JP3839527B2

JP3839527B2 - Ultrasonic processing method and ultrasonic processing apparatus

Info

Publication number: JP3839527B2
Application number: JP25465296A
Authority: JP
Inventors: 伸樹松崎
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: JPH10106998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は被処理物を超音波振動を利用して処理液で処理するための超音波処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば液晶製造装置や半導体製造装置においては、被処理物としての液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。このような基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の基板を浸漬するデイップ方式や基板に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られるとともに、コスト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００３】
枚葉方式の１つとして基板に噴射される洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用によって上記被洗浄物から微粒子を効率よく除去するようにした洗浄方式が実用化されている。
【０００４】
洗浄液に超音波振動を付与する洗浄方式において、従来は20〜50ｋＨｚ程度の超音波が用いられていたが、最近では600 〜2000ｋＨｚ程度の極超音波帯域の音波を用いる超音波洗浄装置が開発されている。
【０００５】
超音波振動が付与された洗浄液を基板に噴射すると、その振動の作用によって基板に付着した微粒子の結合力が低下するため、超音波振動を付与しない場合に比べて洗浄効果を向上させることができる。
【０００６】
従来、上記超音波洗浄装置は、図７に示すように紙面に対して直交する方向に細長い装置本体１を有する。この装置本体１には本体１の長手方向に沿う空間部２が上下方向に貫通して形成されている。上記空間部２は上端側から下端側にゆくにつれて狭幅となるテ−パ状に形成されていて、下端は装置本体１の下面に開口したノズル口３となっている。
【０００７】
上記空間部２の上端開口はシ−ル材４を介してタンタル、チタンあるいはこれらの合金系の金属からなる振動板５で閉塞されている。この振動板５の上面には上記空間部２の上端開口と対応する部位に沿って細長い矩形状の複数の超音波振動子６が取着されている。この超音波振動子６は超音波発振器により駆動されるようになっている。それによって、超音波振動子６は超音波振動するから、その超音波振動によって上記振動板５も振動する。
【０００８】
上記装置本体１の上記空間部２の両側にはそれぞれ長手方向に沿って供給路７が貫通して形成されている。一対の供給路７にはその両端にそれぞれ図示しない洗浄液の供給管が接続され、それら供給管から洗浄液が上記空間部２に供給されるようになっている。
【０００９】
上記空間部２に供給された洗浄液は振動板５を介して超音波振動子６によって超音波振動が付与され、上記ノズル口３から被洗浄物に向けて噴出する。超音波振動が付与された洗浄液が被洗浄物に衝突すると、この被洗浄物にも超音波振動が付与されるから、その超音波振動によって被洗浄物に付着した微粒子が遊離し、除去されることになる。
【００１０】
ところで、このような従来構造によると、上記ノズル口３から洗浄液を常時噴射させなければならず、しかもその量は液晶用ガラス基板に超音波振動を確実に伝達できる量でなければならないから、その洗浄液の使用量が非常に多くなるということがあった。
【００１１】
被処理物が液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの基板のように高い清浄度が要求される場合、洗浄液としては純水が用いられる。純水は高価であるため、洗浄時のランンニングコストが増大するということがあった。
【００１２】
また、装置本体１に形成された空間部２の上部に振動板５を設け、下部にノズル口３を設け、洗浄液を下方に向かって噴射させる構成であると、洗浄液に超音波振動を付与することで発生する気泡（洗浄液に含まれる気体が気泡となる。）が上記空間部２を上昇して上記振動板５の下面に付着し、除々に成長する。その気泡によって、振動板５には洗浄液が接触しない部分ができるから、その部分が、いわゆる空だき状態で超音波振動することで温度上昇し、振動板５の変形や損傷を招く原因となることがあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は洗浄液の使用量が多くなるため、洗浄時のランニングコストの増大を招くということがあったり、振動板の下面に気泡が付着し易いため、その気泡によって空だき状態となり、振動板の熱変形や損傷を招くなどのことがあった。
【００１４】
この発明は上記事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、処理液の使用量を減少させることができるとともに、振動板に気泡が付着することがなく、さらには処理効率を高めることができるようにした超音波処理方法およびその方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定方向に搬送される被処理物を処理液によって処理するための超音波処理方法において、
上面が開口した発振容器内に供給された下部処理液に超音波振動を付与することで、その下部洗浄液を上記発振容器内の上記下部処理液の水平面上から押し上げる工程と、
上記発振容器内の上記下部処理液の水平面上から押し上げられた下部処理液に下面が接触する状態で上記被処理物を搬送して、上記下部処理液に付与された超音波振動を上記被処理物の上面に透過させる工程と、
上記被処理物の上面の上記下部処理液を通じて超音波振動が透過した部分で滞留するよう上部処理液を供給する工程と
を特徴とする超音波処理方法にある。
【００１６】
