CN115626745A - 先进芯片制造用清洗水的提纯装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置与方法，提纯装置中，至少一个第一壳体为透明隔热的中空封闭结构；至少一个辐射光源设于中空封闭结构内以形成真空辐射腔；待提纯水自下支撑孔板进入第一反应腔且自第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，水流通道至少部分地重叠于光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水；来自密封腔的第一处理水依次在正电吸附区去除羧酸类小分子有机物和碳酸、催化反应区淬灭自由基复合氧化剂以及离子抛光区降除痕量金属、非金属离子、弱离子化无机盐、溶解性低分子有机物形成先进芯片制造用清洗水。本装置能够有效降解超低分子有机物、深度脱除痕量金属，并高效淬灭自由基复合氧化剂。

Description

先进芯片制造用清洗水的提纯装置与方法

技术领域

本发明涉及先进芯片制造用清洗水的超纯水技术领域，尤其涉及一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置及方法。

背景技术

在IC先进芯片制造过程中，清洗水是用于湿法刻蚀、光刻、化学机械研磨和物理气相沉积等工艺清洗、靶材装置冷却以及湿式化学品配液的重要高纯介质。通常由动力厂房制得的高纯度二次纯水通过厂区内连接的管道***输送到生产厂房洁净区的纯水储槽，再经抛光***提纯处理，制成超纯水送往生产区工艺使用点。

在生产厂房洁净区，二次纯水经过较高剂量的光降解、离子抛光等进一步提纯手段，形成超纯水供给生产使用。随着工艺特征尺寸的减小和超纯水品质标准的提升，在先进制程清洗水制备的抛光***中，加大光辐射剂量以深度脱除小分子有机物而产生的不能自行淬灭的剩余氧化剂引起了行业关注。这种来自自由基复合反应的氧化剂具有很强的氧化电位，不仅对清洗水制备过程树脂等材料产生劣化影响，在半导体后段制程，通过扫描探针显微镜已经发现这种次生氧化剂在晶圆表面形成的孔道腐蚀。如何在超高纯液相环境将这种次生氧化剂还原、降除而不带来新的微污染，是本申请解决的重点问题之一。

在IC制造五大微污染物中，金属离子对半导体成品率有着显著影响。过渡金属和重金属会使芯片发生结晶不良、栅极氧化层的绝缘耐压性能退化等问题，碱金属造成漏电、击穿并使衬底电阻率发生变化。

微粒子的存在可使氧化、扩散、沉积、金属化等工艺造成开路或短路，尤其100nm以上的颗粒容易造成光刻缺陷，产生针孔，使光刻胶粘附性能变差。在清洗水制备抛光***，来自于现有光催化反应器内壁的不锈钢等高合金钢材质焊接氧化物的脱落将是造成末端中空纤维膜断裂甚至微粒子超标的风险源。

基于此，在清洗水制备工艺***中，考虑以控制关键污染物微溶出为重要目的的材质选择原则，应避免任何腐蚀物和金属颗粒脱落或释放到处理后的水中，尤其在精制处理段，反应器、交换塔等容器壳体以及管道、阀门、取样池等过流部件的材质应做出金属极少化或去金属化的设计选择和创意思考。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置与方法，适用于集成电路制造、尤其适用于高端芯片制造的先进制程（特征尺寸0.028μm及以下）工艺清洗用超纯水的制备与***集成，将有效解决超低分子有机物的降解、痕量金属的脱除、自由基复合氧化剂的淬灭以及过流材料去金属化等行业新兴技术热点问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置包括：

至少一个第一壳体，其为透明隔热的中空封闭结构；

至少一个辐射光源，辐射光源设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔；

第二壳体，其围绕所述至少一个第一壳体；

连接盖，其设于所述第二壳体顶部；

下支撑孔板，其设于所述第二壳体底部，所述下支撑孔板、第二壳体内壁、第一壳体外壁和连接盖构成第一反应腔，所述第一反应腔在所述真空辐射腔照射下形成光解区，待提纯水自所述下支撑孔板进入第一反应腔且自所述第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水，所述第一处理水包括次生氧化剂；

