JP2021190550A - Ultrasonic cleaning nozzle unit and ultrasonic cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハ等の被洗浄物を洗浄する超音波洗浄ノズルユニット、及び超音波洗浄装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic cleaning nozzle unit for cleaning an object to be cleaned such as a semiconductor wafer, and an ultrasonic cleaning device.
例えば、特許文献1、又は特許文献2に開示されているように、被洗浄物を洗浄する超音波洗浄ノズルは、超音波振動を付与した洗浄水を被洗浄物に噴き付けて、超音波振動によって被洗浄物の表面に付着しているゴミを振るわせて、該表面からゴミを離間させて洗浄を行うことで、洗浄効率を向上させている。
For example, as disclosed in Patent Document 1 or
例えば、被洗浄物が研削砥石で研削されたウェーハである場合、ウェーハの被研削面には研削により発生した大きな研削屑や小さな研削屑が混ざってゴミとして付着している。そのため、一つの周波数の超音波振動を付与した洗浄水では、ウェーハの被洗浄面(被研削面)にゴミが残ってしまうことがある。
その対策として、少なくとも2つの異なる周波数を伝播させた洗浄水を用いて、ウェーハの洗浄を段階的に2回行う。しかし、洗浄時間が長くなってしまうという問題がある。また、異なる周波数は、超音波洗浄ノズル内部に配設された1つの超音波振動板に対応した周波数帯の中から選択する事になるので、ゴミの大きさに対応できない場合がある。
For example, when the object to be cleaned is a wafer ground with a grinding wheel, large grinding debris and small grinding debris generated by grinding are mixed and adhered to the surface to be ground of the wafer as dust. Therefore, in the cleaning water to which ultrasonic vibration of one frequency is applied, dust may remain on the surface to be cleaned (surface to be ground) of the wafer.
As a countermeasure, the wafer is washed twice in stages using washing water propagating at least two different frequencies. However, there is a problem that the cleaning time becomes long. Further, since the different frequencies are selected from the frequency bands corresponding to one ultrasonic diaphragm arranged inside the ultrasonic cleaning nozzle, it may not be possible to correspond to the size of dust.
よって、超音波振動を付与した洗浄水を噴射しながら被洗浄物を洗浄する超音波洗浄ノズル、及び超音波洗浄ノズルを備えた超音波洗浄装置は、被洗浄物に付着した大きさの異なるゴミ、または、貼着力が異なるゴミを短時間で十分に除去したいという課題がある。 Therefore, the ultrasonic cleaning nozzle equipped with the ultrasonic cleaning nozzle that cleans the object to be cleaned while spraying the cleaning water to which ultrasonic vibration is applied, and the ultrasonic cleaning device equipped with the ultrasonic cleaning nozzle are dusts of different sizes adhering to the object to be cleaned. Or, there is a problem that it is desired to sufficiently remove dust having different adhesive strength in a short time.
上記課題を解決するための本発明は、超音波振動を付与した洗浄水を被洗浄物に噴射して洗浄する超音波洗浄ノズルユニットであって、少なくとも超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第1洗浄ノズルと、該第1洗浄ノズルが噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数の超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第2洗浄ノズルと、を備え、該第1洗浄ノズルは、ドーム型の第1超音波振動板と、該第1超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第1開口を有し該第1超音波振動板の外周縁を支持する第1ケースと、該第1ケースの側壁に貫通形成され該第1ケース内に洗浄水を供給する第1供給口と、を備え、該第2洗浄ノズルは、ドーム型の第2超音波振動板と、該第2超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第2開口を有し該第2超音波振動板の外周縁を支持する第2ケースと、該第2ケースの側壁に貫通形成され該第2ケース内に洗浄水を供給する第2供給口と、を備える超音波洗浄ノズルユニットである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention for solving the above problems is an ultrasonic cleaning nozzle unit that injects cleaning water to which ultrasonic vibration is applied to an object to be cleaned, and injects at least cleaning water to which ultrasonic vibration is applied. The first cleaning nozzle is provided with a first cleaning nozzle and a second cleaning nozzle that ejects cleaning water to which ultrasonic vibration having a frequency smaller than the ultrasonic vibration applied to the cleaning water injected by the first cleaning nozzle is applied. 1 The cleaning nozzle has a dome-shaped first ultrasonic vibration plate and a first opening whose center is aligned with the center of the concave surface of the first ultrasonic vibration plate, and supports the outer peripheral edge of the first ultrasonic vibration plate. A first case is provided, and a first supply port is formed through the side wall of the first case to supply washing water into the first case, and the second washing nozzle is a dome-shaped second ultrasonic wave. A second case having a vibrating plate, a second opening centered on the center of the concave surface of the second ultrasonic vibrating plate, and supporting the outer peripheral edge of the second ultrasonic vibrating plate, and a side wall of the second case. It is an ultrasonic cleaning nozzle unit provided with a second supply port which is formed through the second case and supplies cleaning water into the second case.
