TWI497630B - 基板處理裝置和化學回收之方法 - Google Patents

Description

基板處理裝置和化學回收之方法

本文揭示之本發明係關於一種處理基板之基板處理裝置，且更特定言之，係關於一種回收用於清潔基板之化學品之基板處理裝置和一種化學回收之方法。

於基板上執行如光微影術、蝕刻、灰化、離子植入及薄膜沈積之各種製程，以製造半導體器件或液晶顯示器。為移除在每一製程中產生之污染物及粒子，在執行每一製程前或後執行清潔該基板之清潔製程。

一般而言，藉由將化學品提供至基板來清潔基板而執行清潔製程。化學品移除黏著於基板之外物，然後藉由排至外部而丟棄化學品，或藉由使用用過的化學品之沸點的差異來分離用過的化學品然後回收。通常，藉由在大氣壓力下加熱來分離用過的化學品。因此，因為必須在高溫下加熱化學品以允許化學品到達沸點，所以回收化學品所消耗之能量可能相對很大，且因此效率可能降低。

本發明提供一種回收用於清潔基板之化學品之基板處理裝置及一種化學回收之方法。

本發明亦提供一種減少回收化學品所需要的時間之基板處理裝置及一種化學回收之方法。

本發明亦提供一種降低回收化學品所需要的成本之基板處理裝置及一種化學回收之方法。

本發明之實施例提供一種基板處理裝置，該基板處理裝置包括：清潔腔室，其清潔基板上的外物；以及回收單 元，其藉由收回用於清潔基板之混合溶液來進行回收，該混合溶液包括第一化學品及第二化學品，其中該回收單元包括：分離單元，其分離自清潔腔室收回的混合溶液；收回管線，其連接分離單元與清潔腔室並允許混合溶液流入分離單元中；減壓管線，其一端連接至分離單元並排出自分離單元蒸發出之混合溶液；以及減壓單元，其安裝於減壓管線中並減小分離單元中的壓力。

在本發明之其他實施例中，回收化學品之方法包括：經收回管線將用於清潔基板之混合溶液引入分離單元中，該混合溶液包括第一化學品及第二化學品；藉由使用減壓泵在減壓狀態下加熱分離單元中的混合溶液來排出自分離單元蒸發出的氣體及化學品；以及當殘留於分離單元中的第一化學品之純度到達預定等級時收回第一化學品。

在本發明之其他實施例中，一種基板處理裝置包括：清潔腔室，其使用硫酸與過氧化氫之混合溶液來清潔基板上的外物；收回管線，自清潔腔室收回用於清潔基板之混合溶液；分離單元，其藉由加熱收回的混合溶液來分離硫酸；減壓管線，其排出自分離單元蒸發出之混合溶液；以及減壓單元，其減小分離單元之壓力以降低混合溶液之沸點。

以下將參考隨附圖式圖1至圖7更詳細描述本發明之實施例。然而，本發明可能以不同形式實施，且不應理解為限於本文中陳述之實施例。相反地，提供此等實施例以使得本揭示案將透徹及完整，並將向熟習此項技術者充分傳達本發明之範疇。因此，為了說明之明確性，誇示了圖 中的元件之形狀。

圖1係說明根據本發明之一實施例的基板處理裝置的示意圖。

參看圖1，一種基板處理裝置1包括清潔腔室2、回收單元3及化學品供應單元6。

化學品供應單元6經供應線路7連接至清潔腔室2。化學品供應單元6經供應線路7將混合溶液提供至清潔腔室2。混合溶液包括第一化學品及第二化學品。第一化學品可為硫酸、氨或硝酸中之一者。第二化學品可為過氧化氫。以下，作為實例描述了混合溶液包括作為第一化學品之硫酸及作為第二化學品之過氧化氫的情形。