請求項２の発明は、所定方向に搬送される被処理物を処理液によって処理するための超音波処理装置において、
上面が開口し内部に下部処理液が供給される発振容器と、
この発振容器の底部に設けられ内部に供給された上記下部処理液に振動板を介して超音波振動を付与する超音波振動子と、
上記振動板により超音波振動が付与されることで上記発振容器内の上記下部処理液の水平面上から押し上げられる上記下部処理液に下面が接触してその下部処理液に付与された超音波振動が上記被処理物の上面に透過するよう上記被処理物を搬送する搬送手段と、
この搬送手段によって搬送される上記被処理物の上面の上記下部処理液を通じて超音波振動が透過した部分で衝突して滞留するよう上部処理液を供給する複数の供給手段と
を具備したことを特徴とする超音波処理装置にある。
【００１７】
請求項１と請求項２の発明によれば、超音波振動が付与されて発振容器内の処理液の水平面上から押し上げられる下部処理液に被処理物が接触する状態で搬送して超音波振動を被処理物に伝達するため、超音波振動が付与された処理液を被処理物に向けて噴射させる場合に比べてその処理液の使用量を低減することができ、しかも振動板は発振容器の底部に設けられているため、処理液から発生して発振容器内を上昇する気泡が上記振動板に付着することもない。さらに、被処理物の上面では上部処理液が衝突するよう供給されることで、被処理物の上面における衝突部の処理液の流れが停滞するから、下部処理液から上部処理液に伝播された超音波振動の音圧が高くなり、この上部処理液による処理効率が向上する。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１と図２はこの発明の一実施形態を示し、この実施形態は超音波処理装置として超音波洗浄装置にこの発明を適用した場合である。つまり、図１に示す超音波洗浄装置は外底面に脚体１０が設けられた断面矩形状の発振容器１１を備えている。この発振容器１１は上面が開口した有底直方体として形成されていて、その内底部の幅方向両側部には仕切り壁１２によって一対の供給空間部１３が区画形成されている。
【００１９】
各供給空間部１３には処理液としてたとえば純水などの下部洗浄液Ｌ₁ を供給する供給管１４の一端がそれぞれ接続されている。この供給管１４の他端は図示しない上記下部洗浄液Ｌ₁ の供給源に連通している。上記供給空間部１３を区画した仕切り壁１２には複数の通孔１２ａが形成されている。したがって、上記供給管１４から上記供給空間部１３に供給された下部洗浄液Ｌ₁ は上記通孔１２ａから発振容器１１内へ供給されるようになっている。
【００２０】
上記供給管１４から発振容器１１内へは所定量の下部洗浄液Ｌ₁ が連続して供給される。それによって、下部洗浄液Ｌ₁ は上記発振容器１１の上面開口１１ａからオ−バフロ−する。
【００２１】
上記発振容器１１の底部の幅方向中央部分には、開口部１５がその長手方向に沿って形成されている。この開口部１５はシ−ル材１６ａを介して振動板１６によって液密に閉塞されている。この振動板１６の下面には超音波振動子１７が接合固定されていて、この振動子１７は超音波発振器１８により駆動されるようになっている。振動子１７が超音波振動すると、振動板１６も超音波振動するから、その超音波振動が振動板１６の上面側の下部洗浄液Ｌ₁ に伝播される。
【００２２】
発振容器１１の幅方向中央部分において、上記振動板１６から下部洗浄液Ｌ₁ に伝播される超音波振動がある程度の強度を有すると、図１に示すように上記振動板１６上に位置する下部洗浄液Ｌ₁ をこの洗浄液の水平面から上方へ押し上げるキャピラリ−波Ｗが発生する。つまり、キャピラリ−波Ｗによって発振容器１１の幅方向中央部分において、その長手方向ほぼ全長にわたり下部洗浄液Ｌ₁ が上記発振容器１１内の洗浄液Ｌ₁ 水平面上から所定の高さで押し上げられることになる。
【００２３】
上記構成の発振容器１１は、図２に示すように搬送機構２１によって搬送される被洗浄物としての液晶用ガラス基板２２の下面側に配置される。上記搬送機構２１は回転駆動されるとともに軸線を平行にして所定間隔で配置された複数のロ−ラ２３からなる。上記発振容器１１は隣り合う一対のロ−ラ２３間に配置される。
【００２４】
つまり、発振容器１１は、その上面開口１１ａの長手方向を液晶用ガラス基板２２の搬送方向に対して直交させて配置され、上記搬送機構２１は液晶用ガラス基板２２をキャピラリ−波Ｗによって押し上げれた下部洗浄液Ｌ₁ にその下面が接触する状態で搬送するようになっている。
【００２５】
上記発振容器１１の長手方向の寸法は、上記液晶用ガラス基板２２の幅寸法よりも大きく設定されている。それによって、キャピラリ−波Ｗによって押し上げれた下部洗浄液Ｌ₁ は液晶用ガラス基板２２の下面の幅方向全長に接触することになる。
【００２６】
上記搬送機構２１によって搬送される液晶用ガラス基板２２の上面側には一対のノズル体２４が上記発振容器１１の幅方向中心に対してほぼ対称に配置されている。各ノズル体２４からは上記液晶用ガラス基板２２の上面に向けて上部洗浄液Ｌ₂ が噴射される。
【００２７】
それによって、図２に示すように一方のノズル体２４から液晶用ガラス基板２２の上面に供給された上部洗浄液Ｌ₂ の流れＸと、他方のノズル体２４から供給された上部洗浄液Ｌ₂ の流れＹとは、上記液晶用ガラス基板２２の上面のＺの部分で衝突する。それによって、そのＺの部分で上部洗浄液Ｌ₂ は滞留することになる。
【００２８】
上記Ｚの部分は、上記液晶用ガラス基板２２の上面の、下部洗浄液Ｌ₁ のキャピラリ波Ｗが液晶用ガラス基板２２の下面に接触する部分と対応する部分である。
【００２９】
つぎに、上記構成の超音波洗浄装置の作用について説明する。
発振容器１１に下部洗浄液Ｌ₁ を供給するとともに超音波振動子１７を超音波発振器１８で駆動することで、発振容器１１内の洗浄液Ｌ₁ に超音波振動を付与する。それによって、発振容器１１内の洗浄液Ｌ₁ の水平面上の幅方向中央部分にはキャピラ−リ波Ｗが発生し、そのキャピラリ−波Ｗによって内部の下部洗浄液Ｌ₁ がその水平面上よりも上方へ押し上げられる。
【００３０】
下部洗浄液Ｌ₁ がその水平面上よりも上方へ押し上げられると、その下部洗浄液Ｌ₁ は搬送機構２１によって搬送される液晶用ガラス基板２２の下面の幅方向全長に接触する。下部洗浄液Ｌ₁ には超音波振動が付与されているから、その超音波振動が下部洗浄液Ｌ₁ から液晶用ガラス基板２２に伝播される。
