水中深次微米颗粒去除系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示去除水中深次微米颗粒的流程与装置。本发明专利技术流程包括ｐＨ值调整、电导度调整、添加氧化剂、电混凝反应／电氧化反应、及胶羽沉降等步骤。本发明专利技术的装置包括一前调整槽，其用于废水性质的调整，该废水性质的调整为ｐＨ值调整、电解质调整或氧化剂添加等作用；一电混凝反应槽，其接收来自前调整槽的水，该电混凝反应槽具有一对间隔开的电极，该对电极中的一个电极为铁；一后调整槽，其用于调整该电混凝反应槽的出流水的ｐＨ；及一沉淀池，其接收来自该后调整槽的ｐＨ值调整后含有沉降性胶羽的处理水，并提供该处理水足够的停留时间，以利其中深次微米颗粒形成胶羽并沉降去除。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于去除水中深次微米颗粒的流程与装置，尤其有关半导体制造及封装制程中，化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing)、晶圆表面研磨(Grinding)及切割(Dicing saw)等制程排放废水中深次微米颗粒的去除。
技术介绍
随着半导体高度集积化及线宽减小的趋势，超纯水中金属，微颗粒，有机物质所造成的微污染对晶圆量产的影响也愈增加。因此，「如何去除微污染」会成为提升下一世代晶圆制造水准的关键所在。在去除微颗粒方面，所关切的微颗粒大小由微米降至深次微米尺寸。因此，去除水中深次微米颗粒技术已成为制造下一世代高精密半导体的瓶颈技术之一。此外就半导体废水回收而言，去除水中所含深次微米颗粒的重要性亦逐渐明显化。近几年因晶圆大量生产，在进行芯片封装作业前的研磨及切割制程所造成的大量废水，就含有高浓度难处理的深次微米颗粒；相同的情况发生在半导体制造业中，由于化学机械研磨(CMP)制程的导入，也产生了大量的含深次微米颗粒废水。经统计在1998年，化学机械研磨制程制造了约2亿2千5百万加仑含深次微米颗粒所污染的废水，根据估计在公元2000年后化学机械研磨制程的耗水量将占整个半导体工业用水量的30％至40％，预期到2006年将会超过4亿5千万加仑。传统式的水中微粒分离法，有利用化学机制的化学混凝及胶凝法和利用物理机制的蒸馏或薄膜过滤的方法。前者，应用于深次微米颗粒的去除时，必需加入大量混凝剂及助凝剂，才能达成效果，并相对造成大量污泥，而回收水量亦只能达到60％左右。后者，通常可得到相当高的回收水量及良好的处理品质，但蒸馏法的缺点是高耗能，无法为业界所接受；而薄膜过滤法在处理深次微米颗粒时，往往面临薄膜阻塞及单位时间产水量过低的问题。本案创作人基于多年从事半导体超纯水制造及制程废水回收的经验及对于化学机械研磨废水性质透澈了解，开发出一套结合电混凝及电氧化机制的电混凝(Electrocoagulation)模块，其可进一步连结超过滤(Ultra-filtration)模块，而可有效成功处理半导体制造及封装制程所排放含大量深次微米颗粒废水。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在提出一套结合电混凝及电氧化机制的水中深次微米颗粒去除流程与装置，其可以应用于半导体制造及封装制程中所排放含有深次微米颗粒废水的处理与回收。依本
技术实现思路
而完成的一种水中深次微米颗粒的去除模块，包括一前调整槽，其用于废水性质的调整，该废水性质的调整为pH值调整、电解质调整或氧化剂添加等作用；一电混凝反应槽，其接收来自前调整槽的水，并于槽中进行电混凝及电氧化反应；一后调整槽，其用于调整该电混凝反应槽的出流水的pH；及一沉淀池，其接收来自该后调整槽的pH值调整后含有沉降性胶羽的处理水，并提供该处理水足够的停留时间，以利其中深次微米颗粒形成胶羽并沉降去除。较佳的，本专利技术的模块其进一步包括一空氧吸入器，其用于将该前调整槽的出流水于进入该电混凝反应槽之前与空气充分混合。较佳的，本专利技术的模块其进一步包括一回流机构，该回流机构，包括用于将该电混凝反应槽的出流水的一部份回流与将该前调整槽的出流水并流的回流管路，将该电混凝反应槽的另一部份出流水出流至该后调整槽下的出流管路，及一个或多个阀用于控制回流水对至该后调整槽的出流水的流量比例。较佳的，本专利技术模块中的该回流机构包括位于该出流管路上的一流量控制阀，及位于该回流管路上的另一流量控制阀及一逆止阀。较佳的，本专利技术模块其进一步包括一用于在该前调整槽、于该电混凝反应槽或该回流管路注入任一浓度的H2O2的加药帮浦。