CN104249068A - 气体喷射器微粒去除方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种超声波清洁工具,其具有器件保持夹具、超声波浴以及清洁流体循环系统。超声波浴具有声场换能器,并且在结构上被配置成使器件保持夹具与超声波浴中的声场换能器进行超声波传播。器件保持夹具包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱。第一器件固定部件从第一端板凸出,并且在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转换。第二器件固定部件从第二端板凸出。器件保持夹具的压缩螺柱从第一端板跨至第二端板,并被分隔开以在诸压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗。这些超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具内的器件的绝大部分与超声波浴的声场换能器进行基本无阻的超声波传播。清洁流体循环系统具有清洁流体、清洁流体供给储液器、去离子水供给以及压缩干燥空气供给,它们流体连接至器件保持夹具。
Description
技术领域
本发明涉及从内表面去除微粒的装置和相关方法。
背景技术
诸如半导体晶片之类的衬底的加工可包括多种操作。一种这样的操作是例如蚀刻衬底。半导体晶片或其它衬底的加工需要杜绝杂质碎屑和污染物的清洁环境。污染物的存在将潜在地产出不可接受的工件。传统地,在等离子体加工操作中使用的喷射器通过人工擦洗内表面至可达的程度而被清洁。相信这种工序不能使喷射器免受诸如陶瓷和氧化钇微粒之类的微粒污染物的影响。本发明人已认识到需要更有效的替代方案以从喷射器的受限制表面去除微粒,例如陶瓷和氧化钇微粒。
发明内容
根据本发明的主题,提供一种超声波清洁工具以从表面去除微粒。超声波清洁工具旨在从用于等离子体加工操作中使用的喷射器的内表面去除微粒,例如氧化铝和氧化钇微粒。超声波清洁工具包括超声波浴,用于浸没拟被清洁的器件并利于暴露至声能。
根据本发明的一个实施例,一种超声波清洁工具包括器件保持夹具、超声波浴和清洁流体循环系统。超声波浴包括声场换能器并在结构上被配置成使器件保持夹具与声场换能器进行超声波传播(in sonic communicationwith)。器件保持夹具包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱。器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出,并且该第一器件固定部件包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道。清洁流体传递通道延伸贯穿推进轴和器件咬合鞍座。第一器件固定部件的推进轴在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转变。器件保持夹具的第二器件固定部件从第二端板凸出并具有清洁流体出口通道。器件保持夹具的压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板,并被间隔开以在各压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗。这些超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具内的器件的绝大部分与超声波浴的声场换能器进行基本无阻的超声波传播。清洁流体循环系统包括清洁流体、清洁流体供给储液器、去离子水供给以及压缩干燥空气供给,它们各自流体连接至清洁流体传递通道。
根据本发明的另一实施例,器件保持夹具包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱。器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出,并且该第一器件固定部件包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道,所述清洁流体传递通道延伸贯穿推进轴和器件咬合鞍座。推进轴在结构上被配置成可在收缩位置和伸展位置之间可重复转变,并进一步在结构上配置成从收缩位置至伸展位置的螺纹地推进。第二器件固定部件从第二端板凸出,并且包括清洁流体出口通道。器件保持夹具的压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板,并穿过设置在第一端板和第二端板内的孔腔。压缩螺柱也具有在第二端上的拧紧旋钮。各压缩螺柱被间隔开以在各压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗,这些超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具内的器件的绝大部分与声场换能器进行基本无阻的超声波传播。