【００３１】
それによって、超音波振動の一部は下部洗浄液Ｌ_１を通じて液晶用ガラス基板２２を透過し、その上面に付着した微粒子に作用するから、液晶用ガラス基板２２の下面側に付着した微粒子は勿論のこと、上面側に付着した微粒子も遊離する。
【００３２】
しかも、上記液晶用ガラス基板２２の上面には一対のノズル体２４が配設され、これらノズル体から噴出される上部洗浄液Ｌ₂ は液晶用ガラス基板２２の上面の上記下部洗浄液Ｌ₁ が接触する部分と対応する図２にＺで示す部分で衝突して滞留する。
【００３３】
上部洗浄液Ｌ₂ が液晶用ガラス基板２２の上面で滞留すると、その部分で下部洗浄液Ｌ₁ から液晶用ガラス基板２２を透過してこの液晶用ガラス基板２２の上面側の上部洗浄液Ｌ₂ に伝播された超音波振動も滞留する上部洗浄液Ｌ₂ とともにその部分にとどまる。
【００３４】
それによって、上記Ｚの部分において、上部洗浄液Ｌ₂ に伝播された超音波振動の音圧が高くなるから、この上部洗浄液Ｌ₂ による洗浄効果も向上することになる。
【００３５】
一対のノズル体２４から供給される上部洗浄液Ｌ₂ が液晶用ガラス基板２２の上面で衝突することで、その部分には気泡が発生する。気泡が発生すると、その気泡の物理的及び化学的作用によって、洗浄効果が向上する。しかも、気泡の発生によって超音波振動が上部洗浄液Ｌ₂ を透過しずらくなるから、そのことによっても上部洗浄液Ｌ₂ における超音波振動の音圧が高くなり、洗浄効果を向上させることができる。
【００３６】
液晶用ガラス基板２２の下面および上面から除去された微粒子は発振容器１１内に落下し、その内部で浮遊して液晶用ガラス基板２２の下面に再付着する虞がある。しかしながら、上記発振容器１１内には供給管１４から下部洗浄液Ｌ₁ が連続して供給されることで、その上面開口１１ａからオ−バフロ−させている。そのため、発振容器１１内に落下した微粒子はオ−バフロ−する下部洗浄液Ｌ₁ とともに外部に流出するから、液晶用ガラス基板２２に再付着するのが防止される。
【００３７】
しかも、発振容器１１の上面開口１１ａから流出させる下部洗浄液Ｌ₁ の量は、その発振容器１１内を浮遊する微粒子をオ−バフロ−させるだけの量でよいから、わずかですみ、さらにはノズル体２４によって液晶用ガラス基板２２の上面に噴射する上部洗浄液Ｌ₂ も、その上面に浮遊した微粒子を除去できるだけの量でよいから、超音波振動が付与された洗浄液Ｌを液晶用ガラス基板２２の上下両面に噴射させて洗浄する場合に比べて十分に少なくすることができる。
【００３８】
したがって、従来に比べて少ない洗浄液Ｌの使用量で液晶用ガラス基板２２の上下両面を洗浄できるから、ランニングコストの低減が計れるとともに、洗浄液を供給するポンプの容量を小さくでき、洗浄液の供給および排出などの配管を少なくしたり、径の小さなものに変更できるので、洗浄装置全体を小型化することもできる。
【００３９】
発明者は、図３（ａ）〜（ｄ）に示す種々の洗浄形態での洗浄液Ｌの音圧を音圧測定器３０を用いて測定した。つまり、図３（ａ）は図７に示す従来の洗浄装置を用いた場合で、装置本体１のノズル口３を下方に向け、そこから噴出する洗浄液Ｌの音圧を測定した。その場合の音圧と超音波振動子１７を駆動する超音波発振器の出力との関係は図４の曲線Ａに示す。
【００４０】
図３（ｂ）は図３（ａ）に示す装置本体１のノズル口３を上方に向け、そこから噴出させる洗浄液Ｌの音圧を測定した場合で、その場合の音圧と超音波振動子１７を駆動する超音波発振器１８の出力との関係は図４の曲線Ｂに示す。
【００４１】
図３（ｃ）はこの発明の発振容器１１を用い、キャピラリ−波Ｗによって上方に押し上げられた洗浄液Ｌに、上記発振容器１１の上面開口に傾斜して保持された液晶用ガラス基板２２の下面を接触させ、上面に水を流しながらその上面側における音圧を測定した場合で、その場合の音圧と超音波振動子１７を駆動する超音波発振器１８の出力との関係は図４の曲線Ｃに示す。
【００４２】
図３（ｄ）はこの発明の発振容器１１において、キャピラリ−波Ｗによって上方に押し上げられた洗浄液Ｌの音圧を測定した場合で、その場合の音圧と超音波振動子１７を駆動する超音波発振器１８の出力との関係は図４の曲線Ｄに示す。
【００４３】
以上の測定結果より、曲線Ｄで示す図３（ｄ）の場合の音圧が最も高く、しかも図３（ｃ）の測定結果として曲線Ｃで示す液晶用ガラス基板２２の上面側においても、図３（ａ）に示す従来の場合とほとんど変わらない音圧を測定することができた。
【００４４】
図５は同図に示すように振動子ａが取着された振動板ｂ上に上部洗浄液Ｌ₂ の貯留部ｃを形成し、そこに供給する上部洗浄液Ｌ₂ の流量を変化させた場合に、その上部洗浄液₂ の音圧を音圧モニタｄによって測定したグラフである。なお、上部洗浄液Ｌ₂ は貯留部ｃから流出されるようになっている。
【００４５】
同図中曲線Ｍは振動子を駆動する超音波発信器１８の出力が３０Ｗの場合で、以下曲線Ｎは５０Ｗ、曲線Ｏは８０Ｗ、曲線Ｐは１００Ｗ、曲線Ｑは１２０Ｗ、曲線Ｒは１４５Ｗの場合である。
【００４６】
このグラフから分かるように、上部洗浄液Ｌ₂ の流量が少ない方が多い場合に比べて音圧が高いことが測定された。つまり、上部洗浄液Ｌ₂ の振動板ｂ上での滞留時間が長い方が短い場合よりも音圧を高くすることができる。
【００４７】
したがって、上記実施形態で説明したように、一対のノズル体２４から供給される上部洗浄液Ｌ₂ を液晶用ガラス基板２２の上面で衝突させて滞留させることで、この上部洗浄液Ｌ₂ に伝播される超音波振動の音圧を高くすることができる。
【００４８】
図６はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態は液晶用ガラス基板２２の上面側に上部洗浄液Ｌ₂ を供給する一対のノズル体２４Ａの配置変形例で、このノズル体２４Ａは液晶用ガラス基板２２の上面に上部洗浄液Ｌ₂ が乱流にならないよう、つまり層流となるように供給できるようになっている。この実施形態では、上記ノズル体２４Ａはナイフ状の噴出孔を有し、その噴出孔から噴出する上部洗浄液Ｌ₂ が液晶用ガラス基板２２の上面を這う状態で流れる角度、つまり基板２２の板面に対して直角よりも十分に小さな角度で配置されている。
【００４９】
それによって、一対のノズル体２４Ａから供給された上部洗浄液Ｌ₂ が液晶用ガラス基板２２の上面で衝突しても、その部分で気泡が発生することがほとんどないから、衝突部分で気泡が発生する場合に比べて下部洗浄液Ｌ₁ から伝播される超音波振動の透過率をより高めることができる。