清潔腔室2藉由使用自化學品供應單元6供應之混合溶液來清潔基板。回收用於清潔基板之混合溶液，以將其供應至回收單元3。混合溶液中所包括的過氧化氫的一部分在被供應至清潔腔室2之過程中及在用於清潔基板之後被收回之過程中變成水。因此，供應至回收單元3之混合溶液中可包括硫酸、過氧化氫或水。

回收單元3自收回的混合溶液中分離出硫酸。回收單元3自混合溶液中分離出硫酸以便具有預定的純度等級，然後將硫酸提供至化學品供應單元6。

化學品供應單元6經供應線路7將自回收單元3供應之硫酸提供至清潔腔室2。

圖2係說明根據本發明之另一實施例的基板處理裝置的示意圖。

參看圖2，回收單元3可將硫酸直接供應至清潔腔室2。因此，可將硫酸自化學品供應單元6供應至清潔腔室2 或自回收單元3供應至清潔腔室2。

圖3說明回收單元之組態。

參看圖3，回收單元3包括分離單元30、減壓單元40及預加熱單元50。

分離單元30連接至收回管線700、減壓管線710及第一排出管線720之各一側。收回管線700之另一側連接至清潔腔室2。因此，用於在清潔腔室2中清潔基板之混合溶液經收回管線700被引入分離單元30中。當預定量的混合溶液被引入分離單元30內部時，分離單元30加熱混合溶液。當繼續加熱混合溶液時，混合溶液中所包括的過氧化氫及水蒸發。此外，混合溶液中所包括的硫酸的一部分蒸發成煙。

減壓單元40安裝於減壓管線710中。減壓單元40經減壓管線710將抽吸壓提供至分離單元30。因此，分離單元30中的氣體及蒸發出的混合溶液經減壓管線710排出，且分離單元30中的壓力降低。當分離單元30中的壓力降低時，混合溶液之沸點降低。舉例而言，減壓單元40提供壓力以允許分離單元30中的壓力保持在0.005巴(bar)至0.025巴之範圍內，且分離單元30將混合溶液加熱至在150℃至170℃之範圍內的溫度。

稍後描述之冷凝器43安裝於分離單元30與減壓管線710中的減壓單元40之間。

排出閥721及排出泵722安裝於第一排出管線720中。在加熱混合溶液期間，排出閥721阻止混合溶液循環至第一排出管線720。此外，在自分離單元30中預定量的混合溶液中分離出硫酸時，不將混合溶液進一步引入分離單元 30中。過氧化氫及水在加熱混合溶液期間基本上蒸發掉。因此，當繼續加熱混合溶液及排出蒸發的混合溶液時，混合溶液中所包括的硫酸的純度增加。當殘留於分離單元30中的硫酸之純度變成預定等級時，排出閥721打開且排出泵722操作以將硫酸排出至第一排出管線720中。

預加熱單元50安裝於收回管線700中。預加熱單元50包括外殼501及加熱器502。在構成預加熱單元50之外部的同時，外殼501提供儲存預定量的混合溶液之空間。加熱器502加熱儲存於外殼501中之混合溶液。

當在分離單元30中分離出混合溶液中所包括的硫酸時，經收回管線700進一步供應之混合溶液被儲存於外殼501中，並同時由加熱器502加熱。當自分離單元30分離出之硫酸經第一排出管線720排出時，儲存於外殼501中之混合溶液或自清潔腔室2供應之混合溶液被供應至分離單元30。因此，當安裝了預加熱單元50時，供應至分離單元30之混合溶液的溫度增加，且因此可減少使混合溶液到達蒸發溫度所需要的時間。

循環管線730自連接預加熱單元50與分離單元30之收回管線700分支，且循環管線730之另一端連接至預加熱單元50。在循環管線730自收回管線700分支之處安裝第一三通閥731。

