專利名稱：用離心機從背面研磨過程產生的廢料漿中收集硅粉的方法及該離心機的制作方法
技術領域：
本發明涉及用離心機從背面研磨((back lapping))過程產生的廢料漿中收集硅 粉的方法，以從背面研磨過程產生的廢料漿中收集硅粉，還涉及用于該方法的離心機。
背景技術：
通常，材料根據導電性主要分類為導體、半導體和絕緣體。在純態，半導體顯示出 與絕緣體類似的特性。然而，半導體的導電性通過增加雜質而增大，或者半導體通過光或熱 能暫時具有導電性。半導體廣泛應用于高科技電子工業，如，除包括二極管、晶體管等的集成電路器件 外還有熱電子發射器件、電子照相機等的電荷耦合器件(CCD)等等。半導體還使用于太陽 能電池或光發射器件。由于如上文所述半導體在我們周圍使用的大多數電子產品中都有使 用，為我們提供了許多便利，可以稱之為“魔石”。進一步地，半導體在產品中的使用持續地 增大。如上文的半導體的制備過程通常大致分為準備步驟、預處理步驟和后處理步驟。該準備步驟包括由沙子制作高純度單晶硅晶片且設計出要嵌在晶片上的電子電 路的電路布局的晶片生產過程，以及將設計好的電子電路劃分為相應層并在每個玻璃掩膜 上繪制劃分的電子電路的掩膜生產過程。該預處理步驟意為通過在晶片的表面上層壓多種薄膜并使用所生產的掩膜重復 選擇性地在晶片的特定部分進行刻蝕的工作來構造電子電路的過程。通常，該預處理稱為 "FAB該后處理步驟劃分為背面研磨過程、裝配過程以及測試過程，該背面研磨過程是 研磨晶片的與電子電路從其上形成的一側相背的表面，以獲得預定的厚度，該裝配過程是 將晶片單獨切割成芯片并將每個芯片連接至引線框架。如圖1中所說明，半導體晶片制作為多種尺寸，如基于晶片的直徑，為3英寸、4英 寸、6英寸和8英寸。晶片的厚度初始約為600 800 μ m。后處理步驟的背面研磨過程研 磨晶片的背部表面以使該晶片在處理后約為200 μ m厚。在半導體制備過程中，在后處理步驟的背面研磨過程中產生廢料漿。該廢料漿含 有硅粉。廢料漿中含有的硅粉的尺寸為0. 02 5 μ m，平均尺寸為2 μ m。在背面研磨過程中產生的廢料漿中含有的硅粉的量為約0.05%。就是說，每 IOOOkg廢料漿中含有0. 5kg硅粉。目前，僅一個韓國半導體公司每天產生的廢料漿的量是2000噸。在2000噸廢料 漿中含有的硅粉量為約1噸。此外，由于隨著工業技術的發展，半導體的使用逐漸增大，實 際上半導體加工中產生的廢料漿量在增大。如上所述，不僅在背面研磨過程中產生的廢料漿中含有的硅粉的量非常小，而且 硅粉的(顆粒)尺寸也非常小。由此，由于收集硅粉非常困難，常經由廢物處理公司丟棄硅粉。如果使用離心機收集廢料漿中含有的硅粉，由于在背面研磨過程中產生的廢料漿 中包括的硅粉的尺寸和量的特性，不能用操作通常的離心機的方法收集硅粉。因此，使用了 利用過濾器收集硅粉的方法。通常，當廢料漿中含有的硅粉的尺寸較大時，可能使用離心機收集硅粉。就是說， 當經由供給管將廢料漿供給至筒體中，并且筒體和螺桿軸旋轉時，由筒體的旋轉提供的離 心力施加至廢料漿，并且該離心力將廢料漿中含有的硅粉收集在筒體的內表面上并將流體 排出。當通過螺桿軸的翼片使在筒體的內表面上收集的硅粉沿筒體的傾斜表面移動，并且 通過筒體的快速旋轉而甩干的大量水分經由流體出口排出，硅粉即被收集。然而，由于在背面研磨過程中產生的廢料漿中含有的硅粉的尺寸非常小，當使用 離心機時，少量收集在筒體的內表面上的硅粉在硅粉剛剛通過螺桿軸的翼片沿筒體的傾斜 表面移動時就被分散開了。