【００５０】
超音波振動の透過率を高めることができれば、液晶用ガラス基板２２がロ−ラ２３上で大きく振動することがなくなるから、液晶用ガラス基板２２がロ−ラ２３から衝撃を受けて損傷するのを防止できる。
【００５１】
なお、図示しないが、液晶用ガラス基板の上方に配置される一対のノズル体のうち、一方あるいは両方から供給される上部洗浄液に超音波振動を付与するようにしてもよい。つまり、一対のノズル体の少なくとも一方を、内部に振動板が設けられた構造としてもよい。
【００５２】
このようにして、上部洗浄液に超音波振動を予め付与すれば、下部洗浄液から伝播される超音波振動と相俟って洗浄効果をより一層、向上させることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では被処理物として液晶用ガラス基板を洗浄処理する場合について説明したが、被処理物をウエットエッチング処理する場合などにもこの発明を適用することができる。
【００５４】
そのような場合には、上部処理液としてはエッチング液を用いる。エッチング液が被処理物の上面で衝突して滞留した状態で超音波振動が伝播されると、そのエッチング液は温度上昇する。したがって、エッチング液の反応速度を高めることができるから、上記被処理物に対するエッチングレ−トを向上させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１と請求項２の発明によれば、超音波振動が付与されて発振容器内の洗浄液の水平面上から押し上げられる下部処理液に被処理物を接触する状態で搬送して超音波振動を伝達するため、超音波振動が付与された処理液を被洗浄物に向けて噴出させる場合に比べてその処理液の使用量を低減することができる。しかも、振動板は発振容器の底部に設けられているため、処理液から発生して発振容器内を上昇する気泡が上記振動板に付着することもない。
【００５６】
さらに、被処理物の上面では上部処理液が衝突するよう供給されることで、被処理物の上面における上部処理液の流れが停滞する。
それによって、被処理物の上面における、下部処理液から上部処理液に伝播された超音波振動の音圧を高くできるから、この上部処理液による上記被処理物の処理効率の向上が計れる。
また、被処理物の上面で上部処理液が層流となるよう供給することで、超音波振動の透過率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す全体構成図。
【図２】同じく搬送される液晶用ガラス基板の上面における上部洗浄液の流れの説明図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ洗浄液の音圧を測定する形態の説明図。
【図４】同じく図３（ａ）〜（ｄ）の測定結果を示すグラフ。
【図５】同じく上部洗浄液の流量と音圧との関係のグラフ。
【図６】この発明の他の実施形態を示すノズル体の説明図。
【図７】従来の超音波洗浄装置の断面図。
【符号の説明】
１１…発振容器、
１６…振動板、
１７…超音波振動子、
２１…搬送機構
２２…液晶用ガラス基板（被洗浄物）、
２４…ノズル体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic processing method and apparatus for processing an object to be processed with a processing liquid using ultrasonic vibration.
[0002]
[Prior art]
For example, in a liquid crystal manufacturing apparatus or a semiconductor manufacturing apparatus, there is a process that requires cleaning a substrate such as a glass substrate for liquid crystal or a semiconductor wafer as an object to be processed with high cleanliness. As a method for cleaning such a substrate, there are a dip method in which a plurality of substrates are immersed in a cleaning solution and a single wafer method in which the cleaning solution is sprayed toward the substrate to wash one by one. In addition to being obtained, a cost-effective single wafer method has been increasingly adopted.
[0003]
As one of the single wafer systems, a cleaning system in which ultrasonic vibration is applied to a cleaning liquid sprayed onto a substrate and fine particles are efficiently removed from the object to be cleaned by the vibration action has been put into practical use.
[0004]
In the cleaning method that applies ultrasonic vibration to the cleaning liquid, ultrasonic waves of about 20 to 50 kHz have been used in the past, but recently, ultrasonic cleaning devices that use sound waves in the extreme ultrasonic band of about 600 to 2000 kHz have been developed. ing.
