JPH04253331A - 基板の清浄化方法及び該方法に使用する装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的にいえば二酸化
炭素の雪状粒子を凝集し、かつ該雪状粒子を清浄化すべ
き表面に対して加速するための装置並びに方法に関する
。

【０００２】

【従来技術】基板表面からサブミクロン粒子などの破片
（ｄｅｂｒｉｓ）を浄化するために種々の方法が工夫さ
れている。半導体工業では、半導体ウエハから微細な粒
状汚染物質を除去するために、高圧液体を単独でもしく
は微細な植毛ブラシと組み合わせて使用している。これ
らの方法は汚染物質の除去において幾分かの成功をおさ
めるが、該ブラシは該基板表面に引っ掻き傷を形成し、
また該高圧液体は繊細な表面を侵食する傾向があり、し
かも望ましからぬ放電を起こす可能性さえある。また、
ブラシおよび高圧液体系においては、使用後に該液体を
容易に回収することが出来ない。　　改善された清浄化
装置が開発されており、そこでは実質的に純粋な固体と
ガス状二酸化炭素との混合物により、上記のブラシおよ
び高圧液体系の使用に伴う諸欠点を示すことなしに、基
板表面からサブミクロン粒子を除去している。即ち、純
二酸化炭素（９９．９９＋％）　をその液体状態から膨
張させて、表面に吹きつけて該基板表面に引っ掻き傷を
形成することなしにサブミクロン粒子を除去することの
できるドライアイスの雪状物（ｓｎｏｗ）を形成してい
る。該二酸化炭素の雪状物は、周囲温度に暴露された場
合に、蒸発するが、残渣を残すことはなく、即ち流体捕
集の問題を排除する。

【０００３】最近、二酸化炭素の雪状物を形成し、かつ
二酸化炭素の固体／ガス混合物を基板に誘導するための
装置が開発され、これはヘ−ニッヒ，スチュア−ト（Ｈ
ｏｅｎｉｇ，Ｓｔｕａｒｔ）　Ａ．　の「ドライアイス
による表面の清浄化（Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｓｕｒｆａｃ
ｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｄｒｙ　Ｉｃｅ）」と題する論文（コ
ンプレッストエアーマガジン（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　
Ａｉｒ　Ｍａｇａｚｉｎｅ），　１９８６　年　８月，
　ｐｐ．　２２　−　２５）に記載されている。この装
置によれば、液体二酸化炭素を均一な径をもち長くかつ
円筒状のチュ−ブを通して圧力を解放して、固体／ガス
二酸化炭素混合物を生成し、該混合物を次いで基板表面
に導いている。同心状に配置されたチュ−ブを使用して
乾燥窒素ガスを添加して、凝縮物の堆積を防止している
。

【０００４】ホワイトロック（Ｗｈｉｔｌｏｃｋ）等の
ＵＳ−Ａ　４，８０６，１７１においては、オリフィス
を使用して流体二酸化炭素が凝集チャンバー内に流入す
るための通路を与え、そこで先ず微小な液滴を形成し、
次いで二酸化炭素の微細な固体粒子のプリカ−サとして
の大きな液滴に凝集させる。この微細な固体粒子は一般
に肉眼では解像できない。この大きな液滴は、該供給物
が該凝集チャンバーから第二のオリフィスを経、その出
口開口を通して基板表面に送られるにつれて、固体粒子
に形成される。

【０００５】ＵＳ−Ａ　４，８０６，１７１は１９８９
年２月２１日付けでホワイトロック等に付与され、そこ
には基板から小粒子を除去するための装置が記載されて
いる。この装置は、流体二酸化炭素源と、該流体二酸化
炭素の一部を膨張させて、ガス状二酸化炭素と二酸化炭
素の微細な液滴との第一の混合物を形成する第一の膨張
手段と、該第一の混合物をガス状二酸化炭素と二酸化炭
素の大きな液滴との第二の混合物に転化する凝集手段と
、該第二の混合物を二酸化炭素の固体粒子とガス状二酸
化炭素とを含む第三の混合物に転化する第二の膨張手段
と、該第三の混合物を該基板に誘導する手段とを含む。 また、この装置を使用して基板から微細な粒子を除去す
る方法も記載されている。必要ならば、環状のチャンネ
ルを使用して窒素のエンベロ−プを形成することができ
、このエンベロ−プは該基板に適用される該二酸化炭素
の固体粒子とガス状二酸化炭素とを含む第三の混合物を
包囲する。

