一种半导体设备的水路系统和水路气泡消除方法与流程

1.本发明涉及半导体制造的技术领域，具体涉及了一种半导体设备的水路系统、一种半导体设备的水路气泡消除方法，以及一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在半导体的工艺中，硅的氧化是超大规模集成电路中的一个重要工艺。在现有技术中，半导体工艺设备，例如薄膜沉积设备中的硅的氧化可以包括湿氧和干氧两种方式。对于湿氧工艺，需要先将超纯水离散成水蒸气后，再将其通入反应腔室中参与反应。
3.目前，常用的技术方案是将超纯水从厂务端由液体输送系统(liquid delivery system，lds)输送给半导体设备端的气体供应系统(gas box)，再经由气体供应系统中的液体流量计(liquid flow meter，lfm)控制水流量，然后经过汽化器进行汽化后，通过高温管路以水蒸气形式进入反应腔室参与反应。
4.上述方法对于水路中超纯水的纯度要求较高，但是，从供水的厂务端到半导体设备的反应腔室这段传输水路本身距离过长，很容易造成传输水路中产生气泡。并且，现有技术中也无法监控水路气泡情况，对于传输水路中存在的气泡更加无法察觉，这就导致当掺杂有大量气泡的超纯水经由液体流量计进入反应腔室时，容易引起液体流量计控制不稳定而报警，甚至还可能会影响半导体设备机台的稳定性，减损机台的使用寿命。
5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种半导体设备的水路技术，能够实时监控从供水厂务端到半导体设备的反应腔室之间较长距离的传输水路中的气泡情况，并降低传输水路中的气泡含量，从而保证进入反映腔室的超纯水的纯度，提升湿氧工艺的效果，并且还能进一步缩短由于水路气泡导致的机台报警解决时间，长机台的工作时间，并提升其工作稳定性。


技术实现要素：

6.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
7.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种半导体设备的水路系统、一种半导体设备的水路气泡消除方法，以及一种计算机可读存储介质，能够实时监控从供水厂务端到半导体设备的反应腔室之间较长距离的传输水路中的气泡情况，并降低传输水路中的气泡含量，从而保证进入反映腔室的超纯水的纯度，提升湿氧工艺的效果，并且还能进一步缩短由于水路气泡导致的机台报警解决时间，长机台的工作时间，并提升其工作稳定性。
8.具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述半导体设备的水路系统，包括：水路输送管路，其两端分别连接提供超纯水的厂务端和使用所述超纯水的反应腔室，所述水路
输送管路的内部包括多个气泡监测装置，用以检测输送的所述超纯水中的原始气泡含量；第一气泡析出装置，设置于所述水路输送管路中，根据所述原始气泡含量，对所述超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量；第二气泡析出装置，设置于脱气腔室的下方，根据所述第一气泡含量，对流经所述脱气腔室的所述超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量；以及所述脱气腔室，基于所述第二气泡含量，调整对所述超纯水的脱气速率。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第一气泡析出装置包括加热装置，根据所述原始气泡含量，调节所述加热装置的温度，用以调节对所述超纯水进行一级气泡析出的析出速率。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述脱气腔室包括保温夹层，用以保持流入所述脱气腔室内的所述超纯水的温度。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第二气泡析出装置包括超声波发生装置，根据第二气泡含量，调节所述超声波发生装置的频率，用以调节对所述超纯水进行二级气泡析出的析出速率。
12.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述脱气腔室内包括多个阻隔部件，用以延长所述超纯水通过所述脱气腔室的时间。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述脱气腔室中还包括流动相滤膜，以分离出包括所述第二气泡含量的所述超纯水中的气泡。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述脱气腔室的上方通过真空管路连接真空泵系统，根据分离出的气泡，通过所述真空泵系统调整所述脱气腔室的上方的真空度，以调整对所述超纯水的脱气速率。
