一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体生产制造技术领域，具体涉及一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置。


背景技术：

2.半导体枚叶式清洗设备是用于半导体晶圆的清洗。利用半导体枚叶式清洗设备进行晶圆上的光刻胶清洗工艺时，是将硫酸和过氧化水按一定比例混合稀释后作为清洗液使用，其中硫酸:h2o2的混合比例为2:1～10:1；在清洗后混合液中的硫酸浓度就会下降，若混合液中硫酸的质量浓度低于80wt％，则清洗液不能循环利用，就会被作为废水排掉，而会向清洗设备中补充硫酸原液以使清洗液中的硫酸的质量浓度达到要求值。这样就导致作为废水的混合液中仍然存在的较多的硫酸无法回收利用，且处理废水的成本高、工艺复杂，大大提高了晶圆的生产制造成本，也会影响环境。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是现有的半导体枚叶式清洗设备中，清洗半导体晶圆的清洗液被作为废水排出，而废水中的硫酸无法回收利用，导致生产成本高、对环境造成影响，目的在于提供一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置，以解决以上问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置，包括第一混合液处理机构，第一混合液处理机构包括：
6.储存罐，进口端连通清洗设备的混合液体出口端，所述储存罐的出口端连通清洗设备的硫酸进口端，以将经加热处理后的混合液补充入清洗设备内；
7.加热氮气源，连通所述储存罐以向储存罐内通入热氮气体；
8.废气流出管，连接在所述储存罐的出口处。
9.可选地，第一混合液处理机构还包括：
10.压力传感器，设于所述储存罐的内部；
11.第一液位监测组件，设于所述储存罐内部。
12.可选地，所述第一液位监测组件包括第一低位液位计、第一中位液位计、第一高位液位计、第一警示液位计，且各液位计在所述储存罐内的高度依次增大。
13.可选地，还包括第二混合液处理机构，第二混合液处理机构包括：
14.循环罐，所述加热氮气源、储存罐均连通所述循环罐；
15.循环管路，两端分别连接所述循环罐的出口和进口；
16.循环泵，设置在循环管路上；
17.废气流出管，连接在所述循环罐的出口处；
18.二次处理液流出管；
19.还包括硫酸备用罐，所述二次处理液流出管的两端分别连通所述循环管路和硫酸备用罐，硫酸备用罐连通清洗设备。
20.可选地，所述循环管路上还设有加热器，所述加热器设于所述循环罐与循环泵之间。
21.可选地，所述循环罐内设有压力传感器。
22.可选地，所述循环罐内还设有第二液位监测组件，第二液位监测组件包括第二低位液位计、第二中位液位计、第二高位液位计、第二警示液位计，且各液位计在所述循环罐内的高度依次增大。
23.可选地，所述循环管路上还设有硫酸浓度监测计，所述硫酸浓度监测计设于循环泵与循环罐之间。
24.可选地，所述循环管路上还设有过滤器，所述过滤器设于所述循环泵与硫酸浓度监测计之间。
25.可选地，所述循环罐的出口处连接有废弃处理液流出管、废物流出管，分别用于流出硫酸浓度未达到设定浓度的混合液、流出废液；
26.还包括控制器，控制器分别连接压力传感器、液位计、循环泵、加热器、硫酸浓度监测计以及设置在硫酸回收利用装置上的多个阀门。
27.本实用新型提供的一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置，相比于现有技术的优点和有益效果是：
28.本实用新型提供的一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置，通过设置储存罐、加热氮气源，可以将由清洗机流出的混合液进行加热处理，利用氮气的温度使过氧化水分解，从而提高混合液中的硫酸浓度至需要的浓度值，再将经过加热处理的混合液返回到清洗机内作为补充，继续参与晶圆的清洗过程。通过以上设置，可以回收利用硫酸，大大降低了作为废水的混合液的处理成本，简化生产工艺，降低对环境的危害。同时降低了硫酸的消耗量，降低生产成本。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
