(57)【要約】【課題】  洗浄対象物の表面を好適に洗浄することが可能な表面洗浄装置、及び洗浄方法を提供する。【解決手段】  水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として供給するノズル１１、及びノズル１１の先端側に設けられた碍管１８を有する媒体供給部１０と、媒体供給部１０から碍管１８内を通って洗浄対象物５へと供給される洗浄媒体に対して所定位置に設けられた一対の放電電極２１、２２とによって表面洗浄装置１Ａを構成する。そして、放電電極２１、２２間に交流高電圧を印加してストリーマ状放電を発生させ、それによってプラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物５へ向けて吹き付けることによって、対象物５の表面を洗浄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄対象物の表面を洗浄するための洗浄装置であって、
水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として所定の流路から供給する流路部材、及び前記流路部材の先端側に設けられた碍管を有する媒体供給手段と、
前記媒体供給手段から前記碍管内を通って前記洗浄対象物へと供給される前記洗浄媒体に対して所定位置に設けられた一対の放電電極とを備え、
前記一対の放電電極間に交流高電圧を印加してストリーマ状放電を発生させ、それによってプラズマ化した前記洗浄媒体を前記洗浄対象物へ向けて吹き付けることによって、その表面を洗浄することを特徴とする表面洗浄装置。
【請求項２】
前記一対の放電電極は、前記碍管を挟むように設けられた一対の電極によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の表面洗浄装置。
【請求項３】
前記碍管は、前記一対の放電電極での前記交流高電圧の印加による誘電損失で発熱して、その表面が乾燥状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面洗浄装置。
【請求項４】
前記媒体供給手段は、前記流路部材として、その内部を前記洗浄媒体が通過する中心流路部材と、前記中心流路部材を囲むように設けられ前記中心流路部材との間を乾燥気体が通過する外側流路部材とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の表面洗浄装置。
【請求項５】
前記一対の放電電極は、前記碍管を囲むように一方の電極を設け、前記中心流路部材を他方の電極として機能させることによって構成されていることを特徴とする請求項４記載の表面洗浄装置。
【請求項６】
前記碍管は、前記中心流路部材と前記外側流路部材との間から供給される前記乾燥気体によって、その内面が乾燥状態となるように構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の表面洗浄装置。
【請求項７】
前記中心流路部材の電位を基準電位とし、前記洗浄対象物の電位を前記基準電位よりも高い電位とすることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の表面洗浄装置。
【請求項８】
前記一対の放電電極のうちで一方の電極の電位を基準電位とし、前記洗浄対象物の電位を前記基準電位よりも高い電位とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の表面洗浄装置。
【請求項９】
洗浄対象物の表面を洗浄するための洗浄方法であって、
水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として所定の流路から碍管を介して供給する供給ステップと、
前記碍管内を通って前記洗浄対象物へと供給される前記洗浄媒体に対して交流高電圧を印加してストリーマ状放電を発生させる放電ステップと、
前記ストリーマ状放電によってプラズマ化した前記洗浄媒体を前記洗浄対象物へ向けて吹き付けることによって、その表面を洗浄する洗浄ステップと
を備えることを特徴とする表面洗浄方法。
【請求項１０】
前記交流高電圧は、前記碍管を挟むように設けられた一対の電極によって印加されることを特徴とする請求項９記載の表面洗浄方法。
【請求項１１】
前記交流高電圧の印加による誘電損失で発熱することによって、前記碍管の表面を乾燥状態とすることを特徴とする請求項９または１０記載の表面洗浄方法。
【請求項１２】
前記供給ステップにおいて、前記洗浄媒体に加えて、前記所定の流路の外側にある第２の流路から乾燥気体を供給することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載の表面洗浄方法。
