流水状態評価方法
【課題】流水状態評価方法において、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することを目的とする。
【解決手段】基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価するようにする。
【解決手段】基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水状態評価方法に係り、特に基板を洗浄する洗浄槽内の流水状態を評価する流水状態評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクに代表される磁気記録媒体の製造工程では、媒体表面や磁気記録媒体に書き込まれた磁気記録データを保護するために、記録層の上層にカーボン等の保護膜が形成される。又、保護膜の上には潤滑剤が塗布される。
【０００３】
保護膜を形成した直後の磁気記録媒体の媒体表面は、磁気ディスク装置等の磁気記憶装置内で障害を発生する可能性の高いパーティクルが多く付着した状態である。パーティクルは、カーボンを主成分とした塵埃である。このため、磁気記録媒体を超純水等の流水中で洗浄する際にＵＳ（Ultra-Sonic）又はＭＳ（Mega-Sonic）を用いることでパーティクルを叩き落とし、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：Isopropylalcohol）を用いて乾燥を行うことで、保護膜表面のパーティクルを除去する。
【０００４】
パーティクルを可能な限り除去するために必要な条件としては、流水中のパーティクルや汚染物質が少ない、即ち、清浄度が高いことに加え、流水が保護膜を形成した直後の磁気記録媒体に対して均一、且つ、平行に層流として流れていることが重要である。
【０００５】
洗浄槽内で流水が均一、且つ、平行に流れているか否かを確認するためには、従来は流水にインクを投じてインクの流れ方を観察する方法や、流水に発泡スチロールや糸等の繊維を浮かべてこれらの流れ方を観察する方法が採用されている。しかし、インクを用いる方法では、超純水の清浄度が高い状態で洗浄を行う必要があるにもかかわらず、洗浄槽及び超純水がインクにより汚染されてしまい、磁気記録媒体自体を汚染させてしまう可能性がある。一方、発泡スチロールや繊維を用いる方法では、流水の表面、即ち、水面での流れ方しか観察できなかった。更に、これらの観察方法は、オペレータ等が肉眼で確認するものであるため、正確な観察結果を得ることは難しい。
【０００６】
尚、洗浄槽内で流水により洗浄する基板は、磁気記録媒体の基板に限定されず、例えば半導体装置の基板等を洗浄槽内の流水で洗浄する場合にも上記と同様の問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の観察方法では、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することは難しいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することが可能な流水状態評価方法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】
【００１０】
本発明の一観点によれば、基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する流水状態評価方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の流水状態評価方法によれば、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例における流水状態評価方法を説明する図である。
【図２】流水が層流として流れている状態を示す図である。
【図３】循環構造を示す図である。
【図４】中流部において、検出箇所が装置奥側、装置中央及び装置手前側にあり流水が良好な層流である場合を示す図である。
【図５】図４の場合にＬＰＣでカウントされたマイクロバブルの個数を時系列で示す図である。
【図６】中流部において、検出箇所が装置奥側、装置中央及び装置手前側にあり流水が良好な層流とならない場合を示す図である。
【図７】流水が良好な層流とならない場合を作り出す方法を説明する図である。
【図８】図４の場合の測定結果を示す図である。
【図９】図６の場合の測定結果を示す図である。
【図１０】検出箇所が５箇所の場合を一例として中流部について示す図である。
【図１１】洗浄槽を単一のＬＰＣ及びコントローラと共に示す図である。
【図１２】流水状態評価処理を説明するフローチャートである。
【図１３】洗浄槽を複数のＬＰＣ及びコントローラと共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
開示の流水状態評価方法では、基板を洗浄するための洗浄槽の上流部において流水にマイクロバブルを発生させる。上流部より下流において、マイクロバブルを検出する。流水の流水状態は、マイクロバブルの検出結果に基づいて評価する。
【００１４】
マイクロバブルは、例えばパーティクルカウンタでカウントすることができるので、オペレータの肉眼に頼ることなく、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することができる。
【００１５】
以下に、本発明の流水状態評価方法の各実施例を、図面と共に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例における流水状態評価方法を説明する図である。図１中、（ａ）は洗浄槽の側面図を示し、（ｂ）は洗浄槽の平面図を示す。本実施例では、流水は超純水である。尚、図１では、流水の循環構造の図示が省略されている。
【００１７】
