(57)【要約】【課題】  洗浄液に低周波帯の超音波を付与することにより被処理物に付着した強固な汚染を除去することが可能であり、約２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの広範囲の周波数帯の超音波を洗浄液に付与することも可能で、少ない洗浄液で均一に洗浄処理を施すことが可能な超音波洗浄装置の提供。【解決手段】  振動板３ａと、振動板３ａに固着された超音波振動子５と、振動板３ａの振動子固着面と反対側面に空間７を隔てて対向する底板９と、空間７に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、底板９に形成された開口部に設けられた多数の孔１０ａを有する整流板１０とからなり、整流板１０の板厚は５μｍ以上、λ／１０以下の範囲とされ、空間７に供給された洗浄液１１に振動子５から発振した超音波振動を付与した超音波洗浄液１１ａが、上記開口部から連続した流れとして流出するように制御できる制御手段が設けられた超音波洗浄用ノズル１が備えられた超音波洗浄装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、該振動板に固着された超音波振動子と、前記振動板の振動子固着面と反対側面に空間を隔てて対向する底板と、前記空間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記底板に形成された開口部に設けられた多数の孔を有する整流板とからなり、
前記整流板の板厚は５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（前記λは前記超音波振動子から発振される超音波振動の整流板構成物質内の波長）とされ、
前記空間に供給された洗浄液に前記超音波振動子から発振した超音波振動を付与した超音波洗浄液が、前記開口部から連続した流れとして流出するように制御できる制御手段が設けられたことを特徴とする超音波洗浄用ノズル。
【請求項２】
前記整流板は外側に凸状であることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項３】
前記底板に形成された開口部は矩形状であり、前記整流板の多数の孔が形成された領域の短辺方向の幅が５ｍｍ以上、前記超音波振動子の幅と同じ大きさ以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項４】
前記底板に形成された開口部は円形であり、前記整流板の多数の孔が形成された領域の径が５ｍｍ以上、前記超音波振動子の幅と同じ大きさ以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項５】
前記整流板に形成された各孔の径は、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲とされ、整流板面積に対する開口率が２０％以上９０％の以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項６】
前記整流板に形成された多数の孔の分布は、整流板の中心部で粗とされたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項７】
前記整流板の少なくとも表面は、親液性を有する材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項８】
前記開口部に設けられた整流板と前記振動板との間に第２の整流板が前記空間を仕切るように配置されて前記空間に形成される洗浄液流路の向きが変更され、前記洗浄液流路の一端部は前記洗浄液供給手段に接続され、他端部はガス抜き機構に接続され、前記洗浄液流路の途中に前記底板の開口部が連通し、前記第２の整流板の板厚は５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（前記λは前記超音波振動子から発振される超音波振動の第２の整流板構成物質内の波長）とされたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波洗浄用ノズル。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超音波洗浄用ノズルと、該超音波洗浄用ノズルの整流板を設けた開口部が被処理物の表面上を隙間を隔てて移動可能な搬送手段が設けられ、前記整流板と被処理物表面との隙間に前記超音波洗浄用ノズルから超音波洗浄液を吐出して被処理物表面を洗浄できる構成とされた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】
本発明は、半導体製造装置、液晶表示装置の基板製造装置等に用いられ、液晶表示装置用角形ガラス基板、カラーフィルタ用ガラス基板、フォトマスク用基板、サーマルヘッド用セラミック基板、プリント基板、半導体ウエハ、フィルム基板、金属フープ材及び電子部品等の基材表面を洗浄処理に用いられる超音波洗浄用ノズル及びこれを備えた超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄装置の一種として、基材に現像、エッチング、剥離等を施す処理装置の適所に設けられ、基材処理で使用される処理液の除去や基材表面の清浄化を行うものがある。
このような洗浄装置として、底面に振動子を設けた槽タイプのものがある。槽タイプの洗浄装置は、約２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの広い範囲の周波数帯の超音波を用い、槽内で基材の洗浄処理がなされるものである。洗浄処理する基材の汚染物は、指紋やパーティクル等である。      
【０００３】
