超音波洗浄装置
【課題】被洗浄物の洗浄面の大径化に容易に対応できる超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液１５に超音波エネルギーを与える超音波振動子１３と、前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管１２と、前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物２１を保持する保持機構と、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、を具備し、前記超音波伝搬管１２は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜１９に接触するように配置されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液１５に超音波エネルギーを与える超音波振動子１３と、前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管１２と、前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物２１を保持する保持機構と、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、を具備し、前記超音波伝搬管１２は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜１９に接触するように配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置、浸漬式の超音波洗浄装置及び大型基板を洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〈枚葉式スピン洗浄〉
図２４は、従来のスポット型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。この超音波洗浄装置は、半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物１０１を洗浄する装置である。この装置は、被洗浄物１０１の全面を洗浄するために、被洗浄物１０１を回転(スピン)させる機構（図示せず）と、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子１０３と、この超音波振動子１０３へ洗浄液を供給する洗浄液供給口１０５と、超音波エネルギーが与えられた洗浄液１０２を被洗浄物１０１にスポット的に噴出させるノズル１０４と、このノズル１０４を揺動する機構（図示せず）とを有している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上述したように図２４に示す超音波洗浄装置では、超音波照射域が一点（スポット）であるため、被洗浄物１０１上の全面を洗浄するためには、ノズル１０４を揺動する機構が必要であった。また、被洗浄物である基板が大型になるほど揺動に要する時間がかかり、装置の洗浄時間の短縮化に対応できないといった問題があった。
【０００４】
また、ノズル１０４と被洗浄物１０１との距離を短くするため、被洗浄物１０１上の近傍にノズル１０４を設置する必要があり、作業性が悪いという問題があった。また、ノズル１０４の設置スペースが限られるため、複数のノズルを設置することは困難である。
【０００５】
また、洗浄液には、純水や純水に洗浄効果を高める気体（窒素、水素、ヘリウム、オゾン等）や静電気防止作用のある気体（二酸化炭素）を添加した機能水の他、微粒子除去を目的としたアンモニア過酸化水素水、エッチング作用のある希フッ酸、レジスト膜除去のための剥離液などが使用される。これらの洗浄液は超音波振動子１０３の内部を通過するため、接液部である筐体１０６、振動板、ノズル１０４、パッキンには洗浄液に耐性のある部材を選択する必要がある。また部材からの汚染を防ぐために、各部材の清浄度を維持する必要がある。
【０００６】
図２５は、従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。この超音波洗浄装置は、半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物１０１を洗浄する装置である。この装置は、被洗浄物１０１の全面を洗浄するために、被洗浄物１０１を回転(スピン)させる機構（図示せず）と、被洗浄物１０１の表面に洗浄液１０２を供給する洗浄液供給ノズル１０７と、被洗浄物１０１の表面に供給された洗浄液１０２に接触させるプローブ１０８と、このプローブ１０８に熱伝導部材１０９を介して超音波エネルギーを与える超音波振動子１０３と、熱伝導部材１０９を冷却する冷媒を供給する冷媒供給口１１０及び冷媒排出口１１１とを有している（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
上述した図２５に示す超音波洗浄装置では、超音波照射域はプローブ１０８に沿った線上であるため、被洗浄物１０１上の全面を洗浄するために要する時間が一点（スポット）に比較して大幅に短縮化できる。また、プローブ１０８を揺動する機構を必要としないため、プローブ１０８の設置に必要なスペースを小さくすることができる。
【０００８】
また、接液部がプローブ１０８のみであるため、プローブ１０８のみに洗浄液１０２に耐性のある部材を選択すればよい。プローブ１０８は石英などの不活性な非汚染物質からなり、容易に接液部からの汚染を防ぐことができる。
【０００９】
また、石英などの固体で密度の高い材料で形成されるプローブ１０８を振動させるには振動素子に音響的に大きな負荷がかかり、多量の発熱を伴う。そのため、このようなプローブ型の超音波洗浄装置では、超音波振動子１０３とプローブ１０８の冷却のため、熱伝導部材１０９を介してプローブ１０８にエネルギーを伝搬する。そして熱伝導部材１０９を効率よく冷却するため、熱伝導部材１０９を通過する冷媒の循環が必要となる。
【００１０】
また、超音波振動子１０３の駆動によりプローブ１０８が振動した際、図２６に示すように、プローブ１０８中には定在波分布が生じる。定在波分布の波長λは、プローブ１０８中の音速Vと作動周波数Fから、λ=V／Fより計算できる。プローブ材質が石英の場合、音速V=6000m/sとなり、作動周波数F =1MHzでは波長λ=6mmとなる。
【００１１】
プローブ１０８中の音速Vと作動周波数Fには温度特性があるため、プローブ１０８中の定在波分布を維持するには、プローブ１０８と超音波振動子１０３の温度を一定にする必要がある。従って、冷媒による冷却温度制御を行う必要がある。
【００１２】
また、定在波分布を形成するためには、プローブ長をλ/2の整数倍で設計する必要がある。わずかでもプローブ長が変わると定在波分布が形成されないため、超音波振動子１０３を駆動した場合に所定の振動振幅が得られない。従って、正確なプローブ長の寸法でプローブ１０８を製作する必要がある。
【００１３】
また、図２６に示す変位振幅の腹の位置では洗浄効果が得られるが、節の位置では洗浄効果が低減する。節と節の間隔はλ/2=3mmとなり、3mmの間隔で洗浄効果が低減する。
【００１４】
また、図２５に示す超音波洗浄装置では、プローブ１０８の長さを、被洗浄物１０１の半径程度まで長くする必要がある。このため、被洗浄物１０１の大口径化に対応するにはプローブ１０８の長さもそれに応じて長くする必要がある。例えば200mmウエーハではプローブ１０８の長さが100mm程度必要になるが、300mmウエーハではプローブ１０８の長さが150mm程度必要となる。しかし、駆動できるプローブ長には限界があり、プローブがある程度の長さに達すると超音波振動子にかかる音響的な負荷により駆動できなくなる。従って、300mmウエーハより大口径化した場合、図２５の超音波洗浄装置で対応するのは困難と考えられる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２８９８０７号公報（図１）
【特許文献２】特許第３４９３４９２号公報（第１図）
【００１６】
〈浸漬式洗浄〉
図２７（Ａ）は、従来の浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【００１７】
この超音波洗浄装置は半導体ウェーハの浸漬式洗浄で用いられている一般的な洗浄槽を有しており、この洗浄槽は底面に超音波振動子１１３が設置された外槽（図示せず）の上に洗浄液で満たされた内槽１１２を置いた、間接洗浄構造となっている。洗浄液入口１１４ａより噴流パイプ１１４に洗浄液を導入し、この導入した洗浄液を矢印のように噴流パイプ１１４の側面より内槽１１２内に吐出し、内槽１１２の上部よりオーバーフローさせる。
【００１８】
内槽１１２内に設置される被洗浄物１１５としてのウェーハは、搬送のためにキャリア（搬送機）１１６に支持されている。超音波エネルギーは底面より照射されるが、キャリア１１６の下部の受台部分１１６ａに超音波エネルギーが当たり、ウェーハに到達しない影の部分ができたり、洗浄に好ましくない影響を及ぼす気泡が発生するという問題があった。
【００１９】
また、洗浄槽底面に超音波振動子１１３が設置されているため、洗浄液の排液口１１２ａを内槽１１２の側面に設ける必要があった。側面に排液口１１２ａを設けた場合、洗浄液の排出に時間を要したり、洗浄液が内槽１１２から完全に排出できないといった問題があった。
【００２０】
〈大型基板洗浄〉
FPDや太陽電池用の基板サイズは大型化しており、基板サイズは例えば2.8m×3.5mにおよぶ。従来、1m×1mまでのサイズの基板であれば、基板を水平に配置し、この基板にUSシャワーと呼ばれる超音波振動子より超音波エネルギーが与えられた洗浄液を吐出する。これにより、基板を洗浄液で洗浄している。
【００２１】
しかし、基板サイズが大きくなり、例えば1.5m×1.5m基板で上記のような洗浄方法を考えると、基板に供給する洗浄液は100L/minを超える大流量が必要で、振動子重量は18kgに達し、その結果、洗浄装置の製作や設置が非常に困難となる。従って、上記のような洗浄方法による洗浄装置では、1m×1mを超える基板サイズに対応できないといった問題があった。
【００２２】
また、1.5m×1.5m以上のサイズの基板を水平に配置すると、吐出した洗浄液の重さで基板がたわみ、液切れが困難となったり乾燥しにくくなることが予想される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述したように、従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置及び大型基板を洗浄する超音波洗浄装置では、被洗浄物の洗浄面の大径化に対応するのが困難である。そこで、被洗浄物の洗浄面の大径化に容易に対応できる超音波洗浄装置が求められている。
【００２４】
また、従来の浸漬式の超音波洗浄装置では、キャリア１１６に支持された被洗浄物１１５を洗浄槽５６に浸漬させ、超音波エネルギーを洗浄槽の底面より照射しているため、キャリア１１６の下部の受台部分１１６ａに超音波エネルギーが当たり、被洗浄物に到達しないという問題があった。そこで、このような問題が発生しないような新たな超音波洗浄装置が求められている。
【００２５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、上述した課題のいずれかを解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする。
【００２７】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を超音波伝搬管に流すことにより、被洗浄物の洗浄面に供給された洗浄液に前記超音波伝搬管の側面を介して超音波エネルギーが与えられる。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００２８】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に伝搬液を供給する伝搬液供給装置と、前記伝搬液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記超音波伝搬管の他方端から排出される伝搬液を回収する伝搬液回収槽と、前記伝搬液回収槽内の伝搬液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することも可能である。
【００２９】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられ、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする。
【００３０】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を超音波伝搬管に流し、この超音波伝搬管の側壁に設けたスリット又は複数の穴から前記洗浄液を被洗浄物の洗浄面に吐出する。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００３１】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から前記洗浄面に前記洗浄液を吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることも可能である。
【００３２】
本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の外側に、該超音波伝搬管を覆うように配置された洗浄液供給管と、
前記洗浄液供給管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記洗浄液供給管に設けられた、洗浄液が導入される導入口と、
前記洗浄液供給管の側壁に設けられ、前記導入口から導入された洗浄液を前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする。
【００３３】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を超音波伝搬管に流すことにより、洗浄液供給管に導入された洗浄液に前記超音波伝搬管の側面を介して超音波エネルギーが与えられる。そして、超音波エネルギーが与えられた洗浄液が前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液を被洗浄物の洗浄面に吐出する。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００３４】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記洗浄液供給管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から洗浄液を前記洗浄面に吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることも可能である。
【００３５】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端には単数又は複数の鍔部が設けられていることが好ましい。
【００３６】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端は前記超音波振動子に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状を有していることが好ましい。
【００３７】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の他方端には超音波エネルギーを吸収する減衰体が設けられていることも可能である。
【００３８】
本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管であって、内側の管と外側の管の二重管構造とされ、前記伝搬液が前記内側の管の一方端から導入され、前記内側の管の他方端から吐出され、前記吐出された伝搬液が前記外側の管の内側面を通って前記外側の管の側面から排出される超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、前記外側の管の外側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記伝搬液が純水であり、前記純水中の溶存気体濃度が2〜4.5ppmに調整されていることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄槽内の洗浄液に被洗浄物を浸漬させて洗浄する超音波洗浄装置において、
