CN220856509U - 一种带循环回收功能的臭氧水输送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带循环回收功能的臭氧水输送系统，所述系统包括臭氧发生器、臭氧溶解单元，且所述臭氧溶解单元的出液口连接单片式晶圆清洗设备，所述系统包括臭氧水回收处理模块，所述臭氧水回收处理模块用于将来自于单片式晶圆清洗设备的臭氧水回液进行脱除臭氧，并将处理后的去离子水循环回流至臭氧溶解单元内。本实用新型的输送系统具有一下优点：(1)节约生产用水；(2)减少DIO3废水排放，节省废水处理费用；(3)输送DIO3浓度更稳定；(4)更有利于DIO3浓度的调整，节省控制设备成本，提高设备稳定性和寿命。

Description

一种带循环回收功能的臭氧水输送系统

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片晶圆清洗技术领域，具体涉及一种带循环回收功能的臭氧水输送系统。

背景技术

臭氧水，又称为臭氧化去离子水，或者简称DIO3，是一种用于晶圆清洗工艺中使用到的液体。DIO3主要是将臭氧溶于去离子水中，形成臭氧浓度为10～100ppm的溶液。但由于上述浓度的DIO3并不稳定，浓度半衰期较短(10～20分钟)，浓度调整有较长的响应延时(10分钟左右)。因此，为了保持浓度相对稳定，以符合晶圆清洗工艺的要求，现有技术采用恒定流量的DIO3输送工艺。然而，在单片式晶圆清洗设备中需要使用到DIO3的流量变化比较大，因此DIO3一般按照清洗设备要求的最大流量来供应(常用流量10～100LPM)，超过90％未被使用到的DIO3(这些未被使用到的DIO3在本专利中被定义为臭氧水回液)都直接排放，形成了大量的浪费。

现有技术中也存在相关技术的改进，如中国专利CN 104903245 A，针对此问题开发了无压力的臭氧化去离子水(DIO3)的再循环回收系统和方法。在该专利中，发明人通过使用接触器将从晶圆清洗设备回收回来的DIO3作脱气处理和补充超纯水后，作为流体(DIO3)输送设备的进水，持续供应出符合晶圆清洗设备浓度和恒定流量要求的DIO3。但是，该方案的不足之处：1.从晶圆清洗设备回收来的DIO3浓度和流量波动比较大。即使使用了接触器做脱气处理，供应给输送设备的进水浓度仍然有比较大的波动，从而造成供应给晶圆清洗设备的DIO3浓度波动，影响工艺稳定性。2.因为进水浓度不稳定，过于频繁地调整输送设备的相关部件(包括但不限于臭氧发生器功率、气体流量、气体压力等)，会降低输送设备的可靠性和寿命。

因此，本领域急需一种回水浓度稳定且能节约用水的臭氧水输送系统。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带循环回收功能的臭氧水输送系统。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种带循环回收功能的臭氧水输送系统，所述系统包括臭氧发生器、臭氧溶解单元，且所述臭氧溶解单元的出液口连接单片式晶圆清洗设备，所述系统包括臭氧水回收处理模块，所述臭氧水回收处理模块用于将来自于单片式晶圆清洗设备的臭氧水回液进行脱除臭氧，并将去离子水循环回流至臭氧溶解单元内。其中，本文所述的臭氧水回液是指没有用于清洗晶圆的臭氧水，之所以会有臭氧水回液，是由以下两个原因共同造成的：一方面，臭氧溶于水中形成的臭氧水并不稳定，里面的臭氧容易挥发而导致浓度波动，因此，要保证良好的清洗效果，必须使用较为新鲜的臭氧水，即不能将臭氧水放于储罐，臭氧水必须新鲜配置并源源不断地提供；另一方面，单片式晶圆清洗设备中有多个清洗点，每个清洗点单独控制臭氧水的通断，当某个清洗点无需清洗晶圆时，该清洗点就会关闭臭氧水的输出，这就导致会存在部分臭氧水是没有被使用过而直接被排出单片式晶圆清洗设备的，这就形成了臭氧水回液。

在第一方面的一种实施方式中，所述臭氧水回收处理模块包括紫外处理单元、尾气处理单元以及回流储水槽，其中，所述紫外处理单元进液口与单片式晶圆清洗设备的臭氧水回液出口连接，所述紫外处理单元的出液口与回流储水槽的第一进液口连接，所述紫外处理单元设有第一出气口并与尾气处理单元连接，所述回流储水槽的出液口与臭氧溶解单元的进液口连接，并在两者的连接管路上设置液压泵。

