(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄の対象物に洗浄液を供給可能な供給部と、
前記対象物に供給された洗浄液に接触して振動させる振動体と、
前記振動体を振動させる発振器と、
前記対象物と前記振動体とのクリアランスを変更可能に前記対象物及び前記振動体の少なくとも一方を移動させる駆動部と、
前記発振器のインピーダンスを検出する検出部と、
前記インピーダンスに基づいて前記駆動部を制御することにより前記クリアランスを制御する制御部と、を備えた洗浄システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記インピーダンスが一定となるように前記クリアランスを制御する、請求項１の洗浄システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記インピーダンスが低下した場合に前記クリアランスを低下させる、請求項１又は２の洗浄システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記インピーダンスの高周波成分に基づいて前記クリアランスを制御する、請求項１乃至３の何れかの洗浄システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記インピーダンスに応じて前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する、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、前記インピーダンスが一定になるように前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する、請求項５の何れかの洗浄システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記インピーダンスが低下した場合に前記洗浄液に新たな洗浄液を補給する、請求項５又は６の何れかの洗浄システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記インピーダンスの低周波成分に基づいて前記洗浄液に前記新たな洗浄液を補給する、請求項５乃至７の何れかの洗浄システム。
【請求項９】
洗浄の対象物に洗浄液を供給し、
前記対象物に供給された洗浄液に振動体を接触させて振動させ、
前記振動体を振動させる発振器のインピーダンスを検出し、
前記インピーダンスに基づいて検出した前記洗浄液と前記対象物との接触面積が減少すると前記対象物と前記振動体とのクリアランスを低下させる、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、洗浄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。洗浄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２００１−１２９５０２号公報
【特許文献２】特開平１１−７０３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
洗浄中に、洗浄液と洗浄対象物との接触面積が減少すると、対象物の表面には洗浄液が乾燥した箇所が生じるおそれがある。洗浄液が乾燥した箇所に微粒子が残留する恐れがある。
【０００５】
そこで本発明は、洗浄中での洗浄液と洗浄対象物との接触面積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、洗浄の対象物に洗浄液を供給可能な供給部と、前記対象物に供給された洗浄液に接触して振動させる振動体と、前記振動体を振動させる発振器と、前記対象物と前記振動体とのクリアランスを変更可能に前記対象物及び前記振動体の少なくとも一方を移動させる駆動部と、前記発振器のインピーダンスを検出する検出部と、前記インピーダンスに基づいて前記駆動部を制御することにより前記クリアランス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、洗浄の対象物に洗浄液を供給し、前記対象物に供給された洗浄液に振動体を接触させて振動させ、前記振動体を振動させる発振器のインピーダンスを検出し、前記インピーダンスに基づいて前記対象物と前記振動体とのクリアランスを制御する。
【発明の効果】
【０００８】
洗浄中での洗浄液と洗浄対象物との接触面積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】本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の説明図である。
【図３】本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の説明図である。
【図４】洗浄液の這い上がり現象の説明図である。
【図５】インピーダンスとクリアランスとの関係の説明図、インピーダンスと洗浄液の量と関係の説明図である。
【図６】クリアランス制御と補給制御とを実施しない場合の洗浄中でのインピーダンスの変化の説明図である。
【図７】本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】インピーダンスの高周波成分とクリアランスの減少量との関係を規定したテーブル、インピーダンスの低周波成分と洗浄液の補給量との関係を規定したテーブルである。
【図１０】クリアランス制御を実施した場合のインピーダンスの高周波成分とクリアランスとの関係を示したグラフ、補給制御を実施した場合のインピーダンスの低周波成分と洗浄液の補給量との関係を示したグラフである。
