JP7351646B2

JP7351646B2 - 洗浄ガン

Info

Publication number: JP7351646B2
Application number: JP2019109421A
Authority: JP
Inventors: 暁明邱; 昌史青木; 恵介渡部
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: JP2020202323A

Description

本発明は、被洗浄物に向けて洗浄水を噴射させて被洗浄物を洗浄する洗浄ガンに関する。

半導体ウェーハ等の被加工物を加工する際に、自動で被加工物を洗浄する洗浄ユニットを備えていない加工装置を用いた場合には、被加工物を加工した後、例えば作業者が特許文献１に開示されているような洗浄ガンを用いて、エアと水とを混合させた勢いが強い二流体を被加工物に噴射して被加工物を洗浄している。

特開２０１２－４０４５３号公報

しかし、このような洗浄ガンを用いた二流体による洗浄は、噴射させる二流体の勢いを強くする必要があり被加工物が割れてしまうことがある。
よって洗浄ガンを用いて被加工物（被洗浄物）を洗浄する場合には、洗浄ガンから噴射させた洗浄水の勢いが強くなくても被洗浄物が充分に洗浄されるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、洗浄水を噴射させ被洗浄物を洗浄する洗浄ガンであって、洗浄ガンの本体部と、該本体部に連結され噴射口を備え一時的に洗浄水を溜める水溜部と、該噴射口に対向して該水溜部に配設される圧電振動板と、該水溜部に洗浄水を供給する水路と、該水路を開閉させるバルブと、を備え、該圧電振動板は、ドーム状に形成された部分を有し、該ドーム状に形成された部分の外周から径方向外側に張り出した環状のツバ部を備え、凹んだ側を該噴射口に向け、該ツバ部と該水溜部とを連結する円環状の固定板を備え、該バルブを開き該水溜部に洗浄水を供給し該圧電振動板に高周波電力を供給し該水溜部に一時的に溜められた洗浄水に該噴射口に向かって集中する超音波振動を伝播させ、該噴射口から超音波振動を伝播させた洗浄水を噴射させ被洗浄物を洗浄する洗浄ガンである。

本発明に係る洗浄ガンは、前記本体部に接近及び離間可能なハンドルを備え、作業者が該ハンドルを把持し該ハンドルと該本体部とを接近させることで、前記バルブを作動させ前記水路を開く第１作動部と、作業者が該ハンドルを把持し該ハンドルと該本体部とを接近させることで、前記圧電振動板に高周波電力を供給する第２作動部と、を備えると好ましい。

本発明に係る洗浄ガンは、洗浄ガンの本体部と、本体部に連結され噴射口を備え一時的に洗浄水を溜める水溜部と、噴射口に対向して水溜部に配設される圧電振動板と、水溜部に洗浄水を供給する水路と、水路を開閉させるバルブと、を備え、バルブを開き水溜部に洗浄水を供給し圧電振動板に高周波電力を供給し水溜部に一時的に溜められた洗浄水に超音波振動を伝播させ、噴射口から超音波振動を伝播させた洗浄水を噴射させ被洗浄物を洗浄することで、洗浄ガンから噴射される洗浄水の勢いが強くなくても洗浄力が下がってしまうことが無い。そのため被洗浄物を破損させることなく洗浄することが可能となる。また、被洗浄物の被洗浄面が凸凹であっても、超音波振動により凹んだ部分に溜まった汚れを掻き出すことができる。

また、本発明に係る洗浄ガンは、本体部に接近及び離間可能なハンドルを備え、作業者がハンドルを把持しハンドルと本体部とを接近させることで、バルブを作動させ水路を開く第１作動部と、作業者がハンドルを把持しハンドルと本体部とを接近させることで、圧電振動板に高周波電力を供給する第２作動部と、を備えることで、作業者が洗浄ガンを用いて被洗浄物を洗浄する際の手間を少なくしてハンドルを引くだけでスムーズに超音波洗浄を行うことが可能となる。

洗浄水を噴射していない状態の洗浄ガンの一例を示す断面図である。洗浄水を噴射して被洗浄物を洗浄している状態の洗浄ガンの一例を示す断面図である。

洗浄水を噴射させて例えば半導体ウェーハ等の被洗浄物を洗浄する図１に示す本発明に係る洗浄ガン１は、例えば、洗浄ガン１の本体部２と、本体部２に連結され噴射口３２０を備え一時的に洗浄水を溜める水溜部３と、噴射口３２０に対向して水溜部３に配設される圧電振動板４０と、水溜部３に水を供給する水路５０と、水路５０を開閉させるバルブ５１と、を少なくとも備えている。

