JPH0919667A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明はとくに大型の被洗浄基板を効率よく
確実に洗浄できるようにした超音波洗浄装置を提供する
ことにある。 【構成】 所定方向に搬送される被洗浄基板４を超音波
振動が付与された洗浄液で洗浄する超音波洗浄装置にお
いて、上記洗浄液に超音波振動を付与してその洗浄液を
上記被洗浄基板に向けて流出する第１のノズル体１３ａ
と第２のノズル体１３ｂとを有し、これらノズル体は上
記被洗浄基板の搬送方向と交差する幅方向に対して一部
を重合させるとともに、上記被洗浄基板の搬送方向に対
して所定の間隔で離間して配設されることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被洗浄基板に付着した
微粒子を超音波振動が付与された洗浄液によって洗浄す
る超音波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶表示装置や半導体装置の製
造工程においては、被洗浄基板としての液晶用ガラス基
板や半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求さ
れる工程がある。このような被洗浄基板を洗浄する方式
としては、洗浄液中に複数枚の被洗浄基板を浸漬するデ
イップ方式や被洗浄基板に向けて洗浄液を噴射して一枚
ず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つとして被洗浄基板に噴射さ
れる洗浄液に振動を付与し、その振動作用によって上記
被洗浄基板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 〜1.5 ＭＨｚ程度の極超音波帯域の音
波を用いる超音波洗浄が開発されている。

【０００５】振動が付与された洗浄液を被洗浄基板に噴
射すると、その振動の作用によって被洗浄基板に付着し
た微粒子の結合力が低下するため、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というこ
とがある。

【０００６】洗浄液に超音波振動を付与するにはノズル
体が用いられている。このノズル体は本体を有する。こ
の本体の洗浄液が供給される内部には振動子が取着され
た振動板が設けられ、本体内に供給された洗浄液は上記
振動板に接触することで超音波振動が付与される。超音
波振動が付与された洗浄液は上記本体に形成されたノズ
ル口から噴出される。したがって、ノズル口から噴出す
る洗浄液を被洗浄基板に衝突させることで、上記被洗浄
基板を超音波洗浄することができるようになっている。

【０００７】ところで、最近では上記被洗浄基板の大型
化が進み、それに応じて上記ノズル体の大型化が求めら
れている。たとえば、液晶表示装置においては、そのガ
ラス基板の大きさが従来は幅寸法が300mm であったが、
最近では800mm の基板を用いることが検討されている。

【０００８】このように、被洗浄基板が大型化した場
合、上記ノズル体の長さ寸法を上記被洗浄基板の幅寸法
と同等以上に設定しなければならない。しかしながら、
ノズル体の長さ寸法を長くすると、ノズル体に供給され
る洗浄液をそのノズル口の長手方向において均一な圧力
で噴出させることが難しくなるということがあり、しか
も振動板も長尺になることで、その長手方向において均
一に振動させることができなくなる。

【０００９】その結果、ノズル口から噴出される洗浄液
の流量や超音波の付与状態が上記ノズル口の長手方向に
おいて不均一になるということが避けられないため、被
洗浄基板の幅方向における洗浄状態も不均一になってし
まうということがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、被洗浄基
板の幅寸法が大きくなった場合、その幅寸法に応じて洗
浄液に超音波振動を付与するノズル体の長さ寸法を長く
するのでは、上記ノズル体のノズル口から噴出する洗浄
液がその長手方向において不均一になったり、振動板の
長手方向において均一に振動しにくくなるから、洗浄液
に付与される超音波振動も不均一になるということがあ
った。

