一种颗粒清除装置及清除方法

技术领域

本发明涉及显示平板制造技术领域，尤其涉及一种颗粒清除装置及清除方法。

背景技术

在制造显示屏幕或半导体晶圆的过程中，需要对产品表面的微小颗粒进行清除，否则这些微小颗粒会造成产品不良，同时某些制程段对产品表面的水汽含量要求极其严格，这些制程段不允许对颗粒物使用湿法清洁，只能采用干法清洁。

现有干法清洁主要有两种：等离子清洁法和真空抽吸法。其中，等离子清洁法是采用等离子对空气中的氧气进行轰击，从而产生单原子氧与臭氧分子，单原子氧具有强氧化性，可有效去除产品表面附着的有机污染物但无法对无机污染物进行去除，如粉尘，碎屑等。然而，对于目前显示工厂而言，显示玻璃表面的有机污染物在需要干洗的制程段极难出现，反而无机的颗粒污染物更需要有效的去除，因此等离子清洁法的应用局限性较大。真空抽吸法是采用真空泵对显示玻璃表面进行吸尘，但此种方法很难对尺寸较小的颗粒（如微米级的颗粒）进行有效去除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒清除装置及清除方法，能够对产品表面微小的有机颗粒物及无机颗粒物进行有效去除，清洁效果好。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供一种颗粒清除装置，包括脉冲气体产生组件和喷射组件，所述喷射组件上设置有互不连通的喷射腔和回收腔，所述回收腔的回收口环绕所述喷射腔的喷射口设置，所述回收腔呈负压状态，所述脉冲气体产生组件用于向所述喷射腔提供高压脉冲气体。

可选地，所述脉冲气体产生组件包括高压供气组件和脉冲产生组件，所述脉冲产生组件包括：

定子，所述定子内设置有容置腔、第一气道和第二气道；

动子，所述动子上设置有至少一个第三气道，所述动子可活动地设置于所述容置腔内，以使至少一个所述第三气道将所述第一气道和所述第二气道导通；

所述第三气道将所述第一气道和所述第二气道导通时，所述高压供气组件中的高压气体依次经所述第一气道、所述第三气道和所述第二气道后，进入所述喷射腔。

可选地，所述脉冲气体产生组件还包括驱动件，所述驱动件的输出端与所述动子连接，以驱动所述动子在所述容置腔内活动，所述驱动件的输出端的输出速度可调。

可选地，所述高压供气组件包括第一供气组件和第二供气组件，所述第一供气组件和所述第二供气组件择一地向所述脉冲产生组件提供高压气体，所述第一供气组件提供的高压气体的压力大于所述第二供气组件提供的高压气体的压力。

