(57)【要約】本発明の二酸化炭素雪装置は、二酸化炭素雪生成システム（２０）、共通二酸化炭素ガスソース（３０）に接続された推進生成システム（２８）とを含む。このシステムは、少なくとも２つの接続されたセグメント（３８）を有するコンデンサ（２６）を含む。液体二酸化炭素を冷却・凝縮して、固体二酸化炭素雪にするために、第一のセグメントは、第二のセグメントより小さな直径を有し、段差付き膨張空胴（３６）を提供する。幾つかの生成システムは、個別のコンデンサでそれぞれ個別に制御可能で、推進生成システムおよび共通二酸化炭素ソースに組み込まれ得、手動と自動との双方の機械加工プロセスに組み込まれる多数の二酸化炭素アプリケータを提供し得る。
2008522813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体二酸化炭素フィードラインに接続された第一の毛管セグメントと、
該第一の毛管セグメントに取り付けられた第二の毛管セグメントとを有するコンデンサを備え、
該第二の毛管セグメントは、該第一の毛管セグメントより大きな直径を有し、
液体二酸化炭素は、該液体二酸化炭素フィードラインから該第一の毛管セグメントに入り、該第二の毛管セグメントに向かって進み、
該液体二酸化炭素の少なくとも一部が、該第二のセグメントに入ると、該液体二酸化炭素の少なくとも一部は、凝縮して固体二酸化炭素粒子になる、二酸化炭素雪生成システム。
【請求項２】
前記第二の毛管セグメントに取り付けられた第三の毛管セグメントをさらに備え、
該第三の毛管セグメントは、該第二の毛管セグメントより大きな直径を有し、
前記液体二酸化炭素の少なくとも一部が、該第三のセグメントに入ると、該液体二酸化炭素の少なくとも一部は、凝縮して固体二酸化炭素粒子になる、請求項１に記載の二酸化炭素雪生成システム。
【請求項３】
二酸化炭素ガスを液体二酸化炭素に液化するメカニズムであって、前記コンデンサは、前記液体二酸化炭素フィードラインに接続される、メカニズムと、
推進流体を提供する推進流体生成システムと、
該コンデンサと該推進流体生成システムとに接続されたスプレイアプリケータであって、前記固体二酸化炭素粒子が、該スプレイアプリケータに入ると、該固体二酸化炭素粒子は、該推進流体と混ざり、基板を処理する複合スプレイを形成する、スプレイアプリケータと
をさらに備える、請求項１に記載の二酸化炭素雪生成システム。
【請求項４】
機械加工または製造プロセスにおいて、基板を処理する二酸化炭素雪装置であって、該二酸化炭素雪装置は、
推進流体を形成する推進流体生成システムと、
二酸化炭素雪生成システムであって、該二酸化炭素雪生成システムは、液体二酸化炭素フィードラインに接続された第一の毛管セグメントと、該第一の毛管セグメントに取り付けられた第二の毛管セグメントとを含むコンデンサを含み、該第二の毛管セグメントは、該第一の毛管セグメントより大きな直径を有し、液体二酸化炭素が、該液体二酸化炭素フィードラインから該第一の毛管セグメントに入り、該第二の毛管セグメントに向かって進み、該液体二酸化炭素の少なくとも一部が、該第二のセグメントに入ると、該液体二酸化炭素の少なくとも一部は、凝縮して固体二酸化炭素粒子になる、二酸化炭素雪生成システムと、
該二酸化炭素雪生成システムと該推進流体生成システムとに接続されたスプレイアプリケータであって、該固体二酸化炭素粒子が、該スプレイアプリケータに入ると、該固体二酸化炭素粒子は、該推進ガスと混ざり、基板を処理する複合スプレイを形成する、スプレイアプリケータと
を備える、二酸化炭素雪装置。
【請求項５】
前記雪生成システムは、第二のコンデンサを含み、
前記二酸化炭素雪装置は、該第二の雪コンデンサに接続された第二のスプレイアプリケータをさらに備え、
前記推進流体生成システムは、各スプレイアプリケータに接続する、請求項４に記載の二酸化炭素雪装置。
【請求項６】
前記雪生成システムおよび前記推進流体生成システムに接続された複合スプレイを形成する第二のスプレイアプリケータと、
該雪生成システムおよび該推進流体システムから前記スプレイアプリケータへの流れを制御する第一のバルブと、
該雪生成システムおよび該推進流体システムから該第二のスプレイアプリケータへの流れを制御する第二のバルブと
をさらに備える、請求項４に記載の二酸化炭素雪装置。
【請求項７】
前記雪生成システムおよび前記推進流体生成システムは、二酸化炭素ガスの共通サプライに接続される、請求項１に記載の二酸化炭素雪装置。
【請求項８】
前記雪生成システムおよび前記推進流体生成システムに接続された混合剤サプライをさらに備える、請求項１に記載の二酸化炭素雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００４年１２月１３日付け出願の米国仮特許出願第６０／６３５，２３０号の優先権を主張するもので、該出願は、本明細書に、参考として援用される。
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は、一般に製造ツールと手順に関する。より具体的には、本発明は、様々な製造ツールおよびプロセスに直接組み込まれ得る精密洗浄装置およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
精密洗浄を要求する製造ツールおよびプロセスは、とりわけ、ダイ接着、機械加工、基盤切断、ウェハシンギュレーション（ｗａｆｅｒ  ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）、アセンブリ、再加工、検査、ワイヤボンディング、接着ボンディング、ハンダ付け、アンダーフィル、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、シーリング、ダイシング、コーティング、およびトリミングのツールを含む。これらのツールは、スタンドアロンツールとして、設計され、開発され得、自動化ラインに位置し得、あるいは、既存の相手先ブランド製造（ＯＥＭ）のツールの中に組み込まれ得る。
【０００４】
従来技術で行われるインサイチュ洗浄プロセスは、溶剤浴、水性洗浄（ａｑｕｅｏｕｓ  ｃｌｅａｎｉｎｇ）、超音波洗浄、および液体スプレイを含む様々な洗浄方法を含む。これらの洗浄方法は特有であり、プロセスツールと互換性がないために、上述の方法は、製造ツールまたはプロセスの前または後の段差として、典型的には実行される。例えば、特許文献１（Ｃｈｅｒｒｙらに付与された米国特許）は、高性能エア（ＨＥＰＡ）フィルタと、閉じたチャンバ内を再循環するドライエアとを有するフレオン（登録商標）１１３溶媒スプレイを含む完全に閉じた環境チャンバを提案している。この装置は、製造操作内におけるスタンドアロンの洗浄ツールとして一般的に使用されるもので典型的なものである。
【０００５】
