JP2000107710A - 超音波基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波によるキャビテーション領域の変動が
少ない基板処理装置を提供し、基板の均一な処理を図
る。 【解決手段】 基板洗浄装置１は、洗浄槽２と、境界板
７と、超音波振動子８とを備えている。洗浄槽２には、
洗浄液が貯留されており、被処理物である基板Ｗが収容
される。境界板７は、洗浄槽２内の洗浄液とその上方の
雰囲気との間に配置される。超音波振動子８は、境界板
７に向けて超音波を発振する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用した
基板処理装置、特に、キャビテーション作用による衝撃
力を利用して付着粒子の剥離あるいは汚れの洗浄を促進
する基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用のガラス基板、半導体ウエ
ハ、プリント基板等の薄板状の基板を処理するウェット
装置においては、超音波を利用した処理装置が各種提案
されて実用化されている。例えば、１００ｋＨｚ程度以
下の超音波によって処理液中に定在波を発生させキャビ
テーション作用を利用して基板を処理する装置として
は、洗浄槽に浸漬した基板をキャビテーション作用によ
って有機汚れや無機汚れの洗浄液への溶解分散を促進し
ながら洗浄する基板洗浄装置や、キャビテーション作用
によって付着粒子の剥離を促進させる基板剥離装置があ
る。

【０００３】これらの装置では、洗浄液や有機溶剤等の
処理液を溜めた槽内に超音波振動子を配し、この超音波
振動子から液面に向けて超音波を発振する。ここでは、
発振する超音波の波長λに対応させて、超音波振動子と
液面との距離ｈを以下の値に設定しておく。 ｈ＝（２ｎ＋１）λ／４ （但し、ｎは任意の自然
数。） すると、液面に向かう超音波及び液面で反射した超音波
によって、処理液中に定在波が発生する。この定在波
は、超音波振動子の発振部や液面から｛（２ｎ−１）λ
／４｝だけ下方の位置に腹がきて、液面等に節がくる波
である。この定在波の腹が位置する領域がいわゆるキャ
ビテーション領域になり、この領域に配置された基板は
キャビテーション作用によって処理が促進される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように超音波を
利用した基板処理装置では、薄板状の基板をキャビテー
ション領域に配置して処理を促進させるが、槽内の処理
液の循環や基板の搬出入等の動作によって液面が変動す
ることがある。このように液面が変動すると、液面での
超音波の反射の位置や角度が不安定となり、キャビテー
ション領域の位置が変動する。キャビテーション領域が
変動すると、基板の各部に対するキャビテーション作用
の大きさが不均一となり、結果として基板の均一な処理
が確保されなくなってしまう。

【０００５】本発明の課題は、超音波による処理液中の
定在波の腹の位置であるキャビテーション領域の変動が
少ない基板処理装置を提供し、基板の均一な処理を図る
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る超音波基
板処理装置は、処理液槽と、境界板と、超音波振動子と
を備えている。処理液槽には、処理液が貯留されてお
り、被処理物である基板が収容される。境界板は、処理
液槽内の処理液と雰囲気との間に配置される。超音波振
動子は、境界板に向けて超音波を発振する。

【０００７】この装置では、超音波振動子から発振され
る超音波は、境界板と処理液との境界面あるいは境界板
と雰囲気との境界面において反射する。この反射した超
音波及び超音波振動子から発振される超音波によって処
理液中に定在波が発生するようにすれば、この定在波の
腹の位置であるキャビテーション領域に基板を収容配置
して基板の処理促進を図ることができる。ここでは、境
界板に向けて超音波を発振しているため、超音波振動子
と境界板との距離を超音波の波長に対応させることで、
処理液中に定在波が発生する。

【０００８】本装置では、処理液と雰囲気との間に境界
板を配置して処理液と雰囲気との境界を安定させている
ため、従来のように波だった液面と雰囲気との不安定な
境界面により超音波が反射している装置に較べて、超音
波の反射が安定しキャビテーション領域の変動が少なく
なる。これにより、従来よりも基板処理の均一性が向上
する。

