从电化学抛光液中析出金属离子的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电化学抛光领域，尤其涉及抛光液中的金属离子回收系统。本发明专利技术公开了一种从电化学抛光液中析出金属离子的装置，包括液槽和电源，其中所述液槽分为溢流池和电解池，该溢流池和该电解池通过疏通管路相连通，二者之间还设置有循环泵，使液槽中的溶液在溢流池和电解池之间循环流动；电解池内插入与直流电源相连通的阳极板和阴极板，阳极板和阴极板分别连接至直流电源的正极和负极，直流电源供电后在阴极板处发生固态物质的析出反应；电解池内设置有回收滤袋，该回收滤袋允许溶液及溶液中所含的离子自由通过，而阻挡所述固态物质的通过，固态物质被过滤并留滞于回收滤袋内。整套回收装置能够使电解反应进行的更加均匀、充分，并很好地解决了金属颗粒污染溶液的问题，具有突出的进步效果。

Device for recovering metal ion of electrochemical polishing solution

The invention relates to the field of electrochemical polishing, in particular to a metal ion recovery system in a polishing solution. The invention discloses a recovery device of metal ions, including tank and power supply, wherein the tank is divided into overflow pool and electrolytic cell, the overflow pool and the electrolytic cell are connected through dredging pipeline, a circulating pump is arranged between the two, so that the solution in the liquid flowing between the overflow tank and electrolysis the pool is connected with the DC power supply; inserting an anode plate and a cathode plate through the electrolytic cell, the anode plate and the cathode plate are respectively connected to the DC power supply positive and negative DC power supply, after precipitation reaction of solid material on the cathode plate; the electrolytic cell is arranged inside the bag bag recycling, recycling allows ions of freedom containing solution and in solution by, and blocking the solid material through the solid material was filtered and placed in the recovery of filter bag. The whole recovery device can make the electrolysis reaction more uniform and full, and solve the problem of the pollution of the metal particles, and has the outstanding progress effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造业回收及再利用领域，尤其涉及到半导体电化学抛光领域的金属离子回收系统。
技术介绍
低碳环保，重复回收及再利用是时下的热点，也是高层次的技术追求。作为21世纪智慧集成度最高的创新行业之一，半导体行业内的从业人员也为此付出着不懈的努力。具体到半导体电化学抛光，该工艺阶段将利用磷酸等混合有其他成分的抛光液对半导体晶片表面的金属层进行抛光，该过程需要由泵将抛光液持续的打在晶片表面，通过抛光液与金属表面接触通电电解，通常是铜，电解抛光出平整表面。而与铜反应过后的抛光液中必然会存在大量的铜离子，这样的溶液如果不进行处理加以回收利用，不仅会造成严重的污染，在经济上也不合算。对金属离子的回收，比较传统的做法是利用电解原理使金属离子在阴极得电子转变为金属单质析出。如图1中所示，该方法所使用的装置包括盛放有溶液105的液槽101，直流电源104以及分别连接直流电源104正、负两极的阳极板102和阴极板103。这一方法虽然可行，但技术人员在操作时往往考虑的很不周全，忽略了许多可能影响后续工艺良率的因素。例如，在电解过程中，由于溶液浓度和反映速率的原因，会造成溶液浓度的局部分布不均匀，位于阴极板103附近的金属离子浓度消耗过快，浓度下降，而阳极板102附近区域的金属离子并不一定会及时地补充到阴极区域，造成电解不完全。又比如，金属单质析出后在阴极表面以及阴极周围的溶液中会存在大量金属单质的物质颗粒，构成金属单质的颗粒物106以及沉积物107。这些颗粒物106及沉积物107虽然难以被肉眼所察觉，但在反应结束取出电极时，会扩散或滞留在溶液105当中，污染电解液。这一点对加工要求极高的半导体行业来说，尤为致命。因为如果溶液105是抛光液，在经过回收工艺处理后，抛光液通常会重复利用继续送回抛光机台去研磨其他晶片，而含有这些铜单质颗粒物及沉积物的不纯净的抛光液，会将金属铜带入到晶圆表面，将来会造成晶片的局部区域非正常短路，导致晶片的报废。上述两个问题直接影响到电化学抛光的工艺良率。
技术实现思路
本专利技术的申请人针对上述技术问题进行了积极地探索和尝试，最终给出了可行的技术方案，成功设计了一种金属离子的回收装置，利用循环泵和液位差解决了离子浓度的平衡问题，并充分考虑了铜单质杂质物的滤除机制，从而大幅度提升了电化学抛光工艺的可行性和优越性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案可以昭示为：一种金属离子的回收装置，包括液槽和直流电源，所述液槽分为溢流池和电解池，所述溢流池和电解池通过疏通管道相连通，所述溢流池与所述电解池之间设置有循环泵，该循环泵泵浦所述液槽内的溶液循环流动；所述电解池内插入与所述直流电源相连通的阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别连接至所述直流电源的正极和负极，所述直流电源供电后在所述阴极板处发生固态物质的析出反应；所述电解池内设置有回收滤袋，所述回收滤袋允许所述溶液及溶液中所含的离子自由通过，而阻挡所述固态物质的通过，所述固态物质被过滤并留滞于所述回收滤袋内。进一步地，所述回收滤袋遮罩所述阳极板和阴极板，或仅遮罩所述阴极板的至少部分外表面。优选地，所述回收滤袋内具有支撑网架，所述回收滤袋被所述支撑网架撑开。进一步地，所述固态物质包括悬浮于溶液中的金属单质的颗粒物以及附着于所述阴极板表面的金属单质的沉积物。进一步地，所述回收滤袋的开口位置处设置有束口器，所述束口器与所述回收滤袋连为一体，所述束口器能够自应力地张开或收紧，所述束口器在收紧时能将所述开口封闭并将所述回收滤袋的位置限制固定。优选地，所述束口器为平滑且耐腐蚀的弹性夹片。进一步地，所述回收滤袋在使用时开口向上，以允许来自所述直流电源的正极和负极的导线分别通过所述回收滤袋的开口连接至所述阳极板和所述阴极板，其中所述阳极板和所述阴极板与所述液槽是可分离的。进一步地，所述阴极板固定于所述液槽上，所述直流电源的负极从所述液槽的外部穿过所述液槽的槽壁后电性连接至所述阴极板。优选地，所述回收滤袋由耐酸材料制成。进一步地，所述溢流池与所述电解池之间形成有液位差，其中所述循环泵通过疏通管道将溶液由液位较低的池泵入至液位较高的池中，并使得所述溶液由液位较高的池溢出至液位较低的池中，所述液槽内的溶液在所述溢流池和所述电解池之间往复循环。本专利技术所提出的金属离子的回收装置，不仅能够使溶液中的金属离子充分地得到还原，还进一步的保证了溶液的纯净度，对工业回收尤其是半导体工业中的金属离子回收大有裨益。附图说明图1是使用现有技术回收金属离子时产生污染溶液的沉积物及颗粒物的示意图；图2是本专利技术所述回收装置第一实施例的结构示意图；图3是本专利技术所述回收装置第二实施例的结构示意图；图4是本专利技术所述回收装置第三实施例的结构示意图；图5是本专利技术所述回收装置第四实施例的结构示意图。具体实施例下面将就本专利技术所提及的技术方案作出具体的示范性演示，以使阅读者周悉蕴含于该专利技术中的奥义之纯粹：对比附图1中所示的现有回收装置及系统，可以发现本专利技术的第一实施例(图2所示)与之迥异：该实施例所示的回收装置包括液槽201和直流电源210，其中液槽201又进一步包括紧贴在一起的、一低一高的溢流池202和电解池203两个池子。从图2所示的实施例中可以看出，电解池203高于溢流池202。在电解池203和溢流池202之间设置有一台循环泵209，并由一条疏通管道208贯通，两个池子之间能够通过这条疏通管道208进行液体交换。由于本专利技术的专利技术人主要浸淫于半导体行业，所以在具体实施例中倾向于以电化学抛光工艺举例。利用该回收装置对电化学抛光后的溶液进行回收处理时，该装置的电解池203通常会被灌满待处理的溶液，也即抛光液205；同时，在溢流池202中也将盛有一定量的抛光液205，不过溢流池202中抛光液的液位高度低于电解池203的高度。由于电解池203的高度要高于溢流池202，当抛光液205已经灌满电解池203后，如果继续有抛光液205涌入，那么由于重力势能的作用，电解池203中的抛光液205会自然地溢出并流入到溢流池202中。与此同时，由于循环泵209的持续泵浦，液位较低溢流池202中的抛光液205也能够通过疏通管道208源源不断地被泵入到电解池203中，从而使整个液槽201内的抛光液205处于一个持续循环的动态平衡状态，充分的被电解处理。另一方面，在电化学抛光中，有必要对抛光液20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属离子的回收装置，包括液槽和直流电源，其特征在于，所述液槽分为溢流池和电解池，所述溢流池和电解池通过疏通管道相连通，所述溢流池与所述电解池之间设置有循环泵，该循环泵泵浦所述液槽内的溶液循环流动；所述电解池内插入与所述直流电源相连通的阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别连接至所述直流电源的正极和负极，所述直流电源供电后在所述阴极板处发生固态物质的析出反应；所述电解池内设置有回收滤袋，所述回收滤袋允许所述溶液及溶液中所含的离子自由通过，而阻挡所述固态物质的通过，所述固态物质被过滤并留滞于所述回收滤袋内。

