JPH11138116A - Ultrasonic washing device - Google Patents

Ultrasonic washing device

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JPH11138116A
JPH11138116A JP32521097A JP32521097A JPH11138116A JP H11138116 A JPH11138116 A JP H11138116A JP 32521097 A JP32521097 A JP 32521097A JP 32521097 A JP32521097 A JP 32521097A JP H11138116 A JPH11138116 A JP H11138116A
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case
ultrasonic
liquid
ultrasonic cleaning
cleaning apparatus
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Katsuichi Okano
勝一 岡野
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Kaijo Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To irradiate a strong ultrasonic wave by using a low-frequency ultrasonic vibrator and also to remarkably reduce a washing liq. to be used to save the liq. SOLUTION: When a distance between a substrate 20 and the tip of a bent part of a vibration plate 3 is set within the range of resonance length of an integral multiple of λ/2 and the substrate 20 is passed along a transportation direction expressed by an arrow Xb by plural rollers 27 as a transportation means and a washing liq. such as pure water is supplied from a water supply member 21 to the space between the substrate 20 and the vibration plate 3, a liq. film is formed between the substrate 20 and the vibration plate 3 by the action of the surface tension and an ultrasonic wave is transferred to the substrate 20 from the vibration plate 3 through the liq. film. Therefore, the washing of the substrate 20 is executed by the action of the surface tension and the use amt. of the washing liq. 23 is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハやガラス基
板などからなる半導体基板等の被洗浄物を超音波洗浄す
る超音波洗浄装置に関し、特に枚葉式超音波洗浄装置に
おいて、高周波の超音波振動子ではなく、800KHz
以下の低周波の超音波振動子を用いて使用する洗浄液を
大幅に低減して省液化が可能な超音波洗浄装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus for ultrasonically cleaning an object to be cleaned such as a semiconductor substrate such as a wafer or a glass substrate, and more particularly to a high-frequency ultrasonic vibrator for a single-wafer ultrasonic cleaning apparatus. Not 800KHz
The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus capable of reducing the amount of cleaning liquid to be used by using the following low-frequency ultrasonic vibrator to greatly reduce the amount of cleaning liquid used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波洗浄装置としては、例えば
特開平6−461号公報に記載のものが知られている。
この従来の超音波洗浄装置を図7乃至図9を参照して説
明する。
2. Description of the Related Art As a conventional ultrasonic cleaning apparatus, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-461 is known.
This conventional ultrasonic cleaning apparatus will be described with reference to FIGS.

【0003】図7は、従来の超音波洗浄装置を正面から
みた断面図、図8は、図7の底面からみた、一部拡大部
分を含む底面図、図9は、図7の側面からみた、洗浄液
の流れの状態を示す図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional ultrasonic cleaning apparatus as viewed from the front, FIG. 8 is a bottom view of the conventional ultrasonic cleaning apparatus viewed from the bottom, including a partially enlarged portion, and FIG. 9 is viewed from the side of FIG. FIG. 6 is a view showing a state of a flow of a cleaning liquid.

【0004】図7に示すように、この超音波洗浄装置
は、断面略凹状で長手方向に箱状でなるステンレス等で
形成されたケース111と、前記ケース111の凹部内
に配置された超音波振動子115と、この超音波振動子
115を例えば950KHzの超音波信号で駆動する超
音波発振器116とを有する。従って、高周波の超音波
振動子を用いて洗浄を行うハイメガソニック対応の装置
となっている。
As shown in FIG. 7, this ultrasonic cleaning apparatus comprises a case 111 made of stainless steel or the like having a substantially concave cross section and a box shape in the longitudinal direction, and an ultrasonic wave arranged in the concave portion of the case 111. It has a vibrator 115 and an ultrasonic oscillator 116 for driving the ultrasonic vibrator 115 with an ultrasonic signal of, for example, 950 KHz. Therefore, the apparatus is a high-megasonic compatible apparatus that performs cleaning using a high-frequency ultrasonic vibrator.

【0005】前記ケース111は、前記凹部内に配設し
た超音波振動子115の振動板111aを含む上側ケー
スと、前記振動板111aに対向して設けられ超音波振
動子115の面に対して角度θ(0<θ<10°)傾斜
して設けられた反射板111bを含む下側ケースとから
なっている。
[0005] The case 111 has an upper case including the vibration plate 111a of the ultrasonic vibrator 115 disposed in the concave portion and a surface of the ultrasonic vibrator 115 provided opposite to the vibration plate 111a. And a lower case including a reflecting plate 111b provided at an angle θ (0 <θ <10 °).

【0006】この上側ケースと下側ケースは、ボルト1
21とナット122によりパッキン119を介して締結
固定されている。そして、下側ケースの側面には、3箇
所の洗浄液供給口112と、この洗浄液供給口112の
反対側側面に設けられた2箇所のオーバーフロー排出口
114と、下部反射板111bの中央に長手状に形成さ
れた洗浄液導出部126と、この洗浄液導出部126の
中央に形成されたスリット125とを有している。
The upper case and the lower case are provided with bolts 1
21 and a nut 122 are fastened and fixed via a packing 119. On the side surface of the lower case, three cleaning liquid supply ports 112, two overflow discharge ports 114 provided on the opposite side surface of the cleaning liquid supply port 112, and a longitudinally extending central part of the lower reflector 111b. And a slit 125 formed at the center of the cleaning liquid lead-out portion 126.

【0007】また、前記パッキン119の一方には、断
面略L字状の整流板118が取り付けられ、この整流板
118には複数のスリット120が下部に形成されて整
流作用を行う。
A rectifying plate 118 having a substantially L-shaped cross section is attached to one side of the packing 119, and a plurality of slits 120 are formed in a lower portion of the rectifying plate 118 to perform rectifying action.

【0008】次に、前記構成よりなる超音波洗浄装置の
動作について説明する。
Next, the operation of the ultrasonic cleaning apparatus having the above configuration will be described.

