(57)【要約】【課題】安価で素早く高度な洗浄性能を発揮することができる超音波洗浄装置を提供すること。【解決手段】超音波洗浄装置１は、洗浄液７００を用いて被洗浄物８００を超音波洗浄処理する洗浄処理部１００と、洗浄液７００に対して超音波振動を照射する振動子２００と、振動子２００を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を振動子２００に付与する発振器３００と、洗浄液７００に所望の濃度を有する気体４１０を溶解する気体溶解部４００と、振動子２００より発振される超音波振動（圧力変動）から音圧Ｐを測定する音圧測定部５６０と、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐを基に、気体溶解部４００によって洗浄液７００に溶解する気体４１０の濃度を制御する制御部６００とを有している。【選択図】      図１
2011183300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を用いて被洗浄物を超音波洗浄処理する洗浄処理部と、
前記洗浄液に対して超音波振動を照射する振動子と、
前記振動子を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を前記振動子に付与する発振器と、
前記洗浄液に所望の気体を溶解する気体溶解部と、
前記振動子より発振される超音波振動から音圧を測定する音圧測定部と、
前記音圧測定部によって測定された前記音圧を基に、前記気体溶解部によって前記洗浄液に溶解する前記気体の濃度を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ムラのない均一な洗浄が求められる、半導体ウエハー、ガラスマスク、液晶ガラス基板、ハードディスク等に対して、超音波振動を照射した水や薬液を用いて精密に洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば微細加工品には、半導体ウエハー、液晶用のガラス、液晶ガラス基板、ハードディスク等が挙げられる。このような微細加工品には、異物が付着していることがある。この異物は、例えば１μｍ未満の粒子等であり、汚れとなる。異物が微細加工品に付着していると、微細加工品の性能が大きく低下してしまう。そのため微細加工品は、このような異物を剥離する必要があり、剥離のために例えば高周波の超音波洗浄装置によって精密に超音波洗浄される必要が生じる。超音波洗浄装置は、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を伝わる超音波振動、あるいは、洗浄液と超音波振動との相乗効果により、異物を微細加工品から剥離し、超音波洗浄している。このような微細加工品は、超音波洗浄装置によって超音波洗浄される被洗浄物となる。
【０００３】
上述した超音波洗浄装置１を図９に示す。超音波洗浄装置１は、洗浄液７を用いて被洗浄物８を超音波洗浄処理する洗浄処理部１０と、洗浄液７に対して超音波振動を照射する振動子２と、振動子２を超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を振動子２に付与する発振器３と、洗浄液７に所望の濃度を有する気体４１を溶解する気体溶解部４と、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を測定する気体濃度測定部５と、これらを制御する制御部６とを有している。
【０００４】
洗浄処理部１０は、被洗浄物８を収容して洗浄液７を貯留する処理槽１１と、処理槽１１に貯留された洗浄液７に対して振動子２によって照射される超音波振動を伝播する伝播液１３を貯留する伝播槽１４とを有している。
【０００５】
被洗浄物８は、例えばシリコンウエハ等の半導体であり、自身とは異なる金属などの不純物を嫌い、金属からの汚染を嫌う。
【０００６】
振動子２は、振動面２ａにおいて発生した超音波振動を、伝播液１３を介して処理槽１１の底部１１ａに伝播させ、処理槽１１の底部１１ａを透過させて、処理槽１１内の洗浄液７に照射する。超音波振動を照射された洗浄液７は、超音波振動の物理的な作用によって、被洗浄物８に対して洗浄作用をもたらす。  
このとき、発振器３は、振動子２の超音波振動を制御する。
【０００７】
また気体溶解部４は、例えば図９に示すように、洗浄液７に予め溶解された気体４１を全て脱気する膜である気体脱気部４４１と、気体脱気部４４１によって気体を脱気された洗浄液７に、気体濃度測定部５の測定結果を基に、所望の濃度を有する気体４１を供給する気体供給部４２とを有している。
【０００８】
後述するように、超音波洗浄では、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度により洗浄性能が大きく変化する。そのため気体溶解部４（気体供給部４２）は、気体濃度測定部５が洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を測定した測定結果を基に、洗浄液７に対して所望の濃度の気体４１を溶解する。
【０００９】
なお超音波洗浄装置１は、クリーンルーム内で使用される。そのため気体脱気部４４１において、脱気された気体は、図示しない排出管によって、排気ガスとして外部へ排出される。  
また気体供給部４２は、気体４１を洗浄液７に供給するために、気体４１を充填する気体充填容器である。気体供給部４２は、気体濃度測定部５によって測定された気体４１の濃度に応じて、気体４１の供給量を調整する調整弁４２１と、調整弁４２１によって供給量を調整された気体４１を供給配管１１１における洗浄液７に溶解させる溶解膜４２２とを有している。  
気体溶解部４は、気体４１が溶解された洗浄液７を処理槽１１に送液する長い供給配管１１１を介して処理槽１１と接続している。
【００１０】
気体濃度測定部５は、例えば濃度センサや濃度計等であり、一般的に金属製である。気体濃度測定部５は、供給配管１１１を介して処理槽１１と接続しており、供給配管１１１において、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を測定する。
【００１１】
また図１０は、異物除去率（％）と気体４１の濃度（ｐｐｍ）との関係を示す図であり、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を変化させた時の異物除去率の変化を示している。  
異物除去率とは、被洗浄物８に予め付着している異物を被洗浄物８からどれだけ除去できたかを示す割合である。そのため異物除去率が高いほど、異物を多く除去できたことを示し、洗浄効果（洗浄性能）が高いことを示す。
【００１２】
図１０に示す異物除去率（％）と気体４１の濃度（ｐｐｍ）との関係は、以下のような条件化で算出されたものである。  
洗浄液７は、例えば純水である。気体４１は、例えば窒素ガスである。また被洗浄物８は、直径約２００ｍｍのシリコンウエハである。この被洗浄物８には、直径約０．１μｍの数千個の異物（汚れ）が付着している。発振器３は、０．３５Ｗ／ｃｍ２と一定の値で超音波出力する。振動子２は、約７３０ｋＨｚで超音波振動する。このとき発振器３における超音波出力と、振動子２における超音波振動とは、一定である。
【００１３】
図１０に示すように、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度が例えば５ｐｐｍ以下だと、洗浄効果（異物除去率）が低いことがわかる。また洗浄液７に溶解している気体４１の濃度が例えば５ｐｐｍ〜１０ｐｐｍだと洗浄効果（異物除去率）が大きく上昇することがわかる。
【００１４】
このように、超音波出力の値が０．３５Ｗ／ｃｍ２と一定でも、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度は洗浄効果（異物除去率）に大きな影響を及ぼしていることが分かる。つまり所望する洗浄性能を得るためには、超音波出力を管理すると共に、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を管理することが非常に重要なことが分かる。
【００１５】
