KR100896069B1 - Gathering method of silicon powder and a centrifugal separator for silicon powder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 후공정인 백래핑(back lapping)공정으로부터 발생하는 슬러리로부터 실리콘 파우더를 원심분리기를 이용하여 포집하는 원심분리기를 이용한 백래핑(back lapping)공정에서 발생된 슬러리로부터 실리콘 파우더의 포집방법과 백래핑(back lapping)공정에서 발생된 슬러리로부터 실리콘 파우더의 포집하기 위한 원심분리기에 관한 것이다.The present invention is a method for capturing silicon powder from the slurry generated in the back lapping process using a centrifuge which collects the silicon powder from the slurry generated from the back lapping process, which is a semiconductor post-process using a centrifuge. And a centrifuge for capturing silicon powder from a slurry produced in a back lapping process.
이러한 바울과 스크류 축이 수평으로 설치된 원심분리기를 이용한 백래핑(back lapping)공정에서 발생된 슬러리로부터 실리콘 파우더의 포집방법은, 상기 원심분리기는 바울 내측면에 실리콘 파우더가 포집되도록 설정되는 시간 동안 스크류 축을 정지시킨 상태에서 바울을 슬러리로부터 실리콘 파우더와 유체가 분리되어 분리된 실리콘 파우더는 바울 내측면에 포집되고, 유체는 유체 배출구로 배출되도록 고속으로 회전시키며 슬러리를 공급하는 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와,In the method of capturing silicon powder from the slurry generated in the back lapping process using a centrifuge in which the Paul and the screw shaft are horizontally installed, the centrifugal screw is screwed for a time during which the silicon powder is collected on the inner surface of the Paul. With the shaft stopped, the silicon powder and the fluid were separated from the slurry from the slurry, and the separated silicon powder was collected on the inner side of the paul, and the fluid was rotated at high speed to discharge the fluid into the fluid outlet. Collecting step (S1),
상기 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)에서 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하도록 설정되는 시간 동안 슬러리는 공급을 중단하고, 바울은 감속하되 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더가 유지되도록 감속하여 회전시키고, 정지되어 있는 스크류 축은 회전시켜 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)로 운용하는 것이다.In the step of collecting the silicon powder (S1), the slurry stops the supply for a time set to discharge the silicon powder collected on the inner side of the Paul, and Paul decelerates so as to maintain the silicon powder collected on the inner side of the Paul. The rotating and stationary screw shaft is rotated to discharge the silicon powder collected on the inner surface of the Paul (S2).
웨이퍼, 백래핑, 슬러리, 실리콘 파우더, 원심분리기 Wafer, Backlapping, Slurry, Silicon Powder, Centrifuge
Description
본 발명은 반도체 후공정인 백래핑(back lapping)공정으로부터 발생하는 슬러리로부터 실리콘 파우더를 원심분리기를 이용하여 포집하는 원심분리기를 이용한 백래핑(back lapping)공정에서 발생된 슬러리로부터 실리콘 파우더의 포집방법과 백래핑(back lapping)공정에서 발생된 슬러리로부터 실리콘 파우더의 포집하기 위한 원심분리기에 관한 것이다.The present invention is a method for capturing silicon powder from the slurry generated in the back lapping process using a centrifuge which collects the silicon powder from the slurry generated from the back lapping process, which is a semiconductor post-process using a centrifuge. And a centrifuge for capturing silicon powder from a slurry produced in a back lapping process.
일반적으로 전기전도도에 따라 물질을 분류하면 크게 도체, 반도체, 부도체로 나뉜다. 반도체는 순수한 상태에서 부도체와 비슷한 특성을 보이지만 불순물의 첨가에 의해 전기전도도가 늘어나기도 하고 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기전도성을 갖기도 한다.Generally, when materials are classified according to electrical conductivity, they are classified into conductors, semiconductors, and insulators. Semiconductors have properties similar to insulators in their pure state, but their electrical conductivity increases due to the addition of impurities, and they may also have electrical conductivity temporarily due to light or thermal energy.
반도체는 다이오드와 트랜지스터 등으로 이루어진 집적회로소자 이외에도 열 전자방출소자, 전자식 카메라의 전하결합소자(CCD; charge coupled device) 등 첨단 전자산업 부문에 넓게 응용되고 있으며 태양전지나 발광소자에도 사용된다. 이처럼 우리 주변의 대부분의 전자제품에 들어있어 생활에 편리를 가져다 주기 때문에 반도체를 마법의 돌이라 부르기도 하며, 그 수요는 계속 적으로 증가하고 있다. Semiconductors are widely used in advanced electronic industries such as thermal electron emitting devices, charge coupled devices (CCDs) of electronic cameras, as well as integrated circuit devices including diodes and transistors, and are also used in solar cells and light emitting devices. As such, it is called magic stone because most of the electronics around us bring convenience to life, and the demand is continuously increasing.
이와 같은 반도체의 가공공정은 일반적으로 크게 준비단계와 전공정과 후공정으로 구분된다.Such semiconductor processing process is generally divided into preparatory stage, preprocess, and postprocess.
