JP4090005B2 - クリーニング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被クリーニング物、特に樹脂成形用の金型や電子部品用の配線基板等に付着した付着物を除去する、クリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、樹脂成形用の金型を使用して製造される成形品に対しては、ますます厳しい品質、例えば、寸法精度や表面の外観品位が要求されるようになっている。このことから、金型・成形品間における離型性の向上と、金型表面の効果的なクリーニングとが必要になっている。従来、金型表面をクリーニングするには、回転ブラシ又は往復ブラシと吸引機構とを組み合わせたクリーニング装置が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のクリーニング装置によれば、小型で精密な製品を成形する場合には、成形する際に樹脂成形用の金型のキャビティにおける微小な凹部やコーナー部等に付着した樹脂かす等の成形汚れを、充分に除去することができないという問題があった。
また、半導体チップ等の電子部品をリードフレームやプリント基板等（以下、配線基板という。）に樹脂封止する場合には、金型を使用して樹脂封止することが一般的になっている。この場合には、上述の要因に加えて、成形汚れを充分に除去できない別の要因がある。すなわち、完成品であるパッケージの小型化・薄型化の進展に伴い、パッケージの信頼性を確保するために、配線基板に対する密着性が高い高密着性の樹脂が使用されている。ところが、高密着性の樹脂は金型表面に対する密着性も強いので、金型表面に成形汚れが付着しやすくなるとともに、付着した成形汚れがいっそう除去されにくくなる。
更に、配線基板自体に汚れが付着している場合には、封止用の樹脂と配線基板との間の密着性が低下して、水分の侵入等によってパッケージの信頼性が低下するおそれがある。
これらのことから、成形品の品質を維持するためには、長時間をかけて樹脂成形用の金型をクリーニングする必要があり、また、パッケージの信頼性を向上させるためには、配線基板を充分にクリーニングする必要がある。したがって、樹脂成形工程及び樹脂封止工程の短縮をはかる際に、障害になっていた。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、被クリーニング物の表面に付着した付着物を、短時間にかつ充分に除去するクリーニング方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係るクリーニング方法は、透光窓を有する筐体の内部に設けられたランプを使用して紫外線を発生させるとともに透光窓を介して紫外線を被クリーニング物の表面に照射する工程と、表面と透光窓との間の空間に酸素又はオゾンの少なくとも一方と不活性ガスとを含む酸素含有ガスを供給する工程と、紫外線を酸素含有ガスに照射することにより活性酸素原子を生成する工程と、紫外線を表面に照射することにより該表面に付着した付着物を分解する工程と、分解された付着物と活性酸素原子とを反応させて揮発物を生成する工程と、揮発物を揮発させることにより付着物を除去する工程とを備えているとともに、紫外線はエキシマ光であり、表面と透光窓との間の空間における不活性ガスは、該不活性ガスに対してエキシマ光が吸収されないという特性に基づいて、表面に到達するエキシマ光の減衰を抑制するように作用し、酸素含有ガスを供給する工程では、該酸素含有ガスに含まれる酸素又はオゾンと不活性ガスとの混合比率について、エキシマ光を照射している期間において照射の開始時点よりも後の時点における酸素又はオゾンの混合比率の方が大きくなるようにするとともに、後の時点よりも開始時点における不活性ガスの混合比率の方が大きくなるようにして変化させることを特徴とする。
【０００６】
これによれば、第１に、エキシマ光からなる紫外線により、被クリーニング物の表面における付着物、特に有機物の化学結合を切断する。第２に、酸素含有ガスにエキシマ光からなる紫外線を作用させて生成した活性酸素原子を、化学結合が切断された付着物の一部に結合させることにより、付着物を酸化して揮発性物質を生成する。したがって、揮発性物質を揮発させることにより、被クリーニング物の表面における付着物を除去することができる。また、エキシマ光は不活性ガスによっては吸収されないので、表面と透光窓との間の空間における不活性ガスにより、その空間でのエキシマ光の減衰を抑制することができる。また、酸素含有ガスとして、大気を使用することができる。加えて、エキシマ光は、不活性ガスによっては吸収されないので、エキシマ光の照射の開始時点においては、減衰せずに被クリーニング物の表面における付着物を充分に照射する。これにより、付着物の化学結合が切断され、付着物が分解されるプロセスが充分に進行する。そして、開始時点よりも後の時点における酸素又はオゾンの混合比率（濃度）を増加させることにより、エキシマ光が活性酸素原子を大量に生成させる。したがって、表面に付着した付着物を分解する工程と、活性酸素原子を生成する工程とを、好ましい酸素又はオゾンと不活性ガスとの濃度の下で、それぞれ行うことができる。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００１６】
図１において、１は、被クリーニング物であって、樹脂封止装置が有する金型のうちの下型である。２は下型１に設けられ溶融樹脂が注入される空間であるキャビティ、３は下型１に設けられ溶融樹脂の原料となる樹脂タブレット（図示なし）が載置されるポット、４は下型１に設けられ溶融樹脂を押圧するプランジャである。下型１の型面には、溶融樹脂が硬化して形成された付着物、すなわち有機物からなる成形汚れ５が付着している。下型１と、これに対向して設けられた上型（図示なし）とは、併せてモールドユニット６を構成する。
【００１７】
７は、筐体８の内部に設けられ、放電ガスとして、Ｆ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの元素のうち少なくとも１つを含むガス、例えばキセノン（Ｘｅ）ガスが封入されているエキシマランプである。９は、筐体８の下面に設けられた開口に嵌装され、エキシマランプ７が発生させた紫外線、すなわちエキシマ光１０を透過させる材質、例えば石英ガラスからなる透光窓である。エキシマランプ７と筐体８と透光窓９とは、併せて光源１１を構成する。１２は、モールドユニット６の内部であって下型１と光源１１との間の空間に、クリーニング効果を向上させるための酸素含有ガスを吐出する、酸素含有ガス用の吐出管である。この吐出管１２は、それぞれ酸素含有ガス用の供給管１３と電磁弁１４とを経由して、純酸素（Ｏ２）ガスが充填された酸素含有ガス用のボンベ１５に配管されている。ここで、光源１１と吐出管１２とは、例えばガイドレール（図示なし）に取り付けられて、下型１と上型（図示なし）とからなる金型の間において自由に進退することができる。１６は、モールドユニット６の上面に設けられ、排気機構（図示なし）に接続された排気管である。
【００１８】
本実施形態に係るクリーニング装置の動作、すなわちクリーニング方法を説明する。まず、樹脂封止装置が樹脂封止を行っていない状態、すなわち、金型が型開きしている状態において、光源１１と吐出管１２とを、ガイドレール（図示なし）に沿って金型の間に移動させる。そして、光源１１と吐出管１２とを、透光窓９を通過したエキシマ光１０が下型１の型面における所望の領域を一様に照射することができる所定の位置で、停止させる。ここで、エキシマ光１０の強度低下を防止する観点から、透光窓９と型面との間隙は、できるだけ小さいことが好ましい。
【００１９】
次に、エキシマランプ７に、所定の高周波電圧を印加する。このことにより、放電ガスとしてキセノン（Ｘｅ）ガスを使用しているエキシマランプ７は、中心波長（ピーク）を１７２ｎｍとするエキシマ光１０を発生する。そして、透光窓９を介して、エキシマ光１０を下型１の型面に照射する。ここで、中心波長を中心に極めて狭い範囲の波長、すなわち単一ピーク波長を有するエキシマ光１０のエネルギーによって、次のような現象が起きる。
【００２０】
第１に、エキシマ光１０のエネルギーは、照射された型面の付着物、例えば成形汚れ５のような有機物の化学結合を切断する。このことにより、型面と成形汚れ５との間の密着力を低下させるとともに、成形汚れ５の一部を炭素１７及び水素（図示なし）に分解する。
第２に、エキシマ光１０は、下型１と光源１１との間の空間において、酸素含有ガスに含まれる酸素分子１８に吸収される。このときエキシマ光１０は、酸素分子１８を分解して、励起された酸素原子、すなわち活性酸素原子（Ｏ＊）１９と、オゾン（Ｏ３）２０とを生成する。
これらの結果、炭素１７及び水素と活性酸素原子１９とが反応することによって、揮発性物質であるＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する。更に、これらのＣＯ２及びＨ２Ｏが揮発することにより、成形汚れ５を酸化して揮発させることになる。
【００２１】