第三壳体，其具有位于下支撑孔板下方的底壁以及自所述底壁向上延伸的侧壁，所述侧壁围合形成开口，所述侧壁围绕所述第二壳体；

顶盖，其可拆卸地盖设于所述开口；

第一孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和顶盖构成密封腔，所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔；

第二孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第二孔板、侧壁、第二壳体外壁和底壁构成集水腔；

第二反应腔，其经由所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和第二孔板构成，所述第二反应腔自上而下依次填充正电荷吸附剂、金属或金属氧化物催化剂、离子交换剂以构成正电吸附区、催化反应区和离子抛光区。

一种先进芯片制造用清洗水的提纯方法包括以下步骤，

待提纯水经由入流口进入第一反应腔，在第一反应腔自下而上形成连续流的光解区中降解水中溶解性有机物形成第一处理水；

所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔，第一处理水依次在正电吸附区、催化反应区以及离子抛光区降除弱酸及酸式盐、次生氧化剂、溶解性离子和有机物形成先进芯片制造用清洗水；

先进芯片制造用清洗水收集于所述集水腔且经由出流口导出。

在上述技术方案中，本发明提供的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置与方法，具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明是一款位于超纯水制备精处理***、集多功能于一身的新型深抛光精处理器，作为未来超纯水制备抛光区核心处理单元，它有机耦合了光催化氧化、羧酸类小分子有机物吸收、自由基复合氧化剂的淬灭以及痕量电解质的精抛光等多种处理功能，可使得除微粒子以外所有超纯水POD端的最终技术指标满足当今最先进的3nm高端芯片制造用超纯水水质标准。可将痕量金属离子和低分子有机物分别脱除至最低小于0.05ng/l和小于0.5μg/l的极高限定值，将自由基复合氧化剂控制在1μg/l以下。高效淬灭自由基复合氧化剂的催化性能是提纯装置的优势，采用纳米科技催化技术有效解决了先进芯片制造过程出现的新兴微污染技术问题。同时，提纯装置重点考虑了痕量TOC对纳米粒子催化剂的有机酸微污染，设计正电吸附区，以延长纳米粒子催化剂寿命，做出保障催化还原指标H₂O₂＜1μg/L且稳定运行的工艺创新。同样作为设计创新的亮点，提纯装置采用无金属化设计的反应器，与现有技术相比，明显在工艺关键金属污染物（如Fe）的超痕量控制方面表现出很大优势。由于在第一反应腔采用了光的屏蔽与反射的结构件创新设计以及在真空辐射腔采取充入惰性气体以减少光衰减的保护措施，显著提高了辐射效率；在过渡区缩短了设备间的传递距离，有效降低了过程材质析出的微污染积聚，因而即便在超痕量的检测范围也能看到更高TOC脱除效果的差异。此外，提纯装置节省了至少两台设备的占地面积，结构紧凑且更有益于微污染防护的一体化处理装置为先进制程IC工厂抛光区的工艺布局也显著做出了设计优化与创新。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置的剖面结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置的A-A剖面结构示意图。

图3为图2的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置的圆圈处放大结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-3所示，一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置包括：

至少一个第一壳体21，其为透明隔热的中空封闭结构；

至少一个辐射光源22，辐射光源22设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔23；

第二壳体24，其围绕所述至少一个第一壳体21；

连接盖25，其设于所述第二壳体24顶部；

下支撑孔板26，其设于所述第二壳体24底部，所述下支撑孔板26、第二壳体24内壁、第一壳体21外壁和连接盖25构成第一反应腔27，所述第一反应腔27在所述真空辐射腔23照射下形成光解区271，待提纯水自所述下支撑孔板26进入第一反应腔27且自所述第二壳体上部的流出孔299流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区271以光催化氧化待提纯水形成第一处理水，所述第一处理水包括次生氧化剂；