例えば特許文献１には、共振周波数が振動板の全部位で一定に保たれるようにして、被洗浄物に対して常に均一な精密洗浄が行える超音波音洗浄装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２６８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
近年、異物の粒子形状は大小様々となり、異物の固着状態及び材質も様々となっている。これに対し、超音波洗浄装置１は高性能及び多様化し、被洗浄物８への洗浄精度は格段に向上している。  
しかしながらこれに伴い、被洗浄物８への洗浄むらや被洗浄物８への超音波洗浄によるダメージが顕著となっている。そのため、超音波洗浄装置１は、音圧むらのない振動子２や、どのような条件でも一定の超音波出力を発振するために出力フィードバック機能を備えた発振器３を有するなど、改善に当たっている。
【００１８】
また上述したように、超音波洗浄では、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度により洗浄性能が大きく変化する。そのため超音波洗浄装置１は、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を厳密に測定し、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度が常に所望の値となるように気体４１の濃度を制御している。
【００１９】
ここで注目すべきは、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度が所望の値となるように維持されているか、ということである。通常、気体溶解部４と気体濃度測定部５とは、設備の都合上、処理槽１１から離れた場所に設置されており、上述したように供給配管１１１を介して処理槽１１と接続している。そのためこの洗浄液７が気体溶解部４から供給配管１１１を通り処理槽１１に流れるまでに、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度が変化していることは十分考えられる。  
そのため、気体濃度測定部５は、処理槽１１に配設され、処理槽１１に貯留している洗浄液７から、洗浄液７に溶解している気体４１の濃度を直接測定すべきである。
【００２０】
しかしながら、被洗浄物８、特にシリコンウエハ等の半導体は、上述したように金属などの不純物を嫌い、金属からの汚染を嫌う。そのためこの点からして金属製の気体濃度測定部５を処理槽１１に直接配設することは困難である。これにより超音波洗浄装置１は気体４１の濃度が常に所望の値となるように制御することは困難となり、高度な洗浄性能を発揮できない虞が生じる。
【００２１】
また一般的に図９に示すような気体溶解部４と気体濃度測定部５とにおいて、洗浄液７への気体４１の供給及び溶解は時間がかかり、気体濃度測定部５は気体４１の濃度を素早く測定せず、測定は１５分程度と時間がかかる。
【００２２】
また気体４１が洗浄液７に溶解する時間は、洗浄液７や気体４１の量と圧力と温度とに起因する。そのため量と圧力と温度とを個別に測定する図示しない測定部が気体溶解部４に配設される必要がある。  
そのため気体溶解部４は、非常に複雑な構成となる。またこれら測定部は高額であり、これら測定部の維持管理も非常に手間と費用がかかる。
【００２３】
そのため本発明は、上記事情に鑑み、安価で素早く高度な洗浄性能を発揮することができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は目的を達成するために、洗浄液を用いて被洗浄物を超音波洗浄処理する洗浄処理部と、前記洗浄液に対して超音波振動を照射する振動子と、前記振動子を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を前記振動子に付与する発振器と、前記洗浄液に所望の気体を溶解する気体溶解部と、前記振動子より発振される超音波振動から音圧を測定する音圧測定部と、前記音圧測定部によって測定された前記音圧を基に、前記気体溶解部によって前記洗浄液に溶解する前記気体の濃度を制御する制御部とを具備することを特徴とする超音波洗浄装置を提供する。
【００２５】
また本発明は目的を達成するために、前記被洗浄物が超音波洗浄される前に、前記制御部は、前記振動子における超音波出力と、前記音圧測定部によって測定された前記音圧とを基に、前記音圧と前記超音波出力との関係を示す前記気体の濃度毎のＰＩテーブルを作成することを特徴とする上記に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２６】
また本発明は目的を達成するために、前記被洗浄物が超音波洗浄される前に、前記制御部は、前記ＰＩテーブルを基に、前記洗浄液に溶解している前記気体の濃度と、前記濃度を前記洗浄液に用いた際に極大値となる前記音圧に対応する超音波出力との関係を示す濃度Ｉテーブルを作成することを特徴とする上記に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２７】
また本発明は目的を達成するために、前記制御部は、前記濃度Ｉテーブルを、前記気体の濃度が異なる場合の少なくとも２つの前記ＰＩテーブルを基に作成することを特徴とする上記に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２８】
また本発明は目的を達成するために、前記洗浄処理部に貯留されている前記洗浄液に一部が浸漬し、前記音圧測定部に超音波振動を媒介する媒介部を有することを特徴とする上記に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【００２９】
また本発明は目的を達成するために、前記洗浄処理部は、前記被洗浄物を収容して前記洗浄液を貯留する処理槽を有し、前記媒介部を含む前記音圧測定部は前記処理槽に少なくとも１つ配設され、前記媒介部を含む前記音圧測定部の一方は前記処理槽の一部に配設され、前記媒介部を含む前記音圧測定部の他方は前記処理槽の前記一部から最も離れた他部に配設されていることを特徴とする上記に記載の超音波洗浄装置を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、安価で素早く高度な洗浄性能を発揮することができる超音波洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明に係る超音波洗浄装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、音圧測定部と媒介部との概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、音圧測定部の概略図である。
【図３】図３は、気体が洗浄液に溶解していない場合における超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、気体の濃度が８．５ｐｐｍの場合における、超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示すＰＩテーブルを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、気体の濃度が１２ｐｐｍの場合における、超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示すＰＩテーブルを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、気体の濃度が１５ｐｐｍの場合における、超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示すＰＩテーブルを示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、気体の濃度が２０ｐｐｍの場合における、超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示すＰＩテーブルを示す図である。
