TW201330939A - 清潔裝置、儀器和方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種清潔裝置、儀器和方法，其使得待清潔物體不具有未直接暴露於超聲波的區域。解決手段是一種清潔裝置1，包括一清潔槽2、一連接槽3、一超聲波產生單元6和一變更單元7。清潔槽2容納一用於清潔作為待清潔物體的基材10的清潔液4。連接槽3容納一中間介質5，並且清潔槽2具有一與中間介質5接觸的部分。超聲波產生單元6設置在連接槽3處，並且經由中間介質5超聲波振盪清潔液4。變更單元7變更清潔液4和中間介質5之間的聲速差異。

Description

清潔裝置、儀器和方法

本發明關於一種清潔裝置、儀器和方法，並且特別關於一種超聲波清潔裝置、儀器和方法。

傳統已知清潔方法和裝置係用以將基材或類似物體浸入清潔液中，並由此將其暴露於超聲波以進行清潔。為了均勻地清潔該物體的整個表面，該清潔方法需要將整個表面暴露於超聲波。然而，超聲波係部分被容納清潔液的清潔槽中的構件(例如，用於容納物體的容納元件)阻礙，且因此該物體具有一未直接暴露於超聲波的表面。為了解決這樣的問題，傳統上已經提出了各種技術。

例如，日本專利早期公開第2009-231668號指出將一可以被旋轉的超聲波折射元件設置在清潔槽的底部，並且旋轉該超聲波折射元件以改變超聲波在清潔槽中的行進方向。日本專利第2009-231668號指出這使得待清潔物體未被完全暴露於超聲波的部分最小化。

另外，日本專利早期公開第2001-057354號指出一種清潔槽，具有一設置在其底部表面上的超聲波振盪源，該清潔槽具有設置在其底部表面上的圓柱形棒來分散清潔槽中的超聲波。該文獻指出這允許一設置在清潔槽中的物體或基材被實質上均勻 地清潔。

本發明要解決的問題

然而，日本專利第2009-231668號中公開的裝置需要在清潔槽中具有一機械結構來旋轉該超聲波折射元件，因此該裝置是複雜和昂貴的。另外，儘管日本專利第2001-057354號中公開的裝置允許基材具有一相對大區域暴露於超聲波的表面，但是該裝置不能依照清潔條件調整超聲波暴露，因此很難將該表面完整完全地暴露於超聲波。

本發明遂經提出以解決上述問題，並且本發明關注一種清潔物體的清潔裝置、儀器和方法，其能夠具有相對簡單的構造以在一物體不具有未直接暴露於超聲波區域的情況下清潔。

本發明提供一種清潔裝置包括：一清潔槽(cleaning tank)、一連接槽(coupling tank)、一超聲波產生單元和一變更單元。該清潔槽容納一用於清潔待清潔物體的清潔液。該連接槽容納一中間介質並且該連接槽被設置成使得該清潔槽具有一與該中間介質接觸的部分。該超聲波產生單元係設置在該連接槽處，並且經由該中間介質對該清潔液進行超聲波振盪。該變更單元變更該清潔液與該中間介質之間的聲速差異。

改變該清潔液與該中間介質之間的聲速差異可變更一施加的用於在該清潔槽與該連接槽邊界處折射超聲波的條件。這允許該超聲波以一變更的方向上行進穿過該清潔槽，並且能夠由此減小容納在清潔液中的物體(例如基材)被容納該物體的容納元件或類似物遮蔽的區域(即，未直接暴露於超聲波的區域)。

本發明提供配備有多個利用清潔液清潔待清潔物體的清潔單元的清潔儀器，並且該多個清潔單元中的至少一個是上述的清潔裝置。具有本清潔裝置構造的至少一個清潔單元可以具有一與另一清潔單元不同的設置條件(所施加用於在清潔槽和連接槽介面處折射超聲波的條件)。透過該清潔單元依序清潔的物體可以在表面不具有一被遮蔽且因此未直接暴露於超聲波的大區域的情況下被清潔。

本發明提供一種清潔方法，包括以下步驟：將一待清潔物體放置在容納於一清潔槽中的清潔液中；並且經由一與該清潔槽接觸的中間介質對該清潔液進行超聲波振盪以清潔該物體，並且該進行超聲波振盪的步驟包括以下步驟：在使該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速具有一第一差異的情況下對該清潔液進行超聲波振盪；並且在使該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速具有一不同於該第一差異的第二差異的情況下，對該清潔液進行超聲波振盪。針對每個清潔步驟，該第一差異和不同的第二差異可以改變一所施加用於在清潔槽和連接槽邊界處折射超聲波的條件。因此，容納在清潔液中的待清潔物體(例如基材)不具有一被容納元件或類似物遮蔽的大區域(即，未直接暴露於超聲波的大區域)。

本發明提供一種清潔方法，包括以下步驟：將一待清潔物體放置在一容納於一第一清潔槽中的第一清潔液中；經由一與該第一清潔槽接觸的第一中間介質，對該第一清潔液進行超聲波振盪以清潔該物體；將該物體放置在一容納於一第二清潔槽中的第二清潔液中；並且經由一與該第二清潔槽接觸的第二中間 介質，對該第二清潔液進行超聲波振盪以清潔該物體。該第一清潔液中的聲速和該第一中間介質中的聲速具有一第一差異，並且該第二清潔液中的聲速和該第二中間介質中的聲速具有一第二差異，並且該第一差異和該第二差異係彼此不同。

需要一單連接槽容納中間介質，而該中間介質的條件不需根據情況改變。更確切地說，第一中間介質和第二中間介質的各自條件可以是固定的，該物體可因此被連續地清潔。這使得清潔能以更高效率和因此更少花費的方法來完成。