【０００９】なお、超音波の反射が境界板と処理液との
境界面あるいは境界板と雰囲気との境界面において起こ
るため、反射する超音波の位相のずれを抑えるために、
境界板の厚みを小さくして境界板と処理液との境界面及
び境界板と雰囲気との境界面を近づける、あるいは境界
板と処理液との境界面でほとんどの超音波を反射させる
ようにする、あるいは境界板と処理液との境界面では超
音波をほとんど反射させずに境界板と雰囲気との境界面
で超音波を反射させることが望ましい。

【００１０】請求項２に係る超音波基板処理装置は、請
求項１に記載の装置であって、境界板は処理液の上方に
配置される。ここでは、境界板を処理液の上方に配置し
ているため、処理液の蒸発を抑えることができる。これ
により、特に高温の処理液によって基板処理を行う装置
の場合には、使用する処理液の量が抑えられランニング
コストが低減される。

【００１１】請求項３に係る超音波基板処理装置は、請
求項２に記載の装置であって、境界板の下面は水平面に
対して傾斜を有している。ここでは、処理液槽内に処理
液を入れて境界板まで処理液を満たす時や境界板と処理
液との間に空気が入り込んだ場合において、境界板の下
面が傾斜しているため、境界板と処理液との間に入った
空気等の気体が境界板の下面に沿って上昇する。このよ
うに境界板と処理液との間の気体が除去されるため、境
界板での超音波の反射が良好に行われることになる。

【００１２】請求項４に係る超音波基板処理装置は、請
求項１から３のいずれかに記載の装置であって、境界板
はガラス板である。超音波の反射は、境界板と処理液と
の境界面あるいは境界板と雰囲気との境界面において起
こるが、ここでは境界板がガラス板であってガラス板と
処理液との境界面においては超音波のほとんどが反射せ
ずに通るため、超音波のほとんどはガラス板と雰囲気と
の境界面で反射することになる。これにより、反射する
超音波がより安定し、キャビテーション領域の変動がよ
り少なくなる。

【００１３】請求項５に係る超音波基板処理装置は、請
求項１から４のいずれかに記載の装置であって、基板
は、処理液槽内において、超音波振動子から発振される
超音波及び超音波振動子から発振され境界板で反射され
る超音波により処理槽内の処理液中に発生する定在波の
腹の位置に配置される。ここでは、上記定在波の腹の位
置、すなわちキャビテーション領域に基板を配置してい
るため、他の位置に配置する場合に較べて基板処理の効
率が向上する。また、境界板の設置によって反射してく
る超音波が安定するため、キャビテーション領域の変動
が少なく、基板をキャビテーション領域に配置すること
が容易である。

【００１４】請求項６に係る超音波基板処理装置は、処
理液槽と、超音波振動子と、超音波反射板とを備えてい
る。処理液槽には、処理液が貯留されており、被処理物
である基板が収容される。超音波振動子は、基板に向け
て超音波を発振する。超音波反射板は、処理液槽内にお
いて、基板の超音波振動子側と反対側に配置される。こ
の超音波反射板は、超音波振動子と平行に配置される。

【００１５】この装置では、超音波振動子から発振され
る超音波は、超音波反射板に当たって反射する。この反
射した超音波及び超音波振動子から発振される超音波に
よって処理液中に定在波が発生するようにすれば、この
定在波の腹の位置であるキャビテーション領域に基板を
収容配置して基板の処理促進を図ることができる。ここ
では、超音波振動子と超音波反射板とが平行であるた
め、超音波振動子と超音波反射板との距離を超音波の波
長に対応させることで、処理液中に定在波が発生する。

【００１６】本装置では、従来のように波立つ恐れのあ
る液面ではなく、超音波反射板を処理槽内に配備して、
これに超音波を発振して超音波を反射させている。この
ため、超音波の反射が安定し、キャビテーション領域の
変動が従来よりも少なくなる。これにより、従来よりも
基板処理の均一性が向上する。なお、超音波反射板で反
射せずに超音波反射板を通り抜ける超音波を減らすため
に、超音波反射板を、できるだけ超音波（音波）が通り
にくいものとすることが望ましい。

