[0001] 本发明涉及半导体设备，尤其涉及一种废液排放设备、废液排放方法及废液排放系统。

[0002] 在半导体制造过程中，许多加工过程会产生化学废液，这些化学废液一般通过排放通道排放。例如，旋涂电介质工艺过程中，电介质原料的利用率约为10％，其余电介质原料作为化学废液通过排放通道排放。

[0003] 但是，旋涂电介质工艺所产生的化学废液在排放过程中容易结晶，从而堵塞排放通道，导致工艺中断。

[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 需要说明的是，在附图中示出本发明实施例的各种示意图，这些图并非按比例绘制。其中，为了清楚明白的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

[0023] 应理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

[0024] 此外，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0025] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0026] 在现有技术中，旋涂电介质(SOD)工艺所产生的化学废液，通常利用废液排放设备进行收集和排放。当然，废液排放设备也可以用于收集和排放其他半导体制造工艺所产生的废液。

[0027] 如图1所示，废液排放设备包括排放装置。排放装置具有排放通道20。以旋涂电介质(SOD)工艺为例，应用于该工艺的排放装置通常包括依次连通的废液收集装置10、排放通道20和废液容器30。

[0028] 如图1所示，上述废液收集装置10为一上端开口容器。实现旋涂电介质工艺的涂布设备40设置于该废液收集装置10中。该废液收集装置10可用于收集涂布设备40旋转过程中向四周甩出的化学废液。该化学废液主要为旋涂电介质工艺中使用的氢硅倍半氧烷(HydrogenSilsesquioxane，HSQ)或者甲基硅倍半氧烷(Methyl Silsesquioxane，MSQ)等的废弃液。

[0029] 如图1所示，上述排放通道20一般位于不锈钢管道等排放管中，用于排放废液收集装置10收集的废液。该不锈钢管道的直径为40mm～60mm。例如，该不锈钢管道的直径可以为40mm、50mm、60mm。当然，也可以根据实际废液排放要求设定不锈钢管道的直径。

[0030] 如图1所示，上述废液容器30用于接收排放通道20排放的废液，并暂存在其中，以备后续进行减排处理。

[0031] 如图1所示，在实际应用中，旋涂电介质工艺所产生的废液与空气接触后容易结晶，因此，当废液通过经排放通道20时，废液在排放通道20内容易结晶，导致排放通道20堵塞，从而使得排放装置无法正常排放废液。此时，旋涂电介质工艺无法正常进行。为了解决这一问题，现有技术通常会在废液中添加稀释剂，使稀释剂与废液混合后通过排放装置排放，从而防止废液在排放过程中结晶。但是，稀释剂与废液的混合均匀性往往较差，部分废液无法与稀释剂进行混合，导致排放通道20中的废液仍然存在比较严重的结晶问题，使得排放通道20堵塞现象时常发生，引发工艺事故。

[0032] 如图2所示，鉴于上述问题，本发明实施例提供一种废液排放设备，该废液排放设备还包括喷液装置50。喷液装置50设置在排放装置上，该喷液装置50用于向排放通道20喷射稀释剂。

[0033] 如图2所示，在实际应用中，废液经废液收集装置10收集后汇入排放通道20中，从排放通道20中流出后进入废液容器30中。当废液在排放通道20中流动时，可以通过喷液装置50向排放通道20中流动的废液喷射稀释剂，使得稀释剂被喷液装置50分散成细小的液滴或液束。此时，稀释剂以细小的液滴或液束的形式与排放通道20内的废液充分接触，从而保证废液在不发生或较低结晶率的情况下，从排放通道20排出排放装置。另外，喷液装置50喷射出的稀释剂具有较高的动能，使得稀释剂以细小的液滴或液束的形式与排放通道20内的废液接触时，可以充分扰动排放通道20内的废液流，以提高废液与稀释剂的混合均匀性，进一步保证废液在不发生或较低结晶率的情况下，从排放通道20排出排放装置。同时，当喷液装置50喷射出的稀释剂具有较高的动能时，可以促进排放通道20内废液的流动，起到提速的效果，从而降低排放通道20因废液流速低而堵塞的几率。