상기 준비단계는 모래로부터 고순도 단결정 실리콘웨이퍼를 만드는 웨이퍼제조, 웨이퍼상에 구현될 전자회로를 설계하는 회로설계, 설계된 전자회로를 각층별로 나누어 유림스크에 그리는 마크제작으로 구분된다.The preparatory step is divided into a wafer fabrication process for producing high purity single crystal silicon wafers from sand, a circuit design for designing an electronic circuit to be implemented on the wafer, and a mark production on a Yurimsk by dividing the designed electronic circuit into layers.
상기 전공정은 웨이퍼의 표면에 여러 종류의 막을 형성시켜, 이미 만든 마스크를 사용하여 특정부분을 선택적으로 깎아내는 작업을 되풀리함으로써 전자회로를 구성해 나가는 웨이퍼 가공(Fabrication)를 말하며, 보통 FAB라고도 칭한다.The previous process refers to wafer fabrication, which forms electronic circuits by forming various kinds of films on the surface of the wafer and selectively scrapes a specific portion by using a mask made previously, also called FAB. .
상기 후공정은 일측면에 전자회로가 구성된 웨이퍼의 뒷면을 소정의 두께가 되도로 깎아내는 백래핑공정과, 웨이퍼상의 칩을 개개로 잘라서 리드프레임과 결합하는 조립과정과, 검사과정으로 구분된다.The post-process is divided into a back lapping process of cutting the back surface of the wafer having electronic circuits on one side to a predetermined thickness, an assembly process of cutting chips on the wafer individually and combining them with a lead frame, and an inspection process.
보통 도 1과 같은 반도체 웨이퍼는 구경에 따라 3", 4", 6,", 8"로 제조되며, 그 두께는 최초 약 600~800㎛이고, 웨이퍼 가공 후 약 200㎛이 되도록 후공정인 백래핑공정에서 뒷면을 깎아낸다.Usually, the semiconductor wafer as shown in FIG. 1 is manufactured in 3 ", 4", 6, "and 8" according to the diameter, and its thickness is about 600 to 800 µm for the first time and is about 200 µm after wafer processing. The backing is scraped off in the lapping process.
이와 같은 반도체 제조공정인 후공정의 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에는 실리콘 파우더가 포함되어 있으며, 상기 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 사이즈는 0.02~5㎛의 크기를 가지며, 평균 2㎛의 크기를 갖는다.The slurry generated in the back lapping process of the back-end process, which is a semiconductor manufacturing process, includes silicon powder, and the size of the silicon powder contained in the slurry has a size of 0.02-5 μm, an average of 2 Have a size of μm.
상기 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 함량은 약 0.05% 정도로써 1000㎏당 0.5㎏의 실리콘 파우더를 포함한다. The content of the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process is about 0.05% and includes 0.5 kg of silicon powder per 1000 kg.
현재 국내의 일개의 반도체회사에서 발생하는 슬러리의 양은 하루 2000ton이 발생하며, 상기 2000ton의 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 양은 약 1톤을 포함되게 된다. 또한, 반도체의 사용은 산업기술의 발달에 의하여 점점 그 사용은 증가하여 이로 인하여 반도체 가공시 발생되는 슬러리의 양은 점점 증가하고 있는 실정이다. Currently, the amount of slurry generated by a semiconductor company in Korea is generated 2000 tons per day, and the amount of silicon powder contained in the 2000 tons slurry is about 1 ton. In addition, the use of semiconductors is increasing due to the development of industrial technology, and thus the amount of slurry generated during semiconductor processing is increasing.
상기와 같이 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 함량은 지극히 작을 뿐만 아니라 실리콘 파우더의 크기도 미세하여 포집시 매우 어려워 보통 폐기물업체를 통하여 폐기처분하고 있다.As described above, the content of the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process is not only very small but also the size of the silicon powder is fine, which is very difficult to collect and is usually disposed of through a waste company.
일반적으로 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더를 포집하기 위하여 원심분리기를 사용하면, 상기 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 크기와 함량의 특징에 의하여 일반적은 원심분리기의 운용방법으로는 실리콘 파우더가 포집되지 않아 필터를 이용한 포집방법을 사용하고 있다. In general, when the centrifuge is used to collect the silicon powder contained in the slurry, the size and content of the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process may be used. As a method of operation, the silicon powder is not collected, so a collection method using a filter is used.
일반적으로 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 크기가 클 경우 원심분리기로서 포집이 가능하다. 즉, 공급관을 통하여 슬러리를 공급하고, 바울과 스크류 축을 회전시키면, 상기 바울의 회전으로 공급되는 슬러리는 원심력이 가해지고, 원심력에 의하여 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더는 바울의 내측면에 포집되고 유체는 배출된다. 바울의 내측면에 포집된 실리콘 파우더는 스크류 축의 날개에 의하여 바울의 경사면을 따라 이송하면서 바울의 빠른 회전에 의하여 다량의 수분이 건조되면서 배출구로 배출됨으로써 포집된다. In general, when the size of the silicon powder contained in the slurry is large, it can be collected as a centrifuge. That is, when the slurry is supplied through the supply pipe and the Paul and the screw shaft are rotated, the slurry supplied by the rotation of the Paul is subjected to centrifugal force, and the silicon powder contained in the slurry is collected on the inner side of the Paul by the centrifugal force and the fluid Is discharged. The silicon powder collected on the inner side of Paul is collected by being discharged to the outlet as a large amount of moisture is dried by Paul's rapid rotation while conveying along the slope of Paul by the blade of the screw shaft.
