CN114906908A - 废显影液再生装置、再生方法以及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废显影液技术领域，具体而言，涉及一种废显影液再生装置、再生方法以及可读存储介质本发明解决的问题：废显影液回收后无法循环利用的问题。为解决上述问题，本发明实施例提供一种废显影液再生装置的再生方法，再生方法包括：收集系统输出废显影液至第一分离系统；第一分离系统接收废显影液，并对废显影液进行分离，得到第一分离产物；将第一分离产物通入辅助循环系统；辅助循环系统将第一分离产物输送至收集系统。

Description

废显影液再生装置、再生方法以及可读存储介质

技术领域

本发明涉及废显影液技术领域，具体而言，涉及一种废显影液再生装置、再生方法以及可读存储介质。

背景技术

光刻是电子制造中核心的工序，通过曝光把掩膜版的图案转印至光刻胶，再利用显影液溶解经曝光的光刻胶，留下未经曝光的光刻胶结构。以上显影液通常用季铵碱，常见的为四烷基氢氧化物(以下简称为TMAH)。废显影液中除了TMAH之外，还有光刻胶等杂质，影响显影效果，因此无法继续使用。废显影液属于危险废弃物，必须通过复杂的无害化处理，因此废液处理成本高。而且会造成TMAH等资源的浪费，目前显影废液中TMAH回收再利用尚有需要改善之处，一方面降低废液处理压力，另一方面回收产品再用于制程降低整体制程的成本。

发明内容

本发明解决的问题：废显影液回收后无法循环利用的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种废显影液再生装置的再生方法，再生方法包括：收集系统输出废显影液至第一分离系统；第一分离系统接收废显影液，并对废显影液进行分离，得到第一分离产物；将第一分离产物通入辅助循环系统；辅助循环系统将第一分离产物输送至收集系统。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：收集系统、第一分离系统、辅助循环系统形成一个完整的回路，纯化的TMAH可重新用于显影，实现循环利用，达到有效利用资源的目的，并且可以大幅减少废液量和新显影液的购入，也提升了显影液的利用率；在分离的过程只涉及了物理过程，不涉及到中和、电解等化学过程，提升了分离工作的安全性。

在本发明的一个实施例中，第一分离系统包括：产品室与原液室，第一分离系统接收废显影液，并对废显影液进行分离，得到第一分离产物包括：废显影液进入原液室；通过电场使废显影液中的离子移动；离子通过移动透过交换膜得到第一分离产物。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：阴板与阳板的设置提供了电场，产品室与原液室设置让显影液中的离子能够得到分离。

在本发明的一个实施例中，第一分离系统还包括：阳离子交换膜与阴离子交换膜，废显影液中的离子透过交换膜得到第一分离产物，包括：氢氧根离子透过阴离子交换膜进入产品室；TAA阳离子透过阳离子交换膜进入产品室。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：阳离子交换膜与阴离子交换膜交替间隔的设置让产品室位于两个原液室的中间，确保显影液中的氢氧根离子与TAA阳离子能够进入到产品室中，增加提纯的效果。

在本发明的一个实施例中，辅助循环系统将第一分离产物输送至收集系统，包括：将第一分离产物进行过滤，得到过滤产物；将过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物；将第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液；将混合显影液输送至收集系统。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：收集系统、电渗析系统、纳滤系统和浓度调整系统形成一个循环的回路，增加了提纯效率，同时也对第一分离产物中的金属离子进行第二次分离，增加了提纯后显影液的纯度。

在本发明的一个实施例中，纳滤系统中设有纳滤膜装置与纳滤膜，将过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物，包括：在过滤产物中加入高纯水稀释后通入纳滤系统，得到第一稀释产物；第一稀释产物中的Na、K、Li阳离子穿过纳滤膜，得到第二分离产物。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：纳滤膜的设置在确保金属离子渗透的同时，也保证了TMA离子无法穿过纳滤膜，实现显影液的提纯。

在本发明的一个实施例中，将第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液，包括：在第二分离产物中加入高浓度的显影液，获得混合显影液；检测混合显影液的浓度，获得第一检测结果；根据第一检测结果，将混合显影液通入收集系统。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：通过第一检测结果来判断混合后显影液的浓度，确保通入收集系统的的显影液的浓度能够直接用于显影工作，实时检测的方式也增加了调配后浓度的准确性。

本发明还提供一种再生装置，再生装置包括处理器，存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述实施例中的再生方法的步骤。

