CN1191192C - 硫酸回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够将在进行晶片清洗过程中浓度降低了的硫酸浓缩并达到可以回收利用程度的硫酸回收装置。该硫酸回收装置可以回收由硫酸和过氧化氢溶液混合所制备的晶片清洗液中的硫酸。该装置包括反应槽，它有至少一个吸入口和一个排出口两个开口，并浓缩从吸入口引入的完成晶片清洗过程的晶片清洗废液中的硫酸，然后将获得的浓硫酸从排出口排出。该装置还包括加工晶片的晶片加工槽和将浓硫酸供给晶片加工槽的供应设备。

Description

硫酸回收装置

技术领域

本发明涉及一种硫酸回收装置，该回收装置适用于如半导体制造过程中晶片加工用硫酸的回收利用。

背景技术

在半导体制造过程中，为了剥离施加在晶片上的保护膜、脱除黏附在晶片表面上的有机物，通常大量采用由硫酸与过氧化氢溶液混合制备的清洗液。在完成晶片清洗的过程中，晶片清洗液变成废液(此后称为晶片清洗废液)，由于过氧化氢溶液分解生成的水使得晶片清洗废液浓度降低，因此难以回收。而且，由于晶片清洗废液的消耗费用和收集费用都比较低廉，因此晶片清洗废液就未被利用。

但是，考虑到今天大量使用这种晶片清洗液和反复废弃这种晶片清洗废液所带来的环保问题，从环保的角度出发，即使废弃费用低廉，晶片清洗废液的废弃也是不可取的。

另外，由于硫酸本身是强酸性的强效化学品，不能就这样废弃，而是要在经过中和、聚集(cohesion)和沉淀过程后废弃。这样，就带来了另一个问题，即有效地废弃硫酸需要大量的化学品。

因此，从环保的角度出发，非常重要的就是减少废弃硫酸的数量，这就需要开发使晶片清洗过程中浓度降低了的硫酸浓缩的技术，以制备硫酸，回收利用废弃的硫酸。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种硫酸回收装置，该回收装置能够使在晶片清洗过程中浓度降低了的硫酸浓缩，达到可回收利用的水平。

本发明的第一方面是，提供一种硫酸回收装置，在晶片清洗液的过程中回收利用硫酸，该清洗液是由硫酸与过氧化氢溶液混合所制备；该装置包括一个反应槽、一个晶片加工槽以及一个供给所述晶片加工槽浓硫酸的供应设备；反应槽有两个开口，至少一个吸入口、一个排出口，在进行晶片清洗过程中，通过浓缩从吸入口引入的晶片清洗废液中的硫酸获得浓硫酸，然后从排出口排出浓硫酸。

即本发明的硫酸回收装置从晶片清洗废液中脱除了残余的过氧化氢溶液，或水等由过氧化氢分解产生的物质，因此浓缩了硫酸，再使这样的浓硫酸返回晶片加工槽，在晶片清洗过程中回收利用硫酸。

本发明反应槽的结构能够在浓缩过程中临时储存晶片清洗废液，并且在浓缩过程的条件下能够抵抗硫酸和过氧化氢溶液的腐蚀。如该反应槽可以由石英玻璃制成。

对于向晶片加工槽供应浓硫酸的供应设备，例如可以采用通过压差供应流体的泵。在这种情况下，尽管浓硫酸可以从反应槽直接供给晶片加工槽，但是考虑到硫酸在浓缩时被加热的情况，或者浓硫酸具有高温的情况，最好在反应槽和晶片加工槽之间设置冷却槽。这种类型的泵可以选用转子泵、隔膜泵和其他各种泵。

根据本发明，硫酸回收装置包括：浓缩晶片清洗废液中硫酸的反应槽和将获得的浓硫酸供给晶片加工槽的供应设备。因此，晶片清洗废液和过氧化氢溶液中的水可以通过浓缩被脱除，然后获得的浓硫酸可以供应晶片加工槽，再回用于晶片清洗过程。另外，由晶片清洗过程、晶片清洗废液中硫酸的浓缩过程和浓硫酸回用过程组成的一系列过程可以连续起作用，而且非常有效。结果，可以降低晶片清洗过程的费用。

具有前述结构的硫酸回收装置中，加热晶片清洗废液的加热设备装在反应槽中，气体排出口14排出加热设备加热晶片清洗废液时产生的气体，其中抽吸气体的吸入设备联结到气体排出口。

也就是说，尽管当硫酸被加热或浓缩时，晶片清洗废液或过氧化氢溶液中所含之水会产生蒸汽，但这样的气体不是自然扩散释放到外面，而必定是从反应槽的气体排出口14被抽吸而脱出，因此能迅速浓缩硫酸。

加热设备可以是任何形式的，只要它能在反应槽中加热晶片清洗废液，加热方法等没有特别限制。即，可以是能从外部加热反应槽或者能从内部加热反应槽的设备。特别是，如果加热设备能够直接加热晶片清洗废液时，则晶片清洗废液可以有效地被加热，硫酸的浓缩可以迅速进行。这样的加热设备可以采用一种周边包覆石英玻璃的钽或钨等制成的加热器。

另外，对于吸入设备，可以采用抽风机等减压抽气的设备。如果采用这样一种抽风机，则反应槽可以减压，因此降低水和过氧化氢溶液的沸点，从而加速水和过氧化氢溶液的脱除。

优选在反应槽中放置多个隔板，以改变晶片清洗废液前进方向，并且在接近气体排出口设置斜板而不是隔板，以便浓硫酸沿其表面流动。

优选使晶片清洗废液向反应槽中设置的气体排出口方向流动，而当反应槽中设置了多个隔板时，晶片清洗液可以垂直对流循环。即，如果使用3个隔板，那么第一个隔板置于反应槽的吸入口侧，远离反应槽底部表面；第二个隔板置于邻近第一个隔板处，与反应槽底部表面接触，同时其上表面低于第一个隔板；而第三个隔板置于气体排出口侧，以与第一个隔板相同的方式远离反应槽的底部表面。

隔板位置如上所述，由吸入口引入的晶片清洗废液从第一个隔板的下表面和反应槽的底面之间的间隙流向第二个隔板，然后当其充填到高度超过第二个隔板的上表面时流向第三个隔板，且停留在第二个隔板和斜板之间。另外，当停留在第三个隔板和斜板之间的浓硫酸高度超过其上表面时，就会沿着斜板表面流到气体排出口。因此，晶片清洗废液可以持续被加热以便充分浓缩。

另外，由于反应槽中设置了斜板，使浓硫酸可以沿其表面流动并在反应槽中下降，因此流向气体排出口的浓硫酸表面积变大，而少许留在斜板16表面上的水之类物质的脱除会进一步加速，从而改善了浓硫酸的质量。优选的斜板是凹凸不平的，这样可以提高浓硫酸的浓度并改善其质量。当在斜板表面上形成凹凸不平时，斜板表面积变得更大，因此会有效地脱除水等物质。隔板和斜板的材质，可以采用在高温下耐浓硫酸腐蚀的、例如反应槽中所用的石英玻璃一类的材料。

此外，优选反应槽配备滴水储存槽，防止凝聚在反应槽顶棚上的水滴与浓硫酸混合。优选滴水储存槽在气体排出口之上，以防止水与最终加工后的浓硫酸混合。而且，理想的做法是，如果在反应槽内已经设置气体排出口，则滴水储存槽要覆盖气体排出口的下部。设置滴水储存槽，能够预防从晶片清洗废液中脱除的水与浓硫酸混合而使其浓度降低。

当硫酸数量减少时，优选补充新鲜硫酸到经加热和浓缩晶片清洗废液所获得的浓硫酸中。为了补充新鲜硫酸，可以采用从硫酸回收装置中单独设置的硫酸罐泵送新鲜硫酸的方法，通过泵这样的供应设备，将新鲜硫酸补给浓硫酸。在这种能够供应新鲜硫酸的方式或设备的条件下，如果从晶片清洗废液获得的浓硫酸浓度低于理想值时，就可以提高其浓度。即便采用这样的供应设备，新鲜硫酸的用量还是显著低于全部晶片清洗废液都废弃的情况。

反应槽10的加热温度优选150～315℃，更优选180～250℃。如果加热温度超过315℃，则反应槽10所用部件局限于耐高温材料，而且反应槽10中产生的蒸汽数量增加，硫酸回收装置就变得更大、更复杂。另一方面，如果加热温度低于150℃，则硫酸浓缩效率(脱水效率)变差，不能达到预期效果。

附图说明

图1是按照本发明第一实施方案的硫酸回收装置的结构示意图。

图2是按照图1所示本发明第一实施方案的反应槽剖面图。

图3是按照图1所示本发明第一实施方案的斜板透视图。

图4是按照本发明第二实施方案的硫酸回收装置的结构示意图。

图5是按照图4所示本发明第二实施方案的冷却槽的透视图，其中部分冷却槽是虚线表示的。

图6(A)、6(B)是按照图4所示本发明第二实施方案装置的外壳视图，其中图6(A)是前视图，图6(B)是侧视图。

具体实施方式

第一实施方案

参见图1～3，对本发明第一实施方案的硫酸回收装置加以说明。

图1和图2是按照本发明第一实施方案的硫酸回收装置结构的示意图。硫酸回收装置1主要部件包括：反应槽10；作为加热设备并安装到反应槽10上的第一到第三加热器20A、20B、20C；作为抽吸设备的抽风机30；原料槽40；浓度调节槽50；冷却槽60和作为供应设备的泵70。

反应槽10由石英玻璃制成，包括3个开口，分别是位于图1反应槽10左上表面、用于吸入晶片清洗废液A的吸入口12；位于图1反应槽10右下部表面、用于排出浓硫酸B的排出口13；和位于图1反应槽10右上部表面、用于排出加热产生的蒸汽等气体的气体排出口14。反应槽10被保温材料18包裹，该保温材料位于反应槽10底部表面10A和侧表面10B的外面。废液注入管71由氟碳树脂制成，第一个阀91安装在入口12上，入口12通过废液注入管71联结到储存晶片清洗废液A的原料槽40。浓硫酸排出管72也由氟碳树脂制成，供应浓硫酸B到安装在排出口13上的浓度调节槽50(参见图2)。