그러나, 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 크기는 미세하여 상기와 같이 원심분리기를 이용하게 되면, 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더가 스크류 축의 날개에 의하여 바울의 경사면을 이동시 처음에는 일부가 조금 비산하고, 수분이 건조가 심해질수록 비산되는 양이 증가하여 결국에는 포집을 위한 배출구로 실리콘 파우더가 배출되지 못하고 2~3㎛이하의 미세 실리콘 파우더는 대부분 비산하여 외측으로 배출되는 유체에 혼합되어 유체배출구로를 통하여 외측으로 되게 됨으로써 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더는 원심분리기를 이용하여 포집을 하지 못였다. 그러므로 상기 슬러리를 폐기물 처리하거나 필터를 이용한 포집방법을 이용하고 있는 실정이다. However, when the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process is small in size, and the centrifuge is used as described above, the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is separated by the blade of the screw shaft. When moving the inclined surface, some parts are scattered a little at first, and as moisture dries up, the amount of scattering increases. Eventually, the silicon powder is not discharged as an outlet for collecting, and most of the fine silicon powder of 2 ~ 3㎛ or less is scattered. The silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process by being mixed with the fluid discharged to the outside through the fluid discharge passage was not collected by the centrifuge. Therefore, the situation is using the waste treatment or the collection method using a filter.
그러나, 필터를 이용한 포집방법은 필터를 자주교체하여야 하는 단점과 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더 양이 적어 포집되는 양이 적어 포집성능이 낮고, 필터로 인하여 필터의 성분이 포집된 실리콘 파우더와 혼합됨으로써 실리콘 파우더의 순도가 떨어지는 단점이 있다.However, the collecting method using the filter has the disadvantage of frequently replacing the filter and the amount of the silicon powder contained in the slurry is small and the collecting amount is low, and the filter component is mixed with the collected silicon powder due to the filter. There is a disadvantage that the purity of the silicon powder falls.
상기와 같은 단점을 해소하기 위한 본 발명은, 바울과 스크류 축이 수평으로 설치된 원심분리기의 운용방법을 제시함으로써 원심분리기를 이용하여 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더를 포집하는데 목적이 있다.The present invention for solving the above disadvantages, by presenting the operating method of the centrifugal separator installed horizontally with the Paul and the screw shaft, the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process using the centrifuge The purpose is to capture.
또한, 백래핑(back lapping)공정에서 발생하는 슬러리에 포함되어 있는 미세입자의 실리콘 파우더를 포집할 수 있는 바울과 스크류 축의 구동 및 회전을 각각 제어할 수 있는 원심분리기를 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a centrifuge capable of controlling the driving and rotation of a screw and a screw shaft capable of collecting silicon particles of fine particles contained in a slurry generated in a back lapping process.
본 발명과 같이 백래핑공정에서 발생된 슬러리에 함유되어 있는 실리콘 파우더의 포집하기 위한 원심분리기는 수평으로 설치된 바울과, 상기 바울 내측으로 수평으로 스크류 축이 설치된 원심분리기를 사용하되, 미세입자의 실리콘 파우더를 포집할 수 있도록 바울과 스크류 축의 구동과 회전을 각각 제어할 수 있도록 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)가 각각 구비된 원심분리기를 사용한다.Centrifuge for collecting the silicon powder contained in the slurry generated in the back-lapping process as in the present invention uses a horizontally installed Paul and a centrifuge provided with a screw shaft horizontally inside the Paul, the fine particles of silicon A centrifuge with a Paul motor (M1) and a screw shaft motor (M2) is used to control the drive and rotation of the Paul and screw shafts, respectively, to collect the powder.
또한, 상기 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)와 공급관으로 공급되는 슬러리의 유량(Q)을 조절하는 슬러리 공급밸브를 제어하는 제어부가 구비된다.In addition, a control unit for controlling the slurry supply valve for adjusting the flow rate (Q) of the slurry supplied to the feed motor (Paul motor M1) and the screw shaft motor (M2) and the supply pipe.
