JPH078853A - エアロゾルを生成するためのノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面洗浄用の低温エアロゾルを生成するため
のノズル装置を提供すること。 【構成】 ある物質からエアロゾルを生成するためのノ
ズル装置は、第１の圧力で物質を受け取るための入口を
有する送出し管路を含む。ノズルを送出し管路に接続し
て、送出し管路から物質を受け取る。ノズルは、少なく
とも１つの出口開口を有し、これによって、物質がそこ
を通過して、第１の圧力から第１の圧力より低い第２の
圧力へ物質を膨張させて、物質を凝固させ、エアロゾル
を生成することができるようになっている。さらに、送
出し管路またはノズルに凝縮が形成されないように凝縮
防止手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全般的には低温エアロ
ゾルの作成に関し、具体的には、低温エアロゾルを使用
する表面洗浄に関する。

【０００２】

【従来の技術】

関連特許 本特許出願は、同一譲受人に譲渡され、同時に出願され
た下記の特許出願に関連する。 ・米国特許出願第０８／０７６０５２号明細書、整理番
号ＦＩ９−９３−０４１ ・米国特許出願第０８／０７６０５１号明細書、整理番
号ＦＩ９−９３−０３１ ・米国特許出願第０８／０７６０６５号明細書、整理番
号ＦＩ９−９３−０３３ ・米国特許出願第０８／０７６０６４号明細書、整理番
号ＦＩ９−９３−０２６

【０００３】表面汚染は、多くの業界で幅広い関心を集
めている問題である。このような汚染は、低品質のまた
は役に立たない製品をもたらしたり、製造歩どまりをか
なり低下させる可能性がある。たとえば、具体的な例と
して、表面汚染は、マイクロエレクトロニクス加工業界
の一般的な問題であり、望ましくない粒子、被膜、分子
などの形をとる可能性がある。また、汚染される可能性
のある表面には、半導体ウェハ、表示装置、マイクロエ
レクトロニクス部品などが含まれる。これらの表面の汚
染は、さまざまな種類の欠陥、とりわけ短絡、開路、積
層欠陥などの原因となり得る。これらの欠陥は、回路に
悪影響を及ぼし、最終的にチップ全体を故障させる可能
性がある。

【０００４】除去する必要のある汚染を有する別のタイ
プの表面は、プラズマ・エッチングや化学気相成長の反
応炉など、加工装置や加工チャンバや壁である。半導体
加工中に生成される反応残留物やポリマは、チャンバ壁
に堆積する傾向がある。これらの残留物またはポリマ
は、その後、加工中の製品や後で加工される製品の上に
はがれ落ちる可能性がある。この機構に起因する歩どま
り損失を防ぐために、製造加工チャンバを周期的に分解
して、洗浄または「ぬぐい落とす」必要がある。現在
は、週に１回、チャンバ内の治具を分解し、アルコール
と水の混合物を用いてすべての表面をぬぐい落とすこと
が行われている。この周期的な機械分解、ぬぐい落とし
および再組立てと、表面乾燥のため洗浄の後に必要な長
いポンプダウン時間のために、加工設備の生産量と信頼
性が大きく低下する。さらに、堆積した材料が水と反応
する時に形成される酸性煙霧が、洗浄担当者の健康上危
険となる場合も多い。

【０００５】米国特許第５１０８５１２号明細書は、二
酸化炭素ペレットの衝撃による、多結晶シリコンの製造
に使用される化学気相成長反応炉の洗浄に関する。同明
細書には、ペレタイザに気体二酸化炭素を供給して気体
二酸化炭素を圧縮し固体二酸化炭素ペレットに形成する
方法が開示されている。このペレットは、ペレットの速
度を増すための加速気体と共に、ノズルに供給される。
このノズルは、「ベンチュリ」ノズルであり、ペレット
がそこから出る時に速度が最大になる。さらに、このノ
ズルは、コンベヤ・アームに取り付けられ、これによっ
てノズルが移動できるようになっている。同明細書の装
置に伴う短所として、ペレタイザが必要であること、お
よびノズルの移動のためにコンベヤ・アームにノズルを
取り付けることが含まれる。具体的に言うと、このコン
ベヤ・アーム配置では、ノズルをコンベヤ・アームの構
成に従って移動することしかできないので、ノズルの移
動度が制限される。

【０００６】洗浄のもう１つの形として、ウェハや基板
などの表面から粒子または被膜の汚染物を洗浄するのに
使用される化学洗浄が含まれる。化学洗浄には、溶剤ま
たは液体洗浄剤を使用して、洗浄すべき表面から汚染物
を除去または溶解することが含まれる。化学洗浄に伴う
短所は、洗浄剤を高い清浄度と純度に保たなければなら
ないことである。したがって、高品質の溶剤が必要であ
り、この溶剤は、洗浄中に徐々に汚染されるので、定期
的に交換しなければならない。交換された化学薬品は、
処分を必要とし、環境汚染の原因となる。したがって、
化学洗浄方法を適切かつ有効に実施することは困難であ
り、高価につく。

【０００７】本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特
許第５０６２８９８号明細書は、洗浄すべき表面に当た
る少なくとも実質的に固体のアルゴン粒子のエアロゾル
を使用してマイクロエレクトロニクス表面を洗浄する方
法に関する。

【０００８】本発明と同一の譲受人に譲渡される米国特
許出願第０７／９７０３４６号明細書は、洗浄すべき表
面に当たる少なくとも実質的に固体のアルゴンまたは窒
素の粒子のエアロゾルを使用してマイクロエレクトロニ
クス表面を洗浄する方法に関する。

【０００９】本発明と同一の譲受人に譲渡される米国特
許出願通し番号第０７／９５８４１７号明細書は、米国
特許第５０６２８９８号明細書または米国特許出願第０
７／９７０３４６号明細書に記載の低温エアロゾルを用
いる洗浄処理を実行することのできる装置に関する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
洗浄用の低温エアロゾルを生成するためのノズル装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、全般的には、
ある物質からエアロゾルを生成するためのノズル装置に
関する。このノズル装置は、第１の圧力で物質を受け取
るための入口を有する送出し管路を含む。ノズルを送出
し管路に接続して、送出し管路から物質を受け取る。ノ
ズルは、少なくとも１つの出口開口を有し、これによっ
て、物質がそこを通過して、第１の圧力からそれより低
い第２の圧力へ物質を膨張させて、物質を凝固させ、エ
アロゾルを生成することができるようになっている。さ
らに、送出し管路またはノズルに凝縮が形成されないよ
うに凝縮防止手段を設ける。

【００１２】

【実施例】一般に、汚染された表面のエアロゾル洗浄
は、洗浄すべき表面に低温粒子を高速で衝突させる処理
によって達成される。低温エアロゾル粒子は、表面上の
汚染粒子、汚染薄膜および汚染分子をたたく。この衝突
によって、汚染物を表面から解放するのに十分なエネル
ギーが汚染物に与えられる。解放された汚染物は、気体
の流れに巻き込まれ、排出される。エアロゾルの気相
は、この表面に当たり、表面を横切って流れ、したがっ
て、薄い境界層を形成する。汚染材料は、通常はこの低
速の境界層の中に存在する。したがって、気相だけで
は、せん断力が不十分なので小さな汚染物を除去できな
い。しかし、低温エアロゾル粒子は、十分な慣性を有
し、したがって、境界層を貫通して表面に達することが
できる。

【００１３】低温エアロゾル粒子は、境界層を通過して
表面に向かう際に減速する傾向がある。洗浄作用を発生
させるためには、エアロゾル粒子が境界層を通過し、表
面をたたかなければならない。気流によって、厚さ"ｈ"
で速度の法線成分が無視できる境界層が生成されるとい
う単純なモデルを仮定する。表面をたたくためには、凝
固した低温エアロゾル粒子が、少なくとも"ｈ／ｔ"に等
しい法線成分を有する速度で境界層に入らなければなら
ない。粒子の緩和時間"ｔ"は、次式によって与えられ
る。

