JP3075356B1

JP3075356B1 - 超音波洗浄装置

Info

Publication number: JP3075356B1
Application number: JP11086035A
Authority: JP
Inventors: 哲塚田; 勝一岡野
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP2000279888A

Abstract

【要約】【課題】被洗浄物の表面と側面とを同時に洗浄して被
洗浄物の清浄度を高めることができるとともに、装置の
複雑化、大型化回避し、かつ、洗浄液の少液化を達成す
ることができる超音波励振装置及び超音波洗浄装置を提
供すること。【解決手段】導波体５の発振面５ｃに一対の突出部５
ｄを設ける。前記突出部５ｄは、超音波振動の進行方向
における断面形状が、直角二等辺三角形であり、外壁面
５ｆが前記発振面５ｃ及び内壁面５ｅに対して４５度の
角度になっていることから、前記超音波振動は、前記外
壁面５ｆによって反射されて、基板６の側面６ｂ方向に
偏向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェハやガラス基板等の洗浄に用いる超音波洗浄装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波洗浄装置として、例えば、
特開平６−４６１号公報に記載のものがある。以下、図
７及び図８を参照して、従来の超音波洗浄装置について
説明する。

【０００３】図７は、従来の超音波洗浄装置を正面から
みた断面図、図８は、図７に示す従来の超音波洗浄装置
の底面図である。

【０００４】図７に示すように、従来の超音波洗浄装置
１３０は、断面略凹状で長手方向に箱状に形成されたケ
ース１１１と、前記ケース１１１の凹部内に配置された
超音波振動子１１５と、前記超音波振動子１１５を例え
ば９５０ｋＨｚの超音波信号で駆動する超音波発振器１
１６とを有する。前記ケース１１１は、例えば、ステン
レス等から形成されている。

【０００５】前記ケース１１１は、前記凹部内に配設し
た前記超音波振動子１１５の振動板１１１ａを含む上側
ケースと、前記振動板１１１ａに対向して設けられて、
前記超音波振動子１１５の面に対して角度θ（０＜θ＜
１０°）傾斜して設けられた反射板１１１ｂを含む下側
ケースとからなっている。

【０００６】前記上側ケース及び前記下側ケースは、ボ
ルト１２１とナット１２２によりパッキン１１９を介し
て締結固定されている。そして、図８にも示すように、
前記下側ケースの側面には、３箇所の洗浄液供給口１１
２と、前記洗浄液供給口１１２の反対側側面に設けられ
た２箇所のオーバーフロー排出口１１４と、前記反射板
１１１ｂの中央に長手状に形成された洗浄液導出部１２
６と、前記洗浄液導出部１２６の中央に形成されたスリ
ット１２５とを有している。

【０００７】また、前記パッキン１１９の一方には、断
面略Ｌ字状の整流板１１８が取り付けられている。前記
整流板１１８の下部には、複数のスリット１２０が形成
されており、整流を行う部材として作用する。

【０００８】次に、前記構成を備えた前記超音波洗浄装
置１３０の動作について説明する。

【０００９】図７に示すように、洗浄液１２４が前記洗
浄液供給口１１２から矢印Ｘ方向より前記ケース１１１
内に供給されると、前記洗浄液１２４は前記整流板１１
８の前記スリット１２０によって整流され、前記ケース
１１１内を層流となって流れて洗浄液噴出口１１３に沿
って均一な形状となって前記洗浄液噴出口１１３から被
洗浄物１１７上に噴出される。このとき、前記超音波振
動子１１５は、所定周波数の電圧により駆動され、前記
振動板１１１ａを介して超音波を前記ケース１１１の底
面である前記反射板１１１ｂに向けて放射する。前記反
射板１１１ｂは、所定角度θだけ傾斜しているため、前
記反射板１１１ｂにより反射した超音波１２３ａ及び超
音波１２３ｂは反射を繰り返しつつ最終的に前記洗浄液
噴出口１１３に集束するとともに、前記超音波導出部１
２６に導かれて前記スリット１２５から前記被洗浄物１
１７上に強力な超音波洗浄液を照射する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、従
来の前記超音波洗浄装置１３０は、例えば、半導体ウェ
ハやガラス基板等の前記被洗浄物１１７をローラー等の
搬送手段（図示せず）により、例えば、矢印Ｙ方向に一
定速度で前記洗浄液噴出口１１３の下方を通過させて洗
浄する構成になっている。

【００１１】すなわち、従来の前記超音波洗浄装置１３
０は、前記被洗浄物１１７を一枚ずつ洗浄する、いわゆ
る、枚葉式の洗浄装置であり、前記洗浄液導出部１２６
の前記スリット１２５から照射される超音波は集束され
て強力なものになっている。

