JPH03184337A - 物品の指定表面から汚染粒子を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、物品の表面から粒子物を除去する技術に関す
る。

〈従来の技術及び問題点〉 半導体ウェーハの製造において、大量生産における現在
の歩留まりはたかが２０から３０パ一セント程度であり
、特に特殊ウェーハを製造する場合は、まだ成熟した状
態に到達していない。大量の半導体ウェーハの生産にお
ける低い歩留まりの主な理由は、製造工程中に−様な且
つ徹底した清浄状態を達成することができないことによ
る。例えば多くの半導体装置では、回路の隣接した導電
通路間の離隔距離は、１ミクロン程のす−ダであり、幾
つかの実際の装置ではしばしば０．２５　ミクロン（μ
ｍ）も小さいものである。比較すると、人の毛髪の代表
的なものは、７０ミクロンの直径を有している。半導体
集積回路の製造では、経験的に確立された「２０パーセ
ントルール」は、もし回路の限界寸法がＸミクロンであ
るとすると、０、２　ｘ　ミクロンを越える大きさのあ
らゆる汚染粒子は、該回路の許容され得る作動を合理的
に確実にするために該回路から除去されなければならな
いと規定している。

ウェーハや同様な基板の精密な洗浄の分野では、超音波
、メガ音波、拭払、ブラシ擦り、低圧表面活性剤スプレ
ィ、高圧ジェットスプレィ、エツチング、及び遠心スプ
レィなどの各種方法が採用されてきた。超音波洗浄は、
３０キロヘルツ以下の周波数のかなりの騒音を発生させ
るし、８−１００キロヘルツ及びそれ以上の高い周波数
では、フォトレジストなどの半導体材の表面特性がその
放射によって損傷を受けかねない、メガ音波洗浄は、バ
ッチ処理を必要とし、連続供給処理ができない。

そして、使用される溶剤は注意深く選択されなければな
らない。強いフッ化水素酸や類似した洗浄溶剤は使用で
きない。表面の拭払は、より大きな汚染粒子の除去にの
み役立つもので、不規則な平らでない表面に対しては役
立たない。汚染粒子は、溶剤又はワイパー自体から表面
上に沈積されかねない。ブラシで擦るには、擦られる部
分が乾燥されている必要があり、また擦るときの溶液又
はブラシは表面上に、特に親水性の表面上に汚染物又は
不要な薄い膜を沈積させかねない。そして、ただ−右側
又は−面だけが一度に洗浄され得るだけである。低圧表
面活性剤スプレィでは、使用される圧力は代表的なもの
として５−８０ｐｓｉであり、それ自体で汚染粒子を除
去するには不十分であるため、スプレィする溶液自体の
洗浄作用に頼らざるをえない。高圧ジェットスプレィは
、１ｏＯ−４０００ｐｓｉの液体シェド速度に頼ってお
り、このため洗浄される物品はしっかりと固定されてい
なければならないし、また頑丈でない特性を有した表面
にはそのような洗浄は使えなくなる。

表面エツチングでは、表面上に溶解性の複合物を形成す
る特殊な溶液を使用し且つ連続して取り替える必要があ
る。表面の「再メツキ」は時々問題となるし、またエツ
チングは多くの工程を取る時間のかかる処理である。遠
心スプレィ洗浄は、遠心力と高圧スプレィの組み合わせ
であり、高圧スプレィと同じ問題を多く有している。

表面上に水又は他の似たような液体の僅かな層を氷らせ
る手法を利用してシリコンウェーハの表面上から汚染粒
子を除去する方法は、１９８７年８月２６日に出願され
てＢｏｗｌ　ｉｎｇ氏等に許諾された米国特許第４，７
７７．８（１４）号に開示されている。

汚染粒子は、液体が氷るに従って容積が大きく成る液体
層によって囲まれており、かくして液体が氷るに従って
表面上から汚染粒子を離す。液体と汚染物との氷った層
は、次にブラシで擦ったり又は承った層を温めることの
無い成る他の技法によってその表面から除去される。

次の表−■は、表面から粒子を除去する方法の技術に関
する現状を表している。

これまで述べてきた洗浄方法の各々は、満足の行くレベ
ルの効果をあげるために能動的な機械的な構成要素を使
用したり、特別な化学溶液を使用したり、又は人が大い
に労力を掛ける必要が有る。

更に、述べてきた各洗浄方法は、洗浄される媒体の内特
定の類に限定されるし、また成る特定の産業に厳しい要
請が課されたとしても、各方法では絶対的な洗浄効果が
、未だ一様′で商業的に受けいれられるレベルまで達成
されていない。