然而，隨著越來越多的水分被干燥，分散開的硅粉增多。從而， 硅粉不能排出至用于收集的出口，并且多數尺寸為2 3 μ m或以下的小硅粉被分散開并且 不能排出至用于收集的出口而是混合在流體中并經由流體出口排出至外面。因此，在背面 研磨過程產生的廢料漿中含有的硅粉不能通過使用通常的離心機收集。由于這些原因，使 用過濾器排出廢料漿或收集廢料漿中含有的硅粉。然而，使用過濾器來收集硅粉的方法具有以下缺點過濾器需要經常更換，當廢料 漿中含有的硅粉量小，所收集的硅粉的量小時，收集性能較低，并且因為過濾器的元件與所 收集的硅粉混合，硅粉的純度較低。
發明內容
技術問題因此，本發明旨在解決上述問題，本發明一方面通過提供一種操作其中水平安裝 有筒體和螺桿軸的離心機的方法，而提供了一種用離心機收集在背面研磨過程中產生的廢 料漿中含有的硅粉的方法。本發明的另一個方面提供了一種離心機，其能夠分別控制筒體和螺桿軸的驅動和 旋轉以收集在背面研磨過程中產生的廢料漿中含有的硅粉的細顆粒。技術方案根據本發明，上述和其他的方面能夠通過用于收集在背面研磨過程中產生的廢料 漿中含有的硅粉的離心機來實現，在該離心機中，水平地安裝有筒體，并且在筒體內側水平 地安裝有螺桿軸。該離心機進一步包括筒體馬達Ml和螺桿軸馬達M2，用于分別控制筒體和螺桿軸 的驅動和旋轉，以收集硅粉的細顆粒。該離心機進一步包括控制器，用于控制筒體馬達Ml、螺桿軸M2、以及廢料漿供給 閥，以調整供給至供給管的廢料漿的流量Q。該控制器控制該離心機以使得在收集步驟Sl和排出步驟S2中驅動該離心機，其 中收集步驟Sl為在筒體的內表面上收集硅粉，排出步驟S2為將收集在筒體內表面上的硅 粉排出。在收集步驟Sl中，控制器以高速旋轉筒體馬達Ml從而以高速旋轉筒體，并在預定 收集時間Atl內經由供給管向筒體內側供給廢料漿，以使得將廢料漿中含有的硅粉收集在筒體的內表面上，并且經由流體出口將剩余的流體排出。在排出步驟S2中，該離心機減 小筒體馬達Ml的速度以減小筒體的速度，中斷經由供給管的廢料漿供給，并且在預定的排 出時間八t2內旋轉螺桿軸馬達M2以使得經由收集出口排出收集在筒體的內表面上的硅 粉。根據本發明，上述和其他方面能夠通過用離心機收集在背面研磨過程中產生的廢 料漿中含有的硅粉的方法來實現，該離心機具有水平安裝的筒體和螺桿軸，該方法包括在 筒體的內表面上收集硅粉的收集步驟Si，以及將在收集步驟Sl中在筒體的內表面上收集 的硅粉排出的排出步驟S2，其中，收集步驟Sl和排出步驟S2的操作是連續地重復的。該收集步驟Sl為通過在筒體內表面上收集硅粉的預定收集時間Atlft以高速 旋轉筒體，同時停止螺桿軸，在供給有廢料漿的筒體的內表面上收集硅粉，以使得從廢料漿 中分離硅粉和流體，并且將流體排出至流體出口。該排出步驟S2為通過停止供給廢料漿，減小筒體的旋轉速度，同時將所收集的 硅粉保持在筒體的內表面上，并且旋轉螺桿軸，以在將收集步驟Sl中在筒體的內表面上收 集的硅粉排出的預定排出時間八t2內將在筒體的內表面上收集的硅粉排出至收集出口。在收集步驟Sl和排出步驟S2中筒體的旋轉速度取決于筒體的直徑而不同，因為 離心力取決于筒體的直徑而變化。然而，在收集步驟Sl中，筒體在高速旋轉時的旋轉速度 為大約4000 7000rpm，并且在排出步驟S2中，筒體以減小的速度旋轉的旋轉速度為大約 1500 2500rpm。