控制第一三通閥731以有選擇地打開及關閉至分離單元30之進入流通道或連接至循環管線730之流通道。因此，自預加熱單元50排出之混合溶液流入分離單元30中或經循環管線730再次流入預加熱單元50中。當在分離單元30中分離出混合溶液中所包括的硫酸時，控制三通閥731 以堵住引入分離單元30中之收回管線700並打開循環管線730，從而混合溶液可在外殼501中循環。因此，預加熱單元50中介於加熱器502與混合溶液之間的熱交換區域增加，從而減小加熱混合溶液所需要的時間。舉例而言，預加熱單元50將混合溶液加熱至在100℃至160℃之範圍內的溫度。

泵703安裝於收回管線700中，在預加熱單元50之一側，混合溶液係自該側排出。泵703使引入分離單元30或循環管線730中之混合溶液平滑地循環。

管線加熱器502安裝於連接預加熱單元50與分離單元30之收回管線700中。安裝管線加熱器502以接觸收回管線700之外表面，從而加熱在收回管線700中循環之混合溶液。因此，管線加熱器502防止自預加熱單元50排出之混合溶液的溫度在循環期間降低。此外，因為循環的混合溶液與管線加熱器502之間的熱交換區域可變得相對很大，所以可提高熱交換效率。此外，管線加熱器502亦安裝於循環管線730中。

第二三通閥741及過濾器705安裝於收回管線700中，在清潔腔室2與預加熱單元50之間。廢棄物管線740在安裝第二三通閥741之處自收回管線700分支。第二三通閥741有選擇地打開及關閉連接至廢棄物管線740或預加熱單元50之收回管線700。引入廢棄物管線740中之混合溶液被丟棄。因此，使用者可藉由控制第二三通閥741來回收或丟棄混合溶液。舉例而言，使用者可選擇丟棄藉由以範圍為1：1至1：4之比率混合硫酸與過氧化氫而使用之混合溶液，及回收藉由以範圍為1：5至1：7之比率混合硫酸與過氧 化氫而使用之混合溶液。過濾器705自引入預加熱單元50中之混合溶液中濾除外物。

在本實施例中可省略冷凝器43。

此外，在本實施例中可省略循環管線730。

另外，在本實施例中可省略預加熱單元50。

圖4說明分離單元30之組態。

參看圖4，分離單元30包括外殼301、分離加熱器302及過濾部件303。

外殼301提供儲存預定量的混合溶液之空間。過濾部件303安裝於外殼301中。將過濾部件303提供為多孔材料。當提供了過濾部件303時，外殼之內部被分成上部空間及下部空間。收回管線700及第一排出管線720連接至下部空間，而減壓管線710連接至上部空間。此外，第一排出管線720連接至收回管線700之下側。

安裝分離加熱器302以將熱量傳送至外殼301。分離加熱器302安裝於外殼301之內部、內壁或外壁中。當操作分離加熱器302時，引入外殼301中之混合溶液被加熱而蒸發。蒸發出來的混合溶液穿過過濾部件303，然後移動至減壓管線710。在穿過過濾部件303之過程期間，自蒸發出來的混合溶液中過濾掉硫酸。亦即，蒸發出來的混合溶液在穿過過濾部件303時與過濾部件303碰撞。蒸發出來的混合溶液的一部分在與過濾部件303碰撞的過程期間由於黏度而黏著於過濾部件303。當蒸發繼續時，黏著於過濾部件303之混合溶液凝聚，然後由於重力而滴下。

蒸發出來的混合溶液中所包括的硫酸粒子之尺寸大於過氧化氫或水之尺寸，且黏度高於過氧化氫或水之黏度。 因此，當蒸發出來的混合溶液與過濾部件303碰撞時，黏著於過濾部件303之硫酸的量大於黏著於過濾部件303之過氧化氫或水的量。因此，自過濾部件303滴下的混合溶液中所包括的硫酸的量大於該混合溶液中所包括的過氧化氫或水的量。

圖5說明根據本發明之另一實施例的分離單元之組態。

參看圖5，減壓管線710跨下部空間連接至上部空間。亦即，減壓管線710係藉由在外殼301中自下部空間延伸至上部空間且經由形成於過濾部件303中之孔304而連接至上部空間而形成。因此，減壓管線710連接至外殼301之外部的位置不限於形成上部空間之位置。因此，可改變連接至分離單元30之減壓管線710之位置。

