CN101681808B - 从半导体晶片制造工艺再生废浆料的再生工艺和再生系统 - Google Patents
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Abstract
提供再生在制造晶片如半导体晶片、太阳能晶片等工艺中在浆料已提高切削效率后废弃的废浆料的方法和系统。该方法包括：混合废浆料以分散其中的研磨剂和切屑的废浆料混合步骤(S10)；用超声波分散混合的废浆料的分散步骤(S20)；用离心机从分散的废浆料析取研磨剂的离心步骤(S30)；混合析取的研磨剂固体的研磨剂固体混合步骤(S40)；用净化器净化研磨剂的研磨剂净化步骤(S50)；移走研磨剂固体的湿气的干燥步骤(S60)；及将研磨剂固体加工成粉末的再生步骤(S70)。该系统包括：废浆料混合器(10)，其混合其中的废浆料以分散由研磨剂和切屑构成的沉淀物；颗粒分散器(20)，其用超声波分散从混合器(10)流出的已混合废浆料；离心机(30)，其离心分散的废浆料以析取研磨剂；多个子罐(40)，其存储析取的研磨剂；用来混合子罐的研磨剂的多个混合器(50)；多个研磨剂净化器(60)，每个包括装于离心机中的清洁设备，接收从混合器供应的研磨剂固体移走残留在研磨剂上的杂质；干燥器(70)，其移走净化的研磨剂固体的湿气；及研磨剂粉末制造器(80)，其再生由干燥器干燥的研磨剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于在制造各种晶片比如半导体晶片、太阳能晶片等的工艺中浆料用来提高切割效率之后再生已废弃浆料的方法和系统。
背景技术
通常，在半导体制造工艺中产生的废浆料由可溶解于油的切割流体、作为硅晶片材料的硅(切屑：Si)、碳化硅(研磨剂：SiC)以及呈大约10μm或更小的粉末形式的用于切割的铜导线碎片等组成。同时，由前述混合物组成的废浆料将会短期内存放数月或者长期内存放一到两年，此后将会烧掉或掩埋。
然而，已经存在着多种技术用来再生在半导体制造工艺等期间产生的废浆料，重新使用，从而降低生产半导体晶片的单位成本和防止由于归类为工业废料的废浆料通过燃烧或填埋来毁灭的处理所引起的环境污染。
再生废浆料的技术的已有示例包括韩国专利登记号No.393007(名称：用于再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法和系统)、韩国专利公开No.10-2004-0055218(名称：用于从废半导体浆料制造高纯度碳化硅的方法)等。
在韩国专利登记号No.393007(名称：用于再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法和系统)中公开的用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法包括：混合废浆料以分散由研磨剂和切屑形成的沉淀物的混合步骤；将再生油和在混合步骤中混合的废浆料混合以稀释废浆料的稀释步骤；将稀释步骤中的废浆料第一次离心以从废浆料中析取研磨剂的第一次离心步骤；将通过在第一次离心步骤中第一次离心所获得的一次油第二次离心以从一次油中分离二次油和切屑的第二次离心步骤；过滤二次油以净化从而还原再生油的过滤/净化步骤；以及通过将在第一次离心步骤中析取的研磨剂添加至在过滤/净化步骤中净化的再生油来再生浆料的废浆料再生步骤。
用于再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统包括：混合放入混合罐的废浆料以分散由包括于废浆料中的研磨剂和切屑形成的沉淀物的混合罐；通过将再生油与废浆料混合来稀释从混合罐流出的已混合废浆料的稀释罐；第一次离心从稀释罐流出的已稀释废浆料以析取研磨剂的第一离心机；第二次离心由于通过第一次离心已稀释废浆料析取研磨剂而获得的一次油和切屑的第二离心机；过滤/净化由于通过第二离心机析取切屑而获得的二次油以产生再生油的过滤器；以及通过将由第一离心机析取的研磨剂添加至由过滤器净化和再生的再生油以将再生浆料再生的重新调节罐。
在用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的前述方法和系统中，在混合器用来分散由于长时间存储导致固化的废浆料时，由于研磨剂和粘着至研磨剂的杂质没有分散，杂质粘着至由离心机析取的研磨剂。因此，常规技术存在着不能析取高纯度研磨剂的问题。
发明内容
技术问题
因此，已经做出本发明以解决上面的问题，并且本发明的目标是通过防止任何外来物质包括于由离心机析取的研磨剂中、通过由混合器混合已固化的废浆料以及由使用超声波的颗粒分散器分散已混合的废浆料来获得纯净研磨剂。
本发明的另一个目标是提供一种通过使用超声波来分散废浆料的颗粒分散器。
本发明的另一个目标是通过给离心机提供具有清洁设备的研磨剂净化器来获得纯净研磨剂。
技术方案
根据本发明的一个方面，上面和其它目标能通过一种使用离心机再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法来实现，这种方法包括：由混合器混合废浆料以使得包含于废浆料中的研磨剂和切屑分散的废浆料混合步骤；使用超声波由颗粒分散器分散在混合步骤中混合的废浆料的分散步骤；离心在分散步骤中分散的废浆料以使得研磨剂由离心机析取的离心步骤；由混合器混合在离心机中析取的研磨剂固体(SiC块)的研磨剂固体混合步骤；由研磨剂净化器净化在混合步骤中混合的研磨剂的研磨剂净化步骤；移走在研磨剂净化步骤中净化的研磨剂固体(SiC块)的湿气的干燥步骤；以及将在干燥步骤中干燥的研磨剂固体(SiC块)加工成粉末状态的再生步骤。
由混合器混合在研磨剂净化步骤中净化的研磨剂固体(SiC块)的混合步骤以及由研磨剂净化器净化在混合步骤中混合的研磨剂的研磨剂净化步骤还可重复地执行二至六次。
用来暂时存储研磨剂的子罐还可安装于混合步骤中使用的混合器和研磨剂净化步骤中使用的研磨剂净化器之间。
根据本发明的另一方面，上面和其它目标能由使用离心机再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统实现，该系统包括：废浆料混合器，其用来混合放入混合器的废浆料以使得由包含于废浆料中的研磨剂和切屑构成的沉淀物被混合；颗粒分散器，其用来通过超声波分散从混合器流出的已混合废浆料；离心机，其用来离心由颗粒分散器分散的废浆料以析取研磨剂；用来混合由离心机析取的研磨剂固体的多个混合器；多个研磨剂净化器，其每个具有安装于离心机中的清洁设备，用来接收从混合器供应的研磨剂固体以及移走残留在研磨剂上的杂质；干燥器，其用来移走由研磨剂净化器净化的研磨剂固体的湿气；以及用来再生由干燥器干燥的研磨剂的研磨剂粉末制造器。
该系统还包括：多个子罐，用来暂时存储由离心机和研磨剂净化器析取的研磨剂固体。
形成来存储供应的废浆料的颗粒分散器可包括：存储罐，其具有形成于存储罐的上部处的输入开口以及形成于其下部的出口，其中输入开口允许废浆料流入存储罐并且出口允许已分散的废浆料流出；超声波发生器，其用来产生超声波以分散存储于存储罐中的废浆料，其中超声波发生器包括在存储罐内部定位于两侧处的侧向振动器、定位于其下侧处的下部振动器、以及每个都连接至振动器的振荡器；用来混合存储于存储罐中的废浆料的混合设备；用来感测存储罐内部废浆料料位的料位传感器；用来测量废浆料的温度的温度传感器；以及用来控制上述构成部分的控制单元。
有利效果
使用离心机来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统具有通过使用超声波的颗粒分散器来分散废浆料从而获得高纯度研磨剂的效果。
此外，由于产生超声波的振动器定位于颗粒分散器下部处的开口中，并且允许已分散废浆料流出的出口形成于开口的一侧处，有效地分散的废浆料供应至离心机，以提高由离心机析取的研磨剂的纯度。
