(57)【要約】【課題】  電子部品特に次世代ＨＤＤに使用されるＣＰＰ−ＧＭＲヘッド及びＴＭＲヘッドのウェーハプロセス及び機械加工プロセスに使用される接着用ワックス、レジスト又はバリ等の付着物の研削除去方法及び装置を提供する。【解決手段】  付着物は液体炭酸ガスの断熱膨張による微細な炭酸ガス粒子及びドライアイスの機械的粉砕による粗い炭酸ガス粒子を対象物に同時又は時間差をつけて照射するノズルを有する装置を使用することにより達成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる固体炭酸ガス微粒子及び固体炭酸ガスの機械的粉砕により作られる固体炭酸ガス粗粒子を加工工程中の電子部品に同時又は時間差をおいて照射することにより前記電子部品から付着物を除去することを特徴とする電子部品の洗浄方法。
【請求項２】
液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる固体炭酸ガス微粒子として粒子サイズ５μｍ以下のもの、及び固体炭酸ガスの機械的粉砕により作られる固体炭酸ガス粗粒子として粒子サイズ０．３−１．０ｍｍのものを使用することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の洗浄方法。
【請求項３】
液体炭酸ガス供給源と、固体炭酸ガスを粉砕してキャリアガスにより供給する装置と、前記液体炭酸ガスボンベの液体炭酸ガス供給口及び前記固体炭酸ガス粉砕供給装置の固体炭酸ガス粗粒子供給口に連結されて、断熱膨張による固体炭酸ガス微粒子と固体炭酸ガス粗粒子を同時又は時間差をつけて噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を臨ませ、その噴射方向に対向して加工試料を収容する処理室とを備えた電子部品洗浄装置。
【請求項４】
固体炭酸ガス粉砕供給装置から機械粉砕された固体炭酸ガス粗粒子をノズルに運搬するキャリアガスとして１００−３００ｋＰａの乾燥空気、窒素又はアルゴンを使用することを特徴とする請求項４に記載の電子部品洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ薄膜工程及び機械加工を伴う電子部品の加工工程において電子部品に付着する付着物、特に接着剤やレジスト等の有機付着物を除去する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ＩＣ薄膜工程での有機付着物、例えばレジスト等は、酸素プラズマエッチング装置等により付着物を酸化することにより除去されてきた。
【０００３】
また、ＭＲ（Magneto Resistive ）及びＧＭＲ（Giant MR）ヘッド等の半導体薄膜プロセスより凹凸が大きく、ウェーハ厚みが３−５ｍｍとシリコンに比較して厚い基板の切断研磨工程を必要とする磁気記録部品の付着物除去には、特許文献１に代表される液体炭酸ガスの断熱膨張による洗浄方法又は特許文献２に代表される固体炭酸ガスの機械粉砕による洗浄方法が使用されてきた。
【特許文献１】米国特許第５７６６０６１号公報
【特許文献２】特開平１０−５０６０６０号公報
【０００４】
従来型のＭＲ及びＧＭＲヘッドでは、構成される膜の厚みが１００−１０００Ａ（オングストローム。以下同じ。）と厚いので、機械粉砕による固体炭酸ガスジェットも膜に与える機械損傷が小さいことから一部使用されてきた。
【０００５】
また、有機付着物が厚い場合、又は、凹凸が大きく機械噴射除去が難しい場合は、炭化水素を含む加温された溶剤中にディッピングして除去する方法も行われてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記プラズマエッチングによる従来の洗浄方法の場合は、磁性材料、道電材料やアルミナセラミック等のシリコン半導体に比較して多種の材料の組合せで構成され、厚膜・薄膜工程を使用して凹凸アスペクトレイショの大きい磁気記録ヘッド等の製造工程には、プラズマエッチング工程は初期の一部のウェーハ工程にしか使用できない。
また、液体炭酸ガスの断熱膨張による炭酸ガス微粒子を使用したシステムでは、エッチング切削レートが極めて遅いため、加工に時間がかかりすぎていた。
