洗浄乾燥装置
【課題】 高圧蒸気を用いて被洗浄物を洗浄し且つ該被洗浄物の乾燥を行う洗浄乾燥装置を提供する。
【解決手段】 所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、被洗浄物に対して飽和蒸気を吹き付け可能なノズル部と、ステージユニット及びノズル部を収容する筐体と、筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットと、を有しステージユニットは飽和蒸気の吹き付け時の低速回転モードと、被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有する。
【解決手段】 所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、被洗浄物に対して飽和蒸気を吹き付け可能なノズル部と、ステージユニット及びノズル部を収容する筐体と、筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットと、を有しステージユニットは飽和蒸気の吹き付け時の低速回転モードと、被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電子部品等の製造工程において、当該電子部品に付着する所謂コンタミ、フラックス等を洗浄し且つ該電子部品を乾燥する洗浄乾燥装置に関する。より詳細には、高圧の蒸気を用いて当該電子部品の洗浄を実施し、洗浄後に連続的に乾燥工程を実行する洗浄乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の製造工程は、種々の工程において該電子部品に付着する物質を洗浄除去する所謂洗浄工程を含んでいる。従来、このような洗浄工程においては、IPA（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤、界面活性剤と溶剤の混合液、純水、等を洗浄液として用い、更に超音波レベルの周波数の振動を付与して洗浄効率を高めた所謂超音波洗浄法により行われていた（特許文献１及び２参照）。ところが、周知のように電子部品の外形寸法は小型化の一途を辿り、洗浄により除去すべき除去対象物もより小さなものへと変遷してきている。このため、従来の超音波洗浄法では対応しきれない狭い空隙に侵入した異物、或いは微小の所謂コンタミと称呼される物質の効率的な除去を可能とする洗浄方法の開発、導入が求められている。
【０００３】
ここで、半導体ウエハ等に設けられる微細な空隙である所謂トレンチの洗浄法として、例えば特許文献３〜５に開示される洗浄方法が知られている。これら洗浄方法では、密閉空間内に被洗浄物であるウエハ等を設置し、該被洗浄物に対して純水からなる蒸気を吹付けて被洗浄物の表面洗浄を行っている。当該洗浄方法では、洗浄液たる蒸気が気体状であることからトレンチ等の内部に容易に侵入し、且つトレンチの内壁表面の濡れ性を高める効果が得られる。このため、通常の液体の吹き付け、或いは液体への浸漬の場合と異なり、トレンチ等の内壁表面に対して洗浄液が容易に付着し、当該内壁表面に対する好適な洗浄結果が得られる。また、以上の技術の他に、本出願人は、微小領域に高圧蒸気を吹き付け、該微小領域を拡大させることによって被洗浄対象物の洗浄を行う洗浄装置を提案している（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−３４５１７４号公報
【特許文献２】特開２００７−０２１３６２号公報
【特許文献３】特開平０１−１８９１２７号公報
【特許文献４】特開平０４−３１５４２９号公報
【特許文献５】特開平０４−３７０９３１号公報
【特許文献６】特開２０１１−０３１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献６に開示される装置によれば、被洗浄対称物上の種々の位置に対しても蒸気吹き付けを行うことが可能となる。また、少量の蒸気の吹き付けを行いつつ且つ吹き付け位置或いは吹き付け方向を適宜変更可能とすることによって、高圧蒸気の吹き付けのみによって種々の被洗浄物の洗浄を行うことも可能となる。しかしながら、実際の洗浄工程においてはその後に被洗浄物の乾燥を行うことが必要であり、この洗浄-乾燥の２工程の間で被洗浄物状に新たなコンタミが付着することを防止する必要がある。また、洗浄工程において適切な蒸気を供給できない場合には、このコンタミの再付着が生じる確率が高くなる恐れもある。
【０００６】
本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであって、洗浄時において適切な蒸気の提供を容易とすると共に、洗浄-乾燥の工程をタイムラグ無く実施でき、コンタミの再付着を好適に防止可能な洗浄乾燥装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る洗浄乾燥装置は、所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、ステージユニットに支持された被洗浄物に対して洗浄流体を吹き付け可能なノズル部と、ステージユニット及びノズル部を収容する筐体と、筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、を有しステージユニットは洗浄流体の吹き付け時の低速回転モードと被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有し、洗浄流体は飽和蒸気であって、飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットを更に有することを特徴としている。
【０００８】
なお、上述した洗浄乾燥装置において、飽和蒸気発生ユニットは、流体の流入口と流出口とを有する流体通路を有し、流体通路を通過する流体を加熱する加熱源と、流体通路と加熱源とを内部に包含するヒータケースと、ヒータケース内に充填されて加熱源の発する熱を流体通路に伝達する熱伝導小片と、を有し、熱伝導小片は、ヒータケースの内部の加熱源と流体通路とを覆うように充填されることが好ましい。
【０００９】
また、この場合、熱伝導小片は所定の充填密度にて充填され、ヒータケースの内部に空隙を形成することがより好ましい。更に飽和蒸気発生ユニットは、ヒータケースの内部に配置されてヒータケースの内部温度を測定する温度測定手段と、ヒータケースを覆ってヒータケースの保温を為す断熱材と、を更に有し、流体通路は管状の部材を螺旋状に成型して得られたものであることがより好ましい。
【００１０】
また、上述した洗浄乾燥装置においては、ノズル部は複数のノズルを有し、複数のノズルは各々異なる角度にて被洗浄物の洗浄面に対して洗浄流体を吹き付け可能であることが好ましい。この場合、ノズル部は、被洗浄物の洗浄面に対して垂直に洗浄流体を吹き付け可能な噴出軸を有したノズルを有することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温高圧の２種の流体を適宜且つ容易に洗浄装置に提供することで、洗浄に際して適切な飽和蒸気の提供が可能となり、且つ洗浄-乾燥の工程を単一の装置にてタイムラグをなくして実施することが可能となる。即ち、構成の簡易な洗浄装置でありながら適切な蒸気の提供が可能であることから洗浄能力が高く、且つ乾燥も好適に実施可能な洗浄乾燥装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の一態様である洗浄装置の第一の実施形態について、その構成を模式的に示す図であって、洗浄工程を行っている状態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一態様である洗浄装置の第一の実施形態について、その構成を模式的に示す図であって、乾燥工程を行っている状態を示す図である。
【図２】飽和蒸気の供給ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図１Ａ及び図１Ｂに示す洗浄装置において蒸気を提供する流体加熱ユニットについて、主要部の構成を模式的に示す図であって、当該ユニットを上方から見た際の構造を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す流体加熱装置を図３Ａに示す矢印３Ｂ方向から見た際の構造を模式的に示す図である。
