JPH03158743A - 自動コンタミナント計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動コンタミナント計測装置すなわち各種工業
製品に付着したよごれ物質の自動針１ｓ装置に関するも
のである。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

金属、セラミックス、あるいはプラスチック等の工業製
品（部品、部分品、アッセンブリー品等を含む）は、製
造過程において種々の物質、たとえば切削油などの油脂
類、グリース類、コンパウンド、はこり、ハンダ付けや
溶接の残渣やフラックス、機械加工や研摩加工などの切
粉、汗や熱処理による塩類などの微粒子により表面が汚
される。

この表面汚れは製品の腐食や構造的欠陥を招いたり耐久
性を損ったりして良品歩留りを低下させる。

それゆえ、品質向上と信頼性の確保のため１表面汚れの
ある目標値を設定し、製造過程での汚れがその目標値を
下回るように管理することが大切であり、そのためには
表面汚れの量や濃度等を正確に計測する必要がある。

こうした表面汚れの計測は、対象物がシリコンウェハー
で代表される製品のように単純で薄い形状であれば、表
面を顕微鏡法等で直接観察し得るため作業は比較的容易
である。しかし、対象物が穴、細い溝孔、曲折部などを
有する複雑な三次元形状のものである場合には、直接法
を取ることができず、いわゆる間接法に依らざるを得な
い。

この間接法は、対象物を洗浄して汚れ成分を抽出し、そ
れを計測するいわゆる洗浄抽出法が採用されるのが一般
的であり、従来では一般に、第４図のような方法が採ら
れていた。すなわち、（ａ）のように、まず測定対象物
Ｗを洗浄液を収容した容器１００に入れ、これを洗浄用
装置たとえば振動・撹拌装置１０１に配して洗浄する０
次いで、振動・撹拌装置から容器１００を取り出し、（
ｂ）のように容器から測定対象物Ｗを取り出し、これを
容器１００上で新鮮洗浄液１０２によりリンシングする
。以上のようにして汚れ成分を抽出した洗浄液１０３を
（ｃ）のようにフィルタ１０４を配したろ過装置１０５
に注入しつつ吸引ポンプ１０６で吸引してフィルタ１０
４に捕捉させ、その微粒子捕捉フィルタ１０４を（ｄ）
のように顕微鏡１０７に装着し、目視により異物数をカ
ウントする方法である。

しかしこの方法は手動方式であり、計測操作にきわめて
多くの手間と長い時間とを要するという問題があった。

また、測定者が肉眼でｌｌ！察しながら異物をカウント
するため、疲労による誤差が生じ易く、そのうえ、各測
定者間でも誤差が介入する。したがって、測定結果にバ
ラツキが多く、データの信頼性が乏しいという問題があ
った。

この対策としては、テレビカメラ型の顕微鏡を用い、異
物捕集フィルタをＸＹステージで移動させつつテレビカ
メラで走査し、画像処理、データプリンタ作成を行って
計測する手法が考えられるが、この方法もインラインで
なく洗浄抽出工程と測定工程とが切り離されているため
、やはり時間と手間がかかり、能率的に正確なコンタミ
ネント計測を行えないという問題がある。

本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、洗浄抽出と計測と
を一貫連続してインラインで行え、汚れをサンプリング
形式でなく自動的に全量測定することができる自動コン
タミナント計測装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、洗浄液を収容しこれ
に被測定物を浸漬する洗浄槽と、前記洗浄槽に付属し洗
浄液に物理的洗浄力を付与する手段と、前記洗浄槽の底
部と上部を結ぶ配管と循環ポンプを含む循環系と、前記
循環系に介在され洗浄液を連続的に流通させながら波長
成分を送受信することで循環液中に移行分散した微粒子
の濃度を検出する液中微粒子計測手段とを備えた装置と
したものである。

波長成分としては超音波あるいはレーザー光などの光線
が用いられる。

〔作　　用〕

本発明においては、洗浄槽にきれいな洗浄液を定量収容
し、被測定物を洗浄液に浸漬して物理的洗浄力付与手段
を作動する。そして、同時に循環系の循環ポンプを運転
するとともに液中微粒子計測手段を作動させる。