【0009】図7に示すように、洗浄液124が洗浄液
供給口112からケース111内に供給されると、洗浄
液124は整流板118のスリット20で整流されてケ
ース111内を層流となって流れ洗浄液噴出口113に
沿って均一な形状となって洗浄液噴出口113から被洗
浄物117上に噴出される。このとき超音波振動子11
5は、超音波信号により駆動されて振動板111aを介
して超音波をケース111の底面である反射板111b
に向けて反射する。この反射板111bは、所定角度θ
だけ傾斜しているので反射板111bにより反射した超
音波123a及び123bは反射を繰り返しつつ最終的
に洗浄液噴出口113に集束して超音波導出部126に
導かれスリット125から被洗浄物117上に強力な超
音波洗浄液を照射する。
As shown in FIG. 7, when the cleaning liquid 124 is supplied from the cleaning liquid supply port 112 into the case 111, the cleaning liquid 124 is rectified by the slits 20 of the rectifying plate 118 and flows in the case 111 as a laminar flow. The cleaning liquid has a uniform shape along the cleaning liquid outlet 113 and is ejected from the cleaning liquid outlet 113 onto the object to be cleaned 117. At this time, the ultrasonic vibrator 11
5 is a reflecting plate 111b which is a bottom surface of the case 111 and is driven by an ultrasonic signal to transmit ultrasonic waves through the diaphragm 111a.
Reflects toward. The reflection plate 111b is set at a predetermined angle θ.
The ultrasonic waves 123a and 123b reflected by the reflection plate 111b repeatedly converge on the cleaning liquid jet port 113 while being repeatedly reflected, are guided to the ultrasonic wave deriving unit 126, and are guided from the slit 125 onto the object 117 to be cleaned. Irradiate with strong ultrasonic cleaning solution.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図7乃至図9に示すよ
うに、従来の超音波洗浄装置には以下のような問題があ
る。即ち、
As shown in FIGS. 7 to 9, the conventional ultrasonic cleaning apparatus has the following problems. That is,

【0011】従来の超音波洗浄装置は、ウェハやガラ
ス基板などの被洗浄物を一枚一枚洗浄する枚葉式の洗浄
装置であるが、洗浄液導出部126のスリット125か
ら照射される超音波は集束されて強力なものとはなる
が、図7に示すように、被洗浄物117に照射する面積
が非常に狭いため十分な洗浄効果を得るためには通常こ
の超音波洗浄装置を複数台併設して使用する必要があ
り、これに使用する洗浄液も多く必要となる。しかも、
被洗浄物117に照射された洗浄液124は回収されず
そのまま排出されてしまう。
The conventional ultrasonic cleaning apparatus is a single-wafer cleaning apparatus for cleaning objects to be cleaned such as wafers and glass substrates one by one. Are focused and become strong, but as shown in FIG. 7, since the area to be irradiated on the object to be cleaned 117 is very small, usually a plurality of ultrasonic cleaning apparatuses are used in order to obtain a sufficient cleaning effect. It is necessary to use them together, and a large amount of cleaning liquid is required. Moreover,
The cleaning liquid 124 applied to the object to be cleaned 117 is discharged without being collected.

【0012】また、近年ガラス基板などの基板の大型
化に伴い洗浄装置も大型化する必要に迫られている。し
かし、この超音波洗浄装置は、図8に示すように洗浄液
導出部126は通常溶接加工などで制作するため、中央
のスリット125を均一な幅で長く製作することは非常
に難しい。しかも、このスリット125の幅は、超音波
の周波数の波長に依存するため幅を狭くすると超音波が
減衰してしまい十分伝達されなくなる。したがって、こ
の幅を狭くすることには制限があり使用水量を下げるこ
とにも限界がある。
Further, in recent years, the size of a cleaning apparatus has been required to be increased as the size of a substrate such as a glass substrate is increased. However, in this ultrasonic cleaning device, as shown in FIG. 8, since the cleaning liquid outlet 126 is usually manufactured by welding or the like, it is very difficult to manufacture the central slit 125 with a uniform width and a long length. In addition, since the width of the slit 125 depends on the wavelength of the frequency of the ultrasonic waves, if the width is reduced, the ultrasonic waves are attenuated and cannot be transmitted sufficiently. Therefore, there is a limit in reducing this width, and there is a limit in reducing the amount of water used.

【0013】即ち、例えば、f0=1MHzで水中の音
速が1500m/secとすると、λ=1.5mmとな
る。従って、このような条件下で前記スリット125の
幅をdとすると、d≧1.5mmとして使用する。そし
て、前記スリットの長さが例えば660mmのものを制
作すると、流量は40l(リットル)/min以上のも
のが必要となる。
That is, for example, assuming that the sound velocity in water is 1500 m / sec at f 0 = 1 MHz, λ = 1.5 mm. Therefore, when the width of the slit 125 is d under such conditions, d is used as d ≧ 1.5 mm. If the slit has a length of, for example, 660 mm, a flow rate of 40 l (liter) / min or more is required.

【0014】また、図8に示すように、スリット12
5が均一な幅で形成されていない場合には、図9に二点
鎖線で示すように、洗浄液124の先端部がやや波打つ
ような形状となる(127aとして図示)。この場合、
洗浄液が多い場合にはいわゆるウォータカーテン状にな
りほぼ均一に近い流れとなるが、液が不足してくると1
27bで示すようにいわゆる液割れが起こり超音波を被
洗浄物117に均一に伝達することができず、十分な洗
浄効果を得ることができないという問題が起こる。しか
も、この超音波洗浄装置では、上記のような液不足を防
ぐため超音波流量計などを別途設けて常に流量を観測す
る必要がある。
Also, as shown in FIG.
When 5 is not formed with a uniform width, the tip of the cleaning liquid 124 has a slightly wavy shape as shown by a two-dot chain line in FIG. 9 (illustrated as 127a). in this case,
When the amount of the cleaning liquid is large, the cleaning liquid has a so-called water curtain shape and a nearly uniform flow.
As shown by 27b, a so-called liquid crack occurs, and ultrasonic waves cannot be transmitted uniformly to the object to be cleaned 117, and a problem occurs that a sufficient cleaning effect cannot be obtained. In addition, in this ultrasonic cleaning device, it is necessary to provide an ultrasonic flow meter or the like separately and always monitor the flow rate in order to prevent the above-mentioned liquid shortage.

