(57)【要約】【課題】この発明は超音波振動を精度よく検出することができるようにした音圧センサーを提供することにある。【解決手段】超音波振動の音圧を検出するための音圧センサーにおいて、先端部が超音波振動の入射面４に形成された導波管２と、この導波管の後端に設けられ上記入射面から導波管内に入射して後端に伝播した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子６と、上記導波管の先端部の入射面を露出させるとともに外周面を空気層９を介して液密に覆った外套体３とを具備する。【選択図】　　図１
2004048484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動の音圧を検出するための音圧センサーにおいて、
先端部が超音波振動の入射面に形成された導波管と、
この導波管の後端に設けられ上記入射面から導波管内に入射して後端に伝播した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子と、
上記導波管の先端部の入射面を露出させるとともに外周面を空気層を介して液密に覆った外套体と、
を具備したことを特徴とする音圧センサー。
【請求項２】
上記外套体は、
内部に上記導波管が収容され先端にこの導波管の入射面を露出させる開口部が形成されるとともに後端面が開口した筒状部材と、
この筒状部材の後端に着脱可能に設けられこの後端開口を閉塞するとともに、内面に上記導波管の後端面を押圧してこの導波管を筒状部材の内部に保持する押圧部が設けられた蓋部材とを備えていることを特徴とする請求項１記載の音圧センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波振動を利用して洗浄を行なう場合などに、超音波振動の強度を測定するための超音波センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程や液晶パネルの製造工程などにおいては、回路パターンを形成するための微細加工の前後で、半導体ウエハやガラス基板などの基板に付着したサブミクロンオーダのパーティクルを洗浄除去する、超音波洗浄が行なわれる。この洗浄工程は、基板の製造歩留まりを向上する上で、きわめて重要な工程である。
【０００３】
このような洗浄を行なう装置としては超音波洗浄装置が知られている。超音波洗浄装置においては、基板の洗浄精度を均一化させるために、基板の表面部位又は洗浄槽内の各部位における超音波振動の音圧分布状態を知ることが重要である。
【０００４】
つまり、超音波振動子を超音波振動させるための超音波発振器が正常に作動しているかということや超音波振動子で発生した超音波振動が効率よく洗浄液に付与されているかということ、さらには洗浄槽内における超音波振動の強弱の分布状態に偏りがないかなどのことを音圧センサーで検出するということが行なわれている。
【０００５】
一般に、音圧センサーは、先端部が超音波振動が入射する入射面に形成された、樹脂やガラスなどの材料からなる導波管を有する。この端面には振動を電気信号に変換する圧電素子が設けられている。この圧電素子には増幅器を介して表示部が電気的に接続されている。
【０００６】
それによって、上記導波管の先端部の受振部に入射した超音波振動は、この導波管内を伝播し、基端部の拡径部に設けられた圧電素子によって電気信号に変換されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の音圧センサーにおいて、洗浄槽内の超音波振動の分布状態などを測定する場合、上記導波管を洗浄槽内に収容された洗浄液中に浸漬し、この洗浄槽内における被測定部位の超音波振動の強度を測定するということが行なわれる。
【０００８】
その場合、導波管の先端の入射面を超音波振動の発振源に向けるようにする。それによって発振源からの超音波振動を、上記入射面から導波管内に確実に入射させることができるようにしている。
【０００９】
しかしながら、発振源から発振された超音波振動は、洗浄槽の内面や被洗浄物で反射するため、洗浄槽内において一定方向に進行するとは限らない。そのため、導波管の先端の入射面を発振源に向けても、導波管にはその入射面からだけでなく、外周面からも超音波振動が入射することがある。すると、導波管の外周面から入射した超音波振動が外乱要因となるから、所望部位の超音波振動の強度を正確に測定できないということがある。
【００１０】
この発明は、導波管の外周面から超音波振動が入射するのを防止した音圧センサーを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、超音波振動の音圧を検出するための音圧センサーにおいて、
先端部が超音波振動の入射面に形成された導波管と、
この導波管の後端に設けられ上記入射面から導波管内に入射して後端に伝播した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子と、
上記導波管の先端部の入射面を露出させるとともに外周面を空気層を介して液密に覆った外套体と、
を具備したことを特徴とする音圧センサーにある。
【００１２】
請求項２の発明は、上記外套体は、
内部に上記導波管が収容され先端にこの導波管の入射面を露出させる開口部が形成されるとともに後端面が開口した筒状部材と、
この筒状部材の後端に着脱可能に設けられこの後端開口を閉塞するとともに、内面に上記導波管の後端面を押圧してこの導波管を筒状部材の内部に保持する押圧部が設けられた蓋部材とを備えていることを特徴とする請求項１記載の音圧センサーにある。