本発明の目的は、平らな表面から、また垂直な凹みや溝
の有る表面から０．１μｍまで小さなまた更にこれ以下
の寸法の小さな汚染粒子を比較的簡単に除去する技法を
提供するにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に、本発明における物品の指定表
面から汚染粒子を除去する方法は、少なくても部分的に
、物品の指定表面を圧力容器室内で洗浄液で被い、上記
室内に第１所定圧力でガスを導入し、少なくても部分的
に該ガスを洗浄液に溶解し、バブルが洗浄液内で生じて
物品の指定表面から汚染粒子を離すように、上記第１圧
力よりも低い第２圧力に上記室内の圧力を減じる各工程
から構成されたことを特徴とするものである。更に、上
記室内の圧力を減じるまえに、洗浄液に露出されている
上記表面に洗浄液の層を氷らせる工程を取るてことがで
きる。

また別の本発明における物品の指定表面から汚染粒子を
除去する方法は、指定表面が露出されるように圧力容器
内に物品を支持し、指定表面が少なくても部分的に洗浄
液で被われるように上記室内に洗浄液を用意し、上記洗
浄液内に第１圧力で溶解するガスを溶解し、バブルが洗
浄液内で瞬間的に生じて、それによりバブルの幾分かが
指定表面から汚染粒子を分離できるような程度に、上記
第１圧力よりも低い第２圧力に上記圧力容器内の圧力を
急速に減じ、上記洗浄液を除去する各工程から構成され
たことを特徴としている。

また、更に別の本発明における表面から汚染粒子を清掃
するシステムは、（ａ）表面を収容するべく適した形状
を成した圧力容器室と、（ｂ）洗浄液の源泉と、（ｃ）
上記表面を少なくても部分的に被うために上記圧力容器
室内に上記洗浄液を導入する液導入手段と、（ｄ）上記
ガスの幾分かが上記洗浄液内に溶解されるような所定の
圧力で上記圧力容器室内に圧力をかけるガス源と、（ｅ
）上記ガスのバブルが上記洗浄液内に生じるような低い
ガス圧力に上記圧力容器室内のガス圧力を急速に減じる
手段と、（ｆ）上記圧力容器室から洗浄液を除去する手
段とから構成されたことを特徴とている。

く作用〉 上記構成の本発明において、物品の指定表面は、洗浄液
中に沈められて洗浄される表面は該液に露出される。次
いで、高圧の溶解するガスが洗浄液に溶解され、該液上
のガス圧力が急速に非常に低い圧力まで減ぜられる。バ
ブルが急速に下げられたガス圧力に応答して洗浄液中に
生じる。これらバブルの成るものは、汚染粒子に隣接し
て生じ、それらを分離して、洗浄される物品の指定表面
からそのような粒子を運び去る。別の例では、沈められ
た物品の指定表面に隣接している洗浄液の層は、溶解す
るガスが高い圧力で洗浄液に溶解された後で、且つこの
層の上方のガス圧力が急速に減ぜられる前に氷らせるこ
とかできる。氷らせると、指定表面から粒子を分離して
除去するのを助長する。

本発明は、更に、光の散乱や、本体又は表面の光学的な
損傷や、光学的性能の一般的な低下を防ぐために表面が
きれいに保たれなければならない鏡や、レンズや、レザ
ーウィンドウや、他の構成要素等精密な光学構成部品の
製造に応用される。

更にまた、本発明は、所定の寸法以上の粒状物が製造工
程中に表面又は液体から除去されなければならない製薬
産業やバイオテクノロジー産業にも適用される。

このアプローチは、ウェーハの選定された部分のエツチ
ングから生ずる又は発展中の溝や他の凹みを有した集積
回路如き平らでない面の溝や他の凹みから汚染物を除去
するのに特に役立つ。これらの溝は、従来技術から良く
知られている技法のどれを使用してもそのような溝又は
他の凹みから汚染粒子を除去することが困難な又は不可
能な０、５−５μｍのオーダの横断寸法を有している。

〈実施例〉 第１図を参照にすると、物品２１は圧力容器室２３内に
設置されている。次いで、脱イオン濾過水又は有る他の
適当な洗浄液２５が、物品２１が液体２５中に完全に沈
まるまで弁２７を介して容器２３に導入される。容器室
２３は、洗浄液２５で完全溝たされてはならない。次い
で、溶解するガス２９が、第１の所望のガス圧力ｐ、に
到達するまで圧力弁３１を開くことによって洗浄液２５
中にバブルで通されるか、又は別の方法で導入される。