根据本发明的另一实施例,一种超声波清洁工具包括器件保持夹具、超声波浴和清洁流体循环系统。超声波浴包括声场换能器,并且在结构上被配置成使器件保持夹具与超声波浴中的声场换能器进行超声波传播。器件保持夹具具有第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱。器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出,并包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道,所述清洁流体传递通道延伸贯穿推进轴和器件咬合鞍座。器件保持夹具的第二器件固定部件从第二端板凸出,并包括清洁流体出口通道。压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板,并被间隔开以在各压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗。清洁流体循环系统具有清洁流体供给储液器、去离子水供给以及压缩干燥空气供给,它们流体连接至清洁流体传递通道。此外,清洁流体出口通道流体连接至清洁流体供给储液器。
附图简述
通过结合以下附图,可更好地理解在下文中详细描述的本发明的特定实施例,其中在附图中相同的结构使用相同的附图标记指示,而且在附图中:
图1是根据本发明的一个实施例的器件保持夹具的侧视概况图;
图2是根据本发明的一个实施例的器件保持夹具的俯视概况图;
图3是根据本发明的一个实施例的器件保持夹具的剖切侧视概况图;
图4是根据本发明的一个实施例的第二器件固定部件的剖切等轴侧视图(cut isometric view);以及
图5是根据本发明的一个实施例的超声波清洁工具的示意图。
具体实施方式
总地参照附图并且尤其参照图1和图5,将理解这些示例图是为了描述本发明的特定实施例并且不旨在限制所附权利要求书的范围。超声波清洁工具100包括器件保持夹具200、超声波浴300和清洁流体循环系统400。超声波浴300包括声场换能器350,并且在结构上被配置成使器件保持夹具200与超声波浴300中的声场换能器350进行超声波传播。器件保持夹具200包括第一端板210、第二端板220、第一器件固定部件230、第二器件固定部件240和多个压缩螺柱250。清洁流体循环系统400包括清洁流体供给储液器410、去离子水供给420和压缩干燥空气供给440。
超声波清洁工具100向设置在器件保持夹具200中的器件900提供超声波清洁。清洁流体通过第一器件固定部件230被引入到器件900。清洁流体经过器件900并通过第二器件固定部件240排出。在经过器件900时,清洁流体从器件驱逐和扫除杂质微粒。另外,由声场换能器350产生例如在超声波或兆频超声波范围内的超声波。声能结合清洁流体在器件900的内表面上提供清洁动作。清洁流体通过第二器件固定部件240流出,并将去除的微粒或污染物带离器件900。器件900的清洁是通过声能实现的;清洁流体的流动将去除的微粒冲走。
在一个实施例中,器件900是在半导体加工和制造中使用的陶瓷气体喷射器。
在一个实施例中,器件保持夹具200包括第一端板210、第二端板220、第一器件固定部件230、第二器件固定部件240和多个压缩螺柱250。器件保持夹具200的第一器件固定部件230从第一端板210凸出,并包括推进轴232、器件咬合鞍座234和清洁流体传递通道236,所述清洁流体传递通道236延伸贯穿推进轴和器件咬合鞍座。清洁流体传递通道236在与清洁流体循环系统400连接的配件(未示出)和器件900之间形成通路。第一器件固定部件230的推进轴232在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转变。
在一个实施例中,器件保持夹具200的第二器件固定部件240从第二端板220凸出,并包括清洁流体出口通道246。该清洁流体出口通道246在器件900和与清洁流体循环系统400连接的配件(未示出)之间形成通路。配件被设想为本领域技术人员已知的用于将流体管路连接在一起的任何标准配件。非限定性例子包括螺纹接口、具有滑动夹头的快速连接式接头和/或凸轮锁紧快速接头(camlock coupling)。
在一个实施例中,将清洁流体传递通道236和清洁流体出口通道246流体连接至清洁流体循环系统400的配件包括柔性缆线(flexible cable)。柔性缆线至少有利于器件保持夹具200在超声波浴300中的重定位和转动。
在一个实施例中,第一器件固定部件230的推进轴232在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转变。当推进轴232处于收缩位置时,第一器件固定部件230和第二器件固定部件240之间的间隙,更具体地是器件咬合鞍座234和第二器件固定部件之间的间隙,足以自由地插入器件900。一旦推进轴232移动至伸展位置,器件咬合鞍座234和第二器件固定部件240之间的间隙减小并且器件900被锁定到位。
