(57)【要約】【課題】基板の全幅にわたって均一な流量の洗浄液流を得ることができる超音波洗浄装置を提供する。【解決手段】超音波振動子３を内蔵する上部筐体１０と下部筐体２０とをガラス基板Ｗが通過可能な隙間２を隔てて対向配置して超音波洗浄装置１が構成される。各筐体の一方側側壁面には洗浄液供給部３０が、他方側側壁面には洗浄液排出部４０が付設される。それらはともに、親水性軟質樹脂のパッキン３１を筐体側壁面と親水性硬質樹脂のノズルプレート３２との間に挟み込んで構成される。ノズルプレート３２には凹部が形成されており、その凹部の隙間２と対向する側の壁部に複数の整流孔が穿設されている。洗浄液供給パイプ６から送給された洗浄液は凹部とパッキン３１とで形成される空間に貯留されてから整流孔を介して隙間２に供給され、洗浄液排出部４０から吸引排液される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいずれか一方に超音波発生手段を設けた一対の筐体を所定間隔の隙間を隔てて上下に対向配置し、前記一対の筐体のそれぞれの側壁面の相対向する面に前記隙間に連通する洗浄液供給通路および洗浄液排出通路を形成し、前記洗浄液供給通路を介して前記隙間の一方側から洗浄液を供給して他方側から前記洗浄液排出通路を介して排液するとともに、前記隙間を流れる洗浄液に前記超音波発生手段から超音波を放射しつつ基板を当該隙間に通すことにより、該基板の表面を超音波洗浄する超音波洗浄装置であって、
前記側壁面に沿って貼着された薄板状のパッキンと、
前記側壁面との間に前記パッキンを水密に挟み込むノズルプレートと、
を備え、
前記パッキンおよび前記ノズルプレートは親水性材料にて形成され、
前記ノズルプレートの前記パッキンと接する側の面には前記隙間の幅方向に沿って凹部が形成されるとともに、当該凹部の前記隙間と対向する側の壁部には該凹部内と前記隙間とを連通する複数の整流孔が穿設され、
前記洗浄液供給通路および前記洗浄液排出通路のそれぞれが、前記凹部と前記パッキンとで形成される空間および前記複数の整流孔によって構成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記載の超音波洗浄装置において、
前記ノズルプレートには、前記パッキンが接しているのとは反対側に、基板の通過経路に接するようにウィング部材が突設され、
前記ウィング部材の前記通過経路に接する面に撥水性部材を形設することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項１記載の超音波洗浄装置において、
基板の通過経路に対向する前記ノズルプレートの壁面のうち前記隙間から見て前記複数の整流孔よりも遠い領域に撥水性部材を形設することを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
前記ノズルプレートには、前記凹部内に連通する洗浄液供給用パイプまたは洗浄液排出用パイプが取り付けられていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置用ガラス基板や半導体ウェハー等の薄板状電子部品用基板（以下、単に「基板」と称する）の表面を超音波によって洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置用ガラス基板等を洗浄する手法の一つとして超音波洗浄が利用されている。超音波洗浄は、基板表面に付着している微細なパーティクルを除去するのに有効である。
【０００３】
このような超音波洗浄を行う装置として、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１記載の超音波洗浄装置においては、超音波振動子を設けた２個の筐体を数ｍｍ程度の隙間を隔てて上下に配置し、その隙間に純水等の洗浄液を流しながら基板を通過させて超音波洗浄を行うようにしているため、他の一般的な超音波洗浄装置に比較して洗浄液の使用量を格段に低減することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５３２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の超音波洗浄装置においては、長穴を有するパッキンの底部に整流孔を穿設するとともに、そのパッキンを押さえ板で押さえつけることによって洗浄液の供給および排出を行う経路を形成している。