次世代高密度記録に使用されるＣＰＰ（面直）―ＧＭＲヘッド、ＴＭＲ（トンネル型磁気）ヘッドは、現行ヘッドに比較して構成膜厚が３−５Ａと薄く、最大２０層程度各種の材料を積層して使用されるため、処理に時間がかかると各層の膨張係数の差による熱歪で膜に欠陥が発生し、歩留まりが下がる。また、粒子サイズの大きな機械粉砕による固体炭酸ガスのジェットクリーニングでは、粒子の衝突エネルギーにより発生する機械応力及び静電気破壊により歩留まりが下がるため、なるべく処理時間を短縮することが求められていた。
さらに、炭化水素を含む加温された溶剤を用いる場合は、溶剤は発火する危険があるため、特別にデザインされた防爆対策を施した洗浄工程で除去作業が行われる。このため、溶剤加熱による多層膜の相互拡散による歩留まり低下及び防爆の対策のための特別な設備でラインに組み込むのが難しかった
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は電子部品の加工工程において電子部品に付着する付着物を効率的に除去する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、断熱膨脹炭酸ガス及び機械切削固体ドライアイスの噴射実験の結果得られた下記の知見に基づいてなされた。
（ａ）液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる炭酸ガス微粒子は、粒子の機械的運動エネルギーによる付着物のエッチング又は研削能力は極めて小さく，付着物の剥離クリーニング効果は主として付着物と回路基板との熱膨張の差による。
（ｂ）剥離しかかった付着物を機械エネルギーにより除去するには、粒子の運動エネルギーが足りないので処理時間がかかるが、付着物の冷却効果は大きい。
（ｃ）固体炭酸ガスの機械粉砕による粒子は、付着物と回路基板との膨張係数の差による剥離効果より粒子の運動エネルギーによる研削効果が大きい。
（ｄ）機械粉砕による固体炭酸ガスは粒子サイズの制御が難しいため、長時間にわたって生産ラインで一様にエッチング研削する作業をすることがむつかしい。
（ｅ）粒子の運動エンルギーによる積層薄膜の損傷を避けるためには、照射時間をなるべく短くしたい。
（ｆ）固体炭酸ガス粗粒子はキャリアガスで運ばれるため、付着物の冷却効果が断熱膨張炭酸ガス微粒子より小さい。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明による洗浄方法は、液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる炭酸ガス微粒子及び固体炭酸ガスの機械的粉砕により作られる固体炭酸ガス粗粒子を未完成の電子部品に同時又は時間差をおいて照射することにより前記電子部品から付着物を除去することを特徴としている。
上記方法により、液体炭酸ガスの断熱膨張により作られた炭酸ガス微粒子の照射により試料が冷却され、付着物と回路基板との温度差に基づく熱膨張係数の差により互いの密着力が下げられる。次に、機械粉砕により作られた運動エネルギーの大きな固体炭酸ガス粗粒子により付着物が剥離される。
【００１０】
液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる固体炭酸ガス微粒子は、粒子サイズ５μｍ以下のものを、また、固体炭酸ガスの機械的粉砕により作られる固体炭酸ガス粗粒子は、粒子サイズ０．３−１．０ｍｍのものを使用することが望ましい。
粒子サイズ５μｍを越える場合は、粒子の機械運動エネルギーにより、多層膜が機械損傷を受ける。粒子サイズが０．３ｍｍ未満の場合は、運動エネルギーが小さいので研削能力が低いので、好ましくない。また、粒子サイズが１．０ｍｍを越えた場合は、運動エネルギーが大きすぎ、多層膜が速やかに損傷されるので、好ましくない。
【００１１】
また、上記方法を使用するための電子部品洗浄装置は、液体炭酸ガス供給源と、固体炭酸ガスを粉砕してキャリアガスにより供給する装置と、前記液体炭酸ガスボンベの液体炭酸ガス供給口及び前記固体炭酸ガス粉砕供給装置の固体炭酸ガス粗粒子供給口に連結されて、断熱膨張による炭酸ガス微粒子と固体炭酸ガス粗粒子を同時又は時間差をつけて噴射するノズルと、前記ノズルの噴射口を臨ませ、その噴射方向に対向して加工試料を収容する処理室とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記電子部品洗浄装置は、固体炭酸ガス粉砕供給装置から機械粉砕された固体炭酸ガス粗粒子をノズルに運搬するキャリアガスとして１００−３００ｋＰａの乾燥空気、窒素又はアルゴンを使用することが望ましい。
キャリアガスの圧力が１００ｋＰａ未満の場合は、粒子の運動エネルギーが小さくなるので、好ましくない。３００ｋＰａを越えた場合は、運動エネルギーが大きくなりすぎるので、好ましくない。キャリアガスに乾燥空気、窒素又はアルゴンを用いるのは、対象物の結露を避けるためである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の方法発明によれば、固体炭酸ガス微粒子の照射により試料が冷却されて付着物と回路基板との温度差に基づく熱膨張係数の差により互いの密着力が下げられた状態で、機械粉砕により作られた運動エネルギーの大きな固体炭酸ガス粗粒子により付着物が剥離されるから、固体炭酸ガスのみによる除去や機械粉砕固体炭酸ガスのみによる除去よりも加工時間が著しく短縮され、かつ、歩留まりも向上する。そして、固体炭酸ガス粗粒子を用いて付着物を剥離するので、汚染物質除去の工程を必要としない。砥粒などの非消滅性材料を用いる場合は、試料面に粒子が残り、汚染物質除去の工程が必要とされる。
【００１４】
請求項２の方法発明によれば、液体炭酸ガスの断熱膨張により作られる固体炭酸ガス微粒子は粒子サイズ５μｍ以下のものを用いるので付着物の冷却効果が大きく、固体炭酸ガスの機械的粉砕により作られる固体炭酸ガス粗粒子は粒子サイズ０．３−１．０ｍｍのものを使用するので、粒子の運動エネルギーによる研削効果が大きい。
【００１５】
請求項３の装置発明によれば、上記方法発明を産業的に実施することができる。
【００１６】
請求項４の装置発明によれば、対象物上での結露が避けられるため、研削能力が増し、噴射時間が短縮されるので、電子部品多層膜へのダメージが小さくなる。したがって、低コストで効率的に試料の冷却と付着物除去を行うことができる。
【００１７】
本発明方法は、極薄膜積層構造を使用する次世代のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド及びＴＭＲヘッドの製造工程において使用するのに特に適したものであるが、付着物除去対象物は特に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一つの実施形態として、第一工程で断熱膨張による固体炭酸ガス微粒子を照射して試料を冷却し、剥離応力を生じさせ、次に第二工程として機械粉砕された粒子サイズの大きな固体炭酸ガス粗粒子を照射して付着物を除去することができる。また、別の実施形態としては、第一工程と第二工程を交互に繰り返して付着物を除去してもよい。これは、アスペクトレイショの大きな電子部品の場合は、凹凸下部の付着物には冷却効果と機械研削効果が及びにくいため、上部の付着物から順次除去することによる。また、加工物によっては、同時に噴射してもよい。
固体炭酸ガス微粒子及び固体炭酸ガス粗粒子を試料に向けて噴射する噴射ノズルは、２つの噴出口をもつことが望ましい。噴出口の一つは、液体炭酸ガスを断熱膨張させるための絞り弁を有する。また、第一・第二工程は空気中の水分による結露を避けるため、処理チャンバー内で乾燥雰囲気のもとで行われることが望ましい
また、前記工程は、生産用の場合、自動シーケンスプログラムに従って制御され，必要に応じて静電気対策のため除電設備を付加することが求められる。
【実施例】
【００１９】
続いて、本発明による洗浄方法の実施例を、同方法を使用する洗浄装置とともに図面を用いて説明する。
図１は本発明装置の全体構造図、図２は図１におけるノズルの拡大断面図、図３は試料に対する洗浄作用を説明する概念図である。
【００２０】