図１に示すように、洗浄槽１は、洗浄槽１の長手方向に沿って上流部１２、中流部１３及び下流部１４を有し、流水が上流部１２から下流部１４に向かって矢印方向へ流れる。中流部１３は、洗浄槽１の長手方向に沿って中間部分に相当する。上流部１２には、ＭＳを発生する超音波発振器１５が設けられている。超音波発振器１５は、ＭＳを流水に印加することで、流水にマイクロバブルを発生する。マイクロバブルは、０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有する肉眼では確認できない程微小な気泡であるが、図１では説明の便宜上○印で示す。超音波発振器１５がＭＳを流水に発生すると、マイクロバブルは柱状に発生することが知られている。そこで、本実施例では、マイクロバブルを計測することで、洗浄するべき基板５を洗浄槽１に実際に浸した場合に洗浄槽１内で流水が図２に示すように均一、且つ、平行に流れるか否かを確認する。図２は、流水が層流として流れている状態を示す図である。超音波発振器１５には、例えばBranson社製のモデルＢＧ２９０６等を使用可能である。尚、図２では一例として磁気ディスクの製造に用いる基板５を示しているため基板５がディスク形状を有するが、基板５の形状は特に限定されない。磁気ディスクの製造に用いる基板５は、例えばガラスやＡｌ等で形成されており、既に記録層の上層にカーボン等の保護膜が形成されているものであっても良い。しかし、基板５の材質は特に限定されず、半導体装置に用いるＳｉ等で形成されていても良い。
【００１８】
中流部１３及び下流部１５の各々では、流水の断面中の複数の検出箇所（又は、測定箇所）でマイクロバブル検出する。図１（ｂ）は、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にある場合を示し、検出箇所にはチューブ２１の先端が配置される。図１（ｂ）では説明の便宜上、検出箇所を□印で示す。チューブ２１の他端は、液体パーティクルカウンタ（ＬＰＣ：Liquid Particle Counter）２２に接続されている。ＬＰＣ２２には、例えばリオン株式会社製のモデルＫＬ−２８Ｂ等を使用可能である。ＬＰＣ２２は、チューブ２１から供給される流水中のマイクロバブルの個数をカウントする。この例では、ＬＰＣ２２は０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するパーティクルをマイクロバブルとして検出して個数をカウントする。ＬＰＣ２２によりマイクロバブルの個数がカウントされた流水は、その後排水される。
【００１９】
図３は、循環構造を示す図である。図３中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図３に示すように、上流部１２にはフィルタ１６が設けられており、フィルタ１６には給水パイプ３１からの流水とフィードバックパイプ３２からの流水が供給される。給水パイプ３１には、例えば図示を省略したポンプより流水が供給される。下流部１４は、排水パイプ３３とフィードバックパイプ３２に接続されている。下流部１４からフィードバックパイプ３２に供給された流水は、ポンプ３５及びフィルタ３６を介してフィルタ１６に供給される。フィルタ１６，３６は、洗浄槽１内の汚染を防止するために設けられている。フィードバックパイプ３２を介してフィードバックされる流水量は、洗浄槽１内で求められる純水量及び純水の清浄度に応じて任意に設定可能である。尚、図３ではＬＰＣ２２の図示は省略する。
【００２０】
図４は、中流部１３において、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にあり流水が良好な層流である場合を示す図である。図４中、（ａ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の側面図を示す。図４中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合、中流部１３の３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致するので、中流部１３における流水が良好な層流であるとみなすことができる。又、下流部１４においても３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致すれば、下流部１４における流水が良好な層流であるとみなすことができる。
【００２１】
図５は、図４の場合にＬＰＣ２２でカウントされたマイクロバブルの個数を時系列で示す図である。図５中、「初期」とは超音波発振器１５によるＭＳの発生前の状態を示し、「６０秒後」、「９０秒後」及び「１２０秒後」とは夫々ＭＳを３０秒間発生させた後に停止してから６０秒後、９０秒後及び１２０秒後の状態を示し、数値は１０ｃｃ中の０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するマイクロバブルの個数を示す。一例として、上流部１２と中流部１３の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、中流部１３と下流部１４の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、流水の流量は１４０リットル／分に設定した。図５からもわかるように、中流部１３及び下流部１４においては、マイクロバブルを含む流水が検出箇所を通過するまではＬＰＣ２２においてカウントされる個数が多いが、流水の均一で平行な流れ、即ち、層流によって検出箇所を通過した後はＬＰＣ２２においてカウントされる個数が減少し、その後直ちに元のマイクロバブルを含まない状態に回復することが確認された。
【００２２】
図６は、中流部１３において、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にあり流水が良好な層流とならない場合を示す図である。図６中、（ａ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の側面図を示す。図６中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合、中流部１３の３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致しないので、中流部１３における流水が良好な層流ではないとみなすことができる。又、下流部１４においても３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致しなければ、下流部１４における流水が良好な層流ではないとみなすことができる。
