(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波が照射された洗浄液を、洗浄液供給口より被洗浄物に対して供給する洗浄液供給手段を備えた超音波洗浄部を含んでなる超音波洗浄装置において、
上記洗浄液供給口上流側に位置する洗浄液の流通経路内に、超音波を発振する振動素子が設けられており、
上記振動素子の直下流側に位置する洗浄液の流通経路が、上流側から下流側にかけて、水平方向から上方の間のいずれかの方向に延びており、
さらに、上記洗浄液供給口はスリット状であって、斜め上方〜上方に向かって洗浄液をライン状のシャワーとして噴出するものであり、
上記洗浄液供給手段が、その上面に上面用洗浄液が供給されている被洗浄物の下面に対し、洗浄液を供給し、
上記超音波の周波数が、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
被洗浄物上面に供給された上面用洗浄液を除去する洗浄液除去手段を、さらに設け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】
さらに、洗浄液加熱手段を設け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】
上記洗浄液供給口のギャップ幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
被洗浄物の上面に対し、上面用洗浄液を供給する工程と、
上面用洗浄液が供給された上記被洗浄物の下面に対し、超音波が照射された洗浄液を斜め上方〜上方に向かってライン状のシャワーとして噴出する工程とを有し、
上記超音波の周波数が、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であることを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶表示素子、ＰＤＰ（Plasma Display Panel) 、等のフラットパネルディスプレイや、半導体基板等の製造工程等において用いられる洗浄方法、及び超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶表示素子、ＰＤＰ、等のフラットパネルディスプレイや、半導体基板等の製造工程等において用いられる、従来の枚葉ディップ式の超音波洗浄装置の洗浄部は、洗浄液を貯えた洗浄槽の下方に振動板等を有する振動素子を備えた構成となっている。そして、洗浄液中に基板などの被洗浄物を浸漬した状態で、振動素子を動作させることにより、該洗浄液に超音波振動が付与され、被洗浄物の超音波洗浄が行われる。
【０００３】
しかしながら、上記の超音波洗浄装置によれば、多量の洗浄液が必要である。また、洗浄槽に貯えられた洗浄液の交換は、一定期間経過毎に行われるため、被洗浄物の洗浄の仕上がりが不十分となる虞がある。さらに、洗浄処理を行う際には、洗浄液中に被洗浄物を浸漬する間、該被洗浄物の搬送を停止する必要があるため処理に時間がかかることとなる。
【０００４】
一方、被洗浄物に対して、超音波洗浄ノズルにより洗浄液を供給する、枚葉式の超音波洗浄装置の洗浄部は、図６に示すように、被洗浄物である基板１０１の上方に、超音波洗浄ノズル１０２を備えている。そして、超音波が照射（印加）された洗浄液（多くの場合、純水）１０３を、水平を保って搬送される基板１０１の上面に対して噴射し、該基板１０１に付着した、例えば有機物、金属等のパーティクルを除去し、洗浄を行う。また、洗浄液に照射される超音波を発生させるための振動素子は、通常、超音波洗浄ノズル１０２内、場合によっては、超音波洗浄ノズル１０２と、その上流側に設けられた洗浄液供給ポンプとをつなぐ、洗浄液供給管内に設けられる。
【０００５】
洗浄液１０３の噴射形態としては、超音波洗浄ノズル１０２より、基板１０１の幅長と同等以上の幅でシャワー状に洗浄液１０３を噴射し、さらに、振動素子により洗浄液１０３に超音波を照射するシャワー式が一般的に用いられている。
【０００６】
上記構成によれば、基板１０１の洗浄を、常に、新しい洗浄液１０３により行うことができる（洗浄液１０３を回収・再利用しない場合）。また、基板１０１の洗浄は、図示しない搬送ローラ等によって該基板１０１を搬送しながら行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記振動素子は、気泡等のない液体中にて動作を行わないと、発熱により、短時間で損傷・破壊されてしまう。そのため、超音波発振時には、振動素子を洗浄液１０３等の液体で充分満たしておく必要がある。
【０００８】
ところが、上記説明の従来の超音波洗浄装置は、被洗浄物としての基板１０１の上方に、下向きにノズル口１０２ａが設けられており、そこから洗浄液１０３を下方に噴射する構造である。したがって、ノズル口１０２ａより気泡が侵入しやすい。また、洗浄液１０３の流通経路（具体的には、超音波洗浄ノズル１０２、洗浄液供給管、洗浄液供給ポンプ等）が下方〜斜め下方に伸びる構造であり、該流通経路内（より具体的には、超音波洗浄ノズル１０２内）に設けられた振動素子が作動することにより発生した気泡が、その周辺に残留しやすい。さらに、いったん混入した気泡は、洗浄液１０３の流通経路外に排出されにくい。
【０００９】
