CN104853854B - 利用高速粒子束的液膜去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高速粒子束的液膜去除方法，其包括：湿式清洗步骤，利用清洗液清洗对象物；以及干式清洗步骤，通过喷射升华性粒子来同时去除残留于所述物体的所述清洗液及包含于所述清洗液的污染物质或杂质。

Description

利用高速粒子束的液膜去除方法

技术领域

本发明涉及一种利用高速粒子束的液膜去除方法，更详细地涉及一种方法，其中，经过湿式清洗后，在残留于清洗对象物的液膜照射高速的粒子束，从而不仅能够去除构成液膜的液体，而且同时去除包含于液体中的各种污染物质。

背景技术

通常的湿式清洗工艺中，为了去除附着于清洗对象物的表面的杂质或者污染物质，经过利用清洗液清洗表面的过程。在此过程中，为了提高清洗的效率，通常以高速喷射清洗液或者使用超声波等搅拌清洗液。

另外，在结束所述的湿式清洗后，一定会在清洗对象物的表面残留清洗液和杂质或者污染物的一部分。

如上所述，在完成清洗的清洗液中残留杂质或者污染物的一部分是当然的，并且为了提高去垢力，添加于清洗液的添加物质的分子或离子与清洗液一起被残留。如上所述，为了去除残留的清洗液，通常会经过额外的干燥过程。

在所述干燥过程中，构成清洗液的液体物质(溶剂)通过蒸发迅速地被去除，但是熔化或者悬浮的物质相当部分不会被去除而原封不动地残留于表面，从而具有需要另外的额外的去除过程的问题。

并且，由于残留物质，也产生引发二次不良的问题。

发明内容

为了解决所述的问题，本发明的目的在于提供一种利用高速粒子束的液膜去除方法，其中，同时去除湿式清洗工艺后残留于对象物的清洗液和包含于其的污染物质乃至杂质。

为了实现所述目的而提出的根据本发明的利用高速粒子束的液膜去除方法，其包括：湿式清洗步骤，利用清洗液清洗对象物；以及干式清洗步骤，通过喷射升华性粒子来同时去除残留于所述对象物的所述清洗液及包含于所述清洗液的污染物质或杂质。

根据本发明的利用高速粒子束的液膜去除方法，通过一个工艺可同时去除形成于对象物的液膜及包含于其的污染物质或杂质，因此与单纯地对液膜进行干燥的现有方法相比具有如下效果：可解决污染物质或杂质残留于对象物的问题，从而不需要用于解决所述问题的额外的工艺，并且预先防止由于残留物所导致的二次不良。

此外，具有如下效果：因为不需要用于去除所述残留物的额外的湿式清洗工艺，所以能够减少化学污废水，从而可防止环境污染。

并且，可大大地减少额外的清洗工艺，从而可同时提高生产性、经济性、空间效率。

附图说明

图1是属于表示根据本发明的一个实施例的利用高速粒子束的液膜去除方法的主要概念的概略图。

图2及图3是属于表示根据本发明的一个实施例的包括湿式清洗步骤的利用高速粒子束的液膜去除方法的顺序图。

图4是属于表示根据本发明的一个实施例的利用于干式清洗步骤的喷嘴的横截面图。

图5是属于表示根据本发明的一个实施例的利用于干式清洗步骤的干式清洗装置的主要构成的构成图。

标号说明

1：对象物

2：液膜，清洗液

3：污染物质或杂质

10：喷嘴

11：喷嘴喉

12：孔口(orifice)

13：孔口块体(orifice block)

14：第一膨胀部

15：第二膨胀部

16：第三膨胀部

17：气体供给管

18：隔热部

19：喷嘴轴

20：压力调节器

30：混合室(chamber)

40：粒子生成气体存储部

50：载气(carrier gas)存储部

θ₁，θ₂，θ₃：膨胀角

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的具体内容进行详细说明。

图1是属于表示根据本发明的一个实施例的利用高速粒子束的液膜去除方法的主要概念的概略图。图1的(a)是表示形成于对象物的液膜及包含于其的污染物质或杂质，图1的(b)是表示清洗的状态的对象物。

