JP5116628B2 - 被洗浄物の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品や製品などの被洗浄物を洗浄液中に浸積させて洗浄する被洗浄物の洗浄方法に係り、特に、洗浄液を洗浄タンク本体内において略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に被洗浄物を配置して洗浄するものに関する。

従来、部品や製品などの被洗浄物を洗浄液中に浸積して洗浄するものとして、上部に開口部を有する洗浄タンク本体内に被洗浄物を入れ、該洗浄タンク本体下部から洗浄液を供給しつつ、洗浄タンク本体の側壁上縁部から、汚れ等の異物を含む洗浄液をオーバーフローさせて洗浄を行う洗浄装置が提案されていた（例えば、特許文献１の図２参照）。
特開２００８−１１４１５５号公報

しかしながら、上述したような洗浄装置にあっては、被洗浄物に付着している汚れなどの異物の形状や比重などが様々であるため、洗浄液の比重や粘度、あるいは流速（オーバーフロー速度など）によっては洗浄タンク本体内に停滞したり、底部に沈降したりする物があり、特に、比重の大きな異物にあっては沈降傾向が大きいため、これらを確実に除去しようとすると、洗浄効果だけでなく液比重や粘度等の物性をも考慮する必要があり、使用可能な洗浄液の種類も自ずと限定され、しかも、オーバーフロー速度を高めつつ時間をかけて洗浄しなければならないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものである。

請求項１に係る発明は、部品や製品などの被洗浄物を洗浄液中に浸積させて洗浄する被洗浄物の洗浄方法において、平面視略矩形状かつ鉛直方向に立設した内壁を有し、内部に前記被洗浄物を保持する共に前記洗浄液を満たした洗浄タンク本体にあって、前記洗浄タンク本体の前記内壁の内、一対の対向する第１の内壁と第２の内壁のそれぞれに、該内壁の略全体に亘って所定の間隔で前記洗浄液を通過させる複数の通孔を設け、前記第１の内壁の通孔を介して前記洗浄液を前記洗浄タンク本体内に導入すると共に、前記第２の内壁の通孔を介して前記洗浄液を前記洗浄タンク本体外へ排出することにより、該洗浄液を前記第１の内壁から前記第２の内壁に向かって略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に前記被洗浄物を配置して洗浄するものであり、前記第２の内壁には、前記洗浄液の液面と略同一の高さであって前記液面に沿って溢出孔を設け、この溢出孔を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部をオーバーフローさせながら排出し、前記洗浄タンク本体内の底部に、前記洗浄液を該洗浄タンク本体外へ排出する排出口を設け、この排出口を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部を排出しながら前記被洗浄物を洗浄し、前記洗浄タンク本体の底部に沈殿する異物がないか無視できるような場合には、前記排出口を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部の排出をできないようにすると共に、前記洗浄液を前記第１の内壁から前記第２の内壁に向かって略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に前記被洗浄物を配置して洗浄する被洗浄物の洗浄方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の被洗浄物の洗浄方法において、洗浄が完了すると、洗浄液が第１の内壁から第２の内壁に向かって略水平方向に流れる層流状態を維持しながら抜き取りを行うものである。

請求項１に記載の被洗浄物の洗浄方法によれば、洗浄タンク本体の内壁の内、一対の対向する第１の内壁と第２の内壁のそれぞれに、該内壁の略全体に亘って所定の間隔で洗浄液を通過させる複数の通孔を設け、前記第１の内壁の通孔を介して前記洗浄液を洗浄タンク本体内に導入すると共に、前記第２の内壁の通孔を介して前記洗浄液を前記洗浄タンク本体外へ排出することにより、該洗浄液を前記第１の内壁から前記第２の内壁に向かって略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に前記被洗浄物を配置して洗浄するため、被洗浄物から除去された異物は、該異物の比重が洗浄液よりも小さいときには浮上しながら、同等であるときには浮沈せず、大きいときには沈降しながら洗浄液の流れに沿って第２の内壁側に移動し、この第２の内壁の略全体に亘って設けられた通孔を介して洗浄タンク本体外に排出させることができ、該洗浄タンク本体内の異物の濃度を低減して被洗浄物への異物の再付着を簡易な方法で確実に抑制することができ、
第２の内壁には、洗浄液の液面と略同一の高さであって前記液面に沿って溢出孔を設け、この溢出孔を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部をオーバーフローさせながら排出するため、被洗浄物から除去されて洗浄液面近傍を浮遊する比重の小さい異物をより一層確実に洗浄タンク本体外へ排出させることができ、
洗浄タンク本体内の底部に、洗浄液を該洗浄タンク本体外へ排出する排出口を設け、この排出口を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部を排出しながら被洗浄物を洗浄するため、たとえ異物の比重が洗浄液よりも大きく、洗浄タンク本体底部に沈降するようなものであっても、排出口を介して確実に洗浄タンク本体外へ排出させることができる。