そのため、洗浄液１０３をよどみなく流し、振動素子周辺に気泡が残留することを防ぐために、例えば、１）超音波洗浄ノズル１０２内に複数の洗浄液供給路を設けること、２）超音波洗浄ノズル１０２内壁をテーパ形状に加工すること等の、複雑な構造を必要とする。また、ノズル口１０２ａより気泡を排出するために、該ノズル口１０２ａの開口面積等を考慮しながら、常時、多量の洗浄液１０３を流動させることが必要とされる。このような問題は、洗浄される基板（被洗浄物）１０１の大型化に伴い、ますます深刻となってきている。さらに、上記説明の従来の超音波洗浄装置では、常時、多量の洗浄液１０３を流動させることが必要とされるにも関わらず、基板１０１の両面の洗浄を同時に行うことはできない。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複雑な構造、および、多量の洗浄液の流通、を要せずに超音波の振動素子の安定的な動作を行うことができ、装置価格および装置ランニングコストを低減することのできる超音波洗浄装置を提供することにある。加えて、被洗浄物の上下両面の洗浄を容易に行うことができる超音波洗浄装置、及び洗浄方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、超音波が照射された洗浄液を、洗浄液供給口より被洗浄物に対して供給する洗浄液供給手段を備えた超音波洗浄部を含んでなる超音波洗浄装置において、上記洗浄液供給口上流側に位置する洗浄液の流通経路内に、超音波を発振する振動素子が設けられており、上記振動素子の直下流側に位置する洗浄液の流通経路が、上流側から下流側にかけて、水平方向から上方の間のいずれかの方向に延びており、さらに、上記洗浄液供給口はスリット状であって、斜め上方〜上方に向かって洗浄液をライン状のシャワーとして噴出するものであり、上記洗浄液供給手段が、その上面に上面用洗浄液が供給されている被洗浄物の下面に対し、洗浄液を供給し、上記超音波の周波数が、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であることを特徴とすることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、振動素子の直下流側に位置する洗浄液の流通経路が、水平方向から上方の間のいずれかの方向に延びているため、該振動素子が作動することにより発生した気泡は、洗浄液の流れにのって該流通経路の下流側に容易に排出される。また、洗浄液供給口より侵入した気泡や、該流通経路の下流側に一旦排出された気泡が、振動素子の周辺に侵入することがない。
【００１３】
したがって、振動素子周辺の気泡を、上記流通経路の下流側に排出するために必要な洗浄液の量を、大幅に低減することができ、加えて、振動素子周辺への気泡の残留を防止するために特別な装置・構造等を設ける必要がなく、超音波洗浄装置の構造を非常に簡素化することができる。
【００１４】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成において、上記洗浄液供給手段が、その上面に上面用洗浄液が供給されている被洗浄物の下面に対し、洗浄液を供給することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、被洗浄物の上面に、上面用洗浄液の層が形成されている状態で、該被洗浄物の下面に対し、超音波が照射された洗浄液が供給される。そして、被洗浄物の下面に伝播した超音波の振動は、減衰することなく上面側に伝播され、下面のみならず上面に付着した微粒子等を、上記洗浄液・超音波を用いて同時に除去することが可能となる。
【００１６】
また、洗浄液供給手段の洗浄液供給口が、（斜め）上方を向くように設けられるため、洗浄液の流動量を増大させることなく該洗浄液供給口より気泡を容易に排出することができ、加えて、洗浄液供給口より気泡が侵入することを容易に防止できる。
【００１７】
すなわち、被洗浄物の上下両面の洗浄を容易に行うことができる超音波洗浄装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成において、上記超音波の周波数が、０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内であることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、被洗浄物に損傷を与える虞がなく、また、より高い効率で、被洗浄物に付着している微粒子等の除去を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成において、被洗浄物上面に供給された上面用洗浄液を除去する洗浄液除去手段を、さらに設けたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、被洗浄物上面の洗浄に供された上面用洗浄液は、洗浄液除去手段により除去される。よって、洗浄に供された上面用洗浄液中に含まれるパーティクルが、被洗浄物に再付着することを防止でき、加えて、従来のものと比較して装置長さ（より具体的には、超音波洗浄部の長さ）を短くすることができる。