排出管73安装在气体排出口14上，且反应槽10通过排出管73联结到抽风机30。水冷却设备31安装在排出管73基本上中间的位置。冷却水管31A安装到水冷却装置31上，来自硫酸回收装置1外面的水通过冷却水管31A引入，在冷却装置31中流动，然后排出硫酸回收装置1。

吸气管30A和排气管30B分别安装在抽风机30上，抽风机30通过吸气管30A从硫酸回收装置1外面吸入干燥空气，该干燥空气和反应槽10内的空气分别由排气管30B排出。在浓缩过程中，反应槽10内通过抽风机30保持先前所说的减压状态。

排气管73在抽风机30侧而不是冷却装置31侧有支管73A，支管73A的一侧延伸到集水槽32中以便储存水等。排水管74上有第二个阀门92，其安装在集水槽32的底部表面，储存在集水槽32中的水等通过排水管74排出。两个液位传感器85A安装在集水槽32上，调节第二个阀门92的开度，使集水槽32内的流体数量保持在规定液位。

分别由石英玻璃制成的第一到第三隔板11A、11B、11C放置在反应槽10中，如图2所示按照从吸入口12侧到排出口13侧顺序排列，以改变晶片清洗废液A的流向。

第一隔板11A置于反应槽10的内部，以规定的间距远离反应槽10的底部表面10A。第二隔板11B置于反应槽10的内部，其本身与反应槽10的底部表面10A之间没有间距。另外，第二隔板11B的最上端位置低于第一隔板11A的最上端位置，以防止在第一隔板11A和第二隔板11B之间流动的晶片清洗废液A返流。此外，第三隔板11C置于反应槽10内，与第一隔板11A同样的方式，以规定的间距远离反应槽10的底部表面10A。

由石英玻璃制成的斜板16置于反应槽10中第三隔板11C和排出口13之间。斜板16包括上端有锯齿形的垂直壁16A和与垂直壁16A联成一体的斜壁16B，且斜壁16B从垂直壁16A延伸扩展到排出口13侧。垂直壁16A和斜壁16B的表面上有多处凹凸不平物16C，以增加其表面积。尽管凹凸不平物16C是凸起的形式，但形状是任选的，不限于这种凸起，而可能是任何形状，例如有多个横向凹槽的、或者在垂直方向上有沟纹的波纹板。参阅图2，由石英玻璃制成的滴水储存槽17置于反应槽10中的内表面，悬挂在反应槽10右上壁表面，对准气体排出口14的下部。

第一到第三加热器20A、20B、20C安装在反应槽顶棚10C上，且第一到第三加热器20A、20B、20C的下端穿透顶棚10C浸没在晶片清洗废液A中。第一到第三加热器20A、20B、20C每一个都是表面包覆石英玻璃的钨制加热器。

第一加热器20A置于第一隔板11A和第二隔板11B之间，第二加热器20B置于第二隔板11B和第三隔板11C之间，而第三加热器20C置于第三隔板11C和斜板16之间。晶片清洗废液A储存在由隔板11到斜板16隔开的每一个空间，可以被第一到第三加热器20A、20B、20C加热到180～195℃。

两个温度传感器80分别安装在第一隔板11A和第一加热器20A之间、第二隔板11B和第二加热器20B之间、第三隔板11C和第三加热器20C之间，因此可以在浓缩过程中测定每一个空间内晶片清洗废液A的温度。

液位传感器85B安装在第一加热器20A和第二隔板11B之间、第三加热器20C和斜板16之间，通过液位传感器85B可以调整第一个阀门91的开度，以使反应槽10内的晶片清洗废液A的数量保持在恒定的水平。

参阅图1，由石英玻璃制成的原料槽40和被安装在原料槽40邻近底部中心的废液注入管71，使原料槽40通过废液注入管71与反应槽10联结。由氟碳树脂制成的原料输送管75从置于硫酸回收装置1外面的晶片加工槽100延伸出来，通入原料槽40。在原料输送管75上配备第三个阀门93。另外，三个液位传感器85C被安装在原料槽40上，通过液位传感器85C调节第三个阀门93的开度，使反应槽10内的晶片清洗废液A的数量保持在恒定的水平。

浓度调节槽50由石英玻璃制成，浓硫酸排出管72由氟碳树脂制成；排出管72从反应槽10的排出口13延伸到浓度调节槽50。由氟碳树脂制成的浓硫酸注入管76延伸到安装在浓度调节槽50底部的冷却槽中。在邻近浓硫酸注入管76中间部分处配备第4个阀门94。

硫酸注入管77的一端注入新鲜硫酸以调节引入浓度调节槽50的浓硫酸B的浓度。硫酸注入管77的另一端引入硫酸回收装置内部的硫酸罐101。硫酸输送泵77A和基本在硫酸注入管77中间部位上配备的第5个阀门95。在采用这些部件的条件下，如果在反应槽10获得的浓硫酸B的浓度低于规定水平，硫酸就从硫酸罐101通过硫酸输送泵泵出，泵出的硫酸通过硫酸注入管77注入浓度调节槽50，使浓硫酸B的浓度提高到规定水平。

