CN114471037B - 一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，包括：具分离腔的分离壳，分离壳内设将分离腔分隔为内腔与外腔的瓮城组件，瓮城组件用于引导外腔内部的废气废液流入内腔中，分离壳顶部形成连通内腔的排气管路，以供内腔内部的废气流通，排气管路内嵌至少一个喷头，喷头喷洒用于并合排气管路内部流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体。通过申请实现了快速地对废气废液进行气液分离，并且能够对废气中运动的呈雾化状的废液微粒发生并合反应，使呈雾化状的废液微粒溶于废液中以实现了呈雾化状的对废液微粒的回收，以便于呈雾化状的废液微粒充分排出，以此实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，避免了腔室出现结晶的现象。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置。
背景技术
单片式晶圆清洗机在晶圆清洗的过程中会产生废气及废液，在现有技术中，通常采用抽取装置将单片式晶圆清洗机产生的废气与废液抽取并排入气液分离装置内，对废气与废液进行气液分离处理。诸如公开号为CN105161442A等现有技术中所揭示的气液分离装置，难以快速地对废气废液实现气液分离，并且难以对废气中运动的呈雾化状的废液微粒进行去除处理，导致呈雾化状的废液微粒难以充分排出，且气液分离装置的侧壁容易出现结晶现象。同时，如果不对废气与废液予以快速分离，废液本身也会因为温度下降等原因导致出现结晶体。结晶体不仅会堵塞气液分离装置，也会严重影响气液分离装置对后续废气与废液的分离效果。
有鉴于此，有必要对现有技术中的晶圆等半导体清洗过程中产生的废气废液进行气液分离的气液分离装置予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，用于解决现有技术中的晶圆等半导体清洗过程中产生的废气废液进行气液分离的气液分离装置所存在的诸多缺陷，尤其是为了实现快速地对废气废液实现气液分离，并且能够对废气中运动的呈雾化状的废液微粒发生并合反应，使呈雾化状的废液微粒溶于废液中，以实现对呈雾化状的废液微粒的回收，以便于呈雾化状的废液微粒充分排出，从而实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，避免了腔室出现结晶的现象。
为实现上述目的，本发明提供了一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，包括：具分离腔的分离壳，所述分离壳内设将所述分离腔分隔为内腔与外腔的瓮城组件，所述瓮城组件用于引导所述外腔内部的废气废液流入所述内腔中，所述分离壳顶部形成连通所述内腔的排气管路，以供所述内腔内部的废气流通，所述排气管路内嵌至少一个喷头，所述喷头喷洒用于并合所述排气管路内部流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体。
作为本发明的进一步改进，所述排气管路被构造出连通所述内腔的气流通道，以供所述内腔内部的废气流通，所述排气管路设置位于所述气流通道内部的喷头，所述喷头喷洒用于并合所述气流通道内流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体。
作为本发明的进一步改进，所述瓮城组件包括：第一围板，与所述第一围板对向设置的弧形围板，所述弧形围板面向所述第一围板延伸形成连接第一围板的第二围板与第三围板，所述第一围板、所述第二围板与所述第三围板底部均被构造出供液体流通的导液通孔，以引导所述外腔内部的废液流入所述内腔中，所述弧形围板底部被构造出排液通孔。
作为本发明的进一步改进，所述分离壳径向向外延伸形成用于抽取所述外腔内废气与废液的气液混合管路，所述气液混合管被构造出供废气废液流通的第一通道，连通所述第一通道的气液抽取组件，所述第一通道的位置高度高于第二通道位置高度；
所述气液抽取组件包括：沿所述气液混合管路的侧壁密集排布并与所述第一通道连通的若干抽气管与抽液管。
作为本发明的进一步改进，还包括：供液组件；
所述供液组件包括：供液管，连接所述供液管自由端的分液器，纵向设置于所述内腔内部的插管，所述分液器设置连通所述喷头的第一导管，所述第一导管用于向所述喷头输送反应液体，所述分液器设置连通所述插管的第二导管，所述第二导管用于向所述插管输送反应液体。
作为本发明的进一步改进，还包括：同轴设置于所述分离壳内部的圆筒，所述分离壳与所述圆筒之间区域形成分离腔；
