JPH0673352B2 - 高圧ジェット洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体，光学ディスク等の非常にシビアな洗浄
効果、すなわち被洗浄物に付着している異物を確実に除
去すると共に、洗浄を行なうことによって汚れる度合
（再汚染）をきわめて小さくでき、非常に高い清浄面を
得ることが要求される高圧ジェット洗浄方法及び洗浄装
置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 種々の洗浄法の中でも高圧流体を細いノズルから高速で
吹き出し、その高速流を被洗浄物に当てて異物を除去す
るいわゆる高圧ジェット洗浄法は強い物理的エネルギを
有し、強固に付着した異物の除去に非常に有効である。

以下円板を洗浄する場合の従来の高圧ジェット洗浄装置
の一例を概略で示す第２図に基づき説明する。第１図に
おいて、27は装置本体、28はモータ等により回転駆動さ
れるスピンドルで上部に真空吸着テーブル29を有してい
る。30はこのテーブル29に固定された被洗浄物である円
板である。一点鎖線で示す31は上部にフタ32,側面37に
排気ダクト33を有するカバーで透明体で示してある。34
は支柱35に支持された高圧ノズルで図示しない高圧ポン
プに加圧された洗浄液を高圧ジェット36にして円板30に
噴射する。支柱36は図示しない手段により矢印Ａ方向に
揺動駆動されることによりノズル34は円板30の半径方向
に走査され、また円板30は回転しているので高圧ジェッ
ト36は円板30の全面に亘って洗浄を行なう。

ところがこのような従来の構成では次のような問題点を
有している。

円板30に当った高圧ジェット36の一部ははね返り、他は
円板30の表面に沿って流れた後前記カバー31に衝突す
る。この時にはまだ十分な運動エネルギを有しているの
で衝突した洗浄液は飛沫となってカバー31内の空間を満
す。その飛沫のいくらかは排気ダクト33から図示しない
ファン等により排出されるが中に残った飛沫の一部は再
度円板30に付着する。飛沫が効果的に排出されるように
高圧ジェット36を傾けて円板30に噴射し、はね返った位
置に前記ダクト33の開口を設けたものもあるが、完全に
排出されるものではなく、またジェットが傾くことによ
り物理的作用力が弱くなる欠点を有していた。通常その
飛沫は円板30及びカバー31に付着していた異物を含んで
おり，それらの異物が付着することにより円板30に再汚
染が発生し、高圧ジェットが当った瞬間には異物が除去
されても結果として洗浄効果がきわめて低い、場合によ
っては洗浄することによって逆に汚染が増加するという
現象が発生していた。再汚染の度合は洗浄液の性質によ
っても異なり、洗浄液が純水の場合蒸発速度がきわめて
小さいので付着する飛沫の量が多く再汚染の度合も大で
ある。

洗浄液として揮発性溶剤を用いる場合は、純水よりも汚
れを溶解除去する効果が大であり、また飛沫が円板に付
着する前に気化する割合が大である。したがって純水よ
りも洗浄効果が大で再汚染の度合も小さい。

ところが揮発性溶剤は高価であるばかりでなく人体や環
境に悪影響を与えるので純水のように使い捨てができな
いので、回収使用が必要である。しかしながら高速で飛
散する溶剤は気化速度がきわめて大きいので大量に気化
し、冷却を行なってもかなりの回収もれを生じ運転コス
トが高価となるばかりではなく、人体に悪影響を与える
作業環境中のガス濃度が高くなる等の欠陥を有すると共
に、再汚染防止効果も不十分であった。

以上のように従来の高圧ジェット洗浄方法及び装置は洗
浄効果，運転コスト，共に満足すべきものではなかっ
た。

発明の目的 本発明は洗浄液として揮発性溶剤を用い、被洗浄物に付
着している異物を確実に除去すると共に、再汚染を確実
に防止して優れた洗浄効果を得ることができ、しかも有
効に揮発性溶剤を回収することができる高圧ジェット洗
浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は揮発性の洗浄液中にてこの洗浄液の高圧ジェッ
ト流を被洗浄物表面に走査しつつ噴射せしめ、次にこの
被洗浄物を前記洗浄液の飽和蒸気中にてすすぎ洗浄し、
次に被洗浄物を洗浄液の蒸気密度の低い雰囲気中に移し
て被洗浄物を乾燥せしめてなる高圧ジェット洗浄方法及
び洗浄装置である。

