[发明专利]对硅晶片制造工艺中产生的使用后浆料进行再循环的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对硅晶片制造工艺中产生的使用后浆料进行再循环的设备，更具体地，涉及通过从使用后浆料中有效地分离并回收研磨剂和切削油使使用后浆料再循环的设备。

背景技术

随着信息技术和半导体工业取得迅速进步，对单晶硅片的需求正在剧增。正如本领域中众所周知的，单晶硅片通常通过用涂敷研磨剂的线锯在供应切削油的同时对单晶硅锭进行切割来制造。然后，用磨光机磨光晶片。在此工艺中，约20～30％的初始单晶硅锭作为锯屑而浪费。

在单晶硅片的制造工艺中，通过清洗从硅晶片上除去诸如研磨剂(碳化硅、氧化铝和二氧化硅)、锯屑和切削油等副产物。因此，在硅晶片制造工艺中产生的使用后浆料中存在分散于切削油中的研磨剂和硅锯屑。

这种在硅晶片制造工艺中产生的使用后浆料可以归类为特殊的工业废料。因为使用后浆料含有锯屑和切削油，所以不能简单地用火烧掉。又因为使用后浆料会造成严重的土壤污染，所以也不能埋于地下。因此，来自硅晶片制造工艺的使用后浆料需用水泥固化，然后将固化的浆料埋于地下。

然而，从环境、经济和时间等角度来看，这种常规处理是不当的。因此，为了克服固化和埋藏使用后浆料的常规处理中的问题，提出了从使用后浆料中分离并回收研磨剂、锯屑和切削油的方法。

在这种用于再循环使用后浆料的方法中，基于离心分离法的再循环方法的应用比通过溶剂萃取进行浆料再循环的方法更广泛。因为浆料很容易溶解于水或油，所以能够容易地从浆料中分离切削油。然而，切削油含有在干燥或者蒸馏工艺中很容易被改变性质的乳化剂。当重复利用所述切削油时，改变性质的乳化剂引起研磨剂沉淀，而不是使其分散于切削油中。

基于离心分离法的再循环方法通过两步来完成：在第一离心分离步骤中，通过将浆料分离为主要包含研磨剂的固体物质和主要包含锯屑和切削油的第一液体物质从而使研磨剂回收。在第二离心分离步骤中，通过将从第一离心分离步骤中得到的第一液体物质分离为主要包含切削油的第二液体物质和锯屑从而使切削油回收。

在利用两个离心分离步骤的基于离心分离法的再循环方法中，在第一离心分离之前将切削油添加到使用后浆料中，以降低使用后浆料的粘度。由于含有大量的硅锯屑，所以使用后浆料具有非常高的粘度。由于存在大量的硅锯屑，不向使用后浆料内添加切削油而对使用后浆料进行离心分离是不可能的。通常，在第一离心分离步骤之前添加到使用后浆料中的切削油在第二离心分离步骤中从使用后浆料中回收。

根据常规技术，在第一离心分离步骤之前，在常温或者稍高于常温，例如30℃±15℃下，对使用后浆料连同添加的切削油进行加热。然而，其目的仅仅是将切削油和使用后浆料均匀混合。即，该加热被认为仅仅是用于提高添加切削油效率的辅助方式。

在添加切削油之后，通过离心分离浆料以再循环浆料的常规方法存在以下缺点。

首先，添加的切削油不可避免地增加将被处理的浆料量。这会延长处理时间，增加处理成本，而且需要大尺寸的设备。已发现，添加的切削油使将被处理的浆料量增加4～5倍。

同样，添加切削油需要用于将第二离心分离步骤中回收的切削油返回的附加设备，以及用于将使用后浆料和切削油的混合比保持恒定的另一个附加设备。这些设备使浆料再循环设备变得复杂。

发明内容

已进行本发明来解决现有技术中的上述问题，因此本发明的目的是提供一种用于再循环使用后浆料的设备，该设备能够提高使用后浆料的再循环效率，作为为了稀释目的而添加切削油的现有技术的备选方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于再循环使用后浆料的设备，该设备能够最小化工艺时间、工艺成本，并具有简单且紧凑的结构。

本发明的进一步目的是提供一种用于再循环使用后浆料的设备，该设备具有所需安装成本最低的简单结构。

根据用于实现所述目的的本发明的一个方面，本发明提供一种用于对硅晶片制造工艺中产生的使用后浆料进行再循环的设备。该设备包括：第一加热器，用于在60℃至沸点的温度范围内加热使用后浆料；第一离心分离机，用于以1200～1500rpm的转速旋转由第一加热器加热的使用后浆料，以通过离心分离为固体物质和第一液体物质；第二加热器，用于在50℃至沸点的温度范围内加热由第一离心分离机分离的第一液体物质；和第二离心分离机，用于以最低为2800rpm的转速旋转由第二加热器加热的第一液体物质，以通过离心分离为锯屑和第二液体物质。

较佳地，第一加热器在60～90℃的温度范围内加热所述使用后浆料。