阅读说明：本技术 研磨液再生回收系统 (Grinding fluid regeneration and recovery system ) 是由 郑圣弘 宋凯 吴思韵 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化学机械抛光技术领域,具体涉及一种研磨液再生回收系统,包括废液收集桶、循环储存桶、膜过滤装置、渗透桶槽、若干添加剂桶槽以及控制器,所述废液收集与循环储存桶连通,所述循环储存桶与膜过滤装置构成浓缩回路,所述膜过滤装置的渗透端固定连接有循环管道,所述循环管道上设置有渗透桶槽以及反清洗泵,所述循环储存桶上还设置有输出管道,所述输出管道上还设置有输出泵,所述反清洗泵、输出泵均与所述控制器电连接。所述研磨液再生回收系统回收工艺简单可靠,可实现研磨液的回收利用,有效降低CMP过程的加工成本,且优化排废,减低环保的负担。(The invention relates to the technical field of chemical mechanical polishing, in particular to a grinding fluid regeneration and recovery system which comprises a waste liquid collecting barrel, a circulating storage barrel, a membrane filtering device, a permeation barrel groove, a plurality of additive barrel grooves and a controller, wherein the waste liquid collecting barrel is communicated with the circulating storage barrel, the circulating storage barrel and the membrane filtering device form a concentration loop, a permeation end of the membrane filtering device is fixedly connected with a circulating pipeline, the circulating pipeline is provided with the permeation barrel groove and a backwashing pump, the circulating storage barrel is also provided with an output pipeline, the output pipeline is also provided with an output pump, and the backwashing pump and the output pump are both electrically connected with the controller. The recovery process of the grinding fluid regeneration recovery system is simple and reliable, the grinding fluid can be recycled, the processing cost in the CMP process is effectively reduced, waste discharge is optimized, and the burden of environmental protection is reduced.)

研磨液再生回收系统

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及研磨液再生回收系统。

背景技术

化学机械抛光技术是迄今唯一可以提供整体平面化的表面精加工技术，已广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统等表面的平坦化。随着加工工件的尺寸越来越大，且加工精度逐渐提高，化学机械抛光作为适合这一需求的技术，现已发展成为抛光过程中的必然选择。

随着通信网络等快速的发展，对集成电路(IC)的要求越来越高，使其不断向高速、高集成、高密度和高性能化的方向发展。芯片制造上，一方面，为了降低生产成本，逐步增大硅片的尺寸；另一方面，为了提高IC的集成度，不断减小刻线宽度。硅片表面平整化要求愈加严格，同时，抛光行为中的材料去除率、表面粗糙度以及表层/亚表层非损伤等要求也在增加，化学机械抛光(CMP)作为目前公认的全局平坦化实用技术，在IC制造中得到广泛应用。在常规的CMP中，作为消耗材料的抛光液占CMP制程总费用的40％左右，但其利用率只能达到20％，因此，化学机械抛光的过程的成本取决于耗材的成本，尤其是研磨液的成本。所以抛光液的过度使用不但造成了IC的制造成本居高不下，而且会产生大量抛光液废液，污染周边环境。

在CMP过程中80％的研磨液不会降解，而抛光过程中，由于使用大量去离子水清洗晶片，使抛光后的研磨液磨料浓度降低，再次利用该种抛光液进行抛光则不能获得相同的抛光质量。同时，化学机械抛光过程产生的大量研磨废液意味着相当大的废水处理成本。因此对使用过的研磨液进行回收利用具有极大实用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种研磨液再生回收系统，其回收工艺简单可靠可实现研磨液的回收利用，有效降低CMP过程的加工成本，且优化排废，减低环保的负担。

为达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案：

一种研磨液再生回收系统，包括废液收集桶、循环储存桶、膜过滤装置、渗透桶槽、若干添加剂桶槽以及控制器，所述废液收集桶通过第一输送管道与所述循环储存桶的进水端连通，所述循环储存桶的回流端通过第二输送管道与膜过滤装置的进水端连通，所述膜过滤装置的回流端通过第三输送管道与所述循环储存桶的回水端连通，所述膜过滤装置的渗透端固定连接有循环管道，所述循环管道上设置有渗透桶槽以及反清洗泵，所述循环储存桶上还设置有输出管道，所述输出管道上设置有输出泵，所述添加剂桶槽分别通过不同的输液管道与所述循环储存桶连通，所述输液管道上均设置有添加剂泵，所述添加剂泵均与所述控制器电连接，所述反清洗泵、添加剂泵、输出泵均与所述控制器电连接。

