JPH07124499A - 高周波洗浄用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】噴射室に残留しようとする空気を迅速にかつ確
実に排出することができる高周波洗浄用ノズルを提供す
る。 【構成】導入通路６から噴射室３に導入された洗浄液に
振動板７より高周波振動を与え、この洗浄液を吐出口４
より噴射する高周波洗浄用ノズルにおいて、上記導入通
路６と噴射室３とを複数の整流通路１１で連通し、これ
ら複数の整流通路はこれら整流通路より噴射された洗浄
液が上記噴射室内の上部に向かう方向に向けて形成した
ことを特徴とする。 【効果】洗浄液が複数の整流通路を通じて噴射室に送り
込まれるので、複数のジェット噴射に分かれるようにな
り、複数の方向から洗浄液および空気を押し出すように
なる。しかもこれらジェット噴射は噴射室上部に向かう
から噴射室の天井近傍に滞留し勝ちな空気や気泡を押し
出して排除するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプレー式高周波洗浄
装置に使用され、半導体ウエハ、磁気ディスク、光学レ
ンズ、ガラス基板などの被洗浄物を高周波洗浄するため
の高周波洗浄用ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、磁気ディスク、光学レン
ズ、ガラス基板等の表面を綺麗に洗浄するため、数１０
０ｋＨｚ以上の高周波が与えられた洗浄液を噴射すると
効果的であることは知られており、この種のスプレー式
高周波洗浄装置では高周波洗浄用ノズルを通じて被洗浄
物に洗浄液を噴射するようになっている。

【０００３】この種の高周波洗浄用ノズルは、図６に示
す通り、ノズルボディ３１に吐出口体３２を取付け、こ
れらノズルボディ３１と吐出口体３２とで噴射室３３を
構成してある。この噴射室３３の下端には上記吐出口体
３２に形成した吐出口３４が連通している。また噴射室
３３の一側は、上記ノズルボディ３１の側壁に突設した
洗浄液導入筒３５の導入通路３６が連通している。ノズ
ルボディ３１の上端には、シール材３９を介して振動板
３７が取付けられており、この振動板３７の下面は上記
噴射室３３に臨んでいる。振動板３７には高周波振動子
３８が取付けられており、この振動子３８は図示しない
外部の高周波発振器により高周波振動するように駆動さ
れる。

【０００４】図示しない洗浄液供給装置より洗浄液導入
筒３５に洗浄液が送られてくると、この洗浄液は噴射室
３３内に流れ込み、吐出口３４より噴射される。この場
合、振動板３７が高周波振動して噴射室３３内の洗浄液
に高周波振動を付与する。この高周波エネルギーは洗浄
液中を伝播して吐出口３４から噴射される洗浄液を伝わ
って被洗浄物に伝えられる。したがって、被洗浄物は上
記洗浄用ノズルから噴射された洗浄液の噴射圧に加え
て、洗浄液中を伝播される高周波エネルギーを受けるこ
とにより付着物や汚染物が除去される。

【０００５】ところで、一般にこの種の高周波洗浄用ノ
ズルは、被洗浄物の上方に設置されて吐出口３４を下向
きにした姿勢で使用するようになっている。このため、
高周波洗浄装置の使用開始時には噴射室３３内に空気が
残り易く、気泡として滞留することがある。

【０００６】噴射室３３内に空気や気泡が残留する理由
は、振動板３７よりも低い位置で導入通路３６が噴射室
３３に連通しているから噴射室３３の天井近く、つまり
振動板３７に近いところに空気が残留すること、および
導入通路３６から噴射室３３に流れ込む洗浄液の流れに
は偏心流が発生し易く、噴射室３３内で旋回流が生じる
などの理由が考えられる。

【０００７】上記噴射室３３に空気や気泡が残留する
と、気泡と洗浄液の音響インピーダンスの違いにより振
動板３７から供給される高周波振動が気泡で反射されて
しまい、高周波振動子３８が空運転するようになった
り、また高周波の伝播不良が生じ、洗浄液による高周波
伝播が行われなくなり、洗浄性能が著しく低下する不具
合がある。