【図５】図５は、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度と、この濃度を洗浄液７００に用いた際に極大値となる音圧Ｐに対応する超音波出力Ｉとの関係を示す濃度Ｉテーブルを示す図である。
【図６】図６は、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとの作成を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本実施形態における超音波洗浄方法を示すフローチャートの一部である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本実施形態における超音波洗浄方法を示すフローチャートの他部である。
【図８】図８は、媒介部を含む音圧測定部を処理槽に複数配設した図である。
【図９】図９は、一般的な超音波洗浄装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、異物除去率（％）と気体の濃度（ｐｐｍ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図１乃至図７Ｂを参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
本実施形態では、超音波洗浄装置１は、被洗浄物８００に対して、超音波振動を照射した例えば水や薬液等の液体（以下、洗浄液７００）を用いて超音波洗浄処理を行う。
【００３３】
本実施形態では、洗浄液７００を貯留した処理槽１１０の中に被洗浄物８００を収容し、洗浄液７００に浸漬された状態の被洗浄物８００を超音波洗浄するバッチ式洗浄が用いられる。  
このバッチ式洗浄によって超音波洗浄される被洗浄物８００には、例えば機械加工品等が好適である。
【００３４】
超音波洗浄装置１は、洗浄液７００を用いて被洗浄物８００を超音波洗浄処理する洗浄処理部１００と、洗浄液７００に対して超音波振動を照射する振動子２００と、振動子２００を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数（周波数が例えば２０ｋＨｚ以上）で、且つ所望の振幅の電気信号を振動子２００に付与する発振器３００と、洗浄液７００に所望の濃度を有する気体４１０を溶解する気体溶解部４００と、振動子２００より発振される超音波振動（圧力変動）から音圧Ｐを測定する音圧測定部５６０と、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐを基に、発振器３００が振動子２００へ付与する超音波出力Ｉを制御し、発振器３００が振動子２００に付与する電気信号を制御し、気体溶解部４００によって洗浄液７００に溶解する気体４１０の濃度を制御する制御部６００とを有している。
【００３５】
洗浄処理部１００は、被洗浄物８００を収容して洗浄液７００を貯留する処理槽１１０と、処理槽１１０が貯留する洗浄液７００を準備する洗浄液準備機構１２０と、処理槽１１０に貯留された洗浄液７００に対して振動子２００によって照射される超音波振動を伝播する伝播液１３０を貯留する伝播槽１４０と、伝播槽１４０が貯留する伝播液１３０を準備する伝播液準備機構１５０とを有している。
【００３６】
本実施形態において被洗浄物８００は、上述したように機械加工品であり、より詳細には例えばシリコンウエハ等の半導体である。被洗浄物８００は、自身とは異なる金属などの不純物を嫌い、金属からの汚染を嫌う。そのため処理槽１１０は、被洗浄物８００への汚染を避ける必要があり、金属成分の溶出の虞がない材質で形成されている必要がある。また処理槽１１０は、洗浄液７００として使用される様々な薬品に対する耐食性を有する材質で形成されている必要がある。また処理槽１１０は、超音波振動の透過性が高く、使用劣化による発塵の恐れがない材質で形成されている必要がある。このような材質は、例えば石英ガラスである。処理槽１１０は、収容する被洗浄物８００の形状を特に限定しないが、上述したように機械加工品等の被洗浄物８００を収容することが好適である。
【００３７】
処理槽１１０の底部１１０ａ付近には、洗浄液準備機構１２０によって準備された洗浄液７００を洗浄液準備機構１２０から処理槽１１０に供給する供給配管１１１が配設されている。この供給配管１１１は、気体溶解部４００と接続している。また処理槽１１０の上面１１０ｂは、開放されている。そのため処理槽１１０の上端１１０ｃの外周面１１０ｄには、処理槽１１０からオーバーフローした洗浄液７００を一時的に貯留する外槽１１２が配設されている。この外槽１１２には、一時的に貯留した廃液となる洗浄液７００を外槽１１２から排液する排液配管１１３が接続している。
【００３８】
洗浄液準備機構１２０は、洗浄液７００を処理槽１１０に貯留させるように、洗浄液７００を準備する。この洗浄液準備機構１２０は、処理槽１１０（より詳細には気体溶解部４００）に供給する洗浄液７００を一時的に貯留するタンク１２１と、タンク１２１に一時的に貯留されている洗浄液７００の温度を調整する温度調整部である温調機１２２と、処理槽１１０（より詳細には気体溶解部４００）に供給される洗浄液７００の流速を所望の速度となるように制御する流速制御部であるポンプ１２３と、ポンプ１２３によって流速を制御された洗浄液７００を気体溶解部４００に供給する供給配管１２４とを有している。供給配管１２４は、気体溶解部４００と接続している。
【００３９】
伝播槽１４０において、伝播液１３０は、処理槽１１０の底部１１０ａと振動子２００の上面（振動面）２００ａとの間に介在し、処理槽１１０に貯留された洗浄液７００に対して振動子２００から照射された超音波振動を伝播する。この伝播液１３０は、超音波振動の伝播を妨げる気泡を発生させず、且つ振動子２００の振動面２００ａで発生する熱を効率よく放出させる液体が望ましい。この液体は、気体が溶解していない水である。
【００４０】
伝播槽１４０の底部１４０ａの一部には、開口部１４０ｂが配設されている。開口部１４０ｂには、振動子２００が取り付けられている。伝播槽１４０には、伝播液準備機構１５０から伝播槽１４０に伝播液１３０を供給する供給配管１４１と、廃液となる伝播液１３０を伝播槽１４０から排液する排液配管１４２とが配設されている。
【００４１】
伝播液準備機構１５０は、伝播液１３０を伝播槽１４０に貯留させるように、伝播液１３０を準備する。伝播液準備機構１５０は、伝播槽１４０に供給される伝播液１３０を一時的に貯留するタンク１５１と、タンク１５１に貯留された伝播液１３０に予め溶解された気体を除去する溶解気体除去機構１５２とを有している。
【００４２】
振動子２００は、振動面２００ａにおいて発生した超音波振動を、伝播液１３０を介して処理槽１１０の底部１１０ａに伝播させ、処理槽１１０の底部１１０ａを透過させて、処理槽１１０内の洗浄液７００に照射する。超音波振動を照射された洗浄液７００は、超音波振動の物理的な作用によって、被洗浄物８００に対して洗浄作用をもたらす。
【００４３】
発振器３００は、信号出力線３２０を有している。信号出力線３２０は、振動子２００と接続しており、制御部６００によって制御された振動子２００に付与する電気信号を振動子２００に伝達する。これにより発振器３００は、振動子２００を超音波振動させる。
【００４４】
気体溶解部４００は、洗浄液準備機構１２０から供給された洗浄液７００に対して所望の気体４１０を溶解する。この気体４１０は、例えば、水素と、ヘリウムと、窒素と、酸素と、ネオンと、アルゴンと、クリプトンと、キセノンと、ラドンと、二酸化炭素と、アンモニアとの少なくとも１つから構成される。
【００４５】
気体溶解部４００は、供給配管１２４における洗浄液７００に予め溶解された気体を洗浄液７００から除去する溶解気体除去機構４４０と、溶解気体除去機構４４０によって気体を除去された洗浄液７００に所望の濃度を有する気体４１０を供給する気体供給部４２０と、溶解気体除去機構４４０にて気体を除去された供給配管１１１における洗浄液７００に気体供給部４２０から放出された気体４１０を供給する気体供給配管４３０とを有している。
【００４６】
溶解気体除去機構４４０は、気体を洗浄液７００から除去できれば良いために、気体脱気部４４１であってもよい。
【００４７】
