(57)【要約】      （修正有）【課題】単結晶シリコン板などの微小な穿孔を安定して穿孔精度を維持ながら作業を行うためには、繰り返し穿孔に用いたドリルなどの穿孔工具の溝に付着する穿孔屑を除去する方法を提供する。【解決手段】単結晶シリコン板への微小孔径の穿孔を工具の損傷や折損事故を防止し、加工精度や加工安定性を維持するために芯繊維と芯繊維より溶融温度が３０℃以上低く微細研磨砥粒を固着させた柔軟な鞘繊維の合成樹脂からなる三次元不織布構造体で構成される穿孔屑除去用リムーバーに数回ないし数十回刺し込み、穿孔屑の除去度を顕微鏡２からの拡大映像で判定しながら除去作業を繰り返す簡単な作業により穿孔屑を除去した工具を用いて穿孔精度の安定した穿孔作業を行うことができた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル溝を持つ穿孔工具を用いた結晶シリコン板の穿孔工程における穿孔工具溝へのシリコン穿孔屑の除去方法であって、穿孔屑除去用リムーバーに該工具を複数回数刺し込み、該溝部の光学系映像を電子的に処理・拡大することによって該溝部の穿孔屑除去状態を肉眼で判定しながら除去作業を行うことを特徴とする穿孔屑の除去方法。
【請求項２】
穿孔屑除去用リムーバーが、芯繊維と鞘繊維からなる三次元不織布構造体と鞘繊維に微細研磨砥粒を固着させてなるものであることを特徴とする請求項１記載の穿孔屑の除去方法。
【請求項３】
穿孔工具の該除去用リムーバーへの刺し込み回数は、数回〜十数回であることを特徴とする請求項１又は２記載のシリコン板の穿孔屑除去方法。
【請求項４】
穿孔屑除去用リムーバーを複数枚重ねて穿孔屑除去を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穿孔屑除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコン板への穿孔加工精度及び加工安定性や工具の損傷・折損事故を防止する穿孔方法に関する。
さらに詳しくは、本発明は、ドリル溝を持つ穿孔工具を用いた結晶シリコン板の穿孔工程における穿孔加工方法及び該加工時に発生する工具のドリル溝から穿孔屑を擦り取り、穿孔の加工精度及び加工安定性や刃具の損傷・折損を防止する穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属、樹脂、半導体シリコン、その他の材料に穿孔を行う方法の一つとして、これらの被穿孔物にドリルなどの回転する穿孔用の刃具を所定の送り速度で送りながら穿孔する方法がある。この方法においては、穿孔を長時間続けていると刃具が劣化して穿孔能力が低下してくる。穿孔能力が低下した不良な刃具を用いて穿孔を続けると、被穿孔物の穿孔加工面が滑らかでなくなる、孔が曲がる、欠けや割れが発生する、孔径が変化する、などの穿孔精度の低下や穿孔中に刃具自体が損傷・折損することによる作業の中断、素材の廃棄などの問題が発生し、作業効率の低下が生じてしまう。
【０００３】
上述のようにして発生する穿孔精度の低下、又は穿孔作業効率の低下を防止する方法として、本出願人が既に出願した特開2000-711号公報では、穿孔方法及び装置の記載があり、微小径ドリルを用い、反力を測定する手段、反力が設定値以上になったとき刃具の穿孔能力を高めるための表面処理を施すことが開示されているが、表面処理（ドレッシング処理）に問題があった。また、特開平9-11050号公報には、ドリル溝に低摩擦性のシリコン強化ダイヤモンド状カーボン被覆層を形成して穿孔屑の排出を促進させることが開示されているが、シリコン板の素材の凝着物あるいは穿孔屑の排出には不十分であった。
【０００４】
さらに、半導体製造の分野において、単結晶シリコン製の部品が数多く使用されるようになり、これには穿孔加工を施す場合が多く、近年、孔径はより微小化し、孔底はより深くなってきている。このため、半導体製造加工で問題になるのが微小径工具（ドリル）に対する穿孔屑の排出・除去である。特に、高純度シリコンの場合は、穿孔屑が穿孔加工中の熱により固着し排出路が狭くなり穿孔屑の排出が阻害され、穿孔の加工精度低下及び穿孔加工時の不安定性や工具折損を招く恐れがあった。
