KR101179521B1

KR101179521B1 - 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101179521B1
Application number: KR1020100002827A
Authority: KR
Inventors: 오세천; 김종생
Original assignee: 공주대학교 산학협력단; (주)범우이앤알
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2012-09-07
Also published as: KR20110082894A

Abstract

본 발명은 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 폐 실리콘웨이퍼 침전물의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와; 상기 절삭유가 분리 회수된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 혼합시켜, 상기 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응하도록 하는 혼합반응 단계와; 상기 SiC 분말 성분과 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응된 용액의 혼합물을 원심분리에 의해 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하고, 나머지 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리, 회수하는 분리, 회수단계에 의한 방법 및 장치를 제공하므로서, 종래 전량 재활용이 곤란하였던 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 전량 재 활용하므로 경제성을 극대화하는데 그 특징이 있다.

Description

폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법 및 장치{The method and device for the recycling of waste silicon wafer sludge}

본 발명은 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 그리고 절삭유 성분을 각각 재 활용 가능하게 분리, 회수하되, 순수한 성분으로 분리, 회수 가능한 것은 순수한 성분으로 분리, 회수하고, 순수한 성분으로 분리, 회수가 불가능한 것은 또 다른 산업소재의 원료로 활용 가능한 혼합물 형태로 분리, 회수하여 전량 재 활용하도록 하는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법 및 장치에 관한 것이다.

현대 산업은 소형, 경량화 기술이 발전되면서 반도체 산업이 점차 더 크게 부상하고 있다.

상기한 반도체 제조 과정중 잉곳 절단 후 실리콘웨이퍼 제조시에 폐 슬러지가 다량 발생된다.

이러한 폐 실리콘웨이퍼 슬러지는 다량의 Si, SiC 분말과 절삭유가 포함되어 있다.

종래 상기 폐 실리콘웨이퍼 슬러지는 SiC 및 절삭유를 어느 일정 함량까지 회수한 후 나머지를 전량 폐기 처리하였다.

즉, 상기 폐기 처리되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지에는 다량의 Si 및 SiC분말과 절삭유 또한 적지 않은 양이 함유되어 있기 때문에 각 성분별 분리 회수가 가능하면 다양한 산업 소재로 재 활용될 수 있음에도 불구하고 아직 뚜렷한 재활용 기술이 개발되어 있지 못해 그 활용에 많은 제약이 따르고 있었다.

특히, 종래 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 기술은 대부분 SiC분말의 회수목적에 치중되어 있고, 나머지 절삭유나 Si성분의 경우에 뚜렷한 재활용 방법이 제시되어 있지 못하여 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 전량 재활용하는데 있어 그 한계를 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 그리고 절삭유 성분을 각각 재 활용 가능하게 분리, 회수하되, 순수한 성분으로 분리, 회수 가능한 것은 순수한 성분으로 분리, 회수하고, 순수한 성분으로 분리, 회수가 불가능한 것은 또 다른 산업소재의 원료로 활용 가능한 혼합물 형태로 분리, 회수하여 전량 재 활용하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은,

반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와; 상기 절삭유가 분리 회수된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 혼합시켜, 상기 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응하도록 하는 혼합반응 단계와; 상기 SiC 분말 성분과 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응된 용액의 혼합물을 원심분리에 의해 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하고, 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리, 회수하는 분리, 회수단계에 의한 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법과;

반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와; 상기 절삭유가 분리 회수된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 Si, SiC 분말 성분을 열처리하는 단계와; 상기 Si, SiC 분말 성분에 내화재 원료로 사용하기 적합하도록 추가 Si, SiC 분말을 혼합하면서 함량 조절하여 내화재 원료로 사용하는 Si, SiC 혼합분말 회수단계에 의한 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법을 제공함에 그 특징이 있다.

본 발명은 고농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 고순도 절삭유를 증류하여 분리 회수하는 증류기와; 상기 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지와 저농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 회전 이송하면서 저순도 절삭유를 분리 회수하는 회전형 증발기와; 상기 절삭유를 분리 회수한 나머지 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄기와; 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 투입하여 혼합 반응시키는 혼합반응기 및; 상기 혼합 반응된 혼합물을 원심 분리하여 순수한 SiC 분말 성분과 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리 회수하는 원심분리기로 구성된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 장치를 제공함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은, 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 그리고 절삭유 성분을 각각 재 활용 가능하게 분리, 회수하되, 절삭유, SiC 분말과 같이 순수한 성분으로 분리, 회수 가능한 것은 순수한 성분으로 분리, 회수하고, Si 분말과 같이 순수한 성분으로 분리, 회수가 불가능한 것은 또 다른 산업소재(내화재)의 원료로 활용 가능한 Si 혼합물 형태로 분리, 회수하여 전량 재 활용하도록 하므로 경제성을 극대화하는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명 방법의 일 실시 예를 보여주는 공정도.
도 2는 본 발명 방법의 다른 실시 예를 보여주는 공정도.
도 3은 본 발명 장치의 전체 구성도.
도 4는 본 발명 장치의 다른 실시 예를 보여주는 전체 구성도.