かくして導入された溶解するガス２９の一部は、洗浄液
２５中に溶解されることになり、それで溶解されるガス
量は、圧力容器室２３内のガス過剰圧を増大するに従っ
て増大する。溶解ガス２９は、洗浄液２５内に十分な量
のこのガスが溶解されて洗浄液２５内に溶解れたガス圧
と圧力容器室２３内に残っているガス圧とが平衡状態に
到達するまで連続的に容器室２３内に導入される。

かなりの量の溶解ガス２９を洗浄液２５中に溶解させる
ために、第１ガス圧力ｐ＋は大気圧の多数倍、例えば、
ｐ＋　＝１５０　３０００ｐＳｉでなければならない。

少なくてもｌ　５　Ｑ　ｐｓｉの溶解ガス圧力が、ここ
では適当である。

圧力容器上の圧力解放弁３３は、次いで突然解放される
。洗浄液２５に沈められていない圧力容器２３の部分内
の溶解ガス圧力は、第１圧力ｐ。

から第２の遥かに低い圧力ｐ、に好ましくは１秒または
それ以下のオーダの時間間隔で急速に低下する。第２ガ
ス圧力ｐ、は、約大気圧とすることができ、又は大気圧
より高い又は低い成る他の圧力とすることができる。

洗浄液２５の上の容器室２３内の溶解ガス圧の突然の低
下の結果、バブルが洗浄液２５中に生じて液表面２６に
向かって上昇し、これは周囲の洗浄液２５に対するバブ
ルの浮揚力によって推進する。バブルは物品２１の表面
に隣接して存在する又は洗浄液２５中に浮遊している汚
染粒子等の核の周りの洗浄液２５中に最も容易に生じる
。かくして、その様にして生じたバブルの多くは、これ
らバブルの形成の核としての働きをした汚染粒子を収容
する。これら汚染粒子が捕獲されて除去されるようにか
くして形成されたバブルが閉じ込めた汚染粒子を圧力容
器室２３内の洗浄液２５の上面に向かって運ぶ。汚染粒
子が除去されたあと、洗浄液の残りは、ドレイン３５を
開くことによって圧力容器から抜かれることになる。物
品２１は、乾燥した窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、空気又は成る他の適当な乾燥ガスを物品の表面に向
けて供給することで乾燥され、その表面から洗浄液２５
の全ての跡を除去する。圧力容器カバー３７は、次いで
開放されて、物品２１が取り出される。

バブルの形成と浮揚の二つのメカニズムが、第２図と第
３図に図解されている。第２図において、左の丸い突出
部４３ａと右の丸い突出部４３ｂとを有した一つのバブ
ル４３が汚染粒子４５と隣接面４７との間の空間に生じ
ているのが身受けられる。第２図に示されているような
形状を有したバブル４３内の比較的高いガス圧は、次い
で表面張力とバブルに関連した内部圧力との間の反作用
で表面４７から汚染粒子４５を押し離すことになる。

汚染粒子４５が指定表面４７から押し離されるに従って
、この粒子とこの表面の間に存在する粘着力が実質的に
減少されて、汚染粒子４５は実質的に周囲の液４９の頂
部に自由に上昇するようになり、バブル４３の浮揚力に
よって推進される。

第３図において、バブル５１は、最初そのバブルの核と
しての働きをする汚染粒子５３の周りに生ずる。汚染粒
子５３の最大直径は、該汚染粒子を取り囲んだ又は収容
したバブル５１の等価直径よりも小さいものであると想
定されている。バブル５１が汚染粒子５３の周りに生じ
てしまったあとは、バブル／汚染粒子の組み合わせ物に
作用する浮揚力はこの組み合わせ物を隣接した指定表面
５７から離れるように移動させる。汚染粒子５３と表面
５７との間粘着力は減少されて、組み合わさった状態の
バブル５１と汚染粒子５３とが液５５の上面に向かって
上昇できるようにしている。

これらバブルが加圧されている洗浄液内で生じる精密な
様子は、液体の表面張力や粒子の表面特性や、洗浄液５
５内に溶解したガスの分圧と共に変わることになる。疎
水性の粒子表面では、第３図における親水性の汚染粒子
の表面とは違った形で生じる。バブル５Ｉが生じる様子
に無関係に、汚染粒子５３に該バブルによって加えられ
る浮揚力は、もし溶解したガスの十分に高い分圧が本シ
ステムで使用された場合、汚染粒子を表面から離すに足
る程大きいものである。

