(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給する供給部と、
前記対象物に供給された前記洗浄液に接触して振動させる振動体と、
前記洗浄液の量を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて、前記対象物に供給された前記洗浄液が振動して蒸発したことによる前記洗浄液の減少を検出した場合には前記洗浄液に新たな洗浄液を補給するように前記供給部を制御する制御部と、を備えた洗浄システム。
【請求項２】
前記監視部は、前記対象物に供給された前記洗浄液の形状を監視する、請求項１の洗浄システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記洗浄液が供給された前記対象物の表面と平行な方向での前記洗浄液の幅に基づいて、前記洗浄液の減少を検出する、請求項１又は２の洗浄システム。
【請求項４】
前記監視部は、前記洗浄液に振動が与えられる前後で前記洗浄液の量を監視する、請求項１乃至３の何れかの洗浄システム。
【請求項５】
前記監視部は、前記対象物に供給された前記洗浄液を撮影し、
前記制御部は、前記監視部の撮影画像に基づいて前記洗浄液の減少を検出する、請求項１乃至４の何れかの洗浄システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記洗浄液が減少して前記対象物の表面に前記洗浄液が乾燥した箇所が生じる前に、前記新たな洗浄液を補給するように前記供給部を制御する、請求項１乃至５の何れかの洗浄システム。
【請求項７】
洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給し、
前記対象物に供給された前記洗浄液を振動させ、
前記洗浄液の量を監視し、
前記洗浄液の減少を検出し、
前記対象物に供給された前記洗浄液が振動して蒸発したことによる前記洗浄液の減少を検出した場合に前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する、洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄システム及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給して、対象物を部分的に洗浄する技術がある。対象物に供給された洗浄液に超音波を印加すると、洗浄液が振動する。洗浄液が振動することにより、対象物に付着した微粒子が洗浄液中で浮遊する。その後に洗浄液を回収することにより洗浄が行なわれる。対象物の所定箇所のみに洗浄液を供給すればよいため、少量の洗浄液で対象物を洗浄できる。特許文献１、２には、この技術に関連した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３１１８５号公報
【特許文献２】特開２００３−９３９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
洗浄液が振動すると、洗浄液が高温となり洗浄液の一部が蒸発して洗浄液の量が減少する恐れがある。洗浄液が減少すると、対象物の表面には洗浄液が乾燥した箇所が生じる場合がある。洗浄液が乾燥した箇所に微粒子が残留する恐れがある。特に、対象物に供給される洗浄液は少量であるため、微小量分の洗浄液が蒸発した場合であっても、対象物の表面に洗浄液が乾燥した箇所が生じる恐れがある。このように、本発明者らは洗浄中に洗浄液が減少することに伴う問題を新たに発見した。
【０００５】
そこで本発明は、洗浄中での洗浄液の量を制御する洗浄システム及び洗浄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】
【０００６】