【００１２】しかしながら、従来の前記超音波洗浄装置
１３０は、前記スリット１２５から前記洗浄液１２４を
噴出する構成であるため、超音波により励振された前記
洗浄液１２４の前記被洗浄物１１７に対する照射面積が
非常に狭いものになっている。このため、十分な洗浄効
果を得るためには、前記超音波洗浄装置１３０を複数台
併設して使用する必要があり、高コストになる傾向があ
るとともに、前記洗浄液１２４の使用量が比較的大きい
ものになっている。

【００１３】また、前記超音波洗浄装置１３０は、前記
被洗浄物１１７の前記洗浄液１２４が直接照射される表
面１１７ａの洗浄は可能であるが、前記被洗浄物１１７
の厚み方向、すなわち、前記搬送方向（矢印Ｙ方向）に
平行な方向における側面１１７ｂの洗浄効果が十分に得
られないことがある。前記側面１１７ｂに対して、別途
の超音波洗浄装置を設けて処理すれば、前記側面部１１
７ｂの洗浄は可能であるが、装置全体が複雑化、大型化
するとともに、高コスト化の要因となる。

【００１４】一方、近年の半導体の高集積化にともな
い、半導体ウェハ等の洗浄は、より高い清浄度が求めら
れており、他工程への汚染防止の点からも被洗浄物の側
面に対する洗浄を行って、高清浄度を維持することが求
められている。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あって、被洗浄物の表面と側面とを同時に洗浄して被洗
浄物の清浄度を高めることができるとともに、装置の複
雑化、大型化を回避し、かつ、洗浄液の少液化を達成す
ることができる超音波洗浄装置を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波洗浄装置
は、超音波振動を発生する振動子と前記振動子と結合し
て前記超音波振動を洗浄用流体に導く導波体とを有する
超音波励振装置と、被洗浄物を前記導波体の前記振動子
を有する面と対向する発振面に沿って搬送する搬送手段
と、前記発振面と前記被洗浄物との間に前記洗浄用流体
を供給する給液手段とを有する超音波洗浄装置であっ
て、前記導波体は前記発振面に一体で形成された突出部
を備え、前記突出部は、前記発振面側に臨んで設けられ
て前記発振面に対して垂直、かつ前記被洗浄物の搬送方
向に沿って延設された内壁面と、前記超音波振動を前記
内壁面側に向けて偏向する外壁面とを有し、前記被洗浄
物を前記搬送手段により前記内壁面に沿って搬送して前
記被洗浄物の側面を洗浄するものである。

【００１７】また、前記突出部は、前記超音波振動の進
行方向における断面形状が直角二等辺三角形であって、
前記外壁面は、前記発振面及び前記内壁面に対する角度
がそれぞれ４５度の面を有するものである。

【００１８】また、前記超音波振動は、前記外壁面によ
って反射されて前記被洗浄物の搬送方向に垂直な方向に
偏向するものである。

【００１９】また、本発明の超音波洗浄装置は、超音波
振動を発生する振動子と前記振動子と結合して前記超音
波振動を洗浄用流体に導く導波体とを有する超音波励振
装置と、円盤状の被洗浄物を前記導波体の前記振動子を
有する面と対向する発振面に対して垂直な方向に搬送可
能な搬送手段と、前記発振面と前記被洗浄物との間に前
記洗浄用流体を供給する給液手段とを有する超音波洗浄
装置であって、前記導波体は前記発振面に一体で形成さ
れた突出部を備え、前記突出部は、前記発振面側に臨ん
で設けられて前記発振面に対して垂直、かつ前記被洗浄
物の円周方向に沿って円弧状の内壁面と、前記超音波振
動を前記内壁面側に向けて偏向する外壁面とを有し、前
記被洗浄物を前記搬送手段により前記内壁面に沿って回
転して前記被洗浄物の側面を洗浄するものである。

【００２０】また、前記外壁面は、前記発振面及び前記
内壁面に対する角度がそれぞれ４５度の面を有するもの
である。

【００２１】また、前記超音波振動は、前記外壁面によ
って反射されて前記被洗浄物の中心方向に偏向するもの
である。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を添付図面
を参照して説明する。

【００２５】まず、本発明の第１実施例としての超音波
洗浄装置（超音波励振装置を含む）について、図１乃至
図４を参照して説明する。

【００２６】図１は、本発明の第１実施例としての超音
波洗浄装置を示す斜視図である。また、図２は、図１に
示す超音波洗浄装置の一部断面を含む正面図であり、図
３は、図１に示す超音波洗浄装置の一部を拡大した正面
図である。また、図４は、図１乃至図３に示す超音波洗
浄装置の側面図である。

【００２７】図１に示すように、超音波洗浄装置２０ａ
は、超音波励振装置１と、例えば、半導体ウェハやガラ
ス基板等の被洗浄物としての基板６を搬送する搬送手段
としての搬送装置２と、純水等の洗浄用流体１５を供給
する給液手段としての給液装置３とを備えている。

