JP2003173997A - 超臨界流体洗浄装置 - Google Patents
超臨界流体洗浄装置Info
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Abstract
処理が可能な超臨界流体洗浄装置を提供する。 【解決手段】 洗浄処理チャンバーと、該洗浄処理チャ
ンバーの上流側にあって、流体加圧手段を介して洗浄流
体を供給する洗浄流体供給手段と、上記洗浄処理チャン
バーの下流側にあって、流体圧力調整手段を介して流体
圧力を調整しながら不要物を排出する流体排出手段と、
上記洗浄処理チャンバー内を超臨界状態に維持すること
によって、当該洗浄処理チャンバー内の被洗浄物の洗浄
処理を行うようにしてなる超臨界流体洗浄装置におい
て、上記洗浄流体供給手段の上記加圧手段と洗浄処理チ
ャンバーとの間の流体供給系路に、供給される洗浄流体
の温度を調節する流体温度調整手段を設け、上記洗浄処
理チャンバー内で、上記洗浄流体が、液相状態を経るこ
となく気体から超臨界流体に、そして気体へと相変化し
て被洗浄物の洗浄を行うことができるようにした。
Description
装置に関するものである。
ッ酸等を使用したウェットエッチング後に水洗いしてフ
ッ酸を除去する工程がある。
ル等の液体溶媒を使って水分と置換し、その後、該水分
と置換された溶媒を除去排出するのに超臨界流体洗浄装
置が使用される。
電気ヒータ等の温度調整機能をもった所定の洗浄処理チ
ャンバーを備え、該洗浄処理チャンバーの洗浄処理空間
内に上記微細構造物を入れた後に、外部の液化状態で二
酸化炭素を収納した二酸化炭素ボンベ等洗浄流体ボンベ
から、加圧ポンプ等の加圧手段を介して同洗浄流体を供
給し、その温度および圧力を各々所定の値に調整するこ
とによって超臨界状態を実現する。
造物に付着している液体溶媒を上記洗浄流体で置換し、
その後、同洗浄流体を外部に排出することを複数回繰り
返すことにより、溶媒を除去して確実に乾燥させる。
来の超臨界流体洗浄装置では、洗浄処理チャンバー内の
空気を一旦超臨界状態前の洗浄流体で置換した後に、洗
浄処理チャンバー内の圧力と温度を所定の値に上げて超
臨界状態を実現し、今度は溶媒等不要物を当該超臨界状
態の洗浄流体で置換することによって、被洗浄物の洗浄
を行うようになっている。
界状態にするまでに相当に時間がかかり、結局洗浄処理
工程のサイクルタイムを長くする問題がある。また、洗
浄処理に際して、予じめ液体の状態でチャンバー内の空
気を抜くようにしているので、空気が残りやすく、その
後形成される超臨界状態が不安定になる問題もあった。
の測定などに使用されるマイクロレベル又はナノレベル
の太さのセンサーワイヤーを設けたシリコン基板等の所
謂マイクロマシンの洗浄を行う場合、上記洗浄処理チャ
ンバー内に液相状態の洗浄流体が入ると、その粘性でシ
リコン基板等が躍動し、損傷を招く恐れがある。
超臨界流体の状態にして洗浄処理チャンバー内に供給す
るようにすることにより、確実な空気の排出可能にする
とともに、以後の超臨界状態における洗浄流体の密度を
溶媒等液体の密度と等しくすることにより、密度差によ
って生じる界面の作用による微細構造物の破壊損傷等を
防ぐことができるようにした超臨界流体洗浄装置を提供
することを目的とするものである。
を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。
と、該洗浄処理チャンバーの上流側にあって、流体加圧
手段を介して洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段と、
上記洗浄処理チャンバーの下流側にあって、流体圧力調
整手段を介して流体圧力を調整しながら不要物を排出す
る流体排出手段と、上記洗浄処理チャンバー内を超臨界
状態に維持することによって、当該洗浄処理チャンバー
内の被洗浄物の洗浄処理を行うようにしてなる超臨界流
体洗浄装置において、上記洗浄流体供給手段の上記加圧
手段と洗浄処理チャンバーとの間の流体供給系路に、供
給される洗浄流体の温度を調節する流体温度調整手段を
設け、上記洗浄処理チャンバー内で、上記洗浄流体が、
液相状態を経ることなく気体から超臨界流体に、そして