[0005]
When the cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied is sprayed onto the substrate, the bonding force of the fine particles adhering to the substrate is reduced due to the action of the vibration, so that the cleaning effect can be improved as compared with the case where ultrasonic vibration is not applied. .
[0006]
Conventionally, the ultrasonic cleaning apparatus has an apparatus body 1 that is elongated in a direction perpendicular to the paper surface as shown in FIG. A space 2 along the longitudinal direction of the main body 1 is formed in the apparatus main body 1 so as to penetrate in the vertical direction. The space portion 2 is formed in a taper shape that becomes narrower as it goes from the upper end side to the lower end side, and the lower end is a nozzle port 3 opened on the lower surface of the apparatus main body 1.
[0007]
The upper end opening of the space 2 is closed with a diaphragm 5 made of tantalum, titanium, or an alloy metal thereof via a seal material 4. A plurality of elongated ultrasonic transducers 6 having a rectangular shape are attached to the upper surface of the diaphragm 5 along a portion corresponding to the upper end opening of the space portion 2. The ultrasonic vibrator 6 is driven by an ultrasonic oscillator. Accordingly, since the ultrasonic vibrator 6 vibrates ultrasonically, the vibration plate 5 also vibrates due to the ultrasonic vibration.
[0008]
On both sides of the space portion 2 of the apparatus body 1, supply paths 7 are formed so as to penetrate along the longitudinal direction. A cleaning liquid supply pipe (not shown) is connected to both ends of the pair of supply paths 7, and the cleaning liquid is supplied to the space portion 2 from the supply pipes.
[0009]
The cleaning liquid supplied to the space 2 is given ultrasonic vibration by the ultrasonic vibrator 6 through the vibration plate 5 and ejected from the nozzle port 3 toward the object to be cleaned. When the cleaning liquid to which the ultrasonic vibration is applied collides with the object to be cleaned, since the ultrasonic vibration is also applied to the object to be cleaned, the fine particles attached to the object to be cleaned are released and removed by the ultrasonic vibration. It will be.
[0010]
By the way, according to such a conventional structure, the cleaning liquid must be constantly sprayed from the nozzle port 3, and the amount must be an amount capable of reliably transmitting ultrasonic vibrations to the liquid crystal glass substrate. In some cases, the amount of the cleaning liquid used was very large.
[0011]
When the object to be processed requires a high cleanliness such as a glass substrate for liquid crystal or a semiconductor wafer, pure water is used as the cleaning liquid. Since pure water is expensive, there are cases where the running cost during cleaning increases.
[0012]
Further, when the vibration plate 5 is provided in the upper portion of the space portion 2 formed in the apparatus main body 1, the nozzle port 3 is provided in the lower portion, and the cleaning liquid is sprayed downward, the ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid. Bubbles generated thereby (the gas contained in the cleaning liquid becomes bubbles) rises in the space 2 and adheres to the lower surface of the diaphragm 5 and gradually grows. Due to the bubbles, there is a portion where the cleaning liquid does not come into contact with the diaphragm 5, and the temperature rises due to ultrasonic vibration in a so-called empty state, which causes deformation and damage of the diaphragm 5. was there.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the amount of the cleaning liquid used in the past is increased, there may be an increase in running cost at the time of cleaning, or bubbles are likely to adhere to the lower surface of the diaphragm. In some cases, the diaphragm was thermally deformed or damaged.
[0014]
The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to reduce the amount of processing liquid used, to prevent bubbles from adhering to the diaphragm, and to further improve processing efficiency. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic processing method and a method thereof.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is an ultrasonic processing method for processing an object to be processed conveyed in a predetermined direction with a processing liquid.
A step of pushing up the lower cleaning liquid from above the horizontal surface of the lower processing liquid in the oscillation container by applying ultrasonic vibration to the lower processing liquid supplied into the oscillation container having an upper surface opened;
The object to be processed is conveyed in a state where the lower surface is in contact with the lower processing liquid pushed up from above the horizontal surface of the lower processing liquid in the oscillation container, and the ultrasonic vibration applied to the lower processing liquid is Passing through the top surface of the object;
And a step of supplying an upper processing liquid so as to stay in a portion where ultrasonic vibration is transmitted through the lower processing liquid on the upper surface of the object to be processed .
[0016]
The invention of claim 2 is an ultrasonic processing apparatus for processing an object to be processed conveyed in a predetermined direction with a processing liquid.
An oscillation container whose upper surface is open and into which the lower processing liquid is supplied;
An ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibration to the lower processing liquid provided at the bottom of the oscillation container and supplied to the inside through a vibration plate;
The diaphragm by the lower processing liquid ultrasonic vibration underside is assigned to the lower processing solution in contact with the lower treatment liquid pushed from the horizontal plane of the ultrasonic vibrations the oscillation in the container by being granted Conveying means for conveying the object to be processed so as to penetrate the upper surface of the object to be processed;
A plurality of supply means for supplying the upper processing liquid so as to collide and stay in a portion where ultrasonic vibration is transmitted through the lower processing liquid on the upper surface of the object to be processed conveyed by the conveying means. It is in the ultrasonic processing apparatus.
[0017]
According to the first and second aspects of the present invention, the ultrasonic vibration is applied to the object to be processed in contact with the lower processing liquid that is pushed up from the horizontal plane of the processing liquid in the oscillation container. The amount of processing liquid used can be reduced compared to the case where the processing liquid to which ultrasonic vibration is applied is sprayed toward the processing object. Therefore, the bubbles generated from the processing liquid and rising in the oscillation container do not adhere to the diaphragm. Furthermore, since the upper processing liquid is supplied so as to collide with the upper surface of the object to be processed, the flow of the processing liquid at the collision part on the upper surface of the object to be processed is stagnated, so that the lower processing liquid is transmitted to the upper processing liquid. The sound pressure of the ultrasonic vibration is increased, and the processing efficiency by the upper processing liquid is improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of the present invention, which is a case where the present invention is applied to an ultrasonic cleaning apparatus as an ultrasonic processing apparatus. That is, the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 1 includes an oscillation container 11 having a rectangular cross section with a leg 10 provided on the outer bottom surface. The oscillating container 11 is formed as a bottomed rectangular parallelepiped whose upper surface is open, and a pair of supply space portions 13 are defined by partition walls 12 on both sides in the width direction of the inner bottom portion.
