DE69233293T2

DE69233293T2 - Superreinigung von komplizierten Mikroteilchen

Info

Publication number: DE69233293T2
Application number: DE1992633293
Authority: DE
Inventors: Alan E. Exton Walter
Original assignee: CFMT Inc
Current assignee: CFMT Inc
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2012-10-03
Also published as: EP0894542A1; EP0608363A1; KR100254653B1; EP0894542B1; ATE258084T1; JP3209426B2; WO1993006949A1; AU2884992A; JP2001504381A; KR940702773A; DE69233293D1; US6143087A; US6348101B1; CA2120325A1

Description

Grundlagen der Erfindung
Es gibt zahlreiche Nutzanwendungen für die Reinigung empfindlicher Komponenten, wie beispielsweise Raumfahrt-Komponenten, Lager und elektronische Gerätschaften. Elektronische oder elektrische Komponenten können durch den Gebrauch z. B. durch Rauch, Staub und andere Verunreinigungen der Luft oder durch Öle und Schmiermittel verunreinigt werden. Öle sind schwieriger zu entfernen als viele andere Verunreinigungen, da sie geringere Oberflächenspannungen und höhere Viskositäten besitzen, was es schwierig macht, sie mit Lösemitteln und/oder Detergenzien zu entfernen.
Von zahlreichen Alkoholen, fluorierten Alkoholen und anderen halogenierten Verbindungen ist festgestellt worden, dass sie wirksam als Verdrängungsmittel für Verunreinigungen insbesondere öliger Verunreinigungen dienen können. Zum Beispiel sind chlorierte Kohlenwasserstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe (CFCs) wie beispielsweise Freon^TM normalerweise verwendet worden. Konzentrierte korrodierende Säuren oder Basen sind ebenfalls als Reinigungsmittel verwendet worden. Diese Reagenzien sind häufig teuer, ihre Handhabung ist gefährlich und sind für Umwelt und als Abfall problematisch.
Schallreinigung ist für die Dekontamination und/oder Desinfektion von Instrumenten verwendet worden, die in der Medizin, Zahnmedizin, Chirurgie oder Nahrungsmittelverarbeitung Verwendung finden. Dieses Verfahren beinhaltet im Allgemeinen das Verbringen der Instrumente in ein Wasserbad und dann Behandlung mit Ultraschallenergie. Behandlung mit Ultraschallenergie ist lange als letal für Mikroorganismen angesehen worden, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, wie es beispielsweise von Boucher im U.S. Patent, Nr. 4.211.744, (1980) beschrieben ist. Ultraschallenergie ist ebenfalls zur Reinigung und Sterilisierung von Kontaktlinsen (U.S. Patent 4.382.824 Halleck (1983)), chirurgischen Instrumenten (U.S. Patent 4.193.818, Young et al. (1980) und U.S. Patent 4.448.750 (1984)) und sogar Körperteilen, wie beispielsweise Arzthände (U.S. Patent 3.481.687, Fishman (1969)) verwendet worden.
Nach der Behandlung mit Fluid müssen die Komponenten normalerweise getrocknet werden. Verdampfen der Spülflüssigkeiten ist nicht erwünscht, da dies oft zu Flecken- oder Schlierenbildung führt. Selbst das Verdampfen ultrahochreinen Wassers kann zu Problemen führen, wenn es auf den Oberflächen mancher Komponenten trocknet. Zum Beispiel kann dieses Wasser Spuren von Silicon und Silicondioxid auf Halbleiteroberflächen lösen und das anschließende Verdampfen führt zu Rückständen von gelöstem Material auf der Wafer-Oberfläche.
Eine als ein Schleuder-Spül-Trockner bekannte Vorrichtung ist zum Trocknen von Gegenständen ohne Wasserverdampfung zweckdienlich. Diese Vorrichtungen nutzen die Zentrifugalkraft, um das Wasser von den Oberflächen des Gegenstandes „abzuschleudern". Dies kann ein Zerbrechen des Gegenstandes aufgrund der ausgeübten mechanischen Beanspruchung verursachen, besonders bei größeren oder zerbrechlichen Gegenständen. Zusätzlich ist die Kontrolle auf Verunreinigungen aufgrund der mechanischen Komplexität des Schleuder-Spül-Trockners schwierig. Da die Gegenstände herkömmlicherweise durch trockenen Stickstoff mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, können sich elektrostatische Aufladungen auf der Oberfläche des Gegenstandes bilden. Gegensätzlich geladene Partikel der Luft werden dann auf die Oberfläche des Gegenstandes rasch gezogen, wenn der Trockner geöffnet wird, was zu einer Partikel-Kontamination führt. Schließlich ist es schwierig, das Verdampfen von Wasser von der Oberfläche des Gegenstandes während des Schleudergangs mit den erwarteten und oben diskutierten Nachteilen zu verhindern.
Vor kurzem sind Verfahren und Vorrichtungen zur Dampftrocknung oder chemischen Trocknung empfindlicher Gegenstände entwickelt worden. Die chemische Trocknung umfasst im Allgemeinen zwei Schritte. Erstens wird die Spülflüssigkeit abgezogen und durch ein nicht-wässriges Trocknungsfluid ersetzt. Zweitens wird das nicht-wässrige Trocknungsfluid unter Verwendung eines vorgetrockneten Gases, wie beispielsweise Stickstoff, verdampft. Ein Verfahren zur chemischen Trocknung von Halbleiter-Wafer unter Verwendung von Isopropanol ist im U.S. Patent, Nr. 4.778.532 und 4.917.123, und im U.S. Patent, Nr. 4.911.761 und 4.961.597, beschrieben.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine Technik bereitzustellen, die zur Entfettung, Reinigung und Trocknung von empfindlichen Komponenten, insbesondere Komponenten mit komplexen Konfigurationen, verwendet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Reinigung der Oberfläche eines Gegenstandes durch Verbringen des Gegenstandes in ein geschlossenes Gefäß und sequentielles Durchströmen von Reinigungs- und/oder Spülfluids durch das Gefäß, dann Trocknen des Gegenstandes unter Bedingungen, die keine Ablagerung von Rückständen auf der Oberfläche des Gegenstandes erlauben. Die Reinigungs- und/oder Spülfluids sind auf Grundlage der An der zu entfernenden Verunreinigung ausgewählt und können wässrige und nicht-wässrige Fluids umfassen. In einer bevorzugten Anwendungsform ist Schallenergie auf wenigstens eines der Fluids in dem Gefäß angewandt.
Die Technik ist besonders zweckdienlich zum Reinigen empfindlicher elektronischer Komponenten, wie beispielsweise komplexe Teile z. B. Leseköpfe, die in Computersystemen zum Lesen und/oder Aufzeichnen von Informationen auf Disketten verwendet sind. Die Technik ist zweckdienlich zur Reinigung von Festplatten, Teilen für die Raumfahrt (z. B. Gyroskope, Kugellager), medizinischen Geräten und anderen Präzisionsteilen. Die Technik kann zur Lötmittelentfernung bei bedruckten Leiterplatten und zur Entfettung von Mikroteilen, insbesondere als Ersatz für die herkömmliche Freon^TM-Behandlung verwendet sein. Komponenten mit zahlreichen Trennflächen und Facetten, das heißt, die kompliziert sind, können unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens gründlich gereinigt und getrocknet werden. Die vorliegenden Protokolle können auf Metall-, Keramik- oder Kunststoffoberflächen angewandt werden.