本发明还提供一种可读存储介质，可读存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述实施例中的控制方法的步骤。

附图说明

图1为本发明提供的再生方法流程图；

图2为本发明再生装置的模块示意图；

图3为本发明第一分离系统的内部结构示意图；

图4为本发明纳滤系统的工作原理图。

附图标记说明：

100-再生装置；120-存储器；130-处理器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

【第一实施例】

在一个具体的实施例中，参见图1，图3，图4，为一种废显影液再生装置的再生方法，再生方法包括：

S100、收集系统输出废显影液至第一分离系统；

S200、第一分离系统接收废显影液，并对废显影液进行分离，得到第一分离产物；

S300、将第一分离产物通入辅助循环系统；

S400、辅助循环系统将第一分离产物输送至收集系统。

进一步的，在步骤S100中，收集系统中设有废液储存罐与产品储存罐，还包括管路、泵等连接组件，通过管路将废显影液从废液储存罐中通入第一分离系统，并通过泵来控制管路的开启。

进一步的，在步骤S200中，第一分离系统为电渗析系统，电渗析系统中设有电渗析分离装置，电渗析分离装置的内部设有阴板与阳板，并通过直流电控柜进行操控，当废显影液从电渗析分离装置的原液入口处进入时，电控柜开始工作，为阴板与阳板通电，废显影液中的离子在电场的作用下开始移动，完成部分离子的分离，得到第一分离产物，第一分离产物去除了废显影液中的光刻胶杂质，起到了提纯的作用，去除第一分离产物的废显影液变为废水，从电渗析分离装置中排出。

进一步的，在步骤S300中，辅助循环系统与电渗析分离装置的原液出口和收集系统的进口连接，在辅助循环系统的作用下，第一分离产物进入收集系统的产品储存罐中，当需要再次使用，只需从产品储存罐中取出便能够重新用于显影，辅助循环系统可以是单纯的管路，也可以是具有过滤功能具体装置。

进一步的，在步骤S400中，收集系统的废液储存罐用于接收溶解工作新产生的废液，收集系统的产品储存罐用于接收提纯过后的第一分离产物，并将第一分离产物应用的新的溶解工作中。

收集系统、第一分离系统、辅助循环系统形成一个完整的回路，纯化的TMAH可重新用于显影，实现循环利用，达到有效利用资源的目的，并且可以大幅减少废液量和新显影液的购入，也提升了显影液的利用率；在分离的过程只涉及了物理过程，不涉及到中和、电解等化学过程，提升了分离工作的安全性。

【第二实施例】

在一个具体的实施例中，第一分离系统接收废显影液，并对废显影液进行分离，得到第一分离产物包括：

S210、废显影液进入原液室；

S220、通过电场使废显影液中的离子移动；

S230、离子通过移动透过交换膜得到第一分离产物。

进一步的，在步骤S210中，收集系统中的管路将废显影液从废液储存罐中通入电渗析分离系统，电渗析分离装置的内部设有原液室与产品室，原液室与产品室交替间隔设置；

进一步的，在步骤S220中，在电控柜的作用下，电渗析分离装置的阴板与阳板之间产生电场。

进一步的，在步骤S230中，废显影液中的TMA阳离子与氢氧根离子在电场的作用下发生移动，并且透过设置在原液室与产品室之间的交换膜，汇聚至产品室中，不带电的光刻胶等杂质则由于不带电荷则无法收到电场的作用，产品室与辅助循环系统相连，当离子被分离后，废显影液中的光刻胶等杂质被去除，得到第一分离产物，达到纯化TMAH的目的。

阴板与阳板的设置提供了电场，产品室与原液室设置让显影液中的离子能够得到分离。

【第三实施例】

在一个具体的实施例中，第一分离系统还包括：阳离子交换膜与阴离子交换膜，废显影液中的离子透过交换膜得到第一分离产物，包括：

S231、氢氧根离子透过阴离子交换膜进入产品室；

S232、TAA阳离子透过阳离子交换膜进入产品室。

进一步的，在步骤S231与步骤S232中，阴板与阳板之间设有多个膜单元，一个膜单元由一个阳离子交换膜和一个阴离子交换膜组成，前一个膜单元的阳离子交换膜与后一个膜单元的阴离子交换膜之间形成产品室，在电场的作用下，TAA阳离子透过阳离子交换膜C进入产品室，氢氧根离子透过阴离子交换膜A进入产品室，而不带电的光刻胶等杂质则由于不带电荷无法透过阳/阴离子交换膜A而留在原液室，从而实现TMAH和光刻胶等杂质的分离，达到纯化TMAH的目的。