[0019]
Each supply space 13 is connected to one end of a supply pipe 14 for supplying a lower cleaning liquid L ₁ such as pure water as a processing liquid. The other end of the supply pipe 14 communicates with a supply source of the lower cleaning liquid L _{1 (} not shown). A plurality of through holes 12 a are formed in the partition wall 12 that partitions the supply space portion 13. Therefore, the lower cleaning liquid L ₁ supplied from the supply pipe 14 to the supply space 13 is supplied into the oscillation container 11 from the through hole 12a.
[0020]
A predetermined amount of the lower cleaning liquid L ₁ is continuously supplied from the supply pipe 14 into the oscillation container 11. As a result, the lower cleaning liquid L ₁ overflows from the upper surface opening 11 a of the oscillation container 11.
[0021]
An opening 15 is formed along the longitudinal direction at the center in the width direction of the bottom of the oscillation container 11. The opening 15 is liquid-tightly closed by the diaphragm 16 through a seal material 16a. An ultrasonic vibrator 17 is bonded and fixed to the lower surface of the diaphragm 16, and the vibrator 17 is driven by an ultrasonic oscillator 18. When the vibrator 17 is ultrasonically vibrated, the vibration plate 16 is also ultrasonically vibrated, so that the ultrasonic vibration is propagated to the lower cleaning liquid L ₁ on the upper surface side of the vibration plate 16.
[0022]
When the ultrasonic vibration propagated from the diaphragm 16 to the lower cleaning liquid L ₁ has a certain level of strength at the central portion in the width direction of the oscillation container 11, the lower cleaning liquid positioned on the diaphragm 16 as shown in FIG. A capillary wave W is generated that pushes L ₁ upward from the horizontal surface of the cleaning liquid. That is, the lower cleaning liquid L ₁ is pushed up at a predetermined height from the horizontal surface of the cleaning liquid L ₁ in the oscillation container 11 by the capillary wave W in the central portion in the width direction of the oscillation container 11 over almost the entire length in the longitudinal direction. .
[0023]
As shown in FIG. 2, the oscillation container 11 having the above-described configuration is disposed on the lower surface side of the glass substrate 22 for liquid crystal serving as an object to be cleaned conveyed by the conveyance mechanism 21. The transport mechanism 21 includes a plurality of rollers 23 that are rotationally driven and are arranged at predetermined intervals with their axes parallel. The oscillation container 11 is disposed between a pair of adjacent rollers 23.
[0024]
That is, the oscillation container 11 is arranged with the longitudinal direction of the upper surface opening 11a orthogonal to the transport direction of the liquid crystal glass substrate 22, and the transport mechanism 21 can push up the liquid crystal glass substrate 22 by the capillary wave W. The lower cleaning liquid L ₁ is conveyed with its lower surface in contact with the lower cleaning liquid L ₁ .
[0025]
The longitudinal dimension of the oscillation container 11 is set larger than the width dimension of the liquid crystal glass substrate 22. As a result, the lower cleaning liquid L ₁ pushed up by the capillary wave W comes into contact with the entire length in the width direction of the lower surface of the liquid crystal glass substrate 22.
[0026]
A pair of nozzle bodies 24 are disposed substantially symmetrically with respect to the center in the width direction of the oscillation container 11 on the upper surface side of the liquid crystal glass substrate 22 conveyed by the conveyance mechanism 21. From each nozzle body 24, the upper cleaning liquid L ₂ is sprayed toward the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22.
[0027]
Thereby, the upper cleaning liquid L ₂ of the flow X supplied to the upper surface of the LCD glass substrate 22 from one nozzle body 24 as shown in FIG. 2, the other flow of the upper cleaning solution L ₂ which is supplied from the nozzle body 24 Y collides with the portion Z on the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22. As a result, the upper cleaning liquid L ₂ stays in the Z portion.
[0028]
The portion Z corresponds to the portion of the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22 that corresponds to the portion where the capillary wave W of the lower cleaning liquid L ₁ contacts the lower surface of the liquid crystal glass substrate 22.
[0029]
Next, the operation of the ultrasonic cleaning apparatus having the above configuration will be described.
By supplying the lower cleaning liquid L ₁ to the oscillation container 11 and driving the ultrasonic vibrator 17 with the ultrasonic oscillator 18, ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid L ₁ in the oscillation container 11. As a result, a capillary wave W is generated in the central portion in the width direction on the horizontal plane of the cleaning liquid L ₁ in the oscillating container 11, and the lower cleaning liquid L _{1 in the} interior is moved upward from the horizontal plane by the capillary wave W. Pushed up.
[0030]
When the lower cleaning liquid L ₁ is pushed upward from the horizontal plane, the lower cleaning liquid L ₁ comes into contact with the entire length in the width direction of the lower surface of the liquid crystal glass substrate 22 transported by the transport mechanism 21. Since the lower cleaning liquid L ₁ and ultrasonic vibration is applied, the ultrasonic vibration is propagated from the lower cleaning liquid L ₁ in the liquid crystal glass substrate 22.
[0031]
Thereby, a portion of the ultrasonic vibration is transmitted through the LCD glass substrate 22 through the lower cleaning liquid L _1, from acting on the particles adhered to the upper surface, adhering to the lower surface side of the liquid crystal glass substrate 22 fine particles of course In addition, the fine particles adhering to the upper surface side are also released.
