CN113070261A - 一种单点双流体清洗方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单点双流体清洗方法及装置，包括：双流体清洗喷嘴单元向工件的待清洗点喷射双流体，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区，其中，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物；本发明的单点双流体清洗方法及装置能够对工件上的无机和/或有机脏污进行清洗，清洗效率高，清洗速度快，具有较好的清洗质量。

Description

一种单点双流体清洗方法及装置
技术领域
本发明涉及工件清洗技术领域，尤其是一种单点双流体清洗方法及装置。
背景技术
双流体清洗(two fluid cleaning)可以广泛应用于清除半导体晶圆、光罩、光电玻璃等各种精密表面的污染物；通常的双流体清洗，主要通过喷雾来产生合适能量的液滴，利用液滴产生的表面冲击波射流来移除颗粒等脏污，同时不会对精密表面产生损伤。
传统的双流体清洗中，采用由空气跟水形成的双流体不能对例如指纹、油污等有机脏污进行有效清洗，在对有机脏污进行清洗时，往往需要添加清洗剂，清洗剂大多是人工合成的有机化合物，使用清洗剂会对环境造成严重污染，而且有害人体健康，不利于可持续发展，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。
发明内容
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种单点双流体清洗方法，用于对工件（基板、半导体晶片、光罩、光电玻璃等具有各种精密表面的工件）上的无机和/或有机脏污进行清洗，包括以下步骤：双流体清洗喷嘴单元向工件的待清洗点喷射双流体，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区，其中，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物。
根据本专利背景技术中对现有技术所述，传统的双流体清洗技术中，需要添加清洗剂，使用清洗剂会对环境造成严重污染，而且有害人体健康，不利于可持续发展；而本发明公开的单点双流体清洗方法，双流体清洗喷嘴单元接入液态水，输出粒径在100~400 um左右、速度约300 m/s的高速液滴射流，该高速液滴射流为含有微纳气泡的微小液滴，所述双流体冲向工件表面的待清洗点，通过双流体在工件表面的冲击波射流来移除工件表面的脏污，其中，微小液滴在工件表面形成宏观冲击，同时，微纳气泡在工件表面形成微观冲击，进而能够对工件表面的有机脏污、无机脏污等进行有效清洗，同时不会对精密表面产生损伤，具有较好的清洗效率和清洗速率，且结构简单，具有较低的成本，绿色环保。
另外，根据本发明公开的一种单点双流体清洗方法还具有如下附加技术特征：
进一步地，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区后，所述双流体清洗喷嘴单元停止喷射，气体定向喷嘴单元向所述冲击区喷射干燥的气体射流，以对清洗表面进行干燥，效率高，且结构简单、成本低。
更进一步地，所述气体定向喷嘴单元的输入端接入压缩空气。
更进一步地，所述气体射流到达工件表面时的速度大于10m/s。
进一步地，所述混合物形成含有微纳气泡的微小液滴。
进一步地，所述双流体的液滴粒径为100-400 um；所述双流体的射流速度大于等于250 m/s。
进一步地，双流体清洗喷嘴单元的喷出口至工件表面的距离为5-10mm。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于上述的一种单点双流体清洗方法的单点双流体清洗装置，包括：载具、所述双流体清洗喷嘴单元以及所述气体定向喷嘴单元。
进一步地，所述双流体清洗喷嘴单元包括输入端用于接入液态水的相变型的双流体发生器、输入端与所述双流体发生器的输出端连接且连通的加速管、以及与所述加速管连接的双流体喷嘴。
进一步地，所述双流体发生器用于接入超纯水，其中，超纯水为电阻率不小于18MΩ的水。
相变型的双流体发生器将超纯水转化为水蒸气和液态水的混合物，实现气与液双流体；气液双流体通过加速管进入双流体喷嘴，通过加速管让高流速的蒸汽气流充分给液体水加速，然后从双流体喷嘴中喷出，形成粒径在100~400 um左右、速度约300 m/s的高速液滴射流（即上述双流体）。
进一步地，所述双流体发生器、所述加速管、所述双流体喷嘴依次同轴连接。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的实施例中单点双流体清洗装置的结构原理图；
图2为工件待清洗表面与经过由空气和水形成的双流体清洗后的工件表面的对比示意图；以及
图3为工件待清洗表面与经过本发明的实施例中双流体清洗喷嘴单元产生的双流体清洗后的工件表面的对比示意图。
其中，1为气体定向喷嘴单元，2为双流体发生器，3为加速管，4为双流体喷嘴，5为连接支架，6为载具，7为工件，a为脏污点。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的构思如下，提供一种单点双流体清洗方法及装置，双流体清洗喷嘴单元接入液态水，输出粒径在100~400 um左右、速度约300 m/s的高速液滴射流，该高速液滴射流为含有微纳气泡的微小液滴，所述双流体冲向工件表面的待清洗点，通过双流体在工件表面的冲击波射流来移除工件表面的脏污，其中，微液小滴在工件表面形成宏观冲击，同时，微纳气泡在工件表面形成微观冲击，进而能够对工件表面的有机脏污、无机脏污等进行有效清洗，同时不会对精密表面产生损伤，具有较好的清洗效率和清洗速率，且结构简单，具有较低的成本，绿色环保。
下面将参照附图来描述本发明的单点双流体清洗方法及装置，图1为本发明的实施例中单点双流体清洗装置的结构原理图；图2为工件待清洗表面与经过由空气和水形成的双流体清洗后的工件表面的对比示意图；以及图3为工件待清洗表面与经过本发明的实施例中双流体清洗喷嘴单元产生的双流体清洗后的工件表面的对比示意图。
