(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、先端部が球面状に形成された中空状のプローブ本体２と、このプローブ本体の先端部の内面に設けられこの先端部に入射した超音波振動の音圧を電気信号に変換する圧電素子５とを具備する。【選択図】　　図２
2004061182.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、
先端部が球面状に形成された中空状のプローブ本体と、
このプローブ本体の先端部の内面に設けられこの先端部に入射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、
を具備したことを特徴とする音圧センサー。
【請求項２】
上記圧電素子は、圧電体と、この圧電体の一方の側面と他方の側面とに設けられる一対の電極とによって構成されており、
上記圧電素子は、上記プローブ本体の先端部内面に、一方の電極、圧電体及び他方の電極を順次成膜形成して設けられることを特徴とする請求項１記載の音圧センサー。
【請求項３】
上記圧電素子は、圧電体と、この圧電体の一方の側面と他方の側面とに設けられる一対の電極とによって構成されており、
上記圧電体の一方の側面に設けられる電極は、上記圧電体を上記プローブ本体の先端部内面に接着固定する導電性接着剤からなることを特徴とする請求項１記載の音圧センサー。
【請求項４】
上記プローブ本体は、筒状の基部材と、この基部材の先端部に接続固定される先端部材とからな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を受ける受振部に形成された、透明な樹脂やガラスなどの材料からなる導波管を有する。この導波管の基端部には漸次拡径されるコーン状の拡径部が形成されている。この拡径部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、検出精度を高めるためには、受振部に入射する超音波振動を、この受振部への入射角度に依存することなく検出できるようにすることが要求される。そこで、上記受振部を球面状に形成し、受振部へ入射する超音波振動の角度による影響を低減するということが行なわれている。
【０００８】
受振部を球面状にすれば、受振部に入射する超音波振動の入射角度を、入射方向に係らず、ほぼ一定にすることができるから、超音波振動を導波管内へほぼ同じ入射角度で導入することができる。
【０００９】
しかしながら、導波管内に導入された超音波振動は、この導波管内を伝播し、導波管の基端部に設けられた圧電素子で検知されて電気信号に変換される。そのため、受振部へ同じ角度で入射した超音波振動であっても、受振部への入射方向が異なることで、導波管内での伝播条件に差異が生じ、その差異によって導波管の基端部に設けられた圧電素子によって精度よく検出できないということがあった。
【００１０】
つまり、超音波振動を圧電素子で検出するには、導波管を伝播させるようにしていた。そのため、導波管への入射角などによって伝播時の条件に差異が生じるため、上記圧電素子での検出精度が低下するということがあった。
【００１１】
この発明は、超音波振動を圧電素子によって精度よく検出できるようにした音圧センサー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、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、
先端部が球面状に形成された中空状のプローブ本体と、
このプローブ本体の先端部の内面に設けられこの先端部に入射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、
を具備したことを特徴とする音圧センサーにある。
【００１３】
請求項２の発明によれば、上記圧電素子は、圧電体と、この圧電体の一方の側面と他方の側面とに設けられる一対の電極とによって構成されており、
上記圧電素子は、上記プローブ本体の先端部内面に、一方の電極、圧電体及び他方の電極を順次成膜形成して設けられ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。
【００１４】
請求項３の発明は、上記圧電素子は、圧電体と、この圧電体の一方の側面と他方の側面とに設けられる一対の電極とによって構成されており、
上記圧電体の一方の側面に設けられる電極は、上記圧電体を上記プローブ本体の先端部内面に接着固定する導電性接着剤からな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。
【００１５】
請求項４の発明は、上記プローブ本体は、筒状の基部材と、この基部材の先端部に接続固定される先端部材とからな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。
【００１６】
この発明によれば、プローブ本体の球面状に形成された先端部の内面に圧電素子を設けたことで、超音波振動を伝播させずに検出できるから、超音波振動を精度よく検出することができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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はプローブ本体２を有する。このプローブ本体２は樹脂や石英などの材料によって円筒状に形成された基部材３と、この基部材３の先端に接合固定された先端部材４とからなる。
【００１９】
先端部材４は中空の半球形状に形成されていて、その外面は超音波振動が入射する入射面４ａとなっており、半球形状の内面には図２に示すように半球面のほぼ全体にわたって圧電素子５が設けられている。
【００２０】
上記圧電素子５はセラミックによって形成された圧電体６の一方の面と他方の面とにそれぞれ導電性金属からなる電極７が設けられてなる。上記先端部材４の内面には、上記圧電素子５が蒸着やスパッタリングなどの成膜手段や接着剤を用いた接着手段などによって設けられる。
【００２１】
成膜手段によって圧電素子５を設ける場合には、上記先端部材４の内面に一方の電極７、圧電体６及び他方の電極７を蒸着やスパッタリングによって順次積層形成すればよい。
【００２２】
接着手段によって設ける場合には、予め所定の厚さに形成された導電体６の一方の側面に電極７を設けておき、上記導電体６の他方の側面を、上記先端部材４の内面に導電性のシート状接着剤によって接着固定し、そのシート状接着剤を電極７として利用すればよい。
【００２３】
すなわち、成膜手段と接着手段とのいずれの方法であっても、プローブ本体２を基部材３と先端部材４とに分割したことで、先端部材４の内面に圧電素子５を容易に設けることが可能となる。そして、先端部材４の内面に圧電素子５を設けたならば、この先端部材４は基部材３の先端に接着や溶着などの手段によって固着される。
【００２４】
上記圧電素子５の一対の電極７にはそれぞれリード線１１の一端が電気的に接続されている。これらリード線１１は上記プローブ本体２の基端部に設けられた把持部１２に導かれている。この把持部１２には増幅器１３が内蔵され、上記一対のリード線１１は上記増幅器１３に接続されている。
【００２５】
上記圧電素子５によって検出された超音波振動は上記増幅器１３で増幅され、表示器１４によって波形が表示される。それによって、音圧センサー１により検出された超音波振動の強度を検出表示できるようになっている。
【００２６】
上記構成の音圧センサー１を用いて超音波振動を測定するには、プローブ本体２の先端部材４を被測定部位に位置決めする。被測定部位としては、図示しない洗浄槽などであって、この洗浄槽には洗浄液が収容され、この洗浄液に超音波振動が付与されるようになっている。
【００２７】
それによって、プローブ本体２の先端部材４の球形状の入射面４ａには洗浄液に付与された超音波振動が入射する。入射面４ａに入射した超音波振動は、上記先端部材４の内面に設けられた圧電素子５によって電気信号に変換される。つまり、超音波振動は入射面４ａに入射すると、プローブ本体２内を伝播することなく、圧電素子５によって電気信号に変換される。
【００２８】
圧電素子５によって変換された上記電気信号は増幅器１３で増幅された後、表示器１４に波形として表示されるから、その波形によって被測定部位における超音波振動の強度を知ることができる。
【００２９】
すなわち、プローブ本体２の球形状の先端部材４の半球形状の入射面４ａに入射した超音波振動は、このプローブ本体２内を伝播することなく、上記先端部材４の内面に設けられた圧電素子５によって直ちに電気信号に変換される。
【００３０】
そのため、超音波振動の検出精度は伝播条件によって左右されることがないから、たとえば音圧センサー１へ入射する超音波振動の入射方向が変化するなどしても、圧電素子５によって精度よく検出することができる。
【００３１】
一方、プローブ本体２は長尺である。そのため、従来はプローブ本体２の先端部内に圧電素子５を設けることが困難であるため、後端部に設けるようにしていた。
【００３２】
しかしながら、この発明では、プローブ本体２を基部材３と先端部材４とに分割し、先端部材４の内面に圧電素子５を設けるようにした。つまり、プローブ本体２を２つに分割することで、プローブ本体２が長尺であっても、その先端部材４の内面に上記圧電素子５を比較的容易に設けることができる。
【００３３】
それによって、上述したように、超音波振動を伝播させることなく検出できるため、超音波振動の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
なお、上記一実施の形態ではプローブ本体を基部材と先端部材とに分割して基部材の内面に圧電素子を設けるようにしたが、たとえば上述した蒸着手段や接着手段などによってプローブ本体を２つに分割せずに、先端部の内面に設けることができれば、プローブ本体を分割する必要はない。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、プローブ本体の球面状に形成された先端部の内面に圧電素子を設けるようにした。
【００３６】
そのため、超音波振動をプローブ本体に伝播させることなく圧電素子によって検出できるから、超音波振動の強度を精度よく検出することができる。
【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図。
【図２】プローブ本体の先端部分の拡大断面図。
【符号の説明】
２…プローブ本体
３…基部材
４…先端部材
５…圧電素子
６…圧電体
７…電極
【図１】
2004061182.tif 000003
【図２】
2004061182.tif 000004