DE19740996A1

DE19740996A1 - Zweifluid-Reinigungsstrahldüse sowie Reinigungsvorrichtung und Anwendungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE19740996A1
Application number: DE19740996A
Authority: DE
Inventors: Itaru Kanno; Masuo Tada; Mitsuhiro Ogawa
Original assignee: Taiyo Toyo Sanso Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Taiyo Toyo Sanso Co Ltd; Renesas Electronics Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: DE19758979B4; DE19740996B4; JP3315611B2; US5918817A; CN1093781C; JPH10156229A; TW378787U; KR19980063459A; KR100276620B1; CN1184715A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, ins besondere zum Reinigen eines Werkstücks wie etwa eines Halblei terwafers oder dergleichen, von an dem Werkstück anhaftenden Ver unreinigungen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Reinigungs vorrichtung und ein Verfahren, die mit einer solchen Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse ausgestattet sind, um ein Werkstück wie etwa einen Halbleiterwafer von daran haftenden Verunreinigungen zu be freien.

Allgemein haften verschiedene Verunreinigungen an der Oberfläche eines Halbleiterwafers während der Herstellungsprozesse für ein Halbleiterbauelement. Beispielsweise haften Staubteilchen an der Oberfläche einer Isolierschicht oder einer Metallschicht, die auf einem Halbleiterwafer durch chemisches Bedampfen bzw. ein CVD-Ver fahren oder ein Sputterverfahren gebildet ist. Wenn ein Halb leiterwafer, der eine Schicht oder Schichten trägt, dem Trockenätzen zur Strukturierung der Schicht unterzogen wird, bleiben Fotolackteilchen oder Metallteilchen an der Oberfläche des Halbleiterwafers zurück. Es sind bereits Hochdruck-Reini gungsverfahren, Reinigungsverfahren durch Waschen mit Eis sowie Flüssigkeitsstrahl-Reinigungsverfahren vorgeschlagen worden, bei denen eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verwendet wird, um sol che Verunreinigungen von dem Halbleiterwafer zu entfernen.

Fig. 17 ist eine charakteristische Ansicht einer herkömmlichen Hochdruckstrahl-Reinigungsvorrichtung. Beim Reinigen eines Halb leiterwafers 5 mit dieser Hochdruckstrahl-Reinigungsvorrichtung ist der Halbleiterwafer 5 auf einem Tisch 6 gehaltert, und der Tisch wird von einem Motor 7 gedreht. Eine Hochdruckstrahldüse 69, die an eine Druckflüssigkeits-Zuführeinheit 68 durch eine Leitung angeschlossen ist, ist dem auf dem Tisch 6 gehalterten Halbleiterwafer 5 gegenüberstehend angeordnet.

Beim Reinigen der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 wird eine Flüssigkeit wie etwa Reinwasser von der Druckflüssigkeits-Zufüh reinheit 68 mit hohem Druck im Bereich von 50 bis 100 kgf/cm² zu geführt, und die Hochdruckflüssigkeit wird durch die Leitung der Hochdruckstrahldüse 69 zugeführt. Die Hochdruckstrahldüse 69 gibt die Hochdruckflüssigkeit kontinuierlich als Strahl durch eine Dü senöffnung mit einem Durchmesser von ca. 0,1 mm auf die Oberflä che des Halbleiterwafers 5 ab, um an der Oberfläche des Halblei terwafers 5 haftende Verunreinigungen mit der Hochdruck-Reini gungsflüssigkeit zu entfernen.

Das Reinigungsvermögen dieser Hochdruckstrahl-Reinigungsvorrich tung ist jedoch nicht befriedigend, und in manchen Fällen ist die Hochdruckstrahl-Reinigungsvorrichtung unfähig, Staubteilchen einer Teilchengröße von 1 µm oder weniger zu entfernen. Das Rei nigungsvermögen kann dadurch verbessert werden, daß der Druck der Hochdruckflüssigkeit erhöht wird, so daß die Flüssigkeit mit er höhter Strahlgeschwindigkeit durch die Hochdruckstrahldüse 69 ab gestrahlt wird. Die Hochdruckflüssigkeits-Zuführeinheit 68 muß jedoch große Kapazität haben, um die Flüssigkeit auf einen erhöh ten Druck zu bringen, was vom Kostenstandpunkt aus nicht vorteil haft ist. Konkret ist die Strahlgeschwindigkeit der Flüssigkeit ca. 130 m/s, wenn der Flüssigkeitsdruck 100 kgf/cm² ist.

Fig. 18 ist eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 70. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 hat ein erstes Rohr 72 zum Leiten eines Gases und ein zweites Rohr 73 zum Leiten einer Flüssigkeit, das einen vorderen Endbe reich hat, der die Seitenwand des ersten Rohrs 72 in das erste Rohr 72 hinein durchdringt. Der vordere Endbereich des zweiten Rohrs 73 ist so angeordnet, daß seine Achse zu derjenigen des ersten Rohrs parallel ist.

Fig. 19 ist eine charakteristische Ansicht einer Zweifluid-Reini gungsvorrichtung zum Reinigen von Halbleiterwafern unter Anwen dung dieser herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70. Diese Zweifluid-Reinigungsvorrichtung hat einen Arbeitstrichter 8, einen Tisch 6, der in dem Arbeitstrichter 8 angeordnet ist und einen Halbleiterwafer 5 in dem Arbeitstrichter 8 hält, einen Mo tor 7 zum Drehen des Tischs 6, die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70, die Flüssigkeitströpfchen auf die Oberfläche des Halbleiter wafers 5 abstrahlt, eine Gaszuführeinrichtung 2a zum Zuführen eines Druckgases zu der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 sowie eine Flüssigkeitszuführeinrichtung 3a zum Zuführen einer Druck flüssigkeit zu der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70. Eine Ab laufleitung 9 ist an den Arbeitstrichter 8 angeschlossen. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 wird von einem Roboterarm 4 ge halten und bewegt.

Im Betrieb wird der Halbleiterwafer 5 auf dem Tisch 6 fixiert ge halten, und der Tisch 6 wird mit einer vorbestimmten Drehge schwindigkeit gedreht. Die Gaszuführeinrichtung 2a und die Flüs sigkeitszuführeinrichtung 3a liefern ein Druckgas bzw. eine Druckflüssigkeit an die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 vermischt das Gas mit der Flüs sigkeit, so daß die Flüssigkeit zu Flüssigkeitströpfchen 1 wird, wie Fig. 18 zeigt. Die Flüssigkeitströpfchen 1 werden in einem Abschnitt a-b des ersten Rohrs 72 durch den Gasstrom beschleunigt und aus dem Vorderende des ersten Rohrs 72 auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 abgestrahlt, wie in Fig. 19 zu sehen ist, um an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 haftende Verunreinigun gen zu entfernen. Die von dem Halbleiterwafer 5 entfernten Verun reinigungen, die durch die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 zer streuten Flüssigkeitströpfchen 1 und das aus der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 70 ausgestoßene Gas werden aus dem Arbeitstrich ter 8 durch die Ablaufleitung 9 abgeführt. Während des Reini gungsbetriebs bewegt der Roboterarm 4, der die Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 70 hält, diese horizontal entlang der Oberfläche des Halbleiterwafers 5, um die gesamte Oberfläche des Halbleiter wafers 5 zu reinigen.

Das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsvorrichtung, die die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 verwendet, ist höher als das der vorher erwähnten Hochdruckstrahl-Reinigungsvorrichtung, und ihre Betriebskosten sind niedriger als die einer herkömm lichen, mit Eiswäsche arbeitenden Reinigungsvorrichtung. Die Zweifluid-Reinigungsvorrichtung führt nicht zum Bruch von klein sten oder Mikrostrukturen und beschädigt keine Metallschichten, die relativ geringe Härte haben, weil die Zweifluid-Reinigungs vorrichtung so gesteuert werden kann, daß ihre Reinigungskraft in einem weiten Bereich veränderlich ist. Die Reinigungswirkung der Zweifluid-Reinigungsvorrichtung ist jedoch geringer als die der mit Eiswäsche arbeitenden Reinigungsvorrichtung, und zwar aus den nachstehend erläuterten Gründen.

Wenn man einen Halbleiterwafer mit der Zweifluid-Reinigungs strahldüse 70 reinigt, ist das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 von der Geschwindigkeit der Flüssig keitströpfchen abhängig, und die Geschwindigkeit der Flüssig keitströpfchen ist von der Durchflußrate des Gases, der Durch flußrate der Flüssigkeit, der Länge des Abschnitts a-b des ersten Rohrs 72 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 und dem Quer schnitt der Bohrung des ersten Rohrs 72 abhängig. Beispielsweise ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen 224 m/s, wenn die Durchflußrate des Gases 200 l/min, die Durchflußrate der Flüssigkeit 100 ml/min, die Länge des Abschnitts a-b 100 mm und der Innendurchmesser des ersten Rohrs 72 4,35 mm ist. Da die Di mensionen der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 festgelegt sind, ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen von den jewei ligen Durchflußraten des Gases- und der Flüssigkeit, insbesondere von der hohen Durchflußrate des Gases abhängig.

Wie Fig. 18 zeigt, ist das erste Rohr 72 gerade, und die Quer schnittsfläche eines Bereichs der Bohrung des ersten Rohrs 72, der dem vorderen Endbereich des zweiten Rohrs 73 entspricht, ist kleiner als diejenige des Abschnitts a-b der Bohrung des ersten Rohrs 72. Die Durchflußrate des Gases ist daher von der Quer schnittsfläche des engsten Bereichs der Bohrung des ersten Rohrs 72 um den vorderen Endbereich des zweiten Rohrs 73 herum abhän gig, d. h. sie ist dadurch begrenzt. Gewöhnlich wird das Gas mit einem Höchstdruck von 10 kgf/cm² zugeführt. In der Halbleiterbau element-Herstellungsindustrie ist der Höchstdruck eines solchen Gases ca. 7 kgf/cm². Wenn der Außendurchmesser des zweiten Rohrs 73 beispielsweise 3,2 mm ist, ist der Querschnitt eines ringför migen Raums um den vorderen Endbereich des zweiten Rohrs 73 herum 6,8 mm², und wenn der Zuführdruck des Gases 7 kgf/cm² ist, dann ist die Durchflußrate des Gases ca. 200 l/min und die Geschwin digkeit der Flüssigkeitströpfchen 224 m/s.