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備し、
前記超音波伝搬管が前記洗浄槽内に挿入されており、
前記洗浄槽内に前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液が吐出されることを特徴とする。
【００４１】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を超音波伝搬管に流し、この超音波伝搬管の側壁に設けたスリット又は複数の穴から前記洗浄液を洗浄槽内に吐出する。これにより、前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬させた被洗浄物を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００４２】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記洗浄液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記洗浄装置の上部からオーバーフローされる洗浄液を回収する洗浄液回収槽と、前記洗浄液回収槽内の洗浄液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することも可能である。
【００４３】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側面に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
前記スリット又は複数の穴に対向するように被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させる移動機構と、
を具備し、
前記移動機構によって前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させながら前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を前記被洗浄物に前記スリット又は複数の穴から吐出させることにより前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記保持機構によって前記被洗浄物を傾斜させて保持することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
〈枚葉式スピン洗浄〉
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による超音波洗浄装置を示す断面図である。図２及び図３は、図１に示す超音波伝搬管１２及び被洗浄物２１の一部を拡大した断面図である。
【００４６】
図１に示す超音波洗浄装置はケース（筐体）１１を有しており、該ケース１１の先端部には超音波伝搬管１２が取り付けられている。この超音波伝搬管１２の材質は石英などの不活性な非汚染物質からなり、容易に接液部からの汚染を防ぐことができる。フッ酸を含む溶液は石英をエッチングする作用があるため、フッ酸を含む溶液を洗浄液として使用する場合は、超音波伝搬管１２の材質としてサファイヤ、炭化珪素、高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用しても良いし、また炭化珪素や高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、フッ素樹脂のＰＦＡなど、フッ酸溶液に耐える物質で石英をコーティングしたものを使用しても良いし、石英やサファイヤおよび炭化珪素は衝撃に弱く、高価であるため、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼を使用しても良い。超音波伝搬管をステンレス鋼によって作製し、耐薬品性の問題や金属汚染の溶出が起こることが懸念される場合は、超音波伝搬管に電解研磨や表面改質処理を施すことも可能である。
また、ケース１１内には、超音波伝搬管１２の後端部１２ａに対向して円板状の超音波振動子１３が配置されている。この超音波振動子１３は一体構成により円板状の振動板１３ａを有しており、この振動板１３ａの表面が超音波振動子１３の振動面として超音波伝搬管１２の後端部１２ａに対向している。また、ケース１１の側面には超音波を伝搬させる伝搬液１５を供給するための伝搬液給液口１４が形成されており、伝搬液１５には例えば室温の純水などが用いられることが好ましい。
【００４７】
また、この超音波洗浄装置は半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物２１を保持するステージ１６を有しており、このステージ１６の下部には回転支持部１７が取り付けられている。この回転支持部１７には、該回転支持部１７を回転させる回転機構（図示せず）が取り付けられている。
【００４８】
ステージ１６の上方には洗浄液１９を供給する洗浄液供給ノズル１８が配置されており、この洗浄液供給ノズル１８によって被洗浄物２１の表面に洗浄液１９が供給されるようになっている。被洗浄物２１の表面に供給された洗浄液１９には超音波伝搬管１２が接触するようになっている。つまり、超音波伝搬管１２は、被洗浄物２１の表面上の液膜（洗浄液）１９に接触する高さに配置され、被洗浄物２１の一方の外周から他方の外周へ延ばされている。超音波伝搬管１２の前端部１２ｂは、前記他方の外周の外側に配置されており、前端部１２ｂから伝搬液１５が排出されるようになっている。
【００４９】
次に、図１に示す超音波洗浄装置の動作について説明する。
ステージ１６上に被洗浄物２１を保持し、ステージ１６を回転させることで被洗浄物２１を回転させながら、洗浄液供給ノズル１８から洗浄液１９を被洗浄物２１の表面に供給する。また、伝搬液給液口１４からケース１１の内部の超音波振動子１３に伝搬液を供給し、超音波振動子１３によって超音波が与えられた伝搬液１５を超音波伝搬管１２の後端部１２ａから前端部１２ｂに向けて流し、開放端である前端部１２ｂから伝搬液１５を排出する。
【００５０】
図２に示すように超音波伝搬管１２の内部に流される伝搬液１５である純水中を伝搬する超音波の波長λは、純水中の音速V=1500m/sと作動周波数F=1MHzから、λ=V／Fより求まり、これを計算すると波長λ=1.5mmとなる。この超音波は超音波伝搬管１２内で反射を繰返し、伝搬していくが、一部は超音波伝搬管１２を透過し、洗浄液１９中を伝搬し、被洗浄物２１に到達する。これにより、被洗浄物２１の表面は超音波及び洗浄液１９によって洗浄される。
【００５１】
上記実施形態１では、伝搬液１５は、超音波振動を伝搬させるとともに、超音波振動子１３からの熱を取り除く冷媒としても作用する。このため、効率よく冷却が行われ、超音波振動子１３に大きなエネルギーを入れても発熱しないため、温度特性をもつ伝搬液１５中の音速Vや作動周波数Fを容易に一定に保つことができる。
【００５２】
また、超音波伝搬管１２の先端（前端部１２ｂ）は開放端としているため、図３に示すように、伝搬液１５中を伝搬する超音波は連続波となり、定在波分布を生じない。よって、図２５のプローブ型の超音波洗浄装置で考えられた様な振動振幅の節が存在しないため、洗浄効果の均一化が図れる。また、超音波伝搬管の長さを正確に決める必要がないため、プローブ型の超音波洗浄装置に比べて装置の製造が容易になる。
【００５３】
また、被洗浄物２１の大口径化に対応するため、超音波伝搬管１２を長くした場合でも、伝搬液１５の長さも同様に長くなるが、伝搬液１５である純水の振動子にかかる音響的な負荷にほとんど変化がない。よって、駆動できる超音波伝搬管の長さに限界はなく、被洗浄物２１の大口径化に容易に対応できる。
【００５４】
また、上記実施形態１では、超音波照射域は超音波伝搬管１２に沿った線上であるため、被洗浄物２１上の全面を洗浄するために要する時間を、図２４に示す超音波洗浄装置の一点（スポット）に比較して大幅に短縮化することができる。また、超音波伝搬管１２を揺動する機構を必要とせず、スペースをとらずに超音波伝搬管１２及びケース１１を設置できるという利点がある。
【００５５】
また、接液部は超音波伝搬管１２のみであり、超音波伝搬管１２のみに洗浄液１９に耐性のある部材を選択すればよい。また、超音波伝搬管１２のみ清浄度を保てば容易に部材からの汚染を防ぐことができる。
【００５６】
また、上記実施形態１の超音波洗浄装置では、超音波振動子１３から伝搬液１５に超音波振動を与え、伝搬液１５には室温の純水などが用いられ、純水の密度は約1000kg/m3で図２５に示すプローブ１０８を形成する石英の密度2200kg/m3に比較して小さい。よって、超音波振動子１３にかかる音響的な負荷を図２５に示す装置に比べて小さくでき、超音波振動子１３の発熱を少なくすることができる。
【００５７】
また、図２５に示す従来のプローブ型の超音波洗浄装置と本実施形態の超音波洗浄装置とでは下記のように明確な差異があります。
図２５に示す超音波洗浄装置は、超音波振動子１０３から熱伝導部材１０９を介して石英などの固体で密度の高いプローブ１０８を振動させ、プローブ自体が定在波分布を持つ振動体となり、プローブ１０８に接した液膜（洗浄液）１０２に超音波エネルギーを与え、液膜１０２がエネルギー伝搬経路となり、被洗浄物に超音波エネルギーが供給される装置である。
これに対し、本実施形態の超音波洗浄装置は、超音波振動子１３からの超音波振動エネルギーが超音波伝搬管１２内の伝搬液１５に伝搬し、この伝搬液１５内の超音波は超音波伝搬管１２内で反射を繰り返して伝搬していくが、一部が超音波伝搬管１２を透過して洗浄液１９に伝搬して被洗浄物２１に到達して洗浄される装置である。従って、超音波伝搬管１２中に満たされた伝搬液１５は、超音波振動子１３からの超音波エネルギーの伝搬経路であるが、振動体ではない。超音波伝搬管１２は、伝搬液１５を保持し、伝搬経路を形成する役割を持つが、振動体ではない。
【００５８】
なお、洗浄液１９には洗浄対象である被洗浄物２１によって種々の洗浄液を用いることが可能であり、例えば、純水や純水に洗浄効果を高める気体（窒素、水素、ヘリウム、オゾン等）や静電気防止作用のある気体（二酸化炭素）を添加した機能水の他、微粒子除去を目的としたアンモニア過酸化水素水、エッチング作用のある希フッ酸、塩化カリウム（ＫＯＨ）、レジスト膜除去のための剥離液などを使用することが可能である。
【００５９】
次に、図１に示す超音波洗浄装置をシステム化した例について図４を参照しつつ説明する。図４は、実施形態１の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付す。
【００６０】
図４に示すように、伝搬液供給装置２０より供給される伝搬液は溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管１２へ供給される。ここで、伝搬液１５の特性（溶存気体濃度、温度、流量）を洗浄に適した条件に設定することが可能である。
【００６１】
超音波伝搬管１２の先端（前端部１２ｂ）には継手２５および排液チューブ２６が取付けられている。これにより、伝搬液１５は伝搬液回収槽２７まで運ばれる。この伝搬液回収槽２７に回収された伝搬液１５は、循環ポンプ２８により循環させることができる。循環ポンプ２８を通った伝搬液１５はフィルター２９を通って再生される。この再生された伝搬液１５は、同様の経路である、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管１２へ供給される。
【００６２】
発振器３０より超音波振動子へ電力が供給され、超音波振動子によって伝搬液に超音波が与えられ、超音波伝搬管１２内に満たされた伝搬液１５に超音波エネルギーが伝搬する。
【００６３】
洗浄液供給装置より供給される洗浄液は超音波伝搬管１２上、もしくは被洗浄物２１上に供給され、被洗浄物２１上には超音波伝搬管１２と接触する液膜（洗浄液）１９が形成される。この際、ステージ１６とともに被洗浄物２１が回転している。超音波伝搬管１２を透過した超音波エネルギーは洗浄液１９中を伝搬し、被洗浄物２１に到達する。これにより、被洗浄物２１の表面は超音波及び洗浄液１９によって洗浄される。洗浄後の洗浄液１９は、洗浄液回収槽３５で回収され、ドレイン３６に排液される。
【００６４】
超音波伝搬管１２の側面には音圧センサ３２が取付けられており、この音圧センサ３２によって超音波伝搬管１２内を透過する超音波エネルギーが検出される。この検出された超音波エネルギーのデータはCPU３４を通して音圧計３３に送られ、音圧計３３で電圧値に変換され、CPU３４へ送られる。CPU３４へは同時に発振器３０の出力電圧値も送られており、出力電圧値に対して音圧値（超音波エネルギーの電圧値）が低い場合は、超音波エネルギーが低下したことと判断することができる。CPU３４へは、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３及び流量計２４それぞれから、伝搬液１５の特性（溶存気体濃度、温度、流量）もデータとして送られる。このデータが所定の値に達したことを確認した後に発振を開始するようにCPU３４によって制御することができる。これにより、特に流量の低下による空作動を防ぐことができる。
【００６５】
洗浄液１９の種類によっては温度を70℃程度まで上げることがあり、その場合は、洗浄品質を維持するため、温度を一定に保つことが望ましい。そこで、温度調整器２３によって伝搬液１５の温度を70℃程度に上げることで、超音波伝搬管１２に接触する洗浄液１５の温度低下を防ぐことができる。なお、超音波振動子の動作時における温度上昇は、液温＋20℃程度である。液温70℃では、超音波振動子の温度が90℃となるが、超音波振動子の耐久温度は120℃程度であり、使用上問題はない。
【００６６】
図５は、純水中の溶存気体濃度と音圧値（超音波エネルギーの電圧値）の関係を示す図である。伝搬液である純水中に溶存する気体濃度は通常、溶存酸素濃度で7〜8ppm程度であるが、図５に示すように、高い音圧値の得られる2〜4.5ppm（より好ましくは 2〜3ppm）に溶存酸素濃度を調整することで、高い洗浄効果を得ることができる。従って、図４に示す超音波洗浄装置では、伝搬液の純水中の溶存酸素濃度を2〜3ppmに調整するように、CPU３４によって溶存気体濃度調整器２２を制御することが好ましい。
【００６７】
（実施形態２）
図６（Ａ）は、本発明の実施形態２による超音波洗浄装置の超音波伝搬管を示す断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物２１上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【００６８】
図１に示す実施形態１の超音波洗浄装置では、伝搬液１５と洗浄液１９を分ける構成であるのに対し、実施形態２の超音波洗浄装置では、伝搬液として洗浄液が使用され、伝搬液と洗浄液が共通とされる構成である。つまり、実施形態２による超音波洗浄装置は、図１に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図６に示す超音波伝搬管３７に取り替え、且つ洗浄液供給ノズル１８を無くしたものである。
【００６９】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、超音波伝搬管３７の側面には一列に並んだ丸穴３７が設けられており、図６（Ｃ）に示すように、超音波洗浄装置における被洗浄物２１上には超音波伝搬管３７が近接して配置されている。超音波伝搬管３７には超音波エネルギーが与えられた伝搬液としての洗浄液３９が流され、この洗浄液３９は丸穴３８から被洗浄物２１上に吐出される。即ち、超音波エネルギーは洗浄液３９と共に丸穴３８から被洗浄物２１上に吐出される。これにより、被洗浄物２１上には超音波伝搬管３７と接触する洗浄液３９からなる液膜３９ａが形成され、この液膜３９ａを通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。
【００７０】
上記実施形態２においても実施形態１と同様の効果を得ることができる。
