JP2003047923A - レーザクリーニング装置および方法 - Google Patents
レーザクリーニング装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物表面に熱損傷を及ぼすことなく安定し
たクリーニングを行うことができるレーザクリーニング
装置および方法を提供する。 【解決手段】 超音波振動子２１により形成した微小液
滴を対象物５表面に噴霧して液膜５０を形成し、第１の
パルスレーザー光源３１から液膜５０を加熱するパルス
レーザ光を照射し、これと同時あるいは相前後して第２
のパルスレーザ光源３２から対象物５表面に付着してい
る微粒子を加熱するパルスレーザ光を照射することで、
微粒子を熱膨張によって対象物５から分離するととも
に、液膜５０の蒸発によって対象物５表面から除去して
吸引装置４により外部へ排出する。
たクリーニングを行うことができるレーザクリーニング
装置および方法を提供する。 【解決手段】 超音波振動子２１により形成した微小液
滴を対象物５表面に噴霧して液膜５０を形成し、第１の
パルスレーザー光源３１から液膜５０を加熱するパルス
レーザ光を照射し、これと同時あるいは相前後して第２
のパルスレーザ光源３２から対象物５表面に付着してい
る微粒子を加熱するパルスレーザ光を照射することで、
微粒子を熱膨張によって対象物５から分離するととも
に、液膜５０の蒸発によって対象物５表面から除去して
吸引装置４により外部へ排出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の表面、例
えば、ハードディスク、液晶、シリコンウエハ等の表面
に付着した汚れ等の微粒子をレーザ照射によって除去す
るレーザクリーニング装置および方法に関する。
えば、ハードディスク、液晶、シリコンウエハ等の表面
に付着した汚れ等の微粒子をレーザ照射によって除去す
るレーザクリーニング装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体表面に付着したミクロンまたはサブ
ミクロンオーダーの微粒子を除去する方法としてレーザ
クリーニング方法が知られている。Andrew C. Tamらの"
Laser-cleaning techniques for removal of surface p
articulates" J. Appl. Phys.71(7), 1 April 1992, pp
3515-3523はこうしたレーザクリーニング方法の一例を
開示したものである。
ミクロンオーダーの微粒子を除去する方法としてレーザ
クリーニング方法が知られている。Andrew C. Tamらの"
Laser-cleaning techniques for removal of surface p
articulates" J. Appl. Phys.71(7), 1 April 1992, pp
3515-3523はこうしたレーザクリーニング方法の一例を
開示したものである。
【０００３】図７は、このクリーニング方法で用いられ
る装置を示す概略構成図である。クリーニング対象物
（Ｓｉウエハ）５００は、移動ステージ６００上に固定
されている。そして、純水−アルコール混合液を保持し
ている密封容器２０１とその密封容器内に突出する突起
部を有するステンレス蓋２０３とステンレス蓋２０２を
加熱するヒータ２０２と、密封容器２０１にガスを導入
する電磁弁２０４とを備えるスチーム発生器２００から
延びるノズル２０５が対象物５００に向けられており、
また、対象物５００には、ＫｒＦエキシマレーザ（波長
２４８ｎｍ）を照射するレーザ光源３００が光学系３０
１を介して向けられている。また、レーザ光源３００と
電磁弁２０４はコントローラ１００により制御されてい
る。
る装置を示す概略構成図である。クリーニング対象物
（Ｓｉウエハ）５００は、移動ステージ６００上に固定
されている。そして、純水−アルコール混合液を保持し
ている密封容器２０１とその密封容器内に突出する突起
部を有するステンレス蓋２０３とステンレス蓋２０２を
加熱するヒータ２０２と、密封容器２０１にガスを導入
する電磁弁２０４とを備えるスチーム発生器２００から
延びるノズル２０５が対象物５００に向けられており、
また、対象物５００には、ＫｒＦエキシマレーザ（波長
２４８ｎｍ）を照射するレーザ光源３００が光学系３０
１を介して向けられている。また、レーザ光源３００と
電磁弁２０４はコントローラ１００により制御されてい
る。
【０００４】この装置を用いたクリーニング方法では、
対象物５００の表面にスチーム発生器２００で生成した
加熱スチームを噴射して液膜（厚さ数μｍ）を形成し、
液膜形成から０．５秒以内にレーザ光源３００からパル
スレーザを１６ｎ秒（エネルギー０．４Ｊ）照射するこ
とにより、液体薄膜を爆発的に気化させて対象物表面に
付着したゴミを剥離除去すると記載されている。
対象物５００の表面にスチーム発生器２００で生成した
加熱スチームを噴射して液膜（厚さ数μｍ）を形成し、
液膜形成から０．５秒以内にレーザ光源３００からパル
スレーザを１６ｎ秒（エネルギー０．４Ｊ）照射するこ
とにより、液体薄膜を爆発的に気化させて対象物表面に