また、上記課題を解決するための本発明は、前記超音波洗浄ノズルユニットを備え被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置であって、保持部で被洗浄物を保持する保持手段と、該保持手段と該超音波洗浄ノズルユニットとを該保持部で保持された被洗浄物の被洗浄面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、を備える超音波洗浄装置である。 Further, the present invention for solving the above-mentioned problems is an ultrasonic cleaning device provided with the ultrasonic cleaning nozzle unit for cleaning an object to be cleaned, and a holding means for holding the object to be cleaned by a holding portion and the holding. An ultrasonic cleaning device including means and a moving means for moving the ultrasonic cleaning nozzle unit relatively in a direction parallel to the surface to be cleaned of an object to be cleaned held by the holding portion.
本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波洗浄ノズルユニットは被洗浄物の移動方向に前記第1洗浄ノズルと前記第2洗浄ノズルとを並べて配置すると好ましい。 In the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention, it is preferable that the ultrasonic cleaning nozzle unit arranges the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle side by side in the moving direction of the object to be cleaned.
本発明に係る超音波洗浄装置では、前記超音波洗浄ノズルユニットは、被洗浄物の移動方向において、前記第2洗浄ノズルよりも下手に前記第1洗浄ノズルを並べて配置すると好ましい。 In the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention, it is preferable that the ultrasonic cleaning nozzle unit arranges the first cleaning nozzles side by side in the moving direction of the object to be cleaned, lower than the second cleaning nozzle.
本発明に係る超音波洗浄装置において、前記移動手段は、前記保持部に保持された被洗浄物の中心を軸に被洗浄物を回転させる回転手段と、前記超音波洗浄ノズルユニットを被洗浄物の回転方向に交差し被洗浄物の被洗浄面に平行な方向に移動させるスライド手段と、を備えると好ましい。 In the ultrasonic cleaning device according to the present invention, the moving means includes a rotating means for rotating the object to be cleaned around the center of the object to be cleaned held by the holding portion, and the ultrasonic cleaning nozzle unit as the object to be cleaned. It is preferable to provide a sliding means that intersects the direction of rotation of the object and moves the object to be cleaned in a direction parallel to the surface to be cleaned.
前記超音波洗浄ノズルユニットは、前記スライド手段によって移動する移動方向において前記第1洗浄ノズルと前記第2洗浄ノズルとが並べて配置されると好ましい。 In the ultrasonic cleaning nozzle unit, it is preferable that the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle are arranged side by side in the moving direction moved by the sliding means.
超音波振動を付与した洗浄水を被洗浄物に噴射して洗浄する本発明に係る超音波洗浄ノズルユニットは、少なくとも超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第1洗浄ノズルと、第1洗浄ノズルが噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数の超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第2洗浄ノズルと、を備え、第1洗浄ノズルは、ドーム型の第1超音波振動板と、第1超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第1開口を有し第1超音波振動板の外周縁を支持する第1ケースと、第1ケースの側壁に貫通形成され第1ケース内に洗浄水を供給する第1供給口と、を備え、第2洗浄ノズルは、ドーム型の第2超音波振動板と、第2超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第2開口を有し第2超音波振動板の外周縁を支持する第2ケースと、第2ケースの側壁に貫通形成され第2ケース内に洗浄水を供給する第2供給口と、を備えることで、被洗浄物に付着した大きさの異なるゴミ、または、貼着力が異なるゴミを短時間、即ち、例えば超音波洗浄ノズルユニットの被洗浄物に対する一度の洗浄動作で除去することが可能となる。 The ultrasonic cleaning nozzle unit according to the present invention, which injects cleaning water to which ultrasonic vibration is applied to an object to be cleaned, has at least a first cleaning nozzle for injecting cleaning water to which ultrasonic vibration is applied and a first cleaning. The first cleaning nozzle is provided with a second cleaning nozzle that ejects cleaning water to which ultrasonic vibration having a frequency smaller than the ultrasonic vibration applied to the cleaning water injected by the nozzle is applied, and the first cleaning nozzle is a dome-shaped first super Penetrating through the side wall of the first case and the first case, which has a first opening aligned with the center of the concave surface of the first ultrasonic vibration plate and the outer peripheral edge of the first ultrasonic vibration plate, and supports the outer peripheral edge of the first ultrasonic vibration plate. It is provided with a first supply port that is formed and supplies cleaning water into the first case, and the second cleaning nozzle is centered on a dome-shaped second ultrasonic vibration plate and a concave surface of the second ultrasonic vibration plate. A second case having a matching second opening and supporting the outer peripheral edge of the second ultrasonic vibrating plate, and a second supply port formed through the side wall of the second case to supply wash water into the second case. By providing, the dust of different sizes or the dust having different adhesive force adhering to the object to be cleaned can be removed in a short time, that is, for example, in a single cleaning operation of the ultrasonic cleaning nozzle unit for the object to be cleaned. Is possible.
また、本発明に係る超音波洗浄装置は、前記超音波洗浄ノズルユニットを備えることで、被洗浄物に付着した大きさの異なるゴミ、または、貼着力が異なるゴミを、例えば超音波洗浄ノズルユニットの被洗浄物に対する一度の洗浄動作で除去することが可能となる。 Further, the ultrasonic cleaning device according to the present invention is provided with the ultrasonic cleaning nozzle unit, so that dust of different sizes or dust having different adhesive force adhering to the object to be cleaned can be removed, for example, an ultrasonic cleaning nozzle unit. It is possible to remove the object to be cleaned with a single cleaning operation.
