(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄ノズルであって、少なくとも洗浄液供給口とスリット形状の液体放出口を有する攪拌室と、該攪拌室と前記液体放出口により連通し、気体供給口と洗浄液噴出口を有する混合室を具備し、前記攪拌室は、前記洗浄液供給口から供給された洗浄液が攪拌室内で攪拌されて攪拌室内壁に衝突することにより気体微粒子を生成して気体微粒子を含む液を前記スリット形状の液体放出口から放出するものであり、前記混合室は、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液と気体供給口から供給される気体を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものであることを特徴とする洗浄ノズル。
【請求項２】
前記攪拌室は開口を有する隔壁により複数段に分割されているものであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄ノズル。
【請求項３】
前記洗浄液噴出口ならびに開口はスリット形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄ノズル。
【請求項４】
前記洗浄液噴出口および液体放出口ならびに開口は、前記攪拌室の上流段から混合室の洗浄液噴出口に至るにつれて小面積とされているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の洗浄ノズル。
【請求項５】
前記混合室は複数の気体供給口を有し、該気体供給口から供給される複数種類の気体と、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の洗浄ノズル。
【請求項６】
前記混合室は単数または複数の固体供給口を有し、該固体供給口から供給される１種または複数種類の固体と、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の洗浄ノズル。
【請求項７】
前記洗浄液供給口および気体供給口ならびに固体供給口は、各々脈動を与えられた洗浄液および気体ならびに固体を供給されるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の洗浄ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、半導体関連部品、及び光関連部品などの精密部品の洗浄に極めて好適な洗浄ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイ、半導体関連部品、及び光関連部品等の精密部品の洗浄では、微細な塵、パーティクル等を十分に除去することが必要となる。例えば、フラットパネルディスプレイ、半導体関連部品においては、近年、高集積化、高密度化が進み、これらの精密部品の洗浄はサブミクロン程度の微粒子を除去対象とするようになっている。また、このような精密部品の洗浄では、微細なパターン等を有する精密部品の表面に損傷を与えないことも要求される。このため、高圧洗浄ノズルを用いて洗浄液と気体を混合することにより、洗浄液が微細な粒子になり、この微粒子化した洗浄液を被洗浄物に噴射することにより洗浄したり、ブラシを使って表面をこすることにより洗浄することが行われている。
【０００３】
図５は、このような洗浄に用いられる洗浄ノズルの一例を示した説明図である。この洗浄ノズル５０では、その内部に洗浄液と気体を混合する混合室２が設けられている。混合室２には、洗浄液供給口３と気体供給口５および洗浄液噴出口６が設けられている。洗浄時には、洗浄液供給口３から溶剤、洗剤、純水等の洗浄液が供給され、気体供給口５からは圧搾空気等の気体が供給される。気体の供給圧により混合室２の内部で洗浄液と気体とが混ざり、微粒子化する。そして、微粒子化した洗浄液を洗浄液噴出口６から洗浄対象に噴射することにより、洗浄対象物を洗浄する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような洗浄ノズルは近年の高集積化した精密部品を洗浄するには欠点があった。すなわち、このような洗浄ノズルは、洗浄液を微粒子化して噴射する動力の大部分を液体または気体の供給圧に依存している。そのため、洗浄液を十分に微細なサイズに微粒子化して、必要な噴出圧で噴出させるためには、液体または気体の供給圧力を非常に高くする必要があった。そのため、８０ｋｇ以上の高圧ポンプ等を必要とし、洗浄作業の高コスト化を招く場合があった。
【０００５】