[0034] 由此可见，本发明实施例提供的废液排放设备，能够降低排放通道20堵塞的几率，减少半导体工艺的工艺事故，提高工作效率。

[0035] 如图3所示，为了降低稀释剂成本，实现稀释剂的回收再利用，上述废液排放设备还包括稀释剂回收装置60。上述排放装置的排放口与稀释剂回收装置60连通，稀释剂回收装置60与喷液装置50连通。此时，废液经废液收集装置10收集后，通过排放通道20排放到废液容器30中暂存，废液容器30与稀释剂回收装置60连通，稀释剂回收装置60与喷液装置50连通。稀释剂回收装置60回收废液容器30中的稀释剂并将回收的稀释剂供给到喷液装置50，喷液装置50将回收的稀释剂喷射到排放通道20中，从而实现稀释剂的回收再利用，提高稀释剂利用率，降低稀释剂成本。

[0036] 如图3所示，当稀释剂回收装置60从排放装置中回收的稀释剂为液体时，可以稀释后供给喷液装置50，也可以直接供给喷液装置50。当稀释剂回收装置60从排放装置中回收的稀释剂为固体时，可以将固体稀释剂制成液体后供给喷液装置50。

[0037] 如图2、图3所示，上述喷液装置50的结构多种多样，可以根据具体工艺需求进行设计。例如，喷液装置50可以为气压式喷液器，还可以为动力泵式喷液器，且不仅限于此。示例性的，该喷液装置50包括喷嘴51及与喷嘴51连通的给液装置52。给液装置52与上述稀释剂回收装置60连通，接收稀释剂回收装置60供给的稀释剂并将其供给到喷嘴51，由喷嘴51将回收的稀释剂喷射到排放通道20中。

[0038] 如图2、图3所示，上述给液装置52可以是高势能的稀释剂容器，也可以是增压式给液装置。

[0039] 如图2、图3所示，当给液装置52为高势能的稀释剂容器时，给液装置52设置在较高的位置，具有较高的势能，喷嘴51设置在排放装置上较低的位置。该给液装置52和喷嘴51的具体位置，本发明实施例不做具体限定，只要保证给液装置52是势能大于喷嘴51的势能即可。此时，稀释剂容器中的稀释剂依靠重力作用输送到喷嘴51中，无需设置动力输送设备，可以降低成本。

[0040] 如图2、图3所示，当给液装置52为增压式给液装置时，给液装置52可以对输送到喷嘴51的稀释剂进行加压，使得喷嘴51喷射的稀释剂具有较大的压力，以进一步提高稀释剂对排放通道20内的废液的扰动和提速作用。

[0041] 具体的，上述增压式给液装置可以是气压式给液装置，也可以是给液泵。

[0042] 如图2、图3所示，当增压式给液装置为气压式给液装置时，增压式给液装置可以为具有充气塞的储液容器(图中未示出)。该储液容器为密闭结构，并通过连接管与喷嘴连通。为了节约稀释剂，储液容器还可以与上述稀释剂回收装置连通，从稀释剂回收装置中获取回收的稀释剂。充气塞向储液容器中充气加压，利用气体压力将储液容器中的稀释剂压出并输送到喷嘴。此时，增压式给液装置依靠气压为稀释剂提供动力，使稀释剂能够流入喷嘴
51并喷射到排放通道20中。可见，可以通过控制充入储液容器的气压大小，调节稀释剂动能，从而有利于提高稀释剂对排放通道20内的废液的扰动和提速作用，避免排放通道20堵塞。

[0043] 如图2、图3所示，当增压式给液装置为给液泵521时，该给液泵521可以为循环泵、动力泵、离心泵等。给液泵521的具体结构，本发明实施例不做具体限定，只要能为给液泵521输送的稀释剂提供动力即可。可以理解的是，当增压式给液装置为给液泵521时，上述喷液装置50通常还包括给液管522和储液容器523。给液泵521设置于给液管522上，给液管522的一端与喷嘴51连通，给液管522的另一端与储液容器523连通。为了节约稀释剂，该储液容器523还可以与上述稀释剂回收装置60连通，从稀释剂回收装置60中获取回收的稀释剂。