在浓度调节槽50上也安装两个液位传感器85D，通过调节第一个阀门91和第5个阀门95的开度，使浓度调节槽50内浓硫酸B的数量保持在规定水平。

由石英玻璃制成的冷却槽60和引入冷却槽60的浓硫酸注入管76，以及由氟碳树脂制成并延伸到晶片加工槽100的硫酸输送管78，安装在反应槽10底部中心部位。供应设备泵70安装在硫酸输送管78上，第6个阀门96安装在泵70和晶片加工槽100之间。三个液位传感器85E安装在冷却槽60上，通过其调节第4个阀门94的开度，保持冷却槽60中浓硫酸B的数量达到规定水平。

储存在冷却槽60中的浓硫酸B冷却到对泵70没有不良影响的温度，然后由泵70通过硫酸输送管78将浓硫酸供给晶片加工槽100。

气体排出管79安装在原料槽40、浓度调节槽50和冷却槽60上，以便使原料槽40、浓度调节槽50、冷却槽60中产生的蒸汽等气体排出硫酸回收装置1。

采用前述结构的硫酸回收装置1回收硫酸如下所述。

首先将晶片加工槽100联结到硫酸回收装置1上，它们之间的联结由原料输送管75实现，原料输送管75的一端联结到晶片加工槽100上，另一端引入原料槽40。原料输送管75在晶片加工槽100侧配备有过滤器75A。在晶片加工槽100中以85∶15(质量百分比)混合硫酸和过氧化氢溶液制备晶片清洗液C，将晶片清洗液C加热到145℃左右，以完成晶片清洗过程。

在完成清洗过程中硫酸浓度降低了的晶片清洗废液A，通过原料输送泵75B以规定速度供给原料槽40。同时，原料槽40配备的三个液位传感器85C测定其中流体液位，调节第三个阀门93的开度，以便晶片清洗废液A的液位保持在规定水平。

储存在原料槽40中的晶片清洗废液A以规定速度注入反应槽10。三个液位传感器85B测定反应槽10中流体液位，以便保持反应槽10中晶片清洗废液A的数量达到恒定水平，同时根据测得的流体液位调节第一个阀门91的开度。

注入反应槽10的晶片清洗废液A首先从第一隔板11A下部与反应槽10底部表面10A之间的空隙流过到达第一隔板11A与第二隔板11B之间的空间。晶片清洗废液A被第一个加热器20A逐步加热到180～195℃，晶片清洗废液A中所含的水等开始被脱除。接着，加热后的晶片清洗废液A从反应槽10的底部表面10A向上对流循环，从第二个隔板11B的顶部移动到第二个隔板11B和第三个隔板11C之间的空间。以同样的方式，晶片清洗废液A在第二个加热器20B中180～195℃下进一步加热，使硫酸逐步浓缩。

其中硫酸通过分步加热逐步浓缩的晶片清洗废液A从第二个隔板11B的上部对流循环到底部表面10A，从第三个隔板11C的下部和反应槽10的底部表面10A之间确定的空隙移动到第三个隔板11C和斜板16之间的空间。另外，晶片清洗废液A通过第三个加热器20C在180～195℃进一步加热，使硫酸逐步浓缩。逐步浓缩的晶片清洗废液A再次从底部表面10A侧向上对流循环到其上部，从具有锯齿形的斜板16的上部，越过斜板表面形成的凹凸不平物16C，最终成为浓度大约95％的浓硫酸B。这样制备的浓硫酸B从反应槽10的排出口13经浓硫酸排出管72送到浓度调节槽50。

在浓缩过程中，通过联结到反应槽10气体排出口14的抽风机30使反应槽10的内部保持规定的减压状态。加热产生的水汽等被抽风机30抽入排出管73，然后被冷却设备31冷却、液化，通过支管73A保存在集水槽32中。保存在集水槽32中、不少于规定数量的水等通过排水管74排到硫酸回收装置1外面。未被抽吸到集水槽32的水在接近气体排出口14处被液化，沿着反应槽10的内壁表面向下，被收集到滴水储存槽17中。另外，在浓缩过程中，通过安装在反应槽10上的温度传感器80连续测定晶片清洗废液A的温度。而且，在反应槽10内部晶片清洗废液A中，有未标明的元件使规定数量氮气鼓泡，达到确实排出其中的水汽。

通过补充新鲜硫酸，调节供给浓度调节槽50的浓硫酸B的浓度。即，新鲜硫酸从硫酸罐101泵入，通过硫酸注入管77注入浓度调节槽50，与浓硫酸B混合，从而调节混合物的浓度。同时，通过两个液位传感器85D调节第5个阀门95的开度，使浓度调节槽50内部全部流体的数量保持在规定水平。在浓度调节槽50中，浓硫酸浓度被调节到95％左右。

接着通过浓硫酸注入管76，把在浓度调节槽50中浓度调节到规定值的浓硫酸B送入冷却槽60，冷却到80℃左右。同时，通过冷却槽60中配备的三个液位传感器85E调节第4个阀门94的开度，使冷却槽中浓硫酸B的数量保持在规定水平。将在冷却槽60中冷却后的浓硫酸B用泵70通过硫酸输送管78供给晶片加工槽100，在此与过氧化氢溶液混合，再生为晶片清洗液C。