通常、パッキンは液給排経路の水密性を維持する部材であるため軟質材料にて構成されている。そのような軟質材料に整流孔を穿設して構成されたパッキンを押さえ板で押さえつけると、洗浄液の給排孔たる整流孔が変形することがあり、その結果筐体の幅方向に沿った洗浄液の液流分布が不均一になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の全幅にわたって均一な流量の洗浄液流を得ることが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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、少なくともいずれか一方に超音波発生手段を設けた一対の筐体を所定間隔の隙間を隔てて上下に対向配置し、前記一対の筐体のそれぞれの側壁面の相対向する面に前記隙間に連通する洗浄液供給通路および洗浄液排出通路を形成し、前記洗浄液供給通路を介して前記隙間の一方側から洗浄液を供給して他方側から前記洗浄液排出通路を介して排液するとともに、前記隙間を流れる洗浄液に前記超音波発生手段から超音波を放射しつつ基板を当該隙間に通すことにより、該基板の表面を超音波洗浄する超音波洗浄装置において、前記側壁面に沿って貼着された薄板状のパッキンと、前記側壁面との間に前記パッキンを水密に挟み込むノズルプレートと、を備え、前記パッキンおよび前記ノズルプレートを親水性材料にて形成し、前記ノズルプレートの前記パッキンと接する側の面には前記隙間の幅方向に沿って凹部を形成するとともに、当該凹部の前記隙間と対向する側の壁部に該凹部内と前記隙間とを連通する複数の整流孔を穿設し、前記洗浄液供給通路および前記洗浄液排出通路のそれぞれを、前記凹部と前記パッキンとで形成される空間および前記複数の整流孔によって構成している。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る超音波洗浄装置において、前記ノズルプレートに、前記パッキンが接しているのとは反対側に、基板の通過経路に接するようにウィング部材を突設し、前記ウィング部材の前記通過経路に接する面に撥水性部材を形設している。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る超音波洗浄装置において、基板の通過経路に対向する前記ノズルプレートの壁面のうち前記隙間から見て前記複数の整流孔よりも遠い領域に撥水性部材を形設している。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る超音波洗浄装置において、前記ノズルプレートに、前記凹部内に連通する洗浄液供給用パイプまたは洗浄液排出用パイプを取り付けている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ノズルプレートの側に凹部と複数の整流孔とを形成し、その凹部とパッキンとで形成される空間および複数の整流孔によって洗浄液供給通路および洗浄液排出通路を構成しているため、該空間に一旦貯留された洗浄液が複数の整流孔から供給されることとなり、基板の全幅にわたって均一な流量の洗浄液流を得ることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、ノズルプレートに設けられたウィング部材の基板通過経路に接する面に撥水性部材を形設しているため、筐体間の隙間からの洗浄液漏出をより少なくすることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、基板通過経路に対向するノズルプレートの壁面のうち筐体間の隙間から見て複数の整流孔よりも遠い領域に撥水性部材を形設しているため、当該隙間からの洗浄液漏出をより少なくすることができる。
【００１４】
また、請求項４の発明によれば、ノズルプレートに、凹部内に連通する洗浄液供給用パイプまたは洗浄液排出用パイプを取り付けており、凹部への洗浄液供給および凹部からの洗浄液排出を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る超音波洗浄装置１の全体構成を示す側断面図である。超音波洗浄装置１は、上部筐体１０および下部筐体２０に洗浄液の給排通路を付設して構成されている。上部筐体１０および下部筐体２０は、例えばステンレス鋼や石英によって構成された一対の筐体である。上部筐体１０および下部筐体２０はガラス基板Ｗが通過可能な所定間隔（例えば３〜７ｍｍ程度）の隙間２を隔てて上下に対向配置されている。すなわち、上部筐体１０の底面１１と下部筐体２０の上面２１とが所定間隔を隔てて互いに平行に相対向するように、上部筐体１０および下部筐体２０が配置されている。