本発明に係る超音波洗浄装置において、超音波洗浄ノズルユニットは被洗浄物の移動方向に第1洗浄ノズルと第2洗浄ノズルとを並べて配置することで、被洗浄物に付着したゴミの洗浄効率を向上させることが可能となる。 In the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention, the ultrasonic cleaning nozzle unit arranges the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle side by side in the moving direction of the object to be cleaned, thereby cleaning the dust adhering to the object to be cleaned efficiently. Can be improved.
さらに、本発明に係る超音波洗浄装置では、超音波洗浄ノズルユニットは、被洗浄物の移動方向において、第2洗浄ノズルよりも下手に第1洗浄ノズルを並べて配置することで、被洗浄物に付着したゴミの洗浄効率をさらに向上させることが可能となる。 Further, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention, the ultrasonic cleaning nozzle unit arranges the first cleaning nozzles side by side below the second cleaning nozzle in the moving direction of the object to be cleaned, thereby forming the object to be cleaned. It is possible to further improve the cleaning efficiency of the adhering dust.
本発明に係る超音波洗浄装置において、移動手段は、保持部に保持された被洗浄物の中心を軸に被洗浄物を回転させる回転手段と、超音波洗浄ノズルユニットを被洗浄物の回転方向に交差し被洗浄物の被洗浄面に平行な方向に移動させるスライド手段と、を備えることで、被洗浄物に付着した大きさの異なるゴミ、または、貼着力が異なるゴミを、例えば超音波洗浄ノズルユニットの被洗浄物に対する一度の洗浄動作で除去することが可能となる。 In the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention, the moving means is a rotating means for rotating the object to be cleaned around the center of the object to be cleaned held by the holding portion, and the ultrasonic cleaning nozzle unit is the rotation direction of the object to be cleaned. By providing a sliding means that intersects with and moves the object to be cleaned in a direction parallel to the surface to be cleaned, dust of different sizes or dust having different adhesive force adhering to the object to be cleaned can be removed, for example, ultrasonic waves. The cleaning nozzle unit can be removed by a single cleaning operation on the object to be cleaned.
超音波洗浄ノズルユニットは、スライド手段によって移動する移動方向において第1洗浄ノズルと第2洗浄ノズルとが並べて配置されることで、被洗浄物に付着したゴミの洗浄効率を向上させることが可能となる。 In the ultrasonic cleaning nozzle unit, the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle are arranged side by side in the moving direction moved by the sliding means, so that it is possible to improve the cleaning efficiency of dust adhering to the object to be cleaned. Become.
(実施形態1)
図1は、本発明に係る超音波洗浄ノズルユニット2を備え被洗浄物80を洗浄する超音波洗浄装置1の一例を示す斜視図である。この実施形態1の超音波洗浄装置1は、少なくとも、保持部30で被洗浄物80を保持する保持手段3と、保持手段3と超音波洗浄ノズルユニット2とを保持部30で保持された被洗浄物80の被洗浄面802に平行な方向(図1においては水平方向であるX軸Y軸平面方向)に相対的に移動させる移動手段4と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an ultrasonic cleaning device 1 having an ultrasonic
図1に示す被洗浄物80は、例えば、シリコン母材等からなる円形板状の半導体ウェーハであり、図1における略平坦な上面が洗浄される被洗浄面802となっている。被洗浄面802は、例えば、既に研削加工が施されており、異なる大きさ及び粘着力の図示しないゴミ(研削屑)が付着している。図1において下方を向いている被洗浄物80の表面801は、例えば、複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。
なお、被洗浄物80は、デバイスが形成されておらずシリコンインゴットから切り出された、又は剥離されたアズスライスウェーハ等であってもよい。
The object to be cleaned 80 shown in FIG. 1 is, for example, a circular plate-shaped semiconductor wafer made of a silicon base material or the like, and has a surface to be cleaned 802 on which a substantially flat upper surface in FIG. 1 is cleaned. The surface to be cleaned 802 has, for example, already been ground, and dust (grinding dust) of different sizes and adhesive strength (not shown) is attached to the surface to be cleaned. On the
The object to be cleaned 80 may be an asslice wafer or the like, which has no device formed and is cut out from a silicon ingot or peeled off.
