CN201317063Y - 晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置，包括排放水集合单元、压滤单元和回收水净化循环单元，其中：排放水集合单元中的排放水集中槽内部设有喷流泵及水位感应器；至少二组与排放水集中槽出口端相连的压滤单元，每组压滤单元中设有压滤机和高压泵。本实用新型通过水位感应器适时调控压滤单元的起动或停止，使得压滤机内部的滤板可以轮流被卸下，将晶圆粉末刮除，改由另一组高压泵提供压滤，达到再细的粉末都可以得到过滤保留，却不致于使生产线中断的目的，保证切割生产线顺畅运转，解决回收切损晶圆粉末和循环用水的回收再利用。

Description

晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种回收装置，特别是一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置，可以应用在半导体产业、光电产业、太阳能电池产业中。

背景技术

在许多半导体产业、光电产业、太阳能电池产业中，一项共通的流程就是晶块、晶棒或晶圆的切割与研磨。

晶圆的切割技术主要有轮盘锯切割、线锯切割与雷射切割三种，其优劣比较除了考虑其可以切割晶圆的厚度之外，所产生的切损常常也是主要考虑的因素之一。原因是晶圆的产量十分有限，切损越大，芯片的生产成本越高。如今最常采用，也被公认切损算很小的是线锯切割技术，切割的晶圆厚度可以达到150μm以下，但是所产生的切损仍有122μm，切损率在81％以上。这些晶圆的切损粉末虽然呈现粉末状，其纯度并未受到改变，然而由于其非常细微，很难以过滤的方式保留，传统的观念会误认为它溶于水，也确实需要大量的水加以冷却，因此当它随着切割时的喷洒水排出时，通常的方法就是添加混凝剂，使其颗粒化，使其沉淀，再经过压滤后取出。反而使原先尚属纯净的晶圆粉末产生变化，回收的价值大幅降低，再利用性或再分离时都存在更高的难度。

又有业者为了降低晶圆的生产损耗，开发出了另一种技术趋势，就是重新设计了原来从硅锭(INGOT)制造，到晶圆切片(Wafer Slice)的制造过程，利用这个技术可以降低多结晶硅的使用量。在传统制造过程中，如果把INGOT拉提上来之后，再进行晶圆切割的方式，这样会浪费掉约50％的硅材料，但是，如果采用EFG制造过程的话，所浪费的硅材料可以控制在10％左右。但是不管如何，晶圆切损引起的材料损失，还有研磨及清洗等制造过程中增加的成本与环境公害，至今仍未获解决。

当半导体产业、光电产业、太阳能产业仍处在高峰，在水资源尚不虞匮乏之时，传统方法尚属可行，但随着能源的短缺，产业竞争逐日白热化，加上环保意识增强，晶圆切损粉末就成了产业界关注的对象。

晶圆粉末颗粒直径大约只有0.2～0.4厘米，几乎溶于水。因此任何过滤方式都很容易阻塞，造成生产线无法正常运转，是截至目前为止仍未获得有效解决方案的产业难题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置，保证切割生产线顺畅运转，解决回收切损晶圆粉末和循环用水的回收再利用。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置，包括排放水集合单元、压滤单元和回收水净化循环单元，其中：排放水集合单元中的排放水集中槽内部设有喷流泵及水位感应器；至少二组交替使用的压滤单元，该压滤单元与排放水集中槽出口端相连，每组压滤单元中设有压滤机和第二高压泵；回收水净化循环单元包含有一个内部设有送水泵的清水槽、第一高压泵、刮除箱、清洗箱及回收桶。

