JP2000262915A - 洗浄用粒子の製造装置および洗浄用粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板などの洗浄に用いられるドライア
イス粒子を製造するに際し、所定の粒径を有する粒子の
中に、半導体基板表面に損傷を与えるような巨大粒子の
混入を防止する洗浄用粒子の製造装置を提供する。 【解決手段】 投入室１に投入した素材としてのドライ
アイス塊を、粉砕部２で粗粉砕し、１ｍｍ〜３ｃｍ位の
粗粒を得る。粗粒はさらに切削部３で切削され、細かく
されるが、切削部３は、所定寸法の開口を多数有するメ
ッシュ状の切削刃１０と、この切削刃の上面に接して回
転する回転バー１１とからなり、切削刃１０に対して粗
粒を相対的に移動させて切削する。切削した粒子のう
ち、切削刃１０の開口を通過した粒子を受室４で受けて
洗浄用の粒子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板あるいは電子
部品の洗浄に用いられるドライアイス粒子の製造、特に
ドライアイスの原料固体を粉砕、切削して粒子を製造す
る洗浄用粒子の製造装置および製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック、電子部品あるいは
半導体基板等の洗浄手段として、微細な氷粒子あるいは
ドライアイスの微粒子を表面に吹き付け、その物理的衝
撃によって表面の汚染物あるいは異物パーテイクルを機
械的に除去する方法が用いられている。

【０００３】従来、これら微細な粒子を製造するため、
それぞれの原料となる液体、すなわち水および液化二酸
化炭素をまず冷却し、微粒子の素材としての固体にした
後、ある程度の大きさを持ったそれぞれの固形物、すな
わち氷およびドライアイスの固体材料を切削あるいは粉
砕するといった方法が用いられている。

【０００４】しかしながら、微粒子として氷を使用する
場合は、水のような比熱の大きい液体を冷却するという
ことから、冷凍機に多大の冷凍能力が必要とされるた
め、大型冷凍機の導入に伴う装置費用およびそのランニ
ングコストが増大する。これに対してドライアイスの場
合は液化二酸化炭素自体の気化熱を利用して冷却してい
るため、コスト的には安価であるという利点を有し、最
近ではドライアイス微粒子による洗浄も多くなってい
る。以下、このドライアイス微粒子の製造方法について
説明する。

【０００５】従来、一般的にドライアイスのような固体
材料を微粒子にするための切削に広く用いられているも
のとしてアイスクラッシャー装置がある。図４および図
５は、そのアイスクラッシャー装置の一例を示したもの
で、２１は氷やドライアイスのような固体材料を投入す
る投入室、２２は回転機構２３に取り付けられた切削刃
で、固体材料を切削するための切削刃、２４は切削刃２
２に圧力を加えて固体材料に押し当てるプッシャー、２
５は固体材料を切削して得られた微粒子を受ける受室で
ある。

【０００６】以上のように構成されたアイスクラッシャ
ー装置においては、投入室２１に投入された固体材料に
切削刃２２をプッシャー２４により押し当て、切削刃２
２を回転機構２３で回転させて固体材料を切削する。そ
して切削されてできた粒子は受室２５に落下して溜めら
れる。

【０００７】このようなアイスクラッシャー装置を使用
すると、比較的大きい径の粒子が製造されるため、吹き
付けによる物理的衝撃、つまり洗浄力が強いので、広く
使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の構成のアイスクラッシャー装置で製造され
る粒子は、粒子経は平均的に見れば大きいが、その大き
さが均一ではなく、中には異常に大きい粒子も存在して
いる。このような粒径の大きい粒子が混在したドライア
イス粒子を吹き付けて洗浄すると、物理的衝撃がさらに
大きくなり、被洗浄体表面に損傷を生じる確率が高くな
るという問題を有していた。こうした洗浄は、半導体製
造装置内部の構成部品などを洗浄する場合には多少の損
傷は許容することもできるが、サブミクロン領域の寸法
を有する半導体素子が多数形成された半導体基板の洗浄
に応用するときは、半導体素子を損傷することによって
重大な被害を及ぼし、最終的には半導体装置が動作しな
いということになる。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑み、ある一定以
上大きい粒径を有するドライアイス粒子の生成を抑え、
洗浄用粒子を安定して製造する洗浄用粒子の製造装置及
び洗浄用粒子の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の洗浄用粒子の製造装置は、洗浄用粒子の素
材としての固体材料を投入する投入室と、所定寸法の開
口を多数有し、投入された固体材料を切削して前記開口
を通過させる切削手段と、前記開口を通過した粒子を受
ける受室とを備えていることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の他の洗浄用粒子の製造装置
は、洗浄用粒子の素材としての固体材料を投入する投入
室と、所定寸法の開口を多数有し、投入された固体材料
を切削して前記開口を通過させる切削手段と、前記開口
を通過した粒子を受ける受室と、前記受室に設けられ、
前記開口を通過した粒子のうち粒径が設定寸法以下の粒
子を選別除去する手段とを備えていることを特徴とする
ものである。

