CN220116260U - 高纯水处理装置及供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高纯水处理装置及供应系统。所述高纯水处理装置包括脱气室、脱气膜、真空吸附管、真空泵及水气分离器；所述脱气室上设置有进水口、出水口和排气口；所述脱气膜设置于所述脱气室内，所述真空吸附管的一端与所述脱气室的排气口相连通，另一端与所述真空泵相连通，所述真空吸附管靠近排气口的部分设置有所述水气分离器。本申请经改善的结构设计，可在脱气过程中，利用水气分离器排除真空吸附管中的水分，可以有效避免因冷凝水造成真空吸附管内的压力下降导致脱气机台无法正常运行等问题，有助于延长装置使用寿命，降低生产成本。该装置结构简洁，使用非常方便。本申请提供的处理装置可以用于各类高纯水乃至超纯水的脱气处理。

Description

高纯水处理装置及供应系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种半导体设备，特别是涉及一种高纯水处理装置及供应系统。

背景技术

半导体芯片制造过程中大量用到高纯水(High purity water，简称HPW)乃至超纯水(Ultrapure water，简称UPW)。例如在诸如气相沉积、刻蚀和离子注入等工艺的前后，都需要利用高纯水对基板进行清洗，以去除基板表面的杂质颗粒等不良。在诸如湿法刻蚀等工艺中，工程师可能会根据工艺需要，利用高纯水调制所需浓度的化学液。由于半导体芯片制造工艺属于纳米级别精度，因此对高纯水的要求也非常高。超纯水在使用前不仅需要过滤去除杂质颗粒及离子，而且需要脱气去除其中的气体，尤其是氧气，以防止残留的氧气造成基板的氧化污染。

现有技术中，在纯化柜中的高纯水或超纯水进入脱气膜装置中去除水中的氧气的过程中，由于脱气膜两侧存在温度差，会导致脱气膜表面形成冷凝水珠，使得真空负压管路在进行排气的过程中，冷凝水也随之流出，堆积在真空管道中，由此导致真空压力不足，机台无法运行。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种高纯水处理装置及供应系统，用于解决现有技术中，纯水进入脱气膜装置中去除水中的氧气的过程中，由于脱气膜两侧存在温度差，会导致脱气膜表面形成冷凝水珠，使得真空负压管路在进行排气的过程中，冷凝水也随之流出，堆积在真空管道中，由此导致真空压力不足，机台无法运行等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种高纯水处理装置，包括脱气室、脱气膜、真空吸附管及水气分离器；所述脱气室上设置有进水口、出水口和排气口；所述脱气膜设置于所述脱气室内，所述真空吸附管的一端与所述脱气室的排气口相连通，另一端与所述真空泵相连通，所述真空吸附管靠近排气口的部分设置有所述水气分离器。

可选地，所述水气分离器的进气口处的主管路和出气口处的主管路之间的连线与水平面的夹角为30°-60°。

可选地，所述高纯水处理装置还包括控制器，所述水气分离器与脱气室之间的真空吸附管上还设置有质量流量控制器，所述控制器与质量流量控制器和水气分离器电性连接。

可选地，位于水气分离器与真空泵之间的真空吸附管至少部分为螺旋状，且旋转上升设置。

可选地，所述真空吸附管包括主管路与支路，所述支路的两端与所述主管路相连通，所述水气分离器包括第一水气分离器和第二水气分离器，所述第一水气分离器设置于所述排气口和所述支路的进气口之间的主管路上，所述第二水气分离器设置于所述支路上。

更可选地，所述第二水气分离器的出气端的支路上和/或主管路的末端设置有手动阀门。

在另一可选方案中，所述第一水气分离器与所述支路之间的主管路上设置有水位侦测器。

可选地，所述水位侦测器与所述支路的出水口之间的主管路上设置有控制阀。

可选地，所述真空吸附管为透明管。

本申请还提供一种高纯水供应系统，所述高纯水供应系统包括纯水柜及如上述任一方案中所述的高纯水处理装置，所述高纯水处理装置的进水口与所述纯水柜的出水口相连通，且高纯水处理装置的排气口与真空泵相连通。

如上所述，本实用新型提供的高纯水处理装置及供应系统，具有以下有益效果：本申请经改善的结构设计，在脱气过程中，利用水气分离器排除真空吸附管中的水分，可以有效避免因冷凝水造成真空吸附管内的压力下降导致脱气机台无法正常运行等问题，有助于延长装置使用寿命，降低生产成本。该装置结构简洁，使用非常方便。本申请提供的处理装置可以用于各类高纯水乃至超纯水的脱气处理。