また、伝搬液として洗浄液を使用するため、洗浄液を供給する装置を伝搬液供給装置と別に設ける必要がない。
【００７１】
（変形例）
図７（Ａ）は、図６に示す超音波伝搬管の変形例１を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物２１上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【００７２】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、超音波伝搬管４０の側面には一本の線上に形成されたスリット（溝）４１が設けられており、図７（Ｃ）に示すように、超音波洗浄装置における被洗浄物２１上には超音波伝搬管４０が図６（Ｃ）に比べて距離を離して配置されている。超音波伝搬管４０には超音波エネルギーが与えられた伝搬液としての洗浄液３９が流され、この洗浄液３９はスリット４１から被洗浄物２１上に吐出される。これにより、洗浄液３９を通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。この際、超音波伝搬管４０と被洗浄物２１とを図６（Ｃ）に比べて離して配置しているため、超音波伝搬管４０が被洗浄物２１上の洗浄液３９からなる液膜に接触することがない。
【００７３】
上記変形例１においても上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。
また、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７を図７（Ｃ）に示すように液膜に接触しないように配置しても良いし、図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を図６（Ｃ）に示すように液膜に接触するように配置しても良い。
【００７４】
図８は、変形例２による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図８に示す超音波伝搬管４２に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４２は、超音波を透過する厚さからなる管壁４２ａと、超音波を透過しない厚さからなる管壁４２ｂとを有している。これにより、超音波伝搬管４２において超音波が透過する領域と透過しない領域が設けられる。
【００７５】
図９は、変形例３による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図９に示す超音波伝搬管４３に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４３は、超音波を透過する密度を有する材料で構成された管４３ａと、この管４３ａの一部を被覆した被覆管４３ｂとを有し、この被覆管４３ｂは超音波を透過しない密度を有する材料で構成されている。
【００７６】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例４〜６による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図１０（Ａ）〜（Ｃ）それぞれに示す超音波伝搬管４４〜４６に変更して実施しても良い。これらの超音波伝搬管４４〜４６は、それぞれの先端（後端部４４ａ〜４６ａ）が、超音波伝搬管の外径よりも大きい径を持つ超音波振動子１３に対して超音波エネルギーを効率よく伝搬させる形状を持っている。
【００７７】
図１０（Ａ）に示す超音波伝搬管４４の後端部４４ａには、超音波振動子１３に対向するように鍔部４４ｂが設けられている。この鍔部４４ｂにより超音波を多重反射させて超音波強度を高めることができる。
【００７８】
図１０（Ｂ）に示す超音波伝搬管４５の後端部４５ａには、超音波振動子１３に対向するように複数の鍔部４５ｂが設けられている。これらの鍔部４５ｂにより超音波を多重反射させて超音波強度を高めつつ、伝搬液の整流効果を持たせることができる。
【００７９】
図１０（Ｃ）に示す超音波伝搬管４６の後端部４６ａは、超音波振動子１３に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状４６ｂを有している。このテーパ形状４６ｂにより超音波を収束させて超音波強度を高めることができる。
【００８０】
図１１は、変形例７による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図１１に示す超音波伝搬管４７に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４７の先端（前端部４７ｂ）には超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが設けられている。減衰体４７ａに到達した超音波は反射せずに減衰体４７ａに吸収されるため、伝搬する超音波は連続波となり、定在波分布を生じない。よって、図２５のプローブ型の超音波洗浄装置で考えられた様な振動振幅の節が存在しないため、洗浄効果の均一化が図れる。
【００８１】
図１２（Ａ）は、図１に示す超音波洗浄装置における被洗浄物及び超音波伝搬管の配置を上から視た図を示す平面図であり、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）は、変形例８〜１０による超音波伝搬管を示す平面図である。
【００８２】
図１２（Ａ）に示すように、実施形態１による超音波伝搬管１２は直線状に延びた形状を有している。これに対し、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、変形例８〜１０による超音波伝搬管４８〜５０は被洗浄物２１の中央で曲げられた形状を有している。詳細には、図１２（Ｂ）に示す超音波伝搬管４８は鋭角に曲げられており、図１２（Ｃ）に示す超音波伝搬管４９は直角に曲げられており、図１２（Ｄ）に示す超音波伝搬管５０は折り返すように曲げられている。
【００８３】
上記変形例８〜１０によれば、超音波伝搬管を種々の形状に曲げて製作できるため、設置スペースが限られる装置において設計の自由度を向上させることができる。
【００８４】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、実施形態２の変形例１１〜１３による超音波伝搬管及び被洗浄物を示す平面図である。変形例１１〜１３による超音波伝搬管５１〜５３は、伝搬液と洗浄液を共通とする超音波洗浄装置に適用されるものである。
【００８５】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、伝搬液としての洗浄液を流す超音波伝搬管５１〜５３の出口を被洗浄物２１上に配置することにより、伝搬液としての洗浄液を被洗浄物２１上に供給することができる。また、実施形態２と同様に、外部からの洗浄液供給装置を必要としない。また、超音波伝搬管の先端は任意の方向へ曲げた形で製作が可能であり、洗浄液の吐出方向を装置に合わせて決めることができる。
【００８６】
図１４（Ａ）は、実施形態１の変形例１４による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を示す断面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示す超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図である。
【００８７】
図１に示す実施形態１と同様の超音波伝搬管１２の外側に洗浄液供給管５４を配置した二重管構造とする。洗浄液供給管５４の上部には洗浄液１９を導入する導入口５４ａが設けられており、洗浄液供給管５４の下部には丸穴５４ｂ又はスリット（溝）が設けられている。導入口５４ａより洗浄液１９が洗浄液供給管５４内に導入され、洗浄液供給管５４内の洗浄液１９は丸穴５４ｂ又はスリットより被洗浄物２１上に吐出される。丸穴５４ｂ又はスリットが被洗浄物２１に近接して配置されているため、被洗浄物２１上には洗浄液供給管５４と接触する洗浄液１９からなる液膜１９ａが形成され、この液膜１９ａを通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。
【００８８】
図１４（Ｃ）は、実施形態１の変形例１５による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図であり、図１４（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
図１４（Ｃ）に示すように、洗浄液供給管５４の丸穴５４ｂ又はスリットが被洗浄物２１と距離を離して配置されている。このように配置しても超音波エネルギーの伝搬した洗浄液１９を被洗浄物に供給することができる。
【００９０】
図１５は、実施形態１の変形例１６による超音波伝搬管を示す断面図である。この超音波伝搬管５５は、内側の管５５ａと外側の管５５ｂからなる二重管構造を有している。内側の管５５ａの先端（前端部）５５ａ１は開放されており、外側の管５５ｂの先端（前端部）５５ｂ１は封止されている。外側の管５５ｂの側壁には伝搬液を排出する排出口５５ｂ２が設けられている。これにより、内側の管５５ａの先端５５ａ１から吐出する伝搬液１５を外側の管５５ｂにより回収し、この回収した伝搬液１５を外側の管５５ｂの排出口５５ｂ２より排出することができる。つまり、内側の管５５ａの先端５５ａ１から伝搬液１５と共に吐出する超音波エネルギーを照射領域である外側の管５５ｂの内側面に循環させることができ、超音波エネルギーを有効に利用することができる。また、伝搬液１５の出口は外側の管５５ｂの任意の箇所に設けることができ、装置の設置スペースに合わせて設計できる。
【００９１】
変形例１６による超音波洗浄装置は、図１に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図１５に示す超音波伝搬管５５に取り替えて実施しても良い。また、変形例１６による超音波洗浄装置は、図４に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図１５に示す超音波伝搬管５５に取り替えて実施しても良い。この場合、図４に示す継手２５は図１５に示す排出口５５ｂに取り付けられる。
【００９２】
上記変形例１６においても実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
〈浸漬式洗浄〉
（実施形態３）
図１６（Ａ）は、本発明の実施形態３による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【００９４】
この超音波洗浄装置は、洗浄液５７で満たされる洗浄槽５６を有しており、この洗浄槽５６に洗浄液５７を満たし、複数の被洗浄物としての半導体ウェーハ５９を保持したキャリア（搬送機）５８を洗浄槽５６内の洗浄液５７に浸漬させて洗浄する装置である。
【００９５】
洗浄槽５６内には、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７が２本挿入して取り付けられている。なお、本実施形態では図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を用いても良い。超音波伝搬管３７の先端（前端部）には図１１と同様の超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが取り付けられており、この減衰体４７ａは図１１に示す変形例７と同様の効果を奏する。
【００９６】
超音波伝搬管３７の基端（後端部）には超音波振動子（図示せず）が対向するように配置されており、この超音波振動子は筐体１１内に配置されている。この筐体１１には洗浄液入口６０が設けられている。
【００９７】
伝搬液としても作用する洗浄液に前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられ、この洗浄液が超音波伝搬管３７の丸穴から洗浄槽５６内に吐出され、洗浄槽５６の上部よりオーバーフローされ、このオーバーフローされた洗浄液は洗浄液回収槽回収６１によって回収される。
【００９８】
上記実施形態３によれば、キャリア５８の受台部分５８ａを避けて超音波エネルギーが半導体ウェーハ５９に供給できるように超音波伝搬管３７を配置しているので、従来の浸漬式の超音波洗浄装置のように受台部分による影の部分や気泡の発生を抑制することができる。
【００９９】
また、従来の浸漬式の超音波洗浄装置のように振動板を設ける必用がないので、排出口５６ａを洗浄槽５６の底面に設けることができ、排出時間の短縮や洗浄液を完全に排出することができる。また、新規に洗浄槽を用意しなくても、従来の浸漬式の超音波洗浄装置の洗浄槽に超音波伝搬管３７を追加することで本実施形態の超音波洗浄装置を実現することができる。
【０１００】
次に、図１６に示す超音波洗浄装置をシステム化した例について図１７を参照しつつ説明する。図１７は、実施形態３の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図であり、図１６と同一部分には同一符号を付す。
【０１０１】
図１７に示すように、伝搬液としても作用する洗浄液を供給する洗浄液供給装置６２より供給される洗浄液は溶存気体濃度調整機２２、温度調整機２３、流量計２４、洗浄液入口６０を通り、超音波伝搬管３７へ供給される。ここで、洗浄液の特性（溶存気体濃度、温度、流量）を洗浄に適した条件に設定することが可能である。
【０１０２】
超音波伝搬管３７の側面に設けられた穴から超音波エネルギーが与えらた洗浄液が吐出され、超音波エネルギーとともに洗浄液が洗浄槽５６内に供給される。洗浄槽５６内の洗浄液５７は、洗浄槽５６の上部よりオーバーフローされ、このオーバーフローされた洗浄液は洗浄液回収槽回収６１によって回収される。この回収された洗浄液は循環ポンプ２８により循環し、フィルター２９を通り再生される。この再生された洗浄液は、同様の経路である、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管３７へ供給される。
【０１０３】
発振器３０より超音波振動子へ電力が供給され、超音波振動子によって洗浄液に超音波が与えられ、超音波伝搬管３７内に満たされた洗浄液に超音波エネルギーが伝搬する。
【０１０４】
超音波伝搬管３７の側面には音圧センサ３２が取付けられており、この音圧センサ３２によって超音波伝搬管３７内を透過する超音波エネルギーが検出される。この検出された超音波エネルギーのデータはCPU３４を通して音圧計３３に送られ、音圧計３３で電圧値に変換され、CPU３４へ送られる。CPU３４へは同時に発振器３０の出力電圧値も送られており、出力電圧値に対して音圧値（超音波エネルギーの電圧値）が低い場合は、超音波エネルギーが低下したことと判断することができる。CPU３４へは、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３及び流量計２４それぞれから、洗浄液５７の特性（溶存気体濃度、温度、流量）もデータとして送られる。このデータが所定の値に達したことを確認した後に発振を開始するようにCPU３４によって制御することができる。なお、流量の低下による空作動を防ぐことができる。
【０１０５】
また、洗浄液５７を交換する場合は、洗浄槽５６内の洗浄液が排出口５６ａから排出され、ドレイン３６に排液される。
【０１０６】
洗浄液５７の種類によっては温度を70℃程度まで上げることがあり、その場合は、洗浄品質を維持するため、温度を一定に保つことが望ましい。そこで、温度調整器２３によって洗浄液５７の温度を70℃程度に保つことができる。なお、超音波振動子の動作時における温度上昇は、液温＋20℃程度である。液温70℃では、超音波振動子の温度が90℃となるが、超音波振動子の耐久温度は120℃程度であり、使用上問題はない。
【０１０７】
（変形例）
図１８は、実施形態３の変形例１７による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ａ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０８】
超音波伝搬管６３は途中で曲げられた形状で製作され、伝搬液として作用する洗浄液の入口と出口を洗浄槽の外に設けることができる。つまり、図１６に示す超音波洗浄装置では、洗浄槽５６の壁面に超音波伝搬管３７の取り付け穴を設け、この穴から超音波伝搬管３７を洗浄槽５６内に挿入しているが、変形例１７では、洗浄槽５６の壁面に超音波伝搬管の取り付け穴を設ける必要がない。従って、本変形例であれば取り付け穴のない洗浄槽にも追加が容易となる。
