混液装置及其在超纯水的混合中的应用、在腐蚀性液体的混合中的应用的制作方法

本发明涉及加热设备技术领域，尤其涉及一种混液装置及其在超纯水的混合中的应用、在腐蚀性液体的混合中的应用。

背景技术：

采用半导体湿法工艺采对晶圆进行清洗时,不同的工艺需要在不同温度的去离子水下进行,以达到需要的清洗及反应条件，以提高去除化学品残留及颗粒物的能力、降低超纯水的使用量同时减少危化品的排放、减少细菌污染、提高良率、减少热冲击,提高产能。

目前市场上主要是通过在线式去离子水加热器来实现半导体湿法工艺对于去离子水的温度控制的需求，这种加热器将去离子水的流量控制、温度控制封装在一起，持续的对通过此加热器的去离子水进行加热，为不同的半导体湿法工艺提供不同温度、不同流量的去离子水，这种温度控制装置成本较高。然而，半导体湿法工艺要求去离子水的温度控制精度在±0.3℃以内，目前无结构简单、成本较低且精度较高的温度控制装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种结构简单、成本较低且精度较高的混液装置。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个目的是提出一种混液装置，包括腔体、与所述腔体贯通的第一管道、第二管道及第三管道，所述第一管道和第二管道用于进液，所述第三管道用于排液。

进一步的，所述第一管道和所述第二管道相对设置，所述第三管道的中心线垂直于所述第一管道与所述第二管道形成的面。

进一步的，所述第一管道的中心线和所述第二管道的中心线不重合。

进一步的，所述第一管道的中心线和所述第二管道的中心线相互平行。

进一步的，所述腔体内设有几何体，所述几何体位于所述第一管道和所述第二管道之间。

进一步的，所述几何体和所述第三管道处于同一直线。

进一步的，所述几何体为锥状体，所述锥状体的直径在靠近所述第三管道的方向上逐渐变小。

进一步的，所述第一管道内设有检测液体的温度的第一检测件，所述第三管道内设有检测液体的温度的第二检测件，所述第二管道内设有压力控制件和流量控制件，所述压力控制件用于检测和控制所述第二管道内液体的压力，所述流量控制件用于调整所述第二管道内的液体的流量。

进一步的，所述流量控制件为流量计，所述压力控制件为调压阀。

本发明的第二个目的是提出上述混液装置在超纯水的混合中的应用，所述腔体包括本体部和盖体，所述本体部和所述盖体由氟树脂材料、陶瓷或石英中的一种或多种制成。

本发明的第三个目的是提出上述混液装置在腐蚀性液体的混合中的应用，所述腔体包括本体部和盖体，所述本体部和所述盖体由聚合物材料、防腐材料、陶瓷、石英、金属、及以上述材料为基底的镀膜材料中的一种或多种制成。

本发明提出的混液装置将两种液体在所述腔体内混合之后从第三管道排出，采用结构简单的装置实现快速混合两种液体；在所述腔体内设有几何体，使得从所述第一管道和所述第二管道流入所述腔体的两股液体形成漩涡之后旋转上升，进而从所述第三管道排出，由于液体在腔体内形成漩涡，因而在短暂的时间内即迅速混合均匀；另外，在混合冷热两种液体时，通过设置所述第一检测件和所述第二检测件分别实时监控所述第一管道和所述第三管道内的液体的温度，根据所述第一检测件和所述第二检测件检测到的液体的温度，通过压力控制件和流量控制件调整所述第二管道内的液体的压力和流量，从而精确地将从所述第三管道流出的液体的温度控制在预设范围内。

附图说明

图1为本发明混液装置的立体示意图。

图2为本发明混液装置的剖视图。

图3为本发明混液装置的腔体和几何体的剖视图。

图4为本发明混液装置的去除第三管道和盖体的剖视图。

图5为不采用本发明混液装置对加热器排出的液体的温度进行调节的情况下监测到的液体的温度曲线图。

图6为经本发明混液装置调节后的液体的温度曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

下文描述中所述的“连接”等词，在没有特别说明的情况下，可以是直接连接，也可以是间接连接，即允许有第三方物质介入；可以是可拆卸式的连接，也可以是不可拆卸式的连接；术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语的限制，此术语仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

