)的再循环回收系统和方法
)的再循环回收系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明总的涉及湿法清洗半导体器件中所使用的装置、系统和方法。具体来说，本 发明涉及这样的系统，该系统可净化、可再循环液体并可从待要被再循环的液体中清除不 希望的气体。
【背景技术】
[0002] 诸如集成电路那样的微电子芯片是从相对大的半导体材料的晶片中制造的。该过 程通常包括多个连续的步骤，这些步骤包括如下：用光刻法产生蚀刻掩膜；蚀刻由掩膜限 定的材料层；通过湿法和干法化学技术的某种组合来除去光刻掩膜；在作进一步处理之前 除去氧化层；沉淀材料层；和/或冲洗以除去残余的化学品。光刻法掩膜可由称作光阻材料 的聚合物材料形成。在除去光阻材料的掩膜之后，通常进行最后的清洗步骤，该步骤称作冲 洗和/或湿法清洗。在某些系统中，清洗步骤也在其它处理步骤之间应用。
[0003] 臭氧处理的去离子水（DIO3-水）因其用于半导体工业中而知名，例如，用于湿法 清洗工艺和/或钨层的蚀刻。然而，010 3不是稳定的流体。例如，臭氧可以大约12分钟的 半衰期衰减（取决于温度、水化学等）。目前的系统通常通过操作DIO 3的恒定流动来解决 该问题，该方法既耗费大又浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个优点是，与运行流体递送系统（例如，用于湿法晶片处理）相关的成 本降低。本发明的另一优点是，它可使用无颗粒的泵（例如，离心泵）。本发明的另一优点 是，它可供应连续的010 3流，其比当前的系统浪费小。本发明的另一优点是，从流体递送系 统排出的废气可以是第二次的。本发明的另一优点是，可使用一个紧凑的容器。
[0005] 在一个方面，本发明提供再循环臭氧化液体的系统。该系统包括接触器，接触器包 括至少两个入口和至少两个出口。接触器与第一接触器入口处的第一流体源和第二接触器 入口处的第二液体源流体地连通，且第二接触器入口接收气体，该气体清除来自第一接触 器入口处接收的液体的气体的至少一部分。该清除的气体在第一接触器出口处流出接触 器。接触器与第二接触器出口处的第二液体源流体地连通，该接触器排放至少一部分接触 器内的液体，排放的液体在第二接触器出口处流出接触器。接触器包括与第一液体源流体 地连通的第三入口，该第三入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
[0006] 在某些实施例中，在第一接触器入口处接收的液体的至少一部分包括通过第二接 触器出口从接触器排放的液体的至少一部分。
[0007] 在某些实施例中，接触器包括与第三液体源流体地连通的第四入口，该第四入口 从第三液体源接收新鲜液体，其替换从接触器排出的液体的至少一部分。
[0008] 在某些实施例中，接触器包括任何填实的柱体、板柱体、或气泡柱体。
[0009] 在某些实施例中，该系统包括与接触器流体地连通的第一泵，第一泵通过以下方 式与接触器流体地连通：a)与接触器的第二出口流体地连通的第一泵的至少一个入口，以 及b)与第二液体源流体地连通的第一泵的出口。
[0010] 在某些实施例中，第一泵的出口通过接触器的第四入口与接触器流体地连通。
[0011] 在某些实施例中，第一泵包括离心泵。
[0012] 在某些实施例中，该系统包括自毁部件，自毁部件包括至少一个入口，该自毁部件 的入口与第一接触器出口流体地连通。在某些实施例中，自毁部件的入口接收由接触器清 除的气体的至少一部分。
[0013] 在某些实施例中，用清洁的干空气（CDA)或其它惰性气体，加热或稀释在自毁部 件第一入口处接收的气体。
[0014] 在某些实施例中，自毁部件的出口排出在自毁部件入口处接收的清除的气体的至 少一部分。
[0015] 在某些实施例中，测量自毁部件出口处的气体流动，该信息用于系统的控制。
[0016] 在某些实施例中，自毁部件使用催化剂来将接收的气体转换为氧气，并通过自毁 部件的出口排出氧气。在某些实施例中，催化剂包括以下中的任何一个：（i)基于氧化锰的 产物或（ii)基于碳的产物。
[0017] 在某些实施例中，（i)在接触器第一入口处接收或（ii)从接触器第二出口处排出 的任何液体包括臭氧化的去离子水（DIO 3)。
[0018] 在某些实施例中，在接触器第一入口处接收的气体包括：（i)03,（ii)0 2,（iii)C02， (iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自 第二液体源的废气，或它们的任何组合。
[0019] 在某些实施例中，从液体中清除的气体的部分包括：（i)03,（ii)0 2,（iii)C02，或它 们的任何组合。在某些实施例中，在接触器第一入口处接收的气体是来自第二液体源的废 气。
[0020] 在某些实施例中，第一液体源包括用于半导体制造工艺中的工具。
[0021] 在某些实施例中，测量液体的温度，通过热交换器或丢弃掉液体来控制液体温度。
[0022] 在某些实施例中，第二液体源包括DIO3水递送系统。
[0023] 在另一方面，本发明包括再循环臭氧化液体的系统。该系统包括第一接触器，第一 接触器包括至少四个入口和至少两个出口，其中，第一接触器与第一接触器第一入口处的 第一液体源流体地连通，第一接触器的第二入口接收气体，该气体清除来自在第一接触器 第一入口处接收的液体的气体的第一部分，清除的气体在第一接触器第一出口处流出第一 接触器，第一接触器排出接触器内液体的至少一部分，排出的液体在第一接触器第二出口 处流出第一接触器。该系统还包括第二接触器，第二接触器包括至少一个入口和至少一个 出口，其中，第二接触器在第二接触器第一入口处和第二接触器的第一出口处与第一接触 器流体地连通，第二接触器的第一入口接收来自第一接触器第一出口的液体，第二接触器 清除来自液体的气体的第二部分，第二接触器的第一出口释放具有清除的气体的第二部分 的液体，通过与第二接触器的第一出口流体地连通的第一接触器的第三入口，将液体排放 到第一接触器，且其中，第一接触器包括与第一液体源流体地连通的第四入口，第一接触器 的第四入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
[0024] 在另一方面，本发明提供再循环臭氧化液体的方法。该方法包括向接触器供应液 体和气体；用气体清除来自液体的气体的至少一部分；以及从接触器排放一部分的液体。
[0025] 在某些实施例中，液体在环境压力下供应到接触器。
[0026] 在某些实施例中，该方法包括将从接触器排出的液体的至少一部分供应回到接触 器。
[0027] 在某些实施例中，该方法包括用新鲜液体替换从接触器排放出的液体的至少一部 分。
[0028] 在某些实施例中，该方法包括通过第一泵对从接触器中排放出的液体加压。
[0029] 在某些实施例中，该方法包括通过第二泵从第一泵中除去至少一部分的气体。
[0030] 在某些实施例中，该方法包括用CDA或其它惰性气体加热或稀释清除的气体。
[0031] 在某些实施例中，该方法包括将清除的气体转换为O2。在某些实施例中，该方法包 括输出转换的气体。在某些实施例中，该方法包括测量输出气体的气体流动并使用信息用 于系统的控制。
[0032] 在某些实施例中，该方法包括测量液体温度和/或通过热交换器或丢弃液体来控 制液体温度。
[0033] 在某些实施例中，供应到接触器的液体包括臭氧化的去离子水（DIO3)。
[0034] 在某些实施例中，气体是⑴03,（ii)02,（iii)C0 2,（iv)N2,（iv)清洁的干空气 (CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们 的任何组合。
[0035] 在某些实施例中，从液体中清除出的气体的部分包括（i)03,（ii)0 2,（^1)0)2，或 它们的任何组合。
[0036] 在某些实施例中，液体从半导体制造工艺中所用的工具供应到接触器。
【附图说明】
[0037] 参照以下结合附图作的描述，可以更好地理解上述本发明的优点连同进一步的优 点。附图不必是按比例绘制；一般地是着重于说明发明的原理。
[0038] 图IA是根据本发明说明性实施例的用于再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离 子水）的系统的示意图。
[0039] 图IB是根据本发明说明性实施例的用于再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离 子水）的系统的示意图。
[0040] 图2A是流程图，说明根据本发明说明性实施例的用于再循环液体的方法。以及 [0041] 图2B是流程图，说明根据本发明说明性实施例的用于对液体除气的方法。
【具体实施方式】
[0042] 系统综述
[0043] 一般地，本发明包括回收和再使用从工具（例如，半导体工艺制造工具）中排出的 液体的系统和方法。例如，臭氧化的去离子水（DIO 3)流体递送系统可向半导体制造加工工 具提供DIO3。半导体制造工具排出一部分DIO 3 (例如，未用过的部分），由回收系统再擒获 该 DIO3。