【０１０９】
上記変形例１７においても実施形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
図１９は、実施形態３の変形例１８による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１１１】
超音波伝搬管３７を洗浄槽５６内に多数配置することで、洗浄面積を広くすることができる。つまり、図１６に示す超音波洗浄装置では、洗浄槽５６に超音波伝搬管３７を２本配置しているが、変形例１８では、洗浄槽５６内に超音波伝搬管３７を６本配置している。
【０１１２】
上記変形例１８においても実施形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
図２０は、実施形態３の変形例１９による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１１４】
変形例１９の超音波洗浄装置は、超音波伝搬管３７を図２７（Ｂ）に示す従来の浸漬式の洗浄槽１１２に追加し、振動板１１３と併用するものである。この場合、４本の超音波伝搬管３７を受け台５８ａの近傍に配置し、受け台５８ａの近傍に超音波エネルギーが与えられた洗浄液を吐出することで、受け台５８ａ近傍に発生した気泡を取除く効果がある。
【０１１５】
〈大型基板洗浄〉
（実施形態４）
図２１は、本発明の実施形態４による大型基板を洗浄する超音波洗浄装置を示す断面図である。
【０１１６】
図２１に示す超音波洗浄装置には、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７が用いられる。なお、本実施形態では図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を用いても良い。超音波伝搬管３７の先端（前端部）には図１１と同様の超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが取り付けられており、この減衰体４７ａは図１１に示す変形例７と同様の効果を奏する。
【０１１７】
超音波伝搬管３７の基端（後端部）には超音波振動子（図示せず）が対向するように配置されており、この超音波振動子は筐体１１内に配置されている。この筐体１１には洗浄液入口６０が設けられている。
【０１１８】
伝搬液としても作用する洗浄液に前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられ、この洗浄液が超音波伝搬管３７の丸穴から被洗浄物である大型基板６４の表面に吐出される。
【０１１９】
大型基板６４は、その表面が、保持機構によって超音波伝搬管３７の側面に対向するように保持されている。この保持機構は、所定間隔で配置された複数の搬送シャフト６５と、搬送シャフト６５に取り付けられた複数の搬送ローラ６６と、搬送シャフト６５を回転させる回転機構（図示せず）とを有している。
【０１２０】
前記回転機構によって搬送シャフト６５を回転させて回転ローラ６６を回転させることにより、大型基板６４を超音波伝搬管３７に対して相対的に移動させながら、前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を、矢印のように大型基板６４の表面（洗浄面）に複数の丸穴から吐出させる。このようにして大型基板６４の表面を洗浄することができる。
【０１２１】
上記超音波洗浄装置を例えば1.5m×1.5mのサイズの大型基板６４に適用した場合、超音波伝搬管３７から吐出される洗浄液の流量を、従来の超音波洗浄装置に比べて1/5の20L/min程度に少なくすることができ、超音波振動子の重量を1/3の6kg程度に軽くすることができる。従って、超音波洗浄装置の製作や設置が従来の装置に比べて非常に容易となる。
【０１２２】
（変形例）
図２２は、実施形態４の変形例２０による超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２３】
超音波伝搬管３７の両端に超音波振動子（図示せず）を取り付けている。これにより、洗浄液に与えられる超音波エネルギーを高めることができる。
【０１２４】
上記変形例２０においても実施形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
図２３は、実施形態４の変形例２１による超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２６】
例えば1.5m×1.5m以上のサイズの大型基板６４では、実施形態４のように水平に配置すると、吐出した洗浄液の重さで大型基板がたわみ、液切れが困難となったり乾燥しにくくなるおそれがある。
【０１２７】
そこで、超音波伝搬管３７は軽量であり、縦型でも容易に設置することができるため、大型基板６４の縦型搬送を利用する。つまり、前記保持機構によって大型基板６４を傾斜させて保持して搬送する。これにより、大型基板６４における洗浄後の液切れが容易となり、乾燥しやすくすることができる。
【０１２８】
上記変形例２１においても実施形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
尚、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、実施形態及び変形例を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態１による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す超音波伝搬管及び被洗浄物の一部を拡大した断面図である。
【図３】図１に示す超音波伝搬管及び被洗浄物の一部を拡大した断面図である。
【図４】本発明の実施形態１の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図である。
【図５】純水を中の溶存気体濃度と音圧値の関係を示す図である。
【図６】（Ａ）は本発明の実施形態２による超音波洗浄装置の超音波伝搬管を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図、（Ｃ）は（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は図６に示す超音波伝搬管の変形例１を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図、（Ｃ）は（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【図８】変形例２による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図９】変形例３による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例４〜６による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１１】変形例７による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１に示す超音波洗浄装置における被洗浄物及び超音波伝搬管の配置を上から視た図を示す平面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は変形例８〜１０による超音波伝搬管を示す平面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態２の変形例１１〜１３による超音波伝搬管及び被洗浄物を示す平面図である。
【図１４】（Ａ）は実施形態１の変形例１４による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図である。
【図１５】実施形態１の変形例１６による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の実施形態３による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図である。
【図１８】実施形態３の変形例１７による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図１９】実施形態３の変形例１８による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２０】実施形態３の変形例１９による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態４による大型基板を洗浄する超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２２】実施形態４の変形例２０による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２３】実施形態４の変形例２１による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２４】従来のスポット型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２５】従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２６】図２６に示すプローブに伝搬する定在波分布を示す図である。
【図２７】（Ａ）は従来の浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１１…ケース（筐体）、１２，３７，４０，４２〜５３，５５，６３…超音波伝搬管、１２ａ，４４ａ〜４６ａ…後端部、１２ｂ，４７ｂ…前端部、１３…超音波振動子、１３ａ…円板状の振動板、１４…伝搬液給液口、１５…伝搬液、１６…ステージ、１７…回転支持部、１８…洗浄液供給ノズル、１９，５７…洗浄液、２０…伝搬液供給装置、２１…被洗浄物、２２…溶存気体濃度調整器、２３…温度調整器、２４…流量計、２５…継手、２６…排液チューブ、２７…伝搬液回収槽、２８…循環ポンプ、２９…フィルター、３０…発振器、３２…音圧センサ、３３…音圧計、３４…CPU、３５…洗浄液回収槽、３６…ドレイン、３８…丸穴、３９…洗浄液、３９ａ…膜液、４１…スリット（溝）、４２ａ，４２ｂ…管壁、４４ｂ，４５ｂ…鍔部、４６ｂ…テーパ形状、４７ａ…減衰体、５４…洗浄液供給管、５４ａ…導入口、５４ｂ…丸穴、５５ａ…内側の管、５５ｂ…外側の管、５５ａ１…先端（前端部）、５５ｂ１…先端（前端部）、５５ｂ２…排出口、５６…洗浄槽、５６ａ…排出口、５８…キャリア（搬送機）、５８ａ…受台部分、５９…半導体ウェーハ、６０…洗浄液入口、６１…洗浄液回収槽回収、６２…洗浄液供給装置、６４…大型基板、６５…搬送シャフト、６６…搬送ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置、浸漬式の超音波洗浄装置及び大型基板を洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〈枚葉式スピン洗浄〉
図２４は、従来のスポット型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。この超音波洗浄装置は、半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物１０１を洗浄する装置である。この装置は、被洗浄物１０１の全面を洗浄するために、被洗浄物１０１を回転(スピン)させる機構（図示せず）と、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子１０３と、この超音波振動子１０３へ洗浄液を供給する洗浄液供給口１０５と、超音波エネルギーが与えられた洗浄液１０２を被洗浄物１０１にスポット的に噴出させるノズル１０４と、このノズル１０４を揺動する機構（図示せず）とを有している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上述したように図２４に示す超音波洗浄装置では、超音波照射域が一点（スポット）であるため、被洗浄物１０１上の全面を洗浄するためには、ノズル１０４を揺動する機構が必要であった。また、被洗浄物である基板が大型になるほど揺動に要する時間がかかり、装置の洗浄時間の短縮化に対応できないといった問題があった。
【０００４】
また、ノズル１０４と被洗浄物１０１との距離を短くするため、被洗浄物１０１上の近傍にノズル１０４を設置する必要があり、作業性が悪いという問題があった。また、ノズル１０４の設置スペースが限られるため、複数のノズルを設置することは困難である。
【０００５】
また、洗浄液には、純水や純水に洗浄効果を高める気体（窒素、水素、ヘリウム、オゾン等）や静電気防止作用のある気体（二酸化炭素）を添加した機能水の他、微粒子除去を目的としたアンモニア過酸化水素水、エッチング作用のある希フッ酸、レジスト膜除去のための剥離液などが使用される。これらの洗浄液は超音波振動子１０３の内部を通過するため、接液部である筐体１０６、振動板、ノズル１０４、パッキンには洗浄液に耐性のある部材を選択する必要がある。また部材からの汚染を防ぐために、各部材の清浄度を維持する必要がある。
【０００６】
図２５は、従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。この超音波洗浄装置は、半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物１０１を洗浄する装置である。この装置は、被洗浄物１０１の全面を洗浄するために、被洗浄物１０１を回転(スピン)させる機構（図示せず）と、被洗浄物１０１の表面に洗浄液１０２を供給する洗浄液供給ノズル１０７と、被洗浄物１０１の表面に供給された洗浄液１０２に接触させるプローブ１０８と、このプローブ１０８に熱伝導部材１０９を介して超音波エネルギーを与える超音波振動子１０３と、熱伝導部材１０９を冷却する冷媒を供給する冷媒供給口１１０及び冷媒排出口１１１とを有している（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
上述した図２５に示す超音波洗浄装置では、超音波照射域はプローブ１０８に沿った線上であるため、被洗浄物１０１上の全面を洗浄するために要する時間が一点（スポット）に比較して大幅に短縮化できる。また、プローブ１０８を揺動する機構を必要としないため、プローブ１０８の設置に必要なスペースを小さくすることができる。
【０００８】
また、接液部がプローブ１０８のみであるため、プローブ１０８のみに洗浄液１０２に耐性のある部材を選択すればよい。プローブ１０８は石英などの不活性な非汚染物質からなり、容易に接液部からの汚染を防ぐことができる。
【０００９】
また、石英などの固体で密度の高い材料で形成されるプローブ１０８を振動させるには振動素子に音響的に大きな負荷がかかり、多量の発熱を伴う。そのため、このようなプローブ型の超音波洗浄装置では、超音波振動子１０３とプローブ１０８の冷却のため、熱伝導部材１０９を介してプローブ１０８にエネルギーを伝搬する。そして熱伝導部材１０９を効率よく冷却するため、熱伝導部材１０９を通過する冷媒の循環が必要となる。
【００１０】
また、超音波振動子１０３の駆動によりプローブ１０８が振動した際、図２６に示すように、プローブ１０８中には定在波分布が生じる。定在波分布の波長λは、プローブ１０８中の音速Vと作動周波数Fから、λ=V／Fより計算できる。プローブ材質が石英の場合、音速V=6000m/sとなり、作動周波数F =1MHzでは波長λ=6mmとなる。
【００１１】
プローブ１０８中の音速Vと作動周波数Fには温度特性があるため、プローブ１０８中の定在波分布を維持するには、プローブ１０８と超音波振動子１０３の温度を一定にする必要がある。従って、冷媒による冷却温度制御を行う必要がある。
【００１２】
また、定在波分布を形成するためには、プローブ長をλ/2の整数倍で設計する必要がある。わずかでもプローブ長が変わると定在波分布が形成されないため、超音波振動子１０３を駆動した場合に所定の振動振幅が得られない。従って、正確なプローブ長の寸法でプローブ１０８を製作する必要がある。
【００１３】
また、図２６に示す変位振幅の腹の位置では洗浄効果が得られるが、節の位置では洗浄効果が低減する。節と節の間隔はλ/2=3mmとなり、3mmの間隔で洗浄効果が低減する。
【００１４】
また、図２５に示す超音波洗浄装置では、プローブ１０８の長さを、被洗浄物１０１の半径程度まで長くする必要がある。このため、被洗浄物１０１の大口径化に対応するにはプローブ１０８の長さもそれに応じて長くする必要がある。例えば200mmウエーハではプローブ１０８の長さが100mm程度必要になるが、300mmウエーハではプローブ１０８の長さが150mm程度必要となる。しかし、駆動できるプローブ長には限界があり、プローブがある程度の長さに達すると超音波振動子にかかる音響的な負荷により駆動できなくなる。従って、300mmウエーハより大口径化した場合、図２５の超音波洗浄装置で対応するのは困難と考えられる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２８９８０７号公報（図１）
【特許文献２】特許第３４９３４９２号公報（第１図）
【００１６】
〈浸漬式洗浄〉
図２７（Ａ）は、従来の浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【００１７】
この超音波洗浄装置は半導体ウェーハの浸漬式洗浄で用いられている一般的な洗浄槽を有しており、この洗浄槽は底面に超音波振動子１１３が設置された外槽（図示せず）の上に洗浄液で満たされた内槽１１２を置いた、間接洗浄構造となっている。洗浄液入口１１４ａより噴流パイプ１１４に洗浄液を導入し、この導入した洗浄液を矢印のように噴流パイプ１１４の側面より内槽１１２内に吐出し、内槽１１２の上部よりオーバーフローさせる。
【００１８】
内槽１１２内に設置される被洗浄物１１５としてのウェーハは、搬送のためにキャリア（搬送機）１１６に支持されている。超音波エネルギーは底面より照射されるが、キャリア１１６の下部の受台部分１１６ａに超音波エネルギーが当たり、ウェーハに到達しない影の部分ができたり、洗浄に好ましくない影響を及ぼす気泡が発生するという問題があった。
【００１９】
また、洗浄槽底面に超音波振動子１１３が設置されているため、洗浄液の排液口１１２ａを内槽１１２の側面に設ける必要があった。側面に排液口１１２ａを設けた場合、洗浄液の排出に時間を要したり、洗浄液が内槽１１２から完全に排出できないといった問題があった。
【００２０】
〈大型基板洗浄〉
FPDや太陽電池用の基板サイズは大型化しており、基板サイズは例えば2.8m×3.5mにおよぶ。従来、1m×1mまでのサイズの基板であれば、基板を水平に配置し、この基板にUSシャワーと呼ばれる超音波振動子より超音波エネルギーが与えられた洗浄液を吐出する。これにより、基板を洗浄液で洗浄している。
【００２１】
しかし、基板サイズが大きくなり、例えば1.5m×1.5m基板で上記のような洗浄方法を考えると、基板に供給する洗浄液は100L/minを超える大流量が必要で、振動子重量は18kgに達し、その結果、洗浄装置の製作や設置が非常に困難となる。従って、上記のような洗浄方法による洗浄装置では、1m×1mを超える基板サイズに対応できないといった問題があった。
【００２２】
また、1.5m×1.5m以上のサイズの基板を水平に配置すると、吐出した洗浄液の重さで基板がたわみ、液切れが困難となったり乾燥しにくくなることが予想される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述したように、従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置及び大型基板を洗浄する超音波洗浄装置では、被洗浄物の洗浄面の大径化に対応するのが困難である。そこで、被洗浄物の洗浄面の大径化に容易に対応できる超音波洗浄装置が求められている。
【００２４】
また、従来の浸漬式の超音波洗浄装置では、キャリア１１６に支持された被洗浄物１１５を洗浄槽５６に浸漬させ、超音波エネルギーを洗浄槽の底面より照射しているため、キャリア１１６の下部の受台部分１１６ａに超音波エネルギーが当たり、被洗浄物に到達しないという問題があった。そこで、このような問題が発生しないような新たな超音波洗浄装置が求められている。
【００２５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、上述した課題のいずれかを解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする。
【００２７】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を超音波伝搬管に流すことにより、被洗浄物の洗浄面に供給された洗浄液に前記超音波伝搬管の側面を介して超音波エネルギーが与えられる。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００２８】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に伝搬液を供給する伝搬液供給装置と、前記伝搬液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記超音波伝搬管の他方端から排出される伝搬液を回収する伝搬液回収槽と、前記伝搬液回収槽内の伝搬液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することも可能である。
【００２９】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられ、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする。
【００３０】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を超音波伝搬管に流し、この超音波伝搬管の側壁に設けたスリット又は複数の穴から前記洗浄液を被洗浄物の洗浄面に吐出する。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００３１】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から前記洗浄面に前記洗浄液を吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることも可能である。
【００３２】
本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の外側に、該超音波伝搬管を覆うように配置された洗浄液供給管と、
前記洗浄液供給管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記洗浄液供給管に設けられた、洗浄液が導入される導入口と、
前記洗浄液供給管の側壁に設けられ、前記導入口から導入された洗浄液を前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする。
【００３３】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を超音波伝搬管に流すことにより、洗浄液供給管に導入された洗浄液に前記超音波伝搬管の側面を介して超音波エネルギーが与えられる。そして、超音波エネルギーが与えられた洗浄液が前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液を被洗浄物の洗浄面に吐出する。これにより、前記被洗浄物の洗浄面を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００３４】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記洗浄液供給管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から洗浄液を前記洗浄面に吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることも可能である。
【００３５】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端には単数又は複数の鍔部が設けられていることが好ましい。
【００３６】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端は前記超音波振動子に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状を有していることが好ましい。
【００３７】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の他方端には超音波エネルギーを吸収する減衰体が設けられていることも可能である。
【００３８】
本発明に係る超音波洗浄装置は、伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管であって、内側の管と外側の管の二重管構造とされ、前記伝搬液が前記内側の管の一方端から導入され、前記内側の管の他方端から吐出され、前記吐出された伝搬液が前記外側の管の内側面を通って前記外側の管の側面から排出される超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、前記外側の管の外側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記伝搬液が純水であり、前記純水中の溶存気体濃度が2〜4.5ppmに調整されていることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄槽内の洗浄液に被洗浄物を浸漬させて洗浄する超音波洗浄装置において、
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備し、
前記超音波伝搬管が前記洗浄槽内に挿入されており、
前記洗浄槽内に前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液が吐出されることを特徴とする。
【００４１】
上記超音波洗浄装置によれば、超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を超音波伝搬管に流し、この超音波伝搬管の側壁に設けたスリット又は複数の穴から前記洗浄液を洗浄槽内に吐出する。これにより、前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬させた被洗浄物を前記洗浄液と前記超音波エネルギーによって洗浄することができる。
【００４２】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記洗浄液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記洗浄装置の上部からオーバーフローされる洗浄液を回収する洗浄液回収槽と、前記洗浄液回収槽内の洗浄液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することも可能である。
【００４３】
本発明に係る超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側面に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
前記スリット又は複数の穴に対向するように被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させる移動機構と、
を具備し、
前記移動機構によって前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させながら前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を前記被洗浄物に前記スリット又は複数の穴から吐出させることにより前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明に係る超音波洗浄装置において、前記保持機構によって前記被洗浄物を傾斜させて保持することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
〈枚葉式スピン洗浄〉
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による超音波洗浄装置を示す断面図である。図２及び図３は、図１に示す超音波伝搬管１２及び被洗浄物２１の一部を拡大した断面図である。
【００４６】
図１に示す超音波洗浄装置はケース（筐体）１１を有しており、該ケース１１の先端部には超音波伝搬管１２が取り付けられている。この超音波伝搬管１２の材質は石英などの不活性な非汚染物質からなり、容易に接液部からの汚染を防ぐことができる。フッ酸を含む溶液は石英をエッチングする作用があるため、フッ酸を含む溶液を洗浄液として使用する場合は、超音波伝搬管１２の材質としてサファイヤ、炭化珪素、高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用しても良いし、また炭化珪素や高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、フッ素樹脂のＰＦＡなど、フッ酸溶液に耐える物質で石英をコーティングしたものを使用しても良いし、石英やサファイヤおよび炭化珪素は衝撃に弱く、高価であるため、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼を使用しても良い。超音波伝搬管をステンレス鋼によって作製し、耐薬品性の問題や金属汚染の溶出が起こることが懸念される場合は、超音波伝搬管に電解研磨や表面改質処理を施すことも可能である。
また、ケース１１内には、超音波伝搬管１２の後端部１２ａに対向して円板状の超音波振動子１３が配置されている。この超音波振動子１３は一体構成により円板状の振動板１３ａを有しており、この振動板１３ａの表面が超音波振動子１３の振動面として超音波伝搬管１２の後端部１２ａに対向している。また、ケース１１の側面には超音波を伝搬させる伝搬液１５を供給するための伝搬液給液口１４が形成されており、伝搬液１５には例えば室温の純水などが用いられることが好ましい。
【００４７】
また、この超音波洗浄装置は半導体ウェーハなどのように平らな平面を有する被洗浄物２１を保持するステージ１６を有しており、このステージ１６の下部には回転支持部１７が取り付けられている。この回転支持部１７には、該回転支持部１７を回転させる回転機構（図示せず）が取り付けられている。
【００４８】
ステージ１６の上方には洗浄液１９を供給する洗浄液供給ノズル１８が配置されており、この洗浄液供給ノズル１８によって被洗浄物２１の表面に洗浄液１９が供給されるようになっている。被洗浄物２１の表面に供給された洗浄液１９には超音波伝搬管１２が接触するようになっている。つまり、超音波伝搬管１２は、被洗浄物２１の表面上の液膜（洗浄液）１９に接触する高さに配置され、被洗浄物２１の一方の外周から他方の外周へ延ばされている。超音波伝搬管１２の前端部１２ｂは、前記他方の外周の外側に配置されており、前端部１２ｂから伝搬液１５が排出されるようになっている。
【００４９】
次に、図１に示す超音波洗浄装置の動作について説明する。
ステージ１６上に被洗浄物２１を保持し、ステージ１６を回転させることで被洗浄物２１を回転させながら、洗浄液供給ノズル１８から洗浄液１９を被洗浄物２１の表面に供給する。また、伝搬液給液口１４からケース１１の内部の超音波振動子１３に伝搬液を供給し、超音波振動子１３によって超音波が与えられた伝搬液１５を超音波伝搬管１２の後端部１２ａから前端部１２ｂに向けて流し、開放端である前端部１２ｂから伝搬液１５を排出する。
【００５０】
図２に示すように超音波伝搬管１２の内部に流される伝搬液１５である純水中を伝搬する超音波の波長λは、純水中の音速V=1500m/sと作動周波数F=1MHzから、λ=V／Fより求まり、これを計算すると波長λ=1.5mmとなる。この超音波は超音波伝搬管１２内で反射を繰返し、伝搬していくが、一部は超音波伝搬管１２を透過し、洗浄液１９中を伝搬し、被洗浄物２１に到達する。これにより、被洗浄物２１の表面は超音波及び洗浄液１９によって洗浄される。
【００５１】
