TW200520858A - Device for producing carbon dioxide snow and method of production thereof - Google Patents

Description

200520858 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種二氧化碳雪之產生裝置，更特別係有 關於一種二氧化碳雪之產生裝置，具有一壓力控制器與一壓 力感測器。 【先前技術】 為了洗淨附著於半導體晶圓、玻璃基板、印刷電路板及光 學元件等精密元件上之氧化薄膜或微粒等，二氧化碳雪（c 0 2 Snow)已經廣泛被使用於工業界。舉例而言，美國專利第 6，0 6 6，0 3 2號，標題為π使用雷射及二氧化碳雪之晶圓清洗 (Wafer Cleaning Using A Laser And Cabbon Dioxide Snow) ’’，揭示一種裝置及方法使用二氧化碳雪及雷射光束， 用以移除半導體晶圓或光學元件上之微粒。 參考第1圖，其顯示先前技術中之一二氧化碳雪之產生裝 置2。該產生裝置2包括一儲罐10，用以儲存液態二氧化碳 8 °該液態二氧化碳8係以加壓的方式填充於該儲罐丨〇。一導 管1 2之一端係連接該儲罐。一控制閥丨4及一開關閥丨6係配置 於該導管1 2上，用以控制該儲罐1 〇之開啟或關閉。一節流喷 頭裝置1 8，諸如針形閥，其之一端係連接於該導管丨2之另一 &上 用以將該健罐1 0之液態二氧化碳絕熱膨服而產生二氧 化碳雪22。一喷嘴23係連接於該節流喷頭裝置1 8之另一端 上，用以將二氧化碳雪2 2喷出。 更詳細而言，諸如約6 MPa壓力之液態二氧化碳在該節流喷 頭裝置中絕熱膨脹至〇Mpa壓力，二氧化碳雪之生產率約為 30%。而諸如約2MPa壓力之液態二氧化碳在該節流喷頭裝置

00851.ptd 第6頁 200520858 五、發明說明（2) 中絕熱膨脹至OMPa(大氣壓）壓力，二氧化碳雪之生產率約為 4 0 %，但其流量、壓力及速度將較前述快速下降。為了提高 被洗淨效率，將二氧化碳保持液態之範園中，係為重要的。 在2MPa壓力下將二氧化碳保持為液態，必須降溫至-20 0C。 而在6MPa壓力下將二氧化碳保持為液態，僅須保持在2〇〇C左 右。明顯的，於實際使用時，該儲罐丨〇通常是保持在室溫， 約2 0 0C，而壓力係二氧化碳之飽和蒸汽麈，約6 MPa。然而， 於此配置下，若大量且快速的喷出二氧化碳雪2 2，則會導致 該儲罐10中壓力及溫度下降，進而降低該二氧化碳雪22的流 量、壓力及速度，進而影響洗淨效果。 先前技術中，業已嘗試解決此一問題。舉例而言，中華民 國專利公告4 78 9 74號，標題為”乾冰雪產生供給裝置與產生 供給方法’’，揭示一種乾冰雪生產供給裝置5 〇顯示於第2圖 中。該乾冰雪生產供給裝置5 0包括一液態碳酸氣儲存容器 6 0 ’用以儲存液態碳酸氣5 8 ; —導出管6 2，連結該液態碳酸 氣儲存容器6 0 ; —節流喷頭裝置6 8，使該液態碳酸氣儲存容 器6 0之液態碳酸氣5 8絕熱膨脹；以及一溫度控制裝置7 〇與一 溫度檢測裝置。該溫度控制裝置7〇與該溫度檢測裝置設置於 該液態破酸氣儲存容器6 0中，用以控制液態碳酸氣58之溫 度。一升壓用之氣體源82係連接於該導出管62，用以維持希 望之供給壓力。 於此配置中，該乾冰雪生產供給裝置5〇係藉由一溫度檢測 1，，檢測該儲存容器60中之溫度，並進一步藉由該溫度控 |裝置70將該儲存容器60加溫，使得該儲存容器6〇中之該二

