JPH1082703A - 音圧センサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は液体に付与された超音波振動の強
度を精度よく測定できるようにした音圧センサ−を提供
することを目的とする。 【解決手段】 液体に付与された超音波振動の音圧を検
出するための音圧センサ−において、先端部が球状面２
２ａからなる感知部２２に形成された棒状体２１と、こ
の棒状体の基端に設けられ上記感知部で受けて上記棒状
体を伝播した音圧を電気信号に変換する圧電素子２４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】この発明は被洗浄物を超音波
振動が付与された洗浄液で洗浄する際、その洗浄液に付
与された超音波振動の音圧を検出するための音圧センサ
−に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置や液晶製造装置などで
は、種々の微細加工の前後で、半導体ウエハや液晶用ガ
ラス基板などに付着したサブミクロンオ−ダのパ−テイ
クルを洗浄除去する、超音波洗浄が行われる。この洗浄
工程は、半導体ウエハや液晶ガラス基板の基板の製造歩
留まりを向上する上で、極めて重要である。

【０００３】このような洗浄を行う装置として従来より
バッチ式あるいはノズル式の超音波洗浄装置がある。こ
れらの超音波洗浄装置においては、基板表面部位または
洗浄槽内の各点の超音波振動あるいは音圧分布状態を知
ることが重要である。

【０００４】そこで、超音波発振器が正常に作動してい
るかということや振動子で発生した超音波が効率よく洗
浄水に導かれているかということ、さらには洗浄槽内の
液中の超音波の強い所や弱い所を音圧センサ−で検出す
るということが行なわれている。

【０００５】図４に示すように、従来の音圧センサ−３
１はたとえば透明な樹脂やガラスなどの材料によって形
成された棒状体３２の先端部が超音波振動を受ける感知
部３３に形成され、基端部には棒状体３２を伝搬した音
圧を電気信号（電圧等）に変換する圧電素子３４が設け
られている。

【０００６】そして、上記構成の音圧センサ−３１の感
知部３３を洗浄槽内の液中に挿入あるいは基板表面の部
位等所定の部位に位置決めすることで、その位置を通過
する超音波の変化を、上記圧電素子３４から音圧に比例
して出力される電気信号の波形の大きさによって知るこ
とができる。

【０００７】ところで、上記構成の音圧センサ−３１に
よると、感知部３３野端面が平坦面であるため、その感
知部３３の端面を超音波振動の進行方向に対して垂直に
設置しても、超音波振動の一部が上記感知部３３の端面
で反射し、棒状体３２に確実に伝播されないということ
がある。それによって、洗浄液に付与された超音波振動
の強度を棒状体３２の基端部に設けられた圧電素子３４
によって精度よく検出できないということがあった。

【０００８】検出精度を高めるには感知部３３の端面を
超音波振動の進行方向に直交するよう、音圧センサ−３
１を配置すればよいのだが、測定時には、通常、測定者
が音圧センサ−１の圧電素子３４側に設けられた把持部
３７を手で持ったり、所定の状態で固定して使用するよ
うにしている。なお、上記把持部３７には増幅器３５が
設けられ、この増幅器３５は波形の表示器３６に接続さ
れている。

【０００９】そのため、上記検知部３３の端面が洗浄液
を伝わって進行する超音波振動の進行方向に対して直交
する状態となるよう、常に正確に位置決めすることが難
しいため、測定精度の向上に限界があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の音
圧センサ−は、感知部の端面が平坦面に形成されている
ため、その端面を超音波振動の進行方向に対して直角な
状態にしても、超音波振動の一部が上記端面で反射して
しまうため、測定精度が低下するということがあった。

【００１１】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、感知部の端面を超音波振
動の進行方向に対して高精度に位置決めしなくても、一
定の精度で超音波振動の強度を測定できる音圧センサ−
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の発明は、液体
に付与された超音波振動の音圧を検出するための音圧セ
ンサ−において、先端部が球面状の感知部に形成された
棒状体と、この棒状体の基端部に設けられ上記棒状体を
伝播する音圧を電気信号に変換する変換手段とを具備し
たことを特徴とする。