【００１２】また、上記各構成において、切削手段で切
削する固体材料を予め粗粒に粉砕する粉砕手段をさらに
備えた構成としてもよい。

【００１３】切削手段は、所定寸法の開口を多数有する
メッシュ状の切削刃と、該切削刃の投入室側の面に接す
るバーとからなり、前記切削刃とバーのいずれか一方が
回転し、前記切削刃に対して固体材料を相対的に移動さ
せて切削するようにする。

【００１４】選別除去する手段としては、粒径が設定寸
法以下の粒子のみ通過し得る開口を多数有するメッシュ
部材を使用することができる。

【００１５】本発明の洗浄用粒子の製造方法としては、
洗浄用粒子の素材としての固体材料を切削刃によって切
削する工程と、切削した粒子を、所定寸法の開口を多数
有するメッシュ状部材に通す工程とを含むことを特徴と
するものである。

【００１６】上記本発明の洗浄用粒子の製造装置及び製
造方法によれば、切削した粒子のうち、所定寸法の開口
を通過した粒子のみを洗浄用粒子として取り出すので、
一定以上大きい粒径を有する洗浄用粒子の生成を抑える
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における洗浄用粒子の製造装置の概略構成を示し
たものである。図１において、１はドライアイスなどの
洗浄用粒子の素材となる固体材料の投入室、２は投入室
１に投入された固体材料を粗粉砕する粉砕部、３は粗粉
砕された固体材料をさらに細かく切削する切削部、４は
切削されたドライアイスなどの粒子を受ける受室であ
る。なお、ここでは、粉砕部２および切削部２を駆動す
る駆動手段は省略してある。

【００１９】図２は、粉砕部２の構成を示したもので、
投入室１の底部に互いに矢印方向に回転する一対の粉砕
刃６を有し、一方の刃と刃の間に他方の刃が入り込むよ
うに回転する。投入室１に投入された固体材料７は、粉
砕刃６の中に巻き込まれ、比較的細かい粗粒８となる。

【００２０】図３は、切削部３の構成を示したものであ
る。切削部３は、切削刃１０とこの切削刃１０の投入室
側の面に接するバー１１とからなっている。切削刃１０
は、ここでは固定されており、図３（ｃ）の一部を拡大
した図３（ｂ）に示したように、金属の板材が格子状に
組み込まれ、一辺が約２ｍｍの開口を多数有するメッシ
ュ状に形成されている。さらに拡大した図３（ａ）に示
したように、板材１２は切削刃の厚み方向に傾斜して、
その端面が刃先となっている。この刃先に接する（また
は接近した状態でもよい）バー１１は、回転するように
なっており、この回転バー１１によって、切削刃１０上
に載ったドライアイスなどの粗粒８を押していく。

【００２１】なお、ここでは、切削刃１０が固定され、
バー１１が回転するようになっているが、バーが固定さ
れて、切削刃１０が回転するようにしてもよい。

【００２２】次に、本実施の形態における洗浄用粒子の
製造装置の動作について説明する。固体材料７はドライ
アイス塊とする。まず、投入室１に投入されたドライア
イス塊は、投入室底部に設置された粉砕部２によって、
図２に示したように、平均的な大きさ約１ｍｍ〜３ｃｍ
径の分布を持った粗い粗粒８に粉砕される。

【００２３】粗粉砕された粗粒８は、その直下に配置さ
れた切削部３上に乗り、図３に示したように、回転バー
１１によって切削刃１０上を移動させられる。移動する
粗粒８は、切削刃１０によって削られ、細かい粒子とな
り、切削刃の約２ｍｍの開口より細かいものは開口を通
過して受室４に落下し、開口より大きい粒子は、切削刃
１０上をさらに移動させられ、削られて細かくなる。最
終的にはほとんどの粒子が約粒子径２ｍｍ以下にそろえ
られ、受室４に溜まることになる。

【００２４】以上のようにして製造された粒子は、その
最大径が切削刃１０の開口のサイズにより規制されるた
め、従来のように巨大粒子の混入が完全に防止され、な
おかつ必要とされる粒子径の粒子をそれだけ多量に得る
ことができる。

【００２５】（実施の形態２）ところで、実施の形態１
では、生成される洗浄用粒子に、一定以上の大きい粒径
を有する巨大粒子の混入を抑えるようにしたものである
が、切削部の開口を通過した粒子の中には極小さい粒子
も混じっている。例えば生成される粒子の一部は粒子径
１ｍｍに満たない非常に微細なスノー状態になりやす
く、非常に微細な粒子が存在すると、それがかえって不
都合を生ずることがある。すなわち、粒子が小さいとそ
の大きさに比べて突起形状の部分の面積割合が大きくな
り、粒子製造装置内部の雰囲気温度の変動により、突起
部分から粒子構成物質が昇華する速度が上昇するため形
状は丸くなる。丸みを帯びた形状では、その寸法の小さ
さと共にやはり汚染物質などを物理的に除去する洗浄力
が低下し、洗浄時間が長くなり、ある目的のためには洗
浄効率が十分とはいえない。このため洗浄用粒子を必要
以上に使用するため、ランニングコストも増加する。