200520858 五、發明說明（3) 氧化碳保持在適當的工作壓力及溫度中。缺而 lL ^ …、叩，此，一 S jtjj 該乾冰雪產生供給裝置之缺點在於該儲存容器6〇係利 溫度控制其之溫度，當該儲存容器6。持續供給該 = 置68液態之二氧化碳以產生二氧化碳雪之後將 存^ 60之溫度下降’故必須以溫度控制裝置加熱該儲存容^ 唯因熱量之傳遞速度較慢，導致其分佈較不均勻，故_ & ’ 碳儲存容器6 0内之壓力穩定度將不易精確斤制。 一氧化 因此，發明人仍提供一種二氧化碳雪之^生裝置， 精確的控制一儲罐内之壓力，使一儲罐内之壓力保更 定範圍内。 、* 、—特 【發明内容】 本發明之一目的在於提供一 有一壓力感測器，能夠控制一 力保持一特定範圍内。 為達上述目的，本發明提供 其包含一儲罐、一虹吸管、一 熱裝置、一壓力控制器及一壓 液態一氧化碳。該虹吸管係配 一氧化碳中。該導管之一端係 置係連接至該導管之另一端， 氧化碳雪。該加熱裝置係用以 用以量測該儲罐内之壓力，並 器係接收該壓力訊號，以控制 之壓力保持於一特定範圍内。 種二氧化碳雪之產生裝置，具 加熱裝置’以使一儲罐内之壓 一種二氧化碳雪之產生裝置， 導管、一節流噴頭裝置、一加 力感測器。該儲罐係用以儲存 置於該儲罐内，並插入該液態 連接該虹吸管。該節流嗔頭裝 用以使該液態二氧化碳形成二 加熱該儲罐。該壓力感測器係 產生一壓力訊號。該壓力控制 該加熱裝置，如此使該儲罐内

00851.Ptd 第8頁 200520858 五、發明說明（4) * 一氧化碳雪之產生裝1，其壓力控制器係藉 由==虎:、控制該儲罐内之壓力及溫度，由於壓力訊號傳 :找線ϋ快且均勻，因此可以更精確穩定的控制二氧化 從〜一乳化奴以穩定之壓力通過該節 二：頭裝置’並產生一流量、速度及壓力穩定之二氧化碳雪 ，乂再ί ’於去除被洗淨物上之微粒及薄膜時，由於該— ^匕石反雪乳流具有穩定之流量、速度及壓力，因此可確保洗 淨品質之均一性，且增加去除效果。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯’下文特舉本發明之實施例，並配合所附圖示，作詳細說 明如下： 【實施方式】

I 參考第3圖，其顯示根據本發明之一實施例之二氧化碳雪 之f生裝置100。該產生裝置100包含一儲罐11〇，用以儲存 液悲一氧化碳1 〇 8。一虹吸管111係配置於該儲罐丨i 〇内，並 插入該液態二氧化碳丨〇8中。一導管112之一端係連接該儲罐 11 0之該虹吸管1 11。一控制闊丨丨4及一開關閥丨丨6係配置於該 導管11 2上，用以控制該儲罐之開啟或關閉。一排氣閥丨2 8係 配置於該導管11 2上，用以排氣。一節流噴頭裝置1 1 8，諸如 針形閥’其之一端係連接於該導管1 1 2之另一端上，並用以 使液悲一氣化碳1 〇 8絕熱膨脹而產生二氧化碳雪1 2 2。一喷嘴 1 2 3係連接於該節流喷頭裝置11 8之另一端上，用以將二氧 碳雪1 2 2噴出。 該產生裝置1 〇 〇係設有一壓力控制器丨3 〇與一壓力感測器

