CN1218770A

CN1218770A - 半导体器件制备中水处理系统的光氧化设备及方法

Info

Publication number: CN1218770A
Application number: CN98117481A
Authority: CN
Inventors: 金秀莲; 金贤俊; 吴允哲; 金承彦
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 1999-06-09
Also published as: TW383406B; JPH11188357A; GB2332350A; KR19990047773A; US6129845A; GB9814978D0; KR100253095B1; KR100253102B1; DE19838957A1

Abstract

这里提供了半导体器件制备过程中的一种光氧化设备、一种水处理系统以及一种水处理方法,其中用于生产线的水是初始水中的有机物等已经去掉后的水。水处理系统的光氧化设备包括:用来氧化预处理后的水中的有机物的发出固定波长紫外线的紫外灯;包括紫外灯、水流入口与出口的光氧化部分;用来在固定波长紫外线照射下激发有机物氧化并位于光氧化部分内壁的催化部分。

Description

半导体器件制备中水处理系统的光氧化设备及方法

本发明涉及半导体器件制备过程所用的水处理系统，更具体地说涉及装备有催化部分的光氧化设备，它用来激发在固定波长紫外线照射时半导体器件制备过程用水中的有机物的氧化，以及水处理系统与水处理方法。

在半导体器件制备过程中清洗半导体基片通常要使用大量的水。

半导体器件制备过程所用的水是经过处理的城市用水，或者是在生产线上通过水处理系统的用水。

半导体器件制备过程用水是去除离子水，其中悬浮微粒、有机物及离子等都已彻底去掉。

另外，去除离子水通常是用诸如沉淀、逆渗透压、用紫外线的光氧化处理以及使用离子交换的离子交换处理来得到的。

光氧化处理是用来氧化通过预处理的水中所包含的有机物，被氧化的有机物接着进入后面的离子交换处理。

在上面的光氧化中，要用紫外灯进行固定波长的紫外照射。

参考图1，常规的光氧化设备由紫外线灯10与包括水流管路的光氧化部分12组成。

在此通过用光氧化设备的光氧化处理，在预处理中没有去除的微有机物被处理。

简而言之，当水流过光氧化部分12时，有机物被固定波长的紫外照射所处理。

结果，水中的有机物对固定波长紫外线发生反应(光分解)，被氧化为如CO₂或HCO₃等化合物中的有机酸离子，然后在后面的离子交换处理中被H⁺或OH⁺去除。

然而，在使用上述结构的光氧化设备的常规光氧化中，对于具有相对稳定结构的芳香烃有机物不易被去除。

简而言之，仅使用紫外照射不能像前面那样将芳香烃有机物分解为有机酸离子。

因此，芳香烃有机物依然包含在水中并进入半导体生产线。

因此，包含芳香烃有机物的水进入半导体器件制备过程，而有机物进入生产线会导致生产故障。

特别地，由于目前半导体器件的制备过程按ppb(十亿分率)单位来控制水中的有机物，供应含有芳香烃有机物的水会引起严重的产品故障。

另外，为了尽可能完善地处理水而使水处理系统持续运行，从而降低了生产率。

简而言之，在使用上述光氧化设备的常规水处理系统中，水中的有机物不能被完全处理，从而降低了半导体器件的可靠性与产量。

本发明旨在提供一种半导体器件制备过程中的光氧化设备，装备有这种光氧化设备的水处理系统以及相应的水处理方法，它能从根本上避免由于相关工艺的缺陷而产生的一个或多个故障。

本发明的一个目标是提高半导体器件的可靠性和产量，这一目标依靠将供应给半导体生产线的水通过水处理系统以完全去除有机物来达到。

为了达到这一或别的优点并实现本发明的目的，在半导体器件制备过程中提供了水处理系统的光氧化设备。这一设备包括：为了氧化经过预处理的水中的有机物而进行固定波长紫外线照射的紫外灯，由紫外灯、水流入口与出口组成的光氧化部分，为了在固定波长紫外线照射过程中激发有机物的氧化而提供的位于光氧化部分内壁的催化部分。

