JPH1144677A - 超音波強度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は洗浄液に付与される超音波振動の
強度を正確に測定できるようにした超音波強度測定装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 被洗浄物１１を洗浄する洗浄液に付与さ
れる超音波振動の強度を測定するための超音波強度測定
装置において、被洗浄物あるいはこの被洗浄物とほぼ同
等の形状および材質からなる試料２１と、この試料の一
方の面に取付けられた圧電素子２２と、この圧電素子に
電気的に接続され上記試料に洗浄液に付与された超音波
振動が作用することで上記圧電素子に発生する電圧を検
出する検出器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強度を検出する超音波強度測定装
置に関する。

【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
ラス基板などの被洗浄物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ための超音波洗浄が行わ
れる。この洗浄工程は、半導体ウエハや液晶用ガラス基
板などの製造歩留まりを向上する上で、極めて重要とな
っている。

【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知られて
いる。これらの超音波洗浄装置においては、被洗浄物の
表面部位または洗浄槽内の液中の各点の超音波強度（音
圧分布状態）などを測定することが重要である。

【０００４】そこで、超音波強度を音圧センサ−で測定
することで、超音波発振器が正常に作動しているか、あ
るいは振動子で発生した超音波振動が効率よく洗浄液に
導かれているかということや洗浄槽内におけるの超音波
振動の強度分布が極端に偏っていないか否かなどのこと
を測定するということが行なわれている。

【０００５】従来の音圧センサ−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の先端
部に音圧を受ける感知部が形成され、棒状体と同径の基
端には棒状体を伝搬した音圧を電気信号に変換する圧電
素子が設けられている。この圧電素子は増幅器を介して
表示器に接続されている。

【０００６】そして、上記構成の音圧センサ−の感知部
を洗浄槽内の液中に挿入あるいは被洗浄物の表面部位な
どの所定の部位に位置させることで、その位置を通過す
る洗浄液に付与された超音波振動の強度を測定するよう
にしている。

【０００７】ところで、上記構成の音圧センサ−による
と、感知部での超音波振動は、棒状体の内部を伝播する
だけでなく、この棒状体を振動させる。つまり、棒状体
が上記感知部での超音波振動と共振する。

【０００８】それによって、圧電素子は、棒状体を伝播
する振動だけでなく、この棒状体自体の共振振動も電圧
に変換するため、洗浄液に付与された超音波振動の強度
を正確に検出することができないということがあった。

【０００９】また、音圧センサ−の感知部を洗浄槽内の
液中に挿入あるいは被洗浄物の表面部位などの所定の部
位に位置させることで音圧の強度を測定しているため、
実際に被洗浄物が受ける超音波振動の強度を正確に測定
するということができなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は超
音波振動の音圧を測定するのに、棒状体からなる音圧セ
ンサ−を用いていた。そのため、音圧センサ−は超音波
振動が伝播する棒状体も振動するため、この棒状体の振
動も検出してしまうので、洗浄液や洗浄槽内の超音波振
動の強度を正確に測定することができないということが
あった。

【００１１】この発明は、洗浄液に付与された超音波振
動の強度や洗浄槽内における超音波振動の強度を正確に
測定できるようにした超音波強度測定装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被洗
浄物を洗浄する洗浄液に付与される超音波振動の強度を
測定するための超音波強度測定装置において、被洗浄物
あるいはこの被洗浄物とほぼ同等の形状および材質から
なる試料と、この試料の一方の面に取付けられた圧電素
子と、この圧電素子に電気的に接続され上記試料に洗浄
液に付与された超音波振動が作用することで上記圧電素
子に発生する電圧を検出する検出手段とを具備したこと
を特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記試料の一方の面には複数の圧電素子が取付けら
れていることを特徴とする。請求項１の発明によれば、
被洗浄物あるいはこの被洗浄物と同等の形状および材質
からなる試料に圧電素子を設け、この試料に作用する超
音波振動の強度を直接測定するようにしたため、被洗浄
物に作用する超音波振動の強度を正確に測定することが
できる。請求項２の発明は、試料に複数の圧電素子を設
けたことで、この試料に作用する超音波振動の強度分布
を測定することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図３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は超音波発振器Ｐから
の駆動信号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】それによって、上記供給路８に供給された
洗浄液は複数の噴出路９へほぼ均等に分流する。各噴出
路９へその一端から流入した洗浄液は、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。

【００１９】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できるようになっている。

【００２０】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の出力（周波数）を制
御する。その場合、超音波発振器Ｐの出力の変化に応じ
て洗浄液に付与された超音波振動の強度が確実に変化し
ているか否かを測定する必要がある。

【００２１】洗浄液に付与された超音波振動を測定する
場合、この発明の超音波強度測定装置２０を上記被洗浄
物１１と同じ状態で設置する。上記超音波強度測定装置
２０は図１と図２に示すように試料２１を有する。この
試料２１は上記被洗浄物１１あるいは被洗浄物１１とほ
ぼ同等の形状および材質を有する板状部材が用いられて
いる。この実施の形態では上記被洗浄物１１は液晶用ガ
ラス基板であり、試料２１は液晶用ガラス基板と同様、
矩形板状となっている。