[0044] -般地，回收系统用缓冲接触器和泵（例如，离心泵）来再擒获和再循环该排出的 液体。由于液体可以无压力（例如，处于环境压力下），所以，在流体递送系统以及泵的任何 入口处可避免出现气泡。在泵将液体再循环回到流体递送系统之前，回收系统可使用接触 器来清除来自液体中的一部分不希望的气体。
[0045] 图IA示出根据本发明所示实施例的再循环和回收无压力液体（例如，环境压力下 的臭氧化的去离子水）的系统100。依综述来看，如此的系统例如在使用带有无压力液体出 口的工具的半导体制造工艺中可以是有用的。目前的系统通常会浪费液体，因为目前的系 统不是排掉任何多余的液体，就是不能合适地再循环无压力的液体。从财经和环境的观点 来看，能够回收和再循环无压力液体的系统是有利的。
[0046] 系统100包括第一液体源（例如，"工具"）110、第二液体源（例如，"流体递送系 统"）120,以及回收系统140。
[0047] 工具
[0048] 在所示的实施例中，工具110执行一个或多个半导体制造工艺（例如，蚀刻或清洗 半导体晶片）。在某些实施例中，工具110可执行有关半导体制造或其它方面的其它类型的 过程。工具110包括与递送系统120流体地连通的液体入口 111，以及与回收系统140流体 地连通的液体出口 112、113。在某些实施例中，工具110包括多个工具。在某些实施例中， 工具110包括任何数量的入口和/或出口。
[0049] 流体递送系统
[0050] 所示的流体递送系统120可产生流体和向工具110和回收系统140递送流体（即， 液体和/或气体）。流体递送系统120可从系统140中接收回收的液体，这将在下文中进一 步讨论。在某些实施例中，流体递送系统120包括LIQUOZON系统。
[0051] 在所示的实施例中，流体递送系统120包括：（i)与工具110流体地连通的液体出 口 121，（ii)与回收系统140流体地连通的液体入口 122,以及（iii)与回收系统140流体 地连通的气体出口 123。本技术领域内技术人员认识到，其它的实施例可包括更多或更少的 如此入口和/或出口。
[0052] 在各种实施例中，液体是臭氧化的去离子水（DIO3)、去离子水（DI-水）、超纯水 (UPW)、氢一氟化物（HF)、酸、碱、溶剂，或它们的任何组合。在各种实施例中，气体是氧气 (O 2)、二氧化碳（CO2)、臭氧（O3)、（N2)清洁干空气（CDA)、废气（例如，来自流体递送系统 110)，或它们的任何组合。本技术领域内技术人员认识到，这些举例只是可由流体递送系统 120产生和递送的液体和气体的几个实例而已，而其它实施例可包括其它的气体和/或液 体，以代替这里讨论的气体和/或液体，或添加到它们中去。
[0053] 回收系统
[0054] -般地，回收系统140回收从工具110中排出的液体，以再循环到流体递送系统 120和工具110。在所示的实施例中，回收系统140包括缓冲接触器（或"接触器"）150、第 一泵160、自毁部件170、第二泵180、第三液体源（或，"新鲜液体源"）185,以及相关的阀 V1-V8和传感器158、175。在某些实施例中，液体是无压力的液体。
[0055] 缓冲接触器
[0056] 所示的接触器150便于再循环和回收由工具110输出的无压力液体（例如，环境 压力下的液体）。具体来说，接触器150 (i)在液体再循环回到流体递送系统120和工具110 之前，从液体中清除有害或不要的气体，以及（ii)可允许系统100操控变化的再循环流动。 可借助于液体缓冲来操控该变化的再循环流动。接触器（缓冲器）的新鲜水可富含需要的 气体，例如，以便允许在第二液体源120中实施稳定的浓度控制。在所示的实施例中，接触 器150可以是柱体、多柱体或其它合适的形状。例如，接触器150可以是一个或多个填塞的 柱体、板柱体，和/或气泡柱体。
[0057] 在所示的实施例中，接触器150包括：（i)入口 151-154,以及（ii)出口 155-157。 某些实施例可使用更多或更少数量的入口和/或出口。接触器150通过接触器入口 151、 152与工具110流体地连通。具体来说，入口 151、152分别接收由工具110在出口 112、113 处释放的液体（例如，DI03)。液体可处于环境压力下（即，无压力）。可通过在两个入口 151、152之间将液体分流到接触器150,便可维持工具110的无压力出口。例如，这可防止工 具110出口处的抽吸现象，该现象会造成中断来自工具110的液体流动的负压。第一液体 源110的两个出口 112和113可连接到接触器150的排放管线的两个入口 151和152。介 于工具出口 112和接触器入口 151之间的排放管线可近似为15mm。介于工具出口 113和接 触器入口 152之间的排放管线可近似为6. 55mm。该长度量级上的排放管线比直径为40mm 的排放管线便宜。
[0058] 在所示的实施例中，接触器150通过接触器入口 153与递送系统120流体地连通。 流体递送系统120的出口 123可向接触器150供应气体或气体的混合物。由流体递送系统 120供应的气体可用来清除来自接触器150内液体的一部分的气体，诸如臭氧。供应的气 体例如可包括：（i)〇 3，（ii)〇2，（iii)C02，（iv)N2，（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体， (vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自流体递送系统120的废气，或它们的任何组合。
[0059] 接触器150通过入口 154与新鲜液体源185流体地连通。在所示的实施例中，新鲜 液体源185向接触器150供应新鲜液体，例如，超纯水（UPW)。该UPW可替换从接触器150 中排出的液体，例如，通过出口 156进行再循环，或通过出口 157进行处置。在某些实施例 中，新鲜液体源185可以是流体递送系统120的一部分。
[0060] 来自新鲜液体源185的液体流可基于液位传感器158,该传感器监控和/或控制接 触器150内的流体液位。液位传感器158例如确保接触器150内的液体液位保持在所需的 液位（例如，不太低或不太高）内。
[0061] 接触器150通过接触器出口 155与自毁部件170流体地连通。如上文和下面所 要讨论的，在液体再循环之前，可从接触器150内的液体中清除有害或不要的气体（例如， O3)。在所示的实施例中，清除的气体（例如，O3)从接触器出口 155排放到自毁部件170的 入口 171〇
[0062] 自毁部件
[0063] 所示的自毁部件170将从接触器150中排放出的气体的至少一部分（例如，臭 氧）转换为第二气体（例如，氧气）。自毁部件170可将从接触器150排出的有害或不要 的气体，转换为例如通过出口 172可安全地释放到周围环境中的气体。在所示的实施例中， 自毁部件170使用一种或多种催化剂（例如，带有某些添加的碳基产物的氧化锰（例如， carulite 200? ))来有效地将清除的气体（例如，臭氧）转换为第二气体（例如，氧气）。
[0064] 离心泵
[0065] 所示的第一泵160通过出口 156从接触器150抽取液体以作再循环，并可对液体 加压，例如，以便给工具110使用。泵160可另外将液体的一部分泵送到流体递送系统120、 第二泵180,和/或返回到接触器150。在所示的实施例中，第一泵160是离心泵，但在其它 的实施例中它可以是其它类型的泵（例如，隔膜泵等）。泵160与以下部件流体地连通：（i) 通过泵入口 161和泵出口 162连通接触器150,（ii)通过泵出口 162与流体递送系统120 连通，以及可供选择地（iii)通过泵出口 162、163与第二泵180连通。
[0066] 液体注射泵
[0067] 所示的第二泵180以小量的加压DIO3运行，以从第一泵160移去气体（例如，CO 2)， 例如，以避免泵160内气体富集。替代地，第二泵180可用CDA代替DIO3来运行。在所示 的实施例中，第二泵180是液体注射泵。某些实施例可使用其它类型的泵，或完 全放弃第二 栗。
[0068] 热交换器
[0069] -般地，泵150内液体温度随着泵160循环而升高。为了维持回收系统140以及 全部系统100合适的运行，液体可保持在一定的温度窗内（例如，20至24°C)。在某些实施 例中，使用热交换器来保持液体温度（例如，在所需温度窗内）。热交换器可与第二泵180 并联。在其它的实施例中，通过从泵160中排放一部分热液体来维持液体的温度。
[0070] 阀
[0071] 在所示的实施例中，阀V1-V8控制着系统100诸部件之间或部件自身内的的气体 和液体流动。例如，阀V1-V8可包括以下的任何一种：双通阀、止回阀、导阀、流量限制器、调 节阀、受控阀、本技术领域内技术人员熟知的任何阀，和/或它们的任何组合。尽管这里显 示了阀V1-V8,但本技术领域内技术人员认识到某些实施例可使用或多或少如此的阀。
[0072] 传感器
[0073] 系统140可包括多个传感器，诸如液位（注：对于液体是指液位，对于气体是指气 位或气体水平，全文同）传感器158和气体流量计175。传感器158可用来监控和/或控制 接触器150内的液体和/或气体的液位。所示的气体流量计175监控由自毁部件170通过 出口 172排出的气体的流量。该信息可用于系统的控制。例如，气体流量计175可比液位 传感器158可探测到变化更快地对接触器液体含量的体积变化作出反应。例如，由于液体 通过接触器150缓慢滴流，液位的变化可能会滞后。来自气体流量计175的信息可允许更 好地动态系统控制和系统稳定以例如确保足够的液体供应给第二液体源120。液位传感器 158可提供稳态状态液位的指示。