本発明の一実施例を、図１〜図１０を参照して説明する。図１においてＡは本発明に係る被洗浄物の洗浄方法に使用するための洗浄装置の一実施例であり、洗浄装置Ａは、部品や製品などの被洗浄物ｂを、有機溶剤や純水、超純水、アルカリ洗剤等の洗浄液ｍ中に浸積させて洗浄するもので、概略的に、洗浄タンク本体１と、循環ポンプ３と、濾過器４とにより構成されている。なお、洗浄液ｍは被洗浄物ｂ洗浄前の洗浄液を、洗浄液ｍ’は被洗浄物ｂ洗浄後に洗浄タンク本体１から排出された洗浄液であって濾過器４により濾過されていないものをそれぞれ示している。

洗浄タンク本体１は、図２の斜視図に示したように、平面視略矩形状かつ鉛直方向に立設した内壁を有し、内部に被洗浄物ｂを保持する共に洗浄液ｍを貯留可能なものである。被洗浄物ｂは、例えば、半導体に用いるシリコンウェハー、カメラレンズ、ガラス基板など、後記するように、洗浄液ｍの層流状態での流れを阻害しないような扁平形状の薄板のものが適している。なお、この洗浄タンク本体１の内壁の内、一対の対向する内壁は、第１の内壁１１と第２の内壁１２とにより構成されている。

また、第１の内壁１１には、該内壁１１の略全体に亘って所定の間隔（第１の内壁１１から第２の内壁１２に向かって洗浄液ｍを層流状態で流通させることができるような間隔、例えば、格子状に配置し、格子の各交点に通孔１１ａを形成）で洗浄液を洗浄タンク本体１内に導入する複数の通孔１１ａ、１１ａ、・・・が設けられており、同様に、第２の内壁１２には、該内壁１２の略全体に亘って所定の間隔（第１の内壁１１から第２の内壁１２に向かって洗浄液ｍを層流状態で流通させることができるような間隔、例えば、第１の内壁１１の通孔１１ａに対向する位置に格子状に通孔１２ａを形成）で洗浄液ｍを洗浄タンク本体１外に排出する複数の通孔１２ａ、１２ａ、・・・が設けられている。また、この第２の内壁１２には、洗浄液ｍの液面ｍ１と略同一の高さであって液面ｍ１に沿って、該洗浄液ｍの一部を洗浄タンク本体１外にオーバーフローさせる溢出孔１２ｂ、１２ｂ、・・（溢出孔１２ｂは複数であっても、単一であってもよい）が設けられている。

また、洗浄タンク本体１の底部には、洗浄液ｍを該洗浄タンク本体１外に排出する排出口１ａが設けられている。

ところで、洗浄タンク本体１内には、図１、図２に示したように、洗浄用超音波を出力する超音波発振器２を設けることができる。この超音波発振器２は、洗浄液ｍ中に洗浄用超音波を出力しながら、キャビテーション効果（超音波により洗浄液に生じた真空の気泡が破裂することにより生じる衝撃波を利用した被洗浄物からの異物の剥離）などにより被洗浄物ｂを洗浄するものであり、洗浄効果をより一層高めることができる。

