JPH10192799A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
超音波洗浄装置Info
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- JPH10192799A JPH10192799A JP52697A JP52697A JPH10192799A JP H10192799 A JPH10192799 A JP H10192799A JP 52697 A JP52697 A JP 52697A JP 52697 A JP52697 A JP 52697A JP H10192799 A JPH10192799 A JP H10192799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過率が約１００［％］になる傾斜角θで洗
浄槽内に並置される多数枚の被洗浄物に超音波振動子か
らの超音波を入力し、均一で、且つ確実な洗浄を行なう
超音波洗浄装置を提供する。 【解決手段】 洗浄槽４の側面に間隔Ｐ＝λ／ｓｉｎθ
（λは超音波の波長，θは透過率約１００［％］の傾斜
角）で超音波振動子１をアレイ状に配置し、洗浄槽４内
の被洗浄物５に傾斜角θの超音波振動弾性波を入射す
る。これにより、多数枚の被洗浄物のすべてがほぼ均一
に、且つ確実に洗浄される。
浄槽内に並置される多数枚の被洗浄物に超音波振動子か
らの超音波を入力し、均一で、且つ確実な洗浄を行なう
超音波洗浄装置を提供する。 【解決手段】 洗浄槽４の側面に間隔Ｐ＝λ／ｓｉｎθ
（λは超音波の波長，θは透過率約１００［％］の傾斜
角）で超音波振動子１をアレイ状に配置し、洗浄槽４内
の被洗浄物５に傾斜角θの超音波振動弾性波を入射す
る。これにより、多数枚の被洗浄物のすべてがほぼ均一
に、且つ確実に洗浄される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶液中の被洗浄物
に強力な超音波を照射して洗浄を行う超音波洗浄装置に
関する。
に強力な超音波を照射して洗浄を行う超音波洗浄装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に超音波洗浄装置と呼ばれるものに
は２種類あり、キャビテーションによるものと流水式の
ものとがある。前者は、強力な超音波を洗浄液中に伝搬
させる際に発生する微小な真空泡がある瞬間に消滅する
ことによって生ずる強力な衝撃波を用いて被洗浄物の表
面の汚物等を除去するものである。キャビテーションは
高周波では起りにくいため、この洗浄方法は精々数百Ｋ
Ｈｚ以下の低周波で行われる。一方、後者の流水式のも
のは比較的高いＩＭＨｚ以上の周波数の超音波を滝状に
被洗浄物に流下する水流に伝搬させて、被洗浄物の表面
に超音波エネルギーを印加して汚れを洗浄除去するもの
である。この方法は前記のキャビテーションによる洗浄
のように被洗浄物に大きな力を印加しないため被洗浄物
へのダメージが少なく、比較的微細な、例えばマイクロ
メータオーダの加工品の例えば半導体ウエハ等の洗浄に
適するものである。
は２種類あり、キャビテーションによるものと流水式の
ものとがある。前者は、強力な超音波を洗浄液中に伝搬
させる際に発生する微小な真空泡がある瞬間に消滅する
ことによって生ずる強力な衝撃波を用いて被洗浄物の表
面の汚物等を除去するものである。キャビテーションは
高周波では起りにくいため、この洗浄方法は精々数百Ｋ
Ｈｚ以下の低周波で行われる。一方、後者の流水式のも
のは比較的高いＩＭＨｚ以上の周波数の超音波を滝状に
被洗浄物に流下する水流に伝搬させて、被洗浄物の表面
に超音波エネルギーを印加して汚れを洗浄除去するもの
である。この方法は前記のキャビテーションによる洗浄
のように被洗浄物に大きな力を印加しないため被洗浄物
へのダメージが少なく、比較的微細な、例えばマイクロ
メータオーダの加工品の例えば半導体ウエハ等の洗浄に
適するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した超音波洗浄装
置により、被洗浄物の洗浄は可能であるが、数多くの被
洗浄物を洗浄槽内に収容し、同時に洗浄する場合には次
のような問題点がある。図９は複数個の板状の被洗浄物
５を適宜間隔を介して並置させた状態で洗浄槽４ａ内に
収容し、被洗浄物５の洗浄面（受波面）８と直交して超
音波発振体９を配置したものである。この場合、矢印の
ように、超音波発振体９から受波面８に沿う超音波振動
が発生し、受波面８の両面が同時に洗浄される。然し乍
ら、この場合、超音波発振体９に近接している被洗浄物
５の受波面８は洗浄されるが、離れるに従って超音波振
動が減衰し、十分な振動エネルギーを被洗浄物５に印加
できず洗浄が不十分となる結果を招く。なお、この減衰
性は周波数が高くなるに従って強い。
置により、被洗浄物の洗浄は可能であるが、数多くの被
洗浄物を洗浄槽内に収容し、同時に洗浄する場合には次
のような問題点がある。図９は複数個の板状の被洗浄物
５を適宜間隔を介して並置させた状態で洗浄槽４ａ内に
収容し、被洗浄物５の洗浄面（受波面）８と直交して超
音波発振体９を配置したものである。この場合、矢印の
ように、超音波発振体９から受波面８に沿う超音波振動
が発生し、受波面８の両面が同時に洗浄される。然し乍
ら、この場合、超音波発振体９に近接している被洗浄物
５の受波面８は洗浄されるが、離れるに従って超音波振
動が減衰し、十分な振動エネルギーを被洗浄物５に印加
できず洗浄が不十分となる結果を招く。なお、この減衰
性は周波数が高くなるに従って強い。
【０００４】一方、図１０に示すように、洗浄槽４ａの
側面に超音波発振体９を配置し、これと平行に配されて
いる被洗浄物５を洗浄する場合には超音波振動が被洗浄
物５に直角に当り、印加部分は強力に洗浄される。然し
乍ら、被洗浄物５に直角に入射された超音波はその受波
面８で反射され、被洗浄物５を透過する超音波振動の振
動エネルギーは大巾に減少する。そのため、超音波発振
体９に近接して配置されている被洗浄物５は十分に洗浄
されるが離れた基板の洗浄が不十分となる問題点があ
る。
側面に超音波発振体９を配置し、これと平行に配されて
いる被洗浄物５を洗浄する場合には超音波振動が被洗浄
物５に直角に当り、印加部分は強力に洗浄される。然し
乍ら、被洗浄物５に直角に入射された超音波はその受波
面８で反射され、被洗浄物５を透過する超音波振動の振
動エネルギーは大巾に減少する。そのため、超音波発振
体９に近接して配置されている被洗浄物５は十分に洗浄
されるが離れた基板の洗浄が不十分となる問題点があ
る。
【０００５】超音波振動の伝搬効率を改善した洗浄装置
が提案されており、例えば、特開平４−８７６７５号公
報に開示されている。以下、簡潔に説明する。図７は横
軸に被洗浄物５の受波面８の法線方向に対する超音波振
動の入射方向の傾斜角θ（°）と、被洗浄物５を透過す
る超音波振動エネルギーの透過率［％］との関係を示す
線図である。図示のように、θの値がある角度範囲では
透過率が極端に大きくなる。即ち、図示の場合、θが約
２０［°］から３０［°］の範囲に透過率約１００
［％］のピーク値がある。従って、この範囲の傾斜角θ
で超音波振動を被洗浄物５に印加すると超音波振動の振
動エネルギーは減衰しないで順次並設しているすべての
被洗浄物５に印加され、十分な洗浄が行われる。なお、
この特定の傾斜角θは被洗浄物５の板厚，材質，入射さ
れる超音波振動の周波数，被洗浄物や洗浄液の弾性定数
等の関数として求められる。
が提案されており、例えば、特開平４−８７６７５号公
報に開示されている。以下、簡潔に説明する。図７は横
軸に被洗浄物５の受波面８の法線方向に対する超音波振
動の入射方向の傾斜角θ（°）と、被洗浄物５を透過す
る超音波振動エネルギーの透過率［％］との関係を示す
線図である。図示のように、θの値がある角度範囲では
透過率が極端に大きくなる。即ち、図示の場合、θが約
２０［°］から３０［°］の範囲に透過率約１００
［％］のピーク値がある。従って、この範囲の傾斜角θ
で超音波振動を被洗浄物５に印加すると超音波振動の振
動エネルギーは減衰しないで順次並設しているすべての
被洗浄物５に印加され、十分な洗浄が行われる。なお、
この特定の傾斜角θは被洗浄物５の板厚，材質，入射さ
れる超音波振動の周波数，被洗浄物や洗浄液の弾性定数
等の関数として求められる。
【０００６】図８は洗浄槽４ｂの一側面を角度θだけ傾
斜して傾斜部に超音波発振体９を固定したものである。
被洗浄物５は洗浄槽４ｂ内に複数枚並置される。前記傾
斜角θを図７に示したピーク角度範囲のθに設定するこ
とにより、被洗浄物５に対する超音波振動エネルギーの
透過率が大きくなるため、複数枚の被洗浄物５の夫々に
対して超音波発振体９から十分な振動エネルギーが印加
されて確実、且つ十分な洗浄が行われる。然し乍ら、こ
の場合には次のような問題点がある。即ち、被洗浄物５
と超音波発振体９との間の間隔は図において被洗浄物５
の下方に行くに従って広くなるため被洗浄物５に対する
振動エネルギーの印加度合が低減し、受波面８が均一に
洗浄されなくなる問題点がある。また、被洗浄物５の寸
法が長くなると、それにつれて超音波発振体９を延長す
る必要があり、且つ両者の間隔が増々大きくなる問題点
がある。また、角度θは洗浄槽４ｂの一側面の傾斜角と
して固定的に設定されるものであり、被洗浄物５の板厚
や材質等が異なるとそれに伴って洗浄槽４ｂ自体の形状
を変更する必要があり、極めて煩雑であり、設備コスト
もかかる。
斜して傾斜部に超音波発振体９を固定したものである。
被洗浄物５は洗浄槽４ｂ内に複数枚並置される。前記傾
斜角θを図７に示したピーク角度範囲のθに設定するこ
とにより、被洗浄物５に対する超音波振動エネルギーの
透過率が大きくなるため、複数枚の被洗浄物５の夫々に
対して超音波発振体９から十分な振動エネルギーが印加
されて確実、且つ十分な洗浄が行われる。然し乍ら、こ
の場合には次のような問題点がある。即ち、被洗浄物５
と超音波発振体９との間の間隔は図において被洗浄物５
の下方に行くに従って広くなるため被洗浄物５に対する
