超音波洗浄装置
【課題】高い周波数の超音波を用いて大型の被洗浄物を効率よく洗浄できる超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄槽１２を三分割し、各ブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒの間にシート状に形成された隔壁１６Ｌ、１６Ｒを挟んで一体化することにより、洗浄槽１２の内部に隔壁１６Ｌ、１６Ｒで仕切られた超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒと洗浄液貯留空間１８を形成する。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、十分に強度を確保できるようになり、洗浄槽の大型化に対応することができるようになる。
【解決手段】洗浄槽１２を三分割し、各ブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒの間にシート状に形成された隔壁１６Ｌ、１６Ｒを挟んで一体化することにより、洗浄槽１２の内部に隔壁１６Ｌ、１６Ｒで仕切られた超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒと洗浄液貯留空間１８を形成する。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、十分に強度を確保できるようになり、洗浄槽の大型化に対応することができるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波洗浄装置に係り、特に液晶表示装置用のガラス基板やフォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板、半導体ウエハなどの基板の洗浄に使用される超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体の製造工程には、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。このような工程では、従来、薬品を用いた洗浄と超純水を用いたリンスを繰り返し行う方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、このような方法で基板を洗浄すると、薬品や超純水が大量に必要になるという問題があった。このため、近年は超音波を利用して基板を洗浄する方法が広く用いられている。この方法は、洗浄槽に貯留された洗浄液中に基板を浸漬させ、その洗浄槽の外壁面に設置された超音波振動子から洗浄液中に超音波を照射して基板を洗浄する。
【０００４】
近年、この超音波洗浄では、キャビテーションによる基板へのダメージがないことや、サブミクロンの粒子除去に適しているなどの理由で５００ｋＨｚ以上の高い周波数の超音波が使用されつつある。
【０００５】
ところで、この種の超音波洗浄装置では、一般に洗浄槽はステンレスで形成されるが、このようなステンレス製の洗浄槽は、使用する洗浄液によっては腐食してしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、特許文献１では、洗浄槽を二重構造とすることが提案されている。この洗浄槽は、ステンレス製の外槽と石英ガラス製の内槽とで構成され、内槽に洗浄液、外槽に超音波伝播液を貯留するように構成されている。そして、外槽の外壁面に設置された超音波振動子から超音波伝播液に超音波を照射することにより、超音波伝播液を介して内槽に貯留された洗浄液に超音波を照射するように構成されている。
【特許文献１】特開平１０−１２８２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の超音波洗浄装置では、洗浄槽の板厚を板内での超音波の波長の１／２の整数倍とすることで、透過効率が最大になることが知られている。たとえば、周波数１ＭＨｚの超音波を照射する場合、上記のように外槽をステンレス、内槽を石英ガラスで形成した洗浄槽では、板厚を２〜３ｍｍとすることで、透過効率は最大となる。
【０００８】
しかしながら、このような板厚で洗浄槽を形成すると、洗浄槽の強度が低下し、洗浄槽が破損しやすくなるという欠点がある。特に、近年、基板の大型化により、洗浄槽も大型化しており、このような板厚で洗浄槽を形成すると、洗浄槽の強度が極端に低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高い周波数の超音波を用いて大型の被洗浄物を効率よく洗浄できる超音波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】
【００１０】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、洗浄槽と、平板状に形成されるとともに、前記洗浄槽の内部に縁部を挟持されて設置され、前記洗浄槽の内部を洗浄液貯留空間と、その洗浄液貯留空間の両サイドに配置される超音波伝播液貯留空間とに区分けする一対の隔壁部材と、前記洗浄液貯留空間に貯留され、被洗浄物が浸漬される洗浄液と、前記超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液と、前記超音波伝播液に超音波を照射する超音波発生手段と、を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置を提供する。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、洗浄槽は、平板状に形成された一対の隔壁部材によって、内部空間が洗浄液貯留空間と超音波伝播液貯留空間とに区分けされる。そして、洗浄液貯留空間に洗浄液が貯留され、超音波伝播液貯留空間に超音波伝播液が貯留される。超音波は、超音波発生手段によって超音波伝播液に照射され、この超音波伝播液を介して洗浄液に照射される。このように、本発明では、洗浄槽の内部を一対の隔壁部材で仕切ることにより、いわゆる外槽（超音波伝播液貯留空間）と内槽（洗浄液貯留空間）とからなる二重構造の洗浄槽が形成される。この際、洗浄槽の内部を仕切る隔壁部材が、縁部を挟持されて、洗浄槽の内部に設置される。これにより、隔壁部材を薄くしても、十分に強度を確保できるようになり、洗浄槽の大型化に対応することができるようになる。すなわち、従来の二重構造の洗浄槽は、内槽の側壁同士及び側壁と底板の溶着部において強度が低下するという問題があったが、本発明では、このような溶着部が存在しないことから、隔壁部材を薄くしても、十分に強度を確保することができる。これにより、高い周波数の超音波を用いることができ、また、洗浄槽の大型化にも対応することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記隔壁部材の厚さが、前記超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、隔壁部材が、超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下の板厚で形成される。これにより、効率よく被洗浄物を洗浄することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記洗浄液と前記超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深を調整する調整手段を備えたこと特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、洗浄液貯留空間に貯留される洗浄液と超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深が調整手段によって調整される。これにより、両液の水頭差によって生じる隔壁部材への負荷を防止することができ、隔壁部材の破損を効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発生手段が前記超音波伝播液内に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、超音波発生手段が超音波伝播液内に設置される。これにより、洗浄槽の板圧を厚くすることができ、洗浄槽を大型化した場合であっても十分に強度を確保することができる。また、超音波発生手段から発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発生手段を前記超音波伝播液内で昇降させる昇降手段と、前記超音波発生手段から発生させた超音波を前記被洗浄物の表面近傍において一点又はライン状に集束させる超音波集束手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、超音波が一点又はライン状に集束されて照射されるとともに、その超音波を照射する超音波発生手段が超音波伝播液内で昇降駆動される。これにより、効率よく被洗浄物を洗浄することができる。また、昇降手段から発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成される。これにより、隔壁部材の腐食を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い周波数の超音波を用いて大型の被洗浄物を効率よく洗浄できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２４】