Eine für Verfahren der Erfindung zweckdienliche Apparatur umfasst eine Umschließung zum Umschließen des zu reinigenden Gegenstandes und Mittel zum Durchströmen eines Flüssigkeitsstroms durch die Umschließung und um den deponierten Gegenstand herum. Reinigungs- und Spülflüssigkeiten sind vorzugsweise in das Gefäß durch eine Öffnung, die sich im Gefäßboden befindet, eingeleitet. Die Apparatur kann ein Mittel zum Bewegen der Flüssigkeit umfassen, um ein gründliches Reinigen und Spülen sämtlicher Oberflächen zu gestatten. Vorzugsweise ist ein Mittel zur Erzeugung von Schallwellen, die Ultraschall- oder Megaschallenergie sein können, für diese Zwecke verwendet. Die Apparatur kann gegebenenfalls Sprühköpfe zur Vorreinigung des Gegenstandes enthalten, um ihn mit einer Flüssigkeit zur Entfernung grober Verunreinigungen zu besprühen. Die Apparatur enthält ein Mittel zur Entfernung der Flüssigkeit aus der Umschließung, die eine zweite oben am Gefäß befindliche Öffnung sein kann, und Mittel zum Trocknen des Gegenstandes durch Befüllen des Gefäßes mit einem organischen trocknenden Lösemittel oder Dampf.
Eine für Verfahren der Erfindung zweckdienliche Apparatur kann Mittel zum Einleiten eines inerten Gases oder Luft umfassen, und Mittel zur Zirkulation der Wasch- und Spülflüssigkeiten sind in der Apparatur enthalten. Das Gefäß umfasst vorzugsweise eine Öffnung in seinem Oberteil, so dass ein Fluid durch die obere Öffnung ausgeblasen werden kann, während ein zweites Fluid in das Gefäß über die Bodenöffnung eingeleitet wird. Dampf oder Gas wird durch einen Einlass am Oberteil eingeleitet, um ein Fluid nach unten durch den Boden zu verdrängen. Dies erlaubt, ein Fluid direkt durch ein anderes Fluid zu ersetzen, ohne die Gegenstände der Luft zu exponieren. Die beiden Öffnungen können über eine Leitung verbunden sein und dadurch ermöglichen, dass ein Fluid durch das Gefäß zirkuliert. Die Apparatur umfasst vorzugsweise Mittel zur Versorgung des Gefäßes mit einer Wasch- oder Spülflüssigkeit, ohne dass das Fluid der Luft exponiert wird. In einer Anwendungsform ist ein die Flüssigkeit enthaltender Speichertank mit dem Gefäß über eine Leitung verbunden. Der Speichertank kann mit einem Mittel zur Druckbeaufschlagung versehen sein, zum Beispiel ein inertes Gas. Die Wasch- oder Spülflüssigkeit wird dann in den Tank nach Verwendung zurückgeführt. In einer anderen Anwendungsform enthält die Apparatur Mittel zum Filtern, Destillieren oder anderweitigen Wiederaufbereitung der Flüssigkeiten zur Wiederverwendung im vorliegenden System.
Ein Verfahren der Erfindung kann die folgenden Schritte beinhalten: Verbringen des zu reinigenden Gegenstandes in das Gefäß und Verschließen des Gefäßes; Befüllen des Gefäßes mit einem Waschfluid, um den Gegenstand einzutauchen und alle Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid in Kontakt zu bringen; vorzugsweise Bewegen der Flüssigkeit unter Verwendung von Schallenergie oder anderen Mitteln; Befüllen des Gefäßes mit einem Spülfluid, um das Waschfluid zu verdrängen und den Gegenstand einzutauchen; und Entfernung des Spülfluids von den Oberflächen des Gegenstandes unter Verwendung eines organischen trocknenden Lösemittels unter Bedingungen, so dass im Wesentlichen keine Spülfluid-Tröpfchen, Reinigungsmittel oder Verunreinigungen auf den Oberflächen des Gegenstandes nach Entfernung des Spülfluids verbleiben. Das Gefäß kann mit einem inerten Gas wie beispielsweise Stickstoff und/oder Luft vor der Entfernung des Gegenstandes aus dem Gefäß durchspült werden.
In den Verfahren der Erfindung wird der Gegenstand von Interesse unter Verwendung eines nicht-wässrigen Protokolls gereinigt. Der Gegenstand wird in der Umschließung fixiert und gegebenenfalls mit Wasser oder einem organischen Lösemittel vorgespült, um Grobpartikel zu entfernen. Der Gegenstand wird dann in ein organisches Reinigungslösemittel, vorzugsweise ein Terpen oder eine Mischung aus Terpenen, eingetaucht. Das Terpen-Lösemittel kann gegebenenfalls ein Detergens enthalten. Ultraschall- oder Megaschallenergie wird angewandt, falls dies erforderlich oder erwünscht ist. Das Reinigungslösemittel wird dann aus dem Gefäß abgezogen und das Gefäß mit einem Spüllösemittel befüllt, das zurückbleibendes Reinigungslösemittel solubilisiert und dieses von den Oberflächen des Gegenstandes entfernt. Diesem Spülschritt kann eine Trocknung mit heißem organischen Dampf folgen. Das Gefäß wird dann mit einem inerten Gas durchspült, das den Gegenstand gründlich trocknet bevor dieser der Luft exponiert wird.
Die Verfahren sind für eine Superreinigung von Gegenständen besonders zweckdienlich, die so frei wie möglich von Verunreinigungen sein müssen. Die Kombination von genauer Kontrolle von Lösemittel, Wasch- und Spülreagenzien, hydraulischer Strömung, Zufuhr von Ultraschall- oder Megaschallenergie und Entfernung von Spülflüssigkeitströpfchen und/oder Verunreinigungen mit einem trocknenden Lösemittel oder Dampf erlaubt ein außergewöhnlich gründliches Reinigen und Spülen, um im Wesentlichen Oberflächen frei von Verunreinigungen zu schaffen. Die durch die Verwendung der Apparatur und der Technik der Erfindung erzielten Ergebnisse werden nachfolgend als „Superreinigung" bezeichnet.
Das vorliegende Verfahren vereinigt viele wünschenswerte Merkmale zur Reinigung von empfindlichen elektronischen Komponenten, Kugellager, bedruckten Leiterplatten, medizinischen Geräten, Festplatten für Computer und Präzisionsteilen. Das Verfahren kann zum gründlichen Reinigen oder Dekontaminieren von Oberflächen von Gegenständen, die viele kleine Teile enthalten, und von komplizierten Oberflächen mit einer hochkomplexen Konfiguration angewandt sein. Ein für die Verfahren der Erfindung zweckdienliches Reaktionsgefäß kann eine vollständig geschlossene Umgebung sein, deshalb ist der Kontakt des Bedienungspersonals mit aggressiven Reinigungslösemitteln oder Lösemitteln mit einem starken Geruch wie beispielsweise Terpene ausgeschlossen. Die Verwendung von Terpenen ist besonders vorteilhaft, weil Terpene in der Natur vorkommen, biologisch abbaubar und exzellente Lösemittel für die meisten Verunreinigungen sind. Terpene können zur Reinigung von Gegenständen verwendet sein, die traditionell die Verwendung von Freonen erfordert, die teuer und umweltschädlich sind. Der mit den meisten Terpenen verbundene Geruch ist nicht problematisch, da das System vollkommen geschlossen ist.