本明細書に開示の洗浄システムは、洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給する供給部と、前記対象物に供給された前記洗浄液に接触して振動させる振動体と、前記洗浄液の量を監視する監視部と、前記監視部の監視結果に基づいて前記洗浄液の減少を検出し、前記洗浄液の減少を検出した場合には前記洗浄液に新たな洗浄液を補給するように前記供給部を制御する制御部と、を備えている。
【０００７】
本明細書に開示の洗浄方法は、洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給し、前記対象物に供給された前記洗浄液を振動させ、前記洗浄液の量を監視し、前記洗浄液の減少を検出し、前記洗浄液の減少を検出した場合に前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する。
【発明の効果】
【０００８】
洗浄中での洗浄液の量を制御する洗浄システム及び洗浄方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例の洗浄システムの説明図。
【図２】洗浄システムの外観図。
【図３】Ａ、Ｂは、本実施例とは異なる洗浄方法での説明図。
【図４】Ａ〜Ｅは、本実施例の洗浄方法の説明図。
【図５】Ａ〜Ｅは、本実施例の洗浄方法の説明図。
【図６】制御部が実行する洗浄処理のフローチャート。
【図７】Ａ、Ｂは、洗浄液の形状の変化の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施例の洗浄システムについて説明する。図１は、本実施例の洗浄システムの説明図である。本実施例の洗浄システムは、制御部１０、供給ノズル３０、補給ノズル３５、回収ノズル４０、超音波発振器５０、ホーン６０、カメラ７０を含む。制御部１０は、各装置に指令を出して洗浄システム全体を制御する。制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有している。制御部１０は、例えばコンピュータである。
【００１１】
供給ノズル３０は、洗浄の対象物であるワーク１に洗浄液を供給するためのものである。制御部１０は、供給ノズル３０に連結されたポンプ２３を駆動して供給ノズル３０から洗浄液を吐出させる。
【００１２】
補給ノズル３５は、ワーク１に既に供給された洗浄液に新たな洗浄液を補給するためのものである。制御部１０は、補給ノズル３５に連結されたポンプ２５を駆動して補給ノズル３５から洗浄液を吐出させる。補給ノズル３５の口径は、供給ノズル３０の口径よりも小さく形成されている。補給ノズル３５の口径は、例えば１００μｍ程度である。供給ノズル３０、補給ノズル３５は、洗浄液が貯留されたタンクに連結されている。
【００１３】
回収ノズル４０は、ワーク１上にある洗浄液Ｌを吸引して回収するためのものである。回収ノズル４０には、洗浄液を吸引するための減圧ポンプ２４が連結さている。回収ノズル４０は、回収された洗浄液を貯留するための排液タンクに連結されている。
【００１４】
超音波発振器５０は、電圧の印加の変形する圧電素子を有している。超音波発振器５０は、圧電素子の変形を利用して、不図示の圧力室内の圧力を変化させる。この圧力室にはホーン６０が連通している。圧力室内の圧力が変化することによりホーン６０から超音波振動が発生する。ホーン６０は、ワーク１の表面に供給された洗浄液Ｌに接触して振動を与えるものである。ホーン６０は、洗浄液Ｌに超音波を印加する。ホーン６０は公知のものである。
【００１５】
カメラ７０は、ワーク１に供給された洗浄液Ｌを撮影することにより、洗浄液Ｌの量を監視する。カメラ７０は、洗浄液の形状を監視することにより洗浄液の量を監視する。制御部１０は、カメラ７０の監視結果に基づいて洗浄液の減少を検出する。詳細には、カメラ７０の撮影画像に基づいて、洗浄中での洗浄液の減少を検出する。制御部１０のＲＯＭには、撮影画像を画像処理するためのプログラムが格納されている。