図１は、本発明に係る超音波洗浄装置の第１の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。また、図２は、その分解斜視図、図３は、その縦断面図である。
【００２５】
この超音波洗浄装置１０は、たとえば、液晶表示装置用の大型ガラス基板の洗浄装置として構成され、主として、洗浄槽１２と超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒとで構成されている。
【００２６】
洗浄槽１２は、上部が開口した矩形の箱状に形成されており、その内部を一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒによって、縦に三分割されている。
【００２７】
一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、平板状に形成されており、洗浄槽１２の内部を左右対称に三分割するように取り付けられている。その取り付け構造は、次のとおりである。
【００２８】
図２に示すように、洗浄槽１２は、左右対称になるように二カ所で縦に分断されており、三つのブロックに分割できるように形成されている。すなわち、左サイドブロック１２Ｌと、センターブロック１２Ｃと、右サイドブロック１２Ｒに分割できるように形成されている。そして、この三つのブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒを互いに接合して一体化することにより、全体として一つの洗浄槽１２が構成されている。
【００２９】
各ブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒの接合部には、それぞれフランジ１８Ｌ、１８ＣＬ、１８ＣＲ、１８Ｒが形成されており、互いのフランジ同士をボルト等で結合することにより、ブロック同士が一体化され、全体として一つの洗浄槽１２が形成される。すなわち、左サイドブロック１２Ｌに形成されたフランジ１８Ｌをセンターブロック１２Ｃの左サイドに形成されたフランジ１８ＣＬに接合することにより、左サイドブロック１２Ｌとセンターブロック１２Ｃとが一体化され、右サイドブロック１２Ｒに形成されたフランジ１８Ｒをセンターブロック１２Ｃの右サイドに形成されたフランジ１８ＣＲに接合することにより、右サイドブロック１２Ｒとセンターブロック１８Ｃとが一体化されて、全体として一つの洗浄槽１２が形成される。
【００３０】
一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、各ブロックのフランジに挟まれて洗浄槽１２に取り付けられている。すなわち、左側の隔壁１６Ｌは、左サイドブロック１２Ｌに形成されたフランジ１８Ｌとセンターブロック１２Ｃの左側面に形成されたフランジ１８ＣＬと挟まれて洗浄槽１２に取り付けられており、右側の隔壁１６Ｒは、右サイドブロック１２Ｒに形成されたフランジ１８Ｒとセンターブロック１２Ｃの右側面に形成されたフランジ１８ＣＲとに挟まれて洗浄槽１２に取り付けられている。このため、一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、それぞれ各フランジで挟持できるように、フランジの外周形状とほぼ同じ大きさに形成されている。
【００３１】
以上のようにして、洗浄槽１２の内部に一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒが取り付けられる。そして、この一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒが取り付けられることにより、洗浄槽１２は、その内部が縦に三分割され、中央に洗浄液貯留空間１８が形成されるとともに、その左右両サイドに一対の超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒが左右対称に形成される。
【００３２】
この洗浄液貯留空間１８と超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒは、共に同じ深さをもって形成され、中央の洗浄液貯留空間１８には洗浄液２４、左右両サイドの超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒには超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒが貯留される。この洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒは、両液の間に水頭差が生じないように、同じ液深をもって貯留される。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒに負荷がかかるのを防止することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、洗浄液２４として、超純水が用いられ、超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとして、純水が用いられる。
【００３４】
このため、隔壁を含む洗浄槽の材質は、これらの液体に浸食されない材質であることが必要となる。したがって、センターブロック１２Ｃと隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、洗浄液としての純水に浸食されない材質であることが必要とされ、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒは、共に超音波伝播液としての純水に浸食されない材質であることが必要とされる。
【００３５】
本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、センターブロック１２Ｃと隔壁１６Ｌ、１６Ｒを樹脂で形成する一方、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒをステンレスで形成している。その他、洗浄液の例としては、フッ酸（０．１〜１％）、硫酸（５０〜９９％）、アンモニア水溶液（１〜１０％）、塩酸水溶液（１〜１０％）、硝酸（１〜１０％）、苛性ソーダ（１〜１０％）があるため、それらの液に対する耐蝕性材質を選定する。
【００３６】
一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒは、その超音波の照射面が、隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、洗浄槽１２の左右の両外壁面に取り付けられており、互いに対向するように配置されている。洗浄槽１２を構成する左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面には、それぞれ超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを取り付けるための凹部１５Ｌ、１５Ｒが形成されている。
【００３７】
洗浄槽１２には、この一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面に所定周波数の超音波振動が与えられる。左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面に与えられた超音波振動は、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを介して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播され、その洗浄液中に浸漬された被洗浄物（本実施の形態では基板）２８を洗浄する。
【００３８】
この超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させた超音波を超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから洗浄液２４に効率よく伝播させるためには、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることが好ましい。
【００３９】
ここで、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波として、周波数１ＭＨｚの高い周波数の超音波を発生させるものとし、隔壁１６Ｌ、１６Ｒには、ポリスチレン製のシートを用いるものとすると、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの厚さ（板厚）は、ポリスチレンの音速２３５０ｍ／ｓから１波長以下の１．５ｍｍに設定される。
【００４０】
このように、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることにより、照射された超音波を超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから洗浄液２４に効率よく伝播させることができ、効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。
【００４１】
なお、洗浄槽１２に形成された凹部１５Ｌ、１５Ｒも板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることが好ましい。これにより、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させた超音波を効率よく超音波伝播液中に透過させることができる。