30.图1为本实用新型实施例提供的一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置的结构示意图。
31.附图中标记及对应的零部件名称：
32.1-储存罐，2-加热氮气源，3-废气流出管，4-清洗设备，5-压力传感器，601-第一低位液位计，602-第一中位液位计，603-第一高位液位计，604-第一警示液位计，7-循环罐，8-循环管路，9-循环泵，10-二次处理液流出管，11-硫酸备用罐，12-加热器，1301-第二低位液位计，1302-第二中位液位计，1303-第二高位液位计，1304-第二警示液位计，14-硫酸浓度监测计，15-过滤器，16-废弃处理液流出管，17-废物流出管。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
34.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
35.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
36.在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
37.实施例
38.在一实施例中，如图1所示，一种用于半导体枚叶式清洗设备的硫酸回收利用装置，包括第一混合液处理机构，第一混合液处理机构包括：
39.储存罐1，进口端连通清洗设备4的混合液体出口端，所述储存罐1的出口连通清洗设备4的硫酸进口端，以将经加热处理后的混合液补充入清洗设备4内；
40.加热氮气源2，连通所述储存罐1以向储存罐1内通入热氮气体；
41.废气流出管3，连接在所述储存罐1的出口处。
42.具体地，清洗设备4为半导体枚叶式清洗机，储存罐1设置在清洗机的混合液的出口处，以接收清洗处理后的含义硫酸的混合液，且此混合液中硫酸的质量浓度低于80％。
43.加热氮气源2可以提供加热的氮气，氮气的温度可以为50～150℃，向储存罐1中通入的氮气的流量是20～100l/min。加热氮气源2的具体结构及连接关系均属于现有技术，在此不进行详述。加热的氮气进入到储存罐1内并通入储存罐1内的液体内，产生气泡，带有温度的气泡对混合液加热，使混合液中的过氧化水分解形成氧气，氧气蒸发并从废气流出管3流出，从而提高混合液中硫酸的质量浓度至80％以上。经过加热处理后的混合液返回到清洗机内作为补充，继续参与晶圆的清洗过程。通过以上设置，可以回收利用硫酸，大大降低了作为废水的混合液的处理成本，简化生产工艺，降低对环境的危害。同时降低了硫酸的消耗量，降低生产成本。
44.同时在该装置上还设有多个阀门，如在清洗机与储存罐1的连接管路上、加热氮气源2与储存罐1的连接管路上、以及储存罐1的出口与清洗机的进口的连接管路上、废气流出管3上均设有阀门，各个阀门连接控制器，通过控制器控制各个阀门的启闭，在图1中部分阀门未示出。同样地，以下各实施例中在各部件之间的连接管路上也设有阀门，在以下实施例
中不再一一进行赘述。
45.在一些实施例中，如图1所示，第一混合液处理机构还包括：压力传感器5，设于所述储存罐1的内部；第一液位监测组件，设于所述储存罐1内部。
46.压力传感器5设置在储存罐1的顶部，用来监测罐内的压力，且压力传感器5与控制器连接，当罐内的压力超出设定值时，控制器就会根据压力反馈控制废气流出管3上的阀门开启，将氧气及时排出，避免发生危险。
47.第一液位监测组件包括第一低位液位计601、第一中位液位计602、第一高位液位计603、第一警示液位计604，且各液位计在所述储存罐1内的高度依次增大。各液位计均固定安装在储存罐1的侧壁上，第一低位液位计601位于最低处，第一警示液位计604位于最高处。分别监测储存罐1内的混合液的液位所在位置，并根据混合液所到达的液位区间，控制清洗机与储存罐1之间的阀门的启闭，控制混合液的流入、流出，其中当混合液到达第一警示液位计604处时，表明储存罐1内的混合液过多，存在安全隐患，就要控制器迅速进行控制；从而实现自动控制，以及避免危险发生。
48.在一些实施例中，如图1所示，还包括第二混合液处理机构，第二混合液处理机构包括：循环罐7，所述加热氮气源2、储存罐1均连通所述循环罐7；
49.循环管路8，两端分别连接所述循环罐7的出口和进口；
50.循环泵9，设置在循环管路8上；
51.废气流出管3，连接在所述循环罐7的出口处；
52.二次处理液流出管10；