【００１６】
図２は、洗浄システムの外観図である。支持台５は、駆動機構６、支持壁７を支持している。駆動機構６の上部にはステージ６ｓが固定されている。駆動機構６は、ステージ６ｓをＸＹＺ方向に移動することができる。駆動機構６は、制御部１０からの指令に応じてステージ６ｓを所望の位置で停止させる。ステージ６ｓに、ワーク１が設置される。
【００１７】
支持壁７は、垂直方向に延びている。支持壁７には、側面視で略Ｌ字状の保持部８が固定されている。供給ノズル３０、補給ノズル３５、回収ノズル４０、ホーン６０、カメラ７０は保持部８に保持されている。ステージ６ｓが、ホーン６０などに対して移動することにより、ワーク１を洗浄可能な位置に移動させる。
【００１８】
供給ノズル３０、補給ノズル３５、回収ノズル４０、ホーン６０は、それぞれ昇降機に連結されており、垂直方向に対して移動可能である。制御部１０からの指令に応じて供給ノズル３０、補給ノズル３５、回収ノズル４０、ホーン６０はワーク１に対して進退移動する。カメラ７０は、洗浄中のワーク１の表面を撮影可能な位置で保持部８に固定されている。
【００１９】
洗浄液は、例えば水であるが、その他、洗剤、有機溶剤等であってもよい。ワーク１は、例えばレンズであるが、その他半導体ウエハ、プリント基板、ガラス、フィルムなどであってもよい。本実施例の洗浄システムは、ワーク１の表面２の特定箇所に洗浄液を供給して、ワーク１を部分的に洗浄する。これにより、少ない量の洗浄液でもワーク１を洗浄できる。また、本実施例の洗浄システムは、全体を洗浄することが困難な対象物を洗浄する場合に適している。
【００２０】
本実施例の洗浄システムは、洗浄中に洗浄液に超音波を印加することにより洗浄液を振動させる。これにより、ワーク１に付着した微粒子を洗浄液中で浮遊させることができる。これにより、洗浄成分の濃度が低く洗浄力が弱い洗浄液を用いた場合でもワーク１を洗浄することができる。
【００２１】
次に、本実施例の洗浄方法について説明する前に、本実施例とは異なる洗浄方法での起こり得る問題について説明する。図３Ａ、３Ｂは、本実施例とは異なる洗浄方法での説明図である。尚、図３Ａ，３Ｂでは、ワーク１が設置されるステージ６ｓは省略してある。
【００２２】
図３Ａに例示するように、表面２上に供給された洗浄液Ｌにホーン６０を付着させて洗浄液Ｌに超音波を与える。これにより、表面２に付着した埃などの微粒子Ｐが洗浄液Ｌ内で浮遊する。所定期間洗浄液Ｌに超音波を印加し続けると、洗浄液Ｌが高温化し洗浄液Ｌの一部が霧化又は蒸発する。これにより、図３Ｂに例示するように洗浄液Ｌの量が減少し、表面２には洗浄液Ｌが乾燥した箇所が生じる。この箇所に微粒子Ｐが残留する恐れがある。その後微粒子Ｐが表面２に固着して、後に実行される洗浄液回収処理、リンス処理においても微粒子Ｐを除去するのが困難となる恐れがある。
【００２３】
洗浄液Ｌの量が減少することは、超音波の印加の対象物の容量が減ることを意味している。従って、洗浄液Ｌの量が減少すると超音波の出力やインピーダンスにも影響を与える恐れがある。これにより洗浄効率が変化すると、本来であれば時間に比例するはずの洗浄効果が、実際には得られない恐れがある。本実施例の洗浄方法では、洗浄中での洗浄液Ｌの量が一定となるように制御することにより上記の問題の発生を防止している。
【００２４】
次に、本実施例の洗浄システムが実行する洗浄方法について説明する。
図４Ａ〜４Ｅ、図５Ａ〜５Ｅは、本実施例の洗浄方法の説明図である。図６は、制御部が実行する洗浄処理のフローチャートである。
【００２５】
制御部１０は、ステージ６ｓに予め設置されたワーク１を洗浄可能な位置まで移動させる。次に、図４Ａに例示するように、制御部１０は、供給ノズル３０をワーク１の洗浄箇所に向けて移動させる（ステップＳ１）。次に、図４Ｂに例示するように、制御部１０は、ポンプ２３を駆動して供給ノズル３０から洗浄液を表面２に吐出させる（ステップＳ２）。洗浄液の量は、例えば８μＬである。尚、洗浄液の供給後は、制御部１０は供給ノズル３０をワーク１から退避させる。