上記実施形態１では、伝搬液１５は、超音波振動を伝搬させるとともに、超音波振動子１３からの熱を取り除く冷媒としても作用する。このため、効率よく冷却が行われ、超音波振動子１３に大きなエネルギーを入れても発熱しないため、温度特性をもつ伝搬液１５中の音速Vや作動周波数Fを容易に一定に保つことができる。
【００５２】
また、超音波伝搬管１２の先端（前端部１２ｂ）は開放端としているため、図３に示すように、伝搬液１５中を伝搬する超音波は連続波となり、定在波分布を生じない。よって、図２５のプローブ型の超音波洗浄装置で考えられた様な振動振幅の節が存在しないため、洗浄効果の均一化が図れる。また、超音波伝搬管の長さを正確に決める必要がないため、プローブ型の超音波洗浄装置に比べて装置の製造が容易になる。
【００５３】
また、被洗浄物２１の大口径化に対応するため、超音波伝搬管１２を長くした場合でも、伝搬液１５の長さも同様に長くなるが、伝搬液１５である純水の振動子にかかる音響的な負荷にほとんど変化がない。よって、駆動できる超音波伝搬管の長さに限界はなく、被洗浄物２１の大口径化に容易に対応できる。
【００５４】
また、上記実施形態１では、超音波照射域は超音波伝搬管１２に沿った線上であるため、被洗浄物２１上の全面を洗浄するために要する時間を、図２４に示す超音波洗浄装置の一点（スポット）に比較して大幅に短縮化することができる。また、超音波伝搬管１２を揺動する機構を必要とせず、スペースをとらずに超音波伝搬管１２及びケース１１を設置できるという利点がある。
【００５５】
また、接液部は超音波伝搬管１２のみであり、超音波伝搬管１２のみに洗浄液１９に耐性のある部材を選択すればよい。また、超音波伝搬管１２のみ清浄度を保てば容易に部材からの汚染を防ぐことができる。
【００５６】
また、上記実施形態１の超音波洗浄装置では、超音波振動子１３から伝搬液１５に超音波振動を与え、伝搬液１５には室温の純水などが用いられ、純水の密度は約1000kg/m3で図２５に示すプローブ１０８を形成する石英の密度2200kg/m3に比較して小さい。よって、超音波振動子１３にかかる音響的な負荷を図２５に示す装置に比べて小さくでき、超音波振動子１３の発熱を少なくすることができる。
【００５７】
また、図２５に示す従来のプローブ型の超音波洗浄装置と本実施形態の超音波洗浄装置とでは下記のように明確な差異があります。
図２５に示す超音波洗浄装置は、超音波振動子１０３から熱伝導部材１０９を介して石英などの固体で密度の高いプローブ１０８を振動させ、プローブ自体が定在波分布を持つ振動体となり、プローブ１０８に接した液膜（洗浄液）１０２に超音波エネルギーを与え、液膜１０２がエネルギー伝搬経路となり、被洗浄物に超音波エネルギーが供給される装置である。
これに対し、本実施形態の超音波洗浄装置は、超音波振動子１３からの超音波振動エネルギーが超音波伝搬管１２内の伝搬液１５に伝搬し、この伝搬液１５内の超音波は超音波伝搬管１２内で反射を繰り返して伝搬していくが、一部が超音波伝搬管１２を透過して洗浄液１９に伝搬して被洗浄物２１に到達して洗浄される装置である。従って、超音波伝搬管１２中に満たされた伝搬液１５は、超音波振動子１３からの超音波エネルギーの伝搬経路であるが、振動体ではない。超音波伝搬管１２は、伝搬液１５を保持し、伝搬経路を形成する役割を持つが、振動体ではない。
【００５８】
なお、洗浄液１９には洗浄対象である被洗浄物２１によって種々の洗浄液を用いることが可能であり、例えば、純水や純水に洗浄効果を高める気体（窒素、水素、ヘリウム、オゾン等）や静電気防止作用のある気体（二酸化炭素）を添加した機能水の他、微粒子除去を目的としたアンモニア過酸化水素水、エッチング作用のある希フッ酸、塩化カリウム（ＫＯＨ）、レジスト膜除去のための剥離液などを使用することが可能である。
【００５９】
次に、図１に示す超音波洗浄装置をシステム化した例について図４を参照しつつ説明する。図４は、実施形態１の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付す。
【００６０】
図４に示すように、伝搬液供給装置２０より供給される伝搬液は溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管１２へ供給される。ここで、伝搬液１５の特性（溶存気体濃度、温度、流量）を洗浄に適した条件に設定することが可能である。
【００６１】
超音波伝搬管１２の先端（前端部１２ｂ）には継手２５および排液チューブ２６が取付けられている。これにより、伝搬液１５は伝搬液回収槽２７まで運ばれる。この伝搬液回収槽２７に回収された伝搬液１５は、循環ポンプ２８により循環させることができる。循環ポンプ２８を通った伝搬液１５はフィルター２９を通って再生される。この再生された伝搬液１５は、同様の経路である、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管１２へ供給される。
【００６２】
発振器３０より超音波振動子へ電力が供給され、超音波振動子によって伝搬液に超音波が与えられ、超音波伝搬管１２内に満たされた伝搬液１５に超音波エネルギーが伝搬する。
【００６３】
洗浄液供給装置より供給される洗浄液は超音波伝搬管１２上、もしくは被洗浄物２１上に供給され、被洗浄物２１上には超音波伝搬管１２と接触する液膜（洗浄液）１９が形成される。この際、ステージ１６とともに被洗浄物２１が回転している。超音波伝搬管１２を透過した超音波エネルギーは洗浄液１９中を伝搬し、被洗浄物２１に到達する。これにより、被洗浄物２１の表面は超音波及び洗浄液１９によって洗浄される。洗浄後の洗浄液１９は、洗浄液回収槽３５で回収され、ドレイン３６に排液される。
【００６４】
超音波伝搬管１２の側面には音圧センサ３２が取付けられており、この音圧センサ３２によって超音波伝搬管１２内を透過する超音波エネルギーが検出される。この検出された超音波エネルギーのデータはCPU３４を通して音圧計３３に送られ、音圧計３３で電圧値に変換され、CPU３４へ送られる。CPU３４へは同時に発振器３０の出力電圧値も送られており、出力電圧値に対して音圧値（超音波エネルギーの電圧値）が低い場合は、超音波エネルギーが低下したことと判断することができる。CPU３４へは、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３及び流量計２４それぞれから、伝搬液１５の特性（溶存気体濃度、温度、流量）もデータとして送られる。このデータが所定の値に達したことを確認した後に発振を開始するようにCPU３４によって制御することができる。これにより、特に流量の低下による空作動を防ぐことができる。
【００６５】
洗浄液１９の種類によっては温度を70℃程度まで上げることがあり、その場合は、洗浄品質を維持するため、温度を一定に保つことが望ましい。そこで、温度調整器２３によって伝搬液１５の温度を70℃程度に上げることで、超音波伝搬管１２に接触する洗浄液１５の温度低下を防ぐことができる。なお、超音波振動子の動作時における温度上昇は、液温＋20℃程度である。液温70℃では、超音波振動子の温度が90℃となるが、超音波振動子の耐久温度は120℃程度であり、使用上問題はない。
【００６６】
図５は、純水中の溶存気体濃度と音圧値（超音波エネルギーの電圧値）の関係を示す図である。伝搬液である純水中に溶存する気体濃度は通常、溶存酸素濃度で7〜8ppm程度であるが、図５に示すように、高い音圧値の得られる2〜4.5ppm（より好ましくは 2〜3ppm）に溶存酸素濃度を調整することで、高い洗浄効果を得ることができる。従って、図４に示す超音波洗浄装置では、伝搬液の純水中の溶存酸素濃度を2〜3ppmに調整するように、CPU３４によって溶存気体濃度調整器２２を制御することが好ましい。
【００６７】
（実施形態２）
図６（Ａ）は、本発明の実施形態２による超音波洗浄装置の超音波伝搬管を示す断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物２１上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【００６８】
図１に示す実施形態１の超音波洗浄装置では、伝搬液１５と洗浄液１９を分ける構成であるのに対し、実施形態２の超音波洗浄装置では、伝搬液として洗浄液が使用され、伝搬液と洗浄液が共通とされる構成である。つまり、実施形態２による超音波洗浄装置は、図１に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図６に示す超音波伝搬管３７に取り替え、且つ洗浄液供給ノズル１８を無くしたものである。
【００６９】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、超音波伝搬管３７の側面には一列に並んだ丸穴３７が設けられており、図６（Ｃ）に示すように、超音波洗浄装置における被洗浄物２１上には超音波伝搬管３７が近接して配置されている。超音波伝搬管３７には超音波エネルギーが与えられた伝搬液としての洗浄液３９が流され、この洗浄液３９は丸穴３８から被洗浄物２１上に吐出される。即ち、超音波エネルギーは洗浄液３９と共に丸穴３８から被洗浄物２１上に吐出される。これにより、被洗浄物２１上には超音波伝搬管３７と接触する洗浄液３９からなる液膜３９ａが形成され、この液膜３９ａを通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。
【００７０】
上記実施形態２においても実施形態１と同様の効果を得ることができる。
また、伝搬液として洗浄液を使用するため、洗浄液を供給する装置を伝搬液供給装置と別に設ける必要がない。
【００７１】
（変形例）
図７（Ａ）は、図６に示す超音波伝搬管の変形例１を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物２１上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【００７２】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、超音波伝搬管４０の側面には一本の線上に形成されたスリット（溝）４１が設けられており、図７（Ｃ）に示すように、超音波洗浄装置における被洗浄物２１上には超音波伝搬管４０が図６（Ｃ）に比べて距離を離して配置されている。超音波伝搬管４０には超音波エネルギーが与えられた伝搬液としての洗浄液３９が流され、この洗浄液３９はスリット４１から被洗浄物２１上に吐出される。これにより、洗浄液３９を通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。この際、超音波伝搬管４０と被洗浄物２１とを図６（Ｃ）に比べて離して配置しているため、超音波伝搬管４０が被洗浄物２１上の洗浄液３９からなる液膜に接触することがない。
【００７３】
上記変形例１においても上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。
また、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７を図７（Ｃ）に示すように液膜に接触しないように配置しても良いし、図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を図６（Ｃ）に示すように液膜に接触するように配置しても良い。
【００７４】
図８は、変形例２による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図８に示す超音波伝搬管４２に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４２は、超音波を透過する厚さからなる管壁４２ａと、超音波を透過しない厚さからなる管壁４２ｂとを有している。これにより、超音波伝搬管４２において超音波が透過する領域と透過しない領域が設けられる。
【００７５】
図９は、変形例３による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図９に示す超音波伝搬管４３に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４３は、超音波を透過する密度を有する材料で構成された管４３ａと、この管４３ａの一部を被覆した被覆管４３ｂとを有し、この被覆管４３ｂは超音波を透過しない密度を有する材料で構成されている。
【００７６】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例４〜６による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図１０（Ａ）〜（Ｃ）それぞれに示す超音波伝搬管４４〜４６に変更して実施しても良い。これらの超音波伝搬管４４〜４６は、それぞれの先端（後端部４４ａ〜４６ａ）が、超音波伝搬管の外径よりも大きい径を持つ超音波振動子１３に対して超音波エネルギーを効率よく伝搬させる形状を持っている。
【００７７】
図１０（Ａ）に示す超音波伝搬管４４の後端部４４ａには、超音波振動子１３に対向するように鍔部４４ｂが設けられている。この鍔部４４ｂにより超音波を多重反射させて超音波強度を高めることができる。
【００７８】
図１０（Ｂ）に示す超音波伝搬管４５の後端部４５ａには、超音波振動子１３に対向するように複数の鍔部４５ｂが設けられている。これらの鍔部４５ｂにより超音波を多重反射させて超音波強度を高めつつ、伝搬液の整流効果を持たせることができる。
【００７９】
図１０（Ｃ）に示す超音波伝搬管４６の後端部４６ａは、超音波振動子１３に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状４６ｂを有している。このテーパ形状４６ｂにより超音波を収束させて超音波強度を高めることができる。
【００８０】
図１１は、変形例７による超音波伝搬管を示す断面図である。実施形態１，２及び変形例１それぞれにおける超音波伝搬管を、図１１に示す超音波伝搬管４７に変更して実施しても良い。この超音波伝搬管４７の先端（前端部４７ｂ）には超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが設けられている。減衰体４７ａに到達した超音波は反射せずに減衰体４７ａに吸収されるため、伝搬する超音波は連続波となり、定在波分布を生じない。よって、図２５のプローブ型の超音波洗浄装置で考えられた様な振動振幅の節が存在しないため、洗浄効果の均一化が図れる。
【００８１】
図１２（Ａ）は、図１に示す超音波洗浄装置における被洗浄物及び超音波伝搬管の配置を上から視た図を示す平面図であり、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）は、変形例８〜１０による超音波伝搬管を示す平面図である。
【００８２】
図１２（Ａ）に示すように、実施形態１による超音波伝搬管１２は直線状に延びた形状を有している。これに対し、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、変形例８〜１０による超音波伝搬管４８〜５０は被洗浄物２１の中央で曲げられた形状を有している。詳細には、図１２（Ｂ）に示す超音波伝搬管４８は鋭角に曲げられており、図１２（Ｃ）に示す超音波伝搬管４９は直角に曲げられており、図１２（Ｄ）に示す超音波伝搬管５０は折り返すように曲げられている。
【００８３】
上記変形例８〜１０によれば、超音波伝搬管を種々の形状に曲げて製作できるため、設置スペースが限られる装置において設計の自由度を向上させることができる。
【００８４】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、実施形態２の変形例１１〜１３による超音波伝搬管及び被洗浄物を示す平面図である。変形例１１〜１３による超音波伝搬管５１〜５３は、伝搬液と洗浄液を共通とする超音波洗浄装置に適用されるものである。
【００８５】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、伝搬液としての洗浄液を流す超音波伝搬管５１〜５３の出口を被洗浄物２１上に配置することにより、伝搬液としての洗浄液を被洗浄物２１上に供給することができる。また、実施形態２と同様に、外部からの洗浄液供給装置を必要としない。また、超音波伝搬管の先端は任意の方向へ曲げた形で製作が可能であり、洗浄液の吐出方向を装置に合わせて決めることができる。
【００８６】
