[发明专利]硅单晶棒回收装置及方法、液氮供应装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其是一种硅单晶棒回收装置及方法、液氮供应装置。

背景技术

半导体硅单晶体的大部分用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英锅中，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称作籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶长大至目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时锅内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向锅的供热量将晶体直径见见减小而形成一个尾形椎体，当椎体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。

生长出来以后硅单晶棒只有中间的等直径部分可用来切割晶圆，需要去除硅单晶棒的头尾部分，即需要去除掉所述硅单晶棒的引颈部分和缩颈部分。随着所述硅单晶棒直径的加大，所述硅单晶棒的引颈部分和缩颈部分的重量也在逐渐增大，需要对其进行回收利用，以降低成本，提高效益。

目前，通常使用的硅单晶棒回收装置包括一高温炉，一容器和一冲击锤，将待回收的硅单晶棒置于所述高温炉中，升温至400～800℃后，快速引入空气，利用温差的应力使大晶块变成小晶块，然后再放到容器中，利用所述冲击锤反复敲打所述容器中的所述待回收的硅单晶棒，直至将所述待回收的硅单晶棒打碎形成硅单晶碎块。而这整个过程中需要高温炉，造成电能消耗；冲击锤打过程会在硅单晶碎块中引入铁、镍以及铜等金属杂质离子，从而对所述硅单晶碎块造成污染。因此，急需一种节能且无污染的快速回收利用硅单晶棒的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅单晶棒回收装置及方法、液氮供应装置，以解决回收的硅单晶棒碎块中含有金属杂质离子的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种硅单晶棒回收装置及方法、液氮供应装置，其中，所述硅单晶棒回收装置包括：

一硅单晶棒容器，用于盛装待回收的硅单晶棒；

一盖体，用于盖住并密封所述硅单晶棒容器；

一第一管路，穿过所述盖体与所述硅单晶棒容器连通，且在所述第一管路上设置有一第一阀门；

一第二管路，其一端通过所述硅单晶棒容器的侧壁与其连通，另一端与一液氮供应装置连接，且在所述第二管路上设置有一第二阀门；

一第三管路，其一端通过所述硅单晶棒容器的侧壁与其连通，另一端与一真空装置连接，且在所述第三管路上设置有一第三阀门；以及

一第四管路，通过所述硅单晶棒容器的侧壁与其连通，且在所述第四管路上设置有一第四阀门。

优选的，在上述的硅单晶棒回收装置中，还包括一第五管路，其一端通过所述硅单晶棒容器的侧壁与其连通，另一端与一气体收集装置连接，在所述第五管路上设置有一个第五阀门。

优选的，在上述的硅单晶棒回收装置中，所述第五管路靠近所述盖体设置。

优选的，在上述的硅单晶棒回收装置中，所述第二管路靠近所述硅单晶棒容器的底部设置。

优选的，在上述的硅单晶棒回收装置中，所述第三管路靠近所述硅单晶棒容器的底部设置。

优选的，在上述的硅单晶棒回收装置中，所述第四管路的一端连接于所述第三管路上的一连接点，且所述连接点位于所述第三阀门和所述硅单晶棒容器的侧壁之间。

本发明还提供了一种硅单晶棒回收方法，使用如上所述的硅单晶棒回收装置，包括：

将待回收的硅单晶棒放入到所述硅单晶棒容器中，并将所述盖体盖紧，关闭所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；

打开所述第三阀门，利用所述真空装置使得所述硅单晶棒容器中的气压为真空，然后关闭所述第三阀门；

打开所述第二阀门，利用所述液氮供应装置向所述硅单晶棒容器中冲入液氮，直至液氮淹没所述待回收的硅单晶棒后，关闭所述第二阀门；

打开所述第一阀门，热去离子水通过所述第一管路流入所述硅单晶棒容器中，对所述待回收的硅单晶棒进行淬火，使得所述待回收的硅单晶棒碎裂成硅单晶碎块，然后关闭所述第一阀门；

打开所述第四阀门，通过所述第四管道排干所述硅单晶棒容器中的水，然后收集所述硅单晶碎块。

优选的，在上述的硅单晶棒回收方法中，还包括：

在打开所述第一阀门的之前，打开所述第五阀门，利用所述气体收集装置收集所述硅单晶棒容器中的氮气。

本发明更提供了一种液氮供应装置，包括：