(57)【要約】【課題】従来の物理的手段とは異なり、洗浄によって不純物が含まれる洗浄媒体から洗浄時と同温同圧条件の水で不純物を完全に捕捉する、又は捕捉した後で化学的に分解することによって、低コストかつ効果的な精密洗浄を実現することができる。【解決手段】本発明の洗浄方法は、超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体と不純物を含む被洗浄物とを接触させることにより、洗浄媒体に不純物を溶解させて被洗浄物から不純物を除去する洗浄工程１１と、不純物を含む洗浄媒体を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水と接触させることにより、水に不純物を捕捉させて洗浄媒体から不純物を分離する不純物捕捉工程１２とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2006100311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体と不純物を含む被洗浄物とを接触させることにより、前記洗浄媒体に不純物を溶解させて前記被洗浄物から不純物を除去する洗浄工程(11)と、
前記不純物を含む洗浄媒体を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水と接触させることにより、前記水に不純物を捕捉させて前記洗浄媒体から不純物を分離する不純物捕捉工程(12)と
を含むことを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
不純物を分離した清浄な洗浄媒体を洗浄工程(11)の洗浄媒体として再使用する請求項１記載の洗浄方法。
【請求項３】
不純物を含む洗浄媒体と水との接触が前記不純物を含む洗浄媒体に水を噴霧し、かつ水中に通過させる方法により行う請求項１記載の洗浄方法。
【請求項４】
不純物を含む水から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、前記水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解する分離・分解工程(13)と、
前記水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離した水から残留水溶性不純物を分離する逆浸透工程(14)とを更に含み、
前記残留水溶性不純物を分離した清浄な水を不純物捕捉工程(12)の水として再利用する請求項１ないし３いずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項５】
洗浄媒体が、二酸化炭素、エタン、プロパン又はフロンガスである請求項１ないし４いずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項６】
超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体(23)と不純物を含む被洗浄物(22)とを接触させることにより、前記洗浄媒体(23)に不純物を溶解させて前記被洗浄物(22)から不純物を除去する洗浄槽(21)と、
前記不純物を含む洗浄媒体(23)を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水(29)と接触させることにより、前記水(29)に不純物を捕捉させて前記洗浄媒体(23)から不純物を分離する不純物捕捉塔(26)と
を備えたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項７】
不純物を分離した清浄な洗浄媒体(23)を洗浄槽(21)に供給する洗浄媒体として再使用する洗浄媒体循環手段(42)を更に含む請求項６記載の洗浄装置。
【請求項８】
不純物捕捉塔(26)が不純物を含む洗浄媒体(23)に水(29)を噴霧する噴霧器(31)及び前記洗浄媒体(23)を水(29)中に通過させるための通過領域(36)を備えた請求項６記載の洗浄装置。
【請求項９】
不純物捕捉塔(26)から排出した不純物を含む水(29)から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、前記水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解する分離・分解槽(46)と、
前記水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物を分離した水から残留水溶性不純物を分離する逆浸透装置(47)と、