【技术特征摘要】
1.一种金属离子的回收装置，包括液槽和直流电源，其特征在于，所述
液槽分为溢流池和电解池，所述溢流池和电解池通过疏通管道相连通，所述溢
流池与所述电解池之间设置有循环泵，该循环泵泵浦所述液槽内的溶液循环流
动；所述电解池内插入与所述直流电源相连通的阳极板和阴极板，所述阳极板
和所述阴极板分别连接至所述直流电源的正极和负极，所述直流电源供电后在
所述阴极板处发生固态物质的析出反应；所述电解池内设置有回收滤袋，所述
回收滤袋允许所述溶液及溶液中所含的离子自由通过，而阻挡所述固态物质的
通过，所述固态物质被过滤并留滞于所述回收滤袋内。
2.根据权利要求1所述的回收装置，其特征在于，所述回收滤袋遮罩所
述阳极板和阴极板，或仅遮罩所述阴极板的至少部分外表面。
3.根据权利要求1所述的回收装置，其特征在于，所述回收滤袋内具有
支撑网架，所述回收滤袋被所述支撑网架撑开。
4.根据权利要求1所述的回收装置，其特征在于，所述固态物质包括悬
浮于溶液中的金属单质的颗粒物以及附着于所述阴极板表面的金属单质的沉
积物。
5.根据权利要求1所述的回收装置，其特征在于，所述回收滤袋的开口
位置处...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖东风，贾照伟，王坚，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31