此外，包括安装于离心机处的清洁设备的研磨剂净化器具有提高析取的研磨剂的纯度的效果。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优点将从以下结合附图对实施例的描述中变得明显并且更容易理解，其中：
图1是根据本发明优选实施例的用来再生废浆料的方法的流程图；
图2是根据本发明另一个优选实施例的用来再生废浆料的系统的布置图；
图3是根据本发明另一个优选实施例的颗粒分散器的正视图；
图4是根据本发明优选实施例的颗粒分散器的侧视图；
图5是根据本发明另一个优选实施例的离心机的正视图；并且
图6是根据本发明另一个优选实施例的研磨剂净化器的正视图。
<附图的主要元件的解释>
S10：废浆料混合步骤
S20：分散步骤
S30：离心步骤
S40：研磨剂固体混合步骤
S50：研磨剂净化步骤
S60：干燥步骤
S70：再生步骤
10、50：混合器
20：颗粒分散器
30：离心机
40：子罐
60：研磨剂净化器
70：干燥器
80：粉末制造器
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更完全地描述用于再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法和系统，附图中示出本发明的优选实施例。
然而，本发明可具体化为很多不同形式中并且不应当构造为限制这里阐明的实施例。而是，这些实施例提供为以使得本公开将彻底并且完全，并且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。
通常，在半导体制造工艺期间产生的废浆料存储于一立方米的PE容器中，并且在较长存储时期之后，供应至再生公司。
由于废浆料长时间存储于容器中，研磨剂和切屑的固体沉淀于容器的底部中。沉淀于容器底部中的固体通过使用可移动加热器以大约35℃加热固体并且使用混合器混合固体来与容器分离。
如图2所示，与容器分离的废浆料供应至用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统，以便再生。
如图2所示，使用离心机，用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统包括：废浆料混合器10，其用来混合放入混合器10的废浆料以分散包含于废浆料中的由研磨剂、切屑等构成的沉淀物；颗粒分散器20，其通过超声波分散从混合器10流出的已混合废浆料；离心机，其用来离心由颗粒分散器20分散的废浆料废料，以析取研磨剂；多个子罐40，用来暂时存储从离心机30或将稍后描述的研磨剂净化器60析取的研磨剂固体；多个混合器50，用于混合子罐40中的研磨剂；多个研磨剂净化器60，其每个具有安装于离心机中的清洁设备，用来接收从混合器50供应的研磨剂以及移除残留在研磨剂上的杂质；干燥器70，其用来干燥由研磨剂净化器60净化的研磨剂固体；以及用来再生在干燥器70中干燥的研磨剂的研磨剂粉末制造器80。
具体地，多个子罐40、多个混合器50和多个研磨剂净化器60布置为使得在混合器中混合的研磨剂能由研磨剂净化器净化两次至六次(参见图2)。
在颗粒分散器20中，用来产生超声波的多个振动器安装于其中存储废浆料的存储罐内部。振动器定位于存储罐的侧面和下侧处，以准确地分散研磨剂和切屑颗粒。此外，在颗粒分散器20中，安装了用来混合废浆料的混合设备，以使得废浆料的颗粒通过超声波和混合更准确地分散。从颗粒分散器排出的废浆料通过超声波分散直到由安装于下侧处的振动器排出的时刻。图3和4示出应用至根据本发明实施例的用于再生废浆料的系统的颗粒分散器20的示意性截面图。