[0074] 另外的传感器（未示出）也可用来监控和/或控制诸如系统140其它部分内气体 和液体的流量或压力之类的参数。
[0075] 第二接触器
[0076] 在某些实施例中，第二接触器用来从液体中进一步清除不要的气体。图IA是根 据本发明所示实施例的用来再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离子水）的系统示意图 102。第二接触器190与第一接触器150、泵160、泵180、第三液体源185、第二液体源122 和液位191流体地连通。
[0077] 第二接触器190在第二接触器190第一入口 193处通过出口 156接收来自第一接 触器150的液体，该液体具有被第一接触器150清除出的不要的气体的第一部分。泵180 和阀V9可起作真空作用，以允许来自第一控制器150的液体流向第二接触器190。
[0078] 第二接触器190在第二接触器入口 194处接受来自第三液体源185的液体（例如， 超纯水）。第二接触器190从液体中清除不要气体的第二部分。第二接触器190具有从出 口 192被泵160抽出的液体。流出第二接触器190的液体的第一部分通过入口 122流入第 二液体源120。流出第二接触器190的液体的第二部分通过入口 154回流入接触器150内。
[0079] 第二接触器190与液位191连通。液位191可检测第二接触器190内的流体液位。
[0080] 图2A和2B是流程图，示出根据本发明所示示范实施例的用来再循环和回收液体 的示范方法。为说明目的，再循环和脱气在图2A和图2B中分别显示为两个分开的流程图。 尽管诸步骤在特定的顺序中讨论，但本技术领域内技术人员认识到，诸步骤还可以不同的 顺序执行，或相对于一个图或两个图，与其它步骤同时执行。
[0081] 再循环方法
[0082] 具体来说，图2A是流程图，示出根据本发明所示实施例的示范再循环的方法。
[0083] 在步骤200中，液体（例如，DIO3)从第二液体源（例如，如以上图IA中所述的流 体递送系统120)供应到第一液体源（例如，如以上图IA中所述的工具110)。例如，参照图 1A，液体可通过流体递送系统出口 121供应到工具入口 111。
[0084] 在步骤210中，接触器（例如，如以上图IA中所述的接触器150)从第一液体源 (例如，如以上图IA中所述的接触器入口 151、152)接收处于环境压力下的液体。例如，通 过允许流出接触器入口 152的气体通过出口 113从第一液体源110到液体出口 112,可保持 该环境压力。例如，该构造在第一液体源内保持一致的流动控制，并防止在其任何的出口处 形成负压。
[0085] 在步骤220中，接触器排放从第一液体源接收的液体的一部分。具体来说，第一泵 (例如，如以上图IA中所述的离心泵160)从接触器（例如，通过如以上图IA中所述的接触 器出口 156)泵送液体。排放的液体可由第一泵来加压，如步骤230中所示。
[0086] 当第一泵中液体在循环时，液体吸收用来运行第一泵的电能，由此，升高液体的温 度。为了保持连续的再循环，要监控和控制液体温度，如步骤240中所示。在某些实施例中， 热交换器（例如，如以上图IA中所述的热交换器）用来确保液体保持在许可的运行温度内 (例如，20至24°C )。添加或替代使用热交换器，一部分热的液体可从第一泵排走，以便保 持合适的温度窗。
[0087] 为了确保第一泵中形成的气体不干扰其运行，可用可选择的第二泵（例如，如以 上图IA中所述的液体注射泵180)从第一泵中去除气体，如步骤250中所示。
[0088] 在步骤260中，用来自第三液体源（例如，如以上图IA中所述的第三液体源185) 的新鲜液体（例如，UPW)来替代从接触器中排出的液体。由于新鲜液体可能不含有必要的 气体（例如，臭氧），所以，可将来自流体递送系统的废气供应到接触器，以便在其中保持恒 定的或基本上恒定的气体（例如，臭氧）浓度。
[0089] 接触器内的液体液位通过传感器（例如，如以上图IA中所述的液位传感器158) 进行监控，来自第三液体源的流量受控，以确保接触器内最佳的液体液位。从第三液体源到 接触器可有新鲜液体的线性的流量。
[0090] 在步骤270中，第一泵将一部分液体泵送到流体递送系统120(例如，如以上图IA 中所述的入口 122处），而一部分液体返回到接触器。在某些实施例中，在新鲜液体被接触 器（例如，如以上图IA中所述的通过入口 154)接收之前，泵送回到接触器的液体与来自第 三液体源的新鲜液体混合。来自第一泵的一部分液体与新鲜液体的混合，例如，可确保接触 器内液体维持合适的气体（例如，臭氧）水平，因为新鲜液体不可能含有要求的气体。
[0091] 脱气方法
[0092] 具体来说，图2B是流程图，示出根据本发明一个实施例的示范脱气方法。
[0093] 在步骤300中，接触器（例如，如以上图IA中所述的接触器150)在接触器入口处 接收来自第二液体源（例如，如以上图IA中所述的流体递送系统120)的一种或多种气体。 例如，参照图1A，气体可从流体递送系统出口 123供应到接触器入口 153。一种或多种气体 可以是：（i)〇3,（ii)〇2,（iii)C0 2,（iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺 杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们的任何组合。
[0094] 在步骤310中，接收的气体从接触器中的液体清除一部分有害或不要的气体（例 如，臭氧）。例如，由于液体中不要的或有害的气体的不同分压力，所以气体可被清除。清除 的气体从接触器排放到自毁部件（例如，如以上图IA中所述的自毁部件170)，如步骤320 中所示。例如，参照图1A，清除的气体可从接触器出口 155排放到自毁部件入口 171。可选 地，清除的气体可被加热和/或用CDA或其它惰性气体来稀释，例如，以减小气体的露点，由 此，防止或减小自毁部件170内的冷凝，如步骤330中所示。
[0095] 在步骤340中，自毁部件将清除的气体（例如，臭氧）转换为第二气体（例如，氧 气）。如以上图IA中所述，自毁部件可使用一个或多个催化剂（例如，带有某些附加的碳基 产物的氧化锰）来将清除的气体转换为第二气体。第二气体然后通过自毁部件的出口，以 安全的方式释放或排放到周围环境中，如步骤350中所示。例如，参照图1A，第二气体可通 过自毁部件出口 172排放。
[0096] 在步骤360中，测量自毁部件出口处的气体流动。该测量可用于系统的控制。例 如，参照图1A，气体流量计175可测量自毁部件出口处172的气体流动。
[0097] 本技术领域内技术人员将会想到，对于这里所描述内容可作出各种变化、修改和 其它的实施方式，而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不只局限于前面说明性的 描述。
【主权项】
1. 一种再 循环臭氧化液体的系统，该系统包括： 接触器，接触器包括至少两个入口和至少两个出口，所述接触器在第一接触器入口处 与第一流体源并在第二接触器入口处与第二液体源流体地连通，且所述第二接触器入口接 收气体，该气体清除来自在所述第一接触器入口处接收的液体的气体的至少一部分，该清 除的气体在第一接触器出口处流出所述接触器， 其中，所述接触器在第二接触器出口处与所述第二液体源流体地连通，该接触器排放 所述接触器内所述液体的至少一部分，排放的液体在所述第二接触器出口处流出所述接触 器，以及 其中，所述接触器包括与所述第一液体源流体地连通的第三入口，该第三入口允许所 述第一液体源释放环境压力下的液体。2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一接触器入口处接收的液体的至 少一部分包括：通过所述第二接触器出口从所述接触器排放的液体的至少一部分。3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接触器包括与第三液体源流体地连通 的第四入口，该第四入口从第三液体源接收新鲜液体，其替换从所述接触器排出的液体的 至少一部分。4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接触器包括任何填实的柱体、板柱体、 或气泡柱体。5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与接触器流体地连通的第一 泵，第一泵通过以下方式与接触器流体地连通：通过a)与所述接触器的所述第二出口流体 地连通的第一泵的至少一个入口，以及b)与所述第二液体源流体地连通的所述第一泵的 出口。6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一泵的所述出口通过所述接触器的 第四入口与所述接触器流体地连通。7. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一泵包括离心泵。