次に、引き続き、エキシマ光１０を照射して成形汚れ５を酸化して揮発させるとともに、排気管１６を使用して、型面から除去された物質、すなわち揮発したＣＯ２及びＨ２Ｏをモールドユニット６の外部に排出する。また、生成されたオゾン２０は人体に有害なので、排気管１６を使用して、オゾン２０を含む雰囲気をモールドユニット６の外部に排出する。そして、クリーニングに必要な所定の時間だけエキシマ光１０を照射した後に、エキシマランプ７を消灯する。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、単一ピーク波長を有し光子のエネルギーが大きいエキシマ光１０を使用して、ポット３の上部とキャビティ２とを含む下型１の型面を照射する。このことにより、エキシマ光１０による成形汚れ５の化学結合の切断・分解と、エキシマ光１０により生成された活性酸素原子１９が反応することによる成形汚れ５の酸化・揮発とが、並行して進行する。したがって、型面に付着した成形汚れ５を、短時間に、かつ充分に除去することができる。
また、エキシマランプ７を有する光源１１と、酸素含有ガスを吐出する吐出管１２とを移動させて、下型１の型面を照射する。これにより、樹脂封止装置に組み込まれたクリーニング装置により、下型１をクリーニングすることができる。したがって、樹脂封止用の金型をクリーニングする工程の自動化を図ることができる。
また、所定の時間だけエキシマランプ７を点灯するので、消費エネルギーの低減とエキシマランプ７の長寿命化とを図ることができる。
また、非接触動作によって金型をクリーニングするので、金型表面に対して損傷を与えることなくクリーニングすることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００２４】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素高濃度ガスである酸素（Ｏ２）ガスと、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガスとからなる混合ガスを供給するとともに、その混合ガスにおける酸素濃度、言い換えれば酸素と窒素との混合比を、制御して変化させるものである。
【００２５】
図２において、２１は、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素ガスと窒素ガスとからなる混合ガスを吐出する、酸素含有ガス用の吐出管である。この吐出管２１は、酸素含有ガス用の供給管２２に配管されている。供給管２２は、酸素高濃度ガス用の電磁弁２３を介して酸素高濃度ガス用のボンベ２４に配管されているとともに、不活性ガス用の電磁弁２５を介して不活性ガス用のボンベ２６に配管されている。各電磁弁２３，２５は、それぞれコントローラ２７によって制御される。これにより、それぞれのガス流量が制御されて、混合ガスにおける酸素濃度が制御される。
【００２６】
図２に示されたクリーニング装置は、エキシマ光１０を照射しながら、下型１と光源１１との間の空間に酸素含有ガスを吐出する。その際の動作として、次の２つの態様がある。第１の態様は、先に窒素ガスを吐出して、その後に、酸素ガスの混合比率を徐々に増加させて酸素濃度を増加させていく動作である。第２の態様は、先に酸素ガスを吐出して、その後に、窒素ガスの混合比率を徐々に増加させて酸素濃度を減少させていく動作である。
【００２７】
第１の態様によれば、エキシマ光１０は、窒素によっては吸収されないので、減衰せずに成形汚れ５を充分に照射する。これにより、成形汚れ５の化学結合が切断され、成形汚れ５が炭素１７及び水素（図示なし）にまで分解されるプロセスが充分に進行する。その後に、酸素濃度を増加させることにより、エキシマ光１０が活性酸素原子（Ｏ＊）１９を大量に生成させる。したがって、大量に生成された活性酸素原子１９と、分解により成形汚れ５から生成された炭素１７及び水素とが充分に反応するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
【００２８】
第２の態様によれば、酸素濃度が高いガスに対してエキシマ光１０を照射させるので、活性酸素原子（Ｏ＊）１９が大量に生成する。その後に、窒素濃度を増加させることにより、エキシマ光１０は窒素によっては吸収されないことから、エキシマ光１０が減衰せずに成形汚れ５を充分に照射する。したがって、活性酸素原子１９が大量に存在する雰囲気中で、エキシマ光１０が成形汚れ５を充分に照射するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
なお、上述の第１及び第２の態様については、成形汚れ５の付着量や特性等によって、適当に選択して使用すればよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００３０】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素高濃度ガスである酸素（Ｏ２）ガスと、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガスとからなる混合ガスを供給する。更に、供給する際に、酸素ガスと窒素ガスとを、異なる位置において別々に供給するものである。
【００３１】
図３において、２８は、下型１と光源１１との間の空間において、下型１の型面近傍に酸素ガスを吐出する、酸素高濃度ガス用の吐出管である。この吐出管２８は、それぞれ酸素高濃度ガス用の供給管２９と電磁弁２３とを介してボンベ２４に配管されている。３０は、下型１と光源１１との間の空間において、光源１１の近傍、特に透光窓９の近傍に窒素ガスを吐出する、不活性ガス用の吐出管である。この吐出管３０は、それぞれ不活性ガス用の供給管３１と電磁弁２５とを介してボンベ２６に配管されている。各電磁弁２３，２５は、それぞれコントローラ２７によって制御される。これにより、それぞれのガス流量が制御されて、下型１の型面近傍に吐出される酸素ガスと、光源１１の近傍に吐出される窒素ガスとの量が、最適に制御される。
【００３２】
図３に示されたクリーニング装置は、次のように動作する。まず、吐出管２８により下型１の型面近傍に酸素ガスを吐出し、吐出管３０により光源１１の近傍に窒素ガスを吐出する。これにより、下型１と光源１１との間の空間に存在する混合ガスにおいては、下型１の型面近傍で酸素の高濃度領域が、光源１１の近傍で窒素の高濃度領域が、それぞれ発生する。
次に、エキシマランプ７を使用して、エキシマ光１０を照射する。このエキシマ光１０は、光源１１の近傍、すなわち窒素の高濃度領域では吸収されにくいので、ほとんど減衰せずに下型１の型面を照射する。これにより、エキシマ光１０が成形汚れ５を充分に照射して、その一部を炭素１７及び水素（図示なし）に分解する。また、エキシマ光１０が、下型１の型面近傍、すなわち酸素の高濃度領域を充分に照射して、大量の活性酸素原子（Ｏ＊）１９を生成させる。
次に、これまでの実施形態と同様に、炭素１７及び水素と活性酸素原子１９とが反応することにより、揮発性物質であるＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する。更に、これらのＣＯ２及びＨ２Ｏが揮発することにより、成形汚れ５を酸化して揮発させることになる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、下型１の型面近傍に酸素の高濃度領域を発生させ、また、光源１１の近傍に窒素の高濃度領域を発生させる。その状態で、エキシマ光１０を照射する。これにより、ほとんど減衰されないエキシマ光１０が、成形汚れ５を充分に照射するとともに、下型１の型面近傍で大量の活性酸素原子（Ｏ＊）１９を生成させる。したがって、大量に生成された活性酸素原子１９と、分解により成形汚れ５から生成された炭素１７及び水素とが充分に反応するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
【００３４】
なお、本実施形態において、酸素及び窒素の高濃度領域を確実に発生させるには、上述の吐出管２８，３０を図３のように設ける構成以外に、又は、その構成に加えて、次のような構成を採用することもできる。
第１の構成は、酸素ガスを低温にし、窒素ガスを高温にして供給することである。これにより、図３において、それぞれ酸素ガスは下型１の型面近傍に、窒素ガスは光源１１近傍に、いっそう滞留しやすくなる。
第２の構成は、それぞれ吐出管２８，３０に対向して、酸素ガス用及び窒素ガス用の吸引管を設けることである。これにより、下型１の型面近傍に酸素ガスの層流を、光源１１の近傍に窒素ガスの層流を、それぞれ生成することになる。
第３の構成は、図３の吐出管２８，３０に代えて、それぞれエキシマランプ７と平行に、酸素高濃度ガス用のパイプと不活性ガス用のパイプとを設けることである。そして、各パイプに設けられたノズルを使用して、酸素高濃度ガス用のパイプからは下型１の型面に向かって酸素ガスを、不活性ガス用のパイプからは透光窓９に向かって窒素ガスを、それぞれ吐出する。また、各パイプが紫外線の照射を妨げないように、各パイプを適宜移動させてもよい。
第４の構成は、下型１の型面近傍に酸素ガスを貯留する囲いを設けることである。この場合には、窒素ガスを筐体８の内部に封入しておいてもよい。これによっても、エキシマランプ７の近傍に窒素の高濃度領域を、下型１の型面近傍に酸素の高濃度領域を、それぞれ生成することができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図４と図５とを参照して説明する。本実施形態は、下型１と光源１１との間の空間である被照射空間に、様々な形態のエネルギーを印加するものである。そして、下型１の型面近傍において、より大量の活性酸素原子を存在させることにより、クリーニングの効率化を図ることとしている。
図４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間にレーザを照射する状態と、被照射空間に高周波電圧を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【００３６】
図４（Ａ）において、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間に、又は下型１の型面に対してレーザ３３を照射する。これにより、被照射空間において、レーザ３３によるエネルギーが印加されてプラズマに近い状態が発生して、酸素分子が活性酸素原子に分解される。また、上述の各実施形態と同様に、被照射空間にエキシマ光１０を照射するので、これによっても活性酸素原子を生成させる。したがって、活性酸素原子の発生効率が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
【００３７】
図４（Ｂ）において、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間に対して、相対向する電極３４と高周波電源３５とを使用して、高周波電圧を印加する。これにより、被照射空間において、高周波電圧によるエネルギーが印加されてプラズマに近い状態が発生して、酸素分子が活性酸素原子に分解される。また、上述の各実施形態と同様に、被照射空間にエキシマ光１０を照射するので、これによっても活性酸素原子を生成させる。したがって、活性酸素原子の発生効率が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。また、下型１と筐体８とを、又は下型１と筐体８に取り付けられた金属板とを、それぞれ高周波電圧を印加するための電極として使用することもできる。
【００３８】
なお、図４（Ａ），（Ｂ）においては、下型１と光源１１との間の空間に、電界、磁界、又は電磁場を形成してもよい。この場合には、レーザ３３又は高周波電圧によって発生しうる荷電粒子が、電界、磁界、又は電磁場によって拘束される。したがって、電界、磁界、又は電磁場を適当に形成することにより、荷電粒子を下型１の型面近傍に滞留させることができる。そして、滞留した荷電粒子の少なくとも一部から活性酸素原子が生成されるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００３９】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間において下型に向けてダウンフローガスを吐出する状態と、被照射空間に超音波を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【００４０】
図５（Ａ）において、上述の各実施形態と同様に、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間にエキシマ光１０を照射する。この状態で、ダウンフローガス用の吐出管３６を使用して、下型１に向けてダウンフローガス３７を吐出する。すなわち、被照射空間には、下向きの流体エネルギーが印加されたことになる。これにより、被照射空間において、エキシマ光１０を照射することにより生成された活性酸素原子が、ダウンフローガス３７の流体エネルギーによって下型１の型面近傍に移動する。したがって、下型１の型面近傍において活性酸素原子の濃度が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
なお、ダウンフローガス３７は、活性酸素原子を生成する効率を更に高めるために、大気、酸素ガス、オゾンガス等の酸素含有ガスであることが好ましい。
【００４１】
図５（Ｂ）において、上述の各実施形態と同様に、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間にエキシマ光１０を照射する。この状態で、超音波発生器３８を使用して、下型１に向けて超音波３９を吐出する。すなわち、被照射空間には、下向きの超音波エネルギーが印加されたことになる。これにより、被照射空間において、エキシマ光１０を照射することにより生成された活性酸素原子が、超音波３９による下向きの超音波エネルギーによって下型１の型面近傍に移動する。したがって、下型１の型面近傍において活性酸素原子の濃度が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
また、超音波３９自体のエアーナイフ効果によっても、下型１の型面とこれに付着した成形汚れとの間の密着力を低下させる。これによっても、下型１の型面から、成形汚れをいっそう効率的に除去することができる。
【００４２】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るクリーニング装置が、樹脂封止装置の上型と下型とを同時にクリーニングする状態を示す概略正面図である。
図６において、４０は、下型１に対向して設けられた樹脂封止用の金型、すなわち上型である。４１は、上型４０に設けられ溶融樹脂が分岐する空間であるカルである。４２は、上型４０に設けられ溶融樹脂が注入される空間であるキャビティである。４３は、筐体８の上下両面に透光窓９が設けられた光源である。また、吐出管１２が、下型１と光源４３との間の空間、及び上型４０と光源４３との間の空間の双方に酸素含有ガスを吐出するように、設けられている。
【００４３】
本実施形態によれば、上下両方向を同時に照射することができる光源４３と、下型１と光源４３との間の空間、及び上型４０と光源４３との間の空間の双方に酸素含有ガスを吐出する吐出管１２とを使用する。これにより、図１に示された光源４３と吐出管１２とを反転させることなく、下型１と上型４０とを同時にクリーニングすることができる。したがって、下型１と上型４０とを短時間にクリーニングすることができる。
【００４４】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００４５】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間を、モールドユニット６の外部から吸引機構により低圧にして、クリーニングを行う。図７において、ＶＡＣは、モールドユニット６の外部に設けられた、例えば真空ポンプからなる吸引機構である。４４は、吸引機構ＶＡＣに接続され、モールドユニット６内部の空間を減圧する吸引管である。
【００４６】
本実施形態によれば、モールドユニット６内部の空間を減圧することにより、その空間における酸素の濃度が低下するので、生成される活性酸素原子の量は減少する。その反面、酸素の濃度が低下することから、エキシマ光１０が、吸収されにくくなる、すなわち減衰しにくくなるので、下型１の型面に到達する光量は増加する。また、生成された活性酸素原子の平均自由工程が増大する。したがって、これら２つの効果により、活性酸素原子の生成量減少を補って、クリーニングの効果を高めることができる。なお、本実施形態において、モールドユニット６内部の空間をどの程度の気圧にまで減圧するかについては、成形汚れ５の付着量や特性等によって最適な条件を見出して、その条件を適用すればよい。
【００４７】
なお、第１〜第４、及び第６の実施形態において、上型（図示なし）をクリーニングする場合には、光源１１と各吐出管とを反転させればよい。これにより、上型の型面が光源１１により照射され、上型と光源１１との間の空間に各吐出管により酸素含有ガスが吐出されるので、上型の型面をクリーニングすることができる。
【００４８】
また、被クリーニング物として、樹脂封止装置の金型のみならず、樹脂成形用の金型を、エキシマ光によって照射してもよい。
また、金型のみならず、電子部品が装着される前のリードフレームやプリント基板等の配線基板や、電子部品が装着された後の配線基板を、エキシマ光によって照射してもよい。これにより、配線基板上の付着物を除去することができる。したがって、電子部品と配線基板との間の密着性を向上させるとともに、電子部品と配線基板とが有する電極間の電気的接続、例えばワイヤやバンプによる電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、樹脂封止する際に、配線基板と封止樹脂との間の密着性を向上させる。したがって、パッケージにおいて水分の侵入を防止するので、パッケージの信頼性を向上させることができる。
特に、プリント基板等のように傷がつきやすい被クリーニング物に対しては、エキシマ光を使用して非接触でクリーニングするので、被クリーニング物の損傷を防止することができる。
また、エキシマランプ自体による発熱が極めて小さく、透光窓の温度は、連続して点灯している状態でも４０℃程度である。したがって、熱に弱い材質からなる配線基板に対しても、熱による損傷を与えることなくクリーニングすることができる。
【００４９】
また、エキシマランプは、高周波電圧の印加／遮断によって、瞬間的に点灯／消灯させることができる。これを利用して、エキシマランプに対して高周波電圧を間欠的に印加することにより、パルス状にエキシマ光を照射してもよい。この場合には、点灯するたびに、エキシマ光のエネルギーによって被クリーニング物の表面と付着物との間の密着性を低下させるとともに、密着性が低下した物質に活性原子状酸素を作用させることになる。したがって、更に短時間に被クリーニング物をクリーニングすることができる。
【００５０】
また、エキシマランプの本数は、被クリーニング物の大きさに応じて適宜増減することが好ましい。例えば、樹脂封止用の金型をクリーニングする場合には、複数本のエキシマランプを平行に設けて、型面の全面を一様に照射できるようにすればよい。また、配線基板のうち、細長い形状を有するリードフレームをクリーニングする場合には、１本のエキシマランプを使用してもよい。
また、本発明によれば、大面積を一括して照射することによって、被クリーニング物をクリーニングすることができる。この点で、本発明は、レーザを使用してごく狭い領域を照射させ、更にレーザをスキャンさせて被クリーニング物をクリーニングする構成に比較して、顕著な利点を有するといえる。
【００５１】
また、放電ガスとしては、キセノン（Ｘｅ）ガスに限らず別のガスを使用してもよい。例えば、それぞれ、フッ素（Ｆ）ガスを使用した場合には中心波長が１５３ｎｍ、クリプトン（Ｃｒ）ガスを使用した場合には中心波長が１４６ｎｍ、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用した場合には中心波長が１２６ｎｍであるエキシマ光を発生する。また、クリプトン／塩素（Ｋｒ／Ｃｌ）ガスを使用した場合には中心波長が２２２ｎｍであるエキシマ光を発生する。これらのエキシマ光を使用して、被クリーニング物をクリーニングすることもできる。
加えて、例えば低圧水銀ランプが発生させた紫外線、すなわち、エキシマ光以外の紫外線を使用してもよい。この場合においても、紫外線により、成形汚れの化学結合が切断されるとともに、活性酸素原子が生成される。したがって、同様のクリーニング効果を得ることができる。
【００５２】
また、ヒータ、赤外線照射機構、レーザ照射機構等を使用して、被クリーニング物に熱エネルギーを印加してもよい。これにより、被クリーニング物の表面が加熱されるので、表面における付着物の分子結合が熱振動により活性化される。したがって、付着物が除去されやすくなるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５３】
また、被クリーニング物に超音波エネルギー等の振動エネルギーを印加してもよい。これによっても、被クリーニング物の表面における付着物が除去されやすくなるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５４】
また、酸素含有ガスとしては、純酸素（Ｏ２）ガス以外に、所定の濃度の酸素ガスを使用してもよく、酸素原子を含むガスを使用してもよい。例えば、オゾン（Ｏ３）ガス、酸素とオゾンとの混合ガス、更に、酸素と窒素（Ｎ２）とを主成分とする大気を使用することができる。
また、酸素高濃度ガスとして、オゾンガスを使用してもよい。更に、窒素ガスに代えて、窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを使用してもよい。
【００５５】
また、石英ガラスからなる透光窓９は、高温の状態では紫外線の透過率が低下する。これを防止するために、酸素含有ガス等のガスを常温で又は冷却した状態で、少なくともガスの一部が透光窓９に沿って流動するようにしてもよい。これにより、透光窓９が冷却されるので、高温の状態でも紫外線の透過率が維持される。
【００５６】
また、例えば石英ガラスからなる集光用レンズを使用して、エキシマ光を集光することもできる。この場合には、特に成形汚れのひどい部分にエキシマ光を集中的に照射することにより、成形汚れの程度に応じてエキシマ光を照射することになる。したがって、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５７】
また、上述の各実施形態で説明したガスの吐出方法は、一例にすぎない。例えば、エキシマランプとは平行に、かつエキシマ光の照射を妨げないようにしてパイプを設け、そのパイプに設けたノズルから、金型の型面に向けてガスを吐出させてもよい。
【００５８】
また、変形例として、エキシマ光によって被クリーニング物を照射する前後の少なくともいずれかに、その表面を、ブラシ等を使用してクリーニングすることもできる。例えば、光源１１が金型の間に進退する際に、光源１１に併設したブラシ等を使用してもよい。
図８は、本変形例に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置の要部を示す概略正面図である。図８において、４５はガイドレール、４６は光源とガスの吐出管とを有する照射・ガス吐出ユニット、４７はブラシ４８が設けられたブラシユニット、４９は基板５０を吸着してこれをモールドユニット６に対して搬送する搬送ユニットである。５１は、照射・ガス吐出ユニット４６、ブラシユニット４７、及び搬送ユニット４９が連結して設けられたクリーニングユニットである。
本変形例によれば、ブラシ４８による物理的なクリーニングを追加して行うことにより、クリーニングの効果を一層高めることができる。また、照射・ガス吐出ユニット４６とブラシユニット４７と搬送ユニット４９とを連結して、一体的に動作させる。これにより、基板５０の搬送工程、又は完成したパッケージの搬出工程と同時に金型のクリーニングを行うので、クリーニングの効率を一層高めることができる。
【００５９】
また、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、エキシマ光を照射することによって、被クリーニング物の表面における付着物、特に有機物の化学結合を切断する。また、酸素含有ガスにエキシマ光を作用させて生成した活性酸素原子を、化学結合が切断された付着物の一部に結合させることにより、付着物を酸化して揮発性物質を生成する。したがって、揮発性物質を揮発させることにより、被クリーニング物の表面における付着物を除去することができる。
また、活性酸素原子を生成する工程と、表面に付着した付着物を分解する工程とを、好ましい酸素又はオゾンの濃度の下でそれぞれ行うことができるので、被クリーニング物の表面における付着物を効率よく除去することができる。
また、光源の近傍では不活性ガスの濃度が高いことから、エキシマ光が減衰されにくいので、被クリーニング物の表面に到達するエキシマ光の光量を増加させる。加えて、被クリーニング物の近傍では、酸素濃度が高いので、活性酸素原子を大量に生成する。これらにより、被クリーニング物の表面における付着物を、効率よく除去することができる。
したがって、本発明は、被クリーニング物の表面に付着した付着物を短時間にかつ充分に除去するクリーニング方法を提供できるという優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図４】 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間にレーザを照射する状態と、被照射空間に高周波電圧を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【図５】 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間において下型に向けてダウンフローガスを吐出する状態と、被照射空間に超音波を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係るクリーニング装置が、樹脂封止装置の上型と下型とを同時にクリーニングする状態を示す概略正面図である。
【図７】 本発明の第６の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図８】 本発明の変形例に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置の要部を示す概略正面図である。
【符号の説明】
１ 下型（被クリーニング物）
２，４２ キャビティ
３ ポット
４ プランジャ
５ 成形汚れ（付着物）
６ モールドユニット
７ エキシマランプ
８ 筐体
９ 透光窓
１０ エキシマ光
１１，４３ 光源（発光手段）
１２，２１，３６ 吐出管
２８ 吐出管（第１の供給手段）
３０ 吐出管（第２の供給手段）
１３，２２，２９，３１ 供給管
１４，２３，２５ 電磁弁
１５，２４，２６ ボンベ
１６ 排気管（排出手段）
１７ 炭素
１８ 酸素分子
１９ 活性酸素原子
２０ オゾン
２７ コントローラ
３２ 酸素含有ガス
３３ レーザ
３４ 電極
３５ 高周波電源
３７ ダウンフローガス
３８ 超音波発生器
３９ 超音波
４０ 上型（被クリーニング物）
４１ カル
４４ 吸引管
４５ ガイドレール
４６ 照射・ガス吐出ユニット
４７ ブラシユニット
４８ ブラシ
４９ 搬送ユニット
５０ 基板
５１ クリーニングユニット
ＶＡＣ 吸引機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、被クリーニング物、特に樹脂成形用の金型や電子部品用の配線基板等に付着した付着物を除去する、クリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、樹脂成形用の金型を使用して製造される成形品に対しては、ますます厳しい品質、例えば、寸法精度や表面の外観品位が要求されるようになっている。このことから、金型・成形品間における離型性の向上と、金型表面の効果的なクリーニングとが必要になっている。従来、金型表面をクリーニングするには、回転ブラシ又は往復ブラシと吸引機構とを組み合わせたクリーニング装置が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のクリーニング装置によれば、小型で精密な製品を成形する場合には、成形する際に樹脂成形用の金型のキャビティにおける微小な凹部やコーナー部等に付着した樹脂かす等の成形汚れを、充分に除去することができないという問題があった。
