專利名稱：清洗用雙流體噴嘴與采用該噴嘴的清洗裝置及清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清洗用雙流體噴嘴，詳細(xì)說，是一種清除附著在半導(dǎo)體基板等上面的污物的清洗用雙流體噴嘴。此外，這種發(fā)明還涉及一種利用前述清洗用雙流體噴嘴清除掉附著在基板上的污物的清洗裝置。
一般地，在半導(dǎo)體的制造過程中，半導(dǎo)體晶片表面上沾有各種污物。例如，當(dāng)利用CVD法或者噴鍍法對(duì)半導(dǎo)體晶片的表面鍍以絕緣膜或金屬膜時(shí)，其表面上便沾有顆粒狀的污物。此外，當(dāng)通過干腐蝕形成圖案后會(huì)沾有保護(hù)層的殘余或金屬污染物。作為清除這些污物的一種方法，過去，常采用高壓噴水清洗、冰清洗器清洗、及利用清洗用雙流體噴嘴的液滴噴射進(jìn)行清洗的方法。
圖17表示利用被稱為高壓噴水清洗的方法進(jìn)行清洗的過去的清洗裝置的模式圖。該清洗裝置中，載物臺(tái)6的上面固定著半導(dǎo)體晶片，由馬達(dá)使其回轉(zhuǎn)。相對(duì)于該半導(dǎo)體晶片5的位置，配設(shè)著自純水加壓器68通過配管并與其相連接的高壓噴嘴69。
這種清洗方法中，首先，由純水加壓器68將純水等液體的壓力加壓至50～100kgf/cm2(kg重/cm2)的高壓，然后通過配管提供給高壓噴嘴69。高壓噴嘴69上開有直徑為0.1mm左右的孔，液體通過該孔被連續(xù)地噴射到半導(dǎo)體晶片5上。在噴射的液體與半導(dǎo)體晶片5的表面發(fā)生沖擊的作用下，沾附在半導(dǎo)體晶片5表面上的污物便被除掉，從而實(shí)現(xiàn)清洗。
此種清洗方法存在的問題在于清洗力低，不能充分地除掉1μm以下的粒子。為提高清洗力，雖可通過給液體增加更大的壓力來提高液體由高壓噴嘴69噴射出的速度，但卻會(huì)增大純水加壓器的尺寸，因此，經(jīng)濟(jì)上決非上策。作為一個(gè)具體實(shí)例，當(dāng)液體的供給壓力為100kgf/cm2時(shí)，液體的噴射速度為130m/sec左右。
圖18表示以前的清洗用雙流體噴嘴70的剖面圖。清洗用雙流體噴嘴70，設(shè)有氣體通過其內(nèi)部的第1管路72和由第1管路72外側(cè)貫通第1管路72側(cè)壁、其前端部延伸到第1管路72內(nèi)、液體通過其內(nèi)部的第2管路73。第2管路73的前端部沿著與第1管路72延伸方向相同的方向延伸。
圖19表示采用了這種清洗用雙流體噴嘴70的諸如半導(dǎo)體晶片用的清洗裝置的結(jié)構(gòu)模型圖。該清洗裝置設(shè)有清洗罩8、固定清洗罩8內(nèi)半導(dǎo)體晶片5的載物臺(tái)6、使該載物臺(tái)回轉(zhuǎn)的馬達(dá)7、將液滴面向半導(dǎo)體晶片5表面噴射的清洗用雙流體噴嘴70、向清洗用雙流體噴嘴70提供加壓氣體的氣體供給系統(tǒng)2a、向清洗用雙流體噴嘴70提供加壓液體的液體供給系統(tǒng)3a。清洗罩8與排氣口相連通。此外，還設(shè)有夾持、并使清洗用雙流體噴嘴70移動(dòng)的機(jī)械臂4。
下面，說明這種清洗裝置的動(dòng)作。將半導(dǎo)體晶片5固定在載物臺(tái)6上，以規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)回轉(zhuǎn)。由氣體供給系統(tǒng)2a將加壓氣體、及由液體供給系統(tǒng)3a將加壓液體分別提供給清洗用雙流體噴嘴70。在清洗用雙流體噴嘴70中，如圖18所示，將氣體與液體相混合，液體變成粒狀的液滴1，該液滴1在第1管路72內(nèi)(圖中a～b段之間)經(jīng)氣體的噴流作用被加速，并由第1管路72的前端噴出。噴出的液滴1，如圖19所示，與半導(dǎo)體晶片5的表面碰撞，清除掉附著在半導(dǎo)體晶片5的表面上的污物。從半導(dǎo)體晶片5上除掉的污物和與半導(dǎo)體晶片5的表面碰撞后飛散開的液滴1及從清洗用雙流體噴嘴70內(nèi)噴出的氣體，均由清洗罩8內(nèi)經(jīng)排氣口9排出。清洗時(shí)，為保證半導(dǎo)體晶片的整體清洗，可通過夾持清洗用雙流體噴嘴70并使其移動(dòng)的機(jī)械臂(手)4，使清洗用雙流體噴嘴70沿著半導(dǎo)體晶片5的表面呈水平方向移動(dòng)。
該清洗裝置的清洗力比前述的高壓噴水清洗方法的清洗能力要高，此外，其工作成本也比以往的冰清洗器清洗方法要便宜，同時(shí)，這種清洗裝置，還可將清洗力控制在很寬的范圍內(nèi)，所以沒有細(xì)微模型的破壞，同時(shí)，也不會(huì)給硬度小的金屬膜帶來損傷。不過，與冰清洗器清洗方法相比存在著清洗效果低的問題，有關(guān)理由說明如下。
在清洗用雙流體噴嘴的清洗中，其清洗力與液滴的速度相對(duì)應(yīng)。液滴的速度，是依據(jù)氣體的流量、液體的流量、清洗用雙流體噴嘴70的第1管路72內(nèi)的距離(指a～b間的距離)及其間的第1管路72內(nèi)側(cè)的截面面積決定的。例如，若設(shè)氣體的流量為200L/min、液體的流量為100L/min、a～b間的距離為100mm、第一管路72的內(nèi)徑為4.35mm，則液滴的速度是224m/sec。一般情況下，由于清洗用雙流體噴嘴的形狀是固定的，故液滴的速度，是通過氣體的流量和液體的流量來決定的，特別地，由體積較大的氣體流量支配。
如圖18所示的那樣，第1管路72為直管，氣體通過的第2管路73外側(cè)的第1管路72的內(nèi)部截面面積比圖中a～b間的內(nèi)部截面面積要小。因此，氣體的流量，將被第2管路73外側(cè)的通路最為狹窄的第1管路72的內(nèi)部截面面積律速。也就是，限制其速度。通常時(shí)，氣體的供給壓力可達(dá)到最大的10kgf/cm2，特別地，在半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠內(nèi)最大使用的氣體可達(dá)7kgf/cm2。例如，將第2管路73的外徑選擇為3.2mm時(shí)，氣體流過的第2管路73外側(cè)的第1管路72的內(nèi)部截面面積是6.8mm2。當(dāng)將氣體的供給壓力選定為7kgf/cm2時(shí)，氣體的流量約為200L/min。此時(shí)的液滴速度，可達(dá)到如上所述的224m/sec。
當(dāng)清洗用雙液體噴嘴70的前端部分采用圖中a～b段那樣的直管形狀時(shí)，流過該直管中的氣體速度，當(dāng)增多氣體流量時(shí)基本上達(dá)到約330m/sec即接近音速。不過，在圖18所示形狀下的清洗用雙流體噴嘴70中，通常情況下，在所使用的氣體的供給壓力的最大值為7kgf/cm2的范圍內(nèi)，液滴的速度達(dá)不到音速。由于清洗力依賴于液滴的速度，故該清洗用雙流體噴嘴70的清洗力，在通常所使用的氣體供給壓力范圍中是低的。
