CN104103546A - 化学液供应与回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种化学液供应与回收装置，包括：溶剂供应单元、化学液原液供应单元、化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元。溶剂供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应溶剂。化学液原液供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应化学液原液。化学液混合和供应单元将溶剂和化学液原液均匀混合并输出。回收液混合和供应单元将已经过净化处理过的回收液与溶剂或化学液原液均匀混合并供应至化学液混合和供应单元。本发明通过将回收液回收并净化，然后配比成浓度与化学液混合和供应单元内的化学液的浓度一致，最后再供应至化学液混合和供应单元用于工艺加工，从而使回收液得到了循环利用，降低了工艺加工成本，同时，也减少了回收液的排放，进而降低了环境污染。

Description

化学液供应与回收装置

技术领域

本发明涉及半导体器件加工技术领域，尤其涉及一种化学液供应与回收装置。

背景技术

半导体器件在计算机、手机等各种电器与信息产品中，发挥各式各样的控制功能，并成为这些产品的关键组成部件。半导体器件是在半导体晶圆上经过多个不同处理步骤加工而成。

在半导体器件加工工艺中，湿法刻蚀和清洗是其中重要的组成部分。湿法刻蚀是利用合适的化学试剂先将未被光刻胶覆盖的晶圆部分分解，然后转成可溶的化合物达到去除的目的。湿法刻蚀主要是借助腐蚀液和晶圆材料的化学反应，因此，可以借助化学试剂的选取、配比以及温度控制等达到合适的刻蚀速率和良好的刻蚀选择比。湿法刻蚀之所以在半导体器件加工工艺中被广泛采用，是因为湿法刻蚀具有可靠性高、产能高及刻蚀选择比良好等优点。但湿法刻蚀仍有以下缺点：一是需要使用大量的化学溶液和去离子水；二是大量化学溶液的使用造成环境污染问题。

在半导体器件加工的每步工艺中，颗粒和污染物都有可能产生并粘附在晶圆的正面和背面，这些颗粒和污染物可导致在晶圆表面产生缺陷从而降低半导体器件的性能和良率。因此，在半导体器件加工过程中，需采用多种预清洗和后清洗，表面处理和表面修整等步骤。这些步骤中，很多涉及到液相的化学药品。

上述湿法刻蚀和清洗均对化学溶液的需求量很大，而在目前的半导体器件加工工艺中，使用完毕的化学溶液多数是直接排放的，没有得到有效利用，既增加了半导体器件加工成本，又造成了环境污染，无法满足现代工艺发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够循环利用回收液，减少回收液的排放的化学液供应与回收装置。

为实现上述目的，本发明提供的一种化学液供应与回收装置，包括：溶剂供应单元、化学液原液供应单元、化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元。溶剂供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应溶剂，化学液原液供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应化学液原液，化学液混合和供应单元将溶剂和化学液原液均匀混合并输出，回收液混合和供应单元将已经过净化处理过的回收液与溶剂或化学液原液均匀混合并供应至化学液混合和供应单元。溶剂供应单元包括流量控制器，流量控制器控制溶剂流量大小，溶剂流经流量控制器后连接到两路溶剂管路，两路溶剂管路分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应溶剂。溶剂流经流量控制器后流经的每一路溶剂管路上各设置有一溶剂阀门，溶剂阀门控制溶剂的供应。

化学液原液供应单元包括原液槽，原液槽盛放化学液原液，原液槽与一计量泵的输入端相连接，计量泵的输出端与两路原液管路相连接，两路原液管路分别与化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元相连接，两路原液管路分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应化学液原液。两路原液管路上分别设置有一原液阀门，原液阀门控制化学液原液的供应。计量泵的输出端与两路原液管路之间设置有气泡阀门，气泡阀门将与计量泵的输出端相连接的管路中的气泡排出。气泡阀门是一手动阀。

原液槽与一补充管路相连接，补充管路向原液槽补充化学液原液，补充管路上设置有一补充阀门。原液槽上设置有一对液位传感器，分别检测原液槽内最高液面和最低液面。

化学液混合和供应单元包括溶液槽，溶液槽盛放溶剂和化学液原液的混合液。化学液混合和供应单元还包括搅拌器，搅拌器的输入端分别与溶剂供应单元及化学液原液供应单元相连接，溶剂和化学液原液进入搅拌器内进行搅拌混合，搅拌器的输出端与化学液混合和供应单元的溶液槽通过搅拌器管路相连接。搅拌器的输出端与化学液混合和供应单元的溶液槽相连接的搅拌器管路上设置有搅拌器阀门。