在一个实施例中,推进轴232基本上被配置成从收缩位置螺纹地推进至伸展位置。推进轴232的转动使推进轴和附连的器件咬合鞍座234纵向地移动。推进轴232上的外螺纹与第一端板210上的匹配内螺纹咬合。在一个实施例中,推进轴手柄238被固定至推进轴232。该推进轴手柄238协助操纵和转动推进轴,使其从收缩位置转动至伸展位置和从伸展位置转动至收缩位置。
在一个实施例中,器件咬合鞍座234相对于推进轴232自由转动。当推进轴232转动以咬合或脱开器件900时,器件咬合鞍座234对于器件900是静止的。在一个实施例中,为了减少器件咬合鞍座234和推进轴232之间的摩擦,固定部件垫圈228被设置在器件咬合鞍座和推进轴之间。在一个实施例中,固定部件垫圈228由聚四氟乙烯(PTFE)构成。
在一个实施例中,器件咬合鞍座234包括鞍座密封部件通道和设置在其中的鞍座密封部件260。鞍座密封部件260在器件咬合鞍座234和器件900之间形成流体密封,以防止和/或减少工作期间清洁流体的逸出。在一个实施例中,鞍座密封部件260是O形环。
在一个实施例中,器件咬合鞍座234和推进轴232通过咬合鞍座夹226被固定在一起。咬合鞍座夹226包括多个指状元件,它们锁闭在器件咬合鞍座234上的互补接纳槽内。
器件900通过第二器件固定部件240固定至第二端板220。第二器件固定部件240包括接纳器件900的一端的套管248。套管248围住器件900的端部。另外,第二器件固定部件240包括围绕清洁流体出口通道246的出口座262。在一个实施例中,套管密封部件242设置在套管248的内壁周围。套管密封部件242在套管248和器件900之间形成密封以防止清洁流体通过接口的排出。套管密封部件242确保流过器件900和器件保持夹具200的清洁流体经由清洁流体出口通道246离开。
在一个实施例中,出口座密封部件244被设置在第二器件固定部件240的出口座262内,该出口座262围住清洁流体出口通道246。出口座密封部件244是可挤压的,并当清洁流体流速改变时允许器件900的略微移动。鞍座密封部件260和出口座密封部件244允许器件900在第一器件固定部件230和第二器件固定部件240之间浮动。鞍座密封部件260和出口座密封部件244具有足够的可挤压性以得到清洁流体的涌动,所述清洁流体涌动归因于清洁流体在器件保持夹具200和器件900中的流动的开始和终止。此外地,鞍座密封部件260和出口座密封部件244具有足够的弹性,足以防止器件900和出口座262和/或器件咬合鞍座234的邻接。
当通过器件保持夹具和器件的清洁流体的压力或流速改变时,器件900在器件保持夹具200中的浮动配置实现改善的减震作用。尽管出口座密封部件244和鞍座密封部件260显示为O形环式密封,但替代实施例也可包括本领域内已知的其它类型或样式的密封。
在一个实施例中,器件保持夹具200的压缩螺柱250从器件保持夹具的第一端板210跨至器件保持夹具的第二端板220。压缩螺柱250保持第一端板210和第二端板220分开一预定距离,从而当推进轴232从收缩位置转变至伸展位置时允许器件900的咬合。用不同长度的压缩螺柱代替压缩螺柱250,允许器件保持夹具200适应不同长度的器件900。
器件保持夹具200的压缩螺柱250被分隔开,以在这些压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗。这些超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具200内的器件900的绝大部分与超声波浴300的声场换能器350进行基本无阻的超声波传播。
在一个实施例中,器件保持夹具200的压缩螺柱250各自包括设置在压缩螺柱的至少一端上的螺纹部分252和拧紧旋钮254。压缩螺柱250穿过被设置在第一端板210和第二端板220内的孔腔。
在一个实施例中,压缩螺柱250包括在压缩螺柱的第一端上的凸缘256以及在压缩螺柱第二端上的螺纹部分252和拧紧旋钮254。压缩螺柱250穿过设置在第一端板210和第二端板220内的孔腔。第一端板210和第二端板220中的至少一个包括凹进部分,该凹进部分与凸缘256的几何形状基本匹配并与孔腔对准。凸缘256与第一端板210和/或第二端板220内的凹进部分咬合。在一个实施例中,凸缘256和对应的凹进部分是非圆形的。非圆形几何形状防止压缩螺柱250和第一端板210和/或第二端板220之间的相对转动。用于防止凸缘256和对应凹进部分之间的转动的咬合允许拧紧旋钮254被固定至压缩螺柱250并且无需任何工具就可被固定。
在一个实施例中,压缩螺柱垫圈258被设置在第二端板220和每个压缩螺柱250的拧紧旋钮254之间。被定位成围住每个压缩螺柱250的螺纹部分252的压缩螺柱垫圈258在第二端板220和每个压缩螺柱的拧紧旋钮254之间提供摩擦减小的支承表面。在一个实施例中,压缩螺柱垫圈258由聚四氟乙烯(PTFE)构成。
