电化学抛光液回收装置与方法与流程

1.本发明涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种电化学抛光液回收装置与方法。


背景技术：

2.在半导体工艺中，电化学抛光是对晶圆表面的金属等材料层进行抛光以获得平整表面的重要工艺。在电化学抛光的过程中，金属层中的铜等金属离子会在抛光过程中溶于抛光液中。如不对抛光液中游离的铜离子进行回收处理，则不但抛光液无法重复利用，从而抬高生产成本，也会对周围环境造成污染。
3.目前，对于电化学抛光后含有金属离子的抛光液，一般通过电解过程进行金属离子的回收。在电解过程中，通过引入电极板对抛光液通直流电，使抛光液中游离的金属离子得电子后成为金属单质并析出于阴极，从而使抛光液去除金属离子并能够回收利用。
4.然而，在现有的电解回收装置中，金属单质沉积于作为阴极的电极板上，电极板表面沉积附着的金属不但极难清理，严重影响了电解回收装置的作业效率，而且电极板所附着的金属层还存在剥落并污染抛光液及周围工作环境的风险。
5.因此，有必要提出一种新的电化学抛光液回收装置与方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电化学抛光液回收装置与方法，用于解决现有技术中金属单质析出后难以清理回收的问题。
7.为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种电化学抛光液回收装置，其特征在于，包括：
8.电解槽，其上方设有电解槽开口，用于容纳抛光液进行电解；
9.极板组件，其包括电极板；所述电极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板分别连接于直流电源；所述电极板在电解过程中从所述电解槽开口浸入所述电解槽中的所述抛光液中；所述阴极板或所述阳极板用于沉积在电解过程中析出的固态物质；
10.刮刀组件，其包括用于从所述阴极板或所述阳极板上刮除所述固态物质的刮刀；
11.驱动组件，其用于驱动所述刮刀与所述阴极板或所述阳极板发生相对移动，以使所述刮刀从所述阴极板或所述阳极板上刮除所述固态物质；
12.过滤组件，其包括网兜；所述网兜对所述电极板在所述电解槽中的浸入区域进行包围隔离，用于从所述电解槽中过滤出所述刮刀所刮除的所述固态物质。
13.作为本发明的一种可选方案，所述阴极板和所述阳极板为多个，多个所述阴极板和所述阳极板交替排列设置。
14.作为本发明的一种可选方案，所述极板组件还包括顶部固定结构和底部固定结构；所述阴极板和所述阳极板垂直固定于上下设置的所述顶部固定结构和所述底部固定结构之间；所述驱动组件连接所述顶部固定结构，并通过所述顶部固定结构带动所述阴极板
和所述阳极板在垂直方向相对于所述电解槽开口上下移动；所述刮刀组件还包括用于安装所述刮刀的刮刀座，所述刮刀座使所述刮刀相对于所述电解槽固定，且所述刮刀的刀锋侧紧贴于所述阴极板或所述阳极板的表面。
15.作为本发明的一种可选方案，所述顶部固定结构上设有用于连接所述阴极板与所述直流电源的阴极接线柱和用于连接所述阳极板与所述直流电源的阳极接线柱。
16.作为本发明的一种可选方案，所述过滤组件还包括网兜固定件、内压块和外压块；所述网兜为柔性材料，呈口袋状围设于所述阴极板和所述阳极板的侧面和下方；所述网兜固定件将所述网兜的开口部分固定于所述电解槽开口处；所述内压块和所述外压块固定于所述网兜的底部，所述内压块位于所述网兜底部的上方，所述外压块位于所述网兜底部的下方，所述内压块和所述外压块通过连接件穿过所述网兜相互固定连接。
17.作为本发明的一种可选方案，所述底部固定结构上设有可拆卸的悬挂杆，所述内压块通过吊绳连接所述悬挂杆；所述网兜的底部、所述内压块和所述外压块通过所述吊绳随所述阴极板和所述阳极板一同在垂直方向上下移动。
18.作为本发明的一种可选方案，在所述阴极板和所述阳极板处于向上方移动的极限位置时，所述底部固定结构高于所述网兜的开口部分，所述网兜的底部不高于所述网兜的开口部分；在所述阴极板和所述阳极板处于向下方移动的极限位置时，所述底部固定结构低于所述网兜的开口部分，所述网兜的底部低于所述网兜的开口部分。
19.作为本发明的一种可选方案，所述电化学抛光液回收装置还包括储液槽，其连通所述电解槽，用于存储在所述电解槽中完成电解回收的所述抛光液。