また、前述のような洗浄ノズルでは、噴射される洗浄液の微粒子のサイズが大きく、微粒子の密度も不十分であり、さらに噴射される洗浄液の微粒子にムラがあるという欠点があった。そのため、近年の高集積化した精密部品を洗浄した場合には、微細なパターンに付着したサブミクロン程度のサイズの塵やパーティクルを完全に除去しきれず、必要とされる洗浄効果が得られないことがあった。また、十分な洗浄効果を得ようとして、気体の供給圧を一層大きくした場合には、精密部品の微細なパターンに損傷を与える場合があった。また、気体の供給圧を高くすると、必要以上に洗浄液を浪費してしまい、洗浄コストを悪化させてしまう。
【０００６】
またノズル以外にブラシを使って表面を洗浄してもバラツキがあり、ブラシの中に微粒子の残滓が残り表面を傷つけたりしてしまう。低周波の超音波はミクロン以上の汚物を、高周波ではサブミクロンの汚物を除去するが、洗浄物に損傷を与えたり、超音波発振器、振動子が損傷したり、それによりコスト高になる等の欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の洗浄ノズルが持つ欠点を改善して、噴射される洗浄液に含まれる気体微粒子のサイズが小さく、多量であり、均一とすることができる洗浄ノズルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、洗浄ノズルであって、少なくとも洗浄液供給口と液体放出口を有する攪拌室と、該攪拌室と前記液体放出口により連通し、気体供給口と洗浄液噴出口を有する混合室を具備し、前記攪拌室は、前記洗浄液供給口から供給される洗浄液を攪拌して攪拌室内壁に衝突させることにより気体微粒子を生成して気体微粒子を含む液を前記液体放出口から放出し、前記混合室は、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液と気体供給口から供給される気体を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものであることを特徴とする洗浄ノズルである。
【０００９】
このように、洗浄液を攪拌して気体微粒子を生成する攪拌室を備えていることにより、従来の洗浄ノズルよりも気体の供給圧力を低めたとしても、洗浄液中の気体を十分に微細なサイズまで微粒子化して、必要とされる噴射圧で被洗浄物に供給することができるものとなる。また、最初に洗浄液中の気体を攪拌室で微粒子化するため、生成される洗浄液の気体微粒子は、従来よりも微細なサイズで高密度かつ均一なものとなり、洗浄効果も向上する。従って、微細な精密パターンを有する部品、デバイス等も、極めて均一かつ高精度に洗浄できるものとなる。さらに、洗浄液中の気体微粒子は従来よりも微細なサイズとなるため、精密部品の表面に損傷を与えることもないし、必要以上に洗浄液を浪費することもない。
【００１０】
この場合、前記攪拌室は開口を有する隔壁により複数段に分割されているものであることが好ましい。
このように、攪拌室が複数段に分割されていることにより、洗浄液中の気体を微粒子化する効率が一層向上し、さらに噴出口で微小なサイズの気体微粒子を含んだ洗浄液を被洗浄物に噴射することができる。
【００１１】
この場合、前記洗浄液噴出口および液体放出口ならびに開口はスリット形状であることが好ましい。
このように、前記洗浄液噴出口および液体放出口ならびに開口がスリット形状であれば、洗浄液は洗浄液噴出口からムラなく噴出することになり、同時に広範囲をムラなく洗浄することが可能となる。そのため、フラットパネルディスプレイ等の基板状の被洗浄物の洗浄に特に適したものとなる。
【００１２】
この場合、前記洗浄液噴出口および液体放出口ならびに開口は、前記攪拌室の上流段から混合室の洗浄液噴出口に至るにつれて小面積とされているものであることが好ましい。
このように、微粒子化した洗浄液が通過する口を上流側から下流側へ、すなわち攪拌室の上流段から混合室の洗浄液噴出口に至るにつれて小面積とすることにより、微小な気体微粒子を効率良く生成し、十分な吐出圧で洗浄液を被洗浄物に供給することができるものとなる。
【００１３】
前記混合室は複数の気体供給口を有し、該気体供給口から供給される複数種類の気体と、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものとすることができる。
【００１４】
このように、混合室に複数の気体供給口が設けられていることにより、複数種類の気体と気体微粒子を含む液を混合させることができ、洗浄目的に応じて、所望の混合気体を洗浄に用いることができる。
【００１５】
また、この場合、前記混合室は単数または複数の固体供給口を有し、該固体供給口から供給される１種または複数種類の固体と、前記液体放出口から供給される気体微粒子を含む液を混合して前記洗浄液噴出口から洗浄液を噴出するものとすることができる。
【００１６】
このように、混合室に固体供給口が設けられていることにより、目的に応じて、所望の固体を洗浄液に混合させることができる。そのため、例えば、合成樹脂製の微小粒状物、粉状物等を洗浄液中に混合させ、必要に応じて洗浄力を強化することもできる。なお、固体供給口は気体および気体による固体供給もすることができる。