保持手段3は、図1に示す例においては、その外形が円形状であり、ポーラス板であり被洗浄物80を吸引保持する保持部30と、保持部30を支持する枠体31とを備える。保持部30は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、保持部30の露出面(上面)であり枠体31と面一に形成された保持面302に伝達されることで、保持部30は保持面302上で被洗浄物80を吸引保持することができる。
In the example shown in FIG. 1, the holding means 3 has a circular outer shape, is a porous plate, and includes a
なお、例えば、被洗浄物80が表面801に貼着された被洗浄物80よりも大径のテープとテープに貼着された環状フレームとで支持されたワークセットである場合等においては、保持手段3は保持部として、例えば振り子式の固定クランプ、又はメカニカルクランプを備えていてもよい。そして、各種クランプである保持部で環状フレームを固定することで、環状フレームを介して被洗浄物80を保持してもよい。
In addition, for example, when the object to be cleaned 80 is a work set supported by a tape having a diameter larger than that of the object to be cleaned 80 attached to the
本実施形態において、移動手段4は、保持部30に保持された被洗浄物80の中心を軸に被洗浄物80を回転させる回転手段42と、超音波洗浄ノズルユニット2を被洗浄物80の回転方向に交差し被洗浄物80の被洗浄面802に平行な方向である水平方向(X軸Y軸平面方向)に移動させるスライド手段44と、を備える。
In the present embodiment, the moving means 4 is a rotating
保持手段3の下側に配設された回転手段42は、枠体31の下面に上端が固定され軸方向がZ軸方向であるスピンドル420と、モータ等で構成されスピンドル420の下端側に連結する回転駆動源423とを少なくとも備えている。回転駆動源423がスピンドル420を回転させるのに伴って保持手段3も回転する。
The rotating
例えば、保持手段3は、エアシリンダ等からなる図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能になっていてもよい。図示しない昇降手段は、保持手段3を上昇させて、保持手段3を被洗浄物80の搬入・搬出高さ位置に位置付け、また、被洗浄物80を保持した状態の保持手段3を下降させて、保持手段3を後述するケーシング12内における洗浄作業高さ位置に位置付ける。
For example, the holding means 3 may be movable in the vertical direction by an elevating means (not shown) including an air cylinder or the like. In the elevating means (not shown), the holding means 3 is raised to position the holding means 3 at the loading / unloading height position of the object to be cleaned 80, and the holding means 3 holding the object to be cleaned 80 is lowered. , The holding means 3 is positioned at the cleaning work height position in the
保持手段3は、例えば、図1に示すケーシング12の内部空間に収容されている。なお、図1においては、ケーシング12の外側壁120等の一部を切欠いて内部が把握できるように示している。ケーシング12は、保持手段3を囲繞する外側壁120と、外側壁120の下部に一体的に連接し中央にスピンドル420が挿通される挿通孔を有する底板122とを備えている。
The holding means 3 is housed in, for example, the internal space of the
ケーシング12は、底板122の下面に上端が固定された複数の脚部124により支持されている。底板122には、図示しない排水口が厚み方向に貫通形成されており、排水口には、使用された洗浄水をケーシング12の外部に排出するドレンホース等が接続されている。
The
スライド手段44は、本実施形態においては、超音波洗浄ノズルユニット2を水平方向に旋回移動させる。具体的には、底板122上には、スライド手段44を構成する側面視逆L字状の旋回アーム440が図示しないベアリング等を介して立設されており、旋回アーム440の先端側には、超音波洗浄ノズルユニット2が配設されている。旋回アーム440の下端側にはノズルモータ441が連結されている。
In the present embodiment, the slide means 44 swivels and moves the ultrasonic
超音波振動を付与した洗浄水を被洗浄物80に噴射して洗浄する本発明に係る超音波洗浄ノズルユニット2は、少なくとも超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第1洗浄ノズル21と、第1洗浄ノズル21が噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数の超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第2洗浄ノズル22と、を備えている。
The ultrasonic
図1、2に示す第1洗浄ノズル21は、放物曲面である凹面2110が−Z方向側を向いたドーム型の第1超音波振動板211を備えている。第1超音波振動板211は、例えば、セラミックスの一種であるピエゾ素子で構成されているが、これに限定されない。
The
第1超音波振動板211の上面213の中央には、中央電極2130が取り付けられており、該中央電極2130及び配線を介して交流電圧を印加して高周波電力を第1超音波振動板211に供給する高周波電源等で構成される第1超音波発振器91が接続されている。
A
第1超音波振動板211の外周部分には、例えば、径方向外側に水平に張り出すように第1ツバ部2115が形成されており、該第1ツバ部2115が第1超音波振動板211の外周縁となる。そして、第1超音波振動板211の外周縁である第1ツバ部2115の全周は、第1超音波振動板211の凹面2110の中心に中心が合致した第1開口2140を有する第1ケース214によって支持されている。
For example, a
第1ケース214は有天円筒状に形成されており、その天板2148の上面に旋回アーム440が固定されている。
第1ツバ部2115には、外周部分から径方向外側に張り出し第1超音波振動板211を第1ケース214内で中空固定するための第1固定板2116が取り付けられている。本実施形態においては、第1固定板2116は環状の板状に形成されており、第1ケース214の側壁の内側面に固定されている。そして、第1ケース214の内部は、第1超音波振動板211及び第1固定板2116によって、第1超音波振動板211よりも上側の洗浄水が進入しない部屋と、第1超音波振動板211よりも下部側の洗浄水が溜められる部屋とに区分けされている。
