硅污泥的洗涤方法技术

本发明专利技术提供一种硅污泥的洗涤方法，该方法如下：使硅污泥的硅粉发生臭氧氧化，在除去有机物和形成硅氧化膜后，除去臭氧，通过分散到盐酸中来溶解金属杂质。接着，除去盐酸的上清液，用超纯水淋洗后，用氢氟酸溶解硅氧化膜，除去硅粉的表层中的金属杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，具体而言涉及能够洗涤硅加工工艺中产生的硅污泥、回收高纯度的硅粉的。
技术介绍
作为ULSI等超高集成设备的形成基板的硅晶片，通过对利用切克劳斯基(★ 3 ” 7 ^ ^ ^c -) (CZ)法提拉生长的单晶硅锭实施晶片加工而制作。具体而言，分块切割单晶硅锭，然后，对硅块依次进行利用研磨磨石的外周磨削、利用钢丝锯的切片，得到多片硅晶片。接着，对各硅晶片进行倒棱、抛光、蚀刻、研磨，从而制造设备形成用的制品晶片。在晶片加工工艺中的外周磨削工序和切片工序等中，大量产生作为加工屑(硅废弃物)的含有硅粉的硅污泥。此外，在设备制造商的背景工序(〃 ”” P K工程)中也产生大量的硅污泥。在该硅污泥中，除了高纯度的硅粉以外，还混入例如有机物、由研磨磨石等的摩耗而产生的氧化铝、氧化硅、金刚砂、Cu、Fe、C、氧化钡、氧化镁等杂质。因此，在硅粉的表面附着有Ciui^e等金属杂质。此外，金属杂质也向内部扩散而存在于硅粉表层所形成的硅氧化膜中。以往，已知有酸洗涤除去附着于硅粉表面的金属杂质、表层的硅氧化膜中的金属杂质的技术(例如，专利文献1)。在专利文献1中，在投入了硅污泥的洗涤槽中供给预定量的硫酸和氢氟酸的混合溶液。由此，附着于硅粉表面的金属杂质利用硫酸溶解，同时硅氧化膜利用氢氟酸溶解，通过该溶解使流出到混合溶液中的表层中的金属杂质利用硫酸溶解。 这样进行硅的高纯度化。专利文献1 日本国特开2001-278612号公报。
技术实现思路
但是，在从晶片加工工艺排出的硅污泥中，除了金属杂质以外，还含有大量的有机物，其污染硅粉。此外，在硅粉的表层，由于例如外周磨削时的热或与切削水反应而形成硅氧化膜。 这里的硅氧化膜只不过在硅粉表层的较浅部分(0. 5nm左右)形成，即使进行氢氟酸洗涤也无法除去存在于表层的较深部分的金属杂质。因此，专利技术人进行了深入的研究，结果发现，对由硅加工工艺产生的硅污泥依次实施以下各工序时，解决了上述所有问题，能够回收高纯度的硅。该各工序是指臭氧氧化工序，其通过臭氧氧化除去硅粉表面的有机物，并且就连硅粉表层的深层部分也能形成硅氧化膜；臭氧除去工序，其添加适量的过氧化氢水而分解臭氧；盐酸洗涤工序，通过盐酸溶解附着于硅粉表面的金属杂质；沉淀分离工序，将分散于盐酸的硅污泥静置预定时间，分离为上清液和硅污泥；溶解了金属杂质的上清液的除去工序；氢氟酸洗涤工序，通过氢氟酸溶解硅粉表层的硅氧化膜，使分散在硅氧化膜内的金属杂质混入氢氟酸中，并通过氢氟酸洗涤时产生的气体(例如气体)、或鼓泡等使硅粉上浮，形成摩丝(A — 7 )状的硅。本专利技术的目的在于提供一种，该方法能够降低硅粉表面的有机物或杂质的污染量，并且能够谋求除去在硅粉表层所形成的硅氧化膜和降低存在于表层的金属杂质量，由此能够回收高纯度的硅。本专利技术为一种，该方法如下在容器中投入硅加工工艺中产生的含有硅粉的硅污泥和臭氧溶解水溶液，通过所述臭氧溶解水溶液中的臭氧使所述硅污泥发生臭氧氧化，由此除去所述硅粉的表面的有机物，同时在所述硅粉的表层形成硅氧化膜， 将经臭氧氧化后的所述硅污泥中的臭氧分解，以实施臭氧除去，在该臭氧除去后，在所述容器中投入溶解附着于所述硅粉表面的金属杂质的盐酸，使所述硅污泥分散于所述盐酸中， 由此盐酸洗涤所述硅污泥，该盐酸洗涤后，将分散于所述盐酸中的硅污泥在所述容器内静置，沉淀分离为上清液和硅污泥，然后，从所述容器除去溶解了所述金属杂质的上清液，除去所述上清液后，在所述容器中投入超纯水，由此进行利用超纯水淋洗沉淀的所述硅污泥的超纯水淋洗，该超纯水淋洗后，在所述容器中投入氢氟酸，由此实施利用所述氢氟酸溶解所述硅粉的硅氧化膜的氢氟酸洗涤，将所述硅氧化膜所包括进的金属杂质排出到所述氢氟酸中。根据本专利技术，使在硅加工工艺中产生的硅污泥在容器内发生臭氧氧化。结果，通过臭氧溶解水溶液中的氧化能力强的臭氧除去硅粉表面的有机物，同时在硅粉的表层均勻地形成厚的硅氧化膜。利用臭氧除去有机物是通过利用臭氧的氧化作用切断碳链、降低分子量而完成的。