Die zu behandelnden Gegenstände sind im Gefäß fixiert, deshalb können zerbrechliche oder empfindliche Teile ohne Produktbewegung gereinigt werden. Nicht-wässrige Lösemittel können für eine wiederholte Wiederverwendung wiederaufbereitet sein. Das Verfahren stellt ein kombiniertes Reinigungs- und Trocknungsmittel bereit, wobei dadurch die Gerätekosten verringert, die Produktbewegung und Chemikalienexposition minimiert sind. Das Verfahren schließt schädliche Gas-Flüssigkeit-Zwischenphasen aus, die zu einer Blitzkorrosion und/oder Färbung führen können, und schützt die gereinigten Produkte vor externer Verunreinigung. Das Verfahren kann für eine automatisierte Chemikalienhandhabung und umfassende Einbeziehung eines Computers in den Prozess angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorausgehende Zusammenfassung und Gegenstände der Erfindung und deren verschiedenen Merkmale wie auch die Erfindung selbst können durch die nachfolgende Beschreibung umfassender verstanden werden, wenn sie mit den begleitenden Zeichnungen zusammen gelesen werden.
1 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine Anwendungsform der Apparatur der vorliegenden Erfindung für eine wässrige Behandlung veranschaulicht, die nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt.
2 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine Anwendungsform der Apparatur der vorliegenden Erfindung für eine wässrige Behandlung veranschaulicht, die nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, einschließlich Ablassventile für die Entfernung von Fluids aus dem Gefäß.
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anwendungsform der Apparatur der vorliegenden Erfindung für eine nicht-wässrige Behandlung veranschaulicht, einschließlich Chemikalienspeichertanks und Leitungen, Ventile und damit verbundenen Ausrüstung zur Wiederverwendung wertvoller Lösemittel.
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Apparatur zur Bereitstellung von organischem trocknenden Dampf für das Gefäß veranschaulicht.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Superreinigung von Gegenständen, insbesondere Gegenstände mit komplexen Konfigurationen. Die vorliegenden Verfahren sind hier mit besonderem Bezug auf die Superreinigung von komplizierten Mikroteilen beschrieben, allerdings sind die allgemeinen Prinzipien auf die Reinigung von anderen Gegenständen anwendbar.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1 eine Apparatur schematisch gezeigt, die für die Durchführung des vorliegenden Superreinigungsverfahrens unter Verwendung eines wässrigen Protokolls geeignet ist, das nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Ein Gefäß 12 enthält den/die Gegenstände zur Behandlung mit wässrigen Wasch- und Spülflüssigkeiten und wassermischbaren organischen Gasen und trocknenden Dämpfen. Gefäß 12 enthält in seiner Kammer deponiert Mittel 14 zum Abstützen oder anderweitigen Fixieren der zu reinigenden Gegenstände, die zum Beispiel ein Korb, Gestell, Kasten oder eine andere Vorrichtung sein können. Die Gestaltung des Halte-Mittels 14 hängt von der Größe, Art und Bauform des/der zu reinigenden Gegenstände ab. Eine verschließbare Luke 28 erlaubt den Zugang in das Innere des Gefäßes 12. Gefäß 12 besitzt einen kegelförmigen Boden, bestehend aus ansteigenden Wänden, was ein Ablaufen der Reinigungs- und Spülflüssigkeiten aus dem Gefäß erleichtert. Gefäß 12 ist mit Ventilen 70 und 72 zur Steuerung des Wassers zum Spülen und/oder Reinigen ausgestattet, das in das Gefäß 12 zur Behandlung der Gegenstände eintritt und verlässt.
Wasser wird über Ventil 70 durch Leitungen 84, 82 und Einlass 22 eingeleitet, was ein Befüllen des Gefäßes 12 mit dem Behandlungsfluid erlaubt. Das Fluid strömt durch das Gefäß 12 nach oben. Ein Einlass 74 für Zugabe von Detergens zum Wasser ist ebenfalls vorhanden. Nach Befüllen des Gefäßes 12 wird Ventil 70 für die Steuerung der Wasserversorgung geschlossen. In einer bevorzugten Anwendungsform besitzt das Gefäß 12 wenigstens einen Schallwandler 16, der an den Seiten des Gefäßes 12 montiert ist, zur Induktion von Ultraschall- oder Megaschall-Hohlraumbildung in einem Behandlungsfluid.
Gefäß 12 enthält gegebenenfalls Sprühköpfe 26 an den Seiten des Gefäßes montiert. Die Sprühköpfe sprühen Wasser oder andere Fluids auf die Gegenstände im Gefäß, um diese Vorzuspülen und groben Schmutz und Verunreinigungen zu entfernen. Das Vorspülfluid wird zu den Sprühköpfen 26 durch eine Leitung 86 durch das Öffnungsventil 30 geführt.
Reinigungs- und Spülfluids, die im Verfahren verwendet sind, können aus dem Gefäß mittels Abziehen durch Öffnung 24 und Einlass 22 entfernt werden. Ventil 72 wird geöffnet, um die verwendete Flüssigkeit durch Leitung 82 zur Entsorgung zu entfernen. Alternativ kann ein erstes Fluid im Gefäß 12 mittels Injektion eines zweiten Fluids durch Einlass 22 und Öffnung 24 und Öffnung 32 verdrängt werden, wobei dadurch das erste Fluid durch Öffnung 32 und Leitung 34 in das Oberteil des Gefäßes gedrückt wird. Dieses Verfahren erlaubt die direkte Verdrängung eines Fluids durch ein anderes, ohne die Gegenstände im Gefäßinnern der Luft zu exponieren. Leitung 34 kann zu einem Auslass oder zu einem Auffangbehälter für das Fluid führen.
In einer anderen Anwendungsform der Technik kann das Fluid durch eine Schleife, die von einer Verbindungsleitung 84 mit Leitung 34 gebildet ist, zirkulieren. In dieser Form, die in 1 gezeigt ist, sind Leitungen 34, 84 über Leitung 86 verbunden. Ventile 88 und 90 sind geöffnet, um eine vollständige Schleife einschließlich Gefäß 12 und Leitungen 34, 86, 84 und 82 zu bilden. Diese Anwendungsform erreicht die Reinheit des Behandlungsfluids durch Bereitstellen einer geschlossenen Fluid-Schleife, in der das Behandlungsfluid zirkuliert werden kann, um Fluids mit kontrollierten Strömungs- und Temperaturbedingungen bereitzustellen, während ein effizienter und vollständiger Austausch der Fluids in der Schleife erlaubt ist. Eine Vielzahl verschiedener Fluids können gemischt und der Schleife zugeführt werden, ohne Verunreinigungen oder von irgendwelchen mechanischen Teilen, außer den erforderlichen Ventile und Leitungen, verunreinigt zu werden, während die Fluids effizient konserviert sind.
Eine andere Anwendungsform der vorliegenden Apparatur für eine wässrige Behandlung, die nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, ist in 2 gezeigt. In dieser Anwendungsform ist das Gefäß 12 mit einem oder mehreren Auslässen 36 für die Entfernung der Reinigungs- und Spülfluids aus dem Gefäß ausgestattet. In dieser Form sind die zu reinigenden Gegenstände in das Gefäß 12, wie oben beschrieben, verbracht. Das Gefäß wird mit wässrigem Reinigungs- oder Spülfluid über Leitung 82 und Ventil 70 gefüllt. Die Fluids werden über Auslässe 36 über Öffnungsventile 38 abgezogen.