振動エネルギーの印加度合が低減し、受波面８が均一に
洗浄されなくなる問題点がある。また、被洗浄物５の寸
法が長くなると、それにつれて超音波発振体９を延長す
る必要があり、且つ両者の間隔が増々大きくなる問題点
がある。また、角度θは洗浄槽４ｂの一側面の傾斜角と
して固定的に設定されるものであり、被洗浄物５の板厚
や材質等が異なるとそれに伴って洗浄槽４ｂ自体の形状
を変更する必要があり、極めて煩雑であり、設備コスト
もかかる。
【０００７】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、単一の洗浄槽により多数枚の被洗浄物を同
時に確実且つ十分に洗浄でき、数ＭＨｚ以上の周波数の
超音波洗浄が可能であり、大型のウエハやガラス基板等
の洗浄を十分に行う振動エネルギーを用いた比較的設備
コストがかからない超音波洗浄装置を提供することを目
的とする。
ものであり、単一の洗浄槽により多数枚の被洗浄物を同
時に確実且つ十分に洗浄でき、数ＭＨｚ以上の周波数の
超音波洗浄が可能であり、大型のウエハやガラス基板等
の洗浄を十分に行う振動エネルギーを用いた比較的設備
コストがかからない超音波洗浄装置を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する
洗浄槽に波長λの超音波振動を発生する超音波振動体が
配置されており、前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振
動の伝搬方向が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ該
被洗浄物の受波面の法線方向に対する傾斜角θが該被洗
浄物を透過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過
率が著しく改善される角度範囲になるように構成された
超音波洗浄装置において、前記超音波振動体は、前記被
洗浄物と平行に配置され、且つＰ＝λ／ｓｉｎθの式或
はＰ≦λ／ｓｉｎθを満足する間隔Ｐで配列した振動子
の集合体からなる超音波洗浄装置を構成するものであ
る。また、前記間隔Ｐで配列された各振動子とこれらに
駆動信号を供給する信号供給源との間には各振動子に入
力される駆動信号の位相を調整する超音波発生用位相変
換回路が介設される超音波洗浄装置を特徴とする。ま
た、板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する洗浄槽に超音
波振動を発生する超音波振動体が配置されており、音速
Ｖで前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振動の伝搬方向
が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ前記被洗浄物の
受波面の法線方向に対する傾斜角θが前記被洗浄物を透
過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過率が著し
く改善される角度範囲になるように構成された超音波洗
浄装置において、前記超音波振動体は、前記被洗浄物と
平行に配置された振動板と、これに取り付けられた一個
以上の発振素子とからなり、該発振素子はｖ＝Ｖ／ｓｉ
ｎθの式を満たす位相速度ｖで前記振動板に沿って弾性
漏洩波を励起し、これにより、所望の前記傾斜角θで超
音波振動を前記被洗浄物に付加することを特徴とする。
また、前記振動板が、前記洗浄槽内に配置され、前記振
動板を挟んで前記被洗浄物が配置されることを特徴とす
る。
達成するために、板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する
洗浄槽に波長λの超音波振動を発生する超音波振動体が
配置されており、前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振
動の伝搬方向が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ該
被洗浄物の受波面の法線方向に対する傾斜角θが該被洗
浄物を透過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過
率が著しく改善される角度範囲になるように構成された
超音波洗浄装置において、前記超音波振動体は、前記被
洗浄物と平行に配置され、且つＰ＝λ／ｓｉｎθの式或
はＰ≦λ／ｓｉｎθを満足する間隔Ｐで配列した振動子
の集合体からなる超音波洗浄装置を構成するものであ
る。また、前記間隔Ｐで配列された各振動子とこれらに
駆動信号を供給する信号供給源との間には各振動子に入
力される駆動信号の位相を調整する超音波発生用位相変
換回路が介設される超音波洗浄装置を特徴とする。ま
た、板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する洗浄槽に超音
波振動を発生する超音波振動体が配置されており、音速