図１において、１１は冷却用ガス供給源の一例としての液体炭酸ガスボンベ、１３は固体炭酸ガス粉砕供給装置であり、この装置は固体炭酸ガスを収容する容器１３１とこの容器に収容されている固体炭酸ガスブロックを定量ずつ粉砕し、フィルターを経てキャリアガスで送り出す粉砕送出機１３２とを有している。１５は連結管１２，１４により液体炭酸ガスボンベ１１の供給口と固体炭酸ガス粉砕供給装置１３の送出口に連結された噴射ノズル、１６は処理チャンバーであり、加工試料１７を収容し又は取出すことができ、噴射ノズル１５がその噴射口を試料に向けてチャンバーに取付けてある。
【００２１】
図１に例示したノズル１５は、好ましい実施例として図２に示すような複合ノズルが用いられている。このノズルは、内側に第１流路１５１を、外周側に第２流路１５２を有し、第１流路１５１の途中に絞り弁（断熱膨張ノズル）１５１ａが形成されており、各流路の同一側の一端は外部に開放されている。そして、第１流路１５１の他端には連結管１２が連結され、第２流路１５２には連結管１４が連結されている。このノズルには、プログラムに従って各流路の流量及び時間を制御する制御装置（不図示）が添設されている。
【００２２】
上記構成において、液体炭酸ガスボンベ１１の液体炭酸ガスは連結管１２を介して噴射ノズル１５に供給され、そのノズル１５において断熱膨張されてパウダ状の固体炭酸ガス、すなわち、固体炭酸ガス微粒子Ｐ１になる。容器１３１内の固体炭酸ガスブロックは固体炭酸ガス粉砕供給装置１３において機械的に切削粉砕され、かつ、所定のフイルターを通して、０．３ないし１．０ｍｍ程度に弁別されたもの、すなわち、固体炭酸ガス粗粒子Ｐ２がキャリアガス（搬送ガス）によりノズル１５に送られる。固体炭酸ガス微粒子Ｐ１と固体炭酸ガス粗粒子Ｐ２の双方の供給量及び噴射時間はノズルに付帯する制御装置によりプログラムに従って制御される。加工試料及び噴射ノズルの噴射口は、処理チャンバー１６内にセットされる。試料又はノズルはプログラムに従ってその動きが制御される。
【００２３】
上記のようにして、本装置においては、主としてノズル１５の第１流路１５１から噴射される固体炭酸ガス微粒子Ｐ１により試料１７が冷却され、付着物と基板の密着力が低下された後、第２流路１５２から噴射される固体炭酸ガス粗粒子Ｐ２の運動エネルギーにより付着物が機械的に除去される。
【００２４】
これを図３に例示する加工物の場合について説明すると、図３において１８はヘッド基板、１９はヘッド基板ウェーハプロセスにおいて使用されたレジスト膜、２０は基板１８をＣＭＰ（ケミカルメカニカル）研磨機等の機械加工のために使用された基板固定用のワックス、Ｐ１，Ｐ２は入射された固体炭酸ガス微粒子及び固体炭酸ガス粗粒子、ｍは多層膜Ｌから剥離された付着物である。レジスト膜１９は数ミクロンであるが、固定用ワックス２０は数ｍｍ以上の厚みがある場合がある。ヘッドの製造工程では、固定用ワックスのみ又は固定用ワックスとウェーハプロセスレジストが同時に加工物上に存在する場合がある。
【００２５】
［比較例と実施例の比較］
【表１】
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【００２６】
表１から明らかなように、本発明方法による場合は、加工時間は比較例２よりは若干長いが比較例１よりも格段に短く、歩留まりは比較例１とほぼ等しい好結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上、本発明は通常の半導体製造工程とは異なる磁気記録ヘッド等アスペクトレイショの大きい薄膜及び厚膜製造工程を必要とする電子部品以外にＣＭＰ研磨等のための試料固定用ワックス等を使用する磁気記録用部品の洗浄研削に適しているが、用途はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明装置の全体構造図。
【図２】図１におけるノズルの拡大断面図。
【図３】試料に対する洗浄作用を説明する概念図。
【符号の説明】
【００２９】
１１    液体炭酸ガスボンベ
１３    固体炭酸ガス粉砕供給装置
１５    噴射ノズル
１６    処理チャンバー
１７    試料
Ｐ１    固体炭酸ガス微粒子
Ｐ２    固体炭酸ガス粗粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005238059.tif 000006