【００１７】請求項７に係る超音波基板処理装置は、請
求項６に記載の装置であって、超音波反射板は内部に空
洞を有している。ここでは、超音波反射板の内部に気体
が存在するため、超音波反射板と処理液との境界面で反
射しなかった超音波も、超音波反射板の固体と気体との
境界面で反射される。このように、超音波が超音波反射
板で確実に反射するため、基板処理の効率が向上する。

【００１８】なお、超音波の反射が処理液と超音波反射
板の固体との境界面あるいは超音波反射板の固体と気体
との境界面において起こるため、反射した超音波の位相
のずれを抑えるために、超音波反射板の固体部分の厚み
を小さくする、あるいは超音波反射板の固体に超音波を
通しやすいものを使って処理液と超音波反射板の固体と
の境界面では超音波をほとんど反射させずに超音波反射
板の固体と気体との境界面で超音波を反射させることが
望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の一実施
形態である基板洗浄装置（超音波基板処理装置）を図１
に示す。基板処理装置１は、洗浄槽２内で洗浄液を循環
させながら、超音波振動子８から発振される超音波によ
って洗浄槽２内にキャビテーション領域を発生させ、基
板Ｗをそのキャビテーション領域で搬送する装置であっ
て、洗浄液の作用にキャビテーション作用を加えて基板
Ｗの洗浄処理を行うものである。この装置１は、例え
ば、液晶表示用ガラス基板の一連の製造ラインにおける
洗浄工程に配備される装置である。

【００２０】＜構成＞基板処理装置１は、主として、洗
浄槽２と、搬送機構と、超音波振動子８と、境界板７と
から構成されている。洗浄槽（処理液槽）２には、図示
しない搬入口及び搬出口と、底面に開けられ洗浄液供給
管３が接続される洗浄液供給孔と、側壁上部に開けられ
オーバーフロー管４が接続されるオーバーフロー孔とが
形成されている。この洗浄槽２には、洗浄液供給管３に
よって洗浄液が常時供給され、オーバーフロー管４によ
り洗浄液がオーバーフローされている。これにより、洗
浄槽２の液面Ｓは概ね図１に示すレベルに保たれる。な
お、洗浄槽は使われる洗浄液により材質（樹脂あるいは
金属）が決められるが、この洗浄槽２は樹脂製のもので
ある。

【００２１】搬送機構は、洗浄槽２内に配置される回転
シャフト６ａ及びこれに固定された段付きローラ６ｂか
ら成る複数の搬送ローラを有している。これらの搬送ロ
ーラの回転シャフト６ａが図示しないモータによって回
転することにより、搬送ローラの段付きローラ６ｂに支
持された基板Ｗが洗浄槽２内を搬送される。回転シャフ
ト６ａは洗浄槽２の側壁に回転自在に支持されている。
また、基板Ｗは、搬送機構によって、洗浄槽２の搬入口
から洗浄槽２内に搬入され洗浄槽２の搬出口から洗浄槽
２の外に搬出される。なお、基板Ｗは、厚みが１ｍｍ以
下の薄い板状のガラス基板である。

【００２２】超音波振動子８は、上面である超音波発振
面８ａから超音波発振面８ａに対して垂直に斜め上方に
向けて超音波を発振するものであって、洗浄槽２の底面
近傍に配置されている。境界板７は、洗浄槽２の上部の
開口を覆うガラス板であって、周囲が洗浄槽２の側壁及
び端壁に水密に固着されている。したがって、洗浄槽２
に洗浄液を貯留してオーバーフローさせている図１に示
す状態においては、境界板７の上面７ａは洗浄槽２の上
方の雰囲気と接し、境界板７の下面７ｂのほとんどの部
分は洗浄槽２内の洗浄液と接する。境界板７の下面７ｂ
のうち超音波振動子８から発振される超音波が当たる部
分については、図１に示すように、洗浄槽２内の洗浄液
と接している。

【００２３】なお、これらの洗浄槽２，搬送機構の回転
シャフト６ａ，超音波振動子８の超音波発振面８ａ，境
界板７，及び洗浄槽２内で搬送される基板Ｗは、図１に
示すように、水平面Ｈに対して角度θだけ傾いている。
このように傾けて配置していることにより、超音波が当
たる境界板７の下面７ｂと洗浄槽２内の洗浄液との接触
部分に気体が溜まり難くなっている。また、角度θは、
０゜よりも大きければ良く、角度θが９０゜であっても
搬送機構を成り立つようにすれば装置として実現可能で
ある。

