洗浄装置
【課題】少ない洗浄液で効率よく被洗浄物を洗浄できる洗浄装置を提供する。
【解決手段】超音波が印加された洗浄液を洗浄ヘッド２０から噴射してガラス基板Ｇを洗浄する場合において、洗浄ヘッド２０を外部ヘッド２４と内部ヘッド２６とで構成する。洗浄液は、外部ヘッド２０に形成された供給口２８から供給され、外部ヘッド２４と内部ヘッド２６との間に形成される流路３２を通って噴射口２２から噴射される。外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させると、流路３２の断面積が変化し、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が調整される。これにより、ガラス基板Ｇのサイズや汚れの程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、必要最小限の洗浄液でガラス基板Ｇを洗浄することができる。
【解決手段】超音波が印加された洗浄液を洗浄ヘッド２０から噴射してガラス基板Ｇを洗浄する場合において、洗浄ヘッド２０を外部ヘッド２４と内部ヘッド２６とで構成する。洗浄液は、外部ヘッド２０に形成された供給口２８から供給され、外部ヘッド２４と内部ヘッド２６との間に形成される流路３２を通って噴射口２２から噴射される。外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させると、流路３２の断面積が変化し、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が調整される。これにより、ガラス基板Ｇのサイズや汚れの程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、必要最小限の洗浄液でガラス基板Ｇを洗浄することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗浄装置に係り、特に超音波を印加した噴流で大型のガラス基板等を洗浄する洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスク用のガラス基板は、高い平坦性を確保するため、基板成形後、研磨処理が施される。そして、研磨後のガラス基板は、表面に付着した研磨剤等の汚れを除去するため、洗浄処理が施される。従来、ガラス基板の洗浄は、ディップ方式やスクラブ方式などで行われていた。
【０００３】
ディップ方式は、洗浄液を満たした洗浄槽にガラス基板を浸漬し、超音波による振動などを併用しながら、表面に付着した汚れを除去する（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
一方、スクラブ方式は、ガラス基板の表面に洗浄液を供給しながら、回転するブラシを表面に接触させて、表面に付着した汚れを除去する（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−２７６７５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクラブ方式は、ブラシの擦れにより発塵し、この発塵によりガラス基板が汚れるという欠点がある。
【０００６】
一方、ディップ方式は、このような発塵の問題はないが、処理するガラス基板の大きさに応じた洗浄槽を用意しなければならないという問題がある。このため、処理するガラス基板が大型化すると、それに伴い装置も大型化するという欠点がある。また、装置が大型化すると、洗浄液も大量に必要になるという欠点もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、少ない洗浄液で効率よく被洗浄物を洗浄できる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、供給口から供給された洗浄液に超音波を印加して噴射口から噴射する洗浄ヘッドを有し、該洗浄ヘッドで被洗浄物の表面を走査して、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する流量調整手段を前記洗浄ヘッドに備えたことを特徴とする洗浄装置を提供する。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、超音波を印加した噴流で被洗浄物を洗浄する場合において、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することができる。これにより、被洗浄物のサイズ、汚れの程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、必要最小限の洗浄液で洗浄することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記流量調整手段は、前記供給口から供給された洗浄液を前記噴射口に導く流路の断面積を変えて、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置を提供する。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、噴射口から噴射される洗浄液の流量は、供給口から供給された洗浄液を噴射口に導く流路の断面積を変えて調整する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記洗浄ヘッドは、前記供給口と前記噴射口とを有する中空の外部ヘッドと、前記外部ヘッドの内部に摺動自在に設けられ、前記噴射口から噴射される洗浄液に超音波を印加する内部ヘッドと、からなり、前記流路は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとの間に形成され、前記流量調整手段は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとを相対的に移動させて、前記流路の断面積を変えることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置を提供する。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、流路は外部ヘッドと内部ヘッドとの間に形成され、この外部ヘッドと内部ヘッドとを相対的に移動させることにより、断面積が変えられて、噴射口から噴射される洗浄液の流量が調整される。また、超音波を印加する内部ヘッドの位置を調整することにより、被洗浄物までの距離を調整することができ、超音波による洗浄効果を調整することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記内部ヘッドは、前記噴射口に向けて開口する凹部内に超音波発振手段を有し、該凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部に超音波を伝播可能な液体が充填されることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置を提供する。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、内部ヘッドは、噴射口に向けて開口する凹部を有し、この凹部内に超音波発振手段が収容配置される。そして、この凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部が超音波を伝播可能な液体で満たされる。これにより、超音波の発振源からの汚れが洗浄液中に流れ出るのを効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発振手段は、所定の集束点で集束するように超音波を印加することを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置を提供する。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、超音波が所定の集束点で集束するように印加される。これにより、効果的に汚れを除去することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記内部ヘッドは、前記凹部内に連通する供給口と排出口とを有し、該供給口と排出口とを介して前記凹部内の液体が定期的に交換、又は、前記凹部に液体が常時又は間欠的に循環して供給されることを特徴とする請求項４又は５に記載の洗浄装置を提供する。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、凹部内の液体が、定期的に交換、又は、循環して供給される。これにより、凹部内の液体が汚れて、超音波の伝播を阻害するのを有効に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る洗浄装置によれば、少ない洗浄液で効率よく被洗浄物を洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に係る洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２２】
図１、図２は、それぞれ本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す正面図と側面図である。
【００２３】