第三壳体28，其具有位于下支撑孔板26下方的底壁281以及自所述底壁281向上延伸的侧壁282，所述侧壁282围合形成开口，所述侧壁282围绕所述第二壳体24；

顶盖283，其可拆卸地盖设于所述开口；

第一孔板284，其一端固定于所述侧壁282，另一端固定于第二壳体24外壁，所述第一孔板284、侧壁282、第二壳体24外壁和顶盖283构成密封腔286，所述第一处理水从所述第一反应腔27进入所述密封腔286；

第二孔板285，其一端固定于所述侧壁282，另一端固定于第二壳体24外壁，所述第二孔板285、侧壁282、第二壳体24外壁和底壁281构成集水腔287；

第二反应腔288，其经由所述第一孔板284、侧壁282、第二壳体24外壁和第二孔板285构成，所述第二反应腔288自上而下依次填充正电荷吸附剂、金属或金属氧化物催化剂、离子交换剂以构成正电吸附区291、催化反应区292和离子抛光区293。

所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置中，还包括，

入流口29，其穿设所述底壁281且连通所述第一反应腔27；

出流口294，其穿设所述侧壁282且连通所述集水腔287以导出先进芯片制造用清洗水。

所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置中，第二孔板285设有至少一个塔形布水器295，将离子抛光区的先进芯片制造用清洗水收集到集水腔287中且隔离离子交换剂。

所述塔形布水器295为嵌入式圆柱形布水器，在聚丙烯骨架支撑内侧固定一层聚己二酰己二胺滤网，孔径60目~80目。

进一步地，第一壳体21上部位于连接盖25中。

进一步地，连接盖中间的孔侧壁相应开有容纳O型圈的凹槽，第一壳体21上部通过O型圈密封及定位于所述侧壁，优选地，O型圈可以是双O型圈。

优选地，第一壳体21顶部还设有给辐射光源通电的线缆。

优选地，所述第一壳体21、第二壳体24和第三壳体28为共中心轴线的中心对称结构。

一种先进芯片制造用清洗水的提纯方法包括以下步骤，

待提纯水经由入流口29进入第一反应腔27，在第一反应腔27自下而上形成连续流的光解区271中，真空辐射腔23辐射的紫外线被水分子吸收产生羟基自由基和超氧自由基，由此诱发复杂链式反应，由于羟基自由基是一种亲电性粒子，会首先与过流水中残留溶解性污染物发生加成反应或羟基化反应，进再发生抽氢反应或氧化还原反应，以降解水中溶解性有机物形成第一处理水；

所述第一处理水从所述第一反应腔27进入所述密封腔286，第一处理水依次在正电吸附区291去除羧酸类小分子有机物和碳酸、催化反应区292淬灭自由基复合氧化剂以及离子抛光区293降除痕量金属、非金属离子、弱离子化无机盐、溶解性低分子有机物形成先进芯片制造用清洗水；其中，痕量金属降至0.05ng/l以下，分子量小于100Da的超低分子有机物TOC降至0.5μg/l以下；

先进芯片制造用清洗水收集于所述集水腔287且经由出流口294导出。

所述待提纯水为二次纯水，来自热交换器且流速可调地进入所述入流口29；

先进芯片制造用清洗水的提纯装置采用圆柱形套筒式反应器，反应器由真空辐射腔23、第一反应腔27、第二反应腔288、密封腔286和集水腔287组成，从功能划分，分为辐射区、光解区271、正电吸附区291、催化反应区292、离子抛光区293、过渡区289和收集区296。如图1所示，辐射光源22安装在如第一圆柱状壳体的第一壳体21内，较佳的通过第一圆柱状壳体上的充气口抽出壳体内空气，形成真空保护的辐射腔，可充入纯度99.9%的氮气或氩气等惰性气体，使得第一圆柱状壳体内氮气或氩气气压达到50~100kPa，由于氮气或氩气不吸收253.7nm和184.9nm紫外线，因而避免空气杂质造成光强衰减，进而提高辐射效率。第一圆柱状壳体的作用在于防止被处理水带走光源的热量，使真空辐射腔23内温度不至于过低而影响发光效率，其保温作用也起到了稳定紫外光输出的效果，使得水温在5~32°C之间变化对放电光源的输出强度几乎没有影响。