可选地，所述脉冲气体产生组件还包括旁通管路，所述旁通管路的一端与所述高压供气组件的出气口连通，另一端与所述喷射腔连通，所述旁通管路上设置有旁通阀。

可选地，所述脉冲气体产生组件还包括第一过滤器，所述第一过滤器设置于所述脉冲产生组件和所述喷射组件之间。

可选地，所述喷射腔包括相互连通的加速腔和匀压腔，所述高压脉冲气体依次流经所述加速腔和所述匀压腔后，由所述喷射口喷出。

可选地，所述喷射组件包括喷射壳，所述喷射壳上构造出所述喷射腔和所述回收腔。

第二方面，提供一种颗粒清除方法，采用如上所述的颗粒清除装置，颗粒清除方法包括：

S1、脉冲气体产生组件将产生的高压脉冲气体提供至喷射组件的喷射腔；

S2、喷射腔内的高压脉冲气体经喷射口喷向待清洁面，高压脉冲气体将待清洁面上的颗粒吹起；

S3、被吹起的颗粒由回收口进入喷射组件的回收腔。

可选地，旁通阀将旁通管路导通，高压供气组件中的部分高压气体经旁通管路进入喷射组件的喷射腔。

本发明的有益效果为：

本发明提供的颗粒清除装置及清除方法，进行清除作业时，使喷射口朝向待清洁面，脉冲气体产生组件产生的高压脉冲气体经喷射腔的喷射口喷向待清洁面，并将待清洁面上的颗粒物吹起并悬浮；在呈负压状态的回收腔的抽吸作用下，被吹起的悬浮的颗粒物由回收口进入回收腔中，从而实现对待清洁面的清洁。向待清洁面提供的是高压脉冲气体，即间隔喷射的高压气体，该间隔喷射的高压气体能够有效破坏其与待清洁面之间的边界层，从而能够对待清洁面产生较大的冲击力，使得数量更多、尺寸更小的颗粒物能够被吹起，从而提高清洁效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的颗粒清除装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的脉冲产生组件的示意图；

图3为本发明实施例提供的高压供气组件的示意图；

图4为本发明实施例提供的喷射组件的示意图；

图5为本发明实施例提供的负压产生组件、第四压力计、第二过滤器及第五压力计的示意图；

图6为本发明实施例提供的旁通阀关闭情况下在定子一个转动周期内喷射至待清洁面的气体流量曲线；

图7为本发明实施例提供的旁通阀打开情况下在定子一个转动周期内喷射至待清洁面的气体流量曲线。

附图标记：

100、待清洁面；

1、脉冲气体产生组件；2、喷射组件；3、负压产生组件；4、第四压力计；5、第二过滤器；6、第五压力计；

11、高压供气组件；12、脉冲产生组件；13、旁通管路；14、旁通阀；15、第一过滤器；16、第二压力计；17、第三压力计；

111、第一供气组件；112、第二供气组件；

1111、进气阀；1112、调压阀；1113、第一截止阀；1114、第一压力计；

1121、高压风机；1122、第二截止阀；

121、定子；1211、容置腔；1212、第一气道；1213、第二气道；

122、动子；1221、第三气道；

123、驱动件；

21、喷射壳；22、喷射腔；23、回收腔；

221、加速腔；221a、进气口；

222、匀压腔；2221、第一匀压腔；2222、第二匀压腔；2222a、喷射口；

23a、回收口；23b、排气口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种颗粒清除装置，其主要可应用于显示屏幕或半导体的制备中，并用于对显示平板或晶圆上的颗粒物进行清除，清除的颗粒物的尺寸可小至微米级。如图1所示，本实施例的颗粒清除装置包括脉冲气体产生组件1和喷射组件2。图1中用箭头表示气体的流动方向。脉冲气体产生组件1用于产生高压脉冲气体。喷射组件2上设置有互不连通的喷射腔22和回收腔23。回收腔23的回收口23a环绕喷射腔22的喷射口2222a设置，且回收腔23呈负压状态。脉冲气体产生组件1用于向喷射组件2的喷射腔22提供高压脉冲气体，进入喷射腔22的高压脉冲气体经喷射口2222a喷出。

进行清除作业时，使喷射口2222a朝向待清洁面100，脉冲气体产生组件1产生的高压脉冲气体经喷射腔22的喷射口2222a喷向待清洁面100，并将待清洁面100上的颗粒物吹起并悬浮；在呈负压状态的回收腔23的抽吸作用下，被吹起的悬浮的颗粒物由回收口23a进入回收腔23中，从而实现对待清洁面100的清洁。被吹起的颗粒物悬浮于喷射口2222a的周围，为此，将回收口23a环绕喷射口2222a设置，使得被吹起的悬浮的颗粒物能够尽可能多地由回收口23a进入回收腔23。

向待清洁面100喷射恒定流速的气体时，会存在边界层。由于边界层的存在，越靠近待清洁面100，喷射的气体的流速越低，气体的运动能量越小，也就没有足够的能量将附着于待清洁面100上的颗粒（尤其是小尺寸的颗粒）吹起，从而清洁效果有限。本实施例的颗粒清除装置向待清洁面100提供的是高压脉冲气体，即间隔喷射的高压气体，该间隔喷射的高压气体能够有效破坏其与待清洁面100之间的边界层，从而能够对待清洁面100产生较大的冲击力，使得数量更多、尺寸更小的颗粒物能够被吹起，从而提高清洁效果。现有干式清洁法能够清除的颗粒物的尺寸范围在5μm以上，而本实施例能够干洗清除的颗粒物的尺寸范围扩大到3μm以上，清洁效果更好。