The
A
例えば、第1超音波振動板211の外周縁である第1ツバ部2115の上面側には、周方向に等間隔を空けて複数の電極2118が取り付けられており、該電極2118及び配線を介して第1超音波発振器91が接続されている。したがって、第1超音波振動板211は、第1超音波発振器91によってその全体が振動する。
For example, a plurality of
第1ケース214の底板2144は、例えば−Z方向側に向けて徐々に縮径した筒状に形成されている。そして、第1開口2140がその下端に貫通形成されている。
The
第1ケース214の側壁には、第1ケース214内の例えば第1超音波振動板211よりも下側に水を供給する第1供給口218が貫通形成されており、第1供給口218は可撓性を備える樹脂チューブ等を介して、ポンプ等からなり洗浄水として例えば純水を送出可能な洗浄水供給源99に連通している。
A
図1、2に示す第2洗浄ノズル22は、放物曲面である凹面2220が−Z方向側を向いたドーム型の第2超音波振動板222を備えている。第2超音波振動板222は、例えば、セラミックスの一種であるピエゾ素子で構成されているが、これに限定されない。
The
第2超音波振動板222の上面223の中央には、中央電極2230が取り付けられており、該中央電極2230及び配線を介して交流電圧を印加して高周波電力を第2超音波振動板222に供給する高周波電源等で構成される第2超音波発振器92が接続されている。
A
第2超音波振動板222の外周部分には、例えば、径方向外側に水平に張り出すように第2ツバ部2225が形成されており、該第2ツバ部2225が第2超音波振動板222の外周縁となる。そして、第2超音波振動板222の外周縁である第2ツバ部2225の全周は、第2超音波振動板222の凹面2220の中心に中心が合致した第2開口2240を有する第2ケース224により支持されている。
For example, a
第2ケース224は有天円筒状に形成されており、その天板2247の上面に旋回アーム440が固定されている。
第2ツバ部2225には、外周部分から径方向外側に張り出し第2超音波振動板222を第2ケース224内で中空固定するための第2固定板2226が取り付けられている。本実施形態においては、第2固定板2226は環状の板状に形成されており、第2ケース224の側壁の内側面に固定されている。そして、第2ケース224の内部は、第2超音波振動板222及び第2固定板2226によって、第2超音波振動板222よりも上側の洗浄水が進入しない部屋と、第2超音波振動板222よりも下部側の洗浄水が溜められる部屋とに区分けされている。
The
A
例えば、第2超音波振動板222の外周縁である第2ツバ部2225の上面側には、周方向に等間隔を空けて複数の電極2216が取り付けられており、該電極2216及び配線を介して第2超音波発振器92が接続されている。したがって、第2超音波振動板222は、第2超音波発振器92によって全体が振動する。
For example, a plurality of
第2ケース224の側壁には、第2ケース224内の例えば第2超音波振動板222よりも下側に水を供給する第2供給口228が貫通形成されており、第2供給口228は可撓性を備える樹脂チューブ等を介して洗浄水供給源99に連通している。
A
第2ケース224の底板2244は、例えば−Z方向側に向けて徐々に縮径した筒状に形成されている。そして、第2開口2240がその下端に貫通形成されている。
The
例えば、本実施形態のように、第2洗浄ノズル22を構成する第2ケース224、第2超音波振動板222、及び第2開口2240は、第1洗浄ノズル21を構成する第1ケース214、第1超音波振動板211、及び第1開口1240よりも大きさ及び厚み等が大きく設定されていてもよい。
For example, as in the present embodiment, the
以下に、図1、2に示す超音波洗浄装置1を使用して、被洗浄物80を洗浄する場合について説明する。
まず、被洗浄物80の中心が保持手段3の保持面302の中心におおよそ合致するようにして、被洗浄物80が保持面302上に載置される。そして、図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が、保持面302に伝達されることで、保持手段3が被洗浄物80を吸引保持する。
Hereinafter, a case where the object to be cleaned 80 is cleaned by using the ultrasonic cleaning device 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
First, the object to be cleaned 80 is placed on the holding
その後、図2に示すように、回転手段42が保持手段3を例えば+Z方向から見て反時計回り方向に回転させる。また、図2に示すノズルモータ441が旋回アーム440を旋回させることで、超音波洗浄ノズルユニット2が、保持手段3の外側の退避位置から吸引保持された被洗浄物80の上方に移動される。
After that, as shown in FIG. 2, the rotating
洗浄水供給源99から加圧された水が送出され、該水は、樹脂チューブを通り、超音波洗浄ノズルユニット2の第1洗浄ノズル21の第1ケース214内の第1超音波振動板211の下方に一時的に溜められ、また、第2洗浄ノズル22の第2ケース224内の第2超音波振動板222の下方に一時的に溜められる。そして、第1ケース214内の水圧が上昇し、第1開口2140から洗浄水が下方に向かって噴射され、また、第2ケース224内の水圧が上昇し、第2開口2240から洗浄水が下方に向かって噴射される。なお、洗浄水供給源99から水が供給され続けることで、洗浄水は第1ケース214内及び第2ケース224内に所定量常に溜められる。
Pressurized water is sent out from the cleaning
さらに、第1超音波振動板211に第1超音波発振器91が超音波振動を供給する。即ち、第1超音波発振器91の高周波電源によって所定の周波数(例えば、1MHz〜10MHz)で電圧の印加のオンとオフとが繰り返されることで、第1超音波振動板211に上下方向における伸縮運動を発生させる。そして、該伸縮運動が機械的な超音波振動となる。これによって、第1開口2140側から見てなだらかに凹んだ凹面2110から、第1ケース214内に溜められた洗浄水に超音波振動を伝播させる。また、凹面2110から洗浄水に伝播される超音波振動は第1開口2140に向かって集中する。
また、第2超音波振動板222に第2超音波発振器92が例えば周波数20kHz〜1MHzの超音波振動を供給し、凹面2220から洗浄水に伝播される超音波振動は第2開口2240に向かって集中する。
Further, the first
Further, the second