第４図に示されている本発明の第２実施例では、洗浄さ
れる物品６１は、まず最初圧力容器６３内に洗浄される
指定表面を露出して設置される。本システムは、圧力容
器が第１ガス圧力ｐＩの乾燥した窒素や、ヘリウムや、
ネオンや、アルゴンや、空気等の所定の溶解するガス６
６で完全に満たされるまでガス弁６５を開放して加圧さ
れる。次に、脱イオン濾過水又は成る他の適当な洗浄液
６７が、弁６９の所に在る作動可能なスプレィノズルを
介して圧力容器内にスプレィされる。洗浄液６７が圧力
容器内にスプレィされるに従って、洗浄液６７の多数の
水滴が形成される。これらの水滴が圧力容器６３内にお
いてガスを通って落下するにしたがって、第１図に企図
されているような洗浄液６７の大きな水体内への溶解ガ
ス６６の溶解にたいして、増大された割合でガス６６の
一部が水滴内に溶解される。十分な洗浄液６７が圧力容
器６３内にスプライされてしまった後、洗浄される物品
６１は、洗浄液６７内に沈められる。平衡状態が、洗浄
液６７内に溶解されたガスの分圧と圧力容器６３の残り
の容積内の溶解ガスとの間に達成される。圧力容器内の
出口弁７１は突然開放され、圧力容器６３内のガス圧は
第１圧力ｐ１から約大気圧の第２の低い圧力ｐ２に急速
に減圧される。圧力容器６３内のガス圧の突然の減少は
、好ましくは１秒又はそれ以下の時間間隔で起こるもの
で、洗浄液６７内に溶解したガス６６を即座にバブル化
させることに成る。これらのバブルの多くは、第２図及
び第３図に図解れている一つ又は他のメカニズムによっ
て汚染粒子６３を表面に運ぶ。汚染粒子６３がバブルに
よって洗浄液６７の上面に向かって揚げられてしまった
後、汚染粒子は除去され、残りの洗浄液は圧力容器６３
の水抜きをする液出口弁７３を開放することによって抜
かれることになる。物品６１は、次に該物品６１の表面
から全ての残っている洗浄液を除去する為に乾燥した窒
素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、空気又は成る他の適
当な乾燥した比較的不活性なガスを乾燥ガス源から導い
てきて乾燥される。圧力容器６３上のカバー７７は心次
ぎに取り外されて、物品６１は更に処理するために取り
出される。

第５図に図解されている本発明の別の実施例では、洗浄
される物品１０１は圧力容器室１０３内に設置され、且
つ洗浄液１０５で満たされていない圧力容器室容積を幾
らか残して以前と同様に物品１０１が該液に沈められる
ように、該圧力容器１０３は洗浄液１０５で満たされる
。次に、圧力容器室１０３内の大口弁１（１７が開放さ
れ、数置１０３の内部は、１５０　ｐＳｉ又はそれより
大きい成る高圧ｐ、で溶解ガスで加圧される。平衡状態
が該室１０３内で達成された後は、溶解ガス１０９の実
質的な部分は、洗浄液に溶解される（依然１０５で示さ
れている）。さて、洗浄液１０５は、Ｔ、。。、よりも
遥かに高い所定温度Ｔ１に加熱される。実際には、Ｔ、
は大気圧での洗浄液１０５の沸騰温度Ｔ１，１より高く
、しかしより高い圧力ｐ＋でのＴｂゆ、よりも低く選定
される。圧力容器室１０３内に存在している高いガス圧
力は、確実に実質的に沸騰が起きないようにすると共に
洗浄液１０５が液体として存在するようにしている。

この時点で、圧力解放弁１１１は突然開放され、圧力容
器１０３内の圧力は大気圧又はそれより高いか低いかの
第２の低い所定圧力ｐ２に素早く低下する。圧力容器室
内圧力の突然の減少は、洗浄液１０５の高い温度によっ
て活性を増大して洗浄液１０５内に即座にバブルを生じ
させることに成り、物品１０１の表面上の汚染粒子は、
洗浄液１０５の上面に向かって運ばれ、これによって物
品１０１の表面から汚染粒子は除去される。ここでは、
高い温度Ｔ１を選択するかどうかは、自由裁量で決めら
れるが、圧力容器室１０３内のガス圧がｐｌからｐ、に
低下しても洗浄液１０５の大部分又は全部が液体として
存在し且つ沸騰して無くなってしまわないようにＴ、。