Ein Gefäß, das für eine Verwendung mit organischen Lösemitteln geeignet ist, ist in 3 gezeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, sind ein oder mehrere Speichertanks 58, 60 für Speicherung von Reinigungs-, Spül- oder Trocknungslösemitteln mit dem Gefäß 12 über Leitungen 66 und 64 verbunden. Jeder Speichertank ist vorzugsweise mit einer Stickstoffversorgung 44, 54 und Ableitung 46, 56 ausgestattet. Bei Betrieb wird Stickstoff zu Tank 58 oder 60 geführt, um die Inhalte unter Druck zu setzen, und Ventil 40 oder 42 wird geöffnet, dadurch wird veranlasst, dass das Lösemittel in dem Tank in das Gefäß 12 durch Einlass 62 fließt. Sobald der Reinigungs- oder Spülkreislauf geschlossen ist, wird das Lösemittel über Leitung 62 wieder abgezogen und in den Tank zwecks Wiederverwendung oder Aufarbeitung zurückgeführt. Die Apparatur kann ein Messinstrument 68 enthalten, das den Lösemittelstand im Gefäß anzeigt.
Die Apparatur umfasst Mittel zur Trocknung der Gegenstände unter Verwendung eines Trocknungslösemittels, das flüssig oder dampfförmig vorliegen kann. In einer bevorzugten Anwendungsform ist das Trocknungslösemittel ein heißer organischer Dampf. Für diesen Zweck umfasst jede der in 1, 2 und 3 gezeigten Apparaturen einen Einlass zur Einleitung des organischen trocknenden Dampfes in das Gefäß 12. Wie es in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, wird der organische Trocknungsdampf in das Gefäß 12 über Ventile 78 und 76 eingeleitet. Der organische Dampf wird dem Gefäß von einer Vorrichtung geliefert, die das organische Lösemittel verdampft. Eine Apparatur und ein Prozess zur Verwendung von trocknendem Dampf ist in U.S. Patent 4.911.761 beschrieben. Eine geeignete Vorrichtung 120 für die Verwendung im vorliegenden System ist in 4 gezeigt.
Wie es in 4 gezeigt ist, enthält Vorrichtung 120 einen Dampferzeuger 24 zur Erzeugung des organischen trocknenden Dampfes. Dampferzeuger 124 umfasst einen Einlass 126 und einen Auslass 128 und ist mit Heizbändern 130 oder anderen geeigneten Wärmeübertragungsvorrichtungen für die rasche Erhitzung des Trocknungsfluids über seinen Siedepunkt ausgestattet. Ein Druckanzeiger 132 liefert Informationen für die Kontrolle des Wärmebereichs und ein Temperaturanzeiger 134 gibt die Temperatur des den Auslass 128 verlassenden Fluids an. Der Dampferzeuger 124 sollte immer ganz mit Trocknungsfluid gefüllt sein, so dass die Wärmeüber tragungsvorrichtung immer unterhalb des Fluidspiegels liegt. Zu diesem Zweck können ein Flüssigkeitsstandsdetektor 135 und Schalter enthalten sein. Ein Sicherheitsüberdruckventil 136 ist oben am Dampferzeuger 124 angebracht. Ein Ventil 138 kontrolliert den Zugang zur Versorgungsleitung 122. Mit Leitung 122 ist ebenfalls eine Gasquelle verbunden, die vorzugsweise gefilterten Stickstoff liefert. Ventil 137 stellt einen Zugang zu Leitung 122 für das Gas bereit.
Um die Trocknung der Mikroteile in dem Gefäß zu bewerkstelligen, wird der unter Druck stehende organische Dampf in Gefäß 12 durch Ventile 78 und 76 eingeleitet. Es ist erwünscht, die Mikroteile ohne Blasenbildung und ohne Zurücklassen von Tröpfchen oder zurückbleibender Feuchtigkeit auf irgendwelchen Oberflächen, einschließlich Innenseiten, der Teile zu trocknen. Tröpfchen und zurückbleibende Feuchtigkeit können verunreinigende Rückstände der gelösten Stoffe enthalten. Eine Entfernung sämtlichen restlichen Spüllösemittels ist durch Bereitstellen eines heißem organischen Dampfstroms in das Gefäß erreicht, indem der Dampf oben in das Gefäß eingeleitet wird, wenn das Spülfluid vom Boden über Öffnung 24 und Auslass 22 abgezogen wird. Der organische Dampf ist so ausgewählt, dass er mit der Spülflüssigkeit mischbar ist. In einer bevorzugten Anwendungsform wird erhitzter Isopropylalkohol (IPA) oder Aceton-Dampf in das Gefäß 12 eingeleitet, wenn das Spülfluid nach unten verdrängt wird. Tröpfchen, die auf den Oberflächen der Mikroteile zurückbleiben, werden vom organischen Dampf weggeführt. Die IPA- oder Aceton-Dampf-Schicht vereint sich mit der Spülflüssigkeit, die normalerweise Wasser oder ein Terpen-Lösemittel ist, um eine azeotrope Schicht zu bilden, die bei einer geringeren Temperatur als entweder die Spülflüssigkeit oder das organische trocknende Lösemittel verdampft. Die Temperatur des zu verdrängenden Mediums ist wichtig. Vorzugsweise liegt die Temperatur etwa bei 55 bis 60°C. Falls die Temperatur viel höher ist, kann die azeotrope Schicht zerreißen. Obwohl das organische Lösemittel und das Wasser mischbar sind, bleibt die azeotrope Schicht doch getrennt, aufgrund der Oberflächenspannung und der thermischen Differenzen zwischen dem Lösemittel und dem Wasser. Sobald die Spülflüssigkeit vollständig abgezogen ist, wird Gefäß 12 mit dem trocknenden Dampf mit Durchströmen eines Reingases, vorzugsweise Stickstoff, durchspült. Stickstoff wird in das Gefäß 12 durch Ventile 80 und 76 eingeleitet. Der azeotrope Rest wird im Gasstrom weggeführt. Die resultierenden Mikroteile sind nach dieser Behandlung superrein und sämtliche komplizierten Oberflächen sind trocken.
Das System kann mit mechanischen Federn gesicherte Einheiten enthalten, so dass, falls das Kontrollsystem für die verschiedenen Ventile und Einheiten versagt, Behandlungsfluids aus den Einheiten zum Auslass gefahrlos strömen und kein Überdruck sich aufbaut. Geeignete Mechanismen sind zum Beispiel im U.S. Patent 4.899.767 beschrieben.
Das Verfahren ist allgemein entsprechend der folgenden Prozedur durchgeführt. Der zu reinigende Gegenstand ist in das Gefäß 12 mit darin befindlicher Kammer verbracht, die mit wenigstens einer Öffnung 24 versehen ist. Die Kammer des Gefäßes ist vorzugsweise geschlossen. Zum Spülen und/oder Reinigen der Gegenstände verwendete Fluids strömen in das Gefäß durch Öffnung 24, bis die Oberflächen des Gegenstandes in dem Fluid eingetaucht sind. Ultraschall- oder Megaschallenergie kann dann auf wenigstens eines der Fluids im Gefäß angewandt sein. Die Spülflüssigkeit wird dann langsam abgezogen, was hilfreich ist, um die Integrität der azeotropen Schicht aufrechtzuhalten. Die Sinkgeschwindigkeit ist vorzugsweise eine Geschwindigkeit, die Turbulenzen vermeidet, die die Oberflächenspannung der azeotropen Schicht zerreißen und ein Zurücklassen von Tröpfchen vermeiden, im Allgemeinen etwa 2 Inch pro Minute oder weniger. Der Verdrängungsschritt ist vorzugsweise bei einem positiven Druck von etwa 1 bis 2 psig durchgeführt.