従来技術の幾つかの例には、極低温衝突（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ  ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ）スプレイを使用する間の熱および静電気の影響を制御するために、実質的にスタンドアロンの洗浄システムの中に二酸化炭素の雪を組み込む技術を提案するものがある。これらの技術は、二次加熱またはイオン化されたジェットまたはスプレイを用い、これらが基板表面に向けられ、独立に、あるいは極低温スプレイのコンポーネントとしてのいずれかでデリバーされることを含む。例えば、特許文献２（Ｓｎｅｅｄらに付与された米国特許）は、雪スプレイ洗浄プロセス中の基板部分に、事前加熱サイクルと事後加熱サイクルとの双方を提供するために、フィルタリングされた窒素のような加熱ガスを用いることを示唆している。このアプローチは、基板部分の中への「バンキング熱」に依存する。これは、極低温洗浄の前に、湿気が堆積されるのを防ぐために、基板部分に加熱ガスストリームをデリバリすることによって、および極低温スプレイ処理の後に、加熱ガスからの熱を加えることによって行われる。別の例は、特許文献３（Ｋｒｏｎｅ−Ｓｃｈｍｉｄｔらに付与された米国特許）を含む。この特許文献３は、イオン化不活性ガスで衝突する極低温スプレイストリームを囲む装置を示唆している。固体−ガス二酸化炭素のストリームをイオン化ガスの円筒状ストリームで囲み、同時に２つの成分を基板に付与することによって、その結果、衝突中の表面での静電気放電を制御または排除することが提案されている。しかしながら、実際には、その結果、極低温スプレイで処理される基板表面の上に大気中の汚染物質の吸い込みおよび堆積が起こる。このように、従来技術の極低温洗浄の適用においては、極低温スプレイアプリケータ、基板、および二次ガス噴流（ｊｅｔ）の筺体が、ＨＥＰＡフィルタおよびドライ不活性雰囲気を用いる大きく、扱いにくく（ｂｕｌｋｙ）、複雑な環境囲いに閉じ込められるべきことを必要とする。
【０００６】
別のアプローチは、生産ツールの中に、極低温スプレイ洗浄プロセスを組み込むことである。例えば、特許文献４は、レーザキャビティ自身を備える密封されたチャンバ内で、インサイチュで小さなエキシマレーザ光学素子を洗浄する方法を教示している。この発明を用いると、各光学表面は、レーザ動作間の光学表面からの粒子デブリを洗浄する手段として、個々の二酸化炭素スプレイノズルと、パージガスノズルとを提供される。このような発明は、生産ツールコンポーネント（この場合はレーザ光学表面）のインサイチュ洗浄を提供する。しかしながら、特許文献４は、このような洗浄スプレイを生成し、制御する装置を教示していない。より重要なことは、特許文献４は、エキシマレーザで処理された基板をインサイチュでスプレイ洗浄することを教示しないし、極低温スプレイ洗浄をレーザ生産プロセスの中に組み込む手段を提供しない。
【０００７】
製造プロセス、同じ作業セルまたはプロセスツール内で動作できる技術を効率的に提供して、その場で洗浄する能力を提供することが従来技術ではできなかった結果、製造工程における損失および制約が多数ある。本明細書で議論されるように、全体の生産性は、極低温スプレイ洗浄に対する環境制御課題、自立的に動作する二酸化炭素洗浄マシンの能力、異なる製造プロセスおよびツールでの適合性、複雑な表面の洗浄、および複数の表面の一括洗浄を含む多数の要因によって制約される。
【０００８】
これは、機械加工工程が完全に自動化されることを意図されるフレキシブルな製造システムにおいて、特に不利である。フレキシブルな製造システムは、人的補助なしに、あるいは人的補助を大幅に減らして動作するように設計されるので、作業員が定期的に基板を取り外し、それらの基板を洗浄し、それらの基板を製造ツールまたはラインに戻さねばならない場合、その効率性を実質的に制限する。
【０００９】
本発明者による別の発明（特許文献５）において、クリーンであることがクリティカルな表面をスプレイするための同軸固体スプレイジェネレータの使用が教示される。特許文献５の発明は、環境制御に対する必要性と、製造ツールへの一体化と製造ツールによる制御に対するユティリティ面の改善に対する必要性を含む本明細書で議論された他の従来技術の制約と同じ制約を受ける。例えば、特許文献５からの著しい改善は、気相−液相コンデンサ・清浄化（ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムを含み、このシステムによって、本発明が二酸化炭素ガスの単一のソースサプライだけでの製造環境で、どこにおいても使用されることが可能になる。これは、高圧液体二酸化炭素サプライタンクの搬送または貯蔵が厄介で、あるいは作業員に危険を伴う製造環境において特に有利である。さらに、ガスサプライラインは、単一のサプライタンクから、本発明を組み込む多数の製造ツールに導かれ得る。
【００１０】
さらに、新たなタイプの毛管コンデンサ技術は、本明細書で教示され、「段差付き毛管コンデンサ」と称され、この技術は、今まで、特許文献５を用いて可能でなかった固体二酸化炭素の粒子タイプ（すなわち、粒子のサイズおよび粗さ）を可能にする。従来の雪洗浄デバイスは、細かいガスに満ちた固体粒子を生成し、このため、膨大な量の粒子が、表面を効率的に洗浄するために必要とされる。さらに、粒子が細かいと、表面のしつこい汚染物質を除去するのに、極端な高速が要求される。対照的に、本発明の段差付き毛管コンデンサの実施形態によって生成されるより粗い粒子は、物理化学的洗浄作用を増大することと、非常にしつこい表面残渣の除去に要するこれらのタイプの粒子の数をより少なくすることとを提供する。
【００１１】
また、さらに、本発明の更なる研究によって、雪粒子ストリームの振動を１Ｈｚを上回るようにすると、固体二酸化炭素粒子の生成および流れを中断しないという付加的メリットを伴い、表面洗浄作用（すなわち、スカーリング（ｓｃｏｕｒｉｎｇ））を著しく改善することが見出された。最後に、同軸スプレイアプリケータを多重化する手段が教示され、これによって、複雑な物の複数の側面を洗浄する方法が提供される。
【００１２】
従来技術と異なり、本発明は、極低温スプレイ洗浄を製造プロセスに、継ぎ目無く組み込む能力を提供する。多数の製造での適用において、本発明におけるような能力は、品質および性能を改善し、保有コストの削減、ツール寿命の長期化、装置の足場面積削減、クリーンルームのフロアスペース削減を提供し、プロセス効率の向上を提供する。このような一例が、以下に記載される。
【００１３】
マトリックスアレイパッケージがますます多様化し、複雑化したために、多数のバックエンドプロセスは、真のチャレンジに直面している。これらのアレイを個々のパッケージにシンギュレーションすること（すなわち、ウェハを個々のダイ（ｄｉｅ）にダイシングすること）は、製造プロセスにおける重要な工程であり、多くの場合において、パッケージコスト全体を最小にするために、最適化される必要がある。パッケージサイズの絶え間ない小型化は、スループット向上への要求と相まって、結果として、多数のマトリックスアレイパッケージ（例えば、銅セラミックパッケージおよび銅プラスチックパッケージ）に対する先進的なダイシングプロセスへのシフトをもたらした。水ベースの冷媒を用いるこのようなデバイスの従来のダイシングと関連する品質問題には、ダイシングされた切溝（ｋｅｒｆ）のエッジに沿ったチッピング、ダクタイル銅のスメアリング（ｓｍｅａｒｉｎｇ）、およびバリ（ｂｕｒｒ）の形成を含む。本発明の選択的な衝突（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ）洗浄装置を用いると、ダイシング洗浄ハイブリッドシステムは、切断品質を改善し、チッピングを削減し、スメアリングおよびバリ形成を削減する。別の利点には、ツール寿命の長期化もある。なぜなら、ツール自体が、プロセス中に、連続的に洗浄されるからである。
【００１４】
今日の製造環境は、効率を改善し、品質を向上し、製造コストを削減するために、かなりの自立的動作および標準的な制御、ならびに製造コントロールと設備との間での通信とを要求する。いわゆるプラグアンドプレイ（ｐｌｕｇ  ａｎｄ  ｐｌａｙ）製造ツールは、Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｓｅｍｉ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、半導体ＧＥＭ標準のような標準を利用する。どの従来技術も、製造ツール内、および製造ライン上での固相二酸化炭素スプレイ洗浄の効率的な使用に対して必要な全ての要素を結び付けるモジュールを教示しない。
【００１５】
