TWI911051B - 霧化器設備及應用其之液體粒子檢測系統 - Google Patents

Abstract

一種霧化器設備，包含氣體儲存槽、清洗液儲存槽及霧化腔體。霧化腔體包含氣流注入口、待測液體輸入口、衝擊板、氣凝膠輸出口、清洗液注入口及液體排出口。當乾燥乾淨氣體氣流由氣流注入口輸入霧化腔體時，將待測液體槽中的待測液體吸入霧化腔體中，與乾燥乾淨氣體氣流混合為氣凝膠。部分的氣凝膠與衝擊板碰撞後，凝結成凝結液。剩餘氣凝膠沿著氣凝膠輸出口輸出。液體排出口用以排出凝結液或清洗液。當控制氣流注入口、待測液體輸入口停止通入乾燥乾淨氣體及待測液體時，由清洗液注入口通入清洗液朝向衝擊板進行沖洗。

Description

霧化器設備及應用其之液體粒子檢測系統

本發明涉及檢測領域，尤其是一種霧化器設備及應用其之液體粒子檢測系統。

隨著摩爾定律(Moore’s Law)的前進，半導體元件的特徵尺寸微縮，半導體製造商對於所有設備、環境中的粒子(particle)，也越來越嚴苛的控制，例如，對於12奈米線寬的半導體元件，約略6奈米的粒子就可能造成缺陷。

為了提升產品的良率，任何在半導體製程中，可能會有粒子產生的因素，都需要掌控，例如，應用於製程中的製程液體，例如清洗用的去離子水、鹽酸、雙氧水等。

目前對於這些製程液體的檢測，目前上的措施是以單一檢測系統，對單一製程液體進行監測，當粒子數量判定過高時，檢測系統會產生警告，通知人員進行處理。

目前在處理時發現的問題，常見的是在製程液體通入的位置附近，容易操作在一段時間後產生結晶的現象，而造成了檢測時粒子過高。這樣的狀況，多半經過拆解清洗後就能排除，換言之，製程溶液中的粒子並未超標，而是檢測設備內部結晶造成的汙染所產生的問題。由於檢測及故障排除，需要人工拆解檢測設備進行檢查，但是這需要停機檢查，造成製程暫停，或是一部份的產品使用未經檢測的製程液體，有風險的存在。

為了解決前述的問題，在此提供一種霧化器設備。霧化器設備，包含氣體儲存槽、清洗液儲存槽以及霧化腔體。氣體儲存槽儲存乾燥乾淨氣體。清洗液儲存槽儲存清洗液。霧化腔體包含氣流注入口、待測液體輸入口、衝擊板、氣凝膠輸出口、清洗液注入口、以及液體排出口。

氣流注入口位於霧化腔體的一側，透過第一控制閥連接氣體儲存槽，用以輸入乾燥乾淨氣體氣流。待測液體輸入口位於霧化腔體的底部，透過第二控制閥連接待測液體槽，當第一控制閥及第二控制閥開啟時，乾燥乾淨氣體氣流由氣流注入口輸入霧化腔體時，將待測液體槽中的待測液體吸入霧化腔體中，待測液體與乾燥乾淨氣體氣流混合為氣凝膠。衝擊板設置於霧化腔體中，且面對氣流注入口，部分的氣凝膠與衝擊板碰撞後，凝結成凝結液。

氣凝膠輸出口位於霧化腔體的上端，霧化腔體中的剩餘氣凝膠沿著氣凝膠輸出口輸出。清洗液注入口位於霧化腔體的一側，透過第三控制閥連接清洗液儲存槽，用以注入清洗液。液體排出口位於霧化腔體的底部，用以排出凝結液或清洗液。當控制第一控制閥及第二控制閥為關閉、第三控制閥開啟時，清洗液朝向衝擊板進行沖洗。

在一些實施例中，液體排出口受第四控制閥控制開啟或關閉。

在一些實施例中，清洗液注入口位於氣流注入口的同一側。進一步地，在一些實施例中，清洗液注入口產生的清洗液流方向與衝擊板的延伸方向之間呈非直角夾角。

在一些實施例中，清洗液注入口位於氣流注入口的相對側。

在一些實施例中，第二控制閥為旋轉控制閥，包含待測液體通道及清洗液體通道，第二控制閥更透過清洗液體通道連接清洗液儲存槽，當控制關閉第一控制閥、關閉待測液體通道，而開啟清洗液體通道時，清洗液經由待測液體輸入口注入霧化腔體中，以清洗氣流注入口。