前記残留水溶性不純物を分離した清浄な水(29)を前記不純物捕捉塔(26)に供給する水として再利用する水循環手段(48)とを備えた請求項６ないし８いずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
洗浄媒体が、二酸化炭素、エタン、プロパン又はフロンガスである請求項６ないし９いずれか１項に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ、ＬＳＩ基板、液晶、有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイ等の精密加工部品及びこれらの加工工程に用いられるフィルタ等の装置を超臨界又は亜臨界流体により洗浄する方法及びその洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェーハ、ＬＳＩ基板、液晶、有機ＥＬディスプレイ等の精密加工部品及びこれらの加工工程に用いられるフィルタ等の装置を洗浄する手段として、超臨界流体を利用した洗浄方法と洗浄装置が注目されている。
この種の超臨界流体を用いた洗浄方法及び洗浄装置の一般的な例としては、ＣＯ2等の洗浄媒体を高圧の超臨界状態に維持して超臨界流体とし、この超臨界流体を被洗浄物が収容された洗浄槽に導入して、洗浄槽内で超臨界流体を被洗浄物に接触させることにより、被洗浄物に含まれる有機化合物などの不純物を溶解除去するものである（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、洗浄槽から排出した超臨界状態の洗浄媒体を減圧することで超臨界状態から気体状態に態変化させて、溶解度を低下させることにより洗浄媒体から溶解性不純物質を分離除去している。溶解性不純物質を除去した清浄な気体状態の洗浄媒体は液化された後、洗浄槽に超臨界流体を供給するラインに戻され、高圧ポンプと加熱器を介して再び超臨界状態にして洗浄に再利用される。
ところで、このような洗浄装置では、一回の洗浄ごとに洗浄媒体に含まれる不純物を除去するために、洗浄媒体の加圧減圧や加熱冷却操作を行う必要がある。従って、循環洗浄のように複数回にわたって洗浄を行う場合には、頻繁に加圧減圧と加熱冷却を行う必要があるため、加圧減圧と加熱冷却負担の大きいものであった。この結果、設備コストと運転コストが高く、しかも、加圧減圧と加熱冷却による圧力と温度の変動が大きいために、洗浄装置の耐久年数が短くなるという問題があった。また、洗浄媒体を加圧減圧するのに時間がかかるため、洗浄時間が長くなるという問題も生じていた。
【０００３】
そこで、本出願人は、上記事情を考慮し、加圧減圧や加熱冷却等の負担を軽減できるとともに、洗浄時間の短縮が図れる超臨界又は亜臨界流体による洗浄方法を提案した（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に示される洗浄装置では、超臨界又は亜臨界流体で被洗浄物を洗浄する洗浄槽と、洗浄槽から導出した超臨界又は亜臨界流体を再び洗浄槽に導入する循環経路と、循環経路の途中に設けられ超臨界又は亜臨界流体中の溶解性不純物質を分離除去する分離手段とを備えており、この分離手段に、ガラス膜、セラミックス膜、金属膜などの多孔質膜式の分離器等を用い、超臨界又は亜臨界流体中の分子量の大きい固形不純物を捕捉して除去するものである。この分離手段では、洗浄槽と同圧同温条件で行われるので、頻繁に加圧減圧や熱交換を施す必要がなく、設備コストと運転コストの低下が図れる。また分離手段として精留式の分離器等を用いて洗浄媒体中に溶解している不純物を同圧で分離除去することもできる。
【特許文献１】特開平７−２８４７３９号公報（特許請求の範囲、図１〜図３）
【特許文献２】特開２００３−１１７５０８号公報（特許請求の範囲、段落［００１０］、［００２５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２に示される洗浄装置における多孔質膜を用いた分離手段では、精密な多孔質膜を使用しても、洗浄媒体に混入した不純物の除去可能なサイズは０．０５μｍ以上であり、それ以下の粒径が小さな不純物や完全に溶解している不純物は除去することができない。また、多孔質膜の性能を維持するため、分離膜に逆洗を施すことも必要となる。また、同圧精留法を用いた分離手段では、洗浄媒体中に含まれる不純物の濃度が高い場合には不純物を除去することが可能であるが、洗浄媒体中に含まれる不純物の濃度が低い、例えば精密加工部品のような洗浄には不向きである。また、上記分離方法はいずれも物理的な手段であるため、超臨界又は亜臨界流体に溶解性のよい低分子不純物が溶解している場合、この溶解性のよい低分子不純物の除去は困難である。これら不純物を含む超臨界又は亜臨界流体を循環させて再洗浄を行う際に、これらの不純物が被洗浄物に再付着して、被洗浄物の清浄度を低下させてしまう問題があった。
