专利名称：用离心机从背面研磨过程产生的废料浆中收集硅粉的方法及该离心机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用离心机从背面研磨((back lapping))过程产生的废料浆中收集硅 粉的方法，以从背面研磨过程产生的废料浆中收集硅粉，还涉及用于该方法的离心机。
背景技术：
通常，材料根据导电性主要分类为导体、半导体和绝缘体。在纯态，半导体显示出 与绝缘体类似的特性。然而，半导体的导电性通过增加杂质而增大，或者半导体通过光或热 能暂时具有导电性。半导体广泛应用于高科技电子工业，如，除包括二极管、晶体管等的集成电路器件 外还有热电子发射器件、电子照相机等的电荷耦合器件(CCD)等等。半导体还使用于太阳 能电池或光发射器件。由于如上文所述半导体在我们周围使用的大多数电子产品中都有使 用，为我们提供了许多便利，可以称之为“魔石”。进一步地，半导体在产品中的使用持续地 增大。如上文的半导体的制备过程通常大致分为准备步骤、预处理步骤和后处理步骤。该准备步骤包括由沙子制作高纯度单晶硅晶片且设计出要嵌在晶片上的电子电 路的电路布局的晶片生产过程，以及将设计好的电子电路划分为相应层并在每个玻璃掩膜 上绘制划分的电子电路的掩膜生产过程。该预处理步骤意为通过在晶片的表面上层压多种薄膜并使用所生产的掩膜重复 选择性地在晶片的特定部分进行刻蚀的工作来构造电子电路的过程。通常，该预处理称为 "FAB该后处理步骤划分为背面研磨过程、装配过程以及测试过程，该背面研磨过程是 研磨晶片的与电子电路从其上形成的一侧相背的表面，以获得预定的厚度，该装配过程是 将晶片单独切割成芯片并将每个芯片连接至引线框架。如图1中所说明，半导体晶片制作为多种尺寸，如基于晶片的直径，为3英寸、4英 寸、6英寸和8英寸。晶片的厚度初始约为600 800 μ m。后处理步骤的背面研磨过程研 磨晶片的背部表面以使该晶片在处理后约为200 μ m厚。在半导体制备过程中，在后处理步骤的背面研磨过程中产生废料浆。该废料浆含 有硅粉。废料浆中含有的硅粉的尺寸为0. 02 5 μ m，平均尺寸为2 μ m。在背面研磨过程中产生的废料浆中含有的硅粉的量为约0.05%。就是说，每 IOOOkg废料浆中含有0. 5kg硅粉。目前，仅一个韩国半导体公司每天产生的废料浆的量是2000吨。在2000吨废料 浆中含有的硅粉量为约1吨。此外，由于随着工业技术的发展，半导体的使用逐渐增大，实 际上半导体加工中产生的废料浆量在增大。如上所述，不仅在背面研磨过程中产生的废料浆中含有的硅粉的量非常小，而且 硅粉的(颗粒)尺寸也非常小。由此，由于收集硅粉非常困难，常经由废物处理公司丢弃硅粉。如果使用离心机收集废料浆中含有的硅粉，由于在背面研磨过程中产生的废料浆 中包括的硅粉的尺寸和量的特性，不能用操作通常的离心机的方法收集硅粉。因此，使用了 利用过滤器收集硅粉的方法。通常，当废料浆中含有的硅粉的尺寸较大时，可能使用离心机收集硅粉。就是说， 当经由供给管将废料浆供给至筒体中，并且筒体和螺杆轴旋转时，由筒体的旋转提供的离 心力施加至废料浆，并且该离心力将废料浆中含有的硅粉收集在筒体的内表面上并将流体 排出。当通过螺杆轴的翼片使在筒体的内表面上收集的硅粉沿筒体的倾斜表面移动，并且 通过筒体的快速旋转而甩干的大量水分经由流体出口排出，硅粉即被收集。然而，由于在背面研磨过程中产生的废料浆中含有的硅粉的尺寸非常小，当使用 离心机时，少量收集在筒体的内表面上的硅粉在硅粉刚刚通过螺杆轴的翼片沿筒体的倾斜 表面移动时就被分散开了。