【００１３】請求項１の発明によれば、棒状体の先端部
の感知部を球面状としたことで、その感知部へ入射する
超音波振動は上記感知部の向きによらずに一定となるか
ら、棒状体への伝播も一定となる。そのため、測定状態
によって測定精度が低下するを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、この発明の一実施形態を図１
と図２を参照して説明する。図２は一般的な超音波洗浄
装置を示す。この超音波洗浄装置は紙面に対して直交す
る方向に細長い装置本体１を有する。この装置本体１に
は空間部２が本体１の厚さ方向に貫通し、かつ長手方向
に沿って形成されている。上記空間部２は上端側から下
端側にゆくにつれて狭幅となるテ−パ状に形成されてい
て、下端は装置本体１の下面に開口したノズル口３とな
っている。

【００１５】上記空間部２の上端開口はシ−ル材４を介
して振動板５で閉塞されている。この振動板５の上面に
は上記空間部２の上端開口と対応する部位に沿って細長
い矩形状の複数の振動子６（１つだけ図示）が所定間隔
で取着されている。この振動子６には超音波発振器Ｐに
よって駆動されるようになっている。それによって、振
動子６は超音波振動するから、その超音波振動によって
上記振動板５も振動する。

【００１６】上記装置本体１の上記空間部２の両側には
それぞれ長手方向に沿って供給路８が貫通して形成され
ている。一対の供給路８にはその両端にそれぞれ図示し
ない洗浄液の供給管が接続され、それら供給管によって
洗浄液が供給されるようになっている。

【００１７】さらに、上記装置本体１には一端を上記供
給路８に連通させ、他端を空間部２に連通させた複数の
噴出路９が上記装置本体１の長手方向に沿って所定間隔
で形成されている。つまり、上記噴出路９の他端は上記
振動板５に対向して開口している。上記噴出路９は上記
供給路８に比べ内径寸法が十分に小さく設定されてい
る。

【００１８】上記供給路８に供給された洗浄液は複数の
噴出路９へほぼ均等に分流し、他端開口から上記振動板
５の下面に向かって噴出し、この振動板５で超音波振動
が付与される。超音波振動が付与された洗浄液は上記空
間部２のノズル口３から被洗浄物１１に向かって噴出す
る。それによって、上記被洗浄物１１を超音波振動が付
与された洗浄液で洗浄するようになっている。

【００１９】洗浄液による洗浄度合を調整する場合、振
動子６に印加する超音波発振器Ｐからの周波数を制御す
る。その場合、周波数の変化に応じて洗浄液に付与され
る超音波振動が変化しているか否やかを測定することが
ある。

【００２０】洗浄液に付与された超音波振動を測定する
場合、図２に鎖線で示すように上記被測定物１１とほぼ
同じ位置に音圧センサ−２０の感知部２２を設置する。
この音圧センサ−２０は、図１に示すように透明な樹脂
やガラスなどの材料によって形成された中空または中実
状、この実施形態では中空状の棒状体２１を有する。こ
の棒状体２１の先端部は半球形状の球状面２２ａに形成
され、この球状面２２ａは超音波振動の感知部２２とな
っていて、棒状体２１はその感知部２２を上記ノズル口
３から噴出される洗浄液に向けて配置される。

【００２１】上記棒状体２１の基端部は漸次拡径される
コ−ン状の拡径部２３に形成されていて、この拡径部２
３の端面には振動を電気信号に変換する変換手段として
の圧電素子２４が接合固定されている。この圧電素子２
４には表示器２５が増幅器２６を介して接続され、上記
圧電素子２４の電気信号を波形表示できるようになって
いる。

【００２２】上記棒状体２１の基端部には図中鎖線で示
す把持部２７が設けられている。この把持部２７に上記
増幅器２６が収容されている。さらに、棒状体２１の中
途部にはゴムや合成樹脂等の弾性材料によって筒状に形
成されたダンパ部材２８が取着されている。このダンパ
部材２８は感知部２２が洗浄液に付与された超音波振動
と共振するのを防止するようになっている。それによっ
て、圧電素子２４は棒状体２１を伝播した振動だけを電
気信号に変換するから、検出精度が向上する。