以收集步驟Sl —排出步驟S2 —收集步驟Sl —排出步驟S2的方式連續地重復收 集步驟Sl和排出步驟S2。用于收集步驟Sl的預定收集時間Δ tl根據筒體的尺寸(體積)和所供給的廢料 漿的流量Q而確定，用于收集步驟Sl的預定收集時間Atl通常為150 250分鐘就足夠 了，而排出步驟S2中的預定排出時間Δ t2通常為5 20分鐘就足夠了。在排出步驟S2中要排出的硅粉優選地為含有50 100%重量水分的糊狀。技術效果根據本發明，具有水平安裝的筒體和螺桿軸的離心機包括筒體馬達、螺桿軸馬達 和用于分別控制筒體和螺桿軸的驅動和旋轉的控制器。操作離心機的方法包括在筒體的內表面上收集硅粉的收集步驟Si，以及將在筒 體的內表面上收集的硅粉排出的排出步驟S2，其中該離心機中水平安裝有筒體和螺桿軸， 并且該筒體和螺桿軸是分別控制的，由此使用離心機收集在背面研磨過程中產生的廢料漿 中含有的硅粉的細顆粒。由此，與通過使用過濾器收集硅粉的方法相比，本發明具有收集高 純度的細尺寸硅粉的效果。
從下文結合附圖的實施例的說明中，本發明的這些和其他方面和優點會更明顯并 且更易理解，在附圖中圖1是例示了處理半導體晶片的步驟的圖；圖2是例示了根據本發明的操作離心機的步驟的示意圖；圖3是例示了根據本發明的操作離心機的步驟的圖表；
圖4是例示了根據本發明的優選實施例的離心機的平面圖5是例示了根據本發明的優選實施例的離心機的主剖視圖6是例示了根據本發明的實施例的筒體的動力傳動單元的詳細視圖；以及
圖7是例示了根據本發明的實施例的螺桿軸的動力傳動單元的詳細視圖。
[主要元件的標號的筒要說明]
Sl收集步驟S2排出步驟
Atl 收集時間At2 排出時間
10夕卜殼20筒體
21傾斜表面22,23 孔
25動力傳動單元30螺桿軸
31翼片32入口室
33供給孔35動力傳動單元
40供給管41供給閥
50,60 出口
Ml筒體馬達M2螺桿軸馬達
具體實施例方式在下文中，將結合附圖詳細說明本發明的實施例。圖1例示了半導體晶片的處理過程。如圖1 (a)中所例示，通過將單晶硅鑄錠切割 成大約600 800 μ m厚并將其一個表面研磨成鏡狀而制成硅晶片。如圖1(b)中所例示， 在該晶片的頂部表面形成有電路圖形“d”。如圖1(c)中所例示，通過后處理步驟的背面研 磨過程，其頂部表面具有電路圖形“d”的晶片的背部表面“e”被研磨，以使得將具有大約 600 800 μ m初始厚度的晶片被處理成大約200 μ m厚度。通過切割單晶硅鑄錠制成的半導體晶片具有大約99. 999999999% (IlN)的純度。 因此，當晶片的背部表面“e”通過背面研磨過程研磨以使得該晶片具有所需要的厚度時，在 背面研磨過程中產生的廢料漿含有高純度的硅粉。在背面研磨過程中產生的廢料漿中含有的硅粉具有大約0. 02 5 μ m，平均2 μ m 的粒徑。廢料漿中包括的硅粉的量為約0. 05%。就是說，IOOOkg廢料漿中包括0. 5kg硅粉。本發明使用離心機來收集在背面研磨過程中產生的廢料漿中存在的細顆粒形式 的硅粉，在該離心機中水平安裝有圓柱形筒體，在該筒體內側水平安裝有螺桿軸，并且該筒 體和該螺桿軸的驅動和旋轉是分別控制的。如圖2中所例示，通過重復收集步驟Sl和排出步驟S2來連續地操作該離心機，其 中收集步驟Sl用于在筒體的內表面上收集硅粉，排出步驟S2用于將在收集步驟Sl中在筒 體的內表面上收集的硅粉排出。將結合圖3更詳細地說明對離心機的操作。在收集步驟Sl中，在預定的收集時間Atl中，在筒體的內表面收集硅粉，螺桿軸 停止，筒體以4000 7000rpm的高速旋轉以從廢料漿中分離硅粉和流體，并且廢料漿供給
