(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを折り曲げて形成した略水平部を有するワーク台上に矩形のペリクル枠を非拘束状態で載置し、前記ワーク台を略水平面内で回転させながら、前記ペリクル枠の斜め上方から該ペリクル枠に対してショットメディアを投射し、該ショットメディアの投射衝撃力で前記ペリクル枠をショットメディアの投射方向へ前記ワーク台上を移動させて、前記ペリクル枠に対するショットブラストの加工処理を行うことを特徴とするショットブラスト加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のショットブラスト加工方法において、前記ペリクル枠に対して投射するショットメディアを、該ペリクル枠の上側面と内側面および上側面と外側面に向けて投射することを特徴とするショットブラスト加工方法。
【請求項３】
略水平面内を回転する回転テーブルと、該回転テーブル上にワイヤを折り曲げて形成され、矩形のペリクル枠が非拘束状態で載置される略水平部と該ペリクル枠の落下防止用のストッパーを有するワーク台と、前記ワーク台の斜め上方に設けられ、前記ワーク台上の前記ペリクル枠にショットメディアを投射する投射ノズルとを備え、前記投射ノズルから投射されるショットメディアの投射衝撃力で前記ペリクル枠をショットメディアの投射方向へ前記ワーク台上を移動させて、前記ペリクル枠に対するショットブラストの加工処理を行うことを特徴とするショットブラスト加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量な被加工物、たとえば半導体基板にＩＣやＬＳＩ回路配線図を転写するために用いられるペリクル装置のペリクル枠等に対するショットブラスト加工方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硬質ガラス面に作図されたＩＣやＬＳＩの回路配線図を露光して半導体基板に転写する転写装置には、回路配線図面の原図に塵が付着していると、転写された配線図の鮮明さを妨げ、配線が短絡することがある。この対策として、ペリクル枠に透光性のペリクル膜が張着されたペリクルで回路配線図の原図全面をカバーすることによって、塵の付着を防止している。このようなペリクルを図面を用いて以下に説明する。
【０００３】
図７は、フォトレジストマスク１とペリクル２を示し、（Ａ）はフォトレジストマスク１にペリクル２を粘着装備した状態の断面図、（Ｂ）はペリクル２の断面図、（Ｃ）はペリクル２の平面図である。
【０００４】
図７（Ａ）に示すように、フォトレジストマスク１は透明基板である硬質ガラス３を有し、その硬質ガラス３の一面にはＩＣやＬＳＩなどの回路配線図４が作図されている。また、フォトレジストマスク１には、回路配線図４側を覆うようにペリクル２が粘着される。
【０００５】
ペリクル２は、図７（Ｂ）に示すように、透光性のペリクル膜５をペリクル枠６に張着したもので、回路配線図４の原図全面をカバーするようにフォトレジストマスク１に粘着される。ペリクル枠６の大きさは、フォトレジストマスク１の大きさに対応したもので、例えば対角線長さは２５〜３００ｍｍ、高さは２〜１０ｍｍのものが多い。なお、図７（Ｂ）において符号７はペリクル枠６の高さ方向を示す。
【０００６】
ペリクル２をフォトレジストマスク１に粘着装備する際は、ペリクル２に前もって張られた粘着剤保護膜８を剥がして粘着剤９の付いたペリクル２を、図７（Ａ）に示す回路配線図４の原図全面をカバーして貼着する。このようにペリクル２が貼着されたフォトレジストマスク１の回路配線図４側においては、塵はペリクル膜５で遮られ回路配線図４の面に付着することはない。またペリクル膜５に塵が付着したとしても、レンズを通過した外部光源からの光により半導体基板面上に結像された回路配線図４には、塵は焦点がぼけて結像されないから、原図通りの回路配線図４が転写される。
【０００７】
このように、ペリクル枠６にはペリクル膜５が張着されるので、強度の高い例えばＪＩＳ Ａ７０７５，６０６１，５０５２等のアルミニウム合金が使用されている。
【０００８】