【００２３】
図７は、流水が良好な層流とならない場合を作り出す方法を説明する図である。この例では、上流部に遮断板１８を設けることで、供給される流水の流れを一部遮断している。これにより、図７中、装置手前側の流水の流れが装置奥側の流水の流れより遅くなる。
【００２４】
図８は、図４の場合の測定結果を示す図であり、図９は、図６の場合の測定結果を示す図である。いずれの場合も一例として、上流部１２と中流部１３の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、中流部１３と下流部１４の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、流水の流量は１４０リットル／分に設定した。図８及び図９中、縦軸はＬＰＣ２２でカウントされた１０ｃｃ中の０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するマイクロバブルの個数（個／１０ｃｃ）を示し、横軸は測定時間（秒）を示す、測定時間が０の時点は、超音波発振器１５によるＭＳの発生が開始される時点を示す。又、図８及び図９中、◆印は装置奥側（上側）の検出箇所での測定データ、□印は装置中央の検出箇所での測定データ、△印は装置手前側（下側）の検出箇所での測定データを示す。
【００２５】
図８において破線で囲んで示すように、流水が良好な層流である場合は、ＬＰＣ２２で５０（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングは、装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）の検出箇所で略一致していることが確認された。一方、図９において破線で囲んで示すように、流水が良好な層流ではない場合は、ＬＰＣ２２で５０（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングは、装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）の検出箇所で互いに２０秒以上ずれていることが確認された。このように、流水の流水状態は、中流部１３及び下流部１４でのマイクロバブルの検出結果、即ち、ＬＰＣ２２で所定値（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングが複数の検出箇所で一致しているか否かに基づいて評価することが可能であることが確認された。
【００２６】
次に、マイクロバブルの検出箇所について説明する。図１０は、検出箇所（又は、測定箇所）が５箇所の場合を一例として中流部１３について示す図である。図１０中、（ａ）は洗浄槽１の側面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｃ）は（ａ）中線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示す。図１０中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。又、図１０では、チューブ２１やＬＰＣ２２等の図示は省略する。この例では、図１０（ｃ）に示すように、中流部１３において、流水の断面中の仮想正方形の４角及び中央、即ち、仮想円上の等角度間隔の４点及び仮想円の中心の合計５つの検出箇所ＤＰでマイクロバブルを検出する。つまり、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、２つの検出箇所ＤＰが洗浄槽１の上段に配置され、１つの検出箇所ＤＰが洗浄槽１の中段に配置され、２つの検出箇所が洗浄槽１の下段に配置されている。尚、ＷＳは洗浄槽１内の水面を示す。
【００２７】
図１１は、洗浄槽１を単一のＬＰＣ２２及びコントローラ５１と共に示す図である。図１１中、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。コントローラ５１は、超音波発振器１５及びＬＰＣ２２の動作を制御する。又、切り替えバルブ５２は、手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に順次切り替えられ、一度に１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルをＬＰＣ２２でカウント可能とする。
【００２８】
図１２は、流水状態評価処理を説明するフローチャートである。流水状態評価処理に先立って、例えば中流部１３において、各チューブ２１の先端が対応する検出箇所ＤＰに配置されるように洗浄槽１内に挿入されると共に、超音波発振器１５が洗浄槽１内の上流部１２の底部分に挿入される。又、洗浄槽１への流水の供給が開始され、図３に示すポンプ３５がオンとされる。図１２において、ステップＳ１では、コントローラ５１が超音波発振器１５をオンにしてＭＳを発生させると共に、ＬＰＣ２２をオンにする。ステップＳ２では、切り替えバルブ５２が手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に切り替えられ、１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルがＬＰＣ２２でカウントされる。
【００２９】
ステップＳ３では、５箇所全ての検出箇所ＤＰでの測定が終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると、ステップＳ４では、ＬＰＣ２２でのカウント値が所定値となるのに要した時間をコントローラ５１内のメモリ、或いは、コントローラ５１に外付けされたメモリ（図示せず）に格納する。ステップＳ５では、切り替えバルブ５２が手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に切り替えられて次の１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルがＬＰＣ２２へ供給されるようにする。ステップＳ６では、コントローラ５１が超音波発振器１５をオフにしてＭＳを発生を停止させると共に、ＬＰＣ２２をオフにして（又は、カウント値をリセットして）、処理はステップＳ１へ戻る。