【図４】図３Ａに示す流体加熱装置の内部の構造を模式的に示す図である。
【図５Ａ】図１に示す洗浄装置に用いられるマルチノズルの概略構成を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図１に示す洗浄装置に用いられるマルチノズルの概略構成を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｂ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｃ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｄ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について述べる。図１Ａ及び図１Ｂは本発明の一実施形態に係る洗浄乾燥装置の概略構成を示す図であって、図１Ａは洗浄工程を実行した際の状態を、図１Ｂは乾燥構成を実行した際の状態を各々示している。当該洗浄乾燥装置２００は、下部筐体３１、上部筐体３３、ノズルユニット４０、及びステージユニット６０を有する。下部筐体３１は内部にステージユニット６０を収容し、内部空間の気体を所謂ブロア吸引により排気可能となるように該内部空間に対して複数の排気管３５が接続されている。下部筐体３１と上部筐体３３とにより、ノズルユニット４０及びステージユニット６０を収容する筐体が構成される。排気管３５は各々排気系に接続されており、下部筐体３１及び上部筐体３３により形成される空間内部の気体、或いは洗浄により生じた物質を該空間より排出するために用いられる。
【００１４】
ステージユニット６０は、回転台６１、クランプユニット６３、回転軸６５、及びモータ６７を有する。回転台６１は、クランプユニット６３により被洗浄物７０を固定、支持する。回転軸６５は、一方の端部において、回転台６１が被洗浄物７０を支持する側とは逆の側より該回転台６１を支持する。回転軸６５の他方の端部はモータ６７に接続されており、モータ６７の回転に応じて該該点軸６５は回転台６１及び該回転台６１に固定された被洗浄物７０を回転させる。なお、モータ６７は低速回転モード及び高速回転モードの二つの回転モードを有し、洗浄時では被洗浄物７０を低速回転させる低速回転モードを、乾燥時では被洗浄物の高速回転させる高速回転モードが実行される。高速回転から受ける遠心力により被洗浄物７０に付着したコンタミ等は洗浄液と共に被洗浄物７０上より除去され、更にこれら洗浄液体等は排気管３５を介して下部筐体３１内（及び上部筐体３３により構成される閉鎖空間）より除去される。
【００１５】
ノズルユニット４０は、ノズル部４１、ノズルアーム４３、アーム回転軸４５、アーム伸縮機構４７、及びアーム回転モータ４９を有する。ノズル部４１は、後述する飽和蒸気供給ユニット１００より供給される飽和蒸気を放出可能となっている。ノズルアーム４３は、ノズル部４１が被洗浄物７０に被洗浄面に向けて飽和蒸気を放出可能となる姿勢で、該ノズル部４１を支持する。ノズルアーム４３はアーム伸縮機構４７を介してアーム回転軸４５の一方の端部に支持されており、アーム伸縮機構４７によってアーム延在方向の位置について作動位置と待機位置との二位置間での位置変更が可能とされている。アーム回転軸４５の他方の端部はアーム回転モータ４９と連結されており、該アーム回転モータ４９によってアーム回転軸４５を中心とするノズル部４１の所謂θ位置の移動が為される。
【００１６】
図１Ａは、ノズル部４１が作動位置に配置されて被洗浄物の洗浄工程を実施している状態を示す。被洗浄物７０はクランプユニット６３によって回転台６１に固定されており、この状態でモータ６７が低速回転モードにより回転台６１を低速回転させる。アーム伸縮機構４７はノズルアーム４３を伸ばしてノズル部４１を被洗浄物７０の所定位置であるコンタミ除去作業の開始位置と対向させており、アーム回転モータ４９は可動を停止してノズル部４１のθ位置の駆動を停止している。この状態でノズル部４１から被洗浄物７０の表面に向けて飽和蒸気が吹き付けられ、該飽和蒸気による被洗浄物７０表面の洗浄操作が行われる。回転台６１の回転とノズル部４１のθ駆動とによって洗浄操作が被洗浄物７０の全域に及んで被洗浄物７０表面の洗浄が終了した段階で、飽和蒸気の噴出しの停止-洗浄操作の終了に至る。
【００１７】
洗浄工程終了後、ノズルアーム４３の収縮によるノズル部４１の被洗浄物７０との対向位置からの退避が行われる。その際、必要に応じてアーム回転モータ４９によるノズル部４１のθ位置の変更の操作も行われる。続いて、高速回転モードでモータ６７による回転台６１の高速回転が行われ、被洗浄物７０の所謂スピン乾燥が行われる。スピン乾燥の操作により被洗浄部３０表面から取り除かれたコンタミ、洗浄液等は、排気管３５を介して不図示の排気系により装置内部から除去される。本発明において排気管３５は単なる管として示されているが、当該管には不図示のブロア等が排気系として配され、コンタミ、洗浄液等の強制的且つ迅速な排除を可能としている。
【００１８】
続いて、ノズル部４１に対して飽和蒸気を供給する構成について説明する。なお、本実施形態では純水を基とする飽和蒸気を洗浄流体に用いることで洗浄を効果的に行い、且つ飽和蒸気から被洗浄物７０に与えられる高い熱量を利用してスピン乾燥のみで微細トレンチ等でも従来得ることが困難であった好適な乾燥状態を得ている。しかし洗浄流体として、有機溶剤、気体等の種々の物質を使用することも可能である。ノズル部４１に対する高温高圧の蒸気の供給は、蒸気供給経路２３により為される。蒸気供給経路２３は、下流においてノズル部４１と接続されており、上流において二流体ノズル２５と流体加熱装置１００とからなる飽和蒸気発生ユニット２９と接続されている。また、二流体ノズル２５に対しては、純水源２２及び高圧空気源２４より、純水及び高圧の所謂圧空（圧縮空気）が供給される。二流体ノズル２５においてはこれら純水と圧空とが混合され、更に当該混合により得られた流体を流体加熱装置１００によって加熱することにより、高温高圧の蒸気を発生させている。飽和蒸気発生ユニット２９によって生成された蒸気は、蒸気供給経路２３を介してノズル部４１に送られる。
【００１９】
ここで、例えば被洗浄物７０が軟質材からなり、過度の圧力を付加して蒸気を吹付けた場合に、当該被洗浄物７０に対して何等かのダメージを与える恐れがある場合が考えられる。このような場合、ワーク３０にダメージを与えることなく十分な洗浄効果を得るために、吹き付ける蒸気の吹き付け圧（供給圧力）及び温度の最適化を行う必要がある。通常、供給圧力の制御は、二流体ノズル２５に供給される圧空の圧力と、流体加熱装置１００による流体の加熱の程度を調節することによって行われる。しかし、この供給圧と加熱温度との変化は、高圧蒸気発生ユニット２９により生成された蒸気を含んだ気体の体積或いは飽和蒸気圧等を考慮して行う必要がある。このため、実際の圧力制御は非常に複雑なパラメータを考慮する必要があり、事実上圧力固定による洗浄しか現状では為し得ていない。また、上記の温度に関しても、単に粒体加熱装置１００の加熱温度を制御するだけでは圧力の変動も伴うことから、蒸気温度の制御も同時に困難であった。
【００２０】
本実施形態においては、このようなノズル部４１に対して供給される蒸気の圧力及び温度の制御を行うために、バイパス経路２６を配置することとしている。バイパス経路２６には、バイパス弁２７が配置されている。当該バイパス経路２６を介して蒸気供給経路２３から適当な量の蒸気を分離してこれを外部空間に排出することにより、ノズル部４１に供給する蒸気の圧力を機械的に制御可能としている。即ち、バイパス経路２６は、蒸気供給経路２３に供給された蒸気の一部をノズル部４１以外に流してノズルに至る蒸気の流量或いは圧力を減ずる役割を有する。また、バイパス弁２７の開度を調節することによって、バイパス経路２６より排除される蒸気流量を制御し、蒸気供給経路２３内の圧力、即ちノズル部４１に対する供給圧を調整することも可能となる。更に、蒸気温度の制御に関しても、圧力と分離して制御することが可能となり、適宜最適温度にあわせた蒸気を得ることが可能となる。