상기 제어부는 원심분리기를 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)로 구동되도록 제어하며, 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)시 설정된 포집시간(Δt1) 동안 바울용 모터(M1)를 고속으로 회전시켜 바울을 고속으로 회전시키고, 공급관으로 슬러리를 공급하여 바울 내측으로 슬러리를 공급하여 슬러리에 포합되어 있는 실리콘 파우더는 바울 내측면에 포집되도록 하고, 나머지 유체는 유체 배출구를 통하여 배출되도록 하고; 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)시 설정되는 배출시간(Δt2) 동안 바울용 모터(M1)를 감속시켜 바울을 감속하고, 공급관으로 공급되는 슬러리의 공급을 차단하며, 스크류 축용 모터(M2)를 회전시켜 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 포집용 배출구을 통하여 배출되도록 한다.The control unit is controlled to drive the centrifuge to collect the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1) and the step of discharging the silicon powder collected on the inner Paul (S2), and to collect the silicon powder on the inner surface of the Paul During the set collection time Δt1 at step S1, the Paul motor M1 is rotated at high speed to rotate the Paul at high speed, the slurry is supplied to the feed pipe, and the slurry is supplied to the inside of the Paul to be incorporated into the slurry. To be collected on the inner side of the Paul and allow the remaining fluid to be discharged through the fluid outlet; During the discharge time (Δt2) set at the step (S2) of discharging the silicon powder collected on the inner side of the Paul, the motor for motor (M1) was decelerated to decelerate Paul, and the supply of slurry supplied to the supply pipe was cut off, and the screw The shaft motor (M2) is rotated so that the silicon powder collected on the inner side of the Paul is discharged through the collecting outlet.
바울과 스크류 축이 수평으로 설치된 원심분리기를 이용한 백래핑공정에서 발생된 슬러리에 함유되어 있는 실리콘 파우더의 포집방법은,The method of collecting the silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process using a centrifuge in which the Paul and the screw shaft are horizontally installed,
상기 원심분리기는 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)로 나뉘어 반복되게 연속적으로 운용된다.The centrifuge is to collect the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1); In the step (S1) divided into a step (S2) for discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is repeatedly operated continuously.
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)는 바울 내측면에 실리콘 파우더가 포집되도록 설정되는 포집시간(Δt1) 동안 스크류 축을 정지시킨 상태에서 바울을 슬러리로부터 실리콘 파우더와 유체가 분리되어 분리된 실리콘 파우더는 바울 내측면에 포집되고, 유체는 유체 배출구로 배출되도록 고속으로 회전시키며 슬러리를 공급하는 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집되록 하는 단계이다.In the collecting (S1) of the silicon powder on the inner surface of the Paul, the silicon powder and the fluid are separated from the slurry by separating the Paul from the slurry in a state in which the screw shaft is stopped during the collection time Δt1 in which the silicon powder is collected on the inner surface of the Paul. The silicon powder is collected on the inner surface of the Paul, and the fluid is rotated at a high speed so as to be discharged to the fluid outlet and the silicon powder is collected on the inner surface of the Paul for supplying the slurry.
상기 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)는 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)에서 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하도록 설정되는 배출시간(Δt2) 동안 슬러리는 공급을 중단하고, 바울은 감속하되 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더가 유지되도록 감속하여 회전시키고, 정지되어 있는 스크류 축은 회전시켜 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 포집용 배출구 측으로 배출하는 단계이다.Discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul (S2) is a slurry is supplied during the discharge time (Δt2) is set to discharge the silicon powder collected on the inner Paul surface (S1) in the step of collecting the silicon powder At the stop, Paul decelerates, but decelerates and rotates to maintain the silicon powder collected on the inner side of the Paul, and stops the screw shaft is rotated to discharge the silicon powder collected on the inner side of the Paul to the outlet for collecting.
상기 바울의 포집단계(S1)와 배출단계(S2)에서의 바울의 회전속도는 바울의 직경의 크기에 따라 원심력이 변화함으로써 바울의 직경에 따라 다르나 보통 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)시 고속으로 회전하는 바울의 회전속도는 4000~7000rpm이 적당하며, 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)시 감속되어 회전하는 바울의 회전속도는 1500~2500rpm이 적당하다.Paul's rotational speed in the collecting step (S1) and the discharge step (S2) of the Paul varies depending on the diameter of Paul by changing the centrifugal force according to the size of Paul's diameter, but usually collecting silicon powder on the inner surface of Paul ( The rotating speed of Paul rotating at high speed during S1) is 4000 ~ 7000rpm, and the rotating speed of Paul rotating decelerated during the step S2 of discharging the silicon powder collected on the inner side of Paul is suitable for 1500 ~ 2500rpm. .
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)는 포집단계(S1)→배출단계(S2)→포집단계(S1)→배출단계(S2)로 연속적으로 반복된다.The step of collecting the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1) and the step of discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul (S2) is a collecting step (S1) → discharge step (S2) → collection step (S1) → discharge The process is repeated continuously in step S2.
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)의 설정되는 포집시간(Δt1)은 바울의 크기(체적)와 공급되는 슬러리의 유량(Q)에 따라 결정되며, The set collection time (Δt1) of the step (S1) to collect the silicon powder on the inner surface of the Paul is determined according to the size (volume) of the Paul and the flow rate (Q) of the slurry supplied,
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)의 설정되는 포집시간(Δt1)은 보통 150~250분이며, 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)의 설정되는 배출시간(Δt2)은 보통 5~25분이 적당하다.The set collection time (Δt1) of the step of collecting the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1) is usually 150 ~ 250 minutes, the set discharge time of the step (S2) of discharging the silicon powder collected on the inner surface of Paul (Δt2) is usually suitable for 5 to 25 minutes.