需要说明的是，本实施例中，喷射腔22内部作用的高压脉冲气体的压力在0.3Mpa左右，最大压力值在0.7MPa左右，这对于显示平板的微米级颗粒清除来说，是足够的。进行清除操作时，可先将喷射腔22内部作用的高压脉冲气体的压力调节至0.3Mpa-0.7MPa，若清除效果较好，则可逐渐降低喷射腔22内部作用的高压脉冲气体的压力，前提是能保证清除效果即可。

可以理解的是，可通过调节高压脉冲气体的频率（即一定时间内高压气体的喷射次数）以及喷射压力，来有效破坏其与待清洁面100的边界层，从而提高清洁效果。示例性地，高压脉冲气体的频率可达700Hz-1000Hz。

可选地，脉冲气体产生组件1包括高压供气组件11和脉冲产生组件12。高压供气组件11用于向脉冲产生组件12提供高压气体。脉冲产生组件12用于将高压气体转变为高压脉冲气体，使高压气体间隔地喷向待清洁面100。参见图1和图2，脉冲产生组件12包括定子121和动子122。定子121内设置有容置腔1211、第一气道1212和第二气道1213。动子122上设置有至少一个第三气道1221。动子122可活动地设置于容置腔1211内，从而使至少一个第三气道1221将第一气道1212和第二气道1213导通或切断。图2中用箭头表示气体的流动方向。当第三气道1221将第一气道1212和第二气道1213导通时，高压供气组件11中的高压气体依次经第一气道1212、第三气道1221和第二气道1213后，进入喷射组件2的喷射腔22。当动子122将第一气道1212和第二气道1213切断时，高压气体无法经第一气道1212和第二气道1213进入喷射组件2的喷射腔22。如此，通过将第一气道1212和第二气道1213交替导通和切断，使得高压气体间隔地进入喷射腔22，并最终间隔地喷射至待清洁面100，从而将高压供气组件11提供的连续的高压气体转变为间隔的高压气体（即高压脉冲气体）。

可选地，脉冲气体产生组件1还包括驱动件123，驱动件123的输出端与动子122连接，以驱动动子122在容置腔1211内活动，驱动件123的输出端的输出速度可调。通过调节驱动件123的输出端的输出速度，从而调节动子122在容置腔1211内的活动速度，进而调节第三气道1221将第一气道1212与第二气道1213导通和切断的频率，即调节高压脉冲气体的频率，以有效破坏边界层，从而达到较好的清洁效果。示例性地，驱动件123为伺服电机。

本实施例中，动子122在容置腔1211内转动，以使第三气道1221将第一气道1212和第二气道1213导通或切断。在其他实施例中，可设置驱动子122在容置腔1211内移动，来使第三气道1221将第一气道1212和第二气道1213导通或切断。

本实施例中，第三气道1221设置有两个，动子122转动一个周期时，两个第三气道1221分别将第一气道1212和第二气道1213导通一次。在其他实施例中，也可在动子122上设置一个或多个第三气道1221，使得动子122转动一个周期时，第一气道1212和第二气道1213被导通一次或多次，从而调节高压脉冲气体的频率。可选地，定子121可打开，从而可更换具有不同数量的第三气道1221的动子122。

可选地，参见图1和图3，高压供气组件11包括第一供气组件111和第二供气组件112，第一供气组件111和第二供气组件112择一地向脉冲产生组件12提供高压气体，第一供气组件111提供的高压气体的压力大于第二供气组件112提供的高压气体的压力。由于待清洁面100范德华力或颗粒物自身物理属性如静电或表面张力等因素造成的附着力差异，附着力比较大的颗粒物难以去除，此时需要喷射压力较大的高压脉冲气体来冲击待清洁面100。当待清洁面100上的颗粒物的附着力较弱且较易去除时，此时可采用喷射压力较小的高压脉冲气体来冲击待清洁面100。通过设置压力不同的第一供气组件111和第二供气组件112，并择一使用，保证对待清洁面100的清洁效果，同时降低能耗，节省成本。