【００２１】
ここで、本発明において洗浄用の流体をして好適に用いられる飽和蒸気について説明する。本発明では、例えば水と水蒸気のように同じ物質の液体と蒸気とが熱平行にある流体を飽和蒸気として定義する。当該状態では液相及び気相の水が共存しており、水が蒸発する速度と凝集する速度とが同じにある。通常この様な飽和蒸気の圧力を飽和蒸気圧と称呼し、Ｐａ（パスカル）等の気圧の単位によって示される。飽和蒸気は、潜熱加熱による高速且つ均一な加熱が可能であること、圧力と温度とを一時的に設定可能であること、また熱伝達率が高いこと等による熱源としての利用に優れている。本発明では、このような液相及び気相が混合されている飽和蒸気を洗浄液として用いることとして述べるが、装置としては飽和蒸気に限定されず、被洗浄物の条件によっては過熱蒸気や沸騰水による洗浄を行っても良い。
【００２２】
次に、図２に示された流体加熱装置１００の詳細について図３Ａ、図３Ｂ及び図４を用いて説明する。図３Ａは、本発明の一実施形態である流体加熱装置について、これを上方から見た際の構造を模式的に示し、図３Ｂは当該流体加熱装置を図３Ａに示す矢印３Ｂ方向から見た際の構造を模式的に示している。また、図４は、図３Ａに示す流体加熱装置を内部の構造を模式的に示す図である。
【００２３】
本実施形態の流体加熱装置１００は、カートリッジヒータ３、熱電対５、流体通路７、ヒータケース９、熱伝導小片１１、ケース受け１３、外装１５、及び断熱材１７を有する。外装１５は、薄板から構成された例えば直方体形状を有し、他の諸構成を内部に包含可能な内部空間を有して当該流体加熱装置１００の外形状を規定する。ヒータケース９は、円柱或いは中空部９ａを有する円筒形状を有している。より詳細には、本実施形態において、該ヒータケース９は、該円柱形状の延在軸に垂直な断面において、中央部に先の中空部９ａに対応する空間となる領域が存在し、且つ後述する他の部材を包含可能な厚さを有して該中空部の周りに存在する環状のケース内部９ｂなる内部空間を規定する。
【００２４】
該ヒータケース９は、ケース受け１３を介して外装１５の内部空間内の所定位置に支持される。断熱材１７が外装１５の内面とヒータケース９外面との間に配置され、ヒータケース９から外装１５への熱の伝達を防止する。また、先のケース受け１３についても、ヒータケース９と外装１５との熱伝達を防止するように断熱性を有する部材から構成されている。以上の構成により、ヒータケース９及びその内部の保温と、外装１５の不必要な加熱の防止とを達成している。
【００２５】
ヒータケース９における前述したケース内部９ｂ内には、カートリッジヒータ３、熱電対５、流体通路７、及び熱伝導小片１１が配置される。流体通路７は、例えば金属管を螺旋状に周回するように成型されて得られた部材から構成され、金属管の両端部が加熱される液体等の流入口７ａ及び流出口７ｂとして機能してその内部を該液体等が流れる。該流体通路７は、ヒータケース９の中空部９ａを巻き回して、流入口７ａ及び流出口７ｂを除いた大部分或いは主要部分がケース内部９ｂ内に包含される。カートリッジヒータ３及び熱電対５は、各々が接触せず且つ更に流体通路７とも接触しない位置となるように、ケース内部９ｂ内に入れられている。なお、カートリッジヒータ３は、ヒータケース９のケース内部９ｂを均等に加熱するために、該ヒータケース９の延在軸を中心に４本以上等配に配置されることが望ましい。
【００２６】
熱伝導小片１１としては、例えば径及び長さが1mm以下の円柱形からなる金属小片が用いられる。該熱伝導小片１１は、ケース内部９ｂ内のカートリッジヒータ３、熱電対５及び流体通路７の間に形成される空間に対して、所定の密度、或いは所定の状態にて充填される。ここで所定の密度とは、例えば流体加熱装置１００に対して振動が与えられた際に、熱伝導小片１１の少なくとも一部分が移動可能な密度を定義する。また、所定の状態とは、ケース内部９ｂ内の少なくともカートリッジヒータ３及び流体通路７が、ケース内部９ｂ内に充填された熱伝導小片１１によって覆われてケース内部９ｂ内に所定の大きさの余剰空間を形成した状態を定義する。
【００２７】
加熱源であるカートリッジヒータ３により供給される熱は、この熱伝導小片１１を介して流体通路７に伝達される。なお、カートリッジヒータ３が熱媒体としての熱伝導小片１１に熱を伝えることによって、当該熱伝導小片１１は熱膨張する。しかし、前述した所定の密度或いは所定の状態を維持することにより、この熱膨張は熱伝導小片１１の移動を可能とする空隙等に吸収される。なお、前述した所定の密度は、熱伝導小片１１が熱膨張した際の熱膨張量を吸収可能な充填密度と考えても良い。このような所定の密度を維持して熱伝導小片１１を熱媒体として用いることにより、特許文献２等で問題視される充填部材の熱膨張を考慮した設計を行う必要がなくなり、装置設計及び作成の容易化と製造コストの削減とを達成することが可能となる。
【００２８】
なお、熱伝導小片１１について、上述した実施形態では円柱形からなる金属小片を用いた場合を例示したが、本発明は当該形態或いは材料に限定されない。例えば、熱伝導性の良い銅或いは銅系の合金、更には熱伝導性と耐食性とを両立させたアルミ系の合金等、適時選択することが可能である。また、形状に関しても円柱形のみに限定されず、球形状等の種々の形状が適用可能であり、大きさに関しても例えば大きさが異なる金属小片を加え、充填密度の向上、小片同士の接点増加を図り、これらを介しての熱伝導効率の向上を図ることとしても良い。
【００２９】
なお、上述した形態では、取り扱いの容易さ、ケース内部９ｂへの装填の容易さ、及び熱伝導小片１１の略均等な加熱が可能であること等から、加熱源としてカートリッジヒータ３を用いることとしている。しかし、ケース内部９ｂに存在する熱伝導小片１１の凡そを均等に加熱可能であれば、その他公知の種々の形態からなる加熱源を用いることも可能である。また、液体の加熱領域の増大と構成のコンパクト化の観点から流体通路７を螺旋状にされた金属管からなる形態を例示しているが、流体の粘度や熱容量、更には熱伝導小片１１の形状、充填量等を勘案してその他の形態、或いは材料から構成しても良い。更にケース内部９ｂの温度の測定には熱電対５を用いることとしているが、用いる流体の加熱温度に応じて当該熱電対５を公知の種々の温度測定手段と置き換えることも可能である。
【００３０】
また、本発明ではヒータケース９のケース内部９ｂは空気（大気）によって満たされていることとしているが、ここを所定の特性を有した気体或いは液体等の熱媒体によって満たす、或いはこのような熱媒体が所定の濃度以上となるように流入出（パージ）することとしても良い。例えば、ヒータケース９に対して窒素等の不活性な気体の供給を可能な構成とし、ケース内部９ｂに存在する空隙を該窒素によってパージすることにより、酸素濃度を抑制して熱伝導小片１１に生じ得る表面酸化等を抑制することが可能となる。例えば該熱伝導小片１１に表面酸化が生じた場合にはその酸化膜によって熱伝導効率が変化する恐れがある。窒素等を導入することにより、表面酸化が抑制され、これによって生じ得る熱伝導効率の経時変化の抑制が可能となる。なお、空隙の充填には気体より熱の伝達効率で優れる液体の使用も可能であるが、熱伝導小片１１の膨張量を吸収可能な気体を使用することがより好ましい。
【００３１】
また、流体通路７に付随する流入口７ａ及び流出口７ｂは、装置構成の容易さを勘案して、本実施形態では円筒形状のヒータケース９の両端面に配置することとしている。しかし、本発明の態様はこれに限定されず、例えば流入口７ａ及び流出口７ｂの直前まで液体の加熱を可能とするように、これらを円筒形状の端面ではなく外周面に配置することとしても良い。また、当該流体加熱装置１００を組み込む例えば後述する高圧蒸気洗浄装置の構成に応じて、その配置を適宜変更することとしても良い。ヒータケース９については、流体通路７の適切な長さと、カートリッジヒータ３及び熱伝導小片１１の使用量の適切化の観点から前述した形状としている。しかし、流体通路７の形態に応じてヒータケース９の形態も種々変更が可能である。
【００３２】