気体へと相変化して被洗浄物の洗浄を行うようにしたこ
とを特徴としている。
チャンバー内に供給される洗浄流体は、上記圧力調整手
段および流体温度調整手段により、最初から気体ないし
超臨界状態にして導入されるので、速かに洗浄処理チャ
ンバー内を超臨界状態にすることができ、かつ同気体な
いし超臨界状態の高圧の洗浄流体によって確実に空気が
排出される。
作用による被洗浄物損傷の問題も解消される。
と、該洗浄処理チャンバーの上流側にあって、流体加圧
手段を介して洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段と、
上記洗浄処理チャンバーの下流側にあって、流体圧力調
整手段を介して流体圧力を調整しながら不要物を排出す
る流体排出手段と、上記洗浄処理チャンバー内に液体溶
媒を供給する溶媒供給手段とを備え、上記洗浄処理チャ
ンバー内を超臨界状態に維持することによって、当該洗
浄処理チャンバー内の被洗浄物の洗浄処理を行うように
してなる超臨界流体洗浄装置において、上記洗浄流体供
給手段の上記加圧手段と洗浄処理チャンバーとの間の流
体供給系路に、供給される洗浄流体の温度を調節する流
体温度調整手段を設け、上記圧力調整手段と該流体温度
調整手段とにより、上記洗浄処理チャンバー内の上記洗
浄流体の密度を上記液体溶媒の密度と略等しくし、上記
液体溶媒を上記洗浄流体に置換することにより、上記被
洗浄物の洗浄を行うようにしたことを特徴としている。
チャンバー内に供給される洗浄流体は、上記圧力調整手
段および流体温度調整手段により、最初から気体ないし
超臨界状態にして導入されるので、速かに洗浄処理チャ
ンバー内を超臨界状態にすることができ、かつ同気体な
いし超臨界状態の洗浄流体によって確実に空気が排出さ
れ、かつ液体溶媒が効率良く混合置換されて排出され
る。
作用による被洗浄物損傷の問題も解消され、また洗浄乾
燥効果も向上する。
の構成において、上記液体溶媒は、上記洗浄流体との親
和性が高く、かつ液体密度が上記洗浄流体の調節可能な
密度範囲に対応したものであることを特徴としている。
との親和性が高く、その液体密度が上記洗浄流体の調節
可能な密度範囲に対応したものを選ぶと、上記請求項2
の発明の作用が、より有効に発揮されるようになる。
の発明の構成において、上記洗浄処理チャンバーの下部
側からも上記洗浄流体排出手段下流側への流体排出流路
を設けたことを特徴としている。
ーの底部に供給されて貯留される。従って、洗浄が進行
した後も、同洗浄処理チャンバー内の底部に所定量留っ
ている。
ャンバー内底部の溶媒が、特に効果的に排出置換される
ようになる。
装置によると、次のような効果を得ることができる。
安定した超臨界状態を実現することができる。
短縮される。
浄乾燥に適したものとなる。
洗浄流体として二酸化炭素(CO2)を採用し、アルコ
ール等所定の液体溶媒と併用して洗浄を行うようにした
本願発明の実施の形態1に係る超臨界流体洗浄装置の構
成を示している。
所定の洗浄処理チャンバー内で、洗浄流体である二酸化
炭素(CO2)が全く液相状態を経ることなく、気体→
超臨界流体→気体の相変化を伴って所定の被洗浄物の洗
浄を行うことができるようにしたことを特徴とするもの
である。
浄処理チャンバー内を超臨界状態にするまでに相当に時
間がかかり、結局洗浄処理工程のサイクルタイムを長く
する問題があった。また、液体の状態で空気を抜くの
で、空気が残りやすく、形成される超臨界状態が不安定
になる問題もあった。
されるマイクロレベルないしナノレベルの太さのセンサ
ーワイヤーを設けたシリコン基板等の所謂マイクロマシ
ンの洗浄を行う場合、上記洗浄処理チャンバー内に液相
状態の洗浄流体が入ると、その粘性でシリコン基板等が
躍動し、確実な洗浄を行えなくなるとともに、損傷を招
く恐れがあった。
めには、上記洗浄流体が液相を呈する状態を避けること
が必要となる。
装置では、そのために上記洗浄処理チャンバーへの洗浄
流体供給系路に、供給される洗浄流体の温度を調節する
流体温度調整手段を設け、圧力調整手段の圧力調整作用
と組合わせて洗浄流体を予じめ気体又は超臨界流体の状
態にして洗浄処理チャンバー内に供給することにより、