在一个实施例中,第一端板210和第二端板220各自包括基本三角形的几何形状。因此,器件保持夹具200包括布置在等边三角形的各顶点上的三个压缩螺柱250。当器件保持夹具200被布置在超声波浴300中时,三角形几何形状提供器件保持夹具可停靠在其上的三个边或面。器件保持夹具200在这三个面中的每一个面之间的转动帮助确保器件900的全部表面暴露于来自声场换能器350的声能。由于等边三角形几何形状,整个器件保持夹具200可以120°增量转动。
在一个实施例中,至少第一端板210或第二端板220的每个面包括不同的标记以区别每个面。例如,在其中第一端板210和第二端板220各自包括三个边的实施例中,第一端板和/或第二端板可在第一边上包括单个凹口270、在第二边上包括双重凹口272并在第三边上包括三重凹口274。
在一个实施例中,超声波浴300包括设置在外超声波罐320中的内衬罐310。双罐配置有助于维持内衬罐310内的干净环境。例如,使干净的去离子水流入内衬罐310并允许其溢入外超声波罐320。从器件900或器件保持夹具200的外表面去除的任何污染物或微粒通过流动的干净去离子水被扫除。外超声波罐320和设置在其中的流体不与器件900或器件保持夹具200直接接触,并由此消除了有关交叉污染的顾虑。
声场换能器350产生超声波。由声场换能器350产生的超声波在流经过被设置在器件保持夹具200内的器件900的清洁流体内形成空蚀穴。超声清洁和兆频超声清洁使用空化气泡以搅动液体,该空化气泡由超声波引起的高频压力波所导致。在清洁操作中,空化作用是其中由于来自声场换能器350的能量输入而迫使流体中的气泡的尺寸或形状振荡的过程。空化气泡对附着于例如器件900的壁的污染物或微粒产生很高的力。该清洁动作也渗透盲孔、裂纹和凹进部分。
在一个实施例中,内衬罐310的尺寸被设计成:当器件保持夹具被置于内衬罐内时,使设置在器件保持夹具200内的器件900完全浸没。器件保持夹具200和器件900的浸没允许超声波从声场换能器350到达全部表面。
在一个实施例中,器件900优选地接收大约5至大约25W/英寸2的声能,并更优选地接收大约10至大约20W/英寸2的声能。
由声场换能器350产生的声波的频率影响了针对去除而优化的微粒的特性。该频率对变化尺寸的微粒的微粒去除具有影响。通常,较低的频率往往去除较大的微粒,而较高的频率往往是去除较小微粒的最佳频率。超声波清洁工具100可与声场换能器350配合,该声场换能器350产生任何特定要求的频率,这些频率允许微粒去除工具以不同的最佳去除频率适应多种不同的微粒。在一个实施例中,声场换能器350包括超声波换能器,并产生具有在大约20kHz和大约50kHz之间的频率的声波。声波频率的非限定例子是大约20kHz、大约30kHz或大约40kHz的频率。在另一实施例中,声场换能器350包括兆频超声换能器,并产生具有在大约0.8MHz和大约1.2MHz之间的频率的声波。通过声场换能器350产生的声波频率的一个非限定例子是大约1MHz的频率。在一个实施例中,声场换能器350能够产生扫除频率,由此声场换能器输出变化的声波频率。此外,可考虑采用产生至少两个不同频率的声场换能器350。
在一个实施例中,声场换能器350是可替换的,并且能够被替换为至少一个第二声场换能器。可以用第二声场换能器替换声场换能器350,这样允许单个超声波清洁工具100产生不同的声波频率。例如,可使用产生大约40kHz的声波的声场换能器350,来承担初始清洁操作,并随后替换声场换能器,并用大约1MHz的声波承担第二清洁操作。单个超声波清洁工具100能够与不同频率设定点的声场换能器350协同地去除多种微粒。此外,可替代的声场换能器350通过允许在故障情况下仅更换声场换能器而降低了维护成本,这与完整的超声波浴300和声场换能器组合正相反。
参见图5,在一个实施例中,超声波清洁工具100包括含清洁流体的清洁流体循环系统400。清洁流体循环系统400将清洁流体从清洁流体供给储液罐410提供至器件保持夹具200。在一个实施例中,清洁流体包括去离子水。去离子水来源自去离子水供给420。在一个实施例中,去离子水供给420是液罐或类似的储液罐。在又一实施例中,去离子水供给420是能够传递未定义体积的流体的连续源。连续源的非限定例子是按需的去离子水产生。
在一个实施例中,清洁流体包括化学溶液。在一个实施例中,该化学溶液包括表面活性剂、酸和氧化剂。在另一实施例中,化学溶液包括表面活性剂、碱和氧化剂。化学溶液来源自化学品供给430。在一个实施例中,化学品供给430是液罐或类似的储液罐。在又一实施例中,化学品供给430是能够传递未定义体积的流体的连续源。连续源的非限定例子是批量化学溶液产生以替换来自要求的缓冲容器的耗尽。
在一个实施例中,化学品供给430内的化学溶液是SC1。SC1,即标准清洁1(Standard Clean1),是业内接受的标准碱性清洁溶液。该标准配方是NH4OH(氢氧化铵)、H2O2(过氧化氢)和去离子水,以1:1:5的比例配制。在一个实施例中,以标准配方利用SC1。在另一实施例中,以去离子水的比例为更高的稀释配方来利用SC1。