次に、ノズル部４１の形態について述べる。本実施形態では、単一の流体の噴出し口からなるノズルではなく、図５Ａ及び図５Ｂに外観を示すように複数の噴出し口を有するノズル部４１を用いている。図５Ａはノズルアーム４３の延在方向（Ｘ軸方向）におけるノズル部４１の外側から該ノズル部４１を見た場合の概略構成を示し、図５Ｂはノズルアーム４３の延在方向と該ノズルアーム４３から被洗浄物７０表面にいたる方向（Ｚ軸方向）とが形成する平面に垂直な方向（Ｙ軸方向）から見た場合の概略構成を示す。
【００３３】
ノズル部４１は、マニホールド４１ａ、傾斜ノズル４１ｂ、及び垂直ノズル４１ｃを有する。マニホールド４１ａは、蒸気供給経路２３から供給された飽和蒸気を２方向に分ける経路分岐部として機能し、連通される傾斜ノズル４１ｂ及び垂直ノズル４１ｃに対して各々飽和蒸気を供給する。傾斜ノズル４１ｂは、被洗浄物７０の表面、或いは延在方向に対して被洗浄物７０の回転中心を内角として傾斜角度α１にて交錯する方向で、被洗浄物７０に対する飽和蒸気の吹き出しを可能としている。垂直ノズル４１ｃは、被洗浄物７０の表面、或いは延在方向に対して垂直な方向で、被洗浄物７０に対する飽和蒸気の吹き出しを可能としている。また、被洗浄物７０上の傾斜ノズル４１ｂからの飽和蒸気の噴出し中心と、垂直ノズル４１ｃからの飽和蒸気の噴出し中心とは、被洗浄物７０の回転方向Ｖに沿って垂直ノズル４１ｃ側の噴出し中心がオフセット量ｄだけ前方側に位置するようにずらされている。
【００３４】
当該ノズル部４１による洗浄のメカニズムについて、ノズル部４１と被洗浄物３０とを模式化してその工程を示す図６Ａ〜図６Ｄを参照して詳述する。本実施形態におけるノズル部４１は、被洗浄物７０の表面全域にコンタミ７１が存在する場合の洗浄を想定している。図６Ａに示すように、まず被洗浄物７０の表面に対して垂直ノズル４１ｃより飽和蒸気を略垂直にあてる。その際飽和蒸気の流速がコンタミ７１の垂直方向に対して大きいことから、飽和蒸気から大きな衝撃力、吹き付け圧力が得られコンタミ７１の部分的除去が効果的に為される（図６Ｂ）。
【００３５】
この段階から被洗浄物７０が回転し、続いてコンタミ７１の部分剥離した部分に対して傾斜ノズル４１ｂから噴出す飽和蒸気が吹き付けられる状態となる。その際、飽和蒸気から加えられる熱による膨張等により、部分剥離の周辺で被洗浄物７０とコンタミ７１との間に飽和蒸気が進入可能な隙間が生じる（図６Ｃ）。図６Ａ〜図６Ｄに示すようにこの隙間、被洗浄物７０−コンタミ７１界面に飽和蒸気が侵入し、これらの付着力を低下させ、部分的な剥離をより効果的に拡大させる。被洗浄物７０の回転及びノズル部４１の位置の移動によりこの剥離の拡大を被洗浄物７０の表面全域に拡大させる。その結果、図６Ｄに示すように被洗浄物７０に付着したコンタミ７１の洗浄が行われる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、各々異なる角度で被洗浄物７０の表面に飽和蒸気を吹き付け可能な傾斜ノズル４１ｂと垂直ノズル４１ｃとを有することとしている。しかし、本発明では、コンタミ剥離のきっかけを促す垂直ノズル４１ｃと、該垂直ノズル４１ｃとは異なる角度で被洗浄物７０の表面に飽和蒸気を吹き付けて剥離部分を拡大する傾斜ノズル４１ｂと、各々同等の作用を有する複数のノズルを有していれば、その数は２つに限定されない。剥離部分の拡大に寄与するのであれば、更に異なる角度のノズルを付加することとしても良い。
【００３７】
本発明では、飽和蒸気を用いることによって被洗浄物７０に十分に熱が伝えられ状況で、熱を放出することなく連続的にスピン乾燥の工程にいたることを可能とし、スピン乾燥と洗浄液の揮発とによって例えば微細トレンチ等においても所謂乾きムラを生じさせずに乾燥を終了させ得るという格別の効果を得ている。しかし、例えば洗浄流体として有機溶剤等を用い、該有機溶剤をリンスする必要がある場合、上及び下部筐体からなる空間内にリンス用の機構を配することとしても良い。この場合、ノズルユニット４０と同様の構成からなるリンス用ユニットを配することが好ましい。以上の構成の付加により、より多様な被洗浄物或いはコンタミに対しても対処することが可能となる。
【００３８】
以上の構成からなる洗浄乾燥装置２００を用いることによって被洗浄物７０からのコンタミ７１の効果的な除去、及び連続したその後の乾燥が実行可能となる。従って、洗浄-乾燥の工程をタイムラグ無く実施でき、コンタミの再付着を好適に防止可能な洗浄乾燥装置２００の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述したように、本発明に係る洗浄乾燥装置は、簡易な構造を有することから装置の構築が容易且つ廉価であり、飽和蒸気を洗浄用の媒体として用いることにより、例えば微細電子部品である磁気ヘッドコアにおける切削液等の残渣等、微細な空間に嵌まり込んで従来の洗浄方法では除去困難な汚染物も好適に除去し、当該部品の乾燥を行うことが可能である。従って、単に微細電子部品の洗浄乾燥装置としての態様のみならず、洗浄困難な領域を有する複雑な形状を有する被洗浄物、更には所謂軟質の材料からなる被洗浄物の洗浄乾燥装置としても適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
３：カートリッジヒータ、 ５：熱電対、 ７：流体通路、 ７ａ：流入口、 ７ｂ：流出口、 ９：ヒータケース、 ９ａ：中空部、 ９ｂ：ケース内部、 １１熱伝導小片、 １３：ケース受け、 １５：外装、 １７：断熱材、 ２１：ノズル、 ２２：純水源、 ２３：蒸気供給経路、 ２４：高圧空気源、 ２５：二流体ノズル、 ２６：バイパス経路、 ２７：バイパス弁、 ２９：飽和蒸気発生ユニット、 ３１：下部筐体、 ３３：上部筐体、 ３５：排気管、 ４０：ノズルユニット、 ４１：ノズル部、 ４１ａ：マニホールド、 ４１ｂ：傾斜ノズル、 ４１ｃ：垂直ノズル、 ４３：ノズルアーム、 ４５：アーム回転軸、 ４７：アーム伸縮機構、 ４９：アーム回転モータ、 ６０：ステージユニット、 ６１：回転台、 ６３：クランプユニット、 ６５：回転軸、 ６７：モータ、 ７０：被洗浄物、 ７１：コンタミ、 １００：流体加熱装置、 ２００：洗浄乾燥装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電子部品等の製造工程において、当該電子部品に付着する所謂コンタミ、フラックス等を洗浄し且つ該電子部品を乾燥する洗浄乾燥装置に関する。より詳細には、高圧の蒸気を用いて当該電子部品の洗浄を実施し、洗浄後に連続的に乾燥工程を実行する洗浄乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の製造工程は、種々の工程において該電子部品に付着する物質を洗浄除去する所謂洗浄工程を含んでいる。従来、このような洗浄工程においては、IPA（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤、界面活性剤と溶剤の混合液、純水、等を洗浄液として用い、更に超音波レベルの周波数の振動を付与して洗浄効率を高めた所謂超音波洗浄法により行われていた（特許文献１及び２参照）。ところが、周知のように電子部品の外形寸法は小型化の一途を辿り、洗浄により除去すべき除去対象物もより小さなものへと変遷してきている。このため、従来の超音波洗浄法では対応しきれない狭い空隙に侵入した異物、或いは微小の所謂コンタミと称呼される物質の効率的な除去を可能とする洗浄方法の開発、導入が求められている。
【０００３】
ここで、半導体ウエハ等に設けられる微細な空隙である所謂トレンチの洗浄法として、例えば特許文献３〜５に開示される洗浄方法が知られている。これら洗浄方法では、密閉空間内に被洗浄物であるウエハ等を設置し、該被洗浄物に対して純水からなる蒸気を吹付けて被洗浄物の表面洗浄を行っている。当該洗浄方法では、洗浄液たる蒸気が気体状であることからトレンチ等の内部に容易に侵入し、且つトレンチの内壁表面の濡れ性を高める効果が得られる。このため、通常の液体の吹き付け、或いは液体への浸漬の場合と異なり、トレンチ等の内壁表面に対して洗浄液が容易に付着し、当該内壁表面に対する好適な洗浄結果が得られる。また、以上の技術の他に、本出願人は、微小領域に高圧蒸気を吹き付け、該微小領域を拡大させることによって被洗浄対象物の洗浄を行う洗浄装置を提案している（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−３４５１７４号公報