水位感应器与压滤单元连接并控制压滤单元的起动或停止。

所述压滤机为板框压滤机。

压滤机的下方有圆晶切损粉末的回收匣。

压滤机内有一个滤室，滤室内有多组依序受控位移的重叠板框滤板。

板框滤板表面上包覆有只允许水分子通过的过滤材料。

该装置独立连接切割机排放水集中槽或研磨机排放水集中槽。

本实用新型提供了一种晶圆切损粉末回收***，使纯度未经改变之晶圆切损排放水，或略微参杂有研磨液之研磨排放水之晶圆粉末，可以最精简的方式回收再利用。

本实用新型解决了各种晶圆切割技术在切损粉末回收过程中，并不因为晶圆粉末过小，影响到切割生产线顺畅运转的问题。

本实用新型可维持晶圆粉末纯度之最佳状况，解决了排放水添加混凝剂的问题，不仅降低处理成本，且提高回收粉末的质量。

本实用新型解决了回收水再利用的问题。

本实用新型彻底解决回收切损晶圆粉末与循环用水之回收量，间接降低生产晶圆成本，提高竞争力，更重要的是成功地减少公害。

为达到以上目的，本实用新型首先的目标就是处理晶圆切损粉末过滤的问题，其次才是过滤机制淤塞的问题。

为了解决晶圆切损粉未非常细微的过滤问题，本实用新型采用板框压滤机的方式，利用比晶圆切损粉末更小网径板框，加压过滤，因此免除了添加混凝剂的疑虑，使停留在板框上的晶圆切损粉末维持原有的纯度，回收的粉末价值更高。

本实用新型最巧妙的地方在于：切割工程不需添加任何化学物质，排放水比较单纯，研磨工程通常会添加研磨液，即使过滤后，仍可能残留部分研磨液成分，回收后需要另外处理，所以建议切割机的排放水与研磨机的排放水不集中在一起处理。将每一台切割机或研磨机排放出来的排放水经过各自的回收桶集中到晶圆切割机排放水集中槽或者研磨机排放水集中槽，保持每一台切割机或研磨机可以完全自主运转或停止，不至于影响到后续的回收处理，又可以节省回收处理的设备投资。

集中储存在晶圆切割机排放水集中槽或研磨机排放水集中槽的排放水经过内部搅拌，使晶圆切损粉末都可以均匀分布在水中后，利用水压测试，使用一对一的压力泵将排放水打入尚未阻塞的板框压滤机中，因此，可以让多组的板框压滤机轮流将滤干的晶圆切割粉末刮除，送至回收桶，从板框压滤机流出的液体可以回收，送回切割机组重复使用。

本实用新型设置一排放水集中槽、一压力泵组、一板框压滤组、一回收水净化循环管理装置；首先利用喷流泵将含有晶圆切割粉末的排放水分别送至排放水集中槽加以搅拌，使排放水中之晶圆切损粉末得以均匀分布于流动的排放水中，利用高压之压力泵将排放水轮流送至板框压滤机内，利用油压机将板框以高压压紧，使排放水通过只容水分子通过滤板表面滤布流出，晶圆切损粉末则被保留于滤室中，有效管制回收水的质量，供回收之用。节省排放水处理的费用更提升排放水之回收价值。

本实用新型突破传统压滤机之滤板或滤网很容易被阻塞的疑虑，以集中管控的方式，将切割机或研磨机的排放水收集到一个排放水集中槽以集中管理方式处理，一方面可以使排放水搅拌槽的水浊度均匀，另一方面可以由集中管理之水循环装置，调节泵的压力和水量，最重要的是切割装置与回收装置可以各自调配停机或运转，并不影响另一装置之运作。

本实用新型最巧妙之处在于：采用数组交替使用之晶圆排放水切损粉末回收压滤单元处理排放水集中槽内的排放水，借着集中槽水位变化，或关闭或启动一组压滤单元，达到停机与开机之目的。当集中槽水位上升时，表示集中槽进入压滤机滤室之排放水因晶圆切损粉末逐渐堵住滤板表面之滤布而减少，甚至无法进入，滤布上晶圆切损粉末已达饱和状态，必须清理。此时，水位感应器即自动关闭运转中的高压泵和压滤机，并启动另一组压滤单元之高压泵接续将排放水打入该组压滤单元之滤室，集中槽水位再度开始下降，恢复压滤功能。此时，关闭的一组板框压滤机即可以很宽裕的时间从事松开滤板，让呈泥状的晶圆切损粉末自动落入滤板下方之晶圆切损粉末回收槽，板框压滤机回复待机状态。