紫外灯最好发射185nm波长或254nm波长的紫外线。

光氧化部分最好包含多个紫外灯。

催化部分最好由TiO₂制成，它位于光氧化部分的内壁，相互间隔一定距离，并且表面涂敷聚合物薄膜。

水处理系统包括：包含砂过滤器的预处理装置，它用来接收水并沉淀其中的悬浮微粒；包含过滤器的逆渗透装置，它用来接收经过预处理的水并用逆渗透压力去除其中的离子与有机物；包含真空过滤器的气体处理装置，它用来接收已经去除离子与有机物的水，并用真空去除水中的O₂或CO₂等气体；由用来发出紫外线的紫外灯、用来容纳多个紫外灯的光氧化部分、位于光氧化部分内壁由TiO₂制成用来激发有机物氧化的催化部分所组成的第一光氧化装置，它用来接收已经去除气体的水，并用固定波长紫外线氧化包含于水中的有机物；包含离子交换树脂的第一离子交换装置，它用来接收含有被第一光氧化装置氧化的有机物的水，并用离子交换去除包含在水中的离子；由用来发射紫外线的紫外灯、用来容纳多个紫外灯的光氧化部分、位于光氧化部分内壁由TiO₂制成的用来激发有机物氧化的催化部分所组成的第二光氧化装置，它用来接收通过离子交换的水，并用固定波长紫外线氧化包含于水中的有机物；包含离子交换树脂的第二离子交换装置，它用来接收含有被第二光氧化装置氧化的有机物的水，并用离子交换去除包含在水中的离子；以及包含过滤器的微粒处理装置，它用来接收通过离子交换的水，并过滤水中的剩余微粒。

此外预处理装置还包含一个活性炭过滤器，以提高水的清澈度。

较优选的是该系统还包含一个第一临时存储箱，用来临时存储在逆渗透装置与气体处理装置之间的水；一个第二临时存储箱，用来临时存储在第一离子交换装置与第二光氧化装置之间的水。

第一光氧化装置最好包含一个紫外灯，用来发射185nm波长或254nm波长的紫外线。

第二光氧化装置最好包含一个发射185nm波长紫外线的紫外灯。

在半导体器件制备过程中的水处理方法包含如下步骤：a)预处理水以加强水中悬浮微粒的沉淀并增加水的清澈度；b)进行第一水处理，包括去除接收到的水中的有机物与离子的逆渗透处理，去除诸如O₂或CO₂的气体的气体处理，通过使用TiO₂催化剂用固定波长的紫外线照射到水中的光氧化处理。以上步骤顺序进行，接收通过预处理的水并处理水中的有机物或离子；c)进行第二水处理，包含通过使用TiO₂催化剂因固定波长的紫外线照射到水中的光氧化处理，使用离子交换的离子交换处理，去除水中微粒的微粒处理。以上步骤顺序进行，接收通过第一水处理的水并处理水中的有机物或离子。

在第一水处理中，紫外线的固定波长最好是185nm或254nm。

在第二水处理中，紫外线的固定波长最好是185nm。

不难理解，前面的总描述与后面的详细描述都是示范性的与说明性的，下面将提供对申请发明的进一步说明。

在附图中：

图1展示了在半导体器件制备过程中水处理系统的常规光氧化设备的一部分。

图2展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理系统的光氧化设备的实施例。

图3展示了图2系统中所提供的紫外灯。

图4与图5展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理系统的光氧化设备的一部分。

图6展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理系统的实施例。

图7展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理的实施方法。

下面是本发明实施例的详细说明，在附图中展示了示例。

图2展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理系统的光氧化设备的实施例，图3展示了图2系统中所提供的紫外灯，图4与图5展示了水处理系统的光氧化设备的一部分，图6展示了水处理系统的实施例，图7展示了基于本发明的半导体器件制备过程中水处理的实施方法。

首先，现在参考展示光氧化设备的图2，其提供了用来发出固定波长紫外线的紫外灯20，包含紫外灯20的光氧化部分22，以及用于通过水流的入口24与出口26。

如图3所示，这里的紫外灯涂有石英28。

本发明的紫外灯20可以是发射185nm波长紫外线的紫外灯，也可以是发射254nm波长紫外线的紫外灯。

另外，在光氧化部分22的内壁有多个紫外灯20。

本发明的光氧化部分22使用前面所提供的紫外灯20发出固定波长的紫外线到水中，并使水中的有机物与紫外线发生反应，简而言之，通过光分解激发有机物的氧化。

本发明的催化部分30由TiO₂制成。

因此，通过使用紫外灯20发出的紫外线和为了氧化水中有机物的由TiO₂制成的催化部分30，本发明能够氧化稳定化合物形式存在的芳香烃有机物。

简而言之，当有固定波长的紫外线照射附着于由TiO₂制成的催化部分30的表面的有机物时，能使有机物进一步被氧化。

另外，本发明的催化部分30位于光氧化部分22的内壁，多个催化部分30相互间隔一定距离。在此实施例中，它们由TiO₂制成。

如图5所示，TiO₂制成的催化部分30表面涂敷聚合物薄膜32。

催化部分30上涂敷聚合物薄膜32是为了防止由于水或紫外照射而引起的催化部分30的损耗使水再次污染。

目前使用ppb单位控制水的半导体器件制备过程对于由微量污染物而引起的污染非常敏感，特别是由于通过催化部分30的水的污染，因此涂敷聚合物薄膜就很有必要。

图6中展示了本发明的具有光氧化设备的水处理设备。

首先，它包含有砂过滤器40a的预处理装置40，用来接收最初的水并沉淀水中的悬浮微粒。

另外，它包含一个活性炭过滤器40b，通过使用活性炭改进水的清澈度。

它进一步包含了有过滤器的逆渗透装置42，用来接收经过预处理的水并用逆渗透压力去除水中的离子与有机物。

第一临时存储箱44用来临时存储通过逆渗透装置42的水。

另外，它还提供包含真空过滤器的气体处理装置46，用来接收已经去除离子与有机物的水，并用真空去除水中的诸如O₂或CO₂等气体。

另外，依据本发明，在接收到已经去除上述气体的水后，用有固定波长的紫外线氧化水中的有机物。

简而言之，通过第一光氧化装置48来氧化有机物。这一装置包括：用来照射紫外线的紫外灯20，包含多个紫外灯20的光氧化部分22，以及用来激发有机物氧化并位于光氧化部分22内壁的由TiO₂制成的催化部分30。

本发明的第一光氧化装置48使用紫外灯20来发出185nm波长或254nm波长的紫外线。

也就是说，本发明能使用185nm波长的紫外灯或254nm波长的紫外灯，同时也能按顺序安装这两种灯。

本发明提供有离子交换树脂的第一离子交换装置50，用来接收在第一光氧化装置中依然含有氧化的有机物的水，并用离子交换去除水中的有机物。

这里，系统还进一步提供了第二临时存储箱52，用来临时存储通过第一离子交换装置50的水。

然后，通过离子交换的水中的有机物被有固定波长的紫外线所氧化。

简而言之，有机物被第二光氧化装置54氧化。这一装置包括：用来发出紫外线的紫外灯20，包含多个紫外灯20的光氧化部分22，以及用来激发有机物氧化并位于光氧化部分22内壁的由TiO₂制成的催化部分30。