他の洗浄装置としては、図１６に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。この洗浄装置は、超音波洗浄部本体１０１内に満たされた洗浄液に本体１０１内に設けられた振動子１０４により約８００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの比較的高い周波数の超音波振動を付与し、スリット状の吐出口１０７から超音波振動が付与された洗浄液１１０を、吐出口１０７の下方を複数の搬送ローラ（図示略）によって水平に移動する基板（基材）１００の幅方向にカーテン状に供給し、基板１００に付着しているパーティクルを除去するものである。また、吐出口１０７は、１ｍｍ幅程度とされている。
【０００４】
さらに、他の洗浄装置として、図１７に示すようなものがある（例えば、特許文献２参照）。
この洗浄装置では、広範囲の大きさのパーティクルの除去を目的として、スポット型の超音波ノズル部１１５から２０ｋＨｚ〜７００ｋＨｚの低周波数帯の超音波振動が加えられた洗浄液１２０を基板（基材）２００に向けて吐出して超音波洗浄処理を行うものである。なお、図１７中、符号１１６は超音波ノズル部内に備えられた振動子である。
【特許文献１】特開平１０−２０９１０４号公報
【特許文献２】特開平１０−６４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の槽タイプの洗浄装置を用いる洗浄では、広い周波数帯（２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）を用いることができ、極めて汚染がひどい加工後の素ガラス基板等を洗浄する場合には、適当な洗浄液と低周波数帯（２８ｋＨｚ、４０ｋＨｚといった周波数）の超音波を付与させて洗浄している。また、回路を形成した液晶表示装置用角形ガラス基板の洗浄には、回路を形成している金属膜等が劣化しないように、洗浄力は弱いが均一に洗浄できる高周波帯（メガソニック）の超音波を付与している。
しかしながら従来の槽タイプの洗浄装置を用いる場合は、一旦落ちたパーティクルが槽内に拡散し、再付着しやすいため、高清浄な表面が得難い。また、低周波帯を用いた超音波洗浄では、洗浄むらが出やすくその対策として基板の揺動が必須となり、槽の大型化等につながり、結果として洗浄装置が大型なものになってしまう。また、従来の槽タイプの装置を用いる洗浄では、基板が大きくなると、槽の底（振動板に近い部分）と槽の最上部で、音圧差が発生し、均一な洗浄はできないという問題があった。
【０００６】
比較的付着力の小さいパーティクルを比較的均一に除去する場合は、高周波帯の超音波を付与する図１６に示す洗浄装置が用いられるが、この洗浄装置は、基材と接触面積の大きいパーティクルの場合やサブミクロンのパーティクルや指紋等の比較的強固な汚れの除去はできないという問題があり、また、洗浄液は１リットル／分・ｃｍ（吐出口単位長さ当たり）程度使用しなければならなかった。
上記のような強固な汚れには、低周波帯（約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の超音波を付与する図１７に示す洗浄装置が用いられるが、低周波帯の超音波を効率良く吐出口１２１の下流に伝えるためには、その洗浄液吐出口１２１の径を１０ｍｍ以上と大きくしなければならず、従って洗浄液も７リットル／分以上となり、洗浄液使用量が図１６のようにメガヘルツ帯の超音波が付与された洗浄液を吐出する吐出口１０７を有する装置の１０倍以上になってしまう。
【０００７】
また、１ｍ幅の基板に付着しているパーティクルを除去する場合に、図１６に示すような１ｍｍ幅の吐出口１０７を備えた洗浄装置を適用すると、１００リットル／分といった大量の洗浄液を使用せざるを得ず、現実の製造工程に組み込むのは、使用する洗浄液の重量も考慮に入れると困難であった。
従って、従来の洗浄装置では、吐出口の開口径が大きいために、洗浄液の使用量が多くなってしまい、逆に開口径を小さくすると、超音波が洗浄液に伝わらない。
特に、洗浄液に付与する超音波が低周波になる程、必要開口径が大きくなり、その結果、４００ｋＨｚ以下の超音波を洗浄液に付与する洗浄装置で実用的な水量範囲のものは実現されていなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、洗浄液に低周波帯（約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の超音波を付与することにより被処理物に付着した強固な汚染を除去することが可能であり、約２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの広範囲の周波数帯の超音波を洗浄液に付与することも可能で、しかも少ない洗浄液で均一に洗浄処理を施すことが可能な超音波洗浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の超音波洗浄用ノズルは、振動板と、該振動板に固着された超音波振動子と、前記振動板の振動子固着面と反対側面に空間を隔てて対向する底板と、前記空間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記底板に形成された開口部に設けられた多数の孔を有する整流板とからなり、
前記整流板の板厚は５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（前記λは前記超音波振動子から発振される超音波振動の整流板構成物質内の波長）とされ、
前記空間に供給された洗浄液に前記超音波振動子から発振した超音波振動を付与した超音波洗浄液が、前記開口部から連続した流れとして流出するように制御できる制御手段が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の超音波洗浄用ノズルでは、振動板と、該振動板に固着された超音波振動子と、前記振動板の振動子固着面と反対側面に空間を隔てて対向する底板と、前記空間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段が備えられたことにより、上記空間部に供給された洗浄液に低周波帯から高周波帯に亘る広範囲の周波数帯（約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の超音波振動を付与することができる。
