WO2012111139A1 - 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 - Google Patents

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carbon dioxide
cleaning
pressure
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菅原　広
義宣 小野
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オルガノ株式会社
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/18—Use of gases

Definitions

  • 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.
  • supercritical carbon dioxide critical point 31 ° C., 7.4 MPa
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • supercritical carbon dioxide can be produced by bringing carbon dioxide to a high temperature and high pressure above the critical point.
  • Supercritical carbon dioxide has an intermediate property between gas and liquid and has excellent osmotic power and diffusivity. For this reason, supercritical carbon dioxide can easily enter a minute recess or the like of the wafer and entrain and remove foreign substances.
  • supercritical carbon dioxide easily penetrates into small recesses due to the fact that its surface tension is zero, so it exhibits good cleaning performance even when the width of the recesses is reduced due to high integration of semiconductor devices. . From these characteristics, supercritical carbon dioxide is expected as a next-generation cleaning medium.
  • 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.
  • supercritical carbon dioxide is useful for cleaning and drying of semiconductor devices and the like.
  • the supercritical carbon dioxide contains fine particles, the fine particles adhere and remain on the object to be processed, resulting in a product yield.
  • a filter 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.
  • 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. .
  • the inventor of the present application 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.
  • 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.
  • a method for 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 involves cleaning the filter by flowing carbon dioxide through the filter before filtering the gas, liquid or supercritical carbon dioxide through the filter.
  • the filter is sufficiently clean as described above, and generally there is no problem even if it is used as it is.
  • the inventor of the present application causes the fine particles present inside the filter to flow out, or peels off from the filter and goes out of the filter together with carbon dioxide. I found out that I could be exhaled.
  • 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.
  • the present inventor has come up with the idea of purifying the filter by circulating carbon dioxide through the filter prior to the 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.
  • the filter unlike the conventional idea, the filter itself is cleaned in advance, so that efficient cleaning is possible.
  • the cleaned filter removes a considerable amount of fine particles that cause contamination. Therefore, if this is used for filtration of carbon dioxide in a gas, liquid or supercritical state, it is possible to prevent particulate contamination of the object to be treated and to exhibit desired filtration performance.
  • a method for cleaning or drying an object to be processed includes a filter cleaning step of cleaning carbon dioxide through a filter, a filtration step of filtering gas, liquid, or supercritical carbon dioxide using the cleaned filter, and filtration. Obtained by using supercritical carbon dioxide obtained by pressurizing or heating the gas or liquid carbon dioxide, or by pressurizing and heating the filtered gas or liquid carbon dioxide A step of cleaning or drying the object to be treated using supercritical carbon dioxide or filtered supercritical carbon dioxide.
  • 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 can.
  • a to-be-processed object can be wash
  • processor 2 workpiece 11 the pressure vessel 12 the high-pressure CO 2 source 13 filter 13a, 13b filter vessel 14 heating means 15 keeping valve 16 pump 17 heater 20 supply line 30 exhaust line 40 flow rate regulating means 50 flow controller 61 filter cleaning Equipment 62 CO 2 container 63 Condenser 64 Storage tank 65 Pump 66 Filter 68 Evaporator 69 Filter
  • processing apparatus 1 a processing object cleaning / drying apparatus to which the present invention is applied will be described.
  • the processing apparatus 1 includes a pressure vessel 11 that accommodates the workpiece 2, a supply line 20 that supplies carbon dioxide to the pressure vessel 11, and a discharge line 30 that discharges carbon dioxide in the pressure vessel 11. .
  • the supply line 20 is connected to a high-pressure carbon dioxide source 12 (hereinafter referred to as a high-pressure CO 2 source 12), and adjusts the flow rate of the filter 13, the heating means 14 for heating the filter 13, and the high-pressure carbon dioxide to be supplied. And a flow rate adjusting means 40.
  • the flow rate adjusting means 40 has a flow meter 41, a flow rate adjusting valve 42, and a control device 43 for controlling the flow rate adjusting valve 42.
  • the high pressure CO 2 source 12 and the flow meter 41 are connected by a pipe 21
  • the flow meter 41 and the flow rate adjustment valve 42 are connected by a pipe 22
  • the flow rate adjustment valve 42 and the filter 13 are connected by a pipe 23
  • the filter 13 And the pressure vessel 11 are connected by a pipe 24.
  • the discharge line 30 includes a flow rate adjusting means 50 that adjusts the flow rate of carbon dioxide when discharging carbon dioxide from the pressure vessel 11, and a pressure holding valve 15.