、よりも低いＴ１を選択するほうが好ましい。高い温度
Ｔ１の選択は、更に、高い温度で洗浄液１０５と接触し
ている物品１０１又はその表面を損傷しない温度を選択
する必要性があり、これによって制約される。

第５図に図解れている本発明の実施例は、高い温度での
物品１０１に対する損傷を回避する必要性が最早考慮さ
れない場合にも汚染粒子を液体から除去する為に使用さ
れる。

第６図に図解されている本発明の別の実施例は、Ｔ　ｆ
ｒｅｅｚｅよりも低い低温Ｔで洗浄液を利用している。

洗浄される物品１１３は圧力容器室１１５内に設置され
、且つ物品１１３が洗浄液１１７に沈められるが圧力容
器室容積が完全には洗浄液１１７で満たされないように
該圧力容器室１１５は洗浄液１１７で部分的に満たされ
る。次に、圧力容器室１１５の入口弁１２１が開放され
、数置１０３の内部は所定のガス圧ｐ、まで溶解ガス１
１９で加圧される。平衡状態が該室１１５内で達成され
た後は、溶解ガス１１９の一部分は、洗浄液に吸収され
（依然１１７で示されている）且つ容器室容積の残りは
圧力ｐ１の溶解ガスを収容している。さて、洗浄液１１
７の温度は、その凍結温度Ｔ　ｌｒ＊＊ｇ＊以下の温度
Ｔ！に下げられ、洗浄液１１７の薄層１２０は洗浄され
る物品１１３の露出された指定表面上に凍結される。洗
浄液１１７の温度は、Ｔ　ｆｒｅｅｚｅより低い温度Ｔ
、に幾つかある技法のいずれによってでも下げ得るもの
である。

成る一つの技法では、冷却流体源１１６からの冷却流体
は物品に隣接した物品の支持体１１４を通して循環され
るようになっている。これによって、物品１１３及び周
囲の洗浄液は、圧力容器室１１５内の残りの液１１７を
必ずしも氷らせること無しに望みの温度に冷却される。

別のアプローチでは、冷却流体源からの冷却流体は、圧
力容器室１１５内へ、即ち洗浄液１１７または物品１１
３によって占拠されていない容器室の一部へ導入され、
この冷却流体が洗浄液と接触して洗浄液をＴ　ｔｒｅｅ
ｓｔより低い温度Ｔ、に冷やす。

洗浄液１１７のｏ、　ｔ　−ｔ　ｏ　ｏμｍの厚さの承
った薄層が物品１１３の表面に形成された後は、圧力容
器室１１５内の圧力解放弁１２３が突然解放される。室
内ガス圧力は、値ｐ、から大気圧又はそれより高いか低
いかの小さい値ｐ、に素早く低下される。室内ガス圧力
のこの突然の低下は、多くの場合通常の大気圧である圧
力ｐ、の溶解したガス１１９を含んだ氷った層１２０に
その固体状態から液体状態、又は部分的に液体状態、又
は気体状態のいずれかに昇華を経て相変化を起こす。

いずれの場合でも、溶解したガス１１９のバブルは、該
物質が相変化を起こした後は即座に層１２０内に生じ、
これによって生じたバブルは、物品１１３の表面から汚
染粒子を除去する。内部にバブルを有した洗浄液１１７
を氷らせることは、次の二つの理由によって有利である
。即ち、（１）凍結処理は、更に物品１１３の表面から
汚染粒子を分離する。（２）凍結した液体がその液体の
状態に戻るときには、このことが活発に起こり、この過
程で汚染粒子を表面から分離するのを大いに推進して助
ける。

第６図に示されている装置を利用する本発明の別の実施
例では、洗浄液の氷った薄層が物品１１３の表面上に生
じたあとは、物品１１３の表面に接触しているこの承っ
た薄層の僅かな部分は流体源１１６によって制御可能な
量だけ加熱され、氷った薄層のこの部分を液体の状態に
再転換する。室内ガス圧が突然ｐ１からｐ！に低下する
と、洗浄液１１７の残りの氷った層の幾分かに又は全部
に相変化が起こり、バブルが物品１１３の指定表面に接
触している洗浄液の液相部分に即座に生ずることになる
。再度、生じたバブルは、物品１１３の指定表面から離
れ、物品１１３の表面がこれによって洗浄されるように
共に汚染粒子を運ぶことになる。

第７図に概略図解されている更に別の実施例では、小さ
い又は中ぐらいの表面張力を有していると想定されてい
る洗浄液１３１のごく僅かな量が洗浄される物品１３３
の指定表面の一部又は全部を濡らすようになっている。

