专利名称：硅晶切割液回收方法
硅晶切割液回收方法技术领域：
本发明是关于一种硅晶切割液的回收方法，特别是指一种利用溶解度差回收硅晶切割液的方法。二、背景技术
一般硅晶棒多是利用多线切割方式切割成硅晶圆，并供应半导体或光电产业使用，以制造电子产品或太阳能电池。而为了减少线锯切割的过程硅晶圆表面产生缺陷或是破裂的情形，硅晶棒在切割过程中会使用具有润滑及冷却作用的切割液，以降低切割过程中的机械应力和热应力损害；此外，切割液对高硬度的碳化硅砥粒具有良好的分散性，可进一步提高硅晶棒切割制程的稳定性。然而，硅晶棒切割后，大量的切割液、高硬度砥粒、切削损失的硅、锯线金属等物质混合后，会形成泥浆状的切割废液排出，导致晶圆制造产业必须面对大量待处理的废液问题，一方面制造成本骤增；另外，更违背了以太阳能电池作为洁净能源的精神。
由目前切割废液成分分析可知，其含有的聚乙二醇类(polyglycols)切割液约占 30-50wt%，而其余的固体微粒主要是由粒度5-15μπι的碳化硅砥粒，以及粒度0. 1-5μπι切削损失的硅，0. 5-2 μ m来自于不锈钢锯线的金属微粒等物质。事实上，虽然这些聚乙二醇类溶液混合了其它固体颗粒，以泥浆状态排出，但是其性质仍十分稳定，具有极高的回收价值。随着近年硅晶需求量大增，切割液的价格也急剧攀升，因此各厂家争相研发相关流程或方法，以回收此具有高经济价值的切割废液。
例如，中国CN101239M6公开号专利揭示一种回收硅晶切割液的方法，其主要是利用先加入的5-50%的分离剂于切割废液中，利用机械分离方式将其分成50-95%的富碳化硅浆料，及5-50 %的贫碳化硅悬浮液，接着在贫碳化硅悬浮液中加入稳定剂，并在 70-130°C的温度下反应1-12小时，反应完后冷却至适合机械过滤的温度，滤掉贫碳化硅悬浮液的固体颗粒，而得到回收的切割液；此外，中国CN101474511公开号专利则揭示另一种回收硅晶切割液的方法，其主要是利用先加入约为废液的3. 5-4. 5倍的降黏剂于切割废液中，利用多次过滤方式将固体颗粒移除，最后再将过滤得到的三级悬浮液利用真空蒸馏方式得到可循环使用的聚乙二醇蒸馏液。
由前述说明可知，目前硅晶切割液大都是利用多次直接过滤方式将切割废液中的固体微粒与切割液分离，或是利用加入稳定剂或降黏剂，先令切割废液黏度降低，将切割液中的固体微粒滤出，再使用蒸馏方式将切割液分离出；然而，由于切割废液的黏度甚高，利用直接过滤的方式将切割废液中固体微粒与切割液分离，不仅需使用高马力抽气装置辅助，其处理成本高且费时，并且滤材容易损毁；加入降黏剂后虽可以减少过滤时间，但后续利用蒸馏方式回收切割液，则因为蒸馏的持续高温，容易造成切割液氧化变质的问题。此外，利用减压或真空蒸馏的方式虽然有助于在较低温度下去除混入的降黏剂，但是需使用减压抽气等装置，并且去除速度缓慢，不易控制回收切割液的含水量等问题，也导致切割液再利用效能递减。因此，如何发展一简便，经济，且可有效回收硅晶切割液的方法，仍然为目前业界不断努力开发的方向之一。三、发明内容
本发明之目的，即在提供一种简单且可快速回收硅切割液的方法。
于是，本发明为一种硅晶切割液回收方法，包含一稀释步骤、一固液分离步骤和一加热分相步骤。
该稀释步骤是在一切割硅晶后含有碳化硅、硅与金属等固体微粒和切割液的切割废液中加入重量百分比不小于该切割废液的10wt%的水，稀释后形成一混合废液。
该固液分离步骤是将该混合废液进行固液分离，使混合废液中的固体、液体分离， 得到一含水切割液。
该加热分相步骤是将该含水切割液加热至温度不小于45°C的条件下，令该含水切割液中的切割液和水籍由温度变化造成溶解度变化，而令该切割液与水形成不互溶的切割液相与水相，之后将该切割液取出，得到一回收切割液，即完成该硅晶切割液回收方法。