本体部２は、例えば、その全体形状が側面視略逆Ｌ字状となっており、作業者が把持する把持部２０と、把持部２０の上部側に一体的に形成され水溜部３が連結される被連結部２１とを備えている。
例えば、把持部２０の下端側から被連結部２１の水溜部３が連結される先端側にかけて内部を通る水路５０が形成されており、該水路５０は把持部２０の下端側に装着された継手２０１、及び可撓性を備える樹脂チューブ１９１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水源１９に連通している。

例えば、把持部２０内に形成された水路５０を開閉させるバルブ５１は、本実施形態においては、中央に貫通孔が水路５１ａとして形成された円盤状の弁体が水路５０に対して例えば垂直にスライド移動して水路５０の開閉を行うゲートバルブであるが、グローブバルブやボールバルブ、又は、ソレノイドバルブ等であってもよい。そして、バルブ５１は、把持部２０内に例えば水路５０に対して直交するように形成された移動通路２０４内に移動可能に配設されている。

図１に示す移動通路２０４の一端側は、後述するハンドル６０に対面する把持部２０の－Ｙ方向側の側面において開口しており、移動通路２０４の他端側は把持部２０内の水路５０を横断して把持部２０内の所定の位置で閉止されている。そして、移動通路２０４内にはコイルバネ５１１が配設されており、コイルバネ５１１の付勢力によって把持部２０内の水路５０とバルブ５１の水路５１ａとがずらされ、水路５０を閉止している。なお、コイルバネ５１１の代わりに、弾性部材であるゴム柱等が移動通路２０４に配設されていてもよい。

例えば、移動通路２０４内には、バルブ５１の外側面に他端が接触してバルブ５１を押して移動通路２０４内を移動させる棒状の第１作動部６１が挿通されており、第１作動部６１の一端側は把持部２０外に突出している。そして、図１に示すハンドル６０の内側面が第１作動部６１の該一端に当接する。把持部２０の側面における移動通路２０４の開口周囲には、移動通路２０４から洗浄水が漏れ出さないようにするためのシール部材２０６が配設されており、第１作動部６１は、このシール部材２０６を通過した状態で移動通路２０４内を移動可能となっている。

水源１９から供給された洗浄水を一時的に溜める水溜部３は、被連結部２１の先端側に配設されており、圧電振動板４０が収容され洗浄水を一時的に溜める収容部３１と、収容部３１の前面から－Ｙ方向側に突き出るノズル部３２とを備えている。

収容部３１は、例えば、略円柱を横向けに倒した形状となっており、前板３１０と、前板３１０にＹ軸方向において対向する後板３１１と、前板３１０と後板３１１とに連結された略円筒状の連結板３１２とを備えている。図１における連結板３１２の上側の部分は、本実施形態においては例えば湾曲しているがこれに限定されるものではない。

圧電振動板４０は、水溜部３の収容部３１内において噴射口３２０に対向する位置に配置されており、例えば、高周波電源９０に電気的に接続され、第１電極板４０１、圧電素材４０１ａ及び第２電極板４０２が重ねて構成されている。第１電極板４０１、圧電素材４０１ａ及び第２電極板４０２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。

例えばドーム形状に形成された第１電極板４０１は、凹んだ側が噴射口３２０に向くように配設されており、図示しない電極が取り付けられ、該電極及び配線９００を介して交流電圧を印加して高周波電力を第１電極板４０１に供給する高周波電源９０が接続されている。

第２電極板４０２は、例えば、中央のドーム形状のドーム部４０２ａ、及びドーム部４０２ａを囲むツバ部４０２ｂを有している。ツバ部４０２ｂは、ドーム部４０２ａの外周から径方向外側に張り出すように、ドーム部４０２ａの周囲に設けられている。第２電極板４０２のドーム部４０２ａの凸側の外面は、圧電素材４０１ａを挟んで第１電極板４０１の内面に密着しており、ドーム部４０２ａの凹んでいる側の内面、即ち、ドーム部４０２ａの噴射口３２０に対向する内面は、水溜部３の収容部３１内に一時的に溜められた洗浄水に向けて超音波振動を輻射する輻射面４０２ｃとなる。

例えば、ツバ部４０２ｂには、外周部分から径方向外側に張り出し圧電振動板４０を収容部３１内で中空固定するための固定板４４が取り付けられている。本実施形態においては、固定板４４は環状の板状に形成されており、連結板３１２に対して固定されている。なお、固定板４４は環状の板状のものでなくてもよい。例えば、円環状のツバ部４０２ｂの周方向に均等間隔を空けて矩形状の固定板が複数配設されていてもよい。

