一种废显影液的再生系统的制作方法

1.本实用新型涉及废显影液再生技术领域，具体而言，涉及一种废显影液再生系统。


背景技术：

2.光刻是电子制造中核心的工序，通过曝光把掩膜版的图案转印至光刻胶，再利用显影液溶解经曝光的光刻胶，留下未经曝光的光刻胶结构。以上显影液通常用季铵碱，常见的为四烷基氢氧化物(以下简称为tmah)。废显影液中除了tmah之外，还有光刻胶等杂质，影响显影效果，因此无法继续使用。废显影液属于危险废弃物，必须通过复杂的无害化处理，因此废液处理成本高。而且会造成tmah等资源的浪费，目前显影废液中tmah回收再利用尚有需要改善之处，一方面降低废液处理压力，另一方面回收产品再用于制程降低整体制程的成本。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的问题：废显影液回收后无法循环利用的问题。
4.为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种再生系统，包括：收集系统，收集系统设有废液储存罐；电渗析系统，电渗析系统中设有电渗析分离装置，电渗析分离装置上设有原液出口与电渗析产品出口，原液出口与废液储存罐连接；辅助循环系统，辅助循环系统与电渗析产品出口通过管路连接，辅助循环系统与收集系统连接。
5.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：收集系统、电渗析系统、辅助循环系统形成一个完整的回路，纯化的tmah可重新用于显影，实现循环利用，达到有效利用资源的目的，并且可以大幅减少废液量和新显影液的购入，也提升了显影液的利用率；在分离的过程只涉及了物理过程，不涉及到中和、电解等化学过程，提升了分离工作的安全性。
6.在本实用新型的一个实施例中，电渗析系统包括：电渗析分离装置；阳板，阳板设于电渗析分离装置的一侧；阴板，阴板设于电渗析分离装置远离阳板的一侧；膜单元，膜单元设于阴极与阳极之间；压紧板，压紧板分别与阳板和阴板连接，用于固定阴板和阳板。
7.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：阴板与阳板的设置提供了电场，膜单元的设置让显影液中的离子能够得到分离，压紧板的设置让阴板与阳板的安装更加稳定。
8.在本实用新型的一个实施例中，膜单元有多个，膜单元包括：阳离子交换膜与阴离子交换膜，阳离子交换膜与阴离子交换膜交替间隔排列。
9.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：阳离子交换膜与阴离子交换膜交替间隔的设置让产品室位于两个原液室的中间，确保显影液中的氢氧根离子与taa阳离子能够进入到产品室中，增加提纯的效果。
10.在本实用新型的一个实施例中，电渗析分离装置上设有极水进液口、电渗析产品入口、极水出液口与原液入口，电渗析分离装置还包括：原料罐，原料罐与原液入口连接；电
渗析产品罐，电渗析产品罐与电渗析产品入口连接；极室，极室有两个，两个极室相互连通；极液罐，极液罐分别与极水进液口和极水出液口连接，极室包括：阴极室，阴极室位于阴板一侧，并与极液罐连接；阳极室，阳极室位于阳板一侧，并与极液罐连接；其中，极液从极液罐流出后流经阴极室和阳极室后返回极液罐。
11.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：在电渗析分离装置上成对的设置各种液体的出口与入口，构成了再生系统的循环回路，提升了提纯效率。
12.在本实用新型的一个实施例中，辅助循环系统还包括：纳滤系统，纳滤系统与电渗析产品出口连接；浓度调配系统，浓度调配系统分别与所述纳滤系统和收集系统连接；纳滤系统包括：渗透液罐；纳滤系统产品罐，纳滤系统产品罐与电渗析产品出口连接；纳滤膜装置，纳滤膜装置与渗透液罐连接。