【請求項１３】
前記交流高電圧は、前記碍管を囲むように設けられた一方の電極、及び前記所定の流路に対して設けられた他方の電極によって印加されることを特徴とする請求項１２記載の表面洗浄方法。
【請求項１４】
前記第２の流路から供給される前記乾燥気体によって、前記碍管の内面を乾燥状態とすることを特徴とする請求項１２または１３記載の表面洗浄方法。
【請求項１５】
前記交流高電圧を印加するための一対の放電電極のうちで一方の電極の電位を基準電位とし、前記洗浄対象物の電位を前記基準電位よりも高い電位とすることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項記載の表面洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄対象物となる半導体ウエハなどの物品の表面を洗浄するための洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや液晶ガラス基板などの物品の表面は、油脂、あるいは油脂を伴う微細粒子などによって汚れている場合がある。このような水に溶けない汚れの洗浄には、以前はフレオンなどの有機溶剤が用いられていたが、現在、これらの溶剤は環境汚染やオゾン層破壊の原因となるためにその使用が規制されている。このため、上記した有機溶剤に代わる表面の洗浄方法が検討されている（特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５９７１号公報
【特許文献２】特開２００１−２０３１８２号公報
【特許文献３】特開２００２−９３７７１号公報
【特許文献４】特開２００２−１４３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、特許文献１には、水にオゾンを溶解させたオゾン水で基板を洗浄する方法が記載されている。この方法では、オゾンの溶解量を増やすために水に酢酸を添加し、洗浄される基板表面に紫外線を照射しながらオゾン水の供給を行っている。また、特許文献２には、洗浄対象物の表面にオゾン水とアルカリ水溶液とを同時に供給し、オゾンの分解で発生するラジカルにより表面の汚れを分解する方法が記載されている。
【０００４】
しかしながら、オゾン水を利用するこれらの方法では、オゾン水のｐＨを調整するための薬剤の使用を伴うため、これを洗浄する工程、及び乾燥工程がさらに必要になるという問題がある。また、汚れの分解の進行がそれほど速くはないため、そのスループットが制約される。
【０００５】
一方、水を３７４℃以上、２２０ＭＰａ以上の高温高圧状態とすると、超臨界状態になる。超臨界状態、あるいはそれに近い亜臨界状態では、水は電離してＨ＋イオンとＯＨ−イオンになっており、酸及びアルカリとして働く。このため、このような超臨界状態の水を用いれば、基板表面の油脂を加水分解などのイオン的反応で分解することができる。そのような例として、例えば特許文献３には、高温高圧の亜臨界とした容器中で超臨界状態の水をノズルから噴き出すことによって、対象物の表面の汚れを洗浄することが記載されている。
【０００６】
しかしながら、このような方法では、容器を亜臨界まで加温、加圧しなければならないため、洗浄対象物が小さいサイズに制限されるという問題がある。また、加温、加圧の手間のため、オゾン水を利用する方法と同様に、そのスループットが上がらない。
【０００７】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、洗浄対象物の表面を好適に洗浄することが可能な表面洗浄装置、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】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明による表面洗浄装置は、洗浄対象物の表面を洗浄するための洗浄装置であって、（１）水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として所定の流路から供給する流路部材、及び流路部材の先端側に設けられた碍管を有する媒体供給手段と、（２）媒体供給手段から碍管内を通って洗浄対象物へと供給される洗浄媒体に対して所定位置に設けられた一対の放電電極とを備え、（３）一対の放電電極間に交流高電圧を印加してストリーマ状放電を発生させ、それによってプラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物へ向けて吹き付けることによって、その表面を洗浄することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による表面洗浄方法は、洗浄対象物の表面を洗浄するための洗浄方法であって、（ａ）水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として所定の流路から碍管を介して供給する供給ステップと、（ｂ）碍管内を通って洗浄対象物へと供給される洗浄媒体に対して交流高電圧を印加してストリーマ状放電を発生させる放電ステップと、（ｃ）ストリーマ状放電によってプラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物へ向けて吹き付けることによって、その表面を洗浄する洗浄ステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記した表面洗浄装置及び洗浄方法においては、ノズルなどの流路部材から碍管を介して洗浄対象物の物品へと供給される水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として用いている。そして、この洗浄媒体に対し、一対の放電電極によって高圧の交流放電電圧を印加し、プラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けて表面の洗浄を行っている。
【００１１】
このような方法では、プラズマによって空気中のＯ２やＨ２Ｏが解離してＯラジカルやＯＨラジカル、Ｏ３（オゾン）などが生成される。また、プラズマで電離してできた自由電子が付着することによって、Ｏ−イオンやＯＨ−イオン等も生成される。また、プラズマの電離では、Ｈ＋イオンも生成される。これらのラジカル、イオン、オゾンが洗浄対象物に接触すると、表面にある油脂などの汚れは酸化による分解、及び加水分解によって分解され、ガス化、または水溶性になって洗い流される。これにより、洗浄対象物の表面を好適に洗浄することが可能となる。ここで、洗浄媒体として用いられる水分子を含む気体または液体としては、微細水滴（噴霧水滴）を含む空気流、または蒸気流等を用いることができる。あるいは水流を用いても良い。
【００１２】
洗浄媒体への放電電圧の印加については、洗浄装置は、一対の放電電極が、碍管を挟むように設けられた一対の電極によって構成されていることが好ましい。同様に、洗浄方法は、交流高電圧が、碍管を挟むように設けられた一対の電極によって印加されることが好ましい。このような電極構成によれば、洗浄媒体に対して好適に高電圧を印加することができる。
【００１３】
このような構成では、洗浄装置は、碍管が、一対の放電電極での交流高電圧の印加による誘電損失で発熱して、その表面が乾燥状態となるように構成されていることが好ましい。同様に、洗浄方法は、交流高電圧の印加による誘電損失で発熱することによって、碍管の表面を乾燥状態とすることが好ましい。
【００１４】
また、洗浄装置は、媒体供給手段が、流路部材として、その内部を洗浄媒体が通過する中心流路部材と、中心流路部材を囲むように設けられ中心流路部材との間を乾燥気体が通過する外側流路部材とを有することとしても良い。同様に、洗浄方法は、供給ステップにおいて、洗浄媒体に加えて、所定の流路の外側にある第２の流路から乾燥気体を供給することとしても良い。
【００１５】
このように洗浄媒体を供給する内側の第１の流路、及び乾燥気体を供給する外側の第２の流路の２つの流路を用いる場合、洗浄媒体への放電電圧の印加について、洗浄装置は、一対の放電電極が、碍管を囲むように一方の電極を設け、中心流路部材を他方の電極として機能させることによって構成されていることとしても良い。同様に、洗浄方法は、交流高電圧が、碍管を囲むように設けられた一方の電極、及び所定の流路に対して設けられた他方の電極によって印加されることとしても良い。このような電極構成によっても、洗浄媒体に対して好適に放電電圧を印加することができる。
【００１６】
また、このような構成では、洗浄装置は、碍管が、中心流路部材と外側流路部材との間から供給される乾燥気体によって、その内面が乾燥状態となるように構成されていることが好ましい。同様に、洗浄方法は、第２の流路から供給される乾燥気体によって、碍管の内面を乾燥状態とすることが好ましい。
【００１７】
