再造金刚石研磨液和废弃金刚石研磨液的回收再利用方法及应用该方法的装置与流程

本发明涉及碳化硅晶片加工领域，具体是再造金刚石研磨液和废弃金刚石研磨液的回收再利用方法及应用该方法的装置。

背景技术：

1、碳化硅晶体作为第三代半导体材料，具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率，高键合能等优点，广泛应用于射频器件和功率器件领域。由于碳化硅本身的硬度比较大，莫氏硬度在9.2～9.3之间，使得其加工难度比较大，因此，只能使用比碳化硅硬度更大的金刚石作为其研磨材料。

2、金刚石研磨液又可分为：单晶金刚石研磨液和多晶金刚石研磨液。多晶金刚石拥有高的去除率和韧性，具有自锐性，与单晶金刚石比起来，更不容易产生表面划伤，因此多晶金刚石微粉磨抛剂是碳化硅晶片加工主要研磨材料。但是，研磨液的生产成本较高，所以当研磨液使用完后直接废弃会造成成本大幅增加，并且在生产的过程中需要使用大量的研磨液，不经回收再利用的研磨液累计体积较大，会造成严重的环境污染。因此，亟需开发一种碳化硅晶片用研磨液回收再利用的方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供再造金刚石研磨液和废弃金刚石研磨液的回收再利用方法及应用该方法的装置，本发明提供的废弃金刚石研磨液的回收再利用方法能够将废弃金刚石研磨液回收再利用，得到再造金刚石研磨液，所述再造金刚石研磨液的性能达到和金刚石研磨液新液相当。

2、本发明提供了一种再造金刚石研磨液，其包括添加剂和废弃金刚石研磨液；所述添加剂选自分散剂或者润滑剂中的一种或多种；

3、所述添加剂的临界胶束浓度为0.015mol/l～0.060mol/l；

4、所述添加剂的胶束粒径为10nm～100nm。

5、本技术发明人创造性地发现，采用特定临界胶束浓度和胶束粒径的分散剂或者润滑剂中的一种或多种与废弃金刚石研磨液混合，能够使性能已经严重下降的废弃金刚石研磨液的性能得到恢复，恢复后的性能能达到和金刚石研磨液新液相当。

6、本发明所述的再造金刚石研磨液，其包括添加剂和废弃金刚石研磨液。本发明所述金刚石研磨液为碳化硅晶片用金刚石研磨液，以金刚石为研磨颗粒，应用于碳化硅晶片的加工研磨；未使用过的金刚石研磨液即为金刚石研磨液新液，而金刚石研磨液新液进行碳化硅晶片加工研磨后的残余液体即为废弃金刚石研磨液，其与金刚石研磨液新液相比性能严重下降。本发明所述废弃金刚石研磨液和添加剂混合后，得到再造金刚石研磨液，其性能和金刚石研磨液新液相当，可作为金刚石研磨液新液应用于碳化硅晶片的加工研磨。

7、本发明提供的再造金刚石研磨液中，所述添加剂选自分散剂或者润滑剂中的一种或多种。本发明所述分散剂选自聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚mpeg-1000、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶和聚乙二醇脂肪酸酯中的一种或多种。本发明加入散剂防止了粒子的团聚，使得研磨液中粒子分散性更强、稳定性更高，这样配制得到的研磨液中磨料与碳化硅晶片接触面积更大，研磨效率更高、润滑效果更好。

8、本发明所述润滑剂选自甘油三硬脂酸酯、丙二醇单十二酸酯、二乙二醇双硬脂酸酯和硼酸酯中的一种或多种。本发明所述润滑剂起到润滑和缓冲的作用，减少了磨料对碳化硅进行研磨时对碳化硅晶片表面的损伤和划痕的产生。

9、在本发明中，当所述添加剂选自分散剂，则所述分散剂和废弃金刚石研磨液的重量比为(0.01～0.02)：1。当所述添加剂选自两种以上的分散剂时，分散剂之间可任意配比。在本发明的一个实施例中，所述再造金刚石研磨液包括聚乙二醇单甲醚mpeg-1000和废弃金刚石研磨液。

10、在本发明中，当所述添加剂选自润滑剂，则所述润滑剂和废弃金刚石研磨液的重量比为(0.025～0.05)：1。当所述添加剂选自两种以上的润滑剂时，润滑剂之间可任意配比。在本发明的一个实施例中，所述再造金刚石研磨液包括甘油三硬脂酸酯和废弃金刚石研磨液；

11、在本发明中，当所述添加剂选自分散剂和润滑剂，则所述分散剂、润滑剂和废弃金刚石研磨液的重量比为(0.01～0.02)：(0.025～0.05)：1。在本发明的一个实施例中，所述金刚石研磨液包括聚乙二醇单甲醚mpeg-1000、甘油三硬脂酸酯和废弃金刚石研磨液。