【００２２】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成において、さらに、洗浄液加熱手段を設けたことを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、被洗浄物に供給される（または、供給された）、超音波が照射された洗浄液、および／または、上面用洗浄液が、洗浄液加熱手段により加熱される。したがって、被洗浄物に付着しているパーティクルが、例えば、有機物等である場合には、洗浄処理にかかる時間を短縮することが可能となる。また、洗浄処理にかかる時間を短縮することにより、従来のものと比較して装置長さ（より具体的には、超音波洗浄部の長さ）を短くすることができる。
【００２４】
本発明の超音波洗浄装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成において、上記洗浄液供給口のギャップ幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、被洗浄物に損傷を与えることなく、洗浄処理にかかる時間の短縮、及び洗浄性能の向上の双方を実現可能となる。
【００２６】
本発明の洗浄方法は、上記の課題を解決するために、被洗浄物の上面に対し、上面用洗浄液を供給する工程と、上面用洗浄液が供給された上記被洗浄物の下面に対し、超音波が照射された洗浄液を斜め上方〜上方に向かってライン状のシャワーとして噴出する工程とを有し、上記超音波の周波数が、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であることを特徴としている。
【００２７】
上記の方法によれば、被洗浄物の上面に、上面用洗浄液の層が形成されている状態で、該被洗浄物の下面に対し、超音波が照射された洗浄液が供給される。そして、被洗浄物の下面に伝播した超音波の振動は、減衰することなく上面側に伝播され、下面のみならず上面に付着した微粒子等を、上記洗浄液・超音波を用いて同時に除去することが可能となる。
【００２８】
すなわち、被洗浄物の上下両面の洗浄を容易に行うことができる洗浄方法を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、これによって、本発明が限定されるものではない。
【００３０】
本実施の形態にかかる超音波洗浄装置は、例えば、液晶表示素子の製造工程等において用いられるものであり、図２に示すように、ガラス基板１１（図１参照）の搬送方向上流側から順に、ローダ部、第一洗浄室、第二洗浄室、第三洗浄室、乾燥部、並びに、アンローダ部により構成されている。尚、第一洗浄室、第二洗浄室、および、第三洗浄室（超音波洗浄部）をまとめて、以下、洗浄処理部と称するものとする。
【００３１】
上記ローダ部は、ガラス基板１１を複数枚（例えば、２０枚）収納可能な搬送専用のカセットから、順次一枚ずつ取り出し、洗浄処理部側に、一定距離間隔をあけて水平に送り出すものである。ガラス基板１１…（一枚のみ図示）の搬送速度は６００ｍｍ／分であり、超音波洗浄装置内のすべてのユニットで共通である。
【００３２】
ローダ部より洗浄処理部へと搬送されたガラス基板１１の洗浄処理は、具体的には、以下に示すように行われる。始めに、搬送方向の最上流側に位置する第一洗浄室において、ディスク状のブラシによる洗浄が行われ、主に、直径５μｍ以上の有機物、金属等のパーティクル（微粒子）が除去される。次に、搬送方向下流側に続く、第二洗浄室において、高圧のジェット洗浄により、直径３〜５μｍ程度のパーティクルが除去される。そして、搬送方向の最下流側に位置する第三洗浄室においては、直径１〜３μｍ程度のパーティクルが除去される。
【００３３】
上記の第三洗浄室は、図１に示すように、被洗浄物としてのガラス基板１１の上方に設けられた上部洗浄液供給ノズル１２、および、ガラス基板１１の下方に設けられた下部洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段）１４を有している。尚、ガラス基板１１の上方・下方とは、該ガラス基板１１を搬送する搬送手段の上方・下方と同義である。
【００３４】
また、下部洗浄液供給ノズル１４は、上部洗浄液供給ノズル１２に対し、ガラス基板１１の搬送（進行）方向下流側となるように設けられている。尚、上部洗浄液供給ノズル１２の設置位置は、下部洗浄液供給ノズル１４に対し、ガラス基板１１の搬送方向下流側とならないように設けられていれば特に限定されるものではない。すなわち、上部洗浄液供給ノズル１２を下部洗浄液供給ノズル１４の真上に設けてもよい。
【００３５】
上部洗浄液供給ノズル１２はスリット状のノズル口を有し、水平に搬送されているガラス基板１１の上面に対し、上面用洗浄液１３としての純水を供給するものである。一方、下部洗浄液供給ノズル１４は、ガラス基板１１の下面に対し、下面用洗浄液（洗浄液）１５としての純水を、例えば周波数１ＭＨｚの超音波が照射されたライン状のシャワーとして供給（吐出）するものである。すなわち、第三洗浄室においては、ガラス基板１１に、上方より上面用洗浄液１３としての純水を流しながら、下方よりライン状の超音波シャワーを照射することにより、ガラス基板１１の上面・下面の洗浄が同時に行われる。
【００３６】
上部洗浄液供給ノズル１２のノズル口の形状は、特に上記のものに限定されるものではないが、ガラス基板１１の幅長と略同等の幅長を有するものであれば、上面用洗浄液１３を、ガラス基板１１上面に均一に供給することが容易となるのでより好ましい。また、場合によっては、上部洗浄液供給ノズル１２に代えて、上面用洗浄液１３をシャワー状に吐出・噴霧する、洗浄液吐出・噴霧装置等を設けてもよい。
【００３７】