在一个实施例中,化学品供给430内的化学溶液是SC2。SC2,即标准清洁2,是业内接受的标准蚀刻和清洁溶液。该标准配方是HCl(盐酸)、H2O2(过氧化氢)和去离子水,以1:1:5的比例配制。在一个实施例中,以标准配方利用SC2。在另一实施例中,以去离子水的比例为更高的稀释配方来利用SC2。
在一个实施例中,在化学溶液中包括表面活性剂。可接受的表面活性剂的非限定例子包括烷基苯氧基聚乙烯氧基乙醇(alkyl phenoxypolyethylene oxide alcohol),例如NCW601A(Wako Chemicals)和Triton X-100(Union Carbide);烷基苯氧基聚缩水甘油(alkyl phenoxy polyglycidols),例如Olin Hunt表面活性剂(OHSR);氟化烷基磺酸盐,例如Fluorad FC-93(3M);炔(属)醇(acetylenic alcohols),例如Surfynol(APCI);以及三甲铵乙内酯,例如椰油酰胺丙基甜菜碱(cocamidopropyl betaine)。
在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括至少一个清洁流体传递泵452。该清洁流体传递泵452提供将清洁流体从清洁流体供给储液器410传递至器件保持夹具200的原动力。清洁流体传递泵452的非限定例子包括离心泵和蠕动泵。要理解和预见,可使用本领域内技术人员已知的将原动力施加至管道内的流体的任何方法。
参见图5,在超声波清洁工具100的实施例中,来自去离子水供给420的去离子水进料流424和来自化学品供给430的化学溶液进料流434在到达清洁流体传递泵452之前在清洁流体供给储液器410内被混合。来自去离子水供给420的去离子水和来自化学品供给430的化学溶液的各流速可通过调整去离子水供给流阀422和/或化学品供给流阀432予以控制。来自去离子水供给420的去离子水和来自化学品供给430的化学溶液的不同流速允许通过调整化学溶液和去离子水的比例来改变最终清洁流体的效力。
在一个实施例中,去离子水供给420和化学品供给430均与清洁流体供给储液器410流体连通。来自去离子水供给420和化学品供给430的混合流被引入到清洁流体供给储液器410以供贮存和进一步混合。
在一个实施例中,清洁流体供给储液器410被填充而不使清洁流体的各个组成部分经过器件保持夹具200。在一个实施例中,以来自替代的储液器的预先混合的清洁溶液填充清洁流体供给储液器410。在另一实施例中,以去离子水进料流424和化学溶液进料流434经由阀(未示出)填充清洁流体供给储液器410,所述阀对清洁流体供给储液器410内进料,所述阀被设置在清洁流体选择阀454与去离子水供给420和化学品供给430中的每一个之间。
去离子水进料流424和化学溶液进料流434的独立控制的流动特征允许调整清洁流体内的去离子水和化学溶液的比例。在一个实施例中,在器件保持夹具200的清洁流体传递通道236提供的清洁流体优选地具有大约2至大约12的pH值。在器件保持夹具200提供的清洁流体更优选地对酸性场合具有大约3至大约4的pH值以及对碱性场合具有大约10至大约11的pH值。增加的清洁流体PH值降低了微粒和器件900的内表面之间的吸引力。
在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括压缩的干燥空气供给440。可使用压缩空气进料流444结合去离子水进料流424和/或化学溶液进料流434从器件900的内表面移除和清洁微粒。可结合或独立于由声场换能器350产生的声能,来使用压缩的空气。
在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括控制阀的组合。控制阀调整清洁流体和/或清洁流体组成部分的流动路径。可分别使用去离子水供给流阀422、化学品供给流阀432和压缩干燥空气供给流阀442控制去离子水进料流424、化学溶液进料流434和压缩空气进料流444的流速。此外,在一个实施例中,止回阀464被设置在去离子水进料流424、化学溶液进料流434和压缩空气进料流444内,以防止在不使用某一特定流体时发生回流。在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括清洁流体选择阀454。清洁流体选择阀454调整去往器件保持夹具200的进料流,该进料流在来自清洁流体供给储液器410的清洁流体和组成的进料流(去离子水进料流424、化学溶液进料流434和压缩空气进料流444)之间。在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括再循环选择阀456。再循环选择阀456调整离开器件保持夹具200的流体从排放管路流至再循环管路然后回到清洁流体供给储液器410。在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括排放阀458。排放阀458允许清洁流体、压缩的干燥空气、去离子水和/或化学溶液从清洁流体循环系统400被去除。在一个实施例中,排放阀458被设置在器件保持夹具200后面以在流过器件保持夹具之后排去清洁流体,而另一排放阀与清洁流体供给储液器410连接地设置,以在加工和清洁器件900之后排走任何不想要的清洁流体。