먼저, 본 발명의 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법에 대해 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.

본 발명은 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와;

상기 절삭유가 분리 회수된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄단계와;

상기 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 혼합시켜, 상기 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응하도록 하는 혼합반응 단계와;

상기 SiC 분말 성분과 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응된 용액의 혼합물을 원심분리에 의해 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하고, 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리, 회수하는 분리, 회수단계에 의한 방법을 제공한다.

그리고, 상기 절삭유 분리 회수단계는 고농도 절삭유 함유 슬러지와 저농도 절삭유 함유 슬러지에서 고농도, 저농도 절삭유를 분리 회수하고자 하는 경우, 고농도 절삭유 함유 슬러지를 증류 공정에 의해 고순도 절삭유를 분리 회수하는 1단계후, 상기 1단계에서 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지에 저농도 절삭유 함유 슬러지와 함께 회전형 증발기를 통과시켜 저순도 절삭유를 분리 회수하는 2단계에 의해 고순도 절삭유와 저순도 절삭유를 각각 분리 회수하는 방법을 제공한다.

이때, 상기 회전형 증발기는 내부 압력이 70mmHg, 온도 200℃ 이하로 형성함이 바람직한데, 에너지 절감을 위한 감압 기술 및 절삭유 재활용을 위한 성분 변화 방지를 위해 환원성 분위기의 기술을 모두 적용하게 된다.

또한, 상기 혼합반응 단계에서 가성소다는 총 혼합물 대비 2~15 중량부, 물은 총 혼합물 대비 60~80 중량부로 혼합함이 바람직하다.

이러한 본 발명은 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하되, 고농도 절삭유 함유 슬러지와 저농도 절삭유 함유 슬러지가 모두 발생하는 경우, 먼저 고농도 절삭유 함유 슬러지를 증류 공정에 의해 고순도 절삭유를 분리 회수하고, 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지에 저농도 절삭유 함유 슬러지와 함께 회전형 증발기를 통과시켜 저순도 절삭유를 분리 회수하는 것이다.

그리고 상기 절삭유를 분리 회수한 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 나머지 Si, SiC 분말 성분을 분쇄 및 가성소다와 물을 혼합시켜, 상기 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응하도록 한 후, 원심 분리에 의해 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하고, 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리, 회수하여 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 전량 재활용 가능하게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 폐 실리콘웨이퍼 슬러지에 SiC 분말 성분이 소량 함유되어 SiC 분말 성분을 별도 분리 회수할 필요성이 없는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와;

상기 Si, SiC 분말 성분을 열처리하는 단계와;

상기 Si, SiC 분말 성분에 내화재 원료로 사용하기 적합하도록 추가 Si, SiC 분말을 혼합하면서 함량 조절하여 내화재 원료로 사용하는 Si, SiC 혼합분말 회수단계에 의한 방법을 제공한다.

즉, 이러한 본 발명은 전술한 방법과 비교하여 볼때, 반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수한 후, SiC 분말 성분이 소량 함유되어 있기 때문에 별도 분리 회수하지 않고 Si, SiC 분말 성분을 분쇄 및 열처리하여 내화재 원료로 사용하기 적합하도록 추가 Si, SiC 분말을 혼합하면서 함량 조절하여 Si, SiC 혼합분말을 회수하므로 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 전량 재활용 가능하게 되는 것이다.

다음은 상기한 본 발명의 방법을 달성하기 위한 장치를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

즉, 본 발명의 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 고농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 고순도 절삭유를 증류하여 분리 회수하는 증류기(10)와;

상기 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지와 저농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 회전 이송하면서 저순도 절삭유를 분리 회수하는 회전형 증발기(20)와;

상기 절삭유를 분리 회수한 나머지 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄기(30)와;

상기 분쇄기에 의해 분쇄된 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 투입하여 혼합 반응시키는 혼합반응기(40) 및; 상기 혼합 반응된 혼합물을 원심 분리하여 순수한 SiC 분말 성분과 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리 회수하는 원심분리기(50)로 구성되어 이루어진다.

이때 상기 회전형 증발기(10)는 내부 압력 70mmHg, 온도 200℃ 이하로 형성함이 바람직한데, 에너지 절감을 위한 감압 기술 및 절삭유의 재활용을 위한 성분 변화 방지를 위해 환원성 분위기의 기술을 적용하게 된다.

이러한 본 발명 장치의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

반도체 제조과정에서 발생되는 고농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 증류기(10)에 투입하여 고순도 절삭유를 1차적으로 증류하여 분리 회수한다.

