JP5780593B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波洗浄装置に関するものであり、微細気泡を含有する洗浄液を供給して、被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置に用いられる。

従来の超音波洗浄装置は、図４に示されるように、一端に洗浄液２を導入するための導入口を有する導入管２１と、一端にウエット処理後の排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管２２と、導入管２１と排出管２２のそれぞれの他端を連結し、被洗浄物Ｗに対面する連結部２３に、超音波振動子４０を設けたウエット処理用ノズル１を備えている。このことにより、特許文献１に示されるように、超音波振動子４０を設けたウエット処理用ノズル１を備えた超音波洗浄装置では、超音波振動子本体４８から振動板４６へ、そして振動板４６から洗浄液２への超音波振動の放射効率を向上でき、かつ被洗浄物Ｗの上面において、洗浄液２がこぼれたり、洗浄液２が切れたりすることなく、洗浄を行うことができる。

一方、特許文献２に示されるように、水を主体とした洗浄液に微細気泡を発生させ、そこに被洗浄物を浸漬することにより洗浄する洗浄方法は、特殊な洗浄剤を用いない方法として注目されている。微細気泡を含有する洗浄液に被洗浄物を浸漬すると、微細気泡が被洗浄物表面の細部に到達し表面の汚れを気泡が吸着する。汚れを吸着した微細気泡は浮力によって上昇し、汚れは洗浄水表面に移動する。この汚れを洗浄液と共に洗浄槽からオーバーフローさせ、汚れと洗浄液を分離した後に洗浄液のみを洗浄槽へ戻せば、繰り返し洗浄を行うことができることが知られている。

特開２００２−０７９１７７号公報 特開２０１０−０７５８２７号公報

しかし、特許文献１に示したような超音波洗浄装置において、特許文献２に示したような微細気泡を含有する洗浄液を供給して被洗浄物を洗浄する場合、洗浄液の微細気泡によって、超音波が減衰して被洗浄物の表面に超音波が伝達せず、洗浄力が落ちてしまうという課題があった。

本発明の超音波洗浄装置は、被洗浄物の一面に超微細気泡を含有するナノバブル水である第一の洗浄液を供給する第一の洗浄液供給経路と、前記被洗浄物の他面に微細気泡を含有しない第二の洗浄液を供給する第二の洗浄液供給経路と、前記被洗浄物の他面側から前記被洗浄物を通して前記第一の洗浄液と接する前記被洗浄物の一面に超音波を付与する超音波振動子とを有し、前記超音波が前記第一の洗浄液の気泡によって減衰することなく前記第一の洗浄液と前記被洗浄物の界面に伝わるようにしたことを特徴とする。このことにより、超微細気泡を含有するナノバブル水である第一の洗浄液と被洗浄物との接触面に、第一の洗浄液の気泡による超音波の減衰をおこすことなく超音波を付与できるため、洗浄力を高めることができる。

また、本発明の超音波洗浄装置は、前記第二の洗浄液が脱気水であることを特徴とする。このことにより、第二の洗浄液における超音波のロスが少なく、超音波を被洗浄面に確実に伝搬させることができる。

また、本発明の超音波洗浄装置は、前記第一の洗浄液供給経路と前記第二の洗浄液供給経路とが前記被洗浄物によって分離されていて、超音波照射領域において、第一の洗浄液と第二の洗浄液とが混合しないことを特徴とする。このことにより、超音波を被洗浄面に確実に伝搬させて、かつ洗浄力を高めることができる。

さらに、本発明の超音波洗浄装置は、前記第一の洗浄液供給経路および第二の洗浄液供給経路に、それぞれの洗浄液の供給口および排出口が設けられて、それぞれの洗浄液供給経路内の圧力調整機構を有することを特徴とする。このことにより、少ない第一の洗浄液および第二の洗浄液で確実に洗浄できる。

本発明の超音波洗浄装置は、超微細気泡を含有するナノバブル水である第一の洗浄液で、被洗浄物を洗浄しても、第一の洗浄液の気泡によって、超音波が減衰しないため、洗浄力を高めることができる。

第１の実施形態の超音波洗浄装置を説明する図である。 第１の実施形態の超音波洗浄装置の変形例を説明する図である。 第２の実施形態の超音波洗浄装置を説明する図である。 従来の超音波洗浄装置を説明する図である

次に、本発明の実施形態の例について図を参照しながら詳細に説明をする。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の超音波洗浄装置を説明する図であり、図２は、第１の実施形態の超音波洗浄装置の変形例を説明する図である。