この洗浄装置１０は、フォトマスク用の大型ガラス基板の洗浄装置として構成されており、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で搬送する搬送ユニット１２と、その搬送ユニット１２によって所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの両側から超音波を印加した洗浄液を噴射して洗浄する一対の洗浄ユニット１４とで構成されている。
【００２４】
搬送ユニット１２は、上下一対のローラ列１６Ａ、１６Ｂによって構成されており、ガラス基板Ｇの上辺部及び下辺部を保持して、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢（直立姿勢）で水平に搬送する。
【００２５】
各ローラ列１６Ａ、１６Ｂは、複数個のガイドローラ１８Ａ、１８Ｂを直列配置して構成されている。このローラ列１６Ａ、１６Ｂを構成する各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂは、それぞれその外周面にＶ字状のガイド溝１８ａ、１８ｂが形成されており、このガイド溝１８ａ、１８ｂにガラス基板Ｇの上辺部及び下辺部を係合させて、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持する。
【００２６】
また、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂは、図示しない搬送モータと連結されており、このモータに駆動されて回転する。そして、この搬送モータに駆動されて、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転することにより、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂに保持されたガラス基板Ｇが垂直な姿勢を維持したまま水平に搬送される。
【００２７】
洗浄ユニット１４は、所定の洗浄位置（図２に示す位置）に搬送されたガラス基板Ｇに超音波が印加された洗浄液を噴射する洗浄ヘッド２０と、その洗浄ヘッド２０をガラス基板Ｇに沿って垂直に昇降させて、ガラス基板Ｇの表面を走査させる昇降装置６０とで構成されており、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇを挟んで互いに対向するように設けられている。
【００２８】
図３、図４は、それぞれ洗浄ヘッドの構成を示す鳥瞰図と側面断面図である。
【００２９】
同図に示すように、洗浄ヘッド２０は、洗浄液の噴射口２２を有する中空の外部ヘッド２４と、その外部ヘッド内に設けられ、噴射口２２から噴射する洗浄液に超音波を印加する内部ヘッド２６とで構成されている。
【００３０】
外部ヘッド２４は、全体が横方向に細長い矩形の枠状に形成されており、角部２４Ｂと、その角部２４Ｂの先端に設けられたテーパ部２４Ａとで構成されている。洗浄液の噴射口２２は、テーパ部２４Ａの先端にスリット状に形成されており、洗浄するガラス基板Ｇの幅よりも長く形成されている。角部２４Ｂの上部には、洗浄液の供給口２８が形成されており、この供給口２８から外部ヘッド２４の内部に洗浄液が供給される。
【００３１】
なお、この供給口２８には、洗浄液供給パイプ７２を介して図示しない洗浄液供給タンクが接続され、この洗浄液供給タンクから図示しない洗浄液供給ポンプに送液されて、供給口２８に洗浄液が供給される。
【００３２】
内部ヘッド２６は、ベース部２６Ｃと、そのベース部上に設けられた角部２６Ｂと、角部２６Ｂの先端に設けられたテーパ部２６Ａとで構成されており、超音波振動子４４を内蔵している。
【００３３】
ベース部２６Ｃは、矩形の板状に形成されており、角部２６Ｂとテーパ部２６Ａは、外部ヘッド２４の内部形状に対応して形成されている。外部ヘッド２４は、この角部２６Ｂとテーパ部２６Ａを覆いかぶせるようにして取り付けられている。
【００３４】
なお、外部ヘッド２４の内周部には、矩形の枠状に形成されたスペーサ３０が取り付けられており、このスペーサ３０を介して角部２６Ｂとテーパ部２６Ａとが外部ヘッド２４の内周部に収容されている。
【００３５】
そして、このスペーサ３０を介して角部２６Ｂとテーパ部２６Ａとが外部ヘッド２４の内周部に収容されることにより、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に供給口２８と噴射口２２とを連通する流路３２が形成され、この流路３２を介して供給口２８から供給された洗浄液が噴射口２２に導かれる。
【００３６】
また、このスペーサ３０をガイドとして外部ヘッド２４が、内部ヘッド２６の角部２６Ｂを摺動自在に支持され、内部ヘッド２６に対して前後移動可能に設けられる。そして、この外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に対して前後移動することにより、外部ヘッド２４の内周部と内部ヘッド２６の外周部との間隔が拡縮し、この結果、流路３２の断面積が拡縮される。そして、この流路３２の断面積が拡縮されることにより、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が調整される。
【００３７】
この外部ヘッド２４の駆動は、ヘッド駆動モータにより行われる。内部ヘッド２６のベース部２６Ｃには、この外部ヘッド２４を駆動するヘッド駆動モータ３６が取り付けられている。このヘッド駆動モータ３６の出力軸には、外部ヘッド２４の移動方向に沿ってネジ棒３８が取り付けられている。一方、外部ヘッド２４の角部２４Ｂには、このネジ棒３８に螺合するナット部材４０が取り付けられている。ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、ナット部材４０がネジ棒３８に沿って前後移動する。この結果、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に対して前後移動する。
【００３８】
なお、スペーサ３０の内周部には、パッキン４２が取り付けられており、このパッキン４２によって、スペーサ３０と内部ヘッド２６との隙間が密閉されている。
【００３９】
超音波振動子４４は、内部ヘッド２６の先端部に形成された凹部４６に収容配置されている。この凹部４６は、噴射口２２に向けて開口して形成されており、その内部形状は、内部ヘッド２６の外部形状に沿って形成されている。すなわち、四角い箱状に形成された角部４６Ｂと、その角部４６Ｂの先端に形成されたテーパ状のテーパ部４６Ａとで構成されている。また、その開口部４６Ｘは、内部ヘッド２６のテーパ部２６Ａの先端にスリット状に形成されている。
【００４０】
超音波振動子４４は、凹部４６の角部４６Ｂの内部に収容配置されており、その前段には、音響レンズ４８が配置されている。この音響レンズ４８は、超音波振動子４４から発振された超音波を所定の集束点Ｐに集束させる。
【００４１】
なお、この超音波振動子４４を収容する凹部４６は、その開口部４６Ｘが、超音波を伝播可能な蓋材５０によって密封されており、その内部には、超音波を伝播可能な液体（たとえば、純水や超純水）４７で充填されている。
【００４２】
このように超音波振動子４４を密閉することにより、超音波発振部からのゴミの流出を防止することができ、洗浄度の高い洗浄液を噴射することができるようになる。
【００４３】
昇降装置６０は、図１及び図２に示すように、垂直に立設された支柱６２と、その支柱６２に沿って昇降する昇降体６４とで構成されている。
【００４４】
支柱６２には、図示しないガイドレールが敷設されており、昇降体６４は、このガイドレール上を摺動自在に設けられている。そして、このガイドレール上を摺動することにより、支柱６２に沿って垂直に昇降する。
【００４５】
なお、この昇降体６４の駆動は、図示しない走査駆動モータにより行われる。この走査駆動モータは、支柱６２に設けられており、その出力軸にはネジ棒が連結されている。ネジ棒は、ガイドレールに沿って配設されており、このネジ棒に昇降体６４に設けられたナット部材が螺合されている。走査駆動モータを駆動すると、ネジ棒が回転し、そのネジ棒の回転により、ナット部材がネジ棒に沿って移動する。この結果、昇降体６４が支柱６２に沿って昇降する。
【００４６】
洗浄ヘッド２０は、この昇降体６４に取り付けられており、昇降体６４が昇降することにより、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇに沿って昇降し、ガラス基板Ｇの表面を走査する。
【００４７】
なお、洗浄ヘッド２０は、上死点において、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの上方に位置するとともに、下死点において、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの下方に位置するように、移動ストロークが設定されている。すなわち、ガラス基板Ｇの全面にわたって走査可能に移動ストロークが設定されている。
【００４８】
また、一対の洗浄ユニット１４は、超音波の集束点Ｐが、洗浄位置に位置したガラス基板Ｇの表面近傍に位置するように位置調整されて設置されている。
【００４９】
また、洗浄位置に位置したガラス基板Ｇの下部には、トレイ７０が設置されており、このトレイ７０に洗浄液が回収されるように構成されている。
【００５０】