付着したゴミを剥離除去すると記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術では、対象物表面で液体薄膜を爆発的に気化させるた
めに対象物の表面が局所的に過熱されて損傷を受けるお
それがある。例えば、同文献には、液膜を臨界温度３７
５℃以上に加熱し、対象物表面を瞬間的に４００℃以上
に加熱すると記載されている。また、加熱スチームの噴
射では形成される液膜にムラが生じてクリーニングむら
が発生するおそれがある。
術では、対象物表面で液体薄膜を爆発的に気化させるた
めに対象物の表面が局所的に過熱されて損傷を受けるお
それがある。例えば、同文献には、液膜を臨界温度３７
５℃以上に加熱し、対象物表面を瞬間的に４００℃以上
に加熱すると記載されている。また、加熱スチームの噴
射では形成される液膜にムラが生じてクリーニングむら
が発生するおそれがある。
【０００６】そこで、本発明は対象物表面に熱損傷を及
ぼすことなく安定したクリーニングを行うことができる
レーザクリーニング装置および方法を提供することを課
題とする。
ぼすことなく安定したクリーニングを行うことができる
レーザクリーニング装置および方法を提供することを課
題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るレーザクリーニング装置は、(1)対象
物表面に液膜を形成する液膜形成装置と、(2)液膜を加
熱する第１のパルスレーザ光を照射する第１のパルスレ
ーザ光源と、(3)微粒子を加熱する第２のパルスレーザ
光を照射する第２のパルスレーザ光源と、(4)第２のパ
ルスレーザ光を第１のパルスレーザ光照射中またはそれ
と相前後して照射する制御装置と、を備えていることを
特徴とする。
め、本発明に係るレーザクリーニング装置は、(1)対象
物表面に液膜を形成する液膜形成装置と、(2)液膜を加
熱する第１のパルスレーザ光を照射する第１のパルスレ
ーザ光源と、(3)微粒子を加熱する第２のパルスレーザ
光を照射する第２のパルスレーザ光源と、(4)第２のパ
ルスレーザ光を第１のパルスレーザ光照射中またはそれ
と相前後して照射する制御装置と、を備えていることを
特徴とする。
【０００８】一方、本発明に係るレーザクリーニング方
法は、(1)対象物表面に液膜を形成する工程と、(2)形成
されている液膜に第１のパルスレーザ光を照射して液膜
を加熱する工程と、(3)第１のパルスレーザ光照射中ま
たはこれと相前後して第２のパルスレーザ光を照射して
微粒子を加熱する工程と、を備えていることを特徴とす
る。
法は、(1)対象物表面に液膜を形成する工程と、(2)形成
されている液膜に第１のパルスレーザ光を照射して液膜
を加熱する工程と、(3)第１のパルスレーザ光照射中ま
たはこれと相前後して第２のパルスレーザ光を照射して
微粒子を加熱する工程と、を備えていることを特徴とす
る。
【０００９】本発明によれば、対象物表面に付着してい
る微粒子を覆って液膜が形成される。そして、第１のパ
ルスレーザ光照射により液膜は加熱され、沸騰・蒸発が
行われる。この際、あるいはこれと相前後して第２のパ
ルスレーザ光を照射することで、微粒子を加熱する。こ
の結果、微粒子が熱膨張して対象物の表面から分離され
るとともに、周囲の液膜を加熱することで沸騰・蒸発が
促進され、微粒子は蒸気とともに液膜から除去される。
したがって、対象物の過熱を抑制して汚れである微粒子
を効果的に除去することができる。
る微粒子を覆って液膜が形成される。そして、第１のパ
ルスレーザ光照射により液膜は加熱され、沸騰・蒸発が
行われる。この際、あるいはこれと相前後して第２のパ
ルスレーザ光を照射することで、微粒子を加熱する。こ
の結果、微粒子が熱膨張して対象物の表面から分離され
るとともに、周囲の液膜を加熱することで沸騰・蒸発が
促進され、微粒子は蒸気とともに液膜から除去される。
したがって、対象物の過熱を抑制して汚れである微粒子
を効果的に除去することができる。
【００１０】本発明に係るレーザクリーニング装置の制
御装置は、液膜形成装置を制御して形成される液膜の状
態を調整することが好ましく、本発明に係るレーザクリ
ーニング方法においては、液膜形成工程において液膜の
状態を調整することが好ましい。
御装置は、液膜形成装置を制御して形成される液膜の状
態を調整することが好ましく、本発明に係るレーザクリ
ーニング方法においては、液膜形成工程において液膜の
状態を調整することが好ましい。
【００１１】液膜の状態を調整することにより、クリー
ニングの対象物に応じた適切な液膜の蒸発条件を設定
し、微粒子を効果的に除去することができる。
ニングの対象物に応じた適切な液膜の蒸発条件を設定
し、微粒子を効果的に除去することができる。
【００１２】第１のパルスレーザ光照射による液膜の蒸
発作用中に第２のパルスレーザ光照射を行うことが好ま
しい。このようにすると、対象物表面から分離した微粒
子を効果的に液膜外へと放出してその除去を行うことが
できる。
発作用中に第２のパルスレーザ光照射を行うことが好ま
しい。このようにすると、対象物表面から分離した微粒
子を効果的に液膜外へと放出してその除去を行うことが
できる。
【００１３】本発明に係るレーザクリーニング装置の液
膜形成装置は、超音波振動子によって対象物表面に液体
を噴霧する噴霧装置を備えていることが好ましい。本発
明に係るレーザクリーニング方法では、液膜は、対象物
表面へ超音波振動子で形成した霧を噴霧することで形成
されることが好ましい。
膜形成装置は、超音波振動子によって対象物表面に液体
を噴霧する噴霧装置を備えていることが好ましい。本発
明に係るレーザクリーニング方法では、液膜は、対象物
表面へ超音波振動子で形成した霧を噴霧することで形成
されることが好ましい。
【００１４】超音波振動子を用いることで、粒径が細か
く均一な水滴により霧を形成することができるので、対
象物表面上に薄い液膜を形成することができ、クリーニ
ングの効果が高まる。
く均一な水滴により霧を形成することができるので、対
象物表面上に薄い液膜を形成することができ、クリーニ
ングの効果が高まる。
【００１５】本発明のレーザクリーニング装置の液膜形
成装置は、クリーニング対象物の表面を親水化処理する
紫外線ランプをさらに備えていることが好ましく、本発
明のレーザクリーニング方法は、液膜の形成前に、対象
物表面に紫外線を照射して表面を親水化処理する工程を
さらに備えていることが好ましい。
成装置は、クリーニング対象物の表面を親水化処理する
紫外線ランプをさらに備えていることが好ましく、本発
明のレーザクリーニング方法は、液膜の形成前に、対象
物表面に紫外線を照射して表面を親水化処理する工程を
さらに備えていることが好ましい。
【００１６】対象物の表面を親水化処理することでムラ
のない液膜を形成することができ、微粒子の除去性能が
向上する。
のない液膜を形成することができ、微粒子の除去性能が
向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１８】図１は本発明に係るレーザクリーニング装
置の第１実施形態を示す概略構成図である。本発明に係
るレーザクリーニング装置は、Ｓｉウエハ等のクリーニ
ング対象物５の表面上に付着した例えば粒径０．１μｍ
程度のＡｌ2Ｏ3、ＳｉＣ等の微粒子を除去するものであ
る。
置の第１実施形態を示す概略構成図である。本発明に係
るレーザクリーニング装置は、Ｓｉウエハ等のクリーニ
ング対象物５の表面上に付着した例えば粒径０．１μｍ
程度のＡｌ2Ｏ3、ＳｉＣ等の微粒子を除去するものであ
る。
【００１９】本実施形態は、レーザクリーニング装置全
体を制御する制御装置１と、対象物５表面に液膜５０を
形成する液膜形成装置２と、液膜５０部分にレーザ照射
を行う光学系３と、除去された微粒子を吸引する吸引装
置４と、対象物５を載置する回転・移動ステージ６と、
対象物５の表面に紫外線を照射する紫外線ランプ７とを
備える。
体を制御する制御装置１と、対象物５表面に液膜５０を
形成する液膜形成装置２と、液膜５０部分にレーザ照射
を行う光学系３と、除去された微粒子を吸引する吸引装
置４と、対象物５を載置する回転・移動ステージ６と、
対象物５の表面に紫外線を照射する紫外線ランプ７とを
備える。
【００２０】液膜形成装置２は、純水が充填されている
密封容器２０の液相底部に超音波振動子２１が、水位位
置に水位センサ２２がそれぞれ配置され、密封容器２０
の液相部にはフレキシブルチューブ２３が接続され、対
象物５に向けられたその先端部がノズル２３ａを形成し
ている。また、密封容器２０には、水配管と、窒素ガス
配管が接続されており、それぞれに電磁弁２４、２５が
配置されている。そして、水配管上の電磁弁２５は水位
センサ２２と接続されることで密封容器２０内の水位を
維持している。超音波振動子２１と窒素ガス配管側の電
磁弁２４は制御装置１により制御される。
密封容器２０の液相底部に超音波振動子２１が、水位位
置に水位センサ２２がそれぞれ配置され、密封容器２０
の液相部にはフレキシブルチューブ２３が接続され、対
象物５に向けられたその先端部がノズル２３ａを形成し
ている。また、密封容器２０には、水配管と、窒素ガス
配管が接続されており、それぞれに電磁弁２４、２５が
配置されている。そして、水配管上の電磁弁２５は水位
センサ２２と接続されることで密封容器２０内の水位を
維持している。超音波振動子２１と窒素ガス配管側の電
磁弁２４は制御装置１により制御される。
【００２１】光学系３は、第１のパルスレーザ光源３１
と第２のパルスレーザ光源３２の二つのパルスレーザ光
源を備えている。両レーザ光源３１、３２の出力トリガ
ーとなるパルスを発生させるパルス発生器３の出力は、
第１のパルスレーザ光源３１には直接、第２のパルスレ
ーザ光源３２には、遅延回路３３を経て入力される。第
１のパルスレーザ光源３１の出力光はミラー３４により
対象物５の液膜５１形成部分に第２のパルスレーザ光源
３２の出力光はミラー３５とレンズ３６を介して同じ部
分に導かれる。
と第２のパルスレーザ光源３２の二つのパルスレーザ光
源を備えている。両レーザ光源３１、３２の出力トリガ
ーとなるパルスを発生させるパルス発生器３の出力は、
第１のパルスレーザ光源３１には直接、第２のパルスレ
ーザ光源３２には、遅延回路３３を経て入力される。第
１のパルスレーザ光源３１の出力光はミラー３４により
対象物５の液膜５１形成部分に第２のパルスレーザ光源
３２の出力光はミラー３５とレンズ３６を介して同じ部
分に導かれる。
【００２２】ここで、第１のパルスレーザ光源３１とし
ては、液膜（水）５０への吸収性の良好な光、例えばＣ
Ｏ2レーザ（波長１０．６μｍ）が用いられる。また、
第２のパルスレーザ光源３２としては、液膜５０を透過
し、微粒子等への吸収性の良好な光、例えば、Ｑスイッ
チＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）が用いられ
る。
ては、液膜（水）５０への吸収性の良好な光、例えばＣ
Ｏ2レーザ（波長１０．６μｍ）が用いられる。また、
第２のパルスレーザ光源３２としては、液膜５０を透過
し、微粒子等への吸収性の良好な光、例えば、Ｑスイッ
チＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）が用いられ
る。
【００２３】吸引装置４は吸引ポンプ４０と、これに接
続されて液膜５０近くに延びるノズル４１とからなる。
続されて液膜５０近くに延びるノズル４１とからなる。
【００２４】回転・移動ステージ６は、基台６０上に水
平２次元方向に移動可能な移動部６１と、移動部６１上
で鉛直軸を軸中心として回転可能な回転部６２と、回転
部６２上に固定され、対象物５を載置する載置台６３と
から構成されている。
平２次元方向に移動可能な移動部６１と、移動部６１上
で鉛直軸を軸中心として回転可能な回転部６２と、回転
部６２上に固定され、対象物５を載置する載置台６３と
から構成されている。
【００２５】紫外線ランプ７としては、Ｘｅエキシマラ
ンプ（波長１７２ｎｍ）が好適である。
ンプ（波長１７２ｎｍ）が好適である。
【００２６】次に、本実施形態の動作、すなわち、本発
明に係るレーザクリーニング方法について具体的に説明
する。図２は、このレーザクリーニング方法を表すタイ
ムチャートであり、図３は、液膜５０部分の挙動を示す
拡大模式図である。
明に係るレーザクリーニング方法について具体的に説明
する。図２は、このレーザクリーニング方法を表すタイ
ムチャートであり、図３は、液膜５０部分の挙動を示す
拡大模式図である。
【００２７】レーザクリーニング装置全体は窒素ガスパ
ージされた環境下に設置されており、クリーニング対象
物５が回転・移動ステージ６に載置されている。まず最
初に、紫外線ランプ７により対象物５表面に紫外線を６
０秒照射することで、対象物５表面の有機膜を除去し、
その表面の濡れ性を向上させる親水化処理を行う。
ージされた環境下に設置されており、クリーニング対象
物５が回転・移動ステージ６に載置されている。まず最
初に、紫外線ランプ７により対象物５表面に紫外線を６
０秒照射することで、対象物５表面の有機膜を除去し、
その表面の濡れ性を向上させる親水化処理を行う。
【００２８】次に、対象物５表面のクリーニング対象箇
所上に、液膜形成装置２によって厚さ約３μｍ、直径１
０ｍｍの均一な液膜を形成する。具体的には、超音波振
動子２１を周波数２．４ＭＨｚで発振させることで、密
封容器２０内の水面から平均粒径３μｍ程度の細かい微
小水滴が発生する。ここで電磁弁２４を開けて窒素ガス
を密封容器２０内へと導入することで、発生した微小水
滴はフレキシブルチューブ２３を介してノズル２３ａか
ら対象物５の表面上に霧状に噴霧される。前述したよう
に対象物５の表面は親水化処理されているため、液滴が
表面に効果的に付着して均一な液膜５０を形成すること
ができる。
所上に、液膜形成装置２によって厚さ約３μｍ、直径１
０ｍｍの均一な液膜を形成する。具体的には、超音波振
動子２１を周波数２．４ＭＨｚで発振させることで、密
封容器２０内の水面から平均粒径３μｍ程度の細かい微
小水滴が発生する。ここで電磁弁２４を開けて窒素ガス
を密封容器２０内へと導入することで、発生した微小水
滴はフレキシブルチューブ２３を介してノズル２３ａか
ら対象物５の表面上に霧状に噴霧される。前述したよう
に対象物５の表面は親水化処理されているため、液滴が
表面に効果的に付着して均一な液膜５０を形成すること
ができる。
【００２９】電磁弁２４開放から１秒後、つまり液膜５
０がある程度形成された時点で、まず、第１のパルスレ
ーザ光源３１から発せられたパルスレーザ光（平均出力
１００Ｗ、パルス幅６ｍ秒）をミラー３４を介して液膜
５０の中心部（直径約５ｍｍ）に照射する。そして、そ
の直後に第２のパルスレーザ光源３２から発せられたパ
ルスレーザ光（エネルギー５０ｍＪ、パルス幅６ｎ秒）
を第１のパルスレーザ光と同じ領域に照射する。
０がある程度形成された時点で、まず、第１のパルスレ
ーザ光源３１から発せられたパルスレーザ光（平均出力
１００Ｗ、パルス幅６ｍ秒）をミラー３４を介して液膜
５０の中心部（直径約５ｍｍ）に照射する。そして、そ
の直後に第２のパルスレーザ光源３２から発せられたパ
ルスレーザ光（エネルギー５０ｍＪ、パルス幅６ｎ秒）
を第１のパルスレーザ光と同じ領域に照射する。
【００３０】両パルスレーザ光源３０は、同一のパルス
発生器３０から発せられたパルスをトリガーとしてパル
ス照射を行うものであり、第２のパルスレーザ光源３２
