JP2011045818A

JP2011045818A - フィルターの清浄化方法、及び被処理体の洗浄または乾燥方法

Info

Publication number: JP2011045818A
Application number: JP2009195361A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugawara; 広菅原; Yoshinobu Ono; 義宣小野
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP5150584B2

Abstract

【課題】被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターを効率的に清浄化する。
【解決手段】被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターの清浄化方法は、フィルター１３で気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過する前に、フィルター１３に二酸化炭素を流通させることによってフィルター１３を清浄化することを含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィルターの清浄化方法及び、当該方法を用いた半導体デバイス等の電子部品の洗浄または乾燥方法に関し、特に電子部品の洗浄等に用いられる超臨界二酸化炭素をろ過するためのフィルターの清浄化方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)の洗浄に超臨界二酸化炭素(臨界点３１℃、７.４ＭＰａ)の適用が検討されている（特許文献１，２）。超臨界二酸化炭素は、二酸化炭素を上記臨界点以上の高温、高圧にすることによって製造することができる。超臨界二酸化炭素は気体と液体の中間的な性質を有し、浸透力や拡散性に優れている。このため、超臨界二酸化炭素はウエハの微細な凹部などに容易に侵入し、異物を連行し除去することができる。特に、超臨界二酸化炭素は、表面張力がゼロであるという特徴によって小さな凹部へも容易に侵入するため、半導体デバイスの高集積化などによって凹部の幅が縮小した場合でも良好な洗浄性能を発揮する。このような特徴から、超臨界二酸化炭素は次世代の洗浄媒体として期待されている。

また、凹部に付着した超臨界二酸化炭素は、ウエハ等が収容されるチャンバを減圧することによって容易に気化させることができる。この性質を利用して、超臨界二酸化炭素をウエハ等の乾燥に用いることも検討されている。

特開平７−２８４７３９号公報特開平１０−５０６４８号公報

このように、超臨界二酸化炭素は半導体デバイス等の洗浄や乾燥に有用であるが、超臨界二酸化炭素に微粒子が含まれていると、微粒子が被処理体にそのまま付着、残存し、製品歩留まりに直接的な影響を及ぼすおそれがある。そこで、製品歩留まりを上げるために、超臨界二酸化炭素自体の清浄度をあげる必要がある。

超臨界二酸化炭素の清浄度をあげるためには、フィルターで超臨界二酸化炭素をろ過することが好ましい。本願発明者は、フィルターとして、焼結金属フィルターやセラミックフィルターを用いることを検討した。これらのフィルターは、半導体デバイスなどの電子部品の製造工程で使用される窒素ガス等のろ過に用いられるものである。これらのフィルターには無数の微細孔が形成されており、気体から微粒子を除去することができる。フィルターは製造段階から清浄度管理が行われ、必要に応じて洗浄処理が行われ、半導体グレードとして出荷されている。また、各段階での検査や厳密な保管を通じて、出荷迄の間、十分な品質管理が行われている。半導体デバイス等の製造現場でも、装置への据付けから使用開始までの間、十分な清浄度管理が行われている。このため、使用開始直後から高清浄度の気体が得られることが確認されている。

上述のように、超臨界二酸化炭素は、二酸化炭素を臨界点以上の高温、高圧にすることによって製造されるため、フィルターを通過する際の二酸化炭素の状態（相）は、超臨界二酸化炭素の供給プロセスとフィルターの設置位置とによって変わり得る。例えば、気相の二酸化炭素を原料として超臨界二酸化炭素を製造する場合、フィルターの設置場所によって、気相の二酸化炭素をろ過する場合もあるし、超臨界二酸化炭素をろ過する場合もある。気相の二酸化炭素をいったん液化し、液相の二酸化炭素を原料として超臨界二酸化炭素を製造する場合、液相の二酸化炭素をろ過する場合もあるし、超臨界二酸化炭素をろ過する場合もある。