  • the flow rate adjusting means 50 includes a flow meter 51, a flow rate adjusting valve 52, and a control device 53 for controlling the flow rate adjusting valve 52.
  • the pressure vessel 11 and the flow rate adjustment valve 52 are connected by a pipe 31
  • the flow rate adjustment valve 52 and the pressure holding valve 15 are connected by a pipe 32
  • the pressure holding valve 15 and the flow meter 51 are connected by a pipe 33.
  • the flow meter 51 is connected to a piping 34 for releasing carbon dioxide outside the system.
  • the pressure vessel 11 holds and accommodates an object to be processed 2 such as a semiconductor wafer inside, and the object to be processed 2 is cleaned or dried with supercritical carbon dioxide or cleaned with carbon dioxide supplied therein. Can be dried.
  • the pressure vessel 11 is made of a stainless steel vessel having a pressure resistance of 7.4 MPa (critical pressure of carbon dioxide) or more.
  • 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.
  • gas phase or liquid phase carbon dioxide can be converted to a supercritical state, and the supercritical carbon dioxide can be supplied to the pressure vessel 11.
  • supercritical carbon dioxide may be accommodated in the high-pressure CO 2 source 12 and the pressure may be increased by the pump 16 as necessary and supplied to the pressure vessel 11.
  • supercritical carbon dioxide can be obtained by pressurizing or heating gas or liquid carbon dioxide, and further filtering with a filter 13.
  • gas or liquid carbon dioxide is pressurized and heated, and further filtered through a filter 13 to obtain carbon dioxide in a supercritical state.
  • the obtained carbon dicarbide is used for cleaning or drying the object 2 to be treated.
  • carbon dioxide in a supercritical state is filtered and used as it is for washing or drying the object 2.
  • These pumps 16 and heaters 17 can be provided on the primary side (inlet side or downstream side) of the filter 13 or on the secondary side (outlet side or upstream side).
  • carbon dioxide is supplied to the pressure vessel 11 and cleaning or drying with supercritical carbon dioxide is performed.
  • the filter 13 is in any of a gas phase, a liquid phase, and a supercritical state. Carbon dioxide can also circulate.
  • the filter 13 removes the fine particles contained in the high-pressure carbon dioxide and the fine particles generated in the supply line 20 (primary side of the filter 13), and improves the cleanliness of the object 2 after washing or drying.
  • the filter 13 can be a known filter used for filtration of high-pressure carbon dioxide, such as a sintered metal filter or a ceramic filter.
  • Examples of the filter 13 include GFT03W (trade name, manufactured by Nippon Seisen Co., Ltd., gas removal performance in gas 0.3 ⁇ m), GFD1N (trade name, manufactured by Nihon Seiki Co., Ltd., removal performance in gas 1 ⁇ m), UCS-MB-02VR-30HK filter (manufactured by PURERON JAPAN, Inc., particle removal performance in gas: 0.01 ⁇ m) and the like.
  • the filter 13 may be provided with a heat retaining means (not shown) for the purpose of facilitating the temperature adjustment of the high-pressure carbon dioxide passing through the filter 13 or reducing the energy consumption.
  • the heating means 14 heats the main body of the filter 13 or the primary side of the filter 13. Thereby, the removal efficiency of the fine particles contained in the high-pressure carbon dioxide and the fine particles generated in the supply line 20 (primary side of the filter 13) is improved, and it is easy to maintain the cleanness of the workpiece 2 at a high level.
  • the heating means 14 is not particularly limited as long as it can heat the filter 13, and examples thereof include a double tube heat exchanger, an electric furnace, and an electric heater.
  • the heating means 14 is moved by the above-described heat retaining means for the purpose of facilitating temperature adjustment of the high-pressure carbon dioxide passing through the filter 13 and reducing energy consumption. The heat may be kept together with the filter 13.
  • a temperature measuring device (not shown) may be provided in the filter 13.
  • the temperature measuring device is not particularly limited as long as it can measure the temperature of the high-pressure carbon dioxide passing through the filter 13.
  • the temperature measuring device may measure the internal temperature of the filter 13 or may measure the external temperature, and can directly measure the temperature of the high-pressure carbon dioxide passing through the filter 13. Also good. Further, the temperature measuring device may measure an internal temperature or an external temperature of a pipe (pipe 23 or pipe 24) in the vicinity of the filter 13.
  • a temperature measuring device it is preferable that the temperature measuring device is covered with a heat insulating material in order to avoid the influence of the surrounding environmental temperature.