附图说明

图1显示为本申请实施例一中提供的高纯水处理装置的例示性结构示意图。

图2显示为本申请实施例二中提供的高纯水处理装置的例示性结构示意图。

图3和图4显示为本申请提供的高纯水处理系统于不同示例中的例示性结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。

请参阅图1至图4。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供一种高纯水处理装置100，包括真空泵10、脱气室11、脱气膜12、真空吸附管13及水气分离器14；所述脱气室11上设置有进水口111、出水口112和排气口113；所述脱气膜2设置于所述脱气室11内，用于对流经所述脱气室11的高纯水进行脱气处理，所述真空吸附管13的一端与所述脱气室11的排气口113相连通，另一端与所述真空泵10相连通，以将自所述脱气膜2中溢出的气体排出，所述真空吸附管13上设置有所述水气分离器14，例如所述真空吸附管13靠近排气口113的部分设置有所述水气分离器14，所述水气分离器14用于将真空吸附管13内的气体中含有的水分排除。

本实施例提供的高纯水处理装置100的一例示性使用方法为，脱气室11通过真空吸附管13与真空泵10等吸附装置相连接而保持真空状态，经过过滤除杂、脱盐和除菌等工序后得到的纯水经本实施例的高纯水处理装置100的进水口111进入脱气室11。由于脱气膜2内装有大量的中空纤维，纤维的壁上有微小的孔，水分子不能通过这种小孔，而气体分子却能够穿过，因而当水流在一定的压力下从中空纤维的里面通过，而中空纤维的外面在真空泵10的作用下将气体不断的抽走，并形成一定的负压，这样水中的气体就不断从水中经中空纤维向外溢出，从而达到去除水中气体的目的。在这个过程中，由于脱气膜2两侧存在温度差，导致脱气膜2表面形成冷凝水珠，经过真空负压的抽取以后，冷凝水也将随排气流出，在经过水气分离器14时，夹带的水份由于速度的降低而被分离出来而流入水气分离器14的底部，除水后的气体经水气分离器14的出气口回到真空吸附管13中并最终被排出。

当然，上述使用方法只是例示性的，在其他示例中也可以先进行脱气再进行过滤除杂和脱盐除菌等纯化处理。但相对而言，先进行过滤除杂和脱盐除菌再进行脱气处理，有助于避免因颗粒杂质造成脱气膜的堵塞故障，有助于延长装置的使用寿命。

本申请经改善的结构设计，在脱气过程中，利用水气分离器排除真空吸附管中的水分，可以有效避免因冷凝水造成真空吸附管内的压力下降导致脱气机台无法正常运行等问题，有助于延长装置使用寿命，降低生产成本。该装置结构简洁，使用非常方便。本申请提供的处理装置可以用于各类高纯水乃至超纯水的脱气处理。

所述脱气膜2可以采用聚丙烯和聚四氟乙烯等高分子聚合物材料膜制成，其具体结构可以根据需要设定，比如可以设置为筒状结构，具体不做限制。所述水气分离器14可以采用挡板式水气分离器和/或旋风式水气分离器，本实施例中不做具体限制。水气分离器14可以为单个或多个，当为多个时，多个水气分离器14间隔设置于真空吸附管13上，以收集真空吸附管内凝结的水分。

水气分离器14的安装角度可以根据需要灵活设置。于一较佳示例中，所述水气分离器14的进气口处的主管路和出气口处的主管路之间的连线与水平线不在同一直线上，也即两者之间具有一非零度的夹角，该夹角较佳地为30°-60°。在更佳的示例中，该角度为45°。比如，水气分离器14可以是安装在真空吸附管13的一段倾斜设置的部分上，且水气分离器14的储液槽位于真空吸附管13的倾斜部分的下方。或者真空吸附管13呈水平放置，而水气分离器14呈倾斜放置，以使得水气分离器14与水平面之间具有一倾斜夹角。这样的放置更有利于水气分离器14承接真空吸附管13内形成的液滴，使得水气分离器14能保持持续过滤效果，有助于进一步延长装置的使用寿命。