因此，本發明可以提供一種允許一待清潔物體不具有一未直接暴露於超聲波區域的清潔裝置、儀器和方法。

1‧‧‧清潔裝置

2‧‧‧清潔槽

3‧‧‧連接槽

4‧‧‧清潔液

5‧‧‧中間介質

6‧‧‧超聲波產生單元

7‧‧‧變更單元

10‧‧‧基材

11‧‧‧容納元件

12‧‧‧區域

13、15、16、20、32、33、47、48‧‧‧箭頭

17‧‧‧加熱器

18、19‧‧‧管

21‧‧‧控制單元

27、28‧‧‧自動閥

41-43‧‧‧清潔單元

46‧‧‧底部表面

49‧‧‧垂線

100‧‧‧清潔儀器

第1圖表示根據本發明清潔裝置的概念示意圖。

第2圖是根據本發明清潔裝置的第一具體實施態樣的截面示意圖。

第3圖是用於說明根據本發明之一清潔方法的流程圖。

第4圖是用於說明第3圖清潔過程的流程圖。

第5圖是用於說明第4圖中的步驟S23的示例流程圖。

第6圖是用於說明第4圖中的步驟S23的另一示例流程圖。

第7圖是示出第2圖所示的清潔裝置的示例性改變的截面示意圖。

第8圖是示出根據本發明清潔裝置的第二具體實施態樣的截面示意圖。

第9圖是用於說明使用第8圖所示清潔裝置的清潔過程的流程圖。

第10圖是示出根據本發明清潔儀器的截面示意圖。

第11圖是用於說明應用第10圖所示清潔儀器的清潔過程的流程圖。

第12圖是用於研究本發明中超聲波折射角的示意圖。

第13圖是示出一計算本發明中超聲波折射角的示例的示意圖。

第14圖是示出另一計算本發明中超聲波折射角的示例的示意圖。

下面將參考附圖來描述本發明的具體實施態樣。在附圖中，相同或相應的部件被相同地標記，並且將不被重複描述。

第一具體實施態樣

將參考第1圖來描述本發明清潔裝置的基本構造。如第1圖所示，本發明提供一種清潔裝置1，包括：一清潔槽2、一連接槽3、一超聲波產生單元6和一變更單元7。清潔槽2容納一用於清潔作為待清潔物體的基材10的清潔液4。連接槽3容納一中間介質5，且清潔槽2具有一與中間介質5接觸的部分(側壁的一部分和底部)。清潔槽2的底部相對於連接槽3的底部傾斜。超聲波產生單元6被設置在連接槽3處，並且經由中間介質5對清潔液4進行超聲波振盪。超聲波產生單元6連接並且由此固定到連接槽3的底壁。變更單元7變更清潔液4與中間介質5之間的聲速差異。變更單元7可以被連接到連接槽3和清潔槽2中的一者或二者。可以用任何方法來變更在聲速上的差異，可以透過例如變更中間介質5的溫度或 變更清潔液4的溫度，或變更中間介質的組成來完成。變更單元7具有一特別的構造，如將在下面以示例方式描述的那樣。

如此構成的清潔裝置1以可以變更清潔液4與中間介質5之間的聲速差異，以變更所施加以用於折射超聲波的條件，該超聲波係發射自位於清潔槽2和連接槽3的邊界處(更具體言之，被容納在清潔槽2中的清潔液4和與清潔槽2底部接觸的中間介質5邊界部分)的超聲波產生單元6。因此，從超聲波產生單元6以箭頭15的方向輸出的超聲波在該邊界部分處折射，以使超聲波的方向可以從箭頭15的方向變更為箭頭16的方向，並且因此以後者方向行進穿過清潔槽2。

如果被保持在清洗液4中的待清洗物體或基板10被暴露給沿著箭頭15行進的超聲波，則基板10具有被用於保持基板10的保持元件11或類似物遮蔽的區域12(即，未直接暴露給超聲波的部分)。變更所施加的用於在邊界部分折射超聲波的條件，以將超聲波的方向從箭頭15變更為箭頭16，以便在後者方向上行進穿過清洗液4，這能夠將這樣的被遮蔽的區域12最小化到可以大體上可忽略的水準。

現在將參考第2圖描述清潔裝置1的特殊示例性構造。第2圖所示的清潔裝置1基本上具有與第1圖清潔裝置1類似的構造，除了前者具有如第1圖所示的變更單元7實施作為一加熱器17，該加熱器17經由管18連接到連接槽3來作為溫度調整單元。加熱器17係經由管19連接到中間介質5的一來源(例如，一具有中間介質5儲存在其中的槽)。如箭頭13所示，中間介質5係經由管19、加熱器17和管18供應到連接槽3。加熱器17可以加熱中間介質5以 提高中間介質5的溫度，並且因此將其供應到連接槽3。連接槽3接收中間介質5，如箭頭20所示，該中間介質5從連接槽3的上部溢流到連接槽3的外部。

變更單元7(見第1圖)包括加熱器17，該加熱器是一作為一溫度調整單元以變更中間介質5的溫度的加熱元件，如第2圖所示，該變更單元允許中間介質5的溫度被調整，而不變更中間介質5的組成等。因為中間介質5中的聲速隨著中間介質5的溫度而變化，因此控制中間介質5的溫度使得中間介質5中的聲速能被控制。這允許該裝置具有一相對簡單的構造來變更一所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界部分處折射超聲波的條件。因此，可以以更低成本製造清潔裝置1。須注意的是，中間介質5的溫度，可以由一冷卻設備代替加熱器17來控制。

現在將參考第3圖至第6圖來描述使用第2圖所示清潔裝置1的本發明清潔方法。參考第3圖，本發明清潔方法首先提供一準備過程(S10)。在該過程(S10)中，清潔液4和中間介質5如預定的那樣被引入到清潔裝置1的清潔槽2和連接槽3之中。另外，還準備一待清潔物體或基材10。隨後，執行第3圖所示的一清潔過程(S20)。具體言之，係透過第4圖所示的步驟來執行該過程(S20)。參考第4圖，在該過程(S20)中，執行一步驟(S21)以將一基材浸入清潔液中，如將該物體放置在容納於清潔槽2的清潔液4中的步驟。在該步驟(S21)中，如第2圖所示，待清潔物體或基材10被放置在清潔液4中。基材10由設置在清潔槽2中的容納元件11所支撐。