【数１】ｔ ＝ ２ａ²ρ_pＣ／９μ

【００１４】上式で、"ａ"は低温エアロゾル粒子の半
径、"ρ_p"は粒子密度、"μ"は気体の動粘性、"Ｃ"は、
次式によって与えられるストークス・カニンガムのすべ
り補正係数である。

【数２】Ｃ ＝ １ ＋ １．２４６（λ／ａ） ＋
０．４２（λ／ａ）ｅｘｐ［−０．８７（ａ／λ）］

【００１５】上式で、"λ"は、気体分子の平均自由行程
であり、気体の圧力に反比例する。

【００１６】上記の分析から、洗浄処理の有効度が、低
温エアロゾル粒子の寸法に依存することが示される。洗
浄処理の効率は、大きな質量または高い初期速度を有す
る低温エアロゾル粒子の場合に高くなる。しかし、大き
いエアロゾル粒子は、洗浄すべき表面の微妙な構造に損
傷を与える可能性が高く、この損傷には、点食、亀裂、
転位または応力が含まれる。さらに、大きい寸法の低温
エアロゾル粒子は、構造のくぼみ区域やトレンチに進入
して有効に汚染物を除去することができない。

【００１７】低温エアロゾル粒子は、膨張過程の間に形
成される。この膨張に伴う温度低下が、気体種または液
体種を核生成させ、少なくとも実質的に固体の粒子に凝
縮させる。核生成が発生するのは、気体または液体蒸気
が飽和し、分圧が平衡蒸気圧を越える状態になった時で
ある。この過程の間に形成される核の安定寸法は、次式
によって与えられる。

【数３】ａ ＝ ２σｖ₁／ｋＴｌｎ Ｓ

【００１８】上式で、"σ"は表面張力、"ｖ₁"は核生成
種の分子量、"ｋ"はボルツマン定数、"Ｔ"は核生成が発
生する温度である。"Ｓ"は、膨張冷却の間に達した凝縮
可能種の飽和度である。迅速な凝縮と蒸気分子の拡散か
ら核への成長が同時に発生して、低温エアロゾル粒子の
寸法が大きくなる。

【００１９】上の分析から、損傷なしの洗浄実行を達成
するために所望の低温エアロゾル粒子を生成するには、
膨張の前と後に、気体種または液体種の圧力と温度など
の膨張パラメータを制御することが不可欠であることが
実証される。

【００２０】さまざまな表面を洗浄するための低温エア
ロゾルを生成するのに有効なことがわかっている不活性
物質には、二酸化炭素、アルゴンおよび窒素が含まれ
る。

【００２１】まず図１を参照すると、汚染された表面の
洗浄または「サンドブラスト」用の低温エアロゾルを生
成することのできる装置は、エアロゾルを生成する元に
なる気体、液体または気体と液体の混合物（以下気液混
合物と略す）の供給源５を含む。供給源５によって供給
される物質は、洗浄すべき表面２０に無害な物質でなけ
ればならず、表面２０の必要とされる清浄度に見合った
純度を有するエアロゾルをもたらさなければならない。
たとえば、マイクロエレクトロニクス加工では、ウェハ
が非常に清浄であることが要求され、したがって、その
ようなウェハを洗浄するためには非常に純度の高いエア
ロゾルが必要になる。ところが、プラズマ加工チャンバ
は、それほど高い清浄度を必要としないことがあり、し
たがって、プラズマ加工チャンバの洗浄に使用されるエ
アロゾルの純度は、ウェハの洗浄に使用されるものほど
高くなくても十分なことがある。

【００２２】一般に、気体、液体または気液混合物から
生成するエアロゾルは、どれもさまざまな汚染された表
面の洗浄を行うことができるが、高純度エアロゾルが必
要な時には、気体からエアロゾルを生成することが好ま
しく、比較的低純度のエアロゾルが必要な時には、液体
または気液混合物からエアロゾルを生成することが好ま
しい。これに関して、熱交換機１０は、気体からエアロ
ゾルを作る時には必要であるが、低温の液体または気液
混合物からエアロゾルを生成する時には不要であり、し
たがって、一般に、低温の液体または気液混合物からエ
アロゾルを生成するほうが安価である。

【００２３】上で述べたように、さまざまな表面を洗浄
するためのエアロゾルを生成するのに有効なことがわか
っている不活性物質には、二酸化炭素、アルゴンおよび
窒素が含まれる。たとえば、気体アルゴンから生成され
た、少なくとも実質的に固体のアルゴン粒子を含むエア
ロゾルは、シリコン・ウェハの洗浄に有効なことがわか
っている。気体アルゴンは、単独で使用するか、超清浄
気体窒素と混合して使用でき、後者の場合、窒素を、気
相のままに留めて、生成される固体アルゴン粒子に高い
速度を与えるキャリアとして働かせることができる。ア
ルゴンに窒素を混合すると、より高い膨張率が可能にな
り、ジュール・トンプソン効果を強化し、冷却を強める
ことができる。気体窒素は、膨張の前にアルゴンと混合
する時、異なる寸法のアルゴン・エアロゾル粒子を生成
するための希釈剤として働かせることもできる。これら
の気体を混合し、任意選択である程度までろ過または冷
却もしくはその両方を行った後に、熱交換機１０へ送り
出してさらに冷却することができる。

【００２４】もう１つの例として、液体二酸化炭素、液
体アルゴンまたは液体窒素から生成されるエアロゾル
は、プラズマ加工チャンバの洗浄に有効なことがわかっ
ている。液体または気液混合物からエアロゾルを生成す
る時に、物質を、ノズル１５に直接供給する、すなわち
熱交換機１０を通過させないことを強調する必要があ
る。

【００２５】気体からエアロゾルを生成する時には、気
体を、供給源５から熱交換機１０に供給するが、以下で
この場合について詳細に説明する。一般に、熱交換機１
０は、気体をその液化点または凝固点付近、すなわち気
体から液体または固体への遷移温度より約２．８〜１１
℃高い温度にまで冷却する。しかし、気体の大部分が、
熱交換機１０中で気相に保たれることが重要である。熱
交換機１０は、不純物トラップとしても働き、そこを通
過する気体から凝縮可能な不純物を除去する。通常、冷
却された気体、たとえば気体アルゴンは、およそ−１２
３℃ないし−１８４℃程度の温度とおよそ１３８０００
Ｐａないし４７６００００Ｐａ程度のゲージ圧力を有
し、好ましくは、およそ−１５７℃ないし−１８４℃程
度の温度とおよそ１３８０００Ｐａないし６８９０００
Ｐａ程度のゲージ圧力を有する。

【００２６】その後、熱交換機１０からの冷却された気
体あるいは供給源５からの液体または気液混合物である
物質をノズル１５に供給し、そこで、この物質をより低
い圧力へ断熱膨張させ、それによってこの物質の少なく
ともかなりの部分を凝固させ、洗浄すべき表面２０に向
ける。ノズル１５については、後で詳細に説明する。膨
張した物質の圧力は、高真空から大気圧以上までの範囲
にわたる。この膨張が、この物質のジュール・トンプソ
ン冷却をもたらして、好ましくはその凝固を引き起こ
し、その結果、エアロゾルを生成する。ただし、物質の
凝固が発生することが好ましいが、物質の一部が、その
代わりに液化するか液体のままに留まってもよい。な
お、物質のうち少なくともかなりの部分が固体粒子にな
り、物質の残りが液体として残るのであれば、表面２０
を有効に洗浄できる。

【００２７】気体は、その三重点より下の点まで加圧さ
れた場合に、液滴を形成せずに直接に固体粒子を形成す
る。気体がその三重点より下の点まで加圧されない場
合、その気体は、凝縮して液滴になる可能性があり、液
体のままに留まるか、圧力低下が十分な場合には、その
後凍結して固体粒子になる。たとえば、気体アルゴンの
三重点は、ゲージ圧６８９００Ｐａ、−１８９．４℃で
ある。さらに、液体は、十分に冷却されれば固体粒子を
形成する。