Theoretisch kann die Geschwindigkeit des Gases in der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 bis auf ca. 330 m/s, also im wesentlichen gleich der Schallgeschwindigkeit, dadurch erhöht werden, daß das Gas mit einer hohen Durchflußrate zugeführt wird, wenn der vor dere Endbereich der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 ähnlich dem in Fig. 18 gezeigten Abschnitt a-b gerade ist. Die Geschwindig keit der Flüssigkeitströpfchen kann jedoch in der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 nicht auf Schallgeschwindigkeit erhöht wer den, wenn der maximale Zuführdruck des Gases 7 kgf/cm² ist. Da das Reinigungsvermögen von der Geschwindigkeit der Flüssigkeitströpf chen abhängig ist, ist das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 gering, wenn der Zuführdruck des Gases in dem üblichen Zuführdruckbereich liegt.

Wenn der Zuführdruck des Gases über die Obergrenze des üblichen Zuführdruckbereichs hinaus erhöht wird, erhöht sich die Durch flußrate des Gases, und die Geschwindigkeit der Flüssig keitströpfchen erhöht sich. Wie oben gesagt wurde, ist jedoch die höchste Geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen auf die Schall geschwindigkeit beschränkt. Wenn Eispartikel, die zum Reinigen mittels Eiswäsche eingesetzt werden, und Flüssigkeitströpfchen wie etwa Wassertröpfchen, die für die Zweifluid-Reinigung einge setzt werden, zum Auftreffen auf eine zu reinigende Oberfläche gebracht werden, ist das Reinigungsvermögen bei der Reinigung mittels Eiswäsche höher als das der Zweifluid-Reinigung, und zwar wegen des Unterschieds der physischen Eigenschaften von Eis und der Flüssigkeit wie etwa Wasser. Da die Geschwindigkeit von Eispartikeln zum Reinigen mittels Eiswäsche maximal bis zur Schallgeschwindigkeit erhöht-werden kann, kann das Reinigungsver mögen bei der Zweifluid-Reinigung unter Anwendung der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 dasjenige der Reinigung mittels Eiswäsche nicht übersteigen.

Die in Fig. 19 gezeigte herkömmliche Reinigungsvorrichtung weist die nachstehenden Probleme auf. Der Arbeitstrichter 8 muß eine große Ableitungskapazität haben, was vom Kostenstandpunkt nach teilig ist. Da die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 unter einem Winkel von 60° oder weniger zu der Oberfläche des Halbleiter wafers 5 gehalten wird, um die zufriedenstellende Ableitung der verbrauchten Flüssigkeit und des verbrauchten Gases zu gewährlei sten, ist das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 70 ungenügend, und es ist schwierig, das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 so zu steuern, daß eine Be schädigung von Mikrostrukturen vermieden wird. Einmal von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 entfernte Verunreinigungen müs sen gemeinsam mit den Flüssigkeitströpfchen und dem Gas aus dem Arbeitstrichter 8 durch die Ablaufleitung 9 abgeführt werden, um ein erneutes Anhaften der Verunreinigungen an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 zu verhindern. Daher ist die Ablaufleitung 9 entgegengesetzt zu der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 angeord net, so daß die Flüssigkeitströpfchen und das Gas zufriedenstel lend abgeführt werden. Bei der in Fig. 19 gezeigten Reinigungs vorrichtung müssen die Flüssigkeitströpfchen und das Gas mit einer Ableitungsrate von ca. 5 m³/min oder höher abgeführt werden.

Wenn die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 unter einem Winkel von 60° oder größer zu der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 angeord net ist, prallen Strahlen der Flüssigkeitströpfchen und des Gases von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 zurück, und die Flüs sigkeit und das Gas werden durch die obere Öffnung des Arbeits trichters 8 nach oben zerstreut, so daß die bereits von der Ober fläche des Halbleiterwafers 5 entfernten Verunreinigungen erneut an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 haften. Je weiter sich der Auftreffwinkel der Flüssigkeitströpfchen an 90° annähert, um so höher ist das Reinigungsvermögen, und je weiter der Auf treffwinkel der Flüssigkeitströpfchen an 90° angenähert ist, um so geringer ist die Beschädigung von Mikrostrukturen. Von den Flüssigkeitströpfchen auf Mikrostrukturen aufgebrachte Kraft (äußere Kraft) und damit der Grad der Beschädigung von Mi krostrukturen ist von dem Auftreffwinkel der Flüssigkeitströpf chen abhängig. Es ist daher schwierig, die Beschädigung von Mikrostrukturen aufgrund der Verschiedenheit des Auftreffwinkels der einzelnen Flüssigkeitströpfchen auf die Oberfläche des Halb leiterwafers 5 unter Kontrolle zu bringen, wenn die Flüssig keitströpfchen schräg auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 ausgestoßen werden.

Diese Probleme treten auch auf, wenn Verunreinigungen, die an Substraten wie Flüssigkristallanzeigeplatten und Photomasken haf ten, entfernt werden.

Wie vorstehend gesagt wird, ist das Reinigungsvermögen der her kömmlichen Reinigungsvorrichtung für Halbleitermaterialien gering und nicht imstande, mikrofeine Staubpartikel zu entfernen. Das Reinigungsvermögen der Reinigungsvorrichtung kann nicht zufrie denstellend gesteuert werden, um eine Beschädigung von Halblei termaterialien zu mindern.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse, die imstande ist, auf wirksame Weise an der Oberfläche eines Halbleiterwafers oder dergleichen haf tende Verunreinigungen zu entfernen, sowie einer Reinigungsvor richtung, die diese Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verwendet.

Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung einer ver besserten Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, die imstande ist, mi krofeine Staubpartikel einer Partikelgröße von 1 µm oder kleiner, die an einem Halbleiterwafer oder dergleichen haften, zu entfer nen, und die Bereitstellung einer Reinigungsvorrichtung, die diese Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verwendet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, die imstande ist, Flüssigkeitströpfchen mit einer Ausstoßgeschwindigkeit abzustrah len, die höher als die Schallgeschwindigkeit ist, und die Bereit stellung einer Reinigungsvorrichtung, die diese Zweifluid-Reini gungsstrahldüse verwendet.

Ferner ist ein Vorteil der Erfindung die Bereitstellung einer Reinigungsvorrichtung, die mit niedrigen Betriebskosten betrieben werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, die imstande ist, an der Oberfläche eines Halbleiterwafers oder dergleichen Verunrei nigungen auf zufriedenstellende Weise zu entfernen, ohne die Oberfläche des Halbleiterwafers oder dergleichen zu beschädigen, und die Bereitstellung einer Reinigungsvorrichtung, die diese Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verwendet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Zweifluid-Reinigungs strahldüse eine Zerstäubungseinheit zum Zerstäuben einer Druck flüssigkeit in Flüssigkeitströpfchen durch ein Druckgas sowie eine Beschleunigungseinheit auf, um die Flüssigkeitströpfchen in die Atmosphäre auszustoßen. Die Querschnittsfläche des engsten Bereichs eines Kanals für das Gas in der Zerstäubungseinheit ist dabei größer als die Querschnittsfläche des engsten Bereichs eines Kanals in der Beschleunigungseinheit.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat die Beschleunigungs einheit in der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse ein gerades Rohr, das eine Bohrung mit Kreisquerschnitt hat.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat die Beschleunigungs einheit in der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse ein gerades Rohr einer Länge im Bereich von 30 bis 200 mm, das eine Bohrung von 3 mm² oder größer im Querschnitt hat.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung divergiert bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse die Bohrung des geraden Rohrs der Beschleunigungseinheit allmählich von einem Ende, das mit der Zerstäubungseinheit verbunden ist, in Richtung des Ausstoßes der Flüssigkeitströpfchen ähnlich der Bohrung einer Lavaldüse.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat bei der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse das gerade Rohr der Beschleunigungseinheit eine Länge in dem Bereich von 30 bis 200 mm und einen Düsenhals mit einer Querschnittsfläche von 3 mm² oder mehr.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung hat die Zerstäubungsein heit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse zylindrische Gestalt.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat die Zerstäubungsein heit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse eine Gestalt, die in Richtung zu ihrem mit der Beschleunigungseinheit verbundenen Ende konvergent ist.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat die Zerstäubungsein heit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse ein erstes Rohr zum Lei ten des Gases und ein zweites Rohr zum Ausstoßen der Flüssigkeit in das erste Rohr in der Strömungsrichtung des Gases.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind bei der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse die Strömungsrichtung des Gases in dem er sten Rohr und die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem zwei ten Rohr gleich wie eine Richtung, in der die Flüssigkeitströpf chen ausgestoßen werden.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung hat die Zerstäubungsein heit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse ein erstes Rohr zum Lei ten des Gases, ein zweites Rohr, das in dem ersten Rohr angeord net ist, um die Flüssigkeit auszustoßen, und ein drittes Rohr, das in dem zweiten Rohr angeordnet ist, um das Gas auszustoßen.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung sind bei der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse die Strömungsrichtung des Gases in dem er sten und dem dritten Rohr und die Strömungsrichtung der Flüssig keit in dem zweiten Rohr gleich wie eine Richtung, in der die Flüssigkeitströpfchen ausgestoßen werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse die Querschnittsfläche eines Gaseinlasses, durch den das Gas in die Zerstäubungseinheit zugeführt wird, grö ßer als die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungs rohrs.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist bei der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse die Beschleunigungseinheit in ihrem vorderen Endbereich ein Leitelement auf, das sich im wesentlichen senk recht zu der Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßrichtung erstreckt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfaßt eine Reinigungs vorrichtung folgendes: die oben angegebene Zweifluid-Reinigungs strahldüse, eine Gaszuführeinrichtung, die mit der Zerstäubungs einheit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verbunden ist, um der Zerstäubungseinheit ein Druckgas zuzuführen, und eine Flüssig keitszuführeinrichtung, die mit der Zerstäubungseinheit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verbunden ist, um eine Druckflüs sigkeit in die Zerstäubungseinheit zuzuführen.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist bei der Reinigungs vorrichtung die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse so angeordnet, daß das Vorderende der Beschleunigungseinheit in einem Abstand im Be reich von 5 bis 50 mm entfernt von der Oberfläche eines zu reini genden Werkstücks ist.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden in der Reini gungsvorrichtung das Gas und die Flüssigkeit der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse mit einem Druck im Bereich von 1 bis 10 kgf/cm² zugeführt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird bei einem Werk stück-Reinigungsverfahren ein Druckgas in eine Zerstäubungsein heit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse von einer an die Zerstäu bungseinheit angeschlossenen Gaszuführeinrichtung zugeführt. Eine Druckflüssigkeit wird von einer mit der Zerstäubungseinheit ver bundenen Flüssigkeitszuführeinrichtung in die Zerstäubungseinheit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse zugeführt. Außerdem wird das mit den Flüssigkeitströpfchen vermischte Gas aus der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse ausgestoßen, so daß es auf das Werkstück auftrifft.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merk male und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher er läutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Zweifluid-Reinigungs strahldüse einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 2 eine typische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung, die mit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse versehen ist, um beispielsweise einen Halbleiterwafer zu reinigen;