较佳的，本专利技术的模块的该沉淀池具有一高度可升降的溢流堰，其用于调整水力停留时间。较佳的，本专利技术模块其进一步包括一个或复数个附加的电混凝反应槽，这些电混凝反应槽呈串联或并联。本专利技术亦揭示一种水中深次微米颗粒去除系统，包括一个前述本专利技术模块及一个或多个串连的附加纯化组件，该附加纯化组件为薄膜处理组件、离子交换组件、活性碳吸附组件、脱气组件、过滤组件或超微过滤薄膜组件，其用于将前一阶段出流水进一步纯化。本专利技术亦揭示一种水中深次微米颗粒去除系统，包括数个串联的前述本专利技术模块或进一步包括介于其中两相邻模块中的一个或多个串连的附加纯化组件，该附加纯化组件为薄膜处理组件、离子交换组件、活性碳吸附组件、脱气组件、过滤组件或超微过滤薄膜组件，其用于将前一阶段出流水进一步纯化。本专利技术亦揭示一种水中深次微米颗粒去除方法，包括下列步骤将一欲被处理水的pH值及电导度值，分别调整为3～6及0.1～1ms/cm，并且以水∶H2O2水溶液＝1∶0.001～0.005的体积比例添加浓度为5-50％H2O2水溶液；使来自步骤a的水通过一电混凝反应槽，操作电流范围控制在1～10安培之间；将步骤b的出流水pH值调整至4～6.8；将经过步骤c调整过后的水施予一沉降、离心及/或过滤处理，而去除水中的深次微米颗粒。较佳的，本专利技术方法的步骤a的H2O2的浓度为35％，或其被以一等效的氧化剂取代。较佳的，本专利技术方法的步骤d包括沉降、预过滤及超过滤薄膜过滤处理。较佳的，本专利技术方法的步骤b进一步包括将通过该电混凝反应槽的处理水的一部份再回流通过该电混凝反应槽。较佳的，本专利技术方法的进一步包括将步骤d的出流水的一部份回流作为步骤a的欲被处理水的一部份。较佳的，本专利技术方法的其进一步包括将来自步骤a的水与空气混合形成气液混合液再进行步骤b。较佳的，于本专利技术方法的步骤b中水在该电混凝反应槽中的停留时间介于1～30分钟。以下表列出申请人调查到的相关前案与本案专利技术的功能、手段及效果差异 附图说明图1为依本专利技术的一较佳具体实施例而完成的一种废水中深次微米颗粒去除模块的方块示意。附图标记1.前调整槽 2.酸碱加药帮浦3.电解质加药帮浦4.过氧化氢加药帮浦 5.搅拌器 7.空氧吸入器8.电混凝反应槽 9.回流管路10.逆止阀11.后调整槽12.酸碱加药泵 13.沉淀池14.前过滤器15，20.暂存槽 6，16，21.马达17.超过滤薄膜膜管 18.控制阀 19.侧流阀专利技术的详细说明本专利技术的水中深次微米颗粒去除的实现，是借助在电混凝反应槽中添加氧化剂例如H2O2的新技术观点，使电混凝反应同时进行有机分散剂的氧化分解。半导体制造及封装制程中的化学机械研磨(ChemicalMechanical Polishing)、晶圆表面研磨(Grinding)及切割(Dicing saw)等操作所使用的泥浆组成物常含此有机分散剂，而此有机分散剂是造成深次微米颗粒不易从制程废水中去除的主要原因之一。本专利技术透过电混凝、电氧化结合的双重机制，可使深次微米颗粒形成大颗粒胶羽继之以重力沉降，并配合超过滤模块等后段处理步骤，来完成水中深次微米颗粒去除。含有深次微米颗粒废水经由上述处理步骤及程序，可再生纯净不含深次微米颗粒的水质，借助本专利技术的去除水中深次微米颗粒的流程与装置，许多工业制程所排放的深次微米颗粒废水，都将可再被回收使用。依本专利技术的一较佳具体实施例而完成的一种废水中深次微米颗粒去除模块被示于图1，其中前调整槽1，包括槽体、pH计、电导量测计(conductivity meter)、酸碱加药帮浦2、电解质加药帮浦3、过氧化氢(H2O2)加药帮浦4及搅拌器5所构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水中深次微米颗粒的去除模块，包括： 一前调整槽，其用于废水性质的调整，该废水性质的调整为ｐＨ值调整、电解质调整或氧化剂添加等作用； 一电混凝反应槽，其接收来自前调整槽的水，并于槽中进行电混凝及电氧化反应； 一后调整槽，其用于调整该电混凝反应槽的出流水的ｐＨ；及 一沉淀池，其接收来自该后调整槽的ｐＨ值调整后含有沉降性胶羽的处理水，并提供该处理水足够的停留时间，以利其中深次微米颗粒形成胶羽并沉降去除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金光祖，汤鸿祥，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]