また、半導体チップ等の電子部品をリードフレームやプリント基板等（以下、配線基板という。）に樹脂封止する場合には、金型を使用して樹脂封止することが一般的になっている。この場合には、上述の要因に加えて、成形汚れを充分に除去できない別の要因がある。すなわち、完成品であるパッケージの小型化・薄型化の進展に伴い、パッケージの信頼性を確保するために、配線基板に対する密着性が高い高密着性の樹脂が使用されている。ところが、高密着性の樹脂は金型表面に対する密着性も強いので、金型表面に成形汚れが付着しやすくなるとともに、付着した成形汚れがいっそう除去されにくくなる。
更に、配線基板自体に汚れが付着している場合には、封止用の樹脂と配線基板との間の密着性が低下して、水分の侵入等によってパッケージの信頼性が低下するおそれがある。
これらのことから、成形品の品質を維持するためには、長時間をかけて樹脂成形用の金型をクリーニングする必要があり、また、パッケージの信頼性を向上させるためには、配線基板を充分にクリーニングする必要がある。したがって、樹脂成形工程及び樹脂封止工程の短縮をはかる際に、障害になっていた。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、被クリーニング物の表面に付着した付着物を、短時間にかつ充分に除去するクリーニング方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係るクリーニング方法は、透光窓を有する筐体の内部に設けられたランプを使用して紫外線を発生させるとともに透光窓を介して紫外線を被クリーニング物の表面に照射する工程と、表面と透光窓との間の空間に酸素又はオゾンの少なくとも一方と不活性ガスとを含む酸素含有ガスを供給する工程と、紫外線を酸素含有ガスに照射することにより活性酸素原子を生成する工程と、紫外線を表面に照射することにより該表面に付着した付着物を分解する工程と、分解された付着物と活性酸素原子とを反応させて揮発物を生成する工程と、揮発物を揮発させることにより付着物を除去する工程とを備えているとともに、紫外線はエキシマ光であり、表面と透光窓との間の空間における不活性ガスは、該不活性ガスに対してエキシマ光が吸収されないという特性に基づいて、表面に到達するエキシマ光の減衰を抑制するように作用し、酸素含有ガスを供給する工程では、該酸素含有ガスに含まれる酸素又はオゾンと不活性ガスとの混合比率について、エキシマ光を照射している期間において照射の開始時点よりも後の時点における酸素又はオゾンの混合比率の方が大きくなるようにするとともに、後の時点よりも開始時点における不活性ガスの混合比率の方が大きくなるようにして変化させることを特徴とする。
【０００６】
これによれば、第１に、エキシマ光からなる紫外線により、被クリーニング物の表面における付着物、特に有機物の化学結合を切断する。第２に、酸素含有ガスにエキシマ光からなる紫外線を作用させて生成した活性酸素原子を、化学結合が切断された付着物の一部に結合させることにより、付着物を酸化して揮発性物質を生成する。したがって、揮発性物質を揮発させることにより、被クリーニング物の表面における付着物を除去することができる。また、エキシマ光は不活性ガスによっては吸収されないので、表面と透光窓との間の空間における不活性ガスにより、その空間でのエキシマ光の減衰を抑制することができる。また、酸素含有ガスとして、大気を使用することができる。加えて、エキシマ光は、不活性ガスによっては吸収されないので、エキシマ光の照射の開始時点においては、減衰せずに被クリーニング物の表面における付着物を充分に照射する。これにより、付着物の化学結合が切断され、付着物が分解されるプロセスが充分に進行する。そして、開始時点よりも後の時点における酸素又はオゾンの混合比率（濃度）を増加させることにより、エキシマ光が活性酸素原子を大量に生成させる。したがって、表面に付着した付着物を分解する工程と、活性酸素原子を生成する工程とを、好ましい酸素又はオゾンと不活性ガスとの濃度の下で、それぞれ行うことができる。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００１６】
図１において、１は、被クリーニング物であって、樹脂封止装置が有する金型のうちの下型である。２は下型１に設けられ溶融樹脂が注入される空間であるキャビティ、３は下型１に設けられ溶融樹脂の原料となる樹脂タブレット（図示なし）が載置されるポット、４は下型１に設けられ溶融樹脂を押圧するプランジャである。下型１の型面には、溶融樹脂が硬化して形成された付着物、すなわち有機物からなる成形汚れ５が付着している。下型１と、これに対向して設けられた上型（図示なし）とは、併せてモールドユニット６を構成する。
【００１７】
７は、筐体８の内部に設けられ、放電ガスとして、Ｆ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの元素のうち少なくとも１つを含むガス、例えばキセノン（Ｘｅ）ガスが封入されているエキシマランプである。９は、筐体８の下面に設けられた開口に嵌装され、エキシマランプ７が発生させた紫外線、すなわちエキシマ光１０を透過させる材質、例えば石英ガラスからなる透光窓である。エキシマランプ７と筐体８と透光窓９とは、併せて光源１１を構成する。１２は、モールドユニット６の内部であって下型１と光源１１との間の空間に、クリーニング効果を向上させるための酸素含有ガスを吐出する、酸素含有ガス用の吐出管である。この吐出管１２は、それぞれ酸素含有ガス用の供給管１３と電磁弁１４とを経由して、純酸素（Ｏ２）ガスが充填された酸素含有ガス用のボンベ１５に配管されている。ここで、光源１１と吐出管１２とは、例えばガイドレール（図示なし）に取り付けられて、下型１と上型（図示なし）とからなる金型の間において自由に進退することができる。１６は、モールドユニット６の上面に設けられ、排気機構（図示なし）に接続された排気管である。
【００１８】
本実施形態に係るクリーニング装置の動作、すなわちクリーニング方法を説明する。まず、樹脂封止装置が樹脂封止を行っていない状態、すなわち、金型が型開きしている状態において、光源１１と吐出管１２とを、ガイドレール（図示なし）に沿って金型の間に移動させる。そして、光源１１と吐出管１２とを、透光窓９を通過したエキシマ光１０が下型１の型面における所望の領域を一様に照射することができる所定の位置で、停止させる。ここで、エキシマ光１０の強度低下を防止する観点から、透光窓９と型面との間隙は、できるだけ小さいことが好ましい。
【００１９】
次に、エキシマランプ７に、所定の高周波電圧を印加する。このことにより、放電ガスとしてキセノン（Ｘｅ）ガスを使用しているエキシマランプ７は、中心波長（ピーク）を１７２ｎｍとするエキシマ光１０を発生する。そして、透光窓９を介して、エキシマ光１０を下型１の型面に照射する。ここで、中心波長を中心に極めて狭い範囲の波長、すなわち単一ピーク波長を有するエキシマ光１０のエネルギーによって、次のような現象が起きる。
【００２０】
第１に、エキシマ光１０のエネルギーは、照射された型面の付着物、例えば成形汚れ５のような有機物の化学結合を切断する。このことにより、型面と成形汚れ５との間の密着力を低下させるとともに、成形汚れ５の一部を炭素１７及び水素（図示なし）に分解する。
第２に、エキシマ光１０は、下型１と光源１１との間の空間において、酸素含有ガスに含まれる酸素分子１８に吸収される。このときエキシマ光１０は、酸素分子１８を分解して、励起された酸素原子、すなわち活性酸素原子（Ｏ＊）１９と、オゾン（Ｏ３）２０とを生成する。
これらの結果、炭素１７及び水素と活性酸素原子１９とが反応することによって、揮発性物質であるＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する。更に、これらのＣＯ２及びＨ２Ｏが揮発することにより、成形汚れ５を酸化して揮発させることになる。
【００２１】
次に、引き続き、エキシマ光１０を照射して成形汚れ５を酸化して揮発させるとともに、排気管１６を使用して、型面から除去された物質、すなわち揮発したＣＯ２及びＨ２Ｏをモールドユニット６の外部に排出する。また、生成されたオゾン２０は人体に有害なので、排気管１６を使用して、オゾン２０を含む雰囲気をモールドユニット６の外部に排出する。そして、クリーニングに必要な所定の時間だけエキシマ光１０を照射した後に、エキシマランプ７を消灯する。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、単一ピーク波長を有し光子のエネルギーが大きいエキシマ光１０を使用して、ポット３の上部とキャビティ２とを含む下型１の型面を照射する。このことにより、エキシマ光１０による成形汚れ５の化学結合の切断・分解と、エキシマ光１０により生成された活性酸素原子１９が反応することによる成形汚れ５の酸化・揮発とが、並行して進行する。したがって、型面に付着した成形汚れ５を、短時間に、かつ充分に除去することができる。
また、エキシマランプ７を有する光源１１と、酸素含有ガスを吐出する吐出管１２とを移動させて、下型１の型面を照射する。これにより、樹脂封止装置に組み込まれたクリーニング装置により、下型１をクリーニングすることができる。したがって、樹脂封止用の金型をクリーニングする工程の自動化を図ることができる。