當(dāng)將氣體的供給壓力提高到比正常使用范圍要高時(shí)，氣體的流量增加，液滴的速度提高，其最大值可如前所述達(dá)到音速。如下面所述，在采用冰清洗器清洗時(shí)的冰粒子和本清洗場(chǎng)合的液滴中，由于冰與液體(例如水)的物性值不同，冰粒子及液滴在沖擊速度相同時(shí)，其清洗力依然是冰清洗器清洗高。冰清洗器清洗方面，由于冰粒子的速度最大可達(dá)音速，所以此種清洗用雙流體噴嘴70的清洗力，是無法超過冰清洗器清洗方法的。
又，該清洗裝置的問題在于由于加大清洗罩8的排氣量并不經(jīng)濟(jì)，為了充分地進(jìn)行排氣，將清洗用雙流體噴嘴70與半導(dǎo)體晶片5表面間夾角設(shè)為60°以下，但其清洗力不夠，且對(duì)細(xì)微模型的損傷控制將變得困難。為了使由半導(dǎo)體晶片5上被清除掉的污物不再重新沾附在半導(dǎo)體晶片5的表面，則必需將清掉的污物、液滴1及氣體由清洗罩8內(nèi)經(jīng)排氣口9排出。因此，將排氣口配置在與清洗用雙流體噴嘴70的噴射口相對(duì)的位置，則需要足夠的排氣量。具體地說，在圖19的清洗裝置下，其排氣量約需5m3/min以上。
又，當(dāng)清洗用雙流體噴嘴70與半導(dǎo)體晶片5的夾角為60°以上時(shí)、液滴及氣體的噴流在半導(dǎo)體晶片5的表面反射，并從清洗罩8的上部開口向上飛散，使污物再度沾附在半導(dǎo)體晶片5的表面。液滴的沖擊角度越接近垂直，其清洗力將越高，而液滴的沖擊角度越接近垂直，其對(duì)細(xì)微模型的損傷程度越小。根據(jù)液滴的沖擊角度，改變細(xì)微模型所受的力(外力)，使對(duì)細(xì)微模型的損傷程度得到變化。因此，液滴相對(duì)半導(dǎo)體晶片5沿斜向噴射時(shí)，在半導(dǎo)體晶片5的表面上將出現(xiàn)不同的液滴沖擊角度，從而使得對(duì)細(xì)微模型的損傷控制變得困難了。
又，這種清洗所存在的問題，不僅在半導(dǎo)體晶片上，即使在清除沾附在液晶基板、光掩模等基板上的污物時(shí)也會(huì)產(chǎn)生。
綜上所述，以前的清洗裝置存在的問題點(diǎn)在于對(duì)以半導(dǎo)體材料為清洗對(duì)象時(shí)的清洗力較低，特別地，不能充分地清除掉細(xì)微的附著物。此外，也不能充分地控制對(duì)半導(dǎo)體材料的損傷。
所以，本發(fā)明的目的在于提供一種以強(qiáng)力清除掉附著在半導(dǎo)體基板等的表面上的污物的清洗用雙流體噴嘴，以及采用該噴嘴的一種清洗裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種經(jīng)過改良的清洗用雙流體噴嘴，以及清洗裝置，以便可以清除掉沾附在基板等的上面的1μm以下的微小異物。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種經(jīng)過改良的清洗用雙流體噴嘴，及清洗裝置，以便使液滴的噴射速度超過音速。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種工作成本便宜的清洗裝置。
本發(fā)明的其它目的還在于提供一種改良過的清洗用雙流體噴嘴，以及清洗裝置，以便在可以清除掉沾附在基板等的表面上的污物的同時(shí)，而不會(huì)損傷基板的表面。


圖1表示涉及本發(fā)明實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2表示設(shè)置前述清洗用雙流體噴嘴10，例如在半導(dǎo)體晶片中采用該噴嘴的清洗裝置的結(jié)構(gòu)模型圖；圖3表示與圖18所示的以往的清洗用雙流體噴嘴70比較的本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的氣體供給壓力與氣體流量之間關(guān)系(流量特性)的曲線；圖4表示與以往的清洗用雙流體噴嘴70比較后的本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的氣體供給壓力與液滴噴射速度之間關(guān)系的曲線圖；圖5表示本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10的前端的加速部的長(zhǎng)度，即、加速管11在圖1中的a-b段長(zhǎng)度，與液滴的噴射速度之間關(guān)系的曲線圖；圖6所表示的是根據(jù)污物的除去率表示的清洗用雙流體噴嘴的液滴噴射速度與清洗力之間的關(guān)系曲線；圖7表示當(dāng)改變本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10的噴嘴尖端(前端9的加速部A的管內(nèi)的截面面積時(shí)，根據(jù)污物除去率所表示的液體流量與清洗力之間關(guān)系的曲線；圖8為介紹噴射的液滴所產(chǎn)生的清洗作用的說明圖；圖9是由污物除去率表示的液滴沖擊角度與清洗力之間關(guān)系的曲線；圖10表示在各種清洗方法中粒子的粒徑與其除去率之間關(guān)系的曲線；圖11表示涉及本發(fā)明其它實(shí)施例 的清洗用雙流體噴嘴20的剖面圖；圖12表示本發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴30的剖面圖；圖13表示涉及這種發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴40的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖14表示涉及本發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴50的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖15表示安裝前述清洗用雙流體噴嘴50的諸如半導(dǎo)體晶片用的清洗裝置的結(jié)構(gòu)及清洗方法的模型圖；圖16，表示本發(fā)明另外的其它實(shí)施例下的清洗用雙流體噴嘴60的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖16(b)，表示整流板65與圖16(a)的紙面相垂直方向的剖面圖；圖16(c)，是在沿著液滴的噴射方向和相反方向觀察噴嘴60時(shí)的整流板65和加速管61的端面圖；圖17表示利用被稱為高壓噴水清洗的方法進(jìn)行清洗的過去的清洗裝置的模式圖；圖18表示以前的清洗用雙流體噴嘴70的剖面圖；
圖19表示采用了這種清洗用雙流體噴嘴70的諸如半導(dǎo)體晶片用的清洗裝置的結(jié)構(gòu)模型圖。