在一些實施例中，由清洗液注入口或待測液體輸入口注入的清洗液的液壓為0.2至5Kg/cm²。

在一些實施例中，乾燥乾淨氣體氣流的流量為每分鐘2L至10L。

在一些實施例中，清洗液為去離子水、異丙醇、雙氧水、或鹽酸。

在此，還提供一種液體粒子檢測系統。液體粒子檢測系統包含待測液體槽、霧化器設備、控制裝置、乾燥器、靜電中和腔室、粒子分離器以及計數器。待測液體槽儲存有待測液體。霧化器設備如前述，連接待測液體槽。控制裝置電性連接霧化器設備，控制霧化器設備中，第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥的開啟或關閉。乾燥器連接霧化器設備之氣凝膠輸出口，將氣凝膠加熱乾燥。靜電中和腔室連接乾燥器，輸入乾燥後的氣凝膠，並使氣凝膠靜電中和。粒子分離器連接靜電中和腔室，接收靜電中和的氣凝膠，透過電場及流場的控制，將氣凝膠中的複數個粒子依據粒徑分離。計數器連接粒子分離器，並電性連接控制裝置，將分離的粒子凝聚放大，並推算出計算出粒子的數量，並將計數資訊傳送至控制裝置。

如同前述實施例所述，透過設置清洗液注入口及液體排出口，在發生警示時，能先控制進行自動地清洗衝擊板，初步進行液體乾燥結晶產生的故障排除，而能夠於快速地恢復監測，大幅減少停機維修的時間。

圖1為霧化器設備第一實施例的方塊圖。圖2為霧化器設備第一實施例的局部剖面示意圖。如圖1及圖2所示，霧化器設備100包含氣體儲存槽10、清洗液儲存槽20以及霧化腔體30。氣體儲存槽10儲存乾燥乾淨氣體，例如乾燥乾淨空氣(Clean Dry Air，CDA)、乾燥乾淨氮氣、或乾燥乾淨惰性氣體等。清洗液儲存槽20儲存清洗液LC，配合各種製程原料，清洗液LC可以為去離子水、鹽酸、雙氧水、異丙醇等等。

霧化腔體30包含氣流注入口31、待測液體輸入口32、衝擊板33、氣凝膠輸出口34、清洗液注入口35、以及液體排出口36。氣流注入口31位於霧化腔體30的一側，透過第一控制閥41連接氣體儲存槽10，用以輸入乾燥乾淨氣體氣流F。例如，在一些實施例中，乾燥乾淨氣體氣流F的流量為每分鐘2L至10L。

待測液體輸入口32位於霧化腔體30的底部，透過第二控制閥42連接待測液體槽200，當第一控制閥41及第二控制閥42開啟時，乾燥乾淨氣體氣流F由氣流注入口31輸入霧化腔體30時，產生了負壓，而將待測液體槽200中的待測液體L吸入霧化腔體30中，待測液體L與乾燥乾淨氣體氣流F混合為氣凝膠A。衝擊板33設置於霧化腔體30中，且面對氣流注入口31，部分的氣凝膠A與衝擊板33碰撞後，凝結成凝結液LX。氣凝膠輸出口34位於霧化腔體30的上端，霧化腔體30中的剩餘氣凝膠A沿著氣凝膠輸出口34輸出至後端的設備，進行氣凝膠A含顆粒的檢測。

清洗液注入口35位於霧化腔體30的一側，透過第三控制閥43連接清洗液儲存槽20，用以注入清洗液LC。液體排出口36位於霧化腔體30的底部，用以排出凝結液LX或清洗液LC。當控制第一控制閥41及第二控制閥42為關閉、第三控制閥43開啟時，清洗液LC朝向衝擊板33進行沖洗。一般而言，清洗液LC通入時的壓力較待測液體輸入口32輸入待測液體L時的壓力更大，以清洗衝擊板33，以去除衝擊板33上因氣凝膠A殘留、乾燥後產生的結晶粒子。例如，清洗液注入口35或待測液體輸入口32注入的清洗液LC的液壓為0.2至5Kg/cm²。

更詳細地，在此實施例中，清洗液注入口35位於氣流注入口31的同一側。如此，透過將霧化腔體30進一步設置清洗液注入口35及液體排出口36，在發生警示時，能先控制進行自動地清洗衝擊板33，初步進行液體乾燥結晶產生的故障排除，而能夠於快速地恢復監測，大幅減少停機維修的時間。

