(57)【要約】【課題】ロータリスイッチを使用することなく短時間で最適な発振周波数を設定でき、コストを削減することができる超音波発振装置を提供する。【解決手段】超音波発振器は、発振回路及び制御部からなり、制御部は最適な発振周波数を計算する計算部３１ａ及び設定された発振周波数値を記憶するフラッシュメモリ３４を備える。発振周波数の設定時、発振周波数設定モードにて電源をＯＮし、手動操作により大まかな発振周波数設定を行い、フラッシュメモリ３４に保存して電源をＯＦＦする。次に発振周波数自動調整モードにて電源をＯＮし、フラッシュメモリ３４から発振周波数値を計算部３１ａに読出して最適な発振周波数を求め、フラッシュメモリ３４に保存して電源をＯＦＦする。次に動作モードを通常運用モードに設定して電源をＯＮすると、制御部はフラッシュメモリ３４に保存された最適発振周波数値に従って発振回路２２を発振動作させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の周波数で発振する発振回路と、設定された発振周波数値を保存するフラッシュメモリを備え、該フラッシュメモリに保存された発振周波数値に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御する制御部と、発振周波数を設定する発振周波数設定キーを備えた入力部とを具備し、
前記制御部は、前記入力部の発振周波数設定キーにより前記フラッシュメモリに設定された発振周波数の電圧と電流の位相データに基づいて該電圧と電流の位相差が略０°となる発振周波数を求めて前記フラッシュメモリに保存し、該フラッシュメモリに保存した発振周波数値に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御することを特徴とする超音波発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超音波洗浄装置等に使用される超音波発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス用基板のシリコン・ウエハや化合物半導体ウエハ等の洗浄に超音波洗浄装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。上記超音波洗浄装置は、例えば５００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの高周波数で発振する超音波発振装置を備えている。
【０００３】
上記超音波洗浄装置に使用される従来の超音波発振装置は、一般に図６及び図７に示すように構成されている。
【０００４】
図６において、１１は超音波発振器で、発振回路基板１２及び制御基板１３を備えている。上記発振回路基板１２には、超音波の周波数で発振する発振回路１４及びこの発振回路１４の発振周波数を設定するための４個のロータリスイッチ、すなわち、図７に詳細を示すように１００ｋＨｚの位、１０ｋＨｚの位、１ｋＨｚの位、０．１ｋＨｚの位を設定するためのロータリスイッチ１５ａ〜１５ｄが設けられる。このロータリスイッチ１５ａ〜１５ｄは、操作者によって手動設定される。
【０００５】
また、上記発振回路基板１２には、発振回路１４の動作を制御する制御部１６が設けられる。
【０００６】
そして、上記発振回路１４には、超音波振動子１７が外部接続される。この超音波振動子１７は、発振回路１４から出力される所定周波数の発振信号に従って振動し、超音波を発生する。
【特許文献１】特開平９−２４３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の超音波発振器１１では、操作者が４個のロータリスイッチ１５ａ〜１５ｄを手動操作して発振周波数を所望の値に設定し、更にオシロスコープで発振出力信号の電圧と電流の位相を確認しながら位相差が０°となるように発振周波数を微細に調整しているので、周波数の設定に時間が掛かる。また、発振周波数を設定するためのロータリスイッチ１５ａ〜１５ｄが必要であり、コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ロータリスイッチを使用することなく短時間で最適な発振周波数を設定でき、コストを削減することができる超音波発振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】
【０００９】
本発明に係る超音波発振装置は、超音波の周波数で発振する発振回路と、設定された発振周波数値を保存するフラッシュメモリを備え、該フラッシュメモリに保存された発振周波数値に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御する制御部と、発振周波数を設定する発振周波数設定キーを備えた入力部とを具備し、
前記制御部は、前記入力部の発振周波数設定キーにより前記フラッシュメモリに設定された発振周波数の電圧と電流の位相データに基づいて該電圧と電流の位相差が略０°となる発振周波数を求めて前記フラッシュメモリに保存し、該フラッシュメモリに保存した発振周波数値に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、最初に概略の発振周波数を設定するだけで、その後は制御部により最適の発振周波数が求められてフラッシュメモリに保存されるので、短時間できわめて容易に最適周波数に設定することができ、かつ、発振周波数を設定するためのロータリスイッチが不要であり、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る超音波発振装置の構成図、図２は同超音波発振装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、２１は超音波発振器で、発振回路２２及び該発振回路２２の動作を制御する制御部２３を備えている。上記発振回路２２は発振回路基板に設けられ、例えば７３０ｋＨｚ、９７５ｋＨｚ、１．５ＭＨｚ、２ＭＨｚの発振周波数を選択して設定できるようになっている。また、制御部２３は制御基板に設けられる。上記超音波発振器２１には、入力部２４及び発振周波数等を表示する表示部２５が接続される。
【００１４】
上記入力部２４は、発振周波数設定キー、ディップスイッチ等を備えている。上記発振周波数設定キーは、発振周波数を所望の周波数の設定するためのキーであり、例えば周波数をアップするための“＋”キー、周波数をダウンするための“−”キー、入力した周波数をセットするための“ＳＥＴ”キーが設けられる。上記ディップスイッチは、複数の動作モード、例えば発振周波数設定モード、発振周波数自動調整モード、通常運用モードを設定するためのキーである。
【００１５】
そして、上記発振回路２２には、超音波振動子２６が外部接続される。この超音波振動子２６は、発振回路２２から出力される発振信号に従って振動し、超音波を発生する。
【００１６】
上記制御部２３は、図２に示すように全体を統括して制御するＣＰＵ３１、このＣＰＵ３１で動作させる各種プログラムを格納するＲＯＭ３２、作業中のデータを一時的に記憶するＲＡＭ３３、設定された発振周波数値を保存するフラッシュメモリ３４により構成される。
【００１７】
上記ＲＯＭ３２には、上記ディップスイッチで設定された発振周波数設定モード、発振周波数自動調整モード、通常運用モードの各モードにおいて動作するプログラム及びその他のプログラムが予め格納されている。
【００１８】
次に上記の構成において、超音波発振器２１に対する発振周波数の設定及び自動調整処理について説明する。
【００１９】
まず、発振周波数の設定及び自動調整処理の概略の手順について説明する。
【００２０】
［Ａ．発振周波数の設定］
（１）超音波発振器２１の電源ＯＦＦの状態で、入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数設定モード」に設定する。
【００２１】
（２）超音波発振器２１の電源をＯＮにする。
【００２２】
（３）発振周波数を入力部２４の操作によって目的とする値に設定し、フラッシュメモリ３４に保存する。
【００２３】
（４）超音波発振器２１の電源をＯＦＦする。
【００２４】
［Ｂ．発振周波数の自動調整］
（５）電源ＯＦＦの状態で、入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数自動調整モード」に設定する。
【００２５】
（６）超音波発振器２１の電源をＯＮする。
【００２６】
（７）ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されている「発振周波数自動調整モード」のソフトウェア（プログラム）に従って最適な発振周波数（電圧と電流の位相差０°）を求め、フラッシュメモリ３４に保存する。
【００２７】
（８）超音波発振器２１の電源をＯＦＦする。
【００２８】
［Ｃ．通常の運用動作］
（９）電源ＯＦＦの状態で、入力部２４のディップスイッチにより「通常運用モード」に設定する。
【００２９】
（１０）超音波発振器２１の電源をＯＮする。
【００３０】
（１１）フラッシュメモリ３４に保存された発振周波数値をＣＰＵ３１に読込み、発振回路２２を設定周波数で発振動作させる。
【００３１】
（１２）発振回路２２から出力される発振信号を超音波振動子２６に供給し、超音波を発生させる。
【００３２】
以下、発振周波数の詳細な設定動作について説明する。  
入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数設定モード」を設定した場合、図３（ａ）に示すように入力部２４、表示部２５、及び制御部２３内のＲＡＭ３３、フラッシュメモリ３４からなる回路要素において、フラッシュメモリ３４に所定の発振周波数を設定する。なお、各回路部間のデータの入出力は、ＣＰＵ３１によって制御される。
【００３３】
上記発振周波数の設定は、図４に示すフローチャートに従って行われる。
【００３４】
超音波発振器２１の電源をＯＦＦした状態で、入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数設定モード」に設定し、その後、超音波発振器２１の電源をＯＮにする。超音波発振器２１の電源がＯＮされると、ＣＰＵ３１はフラッシュメモリ３４に保存されている発振周波数値をＲＡＭ３３に読出し（ステップＡ１）、表示部２５に表示する（ステップＡ２）。このときＣＰＵ３１は、“＋”、“−”、“ＳＥＴ”キーの入力待ちの状態となる（ステップＡ３）。
【００３５】
操作者は、表示部２５に表示された発振周波数を入力部２４の“＋”キーまたは“−”キーを使用して所望の周波数に設定する。上記ステップＡ３のキー入力待ちの状態において、“＋”キーが操作された場合、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３に保持している発振周波数の値を０．１ｋＨｚアップし（ステップＡ４）、その後、ステップＡ２に戻って上記変更された発振周波数を表示部２５に表示し、ステップＡ３の入力待ちの状態となる。
【００３６】
また、上記ステップＡ３のキー入力待ちの状態において、“−”キーが操作された場合、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３に保持している発振周波数の値を０．１ｋＨｚダウンし（ステップＡ５）、その後、ステップＡ２に戻って上記変更された発振周波数を表示部２５に表示、ステップＡ３の入力待ちの状態となる。
【００３７】
操作者は、上記のように入力部２４の“＋”キーまたは“−”キーを使用し、表示部２５に表示された発振周波数を所望の値に設定した後、“ＳＥＴ”キーを操作する。ステップＡ３において、“ＳＥＴ”キーが操作されると、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３に保持している発振周波数値をフラッシュメモリ３４に書き込む（ステップＡ６）。
【００３８】
以上で、おおまかな発振周波数の設定を終了する。
【００３９】
次に、操作者は、超音波発振器２１の電源をＯＦＦした状態で入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数自動調整モード」を設定する。この「発振周波数自動調整モード」では、図３（ｂ）に示すように発振回路２２、表示部２５、及び制御部２３内のＲＡＭ３３、フラッシュメモリ３４、計算部３１ａからなる回路要素によって発振周波数の自動調整が行われる。上記計算部３１ａは、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されている「発振周波数自動調整モード」のソフトウェアに従って処理動作を行うことを示している。なお、各回路部間のデータの入出力は、ＣＰＵ３１によって制御される。上記発振周波数の自動調整は、図５に示すフローチャートに従って行われる。
【００４０】
超音波発振器２１の電源をＯＦＦした状態で、入力部２４のディップスイッチにより「発振周波数自動調整モード」に設定し、その後、超音波発振器２１の電源をＯＮにする。超音波発振器２１の電源がＯＮになると、ＣＰＵ３１はフラッシュメモリ３４に保存されている発振周波数値をＲＡＭ３３に読出し（ステップＢ１）、表示部２５に表示すると共に上記ＲＡＭ３３に読出した値に従って発振回路２２の発振周波数を制御する（ステップＢ２、Ｂ３）。
【００４１】
計算部３１ａは、発振回路２２の発振出力信号から電圧及び電流の位相を検出し（ステップＢ４）、その電圧及び電流の位相差が０°（最適周波数）になっているか否かを判定し（ステップＢ５）、位相差が０°でなければ、その位相のずれが“＋”であるかどうか、すなわち電圧の位相に対して電流の位相が“＋”であるかどうかを判定する（ステップＢ６）。位相のずれが“＋”であれば、計算部３１ａは上記電圧に対する電流の位相が１°遅れるようにＲＡＭ３３に保持されている発振周波数値を調整し（ステップＢ７）、ステップＢ２に戻って上記調整した発振周波数を表示部２５に表示する。
【００４２】
また、上記ステップＢ６で発振出力電圧に対する電流の位相のずれが“＋”ではないと判定された場合は、計算部３１ａは上記電圧に対する電流の位相が１°進むようにＲＡＭ３３に保持されている発振周波数値を調整し（ステップＢ８）、ステップＢ２に戻って上記調整した発振周波数を表示部２５に表示する。
【００４３】
上記の位相調整によりステップＢ５で発振出力信号の電圧と電流の位相差が０°になったと判定されると、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３の保持されている最適の発振周波数値（位相差＝０°）をフラッシュメモリ３４に書き込み（ステップＢ８）、発振周波数の自動調整処理を終了する。
【００４４】
上記発振周波数の自動調整を終了した後、操作者は超音波発振器２１の電源をＯＦＦし、入力部２４のディップスイッチにより「通常運用モード」に設定し、その後、再び超音波発振器２１の電源をＯＮにする。超音波発振器２１の電源がＯＮになると、ＣＰＵ３１はフラッシュメモリ３４に保存されている最適の発振周波数値に基づいて発振回路２２を制御し、発振回路２２の発振周波数を最適値に保持する。発振回路２２は、最適周波数の発振信号を超音波振動子２６に供給し、超音波を発生させる。
【００４５】
上記のように操作者は、最初に手動により超音波発振器２１の大まかな発振周波数を設定するだけで、その後は超音波発振器２１の発振周波数が最適値に設定されるので、短時間できわめて容易に最適周波数に設定することができる。また、発振周波数を設定するためのロータリスイッチが不要であり、コストを低減することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、ＣＰＵ３１とは別個にフラッシュメモリ３４を設けた場合について示したが、ＣＰＵ３１がフラッシュメモリを内蔵している場合であっても、上記実施形態と同様にして実施し得るものである。
【００４７】
また、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ものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波発振装置の構成図である。
【図２】同実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は同実施形態における発振周波数設定モード時の回路要素を示すブロック図、（ｂ）は発振周波数自動調整モード時の回路要素を示すブロック図である。
【図４】同実施形態における発振周波数設定モード時の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態における発振周波数自動調整モード時の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】従来の超音波発振装置の構成図である。
【図７】図６に示す超音波発振装置において、発振回路基板上に設けられるロータリスイッチの配置状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
２１…超音波発振器、２２…発振回路、２３…制御部、２４…入力部、２５…表示部、２６…超音波振動子、３１…ＣＰＵ、３１ａ…計算部、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…フラッシュメモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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