JP2003126793A - ドライアイス噴射洗浄装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射されるドライアイス中の不純物量を低減
することができるドライアイス噴射洗浄装置および方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 液体炭酸ガス貯槽４と、該液体炭酸ガス
を気化させ炭酸ガスにする蒸発器５と、該炭酸ガスを昇
圧する圧縮機６と、該炭酸ガス中の不純物を除去する精
製部７と、炭酸ガスを再液化する凝縮部８と、液体炭酸
ガス中の不純物を除去する液体フィルタ９と、液体炭酸
ガスを膨張させる絞り部１０と、膨張により得られたド
ライアイススノーを被洗浄物Ｗに向けて噴射する洗浄ノ
ズル１１とを備え、絞り部１０が、液体炭酸ガスを膨張
させるオリフィスを有し、このオリフィスは、表面硬化
処理が施されているか、または表面硬化処理により形成
された表面硬化層と同等の硬度を有する材料から構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スノー状のドライ
アイス（以下ドライアイススノーと記す）を用いた洗浄
装置および方法に関し、例えば複写機のリサイクル部
品、半導体ウェハー、電気・電子部品、ＭＲヘッド、プ
ラスチック成形品、精密部品などに付着した不純物（例
えば有機物、酸化剤、炭化水素、パーティクル）や、プ
ラスチック成形品のバリを除去する洗浄装置および方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドライアイススノーを噴射して被洗浄物
を洗浄する方法としては、特公平６−２２２２４号公報
に開示された方法がある。この公報に記載された洗浄方
法では、液体炭酸ガスを蒸発器により気化させ、得られ
た炭酸ガス中のパーティクルをフィルタにより除去し、
この炭酸ガスを凝縮器により再液化させ、これをニード
ル弁等を用いて膨張させ、生成したドライアイススノー
を被洗浄物に吹き付ける。

【０００３】図５は、上記方法を実施可能な洗浄装置を
示すもので、この洗浄装置は、ドライアイススノーを噴
射するドライアイススノー噴射機構３１と、ドライアイ
ススノーを加速させる加速用ガスを供給する加速用ガス
供給機構３２と、被洗浄物Ｗが配置される洗浄室３とを
備えている。ドライアイススノー噴射機構３１は、液体
炭酸ガスを貯留する液体炭酸ガス貯槽４と、該液体炭酸
ガスを気化させ炭酸ガスにする蒸発器５と、該炭酸ガス
を昇圧する圧縮機６と、該炭酸ガス中の不純物を除去す
る精製部７と、該炭酸ガス中のパーティクルを除去する
ガスフィルタ２６と、炭酸ガスを再液化する凝縮部８
と、液体炭酸ガスを膨張させる絞り部３０と、生成した
ドライアイススノーを被洗浄物Ｗに向けて噴射する洗浄
ノズル１１とを備えている。加速用ガス供給機構３２
は、加速用ガスとなる液体窒素を貯留する液体窒素貯槽
１２と、該液体窒素を気化させ窒素ガスとする蒸発器１
３と、該窒素ガスの圧力を調整する圧力調整器１４と、
窒素ガス中のパーティクルを除去するガスフィルタ１５
とを備えている。液体炭酸ガス貯槽４から圧縮機６まで
の配管Ｌ１、Ｌ２にはＳＵＳ３０４が用いられ、圧縮機
６から洗浄ノズル１１までの配管Ｌ３〜Ｌ７にはＳＵＳ
３１６が用いられている。なお圧縮機６の入口側（蒸発
器５側）には、炭酸ガス中のパーティクルを除去するフ
ィルタ（図示略）を設けた。

【０００４】図５に示す洗浄装置を用いて、以下に示す
試験を行った。まず、予備試験として、貯槽４からの液
体炭酸ガスを蒸発器５で気化させた後、圧縮機６で６M
Ｐaに昇圧し、凝縮部８を稼働させずに、ガス状のまま
洗浄ノズル１１に供給した。また貯槽１２からの窒素ガ
スを、ガス状のまま洗浄ノズル１１に供給した。これら
炭酸ガスおよび窒素ガスを洗浄ノズル１１から噴射させ
たところ、フィルター２６にパーティクルが捕集されて
おり、洗浄室３ではパーティクルがほとんど存在しなか
ったことから、炭酸ガス、窒素ガス、およびフィルター
２６以降の各機器がパーティクルで汚染されていないこ
とが確認された。次に、液体炭酸ガス貯槽４からの液体
炭酸ガスを蒸発器５で気化させて炭酸ガスとし、圧縮機
６、精製部７、ガスフィルタ２６を経て凝縮部８で液化
させ、絞り部３０で膨張させ、生成したドライアイスス
ノーを洗浄ノズル１１から被洗浄物Ｗ（表面が清浄なベ
アウエハー。表面のパーティクル（0.1μm以上）数：10
個以下）に向けて噴射した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】試験終了後、被洗浄物
Ｗを観察した結果、被洗浄物Ｗにパーティクルが付着し
ていたことが明らかとなった。この試験結果からわかる
とおり、上記従来技術では、洗浄ノズル１１から噴射さ
れるドライアイススノー中に、パーティクルが混入する
ことがあった。本発明は、前記事情に鑑みてなされたも
ので、噴射されるドライアイス中のパーティクル数を低
減することができるドライアイス噴射洗浄装置および方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記洗浄試験の結果よ
り、炭酸ガスをガス状のまま供給したときには、噴射さ
れたガス中にパーティクルが観察されなかったのに対
し、液体炭酸ガスを気化、再液化を経て噴射した場合に
は、噴射されたドライアイススノー中にパーティクルが
含まれていたことがわかる。被洗浄物Ｗに付着したパー
ティクルを採取し、エネルギー分散型分光器（ＥＤＸ）
により成分分析を行った結果、捕集されたパーティクル
は、ＳＵＳ３１６の主成分であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏを含むものであることが確認された。このことから、
パーティクルの発生源は、液体炭酸ガス等が流れる箇所
（特に凝縮部８以降の配管および機器内）であり、パー
ティクルは液体炭酸ガス等が配管や各機器を流れる際
に、液体炭酸ガス中に混入すると考えられた。本発明
は、この知見に基づいてなされたもので、本発明のドラ
イアイス噴射洗浄装置は、炭酸ガスを液化する凝縮部
と、この液体炭酸ガスを膨張させる絞り部と、膨張によ
り得られたドライアイスを被洗浄物に向けて噴射する洗
浄ノズルとを備え、該絞り部が、液体炭酸ガスを膨張さ
せる膨張手段を備え、この膨張手段が、表面硬化処理を
施されているか、または表面硬化処理により形成された
表面硬化層と同等の表面硬度を有する材料から構成され
ていることを特徴とする。本発明では、凝縮部以降の接
液部が、表面硬化処理を施されているか、または表面硬
化処理により形成された表面硬化層と同等の表面硬度を
有する材料が用いられていることが望ましい。本発明で
は、凝縮部と絞り部を一体に設けることができる。ま
た、洗浄ノズルを、凝縮部および絞り部と一体に設ける
こともできる。本発明では、凝縮部と絞り部との間に、
液体炭酸ガス中のパーティクルを除去するフィルタを設
けることができる。

【０００７】本発明の洗浄方法は、炭酸ガスを液化し、
この液体炭酸ガスを、絞り部で膨張させ、得られたドラ
イアイスを洗浄ノズルから被洗浄物に向けて噴射してこ
の被洗浄物を洗浄する方法であって、絞り部が、液体炭
酸ガスを膨張させる膨張手段を備え、この膨張手段が、
表面硬化処理を施されているか、または表面硬化処理に
より形成された表面硬化層と同等の表面硬度を有する材
料から構成されていることを特徴とする。本発明では、
液体炭酸ガスの膨張時に発生する寒冷を、炭酸ガスを液
化する際の冷却源として用いることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるドライアイ
ス噴射洗浄装置の第１の実施形態を示すもので、ここに
示す洗浄装置は、ドライアイススノーを噴射するドライ
アイススノー噴射機構１と、ドライアイススノーを加速
させる加速用ガスを供給する加速用ガス供給機構２と、
被洗浄物Ｗが配置される洗浄室３とを備えている。

【０００９】ドライアイススノー噴射機構１は、液体炭
酸ガスを貯留する液体炭酸ガス貯槽４と、該液体炭酸ガ
スを気化させ炭酸ガスにする蒸発器５と、該炭酸ガスを
昇圧する圧縮機６と、該炭酸ガス中の不純物を除去する
精製部７と、精製部７を経た炭酸ガスを再液化する凝縮
部８と、再液化した液体炭酸ガス中のパーティクルを除
去する液体フィルタ９と、液体フィルタ９を経た液体炭
酸ガスを膨張させる絞り部１０と、得られたドライアイ
ススノーを被洗浄物Ｗに向けて噴射する洗浄ノズル１１
とを備えている。