【００４２】
以上のように構成された第１の実施の形態の超音波洗浄装置の作用は次のとおりである。
【００４３】
図３に示すように、中央の洗浄液貯留空間１８に洗浄液２４としての超純水を貯留するとともに、左右の超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとしての純水を貯留する。この際、水頭差が生じないように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの液深が同じになるように貯留する。
【００４４】
この洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとが貯留された洗浄槽１２に対して被洗浄物２８としての基板を縦に挿入し、洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４の中に浸漬させる。
【００４５】
なお、被洗浄物２８を洗浄液中に浸漬させる手段については、公知の搬送手段等を用いて行うものとする。また、洗浄液貯留空間１８に被洗浄物２８を縦に保持する手段を設けておいてもよい。
【００４６】
このように洗浄液２４に被洗浄物２８を浸漬させた状態で左右の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを駆動し、所定周波数（本実施の形態では１ＭＨｚ）の超音波を発生させる。超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面を透過して、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒに伝播される。そして、その超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから隔壁１６Ｌ、１６Ｒを透過して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播され、被洗浄物２８に照射される。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、洗浄槽１２の内部を一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒで仕切ることにより、いわゆる外槽（超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ）と内槽（洗浄液貯留空間１８）とからなる二重構造の洗浄槽１２が形成される。この際、洗浄槽１２の内部を仕切る隔壁１６Ｌ、１６Ｒが、縦に三分割された洗浄槽１２の各ブロックに挟持されて洗浄槽１２に取り付けられる。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、十分に強度を確保できるようになる。この結果、高い周波数の超音波を用いることができ、効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。また、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの圧力がバランスして、隔壁１６Ｌ、１６Ｒに加わる力が小さいため、十分に強度を確保できるので、洗浄槽１２の大型化にも対応することができ、大型の基板も洗浄できるようになる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、隔壁をポリスチレンで形成しているが、隔壁の材質はこれに限定されるものではなく、使用する洗浄液に侵されない材質のものであればよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、１ＭＨｚの超音波を照射するようにしているが、使用する超音波の周波数は、これに限定されるものではない。
【００５０】
また、本実施の形態では、水頭差がないように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを同じ液深で貯留しているが、洗浄液中に被洗浄物を浸漬させると、洗浄液２４の水位が変動するので、液深の調整手段を設けて、常に両液の液深が同じになるように制御することが好ましい。たとえば、洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの液深（水位）を検出する手段を設けるとともに、洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを給排水する手段を設け、常に両液の液深（水位）が同じになるように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの給排水を制御するようにしてもよい。これにより、薄く形成された隔壁１６Ｌ、１６Ｒの変形、破損を防止することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、洗浄液に超純水、超音波伝播液に純水を用いているが、使用する洗浄液、超音波伝播液は、これに限定されるものではない。なお、超音波伝播液については、洗浄液と科学反応性の弱い液体を用いることが好ましい。
【００５２】
図４は、本発明に係る超音波洗浄装置の第２の実施の形態の縦断面図である。
【００５３】
同図に示すように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ａは、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒが超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置されている点で上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と相違している。
【００５４】
一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒは、その超音波の照射面が、隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、互いに対向するように配置されており、それぞれ洗浄槽１２を構成する左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの内壁面に水密構造の状態で取り付けられている。
【００５５】
この一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから照射された超音波は、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒ中を伝播され、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを透過して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播される。
【００５６】
このように超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置することにより、洗浄槽１２の板厚を超音波の透過効率に適した厚さにしなくても、効率よく被洗浄物に超音波を照射することができるようになる。この結果、洗浄槽１２の板厚を厚くすることができ、洗浄槽１２を大型化した場合であっても、十分な強度を確保できるようになる。たとえば、２ｍを越すような大型のガラス基板を洗浄する槽であっても十分な強度を持たせることができる。
【００５７】
また、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００５８】
図５は、本発明に係る超音波洗浄装置の第３の実施の形態の縦断面図である。
【００５９】
同図に示すように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂは、いわゆる集束超音波を照射する点で上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と相違している。超音波の発生手段以外の構成は、上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と同じなので、ここでは、この超音波の発生手段の構成についてのみ説明する。
【００６０】
図５に示すように、超音波の発生手段は、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒとして、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に水密状態で設置されている。
【００６１】
この超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒは、図６に示すように、主として、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒと、音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒと、昇降装置３６Ｌ、３６Ｒとで構成されている。
【００６２】
超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒは、所定幅（少なくとも被洗浄物２８の横幅以上）の板状に形成されており、その超音波照射面が隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に配置されている。
【００６３】