循環ポンプ３は、第２の内壁１２の通孔１２ａおよび溢出孔１２ｂ、並びに排出口１ａから排出された洗浄液ｍ’を受け入れると共に、この受け入れた洗浄液ｍ’を洗浄タンク本体１内に第１の内壁１１の通孔１１ａを介して送出するものであり、例えば、公知の液送ポンプなどである。

濾過器４は、循環ポンプ３の洗浄液ｍの送出側または受け入れ側に接続され（図１、図４〜図６では循環ポンプ３の送出側にあるものを例示）、洗浄タンク本体１外に排出された洗浄液ｍ’の中に存する異物を濾過して除去するものであり、異物の性状に合わせて適宜の各種のフィルター（例えば、微粒子の除去を目的としたＰＴＦＥメンブレン（四フッ化エチレン樹脂膜）などのフィルター）を採用することができる。

次に、上記のように構成された洗浄装置Ａにより行う被洗浄物ｂの洗浄方法の一実施例を、図３〜図１０を参照しながら説明する。この例にあっては被洗浄物ｂを扁平形状で薄板であるシリコンウェハーとしたものである。なお、洗浄装置Ａの動作前は、各バルブｂ１〜ｂ１１は全て閉となっているものとする。

まず、図３に示したように、被洗浄物ｂ（複数のシリコンウェハー）を洗浄バスケットなどの治工具１５に整列して載置し、この治工具１５を洗浄タンク本体１内に装着する。このとき洗浄タンク本体１内における被洗浄物ｂの位置は、第１の内壁１１と第２の内壁１２との間とする。また、被洗浄物ｂは、洗浄タンク本体１内における洗浄液ｍの層流状態の流れに沿うものであって扁平面が鉛直方向になるように配置する。ここで、被洗浄物ｂを前述のように配置するのは、洗浄液ｍの流れの中に被洗浄物ｂを配置して洗浄すると共に、被洗浄物ｂの好適形状が扁平形状の薄板であることと相俟って、被洗浄物ｂにより洗浄液ｍが層流状態を乱すのを防止し、該洗浄液ｍの略水平方向への流れを促進して除去された異物が第２の内壁１２の通孔１２ａや溢出孔１２ｂを介して洗浄タンク本体１外に迅速に排出するのを促進させるためである。なお、前述の層流状態の流れを阻害するものでなければ、扁平形状の薄板以外の物を被洗浄物ｂとしてもよく、また、洗浄液ｍの流れに対する配置方向を必ずしも規制する必要はない。

そして、洗浄タンク本体１の開口部を蓋体１６により閉塞して該洗浄タンク本体１を密閉すると共に、バルブｂ９、ｂ１０を開にして真空ポンプ６を作動させて洗浄タンク本体１内を減圧した後、この減圧した状態でバルブｂ１、ｂ４を開にし、循環ポンプ３を作動させ、第１の貯留タンク５１内に貯留されている洗浄液ｍを、第１の内壁１１の通孔１１ａを介して洗浄タンク本体１内に導入する。なお、蓋体１６の閉塞にあっては気密状態を維持するために洗浄タンク本体１と蓋体１６との間にパッキン１６１を設けるようにしてもよい。また、真空ポンプ６による減圧は、図４に示したように、主として洗浄タンク本体１内の脱気を行うためであり、洗浄タンク本体１内に洗浄液ｍを導入した後に真空ポンプ６を作動させて脱気を行ってもよい。

その後、バルブｂ２、ｂ３を開にして洗浄液ｍを通孔１２ａおよび溢出孔１２ｂ並びに排出口１ａから排出するもので、通孔１２ａおよび溢出孔１２ｂから排出される洗浄液ｍ’は循環ポンプ３によりｄ４→ｄ１→ｄ２→ｄ３（図５参照）の経路で、排出口１ａから排出される洗浄液ｍ’は循環ポンプ３によりｄ５→ｄ２→ｄ３（図５参照）の経路で循環する。