Ｖで前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振動の伝搬方向
が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ前記被洗浄物の
受波面の法線方向に対する傾斜角θが前記被洗浄物を透
過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過率が著し
く改善される角度範囲になるように構成された超音波洗
浄装置において、前記超音波振動体は、前記被洗浄物と
平行に配置された振動板と、これに取り付けられた一個
以上の発振素子とからなり、該発振素子はｖ＝Ｖ／ｓｉ
ｎθの式を満たす位相速度ｖで前記振動板に沿って弾性
漏洩波を励起し、これにより、所望の前記傾斜角θで超
音波振動を前記被洗浄物に付加することを特徴とする。
また、前記振動板が、前記洗浄槽内に配置され、前記振
動板を挟んで前記被洗浄物が配置されることを特徴とす
る。
【０００９】本発明の第一側面によれば、洗浄槽に波長
λの超音波振動を発生する超音波振動体は複数の振動子
を間隔Ｐで配列したアレイを用いている。透過率のピー
クを示す全透過角θを基にしてＰ＝λ／ｓｉｎθの式か
ら求められる間隔Ｐで各振動子を並べることにより、こ
れ等の集合体としての超音波振動体からはスネルの法則
により被洗浄物の受波面の法線方向に対して角度θの超
音波振動の弾性波を印加することができる。この弾性波
は傾斜角θで洗浄槽内を進行する一方、超音波振動体自
体は被洗浄物に対し平行に配置できるため被洗浄物の寸
法が長くなっても超音波振動と被洗浄物との間隔は一定
になる。また、被洗浄物の板厚や材質等が変化した場合
は、それ等に対応する全透過角θを基にしてＰ＝λ／ｓ
ｉｎθで求めた間隔Ｐで超音波振動体を配列変更すれば
よい。また、Ｐ≦λ／ｓｉｎθに示すように、アレイの
振動素子の間隔を小さく形成すると共に、各超音波振動
子に印加される発振用電気信号の位相を相対的に調整す
れば、任意の角度に十分な精度をもって被洗浄体に超音
波エネルギーを照射することができる。また、本発明の
第二の側面によれば、前記の超音波振動体アレイの替り
に振動板とこれに取り付けられた発振素子を洗浄槽の内
部又は外側壁に設けることにより、ｖ＝Ｖ／ｓｉｎθで
求められる位相速度ｖの漏洩波を励起し、この漏洩波か
ら被洗浄物に角度θで印加される超音波振動が発生する
ため前記の振動子アレイを用いたものと同様に確実、且
つ十分な洗浄が行われる。この場合被洗浄物の板厚や材
質に応じた角度θの変化に伴って位相速度ｖを変化する
ように発振素子の発振条件を変化させれば一台の洗浄装
置で種々の板状物品の超音波洗浄に対応できる。
λの超音波振動を発生する超音波振動体は複数の振動子
を間隔Ｐで配列したアレイを用いている。透過率のピー
クを示す全透過角θを基にしてＰ＝λ／ｓｉｎθの式か
ら求められる間隔Ｐで各振動子を並べることにより、こ
れ等の集合体としての超音波振動体からはスネルの法則
により被洗浄物の受波面の法線方向に対して角度θの超
音波振動の弾性波を印加することができる。この弾性波
は傾斜角θで洗浄槽内を進行する一方、超音波振動体自
体は被洗浄物に対し平行に配置できるため被洗浄物の寸
法が長くなっても超音波振動と被洗浄物との間隔は一定
になる。また、被洗浄物の板厚や材質等が変化した場合
は、それ等に対応する全透過角θを基にしてＰ＝λ／ｓ
ｉｎθで求めた間隔Ｐで超音波振動体を配列変更すれば
よい。また、Ｐ≦λ／ｓｉｎθに示すように、アレイの
振動素子の間隔を小さく形成すると共に、各超音波振動
子に印加される発振用電気信号の位相を相対的に調整す
れば、任意の角度に十分な精度をもって被洗浄体に超音
波エネルギーを照射することができる。また、本発明の
第二の側面によれば、前記の超音波振動体アレイの替り
に振動板とこれに取り付けられた発振素子を洗浄槽の内
部又は外側壁に設けることにより、ｖ＝Ｖ／ｓｉｎθで
求められる位相速度ｖの漏洩波を励起し、この漏洩波か
ら被洗浄物に角度θで印加される超音波振動が発生する
ため前記の振動子アレイを用いたものと同様に確実、且
つ十分な洗浄が行われる。この場合被洗浄物の板厚や材
質に応じた角度θの変化に伴って位相速度ｖを変化する
ように発振素子の発振条件を変化させれば一台の洗浄装
置で種々の板状物品の超音波洗浄に対応できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の超音波洗浄装置を
図面を参照して詳述する。図１におよび図２に示すよう
に、箱体状の洗浄槽４の内部の洗浄液内には板状の被洗
浄物５が多数枚並置される。洗浄槽４の平坦な一側面に
は間隔Ｐで多数個の超音波振動子１がアレイ状に配置さ
れており、全体として超音波振動体を構成する。各超音
波振動子１から発振される超音波振動の波長をλとし、
各超音波振動子に印加される電気信号が同位相とする
と、波長λと間隔Ｐと角度θとの間にはＰ＝λ／ｓｉｎ
θの関係式が成立する。角度θは被洗浄物５の受波面の
法線方法に対する超音波振動の傾斜角である。この傾斜
