硅片切割液回收方法

硅片切割液回收方法多线切割是切割大直径硅单、多晶棒非常有效的方法之一。近几年异军突起的多线切割机 (简称线锯 ) 以其极高的生产效率和出片率，在大直径硅片加工领域有逐渐取代内圆切割机的趋势。多线切割机将金属线缠绕在导线轮上，驱动导线轮和单晶棒作相对运动，砂浆磨削、冷却达到磨切晶片的目的。经过近 30 年的完善和提高，多线切割机日渐成熟，目前的产品己经是第六或第七代。我国通过技术引进，多线切割技术的应用也越来越广泛。多线切割中使用的是一种具有流动性的混合研磨剂 —— 砂浆，其作用在切割过程中非常重要。砂浆是被往复运动的线带到切割区，被带入的砂浆量的多少以及切割速度的高低决定硅片的切割质量。该切割过程需要使用硬度高、粒度小并且粒径分布窄的碳化硅颗粒作为切割介质。而与碳化硅按比例加入的聚乙二醇 (PEG) ，起到分散剂的作用，会使碳化硅在切割过程中分布均匀，并且聚乙二醇具备一定的热容，可以带走大量在切割过程中产生的摩擦热量，同时聚乙二醇的良好水溶性也便于后期硅片的清洗。线切割加工中，高速往复运动的切割线带动砂浆到切割区，使砂浆中的研磨颗粒 —— 碳化硅与硅棒表面高速磨削，由于研磨颗粒有非常锐利的棱角，并且硬度远大于硅棒的硬度，所以硅棒与线锯接触的区域逐渐被砂浆磨削掉，进而达到切割的效果，同时砂浆也可以带走磨削中产生的大量热。现有的硅晶圆线切割废砂浆回收方法中，砂浆通过高速离心机，离心机转速超过 3000r ／ min 。废砂浆在离心力的作用下，透过滤孔排出，而固体颗粒被截留在滤布上。这种方法工艺要求较为简单，但是投资过大，而且回收率不高，还会浪费掉质量可观的聚乙二醇。一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法， 其回收的聚乙二醇 (PEG) 和碳化硅能够达到硅晶片切割的要求， 实现 PEG 和碳化硅多次回收循环利用， 不仅能够增加原料液的使用率，降低晶硅片的制造成本，而且能够根本上避免废砂浆对环境造成的污染。一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤 l，搅拌废砂浆，加入降黏剂，其中降黏剂和废砂浆体积比为 3 ． 5： 1 ～ 4 ． 5： 1，而后进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；步骤 2 ， 搅拌一级悬浮液， 添加质量为一级悬浮液质量分数的万分之二到万分之五的助滤剂， 而后通过板框过滤，得 N- 级悬浮液和二级固体颗粒；步骤 3 ，二级悬浮液依次通过孔径为 0 ． 18“-0 ． 26 微米的微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，得到三级悬浮液，最后进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏废液；5 步骤 4 ，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为 3“- 5 ％的氢氧化钠水溶液碱反应清洗 4 ～ 5 个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为 3． 5 ： 1～ 4． 5 ： l，而后进入水洗塔水洗至pH 值为 6 ． 5～ 7 ． 5 时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为 26“-“3 1 ％的盐酸水溶液酸反应清洗 4 ～ 5 个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为 0． 9 ： l～ 1 ． 2： 1 ，而后进入水洗塔水洗至 pH 值为 6． 5 ～ 7． 5 时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。所述降黏剂为甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯中的任一种或多种混合液。所述一级固液分离采用过滤式离心机或沉降式离心机。所述助滤剂采用聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉或硅藻土。所述板框过滤采用板框过滤机、板框压滤机或真空过滤机。所述中空纤维膜超滤采用聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为 l00000 道尔顿。所述蒸馏废液用作降黏剂，循环使用。所述三级悬浮液通过强酸强碱离子交换树脂使其电导率在摄氏温度为 25 度时小于 l0 “s ／ cm 。所述碱反应清洗中，保持碱洗池中 pH 值大于 9． 5。6 压滤、微孔膜过滤、中空纤维膜超滤进行净化，通过强酸强碱型离子交换树脂去除各种离子，蒸馏分离得到可循环使用的聚乙二醇和可作为降黏剂循环使用的蒸馏废液，根本上避免废砂浆对环境造成的污染。一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤 l ，搅拌废砂浆，加入降黏剂，其中降黏剂和废砂浆体积比为 3 ． 5 ： 1～ 4 ． 5 ： l，而后进行一级固液分离，得到一级悬浮液和一级固体颗粒；步骤 2， 搅拌一级悬浮液， 添加质量为一级悬浮液质量分数的万分之二到万分之五的助滤剂， 而后通过板框过滤，得 N-- 级悬浮液和二级固体颗粒；步骤 3 ，二级悬浮液依次通过孔径为 0． 18 ～ 0． 26 微米的微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，得到三级悬浮液，最后进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏液；步骤 4 ，收集一级、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为 3～ 5 ％的氢氧化钠水溶液碱反应清洗4～ 5 个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为 3． 5： 1 ～ 4 ． 5： 1 ，而后进入水洗塔水洗至pH 值为 6 ． 5～ 7 ． 5 时，分离固体颗粒；然后在酸洗池中使用质量分数为 26 ～ 31 ％的盐酸水溶液酸反应清洗 4“--- 5 个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为 0 ． 9 ： 1～ 1． 2： 1，而后进入水洗塔水洗至 pH值为 6． 5～ 7． 5 时，分离固体颗粒；最后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。2 、根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述降黏剂为甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯中的任一种或多种混合液。3 、根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述一级固液分离采用过滤式离心机或沉降式离心机。4 、 根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚 7,-- 醇和碳化硅的回收方法， 其特征在于， 所述助滤剂采用聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉或硅藻土。5 、根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚 L-- 醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述板框过滤采用板框过滤机、板框压滤机或真空过滤机。6 、根据权利要求 l 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚 L-- 醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述中空纤维膜超滤采用聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为 100000 道尔顿。7 、根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述蒸馏废液用作降黏剂，循环使用。8 、根据权利要求 l 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述三级悬浮液通过强酸强碱离子交换树脂使其电导率在摄氏温度为 25 度时小于 lOl ， ts ／ cm 。 9、根据权利要求 1 所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述碱反应清洗中，保持碱洗池中 pH 值大于 9 ． 5。