【００２８】まず、前記超音波洗浄装置２０ａが備える
前記超音波励振装置１について説明する。

【００２９】図２及び図４にも示すように、前記超音波
励振装置１は、略直方体状の導波体５と、矩形板状に形
成され、片面側で前記導波体５に対して接着剤等により
結合された振動子４と、前記振動子４に所定の駆動周波
数の電圧を印可する発振器（図示せず）とを有してお
り、前記導波体５の上面である前記振動子４を有する面
と対向する面、すなわち、超音波を発振する発振面５ｃ
を下側にして使用する構成になっている。

【００３０】前記振動子４は、ＰＺＴ（ｐｉｅｚｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ：圧電）素子の両面に電極板４ａ及び電極
板４ｂを粘着した構成になっており、下面側の前記電極
板４ｂの一部が前記電極板４ａと非接触の状態に上面側
に折り返されて電極部４ｃになっている。また、前記振
動子４の長さ及び幅は、前記導波体５の長さＬ及び幅Ｗ
（図２及び図４参照）とほぼ等しく設定されており、前
記電極部４ｃ及び前記電極板４ａの所定位置には、発振
器（図示せず）からの所定駆動周波数の電圧を印可する
一対の送電ワイヤ８がそれぞれ、接続されている。

【００３１】そして、前記振動子４は、発振器（図示せ
ず）によって所定の駆動周波数の電圧が印加されると、
この周波数の超音波振動を発生する。前記駆動周波数
は、約２００ｋＨｚ以上の極めて高い値に設定されてお
り、本実施例では、１ＭＨｚになっている。

【００３２】前記導波体５は、前記振動子４が発生する
超音波振動に共振するとともに、前記超音波振動を前記
給液装置３が供給する純水等の洗浄用流体１５に伝達す
る部材として作用する。なお、本実施例では、前記導波
体５は、前記超音波振動を前記洗浄用流体１５に伝達す
るのみであり、機械的に増幅する作用は有していない
が、形状等を適宜変更して増幅機能をもたせてもよい。

【００３３】また、前記導波体５は、ジュラルミンやス
テンレス鋼（ＳＵＳ）を素材として形成されており、厚
さ方向、すなわち、前記振動子４から発生する超音波振
動の進行方向における略中央部には、全周にわたって突
出する状態に形成されたフランジ部５ａを有している。
なお、本実施例における前記導波体５は、より好ましい
例としてジュラルミンを使用している。また、図２及び
図４に示すように、前記導波体５は、上面である前記振
動子４を有する面から、前記発振面５ｃまでの厚さＨ、
すなわち、前記振動子４から発生する超音波振動の進行
方向における前記上面から前記発振面５ｃまでの寸法
が、前記導波体５の素材、この場合、ジュラルミンの音
速度に基づいて計算される超音波振動の半波長（λ／
２）の略整数倍、理想的にはちょうど整数倍に設定さ
れ、共振長になっている。

【００３４】ここで、前記半波長（λ／２）は次のよう
に算出される。 λ／２＝Ｃ／２ｆただし、 λ：１波長Ｃ：ジュラルミンの音速度＝５．１５×１０⁵ｃｍｆ：周波数＝１０⁶Ｈｚしたがって、λ／２＝２．６ｍｍである。

【００３５】前記導波体５は、前記厚さＨが５３ｍｍに
設定されている。つまり、半波長λ／２（約２．６ｍ
ｍ）の約２０倍になっており、厚さＨの値が大きく設定
されている。したがって、前記導波体５が比較的大きい
音響インピーダンスを有しており、前記導波体５の下方
に外部負荷として供給される純水等の前記洗浄用流体１
５が何らかの原因によって不足して、前記発振面５ｃの
下方に前記洗浄用流体１が存在しない場合でも、空焚き
状態、すなわち、装置全体としての音響インピーダンス
が低下して前記振動子４の振動が大きくなるとともに、
実効出力が増大して発熱することを抑制可能なものにな
っている。前記導波体５の音響インピーダンスは、具体
的には次式Ｒｍａ₁＜Ｒｍａ₂＜Ｒｍａ₃ ・・・（１）ただし、Ｒｍａ₁：振動子４の音響インピーダンスＲｍａ₂：導波体５の音響インピーダンスＲｍａ₃：洗浄用流体１５の音響インピーダンスを満たす状態に設定されている。

【００３６】前記実効出力の増大を抑制する作用は、次
の式から明らかである。Ｐａ＝Ｖａ²／Ｒｍａ・・・（２）Ｒｍａ＝Ｒｍａ₁＋Ｒｍａ₂＋Ｒｍａ₃ ・・・（３）ただし、Ｐａ：実効出力Ｖａ：印加電圧（一定）Ｒｍａ：洗浄装置全体（洗浄用流体１５を含む）として
の音響インピーダンス