角（入射角）θを図７に示した透過率が約１００［％］
になる角度範囲に設定し、これに見合うＰを求める。な
お、傾斜角θは被洗浄物５の板厚，材質，照射される超
音波振動の周波数や被洗浄物と洗浄液の弾性定数（密
度，音速等）等の関数として理論的，実験的に求められ
るものであり、全透過角と呼ばれる。実際には傾斜角θ
を正確に全透過角に一致させる必要はなく、一定の角度
範囲で所望の効果が得られる。
図面を参照して詳述する。図１におよび図２に示すよう
に、箱体状の洗浄槽４の内部の洗浄液内には板状の被洗
浄物５が多数枚並置される。洗浄槽４の平坦な一側面に
は間隔Ｐで多数個の超音波振動子１がアレイ状に配置さ
れており、全体として超音波振動体を構成する。各超音
波振動子１から発振される超音波振動の波長をλとし、
各超音波振動子に印加される電気信号が同位相とする
と、波長λと間隔Ｐと角度θとの間にはＰ＝λ／ｓｉｎ
θの関係式が成立する。角度θは被洗浄物５の受波面の
法線方法に対する超音波振動の傾斜角である。この傾斜
角（入射角）θを図７に示した透過率が約１００［％］
になる角度範囲に設定し、これに見合うＰを求める。な
お、傾斜角θは被洗浄物５の板厚，材質，照射される超
音波振動の周波数や被洗浄物と洗浄液の弾性定数（密
度，音速等）等の関数として理論的，実験的に求められ
るものであり、全透過角と呼ばれる。実際には傾斜角θ
を正確に全透過角に一致させる必要はなく、一定の角度
範囲で所望の効果が得られる。
【００１１】個々の超音波振動子１を図１，図２のよう
に間隔Ｐで配置し、超音波振動子１を駆動すると、洗浄
槽４内には図２に示すように傾斜角θの超音波振動が生
じ被洗浄物５に振動エネルギーが印加される。この超音
波振動のエネルギーは透過率が１００［％］に近いた
め、夫々の被洗浄物５を減衰しないで透過し、被洗浄物
５のすべての洗浄を行なうことができる。勿論、被洗浄
物５の表裏の洗浄が可能である。被洗浄物５の形状，材
質等が変化した場合には、これに見合う傾斜角θが生ず
るように間隔Ｐを変えて超音波振動子１を配置すればよ
い。また、図８に示した従来技術のものと異なり、被洗
浄物５の受波面８に対して超音波振動子１のアレイを平
行に配置できるため、常に均一の振動エネルギーを被洗
浄物５の全面に印加し、均一の洗浄を行なうことができ
る。
に間隔Ｐで配置し、超音波振動子１を駆動すると、洗浄
槽４内には図２に示すように傾斜角θの超音波振動が生
じ被洗浄物５に振動エネルギーが印加される。この超音
波振動のエネルギーは透過率が１００［％］に近いた
め、夫々の被洗浄物５を減衰しないで透過し、被洗浄物
５のすべての洗浄を行なうことができる。勿論、被洗浄
物５の表裏の洗浄が可能である。被洗浄物５の形状，材
質等が変化した場合には、これに見合う傾斜角θが生ず
るように間隔Ｐを変えて超音波振動子１を配置すればよ
い。また、図８に示した従来技術のものと異なり、被洗
浄物５の受波面８に対して超音波振動子１のアレイを平
行に配置できるため、常に均一の振動エネルギーを被洗
浄物５の全面に印加し、均一の洗浄を行なうことができ
る。
【００１２】前記の各超音波振動子１には原信号供給源
（図示せず）から位相変換回路を介すことなく周波数ｆ
の駆動信号が均一に入射されるため夫々の超音波振動子
１からは位相遅れのない弾性波が洗浄槽４内に送られ
る。図５，図６は夫々の超音波振動子１に印加される電
気信号の位相を変えて、洗浄槽４内に送られる超音波に
位相ずれを与える実施の形態の一例を示す。位相ずれを
与えることにより、被洗浄物５に対し、波状的に弾性波
の振動エネルギーを印加し、より、洗浄効果の確実化が
図られる。また、このような位相変換回路を用いれば、
超音波振動子の間隔Ｐを小さくしてより高精度に意図し
た角度に指向性の高い超音波を被洗浄体表面に照射する
ことができる。
（図示せず）から位相変換回路を介すことなく周波数ｆ
の駆動信号が均一に入射されるため夫々の超音波振動子
１からは位相遅れのない弾性波が洗浄槽４内に送られ
る。図５，図６は夫々の超音波振動子１に印加される電
気信号の位相を変えて、洗浄槽４内に送られる超音波に
位相ずれを与える実施の形態の一例を示す。位相ずれを
与えることにより、被洗浄物５に対し、波状的に弾性波
の振動エネルギーを印加し、より、洗浄効果の確実化が
図られる。また、このような位相変換回路を用いれば、
超音波振動子の間隔Ｐを小さくしてより高精度に意図し
た角度に指向性の高い超音波を被洗浄体表面に照射する
ことができる。
【００１３】図５に示すように、原信号供給源（図略）
からは周波数ｆの原信号が送られる。前記原信号供給源
と洗浄槽４に設けた各超音波振動子１との間には超音波
発生用位相変換回路６が介設される。この超音波発生用
位相変換回路６は原信号に対し、位相Δｔのずれを生じ
させて各超音波振動子１に駆動信号を印加する機能を有
するものである。図５，図６に示すように、の超音波
振動子１にはΔｔ＝０の原信号をそのままの駆動信号と
して入力し、の超音波振動子１にはΔｔ1＝Δｔだけ
位相シフトした駆動信号が入力される。同様にの超音