如图3和4所示，形成来存储供应的废浆料的颗粒分散器20包括：存储罐210，其包括形成于存储罐210上部处的输入开口211以及形成于其下部处的出口212，其中输入开口211允许废浆料流入存储罐210并且出口212允许分散的废浆料流出；超声波发生器220，其用来产生超声波以分散存储于存储罐210中的废浆料，其中超声波发生器220包括在存储罐210内部定位于两侧处的侧面振动器221、定位于其下侧处的下部振动器222，以及每个连接至振动器221和222的振荡器223；用来混合存储于存储罐210中的废浆料的混合设备240；用来感测存储罐210内部的废浆料水位的多个料位传感器250；用来测量废浆料的温度的温度传感器260；用来控制上述构成部分的控制单元230；以及用来支撑构成部分的框架280。
料位传感器250可多于一个，以通过感测废浆料的准确料位来控制振动器并且可安装二至五个料位传感器。
具体地，下部振动器222安装在形成于存储罐210下侧处的开口213内部。出口212形成于开口213的一侧处，以使得通过出口212流出的废浆料通过超声波分散。
在颗粒分散器20中，由混合器10分散的废浆料借助于废浆料供应泵270通过存储罐210的输入开口211存储，并且在与存储罐210的容量同样多的废浆料流入存储罐210时，控制单元230停止供应泵270以中断废浆料的供应并且使用超声波发生器220以产生超声波来分散废浆料。那么，为了防止呈现在存储罐210中部的废浆料由于超声波没有充分地传输导致没有被分散或缓慢地分散，使用混合设备240来混合废浆料。由超声波发生器220中产生的超声波分散的废浆料的温度上升。于是，温度传感器260测量废浆料的上升温度并且控制单元230根据测量的温度允许已分散的废浆料通过出口212流出。在已分散的废浆料通过出口212流出时，存储罐210中废浆料的料位变低。于是，作为料位传感器250的侧面振动器料位传感器251和下部振动器料位传感器252感测废浆料的下降料位，并且控制单元230根据从料位传感器250传送的信号依次停止超声波发生器220的振动器221和222。
作为应用离心颗粒的普通技术和设备并且具有相同操作原理的机器，离心机30构造为利用重力差别将两种材料从其混合物中分离。图5示出应用至根据本发明实施例的用来再生废浆料的系统的离心机30的示意性截面图。
离心机30包括壳体300、在壳体300中构建的内壳层301以及安装于内壳层301中的螺旋形螺旋体302。废浆料通过形成于螺旋体302内部的供应路径310流入并且通过出口311流出。在由电机(未示出)旋转的螺旋体302中，包含于废浆料中的具有相对较大重力的研磨剂在螺旋体302的宽度逐渐减少的方向上传送以使得研磨剂通过形成于下部位置处的第一出口314流出，并且具有相对较小重力的切屑和切削油在相反方向上传送以使得切屑和切削油通过形成于螺旋体302的宽度较大的端部处的第二出口313流出。
子罐40暂时存储从废浆料中析取的研磨剂固体。在用来再生废浆料的系统的构成部分的一部分不正常时，子罐40提供时间以使得系统能继续用来再生废浆料。在子罐40内部，振动器(未示出)安装来平滑地流出存储于其中的研磨剂固体。
研磨剂净化器60包括形成为将清洁溶液供应至常规离心机的管道，以及形成为将清洁溶液供应至由螺旋体推动并且沿着倾斜平面上升的研磨剂固体的清洁溶液出口。供应的清洁溶液清洁呈现在析取的固体顶部上的切屑，以使得析取高纯度的研磨剂。图6示出应用至根据本发明实施例的用来再生废浆料的系统的研磨剂净化器60的示意性截面图。
以与如上所述的离心机3相同的结构形成的研磨剂净化器60还包括清洁设备620，其包括输入管621和清洁溶液出口622。用来放置清洁溶液的输入管621安装于形成为将未稀释溶液(废浆料)供应至螺旋体602内部的供应路径610中，并且清洁溶液出口622安装为将从输入管621供应的清洁溶液供应至析取的研磨剂固体，研磨剂固体由螺旋体602沿着内壳层的倾斜平面601a上推。
