JPH1133508A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は気泡が含まれた洗浄液がノズル体
に供給されたなら、超音波発振器の駆動を制御する超音
波洗浄装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 超音波振動が付与された洗浄液によって
被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、洗浄液の
供給管１２と、振動板６およびこの振動板を超音波振動
させる振動子８を有し、上記供給管から供給された洗浄
液に上記振動板によって超音波振動を付与して噴出させ
るノズル体１と、上記振動子を駆動して上記振動板を超
音波振動させる超音波発振器９と、上記供給管に設けら
れこの供給管を通じて上記ノズル体に供給される洗浄液
に含まれる気泡を検出する気泡検出器１５と、この気泡
検出器からの検出信号によって上記超音波発振器の駆動
を制御する制御装置１９とを具備したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は超音波振動を付与
した洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶製造装置や半導体製造装置
には、被洗浄物としての液晶用ガラス基板や半導体ウエ
ハを高い清浄度で洗浄する工程がある。このような被洗
浄物を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の被洗
浄物を浸漬するデイップ方式や被洗浄物に向けて洗浄液
を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では
高い清浄度が得られるとともに、コスト的に有利な枚葉
方式が採用されることが多くなってきている。

【０００３】枚葉方式の１つとして被洗浄物に向けて噴
射される洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用に
よって上記被洗浄物から微粒子を効率よく除去するよう
にした洗浄方式が実用化されている。

【０００４】洗浄液に超音波振動を付与する洗浄方式に
おいて、従来は20〜50ｋＨｚ程度の超音波が用いられて
いたが、最近では 600〜3000ｋＨｚ程度の極超音波帯域
の音波が用いられるようになってきた。

【０００５】超音波振動が付与された洗浄液を被洗浄物
に噴射すると、その超音波振動の作用によって被洗浄物
に付着した微粒子の結合力が低下するため、超音波振動
を付与しない場合に比べて洗浄効果を向上させることが
できる。

【０００６】従来、洗浄液に超音波振動を付与する超音
波洗浄装置は、振動板およびこの振動板を超音波振動さ
せる振動子が内蔵されたノズル体を備えている。このノ
ズル体には供給管の一端が接続され、この供給管の他端
は純水などの洗浄液の供給源に連通している。

【０００７】上記振動子は超音波発振器に電気的に接続
され、この振動子に所定の周波数の駆動信号が供給され
ることで、上記振動板が振動子とともに超音波振動す
る。上記供給管からノズル体内に供給された洗浄液は上
記振動板によって超音波振動が付与され、上記ノズル体
に形成されたノズル口から被洗浄物に向けて噴出するよ
うになっている。

【０００８】ところで、上記ノズル体に洗浄液を供給す
る供給管には、たとえば洗浄液の供給量を制御する流量
制御弁などが設けられている。そのため、流量制御弁が
開閉駆動されることで、供給管を流れる洗浄液にキャビ
テ−ションが発生し、それによって洗浄液に気泡が混入
するということがある。

【０００９】また、供給源からノズル体に洗浄液を供給
する供給管は真直ぐでなく、屈曲されるなどしてたくさ
んの曲りがあるため、その流路抵抗の変動によって供給
管内を流れる洗浄液には脈動が生じる。そのため、その
脈動によっても、供給管内を流れる洗浄液に気泡が混入
するということがある。

【００１０】このような原因で気泡が混入した洗浄液が
ノズル体に供給されると、その気泡がノズル体の内面、
たとえば洗浄液の流路に面した振動板に付着し、大きく
成長するということがある。

【００１１】すると、振動板の気泡が付着した部分に
は、洗浄液が接触しなくなるから、その部分が洗浄液に
よって冷却されることなく超音波振動する、いわゆる空
炊き状態となる。振動板が部分的に空炊きされると、そ
の部分の温度が他の部分に比べて大きく上昇するから、
振動板の熱変形を招いたり、その熱が振動子に伝わり、
超音波振動子が損傷するなどのことがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、供給管を
通じてノズル体に供給される洗浄液に、種々の原因で気
泡が混入すると、その気泡がノズル体内で振動板に付着
して大きく成長し、その振動板の局部的な温度上昇によ
る損傷を招いたり、振動板に取着された振動子を振動板
からの熱で損傷させるなどのことが生じる。