[0044] 如图2、图3所示，在实际应用中，给液泵521抽取储液容器523中的稀释剂，通过给液管522输送到喷嘴51，并由喷嘴51喷射到排放通道20中。在此过程中，给液泵521为稀释剂的流动提供动力，因此，可以通过调节给液泵521输出的动力，调节稀释剂所具有的动能，从而有利于提高稀释剂对排放通道20内的废液的扰动和提速作用，避免排放通道20堵塞。

[0045] 如图2、图3所示，上述喷嘴51与给液装置52连通，接收给液装置52供给的稀释剂，同时喷嘴51与排放通道20连通，以将稀释剂喷射到排放通道20中与废液混合。应理解，可以调控上述喷液装置50的给液频率和给液周期，使得给液方式可以为连续给液，也可以是间歇式给液。当给液方式为连续式给液，喷嘴51可以连续向排放通道20中喷射稀释剂。当给液方式为间歇式给液时，喷嘴51间歇性的向排放通道20中喷射稀释剂，此时，喷嘴51喷射稀释剂的间隔时间可以根据排放通道20中废液的流动情况设置。

[0046] 如图2、图3所示，对于喷嘴51来说，喷嘴51可以设置在排放装置上。例如，喷嘴51可以设置在排放通道20上。

[0047] 如图2、图3所示，为了将稀释剂均匀的喷射到排放通道20中，以使稀释剂能与废液混合均匀，喷嘴51的数量为多个，且多个喷嘴51可以环绕在排放通道20上。此时，多个喷嘴51可以沿排放通道20周向布置，也可以在排放通道20上螺旋状布置，只要能实现均匀分布喷嘴51即可。例如，多个喷嘴51沿排放通道20周向布置三周。

[0048] 如图2、图3所示，为了降低排放成本，上述喷嘴51还可以为环状喷嘴。该环状喷嘴具有多个喷射口512，多个喷射口512环绕设置在排放通道20上，每个喷射口512的喷射方向朝向排放通道20内。此时，无需使用多个喷嘴51，即可达到多个喷嘴51的作用。另外，当一个环状喷嘴具有多个喷射口512时，调节一个喷嘴51的给液动力，即可实现对多个喷射口512的调节，便于对稀释剂和废液扰动情况、流速进行调控。

[0049] 如图2、图3所示，在实际应用中，可以在现有的排放通道20上开设与喷射口512对应的通孔，将环状喷嘴安装在相应的位置即可，安装方便，可以有效降低工艺改进的成本。

[0050] 如图2、图3所示，在实际应用中，很多情况下，上述排放通道20并不是线性通道。以位于排放管200中的排放通道20为例，废液收集装置10与容纳废液的废液容器30之间通常存在一定距离，需要通过多段排放管200连通。此时，排放管200包括多路集液段201、线性排放端202和弯折排放端203。多路集液段201与线性排放端202连通，线性排放端202与弯折排放端203连通。

[0051] 如图2、图3所示，由于废液在弯折排放端203流动性差、流速慢，当废液经过弯折排放端203时，排放管200容易堵塞。

[0052] 如图2～4所示，鉴于此，本发明实施例通过喷嘴51连通线性排放端202和弯折排放端203。此时，喷嘴51可以定义为包括连接管511及开设在连接管511上的多个喷射口512。也就是说，线性排放端202通过连接管511与弯折排放端203连通，喷嘴51的连接管511作为排放管511的一部分，喷射口512的喷射方向朝向排放管200内部。

[0053] 如图2～4所示，当通过喷嘴51连通线性排放端202和弯折排放端203时，在排放管200的每个弯折排放端203的上游处均设置有喷嘴51，不仅可以向排放管200的弯折排放端
203内均匀喷射稀释剂，而且可以通过调节给液装置52的给液压力，来调节弯折排放端203内废液与稀释剂的扰动情况、流速，从而降低排放通道20堵塞的几率。