상기 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)에서 포집되 어 배출되는 실리콘 파우더는 수분이 50~100중량%가 함유되어 있는 죽 상태로 배출하는 것이 바람직하다.The silicon powder collected and discharged in the step S2 of discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is preferably discharged in a porridge state containing 50 to 100% by weight of water.
상기와 같이 바울과 스크류 축이 수평으로 설치된 원심분리기에 바울용 모터와 스크류 축용 모터를 각각 설치함으로써 바울과 스크류 축의 구동과 회전을 각각 제어부에서 제어할 수 있는 특징이 있다.As described above, by installing the Paul motor and the screw shaft motor in the centrifuge in which the Paul and screw shafts are horizontally installed, the controller can control the driving and rotation of the Paul and screw shafts, respectively.
상기와 같이 바울과 스크류 축이 수평으로 설치되되 바울과 스크류 축의 구동과 회전을 각각 제어되는 원심분리기의 운용방법을 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)로 구분하여 운용하도록 함으로써 상기 원심분리기를 이용하여 백래핑공정에서 발생된 슬러리에 함유되어 있는 미세크기의 실리콘 파우더의 포집할 수 있게 되어 필터방식의 포집방법보다 순도가 높은 고순도의 실리콘 파우더를 포집할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method of operating a centrifuge in which the Paul and the screw shafts are installed horizontally but controls the driving and rotation of the Paul and the screw shafts, respectively, is to collect silicon powder on the inner side of the Paul (S1) and the silicon collected on the inner side of the Paul. By discharging the powder in the step S2, it is possible to collect the micro-sized silicon powder contained in the slurry generated in the back lapping process by using the centrifuge, thereby purifying the purity of the filter method. It is effective to collect high purity silicon powder.
이하, 본 발명의 실시예를 나타낸 도면을 참조하여 상세하게 설명하면, Hereinafter, described in detail with reference to the drawings showing an embodiment of the present invention,
도 1과 같이 반도체 웨이퍼는 도 1의 (a)와 같이 실리콘 단결정인 규소봉을 약 600~800㎛의 두께로 절단하여 한쪽면을 거울과 같이 연마하여 실리콘 웨이퍼를 만들고, 상기 웨이퍼에 회로패턴(d)을 도 1의 (b)와 같이 회로패턴(d)을 형성시키 고, 다시 회로패턴인 형성된 웨이퍼를 도 1의 (c)와 같이 후공정인 백래핑공정(back lapping)에서 웨이퍼의 뒷면부분(e)을 깎아내어 그 두께를 최초 약 600~800㎛인 웨이퍼를 약 200㎛가 되도록 가공을 한다.As shown in FIG. 1, a semiconductor wafer is formed by cutting a silicon rod, which is a silicon single crystal, to a thickness of about 600 to 800 μm and polishing one surface like a mirror to form a silicon wafer, as shown in FIG. d) to form a circuit pattern (d) as shown in Fig. 1 (b), and the formed wafer as a circuit pattern again in the back lapping process (back lapping) as shown in Fig. 1 (c) The part (e) is scraped off and the wafer whose thickness is initially about 600-800 µm is processed to about 200 µm.
상기 실리콘 단결정인 규소봉을 절단하여 사용되는 반도체 웨이퍼는 약 99.999999999%(11N)의 순도를 가지며, 이로 인하여 상기 백래핑공정(back lapping)에서 웨이퍼의 뒷면부분(e)을 깎아 원하는 웨이퍼의 두께로 제작함으로써 백래핑공정(back lapping)에서 발생하는 슬러리에는 고순도의 실리콘 파우더를 함유하게 된다.The semiconductor wafer used to cut the silicon rod, the silicon single crystal, has a purity of about 99.999999999% (11 N), and thus, in the back lapping process, the backside e of the wafer is cut to a desired wafer thickness. By manufacturing, the slurry generated in the back lapping process contains a high purity silicon powder.
상기 백래핑공정(back lapping)에서 슬러리에 함유되어 있는 실리콘 파우더는 약 0.02~5㎛의 크기인 입자형태로 평균 2㎛의 입자크기로 존재하게 되며, 상기 슬러리에 포함되어 있는 실리콘 파우더의 함량은 약 0.05% 정도로써 1000㎏당 0.5㎏의 실리콘 파우더를 포함한다.In the back lapping process, the silicon powder contained in the slurry is present in an average particle size of 2 μm in the form of particles having a size of about 0.02 to 5 μm, and the content of the silicon powder contained in the slurry is It is about 0.05% and contains 0.5 kg of silicon powder per 1000 kg.
본 발명은 이와 같은 백래핑공정(back lapping)에서 발생하는 슬러리에서 미세입자로 존재하는 실리콘 파우더를 원통형태의 바울이 수평으로 설치되고, 상기 바울의 내측으로 스크류 축이 수평으로 설치되며, 상기 바울과 스크류 축의 구동과 회전이 각각 제어되는 원심분리기를 이용하여 포집하는 것으로,According to the present invention, a cylindrical cylindrical Paul is installed horizontally, and a screw shaft is installed horizontally inside the Paul, wherein the silicon powder is present as microparticles in the slurry generated in the back lapping process. And by using a centrifuge in which the driving and rotation of the screw shaft are controlled,
도 2와 같이 상기 원심분리기는 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와; 상기 단계(S1)에서 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)로 나뉘어 반복되게 연속적으로 운용된다.As shown in Figure 2, the centrifuge collects the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1); In the step (S1) divided into a step (S2) for discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is repeatedly operated continuously.