辐射光源22可采用多种UV光激发装置，在提纯装置中至少应为双波长高输出低压紫外线汞灯或双波长低压紫外线汞齐灯，进一步较佳的，可优选双波长低压紫外线汞齐灯。本发明较佳实施例中，第一圆柱状壳体由对UV光具有优异光学透射率的高纯度透明石英（SiO₂）制成，羟基含量≤5μg/g，较佳的由高纯度人工合成熔融石英材料制成，需满足透射率大于90%的要求。

如第二圆柱状壳体的第二壳体24与一个或多个第一圆柱状壳体之间形成水流通道，上下部有连接盖25和下支撑孔板26，称之为第一反应腔27。纯水储槽PWT中的二次纯水经过第二热交换器HEX-2，首先进入第一反应腔27，在第一反应腔27自下而上形成连续流的光解区271中，VUV被水分子强烈吸收产生羟基自由基和超氧自由基，诱发链式反应生成多种强氧化性活性物质，与过流水中残留溶解性污染物发生加成反应或羟基化反应，进而再发生抽氢反应或氧化还原反应，使得DOM的分子结构进一步得到大幅降解。

第二圆柱状壳体至少采用三层结构，低透光石英层241、屏蔽反射层242和无金属隔离层243，较佳的，在低透光石英层241外表面再利用真空蒸镀法镀制上一层金属薄膜（第二表面镜），进一步较佳的，采用VUV加硬金属膜形成第一表面镜，避免菲涅尔反射带来多界面的反射损失，可更有效地提高反射率。

经光解后的深除盐水流入顶部的密封腔286，形成与吸附区衔接的过渡区289，这一区域从结构上明显缩减了现有技术中的光氧化器与弱酸吸附塔（或混合离子交换塔）之间的设备间距，有效降低了传递距离造成的过程材质析出的微污染积聚和动力损失。

第三圆柱状壳体的第三壳体28与第二圆柱状壳体之间，根据吸收材料的不同，形成正电吸附区291、催化反应区292和离子抛光区293，这三个区域所在的空间被称之为第二反应腔288。第三圆柱状壳体或其内表面采用乙烯或丙烯聚合的热塑性树脂材料，或纤维增强复合塑料，较佳的采用无规共聚聚丙烯改性而成高分子聚合物材料，从溶出金属离子、痕量TOC和颗粒物等污染物限定的角度，优选β型均聚聚丙烯或高度非反应性热塑性含氟聚合物。与水接触的包括入流口29、腔体、上下支撑孔板26、通道等所有过流表面和过水装置均设计为高分子聚合物材料或石英材料，摒弃了传统反应器和交换塔的合金钢材质，以达到整台设备的去金属化或金属极少化的设计目的。

在第一反应腔27，经过VUV/UV辐照，水分子发生均裂和离子化， •OH的复合反应、•H还原溶解氧生成其他活性氧化物质的复合反应是产生H₂O₂的主要途径。在H₂O₂产生的同时，也会次生一些O₂，少量增加DO浓度。在一个实验例中，当DO浓度4μg/L，光解区271产生的H₂O₂浓度可达到49μg/L，而降低辐射剂量，H₂O₂浓度依然保持51~54μg/L。这些由自由基链式反应生成的H₂O₂并没有在光解区271自身淬灭，按照现有工艺流程，会进入抛光型MB-P设备中，带来“树脂劣化”的影响。而经过树脂塔，出水口H₂O₂泄漏量仍达到39~42μg/L，继而进入后置的脱气膜和超滤膜，并以35~38μg/L的浓度流出POD端。