本発明の目的は、上記従来の物理的手段とは異なり、洗浄によって不純物が含まれる洗浄媒体から洗浄時と同温同圧条件の水で不純物を完全に捕捉する、又は捕捉した後で化学的に分解することによって、低コストかつ効果的な精密洗浄を実現することができる洗浄方法及びその洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体と不純物を含む被洗浄物とを接触させることにより、洗浄媒体に不純物を溶解させて被洗浄物から不純物を除去する洗浄工程１１と、不純物を含む洗浄媒体を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水と接触させることにより、水に不純物を捕捉させて洗浄媒体から不純物を分離する不純物捕捉工程１２とを含むことを特徴とする洗浄方法である。
請求項１に係る発明では、不純物捕捉工程１２において、洗浄工程１１で不純物を含んだ洗浄媒体の温度及び圧力を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら、不純物を含む洗浄媒体と洗浄時の洗浄媒体の温度及び圧力とほぼ同温同圧条件の水とを接触させることにより洗浄媒体から不純物を分離するため、洗浄媒体に加圧減圧や熱交換を施す必要がなく、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、不純物を分離した清浄な洗浄媒体を洗浄工程１１の洗浄媒体として再使用する洗浄方法である。
請求項２に係る発明では、不純物を含む洗浄媒体は不純物捕捉工程１２で、清浄な洗浄媒体に再生されて、洗浄工程１１の洗浄媒体として再利用される。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、不純物を含む洗浄媒体と水との接触が不純物を含む洗浄媒体に水を噴霧し、かつ水中に通過させる方法により行う洗浄方法である。
請求項３に係る発明では、上記方法により不純物を含む洗浄媒体と水とを接触させることで洗浄媒体から不純物を効果的に取除くことができる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、図２に示すように、不純物を含む水から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解する分離・分解工程１３と、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離した水から残留水溶性不純物を分離する逆浸透工程１４とを更に含み、残留水溶性不純物を分離した清浄な水を不純物捕捉工程１２の水として再利用する洗浄方法である。
請求項４に係る発明では、不純物を含む水に分離・分解工程１３及び逆浸透工程１４を施すことで、再び清浄な水に再生させて、不純物捕捉工程１２の水として再利用することができる。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に係る発明であって、洗浄媒体が、二酸化炭素、エタン、プロパン又はフロンガスである洗浄方法である。
【０００８】
請求項６に係る発明は、図３に示すように、超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体２３と不純物を含む被洗浄物２２とを接触させることにより、洗浄媒体２３に不純物を溶解させて被洗浄物２２から不純物を除去する洗浄槽２１と、不純物を含む洗浄媒体２３を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水２９と接触させることにより、水２９に不純物を捕捉させて洗浄媒体２３から不純物を分離する不純物捕捉塔２６とを備えたことを特徴とする洗浄装置である。
請求項６に係る発明では、不純物捕捉塔２６において、洗浄槽２１で不純物を含んだ洗浄媒体２３の温度及び圧力を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら、不純物を含む洗浄媒体２３と洗浄時の洗浄媒体の温度及び圧力とほぼ同温同圧条件の水２９とを接触させることにより洗浄媒体から不純物を分離するため、洗浄媒体に加圧減圧や熱交換を施す必要がないため、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
【０００９】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、不純物を分離した清浄な洗浄媒体２３を洗浄槽２１に供給する洗浄媒体として再使用する洗浄媒体循環手段４２を更に含む洗浄装置である。
請求項７に係る発明では、不純物を含む洗浄媒体は不純物捕捉塔２６で清浄な洗浄媒体に再生されて、洗浄媒体循環手段４２により超臨界又は亜臨界状態に維持しながら洗浄槽２１に送られて洗浄媒体として再利用される。
請求項８に係る発明は、請求項６に係る発明であって、不純物捕捉塔２６が不純物を含む洗浄媒体２３に水２９を噴霧する噴霧器３１及び洗浄媒体２３を水２９中に通過させるための通過領域３６を備えた洗浄装置である。
請求項８に係る発明では、噴霧器３１及び通過領域３６により不純物を含む洗浄媒体と水とを接触させることで洗浄媒体から不純物を効果的に取除くことができる。
【００１０】
請求項９に係る発明は、請求項６ないし８いずれか１項に係る発明であって、図４に示すように、不純物捕捉塔２６から排出した不純物を含む水２９から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解する分離・分解槽４６と、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物を分離した水から残留水溶性不純物を分離する逆浸透装置４７と、残留水溶性不純物を分離した清浄な水２９を不純物捕捉塔２６に供給する水として再利用する水循環手段４８とを備えた洗浄装置である。
請求項９に係る発明では、不純物を含む水は分離・分解槽４６及び逆浸透装置４７により、清浄な水に再生させて、水循環手段４８により不純物捕捉塔２６に送られて不純物を含む洗浄媒体と接触させる水として再利用される。
請求項１０に係る発明は、請求項６ないし９いずれか１項に係る発明であって、洗浄媒体が、二酸化炭素、エタン、プロパン又はフロンガスである洗浄装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の洗浄方法では、不純物捕捉工程において、洗浄工程で不純物を含んだ洗浄媒体の温度及び圧力を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら、不純物を含む洗浄媒体と洗浄時の洗浄媒体の温度及び圧力とほぼ同温同圧条件の水とを接触させることにより洗浄媒体から不純物を分離するため、加圧減圧や熱交換を施す必要がなく、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
また、本発明の洗浄装置では、不純物捕捉塔において、洗浄槽で不純物を含んだ洗浄媒体の温度及び圧力を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら、不純物を含む洗浄媒体と洗浄時の洗浄媒体の温度及び圧力とほぼ同温同圧条件の水とを接触させることにより洗浄媒体から不純物を分離するため、洗浄媒体に加圧減圧や熱交換を施す必要がないため、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の洗浄方法では、図１に示すように、洗浄工程１１と不純物捕捉工程１２とを含むことを特徴とする。洗浄工程１１では、超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体と不純物を含む被洗浄物とを所定時間接触させることにより、洗浄媒体に不純物を溶解させて被洗浄物から不純物を除去する。次に、不純物捕捉工程１２では、不純物を含む洗浄媒体を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水と接触させることにより、水に不純物を捕捉させて洗浄媒体から不純物を分離する。不純物捕捉工程１２では、基本的に洗浄工程１１における洗浄媒体の圧力及び温度条件とほぼ同圧、同温条件で行われる。上記工程を経ることで、不純物捕捉工程１２において、洗浄工程１１で不純物を含んだ洗浄媒体の温度及び圧力を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら、不純物を含む洗浄媒体と洗浄時の洗浄媒体の温度及び圧力とほぼ同温同圧条件の水とを接触させることにより洗浄媒体から不純物を分離するため、加圧減圧や熱交換を施す必要がなく、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
本発明に使用される洗浄媒体としては、二酸化炭素、エタン、プロパン、フロンガス等が挙げられる。特に望ましい洗浄媒体は、温度３１．０６℃、圧力７４．８ａｔｍ（約７．５８ＭＰａ）以上の条件で超臨界状態になる二酸化炭素である。
【００１３】