また、上部洗浄液供給ノズル１２のノズル口の開口方向は、特に限定されるものではない。例えば、図１に示すように、ガラス基板１１の上面に対し略垂直に設けられていてもよいし、ガラス基板１１の上面と対向して（略平行に）設けられていてもよい。
【００３８】
ガラス基板１１上面に、上面用洗浄液１３の層を形成する方法（すなわち、上面用洗浄液１３を供給する方法）は、特に上記例示のものに限定されるものではない。具体的には、例えば、上面用洗浄液１３を貯めてなる洗浄液槽を新たに設け、該洗浄液槽にガラス基板１１を浸漬したのちに引き上げて、該ガラス基板１１を水平に搬送する方法等であってもよい。
【００３９】
下部洗浄液供給ノズル１４は、上記説明のように、超音波の照射された下面用洗浄液１５を、ノズル口としての洗浄液供給口１４ａよりガラス基板１１の下面に対し供給するものである。したがって、下部洗浄液供給ノズル１４の構造は、斜め上方〜上方に向かって下面用洗浄液１５を供給できるように洗浄液供給口１４ａが設けられることを除けば、特に限定されるものではない。また、洗浄液供給手段は、洗浄液供給口を有するものであれば、特にノズル形状である必要はなく、具体的には、例えば、通常の（スリット状）シャワー等であってもよい。
【００４０】
下面用洗浄液１５の供給時に作動され、該下面用洗浄液１５に対し超音波を発振（照射）する振動素子（図示せず）は、下部洗浄液供給ノズル１４に設けられた洗浄液供給口１４ａの上流側（すなわち、下面用洗浄液１５の流通方向を基準として上流側）に位置する、下面用洗浄液１５の流通経路内（通常は、下部洗浄液供給ノズル１４内）に設けられている。該流通経路とは、具体的には、洗浄液供給ポンプ（図示せず）、洗浄液供給管１６、下部洗浄液供給ノズル１４等の、洗浄液供給口１４ａにいたるまでの構造を指している。上記の流通経路は、振動素子の直下流側に位置する部位が、上流側から下流側にかけて、水平方向から上方の間のいずれかの方向に延びている構造を有していれば良い。
【００４１】
振動素子の直下流側に位置する流通経路が上記説明の方向に延びているために、下面用洗浄液１５の供給時には、振動素子が作動することにより発生する気泡は、下面用洗浄液１５により容易に下流側に排出される。また、振動素子の下流側に一旦排出された気泡が、振動素子の周辺に侵入することがない。
【００４２】
さらに、洗浄液供給口１４ａは、斜め上方〜上方に向かって（すなわち、ガラス基板１１の下面に対して）下面用洗浄液１５を供給できるように設けられているため、該洗浄液供給口１４ａより気泡が侵入することは困難である。したがって、下面用洗浄液１５の供給時には、気泡が、洗浄液供給口１４ａの上流側に位置する流通経路内に設けられる振動素子の周辺に侵入・残留することがない。よって、振動素子が、発熱により損傷・破壊されてしまう虞がない。
【００４３】
尚、例えば、振動素子が下部洗浄液供給ノズル１４に設けられている場合、その上流側に位置する洗浄液供給管１６等は、場合によっては、上流側から下流側にかけて、（斜め）下方に延びるように配設されていても良い。しかしながら、振動素子周辺への気泡の侵入・残留を確実に防止するためには、図１に示すように、１）下部洗浄液供給ノズル１４が、上流側から下流側にかけて、斜め上方〜上方に向かうように設置され、加えて、２）下部洗浄液供給ノズル１４の上流側に位置する洗浄液供給管１６等が、上流側から下流側にかけて、水平に、または、（斜め）上方に向かうように設置されていることがより好ましい。
【００４４】
上記振動素子の発振周波数、すなわち、下面用洗浄液１５に照射される超音波の周波数は、特に限定されるものではなく、例えば、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの周波数が用いられているが、０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数帯で、高いパーティクル除去能力が認められるので好ましい。さらには、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であることがより好ましく、１．０ＭＨｚ〜２．０ＭＨｚの範囲内であることがさらに好ましい。より、具体的には、図３に示すように、下面用洗浄液１５に照射される超音波の周波数が、０．５ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であれば、ガラス基板１１に付着したパーティクルの内、９０％以上を除去することが可能となる。また、該周波数が、上記の範囲内（０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ）であれば、被洗浄物に損傷を与える虞もない。
【００４５】
上面用洗浄液１３・下面用洗浄液１５は、通常、同じものが使用される。上面用洗浄液１３・下面用洗浄液１５として、具体的には、例えば、純水、超純水、水素水、オゾン水、希フッ化水素酸水溶液、界面活性剤溶液等の、超音波洗浄に使用される従来公知の洗浄液を挙げることができる。
【００４６】
ガラス基板１１の上面・下面に、それぞれ上面用洗浄液１３・下面用洗浄液１５を供給するタイミングは、特に限定されるものではない。例えば、搬送されているガラス基板１１に対し上面用洗浄液１３を供給する場合を例にとると、上部洗浄液供給ノズル１２のノズル口の下方にガラス基板１１が位置するときのみに、上面用洗浄液１３の供給が行われるように制御してもよい。このようにタイミング制御を行うことにより、上面用洗浄液１３の使用量をさらに低減することが可能となる。また、上面用洗浄液１３・下面用洗浄液１５供給のタイミング制御をより正確に行うために、基板位置検出センサ等を別途設けても良い。尚、場合によっては、ガラス基板１１は、搬送されている必要はなく、停止しているものであってもよい。