【特許文献２】特開２００７−０２１３６２号公報
【特許文献３】特開平０１−１８９１２７号公報
【特許文献４】特開平０４−３１５４２９号公報
【特許文献５】特開平０４−３７０９３１号公報
【特許文献６】特開２０１１−０３１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献６に開示される装置によれば、被洗浄対称物上の種々の位置に対しても蒸気吹き付けを行うことが可能となる。また、少量の蒸気の吹き付けを行いつつ且つ吹き付け位置或いは吹き付け方向を適宜変更可能とすることによって、高圧蒸気の吹き付けのみによって種々の被洗浄物の洗浄を行うことも可能となる。しかしながら、実際の洗浄工程においてはその後に被洗浄物の乾燥を行うことが必要であり、この洗浄-乾燥の２工程の間で被洗浄物状に新たなコンタミが付着することを防止する必要がある。また、洗浄工程において適切な蒸気を供給できない場合には、このコンタミの再付着が生じる確率が高くなる恐れもある。
【０００６】
本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであって、洗浄時において適切な蒸気の提供を容易とすると共に、洗浄-乾燥の工程をタイムラグ無く実施でき、コンタミの再付着を好適に防止可能な洗浄乾燥装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る洗浄乾燥装置は、所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、ステージユニットに支持された被洗浄物に対して洗浄流体を吹き付け可能なノズル部と、ステージユニット及びノズル部を収容する筐体と、筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、を有しステージユニットは洗浄流体の吹き付け時の低速回転モードと被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有し、洗浄流体は飽和蒸気であって、飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットを更に有することを特徴としている。
【０００８】
なお、上述した洗浄乾燥装置において、飽和蒸気発生ユニットは、流体の流入口と流出口とを有する流体通路を有し、流体通路を通過する流体を加熱する加熱源と、流体通路と加熱源とを内部に包含するヒータケースと、ヒータケース内に充填されて加熱源の発する熱を流体通路に伝達する熱伝導小片と、を有し、熱伝導小片は、ヒータケースの内部の加熱源と流体通路とを覆うように充填されることが好ましい。
【０００９】
また、この場合、熱伝導小片は所定の充填密度にて充填され、ヒータケースの内部に空隙を形成することがより好ましい。更に飽和蒸気発生ユニットは、ヒータケースの内部に配置されてヒータケースの内部温度を測定する温度測定手段と、ヒータケースを覆ってヒータケースの保温を為す断熱材と、を更に有し、流体通路は管状の部材を螺旋状に成型して得られたものであることがより好ましい。
【００１０】
また、上述した洗浄乾燥装置においては、ノズル部は複数のノズルを有し、複数のノズルは各々異なる角度にて被洗浄物の洗浄面に対して洗浄流体を吹き付け可能であることが好ましい。この場合、ノズル部は、被洗浄物の洗浄面に対して垂直に洗浄流体を吹き付け可能な噴出軸を有したノズルを有することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温高圧の２種の流体を適宜且つ容易に洗浄装置に提供することで、洗浄に際して適切な飽和蒸気の提供が可能となり、且つ洗浄-乾燥の工程を単一の装置にてタイムラグをなくして実施することが可能となる。即ち、構成の簡易な洗浄装置でありながら適切な蒸気の提供が可能であることから洗浄能力が高く、且つ乾燥も好適に実施可能な洗浄乾燥装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の一態様である洗浄装置の第一の実施形態について、その構成を模式的に示す図であって、洗浄工程を行っている状態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一態様である洗浄装置の第一の実施形態について、その構成を模式的に示す図であって、乾燥工程を行っている状態を示す図である。
【図２】飽和蒸気の供給ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図１Ａ及び図１Ｂに示す洗浄装置において蒸気を提供する流体加熱ユニットについて、主要部の構成を模式的に示す図であって、当該ユニットを上方から見た際の構造を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す流体加熱装置を図３Ａに示す矢印３Ｂ方向から見た際の構造を模式的に示す図である。
【図４】図３Ａに示す流体加熱装置の内部の構造を模式的に示す図である。
【図５Ａ】図１に示す洗浄装置に用いられるマルチノズルの概略構成を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図１に示す洗浄装置に用いられるマルチノズルの概略構成を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｂ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｃ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【図６Ｄ】図５Ａ及び図５に示すマルチノズルを用いた場合の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について述べる。図１Ａ及び図１Ｂは本発明の一実施形態に係る洗浄乾燥装置の概略構成を示す図であって、図１Ａは洗浄工程を実行した際の状態を、図１Ｂは乾燥構成を実行した際の状態を各々示している。当該洗浄乾燥装置２００は、下部筐体３１、上部筐体３３、ノズルユニット４０、及びステージユニット６０を有する。下部筐体３１は内部にステージユニット６０を収容し、内部空間の気体を所謂ブロア吸引により排気可能となるように該内部空間に対して複数の排気管３５が接続されている。下部筐体３１と上部筐体３３とにより、ノズルユニット４０及びステージユニット６０を収容する筐体が構成される。排気管３５は各々排気系に接続されており、下部筐体３１及び上部筐体３３により形成される空間内部の気体、或いは洗浄により生じた物質を該空間より排出するために用いられる。
【００１４】
ステージユニット６０は、回転台６１、クランプユニット６３、回転軸６５、及びモータ６７を有する。回転台６１は、クランプユニット６３により被洗浄物７０を固定、支持する。回転軸６５は、一方の端部において、回転台６１が被洗浄物７０を支持する側とは逆の側より該回転台６１を支持する。回転軸６５の他方の端部はモータ６７に接続されており、モータ６７の回転に応じて該該点軸６５は回転台６１及び該回転台６１に固定された被洗浄物７０を回転させる。なお、モータ６７は低速回転モード及び高速回転モードの二つの回転モードを有し、洗浄時では被洗浄物７０を低速回転させる低速回転モードを、乾燥時では被洗浄物の高速回転させる高速回転モードが実行される。高速回転から受ける遠心力により被洗浄物７０に付着したコンタミ等は洗浄液と共に被洗浄物７０上より除去され、更にこれら洗浄液体等は排気管３５を介して下部筐体３１内（及び上部筐体３３により構成される閉鎖空間）より除去される。
【００１５】
ノズルユニット４０は、ノズル部４１、ノズルアーム４３、アーム回転軸４５、アーム伸縮機構４７、及びアーム回転モータ４９を有する。ノズル部４１は、後述する飽和蒸気供給ユニット１００より供給される飽和蒸気を放出可能となっている。ノズルアーム４３は、ノズル部４１が被洗浄物７０に被洗浄面に向けて飽和蒸気を放出可能となる姿勢で、該ノズル部４１を支持する。ノズルアーム４３はアーム伸縮機構４７を介してアーム回転軸４５の一方の端部に支持されており、アーム伸縮機構４７によってアーム延在方向の位置について作動位置と待機位置との二位置間での位置変更が可能とされている。アーム回転軸４５の他方の端部はアーム回転モータ４９と連結されており、該アーム回転モータ４９によってアーム回転軸４５を中心とするノズル部４１の所謂θ位置の移動が為される。