如图1所示，根据本发明的利用高速粒子束的液膜去除方法属于如下方法：通过喷射升华性粒子，去除形成于对象物1的表面的液膜2及包含于所述液膜2的污染物质或杂质3。

首先，根据本发明的一个实施例的利用高速粒子束的液膜去除方法涉及经过湿式清洗步骤后去除残留于对象物1的清洗液及包含于所述清洗液的污染物质或杂质3。图1中的液膜2可视为湿式清洗步骤后残留的清洗液。以下，对于清洗液也使用与液膜相同的附图标号“2”。

图2及图3是属于表示包括所述湿式清洗步骤的利用高速粒子束的液膜去除方法的顺序图。

如图2及图3所示，根据本发明的一个实施例的利用高速粒子束的液膜去除方法构成为包括湿式清洗步骤、第一移送步骤、干式清洗步骤及第二移送步骤。

首先，所述湿式清洗步骤属于利用清洗液2清洗对象物1的工艺。经过所述湿式清洗步骤的对象物1必然在其表面残留清洗液2，在所述残留的清洗液2包含污染物质或杂质3。作为所述的污染物质或杂质3，可举例各种有机物、金属杂质、碱离子、氢氧化物等。

所述干式清洗步骤是用于通过喷射升华性粒子来同时去除所述清洗液2和包含于其的所述污染物质或杂质3的工艺。在现有技术中，通常单纯地在湿式清洗后追加干燥过程，从而使得清洗液2蒸发，但是在此情况下存在如下问题：包含于清洗液2的污染物质或杂质3中具有不蒸发的性质的物质原封不动地残留于对象物1表面。此外，在所述清洗液2的情况下，也产生因各种添加物质而留下斑点的问题。为了解决所述问题，所述干式清洗步骤的特征在于，通过喷射升华性粒子来同时去除所述清洗液2和所述污染物质或杂质3。

另外，如图2所示，优选地，所述干式清洗步骤与干燥步骤同时进行。现有的干燥步骤单纯为用于蒸发清洗液2的过程，但是，本发明中的干燥步骤属于如下过程：用于防止因根据升华性粒子的冷却效果而水分冷凝在对象物1表面，即使存在一部分冷凝的水分，也使其迅速蒸发。可考虑所述的干燥步骤包括加热步骤，所述加热步骤为在所述对象物1的下部具备热板(hot plate)等的加热装置并加热所述对象物1的步骤。并且，在另一方面，所述干燥步骤可包括氮喷射步骤，所述氮喷射步骤为向所述对象物1喷射氮，从而对对象物的表面进行干燥的步骤。所述加热步骤和氮喷射步骤可分别单独地实现，更优选为同时实现。

此外，如图3所示，优选地，所述干式清洗步骤由细分步骤组成，所述细分步骤包括核生成步骤、粒子生成步骤、粒子加速步骤及流动调节步骤。

所述干式清洗步骤包括一系列的过程，所述一系列的过程为将粒子生成气体通过喷嘴10，从而生成升华性粒子并对其进行加速而喷射至对象物1的过程。

图4是属于表示使用于所述干式清洗步骤的喷嘴的横截面图，图5是属于表示包括所述喷嘴的干式清洗装置的主要构成的基本构成图。以下，参照其对各个细分步骤进行详细说明。

首先，将经过核生成步骤，所述核生成步骤为所述粒子生成气体通过置于所述喷嘴10的喷嘴喉11的孔口12，同时急速膨胀而实现核生成的步骤。具备具有微细孔的孔口12并进行急速膨胀，从而在没有另外的冷却装置的情况下也可在常温中诱导核生成，并且随着急速膨胀也能够生成均匀大小的核。

并且，经过所述核生成步骤后，经过粒子生成步骤，所述粒子生成步骤为通过第一膨胀部14的同时，实现核生长，从而生成升华性粒子的步骤，所述第一膨胀部14具有从喷嘴喉11出口延伸的大于0°且小于30°的膨胀角θ₁。第一膨胀部14形成为与第二膨胀部15相比具有比较平缓的膨胀角θ₁，并且为实现核生长提供充分的时间。