【００２８】ここで図２を参照すると、上記で概略を示
した冷却要件を実現できる熱交換機１０が示されてい
る。熱交換機１０は、ハウジング３０内に取り付けた低
温タンク２５を含む。低温タンク２５は、複数の通常の
手段のいずれかによってハウジング３０に取り付けるこ
とができるので、そのような通常の手段は、本明細書で
は説明も図示もしない。しかし、効率を最大にするた
め、低温タンク２５は、ハウジング３０の内壁に接触し
ないことが好ましい。なお、低温タンク２５とハウジン
グ３０の内壁の間に適当な断熱材を置くことによって、
低温タンク２５をハウジング３０の内壁から分離するこ
とができる。

【００２９】低温タンク２５は、固体材料を含むことが
好ましく、熱交換機１０が、効率的かつ効果的に、気体
の温度を正確に、たとえば所望の温度から１．１℃ない
し１．７℃以内に制御できるようにするために、低温タ
ンク２５は、高い熱伝導率、比較的大きな比熱値および
十分な寸法または質量を有する材料を含まなければなら
ない。また、製造性に関する問題、たとえばろう付けな
ども検討しなければならない。使用する材料の種類と必
要な質量は、エアロゾルの生成中の低温タンク２５の冷
却エネルギー要件と許容可能な温度変動によって決定さ
れる。たとえば、約１０８Ｋｇの質量を有する銅ブロッ
クが、特定の応用例での低温タンク２５として働くため
に必要な特性を有することがわかっている。低温タンク
２５を維持しなければならない温度は、気体の動作圧力
の関数である。通常、低温タンク２５は、約−１６２℃
と−１８４℃の間の温度に維持される。気体の動作圧力
が高いほど、低温タンク２５を維持しなければならない
温度も高くなり、逆も同様である。４つの熱センサ３１
〜３４を、低温タンク２５の長さ方向に沿って配置し
て、低温タンク２５の温度を監視し、これらの温度の読
みを使って、気体の温度を制御または調節する。

【００３０】冷却される気体は、入口４０から入り、配
管４５を通過し冷却されて、冷却された気体が出口５０
から出る。配管４５は、それを通過する気体が、出口５
０に達した際に必要とされる温度まで適当に冷却される
のに適した長さと直径にしなければならない。一例とし
て、配管４５は、ステンレス鋼または他の適当な材料を
含み、外径９．５２５ｍｍ、長さ約９．７５ｍとするこ
とができる。この場合、配管４５の最初の７．３２ｍ
で、低温タンク２５の温度から約１．１℃ないし１．７
℃以内の温度に気体を冷却できることがわかっている。
この気体は、配管４５の残りの長さを通過する間、この
温度に保たれる。

【００３１】さらに、配管４５の内側表面は、そこを通
る気体が汚染されないようにするのに適切な清浄度を有
する必要がある。たとえば、配管４５の内側表面を、普
通の処理によって化学的に洗浄し電解研摩することがで
きる。

【００３２】配管４５は、低温タンク２５と適当に熱的
に接触し、その結果、配管４５を介して低温タンク２５
の冷却エネルギーを効率的かつ効果的に気体に伝達でき
るようになっていなければならない。なお、冷却エネル
ギーの伝達をもたらすためには、配管４５の少なくとも
一部が、その全長に沿って、低温タンク２５と物理的に
接触するか少なくとも物理的に非常に近接し、したがっ
て、配管４５を通過する気体も、低温タンク２５に物理
的に非常に近接するようになっていることが好ましい。
したがって、この気体の熱エネルギーは、配管４５を介
して低温タンク２５の冷エネルギーと交換され、その結
果、気体が冷却される。

【００３３】図３は、低温タンク２５との適切な熱的接
触をもたらすように配管４５を配置する方法の一例を示
す図である。具体的に言うと、低温タンク２５内部とそ
の周囲に、らせん状で半径方向の溝５５を機械加工す
る。溝５５は、配管４５を受けるのに適した寸法でなけ
ればならず、その結果、配管４５のかなりの部分が、溝
５５の中で低温タンク２５と接触またはろう付け接触で
きるようになることが好ましい。任意選択で、溝５５内
で溝５５の全長に沿って切欠６０を設けることもでき
る。

【００３４】組立てのため、ろう付けワイヤを切欠６０
内に置き、配管４５を、低温タンク２５の周囲の溝５５
内にすえ込む。その後、溝５５の外側に配管４５の長さ
方向に沿ってさらにろう付けワイヤを置く。その後、低
温タンク２５を、配管４５およびろう付けワイヤと共
に、たとえば真空硬化炉に入れ、ろう付けワイヤを溶か
して、配管４５と低温タンク２５の間にボンドを形成す
ることができる。具体的に言うと、切欠６０内のろう付
けワイヤは、溶融して切欠６０を満たし、配管４５用の
ボンドをもたらす。また、溝５５の外側に配管４５の長
さ方向に沿って置かれたろう付けワイヤは、溶融し、溝
５５の内側と配管４５の間を流れて、その間にボンドを
形成する。配管４５は、低温タンク２５との間に十分な
熱的接触が生じ、したがって配管４５を通って低温タン
ク２５から気体への冷却エネルギーの効率的な交換また
は伝達が可能になるように、低温タンク２５に十分に接
合しなければならない。

【００３５】上記で指定した必要な温度と安定性を達成
するために、低温タンク２５と配管４５ならびに配管４
５内の気体を、適当な断熱手段によって断熱したハウジ
ング３０内に置くことによって、対流および伝導による
熱入力と放射熱負荷、またはそれらからの冷エネルギー
損失から絶縁する。たとえば、この断熱手段は、ハウジ
ング３０内の構成要素またはハウジング３０自体あるい
はその両方を囲む積層断熱手段を含むことができ、さら
に、ハウジング３０から分子を真空排気する真空断熱手
段を含むこともできる。

【００３６】一例を挙げると、積層断熱手段は、ハウジ
ング３０を囲むまたはハウジング３０の周囲に巻き付け
られた材料を含む。このような材料は、放射熱負荷を低
下させ、伝導を妨害する障壁として働くことができなけ
ればならない。好ましい実施例では、Ｊ．Ｄ．ゴンチ
（Ｇｏｎｃｚｙ）、Ｗ．Ｎ．ボロスキ（Ｂｏｒｏｓｋ
ｉ）およびＲ．Ｃ．ニーマン（Ｎｉｅｍａｎｎ）の"Ｍ
ｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ （ＭＬ
Ｉ） ｉｎ ｔｈｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｌｌｉｄｅｒ − ａ Ｐｒａｃｔ
ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｒｏａｃｈ
ｔｏ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｇ
ｏｖｅｒｎｉｎｇ ＭＬＩ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｅｒｆ
ｏｒｍａｎｃｅ"、Ｆｅｒｍｉ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａ
ｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、１９８
９年３月に開示され、１９８９年２月８日〜１０日に米
国ルイジアナ州ニューオリンズで開催された１９８９
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｕｐｅｒ Ｃｏ
ｌｌｉｄｅｒでＪ．Ｄ．ゴンチによって発表された概念
を使用して、本発明の積層断熱手段を構成する。これら
の概念によれば、積層断熱手段は、多層ブランケット８
５を含むことができる。この多層ブランケット８５の部
分平面断面図を、図４に示す。多層ブランケット８５
は、反射層９０とスペーサ層９５を交互に有し、多層ブ
ランケット８５は、スペーサ層９５から始まりスペーサ
層９５で終わる。反射層９０はそれぞれ、伝導に対する
障壁として機能するために低い放射率を有する材料を含
む中央部分９２を有する。各反射層９０の中央部分９２
は、２つの末端層９３と９４の間に「挟まれ」ている。
末端層９３と９４はそれぞれ、熱エネルギーを反射する
能力を有する。スペーサ層９５は、反射層９０を互いに
隔てるよう機能し、したがって、末端層９３および９４
をカプセル封じして、熱が、ある反射層９０から次の反
射層９０へ直接伝達されないようにする。多層ブランケ
ット８５が有効に機能するのに必要な、交互の反射層と
スペーサ層の具体的な総数は、それが使用される特定の
応用例によって変わる。一般に、多層ブランケット８５
を通る熱流束は、実施された反射層９０の数に反比例し
て変化し、多層ブランケット８５の単位厚さあたりの反
射層９０の密度または個数の関数である。具体的な例と
して、上記で指定した温度範囲でエアロゾルを生成する
ための積層断熱手段として機能するのに有効な多層ブラ
ンケット８５を提供するには、２１個のスペーサ層９５
の間に２０個の反射層９０を交互に挟み、各反射層９０
が、約０．０３未満の放射率と約６．３５μｍの厚さを
有し、その中央部分９２がポリエステルからなり、その
末端層９３および９４がそれぞれ、約３５０Åの厚さを
有するアルミめっき金属コーティングを含み、各スペー
サ層９５が、約０．１ｍｍの厚さと約１７ｇ／ｍ²の密
度を有し、ポリエチレンテレフタラートまたはスパン接
合ポリエステルを含むと十分であることがわかってい
る。

