[发明专利]硅污泥的洗涤方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅污泥的洗涤方法，具体而言涉及能够洗涤硅加工工艺中产生的硅污泥、回收高纯度的硅粉的硅污泥的洗涤方法。

背景技术

作为ULSI等超高集成设备的形成基板的硅晶片，通过对利用切克劳斯基（チョクラルスキー）（CZ）法提拉生长的单晶硅锭实施晶片加工而制作。具体而言，分块切割单晶硅锭，然后，对硅块依次进行利用研磨磨石的外周磨削、利用钢丝锯的切片，得到多片硅晶片。接着，对各硅晶片进行倒棱、抛光、蚀刻、研磨，从而制造设备形成用的制品晶片。

在晶片加工工艺中的外周磨削工序和切片工序等中，大量产生作为加工屑（硅废弃物）的含有硅粉的硅污泥。此外，在设备制造商的背景工序（バックグラインド工程）中也产生大量的硅污泥。在该硅污泥中，除了高纯度的硅粉以外，还混入例如有机物、由研磨磨石等的摩耗而产生的氧化铝、氧化硅、金刚砂、Cu、Fe、C、氧化钡、氧化镁等杂质。因此，在硅粉的表面附着有Cu、Fe等金属杂质。此外，金属杂质也向内部扩散而存在于硅粉表层所形成的硅氧化膜中。

以往，已知有酸洗涤除去附着于硅粉表面的金属杂质、表层的硅氧化膜中的金属杂质的技术（例如，专利文献1）。在专利文献1中，在投入了硅污泥的洗涤槽中供给预定量的硫酸和氢氟酸的混合溶液。由此，附着于硅粉表面的金属杂质利用硫酸溶解，同时硅氧化膜利用氢氟酸溶解，通过该溶解使流出到混合溶液中的表层中的金属杂质利用硫酸溶解。这样进行硅的高纯度化。

专利文献1：日本国特开2001-278612号公报。

发明内容

但是，在从晶片加工工艺排出的硅污泥中，除了金属杂质以外，还含有大量的有机物，其污染硅粉。

此外，在硅粉的表层，由于例如外周磨削时的热或与切削水反应而形成硅氧化膜。这里的硅氧化膜只不过在硅粉表层的较浅部分（0.5nm左右）形成，即使进行氢氟酸洗涤也无法除去存在于表层的较深部分的金属杂质。

因此，发明人进行了深入的研究，结果发现，对由硅加工工艺产生的硅污泥依次实施以下各工序时，解决了上述所有问题，能够回收高纯度的硅。该各工序是指：臭氧氧化工序，其通过臭氧氧化除去硅粉表面的有机物，并且就连硅粉表层的深层部分也能形成硅氧化膜；臭氧除去工序，其添加适量的过氧化氢水而分解臭氧；盐酸洗涤工序，通过盐酸溶解附着于硅粉表面的金属杂质；沉淀分离工序，将分散于盐酸的硅污泥静置预定时间，分离为上清液和硅污泥；溶解了金属杂质的上清液的除去工序；氢氟酸洗涤工序，通过氢氟酸溶解硅粉表层的硅氧化膜，使分散在硅氧化膜内的金属杂质混入氢氟酸中，并通过氢氟酸洗涤时产生的气体（例如H₂SiF₆气体）、或鼓泡等使硅粉上浮，形成摩丝（ムース）状的硅。

本发明的目的在于提供一种硅污泥的洗涤方法，该方法能够降低硅粉表面的有机物或杂质的污染量，并且能够谋求除去在硅粉表层所形成的硅氧化膜和降低存在于表层的金属杂质量，由此能够回收高纯度的硅。

本发明为一种硅污泥的洗涤方法，该方法如下：在容器中投入硅加工工艺中产生的含有硅粉的硅污泥和臭氧溶解水溶液，通过所述臭氧溶解水溶液中的臭氧使所述硅污泥发生臭氧氧化，由此除去所述硅粉的表面的有机物，同时在所述硅粉的表层形成硅氧化膜，将经臭氧氧化后的所述硅污泥中的臭氧分解，以实施臭氧除去，在该臭氧除去后，在所述容器中投入溶解附着于所述硅粉表面的金属杂质的盐酸，使所述硅污泥分散于所述盐酸中，由此盐酸洗涤所述硅污泥，该盐酸洗涤后，将分散于所述盐酸中的硅污泥在所述容器内静置，沉淀分离为上清液和硅污泥，然后，从所述容器除去溶解了所述金属杂质的上清液，除去所述上清液后，在所述容器中投入超纯水，由此进行利用超纯水淋洗沉淀的所述硅污泥的超纯水淋洗，该超纯水淋洗后，在所述容器中投入氢氟酸，由此实施利用所述氢氟酸溶解所述硅粉的硅氧化膜的氢氟酸洗涤，将所述硅氧化膜所包括进的金属杂质排出到所述氢氟酸中。

根据本发明，使在硅加工工艺中产生的硅污泥在容器内发生臭氧氧化。结果，通过臭氧溶解水溶液中的氧化能力强的臭氧除去硅粉表面的有机物，同时在硅粉的表层均匀地形成厚的硅氧化膜。利用臭氧除去有机物是通过利用臭氧的氧化作用切断碳链、降低分子量而完成的。然后，在硅污泥中添加适量的过氧化氢水，使臭氧还原。而后，使硅污泥分散于盐酸中，溶解附着于硅粉的表面的金属杂质。