CN102166486A - 二氧化碳离子水的制备方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片制造加工领域，特别的涉及一种用于芯片清洗的二氧化碳离子水的制备方法及其发生装置。目的是提供一种结构简单，能增大二氧化碳气体在去离子水中的溶解率，并有效提高所制备离子水的离子浓度稳定性的在线二氧化碳离子水的制备方法及其装置。一种二氧化碳离子水的制备方法，具有以下步骤：1)将去离子水(DIW)和二氧化碳(CO₂)通入装有夹气膜的气液混合筒中进行充分混合；2)对气液混合筒出来的离子水进行离子电导率检测，获得离子水的电导率值；3)将检测获得的离子水电导率值与设定的电导率值对比，由控制器调节压力调节阀，控制二氧化碳的进气量；4)获得设定电导率值的离子水。

Description

二氧化碳离子水的制备方法及其装置

技术领域

本发明涉及芯片制造加工领域，特别的涉及一种用于芯片清洗的二氧化碳离子水的制备方法及其发生装置。

背景技术

在芯片制造设备中，为防止静电对被加工的芯片产生破坏，需要对去离子水进行离子化处理，以消除静电。在常温下，二氧化碳可部分溶解于去离子水中产生氢离子和碳酸根离子形成离子水。由于该离子水干燥后，其中的离子变为二氧化碳后挥发掉，在被处理的芯片上不会残留任何杂质。因此二氧化碳离子水被广泛应用到芯片制造的各个工艺步骤中。由于芯片制造对离子水的纯度要求十分严格，因此在离子水制备过程中不得使用机械手段来促使二氧化碳在水中的溶解。目前制备二氧化碳离子水的方法，如图1所示，二氧化碳气体通过进气管1经电磁阀2与通过进液管3内去离子水在三通管4内进行混合，再经过一段较长的混合管道5使二氧化碳气体溶解在水中形成离子水，然后通过电导率探头7检测离子水的电导率，即检测水中的离子浓度，并将该电导率反馈到一个控制器6内，控制器6根据检测信号调整电磁阀2的通断频率以调整二氧化碳的进气量，从而达到控制制成的离子水的离子浓度，上述离子水的制备方法主要存在以下不足：

1、二氧化碳气体不能充分溶解。二氧化碳气体和去离子水是在三通中混流后再经一个较长的混合管道混合，由于缺乏搅拌手段，大部分二氧化碳在水中以较大的气泡形式存在，这些气泡减小了气液接触面积，使得二氧化碳气体难以充分溶解到水中。并且这些气泡有可能在电导率探头之后依然存在，继续溶解过程，使得制备的离子水的电导率与控制器显示读数不一致。另外这些气泡还会在随后的过滤器中滞留，影响过滤器的流量。

2、制得离子水的离子浓度波动较大。该种制备方法因气液混合点与检测点之间存在较长的混合管道，造成检测信号的滞后，从而影响控制器的控制能力，使得离子水的离子浓度波动较大。再则，该制备方法通过电磁阀的通断频率来控制二氧化碳的进气量，而电磁阀的间断性通断使得二氧化碳流量波动很大，造成离子水的离子浓度波动较大。

3、二氧化碳消耗量大。由于部分二氧化气体没有完全溶解到水中，而是滞留在过滤器中形成气泡，从而造成二氧化碳气体的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，能增大二氧化碳气体在去离子水中的溶解率，并有效提高所制备离子水的离子浓度稳定性的在线二氧化碳离子水的制备方法及其装置。

本发明为达到上述目的的技术方案是：

一种二氧化碳离子水的制备方法，具有以下步骤：

1)将去离子水(DIW)和二氧化碳(CO₂)通入装有夹气膜的气液混合筒中进行充分混合；

2)对气液混合筒出来的离子水进行离子电导率检测，获得离子水的电导率值；

3)将检测获得的离子水电导率值与设定的电导率值对比，由控制器根据两电导率值的差异计算出调整信号，并发送调整信号给二氧化碳进口管道的压力调节阀，控制二氧化碳的进气量；

4)获得设定电导率值的离子水。

上述夹气膜为圆柱形状，二氧化碳从夹气膜的圆柱面进入夹气膜，去离子水从夹气膜的端面通过夹气膜，二氧化碳与去离子水在夹气膜腔体内混合。

上述控制器由氮气(N₂)作为控制气源。

一种用二氧化碳离子水的制备装置，包括二氧化碳(CO₂)进气管、压力调节阀、气体过滤器、去离子水进液管、装有夹气膜的气液混合筒、电导率探头和控制器，上述二氧化碳气体经过压力调节阀和气体过滤器进入气液混合筒中与去离子水混合，气液混合筒的出口端与电导率探头连接，电导率探头与压力控制器的信号输入端连接，压力控制器的控制端与压力调节阀连接。