本发明之功效在于利用温度控制，令原本室温下互溶的切割液与水形成不互溶的切割液相与水相，即可将切割液分离出，不仅方法简单，不需使用高耗能且昂贵的设备， 且可以快速去除大量的水，所回收的切割液含水量低且稳定，因此回收再利用效能甚高。四具体实施方式
有关本发明之前述及其它技术内容、特点和功效，在以下较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。
本发明硅晶切割液回收方法的一较佳实施例，包含一稀释步骤，一固液分离步骤， 及一加热分相步骤。
该稀释步骤是将一切割废液加入重量百分比不小于该切割液10wt%的水，稀释后形成一混合废液。
该切割废液是利用切割液混合高硬度碳化硅砥粒形成研磨浆液后，配合不锈钢锯线切割硅晶棒后收集而得，其中含有液体及固体微粒两大部分，液体主要是聚乙二醇类切割液，而固体微粒则为研磨浆液中的碳化硅砥粒与切削损失的多晶硅或单晶硅颗粒、锯线金属等物质。于本实施例中，该切割废液中的固含量约700g/L。
由于混合了大量固体微粒后的切割液黏度甚高，导致后续固液分离操作困难。因此，该稀释步骤要先加入室温下与切割液互溶的水，将该切割废液的黏度降低，而得到一具有低黏度的混合废液。
值得一提的是，于室温下，当加入该切割废液的水量低时，由于水于切割液的主要成分聚乙二醇类化合物之间会产生氢键，导致形成分子间键结而延长其分子链，反而会造成混合废液加入少量水后黏度上升；因此，加入切割废液的水量要不小于该切割废液的10wt%，以得到以具有低黏度的混合溶液；较佳地，该加入的水量不小于该切割废液的 30wt%,更佳地，该加入的水量不小于该切割废液的50wt%，且形成的混合废液黏度不大于该切割液的黏度。
该固液分离步骤是将前述混合废液进行固液分离，并控制所分离出的含水切割液固含量不大于10g/L。
该固液分离步骤可经由沉降池、浓集机、离心或过滤等方式，令该具有低黏度的混合废液进行固液分离，而得到一固含量不大于10g/L的含水切割液。
由于该混合废液是经水稀释后的低黏度液体，因此，于静置IOhr后，即可观察到明显的固液分离界面，并足以取得大量固含量不大于10g/L的含水切割液；静置时间愈长， 固液分离界面愈清楚，所取得的含水切割液的固含量愈低，较佳地，静置Mhr之后，固体微粒更大量地沉降；更佳地，静置48hr后，大多数粒子均已沉降到池底。要说明的是，当该含水切割液的固含量大于10g/L时，在后续的相分离过程中，会因为该些固体微粒在加热过程中形成对流扰动效应的干扰，以致于无法有效地令该切割液于水形成不互溶的两相，进而影响该切割液的回收效能。
该加热分相步骤是将该含水切割液加热至温度不小于45°C，而令该切割液与水形成不互溶的切割液相与水相，将该切割液与水进行分离，而完成切割液的回收。
常压下，该含水切割液中的聚乙二醇类化合物和水在室温时，由于会产生氢键作用，因此可彼此互溶形成均相溶液；而当温度升高时，则由于该含水切割液中的聚乙二醇类化合物和水之间的氢键被破坏，所以聚乙二醇类化合物在水中的溶解度下降。本发明籍由水与该聚乙二醇类切割液之间因温度变化而造成溶解度变化的特性，提出一种简单且可快速回收硅晶切割液的方法。利用水稀释固含量高的切割废液，籍由水与聚乙二醇类切割液于常温下互溶性高的性质，大幅度降低切割废液的黏度，以使切割废液中的固体颗粒有效地在固液分离过程中移除，获得含固量不大于10g/L的含水切割液；接着，再利用温度控制，将含水切割液的温度提升到不小于45°C，籍由升温破坏含水切割液中的聚乙二醇类化合物与水之间的氢键，而让聚乙二醇于水中的溶解度下降，进而发生相分离，形成不互溶的两相(切割液相与水相)，如此不需使用将水气化的耗能单元，亦不需要借助昂贵的抽气装置，即可以将此主成分为聚乙二醇类的切割液回收。