また、所定の時間だけエキシマランプ７を点灯するので、消費エネルギーの低減とエキシマランプ７の長寿命化とを図ることができる。
また、非接触動作によって金型をクリーニングするので、金型表面に対して損傷を与えることなくクリーニングすることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００２４】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素高濃度ガスである酸素（Ｏ２）ガスと、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガスとからなる混合ガスを供給するとともに、その混合ガスにおける酸素濃度、言い換えれば酸素と窒素との混合比を、制御して変化させるものである。
【００２５】
図２において、２１は、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素ガスと窒素ガスとからなる混合ガスを吐出する、酸素含有ガス用の吐出管である。この吐出管２１は、酸素含有ガス用の供給管２２に配管されている。供給管２２は、酸素高濃度ガス用の電磁弁２３を介して酸素高濃度ガス用のボンベ２４に配管されているとともに、不活性ガス用の電磁弁２５を介して不活性ガス用のボンベ２６に配管されている。各電磁弁２３，２５は、それぞれコントローラ２７によって制御される。これにより、それぞれのガス流量が制御されて、混合ガスにおける酸素濃度が制御される。
【００２６】
図２に示されたクリーニング装置は、エキシマ光１０を照射しながら、下型１と光源１１との間の空間に酸素含有ガスを吐出する。その際の動作として、次の２つの態様がある。第１の態様は、先に窒素ガスを吐出して、その後に、酸素ガスの混合比率を徐々に増加させて酸素濃度を増加させていく動作である。第２の態様は、先に酸素ガスを吐出して、その後に、窒素ガスの混合比率を徐々に増加させて酸素濃度を減少させていく動作である。
【００２７】
第１の態様によれば、エキシマ光１０は、窒素によっては吸収されないので、減衰せずに成形汚れ５を充分に照射する。これにより、成形汚れ５の化学結合が切断され、成形汚れ５が炭素１７及び水素（図示なし）にまで分解されるプロセスが充分に進行する。その後に、酸素濃度を増加させることにより、エキシマ光１０が活性酸素原子（Ｏ＊）１９を大量に生成させる。したがって、大量に生成された活性酸素原子１９と、分解により成形汚れ５から生成された炭素１７及び水素とが充分に反応するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
【００２８】
第２の態様によれば、酸素濃度が高いガスに対してエキシマ光１０を照射させるので、活性酸素原子（Ｏ＊）１９が大量に生成する。その後に、窒素濃度を増加させることにより、エキシマ光１０は窒素によっては吸収されないことから、エキシマ光１０が減衰せずに成形汚れ５を充分に照射する。したがって、活性酸素原子１９が大量に存在する雰囲気中で、エキシマ光１０が成形汚れ５を充分に照射するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
なお、上述の第１及び第２の態様については、成形汚れ５の付着量や特性等によって、適当に選択して使用すればよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００３０】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間に、酸素含有ガスとして、酸素高濃度ガスである酸素（Ｏ２）ガスと、不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガスとからなる混合ガスを供給する。更に、供給する際に、酸素ガスと窒素ガスとを、異なる位置において別々に供給するものである。
【００３１】
図３において、２８は、下型１と光源１１との間の空間において、下型１の型面近傍に酸素ガスを吐出する、酸素高濃度ガス用の吐出管である。この吐出管２８は、それぞれ酸素高濃度ガス用の供給管２９と電磁弁２３とを介してボンベ２４に配管されている。３０は、下型１と光源１１との間の空間において、光源１１の近傍、特に透光窓９の近傍に窒素ガスを吐出する、不活性ガス用の吐出管である。この吐出管３０は、それぞれ不活性ガス用の供給管３１と電磁弁２５とを介してボンベ２６に配管されている。各電磁弁２３，２５は、それぞれコントローラ２７によって制御される。これにより、それぞれのガス流量が制御されて、下型１の型面近傍に吐出される酸素ガスと、光源１１の近傍に吐出される窒素ガスとの量が、最適に制御される。
【００３２】
図３に示されたクリーニング装置は、次のように動作する。まず、吐出管２８により下型１の型面近傍に酸素ガスを吐出し、吐出管３０により光源１１の近傍に窒素ガスを吐出する。これにより、下型１と光源１１との間の空間に存在する混合ガスにおいては、下型１の型面近傍で酸素の高濃度領域が、光源１１の近傍で窒素の高濃度領域が、それぞれ発生する。
次に、エキシマランプ７を使用して、エキシマ光１０を照射する。このエキシマ光１０は、光源１１の近傍、すなわち窒素の高濃度領域では吸収されにくいので、ほとんど減衰せずに下型１の型面を照射する。これにより、エキシマ光１０が成形汚れ５を充分に照射して、その一部を炭素１７及び水素（図示なし）に分解する。また、エキシマ光１０が、下型１の型面近傍、すなわち酸素の高濃度領域を充分に照射して、大量の活性酸素原子（Ｏ＊）１９を生成させる。
次に、これまでの実施形態と同様に、炭素１７及び水素と活性酸素原子１９とが反応することにより、揮発性物質であるＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する。更に、これらのＣＯ２及びＨ２Ｏが揮発することにより、成形汚れ５を酸化して揮発させることになる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、下型１の型面近傍に酸素の高濃度領域を発生させ、また、光源１１の近傍に窒素の高濃度領域を発生させる。その状態で、エキシマ光１０を照射する。これにより、ほとんど減衰されないエキシマ光１０が、成形汚れ５を充分に照射するとともに、下型１の型面近傍で大量の活性酸素原子（Ｏ＊）１９を生成させる。したがって、大量に生成された活性酸素原子１９と、分解により成形汚れ５から生成された炭素１７及び水素とが充分に反応するので、成形汚れ５を効率よく除去することができる。
【００３４】
なお、本実施形態において、酸素及び窒素の高濃度領域を確実に発生させるには、上述の吐出管２８，３０を図３のように設ける構成以外に、又は、その構成に加えて、次のような構成を採用することもできる。
第１の構成は、酸素ガスを低温にし、窒素ガスを高温にして供給することである。これにより、図３において、それぞれ酸素ガスは下型１の型面近傍に、窒素ガスは光源１１近傍に、いっそう滞留しやすくなる。
第２の構成は、それぞれ吐出管２８，３０に対向して、酸素ガス用及び窒素ガス用の吸引管を設けることである。これにより、下型１の型面近傍に酸素ガスの層流を、光源１１の近傍に窒素ガスの層流を、それぞれ生成することになる。
第３の構成は、図３の吐出管２８，３０に代えて、それぞれエキシマランプ７と平行に、酸素高濃度ガス用のパイプと不活性ガス用のパイプとを設けることである。そして、各パイプに設けられたノズルを使用して、酸素高濃度ガス用のパイプからは下型１の型面に向かって酸素ガスを、不活性ガス用のパイプからは透光窓９に向かって窒素ガスを、それぞれ吐出する。また、各パイプが紫外線の照射を妨げないように、各パイプを適宜移動させてもよい。
第４の構成は、下型１の型面近傍に酸素ガスを貯留する囲いを設けることである。この場合には、窒素ガスを筐体８の内部に封入しておいてもよい。これによっても、エキシマランプ７の近傍に窒素の高濃度領域を、下型１の型面近傍に酸素の高濃度領域を、それぞれ生成することができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図４と図５とを参照して説明する。本実施形態は、下型１と光源１１との間の空間である被照射空間に、様々な形態のエネルギーを印加するものである。そして、下型１の型面近傍において、より大量の活性酸素原子を存在させることにより、クリーニングの効率化を図ることとしている。
図４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間にレーザを照射する状態と、被照射空間に高周波電圧を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【００３６】
図４（Ａ）において、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間に、又は下型１の型面に対してレーザ３３を照射する。これにより、被照射空間において、レーザ３３によるエネルギーが印加されてプラズマに近い状態が発生して、酸素分子が活性酸素原子に分解される。また、上述の各実施形態と同様に、被照射空間にエキシマ光１０を照射するので、これによっても活性酸素原子を生成させる。したがって、活性酸素原子の発生効率が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
