JP5198826B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライアイススノーを用いて被洗浄物を洗浄する装置に関する。

シリコンウェハ、リードフレーム、電子基板などの電子部品、磁気ヘッド、電子部品などの精密機械部品、ＯＡ機器、塗装面、金型、生産ラインなどの各種被洗浄物を洗浄するために、ドライアイススノーを用いた洗浄装置が知られている。
該洗浄装置は、ノズルの噴射口からドライアイススノーを噴出し、ドライアイススノーを被洗浄物に吹き付け、被洗浄物の表面に付着した有機物や不純物などを除去する装置である。

従来、特許文献１には、中心噴出管８ａと、これと同軸に配置された外管８ｂと、を有する二重管の洗浄ノズルを用い、中心噴出管８ａの噴出口８ｄからドライアイススノーを噴出すると共に、外管８ｂと中心噴出管８ａの間に形成された流路８ｃに通じる噴出口８ｇから噴射用ガス（例えば窒素ガスなど）を噴出する洗浄装置が開示されている。
かかる洗浄装置は、ドライアイススノーに並行に噴射用ガスを噴出することにより、ドライアイススノーの方向性が安定し、ドライアイススノーを洗浄ポイントに集中的に吹き付けることができる。
特開２００１−２５９５５５号公報

しかしながら、上記公報記載の洗浄装置は、ドライアイススノーと噴出用ガスを併用するため、洗浄ランニングコストが高いという問題がある。また、噴出用ガスを噴射するために、噴射ノズルとして二重管を用いたり、噴射用ガスの供給系統（供給装置）を準備する必要があり、装置コストも高くなる。
他方、上記噴出用ガスをドライアイススノーと並行して噴射しないと、ノズルの噴出口から出たドライアイススノーが略円錐状に広がり、その多くがガス化するため、ドライアイススノーを洗浄ポイントに確実に吹き付けることができない。

本発明の目的は、ドライアイススノーを洗浄ポイントに集中させて吹き付けることができ、且つ、低コストである洗浄装置を提供することである。

本発明の洗浄装置は、ノズルの噴射口からドライアイススノーを噴出して被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、前記ノズルに、円筒内周面を有する拡散抑制管部が設けられており、前記拡散抑制管部は、その円筒内周面が前記ノズルの噴射口の軸線周りに配され、且つ、前記噴射口の軸線方向に延出されており、前記噴射口の内径が、０．１〜１．０ｍｍであり、前記拡散抑制管部の内周面の直径が１．０ｍｍ〜８．０ｍｍであり、前記噴射口の内径が、前記拡散抑制管部の内周面の直径よりも小さいことを特徴とする。

上記洗浄装置は、ノズルに、円筒内周面を有する拡散抑制管部が設けられているので、ノズルの噴射口から噴射されたドライアイススノーは、略円錘状に広がることなく、拡散抑制管部の延出方向に従い、拡散抑制管部の開口から略円柱状となって噴出される。
従って、ドライアイススノーを洗浄ポイントに集中させて吹き付けることができる。
また、上記洗浄装置は、窒素ガスなどを併用しないので、低コストで洗浄を行うことができる。

本発明の好ましい洗浄装置は、支持部材に、前記ノズルの噴射口が複数並んで設けられており、前記支持部材に、前記複数の噴射口に対応して、前記拡散抑制管部が設けられている。
かかる洗浄装置は、支持部材に複数のノズルとそれに対応して拡散抑制管部が設けられているので、一度に多数の洗浄ポイントに、それぞれドライアイススノーを集中させて吹き付けることができる。

本発明の好ましい洗浄装置は、前記拡散抑制管部の延出長さが１５〜５００ｍｍである。
本発明の好ましい洗浄装置は、前記拡散抑制管部の内周面の直径が、前記噴射口の内径の７倍〜１５倍である。

本発明の洗浄装置は、ノズルに拡散抑制管部が設けられているので、ドライアイススノーが略円柱状となって噴出される。このため、ドライアイススノーが急速にガス化せず、より遠くにドライアイススノーを飛ばすことができる。従って、本発明の洗浄装置は、ドライアイススノーを洗浄ポイントに集中させて吹き付けることができ、洗浄効率に優れている。また、本発明の洗浄装置は、洗浄コストを低く抑えることができる。

以下、本発明の洗浄装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の洗浄装置の概略参考図を示し、図２は、ノズル及び拡散抑制管部を備えるドライアイススノー噴出部の断面図を示す。ただし、各図に表した部材は、実際の寸法とは異なっていることに留意されたい。