【００３７】例を示すと、ポンプ６５を設けて、たとえ
ば約１．３３×１０^-2Ｐａ程度の高真空をハウジング３
０内で達成するために、ハウジング３０から気体分子を
真空排気することができる。具体的な例として、ポンプ
６５は、米国マイアミ州ＬｅｘｉｎｇｔｏｎのＶａｒｉ
ａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販され
ているＴｕｒｂｏ−Ｖ６０ Ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｐｕｍｐ、Ｎｏ．９６９−９００２とすることが
できる。しかし、他の市販ポンプを使用して、所望の真
空レベルを達成することもできる。さらに、冷却効率を
高めるため、ポンプ６５を、９０°エルボ７０に取り付
けて、ポンプ６５の口がハウジング３０の内側に直接向
かわないようにすることができる。なお、９０°エルボ
７０によって、動作中にポンプ６５が生成する熱のハウ
ジング３０への伝達が最小になる。

【００３８】ハウジング３０内に延び、好ましくは低温
タンク２５内に延びまたはこれと接触する冷却要素７７
を有する、コールド・ヘッドなどの冷却手段７５を設け
て、低温タンク２５を所望の温度まで冷却する。冷却手
段７５は、所望の温度に達するまで低温タンク２５を一
定速度で冷却できるものであれば、市販のどんな冷却ユ
ニットでもよい。たとえば、米国ニューハンプシャー州
ＨｕｄｓｏｎのＢａｌｚｅｒｓ社から市販されているＢ
ａｌｚｅｒｓ Ｍｏｄｅｌ ＶＨＣ １５０Ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒは、７７°Ｋで２
００Ｗの出力を供給できる密閉サイクル冷凍機である。
これを用いると、１０８．４Ｋｇの銅ブロックを含む低
温タンク２５を、室温から７７°Ｋまで約９時間で冷却
でき、最低温度は約２４°Ｋになる。この熱交換機１０
を用いると、気体の大きな熱負荷を、所望の低温の小さ
な変動範囲内に保つことができる。たとえば、工程熱負
荷が毎分約１２００Ｗの場合、気体の出力温度を、所望
の温度から±０．５６℃以内に保ち、制御できることが
わかっている。

【００３９】さらに、低温タンク２５を所望の温度に正
確に維持するため、ハウジング３０内に延び、好ましく
は低温タンク２５内に延びまたはこれと接触する加熱棒
８０を有する、通常の熱源（図示せず）などの加熱手段
を設けることも可能である。コールド・ヘッドと熱源
を、そのような目的のために循環的にオン・オフするこ
とができる。なお、コールド・ヘッドを適当に循環的に
オン・オフすることによって、加熱手段なしで低温タン
ク２５を所望の温度に保つことも可能である。

【００４０】さらに、本発明の熱交換機１０は、冷却手
段７５の代わりに加熱手段を実施するならば、冷却装置
ではなく加熱装置として使用できることが明白である。
現在市販されている熱源を、そのような目的に使用する
ことができる。その場合、低温タンク２５は、低温タン
クではなく熱タンクと呼ぶことができる。

【００４１】さらに、本発明の装置は、熱交換機または
清浄器（または不純物トラップ）あるいはその両方とし
て機能することができる。配管４５内で気体の温度を下
げている間に、その気体に含まれる、保持温度を越える
遷移温度を有する不純物はすべて配管４５の内壁上に凝
縮する。これは、配管４５を通過する液体の場合にもあ
てはまる。なお、不純物トラップとして機能する時に
は、配管４５の内壁に凝縮した不純物を脱着させるため
の再生手段を含めなければならないことにも留意された
い。また、ハウジング３０内に延びる加熱棒８０を有す
る通常の熱源（図示せず）などの加熱手段を使用して、
低温タンク２５をその不純物の遷移温度以上の温度に
し、その後、脱着された不純物を配管４５から「追い出
す」ことができる。

【００４２】気体は、熱交換機１０によって冷却された
後に、ノズル１５に供給され、そこでエアロゾルが生成
され、洗浄すべき表面２０に送られる。ノズル１５は、
エアロゾルを生成するために気体の少なくともかなりの
部分を凝固させるのに必要なジュール・トンプソン冷却
を効率的に実現できなければならない。本発明によれ
ば、ノズル１５を取り付けるためのさまざまな手段は、
具体的な応用例および洗浄すべき表面に応じて実施する
ことができる。

【００４３】図５ないし図８を参照すると、１実施例で
は、ノズル１０２を含むノズル装置を、洗浄すべき表面
２０、たとえばウェハを置いた加工チャンバ１０５に固
定して取り付ける。表面２０は、ノズル１０２の下で、
たとえば表面２０をその上に置いたチャック１１０を使
用して、操作することができる。したがって、生成され
るエアロゾルを表面２０に向け、表面２０を、ノズル１
０２の下で操作しながら洗浄する。さらに、表面２０の
洗浄中に、たとえば窒素のカーテン気体またはキャリア
気体を、矢印１１５で示すように処理チャンバ１０５中
に流すことができる。表面２０から洗い落とされた粒子
を、このカーテン気体によって運び去ることができる。
さらに、このカーテン気体は、エアロゾルが表面２０に
送られたことによって生じ、表面２０上での水滴、氷ま
たは不純物凝縮の形成を最小にする働きをする。このよ
うな水滴または氷が形成されると、表面２０の洗浄が不
十分になる可能性がある。また、表面２０を乾燥状態に
保つために、通常の加熱手段によって表面２０を加熱す
ることもできる。