また、上記底板の開口部に多数の孔を有する整流板が設けられたことにより、上記開口部の面積に対して洗浄液が流出する部分の面積を狭くすることができるので、充分な洗浄力が得られ、しかも洗浄液の使用量を抑えることができる。また、洗浄液に付与する超音波が４００ｋＨｚ以下になっても、上記開口部の幅や孔径を大きくしなくても済むので、実用的な液量範囲の超音波洗浄用ノズルを実現できる。
また、上記底板の開口部に設けられた整流板の孔径、整流板の開口率や厚さ、洗浄液供給手段から上記空間に供給する洗浄液の流量等を制御することにより、上記空間に供給された洗浄液を上記開口部から連続した流れとして流出させることができ、また、上記開口部から流出する洗浄液の液型を漏斗状等の所望の液形にすることができる。
【００１１】
また、上記底板の開口部に上記整流板が設けられたことにより、洗浄液が流出する部分が狭くなるが、上記整流板の板厚がλ／１０以下の範囲にされたことにより、超音波振動を伝播させ、上記開口部から連続した流れとして流出する洗浄液に超音波振動を付与することができる。
つまり、本発明の超音波洗浄用ノズルでは、上記整流板の直下に洗浄液が連続した流れとして流出するようにして、かつ、整流板の厚みを薄くすることにより、整流板の直下に存在する洗浄液に超音波振動が整流板で反射されることなく、透過して超音波振動が付与されるようにしている。
【００１２】
本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、前記整流板は外側に凸状であることが好ましい。かかる構成とすることで、上記整流板が平板である場合よりも洗浄液を整流板中央付近に集め易くなり、上記開口部から流出する洗浄液の液型を漏斗状等の先窄まり状になって連続した流れを保ち易く、上記開口部から流出する洗浄液に超音波振動を付与し易くなる。
【００１３】
また、本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、前記底板に形成された開口部が矩形状である場合、前記整流板の多数の孔を形成する領域（孔形成領域）の短辺方向の幅が５ｍｍ以上、前記超音波振動子の幅と同じ大きさ以下の範囲とされていることが好ましく、あるいは前記底板に形成された開口部が円形である場合、前記整流板の多数の孔を形成する領域（孔形成領域）の径が５ｍｍ以上、前記超音波振動子の幅と同じ大きさ以下の範囲とされていることが好ましい。
かかる構成とすることで、洗浄液量をその流路抵抗により制御して、使用液量を抑えながら洗浄領域を広くとることができ、また、洗浄液に効率良く超音波振動を付与できる。
【００１４】
また、本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、上記整流板に形成された各孔の径は、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲とされ、整流板面積に対する開口率が２０％以上９０％以下の範囲であることが好ましい。かかる構成とすることで、超音波振動が伝わり易く、上記開口部から連続した流れとして流出する洗浄液に超音波振動を付与し易い。
【００１５】
また、本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、前記整流板に形成された多数の孔の分布は、整流板の中心部で粗とされていることが好ましい。かかる構成とすることで、上記開口部から流出する洗浄液の液型を漏斗状に更に制御し易い。
【００１６】
また、本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、上記整流板の少なくとも表面は、親液性を有する材料から形成されていることが好ましい。かかる構成とすることで、上記開口部から流出する洗浄液の液型を漏斗状に制御するのが更に容易になる。
【００１７】
また、本発明の超音波洗浄用ノズルにおいて、上記開口部に設けられた整流板と上記振動板との間に第２の整流板が前記空間を仕切るように配置されて上記空間に形成される洗浄液流路の向きが変更され、上記洗浄液流路の一端部は前記洗浄液供給手段に接続され、他端部はガス抜き機構に接続され、上記洗浄液流路の途中に前記底板の開口部が連通し、上記第２の整流板の板厚は５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（上記λは前記超音波振動子から発振される超音波振動の第２の整流板構成物質内の波長）とされていることが好ましい。かかる構成とすることで、気泡の溜まりを防止することができる。
【００１８】
本発明の超音波洗浄装置は、上記のいずれかの構成の本発明の超音波洗浄用ノズルと、該超音波洗浄用ノズルの整流板を設けた開口部が被処理物の表面上を隙間を隔てて移動可能な搬送手段が設けられ、前記整流板と被処理物表面との隙間に前記超音波洗浄用ノズルから超音波洗浄液を吐出して被処理物表面を洗浄できる構成とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波洗浄装置によれば、洗浄液に低周波帯（約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の超音波を付与することにより被処理物に付着した強固な汚染を除去することができ、約２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの広範囲の周波数帯の超音波を洗浄液に付与することもでき、しかも少ない洗浄液で均一に洗浄処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではないことは勿論であるとともに、以下の図面においては各構成部分の縮尺について図面に表記することが容易となるように構成部分毎に縮尺を変えて記載している。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の超音波洗浄装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は図１の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図であり、図３は図２の超音波洗浄用ノズルを整流板が設けられた底板側から視たときの拡大平面図である。