以上のように構成された本実施の形態の洗浄装置１０の作用は次のとおりである。
【００５１】
図５は、本実施の形態の洗浄装置１０によるガラス基板Ｇの洗浄手順の概略図である。
【００５２】
洗浄対象のガラス基板Ｇは、搬送ユニット１２を構成する上下のローラ列１６Ａ、１６Ｂの間にセットされて、ほぼ垂直な姿勢で保持される。この状態で図示しない搬送モータを駆動すると、ローラ列１６Ａ、１６Ｂを構成する個々のガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転し、図５（ａ）に示すように、ガラス基板Ｇが垂直な姿勢を保持したまま水平に搬送される。
【００５３】
ガラス基板Ｇが、所定の洗浄位置まで搬送されると、搬送モータの駆動が停止される。これにより、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇが、ほぼ垂直な姿勢で洗浄位置に保持される。このとき洗浄ユニット１４の洗浄ヘッド２０は、上死点に位置している。
【００５４】
ガラス基板Ｇが洗浄位置に保持されると、図示しない洗浄液供給タンクから各洗浄ヘッド２０の供給口２８に洗浄液が供給される。供給口２８に供給された洗浄液は、図３及び図４に示すように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成された流路３２を通って噴射口２２に導かれ噴射口２２から噴流として噴射される。
【００５５】
また、この洗浄液の供給と同時に超音波振動子４４が駆動され、超音波が発信される。超音波振動子４４から発信された超音波は、音響レンズ４８によって所定の集束点Ｐに集束されて、噴射口２２から噴射される洗浄液に印加される。
【００５６】
供給口２８に洗浄液が供給され、噴射口２２から洗浄液の噴射が開始されると、図示しない走査駆動モータが駆動されて、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、洗浄ヘッド２０が下降を開始する。これにより、ガラス基板Ｇの表面が、下降する洗浄ヘッド２０によって走査される。ガラス基板Ｇは、その洗浄ヘッド２０による走査過程で表面に超音波が印加された洗浄液が吹き付けられて洗浄される。
【００５７】
図５（ｅ）に示すように、洗浄ヘッド２０が下死点に到達すると、図示しない走査駆動モータの駆動が停止されて、下降が停止し、これと同時に洗浄液の供給及び超音波振動子４４の駆動が停止される。そして、これにより、洗浄が終了する。
【００５８】
洗浄が終了すると、図示しない搬送モータが駆動され、ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転駆動される。これにより、図５（ｆ）に示すように、ガラス基板Ｇが次工程へと搬送される。
【００５９】
さて、以上のように、ガラス基板Ｇは、超音波が印加された洗浄液を噴射する洗浄ヘッド２０で表面が走査させることにより洗浄されるが、ガラス基板Ｇの表面に噴射する洗浄液は、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて、その流量を制御することが好ましい。すなわち、一様な流量で洗浄液を噴射して洗浄すると、十分な洗浄ができなかったり、必要以上に洗浄液を供給して、洗浄液を無駄に消費してしまったりするので、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で噴射することが好ましい。
【００６０】
そこで、本実施の形態の洗浄装置１０では、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて、洗浄ヘッド２０から噴射する洗浄液の流量を制御することにより、必要最小限の洗浄液でガラス基板Ｇを洗浄する。
【００６１】
洗浄ヘッド２０から噴射する洗浄液の流量調整は、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより行われ、これにより、供給口２８から噴射口２２に通じる流路３２の断面積が変化して、流量が調整される。
【００６２】
図６は、本実施の形態の洗浄ヘッド２０における流量調整動作の説明図である。
【００６３】
同図（ａ）は、基準流量で洗浄液を噴射している状態を示している。このとき、外部ヘッド２４は、所定の基準位置に位置している。
【００６４】
この状態からヘッド駆動モータ３６を駆動して、同図（ｂ）に示すように、外部ヘッド２４を前進させると、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６から離れ、その間に形成される流路３２の断面積が拡大する。この結果、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が増大する。
【００６５】
一方、同図（ｃ）に示すように、外部ヘッド２４を後退させると、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に近づき、その間に形成される流路３２の断面積が縮小する。この結果、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が減少する。
【００６６】
このように、本実施の形態の洗浄ヘッド２０は、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を増減させることができる。これにより、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、無駄な洗浄液の消費を防止することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態の洗浄装置１０では、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより、その間に形成される流路３２の断面積を変えて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えているが、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４に対して前後移動させることにより、その間に形成される流路３２の断面積を変えて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えるようにしてもよい。
【００６８】
たとえば、図７に示すように、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４の内側に摺動自在に設けるとともに、ヘッド駆動モータ３６を外部ヘッドの角部２４Ｂの内側に設置する。そして、そのヘッド駆動モータ３６の出力軸に内部ヘッド２６の移動方向に沿ってネジ棒３８を取り付けるとともに、取り付けたネジ棒３８の先端部に内部ヘッド２６を係合させる。すなわち、内部ヘッド２６の基端部にナット部２６Ｎを形成し、このナット部２６Ｎにネジ棒３８を螺合させる。
【００６９】
これにより、ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、ナット部２６Ｎがネジ棒３８に沿って移動する。そして、ナット部材２６Ｎがネジ棒３８に沿って移動することにより、ナット部材２６Ｎが形成された内部ヘッド２６が外部ヘッド２４内を移動する。この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が変化し、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量が調整される。
【００７０】
なお、このように内部ヘッド２６を移動させて流量を調整する構成とすることにより、印加する超音波の集束点Ｐの位置を調整することができ、超音波による洗浄効果の調整を行うことができる。
【００７１】
また、図８に示すように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４を互いに移動させて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えるようにしてもよい。この図８に示す例の場合、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４の内側に摺動自在に設けるとともに、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して摺動自在に設けている。そして、昇降体６４にヘッド駆動モータ３６を設置するとともに、そのヘッド駆動モータ３６の出力軸にネジ棒３８を取り付け、外部ヘッド２４の基端部に形成したナット部２４Ｎに螺合させている。また、そのネジ棒３８の先端を内部ヘッド２６の基端部に形成した軸受部２６Ｍに回動自在に支持させている。
【００７２】
この構成により、ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４とが相対的に移動する。すなわち、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して前進させると、内部ヘッド２６が後退（外部ヘッド２４に近づく方向に移動）し、この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が縮小して、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が減少する。一方、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して後退させると、内部ヘッド２６が前進（外部ヘッド２４から離れる方向に移動）し、この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が拡大して、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が増大する。