第1超音波振動板211の凹面2110(第2超音波振動板222の凹面2220)の曲率と凹面2110(凹面2220)から第1開口2140(第2開口2240)までの距離とが適切に設定されていることで、凹面2110(凹面2220)から発生し洗浄水に伝播される超音波振動を、第1開口2140(第2開口2240)から下方に向かって例えば数ミリ〜数十ミリ程度の範囲内の所定の位置に位置づけられた被洗浄物80の被洗浄面802で焦点を結ばせて、この位置に集中させることができる。そして、第1洗浄ノズル21の第1開口2140から外部に向かって噴射される洗浄水を、例えば、周波数が1MHz〜10MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水として噴射させ、また、第2洗浄ノズル22の第2開口2240から外部に向かって噴射される洗浄水を、第1洗浄ノズル21が噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数が20kHz〜1MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水として噴射させて、被洗浄物80の被洗浄面802を洗浄できる。
The curvature of the concave surface 2110 (
なお、図2に示す第1固定板2116(第2固定板2226)によって、超音波振動を発生させる第1超音波振動板211(第2超音波振動板222)が第1ケース214(第2ケース224)に直接保持されていない状態となっているため、第1超音波振動板211(第2超音波振動板222)が振動しやすくなり、洗浄水に効果的に第1固定板2116(第2固定板2226)で増幅された振幅の大きな超音波振動を伝播させることができる。 The first ultrasonic vibration plate 211 (second ultrasonic vibration plate 222) that generates ultrasonic vibration by the first fixing plate 2116 (second fixing plate 2226) shown in FIG. 2 is the first case 214 (second). Since it is not directly held by the case 224), the first ultrasonic vibrating plate 211 (second ultrasonic vibrating plate 222) easily vibrates, and the first fixing plate 2116 (2116) (effectively for washing water). It is possible to propagate the ultrasonic vibration with a large amplitude amplified by the second fixing plate 2226).
これにより、被洗浄物80の被洗浄面802に付着していた大きさや粘着力の異なる加工屑等のゴミが、周波数が1MHz〜10MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水、及び周波数がより小さい20kHz〜1MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水によって振動して被洗浄面802から離れ、保持手段3の回転により発生する遠心力によって、ゴミを含んだ超音波洗浄水と共に被洗浄物80の被洗浄面802上を径方向外側に向かって流れていき、保持手段3上から図1に示すケーシング12へと流下する。また、例えば、超音波洗浄ノズルユニット2が、被洗浄物80の中心上方を通過するようにして、被洗浄物80の上方を所定角度で図2に示す矢印R1方向に往復するように旋回移動することで、被洗浄物80の被洗浄面802全面が超音波洗浄水によって洗浄される。
As a result, dust such as processing debris of different sizes and adhesive strength adhering to the surface to be cleaned 802 of the object to be cleaned 80 is subjected to ultrasonic vibration having a frequency of 1 MHz to 10 MHz, and ultrasonic cleaning water and frequency. Is vibrated by ultrasonic cleaning water to which ultrasonic vibration of 20 kHz to 1 MHz is applied, and is separated from the surface to be cleaned 802. It flows radially outward on the surface to be cleaned 802 of the object to be cleaned 80, and flows down from the holding means 3 onto the
なお、実施形態1の超音波洗浄装置1において、超音波洗浄ノズルユニット2の構成は上記例に限定されるものではない。例えば、図1に示す超音波洗浄ノズルユニット2は、スライド手段44によって、第1洗浄ノズル21と第2洗浄ノズル22とが移動する移動方向において第1洗浄ノズル21と第2洗浄ノズル22とが並べて配置されていてもよい。即ち、第1洗浄ノズル21と第2洗浄ノズル22とが、図1に示す旋回アーム440の先端側において、矢印R1方向に並べて配設されていてもよい。
In the ultrasonic cleaning device 1 of the first embodiment, the configuration of the ultrasonic
(実施形態2)
図3は、先に説明した本発明に係る超音波洗浄ノズルユニット2を備え被洗浄物80を洗浄する超音波洗浄装置11の一例を示す斜視図である。この実施形態2の超音波洗浄装置11は、少なくとも、ポーラス部材等の保持部50の上面である保持面500で被洗浄物80を保持する保持手段5と、保持手段5と超音波洗浄ノズルユニット2とを保持面500で保持された被洗浄物80の被洗浄面802に平行な方向であるX軸方向に相対的に移動させる移動手段6と、を備える。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an
図3に示す移動手段6は、例えば、X軸方向に延在するレール60上をスライダー61が直動移動する電動スライダーであるが、これに限定されるものではない。
スライダー61上には、保持手段5を収容するケーシング68が取り付けられている。
The moving means 6 shown in FIG. 3 is, for example, an electric slider in which the
A
例えば、保持手段5の周囲には、被洗浄物80が図示しない環状フレームでハンドリング可能となっている場合に、該環状フレームを挟持固定するためのクランプが保持部として周方向に均等間隔を空けて複数配設されていてもよい。 For example, when the object to be cleaned 80 can be handled by an annular frame (not shown) around the holding means 5, clamps for sandwiching and fixing the annular frame are spaced evenly in the circumferential direction as holding portions. A plurality of them may be arranged.