への入力トリガーを遅延回路３３によって遅延させるこ
とで、第２のパルスレーザ光を第１のパルスレーザ光よ
り遅らせて液膜５０へと照射している。
発生器３０から発せられたパルスをトリガーとしてパル
ス照射を行うものであり、第２のパルスレーザ光源３２
への入力トリガーを遅延回路３３によって遅延させるこ
とで、第２のパルスレーザ光を第１のパルスレーザ光よ
り遅らせて液膜５０へと照射している。
【００３１】第１のパルスレーザ光は前述したように、
水への吸収性が良好なため、図３に示されるように水分
子５０ｍの分子運動を促進し、液膜５０全体（対象物５
との界面５０ａよりむしろ中間層および表面層５０ｂ部
分）を加熱してその蒸発を促進する。一方、第２のパル
スレーザ光は、水に対しては透過性が良好なため、液膜
５０を透過して液膜５０内の微粒子５１や対象物５へと
到達し、これに吸収されることで、微粒子５１、対象物
５の表面を加熱する。この結果、微粒子５１自体の熱膨
張により、微粒子５１が対象物５から分離される。そし
て、界面５０ａの加熱が促進されることで液膜５０自体
も対象物５から剥離して爆発的に蒸発することで、微粒
子５１を対象物５の表面から効果的に除去することがで
きる。こうして除去された微粒子５１は、水蒸気ととも
にノズル４１を介して吸引装置４により外部へと排出さ
れる。
水への吸収性が良好なため、図３に示されるように水分
子５０ｍの分子運動を促進し、液膜５０全体（対象物５
との界面５０ａよりむしろ中間層および表面層５０ｂ部
分）を加熱してその蒸発を促進する。一方、第２のパル
スレーザ光は、水に対しては透過性が良好なため、液膜
５０を透過して液膜５０内の微粒子５１や対象物５へと
到達し、これに吸収されることで、微粒子５１、対象物
５の表面を加熱する。この結果、微粒子５１自体の熱膨
張により、微粒子５１が対象物５から分離される。そし
て、界面５０ａの加熱が促進されることで液膜５０自体
も対象物５から剥離して爆発的に蒸発することで、微粒
子５１を対象物５の表面から効果的に除去することがで
きる。こうして除去された微粒子５１は、水蒸気ととも
にノズル４１を介して吸引装置４により外部へと排出さ
れる。
【００３２】この両パルスレーザの照射を０．１秒周期
で複数回、（例えば１０回）繰り返すことにより１度の
照射では除去できなかった微粒子も効果的にクリーニン
グすることができる。
で複数回、（例えば１０回）繰り返すことにより１度の
照射では除去できなかった微粒子も効果的にクリーニン
グすることができる。
【００３３】パルス照射終了後は、電磁弁２４を閉じて
噴霧を終了し、回転・移動ステージ６を制御して、次の
クリーニング対象箇所を液膜５０の形成位置へと移動さ
せて、同様にクリーニングを繰り返すことにより対象物
５表面全体のクリーニングを行う。
噴霧を終了し、回転・移動ステージ６を制御して、次の
クリーニング対象箇所を液膜５０の形成位置へと移動さ
せて、同様にクリーニングを繰り返すことにより対象物
５表面全体のクリーニングを行う。
【００３４】前述したように従来のレーザクリーニング
方法では、液膜を臨界温度３７０℃以上に加熱し、対象
物の表面温度は瞬間的に４００℃まで加熱されると記載
されている。しかしながら、本実施形態によれば、対象
物の表面温度２００℃程度で液膜を爆発的に蒸発させる
ことができ、さらに微粒子自体の加熱によって対象物と
微粒子を効果的に分離することができるので、高いクリ
ーニング効果が得られる。そして、対象物の熱損傷を抑
制することができる。
方法では、液膜を臨界温度３７０℃以上に加熱し、対象
物の表面温度は瞬間的に４００℃まで加熱されると記載
されている。しかしながら、本実施形態によれば、対象
物の表面温度２００℃程度で液膜を爆発的に蒸発させる
ことができ、さらに微粒子自体の加熱によって対象物と
微粒子を効果的に分離することができるので、高いクリ
ーニング効果が得られる。そして、対象物の熱損傷を抑
制することができる。
【００３５】また、対象物の表面を予め親水化処理し、
超音波振動子によって発生させ微小水滴を噴霧している
ので、対象物の表面に薄い液膜を均一に形成することが
でき、高いクリーニング効果を得ることができる。
超音波振動子によって発生させ微小水滴を噴霧している
ので、対象物の表面に薄い液膜を均一に形成することが
でき、高いクリーニング効果を得ることができる。
【００３６】次に、本実施形態の装置を用いた本発明に
係るレーザクリーニング方法の別の実施形態（第２、第
３の実施形態）について説明する。これら第２、第３の
実施形態は、前述したレーザクリーニング方法の第１の
実施形態と第１、第２のパルスレーザ光源３１、３２の
液膜への照射タイミングのみが異なる。図４、図５はそ
れぞれの実施形態におけるレーザ光照射のタイミングを
説明するタイムチャートである。
係るレーザクリーニング方法の別の実施形態（第２、第
３の実施形態）について説明する。これら第２、第３の
実施形態は、前述したレーザクリーニング方法の第１の
実施形態と第１、第２のパルスレーザ光源３１、３２の
液膜への照射タイミングのみが異なる。図４、図５はそ
れぞれの実施形態におけるレーザ光照射のタイミングを
説明するタイムチャートである。
【００３７】図２に示される第１の実施形態では、第１
のパルスレーザ光照射が終了する時点Ｂｎ（添字ｎはｎ
回目のパルス照射であることを示す）と第２のパルスレ
ーザ光照射の開始時点Ｃｎとは、同時もしくは、Ｃｎが
Ｂｎより若干遅いタイミングであることを特徴としてい
る。すなわち、Ｂｎ≦Ｃｎとなる。
のパルスレーザ光照射が終了する時点Ｂｎ（添字ｎはｎ
回目のパルス照射であることを示す）と第２のパルスレ
ーザ光照射の開始時点Ｃｎとは、同時もしくは、Ｃｎが
Ｂｎより若干遅いタイミングであることを特徴としてい
る。すなわち、Ｂｎ≦Ｃｎとなる。
【００３８】図４に示される第２の実施形態では、第１
のパルスレーザ光照射の継続中すなわち、Ａｎ〜Ｂｎま
での時点の間に、第２のパルスレーザ光照射が開始され
ることを特徴とする。すなわち、Ａｎ＜Ｃｎ＜Ｂｎとな
る。
のパルスレーザ光照射の継続中すなわち、Ａｎ〜Ｂｎま
での時点の間に、第２のパルスレーザ光照射が開始され
ることを特徴とする。すなわち、Ａｎ＜Ｃｎ＜Ｂｎとな
る。
【００３９】また、図５に示される第３の実施形態で
は、第１のパルスレーザ光が照射される時点Ａｎより前
に第２のパルスレーザ光を照射している。すなわち、Ｃ
ｎ≦Ａｎである。図１に示されるような装置でこの実施
形態のレーザクリーニング方法を実施するためには、遅
延回路３３をパルス発生器３０と第２のパルスレーザ光
源３２の間にではなく、パルス発生器３０と第１のパル
スレーザ光源３１との間に設ける必要がある。
は、第１のパルスレーザ光が照射される時点Ａｎより前
に第２のパルスレーザ光を照射している。すなわち、Ｃ
ｎ≦Ａｎである。図１に示されるような装置でこの実施
形態のレーザクリーニング方法を実施するためには、遅
延回路３３をパルス発生器３０と第２のパルスレーザ光
源３２の間にではなく、パルス発生器３０と第１のパル
スレーザ光源３１との間に設ける必要がある。
【００４０】いずれの場合でも第１のパルスレーザ光に
よる液膜５０の蒸発作用と、第２のパルスレーザ光によ
る微粒子５１の加熱作用との相乗効果によって対象物５
の表面から微粒子５１を分離して液膜５０の蒸発に伴っ
て微粒子を対象物５表面から効果的に除去できる点は同
一である。
よる液膜５０の蒸発作用と、第２のパルスレーザ光によ
る微粒子５１の加熱作用との相乗効果によって対象物５
の表面から微粒子５１を分離して液膜５０の蒸発に伴っ
て微粒子を対象物５表面から効果的に除去できる点は同
一である。
【００４１】したがって、第１のパルスレーザ光と第２
のパルスレーザ光を相前後して照射する場合には、一方
の光の照射による効果が残存するうちに他方の光を照射
する必要がある。
のパルスレーザ光を相前後して照射する場合には、一方
の光の照射による効果が残存するうちに他方の光を照射
する必要がある。
【００４２】次に、本発明に係るレーザクリーニング装
置の第２の実施形態について説明する。図６はこの第２
の実施形態を示す概略構成図である。この第２の実施形
態では、第２のパルスレーザ光源３２から発せられたパ
ルスレーザ光を対象物５を透過させて第１のパルスレー
ザ光源３１から発せられたパルスレーザ光とは反対側か
ら液膜５０に照射している点が相違する。
置の第２の実施形態について説明する。図６はこの第２
の実施形態を示す概略構成図である。この第２の実施形
態では、第２のパルスレーザ光源３２から発せられたパ
ルスレーザ光を対象物５を透過させて第１のパルスレー
ザ光源３１から発せられたパルスレーザ光とは反対側か
ら液膜５０に照射している点が相違する。
【００４３】したがって、本装置は図１に示される装置
と第２のパルスレーザ光源３２とミラー３５の配置、お
よび回転・移動ステージ６および６ｘの構成が異なって
いる。
と第２のパルスレーザ光源３２とミラー３５の配置、お
よび回転・移動ステージ６および６ｘの構成が異なって
いる。
【００４４】本装置の回転・移動ステージ６ｘは、対象
物５を挟み込み回転可能に支持する回転ステージ６２ｘ
と、回転ステージ６２ｘを水平２次元方向に移動可能に
保持する移動ステージ６１ｘとが基台６０ｘ上に配置さ
れている。
物５を挟み込み回転可能に支持する回転ステージ６２ｘ
と、回転ステージ６２ｘを水平２次元方向に移動可能に
保持する移動ステージ６１ｘとが基台６０ｘ上に配置さ
れている。
【００４５】ここで、本装置でクリーニングを行う対象
物５は厚さ１ｍｍのガラス基板である。このガラス基板
はハードディスク用円盤や液晶基板として用いられるも
のである。そして、第１のパルスレーザ光源３１は、第
１の実施形態と同様であるが、第２のパルスレーザ光源
としては、ガラス基板を透過するＱスイッチＹＡＧレー
ザ（波長１０６４ｎｍ、パルス幅６ｎ秒、エネルギー４
００ｍＪ）が用いられる。
物５は厚さ１ｍｍのガラス基板である。このガラス基板
はハードディスク用円盤や液晶基板として用いられるも
のである。そして、第１のパルスレーザ光源３１は、第
１の実施形態と同様であるが、第２のパルスレーザ光源
としては、ガラス基板を透過するＱスイッチＹＡＧレー
ザ（波長１０６４ｎｍ、パルス幅６ｎ秒、エネルギー４
００ｍＪ）が用いられる。
【００４６】この実施形態におけるレーザクリーニング
方法は前述した第１〜第３の実施形態のいずれを用いて