【0015】また、この超音波洗浄装置は、反射板1
11bが所定の角度で形成されているが、この反射板1
11bは、超音波を反射させて等しい強さで集束するた
めのものであるから図7に示すように左右等しい角度で
形成されなければならない。しかしながら、この反射板
111bは通常溶接等で加工されるため熱膨張などが起
こり図8に示すように長くなるにしたがって左右等しい
角度で形成することは非常に困難な作業を伴う。
Further, the ultrasonic cleaning apparatus includes a reflector 1
11b is formed at a predetermined angle.
11b is for reflecting ultrasonic waves and converging them with equal strength, so that they must be formed at equal left and right angles as shown in FIG. However, since the reflection plate 111b is usually processed by welding or the like, thermal expansion or the like occurs, and as shown in FIG.

【0016】上記乃至に述べた事項は、従来の超
音波洗浄装置において、主として枚葉式でかつスリット
構造のものであるが、近年半導体処理工程の前工程など
では大きな塵などのパーティクル(約1.0μm以上の
直径のもの)をとるために低周波で強力な超音波を使用
する必要がある。
The above-mentioned items are mainly of the conventional ultrasonic cleaning apparatus which is of a single-wafer type and has a slit structure. In recent years, however, particles such as large dust (approximately 1 It is necessary to use low-frequency and powerful ultrasonic waves in order to obtain a diameter of 0.0 μm or more.

【0017】しかして、図7乃至図9に示すような従来
の装置において、超音波振動子115に低周波の100
KHz位のものを用いると、スリット125の幅が7.
5mmとなり、f0=1MHzの場合の1.5mmに比
べてかなり幅広で洗浄液量も多く必要となり、しかも常
に適切な量の洗浄液を流して均一なウォーターカーテン
を形成することは困難である。
However, in the conventional apparatus as shown in FIGS.
When a frequency of about KHz is used, the width of the slit 125 is 7.
5 mm, which is considerably wider than the 1.5 mm in the case of f 0 = 1 MHz and requires a large amount of cleaning liquid, and it is difficult to always supply an appropriate amount of cleaning liquid to form a uniform water curtain.

【0018】そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであって、ウェハやガラス基板などか
らなる半導体基板などの被洗浄物を超音波洗浄する超音
波洗浄装置において、特に枚葉式超音波洗浄装置におい
て、高周波の超音波振動子ではなく、800KHz以下
の低周波の超音波振動子を用いて強力な超音波を照射し
かつ使用する洗浄液を大幅に低減して省液化が可能な超
音波洗浄装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and is particularly directed to an ultrasonic cleaning apparatus for ultrasonically cleaning an object to be cleaned such as a semiconductor substrate such as a wafer or a glass substrate. In a leaf type ultrasonic cleaning apparatus, not a high frequency ultrasonic vibrator but a low frequency ultrasonic vibrator of 800 KHz or less is used to irradiate powerful ultrasonic waves, and a cleaning liquid to be used is greatly reduced, and liquid saving is possible. It is an object to provide an ultrasonic cleaning device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明による超音波洗浄
装置は、薄板長方形状の上側ケースと、この上側ケース
の下部両側に配設してなる長手状の中間ケースとからな
るケースと、前記上側ケースと中間ケースとの間に介装
された断面略凹状でかつ長手状の中間プレートと、前記
中間プレートの凹部内に配設した800KHz以下の低
い周波数で駆動される超音波振動子と、前記超音波振動
子と対向しかつ前記中間ケースの下方側部に折曲部を固
着してなる断面略凹状の振動プレートとを備え、前記振
動プレートの折曲部は、被洗浄物との離間距離が振動共
振長λ/2の整数倍の範囲内で設定してなるものであ
る。
According to the present invention, there is provided an ultrasonic cleaning apparatus comprising: a case comprising a rectangular upper case having a thin plate shape, and a longitudinal intermediate case disposed on both lower sides of the upper case; An intermediate plate having a substantially concave cross-section and a long shape interposed between the upper case and the intermediate case, and an ultrasonic vibrator driven at a low frequency of 800 KHz or less disposed in the concave portion of the intermediate plate, A vibration plate having a substantially concave cross section formed by fixing a bent portion to a lower side portion of the intermediate case so as to face the ultrasonic vibrator, wherein the bent portion of the vibration plate is separated from an object to be cleaned. The distance is set within a range of an integral multiple of the vibration resonance length λ / 2.