然而，随着越来越多的水分被干燥，分散开的硅粉增多。从而， 硅粉不能排出至用于收集的出口，并且多数尺寸为2 3 μ m或以下的小硅粉被分散开并且 不能排出至用于收集的出口而是混合在流体中并经由流体出口排出至外面。因此，在背面 研磨过程产生的废料浆中含有的硅粉不能通过使用通常的离心机收集。由于这些原因，使 用过滤器排出废料浆或收集废料浆中含有的硅粉。然而，使用过滤器来收集硅粉的方法具有以下缺点过滤器需要经常更换，当废料 浆中含有的硅粉量小，所收集的硅粉的量小时，收集性能较低，并且因为过滤器的元件与所 收集的硅粉混合，硅粉的纯度较低。
发明内容
技术问题因此，本发明旨在解决上述问题，本发明一方面通过提供一种操作其中水平安装 有筒体和螺杆轴的离心机的方法，而提供了一种用离心机收集在背面研磨过程中产生的废 料浆中含有的硅粉的方法。本发明的另一个方面提供了一种离心机，其能够分别控制筒体和螺杆轴的驱动和 旋转以收集在背面研磨过程中产生的废料浆中含有的硅粉的细颗粒。技术方案根据本发明，上述和其他的方面能够通过用于收集在背面研磨过程中产生的废料 浆中含有的硅粉的离心机来实现，在该离心机中，水平地安装有筒体，并且在筒体内侧水平 地安装有螺杆轴。该离心机进一步包括筒体马达Ml和螺杆轴马达M2，用于分别控制筒体和螺杆轴 的驱动和旋转，以收集硅粉的细颗粒。该离心机进一步包括控制器，用于控制筒体马达Ml、螺杆轴M2、以及废料浆供给 阀，以调整供给至供给管的废料浆的流量Q。该控制器控制该离心机以使得在收集步骤Sl和排出步骤S2中驱动该离心机，其 中收集步骤Sl为在筒体的内表面上收集硅粉，排出步骤S2为将收集在筒体内表面上的硅 粉排出。在收集步骤Sl中，控制器以高速旋转筒体马达Ml从而以高速旋转筒体，并在预定 收集时间Atl内经由供给管向筒体内侧供给废料浆，以使得将废料浆中含有的硅粉收集在筒体的内表面上，并且经由流体出口将剩余的流体排出。在排出步骤S2中，该离心机减 小筒体马达Ml的速度以减小筒体的速度，中断经由供给管的废料浆供给，并且在预定的排 出时间八t2内旋转螺杆轴马达M2以使得经由收集出口排出收集在筒体的内表面上的硅 粉。根据本发明，上述和其他方面能够通过用离心机收集在背面研磨过程中产生的废 料浆中含有的硅粉的方法来实现，该离心机具有水平安装的筒体和螺杆轴，该方法包括在 筒体的内表面上收集硅粉的收集步骤Si，以及将在收集步骤Sl中在筒体的内表面上收集 的硅粉排出的排出步骤S2，其中，收集步骤Sl和排出步骤S2的操作是连续地重复的。该收集步骤Sl为通过在筒体内表面上收集硅粉的预定收集时间Atlft以高速 旋转筒体，同时停止螺杆轴，在供给有废料浆的筒体的内表面上收集硅粉，以使得从废料浆 中分离硅粉和流体，并且将流体排出至流体出口。该排出步骤S2为通过停止供给废料浆，减小筒体的旋转速度，同时将所收集的 硅粉保持在筒体的内表面上，并且旋转螺杆轴，以在将收集步骤Sl中在筒体的内表面上收 集的硅粉排出的预定排出时间八t2内将在筒体的内表面上收集的硅粉排出至收集出口。在收集步骤Sl和排出步骤S2中筒体的旋转速度取决于筒体的直径而不同，因为 离心力取决于筒体的直径而变化。然而，在收集步骤Sl中，筒体在高速旋转时的旋转速度 为大约4000 7000rpm，并且在排出步骤S2中，筒体以减小的速度旋转的旋转速度为大约 1500 2500rpm。