[0054] 如图4所示，为了简化设备结构，可以在喷嘴51的连接管511中设置空腔5111，使得连接管511具有与给液装置52连通的空腔5111，且多个喷射口512与空腔5111连通。连接管511不仅作为排放管200的一部分用于形成排放通道20，而且连接管511的空腔5111具有缓存稀释剂的作用，为喷射口512供给流量稳定的稀释剂。此时，无需额外设置稀释剂缓存结构，能够有效的简化设备结构。

[0055] 如图2、图3所示，鉴于喷嘴51的喷射方向可以在一定程度影响废液和稀释剂的混合效果，可以通过改变喷嘴51的喷射方向调控废液和稀释剂的混合效果。例如：当喷嘴51的喷射方向与废液流动方向的夹角小于90°时，喷嘴51的喷射方向斜向下。此时，可以利用喷嘴51喷射的稀释剂所具有的动能，促进废液的流动，从而避免排放通道20堵塞。又例如：当喷嘴51的喷射方向与废液流动方向的夹角大于或等于90°时候，喷嘴51的喷射方向斜向上，或与废液流动方向垂直。此时，废液与稀释剂相互碰撞，会产生较大的冲击力，能够充分扰动排放通道20内的废液流，使得废液和稀释剂混合的更加均匀，从而能够降低排放通道20堵塞的几率。

[0056] 如图2、图3所示，上述喷液装置50除喷嘴51和给液装置52外，还可以包括其它辅助结构。例如，喷液装置50还可以包括设置在喷嘴上的雾化装置(图中未示出)，该雾化装置可以将喷嘴喷出的稀释液进一步分散，使其雾化为细小的液滴，从而能更加均匀的与排放通道中的废液混合。又例如，喷液装置50还可以包括设置在喷嘴51上的角度调整器(图中未示出)，该角度调整器可以调整喷嘴的朝向角度。

[0057] 本发明实施例还提供一种废液排放方法。该废液排放方法应用上述废液排放设备。该废液排放方法包括：

[0058] 步骤S100：获取排放通道20内的废液流速。具体的，可以利用流速计实时监测排放通道20内的废液流速。

[0059] 步骤S200：当获取的排放通道20内的废液流速低于流速阈值时，控制喷液装置50向排放通道20内喷射稀释剂。该流速阈值为排放通道20内发生堵塞时的最大流速。该流速阈值可以为点值，也可以为范围值。例如，该流速阈值建议设置为0.06m/s～0.267m/s。

[0060] 在实际应用中，可以采用控制器判断获取的排放通道20内的废液流速与流速阈值的大小关系，当获取的排放通道20内的废液流速低于流速阈值时，控制器发送命令信息给喷液装置50，喷液装置50接受控制器发送的命令信息向排放通道20内喷射稀释剂。当获取的排放通道20内的废液流速高于流速阈值时，控制器发送命令信息给喷液装置50，喷液装置50接受控制器发送的命令信息停止工作或间歇性的向排放通道20内喷射稀释剂。

[0061] 当然，控制器还可以根据获取的排放通道20内的废液流速与流速阈值的差值大小，控制喷液装置50喷射稀释剂的喷射流量、喷射时间等。

[0062] 由此可见，本发明实施例的废液排放方法能够实现稀释剂的自动化喷射，从而通过废液排放的自动化控制，降低排放通道20堵塞的几率，减少工艺事故，提高工作效率。

[0063] 本发明实施例还提供一种废液排放系统。该废液排放系统包括上述废液排放设备。该废液排放系统可以为旋涂电介质工艺的废液排放系统，用以收集、排放旋涂电介质工艺所产生的废液。

[0064] 与现有技术相比，本发明实施例提供的废液排放系统的有益效果与上述技术方案记载的废液排放设备的有益效果相同，在此不做赘述。

[0065] 应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术间题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

[0066] 应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。本发明可以借助于包括有不同计算步骤的算法来实现，实施例中列举的简单的算法不应被视为对本发明所要求权利的限制。

[0067] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。