【0020】また、本発明による超音波洗浄装置は、薄
板長方形状の上側ケースと、この上側ケースの下部両側
に配設してなる断面略コ字状でかつ長手状の中間ケース
とからなるケースと、前記上側ケースと中間ケースとの
間に介装された断面略凹状でかつ長手状の中間プレート
と、前記中間プレートの凹部内に配設した800KHz
以下の低い周波数で駆動される超音波振動子と、前記超
音波振動子と対向しかつ前記中間ケースの下方側部に折
曲部を固着してなる断面略凹状の振動プレートと、先端
が前記振動プレートの下面に臨むように前記中間ケース
の一方の側面下部に設けた給液部材と、先端が前記給液
部材と対向しかつ前記振動プレートの下面に臨むように
前記中間ケースの他方の側面下部に設けた吸込部材とを
備え、前記振動プレートの折曲部は、被洗浄物との離間
距離が振動共振長λ/2の整数倍の範囲内で設定してな
るものである。
Further, the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention comprises a case comprising an upper case having a thin rectangular shape and an intermediate case having a substantially U-shaped cross section and being disposed on both lower sides of the upper case. An intermediate plate having a substantially concave cross section and a longitudinal shape interposed between the upper case and the intermediate case; and 800 KHz disposed in the concave portion of the intermediate plate.
An ultrasonic vibrator driven at a low frequency below, a vibrating plate having a substantially concave cross section formed by fixing a bent portion on the lower side of the intermediate case opposite to the ultrasonic vibrator, A liquid supply member provided at a lower portion of one side surface of the intermediate case so as to face the lower surface of the vibration plate; and the other side surface of the intermediate case such that a front end faces the liquid supply member and faces the lower surface of the vibration plate. A suction member provided at a lower portion, wherein the bent portion of the vibration plate has a separation distance from an object to be cleaned set within a range of an integral multiple of a vibration resonance length λ / 2.

【0021】また、本発明の前記振動プレートは、石
英、ステンレス、アルミニウム、タンタルなどの材料か
らなるものである。
Further, the vibrating plate of the present invention is made of a material such as quartz, stainless steel, aluminum, and tantalum.

【0022】また、本発明の前記超音波振動子は、約8
00KHz以下の周波数で駆動してなるものである。
Further, the ultrasonic vibrator of the present invention has an
It is driven at a frequency of 00 KHz or less.

【0023】また、本発明の前記給液部材及び吸込部材
は、前記中間ケースに一体に構成したものである。
Further, the liquid supply member and the suction member of the present invention are formed integrally with the intermediate case.

【0024】また、本発明の前記振動プレートは、液量
調整手段を備えているものである。
Further, the vibration plate of the present invention is provided with a liquid amount adjusting means.

【0025】また、本発明の前記中間ケースの一側面に
は、内部の液量を検知する検知手段を備えているもので
ある。
Further, one side surface of the intermediate case of the present invention is provided with a detecting means for detecting the amount of liquid inside.

【0026】また、本発明の前記吸込部材で吸引した液
を前記給液部材に還流してなるものである。
Further, the liquid sucked by the suction member of the present invention is returned to the liquid supply member.

【0027】また、本発明の前記振動プレートの折曲部
は、長さを調整する調整手段を備えているものである。
Further, the bent portion of the vibrating plate of the present invention is provided with adjusting means for adjusting the length.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による超音波洗浄装置の実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】本発明の第1実施例としての超音波洗浄装
置を図1及び図2に示す。図1は、本発明による超音波
洗浄装置の正面からみた断面図、図2は、図1の底面
図、図3は、図1及び図2に示す超音波洗浄装置の使用
状態を示す斜視図である。
FIGS. 1 and 2 show an ultrasonic cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention. 1 is a sectional view of the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention as viewed from the front, FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing a state of use of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIGS. It is.

【0030】図1及び図2に示すように、この超音波洗
浄装置は、薄板長方形状のステンレスなどからなる上側
ケース1a、及びこの上側ケース1aの下部両側に配設
された長手状の中間ケース1bとからなるケース1と、
これら上側ケース1aと中間ケース1bとの間にパッキ
ン9を介して配設した断面略凹状でかつ長手状の中間プ
レート2と、この中間プレート2の凹部内に配設した超
音波振動子4と、この超音波振動子4と対向しかつ中間
ケース1bの下方両側に固着してなる断面略凹状でかつ
長手状に形成された振動プレート3等からなっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, this ultrasonic cleaning apparatus comprises an upper case 1a made of a thin rectangular stainless steel, and a long intermediate case provided on both lower sides of the upper case 1a. 1b consisting of
An intermediate plate 2 having a substantially concave cross section and a longitudinal shape disposed between the upper case 1a and the intermediate case 1b with a packing 9 interposed therebetween, and an ultrasonic vibrator 4 disposed in a concave portion of the intermediate plate 2; The vibrating plate 3 and the like have a substantially concave cross section and are formed in a longitudinal shape and are opposed to the ultrasonic vibrator 4 and fixed to both lower sides of the intermediate case 1b.

【0031】前記ケース1の上側ケース1aの下面端部
に配設された中間プレート2は、図2に示すように、複
数のボルト10とナット11によりパッキン9を介して
中間ケース1bに密閉状態で締結固定されている。ま
た、中間ケース1bの下方両側には、振動プレート3の
折曲部3aが液15が漏れないように密閉状態で固着さ
れている。
As shown in FIG. 2, the intermediate plate 2 disposed at the lower end of the upper case 1a of the case 1 is sealed in the intermediate case 1b via a packing 9 by a plurality of bolts 10 and nuts 11. It is fastened and fixed. Further, on both lower sides of the intermediate case 1b, bent portions 3a of the vibration plate 3 are fixed in a sealed state so that the liquid 15 does not leak.

【0032】また、前記中間ケース1bの片側側面に
は、図2にも示すように、2箇所の給液口16を設けて
いる。そして、この給液口から市水などの液15を矢印
X方向から給液する。従って、この第1実施例は、純水
などを使用する必要がなく、市水を使用することができ
るから液15が充満される内部を特別な表面処理などを
施す必要がなく、組立工程が簡単であり、しかも安価な
装置となっている。
As shown in FIG. 2, two liquid supply ports 16 are provided on one side surface of the intermediate case 1b. Then, the liquid 15 such as city water is supplied from the liquid supply port in the direction of the arrow X. Therefore, in the first embodiment, it is not necessary to use pure water or the like, and since city water can be used, there is no need to perform a special surface treatment or the like on the inside filled with the liquid 15, and the assembling process is simplified. It is a simple and inexpensive device.