また、交流高電圧を印加するための一対の放電電極のうちで一方の電極の電位を基準電位とし、洗浄対象物の電位を基準電位よりも高い電位としても良い。あるいは、媒体供給手段が中心流路部材及び外側流路部材を有する場合には、中心流路部材の電位を基準電位とし、洗浄対象物の電位を基準電位よりも高い電位としても良い。これらの構成では、洗浄対象物が高い電位となることにより、負イオンを洗浄対象物へと引き出して、対象物の表面を効率良く洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、洗浄対象物へと供給される水分子を含む気体または液体からなる洗浄媒体に対し、一対の放電電極によって高圧の交流電圧を印加し、プラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けて表面の洗浄を行うことにより、対象物の表面を好適に洗浄することが可能な表面洗浄装置及び洗浄方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面とともに本発明による表面洗浄装置、及び洗浄方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
図１は、本発明による表面洗浄装置の第１実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。本装置は、洗浄対象物５の表面を洗浄するための表面洗浄装置１Ａであり、洗浄媒体を供給する媒体供給部１０を有して構成されている。以下、本洗浄装置１Ａの構成について、それを用いた表面洗浄方法とともに説明する。なお、洗浄対象物５としては、特に限定されないが、半導体ウエハ、液晶ガラス基板などが例として挙げられる。
【００２１】
本実施形態の洗浄装置１Ａにおいては、洗浄対象物５の表面を洗浄するための洗浄媒体として、微細水滴を含む空気流Ａを用いている。また、この空気流Ａに対し、媒体供給部１０は、ノズル１１と、碍管１８とを有している。ノズル１１は、洗浄媒体である空気流Ａを所定の流路から供給する流路部材である。また、碍管１８は、例えばセラミックまたは石英ガラス製の管からなり、ノズル１１の先端側に設けられている。空気流Ａは、ノズル１１内及び碍管１８内を通って、洗浄対象物５の表面へと供給される。
【００２２】
空気流Ａが内部を通過する碍管１８に対し、一対の電極２１、２２が設けられている。これらの電極２１、２２は、洗浄媒体である空気流Ａに対する一対の放電電極として、碍管１８を外側から挟むように配置されている。また、放電電極２１、２２の間には、交流電源２０が接続されている。
【００２３】
このような構成において、媒体供給部１０に微細水滴を含む空気流Ａを供給すると、空気流Ａはノズル１１及び碍管１８内を通って、洗浄媒体として洗浄対象物５へ向けて噴霧される（供給ステップ）。また、交流電源２０により放電電極２１、２２間に高圧の交流放電電圧を印加すると、図１中に模式的に示したように、碍管１８内の空間において、無声放電（オゾナイザ放電、バリア放電）によってストリーマ状放電Ｓが発生する（放電ステップ）。本洗浄装置１Ａでは、このストリーマ状放電Ｓによって微細水滴を含む空気流Ａをプラズマ化し、プラズマ化された洗浄媒体の空気流Ａを洗浄対象物５へ向けて吹き付けることによって、その表面の汚れを分解除去する。これによって、洗浄対象物５の表面が洗浄される（洗浄ステップ）。
【００２４】
本実施形態による表面洗浄装置及び洗浄方法の効果について説明する。
【００２５】
図１に示した表面洗浄装置１Ａ、及び上記した表面洗浄方法においては、流路部材であるノズル１１から碍管１８を介して洗浄対象物５の物品へと供給される微細水滴を含む空気流Ａを洗浄媒体として用いている。そして、この媒体供給部１０から供給される洗浄媒体に対し、一対の放電電極２１、２２によって交流高電圧を印加し、プラズマ化した洗浄媒体を洗浄対象物５に吹き付けて表面の洗浄を行っている。
【００２６】
このような方法では、プラズマによって空気中のＯ２やＨ２Ｏが解離してＯラジカルやＯＨラジカル、Ｏ３（オゾン）などが生成される。また、プラズマで電離してできた自由電子が付着することによって、Ｏ−イオンやＯＨ−イオン等も生成される。また、プラズマの電離では、Ｈ＋イオンも生成される。これらのラジカル、イオン、オゾンが洗浄対象物５に接触すると、その表面にある油脂などの汚れは酸化による分解、及び加水分解によって分解され、ガス化、または水溶性になって洗い流される。これにより、洗浄対象物５の表面を好適に洗浄することが可能となる。
【００２７】
上記構成では、洗浄媒体として水（純水）を用いることにより、環境汚染のない媒体での対象物５の洗浄を可能としている。また、このような洗浄媒体では、ｐＨを調整するための薬剤等を使用する必要がないという利点がある。この場合、薬剤を洗浄する工程、及び乾燥工程等も不要となる。
【００２８】
また、上記構成では、洗浄対象物５を大気中に配置した状態で表面の洗浄を行うことが可能である。この場合、超臨界状態の水を用いる場合のように加温、加圧された容器を用いることは不要であり、大型の対象物５を処理することも可能となる。また、洗浄対象物５を高温に加熱する必要がないので、対象物５へのダメージがほとんど生じない。