【００７３】
このように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４とを相互に移動させて、流量を調整する構成とすることもできる。この場合も印加する超音波の集束点Ｐの位置を調整することができ、超音波による洗浄効果の調整を行うことができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、洗浄ヘッドを内部ヘッドと外部ヘッドとで構成し、内部ヘッドと外部ヘッドとを相対的に移動させることにより、流路の断面積を変えて、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する構成としているが、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する機構は、これに限定されるものではなく、他の機構を用いて調整するようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態の洗浄装置１０では、洗浄液に印加する超音波を集束させているが、集束させずに印加してもよい。
【００７６】
しかしながら、本実施の形態の洗浄装置１０のように、ガラス基板Ｇの表面近傍に超音波を集束させることにより、超音波による洗浄効果をより高めることができ、少ない洗浄液で効果的に汚れを除去することができるようになる。すなわち、超音波をガラス基板Ｇの表面に集束させると、ガラス基板Ｇの表面に高密度で細かな気泡の気泡群を発生させることができる。この高密度で細かな気泡の気泡群は、崩壊時に強力な衝撃力を発生し、その強力な衝撃力により、表面に付着した微細な粒子や膜状の汚れを効果的に除去することができる。また、その強力な衝撃力により効率的にラジカルを生成することができるので、ラジカルによる化学的な洗浄効果も高めることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、音響レンズによって超音波振動子から発振した超音波を集束させているが、超音波振動子自身に集束機能を持たせるようにしてもよい。たとえば、超音波の出射面の形状を兼古城にすることにより、出射する超音波を所定の集束点に集束させるようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、内部ヘッド２６に形成した凹部４６内に超音波振動子４４を収容し、その凹部４６を超音波伝播可能な液体４７で満たして、開口部４６Ｘを蓋材５０で密封する構成としているが、開口部４６Ｘを開放する構成としてもよい。この場合、凹部４６内には、供給口２８から供給される洗浄液が満たされる。
【００７９】
なお、本実施の形態のように、超音波振動子４４を凹部４６に設置して密封する構成とすることにより、超音波の発振源から発生したゴミ等が洗浄液に流入するのを防止できる。
【００８０】
なお、このように超音波振動子４４を密封する構成の場合、凹部内に充填する液体を定期的に交換、あるいは、常時循環させることが好ましい。すなわち、液体は密閉すると、次第に汚れ、緒音波の伝播を阻害するおそれがあるので、凹部内の液体４７を常に清浄に保つため、凹部内に充填する液体を定期的に交換、あるいは、常時循環させる。このため、凹部４６内に充填する液体４７は、交換あるいは循環させることができるように構成することが好ましい。たとえば、内部ヘッド２６に凹部４６の内側に連通する供給口と排出口を形成し、この供給口と排出口から凹部内の液体４７を常時あるいは間欠的に循環できるように構成する。あるいは、内部ヘッド２６に凹部４６の内側に連通する供給／排出口を形成し、この供給／排出口から凹部内の液体４７を交換できるように構成する。
【００８１】
また、本実施の形態では、使用する洗浄液の種類について、特に言及していないが、洗浄液は洗浄用途に応じたものを使用する。たとえば、フォトマスク用のガラス基板の洗浄工程では、通常、薬液洗浄→リンス→洗剤洗浄→リンス→乾燥という工程で洗浄されるので、各工程で用いる洗浄液を使用する。したがって、たとえば、薬液洗浄工程では、硫酸や硫酸過水等の薬液を洗浄液として使用して洗浄し、リンス工程では、純水や超純水等を洗浄液として使用して洗浄する。また、洗剤洗浄工程では、洗剤液（たとえば、純水に洗剤を添加したもの）を洗浄液として使用して洗浄する。
【００８２】
また、本実施の形態の洗浄装置１０では、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持して洗浄しているが、水平な姿勢で保持して洗浄するようにしてもよい。
【００８３】
しかしながら、本実施の形態の洗浄装置１０のように、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持し、その両側から洗浄ヘッド２０で走査する構成とすることにより、ガラス基板Ｇの両面を一度に同じ条件で洗浄することができ、効率よくガラス基板Ｇを洗浄することができる。また、垂直な姿勢で洗浄する構成とすることにより、装置構成もコンパクトにすることができ、省スペース化も図ることができる。
【００８４】
さらに、ガラス基板が複数の洗浄工程を経て段階的に洗浄される場合、各工程での洗浄処理を流れ作業として連続的に行うことができ、効率よく処理することができるようになる。すなわち、垂直な姿勢を保持したままガラス基板を各工程に搬送して処理することができるので、効率よく洗浄作業を行うことができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、スリット状の噴射口を有する洗浄ヘッドによって洗浄液を噴射する構成としているが、多数のノズルを直線上に配置した洗浄ヘッドによって洗浄液を噴射する構成としてもよい。この場合、各ノズルの噴射口の形状は、円形状に形成してもよいし、また、スリット状に形成してもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、被洗浄物としてフォトマスク用の大型ガラス基板を洗浄する場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではなく、この他、液晶用ガラス基板や半導体基板等の基板を洗浄する場合にも同様に適用することができる。
【００８７】
なお、フォトマスク用のガラス基板は、全面においてサブミクロンオーダでの清浄化が要求されることから、少ない洗浄液で効果的に洗浄できる本発明は有効に作用する。特に、近年フォトマスク用のガラス基板は、大型化の傾向にあるので、装置構成もコンパクト化できる本発明は、特に有効に作用する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す正面図
【図２】本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す側面図
【図３】洗浄ヘッドの構成を示す鳥瞰図
【図４】洗浄ヘッドの構成を示す側面断面図
【図５】洗浄装置によるガラス基板Ｇの洗浄手順の概略図
【図６】洗浄ヘッドにおける流量調整動作の説明図
【図７】洗浄ヘッドの他の実施の形態の構成を示す側面断面図
【図８】洗浄ヘッドの他の実施の形態の構成を示す側面断面図
【符号の説明】
【００８９】
Ｇ…ガラス基板、１０…基板洗浄装置、１２…搬送ユニット、１４…洗浄ユニット、１６Ａ、１６Ｂ…ローラ列、１８Ａ、１８Ｂ…ガイドローラ、２０…洗浄ヘッド、２２…噴射口、２４…外部ヘッド、２６…内部ヘッド、２８…供給口、３２…流路、３６…ヘッド駆動モータ、４４…超音波振動子、４６…凹部、４８…音響レンズ、５０…蓋材、６０…昇降装置、６２…支柱、６４…昇降体
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗浄装置に係り、特に超音波を印加した噴流で大型のガラス基板等を洗浄する洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスク用のガラス基板は、高い平坦性を確保するため、基板成形後、研磨処理が施される。そして、研磨後のガラス基板は、表面に付着した研磨剤等の汚れを除去するため、洗浄処理が施される。従来、ガラス基板の洗浄は、ディップ方式やスクラブ方式などで行われていた。
【０００３】
ディップ方式は、洗浄液を満たした洗浄槽にガラス基板を浸漬し、超音波による振動などを併用しながら、表面に付着した汚れを除去する（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
一方、スクラブ方式は、ガラス基板の表面に洗浄液を供給しながら、回転するブラシを表面に接触させて、表面に付着した汚れを除去する（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−２７６７５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクラブ方式は、ブラシの擦れにより発塵し、この発塵によりガラス基板が汚れるという欠点がある。