【００２６】
制御部１０は、ホーン６０をワーク１に向けて移動し（ステップＳ３）、図４Ｃに例示するように、ホーン６０を洗浄液Ｌの液面に付着させる。制御部１０は、洗浄液Ｌに超音波を印加する前にカメラ７０により洗浄液Ｌを撮影する（ステップＳ４）。表面２とホーン６０との間隔は、例えば３ｍｍ程度である。図７Ａは、超音波を与える前の洗浄液Ｌの状態を示している。制御部１０は、カメラ７０の撮影画像から、洗浄液Ｌの中央部の横幅寸法Ｗを計測し、横幅寸法Ｗが規定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ５）。規定値は、例えば２．０ｍｍ〜３．０ｍｍ以内である。洗浄液の横幅寸法は、ワーク１の表面と平行な方向での洗浄液の幅を意味する。
【００２７】
横幅寸法Ｗが規定値外の場合には、制御部１０は作業者に警告を報知する（ステップＳ６）。例えば、制御部１０は、警告灯を点灯させてもよいし、ディスプレイ等にその旨を表示してもよい。横幅寸法Ｗが規定値を超えていることにより警告がなされた場合は、例えば回収ノズル４０により表面２上の洗浄液Ｌを回収して再度洗浄処理を実行してもよい。横幅寸法Ｗが規定値未満である場合には、例えば補給ノズル３５を用いて洗浄液Ｌに微小量の洗浄液を更に供給して横幅寸法Ｗを規定値以内にしてもよい。
【００２８】
横幅寸法Ｗが規定値内の場合には、制御部１０は、ホーン６０により洗浄液Ｌに超音波を印加する（ステップＳ７）。超音波は、例えば１秒毎に印加と停止とを繰り返される。超音波を印加された洗浄液Ｌは振動、対流する。これにより、図４Ｄに例示するように、微粒子Ｐが表面２から剥離して洗浄液Ｌ中を浮遊する。例えば、周波数が２００ＫＨｚ、出力が０．２ｗ条件で洗浄液Ｌに超音波を印加する。
【００２９】
また、上述のように洗浄液Ｌに超音波が印加されることにより、洗浄液Ｌの表面の霧化及び、温度上昇を引き起こす。この霧化及び液温により洗浄液Ｌの一部が蒸発する。このようにして、洗浄液Ｌは超音波の印加により微小量減少する。
【００３０】
制御部１０は、超音波の印加回数が、規定回数に達したか否かを判定する（ステップＳ８）。超音波の印加回数が規定回数に達していない場合には、図４Ｄに例示するように、制御部１０は、超音波の印加の停止中にカメラ７０により洗浄液Ｌを撮影する（ステップＳ９）。
【００３１】
制御部１０は、その撮影画像から横幅寸法Ｗｎを計測し、超音波印加前の横幅寸法Ｗから超音波印加後の横幅寸法Ｗｎを減算した値が設定値内であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。横幅寸法Ｗから横幅寸法Ｗｎを減算した値は、洗浄液Ｌの横幅寸法の減少分に相当する。横幅寸法Ｗから横幅寸法Ｗｎを減算した値が設定値未満の場合には、制御部１０は再度ステップＳ７以降処理を実行する。設定値とは、例えば０．２ｍｍである。横幅寸法Ｗｎは、超音波をｎ回印加した後の横幅寸法を示している。このように、カメラ７０は、超音波の印加が停止される毎に洗浄液Ｌを撮影する。このようにして制御部１０は、洗浄液の減少を洗浄液の撮影画像に基づいて検出する。
【００３２】
カメラ７０は、ステップＳ４、Ｓ９で示したように、振動が与えられる前後で洗浄液Ｌを撮影する。これにより、振動が与えられる前後での洗浄液の量の減少の有無を監視することができる。尚、カメラ７０は、超音波の印加が複数回数行なわれる毎に洗浄液Ｌを撮影してもよい。カメラ７０は、洗浄液Ｌに超音波が印加されている最中にカメラ７０により洗浄液Ｌを撮影してもよい。
【００３３】