【００３０】
ステップＳ３の判定結果がＹＥＳになると、ステップＳ７では、上記メモリに格納されており、各検出箇所ＤＰでのマイクロバブルのカウント値が所定値となるのに要した時間に時間差があるか否かを判定する。ステップＳ７の判定結果がＮＯであると、流水は例えば図４のように流れており、ステップＳ８では中流部１３における流水が正常な層流となっていると判断する。一方、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳであると、流水は例えば図６のように流れており、ステップＳ９では、中流部１３における流水が正常な層流とはなっておらず流れが乱れていると判断する。
【００３１】
図１３は、洗浄槽１を複数のＬＰＣ２２及びコントローラ５１と共に示す図である。図１１中、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１３では、ＬＰＣ２２が５つの検出箇所ＤＰに合わせて５台設けられている。このため、チューブ２１の切り替えバルブ５２は省略されている。この場合、各ＬＰＣ２２においてカウントされたマイクロバブルのカウント値が所定値となるのに要した時間は並行にメモリに格納されるので、図１２の場合のように流水状態評価処理中に超音波発振器１５及びＬＰＣ２２をオフにする必要はない。
【００３２】
上記実施例において、流水状態評価処理を行う際には、各チューブ２１は、先端が対応する検出箇所ＤＰに配置されるように洗浄槽１内に挿入される。そこで、各チューブ２１の先端が検出箇所ＤＰに固定された枠部材（図示せず）を洗浄槽１に挿入するようにすることで、流水状態評価処理を行うための準備をより簡単に行える。又、このような枠部材は、流水状態評価処理を行う際に、中流部１３や下流部１４等の洗浄槽１内で流水状態を評価したい箇所に挿入すれば良い。超音波発振器１５は、流水状態評価処理を行う際に洗浄槽１内の上流部１２の底部分に挿入すれば良いが、通常の基板洗浄処理に干渉しない位置に設けることができる場合には、予め洗浄槽１内に固定されていても良い。
【００３３】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、
前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、流水状態評価方法。
（付記２）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の複数の検出箇所で検出する、付記１記載の流水状態評価方法。
（付記３）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の仮想円上の等角度間隔の４点及び仮想円の中心の合計５つの検出箇所で検出する、付記１記載の流水状態評価方法。
（付記４）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に単一のパーティクルカウンタを切り替えて使用する、付記２又は３記載の流水状態評価方法。
（付記５）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に別々のパーティクルカウンタを使用する、付記２又は３記載の流水状態評価方法。
（付記６）
前記上流部より下流において各検出箇所で検出されるマイクロバブルの個数とマイクロバブルの検出タイミングに基づいて前記流水の流水状態を評価する、付記２乃至５のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記７）
前記流水は超純水であり、前記マイクロバブルの直径Ｄは、０＜Ｄ≦０．２μｍである、付記１乃至６のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記８）
前記上流部で超音波発振器によりＭＳを前記流水に印加することで前記マイクロバブルを発生させる、付記１乃至７のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記９）
前記上流部より下流で前記洗浄槽の長手方向に沿って中間部分に相当する中流部、或いは、前記中流部より下流の下流部で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、付記１乃至８のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
【００３４】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１ 洗浄槽
１２ 上流部
１３ 中流部
１４ 下流部
１５ 超音波発振器
２１ チューブ
２２ ＬＰＣ
５１ コントローラ
ＤＰ 検出箇所
ＷＳ 水面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水状態評価方法に係り、特に基板を洗浄する洗浄槽内の流水状態を評価する流水状態評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクに代表される磁気記録媒体の製造工程では、媒体表面や磁気記録媒体に書き込まれた磁気記録データを保護するために、記録層の上層にカーボン等の保護膜が形成される。又、保護膜の上には潤滑剤が塗布される。
【０００３】
保護膜を形成した直後の磁気記録媒体の媒体表面は、磁気ディスク装置等の磁気記憶装置内で障害を発生する可能性の高いパーティクルが多く付着した状態である。パーティクルは、カーボンを主成分とした塵埃である。このため、磁気記録媒体を超純水等の流水中で洗浄する際にＵＳ（Ultra-Sonic）又はＭＳ（Mega-Sonic）を用いることでパーティクルを叩き落とし、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：Isopropylalcohol）を用いて乾燥を行うことで、保護膜表面のパーティクルを除去する。