本发明的第二光氧化装置54使用紫外灯20来发出185nm波长的紫外线。

另外，系统提供有离子交换树脂的第二离子交换装置56，用来接收在第二光氧化装置中依然含有氧化的有机物的水，并用离子交换去除水中的有机物。

另外，系统提供了有过滤器的微粒处理装置58，用来接收通过离子交换的水并过滤掉依然存在于水中的微粒。

图7展示了使用如上水处理系统的水处理方法，它由包括预处理、逆渗透、光氧化、离子交换的第一水处理与包括光氧化、离子交换、微粒处理的第二水处理两部分组成。

经过上述处理的水然后被供应到半导体器件制备过程。

本发明的水处理系统的光氧化装置48、54各自都有安装在光氧化部分22中的催化部分30。

因此，仅仅使用紫外线不能被处理的芳香烃有机物在此能很容易地被氧化。

简而言之，依据本发明，在目前用ppb单位来控制使用水的半导体器件生产线上使用具有光氧化装置48、54的水处理系统，能防止由于水引起的产品故障。

下面是本发明实际示例的具体介绍。

首先，通过使用有砂过滤器40a与活性炭过滤器40b的预处理装置40，初次进入系统的水中的悬浮微粒被沉淀，因此清澈度提高。

在此，用预处理装置40对水进行预处理是为了防止在对水的以下处理步骤中出现过载。

然后，通过使用逆渗透，经过预处理的水中的有机物与离子被去除。

在此，在上述逆渗透中，通过半渗透薄膜与水压，诸如NaCl的盐溶液与水分离，这是由于溶液中的水会向低浓度的地方流。

通过逆渗透的水由第一临时存储箱存储。

第一临时存储箱能存储用于半导体器件制备过程并能流回的水，正如前面介绍的通过逆渗透的水一样。

流回的水通过下面的水处理，并经过重制后再次应用。

回到水处理的介绍，经过逆渗透处理的水通过真空过滤器，去除水中的诸如O₂或CO₂等气体。

然后，经过气体处理的水通过光氧化，氧化水中的有机物。

在本发明的光氧化中，此处发出185nm的紫外线氧化水中的有机物，催化部分30由TiO₂制成。

在此，除185nm波长的紫外线，光氧化也用254nm波长的紫外线。

简而言之，使用由TiO₂制成的催化部分30，紫外线能氧化在常规方法中不易被氧化的芳香烃有机物。

另外，通过使用在上面光氧化中的催化部分30可以调节紫外灯20的波长。

然后，对经过上面光氧化过程氧化的水接着进行使用离子交换树脂的离子交换处理。

简而言之，用H⁺或OH⁺等去除水中的有机物。

然后，通过离子交换处理的水被存储在第二临时存储箱44中。

在此，第二临时存储箱能存储用于半导体器件制备过程并能流回的水，正如前面介绍的通过离子交换的水一样。

接下来水再次被光氧化，以氧化水中的有机物，使水能够由ppb单位来控制。

在此，通过照射185nm波长的紫外线并使用由TiO₂制成的催化部分30使水中的有机物被氧化。

另外，对经过光氧化氧化的水接着进行使用离子交换树脂的离子交换处理。

简而言之，用H⁺或OH⁺等去除水中的有机物。

通过离子交换处理，水中的有机物与离子被去除。

另外，在去除水中的微粒等后，水被供应到半导体器件制备过程。

依据本发明，用包括由TiO₂制成的催化部分30的光氧化处理来氧化芳香烃有机物在目前水由ppb单位来控制的制备过程中是可行的。

因此，将完全去除芳香烃有机物的水供应到制备过程能预先防止由于水中的芳香烃有机物而引起的产品故障。

另外，通过完全处理水中的诸如有机物的污染物，使用本发明的水处理系统可以改进半导体器件的产量和可靠性。

尽管已经详细描述了本发明，但我们知道，在不背离附加要求所限定的精神实质与范围的情况下，本发明可以有各种转化、替换与变更。

