拋光液循環(huán)再生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拋光液循環(huán)再生裝置，包括：儲(chǔ)存槽、電源、第一循環(huán)泵及脫氣裝置。儲(chǔ)存槽儲(chǔ)存拋光液，儲(chǔ)存槽內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極板和陰極板。電源的陽(yáng)極與陽(yáng)極板電連接，電源的陰極與陰極板電連接。第一循環(huán)泵的進(jìn)口與儲(chǔ)存槽的底部連接，第一循環(huán)泵的出口與脫氣裝置的進(jìn)液口連接，脫氣裝置的出液口與儲(chǔ)存槽的頂部連接，脫氣裝置去除拋光液中的氣泡。本發(fā)明通過設(shè)置脫氣裝置，能夠去除拋光液中的氣泡。電解時(shí)，即使加大電源的電流和電壓輸出，以提高銅離子的析出速率，也不會(huì)影響拋光液的再次使用，且該裝置是循環(huán)運(yùn)行，無需向外排放廢液，既不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)也節(jié)省了原材料，降低了工藝成本。
【專利說明】拋光液循環(huán)再生裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種拋光液循環(huán)再生裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，具有極 強(qiáng)的創(chuàng)新力和融合力，已經(jīng)滲透到人民生活、生產(chǎn)以及國(guó)防安全的方方面面。隨著集成電路 產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)制造集成電路的原材料的需求也在不斷增加。
[0003] 例如，在集成電路銅互連制造工藝中，拋光液用于去除多余的銅結(jié)構(gòu)，基于電化學(xué) 拋光原理，僅有拋光液和硅片接觸，從而將硅片上多余的銅結(jié)構(gòu)無應(yīng)力去除。通常，拋光液 在使用一段時(shí)間后，其中的銅離子濃度會(huì)上升，當(dāng)拋光液中銅離子濃度達(dá)到一定值時(shí)，為了 保證拋光效果和效率，必須更換新鮮的拋光液。而對(duì)廢液的處理，較為常見的方法是利用電 化學(xué)氧化還原原理使拋光液中的銅離子在陰極還原，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收，在此過程中，如果 供應(yīng)至陰極和陽(yáng)極的電流較小，會(huì)導(dǎo)致銅的析出速率太低。為了提高銅的析出速率，需要增 大供應(yīng)至陰極和陽(yáng)極的電流和電壓，然而，電流和電壓升高后會(huì)出現(xiàn)一弊端，即在陰極和陽(yáng) 極的表面產(chǎn)生氣泡，氣泡隨著拋光液的循環(huán)而溶解在拋光液中。對(duì)于粘度較小的拋光液， 氣泡會(huì)較快的合并生長(zhǎng)并浮出液面放出，而對(duì)于粘度較高的拋光液，比如液體的粘度大于 50cp，這些氣泡只有一小部分在短時(shí)間內(nèi)自然放出，大部分氣泡留在了拋光液中。當(dāng)經(jīng)過銅 回收處理過的拋光液再次被用于銅拋光時(shí)，拋光液中的氣泡會(huì)粘附在硅片的表面，使硅片 表面的電流密度發(fā)生變化，從而造成硅片表面的光潔度變差，在拋光工藝要求較高的情況 下，此種拋光液不可用，而如果將該拋光液直接排掉，既會(huì)造成環(huán)境的污染，也會(huì)造成原材 料的浪費(fèi)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升，在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)中，此種方式顯然不可取。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述【背景技術(shù)】存在的缺陷提供一種既能夠提高拋光液中銅 的析出速率，又可以保證拋光液能夠再次使用的拋光液循環(huán)再生裝置。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種拋光液循環(huán)再生裝置，包括：儲(chǔ)存槽、電源、第 一循環(huán)泵及脫氣裝置。儲(chǔ)存槽儲(chǔ)存拋光液，儲(chǔ)存槽內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極板和陰極板。