15.进一步地，在本发明的一些实施例中，从所述脱气腔室流出的所述超纯水通过所述水路输送管路输送到所述半导体设备的气体供应系统以汽化，并通过高温管路将汽化后的水蒸气送入所述反应腔室。
16.此外，根据本发明的第二方面提供的上述半导体设备的水路气泡消除方法，包括以下步骤：获取超纯水中的原始气泡含量；根据所述原始气泡含量，对所述超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量；根据所述第一气泡含量，对所述超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量；以及基于所述第二气泡含量，调整对所述超纯水的脱气速率。
17.此外，根据本发明的第三方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第二方面提供的上述半导体设备的水路气泡消除方法。
附图说明
18.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
19.图1示出了根据本发明的一些实施例所提供的一种半导体设备的水路系统的结构示意图；以及
20.图2示出了根据本发明的一些实施例所提供的一种半导体设备的水路气泡消除方法的流程图。
21.附图标记：
22.100
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半导体设备的水路系统；
23.110
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厂务端；
24.120
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反应腔室；
25.130
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水路输送管路；
26.131、1311、1312、1313气泡监测装置；
27.140
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第二气泡析出装置；
28.150
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脱气腔室；
29.151
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真空管路；
30.152
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真空泵系统；
31.160
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气体供应系统；
32.161
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液体流量计；
33.162
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汽化器；
34.s110～s140
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步骤。
具体实施方式
35.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
38.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
39.如上所述，现有技术中方法对于水路中超纯水的纯度要求较高，但是，从供水的厂务端到半导体设备的反应腔室这段传输水路本身距离过长，很容易造成传输水路中产生气泡。并且，现有技术中也无法监控水路气泡情况，对于传输水路中存在的气泡更加无法察觉，这就导致当掺杂有大量气泡的超纯水经由液体流量计进入反应腔室时，容易引起液体
流量计控制不稳定而报警，甚至还可能会影响半导体设备机台的稳定性，减损机台的使用寿命。
40.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体设备的水路系统、一种半导体设备的水路气泡消除方法，以及一种计算机可读存储介质，能够实时监控从供水厂务端到半导体设备的反应腔室之间较长距离的传输水路中的气泡情况，并降低传输水路中的气泡含量，从而保证进入反映腔室的超纯水的纯度，提升湿氧工艺的效果，并且还能进一步缩短由于水路气泡导致的机台报警解决时间，长机台的工作时间，并提升其工作稳定性。
41.在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的上述半导体设备的水路气泡消除方法可以由本发明的第一方面提供的上述半导体设备的水路系统实施。并且，本发明第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，可以用于实施本发明的第二方面提供的上述半导体设备的水路气泡消除方法。
