TW200840802A - Method for recycling silicon slurry - Google Patents

Description

200840802 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種回收石夕泥之方法，尤指一種 貝去除而侍到矽之回收矽泥方法。 【先前技術】 速的董^=來1^者再生能源的受到重視，太陽能產業快 有可二!尤其在台灣，快速的上下游垂直整合，極 一^ 來繼半導體、面板與二極體產業，成為世界第 策的t(Ph°t(Taie)_ °這兩年由於各國再生能源政 、，尤其是德國，使得太陽能電池的需求大增，單 =年的年出貨量，就超過1GW，而所需的侧早 飆煩，進而造成物的缺乏，使得價格 _/Κμ ’這μ㈣擊到太陽能產举 2展。因此’對產業的正面發展與降低太陽能發電成本、， :成本的原物料或是耗損物料的回收，將扮演重 。再加上台灣這幾年來愈來愈多廠商投入太陽能產業， ^造成國内石夕原料已變成供不應求的狀態，因此找君 到更多^原料來源，已變成產學界共通努力的方向“ Α太陽此矽曰曰在生長完畢後，首先會經過切斷晶冠及层 =步I，接著利用鑽石磨輪進行外徑磨削直到直徑到逵 斤:大小再經過平邊以固定晶圓結晶方向之後’以金严 切割線㈣晶棒切成晶片，最後經圓邊、研磨拋 驟蜀 即可得⑽製程所需之侧。在這過程中，简：中 5 200840802 隶谷易扣耗的步驟主要在於切割，其中平约約 因為切副線本身的見度而損耗掉（kerf i〇s : Ί 4( 斗夕Γ;、、爸、、ρ λα +上2上π 士 、l > 這些切 40%的矽 生之矽泥以污泥的方式被丟棄，這在經濟成=泛切割後產 個非常不可思議的浪費，雖然工業上e二了 的考量上是 " u、、、二不用鑽 割晶錠’改用線鋸的方式切割，但線寬仍在1 屢輪切 切割損失仍是不可避免的，大約切一片晶片即4 μηΐ左右， 且 ΒΘ 液 體在切割拋光時需要消耗大量的切削、、 片。 研磨

，這些切削研磨漿料中主要成份為水、0 夂彳匕石夕研声 (5〜30μηι)，此外還有含化學成分的潤滑液、 石板子 口定晶椽沾# 酯削與切割線磨耗的金屬（黃銅為主）。水的 +的樹 下用是栽^ $翌 磨粒子並帶走切割研磨時所產生的熱量，而真、& 釋研 研磨作用的主角是漿料中的碳化矽懸浮粒子，、成切割 冒選用石山义 矽的原因是基於其高硬度與低價格，雖說碳化 反化 廉，但因為使用量大，在矽泥廢料中的比重最* ^ ^ 取问，因此， 目前為止大多數人仍著重回收研磨漿中的碳化石夕Q主面 因有為研磨晶片時需使用大量研磨液’而且為了保持良好 的晶片品質，研磨液無法循環使用，而這些研磨液中絕大 部分是碳化石夕，相對的石夕成分較少’因此回收碳化石夕會比 回收矽來得簡單有效益。況且，相較於矽粉，有部分的破 化矽顆粒因研磨所造成的碎粒，其粒徑小（1 micron左右或 以下），造成分離上的困難，再加上矽原料的純度要求仍局 (在6〜7個九），容許雜質多在lpPm以下。因此’就技術面 而言，困難度要高的多 6 200840802 【發明内容】 有4^於此，於晶棒切割成石夕晶片時，平 石夕因為切割線本身的寬度而損耗掉，、古此々、〜、有的 式被丢棄或是回收·夕粒子後丢棄二;:;:：的: ^40〇^ ，可以減低的生產成本，其中該编長： 化矽之外，還包含了潤滑油 ^尺及石厌 屬等雜質，如果可以有效的去： ：：，切割線損耗的金 乃双日7责除後而留下矽原料， 收應用於太陽能晶體的原物料之用，更可以增加產旦口 於實施時，其回收矽泥之曰曰產里。 驟去除石夕泥中之金屬物質，^# j先^泥進行酸洗步 熱，係介_碳化 :去二亚凝聚成塊狀，可與破切幾乎完全分‘了 冉舌除奴化矽，而可得到矽。 丨夂 【實施方式】 以及實施方 為能使貴審查委員清楚本發明之 式，茲配合圖式說明如下： 入开》2士\回收石夕泥之方法」，其晶棒切割成石夕晶片時 成，“夕泥’該石夕泥的成分主要有被磨下來的石” i、刀剔用的碳化石夕粒子、潤滑油或是乙二醇、切 耗的金屬、或是處理過程意外的污染雜質，如第月# 二圖所示，該回收方法係包括有下列步驟： ° ^ /、離心清洗：加入清洗劑（例如丙酉同）去除石夕泥 雑貝’並利用離心處理分離液體丄，其離心處理的方式； 200840802 :疋批次的也可以是連續的，例如工業界可用賴％