溶液槽与第一气动泵的输入端相连接，第一气动泵的输出端与溶液槽相连接。第一气动泵的输出端还通过第一气动泵管路将溶液槽内混合均匀的化学液输出，第一气动泵管路上设置有第一气动泵阀门。溶液槽还与第二气动泵的输入端相连接，第二气动泵的输出端通过第二气动泵管路将溶液槽内混合均匀的化学液输出，第二气动泵管路上设置有第二气动泵阀门。溶液槽上设置有一对液位传感器，分别检测溶液槽内最高液面和最低液面。

回收液混合和供应单元包括回收槽，回收槽盛放经过净化处理过的回收液，回收槽分别与溶剂供应单元及化学液原液供应单元相连接。回收液混合和供应单元还包括浓度计，浓度计检测回收槽内回收液的浓度。回收液混合和供应单元还包括搅拌装置，搅拌装置使回收液与溶剂或化学液原液均匀混合。回收槽上设置有一对液位传感器，分别检测回收槽内最高液面和最低液面，回收槽内最高液面的上方预留有一定的空间。

综上所述，本发明通过将回收液回收并净化，然后配比成浓度与化学液混合和供应单元内的化学液的浓度一致，最后再供应至化学液混合和供应单元用于工艺加工，从而使回收液得到了循环利用，降低了工艺加工成本，同时，也减少了回收液的排放，进而降低了环境污染。

附图说明

图1是根据本发明的化学液供应与回收装置的一实施例的示意图。

图2是根据本发明的化学液供应与回收装置的一实施例中化学液原液供应示意图。

图3是根据本发明的化学液供应与回收装置的一实施例中化学液混合和供应示意图。

图4是根据本发明的化学液供应与回收装置的一实施例中回收液混合和供应示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。

参阅图1，为根据本发明的化学液供应与回收装置的一实施例的示意图，该装置包括溶剂供应单元100、化学液原液供应单元200、化学液混合和供应单元300及回收液混合和供应单元400。

溶剂供应单元100包括流量控制器101和溶剂阀门102、103。流量控制器101设置在溶剂的入口处，用以控制溶剂流量大小。溶剂流经流量控制器101后连接到两路溶剂管路，其中一路溶剂管路上设有溶剂阀门102，另一路溶剂管路上设有溶剂阀门103。打开溶剂阀门102，溶剂可流入化学液混合和供应单元300；打开溶剂阀门103，溶剂可流入回收液混合和供应单元400。

结合图2，化学液原液供应单元200包括原液槽201，原液槽201用于盛放化学液原液，化学液原液的浓度高于工艺所需的浓度。原液槽201上设置有一对液位传感器202、203，其中，液位传感器202用于检测原液槽201内最高液面，当液位传感器202检测到原液槽201内的化学液原液的液面达到最高液面时，停止向原液槽201补充化学液原液；液位传感器203用于检测原液槽201内最低液面，当液位传感器203检测到原液槽201内的化学液原液的液面达到最低液面时，需向原液槽201补充化学液原液。补充阀门206设置在与原液槽201相连接的补充管路上，补充管路用于向原液槽201补充化学液原液。打开补充阀门206，通过补充管路向原液槽201补充化学液原液，关闭补充阀门206，停止向原液槽201补充化学液原液。原液槽201通过原液管路与计量泵204的输入端相连接，计量泵204的输出端与两路原液管路相连接，一路原液管路上设置有原液阀门207，另一路原液管路上设置有原液阀门208。打开原液阀门207，化学液原液流入化学液混合和供应单元300；打开原液阀门208，化学液原液流入回收液混合和供应单元400。在计量泵204的输出端与两路原液管路之间设置有气泡阀门205，该气泡阀门205可以是一手动阀。由于与计量泵204的输出端相连接的原液管路较小，偶尔会有气泡，所以打开气泡阀门205，可将与计量泵204的输出端相连接的原液管路中的气泡排出。

