專利名稱：分配化學(xué)液體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分配化學(xué)液體產(chǎn)品的系統(tǒng)，尤其是在制造半導(dǎo)體的設(shè)施中分配化學(xué)液體的系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)的實(shí)施方法。
更具體地講，本發(fā)明涉及在制造半導(dǎo)體的設(shè)施中分配化學(xué)產(chǎn)品的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液體產(chǎn)品的儲(chǔ)存裝置、液體產(chǎn)品的分配裝置以及液體產(chǎn)品的應(yīng)用裝置，該液體經(jīng)分配裝置從儲(chǔ)存裝置分配至應(yīng)用裝置。
在如前所述的制造單元中，多種氣體(以氣態(tài)和液態(tài))和多種化學(xué)液體通過一般由316L型或304L型不銹鋼制成的管、閥、流量計(jì)等類似物從儲(chǔ)罐分配至使用端。所有這些氣體和液體一般都是按照非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過凈化的；在凈化過程中，各種雜質(zhì)，尤其是金屬雜質(zhì)被去除。盡管對(duì)所使用的產(chǎn)品的純度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，在使用端的不同點(diǎn)仍然出現(xiàn)了不正常的鉻的濃度。由于大量產(chǎn)品以及它們的混合物(例如產(chǎn)品間的混合和/或與去離子水混合)的使用，使得難以推測這種非正常濃度的來源，特別是難以確定是一種污染物的單一來源還是存在污染物的多種來源。
在構(gòu)建出多種假定并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查研究之后，最終找到了解決存在的問題的方案。
本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于包括分配裝置，其至少部分由天然聚合物制成，選自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)，可以是取代的或未取代的，以及四氟乙烯(C2F4)和全氟烷基乙烯基醚[F(CF2)mCF2OCF＝CF2]共聚物，通稱為PFA(全氟烷氧基性共聚物)或MFA，其包含碳-氟鏈，典型的是包含通過氧原子連接的全氟烷基型側(cè)鏈的聚四氟乙烯，用于醇和/或酸類液體由儲(chǔ)存裝置至該產(chǎn)品的應(yīng)用裝置之間的連接。
優(yōu)選地，當(dāng)所述液體是醇或酸時(shí)，與該液體直接接觸的液體分配裝置由全氟烷氧基型聚合物制成，或由鉻鋼制成，尤其是316L型或304L型鉻鋼。
根據(jù)另一種可選擇的方式，管型的液體分配裝置可在PFA管的外圍環(huán)套一鋼管。
為了對(duì)所存在的問題獲得更好的解決方案，本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于所有的儲(chǔ)存和分配裝置以及使用端全部由PFA材料制成。
一種可以選擇的形式是，根據(jù)所述各種聚合物的機(jī)械性能(擠壓成型性、可加工性、撓性等)，可以組合使用這些聚合物，例如采用天然聚丙烯和/或天然聚乙烯制造儲(chǔ)存裝置，采用PFA和/或MFA制造分配裝置，采用PTFE制造旋塞、閥門等。
本文中術(shù)語“天然聚合物”是指在制造過程中不添加著色劑或其它添加劑(填料)的聚合物。當(dāng)然，其它聚合物也可適用于根據(jù)本發(fā)明，也在本發(fā)明的應(yīng)用范圍之內(nèi)。
為了確定聚合物是否適用，可以將要分配的液體(酸、醇等)與該天然聚合物接觸，例如，在由該聚合物制成的容器中儲(chǔ)存所述液體至少三個(gè)小時(shí)。分析儲(chǔ)存前后液體中的金屬，尤其是鉻、鐵、鎳、鉬和/或鈷。如果其中至少一種金屬濃度的提高低于10％，優(yōu)選5％，則該聚合物材料是另人滿意的。
同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)與不銹鋼制成的部件的接觸時(shí)間也是非常重要的。
因此，根據(jù)本發(fā)明，醇或酸在全氟烷氧基型聚合物制成的管道中的平均流速應(yīng)保持在足以獲得在所述化學(xué)液體中鉻的濃度低于期望值。
更具體講，如果在分配裝置的回路中包含由不銹鋼制成的部件，化學(xué)液體與其保持長時(shí)間接觸，這一點(diǎn)尤其重要。
根據(jù)本發(fā)明，為工廠在進(jìn)行啟動(dòng)(或重啟)的階段提供出可采用本發(fā)明系統(tǒng)的方法。