【０００６】ＵＳ−Ａ　３，７０２，５１９は１９７２
年１１月１４日付けでライス（Ｒｉｃｅ）等に付与され
たもので、ある物品の望ましからぬ部分、例えば膜、バ
リおよび蒸着物を、ドライアイスの固体粒子（約−５６
　°Ｃ　以下の低温での二酸化炭素）を使用して除去す
る方法が記載されており、そこで該固体粒子は該望まし
からぬ部分にぶつけられる。該ドライアイス粒子に付与
される運動エネルギ−は該衝撃の際に、該物品から該望
ましからぬ部分を除去する。ある物品の望ましからぬ部
分に該ドライアイス粒子を衝突させるのに様々な手段が
利用し得る。例えば、真空作用を利用して、導管を通し
て該ドライアイス粒子を該ガス流内に導くように、該ガ
ス流を公知のアスピレ−タノズルを介して誘導すること
ができる。該ドライアイス粒子を直接ガス流に供給し、
次いでこれをノズルから排出することも可能である。該
ドライアイス粒子用のガスブロア−または機械的「エア
ーレス（ａｉｒｌｅｓｓ）　」インペラ−を使用するこ
とも可能である。５０°〜１５０　°ｐｓｉｇの空気が
、衝撃用の該ドライアイス粒子を吸引し、かつ誘導する
のに特に好ましい。

【０００７】フォング（Ｆｏｎｇ）等に１９７７年８月
２日付けで付与されたＵＳ−Ａ　４，０３８，７８６に
は、昇華性のペレットによるサンドブラスト法が開示さ
れている。粒子は音波速度でノズルから放出されて、処
理すべき表面に導かれる間にその運動量は最大となる。 フォング等に１９８３年６月２８日付けで付与されたＵ
Ｓ−Ａ　４，３８９，８２０は、昇華性の粒子を使用し
たブラスト処理装置を開示している。このブラスト装置
は、実質的に均一な長さを有する粒子を形成する手段と
、該粒子を受け、かつ該粒子を低圧輸送ガス流に導入す
るための計量分配手段と、該粒子と併合された高圧かつ
低速のガス流を有する該粒子を加速するノズルとを含み
、該ノズルが該高圧かつ低速のガス流を低圧かつ低速の
ガス流に転化するのに適したものであることを特徴とす
る。該ノズルに結合された導管および該計量分配手段は
該粒子を受取り、かつ該ノズル内の該低圧かつ低速のガ
ス流に該粒子を導入する。該ノズルは該粒子を同伴し、
かつこれらを高速に加速する。

【０００８】１９８６年１２月２３日付けでハヤシ（Ｈ
ａｙａｓｈｉ）　に付与されたＵＳ−Ａ　４，６３１，
２５０は被覆膜に二酸化炭素粒子を吹きつけることによ
り該被膜を除去する方法を開示している。微細な氷の粒
子を該ＣＯ２　粒子と混合することができる。該被覆膜
は、例えばフォトレジスト膜であり得る。該粒子はノズ
ルの側部に導入される窒素ガスにより加速される。

【０００９】１９８８年５月３１日付けでハヤシ（Ｈａ
ｙａｓｈｉ）に付与されたＵＳ−Ａ　４，７４７，４２
１は、被覆膜に二酸化炭素粒子を吹きつけることによる
該被膜を除去するための装置を開示している。微細な氷
の粒子を該ＣＯ２　粒子と混合することができる。該被
覆膜は、例えばフォトレジスト膜であり得る。該粒子は
ノズルの側部に導入される窒素ガスにより加速される。

【００１０】１９８７年４月７日付けでイチノセキ（Ｉ
ｃｈｉｎｏｓｅｋｉ）等に付与されたＵＳ−Ａ　４，６
５５，８４７は、研磨性のドライアイス粒子と、研磨性
の氷粒子との混合物を清浄化すべき対象にブラストする
ことからなる清浄化方法を開示している。１９８７年１
１月３日付けでウエスターガード（Ｗｅｓｔｅｒｇａａ
ｒｄ）　に付与されたＵＳ−Ａ　４，７０３，５９０は
、状態変化を生ずる物質の粒子を使用した粒子ブラスト
法および装置を開示している。

【００１１】１９８７年１１月２４日付けでギボット（
Ｇｉｂｏｔ）　等に付与されたＵＳ−Ａ　４，７０７，
９５１は、粉砕ミル、計測装置および推進装置を含むド
ライアイス粒子の噴射設備を開示している。このような
装置は核工業における表面の清浄化に使用できる。１９
８８年３月１日付けでムーア（Ｍｏｏｒｅ）　に付与さ
れたＵＳ−Ａ　４，７２７，６８７は、ドライアイスペ
レットを使用する低温清浄化装置を開示しており、該装
置はペレット押し出し機および該押し出されたペレット
を粉砕する静電手段を備えている。

【００１２】１９８８年５月１７日付けでムーア（Ｍｏ
ｏｒｅ）　等に付与されたＵＳ−Ａ　４，７４４，１８
１は、昇華性の粒子を使用する粒子ブラスト清浄化装置
および方法を開示している。１９８７年９月１０日付け
で発行されたＦＲ　２５９６−６７２−Ａ　は、高温加
圧水を使用して乾燥粒子を浄化すべき表面に推進して該
表面を清浄化するための装置を開示している。

【００１３】１９８１年１２月１６日付けで発行された
ＵＫ　ＧＢ　２，０７７，１５７　は、表面処理法を開
示しており、該方法において、表面上の物質は冷却され
た射出グリットまたは他の粒子で衝撃することにより除
去される。処理中の表面を噴霧ノズルで冷却することも
可能である。１９７２年１１月１４日付けでライス（Ｒ
ｉｃｅ）に付与されたＵＳ−Ａ　３，７０２，５１９は
、膜、バリおよび蒸着物等の物品の不要な部分を、ドラ
イアイスの固体粒子を使用して、これを該不要部分に衝
突させることにより除去する方法を開示している。