【００１６】
図１Ａは、ノズル部４１が作動位置に配置されて被洗浄物の洗浄工程を実施している状態を示す。被洗浄物７０はクランプユニット６３によって回転台６１に固定されており、この状態でモータ６７が低速回転モードにより回転台６１を低速回転させる。アーム伸縮機構４７はノズルアーム４３を伸ばしてノズル部４１を被洗浄物７０の所定位置であるコンタミ除去作業の開始位置と対向させており、アーム回転モータ４９は可動を停止してノズル部４１のθ位置の駆動を停止している。この状態でノズル部４１から被洗浄物７０の表面に向けて飽和蒸気が吹き付けられ、該飽和蒸気による被洗浄物７０表面の洗浄操作が行われる。回転台６１の回転とノズル部４１のθ駆動とによって洗浄操作が被洗浄物７０の全域に及んで被洗浄物７０表面の洗浄が終了した段階で、飽和蒸気の噴出しの停止-洗浄操作の終了に至る。
【００１７】
洗浄工程終了後、ノズルアーム４３の収縮によるノズル部４１の被洗浄物７０との対向位置からの退避が行われる。その際、必要に応じてアーム回転モータ４９によるノズル部４１のθ位置の変更の操作も行われる。続いて、高速回転モードでモータ６７による回転台６１の高速回転が行われ、被洗浄物７０の所謂スピン乾燥が行われる。スピン乾燥の操作により被洗浄部３０表面から取り除かれたコンタミ、洗浄液等は、排気管３５を介して不図示の排気系により装置内部から除去される。本発明において排気管３５は単なる管として示されているが、当該管には不図示のブロア等が排気系として配され、コンタミ、洗浄液等の強制的且つ迅速な排除を可能としている。
【００１８】
続いて、ノズル部４１に対して飽和蒸気を供給する構成について説明する。なお、本実施形態では純水を基とする飽和蒸気を洗浄流体に用いることで洗浄を効果的に行い、且つ飽和蒸気から被洗浄物７０に与えられる高い熱量を利用してスピン乾燥のみで微細トレンチ等でも従来得ることが困難であった好適な乾燥状態を得ている。しかし洗浄流体として、有機溶剤、気体等の種々の物質を使用することも可能である。ノズル部４１に対する高温高圧の蒸気の供給は、蒸気供給経路２３により為される。蒸気供給経路２３は、下流においてノズル部４１と接続されており、上流において二流体ノズル２５と流体加熱装置１００とからなる飽和蒸気発生ユニット２９と接続されている。また、二流体ノズル２５に対しては、純水源２２及び高圧空気源２４より、純水及び高圧の所謂圧空（圧縮空気）が供給される。二流体ノズル２５においてはこれら純水と圧空とが混合され、更に当該混合により得られた流体を流体加熱装置１００によって加熱することにより、高温高圧の蒸気を発生させている。飽和蒸気発生ユニット２９によって生成された蒸気は、蒸気供給経路２３を介してノズル部４１に送られる。
【００１９】
ここで、例えば被洗浄物７０が軟質材からなり、過度の圧力を付加して蒸気を吹付けた場合に、当該被洗浄物７０に対して何等かのダメージを与える恐れがある場合が考えられる。このような場合、ワーク３０にダメージを与えることなく十分な洗浄効果を得るために、吹き付ける蒸気の吹き付け圧（供給圧力）及び温度の最適化を行う必要がある。通常、供給圧力の制御は、二流体ノズル２５に供給される圧空の圧力と、流体加熱装置１００による流体の加熱の程度を調節することによって行われる。しかし、この供給圧と加熱温度との変化は、高圧蒸気発生ユニット２９により生成された蒸気を含んだ気体の体積或いは飽和蒸気圧等を考慮して行う必要がある。このため、実際の圧力制御は非常に複雑なパラメータを考慮する必要があり、事実上圧力固定による洗浄しか現状では為し得ていない。また、上記の温度に関しても、単に粒体加熱装置１００の加熱温度を制御するだけでは圧力の変動も伴うことから、蒸気温度の制御も同時に困難であった。
【００２０】
本実施形態においては、このようなノズル部４１に対して供給される蒸気の圧力及び温度の制御を行うために、バイパス経路２６を配置することとしている。バイパス経路２６には、バイパス弁２７が配置されている。当該バイパス経路２６を介して蒸気供給経路２３から適当な量の蒸気を分離してこれを外部空間に排出することにより、ノズル部４１に供給する蒸気の圧力を機械的に制御可能としている。即ち、バイパス経路２６は、蒸気供給経路２３に供給された蒸気の一部をノズル部４１以外に流してノズルに至る蒸気の流量或いは圧力を減ずる役割を有する。また、バイパス弁２７の開度を調節することによって、バイパス経路２６より排除される蒸気流量を制御し、蒸気供給経路２３内の圧力、即ちノズル部４１に対する供給圧を調整することも可能となる。更に、蒸気温度の制御に関しても、圧力と分離して制御することが可能となり、適宜最適温度にあわせた蒸気を得ることが可能となる。
【００２１】
ここで、本発明において洗浄用の流体をして好適に用いられる飽和蒸気について説明する。本発明では、例えば水と水蒸気のように同じ物質の液体と蒸気とが熱平行にある流体を飽和蒸気として定義する。当該状態では液相及び気相の水が共存しており、水が蒸発する速度と凝集する速度とが同じにある。通常この様な飽和蒸気の圧力を飽和蒸気圧と称呼し、Ｐａ（パスカル）等の気圧の単位によって示される。飽和蒸気は、潜熱加熱による高速且つ均一な加熱が可能であること、圧力と温度とを一時的に設定可能であること、また熱伝達率が高いこと等による熱源としての利用に優れている。本発明では、このような液相及び気相が混合されている飽和蒸気を洗浄液として用いることとして述べるが、装置としては飽和蒸気に限定されず、被洗浄物の条件によっては過熱蒸気や沸騰水による洗浄を行っても良い。
【００２２】
次に、図２に示された流体加熱装置１００の詳細について図３Ａ、図３Ｂ及び図４を用いて説明する。図３Ａは、本発明の一実施形態である流体加熱装置について、これを上方から見た際の構造を模式的に示し、図３Ｂは当該流体加熱装置を図３Ａに示す矢印３Ｂ方向から見た際の構造を模式的に示している。また、図４は、図３Ａに示す流体加熱装置を内部の構造を模式的に示す図である。
【００２３】
本実施形態の流体加熱装置１００は、カートリッジヒータ３、熱電対５、流体通路７、ヒータケース９、熱伝導小片１１、ケース受け１３、外装１５、及び断熱材１７を有する。外装１５は、薄板から構成された例えば直方体形状を有し、他の諸構成を内部に包含可能な内部空間を有して当該流体加熱装置１００の外形状を規定する。ヒータケース９は、円柱或いは中空部９ａを有する円筒形状を有している。より詳細には、本実施形態において、該ヒータケース９は、該円柱形状の延在軸に垂直な断面において、中央部に先の中空部９ａに対応する空間となる領域が存在し、且つ後述する他の部材を包含可能な厚さを有して該中空部の周りに存在する環状のケース内部９ｂなる内部空間を規定する。
【００２４】
該ヒータケース９は、ケース受け１３を介して外装１５の内部空間内の所定位置に支持される。断熱材１７が外装１５の内面とヒータケース９外面との間に配置され、ヒータケース９から外装１５への熱の伝達を防止する。また、先のケース受け１３についても、ヒータケース９と外装１５との熱伝達を防止するように断熱性を有する部材から構成されている。以上の構成により、ヒータケース９及びその内部の保温と、外装１５の不必要な加熱の防止とを達成している。
【００２５】
ヒータケース９における前述したケース内部９ｂ内には、カートリッジヒータ３、熱電対５、流体通路７、及び熱伝導小片１１が配置される。流体通路７は、例えば金属管を螺旋状に周回するように成型されて得られた部材から構成され、金属管の両端部が加熱される液体等の流入口７ａ及び流出口７ｂとして機能してその内部を該液体等が流れる。該流体通路７は、ヒータケース９の中空部９ａを巻き回して、流入口７ａ及び流出口７ｂを除いた大部分或いは主要部分がケース内部９ｂ内に包含される。カートリッジヒータ３及び熱電対５は、各々が接触せず且つ更に流体通路７とも接触しない位置となるように、ケース内部９ｂ内に入れられている。なお、カートリッジヒータ３は、ヒータケース９のケース内部９ｂを均等に加熱するために、該ヒータケース９の延在軸を中心に４本以上等配に配置されることが望ましい。
