JPH1170372A - Ultrasonic generating apparatus - Google Patents
Ultrasonic generating apparatusInfo
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- JPH1170372A JPH1170372A JP23407297A JP23407297A JPH1170372A JP H1170372 A JPH1170372 A JP H1170372A JP 23407297 A JP23407297 A JP 23407297A JP 23407297 A JP23407297 A JP 23407297A JP H1170372 A JPH1170372 A JP H1170372A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば被洗浄
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
られる超音波発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic generator used for applying ultrasonic vibration to a cleaning liquid for cleaning an object to be cleaned.
【０００２】[0002]
【従来の技術】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り、最
近では高い清浄度が得られるとともに、コスト的に有利
な枚葉方式が採用されることが多くなってきている。2. Description of the Related Art In a liquid crystal manufacturing apparatus or a semiconductor manufacturing apparatus, there is a process required to clean an object to be cleaned such as a glass substrate for a liquid crystal or a semiconductor wafer with high cleanliness. As a method of cleaning the object to be cleaned, there are a dip method in which a plurality of objects to be cleaned are immersed in a cleaning liquid, and a single-wafer method in which the cleaning liquid is sprayed toward the object to be cleaned to wash one by one. In addition to obtaining high cleanliness, a single-wafer method which is advantageous in terms of cost is often used.
【０００３】枚葉方式の１つとして被洗浄物に噴射され
る洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用によって
上記被洗浄物から微粒子を効率よく除去するようにした
洗浄方式が実用化されている。[0003] As one of the single-wafer methods, a cleaning method has been put to practical use in which ultrasonic vibration is applied to a cleaning liquid sprayed on a cleaning object to thereby efficiently remove fine particles from the cleaning object by vibrating action. ing.
【０００４】洗浄液に付与する振動は、従来は20〜50ｋ
Ｈｚ程度の超音波であったが、最近では600 〜3000ｋＨ
ｚ程度の極超音波帯域の音波を付与する超音波発生装置
が開発されている。The vibration applied to the cleaning liquid has conventionally been 20 to 50 k.
Hz, but recently 600-3000 kHz
Ultrasonic generators for applying sound waves in the z-ultra-ultrasonic band have been developed.
【０００５】ところで、上記超音波発生装置は装置本体
を有し、この装置本体には超音波振動子が取り付けられ
た振動板が設けられている。上記超音波振動子には超音
波発振器が接続される。この超音波発振器は所定の周波
数の駆動信号を出力し、その駆動信号を上記超音波振動
子に印加する。それによって、上記超音波振動子が超音
波振動するから、その超音波振動に上記振動板が連動
し、この振動板によって洗浄液に超音波振動を付与する
ようになっている。[0005] The ultrasonic generator has an apparatus main body, and the apparatus main body is provided with a diaphragm to which an ultrasonic vibrator is attached. An ultrasonic oscillator is connected to the ultrasonic transducer. The ultrasonic oscillator outputs a drive signal of a predetermined frequency, and applies the drive signal to the ultrasonic transducer. Thereby, the ultrasonic vibrator vibrates ultrasonically, so that the vibrating plate is linked to the ultrasonic vibration, and the vibrating plate applies ultrasonic vibration to the cleaning liquid.
【０００６】上記構成の超音波発生装置においては、超
音波発振器と負荷側（超音波振動子側）とのインピ−ダ
ンスのマッチングがとれていないと、発振効率が低下す
るということがある。In the ultrasonic generator having the above configuration, if the impedance of the ultrasonic oscillator and the load (ultrasonic transducer side) are not matched, the oscillation efficiency may be reduced.
【０００７】そこで、そのような場合、発振効率を向上
させるために超音波振動子を駆動する進行波の周波数
と、超音波振動子からの反射波の周波数とを測定し、こ
れら周波数の比である、定在波比（ＶＳＷＲ）を１に近
付けることで、発振効率を向上させるということが行わ
れている。In such a case, the frequency of the traveling wave for driving the ultrasonic vibrator and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic vibrator are measured in order to improve the oscillation efficiency, and the ratio of these frequencies is measured. It has been performed that the oscillation efficiency is improved by bringing a standing wave ratio (VSWR) closer to one.