【００３７】すなわち、前記洗浄用流体１５が減少し
て、音響インピーダンスＲｍａ₃の値がほぼゼロになっ
ても、前記導波体５が所要の大きさの音響インピーダン
スＲｍａ₂を有することから、実効出力Ｐａが大きく増
大することがない構成になっている。

【００３８】前記厚さＨの値は、前記導波体５の下方に
存在する外部負荷としての前記洗浄用流体１５が有する
音響インピーダンスとの関係や、伝達する超音波エネル
ギーの大きさ等に応じて任意に変更可能である。ちなみ
に、従来、本実施例のような高い周波数帯域では超音波
エネルギーの浪費、つまり発熱量が大きく、例えば、半
波長の２〜３倍の厚さにすることが限度であると常識的
に認識されていた。

【００３９】本実施例では、前記導波体５をジュラルミ
ンを素材として形成しているが、ジュラルミンは、密度
（ρ）が約２．８ｇ／ｃｍ³ であり、鉄やステンレス鋼
と比較して約１／３になっている。すなわち、高い周波
数の超音波振動に対して大変ロスの少ない材質であり、
前記厚さＨを大きく設定した前記導波体５の素材として
好適である。ただし、導波体として適用可能であり、ジ
ュラルミンと同等、または、それ以下の密度を有する材
質であれば使用可能であることはもちろんであり、例え
ば、石英、アルミニウム、アルミニウム合金等を使用し
てもよい。また、使用する洗浄用流体に対応して、導波
体の材質の耐食性を大きくしたい場合には、例えば、タ
ンタル、チタン等が使用可能である。

【００４０】また、図２及び図４に示すように、前記導
波体５の前記振動子４から発生する超音波振動の進行方
向（前記厚さＨの方向）に対して直角な方向における寸
法、すなわち、長さＬ及び幅Ｗは、本実施例では、それ
ぞれ、１３６ｍｍ、４０ｍｍに設定されており、半波長
λ／２（約２．６ｍｍ）のそれぞれ、約５２倍、約１５
倍になっているが、前記長さＬ及び前記幅Ｗは、被洗浄
物の大きさ等に応じて可変である。

【００４１】すなわち、前記長さＬ及び前記幅Ｗは、例
えば、前記振動子４の駆動周波数に約２０ｋＨｚのよう
に比較的低い周波数帯を使用するものと仮定すると、前
記導波体５がポアソン（ｐｏｉｓｓｏｎ）比の影響によ
って横振動することを抑制するために、λ／３以下の大
きさに設定する必要がある。また、前記長さＬ及び前記
幅Ｗを大きく設定したい場合には、λ／３以下のピッチ
でスリットを形成し、あたかもλ／３以下の寸法の小さ
な導波体が互いに振動の影響を及ぼし合わない状態で結
合したような形態をとる必要がある。これは、横振動の
発生によって導波体自体で振動エネルギーが消費される
ことを防ぐとともに、横振動が伴わないきれいな縦振動
を前記純水１に付与するためである。

【００４２】一方、２００ｋＨｚ以上の極めて高い周波
数、例えば、本実施例で設定している１ＭＨｚの駆動周
波数では、前記ポアソン比の悪影響、すなわち、横振動
の発生がないことが本願出願人による実験から確かめら
れており、前記導波体５の前記長さＬ及び前記幅Ｗは、
理論的には、無制限に大きくすることができる。したが
って、前記導波体５は、スリットを形成する必要がな
く、前記長さＬ及び前記幅Ｗを任意に設定してλ／３以
上の大きさにすることができるものになっている。

【００４３】また、前記導波体５は、前記発振面５ｃの
両側部に一対の突出部５ｄを備えている。前記突出部５
ｄは、前記振動子４から発生する超音波振動の進行方向
における断面形状が、直角二等辺三角形になっており、
前記導波体５と一体で形成されている。前記突出部５ｄ
は、前記発振面５ｃ側に臨む内壁面５ｅが前記発振面５
ｃに対して垂直になっており、かつ、後述する搬送装置
２による被洗浄物の搬送方向に沿って延設されている。

【００４４】すなわち、前記突出部５ｄの超音波振動の
進行方向における断面形状が、直角二等辺三角形である
ことから、前記突出部５ｄの外壁面５ｆは、前記発振面
５ｃ及び前記内壁面５ｅに対する角度α（図３参照）
が、それぞれ、４５度のテーパ面になっている。

【００４５】前記突出部５ｄの前記振動子４から発生す
る超音波振動の進行方向における高さＨ₁は、例えば、
１３ｍｍに設定されている。すなわち、前記半波長λ／
２（約２．６ｍｍ）の約５倍になっており、共振長にな
っている。前記高さＨ₁は、前記導波体５の素材の音速
度に基づいて計算される超音波振動の半波長（λ／２）
の整数倍、すなわち、共振長であれば、被洗浄物として
の前記基板６の厚さに合わせて、適宜設定することがで
きる。

