TWM562160U - 過濾器之純化系統 - Google Patents

Abstract

一種過濾器之純化系統，包含過濾器放置架、化學溶液供液系統、第一壓力感測器、化學溶液排液系統、第二壓力感測器及氣泡感測器。過濾器放置架用以裝載過濾器。化學溶液供液系統包含供液源、及第一管線連接供液源與過濾器放置架。第一壓力感測器設於第一管線上，且配置以感測化學溶液在第一管線中之第一壓力。化學溶液排液系統包含排液源、及第二管線連接過濾器放置架與排液源。第二壓力感測器設於第二管線上，且配置以感測化學溶液在第二管線中之第二壓力。氣泡感測器設於第二管線上，且介於第二壓力感測器與排液源之間。

Description

過濾器之純化系統

本新型是有關於一種純化技術，且特別是有關於一種過濾器之純化系統。

半導體製程中所使用的化學溶液，例如去離子水(DIW)、鹼性溶液、酸性溶液、以及光阻液等，其潔淨度要求非常高。因此，必須移除化學溶液中之雜質或汙染物，以避這些雜質或汙染物影響微元件製造的良率。一般係利用過濾器來移除化學溶液中之雜質或汙染物，透過過濾器的濾芯等過濾介質來移除化學溶液中的任何汙染物，以獲得具有所需潔淨度的化學溶液。

使用過濾器來過濾化學溶液之前，由於過濾器本身可能存有雜質或汙染物，因此必須先清潔過濾器，以避免過濾器中的雜質或汙染物流至化學溶液內。此外，過濾器之濾芯內部的空隙有氣體殘留，因此當化學溶液經過過濾器時，濾芯內部的氣體會溶入化學溶液中而在化學溶液中形成氣泡，這些氣泡也會影響製程良率。

因此，本新型之一目的就是在提供一種過濾器之純化系統，其可預先移除過濾器本身的雜質或汙染物，並可透過監控過濾器的純化結果，而達到節省純化過濾器的化學溶液消耗量以及縮減純化時間的功效。

根據本新型之上述目的，提出一種過濾器之純化系統。此過濾器之純化系統包含過濾器放置架、化學溶液供液系統、第一壓力感測器、化學溶液排液系統、第二壓力感測器、以及氣泡感測器。過濾器放置架配置以裝載過濾器。化學溶液供液系統包含供液源、以及第一管線連接供液源與過濾器放置架，其中供液源配置以供應過濾器化學溶液。第一壓力感測器設於第一管線上，且配置以感測化學溶液在第一管線中之第一壓力。化學溶液排液系統包含排液源、以及第二管線連接過濾器放置架與排液源，其中排液源配置以容置經由過濾器所排出之化學溶液。第二壓力感測器設於第二管線上，且配置以感測化學溶液在第二管線中之第二壓力。氣泡感測器設於第二管線上，且介於第二壓力感測器與排液源之間，其中氣泡感測器配置以感測通過之化學溶液中是否有氣泡。

依據本新型之一實施例，上述過濾器之純化系統更包含控制器，與第一壓力感測器及第二壓力感測器訊號連接，其中控制器配置以接收第一壓力感測器與第二壓力感測器所感測到之第一壓力與第二壓力，並計算第一壓力與第二壓力之間之壓力差，且判斷此壓力差是否保持在一預設範圍內。

依據本新型之一實施例，上述之控制器與氣泡感測器訊號連接，且控制器更配置以接收氣泡感測器之感測結果，並根據壓力差是否保持在預設範圍內的判斷結果與氣泡感測器之感測結果來判斷過濾器是否已完成純化。

依據本新型之一實施例，上述之過濾器之純化系統更包含微粒子計數器，其中此微粒子計數器設於第二管線上，且配置以偵測化學溶液內的雜質或汙染物含量。

依據本新型之一實施例，上述之過濾器之純化系統更包含化學溶液再利用系統。此化學溶液再利用系統包含儲液槽、第三管線、第四管線、以及過濾模組。第三管線連接儲液槽與位於氣泡感測器和排液源之間之第二管線，且配置以在壓力差保持在預設範圍內時，從第二管線將化學溶液傳送到儲液槽。第四管線連接儲液槽與位於供液源與第一壓力感測器之間之第一管線，且配置以將儲液槽之化學溶液傳送至第一管線。過濾模組設於第四管線上，且配置以過濾流過第四管線之化學溶液。