53.还包括硫酸备用罐11，所述二次处理液流出管10的两端分别连通所述循环管路8和硫酸备用罐11，硫酸备用罐11连通清洗设备4。
54.具体地，将混合液利用加热的氮气进行第一次加热处理后，还进行第二次的加热处理，以使混合液中的浓度更高，更加满足使用需求。设置循环罐7，在循环罐7内也通入加热氮气，加热氮气源2连通循环罐7。经过第一次加热处理的混合液进入到循环罐7中继续处理。循环罐7的外部设置有循环管路8，循环管路8的两端分别连接循环罐7的出口、进口，且在循环管路8上安装有循环泵9。通过循环泵9、循环管路8的设置，可以使循环罐7内的液体被多次加热处理，产生的氧气从废弃流管管流出，这样混合液中的硫酸浓度进一步增大，经二次处理后的混合液中硫酸的质量浓度可达到80wt％～96wt％。
55.在循环管路8上还连接了二次处理液流出管10，二次处理后的混合液流到硫酸备用罐11内，硫酸备用罐11与清洗机的进口连通。经二次处理的混合液先储存在备用罐内，当达到依据工艺条件设定的使用周期或换液周期，以及硫酸的使用周期时，再将备用罐内的液体补充入清洗机内使用。通过以上设置，可以进一步提高混合液中硫酸的质量浓度，确保符合晶圆清洗的要求，从而确保晶圆清洗质量；同时由于废液中的硫酸浓度更少，更加降低了对环境的污染，降低了废水处理的成本以及处理难度，降低硫酸的消耗。
56.在一些实施例中，所述循环管路8上还设有加热器12，所述加热器12设于所述循环罐7与循环泵9之间。加热器12可以加热到100～150℃，联同加热的氮气对混合液进行多重加热，大大提高了加热效率，提高过氧化水的分解效率，同时加热器12的设置可以避免混合液在循环管路8内流动时温度降低。
57.在一些实施例中，所述循环罐7内设有压力传感器5；所述循环罐7内还设有第二液
位监测组件，第二液位监测组件包括第二低位液位计1301、第二中位液位计1302、第二高位液位计1303、第二警示液位计1304，且各液位计在所述循环罐7内的高度依次增大。循环罐7内的压力传感器5与储存罐1内的传感器的设置方式相同。第二液位监测组件在循环罐7内与第一液位监测组件在储存罐1内的布置方式相同。压力传感器5、各液位计均与控制器连接。通过压力传感器5、各液位计的设置可以提高整个装置在使用过程中的安全性，同时为控制器的控制提供依据。
58.在一些实施例中，循环管路8上还设有硫酸浓度监测计14，所述硫酸浓度监测计14设于循环泵9与循环罐7之间；所述循环管路8上还设有过滤器15，所述过滤器15设于所述循环泵9与硫酸浓度监测计14之间。硫酸浓度监测计14可实时监测管路内的混合液的硫酸浓度是否达到设定值，从而为混合液二次加热过程提供控制依据。同时过滤器15可以过滤混合液中的杂质，避免杂质进入到后续的清洗机中而影响晶圆的生产质量。
59.在一些实施例中，所述循环罐7的出口处连接有废弃处理液流出管16、废物流出管17，分别用于流出硫酸浓度未达到设定浓度的混合液、流出废液；还包括控制器，所述控制器分别连接压力传感器5、液位计、循环泵9、加热器12、硫酸浓度监测计14以及设置在硫酸回收利用装置上的多个阀门。
60.对于经过多次循环加热处理后硫酸仍未到达设定浓度的混合液，就作为废弃液进行处理，经废弃处理液流出管16流出，而混合液中包含的一些废物则经废物流出管17排出。控制器根据压力传感器5、液位计、硫酸浓度监测计14测得的数据，控制管路上各阀门的启闭，并根据硫酸浓度监测计14控制循环泵9、加热器12的工作，从而实现整个装置工作的自动化，并确保整个装置的安全性，确保处理后的硫酸浓度满足使用需要。
61.本实用新型在使用时，清洗机中的混合液进入到储存罐1内，当第一中位液位计602感应到液体时，开始通入加热的氮气，进行一次加热处理，当第一高位液位计603感应到液体时，混合液开始向循环罐7流动；进入到循环罐7内，当第二低位液位计1301感应到液体时，开始启动循环泵9及加热器12进行循环流动及加热，当第二中位液位计1302感应到液体时，开始向循环罐7通入加热的氮气；当硫酸浓度监测计14监测到硫酸质量浓度达到80％时，第二加热处理过程进入到预备模式，加热器12和循环泵9工作发生改变，待需要时，将循环罐7中的液体经硫酸备用罐11供至清洗机内使用。
62.本实用新型中，控制器与传感器、液位计、各阀门以及加热器12、循环泵9等的连接方式、连接电路均为已知技术。本实用新型中未提及的结构等均采用已知技术。
63.以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。