本发明通过催化反应区292将光解区271产生的残余H₂O₂浓度控制在5μg/L以下，较优的，可以达到小于1μg/L。

正电吸附区291利用带季铵基表面官能基团而显正电荷的吸收材料吸附光解区271产生的羧酸类小分子有机酸，故而填充在正电吸附区291的吸收材料应为具有或混有带季铵基功能基团而具正电荷的吸附剂，此种吸收剂的一种制法是在氯甲基化聚苯乙烯交联微球骨架上与二甲基苯、三甲胺等主要原料经过悬浮聚合反应、氯甲基化反应和胺化反应制成，较优的，选用三甲基苄铵基的凝胶型二乙烯基苯交联化吸附剂，对于水中阴离子电解质尤其小分子有机物具有更强烈的吸附功能，进一步较优的，选择这一类型吸附剂的高纯级型号，以保证和满足ΔTOC≤1μg/l的特殊要求。在正电吸附区291的出流侧，TOC浓度需小于1μg/l，其中羧酸类脂烃基一元或多元有机酸浓度会更低，藉此可以很大程度避免催化反应区292吸收材料的寿命衰减，并作为保证催化还原指标H₂O₂＜1μg/L所要求从正电吸附区291到催化反应区292必要的进水条件。

填充在催化反应区292的吸收材料是一种以过渡金属为配合物与苯乙烯、丙烯酸等共聚物骨架直接键合形成高分子络合物的复相金属催化剂；较佳的选择Pd或Pt等贵金属纳米颗粒弥散分布到二甲基羟乙基苄铵基高聚物载体相表面，制成的UP级载钯树脂或载铂树脂；进一步较佳的，以大孔高比表面积聚苯乙烯-二乙烯基苯交联聚合物经三甲胺季铵基功能化修饰作为固相载体，采用静态吸附法和一步还原法，利用配位共价键络合杂相铂族金属（钯、铂、钌、铑、锇、铱）离子态前驱体，并还原转型而成的非均相大孔型固载高分子催化剂，典型的，如：大孔型聚苯乙烯负载纳米钯金属催化剂Pd@ PS-DVB-QA；更为优选的，同样使用胺基功能化PS微球作为高分子聚合物载体，应用热力学原理的异相凝聚法，以液相双金属溶液作为前驱体盐，加入稳定剂、还原剂合成纳米粒分散液，并与PS微球分散液混合、搅拌、过滤、烘干，从而得到的一种纳米合金复合粒子催化剂，如Au-Pd@PS。

纳米合金复合粒子催化剂和单金属纳米粒子催化剂的制作方法没有特别限制。

所述单金属纳米粒子包括VIII族（铂族）金属纳米粒子，所述纳米合金复合粒子包括VIII族金属两种及以上合金化纳米粒子、ⅠB族金属两种及以上合金化纳米粒子，以及分别由VIII族与ⅠB族两种及以上金属组成的合金纳米粒子，其中，优选VIII族和IB族组成的双金属纳米粒子对自由基复合氧化剂的催化还原更有效。

负载完成的纳米粒子催化剂，平均粒径优选1~30nm，进一步优选1.2~10nm，更优选1.2~5nm。

负载完成的纳米粒子催化剂，纳米粒子浓度为65~1300 mg-Caty/L。

在一个比较实验中，将异相凝聚法制成的金钯合金纳米粒子（前驱体的摩尔比0.75：0.25）、金纳米粒子、钯纳米粒子和铂纳米粒子用于水相淬灭H₂O₂的反应实验，以比较几种纳米粒子的催化活性，将结果做一级动力学方程拟合。计算催化反应速率，得到：Au@PS的k_a@p为2.0×10^-3 s^-1，Pd@PS的k_p@p为0.79×10^-3s^-1，Pt@PS的k_p@p为0.88×10^-3s^-1，Au₇₅-Pd₂₅@PS的k_a-p@p为13.6×10^-3s^-1。对比可见，合金纳米粒子Au₇₅-Pd₂₅@PS的催化速率k_a-p@p，是金纳米粒子Au@PS的6.8倍，是钯纳米粒子Pd@PS的17.2倍，是铂纳米粒子Pt@PS的15.5倍。结论显示，引入贵金属Au对Pd纳米粒子进行合金化，与单金属Pd、Pt以及Au纳米粒子相比，表现出优势悬殊、异常显著的反应活性、选择性和稳定性，由于Au-Pd@PS合金纳米粒子内部两种金属粒子之间存在协同作用，从而极大地提高了催化速率和催化活性。