隨後，如第4圖所示，開始施加超聲波(步驟S22)。 在該步驟中，超聲波產生單元6產生超聲波，且清潔液4經由中間介質5暴露到該超聲波下。此超聲波暴露開始了清潔基材10。

隨後，隨著時間改變供應至連接槽的液體(或中間介質5)的溫度(S23)。更具體言之，如第5圖所示，第一溫度的中間介質5被供應至連接槽3以施加一第一條件來執行清潔步驟(S231)。可以透過操作加熱器17來加熱中間介質5以將中間介質5設置在該第一溫度處，或者不操作加熱器17，可以將具有一初始溫度的中間介質5供應至連接槽3。在清潔液4中，超聲波可以在例如第2圖所示的箭頭15所指示的方向上行進。須注意的是，超聲波產生單元6可以產生例如具有1兆赫茲(MHz)頻率和2.5瓦/平方公分瓦特密度的超聲波。

隨後，如第5圖所示，在步驟S23中，施加一第二條件來執行清潔步驟(步驟S232)。在該情況下，加熱器17加熱中間介質5以將中間介質5的溫度從該第一溫度變更到一不同的第二溫度。因此，變更中間介質5的溫度改變了施加用來在清潔槽2底部處折射超聲波的條件，並且相應地，在清潔液4中，超聲波以與不同於步驟S231中的超聲波行進方向行進。例如，在步驟S232中，超聲波可以沿著第2圖中所指示的箭頭16行進穿過清潔液4。

變更供應到連接槽3的中間介質5的溫度的加熱器17允許超聲波得以一變更的方向行進穿過清潔液4，並且因此可以減小會被容納元件11遮蔽並且因此未直接暴露於超聲波的區域12的大小。步驟S231和步驟S232可各執行例如2分鐘的時間。另外，中間介質5可以是水(純淨水)，並且第一溫度可以是例如攝氏25度，而第二溫度可以是例如攝氏80度。須注意的是，第一溫度和第二 溫度可以被設置為在例如攝氏25度至攝氏80度範圍之間的任意值。

隨後，如第4圖所示，結束施加超聲波(步驟S24)。具體言之，在該步驟(S24)中，超聲波產生單元6停止產生超聲波。例如當超聲波暴露時間已經達到預定的規定期間時，可以結束超聲波的施加(或停止暴露於超聲波)。

隨後，移除基材(步驟S25)。在該步驟中，從清潔槽2移除已經被清潔的基材10。基材10可因此被清潔。

須注意的是，儘管如第5圖所示，可以在清潔時執行第4圖步驟S23以執行第一條件和第二條件各一次，但是如第6圖所示，該步驟可以替代地執行，以多於一次反覆地輪流執行第一條件下的清潔步驟(S231)和第二條件下的清潔步驟(S232)。更具體言之，如第6圖所示，執行第一條件下的清潔步驟(S231)和第二條件下的清潔步驟(S232)，並且隨後執行一步驟(S233)以確定步驟S231、S232是否已被執行了預定的次數。如果尚未執行預定的次數(S233處「否」)，則再次執行步驟S231、S232。可以根據規定循環地(例如，每次2分鐘)執行步驟S231、S232。如果步驟S231、S232已經被執行了預定的次數(S233處「是」)，則結束第6圖的過程並且執行隨後的步驟。以多於一次重複第一條件下的清潔步驟和第二條件下的清潔步驟確保基材10被更好地清潔。

現在將參考第7圖來描述第2圖清潔裝置1的示例性變化。第7圖的清潔裝置1在結構上基本類似於第2圖的清潔裝置1，除了前者具有一對應於變更單元7(參見第1圖)被不同構造的部分，即加熱器17被替換為一經由管18連接到連接槽3，並且能夠 改變中間介質5流速的自動閥27。控制單元21係被連接到自動閥27。控制單元21可以控制自動閥27的閥位置。流速調整單元或自動閥27係經由管19連接到一供應作為中間介質5的脫氣水(degassed water)的單元。須注意的是，脫氣水是具有一被降低到2ppm或更小的溶解氣體濃度的水。

眾所周知，當脫氣水被暴露於超聲波時，脫氣水的溫度迅速上升。改變被供應到連接槽3中的中間介質5(或脫氣水)的量的自動閥27和控制單元21允許脫氣水被保留在連接槽3中(即，被暴露於超聲波)持續一變化的時間，且因此控制溫度。中間介質5或脫氣水的溫度變化使得中間介質5中的聲速能被控制，類似於第2圖的清潔裝置1所實現的。這使得該裝置具有一相對簡單的構造以變更所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界部分處折射超聲波的條件。

當使用第7圖的清潔裝置1來執行清潔方法時，該清潔方法基本上類似於第3圖至第6圖的清潔方法。可注意的是，在第4圖步驟S23中，中間介質5的溫度隨著時間而變化，且經由第7圖的自動閥27以使中間介質5(例如脫氣水)具有變化的流速。例如，在控制自動閥27以允許脫氣水以5公升/分鐘的量持續一分鐘地被引入到連接槽3中的情況下執行第一條件下的清潔步驟(S231)。相比之下，第二條件下的清潔步驟(S232)係在控制自動閥27以使引入到連接槽3中的脫氣水的量為零的情況下執行。這允許暴露於超聲波的脫氣水被加熱到一攝氏約80度的最大值。這與第3圖至第6圖的清潔方法一樣有效。

第二具體實施態樣

參考第8圖，本發明提供清潔裝置1的一第二具體實施態樣，如以下所述。第8圖的清潔裝置1基本上具有類似於第2圖清潔裝置1的構造，除了前者具有一對應於變更單元7(參見第1圖)被不同構造的部分。具體言之，第8圖的清潔裝置1設置有兩個系統的管，該兩個系統分別將中間介質供應到連接槽3。在一個系統中，連接到連接槽3的管18被連接到自動閥27，自動閥27經由管19連接到水供應源(例如一水槽)。如箭頭32所示，透過管19向自動閥27供應水。此外，在另一系統中，連接到連接槽3的管18具有一連接到其上的自動閥28。此外，自動閥28經由管19連接到乙醇供應源(例如一乙醇槽)。如箭頭33所示，透過管19向自動閥28供應乙醇。