【００１４】１９８３年６月２８日付けでフォング（Ｆ
ｏｎｇ）等に付与されたＵＳ−Ａ　４，３８９，９２０
は、昇華性粒子を使用したブラスト装置を開示している
。このブラスト装置はドライアイス粒子を形成し、かつ
これらをブラストノズルに供給する。１９７７年８月２
日付けでフォング（Ｆｏｎｇ）等に付与されたＵＳ−Ａ
　４，０３８，７８６は、加圧ガス流によりペレットを
表面に向けて推進する工程を含むサンドブラスト法を開
示している。該ペレットは、ブラスト処理すべき表面の
清浄化にかかわった後に昇華するような物質の固体粒子
である。

【００１５】１９７３年１月９日付けでハ−ト（Ｈａｒ
ｄｔ）　等に付与されたＵＳ−Ａ　３，７０８，９９３
は、固体ＣＯ２　ペレットを形成する装置並びに方法を
開示している。該ペレットはドライアイスを円錐台形の
断面を有する通路を介して押し出すことにより形成され
る。１９６３年１月２２日付けでウォ−ク（Ｗａｌｋ）
等に付与されたＵＳ−Ａ３，０７４，８２２は、凍結し
たジオキサンまたは同様な化学物質あるいは破砕した凍
結ジオキサンとドライアイスとの混合物を使用した、ガ
スタ−ビン等の装置表面の清浄化方法を開示している。

【００１６】１９８７年１１月２４日付けでギボット（
Ｇｉｂｏｔ）　等に付与されたＵＳ−Ａ　４，７０７，
９５１は、予備成形したドライアイス粒子の噴射用設備
を開示している。二酸化炭素粒子を使用した清浄化方法
を表面の清浄化に使用する場合、しばしば該表面の清浄
化を達成することが困難な場合がある。というのは、該
二酸化炭素粒子により除去される汚染粒子が空気中に浮
遊し、既に浄化された表面上に再度堆積する傾向がある
からである。更に、該押し出された二酸化炭素ペレット
は元々大きいので、この大きなペレットはしばしば繊細
な表面を損傷する。

【００１７】サブミクロン粒子をある程度除去し得るに
もかかわらず、上記の装置はいくつかの欠点を有する。 例えば、押し出された二酸化炭素ペレットを表面の清浄
化に使用した場合、元々大きな押し出された二酸化炭素
ペレットはしばしば清浄化すべき繊細な表面を損傷する
。二酸化炭素の雪状片（ｓｎｏｗｆｌａｋｅ）　は、平
滑な表面に衝突した場合にその清浄化作用を発揮するこ
とが知られている。大きな雪状片は清浄化すべき表面上
のより大きな領域を浄化するであろう。小さな雪状片を
凝集させて大きな雪状片とした場合、該大きな雪状片は
その速度を失う。この速度における損失は、該大きな雪
状片が清浄化すべき表面に衝突する際の衝撃力を減じ、
かつ清浄化効率に有害な影響を及ぼす。かくして、二酸
化炭素清浄化装置の特徴は、高性能の電子デバイス並び
に他のデバイスにおいて使用される繊細な基板に必要と
される精密に清純な表面をもたねばならないという要件
を満足しないという欠点を示す。

【００１８】また、シリンダ−清浄化装置の特徴は、高
性能のフォトレセプターにおいて使用される基板に必要
とされる精密に清純な表面をもたねばならないという要
件を満足しないという欠点を示す。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つは
、表面の清浄化方法並びに装置を提供することにより、
上記のような諸欠点を解決することにある。本発明のも
う一つの目的は、清浄化後の表面上に粒状の汚染物が残
留することを防止もしくは排除する清浄化系を提供する
ことにある。

【００２０】本発明の目的は、更に複雑な溶媒回収系の
必要性を排除し得る清浄化系を提供することにある。本
発明は、更に簡単かつ可動部分の少ない清浄化系を提供
することをも目的とする。本発明の他の目的は、大きな
表面を容易に清浄化し得る清浄化系を提供することにあ
る。

【００２１】本発明の目的は、更にクロロフルオロカー
ボン材料および溶媒を使用せず、しかもその廃棄に係わ
る問題および環境汚染の問題もない、簡単な清浄化方法
を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記のおよび他
の目的は、本発明に従って、二酸化炭素を、オリフィス
を通して断熱チャンバー内に膨張させて二酸化炭素の小
粒子を形成し、該二酸化炭素の小粒子が大きな雪状片に
凝集するまで該小粒子を該断熱チャンバー内に保持し、
該大きな雪状片を不活性ガスの高速の渦に同伴させて、
該大きな雪状片を加速し、該不活性ガスおよび加速され
た大きな雪状片の流れを、清浄化すべき基板の面に導く
工程を含む基板の清浄化方法により達成される。この方
法は、小さな二酸化炭素の雪状粒子の流れを膨張チャン
バーに誘導する手段と、該膨張チャンバー内で、該二酸
化炭素の小粒子を大きな二酸化炭素の雪状片に凝集せし
める手段と、該大きな雪状片を高速不活性ガス流で加速
する手段とを含む基板清浄化用装置により実施すること
ができる。