ところで、回路配線図の前記転写工程においては光源からの光の反射を防ぎ鮮明な転写配線図４を得るために、ペリクル枠６の表面全面にショットブラスト加工が施される。
【０００９】
そして、このようなペリクル枠６の表面全体に施す上記のショットブラスト加工においては、加工治具の把持跡も許容されず、把持跡があると不良品となる。そのために、従来では、ペリクル枠が小型・軽量・薄肉枠型形状部材であることから、作業者が手に持ってつまりマニュアルでショットブラスト加工を行っていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、作今の半導体関連産業の発展とともにペリクル枠の需要も高まり、マニュアルによらないショットブラスト加工方法が求められてきた。
重量のある被加工物はショットメディアの投射衝撃力で移動することはないので、被加工物を回転させながらショットメディアを投射するようにすれば、マニュアルによらずに均一にショットブラスト加工を行うことができる。
【００１１】
しかしながら、軽量な被加工物に対してマニュアルによらないショットブラスト加工を行うには、ショットメディアの投射衝撃力で被加工物が動かないように被加工物を把持固定する必要があるが、このように被加工物を把持固定すると、被加工物に把持跡が付き、均一に加工することが困難となる。
【００１２】
本発明は、軽量な被加工物、特にペリクル用アルミ枠等の小型・薄肉・軽量枠型形状部材に対して、把持跡が付かずに均一かつ安定したショットブラスト加工が可能なショットブラスト加工方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記したショットブラスト加工方法において種々の加工試験を実施した結果、ペリクル枠を水平面内で回転させ、ショットメディアをペリクル枠の斜め上方から該枠に投射し、このメディアの投射衝撃力で枠を移動させて加工することにより、従来のマニュアルによる方法と同程度に、ペリクル枠全面に均一かつ安定したショットブラスト加工ができるものと考え本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、ワイヤを折り曲げて形成した略水平部を有するワーク台上に矩形のペリクル枠を非拘束状態で載置し、ワーク台を略水平面内で回転させながら、ペリクル枠の斜め上方から該ペリクル枠に対してショットメディアを投射し、ショットメディアの投射衝撃力でペリクル枠をショットメディアの投射方向へワーク台上を移動させて、ペリクル枠に対するショットブラストの加工処理を行うことを特徴とするショットブラスト加工方法である。
【００１５】
上記方法によれば、ペリクル枠はワーク台上に非拘束状態で載置されただけであるので、ペリクル枠の斜め上方からショットメディアを投射すると、ペリクル枠はショットメディアの投射衝撃力を受けてショットメディアの投射方向へワーク台上を移動する。同時に、ペリクル枠はワーク台の略水平面内での回転に伴って、回転しながらショットメディアが投射される。その結果、ショットメディアを所定時間の１回投射するだけで、ペリクル枠の複数面に対してショットブラスト加工を治具の把持跡を付けることなく同時に行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、ペリクル枠に対して投射するショットメディアを、ペリクル枠の上側面と内側面および上側面と外側面に向けて投射することを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明は、略水平面内を回転する回転テーブルと、回転テーブル上にワイヤを折り曲げて形成され、矩形のペリクル枠が非拘束状態で載置される略水平部とペリクル枠の落下防止用のストッパーを有するワーク台と、ワーク台の斜め上方に設けられ、ワーク台上のペリクル枠にショットメディアを投射する投射ノズルとを備え、投射ノズルから投射されるショットメディアの投射衝撃力でペリクル枠をショットメディアの投射方向へワーク台上を移動させて、ペリクル枠に対するショットブラストの加工処理を行うことを特徴とするショットブラスト加工装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