電源的陽(yáng)極 與儲(chǔ)存槽內(nèi)的陽(yáng)極板電連接，電源的陰極與儲(chǔ)存槽內(nèi)的陰極板電連接。第一循環(huán)泵的進(jìn)口 與儲(chǔ)存槽的底部連接，第一循環(huán)泵的出口與脫氣裝置連接。脫氣裝置的進(jìn)液口與第一循環(huán) 泵的出口連接，脫氣裝置的出液口與儲(chǔ)存槽的頂部連接，脫氣裝置去除拋光液中的氣泡。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，該拋光液循環(huán)再生裝置還包括銅離子濃度檢測(cè)裝置，銅離子濃 度檢測(cè)裝置設(shè)置在儲(chǔ)存槽內(nèi)，銅離子濃度檢測(cè)裝置檢測(cè)儲(chǔ)存槽內(nèi)拋光液中銅離子的濃度， 如果檢測(cè)值高于設(shè)定值，使電源處于工作模式，如果檢測(cè)值等于或低于設(shè)定值，使電源處于 空閑模式。電源處于空閑模式時(shí)，電源為恒壓狀態(tài)，電源的輸出電壓為〇?2V。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，該拋光液循環(huán)再生裝置還包括液位檢測(cè)裝置，液位檢測(cè)裝置設(shè) 置在儲(chǔ)存槽內(nèi)，液位檢測(cè)裝置檢測(cè)儲(chǔ)存槽內(nèi)拋光液的液位。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，脫氣裝置的出液口還與一機(jī)臺(tái)連接，從脫氣裝置的出液口輸出 的拋光液供應(yīng)至機(jī)臺(tái)以用于工藝加工。在脫氣裝置的出液口與機(jī)臺(tái)之間設(shè)置有第一過濾 器。機(jī)臺(tái)中的拋光液使用一時(shí)間段后排放至儲(chǔ)存槽。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，脫氣裝置具有內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層之間設(shè)置有脫氣膜，脫氣 膜將內(nèi)層和外層隔離，外層與一真空泵連接。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，脫氣裝置具有內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層之間設(shè)置有脫氣膜，脫氣 膜將內(nèi)層和外層隔離，內(nèi)層與一真空泵連接。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，儲(chǔ)存槽包括電解槽和循環(huán)槽，電解槽與循環(huán)槽之間由一隔板隔 開，一第二循環(huán)泵分別與電解槽和循環(huán)槽連接，陽(yáng)極板和陰極板設(shè)置在電解槽內(nèi)，循環(huán)槽內(nèi) 設(shè)置有用于檢測(cè)拋光液中銅離子濃度的銅離子濃度檢測(cè)裝置和用于檢測(cè)拋光液液位的液 位檢測(cè)裝置。在電解槽與第二循環(huán)泵之間設(shè)置有第二過濾器。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極板和陰極板為片狀或網(wǎng)狀。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極板和陰極板分別為多個(gè)，且依次間隔交錯(cuò)布置。
[0014] 綜上所述，本發(fā)明通過設(shè)置脫氣裝置，能夠去除拋光液中的氣泡。電解時(shí)，即使加 大電源的電流和電壓輸出，以提高銅離子的析出速率，也不會(huì)影響拋光液的再次使用，且該 裝置是循環(huán)運(yùn)行，無需向外排放廢液，既不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)也節(jié)省了原材料，降低 了工藝成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的拋光液循環(huán)再生裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的拋光液循環(huán)再生裝置的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的拋光液循環(huán)再生裝置的儲(chǔ)存槽的一實(shí)施例的側(cè)視圖。
[0018] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的拋光液循環(huán)再生裝置的儲(chǔ)存槽的一實(shí)施例的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例 并配合圖式予以詳細(xì)說明。
[0020] 參閱圖1，揭示了根據(jù)本發(fā)明的拋光液循環(huán)再生裝置的一實(shí)施例，該拋光液循環(huán)再 生裝置包括儲(chǔ)存槽100、電源110、第一循環(huán)泵140及脫氣裝置150。
[0021] 儲(chǔ)存槽100存放拋光液，儲(chǔ)存槽100內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極板120和陰極板130,陽(yáng)極板120 與電源110的陽(yáng)極電連接，陰極板130與電源110的陰極電連接，接通電源110進(jìn)行電解時(shí)， 拋光液中析出的金屬銅吸附在陰極板130上，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收。陽(yáng)極板120的材料可以 選用鈦、鉭、鉬金、銀等金屬或者表面鍍有鉬金或銥?zāi)さ拟伜豌g。陰極板130的材料可以選 用銅或不銹鋼等，其中優(yōu)選銅作為制作陰極板130的材料。為了提高電解效率，陽(yáng)極板120 和陰極板130可以制作成片狀或網(wǎng)狀，以增加其表面積。
[0022] 第一循環(huán)泵140的進(jìn)口與儲(chǔ)存槽100的底部連接，第一循環(huán)泵140的出口與脫氣 裝置150的進(jìn)液口連接，脫氣裝置150的出液口與儲(chǔ)存槽100的頂部連接，從而構(gòu)成一循環(huán) 通路，使儲(chǔ)存槽1〇〇中的拋光液可以循環(huán)流動(dòng)。脫氣裝置150去除拋光液中的氣泡。具體 地，脫氣裝置150具有呈環(huán)狀的內(nèi)層151和外層152,內(nèi)層151和外層152之間設(shè)置有脫氣 膜153,脫氣膜153將內(nèi)層151和外層152隔離，脫氣膜153允許氣體分子通過，而不允許 溶液、溶液中的離子和其他固體通過。外層152與真空泵（圖中未示）連接，用于形成負(fù)壓。 從第一循環(huán)泵140的出口輸出的拋光液流經(jīng)脫氣裝置150的內(nèi)層151，拋光液中的氣體通過 脫氣膜153后被吸出，從而達(dá)到去除拋光液中氣泡的目的。反之，也可以使內(nèi)層151與真空 泵連接，拋光液流經(jīng)外層152,拋光液中的氣體通過脫氣膜153后被吸出，從而達(dá)到去除拋 光液中氣泡的目的。
[0023] 脫氣裝置150的出液口還與機(jī)臺(tái)170連接，從第一循環(huán)泵140的出口輸出的拋光 液經(jīng)由脫氣裝置150脫氣處理后，可以供應(yīng)至機(jī)臺(tái)170用于工藝加工或者輸送回儲(chǔ)存槽 100。較佳地，為了防止陰極板130上沉積的銅顆粒脫落并隨拋光液流入機(jī)臺(tái)170,在連接脫 氣裝置150的出液口與機(jī)臺(tái)170之間設(shè)置有第一過濾器160,第一過濾器160將拋光液中的 銅顆粒過濾。機(jī)臺(tái)170中的拋光液使用一時(shí)間段后，可以排放至儲(chǔ)存槽100,進(jìn)行銅回收處 理，以便再次使用。
[0024] 儲(chǔ)存槽100內(nèi)還設(shè)置有銅離子濃度檢測(cè)裝置180及液位檢測(cè)裝置190。銅離子濃 度檢測(cè)裝置180用于實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)存槽100內(nèi)拋光液中銅離子的濃度。使用者可以根據(jù)工 藝需求設(shè)定拋光液中經(jīng)過銅離子回收以后的銅離子濃度值，當(dāng)銅離子濃度檢測(cè)裝置180檢 測(cè)到儲(chǔ)存槽100內(nèi)拋光液中銅離子的濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，立即將電源110由工作模式切換 到空閑模式，電源110處于空閑模式時(shí)，電源110為恒壓狀態(tài)，電源110的輸出電壓為0? 2V。在很小的電壓下銅離子不會(huì)析出，避免長(zhǎng)時(shí)間電解造成拋光液老化，從而保證拋光液具 有最佳的工作狀態(tài)。液位檢測(cè)裝置190用于檢測(cè)儲(chǔ)存槽100內(nèi)拋光液的液位。