本实用新型也可以将水位感应器设置于回收水槽端(图中未标)，当回收水槽水位停滞或下降时，显示滤布表面切损粉末量几近饱和，运转中之压力泵必须关闭，接受清理，另一组压滤单元即自动被开启，接续运转。

本实用新型利用板框式压滤机由多数片外面包覆精密滤布之滤板组合成最大过滤面积，使晶圆切损粉末附着于滤布的量达到最高点，高压压挤使固液分离的效果更为加强。

板框压滤机使用之滤布可以依不同切割机或研磨机所产生晶圆切损粉末的颗粒设计，配合不同成分、颗粒的大小，作不同的筛选或回收，确实达到滤干的效果，晶圆切损粉末在经过高压挤压之后，容易脱落的特性，几乎可以使回收的切损粉末于滤板开启后，半自动落入设置于滤板室下方之回收匣内，再需稍事刮除清理及清洗板框。

本实用新型将中国台湾公告号M 313011号的“磨刷机与水洗机排放水之铜粉回收与排放水净化循环装置”中的技术应用于晶圆产业，与晶圆切损粉末更细的铜粉回收效果相比，本实用新型的回收效果更显著，此乃本实用新型保护的主要原因。

就本实用新型而言，板框压滤机都只是装置中之一项设备、一个手段，重点是，本实用新型采用集中管理的方式，将前置之排放水集中管制，再设置自动管制调控压滤单元机动式轮流运转，使每一组板框压滤机有充分的时间处理板框内的晶圆切损粉末，使得回收后的晶圆粉末后续处理，由于纯度未受改变，再利用率大为提升。

本实用新型更可适用于其他物品切割或研磨产生粉末之回收及再利用，并不限定使用于矽晶或晶圆或晶块之切割或研磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

将多台切割机或研磨机排放水以排放水集合管制装置集中处理，大大减少硅粉沉淀于管路或水沟中。并且视所使用水量大小，随时可以调整压滤板单元的数量。

采用自动管制调控压滤单元，可以使回收之晶圆切损粉末率提高，间接地使晶圆切损废水之污染率大幅降低，废水之水质自然大大的改善。

经过过滤后的水可以回收再利用，大大提升回收水之再利用价值。

采用回收水净化循环单元，可以提高水的回收量。先前的回收方式之所以耗水，是因为回收水不堪使用或无法回收。切割机排放水经过压滤单元处理过的回收水因为固液分离后，回收水可以较为完整地被送回回收蓄水槽再利用。

附图说明

图1为本实用新型的一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置的配置示意图。

附图标记：

3排放水集中槽    5清水槽    6第一高压泵    8回收桶

31水位感应器    32喷流泵      51送水泵

52第一排水管    53第二排水管  71刮除箱    72清洗箱

11、12、13、14、15、16、17、18切割机或研磨机

21、22、23、24、25、26、27、28排放水集中槽

411、421、431第二高压泵    412、422、423压滤机

具体实施方式

下面结合附图介绍本实用新型的一个实施例。

图1是本实用新型的一种晶圆切割排放水的粉末回收装置的配置示意图，包含一组晶圆切割机11、12、13、14、15、16、17、18和各自对应的内部设有喷流泵的排放水集中槽21、22、23、24、25、26、27、28，以收集各切割机所排放的含有晶圆切损粉末之排放水，予以搅拌均匀后，集中流到排放水集合单元中的排放水集中槽3内，由排放水集中槽3内的喷流泵32再一次将槽内的排放水搅拌，让晶圆切损粉末均匀的充斥在排放水中，使送到压滤机的液体维持均匀的浓度，让板框拆卸的频率维持一定的时序，便于操作。排放水集中槽3内另有一水位感应器31，随时监控水位的高低。当水位不降反升的时候，即表示进水多于出水，出水的通路出现淤塞情形，必须调整出水管道，变换不同管道的压滤单元组。