【００２２】上記試料２１は一側面を上記超音波洗浄装
置のノズル口３に対向させていて、他側面には図１に示
すように複数のチップ状の圧電素子２２が接合固定され
ている。この圧電素子２２は上記試料２１のほぼ全面に
わたって均一に分布するよう、たとえば行列状に配置さ
れている。

【００２３】各圧電素子２２はそれぞれリ−ド線２３を
介して検出器２４に接続され、この検出器２４には表示
器２５が接続されている。上記検出器２４は各圧電素子
２２で発生する電圧の強度を検出し、表示器２５は検出
器２４が検出した電圧の強度を表示するようになってい
る。

【００２４】なお、試料２１は、被洗浄物１１と同様、
図示しない搬送機構によって図３に矢印Ａで示す方向に
搬送できるようになっている。このような構成の超音波
強度測定装置２０を使用する場合には、その装置２０を
構成する試料２１を、被洗浄物１１を洗浄する場合と同
じ間隔で超音波洗浄装置のノズル口３に対向させて設置
し、この試料２１に向けて超音波振動が付与された洗浄
液を噴射する。

【００２５】それによって、試料２１に取着された複数
の圧電素子２２が試料２１のそれぞれの部位に加えられ
る超音波振動の強度に応じた値の電圧を検出器２４に出
力するから、この検出器２４に接続された表示器２５は
上記圧電素子２２が検出した超音波振動の強度を表示す
ることになる。

【００２６】上記試料２１を図３に矢印Ａで示す方向へ
搬送すれば、試料２１の全面における超音波振動の強度
分布を測定することができる。上記超音波強度測定装置
２０は被洗浄物１１もしくは被洗浄物１１と同等の形状
および材質からなる試料２１を用い、この試料２１に複
数の圧電素子２２を取着するようにした。そのため、圧
電素子２２は試料２１が受ける超音波振動の強度を正確
に反映した電圧を出力するから、洗浄液に付与された超
音波振動の強度を高精度に測定することが可能となる。

【００２７】しかも、試料２１には被洗浄物１１と同等
のものが用いられているから、圧電素子２２によって実
際に被洗浄物１１が受ける場合と同じ条件で超音波振動
の強度を測定することができる。

【００２８】上記試料２１には複数の圧電素子２２が設
けられているから、各圧電素子２２からの出力によって
試料２１が受ける超音波振動の強度の分布、つまりノズ
ル口３の長手方向に沿う超音波振動の強度分布を検出す
ることができる。

【００２９】それによって、超音波洗浄装置のノズル口
３から噴射される洗浄液に超音波振動が、たとえばノズ
ル口３の長手方向に沿って均一な強度で付与されている
か否か検出できるから、その検出結果に基づいて振動板
５に設けられた複数の振動子６のそれぞれに印加する駆
動信号の強度を制御することで、ノズル口３の長手方向
に沿う超音波振動の強度分布を均一化することができ
る。

【００３０】この発明は上記一実施の形態に限定され
ず、種々変形可能である。たとえば、上記一実施の形態
では試料に複数の圧電素子を設けたが、試料にはその試
料とほぼ同じ大きさの１枚の圧電素子を設けるようにし
てもよい。

【００３１】また、この発明の超音波強度測定装置は上
記一実施の形態で説明したノズル式の超音波洗浄装置だ
けでなく、バッチ式の超音波洗浄装置にも適用すること
ができる。その場合、上記試料を洗浄液が入れられた洗
浄槽内に浸漬することで、洗浄液に付与された超音波振
動の強度を測定できるばかりか、試料に複数の圧電素子
を設ければ、洗浄槽内における超音波振動の強度分布を
測定することもできる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、被洗浄物ある
いはこの被洗浄物と同等の形状および材質からなる試料
に圧電素子を設け、この試料に作用する超音波振動の強
度を直接測定するようにした。

【００３３】そのため、圧電素子によって検出される超
音波振動の強度には雑音成分が含まれず、試料に作用す
る超音波振動の強度だけであるから、超音波振動の強度
を正確に測定することができる。請求項２の発明は、試
料に複数の圧電素子を設けるようにしたから、この試料
に作用する超音波振動の強度分布を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を示す試料の平面図。

【図２】同じく試料の側面図。

【図３】同じく一般的なノズル式の超音波洗浄装置の断
面図。

【符号の説明】

１１…被洗浄物 ２１…試料 ２２…圧電素子 ２４…検出器（検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物を洗浄する洗浄液に付与される
   超音波振動の強度を測定するための超音波強度測定装置
   において、 被洗浄物あるいはこの被洗浄物とほぼ同等の形状および
   材質からなる試料と、 この試料の一方の面に取付けられた圧電素子と、 この圧電素子に電気的に接続され上記試料に洗浄液に付
   与された超音波振動が作用することで上記圧電素子に発
   生する電圧を検出する検出手段とを具備したことを特徴
   とする超音波強度測定装置。
2. 【請求項２】 上記試料の一方の面には複数の圧電素子
   が取付けられていることを特徴とする請求項１記載の超
   音波強度測定装置。