Fig. 3 die Beziehung zwischen der Durchflußrate des Gases und dem Zuführdruck des Gases für die in Fig. 1 gezeigte Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung und die in Fig. 18 gezeigte herkömmliche Zweifluid-Reinigungs strahldüse;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ausstoß geschwindigkeit von Flüssigkeitströpfchen und dem Zu führdruck des Gases für die Zweifluid-Reinigungs strahldüse der Erfindung und für die herkömmliche Zweifluid-Reinigungsstrahldüse zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ausstoß geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen und der Länge des Beschleunigungsrohrs der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Reini gungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, aus gedrückt als Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis, und der Ausstoßgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpf chen zeigt;

Fig. 7 die Abhängigkeit des Reinigungsvermögens der Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse von der Durchflußrate der Flüssigkeit für unterschiedliche Querschnitte der Boh rung des Beschleunigungsrohrs 11 bei einem festgeleg ten Zuführdruck des Gases;

Fig. 8 eine schematische Ansicht zur besseren Erläuterung der Reinigungswirkung eines Flüssigkeitströpfchens, das auf die Oberfläche des Halbleiterwafers ausgestoßen wird;

Fig. 9 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Verunreini gungs-Entfernungsverhältnisses, das für das Reini gungsvermögen steht, von dem Auftreffwinkel von Flüs sigkeitströpfchen zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Partikel größe und dem Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis bei unterschiedlichen Reinigungsverfahren zeigt;

Fig. 11 eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung als Längsschnitt;

Fig. 12 eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse in einer dritten Ausführungsform der Erfindung als Längsschnitt;

Fig. 13 eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse in einer vierten Ausführungsform der Erfindung als Längsschnitt;

Fig. 14 einen Längsschnitt einer Zweifluid-Reinigungsstrahl düse in einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine typische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung, die mit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse versehen ist, um beispielsweise Halbleiterwafer zu reinigen;

Fig. 16(a)-(c) Schnittansichten einer Zweifluid-Reinigungsstrahldüse in einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 17 eine typische Darstellung einer herkömmlichen Hoch druckstrahl-Reinigungsvorrichtung;

Fig. 18 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70; und

Fig. 19 eine typische Darstellung einer Zweifluid-Reinigungs vorrichtung zum Reinigen von Halbleiterwafern, wobei die herkömmliche Zweifluid-Reinigungsstrahldüse ver wendet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Teile mit den selben Bezugszeichen versehen sind.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungs form einer Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10. Die Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 vermischt ein Druckgas und eine Druckflüs sigkeit zur Bildung von Flüssigkeitströpfchen und stößt die Flüs sigkeitströpfchen in die Atmosphäre auf die Oberfläche eines zu reinigenden Werkstücks aus, um die Werkstücksoberfläche zu reini gen. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 1 hat eine Beschleuni gungseinheit A, die mit einem Beschleunigungsrohr 11 zum Be schleunigen von Flüssigkeitströpfchen versehen ist, und eine Zer stäubungseinheit B, die mit einem Zerstäubungsrohr 12 versehen ist, um eine Druckflüssigkeit durch bin Druckgas in Flüssig keitströpfchen zu zerstäuben. Das Zerstäubungsrohr 12 ist mit einem Gaseinlaß 2 und einem Flüssigkeitseinlaß 3 versehen.

Besondere Merkmale der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 sind das Beschleunigungsrohr 11, durch das Flüssigkeitströpfchen ausgesto ßen werden, und das Zerstäubungsrohr 12, in dem das Druckgas und die Druckflüssigkeit vermischt werden. Das Beschleunigungsrohr 11, das einem Abschnitt a-b entspricht, hat die Gestalt eines ge radzylindrischen Rohrs einer Länge in dem Bereich von 30 bis 200 mm und hat eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche im Be reich von 3 bis 15 mm². Das Zerstäubungsrohr 12, das einem Ab schnitt b-c entspricht, hat die Gestalt eines geradzylindrischen Rohrs einer Länge in dem Bereich von 3 bis 50 mm und hat eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 7 bis 100 mm². Der Gaseinlaß 2 des Zerstäubungsrohrs 12 hat eine Querschnitts fläche im Bereich von 7 bis 200 mm², und der Flüssigkeitseinlaß 3 desselben hat eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 bis 20 mm².

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der ersten Ausführungs form hat der Abschnitt a-b des Beschleunigungsrohrs 11 eine Länge von 100 mm und eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche von 7 mm², und der Abschnitt b-c des Zerstäubungsrohrs 12 hat eine Länge von 30 mm und eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche von 20 mm². Die Querschnittsflächen des Gaseinlasses 2 bzw. des Flüs sigkeitseinlasses 3 sind 15 mm² bzw. 5 mm².

Fig. 2 ist eine charakteristische Ansicht einer Reinigungsvor richtung, die mit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ausge stattet ist, um beispielsweise einen Halbleiterwafer zu reinigen. Die Reinigungsvorrichtung entfernt Verunreinigungen, die an der Oberfläche eines Halbleiterwafers 5 haften. Die Reinigungsvor richtung hat eine Gaszuführeinheit 2a und eine Flüssigkeitszufüh reinheit 3a, die mit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ver bunden sind, um ein Gas bzw. eine Flüssigkeit in die Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 zuzuführen. Die Reinigungsvorrichtung hat ferner einen Tisch 6, um darauf den Halbleiterwafer 5 fest zu halten, einen Motor 7, um den Tisch 6 drehanzutreiben, einen Arbeitstrichter 8, um ein Streuen von Flüssigkeitströpfchen zu verhindern, eine Ablaufleitung 9, die mit dem Arbeitstrichter 8 verbunden ist, und einen Roboter mit einem Roboterarm 4, um die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 zu halten und zu bewegen.

Der Reinigungsbetrieb der Reinigungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben. Der Halbleiterwafer 5 wird auf dem Tisch 6 fest an gebracht, und der Motor 7 wird aktiviert, um den Tisch 6 mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit zu drehen. Ein von der Gaszuführeinheit 2a zugeführtes Druckgas und eine von der Flüs sigkeitszuführeinheit 3a zugeführte Druckflüssigkeit strömen durch den Gaseinlaß 2 bzw. den Flüssigkeitseinlaß 3 in das Zer stäubungsrohr 12 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10. Das Gas und die Flüssigkeit werden in einer Zerstäubungseinheit B, d. h. dem Abschnitt b-c des Zerstäubungsrohrs 12, der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 10 vermischt, und die Flüssigkeit wird zu Flüs sigkeitströpfchen 1 zerstäubt oder umgewandelt. Die Flüssig keitströpfchen 1 werden von dem Gas in einer Beschleunigungsein heit A, d. h. dem Abschnitt a-b des Beschleunigungsrohrs 11 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 beschleunigt. Die Flüssig keitströpfchen 1 werden weiter in noch kleinere Flüssig keitströpfchen zerstäubt, während sie in der Beschleunigungsein heit A, d. h. in dem Abschnitt a-b des Beschleunigungsrohrs 11, beschleunigt werden, und die sehr kleinen Flüssigkeitströpfchen 1 werden durch das Vorderende der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ausgestoßen.

Die aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ausgestoßenen Flüs sigkeitströpfchen 1 treffen auf die Oberfläche des Halbleiter wafers 5 auf, wie Fig. 2 zeigt, um Verunreinigungen zu entfernen, die an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 haften. Auf diese Weise von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 entfernte Verun reinigungen, die Flüssigkeitströpfchen 1, die auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 aufgetroffen und davon zerstreut worden sind, und das aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ausgesto ßene Gas werden von dem Arbeitstrichter 8 durch den Ablaufkanal 9 abgeführt. Der Roboterarm 4, der die Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 10 hält, bewegt diese horizontal entlang der Oberfläche des Halbleiterwafers 5, um die gesamte Oberfläche des Halbleiter wafers 5 zu reinigen.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Durchflußrate des Gases und dem Zuführdruck des Gases für die Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 10, die in Fig. 1 gezeigt ist (Kurve 3-1) sowie die herkömm liche Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70, die in Fig. 18 gezeigt ist (Kurve 3-2). Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung hat die Beschleunigungseinheit A einen Innendurchmesser von 3 mm (eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche von 7 mm²), und die Bohrung der Zerstäubungseinheit B hat eine Querschnitts fläche von 20 mm². Bei der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungs strahldüse 70 hat das erste Rohr 72 einen Innendurchmesser von 4,35 mm (eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche von 15 mm²), das zweite Rohr 73 hat einen Außendurchmesser von 6,8 mm, und die Querschnittsfläche des ringförmigen Raums zwischen dem Innenum fang des ersten Rohrs 72 und dem Außenumfang des vorderen Endbe reichs des zweiten Rohrs 73 ist 6,8 mm².

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Durchflußrate des durch die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung strömenden Gases höher als diejenige des Gases, das durch die herkömmliche Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 70 strömt, und zwar bei gleichem Zu führdruck des Gases. Es wird gefolgert, daß bei der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 die Querschnittsfläche des ringförmigen Raums zwischen dem Innenumfang des geraden ersten Rohrs 72 und dem Außenumfang des vorderen Endbereichs des zweiten Rohrs 73 kleiner als die Querschnittsfläche des Bereichs der Boh rung des ersten Rohrs 72 in dem Abschnitt a-b ist, so daß die Durchflußrate des durch das erste Rohr 72 strömenden Gases durch die Querschnittsfläche des ringförmigen Raums begrenzt ist.