図７Ｂは、超音波印加後の洗浄液Ｌを示している。図７Ａ、７Ｂに例示するように、超音波印加後は洗浄液Ｌが減量する。洗浄液Ｌの減量により、洗浄液Ｌの頂部から下部の間での横幅寸法が変化する。ホーン６０又は表面２と接している洗浄液Ｌの部分は、大きな変化は見られない。この理由は、洗浄液の界面張力による。洗浄液Ｌは、ホーン６０に接触した部分と表面２と接触した部分との間の形状が変化しやすい。図７Ａの状態では、洗浄液Ｌの側部は凸状であるが、図７Ｂの状態では、洗浄液Ｌの側部は凹状となる。このように、ワーク１の表面２に平行な方向での横幅を計測する理由は、横幅寸法が洗浄液の量を反映しやすいからである。
【００３４】
例えば、洗浄開始前の洗浄液の供給量が８μＬの場合、この時の洗浄液の高さの中央での横幅寸法は約２．２〜２．５ｍｍである。洗浄液が約１μＬ減少すると、横幅寸法は約０．２ｍｍ程度減少する。この場合、後述するように洗浄液を約１μＬ供給する。
【００３５】
横幅寸法Ｗから横幅寸法Ｗｎを減算した値が、規定値を超えている場合には、図４Ｅに例示するように、制御部１０は、補給ノズル３５から既にワーク１に供給されている洗浄液Ｌに新たな洗浄液を補給する（ステップＳ１１）。例えば、１μＬの洗浄液を補給する。これにより、洗浄液Ｌは超音波が印加される前と略同量となる。尚、超音波が印加される前の洗浄液Ｌから微小量増量させてもよい。これにより、ワーク１に洗浄液が乾燥した箇所が生じることを防止できる。その後、制御部１０は再度ステップＳ７以降の処理を実行する。
【００３６】
このようにして、洗浄中に洗浄液Ｌの量を一定に維持することができる。これにより、洗浄中に洗浄液Ｌの一部が蒸発して表面２に乾燥した箇所が生じることを防止している。従って、乾燥した箇所に微粒子Ｐが残留することが防止されている。また、洗浄中では洗浄液Ｌの量を略一定に制御することができるので、洗浄時間に比例した洗浄効果を得ることができる。
【００３７】
超音波の印加回数が規定回数に達すると（ステップＳ８でＹｅｓ）、図５Ａに例示するように、制御部１０は、ホーン６０をワーク１から退避させ（ステップＳ１２）。そして制御部１０は、図５Ｂに例示するように、減圧ポンプ２４を駆動して回収ノズル４０により洗浄液Ｌを吸引して回収する（ステップＳ１３）。これにより、洗浄液Ｌ中に浮遊していた微粒子Ｐを洗浄液Ｌと共に除去することができる。尚、この際に、表面２に僅かな量だけ洗浄液Ｌを残留させて、表面２に洗浄液Ｌが乾いた箇所が生じないようにする。
【００３８】
洗浄液Ｌの残留量は、元の量の３割程度である。尚、液を所定量残留させる方法として、回収ノズル４０が表面２より１ｍｍ程度以上離れていれば、表面張力の作用により表面２に洗浄液が残留する。
【００３９】
次に、制御部１０はリンス処理を実行する。図５Ｃに例示するように、残留した洗浄液Ｌに向けて供給ノズル３０からリンス液Ｌ１を供給する。この際に、残留した洗浄液よりも多い量のリンス液Ｌ１を供給する。リンス液Ｌ１は、例えば６μＬ供給する。次に、図５Ｄに例示するように、リンス液Ｌ１を回収ノズル４０により吸引する。例えば、リンス液Ｌ１を6μｃｃ回収して、元のリンス液Ｌ１全体の３割程度を表面２に残留させる。
【００４０】
最後の乾燥時はリンス液を完全に回収する。図５Ｅに例示するように、回収ノズル４０によりリンス液Ｌ１を回収した後、制御部１０は、回収ノズル４０を表面２面の近傍０．２ｍｍ程度まで接近させて吸引を行う。この位置でエア吸引を行えば、リンス液Ｌ１は表面２との表面張力に抗えずにリンス液Ｌ１の完全回収が行える。その後、供給ノズル３０、補給ノズル３５、ホーン６０等を表面２から退避させてワーク１の洗浄を終了する。
【００４１】
以上のようにして洗浄が行なわれる。本実施例の洗浄システムは、洗浄液Ｌを撮影することにより洗浄液Ｌの量の減少を検出している。洗浄液Ｌの重量を計測することにより洗浄液Ｌの減少を検出することが考えられる。しかしながら、洗浄液Ｌは洗浄開始前であっても微小量であり、洗浄液Ｌの重量の変化を検出するには精度のよい計測器が必要となる。本実施例のように洗浄液Ｌの形状の変化に基づいて洗浄液Ｌの減少を判定することにより、このような液体の微小量の変化を検出することができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４３】