13.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：收集系统、电渗析系统、纳滤系统和浓度调整系统形成一个循环的回路，渗透液罐将渗透液注入到纳滤膜装置，便于金属离子的渗透，纳滤系统产品罐用于接收电渗析系统初步提纯的tmah水溶液，纳滤膜的设置在确保金属离子渗透的同时，也保证了tma离子无法穿过纳滤膜，实现显影液的提纯。
14.在本实用新型的一个实施例中，纳滤膜装置包括：纳滤膜渗透液进口，纳滤膜渗透液进口与渗透液罐连接；纳滤膜渗透液出口，纳滤膜渗透液出口与渗透液罐连接，纳滤膜渗透液进口与纳滤膜渗透液出口位于纳滤膜装置的相对两侧；纳滤膜产品进口，纳滤膜产品进口与纳滤系统产品罐连接；纳滤膜产品出口，纳滤膜产品出口与纳滤系统产品罐连接，纳滤膜产品进口与纳滤膜产品出口设于纳滤膜装置的同一侧。
15.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：纳滤膜渗透液进口与出口的设置实现了渗透液的循环使用，纳滤膜产品进口与纳滤膜产品出口的设置让提纯完毕的显影液回到纳滤系统产品罐中，不同出口位置的相对设置也让循环的管路更加简洁。
16.在本实用新型的一个实施例中，纳滤膜装置还包括：清洗液罐；三通阀，三通阀分别与纳滤膜装置、纳滤系统产品罐和清洗液罐连接。
17.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：清洗液罐的设置让再生系统的整体管路能够得到有效的清洁，减少管路内部的异物残留，延长管路的使用寿命以及提纯后的显影液的纯度，三通阀的设置让再生系统的清洗状态与工作状态得到了切换，增加了再生系统的实用性。
18.在本实用新型的一个实施例中，再生系统还包括：驱动装置，驱动装置分别设于清洗液罐、纳滤系统产品罐、渗透液罐与纳滤膜装置之间；控制装置，控制装置设于驱动装置与纳滤膜装置之间；检测装置，检测装置设于控制装置与纳滤膜装置之间。
19.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：驱动装置的设置便于液体进入纳滤膜装置，控制装置起到了控制流量的作用，检测装置的设置让管内的工作状态能够检测，提升了纳滤系统的可观测性。
20.在本实用新型的一个实施例中，废显影液的再生系统还包括：电控柜，电控柜与电渗析分离装置电力连接。
21.与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：电控柜采用直流电控柜，为电渗析系统提供动力，形成电场，便于废显影液的初步提纯。
附图说明
22.图1为本实用新型系统图；
23.图2为本实用新型电渗析系统结构示意图；
24.图3为本实用新型电渗析分离装置进出液口结构示意图；
25.图4为本实用新型电渗析分离装置的内部结构示意图；
26.图5为本实用新型纳滤系统结构示意图；
27.图6为本实用新型纳滤膜装置具体结构示意图；
28.图7为本实用新型电渗析系统工作原理图；
29.图8为本实用新型纳滤系统工作原理图；
30.图9为本实用新型第五实施例系统图。
31.附图标记说明：
32.1-电渗析分离装置；2-原料罐；3-电渗析产品罐；4-极液罐；7-水泵；8-阀门；9-压力计；10-流量计；11-电导率计；12-渗透液罐；13-纳滤系统产品罐；14-清洗液罐；15-高压泵；16-三通阀；17-纳滤膜装置；18-纳滤膜渗透液出口；19-纳滤膜渗透液进口；20-纳滤膜产品进口；21-纳滤膜产品出口；22-纳滤膜壳；23-纳滤膜；31-原液进口；32-原液出口；33-电渗析产品入口；34-电渗析产品出口；35-极水进液口；36-极水出液口；100-再生系统；101-收集系统；102-电渗析系统；103-纳滤系统；104-浓度调配系统；105-阴板；106-阳板；107-压紧板；108-阴极室；109-阳极室；110-电控柜；111-辅助循环系统；c-阳离子交换膜；a-阴离子交换膜。
具体实施方式
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
34.【第一实施例】