下面说明本发明第一实施方案所达到的效果。

(1)硫酸回收装置1包括：浓缩晶片清洗废液A中硫酸的反应槽10和将获得的浓硫酸B供给晶片加工槽100的泵70。因此，晶片清洗废液和过氧化氢溶液中所含之水可以脱除，获得的浓硫酸可以供给晶片加工槽100再次用于清洗晶片。另外，晶片的清洗、晶片清洗废液A中硫酸的浓缩、和浓硫酸B的回用可以连续起作用，非常有效。结果可以降低晶片清洗过程的费用。

(2)由于反应槽10具有第一到第三加热器20A、20B、20C来加热晶片清洗废液A，晶片清洗废液A中所含的水等可以通过加热蒸发而脱除，因此使浓缩过程迅速进行。

(3)浓缩过程应用于从吸入口12引入的晶片清洗废液A，同时晶片清洗废液A在隔板11和斜板16之间垂直对流循环。因此，晶片清洗废液A能够稳定加热，有效地浓缩硫酸，结果获得的浓硫酸B浓度高。

(4)由于反应槽10配备斜板16，浓硫酸B沿着斜板16的表面流动落入反应槽10，使供给排出口13的浓硫酸B表面积增大，这样能进一步加速脱除浓硫酸B中少量残存的水等，因此改善浓硫酸B的质量。

(5)由于斜板16上面形成凹凸不平物16C，也使浓硫酸B的表面积增大，因此能有效脱除其中所含的水等。

(6)由于在反应槽10中配备滴水储存槽17，可以防止从晶片清洗废液A中脱除的水等再度与浓硫酸B混合，从而造成的浓硫酸B浓度降低，或者质量劣化。

(7)配备浓度调节槽50、硫酸罐101和硫酸输送泵77A的装置可以有效地供应新鲜硫酸以调节硫酸浓度。因此，如果在反应槽10中获得的浓硫酸B浓度低于理想值，在硫酸回收装置1中很容易进行调节，非常有效。即使采用前述结构的硫酸回收装置1，与晶片清洗液全部废弃的情况相比，仍然可以显著降低新鲜硫酸的用量。

(8)由于配备冷却槽60，可以在完成浓缩过程的高温浓硫酸B冷却到规定温度之后将其输送到晶片加工槽100，因此不会对泵70等造成不良影响。

(9)由于反应槽10、原料槽40、浓度调节槽50和冷却槽60内部流体数量通过多个液位传感器85B、85C、85D、85E加以控制，因此浓缩过程在规定速度下非常有效，也能防止晶片清洗废液A和浓硫酸B溢出反应槽10、原料槽40、浓度调节槽50和冷却槽60。

(10)由于反应槽10配备有第一到第三加热器20A、20B、20C构成的3个加热设备，分别加热由隔板11隔开的空间，因此晶片清洗废液A可以有效地加热。结果，浓缩过程可以迅速进行。

(11)由于反应槽10配备多个温度传感器80，可以避免因晶片清洗废液A异常加热使硫酸分解，或者反应槽10腐蚀的问题。

(12)由于反应槽10底部表面10A和侧表面10B包裹了保温材料18，通过保温材料18的隔热效应使反应槽10内部温度很容易保持在规定水平。另外，通过保温材料18也可以防止热传给反应槽10周边的部件。

第二实施方案

参见图4～6来说明按照本发明第二实施方案的硫酸回收装置。在第二实施方案中，与第一实施方案中采用同样编号描述同样的部件，其解释省略或者概述。

图4是按照本发明第二实施方案的硫酸回收装置201的示意图。

硫酸回收装置201主要部件包括：具有5L内部容量的反应槽10；安装在反应槽10上的第一到第三加热器20A、20B、20C构成的加热设备；一个抽风机230作为抽吸设备；一个内部容量2L的原料槽40；一个内部容量5L的冷却槽260和泵70等。

由氟碳树脂制成的、配备有第一个阀门91的废液注入管71安装在反应槽10的吸入口12上，晶片清洗废液A通过废液注入管71从原料槽40引入反应槽10。在第一个阀门91被打开的情况下，晶片清洗废液A自动流入反应槽10。供应浓硫酸B到浓度调节槽250的浓硫酸排出管72安装在反应槽10的排出口13上。

反应槽10通过排出管73与抽风机230联结。水冷冷却设备31安装在排出管73基本中间的部位上。冷却水管231A安装在冷却设备31上，从硫酸回收装置1外面将水引入冷却水管231A，在冷却设备31内部流动，然后再排出硫酸回收装置1。

吸入管230A和排液管230B分别安装在抽风机230上，当吸入管230A上配备的吸入泵230C操作时，水罐230D中储存的水通过抽风机(吸气器)230。浓缩过程中，反应槽10内的空气被抽风机230抽出，因此保持规定的减压状态。