在第一方面的一种实施方式中，所述回流储水槽的出液口设有自循环支路，所述自循环支路的另一端连接回流储水槽的第二进液口。

在第一方面的一种实施方式中，所述自循环支路上设有过滤器。当然，过滤器也可被省略，因为自循环之路中的去离子水，即使存在少量的固体杂质，也不会聚结起来，并不会对后续使用产生很大影响。

在第一方面的一种实施方式中，所述回流储水槽顶端设有第二出气口，并与尾气处理单元连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述回流储水槽设有第三进液口，且所述第三进液口与去离子水水源连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述回流储水槽内设有液位传感器，且所述系统设有控制器，所述控制器与液位传感器连接，并用于控制去离子水水源与第三进液口之间的管路的通断。

在第一方面的一种实施方式中，所述臭氧溶解单元设有第三出气口，并与尾气处理单元连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

在本系统中增设紫外处理单元，可以将回流臭氧水中的臭氧迅速分解。经检测，处理后的去离子水中臭氧浓度接近0ppm，可以重复利用，节约水资源。且进入臭氧溶解单元中的进水浓度稳定，无需频繁调整输送设备的相关部件(包括但不限于臭氧发生器功率、气体流量、气体压力等)，可延长输送设备的可靠性和寿命。

附图说明

图1为实施例1中系统的结构示意图。

在附图中，100为单片式晶圆清洗设备，200为臭氧水回收处理模块，210为紫外处理单元，220为尾气处理单元，230为回流储水槽，231为液位传感器，232为过滤器，233为自循环支路，234为液压泵，240为去离子水水源，300为臭氧水输送模块，310为臭氧发生器，320为臭氧溶解单元。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本实用新型的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本实用新型的保护范围之内。

现有传统的臭氧化去离子水(DIO3)输送系统不足之处：使用恒定的流量和浓度供应DIO3给晶圆清洗设备，超过90％的DIO3未被使用而直接废弃，形成了大量的浪费。

现有的无压力的臭氧化去离子水(DIO3)的自循环回收系统和方法：由于处理过的回水浓度不稳定，影响DIO3输送系统输出的浓度稳定性；过于频繁的调整输出设备相关部件，会降低输出设备的可靠性和寿命。

实施例

下面将对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种带循环回收功能的臭氧水输送系统，其结构如图1所示，包括臭氧水回收处理模块200和臭氧水输送模块300，臭氧水输送模块300又包括臭氧发生器310和臭氧溶解单元320，臭氧发生器310和臭氧溶解单元320均为现有设备，臭氧发生器310可将氧气通过电离的方式部分转化为臭氧，然后将臭氧、未被电离的氧气，少量的CO₂以及惰性气体(如CDA或N₂)输送至臭氧溶解单元320内，将部分臭氧以及CO₂溶于去离子水中，得到臭氧水。臭氧水被源源不断地输送至单片式晶圆清洗设备100中进行晶圆清洗。而未被溶解的氧气、臭氧、惰性气体以及二氧化碳则作为臭氧溶解单元320的尾气被排入尾气处理单元220中。单片式晶圆清洗设备100也是现有技术，其内部有多个清洗点，每个清洗点可单独接通臭氧水，未使用过的臭氧水回液直接进入臭氧水回收处理模块200。

臭氧水回收处理单元200包括紫外处理单元210、尾气处理单元220、回流储水槽230以及去离子水水源240，其中，紫外处理单元210的进液口与单片式晶圆清洗设备100的臭氧水回液出口连接，紫外处理单元210的出液口与回流储水槽230的第一进液口连接，紫外处理单元210设有第一出气口并与尾气处理单元220连接，回流储水槽230的出液口与臭氧溶解单元320的进液口连接，并在两者的连接管路上设置液压泵234。液压泵234的出口管路分成两路，一路连接臭氧溶解单元320，另一路为自循环支路233，循环回流至回流储水槽230内，并在自循环支路223上设置过滤器232。回流储水槽230顶端设有第二出气口，并与尾气处理单元220连接。回流储水槽230设有第三进液口，且第三进液口与去离子水水源240连接。回流储水槽230内设有液位传感器231，通过控制器(图上未显示)和液位传感器231控制去离子水水源240与第三进液口之间的管路的通断。