【００１０】精製部７としては、油分などの不純物を吸
着可能な吸着剤を用いた吸着器を用いることができる。
この吸着剤としては、シリカゲル、活性炭などが好適で
ある。精製部７には、吸着剤が下流側へ流出するのを防
止する構成、例えば焼結金属などからなる流出防止材を
設けるのが好ましい。精製部７としては、炭酸ガス中の
油分を０．５ｐｐｍ以下（好ましくは０．１ｐｐｍ以
下）とすることができるものが好ましい。

【００１１】凝縮部８としては、炭酸ガスが流通するコ
イル状配管を冷媒容器内に設け、配管内の炭酸ガスを冷
媒（エチレングリコールなど）により冷却するチラー冷
却器を用いることができる。上記コイル状配管の内面に
は、酸化、窒化、浸炭、焼入れ、放電硬化、金属浸透法
（拡散被覆法、イオンプレーティング）、メッキおよび
コーティングなどの表面硬化処理を行い、表面硬度を高
めることが望ましい。凝縮部８は、可能な限り絞り部１
０に近い位置に設置するのが望ましい。

【００１２】液体フィルタ９は、再液化した液体炭酸ガ
ス中のパーティクルなどの不純物を除去するためのもの
で、パーティクルを捕集する捕集材（ろ過材）を備えた
ものが好適である。この捕集剤は、ステンレスなどから
なる焼結金属材で構成するのが好ましい。なお、本発明
の洗浄装置では、液体フィルタ９を設けない構成も可能
である。

【００１３】絞り部１０としては、図２または図３に示
す構成のものを用いることができる。図２に示す絞り部
１０Ａは、ガス流通方向上流側の上流部材２１と、下流
側の下流部材２２との間に、オリフィス２０が挟持され
て構成されている。オリフィス２０は、液体炭酸ガスを
膨張させる膨張手段であって、液体炭酸ガスが流れる流
通孔部２３が形成されており、液体炭酸ガスを上流側か
ら下流方向に向けて流通孔部２３に流すことによって、
流通孔部２３の出口２３ａにおいて液体炭酸ガスを膨張
させることができるようになっている。流通孔部２３
は、下流方向に向けて内径が徐々に小さくなるテーパ部
２３ｂと、テーパ部２３ｂの下流側に形成された一定内
径の定径部２３ｃとを有する。定径部２３ｃの内径は、
テーパ部２３ｂの最小内径にほぼ等しくなるように設定
することができる。定径部２３ｃを有することから、以
下、この構造の絞り部１０Ａを定径型ということがあ
る。

【００１４】図３に示す絞り部１０Ｂは、液体炭酸ガス
を膨張させるオリフィス（膨張手段）２５を備えてい
る。オリフィス２５は、導入管部２５ａと、オリフィス
本体２５ｂと、導出管部２５ｃとを備えている。オリフ
ィス２５には、切削加工などによって流通孔部２４が形
成されている。流通孔部２４は、第１テーパ部２４ｂ
と、その下流側に形成された第２テーパ部２４ｃとを有
する。第１テーパ部２４ｂは下流方向に向けて内径が徐
々に小さくなるように形成され、第２テーパ部２４ｃは
下流方向に向けて内径が徐々に大きくなるように形成さ
れている。絞り部１０Ｂでは、液体炭酸ガスを下流方向
に向けて流通孔部２４に流すことによって、第１テーパ
部２４ｂの出口である最小内径部２４ａを通る液体炭酸
ガスを膨張させることができるようになっている。最小
内径部２４ａの下流側に第２テーパ部２４ｃが形成され
ているため、以下、この構造の絞り部１０Ｂをテーパ型
と言うことがある。

【００１５】オリフィス２０、２５は、ステンレス鋼な
どで形成し、その表面（特に流通孔部２３、２４の内
面）に硬化処理を施した構成とすることができる。この
表面処理方法としては、酸化、窒化、浸炭、焼入れ、放
電硬化、金属浸透法（拡散被覆法、イオンプレーティン
グ）、メッキおよびコーティングなどを採用できる。オ
リフィス２０、２５の表面硬度Hv（ビッカーズ硬さ）
は、600〜2000（好ましくは1200〜1400）とするのが好
ましい。この表面硬度が上記範囲未満であると、ドライ
アイススノー中のパーティクル数を低減させる効果が不
十分となる。表面硬度は、高ければ高いほどパーティク
ル数を低減させる効果があるが、Ｈｖを２０００以下の
範囲とすれば、材料費、加工費等からも工業的に使用可
能であり、かつ十分な洗浄が可能となる。なおビッカー
ズ硬さはＪＩＳ Ｚ２２４４に準じて定めることができ
る。オリフィス２０、２５は、表面硬度がステンレス鋼
より高くなるように構成するのが好ましい。