  • the filter 13 is housed inside a filter container 13a which is a pressure resistant container.
  • a pipe 23 a is branched from the pipe 23 outside the filter container 13 a.
  • the pipe 23 passes through the filter container 13 a and is connected to the filter 13.
  • the pipe 23a is not connected to the filter 13 and opens to the inside of the filter container 13a.
  • a pipe 24a is also opened inside the filter container 13a, and the other end of the pipe 24a is configured to be open to the atmosphere.
  • the filter 13 is configured to be detachable from the filter container 13a by an appropriate member (not shown) such as a joint provided on the pipes 23 and 24 inside the filter container 13a. Valves 25, 26, 27, and 28 are provided on the pipe 23, the pipe 24, the pipe 23a, and the pipe 24a, respectively.
  • the high-pressure carbon dioxide flows into the filter 13 through the pipe 23, flows out through the pipe 24, and is supplied to the pressure vessel 11.
  • the high-pressure carbon dioxide can also flow into the inside of the filter container 13a through the pipe 23a, flow out through the pipe 24a, and be released to the atmosphere.
  • the internal pressure of the filter 13 and the external pressure of the filter 13 can be balanced by appropriately adjusting the opening / closing and opening of the valves 25, 26, 27, and 28. it can.
  • the net internal pressure applied to the filter 13 itself can be greatly reduced. For this reason, it becomes easy to prevent accidental breakage of the filter 13 due to excessive internal pressure.
  • laws and regulations is the notification under the Japanese High Pressure Gas Safety Law.
  • the filter 13 since the filter 13 is not subject to the application of the high-pressure gas safety law, the filter 13 can be removed for cleaning described later without being restricted by laws and regulations.
  • the flow rate adjusting means 40 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 pressure vessel 11.
  • the flow meter 41 of the flow rate adjusting means 40 is preferably capable of measuring the mass flow rate of high pressure carbon dioxide in a liquid or supercritical state.
  • An example of such a flow meter 41 is a Coriolis mass flow meter (MFM).
  • the flow rate adjustment valve 42 is not particularly limited as long as the flow rate can be adjusted according to the measurement value of the flow meter 41, but it is preferable to use a flow rate adjustment valve having as high a cleanness as possible.
  • the control by the control device 43 may be automatic or manual, it is preferable to use an automatic valve that can be adjusted in conjunction with the measured value of MFM as the flow rate adjustment valve 42.
  • the flow rate adjusting means 50 By providing the flow rate adjusting means 50, it becomes easy to precisely adjust the flow rate of carbon dioxide discharged from the pressure vessel 11.
  • the flow meter 51 of the flow rate adjusting means 50 is the same as the flow meter 41 of the flow rate adjusting means 40
  • the flow rate adjusting valve 52 is the same as the flow rate adjusting valve 42 of the flow rate adjusting means 40
  • the control device 53 is the flow rate adjusting means 40.
  • the same control device 43 can be used.
  • the pressure holding valve 15 is provided to hold the internal pressure of the pressure vessel 11.
  • the pressure-holding valve 15 for example, an existing pressure-holding valve that mechanically holds pressure with a spring can be used.
  • the holding valve 15 is installed between the flow meter 51 and the flow rate adjustment valve 52, but may be installed on the secondary side of the flow meter 51.
  • a method for cleaning the object to be processed 2 using the processing apparatus 1 of the present embodiment will be described.
  • gas, liquid, or supercritical carbon dioxide is filtered using a filter 13 that has been cleaned by a method described later.
  • description about the method of drying the to-be-processed object 2 is abbreviate
  • the high-pressure carbon dioxide stored in the high-pressure CO 2 source 12 is supplied to the supply line 20.
  • the pressure is increased by the pump 16 as necessary and heated by the heater 17. Send to.
  • the filter 13 is preferably heated to 30 ° C. or higher by heating means 14, more preferably 50 ° C. or higher.
  • heating means 14 more preferably 50 ° C. or higher.
  • the temperature of the filter 13 is preferably 200 ° C. or lower.
  • the high-pressure carbon dioxide is filtered through the filter 13 (filtration process), and then supplied to the pressure vessel 11.
  • the object to be processed 2 in the pressure vessel 11 is washed with supercritical carbon dioxide by the supplied carbon dioxide.
  • This step may be performed in a state where supply of high-pressure carbon dioxide from the supply line 20 is stopped and carbon dioxide is not discharged from the pressure vessel 11 (batch type). You may carry out, supplying carbon (continuous type).
  • the holding valve 15 may be opened continuously or stepwise, or may be opened in one step.