Das Diagramm von Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Ausstoß geschwindigkeit von Flüssigkeitströpfchen und dem Zuführdruck des Gases für die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung (Kurve 4-1) und für die herkömmliche Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 70 (Kurve 4-2). Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Aus stoßgeschwindigkeit von Flüssigkeitströpfchen, die aus der Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung ausgestoßen werden, höher als die von Flüssigkeitströpfchen, die aus der herkömm lichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 ausgestoßen werden, und zwar bei gleichem Zuführdruck des Gases.

Es sei angenommen, daß der vordere Endbereich der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 einen Innendurchmesser von 4,35 mm hat (15 mm² Querschnittsfläche der Bohrung des entspre chenden Bereichs) und der vordere Endbereich des Beschleunigungs rohrs 11 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung einen Innendurchmesser von 3 mm (7 mm² Querschnittsfläche der Boh rung des entsprechenden Bereichs) hat. Dann erreicht die Ausstoß geschwindigkeit der aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen die Schallgeschwindigkeit, wenn der Zuführdruck des Gases ca. 3 kgf/cm² ist, wogegen die Aus stoßgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen, die aus der her kömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 ausgestoßen werden, 224 m/s ist, wenn der Zuführdruck des Gases 7 kgf/cm² ist. Der Zuführdruck des Gases muß 10 kgf/cm² oder darüber sein, um die Flüssigkeitströpfchen mit der Schallgeschwindigkeit aus der her kömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 auszustoßen. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ist daher imstande, die Flüs sigkeitströpfchen mit einer relativ hohen Ausstoßgeschwindigkeit durch das Gas mit einem relativ niedrigen Zuführdruck auszusto ßen.

Das Diagramm von Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Ausstoß geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen und der Länge des Ab schnitts A der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10, d. h. der Länge des Abschnitts a-b des Beschleunigungsrohrs 11. Wie aus Fig. 5 zu sehen ist, ist die Ausstoßgeschwindigkeit relativ niedrig, wenn die Länge des Abschnitts A 30 mm oder weniger ist, weil die Länge des Abschnitts A nicht groß genug ist, um die in der Zerstäu bungseinheit B erzeugten Flüssigkeitströpfchen 1 auf eine hinrei chend hohe Geschwindigkeit durch das Gas zu beschleunigen. Die Ausstoßgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen 1 nimmt mit zu nehmender Länge der Beschleunigungseinheit A der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 10 ab, wenn die Länge der Beschleunigungseinheit A 200 mm überschreitet, weil der Widerstand der Beschleunigungs einheit A gegen den Strom der Flüssigkeitströpfchen 1 hoch ist, wenn die Beschleunigungseinheit A zu lang ist. Daher liegt eine zweckmäßige Länge der Beschleunigungseinheit A der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 im Bereich von 30 bis 200 mm.

Das Diagramm von Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Reini gungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10, ausgedrückt durch das Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis, und der Ausstoß geschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen. Wie aus Fig. 6 zu se hen ist, nimmt das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungs strahldüse 10 proportional zu der Ausstoßgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen zu.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit des Reinigungsvermögens der Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 10 von der Durchflußrate der Flüssig keit bei unterschiedlichen Querschnittsflächen von 3 mm² (Kurve 7-1), 5 mm² (Kurve 7-2) und 7 mm² (Kurve 7-3) der Bohrung des Be schleunigungsrohrs 11 der Beschleunigungseinheit A und bei einem unveränderten Zuführungsdruck des Gases. Da der Zuführdruck des Gases festgelegt ist, ist die Durchflußrate des Gases hoch, wenn die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 groß ist.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist das Reinigungsvermögen gering, wenn die Durchflußrate der Flüssigkeit relativ gering ist, weil die Zahl der Flüssigkeitströpfchen klein und daher der Reini gungs-Wirkungsgrad niedrig ist, wenn die Durchflußrate der Flüs sigkeit niedrig ist. Unter den vorstehenden Bedingungen muß die Durchflußrate der Flüssigkeit 100 ml/min oder darüber sein, um ein ausreichend großes Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis zu erreichen. Das Reinigungsvermögen nimmt mit zunehmender Durch flußrate der Flüssigkeit über einen bestimmten Grenzwert hinaus ab, weil das mit einer Strömungsrate strömende Gas eine begrenzte Anzahl Flüssigkeitströpfchen beschleunigen kann, und somit können Flüssigkeitströpfchen nicht auf eine ausreichend hohe Ausstoßge schwindigkeit beschleunigt werden, wenn die Flüssigkeit mit einer übermäßig hohen Durchflußrate zugeführt wird.

Wenn die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 der Beschleunigungseinheit A relativ klein ist, ist die Durch flußrate des Gases relativ niedrig, und daher können Flüssig keitströpfchen nur dann zufriedenstellend beschleunigt werden, wenn die Flüssigkeit mit einer relativ niedrigen Durchflußrate zugeführt wird, und das Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis ist klein. Wenn die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleuni gungsrohrs 11 der Beschleunigungseinheit A relativ groß ist, ist die Durchflußrate des Gases relativ hoch, und daher können Flüs sigkeitströpfchen auch dann zufriedenstellend beschleunigt wer den, wenn die Flüssigkeit mit relativ hoher Durchflußrate zuge führt wird, und das Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis ist groß. Wenn aber die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleu nigungsrohrs 11 übermäßig groß ist, muß das Gas mit einer sehr hohen Durchflußrate zugeführt werden, und die Betriebskosten erhöhen sich, was wirtschaftlich nachteilig ist. Wenn die Durch flußrate des Gases hoch ist, muß der Arbeitstrichter 8 mit hoher Ableitrate entleert werden, wodurch die Betriebskosten ebenfalls in wirtschaftlich nachteiliger Weise steigen.

Unter Beachtung der vorstehenden Bedingungen ist eine vorteil hafte Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 3 mm² oder mehr und in der Praxis im Bereich von ca. 3 bis ca. 15 mm². Experimente haben gezeigt, daß eine optimale Querschnitts fläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 ca. 7 mm² ist. Be vorzugt ist das Beschleunigungsrohr 11 der Beschleunigungseinheit A ein gerades zylindrisches Rohr, das dem Durchfluß von Fluiden einen relativ geringen Widerstand entgegensetzt.

Die Querschnittsfläche der Bohrung des Zerstäubungsrohrs 12 der Zerstäubungseinheit B muß größer als die der Bohrung des Be schleunigungsrohrs 11 der Beschleunigungseinheit A sein. Wenn die Querschnittsfläche der Bohrung des Zerstäubungsrohrs 12 kleiner als die der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 ist, wird die Durchflußrate des in die Zerstäubungseinheit B strömenden Gases verringert, und die Flüssigkeitströpfchen können nicht auf eine ausreichend hohe Ausstoßgeschwindigkeit beschleunigt werden, um der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 ein zufriedenstellend hohes Reinigungsvermögen zu verleihen. Wenn die Querschnittsfläche des Zerstäubungsrohrs 12 der Zerstäubungseinheit B übermäßig groß ist, kann die Flüssigkeit nicht zufriedenstellend zerstäubt wer den, was den Reinigungs-Wirkungsgrad verringert. Wenn das Zer stäubungsrohr 12 der Zerstäubungseinheit B übermäßig kurz ist, können Flüssigkeitströpfchen nicht auf eine ausreichend hohe Ge schwindigkeit beschleunigt werden, und die Zweifluid-Reinigungs strahldüse 10 ist nicht imstande, ein zufriedenstellendes Reini gungsvermögen aufzubringen. Wenn das Zerstäubungsrohr 12 der Zer stäubungseinheit B übermäßig lang ist, ist der Widerstand des Zerstäubungsrohrs 12 gegen den Durchfluß der Fluide hoch, wodurch die Durchflußrate des Gases verringert wird, so daß die Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 10 nicht imstande ist, ein ausreichen des Reinigungsvermögen aufzubringen.

Im Hinblick auf diese Tatsachen muß daher die Querschnittsfläche der Bohrung des Zerstäubungsrohrs 12 der Zerstäubungseinheit B größer als 3 mm² sein, was die Untergrenze für die Querschnitts fläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 der Beschleuni gungseinheit A ist. In der Praxis liegt die zweckmäßige Quer schnittsfläche der Bohrung des Zerstäubungsrohrs 12 im Bereich von 3 bis 200 mm², und eine zweckmäßige Länge des Zerstäubungs rohrs 12 liegt im Bereich von 3 bis 50 mm. Bevorzugt ist das Zer stäubungsrohr 12 der Zerstäubungseinheit B ein Zylinderrohr, das dem Durchfluß von Fluiden einen relativ geringen Widerstand ent gegensetzt.

Die Querschnittsfläche des Gaseinlasses 2 des Zerstäubungsrohrs 12 der Zerstäubungseinheit B muß größer als die Querschnittsflä che der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 der Beschleunigungs einheit A sein, um eine Herabsetzung der Durchflußrate des Gases zu vermeiden, und muß aus strukturellen Gründen gleich wie oder kleiner als die Querschnittsfläche des Zerstäubungsrohrs 12 sein. Daher darf die Querschnittsfläche des Gaseinlasses 2 nicht klei ner als 3 mm² sein, was die Untergrenze des zweckmäßigen Quer schnittsflächenbereichs für das Beschleunigungsrohr 11 der Be schleunigungseinheit A ist. Eine für die Praxis geeignete Quer schnittsfläche des Gaseinlasses 2 ist im Bereich von 7 bis 200 mm².

Die Querschnittsfläche des Flüssigkeitseinlasses 3 muß ausrei chend groß sein, um der Flüssigkeit zu erlauben, mit einer Durch flußrate von ca. 100 ml/min oder höher zu strömen, was erforder lich ist, um ein zufriedenstellend großes Verunreinigungs-Entfer nungsverhältnis zu gewährleisten. Theoretisch ist eine erwünschte Querschnittsfläche des Flüssigkeitseinlasses 3 0,04 mm² oder grö ßer. Es ist erwünscht, daß die Querschnittsfläche des Flüssig keitseinlasses 3 nicht übergroß ist, um die Flüssigkeit in dem Zerstäubungsrohr 12 der Zerstäubungseinheit B zufriedenstellend zu zerstäuben und die Flüssigkeitströpfchen mit einer ausreichend hohen Ausstoßgeschwindigkeit auszustoßen. In der Praxis ist eine erwünschte Querschnittsfläche des Flüssigkeitseinlasses 3 in dem Bereich von 0,04 bis 20 mm².