所述水气分离器14可以一直处于工作状态，但这样会导致水气分离器14的使用寿命缩短。在其他示例中，也可以由工作人员根据需要关闭或启动水气分离器14，只是操作比较麻烦。在一较佳示例中，所述水气分离器14与脱气室11之间的真空吸附管13上还设置有质量流量控制器15(MFC)，该质量流量控制器15可以进一步与水气分离器14相连接。质量流量控制器15监测真空吸附管13中的水流量。质量流量控制器15可以自带通信和控制功能，当监测到水流量超过阈值(该阈值可由工作人员根据经验设定)时，发送信号至水气分离器14，使之开始除水作业。当然，这个过程也可以由工作人员完成，即由工作人员根据质量流量器的监测结果决定是否启动水气分离器14。但在较佳的示例中，该过程优选由设备自动完成。例如该高纯水处理装置还可以进一步包括控制器(未示出)，质量流量控制器15与水气分离器14均与该控制器(例如PLC控制器或上位机等装置)电性连接，由控制器根据质量流量控制器15的监测结果控制水气分离器14的开合。在另外一些示例中，也可以选择设置与水气分离器14相连接的定时器(未示出)，以根据预设时长阶段性开启或关闭水气分离器14。

所述真空吸附管13可以为直线型管路。且本实施例中，所述真空吸附管13为单管路。但在一较佳示例中，所述真空吸附管13至少部分为螺旋管，例如位于水气分离器14与真空泵10之间的真空吸附管13至少部分为螺旋状，且该螺旋状部分旋转上升设置，且确保水气分离器14与真空吸附管13的出口端之间的管路为螺旋上升结构。将真空吸附管13设置为至少部分为旋转式上升结构，可以增大水珠的凝结阻力，使得残余的水珠阶梯型爬升而被抽走。

所述真空吸附管13较佳地为透明管，例如为透明的PVC管，便于工作人员观察管内的情况。在一示例中，可在真空吸附管13上设置手动阀门16，以在装置异常时，例如当真空吸附管13内的水流量过大时，由工作人员手动关闭管路，并进行管路中液体的去除。

在其他一些示例中，在真空吸附管13为透明管路的情况下，还可以于真空吸附管13上设置诸如用于监测管路中的杂质的传感器(未示出)。如果待处理的纯水中含有的杂质含量较高，则部分杂质可能会被排至真空吸附管13中，此种情况需要尽快关闭处理装置，以避免造成装置故障。因而在真空吸附管上设置杂质传感器可以提供另一种监测手段。

实施例二

本实施例提供另一种结构的高纯水处理装置100。本实施例与实施例一的主要区别在于，实施例一中的真空吸附管13为单管路。而本实施例中，所述真空吸附管13包括主管路131与支路132，所述支路132的两端与所述主管路131相连通，所述水气分离器14包括第一水气分离器141和第二水气分离器142，所述第一水气分离器141设置于所述排气口113和所述支路132的进气口之间的主管路131上，所述第二水气分离器142设置于所述支路132上。第一水气分离器141和第二水气分离器142可以为单个或多个。

本实施例的高纯水处理装置100在使用时，若经第一水气分离器141处理后的气流中仍含有较大的水分，即与第一水气分离器141的出口端相连通的主管路131上仍存在较大的水流(如存在连续超过3mm的水流)，则可以将与支路132并联的主管路131的管路部分关闭，支路132打开，第二水气分离器142对管路中的水流进行二次分离，并收集凝结水，然后回归主管路131被抽走。若超过一预定时间，例如超过30秒未侦测到第一水气分离器141后端的主管路131上有水流，则关闭支路132，开启主管路131。这个作业过程可以由工程师手动操作，或者由前述提及的控制器自动操作，即工程师在控制器中设置预定时间和水流阈值，控制器根据设定的参数和程序控制相应管路和各水气分离器的通断。

本实施例中，监测第一水气分离器141的出口端管路上是否存在水流的过程可以由工作人员完成。但在一较佳示例中，所述第一水气分离器141与所述支路132之间的主管路131上设置有水位侦测器17，该水位侦测器17设置在透明的主管路131中，以监测对应管路中的水流情况。该水位侦测器17可以进一步与前述的控制器电性连接，由控制器根据水位侦测器17的侦测结果决定是否启用各水气分离器。在进一步的示例中，所述水位侦测器17后端的与支路132并联的主管路131的管路部分上设置有控制阀18(即控制阀18位于水位侦测器17背离真空吸附管的进水口的一端)，以在主管路131中的水流过大时关闭与支路132并联的主管路131的管路部分。