音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒは、円弧面を有する樋状に形成されており、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒの超音波照射面に取り付けられている。この音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒは、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒから出射された超音波を被洗浄物２８の表面近傍でライン状に集束させる。
【００６４】
昇降装置３６Ｌ、３６Ｒは、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内において、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを垂直に昇降移動させる。この昇降装置３６は、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒが取り付けられる昇降板３８Ｌ、３８Ｒと、その昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降するようにガイドするガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒと、その昇降板３８Ｌ、３８Ｒを昇降させる送りネジ４２Ｌ、４２Ｒと、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒを駆動するモータ４４Ｌ、４４Ｒとで構成されている。
【００６５】
ガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒは、両端部をブラケット４６Ｌ、４６Ｒに支持されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に垂直に立設されている。昇降板３８Ｌ、３８Ｒは、その両端部に形成されたガイド孔４８Ｌ、４８Ｒにガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒが通されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内を垂直に昇降移動するようにガイドされる。
【００６６】
送りネジ４２Ｌ、４２Ｒは、両端部を図示しないブラケットに回動自在に支持されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に垂直に立設されている。この送りネジ４２Ｌ、４２Ｒは、昇降板３８Ｌ、３８Ｒに形成されたナット部４９Ｌ、４９Ｒに螺合されている。
【００６７】
モータ４４Ｌ、４４Ｒは、図示しないブラケットに支持されて超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒの上部の超音波伝播液外に設置されており、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒの一端に連結されている。
【００６８】
以上のように構成された超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒは、モータ４４Ｌ、４４Ｒを駆動すると、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒが回転し、その回転に応じて昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降移動する。そして、この昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降移動することにより、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒが、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内を垂直に昇降移動する。
【００６９】
以上のよう構成された本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂの作用は次のとおりである。
【００７０】
まず、洗浄槽１２に対して被洗浄物（基板）２８を縦に挿入し、洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４の中に基板２８を浸漬させる。
【００７１】
この状態で左右の超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを駆動し、所定周波数（本実施の形態では１ＭＨｚ）の超音波を発生させる。超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを介して洗浄液２４に伝播され、被洗浄物２８に照射される。この際、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒの作用によって、被洗浄物２８の表面近傍でライン状に集束される。
【００７２】
この後、モータ４４Ｌ、４４Ｒを駆動し、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを垂直に昇降移動させる。
【００７３】
これにより、被洗浄物２８は、その表面を上下に走査されるようにして、集束超音波が照射されて、洗浄される。
【００７４】
このように本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂでは、集束超音波を被洗浄物２８に照射して洗浄する。これにより、更に効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。
【００７５】
この際、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂのように、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒを超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置することにより、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒから発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液２０Ｌ、２０Ｒ内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒから出射させた超音波を音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒによってライン状に集束させる構成としているが、スポット状に集束させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の外観構成を示す斜視図
【図２】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の分解斜視図
【図３】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図４】第２の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図５】第３の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図６】超音波発生ユニット（左）の概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００７８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…超音波洗浄装置、１２…洗浄槽、１２Ｌ…左サイドブロック、１２Ｃ…センターブロック、１２Ｒ…右サイドブロック、１４Ｌ、１４Ｒ…超音波振動子、１６Ｌ、１６Ｒ…隔壁、１８Ｌ、１８ＣＬ、１８ＣＲ、１８Ｒ…フランジ、１８…洗浄液貯留空間、２０Ｌ、２０Ｒ…超音波伝播液貯留空間、２４…洗浄液（超純水）、２６Ｌ、２６Ｒ…超音波伝播液（純水）、２８…被洗浄物（基板）、３０Ｌ、３０Ｒ…超音波発生ユニット、３２Ｌ、３２Ｒ…超音波振動子、３４Ｌ、３４Ｒ…音響レンズ、３６Ｌ、３６Ｒ…昇降装置、３８Ｌ、３８Ｒ…昇降板、４０Ｌ、４０Ｒ…ガイドロッド、４２Ｌ、４２Ｒ…送りネジ、４４Ｌ、４４Ｒ…モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波洗浄装置に係り、特に液晶表示装置用のガラス基板やフォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板、半導体ウエハなどの基板の洗浄に使用される超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体の製造工程には、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。このような工程では、従来、薬品を用いた洗浄と超純水を用いたリンスを繰り返し行う方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、このような方法で基板を洗浄すると、薬品や超純水が大量に必要になるという問題があった。このため、近年は超音波を利用して基板を洗浄する方法が広く用いられている。この方法は、洗浄槽に貯留された洗浄液中に基板を浸漬させ、その洗浄槽の外壁面に設置された超音波振動子から洗浄液中に超音波を照射して基板を洗浄する。