【００１６】オリフィス２０、２５は、表面硬化処理に
より形成された表面硬化層と同等の表面硬度を有する材
料から構成してもよい。例えば表面硬度Hvが600〜2000
（好ましくは1200〜1400）である材料で構成するのが好
ましい。表面硬度Hvが600〜2000である材料としては、
金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、セラミックス
（サーメット）などが挙げられ、例えば、タングステ
ン、シリコン、チタン、アルミニウム、タンタルなどの
酸化物、窒化物、炭化物を用いることができる。また、
硬度Hv1600〜2000である鉱物（サファイヤガラス、ルビ
ーなど）を用いることもできる。特に、表面硬度Hvが10
00前後である超鋼（タングステンカーバイド）を使用す
るのが好ましい。

【００１７】オリフィス２０、２５の材料は、被洗浄物
の性質に応じて選択するのが好ましい。例えば、被洗浄
物が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどの付着を避ける必要
があるものである場合には、これらをほとんど含まない
サファイヤガラス、ルビーなどの鉱物を用いるのが好ま
しい。オリフィス２０、２５の材料は、液体炭酸ガスの
圧力、要求される清浄度などに応じて、最も低コスト化
できるように選択するのが好ましい。また、絞り部１０
Ａにおいて、上流部材２１と下流部材２２についても、
オリフィス２０と同様、表面硬化処理を施されている
か、または表面硬化処理により形成された表面硬化層と
同等の表面硬度を有する材料から構成されているのが好
ましい。なお、本発明では、絞り部としてニードル弁を
用いることもできる。

【００１８】洗浄ノズル１１は、外管１１ａ内に内管１
１ｂを設けた二重管構造物である。洗浄ノズル１１は、
ドライアイススノーが内管１１ｂを通して噴射され、窒
素ガス（加速用ガス）が内外管１１ａ、１１ｂの隙間を
通して噴射されるようになっている。

【００１９】凝縮部８以降の接液部（凝縮部８、液体フ
ィルタ９、配管Ｌ５、Ｌ６，Ｌ７）は、オリフィス２
０、２５と同様に、表面硬化処理を施されているか、ま
たは表面硬化処理により形成された表面硬化層と同等の
表面硬度を有する材料から構成されていることが好まし
い。表面処理方法としては、酸化、窒化、浸炭、焼入
れ、放電硬化、金属浸透法（拡散被覆法、イオンプレー
ティング）、メッキおよびコーティングなどを採用する
ことができる。この接液部の表面硬度Hvは、600〜2000
（好ましくは1200〜1400）とするのが好ましい。この表
面硬度が上記範囲未満であると、ドライアイススノー中
のパーティクル数を低減させる効果が不十分となる。表
面硬度は、高ければ高いほどパーティクル数を低減させ
る効果があるが、Ｈｖを２０００以下の範囲とすれば、
材料費、加工費等からも工業的に使用可能であり、かつ
十分な洗浄が可能となる。この表面硬度は、ステンレス
鋼より高くなるように構成するのが好ましい。

【００２０】上記接液部を、上記表面硬化処理により形
成された表面硬化層と同等の表面硬度を有する材料から
構成する場合には、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化
物、セラミックス（サーメット）などが使用可能であ
り、例えば、タングステン、シリコン、チタン、アルミ
ニウム、タンタルなどの酸化物、窒化物、炭化物を用い
ることができる。また、硬度Hv1600〜2000である鉱物
（サファイヤガラス、ルビーなど）を用いることもでき
る。また超鋼（タングステンカーバイド）を使用するこ
ともできる。

【００２１】加速用ガス供給機構２は、加速用ガスとな
る液体窒素を貯留する液体窒素貯槽１２と、該液体窒素
を気化させ窒素ガスとする蒸発器１３と、該窒素ガスの
圧力を調整する圧力調整器１４と、窒素ガス中のパーテ
ィクルを除去するガスフィルタ１５とを備えている。加
速用ガス供給機構２は、窒素ガスを配管Ｌ１１を経て洗
浄ノズル１１に送り込み、ドライアイススノーを加速す
ることができるようになっている。また貯槽４、１２の
上部には、配管Ｌ１４、Ｌ１５が接続されており、ガス
状の炭酸ガスおよび窒素ガスを供給することができるよ
うになっている。