【０００４】
パーティクルを可能な限り除去するために必要な条件としては、流水中のパーティクルや汚染物質が少ない、即ち、清浄度が高いことに加え、流水が保護膜を形成した直後の磁気記録媒体に対して均一、且つ、平行に層流として流れていることが重要である。
【０００５】
洗浄槽内で流水が均一、且つ、平行に流れているか否かを確認するためには、従来は流水にインクを投じてインクの流れ方を観察する方法や、流水に発泡スチロールや糸等の繊維を浮かべてこれらの流れ方を観察する方法が採用されている。しかし、インクを用いる方法では、超純水の清浄度が高い状態で洗浄を行う必要があるにもかかわらず、洗浄槽及び超純水がインクにより汚染されてしまい、磁気記録媒体自体を汚染させてしまう可能性がある。一方、発泡スチロールや繊維を用いる方法では、流水の表面、即ち、水面での流れ方しか観察できなかった。更に、これらの観察方法は、オペレータ等が肉眼で確認するものであるため、正確な観察結果を得ることは難しい。
【０００６】
尚、洗浄槽内で流水により洗浄する基板は、磁気記録媒体の基板に限定されず、例えば半導体装置の基板等を洗浄槽内の流水で洗浄する場合にも上記と同様の問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開平１１−３０４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の観察方法では、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することは難しいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することが可能な流水状態評価方法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】
【００１０】
本発明の一観点によれば、基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する流水状態評価方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の流水状態評価方法によれば、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例における流水状態評価方法を説明する図である。
【図２】流水が層流として流れている状態を示す図である。
【図３】循環構造を示す図である。
【図４】中流部において、検出箇所が装置奥側、装置中央及び装置手前側にあり流水が良好な層流である場合を示す図である。
【図５】図４の場合にＬＰＣでカウントされたマイクロバブルの個数を時系列で示す図である。
【図６】中流部において、検出箇所が装置奥側、装置中央及び装置手前側にあり流水が良好な層流とならない場合を示す図である。
【図７】流水が良好な層流とならない場合を作り出す方法を説明する図である。
【図８】図４の場合の測定結果を示す図である。
【図９】図６の場合の測定結果を示す図である。
【図１０】検出箇所が５箇所の場合を一例として中流部について示す図である。
【図１１】洗浄槽を単一のＬＰＣ及びコントローラと共に示す図である。
【図１２】流水状態評価処理を説明するフローチャートである。
【図１３】洗浄槽を複数のＬＰＣ及びコントローラと共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
開示の流水状態評価方法では、基板を洗浄するための洗浄槽の上流部において流水にマイクロバブルを発生させる。上流部より下流において、マイクロバブルを検出する。流水の流水状態は、マイクロバブルの検出結果に基づいて評価する。
【００１４】
マイクロバブルは、例えばパーティクルカウンタでカウントすることができるので、オペレータの肉眼に頼ることなく、洗浄槽内を汚染することなく洗浄槽内の流水状態を正確に評価することができる。
【００１５】
以下に、本発明の流水状態評価方法の各実施例を、図面と共に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例における流水状態評価方法を説明する図である。図１中、（ａ）は洗浄槽の側面図を示し、（ｂ）は洗浄槽の平面図を示す。本実施例では、流水は超純水である。尚、図１では、流水の循環構造の図示が省略されている。
【００１７】
図１に示すように、洗浄槽１は、洗浄槽１の長手方向に沿って上流部１２、中流部１３及び下流部１４を有し、流水が上流部１２から下流部１４に向かって矢印方向へ流れる。中流部１３は、洗浄槽１の長手方向に沿って中間部分に相当する。上流部１２には、ＭＳを発生する超音波発振器１５が設けられている。超音波発振器１５は、ＭＳを流水に印加することで、流水にマイクロバブルを発生する。マイクロバブルは、０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有する肉眼では確認できない程微小な気泡であるが、図１では説明の便宜上○印で示す。超音波発振器１５がＭＳを流水に発生すると、マイクロバブルは柱状に発生することが知られている。そこで、本実施例では、マイクロバブルを計測することで、洗浄するべき基板５を洗浄槽１に実際に浸した場合に洗浄槽１内で流水が図２に示すように均一、且つ、平行に流れるか否かを確認する。図２は、流水が層流として流れている状態を示す図である。超音波発振器１５には、例えばBranson社製のモデルＢＧ２９０６等を使用可能である。尚、図２では一例として磁気ディスクの製造に用いる基板５を示しているため基板５がディスク形状を有するが、基板５の形状は特に限定されない。磁気ディスクの製造に用いる基板５は、例えばガラスやＡｌ等で形成されており、既に記録層の上層にカーボン等の保護膜が形成されているものであっても良い。しかし、基板５の材質は特に限定されず、半導体装置に用いるＳｉ等で形成されていても良い。