混合器50混合由离心机30或由研磨剂净化器60用将处于浆料状态的清洁溶液或清洁水析取的研磨剂固体(SiC块)，分离和溶解残留在浆料溶液中的铁、硅以及其它外来物质，并且通过混合同时更有效地分离残留在研磨剂表面上的切屑。
用来移走由研磨剂净化器60净化并且析取的研磨剂固体(SiC块)的混合物的干燥器70通常使用大约500℃的分批型隧道式燃烧炉。
研磨剂粉末制造器80使得通过干燥器70移走湿气的研磨剂固体(SiC块)成为粉末状态。研磨剂粉末制造器80通过使得旋转叶片以大约1000rpm在旋转叶片安装于其中的批量罐中旋转来使得研磨剂固体(SiC块)成为粉末状态。
使用根据本发明实施例的用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统，用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法通过以下顺序实施：
1.废浆料混合步骤S10
在废浆料与废浆料收集容器(一立方米的PE容器)分离并且供应至混合器10时，混合器10的电机操作以使得混合翼混合待彼此分离的研磨剂和切屑。
2.分散步骤S20
已混合的废浆料发送至使用超声波的颗粒分散器20，以使得已混合的废浆料的研磨剂和切屑由超声波有效地分散。
3.离心步骤S30
由超声波分散的废浆料发送至离心机30，以使得研磨剂固体通过离心作用析取。
由于研磨剂和切屑在由超声波分散的废浆料中有效地分散，由离心机30析取的研磨剂固体的纯度提高。
由离心机30析取的研磨剂固体暂时存储在第一子罐41中。
4.研磨剂固体混合步骤S40
由离心机30析取并且存储于第一子罐41中的研磨剂固体定量地供应至混合器，定量地供应以便适合稍后描述的研磨剂净化器的容量。
由离心机30析取的研磨剂固体与清洁溶液或清洁水一起放入第一混合器51的混合罐，以使得研磨剂固体和清洁溶液或清洁水在浆料状态下混合在一起。
5.研磨剂净化步骤S50
在浆料状态下混合的研磨剂由研磨剂净化器60净化。如上所述，由于研磨剂净化器60包括安装于离心机中的清洁设备，残留在研磨剂表面上的切屑通过使用供应至清洁设备的清洁溶液或清洁水移走，以使得产生高纯度的研磨剂固体。
由第一混合器51在浆料状态下混合的研磨剂由第一研磨剂净化器61净化并且随后，净化的研磨剂颗粒暂时存储于第二子罐42中。
6.研磨剂固体混合步骤S40
由第一研磨剂净化器61析取并且存储于第二子罐42中的研磨剂固体与清洁溶液或清洁水一起放入第二混合器52的混合罐，以使得研磨剂固体和清洁溶液或清洁水在浆料状态下混合在一起。
7.研磨剂净化步骤S50
由第二混合器52混合的研磨剂由第二研磨剂净化器62净化，并且在第二研磨剂净化器62中净化的研磨剂固体暂时存储于第三子罐43中。
8.研磨剂固体混合步骤S40
由第二研磨剂净化器62析取并且存储于第三子罐43中的研磨剂固体与清洁溶液或清洁水一起放入第三混合器53的混合罐，以使得研磨剂固体和清洁溶液或清洁水在浆料状态下混合在一起。
9.研磨剂净化步骤S50
由第三混合器53混合的研磨剂由第三研磨剂净化器63净化，并且在第三研磨剂净化器63中净化的研磨剂固体暂时存储于第四子罐44中。
10.研磨剂固体混合步骤S40
由第三研磨剂净化器63析取并且存储于第四子罐44中的研磨剂固体与清洁溶液或清洁水一起放入第四混合器54的混合罐，以使得研磨剂固体和清洁溶液或清洁水在浆料状态下混合在一起。
11.研磨剂净化步骤S50
由第四混合器54混合的研磨剂由第四研磨剂净化器64净化，并且在第四研磨剂净化器64中净化的研磨剂固体暂时存储于第五子罐45中。
12.干燥步骤S60
存储于第五子罐45中的研磨剂固体供应至干燥器70，以移走呈现在研磨剂固体上的湿气。
干燥器70包括分批型隧道式燃烧炉并且以大约500℃的温度干燥研磨剂固体。
13.再生步骤S70
通过干燥器70由此移走湿气的研磨剂固体(SiC块)由研磨剂粉末制造器80制造为粉末状态。
执行研磨剂固体混合步骤S40和研磨剂净化步骤S50的数量可根据要析取研磨剂的纯度来改变，并且其通常是二至六次。
