[发明专利]回收碳化硅粒子的非化学方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收碳化硅粒子的非化学方法与系统，尤指一种回收悬浮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(常称为切割细泥废料(spentsawingsludge))中的SiC粒子的非化学方法与系统。

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。现今回收悬浮液的技术可以做到几乎无Si无Fe，但都会需要用到化学品。特定来说，会使用酸及/或烧碱来处理污染的SiC粒子，除去Si和Fe粒子。因此导致大量化学废弃物，造成另外的环境问题。

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非化学清洁步骤的SiC的生产与化学废弃物的处理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颗粒要与窄粒径分布、低不纯物量的标准一致，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，并利用物理方法将固体和液体分部分开。接着，先利用SiC粒子的直径比污染物SiC微粒、Si与Fe粒子大的事实，以离心分离程序清理由SiC粒子、SiC微粒、Si与Fe粒子组成的固体分部，此步骤可以达成窄粒径分布的要求，但通常无法符合低不纯物量的要求。此特别常见于使用较小的SiC砂砾尺寸时，例如F800，其中SiC粒子的直径更接近污染物，因此难以加以分离。因此需要化学处理步骤，利用烧碱与酸化学还原Si与Fe到所欲的量。在回收过程中使用化学品不只增加成本，还会出现废弃时的环境问题。

因此，对于从废弃切割泥中利用非化学方式回收可再利用的SiC粒子的替代方法与系统，仍有其需求。

发明内容

本案的第一方面提供一种回收碳化硅(SiC)粒子的方法，利用物理方式将微小颗粒从SiC、Si与Fe粒子混合物中移除。

该方法可包括把SiC、Si与Fe粒子在水中的悬浮液进给到水力旋流系统(hydrocyclonesystem)中，以得到下位流(underflowstream)与上位流(overflowstream)。该水力旋流系统可包括一或多个水力旋流器。可将进给到水力旋流系统的悬浮液加热到约45到60℃。可另外或选择以至少24kHz的超声波频率处理进给到水力旋流系统的悬浮液。

在本案的第二方面揭露一种回收碳化硅(SiC)粒子的系统，利用物理方式将微小颗粒从SiC、Si与Fe粒子混合物中移除。

该系统可包括一个包括一或多个水力旋流器的水力旋流系统。可将进给到水力旋流系统的悬浮液加热到约45到60℃。可另外或选择以至少24kHz的超声波频率处理进给到水力旋流系统的悬浮液。

附图说明