このように、プラグアンドプレイのプロセス、装置およびエアの汚染を減らし、作業員が危険物質に晒されないようにし、液体危険廃棄物の生産を排除し、インサイチュでの精密洗浄あるいはより具体的にはプロセス中洗浄能力の広範な実行を可能にする化学に対するニーズが、今日存在する。
【００１６】
多くの製造工程において、製品は、特定のアセンブリプロセスの前または後に洗浄され、ときどきは、製造サイクルを通じて、何回も洗浄される。従来のパーツ洗浄工程は、例えば、スプレイクリーナ、蒸気デグリーザ（ｖａｐｏｒ  ｄｅｇｒｅａｓｅｒ）、または超音波洗浄システムを用いて、製造プロセスの前または後に、独立の工程として実行される。洗浄プロセスと分離しているのは、従来の洗浄工程間およびほとんどのアセンブリツール間で、固有の化学的・物理的互換性がないためである。洗浄または表面処理プロセスを要求する製造工程は、数ある工程の中でも、切断、ドリル加工、トリミング、マイクロ機械加工、ボンディング、ダイシング、研磨剤仕上げ、研磨、スタンピング、および溶接である。今日必要とされているのは、製造プロセス用の代替洗浄モデルである。製造プロセスの中にこの代替洗浄を組み込むことで、新たなアセンブリツール（ハイブリッド化された洗浄・製造ツール）の範囲を生み出す。ハイブリッドツールは、２つ以上のアセンブリプロセスと同じ作業セルの中で同時に実行され得るので、生産性がかなり高くなる。処理されている基板は、取り外されて、洗浄され、生産ラインに戻される必要はないので、この結果、人の関与を削減し、スループットを高め、保有コストを削減する。従来の生産モデルにおいて、精密パーツ洗浄は、付加価値工程として考慮されていない。本発明は、洗浄プロセスを付加価値アセンブリおよび生産工程の中に組み込み、これによって、生産歩留まりとツール生産性との双方を向上する。本発明は、相手先ブランド製造（ＯＥＭ）ツールの中に組み込まれることにも、生産製造ライン用のスタンドアロンツールとしても機能することにも適している。本発明は、独自で有益なハイブリッド生産技術の生成、製造およびアセンブリ工程の間を可能とし、洗浄を提供する。
【特許文献１】米国特許第４，８３２，７５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３５４，３８４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４０９，４１８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，００１，８７３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，７２５，１５４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（発明の概要）
本発明の二酸化炭素雪装置は、一般的に、デリバリラインおよびアプリケータに接続された雪生成サブシステムおよび希釈または推進（ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ）サブシステムを含む。雪生成サブシステムは、異なる直径の少なくとも２つのセグメントを備える段差付き毛管コンデンサを含む。段差付き毛管コンデンサは、液体二酸化炭素から固体二酸化炭素への変換における増大するジュールトムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）冷却を提供し、目詰まり（ｃｌｏｇｇｉｎｇ）およびスパッタリングを減らし、噴流化を改善し、より優れたスプレイ温度制御を可能にする。さらに、段差付き毛管コンデンサは、単一段差の毛管より粗い粒子を生成する。
【００１８】
本発明の別の局面は、幾つかの雪生成サブシステムであって、その各サブシステムが段差付き毛管コンデンサを有し、単一の二酸化炭素ソースおよび希釈または推進サブシステムと連絡するサブシステムを提供する能力である。これによって、単一の基板または複数の基板を処理するためのニーズに合ったサイズおよび物理的品質が異なる雪粒子を生成することが可能になる。幾つかの雪生成サブシステム、希釈または推進サブシステム、ならびにそれぞれのデリバリラインおよびアプリケータは、独立して制御され得、コンソールまたは移動ユニット内にフィットされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（詳細な説明）
製造プロセス内で基板を選択的に処理する二酸化炭素雪処理装置は、図１に２０で全体的に示される。装置２０は、濃密流体スプレイアプリケータ２２を含む。この濃密流体スプレイアプリケータ２２は、混合スプレイノズル２４を有し、フレキシブル毛管コンデンサ２６に接続されている。好ましくは、濃密流体スプレイアプリケータ２２は、接続された推進ガスソースと連携して使用され、本発明者によって教示され、米国特許第５，７２５，１５４号に十分に開示されているような同軸濃密流体スプレイアプリケータであるか、あるいは本発明者によって教示され、米国仮許出願第６０／７２６，４６６号に十分に開示されているような三軸タイプのデリバリ装置であるかのいずれかである。この両特許文献は、本明細書に参考として援用される。好ましくは液体二酸化炭素である濃密流体３０は、毛管コンデンサ２６に入り、そのコンデンサ２６を通過すると、流体スプレイアプリケータ２２を用いてか、あるいはアプリケータ２２と連携してかのいずれかで、凝縮され、固体二酸化炭素雪３２は、推進ガス２８または任意の非凝縮二酸化炭素とともに混合スプレイノズルを出る。
【００２０】
図２を参照すると、毛管コンデンサ２６は、例えば、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  Ｗｏｒｌｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（ペンシルバニア州Ｌａｎｃａｓｔｅｒ）によって供給されるような０．３１８ｃｍ（０．１２５インチ）の自己接着のポリウレタン断熱発泡体テープのように、適切な断熱体３６によって覆われた毛細管３４を含む。このテープは、５０％の重なりを有するような螺旋的な方法で、毛細管３４に巻かれる。毛細管３４は、セグメント化された毛管３８を含み、この毛管３８は、段階的に大きくなる直径で、それぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４で示される直径を有する。これらの直径は、矢印Ａで示されるフィードする方向に向かって大きくなる。したがって、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４である。しかしながら、図２の毛細管３４は、例示的な目的のために過ぎず、本発明の毛細管３４は、少なくとも２つのセグメント３８を含む必要があるのみで、特定の用途に応じて、３つ以上のセグメント３８を有する毛細管３４を提供することも、また本発明の範囲内であることには、留意されるべきである。毛細管３４は、好ましくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）ポリマから構築される。しかしながら、他の適切な管状材料（テフロン（登録商標）、ステンレス鋼、または他のクリーンでフレキシブルな材料を含むが、これらに限定されない）も、本発明の範囲内である。上述のように、コンデンサ毛細管３４は、少なくとも２つのセグメント３８を含み、その各セグメント３８が、好ましくは０．３ｍ（１フィート）から７．３２ｍ（２４フィート）の範囲と、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）から３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）の範囲の内径とを有する。このような管は、約７ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）までの、および温度範囲が２０３Ｋと４７３Ｋとの間の推進ガス圧に耐えることができるべきである。セグメント間の相互接続３９は、スウェージロック（Ｓｗａｇｅｌｏｋ）または指締め（ｆｉｎｇｅｒ−ｔｉｇｈｔ）圧縮管継手であり得る。