【０００４】
近年、この超音波洗浄では、キャビテーションによる基板へのダメージがないことや、サブミクロンの粒子除去に適しているなどの理由で５００ｋＨｚ以上の高い周波数の超音波が使用されつつある。
【０００５】
ところで、この種の超音波洗浄装置では、一般に洗浄槽はステンレスで形成されるが、このようなステンレス製の洗浄槽は、使用する洗浄液によっては腐食してしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、特許文献１では、洗浄槽を二重構造とすることが提案されている。この洗浄槽は、ステンレス製の外槽と石英ガラス製の内槽とで構成され、内槽に洗浄液、外槽に超音波伝播液を貯留するように構成されている。そして、外槽の外壁面に設置された超音波振動子から超音波伝播液に超音波を照射することにより、超音波伝播液を介して内槽に貯留された洗浄液に超音波を照射するように構成されている。
【特許文献１】特開平１０−１２８２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の超音波洗浄装置では、洗浄槽の板厚を板内での超音波の波長の１／２の整数倍とすることで、透過効率が最大になることが知られている。たとえば、周波数１ＭＨｚの超音波を照射する場合、上記のように外槽をステンレス、内槽を石英ガラスで形成した洗浄槽では、板厚を２〜３ｍｍとすることで、透過効率は最大となる。
【０００８】
しかしながら、このような板厚で洗浄槽を形成すると、洗浄槽の強度が低下し、洗浄槽が破損しやすくなるという欠点がある。特に、近年、基板の大型化により、洗浄槽も大型化しており、このような板厚で洗浄槽を形成すると、洗浄槽の強度が極端に低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高い周波数の超音波を用いて大型の被洗浄物を効率よく洗浄できる超音波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】
【００１０】
請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、洗浄槽と、平板状に形成されるとともに、前記洗浄槽の内部に縁部を挟持されて設置され、前記洗浄槽の内部を洗浄液貯留空間と、その洗浄液貯留空間の両サイドに配置される超音波伝播液貯留空間とに区分けする一対の隔壁部材と、前記洗浄液貯留空間に貯留され、被洗浄物が浸漬される洗浄液と、前記超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液と、前記超音波伝播液に超音波を照射する超音波発生手段と、を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置を提供する。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、洗浄槽は、平板状に形成された一対の隔壁部材によって、内部空間が洗浄液貯留空間と超音波伝播液貯留空間とに区分けされる。そして、洗浄液貯留空間に洗浄液が貯留され、超音波伝播液貯留空間に超音波伝播液が貯留される。超音波は、超音波発生手段によって超音波伝播液に照射され、この超音波伝播液を介して洗浄液に照射される。このように、本発明では、洗浄槽の内部を一対の隔壁部材で仕切ることにより、いわゆる外槽（超音波伝播液貯留空間）と内槽（洗浄液貯留空間）とからなる二重構造の洗浄槽が形成される。この際、洗浄槽の内部を仕切る隔壁部材が、縁部を挟持されて、洗浄槽の内部に設置される。これにより、隔壁部材を薄くしても、十分に強度を確保できるようになり、洗浄槽の大型化に対応することができるようになる。すなわち、従来の二重構造の洗浄槽は、内槽の側壁同士及び側壁と底板の溶着部において強度が低下するという問題があったが、本発明では、このような溶着部が存在しないことから、隔壁部材を薄くしても、十分に強度を確保することができる。これにより、高い周波数の超音波を用いることができ、また、洗浄槽の大型化にも対応することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記隔壁部材の厚さが、前記超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、隔壁部材が、超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下の板厚で形成される。これにより、効率よく被洗浄物を洗浄することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記洗浄液と前記超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深を調整する調整手段を備えたこと特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、洗浄液貯留空間に貯留される洗浄液と超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深が調整手段によって調整される。これにより、両液の水頭差によって生じる隔壁部材への負荷を防止することができ、隔壁部材の破損を効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発生手段が前記超音波伝播液内に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、超音波発生手段が超音波伝播液内に設置される。これにより、洗浄槽の板圧を厚くすることができ、洗浄槽を大型化した場合であっても十分に強度を確保することができる。また、超音波発生手段から発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記超音波発生手段を前記超音波伝播液内で昇降させる昇降手段と、前記超音波発生手段から発生させた超音波を前記被洗浄物の表面近傍において一点又はライン状に集束させる超音波集束手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、超音波が一点又はライン状に集束されて照射されるとともに、その超音波を照射する超音波発生手段が超音波伝播液内で昇降駆動される。これにより、効率よく被洗浄物を洗浄することができる。また、昇降手段から発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成される。これにより、隔壁部材の腐食を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い周波数の超音波を用いて大型の被洗浄物を効率よく洗浄できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２４】
図１は、本発明に係る超音波洗浄装置の第１の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。また、図２は、その分解斜視図、図３は、その縦断面図である。
【００２５】
この超音波洗浄装置１０は、たとえば、液晶表示装置用の大型ガラス基板の洗浄装置として構成され、主として、洗浄槽１２と超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒとで構成されている。
【００２６】
洗浄槽１２は、上部が開口した矩形の箱状に形成されており、その内部を一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒによって、縦に三分割されている。
【００２７】
一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、平板状に形成されており、洗浄槽１２の内部を左右対称に三分割するように取り付けられている。その取り付け構造は、次のとおりである。
【００２８】
図２に示すように、洗浄槽１２は、左右対称になるように二カ所で縦に分断されており、三つのブロックに分割できるように形成されている。すなわち、左サイドブロック１２Ｌと、センターブロック１２Ｃと、右サイドブロック１２Ｒに分割できるように形成されている。そして、この三つのブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒを互いに接合して一体化することにより、全体として一つの洗浄槽１２が構成されている。
【００２９】
各ブロック１２Ｌ、１２Ｃ、１２Ｒの接合部には、それぞれフランジ１８Ｌ、１８ＣＬ、１８ＣＲ、１８Ｒが形成されており、互いのフランジ同士をボルト等で結合することにより、ブロック同士が一体化され、全体として一つの洗浄槽１２が形成される。すなわち、左サイドブロック１２Ｌに形成されたフランジ１８Ｌをセンターブロック１２Ｃの左サイドに形成されたフランジ１８ＣＬに接合することにより、左サイドブロック１２Ｌとセンターブロック１２Ｃとが一体化され、右サイドブロック１２Ｒに形成されたフランジ１８Ｒをセンターブロック１２Ｃの右サイドに形成されたフランジ１８ＣＲに接合することにより、右サイドブロック１２Ｒとセンターブロック１８Ｃとが一体化されて、全体として一つの洗浄槽１２が形成される。
【００３０】