【０００６】
一方、ディップ方式は、このような発塵の問題はないが、処理するガラス基板の大きさに応じた洗浄槽を用意しなければならないという問題がある。このため、処理するガラス基板が大型化すると、それに伴い装置も大型化するという欠点がある。また、装置が大型化すると、洗浄液も大量に必要になるという欠点もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、少ない洗浄液で効率よく被洗浄物を洗浄できる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、供給口から供給された洗浄液に超音波を印加して噴射口から噴射する洗浄ヘッドを有し、該洗浄ヘッドで被洗浄物の表面を走査して、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する流量調整手段を前記洗浄ヘッドに備えたことを特徴とする洗浄装置を提供する。
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、超音波を印加した噴流で被洗浄物を洗浄する場合において、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することができる。これにより、被洗浄物のサイズ、汚れの程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、必要最小限の洗浄液で洗浄することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記流量調整手段は、前記供給口から供給された洗浄液を前記噴射口に導く流路の断面積を変えて、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置を提供する。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、噴射口から噴射される洗浄液の流量は、供給口から供給された洗浄液を噴射口に導く流路の断面積を変えて調整する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記洗浄ヘッドは、前記供給口と前記噴射口とを有する中空の外部ヘッドと、前記外部ヘッドの内部に摺動自在に設けられ、前記噴射口から噴射される洗浄液に超音波を印加する内部ヘッドと、からなり、前記流路は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとの間に形成され、前記流量調整手段は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとを相対的に移動させて、前記流路の断面積を変えることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置を提供する。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、流路は外部ヘッドと内部ヘッドとの間に形成され、この外部ヘッドと内部ヘッドとを相対的に移動させることにより、断面積が変えられて、噴射口から噴射される洗浄液の流量が調整される。また、超音波を印加する内部ヘッドの位置を調整することにより、被洗浄物までの距離を調整することができ、超音波による洗浄効果を調整することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記内部ヘッドは、前記噴射口に向けて開口する凹部内に超音波発振手段を有し、該凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部に超音波を伝播可能な液体が充填されることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置を提供する。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、内部ヘッドは、噴射口に向けて開口する凹部を有し、この凹部内に超音波発振手段が収容配置される。そして、この凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部が超音波を伝播可能な液体で満たされる。これにより、超音波の発振源からの汚れが洗浄液中に流れ出るのを効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発振手段は、所定の集束点で集束するように超音波を印加することを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置を提供する。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、超音波が所定の集束点で集束するように印加される。これにより、効果的に汚れを除去することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記内部ヘッドは、前記凹部内に連通する供給口と排出口とを有し、該供給口と排出口とを介して前記凹部内の液体が定期的に交換、又は、前記凹部に液体が常時又は間欠的に循環して供給されることを特徴とする請求項４又は５に記載の洗浄装置を提供する。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、凹部内の液体が、定期的に交換、又は、循環して供給される。これにより、凹部内の液体が汚れて、超音波の伝播を阻害するのを有効に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る洗浄装置によれば、少ない洗浄液で効率よく被洗浄物を洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に係る洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２２】
図１、図２は、それぞれ本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す正面図と側面図である。
【００２３】
この洗浄装置１０は、フォトマスク用の大型ガラス基板の洗浄装置として構成されており、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で搬送する搬送ユニット１２と、その搬送ユニット１２によって所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの両側から超音波を印加した洗浄液を噴射して洗浄する一対の洗浄ユニット１４とで構成されている。
【００２４】
搬送ユニット１２は、上下一対のローラ列１６Ａ、１６Ｂによって構成されており、ガラス基板Ｇの上辺部及び下辺部を保持して、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢（直立姿勢）で水平に搬送する。
【００２５】
各ローラ列１６Ａ、１６Ｂは、複数個のガイドローラ１８Ａ、１８Ｂを直列配置して構成されている。このローラ列１６Ａ、１６Ｂを構成する各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂは、それぞれその外周面にＶ字状のガイド溝１８ａ、１８ｂが形成されており、このガイド溝１８ａ、１８ｂにガラス基板Ｇの上辺部及び下辺部を係合させて、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持する。
【００２６】
また、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂは、図示しない搬送モータと連結されており、このモータに駆動されて回転する。そして、この搬送モータに駆動されて、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転することにより、各ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂに保持されたガラス基板Ｇが垂直な姿勢を維持したまま水平に搬送される。
【００２７】
洗浄ユニット１４は、所定の洗浄位置（図２に示す位置）に搬送されたガラス基板Ｇに超音波が印加された洗浄液を噴射する洗浄ヘッド２０と、その洗浄ヘッド２０をガラス基板Ｇに沿って垂直に昇降させて、ガラス基板Ｇの表面を走査させる昇降装置６０とで構成されており、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇを挟んで互いに対向するように設けられている。
【００２８】
図３、図４は、それぞれ洗浄ヘッドの構成を示す鳥瞰図と側面断面図である。
【００２９】
同図に示すように、洗浄ヘッド２０は、洗浄液の噴射口２２を有する中空の外部ヘッド２４と、その外部ヘッド内に設けられ、噴射口２２から噴射する洗浄液に超音波を印加する内部ヘッド２６とで構成されている。
【００３０】
外部ヘッド２４は、全体が横方向に細長い矩形の枠状に形成されており、角部２４Ｂと、その角部２４Ｂの先端に設けられたテーパ部２４Ａとで構成されている。洗浄液の噴射口２２は、テーパ部２４Ａの先端にスリット状に形成されており、洗浄するガラス基板Ｇの幅よりも長く形成されている。角部２４Ｂの上部には、洗浄液の供給口２８が形成されており、この供給口２８から外部ヘッド２４の内部に洗浄液が供給される。