【００１７】
また、この場合、前記洗浄液供給口および気体供給口ならびに固体供給口は、各々脈動を与えられた洗浄液および気体ならびに固体を供給されるものとすることができる。
このように、洗浄液、気体および固体が脈動を与えられて供給されることにより、これらの脈動の相互作用を利用して洗浄効果を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の洗浄ノズルの一例を示した説明図である。この本発明の洗浄ノズル１０の内部には、攪拌室１と混合室２の２室が設けられている。攪拌室１は、洗浄液供給口３とスリット形状の液体放出口４を有している。混合室２は気体供給口５とスリット形状の洗浄液噴出口６を有しており、攪拌室１とは液体放出口４により連通している。共にスリット形状の液体放出口４および洗浄液噴出口６は、液体放出口４よりも洗浄液噴出口６の方が小面積とされている。しかし、洗浄液噴出口６の方が液体放出口４よりも大面積とされる場合もある。
【００１９】
本発明の洗浄ノズル１０の特徴は、図５に示したような従来の洗浄ノズル５０に設けられていた混合室２の他に、洗浄液を攪拌して気体微粒子化する攪拌室１が別途設けられていることにある。
【００２０】
従来の洗浄ノズルでは、図５に示すように、混合室２において直接供給された洗浄液と気体とを混合していたため、混合室２内で生成される洗浄液中の気体微粒子のサイズは、気体供給口５から供給される気体の供給圧に依存しており、比較的サイズが大きく、ムラのある気体微粒子しか生成させることができなかった。そのため、要求を満たすほど微小化したサイズの気体微粒子を得るためには、気体供給圧を非常に大きくする必要があった。
【００２１】
一方、本発明の洗浄ノズルでは、図１に示すように、まず攪拌室１において、洗浄液供給口３から供給される洗浄液を攪拌して攪拌室１内壁に衝突させることにより気体微粒子を生成する。洗浄液供給口３から例えば２００Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で供給された洗浄液は、攪拌室１内で攪拌され、その内壁に衝突し散乱する。散乱した洗浄液は洗浄液中に溶存した気体および攪拌室１中に当初から存在した空気等と一緒に攪拌室１内で攪拌、混合され、気体微粒子が発生する。この気体微粒子を含む液は、スリット形状の液体放出口４から連通する混合室２に送られる。
【００２２】
混合室２では、この気体微粒子を含む液を、気体供給口５から供給される気体と混合し、スリット形状である洗浄液噴出口６から気体と混合して洗浄液として噴出する。本発明の洗浄ノズル１０においては、混合室の前段にある攪拌室１において、すでに洗浄液が気体微粒子化されている。そのため、従来の洗浄ノズルのように、専ら供給される気体の圧力のみにより洗浄液を微粒子化する必要はなく、供給する気体の圧力を過度に高くする必要がない。さらに、すでに気体微粒子を含んだ洗浄液を気体と混合して洗浄対象物に供給するため、洗浄液は均一に気体混合液体になり、その微粒子のサイズも従来よりも微細なものとすることができる。そのため、高い洗浄効率で洗浄でき、被洗浄物に損傷を与えることを防ぐことができる。また、供給する気体の圧力を小さくできるので、使用する洗浄液の流量も小さくすることが可能であり、洗浄コストの低減がはかれる。
【００２３】
図１に示す洗浄ノズル１０においては、気体供給口５は２つ設けられているが、同一種類の気体を供給しなければならないわけではなく、実際の使用目的に応じて、例えば、一方の気体供給口からは圧搾空気、もう一方の気体供給口からは他の気体（炭酸ガス）等を供給し、両者と液体放出口４から供給される気体微粒子を含む液とを混合して、洗浄液噴出口６から噴出させることもできる。また、供給される気体は混合気体（例えば空気と炭酸ガス等）とし、同じ供給口から供給することもできる。あるいは、他に別途気体供給口を設け、さらに複数種類の気体を供給して混合使用することもできる。
【００２４】
洗浄液はスリット形状の洗浄液噴出口６から噴出され、被洗浄物に供給される。洗浄液噴出口６は、スリット形状を有するため、フラットパネルディスプレイ、半導体関連部品などの中で基板形状の物を洗浄する場合であっても、広範囲を均一に洗浄することができる。被洗浄物に洗浄液が達すると、気体微粒子を含んだ洗浄液中の気体は被洗浄物表面で圧潰し、同時に微弱な超音波を発生し、表面に付着したパーティクル、汚物を効率よく除去することができ、精密なパターンがあってもそれに損傷を与えることがない。
【００２５】