【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、発振器５０、ホーン６０、検出分離部７０、昇降機８０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（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）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】
振動子６５は、電圧の印加により変形する圧電素子を有している。圧電素子の変形により振動子６５は振動する。振動子６５には、振動子６５の振動を増幅するホーン６０が接続されている。これにより、ホーン６０から超音波振動が発生する。圧電素子には、発振器５０から電圧が印加される。
【００１５】
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。ホーン６０及び振動子６５は、洗浄液Ｌに接触して振動させる振動体に相当する。
【００１６】
検出分離部７０は、ホーン６０を振動させるために発振器５０が発生する電圧及び電流に基づいて発振器５０のインピーダンスを検出する。詳細には、圧電素子に印加される電圧及び電流に基づいて、検出分離部７０は、発振器５０のインピーダンスを検出する。また、詳しくは後述するが検出分離部７０は、インピーダンスを高周波成分と低周波成分とを分離するローパスフィルタ、ハイパスフィルタを有している。検出分離部７０は、インピーダンスの高周波成分と低周波成分とを制御部１０へと出力する。
【００１７】
昇降機８０は、ホーン６０を昇降させる。昇降機８０は、制御部１０からの指令に応じて駆動する。昇降機８０の駆動により、ホーン６０とワーク１とのクリアランスが調整される。
【００１８】
洗浄の対象であるワーク１は、ステージ６ｓに設置されている。ステージ６ｓは、少なくともホーン６０の軸方向、即ち鉛直方向に移動可能であり、制御部１０からの指令に応じて移動が制御される。
【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が実施する洗浄方法について簡単に説明する。
図２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｅは、本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の説明図である。尚、図２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｅにおいては、ステージ６ｓは省略してある。
【００２１】
ステージ６ｓに設置した後、図２Ａ、２Ｂに示すように、供給ノズル３０をワーク１に向けて移動させ、ワーク１の表面２の所定箇所に洗浄液Ｌを供給する。次に、供給ノズル３０をワーク１から退避させ、図２Ｃに示すように、洗浄液Ｌにホーン６０を接触させ、補給ノズル３５を洗浄液Ｌに接近させる。その状態で発振器５０を駆動してホーン６０を振動させると、図２Ｄに示すように、表面２に付着した微粒子Ｐが洗浄液Ｌ内で浮遊する。尚、詳しくは後述するが、洗浄液Ｌに振動を印加している間は、ホーン６０とワーク１との間のクリアランス制御、及び洗浄液補給制御が実行される。
【００２２】
洗浄液Ｌに振動が所定期間印加されると、図３Ａに示すように、ホーン６０をワーク１から退避させる。次に、図３Ｂに示すように、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。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。
【００２３】
図３Ｃ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。図３Ｄ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。図３Ｅ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、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。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。
【００２４】
洗浄液Ｌの這い上がり現象について説明する。
図４Ａ〜４Ｃは、洗浄液Ｌの這い上がり現象の説明図である。図４Ａは、ホーン６０を振動させる前であってホーン６０の先端を洗浄液Ｌに接触させた状態を示している。ホーン６０の先端とワーク１の表面２との間のクリアランスをＣ１とする。この状態でホーン６０に超音波を印加すると、ホーン６０が振動し始め洗浄液Ｌに振動が伝達される。
【００２５】
図４Ｂに示すように、ホーン６０が振動すると、洗浄液Ｌがホーン６０の先端を越えて側面にまで這い上がる這い上がり現象が生じる場合がある。このように、ホーン６０の先端を越えて側面にまで這い上がった洗浄液Ｌの分量だけ、ホーン６０の先端よりも下側にある洗浄液Ｌの分量が減少する。これにともない、図４Ｂに示すように、洗浄液Ｌとワーク１の表面２との接触面積が減少する。接触面積が減少した部分の表面２に微粒子Ｐが残留していると、微粒子Ｐは洗浄液Ｌにより覆われずに、微粒子Ｐが乾燥して表面２に固着するおそれがある。
【００２６】
本実施例では、ワーク１とホーン６０との間のクリアランスを補正することにより、このような這い上がり現象が発生した場合であっても、洗浄液Ｌとワーク１の表面２との接触面積が維持されるように制御する。図４Ｃに示すように、昇降機８０を駆動してホーン６０を移動させる。詳細には、クリアランスＣ１より小さいクリアランスＣ２となるようにホーン６０を移動させる。このように、ホーン６０をワーク１に接近させることにより、ホーン６０に押し出された洗浄液Ｌの分量がホーン６０の側面方向に広がり、洗浄液Ｌとワーク１の表面２との接触面積を図４Ａに示した状態に戻すことができる。本実施例の洗浄システムは、このようにホーン６０とワーク１との間のクリアランスを制御することにより、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積が維持する。