【００２９】
ここで、洗浄媒体としては、上記実施形態では微細水滴を含む空気流Ａを例示したが、蒸気流を用いても良い。あるいは、後述するように水流を用いることも可能である。一般には、水分子を含む気体または液体を洗浄媒体として用いれば良い。具体的にどのような洗浄媒体を用いるかについては、洗浄対象物５の種類、及び媒体供給部１０の構成等に応じて選択すれば良い。例えば、微細水滴を用いる空気流、及び蒸気流のいずれかを用いる場合、対象物５が蒸気の温度に耐えられるかどうか等を考慮して洗浄媒体を選択することが好ましい。
【００３０】
また、一対の放電電極２１、２２によって洗浄媒体に対して印加する交流高電圧については、洗浄媒体をプラズマ化するためのストリーマ状放電を好適に発生可能な条件で電圧を印加することが好ましい。そのような条件としては、例えば、交流周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、電圧値が１０ｋＶ〜１００ｋＶ、電極間隔が空気部分で５〜１０ｍｍの条件が挙げられる。
【００３１】
また、図１に示した構成では、媒体供給部１０の先端部を構成する碍管１８は、放電電極２１、２２からの交流高電圧の印加による誘電損失で発熱するが、この発熱を利用して碍管１８の表面を乾燥状態とすることが好ましい。碍管１８の表面が濡れていると、電極２１、２２間に交流電圧を印加したときに、電流が碍管１８表面の水膜を流れる。このため、碍管１８の内部空間に電圧がかからなくなる場合がある。したがって、碍管１８の表面は乾燥させておくことが好ましい。一方、放電電極２１、２２によって碍管１８に交流電圧が印加されると、碍管１８の材料の誘電損失（ｔａｎδ）によって碍管１８が発熱する。これにより、碍管１８の表面を例えば１００℃以上に保持して、上記のように碍管１８の表面の乾燥状態を確保することができる。
【００３２】
図２は、表面洗浄装置の第２実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【００３３】
本実施形態の洗浄装置１Ｂにおいては、洗浄媒体として第１実施形態と同様の微細水滴を含む空気流Ａを用いている。また、この空気流Ａに対し、媒体供給部１０は、ノズル１２と、碍管１８とを有している。さらに、本構成例では、ノズル１２が中心ノズル１２ａと外側ノズル１２ｂとから構成される２重構造を有している。
【００３４】
これらのノズル１２ａ、１２ｂのうち、内側に設けられた中心ノズル１２ａは、その内部を洗浄媒体の空気流Ａが通過する中心流路部材である。また、外側ノズル１２ｂは、中心ノズル１２ａを囲むように設けられた外側流路部材である。中心ノズル１２ａと外側ノズル１２ｂとの間は、乾燥気体（好ましくは乾燥空気）Ｂが通過する第２の流路となっている。この乾燥気体Ｂは、碍管１８内で空気流Ａの外側を通る。また、碍管１８に対し、外側から挟むように一対の放電電極２１、２２が設けられている。
【００３５】
本実施形態においては、媒体供給部１０のノズル１２を中心ノズル１２ａ及び外側ノズル１２ｂによって構成している。このような構成では、例えば、図２に示すように中心ノズル１２ａの内側を洗浄媒体供給用の第１の流路、その外側でノズル１２ａ、１２ｂの間を乾燥気体供給用の第２の流路とするなど、様々な構成が可能となる。また、上記のようにノズル１２ａ、１２ｂの間から乾燥気体Ｂを供給する構成では、第１の流路の外側にある第２の流路からの乾燥気体Ｂが碍管１８内を通過することにより、碍管１８の内面を乾燥状態に保持することができる。
【００３６】
図３は、表面洗浄装置の第３実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【００３７】
本実施形態の洗浄装置１Ｃにおいては、洗浄媒体として、微細水滴を含む空気流や蒸気流ではなく、水流Ｃを用いている。また、この水流Ｃに対し、媒体供給部１０は、ノズル１３と、碍管１８とを有している。さらに、本構成例では、ノズル１３が中心ノズル１３ａと外側ノズル１３ｂとから構成される２重構造を有している。
【００３８】
これらのノズル１３ａ、１３ｂのうち、内側に設けられた中心ノズル１３ａは、その内部を洗浄媒体の水流Ｃが通過する中心流路部材である。また、外側ノズル１３ｂは、中心ノズル１３ａを囲むように設けられ、中心ノズル１３ａとの間を乾燥気体Ｄが通過する外側流路部材である。また、碍管１８に対し、外側から挟むように一対の放電電極２１、２２が設けられている。
【００３９】