依據本新型之一實施例，上述過濾器之純化系統更包含預過濾模組，設於第一管線上，且介於供液源與第一壓力感測器之間，其中此預過濾模組配置以預先過濾化學溶液。

依據本新型之一實施例，上述之預過濾模組包含複數個過濾裝置依序串聯設置在供液源與第一壓力感測器之間，這些過濾裝置之過濾尺寸由供液源至第一壓力感測器的方向遞減。

依據本新型之一實施例，上述之氣泡感測器為超音波式氣泡感測器或光電式氣泡感測器。

依據本新型之一實施例，上述過濾器之純化系統更包含複數個儲液槽以及複數個廢液槽。這些儲液槽並聯地設於第一管線上，且介於供液源與第一壓力感測器之間，其中這些儲液槽配置以儲放由供液源供應之化學溶液。廢液槽並聯地設於第二管線上，且介於氣泡感測器與排液源之間，其中這些廢液槽配置以儲放經由過濾器所排出之化學溶液。

100‧‧‧過濾器之純化系統

100a‧‧‧過濾器之純化系統

100b‧‧‧過濾器之純化系統

100c‧‧‧過濾器之純化系統

110‧‧‧過濾器

120‧‧‧過濾器放置架

122‧‧‧容置空間

130‧‧‧化學溶液供液系統

132‧‧‧供液源

134‧‧‧第一管線

140‧‧‧第一壓力感測器

150‧‧‧化學溶液排液系統

152‧‧‧排液源

154‧‧‧第二管線

160‧‧‧第二壓力感測器

170‧‧‧氣泡感測器

180‧‧‧控制器

190‧‧‧預過濾模組

190a‧‧‧過濾裝置

190b‧‧‧過濾裝置

210‧‧‧第一階段

220‧‧‧第二階段

230‧‧‧第三階段

300‧‧‧化學溶液再利用系統

310‧‧‧儲液槽

320‧‧‧第三管線

330‧‧‧第四管線

340‧‧‧過濾模組

340a‧‧‧過濾裝置

340b‧‧‧過濾裝置

350‧‧‧儲液槽

352‧‧‧儲液槽

354‧‧‧第五管線

356‧‧‧第六管線

360‧‧‧廢液槽

362‧‧‧廢液槽

364‧‧‧第七管線

366‧‧‧第八管線

370‧‧‧微粒子計數器

T1‧‧‧第一時間

T2‧‧‧第二時間

T3‧‧‧第三時間

為讓本新型之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：〔圖1〕係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖；〔圖2〕係繪示利用本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統進行過濾器純化時，第一壓力與第二壓力之壓力差對純化時間的曲線圖；〔圖3〕係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖；〔圖4〕係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖；以及 〔圖5〕係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖。

請參照圖1，其係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖。過濾器之純化系統100可用以預先移除過濾器110本身的雜質或汙染物，來達到純化過濾器110的效果。在一些實施例中，過濾器之純化系統100主要可包含過濾器放置架120、化學溶液供液系統130、第一壓力感測器140、化學溶液排液系統150、第二壓力感測器160、以及氣泡感測器170。

過濾器放置架120係配置以裝載待純化的過濾器110。過濾器放置架120具有容置空間122，過濾器110可放在此容置空間122中。化學溶液供液系統130包含供液源132以及第一管線134。第一管線134連接供液源132與過濾器放置架120。供液源132係配置以透過第一管線134來供應純化此過濾器110所需之化學溶液給過濾器放置架120中的過濾器110。藉此，可利用此化學溶液來清潔過濾器110與填充過濾器110之濾芯的空隙。供液源132可為供液槽或廠務供液源。化學溶液的種類取決於使用過濾器110的製程，而可為去離子水、酸性溶液、鹼性溶液或有機溶液，例如光阻液。