根据前述阀,可取得流体流的多种组合。
再次参见图5,在实施例中,超声波清洁工具100进一步包括至少一个热控制单元460,用以调整清洁流体的温度。可以考虑,热控制单元460可升高清洁流体的温度或可降低清洁流体的温度。在一个实施例中,单个热控制单元460可与经过单个热控制单元的组合的去离子水进料流424和化学溶液进料流434共同使用。在清洁流体经过清洁流体循环系统400时可在线地(in line)调整清洁流体的温度。在另一实施例(未示出)中,热控制单元460被放置在清洁流体供给储液器410内,并调整大量储备的清洁流体的温度。单个热控制单元460的利用允许清洁流体的所有组成部分被整体地加热或冷却。由于所有组成部分在同一热控制单元460中被加热或冷却,因此改变去离子水进料流424和化学溶液进料流434的相对流速对所得到的混合清洁流体的温度没有影响或只有最低的影响。
在另一实施例(未示出)中,至少一个热控制单元460被设置在去离子水进料流424和化学溶液进料流434中的每一个内。针对去离子水进料流424和化学溶液进料流434中的每一个的独立热控制单元460单独提供去离子水进料流和化学溶液进料流的温度控制。如果去离子水进料流424或化学溶液进料流434的流速增加或减少,则可调整相应热控制单元460的热交换率以作出补偿。此外,当去离子水进料流424或化学溶液进料流434的入口温度或进料温度改变时,可调整热控制单元460的热交换率。
在一个实施例中,热控制单元460是加热器。热控制单元460使清洁流体的温度上升,直到到达要求的设定点为止。在通过器件保持夹具200的循环之前,热控制单元460可在批处理中升高清洁流体的温度。热控制单元460也可例如在清洁流体流过清洁流体循环系统400时在连续处理中在线地(in-line)升高清洁流体的温度。
热控制单元460允许将清洁流体的温度调整至要求的设定点或设定范围。在一个实施例中,在清洁流体传递通道236提供的清洁流体优选地具有低于100℃的温度。具体地说,在超声波清洁工具100的工作压力下清洁流体优选地保持在水沸点以下。在超声波清洁工具100的工作压力下将温度维持在水沸点以下是理想的,以防止在清洁流体内形成不想要的气泡,该气泡会降低超声波清洁操作的效率。更优选地在清洁流体传递通道236提供的清洁流体具有在大约20℃和大约95℃之间的温度。在清洁流体传递通道236提供的清洁流体特别在未加热场合下甚至更优选地具有在大约20℃和大约30℃之间的温度,并更甚优选地具有在大约24℃和大约26℃之间的温度。在清洁流体传递通道236提供的清洁流体特别在加热场合下更优选地具有在大约75℃和大约85℃之间的温度,并甚至更优选地具有在大约78℃和大约82℃之间的温度。上升的清洁流体温度降低了微粒与器件900的内表面之间的吸引力以易于去除微粒。
在一个实施例中,清洁流体循环系统400包括至少一个减压阀466。减压阀466帮助缓解流经过整个清洁流体循环系统400的清洁流体流的过压。当不针对最佳流量而单独调整清洁流体选择阀454、再循环选择阀456和排放阀458连同清洁流体传递泵452时,减压阀466帮助防止过压。在一个实施例中,减压阀466位于清洁流体传递泵452之后并位于任何阀或其它流阻结构之前。减压阀466可例如将过压清洁流体释放回到清洁流体供给储液器410内,或使过压的清洁流体排放至清洁流体循环系统400之外。
使用清洁流体的超声波清洁工具100的操作包括将清洁流体混合到均质溶液的预先步骤。伴随着清洁流体供给储液器410被提供以全部清洁流体组成部分,将清洁流体选择阀454设置为沿B-C通路(A-C和A-B被关闭)的流动。位于清洁流体供给储液器410出口处的清洁流体传递泵452被切换至开启位置。清洁流体选择阀454的位置阻止流动,并且减压阀466开启,以允许清洁流体流回到清洁流体供给储液器410。清洁流体传递泵452与清洁流体选择阀454一起操作,由此阻止流动大约2分钟以确保均质的清洁流体。调整清洁流体选择阀454为A-C流动,用于使清洁流体流经过器件保持夹具200的。流动与来自声场换能器350的声能的应用结合地维持大约2分钟,此时清洁流体传递泵452被关闭。器件900从器件保持夹具200移除并检查其清洁度。如果器件900的清洁度低并且不满足要求的清洁度参数,则将器件再安装到器件保持夹具200中并重复清洁过程。