【００２１】
図３および図４は、本発明の代替的な二酸化炭素雪処理装置４０を示す。この装置４０は、発散／収束ノズル４４に接続されたフレキシブル毛管コンデンサ４２を含む。毛管コンデンサ４２は、同様に、毛細管４６を含み、セグメント化された毛管４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、および４８ｄを有する。これらの毛管は、段階的に大きくなり、それぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４で示される直径を有し、これらの直径は、矢印Ｂで示されるフィードする方向に向かって大きくなる。毛管４２は、好ましくはＰＥＥＫポリマから構築される。しかしながら、他の適切な管状材料（テフロン（登録商標）、ステンレス鋼、または他のクリーンでフレキシブルな材料を含むが、これらに限定されない）も、本発明の範囲内である。上述のように、コンデンサ毛細管４２は、少なくとも２つのセグメント４８を含み、各セグメント４８は、好ましくは０．３ｍ（１フィート）から７．３２ｍ（２４フィート）の範囲と、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）から３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）の範囲の内径とを有する。このような管は、約７ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）までで、温度範囲が２０３Ｋと４７３Ｋとの間の推進ガス圧に耐えることができるべきである。セグメント間の相互接続４９は、スウェージロックまたは指締め圧縮管継手であり得る。毛細管４２は、推進ガス管５０内に置かれる。加熱推進ガス５２は、フレキシブル推進流体デリバリ管５０内でノズル４４に運ばれる。推進管５０は、任意の数の適切な管状材料から構築され得る。管状材料は、テフロン（登録商標）、ステンレス鋼でオーバーブレイドされた（ｏｖｅｒｂｒａｉｄｅｄ）テフロン（登録商標）、ポリウレタン、ナイロンで、とりわけ、長さは、０．３ｍ（１フィート）から７．３ｍ（２４フィート）の範囲またはそれ以上であり、内径は、０．６５ｃｍ（０．２５インチ）から１．３ｃｍ（０．５０インチ）の範囲を有するクリーンでフレキシブルな材料である。このような管４６は、推進ガス圧範囲が約０．０７ＭＰａ（１０ｐｓｉ）と１．７２ＭＰａ（２５０ｐｓｉ）との間で、温度範囲が２９３Ｋと４７３Ｋとの間で耐えることができるべきである。代替的な実施形態４０の例示的なフレキシブルコンデンサ４２は、当分野で公知の収束混合ノズル部分と発散膨張ノズル部分（図示せず）とを含む剛性のある（ｒｉｇｉｄ）混合スプレイノズル４４で終端となる。好ましくは液体二酸化炭素である凝縮流体５３は、毛管アセンブリ４６に入り、二酸化炭素が少なくとも２つの毛管セグメント４８を通過するとき、二酸化炭素雪粒子を形成する。二酸化炭素雪粒子は、ノズル４４に入ると、コンデンサアセンブリ４６から放出され、推進エアゾル管５０から放出された推進ガス５２と混合し、こうして、固体−ガス二酸化炭素スプレイ５４を形成する。二酸化炭素エアゾルスプレイ５４は、ノズル４４から放出し、基板表面（図示せず）に選択的に向けられる。
【００２２】
双方の実施形態２０と４０とは、同様の段差付き毛管アセンブリ３４と４６とをそれぞれ含むので、便宜上、特記されない限り、一方を参照すると、他方およびその同様のパーツ全てを参照することを含む。毛管セグメント３８は、流れの方向に直径が大きくなるように、あるいは段差付きの直径を有するように構築される。なぜなら、大きくなる直径を有する段差付き毛管を提供することによって、単一の毛管直径に勝る一定の性能の利点を結果として得られることが、見出されたからである。例えば、二酸化炭素を濃密流体として使用するとき、より大きな、より硬い雪粒子が、二酸化炭素の比較的小さなフィードサプライから生成され得る。また、第一の毛管セグメントを約０．５ｍｍ（０．０２０インチ）の小さな毛管内径から始めると、コンデンサ毛細管の中への流れと下方への流れとが制限される結果となることが見出された。また、段差の数を操作し、毛管段差の直径をインクリメントするように大きくすることによって、様々な範囲の固相粒子サイズ分布が生成され得ることも見出された。段差付き毛管凝縮は、より望ましい範囲の衝撃剪断応力を生成しながら、シャープでほぼ等圧膨張冷却で液体および蒸気から固体へと、より効率的に凝縮する。
【００２３】
図５を参照すると、段差なし毛管を用いて、液体二酸化炭素は、約６ＭＰａ（６０気圧）、２９３Ｋで、毛管コンデンサ２６に入り、三重点で沸騰し始める。圧力は、コンデンサ内で即座に生成され、その結果、沸騰混合物は三重点未満に過冷却され、固相領域の中に深く入り込む。圧力は、気相を上回る圧力で維持されながら、毛管の中で、温度は低下し続ける。この毛細管効果は、最適化されたジュール−トムソンプロセスであり、このプロセスは、固相二酸化炭素がリッチなエアゾル組成を効率的に生成する。
【００２４】
ここで、図６を参照すると、液体二酸化炭素は、本発明の段差付き毛管コンデンサ３４の第一のセグメント３８ａに入る。液体二酸化炭素は、過冷却された気体、固体、および液体の混合物とともに、毛細管３４全体を、ほぼ瞬時に加圧する。毛管コンデンサ３４内での圧力は、迅速に気相を再凝縮し、固相および／または液相にする。第一の毛管セグメント３８ａを横切った後、混合物は、第二の毛管セグメント３８ｂ内のシャープな段差に遭遇し、膨張体積がかなり増加する。この体積におけるシャープな変化は、混合物温度を近等圧膨張に迅速に低下させ５６、固相二酸化炭素の比較的粗い大きな結晶を形成する。混合物は、第三の毛管セグメント３８ｃに遭遇するまで、第二の毛管セグメントに沿って凝縮し続け、再び、混合物を迅速に膨張させ、冷却し５８、固相二酸化炭素の追加の粗い結晶を形成する。混合物は、さらなるセグメント３８ｄ内で凝縮し続け、以下同様に続く。
【００２５】
対照的に、より非効率なジュール−トムソン凝縮手段（スプレイノズルを出ると、膨張するような手段）を用いる従来の雪スプレイプロセスは、圧力を形成しないか、あるいは段階的な勾配に沿って、温度を低下させない。混合物は、従って、非常に短い時間にわたって、固体−蒸気のラインに沿って存在し、この結果生成する雪組成は、液相から生成するよりも固相が３０％〜４０％少なく、かなり多くの気相を有する。
【００２６】
段差付き毛管コンデンサ３４の別の局面は、雪粒子のサイズ分布に関するスプレイ組成３２を最適化する能力である。この能力は、重要である。なぜなら、基板の上に向けられる雪粒子の力、圧力、および応力によって規定される洗浄エネルギは、雪粒子のサイズまたは質量に直接比例するからである。図７を参照すると、ＰＥＥＫ毛細管内径２．０ｍｍ（０．０８０インチ）／外径３．２ｍｍ（０．１２５インチ）の９１ｃｍ（３６インチ）長セクションに結合されたＰＥＥＫ毛管セグメント内径０．８ｍｍ（０．０３０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）の３０ｃｍ（１２インチ）長セクションを備える段差付き毛管コンデンサは、０と１ＭＰａ（１５０ｐｓｉ）との間の推進圧力に対し、０と５０ＭＰａとの間の可変な剪断応力圧力を生成する。対照的に、ＰＥＥＫ毛細管内径０．８ｍｍ（０．０３０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）の９１ｃｍ（３６インチ）長セクションに結合されたＰＥＥＫ毛管セグメント内径０．５ｍｍ（０．０２０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）の３０ｃｍ（１２インチ）長セクションを備える本発明の段差付き毛管コンデンサは、０と０．９ＭＰａ（１３０ｐｓｉ）との間の推進圧力に対し、０と１０ＭＰａとの間の可変な剪断応力圧力を生成する。毛管段差体積がほぼ倍増することに対して、所与の毛管コンデンサ長さ、推進圧力、および温度に対し、剪断応力圧力の５倍増加が、生じ得ることが分かり得る。以下の等式：