35.参见图1至图8，在一个具体的实施例中，再生系统100包括：收集系统101，收集系统101设有废液储存罐和产品储存罐；电渗析系统102，电渗析系统102设有原液出口32与电渗析产品出口34，原液出口32与废液储存罐连接；辅助循环系统111，所述辅助循环系统111与所述电渗析产品出口34通过管路连接。
36.收集系统101中还包括管路、泵等连接组件，通过管路将经过电渗析提纯的显影液通入辅助循环系统111中，并通过泵来控制管路的开启，辅助循环系统111将收纳的产品放入产品储存罐，随后收集系统将废显影液再次通入电渗析系统102中，形成一个完整的回路。
37.工作时，将显影液通过原液进口31注入到电渗析系统102中，在电场的作用下，首先将混合液中带电荷与不带电荷的物质进行分离，带电荷的物质有，taa阳离子和氢氧根离子，不带电荷的物质为光刻胶等其他杂质，对tmah起到初步的提纯，将提纯后的显影液放入产品储存罐中，便于日后的使用，最后收集系统101再将新的废显影液从废液储存罐中通入电渗析系统102，进行新的溶解工作。
38.收集系统101、电渗析系统102、辅助循环系统111形成一个完整的回路，纯化的tmah可重新用于显影，实现循环利用，达到有效利用资源的目的，并且可以大幅减少废液量
和新显影液的购入，也提升了显影液的利用率；在分离的过程只涉及了物理过程，不涉及到中和、电解等化学过程，提升了分离工作的安全性。
39.【第二实施例】
40.参见图4，图7，在一个具体的实施例中，电渗析系统102包括：电渗析分离装置1；阳板106，阳板106设于电渗析分离装置1的一侧；阴板105，阴板105设于电渗析分离装置1远离阳板106的一侧；膜单元，膜单元设于阴极与阳极之间；压紧板107，压紧板107分别与阳板106和阴板105连接，用于固定阴板105和阳板106。
41.电渗析分离装置1的内部设有阴板105与阳板106，阴板105与阳板106设于电渗析分离装置1内部的相对两侧，阴板105与阳板106之间设有原液室和产品室，原液室和产品室可以有多个，压紧板107用于固定阴板105与阳板106，确保再生系统100工作的稳定性。
42.工作时，显影液从原液室中通过，在电场作用下显影液中的tma阳离子与氢氧根进入产品室，tma阳离子与氢氧根在产品室中结合得到tmah初产品。
43.优选的，阳极为钛-钌氧化物电极、阴极为不锈钢。
44.阴板105与阳板106的设置提供了电场，膜单元的设置让显影液中的离子能够得到分离，压紧板107的设置让阴板105与阳板106的安装更加稳定。
45.【第三实施例】
46.参见图3，在一个具体的实施例中，膜单元有多个，膜单元包括：阳离子交换膜c与阴离子交换膜a，阳离子交换膜c与阴离子交换膜a交替间隔排列。
47.阴板105与阳板106之间设有多个膜单元，一个膜单元由一个阳离子交换膜c和一个阴离子交换膜a组成，同一个膜单元的阴阳离子交换膜c之间形成原液室，显影液进入电渗析系统102后从原液入口进入原液室，前一个膜单元的阳离子交换膜c与后一个膜单元的阴离子交换膜a之间形成产品室，需要提纯的废显影液从产品室中通过，随后进入纳滤系统103中。
48.工作中，在电场的作用下，taa阳离子透过阳离子交换膜c进入产品室，氢氧根离子透过阴离子交换膜a进入产品室，而不带电的光刻胶等杂质则由于不带电荷无法透过阳/阴离子交换膜a而留在原液室，从而实现tmah和光刻胶等杂质的分离，达到纯化tmah的目的。
49.优选的，可以通过设置过滤装置对光刻胶等杂质进行初步过滤后再进行电渗析提纯，通过过滤装置去除废显影液中的固体杂质和部分光刻胶，降低药液对膜单元的污染。
50.优选的，电渗析分离装置1中阴离子交换膜a具有一价/二价阴离子选择性，可以使氢氧根优选通过阴离子交换膜a，而碳酸根、铝酸根、钼酸根等被截留而留在原液中。
51.优选的，阴离子交换膜a与阳离子交换膜c可以选择耐有机物污染的离子交换膜，降低光刻胶等有机物对膜的污染，增加膜的使用寿命和降低清洗频率。
52.阳离子交换膜c与阴离子交换膜a交替间隔的设置让产品室位于两个原液室的中间，确保显影液中的氢氧根离子与taa阳离子能够进入到产品室中，增加提纯的效果。