気体供給部４２０は、図９と同様に、所望の濃度を有する気体４１０を洗浄液７００に供給するために、所望の濃度を有する気体４１０を充填する気体充填容器である。気体供給部４２０は、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐに応じて、気体４１０の供給量を調整する調整弁４２１と、調整弁４２１によって供給量を調整された気体４１０を供給配管１１１における洗浄液７００に溶解させる溶解膜４２２とを有している。
【００４８】
図１と図２Ａとに示すように、音圧測定部５６０は、例えば圧電素子等の音圧計であり、測定した音圧Ｐを電気信号に変換して、図１に示すように信号入力線６１０を介して制御部６００に入力する。音圧測定部５６０は、一般的に周波数特性を有し、同じ超音波出力であっても、周波数が違う場合、出力される電気信号は等しいとは限らない。しかしながら本実施形態では後述する図６と図７Ａと図７Ｂとに示すよう動作手順であるために、周波数特性に関して加味する必要がなく、本実施形態における音圧測定部５６０は、音圧Ｐに対して比例した電気信号を出力すればよい。
【００４９】
図２Ａに示すように、音圧測定部５６０には、処理槽１１０に貯留されている洗浄液７００に一部が浸漬し、音圧測定部５６０に超音波振動を媒介する媒介部５７０が配設されている。上述したように被洗浄物８００は金属などの不純物を嫌い金属からの汚染を嫌うため、媒介部５７０は、洗浄液７００を介して被洗浄物８００を汚染しない非金属であり、例えば石英ガラスなどである。
【００５０】
本実施形態では、図２Ｂに示すように音圧測定部５６０は洗浄液７００に直接浸漬してもよいが、音圧測定部５６０が洗浄液７００を介して被洗浄物８００を汚染する可能性と、洗浄液７００によって腐食される可能性等を鑑みて、図２Ａに示すように媒介部５７０が洗浄液７００に浸漬することが好適であり、音圧測定部５６０は媒介部５７０と接続した状態で洗浄液７００に浸漬せずに処理槽１１０に配設されていることが好適である。
【００５１】
ここで音圧測定部５６０が測定する音圧Ｐについて説明する。  
図１に示すように洗浄液７００が処理槽１１０に貯留し、図２Ａに示すように媒介部５７０が洗浄液７００に浸漬する。なお、洗浄液７００に溶解している気体４１０による音圧Ｐへの影響を削除するために、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度は０ｐｐｍとする。
【００５２】
このとき理論的には、音圧Ｐは、式（１）によって得られる。
【００５３】
【数１】
2011183300.tif 000003
【００５４】
Ｐ：音圧（ｍＶ）、ρ：洗浄液７００の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃ：洗浄液７００の音速（ｍ／ｓ）、Ｉ：単位面積当たりの超音波出力（Ｗ／ｍ２）、ｋ：変換係数（ｍＶ／Ｐａ）。
【００５５】
式（１）をまとめると図３に示すようになる。図３に示すように、気体４１０が洗浄液７００に溶解していない場合、一般的に、音圧Ｐは、超音波出力Ｉの平方根に比例して上昇する。
【００５６】
また例えば窒素ガスなどの気体４１０が洗浄液７００に溶解している場合、一般的に、音圧Ｐは、図３に示すように超音波出力Ｉの平方根に比例して上昇するのではなく、図４Ａと図４Ｂと図４Ｃと図４Ｄとに示すように所定の超音波出力Ｉにて極大値となる。そして所定の超音波出力Ｉ以上に、超音波が出力されても、音圧Ｐは、減少していく傾向にある。
【００５７】
この音圧Ｐの極大値と減少とについて説明する。  
一般的に、超音波振動が洗浄液７００に照射されると、微小な気泡が洗浄液７００に発生する。これは洗浄液７００に溶解している気体４１０の成分が、超音波によって析出されるからである。
【００５８】
気泡の発生量は、超音波出力Ｉが高いほど、多くなる。すなわち、超音波出力Ｉが徐々に増加していく過程で、気体４１０が溶解している洗浄液７００に超音波振動が照射されると、低い超音波出力Ｉでは気泡が発生せず、ある値以上の超音波出力Ｉでは気泡が発生する。
【００５９】
これを音圧Ｐの観点から考えると、一般的に音圧Ｐは、気泡の発生によって減衰する。  
より詳細には、低い超音波出力Ｉで気泡が発生しないと、音圧Ｐは減衰しない。  
また超音波出力Ｉが上昇すると、音圧Ｐは増幅する。  
また超音波出力Ｉがある値以上に上昇すると、気泡が発生する。このとき音圧Ｐは、気泡の発生によって、ある値以上の超音波出力Ｉを境に減少する傾向となる。  
これが音圧Ｐの極大値と減少とを示す理由となる。  
そしてこれらをまとめたのが、図４Ａ乃至図４Ｄに示す、超音波出力Ｉ（Ｗ）と音圧Ｐ（ｍＶ）との関係を示す気体の濃度毎のＰＩテーブルである。このＰＩテーブルは、詳細については後述するが、振動子２００における超音波出力Ｉと、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐとを基に、制御部６００（より詳細には後述する中央演算処理装置６４０）によって作成される。
【００６０】
例えば図４Ａに示すように、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が８．５ｐｐｍの場合、音圧Ｐは極大値３４ｍＶとなる。この時の超音波出力Ｉは、９００Ｗである。９００Ｗ以上の超音波出力Ｉでは、音圧Ｐは減少する。  
また例えば図４Ｂに示すように、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が１２ｐｐｍの場合、音圧Ｐは極大値２１ｍＶとなる。この時の超音波出力Ｉは、３５０Ｗである。３５０Ｗ以上の超音波出力Ｉでは、音圧Ｐは減少する。  
また例えば図４Ｃに示すように、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が１５ｐｐｍの場合、音圧Ｐは極大値２０ｍＶとなる。この時の超音波出力Ｉは、２００Ｗである。２００Ｗ以上の超音波出力Ｉでは、音圧Ｐは減少する。  
また例えば図４Ｄに示すように、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が２０ｐｐｍの場合、音圧Ｐは極大値１４ｍＶとなる。この時の超音波出力Ｉは、１５０Ｗである。１５０Ｗ以上の超音波出力Ｉでは、音圧Ｐは減少する。
【００６１】
なお気泡の発生量は、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度にも依存し、超音波出力Ｉが同一であっても、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が高いほど、多くなる。そのため音圧Ｐの極大値に対応する超音波出力Ｉは、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度によっても異なる。  
また超音波出力Ｉが同一であっても、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度に応じて、音圧Ｐは変化する。
【００６２】
また気体４１０の種類と、音圧測定部５６０と、洗浄液７００の種類とによって、音圧Ｐの極大値は異なる。しかしながら気体４１０が洗浄液７００に溶解していることにより、超音波出力Ｉが上昇すると共に音圧Ｐは増幅して、音圧Ｐがある値以上の超音波出力Ｉを境に減少する傾向は普遍的である。
【００６３】
次に異物除去率（ＰＲＥ）について説明する。  
超音波洗浄において、異物は、超音波振動によって発生する気泡（キャビテーション）によって除去される。異物除去率の観点において、異物を除去するための最低限の超音波振動の超音波出力Ｉは、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度によって変化する。
【００６４】
例えば図４Ａに示すように、異物除去率は、超音波出力Ｉが９００Ｗの時に上昇し始める。  
また図４Ｂに示すように、異物除去率は、超音波出力Ｉが３５０Ｗの時に上昇し始める。  
また図４Ｃに示すように、異物除去率は、超音波出力Ｉが２００Ｗの時に上昇し始める。  
また図４Ｄに示すように、異物除去率は、超音波出力Ｉが１５０Ｗの時に上昇し始める。
【００６５】