運動エネルギ＝１／２（質量）×（速度）２
に従うと、表面に衝撃を与える固体二酸化炭素粒子は、約５倍の差を有する粒子サイズ分布を有することが分かる。ＦｕｊｉＦｉｌｍ  ＵＳＡによって製造されたＰｒｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｒｉｅｓ接触圧力測定フィルムを用いて実行されたスプレイ衝撃応力実験は、スプレイ衝撃圧力が、段差付き毛管コンデンサ３４を用いて多量の昇華可能な粒子を生成し、推進相でこの粒子ストリームを結合し、選択的に変更され得ることを示す。本発明は、０．５マイクロメートル（細かい）から５００マイクロメートル（粗い）の直径を有する固体二酸化炭素粒子を生成し得、これによって、可変な衝撃応力を生成し得る。細かい粒子スプレイは、０と１ＭＰａとの間の推進相圧力で、０．１ＭＰａ未満から約１５ＭＰａまでの範囲の衝撃応力を生成し得る。粗い粒子スプレイは、０と１ＭＰａとの間の推進相圧力で、０．１ＭＰａ未満から約５０ＭＰａまでの範囲の衝撃応力を生成し得る。高い衝撃応力は、より高い推進圧力で付与され、低い衝撃応力は、より低い推進圧力で付与される。推進圧力および温度は、衝撃応力と衝撃粒子密度との双方を変化させるために、選択的に使用され得る。
【００２７】
本発明で使用する好ましい毛管組み合わせ３４は、内径０．５ｍｍ（０．０２０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２インチ）の４６ｃｍ（１８インチ）の毛管と、内径１．０ｍｍ（０．０４０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２インチ）の９１ｃｍ（３６インチ）のＰＥＥＫ毛管とに結合された内径４．２ｍｍ（０．０１０インチ）／外径０．３ｍｍ（０．１６７インチ）の３１ｃｍ（１２インチ）の毛管を含む。毛管コンデンサの最初の６１ｃｍ（２４インチ）セクションは、巻かれ（ｗｒａｐｐｅｄ  ｕｐ）、その一方で、第三のセグメントは、同軸推進管４６に達し、同軸スプレイアプリケータ４４を形成する。本発明で使用するより好ましい毛管組み合わせ３４は、ＰＥＥＫ内径０．７６ｍｍ（０．０３０インチ）の約３１ｃｍ（１２インチ）を備える第一の毛管セグメント３８ａを含み、これに、ＰＥＥＫ管の内径２ｍｍ（０．０８０インチ）の約９２ｃｍ（３６インチ）〜１２２ｃｍ（４８インチ）である第二の毛管セグメント３８ｂが続く。全体のＰＥＥＫ段差付き毛管アセンブリ３４は、同軸ライン５０を横切る部分を除いて、凝縮プロセスの間の熱伝達を防ぐために、断熱材料３６で包まれている。他の長さ、直径、および段差ごとの構成も、凝縮プロセスにおける様々な所望のスプレイ組成を形成するために可能である。
【００２８】
段差付き毛管コンデンサ３４内に二酸化炭素雪粒子を生成する好ましい方法が以上のように記載されてきたが、以下は、二酸化炭素雪処理システムにおける段差付きコンデンサ２６を形成する例示的な装置の議論である。図８を参照すると、二酸化炭素雪処理システムは、６２で示され、二酸化炭素液化サブシステム６３と、二酸化炭素雪生成サブシステム６４と、高圧二酸化炭素サプライ６８に接続された二酸化炭素推進エアゾル生成サブシステム６６とを含む。高圧二酸化炭素ガス６８は、好ましくは２ＭＰａ（３００ｐｓｉ）と６ＭＰａ（９００ｐｓｉ）との間の圧力範囲を有する。二酸化炭素雪生成サブシステム６４および推進エアゾルサブシステム６６は、濃密流体スプレイアプリケータに、それぞれ接続される。
【００２９】
高圧二酸化炭素ガスは、液化サブシステム６３の中に、パイプ７０を介して、チューブインチューブ（ｔｕｂｅ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）熱交換器７２にフィードされる。ここで、圧縮冷凍ユニット７４は、熱交換器７２で、過冷却された冷媒の向流を再循環し、二酸化炭素ガスを凝縮して、液体二酸化炭素のベースストックにする。液体二酸化炭素ベースストックは、熱交換器７２から、雪生成サブシステム６４の中にマイクロメータリングバルブ７６、ベース洗浄ストックサプライボールバルブ７８を介して流れ、次いで、段差付き毛管コンデンサユニット２６の中に流れる。随意で、サプライボールバルブ７８は、電子パルシングタイマ８０を用いて、毎秒１サイクル以上のサイクルレートで、開と閉との間を振動され得る。本実施形態において、段差付き毛管コンデンサ２６は、内径０．８ｍｍ（０．０３０インチ）／外径１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）の６１ｃｍ（２４インチ）セグメントの第一のＰＥＥＫ管を、次いで、内径１．５ｍｍ（０．０６０インチ）／外径３．２ｍｍ（０．１２５インチ）の９１ｍｍ（３６インチ）セグメントの第二のＰＥＥＫ管を用いて、構築される。上述のように、段差付き毛管コンデンサ２６は、デリバリライン８１を介してアプリケータ２２にフィードされる固相二酸化炭素ベースストックを生成するために、制御された圧力勾配の下で、液体二酸化炭素ベースストックを沸騰させる。
【００３０】
推進生成サブシステム６６において、高圧二酸化炭素ガス６８は、そのサブシステムの中で、パイプ８２を介し、二酸化炭素ガス推進圧力を０．０７ＭＰａ（１０ｐｓｉ）と１．７２ＭＰａ（２５０ｐｓｉ）との間に、あるいはそれ以上に調節することのできる圧力低下レギュレータ８４およびゲージ８６の中に入る。調節された二酸化炭素ガスは、次いで、熱電対９０と温度コントローラ９２とによって、２９３Ｋと４７３Ｋとの温度の間で制御された抵抗ヒータ８８の中に、フィードされる。これに次いで、温度制御された二酸化炭素ガスは、スプレイアプリケータ２２またはエアゾルジェネレータ９４のいずれかの中にフィードされる。エアゾルジェネレータ９４を用いるとき、温度調節された二酸化炭素推進は、エアゾルジェネレータ入口バルブ９６を介してエアゾルジェネレータ９４の中にフィードされる。エアゾルジェネレータ９４は、添加剤サプライタンク９８および注入ポンプ１００によって供給される。この注入ポンプは、アセトンなどの洗浄添加剤を、好ましくは毎分０リットルと毎分０．０２リットルとの間、あるいはそれ以上のレートで、温度調節された二酸化炭素推進ガスの中に注入し得る。こうして、推進エアゾルフィードライン１０２の中にフィードされ得る温度調節された二酸化炭素推進エアゾルを形成する。代替として、温度調節された二酸化炭素推進ガスは、エアゾルジェネレータバイパスバルブ１０４を介してフィードされ、こうして、エアゾルジェネレータ９４をバイパスし、推進エアゾルフィードライン１０２の中に直接接続し得る。しかしながら、温度調節されたクリーンな圧縮ドライエア（ＣＤＡ）または窒素ガスが、推進エアゾルストリームサプライを生成するために、上述されたパイプ接続８２上の圧力調節された二酸化炭素ガスの代わりに使用され得ることには、留意すべきである。
【００３１】