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。另外，各圖中的相同符號(hào)表示相同或相似的部分。實(shí)施例1圖1表示涉及本發(fā)明實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的結(jié)構(gòu)剖面圖。該噴嘴是通過將加壓后的氣體和液體經(jīng)混合后所形成的液滴噴射在氣體中，使其與被清洗物表面發(fā)生撞擊而進(jìn)行清洗的。該清洗用雙流體噴嘴10是由位于噴嘴前端部的具有實(shí)現(xiàn)液滴加速的加速管11的加速部A及具有將加壓后的氣體和液體經(jīng)混合而形成液滴的混合管12的混合部B所構(gòu)成?；旌瞎?2上開設(shè)有加壓后的氣體流入口2和液體流入口3。
這種清洗用雙流體噴射噴嘴10的特征在于噴射液滴的噴嘴前端的加速管11，即圖中a-b部分呈圓形直管狀，其長(zhǎng)度為30～200mm，管的橫截面面積為3～15mm2。此外，使經(jīng)加壓后的氣體及液體通過各自的配管而進(jìn)行混合的混合管12，即圖中的b-c部分為圓形直管形狀，其長(zhǎng)度為3-50mm，橫截面面積具有7～100mm2的空間。再有，向前述混合管12提供氣體的流入口2的截面面積為7～200mm2，液體流入口3的截面面積為0.01～20mm2。
作為一種具體的例子，噴嘴前端的加速管11(在圖中a-b之間)的長(zhǎng)度為10mm、管內(nèi)的截面積為7mm2，混合管12(在圖中b-c之間)的長(zhǎng)度為30mm，截面積具有20mm2的空間，氣體流入口2的截面面積為15mm2，液體流入口3的截面面積為5mm2。
圖2表示設(shè)置前述清洗用雙流體噴嘴10，例如在半導(dǎo)體晶片中采用該噴嘴的清洗裝置的結(jié)構(gòu)模型圖。這種清洗裝置，可清除掉附著在半導(dǎo)體晶片5表面上的污物。該清洗裝置備有與清洗用雙流體噴嘴10相連接的、并向清洗用雙流體噴嘴10實(shí)施加壓和提供氣體與液體的氣體供給系統(tǒng)2a及液體供給系統(tǒng)3a。此外，該裝置還設(shè)有支撐半導(dǎo)體晶片5的載物臺(tái)6、使載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)7及防止清洗時(shí)水滴飛濺的清洗罩8。清洗罩8上連接著排氣口9。此外，還設(shè)有支撐清洗用雙流體噴嘴10及使其移動(dòng)的機(jī)械臂4。
下面，將介紹這種清洗裝置的工作過程。首先，將半導(dǎo)體晶片5固定在載物臺(tái)6上，讓馬達(dá)7以規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)回轉(zhuǎn)。由氣體供給系統(tǒng)2a加壓的氣體和由液體供給系統(tǒng)3a加壓的液體，如圖1所示的那樣，通過氣體流入口2及液體流入口3，提供給清洗用雙流體噴嘴10的混合管12。在清洗用雙流體噴嘴10內(nèi)的混合部13內(nèi)，即混合管12的圖中b-c段內(nèi)，將氣體和液體混合，并使液體變成顆粒狀的液滴1。該液滴1在清洗用雙流體噴嘴10內(nèi)的噴嘴前端的加速部A內(nèi)，即，加速管11的圖中a-b段內(nèi)，通過氣流的作用而獲得加速，其顆粒直徑變小，并由噴嘴前端噴出。
如圖2所示，噴出的液滴1撞擊半導(dǎo)體晶片5的表面，從而將附著在半導(dǎo)體晶片5表面上的污物清除掉。從半導(dǎo)體晶片5上被清除掉的污物和與半導(dǎo)體晶片5表面撞擊后飛散的液滴1及自清洗用雙流體噴嘴10噴出的氣流，經(jīng)由排氣口9從清洗罩8內(nèi)排出。清洗時(shí)，為能夠保證半導(dǎo)體晶片5的全面清洗效果，依靠支撐和使清洗用雙流體噴嘴10移動(dòng)的機(jī)械臂4，讓清洗用雙流體噴嘴10沿著半導(dǎo)體晶片5的表面呈水平方向進(jìn)行移動(dòng)。
圖3表示與圖18所示的以往的清洗用雙流體噴嘴70比較的本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的氣體供給壓力與氣體流量之間關(guān)系(流量特性)的曲線。圖3中，流量線3-1表示如圖1所示的本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的氣體流量，如前所述的一種具體實(shí)施例所介紹的那樣，加速部A的內(nèi)徑為3mm(截面面積為7mm2)，混合部13的內(nèi)部截面積為20mm2。此外，流量線3-2表示以往(如圖18所示)的清洗用雙流體噴嘴70的氣體流量，正如前具體實(shí)施例所述的一樣，第1管路72的內(nèi)徑為4.35mm(截面積15mm2)，第2管路73的外徑為6.8mm，第2管路73外側(cè)的第1管路72的內(nèi)部截面面積為6.8mm2。
如圖3所示的那樣，當(dāng)氣體供給壓力相同時(shí)，將本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10與從前的清洗用雙流體噴嘴70相比，其氣體的流量變大。這正象以前的技術(shù)所述的那樣，在圖18所示的以前的清洗用雙流體噴嘴70中，第1管路72為直管，第2管路73的外側(cè)，氣體所通過的第1管路72的內(nèi)部截面面積比圖中a-b段間的截面積要小。由于氣體的流量是依據(jù)第1管路內(nèi)部的截面積決定速度的大小的，也就是說，第2管路73外側(cè)的通路最為狹窄，故速度受到限制，其流量減少。
圖4表示與以往的清洗用雙流體噴嘴70比較后的本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的氣體供給壓力與液滴噴射速度之間關(guān)系的曲線圖。圖4中，速度線4-1表示本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10的液滴的噴射速度，速度線4-2表示以前的清洗用雙流體噴嘴70的液滴噴射速度。如圖4所示的那樣，當(dāng)氣體的供給壓力相同時(shí)，將本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10與以前清洗用雙流體噴嘴70相比較，其液滴的噴射速度變快。
作為一具體例，正如前面所說明那樣，假定以往的清洗用雙流體噴嘴70的嘴部前端部的內(nèi)徑為4.35mm(截面積為15mm2)，本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10的前端部加速管11的內(nèi)徑為3mm(截面積為7mm2)時(shí)，本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10內(nèi)的液滴的噴射速度，在氣體的供給壓力約為3kgf/cm2時(shí)，可達(dá)到音速。當(dāng)氣體的供給壓力約為7kgf/cm2時(shí)，從往的清洗用雙流體噴嘴70內(nèi)的液滴的噴射速度為224m/sec。為使以往的清洗用雙流體噴嘴70的噴射速度達(dá)到音速，則需使氣體的供給壓力達(dá)到10kgf/cm2以上。因此，本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴可在氣體供給壓力處于低壓條件下，提高液滴的噴射速度。