【００２７】
次に、洗浄液Ｌの霧化、蒸発について説明する。
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。また、洗浄液Ｌに超音波を印加しない状態でも、蒸散し得る。これにより、洗浄液Ｌの量が減少して、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積が減少する。よって、表面２には洗浄液Ｌが乾燥した箇所が生じ、この箇所に微粒子Ｐが残留する恐れがある。本実施例の洗浄システムでは、洗浄中において洗浄液Ｌに新たな洗浄液を補給することにより、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積を維持する。
【００２８】
インピーダンスとクリアランスとの関係を説明する。
図５Ａは、ホーン６０とワーク１との間のクリアランスと、インピーダンスとの関係を示したグラフである。尚、図５Ａは、液量が一定であるという条件下でのグラフである。
【００２９】
図５Ａに示すように、液量が一定である場合には、クリアランスが小さいほどインピーダンスが大きくなる。ここでインピーダンスは、ホーン６０、洗浄液Ｌ、洗浄対象物であるワーク１、の合成負荷として計測される。洗浄液の体積が一定である条件下でクリアランスを低下させると、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積が増大する。接触面積が増大することにより、洗浄液Ｌが受けるワーク１からの負荷が増大する。これにより、インピーダンスが増大する。
【００３０】
インピーダンスと洗浄液Ｌの液量との関係を説明する。
図５Ｂは、洗浄液Ｌの液量と、インピーダンスとの関係を示したグラフである。図５Ｂは、クリアランスが一定であるという条件下でのグラフである。図５Ｂに示すように、クリアランスが一定の場合には、洗浄液Ｌの液量が多いほどインピーダンスは増大する。洗浄液の液量が多いほど、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積は増大するからである。換言すれば、洗浄液Ｌの液量が少ないほどインピーダンスは低下する。
【００３１】
クリアランス制御と補給制御とを実施しない場合の洗浄中でのインピーダンスの変化を説明する。
図６Ａ〜６Ｃは、クリアランス制御と補給制御とを実施しない場合の洗浄中でのインピーダンスの変化の説明図である。図６Ａは、インピーダンスの変化を示している。図６Ｂは、図６Ａのインピーダンスの高周波成分を示している。図６Ｂでは、インピーダンスの高周波成分は曲線ＩＨで示している。図６Ｃは、図６Ａのインピーダンスの低周波成分を示している。図６Ｃでは、インピーダンスの低周波成分は曲線ＩＬで示している。インピーダンスの高周波成分と低周波成分との分離は、検出分離部７０により行なわれる。
【００３２】
インピーダンスの高周波成分の低下は、這い上がり現象に起因する。洗浄液Ｌが短期間でホーン６０の側面に這い上がり、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積が短期間で減少するからである。一方、インピーダンスの低周波成分の低下は、蒸散等による洗浄液Ｌの量の減少に起因している。洗浄液Ｌの量が徐々に減少すると、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積は徐々に減少するからである。このようにインピーダンスを高周波成分と低周波成分とに分離することにより、ワーク１と洗浄液Ｌとの接触面積の減少が、這い上がり減少に起因したものであるのか、又は洗浄液Ｌの量の減少に起因したものであるのかを判別できる。
【００３３】
次に、本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法について説明する。
図７、図８は、本実施例の洗浄システムが実施する洗浄方法の一例を示すフローチャートである。最初に、発振器５０の発振時間、初期の洗浄液量、ホーン６０の高さの初期設定、カットオフ周波数を設定する（ステップＳ１〜Ｓ４）。カットオフ周波数とは、検出分離部７０によって検出されたインピーダンスを高周波成分と低周波成分との分離に用いられる周波数である。次に、ワーク１に洗浄液Ｌを供給する（ステップＳ５）。次に、昇降機８０によりホーン６０を下降させ位置を規定する（ステップＳ６）。
【００３４】
制御部１０は発振器５０に指令を出して高周波の発振を開始する（ステップＳ７）。これにより、洗浄液Ｌにはホーン６０から超音波が印加され、洗浄が開始される。制御部１０は、ステップＳ１で設定された発振時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。経過した場合には、制御部１０はこの処理を終了する。
【００３５】
検出分離部７０は、発振器５０から発振電流（Ｉｒｍｓ）及び発振電圧（Ｖｒｍｓ）を検出して（ステップＳ９）、インピーダンス（Ｚｒｍｓ）を算出する（ステップＳ１０）。検出分離部７０は、カットオフ周波数に基づいてインピーダンスの高周波成分、低周波成分を抽出する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。制御部１０は、高周波成分に基づいてワーク１とホーン６０とのクリアランスの減少量を算出し（ステップＳ１３）、低周波成分に基づいて洗浄液Ｌに新たに補給する洗浄液の補給量を算出する（ステップＳ１４）。
【００３６】