化學溶液排液系統150包含排液源152以及第二管線154。第二管線154連接過濾器放置架120與排液源 152。排液源152可為排液槽或廠務排液源。排液源152係配置以容置經由過濾器110所排出之化學溶液。當純化用之化學溶液流經過濾器110，而帶走過濾器110內的汙染物後，會流往排液源152進行排除。

過濾器之純化系統100採用監控壓力的方式來協助監控過濾器110的純化結果。第一壓力感測器140設於第一管線134上，且配置以感測化學溶液流通在第一管線140中的第一壓力。第二壓力感測器160則設於第二管線154上，且配置以感測化學溶液在第二管線154中流通的第二壓力。第一壓力可視為過濾器110的入口側壓力，第二壓力可視為過濾器110的出口側壓力。

在本實施方式中，過濾器之純化系統100亦利用氣泡感測器170來協助監控過濾器110的純化結果。氣泡感測器170設於第二管線154上，且介於第二壓力感測器160與排液源152之間。氣泡感測器170係配置以感測通過的化學溶液中是否含有氣泡。在一些例子中，氣泡感測器170為超音波式氣泡感測器或光電式氣泡感測器，藉此氣泡感測器170可以非接觸式的方式來進行氣泡的檢測。在一些示範例子中，氣泡感測器170可用以檢測直徑介於約1mm至約0.001mm之間的氣泡。

在一些例子中，請再次參照圖1，過濾器之純化系統100更可包含控制器180。控制器180可例如為具有中央處理單元(CPU)的電子裝置。在一些示範例子中，控制器180可為桌上型電腦或平板電腦等裝置。控制器180與第一 壓力感測器140及第二壓力感測器160訊號連接。舉例而言，控制器180可利用導線，或者藍牙傳輸技術、紅外線傳輸技術來與第一壓力感測器140及第二壓力感測器160訊號連接。控制器180可配置以接收第一壓力感測器140所感測到之第一壓力與第二壓力感測器160所感測到的第二壓力，並計算第一壓力與第二壓力之間的壓力差，更進一步根據壓力差隨純化時間的變化來判斷壓力差是否保持在一預設範圍內。

控制器180可進一步與氣泡感測器170訊號連接舉例而言，控制器180可利用導線，或者藍牙傳輸技術、紅外線傳輸技術來與氣泡感測器170訊號連接。控制器180可配置以接收氣泡感測器170所傳來的感測結果，並同時根據第一壓力與第二壓力之間的壓力差是否保持在預設範圍內的判斷結果、以及氣泡感測器170的感測結果來判斷過濾器110是否已完成純化。

請同時參照圖1與圖2，其中圖2係繪示利用本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統進行過濾器純化時，第一壓力與第二壓力之壓力差對純化時間的曲線圖。利用過濾器之純化系統100純化過濾器110時，先將待純化的過濾器110放置在過濾器放置架120的容置空間122中。接著，利用由供液源提供純化所需之化學溶液，並利用第一管線134將化學溶液傳送至過濾器放置架120內的過濾器110中，以利用化學溶液來移除過濾器110內的雜質或汙染物。在此同時，利用第一壓力感測器140來感測欲進入過濾 器110之化學溶液的第一壓力。流經過濾器110的化學溶液接著進入第二管線154，而排入排液源152。同時，可利用第二壓力感測器160來感測由過濾器110排出的第二壓力。並且，利用氣泡感測器170來監控自過濾器110排出的化學溶液中是否含有氣泡。