以收集步骤Sl —排出步骤S2 —收集步骤Sl —排出步骤S2的方式连续地重复收 集步骤Sl和排出步骤S2。用于收集步骤Sl的预定收集时间Δ tl根据筒体的尺寸(体积)和所供给的废料 浆的流量Q而确定，用于收集步骤Sl的预定收集时间Atl通常为150 250分钟就足够 了，而排出步骤S2中的预定排出时间Δ t2通常为5 20分钟就足够了。在排出步骤S2中要排出的硅粉优选地为含有50 100%重量水分的糊状。技术效果根据本发明，具有水平安装的筒体和螺杆轴的离心机包括筒体马达、螺杆轴马达 和用于分别控制筒体和螺杆轴的驱动和旋转的控制器。操作离心机的方法包括在筒体的内表面上收集硅粉的收集步骤Si，以及将在筒 体的内表面上收集的硅粉排出的排出步骤S2，其中该离心机中水平安装有筒体和螺杆轴， 并且该筒体和螺杆轴是分别控制的，由此使用离心机收集在背面研磨过程中产生的废料浆 中含有的硅粉的细颗粒。由此，与通过使用过滤器收集硅粉的方法相比，本发明具有收集高 纯度的细尺寸硅粉的效果。
从下文结合附图的实施例的说明中，本发明的这些和其他方面和优点会更明显并 且更易理解，在附图中图1是例示了处理半导体晶片的步骤的图；图2是例示了根据本发明的操作离心机的步骤的示意图；图3是例示了根据本发明的操作离心机的步骤的图表；
图4是例示了根据本发明的优选实施例的离心机的平面图5是例示了根据本发明的优选实施例的离心机的主剖视图6是例示了根据本发明的实施例的筒体的动力传动单元的详细视图；以及
图7是例示了根据本发明的实施例的螺杆轴的动力传动单元的详细视图。
[主要元件的标号的筒要说明]
Sl收集步骤S2排出步骤
Atl 收集时间At2 排出时间
10夕卜壳20筒体
21倾斜表面22,23 孔
25动力传动单元30螺杆轴
31翼片32入口室
33供给孔35动力传动单元
40供给管41供给阀
50,60 出口
Ml筒体马达M2螺杆轴马达
具体实施例方式在下文中，将结合附图详细说明本发明的实施例。图1例示了半导体晶片的处理过程。如图1 (a)中所例示，通过将单晶硅铸锭切割 成大约600 800 μ m厚并将其一个表面研磨成镜状而制成硅晶片。如图1(b)中所例示， 在该晶片的顶部表面形成有电路图形“d”。如图1(c)中所例示，通过后处理步骤的背面研 磨过程，其顶部表面具有电路图形“d”的晶片的背部表面“e”被研磨，以使得将具有大约 600 800 μ m初始厚度的晶片被处理成大约200 μ m厚度。通过切割单晶硅铸锭制成的半导体晶片具有大约99. 999999999% (IlN)的纯度。 因此，当晶片的背部表面“e”通过背面研磨过程研磨以使得该晶片具有所需要的厚度时，在 背面研磨过程中产生的废料浆含有高纯度的硅粉。在背面研磨过程中产生的废料浆中含有的硅粉具有大约0. 02 5 μ m，平均2 μ m 的粒径。废料浆中包括的硅粉的量为约0. 05%。就是说，IOOOkg废料浆中包括0. 5kg硅粉。本发明使用离心机来收集在背面研磨过程中产生的废料浆中存在的细颗粒形式 的硅粉，在该离心机中水平安装有圆柱形筒体，在该筒体内侧水平安装有螺杆轴，并且该筒 体和该螺杆轴的驱动和旋转是分别控制的。如图2中所例示，通过重复收集步骤Sl和排出步骤S2来连续地操作该离心机，其 中收集步骤Sl用于在筒体的内表面上收集硅粉，排出步骤S2用于将在收集步骤Sl中在筒 体的内表面上收集的硅粉排出。将结合图3更详细地说明对离心机的操作。在收集步骤Sl中，在预定的收集时间Atl中，在筒体的内表面收集硅粉，螺杆轴 停止，筒体以4000 7000rpm的高速旋转以从废料浆中分离硅粉和流体，并且废料浆供给