每个子罐40定位于每个混合器50和每个研磨剂净化器60之间并且存储净化的研磨剂固体，从而提供检查或维修构成部分的时间并且因此使得工艺能连续。
根据本发明用来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的系统能用来再生在制造太阳能晶片和各种晶片的工艺中以及在用来制造半导体晶片的工艺中产生的废浆料。
虽然本发明已经参照其示例性实施例具体地示出和描述，但是本领域技术人员将理解到，各种形式和细节的变化可在不脱离本发明由以下权利要求限定的精神和范围之下做出。
Claims (4)
1.一种使用离心机来再生在半导体晶片制造工艺期间产生的废浆料的方法，其包括：
通过使用混合器来混合废浆料的废浆料混合步骤(S10)，以分散包含于废浆料中的研磨剂和切屑；
通过使用超声波分散在混合步骤中混合的废浆料的分散步骤(S20)；
通过使用离心机从在分散步骤中分散的废浆料中析取研磨剂的离心步骤(S30)；
通过使用混合器来混合在离心步骤中析取的研磨剂固体的研磨剂固体混合步骤(S40)；
通过使用研磨剂净化器来净化在混合步骤中混合的研磨剂的研磨剂净化步骤(S50)；
移走在研磨剂净化步骤中净化的研磨剂固体的湿气的干燥步骤(S60)；以及
将在干燥步骤中干燥的研磨剂固体加工成粉末状态的再生步骤(S70)，并且
其中用来暂时存储研磨剂的子罐安装于在混合步骤中使用的混合器和在研磨剂净化步骤中使用的研磨剂净化器之间。
2.根据权利要求1的方法，其中在研磨剂固体混合步骤(S40)和研磨剂净化步骤(S50)之后并且在干燥步骤(S60)之前，通过使用混合器来混合在研磨剂净化步骤(S50)中净化的研磨剂固体的混合步骤(S40)以及通过使用研磨剂净化器净化在混合步骤中混合的研磨剂的研磨剂净化步骤(S50)重复地执行二至六次。
3.一种使用离心机来再生在半导体晶片制造步骤期间产生的废浆料的系统，其包括：
废浆料混合器(10)，其用来混合放入废浆料混合器(10)中的废浆料，以分散由包括于废浆料中的研磨剂和切屑构成的沉淀物；
颗粒分散器(20)，其用来通过使用超声波分散从废浆料混合器(10)流出的已混合的废浆料；
离心机(30)，其用来离心由颗粒分散器(20)分散的废浆料以析取研磨剂，其中离心机(30)包括：用来存储供应的废浆料的存储罐(210)，存储罐(210)包括形成于存储罐(210)的上部处的输入开口(211)以及形成于其下部处的出口(212)，其中输入开口(211)允许废浆料流入存储罐(210)并且出口(212)允许分散的废浆料流出；超声波发生器(220)，其用来产生超声波以分散存储于存储罐(210)中的废浆料，超声波发生器(220)包括在存储罐(210)内部定位于两侧处的侧面振动器(221)、定位于存储罐(210)的下侧处的下部振动器(222)、以及安装为分别连接至侧面振动器(221)和下部振动器(222)的振荡器(223)；用来混合存储于存储罐(210)中的废浆料的混合设备(240)；用来感测存储罐(210)内部的废浆料料位的料位传感器(250)；用来测量废浆料的温度的温度传感器(260)；以及用来控制这些构成部分的控制单元(230)；
用来混合由离心机(30)析取的研磨剂固体的多个混合器(50)；
多个研磨剂净化器(60)，其每个包括安装于离心机中的清洁设备，用来通过接收从混合器(50)供应的研磨剂固体来移走残留在研磨剂上的杂质；
干燥器(70)，其用来移走由研磨剂净化器(60)净化的研磨剂固体的湿气；以及
研磨剂粉末制造器(80)，其用来再生由干燥器(70)干燥的研磨剂。
4.根据权利要求3的系统，还包括：多个子罐(40)，用于暂时存储分别在离心机(30)和研磨剂净化器(60)中析取的研磨剂固体。
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