控制器180取得進入過濾器110之化學溶液的第一壓力、以及排出過濾器110之化學溶液的第二壓力後，可計算第一壓力與第二壓力之間的壓力差，並觀察與統計分析壓力差隨純化時間的變化，而藉此來判斷過濾器110的純化結果。在一些示範例子中，如圖2所示，過濾器110的純化過程大致上可分成第一階段210、第二階段220、以及第三階段230。第一階段210為純化時間從0至第一時間T1之間，由於過濾器110內部之濾芯的空隙以及汙染物阻礙，導致化學溶液進入過濾器110的第一壓力較高而離開過濾器110的第二壓力相對很低，因此第一壓力與第二壓力之間的壓力差值偏高。第二階段220為純化時間介於第一時間T1至第二時間T2之間，隨著供液源132提供之化學溶液持續流進過濾器110來清洗過濾器110，化學溶液持續填充過濾器110之內部濾芯的空隙，並沖除過濾器110內的汙染物以及氣泡，如此使得第一壓力逐漸下降而第二壓力則往上升，因此第一壓力與第二壓力之間的壓力差值逐漸降低。最後，第三階段230為純化時間介於第二時間T2至第三時間T3之間，此時由於過濾器110中的汙染物及氣泡排出，且過濾器110之內部濾芯已充滿潔淨的化學溶液，因此第一壓力和第 二壓力均趨於穩定，且第一壓力與第二壓力之間的壓力差值則保持在一定數值。此時，化學溶液供液系統130即可停止供液，而完成過濾器110的純化。另外，可進一步搭配氣泡感測器170監控過濾器110所排出之化學溶液中是否含有氣泡，來更完整判斷過濾器110的純化是否完成，藉此可提升監控過濾器110之純化終點的準確性。

過濾器之純化系統100透過壓力監控與氣泡監控的方式來觀察與判斷過濾器110的純化結果，因此過濾器之純化系統100的應用更可有效地控制過濾器110純化所需的時間以及化學溶液的消耗量，進而可節省過濾器110的純化成本。

請參照圖3，其係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖。過濾器之純化系統100a與上述實施方式之過濾器之純化系統100的架構大致相同，二者之間的差異在於，過濾器之純化系統100a更包含預過濾模組190，以提升純化之化學溶液的潔淨度。

預過濾模組190設置於第一管線134上，且可介於供液源132與第一壓力感測器140之間。此預過濾模組190配置以預先過濾經由第一管線134而傳送至過濾器放置架120的化學溶液。預過濾模組190可包含一或多個過濾裝置。在一些例子中，如圖3所示，預過濾模組190包含數個過濾裝置190a與190b，其中這些過濾裝置190a與190b設置在供液源132與第一壓力感測器140之間且依序串聯。此外，這些過濾裝置190a與190b之過濾尺寸由供液源132至 第一壓力感測器140的方向遞減。亦即，過濾裝置190a的過濾尺寸大於過濾裝置190b的過濾尺寸。預過濾模組190可提升純化用之化學溶液本身的潔淨度，因此可防止外來的汙染物以及雜質進入純化過程，進而可提升過濾器110之純化過程中的潔淨度。

請參照圖4，其係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖。過濾器之純化系統100b與上述實施方式之過濾器之純化系統100a的架構大致相同，二者之間的差異在於，過濾器之純化系統100b更包含化學溶液再利用系統300。由於在純化過程後段，即圖2中的第三階段230，過濾器110所排出的化學溶液基本上已相當潔淨，無汙染物或氣泡，因此可收集第三階段230的化學溶液來作為純化的供液來源或其他再利用，以便節省化學溶液的消耗量。

在一些例子中，化學溶液再利用系統300主要包含儲液槽310、第三管線320、第四管線330、以及過濾模組。儲液槽310可用以儲存純化過程的後段，例如在圖2之純化過程的第三階段230時過濾器110所排出之化學溶液。舉例而言，儲液槽310的材質可採用過氟烷基化物(polyfluoroalkoxy，PFA)或聚四氟乙烯(polyoetrafluoroethene，PTFE)等耐化性高的塑膠材質。

第三管線320連接儲液槽310與位於氣泡感測器170和排液源152之間的第二管線154的部分。在一些例子中，第三管線320配置以在圖2之純化過程的第三階段 230，即第一壓力差與第二壓力差保持在預設範圍內時，從第二管線154將化學溶液傳送到儲液槽310。

第四管線330連接儲液槽310與位於供液源132與第一壓力感測器140之間的第一管線134的部分。第四管線330配置以將儲液槽310之化學溶液傳送至第一管線134，來回收再利用。