【００１８】
中流部１３及び下流部１５の各々では、流水の断面中の複数の検出箇所（又は、測定箇所）でマイクロバブル検出する。図１（ｂ）は、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にある場合を示し、検出箇所にはチューブ２１の先端が配置される。図１（ｂ）では説明の便宜上、検出箇所を□印で示す。チューブ２１の他端は、液体パーティクルカウンタ（ＬＰＣ：Liquid Particle Counter）２２に接続されている。ＬＰＣ２２には、例えばリオン株式会社製のモデルＫＬ−２８Ｂ等を使用可能である。ＬＰＣ２２は、チューブ２１から供給される流水中のマイクロバブルの個数をカウントする。この例では、ＬＰＣ２２は０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するパーティクルをマイクロバブルとして検出して個数をカウントする。ＬＰＣ２２によりマイクロバブルの個数がカウントされた流水は、その後排水される。
【００１９】
図３は、循環構造を示す図である。図３中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図３に示すように、上流部１２にはフィルタ１６が設けられており、フィルタ１６には給水パイプ３１からの流水とフィードバックパイプ３２からの流水が供給される。給水パイプ３１には、例えば図示を省略したポンプより流水が供給される。下流部１４は、排水パイプ３３とフィードバックパイプ３２に接続されている。下流部１４からフィードバックパイプ３２に供給された流水は、ポンプ３５及びフィルタ３６を介してフィルタ１６に供給される。フィルタ１６，３６は、洗浄槽１内の汚染を防止するために設けられている。フィードバックパイプ３２を介してフィードバックされる流水量は、洗浄槽１内で求められる純水量及び純水の清浄度に応じて任意に設定可能である。尚、図３ではＬＰＣ２２の図示は省略する。
【００２０】
図４は、中流部１３において、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にあり流水が良好な層流である場合を示す図である。図４中、（ａ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の側面図を示す。図４中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合、中流部１３の３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致するので、中流部１３における流水が良好な層流であるとみなすことができる。又、下流部１４においても３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致すれば、下流部１４における流水が良好な層流であるとみなすことができる。
【００２１】
図５は、図４の場合にＬＰＣ２２でカウントされたマイクロバブルの個数を時系列で示す図である。図５中、「初期」とは超音波発振器１５によるＭＳの発生前の状態を示し、「６０秒後」、「９０秒後」及び「１２０秒後」とは夫々ＭＳを３０秒間発生させた後に停止してから６０秒後、９０秒後及び１２０秒後の状態を示し、数値は１０ｃｃ中の０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するマイクロバブルの個数を示す。一例として、上流部１２と中流部１３の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、中流部１３と下流部１４の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、流水の流量は１４０リットル／分に設定した。図５からもわかるように、中流部１３及び下流部１４においては、マイクロバブルを含む流水が検出箇所を通過するまではＬＰＣ２２においてカウントされる個数が多いが、流水の均一で平行な流れ、即ち、層流によって検出箇所を通過した後はＬＰＣ２２においてカウントされる個数が減少し、その後直ちに元のマイクロバブルを含まない状態に回復することが確認された。
【００２２】
図６は、中流部１３において、検出箇所が装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）にあり流水が良好な層流とならない場合を示す図である。図６中、（ａ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の側面図を示す。図６中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合、中流部１３の３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致しないので、中流部１３における流水が良好な層流ではないとみなすことができる。又、下流部１４においても３つの検出箇所で検出されたマイクロバブルをＬＰＣ２２がカウントし始めるタイミングが一致しなければ、下流部１４における流水が良好な層流ではないとみなすことができる。
【００２３】
図７は、流水が良好な層流とならない場合を作り出す方法を説明する図である。この例では、上流部に遮断板１８を設けることで、供給される流水の流れを一部遮断している。これにより、図７中、装置手前側の流水の流れが装置奥側の流水の流れより遅くなる。
【００２４】
図８は、図４の場合の測定結果を示す図であり、図９は、図６の場合の測定結果を示す図である。いずれの場合も一例として、上流部１２と中流部１３の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、中流部１３と下流部１４の間隔は長手方向に沿って約２０ｃｍ、流水の流量は１４０リットル／分に設定した。図８及び図９中、縦軸はＬＰＣ２２でカウントされた１０ｃｃ中の０＜Ｄ≦０．２μｍなる直径Ｄを有するマイクロバブルの個数（個／１０ｃｃ）を示し、横軸は測定時間（秒）を示す、測定時間が０の時点は、超音波発振器１５によるＭＳの発生が開始される時点を示す。又、図８及び図９中、◆印は装置奥側（上側）の検出箇所での測定データ、□印は装置中央の検出箇所での測定データ、△印は装置手前側（下側）の検出箇所での測定データを示す。
