[发明专利]低成本可液化气体洗净方法

说明书

本发明有关一种可液化气体洗净方法，特别是有关一种低成本可液化气体洗净方法。

传统的工业用洗净制造程序多为湿式清洗方式，清洗介质为溶剂、水或水性溶剂，以及添加清洁剂。然而，此种溶剂添加清洗方式需要干燥过程，而且有毒污染物及清洁剂溶解在水或溶剂中，必须经过废水/废溶剂处理后始可排放。如今随着环保要求日益严格，传统溶剂有空气污染，破坏臭氧层及导致温室效应等问题而逐渐被禁用，水洗制造程序耗费大量水资源及电能，且也有废水处理问题，因此清洗制造程序成本节节高涨。

近二十年来，科学家发现许多可液化气体在超临界状态(supercriticalstate)下具有似溶剂般的溶解力，而可被用来取代传统的溶剂作萃取或洗净用途。其中以二氧化碳(CO₂)最常被使用在商业化批量生产的设备中，因其具有环保、安全、使用成本低又无污染之虞的优点，但是，使用的CO₂必须在高压下操作，因其临界点为31.1℃，73.8bar，所以设备昂贵，推广不易。

用于清洗的稠相(dense phase)流体包括液态及超临界状态的可液化气体，使用液态流体清洗可加上传统的辅助清洗机构，如超音波(ultrasonic)、喷嘴(nozzle)、搅拌器(agitator)、紫外线照射(UVradiation)等方式以加速清洗效果，如美国专利第5,068,040、5,316,591、5,370,740、5,337,746、5,377,705、5,456,759及5,522,938号等所揭示者；而使用超临界状态流体则利用其低表面张力与强溶解力特性将污染物溶解后，带离物件表面以达到洗净目的，如美国专利第4,944,837、5,013,366、5,267,455、5,355,901、5,370,742及5,401,322号等所揭示者。

CO₂的状态主要由温度与压力来决定，在不同状态下溶解力不同，所使用的辅助洗净机制也不尽相同。美国专利第5,013,366号提出相切换(phaseshifting)法，先将CO₂压力提高至临界压力(Pc)或以上，再藉由控制其温度，使其温度高于或低于临界温度(Tc)的切换，以进行不同的清洗机制，如图1的A←→A’点之间切换。另外，美国专利第5,514,220号提出压力脉冲(pressure pulse)法，先将CO₂加压加温至超临界状态，在等温状态下反复地提高、降低压力，造成脉冲效果以去除污物，如图1的B←→B’点之间切换。又如爱德华巴克(Edward Bok)等所发表的“用于单一芯片洗净的超临界流体(Supercritical Fluids for Single Wafer Cleaning)”(刊于Solid State Technology，June 1992，pp，117-120)揭露的循环式压力(cycling pressure)则是在如图1的C←→C’点之间切换。然而此类系统需用到高压泵(pump)来提高压力，以将高压CO₂注入清洗系统，因而设备成本高。

美国专利第5,339,844号揭露的低成本设备，主要分成两类，一为中阶(intermediate)洗净系统，一为低阶(low end)洗净系统。前者主要由CO₂贮存槽、热交换器、洗净槽、过滤器、压缩机等构成，洗净槽内有加热/冷却器、超音波产生器、喷嘴及液位指示器(level indicator)等。此系统要利用CO₂在液体状态下，可使用喷嘴、超音波等辅助洗净机构以强化洗净效果，并未涉及不同相的切换，而且使用液位指示器以确认待洗物件完全浸在液态CO₂中，而其低阶系统只由CO₂钢瓶、热交换器、洗净槽及分离槽构成，洗净槽内有过滤器、喷嘴及超音波产生器，虽然组成简单，但无液位指示器无法确保物件完全浸在液态CO₂中，而且只能使用在液态CO₂状态，此外，在清洗完毕后，常因排放稠相流体的减压速度太快，造成物件因瞬间降温、空蚀(cavitation)现象或局部应力集中，而严重损伤被洗物件表面，及产生已溶解在CO₂中的污染物再沉积在被洗物件表面上。鉴于上述先前技术的缺陷，因而需要提供一可使系统设备低成本化，又能符合精密洗净要求的可液化气体洗净方法，以解决现有技术的问题。