[0032]
In addition, a pair of nozzle bodies 24 are disposed on the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22, and the upper cleaning liquid L ₂ ejected from these nozzle bodies contacts the lower cleaning liquid L _{1 on} the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22. It collides and stays in the part shown by Z in FIG. 2 corresponding to the part.
[0033]
When the upper cleaning liquid L ₂ stays on the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22, the lower cleaning liquid L ₁ passes through the liquid crystal glass substrate 22 at that portion and is transmitted to the upper cleaning liquid L ₂ on the upper surface side of the liquid crystal glass substrate 22. The ultrasonic vibration also stays in that portion together with the upper cleaning liquid L ₂ that stays.
[0034]
As a result, the sound pressure of the ultrasonic vibration propagated to the upper cleaning liquid L ₂ at the portion Z is increased, so that the cleaning effect by the upper cleaning liquid L ₂ is also improved.
[0035]
When the upper cleaning liquid L ₂ supplied from the pair of nozzle bodies 24 collides with the upper surface of the glass substrate 22 for liquid crystal, bubbles are generated in that portion. When bubbles are generated, the cleaning effect is improved by the physical and chemical action of the bubbles. In addition, since the ultrasonic vibration hardly penetrates the upper cleaning liquid L _{2 due} to the generation of bubbles, this also increases the sound pressure of the ultrasonic vibration in the upper cleaning liquid L ₂ , thereby improving the cleaning effect.
[0036]
The fine particles removed from the lower surface and the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22 may fall into the oscillation container 11, float inside the oscillation container 11, and reattach to the lower surface of the liquid crystal glass substrate 22. However, the lower cleaning liquid L ₁ is continuously supplied from the supply pipe 14 into the oscillation container 11 so as to overflow from the upper surface opening 11a. For this reason, the fine particles dropped into the oscillation container 11 flow out to the outside together with the overflowing lower cleaning liquid L ₁ , and thus are prevented from reattaching to the liquid crystal glass substrate 22.
[0037]
In addition, the amount of the lower cleaning liquid L ₁ that flows out from the upper surface opening 11a of the oscillation container 11 is small enough to allow the fine particles floating in the oscillation container 11 to overflow. The upper cleaning liquid L ₂ sprayed onto the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22 by the liquid 24 may be in an amount sufficient to remove the fine particles floating on the upper surface. Compared with the case of cleaning by spraying on both sides, it can be sufficiently reduced.
[0038]
Therefore, since the upper and lower surfaces of the glass substrate 22 for liquid crystal can be cleaned with a smaller amount of the cleaning liquid L used than before, the running cost can be reduced, the capacity of the pump for supplying the cleaning liquid can be reduced, and the supply and discharge of the cleaning liquid Since the number of pipes can be reduced or the diameter can be changed to a smaller one, the entire cleaning device can be downsized.
[0039]
The inventor measured the sound pressure of the cleaning liquid L in various cleaning modes shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d) using the sound pressure measuring device 30. That is, FIG. 3A shows a case where the conventional cleaning apparatus shown in FIG. 7 is used, and the sound pressure of the cleaning liquid L ejected from the nozzle port 3 of the apparatus main body 1 is measured downward. The relationship between the sound pressure in that case and the output of the ultrasonic oscillator that drives the ultrasonic transducer 17 is shown by a curve A in FIG.
[0040]
FIG. 3B shows the case where the nozzle pressure 3 of the apparatus main body 1 shown in FIG. 3A is directed upward, and the sound pressure of the cleaning liquid L ejected therefrom is measured. The relationship with the output of the ultrasonic oscillator 18 driving 17 is shown by a curve B in FIG.
[0041]
FIG. 3 (c) uses the oscillation container 11 of the present invention, and the lower surface of the liquid crystal glass substrate 22 held by the cleaning liquid L pushed upward by the capillary wave W while being inclined at the upper surface opening of the oscillation container 11. 4 and the sound pressure on the upper surface side is measured while flowing water on the upper surface, and the relationship between the sound pressure in this case and the output of the ultrasonic oscillator 18 that drives the ultrasonic transducer 17 is the curve in FIG. Shown in C.
[0042]
FIG. 3D shows a case where the sound pressure of the cleaning liquid L pushed upward by the capillary wave W is measured in the oscillation container 11 of the present invention. In this case, the sound pressure and the ultrasonic wave driving the ultrasonic transducer 17 are measured. The relationship with the output of the sound wave oscillator 18 is shown by a curve D in FIG.
[0043]
From the above measurement results, the sound pressure in the case of FIG. 3D shown by the curve D is the highest, and also on the upper surface side of the liquid crystal glass substrate 22 shown by the curve C as the measurement results of FIG. It was possible to measure the sound pressure almost the same as the conventional case shown in 3 (a).
[0044]
FIG. 5 shows a case where a reservoir c for the upper cleaning liquid L ₂ is formed on the diaphragm b to which the vibrator a is attached and the flow rate of the upper cleaning liquid L ₂ supplied thereto is changed as shown in FIG. 4 is a graph in which the sound pressure of the upper cleaning liquid ₂ is measured by a sound pressure monitor d. The upper cleaning liquid L ₂ is allowed to flow out of the storage part c.
[0045]
The curve M in the figure is the case where the output of the ultrasonic transmitter 18 for driving the transducer is 30 W. The curve N is 50 W, the curve O is 80 W, the curve P is 100 W, the curve Q is 120 W, and the curve R is 145 W. Is the case.
[0046]
The As can be seen from the graph, higher sound pressure compared to the case towards the flow of the upper cleaning liquid L ₂ is less frequently was measured. That is, it is possible residence time on the vibrating plate b of the upper cleaning liquid L ₂ is a higher sound pressure than if longer short.