Für ein nicht-wässriges Protokoll sind in den Spül- und Reinigungsschritten organische Lösemittel verwendet. Verschiedene Kohlenwasserstoff-Lösemittel können für diesen Zweck verwendet sein, einschließlich zum Beispiel Aceton, Alkohole und Trichlorethan. Organische Lösemittel, die für die Reinigung empfindlicher elektronischer Mikroteile besonders zweckdienlich sind, sind zum Beispiel Terpen-Lösemittel. Terpene sind organische Stoffe, die in der Natur in essentiellen Ölen vieler Pflanzen gefunden werden. Terpene besitzen Kohlenstoffgerüste aus Isopren (CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂) Einheiten, die zusammen in regelmäßigen Kopf-Schwanz-Konfiguration verbunden sind. Terpen-Verbindungen umfassen zum Beispiel Citronellol, T-Terpinen, Isoborneol, Camphen und Squalen. Terpene können monocyclisch (z. B. Dipenten), dicyclisch (z. B. Pinen) oder acyclisch (z. B. Myrcen) sein. Besonders zweckdienliche Terpene umfassen solche, die von Petroferm^TM, Inc., Fernadine Beach, Florida, erhältlich sind. Terpen-Lösemittel sind biologisch abbaubar und nichttoxisch, aber viele besitzen einen stechenden Geruch, der ihre Verwendungsfähigkeit in den meisten Systemen begrenzt. Allerdings ist das vorliegende System vollständig geschlossen, deshalb können riechende Lösemittel wie Terpene verwendet sein. Andere zweckdienliche Lösemittel umfassen zum Beispiel Photoresist ablösende Lösemittel, die eine Mischung aus einem aliphatischen Amid, wie beispielsweise N-Methylpyrrolidon, und einem Amin sind. Zweckdienliche Photoresist ablösende Lösemittel umfassen solche, die von Advanced Chemicals Technologies, Bethlehem, PA, hergestellt sind. Diese Lösemittel sind für Menschen gefährlich, deshalb muss eine Exposition begrenzt sein. Das vorliegende vollständig geschlossene System ermöglicht die sichere Verwendung dieser Lösemittel.
Die Terpen-Lösemittel werden vorzugsweise über den Gefäßboden über Ventil 40 oder 42 und Öffnung 24 (3) eingeleitet und werden ebenfalls über den Gefäßboden über Öffnung 24 in den Speichertank 58 oder 60 zur Wiederverwertung oder Wiederverwendung abgezogen. Terpene können filtriert oder destilliert werden, um Verunreinigungen zu entfernen, und dann beispielsweise wiederverwendet werden.
Sobald der Gegenstand unter Anwendung des nicht-wässrigen Verfahrens gereinigt worden ist, kann er im selben Gefäß gespült oder getrocknet werden, ohne dass Rückstände verbleiben. Dies erfolgt durch Befüllen des Gefäßes und Eintauchen des Gegenstandes in ein organisches Lösemittel, das mit dem Reinigungsmittel mischbar ist. Das organische Lösemittel entfernt das gesamte zurückbleibende Reinigungslösemittel von dem Gegenstand, sogar von den komplizierten, kaum zu erreichenden Oberflächen. Dem Spülen mit organischem Lösemittel folgt vorzugsweise eine Trocknung unter Verwendung von heißem organischen Dampf, wie es unten beschrieben ist, wobei der Dampf zu dem Gefäß unter superatmosphärischem Druck zugegeben wird, das heißt, unter einem Druck größer als eine Atmosphäre. Organische Lösemittel, die zum Spülen und Trocknen zweckdienlich sind, umfassen für diesen Zweck Verbindungen mit der allgemeinen Formel R-O-R', worin R und R' organische Substituenten mit etwa zwei bis zehn Kohlenstoffatomen umfassen. Isopropylalkohol und Aceton sind besonders bevorzugt. In dem nicht-wässrigen Protokoll können Spülen mit organischem Lösemittel und nachfolgendes Trocknen mit organischem Dampf verwendet sein. Auf den Trocknungsschritt kann ein Durchspülen des Gefäßes mit einem relativ inerten Gas, wie beispielsweise Stickstoff, und/oder mit Luft folgen.
Organisches Lösemittel ist für die Reinigungs- und/oder Spülschritte verwendet, und Verunreinigungen können effizient unter Anwendung des nicht-wässrigen Verfahrens entfernt werden. Für bestimmte Metallgegenstände kann die Verwendung von Wasser Blitzkorrosion verursachen und werden am besten unter Verwendung organischer Flüssigkeiten gereinigt.
Ultraschall- oder Megaschallenergie kann zum Beispiel über einen Ultraschall- oder Megaschallwandler 16 geliefert sein. Der Schallwandler kann an den Außenwänden des Gefäßes positioniert oder befestigt sein, wobei dadurch die Schallenergie in das Gefäßinnere gerichtet sein kann. Die Schallenergie verursacht eine Bewegung des Fluids im Innern des Gefäßes. Ultraschallenergie mit einer Frequenz im Bereich von etwa 20 Kilohertz (kHz) bis 40 kHz wird verwendet. Megaschallenergie mit einer Frequenz im Bereich von etwa 0,8 Megahertz (mHz) bis etwa 1,5 mHz ist für diesen Zweck verwendet. Schallwandler, die in der vorliegenden Erfindung zweckdienlich sind, sind zum Beispiel von Ney Corporation, Bloomfield, Connecticut, unter dem Handelsnamen ProsonicTM erhältlich.
Eine andere bevorzugte Anwendungsform des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung eines nicht-wässrigen Protokolls kombiniert die folgenden Schritte: Waschen des Gegenstandes mit einem Terpen oder einer Mischung aus Terpenen und Schall-Hohlraumbildung und anschließende Entfernung des Terpen-Lösemittels mit einer mischbaren organischen Spülflüssigkeit, vorzugsweise IPA oder Aceton. Der erste Schritt besteht aus Positionieren des Gegenstandes in Gefäß 12, wie oben für das wässrige Behandlungsverfahren beschrieben. Gegebenenfalls kann der Gegenstand durch Sprühen von Wasser oder einem organischen Gas oder einer organischen Flüssigkeit auf die Teile vorgereinigt werden, um große Schmutzpartikel oder Öle zu entfernen. Das Terpen oder die Mischung aus Terpenen wird in das Gefäß 12 durch Ventil 40 und Öffnung 24 (3) eingeleitet, bis der Gegenstand in dem Lösemittel eingetaucht ist. Das Terpen-Lösemittel kann ein Detergens enthalten. Megaschall- oder Ultraschallenergie wird dann auf die Flüssigkeit im Gefäß angewandt. Sobald der Reinigungsschritt vollendet ist, wird das Terpen-Lösemittel in sein Reservoir durch Öffnung 24 und Ventil 40 zurückgeleitet. Ein optionaler Spülschritt kann durchgeführt werden. Das Gefäß wird mit dem flüssigen Spüllösemittel gefüllt, das durch Ventil 42 zugeführt wird. Das Lösemittel ist so ausgewählt, dass es mit dem Terpen mischbar ist und dieses solubilisiert, wobei dadurch zurückbleibendes Terpen von den Oberflächen des Gegenstandes entfernt wird. Wasser kann zum Spülen mancher wassermischbarer Terpene verwendet sein. Allerdings sind Lösemittel, einschließlich IPA und Aceton, für diesen Zweck bevorzugt. Das Lösemittel wird dann aus dem Gefäß durch Ablassen aus dem Gefäß durch Öffnung 24 und durch Ventil 42 in sein Reservoir 60 zur Wiederaufbereitung und/oder Wiederverwendung oder durch Ventil 48 zur Entsorgung entfernt. Heißer organischer Dampf, bevorzugt IPA, wird oben in das Gefäß 12 durch Ventile 78 und 76 eingeleitet, so dass der Dampf das Terpen oder das Spüllösemittel verdrängt. Gefäß 12 wird dann mit Stickstoff-Gas durchgespült, um sämtliche Spuren des trocknenden Lösemittels oder Dampfes zu entfernen. Gegebenfalls wird Gefäß 12 mit Druckluft durchspült. Bei Durchführung dieses Protokolls wird der Gegenstand superrein erhalten, das heißt, es sind im Wesentlichen allen verunreinigenden Spuren, einschließlich derjenigen mit submikroskopischen Größe, entfernt worden.