圖5表示本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10的前端的加速部的長(zhǎng)度，即、加速管11在圖1中的a-b段長(zhǎng)度，與液滴的噴射速度之間關(guān)系的曲線圖。由圖5可知，當(dāng)清洗用雙流體噴嘴10的噴嘴前端的加速部A的長(zhǎng)度為30mm以下時(shí)，液滴的噴射速度緩慢。這是由于在清洗用雙流體噴嘴10的混合部B形成的液滴1，因噴嘴前端的加速部A較短所致，因此，不能充分地接受由氣流產(chǎn)生的加速作用。另外，當(dāng)清洗用雙流體噴嘴10的噴嘴前端的加速部A的長(zhǎng)度超過200mm時(shí)，液滴的噴射速度緩慢降低。這是由于，噴嘴前端的加速部A過長(zhǎng)，在配管內(nèi)流體阻力的作用下，氣體的流量將會(huì)降低的緣故。因此，清洗用雙流體噴嘴10前端的加速部A的適合長(zhǎng)度應(yīng)選30～200mm為宜。
圖6所表示的是根據(jù)污物的除去率表示的清洗用雙流體噴嘴的液滴噴射速度與清洗力之間的關(guān)系曲線。如圖6所表示的那樣，清洗力正比于液滴的噴射速度，逐漸變大。
圖7表示當(dāng)改變本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10的噴嘴尖端(前端9的加速部A的管內(nèi)的截面面積時(shí)，根據(jù)污物除去率所表示的液體流量與清洗力之間關(guān)系的曲線。圖7中，曲線7-1、7-2、7-3分別表示噴嘴前端加速管11內(nèi)部截面面積為3mm2、5mm2、7mm2時(shí)清洗力的變化情況。在該曲線所表示的僅改變噴嘴前端加速部A管內(nèi)截面面積的清洗用雙流體噴嘴中，將氣體供給壓力保持為一常量，而僅讓液體流量進(jìn)行變化。因而，當(dāng)噴嘴尖部的加速管11管內(nèi)的截面面積增大時(shí)，其氣體流量將增多。
如圖7可見，液體流量少的場(chǎng)合，其清洗力變小。這是由于液滴的數(shù)量減少而使清洗效率降低。此種條件下，為得到足夠的除去率，其液體的流量應(yīng)保持在100mL/min之上。此外，當(dāng)液體流量過多時(shí)，其清洗力將緩慢減小。這是因?yàn)獒槍?duì)某種氣體的流量，均要限制可以充分加速的液滴量，當(dāng)液體流量過多，液滴速度將變慢。
另一方面，當(dāng)噴嘴前端加速部A管內(nèi)的截面面積很小時(shí)，氣體流量減少，可充分加速的液滴量，即液體流量減少，除去率就很低。與此相反，當(dāng)噴嘴前端加速部A管內(nèi)截面面積很大時(shí)，氣體流量很大，可充分加速的液滴量，即液體流量增多，其除去率增高。不過，當(dāng)噴嘴前端部管內(nèi)截面面積過大，其流量過多時(shí)，將使得工作成本過高，從經(jīng)濟(jì)上看決非上策。此外，因氣體流量增多，還需增加為充分將氣體排出清洗罩8的氣體排氣量，因而，加大了工作成本，從經(jīng)濟(jì)角度看也決不是上策。
綜上考慮，噴嘴前端加速管11管內(nèi)的截面面積選擇3mm2以上為宜。從實(shí)用角度看，其截面面積選為3～15mm2左右為宜，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，一般選在7mm2左右最為適宜。此外，為減小流體阻力，噴嘴前端加速部A的形狀可采用圓形直管狀。
加壓后的氣體及液體所通過的各自的配管進(jìn)行混合的噴嘴混合部B的截面面積至少應(yīng)該比噴嘴前端加速部A的管內(nèi)的截面面積要大。當(dāng)比噴嘴前端加速部A的管內(nèi)截面面積小時(shí)，混合部B中的氣體流量將受到限制，液滴達(dá)不到為獲得足夠清洗力時(shí)的速度。此外，當(dāng)混合部B的截面面積過大時(shí)，液滴無法在混合部處得到充分的微細(xì)化處理，其清洗效率降低。當(dāng)混合部B的長(zhǎng)度很短時(shí)，液滴在混合部B中的加速不足，無法得到足夠的清洗力。此外，當(dāng)混合部B的長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，混合部B內(nèi)的流體阻力增高，氣體流量減少，因此，無法獲得足夠的清洗力。
因此，綜上考慮，混合部B的截面積至少應(yīng)比適合的噴嘴尖端加速部A的管內(nèi)截面面積最小值3mm2要大，即應(yīng)在3mm2以上為宜。此外，從實(shí)用角度看3～200mm2范圍適宜。而混合部B的實(shí)用長(zhǎng)度為3～50mm。此外，為減小流體阻力，混合部B的形狀希望選擇圓管為宜。
為不阻礙氣體的流量，向前述混合部B供給氣體的流入口2的截面面積，至少應(yīng)比噴嘴前端加速部A的管內(nèi)截面面積的最小部分要大，而在結(jié)構(gòu)上應(yīng)選擇與混合部B的截面積具有同等以下的截面積。因此，氣體流入口的截面積應(yīng)比適合的加速部A的管內(nèi)截面積最小值3mm2大，至少需要在3mm2以上。另外，從實(shí)用上看，7～200mm左右最為適宜。
另外，為得到足夠的除去率，其液體流入口3的截面面積的大小，需要保證液體最低限度的流量在100mL/min以上。為此，理論上，液體流入口3的截面面積可選擇為0.04mm2以上。此外，為提高液滴在混合部B中的微細(xì)化程度及初速度，盡量不要選擇過大的截面面積。從實(shí)用角度看選擇在0.04～20mm2的范圍內(nèi)為宜。
下面，參閱圖8說明本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴工作及作用的基本概念。圖8為介紹噴射的液滴所產(chǎn)生的清洗作用的說明圖。首先，如圖8(a)所示，設(shè)液滴1以速度Vo向半導(dǎo)體晶片5的表面沖擊。于是，如圖8(b)所示，在液滴1沖擊的瞬間，液滴1的下部產(chǎn)生被稱為沖擊壓的壓力P。接著，如圖8(c)所示，在該沖擊壓的作用下，將沿水平方向產(chǎn)生稱作放射流的噴流Vf。緊接著，液滴1將按圖8(d)所示的狀態(tài)產(chǎn)生變形，使半導(dǎo)體晶片5上的污物受到?jīng)_擊壓P或來自該放射流Vf的作用力的作用被清除掉。
沖擊壓P可由下式求得。