Centnfuge(碟型離心機）則可作為連續離心之用，藉以去除 潤滑油，清洗過後之㈣經過離心後取得沉積的石夕 二；:夕泥則ί第二圖所示以粉末2型態存在，而污濁之 μ可經由_將水分離，再次 可先把溶液態之污染物做大部分清除。 L將 J古酸洗：到此步驟時’石夕泥裡只剩下碳化石夕及石夕顆 飧二的屬巧染物。金屬污染物之來源主要是切割 0==(例如鑛銅)，還有-小部分是前面清洗步驟 二/二/的：些金屬離子，這些金屬污染物—般會以 =方舰物方式吸附在石夕晶表面。係利用酸洗 =用硫酸、鹽酸或是_與晶體表面之金屬形成可 浴性錯化物溶解於滚、為+ 於石夕泥中金屬㈣物含、洗去除金屬物質，由 以重複使用多： 來就不高’因此清洗用酸液可 Μ人，亚不會增加太多生產成本。 含有:許經過酸洗㈣泥仍然 卻仍铁右… 隹然這些物質含量不高，但是 n /、、、此在加熱過程中裂解成為碳而包覆於矽晶中， ^此^以醇類或_(例如酒精與丙酮）進行第二次清 物U移除，此步驟過濾後之殘留物為所需之 々I思液將可經過蒸鶴後將醇類與睛再回收使用。 而石夕泥可於醇類或酮甸、、主 燥，確保所有的溶劑^清^。，以清水再—次的清洗與乾 d'高溫分離：加熱之溫度介於料碳化石想點之間， 8 200840802 其矽熔點為1 4 1 2 t，碳化矽為254 5°C，其加熱溫 度約可為1 4 2 0至1 5 0 0 °C，並停留一段適當時間， 其停留時間係至少3小時，當加熱溫度為1 4 2 0至1 5 0 0 °C時，係高於矽的熔點，此時矽會產生熔融析出並凝 聚成塊狀3，如第二圖所示，可與碳化矽幾乎完全分離。 e、 第三次清洗步驟··矽泥經過高溫分離後出現複數個 發的聚集塊狀體以及破化石夕的粉末’清洗後可將碳化砍的 粉末去除，而可得到矽的聚集塊狀體。 f、 第二次酸洗，將矽的聚集塊狀體會合後，利用酸洗 方式，利用硫酸、鹽酸或是硝酸與晶體表面之金屬形成可 溶性錯化物溶解於溶液中，再過濾清洗去除金屬物質。 g、 垂直凝固，可去除剩餘的微量碳化矽，也可將金屬 物質做偏析純化，並可形成較大尺寸的石夕塊4。 另外，步驟b與步驟c之間可再進行溶解矽之步驟，可藉 由加入氫氟酸清洗以加速溶解矽泥中所存在的氧化矽。 故利用本發明之回收矽泥方法可將40%的切割矽泥回 收再次成為碎晶棒生長的原料，可以減低的生產成本5並 可有效的去除矽泥内除了矽以外的水、碳化矽、潤滑油、 乙二醇或是切割線損耗的金屬等雜質，而留下矽原料，進 而回收應用於太陽能晶體的原物料之用，更可以增加石夕晶 產量。 如上所述，本發明提供一較佳之回收矽泥方法，爰依 法提呈發明專利之申請；惟，以上之實施說明及圖式所示， 係本發明較佳實施例者，並非以此侷限本發明，是以，舉 9 200840802 凡與本發明之構造、裝置、特 本發明之創設目的及申請專絲圍之内^者’均應屬 溶液中，二用::=i屬形成可溶性錯化物溶解於 用心處理分離液體以去除金屬物質 C 加入氣氣酸·加入礼翕酸、、主± 、 所存在的氧切。 A岐4以加速溶解石夕泥中 子 θ、加入去料H去除水巾彳找⑽離子與陰 離 i；： ^ ^ 、,在一冒與乳反應生成二氧化 亚不適用。本發明騎心 W…皿乾無 除水分，最後可得到高純度二方式’在一 ^ 轰贫述，本發明提供—較佳之切财泥回收方法， C月專利之中請·，惟，以上之實施說明及圖式 以^係本發明較佳實施例者，並非以此偈限本發明，是 垃庫二凡財电明之構造、跋置、特徵等近似、雷同者， —〜屬本發明之創設目的及申請專利範圍之内。 10 200840802 【圖式簡單說明】. 第圖係為本發明中切割矽泥回收方法之主要步驟流 程圖。 第—圖係為本發明+功、 月中矽泥經由不同步驟後所形成之 態示意圖。 【主要元件代表符號說明】 液體1 ^ 粉末2 塊狀3 大尺寸的矽塊4