尚、上記ステップＳ１１において、横幅寸法Ｗから横幅寸法Ｗｎを減算した値に応じて、洗浄液の微小供給量を変更してもよい。例えば、横幅寸法Ｗから横幅寸法Ｗｎを減算した値が大きいほど、洗浄液の微小供給量を増やしてもよい。これにより、洗浄液の減少量に関わらずに、洗浄液を微小量供給した後の洗浄液の量を、超音波印加前での洗浄液の量に制御することができる。
【００４４】
尚、カメラ７０により、ホーン６０の軸心周りに旋回させて、異なる角度から洗浄液Ｌを複数回撮影するようにしてもよい。
【００４５】
（付記１）
洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給する供給部と、
前記対象物に供給された前記洗浄液に接触して振動させる振動体と、
前記洗浄液の量を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて前記洗浄液の減少を検出し、前記洗浄液の減少を検出した場合には前記洗浄液に新たな洗浄液を補給するように前記供給部を制御する制御部と、を備えた洗浄システム。
（付記２）
前記監視部は、前記対象物に供給された前記洗浄液の形状を監視する、付記１の洗浄システム。
（付記３）
前記制御部は、前記洗浄液が供給された前記対象物の表面と平行な方向での前記洗浄液の幅に基づいて、前記洗浄液の減少を検出する、付記１の洗浄システム。
（付記４）
前記監視部は、前記洗浄液に振動が与えられる前後で前記洗浄液の量を監視する、付記１の洗浄システム。
（付記５）
前記監視部は、前記対象物に供給された前記洗浄液を撮影し、
前記制御部は、前記監視部の撮影画像に基づいて前記洗浄液の減少を検出する、付記１の洗浄システム。
（付記６）
前記制御部は、前記洗浄液が減少して前記対象物の表面に前記洗浄液が乾燥した箇所が生じる前に、前記新たな洗浄液を補給するように前記供給部を制御する、付記１の洗浄システム。
（付記７）
前記制御部は、前記洗浄液の減少分と同量又はそれよりも多い分量の前記新たな洗浄液を補給する、付記１の洗浄システム。
（付記８）
前記振動体は、前記対象物に超音波を印加する、付記１の洗浄システム。
（付記９）
洗浄の対象物の所定箇所に洗浄液を供給し、
前記対象物に供給された前記洗浄液を振動させ、
前記洗浄液の量を監視し、
前記洗浄液の減少を検出し、
前記洗浄液の減少を検出した場合に前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する、洗浄方法。
（付記１０）
前記洗浄液の監視は、前記洗浄液の形状を監視する、付記９の洗浄方法。
（付記１１）
前記洗浄液の減少の検出は、前記洗浄液が供給された前記対象物の表面と平行な方向での前記洗浄液の幅に基づいて行う、付記９の洗浄方法。
（付記１２）
前記洗浄液の量の監視は、前記洗浄液に振動が与えられる前後で行なう、付記９の洗浄方法。
（付記１３）
前記洗浄液の監視は、前記洗浄液の撮影することにより監視し、
前記洗浄液の減少の検出は、前記洗浄液の撮影画像に基づいて検出する、付記９の洗浄方法。
（付記１４）
前記新たな洗浄液の補給は、前記洗浄液が減少して前記対象物の表面に前記洗浄液が乾燥した箇所が生じる前に行う、付記９の洗浄方法。
（付記１５）
前記制御部は、前記洗浄液の減少量分と同量又はそれよりも多い分量の前記新たな洗浄液を補給する、付記９の洗浄方法。
【符号の説明】
【００４６】
１  ワーク
３０  供給ノズル
３５  補給ノズル
４０  回収ノズル
６０  ホーン
Ｌ  洗浄液
Ｐ  微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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