【００２３】本発明の方法並びに装置のより完全な理解
は、添付図を参照しつつ展開される記載により可能とな
る。添付する図は単に本発明を模式的に例示するもので
あり、実際の二酸化炭素の雪状片の凝集並びに加速装置
およびその部品の相対的な大きさ並びに寸法を示すこと
を意図していない。また、該二酸化炭素の雪状片粒子は
その実際の不規則な形状ではなく、丸い点で表されてい
る。

【００２４】本発明の雪状片清浄化装置１０は、図１に
示されており、流入ライン１２、制御バルブ１４および
小さな膨張チャンバー１６を含む。小さなオリフィス１
８が小さな膨張チャンバー１６と大きな膨張チャンバー
２０の一端とを接続している。これらの膨張チャンバー
の断面は任意の適当な形状、例えば図２に示したような
円形断面または図３に示したような楕円形の断面を有す
ることができる。オリフィス１８に隣接する端部に対向
する大きな膨張チャンバー２０の端部は流出口２１を形
成し、該流出口は渦形成ノズル２３の加速チャンバー２
２に対する流入口とは隔置されている。大きな膨張チャ
ンバー２０と小さな膨張チャンバー１６との両者は、そ
れぞれ断熱材料２４および２６で包囲されている。加速
チャンバー２２は、ボルト３０および３２により一緒に
締結されている２つの部分２７および２８を含むハウジ
ングに包囲されていて、環状チャンバー３４とリングノ
ズル３６とを形成する。環状チャンバー３４は流入ライ
ン３８およびバルブ４０を介して供給ライン４２に接続
されている。所定の厚みを有するシム４３はハウジング
部分２７および２８の間に挟まれていて、リングノズル
３６のサイズを制御する。浄化操作中、渦発生ノズル２
３の流出口４４から放出される二酸化炭素の雪状片の流
れは、清浄化すべき基板の表面から破片を除去する上で
最大の効率を達成するためには、約１０°〜約３０°の
範囲内の低い衝突角（即ち、渦発生ノズル２３からの二
酸化炭素粒子の流れと、浄化すべき表面の面との間の角
）に配向されていることが好ましい。

【００２５】図２は、図１に示された装置の一態様の断
面図であり、そこでは単一のオリフィス５０が大きな膨
張チャンバー５４内で使用されており、該チャンバーは
円形の断面を有し、かつ断熱材５６で取り囲まれている
。該加速チャンバー（図示せず）も円形の断面を有する
。図３は、図１に示した本発明の装置のもう一つの態様
の断面図である。この態様においては、複数のオリフィ
ス６０が大きな膨張チャンバー６４内で使用されており
、該チャンバーは楕円形の断面を有し、かつ断熱材６６
で取り囲まれている。該加速チャンバー（図示せず）も
楕円形の断面を有する。あまり望ましくはないが、他の
断面形状、例えば矩形断面も使用し得る。