请参阅图1和图2所示，本发明的实施例揭露一种混液装置100，用于精准地调节从加热器(未图示)排出的液体的温度。所述混液装置100包括具有容纳腔10的腔体1、连接在所述加热器和所述腔体1之间以将从所述加热器排出的液体输送到所述容纳腔10内的第一管道2、用于向所述腔体1的所述容纳腔10内输送液体的第二管道3、将在所述容纳腔10内的水排出所述腔体1的第三管道4、对所述第一管道2内的水进行温度检测的第一检测件(未图示)、对所述第三管道4内的液体进行温度检测的第二检测件(未图示)、对所述第二管道3内的液体的流量进行控制的流量控制件(未图示)和对液体的压力进行检测和控制的压力控制件(未图示)。所述第一管道2和所述第二管道3相对设置于所述腔体1的下部，所述第三管道4设置于所述腔体1的顶部。

结合图2和图3所示，所述腔体1还具有安装所述第一管道2的第一通道11、安装所述第二管道3的第二通道12及安装所述第三管道4的第三通道13，所述第一通道11、所述第二通道12和所述第三通道13均与所述容纳腔10连通，所述第一通道11、所述第二通道12位于所述腔体1的下部，所述第三通道13位于所述腔体1的顶部。从所述加热器排出的液体经所述第一管道2输送到所述腔体1的所述容纳腔10内，液体经所述第二管道3输送到所述容纳腔10内，液体在所述容纳腔10内混合之后从所述第三管道4排出。为保证从所述第三管道4排出的液体的温度在预设范围内，所述第一检测件和所述第二检测件分别实时检测所述第一管道2和所述第三管道4内的液体的温度，在所述第三管道4内的液体的温度超出预设值时，所述流量控制件和压力控制件根据所述第一检测件和所述第二检测件检测到的液体的温度调整所述第二管道3内的液体的流量和压力，直到所述第二检测件检测到的所述第三管道4内的液体的温度在预设范围内。

所述第一检测件和所述第二检测件为温度检测器，所述流量控制件为流量计，压力控制件为调压阀。

参照图2所示，所述腔体1包括本体部14和盖体15，所述容纳腔10由所述本体部14和所述盖体15围设而成，二者成型之后通过焊接工艺组装在一起，具体地，选用氟树脂接头进行焊接。其中，所述第一通道11和所述第二通道12设置在所述本体部14的下部，所述第三通道13设置在所述盖体15上。

继续参照图2所示，定义与所述第一管道2的中心线平行的方向为左右方向、与所述第三管道4的中心线平行的方向为上下方向、与左右方向和上下方向均正交的方向为前后方向。在下文描述中，上、下、左、右、前、后被用来描述相关元件之间的位置关系，使描述一个元件与另一个元件的位置关系的说明变得简单，但该些方位上的描述对技术本身不产生任何限定意义。

结合图4所示，在本发明揭示的实施例中，所述腔体1整体呈正方体状，其边长可以设置为90-120cm，优选为100cm。所述容纳腔10呈圆柱体状，所述容纳腔10的中心线平行于上下方向，所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线相互平行且平行于左右方向，所述第三管道4的中心线平行于上下方向，即所述容纳腔10的中心线与所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线均垂直，所述容纳腔10的中心线与所述第三管道4的中心线平行。在前后方向上，所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线之间存在一定距离，该距离可以设置为18-23cm，优选为20cm。所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线与所述容纳腔10的中心线均不相交，并且所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线分别位于所述容纳腔10的中心线的两侧，从而使得从所述第一管道2和所述第二管道3进入所述容纳腔10的液体更好地混合在一起。

在其他实施例中，所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线可以不相互平行，只要二者不重合即可，如此设计，使得从所述第一管道2和所述第二管道3进入所述容纳腔10的液体能更快、更均匀的混合在一起。