合金纳米粒子催化剂更高的催化速率，使得功能化PS载体可以更为少量溶出有机杂质。

进一步说明合金纳米粒子催化剂Au-Pd@PS淬灭H₂O₂的反应原理和过程。在光解区271，辐照下产生氢自由基的同时，会有少量氢气的合成，这些来源于光化学离子化反应以及水合氢离子去质子化反应而产生的氢气，将主要参与催化反应区292淬灭H₂O₂过程中与氧气的反应。在催化剂作用下，H₂O₂脱氧成为水和氧气，氢气吸附到催化剂的表面与氧气裂解而成氢和氧单原子，进而发生复相催化反应快速生成水。

经过催化反应区292完成次生氧化剂淬灭的二次纯水，进入下部的离子抛光区293，离子抛光区293与催化反应区292填充不同的吸收材料而紧密衔接。离子抛光区293填充的吸收材料优选采用两种分别带有碱性和酸性基团预先混制处理的离子交换剂，较优的采用溶出浓度ΔTOC≤1μg/l、泄漏浓度Metals≤0.1ng/l且不可再生的高纯级别混合离子交换剂。在离子抛光区293，二次纯水中的痕量金属离子、非金属离子、弱离子化无机盐、溶解性有机杂质都得到深度降除和吸收，使得除溶解氧、微粒子以外所有超纯水POD端的最终水质指标在出流口294均已满足要求。

实施例：应用提纯装置于抛光段制备***。向填充于催化反应区的合金纳米粒子催化剂Au-Pd@PS（JEM-100CX图像测量粒径1.5±0.2nm）以SV=500h^-1通水，UDI供水从提纯装置底部入流口29进入第一反应腔27，而后进入第二反应腔288，从集水腔287流出。入流口29的水质具有如下特征：电阻率18.10MΩ.cm，TOC浓度5.2μg/l，Fe浓度9ng/l，Mn浓度1.9ng/l，H₂O₂浓度28μg/l。在持续通水两天的情况下，出流口294检测数据，见表1。

对比例1：在提纯装置旁路并联一组常规抛光段工艺组合：UVox+MB-P，UVox辐射剂量D_p=735mW-sec/cm²，抛光塔MB-P内填装与提纯装置离子抛光区相同规格树脂UP6060，在抛光塔MB-P出流口设置取样阀门和引流管，其他条件与实施例相同，出流口检测数据，见表1。

对比例2：在提纯装置旁路并联一台填装钯金属纳米粒子催化剂的催化床，安装在对比例1抛光塔MB-P之前，构成新实验组合：UVox+Pd@PS+MB-P，在抛光塔MB-P出流口设置取样阀门和引流管，其他条件与实施例相同，出流口检测数据，见表1。

通过上述检测数据，可以做出以下几点说明：

1、对比例采用了较大的辐射剂量，但TOC降解效果依然不如实施例。由于提纯装置在第一反应腔27采用了真空蒸镀金属薄膜工艺以提升光反射率90%的创新设计，以及在真空辐射腔23采取充入惰性气体以减少光衰减的保护措施，显著提高了辐射效率，并且在过渡区289缩短了设备间的传递距离，有效降低了过程材质析出的微污染积聚，因而即便在超痕量的检测范围也能看到更高脱除效果的差异。

2、作为提纯装置的亮点和优势，填充合金纳米催化剂，相比单金属催化剂，具有更高的催化速率和催化活性。在对比例2中，钯催化剂Pd@PS的高分子聚合物载体上修饰了有强烈吸附功能的三甲基季铵基功能基团，因而负载率高，催化活性强，进而缩小了与实施例合金纳米粒子Au-Pd@PS催化反应效率的差距。对比例1采用常规抛光工艺，没有考虑自由基复合氧化剂的存在和去除措施，在抛光塔MB-P出口检测出清洗水中泄露的35μg/l H₂O₂，是目前制备工艺出现的实际问题，已经给先进芯片制造带来影响。

3、Mn作为芯片制造的关键金属，是更加严格控制的金属离子，将这类超痕量金属污染物控制在0.05ng/l以下，是未来新埃米时代GAAFET晶体管架构高端制造标准对清洗水提出的更高要求，也是所有相关材料、装备、工艺、环境、检测为之协同努力、实践的目标和方向。