Im vorliegenden Verfahren verwendete Lösemittel können wiederholt wiederverwendet werden. Terpene, die zur Reinigung der Mikroteile verwendet sind, können in den Speichertank zurückgeführt und dann wiederverwendet werden, da Terpene im Allgemeinen ihre Reinigungskraft über mehrer Zyklen behalten. Die Terpene können filtrier werden, indem eine Filtervorrichtung in das System eingefügt wird oder können außerhalb des Systems beispielsweise mittels Destillieren wiederaufbereitet und dann wiederverwendet werden. IPA oder andere Spül- oder Trocknungslösemittel können ebenfalls filtriert oder wiederaufbereitet wiederverwendet werden. Mittel zum Filtrieren, Destillieren oder Wiederaufbereiten organischer Lösemittel sind in der Technik bekannt.
Die Kombination von Waschen und/oder Spülen des Gegenstandes während der Anwendung von Schallenergie erlaubt eine gründliche Reinigung des Gegenstandes, selbst wenn er komplizierte Oberflächen besitzt, die nicht direkt der Reinigungsflüssigkeit exponiert werden und die kaum zu erreichen sind. Zum Beispiel müssen in der Computer-Industrie eingesetzte Festplatten frei von Verunreinigungen bis auf submikroskopisches Niveau sein, da der Kopf einer Festplatten-Baueinheit über der Platte in einem Abstand von etwa 0,5 Mikron oder weniger „schwebt". Die Anwesenheit submikroskopischer Partikel auf der Platte kann einen „Crash" der Baueinheit verursachen. Das vorliegende Verfahren entfernt im Wesentlichen alle submikroskopischen Verunreinigungen.
Um die Reinigungs- und Trocknungswirksamkeit des Systems zu testen, wurde eine Reihe an Mikroteilen getestet. Getestete Teile umfassten komplex geformte Präzisionsteile wie beispielsweise Gyroskope, Bohrspitzen und keramische Schallwandler. Die Teile wurden auf einer Präzisionswaage vor und nach Behandlung gewogen, um zu bestimmen, ob Wasser oder eine andere Flüssigkeit nach Behandlung zurückbleibt. Das Vorhandensein der Flüssigkeit würde das Nettogewicht der Teile erhöhen. Die Ergebnisse zeigten, dass bei Anwendung der vorliegenden Verfahren alle Flüssigkeiten sogar von den komplexesten mechanischen Strukturen entfernt wurden.
Komponenten wurden fixiert und in einem 10 Liter Edelstahlgefäßkammer verbracht, wo der gesamte Reinigungs- und Trocknungsvorgang vollendet wurde. Fluids füllten sequentiell die Kammer über einen stationären Schraubenpropeller, der sich auf dem Boden der Kammer befindet. An den Seitenwänden der Kammer montierte Ultraschallwandler verursachten eine Hohlraumbildung der die Komponenten umgebenden Flüssigkeit, wobei dadurch die Entfernung von Verunreinigungen gesteigert ist. Diese Wandler arbeiten bis zu einem Maximum von 600 Watt Leistung und sind von J. M. Ney Company in Bloomfild, CT, hergestellt.
Prozess-Fluids strömten vom Boden durch Einlass 22 ein, füllten die Kammer des Gefäßes 12 und strömten aus dem Oberteil durch Auslass 32, wie es in 1 gezeigt ist. Die Kammer war gerade groß genug, um die zu reinigenden Teile aufzunehmen, und war so gestaltet, dass die Strömungsdynamik des Wassers und der Chemikalien, die aus dem Boden austreten, die Kammer wie ein einheitlicher Massenstrom füllte und an den zu reinigenden Teilen wiederholt vorbeiströmt, wie es oben beschrieben ist.
In mehreren Reinigungsfällen ist ein geschlossenes Schleifen-System, wie in 1 gezeigt, von Reinigungschemikalien zur Herstellung gleicher Bedingungen und Bewegung kontinuierlich durchströmt. Die Injektion von Chemikalien wurde mittels Ausüben von Stickstoffgas-Druck auf Chemikalienbehälter erreicht, wie es in 2 gezeigt ist. Heißes Wasser spülte die Kammer mit Fließgeschwindigkeiten von etwa 1 bis 5 gpm. Alternativ wurde im nicht-wässrigen Verfahren kein Wasser zum Spülen verwendet. Stattdessen wurde ein trocknendes Lösemittel verwendet.
Im Anschluss an Reinigung und Spülen wurde warmer IPA-Dampf in das Oberteil der Kammer eingeleitet, wo er auf der Oberfläche des Kühlers kondensierte, flüssig absinkt und eine messbare Schicht flüssigen IPA bildet, wie es im Detail oben beschrieben ist. Zum selben Zeitpunkt zog eine Pumpe langsam das verbleibende Fluid vom Boden der Kammer durch Leitung 82 oder 84 ab. Vor dem Öffnen der Kammer spülte Stickstoffgas jeglichen verbleibenden IPA-Dampf weg, was die Möglichkeit einer Blitzoxidation ausschloss.
Verschiedene Teile aus unterschiedlichen Marktsegmenten wurden unter Anwendung des vorliegenden Protokolls gereinigt. Alle Teile waren Komponenten aus der aktuellen Produktion, die entweder am Herstellungsort oder in einem Laboratorium gereinigt und getestet wurden. Die Teile wurden getestet, um die Wirksamkeit der Reinigungsapparatur durch Messen der Entfernung von Verunreinigungen zu zeigen.
Die hauptsächlich zu entfernenden Verunreinigungen von den meisten Präzisionskomponenten sind Ionen, organische Verbindungen und Partikel. Ionen wie beispielsweise Natriumchlorid (NaCl) wurden mit deionisiertem Wasser entfernt und zurückbleibende ionische Stoffe wurden mit einem Ionograph gemessen, um die Gesamtzahl von NaCl-Äquivalenten in Mikrogramm (μg) bestimmt. Organische Verbindungen sind nicht-wasserlösliche Filme, die mit Lösemitteln oder in einigen Fällen mit IPA entfernt wurden. Diese wurden mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) Analyse gemessen. Die Entfernung von Partikeln wurde mittels Spülen des Teiles mit Wasser und Messen des Gelösten mit einem Liquid Partikel Counter (LPC) gemessen. Die Trocknung wurde durch Wiegen der Probe auf einer Analysenwaage vor und nach der Reinigung gemessen. Das Teil wurde einige Minuten vor der Messung abkühlen gelassen.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die vorliegende Erfindung, beschränkt sie aber in keinster Weise.
Beispiel 1
Gyroskope
Mechanische Gyroskope sind aus einer Reihe an Metallen, Kunststoffen, Epoxidharzen und isolierten Drähten hergestellt. Die Teile, die gereinigt werden müssen, sind klein und verwickelt, und werden zur Zeit mit Freon^TM und 1-1-1 Trichlorethan in Ultraschall-Entfettern gereinigt. Die wahre Herausforderung liegt im Reinigen und Trocknen der Bauteile, die für in ihren Blindlöchern verbleibende Reinigungslösung empfänglich sind. Diese Baueinheiten wurden in flüssigem IPA, gefolgt von einer IPA-Dampfphase, gereinigt und getrocknet. Die Baueinheiten wurden mit einer Analysenwaage vor und nach dem Reinigungsvorgang gewogen.