図１及び図２において、洗浄装置１は、液化二酸化炭素を供給する供給部２と、ドライアイススノーを噴出するドライアイススノー噴出部６と、前記供給部２とドライアイススノー噴出部６の間に介在された調整弁５と、を有する。
供給部２及び調整弁５は、従来公知の構成と同様である。簡単に説明すると、供給部２は、液化二酸化炭素が封入された開閉弁付きのボンベ２１と、該ボンベ２１に接続された供給ホース２２と、を少なくとも有する。供給ホース２２の下流側には、調整弁５が取り付けられている。調整弁５は、電磁弁などを備えた自動開閉式でもよいし、手動開閉式でもよい。

ドライアイススノー噴出部６は、ノズル３と、拡散抑制管部７と、を有する。
前記ノズル３は、調整弁５の下流側に取り付けられている。ノズル３の内部には、図２に示すように、流通路３１が形成され、該流通路３１に連通して、ノズル３の先端面には、噴射口３２が開口されている。上記調整弁５を開くことによって上記流通路３１に液化二酸化炭素が流れ、噴射口３２からドライアイススノーが噴射される。
ノズル３の噴射口３２の形状は、通常、断面円状である。該噴射口３２の内径（直径）は、特に限定されないが、０．１〜１．０ｍｍ程度であり、好ましくは０．１５〜０．８ｍｍ程度である。
ノズル３の噴射口３２の内径が前記範囲に形成されている場合、該ノズル３を備える洗浄装置１は、半導体などの微細部品の洗浄に特に適している。

さらに、ノズル３の先端部には、円筒内周面７ａを有する拡散抑制管部７が延設されている。
円筒内周面７ａを有する拡散抑制管部７とは、内周面が縦断面において円状（縦断面視円状）に形成されている管部材をいう。
なお、拡散抑制管部７は、円筒内周面７ａを有していればその外面形状は特に限定されず、例えば、図３に示すように、外面形状が縦断面視四角形状でもよく、その他図示しないが、その外面形状が縦断面視六角形状、縦断面視三角形状、任意の異形状などでもよい。

円筒内周面７ａを有する拡散抑制管部７は、その内部に通路７１が形成され、且つその先端部に円状の開口７２が形成されている。
該拡散抑制管部７は、その後端部７ｂにおいてノズル３に固着されている。
例えば、図２に示すように、拡散抑制管部７の後端部７ｂの内周面に雌ネジを形成し、該後端部７ｂをノズル３の外周面に形成された雄ネジに螺合することによって、拡散抑制管部７がノズル３に固着されている。なお、ネジ螺合によって取り付けられた前記拡散抑制管部７は、ノズル３に対して着脱可能である。このように着脱可能に取り付けられた拡散抑制管部７は、必要に応じて、直径又は延出長さの異なる拡散抑制管部７に変更できる。
なお、拡散抑制管部７のノズル３に対する取付けは、ネジ螺合に限定されず、凹凸嵌合、接着剤による固着などでもよい。また、拡散抑制管部７は、可動式であってもよい。例えば、スライドすることによって伸縮可能な拡散抑制管部７を用いることにより、拡散抑制管部７の延出長さＬを変更できる。
また、拡散抑制管部７の材質は、特に限定されず、金属、合成樹脂、セラミックなどを例示できる。

拡散抑制管部７は、円筒内周面７ａがノズル３の噴射口３２の軸線Ｘ周りに配置されている。好ましくは、円筒内周面７ａの中心が噴出口３２の軸線Ｘに一致するように、拡散抑制管部７が配置されている。
また、拡散抑制管部７は、噴射口３２の軸線Ｘ方向に延出されている。従って、円筒内周面７ａによって構成される通路７１は、噴射口３２の軸線Ｘ方向に延びている。

拡散抑制管部７の円筒内周面７ａの直径Ｄは、ノズル３の噴射口３２の径に応じて適宜設定される。例えば、円筒内周面７ａの直径Ｄは、ノズルの噴射口３２の直径の７倍〜１５倍程度が好ましく、具体的には、円筒内周面７ａの直径Ｄは、１．０ｍｍ〜８．０ｍｍ程度が好ましい。
例えば、ノズル３の噴射口３２の内径が、０．１５〜０．８ｍｍである場合、円筒内周面７ａの直径Ｄは、１．５〜６．５ｍｍ程度が好ましく、更に、２．０〜５．０ｍｍ程度がより好ましい。

拡散抑制管部７の延出長さＬは、特に限定されないが、余りに短いと、ドライアイススノーの拡散抑制効果を十分に発揮できないことから、１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上である。
一方、拡散抑制管部７の延出長さＬが余りに長いと、取り扱い性が悪くなるので、上記延出長さＬの上限は、通常、５００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下である。