図１は、第１の実施形態の超音波洗浄装置を説明する図である。図１に示されるように、超音波洗浄装置１３は、被洗浄物３の上面に微細気泡を含有する第一の洗浄液を供給する第一の洗浄液供給経路１０と、被洗浄物３の下面に微細気泡を含有しない第二の洗浄液を供給する第二の洗浄液供給経路１１と、被洗浄物３の下面側から被洗浄物３を通して第一の洗浄液と接する被洗浄物３の上面に超音波を付与する超音波振動子７とを有している。第一の洗浄液供給経路１０は、被洗浄物３の上面から３ｍｍ程度離して設けられた筐体６と第一の洗浄液を供給する第一の供給口４と第一の洗浄液を排出する第一の排出口５によって形成されている。また、第二の洗浄液供給経路１１は、被洗浄物３の下面から３ｍｍ程度離して設けられた筐体６と第二の洗浄液を供給する第二の供給口８と第二の洗浄液を排出する第二の排出口９によって、形成されている。尚、超音波振動子７は、第二の洗浄液供給経路１１を形成する筐体６に設置されている。

超音波振動子７は図示しない超音波発振器と接続されて筐体６を通して第二の洗浄液供給経路１１内の洗浄液に超音波を付与する。超音波振動子７は、２０ｋHｚから１０ＭＨzの範囲の超音波振動の周波数であることが、好ましい。筐体６は、超音波振動を伝達可能なステレンス鋼などの材質で構成されているが、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックの材質であってもかまわない。第一の供給口４が設けられた第一の供給部５４と第一の排出口５が設けられた第一の排出部５５および第二の供給口８が設けられた第二の供給部５８と第二の排出口９が設けられた第二の排出部５９は、ＰＦＡやＰＴＦＥなどの材質から構成されているが、材質は、これにかぎられるものではない。被洗浄物３は、ガラスや樹脂フィルムなどの材質から構成される薄板であり、第一の洗浄液供給経路１０と第二の洗浄液供給経路１１との間を左右に移動し、被洗浄物３の上面が洗浄される。

尚、第一の洗浄液は、市販の超微細気泡発生装置にて生成されたナノバブル水であり、微細気泡を含有する洗浄液である。また第二の洗浄液は、脱気された超純水である。第一の洗浄液は、第一の供給口４から供給され、筐体６と被洗浄物３の間の第一の洗浄液供給経路１０を通り、第一の排出口５から排出される。それぞれの洗浄液の供給圧力、排出圧力を調整する圧力調整機構（図示しない）を有して第一の洗浄液供給経路１０の開口部と大気圧とのバランスを調整することによって、被洗浄物３の上面において、第一の洗浄液がこぼれたり、洗浄液が切れたりすることなく洗浄を行うことができる。一方、第二の洗浄液は、第二の供給口８から供給され、筐体６と被洗浄物３の間の第二の洗浄液供給経路１１を通り、第二の排出口９から排出される。それぞれの洗浄液の供給圧力、排出圧力を調整する圧力調整機構を有して第二の洗浄液供給経路１１の開口部と大気圧とのバランスを調整することによって、被洗浄物３の下面において、第二の洗浄液がこぼれたり、洗浄液が切れたりすることなく洗浄を行うことができる。このことにより、少ない第一の洗浄液および第二の洗浄液で確実に洗浄できる。

被洗浄物３の洗浄中は、超音波振動子７から超音波振動の伝達を行う。超音波振動子７の振動を発生させても、第二の洗浄液は、微細気泡を含有しない洗浄液であるため、超音波振動子７から超音波振動は、減衰することなく、第一の洗浄液と被洗浄物３の界面に伝わる。このことにより、微細気泡を含有する第一の洗浄液で、被洗浄物３を洗浄しても、第一の洗浄液の気泡によって、超音波が減衰しないため、洗浄力を高めることができる。また、本実施形態では、第一の洗浄液供給経路１０と第二の洗浄液供給経路１１とが被洗浄物３によって分離されていて、超音波照射領域において、第一の洗浄液と第二の洗浄液とが混合しない。このことにより、超音波を被洗浄面に確実に伝搬させて、かつ洗浄力を高めることができる。第二の洗浄液は超音波振動を減衰させない微細気泡を含有しない洗浄液であれば、同様な洗浄効果がえられるが、本実施形態において行ったように脱気水を用いることにより、より強い超音波でも気泡が発生することなく超音波を伝播させることができるため好ましい。

図２には、第１の実施形態の超音波洗浄装置の変形例を示す。図１に示した超音波洗浄装置１３は、被洗浄物３の上面を洗浄するものであったが、図２に示す超音波洗浄装置１４は、被洗浄物３の上面および下面の両面を洗浄するものである。図２に示されるように、超音波洗浄装置１４の左側は、図１に示した超音波洗浄装置１３と同様の構造で、被洗浄物３の上面を洗浄するものであるが、超音波洗浄装置１４の右側は、被洗浄物３の下面を洗浄するものである。

図２に示されるように、超音波洗浄装置１４の右側は、被洗浄物３の下面に微細気泡を含有する第一の洗浄液を供給する第一の洗浄液供給経路１０と、被洗浄物３の上面に微細気泡を含有しない第二の洗浄液を供給する第二の洗浄液供給経路１１と、被洗浄物３の上面側から被洗浄物３を通して第一の洗浄液と接する被洗浄物３の下面に超音波を付与する超音波振動子７とを有している。このことにより、図１に示した超音波洗浄装置１３と同様に、第一の洗浄液の気泡によって、超音波が減衰しないため、洗浄力を高めることができ、かつ被洗浄物３の上面および下面の両面を洗浄することができる。