【００４４】図からわかるように、ノズル１０２は、送
出し管路１２０の一端に接続される。送出し管路１２０
の他端は、熱交換機１０からの配管４５に接続される
が、ノズル１０２に供給する前に物質を冷却する必要が
ない場合には、この他端を物質供給源に直接に接続する
ことができる。送出し管路１２０は、真空フィードスル
ー・アセンブリ１２５内に格納される。真空フィードス
ルー・アセンブリ１２５の一端は、熱交換機１０に取り
付けられ、真空フィードスルー・接続アセンブリ１２５
の他端は、加工チャンバ１０５のチャンバ・カバー１３
０に取り付けられる。チャンバ・カバー１３０は、処理
チャンバ１０５内に延びるノズル・ハウジング１３５を
有する。真空フィードスルー・アセンブリ１２５が、熱
交換機１０に通じており、チャンバ・カバー１３０のノ
ズル・ハウジング１３５が、真空フィードスルー・アセ
ンブリ１２５に通じており、熱交換機１０のハウジング
３０内で達成された真空が真空フィードスルー・アセン
ブリ１２５内で実現され、さらにノズル・ハウジング１
３５内でも実現されることが好ましい。したがって、真
空フィードスルー・アセンブリ１２５は、ハウジング３
０と共に取り付け密閉する必要があり、加工チャンバ１
０５のチャンバ・カバー１３０は、真空フィードスルー
・アセンブリ１２５と共に取り付け密閉する必要があ
り、そうすると、ポンプ６５を使用して、ハウジング３
０内ならびに真空フィードスルー・アセンブリ１２５お
よびノズル・ハウジング１３５内で真空を達成すること
ができるようになる。このような取付けと密閉は、通常
の手段によって達成でき、したがって本明細書では詳細
に説明しない。したがって、真空フィードスルー・アセ
ンブリ１２５およびノズル・ハウジング１３５内の真空
レベルは、ハウジング３０内の真空レベルとほぼ等しい
レベル、たとえば約１．３３×１０^-2Ｐａに維持するこ
とができる。真空フィードスルー・アセンブリ１２５内
およびノズル・ハウジング１３５内で真空を実現して、
送出し管路１２０とノズル１０２を大気から断熱または
分離することにより、熱交換機１０の配管４５から送出
し管路１２０を経てノズル１０２に送り出される気体の
温度を、その遷移温度に比較的近い温度に維持できるよ
うになる。

【００４５】さらに、真空フィードスルー・アセンブリ
１２５内およびノズル・ハウジング１３５で真空を実現
すると、送出し管路１２０またはノズル１０２での凝縮
物、水滴その他の不純物が形成されなくなる。送出し管
路１２０またはノズル１０２での凝縮物の形成は、エア
ロゾル作成にとって有害であり、不安定なエアロゾル・
ジェットを引き起こす可能性がある。送出し管路１２０
とノズル１０２の冷却の後に凝縮物が形成される場合、
その凝縮過程によって熱が解放され、温度が上昇する。
このように温度が上昇すると、気体を所望の温度に保て
なくなる可能性があり、したがって、エアロゾルを形成
できなくなくなる可能性がある。したがって、処理条件
が不安定になったり、待機温度から動作温度までの処理
時間が長くなりあるいは動作温度が達成できなくなる可
能性がある。

【００４６】図６ないし図８に具体的に示すように、ノ
ズル１０２は、上部送出しマニホルド１４０と下部送出
しマニホルド１４５を含む。上部送出しマニホルド１４
０と下部送出しマニホルド１４５は、特定の応用例に適
した寸法を有する。たとえば、２０３．２ｍｍ（８イン
チ）のウェハを洗浄する場合、上部送出しマニホルド１
４０は、約２０６．４ｍｍの長さＬ１を有することがで
き、下部送出しマニホルド１４５は、約２１８．７ｍｍ
の長さＬ２を有することができる。

【００４７】上部送出しマニホルド１４０と下部送出し
マニホルド１４５の形成に選択される材料は、そこを通
過する気体の圧力に起因する浸食に耐える能力を有する
必要があり、破壊なしに低い動作温度に耐える能力を有
する必要がある。材料を選択する際に検討すべき他の要
因としては、機械加工の容易さまたは製造可能性と、費
用がある。使用できる材料には、セラミック、ガラス、
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、プラスチック、合金
などが含まれる。

【００４８】複数のつり合い開口またはつり合い穴１５
０および１５２を、上部送出しマニホルド１４０と下部
送出しマニホルド１４５の境界面１５５に設けて、その
中に低圧点が生成されないようにする。つり合い穴１５
０および１５２は、気体の均等な分布を実現して上部送
出しマニホルド１４０から下部送出しマニホルド１４５
に渡される気体の圧力を等しくする。意図せずに低圧点
が生成された場合、その圧力の変化が、気体の遷移温度
の変化を引き起こし、その結果、ノズル１０２の下流側
に不均等なエアロゾルが生成される可能性がある。ノズ
ル内の不均等な圧力分布は、ノズル内部の気体の液化ま
たは凝固を引き起こす可能性があり、したがって、不安
定なエアロゾル・ジェットを引き起こす可能性がある。
上記で指定した長さを有するマニホルド内でのこれらの
低圧点の生成を防ぐには、次の隣接するつり合い穴１５
０および１５２から約３３．９ｍｍの中心間距離で等間
隔に配置された約６個のつり合い穴１５０および１５２
の列を設けると、低圧点の生成を防止できることがわか
っている。ノズル１０２に供給された気体は、つり合い
穴１５０に向かい、その結果、これらのつり合い穴１５
０は、境界面１５５の端に最も近い位置にあるつり合い
穴１５２よりも高い気圧を受ける。したがって、より高
い気圧を受けるつり合い穴１５０を、より低い圧力を受
けるつり合い穴１５２より小さくする。たとえば、つり
合い穴１５０および１５２は、それぞれ２．５４ｍｍな
いし６．３５ｍｍの直径にすることができる。具体例を
挙げると、つり合い穴１５０がそれぞれ約３．１８ｍｍ
の直径を有し、つり合い穴１５２がそれぞれ約４．７６
ｍｍの直径を有する。

【００４９】効率を高めるため、ノズル１０２の上部送
出しマニホルド１４０と下部送出しマニホルド１４５
に、たとえば約０．７６ｍｍないし約１．２７ｍｍ程度
の薄い壁、すなわち断面積の小さい壁を備える。なお、
壁を薄くすると、上部送出しマニホルド１４０と下部送
出しマニホルド１４５を所望の動作温度に迅速に冷却で
きるようになる。これによって、ノズル１０２が待機温
度から動作温度に移行するサイクル時間が最小になり、
膨張の前の気体の冷却損失も最小になる。

【００５０】下部送出しマニホルド１４５の下壁１６０
は、傾斜しており、この下壁１６０は出口開口１６５の
列を有し、この出口開口１６５を通じてエアロゾルが形
成され、洗浄すべき表面２０に向かう。出口開口１６５
は、どのような形状でもよく、たとえば円形の穴やスリ
ットにすることができる。下壁１６０の傾斜により、エ
アロゾルを表面２０に斜めに向けることによって、表面
２０を効果的に洗浄できるようになる。なお、出口開口
１６５から生成されるエアロゾル・ジェットは、表面２
０に対して０°ないし９０°の角度、好ましくは４５°
に向けられる。さらに、出口開口１６５は、エアロゾル
が表面２０から所定の距離に固体「カーテン」として形
成されるように、気体がそこを通って出る際にオーバー
ラップできる寸法で離隔させなければならない。これに
よって、表面２０全体がエアロゾルによって覆われ、洗
浄すべきことが保証される。さらに、出口開口１６５の
直径は、物質が低い圧力まで十分に膨張し、その結果、
物質の少なくともかなりの部分が、エアロゾル生成用の
物質のジュール・トンプソン冷却によって凝固するよう
に、十分に小さくしなければならない。なお、出口開口
１６５の直径は、物質がノズル１０２に供給される時の
圧力の関数である。供給される物質の圧力が高いほど、
許容可能な出口開口１６５が大きくなり、その逆も同様
である。たとえば、気体アルゴンをゲージ圧約４８３０
００Ｐａで供給している場合、出口開口１６５はそれぞ
れ、約０．１３ｍｍないし約２．５４ｍｍ程度の直径を
有する穴とすることができる。さらに、これらの出口開
口１６５は、次の隣接する出口開口１６５から約１．５
９ｍｍの中心間距離で離隔させることができ、その結
果、約２１８．７ｍｍの長さを有する下部送出しマニホ
ルド１４５内に、約１２８個の出口開口１６５を置くこ
とができる。

