專利名稱：用于清潔表面的噴嘴及使用該噴嘴清潔表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴射夾帶在氣體中的可升華固體顆粒(例如，CO2雪狀物或Ar雪狀物)至待清潔目標(biāo)物表面的噴嘴，以及更具體地，涉及用于噴射可升華固體顆粒且可以防止由于超低溫雪狀物而在噴嘴及目標(biāo)物的表面處形成霜的一種噴嘴。
背景技術(shù)：
眾所周知，通過使用混有固體顆粒和氣體的CO2(所謂的CO2雪狀物)能夠?qū)⑽⑿〉奈廴疚镱w粒從待清潔目標(biāo)物的表面(例如半導(dǎo)體晶片或LCD(液晶顯示器)基板)去除，而不會損壞目標(biāo)物的表面。
CO2雪狀物經(jīng)過一個形成于噴嘴內(nèi)的文氏管而產(chǎn)生固體顆粒，然后所述固體顆粒然后生長并噴射至目標(biāo)物的表面以利用固體顆粒與目標(biāo)物碰撞的沖擊能量來去除微小的污染物顆粒?？梢酝ㄟ^使用例如N2之類的惰性氣體(通常，稱為載運氣體)來加速所述CO2雪狀物而增加CO2雪狀物的沖擊能量。通過碰撞目標(biāo)物的表面而去除雜物的CO2雪狀物可以直接升華，因此不會在目標(biāo)物的表面上留下殘余。此種清潔方法可以使用例如Ar等之類的可升華的固體顆粒來代替CO2。
然而，由于在非常低的溫度(不超過-60℃)使用CO2雪狀物來進(jìn)行所述清潔方法，空氣中的水分會冷凝在目標(biāo)物和噴嘴的表面上從而產(chǎn)生霜。當(dāng)產(chǎn)生霜時，空氣中的污染物會附在基片的表面上，從而嚴(yán)重地?fù)p壞半導(dǎo)體晶片或LCD基板(它們需要非常精細(xì)的清潔處理)。
因此，典型地，可以通過將所述噴嘴和目標(biāo)物容納在一個密封腔室并將所述腔室維持在高溫低濕狀態(tài)來防止產(chǎn)生霜。在此情況下，由于在干燥的環(huán)境內(nèi)會產(chǎn)生靜電，并靜電導(dǎo)致已從目標(biāo)物的表面分離的污染物顆粒再次附在目標(biāo)物的表面上，所以需要一個用于防止靜電的單獨設(shè)備，這對清潔環(huán)境施加了限制并需要多個輔助構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種噴射夾帶在氣體中的可升華固體顆粒以清潔表面的噴嘴，以及提供一種使用所述噴嘴清潔表面的方法，其可以防止在噴嘴和待清潔目標(biāo)物的表面上形成霜，并且不需要單獨的環(huán)境控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于噴射夾帶在氣體中的固體顆粒以清潔表面的噴嘴，所述噴嘴包括一個清潔劑單元，用于使來自清潔劑供應(yīng)源的清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；一個噴嘴單元，用于通過絕熱膨脹生長來自清潔劑單元的清潔劑雪狀物，以及將所生長的清潔劑雪狀物噴射至目標(biāo)物的表面；一個載運氣體單元，用于將來自載運氣體供應(yīng)源的載運氣體供應(yīng)至噴嘴單元，以與清潔劑雪狀物混合；以及一個加熱器，用于加熱至少一部分來自載運氣體供應(yīng)源的載運氣體。
噴射噴嘴可以進(jìn)一步包括一個流量調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥安裝在清潔劑單元入口處以控制供應(yīng)至清潔劑單元出口的清潔劑流量。
噴嘴單元可以進(jìn)一步包括一個文氏管，用于通過絕熱膨脹而生長來自清潔劑單元的清潔劑雪狀物；以及一個防霜通道，形成為環(huán)繞所述文氏管，用于引導(dǎo)至少一部分來自載運氣體單元的載運氣體。所述載運氣體能夠以9∶1到7∶3的比率從載運氣體單元供應(yīng)至噴嘴單元的文氏管和防霜通道。
加熱器可以安裝在載運氣體供應(yīng)源、載運氣體單元、以及從載運氣體供應(yīng)源至載運氣體單元的載運氣體供應(yīng)通道三者中至少一個的一側(cè)，或者安裝在噴嘴單元的防霜通道處。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，當(dāng)本發(fā)明采用多重噴嘴時，一個噴射噴嘴包括一個清潔劑單元，其具有與清潔劑供應(yīng)源流體連通的入口、以及一個由多個平行設(shè)置的孔口構(gòu)成的出口，該孔口用于使清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；一個具有多個入口、多個文氏管、以及多個出口的噴嘴單元，所述多個入口引導(dǎo)由清潔劑單元的孔口形成的清潔劑雪狀物，所述多個文氏管用于通過絕熱膨脹生長引導(dǎo)至相應(yīng)入口的清潔劑雪狀物，而所述多個出口與相應(yīng)的文氏管流體連通，以將通過文氏管生長的清潔劑雪狀物噴射至目標(biāo)物的表面；一個載運氣體單元，具有與一個載運氣體供應(yīng)源流體連通的入口，以及一個與所述噴嘴單元的多個入口流體連通的出口，以將載運氣體與清潔劑雪狀物混合；以及一個加熱器，用于加熱來自載運氣體供應(yīng)源的載運氣體。