53.【第四实施例】
54.参见图3，在一个具体的实施例中，电渗析分离装置1上设有极水进液口35、电渗析产品入口33、极水出液口36与原液入口，电渗析分离装置1还包括：原料罐2，原料罐2与原液入口连接；电渗析产品罐3，电渗析产品罐3与电渗析产品入口33连接；极室，极室有两个，两个极室相互连通；极液罐4，极液罐4分别与极水进液口35和极水出液口36连接，极室包括：
阴极室108，阴极室108位于阴板105一侧，并与极液罐4连接；阳极室109，阳极室109位于阳板106一侧，并与极液罐4连接；其中，极液从极液罐4流出后流经阴极室108和阳极室109后返回极液罐4。
55.原液进口31与原液出口32分别用于显影液废液的进出，电渗析产品进口与电渗析产品出口34分别用于显影液纯液的进出；极室在膜堆的两侧各有一个，两个极室相互连通，一侧与极水进液口35连接，另一侧与极水出液口36连接，原料罐2、电渗析产品罐3、极液罐4在不同的水泵7驱动下，通过连接管分别与电渗析的原液进口31、电渗析产品入口33和电渗析极水进液口35相连，为了实现液体循环，电渗析原液出口32、电渗析电渗析产品出口34、和电渗析极水出液口36通过循环管路回分别流至原料罐2、电渗析产品罐3、极液罐4。
56.极室通过2％硫酸钠，原液室加入显影液废液(2.38％tmah，0.2％光刻胶)，产品室加入高纯水。装置加上直流电场，运行温度25℃，原液室流速100l/h,产品室药液循环。在电场作用下，tma阳离子透过阳离子膜进入产品室，氢氧根透过阴离子膜进入产品室，与之前的tma阳离子结合得到tmah。阴离子膜对于氢氧根具有优先透过性，而对碳酸根等高价阴离子具有截留作用。而原液中的光刻胶等不导电杂质和碳酸根等高价杂质被阴、阳离子膜阻隔不进入产品室。因此可以在产品室得到tmah初产品。粗产品使用酸碱滴定测定浓度，用吸光度法测定光刻胶含量。
57.在电渗析分离装置1上成对的设置各种液体的出口与入口，构成了再生系统100的循环回路，提升了提纯效率。
58.【第五实施例】
59.参见图8，在一个具体的实施例中，辅助循环系统111还包括：纳滤系统103，纳滤系统103与电渗析产品出口34连接；浓度调配系统104，浓度调配系统104分别与纳滤系统103和收集系统101连接；纳滤系统103包括：渗透液罐12；纳滤系统产品罐13，纳滤系统产品罐13与电渗析产品出口34连接；纳滤膜装置17，纳滤膜装置17与渗透液罐12连接。
60.纳滤系统103的接收端与电渗析产品出口34连接，输出端与浓度调配系统104连接，纳滤系统产品罐13接收电渗析系统102初步分离完成后的产品，随后通过连接管纳滤膜装置17上的产品液进液口进行连接，渗透液罐12将渗透液输入到纳滤膜装置17中，tmah初产品通过电渗析产品出口34进入纳滤系统103进行第二步提纯工作。
61.纳滤操作时，将电渗析分离得到的tmah水溶液加入高纯水稀释10倍后进入纳滤系统产品罐13，截留液/透过液体积比9:1，na、k、li阳离子半径小，可以透过纳滤膜23进入杂质侧，tma离子则由于离子半径大，被纳滤膜23截留。从而使tmah中na、k、li离子含量大大减少，从而达到纯显影液，通过滴定测定tmah浓度，icpms测定金属杂质。
62.纳滤系统103将经过电渗析系统102初步提纯后的tmah水溶液进行二次提纯，将tmah水溶液中的na+,k+,li+等小原子量的一价阳离子数量减少，避免这些金属离子对显影工作造成影响，随后将纳滤系统103分离后得到的显影液注入到产品储存罐中，纳滤系统103分离后得到的显影液浓度会低于实际使用的浓度，浓度调整系统将显影液的浓度进行提升，接着将浓度提升完毕的显影液通入收集系统101的产品储存罐中。
63.优选的，纳滤膜23可采用截留分子量为100da-300da的耐碱的纳滤膜23。
64.收集系统101、电渗析系统102、纳滤系统103和浓度调整系统形成一个循环的回路，渗透液罐12将渗透液注入到纳滤膜装置17，便于金属离子的渗透，纳滤系统产品罐13用