自動閥27和自動閥28被電連接到控制單元21，並且可回應於從控制單元21發出的控制信號操作，以調整其閥位置。這些系統分別允許水和乙醇以預定的流速供應到連接槽3，且分別允許連接槽3容納一具有一根據期望調整組成(更具體言之，一水/乙醇的比值)的中間介質5。因此被變更組成的中間介質5允許其中的聲速被改變。因此，可獲得與第2圖清潔裝置1的效果近似的效果。例如，可以控制自動閥27和自動閥28以允許在僅將水供應到連接槽3的情況下執行第一條件下的清潔步驟(S231)，以及在僅將乙醇供應到連接槽3的情況下執行第二條件下的清潔步驟(S232)。可以根據規定來循環地(如每次2分鐘)執行步驟S231和S232，這允許連接槽3容納一具有連續地和週期地變化組成的中間介質5。

可注意的是，儘管本文系統透過示例的方式供給水 和乙醇的介質，但是這些系統可以供給分別允許不同聲速的(即組成不同的)任意介質。

下面將參考第9圖描述使用第8圖清潔裝置的清潔方法。使用第8圖清潔裝置1的清潔方法基本上類似於第3圖至第6圖的清潔方法。然而，前者與後者的不同之處在於，針對第3圖的清潔過程S20，執行第9圖所示的過程而不是第4圖的過程。在此，第9圖的過程基本上類似於第4圖的過程。即，與第4圖過程一樣，第9圖的過程包括將基材浸入清潔液的步驟(S21)和開始施加超聲波的步驟(S22)。然後，在第9圖的過程中，第4圖的步驟S23被替換為隨時間改變被供應到連接槽的液體(或中間介質5)的組成(S26)。

更具體言之，具有一第一組成的中間介質5被供應到連接槽3，以施加一第一條件來執行清潔步驟(S231)，如第5圖所示。為了允許中間介質5具有第一組成，自動閥27和28被控制單元21控制以分別具有規定的閥位置，以提供具有一第一比值的水和乙醇的中間介質5。這時，清潔液4可以使超聲波以例如第2圖所示箭頭15所指方向穿過。

隨後，在步驟S26中，施加一第二條件以執行清潔步驟(S232)，如第5圖所示。此時，自動閥27和自動閥28的閥程被調整為不同於第一條件下清潔步驟(S231)中的那些閥程，即以使連接槽3中的中間介質5中的水/乙醇的比值被改變，並且因此被從第一比值調整為一不同的第二比值。這將中間介質5的組成從第一組成改變為一不同的第二組成。因此，對中間介質5組成的改變，改變了一所施加用於在清潔槽2底部處折射超聲波的條件，並 且相應地，清潔液4允許超聲波以不同於步驟S231中行進的超聲波方向行進穿過該清潔液4。例如，在步驟S232中，超聲波可以沿著第2圖所示箭頭16行進穿過清潔液4。

操作以變更被供應到連接槽3的中間介質5的組成的控制單元21和自動閥27、28允許超聲波以變更的方向行進穿過清潔液4，並且因此可以減小被容納元件11遮蔽並且因此未直接暴露於超聲波的區域12的大小。

隨後，如於第4圖的過程所完成者，終止施加超聲波(步驟S24)並且移除基材(步驟S25)。第8圖的清潔裝置1可以因此被用於清潔基材10。

第三具體實施態樣

參考第10圖，本發明的第三具體實施態樣提供了如以下描述的清潔儀器100。如第10圖所示，清潔儀器100包括三個清潔單元41至43和一基材轉移元件(未示出)。清潔單元42和清潔單元43在構造上基本上類似於第1圖的清潔裝置1，並且包括連接到連接槽3的變更單元7。變更單元7可以具有與第2圖、第7圖和第8圖所示清潔裝置1的變更單元對應的構造。清潔單元41還具有基本上類似於第1圖清潔裝置1的構造，除了前者不包括變更單元7。相應地，在清潔單元41中，超聲波以如由箭頭15指示的固定方向行進穿過清潔槽2。

相比之下，清潔單元42和清潔單元43設置有變更單元7，並且因此允許超聲波的方向被從箭頭15的方向變更為箭頭16的方向，並且因此以後者的方向行進穿過清潔槽2。另外，第10圖清潔儀器100允許清潔單元42和清潔單元43各具有如由變更單元7 改變的在清潔液4和中間介質5之間的不同聲速差異。這允許清潔單元42和清潔單元43提供於清潔槽2底部處分別折射到不同程度的超聲波，並且該超聲波因此分別以彼此不同的方向(沿著箭頭16)行進穿過清潔槽2。因此，由多個清潔單元41、42、43依序清潔的基材10可以實質上不具有被容納元件11遮蔽且因此未直接暴露於超聲波的區域12。此外，在清潔單元42和清潔單元43中，在清潔液4與中間介質5之間聲速差異是不同的，該不同的差異由變更單元7設置在一確定值，因此清潔單元42和清潔單元43不再需要一如上所述用於根據情況需要改變聲速差異的操作，並且基材10可以因此被快速清潔。例如，清潔單元41、42、43的清潔液4和清潔單元41的中間介質5均可以是攝氏25度的水(純淨水)，並且清潔單元42的中間介質5可以是攝氏50度的水，並且清潔單元43的中間介質5可以是攝氏80度的水。或者，清潔單元41、42、43的清潔液4和清潔單元41的中間介質5均可以是攝氏25度的水(純淨水)，並且清潔單元42的中間介質5可以是具有乙醇占50%體積比的水溶液，並且清潔單元43的中間介質5可以是乙醇液體(乙醇占100%的比例)。

下面將參考第11圖來描述使用第10圖清潔儀器100的清潔方法。如第11圖所示，使用第10圖清潔儀器100的該清潔方法基本上類似於第3圖的清潔方法，除了第3圖的清潔過程S20具體不同於第4圖的過程之外。即，如以下方法實現使用第10圖清潔儀器100的清潔方法：在每個清潔槽2處依序地，先將基材10放置在清潔單元41中，然後放置在清潔單元42中，然後放置在清潔單元43中，因此該基材10係在每個清潔單元41、42、43中被依序地清 潔。