尽管从反应槽10抽出的空气混有少量硫酸，但是这些硫酸是混在流过抽风机230和排液管230B并储存在水罐230D的水中。冷却水管231A联结到水罐230D上。

分别由石英玻璃制成的第一到第三隔板11A、11B、11C，以与第一实施方案相同的方式按从吸入口12侧到排出口13侧的顺序置于反应槽10中，从而改变晶片清洗废液A的前进方向。

与第一实施方案有相同结构的斜板16置于第三隔板11C和排出口13之间。

在反应槽10的内表面配备有石英玻璃制成的滴水储存槽217，它从反应槽10壁的表面凸起。滴水储存槽217在反应槽10内壁沿周边方向的水平面上连续制成。

第一到第三加热器20A、20B、20C安装在反应槽10的顶棚10C上并穿透顶棚10C，其下端浸没在晶片清洗废液A中。尽管这些加热器20与第一实施方案中结构相同，但晶片清洗废液A分别在各个隔板11和斜板16形成的空间在150～315℃加热，优选加热温度范围180～250℃。

多个温度传感器80和液位传感器85B以与第一实施方案相同的方式安装到反应槽10的上部，排气压力表280也安装到反应槽10的上部。

尽管原料槽40与第一实施方案有相同的结构，但是净化水(DIW即去离子水)是通过供应管241引入原料槽40的。净化水用于全部晶片清洗废液A和浓硫酸B流经的管线。

浓硫酸排出管72引入冷却槽260，硫酸输送管78安装到冷却槽260的下端。泵70安装到硫酸输送管78上，第6个阀门96安装在泵70和晶片加工槽100之间。泵70操作时，浓度调节槽250内部的浓硫酸通过硫酸输送管78流动，供应晶片加工槽100。

多个液位传感器85E安装在冷却槽260上，通过这些3个一组的液位传感器85E调节第4个阀门94的开度，以便保持冷却槽260内部浓硫酸B的数量基本在恒定水平。

冷却槽260结构示意图参见图5。

在图5中，冷却槽260包括分别由石英玻璃制成的内侧密封容器261和外部密封容器262。容器261和262之间称为空间S，当冷却水经冷却水管231A在空间S中流过时，高温的储存内侧容器261中的浓硫酸就被冷却。

参阅图4，为调节浓硫酸B浓度而注入新鲜硫酸的硫酸注入管77一端引入反应槽10。硫酸注入管77另一端引入置于硫酸回收装置201中的硫酸罐101。在硫酸注入管77基本中间部位上配备了硫酸输送泵77A和第5个阀门95。在采用这些部件的条件下，如果反应槽10中获得的浓硫酸B浓度低于规定浓度水平，硫酸就通过硫酸输送泵77A从硫酸罐101泵出。泵出的硫酸通过硫酸注入管77注入浓度调节槽50，将浓硫酸B浓度提高到规定水平。

在第二实施方案中，浓硫酸B的浓度原则上由反应槽10内部加热温度和单位时间内供应反应槽10的晶片清洗废液A的数量决定。

两个废液供应管202的每一端联结到反应槽10的底部，废液供应管203是硫酸输送管78的支管，废液供应管202、203的另一端引入废液罐204。阀门205分别置于废液供应管202、203上，当阀门205操作时，反应槽10和冷却槽260内的浓硫酸作为废液供给废液罐204。另外，废液罐204上配备有液位传感器206。

气体排出管79安装在原料槽40上以便使原料槽40中产生的蒸汽一类气体排出硫酸回收装置201之外。

驱动泵的空气经过阀门207供给组成硫酸回收装置201的泵，驱动空气通过阀门208供给阀门及其他驱动装置。

按照本发明第二实施方案，硫酸回收装置201包括外壳210。

外壳210的外部结构示于图6。图6(A)是外壳210的前视图，图6(B)是外壳210的侧视图。在同样的图中，外壳210基本上是箱形，包括主体210A，反应槽10、冷却槽260和其他部件置于其中，脚轮210B配备在主体210A的下表面，止动器(Stoppers)210C置于靠近脚轮210B的位置。硫酸回收装置201封装在外壳210里，通过脚轮210B可以方便地移动到任意地方，通过止动器210C可以将其固定在任意地方。

在主体210A的前面中心部位和左上部位有两个用透明材料如玻璃制成的视窗211，以便观查外壳210的内部。操作硫酸回收装置201的设备，例如操作阀门和泵的控制板212，置于主体210A的右上方。硫酸回收装置201示意图、一个操作按钮、一个操作开关和操作程序示于控制板212上。

按照本发明第二实施方案，硫酸基本上以本发明第一实施方案同样的方式回收，因此下面主要简明叙述其不同。

首先，刚刚完成清洗过程、硫酸浓度已经降低且具有规定温度如150℃的晶片清洗废液A，由原料输送泵75B以规定速度供给原料槽40。而一度储存在原料槽40中的晶片清洗废液A以规定速度如2L/10min注入反应槽10。因此，反应槽10内晶片清洗废液A的数量基本保持恒定。