【０００５】
上記のように穿孔加工を続けていくと、しばしば穿孔径の拡大などの精度不良や工具折損などのトラブルが発生する。従来からドリル等の工具類に固着する穿孔屑を擦り取る方法としてアルミニウムなどの軟質金属に該工具を垂直に刺し込み穿孔して削り取る方法もあるが、穿孔・切削の際に生じる連続性切り片が工具類に巻き付き、穿孔屑除去方法としては適当ではなかった。
【０００６】
また、ドリルの研磨装置として、ドリルに対して所定の角度傾斜した研磨面とした回転する砥石に対し、ドリルを握持したスピンドルを、この研磨面と平行方向に往復する水平運動と、砥石の回転軸に対して直交する方向に前後する前後運動と、このスピンドルに握持したドリルを回転させる回転運動とを同期させながら研磨する研磨装置が特開平5−253720号公報に開示されている。また、ノズル孔からドリルのシャンクに付着する穿孔屑に流体を高圧で噴射して除去する装置が特開平9−262710号公報に開示されている。しかし、これら装置では穿孔操作が煩雑になるばかりか、装置価格も上昇する問題があり、簡便にドリルなどの工具に付着する穿孔屑を除去する方法が求められていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０００７１１号公報
【特許文献２】特開平  ０９−０１１０５０号公報
【特許文献３】特開平  ０５−２５３７２０号公報
【特許文献４】特開平  ０９−２６２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて成されたもので、穿孔工程に容易に導入でき、被加工板への不純物汚染の心配がなく、その上、工具への粘着性の穿孔屑を効率よく除去・剥ぎ取り、穿孔加工を円滑に進め、ドリル溝を有する切削工具の折損を極力防止する除去方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、芯繊維と鞘繊維からなる三次元不織布構造体に微細研磨砥粒を固着させたリムーバーに工具を刺し込み、往復動させることにより、ドリル溝に残留する穿孔屑を擦り取るあるいは削ぎ落とすことによって、穿孔屑を除去する。
微細研磨砥粒は、リムーバーを構成する鞘繊維表層にランダムに固着しているので、鞘繊維が工具のドリル溝に接触した場合には、微細研磨砥粒の存在によって、該ドリル溝の穿孔屑を効率よく除去できる。また、穿孔工具が、本体への取付け状態では、取付け状態のまま該リムーバーに対して略直角方向に刺し込むのが適当であるが、工具を穿孔装置から取り外している場合は、斜め方向からも刺し込むことができる。微細砥粒を固着させた繊維体（層）は、柔軟性があるので、微細砥粒が過度の力で工具と接触するのを防止でき、穿孔工具の折損事故などを防止できる。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の構成を基本的構成とする。
（１）ドリル溝を持つ穿孔工具を用いた結晶シリコン板の穿孔工程における穿孔工具溝へのシリコン穿孔屑の除去方法であって、穿孔屑除去用リムーバーに該工具を複数回数刺し込み、該溝部の光学系映像を電子的に処理・拡大することによって該溝部の穿孔屑除去状態を肉眼で判定しながら除去作業を行うことを特徴とするシリコン板の穿孔屑の除去方法。
（２）穿孔屑除去用リムーバーが、芯繊維と鞘繊維からなる三次元不織布構造体と鞘繊維に微細研磨砥粒を固着させてなるものであることを特徴とする（１）記載のシリコン板の穿孔屑の除去方法。
（３）穿孔工具の該除去用リムーバーへの刺し込み回数は、数回〜十数回であることを特徴とする（１）又は（２）記載のシリコン板の穿孔屑除去方法。
（４）穿孔屑除去用リムーバーを複数枚重ねて穿孔屑除去を行うことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の穿孔屑除去方法。