工作时，回流储水槽230内保持正常大气压状态，主要用于储存经过紫外处理单元210处理过的液体，并向臭氧溶解单元320供液。回流储水槽230至少包括三个进液口，两个出液口和一个排气口。其中一个进液口通过进液口管路从紫外处理单元210接收经过还原处理后的稳定的低浓度(接近于0ppm)的DIO3；另有一个出液口连接厂务去离子水水源240。当液位传感器231探测到回流储水槽230内低液位时，控制器控制去离子水水源240的阀门自动开启，向回流储水槽230内补充去离子水至正常液位后关闭；还有一个进液口连接回流储水槽230的自循环支路233,使回流储水槽230内液体保持小流量自循环，保证液体流动，防止因静止而产生污染物。一个出液口通过出液口管路连接一个液压泵234，通过水泵后分成两路，一路细管路通过回流储水槽230自循环支路233回流至回流储水槽230，另一路则向臭氧溶解单元320供应稳定的DIO3供应水；另一个出液口则通过排放管路连接厂务排放口，当液位传感器231探测到回流储水槽230内高液位时，管路上的阀门自动开启，将回流储水槽230内的液体排放至正常液位后关闭。回流储水槽230的排气口，则通过排气口管路连接到尾气处理单元220，其作用保持槽内压力与大气压一致。在回流的连接管路上同时安装有阀门和其它传感器(包括但并不限于：流量计、温度计、浓度计、压力计、质量流量控制器等),并与设备中央处理器连接，从而对该模块和整套设备进行自动控制。

臭氧发生器310接收由厂务端供应的气体后，产生含臭氧的混合气体(包含O3、O2、CO2等)。

臭氧溶解单元320则至少包括两个进口和两个出口：其中一个进口通过进口气源管路接收来自臭氧发生器310供应的含臭氧混合气体；另一个进口则通过液体管路，接收从回流储水槽230输送过来的DIO3供应水源(经处理后臭氧浓度基本为0ppm的去离子水)；有一个出口则通过出口液体管路向外供应高浓度DIO3，为了满足使用端压力的需要，液体管路端还可以增加液体泵增压；另一个出口则通过气体管路将溶解剩余的尾气输送至尾气处理单元220进行处理。

在臭氧水输送模块300的连接管路上(厂务气源入口)同时安装有阀门和其它传感器(包括但并不限于：流量计、温度计、浓度计、压力计、质量流量控制器等),并与设备中央处理器连接，从而对该模块和整套设备进行自动控制。向单片式晶圆处理设备100供应稳定流量、压力和浓度的臭氧化去离子水(DIO3)。

利用上述结构，我们通过实验验证可以输送流量为(5LPM～120LPM),压力为(1bar～5bar)，浓度范围(5～100ppm)的臭氧化去离子水(DIO3)。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本申请的范围之内。

Claims (7)

1.一种带循环回收功能的臭氧水输送系统，所述系统包括臭氧发生器、臭氧溶解单元，且所述臭氧溶解单元的出液口连接单片式晶圆清洗设备，其特征在于，所述系统包括臭氧水回收处理模块，所述臭氧水回收处理模块包括紫外处理单元、尾气处理单元以及回流储水槽，其中，所述紫外处理单元进液口与单片式晶圆清洗设备的DIO3回液出口连接，所述紫外处理单元的出液口与回流储水槽的第一进液口连接，所述紫外处理单元设有第一出气口并与尾气处理单元连接，所述回流储水槽的出液口与臭氧溶解单元的进液口连接，并在两者的连接管路上设置液压泵；所述臭氧水回收处理模块用于将来自于单片式晶圆清洗设备的清洗回液进行脱除臭氧得到去离子水，并将处理后的去离子水循环回流至臭氧溶解单元内。

2.如权利要求1所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述回流储水槽的出液口设有自循环支路，所述自循环支路的另一端连接回流储水槽的第二进液口。

3.如权利要求2所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述自循环支路上设有过滤器。

4.如权利要求1所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述回流储水槽顶端设有第二出气口，并与尾气处理单元连接。

5.如权利要求1所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述回流储水槽设有第三进液口，且所述第三进液口与去离子水水源连接。

6.如权利要求5所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述回流储水槽内设有液位传感器，且所述系统设有控制器，所述控制器与液位传感器连接，并用于控制去离子水水源与第三进液口之间的管路的通断。

7.如权利要求1所述的带循环回收功能的臭氧水输送系统，其特征在于，所述臭氧溶解单元设有第三出气口，并与尾气处理单元连接。