図２は、本発明の洗浄ノズルの別の態様を示した図である。この態様では、攪拌室１が開口８を有する隔壁７により複数段に分割されている。洗浄液噴出口６および液体放出口４は、図１の洗浄ノズル１０と同様にスリット形状とされており、開口８も同様にスリット形状とされている。また、開口８、液体放出口４、洗浄液噴出口６は、攪拌室１の最下段（上流段）から混合室２の洗浄液噴出口６に至るにつれて小面積とするのが好ましい。
【００２６】
この洗浄ノズル２０により洗浄を行う際には、まず、隔壁７により分割された攪拌室１の下段側に洗浄液供給口３から洗浄液が供給され、図１の洗浄ノズルと同様に、洗浄液は攪拌され下段側の攪拌室１内壁に衝突することにより気体微粒子が生成される。この気体微粒子を含む液は隔壁７の開口８より攪拌室１の上段側に移り、ここでも、下段側と同様に攪拌、衝突を繰り返す。この攪拌室１の上段側では、すでに下段側で気体微粒子を含む洗浄液を、さらに攪拌、衝突させるため、より微細な粒子となった洗浄液が得られる。このより微細な気体微粒子を含む液は開口８よりも小さいスリット形状の液体放出口４から放出され、混合室２内で気体と混合され、被洗浄物に向けて噴出される。
【００２７】
なお、この図２の態様では、攪拌室１は１つの隔壁７により２段に分割されているが、隔壁７を複数設けることにより、攪拌室をさらに多段に分割することもできる。この場合でも、開口８は下段から上段に至るにしたがって小面積とされていることが好ましく、洗浄液を効率良く気体微粒子と混合して噴出することが出来る。
【００２８】
図３は、本発明の洗浄ノズルのさらに別の態様を示した説明図である。この態様では、混合室２に固体供給口９が設けられている。そして洗浄時には、この固体供給口９から、被洗浄物の状態、洗浄目的等に応じて、混合室２内に粒状または粉状の固体等が供給される。このようにすることにより、例えば強力な洗浄を行いたい場合等に、洗浄液中に粉状合成樹脂等を混入し、洗浄力を強化することができる。あるいは、複数の気体供給口および固体供給口にそれぞれ別の気体や固体を供給し、混合して使用することもできる。尚、固体と気体はそれぞれ別個の供給口から供給しているが、予めこれらを混合し、これを混合室２に供給するようにしてもよい。
【００２９】
なお、本発明の洗浄ノズルに供給する洗浄液、気体及び固体は、必ずしも定常圧で供給しなければならないものではない。例えば、洗浄液を間欠ポンプ等を使用して脈動を与えながら供給し、気体供給口より供給する気体にも脈動を与えながら供給することにより、これらの脈動の相互作用を利用して洗浄効果を高めることができる。
【００３０】
図４は、本発明の洗浄ノズルの別の一例を示した説明図である。この態様では、混合室２内部に攪拌室１が設けられた構造となっている。この洗浄ノズル４０では、前述の図１ないし図３の洗浄ノズルと同様に、洗浄液供給口３から混合室２内の攪拌室１に供給された洗浄液は、攪拌室１内で気体微粒子を含んだ液となり、この気体微粒子を含む液はノズル状の液体放出口４から混合室２に放出され、気体供給口５から供給された気体と混合されて、洗浄液噴出口６から噴出されるようにされている。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記では、洗浄液噴出口、液体放出口、開口は、スリット形状のものを中心に説明したが、本発明はこれには限定されず、丸や角等の穴口形状であってもよい。また図面では噴出口が上を向いた例を中心に記載しているが、これらの使用形態は、もちろん噴出口が下や横を向いていてもよく、任意である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明の洗浄ノズルによれば、従来と同じ気体供給量であっても、最終的な洗浄液の噴出圧を高めることができる。また、洗浄液は従来より微小なサイズの均一な気体微粒子を含むものとなるため、近年の微細なパターンを有するフラットパネルディスプレイ関連部品、半導体関連部品等を極めて均一に効率良く洗浄することができる。さらに、使用洗浄液量を減少させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の洗浄ノズルの一例を示した説明図である。（Ａ）横断面  （Ｂ）縦断面
【図２】  本発明の洗浄ノズルの別の一例を示した説明図である。（Ａ）横断面  （Ｂ）縦断面
【図３】  本発明の洗浄ノズルの別の一例（縦断面）を示した説明図である。
【図４】本発明の洗浄ノズルの別の一例を示した説明図である。
【図５】従来の洗浄ノズルの一例を示した説明図である。
【符号の説明】
１…攪拌室、  ２…混合室、  ３…洗浄液供給口、  ４…液体放出口、
５…気体供給口、  ６…洗浄液噴出口、  ７…隔壁、  ８…開口、
９…固体供給口、
１０、２０、３０、４０、５０…洗浄ノズル。
【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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