実施例の説明 本発明の一実施例を従来例と同様に円板の洗浄に適用し
た場合について説明する。

その概略を一部断面で示す第１図において１は洗浄装置
の機体で２は揮発性洗浄液（以下洗浄液と略す）３がた
められた洗浄槽である。４は沸騰槽でヒータ５を有し、
その中にためられた洗浄液を沸騰させる。６は機体の上
部開口７に巻回された冷却パイプでこの開口７の空間を
冷却し、前記沸騰層４から蒸発した洗浄液の蒸気を冷却
して凝結液化せしめ、この開口７から前記蒸気が逃げて
機体内の洗浄液が減ることを防止する。前記冷却パイプ
６の表面に凝結液化した洗浄液はその下部に設けた桶８
の中を流れて水と洗浄液の比重差を利用した水分離器９
に回収され冷却パイプ６の表面にて洗浄液と共に液化し
た空気中の水分は洗浄液から分離されてドレン10から排
出され、洗浄液は洗浄槽２に流入する。前記開口７には
上記の冷却パイプ６の冷却作用により、洗浄液の液化温
度となる界面11を境界として下部には通常過飽和状態に
ある飽和蒸気雰囲気12,上部には蒸気密度の低い領域13
が形成される。

通常前記界面11は冷却パイプ６に近い部分、すなわち開
口７の周辺はよく冷されるので低く、開口中央部はそれ
とは逆に高くなり、開口中央部でもり上った形となるこ
とが知られている。

26は洗浄槽２の内壁に巻回された冷却パイプで洗浄槽中
の洗浄液３を冷却する。

14は回転軸15に図示しない機械的手段により保持された
円板状の被洗浄物である。16はモータを内蔵するハウジ
ングで、回転軸15とこのモータの軸は公知のマグネット
カップリングで結合されている。

回転軸15のシールは上記マグネットカップリングでなく
とも接触形の例えばリップシールであってもよい。

17は前記モータハウジング16を上下送りせしめる昇降ロ
ッドで図示しない手段あるいは手動により上下駆動され
る。

18は洗浄槽２に固定された支柱19に取付けられた高圧ノ
ズルである。

20,21,22は洗浄槽２内の洗浄液３を常に清浄に保っため
に設けられたそれぞれプレフィルタ，循環ポンプ，ファ
イナルフィルタである。

23,24は高圧ノズル18に清浄な高圧の洗浄液を供給する
ために設けられた高圧ポンプと高耐圧ファイナルフィル
タである。

通常洗浄液として電子工業等においてはフロン系溶剤あ
るいはIPA（イソプロピルアルコール）が多用されるが
他の溶剤であってもよい。

次に動作を説明する。

第１図において被洗浄物である円板14は開口７の上部の
Ｂ位置にて回転軸15に保持され、次に昇降ロッド17が下
降してＣ位置、すなわち円板14は洗浄液３に浸かる位置
まで降下する。

この状態でモータを駆動し、円板14を回転せしめると共
に高圧ポンプ24を駆動し、高圧ノズル18から洗浄液の高
圧ジェット流25を噴射せしめつつ昇降ロッド17をゆっく
り上昇させて円板14の全面を洗浄する。通常高圧ジェッ
ト流25と円板14の表面のなす角は最も物理的作用力の強
い90°に選ばれる。

液中で噴射される高圧ジェット流が被洗浄物表面に及ぼ
す物理的作用力は空気中で噴射される場合に比較して弱
くなるが、ノズルと被洗浄物表面間の距離が小さければ
空気中に比較してさほど弱くならない。弱くなる度合は
ノズルのオリフィス径・圧力等により異なるが、数mmの
距離で作用力は空気中の70〜50％となる。しかしながら
ポンプで50〜100％増しの圧力を得ることは容易である
からさほど大きなデメリットではない。

液中で被洗浄物表面に当った高圧ジェット流は分散され
るがすみやかに周囲の液にエネルギを吸収され、液の表
面から飛び出すことはない。

高圧ジェット流の周辺の液はこのジェット流に引かれて
負圧となり蒸発が促進されるが沸騰槽４からの蒸発量に
比較してわずかであり冷却パイプ６で十分に回収が可能
である。

次に昇降ロッド17が上昇し、円板14は飽和蒸気雰囲気12
中のＤ位置に移送される。

円板14は冷却パイプ26により冷却された洗浄液３に浸か
っていたことにより冷却されているから、円板14の表面
で蒸気が凝結液化した非常に清浄な洗浄液が流れ落ちて
すすぎ洗浄が行なわれる。一般にこのプロセスにより行
なわれる洗浄は蒸気洗浄と称されている。なお凝結液化
は円板14の温度が洗浄液の液化温度まで上昇するまで行
なわれる。

このすすぎ洗浄の目的を次に説明する。

洗浄槽２中の洗浄液３はフィルタで過されてはいるが
洗浄により円板14から脱落した異物はすぐにはろ過され
ないので洗浄液中に浮遊している。また洗浄液に洗い落
された油脂も洗浄液に含まれている。したがって円板14
がＣからＢへ引き上げられる時、前記浮遊異物及び油脂
が付着する。