【００３１】
なお、この供給口２８には、洗浄液供給パイプ７２を介して図示しない洗浄液供給タンクが接続され、この洗浄液供給タンクから図示しない洗浄液供給ポンプに送液されて、供給口２８に洗浄液が供給される。
【００３２】
内部ヘッド２６は、ベース部２６Ｃと、そのベース部上に設けられた角部２６Ｂと、角部２６Ｂの先端に設けられたテーパ部２６Ａとで構成されており、超音波振動子４４を内蔵している。
【００３３】
ベース部２６Ｃは、矩形の板状に形成されており、角部２６Ｂとテーパ部２６Ａは、外部ヘッド２４の内部形状に対応して形成されている。外部ヘッド２４は、この角部２６Ｂとテーパ部２６Ａを覆いかぶせるようにして取り付けられている。
【００３４】
なお、外部ヘッド２４の内周部には、矩形の枠状に形成されたスペーサ３０が取り付けられており、このスペーサ３０を介して角部２６Ｂとテーパ部２６Ａとが外部ヘッド２４の内周部に収容されている。
【００３５】
そして、このスペーサ３０を介して角部２６Ｂとテーパ部２６Ａとが外部ヘッド２４の内周部に収容されることにより、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に供給口２８と噴射口２２とを連通する流路３２が形成され、この流路３２を介して供給口２８から供給された洗浄液が噴射口２２に導かれる。
【００３６】
また、このスペーサ３０をガイドとして外部ヘッド２４が、内部ヘッド２６の角部２６Ｂを摺動自在に支持され、内部ヘッド２６に対して前後移動可能に設けられる。そして、この外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に対して前後移動することにより、外部ヘッド２４の内周部と内部ヘッド２６の外周部との間隔が拡縮し、この結果、流路３２の断面積が拡縮される。そして、この流路３２の断面積が拡縮されることにより、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が調整される。
【００３７】
この外部ヘッド２４の駆動は、ヘッド駆動モータにより行われる。内部ヘッド２６のベース部２６Ｃには、この外部ヘッド２４を駆動するヘッド駆動モータ３６が取り付けられている。このヘッド駆動モータ３６の出力軸には、外部ヘッド２４の移動方向に沿ってネジ棒３８が取り付けられている。一方、外部ヘッド２４の角部２４Ｂには、このネジ棒３８に螺合するナット部材４０が取り付けられている。ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、ナット部材４０がネジ棒３８に沿って前後移動する。この結果、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に対して前後移動する。
【００３８】
なお、スペーサ３０の内周部には、パッキン４２が取り付けられており、このパッキン４２によって、スペーサ３０と内部ヘッド２６との隙間が密閉されている。
【００３９】
超音波振動子４４は、内部ヘッド２６の先端部に形成された凹部４６に収容配置されている。この凹部４６は、噴射口２２に向けて開口して形成されており、その内部形状は、内部ヘッド２６の外部形状に沿って形成されている。すなわち、四角い箱状に形成された角部４６Ｂと、その角部４６Ｂの先端に形成されたテーパ状のテーパ部４６Ａとで構成されている。また、その開口部４６Ｘは、内部ヘッド２６のテーパ部２６Ａの先端にスリット状に形成されている。
【００４０】
超音波振動子４４は、凹部４６の角部４６Ｂの内部に収容配置されており、その前段には、音響レンズ４８が配置されている。この音響レンズ４８は、超音波振動子４４から発振された超音波を所定の集束点Ｐに集束させる。
【００４１】
なお、この超音波振動子４４を収容する凹部４６は、その開口部４６Ｘが、超音波を伝播可能な蓋材５０によって密封されており、その内部には、超音波を伝播可能な液体（たとえば、純水や超純水）４７で充填されている。
【００４２】
このように超音波振動子４４を密閉することにより、超音波発振部からのゴミの流出を防止することができ、洗浄度の高い洗浄液を噴射することができるようになる。
【００４３】
昇降装置６０は、図１及び図２に示すように、垂直に立設された支柱６２と、その支柱６２に沿って昇降する昇降体６４とで構成されている。
【００４４】
支柱６２には、図示しないガイドレールが敷設されており、昇降体６４は、このガイドレール上を摺動自在に設けられている。そして、このガイドレール上を摺動することにより、支柱６２に沿って垂直に昇降する。
【００４５】
なお、この昇降体６４の駆動は、図示しない走査駆動モータにより行われる。この走査駆動モータは、支柱６２に設けられており、その出力軸にはネジ棒が連結されている。ネジ棒は、ガイドレールに沿って配設されており、このネジ棒に昇降体６４に設けられたナット部材が螺合されている。走査駆動モータを駆動すると、ネジ棒が回転し、そのネジ棒の回転により、ナット部材がネジ棒に沿って移動する。この結果、昇降体６４が支柱６２に沿って昇降する。
【００４６】
洗浄ヘッド２０は、この昇降体６４に取り付けられており、昇降体６４が昇降することにより、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇに沿って昇降し、ガラス基板Ｇの表面を走査する。
【００４７】
なお、洗浄ヘッド２０は、上死点において、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの上方に位置するとともに、下死点において、所定の洗浄位置に搬送されたガラス基板Ｇの下方に位置するように、移動ストロークが設定されている。すなわち、ガラス基板Ｇの全面にわたって走査可能に移動ストロークが設定されている。
【００４８】
また、一対の洗浄ユニット１４は、超音波の集束点Ｐが、洗浄位置に位置したガラス基板Ｇの表面近傍に位置するように位置調整されて設置されている。
【００４９】
また、洗浄位置に位置したガラス基板Ｇの下部には、トレイ７０が設置されており、このトレイ７０に洗浄液が回収されるように構成されている。
【００５０】
以上のように構成された本実施の形態の洗浄装置１０の作用は次のとおりである。
【００５１】
図５は、本実施の形態の洗浄装置１０によるガラス基板Ｇの洗浄手順の概略図である。
【００５２】
洗浄対象のガラス基板Ｇは、搬送ユニット１２を構成する上下のローラ列１６Ａ、１６Ｂの間にセットされて、ほぼ垂直な姿勢で保持される。この状態で図示しない搬送モータを駆動すると、ローラ列１６Ａ、１６Ｂを構成する個々のガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転し、図５（ａ）に示すように、ガラス基板Ｇが垂直な姿勢を保持したまま水平に搬送される。
【００５３】
ガラス基板Ｇが、所定の洗浄位置まで搬送されると、搬送モータの駆動が停止される。これにより、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇが、ほぼ垂直な姿勢で洗浄位置に保持される。このとき洗浄ユニット１４の洗浄ヘッド２０は、上死点に位置している。
【００５４】
ガラス基板Ｇが洗浄位置に保持されると、図示しない洗浄液供給タンクから各洗浄ヘッド２０の供給口２８に洗浄液が供給される。供給口２８に供給された洗浄液は、図３及び図４に示すように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成された流路３２を通って噴射口２２に導かれ噴射口２２から噴流として噴射される。
【００５５】
また、この洗浄液の供給と同時に超音波振動子４４が駆動され、超音波が発信される。超音波振動子４４から発信された超音波は、音響レンズ４８によって所定の集束点Ｐに集束されて、噴射口２２から噴射される洗浄液に印加される。
【００５６】
供給口２８に洗浄液が供給され、噴射口２２から洗浄液の噴射が開始されると、図示しない走査駆動モータが駆動されて、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、洗浄ヘッド２０が下降を開始する。これにより、ガラス基板Ｇの表面が、下降する洗浄ヘッド２０によって走査される。ガラス基板Ｇは、その洗浄ヘッド２０による走査過程で表面に超音波が印加された洗浄液が吹き付けられて洗浄される。
【００５７】
図５（ｅ）に示すように、洗浄ヘッド２０が下死点に到達すると、図示しない走査駆動モータの駆動が停止されて、下降が停止し、これと同時に洗浄液の供給及び超音波振動子４４の駆動が停止される。そして、これにより、洗浄が終了する。
【００５８】
洗浄が終了すると、図示しない搬送モータが駆動され、ガイドローラ１８Ａ、１８Ｂが回転駆動される。これにより、図５（ｆ）に示すように、ガラス基板Ｇが次工程へと搬送される。
【００５９】
さて、以上のように、ガラス基板Ｇは、超音波が印加された洗浄液を噴射する洗浄ヘッド２０で表面が走査させることにより洗浄されるが、ガラス基板Ｇの表面に噴射する洗浄液は、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて、その流量を制御することが好ましい。すなわち、一様な流量で洗浄液を噴射して洗浄すると、十分な洗浄ができなかったり、必要以上に洗浄液を供給して、洗浄液を無駄に消費してしまったりするので、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で噴射することが好ましい。
