[發明專利]硅晶圓切割研磨廢棄物的回收處理方法及其設備

有效

• 申請號: 201110239229.7
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102952621A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 楊志中
• 申請（專利權）人: 臺灣水再生科技股份有限公司
• 主分類號: C10M175/00
• 分類號: C10M175/00;C10M175/06;B01D61/18;C01B33/02;C01B31/36;C01B33/113
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明涉及一種處理硅晶圓廢棄物的方法與裝置，且特別是有關于一種能增加產品附加價值，且能有效地解決環境污染問題的硅晶圓切割研磨廢棄物的回收處理方法及其設備。

背景技術

在制造半導體芯片及太陽能板的產業中，將硅晶棒切割成厚薄均一的硅晶圓（片）已屬于標準流程的一環，其通常使用特殊的金屬線鋸（Wire?Saw）為切割刀具，并采用高硬度的碳化硅（SiC，金鋼砂）為研磨料，再輔以混有聚乙二醇（PEG）、二乙二醇（DEG）、丙二醇（PG）等礦物油酯為切削冷卻液，這樣，當金屬線鋸高速往復運行時，就可配合碳化硅為介質來提高線鋸的切削能力，以對硅芯片形成切割作用，且切割同時，將以聚乙二醇為主成份的切削液對著切割部位噴出，一方面除了作為冷卻及潤滑用途之外，另一方面尚可將切割時所產生的硅粉及雜質帶出切割槽道，使晶圓切割制程能順利且平穩地進行，以利進行后續制程。

在硅晶圓被切割、研磨的過程中，對切割區所噴出且使用過后的切削液，會夾帶著切削時所產生的硅粉碎屑、雜質與被磨耗的碳化硅，不斷地排出切割區外，進而成為粒子濃度與濁度極高的漿狀廢油泥，以往，國內多數的硅晶圓切割廠商對于這些廢油泥，只能以廢棄物方式來處理，或是以重油進行焚燒后將灰渣掩埋，但是，仍需要支出高昂的費用請廢棄物業者處理，且廢油泥如果以焚化方式處理，也會產生大量的二氧化碳，相當不環保，因此，對于硅晶圓切割研磨后所產生的廢油泥，焚化或掩埋均非理想的處理方法。

目前，國外業者已嘗試采用過濾設備來回收廢油泥中的切削油料，其通常利用薄膜技術來進行固液分離，雖然此方式可獲得部分液態再生油，供硅晶圓切割研磨時回收再使用，但此法卻也會產生大量的污泥（濾餅），這些污泥中仍含有可再利用的碳化硅、硅粒與聚乙二醇，但并沒有再予以回收處理，而只視同廢棄物來掩埋，同樣造成嚴重的環保問題，且僅以固液分離方式來進行再生油的回收，其經濟效益并不理想，主因在于廢油泥進行膜過濾時，并沒有獲得良好的前處理，使得膜孔極易污堵，造成膜的操作周期降低，成本增加。

此外，近年來在太陽能產業的強力帶動之下，使得原本作為耗材的碳化硅已嚴重供不應求，連帶讓作為潤滑與冷卻用途的聚乙二醇也隨之大幅提升用量，且已成了一項頗高的支出，因此，基于成本與環保因素的考慮之下，業者除了自廢油泥中回收再生油之外，也勢必須考慮將尚有利用價值的碳化硅、硅粉，自濾餅中進一步地分離回收，以減少廢棄物的生成與總量，以降低環境污染與處置成本。

因此，如何在回收成本與環保之間達成平衡，至今仍沒有一有效率且符合操作成本的處理方法，使得硅晶圓切割業者在環保改善成本負荷上愈來愈高，故如何積極通過提高生產質量及污染防治技術來兼顧經濟與環保，降低生產成本，提高產業競爭力，已成為目前相關產業迫切努力的目標。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種可減少廢棄物生成、相對回收成本低，不僅能有效地解決環保問題，且可自廢棄物中分離出可回收的再生油及碳化硅等副產品的硅晶圓切割研磨廢棄物的回收處理方法。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種硅晶圓切割研磨廢棄物的回收處理方法，其中，包含以下步驟：

步驟A：將預先經過脫水后的一濾餅置入一處理槽中，該濾餅是自硅晶圓切割研磨后所產生的漿狀廢油泥進行壓濾后所生成，并且至少含有硅粉、碳化硅以及由聚乙二醇為主所構成的殘留切削液；

步驟B：在該處理槽內加入一催化劑，使該濾餅被混合稀釋成一工作液體，且可促使工作液體中的硅與該催化劑產生催化反應后，以生成固態的二氧化硅及氣態的氫氣；

步驟C：將處理槽內的氫氣抽引入一集氣槽內壓縮儲置；

步驟D：利用比重分離方式在已稀釋污泥濃度后的工作液體之中，更進一步地分離出其內的硅及碳化硅，以便選別回收；

步驟E：將選別出硅及碳化硅的工作液體，再利用膜過濾方式進行固液分離，促使該工作液體能被分離成固態的二氧化硅及液態的水、聚乙二醇；以及

步驟F：將液態的水及聚乙二醇再經過逆滲透處理后，而獲得可再利用的水以及以聚乙二醇為主成份的回收切削液。

進一步，在步驟B時，所加入的催化劑為水。

進一步，在步驟E時，所使用的固液分離是采用圓型平板UF膜來進行分離。

進一步，在步驟F之后，可將經過逆滲透回收后的水，再引回該處理槽中，供步驟B的催化劑來使用。

進一步，在步驟F之后，液態的聚乙二醇再以蒸餾方式除去其殘留水分及廢油，以形成可供再使用的再生油。

進一步，在步驟F時，是以RO或NF膜來進行逆滲透處理。