波振動子１にはΔｔ2＝２Δｔ，の超音波振動子１に
はΔｔ3＝３Δｔだけシフトした駆動信号が送られる。
勿論、図示以外の超音波振動子１にも順次Δｔ4，Δｔ5
・・・だけ位相シフトした駆動信号が入力される。な
お、位相シフト量Δｔは各超音波振動子１の配列ピッチ
のＰと洗浄液の音速Ｖを用いてΔｔ＝（Ｐ／Ｖ）・ｓｉ
ｎθと表わされる。以上により、各超音波振動子１から
は位相調整された超音波振動の弾性波が傾斜角度θで出
射され被洗浄物５に印加される。
からは周波数ｆの原信号が送られる。前記原信号供給源
と洗浄槽４に設けた各超音波振動子１との間には超音波
発生用位相変換回路６が介設される。この超音波発生用
位相変換回路６は原信号に対し、位相Δｔのずれを生じ
させて各超音波振動子１に駆動信号を印加する機能を有
するものである。図５，図６に示すように、の超音波
振動子１にはΔｔ＝０の原信号をそのままの駆動信号と
して入力し、の超音波振動子１にはΔｔ1＝Δｔだけ
位相シフトした駆動信号が入力される。同様にの超音
波振動子１にはΔｔ2＝２Δｔ，の超音波振動子１に
はΔｔ3＝３Δｔだけシフトした駆動信号が送られる。
勿論、図示以外の超音波振動子１にも順次Δｔ4，Δｔ5
・・・だけ位相シフトした駆動信号が入力される。な
お、位相シフト量Δｔは各超音波振動子１の配列ピッチ
のＰと洗浄液の音速Ｖを用いてΔｔ＝（Ｐ／Ｖ）・ｓｉ
ｎθと表わされる。以上により、各超音波振動子１から
は位相調整された超音波振動の弾性波が傾斜角度θで出
射され被洗浄物５に印加される。
【００１４】図３は本発明の別の実施の形態を示す。本
例の洗浄槽４は厚さｄの側面板を振動板３として利用し
ている。振動板３上には発振素子２が取り付けられてお
り、全体として超音波振動体を構成している。振動板３
上で発振素子２が振動すると、振動板３には位相速度ｖ
の漏洩波７が励起する。この漏洩波７（例えば、漏洩ラ
ム波）は洗浄槽４の槽内に傾斜角θの超音波振動の弾性
波を発生する。洗浄液内を伝搬する超音波振動の音速を
Ｖとした場合、前記漏洩波の位相速度ｖはｖ＝Ｖ／ｓｉ
ｎθにより求められる。従って、被洗浄物５に対する振
動エネルギーの透過率を約１００［％］にする傾斜角θ
に応じて所望の位相速度ｖの漏洩波を励起する発振素子
２の発振条件を決めればよい。本例の洗浄装置によって
も前例とほぼ同様の効果を上げることができる。
例の洗浄槽４は厚さｄの側面板を振動板３として利用し
ている。振動板３上には発振素子２が取り付けられてお
り、全体として超音波振動体を構成している。振動板３
上で発振素子２が振動すると、振動板３には位相速度ｖ
の漏洩波７が励起する。この漏洩波７（例えば、漏洩ラ
ム波）は洗浄槽４の槽内に傾斜角θの超音波振動の弾性
波を発生する。洗浄液内を伝搬する超音波振動の音速を
Ｖとした場合、前記漏洩波の位相速度ｖはｖ＝Ｖ／ｓｉ
ｎθにより求められる。従って、被洗浄物５に対する振
動エネルギーの透過率を約１００［％］にする傾斜角θ
に応じて所望の位相速度ｖの漏洩波を励起する発振素子
２の発振条件を決めればよい。本例の洗浄装置によって
も前例とほぼ同様の効果を上げることができる。
【００１５】図４は図３に示した実施の形態の応用例で
ある。本例では、洗浄槽４の内部に振動板３ａを配置
し、これに発振素子２を連結したものである。この場
合、被洗浄物５は振動板３ａを挟んで両側に配置され
る。本例の場合も振動板３ａに漏洩波７が発生し、その
両側から傾斜角θで超音波振動の弾性波が発せられ、両
側の被洗浄物５を均等に洗浄することができる。ここで
は、振動板は一個の発振素子による片持ちばり構造をと
っているが、振動板の対面にもう一個の発振素子を設け
ることで、更に均一で強力な超音波を被洗浄物に加える
ことが可能になる。
ある。本例では、洗浄槽４の内部に振動板３ａを配置
し、これに発振素子２を連結したものである。この場
合、被洗浄物５は振動板３ａを挟んで両側に配置され
る。本例の場合も振動板３ａに漏洩波７が発生し、その
両側から傾斜角θで超音波振動の弾性波が発せられ、両
側の被洗浄物５を均等に洗浄することができる。ここで
は、振動板は一個の発振素子による片持ちばり構造をと
っているが、振動板の対面にもう一個の発振素子を設け
ることで、更に均一で強力な超音波を被洗浄物に加える
ことが可能になる。
【００１６】
【発明の効果】１）本発明の請求項１に記載の超音波洗
浄装置によれば、洗浄槽にアレイ状に間隔Ｐ＝λ／ｓｉ
ｎθで超音波振動子を配置することにより、被洗浄物に
透過率約１００［％］の弾性波が傾斜角θで印加され、
多数枚の被洗浄物の表面が確実に、且つ十分に洗浄され
る。また、被洗浄物に近接して、且つ均一に数ＭＨｚ以
上の周波数の超音波を被洗浄物に照射することができ、
洗浄度の向上が図れる。 ２）本発明の請求項２および請求項３に記載の超音波洗
浄装置によれば、各超音波振動子から発せられる弾性波
が位相調整されているため確実な洗浄が行われる。 ３）本発明の請求項４に記載の超音波洗浄装置によれ
ば、洗浄槽に設けた振動体に位相速度ｖ＝Ｖ／ｓｉｎθ
の漏洩波を励起し、この漏洩波から被洗浄物に傾斜角θ
