JPH08318235A - 超音波洗浄方法とその洗浄装置 - Google Patents

超音波洗浄方法とその洗浄装置

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JPH08318235A
JPH08318235A JP12998695A JP12998695A JPH08318235A JP H08318235 A JPH08318235 A JP H08318235A JP 12998695 A JP12998695 A JP 12998695A JP 12998695 A JP12998695 A JP 12998695A JP H08318235 A JPH08318235 A JP H08318235A
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JP
Japan
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substrate
arm
cleaning
ultrasonic
cleaned
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JP12998695A
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English (en)
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Mizuyoshi Azagami
瑞美 阿座上
Hiroshi Kikuchi
廣 菊池
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】平面状基板を回転させながら、その表面を超音
波スプレで洗浄する装置において、螺旋ピッチが短くな
るように、基板の1回転数あたりのアーム速度を(スプ
レノズルによる洗浄径以下)mm/secとすることによ
り、洗浄効率を向上させる。 【構成】超音波洗浄装置は、被洗浄基板をスピン回転す
る盤5と、基板洗浄部3のアーム8により支持された周
波数1MHzの超音波スプレノズル7で構成される。ア
ーム8は基板半径方向に水平往復移動させ、その移動速
度と基板の回転速度を調整できるように、調整機能を設
ける。アームにノズルは2個取り付け、洗浄液は純水を
使用し、洗浄液を循環させるポンプと、異物再付着防止
のための濾過器が装着される。洗浄槽中の被洗浄体を洗
浄する際に、螺旋ピッチの一部が重なるようにアーム移
動速度とスピン回転速度の両方を調整する。 【効果】超音波スプレの螺旋ピッチを短くし、洗浄面積
を広範囲に高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面状基板を回転させ
ながら、その表面を超音波スプレ洗浄する際の最適洗浄
方法及び洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波スプレは、ノズルから照射された
超音波が基板表面に当った部分にしか洗浄されないた
め、洗浄範囲を拡大できるように、従来の超音波スプレ
では、被洗浄基板をスピン回転させ、スプレノズルをア
ームに取り付け基板半径方向に往復移動させて洗浄する
方法で対処していた。この方法としては、特開平1−25
9536号や特開平2−109333号、特開平5−275408号公報
などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】平面状基板を回転させ
ながら、その表面を超音波スプレ洗浄する上記の方法に
よる洗浄では、超音波スプレのノズル幅で、螺旋を描き
ながら洗浄される。例えば、270mm×370mm基板を
100rpm、5sec、アーム移動速度200mm/s
ecで超音波スプレ洗浄した場合、螺旋ピッチ(1回転
する螺旋の始点と終点の最短の間隔)が長い場合に、洗
浄残り(むら)ができる。大型サイズの基板では、むら
の解消に洗浄時間もかかり、また、基板の回転速度や、
アームの移動速度の条件によっては、洗浄される部分は
洗浄時間に関係なく永久的に同じ螺旋上を描く可能性も
高く、このため洗浄効果が不足するものと考えられる。
【0004】従来の洗浄では、基板の回転速度に関する
単独での調整や、アームの移動速度に関する単独での調
整について行われているのみで、螺旋状の洗浄残りが起
きやすい状況であった。特に、基板の洗浄には、回転速
度は高いほうが螺旋ピッチが短くなり洗浄残りが少なく
なるが、その回転速度には基板のぬれ性(洗浄液が基板
回転によって飛散する)が関係して限界があった。
【0005】そこで、本発明では、超音波スプレ洗浄に
おいて、従来洗浄能力を発揮できなかった回転速度の調
整に、アームの移動速度を組み合わせて調整することに
よって、被洗浄基板の全面をむらなく洗浄しようとする
ものである。すなわち、回転速度だけでの調整では、ス
プレ式超音波洗浄の螺旋ピッチを短くできなかったもの
を、アームの移動速度を組み合わせて、螺旋ピッチを短
くする方法及び装置を提供することにある。螺旋ピッチ
を短くすることが洗浄効果を高めるものと考えた。この
ため、スプレ式超音波洗浄において、基板の回転数とス
プレノズルを固定するアームの移動速度との両方の範囲
を設定することによって、従来より洗浄効果を向上しよ
うと考えた。
【0006】
【課題を解決するための手段】このための手段は、以下
に記述するように螺旋ピッチを短くするように、基板の