【０００８】ノズルの噴射室３３に空気が残留するのを
防止するため、従来、高周波洗浄装置の起動時に多量の
洗浄液を供給して噴射室３３の空気を洗浄液とともに吐
出口３４から強制的に押し出したり、洗浄液が気泡を巻
き込んだ状態で高周波振動子３８を運転し、洗浄液とと
もに気泡を吐出口３４から排出したり、または振動板３
７よりも高い位置にオーバーフロー口を設け、洗浄液の
供給によりこのオーバーフロー口から空気を追い出すな
どの手段がとられていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の空気排出手段は、空気を追い出すために多量の洗
浄液を消費し、しかも空気の排出に長い時間を要する不
具合がある。また、洗浄液に気泡を巻き込んだ状態で高
周波振動子３８を運転して排出する方法は、高周波振動
子３８を軽負荷状態で運転するので空運転に近い状態で
運転することになり、高価な高周波振動子３８の寿命が
短くなる。さらに、オーバーフロー口を形成したもの
は、構造が複雑になり、このオーバーフロー口の開閉操
作も面倒であり、さらに洗浄液に消費も大きい等の欠点
がある。

【００１０】また、噴射室に気泡が残留、滞留するの
は、使用開始時ばかりでなく、洗浄液供給装置から洗浄
液導入筒３５に送られてくる洗浄液が発泡性をもってい
たり、気泡を含んだ状態で送られてくることもあり、こ
のような場合は高周波洗浄装置の運転中に気泡を排除す
ることができず、装置を止めて空気を排出する作業が必
要であった。したがって、本発明の目的は、常に噴射室
の空気を迅速にかつ確実に排出することができる高周波
洗浄用ノズルを提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、導入通路と噴射室とを複数の整流通
路で連通するとともに、これら複数の整流通路はこれら
整流通路より噴射された洗浄液が上記噴射室内の上部に
向かう方向に向けて形成したことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２の発明は、上記複数の整流
通路は噴射室の内面に沿って等間隔に形成されているこ
とを特徴とする。さらに、請求項３の発明は、上記複数
の整流通路は、これら整流通路より噴射された洗浄液が
噴射室内の上部の中心線上で合流する方向に向けて形成
したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によれば、導入通路から導入さ
れた洗浄液が複数の整流通路を通じて噴射室に送り込ま
れるので、洗浄液の流れが複数のジェット噴射に分かれ
るようになり、複数の方向から噴射室内の洗浄液および
空気を押し出すようになる。しかも、これらジェット噴
射は噴射室内の上部に向かうから噴射室上部の圧力を高
めることができ、噴射室内の上部（天井近傍）に滞留し
勝ちな空気や気泡を押し出して吐出口から排除するよう
になる。よって、噴射室内に空気や気泡が滞留するのを
防止することができる。

【００１４】請求項２の発明によれば、複数の整流通路
は噴射室の内面に沿って等間隔に形成したから、噴射室
内に発生するジェット噴射の分布を等間隔にすることが
でき、広い範囲に分散する方向から噴射室上部に滞留し
ようとする空気を押し出すようになるから、空気や気泡
が滞留するデッドスペースを作る割合が少なくなる。

【００１５】また、請求項３の発明によれば、複数の整
流通路から噴射室に送り込まれた洗浄液は噴射室内の上
部の中心線上で合流するから、圧力分布のバランスよく
なるとともにジェット噴射が合流することにより気泡が
砕かれて微細化し、洗浄液と一緒に運ばれ易くなり、し
かも上記中心線上で下向きに反射されるようになるか
ら、空気や気泡を洗浄液と一緒に効果的に排出すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
第１の実施例にもとづき説明する。図１において、符号
１はリング形高周波洗浄用ノズルのノズルボディであ
り、このノズルボディ１には吐出口体２が取付けられて
いる。これらノズルボディ１と吐出口体２との間には噴
射室３が形成されている。この噴射室３は上記吐出口体
２に形成した吐出口４に連通しているとともに、整流リ
ング１０を介して、上記ノズルボディ１の側壁に突設し
た洗浄液導入筒５の導入通路６に連通している。ノズル
ボディ１の上端には、シール材９を介して振動板７が取
付けられており、この振動板７の下面は上記噴射室３に
臨んでいる。振動板７には高周波振動子８が取付けられ
ており、この振動子８は図示しない外部の高周波発振器
より、例えば駆動周波数が５００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度
の高周波が伝えられるようになっており、これにより振
動板７を高周波振動させる。

【００１７】上記整流リング１０は、導入通路６と噴射
室３とが相互に連通する箇所に設置されており、図２に
示すように、例えば上端面に多数の整流通路１１…を形
成してある。本実施例の整流通路１１…は、整流リング
１０の上面に形成されたＶ字形の溝であり、例えば０．
５〜０．９mmの深さＬを有するＶ字にカットされてい
る。これら整流通路１１…は整流リング１０の周方向に
沿って等間隔を存して多数本（本例では１２本）形成さ
れているとともに、これら整流通路１１…は噴射室３の
天井部、つまり噴射室３の上部に向けて、さらに述べる
と振動板７の下面に向けて形成されている。この場合、
整流通路１１…は振動板７下面の中心点に向かって形成
されている。

【００１８】このような整流リング１０は、ノズルボデ
ィ１に形成された環状溝１２に臨んで取付けられてお
り、この環状溝１２は導入通路６に連通している。した
がって、このような構成の高周波洗浄用ノズルにおいて
は、図示しない洗浄液供給装置から洗浄液導入筒５に洗
浄液が送られると、この洗浄液は導入通路６より環状溝
１２に流れ込み、整流リング１０に形成した多数の整流
通路１１…を通じて噴射室３内に送り込まれる。噴射室
３に送られた洗浄液は吐出口４から噴射されるが、噴射
室３の洗浄液には振動板７から高周波振動が伝えられ、
この高周波エネルギーは洗浄液中を伝播して被洗浄物に
伝達される。

【００１９】上記噴射室３内に送り込まれる洗浄液は、
整流リング１０に形成した多数の整流通路１１…により
噴射室３の天井方向に向けてジェット噴射され、しかも
中心方向に向けて噴射される。このため、噴射室３内の
洗浄液や空気が複数のジェット噴射に押されて噴射室３
の天井部近傍に集められたのち振動板７で反射されて吐
出口４に向かう。したがって、噴射室３内の上部に滞留
し勝ちな空気や気泡が洗浄液の噴射に押されて上部から
排除され洗浄液と一緒に吐出口４から排出される。

【００２０】本実施例の場合、整流通路１１…を噴射室
３の内面全周に亘り均等な間隔で形成してあるから、噴
射室３内では３６０度の方向から均等にジェット噴射流
れが中心線Ｏ−Ｏ上に向けて集まってくることになり、
広い範囲の方向から噴射室３上部に滞留しようとする空
気を押し出すようになる。

【００２１】しかも、噴射室３においては中心線Ｏ−Ｏ
の位置が吐出口４に向かって洗浄液が流れることから流
速の最も早い場所であり、かつ振動板７の下面で反射さ
れることからこの反射により流速が一層早くなるため、
噴射室３の中心部に集まった空気や気泡は早い流速によ
り細かく砕かれるとともに、ジェット噴射が合流するこ
とによっても細かく砕かれて微細化し、洗浄液と一緒に
運ばれ易くなり、洗浄液と一緒に吐出口４から排出され
る。また、噴射室３における中心線Ｏ−Ｏの位置は、振
動板７から発せられる高周波エネルギーの最も高い領域
であるため、中心部に集まった洗浄液を通じて高い高周
波エネルギーが伝播されるようになり、吐出口４から噴
射される洗浄液を通じて高周波エネルギーを効果的に伝
えることができる。