12、本发明还提供了一种废弃金刚石研磨液的回收再利用方法，包括以下步骤：将添加剂和废弃金刚石研磨液混合；所述添加剂选自分散剂或者润滑剂中的一种或多种；所述添加剂的临界胶束浓度为0.015mol/l～0.060mol/l；所述添加剂的胶束粒径为10nm～100nm。本发明所述分散剂和上述一样，不再赘述；所述润滑剂也和上述一样，不再赘述。

13、本发明将添加剂和废弃金刚石研磨液混合之前，还包括对所述废弃金刚石研磨液进行过滤；所述过滤采用孔径大于或等于所述废弃金刚石研磨液中的金刚石研磨颗粒粒径的滤芯进行。具体而言，所述过滤采用的滤芯的孔径为所述废弃金刚石研磨液中的金刚石研磨颗粒粒径的1～2倍。在本发明的一个实施例中，所述过滤采用的泵为气动隔膜泵，滤芯为pp棉滤芯。

14、本发明将所述添加剂和废弃金刚石研磨液混合的比例具体如下：当所述添加剂选自分散剂，则所述分散剂和废弃金刚石研磨液的混合重量比为(0.01～0.02)：1；当所述添加剂选自两种以上的分散剂时，分散剂之间可任意配比。当所述添加剂选自润滑剂，则所述润滑剂和废弃金刚石研磨液的混合重量比为(0.025～0.05)：1；当所述添加剂选自两种以上的润滑剂时，润滑剂之间可任意配比。当所述添加剂选自分散剂和润滑剂，则所述分散剂、润滑剂和废弃金刚石研磨液的混合重量比为(0.01～0.02)：(0.025～0.05)：1。

15、本发明还提供了一种应用上述任一技术方案所述的废弃金刚石研磨液的回收再利用方法的装置，其包括：废弃金刚石研磨液供给器和添加剂供给器。本发明所述废弃金刚石研磨液供给器用于储存和供给废弃金刚石研磨液，所述添加剂供给器用于储存和供给添加剂，所述废弃金刚石研磨液和添加剂均和上述一样，不再赘述。

16、具体而言，本发明所述的装置还包括：与所述废弃金刚石研磨液供给器相连结的过滤装置；与所述过滤装置相连结的第一阀门装置；与所述添加剂供给器相连结的第二阀门装置；与所述第一阀门装置和第二阀门装置相连结的混合装置；以及与所述混合装置相连结的再造金刚石研磨液储存器。本发明所述过滤装置用于过滤所述废弃金刚石研磨液供给器所供给的废弃金刚石研磨液，其滤芯孔径大于或等于所供给的废弃金刚石研磨液中的金刚石研磨颗粒的粒径；具体而言，其滤芯的孔径为所述废弃金刚石研磨液中的金刚石研磨颗粒粒径的1～2倍；所述第一阀门装置和第二阀门装置均用于定量供给流体；所述混合装置用于将废弃金刚石研磨液和添加剂混合均匀；所述再造金刚石研磨液储存器用于储存混合均匀后得到的废弃金刚石研磨液和添加剂混合液。

17、本发明还提供了一种碳化硅晶片的研磨方法，包括：采用上述任一技术方案所述的再造金刚石研磨液或者上述任一技术方案所述的回收再利用方法得到的再造金刚石研磨液对碳化硅晶片进行研磨。在本发明的一个实施例中，采用上述任一技术方案所述的再造金刚石研磨液或者上述任一技术方案所述的回收再利用方法得到的再造金刚石研磨液对6寸碳化硅晶片进行研磨；所述研磨的压力为30kg；所述研磨的转速为60rpm；所述研磨的供液流量为40ml/min；所述研磨的时间为90min。本发明一方面通过对精磨加工排放后的废弃金刚石研磨液做一系列特殊处理，保证研磨液的颗粒度、粘稠度和悬浮稳定性，另一方面调整研磨机与回收研磨液相适配的精磨加工参数，使得加工的碳化硅符合表观质量要求，研磨液的回收利用降低了机械研磨工艺的成本。

18、本发明提供了再造金刚石研磨液和废弃金刚石研磨液的回收再利用方法及应用该方法的装置。本发明提供的废弃金刚石研磨液的回收再利用方法能够将废弃金刚石研磨液回收得到再造金刚石研磨液，回收得到的金刚石研磨液的性能能够恢复至和使用前的性能相当，符合再利用要求；通过提高回收利用的废弃研磨液的质量，实现研磨液的循环利用，从而降低了机械研磨工艺的成本，且循环利用的工艺简单，易于实现操作。