【００２６】操作に際しては、液状二酸化炭素が、例え
ば貯蔵タンク（図示せず）等の源から流入ライン１２ま
でのライン上に設けられた公知のバルブ（図示せず）を
開放することにより該タンクから導入される。該タンク
上のバルブも流量の制御に利用し得るが、随意の制御バ
ルブ１４も二酸化炭素の流量の制御に利用し得る。流入
ライン１２からの二酸化炭素は随意の小さな膨張チャン
バー１６に導くことができる。任意の適当な制御バルブ
が、ニードルバルブ（例えば、ヌプロ（Ｎｕｐｒｏ）　
から入手し得るモデルＳＳ２−Ａ　ニードルバルブ）等
のバルブ１４として利用でき、これらは本発明の雪状片
清浄化装置１０への液状二酸化炭素の流量の調節に使用
し得る。典型的には、該液状二酸化炭素は初めに約６３
．３　ｋｇ／ｃｍ２（９００　ｌｂｓ／ｉｎｃｈ２）の
加圧下にあり、かつその流量は、約１．７５　ｃｍ２の
円形断面を有する膨張チャンバーに対しては約１．４　
ｋｇ／　分（３　ｌｂ／分）　〜約３．２　ｋｇ／　分
（７　ｌｂ／分）　の範囲内に制御される。 該液状二酸化炭素の該第一の膨張チャンバーへの典型的
な流量は約２．３　ｋｇ／　分（５　ｌｂ／分）　であ
る。この液状二酸化炭素を制御バルブ１４から随意の小
さな膨張チャンバー１６に導入し、そこで幾分かの二酸
化炭素の小粒子を雪状片に形成できる。流体二酸化炭素
および二酸化炭素の小雪状片は、その後小さなオリフィ
ス１８を介して大きな膨張チャンバー２０に送り込まれ
、そこで追加の少量の雪状片が形成され、かつその後該
雪状片相互が接触して、大きな雪状片を形成する。小さ
なオリフィス１８は、典型的には約５００　μｍ　〜約
１０００μｍ　の範囲の径を有する。小さなオリフィス
１８のサイズは選ばれた二酸化炭素の流量に応じて変化
する。一般に、小さなオリフィス１８のこのサイズは、
小オリフィス１８を通過する二酸化炭素の全重量基準で
、約２０％〜約８０％の小さな二酸化炭素固体粒子を形
成するのに十分であるはずである。十分な二酸化炭素ガ
スをオリフィス１８を介して流して、形成される固体二
酸化炭素粒子を浮遊させるべきである。オリフィス１８
は任意の適当な有機または無機物質を含むことができる
。 典型的な材料はポリビニリデンフルオライド（キナー（
Ｋｙｎａｒ）　；ペンウォルト社（Ｐｅｎｎｗａｌｔ　
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できる）、サファイ
ア、ステンレススチール、炭化タングステン、等を包含
する。大きな膨張チャンバー２０の長さは、元の二酸化
炭素の小粒子のサイズを、小オリフィス１８から発生す
る元の小粒子の平均粒径の少なくとも３０倍の平均粒径
までに増大することを保証するのに十分な大きさでなけ
ればならない。サイズにおける増加は、好ましくは小オ
リフィス１８から発生する元の小雪状片の平均雪状片サ
イズの少なくとも５０倍以上である。典型的には、大き
な膨張チャンバー２０は、単一のオリフィスを使用する
場合には、約１０ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲の高さまたは
径（断面が円形である場合）および約２５ｃｍ〜約１２
０　ｃｍの長さを有する。十分な数のオリフィス１８を
使用して、所定の浮遊体を形成する流量を達成し、かつ
該大きな膨張チャンバーを介して該二酸化炭素粒子を輸
送し得る限りにおいて、楕円形、矩形または他の長円形
断面形状に対する最大幅の制限は無く、また円形断面形
状に対する径の制限は無い。該雪状片のサイズを大きな
膨張チャンバー２０の長さに対してプロットして、該雪
状片が大きな膨張チャンバー２０内に留まっている際に
、プラトー状態に達し、かつ大きな膨張チャンバー２０
を更に長くしても最早該二酸化炭素の雪状片のサイズが
さらに増大されなくなくなるまでの、該雪状片のサイズ
の成長カーブを作製する。このプラトー状態に達したサ
イズが最適サイズである。チャンバー２０の長さを該プ
ラトーに達する点を越えて大きくすることは可能である
が、このような延長は該膨張チャンバーの付随的なコス
ト、流動する二酸化炭素雪状片の圧力降下などの実際上
の理由からかえって望ましくない。小さな膨張チャンバ
ー１６および大きな膨張チャンバー２０両者を適当な断
熱材２４および２６で包囲して、該二酸化炭素の雪状片
の昇華を最小にする。典型的な断熱材は、ガラス繊維、
およびポリマ−、例えばポリウレタン、ポリエチレン、
ポリスチレンなどを含む独立気泡型の発泡体を包含する
。一般に、約２ｃｍまでの厚さの断熱材が有利に使用さ
れる。必要ならば、該小さな膨張チャンバー１６および
大きな膨張チャンバー２０の回りの断熱を省略すること
ができる。しかしながら、該断熱の省略はより大きな該
雪状片の昇華を招き、かつ生成する凝集雪状片のサイズ
は小さくなってしまう。小さな膨張チャンバー１６は随
意のチャンバーであると思われ、該液状二酸化炭素は、
必要ならば該小さな膨張チャンバー１６を省略して、任
意の適当なバルブを介して、供給源から直接該大きな膨
張チャンバーに導入することができる。

【００２７】大きな膨張チャンバー２０内で、小さな雪
状片が凝集して大きな雪状片になるにつれて、大きな膨
張チャンバー２０に沿った該雪状片の速度は減衰する。 かくして、基板の最適の清浄化を実施するためには、該
大きな雪状片が、浄化すべき該基板と衝突する前に、よ
り大きな力学的エネルギ−が該雪状片に付与されなけれ
ばならない。