なお、上記除去法を採用した穿孔加工工程では、穿孔時の反力は所定値以上になったとき、該加工作業を中断し、穿孔屑の除去結果を画像判定により確かめ、閾値・穿孔速度との関係も考慮に入れて、全穿孔加工工程を管理できるので、生産性及び穿孔精度の向上が図られる。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
本発明の単結晶シリコン板に微細な穿孔加工を施す際に生じる穿孔工具への穿孔屑の除去方法に用いられる部材としては、構成繊維表面に微細研磨砥粒を有する三次元不織布構造体からなる穿孔屑除去用リムーバーを使用するが、穿孔工具のドリル溝に凝着した穿孔屑の除去効果は、目視でも不可能ではないが、光学系映像による拡大画像によって判定する。
本発明の穿孔屑除去用リムーバーに用いられる三次元不織布構造体は、繊維等の繊維間相互の交錯接触部を機械的又は化学的結合処理あるいは両者の併用により固着した化学繊維より形成する不織布からなり、該三次元不織布構造体の繊維表面に微細研磨砥粒を含む熱硬化性樹脂を被覆固着せしめたものを使用する。
【００１２】
本発明で用いられる不織布構造体としては、特開昭59-129046号公報には、抗菌剤含有不織布クリーナが、特開2002−263043号公報には不織布凸部における突き刺し抵抗荷重及び初期突き刺し抵抗度が所望の範囲を満たす熱可塑性繊維が軟化又は溶融された凸部と熱圧着された凹部とを不織布表層部に備えたワイピング用不織布が、特開平4−166123号公報には芯成分と芯成分より３０℃低い鞘成分のプラスチックで構成される不織布からなるワイピングクロスが開示されているが、これらの技術はいずれもクリーナ表面の水平方向研磨性、すなわち表面のみを利用するもので、工具の溝に凝着した研削屑の除去が不完全であったが、本発明では、垂直方向の研磨性を利用するものである。
また、研磨剤粒子を含有する除去用リムーバーとしては、特開昭56−91077号公報、特開昭59−129046号公報、特開昭62−152426号公報、特開昭62−152427号公報などに開示されているように不織布に研磨剤粒子を含有する樹脂結合剤を含浸、スプレー、又は塗工し、加熱乾燥して製造されて清掃目的に使用されるものであり、これらの研磨不織布は研磨剤の存在する不織布の面を水平に移動して削り取る使用法であり、研磨剤の結合剤が剥がれやすいという問題がある。
【００１３】
これに対して、本発明では工具を略垂直方向にクリーナーないしリムーバーに刺し込むので、不織布構造体内部の繊維の交絡によって形成された凹凸微細構造を利用できるので、結晶シリコン板の穿孔による凝着屑や研削屑を完全に除去することが可能となった。
【００１４】
本発明で用いる穿孔屑除去用リムーバーにおける三次元不織布構造体について詳細に述べると、特開平4−136252号公報に開示されているように鞘部に微細研磨砥粒を含有する芯鞘構造を有する複合繊維を用いた特徴を有している。芯成分にはポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド等の各種合成樹脂が使用され、鞘繊維の合成樹脂には芯繊維の合成樹脂の融点より少なくとも３０℃以下の融点を有するものを使用するのが好ましい。芯繊維と鞘繊維の合成樹脂とは同系のものが好ましいが、親和性があれば異なる合成樹脂であっても良い。鞘繊維の具体的な合成樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、エチレンプロピレン共重合体等が挙げられる。
いずれにしろ、穿孔屑除去用リムーバは、穿孔屑の付着した穿孔工具をリムーバー平面に対してほぼ直角方向に突き刺した場合に、不織布形成の繊維がドリル溝に突入するような、適度の硬さと柔らかい素材から構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる三次元不織布構造体の鞘繊維に固着されている微細研磨砥粒としては、無機鉱物系、樹脂系ならば高硬度ポリマー粉砕物等が挙げられる。無機鉱物系の微細研磨砥粒の具体例としては、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム及びダイヤモンドなどが挙げられる。また、樹脂系の微細研磨砥粒の具体例としては、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン等が挙げられる。