8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括自毁部件，所述自毁部件包括 至少一个入口，该自毁部件的所述入口与所述第一接触器出口流体地连通。9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述自毁部件的所述入口接收由所述接触 器清除的气体的至少一部分。10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，用CDA或其它惰性气体，加热或稀释在所述 自毁部件的所述第一入口处接收的气体。11. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述自毁部件的所述出口排出在所述自毁 部件所述入口处接收的清除的气体的至少一部分。12. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，测量所述自毁部件所述出口处的气体流 动，该信息用于系统的控制。13. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述自毁部件使用催化剂来将接收的气 体转换为氧气，并通过所述自毁部件的所述出口排出氧气。14. 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述催化剂包括以下中的任何一个：（i) 基于氧化锰的产物或（ii)基于碳的产物。15. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，（i)在所述接触器所述第一入口处被接收 或（ii)从所述接触器所述第二出口处排出的任何的液体包括臭氧化的去离子水（DIO3)。16. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述接触器所述第一入口处接收的气体 包括：（i)〇3,（ii)〇2,（iii)C02,（iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂 气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们的任何组合。17. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述液体中清除的气体的所述部分包 括：（i)03,（ii)02,（iii)C02，或它们的任何组合。18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，在所述接触器所述第一入口处接收的所 述气体是来自所述第二液体源的废气。19. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一液体源包括用于半导体制造工艺中的 工具。20. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，测量液体的温度，通过热交换器或丢弃掉 液体来控制液体温度。21. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二液体源包括DIO3水递送系统。22. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括与以下中任何一个流体地连通的第 二泵：（i)所述第一泵的所述第一出口，或（ii)所述第一泵的第二出口。23. 如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第二泵包括注射泵。24. -种再循环臭氧化液体的系统，该系统包括： 第一接触器，所述第一接触器包括至少四个入口和至少两个出口，其中，所述第一接触 器在所述第一接触器所述第一入口处与第一液体源流体地连通，所述第一接触器的所述第 二入口接收气体，该气体清除来自在所述第一接触器的所述第一入口处接收的液体的气体 的第一部分，清除的气体在所述第一接触器的所述第一出口处流出所述第一接触器，所述 第一接触器排出所述接触器内的液体的至少第一部分，排出的液体在所述第一接触器的所 述第二出口处流出所述第一接触器；以及 第二接触器，所述第二接触器包括至少一个入口和至少一个出口，其中，所述第二接触 器在所述第二接触器的第一入口处和所述第二接触器的第一出口处与所述第一接触器流 体地连通，所述第二接触器的所述第一入口接收来自所述第一接触器的所述第一出口的液 体，所述第二接触器清除来自液体的气体的第二部分，所述第二接触器的所述第一出口释 放具有清除的气体的第二部分的液体，通过与所述第二接触器的所述第一出口流体地连通 的所述第一接触器的第三入口，将液体排放到所述第一接触器，以及 其中，所述第一接触器包括与所述第一液体源流体地连通的第四入口，所述第一接触 器的所述第四入口允许所述第一液体源释放环境压力下的液体。25. -种再循环臭氧化液体的方法，该方法包括： 向接触器供应液体和气体； 用所述气体清除来自所述液体的气体的至少一部分；以及 从所述接触器排放所述液体的一部分。26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述液体在环境压力下供应到所述接触 器。27. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括将从所述接触器排出的所述液体 的至少一部分供应回到所述接触器。28. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括用新鲜液体替换从所述接触器排 放出的液体的至少一部分。29. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括通过第一泵对从所述接触器中排 放出的所述液体加压。30. 如权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括通过第二泵从第一泵中除去气体 的至少一部分。31. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用CDA或其它惰性气体加热或稀释 清除的气体。32. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将清除的气体转换为O2。33. 如权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括输出所述转换的气体。34. 如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括测量所述输出气体的气体流动并 使用该信息用于系统的控制。35. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括测量液体温度和/或通过热交换器 或丢弃液体来控制液体温度。36. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，供应到接触器的液体包括臭氧化的去离子 水（DIO3)。37. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是（i)03,（ii)02,（iii)C02,（iv) N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（v)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二 液体源的废气，或它们的任何组合。38. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，从液体中清除出的气体的部分包括（i)03， (ii)02,（iii)C02，或它们的任何组合。39. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体从半导体制造工艺中所用的工具供应 到所述接触器。
【专利摘要】本发明在一个方面提供一种再循环臭氧化液体的系统。该系统包括：接触器，接触器包括至少两个入口和至少两个出口。接触器与第一接触器入口处的第一流体源和第二接触器入口处的第二液体源流体地连通，且第二接触器入口接收气体，该气体清除至少一部分来自第一接触器入口处接收的液体的气体。该清除的气体在第一接触器出口处流出接触器。接触器与第二接触器出口处的第二液体源流体地连通，该接触器排放接触器内至少一部分的液体，排放的液体在第二接触器出口处流出接触器。接触器包括与第一液体源流体地连通的第三入口，该第三入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
【IPC分类】G03F7/42, C02F103/34, H01L21/02, C02F1/20, C02F1/78
【公开号】CN104903245
【申请号】CN201380058623
【发明人】J·H·塞沃特, U·A·布拉默, M·布拉查, G·J·施奈特
【申请人】Mks仪器股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月4日