并且，经过所述粒子生成步骤后，经过粒子加速步骤，所述粒子加速步骤为通过第二膨胀部15的同时，抵消边界层的生长且所述升华性粒子的喷射速度上升的步骤，所述第二膨胀部15从所述第一膨胀部14的出口延伸并具有比所述第一膨胀部14的膨胀角θ₁增加10°～45°的平均膨胀角θ₂。所述第一膨胀部14以比较平缓的膨胀角θ₁形成得比较长，从而诱导核生长，相反，因为边界层得到增加，所以减少有效面积，因此导致流动速度的减小。由此，为了补偿所述其而具备可获得额外加速力的第二膨胀部15。

另外，与第一膨胀部14及第三膨胀部不同，第二膨胀部15不具有单一膨胀角，因此表示为平均膨胀角。就所述第二膨胀部15从第一膨胀部14延长而言，其连接部位的膨胀角间歇地变大的情况下，产生内部冲击波。由此，优选地，所述第二膨胀部15以具有曲折的形状形成。更详细地，第二膨胀部15的和第一膨胀部14的连接部分形成为具有与第一膨胀部14出口侧的膨胀角θ₁相同的膨胀角，优选地，越走向所述第二膨胀部15的中心部膨胀角渐渐增加，从而在所述中心部邻近处形成急剧的倾斜角，重新从所述中心部越走向第二膨胀部15的出口侧以使膨胀角减小的方式形成，从而形成为能够防止内部冲击波的产生。

优选地，经过所述粒子加速步骤后还包括流动调节步骤，所述流动调节步骤为通过第三膨胀部16的同时，向喷嘴10外部形成升华性粒子的高速核(core)的步骤，所述第三膨胀部16从所述第二膨胀部15的出口延伸并具有比所述第二膨胀部15的平均膨胀角θ₂增加10°～45°且最大小于90°的膨胀角θ₃。在喷嘴10后端的背压低的情况下，剥离地点从喷嘴喉11远离，从而流动场可额外地生长，因此优选地，第三膨胀部16确保充分的长度的同时，以将剥离地点诱导至膨胀部的末端的方式形成。因为向喷嘴10外部形成高速核(isentropic core)，所以可大大地提高清洗效率。

相反，喷嘴10后端的背压形成得高的情况下，剥离地点靠近喷嘴喉11，从而可视为流动场已充分生长的状态，因此优选地，缩小第三膨胀部16的长度，从而将高速核向喷嘴10外部露出。

另外，所述干式清洗步骤可分为以下情况而观察：ⅰ)将载气混合于粒子生成气体而利用的情况和ⅱ)只利用粒子生成气体的情况。

在此，作为所述粒子生成气体可考虑二氧化碳或氩，并且作为载气可考虑氦或氮。

混合粒子生成气体和载气而使用的情况下，所述粒子生成气体存储部40和载气存储部50连接至混合室30。所述混合室30将所述粒子生成气体和载气充分混合的同时，执行调节混合比率的作用。优选地，所述混合比率以使载气的体积比率占混合气体整体体积的10％以上且99％以下的方式混合，从而形成二氧化碳混合气体。

在混合室30混合的混合气体流入至压力调节器20。压力调节器20调节向所述混合气体的喷嘴10的供给压力。

另外，在只利用粒子生成气体的情况下，可考虑如下：不经过所述混合室30，将所述粒子生成气体存储部40直接连接至压力调节器20，从而将粒子生成气体供给至压力调节器20。以下，作为与混合气体对比的概念，将只利用粒子生成气体的情况的粒子生成气体称作为纯粒子生成气体。

并且，优选地，考虑到生成的升华性粒子的大小及喷射速度，所述压力调节器20中的输出压力形成于如下范围内：ⅰ)在所述混合气体的情况下为5～120bar；ⅱ)在所述纯粒子生成气体的情况下为5～60bar。