P＝1/2αPLCLVo (1)式中，Vo沖擊速度；PL液體的密度；CL液體中的音速；α稱低減系數(shù)，可由下式求得。α=0.411+0.59(pLCL/pSCS)-----(2)]]>式中，Ps半導(dǎo)體晶片基板的密度；Cs半導(dǎo)體晶片基板中的音速。
放射流的速度Vf由下式表示。Vf=(αCLVO)1/2----(3)]]>
設(shè)半導(dǎo)體晶片5上的污物形狀為球形粒子，該粒子所受的外力(除去力或清洗力)D由下式確定。D=CDPL2Vf2π4d2-----(4)]]>D=CDPπ4d2-----(5)]]>式中，CD抗力系數(shù)；d表示粒子的直徑。又，(式4)與(式5)的形式不同，但在結(jié)果上可求得相同值。
如現(xiàn)在所知，清洗力D與液滴的沖擊速度成正比，當(dāng)加大沖擊速度Vo則清洗力增大。
清洗力D雖不依賴于液滴1的粒子直徑而變化，但卻會(huì)改變液滴1的沖擊面積(沖擊面積將會(huì)對(duì)污物的除去率產(chǎn)生影響)。當(dāng)液體的供給量保持不變時(shí)，若減小液滴1的粒子直徑，液滴1的個(gè)數(shù)與粒徑的3次方成反比而增加，另一方面，1個(gè)液滴的沖擊面積與粒徑的2次方成正比例而減少。其結(jié)果，整個(gè)液滴沖擊的總面積增加，從而使清洗效果得到提高。
此外，這種模型除了適用于液滴，即所謂的液體的粒子外，也適用于作為過去技術(shù)的冰清洗器清洗時(shí)的冰粒子。對(duì)于冰粒子而言，由于冰粒子中的音速CL比水等一類液體中的音速要快，故沖擊速度相同的場(chǎng)合，冰粒子的清洗力比液滴要大。
假設(shè)前述模型中的液滴沿著半導(dǎo)體晶片表面成垂直方向進(jìn)行沖擊，實(shí)際上，是在具有一定傾角的狀態(tài)下進(jìn)行沖擊的，此時(shí)，(式4)、(式5)分別由下式表示。D=CDPL2Vf2π4d2sin(θ)-----(6)]]>D=CDPπ4d2sin(θ)------(7)]]>式中，θ表示液滴1在沖擊時(shí)與半導(dǎo)體晶片5表面方向之間的沖擊夾角。
圖9是由污物除去率表示的液滴沖擊角度與清洗力之間關(guān)系的曲線。如圖9所示，加大液滴的沖擊角度，清洗力的值將隨著正弦曲線值變大。
圖10表示在各種清洗方法中粒子的粒徑與其除去率之間關(guān)系的曲線。圖中線段10-1表示由本發(fā)明狀態(tài)下的清洗用雙流體噴嘴10進(jìn)行清洗時(shí)的曲線，線段10-2則表示采用以前的清洗用雙流體噴嘴70進(jìn)行清洗的曲線，圖中線段10-3表示利用以前的高壓噴射水進(jìn)行清洗時(shí)的除去率的曲線。盡管有關(guān)作為以前技術(shù)的冰清洗器的清洗情況未見記載，但其情況與線段10-1基本相同。如圖10所示，圖中線段10-3所表示的高壓噴水清洗的方法無法除掉1μm以下(指粒子直徑)的粒子。又，圖中線段10-2所表示的用以前的清洗用雙流體噴嘴70的方法，其清洗力雖比高壓噴水方法要高，但也無法清除掉0.1μm的粒子。與此相反，采用圖中線段10-1所表示的本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴10進(jìn)行清洗的方法，其清洗力均比前兩者高，并可清除掉粒徑在0.1μm以下的粒子。
在前述實(shí)施例中，雖舉例說明作為基板的半導(dǎo)體晶體，但本發(fā)明決不僅限于此，對(duì)于除掉附著在液晶、光掩模等的基板表面上的污物也同樣適用。實(shí)施例2圖11表示涉及本發(fā)明其它實(shí)施例 的清洗用雙流體噴嘴20的剖面圖。這種清洗用雙流體噴嘴20，由利用噴嘴前端部分給液滴加速的加速管21所組成的加速部A和包括將加壓后的氣體和液體經(jīng)混合形成液滴的混合管的混合部B所構(gòu)成。混合管22上，設(shè)有加壓氣體的流入口2及貫通混合管22側(cè)壁的開口于混合管22內(nèi)的液體流入口3及其端部的一部分與混合管22成同軸狀配置的液體流入管23。
這種清洗用雙流體噴嘴20的特征如下?；旌霞訅簹怏w及液體的混合部B(圖中b-d段)中的圖示c-d段的結(jié)構(gòu)，與以前的技術(shù)相同，為外管(第1管路22)通過氣體、內(nèi)管(第2管路23)通過液體的二重管構(gòu)造，不同點(diǎn)為這部分氣體通過的第2管路23外側(cè)的第1管路22的內(nèi)部截面積，比噴嘴前端的加速管11(圖中a-b段)的截面面積要大。因此，氣體在混合部B內(nèi)的二重管的地方不會(huì)產(chǎn)生律速現(xiàn)象，即速度不會(huì)受到限制，即使利用比以往的清洗用雙流體噴嘴70還要低的供給壓力，也能得到大流量，所以本發(fā)明的液滴的噴射速度快，清洗力高。
又，這種清洗用雙流體噴嘴20的另一個(gè)特征還在于自混合部B內(nèi)的第2管路23的出口前，到與加速管21相連接處之面(圖中b-c段)，第1管路22及加速管21的截面面積是逐步變細(xì)的。因此，圖中b-c間的氣體速度不會(huì)受到流體阻力產(chǎn)生損失，而會(huì)漸漸加快。自第2管路23的出口3噴出的液滴1，將隨著這種氣體噴流的作用而漸漸加速，并實(shí)現(xiàn)細(xì)微化處理。因此，與圖1所示的實(shí)施例下的清洗用雙流體噴嘴10相比，液滴1的粒徑要小，且液滴1的噴射速度要快，其清洗力要高。
作為這種清洗用雙流體噴嘴20的一個(gè)具體實(shí)施例，設(shè)其噴嘴前端加速部A(圖中a-b段)長(zhǎng)度為100mm，管內(nèi)的截面面積為7mm2，混合部B(圖中b-d段)中的圖中b-c之間的長(zhǎng)度為20mm，圖中c-d間的長(zhǎng)度為20mm，圖中c-d間的第2管路23外側(cè)、即氣體流動(dòng)部分的截面面積為20mm2，氣體流入口2的截面積為20mm2，液體流入口3的截面面積為3mm2。另外，第1管路22和第2管路23均為圓管形狀，并按同心圓狀態(tài)配置在混合部B內(nèi)的圖中C部處的。
由于采用了這樣的結(jié)構(gòu)，使得液滴的處理更加細(xì)微化，并加快了液滴的噴射速度，因而可實(shí)現(xiàn)清洗力高的清洗用雙流體噴嘴。實(shí)施例3圖12表示本發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴30的剖面圖。
這種清洗用雙流體噴嘴，是由利用噴嘴前端部分實(shí)現(xiàn)液滴加速的加速管31所構(gòu)成的加速部A(圖中a-b)及包括混合加壓氣體和液體、并使其形成液滴的混合管32的混合部B所組成的?；旌瞎?2上，設(shè)有加壓氣體的流入口2及貫通混合管32側(cè)壁的并開口于混合管32中的液體流入口3以及其前端的一部分與混合管32成同軸配置的液體流入管33。此外，該液體流入管33中，以同軸方式配置有氣體流入管34，屬三重管結(jié)構(gòu)?；旌霞訅簹怏w及液體后的混合部B(圖中b-c段)和噴射前端的加速部A(圖中a-b段)，則與圖11所表示的實(shí)施例相同。