被加工物たとえば、ペリクル枠は、該ペリクル枠の寸法に相当する中空押出材もしくは板材から作製される。
中空押出材からペリクル枠を作製する場合、ペリクル枠の高さ（図７のｈ）方向に輪切り切断し、切削および研削などの機械加工を施してペリクル枠形状とする。得られたペリクル枠は陽極酸化皮膜の密着性の向上および微細なキズの消去、さらには光の反射防止を目的として機械加工後、ショットブラスト加工が施される。
【００１９】
ショットブラスト加工は、粒状或いは不定形のショットメディアを所定の圧力（圧縮空気圧力）により被加工物の表面に投射し、被加工物の表面形状を物理的に変化させるものである。この時使用されるショットメディアは特に限定するものではないが、高強度を有するアルミ合金を使用するペリクル枠においては、粒状のステンレスビーズが加工率が高く、さらにメディアの耐久性においても好ましく、しかも安価である。ショットメディアの選択条件は限定されるものではないが、以下の選択条件の範囲から適宜選択すると良い。
ショットメディア条件
材質        ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０、ガラス
形状        粒状、塊状
サイズ      ♯３０〜３００（ｍｅｓｈ）
【００２０】
また、投射条件については目的とする加工後の被加工物（ペリクル枠）の表面状態に応じて相対的に設定された任意の条件範囲をとるが、加工機の仕様によりある範囲に制限される。これらの処理条件は限定されるものではないが、以下の処理条件の範囲から適宜選定すると良い。
ショットブラスト投射条件
投射圧力      ０.１〜０.５ＭＰａ
投射距離      １０〜４００ｍｍ
投射角度      １０〜８０度
【００２１】
ショットブラスト加工を施されたペリクル枠は、常套として、さらに表面硬化を目的として陽極酸化処理し、さらに光の反射防止を目的として黒染め染色され、最後に耐食性と染料の保持硬化の向上を目的に封孔処理を行い完成される。
【００２２】
次に、本発明に係るショットブラスト加工装置について説明する。
図１および図２は本発明に係るショットブラスト加工装置を示しており、図１は平面図、図２はその正面図である。円形状の回転テーブル１１が設けられ、この回転テーブル１１は図示していないモータにより略水平面内で回転駆動される。回転テーブル１１上には細いワイヤー状のワーク台１２が４カ所に設けられている。ワーク台１２は、回転テーブル１１上約５０ｍｍの位置に外径３.０ｍｍのテフロンチューブで被覆された直径１.０ｍｍの鋼線を折り曲げ加工して作られている。
【００２３】
ワーク台１２に必要な形状要件は、ペリクル枠６を水平に保持できる部分（受け面）と、投射によるショットメディアの外力からペリクル枠６がワーク台１２の外に飛び出ることを防止することが可能な受け部（ストッパー）を有することである。このとき、ペリクル枠６の保持は被投射面がワーク台１２で死角にならないことが必要不可欠であることから、ペリクル枠６の表面を直接固定する方法は不適切である。そこで、本実施の形態でのワーク台１２には、図３に示すように、受け面として１２Ａの部分が、ストッパーとして１２Ｂの部分がそれぞれ形成されている。
【００２４】
ワイヤー状のワーク台１２は、その両端が係止部材１３に挿入され、図示していないビスによって係止部材１３に取り付けられている。係止部材１３はワーク台受け１４に固定され、またワーク台受け１４は図示していないボルトによって回転テーブル１１に取り付けられている。これによって、ワーク台１２は回転テーブル１１上に強固に固定されている。
【００２５】
ストッパー１２Ｂの高さＨはペリクル枠６の高さ（２.５〜６ｍｍ）と同程度であれば特に規定しない。この時、斜め上方からのショットメディアの投射によるペリクル枠６への影（死角）の発生を防止するため、ショットメディアの投射衝撃力により移動したペリクル枠６と投射ノズル寄りに位置するワーク台ストッパー１２Ｂの間隔（Ｄ）は、ストッパー高さをＨ、投射角度をθ（度）とすると、
Ｄ＞Ｈ×（ｔａｎθ）−１
を満足する必要がある。本実施の形態においては、ペリクル枠６の移動により加工時における上記の関係（ＤとＨの関係）が満足されることとなる。