そこに存在する洗浄液１３１は、毛細管現象によって、
又はそうでなければ汚染粒子１３５と物品１３３の指定
表面の隣接部分との間に形成されたフレバスに溜るもの
と想定されている。さて、溶解するガス１３７は、多く
の場合大気圧となっている圧力ｐ１で圧力容器室内に導
入されており、その溶解ガスの一部は、フレバス内の洗
浄液（依然１３１で示されている）内に溶解されるよう
になる。圧力容器室の出口弁は、突然開放され、溶解し
ているガスの圧力は即座にｐ、から遥かに低い値ｐ２に
低下し、相変化がフレバス内の洗浄液１３１内で起って
物品１３３の表面からの汚染粒子１３５の分離を推進し
、他の手段によって器室から除去される。ここでは、洗
浄液１３１は、除去される汚染粒子１３５の一つの特長
的な直径の最大限値かな部分の深さまで物品１３３の指
定表面を被うべきである。

第１図及び第４図〜第７図に図示されている本発明の実
施例は、平坦な表面又は多くの山や谷のある平坦でない
表面の洗浄に役立つものである。

この発明の一つの役立つ応用は、半導体チップ又はウェ
ーハの表面に形成されている溝又は他の垂直な凹みから
チップの加工中に汚染粒子を除去することである。本発
明は、０．１μｍまでとそれ以下の汚染粒子を洗浄する
ものであり、従って、０．５−１０μｍ１又は更にそれ
以下のオーダの横断幅を有した溝を洗浄するのに役立つ
でしょう。

好ましくは、溝内のどんな汚染粒子でもこの出願に開示
されている技術によって除去されるように使用される洗
浄液が溝の面を完全に確実に濡らすことに注意を払うべ
きです。更に、若しバブルが弾けたときに汚染粒子が溝
に沈んで戻らないように、これらのバブルが液体の表面
に向かって上昇して行くに従って汚染粒子を担持してい
るバブルを除去するように注意を払うべきであります。

たとえ、第１図及び第４図〜第７図に図解されている本
発明の実施例が、物品の全体が洗浄液内に沈められてい
る状態を示していても、本発明は、洗浄される表面だけ
に洗浄液の薄層を供給し、物品の他の残りは洗浄液に沈
めないでおいても実施されるものである。これを達成す
る一方法は、第８図に図解されており、そこではウェー
ハ１３６は、はぼ完全に液を抜いである室１３４の一方
側に隣接した台座１３８上に配置される。洗浄液の層１
３７は、洗浄液源１４１から物品表面に導かれた洗浄液
のスプレィ１３９によって物品の露出表面上に形成され
る。更に、室１３４には、高圧のガスを内部に導入する
ために数置に隣接して配置されているガス源１４３と、
該室内からガスを素早く除去してこれによって室内圧を
急速に低下させるガス出目弁１４５とが用意されている
。洗浄される物品１３１の表面上に１０μｍも薄い厚さ
の洗浄液層１３７を用意する為には、既に述べた液体の
凍結と圧力低下の処理によって物品の表面から汚染粒子
が除去されるように十分なものでなければならない。

本発明は、洗浄液として水の使用に限定されず、又は溶
解ガスとして窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、空気
の使用に限定されない。水（８５容積％又はそれ以上）
とイソプロピルアルコール、イソブチルアルコール又は
過フッカ炭化水素との混合物のような他の洗浄液が、本
洗浄液に使用される。本溶解ガスとして他のガスが使用
される。

適切な溶解ガスは、洗浄液に対して適切な溶解性を有し
ていなければならないし、またガスの物理的且つ化学的
性質は洗浄液や洗浄される表面に対して何ら作用しない
ものでなければならない。特に、過フッカ炭化水素のよ
うな単一な物質を適当な蒸気圧／温度の関係で使用する
のが望ましい。

この場合、その物質は洗浄される表面が設置される液を
成すように加圧されることになろう。圧力容器内のガス
圧は、次いで急速に減ぜられ、液の一部は気化して汚染
粒子の周りにバブルを生じ、汚染粒子を残りの液の上面
に向かって上昇させる。

そこで、粒子は除去されることになる。

〈発明の効果〉 以上述べた如く、本発明によれば、洗浄される物品の指
定表面は洗浄液中に沈められて該層に露出され、次いで
高圧の溶解ガスが洗浄液に溶解され、該液上のガス圧力
が急速に非常に低い圧力まで減ぜられ、この急速な圧力
低下に応答して洗浄液中においてバブルが生じて汚染粒
子に隣接して生じたものは汚染粒子を物品の指定表面か
ら分離して運びさることになるため、平坦な表面や垂直
な凹みや溝の在る表面から０．１μｍまでの、また更に
これ以下の寸法の汚染粒子を比較的簡単に除去すること
ができる。

更に、沈められた物品の指定表面に接している洗浄液の
層は、溶解ガスが高圧で該洗浄液に溶解された後で且っ
数層の上のガス圧が急速に減ぜられる前に氷らせること
かでき、物品の指定表面か！ らの粒子の分離と除去を助長することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる表面洗浄に使用される装置の立
面図であり；第２図と第３図とは各々汚染粒子の下方と
汚染粒子の周囲におけるバブル形成を図解している概略
図であり；第４図は本発明に係わる表面洗浄に使用され
る装置の第２実施例の立面図であり；第５図は本発明に
係わる表面洗浄に使用される装置の第３実施例の立面図
であり；第６図は本発明に係わる表面洗浄に使用される
装置の第４実施例の立面図であり；第７図は本発明に係
わる粒子除去の別の方法を示している線図であり；第８
図は本発明に係わる表面洗浄に適した装置の第５実施例
の立面図である。 （符号の説明） ２１．６１，１０１，１１３・・・物品、２３゜６３．
１０３，１１５．１３５・・・圧力容器室、２５．４９
．５５，６７．１０５．１１７・・・洗浄液、２７，６
９，１（１７．１２１・・・洗浄液導入弁、２９．６６
．１０９，１１９・・・溶解ガス、３１．６５・・・圧
力弁、３３，７１゜１１１．１２３，１４５・・・圧力
解放弁、４５．５３．１３５・・・汚染粒子、４７．５
７・・指定表面、４３．５１・・・バブル、７５・・・
乾燥ガス源、１１０・・・加熱手段、１１４．１３３・
・・支持手段、１１６・・・冷却／加熱流体源（冷凍手
段）、１２０・・・薄層、１３７・・・洗浄液層、１４
１・・・洗浄液源、４ ・溶解ガス源。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくても部分的に、物品の指定表面を圧力容器
   室内で洗浄液で被い、 上記室内に第１所定圧力でガスを導入し、少なくても部
   分的に該ガスを洗浄液に溶解し、バブルが洗浄液内で生
   じて物品の指定表面から汚染粒子を離すように、上記第
   １圧力よりも低い第２圧力に上記室内の圧力を減じる各
   工程から構成されたことを特徴とする物品の指定表面か
   ら汚染粒子を除去する方法。
2. （２）更に、上記室内の圧力を減じるまえに、洗浄液に
   露出されている上記表面に洗浄液の層を氷らせる工程に
   よって特定された請求項（１）記載の方法。
3. （３）指定表面が露出されるように圧力容器内に物品を
   支持し、 指定表面が少なくても部分的に洗浄液で被われるように
   、上記室内に洗浄液を用意し、 上記洗浄液内に第１圧力で溶解するガスを溶解し、 バブルが洗浄液内で瞬間的に生じて、それによりバブル
   の幾分かが指定表面から汚染粒子を分離できるような程
   度に、上記第１圧力よりも低い第２圧力に上記圧力容器
   内の圧力を急速に減じ、 上記洗浄液を除去する各工程から構成されたことを特徴
   とする物品の指定表面から汚染粒子を除去する方法。
4. （４）更に、脱イオン濾過水のような上記洗浄液を選び
   、 空気、窒素、ヘリウム、ネオン及びアルゴンから成るよ
   うな、高圧で水中に注入され且つ水中に保持されるガス
   類から上記所定のガスを選定する工程から成る請求項（
   ３）記載の方法。
5. （５）更に、上記第１圧力を少なくても１５０ｐｓｉに
   選定し、上記第２圧力をほぼ大気圧に選定する工程から
   成る請求項（３）記載の方法。
6. （６）更に、上記圧力解放弁が開く前に上記洗浄液を加
   熱する工程から成る請求項（３）記載の方法。
7. （７）更に、上記圧力解放弁を開く前に上記表面に渡っ
   て上記洗浄液の層を氷らせる工程によって特定された請
   求項（３）記載の方法。
8. （８）上記分離された汚染粒子を除去する工程は、上記
   圧力容器室から上記洗浄液を排出し、乾燥するガスを上