【００２４】次に、超音波振動子８，境界板７，及び基
板Ｗを搬送する搬送ローラの相対位置について説明す
る。まず、超音波振動子８から上方に発振される超音波
と境界板７で反射して下方に向かう超音波との位相を合
わせるために、図１において点線で示す超音波の振幅分
布の節（振幅が０となる位置）が境界板７の上面７ａに
くるようにする。ここでは、超音波振動子８の超音波発
振面８ａが超音波の振幅分布の腹になることを考慮し
て、超音波発振面８ａと境界板７の上面７ａとの距離
（ｍ＋ｎ）を超音波の波長λの０．７５倍に設定してい
る。この距離（ｍ＋ｎ）については、以下の式により求
まる値（ｈ）であれば良い。

【００２５】ｈ＝（２ｎ＋１）λ／４ （但し、ｎは任
意の自然数。） そして、超音波の振幅が大きい振幅分布の腹（振幅が最
大となる位置）に搬送される基板Ｗが位置するように、
搬送ローラを配置する。ここでは、図１に示すように、
境界板７の上面７ａから基板Ｗまでの距離ｍが超音波の
波長λの０．２５倍に、基板Ｗから超音波発振面８ａま
での距離ｎが波長λの０．５倍になるように搬送ローラ
を配置している。

【００２６】超音波振動子８から発振される超音波は、
その周波数によって固有の波長を有している。本装置１
では超音波によりキャビテーションを発生させるために
１００ｋＨｚ程度以下の周波数の超音波が発振される
が、例えば洗浄液を純水として４０ｋＨｚの超音波を発
振したとすれば、洗浄液の中を伝達する超音波の波長λ
は約３６ｍｍになる。この場合には、図１の距離ｍが約
９ｍｍとなり、図１の距離ｎが約１８ｍｍとなる。な
お、本実施形態では理解を容易にするために、基板Ｗか
ら超音波発振面８ａまでの距離ｎが波長λの０．５倍に
なるようにしているが、この寸法では搬送ローラ等の構
造が成り立たない場合には、距離ｎを波長λの０．５倍
の自然数倍にすればよい。すなわち、距離ｍを９ｍｍと
し距離ｎを５４ｍｍとしても、超音波振動子８から発振
される超音波と境界板７で反射する超音波との位相が合
い、超音波の振幅分布の腹に基板Ｗが位置することにな
る。

【００２７】＜動作＞本装置１では、超音波振動子８か
ら発振される超音波は、境界板７と洗浄液との境界面で
ある境界板の下面７ｂ、あるいは境界板７と雰囲気との
境界面である境界板７の上面７ａにおいて反射する。こ
の反射した超音波及び超音波振動子８から発振される超
音波によって洗浄液中に定在波（図１において点線で振
幅分布を表示）が発生するため、この定在波の腹の位置
であるキャビテーション領域に配置されて搬送される基
板Ｗにキャビテーションが作用して、基板Ｗの洗浄液に
よる洗浄処理が促進される。

【００２８】なお、境界板７での超音波の反射は、境界
板７の下面７ｂあるいは境界板７の上面７ａにおいて起
こるが、ここでは境界板７がガラス板であってガラス板
と洗浄液との境界面である下面７ｂにおいては超音波の
ほとんどが反射せずに通るため、超音波のほとんどは上
面７ａで反射する。このため、上記のように、距離ｍ及
び距離ｎを設置する際に上面７ａを基準としてこれを設
定している。

【００２９】＜本装置の特徴＞本装置１では、洗浄槽２
内の洗浄液と雰囲気との間に境界板７を配置して洗浄液
と雰囲気との境界を安定させ、超音波の大半が境界板７
の上面７ａで反射されるようにしているため、超音波の
反射が安定し、超音波振動子８から発振される超音波と
反射した超音波との位相の一致度が高くなる。これによ
り、キャビテーション領域の変動が少なくなり、基板Ｗ
の洗浄処理の均一性が向上している。