もよい。いずれの場合でも、第１のパルスレーザ光照射
によって液膜５０全体を加熱する効果と、第２のパルス
レーザ光照射によって微粒子５１および液膜５０と対象
物５の界面を加熱する効果の相乗効果によって微粒子５
１を対象物５から効率よく除去することができる。第３
の実施形態の場合には遅延回路３３の配置位置を異なら
せる必要があることも同様である。
方法は前述した第１〜第３の実施形態のいずれを用いて
もよい。いずれの場合でも、第１のパルスレーザ光照射
によって液膜５０全体を加熱する効果と、第２のパルス
レーザ光照射によって微粒子５１および液膜５０と対象
物５の界面を加熱する効果の相乗効果によって微粒子５
１を対象物５から効率よく除去することができる。第３
の実施形態の場合には遅延回路３３の配置位置を異なら
せる必要があることも同様である。
【００４７】以上の説明では、液膜を純水によって形成
したが、エチルアルコールを用いて液膜を形成してもよ
い。
したが、エチルアルコールを用いて液膜を形成してもよ
い。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
リーニング対象物の表面に液膜を形成し、液膜を加熱す
るパルスレーザと、微粒子を加熱するパルスレーザとを
同時または相前後して照射することで、照射エリアを局
所加熱して、微粒子の熱膨張によって対象物と微粒子と
を分離させ、液膜の爆発的蒸発によって分離した微粒子
を効果的に対象物表面から除去することができ、高いク
リーニング効果が得られる。また、対象物表面の過熱が
抑制されるので、表面に回路等が形成されていてもそれ
に損傷を及ぼすことがなく、安定したクリーニングを行
うことができる。
リーニング対象物の表面に液膜を形成し、液膜を加熱す
るパルスレーザと、微粒子を加熱するパルスレーザとを
同時または相前後して照射することで、照射エリアを局
所加熱して、微粒子の熱膨張によって対象物と微粒子と
を分離させ、液膜の爆発的蒸発によって分離した微粒子
を効果的に対象物表面から除去することができ、高いク
リーニング効果が得られる。また、対象物表面の過熱が
抑制されるので、表面に回路等が形成されていてもそれ
に損傷を及ぼすことがなく、安定したクリーニングを行
うことができる。
【００４９】超音波振動子によって対象物表面に液体を
噴霧して液膜を形成すると、均一で薄い液膜を形成する
ことができ、クリーニング効果を向上させることができ
る。
噴霧して液膜を形成すると、均一で薄い液膜を形成する
ことができ、クリーニング効果を向上させることができ
る。
【００５０】また、クリーニング対象物の表面を予め紫
外線ランプによって親水化処理すればムラのない液膜が
形成され、クリーニング効果を向上させることができ
る。
外線ランプによって親水化処理すればムラのない液膜が
形成され、クリーニング効果を向上させることができ
る。
【図１】本発明に係るレーザクリーニング装置の第１実
施形態を示す概略構成図である。
施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の装置を利用した本発明に係るレーザクリ
ーニング方法のタイムチャートである。
ーニング方法のタイムチャートである。
【図３】本発明において対象物表面に形成された液膜の
クリーニング時の挙動を説明する図である。
クリーニング時の挙動を説明する図である。
【図４】図１の装置を利用した本発明に係るレーザクリ
ーニング方法の別の形態を示すタイムチャートである。
ーニング方法の別の形態を示すタイムチャートである。
【図５】図１の装置を利用した本発明に係るレーザクリ
ーニング方法のさらに別の形態を示すタイムチャートで
ある。
ーニング方法のさらに別の形態を示すタイムチャートで
ある。
【図６】本発明に係るレーザクリーニング装置の第２実
施形態を示す概略構成図である。
施形態を示す概略構成図である。
【図７】従来のレーザクリーニング装置を示す概略構成
図である。
図である。
【符号の説明】
１…制御装置、２…液膜形成装置、３…光学系、４…吸
引装置、５…クリーニング対象物、６…回転・移動ステ
ージ、７…紫外線ランプ、２０…密封容器、２１…超音
波振動子、２２…水位センサ、２３…フレキシブルチュ
ーブ、２３ａ…ノズル、２４、２５…電磁弁、３０…パ
ルス発生器、３１…第１のパルスレーザ光源、３２…第
２のパルスレーザ光源、３３…遅延回路、４０…吸引ポ
ンプ、５０…液膜、５１…微粒子、６１…移動ステー
ジ、６２…回転ステージ。
引装置、５…クリーニング対象物、６…回転・移動ステ
ージ、７…紫外線ランプ、２０…密封容器、２１…超音
波振動子、２２…水位センサ、２３…フレキシブルチュ
ーブ、２３ａ…ノズル、２４、２５…電磁弁、３０…パ
ルス発生器、３１…第１のパルスレーザ光源、３２…第
２のパルスレーザ光源、３３…遅延回路、４０…吸引ポ
ンプ、５０…液膜、５１…微粒子、６１…移動ステー
ジ、６２…回転ステージ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１
1/1333 ５００ 1/1333 ５００
Ｇ１１Ｂ 23/50 Ｇ１１Ｂ 23/50 Ｃ
Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４５ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４５Ｄ
// Ｂ２３Ｋ 101:36 Ｂ２３Ｋ 101:36
Ｆターム(参考） 2H088 FA21 HA01 MA20
2H090 HC18 JB02 JC19
3B116 AA01 AB33 AB37 AB47 BB21
BB72 BB82 BB83 BC01
3B201 AA01 AB33 AB37 AB47 BB21
BB72 BB82 BB83 BB92 BB99
BC01
4E068 AA05 CA03
Claims (10)
- 【請求項１】 対象物表面に付着している微粒子をレー
ザ照射によって除去するレーザクリーニング装置におい
て、 対象物表面に液膜を形成する液膜形成装置と、 液膜を加熱する第１のパルスレーザ光を照射する第１の
パルスレーザ光源と、 微粒子を加熱する第２のパルスレーザ光を照射する第２
のパルスレーザ光源と、 前記第２のパルスレーザ光を前記第１のパルスレーザ光
の照射中またはそれと相前後して照射する制御装置と、 を備えているレーザクリーニング装置。 - 【請求項２】 前記制御装置は、前記液膜形成装置を制
御して形成される液膜の状態を調整することを特徴とす
る請求項１記載のレーザクリーニング装置。 - 【請求項３】 前記制御装置は、前記第１のパルスレー
ザ光照射による液膜の蒸発作用中に前記第２のパルスレ
ーザ光を照射することを特徴とする請求項１または２の
いずれかに記載のレーザクリーニング装置。 - 【請求項４】 前記液膜形成装置は、超音波振動子によ
って対象物表面に液体を噴霧する噴霧装置を備えている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレー
ザクリーニング装置。 - 【請求項５】 前記液膜形成装置は、クリーニング対象
物の表面を親水化処理する紫外線ランプをさらに備えて
いる請求項１〜４のいずれかに記載のレーザクリーニン
グ装置。 - 【請求項６】 対象物表面に付着している微粒子をレー
ザ照射によって除去するレーザクリーニング方法におい
て、 対象物表面に液膜を形成する工程と、 形成されている液膜に第１のパルスレーザ光を照射して
液膜を加熱する工程と、 前記第１のパルスレーザ光照射中またはこれと相前後し
て第２のパルスレーザ光を照射して微粒子を加熱する工
程と、 を備えているレーザクリーニング方法。 - 【請求項７】 前記液膜形成工程において液膜の状態を
調整することを特徴とする請求項６記載のレーザクリー
ニング方法。 - 【請求項８】 前記第１のパルスレーザ光照射による液
膜の蒸発作用中に前記第２のパルスレーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の
レーザクリーニング方法。 - 【請求項９】 前記液膜は、対象物表面へ超音波振動子
で生成した霧を噴霧することで形成されることを特徴と
する請求項６〜８のいずれかに記載のレーザクリーニン
グ方法。 - 【請求項１０】 前記液膜の形成前に、前記対象物表面
に紫外線を照射して表面を親水化処理する工程をさらに
備えている請求項５〜９のいずれかに記載のレーザクリ
ーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241235A JP2003047923A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | レーザクリーニング装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241235A JP2003047923A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | レーザクリーニング装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003047923A true JP2003047923A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19071722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001241235A Pending JP2003047923A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | レーザクリーニング装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003047923A (ja) |
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-
2001
- 2001-08-08 JP JP2001241235A patent/JP2003047923A/ja active Pending
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