00851.ptd 第9頁 200520858 五、發明說明（5) 132。該壓力感測器132係用以量測該儲罐11()内之壓力，並 轉換成一壓力訊號。該壓力訊號將傳送給該壓力控制、 1 3 0 ’以控制一加熱裝置1 3 4，用以加熱該儲罐1丨〇，如此使 該儲罐11 0内之壓力保持一特定範圍内。 更洋細而言，當使用該二氧化碳雪之產生裝置1QQ時，液 知、一氧化碳1 0 8會通過該節流喷頭裝置11 8，而絕熱膨脹/進 而產生二氧化碳雪122，由該噴嘴123喷出。於大量喷出該二 氧化碳雪122時，該儲罐110内之液態二氧化碳1〇8亦會因^ 脹及氣化而冷卻，進而使該儲罐11 0内之壓力下降。此時， 該壓力控制器130可透過一壓力感測器132感應到此一壓T力下 降’而啟動該加熱裝置1 34。該加熱裝置134會使該儲罐丨i 〇 内之溫度升高，同時在飽和狀態下使壓力亦升高。該壓力控 制器1 3 0再透過該壓力感測器丨32感應到此一壓力上升，而^ 閉該加熱裝置1 3 4。 根據本發明之二氧化碳雪之產生裝置，其壓力控制器係藉 由壓力訊號，控制該儲罐内之壓力及溫度，由於壓力訊號傳 送之速，係較快且均勻，因此可以精確穩定的控制二氧化碳 儲罐之壓力，進而使液態二氧化碳以穩定之壓力通過一節流 2頭裝置，並產生一流量、速度及壓力穩定之二氧化碳雪氣 流L ^ ί，於去除被洗淨物上之微粒及薄膜時，由於該二氧 ί匕^雪氣流具有穩定之流量、速度及壓力，因此可確保洗淨 品質之均一性，且增加去除效果。 恭 > 考第4圖，其顯示根據本發明之另一實施例之二氧化碳 a之產生裝置。該產生裝置200係大體上類似於該產生裝置

200520858 五、發明說明（6) 1 〇 〇 ’其中相似的元件標示相似的圖號。該產生裝置2 〇 〇另包 含一備用儲罐240、一導管242及一虹吸管241。該第二儲罐 2 4 0係儲存一液態二氧化破2 3 8。該虹吸管2 41係配置於一儲 罐240内，並插入其液態二氧化碳23 8中。該導管24 2之兩端 係連接於該備用儲罐240之該虹吸管241及一儲罐210之一虹 吸管24 5，且一控制閥244及一開關閥246係配置於該導管242 上，用以控制該備用儲罐24 0及該儲罐210之連通或不連通。 該產生裝置2 0 0另設有一液位感測器2 5 2及一液位控制器 2 5 0。該液位感測器2 5 2係用以量測該儲罐2 1 〇内之液位，並 將液位訊號回饋給該液位控制器25〇，以控制該控制閥244而 連通或不連通該備用儲罐240及該儲罐210。當該儲罐210中 之液位過低時，該控制閥2 4 4會開啟，使該備用儲罐2 4 0之液 怨二氧化碳2 38補充至該儲罐21〇中，如此使該儲罐21〇内之 液位保持一特定範圍内。 再者，該液位感測器2 5 2亦可用以監視該儲罐2 1 〇内之液 位。若該備用儲罐2 4 〇與該儲罐2 1 〇中之二氧化碳消耗殆盡 時’則該儲罐2 1 0中之壓力會持續下降，同時該加熱裝置2 34 亦會由於壓力的下降而持續加熱。於此情況下，該液位感測 器2 52>係量測該儲罐210内之液位，並轉換成一液位訊號。然 後’ a亥液位訊號係送至該液位控制器2 5 〇，關閉該加熱裝置 2 34 ’以避免過度的加熱，並警告操作人員。該備用儲罐2 另汉有一液位感測器（圖中未示），用以量測該備用儲罐2 4 〇 内之液位。當備用儲罐2 40之液位低於一預定液位時，則該 液位感測器將通知操作人員補充該備用儲罐24〇内之液態二