ノズル部３２は、例えばその先端の噴射口３２０に向けて徐々に縮径している。なお、ノズル部３２は噴射口３２０に向けて縮径していない形状であってもよい。

図１に示すように、本実施形態における洗浄ガン１は、例えば、本体部２に接近及び離間可能なハンドル６０を備え、作業者がハンドル６０を把持しハンドル６０と本体部２とを接近させることで、バルブ５１を作動させ水路５０を開く先に説明した第１作動部６１と、作業者がハンドル６０を把持しハンドル６０と本体部２とを接近させることで、圧電振動板４０に高周波電力を供給する第２作動部６２と、を備える。

ハンドル６０は、例えば、把持部２０にＹ軸方向において対向するように本体部２の被連結部２１に取り付けられており、図１に示す回転軸６０１によって回動可能となっている。

ハンドル６０の内側面には、第１作動部６１の一端が当接し、ハンドル６０はコイルバネ５１１により紙面手前側からみて時計回り方向に付勢されている。図１に示すように、ハンドル６０の非作動状態では、移動通路２０４内に配設されたバルブ５１が－Ｙ方向に移動されており、水路５０は閉じた状態となっている。

作業者がハンドル６０を把持しハンドル６０と本体部２とを接近させることで、圧電振動板４０に高周波電力を供給する第２作動部６２は、例えば、導電材料からなる凸形状のスイッチであり、本体部２の把持部２０の内側面上部にハンドル６０に対向し突き出るように配設されている。例えば、ハンドル６０の作業者が把持する部分（手の当たる部分）はゴム等の絶縁体で覆われており、ハンドル６０の作業者の手が当たらない上部分は導電材料からなる導電部６００となっている。例えば、第２作動部６２には電気配線６２０の一端が接続されており、電気配線６２０の他端は高周波電源９０に接続されている。また、ハンドル６０の導電部６００には電気配線６０５の一端が配設されており、電気配線６０５の他端は圧電振動板４０の第１電極板４０１に接続されている。
図１に示すように、ハンドル６０の非作動状態では、導電部６００は第２作動部６２に非接触の状態となっている。
なお、第２作動部６２は上記形態に限定されるものではなく、例えば、作業者の指で押圧される押しボタン式のスイッチであってもよい。
また、圧電振動板４０に高周波電力を供給することができればよくて、スイッチを別に設置させ、ハンドル６０と連動しないでもよい。

以下に、図１、２に示す洗浄ガン１を使用して、図２に示す被洗浄物Ｗを洗浄する場合について説明する。図２に示す被洗浄物Ｗは、例えば円形の半導体ウェーハであるがこれに限定されるものではない。例えば、被洗浄物Ｗは図示しないチャックテーブル上で吸引保持された状態になっている。

作業者が、洗浄ガン１の把持部２０とハンドル６０とを把持した状態で、洗浄ガン１を被洗浄物Ｗの上方に移動させる。そして、被洗浄物Ｗの上面に対して洗浄ガン１の噴射口３２０を対向させる。次いで、作業者が、ハンドル６０と把持部２０とを握り、ハンドル６０をコイルバネ５１１の付勢力に抗して紙面手前側から見て反時計回り方向に回動させる、即ち、ハンドル６０を把持部２０に近づけることで、ハンドル６０により押される第１作動部６１によって移動通路２０４内に配設されたバルブ５１が移動通路２０４の奥側に移動し、バルブ５１の水路５１ａと水路５０とが重なり水路５０が開いた状態になる。その結果、水源１９から加圧された洗浄水が供給され、該洗浄水は、樹脂チューブ１９１、本体部２内及び水溜部３内の水路５０を通り、水溜部３内の収容部３１内に一時的に溜められる。

水溜部３内に洗浄水が所定量溜められ、水溜部３内の水圧が上昇し、噴射口３２０から洗浄水が下方に向かって噴射される。なお、水源１９から洗浄水が供給され続けることで、洗浄水は水溜部３内に所定量常に溜められる。

作業者が、上記のようにハンドル６０を本体部２側に引くことで、図２に示すように、導電部６００が第２作動部６２に接触して、圧電振動板４０に高周波電源９０から高周波電力が供給される。即ち、高周波電源９０によって所定の周波数（例えば、１ＭＨｚ～３ＭＨｚ）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電極板４０１及び圧電素材４０１ａ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。第２電極板４０２は第１電極板４０１の振動に共振することにより、噴射口３２０側から見てなだらかに凹んだ凹面である輻射面４０２ｃから、収容部３１に溜められた洗浄水に超音波振動を伝播させる。また、凹面である輻射面４０２ｃから該洗浄水に伝播される超音波振動は噴射口３２０に向かって集中する。

輻射面４０２ｃの曲率と輻射面４０２ｃからノズル部３２の噴射口３２０までの距離とを適切に設定することで、輻射面４０２ｃから洗浄水に伝播される超音波振動を噴射口３２０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で焦点を結ばせて、この位置（例えば、被洗浄物Ｗの上面）に集中させることができる。そして、ノズル部３２の噴射口３２０から外部に向かって噴射される洗浄水を超音波振動を伝播させた超音波洗浄水として噴射させ、該超音波洗浄水によって被洗浄物Ｗの上面を洗浄できる。
ここで、図２に示す固定板４４によって、超音波振動を発生させる圧電振動板４０が収容部３１の連結板３１２に直接保持されていない状態となっているため、圧電振動板４０に高周波電力を供給した際に圧電振動板４０が振動しやすくなり、洗浄水に効果的に超音波振動を伝播させることができる。

上記のように、本発明に係る洗浄ガン１は、洗浄ガン１の本体部２と、本体部２に連結され噴射口３２０を備え一時的に洗浄水を溜める水溜部３の収容部３１と、噴射口３２０に対向して水溜部３に配設される圧電振動板４０と、水溜部３に洗浄水を供給する水路５０と、水路５０を開閉させるバルブ５１と、を備え、バルブ５１を開き水溜部３の収容部３１に洗浄水を供給し圧電振動板４０に高周波電力を供給し水溜部３の収容部３１に一時的に溜められた洗浄水に超音波振動を伝播させ、噴射口３２０から超音波振動を伝播させた洗浄水を噴射させ被洗浄物Ｗを洗浄することで、洗浄ガン１から噴射される洗浄水の勢いが例えば二流体を噴射する場合等に比べて強くなくても洗浄力が下がってしまうことが無い。そのため被洗浄物Ｗを破損させることなく充分に洗浄することが可能となる。また、例えば、被洗浄物Ｗの被洗浄面である上面が凸凹であっても、超音波振動により凹んだ部分に溜まった汚れを掻き出すことができる。

また、本発明に係る洗浄ガン１は、本体部２に接近及び離間可能なハンドル６０を備え、作業者がハンドル６０を把持しハンドル６０と本体部２とを接近させることで、バルブ５１を作動させ水路５０を開く第１作動部６１と、作業者がハンドル６０を把持しハンドル６０と本体部２とを接近させることで、圧電振動板４０に高周波電力を供給する第２作動部６２と、を備えることで、作業者が洗浄ガン１を用いて被洗浄物Ｗを洗浄する際の手間を少なくしてハンドル６０を引くだけでスムーズに超音波洗浄を行うことが可能となる。

なお、本発明に係る洗浄ガン１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている洗浄ガン１の各構成の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
例えば、高周波電源９０の印加電圧は、洗浄ガン１に配設された図示しない電圧調整器等によって調整できるようになっていてもよい。また、圧電振動板４０は、全体がドーム形状となっていなくてもよく、平たい板状であってもよい。圧電振動板４０は、固定板４４を介さずに収容部３１の連結板３１２に固定されていてもよい。

１：洗浄ガン１９：水源１９１：樹脂チューブ
２：本体部２０：把持部２０１：継手２０４：移動経路２０６：シール部材２１：被連結部
３：水溜部３１：収容部３２：ノズル部３２０：噴射口
４０：圧電振動板４０１：第１電極板４０１ａ：圧電素材４０２：第２電極板４０２ａ：ドーム部
４０２ｂ：ツバ部４０２ｃ：輻射面４４：固定板
５０：水路５１：バルブ５１１：コイルバネ
６１：第１作動部
６２：第２作動部
９０：高周波電源

Claims

洗浄水を噴射させ被洗浄物を洗浄する洗浄ガンであって、
洗浄ガンの本体部と、
該本体部に連結され噴射口を備え一時的に洗浄水を溜める水溜部と、
該噴射口に対向して該水溜部に配設される圧電振動板と、
該水溜部に洗浄水を供給する水路と、
該水路を開閉させるバルブと、を備え、
該圧電振動板は、ドーム状に形成された部分を有し、該ドーム状に形成された部分の外周から径方向外側に張り出した環状のツバ部を備え、凹んだ側を該噴射口に向け、
該ツバ部と該水溜部とを連結する円環状の固定板を備え、
該バルブを開き該水溜部に洗浄水を供給し該圧電振動板に高周波電力を供給し該水溜部に一時的に溜められた洗浄水に該噴射口に向かって集中する超音波振動を伝播させ、該噴射口から超音波振動を伝播させた洗浄水を噴射させ被洗浄物を洗浄する洗浄ガン。
前記本体部に接近及び離間可能なハンドルを備え、
作業者が該ハンドルを把持し該ハンドルと該本体部とを接近させることで、前記バルブを作動させ前記水路を開く第１作動部と、
作業者が該ハンドルを把持し該ハンドルと該本体部とを接近させることで、前記圧電振動板に高周波電力を供給する第２作動部と、を備える請求項１記載の洗浄ガン。