一种定向线性双流体清洗方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种定向线性双流体清洗方法及装置，方法包括：定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件单向移动并对工件表面进行清洗，定向双流体清洗喷嘴机构具有双流体清洗喷嘴单元和气体定向喷嘴单元；定向双流体清洗喷嘴机构对工件表面进行清洗的方法为：双流体清洗喷嘴单元持续向工件的待清洗区喷射双流体并形成冲击区，气体定向喷嘴单元持续喷射定向气体射流，定向气体射流射向冲击区的一侧边缘，并形成包裹住该一侧边缘的边界层；边界层与双流体冲击耦合捕集飞溅的液体，并将该液体向待清洗区定向转移；本发明专利技术的定向线性双流体清洗方法及装置能够对工件进行清洗，清洗效率高，清洗速度快，具有较好的清洗质量。具有较好的清洗质量。具有较好的清洗质量。

【技术实现步骤摘要】
一种定向线性双流体清洗方法及装置


[0001]本专利技术涉及工件清洗
，尤其是一种定向线性双流体清洗方法及装置。
[0002]
技术介绍

[0003]双流体清洗(two fluid cleaning)可以广泛应用于清除半导体晶圆、光罩、光电玻璃等各种精密表面的污染物；通常的双流体清洗，主要通过喷雾来产生合适能量的液滴，利用液滴产生的表面冲击波射流来移除颗粒等脏污，同时不会对精密表面产生损伤。
[0004]要获得非常高的双流体清洗效率，除了要有足够、合适的冲击力使脏污从表面剥离之外，剥离后的脏污如何高效即时地从清洗区转移出去往往是瓶颈。
[0005]在双流体清洗中，液体即是能量的载体，又是脏污转移的载体；但是传统的双流体清洗技术中，液滴和气体的混合物冲向工件表面后会产生飞溅的液滴，部分载带脏污的液滴又重新滴到工件已经清洗的表面，如专利号为US8037891B2、专利名称为《 Two
‑
fluid nozzle for cleaning substrate and substrate cleaning apparatus》（《用于清洗基板和基板清洗装置的双流体喷嘴》）的美国专利，如图9所示，液滴和气体的混合物直接冲击待清洗表面后，部分液体飞溅分散来不及载带脏污就浪费掉，更严重的有部分已经载带脏污的又重新飞回已清洗区。
[0006]为了解决上述问题，专利号为US6708903B2、专利名称为《wo
‑
fluid cleaning jet nozzle, cleaning equipment and method of fabricating semiconductor device employing the same》（《双流体清洗喷嘴，清洗设备以及使用其的半导体器件的制造方法》）的美国专利提出在双流体喷嘴的出口增加引导气体偏转的导流结构如图10所示，即在冲击区上方形成一个气流隔离层，飞溅的液滴被该气流捕获，带出被清洗区；但是该方案受喷嘴的限制，双流体清洗的作用面积一般很小，大约在几个平方毫米；因此，如果清洗对象的面积比较大，则需要通过移动双流体喷嘴来实现对清洗对象的扫描覆盖如图11所示，图中右部分为被双流体清洗喷嘴清洗过的已清洗区，左部分为未被清洗过的待清洗区，虽然导流结构抑制了液体向双流体冲击区内的飞溅，但是仍然不能阻止四面流动的表面液流将脏污带回已清洗区，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。
[0007]
技术实现思路