[0047]
Therefore, as explained in the above embodiment, the upper cleaning liquid L ₂ supplied from the pair of nozzle bodies 24 collides with the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22 and stays there, so that the upper cleaning liquid L ₂ is propagated to the upper cleaning liquid L _2. The sound pressure of ultrasonic vibration can be increased.
[0048]
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. This embodiment is an arrangement modification of a pair of nozzle bodies 24A for supplying the upper cleaning liquid L ₂ to the upper surface side of the liquid crystal glass substrate 22. The nozzle body 24A has an upper cleaning liquid L ₂ on the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22. It can be supplied so that it does not flow, that is, laminar flow. In this embodiment, the nozzle body 24A has a knife-like ejection hole, and the angle at which the upper cleaning liquid L ₂ ejected from the ejection hole flows over the upper surface of the liquid crystal glass substrate 22, that is, the plate surface of the substrate 22. It is arranged at an angle sufficiently smaller than the right angle.
[0049]
Accordingly, even when the upper cleaning liquid L ₂ supplied from the pair of nozzle bodies 24A collides with the upper surface of the glass substrate 22 for liquid crystal, bubbles are hardly generated at the portion, so bubbles are generated at the collision portion. Compared with the case, the transmittance of the ultrasonic vibration propagated from the lower cleaning liquid L ₁ can be further increased.
[0050]
If the transmittance of the ultrasonic vibration can be increased, the liquid crystal glass substrate 22 will not vibrate greatly on the roller 23, and the liquid crystal glass substrate 22 is damaged by receiving an impact from the roller 23. Can be prevented.
[0051]
Although not shown, ultrasonic vibration may be applied to the upper cleaning liquid supplied from one or both of the pair of nozzle bodies disposed above the liquid crystal glass substrate. That is, at least one of the pair of nozzle bodies may have a structure in which a diaphragm is provided inside.
[0052]
Thus, if ultrasonic vibration is previously given to the upper cleaning liquid, the cleaning effect can be further improved in combination with the ultrasonic vibration propagated from the lower cleaning liquid.
[0053]
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the glass substrate for liquid crystals was wash-processed as a to-be-processed object, this invention is applicable also to the case where a to-be-processed object carries out the wet etching process.
[0054]
In such a case, an etching solution is used as the upper processing solution. When the ultrasonic vibration is propagated in a state where the etching solution collides and stays on the upper surface of the workpiece, the temperature of the etching solution rises. Therefore, since the reaction rate of the etching solution can be increased, the etching rate for the object to be processed can be improved.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, the object to be processed is conveyed in contact with the lower processing liquid which is given ultrasonic vibration and is pushed up from the horizontal plane of the cleaning liquid in the oscillation container. Therefore, since the ultrasonic vibration is transmitted, the amount of the processing liquid used can be reduced as compared with the case where the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied is ejected toward the object to be cleaned. Moreover, since the diaphragm is provided at the bottom of the oscillation container, bubbles generated from the processing liquid and rising in the oscillation container do not adhere to the diaphragm.
[0056]
Furthermore, the upper processing liquid is supplied to collide with the upper surface of the object to be processed, so that the flow of the upper processing liquid on the upper surface of the object to be processed is stagnated.
As a result, the sound pressure of the ultrasonic vibration propagated from the lower processing liquid to the upper processing liquid on the upper surface of the processing object can be increased, so that the processing efficiency of the processing object by the upper processing liquid can be improved.
Moreover, the transmittance | permeability of an ultrasonic vibration can be raised more by supplying so that an upper process liquid may become a laminar flow on the upper surface of a to-be-processed object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of the flow of the upper cleaning liquid on the upper surface of the liquid crystal glass substrate that is also transported.
FIGS. 3A to 3D are explanatory views of embodiments for measuring the sound pressure of the cleaning liquid, respectively.
4 is a graph showing the measurement results of FIGS. 3 (a) to 3 (d). FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the flow rate of the upper cleaning liquid and the sound pressure.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a nozzle body showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional ultrasonic cleaning apparatus.
[Explanation of symbols]
11 ... oscillation container,
16 ... diaphragm,
17 ... ultrasonic transducer,
21 ... Conveying mechanism 22 ... Glass substrate for liquid crystal (object to be cleaned),
24 ... Nozzle body.

Claims

In the ultrasonic processing method for processing an object to be processed conveyed in a predetermined direction with a processing liquid,
A step of pushing up the lower cleaning liquid from above the horizontal surface of the lower processing liquid in the oscillation container by applying ultrasonic vibration to the lower processing liquid supplied into the oscillation container having an upper surface opened;
The object to be processed is conveyed in a state where the lower surface is in contact with the lower processing liquid pushed up from above the horizontal surface of the lower processing liquid in the oscillation container, and the ultrasonic vibration applied to the lower processing liquid is Passing through the top surface of the object;
A step of supplying an upper treatment liquid so as to stay in a portion where ultrasonic vibration is transmitted through the lower treatment liquid on the upper surface of the object to be treated .

In an ultrasonic processing apparatus for processing an object to be processed conveyed in a predetermined direction with a processing liquid,
An oscillation container whose upper surface is open and into which the lower processing liquid is supplied;
An ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibration to the lower processing liquid provided at the bottom of the oscillation container and supplied to the inside through a vibration plate;
The diaphragm by the lower processing liquid ultrasonic vibration underside is assigned to the lower processing solution in contact with the lower treatment liquid pushed from the horizontal plane of the ultrasonic vibrations the oscillation in the container by being granted Conveying means for conveying the object to be processed so as to penetrate the upper surface of the object to be processed;
A plurality of supply means for supplying the upper processing liquid so as to collide and stay in a portion where ultrasonic vibration is transmitted through the lower processing liquid on the upper surface of the object to be processed conveyed by the conveying means. An ultrasonic processing apparatus.