【００４７】
また、場合によっては、複数の上部洗浄液供給ノズル１２と下部洗浄液供給ノズル１４とを、ガラス基板１１の搬送方向に交互に配し、ガラス基板１１上面への上面用洗浄液１３供給後、ガラス基板１１下面への下面用洗浄液１５の供給が行われ、続いて、ガラス基板１１上面へ上面用洗浄液１３が再供給されることで、該ガラス基板１１が洗浄される構造等であっても良い。
【００４８】
上記の洗浄処理部において洗浄されたガラス基板１１は、乾燥部（図２参照）に搬入され、エアナイフにより乾燥される。続いて、アンローダ部（図２参照）において、順次カセットに収納され、ガラス基板１１の洗浄処理が終了する。
【００４９】
本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成によれば、被洗浄物の下面に伝播した超音波の振動は、被洗浄物としての、例えば、ガラス基板１１や、シリコンウエハ等の固体中では、ほぼ減衰されずに伝播される。そのため、被洗浄物の下面に伝播した振動は、減衰することなく上面側に伝播され、下面のみならず上面に付着した微粒子等を従来の超音波洗浄装置と同レベルで同時に除去することが可能となる。すなわち、搬送される被洗浄物の表裏が、上下どちらであっても、同様に洗浄することが可能である。
【００５０】
また、振動素子周辺に下面用洗浄液１５を満たす（すなわち、振動素子周辺への気泡の侵入・残留を防止する）ために必要な下面用洗浄液１５の量を、大幅に低減することができ、低ランニングコスト化を実現することができる。加えて、振動素子周辺への気泡の侵入・残留を防止するために特別な装置等を設ける必要がなく、超音波洗浄装置（特に、振動素子部分）の構造を非常に簡素化することができ、装置コストを低減することができる。
【００５１】
より具体的には、２ｍｍ×１００ｍｍのスリット形状の開口部を有する超音波ユニット（図６に示す超音波洗浄ノズル１０２、および、図１に示す下部洗浄液供給ノズル１４に相当）を安定的に動作させるために、従来のシャワー式の超音波洗浄装置においては、１０〜１５Ｌ／分の速度で洗浄液を供給することが必要であるのに対し、本発明にかかる超音波洗浄装置の構造によれば、１Ｌ／分の速度で洗浄液を供給すればよい。
【００５２】
さらにまた、従来のシャワー式の超音波洗浄装置（基板の上面に対してのみ洗浄液の供給を行う型のもの、表１では従来装置と称する）と、本発明にかかる超音波洗浄装置（表１では本発明装置と称する）とを使用して、同一の面積を有する基板の洗浄を行う場合、必要とされる洗浄液量（単位時間当たりの上面用・下面用洗浄液使用量それぞれ、並びに、合計値：単位  Ｌ／分）は、以下の表１に示すようになる。洗浄処理に要する時間自体は両装置でほぼ同じであるため、基板サイズによらず、従来のものと比較して１／４以下の洗浄液量で、基板の上面および下面の洗浄が可能であるといえる。
【００５３】
尚、基板に対して供給された洗浄液（図１の上面用洗浄液１３・下面用洗浄液１５に相当）を回収する回収手段、および、回収された洗浄液をろ過するフィルタリング手段をさらに設けることにより、洗浄液を循環・再利用し、さらに、洗浄液使用量を低減することが可能となる。
【００５４】
上記の構成は、例えば、基板の一方の面の清浄度が、さほど問題とならない工程等で適用することができる。より具体的には、高い清浄度がもとめられる側の面を上面として搬送し、基板に対して供給された洗浄液を回収・フィルタリングした後、下面に対して供給される洗浄液として再利用すればよい。
【００５５】
以下に示す表１には、本発明にかかる超音波洗浄装置を、洗浄液を再利用するかたち（再利用型）で使用した場合に、必要とされる洗浄液量（単位時間当たりの洗浄液使用量（上面用・下面用洗浄液量の合計値）：単位  Ｌ／分）も記載している。
【００５６】
【表１】
0003865999.tif 000002
【００５７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、これによって、本発明が限定されるものではない。また、説明の便宜上、実施の形態１の部材と、同一の機能・構造を有する部材については、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態と、上記実施の形態１との主な相違点は、第三洗浄室（超音波洗浄部）に、１）被洗浄物としてのガラス基板１１の上方（すなわち、搬送手段である搬送ローラ１８…の上方）に、上部洗浄液吸引ノズル（洗浄液除去手段：吸引除去手段）１７を設けた点、および、２）洗浄液供給管１６に洗浄液加熱手段１９を設けた点、にある。
【００５９】
上部洗浄液吸引ノズル１７は、上部洗浄液供給ノズル１２および下部洗浄液供給ノズル１４に対し、ガラス基板１１の搬送（進行）方向下流側となるように設けられている。また、上部洗浄液供給ノズル１２は下部洗浄液供給ノズル１４に対し、ガラス基板１１の搬送方向上流側に位置するので、該搬送方向上流側から下流側にかけて、上部洗浄液供給ノズル１２、下部洗浄液供給ノズル１４、並びに上部洗浄液吸引ノズル１７は、この順に配設されることとなる。
【００６０】