上記洗浄装置１は、調整弁５を開くことにより、ノズル３の噴射口３２から微粒子化したドライアイススノーが噴射される。前記ドライアイススノーは、拡散抑制管部７の円筒内周面７ａに従って略円柱状の噴出形状となって、拡散抑制管部７の開口７２から噴出される。このようにドライアイススノーが、略円柱状に集合した状態で噴出されるので、ドライアイススノーが急速に気化し難く、よって、ドライアイススノーをより遠くにまで飛ばすことができる。
従って、上記洗浄装置１は、ドライアイススノーを洗浄ポイントに集中させて確実に吹き付けることができる。
特に、拡散抑制管部７の延出長さＬが、１５ｍｍ〜５００ｍｍに形成されている場合、拡散抑制管部７の開口７２から噴出されたドライアイススノーの略円柱状の噴出形状を、より長く持続させることができる。

次に、本発明の他の実施形態を示す。
以下、他の実施形態について説明するが、上記実施形態と異なる部分について主として説明し、上記実施形態と同様の構成及び効果については、その説明を省略し、用語及び符号を援用する場合がある。

上記実施形態では、拡散抑制管部７は、ノズル３と別体で形成され、該ノズル３に固着する形態を例示したが、拡散抑制管部７とノズル３が一体的に形成されていてもよい。例えば、金属材料を旋盤加工することにより、拡散抑制管部７とノズル３を一体的に形成する方法などが挙げられる。

さらに、上記実施形態では、ドライアイススノー噴出部６が１個設けられた洗浄装置１を例示したが、例えば、図４に示すように、ドライアイススノー噴出部６が複数設けられていてもよい。
具体的には、図４に示す洗浄装置１は、支持部材８と、支持部材８の一面に複数のドライアイススノー噴出部６と、が設けられている。
ドライアイススノー噴出部６は、上記実施形態と同様に、ノズル３と、該ノズル３に設けられた拡散抑制管部７と、を有する。

各ノズル３は、所定間隔を開けて支持部材８の一面に並設されており、支持部材８の内部には、各ノズル３に液化二酸化炭素を供給する流通路８１が形成されており、該流通路８１の集合路８２は、調整弁５（図示せず）に接続されている。
各ノズル３に対応して円筒内周面７ａを有する拡散抑制管部７が設けられているが、該拡散抑制管部７のノズル３の構成は、上記実施形態と同様である。
ただし、各ノズル３に対応してそれぞれ設けられた複数（図示では５個）の拡散抑制管部７は、１つの部材で形成されていてもよい。例えば、金属材料の旋盤加工または合成樹脂成形などにより、ノズル３の個数及び並設間隔に対応した複数の円筒内周面７ａが形成された１つの部材を、各ノズル３の噴出口３２の軸線周りに各円筒内周面７ａを配置させつつ、支持部材８に固着してもよい。

上記支持部材８に並設されたノズル３の間隔は、特に限定されず、適宜設定できる。例えば、ノズル３の噴射口３２の内径が、０．１５〜０．２ｍｍである場合、各ノズル３の間隔（隣合うノズル３の噴射口３２の中心間の長さ）は、４．０〜６．０ｍｍ程度が好ましい。
なお、図４では、５個のノズル３を支持部材８に設ける場合を例示しているが、ノズル３の個数はこれに限定されず、２個以上であればよい。もっとも、取り扱い性などを考慮すると、１つの支持部材８に、４〜６個のノズル３を並設することが好ましい。
また、上記ドライアイススノー噴出部６が複数設けられている洗浄装置１において、複数のドライアイススノー噴出部６が、支持部材８の一面に一列に並んで設けられる態様に限られず、複数のドライアイススノー噴出部６が、２列以上に並んで設けられていてもよい。例えば、支持部材８の一面の横方向に５個のドライアイススノー噴出部６が並設され、この５個の列が支持部材８の一面の縦方向に２列多段状に設けられていても良い。

上記他の実施形態の洗浄装置１は、支持部材８の一面に、ノズル３の噴射口３２が複数並んで設けられており、複数の噴射口３２に対応して、拡散抑制管部７が設けられているので、一度に多数の洗浄ポイントに、それぞれドライアイススノーを集中させて吹き付けることができる。

以下、実施例を示し、本発明を更に詳述する。
ただし、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ノズルの噴射口の内径を０．８ｍｍ、拡散抑制管部の円筒内周面の直径を４．３５ｍｍ、拡散抑制管部の延出長さを４０ｍｍ、とする洗浄装置を作製した。
被洗浄物として、金属板の表面に水を含ませた砂を薄膜状に付着させたものを準備した。
この砂が付着した金属板の表面に、前記洗浄装置のノズルからドライアイススノー（供給圧力：約６ＭＰａ。常温）を噴射し、洗浄試験を行った。なお、噴出時間は、１秒間とし、金属板の表面から拡散抑制管部の先端開口部までの距離は、１５０ｍｍとした。
噴射後、金属板の表面における砂の除去程度を目視で観察した。その結果を表１に示す。

表１に示す洗浄評価は、洗浄前に比して、下記の基準で判断した。
評価０：洗浄前と変化がない。
評価１：粉末がやや除去されている。
評価２：粉末が半分程度除去されている。
評価３：ほぼ粉末が除去されているが、僅かに残っている部分もある。
評価４：粉末が完全に除去されている。

（比較例１）
拡散抑制管部を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、洗浄試験を行った。
なお、比較例１では、拡散抑制管部を用いなかったので、金属板の表面からノズルの噴出口までの距離を１５０ｍｍとした。
その結果を表１に示す。

拡散抑制管部が設けられた実施例１の洗浄装置は、拡散抑制管部を有しない比較例１の洗浄装置に比して、洗浄効果に優れていることが判る。

（実施例２）
ノズルの噴射口の内径を０．５ｍｍ、拡散抑制管部の円筒内周面の直径を４．３５ｍｍ、拡散抑制管部の延出長さを４０ｍｍ、とする洗浄装置を作製した。
この洗浄装置を用いて、実施例１と同様にして、洗浄試験を行った。その結果を表１に示す。

（実施例３〜５）
拡散抑制管部の延出長さを、それぞれ表１に示す寸法に設定したこと以外は、実施例２と同様にして、洗浄装置を作製し、洗浄試験を行った。その結果を表１に示す。

（比較例２）
拡散抑制管部を用いなかったこと以外は、実施例２と同様にして、洗浄試験を行った。その結果を表１に示す。

実施例２〜５の結果から、拡散抑制管部の延出長さが長いほど、洗浄効果に優れていることが判る。

（実施例６）
金属板の表面から拡散抑制管部の先端開口部までの距離を１００ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、洗浄装置を作製し、洗浄試験を行った。その結果を表１に示す。

（実施例７）
拡散抑制管部の円筒内周面の直径を１０ｍｍとしたこと、及び、金属板の表面から拡散抑制管部の先端開口部までの距離を１００ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、洗浄装置を作製し、洗浄試験を行った。その結果を表１に示す。

実施例６及び実施例７の結果から、拡散抑制管部の円筒内周面の直径が大きすぎると、洗浄効果が低下することが判る。

本発明の洗浄装置の一実施形態を示す概略参考図。 （ａ）は、図１のＩ−Ｉ線断面図（横断面図）、（ｂ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図（縦断面図）。 拡散抑制管部の他の実施形態を示す縦断面図。 洗浄装置のドライアイススノー噴出部の他の実施形態を示す横断面図。

符号の説明

１…洗浄装置、２…供給部、３…ノズル、３１…ノズルの流通路、３２…ノズルの噴射口、５…調整弁、６…ドライアイススノー噴出部、７…拡散抑制管部、７ａ…拡散抑制管部の円筒内周面、７１…拡散抑制管部の通路、７２…拡散抑制管部の開口、８…支持部材

Claims (4)

1. ノズルの噴射口からドライアイススノーを噴出して被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、
   前記ノズルには、円筒内周面を有する拡散抑制管部が設けられており、
   前記拡散抑制管部は、その円筒内周面が前記ノズルの噴射口の軸線周りに配され、且つ、前記噴射口の軸線方向に延出されており、
   前記噴射口の内径が、０．１〜１．０ｍｍであり、前記拡散抑制管部の内周面の直径が１．０ｍｍ〜８．０ｍｍであり、
   前記噴射口の内径が、前記拡散抑制管部の内周面の直径よりも小さいことを特徴とする洗浄装置。
2. 支持部材に、前記ノズルの噴射口が複数並んで設けられており、
   前記支持部材に、前記複数の噴射口に対応して、前記拡散抑制管部が設けられている請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記拡散抑制管部の延出長さが１５〜５００ｍｍである請求項１または２に記載の洗浄装置。
4. 前記拡散抑制管部の内周面の直径が、前記噴射口の内径の７倍〜１５倍である請求項１乃至３の何れか一項に記載の洗浄装置。

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