结合图3，化学液混合和供应单元300包括搅拌器301，搅拌器301的输入端分别与溶剂供应单元100和化学液原液供应单元200相连接。搅拌器301连接到溶剂供应单元100的具有溶剂阀门102的溶剂管路。搅拌器301还连接到化学液原液供应单元200的具有原液阀门207的原液管路，打开溶剂阀门102和原液阀门207，一定流量比例的溶剂和化学液原液通过各自管路（溶剂管路和原液管路）进入搅拌器301内进行搅拌混合。搅拌器301的输出端与化学液混合和供应单元300的溶液槽303通过搅拌器管路相连接，并在搅拌器管路上设置有搅拌器阀门302，打开搅拌器阀门302，搅拌器301内的混合溶液流入溶液槽303。通常由于流速较快，搅拌器301中的溶剂和化学液原液只能初步混合均匀。溶液槽303上设置有一对液位传感器304、305。其中，液位传感器304用于检测溶液槽303内最高液面，当液位传感器304检测到溶液槽303内的化学液的液面达到最高液面时，停止向溶液槽303内供应化学液。液位传感器305用于检测溶液槽303内最低液面，当液位传感器305检测到溶液槽303内的化学液的液面达到最低液面时，需向溶液槽303供应化学液。溶液槽303通过溶液槽管路分别与第一气动泵306和第二气动泵307的输入端相连接。第一气动泵306的输出端通过管路与溶液槽303相连接，从而使得第一气动泵306与溶液槽303之间构成闭路循环连接，进而使得溶液槽303内的化学液充分混合。第一气动泵306的输出端还通过第一气动泵管路与工艺腔相连接，以向工艺腔输送化学液进行工艺加工，在第一气动泵306的输出端与工艺腔之间的第一气动泵管路上设置有第一气动泵阀门309，打开第一气动泵阀门309，可通过第一气动泵306向工艺腔输送化学液。第二气动泵307的输出端通过第二气动泵管路与工艺腔相连接，以向工艺腔输送化学液进行工艺加工，在第二气动泵307的输出端与工艺腔之间的第二气动泵管路上设置有第二气动泵阀门308，打开第二气动泵阀门308，可通过第二气动泵307向工艺腔输送化学液。通常情况下，第一气动泵阀门309关闭，仅利用第一气动泵306使溶液槽303内的化学液充分混合，而第二气动泵阀门308打开，利用第二气动泵307向工艺腔输送化学液。当第二气动泵307出现故障时，可打开第一气动泵阀门309，关闭第二气动泵阀门308，通过第一气动泵306向工艺腔输送化学液，此时，溶液槽303中的化学液主要来源于回收液混合和供应单元400，以保证溶液槽303中的化学液已均匀混合。

结合图4，回收液混合和供应单元400包括回收槽401，回收槽401用于盛放经净化处理过的回收液，经净化处理过的回收液的成分与化学液原液一致。回收槽401优选为规则的柱形结构，以方便计算其内部液体的体积。第一回收阀门406设置在与回收槽401相连接的管路上，打开第一回收阀门406，可向回收槽401供应经净化处理过的回收液。浓度计404设置在回收槽401内，浓度计404用于检测回收槽401内回收液的浓度。回收槽401分别与溶剂供应单元100和化学液原液供应单元200连接。回收槽401连接到溶剂供应单元100的具有溶剂阀门103的溶剂管路，还连接到化学液原液供应单元200的具有原液阀门208的原液管路。当浓度计404检测到回收槽401内回收液的浓度低于化学液混合和供应单元300的溶液槽303内化学液的浓度时，打开原液阀门208，化学液原液供应单元200向回收槽401供应适量的化学液原液，以调节回收槽401内回收液的浓度与溶液槽303内化学液的浓度一致；当浓度计404检测到回收槽401内回收液的浓度高于化学液混合和供应单元300的溶液槽303内化学液的浓度时，打开溶剂阀门103，溶剂供应单元100向回收槽401供应适量的溶剂，以调节回收槽401内回收液的浓度与溶液槽303内化学液的浓度一致。搅拌装置405，如搅拌棒，设置在回收槽401内，使回收液与化学液原液或溶剂充分混合。回收槽401通过回收槽管路与化学液混合和供应单元300的溶液槽303相连接，并在该回收槽管路上设置有第二回收阀门407，打开第二回收阀门407，可将回收槽401内已配比好的回收液供应至溶液槽303内，以用于工艺加工。回收槽401还可以通过管路将其内的回收液排出，该管路上设置有排除阀门408，关闭第二回收阀门407，打开排出阀门408，可将回收槽401内的回收液排出至回收槽401外。

回收槽401上设置有一对液位传感器402、403，其中，液位传感器402用于检测回收槽401内最高液面，液位传感器403用于检测回收槽401内最低液面。回收槽401内最高液面的上方预留有一定的空间。通常，回收液的浓度在一定范围内变化，假设回收槽401内回收液的液面达到最高液面且浓度为该范围内的最大值时，将回收液配比成目标混合液时所需的溶剂的体积为V1，假设回收槽401内回收液的液面达到最高液面且浓度为该范围内的最小值时，将回收液配比成目标混合液时所需的化学液原液的体积为V2，取V1与V2两者中较大值作为预留空间的最小值，以保证回收槽401内有足够的空间供回收液与溶剂或化学液原液均匀混合成目标混合液，所述目标混合液即浓度与溶液槽303内化学液的浓度一致，成分一致的化学液，也就是工艺所需的化学液。当液位传感器402检测到回收槽401内的液面达到最高液面时，根据浓度计404检测的浓度值，向回收槽401供应相应量的化学液原液或溶剂。当液位传感器403检测到回收槽401内的液面达到最低液面时，向回收槽401供应回收液，使回收液的液面达到最高液面，然后，根据浓度计404检测的浓度值，向回收槽401供应相应量的化学液原液或溶剂。