【００２６】このように、ある一定の大きさ以下の粒子
も除去したい場合には、開口を通過した粒子のうち粒径
が設定寸法以下の粒子を選別除去する手段を設ける必要
がある。

【００２７】実施の形態２では、受室４の底部に、粒径
が設定寸法以下の粒子のみ通過し得る開口を多数有する
メッシュ部材を設けるものである。そして、このメッシ
ュ部材に例えば超音波振動などを加えることにより、不
要な粒子をふるい落とすようにすることができる。

【００２８】この構成により、メッシュ部材の開口寸法
以下の範囲にある粒子径の洗浄粒子はふるい落とされて
除去される。したがって、受室４には、ほぼ切削刃１０
の開口寸法以下でかつメッシュ部材の開口寸法以上の範
囲にある粒子径の洗浄粒子が溜ることになる。しかし受
室４に、切削刃１０で生成した粒子をあまり長時間溜め
ると、切削部３から落下した粒子を選別してふるい落と
すことができなくなるので、一定の時間間隔で生成粒子
を受室４から他に移し替えることが望ましい。この移し
替えの時間間隔の設定値によって、洗浄用粒子中の不要
な小さい粒子の混在割合が変わることになる。

【００２９】以上述べたように、受室に小さい粒子の選
別手段を追加設けることによって、ドライアイス粒子の
大きさの上限よび下限が規制され、被洗浄表面に損傷を
与えないと共に洗浄能力の高い洗浄粒子を製造すること
ができる。

【００３０】なお、洗浄用粒子の粒径は、被洗浄材料に
応じて、あるいは異なった洗浄効果を得ることを目的に
して、それぞれの目的に適する所定の粒径を得るため
に、その粒径に対応する寸法の開口を有する切削刃を用
いればよい。実施の形態では、切削刃１０に設けられた
開口を約２ｍｍとしたが、これは被洗浄材料に応じて最
適値が規定されるものであり、本発明の適用範囲をなん
ら限定するものではない。そしてこうした目的に応じた
数種類の切削刃を準備し、これを交換することは、本発
明の装置では、その構造から容易に可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粒子径が所定の範囲内にあるサイズの粒子が製造できる
ため、プラスチック、電子部品あるいは半導体基板等の
洗浄を効率よく、そして損傷を与えることなく行うこと
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における洗浄用粒子の製
造装置の構成図

【図２】本発明の実施の形態１における粉砕部の詳細図

【図３】本発明の実施の形態１における切削部の詳細図

【図４】従来例のアイスクラッシャー装置の構成を示す
斜視図

【図５】従来例のアイスクラッシャー装置の構成を示す
側面図

【符号の説明】

１ 投入室 ２ 粉砕部 ３ 切削部 ４ 受室 ５ 回転軸 ６ 粉砕刃 ７ 固体材料 ８ 粗粒 １０ 切削刃 １２ 板材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄用粒子の素材としての固体材料を投
   入する投入室と、所定寸法の開口を多数有し、投入され
   た固体材料を切削して前記開口を通過させる切削手段
   と、前記開口を通過した粒子を受ける受室とを備えてい
   ることを特徴とする洗浄用粒子の製造装置。
2. 【請求項２】 洗浄用粒子の素材としての固体材料を投
   入する投入室と、所定寸法の開口を多数有し、投入され
   た固体材料を切削して前記開口を通過させる切削手段
   と、前記開口を通過した粒子を受ける受室と、前記受室
   に設けられ、前記開口を通過した粒子のうち粒径が設定
   寸法以下の粒子を選別除去する手段とを備えていること
   を特徴とする洗浄用粒子の製造装置。
3. 【請求項３】 切削手段で切削する固体材料を予め粗粒
   に粉砕する粉砕手段を備えていることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の洗浄用粒子の製造装置。
4. 【請求項４】 切削手段は、所定寸法の開口を多数有す
   るメッシュ状の切削刃と、該切削刃の投入室側の面に接
   するバーとからなり、前記切削刃とバーのいずれか一方
   が回転し、前記切削刃に対して固体材料を相対的に移動
   させて切削することを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか１項に記載の洗浄用粒子の製造装置。
5. 【請求項５】 選別除去する手段は、粒径が設定寸法以
   下の粒子のみ通過し得る開口を多数有するメッシュ部材
   からなることを特徴とする請求項２記載の洗浄用粒子の
   製造装置。
6. 【請求項６】 洗浄用粒子の素材としての固体材料を切
   削刃によって切削する工程と、切削した粒子を、所定寸
   法の開口を多数有するメッシュ状部材に通す工程とを含
   むことを特徴とする洗浄用粒子の製造方法。