Das Gyroskop wurde mit Hilfe des folgenden Schemas gereinigt: Angewandtes Schema zur Reinigung von Gyroskopen

Füllen des Gefäßes mit flüssigem IPA 60°C	2 Minuten
Ultraschall mit 100% Leistung	2 Minuten
IPA-Trocknung	4 Minuten
N₂-Durchspülung	1 Minute
Lufttrocknung	1 Minute
Gesamt	10 Minuten

Die Ergebnisse werden in Tabelle E gezeigt:
Tabelle E Gyroskopbaueinheit Vor und nach Reinigung
Beispiel 2
Bohrspitzen
Präzisionsbohrspitzen, die zum Bohren von gedruckten Leiterplatten verwendet werden, wurden mit dem vorliegenden Protokoll gereinigt. Schneidöle und Metallspäne, die durch die Bearbeitungsvorgang verblieben, müssen von den Oberflächen entfernt werden. Präzisionsbohrspitzen werden typischerweise mit Hilfe von Freon^TM Dampfentfettern gereinigt.

Um das Spülen mit Wasser zu eliminieren und die Rezeptzeit zu vermindern wurde ein nicht-wässriges Schema unter Verwendung von IPA als das Spül- und Trocknungsmittel und einem Terpen-Lösemittel, BIOACT 121 (Petroferm, Inc.), das eine Mischung aus Orangen-Terpenen ist, im Reinigungsverfahren verwendet. Das Edelstahlgestell mit Karbid-Bohrspitzen wurde in ein Bad aus BIOACT 121 für fünf Sekunden eingetaucht und dann sofort in das Gestell in das Gefäß zur Reinigung verbracht. Flüssiger IPA wurde in das Gefäß gepumpt und dann wurde Ultraschall auf die Lösung angewandt. Eine IPA-Dampftrocknung wurde durchgeführt, sobald der flüssige IPA in das Reservoir zurückgeflossen war. Das folgende Schema wurde angewandt: Nicht-wässriges Schema für Bohrspitzen

Eintauchen in BIOACT 121	5 Sekunden
Füllen des Gefäßes mit flüssigem IPA 60°C	2 Minuten
Ultraschall	2 Minuten
IPA-Trocknung	4 Minuten
N₂-Durchspülung	1 Minute
Lufttrocknung	1 Minute
Gesamt	10 Minuten

Die Sauberkeit wurde mit Hilfe eines Binokular-Mikroskopes zur Suche von auf den Rillen und dem Schaft der Bohrspitzen verbliebenen Partikeln bestimmt. Eine wichtige Berücksichtigung ist die vollständige Entfernung allen verbliebenen Öls insbesondere an den Kontaktpunkten der Bohrspitze und der Edelstahlhalterung. Der gewünschte Sauberkeitsgrad wurde erreicht.
Beispiel 3
Keramikmaterialien

Keramikmaterialien werden überall bei Festplatten-Laufwerken bis hin zu Wandlern eingesetzt. Sie werden im allgemeinen mit Hilfe von Freon^TM Reinigungsverfahren gesäubert. In diesem Beispiel werden Keramik-Schallwandler ohne die Verwendung eines wässrigen Reinigungsmittels gereinigt, da Keramikmaterialien Wasser absorbieren, was die Resonanz des Wandlers verändert. Nach Reinigung und Trocknung wurde die gesamte Einheit in ein Epoxidharz eingebettet, um zu verhindern, dass Wasser in die Poren der Keramik eindringt. Das folgende vollständige Lösemittel-Reinigungs- und Trocknungsschema wurde angewandt: Angewandtes Schema zur Reinigung von Keramikmaterialien