【００２８】大きな膨張チャンバー２０の出口２１から
出てくる凝集雪状片は加速チャンバー２２に導入されて
、そこで加速され、かつ更に該雪状片の凝集がおこる。 流出口２１は渦発生ノズル２３の加速チャンバー２２に
対する流入口とは隔置されているので、清浄で乾燥され
たガス、例えば濾過した窒素ガスまたは空気を、流出口
２１からの二酸化炭素ガスおよび雪状片と共に該渦発生
ノズル内に吸引することができる。断熱材料２４と渦発
生ノズル２３との間の間隔は、出口２１からの二酸化炭
素ガスおよび雪状片と共に該清浄で乾燥されたガスが渦
発生ノズル２３に流れこむ際の障害となるのを防止する
のに十分な大きさでなければならないが、好ましくは約
５ｃｍ未満である。例えば、約１ｃｍの間隔で優れた結
果を得ることができる。必要ならば、断熱材料２４と渦
発生ノズル２３との間の間隔は、該清浄で乾燥されたガ
スを該渦発生ノズルに供給するマニホルド（図示せず）
などの適当なハウジング内に収容し得る。加速チャンバ
ー２２は、一般に円錐形の流入口、くびれたスロートお
よび径が徐々に増大する流出口を有する。圧縮ガスは、
フィードライン４２、バルブ４０、環状チャンバー３４
、およびリングノズル３６を介して、高速で加速チャン
バー２２に導入される。リングノズル３６からの形成さ
れた最初の高速ガス流はコアンダプロフィール（ｃｏａ
ｎｄａ　ｐｒｏｆｉｌｅ）に従って、加速チャンバー２
２の流出口４４に向かって導かれる。低圧領域が加速チ
ャンバー２２の流出口４４に形成される。この低圧領域
は、大きな膨張チャンバー２０の流出口２１と加速チャ
ンバー２２の流入口との間の空間への高体積の第二のガ
スの侵入、および該ガス流と流出口２１から現れる大き
な雪状片の流れとの併合を誘起する。この第二のガスの
第二の流れと大きな雪状片の流れとは、リングノズル３
６を介して加速チャンバー２２に導入されるガスの第一
の流れと併合する。該第一、第二および雪状片の流れの
併合流は、高体積かつ高速の流れとして、加速チャンバ
ー２２の流出口４４から排出される。

【００２９】一般に、大きな雪状片の流速の増幅は少な
くとも約１：２　である。少なくとも約１：３　なる速
度増幅がより効果的な清浄化のために好ましい。優れた
浄化速度は、約１：１４の体積増幅比、例えば渦発生ノ
ズルの流入口に送られた１ＳＣＦＭ（標準立方フィ−ト
／分）の体積が１４ＳＣＦＭで出ていくような体積増幅
比で達成された。大きな雪状片を形成することにより、
質量が増大し、かつ該雪状片の運動速度も増大し、それ
によりより大きなスクラビング効率が達成される。かく
して、浄化すべき基板の表面に付着した望ましからぬ破
片が一層効果的に除去される。該大きな雪状片の高い運
動エネルギーは該基板表面上の該物質を駆逐し、かつま
た該破片を凍結する。該雪状片による該基板の衝撃は一
時的に該雪状片を加熱して、液状に変え、次いで再度凍
結する。

【００３０】任意の適当な渦発生ノズルを使用して、該
大きな雪状片を加速することができる。１：１４なる体
積増幅率を有する渦発生ノズルに囲まれた加速チャンバ
ー（ブラウアー（Ｂｒａｕｅｒ）　ＡＭ　２０，　モデ
ル　６０２１；イグゼアー社（ＥＸＡＩＲ　Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ）　から入手できる）を使用して優れた結
果を得ることができた。１９８９年２月２１日付けでホ
ワイトロック（Ｗｈｉｔｌｏｃｋ）等に付与されたＵＳ
−Ａ　４，８０６，１７１には、基板から微小粒子を除
去する装置が開示されており、該装置は流体二酸化炭素
源と、流体二酸化炭素の一部を膨張させて、ガス状二酸
化炭素と液体二酸化炭素の微小滴とを含む第一の混合物
を形成するための第一の膨張手段と、該第一の混合物を
ガス状二酸化炭素と液体二酸化炭素の大きな液滴とを含
む第二の混合物に転化するための凝集手段と、該第二の
混合物をガス状二酸化炭素と二酸化炭素の固体粒子とを
含む第三の混合物に転化するための第二の膨張手段と、
該第三の混合物を該基板に導く手段とを含んでいる。ホ
ワイトロック（Ｗｈｉｔｌｏｃｋ）等のこの方法は、本
発明の方法が小さな二酸化炭素粒子よりも単位時間当た
りより大きな表面を清浄化する大きな二酸化炭素粒子を
形成している点で、本発明の方法とは異なっている。ま
た、約１０°〜約３０°の範囲内の小さな衝突角（渦か
らの二酸化炭素粒子の流れと浄化すべき基板の面との間
の角）で該大きな二酸化炭素の粒子を衝突せしめること
により、該大きな粒子を該浄化すべき表面を横切って滑
らせ、その滑りに伴って小さな粒子と比較して単位時間
当たり大きな表面と接触して破片を除去する。更に、該
二酸化炭素粒子が大きいので、小さな二酸化炭素粒子ほ
ど迅速には昇華されず、長期間存在し、かつ長くしかも
幅広い通路に沿って破片を除去する。更に、高速で運動
する大きな二酸化炭素粒子の各々は小さな二酸化炭素粒
子よりも大きな運動エネルギ−を有しているので、浄化
すべき基板の表面に付着している破片をより効果的に除
去し得る。

【００３１】

【発明の効果】小さな二酸化炭素雪状片を大きな雪状片
に凝集し、かつ該大きな雪状片を高速に加速することに
より、本発明の方法並びに装置を使用して改善された清
浄化作用が達成される。本発明の清浄化装置は清浄化後
に表面上に残留物を残さず、かつ複雑な溶媒回収装置の
必要性を排除する。更に、本発明の清浄化装置は簡単で
、可動部分を殆ど含まない。加えて、本発明の清浄化装
置は大きな表面を容易に清浄化し、しかもクロロフルオ
ロカーボン材料の使用を全く必要としない。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を、制御例と共にその好ましい
特定の実施態様を参照して更に詳細に記載する。これら
の実施例は例示の目的でのみ与えられるものであり、ま
た本発明はここに記載する材料、条件、プロセスパラメ
ータなどにより限定されるものではない。以下の実施例
において、すべての部および％は特に指定しない限り重
量部および重量％を意味する。 実施例Ｉ 図１および２に示したものと同様な二酸化炭素清浄化装
置を組み立てた。先ず、約６３．３　ｋｇ／ｃｍ２（９
００　ｌｂｓ／ｉｎｃｈ２）の圧力で液体二酸化炭素を
、貯蔵タンクからニードルバルブ（モデル　ＳＳ２−Ａ
ニードルバルブ；　ヌプロ（Ｎｕｐｒｏ）　より入手）
へのライン上の公知のバルブを開放することにより、該
タンクから該装置に導入した。該ニードルバルブからの
二酸化炭素は、約１．７５　ｃｍ２の円形断面と約４０
ｃｍの長さとを有するテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）チュー
ブから形成した小さな膨張チャンバーの一端に供給した
。このニードルバルブを調節して、該小さな膨張チャン
バーへの液体二酸化炭素の流量を約２．３　ｋｇ／　分
（５ｌｂｓ／分）に調整した。その後、該小さな膨張チ
ャンバーからの流体二酸化炭素と二酸化炭素の小さな雪
状片とを、厚さ約１０ｍｍのポリビニリデンフルオライ
ド（キナー（Ｋｙｎａｒ）　、ペンウォルト社（Ｐｅｎ
ｎｗａｌｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手した）
ディスク内のオリフィスを介して、内径約１．６　ｃｍ
および長さ約４０ｃｍのテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）チュ
ーブから形成した大きな膨張チャンバーに供給した。こ
のオリフィスは７００　μｍ　なる径を有していた。該
小さな膨張チャンバー内で形成された二酸化炭素粒子と
、該大きな膨張チャンバーで初めに形成された付随的な
小さな雪状片とが、該大きな膨張チャンバーを介して二
酸化炭素ガスにより運搬されるにつれて、相互に接触し
て、大きな雪状片を形成した。該大きな膨張チャンバー
の長さは該元の小さな二酸化炭素粒子のサイズを、該小
さなオリフィスから現れる該元の小さな雪状片の平均雪
状片サイズの少なくとも約３０倍大きな平均サイズまで
に増大させるのに十分であった。該小さな膨張チャンバ
ーおよび大きな膨張チャンバーの両者を、厚み１．２５
ｃｍの独立気泡型のポリウレタン製の断熱材料層で覆っ
た。典型的な断熱材料はガラスファイバー、およびポリ
マー、例えばポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等を含む独立気泡型の発泡体を包含する。該大きな
膨張チャンバーの開放端部から出てくる大きな凝集した
雪状片は平坦な金属化ポリエステルフィルムの表面に約
２０°の衝突角で導かれた。該大きな膨張チャンバーの
該開放端部と該金属表面との間の距離（該雪状片の流れ
の長さ方向に沿って測定した）を約５ｃｍに維持した。 清浄化の効率は、清浄化の前に、約１μ〜約３０μの範
囲内の粒径を有する蛍光粉末を該金属化フィルムの表面
に播種することにより測定した。清浄化効率の解析は、
該表面を長波長の紫外光に暴露して、該蛍光粒子を励起
かつ可視化して、１００　倍の顕微鏡で該表面を検査す
ることにより実施した。初めに二酸化炭素の雪状片を衝
突させた領域に極近接した領域およびその下流側の浄化
は良好であった。初めの衝撃領域から下流側への距離が
増大するにつれて、凝集中の雪状片によるエネルギ−の
損失のために、清浄化の程度は低下した。初めに雪状片
を衝突させた領域の中心から下流側約１０ｃｍ辺りから
大量の蛍光破片がみられた。