の弾性波を入射し、傾斜角θを透過率約１００［％］の
全透過角近傍に設定することにより、多数枚の被洗浄物
が確実に、且つ十分に洗浄される。 ４）本発明の請求項５に記載の超音波洗浄装置によれ
ば、振動体を直接洗浄槽内に入れることにより、より均
等且つ効率的な洗浄が行われる。
浄装置によれば、洗浄槽にアレイ状に間隔Ｐ＝λ／ｓｉ
ｎθで超音波振動子を配置することにより、被洗浄物に
透過率約１００［％］の弾性波が傾斜角θで印加され、
多数枚の被洗浄物の表面が確実に、且つ十分に洗浄され
る。また、被洗浄物に近接して、且つ均一に数ＭＨｚ以
上の周波数の超音波を被洗浄物に照射することができ、
洗浄度の向上が図れる。 ２）本発明の請求項２および請求項３に記載の超音波洗
浄装置によれば、各超音波振動子から発せられる弾性波
が位相調整されているため確実な洗浄が行われる。 ３）本発明の請求項４に記載の超音波洗浄装置によれ
ば、洗浄槽に設けた振動体に位相速度ｖ＝Ｖ／ｓｉｎθ
の漏洩波を励起し、この漏洩波から被洗浄物に傾斜角θ
の弾性波を入射し、傾斜角θを透過率約１００［％］の
全透過角近傍に設定することにより、多数枚の被洗浄物
が確実に、且つ十分に洗浄される。 ４）本発明の請求項５に記載の超音波洗浄装置によれ
ば、振動体を直接洗浄槽内に入れることにより、より均
等且つ効率的な洗浄が行われる。
【図１】箱体状の洗浄槽の側面にアレイ状に配置された
超音波振動子を示す斜視図。
超音波振動子を示す斜視図。
【図２】図１における超音波振動の伝搬状態を示す模式
図。
図。
【図３】洗浄槽の側面に振動板と発振素子を設けて漏洩
波を励起し、槽内に超音波振動を伝搬させる状態を示す
模式図。
波を励起し、槽内に超音波振動を伝搬させる状態を示す
模式図。
【図４】図３における振動板を洗浄槽内に配置した実施
の形態を示す模式図、
の形態を示す模式図、
【図５】周波数ｆの原信号を超音波振動子に位相シフト
した駆動信号に変換して各超音波振動子に入力させるた
めの構成図。
した駆動信号に変換して各超音波振動子に入力させるた
めの構成図。
【図６】図５における位相シフトした駆動信号の一例を
示す波形図。
示す波形図。
【図７】被洗浄物に照射される超音波振動の傾斜角と透
過率との関係を示す線図。
過率との関係を示す線図。
【図８】従来の傾斜角θを用いた洗浄方法の一例を示す
断面図。
断面図。
【図９】従来の洗浄方法を示す模式図。
【図１０】従来の洗浄方法を示す模式図。
１ 超音波振動子 ２ 発振素子 ３ 振動板 ３ａ 振動板 ４ 洗浄槽 ５ 被洗浄物 ６ 超音波発生用位相変換回路 ７ 漏洩波 ８ 受波面 ９ 超音波発振体
Claims (5)
- 【請求項１】 板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する洗
浄槽に波長λの超音波振動を発生する超音波振動体が配
置されており、前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振動
の伝搬方向が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ該被
洗浄物の受波面の法線方向に対する傾斜角θが該被洗浄
物を透過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過率
が著しく改善される角度範囲になるように構成された超
音波洗浄装置において、前記超音波振動体は、前記被洗
浄物と平行に配置され、且つ以下の関係式を満たす間隔
Ｐで配列した振動子の集合体からなることを特徴とする
超音波洗浄装置。 Ｐ＝λ／ｓｉｎθ - 【請求項２】 板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する洗
浄槽に波長λの超音波振動を発生する超音波振動体が配
置されており、前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振動
の伝搬方向が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ該被
洗浄物の受波面の法線方向に対する傾斜角θが該被洗浄
物を透過する前記超音波振動の振動エネルギーの透過率
が著しく改善される角度範囲になるように構成された超
音波洗浄装置において、前記超音波振動体は、前記被洗
浄物と平行に配置され、且つ以下の関係式を満たす間隔
Ｐで配列した振動子の集合体からなることを特徴とする
超音波洗浄装置。 Ｐ≦λ／ｓｉｎθ - 【請求項３】 前記間隔Ｐで配列された各振動子とこれ
らに駆動信号を供給する信号供給源との間には各振動子
に入力される駆動信号の位相を調整する超音波発生用位
相変換回路が介設されることを特徴とする請求項２に記
載の超音波洗浄装置。 - 【請求項４】 板状の被洗浄物と洗浄液とを収容する洗
浄槽に超音波振動を発生する超音波振動体が配置されて
おり、音速Ｖで前記洗浄液内を伝搬する前記超音波振動
の伝搬方向が、前記被洗浄物に斜めに交差し、且つ前記
被洗浄物の受波面の法線方向に対する傾斜角θが前記被