尚、本実施形態の変形例では、第一の洗浄液供給経路１０と第二の洗浄液供給経路１１を左右に２個持つ場合を例示したが、被洗浄物３の下面を洗浄する場合、図１の超音波洗浄装置１３において、被洗浄物３の上面の筐体６にも超音波振動子７を追加し、第一の洗浄液供給経路１０に第二の洗浄液、第二の洗浄液供給経路１１に第一の洗浄液を切り替えて供給排出し、被洗浄物３の上面の超音波振動子７を振動させて、被洗浄物３の下面を洗浄してもかまわない。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態の超音波洗浄装置を説明する図である。

図３に示される超音波洗浄装置１５は、被洗浄物３を回転しながら、洗浄するものである。図３に示されるに、被洗浄物３は、基板ホルダー１８に設置されており、基板ホルダー１８および被洗浄物３は、５００ＲＰＭ程度の回転速度で、回転可能となっている。被洗浄物３の上部には、第一の洗浄液１９を供給する第一の洗浄液供給ノズル１６が設置され、洗浄中は、被洗浄物３が回転され、遠心力によって、第一の洗浄液供給経路１０が形成される。一方、被洗浄物３の下部には、第二の洗浄液２０を供給する第二の洗浄液供給ノズル１７が設置され、洗浄中は、被洗浄物３が回転され、遠心力によって、第二の洗浄液供給経路１１が形成される。第二の洗浄液供給ノズル１７は、超音波振動子７を有しており、第二の洗浄液２０に、超音波を重畳可能となっており、第二の洗浄液供給ノズル１７から第二の洗浄液２０を供給すると、第二の洗浄液供給経路１１に超音波が伝達し、さらに被洗浄物３の上面に超音波を伝達することが可能となっている。

本実施形態の第一の洗浄液１９および第二の洗浄液２０は、第１の実施形態で示したものと同じであり、第一の洗浄液１９は、微細気泡を含有する洗浄液であり、第二の洗浄液２０は、微細気泡を含有しない洗浄液である。第１の実施形態と同様に、第二の洗浄液２０は、微細気泡を含有しない洗浄液であるため、超音波振動は、減衰することなく、第一の洗浄液１９と被洗浄物３の界面に伝わる。このことにより、微細気泡を含有する第一の洗浄液１９で、被洗浄物３を洗浄しても、第一の洗浄液１９の気泡によって、超音波が減衰しないため、洗浄力を高めることができる。本実施形態では、被洗浄物３の上面を洗浄する場合を例示したが、被洗浄物３の下面を洗浄する場合は、第一の洗浄液供給ノズル１６を被洗浄物３の下面に、第二の洗浄液供給ノズル１７を被洗浄物３の上面に、それぞれ追加して設置するなどの工夫をしてもかまわない。

３ 被洗浄物
４ 第一の供給口
５ 第一の排出口
６ 筐体
７ 超音波振動子
８ 第二の供給口
９ 第二の排出口
１０ 第一の洗浄液供給経路
１１ 第二の洗浄液供給経路
１３、１４、１５ 超音波洗浄装置
１６ 第一の洗浄液供給ノズル
１７ 第二の洗浄液供給ノズル
１８ 基板ホルダー
１９ 第一の洗浄液
２０ 第二の洗浄液
５４ 第一の供給部
５５ 第一の排出部
５８ 第二の供給部
５９ 第二の排出部

Claims (4)

1. 被洗浄物の一面に超微細気泡を含有するナノバブル水である第一の洗浄液を供給する第一の洗浄液供給経路と、前記被洗浄物の他面に微細気泡を含有しない第二の洗浄液を供給する第二の洗浄液供給経路と、前記被洗浄物の他面側から前記被洗浄物を通して前記第一の洗浄液と接する前記被洗浄物の一面に超音波を付与する超音波振動子とを有し、
   前記超音波が前記第一の洗浄液の気泡によって減衰することなく前記第一の洗浄液と前記被洗浄物の界面に伝わるようにしたことを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 請求項１に記載の超音波洗浄装置において、前記第二の洗浄液が脱気水であることを特徴とする超音波洗浄装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波洗浄装置において、前記第一の洗浄液供給経路と前記第二の洗浄液供給経路とが前記被洗浄物によって分離されていて、超音波照射領域において、第一の洗浄液と第二の洗浄液とが混合しないことを特徴とする超音波洗浄装置。
4. 請求項３に記載の超音波洗浄装置において、前記第一の洗浄液供給経路および第二の洗浄液供給経路に、それぞれの洗浄液の供給口および排出口が設けられて、それぞれの洗浄液供給経路内の圧力調整機構を有することを特徴とする超音波洗浄装置。