図９Ａは、インピーダンスの高周波成分とクリアランスの減少量との関係を規定したテーブルである。このテーブルは制御部１０のＲＯＭ等に記憶されている。制御部１０は、このテーブルを参照してクリアランスの減少量を算出する。縦軸は、洗浄開始時での高周波成分の初期値を基準としている。図９Ａに示すように、インピーダンスの高周波成分が初期値にある場合には、クリアランスの減少量は０（ｍｍ）である。即ち、インピーダンスの高周波成分に変化がない場合には、クリアランスは初期値のままに維持される。洗浄液Ｌの這い上がり量に起因したインピーダンスの高周波成分の低下量に応じて、ワーク１とホーン６０とのクリアランスが減少される。
【００３７】
図９Ｂは、インピーダンスの低周波成分と洗浄液の補給量との関係を規定したテーブルである。このテーブルは制御部１０のＲＯＭ等に記憶されている。制御部１０は、このテーブルを参照して新たな洗浄液の補給量を算出する。縦軸は、洗浄開始時での低周波成分の初期値を基準としている。図９Ｂに示すように、インピーダンスの低周波成分が初期値にある場合には、洗浄液の補給量は０である。即ち、インピーダンスの低周波成分が変化しない場合には、新たな洗浄液の補給は行なわれない。
【００３８】
制御部１０は、算出されたクリアランスの減少量に基づいてホーン６０を下降した場合、ホーン６０の下限位置に達するか否かを判定する（ステップＳ１５）。ホーン６０の下限位置に到達する場合には、制御部１０はこの処理を停止する。
【００３９】
ホーン６０が下限位置に到達しない場合には、算出されたクリアランスの減少量に従って、ホーン６０を下降させ位置決めを行う（ステップＳ１６）。このように、インピーダンスの高周波成分が低下した際にクリアランスを低下させると、クリアランスは再び上昇して元に戻ろうとする。この理由は、上述したようにクリアランスを低下させると、洗浄液Ｌとワーク１との接触面積が増大するからである。
【００４０】
次に、制御部１０は算出された補給量の分だけ、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Ｓ１７）。このように、インピーダンスの低周波成分の減少が検出される毎に、既に供給されている洗浄液Ｌに新たな洗浄液が補給される。尚、新たな洗浄液の補給は、補給ノズル３５により行なわれるが、これに限定されず、供給ノズル３０及び補給ノズル３５を共用してもよい。
【００４１】
次に、再びステップＳ８以降の処理が行われる。このように、洗浄中において、インピーダンスの高周波成分及び低周波成分を検出して、これに基づいてクリアランス制御、洗浄液の補給制御が行なわれる。尚、制御部１０は、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１６の処理と、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１７との処理を並列に実行する。これにより、各ステップの処理に時間を要する場合であっても、クリアランス制御と補給制御とを略同時に行うことができる。制御部１０は、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を直列的に実行してもよい。
【００４２】
図１０Ａは、上述したクリアランス制御を実施した場合の、インピーダンスの高周波成分とクリアランスとの関係を示したグラフである。上述したクリアランス制御を実施した場合でのインピーダンスの高周波成分は曲線ＩＨで示している。また、その際のクリアランスは曲線Ｃで示している。インピーダンスの高周波成分が常に一定となるように、クリアランスは制御される。これにより、ワーク１と洗浄液Ｌとの接触面積を一定に維持することができる。尚、図１０Ａには、クリアランス制御を行なわなかった場合のインピーダンスの高周波成分を曲線ＩＨ´で示している。
【００４３】
図１０Ｂは、上述した補給制御を実施した場合の、インピーダンスの低周波成分と洗浄液の補給量との関係を示したグラフである。上述した補給制御を実施した場合でのインピーダンスの低周波成分は曲線ＩＬで示している。また、その際の補給量を曲線Ｓで示している。インピーダンスの低周波成分が常に一定となるように、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。これにより、ワーク１と洗浄液Ｌとの接触面積を一定に維持できる。尚、図１０Ｂには、補給制御を行なわなかった場合のインピーダンスの低周波成分を曲線ＩＬ´で示している。
【００４４】
尚、インピーダンスの高周波成分が一定となるように、クリアランスをフィードバック制御してもよい。インピーダンスの低周波成分が一定となるように、洗浄液の量をフィードバック制御してもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
ワーク１が設置されたステージ６ｓを昇降させることによりクリアランス制御してもよい。洗浄に際しては、クリアランス制御及び補給制御の一方のみをしてもよい。クリアランス制御は、発振器５０のインピーダンスに基づいてクリアランスを制御すればよく、ワーク１と洗浄液Ｌとの接触面積が常に一定にする制御に限定されない。補給制御は、発振器５０のインピーダンスに基づいて新たな洗浄液を供給すればよく、ワーク１と洗浄液Ｌとの接触面積が常に一定にする制御に限定されない。
【符号の説明】
【００４７】
１  ワーク
３０  供給ノズル
３５  補給ノズル
４０  回収ノズル
５０  発振器
６０  ホーン
８０  昇降機
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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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