可选地，第一供气组件111包括依次设置的高压气源（图未示）、进气阀1111、调压阀1112和第一截止阀1113。高压气源为压力较大的高压气体，如压缩空气或压缩氮气等。高压气源通过第一管路与脉冲产生组件12连通，进气阀1111、调压阀1112和第一截止阀1113均设置于第一管路上。进气阀1111打开时，高压气源中的高压气体进入第一管路。第一截止阀1113将第一管路导通时，第一管路中的高压气体流入脉冲产生组件12。调压阀1112用于调节高压气体在第一管路中的流速。

进一步可选地，第一供气组件111还包括设置于第一管路上的第一压力计1114，第一压力计1114用于检测第一管路内的压力。当第一压力计1114检测到的压力降低时，增大进气阀1111的开度；当第一压力计1114检测到的压力升高时，减小进气阀1111的开度。

可选地，第二供气组件112包括高压风机1121和第二截止阀1122。高压风机1121的出风口通过第二管路与脉冲产生组件12连通。第二截止阀1122设置于第二管路上。高压风机1121启动时，周围的空气由高压风机1121上的进风口被吸入高压风机1121内，高压风机1121对吸入的空气进行旋转加速，加速后的空气由出风口流入第二管路。当第二截止阀1122将第二管路导通时，加速后的空气进入脉冲产生组件12。当第二截止阀1122将第二管路切断时，高压风机1121不工作。加速后的空气的压力小于上述高压气源中的高压气体的压力。

示例性地，上述第一供气组件111提供的高压气体的最大压力在0.7MPa左右，经压力调整部件（如调压阀1112）调整后，最终喷射腔22内部作用的高压气体压力在0.3MPa-0.7MPa左右。上述第二供气组件112提供的高压气体的压力在0.01MPa左右，经压力调整部件调整后，最终喷射腔22内部作用的高压气体压力在0.006MPa-0.01MPa左右。

可选地，再次参见图1和图2，脉冲气体产生组件1还包括旁通管路13，旁通管路13的一端与高压供气组件11的出气口连通，另一端与喷射组件2的喷射腔22连通，旁通管路13上设置有旁通阀14。清洁过程中，旁通阀14始终将旁通管路13导通，始终有一部分有高压气体通过喷射腔22喷向待清洁面100。图6和图7示出了旁通阀14打开和关闭两种情况下定子121一个转动周期内喷射至待清洁面100的气体流量曲线。若不设置旁通管路13或旁通阀14将旁通管路13切断，则只有脉冲产生组件12产生的高压脉冲气体喷向待清洁面100，那么在定子121内的第一气道1212和第二气道1213处于切断状态时刻，没有高压气体喷向待清洁面100，此时之前被吹起的悬浮的颗粒物容易再次附着于待清洁面100，附着力大的颗粒物也有一定概率无法脱离待清洁面100，为此，在不影响边界层破坏效果的条件下，通过旁通管路13持续向喷射腔22提供少量的高压气体，该少量的高压气体能够在定子121的第一气道1212和第二气道1213切断时防止之前被吹起的悬浮的颗粒重新附着于待清洁面100上，从而提高清洁效果。

可选地，参见图1和图2，脉冲气体产生组件1还包括第一过滤器15，第一过滤器15设置于脉冲产生组件12和喷射组件2之间。第一过滤器15对脉冲气体产生组件1产生的高压脉冲气体进行过滤，避免高压脉冲气体中含有杂质而污染待清洁面100。

进一步可选地，第一过滤器15的上游和下游分别设置第二压力计16和第三压力计17。当第二压力计16和第三压力计17检测到的压力值相差较大时，表示第一过滤器15压损达到极限，应及时更换新的第一过滤器15。