进一步地，所述第二输送管道上设置有加压泵，且所述第二输送管道内设置有压力传感器，所述加压泵、压力传感器均与所述控制器电连接。

进一步地，所述第一输液管道上设置有粗滤装置和第一过滤装置，且所述粗滤装置设置在所述第一过滤装置的上游。

进一步地，所述输出管道上至少设置有两个过滤精度不同的第二过滤装置

进一步地，所述循环储存桶内设置有若干溶液数据采集传感器。

进一步地，所述溶液数据采集传感器至少包括液位传感器、浊度传感器、温度传感器以及LISA光学水质传感器中的一种或多种。

进一步地，所述循环储存桶的内部还设置有搅拌装置。

进一步地，所述废液收集桶、循环储存桶以及添加剂桶槽均为密闭结构，且所述废液收集桶、循环储存桶以及添加剂桶槽均与氮气输送管道连通。

进一步地，所述渗透桶槽上还设置有第四输送管道，所述渗透桶槽通过第四输送管道连通有加药池，且所述加药池的内部设置有磁场。

进一步地，所述加药池固定连接有加药管道，所述加药池通过加药管道连通有药液桶槽，所述加药管道上设置有加药泵。

进一步地，所述控制器为PLC控制器。

与现有技术相比，本发明提供的一种研磨液再生回收系统的有益效果在于：本发明提供的一种研磨液再生回收系统通过对研磨废液进行收集和除杂，可以有效地对研磨废液中的磨料进行浓缩和回收，并通过添加添加剂对回收的研磨液进行再生处理便于回用，能够有效地对研磨液进行回收利用，降低研磨成本，还有助于减少化学机械抛光过程中的废液的产生；同时，本发明通过磁分离技术对渗透液进行再处理，可有效地降低废液的产生以及废液的后期处理成本，具有显著的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种研磨液再生回收系统的整体结构示意图；

附图标记为：10-废液收集桶，11-药液桶槽，12-加药泵，20-第一输送管道，21-输送泵，22-粗滤装置，23-第一过滤装置，30-循环储存桶，40a-第二输送管道，40b-第三输送管道，401-加压泵，402-压力传感器，50-膜过滤装置，60-循环管道，601-渗透桶槽，602-反清洗泵，70-输出管道，701-输出泵，702-第二过滤装置，80-输液管道，801-添加剂桶槽，802-添加剂泵，90-氮气输送管道,100-第四输送管道，100a-加药池。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供的一种研磨液再生回收系统，包括废液收集桶10、循环储存桶30、膜过滤装置50、渗透桶槽601、若干添加剂桶槽801以及PLC控制器。

在本实施例中，所述废液收集桶10用于收集和储存CMP工序产生的含有磨料粒子的废液，所述废液收集桶10通过第一输送管道20与所述循环储存桶30的进水端连通，所述第一输送管道20上设置有输送泵21，便于将所述废液收集桶10中的废液输送至循环储存桶30中等待处理。

在本实施例中，所述第一输送管道20上设置有粗滤装置22和第一过滤装置23，所述粗滤状设置在所述第一过滤装置23之前，所述粗滤装置22的过滤精度优选为80um-100um，所述粗滤装置22优选为篮式过滤器，便于将研磨废水中残留的大颗粒研磨杂质进行初步滤过，且该种过滤方式不仅能够保护后续设备的正常运行，且在使用过程中维护极其方便，便于对废液进行连续且高效地处理。所述第一过滤装置23选用滤芯式过滤器，该处使用的滤芯式过滤器过滤精度优选为15um-30um，以进一步去除研磨液中的大粒径杂质。

在本实施例中，所述循环储存桶30之后还设置有膜过滤装置50，所述膜过滤装置50上设置有进水端、回流端以及渗透端，所述循环储存桶30的回流端通过第二输送管道40a与膜过滤装置50的进水端连通，且所述第二输送管道40a上还设置有加压泵401。所述膜过滤装置50的回流端通过第三输送管道40b与所述循环储存桶30的回水端连通，所述循环储存桶30与膜过滤装置50之间构成浓缩回路。所述膜过滤装置50的渗透端固定连接有循环管道60，所述循环管道60上设置有渗透桶槽601以及反清洗泵602，所述反清洗泵602与所述控制器电连接。在进行研磨液浓缩时，所述循环储存桶30内的研磨液经加压泵401通过第二输送管道40a泵送至所述膜过滤装置50，在压力作用下，所述研磨液中的水分透过所述膜过滤装置50的过滤膜从而使研磨液达到浓缩目的，未透过所述过滤膜的含有磨料粒子的溶液则通过回流端、第三输送管道40b、回水端回流至所述循环储存桶30中，而透过所述过滤膜的溶液则通过循环管道60进进入渗透桶槽601中。

