JP4068908B2 - 音圧センサー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波振動を利用して洗浄を行なう場合などに、超音波振動の強度を測定するための超音波センサーに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の製造工程や液晶パネルの製造工程などにおいては、回路パターンを形成するための微細加工の前後で、半導体ウエハやガラス基板などの基板に付着したサブミクロンオーダのパーティクルを洗浄除去する、超音波洗浄が行なわれる。この洗浄工程は、基板の製造歩留まりを向上する上で、きわめて重要な工程である。
【0003】
このような洗浄を行なう装置としては超音波洗浄装置が知られている。超音波洗浄装置においては、基板の洗浄精度を均一化させるために、基板の表面部位又は洗浄槽内の各部位における超音波振動の音圧分布状態を知ることが重要である。
【0004】
つまり、超音波振動子を超音波振動させるための超音波発振器が正常に作動しているかということや超音波振動子で発生した超音波振動が効率よく洗浄液に付与されているかということ、さらには洗浄槽内における超音波振動の強弱の分布状態に偏りがないかなどのことを音圧センサーで検出するということが行なわれている。
【0005】
一般に、音圧センサーは、先端部が超音波振動が入射する入射面に形成された、樹脂やガラスなどの材料からなる導波管を有する。この端面には振動を電気信号に変換する圧電素子が設けられている。この圧電素子には増幅器を介して表示部が電気的に接続されている。
【0006】
それによって、上記導波管の先端部の受振部に入射した超音波振動は、この導波管内を伝播し、基端部の拡径部に設けられた圧電素子によって電気信号に変換されるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の音圧センサーにおいて、洗浄槽内の超音波振動の分布状態などを測定する場合、上記導波管を洗浄槽内に収容された洗浄液中に浸漬し、この洗浄槽内における被測定部位の超音波振動の強度を測定するということが行なわれる。
【0008】
その場合、導波管の先端の入射面を超音波振動の発振源に向けるようにする。それによって発振源からの超音波振動を、上記入射面から導波管内に確実に入射させることができるようにしている。
【0009】
しかしながら、発振源から発振された超音波振動は、洗浄槽の内面や被洗浄物で反射するため、洗浄槽内において一定方向に進行するとは限らない。そのため、導波管の先端の入射面を発振源に向けても、導波管にはその入射面からだけでなく、外周面からも超音波振動が入射することがある。すると、導波管の外周面から入射した超音波振動が外乱要因となるから、所望部位の超音波振動の強度を正確に測定できないということがある。
【0010】
この発明は、導波管の外周面から超音波振動が入射するのを防止した音圧センサーを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、超音波振動の音圧を検出するための音圧センサーにおいて、
先端部が超音波振動の入射面に形成された導波管と、
この導波管の後端に設けられ上記入射面から導波管内に入射して後端に伝播した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子と、
先端面に開口部が形成された筒状であって、上記導波管が先端部の入射面を上記開口部から露出させて液密に収容されていて、その内周面と上記導波管の外周面との間にこの導波管の外周面から上記超音波振動が入射するのを阻止する空気層を形成した外套体と
を具備したことを特徴とする音圧センサーにある。
【0012】
請求項2の発明は、上記外套体は、
内部に上記導波管が収容され先端にこの導波管の入射面を露出させる開口部が形成されるとともに後端面が開口した筒状部材と、
この筒状部材の後端に着脱可能に設けられこの後端開口を閉塞するとともに、内面に上記導波管の後端面を押圧してこの導波管を筒状部材の内部に保持する押圧部が設けられた蓋部材とを備えていることを特徴とする請求項1記載の音圧センサーにある。
【0013】
この発明によれば、導波管の外周面は空気層を介して外套体によって覆われているため、超音波振動は空気層と外套体との境界面で反射し、導波管に入射することがない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【0015】
図1はこの発明の一実施の形態に係る音圧センサー1を示し、この音圧センサー1は導波管2と外套体3とから構成されている。導波管2は樹脂や石英などの材料によって中空状に形成されていて、先端面は後述するように超音波振動が入射する入射面4に形成され、後端部は基端部5となっている。
【0016】
上記入射面4から導波管2内に入射した超音波振動は、この導波管2内を伝播し導波管2の基端部5の端面に設けられた圧電素子6によって音圧が電気信号に変換されるようになっている。
【0017】
上記外套体3は、導波管2と同様、樹脂や石英などの材料によって形成された筒状部材8を有する。この筒状部材8は、上記導波管2よりも大径で、内部に上記導波管2を収容している。それによって、導波管2と筒状部材8との間には空間部、つまり空気層9が形成されている。
【0018】