【００２２】次に、上記洗浄装置を用いた場合を例とし
て、本発明のドライアイス噴射洗浄方法の第１の実施形
態を説明する。以下に説明する洗浄方法では、絞り部１
０として、図２に示す絞り部１０Ａを用いることとす
る。ドライアイススノー噴射機構１において、液体炭酸
ガス貯槽４からの液体炭酸ガスを蒸発器５で気化させて
炭酸ガスとし、圧縮機６で昇圧した後、精製部７におい
て油分などの不純物を除去する。次いで、精製部７で精
製された炭酸ガスを凝縮部８で再液化させ、液体フィル
タ９に導入する。再液化された液体炭酸ガス中には、配
管Ｌ５に起因するパーティクルが混入する可能性がある
が、このパーティクルは液体フィルタ９で除去される。
液体フィルタ９を経た液体炭酸ガスは、絞り部１０Ａに
導入される。

【００２３】絞り部１０Ａでは、液体炭酸ガスが、オリ
フィス２０の流通孔部２３の出口２３ａにおいて膨張す
る。液体炭酸ガスが流通孔部２３を通過する際には、液
体炭酸ガスやドライアイスによって流通孔部２３内面に
摩擦力が加えられるが、オリフィス２０が、表面硬度が
高い材料（表面硬化処理を施されている材料、または表
面硬化処理により形成された表面硬化層と同等の表面硬
度を有する材料）から構成されているため、オリフィス
２０の材料の一部が液体炭酸ガス中に混入するのを防ぐ
ことができる。

【００２４】液体炭酸ガスは、絞り部１０Ａで膨張した
後、洗浄ノズル１１の内管１１ｂに導入され、その先端
からドライアイススノーとして噴射され、被洗浄物Ｗに
吹き付けられる。この際、液体窒素貯槽１２からの液体
窒素を、蒸発器１３で気化させ窒素ガスとし、圧力調整
器１４、ガスフィルタ１５を経て洗浄ノズル１１に導入
する。窒素ガスは、ドライアイススノーを加速しつつ、
ノズル先端から噴射される。ドライアイススノーおよび
窒素ガスの噴射によって、被洗浄物Ｗ表面の付着物が取
り除かれ、被洗浄物Ｗの表面が清浄化される。

【００２５】なお、加速用ガスは窒素ガスに限定され
ず、空気、炭酸ガス、アルゴンガス、これらの混合ガス
などを用いてもよい。また、加速用ガスとして炭酸ガス
を用いる場合には、噴射機構１の配管Ｌ１４と、供給機
構２の配管Ｌ１５とを接続する配管を設け、液体炭酸ガ
ス貯槽４からの炭酸ガスを加速用ガス供給機構２に供給
し、この炭酸ガスを加速用ガスとして用いることができ
る。また、液体窒素貯槽１２に代えて液化炭酸ガスボン
ベを用いることができる。また液体炭酸ガス貯槽４に代
えて液化炭酸ガスボンベを用いることもできる。また、
共通の液化炭酸ガスボンベからの液化炭酸ガスを、ドラ
イアイススノー用、加速用ガス用の両方に用いることも
できる。また、加速用ガスは、被洗浄物の結露を防ぐた
め、低露点であることが望ましい。例えば露点が−２０
℃以下の乾燥したガスを用いるのが好ましい。

【００２６】上記洗浄装置では、オリフィス２０、２５
が、表面硬化処理を施されているか、または表面硬化処
理により形成された表面硬化層と同等の表面硬度を有す
る材料から構成されているので、液体炭酸ガスがオリフ
ィス２０を通過する際に、オリフィス２０の材料の一部
が液体炭酸ガス中に混入するのを防ぐことができる。従
って、洗浄ノズル１１から噴射されるドライアイススノ
ー中のパーティクル数を低減することができる。

【００２７】また炭酸ガスを圧縮機６で昇圧することに
よって、凝縮部８においてわずかな温度低下で炭酸ガス
を液化することができるようになる。炭酸ガスの圧力は
高ければ高いほど効果的である。この圧力は装置の仕
様、求められる洗浄力に応じて適宜決めれば良い。炭酸
ガスの昇圧によって、凝縮部８での冷却に必要なエネル
ギーを低く抑え、低コスト化を図ることができる。

【００２８】次に、本発明のドライアイス噴射洗浄装置
の第２の実施形態を説明する。図４は、第２の実施形態
の洗浄装置を示すもので、ここに示す洗浄装置は、凝縮
膨張部１６と、洗浄ノズル１１とが一体とされた洗浄ノ
ズルユニット１９を備えている。凝縮膨張部１６は、凝
縮部１７と、絞り部１０（図３に示す絞り部１０Ｂ）と
が一体となるよう構成されている。