42.以下将结合一些半导体设备的水路气泡消除方法的实施例来描述上述半导体设备的水路系统的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些半导体设备的水路气泡消除方法的实施例只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该半导体设备的水路系统的全部工作方式或全部功能。同样地，该半导体设备的水路系统也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些半导体设备的水路气泡消除方法中各步骤的实施主体构成限制。
43.请参看图1，图1示出了根据本发明的一些实施例所提供的一种半导体设备的水路系统的结构示意图。
44.如图1所示，在本发明的一些实施例中，半导体设备的水路系统100可以主要包括：水路输送管路130、第一气泡析出装置(附图中未绘示出)、第二气泡析出装置140，以及脱气腔室150。
45.具体来说，水路输送管路130的头端可以连接到提供超纯水的厂务端110，其尾端可以连接到使用超纯水的半导体设备中的反应腔室120。水路输送管路130的内部可以包括多个气泡监测装置131，分别分布于整条水路输送管路130中的各个输送段，用以检测输送过程中各输送段水路中的超纯水中的原始气泡含量。在图1所示的实施例中，在水路输送管路130的前段、中段和后段可以分别设有气泡监测装置1311、1312、1313。
46.在一些可选的实施例中，第一气泡析出装置(附图中未绘示出)可以设置于水路输送管路130中，根据原始气泡含量，对超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量。进一步地，在一些优选的实施例中，第一气泡析出装置可以包括加热装置，根据原始气泡含量，调节加热装置的温度，用以调节对超纯水进行一级气泡析出的析出速率。具体来说，加热装置可以改变超纯水的温度，从而可以改变气体在水中的溶解度。在本实施例中，根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的原始气泡含量，然后通过调高加热装置的温度，从而减少气体在水中的溶解度，使气体加速析出，实现快速减少超纯水中的气泡。由于不同气体在水中的溶解度不同，对应的气泡数量不同，因而，在实际使用过程中，操作者可以根据需要自己设定加热装置的温度参数。
47.可选地，在另一些其他的实施例中，第一气泡析出装置也可以直接设置于气泡监
测装置131中，用以更加精准地测量完成一级气泡析出后的超纯水中的第一气泡含量。
48.如图1所示，半导体设备的水路系统100中的第二气泡析出装置140可以设置于脱气腔室150的下方，根据第一气泡含量，对流经脱气腔室150的超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量。进一步地，在一些优选的实施例中，第二气泡析出装置140可以包括超声波发生装置，根据第二气泡含量，调节超声波发生装置的频率，用以调节对超纯水进行二级气泡析出的析出速率。具体来说，超声波发生装置中的超声波振荡器可以使液体中产生大量的近真空的微型气泡，这些微型气泡在膨胀时可以吸入更多的气体，并在收缩时将气体释放出来，因此，这些微型气泡的体积可以迅速增大。在本实施例中，根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的第一气泡含量，然后通过调节超声波发生装置的频率，从而加快气体在水中的析出速率，进一步实现快速减少超纯水中的气泡。由于不同类型和/或型号的超声波发生装置具有不同的频率范围，操作者可以根据不同工艺、不同设备要求，设置不同的频率调整参数。操作者还可以根据水路输送管路130的管径大小以及水路流量来选择配置一个或者多个超声波发生装置。
49.进一步地，在一些优选的实施例中，脱气腔室150还可以包括保温夹层，用以保持经过第一气泡析出装置加热之后，流入脱气腔室150内的超纯水的温度。
50.在另一些优选的实施例中，脱气腔室150内还可以包括多个阻隔部件(附图中未绘示出)，经由这些阻隔部件可以延长超纯水通过脱气腔室150的时间，从而增加超纯水进行二级气泡析出的过程，以进一步提升超纯水中气泡的析出效率。
51.可选地，在一些实施例中，对于析出的气体没有精密度要求，可以结合设备成本，单独设置上述第一气泡析出装置和/或第二气泡析出装置中的一种或者多种。
52.如图1所示，半导体设备的水路系统100中的脱气腔室150可以基于第二气泡含量，调整对超纯水的脱气速率。具体来说，在一些实施例中，脱气腔室150中可以包括流动相滤膜(附图中未绘示出)，用以分离出超纯水中的气泡。具体来说，流动相滤膜的特性为气体分子可以通过，但是通过水分子不能通过，而且，它的滤膜形状大小是可变的，因而可以根据所设置的脱气腔室的结构来调整。在一些可选的实施例中，流动相滤膜的形状可以为圆筒形，超纯水可以从圆筒形状的滤膜中通过，由径向方向脱出气体。在另一些实施例中，流动相滤膜的形状也可以为圆形，圆形的滤膜可可以通过夹持工具固定在脱气腔室150内部。进一步地，为了加速气体析出，脱气腔室150中的流动相浸没在超声波发生装置纯水液面下。