圖6說明冷凝器之組態。

參看圖6，冷凝器43包括外殼430、第一分隔部件431、第二分隔部件432及連接管436。

第一分隔部件431及第二分隔部件432安裝於外殼430中以形成入口空間433、冷卻空間435及出口空間434，其中外殼430構成冷凝器43之外部。混合溶液流入所經過之減壓管線710連接至入口空間433。混合溶液流出所經過之減壓管線710及第二排出管線750連接至出口空間434。第二排出管線750連接至混合溶液流出所經過之減壓管線710之下側。跨冷卻空間435安裝連接管436以連接入口空間433與出口空間434。此外，冷卻劑入口管437及冷卻劑出口管438連接至冷卻空間435。

引入入口空間433中之蒸發出來的混合溶液經連接管436循環至出口空間434。此外，自冷卻劑入口管437引入 之冷卻劑循環通過冷卻空間435，然後排出至冷卻劑出口管438。在連接管436中循環之蒸發出來的混合溶液在與在冷卻空間435中循環之低溫冷卻劑進行熱交換之過程期間冷凝，從而該蒸發出來的混合溶液之一部分變成液相。液相混合溶液自出口空間434循環至第二排出管線750，而氣相混合溶液循環至減壓管線710。循環至第二排出管線750及減壓管線710之混合溶液被丟棄。

因為蒸發出來的混合溶液中所包括的硫酸之沸點高於蒸發出來的混合溶液中所包括的過氧化氫及水之沸點，所以混合溶液中所包括的硫酸比過氧化氫及水容易液化。因此，自出口空間434循環至第二排出管線750之混合溶液中所包括的硫酸的量大於自出口空間434循環至減壓管線710之混合溶液中所包括的硫酸的量。因為引入減壓單元40中之硫酸的量減少，所以防止了由硫酸造成之減壓單元40的腐蝕。

此外，引入減壓單元40中之蒸發出來的混合溶液的量減少，以減少施加至減壓單元40之負荷，因此減壓單元40中所消耗之能量減少。

圖7說明根據本發明之另一實施例的預加熱單元之組態。

參看圖7，平行提供兩個預加熱單元50。收回管線700平行分支成第一分支管線706及第二分支管線707。第一預加熱單元51及第二預加熱單元52分別安裝於第一分支管線706及第二分支管線707中。此外，第三三通閥708安裝於收回管線700分支之處。

控制第三三通閥708以允許自收回管線700引入之混 合溶液有選擇地流入第一分支管線706及第二分支管線707中。經收回管線700引入之混合溶液流入第一預加熱單元51或第二預加熱單元52中。因此，第一預加熱單元51及第二預加熱單元52中的每一者可以預定溫度加熱預定量的混合溶液。

根據本發明，可回收用於清潔基板之化學品。

此外，根據本發明，可減少回收用於清潔基板之化學品所需要的時間。

另外，根據本發明，可減少回收用於清潔基板之化學品所需要的成本。

以上詳細描述舉例說明本發明。雖然已描述本發明之示範性實施例，但本發明亦可用於各種其他組合、修改及環境。換言之，在不違背本說明書中揭示之本發明概念之範疇、等效於揭示內容之範疇及/或此項技術中的技術或知識之範疇的情形下，可在本發明中做出各種修改及改變。已提供示範性實施例以描述實施本發明的技術思想之最佳狀態，且可做出本發明之特定應用領域及使用所需要的各種修改。因此，本發明之範疇並非由本發明之詳細描述界定，而是由附加之申請專利範圍界定，且在該範疇內的全部差異應被理解為包括於本發明中。