도 3을 참조하여 좀더 상세하게 설명하면, Referring to Figure 3 in more detail,
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)에서는 바울 내측면에 실리콘 파우더가 포집되도록 설정되는 포집시간(Δt1) 동안 스크류 축은 정지시키고, 바울은 슬러리로부터 실리콘 파우더와 유체가 분리되도록 4000~7000rpm인 고속으로 회전시키고, 슬러리는 바울 내측으로 공급되도록 한다.In the step of collecting the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1), the screw shaft is stopped during the collection time (Δt1) that is set to collect the silicon powder on the inner surface of the Paul, Paul is 4000 ~ to separate the fluid and silicon powder from the slurry Rotate at a high speed of 7000 rpm and allow the slurry to feed into the paul.
이때에는, 바울 내측으로 공급된 슬러리는 바울의 고속회전으로 실리콘 파우더와 유체는 분리되고, 분리된 실리콘 파우더는 바울 내측면에 포집되고, 유체는 외측으로 배출된다.At this time, the slurry supplied to the inside of the Paul is separated from the silicon powder and the fluid by Paul's high-speed rotation, the separated silicon powder is collected on the inner surface of the Paul, the fluid is discharged to the outside.
상기 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)에서는 슬러리의 공급은 중단하고, 바울은 감속하되 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더가 유지되도록 1500~2500rpm으로 감속하여 회전시키고, 스크류 축은 회전시킨다.In the step of discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul (S2), the supply of the slurry is stopped, Paul is decelerated but rotated by deceleration at 1500 ~ 2500rpm to maintain the silicon powder collected on the inner surface of the Paul, the screw shaft Rotate
이때에는, 바울 내측면에 포집되어 실리콘 파우더는 바울의 저속회전에 의하여 바울 내측면 유지되고, 스크류 축의 회전에 의하여 바울 내측면에 있는 실리콘 파우더가 포집 배출구를 배출된다.At this time, the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is maintained on the inner surface of the Paul by the low-speed rotation of Paul, the silicon powder on the inner surface of the Paul is discharged by the rotation of the screw shaft.
상기 바울의 포집하는 단계(S1)와 배출하는 단계(S2)에서의 바울의 회전속도는 바울의 직경의 크기에 따라 원심력이 변화함으로써 바울의 직경에 따라 다르다.Paul's rotational speed in the collecting step (S1) and the discharge step (S2) of the Paul is dependent on the diameter of Paul by changing the centrifugal force according to the size of the diameter of Paul.
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)와 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)가 연속적으로 반복되는 것이다.The step (S1) of collecting the silicon powder on the inner surface of the Paul and the step (S2) of discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul are continuously repeated.
상기 바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)의 설정되는 포집시간(Δt1)은 바울의 크기(체적)와 공급되는 슬러리의 유량(Q)에 따라 결정되는 것으로 포집시간(Δt1)은 보통 150~250분으로 설정되며, 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)의 설정되는 배출시간(Δt2)은 보통 5~20분으로 설정된다.The set collection time (Δt1) of the step of collecting the silicon powder on the inner surface of the Paul (S1) is determined by the size (volume) of the Paul and the flow rate (Q) of the slurry supplied, the collection time (Δt1) is usually It is set to 150 ~ 250 minutes, the set discharge time (Δt2) of the step (S2) for discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul is usually set to 5-20 minutes.
상기 바울 내측면에 포집된 실리콘 파우더를 배출하는 단계(S2)에서 포집되어 배출되는 실리콘 파우더는 바울이 저속으로 회전함으로써 포집된 실리콘 파우더가 건조되지 못하고 수분이 20~80중량%가 함유되어 있는 죽 상태로써 배출된다.The silicon powder collected and discharged in the step S2 of discharging the silicon powder collected on the inner surface of the paul is a porridge in which the collected silicon powder is not dried and contains 20 to 80% by weight of moisture by Paul rotating at a low speed. It is discharged as it is.
상기와 같이 수분이 다량으로 함유되어 있는 죽상태로써 실리콘 파우더가 스크류 축에 의하여 경사면을 따라 이동하여 배출됨으로써 비산되는 실리콘 파우더를 감소시키게 된다.As described above, the silicon powder, which is contained in a large amount of moisture, is moved along the inclined surface by the screw shaft to be discharged to reduce the silicon powder scattered.
도 4와 도 5에 나타난 원심분리기는 백래핑공정(back lapping)에서 발생하는 슬러리에서 미세입자의 실리콘 파우더를 포집하기 위한 바람직한 실시예를 나타낸 것이다.The centrifuge shown in FIGS. 4 and 5 shows a preferred embodiment for capturing microparticles of silicon powder in a slurry generated in back lapping.