【００２１】
本実施形態の超音波洗浄装置は、本発明の実施形態の超音波洗浄用ノズル１と、この超音波洗浄用ノズル１の後述の整流板１０を設けた開口部９ａが被処理基板（被処理物）２０の表面上を隙間を隔て移動可能な搬送手段３０と、被処理基板２０を載置するターンテーブル２５が設けられ、整流板１０と被処理基板表面との隙間に超音波洗浄用ノズル１から超音波洗浄液１１ａを吐出して被処理基板表面を洗浄できる構成とされたものである。
【００２２】
超音波洗浄用ノズル１は、長尺箱状の超音波振動子収容部（筐体）３と、この超音波振動子収容部３内に収容されたボルト締めランジュバン振動子（超音波振動子）５と、超音波振動子収容部３の振動板を兼ねる下板３ａの外面に空間７を隔てて対向配置された底板９と、空間７に洗浄液１１を供給する洗浄液供給手段と、底板９に形成された平面視長尺矩形状の開口部９ａに設けられた整流板１０とを主体として構成されている。
【００２３】
振動板３ａの材質は、空間部７に供給される洗浄液１１の種類にもよるが、例えば、洗浄液が水の場合はステンレス鋼、表面処理したステンレス鋼が用いられ、洗浄液が酸やアルカリの場合はサファイヤ、高純度アルミナ又はＰＴＦＥ（四ふっ化エチレン樹脂）でコートした金属材料、セラミックス、石英ガラス等が用いられる。
振動板３ａの厚みｔは、用いる超音波振動子によって異なるが、例えば、厚みｔが０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲で、２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの超音波振動子に対して適する厚さを選択し、使用することができる。
この振動板３ａの内面にボルト締めランジュバン振動子（ＢＬＴ）５が固着されている。従って、本実施形態では振動板３ａの内面が振動子固着面となり、外面が振動子固着面と反対側面となる。
【００２４】
ボルト締めランジュバン振動子５は、略円柱状、略角柱状などの略柱状のもので、図２に示すように金属ブロック５ａ、５ｂ間に２枚の圧電磁器５ｃ、５ｄが配置され、ボルト６によりこれら圧電磁器５ｃ、５ｄに圧縮力のバイアスがかけられており、また、圧電磁器５ｃ、５ｄ間に銅板５ｅが介在されている。
圧電磁器５ｃ、５ｄは極性を逆にして組み合わされており、電気的には並列に駆動するようになっている。圧電磁器５ｃ、５ｄには、電源が接続される。
なお、上記圧電磁器は２枚に限らず、複数であってもよい。
【００２５】
図２に示すように振動板３ａの振動子固着面と反対側面とこれに対向して配置された底板９との間に空間７が設けられており、この空間７に洗浄液供給手段により洗浄液１１が供給されるようになっている。上記洗浄液供給手段は、空間７に接続された洗浄液供給管１２ａと、該供給管１２ａに接続された洗浄液供給源（図示略）から構成されている。また、この洗浄液供給手段には、洗浄液の流量調整機構（図示略）が設けられており、空間７に供給する洗浄液の流量を制御できるようになっている。
上記空間７のギャップ（振動板３ａと整流板１０間の距離）は、１ｍｍ以上７．５ｍｍ程度とされる。
【００２６】
洗浄液１１としては、被処理基板２０やこれに付着している汚れの種類に応じて適宜選択して用いられ、例えば、被処理基板２０がガラス基板で、汚染物がＡｌ２Ｏ３研磨粉の場合、アンモニア水溶液、水素水、アンモニア添加水素水、脱気したアンモニア水溶液等が用いられ、被処理基板２０がシリコン基板で、汚染物が有機物の場合、オゾン水、酸添加オゾン水、ＮａＯＨ水溶液等が用いられる。
空間７への洗浄液１１の供給量は、ノズルの長さ（開口部の長手方向）１０ｍｍ当たり、１リットル／分程度以下とすることが望ましい。
なお、洗浄液１１は、被処理基板２０に付着した汚れに応じてｐＨが制御されたものを用いることが、少ない液量で、効率良く洗浄できる点で好ましい。
【００２７】
また、空間７には、ガス抜き機構が設けられている。上記ガス抜き機構は、図２に示すように空間７に接続された排出管１２ｂと該排出管１２ｂに設けられたバルブ１２ｃから構成されている。このガス抜き機構は、洗浄液供給時にはバルブ１２ｃを開にして空間７のガスを抜き、空間７に洗浄液１１が満たされたらバルブ１２ｃを閉にすることにより、洗浄液１１に気泡が巻き込まれるのを防止できるようになっている。
【００２８】
底板９には、図３に示すような長尺矩形状の開口部９ａが形成され、この開口部９ａに多数の孔１０ａを有する整流板１０が設けられている。
この超音波洗浄用ノズル１は、整流板１０の孔径、開口率、板厚Ｔや、上記洗浄液供給手段から空間７に供給する洗浄液１１の流量等を制御することにより、空間７で超音波振動が付与された洗浄液１１を開口部９ａから連続した流れとして流出するように制御できるようになっている。超音波洗浄液を開口部９ａから連続した流れとして流出するように制御する手段が上記制御手段である。従って、上記洗浄液供給手段に設けられた流量調整機構も制御手段である。
【００２９】
整流板１０は、ステンレス鋼板等の金属板に多数の孔を形成したパンチングメタルが用いられる。この整流板１０の少なくとも表面は、親液性を有する材料から形成されていることが先に述べた理由により好ましい。