至筒體。在此步驟中，通過筒體的高速旋轉，將提供至筒體內側的廢料漿分離為硅粉和流體，該分離出的硅粉被收集在筒體的內表面并且該流體被排出到外側。在排出步驟S2中，中斷廢料漿的供給，并且筒體以1500 2500rpm的減小的速度 旋轉，同時將硅粉保持在筒體的內表面上，并旋轉螺桿軸。在此步驟中，通過筒體的低速旋轉將筒體的內表面上收集的硅粉保持在筒體的內 表面上，并且通過螺桿軸的旋轉將筒體的內表面上存在的硅粉經由收集出口排出。在收集步驟Sl和排出步驟S2中，筒體的旋轉速度根據筒體的直徑而不同，因為離 心力根據筒體的直徑而變化。連續地重復該收集步驟Sl和排出步驟S2。為收集步驟Sl預定的收集時間Δ tl根據筒體的尺寸(體積)和所供給的廢料漿 的流量Q而確定，并且通常預定為150 250分鐘，而為排出步驟S2預定的排出時間Δ t2 通常預定為5 20分鐘。在排出步驟S2中，由于所收集的硅粉并未經由筒體的低速旋轉而干燥，其以含有 20 80%重量水分的糊狀排出。含有大量水分的糊狀的硅粉通過螺桿軸沿傾斜表面移動并排出，由此減小了硅粉 的分散。圖4和圖5例示了根據本發明的優選的實施例的用于收集在背面研磨過程中產生 的廢料漿中含有的硅粉的細顆粒的離心機。該離心機包括為筒體20所安裝的筒體馬達Ml ；以及為螺桿軸30所安裝的螺桿 軸馬達M2，用于分別控制筒體20和螺桿軸30的驅動和旋轉，其中筒體20為圓柱形形狀，并 且水平地安裝在外殼10內側以使得在其兩端由軸承支撐的情況下旋轉，而螺桿軸30水平 地安裝在筒體20內側以使得在其兩端由軸承支撐的情況下旋轉。更詳細地，該離心機包括外殼10 ；圓柱形筒體20，其水平安裝在外殼10中，以使 得通過從筒體馬達Ml傳輸的動力而旋轉；圓柱形螺桿軸30，其水平安裝在筒體20中，并具 有螺旋形狀的翼片31，以使得通過從螺桿軸馬達M2傳輸的動力而旋轉；供給管40，用于向 螺桿軸30供給廢料漿；收集出口 50，用于排出所收集的硅粉；流體出口 60，用于排出從廢 料漿中與該硅粉分離的流體；以及控制器100，用于控制筒體20、螺桿軸30的旋轉和廢料漿 的流量Q。在外殼10下安裝有支腿70，其高度可調，用于調整離心機的高度。筒體馬達Ml和螺桿軸馬達M2分別為筒體20和螺桿軸30安裝，以使得能夠由控 制器100容易并分別地控制筒體20和螺桿軸30的驅動和旋轉。還安裝有動力傳動單元25 和35以用于連接，以使得由來自筒體馬達Ml和螺桿軸馬達M2的動力驅動筒體20和螺桿 軸30。該動力傳動單元25和35通常使用V帶。在向筒體20傳輸動力的動力傳動單元 25中，如圖6中所例示，連接至筒體馬達Ml的V帶驅動輪26驅動連接至該驅動輪26的V 帶從動輪27，并且該從動輪27旋轉連接至筒體20的空心軸28以傳輸動力。在向螺桿軸30傳輸動力的動力傳動單元35中，如圖7中所例示，連接至螺桿軸馬 達M2的V帶驅動輪36驅動連接至該驅動輪36的V帶從動輪37，并且該從動輪37旋轉安 裝在連接支架38內側的一軸，以使得與連接至該軸的螺桿軸30相連的軸39旋轉以傳輸動 力。