ガラス基板１１の洗浄は、基本的には上記実施の形態１と同様に行われる。すなわち、上部洗浄液供給ノズル１２より、ガラス基板１１の上面に対し上面用洗浄液１３が供給される。そして、ガラス基板１１の上面に上面用洗浄液１３の層が形成された状態で、ガラス基板１１の下面に対し、超音波が照射された下面用洗浄液１５が供給される。これにより、ガラス基板１１の下面側のみならず上面側にも超音波振動が伝播され、ガラス基板１１の上下両面の超音波洗浄を行うことが可能となる。
【００６１】
本実施の形態においては、ガラス基板１１の下面に対し供給される下面用洗浄液１５は、洗浄液加熱手段１９により予め加熱されている。したがって、ガラス基板１１に付着しているパーティクルが、例えば、有機物等である場合には、洗浄処理にかかる時間を短縮することが可能となる。また、洗浄処理にかかる時間を短縮することにより、従来のものと比較して装置長さ（より具体的には、超音波洗浄部の長さ）を短くすることができる。尚、下面用洗浄液１５のみならず、上面用洗浄液１３も加熱することで、洗浄処理にかかる時間をさらに短縮することが可能となる。
【００６２】
ガラス基板１１上面の洗浄に供された上面用洗浄液１３は、下流側に設けられた上部洗浄液吸引ノズル１７により吸引され、例えば、超音波洗浄装置外に除去される。上部洗浄液吸引ノズル１７を設けることにより、１）洗浄に供された上面用洗浄液１３中に含まれるパーティクルが、ガラス基板に再付着することを防止でき、加えて、２）従来のものと比較して装置長さ（より具体的には、超音波洗浄部の長さ）を短くすることができるという効果を奏する。
【００６３】
上部洗浄液吸引ノズル１７は、Ａ）上部洗浄液供給ノズル１２に対し、ガラス基板１１の搬送方向の下流側に配され、かつ、Ｂ）下部洗浄液供給ノズル１４に対し、該搬送方向の下流側に配されていれば良いが、特に下部洗浄液供給ノズル１４の直下流に配されることにより、上記１）および２）に記載の効果をさらに高めることができる。尚、洗浄液除去手段は、エアーナイフの様なものであってもよい。
【００６４】
また、上記洗浄液加熱手段は、下面用洗浄液１５、および／または、上面用洗浄液１３を加熱するものであれば特に限定されるものではない。
【００６５】
尚、本実施の形態では、ガラス基板１１の搬送手段として、搬送ローラ１８…が用いられているが、特にこれに限られるものではない。
【００６６】
〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図５（ａ）および図５（ｂ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、これによって、本発明が限定されるものではない。また、説明の便宜上、実施の形態２の部材と、同一の機能・構造を有する部材については、同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態にかかる超音波洗浄装置は枚葉式の洗浄装置であり、その超音波洗浄部は、上記実施の形態２における下部洗浄液供給ノズル１４に代えて超音波ノズル２０が適用されてなるものである。以下、実施の形態２との相違点である超音波ノズル２０を中心に説明を行う。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す超音波ノズル２０を、ガラス基板１１の上面（または下面）に垂直でかつガラス基板１１の進行方向に平行な平面にて切断した断面図である。
【００６８】
洗浄液供給手段である超音波ノズル２０は、超音波発振子２１；振動板２２；ノズル状ハウジング２３；カバー２４；を含んで構成されている。上記振動板２２はノズル状ハウジング２３とカバー２４との間に挟持された長方形状の薄板であり、該ノズル状ハウジング２３の内部空間とカバー２４の内部空間とを仕切る（非連続状態とする）仕切り板としても機能している。
【００６９】
超音波発振子２１は、例えば、ジルコン・チタン酸鉛、酸化ジルコン、酸化チタン、酸化鉛、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料からなり、通電されることで０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内で特定の周波数の超音波振動を発するように形成されている。この超音波発振子２１は振動板２２のカバー２４側表面の中央部に強固に接着されており、振動板２２は超音波発振子２１の振動動作に応じて振動する。すなわち、本実施の形態においては、超音波発振子２１と振動板２２とで、振動動作により超音波を発振する振動素子が形成されている。なお、超音波ノズル２０において、振動板２２に代え、超音波振動が減衰されることなく内部を伝搬される材質より構成された板状体を使用することも可能である。
【００７０】
洗浄処理時には、ノズル状ハウジング２３の内部空間は洗浄液供給管１６より流入される下面用洗浄液（洗浄液）２０ｂにより常時満たされており、上記超音波振動は、振動板２２の表面を介して該下面用洗浄液２０ｂに伝搬される。下面用洗浄液２０ｂに伝搬された超音波振動は強い指向性を有し、ノズル状ハウジング２３の内部を振動板２２の面に垂直な方向（上方）へ直進する。
【００７１】
そして、超音波が照射された（超音波振動が伝搬された）下面用洗浄液２０ｂは、超音波ノズル２０の端部に設けられたスリット状のノズル口（洗浄液供給口）２０ａを介して収束され、ガラス基板１１の下面に対して供給される。なお、ガラス基板１１の下面側のみから超音波振動を付与することにより、ガラス基板の上下両面の超音波洗浄処理が可能となることに関しては、上記実施の形態１・２と同様であり、詳細な説明を省略する。