由於儲液槽310之化學溶液係要回收來作為純化過濾器110的液體，因此過濾模組340可設於第四管線330上，並配置以過濾流過第四管線330的化學溶液。利用過濾模組340再過濾回收使用的化學溶液，可確保純化用之化學溶液的潔淨度。過濾模組340可包含一或多個過濾裝置。在一些示範例子中，過濾模組340包含數個過濾裝置340a與340b，且這些過濾裝置340a與340b彼此串聯。這些過濾裝置340a與340b之過濾尺寸由儲液槽310至第一管線134的方向遞減。亦即，過濾裝置340a的過濾尺寸大於過濾裝置340b的過濾尺寸。

化學溶液再利用系統300的運作程序為，當一過濾器110的純化過程已到達如圖2中的第三階段230時，傳送過濾器110排出的管路由原本的第二管線154切換至第三管線320，以利用第三管線320將過濾器110排出的化學溶液傳送至儲液槽310中備用。後續再利用這些化學溶液時，儲液槽310開始經由第四管線330供應所儲存的化學溶液，並利用過濾模組340將流過之化學溶液中可能的汙染物或雜質排除，以確保供應至過濾器放置架120中的化學溶液的 潔淨度。藉此，可達到節省化學溶液之消耗量的效果。舉例而言，儲液槽310可利用幫浦或氣體加壓等方式來供應化學溶液至第一管線134。

請參照圖5，其係繪示依照本新型之一實施方式的一種過濾器之純化系統的裝置示意圖。過濾器之純化系統100c與圖3之過濾器之純化系統100a的架構大致相同，二者之間的主要差異在於，過濾器之純化系統100c更包含數個儲液槽350與352、以及數個廢液槽360與362。在本實施方式中，過濾器之純化系統100c之供液源132為非連續性供液，因此在第一管線134處加入儲液槽儲液槽350與352，以及在第二管線154處加入廢液槽360與362，來達到連續性供液以及連續純化功能。

儲液槽350與352設於第一管線134上，且介於供液源132與第一壓力感測器140之間。儲液槽350與352利用第五管線354與第六管線356來使彼此並聯。儲液槽350與352配置以儲放由供液源132所供應之化學溶液。

另一方面，廢液槽360與362設於第二管線154上，且介於氣泡感測器170與排液源152之間。廢液槽360與362利用第七管線364與第八管線366來使彼此並聯。廢液槽360與362配置以儲放經由過濾器110所排出之化學溶液。

過濾器之純化系統100c在操作上可分成兩個循環。第一循環：當供液源132開始供應化學溶液時，先經由第一管線134將儲液槽350注滿化學溶液，在達到儲液槽 350的液位上限後，供液源132停止供應化學溶液，並開始進行過濾器110的純化製程，而通過過濾器110的化學溶液則經由第二管線154，進入廢液槽360儲存。在儲液槽350供應化學溶液予過濾器110來進行純化製程時，供液源132會進行切換而透過第一管線134與第五管線354將化學溶液供應給儲液槽352，並補充化學溶液直到儲液槽352的液位上限後停止供應化學溶液，以備第二循環使用。第二循環：當儲液槽350的液位降到下限時，進行管線切換而改以儲液槽352經由第六管線356與第一管線134提供過濾器110純化用之化學溶液，藉此可提供連續進行過濾器110純化的功能。而此時流經過濾器110的化學溶液會切換而改從第七管線364進入廢液槽362，而廢液槽360中的化學溶液則經由第二管線154排到排液源152，直到液位下限為止。同樣，在儲液槽352供應化學溶液進行過濾器110的純化製程時，供液源132會切換而改供應化學溶液給儲液槽350，並補充化學溶液直到儲液槽350之液位上限後停止供液，以備下一次的第一循環使用。重複進行上述兩個循環即可解決非連續性供液造成的問題。

在一些例子中，請再次參照圖5，過濾器之純化系統100c更可包含微粒子計數器370。微粒子計數器370設於第二管線154上。微粒子計數器370可配置以偵測過濾器110所排出之化學溶液內的雜質或汙染物含量。微粒子計數器370可利用導線等有線、或藍牙與紅外線等無線傳輸方式，而與控制器180訊號連接。微粒子計數器370可將偵測 到的雜質或汙染物含量資訊傳送到控制器180，來進一步監控過濾器110的純化結果。另外，也可對第二管線154內流通的化學溶液進行取樣，再使用如感應耦合電漿原子發射光譜儀(inductively couple plasma optical emission spectrometry，ICP-OES)等元素分析儀進行化學溶液中的雜質或汙染物分析，藉此也可達到監控過濾器之純化結果的功能。