一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、各ブロックのフランジに挟まれて洗浄槽１２に取り付けられている。すなわち、左側の隔壁１６Ｌは、左サイドブロック１２Ｌに形成されたフランジ１８Ｌとセンターブロック１２Ｃの左側面に形成されたフランジ１８ＣＬと挟まれて洗浄槽１２に取り付けられており、右側の隔壁１６Ｒは、右サイドブロック１２Ｒに形成されたフランジ１８Ｒとセンターブロック１２Ｃの右側面に形成されたフランジ１８ＣＲとに挟まれて洗浄槽１２に取り付けられている。このため、一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、それぞれ各フランジで挟持できるように、フランジの外周形状とほぼ同じ大きさに形成されている。
【００３１】
以上のようにして、洗浄槽１２の内部に一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒが取り付けられる。そして、この一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒが取り付けられることにより、洗浄槽１２は、その内部が縦に三分割され、中央に洗浄液貯留空間１８が形成されるとともに、その左右両サイドに一対の超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒが左右対称に形成される。
【００３２】
この洗浄液貯留空間１８と超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒは、共に同じ深さをもって形成され、中央の洗浄液貯留空間１８には洗浄液２４、左右両サイドの超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒには超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒが貯留される。この洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒは、両液の間に水頭差が生じないように、同じ液深をもって貯留される。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒに負荷がかかるのを防止することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、洗浄液２４として、超純水が用いられ、超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとして、純水が用いられる。
【００３４】
このため、隔壁を含む洗浄槽の材質は、これらの液体に浸食されない材質であることが必要となる。したがって、センターブロック１２Ｃと隔壁１６Ｌ、１６Ｒは、洗浄液としての純水に浸食されない材質であることが必要とされ、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒは、共に超音波伝播液としての純水に浸食されない材質であることが必要とされる。
【００３５】
本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、センターブロック１２Ｃと隔壁１６Ｌ、１６Ｒを樹脂で形成する一方、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒをステンレスで形成している。その他、洗浄液の例としては、フッ酸（０．１〜１％）、硫酸（５０〜９９％）、アンモニア水溶液（１〜１０％）、塩酸水溶液（１〜１０％）、硝酸（１〜１０％）、苛性ソーダ（１〜１０％）があるため、それらの液に対する耐蝕性材質を選定する。
【００３６】
一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒは、その超音波の照射面が、隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、洗浄槽１２の左右の両外壁面に取り付けられており、互いに対向するように配置されている。洗浄槽１２を構成する左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面には、それぞれ超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを取り付けるための凹部１５Ｌ、１５Ｒが形成されている。
【００３７】
洗浄槽１２には、この一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面に所定周波数の超音波振動が与えられる。左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面に与えられた超音波振動は、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを介して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播され、その洗浄液中に浸漬された被洗浄物（本実施の形態では基板）２８を洗浄する。
【００３８】
この超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させた超音波を超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから洗浄液２４に効率よく伝播させるためには、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることが好ましい。
【００３９】
ここで、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波として、周波数１ＭＨｚの高い周波数の超音波を発生させるものとし、隔壁１６Ｌ、１６Ｒには、ポリスチレン製のシートを用いるものとすると、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの厚さ（板厚）は、ポリスチレンの音速２３５０ｍ／ｓから１波長以下の１．５ｍｍに設定される。
【００４０】
このように、隔壁１６Ｌ、１６Ｒの板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることにより、照射された超音波を超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから洗浄液２４に効率よく伝播させることができ、効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。
【００４１】
なお、洗浄槽１２に形成された凹部１５Ｌ、１５Ｒも板厚を超音波発振子１４Ｌ、１４Ｒから発生させる超音波の１波長以下とすることが好ましい。これにより、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生させた超音波を効率よく超音波伝播液中に透過させることができる。
【００４２】
以上のように構成された第１の実施の形態の超音波洗浄装置の作用は次のとおりである。
【００４３】
図３に示すように、中央の洗浄液貯留空間１８に洗浄液２４としての超純水を貯留するとともに、左右の超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとしての純水を貯留する。この際、水頭差が生じないように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの液深が同じになるように貯留する。
【００４４】
この洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒとが貯留された洗浄槽１２に対して被洗浄物２８としての基板を縦に挿入し、洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４の中に浸漬させる。
【００４５】
なお、被洗浄物２８を洗浄液中に浸漬させる手段については、公知の搬送手段等を用いて行うものとする。また、洗浄液貯留空間１８に被洗浄物２８を縦に保持する手段を設けておいてもよい。
【００４６】
このように洗浄液２４に被洗浄物２８を浸漬させた状態で左右の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを駆動し、所定周波数（本実施の形態では１ＭＨｚ）の超音波を発生させる。超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの外壁面を透過して、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒに伝播される。そして、その超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒから隔壁１６Ｌ、１６Ｒを透過して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播され、被洗浄物２８に照射される。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０では、洗浄槽１２の内部を一対の隔壁１６Ｌ、１６Ｒで仕切ることにより、いわゆる外槽（超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ）と内槽（洗浄液貯留空間１８）とからなる二重構造の洗浄槽１２が形成される。この際、洗浄槽１２の内部を仕切る隔壁１６Ｌ、１６Ｒが、縦に三分割された洗浄槽１２の各ブロックに挟持されて洗浄槽１２に取り付けられる。これにより、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、十分に強度を確保できるようになる。この結果、高い周波数の超音波を用いることができ、効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。また、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを薄くしても、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの圧力がバランスして、隔壁１６Ｌ、１６Ｒに加わる力が小さいため、十分に強度を確保できるので、洗浄槽１２の大型化にも対応することができ、大型の基板も洗浄できるようになる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、隔壁をポリスチレンで形成しているが、隔壁の材質はこれに限定されるものではなく、使用する洗浄液に侵されない材質のものであればよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、１ＭＨｚの超音波を照射するようにしているが、使用する超音波の周波数は、これに限定されるものではない。