上述气液混合筒内装的夹气膜为圆柱形状，二氧化碳从夹气膜的圆柱面进入夹气膜，去离子水从夹气膜的端面通过夹气膜，二氧化碳与去离子水在夹气膜腔体内混合。

上述上述控制器由氮气(N₂)作为控制气源。

本发明采用上述技术方案后的优点在于：

1、二氧化碳气体溶解充分。本发明采用专用的夹气膜混合筒对二氧化碳和去离子水进行混合。由于受到夹气膜的作用，大大增加了二氧化碳气体与去离子水的接触面积，从而使得二氧化碳气体得以充分溶解到去离子水中；

2、提高离子水的离子浓度的精度。本发明采用压力调节阀对气体的流量进行调节，由于气体的流量正比于气体压力的平方，因此调节气体压力比调节流量有更高的灵敏度，提高控制离子浓度的精度，而且压力调节阀可实现连续调节，使得对二氧化碳进气量的调整更为平稳，对产生的离子水的离子浓度控制更为精确。

3、结构紧凑。本发明采用的夹气膜混合筒结构简单，相对于混合管道，流体通过时间短，有效地缩短了控制点与检测点之间的延时，能及时将检测信号反馈到控制器内并及时发出控制信号调整二氧化碳的进气量，从而提高了离子浓度的精度。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细描述。

图1是原来制备二氧化碳去离子水的示意图。

图2是本发明制备二氧化碳去离子水的示意图。

图3是本发明中夹气膜混合筒原理简单示意图。

具体实施方式

本发明在线二氧化碳离子水的制备方法，将二氧化碳气体经压力调节阀后与去离子水在装有夹气膜的混合筒进行混合，然后得到的离子水通过出液管送出至指定点，电导率探头检测离子水中二氧化碳离子的电导率，并将该数据输入到控制器内与设定的二氧化碳离子的电导率对比，控制器根据两电导率的差异输出调整信号，调整压力调节阀的开度，控制二氧化碳气体的压力，改变输出离子水内二氧化碳离子的浓度。

见图2所示，本发明制备二氧化碳离子水的装置，包括氮气(N₂)进气管1’、二氧化碳进气管2’、去离子水进液管3’、控制器4’、压力调节阀5’、气体过滤器6’、气液混合筒7’和电导率探头8’。上述二氧化碳进气管2’的一端与二氧化碳气源相通，气路上安装有压力调节阀5’，控制二氧化碳流入气液混合筒7’的压力，去离子水进液管3’的进口端与去离子水源相通，去离子水进液管3’的出口端与气液混合筒7’的一个进口连接相通，气液混合筒7’内的混合液体出来后经过电导率探头8’流入出液管10’。电导率探头8’设置在出液管10’上，电导率探头7’通过控制线路9’与控制器4’的信号输入端连接，控制器4’的控制端与压力调节阀5’的阀门连接，调节二氧化碳气体的压力，控制离子水内二氧化碳离子的浓度，上述控制器4’采用PID控制器或其它现有的控制器，都能达到本发明的控制需要，控制器由氮气作为控制气源。

见图3，上述气液混合筒内的夹气膜为圆柱形状，二氧化碳从夹气膜的圆柱面进入夹气膜，去离子水从夹气膜的端面通过夹气膜，二氧化碳与去离子水在夹气膜腔体内进行混合。

显然，本发明的上述具体实施方式仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以容易的做出其它形式上的变化或者替代，而这些改变或者替代也将包含在本发明确定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种二氧化碳离子水的制备方法，其特征在于具有以下步骤：

1)将去离子水(DIW)和二氧化碳(CO₂)通入装有夹气膜的气液混合筒中进行充分混合；

2)对气液混合筒出来的离子水进行二氧化碳离子电导率检测，获得离子水的电导率值；

3)将检测获得的离子水电导率值与设定的电导率值对比，由控制器根据两电导率值的差异计算出调整信号，并发送调整信号给二氧化碳进口管道的压力调节阀，控制二氧化碳的进气量；

4)获得设定电导率值的离子水。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳离子水的制备方法，其特征在于：上述夹气膜为圆柱形状，二氧化碳从夹气膜的圆柱面进入夹气膜，去离子水从夹气膜的端面通过夹气膜，二氧化碳与去离子水在夹气膜腔体内混合。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳离子水的制备方法，其特征在于：上述控制器由氮气(N₂)作为控制气源。

4.一种用来实现权利要求1所述方法的二氧化碳离子水的制备装置，其特征在于：包括二氧化碳(CO₂)进气管(2’)、压力调节阀(5’)、气体过滤器(6’)、去离子水进液管(3’)、装有夹气膜的气液混合筒(7’)、电导率探头(8’)和控制器(4’)，上述二氧化碳气体经过压力调节阀和气体过滤器进入气液混合筒中与去离子水混合，气液混合筒的出口端与电导率探头连接，电导率探头与压力控制器的信号输入端连接，压力控制器的控制端与压力调节阀连接。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳离子水的制备装置，其特征在于：上述气液混合筒内装的夹气膜为圆柱形状，二氧化碳从夹气膜的圆柱面进入夹气膜，去离子水从夹气膜的端面通过夹气膜，二氧化碳与去离子水在夹气膜腔体内混合。

6.根据权利要求4所述的二氧化碳离子水的制备装置，其特征在于：上述控制器由氮气(N₂)作为控制气源。

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