Der Betrieb und das Grundkonzept der Wirkung der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 10 werden unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrie ben. Fig. 8 ist eine schematische Ansicht zur Unterstützung der Erläuterung der Reinigungswirkung eines Flüssigkeitströpfchens 1, das auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 ausgestoßen wird. Beim Auftreffen eines Flüssigkeitströpfchens 1 mit einer Ge schwindigkeit V₀ auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 5, wie Fig. 8(a) zeigt, bringt das Flüssigkeitströpfchen 1 einen Prall druck P auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 auf, wie Fig. 8(b) zeigt. Dann bewirkt der Pralldruck P, daß das Flüssig keitströpfchen 1 in einer horizontalen radialen Strömung mit einer Geschwindigkeit Vf strömt, wie Fig. 8(c) zeigt. Infolgedes sen verformt sich das Flüssigkeitströpfchen 1 zu einer Gestalt entsprechend Fig. 8(d), um eine Verunreinigung durch den Prall druck P oder das radiale Strömen Vf zu entfernen.

Der Pralldruck P wird wie folgt geschrieben:

mit V₀ = die Auftreffgeschwindigkeit des Flüssigkeitströpfchens, d. h. seine Geschwindigkeit beim Auftreffen auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5, ρ_L = die Dichte der Flüssigkeit, C_L = die Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit, und α = ein Reduktions koeffizient, der ausgedrückt wird als:

mit ρ_s = die Dichte des Halbleiterwafers 5 und C_s = die Schallge schwindigkeit in dem Halbleiterwafer.

Die Geschwindigkeit Vf der radialen Strömung wird geschrieben als:

Vf = (αC_LV₀)^1/2 (3)

Es sei angenommen, daß die an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 haftende Verunreinigung ein kugelförmiges Partikel ist. Dann wird eine äußere Kraft (die Partikelentfernungskraft oder Reini gungskraft) D wie folgt geschrieben:

mit C_D = der Widerstandsbeiwert und d = der Durchmesser des kugel förmigen Partikels. Obwohl von der Form her verschieden, sind die Gleichungen (4) und (5) effektiv äquivalent.

Aus den Gleichungen (1) und (5) ist bekannt, daß die Reinigungs kraft D zu der Auftreffgeschwindigkeit V₀ des Flüssigkeitsparti kels proportional ist, und daher kann die Reinigungskraft D durch Erhöhen der Auftreffgeschwindigkeit V₀ erhöht werden.

Die Reinigungskraft D ist nicht von der Partikelgröße des Flüs sigkeitströpfchens 1 abhängig. Die Fläche, die von dem auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 auftreffenden Flüssig keitströpfchens bedeckt wird, ist von der Partikelgröße des Flüs sigkeitströpfchens 1 abhängig. Die von dem Flüssigkeitströpfchen bedeckte Fläche wirkt sich auf das Verunreinigungs-Entfernungs verhältnis aus. Wenn die Flüssigkeit mit einer fest vorgegebenen Zuführrate zugeführt und in kleine Flüssigkeitströpfchen 1 zer stäubt wird, erhöht sich die Anzahl der Flüssigkeitströpfchen 1 umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Teilchengröße der Flüssigkeitströpfchen, und die von einem Flüssigkeitströpfchen beim Auftreffen bedeckte Fläche nimmt proportional zum Quadrat der Teilchengröße ab. Infolgedessen erhöht sich die Gesamtauf trefffläche von Flüssigkeitströpfchen, wodurch die Reinigungswir kung verstärkt wird.

Dieses Modell gilt auch für die Analyse des Verhaltens von Eispartikeln beim herkömmlichen Reinigen durch Waschen mit Eis. Da die Schallgeschwindigkeit C_L in Eispartikeln höher als in einer Flüssigkeit wie etwa Wasser ist, ist die Reinigungskraft von Eispartikeln größer als die von Flüssigkeitströpfchen unter der Voraussetzung, daß die jeweiligen Auftreffgeschwindigkeiten von Eispartikeln und Flüssigkeitströpfchen einander gleich sind.

In dem vorstehenden Modell wird davon ausgegangen, daß die Flüs sigkeitströpfchen 1 auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 in einer zu der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 senkrechten Rich tung auftreffen. Die Flüssigkeitströpfchen 1 treffen jedoch bei einem in der Praxis durchgeführten Reinigungsvorgang auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 unter einem Winkel auf. Daher werden die Gleichungen (4) und (5) wie folgt modifiziert:

mit Θ = Auftreffwinkel der Flüssigkeitströpfchen 1, d. h. der Winkel zwischen der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 und der Auftreffrichtung der Flüssigkeitströpfchen 1 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 5.

Das Diagramm von Fig. 9 zeigt die Abhängigkeit des Verunreini gungs-Entfernungsverhältnisses, ausgedrückt als Reinigungsvermö gen, von dem Auftreffwinkel von Flüssigkeitströpfchen. Wie aus Fig. 9 zu sehen ist, wird das Verunreinigungs-Entfernungsverhält nis größer, während der Auftreffwinkel von 0° gegen 90° größer wird.

Das Diagramm von Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Parti kelgröße und dem Verunreinigungs-Entfernungsverhältnis für ver schiedene Reinigungsmethoden, d. h. ein Reinigungsverfahren unter Anwendung der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung (Kurve 10-1), ein Reinigungsverfahren unter Anwendung der her kömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 (Kurve 10-2) und ein Hochdruck-Reinigungsverfahren unter Anwendung einer herkömmlichen Hochdruckstrahldüse (Kurve 10-3). Die Wirkung der herkömmlichen Reinigungsmethode durch Eiswäsche ist im wesentlichen dieselbe wie die des Reinigungsverfahrens unter Anwendung der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 der Erfindung, was durch die Kurve 10-1 in Fig. 10 bezeichnet ist. Wie Fig. 10 zeigt, ist das Hochdruck reinigungsverfahren nicht imstande, Partikel einer Größe von 1 µm oder kleiner zu entfernen, wie die Kurve 10-3 zeigt. Das Reini gungsverfahren unter Anwendung der herkömmlichen Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 70 zeigt zwar ein Reinigungsvermögen entsprechend der Kurve 10-2, das höher als das des Hochdruckreinigungsverfah rens ist, es ist aber nicht imstande, Partikel einer Größe von 0,1 µm zu entfernen. Wie die Kurve 10-1 zeigt, ist das Reini gungsverfahren unter Anwendung der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der Erfindung imstande, Partikel einer Teilchengröße von nicht größer als 0,1 µm zu entfernen.

Diese Ausführungsform wurde zwar unter Anwendung auf das Reinigen eines Halbleiterwafers erläutert, aber sie ist zum Entfernen von Verunreinigungen anwendbar, die an den Oberflächen von Flüssig kristallplatten, Photomasken, die auf einem Substrat gebildet sind, und dergleichen haften.

Zweite Ausführungsform

Fig. 11 zeigt eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 einer zwei ten Ausführungsform als Längsschnittdarstellung. Die Zweifluid- Reinigungsstrahldüse 20 hat eine Beschleunigungseinheit A, die mit einem Beschleunigungsrohr 21 versehen ist, und eine Zerstäu bungseinheit B, die mit einem Zerstäubungsrohr 22 versehen ist, in dem eine Druckflüssigkeit von einem Druckgas zu Flüssig keitströpfchen zerstäubt wird. Das Zerstäubungsrohr 22 ist mit einem Gaseinlaß 2, durch den das Druckgas in das Zerstäubungsrohr eingeleitet wird, sowie mit einem Flüssigkeitszuführrohr 23 ver sehen, das einen vorderen Endbereich hat, der durch die Wand des Zerstäubungsrohrs 22 in das Zerstäubungsrohr 22 eingesetzt ist und sich koaxial mit dem Zerstäubungsrohr 22 erstreckt und einen Flüssigkeitsauslaß 3 hat.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 hat ein Abschnitt c-d der Zerstäubungseinheit B, der einem Abschnitt b-d entspricht, eine Doppelrohrkonstruktion, bestehend aus einem Bereich des Zer stäubungsrohrs 22 und dem vorderen Endbereich des Flüssigkeitszu führrohrs 23. Diese Doppelrohrkonstruktion ist ähnlich wie die der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70. Die vorlie gende Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 unterscheidet sich jedoch von der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 dadurch, daß ein Bereich des Zerstäubungsrohrs 22, der dem Abschnitt c-d entspricht, erweitert ist, so daß die Querschnittsfläche eines ringförmigen Raums zwischen demselben Bereich des Zerstäubungs rohrs 22 und dem vorderen Endbereich des Flüssigkeitszuführrohrs 23 größer als diejenige der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 21 entsprechend einem Abschnitt a-b ist und ein Bereich des Zerstäu bungsrohrs 22 entsprechend einem Abschnitt b-c in Richtung zu dem Beschleunigungsrohr 21 konisch verjüngt ist. Daher wird die Ge schwindigkeit des Druckgases in dem Ringraum zwischen demselben Bereich des Zerstäubungsrohrs 22 und dem vorderen Endbereich des Flüssigkeitszuführrohrs 23 weder verringert noch begrenzt. Somit kann das Gas mit einer hohen Durchflußrate strömen, um die Flüs sigkeitströpfchen selbst dann mit ausreichend hoher Ausstoßge schwindigkeit auszustoßen, wenn das Gas mit einem Zuführdruck zu geführt wird, der niedriger als derjenige ist, mit dem das Gas der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 zugeführt wird, und somit ist das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 20 höher als das der herkömmlichen Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 hat das weitere Merkmal, daß ein Bereich des Zerstäubungsrohrs 22, der dem Abschnitt b-c entspricht, in Richtung zu der Verbindung zwischen dem Beschleu nigungsrohr 21 und dem Zerstäubungsrohr 22 konisch ist. Daher wird die Geschwindigkeit des Gases in dem konischen Bereich des Zerstäubungsrohrs 22 allmählich in Richtung zu dem Beschleuni gungsrohr 21 höher, ohne daß Verluste infolge des Widerstands des Durchlasses auftreten. Die Flüssigkeit, die durch den Flüssig keitsauslaß in das Zerstäubungsrohr 22 ausgestoßen wird, wird zu Flüssigkeitströpfchen 1 zerstäubt, und die Flüssigkeitströpfchen 1 werden allmählich durch den Gasstrom beschleunigt, und die Flüssigkeitströpfchen 1 werden weiter zerstäubt. Daher ist die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 imstande, die Flüssigkeit in kleinere Flüssigkeitströpfchen 1 zu zerstäuben und die Flüssig keitströpfchen 1 mit höherer Ausstoßgeschwindigkeit als die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform auszustoßen. Daher ist das Reinigungsvermögen der zweiten Ausführungsform der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 hö her als das der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der ersten Aus führungsform.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 der zweiten Ausfüh rungsform hat das Beschleunigungsrohr 21 der Beschleunigungsein heit A (Abschnitt a-b) eine Länge von 100 mm und eine Bohrung mit einer Querschnittsfläche von 7 mm², das Zerstäubungsrohr 22 der Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-d) hat den Abschnitt b-c mit einer Länge von 20 mm und den Abschnitt c-d mit einer Länge von 20 mm, die Querschnittsfläche des ringförmigen Raums zwischen dem Innenumfang des Abschnitts c-d des Zerstäubungsrohrs 22 und dem Außenumfang des vorderen Endbereichs des Flüssigkeitszuführrohrs 22 ist 20 mm², die Querschnittsfläche des Gaseinlasses 2 ist 20 mm², die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsauslasses 3 ist 3 mm², das Zerstäubungsrohr 22 und das Flüssigkeitszuführrohr 23 sind zylindrische Rohre, und der vordere Endbereich des Flüssig keitszuführrohrs 23 ist koaxial mit dem Zerstäubungsrohr 22 so angeordnet, daß seine äußerstes Ende an einer einem Bereich c entsprechenden Position angeordnet ist.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 ist imstande, die Flüssig keit in mikrofeine Flüssigkeitströpfchen zu zerstäuben, die Flüs sigkeitströpfchen mit hoher Ausstoßgeschwindigkeit auszustoßen und einen hohen Reinigungs-Wirkungsgrad zu erreichen.