本發(fā)明的多重噴嘴還可以包括一個安裝在清潔劑單元入口處的流量調(diào)節(jié)閥，以控制供應(yīng)至所述清潔劑單元的所述出口的清潔劑流量。
所述噴嘴單元的文氏管中的每一個可以由串連排列的第一和第二文氏管構(gòu)成，以兩次地生長所述清潔劑雪狀物。一個具有一定內(nèi)徑的中間通道可以安裝在第一和第二文氏管之間，以利于所述清潔劑雪狀物與所述載運氣體的混合。
在設(shè)置所述載運氣體單元和所述清潔劑單元時，載運氣體單元可以安裝在所述噴嘴單元的入口處，清潔劑單元可以安裝在所述噴嘴單元上，并且，與清潔劑單元的孔口液體連通的所述噴嘴單元的入口可以與文氏管的一個節(jié)流后端流體連通。替代地，載運氣體單元可以形成為環(huán)繞所述清潔劑單元以與所述噴嘴單元的前端接合。
所述噴嘴單元可以形成為環(huán)繞所述文氏管，并且可以進(jìn)一步地包括一個與所述載運氣體單元的出口流體連通的防霜通道。就此而論，載運氣體能夠以9∶1到7∶3的比率從載運氣體單元供應(yīng)至噴嘴單元的文氏管和防霜通道。
加熱器可以安裝在噴嘴單元的防霜通道處；或者，安裝在載運氣體供應(yīng)源、載運氣體單元、以及從載運氣體供應(yīng)源至載運氣體單元的載運氣體供應(yīng)通道三者中至少一個的一側(cè)。
一個熱電偶傳感器可以附加地安裝在所述清潔劑單元或所述噴嘴單元的出口端，以在噴射CO2時通過檢測溫度變化來確定是否在供應(yīng)CO2。
所述噴嘴可以進(jìn)一步包括一個安裝在其入口處的螺線管閥，以通過響應(yīng)電信號的開啟/關(guān)閉操作來控制CO2的供應(yīng)。
在所描述的各種例子中，所述清潔劑可以是CO2或Ar兩者之一，并且載運氣體可以是N2和空氣中的一種。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種使用可升華固體顆粒來清潔表面的方法，包括使清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；在混合清潔劑和載運氣體之前加熱載運氣體的至少一部分；通過與所述載運氣體混合而絕熱地膨脹已經(jīng)相變的清潔劑雪狀物；以及將所述已絕熱膨脹的清潔劑和載運氣體的混合物噴射至目標(biāo)物的表面上。


通過參考附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點將更加明晰。在所述附圖中圖1是一個截面圖，示出了一個根據(jù)本發(fā)明一個實施例的噴射噴嘴，所述噴射噴嘴采用單個噴嘴；圖2A是一個縱向橫截面圖，示出圖1中單個噴嘴的一個改進(jìn)實例；圖2B是圖2A中的單個噴嘴的橫向橫截面圖；圖3是一個立體圖，示出了一個根據(jù)本發(fā)明另一實施例的噴射噴嘴，該噴射噴嘴采用多重噴嘴；圖4是沿圖3中III-III線的截面圖；圖5是一個立體圖，示出了所述多重噴嘴的一個改良實例；圖6是沿圖5的V-V線的截面圖；圖7是一個示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的噴射噴嘴的工作狀態(tài)。
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在所述附圖中示出了本發(fā)明示例性的實施例。然而，本發(fā)明能夠以不同的方式實施，且不應(yīng)該被認(rèn)為限于在此所描述的實施例。更確切地說，提供這些實施例從而使得本公開把本發(fā)明的范疇詳盡、完整且全面地告知本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，層和區(qū)域的厚度可能被夸大了。在整個說明書和所有附圖中，同樣的元件以同樣的標(biāo)號指示。