如圖5中所例示，該筒體20形成為圓柱形。該筒體20的一側形成為內側具有傾 斜表面21的圓錐形。在傾斜表面21的一端附近，在圓周方向上形成有多個孔22，用于排出 所收集的硅粉。在筒體20的另一側，在圓周方向上形成有多個孔23，用于排出流體。安裝在筒體20內側的螺桿軸30形成為圓柱形。螺旋形狀的翼片31形成在該螺 桿軸30的外側。入口室32形成在螺桿軸30內側的前部(圖中為左側)，經由供給管40供 給的廢料漿流入該入口室32。在入口室32的圓周方向形成有多個供給孔33，用于向筒體 20中供給廢料漿。用于供給廢料漿的供給管40被形成為向螺桿軸30的入口室32供給廢料漿，并且 該供給管40具有用于控制廢料漿的流量Q的供給閥41。控制器100以預定的收集時間Δ tl和排出時間Δ t2控制筒體馬達Ml和螺桿軸 馬達M2，以控制筒體20和螺桿軸30的旋轉。該控制器100還控制安裝在供給管40中的供 給閥41，以控制廢料漿的流量Q。在該離心機中圓柱形筒體20水平安裝，圓柱形螺桿軸30水平安裝在該筒體20 中，并且由控制器分別控制筒體20和螺桿軸30的驅動和旋轉，在操作此離心機后，在筒體 20的內表面上收集硅粉的收集步驟Sl中，在輸入到控制器100中的收集時間Δ tl內，在停 止螺桿軸30和以5600rpm的高速旋轉筒體20的同時，經由供給管40供給廢料漿。所供給 的廢料漿經由供給孔33供給進筒體20，該供給孔33在形成于螺桿軸30中的入口室32中 形成。通過筒體20的高速旋轉，將供給進筒體20的廢料漿分離為硅粉和流體，以使得將硅 粉收集在筒體20的內表面上并經由筒體20中形成的孔23將與廢料漿中的硅粉分離的剩 余的流體排出至流體出口 60。當輸入到控制器100中的收集時間Atl結束時控制器100驅動螺桿軸馬達M2以 旋轉螺桿軸30，以在排出時間Δ t2內將收集在筒體20的內表面的硅粉排出。然后，中斷安 裝在供給管40中的供給閥41以停止供給廢料漿，并且筒體20以減小的2000rpm的速度旋轉。通過螺桿軸30的旋轉，使收集在筒體20的內表面上的硅粉朝向筒體20的傾斜表 面21移動并經由在傾斜表面21的端部形成的孔22排出至收集出口 50。如果筒體20以高速旋轉，會將通過螺桿軸30沿筒體20的傾斜表面21移動的硅 粉中的水分移除。結果，硅粉的細顆粒被分散開并且不能排出至收集出口 50。另一方面，如 果經由供給管40連續地供給廢料漿，該筒體20會減小其旋轉速度，收集在筒體的內表面的 硅粉與廢料漿混合，并且，結果，硅粉沒有被收集而是排出至流體出口 60。因為這些原因，在排出時間At2內，當排出收集在筒體的內表面上的硅粉時，需 要減小該筒體的旋轉速度至合適的速度，并且需要中斷廢料漿的供給。在排出時間八t2內排出硅粉后，控制器100中斷螺桿軸馬達M2以停止螺桿軸30 的旋轉，再次旋轉筒體馬達Ml從而以高速旋轉筒體20，并再次打開供給閥41以供給廢料 漿。已經使用優選的示例性實施例對本發明進行了描述。但是，要了解本發明的范圍 不受到所公開實施例的限定。相反，本發明的范圍意圖包括在利用現有已知或未來的技術 和等價物的本領域技術人員的能力之內作出的不同的改進和可選設置。因此權利要求的范 圍應當被給予最廣義的解讀，從而包括所有這樣的改進和類似設置。
權利要求