Dritte Ausführungsform

Fig. 12 zeigt eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 30 der dritten Ausführungsform als Längsschnitt.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 30 hat eine Beschleunigungs einheit A (Abschnitt a-b) mit einem Beschleunigungsrohr 31 sowie eine Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-d) mit einem Zerstäu bungsrohr 32, in dem eine Druckflüssigkeit von einem Druckgas in Flüssigkeitströpfchen zerstäubt wird. Das Zerstäubungsrohr 32 ist mit einem Gaseinlaß 2 versehen, durch den das Druckgas in das Zerstäubungsrohr 32 geleitet wird, und ein Flüssigkeitszuführrohr 33, das einen vorderen Endbereich hat, der durch die Wand des Zerstäubungsrohrs 32 in dieses eingesetzt ist, verläuft koaxial mit dem Zerstäubungsrohr 32 und hat einen Flüssigkeitsauslaß 3. Ein Gaszuführrohr 34 erstreckt sich koaxial mit dem Flüssigkeits zuführrohr 33 in das Flüssigkeitszuführrohr 33. Somit hat die Zerstäubungseinheit B eine Dreifachrohr-Konstruktion. Die Formen eines Abschnitts b-c der Zerstäubungseinheit B und der Beschleu nigungseinheit A (Abschnitt a-b) sind die gleichen wie die der entsprechenden Bereiche der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 der zweiten Ausführungsform von Fig. 11.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 30 hat ein Abschnitt c-d der Zerstäubungseinheit B (ein Abschnitt b-d) einen Bereich des Zerstäubungsrohrs 32, durch den das Gas zum Zerstäuben der Flüs sigkeit strömt, einen vorderen Endbereich des Flüssigkeitszuführ rohrs 33, der durch die Wand des Zerstäubungsrohrs 32 in die Boh rung des Zerstäubungsrohrs 32 eingesetzt ist, um die Flüssigkeit in das Zerstäubungsrohr 32 zuzuführen, und einen vorderen Endbe reich des Gaszuführrohrs 34, der durch die Wand des Flüssigkeits zuführrohrs 33 in die Bohrung des Flüssigkeitszuführrohrs 33 ein gesetzt ist, um das Gas in das Zerstäubungsrohr 32 zuzuführen. Die vorderen Endbereiche des Flüssigkeitszuführrohrs 33 und des Gaszuführrohrs 34 erstrecken sich mit ihren Achsen parallel zu der Achse des Zerstäubungsrohrs 32.

Ein Bereich des Zerstäubungsrohrs 32, der dem Abschnitt c-d ähn lich dem entsprechenden Bereich der Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 20 der ersten Ausführungsform entspricht, ist erweitert, so daß die Querschnittsfläche einem ringförmigen Raums zwischen dem selben Bereich des Zerstäubungsrohrs 32 und dem vorderen Endbe reich des Flüssigkeitszuführrohrs 33 größer als diejenige der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 31 entsprechend einem Abschnitt a-b ist. Die durch das Flüssigkeitszuführrohr 33 zugeführte Flüs sigkeit wird von dem durch das Gaszuführrohr 34 zugeführten Gas im Bereich des äußersten Endes des Gaszuführrohrs 34 zu Flüssig keitströpfchen zerstäubt, und diese werden von dem Gas in dem Zerstäubungsrohr 32 weiter zu noch kleineren Flüssigkeitströpf chen zerstäubt.

Daher ist die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 30 imstande, die Flüssigkeit in Flüssigkeitströpfchen zu zerstäuben, die kleiner als diejenigen sind, die von der in Fig. 1 gezeigten Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 oder der in Fig. 11 gezeigten Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 20 zerstäubt werden, und ist imstande, die Flüssigkeitströpfchen mit hoher Ausstoßgeschwindigkeit auszusto ßen. Insbesondere sind die jeweiligen Partikelgrößen der Tröpf chen, die von der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70, der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform, der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 20 der in Fig. 11 gezeigten zweiten Ausführungsform und der in Fig. 12 gezeigten dritten Ausführungsform der Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 30 zerstäubt werden, ca. 20 µm, ca. 10 µm, ca. 5 µm bzw. ca. 2 µm. Daher ist das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungs strahldüse 30 der dritten Ausführungsform höher als das der her kömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 und der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 10 oder 20 gemäß den Fig. 1 oder 11.

Vierte Ausführungsform

Fig. 13 zeigt eine Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 einer vier ten Ausführungsform in einem Längsschnitt.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 hat eine Beschleunigungs einheit A (Abschnitt a-b) mit einem Beschleunigungsrohr 41 in Form einer Lavaldüse und eine Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-d) mit einem Zerstäubungsrohr 42, in dem eine Druckflüssigkeit von einem Druckgas zerstäubt wird. Das Zerstäubungsrohr 42 ist mit einem Gaseinlaß 2 und einem Flüssigkeitseinlaß 3 ausgebildet.

Ein Bereich des Zerstäubungsrohrs 42 der Zerstäubungseinheit B in einem Abschnitt b-c hat dieselbe Gestalt wie der entsprechende Bereich des Zerstäubungsrohrs 22 der Zweifluid-Reinigungsstrahl düse 20 von Fig. 11, und ein Bereich des Zerstäubungsrohrs 42 der Zerstäubungseinheit B in einem Abschnitt c-d hat dieselbe Gestalt wie ein Bereich in dem Abschnitt b-c des Zerstäubungsrohrs 12 der Zerstäubungseinheit B der in Fig. 1 gezeigten Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 10.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 ist ferner dadurch gekenn zeichnet, daß das Beschleunigungsrohr 41 der Beschleunigungsein heit A (Abschnitt a-b) die Gestalt einer Lavaldüse hat und in Richtung zu seinem Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßende allmählich divergiert. Die Länge des Beschleunigungsrohrs 41 der Beschleuni gungseinheit A (Abschnitt a-b) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 ist im Bereich von 30 bis 200 mm, und zwar aus den gleichen Gründen wie denen, die die Länge des Zerstäubungsrohrs 11 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10 der ersten Ausführungsform be stimmen. Die Querschnittsfläche eines Düsenhalses, d. h. eines Bereichs, der der Position b in Fig. 13 entspricht, in dem Zer stäubungsrohr 41 der Beschleunigungseinheit A muß 3 mm² oder mehr sein, und zwar aus denselben Gründen, die die kleinste Quer schnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 11 der Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 10 der ersten Ausführungsform bestim men. In der Praxis liegt die Querschnittsfläche des Düsenhalses in dem Bereich von 3 bis 10 mm². Die Querschnittsfläche der Boh rung des Zerstäubungsrohrs 41 an dem Flüssigkeitströpfchen-Aus stoßende entsprechend Position a in Fig. 13 muß größer als die des Düsenhalses, also größer als 3 mm² sein. In der Praxis liegt die Querschnittsfläche der Bohrung des Zerstäubungsrohrs 41 an dem Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßende im Bereich von 6 bis 20 mm².

Allgemein wird eine Lavaldüse verwendet, um ein Gas auf Über schallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Bei der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 40 ist die Form des Zerstäubungsrohrs 41 opti miert, um Flüssigkeitströpfchen auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Aus Fig. 7 ist bekannt, daß die Durchflußrate der Flüssigkeit 100 ml/min oder größer sein muß, um ein Entfernen von Verunreinigungen mit einem befriedigenden Verunreinigungs-Entfer nungsverhältnis zu erreichen. Eine übermäßig hohe Durchflußrate erhöht die Betriebskosten und ist wirtschaftlich ungünstig, und daher ist eine optimale Durchflußrate der Flüssigkeit im Bereich von 100 bis 300 ml/min. Wenn die Flüssigkeit mit einer Durchfluß rate in diesem Bereich zugeführt wird, muß das Gas mit einer Durchflußrate im Bereich von 200 bis 600 ml/min zugeführt werden.

Die Querschnittsfläche des Halses des Beschleunigungsrohrs 41 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 muß in dem Bereich von 3 bis 10 mm² oder größer als 10 mm² sein, um die erforderliche Durch flußrate zu gewährleisten, wenn der Zuführdruck des Gases maximal 7 kgf/cm² ist. Da Flüssigkeitströpfchen auf eine Überschallge schwindigkeit beschleunigt werden können, wenn die Querschnitts fläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 41 an dem Ausstoßende der Flüssigkeitströpfchen, das der Position a entspricht, das Zweifache der Querschnittsfläche des Düsenhalses beträgt, liegt eine optimale Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungs rohrs 41 an dem Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßende im Bereich von 6 bis 20 mm². Wenn die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40 den vor stehenden Bedingungen genügt, können Flüssigkeitströpfchen 1 mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von ca. 500 m/s ausgestoßen werden, was ungefähr das 1,5-fache der Schallgeschwindigkeit ist.