【００４６】また、図１、図２及び図４に示すように、
前記導波体５の前記フランジ部５ａには、前記導波体５
を冷却する手段として、前記導波体５の長手方向に沿っ
て一対の貫通孔５ｂが形成されている。前記貫通孔５ｂ
の一端には、それぞれ、ニップル７ａが螺合しており、
他端側には、それぞれ、ニップル７ｂが螺合している。

【００４７】そして、前記ニップル７ａには、供給側の
ホース９ａから分岐した２本のチューブ１０ａがそれぞ
れ、接続されており、前記ホース９ａ及び前記チューブ
１０ａを通じて前記貫通孔５ｂ内に冷却用流体として、
例えば、純水が供給される。一方、前記ニップル７ｂに
は、排出側のホース９ｂから分岐した２本のチューブ１
０ｂがそれぞれ、接続されており、前記チューブ１０ｂ
及び前記ホース９ｂを通じて、冷却用流体としての前記
純水が排出される構成になっている。

【００４８】前記貫通孔５ｂ等からなる冷却手段は、前
記導波体５が自己共振することによって、高熱とはなら
ないながらもある程度は熱を帯びることに対して設けら
れたものであり、前記振動子４に悪影響を与える熱を高
効率で除去することができるものになっている。

【００４９】次に、本発明の超音波洗浄装置２０ａが備
える前記搬送装置２について説明する。

【００５０】被洗浄物の搬送手段としての前記搬送装置
２は、等間隔で配設された複数のローラ２ａと、前記ロ
ーラ２ａを駆動する駆動手段（図示せず）とを有してい
る。そして、複数の前記ローラ２ａ上に、例えば、被洗
浄物としての前記基板６が載置され、前記基板６を矢印
Ｘ方向に所定速度で搬送する構成になっている。

【００５１】次に、本発明の超音波洗浄装置２０ａが備
える前記給液装置３について説明する。

【００５２】図１及び図４に示すように、前記洗浄用流
体１５の給液手段としての給液装置３は、被洗浄物とし
ての前記基板６の進行方向側から純水等の前記洗浄用流
体１５を供給する給液部材３ａと、前記洗浄用流体１５
をポンプ（図示せず）の作用により吸引する吸込部材３
ｂ等を有している。

【００５３】そして、本実施例では、前記吸込部材３ｂ
により吸引された前記洗浄用流体１５をフィルタ（図示
せず）により清浄化して前記給液部材３ａに還流する構
成になっている。すなわち、前記洗浄用流体１５の使用
量を大幅に抑えることが可能になっている。なお、前記
洗浄用流体１５の使用量の抑制効果は低下するが、前記
吸込部材３ｂにより吸引した前記洗浄用流体１５をその
まま廃棄する構成にしてもよく、また、前記給液部材３
ａに加えて、前記吸込部材３ｂ側からも給液する構成に
してもよい。

【００５４】次に、本発明の第１実施例としての前記超
音波洗浄装置２０ａの動作について説明する。

【００５５】図１乃至図４に示すように、まず、前記発
振器（図示せず）から所定駆動周波数の電圧が前記振動
子４に印加されると、前記振動子４は励振されて、この
周波数の超音波振動を発生する。そして、発生した超音
波振動は、前記導波体５を介して、前記導波体５の下方
に外部負荷として供給される前記洗浄用流体１５に伝達
される構成になっている。

【００５６】本発明の前記超音波洗浄装置２０ａは、前
記発振面５ｃの下部に外部負荷として、例えば、純水等
の前記洗浄用流体１５が供給されなければ、ガラス基板
等の被洗浄物としての前記基板６に対して超音波振動も
伝達されない。

【００５７】そこで、特に図３に示すように、前記基板
６の表面６ａと前記発振面５ｃとの隙間ｄ及び前記基板
６の搬送方向における側面６ｂと前記突出部５ｄの前記
内壁面５ｅとの隙間ｅ、すなわち、離間距離を約３〜５
ｍｍ程度に設定し、前記基板６を搬送手段としての前記
搬送装置２の前記ローラ２ａにより前記内壁面５ｅに沿
って、矢印Ｘ（図１及び図４に図示）で示す搬送方向に
通過させるとともに、前記隙間ｄ及び前記隙間ｅ内に前
記給液部材３ａから純水等の前記洗浄用流体１５を矢印
Ｘａ方向に供給する。このとき、前記基板６の前記表面
６ａと前記発振面５ｃとの間（隙間ｄ）及び前記基板６
の前記側面６ｂと前記突出部５ｄの前記内壁面５ｅとの
間（隙間ｅ）に表面張力の作用により前記洗浄用流体１
５の液膜が形成され、この液膜を介して前記振動子４か
らの超音波振動が前記基板６に伝達される。したがっ
て、前記超音波洗浄装置２０ａは、前記洗浄用流体１５
の液膜の作用により前記基板６の洗浄を行うことができ
るものになっている。