그리고 상기 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지와 저농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 회전형 증발기(20)에 투입하여 스크류에 의해 회전 이송하면서 저순도 절삭유를 분리 회수한다.

이와 같이 고순도 절삭유와 저순도 절삭유를 분리 회수한 폐 슬러지의 Si, SiC 분말 성분은 분쇄기(30)에 의해 분쇄한 후, 혼합반응기(40)에 일정 양의 가성소다와 물을 함께 투입하여 혼합 반응시키도록 한다.

이때 상기 가성소다는 Si 분말 성분과 혼합 반응되어 용액 상태로 존재하게 되는 것이다.

이와 같이 혼합반응된 혼합물을 원심분리기(50)에서 원심 분리로 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하게 되는 것이다.

이와 같이 분리된 순수 SiC 분말 성분은 세척, 건조 과정을 거친 후 순수 SiC 분말로 재활용하게 되는 것이다.

그리고 상기 순수 SiC 분말 성분의 세척과정에 사용된 물은 회수하여 혼합반응기(40)에서 재활용한다.

또한, 상기 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수한 나머지 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액은 액상 내화물 원료로 즉시 재활용하게 되는 것이다.

결국, 반도체 제조과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 절삭유, SiC 분말과 같이 순수한 성분으로 분리, 회수 가능한 것은 순수한 성분으로 분리, 회수하고, Si 분말과 같이 순수한 성분으로 분리, 회수가 불가능한 것은 또 다른 산업소재(내화재)의 원료로 활용 가능한 Si 혼합물 형태로 분리, 회수하여 전량 재 활용하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 제조과정에서 발생되는 페 실리콘웨이퍼 슬러지의 고농도 또는 저농도 절삭유를 구분하지 않고 처리하기 위해 증류기- 회전형 증발기의 2단계 절삭유 분리 회수 구성을 회전형 증발기(20) 만을 구성하여 절삭유를 분리 회수하도록 한 것이다.

그 밖에 모든 과정은 도 3의 실시 예와 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.

10: 증류기
20: 회전형 증발기
30: 분쇄기
40: 혼합반응기
50: 원심분리기

Claims

반도체 제조 과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si와 SiC 분말 성분 그리고 절삭유의 혼합 상태에서 절삭유를 증류, 증발에 의해 분리 회수하는 절삭유 분리 회수단계와;
상기 절삭유가 분리 회수된 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄단계와;
상기 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 혼합시켜, 상기 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응하도록 하는 혼합반응 단계와;
상기 SiC 분말 성분과 Si 분말 성분이 가성소다와 혼합 반응된 용액의 혼합물을 원심분리에 의해 순수 SiC 분말 성분을 분리 회수하고, 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리, 회수하는 분리, 회수단계에 의한 것을 특징으로 하는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법.
제1항에 있어서,
상기 절삭유 분리 회수단계는 고농도 절삭유 함유 슬러지와 저농도 절삭유 함유 슬러지에서 고농도, 저농도 절삭유를 분리 회수하고자 하는 경우, 고농도 절삭유 함유 슬러지를 증류 공정에 의해 고순도 절삭유를 분리 회수하는 1단계후, 상기 1단계에서 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지에 저농도 절삭유 함유 슬러지와 함께 회전형 증발기를 통과시켜 저순도 절삭유를 분리 회수하는 2단계에 의해 고순도 절삭유와 저순도 절삭유를 각각 분리 회수하는 것을 특징으로 하는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 방법.
삭제
반도체 제조과정에서 발생되는 고농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 고순도 절삭유를 증류하여 분리 회수하는 증류기(10)와;
상기 고순도 절삭유를 분리 회수한 슬러지와 저농도 절삭유 함유 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 회전 이송하면서 저순도 절삭유를 분리 회수하는 회전형 증발기(20)와;
상기 절삭유를 분리 회수한 나머지 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄기(30)와;
상기 분쇄기에 의해 분쇄된 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 투입하여 혼합 반응시키는 혼합반응기(40) 및; 상기 혼합 반응된 혼합물을 원심 분리하여 순수한 SiC 분말 성분과 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리 회수하는 원심분리기(50)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 장치.
반도체 제조과정에서 발생되는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지를 투입하여 회전 이송하면서 절삭유를 분리 회수하는 회전형 증발기(20)와;
상기 절삭유를 분리 회수한 나머지 Si, SiC 분말 성분을 분쇄하는 분쇄기(30)와;
상기 분쇄기에 의해 분쇄된 Si, SiC 분말 성분에 가성소다와 물을 투입하여 혼합 반응시키는 혼합반응기(40) 및; 상기 혼합 반응된 혼합물을 원심 분리하여 순수한 SiC 분말 성분과 나머지 액상의 내화재 원료로 사용가능한 Si와 가성소다의 혼합 반응 용액을 분리 회수하는 원심분리기(50)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 실리콘웨이퍼 슬러지의 재활용 장치.