所述分离腔被所述第一围板、第二围板与第三围板及弧形围板分隔形成内腔与外腔。
作为本发明的进一步改进，所述分离壳沿竖直方向内嵌对称设置于所述弧形围板两侧的隔板，所述隔板的高度尺寸与分离壳的高度尺寸一致；
所述隔板与所述弧形围板将外腔部分区域隔离形成隔气腔，以隔绝所述外腔内部的废气，所述隔气腔连通所述排液通孔，以通过排液通孔引导内腔内部的废液流入隔气腔中。
作为本发明的进一步改进，所述瓮城组件还包括：沿所述分离壳的垂轴呈镜像对称布置的两组导气管，所述导气管分别连接第二围板与第三围板，所述导气管被构造出供废气流通的导气通道，以引导所述外腔内部的废气流入所述内腔中，以通过两组导气管均匀地对废气进行导流。
作为本发明的进一步改进，所述分离壳沿环形排布若干连通所述外腔的排废管路，以通过所述排废管路向所述外腔内注入废气与废液。
作为本发明的进一步改进，所述分离壳靠近所述隔板的一侧设置连通所述隔气腔的排液管，所述排液管的第二通道最低进液液位高度高于所述排液通孔与导液通孔的最高高度。
作为本发明的进一步改进，还包括：纵向设置并延伸至外腔内部的若干静电销。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
外腔内的废气废液会通过瓮城组件流入内腔中，同时通过排气管路对内腔中的废气进行抽取，并控制喷头对排气管路抽取的废气喷洒出碳酸水雾滴，使碳酸水能够与废气中呈雾化状的废液微粒发生并合反应，从而使呈雾化状的废液微粒溶于废液中以实现了对呈雾化状的废液微粒的回收，以便于呈雾化状的废液微粒充分排出，实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，进而避免了分离腔出现结晶的现象。
附图说明
图1为本发明气液分离装置的立体图；
图2为本发明气液分离装置另一个视角的立体图；
图3为分离壳与圆筒的立体图；
图4为分离壳与排气管路的立体图；
图5为分离壳与瓮城组件的立体图；
图6为分离壳与弧形围板的立体图；
图7为分离壳与排液管的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
需要理解的是，在本申请中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”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技术方案和简化描述，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技术方案的限制。
尤其需要说明的是，在本发的实施例中，术语“竖直”是指与地平线或水平面的垂直方向。术语“纵向”等同于术语“竖直”。术语“横向”是指与地平线或水平面的平行方向。术语“围设”是指在壳体内部形成包围设置。术语“垂轴”是指附图7中轴线A。
请参图1至图7所揭示的本发明一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置的一种具体实施方式。
本实施例所揭示的气液分离装置可用于在一种连接单个或多个的单片式晶圆清洗机条件下，对单片式晶圆清洗机产生的废气与废液进行气液分离，其相对于现有技术而言，可对废气与废液快速地实现气液分离，并通过碳酸水雾滴(或其他反应液体)与废气中的呈雾化状的废液(醋酸或其他废液)微粒发生并合反应，使呈雾化状的废液微粒溶于废液中以实现了对呈雾化状的废液微粒的回收，实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，避免了出现腔室出现结晶的现象，从而将呈雾化状的废液微粒充分排出，因此具有更优异的气液分离效果。本申请所揭示的气液分离装置的具体实现方式在下文中予以详细阐述。需要说明的是，本实施例所揭示的气液分离装置所处理的对象包括但不限于醋酸溶液等易结晶的晶圆清洗工艺所产生的废气废液所形成的气液混合物，并在本实施例中，以醋酸溶液产生的废气废液为范例予以示范性阐述，本领域技术人员可以根据气液分离所处理对象的不同，合理地选择反应液体的种类及具体参数(例如浓度、流量等)。
参图1、图3与图5及图6所示，在本实施方式中，该多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置(以下或简称“气液分离装置”)，并且废液与混合液体具有等同技术含义；包括：分离壳10沿环形排布若干连通外腔112的排废管路16，以通过排废管路16向外腔112内注入废气与废液。需要说明的是，排废管路16在分离壳10顶部沿垂轴至少对称设置两个，或在分离壳10顶部沿轴线A环形设置至少三个或者三个以上。通常排废管路16会与单片式晶圆清洗机自身的回收空间或加工空间(未示出)连通，从而才能在连通单个或多个的单片式晶圆清洗机条件下，将回收空间或加工空间中的废气与废液沿图1中箭头B方向引导注入分离腔11内。在使用的过程中，可根据晶圆清洗时的不同工艺需求，通过排废管路16向分离腔11内注入废气或废液，或废气废液同时注入，并且注入的废气与废液会首先进入外腔112内。
具体地，分离壳10径向向外延伸形成用于抽取外腔112内废气与废液的气液混合管路50，气液混合管路50被构造出供废气废液流通的第一通道52，连通第一通道52的气液抽取组件51，第一通道52的位置高度高于第二通道151位置高度，气液抽取组件51包括：沿气液混合管路50的侧壁密集排布并与第一通道52连通的若干抽气管511与抽液管512。由于第一通道52的位置高度高于第二通道151位置高度，使得抽气管511与抽液管512在通过第一通道52对废气废液进行抽取时，从而保证气液混合管路50设置的抽气管511与抽液管512的连接阵列能够有效的对废气废液实现负压抽取，抽气管511与抽液管512会抽取外腔112中的部分废气与废液，被抽取的废气废液将沿图3中箭头G方向进行流动。
如图1、图5至图7所示，分离壳10沿竖直方向内嵌对称设置于弧形围板204两侧的隔板13，隔板13的高度尺寸与分离壳10的高度尺寸一致，隔板13与弧形围板204将外腔112部分区域隔离形成隔气腔131，以隔绝外腔112内部的废气，纵向设置并延伸至外腔112内部的若干静电销17。需要说明的是，承载板12可以为板材、块体等支撑机构，只要能够实现对分离壳10进行支撑均可。在废气废液进入外腔112的过程中，通过静电销17通过释放正离子或负离子以去除废气废液所含的静电，降低安全隐患；同时，隔气腔131通过排液通孔207与内腔111连通，并且隔板13与分离壳10高度一致，使得隔板13能够隔离外腔112中的废气，防止废气进入隔气腔131中以被排液管15排出，从而提高了对废气与废液的气液分离效果。
具体地，分离壳10靠近隔板13的一侧设置连通隔气腔131的排液管15，排液管15的第二通道151最低进液液位高度高于排液通孔207与导液通孔205的最高高度。在废气废液注入外腔112之前，插管63会向分离腔11内注入碳酸水(或其他反应液体)，使碳酸水将通过排液通孔207与导液通孔205进入隔气腔131与内腔111中，直至浸没导液通孔205与排液通孔207的最高高度为止，从而使隔气腔131、内腔111与外腔112内留存一定的碳酸水，以防止废气从排液通孔207进入隔气腔131中，防止废气通过排液管15排出。同时，废液与碳酸水将持续混合形成的混合液体，混合液体将沿图4中箭头F方向流入隔气腔131内，当混合液体的液位高度将逐渐高于第二通道151的最低进液液位高度，从而使混合液体能够沿图7中箭头H方向流入第二通道151内，使排液管15将对隔气腔131中的混合废液予以排出。
如图1、图3与图4及图7所示，该气液分离装置还包括：供液组件60。供液组件60包括：供液管61，连接供液管61自由端611的分液器62，纵向设置于内腔111内部的插管63，分液器62设置连通喷头31的第一导管64，第一导管64用于向喷头31输送反应液体，分液器62设置连通插管63的第二导管65，第二导管65用于向插管63输送反应液体。供液管61内部的碳酸水(或其他反应液体)沿自由端611所在方向向分液器62流动，通过分液器62用于对碳酸水进行中转调配，使碳酸水通过分液器62分别流入第一导管64与第二导管65内，并使碳酸水能够在第一导管64与第二导管65内沿喷头31与插管63方向流动，以对喷头31与插管63输送碳酸水，使插管63能够向分离腔11内注入碳酸水，直至碳酸水浸没导液通孔205与排液通孔207的最高高度为止，以防止废气从排液通孔207进入隔气腔131中，并且碳酸水能够对注入的废液进行稀释，并起到抑制结晶的效果。
如图1、图3与图5及图7所示，还包括：同轴设置于分离壳10内部的圆筒14，分离壳10与圆筒14之间区域形成分离腔11；分离腔11被第一围板201、第二围板202与第三围板203及弧形围板204分隔形成内腔111与外腔112。由于第一围板201、第二围板202与第三围板203及弧形围板204将外腔112与内腔111隔离，使废气与废液会被优先注入外腔112中，同时废液将与碳酸水进行混合，废气在外腔112中进行扩散，从而实现了对废气废液的预分离效果。