1‧‧‧基板處理裝置

2‧‧‧清潔腔室

3‧‧‧回收單元

6‧‧‧化學品供應單元

7‧‧‧供應線路

30‧‧‧分離單元

40‧‧‧減壓單元

43‧‧‧冷凝器

50‧‧‧預加熱單元

51‧‧‧第一預加熱單元

52‧‧‧第二預加熱單元

301‧‧‧外殼

302‧‧‧分離加熱器

303‧‧‧過濾部件

304‧‧‧孔

430‧‧‧外殼

431‧‧‧第一分隔部件

432‧‧‧第二分隔部件

433‧‧‧入口空間

434‧‧‧出口空間

435‧‧‧冷卻空間

436‧‧‧連接管

437‧‧‧冷卻劑入口管

438‧‧‧冷卻劑出口管

501‧‧‧外殼

502‧‧‧加熱器

700‧‧‧收回管線

703‧‧‧泵

705‧‧‧過濾器

706‧‧‧第一分支管線

707‧‧‧第二分支管線

708‧‧‧第三三通閥

710‧‧‧減壓管線

720‧‧‧第一排出管線

721‧‧‧排出閥

722‧‧‧排出泵

730‧‧‧循環管線

731‧‧‧三通閥

740‧‧‧廢棄物管線

741‧‧‧第二三通閥

750‧‧‧第二排出管線

包括隨附圖式以提供對本發明的進一步理解，並且隨附圖式被併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式說明本發明之示範性實施例，並與本說明書共同用於解釋本發明之原理。在圖式中：圖1係說明根據本發明之一實施例的基板處理裝置的 示意圖；圖2係說明根據本發明之另一實施例的基板處理裝置的示意圖；圖3說明回收單元之組態；圖4說明根據本發明之一實施例的分離單元之組態；圖5說明根據本發明之另一實施例的分離單元之組態；圖6說明冷凝器之組態；以及圖7說明根據本發明之另一實施例的預加熱單元之組態。

3‧‧‧回收單元

30‧‧‧分離單元

40‧‧‧減壓單元

43‧‧‧冷凝器

50‧‧‧預加熱單元

501‧‧‧外殼

502‧‧‧加熱器

700‧‧‧收回管線

703‧‧‧泵

705‧‧‧過濾器

710‧‧‧減壓管線

720‧‧‧第一排出管線

721‧‧‧排出閥

722‧‧‧排出泵

730‧‧‧循環管線

731‧‧‧三通閥

740‧‧‧廢棄物管線

741‧‧‧第二三通閥

750‧‧‧第二排出管線

Claims (21)