回転によって超音波スプレが描く螺旋が、ノズルの洗浄
幅範囲内に重なりあって徐々にその洗浄範囲を広げなが
ら移動する条件が必要である。すなわち、本発明は、被
洗浄基板の1回転数あたりのアーム移動速度を{(スプ
レノズルによる洗浄径以下)mm/sec}として螺旋ピ
ッチを短くするものである。
【0007】螺旋ピッチZ:mは、回転数X:rpm、
アーム移動速度Y:mm/secのとき、Z=f(X,
Y)=60Y/Xの式で定義する。たとえば、スプレノ
ズルによる洗浄径が4mmのとき、Z≦4を満足する
(X,Y)の組合せは、Y/X≦1/15の関係から、
一例として(750rpm、50mm/sec)となる。
【0008】螺旋ピッチが、スプレノズルで洗浄される
幅内に重なって存在するように、被洗浄基板のスピン回
転数を速くする方に調整し、スプレを取り付けたアーム
の移動速度を遅くする方に調整する方が好ましい。被洗
浄基板の1回転数あたりのアーム速度が{(スプレノズ
ルによる洗浄径以下)mm/sec}となる被洗浄基板の
回転数とアーム速度の組合せの範囲とは、被洗浄基板の
回転数については250rpm以上、好ましくは500
rpm以上1000rpm以下の範囲、超音波スプレを
支持するアームの移動速度を150mm/sec以下、好
ましくは50mm/sec以下15mm/sec以上の範囲
である。基板の回転数は、速いと洗浄液が基板表面上に
付着しなくなるので、回転数を速め過ぎないような範囲
内で回転数を速める。
【0009】さらに、特に被洗浄基板の面積が大きい場
合には、洗浄時間が長くなるので、スプレノズルを複数
個並列してアームの移動範囲を少なくする。回転する基
板の半径方向に往復移動する1本のアームに対し、超音
波スプレノズルを1個以上そのアームの先端から等間隔
で支持し、そのアームの往復移動距離は、超音波スプレ
ノズル1個の場合に被洗浄基板の半径とし、超音波スプ
レノズル2個以上の場合にスプレノズルの間隔とする。
【0010】本発明の方法は、超音波スプレ洗浄におい
て、被洗浄基板のスピン回転数とスプレを取り付けたア
ームの移動速度の両方の条件を調整することによって螺
旋洗浄の螺旋ピッチを短くすることが洗浄効果に寄与す
ることを解明したことに基づいている。従って、本発明
の装置は、この方法によりスプレ超音波の洗浄能力を効
果的に発揮できるような状況を提供する装置である。
【0011】そこで、本発明の洗浄装置は、超音波スプ
レ固定アームを設け、被洗浄基板の面積に応じてアーム
を移動させる機能と、基板をスピン回転させる機能とを
設ける。また、大型被洗浄基板の場合に、洗浄時間短縮
のため、アームの移動範囲を分割して洗浄できるように
超音波スプレノズルを複数個設ける。さらに、超音波ス
プレを固定する固定アームの移動速度と基板のスピン回
転数とが、常に螺旋ピッチを狭く調整できるように、超
音波洗浄装置にその調整機能を設ける。
【0012】本発明の洗浄装置は、本発明を採用し、如
何なる用途の固体の洗浄にも用いることができる。主に
は液晶パネル製造工程中で行われる基板洗浄に用いる。
【0013】また、以上の機能を持つスプレ式超音波洗
浄装置を一つのユニットとして、そのユニットの複数を
組合せて使用することもできる。
【0014】超音波スプレの周波数は、1MHz付近の
高周波を用いる。洗浄槽中に超音波を発振する手段は、
連続的に発振させる。超音波スプレノズルを複数個設け
た場合には、断続的に発振できるものとする。超音波洗
浄装置の洗浄液を収納する洗浄槽において、洗浄液循環
手段と濾過手段を設けてもよい。超音波洗浄装置に供給
する洗浄液の温度は、常温から80℃の範囲とし、好ま
しくは40℃である。超音波洗浄装置に供給する洗浄液
の種類は、純水と、それ以外には例えばアルカリ、剥離
液、現像液など如何なる洗浄液を用いてもよい。また、
基板の裏面の洗浄が可能なように、裏面にも超音波スプ
レを設けてもよい。超音波スプレのノズル角は、より好
ましくは基板搬送順方向に対して、30°から45°ま
での傾斜角とする。
【0015】超音波洗浄装置で、超音波スプレの洗浄液
の供給量は、ノズル開口部の単位面積あたり、60〜8
0ml/minが好ましい。超音波スプレのノズルと被
洗浄基板との間隔は、10mm以下で狭い方が好ましく、
3〜5mm程度がより好ましい。1個以上の超音波ノズル
の他に、超音波を用いない水圧洗浄によるジェットノズ
ルを1個以上加えて併用してもよい。
【0016】
【作用】超音波スプレ洗浄において、基板の回転数の範
囲を設定して、スプレノズルを固定するアームの移動速
度を調整し、この両方の組合せをもって、螺旋ピッチを
短くするという本発明により、大型の基板に対する螺旋
洗浄による洗浄むらの問題低減に作用する。
【0017】
【実施例】図1は、本発明に基づく一実施例としてTF
T−LCD用基板の洗浄装置の概略構成を示す図であ
る。以下、同図を参照して説明する。
【0018】この洗浄装置は、平面状基板を回転させな
がら、その表面を超音波スプレで洗浄する装置であり、
基板を水平および垂直方向に1枚ずつハンドリング処理
する枚葉式である。基板投入ローダ1、基板洗浄部2、
基板乾燥部3、及びアンローダ4からなる。基板洗浄部
の簡単な構成図について、図2に示す。基板洗浄部2
は、超音波スプレ式洗浄とし、その周波数は1MHzと
する。スピン回転盤5上に270mm×370mmサイズの
ガラス基板6をハンドリング処理により乗せ、矢印の方
向に回転する。この基板回転方向に対し図2のように照
射角45°,基板とノズルの間隔を5mmとした超音波ス