注入反应槽10的晶片清洗废液A流过第一个隔板11A的下端和反应槽10底部表面10A之间的空隙到达第一个隔板11A和第三个隔板11C之间的空间，逐步被第一到第三加热器20A、20B、20C加热，温度范围从150℃到315℃，以使晶片清洗废液A中所含的水等脱除，使硫酸逐步浓缩。

以前述方式获得的浓硫酸B从反应槽10排出口13通过浓硫酸排出管72供给冷却槽260，在冷却槽260中冷却到约150℃。通过安装在冷却槽260上的液位传感器85E调节第4个阀门94的开度，使冷却槽260内浓硫酸B数量保持在规定液位。在冷却槽260中冷却的浓硫酸B通过泵70经硫酸输送管78供应晶片加工槽100，在其中与过氧化氢溶液混合，再生为晶片清洗液C。

按照具有前述结构的本发明第二实施方案，可以实现下述功能和效果以及本发明第一实施方案中(1)～(6)、(10)～(12)等项效果。

(13)由于沿反应槽10的内壁周边表面设置了滴水储存槽17，就可以避免因为从晶片清洗废液A中脱除的水等再次与浓硫酸B混合而造成浓硫酸B浓度降低或者质量劣化。

(14)由于配备了硫酸罐101和硫酸输送泵77A，如果需要，就可以补充新鲜硫酸调节硫酸的浓度，因此当硫酸浓度低于理想值时，可以很容易地提高从反应槽10获得的浓硫酸B的浓度。

(15)由于配备冷却槽260，可以在完成浓缩过程后的高温浓硫酸B冷却到预定温度之后将浓硫酸B输送到晶片加工槽100，因此不会对泵70等造成不良影响。

(16)由于冷却槽260包括内侧密封容器261和外部密封容器262，及有冷却水流过261和262容器之间的空间S，可以提高冷却效果，因此这些容器无需大量冷却水冷却，从而缩小冷却槽260尺寸。

(17)由于反应槽10内部加热温度规定不超过315℃，反应槽部件的材质不限于耐高温材料，因此避免装置尺寸增大和变得复杂。另外，由于反应槽10内部加热温度规定不低于150℃，因此硫酸浓缩效率(脱水效率)提高，获得预期效果。

(18)由于反应槽10、原料槽40和冷却槽260内部流体数量通过多个液位传感器85C、85D、85E加以控制，因此在规定速度下浓缩过程非常有效，也能防止晶片清洗废液A和浓硫酸B溢出反应槽10、原料槽40和冷却槽260。

(19)尽管抽风机230的结构在水通过吸入管230A和排水管230B流动时可以抽吸反应槽10内的空气，即使抽吸空气混有少量硫酸，但硫酸是储存于水箱230D内的水中。因此，硫酸不可能排入大气，这从环保观点看是合适。

(20)由于硫酸回收装置201被装在备有脚轮的外壳210中，因此很容易整体移动。

                         实施例

确认按照本发明第二实施方案的硫酸回收装置效果的实施例如下所述。

在此例中，反应槽10内部容量在设定加热温度(加热器温度)下为5.5L，在16分钟内从容量3L的原料槽40供应2L试液给反应槽10。试液在规定时间内于反应槽10中加热后，送往冷却槽260，从冷却槽260中取出2L试液作为样品送到样品容器。每20分钟重复一次上述步骤。

基于98％浓度、比重1.834的硫酸计算样品容器中硫酸的比重。试验结果如下。

                        实施例1

试液：浓度83.5％、温度55℃的硫酸

加热器设定温度：190℃

达到设定温度的时间：40min

结果列于表1。

                                       表1

	试液	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5
							比重(g/cc)	1.7359	1.7634	1.7662	1.7656	1.7653	1.7636
浓度(％)	83.5	87.3	87.7	87.6	87.6	87.3

                            实施例2

试液：浓度81.7％、温度45℃的硫酸

加热器设定温度：190℃

达到设定温度的时间：45min

结果列于表2。

                                       表2

	试液	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5
							比重(g/cc)	1.7228	1.755	1.7589	1.7568	1.7563	1.7556
浓度(％)	81.7	86	86.7	86.4	86.3	86.2

                            实施例3

试液：浓度84.6％、温度55℃的硫酸

加热器设定温度：200℃

达到设定温度的时间：55min

结果列于表3。

                                表3

	试液	样品1	样品2	样品3	样品4
						比重(g/cc)	1.7439	1.7703	1.7712	1.7711	1.7706
浓度(％)	84.6	88.3	88.4	88.4	88.3

                            实施例4

试液：浓度91.5％、温度120℃的硫酸

加热器设定温度：230℃

达到设定温度的时间：29min

结果列于表4。

                               表4

	试液	样品1	样品2	样品3
					比重(g/cc)	1.7933	1.8145	1.816	1.8168
浓度(％)	91.5	94.4	94.7	94.8

                            实施例5

试液：浓度85.2％、温度90℃的硫酸

加热器设定温度：230℃

达到设定温度的时间：37min

结果列于表5。

                           表5

	试液	样品1	样品2	样品3
					比重(g/cc)	1.7479	1.7913	1.7924	1.7962
浓度(％)	85.2	91.2	91.4	91.9