こうすれば、汚れ成分を構成する微粒子は被測定物から
引き離されることで洗浄液が粒子汚染されはじめ、その
洗浄液は循環系により洗浄槽の底部から排出され上部か
ら槽内に戻される。その間、洗浄液は液中微粒子計測手
段を通過し、液中微粒子計測手段は波長成分を送受信す
るため、洗浄液中の微粒子の数がカウントされる。

洗浄液の粒子汚染は、被測定物から洗浄液中に汚れ成分
が移行分散したことであり、したがって。

洗浄の進行に伴って液中微粒子計測手段を通過する微粒
子の数は次第に増加する。そして、カウント数が最高値
で安定した時点を把握すれば、それが洗浄完了であるか
ら、適宜液中微粒子計測手段の出力信号を濃度換算する
ことにより汚れを定量的に評価することができる。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図と第１ａ図は本発明に係る自動コンタミナント計
測装置の概要を示している。

１は洗浄液（たとえばフロンなどの有機溶剤系のもの）
２を収容する洗浄槽であり、洗浄液に物理的洗浄力を付
与する手段として洗浄槽１の側壁面と底面に超音波振動
子３，３が設けられている。

超音波振動子３，３は、接着型、振動伝達型など任意で
ある。そして槽内の隅角部好ましくは洗浄液液面より上
方には、被謂定物Ｗをリンスしまた槽内を洗浄するため
のシャワー機構４が配置されている。

５は被測定物Ｗを洗浄液中に浸漬するためのハンドリン
グ機構であり、たとえばリフト用シリンダ５０が用いら
れ、さらに必要に応じて回転用モータ５１が組み合せ使
用される。前記洗浄槽１の」ニガはクリーンエア吹込み
ユニット１３を備えたフード１２で囲まれ、洗浄槽１内
への浮遊塵芥の進入を防止するようになっている。

６は洗浄液供給系であり、少なくとも蒸溜再生機６ａと
冷凍機６ｂと供給ポンプ６ｃとを備えている。蒸溜再生
機６ａ内には液面より下に温度センサで制御されるヒー
タ６０が、液面より上には冷凍機６ｂで制御される冷却
管６２が配置されている。前記供給ポンプ６ｃは吸込み
側が蒸溜再生＠　６　ａに接続され、吐出側には供給配
管６ｄが接続され、その供給配管６ｄには洗浄液を所定
の温度に調整するための冷却装置６４が設けられ、これ
よりも下流は洗浄液のバックグラウンドをよくするため
数段のフィルタ６５．６６が配され、さらに下流は電磁
弁５ＯＬ１．５ＯＬ２を介して洗浄槽１の下部とシャワ
ー機構４に接続されている。

７は排出系であり、一端が洗浄槽１の底部の取出し口１
ｏに接続され、吸引ポンプ７ｂおよび脱気槽７ｅや水分
離槽７ｆなどを介して他端が蒸溜再生機６ａに接続され
る配管７ａを有し、吸引ポンプ７ｂより上流側の配管部
分には電磁弁５ＱＬ３が設けられ、この電磁弁５ＯＬ３
と吸引ポンプ７ｂの間には必要に応じて数段のカセット
式フィルタ７ｃ、７ｄ（たとえばメンブランフィルタ）
が配される。

８は本発明で特徴とする循環系である。この循環系は前
記排出系７と独立していてもよいが、この実施例では電
磁弁５ＯＬ３より上流側と下流側を結ぶバイパス管８ａ
と、バイパス管８ａから分岐した循環配管８ｂを有し、
循環配管８ｂの他端は洗浄槽１の上部に設けた戻し口１
１に接続されている。

配管分岐位置前後のバイパス管８ａには流れを選択する
電磁弁５ＯＬ４，５ＯＬ５が設けられており、循環配管
８ｂには発塵防止性能を備えた循環ポンプ８ｃが設けら
れ、この循環ポンプ８ｃの下流の循環配管８ｂには、こ
れと交差する関係で波長成分を送受信し、循環液中に移
行分散した微粒子の濃度を検出する液中微粒子計測手段
９が設けられている。