【００２５】
図８において破線で囲んで示すように、流水が良好な層流である場合は、ＬＰＣ２２で５０（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングは、装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）の検出箇所で略一致していることが確認された。一方、図９において破線で囲んで示すように、流水が良好な層流ではない場合は、ＬＰＣ２２で５０（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングは、装置奥側（上側）、装置中央及び装置手前側（下側）の検出箇所で互いに２０秒以上ずれていることが確認された。このように、流水の流水状態は、中流部１３及び下流部１４でのマイクロバブルの検出結果、即ち、ＬＰＣ２２で所定値（個／１０ｃｃ）のマイクロバブルがカウントされるタイミングが複数の検出箇所で一致しているか否かに基づいて評価することが可能であることが確認された。
【００２６】
次に、マイクロバブルの検出箇所について説明する。図１０は、検出箇所（又は、測定箇所）が５箇所の場合を一例として中流部１３について示す図である。図１０中、（ａ）は洗浄槽１の側面図を示し、（ｂ）は洗浄槽１の平面図を示し、（ｃ）は（ａ）中線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示す。図１０中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。又、図１０では、チューブ２１やＬＰＣ２２等の図示は省略する。この例では、図１０（ｃ）に示すように、中流部１３において、流水の断面中の仮想正方形の４角及び中央、即ち、仮想円上の等角度間隔の４点及び仮想円の中心の合計５つの検出箇所ＤＰでマイクロバブルを検出する。つまり、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、２つの検出箇所ＤＰが洗浄槽１の上段に配置され、１つの検出箇所ＤＰが洗浄槽１の中段に配置され、２つの検出箇所が洗浄槽１の下段に配置されている。尚、ＷＳは洗浄槽１内の水面を示す。
【００２７】
図１１は、洗浄槽１を単一のＬＰＣ２２及びコントローラ５１と共に示す図である。図１１中、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。コントローラ５１は、超音波発振器１５及びＬＰＣ２２の動作を制御する。又、切り替えバルブ５２は、手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に順次切り替えられ、一度に１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルをＬＰＣ２２でカウント可能とする。
【００２８】
図１２は、流水状態評価処理を説明するフローチャートである。流水状態評価処理に先立って、例えば中流部１３において、各チューブ２１の先端が対応する検出箇所ＤＰに配置されるように洗浄槽１内に挿入されると共に、超音波発振器１５が洗浄槽１内の上流部１２の底部分に挿入される。又、洗浄槽１への流水の供給が開始され、図３に示すポンプ３５がオンとされる。図１２において、ステップＳ１では、コントローラ５１が超音波発振器１５をオンにしてＭＳを発生させると共に、ＬＰＣ２２をオンにする。ステップＳ２では、切り替えバルブ５２が手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に切り替えられ、１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルがＬＰＣ２２でカウントされる。
【００２９】
ステップＳ３では、５箇所全ての検出箇所ＤＰでの測定が終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると、ステップＳ４では、ＬＰＣ２２でのカウント値が所定値となるのに要した時間をコントローラ５１内のメモリ、或いは、コントローラ５１に外付けされたメモリ（図示せず）に格納する。ステップＳ５では、切り替えバルブ５２が手動で、或いは、コントローラ５１の制御下で自動的に切り替えられて次の１つの検出箇所ＤＰからチューブ２１を介して得られるマイクロバブルがＬＰＣ２２へ供給されるようにする。ステップＳ６では、コントローラ５１が超音波発振器１５をオフにしてＭＳを発生を停止させると共に、ＬＰＣ２２をオフにして（又は、カウント値をリセットして）、処理はステップＳ１へ戻る。
【００３０】
ステップＳ３の判定結果がＹＥＳになると、ステップＳ７では、上記メモリに格納されており、各検出箇所ＤＰでのマイクロバブルのカウント値が所定値となるのに要した時間に時間差があるか否かを判定する。ステップＳ７の判定結果がＮＯであると、流水は例えば図４のように流れており、ステップＳ８では中流部１３における流水が正常な層流となっていると判断する。一方、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳであると、流水は例えば図６のように流れており、ステップＳ９では、中流部１３における流水が正常な層流とはなっておらず流れが乱れていると判断する。
【００３１】
図１３は、洗浄槽１を複数のＬＰＣ２２及びコントローラ５１と共に示す図である。図１１中、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１３では、ＬＰＣ２２が５つの検出箇所ＤＰに合わせて５台設けられている。このため、チューブ２１の切り替えバルブ５２は省略されている。この場合、各ＬＰＣ２２においてカウントされたマイクロバブルのカウント値が所定値となるのに要した時間は並行にメモリに格納されるので、図１２の場合のように流水状態評価処理中に超音波発振器１５及びＬＰＣ２２をオフにする必要はない。