【００３７】
図４（Ｂ）において、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間に対して、相対向する電極３４と高周波電源３５とを使用して、高周波電圧を印加する。これにより、被照射空間において、高周波電圧によるエネルギーが印加されてプラズマに近い状態が発生して、酸素分子が活性酸素原子に分解される。また、上述の各実施形態と同様に、被照射空間にエキシマ光１０を照射するので、これによっても活性酸素原子を生成させる。したがって、活性酸素原子の発生効率が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。また、下型１と筐体８とを、又は下型１と筐体８に取り付けられた金属板とを、それぞれ高周波電圧を印加するための電極として使用することもできる。
【００３８】
なお、図４（Ａ），（Ｂ）においては、下型１と光源１１との間の空間に、電界、磁界、又は電磁場を形成してもよい。この場合には、レーザ３３又は高周波電圧によって発生しうる荷電粒子が、電界、磁界、又は電磁場によって拘束される。したがって、電界、磁界、又は電磁場を適当に形成することにより、荷電粒子を下型１の型面近傍に滞留させることができる。そして、滞留した荷電粒子の少なくとも一部から活性酸素原子が生成されるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００３９】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間において下型に向けてダウンフローガスを吐出する状態と、被照射空間に超音波を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【００４０】
図５（Ａ）において、上述の各実施形態と同様に、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間にエキシマ光１０を照射する。この状態で、ダウンフローガス用の吐出管３６を使用して、下型１に向けてダウンフローガス３７を吐出する。すなわち、被照射空間には、下向きの流体エネルギーが印加されたことになる。これにより、被照射空間において、エキシマ光１０を照射することにより生成された活性酸素原子が、ダウンフローガス３７の流体エネルギーによって下型１の型面近傍に移動する。したがって、下型１の型面近傍において活性酸素原子の濃度が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
なお、ダウンフローガス３７は、活性酸素原子を生成する効率を更に高めるために、大気、酸素ガス、オゾンガス等の酸素含有ガスであることが好ましい。
【００４１】
図５（Ｂ）において、上述の各実施形態と同様に、吐出管１２が被照射空間に酸素含有ガス３２を吐出している状態で、被照射空間にエキシマ光１０を照射する。この状態で、超音波発生器３８を使用して、下型１に向けて超音波３９を吐出する。すなわち、被照射空間には、下向きの超音波エネルギーが印加されたことになる。これにより、被照射空間において、エキシマ光１０を照射することにより生成された活性酸素原子が、超音波３９による下向きの超音波エネルギーによって下型１の型面近傍に移動する。したがって、下型１の型面近傍において活性酸素原子の濃度が高くなるので、下型１の型面に付着した成形汚れを、いっそう効率的に除去することができる。
また、超音波３９自体のエアーナイフ効果によっても、下型１の型面とこれに付着した成形汚れとの間の密着力を低下させる。これによっても、下型１の型面から、成形汚れをいっそう効率的に除去することができる。
【００４２】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るクリーニング装置が、樹脂封止装置の上型と下型とを同時にクリーニングする状態を示す概略正面図である。
図６において、４０は、下型１に対向して設けられた樹脂封止用の金型、すなわち上型である。４１は、上型４０に設けられ溶融樹脂が分岐する空間であるカルである。４２は、上型４０に設けられ溶融樹脂が注入される空間であるキャビティである。４３は、筐体８の上下両面に透光窓９が設けられた光源である。また、吐出管１２が、下型１と光源４３との間の空間、及び上型４０と光源４３との間の空間の双方に酸素含有ガスを吐出するように、設けられている。
【００４３】
本実施形態によれば、上下両方向を同時に照射することができる光源４３と、下型１と光源４３との間の空間、及び上型４０と光源４３との間の空間の双方に酸素含有ガスを吐出する吐出管１２とを使用する。これにより、図１に示された光源４３と吐出管１２とを反転させることなく、下型１と上型４０とを同時にクリーニングすることができる。したがって、下型１と上型４０とを短時間にクリーニングすることができる。
【００４４】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態を、樹脂封止装置に使用される金型をクリーニングする場合を例に、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【００４５】
本実施形態では、下型１と光源１１との間の空間を、モールドユニット６の外部から吸引機構により低圧にして、クリーニングを行う。図７において、ＶＡＣは、モールドユニット６の外部に設けられた、例えば真空ポンプからなる吸引機構である。４４は、吸引機構ＶＡＣに接続され、モールドユニット６内部の空間を減圧する吸引管である。
【００４６】
本実施形態によれば、モールドユニット６内部の空間を減圧することにより、その空間における酸素の濃度が低下するので、生成される活性酸素原子の量は減少する。その反面、酸素の濃度が低下することから、エキシマ光１０が、吸収されにくくなる、すなわち減衰しにくくなるので、下型１の型面に到達する光量は増加する。また、生成された活性酸素原子の平均自由工程が増大する。したがって、これら２つの効果により、活性酸素原子の生成量減少を補って、クリーニングの効果を高めることができる。なお、本実施形態において、モールドユニット６内部の空間をどの程度の気圧にまで減圧するかについては、成形汚れ５の付着量や特性等によって最適な条件を見出して、その条件を適用すればよい。
【００４７】
なお、第１〜第４、及び第６の実施形態において、上型（図示なし）をクリーニングする場合には、光源１１と各吐出管とを反転させればよい。これにより、上型の型面が光源１１により照射され、上型と光源１１との間の空間に各吐出管により酸素含有ガスが吐出されるので、上型の型面をクリーニングすることができる。
【００４８】
また、被クリーニング物として、樹脂封止装置の金型のみならず、樹脂成形用の金型を、エキシマ光によって照射してもよい。
また、金型のみならず、電子部品が装着される前のリードフレームやプリント基板等の配線基板や、電子部品が装着された後の配線基板を、エキシマ光によって照射してもよい。これにより、配線基板上の付着物を除去することができる。したがって、電子部品と配線基板との間の密着性を向上させるとともに、電子部品と配線基板とが有する電極間の電気的接続、例えばワイヤやバンプによる電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、樹脂封止する際に、配線基板と封止樹脂との間の密着性を向上させる。したがって、パッケージにおいて水分の侵入を防止するので、パッケージの信頼性を向上させることができる。
特に、プリント基板等のように傷がつきやすい被クリーニング物に対しては、エキシマ光を使用して非接触でクリーニングするので、被クリーニング物の損傷を防止することができる。
また、エキシマランプ自体による発熱が極めて小さく、透光窓の温度は、連続して点灯している状態でも４０℃程度である。したがって、熱に弱い材質からなる配線基板に対しても、熱による損傷を与えることなくクリーニングすることができる。
【００４９】
また、エキシマランプは、高周波電圧の印加／遮断によって、瞬間的に点灯／消灯させることができる。これを利用して、エキシマランプに対して高周波電圧を間欠的に印加することにより、パルス状にエキシマ光を照射してもよい。この場合には、点灯するたびに、エキシマ光のエネルギーによって被クリーニング物の表面と付着物との間の密着性を低下させるとともに、密着性が低下した物質に活性原子状酸素を作用させることになる。したがって、更に短時間に被クリーニング物をクリーニングすることができる。
【００５０】
また、エキシマランプの本数は、被クリーニング物の大きさに応じて適宜増減することが好ましい。例えば、樹脂封止用の金型をクリーニングする場合には、複数本のエキシマランプを平行に設けて、型面の全面を一様に照射できるようにすればよい。また、配線基板のうち、細長い形状を有するリードフレームをクリーニングする場合には、１本のエキシマランプを使用してもよい。
また、本発明によれば、大面積を一括して照射することによって、被クリーニング物をクリーニングすることができる。この点で、本発明は、レーザを使用してごく狭い領域を照射させ、更にレーザをスキャンさせて被クリーニング物をクリーニングする構成に比較して、顕著な利点を有するといえる。
【００５１】