【００３０】また、本装置１では、境界板７によって洗
浄槽２の上部の開口を覆っているため、洗浄液の蒸発が
抑えられる。また、本装置１では、境界板７等を水平面
Ｈに対して傾斜させているため、洗浄槽２内に洗浄液を
入れて洗浄液で洗浄槽２を満たす時や境界板７と洗浄液
との間に空気が入り込んだ場合において、境界板７と洗
浄液との間に入った空気が境界板７の下面７ｂに沿って
上昇する。これにより、境界板７と洗浄液との間の気体
が除去されるため、境界板７よりも下方で超音波が反射
してしまうことが抑えられ、超音波の反射を確実に境界
板７で行わせることができる。

【００３１】［第２実施形態］本発明の一実施形態であ
る基板洗浄装置（超音波基板処理装置）を図２に示す。
基板処理装置１１は、洗浄槽１２内で洗浄液を循環させ
ながら、超音波振動子１８から発振される超音波によっ
て洗浄槽１２内にキャビテーション領域を発生させ、基
板Ｗをそのキャビテーション領域で搬送する装置であっ
て、洗浄液の作用にキャビテーション作用を加えて基板
Ｗの洗浄処理を行うものである。この装置１１は、例え
ば、液晶表示用ガラス基板の一連の製造ラインにおける
洗浄工程に配備される装置である。

【００３２】＜構成＞基板処理装置１１は、主として、
洗浄槽１２と、搬送機構と、超音波振動子１８と、境界
板１７とから構成されている。洗浄槽（処理液槽）１２
には、図示しない搬入口及び搬出口と、底面に開けられ
洗浄液供給管１３が接続される洗浄液供給孔と、側壁上
部の外側に開けられるオーバーフロー槽１４とが形成さ
れている。この洗浄槽１２には、洗浄液供給管１３によ
って洗浄液が常時供給され、側壁から溢れ出た洗浄液は
オーバーフロー槽１４に流れ込む。これにより、洗浄槽
１２の液面は概ね図２に示すレベルに保たれる。なお、
洗浄槽は使われる洗浄液により材質（樹脂あるいは金
属）が決められるが、この洗浄槽１２は樹脂製のもので
ある。

【００３３】搬送機構は、洗浄槽１２内に配置される回
転シャフト１６ａ及びこれに固定された段付きローラ１
６ｂから成る複数の搬送ローラを有している。これらの
搬送ローラの回転シャフト１６ａが図示しないモータに
よって回転することにより、搬送ローラの段付きローラ
１６ｂに支持された基板Ｗが洗浄槽１２内を搬送され
る。回転シャフト１６ａは洗浄槽１２の側壁に回転自在
に支持されている。また、基板Ｗは、搬送機構によっ
て、洗浄槽１２の搬入口から洗浄槽１２内に搬入され洗
浄槽１２の搬出口から洗浄槽１２の外に搬出される。な
お、基板Ｗは、厚みが１ｍｍ以下の薄い板状のガラス基
板である。

【００３４】超音波振動子１８は、上面である超音波発
振面１８ａから鉛直上方に超音波を発振するものであっ
て、洗浄槽１２の底面近傍に配置されている。境界板１
７は、洗浄槽１２の上部の開口を概ね覆うガラス板であ
る。この境界板１７は、洗浄槽１２に洗浄液を貯留して
オーバーフローさせている図２に示す状態においては、
境界板１７の上面１７ａは洗浄槽１２の上方の雰囲気と
接し、境界板１７の下面１７ｂは洗浄槽１２内の洗浄液
と接する。なお、境界板１７の周囲には、洗浄液が境界
板１７の上方に侵入して上面１７ａに溜まらないよう
に、防護板１９が固着されている。

【００３５】なお、これらの洗浄槽１２，搬送機構の回
転シャフト１６ａ，超音波振動子１８の超音波発振面１
８ａ，境界板１７，及び洗浄槽１２内で搬送される基板
Ｗは、図２に示すように、水平に、且つ互いに平行に配
置されている。次に、超音波振動子１８，境界板１７，
及び基板Ｗを搬送する搬送ローラの相対位置について説
明する。