這種清洗用雙流體噴嘴30的特征如下。也就是說，在該清洗用雙流體噴嘴30的混合部B、即圖中c-d之間，設(shè)有氣體通過其中的第一管路32和自第1管路32外側(cè)穿過第1管路32側(cè)壁、其前端延伸至第1管路32內(nèi)的液體將通過其中的第2管路33及自第2管路33外側(cè)穿過第2管路33側(cè)壁其前端部延伸到第2管路33內(nèi)的且氣體將通過其中的第3管路34。又，第3管路34的前端部和第2管路33的前端部，均沿著與第1管路32的延伸方向相同的方向延伸。
同圖11所示的實(shí)施例一樣，這種三重管結(jié)構(gòu)的部分、即圖中c-d段、通過氣體的第2管路33外側(cè)的第1管路32的內(nèi)部截面積，比噴嘴前端的加速部A(圖中a-b段)的截面面積要大。在第3管路34的前端部處，經(jīng)由第3管路34噴出來的氣體將與流經(jīng)第2管路33內(nèi)的液體進(jìn)行混合并形成液滴，在第1管路32內(nèi)依靠氣體的噴流作用，而促進(jìn)了液滴的細(xì)微化程度。
其結(jié)果，得到了比通過圖1或者圖11所示的實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴更加細(xì)微的液滴，此外，液滴的噴射速度也將變快。作為一種具體的例子，由以往的清洗用雙流體噴嘴70得到的液滴的粒徑約為20μm，用圖1所示的實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴10得到的液滴的粒徑約為10μm，由圖11所表示的實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴20所得到的液滴粒徑為5μm左右，而用圖12所示的實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴30所得到的液滴粒徑則為2μm。因此，利用本實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴30得到的清洗力與以往的清洗用雙流體噴嘴70相比就不用說了，而且比圖1或圖11所示的實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴得到的清洗力都高。實(shí)施例4圖13表示涉及這種發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴40的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
這種清洗用雙流體噴嘴40，是由利用噴嘴前端部分實(shí)現(xiàn)液滴加速的拉瓦爾噴管形狀的加速管41所組成的加速部A(圖中a-b)及包含通過將加壓的氣體和液體經(jīng)混合后形成液滴的混合管42的混合部B(圖中b-d)所構(gòu)成的?；旌瞎?2上，開有加壓氣體的流入口2和液體流入口3。
混合加壓氣體及液體的混合部B的管路42(圖中b-c段)的形狀，與圖11中所示的實(shí)施例的第1管路22相同，混合部B的管路42(圖中c-d段)的形狀，則與圖1中所示的實(shí)施例的混合部B(圖中b-c段)的形狀相同。
本清洗用雙流體噴嘴40的特征在于噴嘴前端的加速部A(圖中a-b段)的內(nèi)徑形狀，呈一種在面向液滴噴射口方向而逐漸變大的拉瓦爾噴管的形狀。該雙流體噴嘴40的前端加速部A(圖中a-b段)的長(zhǎng)度，與實(shí)施例1的直管場(chǎng)合相同，仍以30～200mm為宜。又，加速部A的管內(nèi)的截面積與實(shí)施例1的直管時(shí)的理由相同，最小限制部(咽喉部)的截面積，即圖中b部的截面面積需在3mm2以上。從實(shí)用上看，選為3～10mm2左右為宜。此外，出口部、即圖中a部的截面積，至少應(yīng)比咽喉部要大，需在3mm2之上。較為實(shí)用的，應(yīng)有6～20mm2左右為宜。
一般地，拉瓦爾噴嘴(拉瓦爾噴管)的作用可使氣體在管路中的速度增加至超音速。為讓本清洗用雙流體噴嘴40產(chǎn)生的液滴增速到超音速，需進(jìn)行形狀的最優(yōu)(佳)化選擇。由圖7可知，得到足夠除去率所需液體的流量約為100mL/min以上，又，當(dāng)液體流量多時(shí)，因工作成本增高，經(jīng)濟(jì)方面不是上策，所以適宜的液體流量為100～300mL/min。為使這種流量的液滴速度達(dá)到超音速，其最小氣體流量為200～600L/min。
為了在正常情況下所使用的最大供氣壓力，在不超過7kgf/cm2的范圍內(nèi)得到這種氣體流量，需將雙流體噴嘴40的加速管41的咽喉部(限制部)、即圖中b部的截面面積選擇在3～10mm2或者之上。此外，將雙流體噴嘴40的加速管41的出口部、即圖中a部的截面積選擇為限制部(咽喉部)截面積的2倍，便可使液滴的速度達(dá)到音速，故出口部截面面積的適宜值應(yīng)選為6～20mm2。采用此條件下的雙流體噴嘴40，其液滴的噴射速度可達(dá)到音速的1.5倍左右，即500m/sec。
如上所述，因這種雙流體噴嘴40，可使液滴以音速噴射(出)，故其清洗力均比冰清洗器清洗噴嘴、以往的雙流體噴嘴70、以及圖1、圖11或者圖12所示的實(shí)施例的雙流體噴嘴都高。實(shí)施例5圖14表示涉及本發(fā)明另外的其它實(shí)施例的清洗用雙流體噴嘴50的結(jié)構(gòu)剖面圖。
該清洗用雙流體噴嘴50，由利用噴嘴前端的部分實(shí)現(xiàn)液滴加速的加速管51所組成的加速部A(圖中a-b段)和包含實(shí)現(xiàn)混合加壓氣體與液體使其形成液滴的混合管52的混合部B(圖中b-d段)所構(gòu)成的?；旌瞎?2上，設(shè)有經(jīng)加壓的氣體流入口2和液體流入口3。噴嘴前端的加速部A(圖中a-b段)以及混合加壓氣體和液體的混合部B(圖中b-c段)的形狀，均與圖1所示的實(shí)施例相同。
本清洗用雙流體噴嘴50的特征在于噴嘴前端的加速部A的出口、圖中a部或者圖中a-b間，設(shè)置有控制噴射液滴及氣體噴流方向的整流板55。該整流板55，自清洗用雙流體噴嘴50的加速管51處在與噴射方向相垂直的方向上的10～100mm的范圍內(nèi)被展開、并呈平板狀。
圖15表示安裝前述清洗用雙流體噴嘴50的諸如半導(dǎo)體晶片用的清洗裝置的結(jié)構(gòu)及清洗方法的模型圖。
該清洗裝置，裝有向清洗用雙流體噴嘴50提供加壓氣體和液體的氣體供給系統(tǒng)2a及液體供給系統(tǒng)3a。又，該裝置還設(shè)有固定半導(dǎo)體晶片5的載物臺(tái)6、使載物臺(tái)6旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)7及防止清洗時(shí)水滴飛散的清洗罩8。清洗罩8上連接著排氣口9。此外，還設(shè)有固定清洗用雙流體噴嘴50及使其移動(dòng)的機(jī)械臂4。