通过所述压力调节器20的混合气体或纯粒子生成气体供给至喷嘴10的入口。

如上所述，供给至喷嘴10的入口的所述混合气体或纯粒子生成气体依次通过孔口12、第一膨胀部14、第二膨胀部15，从而将升华性纳米粒子喷射至对象物1。

另外，只供给纯粒子生成气体的情况下，不经过所述混合步骤，而经过调节所述粒子生成气体的压力的压力调节步骤。

在此，优选地，经过所述压力调节步骤的所述粒子生成气体的压力调节至5bar以上且60bar以下，从而流入至所述喷嘴10。

此后的步骤与所述的核生成步骤、粒子生成步骤、粒子加速步骤及流动调节步骤相同。

另外，所述干式清洗步骤可考虑在密封室内实现，优选地，所述密封室装满二氧化碳或氮，以便因根据升华性粒子的对象物1的表面的冷却而水分冷凝不产生在所述对象物1的表面。另一方面也可考虑，即使干式清洗步骤不在密封室内实现，另外将二氧化碳或氮直接喷射至对象物1，从而防止水分冷凝。

并且，优选地，还包括第一移送步骤，其作为所述干式清洗步骤的前步骤，将所述对象物1装载(loading)至干式清洗位置，优选地，还包括第二步骤，其经过所述干式清洗步骤后，在干式清洗位置卸载(unloading)所述对象物1，从而可通过整体工艺实现干式清洗作业。

以上，对去除湿式清洗步骤中产生的液膜的实施例进行了观察。根据本发明的利用高速粒子束的液膜去除方法不仅可适用于所述湿式清洗步骤后残留的清洗液2，而且还可适用于液体残留在对象物1的表面的各种工艺。

例如，可适用于如下各种领域：在使用润滑油的加工工艺中，加工后留在试片的润滑油的清洗、各种显示板的清洗、太阳光发电板的清洗、光学镜片的清洗等形成于对象物1的液膜2和包含于其的污染物质或杂质3的去除所要求的各种领域。在此情况下，所述湿式清洗步骤能够由在对象物1形成液膜2的所有过程所代替。

为了说明本发明的优选实施例而使用的位置关系以附图为中心进行说明，其位置关系根据实施例形态可以不同。

此外，如果没有进行其他定义，则包括技术或科学术语而在本发明中所使用的所有术语具有与本发明所述的技术领域的具有一般知识的技术人员所通常被理解的含义相同。并且，本申请中如果没有明确定义，则不应理解为理想或过于形式的含义。

以上，举例说明了本发明的优选实施例，所述实施例、在本发明上单纯结合现有的公知技术或对本发明单纯进行变形的实施也当然属于本发明的权利范围。

Claims (16)

1.一种利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，包括：

湿式清洗步骤，利用清洗液清洗对象物；

干式清洗步骤，通过喷射升华性粒子来同时去除残留于所述对象物的所述清洗液及包含于所述清洗液的污染物质或杂质，

所述干式清洗步骤，将粒子生成气体通过包括第一膨胀部和第二膨胀部的喷嘴并喷射至对象物，并且所述第二膨胀部的平均膨胀角比所述第一膨胀部的膨胀角大，所述干式清洗步骤包括：核生成步骤，所述粒子生成气体通过置于所述喷嘴的喷嘴喉的孔口的同时急速膨胀，从而实现核生成；粒子生成步骤，经过所述核生成步骤后，通过从喷嘴喉出口延伸的第一膨胀部的同时实现核生长，从而生成升华性粒子；以及粒子加速步骤，经过所述粒子生成步骤后，通过第二膨胀部的同时，抵消边界层的生长且所述升华性粒子的喷射速度上升，所述第二膨胀部从所述第一膨胀部的出口延伸并具有比所述第一膨胀部的膨胀角更大的平均膨胀角。