【公告号】EP2917152A1, US9056262, US20140124036, US20150315037, WO2014074455A1
【技术领域】
[0001] 本发明总的涉及湿法清洗半导体器件中所使用的装置、系统和方法。具体来说，本 发明涉及这样的系统，该系统可净化、可再循环液体并可从待要被再循环的液体中清除不 希望的气体。
【背景技术】
[0002] 诸如集成电路那样的微电子芯片是从相对大的半导体材料的晶片中制造的。该过 程通常包括多个连续的步骤，这些步骤包括如下：用光刻法产生蚀刻掩膜；蚀刻由掩膜限 定的材料层；通过湿法和干法化学技术的某种组合来除去光刻掩膜；在作进一步处理之前 除去氧化层；沉淀材料层；和/或冲洗以除去残余的化学品。光刻法掩膜可由称作光阻材料 的聚合物材料形成。在除去光阻材料的掩膜之后，通常进行最后的清洗步骤，该步骤称作冲 洗和/或湿法清洗。在某些系统中，清洗步骤也在其它处理步骤之间应用。
[0003] 臭氧处理的去离子水（DIO3-水）因其用于半导体工业中而知名，例如，用于湿法 清洗工艺和/或钨层的蚀刻。然而，010 3不是稳定的流体。例如，臭氧可以大约12分钟的 半衰期衰减（取决于温度、水化学等）。目前的系统通常通过操作DIO 3的恒定流动来解决 该问题，该方法既耗费大又浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个优点是，与运行流体递送系统（例如，用于湿法晶片处理）相关的成 本降低。本发明的另一优点是，它可使用无颗粒的泵（例如，离心泵）。本发明的另一优点 是，它可供应连续的010 3流，其比当前的系统浪费小。本发明的另一优点是，从流体递送系 统排出的废气可以是第二次的。本发明的另一优点是，可使用一个紧凑的容器。
[0005] 在一个方面，本发明提供再循环臭氧化液体的系统。该系统包括接触器，接触器包 括至少两个入口和至少两个出口。接触器与第一接触器入口处的第一流体源和第二接触器 入口处的第二液体源流体地连通，且第二接触器入口接收气体，该气体清除来自第一接触 器入口处接收的液体的气体的至少一部分。该清除的气体在第一接触器出口处流出接触 器。接触器与第二接触器出口处的第二液体源流体地连通，该接触器排放至少一部分接触 器内的液体，排放的液体在第二接触器出口处流出接触器。接触器包括与第一液体源流体 地连通的第三入口，该第三入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
[0006] 在某些实施例中，在第一接触器入口处接收的液体的至少一部分包括通过第二接 触器出口从接触器排放的液体的至少一部分。
[0007] 在某些实施例中，接触器包括与第三液体源流体地连通的第四入口，该第四入口 从第三液体源接收新鲜液体，其替换从接触器排出的液体的至少一部分。
[0008] 在某些实施例中，接触器包括任何填实的柱体、板柱体、或气泡柱体。
[0009] 在某些实施例中，该系统包括与接触器流体地连通的第一泵，第一泵通过以下方 式与接触器流体地连通：a)与接触器的第二出口流体地连通的第一泵的至少一个入口，以 及b)与第二液体源流体地连通的第一泵的出口。
[0010] 在某些实施例中，第一泵的出口通过接触器的第四入口与接触器流体地连通。
[0011] 在某些实施例中，第一泵包括离心泵。
[0012] 在某些实施例中，该系统包括自毁部件，自毁部件包括至少一个入口，该自毁部件 的入口与第一接触器出口流体地连通。在某些实施例中，自毁部件的入口接收由接触器清 除的气体的至少一部分。
[0013] 在某些实施例中，用清洁的干空气（CDA)或其它惰性气体，加热或稀释在自毁部 件第一入口处接收的气体。
[0014] 在某些实施例中，自毁部件的出口排出在自毁部件入口处接收的清除的气体的至 少一部分。
[0015] 在某些实施例中，测量自毁部件出口处的气体流动，该信息用于系统的控制。
[0016] 在某些实施例中，自毁部件使用催化剂来将接收的气体转换为氧气，并通过自毁 部件的出口排出氧气。在某些实施例中，催化剂包括以下中的任何一个：（i)基于氧化锰的 产物或（ii)基于碳的产物。
[0017] 在某些实施例中，（i)在接触器第一入口处接收或（ii)从接触器第二出口处排出 的任何液体包括臭氧化的去离子水（DIO 3)。
[0018] 在某些实施例中，在接触器第一入口处接收的气体包括：（i)03,（ii)0 2,（iii)C02， (iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自 第二液体源的废气，或它们的任何组合。
[0019] 在某些实施例中，从液体中清除的气体的部分包括：（i)03,（ii)0 2,（iii)C02，或它 们的任何组合。在某些实施例中，在接触器第一入口处接收的气体是来自第二液体源的废 气。
[0020] 在某些实施例中，第一液体源包括用于半导体制造工艺中的工具。
[0021] 在某些实施例中，测量液体的温度，通过热交换器或丢弃掉液体来控制液体温度。
[0022] 在某些实施例中，第二液体源包括DIO3水递送系统。
[0023] 在另一方面，本发明包括再循环臭氧化液体的系统。该系统包括第一接触器，第一 接触器包括至少四个入口和至少两个出口，其中，第一接触器与第一接触器第一入口处的 第一液体源流体地连通，第一接触器的第二入口接收气体，该气体清除来自在第一接触器 第一入口处接收的液体的气体的第一部分，清除的气体在第一接触器第一出口处流出第一 接触器，第一接触器排出接触器内液体的至少一部分，排出的液体在第一接触器第二出口 处流出第一接触器。该系统还包括第二接触器，第二接触器包括至少一个入口和至少一个 出口，其中，第二接触器在第二接触器第一入口处和第二接触器的第一出口处与第一接触 器流体地连通，第二接触器的第一入口接收来自第一接触器第一出口的液体，第二接触器 清除来自液体的气体的第二部分，第二接触器的第一出口释放具有清除的气体的第二部分 的液体，通过与第二接触器的第一出口流体地连通的第一接触器的第三入口，将液体排放 到第一接触器，且其中，第一接触器包括与第一液体源流体地连通的第四入口，第一接触器 的第四入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
[0024] 在另一方面，本发明提供再循环臭氧化液体的方法。该方法包括向接触器供应液 体和气体；用气体清除来自液体的气体的至少一部分；以及从接触器排放一部分的液体。
[0025] 在某些实施例中，液体在环境压力下供应到接触器。
[0026] 在某些实施例中，该方法包括将从接触器排出的液体的至少一部分供应回到接触 器。
[0027] 在某些实施例中，该方法包括用新鲜液体替换从接触器排放出的液体的至少一部 分。
[0028] 在某些实施例中，该方法包括通过第一泵对从接触器中排放出的液体加压。
[0029] 在某些实施例中，该方法包括通过第二泵从第一泵中除去至少一部分的气体。
[0030] 在某些实施例中，该方法包括用CDA或其它惰性气体加热或稀释清除的气体。
[0031] 在某些实施例中，该方法包括将清除的气体转换为O2。在某些实施例中，该方法包 括输出转换的气体。在某些实施例中，该方法包括测量输出气体的气体流动并使用信息用 于系统的控制。
[0032] 在某些实施例中，该方法包括测量液体温度和/或通过热交换器或丢弃液体来控 制液体温度。
[0033] 在某些实施例中，供应到接触器的液体包括臭氧化的去离子水（DIO3)。
[0034] 在某些实施例中，气体是⑴03,（ii)02,（iii)C0 2,（iv)N2,（iv)清洁的干空气 (CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们 的任何组合。
[0035] 在某些实施例中，从液体中清除出的气体的部分包括（i)03,（ii)0 2,（^1)0)2，或 它们的任何组合。
[0036] 在某些实施例中，液体从半导体制造工艺中所用的工具供应到接触器。
【附图说明】
[0037] 参照以下结合附图作的描述，可以更好地理解上述本发明的优点连同进一步的优 点。附图不必是按比例绘制；一般地是着重于说明发明的原理。
[0038] 图IA是根据本发明说明性实施例的用于再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离 子水）的系统的示意图。
[0039] 图IB是根据本发明说明性实施例的用于再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离 子水）的系统的示意图。
[0040] 图2A是流程图，说明根据本发明说明性实施例的用于再循环液体的方法。以及 [0041] 图2B是流程图，说明根据本发明说明性实施例的用于对液体除气的方法。
【具体实施方式】
[0042] 系统综述
[0043] 一般地，本发明包括回收和再使用从工具（例如，半导体工艺制造工具）中排出的 液体的系统和方法。例如，臭氧化的去离子水（DIO 3)流体递送系统可向半导体制造加工工 具提供DIO3。半导体制造工具排出一部分DIO 3 (例如，未用过的部分），由回收系统再擒获 该 DIO3。