【００１１】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、被洗浄基板が大型化して
幅寸法が大きくなった場合、その被洗浄基板の洗浄を精
度よく行えるようにした超音波洗浄装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、所定方向に搬送される被洗浄基板
を超音波振動が付与された洗浄液で洗浄する超音波洗浄
装置において、上記洗浄液に超音波振動を付与してその
洗浄液を上記被洗浄基板に向けて流出する第１のノズル
体と第２のノズル体とを有し、これらノズル体は上記被
洗浄基板の搬送方向と交差する幅方向に対して一部を重
合させるとともに、上記被洗浄基板の搬送方向に対して
所定の間隔で離間して配設されることを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各ノズル体の長さ寸法は上記被洗浄基板の幅寸
法よりも小さく、一部を重合させて上記被洗浄基板の幅
方向に沿って配置された第１のノズル体と第２のノズル
体とがなす全長が上記被洗浄基板の幅寸法よりも大きく
設定されていることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、上記第１のノズル体と第２のノズル
体とが上記被洗浄基板の搬送方向に対して離間した間隔
は、上記各ノズル体から流出する洗浄液に付与された超
音波振動と、その洗浄液が被洗浄基板に衝突することで
その基板で反射する超音波振動とが干渉することのない
寸法であることを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明によれば、２つのノズル体を被
洗浄基板の幅方向に対して一部を重合させて配置するこ
とで、ノズル体の長さ寸法を長くしなくとも、被洗浄基
板の幅方向全長を洗浄することができ、しかも２つのノ
ズル体を基板の搬送方向に対して所定間隔で離間させる
ことで、重合部分において各ノズル体から噴出する洗浄
液に付与された超音波が互いに干渉しあったり、洗浄液
が干渉しあって気泡が発生し、その気泡が超音波を遮っ
て洗浄作用を低下させるということを防止できる。

【００１６】請求項２の発明によれば、被洗浄基板の幅
寸法に比べて１つのノズル体の長さ寸法を十分に小さく
できるから、ノズル口から噴出する洗浄液に付与される
超音波が不均一になるのを防止できる。

【００１７】請求項３の発明によれば、２つのノズル体
を、洗浄液に付与された超音波振動と、被洗浄基板から
反射する超音波振動とが互いに干渉することのない間隔
で離間させたから、洗浄液に付与された超音波振動が被
洗浄基板に衝突する前に減衰するのを防止できる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１と図２に示す超音波洗浄装置は洗浄槽１
を備えている。この洗浄槽１の長手方向一端側には搬入
口２が形成され、他端側には搬出口３が形成されてい
る。

【００１９】上記搬入口２から洗浄槽１内に導入され
た、たとえば液晶ガラス基板などの被洗浄基板４は搬送
機構５によって上記洗浄槽１内を搬送されて搬出口３か
ら搬出されるようになっている。上記搬送機構５は上記
洗浄槽１の両側壁に両端部を軸受６によって回転自在に
支持された複数のロ−ラ軸７が上記洗浄槽１の長手方向
に沿って所定間隔で設けられている。各ロ−ラ軸７には
一対のロ−ラ８が所定間隔で設けられ、これらロ−ラ８
によって上記被搬送基板４が搬送されるようになってい
る。

【００２０】なお、複数のロ−ラ軸７のうちの１つに
は、図１に示すようにこのロ−ラ軸７を回転駆動する駆
動源９が連結されている。上記ロ−ラ軸７と他のロ−ラ
軸７とは図示しない駆動ベルトで回転が伝達されるよう
になっている。したがって、上記駆動源９を作動させる
ことで、複数のロ−ラ軸７を回転させて被処理基板４を
搬送できるようになっている。

【００２１】上記搬送機構５によって搬送される被処理
基板４の上方には洗剤シャワ−ノズル体１１、純水シャ
ワ−ノズル体１２および一対の超音波洗浄ノズル体１３
ａ、１３ｂが上記被処理基板４の搬送方向に沿って順次
配設されている。

【００２２】上記洗剤シャワ−ノズル体１１は超音波洗
浄される前の被洗浄基板４に対して洗剤を噴射して洗浄
するためのもので、上記純水シャワ−ノズル体１２は被
洗浄基板４に付着した洗剤を除去する純水を噴射するた
めのものである。さらに、上記一対の超音波洗浄ノズル
体１３ａ、１３ｂは超音波振動が付与された洗浄液を上
記被洗浄基板４に噴射し、この基板４に付着したミクロ
ン単位の微粒子を除去するためのものである。