53.进一步地，如图1所示，在一些实施例中，脱气腔室150的上方可以通过真空管路151连接真空泵系统152，用以调整对于超纯水的排气速率，一般来说是用于加速排出气体。根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的第二气泡含量，并通过流动相滤膜将这些气泡分离出来后，通过真空泵系统152调整脱气腔室150的上方的真空度，从而调整对超纯水的脱气速率。具体来说，真空泵系统152中可以包括中真空泵与低真空泵、真空规、阀门等。当通过流动相滤膜分离出来的气泡含量增加时，即水路中气体分子经由流动相滤膜进入脱气腔室150的上方，可以通过调整阀门开度，来控制脱气腔室150上方的真空度。当气泡含量剧烈增大时，还可以通过更换抽气口径更大一级的真空管路151，来快速控制调整真空度。
54.如图1所示，从脱气腔室150流出的超纯水通过水路输送管路130输送到半导体设备的气体供应系统160。为了保证通入气体供应系统160的超纯水的纯度，即超纯水中的气泡含量尽可能低，在气体供应系统160的入口段，还可以设置气泡监测装置1313，用以监测
送入的超纯水中的气体含量。气体供应系统160中可以包括液体流量计161和汽化器162。通过液体流量计161来控制水流量，在经由汽化器162进行汽化操作，之后再通过高温管路将汽化后的水蒸气送入半导体设备的反应腔室120，进行各种工艺反应，例如，湿氧工艺等。
55.为了更清楚地介绍上述半导体设备的水路系统100，接下来将结合半导体设备的水路气泡消除方法来描述半导体设备的水路系统100的工作原理。请参看图2，图2示出了根据本发明的一些实施例所提供的一种半导体设备的水路气泡消除方法的流程图。如图2所示，在本发明的一些实施例中，半导体设备的水路气泡消除方法主要包括以下步骤：
56.s110：获取超纯水中的原始气泡含量；
57.具体来说，如图1所示，在一些实施例中，半导体设备的水路系统100中的水路输送管路130的头端连接到提供超纯水的厂务端110，其尾端可以连接到使用超纯水的半导体设备中的反应腔室120。水路输送管路130的内部可以包括多个气泡监测装置131，分别分布于整条水路输送管路130中的各个输送段，从而可以检测输送过程中各输送段水路中的超纯水中的原始气泡含量。
58.s120：根据原始气泡含量，对超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量。
59.在一些实施例中，第一气泡析出装置(附图中未绘示出)可以设置于水路输送管路130中。进一步地，第一气泡析出装置可以包括加热装置，根据原始气泡含量，调节加热装置的温度，用以调节对超纯水进行一级气泡析出的析出速率。由于加热装置可以改变超纯水的温度，因而就可以改变气体在水中的溶解度。在本实施例中，根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的原始气泡含量后，可以通过调高加热装置的温度，从而减少气体在水中的溶解度，使气体加速析出，实现快速减少超纯水中的气泡。由于不同气体在水中的溶解度不同，对应的气泡数量不同，因而，在实际使用过程中，操作者可以根据需要自己设定加热装置的温度参数。
60.s130：根据第一气泡含量，对超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量。
61.在一些实施例中，第二气泡析出装置140可以设置于脱气腔室150的下方。进一步地，第二气泡析出装置140可以包括超声波发生装置，根据第二气泡含量，调节超声波发生装置的频率，用以调节对超纯水进行二级气泡析出的析出速率。超声波发生装置中的超声波振荡器可以使液体中产生大量的近真空的微型气泡，这些微型气泡在膨胀时可以吸入更多的气体，并在收缩时将气体释放出来，因此，这些微型气泡的体积可以迅速增大。在本实施例中，根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的第一气泡含量后，通过调节超声波发生装置的频率，从而加快气体在水中的析出速率，进一步实现快速减少超纯水中的气泡。由于不同类型和/或型号的超声波发生装置具有不同的频率范围，操作者可以根据不同工艺、不同设备要求，设置不同的频率调整参数。操作者还可以根据水路输送管路130的管径大小以及水路流量来选择配置一个或者多个超声波发生装置。
62.s140：基于第二气泡含量，调整对超纯水的脱气速率。
63.在一些实施例中，脱气腔室150中可以包括流动相滤膜(附图中未绘示出)，用以分离出超纯水中的气泡。脱气腔室150的上方还可以通过真空管路151连接真空泵系统152，用以调整对于超纯水的排气速率，一般来说是用于用以加速排出气体。根据经由气泡监测装置131检测出超纯水中的第二气泡含量，并通过流动相滤膜将这些气泡分离出来后，通过真空泵系统152调整脱气腔室150的上方的真空度，从而调整对超纯水的脱气速率。具体来说，