その付着度合は洗浄液の汚れ度合に比例する。

すすぎ洗浄の目的は円板ＣからＤへ引き上げる時付着し
た異物及び油脂を、異物や油脂が全く含まれていない蒸
気の凝結液化した洗浄液にて完全に除去することにあ
る。

すすぎ洗浄が終了すると次に円板14はＤからＢへゆっく
り引き上げられる。円板14が前記界面11を越えて蒸気密
度の低い領域13へ移送される時円板14の表面を濡らして
いた前記液化洗浄液はすみやかに蒸発し、円板14は乾燥
する。以上の乾燥プロセスは一般に蒸気乾燥と称されて
いる。

乾燥した後円板14を回転軸15から取外して洗浄を終了す
る。

第１図に示す実施例を下記のように変更してもよい。

（１）洗浄液３の冷却は、洗浄槽２に冷却パイプを設け
るかわりにポンプ21等から成る洗浄液の過系に冷却用
熱交換器を設けてもよい。

（２）本発明の高圧ジェット洗浄方法及び装置の適用は
前記実施例にて説明した円板状の被洗浄物に限るもので
はない。被洗浄物の形状，汚れの性質等によっては被洗
浄物を回転させずに複数のノズルを用いたり、また直線
状のジェットではなく扇状に広がるジェットを噴射する
ノズルを用いて直線的に被洗浄物表面を走査してもよ
い。また被洗浄物をノズルに対して移動せしめてジェッ
ト流を被洗浄物表面に走査するかわりにノズルを被洗浄
物に対して移動せしめてもよい。

（３）前記一実施例において円板14の回転駆動用のモー
タを洗浄液に浸けて用いる構造としたがモータは蒸気密
度の低い領域13に配置して、ベルト・ロープあるいはフ
レキシブルシャフト・ユニバーサルジョイント，ギヤ等
を用いて回転動力を伝達してもよい。

（４）被洗浄物が円板のような単純な形状ではなく凹凸
や深孔のある複雑な形状である場合は高圧ジェット流が
凹部や深穴の奥まで十分に作用しない場合がある。また
特定部分のみ高圧ジェット洗浄が必要であるが、他の部
分は通常の超音波洗浄でよい場合もある。このような場
合は第１図の洗浄槽に超音波振動子を付加すればよい。
そうすることにより、高圧ジェット洗浄と超音波洗浄を
同一槽内で順次あるいは同時に行なうことができ、両方
の特徴を生かしたより効果的な洗浄が可能となる。

（５）高圧ジェットと被洗浄面のなす角は90°が最も物
理的作用力が強くなるが目的によっては傾けてもよい。

発明の効果 本発明は洗浄槽にためられた揮発性の洗浄液中にて高圧
ジェット流を被洗浄物表面に走査しつつ噴射せしめて高
圧ジェット洗浄を行ない、次に被洗浄物を洗浄液の飽和
蒸気中に移して蒸気洗浄を行ない、次に被洗浄物を洗浄
液の蒸気密度の低い雰囲気に移して蒸気乾燥を行なう高
圧ジェット洗浄方法および装置であり、高圧ジェット流
による強い物理的エネルギで強固に付着した異物の除去
を効果的に、しかも気化速度の大なる揮発性洗浄液を有
効に回収しつつ行なうことができるばかりでなく、再汚
染を確実に防止することができ、非常に高い清浄面を得
ることができる。しかも洗浄液を有効に回収できるので
運転コストも安価であり、作業環境中の洗浄液のガス濃
度も高くならないので人体に悪影響を与えにくいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高圧ジェット洗浄装
置の原理図、第２図は従来例における高圧ジェット洗浄
装置の斜視図である。 ２……洗浄槽、３……洗浄液、４……沸騰槽、6,27……
冷却パイプ、11……界面、12……飽和蒸気雰囲気、13…
…蒸気密度の低い領域、14……円板、18……高圧ノズ
ル、20……プレフィルタ、21……循環ポンプ、22……フ
ァイナルフィルタ、23……高圧ポンプ、24……高圧ファ
イナルフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−67926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−89486（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−207638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−69260（ＪＰ，Ａ) 実公 昭49−45436（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭53−32523（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄槽にためられた揮発性洗浄液中にて、
   この揮発性洗浄液の高圧ジェット流を前記洗浄槽から飛
   び出さないように被洗浄物に噴射せしめてこの被洗浄物
   の汚れを除去し、次に前記被洗浄物を前記揮発性洗浄液
   中より前記揮発性洗浄液の上部に形成された前記揮発性
   洗浄液の飽和蒸気中に移して前記被洗浄物の表面に前記
   蒸気を凝結液化せしめ、この液化した揮発性洗浄液を前
   記被洗浄物の表面に流してすすぎ洗浄し、次に前記飽和
   蒸気中の前記被洗浄物を、前記揮発性洗浄液の蒸気密度
   の低い雰囲気中に移して前記被洗浄物の表面の揮発性洗
   浄液を気化せしめて前記被洗浄物を乾燥せしめることを
   特徴とする高圧ジェット洗浄方法。
2. 【請求項２】洗浄槽を超音波振動子を有する槽により構
   成した特許請求の範囲第１項記載の高圧ジェット洗浄方
   法。