200520858 五、發明說明（7) 氧化碳或更換該備用儲罐2 4 0 位π % I 一 產生裝置，其液位感測器及液 2二二二定的控制該儲罐之液位於一特定範圍内，避免 呆=時悲二氣化碳被使用完畢 兩二ΐ ί ^圖夕其顯示根據本發明之再一實施例之二氧化碳 Ζ() 、。該產生裝置300係大體上類似於該產生裝置 一綠碰w η目似的元件標示相似的圖號。該產生裝置3〇〇包含 於該頂部362上及底部364、一注入口 36 3配置 一導營排出 配置於該底部3 64上。一第 ή η $肉過該儲罐31 〇之排出口 3 6 5，用以連接該儲罐 ==—節流嘴頭裝置318。-第二導管3 42係通過該 -備用儲罐34。之一虹吸管=接該儲罐31°之-虹吸管345』 存氧化碳雪之產生方法，-第-儲罐，其信 兮二氣^浐一蚊。一加熱裝置，用以加熱該第一儲罐中彳 二U。；ΐ力感測器量測該儲罐内之壓力，並轉換w 加Z 號係傳送至-壓力控制器，以控帝" 液：：氧化乂 ί持該第一儲罐之壓力於一特定範圍内。索 ί:Πϊ! 一節流喷頭裝置，使該液態二氧化每 絕熱知脹而產生二氧化碳雪。 /:二：用儲罐係可被提供，其儲存備用之液態二氧々 :換成二%亦被提供以量測該第-儲罐内之液… 控制將4=之；至-液位控制… 仗心一乳化奴補充於該第一儲罐令，雄

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第12頁 200520858 五、發明說明（8) 持該第一儲罐之液位於一特定範圍内。 雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發 明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内， 當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附 之申請專利範圍所界定者為準。

00851.ptd 第13頁 200520858 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖為先前技術之二氧化碳雪之產生裝置之結構示意 圖。 第2圖為先前技術之另一二氧化碳雪之產生裝置之結構示 意圖。 第3圖為根據本發明之一實施例之二氧化碳雪之產生裝置 之結構示意圖。 第4圖為根據本發明之另一實施例之二氧化碳雪之產生裝 置之結構示意圖。 第5圖為根據本發明之再一實施例之二氧化碳雪之產生裝 置之結構不意圖 圖號說明： 2 二 氧 化 碳 雪 之產生 .裝置 8 液 態 二 氧 化 碳 10 儲 罐 12 導 管 14 控 制 閥 16 開 關 閥 18 即 流 喷 頭 裝 置 22 二 氧 化 碳 雪 23 喷 嘴 50 乾 冰 雪 生 產 供給裝置 58 液 態 二 氧 化 碳 60 液 態 破 酸 氣 儲存容 .器62 導 出 管 64 控 制 閥 66 開 關 閥 68 即 流 喷 頭 裝 置 72 氧 化 碳 雪 流

00851.ptd 第14頁 200520858

圖式簡單說明 100 二氧化碳雪之產生裝置 108 液態二氧化碳 110 儲罐 111 虹吸管 112 導管 114 控制閥 116 開關閥 118 節流喷頭裝置 122 二氧化碳雪 123 喷嘴 128 排氣閥 130 壓力控制 器 132 壓力感測器 134 加熱裝置 200 二氧化碳雪之產生裝置 208 液態二氧化碳 210 儲罐 211 虹吸管 212 導管 214 控制閥 218 節流喷頭裝置 222 二氧化碳雪 230 壓力控制 器 232 壓力感測器 234 加熱裝置 238 液態二氧化碳 240 備用儲罐 211 虹吸管 242 導管 244 控制閥 245 虹吸管 246 開關閥 250 液位控制器 252 液位感測 器 300 二氧化碳雪之產生裝置 310 儲罐 312 導管 340 備用儲罐 341 虹吸管 342 導管 345 虹吸管 362 頂部 363 注入口 00851.ptd 第15頁 200520858 圖式簡單說明 3 6 4 底部 365 3 72 頂部 374 排出口 底部