根據(jù)本發(fā)明，首先在管道中循環(huán)液體產(chǎn)品，以便清除任何可能存在的金屬殘留物，尤其是管道表面存在的鉻、鎳、鐵、鉬或鈷(一般是在管道的制造過程中產(chǎn)生的)，在最初啟動(dòng)PFA制成的分配裝置期間，或在更換該裝置的至少一部分期間，在將未被污染的液體產(chǎn)品循環(huán)到使用端之前，將首先循環(huán)的這些液體產(chǎn)品排掉。
通過以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例，將會(huì)使本發(fā)明更容易理解，其中-

圖1為鐵、錳和鉻在不同樣品中的濃度(ppt)，樣品分別為與316L型鋼的鋼管接觸24小時(shí)之后的水(EDI1、EDI2等)和異丙醇(IPA3、IPA4等)；-圖2為不同標(biāo)尺下圖1中IPA樣品的重新分析，只有鉻的濃度顯著；-圖3為接觸不同材質(zhì)的管道(PFA，光潔的、焊接的或彎型鉻鋼)24、48或72小時(shí)后異丙醇樣品中鉻的測量濃度；以及-圖4為304L型不銹鋼制成的光面管和彎管中異丙醇樣品中鉻的測量濃度的時(shí)間函數(shù)。
對(duì)比實(shí)施例下文所述實(shí)例是在三組不同管道中進(jìn)行的。
第一組管道包括以下組成-PFA制成的管道，-316型不銹鋼制成的五根管道一根直的光面管；一根彎管；一根有一條焊縫的管；一根有兩條焊縫的管，一根在制造過程中沒有使用保護(hù)氣體、有兩條焊縫的管(軌焊)。
第二組管道由四根304L型不銹鋼的管組成一根直管(21cm)；一根彎管；一根有兩條焊縫的直管。
第三組管道由四根316L型不銹鋼的管組成一根直管；一根有一條焊縫的直管；一根有兩條焊縫的直管；一根在制造過程中沒有氣體保護(hù)的有兩條焊縫的直管。
這些管道的標(biāo)稱直徑為2.54cm(內(nèi)徑22.1mm)；工作長度300mm。
管道的焊縫和彎度通過ALES制造。
這些金屬管在它們的底部裝配不銹鋼插塞(雙環(huán)插件)。這些管在頂端通過不氣密的塑料插塞封閉(該插塞與管中的液體不接觸)。
該P(yáng)FA管在底部由PFA密封。其頂端部分與鋼管相同的方式封閉。
為了從制品中移出污染物，通過以下方式清潔上述管道-用去離子水(EDI)沖洗24小時(shí)-用異丙醇(靜態(tài))清洗24小時(shí)-再次用去離子水清洗所述管道在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間都儲(chǔ)存在層流凈化罩(100型)中，溫度21℃ (±2℃ )。
在提取過程中，將管道的內(nèi)容物傾入燒瓶中，以使液體均勻用來分析的所必須的量從瓶中提取，將剩余的液體丟棄。
在每次提取后，使用去離子水或異丙醇清洗管道一次，然后再次裝入相關(guān)液體。
金屬的分析在ICP-MS型質(zhì)譜儀(感應(yīng)耦合等離子體-質(zhì)譜儀)上進(jìn)行，實(shí)物在氬等離子體中離子化、然后檢測元素的質(zhì)量函數(shù)。檢測的極限為去離子水中平均10ppt和異丙醇中50ppt。檢測結(jié)果的精度在去離子水中為10％，異丙醇中為30％。下面的結(jié)果是分別提取的三種樣品的平均值。
第一組獲得的結(jié)果第一組管道是進(jìn)行研究的基礎(chǔ)包含大量的測量點(diǎn)。第二組選取去離子水中兩點(diǎn)，異丙醇中三點(diǎn)作為304L型鋼的測量點(diǎn)。第三組選取去離子水中兩點(diǎn)，異丙醇中三點(diǎn)作為316L型鋼的測量點(diǎn)，以驗(yàn)證第一組的結(jié)果。
結(jié)果通過液體與管道每接觸24小時(shí)各種元素的濃度(ppt＝nanogram/kilo((毫微克/千克)或ng/liter(毫微克/升，在去離子水的情形下))來表示。管道的容積為125ml(±5ml)，第二組直管例外(#83ml±5ml)。
第一組去離子水中的結(jié)果如圖1所示(316L型鋼鋼管)，他們是在清洗階段后第一天管液接觸的結(jié)果。最重要的污染物是鐵、錳和鎳。同時(shí)發(fā)現(xiàn)他們的濃度值根據(jù)管道類型的不同而不同(焊接、彎曲等)，且該濃度以時(shí)間為函數(shù)下降，鉻在去離子水中的含量不明顯。在圖1中，EDI表示去離子水，EDI1表示24小時(shí)后的去離子水樣品，EDI2表示棄掉EDI1、清洗、裝入清潔的去離子水并接觸24小時(shí)(24小時(shí)至48小時(shí))等工序之后，提取的樣品。
相同標(biāo)記的異丙醇IPA(IPA3、IPA4等)樣品表示相同的含義。
圖2中，異丙醇代替去離子水，顯示出鉻污染物的急劇增加。鉻的濃度隨時(shí)間變化穩(wěn)定在大約100ppt。只有鉻的濃度比較顯著。