前述整流板55，被配置在離開半導(dǎo)體晶片5的表面5～50mm的位置處，其配置方向大致與半導(dǎo)體晶片的表面成平行擴(kuò)展的形式。
作為一具體實(shí)例，如圖14、圖15所示，整流板55被安裝在噴嘴出口尖端處，其形狀為半徑等于50mm的圓盤。清洗時(shí)，清洗用雙流體噴嘴50被垂直配置在離半導(dǎo)體晶片表面為20mm的位置，為了清洗半導(dǎo)體晶片5的整個(gè)表面，可沿表面作橫向移動(dòng)。也就是說，整流板55平行地被配置在距半導(dǎo)體晶片5的表面為20mm的位置處。
由清洗用雙流體噴嘴50噴出的液滴1和氣體的噴流，一旦與半導(dǎo)體晶片5的表面發(fā)生沖擊，將要朝上方飛散時(shí)，被整流板55抑制住，并沿半導(dǎo)體晶片5的表面分散。清洗用雙流體噴嘴50噴出的噴流速度雖很高，但通過整流板55整流過的整流板55周圍的噴流速度則為低速。
作為一個(gè)具體的實(shí)例，噴嘴前端的加速部A(圖中a-b段)的長(zhǎng)度為100mm，管內(nèi)的截面面積為7mm2，氣體流量為150L/min，當(dāng)將液體流量設(shè)為100mL/min時(shí)，噴射之后的噴流速度為330m/sec，接近音速，但整流板55周圍的噴流速度是0.4m/sec。
無整流板時(shí)，由清洗用雙流體噴嘴噴出的液滴和氣體噴流，將沿半導(dǎo)體晶片5的表面反射，并朝上方飛散。沾附在半導(dǎo)體晶片5表面上的污物，經(jīng)液滴沖擊后雖暫時(shí)由半導(dǎo)體晶片5表面上被清除掉，但卻在隨著液滴一起飛散向上方后，又重新附著在晶片5的表面上，使半導(dǎo)體晶片5又遭污染。因此，無整流板55時(shí)，為快速地將由清洗用雙流體噴嘴50噴出的液滴和氣體噴流及清除掉的污染物從半導(dǎo)體晶片5的表面上排除掉，則需將清洗用雙流體噴嘴的噴射角度設(shè)在60°以下，并在與其相對(duì)的位置進(jìn)行大流量排氣。
由于設(shè)置了整流板55便可解決上述問題，為提高清洗力，可將清洗用雙流體噴嘴的噴射角度設(shè)為90°(沿垂直方向)。又，由于放慢整流板55附近的噴流速度，便可減少其排氣量。具體地說，由圖18所說明的過去的清洗用雙流體噴嘴70的情況下，雖然其排氣量需在約5m3/min以上，但本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴50的場(chǎng)合，只要選擇在2m3/min以下就足夠了。
若整流板55的位置離半導(dǎo)體晶片表面太遠(yuǎn)時(shí)，抑制噴流飛散的效果減小，當(dāng)離半導(dǎo)體晶片表面太近時(shí)，氣體流過整流板55與半導(dǎo)體晶片5的表面之間的流體阻力增大，故液滴的噴射速度減慢。因此，整流板55距半導(dǎo)體晶片5表面的距離(位置)在5～50mm范圍內(nèi)最為適合。
又，當(dāng)整流板55的形狀采用本實(shí)施例的圓盤形狀時(shí)，若圓板直徑很小，則抑制噴流飛散的效果變小，反之，當(dāng)其直徑太大時(shí)，將給現(xiàn)實(shí)中的裝置結(jié)構(gòu)上的安裝、以及機(jī)構(gòu)手臂4的移動(dòng)帶來困難，因此，整流板55采用圓盤形狀的場(chǎng)合，其半徑選在10～100mm的范圍內(nèi)最為實(shí)用。實(shí)施例6圖16，表示本發(fā)明另外的其它實(shí)施例下的清洗用雙流體噴嘴60的結(jié)構(gòu)剖面圖。這種實(shí)施例表示經(jīng)過變形后的整流板的噴嘴。
這種清洗用雙流體噴嘴60，是由加速管61所組成的加速部A(圖中a-b)和含有混合管62的混合部B(圖中b-d)以及設(shè)置在加速管61前端的整流板65所構(gòu)成的?；旌瞎?2上開有加壓氣體流入口2和液體流入口3。噴嘴前端的加速部A(圖中a-b段)，以及將加壓后的氣體和液體進(jìn)行混合的混合部B(圖中b-c段)的形狀，與由圖14所示的實(shí)施例相同。
圖16(b)，表示整流板65與圖16(a)的紙面相垂直方向的剖面圖，圖16(c)，是在沿著液滴的噴射方向和相反方向觀察噴嘴60時(shí)的整流板65和加速管61的端面圖。
設(shè)置在這種清洗用雙流體噴嘴60上的整流板65的形狀為除了在液滴的噴射方向上設(shè)有開口以外，僅在一方的側(cè)面還設(shè)有開口的箱型形狀。被設(shè)有開口的一側(cè)，朝向排氣口方向，以便于使用。此時(shí)，通過整流板65的整流效果，將使由清洗用雙流體噴嘴60噴出的噴流速度在整流板65周圍減慢，并且，使噴流的大部分，自整流板65的開口一方的側(cè)面朝著排氣口9方向流動(dòng)。因此，大大提高了排氣效果，并可以減少排氣量。
綜上所述，通過在噴嘴前端或者附近設(shè)置了阻止由半導(dǎo)體基板等類被清洗材料反射回來的氣體及液滴噴流的整流板，所以提高了排氣效率，即使清洗裝置的排氣量很少時(shí)也能得到足夠的清洗效果。
正如前面說明的那樣，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于將加壓后的氣體和液體經(jīng)混合后而形成液滴的混合部的氣體通路的最小部分的截面面積，設(shè)計(jì)成比向氣體中噴射液滴的加速部的流路的截面面積的最小部分要大的結(jié)構(gòu)，故即使用較低的氣壓也可提高液滴的噴射速度，從而實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的清洗效果。
另外，由于將加速部設(shè)計(jì)成圓形直管形狀或?qū)⑵湫螤钤O(shè)計(jì)成最佳形狀，故也可進(jìn)一步進(jìn)行高速的液滴噴射。
又，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于將加速部形狀設(shè)計(jì)成其內(nèi)徑面向由與混合部相連接一側(cè)的液滴噴射方向的逐漸增大的拉瓦爾噴管形狀，并使其形狀最適化，所以可使液滴的噴射速度超過音速。
另外，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于將加壓氣體與液體進(jìn)行混合的混合部的形狀設(shè)計(jì)成圓柱狀，并選擇了其最適化形狀，所以形成了最為適宜的液滴，并可提高液滴的清洗效果。
另外，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于是在與加速部相連接的方向通過逐漸縮小其截面面積而形成的混合部，并且選擇了最適合的形狀，故實(shí)現(xiàn)了液滴的細(xì)微化處理，并可以高速進(jìn)行液滴噴射。