【００１３】
この発明によれば、導波管の外周面は空気層を介して外套体によって覆われているため、超音波振動は空気層と外套体との境界面で反射し、導波管に入射することがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１はこの発明の一実施の形態に係る音圧センサー１を示し、この音圧センサー１は導波管２と外套体３とから構成されている。導波管２は樹脂や石英などの材料によって中空状に形成されていて、先端面は後述するように超音波振動が入射する入射面４に形成され、後端部は基端部５となっている。
【００１６】
上記入射面４から導波管２内に入射した超音波振動は、この導波管２内を伝播し導波管２の基端部５の端面に設けられた圧電素子６によって音圧が電気信号に変換されるようになっている。
【００１７】
上記外套体３は、導波管２と同様、樹脂や石英などの材料によって形成された筒状部材８を有する。この筒状部材８は、上記導波管２よりも大径で、内部に上記導波管２を収容している。それによって、導波管２と筒状部材８との間には空間部、つまり空気層９が形成されている。
【００１８】
上記筒状部材８の先端面には上記導波管２よりも小径で、この導波管２の入射面４が露出する開口部１１が形成されている。筒状部材８の先端内面と導波管２の入射面４との間にはＯリング１２が設けられ、このＯリング１２によって上記開口部１１を液密に閉塞している。
【００１９】
上記筒状部材８の後端面は開口し、この開口は筒状部材８に着脱可能に螺着された蓋部材１３によって閉塞される。この蓋部材１３の内面には上記導波管２の基端部５よりも小径な筒状の押圧部１４が突設されている。
【００２０】
上記蓋部材１３を筒状部材８の後端部に螺着すると、上記押圧部１４が上記基端部５の後端面を押圧する。それによって、導波管２の入射面４と筒状部材８の先端内面との間に設けられたＯリング１２が弾性的に圧縮されるから、筒状部材８の先端の開口部１１が上記入射面４によって液密に閉塞されることになる。
【００２１】
上記圧電素子６にはリード線１５が接続されている。このリード線１５は上記蓋部材１３に設けられたケーブル押え１６を介して増幅器１７に接続されている。上記圧電素子６によって変換された電気信号は上記増幅器１７で増幅され、その波形が表示器１８に表示されるようになっている。
【００２２】
上記構成の音圧センサー１は図２に示すように使用される。図２は半導体ウエハやガラス基板などの被洗浄物を洗浄するための洗浄槽２１を示す。この洗浄槽２１内には洗浄液Ｌが収容されている。
【００２３】
洗浄槽２１の底部には開口部２２が形成され、この開口部２２はパッキング２３を介して振動板２４によって液密に閉塞されている。振動板２４の下面には超音波振動子２５が設けられている。この超音波振動子２５には超音波発振器２６から高周波電力が供給される。それによって、超音波振動子２５は超音波振動し、その超音波振動子２５とともに振動板２４が振動するから、この振動板２４の超音波振動が洗浄槽２１内の洗浄液に伝播されるようになっている。
【００２４】
洗浄液に伝播された超音波振動の強度を測定する場合には、図２に示すように音圧センサー１を洗浄液Ｌ内に浸漬して位置決めし、振動板２４を超音波振動させる。その場合、音圧センサー１の先端面、つまり導波管２の入射面４が露出した開口部１１を発振源である振動板２４の方向に向ける。
【００２５】
それによって、洗浄液Ｌを伝播した超音波振動が音圧センサー１の開口部１１から導波管２の入射面４に入射して導波管２を伝播し、圧電素子６によって電気信号に変換されるから、所定位置における超音波振動の強度を測定することができる。
【００２６】
このような測定に際し、洗浄液を伝播した超音波振動は、音圧センサー１の入射面４だけでなく、外套体３の外周面にも入射する。しかしながら、外套体３と導波管２との間には空気層９が形成されている。外套体３と空気層９とでは音響のインピーダンスが異なるから、外套体３に入射した超音波振動は、この外套体３と空気層９との境界面で全反射し、導波管２内を伝播するということがない。
【００２７】
そのため、導波管２には、先端の入射面４だけから超音波振動が入射し、入射面４以外から入射するということがないから、従来のように入射面４以外から入射する超音波振動が外乱要因となって所望する部位の超音波振動の強度を正確に測定できなくなるということがない。
【００２８】
導波管２を収容した外套体３は、筒状部材８と、この筒状部材８に着脱可能に螺着される蓋部材１３とから構成され、上記導波管２を筒状部材８に収容した後、蓋部材１３を取着することで、上記導波管２を内部に保持固定することができる。そのため、導波管２を外套体２に対して容易に着脱することができるから、導波管２の保守点検なども容易に行なうことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、導波管の外周面を空気層を介して外套体によって覆うようにした。
【００３０】
そのため、超音波振動は空気層と外套体との境界面で反射し、導波管に入射することがないから、所望する部位の超音波振動の強度を正確に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に係る音圧センサーの構成を示す断面図。
【図２】音圧センサーによって洗浄槽内の音圧を測定する説明図。
【符号の説明】
２…導波管
３…外套管
４…入射面
６…圧電素子
８…筒状部材
９…空気層
１３…蓋部材
【図１】
2004048484.tif 000003
【図２】
2004048484.tif 000004