如图3至图7所示，瓮城组件20包括：第一围板201，与第一围板201对向设置的弧形围板204，弧形围板204面向第一围板201延伸形成连接第一围板201的第二围板202与第三围板203，第一围板201、第二围板202与第三围板203底部均被构造出供液体流通的导液通孔205，以引导外腔112内部的废液流入内腔111中，弧形围板204底部被构造出排液通孔207。导液通孔205与排液通孔207均呈扁平状弧形通孔。三个导液通孔205分别开设于对向平行设置的第三围板203的底部及第一围板201的底部。排液通孔207开设于弧形围板204的底部。三个导液通孔205用于将外腔112中的废液导入至内腔111中，并在废液与碳酸水混合之后从排液通孔207处排出内腔111并将废液与碳酸水的混合液体导入至隔气腔131中。
在废气与废液注入外腔112的过程中，内腔111与外腔112中被插管63注入碳酸水液位高度已经高于导液通孔205与排液通孔207的最高高度，使得废气将不能流过导液通孔205而进入内腔111中。同时，废液将与碳酸水混合并沿图5中箭头D、以及箭头D'及箭头D”方向，以三个方向流过导液通孔205并沿水平方向横向向内汇入内腔111中，以持续提高混合液体在内腔111中所形成的液位高度，迫使外腔112中扩散的废气只能沿图3与图6中箭头C及箭头C'方向在导气通道2061内流通并进入内腔111中，同时通过排气管路30对内腔111内废气的不断抽取，从而能够快速地对废气进行分离。
具体地，瓮城组件20还包括：沿分离壳10的垂轴A呈镜像对称布置的两组导气管206，导气管206分别连接第二围板202与第三围板203，导气管206被构造出供废气流通的导气通道2061，以引导外腔112内部的废气流入内腔111中，以通过两组导气管206均匀地对废气进行导流。需要说明的是，导气通道2061的纵截面形状可以为“V”形或半圆形，甚至“W”形，只要能够实现供气体流通的作用均可。在本实施方式中，导气通道2061的纵截面形状优选为“U”形。更需要说明的是，两组导气管206中供废气流通的导气通道2061的纵截面面积大小一致，并且导气管206面向分离壳10的一端需与分离壳10贴合，导气通道2061的高度要高于第一通道52，从而避免导气通道2061流动的废气与废液接触，以确保废气能够均匀的在导气通道2061内流通。
如图4至图7所示，具分离腔11的分离壳10，分离壳10内设将分离腔11分隔为内腔111与外腔112的瓮城组件20，瓮城组件20用于引导外腔112内部的废气废液流入内腔111中，分离壳10顶部形成连通内腔111的排气管路30，以供内腔111内部的废气流通，排气管路30内嵌至少一个喷头31，喷头31喷洒用于并合排气管路30内部流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体。需要说明的是，喷头31可被配置为一个或多个，只要能够实现喷洒出的碳酸水与废气中呈雾化状的废液微粒充分发生并合反应均可。分离腔11用于容纳经排废管路16注入的废气与废液，在废气与废液在注入的过程中会优先进入外腔112中，废气在外腔112内部扩散蔓延的过程中通过瓮城组件20进入内腔111中，并在排气管路30通过负压对内腔111中的废气进行抽取的过程中，废气会持续流入内腔111中，使得废气能够沿图4中箭头E的方向流入排气管路30内，在废气流入排气管路30过程中通过喷头31对流动的废气喷洒出碳酸水雾滴(或其他反应液体)，使碳酸水与废气中的呈雾化状的废液微粒(备注：呈雾化状的废液微粒中含有醋酸)发生并合反应，从而使并合反应后的废液微粒能够溶于内腔111中的废液进行回收，以便于将废气中呈雾化状的废液微粒充分溶解后，随着废液一并自排液管15排出该气液分离装置，以此实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，防止分离壳10与排气管路30内部出现结晶现象。
具体地，排气管路30被构造出连通内腔111的气流通道32，以供内腔111内部的废气流通，排气管路30设置位于气流通道32内部的喷头31，喷头31喷洒用于并合气流通道32内流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体，排气管路30设置用于检测气流通道32内部气压的检测器33，排气管路30装配连通气流通道32的衔接管路34。衔接管路34远离排气管路30的一端连接用于排放废气的外部设备(未示出)。通过检测器33检测气流通道32内部的气压，当检测出气流通道32内出现正压情况时能够及时提醒工作人员予以处理，防止气流通道32内气体沿图7中箭头Y方向倒灌入内腔111中。通过排气管路30对废气进行抽取，使废气能够沿图4中箭头E方向进入气流通道32内，并在废气进入至气流通道32的过程中，喷头31将会对上升流动的废气喷洒碳酸水雾滴(或其他反应液体)，使碳酸水与废气中所含的废液(醋酸)微粒发生并合反应，以便于将废气中呈雾化状的废液微粒充分排出，以此实现对呈雾化状的废液微粒的去除处理，防止分离壳10与排气管路30内部出现结晶现象，使得被去除废液微粒的废气能够通过气流通道32流入衔接管路34中被排出，以实现对废气的单独排放，再配合排液管15对废液进行排放，以快速地对废气废液进行气液分离处理。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，包括：