また、放電ガスとしては、キセノン（Ｘｅ）ガスに限らず別のガスを使用してもよい。例えば、それぞれ、フッ素（Ｆ）ガスを使用した場合には中心波長が１５３ｎｍ、クリプトン（Ｃｒ）ガスを使用した場合には中心波長が１４６ｎｍ、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用した場合には中心波長が１２６ｎｍであるエキシマ光を発生する。また、クリプトン／塩素（Ｋｒ／Ｃｌ）ガスを使用した場合には中心波長が２２２ｎｍであるエキシマ光を発生する。これらのエキシマ光を使用して、被クリーニング物をクリーニングすることもできる。
加えて、例えば低圧水銀ランプが発生させた紫外線、すなわち、エキシマ光以外の紫外線を使用してもよい。この場合においても、紫外線により、成形汚れの化学結合が切断されるとともに、活性酸素原子が生成される。したがって、同様のクリーニング効果を得ることができる。
【００５２】
また、ヒータ、赤外線照射機構、レーザ照射機構等を使用して、被クリーニング物に熱エネルギーを印加してもよい。これにより、被クリーニング物の表面が加熱されるので、表面における付着物の分子結合が熱振動により活性化される。したがって、付着物が除去されやすくなるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５３】
また、被クリーニング物に超音波エネルギー等の振動エネルギーを印加してもよい。これによっても、被クリーニング物の表面における付着物が除去されやすくなるので、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５４】
また、酸素含有ガスとしては、純酸素（Ｏ２）ガス以外に、所定の濃度の酸素ガスを使用してもよく、酸素原子を含むガスを使用してもよい。例えば、オゾン（Ｏ３）ガス、酸素とオゾンとの混合ガス、更に、酸素と窒素（Ｎ２）とを主成分とする大気を使用することができる。
また、酸素高濃度ガスとして、オゾンガスを使用してもよい。更に、窒素ガスに代えて、窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを使用してもよい。
【００５５】
また、石英ガラスからなる透光窓９は、高温の状態では紫外線の透過率が低下する。これを防止するために、酸素含有ガス等のガスを常温で又は冷却した状態で、少なくともガスの一部が透光窓９に沿って流動するようにしてもよい。これにより、透光窓９が冷却されるので、高温の状態でも紫外線の透過率が維持される。
【００５６】
また、例えば石英ガラスからなる集光用レンズを使用して、エキシマ光を集光することもできる。この場合には、特に成形汚れのひどい部分にエキシマ光を集中的に照射することにより、成形汚れの程度に応じてエキシマ光を照射することになる。したがって、クリーニングの効率化を図ることができる。
【００５７】
また、上述の各実施形態で説明したガスの吐出方法は、一例にすぎない。例えば、エキシマランプとは平行に、かつエキシマ光の照射を妨げないようにしてパイプを設け、そのパイプに設けたノズルから、金型の型面に向けてガスを吐出させてもよい。
【００５８】
また、変形例として、エキシマ光によって被クリーニング物を照射する前後の少なくともいずれかに、その表面を、ブラシ等を使用してクリーニングすることもできる。例えば、光源１１が金型の間に進退する際に、光源１１に併設したブラシ等を使用してもよい。
図８は、本変形例に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置の要部を示す概略正面図である。図８において、４５はガイドレール、４６は光源とガスの吐出管とを有する照射・ガス吐出ユニット、４７はブラシ４８が設けられたブラシユニット、４９は基板５０を吸着してこれをモールドユニット６に対して搬送する搬送ユニットである。５１は、照射・ガス吐出ユニット４６、ブラシユニット４７、及び搬送ユニット４９が連結して設けられたクリーニングユニットである。
本変形例によれば、ブラシ４８による物理的なクリーニングを追加して行うことにより、クリーニングの効果を一層高めることができる。また、照射・ガス吐出ユニット４６とブラシユニット４７と搬送ユニット４９とを連結して、一体的に動作させる。これにより、基板５０の搬送工程、又は完成したパッケージの搬出工程と同時に金型のクリーニングを行うので、クリーニングの効率を一層高めることができる。
【００５９】
また、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、エキシマ光を照射することによって、被クリーニング物の表面における付着物、特に有機物の化学結合を切断する。また、酸素含有ガスにエキシマ光を作用させて生成した活性酸素原子を、化学結合が切断された付着物の一部に結合させることにより、付着物を酸化して揮発性物質を生成する。したがって、揮発性物質を揮発させることにより、被クリーニング物の表面における付着物を除去することができる。
また、活性酸素原子を生成する工程と、表面に付着した付着物を分解する工程とを、好ましい酸素又はオゾンの濃度の下でそれぞれ行うことができるので、被クリーニング物の表面における付着物を効率よく除去することができる。
また、光源の近傍では不活性ガスの濃度が高いことから、エキシマ光が減衰されにくいので、被クリーニング物の表面に到達するエキシマ光の光量を増加させる。加えて、被クリーニング物の近傍では、酸素濃度が高いので、活性酸素原子を大量に生成する。これらにより、被クリーニング物の表面における付着物を、効率よく除去することができる。
したがって、本発明は、被クリーニング物の表面に付着した付着物を短時間にかつ充分に除去するクリーニング方法を提供できるという優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図４】 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間にレーザを照射する状態と、被照射空間に高周波電圧を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【図５】 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る各クリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置において、被照射空間において下型に向けてダウンフローガスを吐出する状態と、被照射空間に超音波を印加した状態とを、それぞれ示す概略正面図である。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係るクリーニング装置が、樹脂封止装置の上型と下型とを同時にクリーニングする状態を示す概略正面図である。
【図７】 本発明の第６の実施形態に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置を示す概略正面図である。
【図８】 本発明の変形例に係るクリーニング装置を取り付けた樹脂封止装置の要部を示す概略正面図である。
【符号の説明】
１ 下型（被クリーニング物）
２，４２ キャビティ
３ ポット
４ プランジャ
５ 成形汚れ（付着物）
６ モールドユニット
７ エキシマランプ
８ 筐体
９ 透光窓
１０ エキシマ光
１１，４３ 光源（発光手段）
１２，２１，３６ 吐出管
２８ 吐出管（第１の供給手段）
３０ 吐出管（第２の供給手段）
１３，２２，２９，３１ 供給管
１４，２３，２５ 電磁弁
１５，２４，２６ ボンベ
１６ 排気管（排出手段）
１７ 炭素
１８ 酸素分子
１９ 活性酸素原子
２０ オゾン
２７ コントローラ
３２ 酸素含有ガス
３３ レーザ
３４ 電極
３５ 高周波電源
３７ ダウンフローガス
３８ 超音波発生器
３９ 超音波
４０ 上型（被クリーニング物）
４１ カル
４４ 吸引管
４５ ガイドレール
４６ 照射・ガス吐出ユニット
４７ ブラシユニット
４８ ブラシ
４９ 搬送ユニット
５０ 基板
５１ クリーニングユニット
ＶＡＣ 吸引機構
Claims (1)
- 透光窓を有する筐体の内部に設けられたランプを使用して紫外線を発生させるとともに前記透光窓を介して前記紫外線を被クリーニング物の表面に照射する工程と、
前記表面と前記透光窓との間の空間に酸素又はオゾンの少なくとも一方と不活性ガスとを含む酸素含有ガスを供給する工程と、
前記紫外線を前記酸素含有ガスに照射することにより活性酸素原子を生成する工程と、
前記紫外線を前記表面に照射することにより該表面に付着した付着物を分解する工程と、
前記分解された付着物と前記活性酸素原子とを反応させて揮発物を生成する工程と、
前記揮発物を揮発させることにより前記付着物を除去する工程とを備えているとともに、
前記紫外線はエキシマ光であり、
前記表面と前記透光窓との間の空間における不活性ガスは、該不活性ガスに対して前記エキシマ光が吸収されないという特性に基づいて、前記表面に到達する前記エキシマ光の減衰を抑制するように作用し、
前記酸素含有ガスを供給する工程では、該酸素含有ガスに含まれる前記酸素又はオゾンと前記不活性ガスとの混合比率について、前記エキシマ光を照射している期間において照射の開始時点よりも後の時点における前記酸素又はオゾンの混合比率の方が大きくなるようにするとともに、前記後の時点よりも前記開始時点における前記不活性ガスの混合比率の方が大きくなるようにして変化させることを特徴とするクリーニング方法。
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