至筒体。在此步骤中，通过筒体的高速旋转，将提供至筒体内侧的废料浆分离为硅粉和流体，该分离出的硅粉被收集在筒体的内表面并且该流体被排出到外侧。在排出步骤S2中，中断废料浆的供给，并且筒体以1500 2500rpm的减小的速度 旋转，同时将硅粉保持在筒体的内表面上，并旋转螺杆轴。在此步骤中，通过筒体的低速旋转将筒体的内表面上收集的硅粉保持在筒体的内 表面上，并且通过螺杆轴的旋转将筒体的内表面上存在的硅粉经由收集出口排出。在收集步骤Sl和排出步骤S2中，筒体的旋转速度根据筒体的直径而不同，因为离 心力根据筒体的直径而变化。连续地重复该收集步骤Sl和排出步骤S2。为收集步骤Sl预定的收集时间Δ tl根据筒体的尺寸(体积)和所供给的废料浆 的流量Q而确定，并且通常预定为150 250分钟，而为排出步骤S2预定的排出时间Δ t2 通常预定为5 20分钟。在排出步骤S2中，由于所收集的硅粉并未经由筒体的低速旋转而干燥，其以含有 20 80%重量水分的糊状排出。含有大量水分的糊状的硅粉通过螺杆轴沿倾斜表面移动并排出，由此减小了硅粉 的分散。图4和图5例示了根据本发明的优选的实施例的用于收集在背面研磨过程中产生 的废料浆中含有的硅粉的细颗粒的离心机。该离心机包括为筒体20所安装的筒体马达Ml ；以及为螺杆轴30所安装的螺杆 轴马达M2，用于分别控制筒体20和螺杆轴30的驱动和旋转，其中筒体20为圆柱形形状，并 且水平地安装在外壳10内侧以使得在其两端由轴承支撑的情况下旋转，而螺杆轴30水平 地安装在筒体20内侧以使得在其两端由轴承支撑的情况下旋转。更详细地，该离心机包括外壳10 ；圆柱形筒体20，其水平安装在外壳10中，以使 得通过从筒体马达Ml传输的动力而旋转；圆柱形螺杆轴30，其水平安装在筒体20中，并具 有螺旋形状的翼片31，以使得通过从螺杆轴马达M2传输的动力而旋转；供给管40，用于向 螺杆轴30供给废料浆；收集出口 50，用于排出所收集的硅粉；流体出口 60，用于排出从废 料浆中与该硅粉分离的流体；以及控制器100，用于控制筒体20、螺杆轴30的旋转和废料浆 的流量Q。在外壳10下安装有支腿70，其高度可调，用于调整离心机的高度。筒体马达Ml和螺杆轴马达M2分别为筒体20和螺杆轴30安装，以使得能够由控 制器100容易并分别地控制筒体20和螺杆轴30的驱动和旋转。还安装有动力传动单元25 和35以用于连接，以使得由来自筒体马达Ml和螺杆轴马达M2的动力驱动筒体20和螺杆 轴30。该动力传动单元25和35通常使用V带。在向筒体20传输动力的动力传动单元 25中，如图6中所例示，连接至筒体马达Ml的V带驱动轮26驱动连接至该驱动轮26的V 带从动轮27，并且该从动轮27旋转连接至筒体20的空心轴28以传输动力。在向螺杆轴30传输动力的动力传动单元35中，如图7中所例示，连接至螺杆轴马 达M2的V带驱动轮36驱动连接至该驱动轮36的V带从动轮37，并且该从动轮37旋转安 装在连接支架38内侧的一轴，以使得与连接至该轴的螺杆轴30相连的轴39旋转以传输动 力。