即，透過首先將基材10放置在清潔單元41的清潔槽2中來執行第11圖中將基材浸入清潔槽中的步驟S21。隨後，如第11圖所示，開始施加超聲波(步驟S22)。在該步驟S22中，中間介質5被供應給清潔單元41的連接槽3，同時超聲波產生單元6產生超聲波。因此，清潔槽2的清潔液4接收超聲波，並且清潔單元41以超聲波方式清潔基材10。須注意的是，清潔單元41未設置有變更單元7，並且相應地，超聲波係沿著箭頭15行進穿過清潔槽2。相應地，如第10圖所示，清潔單元41係在容納元件引起被遮蔽的區域12的情況下執行清潔。

清潔單元41連續地提供清潔持續一預定的時間，隨後，如第11圖所示，終止施加超聲波(步驟S24)，該步驟S24類似於第4圖過程中的步驟S24。然後，移除該基材(步驟S25)。在步驟S25中，基材轉移元件(未示出)將基材10從清潔單元41的清潔槽2中移除。

然後，如第11圖所示，確定清潔過程是否完成(步驟S27)。在步驟S27中，確定清潔單元41、42、43是否均已清潔完基材10。這可以例如透過使用位置感測器檢測基材轉移元件(或基材10)是否位於執行最後清潔的清潔單元43之上(即，基材10是否已經被從最後的清潔單元43中移除)來確定。

如果在步驟S27中確定清潔過程未完成(「否」)，則該基材被移動到下一個清潔槽之上(步驟S28)。具體言之，基材轉移元件將基材10移動到下個清潔單元(例如清潔單元42)的清潔槽2之上。然後，在下個清潔單元中執行步驟S21至S25。在所有 清潔單元已經以這種方式清潔完基材10之後，在步驟S27中確定清潔過程已經完成(「是」)。由此完成該清潔過程。

如上所述，清潔單元41、42、43各具有一所施加用於在清潔槽2底部處折射超聲波的不同條件，因此使超聲波以不同的方向行進穿過清潔槽2。因此，由清潔單元41、42、43依序地清潔基材10的表面可以被大體上清潔完，而不具有未直接暴露於超聲波的區域(或被遮蔽的區域12)。

在下文中，將枚舉本發明的特徵構造，儘管其中的一些與上述的具體實施態樣重複。

本發明提供如第1圖所示的，包括清潔槽2、連接槽3、超聲波產生單元6和變更單元7的清潔裝置1。清潔槽2容納用於清潔作為待清潔物體的基材10的清潔液4。連接槽3容納中間介質5，並且清潔槽2具有一與中間介質5接觸的部分。超聲波產生單元6被設置在連接槽3處，並且經由中間介質5超聲波振盪清潔液4。變更單元7變更清潔液4和中間介質5之間的聲速差異。

這可以變更所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界處折射超聲波的條件。這允許超聲波以變更的方向行進穿過清潔槽2，並且由此可以減小被容納在清潔液4中的物體(或基材10)被容納該物體的容納元件11遮蔽的區域12(即，未直接暴露於超聲波的區域)。

在清潔裝置1中，如第2圖所示，變更單元7可以包括一用於改變中間介質5的溫度的溫度調整單元(例如第2圖的加熱器17或第7圖的自動閥27)。調整中間介質5的溫度允許在不改變中間介質5的組成等的情況下控制中間介質5中的聲速，並且該裝置 可以具有一相對簡單的構造來變更一所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界部分處折射超聲波的條件。因此，可以以更低的成本製造清潔裝置1。

在清潔裝置1中，溫度調整單元可以具有作為一加熱元件的加熱器17，以加熱中間介質5。可以調整中間介質5的溫度的加熱器17允許在不變更中間介質5的組成等的情況下控制中間介質5中的聲速。這允許該裝置具有一相對簡單的構造來變更所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界部分折射超聲波的條件。因此，可以以更低的成本製造清潔裝置1。

在清潔裝置1中，如第7圖所示，中間介質5可以是脫氣水，且溫度調整單元可以具有一流速調整單元(或自動閥27)來調整供應給連接槽3的脫氣水的量。當脫氣水被暴露於超聲波時，其溫度上升，並且中間介質5可以因此在其組成不變化的情況下被調整溫度。控制中間介質5的溫度允許中間介質5中的聲速被控制，並且該裝置可以具有一相對簡單的構造來變更所施加用於在清潔槽2和連接槽3邊界部分處折射超聲波的條件。因此，可以以更低的成本製造清潔裝置1。

在清潔裝置1中，如第8圖所示，變更單元7可以包括一用於變更中間介質5的組成的組成調整單元(例如第8圖所示的自動閥27和自動閥28)。在該情況下，在清潔槽2和連接槽3可以具有如常規般的內部構造的同時，可以變更中間介質5的組成(例如，可以變更被引入連接槽3中作為中間介質5的液體的組成，以具有變更後的混合比例等)來控制其中的聲速，且該裝置可以省掉如加熱元件之類的設備，該加熱元件例如是第2圖所示的加熱器 17。相應地，清潔槽2或連接槽3的構造本身並不複雜，並且可以相應地較低費用地製造清潔裝置1。

本發明提供了清潔儀器100，該清潔儀器100配置有多個清潔單元41、42、43，以利用清潔液4清潔作為待清潔物體的基材10，並且清潔單元41、42、43是如上所述的清潔裝置1。單個清潔單元41、42、43具有不依情況需要而改變條件的中間介質5。相反地，清潔單元41、42、43各可以具有各自不同的設置和固定的清潔條件。然後，例如首先在清潔單元41中清潔基材10，然後依序地在清潔單元42中，然後在清潔單元43中，因此連續地清潔基材10。這允許更有效率的清潔和因此更小成本的清潔過程。此外，均具有本發明清潔裝置1的構造(或變更單元7)的清潔單元41、42、43允許清潔條件被詳細地設置並且允許清潔被進一步更有效地完成。

