电化学抛光液回收装置与方法.pdf

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(19) 中华人民共和国国家知识产权局 (12) 发明专利申请 (10) 申请公开号 CN A (43) 申请公开日 2021.07.16 (21) 申请号 2.6 (22) 申请日 2019.12.31 (71) 申请人 鼎美半导体设备（上海）有限公司 地址：上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区蔡伦路1690号4号楼 (72) 发明人：吴磊、李开强、金一诺、吴俊、王建、王辉 (74) 专利代理机构：上海光华专利事务所（普通合伙）31219 代理人：余明伟 (51) Int.Cl.C25F 7/02 (2006.01)C25F 3/22 (2006.01) 权利要求书 2 页 说明书 7页 附图7页(54) 发明名称 电化学抛光液回收装置及方法(57) 摘要 本发明提供一种电化学抛光液回收装置及方法，该装置包括：电解池，其顶部具有开口，用于容纳抛光液；极板组件，包括电极板；所述电极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板分别与直流电源连接；所述电极板浸没在抛光液中，在电解过程中沉积固体物质；刮刀组件，包括用于刮除固体物质的刮刀；驱动组件，用于驱动刮刀与电极板相对运动，以使刮刀从电极板上刮除固体物质；过滤组件，包括网袋，所述网袋环绕并隔离所述电极板，用于过滤固体物质。

本发明引入驱动器、刮刀、过滤器等部件，使电解过程结束后，从电解槽中取出析出的金属时，自动将析出的金属刮掉并收集到网袋中，避免了析出的金属对抛光液的二次污染，解决了析出的金属的快速回收问题，提高了操作效率。0 9 2 2 1 3 1 1N C CN A 1/2 page 1.一种电化学抛光液回收装置，其特征在于，包括：电解槽，电解槽顶部设有电解槽开口，用于容纳电解用的抛光液；极板组件，包括电极板；电极板包括阴极板和阳极板，阴极板和阳极板分别连接直流电源；电解过程中，电极板从电解槽开口处浸没在电解槽内的抛光液中； 所述阴极板或阳极板用于沉积电解过程中析出的固体物质；刮刀组件，包括刮刀，用于将固体物质从阴极板或阳极板上刮下；驱动组件，用于驱动刮刀相对于阴极板或阳极板运动，使刮刀将固体物质从阴极板或阳极板上刮下；过滤组件，包括网袋，所述网袋包围并隔离电解槽中电极板浸没的区域，用于将刮刀刮下的固体物质从电解槽中过滤掉。2.根据权利要求1所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：阴极板和阳极板的数量为多块，且所述多块阴极板和多块阳极板交替排列。

3.根据权利要求1所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：所述电极板组件还包括顶部固定结构和底部固定结构；所述阴极板和阳极板垂直固定在上下设置的顶部固定结构和底部固定结构之间；所述驱动组件连接在所述顶部固定结构上，通过所述顶部固定结构带动所述阴极板和阳极板沿垂直方向相对于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，所述刮刀座将所述刮刀相对于电解槽固定，所述刮刀的刀刃侧与所述阴极板或阳极板表面紧密接触。4.根据权利要求3所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：所述顶部固定结构上设有用于连接所述阴极板与直流电源的阴极端子和用于连接所述阳极板与直流电源的阳极端子。 5.根据权利要求3所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：所述过滤组件还包括网袋固定件、内压块和外压块；所述网袋采用柔性材料制成，呈袋状环绕设置在阴极板和阳极板的侧面和底部；所述网袋固定件将网袋的开口部固定在电解槽的开口处；所述内压块和外压块固定在网袋的底部，内压块位于网袋底部的上方，外压块位于网袋底部的下方，内压块和外压块通过穿过网袋的连接件相互固定连接。