【００６０】
そこで、本実施の形態の洗浄装置１０では、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて、洗浄ヘッド２０から噴射する洗浄液の流量を制御することにより、必要最小限の洗浄液でガラス基板Ｇを洗浄する。
【００６１】
洗浄ヘッド２０から噴射する洗浄液の流量調整は、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより行われ、これにより、供給口２８から噴射口２２に通じる流路３２の断面積が変化して、流量が調整される。
【００６２】
図６は、本実施の形態の洗浄ヘッド２０における流量調整動作の説明図である。
【００６３】
同図（ａ）は、基準流量で洗浄液を噴射している状態を示している。このとき、外部ヘッド２４は、所定の基準位置に位置している。
【００６４】
この状態からヘッド駆動モータ３６を駆動して、同図（ｂ）に示すように、外部ヘッド２４を前進させると、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６から離れ、その間に形成される流路３２の断面積が拡大する。この結果、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が増大する。
【００６５】
一方、同図（ｃ）に示すように、外部ヘッド２４を後退させると、外部ヘッド２４が内部ヘッド２６に近づき、その間に形成される流路３２の断面積が縮小する。この結果、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が減少する。
【００６６】
このように、本実施の形態の洗浄ヘッド２０は、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を増減させることができる。これにより、ガラス基板Ｇのサイズや汚染の程度、求められる洗浄の程度に応じて適切な流量で洗浄液を噴射することができ、無駄な洗浄液の消費を防止することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態の洗浄装置１０では、外部ヘッド２４を内部ヘッド２６に対して前後移動させることにより、その間に形成される流路３２の断面積を変えて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えているが、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４に対して前後移動させることにより、その間に形成される流路３２の断面積を変えて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えるようにしてもよい。
【００６８】
たとえば、図７に示すように、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４の内側に摺動自在に設けるとともに、ヘッド駆動モータ３６を外部ヘッドの角部２４Ｂの内側に設置する。そして、そのヘッド駆動モータ３６の出力軸に内部ヘッド２６の移動方向に沿ってネジ棒３８を取り付けるとともに、取り付けたネジ棒３８の先端部に内部ヘッド２６を係合させる。すなわち、内部ヘッド２６の基端部にナット部２６Ｎを形成し、このナット部２６Ｎにネジ棒３８を螺合させる。
【００６９】
これにより、ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、ナット部２６Ｎがネジ棒３８に沿って移動する。そして、ナット部材２６Ｎがネジ棒３８に沿って移動することにより、ナット部材２６Ｎが形成された内部ヘッド２６が外部ヘッド２４内を移動する。この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が変化し、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量が調整される。
【００７０】
なお、このように内部ヘッド２６を移動させて流量を調整する構成とすることにより、印加する超音波の集束点Ｐの位置を調整することができ、超音波による洗浄効果の調整を行うことができる。
【００７１】
また、図８に示すように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４を互いに移動させて、噴射口２２から噴射する洗浄液の流量を変えるようにしてもよい。この図８に示す例の場合、内部ヘッド２６を外部ヘッド２４の内側に摺動自在に設けるとともに、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して摺動自在に設けている。そして、昇降体６４にヘッド駆動モータ３６を設置するとともに、そのヘッド駆動モータ３６の出力軸にネジ棒３８を取り付け、外部ヘッド２４の基端部に形成したナット部２４Ｎに螺合させている。また、そのネジ棒３８の先端を内部ヘッド２６の基端部に形成した軸受部２６Ｍに回動自在に支持させている。
【００７２】
この構成により、ヘッド駆動モータ３６を駆動すると、ネジ棒３８が回転し、そのネジ棒３８の回転により、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４とが相対的に移動する。すなわち、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して前進させると、内部ヘッド２６が後退（外部ヘッド２４に近づく方向に移動）し、この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が縮小して、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が減少する。一方、外部ヘッド２４を昇降体６４に対して後退させると、内部ヘッド２６が前進（外部ヘッド２４から離れる方向に移動）し、この結果、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４との間に形成される流路３２の断面積が拡大して、噴射口２２から噴射される洗浄液の流量が増大する。
【００７３】
このように、内部ヘッド２６と外部ヘッド２４とを相互に移動させて、流量を調整する構成とすることもできる。この場合も印加する超音波の集束点Ｐの位置を調整することができ、超音波による洗浄効果の調整を行うことができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、洗浄ヘッドを内部ヘッドと外部ヘッドとで構成し、内部ヘッドと外部ヘッドとを相対的に移動させることにより、流路の断面積を変えて、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する構成としているが、噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する機構は、これに限定されるものではなく、他の機構を用いて調整するようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態の洗浄装置１０では、洗浄液に印加する超音波を集束させているが、集束させずに印加してもよい。
【００７６】
しかしながら、本実施の形態の洗浄装置１０のように、ガラス基板Ｇの表面近傍に超音波を集束させることにより、超音波による洗浄効果をより高めることができ、少ない洗浄液で効果的に汚れを除去することができるようになる。すなわち、超音波をガラス基板Ｇの表面に集束させると、ガラス基板Ｇの表面に高密度で細かな気泡の気泡群を発生させることができる。この高密度で細かな気泡の気泡群は、崩壊時に強力な衝撃力を発生し、その強力な衝撃力により、表面に付着した微細な粒子や膜状の汚れを効果的に除去することができる。また、その強力な衝撃力により効率的にラジカルを生成することができるので、ラジカルによる化学的な洗浄効果も高めることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、音響レンズによって超音波振動子から発振した超音波を集束させているが、超音波振動子自身に集束機能を持たせるようにしてもよい。たとえば、超音波の出射面の形状を兼古城にすることにより、出射する超音波を所定の集束点に集束させるようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、内部ヘッド２６に形成した凹部４６内に超音波振動子４４を収容し、その凹部４６を超音波伝播可能な液体４７で満たして、開口部４６Ｘを蓋材５０で密封する構成としているが、開口部４６Ｘを開放する構成としてもよい。この場合、凹部４６内には、供給口２８から供給される洗浄液が満たされる。
【００７９】
なお、本実施の形態のように、超音波振動子４４を凹部４６に設置して密封する構成とすることにより、超音波の発振源から発生したゴミ等が洗浄液に流入するのを防止できる。
【００８０】