[0008]有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本专利技术提供了一种定向线性双流体清洗方法，能够对工件（基板、半导体晶片、光罩、光电玻璃等具有各种精密表面的工件)表面的待清洗线上的脏污（有机脏污/无机脏污）进行清洗，该待清洗线为工件上人为设定的虚拟的需要清洗的区域，或者对特定工件（基板、半导体晶片、光罩、光电玻璃等具有各种精密表面的工件）的表面进行清洗，该特定工件是指该工件的宽度小于所述双流
体的直径；该定向线性双流体清洗方法包括以下步骤：定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件单向移动并对所述工件表面进行清洗，从而将所述待清洗线或特定工件表面分为已清洗区和待清洗区，其中，所述定向双流体清洗喷嘴机构具有双流体清洗喷嘴单元和与该双流体清洗喷嘴单元固接的气体定向喷嘴单元，所述气体定向喷嘴单元位于双流体清洗喷嘴单元的反方向侧，该反方向侧指与所述定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件的运动方向的反向的夹角为β的一侧，
‑
90
°
＜β＜90
°
；所述定向双流体清洗喷嘴机构对所述工件表面进行清洗的方法为：所述双流体清洗喷嘴单元持续向工件的待清洗区喷射双流体，所述双流体在所述待清洗区上形成冲击区，所述气体定向喷嘴单元持续喷射定向气体射流，所述定向气体射流射向所述冲击区的一侧边缘，并形成包裹住该一侧边缘的边界层，所述边界层的流动方向与所述定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件的运动方向之间具有夹角α，
‑
90
°
＜α＜90
°
；所述边界层与所述双流体冲击耦合捕集飞溅的液体，并将该液体向所述待清洗区定向转移。
[0009]根据本专利
技术介绍
中对现有技术所述，传统的双流体清洗技术中，液滴和气体的混合物冲向工件表面后会产生飞溅的液滴，部分载带脏污的液滴又重新滴到工件已经清洗的表面；而本专利技术公开的定向线性双流体清洗方法，定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件按照待清洗线的延伸方向或特定工件的长度方向进行单向移动，随着清洗的进行，已清洗区沿定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件的移动方向逐步覆盖整个待清洗线或特定工件的表面，在移动的同时，双流体清洗喷嘴单元持续向工件的待清洗区喷射双流体，气体定向喷嘴单元持续喷射定向气体射流并在双流体的冲击区周边形成边界层，该边界层与双流体冲击耦合，能够捕集四处飞溅的液体，尤其是冲击区内和向已清洗区飞溅的液体，并将该液体向待清洗区快速定向转移，因此，使用本专利技术的定向双流体清洗装置能够将冲击区向四面八方产生的微小液流压缩到边界层的一侧（工件的待清洗一侧，即、气液两相区），强化了冲击区内脏污的转移能力，在相同清洗效率的前提下，能够将清洗速度提高5~10倍，而且具有较好的清洗质量。
[0010]另外，根据本专利技术公开的一种定向线性双流体清洗方法还具有如下附加技术特征：进一步地，所述双流体的液滴粒径为100
‑
400 um；所述双流体的射流速度大于等于250 m/s。
[0011]更进一步地，所述定向气体射流的射流速度为≥10 m/s。
[0012]更进一步地，所述双流体清洗喷嘴单元的输入端接入液态水，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物。
[0013]进一步地，双流体清洗喷嘴单元的喷出口至工件表面的距离为5
‑
10mm。
[0014]进一步地，所述混合物形成含有微纳气泡的微小液滴。
[0015]更进一步地，所述定向气体射流的射出方向与工件表面之间具有夹角θ，θ≤60
°
。
[0016]进一步地，所述边界层由横截面为弧状的第一层和两个分别与该第一层的两端连接的第二层构成，所述第一层包裹住所述冲击区的所述一侧边缘，两个所述第二层远离所述第一层的一端分别向远离所述已清洗区的方向延伸，且所述冲击区位于所述第一层以及两个所述第二层之间。
[0017]进一步地，每个所述第二层沿所述边界层的流动方向分别向远离另外一个所述第
二层的方向倾斜。
[0018]所述边界层的横截面近似为抛物线形状，该边界层一端封闭，另一端具有开口并以冲击区为中心对称设置且向远离所述已清洗区的方向延伸。
[0019]进一步地，所述定向气体射流为干燥气流。
[0020]传统的双流体清洗技术，在清洗完成后，需要通过高速离心与风干来对工件的清洗表面进行风干；而本案的定向双流体清洗喷嘴机构，边界层的右侧即为包含已清洗区的纯气相区，通过气体定向喷嘴单元在实现高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向线性双流体清洗方法，用于对工件上的无机和/或有机脏污进行清洗，其特征在于，包括以下步骤：定向双流体清洗喷嘴机构相对于工件单向移动并对所述工件表面进行清洗，其中，所述定向双流体清洗喷嘴机构具有双流体清洗喷嘴单元和与该双流体清洗喷嘴单元固接的气体定向喷嘴单元；所述定向双流体清洗喷嘴机构对所述工件表面进行清洗的方法为：所述双流体清洗喷嘴单元持续向工件的待清洗区喷射双流体，所述双流体在所述待清洗区上形成冲击区，指向所述待清洗区的所述气体定向喷嘴单元持续喷射定向气体射流，所述定向气体射流射向所述冲击区的一侧边缘，并形成包裹住该一侧边缘的边界层，所述边界层的流动方向与所述定向双流体清洗喷嘴机构相对于所述工件的运动方向的反向之间具有夹角α，
‑
90
°
＜α＜90
°
；所述边界层与所述双流体冲击耦合捕集飞溅的液体，并将该液体向所述待清洗区定向转移。2.根据权利要求1所述的一种定向线性双流体清洗方法，其特征在于，所述双流体的液滴粒径为100
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400 um；所述双流体的射流速度大于等于250 m/s。3.根据权利要求1或2所述的一种定向线性双流体清洗方法，其特征在于，所述双流体清洗喷嘴单元的输入端接入液态水，所述双流体为水蒸气和液态水的混合物。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯锐，文娟，
申请(专利权)人：苏州阿洛斯环境发生器有限公司，
类型：发明
国别省市：