如图1所示，根据本发明的实施例的单点双流体清洗方法，用于对工件7（基板、半导体晶片、光罩、光电玻璃等具有各种精密表面的工件）上的无机和/或有机脏污进行清洗，包括以下步骤：双流体清洗喷嘴单元输入端接入液态水，输出端向工件7的待清洗点喷射双流体，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区，其中，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物。
根据本专利背景技术中对现有技术所述，传统的双流体清洗技术中，需要添加清洗剂，使用清洗剂会对环境造成严重污染，而且有害人体健康，不利于可持续发展；而本发明公开的单点双流体清洗方法，双流体清洗喷嘴单元接入液态水，输出粒径在100~400 um左右、速度约300 m/s的高速液滴射流，该高速液滴射流为含有微纳气泡的微小液滴，所述双流体冲向工件7表面的待清洗点，通过双流体在工件7表面的冲击波射流来移除工件7表面的脏污，其中，微小液滴在工件7表面形成宏观冲击，同时，微纳气泡在工件7表面形成微观冲击，进而能够对工件7表面的有机脏污、无机脏污等进行有效清洗，同时不会对精密表面产生损伤，具有较好的清洗效率和清洗速率，且结构简单，具有较低的成本，绿色环保。
另外，根据本发明公开的一种单点双流体清洗方法还具有如下附加技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述双流体清洗喷嘴单元的输入端与超纯水连通。
根据本发明的一些实施例，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区后，所述双流体清洗喷嘴单元停止喷射，气体定向喷嘴单元1向所述冲击区喷射干燥的气体射流，以对清洗表面进行干燥，效率高，且结构简单、成本低。
根据本发明的一些实施例，所述气体定向喷嘴单元1的输入端接入压缩空气。
根据本发明的一些实施例，所述气体射流到达工件表面时的速度大于10m/s。
根据本发明的一些实施例，所述混合物形成含有微纳气泡的微小液滴。
根据本发明的一些实施例，所述双流体的液滴粒径为100-400 um；所述双流体的射流速度大于等于250 m/s。
根据本发明的一些实施例，双流体清洗喷嘴单元的喷出口至工件表面的距离为5-10mm。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于上述的一种单点双流体清洗方法的单点双流体清洗装置，包括：用于承载工件7的载具6、及位于所述载具6上方的所述双流体清洗喷嘴单元和所述气体定向喷嘴单元1，所述气体定向喷嘴单元1通过连接支架5与所述双流体清洗喷嘴单元固接。
根据本发明的一些实施例，所述双流体清洗喷嘴单元包括输入端用于接入液态水的相变型的双流体发生器2、输入端与所述双流体发生器2的输出端连接且连通的加速管3、以及与所述加速管3连接的双流体喷嘴4。
根据本发明的一些实施例，所述双流体发生器2用于接入超纯水，其中，超纯水为电阻率不小于18MΩ的水。
相变型的双流体发生器2将超纯水转化为水蒸气和液态水的混合物，实现气与液双流体；气液双流体通过加速管3进入双流体喷嘴4，通过加速管3让高流速的蒸汽气流充分给液体水加速，然后从双流体喷嘴4中喷出，形成粒径在100~400 um左右、速度约300 m/s的高速液滴射流（即上述双流体）。
根据本发明的一些实施例，所述双流体发生器2、所述加速管3、所述双流体喷嘴4依次同轴连接。
根据本发明的一些实施例，所述双流体清洗喷嘴单元的喷射方向垂直于所述载具6的承载面。
如图2所示，其中，图左部分为表面具有脏污点a的工件，图右部分为经过由空气和水形成的双流体清洗后的工件表面，当使用空气和液滴（水）形成的双流体对手机玻璃背板表面的待清洗点（即图中的脏污点a）的指纹等有机脏污进行清洗时，可以明显看出，手机玻璃背板仍存在脏污痕迹；使用本发明的单点双流体清洗方法及装置对手机玻璃背板表面进行清洗，其中，双流体清洗喷嘴单元与液态水连通，如图3所示，图左部分为表面具有脏污点a的工件，图右部分为经过本发明的实施例中双流体清洗喷嘴单元产生的双流体清洗后的工件表面，通过图3可以看出通过本发明的实施例中单点双流体清洗方法及装置能够有效对手机玻璃背板表面的待清洗点的指纹等有机脏污进行有效清洗；因此使用本案的单点双流体清洗方法及装置能够对工件7上的包含有机脏污在内的脏污进行有效清洗。
任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。
尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内；具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神；除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种单点双流体清洗方法，用于对工件上的无机和/或有机脏污进行清洗，其特征在于，包括以下步骤：
双流体清洗喷嘴单元向工件的待清洗点喷射双流体，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区，
其中，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种单点双流体清洗方法，其特征在于，所述双流体在所述待清洗点上形成冲击区后，所述双流体清洗喷嘴单元停止喷射，气体定向喷嘴单元向所述冲击区喷射干燥的气体射流。
3.根据权利要求1所述的一种单点双流体清洗方法，其特征在于，所述混合物形成含有微纳气泡的微小液滴。
4.根据权利要求1或3所述的一种单点双流体清洗方法，其特征在于，所述双流体的液滴粒径为100-400 um；所述双流体的射流速度大于等于250 m/s。
5.一种基于权利要求1-4中任意一项所述的一种单点双流体清洗方法的单点双流体清洗装置，其特征在于，包括：载具、所述双流体清洗喷嘴单元以及所述气体定向喷嘴单元。
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