本發明提供清潔儀器100，如第10圖所示，該清潔儀器100配置有多個清潔單元41、42、43以利用清潔液4清潔作為待清潔物體的基材10，並且該多個清潔單元41、42、43中的至少一者(在第10圖中，兩個清潔單元42和43)是上述的清潔裝置1。具有本發明清潔裝置1的構造的至少一個清潔單元42、43可以具有一被設置為與另一個清潔單元41不同的(所施加用於在清潔槽2和中間介質5邊界處折射超聲波的)條件。這允許清潔單元41、42、43依序地清潔基材10，而使基材10的表面不具有一被遮蔽且因此未直接暴露於超聲波的大區域的區域12。

如第4圖所示，本發明提供了一種清潔方法，該方法包括以下步驟：將作為待清潔物體的基材10放置在容納於清潔槽2 中的清潔液4中(參見第1圖)(第4圖S21)；以及經由與清潔槽2接觸的中間介質5(參見第1圖)對清潔液4進行超聲波振盪來清潔該物體(或基材10)(第4圖步驟S22至S24)。進行超聲波振盪的步驟包括以下步驟：在清潔液4中的聲速和中間介質5中的聲速具有一第一差異的情況下對清潔液進行超聲波振盪(第5圖或第6圖步驟S231)；以及在清潔液4中的聲速和中間介質5中的聲速具有一不同於第一差異的第二差異的情況下對清潔液4進行超聲波振盪(第5圖或第6圖步驟S232)。第一差異和不同的第二差異可以針對每個清潔步驟改變施加用於在清潔槽2和中間介質5邊界處折射超聲波的條件。因此，被容納在清潔液4中的待清潔物體(如基材10)並不具有被遮蔽的區域12，該被遮蔽的區域12具有另歸因於容納元件11的大區域(即，未直接暴露於超聲波的區域)。

在進行超聲波振盪的步驟中，中間介質5的溫度可以被變更以將清潔液4和中間介質5之間聲速的第一差異改變為第二差異，如在第4圖步驟S23中所介紹。調整中間介質5的溫度允許在不改變中間介質5的組成等的情況下，控制中間介質5中的聲速。這允許利用簡單構造的且因此降低清潔成本的較低成本的清潔裝置1來執行該清潔方法。須注意的是，可以變更清潔液4的溫度以將第一差異改變為第二差異。

在進行超聲波振盪的步驟中，加熱元件或加熱器17(參見第2圖)可以用於變更中間介質5的溫度，以將第一差異改變為第二差異。調整中間介質5的溫度允許在不變更中間介質5的組成等的情況下控制聲速。這允許利用簡單構造的且因此降低清潔成本的較小成本的清潔裝置1來執行該清潔方法。

在上述清潔方法中，如已經參考第7圖描述般，中間介質5可以是脫氣水，並且在進行超聲波振盪的步驟中，可以改變與清潔槽2接觸的脫氣水(中間介質5)的保留時間(retention time)來變更脫氣水的溫度，以將清潔液4和中間介質5聲速之間的第一差異改變為第二差異。因為被暴露到超聲波下的脫氣水的溫度上升，所以簡單地控制中間介質5(或脫氣水)的流速允許在不變更中間介質5的組成的情況下控制中間介質5的溫度。這可以轉而控制中間介質5中的聲速，並且可以在基本上不變更常規清潔裝置1的構造的情況下執行該清潔方法。這可以防止該清潔方法的成本增加。

在超聲波振盪的步驟中，可以變更中間介質5的組成以將清潔液4和中間介質5聲速之間的第一差異改變為第二差異，如在使用第8圖的清潔裝置1時實現的那樣。在該情況下，在清潔裝置1可以配置有具常規內部構造的清潔槽2、連接槽3等的同時，可以改變所輸送的中間介質5的組成(即，可以改變作為中間介質5引入的液體的組成，或使其具有改變的混合比例等)來控制其中的聲速，並且可以省掉第2圖的加熱器17或類似的加熱元件。清潔槽2和連接槽3等本身因此在構造上並不複雜。

進行超聲波振盪的步驟可以進一步包括一或多個在清潔液4中的聲速和中間介質5中的聲速具有與第一差異和第二差異不同的情況下，對清潔液4進行超聲波振盪的步驟，如在使用第10圖的清潔儀器100時實現的那樣。在該情況下，設置三種或多種所施加用於在清潔槽2和中間介質5接觸介面處折射超聲波的條件，可以更有效地減小待清潔物體或基材10中未直接暴露於超聲 波的區域(即被遮蔽的區域12)，這確保了基材10被清潔。

本發明提供一種清潔方法，包括以下步驟：將一待清潔物體(基材10)放置在一容納於一第一清潔槽(例如第10圖的清潔單元42的清潔槽2)中的第一清潔液4中(第11圖步驟S21)；經由與第一清潔槽接觸的第一中間介質(第10圖的清潔單元42的中間介質5)對第一清潔液進行超聲波振盪來清潔該物體(第11圖步驟S22至S24)；將該物體(基材10)放置在一容納於一第二清潔槽(例如第10圖的清潔單元43的清潔槽2)中的第二清潔液4中(第11圖步驟S28之後執行的第11圖步驟S21)；以及經由一與第二清潔槽接觸的第二中間介質(第10圖清潔單元43的中間介質5)對第二清潔液進行超聲波振盪來清潔該物體(第11圖步驟S22至S24)。第一清潔液中的聲速和第一中間介質中的聲速之間的第一差異(例如，一施加到清潔單元42以折射超聲波的條件)，與第二清潔液中的聲速和第二中間介質中的聲速之間的第二差異(例如，施加到清潔單元43以折射超聲波的條件)係彼此不同。

與第2圖的清潔裝置1相比，需要單個連接槽3容納中間介質5，且不依情況來改變中間介質的條件。確切地說，第一中間介質和第二中間介質的各自條件可以被固定，並且基材10可以因此被連續地清潔。這允許基材10被以更有效率和因此更小成本的方法來清潔。