【０００８】従来、定在波比は、進行波の周波数を手動
で設定することで行われていた。手動で進行波の周波数
を設定するようにすると、その設定を精度よく行うこと
ができないということがあったり、設定後に負荷側のイ
ンピ−ダンスが変動すると、それに気付かずに運転を継
続してしまうなどのことがあるから、超音波発生装置の
発振効率が低下し、消費電力のロスや超音波振動子の早
期損傷を招くなどのことがある。Conventionally, the standing wave ratio has been determined by manually setting the frequency of the traveling wave. If the frequency of the traveling wave is manually set, the setting may not be performed with high accuracy, or if the impedance on the load side fluctuates after the setting, the operation may be continued without being noticed. For this reason, the oscillation efficiency of the ultrasonic generator may be reduced, resulting in a loss of power consumption and early damage to the ultrasonic transducer.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このように、発振効率
を向上させるために進行波の周波数と反射波の周波数と
の比を設定する場合、従来はその設定を手動で行うよう
にしていたので、精度よく設定できなかったり、設定後
の変動に気付かずに運転を継続してしまうなどのことが
あった。As described above, when the ratio between the frequency of the traveling wave and the frequency of the reflected wave is set in order to improve the oscillation efficiency, the setting has conventionally been performed manually. In some cases, the setting cannot be performed with high accuracy, or the operation continues without noticing the fluctuation after the setting.
【００１０】この発明は、進行波の周波数を、反射波の
周波数に応じて自動的に設定できるようにすることで、
発振効率を向上させることができるようにした超音波発
生装置を提供することにある。According to the present invention, the frequency of a traveling wave can be automatically set in accordance with the frequency of a reflected wave.
An object of the present invention is to provide an ultrasonic generator capable of improving oscillation efficiency.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、超音
波振動子を所定の周波数で超音波振動させる超音波発生
装置において、上記超音波振動子を駆動する駆動信号の
周波数を設定する周波数設定手段と、この周波数設定手
段によって設定された駆動信号の周波数と上記超音波振
動子からの反射波の周波数を検出する検出手段と、この
検出手段によって検出された駆動信号と反射波との周波
数の比を求め、その比が所定値になるよう上記周波数設
定手段によって駆動信号の周波数を制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, in an ultrasonic generator for ultrasonically vibrating an ultrasonic vibrator at a predetermined frequency, a frequency of a drive signal for driving the ultrasonic vibrator is set. Frequency setting means, detection means for detecting the frequency of the drive signal set by the frequency setting means and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic transducer, and the drive signal and the reflected wave detected by the detection means Control means for determining a frequency ratio and controlling the frequency of the drive signal by the frequency setting means so that the ratio becomes a predetermined value.
【００１２】請求項１の発明によれば、検出手段によっ
て検出された駆動信号の周波数と超音波振動子からの反
射波の周波数との比に応じて周波数設定手段により設定
される駆動信号の周波数が制御手段により制御されるか
ら、駆動信号と反射波との周波数の比が所定の値となる
よう、自動的に設定される。According to the first aspect of the present invention, the frequency of the drive signal set by the frequency setting means according to the ratio between the frequency of the drive signal detected by the detection means and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic transducer. Is controlled by the control means, so that the ratio of the frequency of the drive signal to the frequency of the reflected wave is automatically set to a predetermined value.
【００１３】[0013]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図２に示す超音波洗浄装置は本体１を備え
ている。この本体１はノズル口体２ａと基部２ｂとに分
割されている。上記基部２ｂには上記ノズル口体２ａが
嵌合する嵌合孔３が形成されている。ノズル口体２ａと
基部２ｂとの接合面間にはこれらの液密状態を維持する
ために、ゴムや合成樹脂などで形成された弾性シ−ト４
が介装されている。The ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. The main body 1 is divided into a nozzle mouth 2a and a base 2b. A fitting hole 3 into which the nozzle opening 2a is fitted is formed in the base 2b. An elastic sheet 4 made of rubber, synthetic resin, or the like is provided between the joining surfaces of the nozzle body 2a and the base 2b in order to maintain these liquid-tight states.
Is interposed.
【００１５】上記ノズル口体２ａには流路５が形成され
ている。この流路５は上端から下端にゆくにつれて幅寸
法が次第に狭くなるテ−パ形状をなしていて、下端は上
記ノズル口体２ａの下端面に開口したノズル口６となっ
ている。A channel 5 is formed in the nozzle opening 2a. The flow path 5 has a tapered shape in which the width is gradually narrowed from the upper end to the lower end, and the lower end is a nozzle port 6 opened at the lower end surface of the nozzle opening 2a.
【００１６】上記基部２ｂに形成された嵌合孔３は、第
１の段差部７と第２の段差部８を介して上記基部２ｂの
上面側に開放している。上記第２の段差部８には振動板
９がパッキング１１を介して液密に接合され、保持体１
２によって取付け固定されている。それによって、上記
振動板９は、上記流路５の上端側と振動板９の下面側と
の間に液密な空間部１３を形成している。The fitting hole 3 formed in the base 2b is open to the upper surface of the base 2b via a first step 7 and a second step 8. A diaphragm 9 is liquid-tightly joined to the second step portion 8 via a packing 11,
2 attached and fixed. Thereby, the diaphragm 9 forms a liquid-tight space 13 between the upper end side of the flow path 5 and the lower surface side of the diaphragm 9.
【００１７】上記ノズル口体２ａには、上記流路５の下
端部の一側にノズル口体２ａの長手方向（図１の紙面に
直交する方向）に沿って主供給路１４が形成され、他側
には主排出路１５が形成されている。A main supply path 14 is formed in the nozzle opening 2a at one side of the lower end of the flow path 5 along the longitudinal direction of the nozzle opening 2a (a direction perpendicular to the plane of FIG. 1). On the other side, a main discharge path 15 is formed.
【００１８】上記主供給路１４と上記空間部１３とは、
ノズル口体２ａと基部２ｂとにわたって穿設された分岐
供給路１６によって連通されている。上記主排出路１５
と上記空間部とは、同じくノズル口体２ａと基部２ｂと
にわたって穿設された分岐排出路１７によって連通され
ている。なお、上記分岐供給路１６と分岐排出路１７と
は図面上は１つだけ示されているが、実際には本体１の
長手方向に沿って所定間隔で複数設けられている。The main supply passage 14 and the space 13 are
The nozzle port 2a and the base 2b are communicated with each other by a branch supply path 16 that is bored. The main discharge path 15
The space and the space are communicated with each other by a branch discharge passage 17 formed in the nozzle mouth 2a and the base 2b. Although only one branch supply passage 16 and one branch discharge passage 17 are shown in the drawing, a plurality of branch supply passages 16 and a plurality of branch discharge passages 17 are actually provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the main body 1.
【００１９】上記振動板９の上面には超音波振動子１９
が接合固定されている。この超音波振動子１９には超音
波発振器２１から所定の周波数の駆動信号が供給され
る。それによって、振動子１９は600 〜3000ｋＨｚ程度
で超音波振動するようになっている。An ultrasonic vibrator 19 is provided on the upper surface of the vibrating plate 9.
Are fixedly joined. The ultrasonic oscillator 19 is supplied with a drive signal of a predetermined frequency from an ultrasonic oscillator 21. Thereby, the vibrator 19 is ultrasonically vibrated at about 600 to 3000 kHz.
【００２０】上記超音波発振器２１は図１に示すように
周波数設定手段としてのＰＬＬ（Phase Locked Loop)回
路部２２を有する。このＰＬＬ回路部２２は電源Ｐから
の電力を所定の周波数の駆動信号に変換することができ
るようになっている。The ultrasonic oscillator 21 has a PLL (Phase Locked Loop) circuit section 22 as frequency setting means as shown in FIG. The PLL circuit section 22 can convert the power from the power supply P into a drive signal of a predetermined frequency.
【００２１】上記ＰＬＬ回路部２２からの駆動信号は増
幅器２３で増幅され、この増幅器２３の出力側に同軸ケ
−ブル２０を介して接続された上記超音波振動子１９に
印加される。それによって、超音波振動子１９は駆動信
号の周波数で超音波振動するから、この超音波振動子１
９が接合された振動板９もその振動に同期して振動す
る。The drive signal from the PLL circuit section 22 is amplified by an amplifier 23 and applied to the ultrasonic transducer 19 connected to the output side of the amplifier 23 via a coaxial cable 20. Accordingly, the ultrasonic vibrator 19 vibrates ultrasonically at the frequency of the drive signal.
The diaphragm 9 to which the joint 9 is attached also vibrates in synchronization with the vibration.
【００２２】上記増幅器２３の出力側には検出手段とし
ての検波器２４が接続されている。この検波器２４は上
記増幅器２３で増幅された駆動信号の周波数と、上記超
音波振動子１９からの反射波の周波数とを検出するよう
になっている。つまり、超音波発振器２１側と超音波振
動子１９側とのインピ−ダンスのマッチングが取れてい
ない場合、それらのインピ−ダンスの差に応じた強度で
反射波が生じるから、その反射波の周波数が検出され
る。A detector 24 as a detecting means is connected to the output side of the amplifier 23. The detector 24 detects the frequency of the drive signal amplified by the amplifier 23 and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic transducer 19. That is, if the impedances of the ultrasonic oscillator 21 and the ultrasonic transducer 19 are not matched, a reflected wave is generated with an intensity corresponding to the difference between the impedances. Is detected.
【００２３】上記検波器２４で検出された駆動信号の周
波数は第１のＡ／Ｄ変換器２５でデジタル信号に変換さ
れ、上記検波器２４で検出された反射波の周波数は第２
のＡ／Ｄ変換器２６でデジタル信号に変換される。The frequency of the drive signal detected by the detector 24 is converted into a digital signal by the first A / D converter 25, and the frequency of the reflected wave detected by the detector 24 is the second signal.
A / D converter 26 converts the digital signal into a digital signal.
【００２４】各変換器２５、２６で変換されたデジタル
信号は制御装置２７に入力される。この制御装置２７は
上記第１のＡ／Ｄ変換器２５と第２のＡ／Ｄ変換器２６
からのデジタル信号、つまり駆動信号の周波数と反射波
の周波数とを比較する比較部２７ａと、この比較部２７
ａでの比較値に応じた出力信号を出力する出力部２７ｂ
とを有する。この出力部２７ｂからの出力信号はＩ／Ｏ
インタフェ−ス２８を介して上記ＰＬＬ回路部２２に入
力されるようになっている。The digital signals converted by the converters 25 and 26 are input to a control device 27. The control device 27 includes the first A / D converter 25 and the second A / D converter 26.
A comparison unit 27a for comparing the frequency of the digital signal, ie, the frequency of the drive signal with the frequency of the reflected wave,
an output unit 27b that outputs an output signal corresponding to the comparison value at a
And The output signal from this output unit 27b is I / O
The data is input to the PLL circuit section 22 through an interface 28.
【００２５】つまり、上記制御装置２７は，上記比較部
２７ａで比較された駆動信号の周波数と反射波の周波数
との比の値に基づき、その比の値が１になるよう、上記
ＰＬＬ回路部２２を駆動して駆動信号の周波数を制御す
るようになっている。That is, the control device 27 controls the PLL circuit unit based on the value of the ratio between the frequency of the drive signal and the frequency of the reflected wave compared by the comparison unit 27a so that the value of the ratio becomes 1. 22 is driven to control the frequency of the drive signal.
【００２６】つぎに、上記構成の超音波洗浄装置の作用
について説明する。Next, the operation of the ultrasonic cleaning apparatus having the above configuration will be described.
【００２７】電源ＰからＰＰＬ回路部２２に電力が供給
されると、その電力はＰＰＬ回路部２２によって所定の
周波数の駆動信号に変換される。その駆動信号は増幅器
２３で増幅されて超音波振動子１９に印加されるから、
この超音波振動子１９は駆動信号の周波数によって超音
波振動し、この振動に振動板９が連動する。When power is supplied from the power source P to the PPL circuit section 22, the power is converted by the PPL circuit section 22 into a drive signal having a predetermined frequency. Since the drive signal is amplified by the amplifier 23 and applied to the ultrasonic transducer 19,
The ultrasonic vibrator 19 ultrasonically vibrates according to the frequency of the drive signal, and the vibration plate 9 is linked with the vibration.
【００２８】したがって、本体１の空間部１３に供給さ
れた洗浄液は上記振動板９によって超音波振動が付与さ
れ、ノズル口６から図示しない被洗浄物に向けて噴射さ
れることになる。Therefore, the cleaning liquid supplied to the space 13 of the main body 1 is subjected to ultrasonic vibration by the vibration plate 9 and is sprayed from the nozzle port 6 toward the cleaning object (not shown).
【００２９】超音波発振器２１側と負荷側である、超音
波振動子１９側とのインピ−ダンスのマッチングがとれ
ていないと、上記超音波振動子１９から反射波が生じ、
発振効率が低下する。そこで、発振効率を高めるため
に、反射波をできるだけ小さくし、定在波比を１に近付
けることが行われる。If the impedance of the ultrasonic oscillator 21 and the load, that is, the ultrasonic transducer 19 side is not matched, a reflected wave is generated from the ultrasonic transducer 19,
Oscillation efficiency decreases. Therefore, in order to increase the oscillation efficiency, the reflected wave is made as small as possible, and the standing wave ratio is made close to 1.
【００３０】すなわち、増幅器２３から出力された駆動
信号の周波数と、反射波の周波数とが検波器２４で検出
され、これら周波数の比が制御装置２７で算出される。
制御装置２７はその算出値に基づいてＰＬＬ回路部２２
を制御する。それによって、駆動信号の周波数と反射波
の周波数との比が１に近付くよう、駆動信号の周波数が
制御されるから、発振効率を高めることができる。That is, the frequency of the drive signal output from the amplifier 23 and the frequency of the reflected wave are detected by the detector 24, and the ratio of these frequencies is calculated by the control device 27.
The control device 27 controls the PLL circuit 22 based on the calculated value.
Control. Thereby, the frequency of the drive signal is controlled so that the ratio of the frequency of the drive signal to the frequency of the reflected wave approaches 1, and the oscillation efficiency can be increased.
【００３１】つまり、駆動信号の周波数は、制御装置２
７からの制御信号によって自動的に設定される。そのた
め、手動で設定する場合に比べて高精度に行えるばかり
か、超音波洗浄装置を作動させている間は常時、制御装
置２７からの制御信号によって定在波比が１になるよう
自動的に制御されるから、これらのことにより、発振効
率を向上させて電力のロスを最小限にすることができ
る。That is, the frequency of the drive signal is
7 is automatically set by the control signal from Therefore, not only can it be performed with higher precision than in the case of manually setting, but also while the ultrasonic cleaning device is operating, the standing wave ratio is automatically set to 1 by the control signal from the control device 27 at all times. Therefore, the oscillation efficiency can be improved and the power loss can be minimized.
【００３２】[0032]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、検出手段によ
って検出された駆動信号の周波数と超音波振動子からの
反射波の周波数との比に応じて周波数設定手段により設
定される駆動信号の周波数を制御手段により制御するよ
うにしたから、駆動信号の周波数を、最適な発振周波数
になるよう自動的に設定することができる。According to the first aspect of the present invention, the drive signal set by the frequency setting means in accordance with the ratio between the frequency of the drive signal detected by the detection means and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic transducer. Is controlled by the control means, the frequency of the drive signal can be automatically set to an optimum oscillation frequency.
【００３３】そのため、駆動信号の周波数を精度よく設
定することができるから、発振効率を確実に向上させる
ことができ、しかも使用中に駆動信号の周波数が最適値
からずれれば、直ちにその周波数が補正されるから、そ
のことによっても発振効率を向上させ、使用電力のロス
を低減することできる。As a result, the frequency of the drive signal can be set with high accuracy, so that the oscillation efficiency can be reliably improved. In addition, if the frequency of the drive signal deviates from the optimum value during use, the frequency is immediately increased. Since the correction is made, the oscillation efficiency can be improved and the loss of power consumption can be reduced.
【図１】この発明の一実施の形態を示す制御回路図。FIG. 1 is a control circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
【図２】同じく超音波洗浄装置の概略的構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the ultrasonic cleaning apparatus.
１９…超音波振動子 ２２…ＰＬＬ回路部（周波数設定手段） ２４…検波器（検出手段） ２７…制御装置（制御手段） 19 ultrasonic transducer 22 PLL circuit section (frequency setting means) 24 detector (detection means) 27 control device (control means)
Claims (1)
動させる超音波発生装置において、 上記超音波振動子を駆動する駆動信号の周波数を設定す
る周波数設定手段と、 この周波数設定手段によって設定された駆動信号の周波
数と上記超音波振動子からの反射波の周波数を検出する
検出手段と、 この検出手段によって検出された駆動信号と反射波との
周波数の比を求め、その比が所定値になるよう上記周波
数設定手段によって駆動信号の周波数を制御する制御手
段とを具備したことを特徴とする超音波発生装置。1. An ultrasonic generator for ultrasonically vibrating an ultrasonic vibrator at a predetermined frequency, comprising: frequency setting means for setting a frequency of a drive signal for driving the ultrasonic vibrator; Detecting means for detecting the frequency of the detected drive signal and the frequency of the reflected wave from the ultrasonic vibrator; determining the ratio of the frequency of the drive signal to the frequency of the reflected wave detected by the detecting means; Control means for controlling the frequency of the drive signal by the frequency setting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23407297A JPH1170372A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Ultrasonic generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23407297A JPH1170372A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Ultrasonic generating apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1170372A true JPH1170372A (en) | 1999-03-16 |
Family
ID=16965162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23407297A Pending JPH1170372A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Ultrasonic generating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1170372A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113474646A (en) * | 2019-02-26 | 2021-10-01 | 国立大学法人丰桥技术科学大学 | Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic inspection method |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23407297A patent/JPH1170372A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113474646A (en) * | 2019-02-26 | 2021-10-01 | 国立大学法人丰桥技术科学大学 | Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic inspection method |
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