図１４（Ａ）は、実施形態１の変形例１４による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を示す断面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示す超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図である。
【００８７】
図１に示す実施形態１と同様の超音波伝搬管１２の外側に洗浄液供給管５４を配置した二重管構造とする。洗浄液供給管５４の上部には洗浄液１９を導入する導入口５４ａが設けられており、洗浄液供給管５４の下部には丸穴５４ｂ又はスリット（溝）が設けられている。導入口５４ａより洗浄液１９が洗浄液供給管５４内に導入され、洗浄液供給管５４内の洗浄液１９は丸穴５４ｂ又はスリットより被洗浄物２１上に吐出される。丸穴５４ｂ又はスリットが被洗浄物２１に近接して配置されているため、被洗浄物２１上には洗浄液供給管５４と接触する洗浄液１９からなる液膜１９ａが形成され、この液膜１９ａを通して超音波エネルギーが被洗浄物２１に供給されながら洗浄される。
【００８８】
図１４（Ｃ）は、実施形態１の変形例１５による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図であり、図１４（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
図１４（Ｃ）に示すように、洗浄液供給管５４の丸穴５４ｂ又はスリットが被洗浄物２１と距離を離して配置されている。このように配置しても超音波エネルギーの伝搬した洗浄液１９を被洗浄物に供給することができる。
【００９０】
図１５は、実施形態１の変形例１６による超音波伝搬管を示す断面図である。この超音波伝搬管５５は、内側の管５５ａと外側の管５５ｂからなる二重管構造を有している。内側の管５５ａの先端（前端部）５５ａ１は開放されており、外側の管５５ｂの先端（前端部）５５ｂ１は封止されている。外側の管５５ｂの側壁には伝搬液を排出する排出口５５ｂ２が設けられている。これにより、内側の管５５ａの先端５５ａ１から吐出する伝搬液１５を外側の管５５ｂにより回収し、この回収した伝搬液１５を外側の管５５ｂの排出口５５ｂ２より排出することができる。つまり、内側の管５５ａの先端５５ａ１から伝搬液１５と共に吐出する超音波エネルギーを照射領域である外側の管５５ｂの内側面に循環させることができ、超音波エネルギーを有効に利用することができる。また、伝搬液１５の出口は外側の管５５ｂの任意の箇所に設けることができ、装置の設置スペースに合わせて設計できる。
【００９１】
変形例１６による超音波洗浄装置は、図１に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図１５に示す超音波伝搬管５５に取り替えて実施しても良い。また、変形例１６による超音波洗浄装置は、図４に示す超音波洗浄装置の超音波伝搬管１２を図１５に示す超音波伝搬管５５に取り替えて実施しても良い。この場合、図４に示す継手２５は図１５に示す排出口５５ｂに取り付けられる。
【００９２】
上記変形例１６においても実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
〈浸漬式洗浄〉
（実施形態３）
図１６（Ａ）は、本発明の実施形態３による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【００９４】
この超音波洗浄装置は、洗浄液５７で満たされる洗浄槽５６を有しており、この洗浄槽５６に洗浄液５７を満たし、複数の被洗浄物としての半導体ウェーハ５９を保持したキャリア（搬送機）５８を洗浄槽５６内の洗浄液５７に浸漬させて洗浄する装置である。
【００９５】
洗浄槽５６内には、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７が２本挿入して取り付けられている。なお、本実施形態では図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を用いても良い。超音波伝搬管３７の先端（前端部）には図１１と同様の超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが取り付けられており、この減衰体４７ａは図１１に示す変形例７と同様の効果を奏する。
【００９６】
超音波伝搬管３７の基端（後端部）には超音波振動子（図示せず）が対向するように配置されており、この超音波振動子は筐体１１内に配置されている。この筐体１１には洗浄液入口６０が設けられている。
【００９７】
伝搬液としても作用する洗浄液に前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられ、この洗浄液が超音波伝搬管３７の丸穴から洗浄槽５６内に吐出され、洗浄槽５６の上部よりオーバーフローされ、このオーバーフローされた洗浄液は洗浄液回収槽回収６１によって回収される。
【００９８】
上記実施形態３によれば、キャリア５８の受台部分５８ａを避けて超音波エネルギーが半導体ウェーハ５９に供給できるように超音波伝搬管３７を配置しているので、従来の浸漬式の超音波洗浄装置のように受台部分による影の部分や気泡の発生を抑制することができる。
【００９９】
また、従来の浸漬式の超音波洗浄装置のように振動板を設ける必用がないので、排出口５６ａを洗浄槽５６の底面に設けることができ、排出時間の短縮や洗浄液を完全に排出することができる。また、新規に洗浄槽を用意しなくても、従来の浸漬式の超音波洗浄装置の洗浄槽に超音波伝搬管３７を追加することで本実施形態の超音波洗浄装置を実現することができる。
【０１００】
次に、図１６に示す超音波洗浄装置をシステム化した例について図１７を参照しつつ説明する。図１７は、実施形態３の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図であり、図１６と同一部分には同一符号を付す。
【０１０１】
図１７に示すように、伝搬液としても作用する洗浄液を供給する洗浄液供給装置６２より供給される洗浄液は溶存気体濃度調整機２２、温度調整機２３、流量計２４、洗浄液入口６０を通り、超音波伝搬管３７へ供給される。ここで、洗浄液の特性（溶存気体濃度、温度、流量）を洗浄に適した条件に設定することが可能である。
【０１０２】
超音波伝搬管３７の側面に設けられた穴から超音波エネルギーが与えらた洗浄液が吐出され、超音波エネルギーとともに洗浄液が洗浄槽５６内に供給される。洗浄槽５６内の洗浄液５７は、洗浄槽５６の上部よりオーバーフローされ、このオーバーフローされた洗浄液は洗浄液回収槽回収６１によって回収される。この回収された洗浄液は循環ポンプ２８により循環し、フィルター２９を通り再生される。この再生された洗浄液は、同様の経路である、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３、流量計２４を通り、超音波伝搬管３７へ供給される。
【０１０３】
発振器３０より超音波振動子へ電力が供給され、超音波振動子によって洗浄液に超音波が与えられ、超音波伝搬管３７内に満たされた洗浄液に超音波エネルギーが伝搬する。
【０１０４】
超音波伝搬管３７の側面には音圧センサ３２が取付けられており、この音圧センサ３２によって超音波伝搬管３７内を透過する超音波エネルギーが検出される。この検出された超音波エネルギーのデータはCPU３４を通して音圧計３３に送られ、音圧計３３で電圧値に変換され、CPU３４へ送られる。CPU３４へは同時に発振器３０の出力電圧値も送られており、出力電圧値に対して音圧値（超音波エネルギーの電圧値）が低い場合は、超音波エネルギーが低下したことと判断することができる。CPU３４へは、溶存気体濃度調整器２２、温度調整器２３及び流量計２４それぞれから、洗浄液５７の特性（溶存気体濃度、温度、流量）もデータとして送られる。このデータが所定の値に達したことを確認した後に発振を開始するようにCPU３４によって制御することができる。なお、流量の低下による空作動を防ぐことができる。
【０１０５】
また、洗浄液５７を交換する場合は、洗浄槽５６内の洗浄液が排出口５６ａから排出され、ドレイン３６に排液される。
【０１０６】
洗浄液５７の種類によっては温度を70℃程度まで上げることがあり、その場合は、洗浄品質を維持するため、温度を一定に保つことが望ましい。そこで、温度調整器２３によって洗浄液５７の温度を70℃程度に保つことができる。なお、超音波振動子の動作時における温度上昇は、液温＋20℃程度である。液温70℃では、超音波振動子の温度が90℃となるが、超音波振動子の耐久温度は120℃程度であり、使用上問題はない。
【０１０７】
（変形例）
図１８は、実施形態３の変形例１７による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ａ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０８】
超音波伝搬管６３は途中で曲げられた形状で製作され、伝搬液として作用する洗浄液の入口と出口を洗浄槽の外に設けることができる。つまり、図１６に示す超音波洗浄装置では、洗浄槽５６の壁面に超音波伝搬管３７の取り付け穴を設け、この穴から超音波伝搬管３７を洗浄槽５６内に挿入しているが、変形例１７では、洗浄槽５６の壁面に超音波伝搬管の取り付け穴を設ける必要がない。従って、本変形例であれば取り付け穴のない洗浄槽にも追加が容易となる。
【０１０９】
上記変形例１７においても実施形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
図１９は、実施形態３の変形例１８による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１１１】
超音波伝搬管３７を洗浄槽５６内に多数配置することで、洗浄面積を広くすることができる。つまり、図１６に示す超音波洗浄装置では、洗浄槽５６に超音波伝搬管３７を２本配置しているが、変形例１８では、洗浄槽５６内に超音波伝搬管３７を６本配置している。
【０１１２】
上記変形例１８においても実施形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
図２０は、実施形態３の変形例１９による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図であり、図１６（Ｂ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１１４】
変形例１９の超音波洗浄装置は、超音波伝搬管３７を図２７（Ｂ）に示す従来の浸漬式の洗浄槽１１２に追加し、振動板１１３と併用するものである。この場合、４本の超音波伝搬管３７を受け台５８ａの近傍に配置し、受け台５８ａの近傍に超音波エネルギーが与えられた洗浄液を吐出することで、受け台５８ａ近傍に発生した気泡を取除く効果がある。
【０１１５】
〈大型基板洗浄〉
（実施形態４）
図２１は、本発明の実施形態４による大型基板を洗浄する超音波洗浄装置を示す断面図である。
【０１１６】
図２１に示す超音波洗浄装置には、図６（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管３７が用いられる。なお、本実施形態では図７（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管４０を用いても良い。超音波伝搬管３７の先端（前端部）には図１１と同様の超音波エネルギーを吸収する減衰体４７ａが取り付けられており、この減衰体４７ａは図１１に示す変形例７と同様の効果を奏する。
【０１１７】
超音波伝搬管３７の基端（後端部）には超音波振動子（図示せず）が対向するように配置されており、この超音波振動子は筐体１１内に配置されている。この筐体１１には洗浄液入口６０が設けられている。
【０１１８】
伝搬液としても作用する洗浄液に前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられ、この洗浄液が超音波伝搬管３７の丸穴から被洗浄物である大型基板６４の表面に吐出される。
【０１１９】
大型基板６４は、その表面が、保持機構によって超音波伝搬管３７の側面に対向するように保持されている。この保持機構は、所定間隔で配置された複数の搬送シャフト６５と、搬送シャフト６５に取り付けられた複数の搬送ローラ６６と、搬送シャフト６５を回転させる回転機構（図示せず）とを有している。
【０１２０】
前記回転機構によって搬送シャフト６５を回転させて回転ローラ６６を回転させることにより、大型基板６４を超音波伝搬管３７に対して相対的に移動させながら、前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を、矢印のように大型基板６４の表面（洗浄面）に複数の丸穴から吐出させる。このようにして大型基板６４の表面を洗浄することができる。
【０１２１】
上記超音波洗浄装置を例えば1.5m×1.5mのサイズの大型基板６４に適用した場合、超音波伝搬管３７から吐出される洗浄液の流量を、従来の超音波洗浄装置に比べて1/5の20L/min程度に少なくすることができ、超音波振動子の重量を1/3の6kg程度に軽くすることができる。従って、超音波洗浄装置の製作や設置が従来の装置に比べて非常に容易となる。
【０１２２】
（変形例）
図２２は、実施形態４の変形例２０による超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２３】
超音波伝搬管３７の両端に超音波振動子（図示せず）を取り付けている。これにより、洗浄液に与えられる超音波エネルギーを高めることができる。
【０１２４】
上記変形例２０においても実施形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
図２３は、実施形態４の変形例２１による超音波洗浄装置を示す断面図であり、図２１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２６】
例えば1.5m×1.5m以上のサイズの大型基板６４では、実施形態４のように水平に配置すると、吐出した洗浄液の重さで大型基板がたわみ、液切れが困難となったり乾燥しにくくなるおそれがある。
【０１２７】
そこで、超音波伝搬管３７は軽量であり、縦型でも容易に設置することができるため、大型基板６４の縦型搬送を利用する。つまり、前記保持機構によって大型基板６４を傾斜させて保持して搬送する。これにより、大型基板６４における洗浄後の液切れが容易となり、乾燥しやすくすることができる。
【０１２８】
上記変形例２１においても実施形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
尚、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、実施形態及び変形例を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態１による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す超音波伝搬管及び被洗浄物の一部を拡大した断面図である。
【図３】図１に示す超音波伝搬管及び被洗浄物の一部を拡大した断面図である。
【図４】本発明の実施形態１の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図である。
【図５】純水を中の溶存気体濃度と音圧値の関係を示す図である。
【図６】（Ａ）は本発明の実施形態２による超音波洗浄装置の超音波伝搬管を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図、（Ｃ）は（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は図６に示す超音波伝搬管の変形例１を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管を下から視た図、（Ｃ）は（Ａ），（Ｂ）に示す超音波伝搬管を被洗浄物上に配置して洗浄している様子を示す断面図である。