【００２３】上記搬送機構５によって洗浄槽１内を搬送
される上記被洗浄基板４は、その搬送方向と直交する幅
方向の寸法が800mm の大型基板で、上記超音波洗浄ノズ
ル体１３ａ、１３ｂは長さ寸法が500mm で、その本体１
４の下端に形成されたノズル口１５の長さ寸法は420mm
となっている。つまり、被洗浄基板４は大型であるが、
超音波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂは幅寸法が300mm の
被洗浄基板に用いられる従来と同様の長さのものが用い
られている。

【００２４】各ノズル体１３ａ、１３ｂの本体１４には
洗浄液が供給される空間部１６が長手方向ほぼ全長にわ
たって形成されている。上記ノズル口１５は上記空間部
１６と連通して形成されている。上記空間部１６の上端
開口は図３に示すように振動板１７によって液密に閉塞
されている。この振動板１７の上面には振動子１８が取
着されれいる。したがって、上記振動子１８に給電する
ことで、上記振動板１７は超音波振動するようになって
いる。

【００２５】上記空間部１６には供給管１９によって洗
浄液が供給される。空間部１６に供給された洗浄液は上
記振動板１７に接触して超音波振動が付与される。超音
波振動が付与された洗浄液は上記ノズル口１５から上記
搬送機構５によって搬送される被洗浄基板４に向けて噴
射されるようになっている。なお、各ノズル体１３ａ、
１３ｂは、図２に示すようにその下端面と基板４との間
隔Ｇが約１０mmに設定されている。

【００２６】一対の超音波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂ
は、図１に示すように幅800mm の被洗浄基板４に対して
長手方向の一部、つまりノズル口１５の一部を上記幅方
向において重合させ、かつ幅方向と直交する搬送方向に
対して図１にＤで示す所定間隔で離間して配置されてい
る。

【００２７】つまり、一対の超音波洗浄ノズル体１３
ａ、１３ｂのノズル口１５を直列に並べたときの２つの
ノズル口１５がなす長さは840mm となるから、各ノズル
口１５の一端部を互いに20mm重合させることで、２つの
ノズル口１５がなす長さが820mm となり、幅寸法が800m
m の被洗浄基板４に対して左右に10mmの余裕がある状態
で、上記ノズル口１５によって上記被洗浄基板４の幅方
向全長を覆うことができる。

【００２８】一対の超音波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂ
の被洗浄基板４の搬送方向における間隔Ｄは、各ノズル
体１３ａ、１３ｂから噴出される洗浄液が干渉しあって
水流が乱れて気泡が発生せず、しかも一方のノズル体か
ら噴射される洗浄液に付与された超音波が他方のノズル
体から噴射される洗浄液に噴射されて基板４から反射し
た超音波と干渉しあうことのない寸法に設定されてい
る。

【００２９】つまり、一対のノズル体１３ａ、１３ｂが
搬送方向に対し接合して配置されると、図６（ａ）に示
すように各ノズル体からの洗浄液Ｗ1 、Ｗ2 に付与され
た超音波Ｓ1 に被洗浄基板４から乱反射した超音波Ｓ2
が干渉したり、同図（ｂ）に示すように各ノズル体から
の洗浄液Ｗ1 、Ｗ2 が干渉しあって気泡ａが発生ｓｉ、
その気泡ａによって超音波の伝播が阻止されることにな
る。しかしながら、一対のノズル体１３ａ、１３ｂを所
定の間隔Ｄで配置することで、超音波や洗浄液が上述し
たごとく干渉しあうのを防止できる。

【００３０】上記間隔Ｄは、超音波や洗浄液が干渉しあ
うことがなく、洗浄効果が最大となるよう実験的に設定
するのが最も有効であり、各ノズル体１３ａ、１３ｂに
供給される洗浄液の流量が２８ｌ／min 、出力が 100Ｗ
の場合、上記間隔Ｄを６０mmに設定することで、洗浄液
や超音波の干渉が発生しないことが確認された。なお、
上記間隔Ｄは６０mm以上であってもよいが、その間隔Ｄ
はできるだけ小さい方が装置を小形化できるために好ま
しい。

【００３１】上記構成の超音波洗浄装置によれば、被洗
浄基板４の幅寸法が800mm で、いわゆる大型基板であっ
ても、一対の超音波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂを、上
記基板の幅方向において一部を重合させて配置したこと
で、これらノズル体１３ａ、１３ｂの長さ寸法が上記基
板４の幅寸法に比べて短くても、その基板４の幅方向全
長にわたって洗浄液をもれなく照射して洗浄することが
できる。