  • the opening of the flow rate adjusting valve 52 of the flow rate adjusting means 50 is not opened in advance so that the flow rate does not increase instantaneously.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a filter cleaning device 61 used for cleaning the filter 13.
  • the filter 13 to be cleaned (same as the filter 13 in FIG. 1) is accommodated in the filter container 13b.
  • the use history of the filter 13 to be processed is not limited, but a particularly great effect can be obtained when the filter 13 is unused, that is, a new filter as described in the embodiment.
  • the filter container 13b is a container similar to the filter container 13a in the processing apparatus 1.
  • pipes 71 and 72 connected to the filter 13, a branch pipe 73 from the pipe 71, and a pipe 74 capable of releasing the atmosphere are connected to the filter container 13b.
  • valves 75 to 78 are provided on the pipes 71 to 74. Therefore, the internal pressure of the filter 13 and the external pressure of the filter 13 (internal pressure of the filter container 13b) can be balanced by opening / closing and adjusting the opening of these valves 75 to 78.
  • the filter 13 is connected to the pipes 71 and 72 by appropriate means such as a joint, and can be attached to and detached from the filter container 13b. Such a configuration can prevent accidental breakage of the filter 13 and can facilitate legal compliance.
  • 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 necessary, and is temporarily changed into a liquid phase by the condenser 63 together with the recirculated gas phase carbon dioxide and stored in the storage tank 64.
  • the liquid phase carbon dioxide stored in the storage tank 64 is pressurized by the pump 65, filtered by the filter 66, flows into the filter 13 accommodated inside the filter container 13 b, circulates inside the filter 13, and is outside the filter 13. Is discharged. At this time, the carbon dioxide flows out the fine particles present inside the filter 13 and is discharged to the outside of the filter 13.
  • the carbon dioxide discharged from the filter 13 is vaporized by the evaporator 68, filtered by the filter 69, and merged with the carbon dioxide supplied from the CO 2 container 62 as necessary by the condenser 63.
  • One or both of the filter 66 and the filter 69 may be omitted depending on circumstances.
  • the carbon dioxide flowing through the filter 13 may be in a gas phase, a liquid phase, or a supercritical state, but is preferably liquid or supercritical carbon dioxide.
  • Liquid or supercritical carbon dioxide has a higher density than gas-phase carbon dioxide and has a higher filter cleaning effect. This is because high-density carbon dioxide has a high ability to carry fine particles, and the fine particles inside the filter are effectively discharged.
  • the surface tension of the fluid is zero, and the diffusibility of carbon dioxide is high. Therefore, even if the fine pores of the filter 13 are fine and complex, the carbon dioxide reaches every corner of the fine pores. , The cleaning effect is enhanced.
  • the pressure of carbon dioxide is increased to 7.4 MPa (critical pressure of carbon dioxide) or higher with a pump 65, and the temperature is increased to 31 ° C. (critical temperature of carbon dioxide) or higher with a heater (not shown). Heat.
  • the pressure of carbon dioxide flowing through the filter 13 is preferably higher, more specifically 1 MPa or more. Since carbon dioxide of 1 MPa or more has a high density, the effect of flowing out the fine particles adhering to the filter 13 is high, and the filter cleaning effect is enhanced. Moreover, when the pressure of carbon dioxide is high, the differential pressure ( ⁇ P) before and after the filter 13 can be increased. Since the differential pressure and the flow rate are in a proportional relationship, the higher the differential pressure, the higher the flow rate of carbon dioxide can be circulated, and the cleaning efficiency is improved. Further, since the flow rate of carbon dioxide to be circulated increases as the flow rate increases, processing at a high flow rate is possible, and fine particles adhering to the filter 13 can be efficiently removed. Since carbon dioxide having a high flow rate and a high flow rate is circulated, the cleaning time can be shortened.
  • the entire amount of carbon dioxide that has circulated through the filter 13 is recirculated and circulated through the filter 13 again.
  • the carbon dioxide to be recirculated may be only a part of the carbon dioxide circulated through the filter 13. Recycling and using carbon dioxide can be expected to reduce the cost of cleaning and reduce the amount of carbon dioxide released outside the system.
  • the effect of removing fine particles can be further enhanced by filtering the recirculated carbon dioxide through the filter 69.
  • the carbon dioxide filtered by the filter 69 may be the total amount or a part of the carbon dioxide to be recycled.
  • the carbon dioxide that has passed through the filter 13 is vaporized by the evaporator 68.