由上述之實施方式可知，本新型之一優點就是因為本新型之過濾器之純化系統可預先移除過濾器本身的雜質或汙染物，並可透過監控過濾器的純化結果，而達到節省純化過濾器的化學溶液消耗量以及縮減純化時間的功效。

雖然本新型已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種過濾器之純化系統，包含：一過濾器放置架，配置以裝載一過濾器；一化學溶液供液系統，包含一供液源、以及一第一管線連接該供液源與該過濾器放置架，其中該供液源配置以供應該過濾器一化學溶液；一第一壓力感測器，設於該第一管線上，且配置以感測該化學溶液在該第一管線中之一第一壓力；一化學溶液排液系統，包含一排液源、以及一第二管線連接該過濾器放置架與該排液源，其中該排液源配置以容置經由該過濾器所排出之該化學溶液；一第二壓力感測器，設於該第二管線上，且配置以感測該化學溶液在該第二管線中之一第二壓力；以及一氣泡感測器，設於該第二管線上，且介於該第二壓力感測器與該排液源之間，其中該氣泡感測器配置以感測通過之該化學溶液中是否有氣泡。
2. 如申請專利範圍第1項之過濾器之純化系統，更包含一控制器，與該第一壓力感測器及該第二壓力感測器訊號連接，其中該控制器配置以接收該第一壓力感測器與該第二壓力感測器所感測到之該第一壓力與該第二壓力，並計算該第一壓力與該第二壓力之間之一壓力差，且判斷該壓力差是否保持在一預設範圍內。
3. 如申請專利範圍第2項之過濾器之純化系統，其中該控制器與該氣泡感測器訊號連接，且該控制器更配置以接收該氣泡感測器之一感測結果，並根據該壓力差是否保持在該預設範圍內的判斷結果與該氣泡感測器之該感測結果來判斷該過濾器是否已完成純化。
4. 如申請專利範圍第2項之過濾器之純化系統，更包含一微粒子計數器，其中該微粒子計數器設於該第二管線上，且配置以偵測該化學溶液內的雜質或汙染物含量。
5. 如申請專利範圍第2項之過濾器之純化系統，更包含一化學溶液再利用系統，其中該化學溶液再利用系統包含：一儲液槽；一第三管線，連接該儲液槽與位於該氣泡感測器和該排液源之間之該第二管線，且配置以在該壓力差保持在該預設範圍內時，從該第二管線將該化學溶液傳送到該儲液槽；一第四管線，連接該儲液槽與位於該供液源與該第一壓力感測器之間之該第一管線，且配置以將該儲液槽之該化學溶液傳送至該第一管線；以及一過濾模組，設於該第四管線上，且配置以過濾流過該第四管線之該化學溶液。
6. 如申請專利範圍第1項之過濾器之純化系統，更包含一預過濾模組，設於該第一管線上，且介於該供液源與該第一壓力感測器之間，其中該預過濾模組配置以預先過濾該化學溶液。
7. 如申請專利範圍第6項之過濾器之純化系統，其中該預過濾模組包含複數個過濾裝置依序串聯設置在該供液源與該第一壓力感測器之間，該些過濾裝置之過濾尺寸由該供液源至該第一壓力感測器的方向遞減。
8. 如申請專利範圍第1項之過濾器之純化系統，其中該氣泡感測器為超音波式氣泡感測器或光電式氣泡感測器。
9. 如申請專利範圍第1項之過濾器之純化系統，更包含：複數個儲液槽，並聯地設於該第一管線上，且介於該供液源與該第一壓力感測器之間，其中該些儲液槽配置以儲放由該供液源供應之該化學溶液；以及複數個廢液槽，並聯地設於該第二管線上，且介於該氣泡感測器與該排液源之間，其中該些廢液槽配置以儲放經由該過濾器所排出之該化學溶液。