【００５１】この実施例では、ノズル１０２は、ノズル
１０２をチャンバ・カバー１３０のノズル・ハウジング
１３５に取り付けるための取付けセグメント１７０およ
び１７５を含む。取付けセグメント１７０および１７５
は、溶接などの通常の手段によって、ノズル・ハウジン
グ１３５に取り付けまたは固定することができる。熱伝
導を最小にするために、図５に示すように、取付セグメ
ント１７０および１７５をノズル・ハウジング１３５に
取り付けるだけでノズル１０２がノズル・ハウジング１
３５内に支持され、ノズル１０２の表面の大部分が真空
に囲まれることに留意されたい。さらに、熱伝導をさら
に最小化するため、取付けセグメント１７０および１７
５のノズル・ハウジング１３５に固定される部分とノズ
ル１０２との間の境界面１８０および１８５の断面積が
最小になるように、境界面１８０および１８５を薄くす
ることができる。したがって、境界面１８０および１８
５は、ノズル１０２とノズル・ハウジング１３５の間の
熱障壁として機能する。たとえば、境界面１８０および
１８５の厚さは、約０．１３ｍｍまで薄くすることがで
きる。

【００５２】図９ないし図１２に示すもう１つの実施例
では、ノズル２０２が、操作可能または移動可能な形
で、ノズル取付け囲い壁、ノズル取付けハウジングまた
はノズル取付けチャンバ２０５から延びまたはそこから
もしくはその中で懸垂されるように、ノズル２０２を有
するノズル装置が取り付けられる。次いで、ノズル取付
けチャンバ２０５を、洗浄する必要のある、加工チャン
バ２１０または何らかの処理装置もしくはその一部に取
り付けることができる。その後、たとえば、加工チャン
バ２１０の内壁をノズル２０２から生成されるエアロゾ
ルで洗浄するために、ノズル２０２は、加工チャンバ２
１０に向ける。この実施例のノズル２０２は、上記で説
明した実施例のようにハウジングに固定されてはいない
ので、ノズル２０２には、取付けセグメントが不要であ
り、ノズル２０２と支持構造の間には境界面が存在しな
い。したがって、上記の薄くした境界面１８０および１
８５などの熱障壁も、この実施例では不要である。

【００５３】少なくとも、ノズル取付けチャンバ２０５
の側壁２１５は、透明プラスチックなどの透明材料を含
み、洗浄中の加工チャンバ２１０の内部が使用者に見え
るようになっており、またノズル取付けチャンバ２０５
内のノズル装置も使用者に見えるようになっていること
が好ましい。側壁２１５は、カバー２２５とフランジ２
３０の間に位置し、カバー２２５とフランジ２３０は、
たとえば、ノズル取付けチャンバ２０５中を通って延び
カバー２２５およびフランジ２３０に固定された４本の
鋼棒２３５などを使用して、一緒に保持される。

【００５４】フランジ２３０は、ボルト２１２を使用す
るなど、通常の手段によって加工チャンバ２１０に一時
的に、取外し可能に取り付けることができる。具体的な
例として、本発明の装置は、米国カリフォルニア州Ｓａ
ｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａ
ｌｓ，Ｉｎｃ．製のＡＭＥ５０００プラズマ加工チャン
バに取り付け、その内壁を効果的に洗浄できることがわ
かっている。

【００５５】ノズル取付けチャンバ２０５には、さら
に、パージ・ポート２４０と出口ポート２４５が含まれ
る。パージ・ポート２４０には、パージ気体供給源２４
２が接続されている。パージ気体をノズル取付けチャン
バ２０５に導入し、これによって、ノズル取付けチャン
バ２０５、カバー２２５、フランジ２３０および加工チ
ャンバ２１０の内側表面や、洗浄中の表面を含めてそこ
に格納される構成要素の表面に凝縮物または不純物が形
成されないようにする。たとえば、パージ気体は、少な
くとも約９９％の純度を有する必要があり、このパージ
気体は、たとえば乾燥した気体窒素とすることができ
る。出口ポート２４５は、排気ポンプまたは真空ポンプ
２４７に接続される。このパージと真空排気は、加工チ
ャンバ２１０の表面から洗い落された汚染物または粒子
を出口ポート２４５から除去して、汚染物または粒子が
加工チャンバ２１０を再汚染するのを防止するように配
置される。たとえば、ノズル取付けチャンバ２０５と加
工チャンバ２１０内で正圧を確立するようにパージと真
空排気を配置することが、この課題を達成するための技
法の１つである。

【００５６】圧力調整機２４９を、パージ配管または真
空排気のいずれかまたは両方に付加することができる。
圧力調整機２４９を用いると、ノズル取付けチャンバ２
０５内の圧力を調整できるようになり、エアロゾルを生
成しているか否かにかかわらず、その圧力を一定値に維
持できるようになる。圧力調整機２４９は、圧力平衡設
計に従ってパージ側または真空排気側もしくはその両方
に接続することができ、図では真空排気側にある。さら
に、計器２５０を組み込んで、ノズル取付けチャンバ２
０５内の圧力を監視できるようにすることも可能であ
る。

【００５７】エアロゾルを生成するのに使用される気体
または液体の供給源を、ノズル取付けチャンバ２０５内
の供給管路２６０に供給するために、入口２５５に接続
する。上記に示したように、供給される具体的な物質と
その形態、すなわち気体、液体または気体と液体の混合
物は、洗浄すべき表面と純度要件に応じて変わる。一般
に、物質を選択する際に考慮すべき他の要因には、その
物質によって引き起こされる表面の損傷、洗浄すべき粒
子の種類、作業環境、その物質の入手しやすさ、その物
質によって引き起こされる環境上の危険などが含まれ
る。たとえば、液体二酸化炭素は、加工チャンバの洗浄
に有効であることがわかっている。なお、二酸化炭素エ
アロゾルは、有機性の堆積物の除去に好ましい。

【００５８】ノズル２０２による膨張の前に冷却が必要
な時、すなわち気体からエアロゾルを生成する時には、
上記に指定した詳細に従って、入口２５５を熱交換機１
０の配管４５に接続しなければならない。しかし、低温
の液体または気液混合物を使用し、そのような冷却が不
要な場合には、入口２５５を液体または気液混合物の供
給源に直接接続することができる。

【００５９】供給管路２６０を介してノズル２０２へ物
質を供給して、加工チャンバ２１０の内側を洗浄するた
めのエアロゾルを生成する。供給管路２６０の一端は、
カバー２２５に固定され、供給管路２６０の他端は、ス
テンレス鋼のカラー２６３や溶接など、通常の手段を使
用してノズル２０２に接続される。したがって、ノズル
２０２は、供給管路２６０によって吊るされる。供給管
路２６０の長さは、洗浄すべき加工チャンバ２１０の寸
法と、エアロゾルを通じる必要のある加工チャンバ２１
０の面積とに応じて変わる。なお、供給管路２６０は、
適宜、図のようにノズル２０２がフランジ２３０を越え
て延びる長さとしてもよく、あるいはノズル２０２がノ
ズル取付けチャンバ２０５内に留まるように短縮しても
よい。

【００６０】この実施例のノズル２０２は、その上に保
護コーティング２６５を含むことができ、出口開口２７
０を一つだけ有してもよい。保護コーティング２６５
は、誤ってノズル２０２を接触させた時に加工チャンバ
２１０の内側表面を損傷から保護する。保護コーティン
グ２６５は、たとえばテフロン（ＤｕＰｏｎｔ，Ｃｏ．
社のポリテトラフルオロエチレンの商標）など、そのよ
うな目的に適した材料を含むことができる。