【００３２】つまり、被洗浄基板４が大型であっても、
幅寸法が300mm の基板を洗浄するときと同じ500mm の長
さの２つの超音波洗浄ノズル１３ａ、１３ｂによって上
記被洗浄基板４の幅方向全長を確実に洗浄することがで
きる。

【００３３】しかも、一対の超音波洗浄ノズル１３ａ、
１３ｂを被洗浄基板４の搬送方向に沿って所定の間隔で
離間させて設置した。そのため、上記一対のノズル体１
３ａ、１３ｂから噴射される洗浄液が図６（ｂ）に示す
ように干渉しあったり、洗浄液に付与された超音波と被
洗浄基板４から反射する超音波とが図６（ａ）に示すよ
うに干渉しあうことがないから、それらのことによって
被洗浄基板４を効率よく、しかもむらなく洗浄すること
ができる。

【００３４】つぎに、実験結果について図４乃至図６を
参照して説明する。この実験は幅寸法300mm 、長さ寸法
400mm の被洗浄基板４ａに微粒子としてＳｉＣを噴霧器
で30000 〜70000 個散布し、ホットプレ−トにて200 ℃
で１５分間焼き付ける。そして、その基板を洗剤シャワ
−ノズル体１１、純水シャワ−ノズル体１２および超音
波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂで順次洗浄したのち、残
留パ−テイクル数および除去率を測定した。

【００３５】図４（Ａ）〜（Ｅ）は超音波洗浄ノズル体
の配置状態を示しており、同図（Ａ）は１つのノズル体
１３ａを被洗浄基板４ａの幅方向に沿って配置したもの
で、同図（Ｂ）は２つの超音波洗浄ノズル体１３ａ、１
３ｂを基板４ａの搬送方向に沿って重合して配置した。

【００３６】同図（Ｃ）は２つの超音波洗浄ノズル体１
３ａ、１３ｂを被洗浄基板４ａの幅方向において重ね合
わせるとともに、搬送方向に対して接合させて配置し
た。同図（Ｄ）は被洗浄基板４ａの幅方向に対するラッ
プ代を222mm とし、搬送方向に対しては離間させずに接
合させた。同図（Ｅ）は被洗浄基板４ａの幅方向に対す
るラップ代を222mm とし、搬送方向に対しては60mmの間
隔で離間させて配置した。

【００３７】上記洗剤シャワ−ノズル体１１による洗浄
条件は、洗剤としてＮＣＷ６０１Ａを用いて0.5 ％の濃
度とし、温度４０℃にして13ｌ／min の流量で洗浄し
た。上記純水シャワ−ノズル体１２における洗浄条件
は、純水を20ｌ／min で噴射させて行うようにした。上
記超音波洗浄ノズル体１３ａ、１３ｂにおける洗浄条件
は、出力100 Ｗ、洗浄液の流量を28ｌ／min とした。な
お、それぞれの洗浄工程において、被洗浄基板４ａの搬
送速度は900mm ／min とした。

【００３８】図５（ａ）、（ｂ）は上記条件において被
洗浄基板４ａを洗浄した結果を示す。図５（ａ）は洗浄
前と洗浄後の微粒子の数を測定したもので、図５（ｂ）
は微粒子の除去率を示している。

【００３９】図４の（Ａ）〜（Ｅ）の条件と、図５
（ａ）、（ｂ）におけるＩ〜Ｖは対応しており、図＄の
（Ａ）の条件では２枚の被洗浄基板４ａに対して洗浄試
験を行い、図４の（Ｂ）〜（Ｅ）の条件ではそれぞれ３
枚の被洗浄基板４ａに対して洗浄試験を行った。

【００４０】図５（ａ）のＩ〜Ｖに示す洗浄前後におけ
るパ−テイクル数からでは洗浄の良否を判定しにくい
が、図５（ｂ）のＩ〜Ｖに示すパ−テイクルの除去率を
見ると、図４の（Ｅ）の条件で洗浄した、同図Ｖの結果
が最も除去率が高い、つまり洗浄効果が最も高いことが
分かる。

