[发明专利]从背面研磨过程产生的废料浆中回收硅粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过从半导体的后处理步骤的背面研磨(back lapping)过程产生的废料浆中收集和提纯硅粉以回收硅粉的方法，并且更特别地涉及采用以下过程回收硅粉的方法：用收集离心机从背面研磨过程产生的废料浆中收集低纯度硅粉；将从收集离心机收集的硅粉与化学溶液混合以溶解杂质；并且通过使用提纯离心机将与化学溶液混合的硅粉提纯为高纯度硅粉。

背景技术

一般地，半导体晶片工艺通常被分为三大步骤：制备步骤、前处理步骤和后处理步骤。

前处理步骤指的是通过将多种膜层压在晶片表面上并且使用预制模板重复进行选择性地蚀刻晶体的特定部分来构造电路。一般地，前处理被称为“FAB”。

后处理步骤被分为：对晶片的与形成有电路的一侧相背的表面进行研磨以具有预定厚度的背面研磨过程；将晶片切割为各个芯片并且将每个芯片连接于引线框架的组装过程；以及测试过程。

通常地，半导体晶片可被制成多种尺寸，如基于晶片的直径，为3英寸、4英寸、6英寸和8英寸。最初的晶片厚度约为600～800μm，并且晶片的背侧在后处理过程中通过背面研磨过程进行研磨，这样处理过的晶片厚度约为200μm。

在半导体制造的后处理步骤的背面研磨过程产生的废料浆中包括硅粉。废料浆中硅粉的粒径约为0.02～5μm，平均粒径为2μm。

背面研磨过程中产生的废料浆中包含的硅粉量约为0.05％。也就是说，每1000kg废料浆中就包含0.5kg的硅粉。

目前，仅韩国的一个半导体公司每天就能产生2000吨的废料浆量。2000吨废料浆大约包含1吨硅粉。

随着工业技术的发展，半导体的使用也日益增多。因此，半导体制造产生的废料浆量也逐渐增多。

另一方面，如上所述，背面研磨过程产生的废料浆中含有的硅粉百分比不仅很小，而且硅粉的粒径也很小。由于这些原因，很难收集硅粉，并且因此通常通过废品处理公司来丢弃废料浆。

本发明涉及通过从背面研磨过程产生的废料浆中收集和提纯硅粉来回收约99.9999％(6N)的高纯度硅粉的方法，这些废料浆过去通常当做废品被丢弃。

通常地，如果用离心机来收集废料浆中包含的硅粉，那么因为背面研磨过程产生的废料浆中含有的硅粉的尺寸和百分比含量的特性，不能用普通离心机的操作方法来收集硅粉。因此，用过滤器来收集硅粉的方法已经有人使用。

在普通离心机中，通过供给管供给废料浆，并且当筒体和螺杆轴旋转时，通过筒体的旋转向供给的废料浆施加离心力。废料浆中包含的硅粉被收集在筒体的内表面上并且流体通过离心力被排出。收集在筒体内表面上的硅粉在螺杆轴的作用下沿筒体的斜面移动。接着，通过筒体的高速旋转来干燥大量水分，并且硅粉被排至硅粉收集出口。

但是，如上所述，背面研磨过程产生的废料浆中包含的硅粉粒径非常小。因此，在使用普通离心机时，当硅粉在螺杆轴翼瓣的作用下沿筒体的斜面移动时，最初被收集在筒体的内表面上的一些硅粉散开了。但是，当散开硅粉量增加并且要干燥的水分增加时，大部分粒径为2～3μm或更小粒径的散开硅粉不被排至硅粉收集出口，而是混合在流体中并且通过流体出口被排至外部。因此，背面研磨过程产生的废料浆中包含的硅粉不能被普通离心机所收集。由于这些原因，废料浆被丢弃或包含在废料浆中的硅粉被过滤器所收集。

但是，在用过滤器收集硅粉的方法中，需要频繁地更换过滤器，当废料浆中包含的硅粉量很小时由于收集的硅粉量很小所以收集性能不佳，并且因为过滤器的成分与收集的硅粉混合所以硅粉纯度很低。

此外，将低纯度硅粉提纯为高纯度硅粉的方法中通常采用化学方法进行提纯。在化学方法中，硅粉被置于含有化学溶液的搅拌器中以待提纯。

化学溶液使用酸作为主要成分来分离包含在硅粉中的杂质。酸的实施例包括硫酸、过氧化氢、盐酸、硝酸、磷酸等，其通常用于半导体晶片的清洁和蚀刻。

常规的化学方法还未提供用于将硅粉从硅粉与化学溶液的混合物分离出来的任何装置。因此，为分离硅粉就使用过滤器或沉淀法。

但是，在用过滤器分离硅粉的方法中，需要频繁地更换过滤器，并且由于来自过滤器的外来物被添加于硅粉所以不能得到高纯度的硅粉。此外，在用沉淀法分离硅粉的方法中，分离硅粉需要很长的时间，因此不可能提纯大量的硅粉。

最终，前述的常规方法具有的问题在于将低纯度硅粉提纯为高纯度硅粉需要很长时间并且因此增加了提纯成本。

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技术问题