较佳地，该加热分相步骤是在温度不小于50°C的条件下进行；更佳地，该加热分相步骤是在温度介于50-70°C的条件下进行。经检测由本发明该较佳实施例回收后之回收切割液的含水量(水分滴定仪，Metrohm 870KF Titrino plus)及黏度(黏度计， Brookfield LVDV_E，25°C )后，得到其水分含量在0. 2_2wt%，且其在25°C的黏度与原始切割液相比波动约在1-4%之间。
综上所述，本发明籍由水与聚乙二醇类切割液在不同温度下的溶解度特性，利用水为稀释液，籍由水与聚乙二醇类切割液于常温下的互溶性，大幅降低切割废液的黏度，因此，可有效地将切割废液中的固体微粒移除；再利用温度控制，破坏含水切割液中的聚乙二醇类化合物与水之间的氢键，而让聚乙二醇在水中的溶解度下降，发生相分离；进而形成不互溶的两相，即可以将聚乙二醇类的切割液回收再利用，不仅方法简单，而且不需要抽气装置，或蒸发、蒸馏等高耗能且昂贵的设备，可以较快地去除大量的水，所回收的切割液含水量低且稳定，故确实能达成本发明之目的。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例与具体例而已，当不能以此限定本发明之实施范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍为本发明专利涵盖范围之内。
权利要求
1.一种硅晶切割液回收方法，包含一稀释步骤，将一切割硅晶后含有固体微粒和切割液的切割废液加入重量百分比不小于该切割废液的IOwt%的水，稀释形成一混合废液；一固液分离步骤，将该混合废液进行固液分离，得到一固含量小于10g/L的含水切割液；一加热分相步骤，将该含水切割液加热至温度不小于45°C的条件下，令该含水切割液中的切割液和水籍由温度变化造成溶解度变化，而使该切割液与水形成不互溶的切割液相与水相，之后将该切割液取出，得到一回收切割液，即完成该硅晶切割液回收方法。
2.如权利要求1所述之硅晶切割液回收方法，其中，该固液分离步骤是利用沉降池、浓集池、离心，或过滤方式。
3.如权利要求1所述之硅晶切割液回收方法，其中，该稀释步骤加入切割废液的水不小于30wt%，且该混合溶液的黏度不大于该切割液的黏度。
4.如权利要求1所述之硅晶切割液回收方法，其中，该加热步骤是于常压下，将该含水切割液加热至不小于50°C的温度条件下。
5.如权利要求4所述之硅晶切割液回收之方法，其中，该加热步骤是将该过滤液加热至温度介于50-70°C之间。
6.如权利要求1所述之硅晶切割液回收方法，其中，该经加热分相步骤所得到的回收切割液含水量不大于4wt%。
7.如权利要求6所述之硅晶切割液回收方法，其中，该经加热分相步骤所得到的回收切割液含水量不大于3wt%。
全文摘要
本发明提供一种硅晶切割液回收方法，包含一稀释步骤，将一切割硅晶后的切割废液加入重量百分比不小于该切割废液10wt％的水稀释形成一混合废液；一固液分离步骤，将该混合废液进行固液分离，得到一固含量小于10g/L的含水切割液；一加热分相步骤，将该含水切割液加热至温度不小于45℃的条件下，令该含水切割液中的切割液和水形成不互溶的切割液相和水相，之后将切割液取出，即可完成该硅晶切割液回收。本发明无需使用耗能的加压或减压抽气装置，即可有效回收硅晶切割液。
文档编号B01D17/09GK102527093SQ20111000779
公开日2012年7月4日 申请日期2011年1月2日 优先权日2011年1月2日
发明者徐文庆, 施玉霈, 蔡子萱, 郑大伟 申请人:昆山中辰矽晶有限公司