用于回收磨料的设备制造技术

一种用于从使用基于硅石的磨料液的ＣＭＰ过程所排放的废液中回收磨料的设备。该设备包括一个薄膜分离装置，可将ＣＭＰ过程所排放的废液注入到该薄膜分离装置中，还包括一个洗涤装置，通过该洗涤装置用水来洗涤通过薄膜分离装置所获得的浓缩磨料液，还包括一个调整装置，通过该调整装置来调整从洗涤装置获得的浓缩磨料液的ｐＨ值和浓度。该设备还包括一个前过滤装置，用于除去粗颗粒，该前过滤装置位于薄膜分离装置之前或之后，以及一个后过滤装置，该后过滤装置位于调整装置之后。磨料颗粒可以有效地从半导体制造工厂的ＣＭＰ过程所排放的废液中回收并加以再利用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于回收磨料的设备。更具体来说，本专利技术涉及一种用于将半导体制造工厂化学机械抛光过程(CMP过程)排放的含有磨料的废液中的磨料颗粒回收和再利用的设备。
技术介绍
在半导体晶片上形成的诸如绝缘薄膜和金属薄膜之类的覆盖薄膜的表面必须是非常平直的表面。作为形成平直表面的手段，需要实施CMP过程。在此过程中，抛光是在这种条件下实施的在抛光工具(如抛光盘)和半导体晶片之间必须要有磨料液。一般来说，在CMP过程中使用的磨料是很细的硅石颗粒，因为它们分散性能特别强，并且颗粒直径的分布特别均匀(使用胶体硅石或烟化硅石)。这种磨料由制造商以磨料液的形式提供，在磨料液中有规定直径的颗粒分散在水中，且磨料液具有规定的浓度，在实际使用时将这种磨料液稀释到规定的浓度。一般来说，要预先向磨料液中添加诸如氢氧化钾、氨水、有机酸和胺之类的试剂，或者在使用磨料液进行抛光时添加这类试剂，以便调整pH值。由于需要大量使用抛光液，并且其价格昂贵，还必须减少工业废料的排放量，因此需要回收利用抛光液。然而，由于稀释，CMP过程所排放的废液中的磨料浓度很低，并且含有抛光盘和涂覆材料所形成的粉末，还含有破碎磨料形成的细微颗粒和由于磨料颗粒的聚集而形成的直径较大的固体杂质。当这种CMP过程所排放的废液未经过任何处理再次用作抛光磨料时，就会出现问题由于磨料的浓度降低，抛光速率就会降低，晶片的表面也会被损坏。此外，由于在磨料中使用了添加剂，CMP过程所排放的废液中也会含有残留的添加剂。还会含有由抛光形成的金属离子杂质。由于上述原因，若不对CMP过程所排放的废液进行处理，就无法将其回收利用。在回收利用CMP过程所排放的废液时，需要对CMP过程所排放的废液进行处理，以便从废液中除去诸如粗颗粒和盐之类的杂质，并进行浓缩，以使其再次成为具有规定成份的磨料液。迄今为止，用于处理CMP过程所排放的废液的各种技术不断涌现。例如，在日本专利中请，公开号为平成(Heisei)10年(1998)-118899公开的过程中，采用微滤(microfiltration)薄膜对CMP过程所排放的废液进行处理以除去粗颗粒，然后再采用超过滤(ultrafiltration)薄膜对其进行处理，再向经过处理的液体中添加试剂以调整其浓度，经过这样的过程处理所获得的液体便可以再用作磨料液了。当使用基于硅石的磨料液时，则使用碱性试剂来调整颗粒直径的分布。由于在根据CMP过程抛光之后要通过用超纯的水洗涤稀释，从而导致磨料液的pH值降低，因此需要添加碱性试剂以优化颗粒直径的分布。然而，因为在液体中残留的盐会造成困难，即使在根据传统的过程除去了粗颗粒之后添加了氢氧化钾，pH值也无法得到充分调整，因此，颗粒直径的分布也无法得到充分的调整。具体来说，当使用基于硅石的磨料液时，在存在胶质的情况下，添加氢氧化钾溶液所表现出来的特性不同于没有胶质的情况。例如，使用氢氧化钾来溶解胶体硅石并将其转换为可溶解的硅石，以便在胶体硅石的表面上形成羟基。因此，所添加的氢氧化钾的浓度和pH值之间的关系随情况不同而不同，无法用作操作参考。因此，在使用基于硅石的磨料液时，除去残留的胶质非常重要。在日本专利申请，公开号为No.2000-288935中公开的过程中，采用微滤薄膜来对CMP过程所排放的废液进行处理以除去粗颗粒，然后再采用离心技术对过滤获得的滤出液进行浓缩，浓缩后的液体再用水冲洗，在必要时，可以调整颗粒的尺寸、浓度和pH值。然而，此过程也存在缺点磨料的浓度不能充分地提高，且当采用强离心技术对过滤液体进行处理以提高浓度时，由于磨料颗粒的尺寸提高或者磨料的凝固，无法保持磨料颗粒的适当的大小，在以后的步骤中薄膜分离装置上的负荷显著增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于有效地将半导体制造工厂CMP过程排放的含有磨料的废液中的磨料颗粒回收和再利用的设备。