洗浄物を透過する前記超音波振動の振動エネルギーの透
過率が著しく改善される角度範囲になるように構成され
た超音波洗浄装置において、前記超音波振動体は、前記
被洗浄物と平行に配置された振動板と、これに取り付け
られた一個以上の発振素子とからなり、該発振素子は、
以下の関係式を満たす位相速度ｖで前記振動板に沿って
弾性漏洩波を励起し、これにより所望の前記傾斜角θで
超音波振動を前記被洗浄物に印加することを特徴とする
超音波洗浄装置。 ｖ＝Ｖ／ｓｉｎθ - 【請求項５】 前記振動板が、前記洗浄槽内に配置さ
れ、前記振動板を挟んで前記被洗浄物が配置されること
を特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00052697A JP3309749B2 (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00052697A JP3309749B2 (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波洗浄装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10192799A true JPH10192799A (ja) | 1998-07-28 |
| JP3309749B2 JP3309749B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=11476225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00052697A Expired - Fee Related JP3309749B2 (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309749B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527606A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-09-27 | エスイーゼツト・アクチエンゲゼルシヤフト | ディスク様基板の湿式処理装置と方法 |
| WO2012043090A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | コニカミノルタオプト株式会社 | 情報記録媒体用基板の製造方法およびその製造に用いられる洗浄装置 |
-
1997
- 1997-01-07 JP JP00052697A patent/JP3309749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527606A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-09-27 | エスイーゼツト・アクチエンゲゼルシヤフト | ディスク様基板の湿式処理装置と方法 |
| JP4674207B2 (ja) * | 2003-06-24 | 2011-04-20 | ラム・リサーチ・アクチエンゲゼルシヤフト | ディスク様基板の湿式処理装置と方法 |
| US8261757B2 (en) | 2003-06-24 | 2012-09-11 | Lam Research Ag | Device and method for wet treating disc-like substrates |
| US8435356B2 (en) | 2003-06-24 | 2013-05-07 | Lam Research Ag | Device and method for wet treating disc-like substrates |
| KR101333288B1 (ko) * | 2003-06-24 | 2013-11-27 | 램 리서치 아게 | 디스크상 기판의 습식처리 장치 및 방법 |
| KR101364137B1 (ko) * | 2003-06-24 | 2014-02-17 | 램 리서치 아게 | 디스크상 기판의 습식처리 장치 및 방법 |
| WO2012043090A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | コニカミノルタオプト株式会社 | 情報記録媒体用基板の製造方法およびその製造に用いられる洗浄装置 |
| JPWO2012043090A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-02-06 | コニカミノルタ株式会社 | 情報記録媒体用基板の製造方法およびその製造に用いられる洗浄装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3309749B2 (ja) | 2002-07-29 |
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