【００１３】この発明は、洗浄液に混入した気泡が供給
管を通じてノズル体に流入したならば、超音波発振器の
駆動を制御して振動板や振動子が損傷するのを防止でき
るようにした超音波洗浄装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、超音
波振動が付与された洗浄液によって被洗浄物を洗浄する
超音波洗浄装置において、洗浄液の供給管と、振動板お
よびこの振動板を超音波振動させる振動子を有し、上記
供給管から供給された洗浄液に上記振動板によって超音
波振動を付与して噴出させるノズル体と、上記振動子を
駆動して上記振動板を超音波振動させる超音波発振器
と、上記供給管に設けられこの供給管を通じて上記ノズ
ル体に供給される洗浄液に含まれる気泡を検出する気泡
検出手段と、この気泡検出手段からの検出信号によって
上記超音波発振器の駆動を制御する制御手段とを具備し
たことを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明によれば、気泡検出手段に
よってノズル体に供給される洗浄液に気泡が含まれてい
ることが検出されると、その検出信号で超音波発振器の
駆動が制御されるから、振動板に大きな気泡が付着した
状態で、この振動板が超音波振動するのが防止される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１に示すこの発明の超音波
洗浄装置はノズル体１を備えている。このノズル体１は
図２に示すように直方体状の本体２を有する。この本体
２には上下方向に沿って洗浄液の流路３が形成されてい
る。この流路３は上端から下端にゆくにつれて幅寸法が
次第に狭くなるテ−パ形状をなしていて、下端は上記本
体２の下端面に開口したノズル口４となっている。

【００１７】上記流路３の上端は上記本体２の上端面に
形成された凹部５に連通している。この凹部５には振動
板６がパッキング７を介して設けられ、この振動板６に
よって上記流路３の上端側が空間部５ａを介して液密に
閉塞している。

【００１８】上記振動板６の上面には振動子８が接着固
定されている。この振動子８には図１に示すように超音
波発振器９によって所定の周波数の駆動信号が供給され
る。それによって、振動子８が超音波振動し、その超音
波振動に振動板６が連動するようになっている。

【００１９】上記本体２には上記流路３の下端側の一側
には主供給路１０ａが本体２の長手方向に沿って形成さ
れ、他側には主排出路１０ｂが形成されている。この主
供給路１０ａと本体２の凹部５とは分岐供給路１１ａに
よって連通し，主排出路１０ｂと上記凹部５とは分岐排
出路１１ｂによって連通している。

【００２０】上記主供給路１０ａには図１に示すように
純水などの洗浄液の供給管１２の一端が接続されてい
る。この供給管１２の他端は洗浄液の供給源１３に、た
とえば流量を制御するための流量制御弁１２ａなどを介
して連通している。したがって、上記供給源１３からは
上記本体２の主供給路１０ａに洗浄液が供給されるよう
になっている。

【００２１】図２に矢印で示すように、主供給路１０ａ
に供給された洗浄液は、上記分岐供給路１１ａを通り、
上記凹部５の振動板６によって液密に閉塞された空間部
５ａに流入し、この空間部５ａに面した振動板６に接触
してから流路３へ流れてその先端のノズル口４から噴出
する。上記流路３からオ−バフロ−した洗浄液は分岐排
出路１１ｂを通り主排出路１０ｂへ排出される。

【００２２】上記振動板６が振動子８とともに超音波振
動していれば、振動板６に接触した洗浄液には超音波振
動が付与されるから、上記ノズル口４に対向する部位に
半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの被洗浄物１４を
配置すれば、この被洗浄物１４を超音波振動が付与され
た洗浄液で洗浄できるようになっている。

【００２３】上記洗浄液の供給管１２の中途部、好まし
くは本体２に近い部分には洗浄液に気泡が含まれている
か否かを検出するための気泡検出器１５が設けられてい
る。この気泡検出器１５は図３に示すように供給管１２
と連通して設けられ洗浄液が流通するセル１６を有す
る。このセル１６は透光性の材料によって形成され、そ
の一側にはレ−ザ光の投光器１７が設けられ、他側には
上記投光器１７から出力されて洗浄液を透過したレ−ザ
光を受光する受光器１８が設けられている。

【００２４】上記セル１６を流れる洗浄液に気泡が含ま
れていると、投光器１７から出力されて洗浄液を透過す
るレ−ザ光の光量が変化するから、上記受光器１８の検
出信号によって洗浄液に気泡が含まれているか否かを検
出できる。

【００２５】上記気泡検出器１５の検出信号は制御装置
１９に入力される。この制御装置１９は気泡検出器１５
からの検出信号に基づいて上記超音波発振器９を制御す
る制御信号を出力する。