この内、前者の経路は、洗浄液ｍが第１の内壁１１から第２の内壁１２に向かって略水平方向に層流状態で流れるもので、主として比重が洗浄液ｍよりも小さいか同等の異物（比重が重くても洗浄タンク本体１の底部に沈殿しない異物を含む）がこの流れに乗って、通孔１２ａを介して、あるいは、一部が溢出孔１２ｂを介してオーバーフローしながら洗浄タンク本体１外に排出される。一方、後者の経路は、主として比重が洗浄液ｍよりも大きい異物が洗浄液ｍに乗って通るもので、排出口１ａを介して洗浄タンク本体１内の洗浄液ｍの一部が排出される。したがって、異物の比重が洗浄液ｍの比重よりも小さいもの、同等なもの、大きいもののいずれであっても確実に洗浄タンク本体１外に排出することができ、該洗浄タンク本体１内の異物の濃度を低減して被洗浄物ｂに再付着するのを可及的に少なくすることができる。

なお、これらの循環経路（矢印ｄ４側、ｄ５側）を通る洗浄液ｍの流量比は、バルブｂ２、ｂ３の開放度合いを調整することにより適宜変えることができ、洗浄液ｍ中を沈降して洗浄タンク本体１の底部に沈殿する異物が無いか無視できるような場合には、バルブｂ３を閉にして前者の循環経路（矢印ｄ４側）のみにより循環させるようにしてもよい。また、循環経路の中途に位置する濾過器４を洗浄液ｍが通過する際には、該洗浄液ｍに含まれている異物（固形物や洗浄液ｍ中に溶解している不純物イオンなど）が除去されるもので、洗浄タンク本体１に導入される洗浄液ｍは常に清浄な状態に保持される。

そして、洗浄が完了すると、図６に示したように、洗浄タンク本体１内から洗浄液ｍを抜き取るもので、バルブｂ５を開にして矢印ｄ６の方向に洗浄液ｍの一部を流通させて第１の貯留タンク５１に戻すと共に、バルブｂ６を開にして矢印ｄ７の方向に洗浄液ｍ’の一部を流通させて第２の貯留タンク５２に戻す。その際、洗浄タンク本体１内の洗浄液ｍの液面は徐々に低下するが、洗浄タンク本体１内においては、洗浄液ｍが第１の内壁１１から第２の内壁１２に向かって略水平方向に流れる層流状態を維持しながら抜き取りを行うため、この抜き取り過程にあっても異物を確実に洗浄タンク本体１外に排出することができ、該洗浄タンク本体１内の異物の濃度を低減して被洗浄物ｂに再付着するのを可及的に少なくすることができる。

そして、洗浄タンク本体１内から洗浄液ｍが抜き取られると概ね洗浄が完了することとなるが、以下に示す蒸気洗浄および／または真空乾燥を追加的に行うことができる。すなわち、図７、図８は蒸気洗浄工程を示しているもので、第３の貯留タンク５３に貯留された洗浄液ｍをヒータ８１により加熱して気化させ、この蒸気を、蒸気口１７を介してバッフル板１８により拡散させながら洗浄タンク本体１内に導入するもので、蒸気が被洗浄物ｂに接触して冷却、液化し、該被洗浄物ｂに残存付着している異物を洗い流すことにより洗浄効果を一段と高めることができる。なお、液化した洗浄液ｍはバルブｂ６を開にして第２の貯留タンク５２に貯留される（図７の矢印ｄ７参照）。

また、図９は真空乾燥工程を示しているもので、バルブｂ９、ｂ１１以外のバルブを閉にした状態で真空ポンプ６を作動させて洗浄タンク本体１内を減圧し、該洗浄タンク本体１内に残存している洗浄液ｍ等（他の液が残存している場合には、その液を含む）を蒸発させて除去する。なお、真空ポンプ６により除去された洗浄液ｍ等の蒸気は、凝集器７により復液され第２の貯留タンク５２に貯留される。

そして、真空ポンプ６の作動を停止させ、バルブｂ７を開にして外気を洗浄タンク本体１内に取り入れて大気圧に戻し、図１０に示したように、蓋体１６を開放して被洗浄物ｂを取り出して洗浄が完了する。なお、前述の外気を取り入れる際、異物の混入を防止するため、バルブｂ７の外気側にフィルターｆを設け、このフィルターｆを介して取り入れるようにしてもよい。