圖3的柱形統(tǒng)計(jì)圖(分別表示鉻在異丙醇中24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)后的濃度)表明使用PFA管時(shí)沉積在異丙醇中鉻的濃度可以忽略不計(jì)，還表明不銹鋼管是否表面光滑、有焊縫或彎曲對(duì)鉻的濃度幾乎沒有影響，彎管中鉻的濃度最高。
圖4的曲線圖表示的是液體與304L型不銹鋼鋼管接觸后，鉻在異丙醇中的濃度隨時(shí)間的變化。光面管在25天后的鉻含量的似乎不能解釋。樣品中的不銹鋼管所進(jìn)行的處理對(duì)污染物的影響很小。
第二、三組獲得的結(jié)果它們進(jìn)一步證實(shí)了第一組獲得的結(jié)果。可以觀察到，暴露在去離子水的樣品的污染物按降序排列分別為鐵、錳和鉻。含量排序如下在去離子水中Fe5000-55000pptMn1000-35000pptCr100-1000ppt其結(jié)果是，這些對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明-所有的不銹鋼管(304或316L)，無論是否經(jīng)過處理，都會(huì)使得在與管道接觸的異丙醇中鉻的濃度顯著提高。
PFA(全氟烷氧基型聚合物)制成的管道使得在與管道接觸的異丙醇中鉻的濃度僅有輕微的上升。這種鉻濃度的提高可以解釋為由于生產(chǎn)這些管道的擠壓成型模具的磨損造成的。
權(quán)利要求
1.一種在制造平板半導(dǎo)體或發(fā)光二極管的生產(chǎn)設(shè)施中分配液體化學(xué)產(chǎn)品的系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)包括液體化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)存裝置、液體化學(xué)產(chǎn)品的分配裝置和液體化學(xué)產(chǎn)品的應(yīng)用裝置，其中該液體化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)分配裝置從儲(chǔ)存裝置分配到應(yīng)用裝置，其特征在于所述分配裝置至少一部分由天然聚合物制成，選自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)，可以是取代的或未取代的，以及四氟乙烯(C2F4)和全氟烷基乙烯基醚[F(CF2)mCF2OCF＝CF2]共聚物，通稱為PFA(全氟烷氧基型共聚物)或MFA，其包含碳-氟鏈，典型的是包含通過氧原子連接的全氟烷基型側(cè)鏈的聚四氟乙烯，用于醇和/或酸類液體由儲(chǔ)存裝置至該產(chǎn)品的應(yīng)用裝置之間的連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述液體是醇或酸時(shí)，與該液體直接接觸的液體分配裝置由全氟烷氧基型聚合物制成，或由鉻鋼制成，尤其是316L型或304L型鉻鋼。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所有的儲(chǔ)存和分配裝置直至液體產(chǎn)品的應(yīng)用端均由PFA制成。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，醇或酸在由全氟烷氧基型聚合物制成的管道中的平均流速要達(dá)到足以獲得在所述化學(xué)液體中鉻的濃度低于期望值。
5.實(shí)施上述任一權(quán)利要求所述系統(tǒng)的方法，其特征在于，該液體產(chǎn)品首先在管道中循環(huán)，以清除任何可能存在的金屬殘留物，特別是在該管道制造過程中存在于其表面的鉻、鎳、鐵、鉬或鈷，在將未污染的液體產(chǎn)品進(jìn)行循環(huán)到使用端之前，將前述液體產(chǎn)品排掉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在生產(chǎn)平板半導(dǎo)體或發(fā)光二極管的生產(chǎn)設(shè)施中分配液體化學(xué)產(chǎn)品的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液體化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)存裝置、分配裝置和應(yīng)用裝置，其中，該液體產(chǎn)品經(jīng)分配裝置從儲(chǔ)存裝置分配到應(yīng)用裝置。
文檔編號(hào)B67D7/02GK101087729SQ200580044256
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者H·迪爾菲, J·唐泰, F·塔廖內(nèi) 申請(qǐng)人:液體氣體電子系統(tǒng)公司