20.本发明还提供了一种电化学抛光液回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
21.提供如本发明所述的电化学抛光液回收装置；
22.在所述电解槽中通入待电解回收的抛光液，并通过所述驱动组件使所述阴极板和所述阳极板处于向下方移动的极限位置；
23.通过所述直流电源向所述阴极板和所述阳极板通电以对所述抛光液进行电解，在所述阴极板或所述阳极板上沉积有在电解过程中析出的固态物质；
24.在电解过程完成后，通过所述驱动组件使所述阴极板和所述阳极板向上方移动，所述刮刀从所述阴极板或所述阳极板刮除所述固态物质，所述固态物质被所述网兜滤出。
25.作为本发明的一种可选方案，在所述阴极板和所述阳极板向上方移动至极限位置后，还包括对所述过滤组件进行拆卸，并对所述固态物质进行回收的步骤。
26.如上所述，本发明提供一种电化学抛光液回收装置与方法，具有以下有益效果：
27.本发明通过引入驱动组件、刮刀组件和过滤组件，使电极板上所析出沉积的金属能在完成电解过程后，在从电解槽中取出时自动被刮刀所刮除并收集于网兜中。本发明避免了析出金属对抛光液的二次污染，解决了析出金属的快捷回收问题，提升了电化学抛光液回收装置的作业效率。
附图说明
28.图1显示为本发明实施例一中提供的极板组件的透视图。
29.图2显示为本发明实施例一中提供的极板组件的爆炸图。
30.图3显示为本发明实施例一中提供的底部固定结构的示意图。
31.图4显示为本发明实施例一中提供的过滤组件的透视图。
32.图5显示为本发明实施例一中提供的过滤组件的俯视图。
33.图6显示为本发明实施例一中提供的过滤组件的下侧方透视图。
34.图7显示为本发明实施例一中提供的过滤组件的侧视截面图。
35.图8显示为本发明实施例一中提供的刮刀组件及阴极板的透视图。
36.图9显示为本发明实施例一中提供的电化学抛光液回收装置在电极板下降时的透视图。
37.图10显示为本发明实施例一中提供的电化学抛光液回收装置在电极板下降时的正视截面图。
38.图11显示为本发明实施例一中提供的电化学抛光液回收装置在电极板上升时的透视图。
39.图12显示为本发明实施例一中提供的电化学抛光液回收装置在电极板上升时的正视截面图。
40.元件标号说明
41.101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电解槽
42.102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
储液槽
[0043]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
极板组件
[0044]
201
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阴极板
[0045]
202
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阳极板
[0046]
203
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部固定结构
[0047]
203a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阴极接线柱
[0048]
203b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阳极接线柱
[0049]
204
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底部固定结构
[0050]
204a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
悬挂杆
[0051]
204b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固定塞
[0052]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
刮刀组件
[0053]
301
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
刮刀
[0054]
302
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
刮刀座