【００５８】このとき、前記振動子４から発生する超音
波振動は、前記発振面５ｃに対して垂直方向に伝達さ
れ、前記振動子４と等幅である前記発振面５ｃが全面に
わたって均等に振動するとともに、被洗浄物としての前
記基板６に対して均一に照射されることから、前記基板
６の前記表面６ａ対する洗浄効果が高いものになってい
る。

【００５９】また、図３に二点鎖線の矢印で示すよう
に、前記振動子４から発生する超音波振動は、前記発振
面５ｃの両側部において、前記突出部５ｄの前記外壁面
５ｆによって前記内壁面５ｅ側に向けて反射されて、前
記基板６の搬送方向（矢印Ｘ方向）に垂直な方向、すな
わち、前記基板６の前記側面６ｂ方向に向かう。

【００６０】すなわち、前記突出部５ｄの超音波振動の
進行方向における断面形状が、直角二等辺三角形であ
り、前記外壁面５ｆが前記発振面５ｃ及び前記内壁面５
ｅに対して４５度の角度を有する面になっていることか
ら、前記発振面５ｃに対して垂直方向に伝達される前記
振動子４からの超音波振動は、前記外壁面５ｆによって
反射されて、前記基板６の搬送方向（矢印Ｘ方向）にお
ける前記側面６ｂ方向に偏向する。そして、前記内壁面
５ｅから伝達される超音波振動によって前記隙間ｅに形
成される液膜状の前記洗浄用流体１５が励振され、前記
基板６の前記側面６ｂを洗浄することができるものにな
っている。

【００６１】前記超音波洗浄装置２０ａは、例えば、以
下のような効果を奏する。

【００６２】すなわち、前記振動子４と等しい幅を有する前記発振面５ｃが全
面にわたって均等に振動するとともに、前記振動子４か
らの超音波振動を被洗浄物としての前記基板６に対して
均一に照射することから、前記基板６の前記表面６ａ対
する洗浄効果が高い。

【００６３】前記導波体５に、超音波振動の進行方向
における断面形状が、直角二等辺三角形状の前記突出部
５ｄを有し、前記突出部５ｄの前記外壁面５ｆが前記発
振面５ｃ及び前記内壁面５ｅに対して４５度の角度を有
する面になっていることから、前記振動子４からの超音
波振動を前記外壁面５ｆにより前記基板６の前記側面６
ｂ方向に偏向することができ、前記基板６の表面６ａと
前記側面６ｂとを同時に洗浄して被洗浄物としての前記
基板６の清浄度を高めることができる。また、前記突出
部５ｄは、前記導波体５と一体で形成した簡単な構成で
あることから、形成が容易であり、低コストで高い洗浄
効果を得ることができる。

【００６４】前記発振面５ｃ及び前記突出部５ｄの前
記内壁面５ｅと被洗浄物としての前記基板６との間には
表面張力を形成するだけの液量の前記洗浄用流体１５が
存在すればよいことから、前記洗浄用流体１５の使用量
を大幅に低減することができる。

【００６５】前記導波体５の厚さＨが大きく設定され
ており、前記導波体５が比較的大きい音響インピーダン
スを有している。したがって、前記導波体５の下方に外
部負荷として存在する前記洗浄用流体１５の液量が不足
しても、空焚き状態、すなわち、装置全体としての音響
インピーダンスが低下して前記振動子４の振動が大きく
なるとともに、実効出力が増大して発熱することを抑制
可能なものになっている。すなわち、前記振動子４を前
記導波体５に固着している接着剤が劣化して剥離するこ
とや、前記振動子４自体が熱によって割れを生じること
を防止することができるものになっている。

【００６６】空焚き防止のためにセンサー等からなる
インターロック設備を設ける必要がないことから、保守
が極めて容易なものになっている。等である。

【００６７】次に、本発明の第２実施例としての超音波
洗浄装置（超音波励振装置を含む）について、図５及び
図６を参照して説明する。ただし、第１実施例と同一の
構造及び機能を有する部分は説明が重複するために省略
し、異なる点のみの説明とする。また、図５及び図６に
おいて、図１乃至図４に示す第１実施例としての超音波
洗浄装置と同一の構造及び機能を有する部分には、同一
の符号を付している。

【００６８】図５は、本発明の第２実施例としての超音
波洗浄装置を示す一部拡大図を含む斜視図である。ま
た、図６は、図５に示す超音波洗浄装置が被洗浄物を洗
浄する状態を示す底面図である。

【００６９】図５及び図６に示すように、本発明の第２
実施例としての超音波洗浄装置２０ｂは、円盤状の被洗
浄物、例えば、半導体ウェハ等の基板６に対応するもの
である。

【００７０】前記超音波洗浄装置２０ｂが備える超音波
励振装置１は、導波体５の発振面５ｃの両側部に形成さ
れた突出部５ｄの前記振動子４から発生する超音波振動
の進行方向における断面形状が、台形形状になってお
り、内壁面５ｅが前記基板６の円周方向に沿って円弧状
になっている。

【００７１】一方、前述の第１実施例と同様に、前記突
出部５ｄは、前記発振面５ｃ側に臨む内壁面５ｅが前記
発振面５ｃに対して垂直になっており、かつ、外壁面５
ｆは、前記発振面５ｃ及び前記内壁面５ｅに対する角度
α（図５参照）が４５度のテーパ面になっている。

【００７２】また、前記超音波洗浄装置２０ｂが備える
被洗浄物の搬送手段としての搬送装置２は、等間隔で配
設された複数のローラ２ａと、前記ローラ２ａを駆動す
る駆動手段（図示せず）と、前記基板６を載置するテー
ブル２ｂと、前記テーブル２ｂを前記発振面５ｃに対し
て垂直な方向（矢印Ｙ方向）に可動するとともに、前記
テーブル２ｂを前記基板６の円周方向（矢印Ｚ方向）に
自在に回転する軸２ｃとを有している。

【００７３】次に、本発明の第２実施例としての前記超
音波洗浄装置２０ｂの動作について説明する。

【００７４】まず、複数の前記ローラ２ａ上に、被洗浄
物としての前記基板６が載置されると、前記ローラ２ａ
が駆動手段（図示せず）によって駆動され、前記基板６
を例えば、矢印Ｘ方向に所定速度で搬送する。そして、
前記基板６が押圧手段（図示せず）によって前記テーブ
ル２ｂ上に押し出されて載置される。

【００７５】前記基板６を載置した前記テーブル２ｂ
は、前記軸２ｃによって前記発振面５ｃに対して垂直な
方向（矢印Ｙ方向）に上昇するとともに、前記基板６の
表面６ａと前記発振面５ｃ及び前記基板６の側面６ｂと
前記内壁面５ｅとの間隔、すなわち、離間距離が約３〜
５ｍｍ程度になる位置で停止する。

【００７６】この状態で、前記基板６と前記発振面５ｃ
及び前記内壁面５ｅとの間に前記給液部材３ａから純水
等の前記洗浄用流体１５を矢印Ｘａ方向に供給すると、
前記基板６の表面６ａと前記発振面５ｃ及び前記基板６
の側面６ｂと前記突出部６ｄの前記内壁面６ｅとの間に
表面張力の作用により前記洗浄用流体１５の液膜が形成
される。そして、前記テーブル２ｂを前記軸２ｃによ
り、例えば、一方向に回転し、前記振動子４に前記発振
器（図示せず）から所定駆動周波数の電圧を印可する
と、前記洗浄用流体１５の液膜を介して前記振動子４か
らの超音波振動が前記基板６に伝達される。

【００７７】前記振動子４から発振する超音波振動は、
前記発振面５ｃに対して垂直方向に伝達され、前記振動
子４と等幅である前記発振面５ｃが全面にわたって均等
に振動するとともに、被洗浄物としての前記基板６に対
して均一に照射されて前記基板６の前記表面６ａ対する
洗浄が行われる。

【００７８】また、前記振動子４から発生する超音波振
動は、前記発振面５ｃの両側部において、前記発振面５
ｃ及び前記内壁面５ｅに対して４５度の角度を有するテ
ーパ面になっている前記外壁面５ｆによって前記内壁面
５ｅ側に向けて反射される。そして、前記反射された超
音波振動は、前記基板６の略中心方向方向、すなわち、
前記基板６の前記側面６ｂ方向に偏向する構成になって
いる。

【００７９】したがって、前記基板６の前記表面６ａと
同時に、前記側面６ｂの洗浄を行うことができる。この
とき、半導体ウエハ等に位置合わせ用の目印として形成
されている凹部６ｃも合わせて洗浄することが可能であ
り、被洗浄物としての基板６に対する洗浄効果が高いも
のになっている。

【００８０】洗浄が完了すると、前記テーブル２ｂが下
降し、前記押圧手段（図示せず）によって、被洗浄物と
しての前記基板６が下流側の前記ローラー２ａ上に押し
出され、次工程に向けて搬送される。

【００８１】なお、前記テーブル２ｂの回転方向は適宜
設定可能であり、回転方向を順次変化させる構成にして
もよい。また、前記テーブル２ｂの回転動作は、連続回
転の他、例えば、前記凹部６ｃに対応して、所定角度だ
け回転させて停止する動作を繰り返す構成にしてもよ
く、回転角度及び回転速度等については適宜設定可能で
ある。また、第２実施例において、前記突出部５ｄを一
対で形成しているが、いずれか一方のみを形成した構成
にしてもよい。

