JPH10189520A - 電力表示メ−タ付き超音波洗浄装置 - Google Patents

電力表示メ−タ付き超音波洗浄装置

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JPH10189520A
JPH10189520A JP34369696A JP34369696A JPH10189520A JP H10189520 A JPH10189520 A JP H10189520A JP 34369696 A JP34369696 A JP 34369696A JP 34369696 A JP34369696 A JP 34369696A JP H10189520 A JPH10189520 A JP H10189520A
Authority
JP
Japan
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voltage
vibrator
meter
ultrasonic
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP34369696A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuki Matsuzaki
伸樹 松崎
Noboru Kuriyama
昇 栗山
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動子に供給する電源として、非連続な高周
波電圧を供給するようにした場合でも正確に電力を表示
することができる電力表示メ−タ付き超音波洗浄装置を
提供すること。 【解決手段】 洗浄液が供給される装置本体11と、この
装置本体に設けられた振動板に取り付けられた振動子24
と、この振動子と電気的に接続されこの振動子を駆動し
て超音波振動させる超音波発振器31と、この超音波発振
器と上記振動子との間に設けられ、この振動子と上記超
音波発振器とのインピ−ダンスマッチング回路33と、こ
の振動子に入射される電圧を計測する入射電圧計測手段
44と、この入射電圧計測手段で計測された入射電圧を2
乗する2乗回路51と、この2乗回路51で2乗された電圧
を表示するメ−タ53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】本発明は被洗浄物を洗浄する
洗浄液に超音波振動を付与するために用いられる電力表
示メ−タ付き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
においては、液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの被
洗浄物を高い清浄度で洗浄することが要求される工程が
ある。上記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】洗浄液に付与する振動は、従来は20〜50k
Hz程度の超音波であったが、最近では600 〜2000kH
z程度の極超音波帯域の音波を付与する超音波洗浄装置
が開発されている。
【0005】ところで、上記超音波洗浄装置は装置本体
を有し、この装置本体には振動子が取り付けられた振動
板が設けられている。上記振動子には超音波発振器が接
続される。この超音波発振器は所定の周波数の電力を出
力し、その電力を上記振動子に印加する。それによっ
て、上記振動子が超音波振動するから、その超音波振動
に上記振動板が連動し、この振動板によって洗浄液に超
音波振動が付与されるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記振動子
に供給する電源として、連続した高周波電圧が用いられ
ている。このように連続した高周波電圧が振動子に供給
する電源として用いられている場合において、その供給
される電力は次のようにして計測されていた。つまり、
振動子に入力される進行電圧Vfを図4に示すようVS
WR(voltage standingwave ratio )検出器で計測
し、この進行電圧Vfを入射電力としてメ−タに表示し
ていた。
【0007】ここで、電力=Vf 2 /Rであるため、こ
のVf でメ−タを振らすと、目盛りは不等間隔となると
いう問題があった。
【0008】また、上記振動子に供給する電源として、
非連続な高周波電圧を供給するようにした場合にも、C
Mカップラ−で計測した進行電圧を入射電力としてメ−
タに表示するようにした場合には、図5に示すようにメ
−タの目盛りが非線形となってしまうという問題があっ
た。
【0009】これは、電圧Vf の平均をとってから2乗
するためである。つまり、電力Pave は Pave =数1 として表される。
【0010】
【数1】
【0011】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は振動子に供給する電源として、非連続な
高周波電圧を供給するようにした場合でも正確に電力を
表示することができる電力表示メ−タ付き超音波洗浄装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる電力表
示メ−タ付き超音波洗浄装置は、洗浄液に超音波振動を
付与して被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置にお
いて、洗浄液が供給される装置本体と、この装置本体に
設けられた振動板に取り付けられた振動子と、この振動
子と電気的に接続されこの振動子を駆動して超音波振動
させる超音波発振器と、この超音波発振器と上記振動子
との間に設けられ、この振動子と上記超音波発振器との
インピ−ダンスマッチング回路と、この振動子に入射さ