可选地，参见图1和图4，喷射腔22包括相互连通的加速腔221和匀压腔222。图1和图4中均用箭头表示气体的流动方向。高压脉冲气体依次流经加速腔221和匀压腔222后，由喷射口2222a喷出。加速腔221具有进气口221a。脉冲气体产生组件1产生的高压脉冲气体先由进气口221a进入到加速腔221，在加速腔221中加速后进入匀压腔222，在匀压腔222内减速并充分匀压后由喷射口2222a喷出，使得喷射口2222a喷出的气体均匀性保持高度一致，保证待清洁面100上各处的颗粒物受到的冲击力一致。

可选地，匀压腔222包括相互连通的第一匀压腔2221和第二匀压腔2222。由加速腔221流出的高压脉冲气体依次流经第一匀压腔2221和第二匀压腔2222后由喷射口2222a喷出，即高压脉冲气体被两次匀压，进一步提高喷射口2222a喷出的气体的均匀性。示例性地，第一匀压腔2221为圆柱形孔；第二匀压腔2222为球形孔。

可选地，喷射组件2包括喷射壳21，喷射壳21上构造出喷射腔22和回收腔23。也就是说，喷射腔22和回收腔23均设置于同一实体上，加工方便，并能保证回收腔23的回收口23a与喷射腔22的喷射口2222a的相对位置，使得被吹起的悬浮的颗粒物能够尽可能地由回收口23a被吸入到回收腔23中。示例性地，回收腔23环绕喷射腔22设置。

可选地，参见图1和图5，颗粒清除装置还包括负压产生组件3，负压产生组件3通过回收管路与喷射组件2的回收腔23连通，以使回收腔23呈负压。回收腔23具有排气口23b，回收管路远离负压产生组件3的一端与排气口23b连通。负压产生组件3的吐出口可选与厂务排气系统连通。示例性地，负压产生组件3为真空泵。

进一步可选地，负压产生组件3的吸入口设置有第四压力计4，用于监测回收腔23的排气压力，保持排气压力的稳定性，从而保证回收效果。

可选地，负压产生组件3的吐出口设置有第二过滤器5，用于过滤收集从回收腔23抽出的颗粒物。进一步可选地，第二过滤器5的上游设置有第五压力计6，用于监控第二过滤器5的状态，及时更换新的第二过滤器5。在其他实施例中，由于需清除的颗粒物较小，也可省去第二过滤器5的设置。

本实施例的颗粒清除装置，向待清洁面100提供的是高压脉冲气体，即间隔喷射的高压气体，该间隔喷射的高压气体能够有效破坏其与待清洁面100之间的边界层，使得数量更多、尺寸更小的颗粒物能够被吹起，能够干洗清除的颗粒物的尺寸范围在3μm以上，且整体结构简单，容易大批量制造，解决行业的痛点。

需要说明的是，本实施例中所涉及的压力均是指相对压力。相对压力是指设备内部的真实压力与大气压之间的差值。

本实施例还提供一种颗粒清除方法，采用上述的颗粒清除装置，该颗粒清除方法包括：

S1、脉冲气体产生组件1将产生的高压脉冲气体提供至喷射组件2的喷射腔22。

S2、喷射腔22内的高压脉冲气体经喷射口2222a喷向待清洁面100，高压脉冲气体将待清洁面100上的颗粒吹起。

S3、被吹起的颗粒由回收口23a进入喷射组件2的回收腔23。

脉冲气体产生组件1产生的高压脉冲气体喷向待清洁面100，且高压脉冲气体有效破坏其与待清洁面100之间的边界层，使得数量更多、尺寸更小的颗粒物能够被吹起，实现对尺寸在3μm以上的颗粒物的干洗。

可选地，旁通阀14将旁通管路13导通，高压供气组件11中的部分高压气体经旁通管路13进入喷射组件2的喷射腔22。清洁过程中，旁通阀14始终将旁通管路13导通，始终有一部分有高压气体通过喷射腔22喷向待清洁面100，防止在定子121的第一气道1212和第二气道1213切断时刻之前被吹起的悬浮的颗粒重新附着于待清洁面100上，从而提高清洁效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。