なお、このように超音波振動子４４を密封する構成の場合、凹部内に充填する液体を定期的に交換、あるいは、常時循環させることが好ましい。すなわち、液体は密閉すると、次第に汚れ、緒音波の伝播を阻害するおそれがあるので、凹部内の液体４７を常に清浄に保つため、凹部内に充填する液体を定期的に交換、あるいは、常時循環させる。このため、凹部４６内に充填する液体４７は、交換あるいは循環させることができるように構成することが好ましい。たとえば、内部ヘッド２６に凹部４６の内側に連通する供給口と排出口を形成し、この供給口と排出口から凹部内の液体４７を常時あるいは間欠的に循環できるように構成する。あるいは、内部ヘッド２６に凹部４６の内側に連通する供給／排出口を形成し、この供給／排出口から凹部内の液体４７を交換できるように構成する。
【００８１】
また、本実施の形態では、使用する洗浄液の種類について、特に言及していないが、洗浄液は洗浄用途に応じたものを使用する。たとえば、フォトマスク用のガラス基板の洗浄工程では、通常、薬液洗浄→リンス→洗剤洗浄→リンス→乾燥という工程で洗浄されるので、各工程で用いる洗浄液を使用する。したがって、たとえば、薬液洗浄工程では、硫酸や硫酸過水等の薬液を洗浄液として使用して洗浄し、リンス工程では、純水や超純水等を洗浄液として使用して洗浄する。また、洗剤洗浄工程では、洗剤液（たとえば、純水に洗剤を添加したもの）を洗浄液として使用して洗浄する。
【００８２】
また、本実施の形態の洗浄装置１０では、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持して洗浄しているが、水平な姿勢で保持して洗浄するようにしてもよい。
【００８３】
しかしながら、本実施の形態の洗浄装置１０のように、ガラス基板Ｇをほぼ垂直な姿勢で保持し、その両側から洗浄ヘッド２０で走査する構成とすることにより、ガラス基板Ｇの両面を一度に同じ条件で洗浄することができ、効率よくガラス基板Ｇを洗浄することができる。また、垂直な姿勢で洗浄する構成とすることにより、装置構成もコンパクトにすることができ、省スペース化も図ることができる。
【００８４】
さらに、ガラス基板が複数の洗浄工程を経て段階的に洗浄される場合、各工程での洗浄処理を流れ作業として連続的に行うことができ、効率よく処理することができるようになる。すなわち、垂直な姿勢を保持したままガラス基板を各工程に搬送して処理することができるので、効率よく洗浄作業を行うことができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、スリット状の噴射口を有する洗浄ヘッドによって洗浄液を噴射する構成としているが、多数のノズルを直線上に配置した洗浄ヘッドによって洗浄液を噴射する構成としてもよい。この場合、各ノズルの噴射口の形状は、円形状に形成してもよいし、また、スリット状に形成してもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、被洗浄物としてフォトマスク用の大型ガラス基板を洗浄する場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではなく、この他、液晶用ガラス基板や半導体基板等の基板を洗浄する場合にも同様に適用することができる。
【００８７】
なお、フォトマスク用のガラス基板は、全面においてサブミクロンオーダでの清浄化が要求されることから、少ない洗浄液で効果的に洗浄できる本発明は有効に作用する。特に、近年フォトマスク用のガラス基板は、大型化の傾向にあるので、装置構成もコンパクト化できる本発明は、特に有効に作用する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す正面図
【図２】本発明に係る洗浄装置の一実施形態の構成を示す側面図
【図３】洗浄ヘッドの構成を示す鳥瞰図
【図４】洗浄ヘッドの構成を示す側面断面図
【図５】洗浄装置によるガラス基板Ｇの洗浄手順の概略図
【図６】洗浄ヘッドにおける流量調整動作の説明図
【図７】洗浄ヘッドの他の実施の形態の構成を示す側面断面図
【図８】洗浄ヘッドの他の実施の形態の構成を示す側面断面図
【符号の説明】
【００８９】
Ｇ…ガラス基板、１０…基板洗浄装置、１２…搬送ユニット、１４…洗浄ユニット、１６Ａ、１６Ｂ…ローラ列、１８Ａ、１８Ｂ…ガイドローラ、２０…洗浄ヘッド、２２…噴射口、２４…外部ヘッド、２６…内部ヘッド、２８…供給口、３２…流路、３６…ヘッド駆動モータ、４４…超音波振動子、４６…凹部、４８…音響レンズ、５０…蓋材、６０…昇降装置、６２…支柱、６４…昇降体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給口から供給された洗浄液に超音波を印加して噴射口から噴射する洗浄ヘッドを有し、該洗浄ヘッドで被洗浄物の表面を走査して、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、
前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する流量調整手段を前記洗浄ヘッドに備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記流量調整手段は、前記供給口から供給された洗浄液を前記噴射口に導く流路の断面積を変えて、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄ヘッドは、前記供給口と前記噴射口とを有する中空の外部ヘッドと、前記外部ヘッドの内部に摺動自在に設けられ、前記噴射口から噴射される洗浄液に超音波を印加する内部ヘッドと、からなり、前記流路は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとの間に形成され、前記流量調整手段は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとを相対的に移動させて、前記流路の断面積を変えることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記内部ヘッドは、前記噴射口に向けて開口する凹部内に超音波発振手段を有し、該凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部に超音波を伝播可能な液体が充填されることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記超音波発振手段は、所定の集束点で集束するように超音波を印加することを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記内部ヘッドは、前記凹部内に連通する供給口と排出口とを有し、該供給口と排出口とを介して前記凹部内の液体が定期的に交換、又は、前記凹部に液体が常時又は間欠的に循環して供給されることを特徴とする請求項４又は５に記載の洗浄装置。
【請求項１】
供給口から供給された洗浄液に超音波を印加して噴射口から噴射する洗浄ヘッドを有し、該洗浄ヘッドで被洗浄物の表面を走査して、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、
前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整する流量調整手段を前記洗浄ヘッドに備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記流量調整手段は、前記供給口から供給された洗浄液を前記噴射口に導く流路の断面積を変えて、前記噴射口から噴射する洗浄液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄ヘッドは、前記供給口と前記噴射口とを有する中空の外部ヘッドと、前記外部ヘッドの内部に摺動自在に設けられ、前記噴射口から噴射される洗浄液に超音波を印加する内部ヘッドと、からなり、前記流路は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとの間に形成され、前記流量調整手段は、前記外部ヘッドと前記内部ヘッドとを相対的に移動させて、前記流路の断面積を変えることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記内部ヘッドは、前記噴射口に向けて開口する凹部内に超音波発振手段を有し、該凹部は、開口部が超音波を伝播可能な蓋材で密封されるとともに、内部に超音波を伝播可能な液体が充填されることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記超音波発振手段は、所定の集束点で集束するように超音波を印加することを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記内部ヘッドは、前記凹部内に連通する供給口と排出口とを有し、該供給口と排出口とを介して前記凹部内の液体が定期的に交換、又は、前記凹部に液体が常時又は間欠的に循環して供給されることを特徴とする請求項４又は５に記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−８０２９３（Ｐ２００８−８０２９３Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６５３９５（Ｐ２００６−２６５３９５）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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