液中微粒子計測手段９は第１図のようにセンサ一部９ａ
と変換部９ｂとを備え、変換部９ｂは計数攪能を有する
信号処理手段９ｃに電気的に接続されている。第２図は
液中微粒子計副手段９として焦点整合型超音波発振器を
利用した例を示しており、センサ一部９ａは、循環配管
８ｂを構成するラインパイプ８０を囲繞するハウジング
９５にラインパイプ８０と直交状にセンサー用パイプ９
０の先端を接続し、センサー用パイプ９０内に超音波発
振器９１と音響レンズのような受信器９２を同軸上に取
り付けており、超音波発振器９１は変換部９ｂから送ら
れた短いパルスをラインパイプ９０中を通る洗浄液２に
発信し、受信器９２は洗浄液中の微粒子Ｂ、Ｂからの反
射波を受信し変換部９ｂに入力する。

前記変換部９ｂはパルス超音波を送ると共に、受信され
た検出信号をたとえはデジタル信号に変換して送出する
ものである。信号処理手段９ｃは任意であり、この実施
例では簡便化のため、デジタルメータ９３とこれに電気
的に接続した記録計９４が用いられ、変換部９ｂからの
微粒子数出力信号をデジタルメータ９３にカウント表示
させ。

同時に記録計９４にチャートグラフとして記録させるよ
うにしている。

信号処理手段９ｃはパーソナルコンピュータを用いるこ
とも推奨される。これによれば、検出された微粒子の数
（出力信号）をカウントし、かつチャートグラフとして
表示・記録し、カウント数が最高値に達して安定した時
点を判別し、カウント開始からカウント数最高値までの
出力から濃度を自動換算することができる。

なお、液中微粒子計測手段９は超音波に限定されるもの
ではなく、レーザーなどの光線の送受信器を用いてもよ
いのは勿論である。

前記洗浄液供給系６と洗浄液排出系７および循環系８の
各機器は所定のシーケンス回路により作動が制御される
ようになっている。

〔実施例の作用〕

洗浄液としてフロン液を使用し、本発明装置によりコン
タミナント計測を行う場合には、洗浄傅１を清浄にして
から、ヒータ６０と冷凍機６ｂを作動して蒸溜再生機６
ａ内の洗浄液２を加温し。

次いでハトリング機構５により被測定物Ｗを槽内に吊持
させる。この被測定物Ｗは金属製、セラミックスや合成
樹脂等の非金属製など任意であり、数も単数には限られ
ない。さらに、洗浄槽１内に洗浄液供給ポンプ６ｃを駆
動し、電磁弁Ｓ　ＯＬ　１を開くにれにより洗浄液２は
供給配管６ｄを通りフィルタ６５．６６で異物を除去さ
れて洗浄槽１内に供給され、洗浄槽１を満たしてゆく。

洗浄液が所定の量だけ注入されるとフロースイッチＦＳ
Ｉが作動し、これにより洗浄液供給ポンプ６ｃの運転が
停止され、電磁弁ＳＱＬが閉じられる。これで洗浄液供
給系６は運転が停止される。

次いで循環ポンプ８Ｃを駆動するとともに、液中微粒子
計測手段９を作動し、一方これと併行して超音波振動子
３，３に給電し、必要に応じて被測定物Ｗを回転させる
。そして、バイパス配管８ａの電磁弁５ＯＬ４を開く。

洗浄液は超音波振動が照射されることにより迅速に撹拌
され、かつキャビテーション作用により洗浄液粒子が被
測定物Ｗに衝突する。これにより被測定物Ｗの洗浄が開
始され、付着している汚れ成分たとえば粒子、粉塵、油
滴、水滴などが洗浄液中に微粒子Ｂとして移行分散し始
める。これと同時に洗浄槽１内の洗浄液２は、循環ポン
プ８Ｃにより排出口１０から取り出され、バイパス配管
８ａから循環配管８ｂを経て液中微粒子計測手段９のラ
インパイプ９０を通過し、戻し口１１から洗浄槽１内に
戻される循環流が創成される。

液中微粒子計測手段９においては、発振器９１からライ
ンパイプ９０の軸線と直交状に短いパルスで超音波ビー
ムが発射されており、各パルス間隔ごとに微粒子Ｂから
の反射波が音響レンズ９２に受信され、それが変換部９
ｂで電圧などの電気信号に変換され、信号処理部９ｃに
送られる。信号処理部９ｃでは微粒子の数がカウントさ
れ、かつ第３図（ａ）のように微粒子の数の変化が経時
的に記録される。