【００１６】
さらに、本発明で用いられる穿孔屑除去用リムーバーにおける三次元不織布構造体において鞘部と芯部は、表裏部と中心部が連続して変化しており、工具への穿孔屑の除去に際しては該除去用リムーバーを１枚用いる場合もあれば、ドリルのようにドリル先端部を工具から取り外さずに除去する場合には、該除去用リムーバーを２〜３枚重ねて穿孔工具に付着する穿孔屑除去に使用することもできる。また、穿孔屑が付着したドリルを穿孔屑除去用リムーバーに数回ないし十数回刺し込んで穿孔屑を除去することが好ましい。
【００１７】
かくして、穿孔ドリルのような工具に凝着した穿孔屑の除去度は、図１に示す判定装置により確認することができる。例えば、穿孔工具（ドリル）の溝に凝着した穿孔屑の残存状態を目視観察して穿孔屑の除去度を確認するが、顕微鏡などで拡大した画像を直接肉眼で観察してもよいし、モニターテレビなどのディスプレー上に拡大された画像を観察して穿孔屑の除去度を確認してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では工具を略垂直方向にクリーナーないしリムーバーに刺し込むので、不織布構造体内部の繊維の交絡によって形成された凹凸微細構造を利用できるので、結晶シリコン板の穿孔による凝着屑や研削屑を完全な除去が可能である。
また、清掃目的に使用される研磨不織布のように使い捨てできる。さらに、本発明の穿孔加工工程では、穿孔時の工具にかかる反力が一定値以上になったとき、該加工作業を中断し、穿孔屑の除去作業による除去効果を画像判定により確かめ、閾値・穿孔速度との関係も考慮にいれて、全穿孔加工工程を管理できるので、穿孔の生産性及び穿孔精度の向上を図ることができる。
【００１９】
（実施例）
以下、実施例によって本発明の除去法を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
直径０．５ｍｍの穿孔用ドリルを用いて単結晶シリコン板への穿孔を繰り返してドリル溝に穿孔屑の付着した状態となった該穿孔用ドリル刃を微細研磨砥粒として酸化ジルコニウムを固着したポリエステル鞘繊維とポリプロピレンからなる芯繊維で構成される三次元不織布構造体からなる１０ｍｍ厚の穿孔屑除去用リムーバーに刺し込みを繰り返し、その都度、穿孔ドリルの溝に付着する穿孔屑を顕微鏡で拡大した画像をテレビで観察して穿孔屑の除去度を確認したところ７回で穿孔ドリルの溝から穿孔屑が完全に除去されることを確認した。かくして、穿孔屑を除去した穿孔用ドリルを用いて単結晶シリコン板に穿孔を実施したところ安定した精度を示す穿孔の得られることが示された。
【００２１】
上記実施例における穿孔ドリルの溝に付着した穿孔屑の除去用リムーバーへの刺し込み回数に対する除去度を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【実施例２】
【００２３】
ねじれ溝に穿孔屑が付着した直径０．３ｍｍのプリント配線基板用ドリルを微粒研磨砥粒に酸化ケイ素粉末をポリエステルからなる鞘繊維に熱硬化性樹脂で固着し、ポリアミドを芯繊維に用いた穿孔屑除去用リムーバーを３枚重ねた状態で刺し込み回数を５回行ったところ、ねじれ溝に付着していた穿孔屑は完全に除去されていることが顕微鏡に連動したディスプレイ上の拡大画像により確認できた。
すなわち、工具のドリル溝に溜まった穿孔屑を顕微鏡からの微細光学系映像を電子的に処理・拡大して観察したところ、該工具先端部と溝部の穿孔屑は完全に除去されていた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】穿孔工具から穿孔屑の除去度を判定する装置のフローチャート
【符号の説明】
【００２５】
（１）肉眼
（２）顕微鏡又は拡大鏡
（３）電子処理装置
（４）ディスプレイ（拡大画像を観る）
（５）穿孔ドリル
（６）スピンドル
【図１】
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