  • the particle removal performance of a filter is higher when a gas is filtered than when a liquid or a supercritical substance is filtered. For this reason, by filtering the carbon dioxide to be recirculated in the gas phase, the cleanliness of the carbon dioxide becomes higher and the cleaning effect of the filter 13 becomes higher. Therefore, when the carbon dioxide flowing through the filter 13 is in a liquid or supercritical state, it is preferable that the carbon dioxide once vaporized by the evaporator 68 and then filtered by the filter 69.
  • the carbon dioxide to be vaporized may be the total amount or a part of the recirculated carbon dioxide.
  • the evaporator 68 can capture the fine particles in the liquid phase, and the movement of the fine particles from the liquid phase to the gas phase is small, so that the load on the filter 69 is reduced. By discharging liquid phase carbon dioxide containing fine particles, the fine particles can be discharged out of the system.
  • a cooler for promoting liquefaction of carbon dioxide may be installed in front of the evaporator 68. By cooling the carbon dioxide with a cooler, the carbon dioxide is liquefied more reliably.
  • a gas-liquid interface is formed in the evaporator 68, and the carbon dioxide can be gently evaporated from the interface.
  • the filter cleaning 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 cleaning).
  • a higher flow rate has a higher flow rate, and it is easier to remove fine particles adhering to the filter.
  • carbon dioxide is circulated at a higher volumetric flow rate than in the filtration step to remove the fine particles, the possibility that the fine particles are released from the filter in the filtration step having a lower flow rate than the filter washing step is reduced.
  • fine particles adhering to the filter and a small amount of eluate from the filter itself can be suppressed, and a filter having a markedly improved cleanliness as compared with 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.
  • 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. 3A to perform cleaning with supercritical carbon dioxide.
  • the apparatus used was basically the same as that shown in FIG. 2, but a heater 70 was installed between the pump 65 and the filter 66.
  • a high pressure cylinder was used as the CO 2 container 62.
  • Carbon dioxide was introduced at 20 MPa, 40 ° C., 3 kg-CO 2 / h, and cleaning was performed for 6 hours.
  • what did not clean with the same filter was prepared as a comparative example.
  • carbon dioxide treated with a cleaned filter 13 is placed in a pressure vessel 11 on which a clean silicon wafer of about 15 cm (6 inches) is set, and a mass flow rate of 20 g-CO 2 / min. Introduced in.
  • the degree was secured.
  • the introduction pipe was heated with an electric heater 18a so that the external temperature was 40 ° C.
  • the pressure vessel 11 was heated by a hot water heater 18b having a hot water setting of 60 ° C.
  • Table 1 shows the number of particles on the wafer after processing under the above conditions.
  • the cleaning of the filter reduced the number of fine particles on the wafer after cleaning with carbon dioxide.
  • most of the fine particles having a particle size exceeding 1 ⁇ m were removed.
  • the larger fine particles are easier to remove.

Abstract

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。 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。

Description

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
　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（特開平７－２８４７３９号公報，特開平１０－５０６４８号公報）。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。
　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、あるいはフィルターから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、従来の発想と異なり、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。従って、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。 実施例で用いた装置の概略構成図である。
　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
　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
　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、収納しており、内部に供給された二酸化炭素により被処理体２を超臨界二酸化炭素で洗浄または乾燥し、あるいは洗浄しかつ乾燥することができる。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ができる。これによって、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が得られる。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が得られる。得られた二炭化炭素は被処理体２の洗浄または乾燥に用いられる。後者の場合は、超臨界状態の二酸化炭素をろ過し、それがそのまま被処理体２の洗浄または乾燥に用いられる。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加熱手段１４をフィルター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ない。温度測定器は、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）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行われてもよく（バッチ式）、圧力容器１１に定常的に二酸化炭素を供給しながら行われてもよい（連続式）。
　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。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の使用履歴は限定されないが、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。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。高密度の二酸化炭素は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。二酸化炭素を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。このため、再循環する二酸化炭素を気相でろ過することによって、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排出することで、微粒子を系外に排出することもできる。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。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。
　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。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。このことを考慮すると、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３Ａ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。二酸化炭素は２０ＭＰａ、４０℃、３ｋｇ-ＣＯ２/ｈで導入し、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３Ｂに示すように、約１５ｃｍ（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ことで、圧力１０ＭＰａ、温度５０～５５℃の超臨界二酸化炭素が得られた。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。減圧操作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。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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (10)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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に記載のフィルターの清浄化方法。
  4. 　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に記載のフィルターの清浄化方法。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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に記載の被処理体の洗浄または乾燥方法。
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