継続的な超音波振動により被測定物Ｗの洗浄は進行し、
それに伴い洗浄液２の粒子汚染の度合いも増加し、液中
微粒子計測手段９で計測カウントされる微粒子数の数（
微粒子濃度）も増加し、遂には第３図＜ａ＞のようにカ
ウント数が最高値に達して安定する。そのモニタリング
時点が洗浄の完了であり、したがってこの時点までの微
粒子数データから（ｂ）のような濃度をオンラインかつ
リアルタイムに計測することができる。

これで測定が終るので、液中微粒子計測手段９の作動を
停止し、電磁弁５ＯＬ４を閉じ、循環ポンプ８ｃの運転
を止める。そして、吸引ポンプ７ｂを駆動し、電磁弁５
ＯＬ３．５ＯＬ５を開く。

これにより排出系７が働き、洗浄槽１内の使用済み洗浄
液は取出し口１０から配管７ａに全量排出され、循環系
８に残留していた使用済み洗浄液も循環配管８ｂ、バイ
パス管８ａを経て配管７ａに取り出され、蒸溜再生機６
へと送られる。この実施例では吸引ポンプ７ｂの上流に
フィルタ７ｃ。

７ｄが配されているため、使用済み洗浄液に分散移行し
た微粒子が捕捉される１次いで、供給系６の供給ポンプ
６ｃが再び駆動され、電磁弁５ＱＬ２が開かれるため、
シャワー機構４から洗浄液が被測定物Ｗにスプレーされ
、これにより被測定物Ｗはリンスされ、ハンドリング機
構５により洗浄槽外に取り出されるにの時にも排出系７
は使用されており、リンス液もフィルタ７ｃ、７ｄを通
過して蒸溜再生機６へ戻される。フィルタ７ｃ。

７ｄは回収され、捕捉した微粒子は適宜材料分析するこ
とができる。また顕微鏡等による定量試験の試料として
使用し、計測評価のダブルチエツクを図ることもできる
。

その後は再び供給系６を使用し、電磁弁ＳＯＬ２を開く
ことによりシャワー機構４で洗浄槽１が洗浄される。そ
して好ましくは、循環系８を作動させ、洗浄液をバイパ
ス配管８ａ、循環配管８ｂ液中微粒子計測手段９中のラ
インパイプ９０を経て戻し口１１から洗浄槽１に戻す、
これにより循環系８も洗浄される。この洗浄度合いは液
中微粒子計測手段９を作動させることでチエツクするこ
とができる。その後排出系７を働かせ、洗浄液をすべて
蒸溜再生機６ａに戻す。以上でコンタミナント計測の１
サイクルが終了する。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、定量の洗浄液に物理的洗
浄力を付与させて被測定物を洗浄し、その洗浄液が洗浄
の進行に伴って粒子汚染して行く状態（洗浄液中に移行
分散したよごれ成分の濃度変化）を循環系に設けた液中
微粒子計測手段で計測するため１手動式による煩雑な回
分操作が完全に解消され、コンタミナント計測を自動的
にオンラインでリアルタイムに実施することができ。

しかもバイパスラインでなく洗浄液の全量を計測するた
め測定誤差もなく非常に能率的かつ正確なコンタミナン
ト計測を行うことができるというすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる自動コンタミナント計測装置を
系統図として示す説明図、第１ａ図はその装置の一例を
示す部分切欠正面図、第２図は本発明における液中微粒
子計副手段の概略説明図。 第３図（ａ）（ｂ）は本発明によるコンタミナント計測
状況を示すグラフ、第４図（ａ）ないしくｅ）は従来の
コンタミナント計測方法を示す説明図である。 １・・・洗浄槽、２・・・洗浄液、３・・・洗浄力付与
手段、６・・・供給系、７・・・排出系・・・８・・・
循環系、８ｂ・・・循環配管、８ｃｍ循環ポンプ、９・
・・液中微粒子計測手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 洗浄液を収容しこれに被測定物を浸漬する洗浄槽と、前
   記洗浄槽に付属し洗浄液に物理的洗浄力を付与する手段
   と、前記洗浄槽の底部と上部を結ぶ配管と循環ポンプを
   含む循環系と、前記循環系に介在され洗浄液を連続的に
   流通させながら波長成分を送受信することで循環液中に
   移行分散した微粒子の濃度を検出する液中微粒子計測手
   段とを備えたことを特徴とする自動コンタミナント計測
   装置。