然后，在硅污泥中添加适量的过氧化氢水，使臭氧还原。而后，使硅污泥分散于盐酸中，溶解附着于硅粉的表面的金属杂质。接着，将分散了硅污泥的盐酸在容器内静置，沉淀分离为上清液和硅污泥。随后， 将溶解了金属杂质的上清液除去，利用超纯水淋洗沉淀的硅污泥。进行淋洗至添加到硅污泥中的超纯水为PH4 6为止。如果PH值高于上述范围，则kta电位接近0，粒子间的引力降低，凝集降低，导致沉淀效果降低。淋洗后，通过氢氟酸溶解硅粉表层的硅氧化膜，同时将扩散于表层的金属杂质排出到氢氟酸中。由此，能够降低硅粉表面的有机物污染量、杂质污染量，并且能够谋求除去在硅粉表层所形成的硅氧化膜和降低在表层存在的金属杂质量。其结果，能够回收高纯度的硅。作为产生硅污泥的硅加工工艺，例如可列举出单晶硅锭的分块切割工序、利用研磨磨石的硅块的外周磨削工序、利用研磨磨石的硅块的定位边(才'J工 > 亍>7， y卜)加工工序或凹槽(7 〃子)加工工序、利用钢丝锯等的硅块的切片工序、硅晶片的倒棱工序、硅晶片的抛光工序、硅晶片的研磨工序等。此外，还包括在设备制造商的背景工序中产生的硅污泥等。作为单晶硅锭，可以采用通过切克劳斯基法提拉生长的单晶硅锭、通过浮区(FZ =Floating-Zone)法培养的单晶硅锭等。硅污泥是硅粉和杂质形成泥状的渣滓。但是，这里所说的硅污泥不仅是含有该硅粉的污泥，还包括干燥后的(或含水分)硅的粉末。由硅加工工艺产生的硅污泥的硅浓度为约 1，OOOppm。硅粉的粒径范围例如为0. 005 50 μ m。在由硅加工工艺产生的硅污泥中，除了高纯度的硅粉以外，有时还混入有例如由于研磨磨石等的摩耗而产生的氧化铝、氧化硅、金刚砂、Cu、Fe、C、氧化钡、氧化镁等杂质。臭氧以臭氧溶解于超纯水而成的臭氧溶解水溶液的形式被供给到硅污泥中。作为超纯水，可以采用水中所含的杂质的量例如为0. 01 μ g/L以下的超纯水。此外，在溶解臭氧时，理想的是，向槽中鼓泡或在处理槽中直接设置溶解组件，从而进行臭氧浓度的控制。臭氧溶解水溶液的使用温度为5 30°C。其臭氧浓度为5 30ppm。低于5ppm 时，硅粉的表层发生氧化不充分。另外，如果超过30ppm，则除去臭氧时过氧化氢水的使用量增加。优选的臭氧浓度为15 25ppm。通过臭氧氧化而在硅粉的表层形成的硅氧化膜的厚度需要为含有由硅粉的表面向内部扩散的金属杂质的区域的厚度以上。该硅氧化膜的厚度为1 5nm。低于Inm时，在硅氧化膜中无法充分包进由硅粉的表面向内部扩散的金属杂质，无法由硅粉除去的金属杂质的量变多。如果超过5nm，则在通过氢氟酸洗涤而利用氢氟酸溶解硅氧化膜时，硅粉中粒径为IOnm以下的微小硅粉消失。硅氧化膜的优选厚度为2 4nm。由硅粉的表面向内部扩散的金属杂质几乎全部存在于距离表面2 4nm的位置。因此，在该范围时，可以进一步得到以下的适宜效果能够可靠地除去包括金属杂质的硅氧化膜、并且还能够降低硅粉中与硅氧化膜相邻的硅的溶解量。如果对硅粉进行μ m级的蚀刻处理，则硅粉的回收率降低、同时消耗大量的蚀刻液。作为除去臭氧的方法，除了添加过氧化氢水以外，还可列举出加热、紫外线照射、 添加碱性物质、自然放置等本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．硅污泥的洗涤方法，其中：在容器中投入在硅加工工艺中产生的含有硅粉的硅污泥和臭氧溶解水溶液，通过所述臭氧溶解水溶液中的臭氧使所述硅污泥发生臭氧氧化，由此除去所述硅粉的表面的有机物，同时在所述硅粉的表层形成硅氧化膜，将经臭氧氧化的所述硅污泥中的臭氧分解，以实施臭氧除去，在该臭氧除去后，在所述容器中投入溶解附着于所述硅粉的表面的金属杂质的盐酸，使所述硅污泥分散于所述盐酸中，由此盐酸洗涤所述硅污泥，该盐酸洗涤后，将分散于所述盐酸中的硅污泥在所述容器内静置，沉淀分离为上清液和硅污泥，然后，从所述容器中除去溶解了所述金属杂质的上清液，除去所述上清液后，在所述容器中投入超纯水，由此进行利用超纯水淋洗沉淀的所述硅污泥的超纯水淋洗，在该超纯水淋洗后，在所述容器中投入氢氟酸，由此实施利用所述氢氟酸溶解所述硅粉的硅氧化膜的氢氟酸洗涤，将所述硅氧化膜所包括进的金属杂质排出到所述氢氟酸中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：冲田宪治，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP