专利名称：超声波振动装置及采用该装置的湿式处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在对玻璃基板或半导体基板等被处理物供给湿式处理液，实施清洗、剥离、显像、蚀刻、镀膜、研磨等湿式处理时，可用于对湿式处理液施予超声波振动的超声波振动装置及采用该装置的湿式处理装置。
背景技术：
作为清洗装置的一种已知有带有超声波振动装置的清洗装置，此方式的清洗装置称为超声波清洗装置。
图14是表示以往的超声波清洗装置例的概略构成图(例如，参照专利文献1。)。
该超声波清洗装置，具有能适合装入纯水或清洗液等处理液101并可收容被处理物的处理槽103和粘在该处理槽103底面的振子105。上述处理槽103兼作振动板。振子105由PZT(锆钛酸盐)元件等构成，利用振荡器外加规定频率的电压，来输出该频率的超声波振动。该处理槽103的底板的厚度，一般设定为上述超声波振动的半波长(λ/2)的整数倍(n倍)，实际所用的底板的厚度定为λ/2。
在如此构成的超声波清洗装置中，如果从振子105产生超声波振动，则通过超声波振动激励处理槽103的底板、处理液101，来清洗浸渍在处理液101中的被清洗物。
专利文献1特开平10-944756号公报(图10、图1)但是，在图14的超声波清洗装置中，需要使处理槽103的底板的厚度符合超声波振子105的共振频率的半波长的整数倍，或者减薄到不影响振荡的程度。因此，由于制品形状的自由度小，不能采用通用的部件，所以，很多情况必须个别设计、制作，结果增加制作费用。
此外，在以往的超声波振动装置中，因某种原因，在处理液101的液面大大降低的情况下，由于在振子105的上方不存在作为外部负荷的处理水101，由此振子105的振幅增大，而发热量增加，因该发热，损坏粘合剂，而振子105会从处理槽103上剥离。
另外，图10是表示在对以往的超声波清洗装置的振子外加电压，从振子产生超声波振动时的振动部(由振子和振动板构成的部分)的波形例的示意图。对于表示图10所示的波形时的振动部的各构成部件，作为振子采用厚2.0mm的PZT板、作为振动板采用厚3.0mm的SUS板。振动部的共振频率大约为950kHz。
因此，为改进如此的问题，提出了如图15所示的超声波清洗装置(例如，参照专利文献1。)。
该超声波清洗装置，具有能适合装入处理液101并可收容被处理物的处理槽103、和插过形成在该处理槽103底面的开口部103a的超声波振动发生部106。超声波振动发生部106，具有振子107和粘在该振子107上的波导体109，该波导体109以与处理液101接触的方式配置在上侧，振子107配置在下侧。振子107通过振荡器112外加规定频率的电压，产生该频率的超声波振动。波导体109，将来自振子107的超声波振动传递给处理液101。另外，在图15中，109a是设在波导体109上的凸缘部。
可是，在图15的超声波清洗装置中，为了抑制在处理水101的液面下降时的发热，而将波导体109的厚度设定为超声波振动的半波长的约20倍，增大了装置的重量。
此外，波导体109的厚度厚的部分，超声波的损失大，由于在该部分产生的发热，因此需要冷却产生发热的部分，由于设置能向形成在凸缘部109a上的贯通孔109c供给冷却流体的冷却机构，所以装置结构复杂化。
发明内容
本发明是针对上述问题而提出的，目的之一是提供一种能够简化制造工序、降低成本的超声波振动装置。
此外，本发明的目的之一是提供一种重量轻、能够稳定供给超声波振动的超声波振动装置。
此外，本发明的目的之一是提供一种能够改善振子的剥离、能够稳定供给超声波振动的超声波振动装置。
此外，本发明的目的之一是提供一种具有能够简化制造工序、降低成本的超声波振动装置的超声波清洗装置及湿式处理装置。
为达到上述目的，本发明采用以下的构成。
本发明的超声波振动装置，具有由1层或多层结构的振动板和固定在该振动板上并产生超声波振动的振子构成的振动部，其特征在于上述振动部，按上述振动板的各层和上述振子的、各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比即厚度/波长比的和为1/2的整数倍的厚度进行设定；上述振子，按上述厚度/波长比为1/2的整数倍以外的厚度进行设定。
在该超声波振动装置中，由于上述振动部，按上述振动板的各层和上述振子的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比(以下，称为厚度/波长比)的和为1/2的整数倍的厚度进行设定，换句话讲，使由振动板和振子构成的振动部整体的厚度达到从振子产生的超声波振动的半波长的整数倍，因此，在其制造时，只要组合上述振动部的厚度满足上述条件的振动板和振子就可以，不像以往的超声波振动装置那样，振动板的厚度限定在超声波振动的半波长的整数倍。由此，各部件的选定、设计的自由度增大，而不需要配合个别的设计尺寸的加工，所以，能够简化制造工序，降低成本。
在本发明的超声波振动装置中，上述振动部，也可以按上述振动板的各层和上述振子的各自的上述厚度/波长比的和为1/2的厚度进行设定。
如果采用上述构成的超声波振动装置，由于能够减薄振动部的厚度，由此，减少超声波损失，也可以不设置对由超声波损失引起的发热进行冷却的冷却装置，此外，还能够使整个装置轻量化。
此外，在本发明的超声波振动装置中，上述振动板，优选由高导热材料构成。作为上述高导热材料，可以采用铜、银、金、铝及这些金属的合金、氧化铝、碳化硅等陶瓷等材料中的1种或2种以上。
如果采用上述构成的超声波振动装置，由于即使在具有该超声波振动装置的清洗装置的处理液量减少等时，振子的振幅增大，增加发热量，也能够借助振动板散发上述发热，在一定时间内，能够维持振子粘接在振动板上的状态，所以，与以往相比，振子不容易剥离，能够在一定时间驱动振子，延长超声波振动装置的寿命。
此外，在本发明的超声波振动装置中，也可以上述振动板为多层结构，粘接上述振子的层由高导热材料构成，与粘接上述振子的一侧相反一侧的最外层由耐液性材料形成。作为上述耐液性材料，在具有该超声波振动装置的超声波清洗装置或湿式处理装置所使用的处理液是水时，可以采用不锈钢、经过表面处理的不锈钢，在处理液是酸或碱时，可以采用涂敷蓝宝石、高纯氧化铝或TFE(四氟化乙烯树脂)的金属材料、陶瓷、石英玻璃等。
如果采用该超声波振动装置，由于通过由高导热材料形成粘接上述振子的层，能够提高振动板的导热性，所以即使振子的振幅增大，发热量增加，也能够借助振动板散发上述发热，在一定时间内，维持振子接合在振动板上的状态。此外，由于通过由耐液性材料形成与粘接上述振子的一侧相反一侧的最外层，能够提高振动板的耐液性，因此，即使减薄振动板的厚度，在上述处理液中也不容易劣化。
此外，在本发明的超声波振动装置中，也可以具有测定上述振动板的温度的温度测定装置和振子的电力供给切断装置。
如果采用上述构成的超声波振动装置，即使在上述处理液量减少等情况下，振子的振幅增大，发热量增加，在振动板采用高导热材料的情况下，振子也不会在一定时间内剥离，所以，通过在剥离振子之前(在经过一定时间后)，利用电力供给切断装置切断向振子的电力供给，能够防止破坏超声波振动装置。
本发明的超声波清洗装置，其特征在于贮存清洗用流体的处理槽具有上述任何一构成的本发明的超声波振动装置。
如果采用上述构成的本发明的超声波清洗装置，能够提供一种容易制造、成本低的超声波清洗装置。
本发明的湿式处理装置，具有湿式处理用喷嘴，该湿式处理用喷嘴包括具有与被处理对象对置的对置面的湿式处理本体部，利用向上述被处理物和上述对置面之间的间隙供给的湿式处理液，对上述被处理物实施湿式处理，其特征在于上述湿式处理本体部具有权利要求1记载的超声波振动装置，该超声波振动装置的振动部具有与上述被处理物对置的对置面。
如果采用上述构成的湿式处理装置，能够提供一种容易制造、成本低的湿式处理装置。
图1是表示本发明的第1实施方式的超声波振动装置的概略构成的剖视图。
图2是表示本发明的第2实施方式的超声波振动装置的概略构成的剖视图。
图3是表示本发明的第3实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。
图4是从被处理物一侧看该湿式处理装置所具有的湿式处理用喷嘴的平面图。
图5是表示本发明的第4实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。
图6是表示本发明的第5实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。
图7是表示本发明的第6实施方式的超声波清洗装置的概略构成的剖视图。
图8是表示第1实施方式的超声波振动装置所具有的振动部的波形例的示意图。
图9是表示第1实施方式的超声波振动装置具有的振动部的其他波形例的示意图。
图10是表示以往式的超声波振动装置具有的振动部的其他波形例的示意图。
图11是表示实施例1～2、比较例1的超声波振动装置的振动部的频率和平均振幅的关系的图。
图12是表示实施例1、比较例2～3的超声波振动装置的振动部的共振频率和振动面的位移的关系的图。
图13是表示实施例3～4、比较例1的超声波振动装置的振动部的共振频率和平均振幅的关系的图。
图14是表示以往的超声波清洗装置例的概略构成图。
图15是表示以往的超声波清洗装置的其他例的概略构成图。
图中1、11、21-超声波振动装置，2、12-振动板，22-波导体(振动板)，2a、22a-耐液性材料层，2b、22b-高导热材料层，3-振子，5、15、25-振动部，41、41a、41b-湿式处理用喷嘴，50-湿式处理液，53-湿式处理本体部，53a-对置面，51-处理液导入部，51a-导入口，51b-第1开口部，51c-导入管，52-处理液回收部，52a-排出口，52b-第2开口部，52c-排出管，55-湿式处理区域，81-清洗用流体，83-处理槽。
具体实施例方式
以下，根据附图，说明本发明的超声波振动装置及采用该装置的超声波清洗装置和湿式处理装置的实施方式。
第1实施方式图1是表示第1实施方式的超声波振动装置的概略构成的剖视图。
本实施方式的超声波振动装置1，具有由多层结构的振动板2和固定在该振动板2一个面上产生超声波振动的振子3构成的振动部5、连接在振子3上的振荡器(图示略)、测定振动部5的温度的温度测定装置(图示略)、振子的电力供给切断装置(图示略)。
振动板2具有2层结构，由用上述耐液性材料形成的层(有时也称为耐液性材料层)2a和形成在该耐液性材料层2a上的高导热材料构成的层(有时也称为高导热材料层)2b构成。此外，振动板2，在耐液性材料层2a和高导热材料层2b都由金属构成时，从金属层间不存在接合面，能够无超声波损失地传播的角度考虑，优选由利用热轧制造的热轧钢板构成。另外，在不由热轧钢板构成振动板2的情况下，利用粘合剂粘接耐液性材料层2a和高导热材料层2b。
在上述高导热材料层2b的上面，利用粘合剂固定振子3。
振子3，由PZT(锆钛酸盐)元件、钛酸钡系元件、水晶、铁酸盐系元件等构成，通过上述振荡器外加规定频率的电压，可输出大约20kHz～10MHz频率范围的超声波振动。
在该振动部5中，如果通过上述振荡器外加电压的振子3产生超声波振动，则激励高导热材料层2b、高导热材料层2a。
振动部5的厚度t，按振动板2的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比(以下，称为厚度/波长比)的和为1/2的整数倍的厚度进行设定，即，按满足下式(1)的条件的厚度进行设定。
(t1/λ1)+(t2/λ2)+(t3/λ3)＝n/2…式(1)(式中，t1为振子3的超声波振动的前进方向的厚度，λ1为从振子3产生的超声波振动的波长，t2为高导热材料层2b的超声波振动的前进方向的厚度，λ2为从振子3产生的超声波振动的在高导热材料层2b内的波长，t3为耐液性材料层2a的超声波振动的前进方向的厚度，λ3为从振子3产生的超声波振动的在耐液性材料层2a内的波长，n为整数)但是，振子3设定成上述厚度/波长比为1/2的整数倍以外的厚度，即，不满足下式(2)的条件的厚度。
(t1/λ1)＝n/2 …式(2)上述振动部5，也可以按振动板2的各层和振子3的各自的厚度/波长比的和为1/2的厚度进行设定，即，基于上述理由，优选按满足下式(3)的条件的厚度进行设定。
(t1/λ1)+(t2/λ2)+(t3/λ3)＝1/2 …式(3)上述电力供给切断装置，通过在剥离振子3之前(经过一定时间后)，切断振子3的电力供给，能够防止破坏超声波振动装置。例如，如后述的第6实施方式，当在超声波清洗装置中具有本实施方式的超声波振动装置时，即使因减少装入处理槽内的处理液量等、而振子的振幅增大、发热量增加，也由于在振动板采用高导热材料时，在一定时间振子不会剥离，所以，通过以在剥离振子3之前(经过一定时间后)，可切断对振子3的电力供给的方式进行设定，能够防止振子剥离。
此外，上述电力供给切断装置，与上述温度测定装置连接，基于温度测定装置测定的振动部的温度，能够切断供给振子的电力。通过用上述温度测定装置测定振动部的温度，以能够在达到剥离振子的温度之前(经过一定时间后)、切断对振子的电力供给的方式进行设定，能够防止振子剥离。
上述构成的超声波振动装置1，如后述的第3～第5实施方式那样，在装入湿式处理装置中时，配置在振动板2的耐液性材料层2a与湿式处理液接触的一侧，如第6实施方式那样，在装入超声波清洗装置中时，配置在与处理液接触的一侧。
图8是表示在对本实施方式的超声波振动装置1的振子3外加电压，从振子3产生超声波振动时的振动部5的波形(表示内部的振幅的大小分布)的例子的示意图。作为表示图8所示的波形时的振动部5的各构成部件，作为振子采用厚2.5mm的PZT板，作为振动板2采用由厚1.0mm的Cu层(高导热材料层2b)和厚1.0mm的SUS层(耐液性材料层2a)构成的热轧钢板。振动部5的共振频率大约为966kHz。
图9是表示在对本实施方式的超声波振动装置1的振子3外加电压，从振子3产生超声波振动时的振动部5的波形的其他例子的示意图。作为表示图9所示的波形时的振动部5的各构成部件，作为振子3采用厚2.0mm的PZT板，作为振动板2采用由厚1.0mm的Cu板(高导热材料层2b)和厚4.0mm的蓝宝石板(耐液性材料层2a)构成的振动板。振动部5的共振频率大约为927kHz。
如果采用本实施方式的超声波振动装置1，由于振动部5的厚度t设定为满足式(1)的条件的厚度，换句话讲，由振动板和振子构成的振动部整体的厚度t，设定为从振子产生的超声波振动的半波长(λ/2)的整数倍(n倍)，因此，在其制造时，由于只要组合上述振动部的厚度满足上述条件的高导热材料层2b、耐液性材料层2a和振子3就可以，所以，不像以往的超声波振动装置那样，振动板的厚度无需符合超声波振动的半波长的整数倍，能够增大加工的自由度，简化制造工序，降低成本。
此外，振动板2，由于通过由高导热材料层2b形成设置振子3侧的层，能够提高振动板2的导热性，所以即使振子的振幅增大，发热量增加，也能够借助振动板2散发上述热，在一定时间内，能够维持振子3粘接在振动板2上的状态。此外，振动板2，由于通过由耐液性材料2a形成与设置振子的一侧相反一侧的层，能够提高振动板的耐液性，因此，即使减薄振动板的厚度，也难于被上述处理液劣化。
第2实施方式图2是表示第2实施方式的超声波振动装置的概略构成的剖视图。
第2实施方式的超声波振动装置11与图1所示的第1实施方式的超声波振动装置1不同之处在于，振动板12是单层结构，此外，由振动板12和粘接在一个面上的振子3构成的振动部15的厚度t，以振动板12和振子3的各自的上述厚度/波长比的和为1/2的整数倍的厚度进行设定，即，按满足下式(4)的条件的厚度进行设定。
(t1/λ1)+(t4/λ4)＝n/2…式(4)(式中，t1为振子3的超声波振动的前进方向的厚度，λ1为从振子3产生的超声波振动的波长，t4为振动板12的超声波振动的前进方向的厚度，λ4为振动板12的超声波振动的波长，n为整数)作为振动板12的材质，能够采用由上述耐液性材料构成的板或由上述高导热材料构成的板，或者也可以采用高纯度玻璃状碳、钛、镁等。
在上述第1～第2实施方式的超声波振动装置中，说明了振动板为板状时的情况，但只要能够在一个面上粘接振子3，也可以是其他形状，例如，也可以是“コ”字状截面、“L”字状截面、“U”字状。
第3实施方式图3是表示本发明的第3实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。图4是从被处理物一侧看该湿式处理装置具有的湿式处理用喷嘴的平面图。
本实施方式的湿式处理装置31，具有上下一对湿式处理用喷嘴(一对推挽型喷嘴)41、41，和向上述一对湿式处理用喷嘴41、41间以倾斜状态(倾斜角θ)传送被处理物23的多个传送滚(倾斜传送机构)25。另外，图中符号S是被处理物23的传送方向(移动方向)。上述倾斜角θ，可以在0≤θ＜arctan(a/b)的范围内适宜选择。即使在水平传送(θ＝0)的情况下，同样能得到本发明的效果。
各湿式处理用喷嘴41，构成包括湿式处理本体部53，其具有与被处理物23对置的对置面53a(有时也称为被处理物对置面)；处理液导入部51，与该本体部53的一方相邻地设置，向上述被处理物23和上述对置面53a之间的间隙导入湿式处理液50；处理液回收部52，设在本体部53的另一方，从上述间隙回收湿式处理液50。
湿式处理本体部53，由具有如图3所示的超声波振动装置1和从该超声波振动装置1的振动部2的周边部立起的侧壁部67构成。侧壁部67，与振动部2形成一体，由从耐液性材料层2a的端面立起的侧板67a和从高导热材料层2b的端面立起的侧板67b构成。侧板67a由上述耐液性材料构成，侧板67b由高导热材料构成。超声波振动装置1的振子3，在侧壁部67的内侧，配置在振动板2的高导热材料层2b上，振动部5的与设置振子3的一侧相反一侧的面形成与被处理物对置的对置面53a。
处理液导入部51具有在一端设置朝被处理物23开口的第1开口部51b的导入管51c，此外，在该导入管51c的另一端设置有导入口51a，来导入湿式处理液50。
处理液回收部52，具有在一端设置朝被处理基板21开口的第2开口部52b的排出管52c，此外，在该排出管52c的另一端设置排出口52a，来向外部(湿式处理的系外)排出湿式处理后的湿式处理液的排出液。
在上述第1开口部51b和第2开口部52b的之间设有湿式处理本体部53的被处理物对置面53a，上述开口部51b、52b和被处理物对置面53a大致对齐配置。
在处理本体部53的被处理物对置面53a和被处理物23之间的空间，形成进行湿式处理的区域55。
此外，在处理液回收部52，设置压力控制部(图示略)。该压力控制部，由设在排出口52a侧的减压泵构成，控制第1开口部51b的湿式处理液的压力(也包括湿式处理液的表面张力和被处理物的被处理面的表面张力)和大气压(湿式处理用喷嘴的外部保护性气氛)的均衡，以使与被处理物23接触的湿式处理液50在湿式处理后流入排出管52c。
因此，在排出口52a侧的压力控制部使用减压泵，控制用该减压泵吸引处理本体部53的湿式处理液50的力，以使第1开口部51b的湿式处理液50的压力(也包括湿式处理液的表面张力和被处理物的被处理面的表面张力)和大气压保持均衡。即。通过将第1开口部51b的湿式处理液50的压力PW(也包括湿式处理液的表面张力和被处理物的被处理面的表面张力)和大气压Pa的关系设定为PWPa，而经过第1开口部51b供给被处理物23的、与被处理物23接触过的处理液，以不与被处理物23上的供给了湿式处理液的部分以外的其它部分接触的方式，从被处理物23上除去，排放到排出管52c。
如此构成的湿式处理用喷嘴41、41，以相隔间隙对置的方式设定湿式处理本体部53、53。在如此的一对湿式处理用喷嘴41、41的湿式处理本体部53、53间的间隙中，利用传送滚25以倾斜状态传送被处理物23，在被处理物23和湿式处理用喷嘴41、41间的湿式处理区域55、55，进行湿式处理，能够对被处理物23的两面实施湿式处理。
各湿式处理用喷嘴41的触液面，从不向湿式处理液中溶出杂质的角度考虑，优选PFA等氟树脂、并且其根据所用的湿式处理液可适用最表面只由铬氧化物构成的钝态膜面的不锈钢或在表面具有氧化铝和铬氧化物的混合膜的不锈钢、进一步其相对于臭氧水适用具有电解研磨表面的钛等。如果由石英构成触液面，适合于除氟酸外的所有湿式处理液。
作为上述湿式处理液50，可根据对被处理物23实施的处理进行选择，例如，在清洗处理时采用清洗液或纯水，在蚀刻时采用蚀刻液，在显像时采用显像液，在剥离时采用剥离液。
上述多个传送滚25，能够在一对湿式处理用喷嘴41、41的对置面间以在移动方向上上升的角度来传送被处理物23的方式进行配置。
以下，采用图3及图4所示的湿式处理装置，对被处理物23实施湿式处理。
利用传送滚25，一边在一对湿式处理用喷嘴41、41的对置面之间倾斜传送被处理物23、一边从一对湿式处理用喷嘴41、41的各第1开口部51b，向湿式处理区域55供给湿式处理液50，在此状态下，从振子3产生超声波振动，依次激励振动板2、湿式处理液50，使被处理物23接触该被激励的湿式处理液50，在湿式处理后，从第2开口部52b向排出管52c排出与被处理物23接触后的湿式处理液50。在此时的湿式处理中，不是1次湿式处理被处理物23的全部两面，而在被处理物23通过喷嘴41、41的对置面53a、53a之间时、依次湿式处理通过该对置面间的部分。
如果采用本实施方式的湿式处理装置，通过具有上述构成的一对湿式处理用喷嘴41、41，通过相对于从上述导入管51c供给的湿式处理液50的压力(供给上述被处理物和上述对置面间的间隙的湿式处理液的压力)来控制从排出管52c排出的湿式处理液的压力(处理液回收部的吸引力)，而能够不向湿式处理的系外漏泄地排出湿式处理液，由此能够用少的处理液，高效率地进行湿式处理。此外，通过在各湿式处理本体部53具有本实施方式的超声波振动装置1，能够形成制造容易、成本低的湿式处理装置。
另外，在本实施方式的湿式处理装置中，说明了在各湿式处理本体部53具有第1实施方式的超声波振动装置1时的情况，但也可以具有第2实施方式的超声波振动装置11。
此外，说明了一组设置上下一对湿式处理用喷嘴41、41时的情况，但也可以设置多组，按各组实施不同种类的湿式处理，此外，在只对被处理物23的一面实施湿式处理的情况下，也可以只在被处理物23的一面侧设置湿式处理用喷嘴。
第4实施方式图5是表示本发明的第4实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。
第4实施方式的湿式处理装置，与第3实施方式的湿式处理装置的不同之处在于除在湿式处理本体部53的另一方不设置处理液回收部52外，具有与上述第3实施方式同样的上下一对湿式处理用喷嘴41a、41a。
采用图5的湿式处理装置，对被处理物23实施湿式处理，按以下进行。
利用传送滚25，一边在一对湿式处理用喷嘴41a、41a的对置面之间倾斜传送被处理物23、一边从一对湿式处理用喷嘴41a、41a的各第1开口部51b向湿式处理区域55供给湿式处理液50，在此状态下，从振子3产生超声波振动，依次激励振动板2、湿式处理液50，使被处理物23接触该被激励的湿式处理液50，进行湿式处理。由于利用传送滚25以在移动方向上升的角度来倾斜传送被处理物23，所以，与被处理物23上面接触后的湿式处理液50流落到与被处理物23的移动方向相反一侧，与被处理物23的下面接触后的湿式处理液50，从湿式处理本体部53的另一侧(与处理液导入部侧的相反一侧)流落。
第5实施方式图6是表示本发明的第5实施方式的湿式处理装置的概略构成的剖视图。
第5实施方式的湿式处理装置，与第4实施方式的湿式处理装置的不同之处在于除在湿式处理本体部53的一方的一侧附近设置作为处理液导入部的、处理液供给用喷嘴71外，采用与上述第3实施方式同样的湿式处理用喷嘴41b，并且，该湿式处理用喷嘴41b只设置在被处理物23的上面侧。湿式处理用喷嘴71向湿式处理区域55供给湿式处理液50。
采用图6的湿式处理装置，对被处理物23实施湿式处理，按以下进行。
利用传送滚25，一边沿湿式处理用喷嘴41b的对置面的下侧倾斜传送被处理物23、一边从处理液供给用喷嘴71向湿式处理区域55供给湿式处理液50，在此状态下，从振子3产生超声波振动，依次激励振动板2、湿式处理液50，使被处理物23的上面接触该被激励的湿式处理液50，进行湿式处理。
由于利用传送滚25以在移动方向上升的角度来倾斜传送被处理物23，所以，与被处理物23上面接触后的湿式处理液50流落到与被处理物23的移动方向相反一侧。
第6实施方式图7是表示本发明的第6实施方式的超声波清洗装置的概略构成的剖视图。
本实施方式的超声波清洗装置，具有适合装入清洗用流体81同时能够收容被清洗物(图示略)的处理槽83和贯通插入形成在该处理槽83的底部的开口部83a的超声波振动装置21。
超声波振动装置21，具有由多层结构的波导体(振动板)22和粘接在该波导体22一面上并产生超声波振动的振子3构成的振动部25、连接在振子3上的振荡器26、测定振动部25的温度的温度测定装置(图示略)、振子3的电力供给切断装置(图示略)。
波导体22为双层结构，由高导热材料层22b和形成在该高导热材料层22b上的耐液性材料层22a构成。该波导体22的耐液性材料层22a，以与清洗用流体81接触的方式，配置在上侧，高导热材料层22b配置在下侧。耐液性材料层22a，比高导热材料层22b宽地形式形成，该宽出部具有作为凸缘部22c的功能。
在高导热材料层22b的下面，利用粘合剂粘接振子3。
在该振动部25中，如果通过上述振荡器26外加电压的振子3产生超声波振动，激励波导体22，通过该波导体22，将来自振子3的超声波振动传递给清洗用流体81。
振动部25的厚度t，按波导体22的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比(以下，称为厚度/波长比)的和为1/2的整数倍的厚度进行设定，即，按满足下式(5)的条件的厚度进行设定。
(t1/λ1)+(t2/λ2)+(t3/λ3)＝n/2…式(5)(式中，t1为振子3的超声波振动的前进方向的厚度，λ1为从振子3产生的超声波振动的波长，t2为高导热材料层22b的超声波振动的前进方向的厚度，λ2为从振子3产生的超声波振动的在高导热材料层22b内的波长，t3为耐液性材料层22a的超声波振动的前进方向的厚度，λ3为从振子3产生的超声波振动的在耐液性材料层22a内的波长，n为整数)在如此构成的超声波清洗装置中，如果从振子3产生超声波振动，激励波导体22，由该波导体22，将来自振子3的超声波振动传递给清洗用流体81，来清洗浸渍在清洗用流体81中的被清洗物(被处理物)。
如果采用本实施方式的超声波清洗装置，能够形成一种容易制造、成本低的超声波清洗装置。
此外，由于超声波振动装置21能够减薄振动部25的厚度，因此，无超声波损失，由于也可以不设置对由超声波损失产生的发热进行冷却的冷却装置，因此能够使整个装置小型化、轻量化，而且能够简化装置构成。
实施例以下，通过实施例，进行更具体地说明。
实施例1如下制作超声波振动装置来构成实施例1的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在由厚3.0mm的热轧钢板构成的振动板2上通过粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子3的振动部5以外，均与图1相同。
构成振动板2的热轧钢板，由作为耐液性材料层2a的厚2.0mm的SUS316L板(不锈钢板)和作为高导热材料层2b的厚1.0mm的Cu层构成。另外，在Cu的环境温度300K下的导热率为398Wm-1K-1，SUS的环境温度300K下的导热率为14～17Wm-1K-1。
此处所用的振动部5，按上述振动板2的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比的和为n/2(n＝2)的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有实施例1的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，均与图6相同。
采用制作的湿式处理装置，通过振荡器对振子3外加电压，在一边从振子3输出超声波振动、一边对被处理基板实施湿式处理时，在湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间故意形成直径5mm左右的气泡，再按在1分钟内振动板2的每1cm的长度流过0.1升湿式处理液的方式进行1小时的连续处理，未观测到振子3和振动板2间发生剥离。
上述振动部5的共振频率为918kHz(150Vp-p sin波)。此外，振动部5的耐液性材料层2a侧(液接触侧)的振幅位移大约为2.5μm。
此外，由于在不向湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间供给湿式处理液，所以即使驱动1分钟振子3，也不产生振子3的剥离。
实施例2制作超声波振动装置来构成实施例2的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在厚5.0mm的振动板2上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子3的振动部5以外，与图1相同。
作为振动板2，采用在作为耐液性材料层2a的厚4.0mm的蓝宝石板上，用粘合剂粘接作为高导热材料层2b的厚1.0mm的Cu板的振动板。
此处所用的振动部5，按上述振动板2的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比的和为n/2(n＝2)的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有实施例2的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图相同。
采用制作的湿式处理装置，通过振荡器对振子3外加电压，在一边从振子3输出超声波振动，一边对被处理基板实施湿式处理时，在湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间与上述实施例同样故意形成直径5mm左右的气泡，进行1小时的连续处理，但未观测到振子3和振动板2间发生剥离。
上述振动部5的共振频率为926kHz。此外，振动部5的耐液性材料层2a侧(接触液侧)的振幅位移大约为2.4μm。
此外，由于不向湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间供给湿式处理液，所以即使将振子3驱动1分钟，也不产生振子3的剥离。
比较例1制作超声波振动装置来构成比较例1的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在由厚52.0mm的硬铝合金构成的振动板上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子的振动部以外，与实施例1相同。
上述振动板的厚度，按成为超声波振动的半波长的20倍的厚度进行设定。另外，在硬铝合金的环境温度300K下的导热率为16Wm-1K-1。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有比较例1的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图6相同。
采用该湿式处理装置，通过振荡器对振子外加电压，一边从振子输出超声波振动，一边对被处理基板实施湿式处理。
上述振动部有2个、共振频率为900kHz以上，在都是共振频率的情况下，振动部的触液侧的振幅位移也大约0.6μm。
比较例1的超声波振动装置，由于振动部的厚度超过54.0mm，厚度变大，重量加重。
图11是表示对实施例1～2、比较例1的超声波振动装置的振子外加电压时的振动部的共振频率和平均振幅(振幅位移)的关系。
从图11的结果看出，实施例1～2的超声波振动装置，与比较例1的相比，由于平均振幅大，所以能得到强于比较例1的清洗力。
此外，比较例1的超声波振动装置，由于具有多个平均振幅，因此认为驱动的控制性变差。
比较例2制作超声波振动装置来构成比较例2的超声波振动装置。该超声波振动装置除采用在由厚3.0mm的SUS构成的振动板上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子的振动部以外，与实施例1相同。
上述振动板的厚度，按达到超声波振动的半波长的1倍的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有比较例2的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图6相同。
采用该湿式处理装置，通过振荡器对振子外加电压，一边从振子输出超声波振动，一边对被处理基板实施湿式处理。
比较例3制作超声波振动装置来构成比较例3的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在由厚3.0mm的SUS板和厚13mm的硬铝合金板构成的振动板上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子的振动部以外，与实施例1相同。
此外，上述SUS板的厚度，按成为超声波振动的半波长的1倍的厚度进行设定。
此外，上述硬铝合金板的厚度，按成为超声波振动的半波长的5倍的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有比较例3的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图6相同。
采用该湿式处理装置，通过振荡器对振子外加电压，一边从振子输出超声波振动，一边对被处理基板实施湿式处理。
图12是表示对实施例1、比较例2～3的超声波振动装置的振子外加电压时的振动部的共振频率和振动面的位移(振幅位移)的关系。
从图12的结果看出，实施例1的超声波振动装置，由于得到与比较例2～3同等以上的振动面的位移，因此认为实施例1能得到与比较例2～3同等以上的清洗力。但是，由于比较例2～3需要使振动板的构成部件达到超声波振动的半波长的5倍的加工，因此需要增加制造工序。
实施例3制作超声波振动装置来构成实施例3的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在由厚2.6mm的热轧钢板构成的振动板2上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子3的振动部5以外，与图1相同。
构成振动板2的热轧钢板，由作为耐液性材料层2a的厚1.0mm的SUS316L板(不锈钢板)和作为高导热材料层2b的厚1.6mm的Cu层构成。
此处所用的振动部5，按振动板2的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比的和为n/2(n＝2)的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有实施例3的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图6相同。
采用制作的湿式处理装置，通过振荡器对振子3外加电压，在一边从振子3输出超声波振动，一边对被处理基板实施湿式处理时，在湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间与上述实施例相同故意形成气泡，进行8小时的连续处理，但未观测到振子3和振动板2间发生剥离。
振动部5的共振频率为958kHz。此外，振动部5的耐液性材料层2a侧(触液侧)的振幅位移大约3μm。
此外，由于不向湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间，供给湿式处理液，所以即使将振子3驱动1分钟，也不产生振子的剥离。
实施例4制作超声波振动装置来构成实施例4的超声波振动装置，该超声波振动装置除采用在由厚3.2mm的热轧钢板构成的振动板2上用粘合剂粘接由厚2.0mm的PZT元件构成的振子3的振动部5以外，与图1相同。
构成振动板2的热轧钢板，由作为耐液性材料层2a的厚1.0mm的SUS316L板(不锈钢板)和作为高导热材料层2b的厚2.2mm的Al层构成。另外，Al的在环境温度300K下的导热率为237Wm-1K-1。
此处所用的振动部5，按振动板2的各层和振子3的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比的和为n/2(n＝2)的厚度进行设定。
制作湿式处理装置，该湿式处理装置除具有在湿式处理本体部装有实施例4的超声波振动装置的湿式处理用喷嘴以外，与图6相同。
采用制作的湿式处理装置，通过振荡器对振子3外加电压，在一边从振子3输出超声波振动、一边对被处理基板实施湿式处理时，在湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间与上述实施例同样故意形成气泡，进行8小时的连续处理，但未观测到振子3和振动板2间发生剥离。
振动部5的共振频率为925kHz。此外，振动部5的耐液性材料层2a侧(触液侧)的振幅位移大约为2.5μm。
此外，由于不向湿式处理本体部的与被处理基板对置的面(振动板的耐液性材料层2a的与被处理基板的对置的面)和被处理基板的之间供给湿式处理液，所以即使驱动1分钟振子3，也不产生振子的剥离。
图13是表示对实施例3～4、比较例1的超声波振动装置的振子外加电压时的振动部的共振频率和平均振幅(振幅位移)的关系。
从图13的结果看出，实施例3～4的超声波振动装置，与比较例1的相比，由于平均振幅大，因此认为能得到强于比较例1的清洗力。
此外，比较例1的超声波振动装置，由于具有多个平均振幅峰，因此认为驱动的控制性变差。
如以上所述，如果采用本发明的超声波振动装置，能够提供一种可简化制造工序、降低成本的超声波振动装置。
此外，如果采用本发明的超声波清洗装置，通过具有本发明的超声波振动装置，能够提供一种容易制造、成本低的超声波清洗装置。
此外，如果采用本发明的湿式处理装置，通过具有本发明的超声波振动装置，能够提供一种容易制造、低成本的超声波清洗装置。
权利要求
1.一种超声波振动装置，具有由1层或多层结构的振动板和固定在该振动板上并产生超声波振动的振子构成的振动部，其特征在于上述振动部，按上述振动板的各层和上述振子的、各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比即厚度/波长比的和为1/2的整数倍的厚度进行设定；上述振子，按上述厚度/波长比为1/2的整数倍以外的厚度进行设定。
2.如权利要求1所述的超声波振动装置，其特征在于上述振动部，按上述振动板的各层和上述振子的、各自的上述厚度/波长比的和为1/2的厚度进行设定。
3.如权利要求1所述的超声波振动装置，其特征在于上述振动板由高导热材料形成。
4.如权利要求1所述的超声波振动装置，其特征在于上述振动板为多层结构，固定上述振子的层由高导热材料形成，与固定上述振子的一侧相反一侧的最外层由耐液性材料形成。
5.一种超声波清洗装置，其特征在于贮存清洗用流体的处理槽具有权利要求1记载的超声波振动装置。
6.一种湿式处理装置，具有湿式处理用喷嘴，该湿式处理用喷嘴包括具有与被处理对象对置的对置面的湿式处理本体部，利用向上述被处理物和上述对置面之间的间隙供给的湿式处理液，对上述被处理物实施湿式处理，其特征在于上述湿式处理本体部具有权利要求1记载的超声波振动装置，该超声波振动装置的振动部具有与上述被处理物对置的对置面。
全文摘要
一种超声波振动装置及采用该装置的湿式处理装置，该超声波振动装置(1)，具有由1层或多层结构的振动板(2)和固定在振动板(2)上并产生超声波振动的振子(3)构成的振动部(5)；按上述振动板(2)的各层和振子(3)的各自的上述超声波振动的前进方向的厚度与各自的上述超声波振动的波长的比(以下，称为厚度/波长比)的和为1/2的整数倍的厚度来设定振动部(5)；按上述厚度/波长比为1/2的整数倍以外的厚度来设定振子(3)。湿式处理装置具有湿式处理用喷嘴，该湿式处理用喷嘴包括具有与被处理对象对置的对置面的湿式处理本体部，该湿式处理本体部具有超声波振动装置(1)。因此，能够简化制造工序、降低成本。
文档编号B06B1/06GK1574239SQ20041005983
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月22日 优先权日2003年6月24日
发明者芳贺宣明, 三森健一 申请人:阿尔卑斯电气株式会社