二酸化炭素処理システム６２の別の局面は、各サブシステム６４および６６の動作をモニタし、制御する手段が提供されることである。このようなプロセス情報収集（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）は、各サブシステム６４および６６の中における戦略ポイント沿いに、様々な圧力センサおよび温度センサを用いることによって達成される。これを達成するために、圧力スイッチまたはトランスデューサ１０６が、入力ＣＯ２圧力を測定するために使用され、二酸化炭素ガスサプライ９８についてのオン／オフ信号を提供する。熱電対または温度計１０８が、コンデンサコイル７２の中で使用され、二酸化炭素ガスが凝縮されて、液体になっているかどうかを判断する。最終的に、熱電対または温度計１１０が、段差付き毛管コンデンサアセンブリ２６の中で使用され、液体二酸化炭素が液体二酸化炭素から固相に変化されているかどうかを判断する。表１は、固体二酸化炭素サブシステム６４に対する好ましい動作範囲パラメータを列挙する。
【００３２】
【表１】
2008522813.tif 000003
ここで、推進サプライサブシステム６６を参照すると、圧力スイッチまたはトランスデューサ１１２は、調節された二酸化炭素（またはＣＤＡ）圧力を測定するために使用され、推進ガスサプライ６８についてのオン／オフ信号を提供する。最終的に、熱電対または温度計９０が、推進ヒータ８８および温度コントローラ９２とともに使用され、二酸化炭素（またはＣＤＡ）推進ガスが、適切な動作温度に熱せられているかどうかを判断する。表２は、推進サブシステム６６に対する好ましい動作範囲パラメータを列挙する。
【００３３】
【表２】
2008522813.tif 000004
工業用洗浄または表面処理での適用においては、基板上の多数の処理スポット、あるいは非常に近接した多数の処理スポットを要求し得る。任意の所望の数の独立した二酸化炭素雪処理アプリケータ２２は、二酸化炭素雪処理システム６２を用いて、各アプリケータ２２を多重化すること（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって提供され得る。図９を参照すると、例示的な目的で、二酸化炭素雪処理システム６２が、３つの二酸化炭素雪アプリケータ２２ａ、２２ｂ、および２２ｃに、それぞれ接続されている。二酸化炭素雪は、二酸化炭素生成サブシステム６４から、デリバリライン８１を介して、それぞれの個別のライン８１ａ、８１ｂ、および８１ｃにフィードされる。それぞれの個別のライン制御バルブ９１ａ、９１ｂ、および９１ｃは、それぞれのアプリケータ２１ａ、２１ｂ、および２１ｃの中への二酸化炭素雪のフローレートを制御する。随意で、パルスジェネレータ９３は、それぞれのボールバルブ９５ａ、９５ｂ、および９５ｃに、動作するように接続し、各ボールバルブ９５ａ、９５ｂ、および９５ｃが、毎秒１サイクル以上のサイクルレートで開と閉との間を振動する。同様に、推進サブシステム６６からの推進は、デリバリライン１０２を介して、個別のスプレイアプリケータ２２ａ、２２ｂ、および２２ｃのそれぞれにフィードされる。代替として、また図１０に示されるように、二酸化炭素雪の異なる粒子サイズが、単一または複数の用途に対して、同時に所望される場合、二酸化炭素雪システム６２は、幾つかの雪生成サブシステム６４ａ、６４ｂ、および６４ｃを含むように改変され得る。各サブシステム６４ａ、６４ｂ、および６４ｃは、独立に制御され、それぞれ対応する雪デリバリライン８１ａ、８１ｂ、および８１ｃを介して、それぞれ対応するスプレイアプリケータ２２ａ、２２ｂ、および２２ｃに接続される。各ラインに対するフローレートは、再び、パルスジェネレータ９３および対応するボールバルブ９５ａ、９５ｂ、および９５ｃとともに、それぞれ対応する制御バルブ９１ａ、９１ｂ、および９１ｃによって制御される。推進ライン１０２は、再び、推進生成サブシステム６６を各スプレイアプリケータ２２ａ、２２ｂ、および２２ｃに接続する。
【００３４】
本発明の別の局面は、単一の閉じたユニットの中に前述の実施形態を組み込むことである。本発明を用いる例示的な製品設計が、図１１〜図１３に示される。図１１を参照すると、二酸化炭素雪処理システム６２は、ラック装着構成のような電子コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）１３０の中に組み込まれる。制御システム６２は、図９に示されるような単一の雪生成サブシステム６４、あるいは図１０に示されるような幾つかの雪生成サブシステム６４ａ、６４ｂ、および６４ｃを含み得る。電子コンソールは、電子コンソールに含まれる二酸化炭素雪処理システム６２を冷却するために、線矢印セグメント１３６で示される冷却エアが入ることのできるエア入口グリルを有する前面制御パネル１３２を含む。
【００３５】
図１２を参照すると、例示的な制御パネル１３２は、電子コンソール１３０に含まれる推進サブシステムおよび雪生成サブシステムを制御するオペレータコントロールを含む。コントロールは、推進サプライ圧力ゲージ１３８、低推進サプライ圧力表示灯１４０、個別の同軸推進圧力レギュレータ１４２、および圧力ゲージ１４４を含む。前面パネル１３２は、また、二酸化炭素ガスサプライ圧力ゲージ１４６、低二酸化炭素ガスサプライ表示灯１４８、および個別の液体二酸化炭素メータリングバルブ１５０も含む。動作モードセレクタスイッチ１５２によって、オペレータは、個々の毛管コンデンサを過冷却して、各システム６４にプライムすること、スプレイ洗浄動作をテストすること、および例示的な洗浄システムをリモートまたは外部マシン制御モードに置くことができる。主電源スイッチ１５４は、回路ブレーカ１５６を介する洗浄システムに電力を提供する。好ましくは、連続スプレイ処理またはパルススプレイ処理は、本発明において実行される。これらの処理のそれぞれは、処理スプレイセレクタスイッチ１５８を用いて有効にされ、このスイッチが稼動すると、パルスタイマをバイパスにして、連続スプレイが、パルスタイミング回路８０を有効にして、パルススプレイ洗浄が、そして、予防保全動作のための待機モードが、提供される。パルスサイクルスイッチ１６０は、そのモードが、例示的な洗浄スプレイスイッチ１５８を用いて選択された場合、パルスサイクル周期を増加および減少させる手段を提供する。最後に、推進温度コントローラ１６２は、オペレータに推進ガス温度を調整およびモニタする手段を提供する。
【００３６】
図１３を参照すると、例示的な囲い１３０は、また背面パネル１６４も有する。背面パネル１６４は、スプレイアプリケータ１６８を有する多重化フレキシブル同軸スプレイライン１６６のバンクを含む。各アプリケータは、単一の雪生成サブシステム、あるいは幾つかの個別の雪生成サブシステムのいずれかによって、個々に制御され、供給される。高圧二酸化炭素ガス用の背面装着配管接続１７０、随意のＣＤＡガス接続１７２、および電源接続１７４も、また提供される。背面装着通気グリル１７６は、二酸化炭素ベースストックコンデンサユニット４０から熱を除去するために、線矢印セグメント１７８によって示されるように、熱を含んだエアフローを囲い１３０から外に導くために使用される。最後に、適切なリモートマシンツールコントローラ１８０は、モニタリング・制御ケーブルアセンブリ１８２を介して、各システム６２と通信し、バルブの稼動、温度測定、および振動のような機能をモニタして制御する。マシンコントローラ１８０は、インサイチュ洗浄を要求する他の任意の様々なツールの中でも、とりわけ、マシニングセンタ、旋盤、レーザドリル、シンギュレーションソー（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ  ｓａｗ）のような製造ツールを制御するコントローラである。これらの製造ツールは、例えば、足踏みスイッチ、指押しスイッチ、プログラムロジックコントローラ、コンピュータまたは内蔵コントローラ、およびマシンツールコントローラを含む。
【００３７】