このように超音波洗浄において、異物は、ある値以上の超音波出力Ｉによる超音波振動によって発生する気泡によって除去される。
【００６６】
また上述したように気体４１０の濃度が高いほど、気泡の発生量は多くなるため、気体４１０の濃度が高ければ、超音波出力Ｉが低くても、異物除去率は上昇する。
【００６７】
またある値以上の超音波出力Ｉにおいては、上述したように、音圧Ｐは極大となる。つまり音圧Ｐが極大となるタイミングと、異物除去率が上昇するタイミングとは、一致する。またこれらのタイミングにおける超音波出力Ｉも一致する。このように超音波出力Ｉがある値以上となり、気泡が多数発生することで、超音波洗浄が始まり、音圧Ｐは極大となる。すなわち音圧Ｐの極大値は、超音波洗浄できる最小超音波出力といえる。
【００６８】
また洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が変化した場合、図４Ａと図４Ｂと図４Ｃと図４Ｄとに示すように、気体４１０の濃度が高くなる程、音圧Ｐの極大値に対応する超音波出力Ｉ、すなわち異物除去率が上昇し始める時の超音波出力Ｉが低くなることが分かる。なお、気体４１０の濃度が０ｐｐｍの場合は、異物除去率は０％である。
【００６９】
このように気体４１０の濃度に応じて音圧Ｐの極大値を判別することで、異物除去率を判別でき、高精度に超音波洗浄できることとなる。
【００７０】
図１に示すように、制御部６００は、信号入力線６１０と、信号出力線６２０と、信号出力線６２５と、記録装置６３０と、中央演算処理装置６４０と、操作部６５０と、表示部６６０とを有している。
【００７１】
信号入力線６１０は、音圧測定部５６０と中央演算処理装置６４０とに接続している。信号入力線６１０は、音圧測定部５６０によって測定された測定結果を中央演算処理装置６４０に入力する。この測定結果とは、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐを示す音圧情報である。
【００７２】
信号出力線６２０は、発振器３００と中央演算処理装置６４０とに接続している。信号出力線６２０は、振動子２００に付与する制御された電気信号を入力信号として中央演算処理装置６４０から発振器３００に入力する。
【００７３】
信号出力線６２５は、気体溶解部４００（調整弁４２１）と中央演算処理装置６４０とに接続している。信号出力線６２５は、調整弁４２１に付与し、音圧測定部５６０によって測定された測定結果とＰＩテーブルとを基に制御された電気信号を入力信号として中央演算処理装置６４０から気体供給部４２０に入力する。
【００７４】
中央演算処理装置６４０は、信号出力線６２０と発振器３００とを介して振動子２００の超音波出力Ｉを最小の０Ｗから最大の例えば１２００Ｗの間で制御する。
【００７５】
また中央演算処理装置６４０は、音圧Ｐの極大値と減少と異物除去率（ＰＲＥ）とを算出するために、振動子２００における超音波出力Ｉと、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ（音圧情報）とを基に、図４Ａ乃至図４Ｄに示すような、音圧Ｐ（音圧情報）と超音波出力Ｉとの関係を示す気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルを作成する。
【００７６】
また中央演算処理装置６４０は、気体４１０の濃度毎のＰＩテーブル、つまり例えば図４Ａ乃至図４Ｄに示すような、８．５ｐｐｍと１２ｐｐｍと１５ｐｐｍと２０ｐｐｍとにおけるＰＩテーブルが作成されたか否かを判別する。これらＰＩテーブルは、記録装置６３０に記憶される。  
また中央演算処理装置６４０は、気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルが作成されている、と判別した場合、気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルを記録装置６３０から読み出す。  
また中央演算処理装置６４０は、被洗浄物８００が超音波洗浄される前に、これらＰＩテーブルを基に、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度と、この濃度を洗浄液７００に用いた際に極大値となる音圧Ｐに対応する超音波出力Ｉとの関係を示す濃度Ｉテーブルを作成する。濃度Ｉテーブルを図５に示す。
【００７７】
なお中央演算処理装置６４０は、この濃度Ｉテーブルを、上述した気体４１０の濃度が異なる少なくとも２つのＰＩテーブルを基に作成する。少なくとも２つのＰＩテーブルとは、例えば気体４１０の濃度が８．５ｐｐｍにおけるＰＩテーブルと、気体４１０の濃度が１２ｐｐｍにおけるＰＩテーブルと、気体４１０の濃度が１５ｐｐｍにおけるＰＩテーブルと、気体４１０の濃度が２０ｐｐｍにおけるＰＩテーブルとのなかから少なくとも２つであることを示す。
【００７８】
また中央演算処理装置６４０は、超音波洗浄時において、ＰＩテーブルを基に、音圧Ｐの極大値及びこれに対応する超音波出力Ｉを算出する。
【００７９】
また中央演算処理装置６４０は、超音波洗浄時において、記録装置６３０にて記録されている濃度Ｉテーブルを基に、操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度に対応する超音波出力Ｉを算出する。
【００８０】
また超音波洗浄時において、ＰＩテーブルを基に算出した超音波出力Ｉが、濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉに対して、操作部６５０で設定した濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値の範囲内か否かを、中央演算処理装置６４０は判別する。
【００８１】
また音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ１が、ＰＩテーブルを基に算出された音圧Ｐの極大値に対して、操作部６５０で設定された音圧Ｐの極大値の許容値の範囲内か否かを、中央演算処理装置６４０は判別する。
【００８２】
中央演算処理装置６４０は、音圧測定部５６０によって測定された音圧ＰとＰＩテーブルとを基に、気体溶解部４００によって洗浄液７００に溶解する気体４１０の濃度を制御するために、信号出力線６２５を介して気体溶解部４００（調整弁４２１）を制御する。
【００８３】
記録装置６３０は、信号入力線６１０と中央演算処理装置６４０とを通じて入力された音圧情報と、中央演算処理装置６４０によって作成されたＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを記録する。
【００８４】
操作部６５０は、中央演算処理装置６４０がＰＩテーブルを作成するために、それぞれ異なる少なくとも２つの気体４１０の濃度を設定する操作が行われる。  
また操作部６５０は、超音波洗浄時における、洗浄液７００に溶解する超音波洗浄時の気体４１０の濃度と、図５に示す濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値と、超音波洗浄時の超音波出力Ｉと、上記した超音波洗浄時の気体４１０の濃度に対応する音圧Ｐの極大値における許容値と、上記した超音波洗浄時の気体４１０の濃度における許容値とを設定する操作が行われる。
【００８５】
表示部６６０は、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを表示する。
次に本実施形態の動作方法について図６と図７Ａと図７Ｂとを参照して説明する。  
本実施形態では、気体４１０の種類と超音波洗浄装置１の性能による被洗浄物８００への影響を校正するために、超音波洗浄装置１が被洗浄物８００を超音波洗浄する前に、制御部６００（中央演算処理装置６４０）は、図４Ａ乃至図４Ｄに示すＰＩテーブルを作成し、ＰＩテーブルを基に図５に示す濃度Ｉテーブルを作成する必要がある。  
まずこのＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとの作成について図６を参照して説明する。  
なおＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとの作成段階では、被洗浄物８００は処理槽１１０に収容されない。
【００８６】
中央演算処理装置６４０は、濃度Ｉテーブルを作成するために、少なくとも２つのＰＩテーブルを作成する必要がある。そのため少なくとも２つのＰＩテーブルの作成のために、操作部６５０が操作され、それぞれ異なる少なくとも２つの気体４１０の濃度が設定される（Ｓｔｅｐ１）。  
なお本実施形態では、それぞれ異なる４種類の気体４１０の濃度、例えば８．５ｐｐｍと１２ｐｐｍと１５ｐｐｍと２０ｐｐｍが用いられる。
【００８７】
伝播液準備機構１５０は伝播液１３０の供給を開始し、伝播液１３０が伝播槽１４０に貯留する（Ｓｔｅｐ２）。  
より詳細には、タンク１５１に一時的に貯留されている伝播液１３０は、伝播液１３０に溶解された気体を溶解気体除去機構１５２によって除去され、供給配管１４１を経由して伝播槽１４０へ供給される。さらに伝播液１３０は、伝播槽１４０から排液配管１４２を経由して排出される。
【００８８】
洗浄液準備機構１２０は、気体溶解部４００に対して、洗浄液７００の供給を開始する（Ｓｔｅｐ３）。  
より詳細には、タンク１２１に一時的に貯留されている洗浄液７００は、温調機１２２によって温度を調整され、ポンプ１２３によって所望の速度の流速となるように流速を制御される。そして洗浄液７００は、ポンプ１２３によって供給配管１２４を経由して気体溶解部４００へ供給される。
【００８９】
気体溶解部４００は、洗浄液７００から洗浄液７００に溶解された気体４１０を除去し、洗浄液７００に対してＳｔｅｐ１にて設定された濃度を有する気体４１０を供給し、この気体４１０が供給された洗浄液７００を処理槽１１０へ供給する（Ｓｔｅｐ４）。  
より詳細には、気体溶解部４００において、洗浄液７００は、洗浄液７００に溶解された気体を溶解気体除去機構４４０によって除去され、気体供給部４２０から気体供給配管４３０を経由してＳｔｅｐ１にて設定された濃度を有する気体４１０を供給される。この時、気体４１０は、調整弁４２１によって供給量を調整されて、溶解膜４２２によって供給配管１１１における洗浄液７００に溶解される。  
なおこのとき供給される気体４１０の濃度は、例えば８．５ｐｐｍである。
【００９０】
洗浄液準備機構１２０は、処理槽１１０にて洗浄液７００がオーバーフローするまで、洗浄液７００を処理槽１１０に供給する。これにより媒介部５７０は、洗浄液７００に浸漬された状態となる（Ｓｔｅｐ５）。そして洗浄液７００は、処理槽１１０をオーバーフローした後、外槽１１２にて一時的に貯留され、排液配管１１３を経由して、排出される。
【００９１】
発振器３００は、制御部６００によって制御された振動子２００に付与する電気信号を信号出力線３２０を介して振動子２００に伝達する。振動子２００は、この電気信号を伝達されて、超音波出力Ｉを最小の０Ｗから最大の例えば１２００Ｗまで徐々に大きくさせて超音波振動する（Ｓｔｅｐ６）。
【００９２】
音圧測定部５６０は、この超音波振動と同時に、処理槽１１０に貯留されている洗浄液７００と媒介部５７０とを介して、振動子２００より発振される超音波振動（圧力変動）から音圧Ｐを測定する（Ｓｔｅｐ７）。  
なお媒介部５７０が洗浄液７００に直接浸漬しているために、音圧測定部５６０は媒介部５７０を介して直接超音波振動から音圧Ｐを測定することとなる。そして音圧測定部５６０は、測定結果（音圧情報を）、信号入力線６１０を介して制御部６００（中央演算処理装置６４０）に入力する。音圧情報は、記録装置６３０に記録もされる。
【００９３】
中央演算処理装置６４０は、Ｓｔｅｐ６とＳｔｅｐ７とを基に、この気体４１０の濃度（この場合は、８．５ｐｐｍを示す）における音圧情報と超音波出力Ｉの関係を示すＰＩテーブルを作成する（Ｓｔｅｐ８）。  
この場合、気体４１０の濃度は８．５ｐｐｍであるため、作成されたＰＩテーブルは図４Ａに示すものとなる。
【００９４】
記録装置６３０は、中央演算処理装置６４０によって作成されたＰＩテーブルを、記録する（Ｓｔｅｐ９）。
【００９５】
中央演算処理装置６４０は、気体４１０の濃度毎のＰＩテーブル、つまり８．５ｐｐｍと１２ｐｐｍと１５ｐｐｍと２０ｐｐｍとにおけるＰＩテーブルが作成されたか否かを判別する（Ｓｔｅｐ１０）。このＰＩテーブルは、Ｓｔｅｐ１において操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度毎のＳｔｅｐ８におけるテーブルを示す。
【００９６】
気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルが作成されていない、と中央演算処理装置６４０が判別した場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｎｏ）、Ｓｔｅｐ４に戻る。  
このとき、気体溶解部４００は、洗浄液７００から洗浄液７００に溶解された気体４１０（上記においては、８．５ｐｐｍ）を除去し、洗浄液７００に対して気体４１０（８．５ｐｐｍ以外の１２ｐｐｍと１５ｐｐｍと２０ｐｐｍとのいずれか１つ）を供給し、気体４１０が供給された洗浄液７００を処理槽１１０へ供給する。
【００９７】
本実施形態では、気体４１０の濃度を、８．５ｐｐｍと１２ｐｐｍと１５ｐｐｍと２０ｐｐｍとの４つを用いるため、Ｓｔｅｐ４乃至Ｓｔｅｐ１０を４回繰り返す。そして図４Ａ乃至図４Ｄに示すＰＩテーブルが作成され記録装置６３０に記録される。
【００９８】
なお上述したように、ＰＩテーブルは少なくとも２つ作成されればよいために、Ｓｔｅｐ４乃至Ｓｔｅｐ１０を少なくとも２回繰り返せばよい。
【００９９】
気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルが作成されている、と中央演算処理装置６４０が判別した場合（Ｓｔｅｐ１０：Ｙｅｓ）、中央演算処理装置６４０は、気体４１０の濃度毎のＰＩテーブルを記録装置６３０から読み出す（Ｓｔｅｐ１１）。  
そして中央演算処理装置６４０は、４つのＰＩテーブルを基に、図５に示す濃度Ｉテーブルを作成する（Ｓｔｅｐ１２）。  
記録装置６３０は、この濃度Ｉテーブルを記録する（Ｓｔｅｐ１３）。  
表示部６６０は、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを表示しても良い。
【０１００】
中央演算処理装置６４０は、気体４１０の濃度を所望に制御するために、濃度Ｉテーブルを参照して気体４１０の濃度に対応する超音波出力Ｉとなるように発振器３００を介して振動子２００を制御すればよいことがわかる。
【０１０１】
これにより気体４１０の濃度に対応するおおよその超音波出力Ｉが図５に示す濃度Ｉテーブルから推測可能となる。
【０１０２】
次に本実施形態の超音波洗浄方法について図７Ａと図７Ｂとを参照して説明する。  
操作部６５０が操作され、洗浄液７００に溶解する超音波洗浄時の気体４１０の濃度と、図５に示す濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値と、超音波洗浄時の超音波出力Ｉと、上記した超音波洗浄時の気体４１０の濃度に対応する音圧Ｐの極大値における許容値と、上記した超音波洗浄時の気体４１０の濃度における許容値とが設定される（Ｓｔｅｐ３１）。
【０１０３】
例えば超音波洗浄時の気体４１０の濃度を１２ｐｐｍ、濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値を±１０％、超音波洗浄時の超音波出力Ｉを９００Ｗ、音圧Ｐの極大値における許容値を±１０％、濃度における許容値を±０．５ｐｐｍ、とする。
【０１０４】
次に被洗浄物８００が処理槽１１０に収容されていない状態で、上述したようにＳｔｅｐ２の動作とＳｔｅｐ３の動作とＳｔｅｐ４の動作とＳｔｅｐ５の動作とＳｔｅｐ６の動作とＳｔｅｐ７の動作とＳｔｅｐ８の動作とが順次行われる。  
このとき気体４１０の濃度は、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定した上述した例えば１２ｐｐｍである。Ｓｔｅｐ７とＳｔｅｐ８とにおけるＰＩテーブルは、気体４１０の濃度が上述した１２ｐｐｍの場合のものである。
【０１０５】