【００５０】
また、本実施の形態では、水頭差がないように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを同じ液深で貯留しているが、洗浄液中に被洗浄物を浸漬させると、洗浄液２４の水位が変動するので、液深の調整手段を設けて、常に両液の液深が同じになるように制御することが好ましい。たとえば、洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの液深（水位）を検出する手段を設けるとともに、洗浄液貯留空間１８に貯留される洗浄液２４と、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留される超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを給排水する手段を設け、常に両液の液深（水位）が同じになるように、洗浄液２４と超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒの給排水を制御するようにしてもよい。これにより、薄く形成された隔壁１６Ｌ、１６Ｒの変形、破損を防止することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、洗浄液に超純水、超音波伝播液に純水を用いているが、使用する洗浄液、超音波伝播液は、これに限定されるものではない。なお、超音波伝播液については、洗浄液と科学反応性の弱い液体を用いることが好ましい。
【００５２】
図４は、本発明に係る超音波洗浄装置の第２の実施の形態の縦断面図である。
【００５３】
同図に示すように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ａは、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒが超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置されている点で上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と相違している。
【００５４】
一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒは、その超音波の照射面が、隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、互いに対向するように配置されており、それぞれ洗浄槽１２を構成する左サイドブロック１２Ｌと右サイドブロック１２Ｒの内壁面に水密構造の状態で取り付けられている。
【００５５】
この一対の超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから照射された超音波は、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒに貯留された超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒ中を伝播され、隔壁１６Ｌ、１６Ｒを透過して洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４に伝播される。
【００５６】
このように超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒを超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置することにより、洗浄槽１２の板厚を超音波の透過効率に適した厚さにしなくても、効率よく被洗浄物に超音波を照射することができるようになる。この結果、洗浄槽１２の板厚を厚くすることができ、洗浄槽１２を大型化した場合であっても、十分な強度を確保できるようになる。たとえば、２ｍを越すような大型のガラス基板を洗浄する槽であっても十分な強度を持たせることができる。
【００５７】
また、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００５８】
図５は、本発明に係る超音波洗浄装置の第３の実施の形態の縦断面図である。
【００５９】
同図に示すように、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂは、いわゆる集束超音波を照射する点で上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と相違している。超音波の発生手段以外の構成は、上記第１の実施の形態の超音波洗浄装置１０と同じなので、ここでは、この超音波の発生手段の構成についてのみ説明する。
【００６０】
図５に示すように、超音波の発生手段は、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒとして、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に水密状態で設置されている。
【００６１】
この超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒは、図６に示すように、主として、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒと、音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒと、昇降装置３６Ｌ、３６Ｒとで構成されている。
【００６２】
超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒは、所定幅（少なくとも被洗浄物２８の横幅以上）の板状に形成されており、その超音波照射面が隔壁１６Ｌ、１６Ｒと平行になるようにして、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に配置されている。
【００６３】
音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒは、円弧面を有する樋状に形成されており、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒの超音波照射面に取り付けられている。この音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒは、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒから出射された超音波を被洗浄物２８の表面近傍でライン状に集束させる。
【００６４】
昇降装置３６Ｌ、３６Ｒは、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内において、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを垂直に昇降移動させる。この昇降装置３６は、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒが取り付けられる昇降板３８Ｌ、３８Ｒと、その昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降するようにガイドするガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒと、その昇降板３８Ｌ、３８Ｒを昇降させる送りネジ４２Ｌ、４２Ｒと、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒを駆動するモータ４４Ｌ、４４Ｒとで構成されている。
【００６５】
ガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒは、両端部をブラケット４６Ｌ、４６Ｒに支持されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に垂直に立設されている。昇降板３８Ｌ、３８Ｒは、その両端部に形成されたガイド孔４８Ｌ、４８Ｒにガイドロッド４０Ｌ、４０Ｒが通されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内を垂直に昇降移動するようにガイドされる。
【００６６】