由于本专利技术的专利技术人为实现上述目的而进行的不懈努力，我们发现，当采用某些装置的组合时，CMP过程所排放的废液中的盐和有机物质之类的杂质都可以有效地分离，也可以获得具有很高纯度的由磨料颗粒构成的稳定液体，所采用的装置组合包括一个薄膜分离装置，将CMP过程所排放的废液注入到该装置中，还包括一个洗涤装置，通过该洗涤装置用水来洗涤通过薄膜分离装置所获得的浓缩磨料液，再加入水以便将浓缩磨料液稀释和分散，洗涤和稀释过的液体用薄膜进行分离来浓缩，然后洗涤，还要通过调整装置来调整浓缩和洗涤过的液体的pH值和浓度。本专利技术是基于这种认识来完成的。本专利技术提供(1)一种用于从使用基于硅石的磨料液的CMP过程所排放的废液中回收磨料的设备，该设备包括一个薄膜分离装置，可将CMP过程所排放的废液注入到该薄膜分离装置中，还包括一个洗涤装置，通过该洗涤装置用水来洗涤通过薄膜分离装置所获得的浓缩磨料液，还包括一个调整装置，通过该调整装置来调整从洗涤装置获得的浓缩磨料液的pH值；(2)一种如(1)中描述的用于回收磨料的设备，其中调整装置还可以进一步用作调整浓度的装置；(3)一种如(1)中描述的用于回收磨料的设备，该设备还包括用于除去粗颗粒的一个前过滤装置，该前过滤装置位于薄膜分离装置之前或之后；(4)一种如(2)中描述的用于回收磨料的设备，该设备还包括一个用于除去粗颗粒的前过滤装置，该前过滤装置位于薄膜分离装置之前或之后；(5)一种如(3)中描述的用于回收磨料的设备，该设备还包括一个的后过滤装置，该后过滤装置位于调整装置之后；(6)一种如(4)中描述的用于回收磨料的设备，该设备还包括一个后过滤装置，该后过滤装置位于调整装置之后；(7)一种如(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)中任何一条描述的用于回收磨料的设备，其中薄膜分离装置是一个具有微滤薄膜的薄膜分离装置，微滤薄膜的孔径尺寸在0.05到0.2μm之间；以及(8)一种如(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)中任何一条描述的用于回收磨料设备，其中前过滤装置和后过滤装置是闭塞端(dead-end)过滤类型的微过滤器(microfilter)，其上装有微滤薄膜，薄膜的孔径尺寸在10到100μm之间。附图说明图1所示为显示本专利技术的用于回收磨料的设备的一个实施例的示意性流程图。图1中的数字的含义如下1一个磨料液供给池2一个CMP机器3一个废液池4一个磨料液接收池5一个过滤器6一个已过滤废液池7一个薄膜分离装置8一个试剂稀释池9一个调整池10一个过滤器11一个磨料液搅拌池 12一个浓缩磨料液管道具体实施例方式图1所示为显示本专利技术的用于回收磨料的设备的一个实施例的示意流程图。本专利技术的用于回收磨料的设备包括CMP机器部分、前过滤部分、浓缩部分和调整部分。CMP机器部分包括一个磨料液供给池1，新鲜的磨料液在该池中被稀释到规定浓度并存储在那里，一台CMP机器2，通过该机器使用供给池中的磨料液对晶片进行抛光，还有一个废液池3，在抛光之后排放的废液存储在该池中。前过滤部分包括一个磨料液接收池4，在该池中存储从CMP机器部分排放的废液，一个过滤器5，该过滤器是一个用于通过过滤除去磨料液接收池中供给的废液中的粗颗粒的装置，以及一个已过滤废液池6，在该池中存储已经利用过滤器除去粗颗粒的废液。浓缩部分有一个薄膜分离装置7，通过该装置对从前过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从使用基于硅石的磨料液的ＣＭＰ过程所排放的废液中回收磨料的设备，该设备包括一个薄膜分离装置，将ＣＭＰ过程所排放的废液注入到该薄膜分离装置中，还包括一个洗涤装置，通过该洗涤装置用水来洗涤通过薄膜分离装置所获得的浓缩磨料液，还包括一个调整装置，通过该调整装置来调整从洗涤装置获得的浓缩磨料液的ｐＨ值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本章，
申请(专利权)人：栗田工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]