[實用新型]硅晶片堿腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220383483.4
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN202744628U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設計）人: 張新華;范瓊;潘加永
• 申請（專利權(quán)）人: 庫特勒自動化系統(tǒng)（蘇州）有限公司
• 主分類號: C23F1/46
• 分類號: C23F1/46;C23F1/40
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 朱梅;司麗春

技術(shù)領域

本實用新型涉及化學腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)，具體的講，涉及硅晶片的堿腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，硅晶片蝕刻后產(chǎn)生堿廢液主要來源兩大行業(yè)：太陽能電池行業(yè)和半導體行業(yè)。太陽能電池生產(chǎn)一般要經(jīng)過這樣的流程：擴散前制絨、擴散、擴散后清洗、刻蝕、PECVD、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、分類檢測和封裝等。其中制絨是為了去除硅晶片表面的切割損傷層，形成陷光效果好的絨面結(jié)構(gòu)；刻蝕是為了去除擴散后硅晶片四周的N型硅，以防漏電。一般刻蝕采用兩種方法：干法和濕法。在制絨和濕法刻蝕過程中通常使用氫氟酸、硝酸、鹽酸、硫酸等混合酸清洗液和氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿清洗液。不管是多硅晶還是單硅晶生產(chǎn)中堿液都起到很重要的作用。

此外，在半導體行業(yè)中，例如IC、LSI等集成電路、晶體管或二極管等單片半導體元件的硅晶片制造工序中，為了得到平坦度高的硅晶片，通常采用氫氧化鈉或氫氧化鉀的溶液來對通過直拉法或浮融法得到的單晶進行鏡面拋光處理。

在利用氫氧化鈉（或氫氧化鉀）清洗或刻蝕過程中，主要生成了硅酸鈉（或硅酸鉀）和殘余的氫氧化鈉（或氫氧化鉀）的廢水。以往，多采用在這種廢水中添加硫酸等酸來進行處理，將廢水中的堿液中和，同時使偏硅酸根轉(zhuǎn)化為二氧化硅析出，然后進行固液分離。中國專利申請201010577683.9公開的一種硅晶片的腐蝕廢液水處理方法以及處理設備就采取類似原理。從能源和環(huán)保的角度進行分析，這種方法需要以消耗硫酸等酸為代價，這樣不僅消耗大量的化學品，而且殘余的廢堿得不到充分利用；同時在析出二氧化硅的時候產(chǎn)生了硫酸鈉或硫酸鉀等，直接排放勢必會給環(huán)境帶來一定的負擔。因此針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的發(fā)明人發(fā)明了一種硅晶片的堿腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)，至今還沒有公開此種技術(shù)方面的文獻。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的一個方面提供一種硅晶片的堿腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)。

本實用新型所涉及的堿腐蝕廢液的回收處理系統(tǒng)采用電解技術(shù)與離子交換膜技術(shù)相結(jié)合，具體而言，在電解槽中安裝一個或多個選自陰離子交換膜和陽離子交換膜中的離子交換膜，從而將電解槽分隔為包括陽極室和陰極室的至少兩個室，同時在陽極室內(nèi)加入氫氟酸或硫酸，在其它室加入堿腐蝕廢液經(jīng)過離心或過濾進行固液分離得到的澄清廢液，通直流電的情況下進行電解反應，使硅酸根形成H₂SiO₃或H₂SiF₆，直接排出H₂SiO₃，或者對H₂SiO₃或H₂SiF₆進行后處理步驟，然后排出形成對環(huán)境無害的SiO₂。

同時可以收集分別在陽極和陰極上產(chǎn)生的氧氣和氫氣，實現(xiàn)HF和堿的循環(huán)利用。

其中所采用的陰離子交換膜并無特殊限制，只要能夠通過偏硅酸根離子的陰離子交換膜就可以使用，且所述陰離子交換膜對本實用新型的各種反應原料及產(chǎn)物是化學穩(wěn)定的，不會影響本實用新型涉及的反應即可；所采用的陽離子交換膜并無特殊限制，只要其能夠耐酸堿，且對本實用新型的各種反應原料及產(chǎn)物是化學穩(wěn)定的，不會影響本實用新型涉及的反應即可。通常，只要符合上述對陰離子交換膜和陽離子交換膜的要求，一般市售的各種陰離子交換膜和陽離子交換膜均可用于本實用新型中。

優(yōu)選地，陰極室內(nèi)可以為氫氧化鈉或氫氧化鉀的溶液。作為電解質(zhì)的氫氧化鈉和氫氧化鉀在本實用新型中具有完全相同的作用，彼此可以等同替換，因此以下僅以氫氧化鈉為例，但可以理解在以下根據(jù)本實用新型的回收處理方法中采用氫氧化鉀也是可行的。并且該電解質(zhì)可以根據(jù)堿腐蝕廢液中所含成分進行選擇。

具體而言，本實用新型的回收處理系統(tǒng)涉及的回收處理方法包括以下步驟：

[1]對硅晶片的堿腐蝕廢液通過離心或過濾進行固液分離從而得到澄清廢液；

[2]將步驟[1]中得到的澄清廢液加入電解槽的中間室或陰極室中；

[3]將HF溶液或硫酸溶液加入陽極室；

[4]通直流電進行電解；

[5]對產(chǎn)生的沉淀進行后處理。

優(yōu)選地，本實用新型涉及的回收處理方法進一步包括如下步驟：分別在陽極和陰極產(chǎn)生的氧氣和氫氣可以導入氧氣儲存罐和氫氣儲存罐。

在一個實施方式中，根據(jù)本實用新型的回收處理方法包括以下步驟：