另外，本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于向混合部提供氣體的流入口的截面面積及液體流入口的截面積均為最適宜狀態(tài)，故有效地進(jìn)行了液滴的細(xì)微化處理，也提高了清洗效果。
另外，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于將加壓氣體和液體的混合部設(shè)計(jì)成具有氣體通過的外管及位于該外管內(nèi)并向氣體通過方向噴射液體的內(nèi)管的二重結(jié)構(gòu)，故有效地形成了細(xì)微的液滴，并可提高其清洗效果。
又，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于將加壓氣體與液體的混合部設(shè)計(jì)成為具有通過氣體的外管、配設(shè)在該外管之中的噴射液體的內(nèi)管、以及配設(shè)在該內(nèi)管中的噴射氣體的第3配管的三重結(jié)構(gòu)，故可有效地促使液滴的形成，并且還可實(shí)現(xiàn)液滴的細(xì)微化處理。
又，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴中，由于在加速管前端部附近，沿與液滴的噴射方向相垂直(正交)的方向設(shè)置了整流板，并采用了形狀的最適化處理，所以既不會(huì)損傷半導(dǎo)體基板等的表面，也能夠清除掉附著在基板等的表面上的污物。
又，本發(fā)明的清洗裝置中，有效地利用了如前所述的清洗用雙流體噴嘴的作用，故可以很強(qiáng)的除去力清除掉附著在半導(dǎo)體基板上等的異物。此外，通過使用帶有整流板的清洗用雙流體噴嘴，可防止液滴的飛散，并可減少排氣量。
又，在本發(fā)明的清洗用雙流體噴嘴及清洗裝置中，由于適當(dāng)?shù)剡x擇了供給雙流體噴嘴的氣體和液體的供給壓力，所以可適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮上述的清洗用雙流體噴嘴及采用了該噴嘴的清洗裝置的效果，進(jìn)行強(qiáng)力的清洗。
權(quán)利要求
1.一種清洗用雙流體噴嘴，其特征在于它裝備有混合加壓氣體和液體使其形成液滴的混合部與將前述液滴噴射在氣體中的加速管部，并將前述混合部的前述氣體流通管路的最小部分的截面面積設(shè)置成比前述加速管部的流通管路的最小部分的截面積要大的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于前述加速管部的內(nèi)部形狀為圓形直管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于前述加速管部為其長(zhǎng)度設(shè)定為30～200mm、加速管部管內(nèi)的截面面積設(shè)定為3mm2以上的直管形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于將前述加速管部的形狀選擇成其內(nèi)徑自與前述混合部相接一側(cè)開始朝著液滴的噴射方向逐漸增大的拉瓦爾噴管形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于前述加速管部，其長(zhǎng)度為30～200mm，管內(nèi)的截面面積在咽喉部為3mm2以上。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于將前述混合部的形狀設(shè)定為圓柱形狀。
7.如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于將前述混合部設(shè)定成沿與前述加速管部相連接的方向逐漸縮小截面面積的形狀。
8.如權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于前述混合部設(shè)有供前述氣體通過的第1管路及位于該第1管路之中朝著前述氣體的通過方向噴射液體的第2管路。
9.如權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于前述混合部設(shè)置有供氣體通過的第1管路、配設(shè)在該第1管路內(nèi)噴射前述液體的第2管路以及配設(shè)在該第2管路內(nèi)噴射氣體的第3管路。
10.如權(quán)利要求1～9中的任一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于將向前述混合部提供氣體的流入口截面積設(shè)置成比前述加速管部的截面積大的形狀。
11.如權(quán)利要求1～10中的任一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴，其特征在于在前述加速管部的前端部、沿與液滴的噴射方向相垂直的方向設(shè)置整流板。
12.一種清洗裝置，其特征在于設(shè)置有由權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的清洗用雙流體噴嘴、與前述清洗用雙流體噴嘴的混合部相接并提供加壓氣體的氣體供給系統(tǒng)及與前述清洗用雙流體噴嘴的混合部相接并提供加壓液體的液體供給系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12所述的清洗裝置，其特征在于將前述清洗用雙流體噴嘴的加速管部前端配置在距離被清洗材料的表面為5～50mm的位置處。
14.如權(quán)利要求12或13所述的清洗裝置，其特征在于將向前述雙流體噴嘴提供的氣體及液體的供給壓力，分別定為1～10kgf/cm2。
15.一種清洗方法，其特征在于在由氣體供給系統(tǒng)向由權(quán)利要求1所述的清洗用雙流體噴嘴的混合部提供加壓氣體的同時(shí)，由液體供給系統(tǒng)提供加壓液體，當(dāng)將混合成液滴的氣體經(jīng)前述噴嘴噴射給被清洗材料時(shí)便可對(duì)被清洗材料進(jìn)行清洗。
全文摘要
以強(qiáng)力清除附著在半導(dǎo)體基板等上面的微小異物,并不會(huì)損傷基板。在將液滴噴射在氣體中而清洗掉附著在半導(dǎo)體基板等的表面上的異物的清洗用雙流體噴嘴中,將混合加壓氣體和液體形成液滴的混合部的氣體流路的截面積設(shè)置成比隨著氣體一起使液滴加速并噴射在氣體中的加速管的流路的截面積要大的形狀。此外,將加速管設(shè)計(jì)成圓形直管形狀或者拉瓦爾噴管形狀。
文檔編號(hào)B05B7/04GK1184715SQ9712153
公開日1998年6月17日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月2日
發(fā)明者菅野至, 多田益太, 小川光博 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社, 大陽東洋酸素株式會(huì)社