1. 一種基板處理裝置，其包含：一清潔腔室，其清潔一基板上之外物；以及一回收單元，其藉由收回用於清潔該基板之一混合溶液來進行回收，該混合溶液包括一第一化學品及一第二化學品，其中該回收單元包含：一分離單元，其分離自該清潔腔室收回的該混合溶液；一收回管線，其連接該分離單元與該清潔腔室，並允許該混合溶液流入該分離單元中；一減壓管線，其一端連接至該分離單元並排出自該分離單元蒸發出來的該混合溶液；一減壓單元，其安裝於該減壓管線中並減小該分離單元中的壓力，以及一預加熱單元，該預加熱單元安裝於該收回管線中以加熱該混合溶液，其中該預加熱單元包含：一外殼，其儲存該混合溶液；以及一加熱器，其加熱儲存於該外殼中的該混合溶液，其中一循環管線安裝於該收回管線中，該循環管線在該預加熱單元與該分離單元之間分支，並允許自該預加熱單元排出之該混合溶液再次流入該預加熱單元中。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其進一步包含一冷凝器，該冷凝器安裝於該減壓管線中並安置於該分離單元與該減壓單元之間。
3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中一第二排出管線連接至該冷凝器，該第二排出管線排出在該冷凝器中冷凝之該蒸發出來的混合溶液。
4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中一管線加熱器安裝於該收回管線中，在該預加熱單元與該分離單元之間。
5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該收回管線平行分支成一第一分支管線及一第二分支管線，且該預加熱單元提供安裝於該第一分支管線中之一第一預加熱單元及安置於該第二分支管線中之一第二預加熱單元。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該回收單元進一步包含一第一排出管線，該第一排出管線之一端連接至該分離單元以排出自該分離單元分離出之該第一化學品。
7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中該第一排出管線連接至該清潔腔室或一化學品供應單元，該化學品供應單元將該第一化學品供應至該清潔腔室。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中一過濾部件安裝於該分離單元中。
9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中該分離單元之一內部由該過濾部件分成一上部空間及一下部空間，該收回管線直接連接至該下部空間，而該減壓管線直接連接至該上部空間。
10. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中該分離單元之一內部由該過濾部件分成一上部空間及一下部空 間，該收回管線直接連接至該下部空間，而該減壓管線經提供至該過濾部件之一孔直接連接至該上部空間，其中該收回管線及該減壓管線連接至該分離單元以便安置於該過濾部件之一下側，且一內部管線安裝於該分離單元中，該內部管線連接該過濾部件之一上側與該減壓管線。
11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該第一化學品係硫酸，且該第二化學品包含過氧化氫或水。
12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該第一化學品係硫酸、氨或硝酸中之一者。
13. 一種回收化學品之方法，該方法包含：將用於清潔一基板之一混合溶液經一收回管線引入一分離單元中，該混合溶液包括一第一化學品及一第二化學品；藉由使用一減壓泵在一減壓狀態下加熱該分離單元中的該混合溶液來排出自該分離單元蒸發出的氧體及化學品；以及當殘留於該分離單元中之該第一化學品之純度到達一預定等級時，收回該第一化學品，其中在將該混合溶液引入該分離單元中之前，藉由使用一預加熱單元來加熱該混合溶液，該預加熱單元係安裝於該收回管線中，其中該預加熱單元包含：一外殼，其儲存該混合溶液；以及一加熱器，其加熱儲存於該外殼中的該混合溶液，其中一循環管線安裝於該收回管線中，該循環管線 在該預加熱單元與該分離單元之間分支，並允許自該預加熱單元排出之該混合溶液再次流入該預加熱單元中。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含：當自該分離單元蒸發出的該等化學品流至該減壓單元時，冷凝該等蒸發出來的化學品。
15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該預加熱單元以在100℃至160℃之範圍內之一溫度加熱該混合溶液。
16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一化學品係硫酸，且該第二化學品包含過氧化氫或水。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中藉由以範圍為1：5至1：7之一比率混合硫酸與過氧化氫來使用該混合溶液。
18. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該混合溶液之加熱包含：將該分離單元減壓為以範圍為0.005巴至0.025巴之一壓力，及以範圍為150℃至170℃之一溫度加熱該混合溶液。
19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一化學品係硫酸、氨或硝酸中之一者。
20. 一種基板處理裝置，其包含：一清潔腔室，其使用硫酸與過氧化氫之一混合溶液清潔一基板上之外物；一收回管線，其自該清潔腔室收回用於清潔該基板之該混合溶液；一分離單元，其藉由加熱該收回的混合溶液來分離該硫酸；一減壓管線，其排出自該分離單元蒸發出的該混合溶液； 一減壓單元，其減小該分離單元之壓力以降低該混合溶液之一沸點，以及一預加熱單元，該預加熱單元加熱引入該分離單元中之該混合溶液，其中該預加熱單元包含：一外殼，其儲存該混合溶液；以及一加熱器，其加熱儲存於該外殼中的該混合溶液，其中一循環管線安裝於該收回管線中，該循環管線在該預加熱單元與該分離單元之間分支，並允許自該預加熱單元排出之該混合溶液再次流入該預加熱單元中。
21. 如申請專利範圍第20項之基板處理裝置，其進一步包含一冷凝器，該冷凝器冷凝排出至該減壓單元中之該蒸發出來的混合溶液。