2.根据权利要求1所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，还包括：

干燥步骤，与所述干式清洗步骤同时对所述对象物进行干燥，以便在所述干式清洗步骤中因根据升华性粒子的对象物表面的冷却而水分冷凝不产生在所述对象物的表面。

3.根据权利要求2所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干燥步骤包括：

加热步骤，在所述对象物的下部具备加热装置，从而对所述对象物进行加热。

4.根据权利要求2或3所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干燥步骤包括：

氮喷射步骤，将氮喷射在所述对象物，从而对表面进行干燥。

5.根据权利要求1所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于：

所述干式清洗步骤在密封室内实现，所述密封室装满二氧化碳或氮，以便因根据升华性粒子的对象物的表面的冷却而水分冷凝不产生在所述对象物的表面。

6.根据权利要求1所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，还包括：

第一移送步骤，在所述湿式清洗步骤后，将所述对象物装载至干式清洗位置；以及

第二移送步骤，在所述干式清洗步骤后，将所述对象物从干式清洗位置卸载。

7.根据权利要求1所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于：

所述粒子生成气体由二氧化碳构成，

所述第一膨胀部具有大于0°且小于30°的膨胀角，

所述第二膨胀部具有比所述第一膨胀部的膨胀角增加10°～45°的平均膨胀角。

8.根据权利要求7所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干式清洗步骤经过所述粒子加速步骤后，还包括：

流动调节步骤，通过第三膨胀部的同时，向喷嘴外部形成升华性粒子的高速核，所述第三膨胀部从所述第二膨胀部的出口延伸并具有比所述第二膨胀部的平均膨胀角增加10°～45°且最大小于90°的膨胀角。

9.一种利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，包括：

干式清洗步骤，通过喷射升华性粒子去除存在于对象物的液膜及包含于所述液膜的杂质或污染物质，

所述干式清洗步骤，将粒子生成气体通过包括第一膨胀部和第二膨胀部的喷嘴并喷射至对象物，并且所述第二膨胀部的平均膨胀角比所述第一膨胀部的膨胀角大，所述干式清洗步骤包括：核生成步骤，所述粒子生成气体通过置于所述喷嘴的喷嘴喉的孔口的同时急速膨胀，从而实现核生成；粒子生成步骤，经过所述核生成步骤后，通过从喷嘴喉出口延伸的第一膨胀部的同时实现核生长，从而生成升华性粒子；以及粒子加速步骤，经过所述粒子生成步骤后，通过第二膨胀部的同时，抵消边界层的生长且所述升华性粒子的喷射速度上升，所述第二膨胀部从所述第一膨胀部的出口延伸并具有比所述第一膨胀部的膨胀角大的平均膨胀角。

10.根据权利要求9所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，还包括：

干燥步骤，与所述干式清洗步骤同时对所述对象物进行干燥，以便在所述干式清洗步骤中因根据升华性粒子的对象物表面的冷却而水分冷凝不产生在所述对象物的表面。

11.根据权利要求10所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干燥步骤还包括：

加热步骤，在所述对象物的下部具备加热装置，从而对所述对象物进行加热。

12.根据权利要求10或11所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干燥步骤包括：

氮喷射步骤，将氮喷射在所述对象物，从而对表面进行干燥。

13.根据权利要求9所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于：

所述干式清洗步骤在密封室内实现，所述密封室装满二氧化碳或氮，以便因根据升华性粒子的对象物的表面的冷却而水分冷凝不产生在所述对象物的表面。

14.根据权利要求9所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，作为所述干式清洗步骤的前步骤，还包括：

第一移送步骤，将所述对象物装载至干式清洗位置。

15.根据权利要求9所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于：

所述干式清洗步骤中，

所述粒子生成气体由二氧化碳构成，

所述第一膨胀部具有大于0°且小于30°的膨胀角，

所述第二膨胀部具有比所述第一膨胀部的膨胀角增加10°～45°的平均膨胀角。

16.根据权利要求15所述的利用高速粒子束的液膜去除方法，其特征在于，所述干式清洗步骤经过所述粒子加速步骤后，还包括：

流动调节步骤，通过第三膨胀部的同时，向喷嘴外部形成升华性粒子的高速核，所述第三膨胀部从所述第二膨胀部的出口延伸并具有比所述第二膨胀部的平均膨胀角增加10°～45°且最大小于90°的膨胀角。