随着半导体产业的快速发展，晶圆制造过程中产生的废水处理与回用成为环保和资源节约的重要议题。特别是在晶圆切割这一关键工序中，为了确保产品质量，通常会使用大量的高纯度水作为冷却液和清洗剂，这导致了大量废水的产生。这些废水不仅含有微粒、化学物质等污染物，还因为其高纯度而具有回收利用的价值。因此，开发晶圆切割废水处理及回用技术对于实现绿色制造至关重要。

晶圆切割废水主要来源于切片过程中的冷却水以及后续的清洗水。这类废水的特点包括：

- 高浓度的悬浮固体（SS），如硅粉和其他颗粒物。

- 含有各种化学品，例如研磨剂、润滑剂、防锈剂等。

- pH值可能偏酸性或碱性，取决于所使用的化学药剂。

- 电导率较高，由于含有离子型化合物。

- 有机物含量较低，但可能存在微量的有机溶剂。

晶圆切割废水处理流程

1、预处理

预处理阶段旨在初步去除大颗粒物质和部分悬浮物。常用的方法包括：

- **格栅**：拦截较大的杂物，防止它们进入后续处理单元。

- **沉降**：通过重力作用使较大颗粒沉淀下来。

- **混凝/絮凝**：添加化学药剂促进细小颗粒聚集形成较大的絮体，便于后续分离。

2、物理化学处理

物理化学处理是去除特定污染物的关键步骤，主要包括以下几个方面：

- **pH调节**：根据废水中存在的酸碱物质，加入适量的酸或碱来调整pH至中性。

- **氧化还原反应**：用于破坏某些难降解的有机物或去除重金属离子。常用的氧化剂有氯气、臭氧、过氧化氢等；还原剂则可选用亚硫酸钠等。

- **吸附**：活性炭或其他类型的吸附材料可以有效地去除颜色、异味以及微量有机污染物。

- **膜分离**：超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等膜技术能够高效地去除溶解性的盐分和其他小分子杂质，同时保留水分子，从而获得高质量的再生水。

3、后处理与消毒

经过前面的处理后，水的质量已经大大改善，但在回用之前还需要进行最后的净化和消毒。这一步骤通常包括：

- **紫外线消毒**：利用紫外线照射杀死水中的细菌和病毒。

- **高级氧化**：进一步去除残留的有机物和微量污染物，确保水质安全可靠。

- **过滤**：采用精细过滤器去除任何剩余的细微颗粒，保证出水清澈透明。

4、回用方案

处理后的废水可以根据其品质和用途的不同，采取多种方式回用：

- **直接回用**：如果处理后的水质足够好，可以直接用于非接触式的生产环节。

- **间接回用**：将处理后的水混合到新鲜自来水中，按照一定比例稀释后再投入生产线上使用。

- **深度处理**：对于要求更高的应用场景，比如作为去离子水的原料，可能还需要进行额外的深度处理，如EDI（电去离子）等，以确保最终产品的纯净度。

晶圆切割废水处理回用工艺是一个复杂且多学科交叉的过程，涉及到环境工程、化学工程、材料科学等多个领域。通过合理的设计和优化，不仅可以显著减少水资源的浪费，还能降低企业的运营成本，为可持续发展做出贡献。未来，随着技术的进步，预计会有更多创新的处理技术和设备应用于这一领域，推动整个行业的绿色发展。