【００２６】
熱伝導小片１１としては、例えば径及び長さが1mm以下の円柱形からなる金属小片が用いられる。該熱伝導小片１１は、ケース内部９ｂ内のカートリッジヒータ３、熱電対５及び流体通路７の間に形成される空間に対して、所定の密度、或いは所定の状態にて充填される。ここで所定の密度とは、例えば流体加熱装置１００に対して振動が与えられた際に、熱伝導小片１１の少なくとも一部分が移動可能な密度を定義する。また、所定の状態とは、ケース内部９ｂ内の少なくともカートリッジヒータ３及び流体通路７が、ケース内部９ｂ内に充填された熱伝導小片１１によって覆われてケース内部９ｂ内に所定の大きさの余剰空間を形成した状態を定義する。
【００２７】
加熱源であるカートリッジヒータ３により供給される熱は、この熱伝導小片１１を介して流体通路７に伝達される。なお、カートリッジヒータ３が熱媒体としての熱伝導小片１１に熱を伝えることによって、当該熱伝導小片１１は熱膨張する。しかし、前述した所定の密度或いは所定の状態を維持することにより、この熱膨張は熱伝導小片１１の移動を可能とする空隙等に吸収される。なお、前述した所定の密度は、熱伝導小片１１が熱膨張した際の熱膨張量を吸収可能な充填密度と考えても良い。このような所定の密度を維持して熱伝導小片１１を熱媒体として用いることにより、特許文献２等で問題視される充填部材の熱膨張を考慮した設計を行う必要がなくなり、装置設計及び作成の容易化と製造コストの削減とを達成することが可能となる。
【００２８】
なお、熱伝導小片１１について、上述した実施形態では円柱形からなる金属小片を用いた場合を例示したが、本発明は当該形態或いは材料に限定されない。例えば、熱伝導性の良い銅或いは銅系の合金、更には熱伝導性と耐食性とを両立させたアルミ系の合金等、適時選択することが可能である。また、形状に関しても円柱形のみに限定されず、球形状等の種々の形状が適用可能であり、大きさに関しても例えば大きさが異なる金属小片を加え、充填密度の向上、小片同士の接点増加を図り、これらを介しての熱伝導効率の向上を図ることとしても良い。
【００２９】
なお、上述した形態では、取り扱いの容易さ、ケース内部９ｂへの装填の容易さ、及び熱伝導小片１１の略均等な加熱が可能であること等から、加熱源としてカートリッジヒータ３を用いることとしている。しかし、ケース内部９ｂに存在する熱伝導小片１１の凡そを均等に加熱可能であれば、その他公知の種々の形態からなる加熱源を用いることも可能である。また、液体の加熱領域の増大と構成のコンパクト化の観点から流体通路７を螺旋状にされた金属管からなる形態を例示しているが、流体の粘度や熱容量、更には熱伝導小片１１の形状、充填量等を勘案してその他の形態、或いは材料から構成しても良い。更にケース内部９ｂの温度の測定には熱電対５を用いることとしているが、用いる流体の加熱温度に応じて当該熱電対５を公知の種々の温度測定手段と置き換えることも可能である。
【００３０】
また、本発明ではヒータケース９のケース内部９ｂは空気（大気）によって満たされていることとしているが、ここを所定の特性を有した気体或いは液体等の熱媒体によって満たす、或いはこのような熱媒体が所定の濃度以上となるように流入出（パージ）することとしても良い。例えば、ヒータケース９に対して窒素等の不活性な気体の供給を可能な構成とし、ケース内部９ｂに存在する空隙を該窒素によってパージすることにより、酸素濃度を抑制して熱伝導小片１１に生じ得る表面酸化等を抑制することが可能となる。例えば該熱伝導小片１１に表面酸化が生じた場合にはその酸化膜によって熱伝導効率が変化する恐れがある。窒素等を導入することにより、表面酸化が抑制され、これによって生じ得る熱伝導効率の経時変化の抑制が可能となる。なお、空隙の充填には気体より熱の伝達効率で優れる液体の使用も可能であるが、熱伝導小片１１の膨張量を吸収可能な気体を使用することがより好ましい。
【００３１】
また、流体通路７に付随する流入口７ａ及び流出口７ｂは、装置構成の容易さを勘案して、本実施形態では円筒形状のヒータケース９の両端面に配置することとしている。しかし、本発明の態様はこれに限定されず、例えば流入口７ａ及び流出口７ｂの直前まで液体の加熱を可能とするように、これらを円筒形状の端面ではなく外周面に配置することとしても良い。また、当該流体加熱装置１００を組み込む例えば後述する高圧蒸気洗浄装置の構成に応じて、その配置を適宜変更することとしても良い。ヒータケース９については、流体通路７の適切な長さと、カートリッジヒータ３及び熱伝導小片１１の使用量の適切化の観点から前述した形状としている。しかし、流体通路７の形態に応じてヒータケース９の形態も種々変更が可能である。
【００３２】
次に、ノズル部４１の形態について述べる。本実施形態では、単一の流体の噴出し口からなるノズルではなく、図５Ａ及び図５Ｂに外観を示すように複数の噴出し口を有するノズル部４１を用いている。図５Ａはノズルアーム４３の延在方向（Ｘ軸方向）におけるノズル部４１の外側から該ノズル部４１を見た場合の概略構成を示し、図５Ｂはノズルアーム４３の延在方向と該ノズルアーム４３から被洗浄物７０表面にいたる方向（Ｚ軸方向）とが形成する平面に垂直な方向（Ｙ軸方向）から見た場合の概略構成を示す。
【００３３】
ノズル部４１は、マニホールド４１ａ、傾斜ノズル４１ｂ、及び垂直ノズル４１ｃを有する。マニホールド４１ａは、蒸気供給経路２３から供給された飽和蒸気を２方向に分ける経路分岐部として機能し、連通される傾斜ノズル４１ｂ及び垂直ノズル４１ｃに対して各々飽和蒸気を供給する。傾斜ノズル４１ｂは、被洗浄物７０の表面、或いは延在方向に対して被洗浄物７０の回転中心を内角として傾斜角度α１にて交錯する方向で、被洗浄物７０に対する飽和蒸気の吹き出しを可能としている。垂直ノズル４１ｃは、被洗浄物７０の表面、或いは延在方向に対して垂直な方向で、被洗浄物７０に対する飽和蒸気の吹き出しを可能としている。また、被洗浄物７０上の傾斜ノズル４１ｂからの飽和蒸気の噴出し中心と、垂直ノズル４１ｃからの飽和蒸気の噴出し中心とは、被洗浄物７０の回転方向Ｖに沿って垂直ノズル４１ｃ側の噴出し中心がオフセット量ｄだけ前方側に位置するようにずらされている。
【００３４】
当該ノズル部４１による洗浄のメカニズムについて、ノズル部４１と被洗浄物３０とを模式化してその工程を示す図６Ａ〜図６Ｄを参照して詳述する。本実施形態におけるノズル部４１は、被洗浄物７０の表面全域にコンタミ７１が存在する場合の洗浄を想定している。図６Ａに示すように、まず被洗浄物７０の表面に対して垂直ノズル４１ｃより飽和蒸気を略垂直にあてる。その際飽和蒸気の流速がコンタミ７１の垂直方向に対して大きいことから、飽和蒸気から大きな衝撃力、吹き付け圧力が得られコンタミ７１の部分的除去が効果的に為される（図６Ｂ）。
【００３５】
この段階から被洗浄物７０が回転し、続いてコンタミ７１の部分剥離した部分に対して傾斜ノズル４１ｂから噴出す飽和蒸気が吹き付けられる状態となる。その際、飽和蒸気から加えられる熱による膨張等により、部分剥離の周辺で被洗浄物７０とコンタミ７１との間に飽和蒸気が進入可能な隙間が生じる（図６Ｃ）。図６Ａ〜図６Ｄに示すようにこの隙間、被洗浄物７０−コンタミ７１界面に飽和蒸気が侵入し、これらの付着力を低下させ、部分的な剥離をより効果的に拡大させる。被洗浄物７０の回転及びノズル部４１の位置の移動によりこの剥離の拡大を被洗浄物７０の表面全域に拡大させる。その結果、図６Ｄに示すように被洗浄物７０に付着したコンタミ７１の洗浄が行われる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、各々異なる角度で被洗浄物７０の表面に飽和蒸気を吹き付け可能な傾斜ノズル４１ｂと垂直ノズル４１ｃとを有することとしている。しかし、本発明では、コンタミ剥離のきっかけを促す垂直ノズル４１ｃと、該垂直ノズル４１ｃとは異なる角度で被洗浄物７０の表面に飽和蒸気を吹き付けて剥離部分を拡大する傾斜ノズル４１ｂと、各々同等の作用を有する複数のノズルを有していれば、その数は２つに限定されない。剥離部分の拡大に寄与するのであれば、更に異なる角度のノズルを付加することとしても良い。
【００３７】