11

Claims (1)

1. 200840802 十、申請專利範圍： 1、一種回收；5夕泥之方法，係包括有下列步驟： a、 酸洗，加入酸洗劑去除矽泥中之金屬物質，此時石夕泥 之主要為矽及碳化矽； b、 高溫分離，加熱之溫度介於矽及碳化矽熔點之間，並 停留一段適當時間，使矽及碳化矽分離，並去除碳化矽， 而可得到石夕。 乂 二如_丄所述回收石夕泥之方法，其中該酸洗步 =:進行:離心清洗步驟’係利用加入清洗劑並離心分 離液脰，以去除發泥中之雜質。 3、如請求項1所述回收矽泥之方法， 係為硫酸、鹽酸或硝酸。 ~忒酸洗劑 史後^如請求項1所述回㈣泥之方法，其中铺洗牛 知後可進—步進行第二次清洗步驟。 ' 文洗v 5、如請求項4所述回㈣泥之方法，一 步驟可先利用醇類或_清洗去除有機物，:::: 為4:: =述—方法，該醇類係 驟以^如請求項4所述回收石夕泥之方法，龙由 '”、及弗一次清洗步驟之間可加 、中该酸洗步 矽泥中所存在的氧化矽。 I弗次凊洗以加速溶解 劑 係為丙剩 12 200840802 9、如請求項1所述回收石夕泥之方法，其中該高溫分 離步驟中之加熱溫度為1 42 0至1 5 0 0°C。 1 0、如請求項1所述回收矽泥之方法，其中該高溫 分離步驟中停留時間係至少3小時。 1 1 、如請求項1所述回收矽泥之方法，其中該高溫 分離步驟後可進一步進行第三次清洗步驟。 1 2、如請求項1 1所述回收矽泥之方法，其中該第 三次清洗步驟後可進一步進行第二次酸洗步驟。 1 3、如請求項1 1所述回收矽泥之方法，其中該第 三次清洗步驟後可進一步進行垂直凝固步驟。