保持手段5の上方に配設された図3に示す超音波洗浄ノズルユニット2の構成は、実施形態1において説明したものと略同様となっている。本実施形態2において、X軸方向に延在する支持アーム17によって支持される超音波洗浄ノズルユニット2は、ボールネジ機構等のY軸移動手段18によって、支持アーム17と共にY軸方向に往復移動可能となっている。
The configuration of the ultrasonic
実施形態2の超音波洗浄装置11において、超音波洗浄ノズルユニット2は被洗浄物80の移動方向(X軸方向)に第1洗浄ノズル21と第2洗浄ノズル22とを並べて配置した構成となっている。
In the
以下に、図3に示す超音波洗浄装置11を使用して、被洗浄物80を洗浄する場合について説明する。
まず、被洗浄物80の中心が保持手段5の保持面500の中心におおよそ合致するようにして被洗浄物80が保持面500上に載置された後、被洗浄物80が吸引保持される。
Hereinafter, a case where the object to be cleaned 80 is cleaned by using the
First, the object to be cleaned 80 is placed on the holding
次いで、ケーシング68及び保持手段5が所定の送り速度で例えば+X方向に送り出される。また、実施形態1で説明した場合と同様に、洗浄水供給源99から超音波洗浄ノズルユニット2に水が供給され、第1洗浄ノズル21の第1開口2140から外部に向かって噴射される洗浄水を、例えば、周波数が1MHz〜10MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水として噴射させ、また、第2洗浄ノズル22の第2開口2240から外部に向かって噴射される洗浄水を、第1洗浄ノズル21が噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数が20kHz〜1MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水として噴射させて、それぞれの下方を通過する被洗浄物80の被洗浄面802を洗浄できる。ここで、本実施形態2において、超音波洗浄ノズルユニット2は、被洗浄物80の移動方向であるX軸方向において、第2洗浄ノズル22よりも下手に第1洗浄ノズル21が並べて配置された状態になっており、第2洗浄ノズル22が噴射する超音波洗浄水が第1洗浄ノズル21から噴射される超音波洗浄水よりも先に被洗浄物80に接触する。
Next, the
これにより、被洗浄物80の被洗浄面802に付着していた大きさや粘着力の異なる加工屑等のゴミが、周波数が20kHz〜1MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水、及び周波数が1MHz〜10MHzである超音波振動を付与した超音波洗浄水によって振動して被洗浄面802から離れ、さらに、保持手段5上からケーシング68へと流下する。
As a result, dust such as processing debris of different sizes and adhesive strength adhering to the surface to be cleaned 80 of the object to be cleaned 80 is subjected to ultrasonic vibration having a frequency of 20 kHz to 1 MHz, and ultrasonic cleaning water and frequency. Is vibrated by ultrasonic cleaning water to which ultrasonic vibration of 1 MHz to 10 MHz is applied, is separated from the surface to be cleaned 802, and further flows down from the holding means 5 onto the
被洗浄物80が第1洗浄ノズル21の下方を通過しきる所定の位置まで保持手段5が+X方向に送られると、保持手段5が−X方向側へと送り戻される。さらに、超音波洗浄ノズルユニット2がY軸移動手段18によってY軸方向に移動され、先の+X方向での洗浄ラインの隣の洗浄ラインと超音波洗浄ノズルユニット2とのY軸方向における位置合わせが行われる。そして、先と同様に被洗浄物80の超音波洗浄が行われていき、被洗浄物8の被洗浄面802全面の洗浄が行われる。
なお、保持手段5を−X方向側に移動させている最中においても、被洗浄物80の超音波洗浄が行われてもよい。
When the holding means 5 is sent in the + X direction to a predetermined position where the object to be cleaned 80 passes under the
The ultrasonic cleaning of the object to be cleaned 80 may be performed even while the holding means 5 is being moved toward the −X direction.
80:被洗浄物 802:被洗浄面 801:表面
1:実施形態1の超音波洗浄装置
3:保持手段
30:保持部 302:保持面 31:枠体
4:移動手段
42:回転手段 420:スピンドル 423:回転駆動源
44:スライド手段 440:旋回アーム 441:ノズルモータ
2:超音波洗浄ノズルユニット
21:第1洗浄ノズル 211:第1超音波振動板 2115:第1ツバ部 2116:電極 2130:中央電極 91:第1超音波発振器
214:第1ケース 2148:天板 2144:底板 2140:第1開口 218:第1供給口 99:洗浄水供給源
22:第2洗浄ノズル 222:第2超音波振動板 2225:第2ツバ部 2216:電極 2130:中央電極 91:第1超音波発振器
224:第2ケース 2247:天板 2244:底板 2240:第2開口 228:第2供給口
11:実施形態2の超音波洗浄装置
5:保持手段 50:保持部 500:保持面
6:移動手段 60:レール 61:スライダー
18:Y軸移動手段
80: Object to be cleaned 802: Surface to be cleaned 801: Surface 1: Ultrasonic cleaning device according to the first embodiment 3: Holding means 30: Holding portion 302: Holding surface 31: Frame 4: Moving means
42: Rotating means 420: Spindle 423: Rotating drive source 44: Sliding means 440: Swing arm 441: Nozzle motor 2: Ultrasonic cleaning nozzle unit 21: First cleaning nozzle 211: First ultrasonic diaphragm 2115: First brim Part 2116: Electrode 2130: Central electrode 91: First ultrasonic oscillator 214: First case 2148: Top plate 2144: Bottom plate 2140: First opening 218: First supply port 99: Washing water supply source 22: Second washing nozzle 222: 2nd ultrasonic diaphragm 2225: 2nd brim 2216: electrode 2130: center electrode 91: 1st ultrasonic oscillator 224: 2nd case 2247: top plate 2244: bottom plate 2240: 2nd opening 228: 2nd supply mouth
11: Ultrasonic cleaning device of the second embodiment 5: Holding means 50: Holding portion 500: Holding surface 6: Moving means 60: Rail 61: Slider 18: Y-axis moving means
Claims (6)
少なくとも超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第1洗浄ノズルと、該第1洗浄ノズルが噴射する洗浄水に付与された超音波振動よりも小さな周波数の超音波振動を付与した洗浄水を噴射する第2洗浄ノズルと、を備え、
該第1洗浄ノズルは、
ドーム型の第1超音波振動板と、該第1超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第1開口を有し該第1超音波振動板の外周縁を支持する第1ケースと、該第1ケースの側壁に貫通形成され該第1ケース内に洗浄水を供給する第1供給口と、を備え、
該第2洗浄ノズルは、
ドーム型の第2超音波振動板と、該第2超音波振動板の凹面の中心に中心が合致した第2開口を有し該第2超音波振動板の外周縁を支持する第2ケースと、該第2ケースの側壁に貫通形成され該第2ケース内に洗浄水を供給する第2供給口と、を備える超音波洗浄ノズルユニット。 An ultrasonic cleaning nozzle unit that sprays cleaning water to which ultrasonic vibration is applied onto the object to be cleaned to clean it.
At least the first cleaning nozzle that injects the washing water to which ultrasonic vibration is applied and the cleaning water to which the ultrasonic vibration of a frequency smaller than the ultrasonic vibration applied to the cleaning water injected by the first cleaning nozzle is injected are injected. With a second cleaning nozzle,
The first cleaning nozzle is
A dome-shaped first ultrasonic diaphragm and a first case having a first opening whose center is aligned with the center of the concave surface of the first ultrasonic diaphragm and supporting the outer peripheral edge of the first ultrasonic diaphragm. A first supply port, which is formed through the side wall of the first case and supplies wash water into the first case, is provided.
The second cleaning nozzle is
A dome-shaped second ultrasonic diaphragm and a second case having a second opening whose center is aligned with the center of the concave surface of the second ultrasonic diaphragm and supporting the outer peripheral edge of the second ultrasonic diaphragm. , An ultrasonic cleaning nozzle unit including a second supply port formed through the side wall of the second case and supplying cleaning water into the second case.
保持部で被洗浄物を保持する保持手段と、
該保持手段と該超音波洗浄ノズルユニットとを該保持部で保持された被洗浄物の被洗浄面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、を備える超音波洗浄装置。 An ultrasonic cleaning device provided with the ultrasonic cleaning nozzle unit according to claim 1 for cleaning an object to be cleaned.
A holding means for holding the object to be cleaned in the holding part,
An ultrasonic cleaning device comprising the holding means and a moving means for moving the ultrasonic cleaning nozzle unit relatively in a direction parallel to the surface to be cleaned of the object to be cleaned held by the holding portion.
前記超音波洗浄ノズルユニットを被洗浄物の回転方向に交差し被洗浄物の被洗浄面に平行な方向に移動させるスライド手段と、を備える請求項2記載の超音波洗浄装置。 The moving means includes a rotating means for rotating the object to be cleaned around the center of the object to be cleaned held by the holding portion.
The ultrasonic cleaning device according to claim 2, further comprising a sliding means for moving the ultrasonic cleaning nozzle unit in a direction parallel to the surface to be cleaned by intersecting the direction of rotation of the object to be cleaned.
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