如果利用具有清潔單元42和43、由第2圖或第7圖清潔裝置1實施的第10圖的清潔儀器100來執行上述清潔方法，則第一中間介質(例如清潔單元42的中間介質5)和第二中間介質(例如清潔單元43的中間介質5)中至少一者的溫度可以被調整，以相 異地設定第一差異和第二差異。改變第一中間介質或第二中間介質的溫度可以轉而改變中間介質中的聲速，並且因此改變清潔槽2和中間介質5接觸介面處(即，在清潔槽2底部表面處)的超聲波折射角度。這允許在不改變中間介質5的組成等的情況下變更中間介質5中的聲速。因此，可以利用相對簡單構造的且因此具降低清潔成本的更小成本的清潔儀器100來執行該清潔方法。

如果利用第10圖的清潔儀器100執行上述清潔方法，以致清潔單元42和清潔單元43中的一者由第2圖的清潔裝置1實施，則第一中間介質和第二中間介質中的至少一者的溫度可以由具有加熱元件(加熱器17)的變更單元7調整。調整中間介質5的溫度允許在不改變中間介質5的組成等的情況下控制中間介質5中的聲速，並且可以利用相對簡單構造的且因此具降低清潔成本的更小成本的清潔儀器100來執行該清潔方法。

如果利用具有由第7圖清潔裝置1實施的清潔單元42的第10圖清潔儀器100來執行上述清潔方法，則第一中間介質(清潔單元42的中間介質5)可以是脫氣水，並且可以改變與第一清潔槽2接觸的第一中間介質5的保留時間，以將第一中間介質5的溫度設定為與第二中間介質(清潔單元43的中間介質5)的溫度不同。因為暴露到超聲波下的脫氣水的溫度上升，所以簡單地控制中間介質5的流速允許在不變更中間介質5的組成的情況下控制中間介質5的溫度。這轉而可以控制中間介質5中的聲速，並且可以在實質上不變更常規清潔儀器100的構造的情況下執行該清潔方法。這可以防止清潔方法的成本增加。

如果利用第10圖的清潔儀器100執行上述清潔方 法，以致清潔單元42和清潔單元43中的至少一者由第8圖的清潔裝置1實施，則第一中間介質和第二中間介質可以具有互不相同的組成，以使第一清潔液中的聲速和第一中間介質中的聲速之間的第一差異，與第二清潔液中的聲速和第二中間介質中的聲速之間的第二差異可以彼此不同。在該情況下，在可以利用具有常規內部構造的清潔槽2等執行該清潔方法的同時，可以改變所輸送的中間介質5的組成(例如，可以改變被作為中間介質5引入的液體的組成，或使其具有改變的混合比例等)來控制其中的聲速，並且清潔儀器100可以因此省掉加熱元件等。因此，清潔儀器100不具有構造複雜的清潔槽2等。

實施例

已經針對在清潔槽2底部處之超聲波折射的令人滿意的角度作了研究，如下文參考第12圖所描述。

參考第12圖，在此，為了示例性目的，直徑300毫米的基材10由一寬度(W)的容納元件11容納。為了示例性目的，容納元件11遮蔽了具有250毫米長度(D)的部分，並且容納元件11具有4毫米的寬度。如果沿著箭頭15行進的超聲波被折射0.9度的角度θ，則基材10被容納元件11遮蔽並且因此未直接暴露於超聲波的區域(即，第1圖所示的被遮蔽區域12)可能大約被減半。相應地，超聲波折射角θ的目標值可以設定為例如1度。須注意的是，如果折射角θ被設定為具有大於1度的值，則被容納元件11遮蔽的區域可以被進一步減小。

然後，已經針對第2圖清潔裝置1中的超聲波折射角度做了研究。下文將參考第13圖描述該研究的結果。

如第13圖所示，第2圖的清潔裝置1具有發射超聲波的超聲波產生單元6(參見第2圖)，該超聲波轉而沿著箭頭47行進，並且為了示例性目的，在清潔槽上在底部表面46處以被表示為θ1的角度入射，並且以被表示為θ2的角度從其處射出。可注意的是，入射角θ1是由相對清潔槽底部表面46的垂線49與箭頭47(入射超聲波行進的方向)形成的角度。另外，出射角θ2是由相對清潔槽底部表面46的垂線49與箭頭48(出射超聲波行進的方向)形成的角度。可注意的是，箭頭47對應於垂直方向，並且相應地，入射角θ1等於清潔槽底部表面46相對於水平方向的傾角。

在此，為了示例性目的，清潔槽包含具有攝氏25度溫度的純淨水清潔液4(參見第2圖)，並且連接槽3(參見第2圖)包含具有攝氏80度溫度的純淨水中間介質5(參見第2圖)。在該情況下，清潔液4允許其中大約1495公尺/秒的聲速，並且中間介質5允許其中大約1573公尺/秒的聲速。在這樣的條件下，入射角θ1在5度到60度之間變化(即，清潔槽底部表面46以變化的角度傾斜)，並且計算出射角θ2。結果如表1所示。

表1顯示入射角θ1(在清潔槽底部表面上的入射角，如果超聲波以垂直方向行進，則該入射角等於清潔槽底部表面的傾角)、出射角θ2和角度變化。須注意的是，係根據出射角減去入射角來計算角度變化。如從表1可以看出，對於20度或更大的入射角θ1，角度變化(或第12圖的折射角θ)是1度或更大。相應地，當使用如上條件的清潔液4和中間介質5時，20度或更大的入射角θ1(即，清潔槽2底部表面被傾斜一個角度)允許超聲波被以一夠大的角度折射。

然後，已經針對第8圖清潔裝置1中的超聲波折射角做了研究。將參考第14圖來描述該研究的結果。

如第14圖所示，第8圖的清潔裝置1與第2圖的清潔裝置1一樣，具有發射超聲波的超聲波產生單元6(參見第8圖)，該超聲波轉而沿著箭頭47行進，並且為了示例性目的，以被表示為θ1的角度在清潔槽上在底部表面46處入射，並且以被表示為θ2的角度從其出射。入射角θ1和出射角θ2等係如參考第13圖般定義。