本実施形態においては、洗浄対象物５の表面を洗浄するための洗浄媒体として、水流Ｃを用いている。このように、ノズル１３ａから噴き出す水流Ｃを用いた場合、対象物５の汚れが水溶性であれば、その洗浄能力は微細水滴を含む空気流や蒸気流に比べて向上される。また、第２実施形態について上述したように、ノズル１３ａ、１３ｂの間から供給される乾燥気体Ｄにより、碍管１８の内面の乾燥状態が保持される。
【００４０】
また、本構成例では、図３に示すように、ストリーマ状放電Ｓは碍管１８の中心を通る水流Ｃと、碍管１８の内面との間の空間に発生する。このため、ストリーマ状放電Ｓによるオゾンの生成量が多くなる。一方、中心水流Ｃは無声放電のストリーマＳの発生起点になっており、ストリーマから大量の電子やラジカルが流入し、Ｈ２Ｏが電離してＯＨ−イオンができる。水流Ｃは、オゾンを含む空気と一緒に対象物５の表面に吹き付けられる。このとき、水のＯＨ−濃度が高いためにオゾンの分解が促進され、それによって生じる強い酸化作用により、洗浄対象物５の表面の汚れが効率良く分解される。
【００４１】
図４は、表面洗浄装置の第４実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【００４２】
本実施形態の洗浄装置１Ｄにおいては、洗浄媒体として水流Ｃを用いている。また、この水流Ｃに対し、媒体供給部１０は、第３実施形態と同様に、中心ノズル１４ａ及び外側ノズル１４ｂから構成されるノズル１４と、碍管１８とを有している。さらに、本構成例では、碍管１８の外面を取り巻くように電極２４が設けられている。そして、この電極２４を一方の電極、水流Ｃを供給する中心ノズル１４ａを他方の電極として、一対の放電電極を構成している。また、電極２４及び中心ノズル１４ａの間には、交流電源２３が接続されている。
【００４３】
本実施形態においては、洗浄媒体として水流Ｃを用いるとともに、碍管１８を囲むように設けられた電極２４と、水流Ｃの流路に対して設けられた中心ノズル１４ａとにより、ストリーマ状放電Ｓを発生させるための交流高電圧を印加している。このような構成によっても、図４に示すように、碍管１８の中心を通る水流Ｃと、碍管１８の内面との間の空間にストリーマ状放電Ｓが発生し、図３の場合と同様に洗浄対象物５の表面を洗浄することができる。
【００４４】
図５は、表面洗浄装置の第５実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。本実施形態の洗浄装置１Ｅの構成は、図１に示した洗浄装置１Ａの構成とほぼ同様であるが、空気流Ａが通過する碍管１８と、洗浄対象物５との間に直流電源２５が設置されている点が異なっている。
【００４５】
本実施形態においては、洗浄対象物５の背面（洗浄対象となっている表面とは反対側の面）側に背後電極５０が設けられている。そして、一対の放電電極のうちで一方の電極２２の電位を基準電位とし、電極２２と背後電極５０との間に直流電源２５を接続することにより、洗浄対象物５の電位を基準電位よりも高い電位に設定している。このような構成では、洗浄対象物５が高い電位となることにより、負イオンを洗浄対象物５へと引き出すことができる。
【００４６】
すなわち、無声放電で発生するＯラジカルは反応性が高く、Ｏ２と反応してＯ３（オゾン）となり、あるいは、Ｈ２Ｏと反応してＯＨラジカルを形成する場合がある。ＯＨラジカルはさらに反応性が高く、ＯＨラジカル同士でも反応し自己消滅をおこす。一方、ストリーマ状放電ＳによるＨ２Ｏの電離も起こるが、温度、圧力ともにそれほど高くなく分子のエネルギーが低いと、Ｈ＋イオン、ＯＨ−イオンともに大半は再結合して消滅する。このような場合には、ストリーマ状放電Ｓで発生したラジカル、イオンともに洗浄対象物５の表面に到達するものが少ない。
【００４７】
これに対して、上記のように洗浄対象物５を高い電位としてプラズマ空間、あるいは電離した水から負イオンを引き出すと、その中にはＯＨ−イオンが大量にあって、安定に洗浄対象物５の表面に到達する。対象物５は、導電性があれば正極として機能するので、ＯＨ−イオンは電荷を失いＯＨラジカルになって汚れを分解する。また、ＯＨ−のアルカリとしての性質により、加水分解によって油脂が水に溶けやすくなる。さらに、ＯＨ−のアルカリとしての性質はオゾンの分解の促進にも寄与し、それによって生じる強い酸化作用により、洗浄対象物５の表面の汚れが効率良く分解される。
【００４８】
これらの酸化分解作用により、油脂などの汚れも水溶性になって洗浄対象物５は水に濡れやすい状態となる。このとき、対象物５の表面に水膜が形成されて適度な導電性を持って正極として働くようになる。また、このような状態では、負の電荷が対象物５の表面に蓄積しすぎることはない。
【００４９】
なお、図５においては洗浄対象物５に対して背後電極５０を設ける構成を示したが、可能であればこのような背後電極５０を用いずに、電極２２と対象物５との間で直接に直流電源２５を接続する構成としても良い。また、直流電圧に代えて交流電圧を印加して、負イオンと正イオンとを交互に引き出す構成とすれば、対象物５の表面における電荷の蓄積を緩和することができる。この場合、Ｈ＋イオン、ＯＨ−イオンの両方が対象物５の表面に存在することとなり、油脂が加水分解によって分解、可溶化される。
【００５０】
図６は、表面洗浄装置の第６実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。本実施形態の洗浄装置１Ｆの構成は、図２に示した洗浄装置１Ｂの構成とほぼ同様であるが、空気流Ａが通過する碍管１８と、洗浄対象物５との間に直流電源２５が設置されている点が異なっている。
【００５１】
本実施形態においては、洗浄対象物５の背面側に背後電極５０が設けられている。そして、一対の放電電極のうちで一方の電極２２の電位を基準電位とし、電極２２と背後電極５０との間に直流電源２５を接続することにより、洗浄対象物５の電位を基準電位よりも高い電位に設定している。このような構成では、第５実施形態と同様に、洗浄対象物５が高い電位となることにより、負イオンを洗浄対象物５へと引き出すことができる。
【００５２】
図７は、表面洗浄装置の第７実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。本実施形態の洗浄装置１Ｇの構成は、図４に示した洗浄装置１Ｄの構成とほぼ同様であるが、水流Ｃが通過する中心ノズル１４ａと、洗浄対象物５との間に直流電源２６が設置されている点が異なっている。
【００５３】
本実施形態においては、洗浄対象物５の背面側に背後電極５０が設けられている。そして、一対の放電電極のうちで一方の電極である中心ノズル１４ａの電位を基準電位とし、ノズル１４ａと背後電極５０との間に直流電源２６を接続することにより、洗浄対象物５の電位を基準電位よりも高い電位に設定している。このように、中心ノズル１４ａと背後電極５０との間に直流電源２６を接続する構成によっても、電極２２と背後電極５０との間に直流電源２５を接続する第５、第６実施形態と同様に、洗浄対象物５が高い電位となることにより、負イオンを洗浄対象物５へと引き出すことができる。
【００５４】
本発明による表面洗浄装置及び洗浄方法は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、ノズルなどの流路部材及び流路部材の先端側に設けられた碍管を有する媒体供給手段の具体的な構成、あるいはストリーマ状放電を発生させるために洗浄媒体に対して所定位置に設けられる一対の放電電極の具体的な構成については、上記した構成例に限らず、様々な構成を用いて良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、洗浄対象物の表面を好適に洗浄することが可能な表面洗浄装置、及び洗浄方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】表面洗浄装置の第１実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図２】表面洗浄装置の第２実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図３】表面洗浄装置の第３実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図４】表面洗浄装置の第４実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図５】表面洗浄装置の第５実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図６】表面洗浄装置の第６実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【図７】表面洗浄装置の第７実施形態の構成を概略的に示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１Ａ〜１Ｇ…表面洗浄装置、１０…媒体供給部、１１〜１４…ノズル、１２ａ〜１４ａ…中心ノズル、１２ｂ…１４ｂ…外側ノズル、１８…碍管、２０…交流電源、２１、２２…放電電極、２３…交流電源、２４…放電電極、２５、２６…直流電源、
５…洗浄対象物、５０…背後電極、Ａ…微細水滴を含む空気流、Ｃ…水流、Ｂ、Ｄ…乾燥気体、Ｓ…ストリーマ状放電。
【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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