【００３６】まず、超音波振動子１８から鉛直上方に発
振される超音波と境界板１７で反射して下方に向かう超
音波との位相を合わせるために、図２において点線で示
す超音波の振幅分布の節（振幅が０となる位置）が境界
板１７の上面１７ａにくるようにする。ここでは、超音
波振動子１８の超音波発振面１８ａが超音波の振幅分布
の腹になることを考慮して、超音波発振面１８ａと境界
板１７の上面１７ａとの距離（ｍ＋ｎ）を超音波の波長
λの０．７５倍に設定している。この距離（ｍ＋ｎ）に
ついては、以下の式により求まる値（ｈ）であれば良
い。 ｈ＝（２ｎ＋１）λ／４ （但し、ｎは任意の自
然数。） そして、超音波の振幅が大きい振幅分布の腹（振幅が最
大となる位置）に搬送される基板Ｗが位置するように、
搬送ローラを配置する。ここでは、図２に示すように、
境界板１７の上面１７ａから基板Ｗまでの距離ｍが超音
波の波長λの０．２５倍に、基板Ｗから超音波発振面１
８ａまでの距離ｎが波長λの０．５倍になるように搬送
ローラを配置している。

【００３７】＜動作＞本装置１１では、超音波振動子１
８から発振される超音波は、境界板１７と洗浄液との境
界面である境界板の下面１７ｂ、あるいは境界板１７と
雰囲気との境界面である境界板１７の上面１７ａにおい
て反射する。この反射した超音波及び超音波振動子１８
から発振される超音波によって洗浄液中に定在波（図２
において点線で振幅分布を表示）が発生するため、この
定在波の腹の位置であるキャビテーション領域に配置さ
れて搬送される基板Ｗにキャビテーションが作用して、
基板Ｗの洗浄液による洗浄処理が促進される。

【００３８】なお、境界板１７での超音波の反射は、境
界板１７の下面１７ｂあるいは境界板１７の上面１７ａ
において起こるが、ここでは境界板１７がガラス板であ
ってガラス板と洗浄液との境界面である下面１７ｂにお
いては超音波のほとんどが反射せずに通るため、超音波
のほとんどは上面１７ａで反射する。このため、上記の
ように、距離ｍ及び距離ｎを設置する際に上面１７ａを
基準としてこれを設定している。

【００３９】＜本装置の特徴＞本装置１１では、洗浄槽
１２内の洗浄液と雰囲気との間に境界板１７を配置して
洗浄液と雰囲気との境界を安定させ、超音波の大半が境
界板１７の上面１７ａで反射されるようにしているた
め、超音波の反射が安定し、超音波振動子１８から発振
される超音波と反射した超音波との位相の一致度が高く
なる。これにより、キャビテーション領域の変動が少な
くなり、基板Ｗの洗浄処理の均一性が向上している。

【００４０】また、本装置１１では、境界板１７によっ
て洗浄槽２の上部の開口を概ね覆っているため、洗浄液
の蒸発が抑えられる。 ［第３実施形態］本発明の一実施形態である基板洗浄装
置（超音波基板処理装置）を図３に示す。基板処理装置
２１は、洗浄槽２２内で洗浄液を循環させながら、超音
波振動子２８から発振される超音波によって洗浄槽２２
内にキャビテーション領域を発生させ、基板Ｗをそのキ
ャビテーション領域で搬送する装置であって、洗浄液の
作用にキャビテーション作用を加えて基板Ｗの洗浄処理
を行うものである。この装置２１は、例えば、液晶表示
用ガラス基板の一連の製造ラインにおける洗浄工程に配
備される装置である。