【0033】また、市水以外に脱気水を使用することで
更に超音波の伝達を良くすることも可能である。
The transmission of ultrasonic waves can be further improved by using degassed water in addition to city water.

【0034】また、中間プレート2の凹部は、ステンレ
スなどからなり振動板2aとして作用し、この振動板2
aに対応する部位には超音波振動子4を配設している。
この超音波振動子4は、約800KHz以下の周波数で
駆動される構成となっている。
The concave portion of the intermediate plate 2 is made of stainless steel or the like and acts as a diaphragm 2a.
An ultrasonic vibrator 4 is provided at a portion corresponding to a.
The ultrasonic transducer 4 is driven at a frequency of about 800 KHz or less.

【0035】この超音波振動子4は、ケーブル6を介し
て上側ケース1a上に設けたコネクタ5と接続され、こ
のコネクタ5はケーブル7を介して超音波発振器8と接
続されている。この超音波発振器8は、超音波振動子4
を超音波信号で駆動する。
The ultrasonic vibrator 4 is connected via a cable 6 to a connector 5 provided on the upper case 1a, and this connector 5 is connected via a cable 7 to an ultrasonic oscillator 8. The ultrasonic oscillator 8 includes the ultrasonic vibrator 4
Is driven by an ultrasonic signal.

【0036】また、本実施例では超音波振動子4に約2
0KHz〜100KHz程度の周波数のものが使用され
ている。例えば、f0=100KHzのとき、材質の音
速Cが約5000m/secであれば、λ/2=7.5
mmとなる。
In this embodiment, the ultrasonic vibrator 4 has approximately 2
Those having a frequency of about 0 KHz to 100 KHz are used. For example, when f 0 = 100 KHz and the sound velocity C of the material is about 5000 m / sec, λ / 2 = 7.5.
mm.

【0037】従って、図1に示すように、振動プレート
3の折曲部3aの長さLを5mmにして基板20と前記
折曲部3aとの間のギャップgを2.5mmにすれば、
λ/2=7.5mmの共振長を形成することができ、超
音波を伝達することができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, if the length L of the bent portion 3a of the vibration plate 3 is set to 5 mm and the gap g between the substrate 20 and the bent portion 3a is set to 2.5 mm,
A resonance length of λ / 2 = 7.5 mm can be formed, and ultrasonic waves can be transmitted.

【0038】このようにして前記折曲部3aの長さをλ
/2の整数倍の共振長の範囲内で適宜設定する。
As described above, the length of the bent portion 3a is set to λ
It is set appropriately within a range of a resonance length that is an integral multiple of / 2.

【0039】また、前記折曲部3aの長さは、前記λ/
2の整数倍の共振長の範囲内ではあるが、洗浄液23が
外部に漏れ出さないようにして超音波を伝達する媒体と
なればよいから、前記λ/2の整数倍の共振長の範囲内
で適宜長さを調整して最適な値を設定するための調整手
段を備えてもよい。この調整手段としては、例えば折曲
部3aを二重構造としてスライドする構成のものでよ
い。
The length of the bent portion 3a is λ /
Although it is within a range of a resonance length of an integral multiple of 2, the cleaning liquid 23 may be a medium for transmitting ultrasonic waves without leaking to the outside. And adjusting means for adjusting the length appropriately to set an optimum value. As this adjusting means, for example, a configuration in which the bent portion 3a slides as a double structure may be used.

【0040】また、振動プレート3は、超音波振動子4
から発生する超音波17に共振して振動を伝達する作用
を有するもので、石英、ステンレス、アルミニウム、タ
ンタルなどの材料からなり、この振動プレート3の厚さ
は振動共振長λ/2の整数倍で構成されている。
The vibrating plate 3 includes an ultrasonic vibrator 4
And has a function of transmitting vibration by resonating with ultrasonic waves 17 generated from the material. The vibration plate 3 is made of a material such as quartz, stainless steel, aluminum, or tantalum, and the thickness of the vibration plate 3 is an integral multiple of the vibration resonance length λ / 2. It is composed of

【0041】次に、図1に示す超音波洗浄装置の動作に
ついて説明する。
Next, the operation of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 1 will be described.

【0042】まず、超音波発振器8から例えば、約10
0KHzの超音波信号が超音波振動子4に印加される
と、振動板2aを介して矢印で示す超音波17が液15
により伝播されて振動プレート3に伝達される。このと
き、超音波17は、矢印で示すように超音波振動子4の
幅全体で均等に振動プレート3に伝達される。
First, for example, about 10
When an ultrasonic signal of 0 KHz is applied to the ultrasonic vibrator 4, the ultrasonic wave 17 indicated by an arrow is generated by the liquid 15 through the diaphragm 2a.
And transmitted to the vibration plate 3. At this time, the ultrasonic waves 17 are evenly transmitted to the vibration plate 3 over the entire width of the ultrasonic vibrator 4 as indicated by arrows.

【0043】この第1実施例による超音波洗浄装置を用
いて被洗浄物を洗浄する場合について図3を参照して説
明する。
A case of cleaning an object to be cleaned using the ultrasonic cleaning apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0044】図1及び図2に示す超音波洗浄装置は、超
音波洗浄装置の振動プレート3の下部に媒体となる純水
などの洗浄液23が供給されなければガラス基板等の基
板20に対して超音波も伝達されないが、図3に示すよ
うに、基板20と振動プレート3の折曲部3aの先端と
の間、即ち離間距離を約2.5mm程度として基板20
を搬送手段としての複数のローラ27により図3に矢印
Xbで示す搬送方向に沿って通過させ、この基板20と
振動プレート3との間に給液部材21から純水などの洗
浄液23を矢印方向に供給すると、基板20と振動プレ
ート3との間に表面張力の作用により液膜ができ、この
液膜を介して振動プレート3からの超音波が基板20へ
伝達される。従って、この液膜の作用により基板20の
洗浄を行うことができる。しかも、この液膜は表面張力
を有するものであるから基板20と振動プレート3との
間以外には漏れにくくなり洗浄液23の使用量を抑える
ことができる。
In the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIGS. 1 and 2, a cleaning liquid 23 such as pure water as a medium is not supplied to the lower part of the vibration plate 3 of the ultrasonic cleaning apparatus. Although no ultrasonic wave is transmitted, as shown in FIG. 3, the distance between the substrate 20 and the tip of the bent portion 3a of the vibrating plate 3, that is, the separation distance is about 2.5 mm,
Is passed along a transport direction indicated by an arrow Xb in FIG. 3 by a plurality of rollers 27 as a transport unit, and a cleaning liquid 23 such as pure water is supplied between the substrate 20 and the vibration plate 3 from the liquid supply member 21 in the arrow direction. , A liquid film is formed between the substrate 20 and the vibration plate 3 by the action of surface tension, and ultrasonic waves from the vibration plate 3 are transmitted to the substrate 20 via the liquid film. Therefore, the substrate 20 can be cleaned by the action of the liquid film. Moreover, since this liquid film has a surface tension, it is difficult for the liquid film to leak except between the substrate 20 and the vibration plate 3, and the amount of the cleaning liquid 23 used can be suppressed.

【0045】また、図3に示すように、吸込部材22
は、振動プレート3の一側部に配設されており、また他
方の一側部に給液部材21が配設されて、折曲部3a、
吸込部材22及び給液部材21とで四方を囲堯する構成
とすることによって基板20との間に洗浄液23を十分
に満たす構成となっている。また、前記給液部材21,
吸込部材22は、ケース1の中間ケース1bの下部側面
に一体的に構成してもよい。
Further, as shown in FIG.
Is disposed on one side of the vibration plate 3, and the liquid supply member 21 is disposed on the other side of the vibrating plate 3, and the bent portion 3 a,
The cleaning liquid 23 is sufficiently filled between the suction member 22 and the liquid supply member 21 so that the cleaning liquid 23 is sufficiently filled between the suction member 22 and the liquid supply member 21. Further, the liquid supply member 21,
The suction member 22 may be integrally formed on the lower side surface of the intermediate case 1b of the case 1.

【0046】また、吸込部材22により吸引された洗浄
液23はそのまま廃液してもよいが、本実施例ではポン
プ24により吸引した後フィルタ25により清浄して給
液部材21に還流する回路構成となっている。従って、
この還流回路によって洗浄液23の使用量を大幅に抑え
ることができる。
Further, the cleaning liquid 23 sucked by the suction member 22 may be discarded as it is. However, in this embodiment, the cleaning liquid 23 is suctioned by the pump 24, then cleaned by the filter 25, and then returned to the liquid supply member 21. ing. Therefore,
The use amount of the cleaning liquid 23 can be significantly reduced by this reflux circuit.

【0047】この第1実施例による超音波洗浄装置によ
れば、装置内部の液15に純水以外の市水などの液を用
いることができ、また超音波振動子4の幅全体で超音波
を伝達して洗浄を行うことができる。
According to the ultrasonic cleaning apparatus of the first embodiment, a liquid such as city water other than pure water can be used as the liquid 15 inside the apparatus, and the ultrasonic wave is applied over the entire width of the ultrasonic vibrator 4. Can be transmitted to perform cleaning.

【0048】また、この第1実施例による超音波洗浄装
置においては、図7に示すような従来の超音波洗浄装置
のように超音波を集束しなくても超音波自体が強力なも
のとなっており、しかも被洗浄物に対して均一に超音波
が行き渡るため優れた洗浄効果が得られ、しかも振動プ
レート3と被洗浄物との間には表面張力を形成するだけ
の液量であれば足りるため従来の使用液量と比べて全体
として洗浄のための使用液量を大幅に低減することがで
きる。
Further, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the first embodiment, the ultrasonic waves themselves are powerful without focusing the ultrasonic waves as in the conventional ultrasonic cleaning apparatus as shown in FIG. In addition, an excellent cleaning effect can be obtained because the ultrasonic wave is uniformly distributed to the object to be cleaned, and if the liquid amount is sufficient to form a surface tension between the vibration plate 3 and the object to be cleaned. Therefore, the amount of liquid used for cleaning can be greatly reduced as a whole as compared with the amount of liquid used conventionally.

【0049】[0049]

【実施例】次に、本発明による超音波洗浄装置の第2実
施例について図4乃至図6を参照して説明する。但し、
第1実施例と同一の構造及び機能を有する部分は説明が
重複するため省略し、要部のみの説明とする。以下の図
面において、図1乃至図3に示した超音波洗浄装置と同
一の構造及び機能を有する部分には同一の符号を付して
いる。
Next, a second embodiment of the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. However,
Parts having the same structure and function as those of the first embodiment will not be described because they are duplicated, and only the main parts will be described. In the following drawings, parts having the same structures and functions as those of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0050】この第2実施例は、第1実施例の振動プレ
ート3に複数の小孔32を形成している点に特徴を有す
る。従って、図5及び図6に示すように、超音波洗浄装
置の給液口16から給液された液は、純水などの洗浄液
23でなり、この洗浄液23は振動プレート3の小孔3
2を通過して基板20との間に液膜を形成する。
The second embodiment is characterized in that a plurality of small holes 32 are formed in the vibration plate 3 of the first embodiment. Therefore, as shown in FIGS. 5 and 6, the liquid supplied from the liquid supply port 16 of the ultrasonic cleaning device is a cleaning liquid 23 such as pure water.
2 and a liquid film is formed between the substrate and the substrate 20.