<具體實施例1>單個噴嘴圖1示出一個根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的噴嘴，其用于噴射夾帶在氣體中的可升華固體顆粒來清潔表面。圖1所示的噴嘴是具有一個可升華固體顆粒出口端的單個噴嘴。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的所述單個噴嘴包括一個清潔劑單元110、一個流量調(diào)節(jié)閥120、一個載運氣體單元130、一個噴嘴單元140、以及一個加熱器150。在此過程中，清潔劑通常是指可以使用本發(fā)明的噴嘴來清潔目標(biāo)物表面的可升華材料，例如二氧化碳(CO2)、氬(Ar)等等。
清潔劑單元110是一個圓筒狀管件，具有一個在后端處形成的入口，并通過管線與一個例如CO2儲罐之類的清潔劑供應(yīng)源(未圖示)流體連通。在清潔劑單元110的前端處形成的一個出口由一個具有小直徑的孔口112構(gòu)成。優(yōu)選地，孔口112形成為很長，象針一樣朝清潔劑單元110的前端突出。另外，所述流量調(diào)節(jié)閥120臨近清潔劑單元110的入口安裝，以控制供應(yīng)至所述出口端的清潔劑的供應(yīng)流量?；蛘?，流量調(diào)節(jié)閥120可以安裝在連接至清潔劑單元110的入口的管線上。
載體氣體單元130環(huán)繞在清潔劑單元110的外周，并具有一個通過管線連接至載運氣體供應(yīng)源(未圖示)的入口。載運氣體單元130的出口和清潔劑單元110的所述出口一起與噴嘴單元140的入口流體連通，如同下文將描述的那樣。優(yōu)選地，載運氣體單元130的出口位于清潔劑單元110的出口處，即稍微位于孔口112的后側(cè)。諸如氮氣(N2)之類的惰性氣體或經(jīng)過凈化的空氣可以用作載運氣體。
噴嘴單元140與清潔劑單元110和載運氣體單元130的前側(cè)接合，以允許噴嘴單元140的入口與清潔劑單元110的出口以及載運氣體單元130的出口流體連通。因此，通過清潔劑單元110供應(yīng)的清潔劑與通過載運氣體單元130供應(yīng)的載運氣體在噴嘴單元140的入口處混合。噴嘴單元140的出口指向目標(biāo)物的表面，并具有一個文氏管142，用于在入口和出口之間生長清潔劑顆粒，即CO2雪狀物。
另外，噴嘴單元140具有一個環(huán)繞文氏管142而形成的防霜通道144。該防霜通道144具有一個獨立入口以及一個獨立出口，該獨立入口與載運氣體單元130的所述出口流體連通，以允許部分從載運氣體單元130供應(yīng)至噴嘴單元140的載運氣體被導(dǎo)入所述防霜通道144，形成該獨立出口以環(huán)繞噴嘴單元140的出口。載運氣體能夠以9∶1到7∶3的比率，優(yōu)選地，以8∶2的比率，從載運氣體單元130通過噴嘴單元140的入口供應(yīng)至文氏管142和供應(yīng)到防霜通道144。
加熱器150(一個線圈形電熱絲)安裝在所述防霜通道144處，優(yōu)選地安裝在所述防霜通道144的入口處。籍此，流經(jīng)防霜通道144的載運氣體通過加熱器150加熱，并以大約100-200℃的溫度噴射。
或者，加熱器150可以安裝在載運氣體供應(yīng)源、載運氣體單元130、以及從所述載運氣體供應(yīng)源至所述載運氣體單元130的載運氣體供應(yīng)通道的任一側(cè)。在此情況下，高溫的載運氣體被供給至文氏管142以及防霜通道144。如上所描述的，即使高溫的載運氣體供給至噴嘴單元140的文氏管142，速度非常高的CO2雪狀物顆粒在被所述高溫載運氣體融化之前已經(jīng)到達(dá)目標(biāo)物的表面，籍此獲得充分的清潔效果。在此情況下，所述噴嘴可以具有更簡單的結(jié)構(gòu)，因為防霜通道不是必須的。然而，由于考慮到在文氏管142中的顆粒生長，高溫載運氣體不與CO2雪狀物混合對于整體的清潔性能是有利的，所以圖1的實施例是優(yōu)選的。
使用根據(jù)本發(fā)明的單個噴嘴對目標(biāo)物的表面進(jìn)行清潔的過程如下。
清潔劑CO2從清潔劑供應(yīng)源供應(yīng)至清潔劑單元110。通過借助于安裝在清潔劑單元110處的流量調(diào)節(jié)閥120控制清潔劑的流量，可以使清潔劑的消耗最小化，而不會降低清潔性能。通過當(dāng)清潔劑經(jīng)清潔劑單元110的輸出孔口112排至噴嘴單元的入口時的絕熱膨脹，清潔劑相變至雪狀物狀態(tài)，在此狀態(tài)氣體和固體顆粒混合在一起。
載運氣體經(jīng)過載運氣體單元130從載運氣體供應(yīng)源供應(yīng)至噴嘴單元140，并在噴嘴單元140的入口處與CO2雪狀物混合。CO2雪狀物通過與載運氣體混合而加速，并通過文氏管142而膨脹，籍此在CO2雪狀物中生長固體顆粒。穿過文氏管142的CO2雪狀物經(jīng)過噴嘴單元140的出口噴射至目標(biāo)物的表面，并且通過碰撞傳遞CO2雪狀物的動能而從目標(biāo)物的表面去除污染物。