6.根据权利要求5所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：所述底部固定结构上设有可拆卸的挂杆，内压块通过挂绳连接于挂杆上；网袋底部、内压块、外压块通过挂绳与阴极板、阳极板一起沿竖直方向上下移动。7.根据权利要求6所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于：当阴极板、阳极板处于向上移动的极限位置时，底部固定结构高于网袋开口处，网袋底部不高于网袋开口处；当阴极板、阳极板处于向下移动的极限位置时，底部固定结构低于网袋开口处，网袋底部低于网袋开口处。 8.根据权利要求1所述的电化学抛光液回收装置，其特征在于，所述电化学抛光液回收装置还包括储液罐，所述储液罐与电解槽连接，用于储存电解槽中电解回收后的抛光液。9.一种电化学抛光液的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：22 CN A 2/2 Page 2提供根据权利要求1至8中任一项所述的电化学抛光液回收装置；将待电解回收的抛光液通入电解槽，通过驱动组件使阴极板和阳极板处于向下运动的极限位置；通过直流电源对阴极板和阳极板通电，对抛光液进行电解，使电解过程中析出的固体物质沉积在阴极板或阳极板上； 电解过程完成后，通过驱动组件将阴极板和阳极板上移，刮刀将阴极板或阳极板上的固体物质刮除，固体物质由网袋过滤出来。

10.根据权利要求9所述的电化学抛光液回收方法，其特征在于：在阴极板和阳极板上行至极限位置后，还包括拆卸过滤组件，回收固体物质的步骤。33 CN A 说明书 第1/7页 电化学抛光液回收装置及方法 技术领域 [0001] 本发明涉及半导体制造设备领域，具体涉及一种电化学抛光液回收装置及方法。 背景技术 [0002] 在半导体工艺中，电化学抛光是抛光晶圆表面的金属等材料层，获得平整表面的重要工艺。在电化学抛光过程中，金属层中的铜等金属离子在抛光过程中会溶解于抛光液中，如果不回收抛光液中的游离铜离子，不仅抛光液无法重复使用，从而提高生产成本，还会污染周围环境。 [0003] 目前，对于电化学抛光后含有金属离子的抛光液，一般采用电解工艺回收金属离子。电解工艺中，通过引入电极板给抛光液通入直流电，使抛光液中的游离金属离子获得电子后转化为金属单质在阴极析出，从而将金属离子从抛光液中除去，使抛光液得到回收利用。[0004] 但现有的电解回收装置中，金属单质沉积在作为阴极的电极板上，沉积附着在电极板表面的金属不仅极难清洗，严重影响电解回收装置的运行效率，而且附着在电极板上的金属层也存在脱落而污染抛光液及周围工作环境的风险。

[0005] 因此，有必要提出一种新的电化学抛光液回收装置及方法来解决上述问题。发明内容[0006] 针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种电化学抛光液回收装置及方法，用于解决现有技术中金属元素沉淀后清洗回收困难的问题。[0007] 为了实现上述目的及其他相关目的，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：[0008] 电解槽，所述电解槽上设有电解槽开口，用于容纳用于电解的抛光液；[0009] 电极板组件，包括电极板；所述电极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板分别连接直流电源； 所述电极板在电解过程中从电解槽开口处浸入电解槽内的抛光液中；所述阴极板或者阳极板用于沉积电解过程中析出的固体物质； [0010] 刮刀组件，包括刮刀，用于将阴极板或者阳极板上的固体物质刮除； [0011] 驱动组件，用于驱动刮刀相对于阴极板或者阳极板运动，使得刮刀将阴极板或者阳极板上的固体物质刮除； [0012] 过滤组件包括网袋，所述网袋围绕并隔离电解槽中电极板的浸入区域，用于将刮刀从电解槽中刮除的固体物质过滤掉。

