一种自动化干法清洗装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动化干法清洗装置。所述清洗装置中的高压二氧化碳气体经高压气管顺序通过控压阀、电控阀门、空气过滤器、以及智能喷射探头中的文丘里管喷出，变成固体、液体、气体混合物从而清除工件表面残留颗粒污染物。智能喷射探头兼具监测工件位置状态的功能。五自由度电位移台带动被清洗件完成自动清洗，以及调节被清洗件与文丘里管之间的距离和相对角度。长焦距显微镜的观察范围与文丘里管喷射出的二氧化碳气流在被清洗工件表面的覆盖区域一致，用于实时观察和记录清洗效果。本发明专利技术能够在保证清洗效率和清洗后工件表面洁净度稳定性的情况下，利用干法清洗方式实现去除半导体器件、光学镜片、金属器件等表面残留的微米、亚微米颗粒的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化干法清洗装置
本专利技术属于光电信息技术和精密机械制造领域，具体涉及一种自动化干法清洗装置。适用于半导体制造、光机电器件制造中对半导体器件、光学镜片、金属器件等表面微米、亚微米级残留物的去除。
技术介绍
在光电信息技术和精密机械制造领域，随着行业制造技术的纵深发展，对制造精度的要求越来越高，其最高加工精度达到亚微米或纳米量级。对加工器件表面污染物的控制是随着加工精度的提高而兴起的。表面残留的颗粒污染物会对加工后产品的表面质量以及产品的光学性能、电子学性能产生一定的影响，严重时会造成产品报废。在半导体器件、光学器件的精密加工过程中，通常对表面残留污染物的控制会要求限制到微米或亚微米量级。国际标准化组织最新出版的标准中也将表面颗粒残留物的可控制范围向下延伸到亚微米量级，足以说明对超细颗粒污染物的严格控制在现代工业生产和科研工作中受到的重视程度越来越高。半导体器件、光学镜片、金属器件等在生产加工过程中不可避免地会产生颗粒污染物，去除表面残留颗粒污染物则是生产加工后的一道极其重要的工序。目前，在精密制造行业去除表面残留颗粒污染物的方法很多，如喷涂擦拭清洗、超声波清洗、高压喷淋清洗、化学试剂清洗、风刀吹扫、激光清洗等都是非常有效的清洗方法。但针对微米、亚微米级颗粒污染物，由于颗粒与表面分子之间的静电引力、范德瓦尔斯力等相对较大，清洗较为困难。针对这部分颗粒污染物通常采用兆声波清洗法、二氧化碳雪清洗法等。兆声波清洗法属于湿法清洗，二氧化碳雪清洗法属于干法清洗。大多数光学镜片、金属器件等适用湿法清洗，但少数特殊材料制成的光学镜片、半导体器件、金属器件不适合湿法清洗，需要用到干法清洗。二氧化碳雪清洗法是新兴的干式清洗方法，它的核心部件为一个文丘里管，高压二氧化碳气体通过文丘里管后物质状态发生转变，形成固体、液体、气体混合物，固态二氧化碳颗粒到达工件表面由于温度骤然升高瞬间升华以致发生微区域爆炸，在发生爆炸的微小区域形成巨大冲击力，该冲击力将粘附于工件表面的颗粒污染物剥离表面并将其去除。目前，二氧化碳雪清洗常用手持喷枪的方式清洗，清洗参数人为控制，无法保证清洗效果的稳定性，清洗效率也低，清洗过程中也不能进行实时观察，无法保证理想的清洗效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决清洗半导体器件、光学镜片、金属器件表面残留的微米、亚微米颗粒工艺中清洗效率和清洗后工件表面洁净度稳定新的问题。本专利技术的一种自动化干法清洗装置，其特点是：所述的自动化干法清洗装置包含高压二氧化碳气瓶、控压阀、电控阀门、空气过滤器、智能喷射探头、长焦距显微镜、工作站、五自由度电位移台、图像转换控制器、五自由度电位移台控制器、电控阀门控制器、智能喷射探头控制器；其中，所述的智能喷射探头含有文丘里管、二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器、线缆转换器、定位板、绝缘转接板；所述的五自由度电位移台含有水平旋转电位移台、俯仰角度旋转电位移台、x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台、载物台。其连接关系是，所述的高压二氧化碳气瓶、控压阀、电控阀门、空气过滤器、智能喷射探头的文丘里管通过高压气管依次连接；智能喷射探头中的文丘里管通过螺钉固定在定位板上，二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器固定在绝缘转接板上，绝缘转接板通过螺钉固定在定位板上，线缆转换器固定在定位板上，二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器的控制线连接至线缆转换器。