同時，供自載運氣體單元130的載運氣體的一部分流經(jīng)噴嘴單元140的防霜通道144，并由安裝在防霜通道144處的加熱器加熱至100-200℃。高溫載運氣體在文氏管142和CO2雪狀物經(jīng)過的噴嘴單元140的表面之間流動，以防止在所述噴嘴的表面形成霜。另外，當(dāng)噴嘴沿著目標(biāo)物的表面移動時，CO2雪狀物周圍的高溫載運氣體噴射至目標(biāo)物的表面，在由CO2雪狀物進(jìn)行清潔之前/之后加熱并干燥目標(biāo)物的表面，籍此防止在目標(biāo)物的表面形成霜。
其間，本發(fā)明的噴嘴可以采用一個熱電偶傳感器160或160a來確定是否在噴射供自所述清潔劑供應(yīng)源的CO2。熱電偶傳感器160或160a可以安裝在清潔劑單元110的一側(cè)端或者噴嘴單元140的一側(cè)，以防止傳感器被溫度在-70℃左右的CO2凍結(jié)。例如參見圖1，當(dāng)傳感器160安裝在清潔劑單元110的側(cè)面時，傳感器160優(yōu)選地固定至清潔劑單元110連接至文氏管142內(nèi)側(cè)的出口端，即孔口112的外表面。另外，當(dāng)傳感器160a安裝在噴嘴單元140的一側(cè)時，傳感器160a優(yōu)選地固定至防霜通道144的內(nèi)部，即文氏管142的外表面。雖然沒有圖示，熱電偶傳感器160或160a可以使用預(yù)定的緊固裝置(例如銷、帶等)固定。
如上所述，在通過清潔劑單元110供應(yīng)CO2和通過載運氣體單元130供應(yīng)N2的過程中，安裝在清潔劑單元110或噴嘴單元140端部(即孔口112或文氏管142的表面)處的熱電偶160或160a檢測在-50℃至0℃范圍內(nèi)的溫度變化。
當(dāng)沒有供應(yīng)CO2時，本發(fā)明的噴嘴維持不低于0℃的溫度，此溫度由熱電偶傳感器160或160a檢測到。但是當(dāng)供應(yīng)CO2時，清潔劑單元110周圍的溫度迅速降低而將熱電偶160或160a檢測到的溫度降低至不高于0℃。因此，本發(fā)明的噴嘴可以通過由熱電偶傳感器所檢測到的溫度而確定是否在噴射CO2。
通過對圖1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，本發(fā)明的噴嘴可以具有如圖2A和2B所示的結(jié)構(gòu)。圖2A是單個噴嘴的縱向橫截面圖，而圖2B是單個噴嘴的橫向橫截面圖。優(yōu)選地，所述單個噴嘴由單個噴嘴單元180構(gòu)成，與圖1的噴嘴不同，噴嘴單元180沒有分成多個單元。噴嘴單元180具有一個第一通道181，該第一通道用于噴射諸如CO2和Ar之類的清潔劑，從噴嘴單元180的入口至出口的末端形成此第一通道181；并且該第一通道181從所述入口至所述出口可以形成有文氏管的形狀以生長CO2雪狀物，類似于圖1的文氏管142。在這種情況下，該第一通道181可包括至少一個文氏管。另外，如圖2B所示，第一通道181可以包括一個入口181a和一個出口181b，所述入口181a具有單個的寬通道而所述出口181b具有多個窄通道。
在此改良的實施例中，噴嘴單元180的入口與載運氣體供應(yīng)源(未示出)流體連通，使得諸如N2和CDA(清潔的干燥空氣)之類的載運氣體(圖中以“—→”表示)被引導(dǎo)從其穿過。另外，在與噴嘴單元180的入口端間隔開的表面處形成一個與清潔劑供應(yīng)源(未圖示)流體連通的清潔劑入口182，并且清潔劑CO2(圖中以“---→”表示)經(jīng)過此清潔劑入口182供應(yīng)。清潔劑入口182延伸進(jìn)入噴嘴單元180內(nèi)部而與所述第一通道181流體連通，并且CO2被引導(dǎo)進(jìn)入所述第一通道181。一個用于噴射載運氣體(圖中以“—→”表示)的第二通道183形成于第一通道181的外部和噴嘴單元180的內(nèi)周之間。
另外，一個用于引導(dǎo)載運氣體的引導(dǎo)件184安裝在噴嘴單元180的入口處。引導(dǎo)件184指向噴嘴單元180的內(nèi)周而與第二通道183流體連通，大多數(shù)供自載運氣體供應(yīng)源的N2或CDA(圖中以“—→”表示)被引導(dǎo)件184引導(dǎo)進(jìn)入第二通道183而流向噴嘴單元180的出口。如圖2A和2B所示，引導(dǎo)件184具有預(yù)定尺寸的沖孔形狀以與第一通道181流體連通，經(jīng)過所述沖孔，N2或CDA之類的載運氣體(圖中以“—→”表示)的一部分被引導(dǎo)至與從清潔劑入口182流入的CO2(圖中以“---→”表示)混合，然后經(jīng)過噴嘴單元180的出口排至外部。