参照图2所示，进一步地，在所述容纳腔10内设有几何体5，优选地，所述几何体5设置为锥状体5，所述锥状体5位于所述第一通道11和所述第二通道12之间。所谓所述锥状体5就是沿某一方向其外轮廓逐渐变小的结构，外轮廓的平行于该方向的轮廓线可以是线段，如圆锥状体对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆锥状体或球面体的表面做了很多凸起和凹槽。

在本发明揭示的实施例中，所述锥状体5为圆锥状体，且所述锥状体5的整体轮廓在靠近所述第三管道4的方向上逐渐变小，即所述锥状体5的直径在靠近所述第三管道4的方向上逐渐变小，并且，所述锥状体5的中心线、所述容纳腔10的中心线和所述第三管道4的中心线相互重合。

由于所述容纳腔10的中部设有在靠近所述第三管道4的方向上直径逐渐变小的所述锥状体5，并且所述第一管道2的中心线和所述第二管道3的中心线在前后方向上分别位于所述容纳腔10的中心线的两侧，因此，从所述第一管道2和所述第二管道3流入所述容纳腔10的两股液体均匀混合之后旋转上升进而从所述第三管道4排出。在本发明揭示的实施例中，所述锥状体5和所述腔体1是分开成型之后通过焊接组装在一起，在其他实施方式中，可以将二者一体成型。

本发明的混液装置100将两种液体在所述腔体1内混合之后从第三管道4排出，采用结构简单的装置实现快速混合两种液体；并将向所述腔体1的所述容纳腔10内输入液体的所述第一管道2和所述第二管道3中心线设置为不重合，使得从所述第一管道2和所述第二管道3进入所述容纳腔10的液体能更快、更均匀的混合在一起；在所述容纳腔10内设有几何体5，使得从所述第一管道2和所述第二管道3流入所述容纳腔10的两股液体形成漩涡之后旋转上升，进而从所述第三管道4排出，由于液体在容纳腔10内形成漩涡，因而在短暂的时间内即迅速混合均匀；另外，设置所述第一检测件和所述第二检测件分别实时监控所述第一管道2和所述第三管道4内的液体的温度，并且设置所述流量控制件和压力控制件来调整所述第二管道3内的液体的流量和压力，从而精确地将从所述第三管道4流出的液体的温度控制在预设范围内。

结合图5和图6所示，通过实际测试来对比采用和不采用本发明混液装置100对从所述加热器排出的液体的温度进行调节的两种情况下最终排出的液体的温度的偏差值。统一将所述加热器的排出的液体的温度设置为55℃、出水量设置为10l/min，在不增加本发明混液装置100对从所述加热器排出的液体进行液体的温度进行调节的情况下，最终排出的液体的温度偏差为±1.5℃；在采用本发明混液装置100对从所述加热器排出的液体进行混液的情况下，最终从本发明混液装置100排出的液体的温度偏差为±1.0℃。可见，本发明混液装置100能够精确地将从所述混液装置100的所述第三管道4流出的液体的温度控制在预设范围内。

本发明混液装置100结构简单、生产、制造成本较低且温度控制精度较高，同时，通过所述混液装置100对最终排出的液体的温度进行调节，降低了对所述加热器的温度控制的精度的要求、降低了研发、制造成本。

在本发明揭示的实施方式中，所述加热器为在线式去离子水加热器，所述液体为超纯水，所述混液装置100用于混合超纯水，具体地，从所述加热器排出的水为热水，从所述第二管道3输送到所述容纳腔10内的水为冷水(室温下的水)。在其他实施方式中，所述混液装置100能够用于混合腐蚀性液体，具体地，所述第一管道2不与所述加热器连接，从所述第一管道2、所述第二管道3输入到所述容纳腔10内的液体是腐蚀性液体；所述混液装置100还能够用于混合其他液体，比如某两种颜色不同的液体，相应地，从所述第一管道2和所述第二管道3输送到所述容纳腔10内的液体为颜色不同的液体。

在混液装置100用于超纯水的混合时，所述本体部14和所述盖体15由氟树脂材料、陶瓷或石英制成，以避免金属离子污染。

在所述混液装置100用于腐蚀性液体的混合时，所述本体部14和所述盖体15由聚合物材料、防腐材料、陶瓷、石英、金属、及以上述材料为基底的镀膜材料制成。

以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。