經研究，部分的待測液體L也可能因為在負壓吸入時，造成清洗氣流注入口31附近的殘留，進而影響到整體的粒子。再次參照圖1及圖2，在一些實施例中，第二控制閥42為旋轉控制閥，包含待測液體通道c1及清洗液體通道c2，其中待測液體通道c1連接待測液體槽200、清洗液體通道c2連接清洗液儲存槽20。當控制關閉第一控制閥41、關閉待測液體通道c1，而開啟清洗液體通道c2時，清洗液LC以吸入待測液體輸入口32的方式，注入霧化腔體30中，以清洗氣流注入口31。

進一步地，在一些實施例中，液體排出口36受第四控制閥44控制開啟或關閉。一般而言，在進行一般待測液體L的量測時，控制第四控制閥44關閉液體排出口36，而在凝結液LX累積達到一定量，或是進行清洗液LC的注入時，控制第四控制閥44開啟液體排出口36。凝結液LX的累積量可以透過液位感測器來感測。

圖3為霧化器設備第二實施例的局部剖面示意圖。圖4為霧化器設備第三實施例的局部剖面示意圖。如圖3及圖4所示，同時參照圖2，第二實施例及第三實施例不同於第一實施例的部分，主要在於清洗液注入口35的位置，如圖3所示，經由清洗液注入口35產生的清洗液流方向DL與衝擊板33的延伸方向D2之間呈非直角夾角，這是將角度調整，將清洗液LC朝衝擊板33注入，可以更進一步降低水壓，以避免噴濺。而如圖4所示，清洗液注入口35位於氣流注入口31的相對側，從而，清洗液LC是由衝擊板33的上方流下進行清洗。第一至第三實施例，可以依據不同待測液體L的結晶性質來進行調配。

圖5為液體粒子檢測系統一實施例的方塊圖。如圖5所示，在此將液體粒子檢測系統1進行簡單的說明。液體粒子檢測系統包含霧化器設備100、待測液體槽200、控制裝置300、乾燥器400、靜電中和腔室500、粒子分離器600以及計數器700。待測液體槽200儲存有待測液體L。霧化器設備100的細部結構如先前各種實施例所述，在此不在贅述。霧化器設備100連接待測液體槽200。控制裝置300電性連接霧化器設備100，以控制霧化器設備100中，第一控制閥41、第二控制閥42、第三控制閥43、及/或第四控制閥44的開啟或關閉，從而決定霧化器設備100進行檢測的模式，或是清洗的模式。

乾燥器400連接霧化器設備100之氣凝膠輸出口34，將氣凝膠A加熱乾燥。靜電中和腔室500連接乾燥器400，輸入乾燥後的氣凝膠A，並透過X光等方式，使氣凝膠A靜電中和。粒子分離器600連接靜電中和腔室500，接收靜電中和的氣凝膠A，透過電場及流場的控制，將氣凝膠A中的複數個粒子依據粒徑分離。計數器700連接粒子分離器600，並電性連接控制裝置300，將分離的粒子凝聚放大，並推算出計算出粒子的數量，並將計數資訊I傳送至控制裝置300，進一步由控制裝置300決定是否同時啟動警示裝置，以通知廠務人員進行保養、即進行霧化器設備100的清洗。

綜上所述，透過在霧化器設備100的霧化腔體30上設置清洗液注入口35及液體排出口36，在發生警示時，能先控制進行自動地清洗衝擊板33，初步進行液體乾燥結晶產生的故障排除，而能夠於快速地恢復監測，大幅減少停機維修的時間。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:液體粒子檢測系統

10:氣體儲存槽

20:清洗液儲存槽

30:霧化腔體

31:氣流注入口

32:待測液體輸入口

33:衝擊板

34:氣凝膠輸出口

35:清洗液注入口

36:液體排出口

41:第一控制閥

42:第二控制閥

43:第三控制閥

44:第四控制閥

100:霧化器設備

200:待測液體槽

300:控制裝置

400:乾燥器

500:靜電中和腔室

600:粒子分離器

700:計數器

A:氣凝膠

c1:待測液體通道

c2:清洗液體通道

DL:清洗液流方向

D2:衝擊板的延伸方向

F:乾燥乾淨氣體氣流

I:計數資訊

L:待測液體

LC:清洗液

LX:凝結液

圖1為霧化器設備第一實施例的方塊圖。 圖2為霧化器設備第一實施例的局部剖面示意圖。 圖3為霧化器設備第二實施例的局部剖面示意圖。 圖4為霧化器設備第三實施例的局部剖面示意圖。 圖5為液體粒子檢測系統一實施例的方塊圖。