本明細書に記載されたような本発明は、スタンドアロンツールとして使用され得、あるいは様々なマシンツール用の「組み込みモジュール」として、設計され、開発され得る。組み込みモジュールは、製造ツールまたはプロセスを「ハイブリッド化」するので、特に有用である。多数の商用製造ツールおよびプロセスは、本発明を用いてハイブリッド化され得る。幾つかの例が、以下の節に記載される。
【００３８】
洗浄ディスペンス（ｄｉｓｐｅｎｓｅ）硬化プロセスおよび洗浄ボンディングプロセス：ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）表面部分の接着接合。
【００３９】
Ｉ  ＆  Ｊ  Ｆｉｓｎａｒ（ニュージャージー州Ｆａｉｒ  Ｌａｗｎ）によって製造されるような市販のロボットディスペンス硬化マシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド表面調製、接着ディスペンス、およびＵＶ硬化システムを形成する。基板表面の双方の部分は、本発明の二酸化炭素雪処理システムの少なくとも一部を用いて、精密処理される。処理されると、接着剤が、洗浄された表面の上にディスペンスされ、機械的に接触され、ＵＶ硬化光を用いて硬化される。このような製品を使用する製造業者は、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムを必要としない。
【００４０】
クリーンアセンブルプロセスおよびクリーンアタッチプロセス：ポリエチレン（ＰＥ）基板の表面部分の機械的接合。
【００４１】
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｔｏｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（オハイオ州Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ）によって製造されるような市販の自動アセンブリマシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド表面調製・機械アセンブリツールを形成する。まず、基板表面の一方または双方が、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、精密処理される。このような処理によって、基板は、機械的にアセンブリ（ネジ止め、リベット止め、クリップ止め）され、クリーンにアセンブリされた基板を形成する。このような製品を使用する製造業者は、自動アセンブリの前に、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムを必要としない。
【００４２】
ドリル洗浄プロセスおよびクリーン検査プロセス：ドリル加工されるべき多数の表面部分を有するステンレス鋼基板
Ｓｔｅｉｎｈａｕｅｒ  Ｅｌｅｋｔｒｏｍａｃｈｉｎｅｎ  ＡＧ（ドイツＷｕｒｓｅｌｅｎ）によって製造されるような市販の自動ドリルマシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッドドリル・洗浄ツールを形成する。自動・シーケンシャルプロセスにおいて、基板表面の部分は、精密にドリル加工され、続いて、残留したドリル油および切り屑（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｃｈｉｐ）を各穴から除去し、クリーンなドリル穴を形成するために、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、スプレイ処理される。このような製品を使用する製造業者は、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムを必要としない。基板は、中断することなく、連続的に機械加工され得る。さらに、さらなる洗浄は必要とされず、機械加工された表面は、直接検査され得る。したがって、本例は、クリーン検査の局面の一実施例としても機能する。
【００４３】
デバリング洗浄プロセス：ロボットによってデバリングされるべき表面部分を有するステンレス鋼基板
ＴＥＣ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（ジョージア州Ｃａｎｔｏｎ）によって製造されるような市販のロボットデバリングマシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド精密デバリング・洗浄ツールを形成する。自動・シーケンシャルプロセスにおいて、基板表面の一部分は、最初に精密デバリングされ、続いて、残留した切り屑（ｃｈｉｐ）および他のデブリを除去し、クリーンにデバリングされた基板を形成するために、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、スプレイ処理される。このような製品を使用する製造業者は、別個のオフラインまたはインラインの洗浄プロセスツールまたは段差を必要としない。
【００４４】
クリーン溶接プロセス：一緒に音波溶接されるべき表面を有する２枚のポリプロピレン（ＰＰＥ）基板
Ｂｒａｎｓｏｎ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ（コネチカット州Ｄａｎｂｕｒｙ）によって製造されるような市販の自動音波溶接マシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド表面調製・プラスチック溶接ツールを形成する。まず、接合されるべき双方の基板表面が、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、精密処理される。基板は、次いで、機械的にアセンブリされ、クリーンにアセンブリされた基板を形成する。最後に、クリーンにアセンブリされた基板は、音波溶接され、クリーンに溶接された基板を形成する。このような製品を使用する製造業者は、溶接の前に、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムまたはプロセス段差を必要としない。
【００４５】
クリーンハンダ付けプロセスおよびハンダ外し洗浄プロセス：１つ以上のボンディング要求を有する電気光学基盤は、１つ以上の電気光学コンポーネントを置いた後に、レーザ溶接される。
【００４６】
Ｐａｌｏｍａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（カリフォルニア州Ｃａｒｌｓｂａｄ）によって製造されるような市販の自動レーザハンダマシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド表面調製・レーザハンダツールを形成する。まず、ハンダ付けされるべき表面が、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、精密処理される。基板には、所定の位置に電気光学コンポーネントを置かれ、次いで、レーザでハンダ付けされ、クリーンにハンダ付けされた基板を形成する。このようなハイブリッドツールを使用する製造業者は、ハンダ付けの前に、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムを必要としない。代替として、電気光学コンポーネントは、同じハイブリッドレーザハンダ・洗浄ツールを用いて、ハンダ外しされ得る。次いで、ハンダ外しされた基板表面は、レーザハンダ付けの残滓および粒子を除去するために、精密洗浄され得る。したがって、本発明は、ハンダ外し洗浄ハイブリッドツールのために使用され得る。
【００４７】
クリーンコートプロセス：反射防止コーティングでコーティングされるべき表面部分を有するガラス基板
Ｌｅｙｂｏｌｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＧｍｂＨ（ドイツＡｌｚｅｎａｕ）によって製造されるような市販の光学コーティングシステムは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッド表面調製・光学コーティングツールを形成する。まず、コーティングされるべき光学表面が、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて、精密処理される。次いで、基板は、光学コーティング材料でコーティングされ、粒子のないクリーンにコーティングされた基板を形成する。このような製品を使用する製造業者は、コーティングの前に、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムまたはプロセスを必要としない。
【００４８】
ダイス洗浄プロセス、ソー洗浄プロセス、およびトリム洗浄プロセス：セラミック基板は、より小さなセラミックチップにダイシングされる。
【００４９】
Ｋｕｌｉｃｋｅ  ａｎｄ  Ｓｏｆｆａ（ペンシルバニア州Ｗｉｌｌｏｗ  Ｇｒｏｖｅ）によって製造されるような市販のダイシングマシンは、動作制御インターフェースを含めて、本発明と一体化され、新たなハイブリッドダイシング・洗浄ツールを形成する。まず、セラミック表面がダイシングされ、より小さなチップパッケージを形成する。ダイシングマシンから小さなチップパッケージを外す前に、小さなチップパッケージは、ダイシングによるデブリを除去するために、本発明の二酸化炭素処理システムを少なくとも１つ用いて処理される。このような製品を使用する製造業者は、ダイシング操作の後に、別個のオフラインまたはインライン洗浄・表面前処理システムまたはプロセス段差を必要としない。同様に、精密ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）設備を製造または利用する製造業者は、本発明をこのようなツールに組み込むことから、メリットを享受する。
【００５０】
本発明は、また、独自の工場の洗浄ソリューションを提供するために、幾つかの構成で展開され得る。図１４は、例示的な工場フロアレイアウト１８４を示し、本発明を実現する３つの考えられる構成を示す。２．１ＭＰａ（３００ｐｓｉ）の圧力を有する二酸化炭素ガスのリモートサプライ１８６が、ステンレス鋼または銅の配管のネットワーク１８８および圧力分配ポンプ１９０を用いる工場全体にわたって、分配される。圧力分配ポンプ１９０は、二酸化炭素ガスサプライ１８６の圧力を２．１ＭＰａ（３００ｐｓｉ）から、５．５ＭＰａ（８００ｐｓｉ）と６．０ＭＰａ（８５０ｐｓｉ）との間の範囲（ネットワーク１８８内を比較的一定な分配二酸化炭素洗浄流体サプライ圧力）に上げる。二酸化炭素洗浄流体サプライネットワーク１８８は、例示的なインラインツール１９２およびロボットスプレイ洗浄ツール１９４のような１つ以上の二酸化炭素で可能となる工場ツールに接続され得る。追加として、随意で、本明細書に記載されたように、０．６ＭＰａ（９０ｐｓｉ）と１．０ＭＰａ（１５０ｐｓｉ）との間に好ましい圧力範囲を有するＣＤＡ１９６のリモートソースは、ステンレス鋼または銅の配管を備えるＣＤＡ配管ネットワーク１９８を用いて、これらの同じ二酸化炭素で可能となるツールを用いて、分配され得る。最後に、移動二酸化炭素で可能となる洗浄ツール２００は、本発明を用いて開発され、ツールブロック洗浄のようなニーズに対する工場環境内で、可動二酸化炭素洗浄プロセスを提供し得る。
【００５１】
ここで、図１５を参照すると、例示的なロボット洗浄ディスペンスシステム１９４は、オペレータインターフェースパネル２０４およびプロセス表示灯２０６を有するワークステーション２０２を含む。例示的なワークステーション２０２は、ワークプラットホーム２０８を有し、ワークプラットホーム２０８は、関節付きロボット２１０およびロボットエンドエフェクタ２１２を含む。ロボットエンドエフェクタ２１２は、二酸化炭素雪処理装置２０または４０と、自動ディスペンス洗浄器（ｓｙｒｉｎｇｅ）２１４とを備える組み合わせツールである。二酸化炭素雪処理装置２０または４０は、同軸スプレイデリバリライン２１６を介して、本明細書に記載され、ワークステーション２０２内の下部コンパートメント２２０内に含まれる例示的な洗浄モジュール２１８に接続される。最後に、ディスペンス洗浄器２１４は、空圧ホース２２２を介して、ディスペンス制御ユニット２２４に接続される。
【００５２】
ロボット関節運動、表面洗浄およびディスペンスの動作を含む図１４に示されるような例示的なシステムは、内部ＰＬＣまたはＰＣ制御システム（双方とも図示せず）および関連ソフトウェアを介して制御される。運搬システム２２６は、本発明を用いて処理されるべき基板を、例示的なワークステーション２０２の内部と外部とに運ぶために使用され得る。このワークステーション２０２自体は、同じＰＬＣまたはＰＣ制御システムによって制御される。
【００５３】
また、図１５には、例示的なプロセス流体サプライと、例示的な工場ツールへの接続が示される。ＣＤＡのリモートサプライ１９６は、適切な配管ネットワーク１９８を介して工場ツール１９４に連絡される。このネットワーク１９８は、例示的なワークステーション２０２に、空圧パワーを、例示的な洗浄モジュール２１８に推進サプライを提供する。二酸化炭素洗浄流体のリモートサプライ１８６は、適切な配管ネットワーク１８８および圧力分配ポンプ１９０を介して、例示的な洗浄モジュール２１８に通信される。最後に、電源は、適切なライン接続２２８および回路ブレーカ２３０を介して、デリバリされる。
【００５４】
本発明は、好ましい実施形態を参照し記載されてきたが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および詳細に変更がなされ得ることを認識する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の二酸化炭素雪処理装置の図解斜視図である。
【図２】図２は、図１の二酸化炭素雪処理装置の部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の雪処理装置の代替的な実施形態の図解斜視図である。
【図４】図４は、図３の雪処理装置の代替的な実施形態の部分断面図である。
【図５】図５は、二酸化炭素の状態図である。
【図６】図６は、本発明の段差付き毛管コンデンサの物理特性のグラフ図である。
【図７】図７は、本発明の剪断衝撃応力のグラフ図である。
【図８】図８は、本発明の二酸化炭素雪処理システムの流れ図である。
【図９】図９は、本発明の二酸化炭素雪処理システムの代替的な実施形態の流れ図である。
【図１０】図１０は、本発明の二酸化炭素雪処理システムの代替的な実施形態の流れ図である。
【図１１】図１１は、本発明の二酸化炭素雪処理システムを用いる装置の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された装置の正面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示された装置の後方斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態を組み込む例示的なプラントフロア設計の上面図である。
【図１５】図１５は、本発明とマシンコントローラとの間の制御スキームの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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