プレノズル7から超音波洗浄液を照射し洗浄を行う。そ
れと同時に超音波スプレノズル7を固定したノズル固定
アーム8を基板半径方向に水平往復移動させる。この装
置には、ノズルは2個取り付けているが、洗浄基板の大
きさに応じて、本実施例よりも大きい場合に2個用いる
こととする。この装置には、さらにノズル固定アーム8
の移動速度を調整できる調整器9と、基板の回転数を調
整できる調整器10を付けている。超音波洗浄液は純水
を用いる。
【0019】実施例において、調整器9によってアーム
の移動速度を変えた場合の、基板の回転数と洗浄率の関
係を測定した結果を図3に示す。ノズルは先端の1個の
みを使用した。図3で、ノズル固定アーム8の移動速度
が50mm/sec、および基板の回転スピードが500
rpmのとき洗浄効果が最も高いことが分かった。すな
わち、本実施例による螺旋ピッチを短くする方法(被洗
浄基板のスピン回転数を速くする方に調整し、スプレを
取り付けたアームの移動速度を遅くする方に調整するこ
と)によれば洗浄効果が向上できる。
【0020】実施例において、ノズルを2個使用しその
ノズル間隔を基板幅に合わせて洗浄を行った場合には、
洗浄時間が1/2で同じ洗浄効果を得ることができた。
基板サイズが大きくなったときに、洗浄時間を短縮でき
ることが分かった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、基板の回転数をある範
囲内に設定して、アームの移動速度を遅く調整すること
により、ビーム状超音波スプレの螺旋ピッチを短くで
き、洗浄面積を広範囲に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による洗浄装置の概略構成を示
すブロック図。
【図2】本発明の実施例による超音波洗浄部の概略構成
を示すブロック図。
【図3】本発明の効果の説明図。
【符号の説明】
1…基板投入ローダ、 2…基板洗浄部、 3…基板乾燥部、 4…アンローダ、 5…スピン回転盤、 6…洗浄基板、 7…超音波スプレノズル、 8…ノズル固定アーム、 9…アームの移動速度調整器、 10…基板の回転数調整器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被洗浄基板を回転させながら、表面上を、
    アームに支持された超音波スプレノズルで、半径方向に
    往復移動することによって洗浄する洗浄装置において、
    被洗浄基板の1回転数あたりのアーム速度を{(スプレ
    ノズルによる洗浄径以下)mm/sec}とすることによ
    って、超音波スプレノズルによる洗浄で形成される螺旋
    ピッチを短くすることを特徴とする超音波洗浄方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、被洗浄基板の1回転数
    あたりのアーム速度が{(スプレノズルによる洗浄径以
    下)mm/sec}となる被洗浄基板の回転数とアーム速
    度の組合せの範囲は、被洗浄基板の回転数は250rp
    m以上、好ましくは500rpm以上1000rpm以
    下の範囲、超音波スプレを支持するアームの移動速度を
    150mm/sec以下、好ましくは50mm/sec以下
    15mm/sec以上の範囲である超音波洗浄方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、回転する基板
    の半径方向に往復移動する1本のアームに対し、超音波
    スプレノズルを1個以上そのアームの先端から等間隔で
    支持し、そのアームの往復移動距離は、超音波スプレノ
    ズル1個の場合に被洗浄基板の半径とし、超音波スプレ
    ノズル2個以上の場合にスプレノズルの間隔とする超音
    波洗浄方法。
  4. 【請求項4】被洗浄基板を回転させながら、表面上を、
    アームに支持された超音波スプレノズルで、半径方向に
    往復移動することによって洗浄する洗浄装置において、
    被洗浄基板の1回転数あたりのアーム速度を{(スプレ
    ノズルによる洗浄径以下)mm/sec}とすることによ
    って、超音波スプレノズルによる洗浄で形成される螺旋
    ピッチを短くすることを特徴とする超音波洗浄装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、被洗浄基板の1回転数
    あたりのアーム速度が{(スプレノズルによる洗浄径以
    下)mm/sec}となる被洗浄基板の回転数とアーム速
    度の組合せの範囲は、被洗浄基板の回転数は250rp
    m以上、好ましくは500rpm以上1000rpm以
    下の範囲、超音波スプレを支持するアームの移動速度を
    150mm/sec以下、好ましくは50mm/sec以下
    15mm/sec以上の範囲である超音波洗浄装置。
  6. 【請求項6】請求項4において、回転する基板の半径方
    向に往復移動する1本のアームに対し、超音波スプレノ
    ズルを1個以上そのアームの先端から等間隔で支持し、
    そのアームの往復移動距離は、超音波スプレノズル1個
    の場合に被洗浄基板の半径とし、超音波スプレノズル2
    個以上の場合にスプレノズルの間隔とする超音波洗浄装
    置。
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