상기 원심분리기는 수평으로 설치된 원통형태의 하우징(10) 내측으로 양단이 베어링으로 지지되어 회전가능하도록 수평으로 설치된 원통형태의 바울(20)과, 상기 바울(20) 내측으로 양단이 베어링으로 지지되어 회전가능하도록 수평으로 설치된 스크류 축(30)에는 각각 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)가 설치되어 각각 구동과 회전이 각각 제어되도록 이루어진다.The centrifugal separator is horizontally installed in a cylindrical cylindrical housing (10), both ends of which are supported by bearings so as to be rotatable, and horizontally installed in a cylindrical shape (20), and both ends of the Paul (20) are supported by bearings. The
좀더 상세하게 설명하면, 상기 원심분리기는 크게 하우징(10)과, 상기 하우징(10) 내측으로 바울용 모터(M1)의 동력을 전달받아 회전하는 수평으로 설치된 원통형태의 바울(20)과, 상기 바울(20) 내측으로 스크류 축용 모터(M2)의 동력을 전 달받아 회전하는 스크류 형태의 날개(31)가 형성된 수평으로 설치된 원통형태의 스크류 축(30)과, 상기 스크류 축(30)의 내측으로 슬러리를 공급하는 공급관(40)과, 포집되는 실리콘 파우더를 배출하는 포집용 배출구(50)와, 슬러리로부터 실리콘 파우더가 분리된 유체를 배출하는 유체배출구(60)와, 상기 바울(20)과 스크류 축(30)의 회전과 슬러리 유량(Q)을 제어하는 제어부(100)로 구성된다.In more detail, the centrifuge has a large cylindrical housing (10), horizontally installed Paul (20) to rotate by receiving the power of the motor for Paul (M1) in the
상기 하우징(10)의 하측에는 원심분리기의 수평을 조절할 수 있도록 높이조절이 가능한 다리(70)가 설치된다.The lower side of the
상기 바울(20)과 스크류 축(30)에는 각각 제어부(100)로부터 용이하게 구동과 회전을 각각 조절할 수 있도록 각각의 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)가 설치되고, 각각 동력전달장치(25, 35)로 연설되어 각각의 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)의 동력으로 바울(20)과 스크류 축(30)에는 구동하게 된다.Each of the
상기 동력전달장치(25, 35)는 보통 V-밸트를 이용한 동력전달장치를 사용하는 것으로, 바울(20)에 동력을 전달하는 동력전달장치(25)는 도 6과 같이 바울용 모터(M1)에 연설된 V-밸트 구동풀리(26)가 상기 구동풀리(26)와 연설되어 있는 V-밸트 종동풀리(27)를 구동시키고, 상기 종동풀리(27)는 바울(20)과 연설되어 있는 중공축(28)을 회전시켜 동력을 전달한다.The
스크류 축(30)에 동력을 전달하는 동력전달장치(35)는 도 7과 같이 스크류 축용 모터(M2)에 연설된 V-밸트 구동풀리(36)가 상기 구동풀리(36)와 연설되어 있는 V-밸트 종동풀리(37)를 구동시키고, 상기 종동풀리(37)는 연결뭉치(38)의 내측에 설치되어 있는 축을 회전시켜 상기 축과 연결되어 있는 스크류 축(20)와 연결된 축(39)를 회전시켜 동력을 절단한다.The
도 5와 같이 상기 바울(20)은 원통형으로 형성되고, 일측에는 콘형태로 이루어져 내측으로 경사면(21)이 형성되어 있으며, 상기 경사면(21)의 끝부분쪽으로는 포집되는 실리콘 파우더를 배출할 수 있도록 원주방향으로 다수의 홀(22)이 형성되고, 타측으로는 유체가 배출될 수 있도록 원주방향으로 다수의 홀(23)이 형성된다.As shown in FIG. 5, the
상기 바울(20)의 내측으로 설치되는 상기 스크류 축(30)에는 원통형태로 이루어져 외측으로 스크류형태의 날개(31)가 형성되고, 내측의 전방(도면상 왼쪽)에는 공급관(40)으로 공급되는 슬러지가 유입되는 유입실(32)이 형성되고, 상기 유입실(32)의 원주방향으로는 공급된 슬러지를 바울(20)의 내측으로 공급할 수 있도록 다수의 공급홀(33)이 형성된다.The
상기 슬러리를 공급하는 공급관(40)은 슬러지를 스크류 축(30)의 유입실(32)로 공급할 수 있도록 형성되되, 슬러리의 유량(Q)을 조절할 수 있도록 공급밸브(41)가 설치된다.The
상기 제어부(100)는 설정되는 포집시간(Δt1)과 배출시간(Δt2) 동안 바울용 모터(M1)와 스크류 축용 모터(M2)를 제어하여 바울과 스크류 축의 회전을 제어하고, 공급관(40)에 설치되어 있는 공급밸브(41)를 조절하여 슬러리의 유량(Q)을 조절한다.The
이와 같이 원통형태의 바울(20)이 수평으로 설치되고, 상기 바울(30) 내측으로 원통형태의 스크류 축(30)이 수평으로 설치되며, 상기 바울(20)과 스크류 축(30)의 구동과 회전이 제어부에 의하여 각각 제어되는 원심분리기의 작동은, As such, the
바울 내측면에 실리콘 파우더를 포집하는 단계(S1)인 제어부(100)에 입력된 포집시간(Δt1) 동안 스크류 축(30)를 정지시키고, 바울(20)은 5600rpm으로 고속회전시키면서 공급관(40)으로 슬러리를 공급하면, 상기 공급되는 슬러리는 스크류 축(30)에 형성된 유입실(32)에 형성된 공급홀(33)을 통하여 바울(20)의 내측으로 공급되고, 상기 바울(20) 내측으로 공급된 슬러리는 바울(20)의 고속회전에 의하여 실리콘 파우더와 유체를 분리되어 실리콘 파우더는 바울(20) 내측면에 포집되고, 슬러리에서 실리콘 파우더가 분리된 나머지 유체는 바울(20)에 형성된 홀(23)을 통하여 유체배출구(60)로 배출된다.Stopping the