【００２９】この洗浄装置では、凝縮部１７で液化した
液体炭酸ガスが配管Ｌ１２を経て絞り部１０Ｂに導入さ
れ、ここで膨張した後、配管Ｌ１３を通して洗浄ノズル
１１に導入され、ドライアイススノーとして噴射され
る。

【００３０】この洗浄装置では、上記第１の実施形態の
洗浄装置と同様に、ドライアイススノー中のパーティク
ル数を低減することができる。さらに、この洗浄装置で
は、凝縮部１７と絞り部１０Ｂが一体に設けられている
ので、これら凝縮部１７と絞り部１０Ｂとの間の配管Ｌ
１２の長さを短く設定することができる。このため、配
管Ｌ１２から液体炭酸ガス中に放出されるパーティクル
数を低く抑えることができる。従って、ドライアイスス
ノー中のパーティクル数をさらに低減することができ
る。また、洗浄ノズル１１が、凝縮膨張部１６と一体に
設けられているため、配管Ｌ１３の長さを短くし、ドラ
イアイススノー中のパーティクル数をさらに低減でき
る。

【００３１】絞り部１０Ｂでは、液体炭酸ガスがジュー
ルトムソン膨張することにより、その温度が降下する
（例えば約−８０℃となる）。この洗浄装置では、凝縮
部１７と絞り部１０Ｂが一体に設けられているので、液
体炭酸ガスの膨張時に発生する寒冷を、凝縮部１７で炭
酸ガスを液化する際の冷却源である冷媒によって回収す
ることができる。これによって、凝縮部１７において冷
却に要するエネルギーを節約し、低コスト化を図ること
ができる。なお、絞り部１０Ｂの代わりに絞り部１０Ａ
を用いても同様の効果を得られることは言うまでもな
い。

【００３２】

【実施例】（実施例１、２）液体フィルタ９を備えてい
ないこと以外は図１に示すものと同様の構成の洗浄装置
を用いて、以下の条件でパーティクル測定試験を行っ
た。絞り部１０としては、図２に示す絞り部１０Ａ（定
径型）を使用した。また配管にはステンレス鋼を用い
た。 （１）液体炭酸ガス供給圧力：６ＭＰａ （２）液体炭酸ガス流量：０．１ｋｇ／ｍｉｎ （３）加速用窒素ガス供給圧力：０．７ＭＰａ （４）加速用窒素ガス流量：１００Ｎｌ／ｍｉｎ （５）洗浄室３内の圧力：３０〜５０ｍｍＡｑ （６）凝縮部８の入口から絞り部１０Ａまでの配管の長
さ：１０ｍ（実施例１）または３５ｍ（実施例２） （７）絞り部１０Ａのオリフィス２０の材質：タングス
テンカーバイド（硬度Hvは約1000） （８）凝縮部８の冷媒：エチレングリコール（設定温度
１０℃） 上記条件のもとで、洗浄室３内に配置した被洗浄物Ｗ
（ウェハー）に炭酸ガスを噴射した。この際、洗浄室３
内の雰囲気中のパーティクル数をパーティクルカウンタ
によって測定した。試験結果を表１に示す。なお、表
中、パーティクル数とは、単位容積あたりのパーティク
ル数（個／ｃＦ）を示す。

【００３３】（実施例３、４）液体フィルタ９を設けた
こと以外は実施例１、２で用いたものと同様の洗浄装置
を用いてパーティクル測定試験を行った。試験結果を表
１に併せて示す。

【００３４】（比較例１、２）絞り部１０Ａのオリフィ
ス２０の材質としてＳＵＳ３０４を用いること以外は実
施例３、４で用いたものと同様の洗浄装置を用いてパー
ティクルの測定試験を行った。試験結果を表１に併せて
示す。

【００３５】（比較例３）ＳＵＳ３０４製の絞り部１０
Ｂ（テーパ型）（表面処理せず）を用いること以外は比
較例１で用いたものと同様の洗浄装置を用いてパーティ
クルの測定試験を行った。試験結果を表１に併せて示
す。

【００３６】（実施例５）ＳＵＳ３０４製の絞り部１０
Ｂを用い、絞り部１０Ｂの接液部（流通孔部２４内面）
と、凝縮部８以降の接液部（凝縮部８、液体フィルタ
９、配管Ｌ５、Ｌ６）に、表面硬化処理（窒化処理）を
行うこと以外は比較例１で用いたものと同様の洗浄装置
を用いてパーティクルの測定試験を行った。窒化処理部
分の表面硬度Hvは1200〜1400となった。試験結果を表１
に併せて示す。