【００７２】
また、上記超音波ノズル２０は、振動素子の直下流側に位置する下面用洗浄液の流通経路、すなわち振動板２２近傍に位置するノズル状ハウジング２３内部空間が、上流側から下流側にかけて上方に延びるように配置されており、この配置により奏する効果も上記実施の形態１・２と同様である。以下、この効果についてさらに詳細に説明を行う。
【００７３】
振動素子の振動動作により、振動板２２と下面用洗浄液２０ｂとの界面付近には気泡が発生する。この気泡が該界面付近に残存する、すなわち、下面用洗浄液２０ｂと振動板２２との接触面積が小さくなれば、振動素子の動作により発生した熱がこもるため、１）超音波発振子２１と振動板２２との接着部が加熱されて、両者の接着がはずれる（振動素子の破壊・損傷）問題や、２）超音波発振子２１が加熱され、その振動特性にくるいが生じるという問題を招来する虞がある。
【００７４】
しかしながら上記のように超音波ノズル２０内に振動素子を位置させれば、発生した気泡は超音波ノズル２０外に容易に排出されるので、振動素子の損傷・破壊等の問題を回避可能となる。特に、本実施の形態における振動素子のように、超音波発振子２１が振動板２２のみに固着されてなる構成では、超音波発振子２１を支持する支持部材を別に設ける必要がなく、構成を簡略化できるという利点を有する反面、振動素子の損傷・破壊が発生しやすくなるという問題点を有していたので、本発明にかかる構成を採用する利点は特に大きい。
【００７５】
なお、本発明において、「洗浄液の流通経路内に振動素子が設けられている」とは、本実施の形態のように振動素子の一部（振動板２２）が上記流通経路内に位置する構成であっても、また、振動素子全体が該流通経路内に位置する構成であってもよいことは言うまでもない。
【００７６】
超音波洗浄処理の対象であるガラス基板（ワーク）１１の損傷を確実に防止するため、超音波ノズル２０は、ノズル口２０ａと上記背向面との間に０．１ｍｍ〜５０ｍｍの距離を持たせて下面用洗浄液２０ｂを供給できるように設置されることが好ましい。しかし、上記ノズル口２０ａのギャップ幅（スリット幅）Ｗが大きすぎると、ガラス基板１１の下面に対する下面用洗浄液２０ｂの供給圧力が小さくなり上記距離を確保することは困難となるので、該ガラス基板１１に損傷を与える虞が増大する。一方、ノズル口２０ａのギャップ幅Ｗが小さすぎると、直進してきた超音波振動がノズル状ハウジング２３の上部で阻害されるので、洗浄力が弱くなる虞がある。
【００７７】
上記の点からノズル口２０ａのギャップ幅Ｗは１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましく、超音波発振子２１が、１ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（長さ）の直方体形状であり周波数１ＭＨｚの超音波を発振する場合には、上記ノズル口２０ａはギャップ幅５ｍｍで幅長１００ｍｍの大きさに設定されることがより好ましい。更に、超音波発振子２１が、２ｍｍ（高さ）×４０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（長さ）の直方体形状であり周波数０．５ＭＨｚの超音波を発振する場合には、上記ノズル口２０ａはギャップ幅２５ｍｍで幅長１００ｍｍの大きさに設定されることがより好ましい。なお、超音波発振子２１の「長さ」とは、ノズル口２０ａの「幅長」に対応するものである。
【００７８】
ノズル口２０ａのギャップ幅Ｗを上記値の範囲内に設定することにより、ガラス基板１１に損傷を与えることなく、パーティクル除去にかかる時間を飛躍的に短縮すること、並びに、パーティクル除去性能を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００７９】
本発明にかかる超音波洗浄装置には、以上のように、超音波洗浄処理の対象である複数の被洗浄物（基板等）を水平に支持し、一方向に連続的に搬送可能な搬送手段（搬送ローラ等）が備えられていることがより好ましい。これによれば、複数の被洗浄物の上下両面の超音波洗浄処理を連続的に行うことが可能となるという効果を奏する。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、超音波が照射された洗浄液を、洗浄液供給口より被洗浄物に対して供給する洗浄液供給手段を備えた超音波洗浄部を含んでなる超音波洗浄装置において、上記洗浄液供給口上流側に位置する洗浄液の流通経路内に、超音波を発振する振動素子が設けられており、上記振動素子の直下流側に位置する洗浄液の流通経路が、上流側から下流側にかけて、水平方向から上方の間のいずれかの方向に延びている構成である。
【００８１】
上記の構成によれば、振動素子が作動することにより発生した気泡は、洗浄液の流れにのって該流通経路の下流側に容易に排出される。また、洗浄液供給口より侵入した気泡や、該流通経路の下流側に一旦排出された気泡が、振動素子の周辺に侵入することがない。
【００８２】
したがって、振動素子周辺の気泡を、上記流通経路の下流側に排出するために必要な洗浄液の量を、大幅に低減することができ、加えて、振動素子周辺への気泡の残留を防止するために特別な装置等を設ける必要がなく、超音波洗浄装置の構造を非常に簡素化することができるという効果を奏する。