[0055]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动组件
[0056]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
过滤组件
[0057]
501
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
网兜
[0058]
502
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
网兜固定件
[0059]
503
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内压块
[0060]
503a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吊绳
[0061]
504
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外压块
具体实施方式
[0062]
以下通过特定的具体实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露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0063]
请参阅图1至图12。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0064]
实施例一
[0065]
请参阅图1至图12，本实施例提供了一种电化学抛光液回收装置，包括：
[0066]
电解槽101，其上方设有电解槽开口，用于容纳抛光液进行电解；
[0067]
极板组件2，其包括电极板；所述电极板包括阴极板201和阳极板202，所述阴极板201和所述阳极板202分别连接于直流电源；所述电极板在电解过程中从所述电解槽开口101浸入所述电解槽101中的所述抛光液中；所述阴极板201或所述阳极板202用于沉积在电解过程中析出的固态物质；
[0068]
刮刀组件3，其包括用于从所述阴极板201或所述阳极板202上刮除所述固态物质的刮刀301；
[0069]
驱动组件4，其用于驱动所述刮刀301与所述阴极板201或所述阳极板202发生相对移动，以使所述刮刀301从所述阴极板201或所述阳极板202上刮除所述固态物质；
[0070]
过滤组件5，其包括网兜501；所述网兜501对所述电极板在所述电解槽101中的浸入区域进行包围隔离，用于从所述电解槽101中过滤出所述刮刀301所刮除的所述固态物质。
[0071]
如图9所示，是本实施例所提供的电化学抛光液回收装置透视图，图10是其正视截面图。从图9和图10中可以看出，在本实施例中，所述电解槽101在其上方设有一个电解槽开口，待电解回收的抛光液容纳于所述电解槽101中。所述极板组件2设置于所述电解槽101的开口处。所述驱动组件4连接所述极板组件2，并带动所述电极板从所述电解槽101的开口进出所述电解槽101。所述刮刀组件3架设于所述极板组件2的相邻位置，并相对于所述电解槽101固定。所述过滤组件5设置于所述极板组件2的侧面与下方。可选地，如图10所示，所述电化学抛光液回收装置还包括储液槽102，其连通所述电解槽101，用于存储在所述电解槽101中完成电解回收的所述抛光液。完成电解回收过程的洁净的抛光液可以通过图10中未示出的连通管路从所述电解槽101流入所述储液槽102进行储存，并作为达到工艺标准的抛光液供后续的电化学抛光工艺继续使用，从而达成对抛光液的循环利用。图9至图12中各组件中的各具体部件请参照图1至图8中对各个组件的详细示意图。
[0072]
具体地，如图1所示，是本实施例提供的所述极板组件2的透视图，图2是其爆炸图。从图1和图2中可以看出，在本实施例中，所述阴极板201和所述阳极板202为多个，且多个所述阴极板201和所述阳极板202交替排列设置。其中，所述阴极板201为两个，所述阳极板202为三个，两个所述阴极板201夹设于三个所述阳极板202之间，使所述阴极板201和所述阳极板202交替排列。所述极板组件2还包括顶部固定结构203和底部固定结构204。多个所述阴极板201和所述阳极板202垂直固定于上下设置的所述顶部固定结构203和所述底部固定结构204之间。所述顶部固定结构203上还设有用于连接所述阴极板201与所述直流电源的阴极接线柱203a和用于连接所述阳极板202与所述直流电源的阳极接线柱203b。可选地，如图
2所示，所述底部固定结构204是成对设置的固定结构，其设有固定电极板的卡槽，从所述阴极板201和所述阳极板202的两侧进行夹持固定。如图3所示，是本实施例提供的所述底部固定结构204的示意图。从图3中可以看出，所述底部固定结构204还设有可拆卸的悬挂杆204a，所述悬挂杆204a通过固定塞204b卡固于所述底部固定结构204上，当松开所述固定塞204b时，所述悬挂杆204a可从所述底部固定结构204上拆下。
[0073]
如图4所示，是本实施例提供的所述过滤组件5的透视图，图5是其俯视图，图6是其下侧方的透视图，图7是其侧视截面图。图4为了清楚地展示所述过滤组件5的各个部件，对所述网兜501做了透明化处理。本实施例中的所述网兜501为柔性材料，其能够通过所述抛光液并从所述抛光液中滤除所述固态物质。所述网兜501呈口袋状围设于所述极板组件2的所述阴极板201和所述阳极板202的侧面和下方。从图4至图7中还可以看出，所述过滤组件5除了所述网兜501外，还包括网兜固定件502、内压块503和外压块504。所述网兜固定件502将所述网兜501的开口部分固定于所述电解槽开口处。所述内压块503和所述外压块504固定于所述网兜501的底部，所述内压块503位于所述网兜501底部的上方，所述外压块504位于所述网兜501底部的下方，所述内压块503通过固定螺丝等连接件穿过所述网兜501与所述外压块504相互固定连接。
[0074]
作为示例，所述内压块503通过吊绳503a连接所述悬挂杆204a。由于所述网兜501为柔性材料，所述网兜501的底部、所述内压块503和所述外压块504通过所述吊绳503a带动，能够随所述阴极板201和所述阳极板202一同在垂直方向上下移动。对于柔性材料构成的所述网兜501，所述网兜固定件502在四周的固定位置以及所述内压块503和所述外压块504的结构外形及配重共同使所述网兜501能按确定的外形撑开并呈口袋状围设于所述阴极板201和所述阳极板202的侧面和下方，以确保其在电解过程中及上下移动时不会碰触到所述电极板或所述电解槽101的侧壁。
[0075]
如图8所示，是本实施例提供的所述刮刀组件3及所述阴极板201的透视图。所述刮刀组件3包括所述刮刀301以及用于安装所述刮刀301的刮刀座302。所述刮刀座302安装于所述电解槽101的开口位置，使所述刮刀301相对于所述电解槽101固定，且所述刮刀301的刀锋侧紧贴于所述阴极板201的表面。可选地，所述刮刀301通过螺栓和长腰孔安装于所述刮刀座302，通过长腰孔的设置可以灵活调节所述刮刀301与所述电极板的贴合程度。当所述驱动组件4连接所述顶部固定结构203，并通过所述顶部固定结构203带动所述阴极板201和所述阳极板202在垂直方向相对于所述电解槽开口上下移动时，侧紧贴于所述阴极板201的所述刮刀301能够刮除所述阴极板201表面沉积的所述固态物质。
[0076]
需要指出的是，对于铜等金属离子，其在抛光液中电解时，通过得到电子转变为金属单质并析出。因此，对于铜等金属离子电解得到所述固态物质析出并沉积于所述阴极板201上。在本实施例中，设置了成对固定的所述刮刀301从两侧对所述阴极板201的正反表面的所述固态物质进行刮除回收。在本发明的其他实施案例中，对于在电解过程中失去电子而析出的所述固态物质，其是析出并沉积于所述阳极板202上的。此时，所述刮刀301应当对所述阳极板202表面的所述固态物质进行刮除回收。可选地，本发明提供的电化学抛光液回收装置的结构可以保持不变，而通过调换直流电源与所述阴极接线柱203a和所述阳极接线柱203b的连接关系，将所述阴极板201等效转换为阳极板使用，以使所述刮刀301能刮除其表面沉积的所述固态物质。
[0077]
作为示例，如图9和图10所示，在所述阴极板201和所述阳极板202处于向下方移动的极限位置时，所述底部固定结构204高于所述网兜501的开口部分，所述网兜501的底部低于所述网兜501的开口部分。如图11和图12所示，在所述阴极板201和所述阳极板202处于向上方移动的极限位置时，所述底部固定结构204高于所述网兜501的开口部分，所述网兜501的底部不高于所述网兜501的开口部分。图9至图12中各组件中的各具体部件请参照图1至图8中对各个组件的详细示意图。
[0078]