上記洗浄処理チャンバー内において洗浄流体が液相状態
を経ることなく、気体→超臨界流体→気体の相変化を伴
って、迅速かつ確実に被洗浄物の洗浄を行うことができ
るようにしている。
であり、該洗浄処理チャンバー14は、上部が開口した
有底筒状の耐圧性のある内容器14aと、該内容器14
aの外周をカバーするとともに加熱保温用の電気ヒータ
14cを備えた同形状の外カバー14bとからなり、こ
れら内容器14aと外カバー14bとを一体化してチャ
ンバー本体が形成されている。そして、該チャンバー本
体の上部側開口部にはチャンバー内の洗浄処理空間16
シール用の蓋15が着脱可能に設けられている。
器14a内洗浄処理空間16に、例えば上述したナノレ
ベルの太さのセンサーワイヤーを設置したシリコン基板
等の被洗浄物(マイクロマシン)4が、図示のように納
入されて、蓋15が閉められる。
た二酸化炭素(CO2)を所望の量保存している二酸化
炭素ボンベ、10は同二酸化炭素ボンベ1からの二酸化
炭素(CO2)の供給状態を開閉する流体開閉バルブ、
2は同流体開閉バルブ10の開状態において供給される
二酸化炭素(CO2)流体を所定の圧力に加圧する加圧
ポンプ(加圧手段)、3は同加圧ポンプ2によって加圧
された二酸化炭素(CO2)流体の温度を液相状態から
気相状態となるに十分な所定の温度に加熱調節する電気
ヒータを備えた流体温度調節手段であり、上記流体開閉
バルブ10、加圧ポンプ2、流体温度調節手段3は、そ
れぞれ上記二酸化炭素ボンベ1から、上記洗浄処理チャ
ンバー14内洗浄処理空間16の上方部への洗浄流体供
給配管L 1上に設けられている。そして、上記二酸化炭
素ボンベ1、流体開閉バルブ10、加圧ポンプ2、流体
温度調節手段3、流体供給配管L1により、洗浄流体供
給手段が形成されている。
O2)流体との親和性が高く、その液体密度が同二酸化
炭素(CO2)流体の調節可能な密度範囲に対応した例
えばアルコール等の液体溶媒を所望の量保存している溶
媒タンク、5は同溶媒タンク6からの液体溶媒を供給す
る溶媒供給ポンプ、12は同液体溶媒の供給状態を開閉
する溶媒開閉バルブであり、同溶媒供給ポンプ5、溶媒
開閉バルブ12は、上記溶媒タンク6から上記洗浄処理
チャンバー14内洗浄処理空間16底部への溶媒供給配
管L2上に設けられている。そして、それら溶媒タンク
6、溶媒供給ポンプ5、溶媒開閉バルブ12、溶媒供給
配管L2により、溶媒供給手段が形成されている。該溶
媒供給手段により供給された溶媒は、上記洗浄処理チャ
ンバー14内の洗浄処理空間16の底部に所定量貯留さ
れ、上記被洗浄物を浸漬した状態に保持する。
14内の洗浄処理空間16での洗浄により取り出された
溶媒その他の廃液等を収納する廃液等収納容器、8は上
記洗浄処理チャンバー14内洗浄処理空間16の圧力を
検出する圧力センサ、9は同排出流体の流量を可変する
ことによって上記洗浄処理空間16内の圧力を調整する
圧力調節バルブであり、同圧力センサ8、圧力調整バル
ブ9は、上記洗浄処理チャンバー14内の洗浄処理空間
16の上方部から上記廃液等収納容器7への流体排出配
管L3上に設けられている。そして、これら流体排出配
管L3、圧力センサ8、圧力調節バルブ9、廃液等収納
容器により、流体排出手段が形成されている。
ば次のようにして洗浄処理される。
ともに溶媒供給ポンプ5を作動させて、溶媒タンク6内
の溶媒を上記洗浄処理チャンバー14の洗浄処理空間1
6内底部に所定量貯留する。同溶媒が所定量入ると、上
記溶媒開閉バルブ12を閉じる。
ャンバー14の洗浄処理空間16内の底部に入れて上記
溶媒中に浸漬させて、蓋15をする。
チャンバー温度調整手段16を調整操作して、洗浄処理
チャンバー14内に供給される二酸化炭素流体の温度お
よび洗浄処理チャンバー14の洗浄処理空間16内の温
度を超臨界状態を形成するのに適した所定の温度となる
ように調整設定する。
圧力検出値を入力し、その検出値が超臨界状態を形成す
るのに適した所定の圧力値になるように上記圧力調節バ
ルブ9の開度を調節制御する。
ンベ1側の洗浄流体開閉バルブ10を開き、かつ加圧ポ
ンプ2を作動させて、洗浄流体である二酸化炭素流体を
洗浄流体供給配管L1を介して洗浄処理チャンバー14