五自由度电位移台的水平旋转电位移台、俯仰角度旋转电位移台、x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台从下往上依次固定连接，水平旋转电位移台与俯仰角度旋转电位移台的中轴线正交，水平旋转电位移台与z轴方向电动平移台同轴设置，x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台相互垂直且交于同一点，载物台固定在z轴方向电动平移台上。被清洗工件固定在载物台上，被清洗工件的法线方向与y轴方向一致。所述的智能喷射探头与长焦距显微镜位于被清洗工件的同一侧。电控阀门、电控阀门控制器、工作站通过信号传输电缆依次连接，长焦距显微镜、图像转换控制器、工作站通过信号传输电缆依次连接，五自由度电位移台、五自由度电位移台控制器、工作站通过信号传输电缆依次连接，智能喷射探头的线缆转换器、智能喷射探头控制器、工作站通过信号传输电缆依次连接。所使用的清洗介质二氧化碳气体由高压二氧化碳气瓶输出，并经高压气管输送，依次通过控压阀、电控阀门、空气过滤器、智能喷射探头的文丘里管，喷射出固体、液体、气体混合物到达被清洗工件表面。所述的五自由度电位移台的水平旋转电位移台、俯仰角度旋转电位移台、x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台的连接关系设置为x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台从下往上依次固定连接，水平旋转电位移台、俯仰角度旋转电位移台固定在z轴方向电动平移台上，水平旋转电位移台与俯仰角度旋转电位移台的中轴线正交，水平旋转电位移台与z轴方向电动平移台同轴，x轴方向电动平移台、y轴方向电动平移台、z轴方向电动平移台相互垂直且交于同一点，载物台固定在俯仰角度旋转电位移台上。所述的清洗介质替换为乙醚蒸汽。所述的高压二氧化碳气瓶中气体压强的范围为1MPa~50MPa。所述的距离感应器为激光距离感应器或超声波距离感应器。所述的文丘里管采用不锈钢、铝合金、铜制作。所述的定位板采用α3钢、不锈钢、铝合金、聚四氟乙烯制作。本专利技术的自动化干法清洗装置的工作流程是，所述的被清洗工件被固定在五自由度电位移台上。二氧化碳气体由高压二氧化碳气瓶输出，并经高压气管输送，顺序通过控压阀、电控阀门、空气过滤器、智能喷射探头。所述的控压阀用于控制输出二氧化碳气体的压强。所述的工作站发出通气/断气信号，通过电控阀门控制器转换成模拟信号通知电控阀门控制高压二氧化碳气体的接通或断开。所述的空气过滤器用于过滤二氧化碳气体中所含杂质。所述的智能喷射探头含有文丘里管、二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器、线缆转换器、定位板、绝缘转接板。文丘里管通过螺钉固定在定位板上，二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器固定在绝缘转接板上，绝缘转接板通过螺钉固定在定位板上，线缆转换器固定在定位板上，二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器的控制线连接至线缆转换器，文丘里管、二极管激光器、四象限光电二极管、距离感应器之间的相对位置固定。二氧化碳气体通过文丘里管喷出成为固体、液体、气体三相混合物到达被清洗工件，清除表面残留颗粒污染物。所述的距离感应器用于监测被清洗工件与文丘里管之间的距离，其监测数据由智能喷射探头控制器接收，并传递至工作站。所述的工作站根据传回的距离信息判断被清洗工件与文丘里管之间的距离是否为最佳清洗距离，并作出是否调整距离的判断，由工作站发出调整信号至五自由度电位移台控制器，控制y轴方向电动平移台做出调整动作。所述的二极管激光器、四象限光电二极管用于监测智能喷射探头与被清洗工件之间的角度在清洗过程中是否会因为受到巨大冲击力而发生偏转。其中的二极管激光器发射出激光束，经被清洗工件表面垂直反射，四象限光电二极管接收反射的激光光斑，根据光斑在四象限光电二极管的四个光电二极管上的能量分布判断反射光束的角度是否发生偏转，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化干法清洗装置，其特征是：所述的自动化干法清洗装置包含高压二氧化碳气瓶（1）、控压阀（2）、电控阀门（3）、空气过滤器（4）、智能喷射探头（5）、长焦距显微镜（6）、工作站（7）、五自由度电位移台（8）、图像转换控制器（10）、五自由度电位移台控制器（11）、电控阀门控制器（12）、智能喷射探头控制器（13）；其中，所述的智能喷射探头（5）含有文丘里管（51）、二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）、线缆转换器（55）、定位板（56）、绝缘转接板（57）；所述的五自由度电位移台（8）含有水平旋转电位移台（81）、俯仰角度旋转电位移台（82）、x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）、载