使用去离子水和/或压缩空气的超声波清洁工具100的操作不需要将清洁溶液制备成均质溶液。清洁流体传递泵452与清洁流体选择阀454一起操作,所述清洁流体选择阀454直接被定位为A-C流动。这种配置允许压缩空气和/或去离子水经过器件保持夹具200。流动与来自声场换能器350的声能的应用结合地维持大约2分钟,此时清洁流体传递泵452被关闭。器件900从器件保持夹具200移除并检查其清洁度。如果器件900的清洁度低并且不满足要求的清洁度参数,则将器件再安装到器件保持夹具200中并重复清洁过程。
在所公开的附图中示出斜切、锥形、倒角、圆角、圆和其它角部处理。这些角部处理可以是不需要的,并且本发明包括不存在角部处理的那些未示出实施例。此外,考虑一些实施例,其中未表现出具有角部处理的角部和边缘被斜切、削锥、倒角、圆角化或通过另一角部处理而被处理。
也要注意,本文中对“至少一个”器件、元件等的引述不应当被用来形成一推断,即冠词“一”(a)或“一个”(an)的替代性使用应当限于单个器件、元件等。
应注意,类似“优选地”、“常见地”和“典型地”之类的术语在本文中采用时不用于限制要求保护的发明的范围或者暗示某些特征是关键性的、必要的、或甚至对要求保护的本发明的结构或功能而言重要。相反,这些术语仅仅旨在标识本发明的实施例的特定方面,或强调可用于或也可不用于本发明的特定实施例的替代或附加特征。
已详细描述了本发明的主题并参照其具体实施例,但要注意本文公开的各种细节不应当被认为暗示这些细节关联于本文描述的各实施例的必要组成的要素,即使在本说明书所附的每张附图中都示出一特定要素的情形下也是如此。相反,这里所附的权利要求书应当被认为本发明的广度和本文描述的各发明的相应范围的单独表示。此外,显然在不脱离所附权利要求书定义的本发明范围的情况下可作出许多修正和变化。更具体地,虽然本发明的某些方面在此可被标识为优选的或特别有优势的,但应构想到本发明不一定限于这些方面。
注意,所附权利要求中的一项或多项使用术语“其中”作为过渡短语。出于限定本发明的目的,应注意该术语作为开放式的过渡短语被引入所附权利要求,其用于引入该结构的一系列特性的描述,且应当按照与更常使用的开放式前序术语“包括”相似的方式进行解释。
Claims (19)
1.一种超声波清洁工具,包括器件保持夹具、超声波浴以及清洁流体循环系统,其中:
所述超声波浴包括声场换能器,并且在结构上被配置成使器件保持夹具与超声波浴中的声场换能器进行超声波传播;
所述器件保持夹具包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱;
所述器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出,并且包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道,所述清洁流体传递通道延伸贯穿所述推进轴和所述器件咬合鞍座;
所述第一器件固定部件的推进轴在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转换;
所述器件保持夹具的第二器件固定部件从所述第二端板凸出,并包括清洁流体出口通道;
所述器件保持夹具的压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板;
所述器件保持夹具的压缩螺柱被分隔开,以在所述压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗;
所述超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具内的器件的绝大部分与超声波浴的声场换能器进行基本无阻的超声波传播;
所述清洁流体循环系统包括清洁流体、清洁流体供给储液器、去离子水供给以及压缩干燥空气供给;以及
所述清洁流体供给储液器、去离子水供给以及干燥压缩空气供给流体地连接至所述清洁流体传递通道。
2.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述推进轴基本上被配置成从收缩位置螺纹地推进至伸展位置。
3.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述第一器件固定部件进一步包括设置在所述推进轴和所述器件咬合鞍座之间的固定部件垫圈。
4.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于:
多个压缩螺柱,所述多个压缩螺柱中的每一个包括设置在所述压缩螺柱的至少一端上的螺纹部分和拧紧旋钮;以及
所述压缩螺柱穿过被设置在第一端板和第二端板内的孔腔。
5.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于:
所述多个压缩螺柱包括在压缩螺柱的第一端上的凸缘以及在压缩螺柱的第二端上的螺纹部分和拧紧旋钮;
所述压缩螺柱穿过被设置在所述第一端板和所述第二端板内的孔腔;以及
所述第一端板和所述第二端板中的至少一个包括基本上与凸缘的几何形状匹配并与所述孔腔对准的凹进部分。