[0044] -般地，回收系统用缓冲接触器和泵（例如，离心泵）来再擒获和再循环该排出的 液体。由于液体可以无压力（例如，处于环境压力下），所以，在流体递送系统以及泵的任何 入口处可避免出现气泡。在泵将液体再循环回到流体递送系统之前，回收系统可使用接触 器来清除来自液体中的一部分不希望的气体。
[0045] 图IA示出根据本发明所示实施例的再循环和回收无压力液体（例如，环境压力下 的臭氧化的去离子水）的系统100。依综述来看，如此的系统例如在使用带有无压力液体出 口的工具的半导体制造工艺中可以是有用的。目前的系统通常会浪费液体，因为目前的系 统不是排掉任何多余的液体，就是不能合适地再循环无压力的液体。从财经和环境的观点 来看，能够回收和再循环无压力液体的系统是有利的。
[0046] 系统100包括第一液体源（例如，"工具"）110、第二液体源（例如，"流体递送系 统"）120,以及回收系统140。
[0047] 工具
[0048] 在所示的实施例中，工具110执行一个或多个半导体制造工艺（例如，蚀刻或清洗 半导体晶片）。在某些实施例中，工具110可执行有关半导体制造或其它方面的其它类型的 过程。工具110包括与递送系统120流体地连通的液体入口 111，以及与回收系统140流体 地连通的液体出口 112、113。在某些实施例中，工具110包括多个工具。在某些实施例中， 工具110包括任何数量的入口和/或出口。
[0049] 流体递送系统
[0050] 所示的流体递送系统120可产生流体和向工具110和回收系统140递送流体（即， 液体和/或气体）。流体递送系统120可从系统140中接收回收的液体，这将在下文中进一 步讨论。在某些实施例中，流体递送系统120包括LIQUOZON系统。
[0051] 在所示的实施例中，流体递送系统120包括：（i)与工具110流体地连通的液体出 口 121，（ii)与回收系统140流体地连通的液体入口 122,以及（iii)与回收系统140流体 地连通的气体出口 123。本技术领域内技术人员认识到，其它的实施例可包括更多或更少的 如此入口和/或出口。
[0052] 在各种实施例中，液体是臭氧化的去离子水（DIO3)、去离子水（DI-水）、超纯水 (UPW)、氢一氟化物（HF)、酸、碱、溶剂，或它们的任何组合。在各种实施例中，气体是氧气 (O 2)、二氧化碳（CO2)、臭氧（O3)、（N2)清洁干空气（CDA)、废气（例如，来自流体递送系统 110)，或它们的任何组合。本技术领域内技术人员认识到，这些举例只是可由流体递送系统 120产生和递送的液体和气体的几个实例而已，而其它实施例可包括其它的气体和/或液 体，以代替这里讨论的气体和/或液体，或添加到它们中去。
[0053] 回收系统
[0054] -般地，回收系统140回收从工具110中排出的液体，以再循环到流体递送系统 120和工具110。在所示的实施例中，回收系统140包括缓冲接触器（或"接触器"）150、第 一泵160、自毁部件170、第二泵180、第三液体源（或，"新鲜液体源"）185,以及相关的阀 V1-V8和传感器158、175。在某些实施例中，液体是无压力的液体。
[0055] 缓冲接触器
[0056] 所示的接触器150便于再循环和回收由工具110输出的无压力液体（例如，环境 压力下的液体）。具体来说，接触器150 (i)在液体再循环回到流体递送系统120和工具110 之前，从液体中清除有害或不要的气体，以及（ii)可允许系统100操控变化的再循环流动。 可借助于液体缓冲来操控该变化的再循环流动。接触器（缓冲器）的新鲜水可富含需要的 气体，例如，以便允许在第二液体源120中实施稳定的浓度控制。在所示的实施例中，接触 器150可以是柱体、多柱体或其它合适的形状。例如，接触器150可以是一个或多个填塞的 柱体、板柱体，和/或气泡柱体。
[0057] 在所示的实施例中，接触器150包括：（i)入口 151-154,以及（ii)出口 155-157。 某些实施例可使用更多或更少数量的入口和/或出口。接触器150通过接触器入口 151、 152与工具110流体地连通。具体来说，入口 151、152分别接收由工具110在出口 112、113 处释放的液体（例如，DI03)。液体可处于环境压力下（即，无压力）。可通过在两个入口 151、152之间将液体分流到接触器150,便可维持工具110的无压力出口。例如，这可防止工 具110出口处的抽吸现象，该现象会造成中断来自工具110的液体流动的负压。第一液体 源110的两个出口 112和113可连接到接触器150的排放管线的两个入口 151和152。介 于工具出口 112和接触器入口 151之间的排放管线可近似为15mm。介于工具出口 113和接 触器入口 152之间的排放管线可近似为6. 55mm。该长度量级上的排放管线比直径为40mm 的排放管线便宜。
[0058] 在所示的实施例中，接触器150通过接触器入口 153与递送系统120流体地连通。 流体递送系统120的出口 123可向接触器150供应气体或气体的混合物。由流体递送系统 120供应的气体可用来清除来自接触器150内液体的一部分的气体，诸如臭氧。供应的气 体例如可包括：（i)〇 3，（ii)〇2，（iii)C02，（iv)N2，（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体， (vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自流体递送系统120的废气，或它们的任何组合。
[0059] 接触器150通过入口 154与新鲜液体源185流体地连通。在所示的实施例中，新鲜 液体源185向接触器150供应新鲜液体，例如，超纯水（UPW)。该UPW可替换从接触器150 中排出的液体，例如，通过出口 156进行再循环，或通过出口 157进行处置。在某些实施例 中，新鲜液体源185可以是流体递送系统120的一部分。
[0060] 来自新鲜液体源185的液体流可基于液位传感器158,该传感器监控和/或控制接 触器150内的流体液位。液位传感器158例如确保接触器150内的液体液位保持在所需的 液位（例如，不太低或不太高）内。
[0061] 接触器150通过接触器出口 155与自毁部件170流体地连通。如上文和下面所 要讨论的，在液体再循环之前，可从接触器150内的液体中清除有害或不要的气体（例如， O3)。在所示的实施例中，清除的气体（例如，O3)从接触器出口 155排放到自毁部件170的 入口 171〇
[0062] 自毁部件
[0063] 所示的自毁部件170将从接触器150中排放出的气体的至少一部分（例如，臭 氧）转换为第二气体（例如，氧气）。自毁部件170可将从接触器150排出的有害或不要 的气体，转换为例如通过出口 172可安全地释放到周围环境中的气体。在所示的实施例中， 自毁部件170使用一种或多种催化剂（例如，带有某些添加的碳基产物的氧化锰（例如， carulite 200? ))来有效地将清除的气体（例如，臭氧）转换为第二气体（例如，氧气）。
[0064] 离心泵
[0065] 所示的第一泵160通过出口 156从接触器150抽取液体以作再循环，并可对液体 加压，例如，以便给工具110使用。泵160可另外将液体的一部分泵送到流体递送系统120、 第二泵180,和/或返回到接触器150。在所示的实施例中，第一泵160是离心泵，但在其它 的实施例中它可以是其它类型的泵（例如，隔膜泵等）。泵160与以下部件流体地连通：（i) 通过泵入口 161和泵出口 162连通接触器150,（ii)通过泵出口 162与流体递送系统120 连通，以及可供选择地（iii)通过泵出口 162、163与第二泵180连通。
[0066] 液体注射泵
[0067] 所示的第二泵180以小量的加压DIO3运行，以从第一泵160移去气体（例如，CO 2)， 例如，以避免泵160内气体富集。替代地，第二泵180可用CDA代替DIO3来运行。在所示 的实施例中，第二泵180是液体注射泵。某些实施例可使用其它类型的泵，或完 全放弃第二 栗。
[0068] 热交换器
[0069] -般地，泵150内液体温度随着泵160循环而升高。为了维持回收系统140以及 全部系统100合适的运行，液体可保持在一定的温度窗内（例如，20至24°C)。在某些实施 例中，使用热交换器来保持液体温度（例如，在所需温度窗内）。热交换器可与第二泵180 并联。在其它的实施例中，通过从泵160中排放一部分热液体来维持液体的温度。
[0070] 阀
[0071] 在所示的实施例中，阀V1-V8控制着系统100诸部件之间或部件自身内的的气体 和液体流动。例如，阀V1-V8可包括以下的任何一种：双通阀、止回阀、导阀、流量限制器、调 节阀、受控阀、本技术领域内技术人员熟知的任何阀，和/或它们的任何组合。尽管这里显 示了阀V1-V8,但本技术领域内技术人员认识到某些实施例可使用或多或少如此的阀。
[0072] 传感器
[0073] 系统140可包括多个传感器，诸如液位（注：对于液体是指液位，对于气体是指气 位或气体水平，全文同）传感器158和气体流量计175。传感器158可用来监控和/或控制 接触器150内的液体和/或气体的液位。所示的气体流量计175监控由自毁部件170通过 出口 172排出的气体的流量。该信息可用于系统的控制。例如，气体流量计175可比液位 传感器158可探测到变化更快地对接触器液体含量的体积变化作出反应。例如，由于液体 通过接触器150缓慢滴流，液位的变化可能会滞后。来自气体流量计175的信息可允许更 好地动态系统控制和系统稳定以例如确保足够的液体供应给第二液体源120。液位传感器 158可提供稳态状态液位的指示。