【００４１】＜構成＞基板処理装置２１は、主として、
洗浄槽２２と、搬送機構と、超音波振動子２８と、反射
板２７とから構成されている。洗浄槽（処理液槽）２２
には、図示しない搬入口及び搬出口と、底面に開けられ
洗浄液供給管２３が接続される洗浄液供給孔と、側壁上
部の外側に開けられるオーバーフロー槽２４とが形成さ
れている。この洗浄槽２２には、洗浄液供給管２３によ
って洗浄液が常時供給され、側壁から溢れ出た洗浄液は
オーバーフロー槽２４に流れ込む。これにより、洗浄槽
２２の液面は概ね図３に示すレベルに保たれる。なお、
洗浄槽は使われる洗浄液により材質（樹脂あるいは金
属）が決められるが、この洗浄槽２２は樹脂製のもので
ある。

【００４２】搬送機構は、洗浄槽２２内に配置される回
転シャフト２６ａ及びこれに固定された段付きローラ２
６ｂから成る複数の搬送ローラを有している。これらの
搬送ローラの回転シャフト２６ａが図示しないモータに
よって回転することにより、搬送ローラの段付きローラ
２６ｂに支持された基板Ｗが洗浄槽２２内を搬送され
る。回転シャフト２６ａは洗浄槽２２の側壁に回転自在
に支持されている。また、基板Ｗは、搬送機構によっ
て、洗浄槽２２の搬入口から洗浄槽２２内に搬入され洗
浄槽２２の搬出口から洗浄槽２２の外に搬出される。な
お、基板Ｗは、厚みが１ｍｍ以下の薄い板状のガラス基
板である。

【００４３】超音波振動子２８は、下面である超音波発
振面２８ａから鉛直下方に超音波を発振するものであっ
て、洗浄槽２２の上部に超音波発振面２８ａを洗浄液に
浸漬させた状態で配置される（図３参照）。反射板（超
音波反射板）２７は、洗浄槽２２の下部であって搬送機
構により搬送される基板Ｗの下方に配置されるもので、
樹脂製の下部部材７１と、ガラス板７２とから構成さ
れ、内部空間（空洞）２７ａに気体を有している。下部
部材７１は、底面と底面の周囲４辺から上方に延びる４
つの側面とを有している。ガラス板７２は、下部部材７
１の側面の上部に水密に固着されている。この反射板２
７は、下部部材７１の底面が複数の足部材２９によって
洗浄槽２２の底面に支えられることにより、所定の位置
に位置決めされる。

【００４４】なお、これらの洗浄槽２２，搬送機構の回
転シャフト２６ａ，超音波振動子２８の超音波発振面２
８ａ，反射板２７，及び洗浄槽２２内で搬送される基板
Ｗは、図３に示すように、水平に、且つ互いに平行に配
置されている。次に、超音波振動子２８，反射板２７，
及び基板Ｗを搬送する搬送ローラの相対位置について説
明する。

【００４５】まず、超音波振動子２８から鉛直下方に発
振される超音波と反射板２７で反射して上方に向かう超
音波との位相を合わせるために、図３において点線で示
す超音波の振幅分布の節（振幅が０となる位置）が反射
板２７のガラス板７２の下面にくるようにする。ここで
は、超音波振動子２８の超音波発振面２８ａが超音波の
振幅分布の腹になることを考慮して、超音波発振面２８
ａと反射板２７のガラス板７２の下面との距離（ｍ＋
ｎ）を超音波の波長λの０．７５倍に設定している。こ
の距離（ｍ＋ｎ）については、以下の式により求まる値
（ｈ）であれば良い。

【００４６】ｈ＝（２ｎ＋１）λ／４ （但し、ｎは任
意の自然数。） そして、超音波の振幅が大きい振幅分布の腹（振幅が最
大となる位置）に搬送される基板Ｗが位置するように、
搬送ローラを配置する。ここでは、図３に示すように、
反射板２７のガラス板７２の下面から基板Ｗまでの距離
ｍが超音波の波長λの０．２５倍に、基板Ｗから超音波
発振面２８ａまでの距離ｎが波長λの０．５倍になるよ
うに搬送ローラを配置している。

【００４７】＜動作＞本装置２１では、超音波振動子２
８から発振される超音波は、反射板２７と洗浄液との境
界面であるガラス板７２の上面、あるいはガラス板７２
と反射板２７の内部空間２７ａの気体との境界面である
ガラス板７２の下面において反射する。この反射した超
音波及び超音波振動子２８から発振される超音波によっ
て洗浄液中に定在波（図３において点線で振幅分布を表
示）が発生するため、この定在波の腹の位置であるキャ
ビテーション領域に配置されて搬送される基板Ｗにキャ
ビテーションが作用して、基板Ｗの洗浄液による洗浄処
理が促進される。