物台（86）；其连接关系是，所述的高压二氧化碳气瓶（1）、控压阀（2）、电控阀门（3）、空气过滤器（4）、智能喷射探头（5）的文丘里管（51）通过高压气管依次连接；智能喷射探头（5）中的文丘里管（51）通过螺钉固定在定位板（56）上，二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）固定在绝缘转接板（57）上，绝缘转接板（57）通过螺钉固定在定位板（56）上，线缆转换器（55）固定在定位板（56）上，二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）的控制线连接至线缆转换器（55）；五自由度电位移台（8）的水平旋转电位移台（81）、俯仰角度旋转电位移台（82）、x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）从下往上依次固定连接，水平旋转电位移台（81）与俯仰角度旋转电位移台（82）的中轴线正交，水平旋转电位移台（81）与z轴方向电动平移台（85）同轴设置，x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）相互垂直且交于同一点，载物台（86）固定在z轴方向电动平移台（85）上；被清洗工件（9）固定在载物台（86）上，被清洗工件（9）的法线方向与y轴方向一致；所述的智能喷射探头（5）与长焦距显微镜（6）位于被清洗工件的同一侧；电控阀门（3）、电控阀门控制器（12）、工作站（7）通过信号传输电缆依次连接，长焦距显微镜（6）、图像转换控制器（10）、工作站（7）通过信号传输电缆依次连接，五自由度电位移台（8）、五自由度电位移台控制器（11）、工作站（7）通过信号传输电缆依次连接，智能喷射探头（5）的线缆转换器（55）、智能喷射探头控制器（13）、工作站（7）通过信号传输电缆依次连接；所使用的清洗介质二氧化碳气体由高压二氧化碳气瓶（1）输出，并经高压气管输送，依次通过控压阀（2）、电控阀门（3）、空气过滤器（4）、智能喷射探头（5）的文丘里管（51），喷射出固体、液体、气体混合物到达被清洗工件（9）表面。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化干法清洗装置，其特征是：所述的自动化干法清洗装置包含高压二氧化碳气瓶（1）、控压阀（2）、电控阀门（3）、空气过滤器（4）、智能喷射探头（5）、长焦距显微镜（6）、工作站（7）、五自由度电位移台（8）、图像转换控制器（10）、五自由度电位移台控制器（11）、电控阀门控制器（12）、智能喷射探头控制器（13）；其中，所述的智能喷射探头（5）含有文丘里管（51）、二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）、线缆转换器（55）、定位板（56）、绝缘转接板（57）；所述的五自由度电位移台（8）含有水平旋转电位移台（81）、俯仰角度旋转电位移台（82）、x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）、载物台（86）；其连接关系是，所述的高压二氧化碳气瓶（1）、控压阀（2）、电控阀门（3）、空气过滤器（4）、智能喷射探头（5）的文丘里管（51）通过高压气管依次连接；智能喷射探头（5）中的文丘里管（51）通过螺钉固定在定位板（56）上，二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）固定在绝缘转接板（57）上，绝缘转接板（57）通过螺钉固定在定位板（56）上，线缆转换器（55）固定在定位板（56）上，二极管激光器（52）、四象限光电二极管（53）、距离感应器（54）的控制线连接至线缆转换器（55）；五自由度电位移台（8）的水平旋转电位移台（81）、俯仰角度旋转电位移台（82）、x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）从下往上依次固定连接，水平旋转电位移台（81）与俯仰角度旋转电位移台（82）的中轴线正交，水平旋转电位移台（81）与z轴方向电动平移台（85）同轴设置，x轴方向电动平移台（83）、y轴方向电动平移台（84）、z轴方向电动平移台（85）相互垂直且交于同一点，载物台（86）固定在z轴方向电动平移台（85）上；被清洗工件（9）固定在载物台（86）上，被清洗工件（9）的法线方向与y轴方向一致；所述的智能喷射探头（5）与长焦距显微镜（6）位于被...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓锋，郑万国，袁晓东，周国瑞，王晓红，高东，贾宝申，刘昊，牛龙飞，苗心向，吕海滨，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51