【００１７】
上部筐体１０または下部筐体２０のいずれか一方には、隙間２に向けて超音波を放射する超音波振動子３が内蔵されている。本実施形態の例では、上部筐体１０の底面１１に接するように超音波振動子３が設けられている。なお、超音波振動子３は、下部筐体２０に設けるようにしても良いし、上部筐体１０および下部筐体２０の双方に設けるようにしても良い。
【００１８】
上部筐体１０および下部筐体２０のそれぞれの前後の外側壁面には、隙間２に連通する洗浄液供給部３０および洗浄液排出部４０が付設されている。洗浄液供給部３０から隙間２の一方側に供給された洗浄液（例えば、純水、イオン水、オゾン水、水素水等）は、隙間２内を流れてその他方側から洗浄液排出部４０によって吸引排液される。なお、洗浄液供給部３０および洗浄液排出部４０の構成についてはさらに後述する。
【００１９】
この超音波洗浄装置１によってガラス基板Ｗを洗浄するときには概略以下のようにして行われる。まず、上部筐体１０および下部筐体２０のそれぞれに設けられた洗浄液供給部３０から隙間２の一方側に洗浄液を供給する。洗浄液は隙間２内を流れて洗浄液流を形成する。その洗浄液流は、上部筐体１０および下部筐体２０のそれぞれに設けられた洗浄液排出部４０によって隙間２の他方側から吸引排液される。このとき、ガラス基板Ｗの濡れ特性、洗浄液の粘性や表面張力などのパラメータに応じて、隙間２の間隔および洗浄液供給部３０から送給する洗浄液の流速などを所定の条件を満たすように設定すると、洗浄液供給部３０から隙間２に送給された洗浄液は、隙間２の周囲からわずかに漏れ出すだけで、そのほとんどが洗浄液排出部４０から吸引されて外部へ排出される。
【００２０】
続いて、上部筐体１０に内蔵された超音波振動子３から隙間２内を流れる洗浄液流に対して所定周波数（数十ｋＨｚから数ＭＨｚ程度）の超音波を放射する。そして、この状態にて、ローラコンベア９によってガラス基板Ｗを所定速度で水平方向に移動させて上記他方側（洗浄液排出部４０の側）から隙間２内に挿入する。このとき、ガラス基板Ｗは上部筐体１０および下部筐体２０とは非接触である。隙間２内に挿入されたガラス基板Ｗの表面は、洗浄液を介した超音波振動の作用により微小なパーティクル等が除去されて洗浄される。
【００２１】
このようにしてガラス基板Ｗは隙間２内を通る間にその表面が超音波洗浄され、やがて隙間２の上記一方側（洗浄液供給部３０の側）から装置外部へと送り出される。洗浄後のガラス基板Ｗは再度ローラコンベア９によって次の工程へと搬送される。
【００２２】
次に、洗浄液供給部３０および洗浄液排出部４０の構成についてさらに詳細に説明する。図２は、上部筐体１０およびその周辺の分解斜視図である。同図に示すように、洗浄液供給部３０および洗浄液排出部４０はともに、薄板状のパッキン３１を上部筐体１０の側壁面に沿って貼着し、その上からさらにノズルプレート３２によって該側壁面との間にパッキン３１を水密に挟み込んで構成されている。なお、下部筐体２０およびその周辺については、図２の上部筐体１０およびその周辺を上下反転させたのと同様の構成である。
【００２３】
パッキン３１は、軟質の親水性材料、例えば軟質塩化ビニルからなる薄板状平板である。塩化ビニル（ＰＶＣ）は添加剤を含まない状態では比較的硬い樹脂（硬質塩化ビニル）なのであるが、可塑剤を配合することによって軟化し、その配合割合が増加するに従って軟らかくなる。本実施形態のパッキン３１は、可塑剤が所定割合以上配合された軟質塩化ビニルにて形成されており、比較的軟らかい。
【００２４】
一方、ノズルプレート３２は、硬質の親水性材料、例えば硬質塩化ビニルからなる押さえ部材である。上述の通り、硬質塩化ビニルは可塑剤を含有しない塩化ビニルであり、比較的硬い樹脂である。よって、ノズルプレート３２はパッキン３１よりも硬い。本実施形態では、軟質樹脂のパッキン３１を上部筐体１０の側壁面と硬質樹脂のノズルプレート３２との間に挟み込むことによって水密構造を実現している。なお、パッキン３１およびノズルプレート３２の取り付けについては、例えばパッキン３１を接着剤によって上部筐体１０の側壁面に接着し、その上からノズルプレート３２を重ね合わせて上部筐体１０の側壁面にネジ止めすれば良い。
【００２５】