   記物品に導いて上記洗浄液を物品からほぼ全部除去する
   ことから成る請求項（３）記載の方法。
9. （９）更に、上記指定表面に隣接した上記洗浄液の一部
   が上記指定表面と隣接した上記汚染粒子とのあいだに溜
   るように除去される汚染粒子の代表的な直径の僅かな部
   分に、上記指定表面上の洗浄液の高さを選定する工程か
   ら成る請求項（３）記載の方法。
10. （１０）更に、上記指定表面上の洗浄液の所定深さを１
    ００μｍより少なくなるように選定する工程から成る請
    求項３記載の方法。
11. （１１）更に、上記指定表面を被う上記洗浄液を氷らせ
    て上記指定表面上に氷層を形成し、これによって此の表
    面に隣接した汚染粒子を接触させる工程から成る請求項
    （３）記載の方法。
12. （１２）上記洗浄液を氷らせる工程は、上記洗浄液の氷
    点よりも低い温度に維持された冷却ガスを上記圧力容器
    室に導入し、この冷却ガスが洗浄液に接触するようにし
    て、これによって上記洗浄液の温度を下げることから成
    る請求項（１１）記載の方法。
13. （１３）上記洗浄液を氷らせる工程は、上記圧力容器室
    内に上記物品を支持する手段を設け、 上記洗浄液の氷点よりも低い温度に維持された冷却液を
    上記物品に隣接した支持手段内で循環させ、これによっ
    て上記指定表面の温度と該指定表面に隣接した洗浄液の
    温度を下げることより成る請求項（１１）記載の方法。
14. （１４）更に、上記圧力解放弁を作動させる前に上記氷
    った洗浄液の亜層が液状に転換されるように上記指定表
    面に隣接した氷った洗浄液の亜層を温める工程から成る
    請求項（１１）記載の方法。
15. （１５）上記洗浄液を用意する工程は、上記物品の指定
    表面が上記洗浄液内に沈められるように該指定表面に上
    記洗浄液をスプレイすることから成る請求項（３）記載
    の方法。
16. （１６）（ａ）表面を収容するべく適した形状を成した
    圧力容器室と、 （ｂ）洗浄液の源泉と、 （ｃ）上記表面を少なくとも部分的に被うために上記圧
    力容器室内に上記洗浄液を導入する液導入手段と、 （ｄ）上記ガスの幾分かが上記洗浄液内に溶解されるよ
    うな所定の圧力で上記圧力容器室内に圧力をかけるガス
    源と、 （ｅ）上記ガスのバブルが上記洗浄液内に生じるような
    低いガス圧力に上記圧力容器室内のガス圧力を急速に減
    じる手段と、 （ｆ）上記圧力容器室から洗浄液を除去する手段とから
    構成されたことを特徴とする表面から汚染粒子を清掃す
    るシステム。
17. （１７）上記洗浄液は脱イオン濾過水であり、且つ上記
    ガスは空気・窒素、ヘリウム、ネオン及びアルゴンから
    成るような、高圧で水中に注入され且つ水中に保持され
    るガス類から選定されたものである請求項（１６）記載
    の方法。
18. （１８）上記所定のガス圧力は少なくとも１５０ｐｓｉ
    であり、且つ上記低いガス圧力はほぼ大気圧である請求
    項（１６）記載のシステム。
19. （１９）更に、上記ガス圧力が上記所定のガス圧力から
    減ぜられる前に上記圧力容器内の上記洗浄液を加熱する
    手段から成る請求項（１６）記載のシステム。
20. （２０）更に、上記洗浄液の氷層が上記表面上の汚染粒
    子に接触するように上記表面に渡って上記洗浄液の層を
    氷らせる冷凍手段から成る請求項（１６）記載のシステ
    ム。
21. （２１）上記冷凍手段は冷却ガス源を有すると共に上記
    冷却ガスが上記洗浄液に接触して、これによって上記圧
    力容器室内の上記洗浄液の温度を下げるように上記圧力
    容器室内に冷却ガスを導入する手段を有する請求項（２
    ０）記載のシステム。
22. （２２）上記冷凍手段は、上記圧力容器内に上記物品を
    支持する支持手段と、 冷却液の源泉と、 上記物品に隣接した支持手段内で冷却液循環させ、これ
    によって上記物品の温度と上記表面に隣接した洗浄液の
    温度を下げる手段とから成る請求項（２０）記載のシス
    テム。
23. （２３）上記液導入手段は、上記表面が上記洗浄液内に
    沈められるように該表面上に該洗浄液をスプレイするス
    プレイ手段を有するものである請求項（１６）記載のシ
    ステム。