可选地，所述驱动组件4包括丝杠传动结构，其活动端连接所述顶部固定结构203，并随丝杠的转动进行上下移动。所述丝杠可以通过电机驱动，也可以由人力通过连接所述丝杠的传动机构进行转动。
[0079]
实施例二
[0080]
请参阅图1至图12，本实施例提供了一种电化学抛光液回收方法，包括如下步骤：
[0081]
1)提供如实施例一中所述的电化学抛光液回收装置；
[0082]
2)在所述电解槽101中通入待电解回收的抛光液，并通过所述驱动组件4使所述阴极板201和所述阳极板202处于向下方移动的极限位置；
[0083]
3)通过所述直流电源向所述阴极板201和所述阳极板202通电以对所述抛光液进行电解，在所述阴极板201或所述阳极板202上沉积有在电解过程中析出的固态物质；
[0084]
4)在电解过程完成后，通过所述驱动组件4使所述阴极板201和所述阳极板202向上方移动，所述刮刀301从所述阴极板201或所述阳极板202刮除所述固态物质，所述固态物质被所述网兜501滤出。
[0085]
在步骤1)中，请参阅图9至图12，提供如实施例一中所述的电化学抛光液回收装置。其中，图9和图10中展示的是在所述阴极板201和所述阳极板202处于向下方移动的极限位置时的情况；图11和图12中展示的是在所述阴极板201和所述阳极板202处于向上方移动的极限位置时的情况。图9至图12中各组件中的各具体部件请参照图1至图8中对各个组件的详细示意图。
[0086]
在步骤2)中，请参阅图9和图10，在所述电解槽101中通入待电解回收的抛光液，并通过所述驱动组件4使所述阴极板201和所述阳极板202处于向下方移动的极限位置。此时，所述阴极板201和所述阳极板202的大部分浸入所述电解槽101所容纳的所述抛光液中。
[0087]
在步骤3)中，请参阅图9和图10，通过所述直流电源向所述阴极板201和所述阳极板202通电以对所述抛光液进行电解，在所述阴极板201或所述阳极板202上沉积有在电解过程中析出的固态物质。具体地，本实施例中对含有金属铜离子的抛光液进行电解，经电解析出的铜单质沉积于所述阴极板201上。
[0088]
在步骤4)中，请参阅图11和图12，在电解过程完成后，通过所述驱动组件4使所述阴极板201和所述阳极板202向上方移动，所述刮刀301从所述阴极板201或所述阳极板202刮除所述固态物质。所述网兜501的底部、所述内压块503和所述外压块504通过所述吊绳503a带动，随所述阴极板201和所述阳极板202一同向上方移动。所述固态物质被所述网兜501滤出，并随着所述网兜501的上升而被带出所述电解槽101。
[0089]
作为示例，在所述阴极板201和所述阳极板202向上方移动至极限位置后，还包括对所述过滤组件5进行拆卸，并对所述固态物质进行回收的步骤。通过松开所述固定塞204b，所述悬挂杆204a可从所述底部固定结构204上拆下，并通过拆卸所述网兜固定件502，
能将所述过滤组件5从所述电解槽101上拆卸。再拆卸所述内压块503和所述外压块504之后，对所述网兜501进行清理或者更换，去除滤出的所述固态物质，使其能够用于下一次的电化学抛光液回收过程。
[0090]
综上所述，本发明提供了一种电化学抛光液回收装置与方法，所述电化学抛光液回收装置包括：电解槽，其上方设有电解槽开口，用于容纳抛光液进行电解；极板组件，其包括电极板；所述电极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板分别连接于直流电源；所述电极板在电解过程中从所述电解槽开口浸入所述电解槽中的所述抛光液中；所述阴极板或所述阳极板用于沉积在电解过程中析出的固态物质；刮刀组件，其包括用于从所述阴极板或所述阳极板上刮除所述固态物质的刮刀；驱动组件，其用于驱动所述刮刀与所述阴极板或所述阳极板发生相对移动，以使所述刮刀从所述阴极板或所述阳极板上刮除所述固态物质；过滤组件，其包括网兜；所述网兜对所述电极板在所述电解槽中的浸入区域进行包围隔离，用于从所述电解槽中过滤出所述刮刀所刮除的所述固态物质。本发明通过引入驱动组件、刮刀组件和过滤组件，使电极板上所析出沉积的金属能在完成电解过程后，在从电解槽中取出时自动被刮刀所刮除并收集于网兜中。本发明避免了析出金属对抛光液的二次污染，解决了析出金属的快捷回收问题，提升了电化学抛光液回收装置的作业效率。
[0091]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。