【００２２】したがって、噴射室３内に空気や気泡が残
留するのを防止することができ、洗浄性能を高めること
ができる。上記実施例の高周波洗浄用ノズルについて、
実験した結果を説明する。表１は従来のノズル（図６の
構造）について噴射室内の空気抜きに要した時間を測定
した結果を示し、表２ないし表４は上記実施例の構造の
ノズルについて噴射室内の空気抜きに要した時間を測定
した結果を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】上記実験結果より、整流リング１０を用い
た本発明のノズルは、噴射室３の空気を迅速に、かつ確
実に排出することが確認できた。また、空気の排出時間
は、整流リング１０からジェット噴射されて噴射室３の
中心線Ｏ−Ｏに向かう洗浄液の流速に比例し、流速が早
い程ノズル内の気泡の排出時間が短くなる。つまり、整
流通路１１…の開口面積が小さい程流速が早くなるの
で、空気の排出時間が短くなることが判る。

【００２８】なお、流量が大きいほど空気の排出時間が
短くなるのは、洗浄液の流れエネルギーが大きいので、
残留空気や気泡が洗浄液の流れにより粉砕されて洗浄液
と一緒の運び出されるためである。

【００２９】図１および図２に示す第１の実施例の場合
は、リング形の高周波洗浄用ノズルについて説明した
が、本発明はこれに限らず、図３および図４に示す第２
の実施例のようなバー形の高周波洗浄用ノズルにも適用
可能である。

【００３０】図３および図４の第２の実施例では、長尺
形状のノズルボディ２１内に、長手方向に沿って長形の
噴射室２３が形成されており、この噴射室２３の下端に
は長いスリット状の吐出口２４が形成されている。噴射
室２３の上端は振動板２７により閉塞されており、この
振動板２７には高周波振動子２８が取付けられている。

【００３１】そして、ノズルボディ２１には、図４に示
すように、噴射室２３を挟んで左右に位置して一対の導
入通路２５ａ、２５ｂが形成されており、これら導入通
路２５ａ、２５ｂは図示しない洗浄液供給装置に連結さ
れるようになっている。そして、これら導入通路２５
ａ、２５ｂと、噴射室２３はそれぞれ多数の整流通路２
６ａ…、２６ｂ…により連通されている。各整流通路２
６ａ…、２６ｂ…は噴射室２３の左右内面にそれぞれ長
手方向に等間隔を存して配置されており、互いに向かい
合う側面では整流通路２６ａと２６ｂが対向している。
そして、これら各整流通路２６ａ…、２６ｂ…は噴射室
２３の図４における中心線Ｏ−Ｏに向かって形成されて
おり、本実施例の場合も振動板２７の中央下面に合流す
るように形成されている。

【００３２】このような構成のバー形高周波洗浄用ノズ
ルの場合は、図示しない洗浄液供給装置より洗浄液が２
本の導入通路２５ａ、２５ｂに供給され、これら導入通
路２５ａ、２５ｂからそれぞれ複数の整流通路２６ａ
…、２６ｂ…を通じて噴射室２３に送り込まれる。噴射
室２３内では、左右それぞれの側面に等間隔で開口した
整流通路２６ａ…、２６ｂ…から洗浄液が送り込まれる
ので長手方向の圧力分布がほぼ均等になり、しかも各整
流通路２６ａ…、２６ｂ…から流速の早いジェット噴流
が発せられて中心線Ｏ−Ｏに合流するので、空気や気泡
が中心に集められ、洗浄液と一緒に吐出口２４から噴射
されるようになる。

【００３３】この場合も、整流通路２６ａ…、２６ｂ…
を噴射室２３の上部の中心点に向けて形成すると、各整
流通路２６ａ…、２６ｂ…から噴射された洗浄液は、振
動板２７の下面で反射されるから反射によって流速が一
層早くなり、吐出口２４から効率よく噴出される。した
がって、噴射室２３内に空気や気泡が残留するのを防止
することができる。

