JP6927827B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば硝子基板、液晶表示板、電子部品、光学部品、精密部品、金属部品などの被洗浄物、なかでも特に有機ＥＬ用の蒸着工程でメタルマスクに付着した有機材の除去に好適に使用できるような洗浄装置に関する。

洗浄装置は、上面が開口した洗浄槽を備えており、この洗浄槽内に、溶剤を貯留して被洗浄物を浸漬洗浄する浸漬洗浄部と、浸漬洗浄後の被洗浄物を蒸気洗浄する蒸気洗浄部と、外周に冷却器を備えて蒸気洗浄部の蒸気を冷却する蒸気冷却部が、下から順に形成されている。

洗浄槽の蒸気冷却部では、冷却器が蒸気を冷やして溶剤を凝縮し液化させるが、図３に示したように、蒸気冷却部１０１の冷却器１０２は洗浄槽１０３の外周に備えたものであるため、蒸気洗浄部１０４のうちの平面視中央部分１０４ａが上に盛り上がり、溶剤が外部に漏れるおそれがある。これを防ぐためには、例えば図３に仮想線で示したように、蒸気冷却部１０１を上に高く伸ばすことが考えられる。しかし、洗浄槽１０３が大型化してしまう。

下記特許文献１のように、蒸気冷却部の下部に過冷却室を備えたり、下記特許文献２のように、非洗浄時に浸漬洗浄槽を撹拌する撹拌手段を備えて凝縮を促進させたりすることも案出されている。

しかし、過冷却室は洗浄槽を外周に張りだして形成されるため、洗浄槽の大型化を招いてしまう。また、非洗浄時に凝縮を促進する方法では、溶剤を積極的に凝縮させるものではないため、溶剤の充分な漏えい防止は難しい。

特開昭６１−１３６４７８号公報 特許第２８３３８９３号公報

この発明は、溶剤の外部への漏えいを、洗浄槽の大型化を招くことなく確実に防止できるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、上面が開口した洗浄槽を備え、該洗浄槽内に、被洗浄物を浸漬洗浄する浸漬洗浄部と、浸漬洗浄後の前記被洗浄物を蒸気洗浄する蒸気洗浄部と、外周に冷却器を備えて前記蒸気洗浄部の蒸気を冷却する蒸気冷却部が、下から順に形成された洗浄装置であって、前記浸漬洗浄部の上における平面視中央部に、前記蒸気洗浄部の蒸気を冷却する補助冷却器を備えた洗浄装置である。

前記「蒸気」は、ガスを含む意味である。また前記「浸漬洗浄部の上」とは、浸漬洗浄部の上面に接する態様で補助冷却部が備えられることのほか、浸漬洗浄部の上面から離れて、または浸漬洗浄部に食い込んだ態様で備えられることの意味である。

この構成では、蒸気冷却部の冷却器が蒸気となった溶剤を冷却して凝縮させる。同様に、浸漬洗浄部の上の補助冷却器、換言すれば蒸気洗浄部の下の補助冷却器が、蒸気冷却部の冷却器のみでは凝縮し切れずに盛り上がって洗浄槽の開口から出てしまう傾向にある溶剤蒸気の上昇を抑える。

この発明によれば、溶剤蒸気の上昇しやすい部分の上昇を洗浄槽内に備えた補助冷却器で抑えるので、溶剤の外部への漏えいを、洗浄槽の大型化を招くことなく確実に防止できる。この結果、溶剤の消費を抑えることができる。

洗浄装置の要部の構成図。 図１のＡ−Ａ断面図。 従来技術の説明図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に、洗浄装置１１の要部の構成を示す。この洗浄装置１１は、被洗浄物１２の洗浄、特に有機ＥＬの蒸着工程でメタルマスクに付着した有機材を除去するのに好適に使用されるものである。

メタルマスクなどの被洗浄物１２は、まず、炭化水素系洗浄溶剤（ＨＣ。以下、「洗浄液」という。）に浸漬して洗浄する（洗浄工程）。この洗浄では、洗浄液によって有機材を溶解し除去する。

このような洗浄を複数段階にわたって行ったあと、洗浄液よりも低沸点のリンス液１３でリンス乾燥する（リンス乾燥工程）。リンス液１３には、フッ素系溶剤、特に非塩素系有機溶剤であるハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）が好適に使用される。このリンス液１３は水分よりも、また洗浄液よりも比重が大きく、表面張力は洗浄液よりも小さい。リンス乾燥工程では、被洗浄物１２に付着している洗浄液を溶解し、除去するとともに、被洗浄物１２に付着した非塩素系有機溶剤（ＨＦＥ）を気化させ乾燥させる。