一種用離心機從在背面研磨過程中產生的廢料漿中收集硅粉的方法，其中所述離心機中水平安裝有圓柱形筒體，所述筒體內側水平安裝有螺桿軸，并且所述筒體和所述螺桿軸的驅動和旋轉被分別控制，所述方法包括在離心機的筒體的內表面上收集硅粉的收集步驟(S1)，在所述收集步驟(S1)中，在為了在筒體的內表面上收集硅粉而預定的收集時間(Δt1)內，供給廢料漿，同時停止螺桿軸并以高速旋轉筒體，以使得從廢料漿中分離硅粉和流體，在筒體的內表面上收集所分離的硅粉并且將所述流體排出至流體出口；以及將在離心機的筒體的內表面上所收集的硅粉排出的排出步驟(S2)，在所述排出步驟(S2)中，在為將在所述收集步驟(S1)中在筒體的內表面上收集的硅粉排出而預定的排出時間(Δt2)內，停止供給廢料漿，以減小的速度旋轉筒體以將所收集的硅粉保持在筒體的內表面上，并且旋轉在所述收集步驟(S1)中停止的所述螺桿軸，以將在筒體的內表面上收集的硅粉排出。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述步驟(Si)中，所述筒體的旋轉速度為 4000 7000rpm的高速，并且在所述排出步驟(S2)中，所述筒體的旋轉速度為1500 2500rpm的低速。
3.根據權利要求1所述的方法，其中連續地重復所述收集步驟(Si)和所述排出步驟 (S2)。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中為所述收集步驟(Si)而預定的收集時間 (Atl)為150 250分鐘，并且為排出步驟(S2)而預定的排出時間(Δ t2)為5 20分鐘。
5.根據權利要求1所述的方法，其中在所述排出步驟(S2)中排出的硅粉為含有20 80%重量水分的糊狀。
6.一種離心機，其中水平安裝有圓柱形筒體(20)并且在所述筒體的內側水平安裝有 螺桿軸(30)，所述離心機包括筒體馬達(Ml)和螺桿軸馬達(M2)，用于分別控制筒體(20)和螺桿軸(30)的驅動和旋 轉；以及控制器(100)，用于控制所述筒體馬達(Ml)和所述螺桿軸馬達(M2)。
7.根據權利要求6所述的離心機，其中，在為所述收集步驟(Si)而預定的收集時間 (Atl)內，所述控制器(100)以高速旋轉所述筒體馬達(Ml)，從而以高速旋轉筒體(20)并 且向所述筒體(20)內供給廢料漿，以使得將所述廢料漿中含有的硅粉收集在筒體(20)的 內表面上，并將剩余的流體排出至流體出口(60)；以及，在為排出步驟(S2)而預定的排出 時間(At2)內，控制器(100)減小筒體馬達(Ml)的速度以減小筒體(20)的速度，中斷廢 料漿的供給，并旋轉螺桿軸馬達(M2)，以使得經由收集出口(50)排出在所述筒體(20)的內 表面上收集的硅粉。
全文摘要
提供了一種用離心機從在背面研磨過程中產生的廢料漿中收集硅粉的方法，以及該離心機。通過使用具有均為水平安裝的筒體和螺桿軸的離心機從在背面研磨過程中產生的廢料漿中收集硅粉的方法包括在離心機的筒體的內表面上收集硅粉的收集步驟(S1)，在收集步驟(S1)中，在為在筒體的內表面上收集硅粉而預定的時間內，供給廢料漿，同時停止螺桿軸并以高速旋轉筒體，以使得從廢料漿中分離硅粉和流體，在筒體的內表面上收集所分離的硅粉并且將所述流體排出至流體出口；以及將在筒體的內表面上所收集的硅粉排出的排出步驟(S2)，在所述排出步驟(S2)中，在為將在所述收集步驟(S1)中在筒體的內表面上收集的硅粉排出而預定的時間內，停止供給廢料漿，以減小的速度旋轉筒體以將所收集的硅粉保持在筒體的內表面上，并且，旋轉在所述收集步驟(S1)中停止的所述螺桿軸，以將在筒體的內表面上收集的硅粉排出。
文檔編號B04B3/04GK101959606SQ200980107546
公開日2011年1月26日 申請日期2009年3月4日 優先權日2008年3月5日
發明者林承龍, 金圣信 申請人:株式會社Silfine