[发明专利]清洁污染碳化硅粒子的方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种清洁污染碳化硅(SiC)粒子的方法与系统，尤指当SiC粒子用于切或割开太阳能电池与电子对象的硅晶圆用的切割介质悬浮液(常称为切割细泥废料(spentsawingsludge))之后，藉由除去黏附在污染SiC粒子上的微细粒子而清洁该污染SiC粒子。

背景技术

当切割薄硅片(一般称为“晶圆”)时，将特定砂砾大小(如FEPA类别F500、F600、以及F800)的碳化硅(SiC)粒子分散在有机液体中形成悬浮液，作为切割介质之用。最常见的分散剂为有机乙二醇液体，如聚乙二醇(polyethyleneglycol)或一缩二丙二醇(di-propyleneglycol)。有时会在悬浮液中加入界面活性剂，用以降低表面张力。

通常利用表面具有黄铜的薄硬铁线的线切割器进行切割，其将硅(Si)块切成一系列薄晶圆，而切割所致的粒子悬浮在含SiC的悬浮液中。在切割制程中，悬浮液会受到来自Si块的Si、来自切割线的铁(Fe)、以及研磨颗粒裂解所致的SiC微粒(即微细粒子)所污染。

一般而言，该Si晶圆用以制造电子或微电子组件，或用以制造太阳能面板以产生电力。对这些Si晶圆干净度的要求基本上很高，实际上只能使用无Si无Fe的悬浮液。另外，必须精准要求粒径分布，以得到平滑的Si晶圆表面。切割用的SiC粒子落在一个很窄的颗粒尺寸范围内，亦即最大与最小粒子的尺寸间必须几无差异或尽可能小。

在使用一段时间之后，切割悬浮液会被SiC微粒、Si与Fe粒子所污染，因此必须换新的悬浮液。此外，SiC粒子的粒径分布会超出所欲的窄范围之外。当弃置于特定的垃圾掩埋场时会有乙二醇漏进环境中的风险。另外一个选择是燃烧该废弃切割悬浮液，将液相和固体粒子一起烧掉。当乙二醇燃烧还原成二氧化碳和水时，该固体粒子会形成含重金属的灰烬，因而产生另一个环境问题。

因此从资源、成本与环境等观点，需要发展出可从悬浮液中移除并回收SiC微粒、Si与Fe粒子的非化学方法。SiC微粒的回收，在例如太阳能电池的制程中，亦代表总能量消耗的降低。回收同时意味着相对于无清洁程序下的SiC的生产与含碳化物悬浮液的燃烧或弃置于特定垃圾掩埋场相关问题而言，较低的环境冲击。

一个经济实惠的方法代表它应该有高回收率回收组件再利用，且带有Fe、Si与SiC微粒污染的废弃物应该要可以作为有用资源加以再利用，例如用以生产铁和钢、铁合金、或耐火材料。这反过来暗示回收方法应朝此方向设计，以高产率回收有机分散试剂、重复用于Si晶圆的切割。

FEPAF500、F600以及F800微砂砾一般用于Si晶圆的切割。重要的是SiC颗粒要符合标准，才能得到好的结果。传统实务上会以大量水稀释粒子与聚乙二醇或一缩二丙二醇的悬浮液，并在沉淀容器(settlingvessel)中处理悬浮液。此方法利用SiC粒子的直径比污染物SiC微粒、Si与Fe粒子大的事实。

严格要求粒径在窄的限制范围内会导致产率低。因此需要在SiC微粒、Si与Fe的更小粒子达到所欲颗粒尺寸SiC的沉淀相前中断该沉淀程序。在沉淀容器中所得的SiC沉淀粒子透过已知方法加以干燥与筛选。需要利用以乙二醇为主经水高度稀释的分散剂来增加沉淀的速度，其使得该分散剂难以有经济与生态兼顾的回收方法。

在一个研究中，若利用标准SiC悬浮液粒子的直接沉淀，沉淀99％的最细粒子会花上一年。因此根据此原理的分离在例如Si晶圆的工业生产上不符经济效益。

因此，对于清洁切割细泥废料中的污染SiC粒子的替代方法与系统仍有其需求。

发明概述

本案的第一方面提供一种藉由除去黏附在污染SiC粒子上的微细粒子而清洁污染碳化硅(SiC)粒子的方法。

该方法包括将污染SiC粒子馈给到一气流粉碎机(jetmill)中，以得到一分散粉末。

该方法可另外包括将该分散粉末进料到一分级机系统，以得到净化的SiC粒子。该分级机系统可包括超过一个分级机。

在本案的第二方面提供一种藉由除去黏附在污染SiC粒子上的微细粒子而清洁污染碳化硅(SiC)粒子的系统。

该系统包括一气流粉碎机。

该系统可另外包括一分级机系统。该分级机系统可包括超过一个分级机。

附图说明

在附图中，类似的参考标记通常在不同视图中代表相同的部件。该附图一般不一定按照尺寸比例，而主要是为了展示不同实施例背后的原理。在后续说明中，各种不同发明实施例是参考以下附图加以说明。

图1显示本发明方法与系统的流程。