図３は、ノズルプレート３２の外観斜視図である。ノズルプレート３２のパッキン３１と接する側の面には隙間２の幅方向に沿って実質的に四角柱形状の凹部３３が形成される。この凹部３３の隙間２と対向する側の壁部には多数の整流孔３４が当該壁部を貫通して所定ピッチで穿設されている。また、ノズルプレート３２の凹部３３と反対側の面には洗浄液供給パイプ６または洗浄液排出パイプ７が例えば２本取り付けられている。洗浄液供給パイプ６または洗浄液排出パイプ７の先端はノズルプレート３２の凹部３３に開口している。なお、洗浄液供給部３０のノズルプレート３２には洗浄液供給パイプ６が取り付けられ、洗浄液排出部４０のノズルプレート３２には洗浄液排出パイプ７が取り付けられる。また、洗浄液供給パイプ６または洗浄液排出パイプ７の本数は２本に限定されるものではなく、任意の本数とすることができる。また、洗浄液供給パイプ６および洗浄液排出パイプ７は溶接によってノズルプレート３２に取り付けるようにすれば良い。
【００２６】
図４は、洗浄液供給部３０全体の断面図である。パッキン３１を上部筐体１０の側壁面とノズルプレート３２との間に挟み込むことによって、凹部３３およびパッキン３１に囲まれた空間３９が形成される。この空間３９は複数の整流孔３４を介して隙間２と連通している。また、空間３９は洗浄液供給パイプ６とも連通接続されている。なお、洗浄液排出部４０についても、洗浄液供給パイプ６に代えて洗浄液排出パイプ７が連通接続されている他は、図４と同様の構成である。図４に示すように、凹部３３とパッキン３１とで形成される空間３９および複数の整流孔３４によって洗浄液供給通路および洗浄液排出通路が構成されている。
【００２７】
さらに、ノズルプレート３２には、パッキン３１が接しているのとは反対側面（つまり凹部３３と反対側）であって、ガラス基板Ｗが通過する通過経路に接する端部にウィング部材３５が突設されている。そして、ウィング部材３５の上記通過経路に接する面には、撥水性材料（例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）からなる平板状の撥水板３６が着けられている。撥水板３６はネジ止めまたは接着によってウィング部材３５に取り付けるようにすれば良い。なお、ウィング部材３５自体の素材はノズルプレート３２と同じであり、ウィング部材３５とノズルプレート３２とを一体成形するようにしても良いし、別体として製作したウィング部材３５をノズルプレート３２に溶着するようにしても良い。
【００２８】
このような構造を有する洗浄液供給部３０から隙間２に洗浄液を供給する際には、洗浄液供給パイプ６から洗浄液を所定流量にてノズルプレート３２の凹部３３とパッキン３１とで形成される空間３９に送給する。上記所定流量は、洗浄液供給部３０の全ての整流孔３４から流出する洗浄液流量よりも大きな流量である。よって、洗浄液供給パイプ６から送給された洗浄液は、一部が整流孔３４から流出しつつも徐々に空間３９内に貯留される。そして、図５に示すように、空間３９内に一旦貯留された洗浄液は全ての整流孔３４から均等に吐出されることとなる。なお、空間３９内に一定量以上の洗浄液が貯留された後は、洗浄液供給パイプ６からの洗浄液送給量を全ての整流孔３４から流出する洗浄液流量と同程度とすることが好ましい。
【００２９】
洗浄液供給部３０から供給された洗浄液は隙間２内を流れて洗浄液流を形成し、洗浄液排出部４０へと向かう。洗浄液排出部４０の凹部３３とパッキン３１とで形成される空間３９には洗浄液排出パイプ７を介して負圧が付与されている。このため、隙間２内を流れた洗浄液流は洗浄液排出部４０の整流孔３４から吸引回収され、洗浄液排出パイプ７を介して装置外部に排液される。
【００３０】
以上のようにすれば、上部筐体１０と下部筐体２０との間の狭い隙間２に洗浄液を供給するだけでガラス基板Ｗの超音波洗浄を行うことができるため、洗浄液の消費量を最小限に抑制することができる。特に、第７世代（１８００ｍｍ×２２００ｍｍ）以上の大型ガラス基板を本発明に係る超音波洗浄装置１によって超音波洗浄すれば、顕著な洗浄液消費低減効果が得られる。
【００３１】
また、ノズルプレート３２の凹部３３とパッキン３１とで形成される空間３９に一旦洗浄液を貯留した後、整流孔３４からその洗浄液を供給するようにしているため、ガラス基板Ｗの全幅にわたって均一な流量の洗浄液流を形成することができる。特に本実施形態では、軟質樹脂のパッキン３１と硬質樹脂のノズルプレート３２と重ね合わせて液密の空間３９を形成し、硬質のノズルプレート３２に整流孔３４を穿設しているため、整流孔３４が変形するおそれがなく、安定して均一な流量の洗浄液流を得ることができる。