[0025] 本發(fā)明拋光液循環(huán)再生裝置的工作過程如下：機(jī)臺(tái)170中新鮮的拋光液使用一定 時(shí)間后，排放至儲(chǔ)存槽100,液位檢測(cè)裝置190檢測(cè)儲(chǔ)存槽100內(nèi)拋光液的液位達(dá)到高液位 時(shí)，停止向儲(chǔ)存槽1〇〇排放拋光液。打開第一循環(huán)泵140,儲(chǔ)存槽100中的拋光液開始循環(huán) 流動(dòng)，儲(chǔ)存槽100中的拋光液流經(jīng)第一循環(huán)泵140及脫氣裝置150,然后再流回儲(chǔ)存槽100， 同時(shí)銅離子濃度檢測(cè)裝置180檢測(cè)儲(chǔ)存槽100內(nèi)拋光液中銅離子的濃度，并將檢測(cè)值與一 設(shè)定值比較，如果檢測(cè)值高于設(shè)定值，使電源110處于工作模式，進(jìn)行銅回收處理，供應(yīng)至 陽(yáng)極板120和陰極板130的電流和電壓較大，拋光液中的銅離子在陰極板130上析出速率 較快，通?？梢圆捎煤銐夯蚝懔髂Ｊ竭M(jìn)行電解，優(yōu)選為恒壓模式，電源110也可以選用脈沖 電源。如果檢測(cè)值等于或低于設(shè)定值，使電源110處于空閑模式，此時(shí)，電源110輸出很小 的電壓，通常采用恒壓模式輸出，輸出的電壓為0?2. 0V，拋光液中的銅離子不會(huì)析出。之 所以讓電源110輸出很小的電壓，是為了保持陽(yáng)極板120對(duì)陰極板130的電勢(shì)，防止陰極 板130上沉積的銅再次溶解至溶液中。檢測(cè)機(jī)臺(tái)170是否發(fā)出拋光液需求信號(hào)，如果機(jī)臺(tái) 170發(fā)出拋光液需求信號(hào)，那么將經(jīng)過銅回收處理和脫氣處理過的拋光液供應(yīng)至機(jī)臺(tái)170 ; 如果機(jī)臺(tái)170沒有發(fā)出拋光液需求信號(hào)，儲(chǔ)存槽100中的拋光液繼續(xù)循環(huán)流動(dòng)。
[0026] 參閱圖2,為了提高銅回收效率，儲(chǔ)存槽100內(nèi)可以設(shè)置多個(gè)陽(yáng)極板120和陰極板 130,陽(yáng)極板120和陰極板130依次間隔交錯(cuò)布置。
[0027] 參閱圖3和圖4,在又一實(shí)施例中，儲(chǔ)存槽200包括電解槽201和循環(huán)槽202,電解 槽201與循環(huán)槽202之間由隔板203隔開，第二循環(huán)泵205分別與電解槽201和循環(huán)槽202 連接，通過第二循環(huán)泵205實(shí)現(xiàn)兩槽體間拋光液的循環(huán)流動(dòng)。在電解槽201與第二循環(huán)泵 205之間設(shè)置有第二過濾器204,用于將拋光液中的銅顆粒過濾。電解槽201內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極 板和陰極板，用于銅回收處理。循環(huán)槽202內(nèi)設(shè)置有銅離子濃度檢測(cè)裝置280及液位檢測(cè) 裝置290。將電解槽201與循環(huán)槽202隔開，可以避免電解槽201內(nèi)的電流對(duì)銅離子濃度檢 測(cè)裝置280及液位檢測(cè)裝置290造成干擾，從而提高銅離子濃度檢測(cè)裝置280及液位檢測(cè) 裝置290檢測(cè)精度。
[0028] 由上述可知，本發(fā)明拋光液循環(huán)再生裝置通過設(shè)置脫氣裝置150,可將拋光液中 的氣泡去除。電解時(shí)，即使加大電源110的電流和電壓輸出，提高銅離子的析出速率，也不 會(huì)影響拋光液的再次使用，且該裝置是循環(huán)運(yùn)行，無需向外排放廢液，既不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污 染，同時(shí)也節(jié)省了原材料，降低了工藝成本。此外，該裝置通過設(shè)置銅離子濃度檢測(cè)裝置180 及液位檢測(cè)裝置190,可以保證拋光液的一致性，進(jìn)而保證工藝效果。
[0029] 綜上所述，本發(fā)明拋光液循環(huán)再生裝置通過上述實(shí)施方式及相關(guān)圖式說明，己具 體、詳實(shí)的揭露了相關(guān)技術(shù)，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)以實(shí)施。而以上所述實(shí)施例只是用 來說明本發(fā)明，而不是用來限制本發(fā)明的，本發(fā)明的權(quán)利范圍，應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求來界 定。至于本文中所述元件數(shù)目的改變或等效元件的代替等仍都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，包括：儲(chǔ)存槽、電源、第一循環(huán)泵及脫氣裝 置； 所述儲(chǔ)存槽儲(chǔ)存拋光液，儲(chǔ)存槽內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極板和陰極板； 所述電源的陽(yáng)極與儲(chǔ)存槽內(nèi)的陽(yáng)極板電連接，電源的陰極與儲(chǔ)存槽內(nèi)的陰極板電連 接； 所述第一循環(huán)泵的進(jìn)口與儲(chǔ)存槽的底部連接，第一循環(huán)泵的出口與脫氣裝置連接； 所述脫氣裝置的進(jìn)液口與第一循環(huán)泵的出口連接，脫氣裝置的出液口與儲(chǔ)存槽的頂部 連接，脫氣裝置去除拋光液中的氣泡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，還包括銅離子濃度檢測(cè) 裝置，銅離子濃度檢測(cè)裝置設(shè)置在所述儲(chǔ)存槽內(nèi)，銅離子濃度檢測(cè)裝置檢測(cè)儲(chǔ)存槽內(nèi)拋光 液中銅離子的濃度，如果檢測(cè)值高于設(shè)定值，使所述電源處于工作模式，如果檢測(cè)值等于或 低于設(shè)定值，使所述電源處于空閑模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述電源處于空閑模式 時(shí)，電源為恒壓狀態(tài)，電源的輸出電壓為〇?2V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，還包括液位檢測(cè)裝置，液 位檢測(cè)裝置設(shè)置在所述儲(chǔ)存槽內(nèi)，液位檢測(cè)裝置檢測(cè)儲(chǔ)存槽內(nèi)拋光液的液位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述脫氣裝置的出液口 還與一機(jī)臺(tái)連接，從脫氣裝置的出液口輸出的拋光液供應(yīng)至所述機(jī)臺(tái)以用于工藝加工。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，在所述脫氣裝置的出液 口與機(jī)臺(tái)之間設(shè)置有第一過濾器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述機(jī)臺(tái)中的拋光液使 用一時(shí)間段后排放至所述儲(chǔ)存槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述脫氣裝置具有內(nèi)層 和外層，內(nèi)層和外層之間設(shè)置有脫氣膜，脫氣膜將內(nèi)層和外層隔離，外層與一真空泵連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述脫氣裝置具有內(nèi)層 和外層，內(nèi)層和外層之間設(shè)置有脫氣膜，脫氣膜將內(nèi)層和外層隔離，內(nèi)層與一真空泵連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)存槽包括電解槽 和循環(huán)槽，電解槽與循環(huán)槽之間由一隔板隔開，一第二循環(huán)泵分別與電解槽和循環(huán)槽連接， 所述陽(yáng)極板和陰極板設(shè)置在電解槽內(nèi)，循環(huán)槽內(nèi)設(shè)置有用于檢測(cè)拋光液中銅離子濃度的銅 離子濃度檢測(cè)裝置和用于檢測(cè)拋光液液位的液位檢測(cè)裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，在所述電解槽與第二 循環(huán)泵之間設(shè)置有第二過濾器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述陽(yáng)極板和陰極板為 片狀或網(wǎng)狀。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的拋光液循環(huán)再生裝置，其特征在于，所述陽(yáng)極板和陰極 板分別為多個(gè)，且依次間隔交錯(cuò)布置。
【文檔編號(hào)】C25F7/02GK104141165SQ201310170201
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】王堅(jiān), 賈照偉, 王暉 申請(qǐng)人:盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司