Das Reinigungsvermögen der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 40, die die Flüssigkeitströpfchen 1 mit einer Überschallgeschwindigkeit ausstoßen kann, ist höher als das einer Düse zum Reinigen durch Eiswäsche, das der herkömmlichen Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 70 und das der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 10, 20 und 30 gemäß den Fig. 1, 11 und 12.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 14 ist ein Längsschnitt einer fünften Ausführungsform einer Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 hat eine Beschleunigungs einheit A (Abschnitt a-b) mit einem Beschleunigungsrohr 51 und eine Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-d) mit einem Zerstäu bungsrohr 52, in dem eine Druckflüssigkeit von einem Druckgas zerstäubt wird. Das Zerstäubungsrohr 52 weist einen Gaseinlaß 2 auf, durch den das Druckgas in das Zerstäubungsrohr 52 zugeführt wird, und einen Flüssigkeitseinlaß 3, durch den die Flüssigkeit in das Zerstäubungsrohr 52 zugeführt wird. Die jeweiligen Formen der Beschleunigungseinheit A (Abschnitt a-b) und der Zerstäu bungseinheit B (Abschnitt b-c) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 sind gleich denen der Beschleunigungseinheit A und der Zer stäubungseinheit B der in Fig. 1 gezeigten Zweifluid-Reinigungs strahldüse 10.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 hat ein Leitelement 55, das an dem Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßende des Beschleunigungsrohrs 51 entsprechend einer Position a in Fig. 14 oder einem Bereich des Beschleunigungsrohrs 51 in einem Abschnitt a-b in Fig. 14 an gebracht ist, um die Richtung von Strahlen des Gases und der Flüssigkeitströpfchen zu kontrollieren bzw. zu leiten. Das Leit element 55 ist eine flache Platte, die sich von dem Beschleuni gungsrohr 51 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 um eine Di stanz im Bereich von 10 bis 100 mm in Richtungen erstreckt, die zu der Ausstoßrichtung der Flüssigkeitströpfchen senkrecht sind.

Fig. 15 ist eine typische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung und eines Reinigungsverfahrens mit der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50, um beispielsweise Halbleiterwafer zu reinigen.

Die Reinigungsvorrichtung hat eine Gaszuführeinheit 2a zum Druck beaufschlagen eines Gases und Zuführen des Druckgases zu der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50, eine Flüssigkeitszuführeinheit 3a zum Druckbeaufschlagen einer Flüssigkeit und Zuführen der Druckflüssigkeit zu der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50, einen Tisch 6 zur festen Halterung eines Halbleiterwafers 5, einen Mo tor 7 zum Drehen des Tischs 6, einen Arbeitstrichter 8, um das Streuen der Flüssigkeitströpfchen während eines Reinigungsvor gangs zu verhindern, eine Ablaufleitung 9, die an den Arbeits trichter 8 angeschlossen ist, und einen Industrieroboter, der einen Roboterarm 4 hat, um die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 zu halten und zu bewegen.

Während eines Reinigungsvorgangs ist die Zweifluid-Reinigungs strahldüse 50 so angeordnet, daß das Leitelement 55 in einem Ab stand von 5 bis 50 mm von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 ist und sich zu der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 im wesent lichen parallel erstreckt.

Wie die Fig. 14 und 15 zeigen, ist das Leitelement 55 eine kreis runde Platte mit einem Radius von 50 mm und an dem Flüssig keitströpfchen-Ausstoßende der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 angebracht. Bei einem Reinigungsvorgang wird die Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 50 in einer vertikalen Position gehalten, wobei das Leitelement 55 um 20 mm von der Oberfläche des Halbleiter wafers 5 beabstandet und parallel zu der Oberfläche des Halblei terwafers 5 ist, und wird horizontal entlang der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 bewegt, um die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 zu reinigen.

Strahlen von Flüssigkeitströpfchen 1 und Gas, die aus der Zwei fluid-Reinigungsstrahldüse 50 ausgestoßen werden, treffen auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 5 auf und werden nach oben ge streut. Das Leitelement 55 stoppt die gestreuten Flüssig keitströpfchen, so daß die Flüssigkeitströpfchen 1 und das Gas sich entlang der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 verteilen. Die Flüssigkeitströpfchen 1 und das Gas werden zwar als Strahlen hoher Geschwindigkeit ausgestoßen, aber die Geschwindigkeit der Strahlen wird durch den Pralleffekt des Leitelements 55, wenn die Strahlen sich zum Rand des Leitelements 55 ausbreiten, verrin gert.

Wenn dabei die Länge des Beschleunigungsrohrs 51 der Beschleuni gungseinheit A (Abschnitt a-b) 100 mm ist, die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs 51 7 mm² ist, die Durchfluß rate des Gases 150 l/min ist und die Durchflußrate der Flüssig keit 100 ml/min ist, ist die Geschwindigkeit der Strahlen am Aus trittsende des Beschleunigungsrohrs 51 330 m/s, was ungefähr gleich der Schallgeschwindigkeit ist, und die Geschwindigkeit der Strahlen am Außenrand des Leitelements 55 ist 0,4 m/s.

Wenn die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 kein Leitelement auf weist, prallen Strahlen des Gases und der Flüssigkeitströpfchen, die aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 ausgestoßen werden, von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 zurück und werden nach oben gestreut. An der Oberfläche des Wafers 5 haftende Verunrei nigungen werden von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 durch den Aufprall der Flüssigkeitströpfchen einmal entfernt, gemeinsam mit den Flüssigkeitströpfchen nach oben gestreut und haften dann erneut an der Oberfläche des Halbleiterwafers 5, so daß der Halb leiterwafer 5 erneut verunreinigt wird. Wenn also die Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 50 nicht mit irgendeinem Leitelement verse hen ist, wird die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 so gehalten, daß ihre Achse unter einem Winkel von 60° oder weniger zu der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 geneigt ist, und der Arbeits trichter 8 wird mit hoher Rate evakuiert, um die Strahlen des Ga ses und der Flüssigkeitströpfchen, die aus der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse 50 ausgestoßen werden, und die von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 entfernten Verunreinigungen rasch von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 abzuführen.

Das Leitelement 55 löst das Problem einer Sekundärverunreinigung des Halbleiterwafers 5. Daher kann die Zweifluid-Reinigungs strahldüse 50 in einer vertikalen Position gehalten werden, und somit ist die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 imstande, eine hohe Reinigungskraft auf Verunreinigungen aufzubringen. Da die Geschwindigkeit der Strahlen zum Rand des Leitelements 55 hin ab nimmt, kann der Arbeitstrichter 8 mit relativ niedriger Abfüh rungsrate evakuiert werden. Konkret bedeutet das, daß, während der Arbeitstrichter 8 mit einer Abführungsrate von ca. 5 m³/min oder höher evakuiert werden muß, wenn die herkömmliche Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 70 von Fig. 18 verwendet wird, der Arbeits trichter 8 bei Anwendung der Erfindung mit einer Abführungsrate von höchstens 2 m³/min evakuiert werden muß, wenn die Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 50 verwendet wird.

Die Wirkung des Leitelements 55 zur Unterdrückung des Streuens von Strahlen wird verringert, wenn das Leitelement 55 übermäßig weit von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 beabstandet ist. Wenn das Leitelement 55 übermäßig nah an der Oberfläche des Halb leiterwafers 5 ist, wird der Widerstand gegen den Gasstrom, der durch den Raum zwischen dem Leitelement 55 und der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 strömt, und damit die Flüssigkeitströpfchen-Aus stoßgeschwindigkeit verringert. Es ist daher erwünscht, das Leitelement 55 in einem Abstand im Bereich von 5 bis 50 mm von der Oberfläche des Halbleiterwafers 5 anzuordnen.

Wenn der Durchmesser des Leitelements 55, das die Gestalt einer kreisförmigen Platte hat, übermäßig klein ist, ist die Wirkung des Leitelements 55 beim Verhindern eines Streuens der Strahlen unbedeutend. Wenn der Durchmesser des Leitelements 55 übermäßig groß ist, ergeben sich Probleme in bezug auf die Konstruktion der Reinigungsvorrichtung und der Bewegung des Roboterarms 4. Daher liegt ein geeigneter Radius des Leitelements 55, das die Gestalt einer kreisrunden Platte hat, in dem Bereich von 10 bis 100 mm.

Sechste Ausführungsform

Die Fig. 16(a), 16(b) und 16(c) sind Schnittdarstellungen einer Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 der sechsten Ausführungsform.

Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 hat eine Beschleunigungs einheit A (Abschnitt a-b) mit einem Beschleunigungsrohr 61, eine Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-d) mit einem Zerstäubungsrohr 62 und ein Leitelement 65, das an dem Ausstoßende des Beschleuni gungsrohrs 61 angebracht ist. Das Zerstäubungsrohr 62 weist einen Gaseinlaß 2, durch den ein Druckgas in das Zerstäubungsrohr 62 zugeführt wird, und einen Flüssigkeitseinlaß 3 auf, durch den eine Flüssigkeit in das Zerstäubungsrohr 62 zugeführt wird. Die jeweiligen Formen der Beschleunigungseinheit A (Abschnitt a-b) und der Zerstäubungseinheit B (Abschnitt b-c) sind die gleichen wie bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 50 gemäß Fig. 14.

Fig. 16(b) ist eine Querschnittsansicht eines Leitelements 65 entlang einer Ebene, die zu der Blattoberfläche in Fig. 16(a) senkrecht ist, und Fig. 16(c) ist eine Endansicht der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse 60 in einer Richtung, die zu einer Flüssig keitströpfchen-Ausstoßrichtung entgegengesetzt ist.

Das Leitelement 65 der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 hat die Gestalt eines Kastens mit einer offenen Seite und einem offenen Ende, das sich in Richtung des Ausstoßes der Flüssigkeitströpf chen öffnet. Die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 wird so ver wendet, daß die offene Seite des Leitelements 65 zu der Einlaß öffnung einer Ablaufleitung 9 gerichtet ist. Die Geschwindigkeit von Strahlen, die aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 aus gestoßen werden, ist im Bereich des Leitelements relativ niedrig, und der größte Teil der Strahlen strömt durch die offene Seite des Leitelements 65 in Richtung zu der Ablaufleitung 9, wodurch der Ableitungswirkungsgrad verbessert wird und somit die Ablei tung verringert werden kann.