Claims

1．半导体器件制备过程中水处理系统的光氧化设备，它包括：

能幅射有固定波长紫外线的紫外灯，用来氧化经过预处理后的水中的有机物；

包括紫外灯、水流入口与出口的光氧化部分；

位于光氧化部分内壁的催化部分，用来激发有机物在固定波长紫外线照射下的氧化。

2．如权利要求1的光氧化设备，其中紫外灯发出185nm波长的紫外线。

3．如权利要求1的光氧化设备，其中紫外灯发出254nm波长的紫外线。

4．如权利要求1的光氧化设备，其中光氧化部分包含多个紫外灯。

5．如权利要求1的光氧化设备，其中催化部分由TiO₂制成。

6．如权利要求1的光氧化设备，其中催化部分位于光氧化部分内壁，并且相互间隔一定距离。

7．如权利要求1的光氧化设备，其中催化部分的表面涂敷聚合物薄膜。

8．半导体器件制备过程中的水处理系统，它包括：

包含砂过滤器的预处理装置，用来接收水并沉淀其中的悬浮物质；

包含过滤器的逆渗透装置，用来接收经过预处理的水并用逆渗透压力去除水中的离子和有机物；

包含真空过滤器的气体处理装置，用来接收已经去除离子与有机物的水，并用真空去除水中的O₂或CO₂等气体；

由用来发出紫外线的紫外灯、包括多个紫外灯的光氧化部分、以及用来激发有机物氧化并位于光氧化部分内壁的由TiO₂制成的催化部分组成的第一光氧化装置，用来接收已经去除气体的水，并用固定波长紫外线氧化水中的有机物；

包含离子交换树脂的第一离子交换装置，用来接收在第一光氧化装置中含有被氧化的有机物的水，并用离子交换去除水中的离子；

由用来发出紫外线的紫外灯、包括多个紫外灯的光氧化部分、以及用来激发有机物氧化并位于光氧化部分内壁的由TiO₂制成的催化部分组成的第二光氧化装置，用来接收经过离子交换的水，并用固定波长紫外线氧化水中的有机物；

包含离子交换树脂的第二离子交换装置，用来接收在第二光氧化装置中含有被氧化的有机物的水，并用离子交换去除水中的离子；

包含过滤器的微粒处理系统，用来接收经过离子交换的水并过滤水中残留的微粒。

9．如权利要求8的水处理系统，其中预处理装置更进一步包括用来提高水的清澈度的活性炭过滤器。

10．如权利要求8的水处理系统，更进一步包括用来临时存储在逆渗透装置与气体处理装置之间的水的第一临时存储箱和用来临时存储在第一离子交换装置与第二光氧化装置之间的水的第二临时存储箱。

11．如权利要求8的水处理系统，其中第一光氧化装置包括发射185nm紫外线或254nm紫外线的紫外灯。

12．如权利要求8的水处理系统，其中第二光氧化装置包括发射185nm紫外线的紫外灯。

13．半导体器件制备过程中的水处理方法，包括如下步骤：

a)预处理水，用来上述制备过程用水中的悬浮微粒的沉淀并提高水的清澈度；

b)进行第一水处理，包括逆渗透处理去除经过预处理的水中包含的离子与有机物；气体处理去除O₂或CO₂等气体；光氧化处理在使用TiO₂作催化剂的情况下产生固定波长的紫外线幅射水；用离子交换的离子交换处理；以上处理步骤顺序进行，接收通过预处理的水并处理水中的有机物与离子；

c)进行第二水处理，包括使用TiO₂催化剂并发出固定波长紫外线到水中的光氧化处理；用离子交换的离子交换处理；去除微粒的微粒处理；以上处理步骤顺序进行，接收通过第一水处理的水并处理水中的有机物与离子。

14．如权利要求13的方法，其中在第一水处理中，紫外线的固定波长是185nm或254nm。

15．如权利要求13的方法，其中在第二水处理中，紫外线的固定波长是185nm。