【００２３】棒状体２１の基端部に拡径部２３を形成
し、そこに圧電素子２４を取着するようにしたことで、
取着面積を大きくすることができる。それによって、容
量の大きい圧電素子２４を取付けることができるから、
検出精度を向上させることができる。

【００２４】上記構成の音圧センサ−２０によって洗浄
液に付与された超音波振動を測定する場合、たとえばこ
の音圧センサ−２０は感知部２２を装置本体１のノズル
口３に向けて設置される。洗浄液に付与された超音振動
の音圧は上記音圧センサ−２０の棒状体２１内を伝播し
て圧電素子２４で音圧に比例した電気信号に変換され
る。

【００２５】圧電素子２４からの電気信号は表示器２５
に入力され、たとえば波形として表示されるこの波形を
見ることによって洗浄液に付与された超音波振動の強度
を測定することができる。

【００２６】つまり、超音波発振器Ｐを制御して振動子
６に印加する周波数を制御した場合など、上記音圧セン
サ−２０によってその周波数に応じた強度の超音波振動
が洗浄液に付与されているか否やかを測定することがで
きる。

【００２７】測定に際し、棒状体２１の先端部に形成さ
れた感知部２２の向きが洗浄液を伝播して進行する超音
波振動の進行方向に対して直角でなくとも、感知部２２
の先端部が球状面２２ａに形成されているから、超音波
振動は上記感知部２２に常に一定量入射する。

【００２８】つまり、超音波振動の進行方向に対して音
圧センサ−２０の感知部２２の設置状態が一定でなく、
上記感知部２２に対して超音波振動が図１に矢印Ａや矢
印Ｂで示すように異なる方向から入射しても、感知部２
２が球状面２２ａであることにより、超音波振動が感知
部２２に入射する割合は一定である。そのため、感知部
２２の設置状態が一定でなくとも、音圧センサ−２０の
測定感度を一定に維持することができるから、その測定
精度を向上させることができる。

【００２９】言い換えれば、測定者が音圧センサ−２０
の感知部２２を超音波振動の進行方向に対して一定の状
態で設置しなくとも、一定の測定精度が得られるから、
その測定作業を容易かつ精度よく行なうことが可能とな
る。

【００３０】図３はこの発明の他の実施形態を示す。こ
の実施形態は音圧センサ−２０の先端部を球形状の感知
部２２Ａに形成することで、この感知部２２Ａの先端部
を球状面２２Ｂとした。

【００３１】感知部２２Ａの先端部を球形状の球状面２
２Ｂとすることで、音圧センサ−２０の測定感度をより
一層向上させることができる。なお、この実施形態にお
いては、上記一実施形態と同一部分には同一記号を付し
て説明を省略する。この発明は上記一実施例に限定され
るものでなく、たとえば棒状体は直線状でなく、先端部
分が屈曲されたＬ字状であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、音圧センサ−
の棒状体の先端部の感知部を球面状としたから、超音波
振動の進行方向に対して音圧センサ−の感知部の配置角
度が一定でなくとも、棒状体を伝播する超音波振動の割
合は一定となる。

【００３３】そのため、超音波振動の強度の測定を一定
の精度で行なうことができるばかりか、超音波振動の進
行方向に対する感知部の設置状態の精度が要求されない
ため、測定作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の音圧センサ−の一部断
面した側面図。

【図２】超音波洗浄装置の一般的な構造を示す断面図。

【図３】この発明の他の実施形態を示す音圧センサ−の
一部断面した側面図。

【図４】従来の音圧センサ−の側面図。

【符号の説明】

２１…棒状体 ２２…感知部 ２２ａ…球状面 ２４…圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体に付与された超音波振動の音圧を検
   出するための音圧センサ−において、 先端部が球面状の感知部に形成された棒状体と、 この棒状体の基端部に設けられ上記棒状体を伝播する音
   圧を電気信号に変換する変換手段とを具備したことを特
   徴とする音圧センサ−。