如图5中所例示，该筒体20形成为圆柱形。该筒体20的一侧形成为内侧具有倾 斜表面21的圆锥形。在倾斜表面21的一端附近，在圆周方向上形成有多个孔22，用于排出 所收集的硅粉。在筒体20的另一侧，在圆周方向上形成有多个孔23，用于排出流体。安装在筒体20内侧的螺杆轴30形成为圆柱形。螺旋形状的翼片31形成在该螺 杆轴30的外侧。入口室32形成在螺杆轴30内侧的前部(图中为左侧)，经由供给管40供 给的废料浆流入该入口室32。在入口室32的圆周方向形成有多个供给孔33，用于向筒体 20中供给废料浆。用于供给废料浆的供给管40被形成为向螺杆轴30的入口室32供给废料浆，并且 该供给管40具有用于控制废料浆的流量Q的供给阀41。控制器100以预定的收集时间Δ tl和排出时间Δ t2控制筒体马达Ml和螺杆轴 马达M2，以控制筒体20和螺杆轴30的旋转。该控制器100还控制安装在供给管40中的供 给阀41，以控制废料浆的流量Q。在该离心机中圆柱形筒体20水平安装，圆柱形螺杆轴30水平安装在该筒体20 中，并且由控制器分别控制筒体20和螺杆轴30的驱动和旋转，在操作此离心机后，在筒体 20的内表面上收集硅粉的收集步骤Sl中，在输入到控制器100中的收集时间Δ tl内，在停 止螺杆轴30和以5600rpm的高速旋转筒体20的同时，经由供给管40供给废料浆。所供给 的废料浆经由供给孔33供给进筒体20，该供给孔33在形成于螺杆轴30中的入口室32中 形成。通过筒体20的高速旋转，将供给进筒体20的废料浆分离为硅粉和流体，以使得将硅 粉收集在筒体20的内表面上并经由筒体20中形成的孔23将与废料浆中的硅粉分离的剩 余的流体排出至流体出口 60。当输入到控制器100中的收集时间Atl结束时控制器100驱动螺杆轴马达M2以 旋转螺杆轴30，以在排出时间Δ t2内将收集在筒体20的内表面的硅粉排出。然后，中断安 装在供给管40中的供给阀41以停止供给废料浆，并且筒体20以减小的2000rpm的速度旋转。通过螺杆轴30的旋转，使收集在筒体20的内表面上的硅粉朝向筒体20的倾斜表 面21移动并经由在倾斜表面21的端部形成的孔22排出至收集出口 50。如果筒体20以高速旋转，会将通过螺杆轴30沿筒体20的倾斜表面21移动的硅 粉中的水分移除。结果，硅粉的细颗粒被分散开并且不能排出至收集出口 50。另一方面，如 果经由供给管40连续地供给废料浆，该筒体20会减小其旋转速度，收集在筒体的内表面的 硅粉与废料浆混合，并且，结果，硅粉没有被收集而是排出至流体出口 60。因为这些原因，在排出时间At2内，当排出收集在筒体的内表面上的硅粉时，需 要减小该筒体的旋转速度至合适的速度，并且需要中断废料浆的供给。在排出时间八t2内排出硅粉后，控制器100中断螺杆轴马达M2以停止螺杆轴30 的旋转，再次旋转筒体马达Ml从而以高速旋转筒体20，并再次打开供给阀41以供给废料 浆。已经使用优选的示例性实施例对本发明进行了描述。但是，要了解本发明的范围 不受到所公开实施例的限定。相反，本发明的范围意图包括在利用现有已知或未来的技术 和等价物的本领域技术人员的能力之内作出的不同的改进和可选设置。因此权利要求的范 围应当被给予最广义的解读，从而包括所有这样的改进和类似设置。
权利要求
一种用离心机从在背面研磨过程中产生的废料浆中收集硅粉的方法，其中所述离心机中水平安装有圆柱形筒体，所述筒体内侧水平安装有螺杆轴，并且所述筒体和所述螺杆轴的驱动和旋转被分别控制，所述方法包括在离心机的筒体的内表面上收集硅粉的收集步骤(S1)，在所述收集步骤(S1)中，在为了在筒体的内表面上收集硅粉而预定的收集时间(Δt1)内，供给废料浆，同时停止螺杆轴并以高速旋转筒体，以使得从废料浆中分离硅粉和流体，在筒体的内表面上收集所分离的硅粉并且将所述流体排出至流体出口；以及将在离心