1H1II 00851.ptd 第16頁

Claims (1)

1. 200520858 六、申請專利範圍 1、 一種二氧化碳雪之產生裝置，包含： 一第一儲罐，用以儲存液態二氧化碳； 一第一虹吸管，配置於該儲罐内，並插入該液態二氧化碳 中； 一第一導管，其之一端連接該虹吸管； 一節流喷頭裝置，連接至該第一導管之另一端，用以使該 液態二氧化碳形成二氧化碳雪； 一加熱裝置，用以加熱該第一儲罐； 一壓力感測器，用以量測該第一儲罐内之壓力，並產生一 壓力訊號；以及 一壓力控制器，接收該壓力訊號，以控制該加熱裝置，如 此使該第一儲罐内之壓力保持一特定範圍内。 2、 依申請專利範圍第1項之二氧化碳雪之產生裝置，另包 含： 一控制閥，配置於該導管上。 3、 依申請專利範圍第1項之二氧化碳雪之產生裝置，另包 含： 一液位感測器，用以量測該第一儲罐内之液位。 4、 依申請專利範圍第1項之二氧化碳雪之產生裝置，其中該 第一儲罐具有一頂部、一注入口配置於該頂部上及一排出口 配置於該頂部上，且該導管係通過該排出口。

   00851.ptd 第17頁 200520858 六、申請專利範圍 5、 依申請專利範圍第1項之二氧化碳雪之產生裝置，其中該 第一儲罐具有一頂部、一底部、一注入口配置於該頂部上及 一排出口配置於該底部上，且該導管係通過該排出口。 6、 依申請專利範圍第1項之二氧化碳雪之產生裝置，另包 含： 一第二儲罐，用以儲存液態二氧化碳； 一第二虹吸管，配置於該第二儲罐内，並插入該液態二氧 化碳中； 一第三虹吸管，配置於該第一儲罐内，並插入該液態二氧 化碳中； 一第二導管，用以將該第一儲罐之該第三虹吸管連接於該 第二儲罐之該第二虹吸管； 一控制閥，配置於該第二導管上； 一液位感測器，用以量測該第一儲罐内之液位，並產生一 液位訊號；以及 一液位控制器，接收該液位訊號，以控制該控制閥。 7、 一種二氧化碳雪之產生方法，包含下列步驟： 提供一第一儲罐，其儲存液態二氧化碳； 提供一加熱裝置，用以加熱該第一儲罐中之該二氧化碳； 量測該儲罐内之壓力，並轉換成一壓力訊號； 將該壓力訊號傳送至一壓力控制器，以控制該加熱裝置，

   00851.ptd 第18頁 200520858 六、申請專利範圍 化 藉此維持該第一儲罐之壓力於一特定範圍内；以及 供給該液態二氧化碳至一節流喷頭裝置，使該液態 碳絕熱膨脹而產生二氧化碳雪。 8、 依申請專利範圍第7項之二氧化碳雪之產生方法，另包含 下列步驟： 量測該第一儲罐内之液位，並轉換成一液位訊號；以及 將該液位訊號送至一液位控制器，關閉該加熱裝置，以避 免過度加熱。 9、 依申請專利範圍第7項之二氧化碳雪之產生方法，另包含 下列步驟： 提供一第二儲罐，其儲存液態二氧化碳； 量測該第一儲罐内之液位，並轉換成一液位訊號；以及 將該液位訊號傳送至一液位控制器，以將該第二儲罐之液 態二氧化碳補充於該第一儲罐中。

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