ところで、上述した実施例にあっては、蒸気洗浄工程および真空乾燥工程の両者を行うものについて示したが、これら両者を行うのは、通常、蒸気洗浄工程に有機溶剤を用いる場合であり、有機溶剤を用いないもの（例えば、洗浄液ｍを純水としたものなど）にあっては、これらの内、真空乾燥工程を省略してもよく、かかる場合、蒸気洗浄工程が終了した段階で蓋体１６を開放して被洗浄物ｂを取り出すようにしてもよい。

また、図１において、８２は洗浄タンク本体１に併設されたヒータであり、高温にして使用する洗浄液ｍにあっては、このヒータ８２により洗浄タンク本体１を加熱して該洗浄液ｍを昇温するようにしてもよい。

また、図１に示したように、圧力スイッチ６１を洗浄タンク本体１に接続し、洗浄中に該洗浄タンク本体１内の圧力が一定値を越えたときには、真空ポンプ６を作動させて洗浄タンク本体１内を減圧し、洗浄液ｍ中の脱気を行うと共に、洗浄タンク本体１内のガスが外部に漏出しないようにするのが好ましい。

本発明に係る被洗浄物の洗浄装置の概略図を示した図である。 図１の洗浄タンク本体の一部を切断して示した概略的斜視図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、被洗浄物を装着した状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、洗浄液を洗浄タンク本体内に導入した状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、被洗浄物の洗浄中の状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、洗浄液を洗浄タンク本体外に排出中の状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、追加的に蒸気洗浄を行っている状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、図７のＸ−Ｘ線で切断した一部断面図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、追加的に真空乾燥を行っている状態を示した図である。 洗浄工程を説明するための概略図であり、被洗浄物を取り出した状態を示した図である。

符号の説明

Ａ 洗浄装置
ｂ 被洗浄物
ｍ、ｍ’ 洗浄液
１ 洗浄タンク本体
２ 超音波発振器
３ 循環ポンプ
４ 濾過器
６ 真空ポンプ
７ 凝集器

Claims (2)

1. 部品や製品などの被洗浄物を洗浄液中に浸積させて洗浄する被洗浄物の洗浄方法において、
   平面視略矩形状かつ鉛直方向に立設した内壁を有し、内部に前記被洗浄物を保持する共に前記洗浄液を満たした洗浄タンク本体にあって、
   前記洗浄タンク本体の前記内壁の内、一対の対向する第１の内壁と第２の内壁のそれぞれに、該内壁の略全体に亘って所定の間隔で前記洗浄液を通過させる複数の通孔を設け、
   前記第１の内壁の通孔を介して前記洗浄液を前記洗浄タンク本体内に導入すると共に、前記第２の内壁の通孔を介して前記洗浄液を前記洗浄タンク本体外へ排出することにより、該洗浄液を前記第１の内壁から前記第２の内壁に向かって略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に前記被洗浄物を配置して洗浄するものであり、
   前記第２の内壁には、前記洗浄液の液面と略同一の高さであって前記液面に沿って溢出孔を設け、この溢出孔を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部をオーバーフローさせながら排出し、
   前記洗浄タンク本体内の底部に、前記洗浄液を該洗浄タンク本体外へ排出する排出口を設け、この排出口を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部を排出しながら前記被洗浄物を洗浄し、
   前記洗浄タンク本体の底部に沈殿する異物がないか無視できるような場合には、前記排出口を介して前記洗浄タンク本体内の前記洗浄液の一部の排出をできないようにすると共に、前記洗浄液を前記第１の内壁から前記第２の内壁に向かって略水平方向に層流状態で流し、この流れの中途に前記被洗浄物を配置して洗浄する
   ことを特徴とする被洗浄物の洗浄方法。
2. 洗浄が完了すると、洗浄液が第１の内壁から第２の内壁に向かって略水平方向に流れる層流状態を維持しながら抜き取りを行う
   ことを特徴とする請求項１記載の被洗浄物の洗浄方法。

Images