圖2A中的標(biāo)號182a是一個孔口，其功能是使所述清潔劑CO2相變至含有固體顆粒的雪狀物狀態(tài)，并且可以包括多個彼此平行設(shè)置的孔口。
同時，與圖1類似，單獨的熱電偶傳感器185可以附加地安裝在所述噴嘴單元的出口末端以確定是否在噴射供自清潔劑供應(yīng)源的CO2。另外，雖然沒有示出，第二通道可以進(jìn)一步包括一個單獨的加熱器，其功能與圖1中防霜通道144相同。
<實施例2>多重噴嘴1圖3是一個根據(jù)本發(fā)明第二實施例的噴射噴嘴的立體圖，該噴嘴采用多重噴嘴，而圖4是沿圖3中III-III線的截面圖。圖3和圖4的實施例將本發(fā)明的技術(shù)主旨應(yīng)用于一個多重噴嘴中，此多重噴嘴描述于由本申請人申請的、公開號為WO02/075799 A1、名稱為“用于噴射夾帶在氣體中的可升華固體顆粒來清潔表面的噴嘴(NOZZLE FOR INJECTINGSUBLIMABLE SOLID PARTICLES ENTAINED IN GAS FOR CLEANINGSURFACE)”的公開中，在此引入該公開的全部內(nèi)容作為參考。
如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的多重噴嘴包括一個清潔劑單元210、一個載運氣體單元230、一個噴嘴單元240、以及一個加熱器250。噴嘴單元240可以包括一個第一文氏管單元240a以及一個第二文氏管單元240c，可以進(jìn)一步包括一個置于所述第一文氏管單元240a和第二文氏管單元240c之間的中間單元240b(本實施例包括該中間單元240b)。所述第一文氏管單元240a、中間單元240b、以及第二文氏管單元240c從載運氣體單元230的出口依次排列。清潔劑單元210形成于所述第一文氏管單元240a上。
載運氣體單元230具有一個與載運氣體供應(yīng)源202流體連通的入口，并且從入口至出口延伸成扇形。
噴嘴單元240的第一第二文氏管單元240a和240c具有多個在側(cè)向上平行設(shè)置的文氏管242a和242c。中間單元240b具有多個一定直徑的通道，而將第一和第二文氏管單元240a和240b的文氏管242a和242c連接起來。如有必要，如圖3和圖4所示，中間單元240b的通道242b的入口可以形成有單一的公用空間。
另外，防霜通道244圍繞噴嘴單元240的文氏管242a和242c以及通道242b延伸(參見圖4)。防霜通道244的入口與載運氣體單元230的出口流體連通，并且載運氣體以9∶1至7∶3的比率、優(yōu)選地以8∶2的比率供應(yīng)至文氏管242a和防霜通道244?？紤]到制造問題，優(yōu)選地沿著噴嘴單元240的周邊設(shè)置多個防霜通道244。
清潔劑單元210具有一個與清潔劑供應(yīng)源204流體連通的入口，并有一個流量調(diào)節(jié)閥220安裝在臨近所述入口的管線上。清潔劑單元210的出口相對于所述入口成直角地彎曲，延伸形成一個類似于載運氣體單元230的扇形，并具有多個孔口212，所述孔口212與所述第一文氏管單元240a相應(yīng)的文氏管242a的一個下端節(jié)流閥流體連通?？紤]到制造問題，可以在第一文氏管單元240的上表面處形成一個清潔劑入口246，以用作孔口212。
加熱器250安裝在噴嘴單元240的防霜通道244處。當(dāng)噴嘴單元240具有多個防霜通道244時，多個加熱器250分別安裝在多個防霜通道244處。
另外，本發(fā)明的噴嘴可以包括一個熱電偶傳感器260或260a以確定是否在噴射CO2，類似于圖1的單一噴嘴。優(yōu)選地，熱電偶傳感器260或260a固定至清潔劑單元210的出口端或文氏管單元240a或240c的一端，以防止傳感器被CO2凍結(jié)，如圖4中所示；并且雖然沒有圖示，可以使用諸如銷、帶等的預(yù)定緊固裝置固定所述熱電偶傳感器。因此，本發(fā)明的噴嘴可以通過由安裝在清潔劑單元210或文氏管單元240a或240c端部的熱電偶傳感器260或260a所檢測到的溫度，來確定是否在噴射CO2。
下面描述本發(fā)明多重噴嘴的操作。
