(57)【要約】【課題】この発明は振動子から出力されえる超音波振動の強度を一定に維持することができるようにした超音波洗浄装置を提供することにある。【解決手段】超音波振動が付与された洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、上記洗浄液に超音波振動を付与する振動子６と、この振動子に所定の周波数の電力を印加して駆動する駆動回路部３と、この駆動回路部によって駆動される上記振動子の温度変化を検出する温度センサ１１と、この温度センサが検出する上記振動子の温度変化に基いてこの振動子を駆動する電力を補正する電力帰還制御部１４とを具備する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動が付与された洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、
上記洗浄液に超音波振動を付与する振動子と、
この振動子に所定の周波数の電力を印加して駆動する駆動回路部と、
この駆動回路部によって駆動される上記振動子の温度変化を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記振動子の温度変化に基いてこの振動子を駆動する電力を補正する制御手段と
を具備したことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
超音波振動が付与された洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法において、
上記洗浄液に超音波振動を付与する振動子の温度変化を検出する工程と、
検出された振動子の温度変化に基いて上記振動子を駆動する電力を補正する工程と、
補正された電力で上記振動子を駆動する工程と
を具備したことを特徴とする超音波洗浄方法。
【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洗浄する洗浄液に超音波振動を付与するために用いられる超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶製造装置や半導体製造装置においては、液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの被洗浄物を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。上記被洗浄物を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の被洗浄物を浸漬するデイップ方式や被洗浄物に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式がある。
【０００３】
これらの洗浄方式において、被洗浄物を洗浄する洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用によって上記被洗浄物に付着した微粒子を効率よく除去するようにした超音波洗浄方式が実用化されている。
【０００４】
洗浄液に超音波振動を付与する方法としては、振動板に振動子を設け、この振動子に所定の周波数の電力を印加する。そして、振動子とともに振動板を所定の周波数で振動させるとともに、その振動板に洗浄液を接触させることで、洗浄液に超音波振動を付与するようにしている。
【０００５】
振動板に洗浄液を接触させるには、洗浄容器の内底部に上記振動板を設けたり、洗浄液を噴射する洗浄ノズル内の洗浄液の流路に上記振動板を設けるなどのことが行なわれている。
【０００６】
超音波振動が付与された洗浄液によって被洗浄物を洗浄する場合、洗浄効果を高めるためには上記振動子から出力される超音波振動の強度を一定に維持することが要求される。
【０００７】
従来、振動子から出力される超音波振動の強度、つまり振動子の出力を一定に維持するには、洗浄液に付与された超音波振動の音圧を音圧計で検出し、その音圧の変化に応じて振動子を駆動する電力を制御するということが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振動子の出力は種々の要件によって変動することが考えられている。その１つの要件として振動子の温度変化を上げることができる。つまり、振動子は圧電セラミックによって形成されており、その共振周波数の温度係数は３０〜５００ＰＰＭ／℃である。
【０００９】
振動子は、所定の周波数の電力が印加されて駆動されると、振動子自体の発熱や洗浄液の温度変化などによって経時的に温度上昇するから、振動子の共振周波数も上昇する。その結果、予め設定された周波数と、振動子の共振周波数に差異が生じ、共振点から外れてしまう。そのため、振動子から発生する超音波振動の振幅が低下し、被洗浄物に対する洗浄効果が低下することになる。
【００１０】
しかしながら、上述した従来のように、洗浄液に付与された超音波振動の音圧を測定し、その音圧に基いて振動子を駆動する電力を補正制御するだけでは、振動子の温度変化による出力変動を正確に補正することができないため、振動子の出力を一定に維持できないということがあった。
【００１１】
この発明は、振動子に印加する電力を振動子の温度変化に応じて補正することで、振動子の出力を一定に維持できるようにした超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、超音波振動が付与された洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置において、
上記洗浄液に超音波振動を付与する振動子と、
この振動子に所定の周波数の電力を印加して駆動する駆動回路部と、
この駆動回路部によって駆動される上記振動子の温度変化を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記振動子の温度変化に基いてこの振動子を駆動する電力を補正する制御手段と
を具備したことを特徴とする超音波洗浄装置にある。
【００１３】
この発明は、超音波振動が付与された洗浄液で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法において、
上記洗浄液に超音波振動を付与する振動子の温度変化を検出する工程と、
検出された振動子の温度変化に基いて上記振動子を駆動する電力を補正する工程と、
補正された電力で上記振動子を駆動する工程と
を具備したことを特徴とする超音波洗浄方法にある。
【００１４】
この発明によれば、振動子の温度変化に基いて振動子を駆動する電力を補正するため、振動子から出力される超音波振動の強度を一定に維持することが可能となる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１はこの発明の超音波洗浄装置を構成する制御回路のブロック図であって、同図中１は交流電源である。この交流電源１からの交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ２によって直流電力に変換される。
【００１７】
ＡＣ−ＤＣコンバータ２によって変換された直流電力は、駆動回路部３のインバータ４によって後述するように所定の周波数と振幅とを備えた交流電力に変換され、バンドパスフィルタ５を通って駆動信号Ｄとして振動子６に供給される。それによって、振動子６は上記駆動回路部３からの交流電力の周波数と振幅とに応じた出力で駆動されて超音波振動する。
【００１８】
上記振動子６は図示しない振動板に接着固定されており、この振動板は同じく図示しない洗浄液が収容される洗浄容器の内底部や洗浄ノズルの洗浄液の通路などに設けられる。したがって、振動子６が駆動されて超音波振動すれば、振動板が連動するから、この振動板を介して洗浄液に超音波振動が伝播され、この洗浄液によって被洗浄体７が超音波洗浄される。
【００１９】
上記振動子６は、駆動にともなう発熱や洗浄液の温度変化によって温度上昇し、その温度上昇によって共振周波数が予め設定された周波数よりも上昇する。振動子６が温度上昇して共振周波数が上昇すると、振動子６からの出力、つまり超音波振動の振幅が小さくなる。
【００２０】
そのため、振動子６の温度変化による出力低下を補正するため、この振動子６の温度がサーミスタなどの温度センサ１１によって検出される。温度センサ１１からの検出信号Ｋは温度検出部１２に入力され、この温度検出部１２からゲイン調整部１３に入力される。このゲイン調整部１３では上記温度センサ１１によって検出された電気信号を任意の増幅信号Ａに変換する。
【００２１】
上記ゲイン調整部１３で変換された増幅信号Ａは電力帰還制御部１４に入力される。この電力帰還制御部１４では、ゲイン調整部１３からの増幅信号Ａと、電力設定部１５によって設定された電力設定信号とが比較され、その比較に基いて上記駆動回路部３のインバータ４に出力される制御信号Ｓを補正する。
【００２２】
つまり、インバータ４に出力される制御信号Ｓは、温度センサ１１が検出する振動子６の温度変化に応じて補正される。それによって、振動子６が温度上昇して共振周波数が上昇しても、振動子６に印加される交流電力の強度が温度上昇に応じて補正されるから、振動子６の超音波振動の振幅、すなわち振動子６の出力を一定に維持することができる。
【００２３】
上記電力帰還制御部１４には周波数設定部１６から周波数設定信号Ｃが入力される。上記インバータ４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２からの直流電力を上記周波数設定部１６で設定された周波数設定信号Ｃに基いた周波数の交流電力に変換する。
【００２４】
このように構成された超音波洗浄装置によれば、振動子６に交流電力が印加されて駆動されると、経時的に振動子６が温度上昇する。振動子６が温度上昇すると、この振動子６の共振周波数が上昇して共振点から外れるから、出力低下を招くことになる。
【００２５】
しかしながら、この発明では、振動子６の温度変化を温度センサ１１によって検出し、その検出に基いて電力帰還制御部１４から駆動回路部４のインバータ４に入力される制御信号Ｓを補正するようにした。
【００２６】
そのため、振動子６の温度が変化しても、その温度変化に応じて駆動回路部３から振動子６に印加される駆動信号Ｄの強度が制御されるから、振動子６の出力、つまり超音波振動の振幅を一定に維持することができる。
【００２７】
図２は、振動子６から発振出力される超音波振動の波形を示す。同図中実線で示す波形Ｘは振動子６の温度変化に応じてこの振動子６に印加する交流電力を補正した場合の出力波形で、破線で示す波形Ｙは温度変化に伴う補正を行なわなかった場合の出力波形を示す。
【００２８】
この図に示されているように、振動子６の温度変化に応じ、この振動子６に印加する交流電力を補正すれば、補正しない場合のように出力の低下を招くことがないから、洗浄液に付与される超音波振動の強度を一定に維持することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、振動子の温度変化に基いて振動子を駆動する電力を補正するようにした。
そのため、振動子から出力される超音波振動の強度を一定に維持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超音波洗浄装置のブロック図。
【図２】振動子に印加する交流電力を振動子の温度変化に応じて補正した場合と補正しない場合との振動子から出力される超音波振動の説明図。
【符号の説明】
３…駆動回路部、４…インバータ、６…振動子、７…被洗浄体、１１…温度センサ（温度検出手段）、１４…電力帰還制御部（制御手段）。
【図１】
2004259983.tif 000003
【図２】
2004259983.tif 000004