以图1为例，被安排在排放水集中槽3的排放水出口端设有三组压滤单元，三组压滤单元内各自设有一个高压泵411、421、431，分别对应着一个里面设有多个板框滤板的压滤室(图中未标)，底部设有晶圆切损粉末回收匣之压滤机412、422、423，并且随时保留一组压滤单元处于停机状态，使得当其它任何机组滤板已经处于饱和状态时，该停机状态的机组可以随时补位进行排放水之压滤工程，维持压滤工程之持续进行。

经过压滤机挤压过的排放水，晶圆粉末已被滤板留下，并于停机状态时，被以半自动的方法落到压滤机底部的晶圆切损粉末回收匣，接近干净的排放水流入清水槽5，经由送水泵51透过第一排水管52和第二排水管53回收重复使用，或者排放至废水区。

对于仍停留在滤板上未能自动落入晶圆切损粉末回收匣之板框，在停机时，将被拆卸，送到刮除箱71前置处理，未能处理干净的滤板被送到清洗箱72，利用清水槽排放出来的水再次清洗，清洗后的水，透过回收桶8把水排放到排放水集中槽3，再经过压滤，务必使晶圆切损粉末不论在压滤的过程中，或滤板清洗的过程中，不轻易落在排放水中，不仅达到回收的目的，更间接地使清水槽的水达到再利用的目的，降低污染，也降低晶圆切割工程之耗损成本。

本实用新型使每一组压滤单元的清理都可以得到充分而稳定的处理。停机中之压滤机随时可以开启由PP或橡胶组合，外包覆精密滤网或滤布之滤板，堆积于滤网上之晶圆切损粉末泥饼因重量自由落下至压滤机下方之切损粉末收集匣，晶圆粉末的纯度最高。

与排放水集中槽相连的板框压滤单元可以是二组或二组以上，主要目的在提供一压滤单元必须停机清理晶圆切损粉末时，或有一组压滤单元故障时，甚至当切割机或研磨机被增设，压滤单元之滤室来不及放大时，随时可以增设另一组压滤单元，以维持切割机或研磨机继续运转所排放之排放水可以继续过滤。

相对于目前将近50％的切损率的晶圆切割技术，本实用新型提供了一种回收纯度未受改变的晶圆切损粉末的最佳手段，对于晶圆产业的制造成本将缔造一页创新与环保之纪录。

Claims (7)

1、一种晶圆切割研磨排放水的粉末回收装置，其特征在于：包括排放水集合单元、压滤单元和回收水净化循环单元，其中：

排放水集合单元中的排放水集中槽(3)内部设有喷流泵(32)及水位感应器(31)；

至少二组交替使用的压滤单元，该压滤单元与排放水集中槽(3)出口端相连，每组压滤单元中设有压滤机和第二高压泵；

回收水净化循环单元包含有一个内部设有送水泵(51)的清水槽(5)、第一高压泵(6)、刮除箱(71)、清洗箱(72)及回收桶(8)。

2、按照权利要求1所述的粉末回收装置，其特征在于：所述水位感应器(31)与压滤单元连接并控制压滤单元的起动或停止。

3、按照权利要求1所述的粉末回收装置，其特征在于：所述压滤机为板框压滤机。

4、按照权利要求1所述的粉末回收装置，其特征在于：压滤机的下方有圆晶切损粉末的回收匣。

5、按照权利要求1所述的粉末回收装置，其特征在于：压滤机内有一个滤室，滤室内有多组依序受控位移的重叠板框滤板。

6、按照权利要求5所述的粉末回收装置，其特征在于：所述板框滤板表面上包覆有只允许水分子通过的过滤材料。

7、按照权利要求1所述的粉末回收装置，其特征在于：该装置独立连接切割机排放水集中槽或研磨机排放水集中槽。

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