4、Fe是扩散系数较高的快扩散杂质，也是容易产生“深能级复合中心”的敏感金属。从提纯装置检测值可以看到，实施例采用的无金属化设计作为创新的亮点，在超痕量范围亦能表现30%的降低优势，将Fe及其氧化物控制在0.1ng/l以下。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，其包括：

至少一个第一壳体，其为透明隔热的中空封闭结构；

至少一个辐射光源，辐射光源设于所述中空封闭结构内以形成真空辐射腔；

第二壳体，其围绕所述至少一个第一壳体；

连接盖，其设于所述第二壳体顶部；

下支撑孔板，其设于所述第二壳体底部，所述下支撑孔板、第二壳体内壁、第一壳体外壁和连接盖构成第一反应腔，所述第一反应腔在所述真空辐射腔照射下形成光解区，待提纯水自所述下支撑孔板进入第一反应腔且自所述第二壳体上部的流出孔流出以构成水流通道，所述水流通道至少部分地重叠于所述光解区以光催化氧化待提纯水形成第一处理水，所述第一处理水包括次生氧化剂；

第三壳体，其具有位于下支撑孔板下方的底壁以及自所述底壁向上延伸的侧壁，所述侧壁围合形成开口，所述侧壁围绕所述第二壳体；

顶盖，其可拆卸地盖设于所述开口；

第一孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和顶盖构成密封腔，所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔；

第二孔板，其一端固定于所述侧壁，另一端固定于第二壳体外壁，所述第二孔板、侧壁、第二壳体外壁和底壁构成集水腔；

第二反应腔，其经由所述第一孔板、侧壁、第二壳体外壁和第二孔板构成，所述第二反应腔自上而下依次填充正电荷吸附剂、金属催化剂或金属氧化物催化剂、离子交换剂以构成正电吸附区、催化反应区和离子抛光区。

2.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，还包括，

入流口，其穿设所述底壁且连通所述第一反应腔；

出流口，其穿设所述侧壁且连通所述集水腔以导出先进芯片制造用清洗水。

3.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，第二孔板设有至少一个塔形布水器，将离子抛光区抛光后的处理水收集到集水腔中且隔离离子交换剂。

4.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，所述真空辐射腔充入纯度99.9%的氮气或氩气，所述辐射光源包括UV光激发装置，所述UV光激发装置包括双波长高输出低压紫外线汞灯或双波长低压紫外线汞齐灯。

5.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，所述第一壳体由羟基含量≤5μg/g的高纯度透明石英制成，透射率大于90%，所述第二壳体包括自内朝外依次层叠的低透光石英层、屏蔽反射层和无金属隔离层，所述第三壳体或其内表面采用乙烯或丙烯聚合的热塑性树脂材料，或纤维增强复合塑料。

6.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，正电荷吸附剂为带季铵基功能基团的正电荷吸附树脂或混有带季铵基功能基团的正电荷吸附树脂的混合树脂。

7.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，金属催化剂包括纳米合金复合粒子催化剂或单金属纳米粒子催化剂。

8.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，所述离子交换剂包括溶出ΔTOC不大于1μg/l的混合离子交换剂。

9.根据权利要求1所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置，其特征在于，所述提纯装置的进水条件为电阻率不小于17MΩ.cm，TOC浓度不大于10μg/l，且至少为深除盐处理后的二次纯水。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种先进芯片制造用清洗水的提纯装置的提纯方法，其特征在于，其包括以下步骤，

待提纯水经由入流口进入第一反应腔，在第一反应腔自下而上形成连续流的光解区中，降解水中溶解性有机物形成第一处理水；

所述第一处理水从所述第一反应腔进入所述密封腔，第一处理水依次在正电吸附区、催化反应区以及离子抛光区降除弱酸及酸式盐、次生氧化剂、溶解性离子和有机物形成先进芯片制造用清洗水；

先进芯片制造用清洗水收集于所述集水腔且经由出流口导出。

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