の洗浄処理空間16内上方部に供給する。
領域の、上記加圧ポンプ2と洗浄処理チャンバー14
(の洗浄流体導入口)との間には、流体温度調節手段3
が設けられているために、予じめ洗浄処理チャンバー1
4に入る前の段階で、上記液相状態の二酸化炭素流体が
気体ないし超臨界状態になるに適した温度に加熱、加圧
され、気体ないし超臨界状態になり、その上で洗浄処理
チャンバー14の洗浄処理空間16内に導入される。
酸化炭素流体が全く液相状態を経ることなく、気体→超
臨界流体→気体の相変化を伴って被洗浄物4の洗浄を行
う。
ャンバー14の洗浄処理空間16内に供給される洗浄流
体である二酸化炭素流体は、上記圧力調節バルブ9およ
び流体温度調整手段3により、最初から気体又は超臨界
状態にして導入されるので、速に洗浄処理チャンバー1
4の洗浄処理空間16内を超臨界状態にすることがで
き、かつ同気体ないし超臨界状態の高圧の洗浄流体によ
って洗浄初期に確実に空気が排出される。。
作用による被洗浄物損傷の問題も解消される。従って、
前述したようなマイクロマシンでも安心して洗浄処理す
ることができる (6) 以上のようにして洗浄された後の、被洗浄物4
からの汚れ等不要物や溶媒を含む二酸化炭素流体は、上
記圧力調節バルブ9の下流側で、二酸化炭素流体から溶
媒および不要物が分離され、分離された同溶媒および不
要物が廃液物収納容器7中に収納される。
として二酸化炭素(CO2)を採用し、アルコール等所
定の液体溶媒と併用して洗浄を行うようにした本願発明
の実施の形態2に係る超臨界流体洗浄装置の構成を示し
ている。
基本的には上記実施の形態1のものと同様に所定の洗浄
処理チャンバー内で、洗浄流体である二酸化炭素(CO
2)が全く液相状態を経ることなく、気体→超臨界流体
→気体の相変化を伴って所定の被洗浄物の洗浄を行うこ
とができるようにしたものである。
場合において、特に上記圧力調節バルブ9と流体温度調
整手段3とを使用して、上記洗浄処理チャンバー14の
洗浄処理空間16内における上記洗浄流体である二酸化
炭素流体Aの密度を上記溶媒タンク6から供給される液
体溶媒Bの密度と略等しくし、上記液体溶媒Bを上記洗
浄流体である超臨界状態の二酸化炭素流体Aに置換しや
すくすることにより、上記被洗浄物4の洗浄乾燥効果を
向上させるようにしたことを特徴としている。
液体溶媒Bにも、上記二酸化炭素(CO2)流体との親
和性が高く、その液体密度が同二酸化炭素(CO2)流
体の調節可能な密度範囲に対応した例えばアルコール等
が選ばれている。
チャンバー14の洗浄処理空間16内に供給される二酸
化炭素流体は、上記のように圧力調整バルブ9および流
体温度調整手段3により、最初から気体ないし超臨界状
態にして導入され、極めて効率良く液体溶媒Bと混合置
換して排出されるようになり、洗浄乾燥効果が向上す
る。
の方も、特に上記二酸化炭素流体Aとの親和性が高く、
かつ、その液体密度が上記二酸化炭素流体Aの調節可能
な密度範囲に対応したものとしている。
置換の作用が、より有効に発揮されるようになる。
として二酸化炭素(CO2)を採用し、アルコール等所
定の液体溶媒と併用して洗浄を行うようにした本願発明
の実施の形態3に係る超臨界流体洗浄装置の構成を示し
ている。
上記実施の形態1,2のものと同様に所定の洗浄処理チ
ャンバー内で、洗浄流体である二酸化炭素(CO2)が
全く液相状態を経ることなく、気体→超臨界流体→気体
の相変化を伴って所定の被洗浄物の洗浄を行うことがで
きるようにしたこものである。
記実施の形態2のものと同様の液体溶媒を採用した構成
において、さらに図3に示すように、洗浄処理チャンバ
ー14の底部寄り側溶媒供給配管L2と流体排出配管L3
の圧力調節バルブ9上流側との間に、上記洗浄処理チャ
ンバー14の洗浄処理空間16内底部を上記流体排出配
管L3側にバイパスさせた混合流体排出用バイパス配管
L4が連通状態で設けられている。そして、同混合流体
排出用バイパス配管L4の途中には混合流体開閉バルブ
13が設けられ、また上記流体排出配管L3の該混合流
体排出用バイパス配管L4との接続部より上流側には、
排出流体開閉バルブ11が設けられている。
内、排出流体開閉バルブ11は、例えば洗浄工程初期の
上記洗浄処理チャンバー14内の空気排出時に開かれて
空気および水分と置換された二酸化炭素流体を効率良く
排出させる一方、混合流体開閉バルブ13は、その後、
同排出流体開閉バルブ11を閉じて、溶媒開閉バルブ1
2が閉じられた状態において、上記洗浄処理チャンバー
14内洗浄処理空間16底部の液体側溶媒と混合置換し
た二酸化炭素流体を効率良く排出させる。
が可能となり、洗浄乾燥効果が大きく向上する。
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
温度調節手段、4は被洗浄物、5は溶媒供給ポンプ、6
は溶媒タンク、7は廃液等収納容器、8は圧力センサ、
9は圧力調節バルブ、10は流体開閉バルブ、11は排
出流体開閉バルブ、12は溶媒開閉バルブ、13は混合
流体開閉バルブ、14は洗浄処理チャンバー、14aは
内容器、14bは外カバー、14cはチャンバー温度調
整手段、15は蓋、L1は流体供給配管、L2は溶媒供給
配管、L3は流体排出配管、L4は混合流体排出配管であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 洗浄処理チャンバーと、該洗浄処理チャ
ンバーの上流側にあって、流体加圧手段を介して洗浄流
体を供給する洗浄流体供給手段と、上記洗浄処理チャン
バーの下流側にあって、流体圧力調整手段を介して流体
圧力を調整しながら不要物を排出する流体排出手段と、
上記洗浄処理チャンバー内を超臨界状態に維持すること
によって、当該洗浄処理チャンバー内の被洗浄物の洗浄
処理を行うようにしてなる超臨界流体洗浄装置におい
て、上記洗浄流体供給手段の上記加圧手段と洗浄処理チ
ャンバーとの間の流体供給系路に、供給される洗浄流体
の温度を調節する流体温度調整手段を設け、上記洗浄処
理チャンバー内で、上記洗浄流体が、液相状態を経るこ
となく気体から超臨界流体に、そして気体へと相変化し
て被洗浄物の洗浄を行うようにしたことを特徴とする超
臨界流体洗浄装置。 - 【請求項2】 洗浄処理チャンバーと、該洗浄処理チャ
ンバーの上流側にあって、流体加圧手段を介して洗浄流
体を供給する洗浄流体供給手段と、上記洗浄処理チャン
バーの下流側にあって、流体圧力調整手段を介して流体
圧力を調整しながら不要物を排出する流体排出手段と、
上記洗浄処理チャンバー内に液体溶媒を供給する溶媒供
給手段とを備え、上記洗浄処理チャンバー内を超臨界状
態に維持することによって、当該洗浄処理チャンバー内
の被洗浄物の洗浄処理を行うようにしてなる超臨界流体
洗浄装置において、上記洗浄流体供給手段の上記加圧手
段と洗浄処理チャンバーとの間の流体供給系路に、供給
される洗浄流体の温度を調節する流体温度調整手段を設
け、上記圧力調整手段と該流体温度調整手段とにより、
上記洗浄処理チャンバー内の上記洗浄流体の密度を上記
液体溶媒の密度と略等しくし、上記液体溶媒を上記洗浄
流体に置換することにより、上記被洗浄物の洗浄を行う
ようにしたことを特徴とする超臨界流体洗浄装置。 - 【請求項3】 上記液体溶媒は、上記洗浄流体との親和
性が高く、かつ液体密度が上記洗浄流体の調節可能な密
度範囲に対応したものであることを特徴とする請求項2
記載の超臨界流体洗浄装置。 - 【請求項4】 上記洗浄処理チャンバーの下部側からも
上記洗浄流体排出手段下流側への流体排出流路を設けた
ことを特徴とする請求項2又は3記載の超臨界流体洗浄
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001370046A JP3978025B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 超臨界流体洗浄装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003173997A true JP2003173997A (ja) | 2003-06-20 |
JP3978025B2 JP3978025B2 (ja) | 2007-09-19 |
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