本発明では、飽和蒸気を用いることによって被洗浄物７０に十分に熱が伝えられ状況で、熱を放出することなく連続的にスピン乾燥の工程にいたることを可能とし、スピン乾燥と洗浄液の揮発とによって例えば微細トレンチ等においても所謂乾きムラを生じさせずに乾燥を終了させ得るという格別の効果を得ている。しかし、例えば洗浄流体として有機溶剤等を用い、該有機溶剤をリンスする必要がある場合、上及び下部筐体からなる空間内にリンス用の機構を配することとしても良い。この場合、ノズルユニット４０と同様の構成からなるリンス用ユニットを配することが好ましい。以上の構成の付加により、より多様な被洗浄物或いはコンタミに対しても対処することが可能となる。
【００３８】
以上の構成からなる洗浄乾燥装置２００を用いることによって被洗浄物７０からのコンタミ７１の効果的な除去、及び連続したその後の乾燥が実行可能となる。従って、洗浄-乾燥の工程をタイムラグ無く実施でき、コンタミの再付着を好適に防止可能な洗浄乾燥装置２００の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述したように、本発明に係る洗浄乾燥装置は、簡易な構造を有することから装置の構築が容易且つ廉価であり、飽和蒸気を洗浄用の媒体として用いることにより、例えば微細電子部品である磁気ヘッドコアにおける切削液等の残渣等、微細な空間に嵌まり込んで従来の洗浄方法では除去困難な汚染物も好適に除去し、当該部品の乾燥を行うことが可能である。従って、単に微細電子部品の洗浄乾燥装置としての態様のみならず、洗浄困難な領域を有する複雑な形状を有する被洗浄物、更には所謂軟質の材料からなる被洗浄物の洗浄乾燥装置としても適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
３：カートリッジヒータ、 ５：熱電対、 ７：流体通路、 ７ａ：流入口、 ７ｂ：流出口、 ９：ヒータケース、 ９ａ：中空部、 ９ｂ：ケース内部、 １１熱伝導小片、 １３：ケース受け、 １５：外装、 １７：断熱材、 ２１：ノズル、 ２２：純水源、 ２３：蒸気供給経路、 ２４：高圧空気源、 ２５：二流体ノズル、 ２６：バイパス経路、 ２７：バイパス弁、 ２９：飽和蒸気発生ユニット、 ３１：下部筐体、 ３３：上部筐体、 ３５：排気管、 ４０：ノズルユニット、 ４１：ノズル部、 ４１ａ：マニホールド、 ４１ｂ：傾斜ノズル、 ４１ｃ：垂直ノズル、 ４３：ノズルアーム、 ４５：アーム回転軸、 ４７：アーム伸縮機構、 ４９：アーム回転モータ、 ６０：ステージユニット、 ６１：回転台、 ６３：クランプユニット、 ６５：回転軸、 ６７：モータ、 ７０：被洗浄物、 ７１：コンタミ、 １００：流体加熱装置、 ２００：洗浄乾燥装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、
前記ステージユニットに支持された前記被洗浄物に対して洗浄流体を吹き付け可能なノズル部と、
前記ステージユニット及び前記ノズル部を収容する筐体と、
前記筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、を有し
前記ステージユニットは前記洗浄流体の吹き付け時の低速回転モードと、前記被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有し、
前記洗浄流体は飽和蒸気であって、前記飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットを更に有することを特徴とする洗浄乾燥装置。
【請求項２】
前記飽和蒸気発生ユニットは、流体の流入口と流出口とを有する流体通路を有し、前記流体通路を通過する流体を加熱する加熱源と、
前記流体通路と前記加熱源とを内部に包含するヒータケースと、
前記ヒータケース内に充填されて前記加熱源の発する熱を前記流体通路に伝達する熱伝導小片と、を有し、
前記熱伝導小片は、前記ヒータケースの内部の前記加熱源と前記流体通路とを覆うように充填されることを特徴とする請求項１に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項３】
前記熱伝導小片は所定の充填密度にて充填され、前記ヒータケースの内部に空隙を形成することを特徴とする請求項２に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項４】
前記ヒータケースの内部に配置されて前記ヒータケースの内部温度を測定する温度測定手段と、
前記ヒータケースを覆って前記ヒータケースの保温を為す断熱材と、を更に有し、
前記流体通路は管状の部材を螺旋状に成型して得られたものであること、を特徴とする請求項２又は３の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項５】
前記ノズル部は複数のノズルを有し、前記複数のノズルは各々異なる角度にて前記被洗浄物の洗浄面に対して前記洗浄流体を吹き付け可能であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項６】
前記ノズル部は、前記被洗浄物の洗浄面に対して垂直に前記洗浄流体を吹き付け可能な噴出軸を有したノズルを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項１】
所定の軸を中心に被洗浄物を回転可能に支持するステージユニットと、
前記ステージユニットに支持された前記被洗浄物に対して洗浄流体を吹き付け可能なノズル部と、
前記ステージユニット及び前記ノズル部を収容する筐体と、
前記筐体から洗浄により生じた物質を排出するための排気系と接続される排気管と、を有し
前記ステージユニットは前記洗浄流体の吹き付け時の低速回転モードと、前記被洗浄物を乾燥させるための高速回転モードとを有し、
前記洗浄流体は飽和蒸気であって、前記飽和蒸気を生成する飽和蒸気発生ユニットを更に有することを特徴とする洗浄乾燥装置。
【請求項２】
前記飽和蒸気発生ユニットは、流体の流入口と流出口とを有する流体通路を有し、前記流体通路を通過する流体を加熱する加熱源と、
前記流体通路と前記加熱源とを内部に包含するヒータケースと、
前記ヒータケース内に充填されて前記加熱源の発する熱を前記流体通路に伝達する熱伝導小片と、を有し、
前記熱伝導小片は、前記ヒータケースの内部の前記加熱源と前記流体通路とを覆うように充填されることを特徴とする請求項１に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項３】
前記熱伝導小片は所定の充填密度にて充填され、前記ヒータケースの内部に空隙を形成することを特徴とする請求項２に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項４】
前記ヒータケースの内部に配置されて前記ヒータケースの内部温度を測定する温度測定手段と、
前記ヒータケースを覆って前記ヒータケースの保温を為す断熱材と、を更に有し、
前記流体通路は管状の部材を螺旋状に成型して得られたものであること、を特徴とする請求項２又は３の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項５】
前記ノズル部は複数のノズルを有し、前記複数のノズルは各々異なる角度にて前記被洗浄物の洗浄面に対して前記洗浄流体を吹き付け可能であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【請求項６】
前記ノズル部は、前記被洗浄物の洗浄面に対して垂直に前記洗浄流体を吹き付け可能な噴出軸を有したノズルを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の洗浄乾燥装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【公開番号】特開２０１３−５５２９２（Ｐ２０１３−５５２９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３９１６（Ｐ２０１１−１９３９１６）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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