JP5150584B2 - Filter cleaning method and method of cleaning or drying the object to be processed - Google Patents
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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。 The present invention relates to a method for cleaning a filter and a method for cleaning or drying an electronic component such as a semiconductor device using the method, and particularly to cleaning a filter for filtering supercritical carbon dioxide used for cleaning an electronic component. It relates to the conversion method.
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。
Application of supercritical carbon dioxide (
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。 Further, the supercritical carbon dioxide adhering to the recess can be easily vaporized by depressurizing the chamber in which the wafer or the like is accommodated. Utilizing this property, the use of supercritical carbon dioxide for drying wafers and the like has also been studied.
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。 As described above, supercritical carbon dioxide is useful for cleaning and drying of semiconductor devices and the like. However, if the supercritical carbon dioxide contains fine particles, the fine particles adhere and remain on the object to be processed, resulting in a product yield. There is a risk of direct impact. Therefore, in order to increase the product yield, it is necessary to increase the cleanliness of the supercritical carbon dioxide itself.
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。 In order to increase the cleanliness of supercritical carbon dioxide, it is preferable to filter the supercritical carbon dioxide with a filter. This inventor examined using a sintered metal filter and a ceramic filter as a filter. These filters are used for filtering nitrogen gas and the like used in the manufacturing process of electronic components such as semiconductor devices. These filters have innumerable fine pores and can remove fine particles from the gas. Filters are managed for cleanliness from the manufacturing stage, cleaned as necessary, and shipped as semiconductor grade. In addition, sufficient quality control is performed through shipment through inspection and strict storage at each stage. Even at the manufacturing site of semiconductor devices and the like, sufficient cleanliness management is performed from the installation to the apparatus until the start of use. For this reason, it has been confirmed that a highly clean gas can be obtained immediately after the start of use.
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。 As described above, supercritical carbon dioxide is produced by making carbon dioxide at a high temperature and high pressure above the critical point, so the state (phase) of carbon dioxide when passing through the filter is that of supercritical carbon dioxide. It can vary depending on the feed process and the location of the filter. For example, when supercritical carbon dioxide is produced using gas phase carbon dioxide as a raw material, gas phase carbon dioxide may be filtered or supercritical carbon dioxide may be filtered depending on the installation location of the filter. When gas phase carbon dioxide is liquefied and liquid phase carbon dioxide is used to produce supercritical carbon dioxide, liquid phase carbon dioxide may be filtered or supercritical carbon dioxide may be filtered. .
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。 Since the raw material is carbon dioxide in the gas phase even if it is carbon dioxide in a liquid phase or a supercritical state, the inventor of the present application has determined that the state (phase) of carbon dioxide when passing through the filter is the performance of the filter. The effect on behavior was considered to be small. In other words, the inventor of the present application thought that if a semiconductor grade conventional gas filter was used, carbon dioxide with high cleanliness could be obtained immediately after the start of use, regardless of the state (phase) of carbon dioxide. However, in reality, when carbon dioxide in a liquid phase or a supercritical state is filtered using a new (unused) filter, a phenomenon occurs in which fine particles are contaminated on the object to be processed.
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。 Thus, when using a filter to improve the cleanliness of carbon dioxide in the liquid phase or supercritical state, if the filter is new (unused), the phenomenon that the object to be treated is contaminated with fine particles has been confirmed. ing. When contamination occurs, the product yield deteriorates and greatly affects the manufacturing process of semiconductor devices and the like. On the other hand, when purifying gas phase carbon dioxide with a filter, such a phenomenon is relatively unlikely to occur. However, there is no change in preventing such a phenomenon as much as possible.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently cleaning a filter for filtering gas, liquid, or supercritical carbon dioxide used for at least one of cleaning and drying of an object to be processed. And Another object of the present invention is to provide a method for cleaning or drying an object to be processed using such a method.
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、被処理体の洗浄または乾燥のための装置にフィルターを装着して気体、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。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a filter cleaning method for filtering gas, liquid, or supercritical carbon dioxide used for at least one of cleaning and drying of an object to be processed. This method cleans the filter by flowing carbon dioxide through the filter before attaching the filter to a device for cleaning or drying the workpiece and filtering the gas, liquid, or supercritical carbon dioxide. Including doing.
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。 The filter is sufficiently cleaned as described above, and generally there is no problem even if it is used as it is. However, when the gas, liquid, or supercritical carbon dioxide flows through the filter, the inventor of the present application causes the fine particles present inside the filter to flow out, or peels off and discharges out of the filter together with carbon dioxide. I found that there is a possibility. The cause of the generation of these fine particles is considered to be various, and when the filter material is partially produced as a fine particle at the time of manufacture of the filter, or from the outside due to the particle suction force (Van der Waals force, static electricity, etc.) of the filter itself. The case where particles adhere may be considered. This phenomenon is likely to occur when liquid or supercritical carbon dioxide flows through the filter, but the same phenomenon may occur to some extent when gaseous carbon dioxide flows.
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。 Based on this analysis, the inventor of the present application came up with the idea of cleaning the filter by circulating carbon dioxide through the filter prior to use of the filter. It is possible that the filter performance will gradually stabilize if the filter is attached to a cleaning device etc. and then run-in as necessary, but efficient cleaning is difficult due to various restrictions on operating conditions. is there. In the present invention, since the conventional idea is changed and the filter itself is cleaned in advance, efficient cleaning becomes possible. Since the cleaned filter removes a considerable amount of particulates that cause contamination, it can be used to filter carbon dioxide in a gas, liquid, or supercritical state to prevent contamination of the workpiece. The desired filtration performance can be exhibited.
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、被処理体の洗浄または乾燥のための装置にフィルターを装着して気体、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、清浄化され上記装置に装着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、上記装置によっ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。 According to another embodiment of the present invention, a method for cleaning or drying an object to be processed is provided. In this method, before attaching a filter to an apparatus for cleaning or drying an object to be filtered and filtering carbon dioxide in a gas, liquid, or supercritical state, carbon dioxide is passed through the filter to clean the filter. A filter cleaning step, a filtration step for filtering carbon dioxide in a gas, liquid or supercritical state using a filter that has been cleaned and attached to the apparatus, and pressurizing or filtering the filtered gas or liquid carbon dioxide Using supercritical carbon dioxide obtained by heating, or using supercritical carbon dioxide obtained by pressurizing and heating filtered gas or liquid carbon dioxide, or filtration using an ultra-critical state carbon dioxide, the step of performing at least one of the cleaning or drying of the object to be processed by the device, including That.
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。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently clean a filter for filtering gas, liquid, or supercritical carbon dioxide used for at least one of cleaning and drying of an object to be processed. it can. Moreover, according to this invention, a to-be-processed object can be wash | cleaned or dried using such a method.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a processing object cleaning / drying apparatus (hereinafter referred to as processing apparatus 1) to which the present invention is applied will be described.
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The high-pressure CO 2 source 12 is not particularly limited as long as it can store high-pressure carbon dioxide. Examples of the high-pressure CO 2 source 12 include conventionally known ones such as a high-pressure gas cylinder, a cryogenic container, and a liquefaction storage tank. When storing carbon dioxide in a gas phase or a liquid phase, at least a pump (pressurizing means) 16 for raising the carbon dioxide to a critical pressure or higher or a heater (heating means) 17 for heating to a critical temperature or higher on the
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。
The
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。
The heating means 14 heats the main body of the
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。
In order to accurately adjust the temperature of the high-pressure carbon dioxide passing through the
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。
The
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。
With such a configuration, the internal pressure of the
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。
By providing the flow rate adjusting means 40, it becomes easy to precisely adjust the flow rate of the high-pressure carbon dioxide supplied to the
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。
By providing the flow rate adjusting means 50, it becomes easy to precisely adjust the flow rate of carbon dioxide discharged from the
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。
The holding
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。
A method for cleaning the workpiece 2 using the
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。
First, the high-pressure carbon dioxide stored in the high-pressure CO 2 source 12 is supplied to the
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。
The
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。
The high-pressure carbon dioxide is filtered by the filter 13 (filtration process), and then supplied to the
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。
Next, the carbon dioxide in the
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。
Next, an example of the cleaning method (filter cleaning process) of the
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。
The CO 2 container 62 stores gas phase or liquid phase high pressure carbon dioxide. Carbon dioxide is supplied from the CO 2 container 62 as needed, and is temporarily changed into a liquid phase by the condenser 63 together with the recirculated gas phase carbon dioxide and stored in the
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。
The carbon dioxide flowing through the
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。
The pressure of carbon dioxide through which the
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。
In the present embodiment, the entire amount of carbon dioxide that has circulated through the
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。
When carbon dioxide is recycled, the removal effect of the fine particles is further enhanced by filtering the recycled carbon dioxide with the
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。
Before the recirculated carbon dioxide is filtered by the
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。 In the filter washing step, it is preferable to circulate carbon dioxide at a flow rate higher than the flow rate at the filtration step (actual volume flow rate at the temperature and pressure at the time of washing). In general, a higher flow rate has a higher flow rate, and it is easier to remove fine particles adhering to the filter, but in particular, the flow rate is higher than that of the filter cleaning process by circulating carbon dioxide at a higher volumetric flow rate than the filtration process. The possibility of fine particles being released from the filter in a low filtration step is reduced.
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。 In the filter washing step, it is preferable to distribute carbon dioxide having a temperature higher than that in the filtration step. This is because, generally, the higher the temperature, the faster the elution rate of the eluate from the filter, and the higher the elution rate. In addition, by allowing carbon dioxide to circulate at a higher temperature than during the filtration step, the possibility that the effluent is released from the filter in the filtration step at a lower temperature than the filter washing step is reduced. As described above, the higher the density of carbon dioxide, the higher the cleaning effect. However, considering that the density of carbon dioxide decreases as the temperature increases under the same pressure, it is possible to circulate high temperature carbon dioxide. There are also disadvantages. However, by maintaining the carbon dioxide at a high pressure as described above, high-density carbon dioxide can be supplied.
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。 As described above, according to the present embodiment, fine particles adhering to the filter and a minute amount of eluate from the filter itself can be suppressed, and a filter having a markedly improved cleanliness compared to the prior art can be obtained. For this reason, a gas phase, liquid, or supercritical carbon dioxide having a sufficiently high cleanliness can be obtained immediately after the start of use, and products such as semiconductor devices can be immediately produced at a high yield.
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。
A new filter (NASclean GF-T001) manufactured by Nippon Seisen Co., Ltd. was prepared, and the filter was installed in the apparatus shown in FIG. The apparatus used was basically the same as that shown in FIG. 2, but a
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。
Next, as shown in FIG. 3 (b), carbon dioxide treated with a cleaned
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。 Table 1 shows the number of fine particles on the wafer after processing under the above conditions. It was confirmed that the number of fine particles on the wafer after cleaning with carbon dioxide was reduced by cleaning the filter. In particular, most of the fine particles having a particle size exceeding 1 μm were removed. In general, it is presumed that the larger fine particles are easier to remove. By extending the cleaning time, it is considered that the cleanliness of the filter is further increased, and adhesion of fine particles having a smaller particle diameter to the wafer can be suppressed.
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
62 CO2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
1 processor 2
Claims (10)
前記被処理体の洗浄または乾燥のための装置に前記フィルターを装着して前記気体、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。 A method of cleaning a filter for filtering gas, liquid, or supercritical carbon dioxide used for at least one of washing and drying of an object,
Prior to filtering the gas, liquid, or supercritical carbon dioxide by attaching the filter to an apparatus for cleaning or drying the object to be processed, the filter is cleaned by circulating carbon dioxide through the filter. A method for cleaning a filter, comprising:
清浄化され前記装置に装着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、前記装置によって前記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。 Filter cleaning in which a filter is attached to an apparatus for cleaning or drying an object to be processed, and before the gas, liquid or supercritical carbon dioxide is filtered , carbon dioxide is circulated through the filter to clean the filter. Conversion process,
A filtration step of filtering gas, liquid or supercritical carbon dioxide using the filter that has been cleaned and attached to the device ;
Using supercritical carbon dioxide obtained by pressurizing or heating the filtered gas or liquid carbon dioxide, or by pressurizing and heating the filtered gas or liquid carbon dioxide Using the obtained supercritical carbon dioxide or using filtered supercritical carbon dioxide to perform at least one of washing or drying of the object to be processed by the apparatus ;
A method for cleaning or drying an object to be treated.
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