このあと、被洗浄物１２は、真空（減圧）乾燥されて、被洗浄物１２に付着したごく微量のリンス液１３が完全に気化される（真空乾燥工程）。

これらの工程における洗浄は常温で行われる。

図１に示した洗浄装置１１は、前述のような工程中、リンス液１３を用いたリンス乾燥工程に使用される。

洗浄装置１１は、上面が開口した洗浄槽３１を備えている。洗浄槽３１の上端の開口は、被洗浄物１２を出し入れする出入口３２である。出入口３２の上方には、被洗浄物１２を出し入れするとともに下流側に移動する搬送装置（図示せず）が備えられる。

洗浄槽３１は内部に、リンス液１３を貯留して被洗浄物１２を浸漬洗浄する浸漬洗浄部３３と、リンス液１３の蒸気層１３ａからなり浸漬洗浄後の被洗浄物１２を蒸気洗浄する蒸気洗浄部３４と、蒸気洗浄部３４の蒸気、つまり蒸気洗浄部３４から上昇しようとする蒸気を冷却する蒸気冷却部３５を、下から順に有している。

蒸気洗浄部３４と蒸気冷却部３５は上下方向に延びる筒状で一連に形成されており、蒸気洗浄部３４には、蒸気発生槽５１が接続されている。蒸気発生槽５１は、蒸気洗浄部３４にリンス液１３を気化して蒸気層１３ａを形成するものである。蒸気発生槽５１の底部には、貯留したリンス液１３を加熱して蒸発させるための管状のヒータ５２を備えている。ヒータ５２は、例えばオイル、水等の液状の加熱媒体を所定温度に加熱して循環する構成である。蒸気発生槽５１は必要ないならば省略してもよく、その場合には、蒸気層１３ａはガスで満たされることになる。

蒸気冷却部３５は、外周に冷却器３６を備えて形成される。つまり、冷却器３６として冷却コイルを内壁面に沿ってめぐらせて備え、蒸気洗浄部３４から上昇しようとする気化したリンス液１３と雰囲気中の水分を凝縮し液化する。これにより、気化したリンス液１３が外部に放出されることと、大気中の水分が浸入することを防止する。冷却コイルは、例えばチラーなどの冷凍機（図示せず）に接続されており、所定温度の冷却媒体が循環している。

蒸気冷却部３５は前述のような冷却器３６を有するので、蒸気発生槽５１で気化されて洗浄槽３１に導入されたリンス液１３の蒸気は、浸漬洗浄部３３の上端であるリンス液１３の液面１３ｂと、冷却器３６との間に供給され、これらの間に蒸気層１３ａからなる蒸気洗浄部３４を形成することになる。

洗浄槽３１の下部の浸漬洗浄部３３は、蒸気洗浄部３４を共通にする複数の浸漬槽３３ａ，３３ｂを有している。浸漬槽３３ａ，３３ｂは被洗浄物１２の全体を沈められる大きさであり、内部には、搬入される被洗浄物１２を保持する適宜の保持手段３７が備えられている。保持手段３７は、被洗浄物１２を搬送し、被洗浄物１２と共に浸漬槽３３ａ，３３ｂに浸漬されるものであってもよい。

複数の浸漬槽３３ａ，３３ｂは、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示したように平面視長方形状で同一大であり、その短手方向を搬送方向に沿って２個並べて配設されている。図中、３３ａの浸漬槽が上流側のものであり、３３ｂの浸漬槽が下流側のものである。ここで、「上流」「下流」とは、工程における流れ方向を意味しており、リンス液１３の流れ方向を指しているのではない。

２個の浸漬槽３３ａ，３３ｂを近接状態で並べたのは、上流側の浸漬槽３３ａで被洗浄物１２をリンスしたのち、その上方の蒸気洗浄部３４で乾燥した後、被洗浄物１２を蒸気洗浄部３４の外に出すことなくそのままの状態で下流側の浸漬槽３３ｂに浸漬してリンスできるようするためである。このため、前述の蒸気洗浄部３４の高さは、被洗浄物１２の高さよりも高く、被洗浄物１２を上流側から下流側に移送可能に設定されている。

これら浸漬槽３３ａ，３３ｂの長手方向の両外側面には、超音波振動子３８が備えられている。超音波振動子３８は、リンス液１３が被洗浄物１２に確実に作用するようにリンス液１３に対して超音波振動を付与するためのものであり、図示しない超音波発振器に接続されている。