本発明の洗浄方法では、不純物を分離した清浄な洗浄媒体を洗浄工程１１の洗浄媒体として再使用することが好ましい。不純物を含む洗浄媒体は不純物捕捉工程１２で、清浄な洗浄媒体に再生されて、洗浄工程１１の洗浄媒体として再利用される。また、不純物捕捉工程１２で水と接触して清浄となった洗浄媒体は少量の水分を含んでいるため、清浄な洗浄媒体が二酸化炭素である場合には、洗浄媒体が弱酸性を呈し、この清浄な洗浄媒体を再利用することで洗浄効果や殺菌効果を向上させることが可能となる。
本発明の洗浄方法では、不純物を含む洗浄媒体と水との接触には、不純物を含む洗浄媒体に水を噴霧し、不純物を含む洗浄媒体を水中に通過させる方法により行うことが好ましい。上記方法により洗浄媒体と水とを接触させることで洗浄媒体から不純物を効果的に取除くことができる。
このように、本発明の洗浄方法では、洗浄工程で不純物が含まれた洗浄媒体から洗浄時と同温同圧条件の水で不純物を捕捉することによって、洗浄媒体を清浄にすることができ、また容易に行うことができるため、従来の物理的手段に頼った方法に比べて低コストかつ効果的な精密洗浄を実現することができる。
【００１４】
次に本発明の別の洗浄方法について説明する。
上記不純物捕捉工程１２で不純物を含んだ水は、分離・分解工程１３及び逆浸透工程１４を施すことで、再び清浄な水に再生させて、不純物捕捉工程１２の水として再利用することができる。具体的には、図２に示すように、分離・分解工程１３で不純物を含む水から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解し、逆浸透工程１４で水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離した水から残留水溶性不純物を分離する。逆浸透工程１４で残留水溶性不純物を分離した清浄な水は不純物捕捉工程１２の水として再利用することができる。このように、本発明の別の洗浄方法では、洗浄媒体を清浄にするために使用した水を清浄にして再利用することができる。
【００１５】
次に本発明の洗浄装置について説明する。
図３に示すように、本発明の洗浄装置２０は、洗浄槽２１と不純物捕捉塔２６とを備えたことを特徴とする洗浄装置である。洗浄槽２１は洗浄媒体２３が超臨界状態に維持可能な耐圧耐熱性の容器からなり、被洗浄物２２を収容可能に構成される。本発明の洗浄装置に使用される洗浄媒体としては、二酸化炭素、エタン、プロパン、フロンガス等が挙げられる。特に望ましい洗浄媒体は、温度３１．０６℃、圧力７４．８ａｔｍ（約７．５８ＭＰａ）以上の条件で超臨界状態になる二酸化炭素である。洗浄槽２１には超臨界状態の洗浄媒体を供給する供給口２１ａと、超臨界状態の洗浄媒体を排出する排出口２１ｂがそれぞれ設けられる。なお、図示しないが、この洗浄槽２１には被洗浄物２２が収容可能な被洗浄物収容口も設けられる。排出口２１ｂには管路２４の一方が接続され、管路２４の他方は不純物捕捉塔２６の頂部に設けられた不純物を含む洗浄媒体の供給口２７に接続される。また、管路２４途中には不純物を含む洗浄媒体２３を不純物捕捉塔２６内を通過させるために必要な圧力ポンプ２８が設けられる。捕捉塔２６内部には上方から下方に向かう不純物を含む洗浄媒体２３に対して水２９を噴霧する噴霧器３１が設置され、捕捉塔２６側部を貫通する水供給管３２を介して捕捉塔２６外部から水を供給する水供給タンクが接続される。水供給管３２には水２９を洗浄媒体２３と同圧同温条件に保持するためのポンプ３３と熱交換器３４が設置される。
【００１６】
捕捉塔２６内部の下方には、不純物を含む洗浄媒体２３を水中に通過させるための通過領域３６が設けられる。この通過領域３６では、捕捉塔２６内部に円筒３７が設置される。この円筒３７は上端のみが封止され、下端が捕捉塔２６底部と間隔をあけて設けられる。また、円筒３７側面には捕捉塔２６側面を貫通する洗浄媒体排出口３８が設置される。そして捕捉塔２６底部には水が円筒３７下端よりも常に上方となるように一定水位に満たされる。通過領域３６の最底部には水を捕捉塔２６から排出する排出口３９が設けられる。更に捕捉塔２６内部の噴霧器３１と通過領域３６の間には洗浄媒体２３及び噴霧した水２９が通過可能な通過口を有する仕切り板４１が設置される。洗浄媒体排出口３８には洗浄媒体循環手段４２の一方が接続され、洗浄媒体循環手段４２の他方は洗浄槽２１の供給口２１ａに接続される。洗浄媒体循環手段４２は洗浄媒体の圧力及び温度条件を超臨界又は亜臨界状態に維持するためのポンプ４３及び熱交換器４４が設けられる。
【００１７】
このような構成を有する洗浄装置２０では、先ず、洗浄槽２１内に所望の不純物を含む被洗浄物２２を収容した状態で、洗浄槽２１内に超臨界又は亜臨界状態の洗浄媒体２３を導入する。初期稼働では図３の短破線矢印で示すように、タンク等に貯留された洗浄媒体をポンプで所定の圧力にまで加圧し、加圧した洗浄媒体を熱交換器で加熱して超臨界又は亜臨界状態にし、供給口２１ａから洗浄槽２１内に導入する。洗浄槽２１内に導入する洗浄媒体の圧力及び温度条件は温度が３０℃〜１００℃、圧力が５〜３５ＭＰａの範囲内が好ましい。そして洗浄槽２１内において超臨界又は亜臨界状態に維持した洗浄媒体２３を不純物を含む被洗浄物２２に接触させることで、被洗浄物２２に付着している不純物を溶解させて被洗浄物２２から不純物を抽出除去する。