【００２６】上記ノズル体１に洗浄液とともに所定数の
気泡が流れたことが上記気泡検出器１５によって検出さ
れると、その検出信号を受けた制御装置１９は上記超音
波発振器９の駆動を停止する制御信号を出力する。それ
によって、ノズル体１に供給された気泡が振動板６に付
着して成長した状態で、この振動板６が超音波振動する
のを未然に防止できるようになっている。

【００２７】上記制御装置１９から出力される制御信号
によって超音波発振器９の駆動を停止する場合、上記気
泡検出器１５が検出する気泡の数は、上記振動板６の空
炊きを確実に防止するためには１つがよい。

【００２８】しかしながら、超音波洗浄装置の稼働率を
考えた場合、検出する気泡の数が２〜１０程度の複数に
なったときに、超音波発振器９の駆動を停止するするこ
とが望ましい。

【００２９】上記本体２に流入した気泡の全てが振動板
６に付着するものではなく、一部の気泡は洗浄液ととも
にノズル口４から流出する。そのため、超音波発振器９
を停止させるまでの気泡の検出数を複数としても、振動
板６に気泡が付着して成長し、空炊き状態になる確率を
十分に低くすることができる。

【００３０】上記構成の超音波洗浄装置によれば、被洗
浄物１４を洗浄する場合には、流量制御弁１２ａを開放
し、供給管１２を通じて洗浄液を本体２に供給するとと
もに、超音波発振器９を作動させて振動子８を駆動す
る。それによって、この振動子８とともに振動板６が超
音波振動するから、上記本体２に供給された洗浄液は超
音波振動が付与されてノズル口４から噴出する。

【００３１】したがって、上記本体２のノズル口４に対
向して被洗浄物１４を配置すれば、この被洗浄物１４を
超音波振動が付与された洗浄液で洗浄することができ
る。上記流量制御弁１２ａの開閉や供給管１２に曲りが
あることなどによって、この供給管１２を流れる洗浄液
に気泡が混入することがある。洗浄液に気泡が混入して
いると、その洗浄液が本体２へ流入する前に、その気泡
は供給管１２の中途部に設けられた気泡検出器１５によ
って検出される。

【００３２】気泡検出器１５の検出信号は制御装置１９
に入力される。上記気泡検出器１５によって検出される
気泡の数が所定数に達すると、制御装置１９から超音波
発振器９に制御信号が出力され、この超音波発振器９の
駆動が停止される。

【００３３】そのため、ノズル体１に設けられた振動板
６に気泡が付着して空炊き状態となる前に、この振動板
６の超音波振動が停止させられるから、振動板６が局部
的に温度上昇して損傷したり、振動板６とともに振動子
８が温度上昇して損傷するのを未然に防止できる。

【００３４】なお、上記一実施の形態では気泡検出器１
５の検出信号を制御装置１９に入力させ、この制御装置
１９からの制御信号で超音波発振器９の駆動を制御する
ようにしたが、超音波発振器９に気泡検出器１５からの
検出信号を受け、それに応じて制御信号を出力する制御
部を内蔵させるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ノズル体に洗
浄液を供給するための供給管に気泡検出手段を設け、こ
の気泡検出手段によってノズル体に供給される洗浄液に
気泡が含まれていることが検出されたなら、その検出信
号で超音波発振器の駆動を制御するようにした。

【００３６】そのため、ノズル体に設けられた振動板に
気泡が付着した状態で、この振動板を超音波振動する、
いわゆる空炊き状態を防止できるから、振動板が局部的
に温度上昇して損傷したり、振動板の温度上昇によって
振動子が温度上昇して損傷するなどのことを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す全体構成図。

【図２】同じくノズル体の断面図。

【図３】同じく気泡検出器の説明図。

【符号の説明】

１…ノズル体 ６…振動板 ８…振動子 ９…超音波発振器 １２…供給管 １５…気泡検出器 １９…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動が付与された洗浄液によって
   被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、 洗浄液の供給管と、 振動板およびこの振動板を超音波振動させる振動子を有
   し、上記供給管から供給された洗浄液に上記振動板によ
   って超音波振動を付与して噴出させるノズル体と、 上記振動子を駆動して上記振動板を超音波振動させる超
   音波発振器と、 上記供給管に設けられこの供給管を通じて上記ノズル体
   に供給される洗浄液に含まれる気泡を検出する気泡検出
   手段と、 この気泡検出手段からの検出信号によって上記超音波発
   振器の駆動を制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とする超音波洗浄装置。