Erhitzter flüssiger IPA füllte das Gefäß und bedeckte die Wandler, dann wurde Ultraschall zur Unterstützung angewandt, um externe Verunreinigungen zu entfernen. Eine IPA-Dampftrocknung sicherte, dass die Komponenten vollständig trocken waren. Dieses Verfahren schloss die Verwendung von Freonen^TM durch ihren Ersatz mit flüssigem IPA und IPA-Dampf vollständig aus. Gleichzeitig sicherte es, dass kein Wasser in der hygroskopische Keramikoberfläche absorbiert wurde.
Entsprechungen
Ein Fachmann ist in der Lage, viele Entsprechungen zu den hier beschriebenen spezifischen Anwendungsformen zu erkennen. Derartige Entsprechungen sind durch den Rahmen der folgenden Ansprüchen beabsichtigterweise umfasst, derartige Entsprechungen schließen wenigstens die unten beschriebenen Anwendungsformen ein.
Ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen eines Gegenstandes, umfassend die Schritte des Verbringens des zu reinigenden Gegenstandes in ein abdichtbares, geschlossenes Behandlungsgefäß mit wenigstens einer abdichtbaren Öffnung für Fluids, die sich im Boden des Gefäßes befindet; Befüllen des Gefäßes mit einer organischen Reinigungsflüssigkeit, wobei dadurch der Gegenstand in der Reinigungsflüssigkeit eingetaucht ist; Entfernung der organischen Reinigungsflüssigkeit von der Oberfläche durch Befüllen des Gefäßes mit einem trocknenden Lösemittel unter Bedingungen, die hinreichend sind, um im Wesentlichen keine Spur von der organischen Flüssigkeit auf den Oberflächen des Gegenstandes zurückzulassen; und Inkontaktbringen der Oberflächen des Gegenstandes mit einem inerten Gas.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt der Anwendung von Schallenergie auf die Reinigungsflüssigkeit umfassen, wo die Schallenergie Ultraschallenergie mit einer Frequenz von etwa 20 bis etwa 40 kHz oder Megaschallenergie mit einer Frequenz von etwa 0,8 bis etwa 1,5 mHz ist.
Die organische Reinigungsflüssigkeit kann ein Terpen oder eine Mischung aus Terpenen umfassen.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Inkontaktbringens des zu reinigenden Gegenstandes mit einer Spülflüssigkeit umfassen, um Spuren der organischen Flüssigkeit von den Oberflächen des Gegenstandes nach dem Reinigungsschritt zu entfernen.
Die Spülflüssigkeit kann eine organische Verbindung mit der allgemeinen Formel R-R-R' sein, wo R ein organischer Substituent mit zwischen 2 und 10 Kohlenstoffatomen ist und R' ein organischer Substituent mit zwischen 2 und 10 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom ist, oder die organische Spülflüssigkeit kann Isopropylalkohol oder Aceton sein.
Das Verfahren kann Einleiten eines heißen organischen Lösemittels in Dampfform in das Gefäß umfassen und der organische Dampf kann so eingeleitet sein, dass er die Spülflüssigkeit aus dem Gefäß verdrängt. Der organische Dampf kann Isopropylalkohol-Dampf umfassen. Das inerte Gas kann Stickstoffgas umfassen. Das Verfahren kann den Schritt des Ausspülens des Gefäßes mit Luft im Anschluss des Inkontaktbringens der Oberflächen des Gegenstandes mit einem inerten Gas umfassen.

Claims

Ein Verfahren zur Behandlung eines Gegenstandes mit einer oder mehreren Oberflächen, umfassend die Schritte: Verbringen des Gegenstandes in ein Gefäß; Einleiten eines organischen Lösemittels in das Gefäß; Inkontaktbringen der Oberflächen des Gegenstandes mit dem organischen Lösemittel; Einleiten eines Fluids, umfassend einen organischen trocknenden Dampf, in das Gefäß; und Entfernen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes durch direktes Verdrängen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, durch Regelung der Bedingungen im Gefäßinnern, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeitströpfchen des organischen Lösemittels auf den Oberflächen des Gegenstandes verbleiben, um nach der direkten Verdrängung des organischen Lösemittels mit dem Fluid zu verdampfen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Einleitens des organischen Lösemittels ein Einleiten des Lösemittels umfasst, das ein organisches Photoresist ablösendes Lösemittel, N-Methylpyrrolidon oder Isopropylalkohol, umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Einleitens eines Fluids, umfassend einen organischen trocknenden Dampf, ein Einleiten des Fluids umfasst, umfassend einen organischen trocknenden Dampf, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Isopropylalkohol, Aceton und einer Verbindung mit der Formel R-O-R', worin R einen organischen Rest mit 2 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen umfasst und R' einen organischen Rest mit 2 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Entfernungsschritt die Entfernung des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes umfasst durch: Nachuntendrücken des organischen Lösemittels mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf; Abziehen des organischen Lösemittels, wenn das Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, das organische Lösemittel nach unten drückt; direktes Verdrängen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, durch Regelung der Geschwindigkeit, bei der das Fluid das organische Lösemittel direkt verdrängt, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeitströpfchen des organischen Lösemittels auf den Oberflächen des Gegenstandes verbleiben, um nach der direkten Verdrängung des organischen Lösemittels mit dem Fluid zu verdampfen; direktes Verdrängen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, durch Regelung des Drucks in dem Gefäß, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeitströpfchen des organischen Lösemittels auf den Oberflächen des Gegenstandes verbleiben, um nach der direkten Verdrängung des organischen Lösemittels mit dem Fluid zu verdampfen; direktes Verdrängen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, durch Regelung der Temperatur wenigstens des organischen Lösemittels, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeitströpfchen des organischen Lösemittels auf den Oberflächen des Gegenstandes verbleiben, um nach der direkten Verdrängung des organischen Lösemittels mit dem Fluid zu verdampfen; oder direktes Verdrängen des organischen Lösemittels von den Oberflächen des Gegenstandes mit dem Fluid, umfassend den organischen trocknenden Dampf, durch Regelung der Temperatur wenigstens des Fluids, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeitströpfchen des organischen Lösemittels auf den Oberflächen des Gegenstandes verbleiben, um nach der direkten Verdrängung des organischen Lösemittels mit dem Fluid zu verdampfen;
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Verbringungsschritt ein Verbringen des Gegenstandes umfasst, der einen Halbleiter-Wafer umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Inkontaktbringens außerdem ein Anwenden von Schallenergie auf die Oberflächen des Gegenstandes und auf das organische Lösemittel umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 6, worin der Schritt des Inkontaktbringens außerdem ein Anwenden der Schallenergie umfasst, die eine Frequenz von etwa 20 bis etwa 40 Kilohertz oder etwa 0,8 bis etwa 1,5 Megahertz umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Verbringungsschritt ein Verbringen des Gegenstandes in das Gefäß umfasst, das einen abdichtbaren Einschluss umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Verbringungsschritt außerdem ein Verbringen des Gegenstandes in das Gefäß und Fixieren des Gegenstandes im Gefäßinnern während aller Verfahrensschritte umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 9, worin der Verbringungsschritt ein Verbringen des Gegenstandes in das Gefäß umfasst, das einen abdichtbaren Einschluss umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, worin der Verbringungsschritt ein Verbringen einer Vielzahl an Gegenständen in das Gefäß umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend weiterhin den Schritt des Ausspülens des Gefäßes mit einem inerten Gas von dem Entfernungsschritt, von dem Fluid, umfassend organischen trocknenden Dampf.