于接收电渗析系统102初步提纯的tmah水溶液，纳滤膜23的设置在确保金属离子渗透的同时，也保证了tma离子无法穿过纳滤膜23，实现显影液的提纯。
65.【第六实施例】
66.参见图6，在一个具体的实施例中，纳滤膜装置17包括：纳滤膜渗透液进口19，纳滤膜渗透液进口19与渗透液罐12连接；纳滤膜渗透液出口18，纳滤膜渗透液出口18与渗透液罐12连接，纳滤膜渗透液进口19与纳滤膜渗透液出口18位于纳滤膜装置17的相对两侧；纳滤膜产品进口20，纳滤膜产品进口20与纳滤系统产品罐13连接；纳滤膜产品出口21，纳滤膜产品出口21与纳滤系统产品罐13连接，纳滤膜产品进口20与纳滤膜产品出口21设于纳滤膜装置17的同一侧。
67.为了实现纳滤膜装置17中的液体循环，纳滤系统产品罐13的出液口、渗透液罐12的出液口、通过循环管路回分别流至纳滤系统产品罐13、渗透液罐12。
68.纳滤膜渗透液进口19与出口的设置实现了渗透液的循环使用，纳滤膜产品进口20与纳滤膜产品出口21的设置让提纯完毕的显影液回到纳滤系统产品罐13中，不同出口位置的相对设置也让循环的管路更加简洁。
69.【第七实施例】
70.在一个具体的实施例中，纳滤膜装置17还包括：清洗液罐14；三通阀16，三通阀16分别与纳滤膜装置17、纳滤系统产品罐13和清洗液罐14连接。
71.清洗液罐14、纳滤系统产品罐13与渗透液罐12均与纳滤膜装置17连接，在三者管路的连接处设有三通阀16，三通阀16通过开启与关闭来控制各个部分的使用，当再生系统100工作时，三通阀16分别与纳滤系统产品罐13和渗透液罐12连通，当需要对整个系统的管路进行清洗时，三通阀16则连通清洗液罐14，清洗液罐14中的清洗药剂通入整个系统的管路内进行污物的清除，清洗完毕后清洗药剂也会回到清洗药罐中，当全部药剂进入药罐后，清洗工作完成，可以通过控制三通阀16将再生系统100切换到工作状态。
72.清洗液罐14的设置让再生系统100的整体管路能够得到有效的清洁，减少管路内部的异物残留，延长管路的使用寿命以及提纯后的显影液的纯度，三通阀16的设置让再生系统100的清洗状态与工作状态得到了切换，增加了再生系统100的实用性。
73.【第八实施例】
74.在一个具体的实施例中，再生系统100还包括：驱动装置，驱动装置分别设于清洗液罐14、纳滤系统产品罐13、渗透液罐12与纳滤膜装置17之间；控制装置，控制装置设于驱动装置与纳滤膜装置17之间；检测装置，检测装置设于控制装置与纳滤膜装置17之间。
75.驱动装置为水泵7或者高压泵15，控制装置为阀门8，检测装置为压力计9、流量计10，渗透液罐12与纳滤膜装置17之间依次设有水泵7、阀门8、流量计10与压力计9，纳滤系统产品罐13与纳滤膜装置17之间依次设有高压泵15、阀门8、流量计10与压力计9；清洗液罐14与纳滤膜装置17之间依次设有水泵7、阀门8、流量计10与压力计9。
76.工作时，通过水泵7或高压泵15驱动让罐内的液体向纳滤膜装置17流动，通过阀门8来控制各个液罐的流量，流量计10与压力计9能够实时的检测管内的情况，工作人员能够通过数值来判断纳滤系统103的工作状态，并实时的进行调整。
77.可以理解的，电渗析系统102中也设有相同的控制装置与驱动装置，与之不同的是，电渗析系统102中的管路中还设有电导率计11，电导率计11能够检测管内的浓度，来判
断原料罐2、极液罐4与电渗析产品罐3所提供的液体浓度是否达标。
78.驱动装置的设置便于液体进入纳滤膜装置17，控制装置起到了控制流量的作用，检测装置的设置让管内的工作状态能够检测，提升了纳滤系统103的可观测性。
79.【第九实施例】
80.在一个具体的实施例中，废显影液的再生系统100还包括：电控柜110，电控柜110与电渗析分离装置1电力连接。
81.电控柜110采用直流电控柜110，为电渗析系统102提供动力，形成电场，便于废显影液的初步提纯。
82.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。