JP2002096264A - ショットブラスト加工方法およびその装置 - Google Patents
ショットブラスト加工方法およびその装置Info
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Abstract
型形状部材を把持跡を付けることなく内側面、外側面、
上面および下面を均一かつ安定してショットブラスト加
工する。 【解決手段】 略水平面内を回転する回転テーブル11
上に4つのワーク台12を固定する。ワーク台12に
は、ペリクル枠が非拘束状態で載置される受け面12A
と、ペリクル枠の落下防止用のストッパー12Bとが設
けられている。また、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が設けられている。この
ように構成すれば、投射ノズル15,16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12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
ことができる。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
5が張着されるので、強度の高い例えばJIS A70
75,6061,5052等のアルミニウム合金が使用
されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
上に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、被加工物の斜め上方から被加工物に対して
ショットメディアを投射し、ショットメディアの投射衝
撃力で被加工物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、被加工物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。
に非拘束状態で載置されただけであるので、被加工物の
斜め上方からショットメディアを投射すると、被加工物
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、被加
工物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、被加工
物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。
ペリクル枠であって、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。
回転テーブルと、回転テーブル上に設けられ、被加工物
が非拘束状態で載置され且つ被加工物の落下防止用のス
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、ワーク台上の被加工物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被加工物をショットメ
ディアの投射方向へワーク台上を移動させて、被加工物
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。
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。
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)
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
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。
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1
1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。
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。
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。
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。
鋼線はテフロン(登録商標)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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5
0mm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。
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。
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2
0の側方には本発明に係るショットブラスト加工装置2
5が設置されている。
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。
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。
1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20
A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2
0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。
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1
1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。
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。
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。
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
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2
0A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。
3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2
4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。
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。
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。
平面図である。
図である。
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。
構成図である。
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。
Claims (3)
- 【請求項1】 被加工物をワーク台上に非拘束状態で載
置し、前記ワーク台を略水平面内で回転させながら、前
記被加工物の斜め上方から該被加工物に対してショット
メディアを投射し、該ショットメディアの投射衝撃力で
前記被加工物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、前記被加工物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、 前記被加工物は断面が矩形のペリクル枠であって、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設けられ、被加工物が非拘束状態で
載置され且つ該被加工物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
被加工物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
衝撃力で前記被加工物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、前記被加工物に対するシ
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。
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