机的筒体的内表面上所收集的硅粉排出的排出步骤(S2)，在所述排出步骤(S2)中，在为将在所述收集步骤(S1)中在筒体的内表面上收集的硅粉排出而预定的排出时间(Δt2)内，停止供给废料浆，以减小的速度旋转筒体以将所收集的硅粉保持在筒体的内表面上，并且旋转在所述收集步骤(S1)中停止的所述螺杆轴，以将在筒体的内表面上收集的硅粉排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤(Si)中，所述筒体的旋转速度为 4000 7000rpm的高速，并且在所述排出步骤(S2)中，所述筒体的旋转速度为1500 2500rpm的低速。
3.根据权利要求1所述的方法，其中连续地重复所述收集步骤(Si)和所述排出步骤 (S2)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中为所述收集步骤(Si)而预定的收集时间 (Atl)为150 250分钟，并且为排出步骤(S2)而预定的排出时间(Δ t2)为5 20分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述排出步骤(S2)中排出的硅粉为含有20 80%重量水分的糊状。
6.一种离心机，其中水平安装有圆柱形筒体(20)并且在所述筒体的内侧水平安装有 螺杆轴(30)，所述离心机包括筒体马达(Ml)和螺杆轴马达(M2)，用于分别控制筒体(20)和螺杆轴(30)的驱动和旋 转；以及控制器(100)，用于控制所述筒体马达(Ml)和所述螺杆轴马达(M2)。
7.根据权利要求6所述的离心机，其中，在为所述收集步骤(Si)而预定的收集时间 (Atl)内，所述控制器(100)以高速旋转所述筒体马达(Ml)，从而以高速旋转筒体(20)并 且向所述筒体(20)内供给废料浆，以使得将所述废料浆中含有的硅粉收集在筒体(20)的 内表面上，并将剩余的流体排出至流体出口(60)；以及，在为排出步骤(S2)而预定的排出 时间(At2)内，控制器(100)减小筒体马达(Ml)的速度以减小筒体(20)的速度，中断废 料浆的供给，并旋转螺杆轴马达(M2)，以使得经由收集出口(50)排出在所述筒体(20)的内 表面上收集的硅粉。
全文摘要
提供了一种用离心机从在背面研磨过程中产生的废料浆中收集硅粉的方法，以及该离心机。通过使用具有均为水平安装的筒体和螺杆轴的离心机从在背面研磨过程中产生的废料浆中收集硅粉的方法包括在离心机的筒体的内表面上收集硅粉的收集步骤(S1)，在收集步骤(S1)中，在为在筒体的内表面上收集硅粉而预定的时间内，供给废料浆，同时停止螺杆轴并以高速旋转筒体，以使得从废料浆中分离硅粉和流体，在筒体的内表面上收集所分离的硅粉并且将所述流体排出至流体出口；以及将在筒体的内表面上所收集的硅粉排出的排出步骤(S2)，在所述排出步骤(S2)中，在为将在所述收集步骤(S1)中在筒体的内表面上收集的硅粉排出而预定的时间内，停止供给废料浆，以减小的速度旋转筒体以将所收集的硅粉保持在筒体的内表面上，并且，旋转在所述收集步骤(S1)中停止的所述螺杆轴，以将在筒体的内表面上收集的硅粉排出。
文档编号B04B3/04GK101959606SQ200980107546
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月4日 优先权日2008年3月5日
发明者林承龙, 金圣信 申请人:株式会社Silfine