れる電圧を計測する入射電圧計測手段と、この入射電圧
計測手段で計測された入射電圧を2乗平均する2乗平均
手段と、この2乗平均手段で2乗された電圧を表示する
メ−タとを具備したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施の形態について説明する。図2に示すこの発明の超音
波洗浄装置は装置本体11を有する。この装置本体11
は上面が開放した凹部12が長手方向に沿って形成され
た上部材13と、この上部材13の下面に第1のシ−ル
材14を介して液密に接合固定された下部材15とによ
って細長い角柱状に形成されている。
【0014】上記上部材13の下部壁の幅方向中央部分
には長手方向に沿って嵌合孔16が穿設され、上記下部
材15の上面の幅方向中央部分には上記嵌合孔16に嵌
合する凸部17が形成されている。
【0015】上記下部材15の凸部17が形成された幅
方向中央部分には、一端を上面に開口させ、他端を下面
に開口させた空間部18が長手方向に沿って形成されて
いる。この空間部18の断面形状は、一端(上端)から
他端(下端)にゆくにつれて幅寸法が小さくなるテ−パ
状をなしていて、その下端開口は狭幅なノズル口19と
なっている。
【0016】上記空間部18の開口した上端はタンタ
ル、チタンあるいはそれらの合金などによって矩形板状
に形成された振動板21によって液密に閉塞されてい
る。つまり、この振動板21は、その下面周辺部が所定
の厚さを有する枠状の第2のシ−ル材22を介して上記
上部材13の凹部12の内底面に接合されている。
【0017】上記振動板21の上面には同じく枠状の押
え板23が接合され、上記上部材13にねじ20によっ
て固定されている。それによって、上記空間部18の上
端開口は液密に閉塞されている。
【0018】上記振動板21の上面の幅方向中央部分、
つまり上記空間部18と対応する部位には振動子24が
上記振動板21の長手方向に沿って取着されている。上
記振動板21の上方には給電板25が上記押え板23に
保持部材26を介して取り付けられている。この給電板
25には上記振動子24と弾性的に接触した板ばね状の
接触子27が設けられている。
【0019】上記給電板25にはコイル28が一端(下
端)を電気的に接続して設けられている。このコイル2
8の他端(上端側)には電極29がスライド自在かつ任
意のスライド位置で固定可能に設けられている。
【0020】上記振動子24の他方の電極は振動板21
を介して押え板23に導通し、この押え板23には上記
同軸ケ−ブル30の第2のケ−ブル30bの一端が接続
されている。これらケ−ブル30a、30bの他端は上
記振動子24を駆動して超音波振動させる超音波発振器
31に接続されている。また、装置本体11には、第1
のケ−ブル30aと第2のケ−ブル30bとの間に接続
された可変コンデサン32が設けられ、図1に示すよう
に上記振動子24を超音波振動させるためのマッチング
回路33を形成している。つまり、マッチング回路33
と超音波発振器31とは同軸ケ−ブル30によって接続
されている。
【0021】したがって、上記電極29をスライドさせ
て上記マッチング回路33におけるコイル28のインダ
クタンスを調整したり、可変コンデンサ32のリアクタ
ンスを調整することで、超音波発振器31と振動子24
とのインピ−ダンスマッチングをとることができるよう
になっている。
【0022】上記装置本体11の下部材15には、上記
空間部18の幅方向両側に位置する一対の供給路34が
長手方向に貫通して形成されている。この供給路34の
両端には図示しない供給源が同じく図示しないチュ−ブ
を介して接続され、純水や薬液などの洗浄液を供給する
ようになっている。
【0023】一対の供給路34にはそれぞれ複数の噴出
路35(1つだけ図示)が一端を連通させて設けられて
いる。つまり、噴出路35は上記装置本体11の上部材
13と下部材15との接合する部分に形成されていて、
他端を上記上部材13の凹部12の内底面の上記振動板
21によって覆われた部分、つまり上記空間部18の上
端側に連通するよう開口させている。上記噴出路35は
上記空間部18の幅方向一側と他側において、装置本体
1の長手方向に沿って所定間隔で複数形成されている。
【0024】上記超音波発振器31は図1に示すように
周波数シセサイザ41を有する。この周波数シンセサイ
ザ41からは所定の周波数の電力が出力されるようにな
っていて、その周波数はCPU42によって制御され
る。この実施形態では、上記周波数シンセサイザ41か
らの周波数は、第1の周波数である1590kHz、第2の
周波数である1600kHz、第3の周波数である1610kH
zに変換制御されるようになっている。すなわち、上記
CPU42は上記周波数シンセサイザ41から出力され
る電力の周波数を所定時間ごとに上記第1乃至第3の周
波数に順次変換するようになっている。
【0025】上記周波数シンセサイザ41から出力され
た所定周波数の電力は、高周波パワ−アンプ43で増幅
され、抵抗50Ωの同軸ケ−ブル30の電圧、電流をモ
ニタするCMカップラ−(通過形電力計)44で出力が
モニタ−されて上記マッチング回路33へ出力される。
【0026】ところで、CMカップラ−44から出力さ
れる進行電圧Vfは2乗回路51に出力される。この2
乗回路51において、進行電圧Vfが2乗される。つま
り、Vf2 が演算される。この2乗回路51の出力側に
は、ロ−パスフィルタ52を介してメ−タ53が接続さ
れている。このメ−タ53には、振動子24に供給され
る電力が表示される。
【0027】上記CMカップラ−44は以下のような原
理によって上記超音波発振器31と振動子24とのマッ
チングをチェックできる。つまり、測定された電圧をC
分圧で同位相で分圧Vv とする。相互誘導M結合で2次
回路ショ−ト条件、つまりカレントトランスで十分低い
抵抗に2次電流を流すことにより、電流と同位相の電圧
i を作る。そして、マッチングをチェックする場合に
は、Vv −Vi が0になったかどうかによって判定す
る。つまり、V/I=50Ωで位相が一致していること
がマッチングしているということになる。
【0028】つぎに、上記構成の超音波洗浄装置を使用
する場合について説明する。まず、上記構成の超音波洗
浄装置を実際に使用するに先立って振動子24を効率よ
く振動させるために、超音波発振器31と振動子24と
のインピ−ダンスマッチングをとる。すなわち、超音波
発振器31を作動させ、振動子24を超音波発振させる
とともに、そのときに上記超音波発振器31と振動子2
4とのインピ−ダンスマッチングがとれているか否やか
をCMカップラ−44によって測定する。
【0029】マッチングが取れていない場合には、コイ
ル28の巻線に設けられた電極29をその巻線に沿って
スライドさせてマッチング回路33におけるインダクタ
ンスを調整するとともに、可変コンデンサ32を調整し
て同じくマッチング回路33におけるリアクタンスを調
整し、上記超音波発振器31と振動子24とのインピ−
ダンスをマッチングさせる。
【0030】ところで、CMカップラ−44で測定され
た進行電圧Vfはアナログ演算回路としての2乗回路5
1に入力される。この2乗回路51の出力はロ−パスフ
ィルタ52を介して平均がとられた後、メ−タ53に出
力される。つまり、CMカップラ−44で測定された進
行電圧Vfの2乗平均により、メ−タ53が駆動され
る。
【0031】このように、進行電圧Vfの2乗平均によ
りメ−タ53が駆動されるので、図3に示すように、メ
−タ53の目盛りは、均等に割り付けることができる。
つまり、電圧を瞬間瞬間で2乗してから平均するので、 電力Pave =数2 となり、電力のディメンジョンとなるなるため、リニア
な目盛りとなる。
【0032】
【数2】
【0033】つまり、進行電圧Vfの2乗平均によりメ
−タ53を駆動するようにしたので、振動子24に供給
される高周波電圧が不連続なものであっても、メ−タ5
3に入力される信号はリニアになるので、メ−タ53の
目盛りを均等に割り付けることができる。
【0034】
【発明の効果】請求項1及び請求項2記載の発明によれ
ば、超音波を発生する振動子に入力する高周波電圧が不
連続であっても、高周波電圧の2乗平均をとってメ−タ
を駆動するようにしたので、メ−タの目盛りをリニアに
割り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係わる超音波洗浄装置
に用いられる電気回路図。
【図2】同実施の形態に係わる超音波洗浄装置の概略構
成図。
【図3】同実施の形態に係わるメ−タの目盛りを示す
図。
【図4】VSWR検出器を示す図。
【図5】従来の電力計の目盛りを示す図。
【符号の説明】
装置本体、21…振動板、24…振動子、28…コイ
ル、41…周波数シンセサイザ、51…2乗回路、52
…ロ−パスフィルタ、53…メ−タ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 洗浄液に超音波振動を付与して被洗浄物
    を洗浄するための超音波洗浄装置において、 洗浄液が供給される装置本体と、 この装置本体に設けられた振動板に取り付けられた振動
    子と、 この振動子と電気的に接続されこの振動子を駆動して超
    音波振動させる超音波発振器と、 この超音波発振器と上記振動子との間に設けられ、この
    振動子と上記超音波発振器とのインピ−ダンスマッチン
    グ回路と、 この振動子に入射される電圧を計測する入射電圧計測手
    段と、 この入射電圧計測手段で計測された入射電圧を2乗平均
    する2乗平均手段と、 この2乗平均手段で2乗平均された電圧を表示するメ−
    タとを具備したことを特徴とする電力表示メ−タ付き超
    音波洗浄装置。
  2. 【請求項2】 上記2乗平均手段は、入力される不連続
    電圧を2乗する2乗回路と、この2乗回路の出力を平均
    するロ−パスフィルタとを具備したことを特徴とする請
    求項1記載の電力表示メ−タ付き超音波洗浄装置。
JP34369696A 1996-12-24 1996-12-24 電力表示メ−タ付き超音波洗浄装置 Pending JPH10189520A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6954021B2 (en) * 2002-07-12 2005-10-11 Applied Materials, Inc. Matching circuit for megasonic transducer device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6954021B2 (en) * 2002-07-12 2005-10-11 Applied Materials, Inc. Matching circuit for megasonic transducer device
US7190103B2 (en) 2002-07-12 2007-03-13 Applied Materials, Inc. Matching circuit for megasonic transducer device
US7586235B2 (en) 2002-07-12 2009-09-08 Applied Materials, Inc. Matching circuit for megasonic transducer device

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