【００３２】
上記実施例において、流水状態評価処理を行う際には、各チューブ２１は、先端が対応する検出箇所ＤＰに配置されるように洗浄槽１内に挿入される。そこで、各チューブ２１の先端が検出箇所ＤＰに固定された枠部材（図示せず）を洗浄槽１に挿入するようにすることで、流水状態評価処理を行うための準備をより簡単に行える。又、このような枠部材は、流水状態評価処理を行う際に、中流部１３や下流部１４等の洗浄槽１内で流水状態を評価したい箇所に挿入すれば良い。超音波発振器１５は、流水状態評価処理を行う際に洗浄槽１内の上流部１２の底部分に挿入すれば良いが、通常の基板洗浄処理に干渉しない位置に設けることができる場合には、予め洗浄槽１内に固定されていても良い。
【００３３】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、
前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、流水状態評価方法。
（付記２）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の複数の検出箇所で検出する、付記１記載の流水状態評価方法。
（付記３）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の仮想円上の等角度間隔の４点及び仮想円の中心の合計５つの検出箇所で検出する、付記１記載の流水状態評価方法。
（付記４）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に単一のパーティクルカウンタを切り替えて使用する、付記２又は３記載の流水状態評価方法。
（付記５）
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に別々のパーティクルカウンタを使用する、付記２又は３記載の流水状態評価方法。
（付記６）
前記上流部より下流において各検出箇所で検出されるマイクロバブルの個数とマイクロバブルの検出タイミングに基づいて前記流水の流水状態を評価する、付記２乃至５のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記７）
前記流水は超純水であり、前記マイクロバブルの直径Ｄは、０＜Ｄ≦０．２μｍである、付記１乃至６のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記８）
前記上流部で超音波発振器によりＭＳを前記流水に印加することで前記マイクロバブルを発生させる、付記１乃至７のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
（付記９）
前記上流部より下流で前記洗浄槽の長手方向に沿って中間部分に相当する中流部、或いは、前記中流部より下流の下流部で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、付記１乃至８のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
【００３４】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１ 洗浄槽
１２ 上流部
１３ 中流部
１４ 下流部
１５ 超音波発振器
２１ チューブ
２２ ＬＰＣ
５１ コントローラ
ＤＰ 検出箇所
ＷＳ 水面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、
前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、流水状態評価方法。
【請求項２】
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の複数の検出箇所で検出する、請求項１記載の流水状態評価方法。
【請求項３】
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に単一のパーティクルカウンタを切り替えて使用する、請求項２記載の流水状態評価方法。
【請求項４】
前記上流部より下流において各検出箇所で検出されるマイクロバブルの数とマイクロバブルの検出タイミングに基づいて前記流水の流水状態を評価する、請求項２又は３記載の流水状態評価方法。
【請求項５】
前記流水は超純水であり、前記マイクロバブルの直径Ｄは、０＜Ｄ≦０．２μｍである、請求項１乃至４のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
【請求項１】
基板を洗浄するための洗浄槽の上流部で流水にマイクロバブルを発生させ、
前記上流部より下流で前記マイクロバブルを検出し、
前記マイクロバブルの検出結果に基づいて前記流水の流水状態を評価する、流水状態評価方法。
【請求項２】
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において前記流水の断面中の複数の検出箇所で検出する、請求項１記載の流水状態評価方法。
【請求項３】
前記マイクロバブルを、前記上流部より下流において各検出箇所での検出用に単一のパーティクルカウンタを切り替えて使用する、請求項２記載の流水状態評価方法。
【請求項４】
前記上流部より下流において各検出箇所で検出されるマイクロバブルの数とマイクロバブルの検出タイミングに基づいて前記流水の流水状態を評価する、請求項２又は３記載の流水状態評価方法。
【請求項５】
前記流水は超純水であり、前記マイクロバブルの直径Ｄは、０＜Ｄ≦０．２μｍである、請求項１乃至４のいずれか１項記載の流水状態評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１７５５１５（Ｐ２０１０−１７５５１５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１７３０（Ｐ２００９−２１７３０）
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]