在此，為了示例性目的，清潔槽包含具有攝氏25度溫度的純淨水清潔液4(參見第8圖)，且連接槽3(參見第8圖)包含具有攝氏25度溫度的乙醇中間介質5(參見第8圖)。在該情況下，清潔液4中允許大約是1495公尺/秒的聲速，並且中間介質5中允許大約是1144公尺/秒的聲速。在這樣的條件下，入射角θ1在5到45度之間變化(即，清潔槽底部表面46以變化的角度傾斜)，並且計算出射角θ2。結果如表2所示。

表2與表1一樣，顯示入射角θ1、出射角θ2和角度變化。須注意的是，與表1所示類似，係根據出射角減去入射角來計算角度變化。如從表2所示，對於5度或更大的入射角θ1，角度變化(或第12圖的折射角θ)是1.5度或更大。另外，如果入射角θ1是30度或更大，則角度變化是10度或更大。相應地，當使用如上條件的清潔液4和中間介質5時，5度或更大的入射角θ1(即，清潔槽2底部表面傾斜一個角度)允許超聲波被以一夠大的角度折射。

應該理解的是，本文公開的具體實施態樣和實施例在任何方面都是示例性的和非限制性的。本發明的範圍透過申請專利範圍界定，而不是由上述的說明限定，並且本發明的範圍旨 在包括在等同於申請專利範圍和意義內的任何改變的態樣。

產業利用性

本發明可以特別有利地應用於超聲波清潔裝置和方法。

1‧‧‧清潔裝置

2‧‧‧清潔槽

3‧‧‧連接槽

4‧‧‧清潔液

5‧‧‧中間介質

6‧‧‧超聲波產生單元

7‧‧‧變更單元

10‧‧‧基材

11‧‧‧容納元件

12‧‧‧區域

15‧‧‧箭頭

Claims (17)

1. 一種清潔裝置，包括：- 一清潔槽，容納一用於清潔待清潔物體的清潔液，- 一連接槽，容納一中間介質並且被佈置成使得該清潔槽具有與該中間介質接觸的部分；- 一超聲波產生單元，設置在該連接槽處，並且經由該中間介質對該清潔液進行超聲波振盪；以及- 一變更單元，變更該清潔液與該中間介質之間的聲速差異。
2. 根據請求項1的清潔裝置，其中，該變更單元包括一改變該中間介質溫度的溫度調整單元。
3. 根據請求項2的清潔裝置，其中，該溫度調整單元具有一加熱該中間介質的加熱元件。
4. 根據請求項2的清潔裝置，其中，該中間介質是脫氣水，並且該溫度調整單元具有一調整供應給該連接槽的脫氣水的量的流率調整單元。
5. 根據請求項1的清潔裝置，其中，該變更單元包括一變更該中間介質組成的組成調整單元。
6. 一種清潔儀器，配置有多個利用清潔液清潔待清潔物體的清潔單元，該多個清潔單元中的至少一個是根據請求項1至5項中的任一項的清潔裝置。
7. 一種清潔方法，包括以下步驟：- 將一待清潔物體放置在一容納於一清潔槽的清潔液中；以及- 經由一與該清潔槽接觸的中間介質對該清潔液進行超聲波振盪來清潔該物體，該進行超聲波振盪的步驟包括以下步驟：- 在該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速具有一第一差異的情況下對該清潔液進行超聲波振盪；以及 - 在該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速具有一不同於該第一差異的第二差異的情況下對該清潔液進行超聲波振盪。
8. 根據請求項7的清潔方法，其中，在該進行超聲波振盪的步驟中，變更該中間介質的溫度，以將該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速之間的該第一差異改變為該第二差異。
9. 根據請求項8的清潔方法，其中，在該進行超聲波振盪的步驟中，使用一加熱元件來變更該中間介質的溫度，以將該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速之間的該第一差異改變為該第二差異。
10. 根據請求項8的清潔方法，其中，該中間介質是脫氣水，並且在該進行超聲波振盪的步驟中，改變與該清潔槽接觸的該脫氣水的保留時間，以變更該脫氣水的溫度，從而將該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速之間的該第一差異改變為該第二差異。
11. 根據請求項7的清潔方法，其中，在該進行超聲波振盪的步驟中，變更該中間介質的組成，以將該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速之間的該第一差異改變為該第二差異。
12. 根據請求項11的清潔方法，其中，該進行超聲波振盪的步驟還包括一或多個在該清潔液中的聲速和該中間介質中的聲速具有不同於該第一差異和該第二差異的情況下，對該清潔液進行超聲波振盪的步驟。
13. 一種清潔方法，包括以下步驟：- 將一待清潔物體放置在一容納於一第一清潔槽中的第一清潔液中；- 經由一與該第一清潔槽接觸的第一中間介質，對該第一清潔液進行超聲波振盪來清潔該物體；- 將該物體放置在一容納於一第二清潔槽中的第二清潔液中；以及- 經由一與該第二清潔槽接觸的第二中間介質，對該第二 清潔液進行超聲波振盪來清潔該物體，該第一清潔液中的聲速和該第一中間介質中的聲速具有一第一差異，該第二清潔液中的聲速和該第二中間介質中的聲速具有一第二差異，該第一差異和該第二差異係彼此不同。
14. 根據請求項13的清潔方法，其中，調整該第一中間介質和該第二中間介質中的至少一者的溫度，以將該第一差異和該第二差異設定為不同。
15. 根據請求項14的清潔方法，其中透過一加熱元件來調整該第一中間介質和該第二中間介質中的至少一者的溫度。
16. 根據請求項14的清潔方法，其中，該第一中間介質是脫氣水，且係變更與該第一清潔槽接觸的該第一中間介質的保留時間，以將該第一中間介質的溫度設定為與該第二中間介質的溫度不同。
17. 根據請求項13的清潔方法，其中，該第一中間介質和該第二中間介質具有相互不同的組成，以使該第一清潔液中的聲速和該第一中間介質中的聲速之間的第一差異與該第二清潔液中的聲速和該第二中間介質中的聲速之間的第二差異係彼此不同。