【００２６】
また、ワーク台１２の骨格を形成している鋼線はテフロンチューブで被覆されているが、これはワーク台１２とペリクル枠６の接触摺動に起因するペリクル枠６へのキズの防止を目的とするものである。したがって、ペリクル枠６の滑り性を向上させ、ペリクル枠６の使用材料より軟質の材料であれば、鋼線を被覆する材料はテフロンチューブに限らない。
【００２７】
図４は、回転テーブル１１と、回転テーブル１１上の４カ所に設けられたワーク台１２とを示した斜視図である。なお、図４ではワーク台受けや係止部材は省略されている。そして、図に示すように、回転テーブル１１の斜め上方には、ワーク台１２上のペリクル枠にショットメディアを投射する投射ノズル１５，１６が設置されている。ここでは、投射ノズル１５，１６の設置位置は、ペリクル枠までの投射距離を各々同一にしてある。なお、投射ノズルは３本設置することもできる。３本設置する場合は、３本目の投射ノズルはペリクル枠の垂直上方に配置して、上面側にショットメディアを投射する。なお、図４において、斜線の部分は、ペリクル枠６の移動範囲を示している。
【００２８】
上記構成において、ペリクル枠にショットブラスト加工を行う際には、まず、図５（Ａ）に示すように、４カ所のワーク台１２の全てに均等に且つ非拘束状態でペリクル枠６を載置する。次に、図５（Ｂ）に示すように、回転テーブル１１をａ方向に回転させて、投射ノズル１５，１６よりショットメディアＳを投射する。すると、ペリクル枠２は非拘束状態であるから、ショットメディアＳの投射衝撃力によりワーク台１２上をショットメディアＳの投射方向（投射ノズル１５，１６から離れる方向）に移動し、ワーク台１２のストッパー１２Ｂに当たって止まる。このとき、ペリクル枠２の角部はワーク台１２の２つのストッパー１２Ｂの間に填り込む。
【００２９】
そして、回転テーブル１１が回転して、図５（Ｂ）の状態から９０度進んで図５（Ｃ）のようになる間も、ペリクル枠２はショットメディアＳの投射の圧力により絶えず、ショットメディアＳの投射方向のストッパー１２Ｂに押し当てられている。このときも、図５（Ｃ）のように、ペリクル枠２の次の角部が次のワーク台１２の２つのストッパー１２Ｂの間に填り込む。
【００３０】
また、投射ノズル１５，１６はペリクル枠６の斜め上方に配置されているので、回転テーブル１１の回転に伴ってペリクル枠６の内側面、外側面および上面に同時にショットメディアを投射することができる。すなわち、投射ノズル１５によってペリクル枠６の内側面と上面に、投射ノズル１６によってペリクル枠６の外側面と上面にそれぞれショットメディアを投射することが可能である。これによって、ショットブラストの加工時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
なお、３本目の投射ノズルをペリクル枠６の垂直上方に配置して、この投射ノズルからもペリクル枠に対してショットメディアを投射すると、ペリクル枠６の上面がさらに平滑となり、ショットブラスト加工終了後にペリクル枠を重ねて搬送したときに、重ねた上側のペリクル枠の下面を傷つける虞がない。
【００３２】
本実施の形態によれば、ワーク台１２を細いワイヤーで構成したので、投射されたショットメディアの反射による２次投射を防止できるとともに、ペリクル枠６との接触面積が最も小さくなって、ショットメディアの投射衝撃力でペリクル枠６は容易に移動できる。これにより、投射時のショットメディアの跳ね返り（２次投射）を防止し、ペリクル枠６の各面にムラが無く均一にショットブラスト加工を行うことができる。また、ワーク台１２の回転テーブル１１上への設置高さを約５０ｍｍとすると、ショットメディアの跳ね返りをより効果的に防止することができる。
【００３３】
【実施例】
ＪＩＳ Ａ７０７５合金成分ビレットをＤＣ鋳造法により作製し、均質化処理を施した後、ビレットを所定の長さに切断し、押出加工を行い四角形の中空押出材とした。この後、ＪＩＳ Ｈ０００１に示される調質条件Ｔ６５１を施した。さらに、切断（輪切り）、機械加工して図７に示したような枠型形状をなす外形寸法１４９ｍｍ×１２２ｍｍ×５.８ｍｍのペリクル枠を作製した。次にこれらのペリクル枠にショットブラスト加工を施した。
【００３４】
ここで、ショットブラスト加工を自動的に行うためのシステム構成について説明する。図６に示すように、回転ハンド装置２０が設置され、この回転ハンド装置２０の一側にはペリクル枠供給装置２１が配置され、他側にはペリクル枠移載装置２２、および搬送装置２３，２４が配置されている。また、回転ハンド装置２０の側方には本発明に係るショットブラスト加工装置２５が設置されている。
【００３５】
回転ハンド装置２０には伸縮自在なアーム２０Ａが設けられ、このアーム２０Ａの先端にはペリクル枠６を把持するハンド部２０Ｂが設けられている。ハンド部２０Ｂは把持したペリクル枠の上面と下面とを反転させる機能も備えている。また、回転ハンド装置２０は、ペリクル枠供給装置２１とペリクル枠移載装置２２間で、図の二点鎖線で示すように１８０度回動する。
【００３６】
ショットブラスト加工装置２５は回転ハンド装置２０に近い側に扉２５Ａを有し、内部には上述の回転テーブル１１が設けられている。
【００３７】
上記構成において、ペリクル枠供給装置２１には、ショットブラスト加工が施される複数のペリクル枠６が図の矢印ｂ方向から挿入され、装置内に水平に重ねてセットされる。回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを伸長させ、その先端のハンド部２０Ａによってペリクル枠６を一枚ずつ把持する。ペリクル枠６を把持すると、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａ全体を少し上昇させ、把持したペリクル枠６を他のペリクル枠から分離する。この状態で、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを縮小させた後、水平右回りに９０度回動して停止しアーム２０Ａを伸長させる。このとき、ショットブラスト加工装置２５の扉２５Ａは開いており、ハンド部２０Ｂで把持したペリクル枠６を扉２５Ａを通って回転テーブル１１の真上まで搬送する。そして、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａ全体を少し下降させ、ペリクル枠６を回転テーブル１１上の４つのワーク台１２（図１等参照）上に載置する。ペリクル枠６をワーク台１２上に載置したら、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを縮小させ、さらにショットブラスト加工装置２０が扉２５Ａを閉める。これにより、ショットブラスト加工の準備が完了する。
【００３８】
ショットブラスト加工は、上述したようにショットメディアをペリクル枠６に投射して行う。このとき、好ましくはショットブラスト加工装置２５において、ショットメディアの投射開始（加工開始）前に、回転テーブル１１の回転を開始させておく。回転テーブル１１の回転をショットメディア投射開始に先立ちスタートさせる理由は、ショットメディアの投射開始時におけるペリクル枠６への局部投射（ムラ）を防止するためである。本実施例においては、ショットメディア投射開始３秒前に回転テーブル１１の回転をスタートさせた。ショットメディアの投射は所定時間継続して行って終了し、その後、回転テーブル１１の回転を停止させる。回転テーブル１１の回転停止が投射終了の後になる理由は、回転開始の場合と同様に、投射終了時におけるペリクル枠６への局部投射（ムラ）を防止するためである。本実施例においては、投射終了３秒後に回転テーブル１１の回転を停止させた。以上の操作により、ペリクル枠６の内側面、外側面および一方の上側面（端面）の３面のショットブラスト加工が終了する。
【００３９】
上記のショットブラスト加工が終了したら、ショットブラスト装置２５は扉２５Ａを開き、回転ハンド装置２０はアーム２５Ａを伸張させる。その後、回転ハンド装置２０はハンド部２０Ｂでワーク台１２上のペリクル枠６を把持し、アーム２５Ａ全体を少し上昇させてペリクル枠６をワーク台１２から離すとともに、ハンド部２０Ｂをその中心軸廻りに回転させてペリクル枠６の上面と下面を反転させる。上面と下面を反転させたら、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを下降させて、ペリクル枠６を再びワーク台１２上に載置する。そして、ハンド部２０Ｂを退避させ、ショットブラスト加工装置２５の扉２５Ａを閉じて、上記と同様にショットブラスト加工を行う。