中央演算処理装置６４０は、ＰＩテーブルを基に、音圧Ｐの極大値及び音圧Ｐの極大値に対応する超音波出力Ｉを算出する（Ｓｔｅｐ３２）。このときの音圧Ｐの極大値は２１ｍＶとなり、超音波出力Ｉは例えば３２０Ｗとなったものとする。
【０１０６】
また中央演算処理装置６４０は、Ｓｔｅｐ１３にて記録装置６３０にて記録されている濃度Ｉテーブルを基に、気体４１０の濃度に対応する超音波出力Ｉを算出する（Ｓｔｅｐ３３）。  
この場合、気体４１０の濃度は、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定したものであり、超音波洗浄時における濃度であり、１２ｐｐｍである。また濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉは、図５に示すように１２ｐｐｍに対応する３５０Ｗとなる。
【０１０７】
次にＳｔｅｐ３２にてＰＩテーブルを基に算出された超音波出力Ｉが、Ｓｔｅｐ３３にて濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉに対して、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定した濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値の範囲内か否かを、中央演算処理装置６４０は判別する（Ｓｔｅｐ３４）。  
Ｓｔｅｐ３２においてＰＩテーブルを基に算出した超音波出力Ｉは、３２０Ｗである。  
Ｓｔｅｐ３３において図５に示す濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉは、３５０Ｗである。  
Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定した濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値は、±１０％である。
【０１０８】
つまり３２０Ｗが、３５０Ｗの±１０％の範囲（３１５Ｗ〜３８５Ｗ）に収まるか否かを、中央演算処理装置６４０は判別する。
【０１０９】
Ｓｔｅｐ３２にてＰＩテーブルを基に算出した超音波出力Ｉが、Ｓｔｅｐ３３にて濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉに対して、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定した濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値の範囲内ではない、と中央演算処理装置６４０が判別した場合（Ｓｔｅｐ３４：Ｎｏ）、超音波出力Ｉが、３１５Ｗ以下、または３８５Ｗ以上であることを示す。
【０１１０】
このとき図５に示す濃度Ｉテーブルにおいて、超音波出力Ｉである３５０Ｗの±１０％の範囲（３１５Ｗ〜３８５Ｗ）は、気体４１０の濃度である１２ｐｐ±０．５ｐｐｍに対応する。  
そのためＳｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度（１２ｐｐｍ）がＳｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した許容値（±０．５ｐｐｍ）以上または以下であることを示す。つまり気体４１０の濃度が、１１.５ｐｐｍ以下、または１２．５以上であることを示し、許容値を超えたこととなる。
【０１１１】
そのため気体４１０の濃度が許容値を超えた旨を知らせる警報を、図示しない警報部が鳴らし、超音波洗浄装置１は停止する（Ｓｔｅｐ５１）。
【０１１２】
またＳｔｅｐ３２にてＰＩテーブルを基に算出した超音波出力Ｉが、Ｓｔｅｐ３３にて濃度Ｉテーブルから算出された超音波出力Ｉに対して、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定した濃度Ｉテーブルの超音波出力Ｉにおける許容値の範囲内である、と中央演算処理装置６４０が判別した場合（Ｓｔｅｐ３４：Ｙｅｓ）、超音波出力Ｉが、３１５Ｗ以上３８５Ｗ以下であることを示す。
【０１１３】
このとき上記同様に、図５に示す濃度Ｉテーブルにおいて、Ｓｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度（１２ｐｐｍ）がＳｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した許容値（±０．５ｐｐｍ）以内であることを示す。つまり気体４１０の濃度が、１１.５ｐｐｍ以上、且つ１２．５以下であることを示す。
【０１１４】
このとき、中央演算処理装置６４０は、発振器３００を介して振動子２００による超音波振動を停止する（Ｓｔｅｐ３５）。
【０１１５】
被洗浄物８００は、洗浄液７００に浸漬される（Ｓｔｅｐ３６）。
発振器３００は、制御部６００によって制御された振動子２００に付与する電気信号を信号出力線３２０を介して振動子２００に伝達する。振動子２００は、この電気信号を伝達されて、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定された９００Ｗの超音波出力Ｉで超音波振動する。  
これにより被洗浄物８００は、超音波洗浄される（Ｓｔｅｐ３７）。
【０１１６】
超音波洗浄中において、Ｓｔｅｐ７の動作が行われる。
次に、Ｓｔｅｐ７において音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ１が、Ｓｔｅｐ３２にてＰＩテーブルを基に算出された音圧Ｐの極大値に対して、Ｓｔｅｐ３１にて操作部６５０で設定された音圧Ｐの極大値の許容値の範囲内か否かを、中央演算処理装置６４０は判別する（Ｓｔｅｐ３８）。
【０１１７】
Ｓｔｅｐ３２において音圧Ｐの極大値は、例えば２０ｍＶとなる。  
Ｓｔｅｐ３１において操作部６５０で設定された音圧Ｐの極大値の許容値は、±１０％である。  
つまりＳｔｅｐ３８では、音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ１が、２０ｍＶの±１０％の範囲（１８ｍＶ〜２２ｍＶ）に収まるか否かを、中央演算処理装置６４０は判別する。
【０１１８】
Ｓｔｅｐ７において音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ１が、Ｓｔｅｐ３２において算出された音圧Ｐの極大値に対して、Ｓｔｅｐ３１において操作部６５０で設定された極大値の許容値の範囲内ではない、と中央演算処理装置６４０は判別した場合（Ｓｔｅｐ３８：Ｎｏ）、音圧Ｐ１は、１８ｍＶ以下または２２ｍＶ以上であることを示す。
【０１１９】
このとき、中央演算処理装置６４０は、図４Ｂに示し、Ｓｔｅｐ８にて作成されたＰＩテーブルを基に、Ｓｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度であり洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度（１２ｐｐｍ）がＳｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定したこの濃度における許容値（±０．５ｐｐｍ）以外であるとみなす。
【０１２０】
つまり気体４１０の濃度が、１１.５ｐｐｍ以下、または１２．５ｐｐｍ以上となり、大幅に増減した、と中央演算処理装置６４０はみなす。これは図４Ａ乃至図４Ｄに示すＰＩテーブルにおいて、超音波出力Ｉが同一でも、音圧Ｐ及び音圧Ｐの極大値は溶解している気体４１０の濃度によって異なるためである。これは、振動子２００や発振器３００に故障が生じたといった、被洗浄物８００に対して大きな洗浄不良が生じた場合に、生じる。
【０１２１】
このとき音圧測定部５６０が許容値を超えた音圧Ｐを測定したことを示す警報を、図示しない警報部が鳴らし、超音波洗浄装置１は停止する（Ｓｔｅｐ５２）。
【０１２２】
またＳｔｅｐ７において音圧測定部５６０によって測定された音圧Ｐ１が、Ｓｔｅｐ３２において算出された音圧Ｐの極大値に対して、Ｓｔｅｐ３１において操作部６５０で設定された極大値の許容値の範囲内である、と中央演算処理装置６４０は判別した場合（Ｓｔｅｐ３８：Ｙｅｓ）、音圧Ｐ１は、１８ｍＶ以上２２ｍＶ以下であることを示す。