[0013]作为本发明的可选方案，所述阴极板和阳极板的数量为多个，所述多个阴极板和阳极板交替排列。[0014]作为本发明的可选方案，所述极板组件还包括顶部固定结构和底部固定结构；所述阴极板和阳极板竖直固定在上下排列的顶部固定结构和底部固定结构之间；所述驱动组件连接在所述顶部固定结构上，通过所述顶部固定结构带动所述阴极板和阳极板沿竖直方向相对于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，所述刮刀座将所述刮刀相对于电解槽固定，所述刮刀的刀刃侧紧贴在所述阴极板或阳极板的表面上。 [0015]作为本发明的可选方案，所述顶部固定结构上设置有用于连接阴极板与直流电源的阴极端子和用于连接阳极板与直流电源的阳极端子。[0016]作为本发明的可选方案，所述过滤组件还包括网袋固定件、内压块和外压块；所述网袋采用柔性材料制成，呈袋状设置在所述阴极板和阳极板的侧面和底部周围；所述网袋固定件将所述网袋的开口部固定于所述电解池的开口处；所述内压块和外压块固定于所述网袋的底部，所述内压块位于所述网袋底部的上方，所述外压块位于所述网袋底部的下方，所述内压块和外压块通过穿过所述网袋的连接件相互固定连接。

[0017]作为本发明的可选方案，所述底部固定结构上设置有可拆卸的挂杆，所述内压块通过挂绳连接于所述挂杆上；所述网袋底部、内压块、外压块通过挂绳与所述阴极板、阳极板一起沿竖直方向上下移动。[0018]作为本发明的可选方案，所述阴极板、阳极板处于向上移动的极限位置时，所述底部固定结构高于所述网袋开口处，所述网袋底部不高于所述网袋开口处；所述阴极板、阳极板处于向下移动的极限位置时，所述底部固定结构低于所述网袋开口处，所述网袋底部低于所述网袋开口处。 [0019] 作为本发明的可选方案，所述电化学抛光液回收装置还包括储液罐，所述储液罐与电解槽连接，用于储存电解槽中电解回收后的抛光液。[0020] 本发明还提供一种电化学抛光液回收方法，其特征在于，包括如下步骤：[0021] 提供本发明所述的电化学抛光液回收装置；[0022] 将待电解回收的抛光液通入电解槽，通过驱动组件使阴极板和阳极板处于向下运动的极限位置；[0023] 通过直流电源给阴极板和阳极板通电，使抛光液电解，电解过程中析出的固体物质沉积在阴极板或阳极板上； [0024] 电解过程完成后，通过驱动组件使阴极板和阳极板上行，刮刀将阴极板或阳极板上的固体物质刮除，并通过网袋将固体物质过滤掉。

[0025]作为本发明的可选方案，在阴极板和阳极板上行至极限位置后，还拆卸过滤组件，回收固体物质。 [0026]如上所述，本发明提供了一种电化学抛光液回收装置及方法，其有益效果如下： [0027]本发明引入了驱动组件、刮刀组件和过滤组件，使得电解过程结束后，电极板上沉积的金属在从电解槽中取出时，能够被刮刀自动刮落并收集到网袋中。本发明避免了沉淀金属对抛光液的二次污染，解决了沉淀金属的快速回收问题，提高了电化学抛光液回收装置的运行效率。 附图说明 [0028]图1为本发明实施例1提供的电极板组件的立体图。 [0029]图2为本发明实施例1提供的极板组件的爆炸图。[0030]图3为本发明实施例1提供的底部固定结构示意图。55 CN A Page 3/7[0031]图4为本发明实施例1提供的过滤组件的立体图。[0032]图5为本发明实施例1提供的过滤组件的俯视图。[0033]图6为本发明实施例1提供的过滤组件的底侧立体图。[0034]图7为本发明实施例1提供的过滤组件的侧视剖面图。

[0035]图8为本发明第一实施例提供的刮刀组件及阴极板的立体图。[0036]图9为本发明第一实施例提供的电化学抛光液回收装置在电极板下降时的立体图。[0037]图10为本发明第一实施例提供的电化学抛光液回收装置在电极板下降时的正面剖面图。[0038]图11为本发明第一实施例提供的电化学抛光液回收装置在电极板上升时的立体图。[0039]图12为本发明第一实施例提供的电化学抛光液回收装置在电极板上升时的正面剖面图。 [0040] 部件编号说明 [0041] 101 电解池 [0042] 102 储液罐 [0043] 2 极板组件 [0044] 201 阴极板 [0045] 202 阳极板 [0046] 203 顶部固定结构 [0047] 203a 阴极端子 [0048] 203b 阳极端子 [0049] 204 底部固定结构 [0050] 204a 挂杆 [0051] 204b 固定塞 [0052] 3 刮刀组件 [0053] 301 刮刀 [0054] 302 刮刀座 [0055] 4 驱动组件 [0056] 5 过滤组件 [0057] 501 网袋 [0058] 502 网袋固定件 [0059] 503 内压块 [0060] 503a 升降绳 [0061] 504 外压块 具体实施方式 [0062] 下面通过具体的例子来描述本发明的实施方法，本领域技术人员从本说明书所公开的内容中可以容易地了解到本发明的其他优点和效果。

本发明还可以通过其他不同的具体实施方式来实施或应用，本说明书中的细节也可以基于不同的观点和应用而进行修改或变化，而不脱离本发明的精神。[0063]请参考图1至图12，需要说明的是，本实施例提供的图示仅以示意性的方式说明了本发明的基本概念，图示仅示出了与本发明相关的部件，而非实际实施中的部件的数量、形状和尺寸。实际实施中各部件的形式、数量和比例可以随意改变，部件布局形式也可以更加复杂。[0064]实施例1[0065]请参考图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]电解池101，其上设有电解池开口，用于容纳用于电解的抛光液；[0067]电极板组件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和阳极板202分别连接直流电源；电解过程中，所述电极板从电解槽开口 101浸入电解槽101内的抛光液中；所述阴极板201或阳极板202用于沉积电解过程中析出的固体物质；[0068]刮刀组件3，包括刮刀301，用于将阴极板201或阳极板202上的固体物质刮掉；[0069]驱动组件4，用于驱动刮刀301相对于阴极板201或阳极板202移动，使得刮刀301将阴极板201或阳极板202上的固体物质刮掉； 以及过滤组件5，包括网袋501；网袋501围绕并隔离电解槽101内的电极板浸没区域，用于过滤掉电解槽101内被刮刀301刮下来的固体物质。

如图9所示，为本实施例提供的电化学抛光液回收装置的立体图，图10为其主视剖面图。 从图9、图10中可以看出，本实施例中，电解槽101上方设有电解槽开口，电解槽101内盛放待电解回收的抛光液。电解槽101的开口处设置有电极板组件2，驱动组件4与电极板组件2连接，驱动电极板从电解槽101的开口进入和离开电解槽101。刮刀组件3安装在电极板组件2的相邻位置，相对电解槽101固定。过滤组件5设置在电极板组件2的侧面下方。可选地，如图10所示，电化学抛光液回收装置还包括储液罐102，储液罐102与电解槽101连接，用于储存电解槽内电解回收后的抛光液 101.完成电解回收工艺的洁净抛光液可通过图10中未示出的连接管线从电解槽101流入储液罐102进行储存，作为符合工艺标准的抛光液继续用于后续的电化学抛光工艺，实现抛光液的循环利用。图9至图12中各部件中的具体部件请参见图1至图8中各部件的详细示意图。[0072]具体地，如图1所示，为本实施例提供的极板组件2的立体图，图2为其爆炸图。

从图1和图2可以看出，本实施例中，阴极板201和阳极板202的数量分别为多块，且多块阴极板201和多块阳极板202交替排列。阴极板201的数量为两块，阳极板202的数量为三块，且两块阴极板201夹在三块阳极板202之间，使得阴极板201和阳极板202交替排列。板组2还包括顶部固定结构203和底部固定结构204。多块阴极板201和多块阳极板202竖直固定在上下排列的顶部固定结构203和底部固定结构204之间。 顶部固定结构203上还设置有用于连接阴极板201与直流电源的阴极端子203a和用于连接阳极板202与直流电源的阳极端子203b。可选的，如图77CN A说明书第5/7页2所示，底部固定结构204为成对设置的固定结构，设置有用于固定电极板的卡槽，从阴极板201和阳极板202的两侧进行卡接固定。如图3所示，为本实施例提供的底部固定结构204的示意图。从图3中可以看出，底部固定结构204上还设置有可拆卸的挂杆204a，挂杆204a通过固定插塞204b与底部固定结构204固定连接。 当松开固定塞204b时，挂杆204a即可脱离底部固定结构204。

如图4所示，为本实施例提供的过滤组件5的立体图，图5为其俯视图，图6为其下侧立体图，图7为其侧视剖面图。为了清晰显示过滤组件5的各个部件，图4将网袋501制成透明的。本实施例中的网袋501为柔性材料，可穿过抛光液，并过滤掉抛光液中的固体物质。 网袋501呈袋状环绕电极组件2的阴极板201和阳极板202的侧面和底部设置。从图4至图7还可以看出，过滤组件5除了网袋501外，还包括网袋固定件502、内压块503和外压块504。网袋固定件502将网袋501的开口部固定于电解池的开口处。 内压块503和外压块504固定在网袋501的底部，内压块503位于网袋501底部的上方，外压块504位于网袋501底部的下方。内压块503穿过网袋501，通过固定螺钉等连接件与外压块504固定连接。[0074]作为示例，内压块503通过吊绳503a与吊杆204a连接。由于网袋501采用柔性材料制成，网袋501的底部、内压块503和外压块504在吊绳503a的带动下，可与阴极板201和阳极板202一起在竖直方向上上下移动。

对于柔性材质的网袋501，通过各边网袋固定部502的固定位置以及内压块503和外压块504的结构形状和配重，使得网袋501可以按照一定的形状打开，并呈口袋状围绕在阴极板201和阳极板202的侧面和底部，保证在电解过程中以及上下移动时不会碰到电极板或者电解槽101的侧壁。[0075]如图8所示，为本实施例提供的刮刀组件3和阴极板201的立体图。 刮刀组件3包括刮刀301和用于安装刮刀301的刮刀座302。刮刀座302安装在电解池101的开口位置，使得刮刀301相对于电解池101固定，且刮刀301的刀刃侧与阴极板201表面紧密接触。可选的，刮刀301通过螺栓和长腰孔安装在刮刀座302上，长腰孔的布置可以灵活调整刮刀301与极板的贴合程度。 当驱动组件4连接在顶部固定结构203上，并通过顶部固定结构203带动阴极板201和阳极板202沿垂直方向相对于电解槽开口做上下运动时，紧贴在阴极板201上的刮刀301可将沉积在阴极板201表面的固体物质刮除。

需要说明的是，对于铜等金属离子，在抛光液中电解时，会获得电子，转化为金属单质析出，因此对于铜等金属离子的电解，会有固态物质析出，沉积在阴极板201上。本实施例中，设有成对固定的刮刀301，从两侧刮取回收阴极板201正负面上的固态物质。 在本发明的其他实施方式中，对于电解过程中失去电子而析出的固体物质，其被析出并沉积在阳极板202上，此时刮刀301应该将阳极板202表面的固体物质刮除并回收利用。可选的，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，通过调换直流电源与阴极端子203a、阳极端子203b的连接关系，将阴极板201等效转换为阳极板使用，使得刮刀301能够将其表面沉积的固体物质刮除。 88 CN规格第6/7页[0077]作为一个例子，如图9和图10所示，当阴极板201和阳极板202处于向下移动的极端位置，底部固定结构204高于Net Bag 501的开口，而Net Bag 501的底部则是净袋的底部向上移动，底部固定结构204高于净袋501的开口，净袋501的底部不高于净袋501的开口。

For the in each in 9 to 12, refer to the of each in 1 to 8. [0078] , the drive 4 a screw , the end of which is to the top fixed 203 and moves up and down with the of the screw. The screw can be by a motor or can be by a to the screw. [0079] 2 [0080] refer to 1 to 12. This an , the steps: [0081] 1) an as in 1; [0082] 2) the to be and into the cell 101, and the plate 201 and the anode plate 202 in an of the 4; [0083] 3）向阴极板201和阳极板202通过直流电源供电，以电解抛光液体，并在阴极板201或阳极板202上进行电解过程中沉淀在电解过程中，并在阳极板202上进行电动板，并在固体板上完成了固体板，并通过202驱动器302驱动器。板201或阳极板202，固体物质被净袋501滤除。

[0085]在第1步中，请参阅图9至12，如示例1所述提供电化学抛光液恢复装置。其中，图9和10显示了阴极板201和阳极板202处于极端位置的情况。 对于图9至12中的每个组件中的每个特定组件，请参阅图1至8中每个组件的详细示意图。[0086]在第2步中，请参阅图9和10，将要电气化和恢复的抛光液体在电动板101中引入了整个位置将阳极板202浸入电解电池101中的抛光液体中。[0087]在步骤3中），请参阅图9和10，阴极板201和阳极板202通过直流电源通过电解液通过电解液在抛光液体上电气的DC电源来电气，并在电气板上沉积的固体物质，或者在电解板上沉积的固体物质，或 202.具体而言，在这个实施方案中，含有金属铜离子的抛光液体是电解的，电解沉淀的铜元件被沉积在阴极板上201。[0088]在第4步中，请参阅图11和12，在电解过程中，电解板的固定量是在驱动的302驱动器上的302次驱动器或阳极板202。

净袋501，内压块503和外部压力块504由悬架绳503A驱动，并与阴极板201和阳极板一起向上移动。滤波器组件5并恢复固体物质也包括在内。 通过松开固定插头204b，可以从底部固定结构中删除悬挂杆204，并通过拆卸净袋固定502的净袋子，可以从501中删除滤芯5。在电解单元101中，内部压力块503 503和外部压力块504均可撤离净压力，以使净袋子置于固定的范围，以拆卸滤芯。 [0090]总而言之，本发明提供了电化学抛光液恢复装置和方法，电化学液体恢复装置包含：电解电池，电解池在电解池的顶部提供电解池，以容纳电气板和电极板的抛光板，并构成电极板的抛光板；连接到直流电源； 在电解过程中，电解液在电解池中浸入电解池中的抛光液，用于在电解板中沉积固体物质，在电解过程中沉淀，包括刮擦过程来自阴极板或阳极板的固体物质，包括一个净袋，净袋围绕着电解池的电极的浸入式面积，并用于过滤从电解池中刮掉固体物质。

本发明引入驱动器组件，刮板组件和滤波器组件，因此，沉积在电极板上的金属可以由刮刀自动刮掉，并收集在净袋中，当电解过程中电解过程后，从电解池中取出电解池，避免了降水液的降水液体，并散发出了促进液体的效力，而造成了金属的进化效率。上述液体恢复装置[0091]仅说明本发明的原理和效果，并且旨在限制当前的发明的任何人都可以在不违反当前的知识的情况下改变上述实施方案。本发明的s。 1010 11 of the on page 1/7 of CN A1111 2 of the on page 2/7 of CN A1212 4 of the on page 3/7 of CN A1313 6 of the on page 4/7 of CN A1414 8 of the on page 5/7 of CN A1515 9 of the on page 6/7 of CN A11 of the on page 7/7 of CN A