6.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于:
所述第一端板和所述第二端板各自包括具有三个外表面的基本上三角形几何形状;以及
所述器件保持夹具包括布置在等边三角形的各顶点上的三个压缩螺柱。
7.如权利要求6所述的超声波清洁工具,其特征在于,至少第一端板或第二端板的三个面中的每一个包括不同的标记。
8.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述器件是陶瓷气体喷射器。
9.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述清洁流体循环系统还包括调整所述清洁流体的温度的热控制单元。
10.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述超声波浴进一步包括设置在外超声波罐内的内衬罐。
11.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述清洁流体的PH值受到控制,以降低附于所述器件内表面的微粒的ζ电势。
12.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述清洁流体包括至少一种表面活性剂。
13.如权利要求10所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述内衬罐的尺寸被设计成:当器件保持夹具被置于内衬罐内时,使设置在器件保持夹具内的器件完全浸没。
14.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,所述超声波传输窗从所述声场换能器传输5至25W/英寸2的声能。
15.如权利要求1所述的超声波清洁工具,其特征在于,设置在器件保持夹具内的器件相对于弹性密封部件在所述第一器件固定部件和所述第二器件固定部件之间浮动。
16.一种器件保持夹具,包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二部件固定部件以及多个压缩螺柱,其中:
所述器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出,并且包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道,所述清洁流体传递通道延伸贯穿所述推进轴和所述器件咬合鞍座;
所述第一器件固定部件的推进轴在结构上被配置成在收缩位置和伸展位置之间可重复转换;
所述第一器件固定部件的推进轴在结构上被配置成从收缩位置至伸展位置螺纹地推进;
所述器件保持夹具的第二器件固定部件从所述第二端板凸出,并且包括清洁流体出口通道;
所述器件保持夹具的压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板;
所述器件保持夹具的压缩螺柱穿过被设置在第一端板和第二端板内的孔腔;
所述器件保持夹具的压缩螺柱包括在所述压缩螺柱的第二端上的拧紧旋钮;
所述器件保持夹具的压缩螺柱被分隔开,以在所述压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗;以及
所述超声波传输窗共同地使位于器件保持夹具内的器件的绝大部分与声场换能器进行基本无阻的超声波传播。
17.如权利要求16所述的器件保持夹具,其特征在于,所述多个压缩螺柱被配置成防止相对于第一端板和第二端板中的至少一个的转动。
18.如权利要求17所述的器件保持夹具,其特征在于,所述器件保持夹具的压缩螺柱包括在所述压缩螺柱的第一端上的非圆形凸缘,并且第一端板和第二端板中的至少一个包括凹进部分,所述凹进部分与所述非圆形凸缘的几何形状基本匹配并与所述孔腔对准。
19.一种超超声波清洁工具,包括器件保持夹具、超声波浴以及清洁流体循环系统,其中:
超声波浴包括声场换能器,并且在结构上被配置成使器件保持夹具与超声波浴中的声场换能器进行超声波传播;
所述器件保持夹具包括第一端板、第二端板、第一器件固定部件、第二器件固定部件以及多个压缩螺柱;
所述器件保持夹具的第一器件固定部件从第一端板凸出并包括推进轴、器件咬合鞍座和清洁流体传递通道,所述清洁流体传递通道延伸贯穿所述推进轴和所述器件咬合鞍座;
所述器件保持夹具的第二器件固定部件从所述第二端板凸出并包括清洁流体出口通道;
所述器件保持夹具的压缩螺柱从器件保持夹具的第一端板跨至器件保持夹具的第二端板;
所述器件保持夹具的压缩螺柱被分隔开,以在所述压缩螺柱之间形成多个超声波传输窗;
所述清洁流体循环系统包括清洁流体供给储液器、去离子水供给以及压缩干燥空气供给;
所述清洁流体供给储液器、去离子水供给以及干燥压缩空气供给流体地连接至所述清洁流体传递通道;以及
所述清洁流体出口通道流体连接至清洁流体供给储液器。
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