10:氣體儲存槽

20:清洗液儲存槽

30:霧化腔體

31:氣流注入口

32:待測液體輸入口

33:衝擊板

34:氣凝膠輸出口

35:清洗液注入口

36:液體排出口

41:第一控制閥

42:第二控制閥

43:第三控制閥

44:第四控制閥

100:霧化器設備

200:待測液體槽

A:氣凝膠

c1:待測液體通道

c2:清洗液體通道

DL:清洗液流方向

D2:衝擊板的延伸方向

F:乾燥乾淨氣體氣流

L:待測液體

LC:清洗液

LX:凝結液

Claims (10)

1. 一種霧化器設備，包含： 一氣體儲存槽，儲存乾燥乾淨氣體； 一清洗液儲存槽，儲存清洗液；以及 一霧化腔體，包含： 一氣流注入口，位於該霧化腔體的一側，透過一第一控制閥連接該氣體儲存槽，用以輸入一乾燥乾淨氣體氣流； 一待測液體輸入口，位於該霧化腔體的底部，透過一第二控制閥連接一待測液體槽，當該第一控制閥及該第二控制閥開啟時，該乾燥乾淨氣體氣流由該氣流注入口輸入該霧化腔體時，將該待測液體槽中的一待測液體吸入該霧化腔體中，該待測液體與該乾燥乾淨氣體氣流混合為一氣凝膠； 一衝擊板，設置於該霧化腔體中，且面對該氣流注入口，部分的該氣凝膠與該衝擊板碰撞後，凝結成一凝結液； 一氣凝膠輸出口，位於該霧化腔體的上端，該霧化腔體中的剩餘氣凝膠沿著該氣凝膠輸出口輸出； 一清洗液注入口，位於該霧化腔體的一側，透過一第三控制閥連接該清洗液儲存槽，用以注入該清洗液；以及 一液體排出口，位於該霧化腔體的底部，用以排出該凝結液或該清洗液； 其中當控制該第一控制閥及該第二控制閥為關閉、該第三控制閥開啟時，該清洗液朝向該衝擊板進行沖洗。
2. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該液體排出口受一第四控制閥控制開啟或關閉。
3. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該清洗液注入口位於該氣流注入口的同一側。
4. 如請求項3所述之霧化器設備，其中該清洗液注入口產生的一清洗液流方向與該衝擊板的一延伸方向之間呈一非直角夾角。
5. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該清洗液注入口位於該氣流注入口的相對側。
6. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該第二控制閥為一旋轉控制閥，包含一待測液體通道及一清洗液體通道，該第二控制閥更透過該清洗液體通道連接清洗液儲存槽，當控制關閉該第一控制閥、關閉該待測液體通道，而開啟該清洗液體通道時，該清洗液經由該待測液體輸入口注入該霧化腔體中，以清洗該氣流注入口。
7. 如請求項6所述之霧化器設備，其中由該清洗液注入口或該待測液體輸入口注入的該清洗液的液壓為0.2至5 Kg/cm ²。
8. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該乾燥乾淨氣體氣流的流量為每分鐘2L至10L。
9. 如請求項1所述之霧化器設備，其中該清洗液為去離子水、異丙醇、雙氧水、或鹽酸。
10. 一種液體粒子檢測系統，包含： 一待測液體槽，儲存有一待測液體； 如請求項1至9中任一項所述之霧化器設備，連接該待測液體槽； 一控制裝置，電性連接該霧化器設備，控制該霧化器設備中，該第一控制閥、該第二控制閥、該第三控制閥的開啟或關閉； 一乾燥器，連接該霧化器設備之該氣凝膠輸出口，將該氣凝膠加熱乾燥； 一靜電中和腔室，連接該乾燥器，輸入乾燥後的該氣凝膠，並使該氣凝膠靜電中和； 一粒子分離器，連接該靜電中和腔室，接收靜電中和的該氣凝膠，透過一電場及一流場的控制，將該氣凝膠中的複數個粒子依據粒徑分離；以及 一計數器，連接該粒子分離器，並電性連接該控制裝置，將分離的該等粒子凝聚放大，並推算出計算出該等粒子的數量，並將一計數資訊傳送至該控制裝置。