【００８２】また、前記突出部５ｄの形状は超音波振動
の一部の進行方向を偏向し、かつ、前記内壁面５ｅから
効率よく伝達する形状であればよく、前記外壁面５ｆの
形状や前記発振面５ｃ及び前記内壁面５ｅに対する角度
については、適宜変更することができる。

【００８３】また、各実施例においては、洗浄用流体と
して、純水を用いているが、洗浄の目的や被洗浄物の素
材等に応じて、種々の洗浄用流体を使用することができ
る。

【００８４】また、各実施例においては、前記導波体５
が略直方体状に形成されているが、例えば、円盤状な
ど、設置するスペースの形状に応じて種々の形状を採用
することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波洗
浄装置によれば、被洗浄物の表面と側面とを同時に洗浄
して被洗浄物の清浄度を高めることができるとともに、
装置の複雑化、大型化を回避し、かつ、洗浄液の少液化
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての超音波洗浄装置を
示す斜視図である。

【図２】図１に示す超音波洗浄装置の一部断面を含む正
面図である。

【図３】図１に示す超音波洗浄装置の一部を拡大した正
面図である。

【図４】図１に示す超音波洗浄装置の側面図である。

【図５】本発明の第２実施例としての超音波洗浄装置を
示す一部拡大図を含む斜視図である。

【図６】図５に示す超音波洗浄装置が被洗浄物を洗浄す
る状態を示す底面図である。

【図７】従来の超音波洗浄装置を正面からみた断面図で
ある。

【図８】図７に示す従来の超音波洗浄装置の底面図であ
る。

【符号の説明】

１超音波励振装置２搬送装置（搬送手段）２ａローラ２ｂテーブル２ｃ軸３給液装置（給液手段）３ａ給液部材３ｂ吸込部材４振動子４ａ，４ｂ電極板５導波体５ａフランジ部５ｂ貫通孔５ｃ発振面５ｄ突出部５ｅ内壁面５ｆ外壁面５ｇ超音波伝播面６基板（被洗浄物）６ａ表面６ｂ側面６ｃ凹部１５洗浄用流体２０ａ超音波洗浄装置（第１実施例）２０ｂ超音波洗浄装置（第２実施例）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B06B 1/06 B06B 3/04 B06B 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動を発生する振動子と前記振動
子と結合して前記超音波振動を洗浄用流体に導く導波体
とを有する超音波励振装置と、被洗浄物を前記導波体の
前記振動子を有する面と対向する発振面に沿って搬送す
る搬送手段と、前記発振面と前記被洗浄物との間に前記
洗浄用流体を供給する給液手段とを有する超音波洗浄装
置であって、前記導波体は前記発振面に一体で形成された突出部を備
え、前記突出部は、前記発振面側に臨んで設けられて前記発
振面に対して垂直、かつ前記被洗浄物の搬送方向に沿っ
て延設された内壁面と、前記超音波振動を前記内壁面側
に向けて偏向する外壁面とを有し、前記被洗浄物を前記搬送手段により前記内壁面に沿って
搬送して前記被洗浄物の側面を洗浄することを特徴とす
る超音波洗浄装置。
【請求項２】前記突出部は、前記超音波振動の進行方
向における断面形状が直角二等辺三角形であって、前記
外壁面は、前記発振面及び前記内壁面に対する角度がそ
れぞれ４５度の面を有することを特徴とする請求項１記
載の超音波洗浄装置。
【請求項３】前記外壁面は、前記超音波振動を前記被
洗浄物の搬送方向に垂直な方向に偏向することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】超音波振動を発生する振動子と前記振動
子と結合して前記超音波振動を洗浄用流体に導く導波体
とを有する超音波励振装置と、円盤状の被洗浄物を前記
導波体の前記振動子を有する面と対向する発振面に対し
て垂直な方向に搬送可能な搬送手段と、前記発振面と前
記被洗浄物との間に前記洗浄用流体を供給する給液手段
とを有する超音波洗浄装置であって、前記導波体は前記発振面に一体で形成された突出部を備
え、前記突出部は、前記発振面側に臨んで設けられて前記発
振面に対して垂直、かつ前記被洗浄物の円周方向に沿っ
て円弧状の内壁面と、前記超音波振動を前記内壁面側に
向けて偏向する外壁面とを有し、前記被洗浄物を前記搬送手段により前記内壁面に沿って
回転して前記被洗浄物の側面を洗浄することを特徴とす
る超音波洗浄装置。
【請求項５】前記外壁面は、前記発振面及び前記内壁
面に対する角度がそれぞれ４５度の面を有することを特
徴とする請求項４記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】前記外壁面は、前記超音波振動を前記被
洗浄物の中心方向に偏向することを特徴とする請求項４
又は請求項５記載の超音波洗浄装置。