【図８】変形例２による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図９】変形例３による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例４〜６による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１１】変形例７による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１に示す超音波洗浄装置における被洗浄物及び超音波伝搬管の配置を上から視た図を示す平面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は変形例８〜１０による超音波伝搬管を示す平面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態２の変形例１１〜１３による超音波伝搬管及び被洗浄物を示す平面図である。
【図１４】（Ａ）は実施形態１の変形例１４による超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す超音波伝搬管及び洗浄液供給機構を被洗浄物上に配置した状態を示す断面図である。
【図１５】実施形態１の変形例１６による超音波伝搬管を示す断面図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の実施形態３による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３の超音波洗浄装置のシステムを示す構成図である。
【図１８】実施形態３の変形例１７による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図１９】実施形態３の変形例１８による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２０】実施形態３の変形例１９による浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態４による大型基板を洗浄する超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２２】実施形態４の変形例２０による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２３】実施形態４の変形例２１による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２４】従来のスポット型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２５】従来のプローブ型の枚葉式スピン洗浄による超音波洗浄装置を示す断面図である。
【図２６】図２６に示すプローブに伝搬する定在波分布を示す図である。
【図２７】（Ａ）は従来の浸漬式の超音波洗浄装置を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す断面に対して垂直方向に超音波洗浄装置を切断した断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１１…ケース（筐体）、１２，３７，４０，４２〜５３，５５，６３…超音波伝搬管、１２ａ，４４ａ〜４６ａ…後端部、１２ｂ，４７ｂ…前端部、１３…超音波振動子、１３ａ…円板状の振動板、１４…伝搬液給液口、１５…伝搬液、１６…ステージ、１７…回転支持部、１８…洗浄液供給ノズル、１９，５７…洗浄液、２０…伝搬液供給装置、２１…被洗浄物、２２…溶存気体濃度調整器、２３…温度調整器、２４…流量計、２５…継手、２６…排液チューブ、２７…伝搬液回収槽、２８…循環ポンプ、２９…フィルター、３０…発振器、３２…音圧センサ、３３…音圧計、３４…CPU、３５…洗浄液回収槽、３６…ドレイン、３８…丸穴、３９…洗浄液、３９ａ…膜液、４１…スリット（溝）、４２ａ，４２ｂ…管壁、４４ｂ，４５ｂ…鍔部、４６ｂ…テーパ形状、４７ａ…減衰体、５４…洗浄液供給管、５４ａ…導入口、５４ｂ…丸穴、５５ａ…内側の管、５５ｂ…外側の管、５５ａ１…先端（前端部）、５５ｂ１…先端（前端部）、５５ｂ２…排出口、５６…洗浄槽、５６ａ…排出口、５８…キャリア（搬送機）、５８ａ…受台部分、５９…半導体ウェーハ、６０…洗浄液入口、６１…洗浄液回収槽回収、６２…洗浄液供給装置、６４…大型基板、６５…搬送シャフト、６６…搬送ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に伝搬液を供給する伝搬液供給装置と、前記伝搬液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記超音波伝搬管の他方端から排出される伝搬液を回収する伝搬液回収槽と、前記伝搬液回収槽内の伝搬液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項３】
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられ、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項３において、前記超音波伝搬管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から前記洗浄面に前記洗浄液を吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項５】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の外側に、該超音波伝搬管を覆うように配置された洗浄液供給管と、
前記洗浄液供給管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記洗浄液供給管に設けられた、洗浄液が導入される導入口と、
前記洗浄液供給管の側壁に設けられ、前記導入口から導入された洗浄液を前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５において、前記洗浄液供給管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から洗浄液を前記洗浄面に吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端には単数又は複数の鍔部が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端は前記超音波振動子に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状を有していることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項９】
請求項１、５、６のいずれか一項において、前記超音波伝搬管の他方端には超音波エネルギーを吸収する減衰体が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１０】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管であって、内側の管と外側の管の二重管構造とされ、前記伝搬液が前記内側の管の一方端から導入され、前記内側の管の他方端から吐出され、前記吐出された伝搬液が前記外側の管の内側面を通って前記外側の管の側面から排出される超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、前記外側の管の外側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記伝搬液が純水であり、前記純水中の溶存気体濃度が2〜4.5ppmに調整されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１２】
洗浄槽内の洗浄液に被洗浄物を浸漬させて洗浄する超音波洗浄装置において、
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備し、
前記超音波伝搬管が前記洗浄槽内に挿入されており、
前記洗浄槽内に前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液が吐出されることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記洗浄液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記洗浄装置の上部からオーバーフローされる洗浄液を回収する洗浄液回収槽と、前記洗浄液回収槽内の洗浄液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１４】
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側面に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
前記スリット又は複数の穴に対向するように被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させる移動機構と、
を具備し、
前記移動機構によって前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させながら前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を前記被洗浄物に前記スリット又は複数の穴から吐出させることにより前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記保持機構によって前記被洗浄物を傾斜させて保持することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、その側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に伝搬液を供給する伝搬液供給装置と、前記伝搬液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記超音波伝搬管の他方端から排出される伝搬液を回収する伝搬液回収槽と、前記伝搬液回収槽内の伝搬液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項３】
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられ、前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項３において、前記超音波伝搬管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から前記洗浄面に前記洗浄液を吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項５】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の外側に、該超音波伝搬管を覆うように配置された洗浄液供給管と、
前記洗浄液供給管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記洗浄液供給管に設けられた、洗浄液が導入される導入口と、
前記洗浄液供給管の側壁に設けられ、前記導入口から導入された洗浄液を前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５において、前記洗浄液供給管は、その側面が、前記スリット又は複数の穴から洗浄液を前記洗浄面に吐出することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端には単数又は複数の鍔部が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記超音波振動子は前記超音波伝搬管の一方端に対向するように配置されており、前記超音波伝搬管の一方端は前記超音波振動子に近づくにつれて管の内径が大きくなるテーパ形状を有していることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項９】
請求項１、５、６のいずれか一項において、前記超音波伝搬管の他方端には超音波エネルギーを吸収する減衰体が設けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１０】
伝搬液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた伝搬液を流す超音波伝搬管であって、内側の管と外側の管の二重管構造とされ、前記伝搬液が前記内側の管の一方端から導入され、前記内側の管の他方端から吐出され、前記吐出された伝搬液が前記外側の管の内側面を通って前記外側の管の側面から排出される超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の下方に配置された、被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された被洗浄物の洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と、
を具備し、
前記超音波伝搬管は、前記外側の管の外側面が、前記洗浄液供給機構によって前記洗浄面に洗浄液を供給することで該洗浄面に形成される該洗浄液の液膜に接触するように配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記伝搬液が純水であり、前記純水中の溶存気体濃度が2〜4.5ppmに調整されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１２】
洗浄槽内の洗浄液に被洗浄物を浸漬させて洗浄する超音波洗浄装置において、
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側壁に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
を具備し、
前記超音波伝搬管が前記洗浄槽内に挿入されており、
前記洗浄槽内に前記スリット又は複数の穴から前記洗浄液が吐出されることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記超音波伝搬管の一方端及び該一方端に対向するように配置された前記超音波振動子を収容する筐体と、前記筐体内に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記洗浄液の溶存気体濃度を調整する溶存気体濃度調整器と、前記洗浄装置の上部からオーバーフローされる洗浄液を回収する洗浄液回収槽と、前記洗浄液回収槽内の洗浄液を再び前記筐体内に供給する循環ポンプと、をさらに具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１４】
洗浄液に超音波エネルギーを与える超音波振動子と、
前記超音波振動子によって超音波エネルギーが与えられた洗浄液を流す超音波伝搬管と、
前記超音波伝搬管の側面に設けられた前記洗浄液を吐出するためのスリット又は複数の穴と、
前記スリット又は複数の穴に対向するように被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させる移動機構と、
を具備し、
前記移動機構によって前記被洗浄物と前記超音波伝搬管を相対的に移動させながら前記超音波エネルギーが与えられた洗浄液を前記被洗浄物に前記スリット又は複数の穴から吐出させることにより前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記保持機構によって前記被洗浄物を傾斜させて保持することを特徴とする超音波洗浄装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１０−４６５９０（Ｐ２０１０−４６５９０Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１１９７７（Ｐ２００８−２１１９７７）
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１２４９５９）株式会社カイジョー (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１２４９５９）株式会社カイジョー (83)
【Ｆターム（参考）】
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