[发明专利]硅晶圆切割研磨废弃物的回收处理方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理硅晶圆废弃物的方法与装置，且特别是有关于一种能增加产品附加价值，且能有效地解决环境污染问题的硅晶圆切割研磨废弃物的回收处理方法及其设备。

背景技术

在制造半导体芯片及太阳能板的产业中，将硅晶棒切割成厚薄均一的硅晶圆（片）已属于标准流程的一环，其通常使用特殊的金属线锯（Wire Saw）为切割刀具，并采用高硬度的碳化硅（SiC，金钢砂）为研磨料，再辅以混有聚乙二醇（PEG）、二乙二醇（DEG）、丙二醇（PG）等矿物油酯为切削冷却液，这样，当金属线锯高速往复运行时，就可配合碳化硅为介质来提高线锯的切削能力，以对硅芯片形成切割作用，且切割同时，将以聚乙二醇为主成份的切削液对着切割部位喷出，一方面除了作为冷却及润滑用途之外，另一方面尚可将切割时所产生的硅粉及杂质带出切割槽道，使晶圆切割制程能顺利且平稳地进行，以利进行后续制程。

在硅晶圆被切割、研磨的过程中，对切割区所喷出且使用过后的切削液，会夹带着切削时所产生的硅粉碎屑、杂质与被磨耗的碳化硅，不断地排出切割区外，进而成为粒子浓度与浊度极高的浆状废油泥，以往，国内多数的硅晶圆切割厂商对于这些废油泥，只能以废弃物方式来处理，或是以重油进行焚烧后将灰渣掩埋，但是，仍需要支出高昂的费用请废弃物业者处理，且废油泥如果以焚化方式处理，也会产生大量的二氧化碳，相当不环保，因此，对于硅晶圆切割研磨后所产生的废油泥，焚化或掩埋均非理想的处理方法。

目前，国外业者已尝试采用过滤设备来回收废油泥中的切削油料，其通常利用薄膜技术来进行固液分离，虽然此方式可获得部分液态再生油，供硅晶圆切割研磨时回收再使用，但此法却也会产生大量的污泥（滤饼），这些污泥中仍含有可再利用的碳化硅、硅粒与聚乙二醇，但并没有再予以回收处理，而只视同废弃物来掩埋，同样造成严重的环保问题，且仅以固液分离方式来进行再生油的回收，其经济效益并不理想，主因在于废油泥进行膜过滤时，并没有获得良好的前处理，使得膜孔极易污堵，造成膜的操作周期降低，成本增加。

此外，近年来在太阳能产业的强力带动之下，使得原本作为耗材的碳化硅已严重供不应求，连带让作为润滑与冷却用途的聚乙二醇也随之大幅提升用量，且已成了一项颇高的支出，因此，基于成本与环保因素的考虑之下，业者除了自废油泥中回收再生油之外，也势必须考虑将尚有利用价值的碳化硅、硅粉，自滤饼中进一步地分离回收，以减少废弃物的生成与总量，以降低环境污染与处置成本。

因此，如何在回收成本与环保之间达成平衡，至今仍没有一有效率且符合操作成本的处理方法，使得硅晶圆切割业者在环保改善成本负荷上愈来愈高，故如何积极通过提高生产质量及污染防治技术来兼顾经济与环保，降低生产成本，提高产业竞争力，已成为目前相关产业迫切努力的目标。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种可减少废弃物生成、相对回收成本低，不仅能有效地解决环保问题，且可自废弃物中分离出可回收的再生油及碳化硅等副产品的硅晶圆切割研磨废弃物的回收处理方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种硅晶圆切割研磨废弃物的回收处理方法，其中，包含以下步骤：

步骤A：将预先经过脱水后的一滤饼置入一处理槽中，该滤饼是自硅晶圆切割研磨后所产生的浆状废油泥进行压滤后所生成，并且至少含有硅粉、碳化硅以及由聚乙二醇为主所构成的残留切削液；

步骤B：在该处理槽内加入一催化剂，使该滤饼被混合稀释成一工作液体，且可促使工作液体中的硅与该催化剂产生催化反应后，以生成固态的二氧化硅及气态的氢气；

步骤C：将处理槽内的氢气抽引入一集气槽内压缩储置；

步骤D：利用比重分离方式在已稀释污泥浓度后的工作液体之中，更进一步地分离出其内的硅及碳化硅，以便选别回收；

步骤E：将选别出硅及碳化硅的工作液体，再利用膜过滤方式进行固液分离，促使该工作液体能被分离成固态的二氧化硅及液态的水、聚乙二醇；以及

步骤F：将液态的水及聚乙二醇再经过逆渗透处理后，而获得可再利用的水以及以聚乙二醇为主成份的回收切削液。

进一步，在步骤B时，所加入的催化剂为水。

进一步，在步骤E时，所使用的固液分离是采用圆型平板UF膜来进行分离。

进一步，在步骤F之后，可将经过逆渗透回收后的水，再引回该处理槽中，供步骤B的催化剂来使用。

进一步，在步骤F之后，液态的聚乙二醇再以蒸馏方式除去其残留水分及废油，以形成可供再使用的再生油。

进一步，在步骤F时，是以RO或NF膜来进行逆渗透处理。