【0051】この第2実施例も折曲部を約5mmとし、
基板20と振動プレート3の折曲部3aとの間の離間距
離を約2.5mmとして設定しており、基板20を搬送
手段としての複数のローラ27により矢印Xbで示す搬
送方向に沿って通過させて基板20と振動プレート3と
の間に表面張力の作用により液膜を形成し、この液膜を
介して振動プレート3からの超音波を基板20へ伝達す
るようになっている。
The second embodiment also has a bent portion of about 5 mm,
The separation distance between the substrate 20 and the bent portion 3a of the vibrating plate 3 is set to about 2.5 mm, and the substrate 20 passes along the transport direction indicated by arrow Xb by a plurality of rollers 27 as transport means. Thus, a liquid film is formed between the substrate 20 and the vibration plate 3 by the action of surface tension, and ultrasonic waves from the vibration plate 3 are transmitted to the substrate 20 via the liquid film.

【0052】この第2実施例の超音波洗浄装置は、第1
実施例と異なる点として図5に示すような検知手段とし
ての流量計28を備えている。この流量計28は、空焚
きにより超音波振動子4の破損を防ぐため洗浄液23を
ケース1の内部に常時充満させておく必要があるためで
ある。従って、図5に示すような検知手段としての流量
計28がケース1の中間ケース1bの一側面に一端が洗
浄液23に臨んで取り付けられており、この流量計28
は光センサで液面との距離を計測して検出する。
The ultrasonic cleaning apparatus according to the second embodiment has the first
As a different point from the embodiment, a flow meter 28 as a detecting means as shown in FIG. 5 is provided. This is because the flow meter 28 needs to always fill the inside of the case 1 with the cleaning liquid 23 in order to prevent the ultrasonic vibrator 4 from being damaged by empty heating. Therefore, a flow meter 28 as a detecting means as shown in FIG. 5 is mounted on one side surface of the intermediate case 1b of the case 1 with one end facing the cleaning liquid 23.
Is detected by measuring the distance from the liquid surface with an optical sensor.

【0053】また、超音波洗浄装置のケース1の内部
は、純水などの洗浄液が満たされるために表面処理加工
などが施されている。
The inside of the case 1 of the ultrasonic cleaning apparatus is subjected to a surface treatment or the like in order to be filled with a cleaning liquid such as pure water.

【0054】また、振動プレート3は共振して振動を伝
達するものであるが、この小孔32は、超音波振動子4
からの超音波17を伝達するためのものではなく、洗浄
液23の液量を調整する液量調整手段としての作用を有
する。従って、図4に示す複数の小孔32は、縦方向及
び横方向に整列しているが、これに限るものではなく適
宜液量を調整するために設ければよい。この小孔32か
らの洗浄液は、基板20がないときにはシャワー状に垂
直下に流れる。
The vibration plate 3 resonates and transmits vibrations.
It is not for transmitting the ultrasonic waves 17 from the apparatus, but has an operation as a liquid amount adjusting means for adjusting the liquid amount of the cleaning liquid 23. Therefore, the plurality of small holes 32 shown in FIG. 4 are aligned in the vertical direction and the horizontal direction, but are not limited thereto, and may be provided to appropriately adjust the liquid amount. The cleaning liquid from the small holes 32 flows vertically downward like a shower when there is no substrate 20.

【0055】要するに、この小孔32は、基板20との
間に液膜を形成することができる液量であればよく、基
板20の表面に対して均一な液量を適切な量だけ供給で
きるような液膜が形成されればよい。前記小孔32は、
その大きさ、形状、数などによって液量を調整すること
ができるから、従来の超音波洗浄装置に比して省液化を
図ることができるようになっている。この小孔32は、
円形形状で形成されているがこの形状に限るものではな
く適宜最適なものを選定すればよい。
In short, the small holes 32 need only have a liquid amount capable of forming a liquid film between the small holes 32 and the substrate 20. Such a liquid film may be formed. The small holes 32 are
Since the amount of liquid can be adjusted by its size, shape, number, and the like, liquid saving can be achieved as compared with a conventional ultrasonic cleaning apparatus. This small hole 32
Although it is formed in a circular shape, it is not limited to this shape, and an optimum one may be selected as appropriate.

【0056】また、この第2実施例は、第1実施例とし
て説明した図3に示されている給液部材21及び吸込部
材22は設ける必要がない。従って、振動プレート3の
折曲部3aはいわゆる弁当箱のように周囲を囲堯する構
成となっている。
In the second embodiment, it is not necessary to provide the liquid supply member 21 and the suction member 22 shown in FIG. 3 described as the first embodiment. Therefore, the bent portion 3a of the vibration plate 3 is configured to surround the periphery like a so-called lunch box.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による超音
波洗浄装置は、被洗浄物に対して均一に強力な超音波を
照射して洗浄するとともに使用する洗浄液を大幅に低減
して省液化を図ることができる。
As described above, the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention uniformly cleans an object to be cleaned by irradiating it with powerful ultrasonic waves, and greatly reduces the amount of cleaning liquid to be used. Can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例としての正面からみた、超
音波洗浄装置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic cleaning apparatus viewed from the front as a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した超音波洗浄装置の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示した超音波洗浄装置の使用状態を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state of use of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 1;

【図4】本発明の第2実施例である超音波洗浄装置の振
動プレートを含む底面図である。
FIG. 4 is a bottom view including a vibration plate of an ultrasonic cleaning apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4の振動プレートを用いた超音波洗浄装置の
断面図である。
5 is a sectional view of an ultrasonic cleaning apparatus using the vibration plate of FIG.

【図6】図5の側面図である。FIG. 6 is a side view of FIG. 5;

【図7】従来の超音波洗浄装置の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a conventional ultrasonic cleaning apparatus.