上記親液性材料としては、使用する洗浄液の種類によって異なるが、例えば、洗浄液が水溶液の場合には、親水処理したステンレススチール等の金属、表面に親水基を持たせる親水処理を行ったプラスティック、ＴｉＯ２のような金属酸化物、アルミナ、シリコン酸化物等のセラミックスが用いられる。
【００３０】
整流板１０の板厚Ｔは、５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（上記λは振動子５から発振される超音波振動の整流板構成物質内の波長）とされている。上記板厚Ｔが５μｍ未満であると、板の強度が低下し、孔の加工がコストパフォーマンス良く行えないなど不具合が生ずることとなり好ましくない。上記板厚Ｔがλ／１０を超えると、振動子５から発振された超音波振動は整流板で反射が大きくなり、洗浄液の流れに効率良く伝搬できないため好ましくない。つまり、空間７内では超音波洗浄液となっていても、洗浄液は孔１０ａから外部に出るが超音波が減衰したものになってしまう。
また、整流板１０の板厚Ｔが０．０３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の範囲では、２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの超音波を発振する振動子に適する厚さを選択し、使用することができる。
【００３１】
整流板１０は、先に述べた理由により、図２に示すように外側に凸状（被処理基板側に凸状）となるように設けられている。
また、整流板１０の孔形成領域１０ｂの幅Ｗは、５ｍｍ以上、振動子５の幅ＷＢＬＴと同じ大きさ以下の範囲とされていることが好ましく、５ｍｍ以上１７ｍｍ以下の範囲とされていることがさらに好ましい。幅Ｗを変更することで、底板の開口部から外部に連続した流れとして吐出される超音波洗浄液の水流の形状、特に、幅などを変更することができる。
幅Ｗが５ｍｍ未満であると、超音波振動を効率良く洗浄液に付与できない。幅Ｗを振動子５の幅ＷＢＬＴよりも大きくしても超音波の有効照射範囲は幅ＷＢＬＴであることから、ＷＢＬＴの幅で十分である。
また、整流板１０の孔形成領域１０ｂの長さＬは、被処理基板（被処理物）の長さに合わせて決定される。
【００３２】
整流板１０に形成された各孔１０ａの径は、０．００１ｍｍ以上１７ｍｍ以下の範囲とされていることが好ましく、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲とされていることがさらに好ましい。孔１０ａの径が、０．００１ｍｍ未満であると液体が出にくくなり、高圧力で押し出す形となり、液体が線状となってしまう。また、孔１０ａの径が１７ｍｍを超えると液体は孔から自然落下してしまい、液量制御ができなくなってしまう。
【００３３】
また、整流板１０の開口率（整流板面積に対する開口率）が２０％以上９０％以下の範囲であることが好ましい。整流板１０の開口率が２０％未満であると  液の吐出圧力が高くなり、制御性が悪くなってしまい、９０％を超えると孔加工精度の問題から液量の制御性が悪くなってしまう。また、整流板の機械的強度が低下することも生じてくる。
また、１個の孔１０ａの面積は、λ２／１００以下とされることが、洗浄液量をその流路抵抗により制御して使用液量を低減できる点で好ましい。
【００３４】
多数の孔１０ａは、図３には孔形成領域１０ｂに略に均一に分布するように形成されている場合について示したが、整流板１０の孔形成領域１０ｂの中心部で粗となるような分布とされていることが先に述べた理由により好ましい。
振動板３ａと整流板１０の最も離れているところの距離（ギャップ）は、７．５ｍｍ程度以下とすることが、ノズル１から吐出される超音波洗浄液１１ａに気泡が巻き込まれるのを防止できる点で好ましい。
【００３５】
被処理基板２０は、液晶表示装置用角形ガラス基板、カラーフィルタ用ガラス基板、フォトマスク用基板、サーマルヘッド用セラミック基板、プリント基板、半導体ウエハ、フィルム基板、金属フープ材及び電子部品等の基材等を挙げることができる。
ターンテーブル２５は、上面に被処理基板２０を載置した状態で回転及び昇降可能な構成とされたものである。
搬送手段３０は、超音波振動子収容部３の長手方向両端面に取り付けられており、超音波洗浄用ノズル１の開口部９ａがターンテーブル２５に載置された被処理基板２０の表面上を隙間を隔て移動可能な構成とされたものである。
【００３６】
本実施形態の超音波洗浄用ノズル１は、振動子５に電圧が印加されて超音波振動が発振されると、振動板３ａが振動し、空間７に供給された洗浄液１１に超音波振動が付与され超音波洗浄液１１ａとされ、さらにこの超音波洗浄液１１ａは整流板１０に形成された各孔１０ａを通過し、超音波振動が付与されたまま合流し、しかも漏斗状等の連続した流れとして流出する。それは、整流板１０の孔形成領域１０ｂの下側（外側）が洗浄液が漏斗状等の連続した流れとなっているので、空間７に伝播された超音波振動は孔１０ａを通過中及び通過後の洗浄液１１に付与され続ける。整流板１０の孔形成領域１０ｂ以外部分（孔形成領域外）の下側（外側）は空気が存在するため、空間７に伝播された超音波振動は整流板の孔形成領域外の内面や底板９の内面で反射してしまう。従って、底板９の開口部から外部に吐出される洗浄液をガスの巻き込みのない連続した流れとすることで、効率良く超音波を付与できる。
振動子５からは、約２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの広範囲で、特定の領域の周波数帯の超音波が発振可能であり、発振される超音波の周波数は、被処理基板２０に付着した汚れの種類や付着力の大小によって適宜変更される。
【００３７】
なお、空間７に洗浄液１１を始めに供給するときは、少なくとも孔形成領域１０ｂを板材等で一旦塞いで空間７内に洗浄液１１を満たしておいてから超音波洗浄液を吐出するようにするか、あるいは収容部３の開口部９ａ側を上に向け、空間７内に洗浄液１１を満たした後で、収容部３の開口部９ａを下に向け、超音波洗浄液を吐出するようにすることが無駄になる洗浄液１１が少なくて済むため好ましく、特に、孔１０ａが１ｍｍ〜１７ｍｍ程度と大きい場合に有効である。
【００３８】
本実施形態の超音波洗浄装置を用いて被処理基板２０に付着した汚れを除去するには、被処理基板２０をターンテーブル２５の上面に載置し、ついで、搬送手段３０により超音波洗浄用ノズル１の整流板側を被処理基板２０の表面上を隙間を隔てて移動させるとともに整流板１０の孔形成領域１０ｂから被処理基板表面と整流板１０との隙間に超音波洗浄液を連続した流れとして吐出して被処理基板表面を洗浄する。図４〜図５に示すようにノズル１の整流板１０と被処理基板表面との距離を変えると、被処理基板を洗浄できる範囲を変更できる。なお、整流板１０と被処理基板表面との距離は、ターンテーブル２５の昇降あるいは搬送機構３０の昇降させることにより変更することができる。
【００３９】
本実施形態の超音波洗浄装置によれば、洗浄液１１に低周波帯（約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の超音波を付与することにより被処理基板２０に付着した強固な汚染を除去することができ、また、約２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの広範囲の周波数帯の超音波を洗浄液１１に付与することもできるので、強固な汚染から比較的付着力の小さなパーティクルを少ない洗浄液で均一に洗浄処理を施すことができる。また、超音波洗浄用ノズル１は、孔形成領域Ｗを広くすることで、超音波洗浄液１１ａが出る領域を広くすることができ、被処理基板を一度に洗浄できる範囲を広くとることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態においては、超音波振動子収容部３が長尺の箱状である場合について説明したが、中空円柱状のものであってもよい。
また、超音波洗浄用ノズル１の開口部９ａに図３に示すようなパンチングメタルからなる整流板１０を設けた場合について説明したが、図６に示すように網目４０ａが形成された整流板４０を設けてもよい。
整流板４０の板厚は、整流板１０と同様に５μｍ以上、λ／１０以下の範囲とされる。
また、整流板４０の網目形成領域４０ｂの幅Ｗは、整流板１０の孔形成領域１０ｂと同様に５ｍｍ以上、振動子５の幅と同じ大きさ以下の範囲とされていることが好ましい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、超音波洗浄用ノズル１の開口部９ａに整流板１０が外側に凸状になるように設けられた場合について説明したが、図７に示すようにフラットな整流板１０が設けられていてもよい。
また、上記実施形態においては、ガス抜き機構が、空間７に接続された排出管１２ｂと該排出管１２ｂに設けられたバルブ１２ｃから構成されている場合について説明したが、図８に示すように、超音波振動子収容部３の側面まで立ち上がる排出管４２ｂの一端が空間７に接続され、他端が開口したものであってもよい。このガス抜き機構は、空間７に洗浄液が供給されると、空間７のガスは排出管４２ｂを通って上記他端から外部に排出されるので、洗浄液１１に気泡が巻き込まれるのを防止できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、ガス抜き機構として、図２や図７に示すようなバルブ１２ｃ付き排出管１２ｂや、図８に示すような収容部３の側面まで立ち上がる排出管４２ｂを設ける場合について説明したが、図９に示すように振動板３ａと整流板１０との間に第２の整流板５０が設けられたものであってもよい。この第２の整流板５０は、孔が形成されていない板状のものであり、空間７を上下に仕切るように配置されることにより、振動板３ａの下側に⊃状洗浄液流路が形成されており（空間７に形成される洗浄液流路の向きが変更されており）、
この流路の上側（振動板側）の端部は洗浄液供給管１２ａに接続され、下側（整流板１０側）の端部は排出管（ガス抜き機構）５２ｂに接続されている。この排出管５２ｂには、バルブが設けられていてもよいし、一端部が開口したものであってもよい。上記⊃状洗浄液流路の途中に底板９の開口部が連通している。
第２の整流板５０の板厚は、整流板１０と同様の理由から５μｍ以上、λ／１０以下の範囲（上記λは振動子５から発振される超音波振動の第２の整流板構成物質内の波長）とされている。
【００４３】
図９のノズル１では、洗浄液供給管１２ａから空間７に洗浄液１１が供給されると、空間７のガスは⊃状洗浄液流路を通り、さらに排出管５２ｂを通って外部に排出されるので、洗浄液１１に気泡が巻き込まれるのを防止できる。なお、空間７のガス抜き時には、底板９の開口部又は第１の整流板の孔形成領域は閉塞されていてもよい。
また、洗浄液１１は振動板３ａの直下を通過して超音波洗浄液１１ａとされた後、整流板１０に向かって流れ、各孔１０ａを通過し、超音波振動が付与されたまま合流し、しかも漏斗状等の連続した流れとして流出する。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態の超音波洗浄装置について説明する。
第２の実施形態の超音波洗浄装置が第１の実施形態の超音波洗浄装置と異なるところは、超音波洗浄用ノズルの構成が異なる点である。
図１０は、本実施形態に係わる超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図である。  超音波洗浄用ノズル６１は、長尺箱状の超音波振動子収容部（筐体）６３と、この超音波振動子収容部６３内に収容された超音波振動子６５と、超音波振動子収容部６３の振動板を兼ねる下板６３ａの外面に空間６７を隔てて対向配置された底板６９と、空間６７に洗浄液１１を供給する洗浄液供給手段と、底板６９に形成された平面視長尺矩形状の開口部に設けられたフラットな整流板７０とを主体として構成されている。
【００４５】
超音波振動子６５は、チタン酸ジルコン酸塩（ＰＺＴ）素子、チタン酸バリウム系素子、水晶、フェライト系素子等からなり、約２０〜１０ＭＨｚの範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものが用いられる。この超音波振動子６５は、電源に接続されている。
上記洗浄液供給手段は、空間６７に接続された洗浄液供給管７２ａと、該供給管７２ａに接続された洗浄液供給源（図示略）から構成されている。
また、空間６７には、ガス抜き機構が設けられている。上記ガス抜き機構は、図２に示すように空間６７に接続された排出管７２ｂと該排出管７２ｂに設けられたバルブ７２ｃから構成されている。排出管７２ｂは超音波振動子収容部６３の側面まで立ち上がるように設けられている。
整流板７０は、多数の孔７０ａを形成した孔形成領域が設けられている。
また、整流板７０の孔形成領域の幅Ｗは、５ｍｍ以上、振動子６５の幅ＷＴと同じ大きさ以下の範囲とされていることが好ましく、５ｍｍ以上１７ｍｍ以下の範囲とされていることがさらに好ましい。
【００４６】
本実施形態の超音波洗浄用ノズル６１は、振動子６５に電圧が印加されて超音波振動が発振されると、振動板６３ａが振動し、空間６７に供給された洗浄液１１に超音波振動が付与され超音波洗浄液１１ａとされ、さらにこの超音波洗浄液１１ａは整流板７０に形成された各孔７０ａを通過し、超音波振動が付与されたまま合流し、しかも漏斗状等の連続した流れとして流出する。
【００４７】
本実施形態の超音波洗浄装置によれば、本発明の効果が得られる。
なお、上記実施形態においては、長尺箱状の超音波振動子収容部（筐体）６３が長尺の箱状である場合について説明したが、中空円柱状のものであってもよい。
また、超音波洗浄用ノズル６１の底板に形成された開口部に整流板７０がフラットになるように設けられた場合について説明したが、図１１や図１２に示すように整流板７０が外側に凸状になるように設けられていてもよい。また、図１０乃至図１２に示すように整流板７０の孔形成領域の幅Ｗを変更することで、ノズル６１の開口部から連続した流れとして流出する超音波洗浄液１１ａの水流形状を変更でき、結果として被処理基板を一度に洗浄できる範囲を変更できる。
また、上記実施形態においては、排出管７２ｂにバルブ７２ｃを設けた場合について説明したが、図１１に示すように超音波振動子収容部６３の側面まで立ち上がる排出管７２ｂの一端が空間６７に接続され、他端が開口したものであってもよく、あるいは図１２に示すように空間６７とほぼ同じ高さに配置された排出管８２ｂの一端が空間６７に接続され、排出管８２ｂにバルブ（図示略）が設けられたものであってもよい。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態の超音波洗浄装置の概略構成を示す斜視図であり、図１４は図１３の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図であり、図１５は図１４の超音波洗浄用ノズルを整流板が設けられた底板側から視たときの拡大平面図である。
【００４９】
本実施形態の超音波洗浄装置は、本発明の実施形態の超音波洗浄用ノズル８１と、この超音波洗浄用ノズル８１の後述の整流板９０を設けた開口部９０ａが被処理基板（被処理物）２０の表面上を隙間を隔て移動可能なアーム（搬送手段）３５と、被処理基板２０を載置するターンテーブル２５が設けられ、整流板９０と被処理基板表面との隙間に超音波洗浄用ノズル８１から超音波洗浄液１１ａを吐出して被処理基板表面を洗浄できる構成とされたものである。
【００５０】
超音波洗浄用ノズル８１は、円筒状の超音波振動子収容部（筐体）８３と、この超音波振動子収容部８３内に収容された円柱状超音波振動子８５と、超音波振動子収容部８３の振動板を兼ねる下板８３ａの外面に空間８７を隔てて対向配置された底板８９と、空間８７に洗浄液１１を供給する洗浄液供給手段と、底板８９に形成された平面視円形状の開口部８９ａに設けられた整流板９０とを主体として構成されている。
整流板９０は、多数の孔９０ａ（網目）が形成されている。この整流板９０は、外側に凸状（被処理基板側に凸状）となるように設けられている。
整流板９０の孔形成領域の径Ｄは、５ｍｍ以上、超音波振動子８５の幅とＷＴ同じ大きさ以下の範囲とされていることが先に述べた理由により好ましい。
【００５１】
上記洗浄液供給手段は、空間８７に接続された洗浄液供給管９２ａと、該供給管９２ａに接続された洗浄液供給源（図示略）から構成されている。また、空間８７には、ガス抜き機構が設けられている。このガス抜き機構は、図１４乃至図１５に示すように空間８７に接続された排出管９２ｂと該排出管９２ｂに設けられたバルブ９２ｃから構成されている。
【００５２】
本実施形態の超音波洗浄装置を用いて被処理基板２０に付着した汚れを除去するには、被処理基板２０をターンテーブル２５の上面に載置し、ついで、アーム３５により超音波洗浄用ノズル８１の整流板側を被処理基板２０の表面上を隙間を隔てて移動させるとともに整流板９０の孔形成領域（網目形成領域）から被処理基板表面と整流板９０との隙間に超音波洗浄液１１ａを連続した流れとして吐出して被処理基板表面を洗浄する。
本実施形態の超音波洗浄装置によれば、本発明の効果が得られる。
【００５３】
（実験例１）
下記表１に示す構造のサンプルＮｏ．１〜５の超音波洗浄装置を作製した。
作製した超音波洗浄装置の超音波洗浄用ノズルに洗浄液を供給し、超音波を付与した洗浄液を整流板の孔形成領域から吐出して超音波をガラス基板に付着したパーティクルの除去したときの除去効率について調べた。ここで除去するパーティクルは、粒径０．５μｍ以上のＡｌ２Ｏ３研磨粉であった。その結果を下記表１に合わせて示す。
【００５４】
【表１】
2005169278.tif 000003
【００５５】
表１中の注１：除去率９９．７％とは、約１９０００個のパーティクルを約４０個まできることに相当。
【００５６】
表１に示した結果から本発明の実施例であるサンプルＮｏ．１〜５の超音波洗浄装置によれば、基板に付着したパーティクルを少ない洗浄液で効率良く洗浄できることがわかる。
【００５７】
（実験例２）
下記表２〜表５に示す構造のサンプルＮｏ．６〜２０の超音波洗浄装置を作製した。
作製した超音波洗浄装置の超音波洗浄用ノズルに洗浄液としてｐＨ１０の水素水を供給し、超音波を付与した洗浄液を整流板の孔形成領域から吐出して超音波重畳した洗浄液でガラス基板に付着したパーティクルを除去したときの洗浄液の使用量と上記孔形成領域と基板間の洗浄液にかかる音圧を測定した。なお、上記孔形成領域と基板間の洗浄液にかかる音圧は、整流板が設けられていない場合の音圧を１００（規格化）とし、これに対する値である。結果を表２〜表５に合わせて示す。
【００５８】
【表２】
2005169278.tif 000004
【００５９】
【表３】
2005169278.tif 000005
【００６０】
【表４】
2005169278.tif 000006
【００６１】
表４中の注２：図１１に示した超音波洗浄用ノズル６１の空間６７に図９に示したような第２の整流板５０を配置したもの。
【００６２】
表２〜表４に示した結果から整流板の厚みが０．６ｍｍであるサンプルＮｏ．１９の超音波洗浄装置（比較例）は、整流板の孔形成領域から吐出された洗浄液の音圧が１０であり、超音波が殆ど付与されいないため洗浄効果が小さいと考えられる。
サンプルＮｏ．６〜１８、２０の超音波洗浄装置（実施例）は、整流板の孔形成領域から吐出された洗浄液の音圧が９０以上であり、充分超音波が付与されており、洗浄効果を期待できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態の超音波洗浄装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】図１の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図。
【図３】図２の超音波洗浄用ノズルを底板側から視たときの拡大平面図。
【図４】第１の超音波洗浄装置を用いて被処理基板を洗浄する方法の説明図。
【図５】第１の超音波洗浄装置を用いて被処理基板を洗浄する方法の説明図。
【図６】図２の超音波洗浄用ノズルの開口部に備えられた整流板の他の例を示す拡大平面図。
【図７】図１の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルの他の例を示す概略縦断面図。
【図８】図１の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルの他の例を示す概略縦断面図。
【図９】図１の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルの他の例を示す概略縦断面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図。
【図１１】本発明の第２の実施形態の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルの他の例を示す概略縦断面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルの他の例を示す概略縦断面図。
【図１３】本発明の第２の実施形態の超音波洗浄装置の概略構成を示す斜視図。
【図１４】図１３の超音波洗浄装置に備えられた超音波洗浄用ノズルを示す概略縦断面図。
【図１５】図１４の超音波洗浄用ノズルを底板側から視たときの拡大平面図。
【図１６】従来の洗浄装置の例を示す概略構成図。
【図１７】従来の洗浄装置の他の例の一部分を示す断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１，６１，８１・・・超音波洗浄用ノズル、３，６３，８３・・・超音波振動子収容部、３ａ，６３ａ，８３ａ・・・下板（振動板）、５，６５，８５・・・超音波振動子、７，６７，８７・・・空間、９，６９，８９・・・底板、９ａ，６９ａ，８９ａ・・・開口部、１０，４０，７０、９０・・・整流板、１０ａ，７０ａ・・・・・・孔、１０ｂ・・・孔形成領域、１１・・・洗浄液、１１ａ・・・超音波洗浄液、４０ａ、９０ａ・・・網目、５０・・・第２の整流板、１２ａ，７２ａ，９２ａ・・・洗浄液供給管、１２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，７２ｂ・・・排出管、１２ｃ，７２ｃ・・・バルブ、２０・・・被処理基板（被処理物）、２５・・・ターンテーブル、３０・・・搬送手段、３５・・・アーム（搬送手段）、ｔ・・・振動板の厚み、Ｔ・・・整流板の板厚、Ｗ・・・孔形成領域（又は網目形成領域）の幅、ＷＢＬＴ，ＷＴ・・・超音波振動子の幅。
【図１】
2005169278.tif 000007
【図２】
2005169278.tif 000008
【図３】
2005169278.tif 000009
【図４】
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【図５】
2005169278.tif 000011
【図６】
2005169278.tif 000012
【図７】
2005169278.tif 000013
【図８】
2005169278.tif 000014
【図９】
2005169278.tif 000015
【図１０】
2005169278.tif 000016
【図１１】
2005169278.tif 000017
【図１２】
2005169278.tif 000018
【図１３】
2005169278.tif 000019
【図１４】
2005169278.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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