載運氣體經(jīng)過載運氣體單元230從載運氣體供應(yīng)源202供應(yīng)至噴嘴單元240。載運氣體通過第一文氏管單元240a的相應(yīng)文氏管242a加速，經(jīng)過清潔劑單元210的孔口212供應(yīng)的清潔劑相變成CO2雪狀物，CO2雪狀物將與載運氣體混合的然后經(jīng)過中間單元240b和第二文氏管單元240c排至目標(biāo)物的表面。CO2雪狀物在第一文氏管單元240a的文氏管242a處初步地絕熱膨脹，而CO2雪狀物的顆粒經(jīng)過中間單元240b的通道242b生長，以與載運氣體完全混合。然后，CO2雪狀物經(jīng)過第二文氏管單元240c的文氏管242c二次絕熱膨脹，籍此使雪狀物顆粒的尺寸最大化。
同時，自載運氣體單元230供入噴嘴單元240的防霜通道244的載運氣體由加熱器250加熱至100-200℃的高溫，以經(jīng)過噴嘴單元240噴射至目標(biāo)物的表面。
<改良實施例2>多重噴嘴2圖5示出了圖3和圖4中的多重噴嘴實施例的一個改良實例，圖6是沿圖5的V-V線的截面圖。
也就是說，與圖3和圖4中的多重噴嘴不同，圖5和圖6中的實施例是如下實現(xiàn)的將清潔劑單元210’從第一文氏管單元240a的上部移動至第一文氏管單元240a的入口處，且安裝一個載運氣體單元230’來環(huán)繞清潔劑單元210’的周邊。圖5和圖6實施例的清潔劑單元210’和載運氣體單元230’彼此接合，類似于所述的單一噴嘴。
清潔劑單元210’具有一個位于載運氣體單元230’出口側(cè)的出口，并包括多個彼此平行間隔開的孔口212’。結(jié)果，從清潔劑單元210’的孔口212’噴射至載運氣體單元230’出口空間的清潔劑由于壓力下降而經(jīng)絕熱膨脹相變至雪狀物狀態(tài)。
載運氣體單元230'具有一對形成于其兩側(cè)的入口，以將載運氣體從載運氣體供應(yīng)源(未圖示)供應(yīng)至載運氣體單元230’的兩側(cè)。另外，載運氣體單元230’具有一個出口，該出口用于環(huán)繞清潔劑單元210’的所述出口，以與噴嘴單元240的第一文氏管單元240a的文氏管242a和防霜通道244流體連通。防霜通道244在上游側(cè)與載運氣體單元230’的出口空間流體連通，而不是與清潔劑單元210’的出口流體連通，類似于上述單一噴嘴。因此，清潔劑不導(dǎo)入至防霜通道244，僅僅載運氣體供給至防霜通道244。
同時，包括有所述第一文氏管單元240a、所述中間單元240b、所述第二文氏管單元240c、以及所述防霜通道244、并且加熱器250的噴嘴單元240具有與圖3和圖4的實施例相同的結(jié)構(gòu)。因此，對其描述可由對圖3和圖4實施例的描述代替。
本實施例的噴嘴可以包括一個熱電偶傳感器260'或260a'，用于確定是否在噴射CO2；如圖1和圖3中所示，所述傳感器優(yōu)選地安裝在所述清潔劑單元210’的出口側(cè)的端部或文氏管單元240a或240c的一端，以防止傳感器被CO2凍結(jié)，如圖5和圖6中所示。當(dāng)然，盡管沒有示出，熱電偶傳感器260'或260a'可以使用如銷、帶等等緊固裝置固定。如上所述，本發(fā)明的噴嘴能夠通過由安裝在清潔劑單元210’端部或文氏管單元240a或240c處的熱電偶傳感器260’或260a'檢測到的溫度來確定是否在噴射CO2。
下面結(jié)合圖7描述在上面的不同實施例中所示出的本發(fā)明的噴嘴的操作。
圖7是一個示意圖，示出了圖1至圖6實施例所描述的本發(fā)明噴嘴的操作狀態(tài)。當(dāng)高壓CO2清潔劑從CO2存儲罐10供應(yīng)至冷卻器30時，冷卻器30過濾CO2以將其轉(zhuǎn)化為液態(tài)并將所述液態(tài)CO2供應(yīng)至噴射噴嘴。在此，液態(tài)CO2的供應(yīng)流量由一個安裝在所述噴射噴嘴入口側(cè)的流量調(diào)節(jié)閥120或220進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，取決于由流量調(diào)節(jié)閥120或220所控制的流量，少量的干冰顆粒與供自載運氣體供應(yīng)源20的N2或空氣一起被供應(yīng)至所述噴嘴的內(nèi)部。另外，如同圖1至圖6的實施例中所描述的，可以使用安裝在所述噴嘴出口側(cè)的熱電偶傳感器160、160a、260、260a、260’、或260a'來確定是否在噴射CO2。
同時，如圖7所示，本發(fā)明的噴射噴嘴可以在冷卻器30和調(diào)節(jié)閥120或220之間安裝一個螺線管閥170以供應(yīng)液態(tài)CO2。能夠通過螺線管閥170響應(yīng)電信號而開啟/關(guān)閉的操作來控制液態(tài)CO2的供應(yīng)。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，通過直接經(jīng)過噴嘴或沿著噴嘴的表面噴射高溫載運氣體，根據(jù)本發(fā)明的噴射夾帶在氣體中的可升華固體顆粒以清潔表面的噴嘴可以防止在目標(biāo)物和噴嘴的表面處形成霜。