【００４８】なお、反射板２７での超音波の反射は、ガ
ラス板７２の上面あるいはガラス板７２の下面において
起こるが、ガラス板７２は超音波のほとんどを反射させ
ずに通すため、超音波のほとんどはガラス板７２の下面
で反射する。このため、上記のように、距離ｍ及び距離
ｎを設置する際にガラス板７２の下面を基準としてこれ
を設定している。

【００４９】＜本装置の特徴＞本装置２１では、内部空
間２７ａに気体を有する反射板２７により超音波を反射
させているため、反射板２７に当たる超音波はほぼ全て
ガラス板７２と気体との境界面であるガラス板７２の下
面で反射する。このように、超音波が反射板２７で確実
に反射するため、キャビテーション作用が強くなり、基
板Ｗの洗浄処理の効率が向上している。

【００５０】［他の実施形態］ （ａ）本発明は、液晶表示用ガラス基板の洗浄に限ら
ず、半導体ウエハやプリント基板等の洗浄装置にも適用
することができる。 （ｂ）また、上記各実施形態においてはガラス板を使用
してガラス板と雰囲気（気体）との境界面において超音
波を反射させているが、逆に超音波（音波）ができるだ
け通りにくい材質のものを使用して、洗浄液との境界面
で超音波の大半を反射させるようにしても良い。あるい
は、洗浄液との境界面と雰囲気との境界面とを近接させ
てどちらで反射した超音波もほぼ等しい位相となるよう
に、ガラス板の代わりに、より薄い金属板などを使用し
ても良い。 （ｃ）また、上記実施形態においては本発明を基板洗浄
装置に適用した例を記載しているが、超音波により剥離
を促す基板剥離装置に適用することもできる。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る装置では、処理液と雰囲気
との間に境界板を配置して処理液と雰囲気との境界を安
定させているため、従来のように波だった液面と雰囲気
との不安定な境界面により超音波を反射させている装置
に較べて、超音波の反射が安定しキャビテーション領域
の変動が少なくなる。これにより、従来よりも基板処理
の均一性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である基板洗浄装置の断
面図。

【図２】本発明の第２実施形態である基板洗浄装置の断
面図。

【図３】本発明の第３実施形態である基板洗浄装置の断
面図。

【符号の説明】

１，１１，２１ 基板洗浄装置（超音波基板処理装
置） ２，１２，２２ 洗浄槽（処理液槽） ７，１７ 境界板 ８，１８，２８ 超音波振動子 ２７ 反射板（超音波反射板） ２７ａ 内部空間（空洞）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を収容する処理液槽と、 前記処理液槽内の処理液と雰囲気との間に配置される境
   界板と、 前記境界板に向けて超音波を発振する超音波振動子と、 を備えた超音波基板処理装置。
2. 【請求項２】前記境界板は前記処理液の上方に配置され
   る、請求項１に記載の超音波基板処理装置。
3. 【請求項３】前記境界板の下面は水平面に対して傾斜を
   有している、請求項２に記載の超音波基板処理装置。
4. 【請求項４】前記境界板はガラス板である、請求項１か
   ら３のいずれかに記載の超音波基板処理装置。
5. 【請求項５】前記処理液槽内において、基板が、前記超
   音波振動子から発振される超音波及び前記超音波振動子
   から発振され境界板で反射される超音波により前記処理
   槽内の処理液中に発生する定在波の腹の位置に配置され
   る、請求項１から４のいずれかに記載の超音波基板処理
   装置。
6. 【請求項６】基板を収容する処理液槽と、 基板に向けて超音波を発振する超音波振動子と、 前記処理液槽内において基板の前記超音波振動子側と反
   対側に前記超音波振動子と平行に配置される超音波反射
   板と、を備えた超音波基板処理装置。
7. 【請求項７】前記超音波反射板は内部に空洞を有してい
   る、請求項６に記載の超音波基板処理装置。