【００１８】
洗浄に使用した不純物を含む洗浄媒体２３は、１回の洗浄後、又は洗浄中に管路２４を通じて洗浄槽２１から不純物捕捉塔２６に送られる。この不純物捕捉塔２６では、不純物を含む洗浄媒体を超臨界又は亜臨界状態に維持しながら水２９と接触させることによって水２９に不純物を捕捉させて洗浄媒体２３から不純物を分離して清浄な洗浄媒体とする。本実施の形態では、頂部に設けられた供給口２７から不純物捕捉塔２６内に導入した不純物を含む洗浄媒体２３は、捕捉塔２６の上方から下方に向かって流れる際に、噴霧器３１から水２９を噴霧することにより水と接触させ、仕切り板４１の通過口を通った洗浄媒体２３を、管路２４途中に設けられた圧力ポンプ２８によって通過領域３６に満たされた水２９中を通過させることにより、水２９に不純物を溶解させて洗浄媒体２３から不純物を分離する。このようにして不純物を分離した清浄な洗浄媒体は、円筒３７内部の空洞に至り、洗浄媒体排出口３８から捕捉塔２６外部に排出される。このように洗浄媒体の圧力及び温度条件を維持しながら不純物捕捉塔２６で洗浄媒体に含まれる不純物を分離除去するため、洗浄媒体の洗浄力を常に一定のレベルに維持することができる。
【００１９】
不純物捕捉塔２６で不純物を分離した清浄な洗浄媒体は、洗浄媒体排出口３８から不純物捕捉塔２６から排出され、洗浄媒体循環手段４２を通過することにより、必要に応じて超臨界又は亜臨界状態にまで若干加圧又は加熱されて、この超臨界又は亜臨界状態に維持された状態で洗浄槽２１に供給されて、再び洗浄媒体として利用される。なお、洗浄媒体循環手段４２により洗浄中に洗浄媒体２３を循環させた場合は、洗浄槽２１内に流れを起こすことができるので、洗浄効果を更に高めることができる。このように本発明の洗浄装置では、洗浄媒体に加圧減圧や熱交換を施す必要がないため、設備コスト及び運転コストを低減することができる。また、単なる物理的分離とは異なり、分離と分解を同時に行っているため、不純物の粒径、不純物濃度を問わず、また洗浄媒体に完全に溶解している不純物であっても、洗浄媒体から不純物を完全に分離して清浄な洗浄媒体とすることができる。
【００２０】
次に本発明の別の洗浄装置について説明する。
上記不純物捕捉塔２６で不純物を含んだ水２９は、通過領域３６の水位を一定に保つために一定水位以上になるとその都度捕捉塔２６の排出口３９から排出される。捕捉塔２６から排出された不純物を含む水２９は、分離・分解槽４６及び逆浸透装置４７をそれぞれ通過することにより、清浄な水に再生されて、水循環手段４８により不純物捕捉塔２６に送られて不純物を含む洗浄媒体２３と接触させる水として再利用することができる。具体的には、図４に示すように、分離・分解槽４６は、例えば両端が封止された中空の筒状に構成され、その内部上方には分解領域層４６ａが、分解領域層４６ａの下方には親水性層４６ｂがそれぞれ形成され、図示しないが上側部には不純物を含む水２９を供給する供給口が、親水性層４６ｂの下方に位置する下側部には水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離した水を排出する排出口がそれぞれ設けられる。親水性層４６ｂは、特別な形態である無機又は有機親水性基材で作製されたものである。無機親水性基材としては、ゼオライト、珪藻土、活性炭、アンスラサイトなどから選ばれ、有機親水性基材としては、ポリビニルアセテート、ビニルアセテートとビニルアルコールのコポリマー、ポリアミド−２，２、ポリアミド−４，６、ポリオキシメチレン、ポリエテン−ケトン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンクロリド及びポリスルホンからなる群より選ばれる。酸化剤に強いゼオライト、珪藻土、活性炭のような無機親水性基材によって形成された親水性層が好ましい。
【００２１】
また、分離・分解槽４６の分解領域層４６ａには酸化剤が供給される。使用される酸化剤としてはオゾンが挙げられる。オゾンは活性な酸素を持ち、この酸素と不純物とが反応して洗浄に影響しない水と二酸化炭素に不純物を分解できる。オゾンの滞留時間と濃度を制御することにより、オゾンと不純物の反応は分離・分解槽４６の上部に位置する分解領域層４６ａだけで生じされることとし、オゾンと逆浸透膜など不純物以外の有機素材との反応を避けるように供給される。酸化剤としてはオゾン以外にも、過酸化水素、ペルオキソ２硫酸塩などの過硫酸塩、塩素酸などのハロゲン酸化物を添加したり、フェントン反応による酸化反応、電極反応による酸化反応、酸化チタンなどの光触媒存在化に光照射する酸化反応などを酸化剤の代わりに用いても同様の効果が得られる。