図示は省略するが、超音波振動子３８に加えて、リンス液１３を撹拌する撹拌手段や、被洗浄物１２を揺動させたりする揺動手段を備えることもできる。

２個の浸漬槽３３ａ，３３ｂには、それぞれオーバーフロー槽４１，４２が隣設されている。つまり、浸漬槽３３ａ，３３ｂの上部における浸漬槽３３ａ，３３ｂ間とは反対側に存在して、浸漬洗浄部３３の上端のリンス液１３の液面１３ｂを形成する液面形成壁３９の外側に、オーバーフロー槽４１，４２が形成されている。オーバーフロー槽４１，４２は、浸漬槽３３ａ，３３ｂからあふれたリンス液１３と被洗浄物１２に付着していた洗浄液を受け入れる。洗浄液はリンス液１３よりも軽いので、オーバーフローされる。オーバーフローの態様は、その他の態様であってもよい。

オーバーフロー槽４１，４２のリンス液１３と洗浄液は、図示しない経路を通って、次のように流れ、リンス液１３は浸漬槽３３ａ，３３ｂに戻される。つまり、リンス液１３と洗浄液はリンス液蒸留機を経てリンス液が蒸留再生されたのち、リンス液１３と洗浄液を分離す分離装置を通り、洗浄液は真空蒸留機を経て有機材が除去されてから、前段の洗浄工程を構成する洗浄槽に戻される。一方、分離装置を通ったリンス液１３は、浸漬洗浄部３３に戻される。このようにリンス液１３と洗浄液は、蒸留再生されて洗浄やリンス乾燥が最良の状態で行えるようにしてから再利用される。

このように構成された浸漬洗浄部３３は、その上における平面視中央部に、蒸気洗浄部３４の蒸気を冷却する補助冷却器４３を備えている。

具体的には、浸漬洗浄部３３は前述のような態様で２個の浸漬槽３３ａ，３３ｂを並設しているので、これらの浸漬槽３３ａ，３３ｂの間に、図２に示したように補助冷却器４３が備えられている。２つの浸漬槽３３ａ，３３ｂの間の部分は、浸漬槽３３ａ，３３ｂと同様に平面視長方形状であり、浸漬洗浄部３３の上における平面視中央を含む領域にある。また、２つの浸漬槽３３ａ，３３ｂの間の広さは、補助冷却器４３が無くても必要な程度の広さである。

補助冷却器４３の大きさや形状は適宜設定されるが、補助冷却器４３は外形が浸漬槽３３ａ，３３ｂ間に収まる範囲内でより大きい直方体状に形成されるとよい。補助冷却器４３は、前述の冷却器３６と同様に冷却コイルで構成され、冷凍機（図示せず）からの冷却媒体が循環する。冷却器３６を構成する冷却コイルの内周側には、蒸気が入る空間を有している。

２個の浸漬槽３３ａ，３３ｂにおける浸漬槽３３ａ，３３ｂ間側の仕切り壁４４は、オーバーフロー槽側の液面形成壁３９よりも高く形成しており、補助冷却器４３は、これら仕切り壁４４の間の保持空間４５に少なくとも一部、つまり下部を中心とした部分を、浸漬洗浄部３３の上端位置、つまり液面１３ｂよりも下に埋設して備える。保持空間４５の底には補助冷却器４３の作用で凝縮して滴下するリンス液や水分を回収する回収口４６が形成される。保持空間４５の内底面は、回収口４６に向かって傾斜している。

この回収口４６と同様の回収口４７は、蒸気冷却部３５の冷却器３６を備えた部位にも形成され、これらの回収口４６，４７から滴下するリンス液や水分は回収路４８，４９を経て、別途に備えた水分離槽５５に回収される。水分離槽５５は、リンス液１３と水分を比重差により分離し、分離されたリンス液１３は浸漬洗浄部３３に接続された返還路５６を通して浸漬洗浄部３３に戻される。分離された水分は廃棄される。リンス液１３や水分を通す経路には、必要に応じてポンプやバルブ等の移送手段を備えるとよい。

以上のように構成された洗浄装置１では、次のようにしてリンス乾燥がなされる。

洗浄工程を経た被洗浄物１２は、洗浄槽３１内に搬入される。つまり、蒸気冷却部３５、蒸気洗浄部３４を通過させて浸漬洗浄部３３の一方の浸漬槽３３ａ内のリンス液１３に浸される。

被洗浄物１２は洗浄工程において、付着している有機材、水分等の異物が溶解されて、これらが除去されているが、洗浄剤が付着している。この洗浄剤を、浸漬槽３３ａ内に浸漬されたリンス液１３が溶解し、除去する。超音波振動が作用するので、リンス液の作用は効率よく行える。

そして、被洗浄物１２を浸漬槽３３ａから引き上げて蒸気洗浄部３４に移すと、被洗浄物１２はリンス液１３の蒸気にさらされて、表面に付着しているリンス液１３の気化がなされ、乾燥される。