【００４１】つまり、一対の超音波洗浄ノズル体１３
ａ、１３ｂを、被洗浄基板４ａの幅方向に対して所定の
ラップ代で重合させるとともに、搬送方向に対して所定
の間隔である、洗浄液や超音波が干渉しない間隔で離間
させた状態で配置することで、洗浄効果が最も高くなる
ことが確認された。

【００４２】なお、上記一実施例では幅寸法が300mm の
被処理基板に対して実験を行ったが、幅寸法が800mm の
大型基板に対して上述した実験を行っても、同様の作用
効果が得られること明白である。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、２つのノズル体を被洗浄基板の幅方向に対して一部
を重合させるとともに、搬送方向に対して所定の間隔で
離間して配置した。

【００４４】そのため、上記ノズル体の長さ寸法を被洗
浄基板の幅寸法に比べて十分に短くできるから、上記ノ
ズル体の長さ寸法を上記基板の幅寸法に応じて長尺にし
た場合に比べ、上記基板の幅方向を全長にわたって確実
に洗浄することができる。

【００４５】しかも、２つのノズル体を被洗浄基板の搬
送方向に対して所定の間隔で離間させたことで、各ノズ
ル体から流出する洗浄液が干渉したり、洗浄液に付与さ
れた超音波と被洗浄基板で反射した超音波とが干渉する
のが防止されるから、２つのノズル体を用いても、洗浄
効果が低下するのを防止できる。

【００４６】請求項２の発明によれば、ノズル体の長さ
寸法を被洗浄基板の幅寸法よりも小さくできるから、各
ノズル体から噴出される洗浄液に超音波を均一に付与す
ることができるため、そのことによっても洗浄効果を高
めることができる。

【００４７】請求項３の発明によれば、上記第１のノズ
ル体と第２のノズル体とを、被洗浄基板の搬送方向に対
し、洗浄液に付与された超音波振動と、被洗浄基板から
反射した超音波振動とが干渉することのない間隔で離間
させたから、超音波が干渉して減衰し、洗浄効果が低下
するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体構成を示す平面図。

【図２】同じく全体構成の縦断面図。

【図３】同じくノズル体の断面図。

【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は第１のノズル体と第２のノズ
ル体との配置状態の説明図。

【図５】（ａ）は図４の（Ａ）〜（Ｅ）に示すノズル体
の配置状態における洗浄前と洗浄後のパ−テイクル数を
示すグラフ、（ｂ）は同じくパ−テイクルの除去率を示
すグラフ。

【図６】（ａ）は超音波が干渉しあう状態の説明図、
（ｂ）は水流の乱れによって気泡が発生する状態の説明
図。

【符号の説明】

４…被洗浄基板、１３ａ、１３ｂ…ノズル体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に搬送される被洗浄基板を超音
   波振動が付与された洗浄液で洗浄する超音波洗浄装置に
   おいて、 上記洗浄液に超音波振動を付与してその洗浄液を上記被
   洗浄基板に向けて流出する第１のノズル体と第２のノズ
   ル体とを有し、 これらノズル体は上記被洗浄基板の搬送方向と交差する
   幅方向に対して一部を重合させるとともに、上記被洗浄
   基板の搬送方向に対して所定の間隔で離間して配設され
   ることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 【請求項２】 上記各ノズル体の長さ寸法は上記被洗浄
   基板の幅寸法よりも小さく、一部を重合させて上記被洗
   浄基板の幅方向に沿って配置された第１のノズル体と第
   ２のノズル体とがなす全長が上記被洗浄基板の幅寸法よ
   りも大きく設定されていることを特徴とする請求項１記
   載の超音波洗浄装置。
3. 【請求項３】 上記第１のノズル体と第２のノズル体と
   が上記被洗浄基板の搬送方向に対して離間した間隔は、
   上記各ノズル体から流出する洗浄液に付与された超音波
   振動と、その洗浄液が被洗浄基板に衝突することでその
   基板で反射する超音波振動とが干渉することのない寸法
   であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   超音波振動装置。