【００３７】（実施例６）液体フィルタ９を設けていな
いこと以外は実施例６で用いたものと同様の洗浄装置を
用いてパーティクルの測定試験を行った。試験結果を表
１に併せて示す。

【００３８】（実施例７）オリフィス２０の材質がサフ
ァイアガラスであること、および凝縮部８以降の接液部
に窒化処理を行うこと以外は実施例３で用いたものと同
様の洗浄装置を用いてパーティクル測定試験を行った。
窒化処理部分の表面硬度Hvは1200〜1400となった。試験
結果を表１に併せて示す。

【００３９】（実施例８）液体フィルタ９を設けていな
いこと以外は実施例７で用いたものと同様の洗浄装置を
用いてパーティクル測定試験を行った。試験結果を表１
に併せて示す。

【００４０】（実施例９）凝縮部８以降の接液部に窒化
処理を行うこと以外は実施例３で用いたものと同様の洗
浄装置を用いてパーティクル測定試験を行った。窒化処
理部分の表面硬度Hvは1200〜1400となった。試験結果を
表１に併せて示す。

【００４１】（実施例１０）液体フィルタ９を設けてい
ないこと以外は実施例９で用いたものと同様の洗浄装置
を用いてパーティクル測定試験を行った。試験結果を表
１に併せて示す。

【００４２】（比較例４、５）液体フィルタ９を設けて
いないこと以外は比較例１、２で用いたものと同様の洗
浄装置を用いてパーティクル測定試験を行った。試験結
果を表１に併せて示す。

【００４３】（参考例）上記実施例および比較例の試験
に先だって、凝縮部８を稼働させず、炭酸ガスを液化さ
せずに、ガス状のまま洗浄ノズル１１から噴射させ、噴
射ガス中のパーティクル数を測定したところ、噴射ガス
中のパーティクル数はわずかであり、炭酸ガス、窒素ガ
ス、および各機器がパーティクルで汚染されていないこ
とが確認された。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１より、以下の考察が可能である。 （１）実施例３、４と比較例１、２の比較より、絞り部
１０Ａのオリフィス２０に、ＳＵＳ３０４を用いる場合
に比べ、硬度の高い超硬（タングステンカーバイド）を
用いる場合には、洗浄室３内のパーティクル数を少なく
することができたことがわかる。 （２）実施例１と実施例２の比較より、凝縮部８から絞
り部１０Ａまでの配管長さ、すなわち液体炭酸ガスが流
れる配管長さが短いほど、パーティクル数を少なくする
ことができたことがわかる。 （３）比較例１、２と比較例４、５の比較より、液体フ
ィルタ９を設けることによってパーティクル数を少なく
することができたことがわかる。 （４）比較例１と比較例３の比較より、絞り部１０とし
て定径型（図２に示す絞り部１０Ａ）のものを用いた場
合に比べ、テーパ型（図３に示す絞り部１０Ｂ）のもの
を用いた場合には、パーティクル数を少なくすることが
できたことがわかる。これは、以下の理由によると推察
できる。絞り部１０Ｂでは、最小内径部２４ａの下流側
に、下流方向に向けて内径が徐々に大きくなる第２テー
パ部２４ｃを有する。このため、液体炭酸ガスが膨張す
る第２テーパ部２４ｃにおいて液体炭酸ガスの流れが乱
れるのを防ぎ、液体炭酸ガスとオリフィス２０との間の
摩擦力が大きくなるのを防ぐことができることから、パ
ーティクル発生を抑えることができたと考えられる。 （５）実施例５と比較例３の比較より、絞り部１０Ｂお
よび接液部への窒化処理によって、パーティクル発生を
抑えることができたことがわかる。 （６）実施例１と実施例３の比較、実施例２と実施例４
との比較より、絞り部１０Ａのオリフィス２０に超硬を
用いると、液フィルターの有無にかかわらず、パーティ
クル数はほとんど同等となった。また、実施例７と実施
例８との比較、実施例９と実施例１０との比較より、絞
り部１０Ａのオリフィス２０にサファイアガラスまたは
超硬を用い、さらに接液部の表面処理を行うと、液フィ
ルターの有無にかかわらず、パーティクル数はほとんど
同等となった。さらに実施例５と実施例６の比較より、
絞り部１０Ａのオリフィス２０をステンレス鋼として
も、接液部の表面処理を行うと、液フィルターの有無に
かかわらず、パーティクル数はほとんど同等となった。
これらから、絞り部または接液部の表面処理を行う場合
には、必ずしも液体フィルターを用いる必要はないこと
がわかる。