上記筒状部材8の先端面には上記導波管2よりも小径で、この導波管2の入射面4が露出する開口部11が形成されている。筒状部材8の先端内面と導波管2の入射面4との間にはOリング12が設けられ、このOリング12によって上記開口部11を液密に閉塞している。
【0019】
上記筒状部材8の後端面は開口し、この開口は筒状部材8に着脱可能に螺着された蓋部材13によって閉塞される。この蓋部材13の内面には上記導波管2の基端部5よりも小径な筒状の押圧部14が突設されている。
【0020】
上記蓋部材13を筒状部材8の後端部に螺着すると、上記押圧部14が上記基端部5の後端面を押圧する。それによって、導波管2の入射面4と筒状部材8の先端内面との間に設けられたOリング12が弾性的に圧縮されるから、筒状部材8の先端の開口部11が上記入射面4によって液密に閉塞されることになる。
【0021】
上記圧電素子6にはリード線15が接続されている。このリード線15は上記蓋部材13に設けられたケーブル押え16を介して増幅器17に接続されている。上記圧電素子6によって変換された電気信号は上記増幅器17で増幅され、その波形が表示器18に表示されるようになっている。
【0022】
上記構成の音圧センサー1は図2に示すように使用される。図2は半導体ウエハやガラス基板などの被洗浄物を洗浄するための洗浄槽21を示す。この洗浄槽21内には洗浄液Lが収容されている。
【0023】
洗浄槽21の底部には開口部22が形成され、この開口部22はパッキング23を介して振動板24によって液密に閉塞されている。振動板24の下面には超音波振動子25が設けられている。この超音波振動子25には超音波発振器26から高周波電力が供給される。それによって、超音波振動子25は超音波振動し、その超音波振動子25とともに振動板24が振動するから、この振動板24の超音波振動が洗浄槽21内の洗浄液に伝播されるようになっている。
【0024】
洗浄液に伝播された超音波振動の強度を測定する場合には、図2に示すように音圧センサー1を洗浄液L内に浸漬して位置決めし、振動板24を超音波振動させる。その場合、音圧センサー1の先端面、つまり導波管2の入射面4が露出した開口部11を発振源である振動板24の方向に向ける。
【0025】
それによって、洗浄液Lを伝播した超音波振動が音圧センサー1の開口部11から導波管2の入射面4に入射して導波管2を伝播し、圧電素子6によって電気信号に変換されるから、所定位置における超音波振動の強度を測定することができる。
【0026】
このような測定に際し、洗浄液を伝播した超音波振動は、音圧センサー1の入射面4だけでなく、外套体3の外周面にも入射する。しかしながら、外套体3と導波管2との間には空気層9が形成されている。外套体3と空気層9とでは音響のインピーダンスが異なるから、外套体3に入射した超音波振動は、この外套体3と空気層9との境界面で全反射し、導波管2内を伝播するということがない。
【0027】
そのため、導波管2には、先端の入射面4だけから超音波振動が入射し、入射面4以外から入射するということがないから、従来のように入射面4以外から入射する超音波振動が外乱要因となって所望する部位の超音波振動の強度を正確に測定できなくなるということがない。
【0028】
導波管2を収容した外套体3は、筒状部材8と、この筒状部材8に着脱可能に螺着される蓋部材13とから構成され、上記導波管2を筒状部材8に収容した後、蓋部材13を取着することで、上記導波管2を内部に保持固定することができる。そのため、導波管2を外套体3に対して容易に着脱することができるから、導波管2の保守点検なども容易に行なうことができる。
【0029】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、導波管の外周面を空気層を介して外套体によって覆うようにした。
【0030】
そのため、超音波振動は空気層と外套体との境界面で反射し、導波管に入射することがないから、所望する部位の超音波振動の強度を正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る音圧センサーの構成を示す断面図。
【図2】音圧センサーによって洗浄槽内の音圧を測定する説明図。
【符号の説明】
2…導波管
3…外套管
4…入射面
6…圧電素子
8…筒状部材
9…空気層
13…蓋部材
Claims (2)
- 超音波振動の音圧を検出するための音圧センサーにおいて、
先端部が超音波振動の入射面に形成された導波管と、
この導波管の後端に設けられ上記入射面から導波管内に入射して後端に伝播した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子と、
先端面に開口部が形成された筒状であって、上記導波管が先端部の入射面を上記開口部から露出させて液密に収容されていて、その内周面と上記導波管の外周面との間にこの導波管の外周面から上記超音波振動が入射するのを阻止する空気層を形成した外套体と
を具備したことを特徴とする音圧センサー。 - 上記外套体は、
内部に上記導波管が収容され先端にこの導波管の入射面を露出させる開口部が形成されるとともに後端面が開口した筒状部材と、
この筒状部材の後端に着脱可能に設けられこの後端開口を閉塞するとともに、内面に上記導波管の後端面を押圧してこの導波管を筒状部材の内部に保持する押圧部が設けられた蓋部材とを備えていることを特徴とする請求項1記載の音圧センサー。
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