【００４０】
上記の動作により、ペリクル枠６の内側面と外側面および両端面の全ての面に対してショットブラスト加工を自動的に行うことができた。
【００４１】
ここで、使用したショットメディアの選択条件およびショットブラスト投射条件を以下に示す。
（１）ショットメディア条件
材質              ＳＵＳ３０４
形状              粒状
サイズ            ♯３００（ｍｅｓｈ）
（２）ショットブラスト投射条件
投射ノズル本数    ２本
投射圧力          ０.４ＭＰａ
投射距離          ２３０ｍｍ
投射角度          ２５度
投射時間          ２４秒
テーブル回転時間  ３０秒
テーブル回転速度  １８度／秒
【００４２】
次、ショットブラスト加工が完了したペリクル枠６はショットブラスト装置２０から排出される。まず、図６において、加工完了後ショットブラスト装置２５の扉２５Ａを開き、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを伸張させて、ワーク台１２上のペリクル枠６を把持する。回転ハンド装置２０は、ペリクル枠６を把持するとアーム２０Ａを短縮し、さらに水平右回りに９０度回転して停止する。そして、回転ハンド装置２０はアーム２０Ａを伸長させ、ペリクル枠６をペリクル枠移載装置２２へ受け渡す。
【００４３】
ペリクル枠移載装置２２には、搬送装置２３よりペリクル枠の収納ケースが供給されており、回転ハンド装置２０から受け渡されたペリクル枠６は収納ケースに収納される。そして、ペリクル枠６が収納された収納ケースは、ペリクル枠移載装置２２から搬送装置２４に移送され、搬送装置２４よって所定のストック場所へ搬送される。図中、搬送装置２３およびペリクル枠移載装置２２に記した矢印は収納ケースの搬送方向を、搬送装置２４に記した矢印はペリクル枠収納後の収納ケースの搬送方向をそれぞれ示している。
【００４４】
なお、ペリクル枠６のペリクル枠移載装置２２への受け渡しが終了すると、回転ハンド装置２０は、水平左回りに１８０度回動して、ペリクル枠供給装置２１から次のペリクル枠に取り出してショットブラスト加工を行うための準備をする。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軽量な被加工物に対して、把持跡が付かずに均一かつ安定したショットブラスト加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るショットブラスト加工装置の要部平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】ワーク台の斜視図である。
【図４】本発明に係るショットブラスト加工装置の斜視図である。
【図５】本発明に係るショットブラスト加工装置による加工処理を示しており、（Ａ）はペリクル枠をセットした状態の図、（Ｂ）と（Ｃ）は回転テーブルを回転させながら加工している状態の図である。
【図６】ショットブラスト加工を自動的に行うシステム構成図である。
【図７】ペリクル枠の一実施の形態を示し、（Ａ）は透明基板にペリクル枠を張着装備した状態の断面図、（Ｂ）はペリクル枠の断面図、（Ｃ）はペリクル枠の平面図である。
【符号の説明】
６  ペリクル枠
１１  回転テーブル
１２  ワーク台
１２Ａ  受け面
１２Ｂ  ストッパー
１３  係止部材
１４  ワーク台受け
１５，１６  投射ノズル
２０  回転ハンド装置
２０Ａ  アーム
２０Ｂ  ハンド部
２１  ペリクル枠供給装置
２２  ペリクル枠移載装置
２３，２４  搬送装置
２５  ショットブラスト加工装置
２５Ａ  扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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