于一示例中，所述第二水气分离器142的出气端的支路132上和/或主管路131的末端设置有手动阀门16。例如在主管路131的末端设置手动阀门16，可以在主管路131中的水流过大时手动关闭主管路131。而在所述第二水气分离器142的出气端的支路132上设置手动阀门16，可在支路132中无气流的情况下关闭手动阀门，以将支流上的第二水气分离器142中的水排掉。当然，在其他示例中，前述的手动阀门16可以改用电控阀，或者同时设置手动阀门16和电控阀，对此不做严格限制。

除上述区别外，本实施例的高纯水处理装置100的其他结构，包括水气分离器14和脱气膜2的结构等都与实施例一相同，具体请参考实施例一中的描述，出于简洁的目的不赘述。

实施例三

如图3和图4所示，本实施例提供一种高纯水供应系统，所述高纯水供应系统包括纯水柜200及如实施例一或二中任一项所述的高纯水处理装置100，所述高纯水处理装置100的进水口，也即脱气室11的进水口111与所述纯水柜200的出水口相连通，高纯水处理装置100的排气口，也即脱气室11的排气口113与真空泵10通过真空吸附管相连通。所述高纯水装置的具体结构可以参考实施例一或实施例二中的介绍，此处不再赘述。

所述纯水柜200中可包含活性碳吸附单元、离子交换单元和紫外杀菌单元等处理单元中的若干种。经纯水柜200进行处理得到的高纯水进入高纯水处理装置100中进行脱气，分离出的气体经真空吸附管13和真空泵10排出，完成脱气处理的高纯水经出水口112供应至所需栈点，例如供应至半导体厂内的工艺设备中，比如供应至清洗机台中。

采用本实施例的高纯水供应系统，有助于提高系统的运行寿命，降低使用成本。

综上所述，本实用新型提供一种高纯水处理装置及供应系统。所述高纯水处理装置包括脱气室、脱气膜、真空吸附管、真空泵及水气分离器；所述脱气室上设置有进水口、出水口和排气口；所述脱气膜设置于所述脱气室内，所述真空吸附管的一端与所述脱气室的排气口相连通，另一端与所述真空泵相连通，所述真空吸附管靠近排气口的部分设置有所述水气分离器。本申请经改善的结构设计，在脱气过程中，利用水气分离器排除真空吸附管中的水分，可以有效避免因冷凝水造成真空吸附管内的压力下降导致脱气机台无法正常运行等问题，有助于延长装置使用寿命，降低生产成本。该装置结构简洁，使用非常方便。本申请提供的处理装置可以用于各类高纯水乃至超纯水的脱气处理。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高纯水处理装置，其特征在于，包括脱气室、脱气膜、真空吸附管、真空泵及水气分离器；所述脱气室上设置有进水口、出水口和排气口；所述脱气膜设置于所述脱气室内，所述真空吸附管的一端与所述脱气室的排气口相连通，另一端与所述真空泵相连通，所述真空吸附管的靠近排气口的部分设置有所述水气分离器。

2.根据权利要求1所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述水气分离器的进气口处的主管路和出气口处的主管路之间的连线与水平面的夹角为30°

-60°。

3.根据权利要求1所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述高纯水处理装置还包括控制器，所述水气分离器与脱气室之间的真空吸附管上还设置有质量流量控制器，所述控制器与质量流量控制器和水气分离器电性连接。

4.根据权利要求1所述的高纯水处理装置，其特征在于，位于水气分离器与真空泵之间的真空吸附管至少部分为螺旋状，且旋转上升设置。

5.根据权利要求1所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述真空吸附管为透明管。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述真空吸附管包括主管路与支路，所述支路的两端与所述主管路相连通，所述水气分离器包括第一水气分离器和第二水气分离器，所述第一水气分离器设置于所述排气口和所述支路的进气口之间的主管路上，所述第二水气分离器设置于所述支路上。

7.根据权利要求6所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述第二水气分离器的出气端的支路上和/或主管路的末端设置有手动阀门。

8.根据权利要求6所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述第一水气分离器与所述支路之间的主管路上设置有水位侦测器。

9.根据权利要求8所述的高纯水处理装置，其特征在于，所述水位侦测器与所述支路的出水口之间的主管路上设置有控制阀。

10.一种高纯水供应系统，其特征在于，所述高纯水供应系统包括纯水柜及如权利要求1至9任一项所述的高纯水处理装置，所述高纯水处理装置的进水口与所述纯水柜的出水口相连通，且高纯水处理装置的排气口与真空泵相连通。