本願発明者は、液相または超臨界状態の二酸化炭素であっても、その原料は気相の二酸化炭素であることから、フィルターを通過する際の二酸化炭素の状態（相）がフィルターの性能や挙動に与える影響は小さいものと考えていた。つまり、本願発明者は、半導体グレードの従来のガス用フィルターを使用すれば、二酸化炭素の状態（相）によらず、使用開始直後から高清浄度の二酸化炭素が得られると考えていた。ところが実際には、新品（未使用）のフィルターを用いて液相または超臨界状態の二酸化炭素をろ過すると、被処理体に微粒子汚染が生じる現象が生じた。

このように、液相または超臨界状態の二酸化炭素の清浄度を高めるためにフィルターを用いる際に、フィルターが新品（未使用）であると、被処理体が微粒子で汚染される現象が確認されている。汚染が生じると、製品歩留まりが悪化し、半導体デバイス等の製造工程に多大な影響を与える。一方、気相の二酸化炭素をフィルターで浄化する場合にはこのような現象は比較的生じにくいが、こうした現象をできる限り防止すべきことに変わりはない。

そこで、本発明は、被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターを効率的に清浄化する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような方法を用いて、被処理体を洗浄または乾燥する方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によれば、被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターの清浄化方法が提供される。この方法は、フィルターで気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過する前に、フィルターに二酸化炭素を流通させることによってフィルターを清浄化することを含んでいる。

フィルターは上述のように十分な清浄度管理が行われており、一般的にはそのまま使用してもなんら問題はない。しかし、本願発明者は、フィルターに気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素が流通する際に、フィルター内部に存在していた微粒子が流し出され、あるいは剥離して二酸化炭素とともにフィルター外へ吐き出される可能性があることを見出した。この微粒子の発生原因は様々であると考えられ、フィルターの製造時にフィルターの原料物質の一部が微粒子として残存する場合や、フィルター自身の粒子吸引力（ファンデルワールス力や静電気等）によって外部から粒子が付着する場合などが考えられる。この現象は液体または超臨界状態の二酸化炭素がフィルターを流通した際に生じ易いが、気体の二酸化炭素が流通した際にも、程度の差はあれ、同様の現象が起きる可能性はある。

かかる分析に基づき、本願発明者は、フィルターの使用に先立って、フィルターに二酸化炭素を流通させることによってフィルターを清浄化することに想到した。フィルターを洗浄装置等に装着した上で必要に応じて慣らし運転を行えばフィルター性能が徐々に安定化することも考えられるが、運転条件の様々な制約のために効率的な清浄化は困難である。本発明では、従来の発想を転換し、フィルター自体をあらかじめ清浄化してしまうので、効率的な清浄化が可能となる。清浄化を行ったフィルターは汚染原因となる微粒子が相当程度除去されているので、これを気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素のろ過に使用すれば、被処理体への微粒子汚染を防止し、所望のろ過性能を発揮することができる。

本発明の他の実施態様によれば、被処理体の洗浄または乾燥方法が提供される。この方法は、フィルターに二酸化炭素を流通させてフィルターを清浄化するフィルター清浄化工程と、清浄化されたフィルターを用いて、気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するろ過工程と、ろ過された気体または液体の二酸化炭素を加圧もしくは加熱することによって得られた超臨界状態の二酸化炭素を用いて、またはろ過された気体または液体の二酸化炭素を加圧しかつ加熱することによって得られた超臨界状態の二酸化炭素を用いて、またはろ過された超臨界状態の二酸化炭素を用いて、被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかを行う工程、を含んでいる。

以上説明したように、本発明によれば被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターを効率的に清浄化することができる。また、本発明によれば、このような方法を用いて、被処理体の洗浄または乾燥を行うことができる。

本発明が適用される被処理体の洗浄・乾燥装置の概略構成図である。本発明に係るフィルターの清浄化装置の概略構成図である。実施例で用いた装置の概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、本発明が適用される被処理体の洗浄・乾燥装置（以下、処理装置１という。）について説明する。

処理装置１は、被処理体２を収納する圧力容器１１と、圧力容器１１に二酸化炭素を供給する供給ライン２０と、圧力容器１１内の二酸化炭素を排出する排出ライン３０と、を備えている。

供給ライン２０は、高圧二酸化炭素源１２（以下、高圧ＣＯ₂源１２という。）に接続されており、フィルター１３と、フィルター１３を加熱する加熱手段１４と、供給する高圧二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段４０と、を備えている。流量調整手段４０は、流量計４１と、流量調整弁４２と、流量調整弁４２を制御するための制御装置４３と、を有している。高圧ＣＯ₂源１２と流量計４１とは配管２１で接続され、流量計４１と流量調整弁４２とは配管２２で接続され、流量調整弁４２とフィルター１３とは配管２３で接続され、フィルター１３と圧力容器１１とは配管２４で接続されている。

排出ライン３０は、圧力容器１１から二酸化炭素を排出する際の二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段５０と、保圧弁１５と、を備えている。流量調整手段５０は、流量計５１と、流量調整弁５２と、流量調整弁５２を制御するための制御装置５３と、を有している。圧力容器１１と流量調整弁５２とは配管３１で接続され、流量調整弁５２と保圧弁１５とは配管３２で接続され、保圧弁１５と流量計５１とは配管３３で接続されている。流量計５１には二酸化炭素の系外放出用の配管３４が接続されている。

圧力容器１１は、内部に半導体ウエハ等の被処理体２を保持、収納し、内部に供給された二酸化炭素により被処理体２に対して超臨界二酸化炭素での洗浄または乾燥、あるいは洗浄と乾燥の両方の処理が行うことができる。圧力容器１１は、７．４ＭＰａ（二酸化炭素の臨界圧）以上の耐圧性を備えたステンレス製の容器からなっている。

高圧ＣＯ₂源１２は、特に限定されず、高圧二酸化炭素を貯蔵できるものであればよい。高圧ＣＯ₂源１２としては、例えば、高圧ガス用ボンベ、極低温容器、液化貯蔵槽等の従来公知のものが挙げられる。二酸化炭素を気相または液相で貯蔵する場合は、供給ライン２０上に二酸化炭素を臨界圧力以上に昇圧するポンプ（加圧手段）１６または臨界温度以上に加熱するヒーター（加熱手段）１７の少なくともいずれかを設けることで、気相または液相の二酸化炭素を超臨界状態に変換し、圧力容器１１に超臨界二酸化炭素を供給することができる。あるいは、高圧ＣＯ₂源１２に超臨界二酸化炭素を収容し、必要に応じポンプ１６によって昇圧して圧力容器１１に供給するようにしてもよい。前者の場合は、気体または液体の二酸化炭素を加圧もしくは加熱し、さらにフィルター１３でろ過することによって超臨界状態の二酸化炭素を得て、または気体または液体の二酸化炭素を加圧しかつ加熱し、さらにフィルター１３でろ過することによって超臨界状態の二酸化炭素を得て、それを被処理体２の洗浄または乾燥に用いることになる。後者の場合は、超臨界状態の二酸化炭素をろ過し、それをそのまま被処理体２の洗浄または乾燥に用いることになる。これらのポンプ１６やヒーター１７は、フィルター１３の一次側（入口側あるいは下流側）に設けることもできるし、二次側（出口側あるいは上流側）に設けることもできる。以上の説明から明らかな通り、圧力容器１１には二酸化炭素が供給され超臨界二酸化炭素での洗浄または乾燥の処理が行われるが、フィルター１３には、気相、液相、超臨界のいずれの状態の二酸化炭素も流通することがあり得る。

フィルター１３は、高圧二酸化炭素に含まれる微粒子や、供給ライン２０（フィルター１３の一次側）で発生した微粒子を除去し、洗浄または乾燥処理後の被処理体２の清浄度を高める。フィルター１３には、焼結金属フィルターやセラミックフィルターなどの、高圧二酸化炭素のろ過に用いられる公知のフィルターを用いることができる。フィルター１３の例として、ＧＦＴ０３Ｗ（商品名、日本精線（株）製、ガス中除粒子性能０．３μｍ）、ＧＦＤ１Ｎ（商品名、日本精線（株）製、ガス中除粒子性能１μｍ）、ＵＣＳ−ＭＢ−０２ＶＲ−３０ＨＫフィルター（（株）ピュアロンジャパン製、ガス中除粒子性能０．０１μｍ）等が挙げられる。フィルター１３には、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度調整を容易にする目的や、エネルギー消費を低減する目的で、保温手段（図示せず）を設けてもよい。

加熱手段１４は、フィルター１３の本体またはフィルター１３の一次側を加熱する。これによって、高圧二酸化炭素に含まれる微粒子や、供給ライン２０（フィルター１３の一次側）で発生した微粒子の除去効率が向上し、被処理体２の清浄度を高いレベルに維持することが容易となる。加熱手段１４は、フィルター１３を加熱できるものであれば特に限定されず、例えば、二重管式熱交換器、電気炉、電気ヒーター等が挙げられる。加熱手段１４がフィルター１３に直接設置されている場合は、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度調整を容易にする目的や、エネルギー消費を低減する目的で、上述の保温手段によってフィルター１３と共に保温してもよい。

フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度を正確に調整するために、フィルター１３に温度測定器（図示せず）を併設してもよい。温度測定器は、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度を測定できるものであれば特に限定されず、フィルター１３の内部温度を測定するものであってもよく、外部温度を測定するものであってもよく、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度を直接測定できるものであってもよい。また、温度測定器はフィルター１３近傍の配管（配管２３もしくは配管２４）の内部温度または外部温度を測定するものであってもよい。温度測定器を設ける場合は、周りの環境温度の影響を避けるため、温度測定器が断熱材で覆われていることが好ましい。

フィルター１３は耐圧容器であるフィルター容器１３ａの内部に収納されている。フィルター容器１３ａの外部で、配管２３ａが配管２３から分岐している。配管２３はフィルター容器１３ａを貫通してフィルター１３に連結されている。配管２３ａはフィルター１３には連結されておらず、フィルター容器１３ａの内部に開口している。フィルター容器１３ａの内部には配管２４ａも開口しており、配管２４ａの他端は大気解放可能に構成されている。フィルター１３は、フィルター容器１３ａの内部の配管２３，２４上に設けられた継手などの適宜な部材（図示せず）によって、フィルター容器１３ａからの着脱が可能に構成されている。配管２３、配管２４、配管２３ａ、配管２４ａ上には各々弁２５，２６，２７，２８が設けられている。高圧二酸化炭素は配管２３を通ってフィルター１３に流入し、配管２４を通って流出して圧力容器１１に供給される。高圧二酸化炭素はまた、配管２３ａを通ってフィルター容器１３ａの内部に流入し、配管２４ａを通って流出し大気解放されることができる。

このような構成により、弁２５，２６，２７，２８の開閉や開度を適切に調整することによって、フィルター１３の内圧と、フィルター１３の外圧（フィルター容器１３ａの内圧）とをバランスさせることができる。この結果、フィルター１３自体にかかる正味の内圧を大きく低減させることができる。このため、過度の内圧によるフィルター１３の不慮の破損を防止することが容易となる。さらに、フィルター１３を圧力容器として取り扱う必要がなくなるため、法規制上の対応が容易となる場合がある。このような法規制の一例として、日本の高圧ガス保安法における届出が挙げられる。本実施形態ではフィルター１３は高圧ガス保安法の適用対象外となるため、法規制の制約を受けることなく、後述する清浄化のためにフィルター１３を取り外すことができる。

流量調整手段４０を設けることにより、圧力容器１１に供給する高圧二酸化炭素の流量を精密に調整することが容易になる。流量調整手段４０の流量計４１は、液体または超臨界状態の高圧二酸化炭素の質量流量を測定できることが好ましい。このような流量計４１としては、例えば、コリオリ式マスフロメータ（ＭＦＭ）等が挙げられる。流量調整弁４２は、流量計４１の測定値に従って流量を調整できるものであれば特に限定されないが、できるだけ清浄度の高いものを用いることが好ましい。制御装置４３による制御は、自動であっても手動であってもよいが、流量調整弁４２として、ＭＦＭの測定値に連動して調整できる自動弁を用いることが好ましい。

流量調整手段５０を設けることにより、圧力容器１１から排出される二酸化炭素の流量を精密に調整することが容易になる。流量調整手段５０の流量計５１は流量調整手段４０の流量計４１と同じものを、流量調整弁５２は流量調整手段４０の流量調整弁４２と同じものを、制御装置５３は流量調整手段４０の制御装置４３と同じものを、各々使用することができる。

保圧弁１５は圧力容器１１の内圧を保持するために設けられる。保圧弁１５としては、例えばバネで機械的に圧力保持を行う既存の保圧弁を使用することができる。保圧弁１５は流量計５１と流量調整弁５２の間に設置されているが、流量計５１の二次側に設置されていてもよい。

本実施形態の処理装置１を用いた被処理体２の洗浄方法について説明する。以下の処理では、後述する方法で清浄化されたフィルター１３を用いて、気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過する。被処理体２を乾燥する方法については記載を省略するが、洗浄する場合と基本的に同一である。

まず、高圧ＣＯ₂源１２に貯蔵されている高圧二酸化炭素を供給ライン２０に供給し、必要に応じてポンプ１６によって昇圧しヒーター１７によって加熱し、流量調整手段４０によって流量を調整しながらフィルター１３に送る。

フィルター１３は、加熱手段１４により加熱して、温度を３０℃以上にしておくことが好ましく、５０℃以上にしておくことがより好ましい。フィルター１３を加熱して、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素の温度を上げることにより、フィルター１３を通過する高圧二酸化炭素に含まれる微粒子の除去性能が向上し、被処理体２の清浄度を高度に維持することが容易となる。一方、フィルター１３の温度が高すぎると、耐熱性を確保するためにフィルター１３やその近傍の配管の肉厚が増加し、処理装置１が大型化しやすくなり、また、気密部のシール性の確保も難しくなる。このため、フィルター１３の温度は２００℃以下にすることが好ましい。

高圧二酸化炭素はフィルター１３でろ過され（ろ過工程）、その後圧力容器１１に供給される。圧力容器１１内の被処理体２は、供給された二酸化炭素によって超臨界二酸化炭素で洗浄される。この工程は、供給ライン２０からの高圧二酸化炭素の供給を停止し、圧力容器１１からの二酸化炭素の排出も行わない状態で処理を行う方法（バッチ式）であってもよく、圧力容器１１に定常的に二酸化炭素を供給しながら処理を行う方法（連続式）であってもよい。

次に、流量調整手段５０により二酸化炭素の流量を調整しながら、圧力容器１１内の二酸化炭素を排出ライン３０から排出する。保圧弁１５は、連続的または段階的に開いてもよく、一段階で開いてもよい。ただし、保圧弁１５を開く際には、流量調整手段５０の流量調整弁５２の開度が予め開きすぎないようして、流量が瞬間的にでも大きくならないようにしておく。

次に、以上説明した処理装置１に使われるフィルター１３の清浄化方法（フィルター清浄化工程）の一例について説明する。図２はフィルター１３の清浄化に用いられるフィルター清浄化装置６１の概略構成図である。清浄化対象のフィルター１３（図１におけるフィルター１３と同じ。）はフィルター容器１３ｂの内部に収容される。処理されるフィルター１３の使用状況は問わないが、実施例で述べるように未使用すなわち新品のフィルターである場合に特に大きな効果が得られる。フィルター容器１３ｂは処理装置１におけるフィルター容器１３ａと同様の容器である。フィルター容器１３ｂにはフィルター容器１３ａと同様、フィルター１３に接続する配管７１，７２と、配管７１からの分岐配管７３と、大気解放が可能な配管７４と、が接続している。また、フィルター容器１３ａの場合と同様、配管７１〜７４上には弁７５〜７８が設けられている。従って、これらの弁７５〜７８の開閉や開度の調整により、フィルター１３の内圧とフィルター１３の外圧（フィルター容器１３ｂの内圧）とをバランスさせることができる。また、フィルター１３はフィルター容器１３ａの場合と同様、継手等の適宜の手段によって配管７１，７２に連結されており、フィルター容器１３ｂからの着脱が可能となっている。このような構成により、フィルター１３の不慮の破損を防止できるほか、法規制上の対応も容易となる場合がある。

ＣＯ₂容器６２には気相または液相の高圧二酸化炭素が貯蔵されている。ＣＯ₂容器６２から二酸化炭素が必要に応じて供給され、再循環する気相の二酸化炭素とともに凝縮器６３で一旦液相に変化させられ、貯槽６４に貯蔵される。貯槽６４に貯蔵された液相の二酸化炭素はポンプ６５で昇圧され、フィルター６６でろ過されて、フィルター容器１３ｂの内部に収容されたフィルター１３に流入し、フィルター１３内部を流通し、フィルター１３外へと排出される。この際、二酸化炭素はフィルター１３の内部に存在する微粒子を流し出して、フィルター１３の外部へ排出する。フィルター１３から排出された二酸化炭素は、蒸発器６８で気化され、フィルター６９でろ過され、凝縮器６３で、ＣＯ₂容器６２から必要に応じて供給される二酸化炭素と合流する。フィルター６６及びフィルター６９は、場合によっては一方または双方を省略することができる。

フィルター１３を流通させる二酸化炭素は、気相、液相、超臨界のいずれの状態であってもよいが、液体または超臨界状態の二酸化炭素であることが望ましい。液体または超臨界状態の二酸化炭素は気相の二酸化炭素よりも高密度であり、フィルターの清浄化効果が高い。高密度の方が微粒子を運ぶ能力が高く、フィルター内部の微粒子が効果的に排出されるためである。特に、超臨界状態では流体の表面張力がゼロであり、二酸化炭素の拡散性が高くなることから、フィルター１３の微細孔がどれだけ細かく複雑であっても二酸化炭素が微細孔の隅々まで行き渡り、洗浄効果が高められる。超臨界状態とするには、二酸化炭素をポンプ６５で７．４ＭＰａ（二酸化炭素の臨界圧）以上に昇圧し、図示していない加熱器で３１℃（二酸化炭素の臨界温度）以上に加熱する。

フィルター１３を流通させる二酸化炭素の圧力は高いほうが好ましく、より具体的には１ＭＰａ以上であることが好ましい。１ＭＰａ以上の二酸化炭素は密度が高いため、フィルター１３に付着した微粒子を流し出す効果が高く、フィルター清浄化効果が高められる。また、二酸化炭素の圧力が高いと、フィルター１３の前後における差圧（ΔＰ）を高くとることができる。差圧と流量は比例関係にあるため、差圧が高いほど高流量の二酸化炭素を流通させることができ、清浄化の効率が向上する。さらに、流量が増加することによって流通させる二酸化炭素の流速も高まるため、高流速での処理が可能となり、フィルター１３に付着している微粒子を効率的に除去することができる。高流量、高流速の二酸化炭素を流通させるため、洗浄時間の短縮化も可能となる。

本実施形態ではフィルター１３を流通させた二酸化炭素の全量を再循環させ、再度フィルター１３に流通させている。再循環させる二酸化炭素はフィルター１３を流通させた二酸化炭素の一部だけでもよい。二酸化炭素を循環使用することで、清浄化費用の低減と、二酸化炭素の系外放出量抑制による環境面での効果が期待できる。

二酸化炭素を再循環させる場合に、再循環する二酸化炭素をフィルター６９でろ過処理することによって微粒子の除去効果が一層高められる。フィルター６９でろ過する二酸化炭素は再循環する二酸化炭素の全量でもいいし、一部でもよい。

再循環する二酸化炭素をフィルター６９でろ過する前に、フィルター１３を流通させた二酸化炭素を蒸発器６８によって気化させている。一般に、フィルターの除粒子性能は、液体や超臨界状態の物質をろ過する場合と比べて気体をろ過する場合の方が高いので、再循環する二酸化炭素を気相でフィルター処理することによって、二酸化炭素の清浄度がより高くなり、フィルター１３の清浄化効果も高くなる。従って、フィルター１３を流通させた二酸化炭素が液体または超臨界状態の場合、一旦蒸発器６８で気化させてから、フィルター６９でろ過することが好ましい。気化させる二酸化炭素は再循環する二酸化炭素の全量でもよいし、一部でもよい。また、蒸発器６８は液相で微粒子を捕捉することができ、しかも液相から気相への微粒子の移動が少ないので、フィルター６９への負荷が小さくなる。微粒子を含む液相の二酸化炭素をブローすることで、微粒子を系外に排出することもできる。なお、蒸発器６８の手前に二酸化炭素の液化を促すための冷却器を設置してもよい。冷却器で二酸化炭素を冷却することで、二酸化炭素はより確実に液化する。液化した二酸化炭素を蒸発器６８に供給することで、蒸発器６８内に気液界面が形成され、二酸化炭素を界面から静かに蒸発させることが可能となる。

フィルター洗浄工程においては、ろ過工程時の流量（洗浄時の温度・圧力における実際の体積流量）よりも高流量で二酸化炭素を流通させることが好ましい。一般に高流量の方が流速も高く、フィルターに付着した微粒子を除去しやすいが、特にろ過工程よりも高い体積流量で二酸化炭素を流通させ微粒子を除去しておくことで、フィルター洗浄工程よりも流量の低いろ過工程において微粒子がフィルターから放出される可能性が低下する。

また、フィルター洗浄工程においては、ろ過工程時よりも高温の二酸化炭素を流通させることが好ましい。一般に高温ほどフィルターからの溶出物の溶出速度が速くなるため、溶出物の除去効率が高くなるためである。また、ろ過工程時よりも高温で二酸化炭素を流通させることで、フィルター洗浄工程よりも温度の低いろ過工程において溶出物がフィルターから放出される可能性が低下する。なお、前述のように二酸化炭素の密度は高い方が清浄化効果も高くなるが、同一圧力下では高温になるほど二酸化炭素の密度が低下することを考慮すると、高温の二酸化炭素を流通させることは不利となる面もある。しかし前述のように二酸化炭素を高圧力に保つことによって、高密度の二酸化炭素を供給することができる。

以上述べたように、本実施形態によれば、フィルターに付着した微粒子やフィルター自身からの微量溶出物が抑えられ、従来に比べて清浄度が格段に向上したフィルターを得ることができる。このため、使用開始直後から十分に高い清浄度の気相、液体または超臨界二酸化炭素を得ることができ、半導体デバイス等の製品を直ちに高歩留まりで生産することができる。

新品の日本精線製（株）製フィルター（NASclean GF-T001）を準備し、図３（ａ）に示す装置にフィルターを設置して、超臨界二酸化炭素による清浄化を行った。使用した装置は基本的に図２に示す装置と同様であるが、ポンプ６５とフィルター６６の間にヒーター７０を設置した。ＣＯ₂容器６２としては高圧ボンベを用いた。二酸化炭素の導入条件は２０ＭＰａ、４０℃、３ｋｇ-ＣＯ₂/ｈとし、６時間清浄化を行った。また、同一のフィルターで、清浄化を行わないものを比較例として準備した。

次に、図３（ｂ）に示すように、６インチの清浄なシリコンウエハをセットした圧力容器１１に、清浄化を行ったフィルター１３で処理した二酸化炭素を質量流量２０ｇ-ＣＯ₂/ｍｉｎで導入した。ウエハ上の粒径０．５μｍ以上の微粒子数を測定したところ、実施例に用いたウエハで０個、比較例に用いたウエハで３個であり、いずれも実験結果に影響しない程度の高清浄度が確保されていた。導入配管は外部温度が４０℃となるように電気ヒーター１８ａで加温した。圧力容器１１は温水設定６０℃の温水ヒーター１８ｂで加熱した。この状態で二酸化炭素を導入すると、圧力１０ＭＰａ、温度５０〜５５℃の超臨界二酸化炭素となった。圧力容器１１内部がこの圧力・温度状態に到達した直後に大気圧に減圧して、ウエハを取り出した。減圧は一次側の流量調整弁１９を全閉した後、圧力容器１１内の温度が４０℃以下にならないように、保圧弁１５をゆっくり開くことにより行った。ウエハはクリーンなケースに保管し、数日後にゴミ検査装置（（株）トプコン製、ＷＭ-３）でウエハ上の粒径０．５μｍ以上の微粒子数を測定した。この際、ウエハ外周の幅１０ｍｍの領域は測定対象外とした。同様の試験を比較例のフィルターを用いて実施した。

上記条件で処理した後のウエハ上の微粒子数を表１に示す。フィルターの清浄化によって、二酸化炭素による洗浄を行った後のウエハ上の微粒子数が減少したことが確認された。特に、粒径が１μｍを超える微粒子はほとんどが除去された。これは一般的に、大きい微粒子ほど除去が容易であるためであると推測される。清浄化時間を長くすることでフィルターの清浄度がさらに高められ、より小さい粒径の微粒子のウエハへの付着も抑えられるものと考えられる。

１処理装置
２被処理体
１１圧力容器
１２高圧ＣＯ₂源
１３フィルター
１３ａ，１３ｂフィルター容器
１４加熱手段
１５保圧弁
１６ポンプ
１７ヒーター
２０供給ライン
３０排出ライン
４０流量調整手段
５０流量調整手段
６１フィルター清浄化装置
６２ＣＯ₂容器
６３凝縮器
６４貯槽
６５ポンプ
６６フィルター
６８蒸発器
６９フィルター

Claims

被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかに用いられる気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するためのフィルターの清浄化方法であって、
前記フィルターで前記気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過する前に、前記フィルターに二酸化炭素を流通させることによって前記フィルターを清浄化することを含む、フィルターの清浄化方法。
前記フィルターは未使用のフィルターである、請求項１に記載のフィルターの清浄化方法。
前記フィルターに流通させる二酸化炭素は液体または超臨界状態の二酸化炭素である、請求項１または２に記載のフィルターの清浄化方法。
前記フィルターに流通させた二酸化炭素の少なくとも一部を再度前記フィルターに流通させることを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルターの清浄化方法。
前記フィルターに流通させた二酸化炭素の少なくとも一部をろ過した後に、再度前記フィルターに流通させることを含む、請求項４に記載のフィルターの清浄化方法。
前記フィルターに流通させた二酸化炭素の少なくとも一部をろ過する前に、前記フィルターに流通させた二酸化炭素の少なくとも一部を気化させることを含む、請求項５に記載のフィルターの清浄化方法。
前記フィルターに流通させた二酸化炭素の少なくとも一部を蒸発器によって気化させることを含む、請求項６に記載のフィルターの清浄化方法。
フィルターに二酸化炭素を流通させて該フィルターを清浄化するフィルター清浄化工程と、
清浄化された前記フィルターを用いて、気体、液体または超臨界状態の二酸化炭素をろ過するろ過工程と、
ろ過された前記気体または液体の二酸化炭素を加圧もしくは加熱することによって得られた超臨界状態の二酸化炭素を用いて、またはろ過された前記気体または液体の二酸化炭素を加圧しかつ加熱することによって得られた超臨界状態の二酸化炭素を用いて、またはろ過された超臨界状態の二酸化炭素を用いて、被処理体の洗浄または乾燥の少なくともいずれかを行う工程と、
を含む、被処理体の洗浄または乾燥方法。
前記フィルター洗浄工程において前記フィルターに流通させる二酸化炭素の体積流量は、前記ろ過工程において前記フィルターに流通させる二酸化炭素の体積流量よりも多い、請求項８に記載の被処理体の洗浄または乾燥方法。
前記フィルター洗浄工程において前記フィルターに流通させる二酸化炭素の温度は、前記ろ過工程において前記フィルターに流通させる二酸化炭素の温度よりも高い、請求項８または９に記載の被処理体の洗浄または乾燥方法。