【０１２３】
このとき、中央演算処理装置６４０は、図４Ｂに示し、Ｓｔｅｐ８にて作成されたＰＩテーブルを基に、Ｓｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定した気体４１０の濃度であり洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度（１２ｐｐｍ）がＳｔｅｐ３１で操作部６５０にて設定したこの濃度における許容値（±０．５ｐｐｍ）以内であるとみなす。
【０１２４】
つまり気体４１０の濃度が、１１.５ｐｐｍ以上１２．５以下となり、安定していると中央演算処理装置６４０はみなす。  
このように中央演算処理装置６４０は、音圧測定部５６０によって測定された測定結果（音圧Ｐ（音圧情報））とＰＩテーブルとを基に、気体溶解部４００と、発振器３００を介して振動子２００とを制御し、気体溶解部４００によって洗浄液７００に溶解する気体４１０の濃度を制御する。
【０１２５】
そして中央演算処理装置６４０は、所望の濃度を有する気体４１０を気体溶解部４００によって洗浄液７００に供給し、超音波出力Ｉにて振動子２００によって超音波振動を洗浄液７００に照射する。被洗浄物８００は引き続き超音波洗浄され、所望な時間経過後、超音波洗浄は終了する（Ｓｔｅｐ３９）。
【０１２６】
このように本実施形態では、音圧測定部５６０によって音圧Ｐを測定し、この測定結果を基に、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを作成し、測定結果とＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを基に、中央演算処理装置６４０によって気体４１０の濃度を常に所望の値となるように制御する。
【０１２７】
また本実施形態では、音圧測定部５６０と媒介部５７０とを処理槽１１０に直接配設でき、処理槽１１０に貯留している洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度を、媒介部５７０を介して音圧測定部５６０によって超音波振動（圧力変動）から音圧Ｐを測定することで直接測定している。
【０１２８】
そのため本実施形態では、安価で素早く高度な洗浄性能を発揮することができる。  
また本実施形態では、音圧測定部５６０と媒介部５７０とを処理槽１１０に直接配設し、気体４１０の濃度を直接測定しているために、高度に超音波洗浄することができる。
【０１２９】
また本実施形態では、音圧測定部５６０を圧電素子とし、媒介部５７０を石英ガラスとすることで、気体溶解部４００を非常に簡素な構成、安価且つ維持管理も容易にすることができる。
【０１３０】
また本実施形態では、媒介部５７０を石英ガラスとし、媒介部５７０のみを洗浄液７００に浸漬するために、洗浄液７００と被洗浄物８００とを汚すことを防止することができる。
【０１３１】
また本実施形態では、音圧測定部５６０によって超音波振動を素早く測定でき、これにより素早く音圧Ｐを測定でき、結果として中央演算処理装置６４０によって気体溶解部４００を通じて気体４１０の濃度を素早く制御することができる。
【０１３２】
また本実施形態では、Ｓｔｅｐ５２にて警報部によって警報がだせるために、大規模なロット不良を防止することができる。
【０１３３】
また本実施形態では、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを、超音波洗浄する度、及びロット毎に作成する必要はなく、超音波洗浄装置１の起動時、洗浄液７００を変更する場合、気体４１０を変更する場合などに、図６に示すＳｔｅｐ１乃至Ｓｔｅｐ８の動作行い、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルとを１度作成すればよい。そのため本実施形態では、超音波洗浄装置１の駆動時、洗浄液７００と気体４１０との変更が無い場合、ＰＩテーブルと濃度Ｉテーブルと新たに作成する必要が無く、図６に示すＳｔｅｐ１乃至Ｓｔｅｐ８の動作を省略でき、素早く超音波洗浄動作に移行でき、被洗浄物８００を素早く超音波洗浄することができる。
【０１３４】
また本実施形態では、１ロット毎に超音波洗浄動作にて、音圧Ｐを測定し、気体４１０の濃度を制御するため、洗浄不良を大幅に減らすことができる。
【０１３５】
なお洗浄液７００が貯留する処理槽１１０の例えば底部１１０ａ及び上面１１０ｂや、処理槽１１０内の一部及びこの一部から最も離れた処理槽１１０の他部などにおいて、洗浄液７００に溶解している気体４１０の濃度が均一ではなく、気体４１０の濃度にムラが生じる可能性がある。そのため本実施形態では、図８に示すように媒介部５７０を含む音圧測定部５６０をこのような箇所にそれぞれ配設してもよい。  
つまり本実施形態では、図８に示すように媒介部５７０を含む音圧測定部５６０を処理槽１１０に少なくとも１つ配設すればよく、数が多いほど、音圧Ｐを測定する精度を向上させることができ、より高精度に気体４１０の濃度を測定することができ、結果的に高度な洗浄性能を発揮することができる。なおこのとき中央演算処理装置６４０は、各音圧測定部５６０から測定された音圧Ｐの平均値を算出する。
【０１３６】
なお本実施形態では、Ｓｔｅｐ６において、超音波出力Ｉを０Ｗから１２００Ｗまで徐々に大きくさせているが、これに限定する必要はなく、超音波出力Ｉを１２００Ｗから０Ｗまで徐々に小さくしてもよい。
【０１３７】
また本実施形態では、図７Ａと図７Ｂに示す動作は、超音波洗浄時における気体４１０の濃度を管理するものが、Ｓｔｅｐ３６における被洗浄物８００を洗浄液７００に浸漬する動作を省けば、超音波洗浄前及び超音波洗浄後において、行われても良い。Ｓｔｅｐ３６が省かれる理由は、Ｓｔｅｐ６の動作によって被洗浄物８００が傷つくことを防止するためである。
【０１３８】
なお超音波洗浄は、バッチ式（浸漬式）洗浄と枚葉式洗浄との両方に対応する。バッチ式洗浄とは、図１に示すように洗浄液７００を貯留した処理槽１１０の中に被洗浄物８００を収容（浸漬）して超音波洗浄する洗浄方法である。枚葉式洗浄とは、被洗浄物８００に対して洗浄液７００を吐出しながら超音波洗浄する洗浄方法である。  
本実施形態では、バッチ式洗浄を用いて説明したが、もちろん枚葉式洗浄にも対応可能である。この枚葉式洗浄によって超音波洗浄される被洗浄物８００には、例えば半導体集積装置用基板、表示装置用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、フィルム基板等の基板が好適である。
【０１３９】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【０１４０】
１…超音波洗浄装置、１００…洗浄処理部、１１０…処理槽、１２０…洗浄液準備機構、１３０…伝播液、１４０…伝播槽、１５０…伝播液準備機構、２００…振動子、３００…発振器、４００…気体溶解部、４１０…気体、４２０…気体供給部、４２１…調整弁、４３０…気体供給配管、４４０…溶解気体除去機構、４４１…気体脱気部、５６０…音圧測定部、５７０…媒介部、６００…制御部、６４０…中央演算処理装置、６５０…操作部、６６０…表示部、７００…洗浄液、８００…被洗浄物。
【図１】
2011183300.tif 000004
【図２Ａ】
2011183300.tif 000005
【図２Ｂ】
2011183300.tif 000006
【図３】
2011183300.tif 000007
【図４Ａ】
2011183300.tif 000008
【図４Ｂ】
2011183300.tif 000009
【図４Ｃ】
2011183300.tif 000010
【図４Ｄ】
2011183300.tif 000011
【図５】
2011183300.tif 000012
【図６】
2011183300.tif 000013
【図７Ａ】
2011183300.tif 000014
【図７Ｂ】
2011183300.tif 000015
【図８】
2011183300.tif 000016
【図９】
2011183300.tif 000017
【図１０】
2011183300.tif 000018