在阴板与阳板处设有相应的阴极室与阳极室，并在阴极室与阳极室内加入极液，极室通过2％硫酸钠，原液室加入显影液废液(2.38％TMAH，0.2％光刻胶)，产品室加入高纯水。装置加上直流电场，运行温度25℃，原液室流速100L/h,产品室药液循环。在电场作用下，TMA阳离子透过阳离子膜进入产品室，氢氧根透过阴离子膜进入产品室，与之前的TMA阳离子结合得到TMAH。阴离子膜对于氢氧根具有优先透过性，而对碳酸根等高价阴离子具有截留作用。而原液中的光刻胶等不导电杂质和碳酸根等高价杂质被阴、阳离子膜阻隔不进入产品室。因此可以在产品室得到TMAH初产品。粗产品使用酸碱滴定测定浓度，用吸光度法测定光刻胶含量。下表为吸光度法测得的时间分别与TMAH浓度和光刻胶浓度的关系。

优选的，电渗析分离装置中阴离子交换膜具有一价/二价阴离子选择性，可以使氢氧根优选通过阴离子交换膜，而碳酸根、铝酸根、钼酸根等被截留而留在原液中。

优选的，阴离子交换膜A与阳离子交换膜C可以选择耐有机物污染的离子交换膜，降低光刻胶等有机物对膜的污染，增加膜的使用寿命和降低清洗频率。

阳离子交换膜与阴离子交换膜交替间隔的设置让产品室位于两个原液室的中间，确保显影液中的氢氧根离子与TAA阳离子能够进入到产品室中，增加提纯的效果。

【第四实施例】

在一个具体的实施例中，辅助循环系统将第一分离产物输送至收集系统，包括：

S410、将第一分离产物进行过滤，得到过滤产物；

S420、将过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物；

S430、将第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液；

S440、将混合显影液输送至收集系统。

进一步的，在步骤S410中，通过设置过滤装置对光刻胶等杂质进行初步过滤后再进行电渗析提纯，通过过滤装置去除废显影液中的固体杂质和部分光刻胶，得到过滤产物，降低药液对膜单元的污染。

进一步的，在步骤S420中，将过滤产物通入纳滤系统，纳滤系统将过滤产物中的金属离子进行去除，金属离子的存在会导致后续显影工作出现问题，通过纳滤系统将这些离子去除，进一步的减少了第二分离产物中的杂质，第二分离产物为纯显影液。

进一步的，在步骤S430中，经过纳滤系统分离后得到的纯显影液的浓度会低于实际使用的浓度，浓度调整系统将显影液的浓度进行提升，浓度调整系统中装有高浓度的纯显影液，并根据情况适量的添加，当混合显影液中的TMAH浓度提升到实际使用的浓度后，浓度调整系统停止工作。

进一步的，步骤S440中，将浓度提升完毕的显影液通入收集系统的产品储存罐中。

优选的，过滤装置也可以设置在纳滤系统与浓度调整系统之间，对第二分离产物进行过滤，过滤方式可以是微滤、超滤或纳滤中的一种或多种的耦合。

收集系统、电渗析系统、纳滤系统和浓度调整系统形成一个循环的回路，增加了提纯效率，同时也对第一分离产物中的金属离子进行第二次分离，增加了提纯后显影液的纯度。

【第五实施例】

在一个具体的实施例中，纳滤系统中设有纳滤膜装置与纳滤膜，将过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物，包括：

S421、在过滤产物中加入高纯水稀释后通入纳滤系统，得到第一稀释产物；

S422、第一稀释产物中的Na、K、Li阳离子穿过纳滤膜，得到第二分离产物。

进一步的，在步骤S421中，纳滤系统中设有纳滤系统产品罐与纳滤膜装置，在纳滤膜装置中设有纳滤膜，在过滤产物中加入高纯水稀释10倍后进入纳滤系统产品罐，截留液/透过液体积比9:1。

进一步的，在步骤S422中，Na、K、Li阳离子半径小，可以透过纳滤膜进入杂质侧，TMA离子则由于离子半径大，被纳滤膜截留。从而使TMAH中Na、K、Li离子含量大大减少，从而达到纯显影液。通过滴定测定TMAH浓度，ICPMS测定金属杂质，测定结果如下表所示。

优选的，纳滤膜可采用截留分子量为100Da-300Da的耐碱的纳滤膜。

纳滤膜的设置在确保金属离子渗透的同时，也保证了TMA离子无法穿过纳滤膜，实现显影液的提纯。

【第六实施例】

在一个具体的实施例中，将第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液，包括：

S431、在第二分离产物中加入高浓度的显影液，获得混合显影液；

S432、检测混合显影液的浓度，获得第一检测结果；

S433、根据第一检测结果，将混合显影液通入收集系统。

进一步的，在步骤S431中，当第二分离产物进入浓度调整系统后，先使用电导率计来测定第二分离产物中的TMAH浓度，再根据测定的浓度加入适量的高浓度显影液，得到混合显影液。

进一步的，在步骤S432中，在加入高浓度显影液的过程中，不断的检测混合显影液的浓度，获得第一检测结果。

进一步的，在步骤S433中，根据第一检测结果的数值来判断浓度调整系统是否继续工作，当第一检测结果的数值低于正常使用的显影液的浓度时，浓度调整系统继续加入高浓度的显影液，当第一检测结果的数值等于正常使用的浓度时，浓度调整系统停止工作，当第一检测结果的数值大于正常使用的浓度时，需要继续通入一些第二分离产物来降低浓度，当浓度调整完毕后，将调整完毕的混合显影液通入收集系统的产品储存罐中，此时该混合显影液为纯显影液，可以直接用于显影工作。

通过第一检测结果来判断混合后显影液的浓度，确保通入收集系统的的显影液的浓度能够直接用于显影工作，实时检测的方式也增加了调配后浓度的准确性。

【第七实施例】

在一个具体的实施例中，参见图2，本发明还提供一种再生装置100，再生装置100包括处理器130，存储器120及存储在存储器120上并可在处理器130上运行的程序或指令，程序或指令被处理器130执行时实现如上述实施例中的再生方法的步骤。

【第八实施例】

在一个具体的实施例中，本发明还提供一种可读存储介质，可读存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器130执行时实现如上述实施例中的控制方法的步骤。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种废显影液再生装置的再生方法，其特征在于，所述再生方法包括：

收集系统输出废显影液至第一分离系统；

所述第一分离系统接收废显影液，并对所述废显影液进行分离，得到第一分离产物；

将所述第一分离产物通入辅助循环系统；

所述辅助循环系统将所述第一分离产物输送至所述收集系统。

2.根据权利要求1所述的再生方法，所述第一分离系统包括：产品室与原液室，其特征在于，所述第一分离系统接收废显影液，并对所述废显影液进行分离，得到第一分离产物包括：

所述废显影液进入原液室；

通过电场使所述废显影液中的离子移动；

所述离子通过所述移动透过交换膜得到第一分离产物。

3.根据权利要求2所述的再生方法，所述第一分离系统还包括：阳离子交换膜与阴离子交换膜，其特征在于，所述废显影液中的离子透过交换膜得到第一分离产物，包括：

氢氧根离子透过阴离子交换膜进入产品室；

TAA阳离子透过阳离子交换膜进入所述产品室。

4.根据权利要求3所述的再生方法，其特征在于，包括：

所述阴离子交换膜具有选择透过性；

根据所述选择透过性截留所述高价阴离子。

5.根据权利要求1所述的再生方法，其特征在于，所述辅助循环系统将所述第一分离产物输送至所述收集系统，包括：

将所述第一分离产物进行过滤，得到过滤产物；

将所述过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物；

将所述第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液；

将所述混合显影液输送至所述收集系统。

6.根据权利要求5所述的再生方法，所述纳滤系统中设有纳滤膜装置与纳滤膜，其特征在于，所述将所述过滤产物通入纳滤系统，得到第二分离产物，包括：

在所述过滤产物中加入高纯水稀释后通入纳滤系统，得到第一稀释产物；

所述第一稀释产物中的Na、K、Li阳离子穿过所述纳滤膜，得到第二分离产物。

7.根据权利要求6所述的再生方法，其特征在于，所述将所述第二分离产物通入浓度调整系统，得到混合显影液，包括：

在所述第二分离产物中加入高浓度的显影液，获得混合显影液；

检测所述混合显影液的浓度，获得第一检测结果；

根据第一检测结果，将所述混合显影液通入所述收集系统。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的再生方法，其特征在于，所述过滤方式为微滤、超滤和纳滤中的一种或多种耦合。

9.一种废显影液再生装置，其特征在于，所述再生装置包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的再生方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的控制方法的步骤。

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