Dadurch, daß das Leitelement 65 an oder nahe dem Ausstoßende der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse 60 angeordnet ist, um die Gas- und Flüssigkeitströpfchen-Strahlen zu stoppen, die von der Oberfläche eines Werkstücks wie etwa eines Halbleiterwafers zurückprallen, wird der Ableitungswirkungsgrad verbessert, und damit wird die Reinigungswirkung der Reinigungsvorrichtung, die die das Leitele ment 65 aufweisende Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verwendet, auch dann zufriedenstellend, wenn die Ableitungsrate niedrig ist.

Die Wirkungen und Vorteile der Erfindung sind folgende:
Wie im einzelnen beschrieben wurde, ist bei der Zweifluid-Reini gungsstrahldüse der Erfindung die Querschnittsfläche des engsten Bereichs der Bohrung des Zerstäubungsrohrs der Zerstäubungsein heit, in der die Flüssigkeit von dem Druckgas zerstäubt wird, größer als die des engsten Bereichs der Bohrung des Beschleuni gungsrohrs der Beschleunigungseinheit, die die Flüssigkeitströpf chen beschleunigt und ausstößt. Daher ist die Zweifluid-Reini gungsstrahldüse imstande, die Flüssigkeitströpfchen mit hoher Ausstoßgeschwindigkeit auch dann auszustoßen, wenn der Druck des Druckgases relativ niedrig ist, so daß eine hohe Reinigungswir kung erreicht wird.

Das Beschleunigungsrohr, das die Gestalt eines runden geraden Rohrs und optimale Dimensionen hat, kann die Flüssigkeitströpf chen mit einer höheren Ausstoßgeschwindigkeit ausstoßen.

Das Beschleunigungsrohr der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung, das die Gestalt einer Lavaldüse hat, die von einem mit dem Zerstäubungsrohr verbundenen Bereich zu ihrem Ausstoßende di vergiert und optimale Dimensionen hat, kann Flüssigkeitströpfchen mit Überschall-Ausstoßgeschwindigkeit ausstoßen.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung hat das Zer stäubungsrohr, in dem die Flüssigkeit durch das Druckgas zer stäubt wird, zylindrische Gestalt mit optimalen Dimensionen. Da her kann die Flüssigkeit zufriedenstellend in Form von optimalen Flüssigkeitströpfchen zerstäubt werden, um dadurch die Reini gungswirkung der Flüssigkeitströpfchen zu verstärken.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung ist das Zer stäubungsrohr konisch verjüngt, so daß die Querschnittsfläche seiner Bohrung in Richtung zu der Verbindung zwischen Zerstäu bungsrohr und Beschleunigungsrohr allmählich abnimmt, und das Zerstäubungsrohr ist mit optimalen Dimensionen geformt. Daher können feine Flüssigkeitströpfchen erzeugt werden, und die Flüs sigkeitströpfchen können mit hoher Ausstoßgeschwindigkeit ausge stoßen werden.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung sind der Gaseinlaß und der Flüssigkeitseinlaß des Zerstäubungsrohrs mit optimalen Querschnittsflächen ausgebildet, und die Flüssigkeit kann in feinen Flüssigkeitströpfchen wirkungsvoll zerstäubt wer den, um die Reinigungswirkung zu verstärken.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung hat die Zer stäubungseinheit zum Zerstäuben einer Flüssigkeit durch ein Druckgas eine Doppelrohrkonstruktion, bestehend aus einem Bereich des Zerstäubungsrohrs, in den das Druckgas zugeführt wird, und dem vorderen Endbereich des Flüssigkeitszuführrohrs, durch den die Flüssigkeit in das Zerstäubungsrohr in Strömungsrichtung des Gases zugeführt wird. Daher kann die Flüssigkeit wirkungsvoll zu feinen Flüssigkeitströpfchen zerstäubt werden, um die Reinigungs wirkung zu verstärken.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung hat die Zer stäubungseinheit zum Zerstäuben einer Flüssigkeit durch ein Druckgas eine Dreifachrohr-Konstruktion, bestehend aus einem Be reich des Zerstäubungsrohrs, in den das Gas zugeführt wird, einem Flüssigkeitszuführrohr, das sich in das Zerstäubungsrohr er streckt, um die Flüssigkeit in das Zerstäubungsrohr auszustoßen, und einem Gaszuführrohr, das sich in das Flüssigkeitszuführrohr erstreckt, um das Gas in das Zerstäubungsrohr auszustoßen. Daher kann die Flüssigkeit wirksam zu feinen Flüssigkeitströpfchen zer stäubt werden, und die feinen Flüssigkeitströpfchen können weiter zu noch feineren Flüssigkeitströpfchen zerstäubt werden.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung ist ein Leitelement an einem Bereich des Beschleunigungsrohrs nahe dem Ausstoßende angebracht und erstreckt sich senkrecht zu der Flüs sigkeitströpfchen-Ausstoßrichtung, und das Leitelement ist mit optimalen Dimensionen gebildet. Daher können an der Oberfläche eines Werkstücks wie etwa eines Halbleiterwafers haftende Verun reinigungen entfernt werden, ohne daß die Oberfläche des Werk stücks beschädigt wird.

Die Reinigungsvorrichtung, die die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung verwendet, kann einen wirkungsvollen Verunreini gungs-Entfernungsvorgang durch die Verwendung der Zweifluid-Rei nigungsstrahldüse ausführen, um Verunreinigungen von einem Werk stück wie etwa einem Halbleiterwafer zu entfernen. Wenn die Rei nigungsvorrichtung die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse mit dem Leitelement aufweist, kann das Streuen der Flüssigkeitströpfchen verhindert werden, und der Arbeitstrichter kann mit einer niedri gen Ableitungsrate evakuiert werden.

Bei der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung und der Rei nigungsvorrichtung der Erfindung werden die jeweiligen Zuführ drücke des Gases und der Flüssigkeit selektiv bestimmt. Daher ist die Reinigungsvorrichtung, die die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse der Erfindung verwendet, imstande, ihr Reinigungsvermögen ord nungsgemäß für einen starken Reinigungsbetrieb auszuüben.

Claims

1. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, gekennzeichnet durch
eine Zerstäubungseinheit (B), um eine Druckflüssigkeit mit einem Druckgas zu Flüssigkeitströpfchen zu zerstäuben; und
eine Beschleunigungseinheit (A), um die Flüssigkeitströpfchen in die Atmosphäre auszustoßen;
wobei die Querschnittsfläche des engsten Bereichs eines Durch lasses für das Gas in der Zerstäubungseinheit (B) größer als die Querschnittsfläche des engsten Bereichs eines Durchlasses in der Beschleunigungseinheit (A) ist.

2. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (A) ein gerades Rohr hat, das eine Bohrung mit Kreisquerschnitt hat.

3. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (A) ein gerades Rohr mit einer Länge im Bereich von 30 bis 200 mm hat, das eine Bohrung mit 3 mm² oder mehr Querschnittsfläche hat.

4. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des geraden Rohrs (41) der Beschleunigungseinheit (A) von einem Ende, das mit der Zerstäubungseinheit (42) verbun den ist, wie die Bohrung einer Lavaldüse in Flüssigkeitströpf chen-Ausstoßrichtung allmählich divergiert.

5. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gerade Rohr (41) der Beschleunigungseinheit (A) eine Länge im Bereich von 30 bis 200 mm und einen Düsenhals mit einer Querschnittsfläche von 3 mm² oder mehr hat.

6. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinheit (B) zylindrische Gestalt hat.

7. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinheit (32, 42) eine Gestalt hat, die in Richtung zu ihrem mit der Beschleunigungseinheit (31, 41) verbun denen Ende konvergiert.

8. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinheit (22) ein erstes Rohr (22) zum Leiten des Gases und ein zweites Rohr (23) hat, um die Flüssigkeit in das erste Rohr (22) in Strömungsrichtung des Gases einzupressen.

9. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gases in dem ersten Rohr (22) und die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem zweiten Rohr (23) gleich wie eine Richtung sind, in der die Flüssigkeitströpfchen ausgestoßen werden.

10. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinheit (B) ein erstes Rohr (32) zum Leiten des Gases, ein in dem ersten Rohr angeordnetes zweites Rohr (33) zum Ausstoßen der Flüssigkeit und ein in dem zweiten Rohr ange ordnetes drittes Rohr (34) zum Ausstoßen des Gases hat.

11. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gases in dem ersten und dem dritten Rohr (32, 34) und die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem zweiten Rohr (33) gleich wie eine Richtung sind, in der die Flüs sigkeitströpfchen ausgestoßen werden.

12. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche eines Gaseinlasses, durch den das Gas in die Zerstäubungseinheit (B) zugeführt wird, größer als die Querschnittsfläche der Bohrung des Beschleunigungsrohrs (11, 21, 31, 41, 51, 61) ist.

13. Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungseinheit (A) in ihrem vorderen Endbereich mit einem Leitelement (55) ausgebildet ist, das sich im wesentli chen senkrecht zu der Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßrichtung erstreckt.

14. Reinigungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1;
eine Gaszuführeinrichtung (2a), die mit der Zerstäubungseinheit (B) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verbunden ist, um ein Druckgas in die Zerstäubungseinheit (B) zuzuführen; und
eine Flüssigkeitszuführeinrichtung (3a), die mit der Zerstäu bungseinheit (B) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse verbunden ist, um eine Druckflüssigkeit in die Zerstäubungseinheit (B) zu zuführen.

15. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweifluid-Reinigungsstrahldüse so angeordnet ist, daß sich das Vorderende der Beschleunigungseinheit (A) von der Ober fläche eines zu reinigenden Werkstücks in einem Abstand im Be reich von 5 bis 50 mm befindet.

16. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas und die Flüssigkeit der Zweifluid-Reinigungsstrahl düse mit einem Druck in dem Bereich von 1 bis 10 kgf/cm² zugeführt werden.

17. Reinigungsverfahren für ein Werkstück, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Zuführen eines Druckgases in eine Zerstäubungseinheit (B) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse nach Anspruch 1 aus einer mit der Zerstäubungseinheit (B) verbundenen Gaszuführeinrichtung (2a);
Zuführen einer Druckflüssigkeit in die Zerstäubungseinheit (B) der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse aus einer mit der Zerstäu bungseinheit (B) verbundenen Flüssigkeitszuführeinrichtung (3a); und
Ausstoßen des Gases, das mit den Flüssigkeitströpfchen ver mischt ist, aus der Zweifluid-Reinigungsstrahldüse, so daß es auf das Werkstück auftrifft.