因此，因為沒有出現(xiàn)霜的可能性，可以在常規(guī)的環(huán)境中執(zhí)行清潔操作。這可以顯著地簡化所述設(shè)備的結(jié)構(gòu)，其原因在于不需要一個容室來維持干燥清潔的環(huán)境，或者不需要其它的用于防止產(chǎn)生靜電的裝置。并且，可以更廣泛和更自由地使用可升華固體顆粒來進(jìn)行清潔操作。
盡管參考本發(fā)明的示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了具體地圖示和描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，可以在不脫離由以下的權(quán)利要求書所確定的主旨和范圍的情況下對本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于噴射夾帶在氣體中的固體顆粒來清潔表面的噴嘴，所述噴嘴包括一個清潔劑單元，用于使來自清潔劑供應(yīng)源的清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；一個噴嘴單元，用于通過絕熱膨脹生長來自清潔劑單元的清潔劑雪狀物，以及將所生長的清潔劑雪狀物噴射至目標(biāo)物的表面；一個載運氣體單元，用于將來自載運氣體供應(yīng)源的載運氣體供應(yīng)至所述噴嘴單元而與所述清潔劑雪狀物混合；以及一個加熱器，用于加熱至少一部分自所述載運氣體供應(yīng)源供應(yīng)的載運氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其進(jìn)一步包括一個流量調(diào)節(jié)閥，用于控制從所述清潔劑供應(yīng)源供應(yīng)的清潔劑的流量。
3.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元進(jìn)一步包括一個文氏管以及一個防霜通道，所述文氏管用于通過絕熱膨脹來生長來自清潔劑單元的清潔劑雪狀物，所述防霜通道形成為環(huán)繞所述文氏管，并用于引導(dǎo)至少一部分來自所述載運氣體單元的載運氣體。
4.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述加熱器安裝在以下側(cè)面中的至少一側(cè)載運氣體供應(yīng)源側(cè)、載運氣體單元側(cè)、以及用于將載運氣體從載運氣體供應(yīng)源供應(yīng)至載運氣體單元的通道側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的噴嘴，其中，所述加熱器安裝在所述噴嘴單元的防霜通道處。
6.如權(quán)利要求3所述的噴嘴，其中，所述載運氣體以9∶1到7∶3的比率從所述載運氣體單元供應(yīng)至所述噴嘴單元的文氏管和防霜通道。
7.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述清潔劑是CO2和Ar的其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述載運氣體是N2和空氣的其中之一。
9.一種用于噴射夾帶在氣體中的固體顆粒來清潔表面的噴嘴，所述噴嘴包括一個清潔劑單元，其具有一個與清潔劑供應(yīng)源流體連通的入口、以及一個由多個平行設(shè)置的的孔口所構(gòu)成的出口，所述孔口使清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；一個噴嘴單元，其具有多個入口，引導(dǎo)由清潔劑單元的孔口所形成的清潔劑雪狀物，多個文氏管，用于通過絕熱膨脹而生長導(dǎo)入相應(yīng)入口的清潔劑雪狀物，以及多個與相應(yīng)文氏管流體連通的出口，其將通過所述文氏管生長的清潔劑雪狀物噴射至目標(biāo)物的表面；一個載運氣體單元，具有一個與載運氣體供應(yīng)源流體連通的入口、以及一個與所述噴嘴單元的多個入口流體連通的出口而將載運氣體與所述清潔劑雪狀物混合；以及一個加熱器，用于加熱自載運氣體供應(yīng)源供應(yīng)的所述載運氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元的各文氏管由串連排列的第一和第二文氏管構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的噴嘴，其中，在所述第一和第二文氏管之間安裝有一個具有一定內(nèi)徑的中間通道，其利于所述清潔劑雪狀物與所述載運氣體的混合。
