(57)【要約】【課題】  洗浄効果を向上させることができる超音波洗浄装置を提供する。【解決手段】先端に開口を形成し、該開口に超音波透過性を有する隔膜で覆い、内部上方に超音波振動子を配設し、かつ内部に超音波伝播液を充填して洗浄ヘッドを構成するとともに、該洗浄ヘッドの先端を覆うようにしてカバーを配設し、該カバーの底壁にスリットを形成し、前記カバーと前記洗浄ヘッドの先端とによって画成される空間部に洗浄液を供給し、前記超音波振動子からの超音波を照射しつつ前記洗浄液を前記スリットから基板の表面に供給するようにしたことを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に開口を形成し、該開口に超音波透過性を有する隔膜で覆い、内部上方に超音波振動子を配設し、かつ内部に超音波伝播液を充填して洗浄ヘッドを構成するとともに、該洗浄ヘッドの先端を覆うようにしてカバーを配設し、該カバーの底壁にスリットを形成し、前記カバーと前記洗浄ヘッドの先端とによって画成される空間部に洗浄液を供給し、前記超音波振動子からの超音波を照射しつつ前記洗浄液を前記スリットから被洗浄物の表面に供給するようにしたことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄ヘッドの先端部を、被洗浄物進行方向断面が先端に向かって細くなるようにテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記隔膜として、超音波透過率が８０％以上のものを使用したことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
被洗浄物の両面を同時に洗浄するように、前記洗浄ヘッドを被洗浄物の両表面に対向させて設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用の基板、半導体ウエハなどの被洗浄物を洗浄する洗浄装置、特に、振動子により超音波を洗浄液に照射する際に生じる衝撃力を利用した超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体の製造工程においては、ガラス基板またはウエハ（以下、基板という）の面に付着したパーティクル等の汚染物を迅速かつ確実に除去するために、超音波洗浄装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された超音波洗浄装置は、音響伝達水注入孔から筐体内に音響伝達水を注入し、筐体内を音響伝達水で満たし、かつ、洗浄液注入孔からホーン部材の内部に、洗浄液注入孔から反射部材の内部に、それぞれ洗浄液を注入しつつ超音波振動子を駆動する。超音波振動子によって機械振動が筐体の側壁に伝わり、これが振動板として作用して筐体内に満たされている音響伝達水に伝わる。音響伝達水の音響は、輻射板を透過しホーン部材中及び反射部材上を流れている洗浄液に伝播され、この伝播された音響によって洗浄液に加速度力、キャビテーション、直進流が生成される。そして、被洗浄物は、輻射板と反射部材との間に形成されたスリットに位置させることによって洗浄が行われる。したがって、超音波洗浄装置を使用することで、洗浄液による洗浄効果と超音波による洗浄効果とを得ることができる。  
【特許文献１】特開２００４−１５４７７１号公報（図３、図４および図７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、超音波洗浄装置に供給される洗浄液としては、純粋、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）や過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）等が使用される。また、これらの洗浄水は８０℃程度の高温で使用される。
【０００５】
このように、超音波洗浄装置では、比較的気化し易い薬液が洗浄液として使用されるとともに、高温で使用されるので、洗浄液の内部で気泡が発生する。そして、発生した気泡は、洗浄液に対して比重が軽いため浮上して、輻射板の付近に留まることになる。このように、気泡が溜まると、音響伝達水から放射される超音波エネルギーが気泡に遮られて洗浄液に伝わらず、音響伝達水から放射される超音波が弱くなって十分な洗浄効果を得ることができない。また、ホーン部材中に洗浄水を満たす必要があるため、洗浄水の滞留時間が長くなり、洗浄液に溶解していたマイクロバブルの濃度が低下してしまうという虞があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、洗浄効果を向上させ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】
請求項１の超音波洗浄装置は、先端に開口を形成し、該開口に超音波透過性を有する隔膜で覆い、内部上方に超音波振動子を配設し、かつ内部に超音波伝播液を充填して洗浄ヘッドを構成するとともに、該洗浄ヘッドの先端を覆うようにしてカバーを配設し、該カバーの底壁にスリットを形成し、前記カバーと前記洗浄ヘッドの先端とによって画成される空間部に洗浄液を供給し、前記超音波振動子からの超音波を照射しつつ前記洗浄液を前記スリットから被洗浄物の表面に供給するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の超音波洗浄装置は、請求項１の発明において、前記洗浄ヘッドの先端部を、被洗浄物進行方向断面が先端に向かって細くなるようにテーパ状に形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の超音波洗浄装置は、請求項１または２の発明において、前記隔膜として、超音波透過率が８０％以上のものを使用したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の超音波洗浄装置は、請求項１〜３のいずれかの発明において、被洗浄物の両面を同時に洗浄するように、前記洗浄ヘッドを被洗浄物の両表面に対向させて設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、洗浄ヘッドの先端にカバーを配設して、小空間を形成し、この小空間に洗浄液を供給し、カバーに形成したスリットから洗浄液を被洗浄物へ向けて供給するので、洗浄液の泡が超音波伝播通路に滞留する虞がない。これにより、効率良く超音波を照射することができるので、洗浄効率が向上する。
【００１２】
請求項２の発明によれば、洗浄ヘッドとカバーとによって画成される小空間を、さらに小さくすることができるので、洗浄液を少なくすることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、超音波透過性能を低下させることなく、洗浄液に超音波エネルギーを伝達することができるので、より洗浄効果を高めることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、被洗浄物の両面を同時に洗浄することができ、両面洗浄における作業効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態に係る超音波洗浄装置を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態に係る超音波洗浄装置を概念的に示した断面斜視図、図２は図１に示した超音波洗浄装置を示した模式図、図３および図４は材質の異なる隔膜の超音波透過特性を示したグラフ、図５は超音波透過率と基板（被洗浄物）上の残留粒子の個数を示したグラフである。
【００１７】
図１に示す超音波洗浄装置１は、超音波発生部１０、洗浄液供給部２０、基板搬送部３０等によって構成されている。
【００１８】
超音波発生部１０は、洗浄ヘッド１１を備えている。この洗浄ヘッド１１は、基板Ａの幅よりも広い幅を有する箱形状を成し、先端部（実施形態では下部）が、基板Ａの進行方向断面においてテーパ状を成している。洗浄ヘッド１１の先端には、基板Ａの進行方向面と平行に、かつ基板Ａの進行方向に対して垂直方向に延びる開口１１ａが形成され、この開口１１ａには、超音波透過性を有する隔膜１２が配設されている。隔膜１２の材質は、超音波エネルギーに耐え、耐薬品性を有する素材（例えば、ポリエステル，ポリエチレン，石英等）であれば特に限定されることはない。この隔膜１２の超音波透過性は、使用する隔膜密度，隔膜厚さ，伝播液密度，超音波周波数により、下記の数１から算出される。したがって、使用する超音波周波数，隔膜材質に応じて、最適な隔膜１２の厚さを決定することができる。
【数１】
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【００１９】
図３および図４は、この数１に基づく隔膜（ポリエステルおよび石英）の超音波透過性能を示している。この特性グラフからも理解できるように、超音波透過性は、隔膜の材質によって異なり、この内、透過率が高い厚みを適宜選択すればよい。
【００２０】
また、図５は、超音波透過率と基板上の残留粒子数を示している。このグラフから理解できるように、透過率が８０％以上の隔膜を使用した場合には、超音波透過性能が低下することなく、洗浄液に超音波エネルギーが伝達するので、より洗浄効果が高められることが分かる。
【００２１】
また、洗浄ヘッド１１内には、ＳＵＳ隔壁１３によって超音波振動子１４が天井に保持され、超音波振動子１４は電源１５に接続されている。また、超音波振動子１４の下面には、音響レンズ１６が配設されている。そして、洗浄ヘッド１１内には、超音波伝播液Ｂが充填される。
【００２２】
さらに、洗浄ヘッド１１には、冷却装置１７が付設されており、この冷却装置１７は、パイプ１７ａによって洗浄ヘッド１１内に連通され、超音波伝播液Ｂが循環されて冷却される。
【００２３】
また、洗浄ヘッド１１の先端部には、この先端部を覆うようにしてカバー１８が形成されている。そして、このカバー１８の底壁には、スリット１９が形成されている。このスリット１９の長さは、基板Ａの幅よりも長く形成されている。
【００２４】
洗浄液供給部２０は、洗浄液貯留槽２１を備えている。そして、この洗浄液貯留槽２１は、洗浄液供給パイプ２２によってカバー１８に連通され、また、カバー１８は洗浄液戻しパイプ２３によって洗浄液貯留槽２１に連通されている。
【００２５】
また、この洗浄液貯留槽２１には、パイプ２４ａを介して洗浄液生成器２４に接続されている。さらに、洗浄液貯留槽２１内には、マイクロバブル生成器２５が配設され、マイクロバブル生成器２５は、パイプ２５ａを介して気体供給源２６に接続されている。
【００２６】
そして、この洗浄液供給部２０では、洗浄液生成器２４において脱気膜モジュールにより脱気された洗浄液が、洗浄液貯留槽２１に供給され、また、洗浄液貯留槽２１内で、気体供給源２６から供給された気体がマイクロバブル発生器２５によってマイクロバブル状態に生成され、洗浄液内に供給される。したがって、洗浄液供給パイプ２２に供給される洗浄液には、マイクロバブルが溶存することになる。なお、洗浄液戻しパイプ２３には、エア抜き２７が配設されている。
【００２７】
基板搬送部３０は、基板Ａを洗浄液供給パイプ２２の下方で、該洗浄液供給パイプに沿って設置された、例えば、ベルトコンベア等の搬送手段３１を備えており、基板Ａは、搬送手段３１によって洗浄ヘッド１１のスリット１９の下方を横切るように搬送される。
【００２８】
このように構成された超音波洗浄装置１では、超音波発生部１０において、超音波振動子１４が振動され、超音波が発生される。この超音波は、音響レンズ１６によって集束され、超音波伝播液Ｂを介して隔膜１２に伝達され、隔膜１２を通過してカバー１８内に照射される。
【００２９】
一方、洗浄液貯留槽２１から、図示しないポンプ等によって、洗浄液が洗浄液供給パイプ２２を介してカバー１８内に供給される。そして、その洗浄液の一部は、スリット１９から線状になって基板Ａ上に供給される。
【００３０】
基板Ａ上に供給された洗浄液には、隔膜１２を透過した線状の超音波が照射され、この超音波と洗浄液中のマイクロバブルによって基板Ａ上の汚染物が除去される。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、基板Ａの移動域上方に洗浄ヘッド１１を配置するとともに、洗浄液を基板Ａの上方から供給しているが、基板の下方に洗浄ヘッド１１を配置し、洗浄液を基板の下面に供給して洗浄することもでき、その両方から基板の洗浄を行なうこともできる。
【００３２】
また、基板を斜めにして、または垂直にして搬送し、洗浄ヘッド１１の先端を基板の面に対向させて位置させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る超音波洗浄装置を概念的に示した断面斜視図
【図２】図１に示した超音波洗浄装置を示した模式図
【図３】ポリエステル隔膜の超音波透過特性を示したグラフ
【図４】石英隔膜の超音波透過特性を示したグラフ
【図５】超音波透過率と基板上の残留粒子の個数を示したグラフ
【符号の説明】
【００３４】
１…超音波洗浄装置、１０…超音波発生部、１１…洗浄ヘッド、１１ａ…開口、１２…隔膜、１３…隔壁、１４…超音波振動子、１５…電源、１６…音響レンズ、１７…冷却装置、１７ａ…パイプ、１８…カバー、１９…スリット、２０…洗浄液供給部、２１…洗浄液貯留槽、２２…洗浄液供給パイプ、２３…洗浄液戻しパイプ、２４…洗浄液生成器、２４ａ…パイプ、２５…マイクロバブル発生器、２５ａ…パイプ、２６…気体供給源、２７…エア抜き、３０…基板搬送部、３１…搬送手段、Ａ…基板、Ｂ…超音波伝播液  
【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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