从实施例1～5可以发现，试液在加热器设定温度(加热温度)190～230℃下浓缩。

本发明不限于第一和第二优选实施方案，而是可以在实现本发明目的的范围内修改和改进。

例如，尽管在第一和第二优选实施方案中反应槽10的内部配备有第一到第三隔板11A、11B、11C，但是隔板11的数目不限于3个，而可以是4个。另外，每个隔板11的排列不限于第一和第二优选实施方案中所述，而可以是如下构成：在两个侧壁之间设置隔板11，一个隔板与一个侧壁留有规定的间隙，另一隔板与另一个侧壁留有规定的间隙，且其交替排列，以便晶片清洗液在反应槽10中沿水平方向形成波浪形向排出口流动。另外，尽管反应槽10中配备斜板16，但是可以采用不倾斜的垂直隔板代替斜板16。再有，在斜板16处可以不设隔板和斜板。

在第一和第二优选实施方案中，尽管提供了加热器20作为加热设备，但是也可以没有加热设备。例如，当增强减压时，可以采用脱除水和过氧化氢溶液的设备来替代加热器。另外，尽管配备了滴水储存槽17，对准反应槽10气体排出口14的下部，但是在反应槽10中也可以不配备它。也可以将滴水储存槽17配置在向反应槽10侧表面整个周边延伸，只要其对准排出口13的上部和气体排出口14的下部。此外，反应槽10中吸入口12、排出口13、气体排出口14的位置也不限于第一和第二优选实施方案中所述，而是可以任意设置。

尽管第一和第二优选实施方案中在反应槽10提供三个加热器，即第一到第三加热器20A、20B、20C，但是加热器的数量不限于3个。也就是说，加热器的数量可以根据隔板等划分确定的空间数量任意规定。另外，加热设备也不限于第一和第二优选实施方案中所述的内部加热，也可以采用外部加热反应槽的加热设备。再有，每个温度传感器80和每个液位传感器85B也可以规定为适当数目，取决于反应槽的数目。

尽管在第一和第二优选实施方案中采用原料槽40，但是也可以不采用。就是说，也可以采用将晶片清洗废液从晶片加工槽直接注入反应槽的结构。

再有，尽管在第一和第二优选实施方案中，浓硫酸B浓度的调节是采用在浓硫酸B中注入新鲜硫酸进行的同时提供浓度调节槽50，但是也可以没有浓度调节槽，只要从反应槽浓缩过程中获得的浓硫酸有足够的浓度。另外，尽管在第一和第二优选实施方案中采用冷却槽60，但是也可以不格外配置。

尽管在第一和第二优选实施方案中，反应槽10、原料槽40、浓度调节槽50、冷却槽60、冷却槽260、隔板11和斜板16的材质都使用石英玻璃，但是也可以采用其他材质，只要在高温下与具有高浓度的硫酸接触时不发生腐蚀。尽管在第一和第二优选实施方案中作为冷却设备31采用水冷设备，但是也可以采用空冷式冷却设备。此外，尽管采用泵70，可没有什么限制，隔膜泵等都可以使用。

本发明的混凝土结构、外形等可以改变成能达到本发明目的的其他结构。

根据本发明，硫酸回收装置包括浓缩晶片清洗废液中硫酸的反应槽，和将获得的浓硫酸供给晶片加工槽的供应设备。因此，晶片清洗废液中的水和过氧化氢溶液可以被浓缩脱除，从而获得浓硫酸供给晶片加工槽用作清洗液。另外，可以连续进行晶片清洗、晶片清洗废液中硫酸的浓缩、和浓硫酸的回用，非常有效。结果，可以降低晶片清洗过程的费用。

Claims (7)

1、一种硫酸回收装置，该装置用于从硫酸和过氧化氢溶液混合所制备的晶片清洗液中回收硫酸，包括：

反应槽，它有至少一个吸入口和至少一个排出口，在该反应槽中，浓缩从吸入口引入的完成晶片清洗过程的晶片清洗废液中的硫酸，得到浓硫酸，然后从排出口排出浓硫酸；

用于加工晶片的晶片加工槽；以及

将浓硫酸供给晶片加工槽的供应设备。

2、按照权利要求1所述的硫酸回收装置，其中，所述的反应槽包括加热晶片清洗废液的加热设备和气体排出口，该气体排出口可以排出加热设备加热晶片清洗废液时所产生的气体；以及

联结到气体排出口的吸入气体的抽吸设备。

3、按照权利要求1或2所述的硫酸回收装置，其中，所述的反应槽包括多个隔板以便改变晶片清洗废液的前进方向，还包括一个设置在比隔板更靠近气体排出口处的斜板，使浓硫酸沿该斜板的表面流动。

4、按照权利要求3所述的硫酸回收装置，其中，所述的斜板表面凹凸不平。

5、按照权利要求1所述的硫酸回收装置，其中，所述的反应槽有滴水储存槽，以避免附着在反应槽顶棚上的水滴与浓硫酸混合。

6、按照权利要求1所述的硫酸回收装置，其中，用新鲜硫酸补充给所述的浓硫酸。

7、按照权利要求2所述的硫酸回收装置，其中，所述的反应槽的加热温度范围是150～350℃。

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