【００８３】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、上記の構成において、上記洗浄液供給手段が、その上面に上面用洗浄液が供給されている被洗浄物の下面に対し、洗浄液を供給する構成である。
【００８４】
上記の構成によれば、被洗浄物の下面に伝播した超音波の振動は、減衰することなく上面側に伝播され、下面のみならず上面に付着した微粒子等を、上記洗浄液・超音波を用いて同時に除去することが可能となる。
【００８５】
また、洗浄液の流動量を増大させることなく該洗浄液供給口より気泡を容易に排出することができ、加えて、洗浄液供給口より気泡が侵入することを容易に防止できる。
【００８６】
すなわち、被洗浄物の上下両面の洗浄を容易に行うことができる超音波洗浄装置を提供することができるという効果を加えて奏する。
【００８７】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、上記の構成において、上記超音波の周波数が、０．１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内である構成である。
【００８８】
上記の構成によれば、被洗浄物に損傷を与える虞がなく、また、より高い効率で、被洗浄物に付着している微粒子等の除去を行うことが可能となるという効果を加えて奏する。
【００８９】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、上記の構成において、被洗浄物上面に供給された上面用洗浄液を除去する洗浄液除去手段を、さらに設けた構成である。
【００９０】
上記の構成によれば、洗浄に供された上面用洗浄液中に含まれるパーティクルが、被洗浄物に再付着することを防止でき、加えて、従来のものと比較して装置長さを短くすることができるという効果を加えて奏する。
【００９１】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、上記の構成において、さらに、洗浄液加熱手段を設けた構成である。
【００９２】
上記の構成によれば、被洗浄物に供給される、超音波が照射された洗浄液、および／または、上面用洗浄液が、洗浄液加熱手段により加熱される。したがって、被洗浄物に付着しているパーティクルが、例えば、有機物等である場合には、洗浄処理にかかる時間を短縮することが可能となる。また、洗浄処理にかかる時間を短縮することにより、従来のものと比較して装置長さを短くすることができるという効果を加えて奏する。
【００９３】
本発明の超音波洗浄装置は、以上のように、上記の構成において、上記洗浄液供給口のギャップ幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内である構成である。
【００９４】
上記の構成によれば、被洗浄物に損傷を与えることなく、洗浄処理にかかる時間の短縮、及び洗浄性能の向上の双方を実現可能となるという効果を加えて奏する。
【００９５】
本発明の洗浄方法は、以上のように、被洗浄物の上面に対し、上面用洗浄液を供給する工程と、上面用洗浄液が供給された上記被洗浄物の下面に対し、超音波が照射された洗浄液を供給する工程とを有する方法である。
【００９６】
上記の方法によれば、被洗浄物の下面に伝播した超音波の振動は、減衰することなく上面側に伝播され、下面のみならず上面に付着した微粒子等を、上記洗浄液・超音波を用いて同時に除去することが可能となる。
【００９７】
すなわち、被洗浄物の上下両面の洗浄を容易に行うことができる洗浄方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる超音波洗浄装置の、超音波洗浄部の構成を示す概略の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す説明図である。
【図３】下面用洗浄液に照射される超音波の周波数と、基板に付着したパーティクルの除去率との関係を表すグラフである。
【図４】本発明の他の実施の形態にかかる超音波洗浄装置の、超音波洗浄部の構成を示す概略の側面図である。
【図５】（ａ）は、本発明のさらに他の実施の形態にかかる超音波洗浄装置の、超音波洗浄部の構成を示す概略の側面図であり、（ｂ）は洗浄液供給手段をなす超音波ノズルの構成を示す概略の断面図である。
【図６】従来の、シャワー式超音波洗浄装置の、超音波洗浄部の構成を示す概略の側面図である。
【符号の説明】
１１      ガラス基板（被洗浄物）
１３      上面用洗浄液
１４      下部洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段、流通経路）
１４ａ    洗浄液供給口
１５      下面用洗浄液（洗浄液）
１６      洗浄液供給管（流通経路）
１７      上部洗浄液吸引ノズル（洗浄液除去手段）
１９      洗浄液加熱手段
２０      超音波ノズル（洗浄液供給手段、流通経路）
２０ａ    ノズル口（洗浄液供給口）
２０ｂ    下面用洗浄液（洗浄液）
２１      超音波発振子（振動素子）
２２      振動板（振動素子）
Ｗ        ギャップ幅
【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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