在本实施例中，所述第二输送管道40a内设置有压力传感器402，优选地，所述压力传感器402设置在所述加压泵401的出水端，且压力传感器402均与所述PLC控制器电连接，所述压力传感器402用于测量第二输送管道40a内的水压并将检测到的压力值上传至所述PLC控制器，便于通过所述压力值的大小反应所述膜过滤装置50的堵塞情况，以确定清洗时间，当所述压力传感器402的检测值小于所述PLC控制器的设定阈值时，说明由于膜表面溶质的沉积，超滤速率下降，为了恢复超滤速率，需要对超滤膜进行反冲洗，此时，所述控制器即可通过控制所述反清洗泵602将所述渗透桶槽601内的溶液泵出对所述膜过滤装置50进行反冲洗，以保证所述过滤膜的连续和高效运行，提高浓缩处理效率。

在本实施例中，所述循环储存桶30内设置有搅拌装置，所述搅拌装置用于对所述循环储存桶30内的溶液进行搅拌，可选地，所述搅拌装置为机械搅拌或气流搅拌，便于将所述循环储存桶30内的溶质均匀分散。

在本实施例中，所述循环储存桶30内设置有若干溶液数据采集传感器，所述溶液数据采集传感器包括液位传感器、浊度传感器、温度传感器以及LISA光学水质传感器中的一种或多种，所述液位传感器为投入式液位传感器，所述浊度传感器便于对所述循环储存桶30内的溶液浊度进行检测。所述循环储存桶30上还设置有输出管道70，所述输出管道70上还设置有输出泵701。所述溶液数据采集传感器、输出泵701均与所述控制器电连接，所述溶液数据采集传感器通过与所述控制器电连接，便于实时地将循环储存桶30内的溶液状态数据传输至所述控制器，当所述控制器根据各溶液数据采集传感器的检测数据判断在合适的出料时间开启输出泵701。

在本实施例中，所述研磨液再生回收系统还包括若干添加剂桶槽801，所述添加剂桶槽801分别通过不同的输液管道80与所述循环储存桶30连通，所述输液管道80上均设置有添加剂泵802，所述添加剂泵802均与所述控制器电连接，可选地，所述添加剂可以是pH调节剂、稳定剂、研磨剂等。

在本实施例中，所述输出管道70上连续设置有两个第二过滤装置702，所述第二过滤装置702均为滤芯式过滤器，且位于上游的第二过滤装置702过滤精度大于位于下游的第二过滤装置702，所述位于上游的第二过滤装置702过滤精度优选为5um-10um，位于下游的第二过滤装置702的过滤精度为1um-5um。

在本实施例中，所述废液收集桶10、循环储存桶30以及添加剂桶槽801均为密闭结构，且均与氮气输送管道90连通，以保证该研磨液再生回收系统处于微正压条件下工作。

在本实施例中，所述渗透桶槽601上还设置有第四输送管道100，所述渗透桶槽601通过第四输送管道100连通有加药池100a，且所述加药池100a的内部设置有水流搅拌装置以及磁场，可选地，所述磁场由永磁体提供。所述加药池100a固定连接有加药管道，所述加药池100a通过加药管道连通有药液桶槽11，所述加药管道上设置有加药泵12。所述药液桶槽11内的药液至少包括磁种桶槽，例如磁铁矿浆液桶槽，优选地，所述药液桶槽11还包括pH调节剂桶槽。所述加药池100a采用磁分离技术，通过药液桶槽11为所述加药池100a提供磁种以及其他助剂，通过水流搅拌，使得加入的磁种以及助剂与加药池100a内的废液混合均匀，以保证磁种与杂质的充分碰撞和吸附，通过磁场对磁种吸附的杂质进行沉降，以降低废水的后续处理成本。

本发明提供的一种研磨液再生回收系统的工作原理是：来自化学机械研磨过程中产生的研磨废液经收集流入废液收集桶10中，再经输送泵21、粗滤装置22、第一过滤装置23打入循环储存桶30中，开启加压泵401使储存桶中的研磨废液不断经过膜过滤装置50进行浓缩，浓缩液通过所述膜过滤装置50的回流端回流至循环储存桶30内，二膜过滤装置50的渗透液则经过循环管道60进入渗透桶槽601内并对膜过滤装置50进行反清洗的过程中经反清洗泵602泵出所述渗透桶槽601对膜过滤装置50进行反冲洗，以维持所述膜过滤装置50的过滤效果，反清洗液体经反清洗泵602反向流入循环储存桶30内，以保证磨料粒子的高效回收。所述添加剂桶槽801内的添加剂则通过添加剂泵802打入循环系统，实现对研磨液浓度和状态的调整校正。通过观察浊度传感器的检测数据，以溶液浊度反应溶液中磨料粒子的浓度，当磨料粒子的浓度达到要求时，所述PLC控制器通过关闭加压泵401，开启输出泵701，经浓缩和校正的研磨液通过第二过滤装置702即完成回收，可供再次化学机械抛光利用。而渗透桶槽601内的渗透液除了用于对膜过滤装置50进行反冲洗外可通过第四输送管道100进入加药池100a内进行再次处理，所述加药池100a采用磁分离技术，其处理成本较低且可以有效地去除渗透液中杂质，以降低环保负担。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。