【００３２】
また、パッキン３１およびノズルプレート３２はともに親水性材料にて形成されているため、洗浄液供給部３０内の洗浄液供給通路および洗浄液排出部４０内の洗浄液排出通路は全て親水性材料にて構成されていることとなり、ガラス基板Ｗの幅方向に沿って洗浄液流を安定して均一に分散させることができる。
【００３３】
ところで、ガラス基板Ｗの通過経路に接するウィング部材３５の面には撥水性材料からなる撥水板３６が設けられている。一方、整流孔３４の近傍は親水性材料にて構成されている。よって、これらの相乗効果により図１に示す如く、隙間２の両端からの洗浄液漏出をより少なく抑制することができる。
【００３４】
図６に、洗浄液供給部３０の他の構成例を示す。図４に示したものと同様の部材については同一の符号を付している。この例の洗浄液供給部３０においては、ノズルプレート３７にウィング部材が設けられていない。また、ノズルプレート３７の外壁の角に断面Ｌ字形状の撥水部材３８が形設されている。撥水部材３８は、例えばＰＴＦＥによって形成する。その結果、ガラス基板Ｗの通過経路に対向するノズルプレート３７の壁面のうち隙間２から見て複数の整流孔３４よりも遠い領域に撥水性部材が形設されることとなる。このようにしても図４の例と同様に、隙間２の両端からの洗浄液漏出をより少なく抑制することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、ガラス基板Ｗの搬送方向の下流側に洗浄液供給部３０を設け、上流側に洗浄液排出部４０を設けるようにしていたが、これを逆の配置としても良い。
【００３６】
また、ノズルプレート３２には１つの凹部３３を設けるようにしていたが、２つ以上の凹部を形成し、それぞれの凹部に洗浄液供給パイプ６または洗浄液排出パイプ７を接続するようにしても良い。
【００３７】
また、上記実施形態においては、パッキン３１を軟質塩化ビニル、ノズルプレート３２を硬質塩化ビニル、撥水板３６および撥水部材３８をＰＴＦＥによって構成していたが、これに限定されるものではなく、パッキン３１およびノズルプレート３２は親水性材料にて構成し、撥水板３６および撥水部材３８は撥水性材料にて構成すれば良い。また、洗浄液の給排経路を水密に維持する観点からは、パッキン３１を親水性の軟質樹脂にて構成し、ノズルプレート３２を親水性の硬質樹脂にて構成することが好ましい。なお、塩化ビニル以外の親水性材料としては、フッ素樹脂の表面を表面改質処理によって親水化したものを軟質塩化ビニルに代えてパッキン３１に使用することができ、またピーク材（ポリエーテルエーテルケトン：ＰＥＥＫ）の表面をサンドブラスト処理によって親水化したものを硬質塩化ビニルに代えてノズルプレート３２に使用することができる。さらに、その他の親水性材料としては、各種強度の異なる表面改質などを施した親水性樹脂や、親水性、或いは親水化したゴム材料を使用しても良い。
【００３８】
さらに、本発明に係る超音波洗浄装置によって洗浄対象となる基板は液晶ガラス基板に限定されるものではなく、半導体ウェハであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る超音波洗浄装置の全体構成を示す側断面図である。
【図２】図１の超音波洗浄装置の上部筐体およびその周辺の分解斜視図である。
【図３】ノズルプレートの外観斜視図である。
【図４】洗浄液供給部全体の断面図である。
【図５】洗浄液供給部からの洗浄液供給を示す図である。
【図６】洗浄液供給部の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  超音波洗浄装置
２  隙間
３  超音波振動子
６  洗浄液供給パイプ
７  洗浄液排出パイプ
１０  上部筐体
２０  下部筐体
３０  洗浄液供給部
３１  パッキン
３２，３７  ノズルプレート
３３  凹部
３４  整流孔
３５  ウィング部材
３６  撥水板
３８  撥水部材
３９  空間
４０  洗浄液排出部
Ｗ  ガラス基板
【図１】
2006255647.tif 000003
【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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