【００２２】
この分離・分解槽４６では、不純物捕捉塔２６から排出した不純物を含む水２９から水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離するとともに、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分解する。不純物捕捉塔２６から排出された不純物を含む水２９が、分離・分解槽４６に供給されると、親水性層４６ｂによりその上部に位置する分解領域層４６ａで水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方が留まって濃縮また分解され、分解された水が親水性層４６ｂを通過し、分離・分解槽２８から取り出される。水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方が濃縮されている分解領域層４６ａには、酸化剤が供給され、この酸化剤と不純物とが反応し、不純物は水と二酸化炭素に分解される。
【００２３】
分離・分解槽４６から流出した水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物を分離した水は、逆浸透装置４７に送られて、清浄な水と残留水溶性不純物とに分離される。分離した残留水溶性不純物は分離・分解槽４６の分解領域層４６ａに戻され、酸化剤により分解される。逆浸透に必要な浸透圧は不純物捕捉塔２６と分離・分解槽２８の間に設置されたポンプ４９により供給される。分離した清浄な水は水循環手段４８により不純物捕捉塔２６に送られて不純物を含む洗浄媒体と接触させる水として再利用される。水循環手段４８には清浄な水を洗浄媒体の圧力及び温度条件とほぼ同条件にするためのポンプ５１及び熱交換器５２がそれぞれ設けられる。なお、図４における点線矢印は、初期稼働において不純物捕捉塔２６に水を最初に加える際の水供給ラインである。このように本発明の別の洗浄装置では、洗浄媒体を清浄にするために使用した水を清浄にして再利用することができる。
【実施例】
【００２４】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、被洗浄物として有機蒸着に使用されたステンレス製マスクを用意した。また、洗浄媒体として二酸化炭素を使用した。次に、図３に示す洗浄装置２０によりこのステンレス製マスク２２の洗浄を行った。具体的には、洗浄槽２１にステンレス製マスク２２を収容し、温度を４０℃、圧力を１０ＭＰａに維持した二酸化炭素２３を洗浄槽２１に導入した。洗浄槽２１でステンレス製マスク２２を１時間洗浄した後、二酸化炭素２３を洗浄槽２１から排出して不純物捕捉塔２６に供給した。不純物捕捉塔２６では、圧力及び温度条件を洗浄媒体とほぼ同条件に維持しながら、二酸化炭素２３に水を接触させることにより、二酸化炭素２３から不純物を分離した。
【００２５】
＜実施例２＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を１０ＭＰａとした以外は実施例１と同様にしてステンレス製マスク２２を洗浄した。
＜実施例３＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を２０ＭＰａとした以外は実施例１と同様にしてステンレス製マスク２２を洗浄した。
【００２６】
＜実施例４＞
先ず、被洗浄物として有機蒸着に使用されたステンレス製マスクを用意した。また、洗浄媒体として二酸化炭素を使用した。次に、図４に示す洗浄装置２０によりこのステンレス製マスク２２の洗浄を行った。具体的には、洗浄槽２１にステンレス製マスク２２を収容し、温度を４０℃、圧力を１０ＭＰａに維持した二酸化炭素２３を洗浄槽２１に導入した。洗浄槽２１でステンレス製マスク２２を１時間洗浄した後、二酸化炭素２３を洗浄槽２１から排出して不純物捕捉塔２６に供給した。不純物捕捉塔２６では、圧力及び温度条件を洗浄媒体とほぼ同条件に維持しながら、二酸化炭素２３に水を接触させることにより、二酸化炭素２３から不純物を分離した。
次に、不純物を含む水を不純物捕捉塔２６から排出して分離・分解槽２８に供給し、不純物を含む水を分解領域層４６ａ及び親水性層４６ｂに通じることにより、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物の双方を分離して分解領域層４６ａに濃縮した。分解領域層４６ａに酸化剤を供給することにより、不純物を水と二酸化炭素とに分解した。更に、水溶性不純物並びに水に不溶性の不純物を分離した水を逆浸透装置４７に送り、水から残留水溶性不純物を分離して清浄な水とし、水循環手段により再び不純物捕捉塔２６に供給した。
【００２７】
＜実施例５＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を１０ＭＰａとした以外は実施例４と同様にしてステンレス製マスク２２を洗浄した。
＜実施例６＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を２０ＭＰａとした以外は実施例４と同様にしてステンレス製マスク２２を洗浄した。
【００２８】
＜比較例１＞
図３に示す洗浄装置の二酸化炭素２３の維持温度を４０℃、維持圧力を１０ＭＰａとしてステンレス製マスク２２の洗浄を行い、洗浄を終えた後は、不純物を含む洗浄媒体を不純物捕捉塔２６に供給し、この不純物捕捉塔２６に水を供給することなく、不純物捕捉塔２６内の圧力を０．１ＭＰａにまで開放して、二酸化炭素２３をガスに状態変化させることにより二酸化炭素２３から不純物を除去した。
＜比較例２＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を１０ＭＰａとしてステンレス製マスク２２の洗浄を行い、洗浄を終えた後は、不純物を含む洗浄媒体を不純物捕捉塔２６に供給し、この不純物捕捉塔２６に水を供給することなく、不純物捕捉塔２６内の温度を４０℃、圧力を６ＭＰａにまで開放して、二酸化炭素２３から不純物を除去した。
＜比較例３＞
二酸化炭素２３の維持温度を８０℃、維持圧力を２０ＭＰａとしてステンレス製マスク２２の洗浄を行い、洗浄を終えた後は、不純物を含む洗浄媒体を不純物捕捉塔２６に供給し、この不純物捕捉塔２６に水を供給することなく、不純物捕捉塔２６内の温度を４０℃、圧力を６ＭＰａにまで開放して、二酸化炭素２３から不純物を除去した。
【００２９】
＜比較試験１＞
実施例１〜６及び比較例１〜３で行った洗浄について、不純物除去割合、環境への負荷及び運用コストについてそれぞれ調べた。表１にその結果をそれぞれ示す。
【００３０】
【表１】
2006100311.tif 000003
【００３１】
表１より明らかなように、比較例１では不純物を洗浄媒体である二酸化炭素２３から除去する際に圧力を０．１ＭＰａと常圧にまで開放して、超臨界流体をガスに状態変化させることにより不純物を除去したことから、二酸化炭素２３からの不純物除去率は高く、ほぼ１００％の割合で不純物を除去することができたが、清浄にした洗浄媒体を洗浄に使用する際に、再度超臨界状態にまで圧力を高めなければならないため、運用コストがかなり高くなってしまう結果となった。また、比較例２及び３では二酸化炭素２３から不純物を除去する際に圧力を約６ＭＰａにまで開放して、洗浄工程へのリサイクルが液炭として行われることが可能であるため、ある一定レベルにまでコストを低下させることができたが、不純物は洗浄媒体に少量残留してしまい、不純物除去率は低い結果となった。
これに対して実施例１〜６では、二酸化炭素２３から不純物を除去する際に超臨界状態の洗浄媒体の圧力及び温度条件とほぼ同圧同温条件で不純物の除去を行っており、清浄にした洗浄媒体を洗浄に使用する際に、再度超臨界状態にまで圧力を高める必要がないため、低い運用コストで循環洗浄することができた。また、二酸化炭素２３からの不純物除去率は高く、ほぼ１００％の割合で不純物を除去することができた。なお、この実施例１〜３では、洗浄媒体から不純物を分離した後の不純物を含む水が廃水として生じた。また、実施例４〜６では、洗浄媒体から不純物を分離した後の不純物を含む水も廃水として生じないきわめて環境に優しい結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の洗浄方法を示す工程図。
【図２】本発明の別の洗浄方法を示す工程図。
【図３】本発明の洗浄装置を示す概略図。
【図４】本発明の別の洗浄装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００３３】
１１  洗浄工程
１２  不純物捕捉工程
１３  分離・分解工程
１４  逆浸透工程
２０  洗浄装置
２１  洗浄槽
２２  被洗浄物
２３  洗浄媒体
２９  水
２６  不純物捕捉塔
３１  噴霧器
３６  通過領域
４２  洗浄媒体循環手段
４６  分離・分解槽
４７  逆浸透装置
４８  水循環手段
【図１】
2006100311.tif 000004
【図２】
2006100311.tif 000005
【図３】
2006100311.tif 000006
【図４】
2006100311.tif 000007