【００３４】また、本発明は図５に示す第３の実施例の
構造であってもよい。この実施例はバー形の高周波洗浄
用ノズルに適用した場合であり、図３および図４の例で
は整流通路２６ａ…、２６ｂ…を、噴射室２３の左右の
内側面にそれぞれ等間隔で形成したが、図５の例は噴射
室２３のいずれか一方の内側面に、複数個の整流通路２
６…（図では１個のみ図示されている）を等間隔で形成
してあり、これら整流通路２６…は導入通路２５に連通
している。

【００３５】そして、この場合も、各複数個の整流通路
２６…は噴射室２３の上部に向けて開口しており、よっ
てジェット噴射を噴射室２３の天井部に向けて噴射す
る。このため洗浄液の流れが複数のジェット噴射に分か
れ、これら複数のジェット噴射により複数の方向から噴
射室２３内の洗浄液および空気が押し出される。しか
も、これらジェット噴射は噴射室２３内の上部に向かう
から、噴射室２３の上部（天井近傍）に滞留し勝ちな空
気や気泡を押し出して吐出口２４より排除することがで
きる。

【００３６】さらにまた、図１および図２の実施例で
は、格別な整流リング１０を使用したので整流通路１１
…の形成が容易になるが、整流リング１０を使用せずに
ノズルボディに直接整流通路を形成してもよく、また整
流通路は溝に限らず孔であってもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、導
入通路から導入された洗浄液が複数の整流通路を通じて
噴射室に送り込まれるので、洗浄液の流れが複数のジェ
ット噴射に分かれるようになり、複数の方向から噴射室
内の洗浄液および空気を押し出すようになる。しかも、
これらジェット噴射は噴射室内の上部に向かうから噴射
室上部の圧力を高めることができ、噴射室内の上部（天
井近傍）に滞留し勝ちな空気や気泡を押し出して吐出口
から排除するようになる。よって、噴射室内に空気や気
泡が滞留するのを防止することができ、常に噴射室の空
気を迅速にかつ確実に排出することができる。このこと
から高周波振動子の空運転を防止して長寿命を保ち、ま
た、高周波の伝播不良を防止して洗浄性能を高く維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、リング形高周波
洗浄用ノズルの断面図。

【図２】同実施例の整流リングの詳細を示し、（Ａ）図
は整流リングの平面図、（Ｂ）図は整流リングの断面
図、（Ｃ）図は整流通路を構成するＶ字溝の拡大した断
面図。

【図３】本発明の第２の実施例を示し、バー形高周波洗
浄用ノズルの断面図。

【図４】同実施例の図３におけるIV−IV線に沿う断面
図。

【図５】本発明の第３の実施例を示し、バー形高周波洗
浄用ノズルの上記図４と同様な断面図。

【図６】従来のリング形高周波洗浄用ノズルの断面図。

【符号の説明】

１，２１…ノズルボディ ２…吐出口体 ３，２３…噴射室 ４，２４…吐
出口 ６，２５ａ、２５ｂ…導入通路 ７，２７…振動板 ８，２８…高
周波振動子 １０…整流リング １１，２６，２６ａ、２６ｂ…整流通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射室の一端に吐出口を開口するととも
   に他端に振動板を取り付け、この振動板を高周波振動さ
   せる高周波駆動手段を備え、上記噴射室に洗浄液を供給
   する導入通路を形成し、この導入通路から噴射室に導入
   された洗浄液に上記振動板より高周波振動を与え、この
   洗浄液を吐出口より噴射する高周波洗浄用ノズルにおい
   て、 上記導入通路と噴射室とを複数の整流通路で連通すると
   ともに、これら複数の整流通路はこれら整流通路より噴
   射された洗浄液が上記噴射室内の上部に向かう方向に向
   けて形成したことを特徴とする高周波洗浄用ノズル。
2. 【請求項２】 上記複数の整流通路は噴射室の内面に沿
   って等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の高周波洗浄用ノズル。
3. 【請求項３】 上記複数の整流通路は、これら整流通路
   より噴射された洗浄液が噴射室内の上部の中心線上で合
   流する方向に向けて形成したことを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の高周波洗浄用ノズル。