送りネジ４２Ｌ、４２Ｒは、両端部を図示しないブラケットに回動自在に支持されて、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に垂直に立設されている。この送りネジ４２Ｌ、４２Ｒは、昇降板３８Ｌ、３８Ｒに形成されたナット部４９Ｌ、４９Ｒに螺合されている。
【００６７】
モータ４４Ｌ、４４Ｒは、図示しないブラケットに支持されて超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒの上部の超音波伝播液外に設置されており、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒの一端に連結されている。
【００６８】
以上のように構成された超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒは、モータ４４Ｌ、４４Ｒを駆動すると、送りネジ４２Ｌ、４２Ｒが回転し、その回転に応じて昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降移動する。そして、この昇降板３８Ｌ、３８Ｒが垂直に昇降移動することにより、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒが、超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内を垂直に昇降移動する。
【００６９】
以上のよう構成された本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂの作用は次のとおりである。
【００７０】
まず、洗浄槽１２に対して被洗浄物（基板）２８を縦に挿入し、洗浄液貯留空間１８に貯留された洗浄液２４の中に基板２８を浸漬させる。
【００７１】
この状態で左右の超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを駆動し、所定周波数（本実施の形態では１ＭＨｚ）の超音波を発生させる。超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、超音波伝播液２６Ｌ、２６Ｒを介して洗浄液２４に伝播され、被洗浄物２８に照射される。この際、超音波振動子１４Ｌ、１４Ｒから出射された超音波は、音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒの作用によって、被洗浄物２８の表面近傍でライン状に集束される。
【００７２】
この後、モータ４４Ｌ、４４Ｒを駆動し、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒを垂直に昇降移動させる。
【００７３】
これにより、被洗浄物２８は、その表面を上下に走査されるようにして、集束超音波が照射されて、洗浄される。
【００７４】
このように本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂでは、集束超音波を被洗浄物２８に照射して洗浄する。これにより、更に効率よく被洗浄物２８を洗浄することができる。
【００７５】
この際、本実施の形態の超音波洗浄装置１０Ｂのように、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒを超音波伝播液貯留空間２０Ｌ、２０Ｒ内に設置することにより、超音波発生ユニット３０Ｌ、３０Ｒから発生する微細な粒子状汚染物を超音波伝播液２０Ｌ、２０Ｒ内に留めることができ、極めて清浄度の高い洗浄を行うことができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、超音波振動子３２Ｌ、３２Ｒから出射させた超音波を音響レンズ３４Ｌ、３４Ｒによってライン状に集束させる構成としているが、スポット状に集束させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の外観構成を示す斜視図
【図２】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の分解斜視図
【図３】第１の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図４】第２の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図５】第３の実施の形態の超音波洗浄装置の縦断面図
【図６】超音波発生ユニット（左）の概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００７８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…超音波洗浄装置、１２…洗浄槽、１２Ｌ…左サイドブロック、１２Ｃ…センターブロック、１２Ｒ…右サイドブロック、１４Ｌ、１４Ｒ…超音波振動子、１６Ｌ、１６Ｒ…隔壁、１８Ｌ、１８ＣＬ、１８ＣＲ、１８Ｒ…フランジ、１８…洗浄液貯留空間、２０Ｌ、２０Ｒ…超音波伝播液貯留空間、２４…洗浄液（超純水）、２６Ｌ、２６Ｒ…超音波伝播液（純水）、２８…被洗浄物（基板）、３０Ｌ、３０Ｒ…超音波発生ユニット、３２Ｌ、３２Ｒ…超音波振動子、３４Ｌ、３４Ｒ…音響レンズ、３６Ｌ、３６Ｒ…昇降装置、３８Ｌ、３８Ｒ…昇降板、４０Ｌ、４０Ｒ…ガイドロッド、４２Ｌ、４２Ｒ…送りネジ、４４Ｌ、４４Ｒ…モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽と、
平板状に形成されるとともに、前記洗浄槽の内部に縁部を挟持されて設置され、前記洗浄槽の内部を洗浄液貯留空間と、その洗浄液貯留空間の両サイドに配置される超音波伝播液貯留空間とに区分けする一対の隔壁部材と、
前記洗浄液貯留空間に貯留され、被洗浄物が浸漬される洗浄液と、
前記超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液と、
前記超音波伝播液に超音波を照射する超音波発生手段と、
を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記隔壁部材の厚さが、前記超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液と前記超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深を調整する調整手段を備えたこと特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
前記超音波発生手段が前記超音波伝播液内に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
前記超音波発生手段を前記超音波伝播液内で昇降させる昇降手段と、
前記超音波発生手段から発生させた超音波を前記被洗浄物の表面近傍において一点又はライン状に集束させる超音波集束手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
前記隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の超音波洗浄装置。
【請求項１】
洗浄槽と、
平板状に形成されるとともに、前記洗浄槽の内部に縁部を挟持されて設置され、前記洗浄槽の内部を洗浄液貯留空間と、その洗浄液貯留空間の両サイドに配置される超音波伝播液貯留空間とに区分けする一対の隔壁部材と、
前記洗浄液貯留空間に貯留され、被洗浄物が浸漬される洗浄液と、
前記超音波伝播液貯留空間に貯留される超音波伝播液と、
前記超音波伝播液に超音波を照射する超音波発生手段と、
を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記隔壁部材の厚さが、前記超音波発生手段から発生させる超音波の１波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液と前記超音波伝播液の水頭圧が等しくなるように両液の液深を調整する調整手段を備えたこと特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
前記超音波発生手段が前記超音波伝播液内に設置されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
前記超音波発生手段を前記超音波伝播液内で昇降させる昇降手段と、
前記超音波発生手段から発生させた超音波を前記被洗浄物の表面近傍において一点又はライン状に集束させる超音波集束手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
前記隔壁部材が洗浄液への耐食性を有する材質で構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の超音波洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４６３１３（Ｐ２００８−２４６３１３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８６６２（Ｐ２００７−８８６６２）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【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１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【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）】
[ Back to top ]