【００６１】出口開口２７０は、ノズル２０２の端に接
したものとして図示してあるが、出口開口２７０は、ノ
ズル２０２上で、洗浄のためエアロゾルの向きを定める
のに好都合などんな場所に置いてもよい。たとえば、出
口開口２７０を、ノズル２０２の側面に置くこともでき
る。さらに、出口開口２７０は、１つだけ図示してある
が、適切な洗浄に必要な任意の個数の出口開口２７０を
任意のパターンでノズル２０２内に置くことができる。
含まれる出口開口２７０の個数は、洗浄すべき表面の表
面積に応じて変わる。ノズル２０２の先端にあり、約
０．５１ｍｍの直径を有する単一の円形の開口が、特定
の加工チャンバの洗浄に有効なエアロゾルを生成する能
力を有することが示されている。ノズル２０２用の出口
開口２７０のさまざまな配置の例を、図１３ないし図１
５に示す。なお、ノズル２０２は、多数の洗浄要件に合
わせるために取外し可能かつ交換可能にすることができ
る。

【００６２】比較的多数の出口開口２７０が必要な場合
には、低圧点の問題が発生する可能性があるので、上記
で説明した上部送り出しマニホルドと下部送り出しマニ
ホルドの配置を実施する必要が生じることがある。もち
ろん、出口開口２７０を１つだけ使用する時には、圧力
平衡化の問題は存在しない。また、上記で指定したよう
に、出口開口２７０の寸法は、物質が供給される時の圧
力に依存するが、エアロゾル生成に適した膨張が可能な
ように適度に小さくしなければならない。したがって、
ノズル２０２は、通常のねじ、ピン、クランプなどを用
いて取り付けることによって、簡単に取外し可能にする
ことができ、その結果、さまざまな位置に開口を有する
交換ノズルが交換して使用できるようになる。

【００６３】エアロゾルを加工チャンバ２１０の汚染さ
れた表面のすべてに通じさせ、洗浄するために、ノズル
２０２を操作して、そのような汚染された表面にエアロ
ゾルを向けるための手段を設けなければならない。な
お、供給管路２６０は、必要な低温での洗浄の間に適度
な柔軟性を保つ材料を含むことができる。その場合、供
給管路２６０を操作して、洗浄すべき表面にノズル２０
２を向けることができる。たとえば、プラスチックや特
定の金属の構成を供給管路２６０の構造に使用して、必
要な柔軟性を達成することができる。具体的な例とし
て、外径約３．１８ｍｍのステンレス鋼編組み配管が、
室温、ゲージ圧約５５２００００Ｐａで液体二酸化炭素
からエアロゾルを生成するのに十分な柔軟性を保つこと
がわかっている。

【００６４】操作性を提供するためのもう１つの手段
は、たとえば供給管路２６０をカバー２２５に接続す
る、自在型の継手２６４を含むものである。この場合、
供給管路２６０を継手２６４のところで旋回させて、洗
浄すべき表面にノズル２０２を向けることができる。

【００６５】操作を制御するために、ロボット・アーム
などの通常の自動操作手段を設けることができ、また手
動操作手段を設けることもできる。図示のように、手動
操作の場合、ノズル取付けチャンバ２０５にアクセス開
口２７５を設けることができ、このアクセス開口２７５
を介して、たとえば１つまたは複数の手袋２２２をノズ
ル取付けチャンバ２０５内に導入することができる。ア
クセス開口２７５は、たとえばステンレス鋼からなり、
ノズル取付けチャンバ２０５内の大気からの十分な密閉
を維持しながら手袋２２２を受けるように適合された、
枠２８０を有することができる。使用者の手を手袋２２
２に挿入して、ノズル２０２を手動操作する。さらに、
より簡単なまたはより便利な操作のために、ノズル・グ
リップ２２０を、供給管路２６０に沿ってノズル２０２
より前の位置に設けて、ハンドルとして使用することが
できる。ノズル・グリップ２２０は、たとえばテフロン
（ＤｕＰｏｎｔ，Ｃｏ．社のポリテトラフルオロエチレ
ンの商標）を含むことができる。さらに便利かつ安全に
するために、供給管路２６０に沿って弁２２３を設け
て、ノズル２０２への物質の供給を制御または調節する
こともできる。

【００６６】ここで図１６および図１７を参照すると、
本発明のもう１つの実施例では、フランジ３００が、加
工チャンバ３０５を洗浄するため加工チャンバ３０５に
直接取り付けられるよう適合されている。フランジ３０
０は、上記で説明したように従来通り加工チャンバ３０
５に取り付けられ、永久的に取り付けられるようにする
ことも、洗浄の間だけ一時的に取り付けるようにするこ
ともできる。図からわかるように、フランジ３００は、
パージ気体供給源３１５が接続されたパージ・ポート３
１０と、排気ポンプまたは真空ポンプ３２５が接続され
た出口ポート３２０を含み、圧力調整機３２６が、真空
排気管路に接続される。さらに、ノズル３３０が、フラ
ンジ３００に取り付けられる。ノズル３３０は、移動可
能または操作可能に取り付けるることも、固定的に取り
付けることもでき、供給源は、ノズル３３０の入口３３
５に直接取り付けられる。上記と同様に、自在型の継手
３４０を設けてノズル３３０をフランジ３００に接続す
ることができ、アクセス開口３４５をフランジ３００内
に設けて、ノズル３３０を操作できるようにすることが
できる。さらに、このパージおよび真空排気手段は、加
工チャンバ３０５内に正圧をもたらし、加工チャンバ３
０５内面上での凝縮物または水分は不純物の形成を防止
し、加工チャンバ３０５の再汚染を防止する。

【００６７】本発明を具体的な実施例に関して説明して
きたが、前述の説明を考慮すれば、多数の代替案、修正
および変形が当業者に明白になることは明らかである。
したがって、本発明は、本発明および特許請求の範囲の
趣旨および範囲に含まれる、そのような代替案、修正お
よび変形のすべてを包含するものである。

【００６８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００６９】（１）第１の圧力で物質を受け取るための
入口を有する送出し管路と、少なくとも１つの出口開口
を有し、これによって、物質がそこを通過して、第１の
圧力から第１の圧力より低い第２の圧力へ物質を膨張さ
せて物質を凝固させ、エアロゾルを生成することができ
る、前記送出し管路に接続された、前記送出し管路から
物質を受け取るためのノズルと、前記送出し管路または
前記ノズルもしくはその両方に凝縮物が形成されないよ
うにするための凝縮防止手段とを具備する、物質からエ
アロゾルを生成するためのノズル装置。 （２）前記出口開口が、円形の穴であることを特徴とす
る、上記（１）に記載のノズル装置。 （３）前記出口開口が、約０．１３ｍｍないし約２．５
４ｍｍの直径を有することを特徴とする、上記（２）に
記載のノズル装置。 （４）前記ノズルが、それぞれ次の隣接する穴から約
１．５９ｍｍの中心間距離で離隔された複数の穴を含む
ことを特徴とする、上記（３）に記載のノズル装置。 （５）前記凝縮防止手段が、前記送出し管路と前記ノズ
ルとを真空で分離するための真空手段を具備することを
特徴とする、上記（１）に記載のノズル装置。 （６）前記凝縮防止手段が、パージ手段を具備すること
を特徴とする、上記（１）に記載のノズル装置。 （７）さらに、前記送出し管路を断熱するための手段を
具備する、上記（１）に記載のノズル装置。 （８）前記断熱手段が、真空断熱を含むことを特徴とす
る、上記（７）に記載のノズル装置。 （９）さらに、前記ノズルを断熱するための手段を具備
する、上記（１）に記載のノズル装置。 （１０）前記断熱手段が、真空断熱を含むことを特徴と
する、上記（９）に記載のノズル装置。 （１１）前記ノズルがさらに、前記ノズルを支持構造に
取り付けるための取付け手段を含み、前記取付け手段
が、ノズルと支持構造の間に境界面を有することを特徴
とする、上記（１）に記載のノズル装置。 （１２）さらに、ノズルと支持構造の間の熱伝導を最小
にするための熱障壁を具備する、上記（１１）に記載の
ノズル装置。 （１３）前記熱障壁が、小断面積の壁を含むことを特徴
とする、上記（１２）に記載のノズル装置。 （１４）前記壁が、約０．１３ｍｍ程度の厚さを有する
ことを特徴とする、上記（１３）に記載のノズル装置。 （１５）前記ノズルが、所望の動作温度を効率的に達成
するために、小断面積の壁を有することを特徴とする、
上記（１）に記載のノズル装置。 （１６）前記壁が、約０．７６ｍｍないし約１．２７ｍ
ｍ程度の厚さを有することを特徴とする、上記（１５）
に記載のノズル装置。 （１７）前記ノズルがさらに、その中に低圧点が存在し
ないようにその中の圧力を平衡化するための圧力平衡化
手段を具備することを特徴とする、上記（１）に記載の
ノズル装置。 （１８）前記圧力平衡化手段が、上部送出しマニホルド
と下部送出しマニホルドとを具備し、上部送出しマニホ
ルドと下部送出しマニホルドの間の境界面が、気体を通
すことのできるつり合い開口を有し、前記下部送出しマ
ニホルドが、その中に前記少なくとも１つの出口開口を
有することを特徴とする、上記（１７）に記載のノズル
装置。 （１９）前記つり合い開口が、約２．５４ｍｍないし約
６．３５ｍｍの直径を有することを特徴とする、上記
（１８）に記載のノズル装置。 （２０）前記穴が、次の隣接する穴から約３３．９ｍｍ
の中心間距離で一列に離隔されることを特徴とする、上
記（１９）に記載のノズル装置。 （２１）前記ノズルが、取外し可能かつ交換可能である
ことを特徴とする、上記（１）に記載のノズル装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアロゾル洗浄装置の全体概略図である。