【図8】図7に示した超音波洗浄装置の一部拡大を含
む、底面図である
FIG. 8 is a bottom view including a partly enlarged view of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 7;

【図9】図7に示した超音波洗浄装置の洗浄液の流れの
状態を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing a state of a flow of a cleaning liquid in the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 2 中間プレート 3 振動プレート 4 超音波振動子 8 超音波発振器 15 液 16 給液口 17 超音波 20 基板 21 給液部材 22 吸込部材 23 洗浄液 24 ポンプ 25 フィルタ 27 ローラ 28 流量計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Intermediate plate 3 Vibration plate 4 Ultrasonic transducer 8 Ultrasonic oscillator 15 Liquid 16 Liquid supply port 17 Ultrasonic 20 Substrate 21 Liquid supply member 22 Suction member 23 Cleaning liquid 24 Pump 25 Filter 27 Roller 28 Flow meter

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 薄板長方形状の上側ケースと、この上側
ケースの下部両側に配設してなる長手状の中間ケースと
からなるケースと、 前記上側ケースと中間ケースとの間に介装された断面略
凹状でかつ長手状の中間プレートと、 前記中間プレートの凹部内に配設した800KHz以下
の低い周波数で駆動される超音波振動子と、 前記超音波振動子と対向しかつ前記中間ケースの下方側
部に折曲部を固着してなる断面略凹状の振動プレートと
を備え、 前記振動プレートの折曲部は、被洗浄物との離間距離が
振動共振長λ/2の整数倍の範囲内で設定してなること
を特徴とする超音波洗浄装置。
1. A case comprising a thin rectangular upper case, a longitudinal intermediate case disposed on both lower sides of the upper case, and a case interposed between the upper case and the intermediate case. An intermediate plate having a substantially concave cross section and a longitudinal shape; an ultrasonic vibrator disposed in a concave portion of the intermediate plate and driven at a low frequency of 800 KHz or less; and an ultrasonic vibrator facing the ultrasonic vibrator and the intermediate case. A vibration plate having a substantially concave cross section formed by fixing a bent portion to a lower side portion, wherein a distance between the bent portion of the vibration plate and an object to be cleaned is an integer multiple of a vibration resonance length λ / 2. An ultrasonic cleaning device, wherein the ultrasonic cleaning device is set within the apparatus.
【請求項2】 薄板長方形状の上側ケースと、この上側
ケースの下部両側に配設してなる断面略コ字状でかつ長
手状の中間ケースとからなるケースと、 前記上側ケースと中間ケースとの間に介装された断面略
凹状でかつ長手状の中間プレートと、 前記中間プレートの凹部内に配設した800KHz以下
の低い周波数で駆動される超音波振動子と、 前記超音波振動子と対向しかつ前記中間ケースの下方側
部に折曲部を固着してなる断面略凹状の振動プレート
と、 先端が前記振動プレートの下面に臨むように前記中間ケ
ースの一方の側面下部に設けた給液部材と、 先端が前記給液部材と対向しかつ前記振動プレートの下
面に臨むように前記中間ケースの他方の側面下部に設け
た吸込部材とを備え、 前記振動プレートの折曲部は、被洗浄物との離間距離が
振動共振長λ/2の整数倍の範囲内で設定してなること
を特徴とする超音波洗浄装置。
2. A case comprising: a thin rectangular upper case; and a middle case having a substantially U-shaped cross section and a longitudinal middle case disposed on both lower sides of the upper case; and the upper case and the middle case. An intermediate plate having a substantially concave cross section and a longitudinal shape interposed therebetween; an ultrasonic vibrator driven at a low frequency of 800 KHz or less provided in a concave portion of the intermediate plate; and the ultrasonic vibrator. A vibrating plate having a substantially concave cross-section and having a bent portion fixed to the lower side of the intermediate case, and a feeder provided at a lower portion of one side surface of the intermediate case so that a front end faces the lower surface of the vibrating plate. A liquid member; and a suction member provided at a lower portion of the other side surface of the intermediate case such that a front end faces the liquid supply member and faces a lower surface of the vibration plate. Separation from cleaning object An ultrasonic cleaning apparatus, wherein the distance is set within a range of an integral multiple of the vibration resonance length λ / 2.
【請求項3】 前記振動プレートは、石英、ステンレ
ス、アルミニウム、タンタルなどの材料からなることを
特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波洗浄装
置。
3. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 1, wherein the vibration plate is made of a material such as quartz, stainless steel, aluminum, and tantalum.
【請求項4】 前記超音波振動子は、約800KHz以
下の周波数で駆動してなることを特徴とする請求項1又
は請求項2に記載の超音波洗浄装置。
4. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic vibrator is driven at a frequency of about 800 KHz or less.
【請求項5】 前記給液部材及び吸込部材は、前記中間
ケースに一体に構成したことを特徴とする請求項2に記
載の超音波洗浄装置。
5. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 2, wherein the liquid supply member and the suction member are formed integrally with the intermediate case.
【請求項6】 前記振動プレートは、液量調整手段を
備えていることを特徴とする請求項2乃至5のうち少な
くともいずれか1に記載の超音波洗浄装置。
6. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 2, wherein the vibration plate includes a liquid amount adjusting unit.
【請求項7】 前記中間ケースの一側面には、内部の液
量を検知する検知手段を備えていることを特徴とする請
求項2乃至請求項6のうちいずれか1に記載の超音波洗
浄装置。
7. The ultrasonic cleaning according to claim 2, wherein a detection means for detecting an amount of liquid inside the intermediate case is provided on one side surface of the intermediate case. apparatus.
【請求項8】 前記吸込部材で吸引した液を前記給液部
材に還流してなることを特徴とする請求項2乃至請求項
7のうちいずれか1に記載の超音波洗浄装置。
8. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 2, wherein the liquid sucked by the suction member is returned to the liquid supply member.
【請求項9】 前記振動プレートの折曲部は、長さを調
整する調整手段を備えていることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の超音波洗浄装置。
9. The bending portion of the vibrating plate includes adjusting means for adjusting a length.
Or the ultrasonic cleaning device according to claim 2.
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JP2020090702A (en) * 2018-12-05 2020-06-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 Ultrasonic treatment device

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