真空泵系统152中可以包括中真空泵与低真空泵、真空规、阀门等。当通过流动相滤膜分离出来的气泡含量增加时，即水路中气体分子经由流动相滤膜进入脱气腔室150的上方，可以通过调整阀门开度，来控制脱气腔室150上方的真空度。当气泡含量剧烈增大时，还可以通过更换抽气口径更大一级的真空管路151，来快速控制调整真空度。
64.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
65.综上所述，本发明提供了一种半导体设备的水路系统、一种半导体设备的水路气泡消除方法，以及一种计算机可读存储介质，能够实时监控从供水厂务端到半导体设备的反应腔室之间较长距离的传输水路中的气泡情况，并降低传输水路中的气泡含量，从而保证进入反映腔室的超纯水的纯度，提升湿氧工艺的效果，并且还能进一步缩短由于水路气泡导致的机台报警解决时间，长机台的工作时间，并提升其工作稳定性。
66.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

技术特征：
1.一种半导体设备的水路系统，其特征在于，包括：水路输送管路，其两端分别连接提供超纯水的厂务端和使用所述超纯水的反应腔室，所述水路输送管路的内部包括多个气泡监测装置，用以检测输送的所述超纯水中的原始气泡含量；第一气泡析出装置，设置于所述水路输送管路中，根据所述原始气泡含量，对所述超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量；第二气泡析出装置，设置于脱气腔室的下方，根据所述第一气泡含量，对流经所述脱气腔室的所述超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量；以及所述脱气腔室，基于所述第二气泡含量，调整对所述超纯水的脱气速率。2.如权利要求1所述的水路系统，其特征在于，所述第一气泡析出装置包括加热装置，根据所述原始气泡含量，调节所述加热装置的温度，用以调节对所述超纯水进行一级气泡析出的析出速率。3.如权利要求2所述的水路系统，其特征在于，所述脱气腔室包括保温夹层，用以保持流入所述脱气腔室内的所述超纯水的温度。4.如权利要求1所述的水路系统，其特征在于，所述第二气泡析出装置包括超声波发生装置，根据第二气泡含量，调节所述超声波发生装置的频率，用以调节对所述超纯水进行二级气泡析出的析出速率。5.如权利要求1或4所述的水路系统，其特征在于，所述脱气腔室内包括多个阻隔部件，用以延长所述超纯水通过所述脱气腔室的时间。6.如权利要求1所述的水路系统，其特征在于，所述脱气腔室中还包括流动相滤膜，以分离出包括所述第二气泡含量的所述超纯水中的气泡。7.如权利要求6所述的水路系统，其特征在于，所述脱气腔室的上方通过真空管路连接真空泵系统，根据分离出的所述气泡，通过所述真空泵系统调整所述脱气腔室的上方的真空度，以调整对所述超纯水的脱气速率。8.如权利要求1所述的水路系统，其特征在于，从所述脱气腔室流出的所述超纯水通过所述水路输送管路输送到所述半导体设备的气体供应系统以汽化，并通过高温管路将汽化后的水蒸气送入所述反应腔室。9.一种半导体设备的水路气泡消除方法，其特征在于，包括以下步骤：获取超纯水中的原始气泡含量；根据所述原始气泡含量，对所述超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量；根据所述第一气泡含量，对所述超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量；以及基于所述第二气泡含量，调整对所述超纯水的脱气速率。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求9所述的半导体设备的水路气泡消除方法。

技术总结
本发明公开了一种半导体设备的水路系统和水路气泡消除方法。水路系统包括：水路输送管路，其两端分别连接提供超纯水的厂务端和使用超纯水的反应腔室，水路输送管路的内部包括多个气泡监测装置，用以检测输送的超纯水中的原始气泡含量；第一气泡析出装置，设置于水路输送管路中，根据原始气泡含量，对超纯水进行一级气泡析出，获得第一气泡含量；第二气泡析出装置，设置于脱气腔室的下方，根据第一气泡含量，对流经脱气腔室的超纯水进行二级气泡析出，获得第二气泡含量；以及脱气腔室，基于第二气泡含量，调整对超纯水的脱气速率。本发明能够降低供水端到反应腔之间的长距离传输水路中的气泡含量，保证进入反映腔的超纯水纯度，提升湿氧工艺效果。提升湿氧工艺效果。提升湿氧工艺效果。


技术研发人员：万亿 尹艳超 吴凤丽 张艳娟 张佳琦
受保护的技术使用者：拓荆科技(上海)有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/13