このあと、蒸気洗浄部３４中にある被洗浄物１２を蒸気洗浄部３４にとどめた状態のまま下流側に移送し、次の浸漬槽３３ｂに浸漬する。これによって、更にリンス液１３による洗浄剤の除去がより完全になされるとともに、浸漬槽３３ｂから引き上げられて蒸気洗浄部３４に移動することによって、表面に付着しているリンス液１３の気化がなされて乾燥させられる。

被洗浄物１２はさらに引き上げられて、蒸気冷却部３５を通過する際に冷却乾燥され、続いて下流側に移送されて、真空乾燥工程に移行する。

このようなリンス乾燥を行う洗浄槽３１内の蒸気洗浄部３４では、リンス液１３の蒸気層１３ａは、蒸気冷却部３５の冷却器３６によって冷却されるので、冷却器３６に近い外周側ほど、上端の高さが低く抑えられる。冷却器３６から離れた平面視中央部分では、冷却器３６による冷却が行き届かず、エアポケットが形成されようとするが、浸漬洗浄部３３の上、換言すれば蒸気洗浄部３４の下に備えた補助冷却器４３が、蒸気層１３ａを構成する蒸気やガスを冷却により下方に引っ張り、エアポケットができることを阻止し、蒸気洗浄部３４の上端高さを平らに保とうとする。

このため、蒸気洗浄部３４の中央が盛り上がってリンス液１３の蒸気が外部に漏えいしてしまうという従来のような不都合を回避できる。このため、リンス液１３の消費を抑えて、ランニングコストがかさむことを回避できる。

しかも、前述のようにリンス液１３は蒸留再生して能力を発揮させられる状態にして再使用するので、この点からも無駄がなく、使用中に消耗するごく少量のリンス液１３を追加投入するだけでよい。この点からも、コストの低減をはかれる。

また、補助冷却器４３は、浸漬洗浄部３３の上における平面視中央部に備えられているので、効率よく作用させることができる。

そのうえ、補助冷却器４３を備える浸漬洗浄部３３は、蒸気洗浄部３４を共通にする２つの浸漬槽３３ａ，３３ｂを有しており、これら浸漬槽３３ａ，３３ｂの間に補助冷却器４３が備えられているので、浸漬によるリンスを２回行ってリンスを完全なものとしながらもリンス液１３の無駄な消費をなくせるという、効果を実現できる。

さらに、補助冷却器４３は洗浄槽３１内に備えられるので、洗浄槽３１の大型化を回避できる。しかも、２つの浸漬槽３３ａ，３３ｂの間の広さは、補助冷却器４３が無くても必要な程度の広さであるので、補助冷却器４３を備えたことによって洗浄槽３１が大型化することはない。

また、補助冷却器４３の少なくとも一部が浸漬洗浄部３３の上端位置よりも下に埋設して備えられているので、被洗浄物１２の高さが高い場合であっても、洗浄槽３１の大型化を回避できる。

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。

たとえば、補助冷却器４３は、浸漬洗浄部３３の上端位置に載せるように備えてもよい。

補助冷却器４３の平面視での大きさは、保持空間４５の平面視形状の全体に広がる大きさではなく、浸漬洗浄部３３の上における平面視中央や、その周辺のみに存在する大きさであってもよい。

浸漬洗浄部３３の浸漬槽の数は２個に限定されるものではなく、１個でも３個以上でも、所望の態様に応じて設定するとよい。

１１…洗浄装置
１２…被洗浄物
３１…洗浄槽
３３…浸漬洗浄部
３３ａ，３３ｂ…浸漬槽
３４…蒸気洗浄部
３５…蒸気冷却部
３６…冷却器
４３…補助冷却器

Claims (3)

1. 上面が開口した洗浄槽を備え、
   該洗浄槽内に、被洗浄物を浸漬洗浄する浸漬洗浄部と、浸漬洗浄後の前記被洗浄物を蒸気洗浄する蒸気洗浄部と、外周に冷却器を備えて前記蒸気洗浄部の蒸気を冷却する蒸気冷却部が、下から順に形成された洗浄装置であって、
   前記浸漬洗浄部の上における平面視中央部に、前記蒸気洗浄部の蒸気を冷却する補助冷却器を備えた
   洗浄装置。
2. 前記浸漬洗浄部が、前記蒸気洗浄部を共通にする複数の浸漬槽を有し、
   前記浸漬槽の間に前記補助冷却器が備えられた
   請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記補助冷却器の少なくとも一部が、前記浸漬洗浄部の上端位置よりも下に埋設して備えられた
   請求項２に記載の洗浄装置。

Images