12.如權(quán)利要求9所述的噴嘴，其中，所述載運氣體單元安裝在所述噴嘴單元的入口處，所述清潔劑單元安裝在所述噴嘴單元上，并且，與所述清潔劑單元的孔口流體連通的所述噴嘴單元的入口與所述文氏管的一個節(jié)流后端流體連通。
13.如權(quán)利要求9所述的噴嘴，其中，所述載運氣體單元形成為環(huán)繞所述清潔劑單元而與所述噴嘴單元的前端相接合。
14.如權(quán)利要求9所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元形成為環(huán)繞所述文氏管，并進(jìn)一步包括一個與所述載運氣體單元的所述出口流體連通的防霜通道。
15.如權(quán)利要求1或9所述的噴嘴，進(jìn)一步包括一個熱電偶傳感器，用于在噴射CO2時檢測溫度變化而確定是否在供應(yīng)CO2。
16.如權(quán)利要求15所述的噴嘴，其中，所述熱電偶傳感器安裝在所述所述清潔劑單元和所述噴嘴單元的其中之一的出口端處。
17.如權(quán)利要求16所述的噴嘴，進(jìn)一步包括一個螺線管閥，用于通過響應(yīng)電信號的開啟/關(guān)閉操作來控制CO2的供應(yīng)。
18.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述清潔劑單元、所述噴嘴單元、以及所述載運氣體單元整體地形成為一個單個噴嘴單元。
19.如權(quán)利要求18所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元包括一個第一通道，用于流動所述清潔劑；一個第二通道，沿著所述噴嘴單元的內(nèi)周并朝向所述第一通道的外部而形成，用于所述載運氣體的流動；以及一個清潔劑入口，從所述噴嘴單元的表面延伸至所述第二通道以供應(yīng)所述清潔劑，其中，所述清潔劑入口具有一個連接至所述第一通道的孔口形端部，其將所述清潔劑相變至含有可升華固體微粒的雪狀物狀態(tài)，并且在所述第一通道中具有至少一個文氏管形狀，其通過絕熱膨脹而生長所述清潔劑。
20.如權(quán)利要求19所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元包括一個用于引導(dǎo)所述載運氣體的引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件的外部與所述第二通道流體連通，并通過一個沖壓中心孔與所述第一通道流體連通。
21.如權(quán)利要求20所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元包括一個安裝在所述第二通道處的加熱器，其防止在所述噴嘴單元的出口端和所述目標(biāo)物的表面處由于極低溫度的清潔劑雪狀物而形成霜。
22.如權(quán)利要求21所述的噴嘴，其中，所述噴嘴單元在其出口端處包括一個熱電偶傳感器，用于確定是否在噴射來自所述清潔劑供應(yīng)源的CO2。
23.一種使用可升華固體顆粒來清潔表面的方法，包括使清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；在混合所述清潔劑和載運氣體之前加熱至少一部分所述載運氣體；通過與所述載運氣體混合而絕熱地膨脹已經(jīng)相變的清潔劑雪狀物；以及將所述經(jīng)絕熱膨脹的清潔劑和所述載運氣體的混合物噴射至目標(biāo)物的表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴射可升華固體顆粒的噴嘴，所述噴嘴可以防止由于極低溫度的雪狀物而在噴嘴和目標(biāo)物的表面處形成霜。所述噴嘴包括一個清潔劑單元，用于使來清潔劑相變至含有可升華固體顆粒的雪狀物狀態(tài)；一個噴嘴單元，用于通過絕熱膨脹生長清潔劑雪狀物，以及將所生長的清潔劑雪狀物噴射至目標(biāo)物的表面；一個載運氣體單元，用于將來載運氣體供應(yīng)至所述噴嘴單元以與所述清潔劑雪狀物混合；以及一個加熱器，用于加熱至少一部分載運氣體。另外，本發(fā)明可以安裝螺線管閥而自動地控制CO
文檔編號H01L21/304GK1706558SQ20051007301
公開日2005年12月14日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者尹哲男 申請人:K.C.科技株式會社