本发明化学液供应与回收装置在将回收液回收并净化后，配比成浓度与溶液槽303中用于工艺加工的化学液的浓度一致，最后再供应至溶液槽303中用于工艺加工，从而使回收液得到了循环利用，降低了工艺加工成本，同时，也减少了回收液的排放，进而降低了环境污染。

综上所述，本发明化学液供应与回收装置通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (20)

1.一种化学液供应与回收装置，其特征在于，包括：溶剂供应单元、化学液原液供应单元、化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元；

所述溶剂供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应溶剂，所述化学液原液供应单元分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应化学液原液，所述化学液混合和供应单元将溶剂和化学液原液均匀混合并输出，所述回收液混合和供应单元将已经过净化处理过的回收液与溶剂或化学液原液均匀混合并供应至化学液混合和供应单元。

2.根据权利要求1所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述溶剂供应单元包括流量控制器，流量控制器控制溶剂流量大小，溶剂流经流量控制器后连接到两路溶剂管路，两路溶剂管路分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应溶剂。

3.根据权利要求2所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述溶剂流经流量控制器后流经的每一路溶剂管路上各设置有一溶剂阀门，溶剂阀门控制溶剂的供应。

4.根据权利要求1所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述化学液原液供应单元包括原液槽，原液槽盛放化学液原液，所述原液槽与一计量泵的输入端相连接，计量泵的输出端与两路原液管路相连接，所述两路原液管路分别与化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元相连接，两路原液管路分别向化学液混合和供应单元及回收液混合和供应单元供应化学液原液。

5.根据权利要求4所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述两路原液管路上分别设置有一原液阀门，原液阀门控制化学液原液的供应。

6.根据权利要求4所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述计量泵的输出端与两路原液管路之间设置有气泡阀门，气泡阀门将与计量泵的输出端相连接的管路中的气泡排出。

7.根据权利要求6所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述气泡阀门是一手动阀。

8.根据权利要求4所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述原液槽与一补充管路相连接，补充管路向原液槽补充化学液原液，所述补充管路上设置有一补充阀门。

9.根据权利要求4所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述原液槽上设置有一对液位传感器，分别检测原液槽内最高液面和最低液面。

10.根据权利要求1所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述化学液混合和供应单元包括溶液槽，溶液槽盛放溶剂和化学液原液的混合液。

11.根据权利要求10所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述化学液混合和供应单元还包括搅拌器，搅拌器的输入端分别与溶剂供应单元及化学液原液供应单元相连接，溶剂和化学液原液进入搅拌器内进行搅拌混合，搅拌器的输出端与化学液混合和供应单元的溶液槽通过搅拌器管路相连接。

12.根据权利要求11所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述搅拌器的输出端与化学液混合和供应单元的溶液槽相连接的搅拌器管路上设置有搅拌器阀门。

13.根据权利要求10所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述溶液槽与第一气动泵的输入端相连接，所述第一气动泵的输出端与溶液槽相连接。

14.根据权利要求13所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述第一气动泵的输出端还通过第一气动泵管路将溶液槽内混合均匀的化学液输出，所述第一气动泵管路上设置有第一气动泵阀门。

15.根据权利要求10所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述溶液槽与第二气动泵的输入端相连接，所述第二气动泵的输出端通过第二气动泵管路将溶液槽内混合均匀的化学液输出，所述第二气动泵管路上设置有第二气动泵阀门。

16.根据权利要求10所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述溶液槽上设置有一对液位传感器，分别检测溶液槽内最高液面和最低液面。

17.根据权利要求1所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述回收液混合和供应单元包括回收槽，回收槽盛放经过净化处理过的回收液，回收槽分别与溶剂供应单元及化学液原液供应单元相连接。

18.根据权利要求17所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述回收液混合和供应单元还包括浓度计，浓度计检测回收槽内回收液的浓度。

19.根据权利要求17所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述回收液混合和供应单元还包括搅拌装置，搅拌装置使回收液与溶剂或化学液原液均匀混合。

20.根据权利要求17所述的化学液供应与回收装置，其特征在于，所述回收槽上设置有一对液位传感器，分别检测回收槽内最高液面和最低液面，回收槽内最高液面的上方预留有一定的空间。