具分离腔的分离壳，所述分离壳内设将所述分离腔分隔为内腔与外腔的瓮城组件，所述瓮城组件用于引导所述外腔内部的废气废液流入所述内腔中，所述分离壳顶部形成连通所述内腔的排气管路，以供所述内腔内部的废气流通，所述排气管路内嵌至少一个喷头，所述喷头喷洒用于并合所述排气管路内部流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体；
所述瓮城组件包括：第一围板，与所述第一围板对向设置的弧形围板，所述弧形围板面向所述第一围板延伸形成连接第一围板的第二围板与第三围板，所述第一围板、所述第二围板与所述第三围板底部均被构造出供液体流通的导液通孔，以引导所述外腔内部的废液流入所述内腔中，所述弧形围板底部被构造出排液通孔，以及沿所述分离壳的垂轴呈镜像对称布置的两组导气管，所述导气管分别连接第二围板与第三围板；
所述分离壳沿竖直方向内嵌对称设置于所述弧形围板两侧的隔板，所述隔板与所述弧形围板将外腔部分区域隔离形成隔气腔。
2.根据权利要求1所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述排气管路被构造出连通所述内腔的气流通道，以供所述内腔内部的废气流通，所述排气管路设置位于所述气流通道内部的喷头，所述喷头喷洒用于并合所述气流通道内流通的废气中呈雾化状的废液微粒的反应液体。
3.根据权利要求1所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述分离壳径向向外延伸形成用于抽取所述外腔内废气与废液的气液混合管路，以及连接所述分离壳的排液管，所述排液管连通所述隔气腔以形成第二通道；所述气液混合管被构造出供废气废液流通的第一通道，连通所述第一通道的气液抽取组件，所述第一通道的位置高度高于第二通道位置高度；
所述气液抽取组件包括：沿所述气液混合管路的侧壁密集排布并与所述第一通道连通的若干抽气管与抽液管。
4.根据权利要求2所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，还包括：供液组件；
所述供液组件包括：供液管，连接所述供液管自由端的分液器，纵向设置于所述内腔内部的插管，所述分液器设置连通所述喷头的第一导管，所述第一导管用于向所述喷头输送反应液体，所述分液器设置连通所述插管的第二导管，所述第二导管用于向所述插管输送反应液体。
5.根据权利要求1所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，还包括：同轴设置于所述分离壳内部的圆筒，所述分离壳与所述圆筒之间区域形成分离腔；
所述分离腔被所述第一围板、第二围板与第三围板及弧形围板分隔形成内腔与外腔。
6.根据权利要求3所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述隔板的高度尺寸与分离壳的高度尺寸一致；
所述隔气腔隔绝所述外腔内部的废气，所述隔气腔连通所述排液通孔，以通过排液通孔引导内腔内部的废液流入隔气腔中。
7.根据权利要求1所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述瓮城组件还包括：所述导气管被构造出供废气流通的导气通道，以引导所述外腔内部的废气流入所述内腔中，以通过两组导气管均匀地对废气进行导流。
8.根据权利要求5所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述分离壳沿环形排布若干连通所述外腔的排废管路，以通过所述排废管路向所述外腔内注入废气与废液。
9.根据权利要求6所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，所述分离壳靠近所述隔板的一侧设置连通所述隔气腔的排液管，所述排液管的第二通道最低进液液位高度高于所述排液通孔与导液通孔的最高高度。
10.根据权利要求8所述的多工位单片式晶圆清洗机用气液分离装置，其特征在于，还包括：纵向设置并延伸至外腔内部的若干静电销。
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