【００３３】実施例ＩＩ 実施例Ｉに記載のものと同一の二酸化炭素清浄化装置を
渦発生ノズルと連結し、実施例Ｉの全てのプロセス条件
を繰り返したが、該大きな膨張チャンバーの開放末端か
ら出てくる大きな凝集した雪状片は浄化すべき表面に直
接送らず、また該大きな膨張チャンバーの開放末端から
該浄化すべき表面までの距離は該渦発生ノズルの存在の
ために幾分大きかった。更に詳しく言えば、該大きな膨
張チャンバーの開放末端から出てくる大きな凝集した雪
状片は、１：１４なる増幅率の渦発生ノズル（ブラウア
ー（Ｂｒａｕｅｒ）　ＡＭ　２０，　モデル　６０２１
；イグゼアー社ＥＸＡＩＲ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
から入手した）を有する加速チャンバーに導入した。こ
の渦発生ノズルは、一般に円錐形の流入口、絞られたス
ロート、および径が徐々に増大する流出口を有していた
。該大きな膨張チャンバーの開放末端は該渦発生ノズル
の円錐形流入口から約１ｃｍの位置に配置され、かつ小
さな径の研磨したステンレススチールワイヤ製のスパイ
ダー形心出し装置により所定の位置に保持された。 圧力３．５　Ｋｇ／ｃｍ２の加圧窒素ガスをバルブを介
して該渦発生ノズルの環状チャンバーに導入し、またリ
ングノズルを介して高速で該ノズルの加速チャンバーに
送った。該リングノズルからの生成した高速ガス流はコ
アンダプロフィールに従い、かつ該渦発生ノズルの加速
チャンバーの流出口に導かれた。低圧領域が該加速チャ
ンバーの流出口部分に形成され、該低圧領域は高体積の
第二のガス（空気）の、該大きな膨張チャンバーの開放
端部と該渦発生ノズルの流入口、即ち該加速チャンバー
の流入口との間の空間への侵入および該大きな膨張チャ
ンバーの開放端部から現れる大きな雪状片の流れとの併
合を誘起した。該空気の第二の流れと該大きな雪状片の
流れとを、該リングノズルを介して該加速チャンバーに
導入された該流体の第一の流れと併合した。かくして得
られる該第一、第二および雪状片の流れの併合流は、高
体積かつ高速度の流れとして、該ノズルの加速チャンバ
ーの流出口から放出された。大きな雪状片の流れの速度
の増幅は約１：２　よりも大きかった。該渦発生ノズル
の開放末端から出てくる該大きな凝集した雪状片はポリ
エステルフィルムの平坦な金属化表面に、約２０°の衝
突角度で導かれた。該渦発生ノズルの開放末端と該金属
表面との距離（該雪状片の流れの長さ方向に沿って測定
した）を約７ｃｍに保った。清浄化の有効性は清浄化前
に、該金属化フィルムの表面に約１μｍ　〜約３０μｍ
　の範囲内の粒径を有する蛍光粉末を播種することによ
り測定した。清浄化の有効性の解析は、長波長の紫外光
に暴露して、該蛍光粒子を励起し、かつ可視化して、１
００　倍の顕微鏡で該表面を検査することにより行った
。有効清浄化面積（少なくとも９９．８％の播種粒子が
除去された面積）は、実施例Ｉで達成された最初の雪状
片で衝撃した領域の中心から下流側約１０ｃｍなる結果
に比して、最初の雪状片で衝撃した領域の中心から下流
側３０ｃｍなる値にまで改良された。

【００３４】以上、本発明を特定の好ましい態様に基づ
いて説明してきたが、本発明はこれらの態様に制限され
ず、むしろ当業者は本発明の精神並びに特許請求の範囲
を逸脱することなく様々な変更並びに改良をなし得るこ
とを認識するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】二酸化炭素雪状片凝集及び加速装置を示す模式
的な縦断面図である。

【図２】円形断面を有する、二酸化炭素雪状片凝集及び
加速装置を示す模式的な断面図である。

【図３】楕円形断面を有する、二酸化炭素雪状片凝集及
び加速装置を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１０　　　　雪状片清浄化装置 １２　　　　流入ライン １４　　　　制御バルブ １６　　　　小さな膨張チャンバー １８　　　　小さなオリフィス ２０　　　　大きな膨張チャンバー ２１　　　　流出口 ２２　　　　加速チャンバー ２３　　　　渦発生ノズル ２４　　　　断熱材料 ２６　　　　断熱材料 ３０　　　　ボルト ３２　　　　ボルト ３４　　　　環状チャンバー ３６　　　　リングノズル ３８　　　　流入ライン ４０　　　　バルブ ４２　　　　フィードライン ４４　　　　渦発生ノズルの流出口 ５０　　　　オリフィス ５４　　　　大きな膨張チャンバー ５６　　　　断熱材料 ６０　　　　オリフィス ６４　　　　大きな膨張チャンバー ６６　　　　断熱材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　二酸化炭素を、少なくともひとつのオ
   リフィスを通して断熱チャンバー内に膨張させて二酸化
   炭素の小粒子を形成し、該二酸化炭素の小粒子が大きな
   雪状片に凝集するまで該小粒子を該断熱チャンバー内に
   保持し、該大きな雪状片を不活性ガスの高速の渦に同伴
   させて、該大きな雪状片を加速し、該不活性ガスおよび
   加速された大きな雪状片の流れを、清浄化すべき基板の
   面に導くことを特徴とする基板の清浄化方法。
2. 【請求項２】　　小さな二酸化炭素の雪状粒子の流れを
   膨張チャンバーに誘導する手段と、該膨張チャンバー内
   で、該二酸化炭素の小粒子を大きな二酸化炭素の雪状片
   に凝集せしめる手段と、該大きな雪状片を高速ガス流で
   加速する手段とを含むことを特徴とする基板清浄化用装
   置。