【００４６】なお、上記実施例では、凝縮部８から絞り
部１０Ａまでの配管長さを最短１０ｍとしたが、この配
管長さは、凝縮部８の熱交換部の配管形状、熱交換部に
おける冷媒流通条件（冷媒の流速等）、冷媒の温度、洗
浄装置の設置場所などにより適宜調整することができ
る。このため、これらの条件を適当に選択すれば、上記
配管長さを１０ｍ未満に設定できることはいうまでもな
い。また、配管径を大きくし、液体炭酸ガス流速を低く
することによって、発生するパーティクル数の低減が可
能であり、配管長さの短縮化も可能である。なお、上記
実施例では、絞り部１０Ｂを用いたが、絞り部１０Ｂに
代えて絞り部１０Ａを用いても、特に問題ないことは言
うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のドライア
イス噴射洗浄装置は、絞り部の膨張手段が、表面硬化処
理を施されているか、または表面硬化処理により形成さ
れた表面硬化層と同等の表面硬度を有する材料から構成
されているので、液体炭酸ガスが絞り部を通過する際
に、絞り部の材料の一部が液体炭酸ガス中に混入するの
を防ぐことができる。従って、洗浄ノズルから噴射され
るドライアイススノー中のパーティクル数を低減するこ
とができる。

【００４８】また凝縮部と絞り部が、一体に設けられて
いる構成を採用することによって、これら凝縮部と絞り
部との間の配管の長さを短く設定することができ、この
配管からのパーティクル放出量を最小限に抑えることが
できる。従って、ドライアイススノー中のパーティクル
数をさらに低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のドライアイス噴射洗浄装置の第１の
実施形態を示す概略構成図。

【図２】 図１に示す洗浄装置に用いられる絞り部の一
例を示す断面図。

【図３】 図１に示す洗浄装置に用いられる絞り部の他
の例を示す断面図。

【図４】 本発明のドライアイス噴射洗浄装置の第２の
実施形態を示す概略構成図。

【図５】 従来のドライアイス噴射洗浄装置の一例を示
す概略構成図。

【符号の説明】

８、１７・・・凝縮部、９・・・液体フィルタ、１０、１０
Ａ、１０Ｂ・・・絞り部、２０、２５・・・オリフィス（膨張
手段）、１１・・・洗浄ノズル、１６・・・凝縮膨張部、１９
・・・洗浄ノズルユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライアイスを噴射して被洗浄物を洗浄
   する装置であって、 炭酸ガスを液化する凝縮部と、この液体炭酸ガスを膨張
   させる絞り部と、膨張により得られたドライアイスを被
   洗浄物に向けて噴射する洗浄ノズルとを備え、 該絞り部は、液体炭酸ガスを膨張させる膨張手段を備
   え、この膨張手段が、表面硬化処理を施されているか、
   または表面硬化処理により形成された表面硬化層と同等
   の表面硬度を有する材料から構成されていることを特徴
   とするドライアイス噴射洗浄装置。
2. 【請求項２】 凝縮部以降の接液部が、表面硬化処理を
   施されているか、または表面硬化処理により形成された
   表面硬化層と同等の表面硬度を有する材料が用いられて
   いることを特徴とする請求項１記載のドライアイス噴射
   洗浄装置。
3. 【請求項３】 凝縮部と絞り部が、一体に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１または２記載の記載のドラ
   イアイス噴射洗浄装置。
4. 【請求項４】 洗浄ノズルが、凝縮部および絞り部と一
   体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３記
   載のドライアイス噴射洗浄装置。
5. 【請求項５】 凝縮部と絞り部との間に、液体炭酸ガス
   中のパーティクルを除去するフィルタを設けたことを特
   徴とする請求項１乃至４記載のドライアイス噴射洗浄装
   置。
6. 【請求項６】 炭酸ガスを液化し、この液体炭酸ガス
   を、絞り部で膨張させ、得られたドライアイスを洗浄ノ
   ズルから被洗浄物に向けて噴射してこの被洗浄物を洗浄
   する方法であって、 該絞り部は、液体炭酸ガスを膨張させる膨張手段を備
   え、この膨張手段が、表面硬化処理を施されているか、
   または表面硬化処理により形成された表面硬化層と同等
   の表面硬度を有する材料から構成されていることを特徴
   とするドライアイス噴射洗浄方法。
7. 【請求項７】 液体炭酸ガスの膨張時に発生する寒冷
   を、炭酸ガスを液化する際の冷却源として用いることを
   特徴とする請求項６記載のドライアイス噴射洗浄方法。