【図２】本発明による熱交換機の部分断面図である。

【図３】図２の熱交換機の一部分の断面図である。

【図４】図２の熱交換機に使用される断熱材の断面図で
ある。

【図５】本発明による表面洗浄用装置の１実施例の断面
図である。

【図６】本発明によるノズル・チップの正面部分断面図
である。

【図７】図６のノズル・チップを異なる角度から見た図
である。

【図８】図６のノズル・チップを異なる角度から見た図
である。

【図９】本発明による表面洗浄用装置のもう１つの実施
例の断面図である。

【図１０】図９の装置の平面図である。

【図１１】図９の装置の底面図である。

【図１２】本発明によるノズル・チップの断面図であ
る。

【図１３】本発明に従って使用できるノズルの例を示す
図である。

【図１４】本発明に従って使用できるノズルの例を示す
図である。

【図１５】本発明に従って使用できるノズルの例を示す
図である。

【図１６】本発明による表面洗浄用装置のもう１つの実
施例の断面図である。

【図１７】図１６の装置の平面図である。

【符号の説明】

２０２ ノズル ２０５ ノズル取付けチャンバ ２１０ 加工チャンバ ２１５ 側壁 ２２０ ノズル・グリップ ２２２ 手袋 ２２３ 弁 ２２５ カバー ２３０ フランジ ２４０ パージ・ポート ２４２ パージ気体供給源 ２４５ 出口ポート ２４７ 真空ポンプ ２４９ 圧力調整機 ２５５ 入口 ２６０ 供給管路 ２６４ 継手 ２６５ 保護コーティング ２７０ 出口開口 ２７５ アクセス開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・アルバート・キャヴァリエー ル アメリカ合衆国12585 ニューヨーク州ヴ ァーバンク アール・アール ボックス15 (72)発明者 デーヴィッド・クライド・リネル アメリカ合衆国12601 ニューヨーク州ポ ーキープシー ロックデール・ロード172 (72)発明者 ジン・ジュワン・ウー アメリカ合衆国10562 ニューヨーク州オ スィニング クロトンアベニュー139 ナ ンバー・エフ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の圧力で物質を受け取るための入口を
   有する送出し管路と、 少なくとも１つの出口開口を有し、これによって、物質
   がそこを通過して、第１の圧力から第１の圧力より低い
   第２の圧力へ物質を膨張させて物質を凝固させ、エアロ
   ゾルを生成することができる、前記送出し管路に接続さ
   れた、前記送出し管路から物質を受け取るためのノズル
   と、 前記送出し管路または前記ノズルもしくはその両方に凝
   縮物が形成されないようにするための凝縮防止手段とを
   具備する、物質からエアロゾルを生成するためのノズル
   装置。
2. 【請求項２】前記出口開口が、円形の穴であることを特
   徴とする、請求項１に記載のノズル装置。
3. 【請求項３】前記出口開口が、約０．１３ｍｍないし約
   ２．５４ｍｍの直径を有することを特徴とする、請求項
   ２に記載のノズル装置。
4. 【請求項４】前記ノズルが、それぞれ次の隣接する穴か
   ら約１．５９ｍｍの中心間距離で離隔された複数の穴を
   含むことを特徴とする、請求項３に記載のノズル装置。
5. 【請求項５】前記凝縮防止手段が、前記送出し管路と前
   記ノズルとを真空で分離するための真空手段を具備する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のノズル装置。
6. 【請求項６】前記凝縮防止手段が、パージ手段を具備す
   ることを特徴とする、請求項１に記載のノズル装置。
7. 【請求項７】さらに、前記送出し管路を断熱するための
   手段を具備する、請求項１に記載のノズル装置。
8. 【請求項８】前記断熱手段が、真空断熱を含むことを特
   徴とする、請求項７に記載のノズル装置。
9. 【請求項９】さらに、前記ノズルを断熱するための手段
   を具備する、請求項１に記載のノズル装置。
10. 【請求項１０】前記断熱手段が、真空断熱を含むことを
    特徴とする、請求項９に記載のノズル装置。
11. 【請求項１１】前記ノズルがさらに、前記ノズルを支持
    構造に取り付けるための取付け手段を含み、前記取付け
    手段が、ノズルと支持構造の間に境界面を有することを
    特徴とする、請求項１に記載のノズル装置。
12. 【請求項１２】さらに、ノズルと支持構造の間の熱伝導
    を最小にするための熱障壁を具備する、請求項１１に記
    載のノズル装置。
13. 【請求項１３】前記熱障壁が、小断面積の壁を含むこと
    を特徴とする、請求項１２に記載のノズル装置。
14. 【請求項１４】前記壁が、約０．１３ｍｍ程度の厚さを
    有することを特徴とする、請求項１３に記載のノズル装
    置。
15. 【請求項１５】前記ノズルが、所望の動作温度を効率的
    に達成するために、小断面積の壁を有することを特徴と
    する、請求項１に記載のノズル装置。
16. 【請求項１６】前記壁が、約０．７６ｍｍないし約１．
    ２７ｍｍ程度の厚さを有することを特徴とする、請求項
    １５に記載のノズル装置。
17. 【請求項１７】前記ノズルがさらに、その中に低圧点が
    存在しないようにその中の圧力を平衡化するための圧力
    平衡化手段を具備することを特徴とする、請求項１に記
    載のノズル装置。
18. 【請求項１８】前記圧力平衡化手段が、上部送出しマニ
    ホルドと下部送出しマニホルドとを具備し、上部送出し
    マニホルドと下部送出しマニホルドの間の境界面が、気
    体を通すことのできるつり合い開口を有し、前記下部送
    出しマニホルドが、その中に前記少なくとも１つの出口
    開口を有することを特徴とする、請求項１７に記載のノ
    ズル装置。
19. 【請求項１９】前記つり合い開口が、約２．５４ｍｍな
    いし約６．３５ｍｍの直径を有することを特徴とする、
    請求項１８に記載のノズル装置。
20. 【請求項２０】前記穴が、次の隣接する穴から約３３．
    ９ｍｍの中心間距離で一列に離隔されることを特徴とす
    る、請求項１９に記載のノズル装置。
21. 【請求項２１】前記ノズルが、取外し可能かつ交換可能
    であることを特徴とする、請求項１に記載のノズル装
    置。