[0074] 另外的传感器（未示出）也可用来监控和/或控制诸如系统140其它部分内气体 和液体的流量或压力之类的参数。
[0075] 第二接触器
[0076] 在某些实施例中，第二接触器用来从液体中进一步清除不要的气体。图IA是根 据本发明所示实施例的用来再循环和回收液体（例如，臭氧化的去离子水）的系统示意图 102。第二接触器190与第一接触器150、泵160、泵180、第三液体源185、第二液体源122 和液位191流体地连通。
[0077] 第二接触器190在第二接触器190第一入口 193处通过出口 156接收来自第一接 触器150的液体，该液体具有被第一接触器150清除出的不要的气体的第一部分。泵180 和阀V9可起作真空作用，以允许来自第一控制器150的液体流向第二接触器190。
[0078] 第二接触器190在第二接触器入口 194处接受来自第三液体源185的液体（例如， 超纯水）。第二接触器190从液体中清除不要气体的第二部分。第二接触器190具有从出 口 192被泵160抽出的液体。流出第二接触器190的液体的第一部分通过入口 122流入第 二液体源120。流出第二接触器190的液体的第二部分通过入口 154回流入接触器150内。
[0079] 第二接触器190与液位191连通。液位191可检测第二接触器190内的流体液位。
[0080] 图2A和2B是流程图，示出根据本发明所示示范实施例的用来再循环和回收液体 的示范方法。为说明目的，再循环和脱气在图2A和图2B中分别显示为两个分开的流程图。 尽管诸步骤在特定的顺序中讨论，但本技术领域内技术人员认识到，诸步骤还可以不同的 顺序执行，或相对于一个图或两个图，与其它步骤同时执行。
[0081] 再循环方法
[0082] 具体来说，图2A是流程图，示出根据本发明所示实施例的示范再循环的方法。
[0083] 在步骤200中，液体（例如，DIO3)从第二液体源（例如，如以上图IA中所述的流 体递送系统120)供应到第一液体源（例如，如以上图IA中所述的工具110)。例如，参照图 1A，液体可通过流体递送系统出口 121供应到工具入口 111。
[0084] 在步骤210中，接触器（例如，如以上图IA中所述的接触器150)从第一液体源 (例如，如以上图IA中所述的接触器入口 151、152)接收处于环境压力下的液体。例如，通 过允许流出接触器入口 152的气体通过出口 113从第一液体源110到液体出口 112,可保持 该环境压力。例如，该构造在第一液体源内保持一致的流动控制，并防止在其任何的出口处 形成负压。
[0085] 在步骤220中，接触器排放从第一液体源接收的液体的一部分。具体来说，第一泵 (例如，如以上图IA中所述的离心泵160)从接触器（例如，通过如以上图IA中所述的接触 器出口 156)泵送液体。排放的液体可由第一泵来加压，如步骤230中所示。
[0086] 当第一泵中液体在循环时，液体吸收用来运行第一泵的电能，由此，升高液体的温 度。为了保持连续的再循环，要监控和控制液体温度，如步骤240中所示。在某些实施例中， 热交换器（例如，如以上图IA中所述的热交换器）用来确保液体保持在许可的运行温度内 (例如，20至24°C )。添加或替代使用热交换器，一部分热的液体可从第一泵排走，以便保 持合适的温度窗。
[0087] 为了确保第一泵中形成的气体不干扰其运行，可用可选择的第二泵（例如，如以 上图IA中所述的液体注射泵180)从第一泵中去除气体，如步骤250中所示。
[0088] 在步骤260中，用来自第三液体源（例如，如以上图IA中所述的第三液体源185) 的新鲜液体（例如，UPW)来替代从接触器中排出的液体。由于新鲜液体可能不含有必要的 气体（例如，臭氧），所以，可将来自流体递送系统的废气供应到接触器，以便在其中保持恒 定的或基本上恒定的气体（例如，臭氧）浓度。
[0089] 接触器内的液体液位通过传感器（例如，如以上图IA中所述的液位传感器158) 进行监控，来自第三液体源的流量受控，以确保接触器内最佳的液体液位。从第三液体源到 接触器可有新鲜液体的线性的流量。
[0090] 在步骤270中，第一泵将一部分液体泵送到流体递送系统120(例如，如以上图IA 中所述的入口 122处），而一部分液体返回到接触器。在某些实施例中，在新鲜液体被接触 器（例如，如以上图IA中所述的通过入口 154)接收之前，泵送回到接触器的液体与来自第 三液体源的新鲜液体混合。来自第一泵的一部分液体与新鲜液体的混合，例如，可确保接触 器内液体维持合适的气体（例如，臭氧）水平，因为新鲜液体不可能含有要求的气体。
[0091] 脱气方法
[0092] 具体来说，图2B是流程图，示出根据本发明一个实施例的示范脱气方法。
[0093] 在步骤300中，接触器（例如，如以上图IA中所述的接触器150)在接触器入口处 接收来自第二液体源（例如，如以上图IA中所述的流体递送系统120)的一种或多种气体。 例如，参照图1A，气体可从流体递送系统出口 123供应到接触器入口 153。一种或多种气体 可以是：（i)〇3,（ii)〇2,（iii)C0 2,（iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺 杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们的任何组合。
[0094] 在步骤310中，接收的气体从接触器中的液体清除一部分有害或不要的气体（例 如，臭氧）。例如，由于液体中不要的或有害的气体的不同分压力，所以气体可被清除。清除 的气体从接触器排放到自毁部件（例如，如以上图IA中所述的自毁部件170)，如步骤320 中所示。例如，参照图1A，清除的气体可从接触器出口 155排放到自毁部件入口 171。可选 地，清除的气体可被加热和/或用CDA或其它惰性气体来稀释，例如，以减小气体的露点，由 此，防止或减小自毁部件170内的冷凝，如步骤330中所示。
[0095] 在步骤340中，自毁部件将清除的气体（例如，臭氧）转换为第二气体（例如，氧 气）。如以上图IA中所述，自毁部件可使用一个或多个催化剂（例如，带有某些附加的碳基 产物的氧化锰）来将清除的气体转换为第二气体。第二气体然后通过自毁部件的出口，以 安全的方式释放或排放到周围环境中，如步骤350中所示。例如，参照图1A，第二气体可通 过自毁部件出口 172排放。
[0096] 在步骤360中，测量自毁部件出口处的气体流动。该测量可用于系统的控制。例 如，参照图1A，气体流量计175可测量自毁部件出口处172的气体流动。
[0097] 本技术领域内技术人员将会想到，对于这里所描述内容可作出各种变化、修改和 其它的实施方式，而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不只局限于前面说明性的 描述。
【主权项】
1. 一种再 循环臭氧化液体的系统，该系统包括： 接触器，接触器包括至少两个入口和至少两个出口，所述接触器在第一接触器入口处 与第一流体源并在第二接触器入口处与第二液体源流体地连通，且所述第二接触器入口接 收气体，该气体清除来自在所述第一接触器入口处接收的液体的气体的至少一部分，该清 除的气体在第一接触器出口处流出所述接触器， 其中，所述接触器在第二接触器出口处与所述第二液体源流体地连通，该接触器排放 所述接触器内所述液体的至少一部分，排放的液体在所述第二接触器出口处流出所述接触 器，以及 其中，所述接触器包括与所述第一液体源流体地连通的第三入口，该第三入口允许所 述第一液体源释放环境压力下的液体。2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一接触器入口处接收的液体的至 少一部分包括：通过所述第二接触器出口从所述接触器排放的液体的至少一部分。3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接触器包括与第三液体源流体地连通 的第四入口，该第四入口从第三液体源接收新鲜液体，其替换从所述接触器排出的液体的 至少一部分。4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接触器包括任何填实的柱体、板柱体、 或气泡柱体。5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与接触器流体地连通的第一 泵，第一泵通过以下方式与接触器流体地连通：通过a)与所述接触器的所述第二出口流体 地连通的第一泵的至少一个入口，以及b)与所述第二液体源流体地连通的所述第一泵的 出口。6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一泵的所述出口通过所述接触器的 第四入口与所述接触器流体地连通。7. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一泵包括离心泵。8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括自毁部件，所述自毁部件包括 至少一个入口，该自毁部件的所述入口与所述第一接触器出口流体地连通。9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述自毁部件的所述入口接收由所述接触 器清除的气体的至少一部分。10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，用CDA或其它惰性气体，加热或稀释在所述 自毁部件的所述第一入口处接收的气体。11. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述自毁部件的所述出口排出在所述自毁 部件所述入口处接收的清除的气体的至少一部分。12. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，测量所述自毁部件所述出口处的气体流 动，该信息用于系统的控制。13. 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述自毁部件使用催化剂来将接收的气 体转换为氧气，并通过所述自毁部件的所述出口排出氧气。14. 如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述催化剂包括以下中的任何一个：（i) 基于氧化锰的产物或（ii)基于碳的产物。15. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，（i)在所述接触器所述第一入口处被接收 或（ii)从所述接触器所述第二出口处排出的任何的液体包括臭氧化的去离子水（DIO3)。16. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述接触器所述第一入口处接收的气体 包括：（i)〇3,（ii)〇2,（iii)C02,（iv)N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（V)惰性气体，（vi)掺杂 气体，（vii)废气，（viii)来自第二液体源的废气，或它们的任何组合。17. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述液体中清除的气体的所述部分包 括：（i)03,（ii)02,（iii)C02，或它们的任何组合。18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，在所述接触器所述第一入口处接收的所 述气体是来自所述第二液体源的废气。19. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一液体源包括用于半导体制造工艺中的 工具。20. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，测量液体的温度，通过热交换器或丢弃掉 液体来控制液体温度。21. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二液体源包括DIO3水递送系统。22. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括与以下中任何一个流体地连通的第 二泵：（i)所述第一泵的所述第一出口，或（ii)所述第一泵的第二出口。23. 如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第二泵包括注射泵。24. -种再循环臭氧化液体的系统，该系统包括： 第一接触器，所述第一接触器包括至少四个入口和至少两个出口，其中，所述第一接触 器在所述第一接触器所述第一入口处与第一液体源流体地连通，所述第一接触器的所述第 二入口接收气体，该气体清除来自在所述第一接触器的所述第一入口处接收的液体的气体 的第一部分，清除的气体在所述第一接触器的所述第一出口处流出所述第一接触器，所述 第一接触器排出所述接触器内的液体的至少第一部分，排出的液体在所述第一接触器的所 述第二出口处流出所述第一接触器；以及 第二接触器，所述第二接触器包括至少一个入口和至少一个出口，其中，所述第二接触 器在所述第二接触器的第一入口处和所述第二接触器的第一出口处与所述第一接触器流 体地连通，所述第二接触器的所述第一入口接收来自所述第一接触器的所述第一出口的液 体，所述第二接触器清除来自液体的气体的第二部分，所述第二接触器的所述第一出口释 放具有清除的气体的第二部分的液体，通过与所述第二接触器的所述第一出口流体地连通 的所述第一接触器的第三入口，将液体排放到所述第一接触器，以及 其中，所述第一接触器包括与所述第一液体源流体地连通的第四入口，所述第一接触 器的所述第四入口允许所述第一液体源释放环境压力下的液体。25. -种再循环臭氧化液体的方法，该方法包括： 向接触器供应液体和气体； 用所述气体清除来自所述液体的气体的至少一部分；以及 从所述接触器排放所述液体的一部分。26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述液体在环境压力下供应到所述接触 器。27. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括将从所述接触器排出的所述液体 的至少一部分供应回到所述接触器。28. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括用新鲜液体替换从所述接触器排 放出的液体的至少一部分。29. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括通过第一泵对从所述接触器中排 放出的所述液体加压。30. 如权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括通过第二泵从第一泵中除去气体 的至少一部分。31. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用CDA或其它惰性气体加热或稀释 清除的气体。32. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将清除的气体转换为O2。33. 如权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括输出所述转换的气体。34. 如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括测量所述输出气体的气体流动并 使用该信息用于系统的控制。35. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括测量液体温度和/或通过热交换器 或丢弃液体来控制液体温度。36. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，供应到接触器的液体包括臭氧化的去离子 水（DIO3)。37. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是（i)03,（ii)02,（iii)C02,（iv) N2,（iv)清洁的干空气（CDA)，（v)惰性气体，（vi)掺杂气体，（vii)废气，（viii)来自第二 液体源的废气，或它们的任何组合。38. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，从液体中清除出的气体的部分包括（i)03， (ii)02,（iii)C02，或它们的任何组合。39. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体从半导体制造工艺中所用的工具供应 到所述接触器。
【专利摘要】本发明在一个方面提供一种再循环臭氧化液体的系统。该系统包括：接触器，接触器包括至少两个入口和至少两个出口。接触器与第一接触器入口处的第一流体源和第二接触器入口处的第二液体源流体地连通，且第二接触器入口接收气体，该气体清除至少一部分来自第一接触器入口处接收的液体的气体。该清除的气体在第一接触器出口处流出接触器。接触器与第二接触器出口处的第二液体源流体地连通，该接触器排放接触器内至少一部分的液体，排放的液体在第二接触器出口处流出接触器。接触器包括与第一液体源流体地连通的第三入口，该第三入口允许第一液体源释放环境压力下的液体。
【IPC分类】G03F7/42, C02F103/34, H01L21/02, C02F1/20, C02F1/78
【公开号】CN104903245
【申请号】CN201380058623
【发明人】J·H·塞沃特, U·A·布拉默, M·布拉查, G·J·施奈特
【申请人】Mks仪器股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月4日
【公告号】EP2917152A1, US9056262, US20140124036, US20150315037, WO2014074455A1
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