상기 제어부(100)에 입력된 포집시간(Δt1)이 경과하면, 제어부(100)는 배출시간(Δt2) 동안 바울(20) 내측면에 포집되어 있는 실리콘 파우더를 배출되도록 스크류 축용 모터(M2)를 구동시켜 스크류 축(30)를 회전시킨다. 이때 공급관(40)에 설치되어 있는 공급밸브(41)을 차단하여 슬러리 공급을 중단시키고, 바울(20)은 2000rpm으로 감속시켜 회전시킨다.When the collection time Δt1 input to the
상기 스크류 축(30)의 회전에 의하여 바울(20) 내측면에 포집되어 있는 실리콘 파우더는 바울(20)의 경사면(21) 쪽으로 이동하여 경사면(21)의 끝부분에 형성된 홀(22)을 통하여 포집용 배출구(50)로 배출된다.The silicon powder collected on the inner surface of the
상기 바울(20)이 고속으로 회전될 경우 스크류 축(30)에 의하여 바울(20)의 경사면(21)을 따라 이동하는 실리콘 파우더의 수분이 제거되어 미세입자인 실리콘 파우더는 비산됨으로써 포집 배출구로 배출되지 않는다. 또한, 슬러리 공급관(40) 으로 슬러리가 계속적으로 공급되게 되면 바울(20)이 감속되어 회전함으로써 바울 내측면에 포집되어 있는 실리콘 파우더가 슬러리와 혼합되어 유체배출구로 배출되어 실리콘 파우더가 포집되지 않게 된다.When the
그러므로 바울 내측면에 포집되어 있는 실리콘 파우더를 배출하는 배출시간(Δt2) 동안에 바울의 회전속도는 적당한 속도록 감속되어야 하며, 슬러리의 공급도 차단되어야 한다.Therefore, during the discharge time (Δt2) for discharging the silicon powder collected on the inner surface of Paul, the rotational speed of Paul should be slowed down to an appropriate speed, and the supply of slurry should be cut off.
상기 바울 내측면에 포집되어 있는 실리콘 파우더를 배출하는 배출시간(Δt2) 동안 실리콘 파우더가 배출되면, 제어부(100)는 스크류 축용 모터(M2)를 정지시켜 스크류 축(30)의 회전을 정지시키고, 바울용 모터(M1)를 다시 고속으로 회전시켜 바울(20)을 고속으로 회전시키면서, 공급밸브(41)을 열어 다시 슬러리를 공급한다.When the silicon powder is discharged during the discharge time Δt2 for discharging the silicon powder collected on the inner surface of the Paul, the
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 반도체 웨이퍼의 가공단계를 나타낸 단계도.1 is a step diagram showing a processing step of a semiconductor wafer.
도 2는 본 발명인 원심분리기의 운용단계를 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the operating step of the present invention centrifuge.
도 3은 본 발명인 원심분리기의 운용단계를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the operating step of the present inventors centrifuge.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 원심분리기의 평면도.4 is a plan view of a centrifuge showing a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 원심분리기의 정단면도.Figure 5 is a front sectional view of a centrifuge showing a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예를 나타낸 바울측 동력전달부분에 대한 상세도.Figure 6 is a detailed view of the Paul side power transmission portion showing an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예를 나타낸 스크류 축측 동력전달부분에 대한 상세도.Figure 7 is a detailed view of the screw shaft power transmission portion showing an embodiment of the present invention.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
S1 : 포집단계 S2 : 배출단계S1: collection stage S2: discharge stage
Δt1 : 포집시간 Δt2 : 배출시간Δt1: collection time Δt2: discharge time
10 : 하우징 20 : 바울10: housing 20: Paul
21 : 경사면 22, 23 : 홀21:
25 : 동력전달장치 30 : 스크류 축25
31 : 날개 32 : 유입실31: wing 32: inflow chamber
33 : 공급홀 35 : 동력전달장치33: supply hole 35: power train
40 : 공급관 41 : 공급밸브40: supply pipe 41: supply valve
50, 60 : 배출구50, 60: outlet
M1 : 바울용 모터 M1 : 스크류 축용 모터M1: Motor for Paul M1: Motor for Screw Shaft
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |