CN1275418A - 去除流体中杂物的方法 - Google Patents

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Abstract

将第1过滤器膜10捕获的被除杂物12用作第2过滤器膜13,可防止对第1过滤器膜10的堵塞,同时,对第2过滤器膜13付与气泡等外力,以维持过滤能力。在过滤水中混入被除杂物时,将过滤水循环回排水贮罐中,在确认达到规定的混入率时,再次开始过滤。

Description

去除流体中杂物的方法
本发明是关于去除流体中所含杂物的杂物去除方法和去除流体中杂物的装置。
一般讲,金属、陶瓷等无机固体物、有机固体物是在研削、研磨或粉碎等处理时所产生的细小颗粒。这些细小颗粒一般随着水等流体,作为流动排水或污水排放出。因此,本发明是关于这种排水的再利用系统。
当前,从生态学角度考虑,消除工业废物是一项很重要的课题,也是企业界面向21世纪的课题。在这些工业废物中存在着各种各样的排水和污水。
以下将含有被去除物质的水和药品等流体中叫作排水,并对此进行说明。这些排水用昂贵的过滤处理装置等去除上述杂物后,使排水变成干净的流体再进行利用,不能去除而残存的物质作为工业废物进行处理。特别是水,要以干净的状态返回到河流或海洋等自然界中,或者再利用。
然而,因为过滤处理等设备费用、运行费用等问题,使用这些装置非常之难,所以也就带来环境问题。
正如从这一现象所判断,无论是从解决环境污染的意义,还是从再循环利用方面考虑,污水处理技术是一个很重要的问题,所以迫切希望有一个低成本费用、低运行费用的系统。
作为一个实例,以下对半导体技术领域中的排水处理进行说明。一般讲,在对金属、半导体、陶瓷等板状体进行研削或研磨时,都要考虑设备的防温度升高、提高润滑性、对研削碎屑或切削碎屑对板状体的附着等,都要供给水等流体。
例如,将板状半导体材料半导体薄片进行切片、衬底处理时,采用使纯水流动的办法。为了防止切片装置的切削刀片温度升高,并为了防止切屑附着在半导体片上,必须安装放水用的喷咀,使半导体片上有纯水流过或纯水与刀片接触。在衬底处理中使半导体片的厚度变薄时,同样的理由,也必须使流过纯水。此时也可以用蒸溜水代替纯水。
另一方面,“优化环境”是一项课题,将混入上述半导体片的研削碎屑或研磨碎屑的排水进行过滤,形成干净水排,放到自然界中,或者再利用,将浓缩的排水进行回收。
在当前的半导体制造中,对于混入以Si为主体碎屑的排水处理,有两种方法,即凝聚沉淀法和将过滤器过滤和离心分离机组合使用的方法,在各个半导体制造厂中采用。
上述凝聚沉淀法中,是向排水中混入PAC(聚氯化铝)或Al2(SO4)3(硫酸铝)等絮凝剂,与Si生成反应物,除去这种反应物后,再将排水过滤。
在后者将过滤器过滤和离心分离组合的方法中,是将排水过滤,将浓缩的排水用离心分离机分离,以淤渣形式回收,同时,将排水过滤形成干净水,排放到自然界中,或再利用。
例如,如图13所示,切削时产生的排水,集中在原水罐201中,用泵202送入过滤装置203中。在过滤装置203中,由于安装有陶瓷系和有机物系的过滤器F,所以过滤的水通过配管204送入回收水罐205中,再进行利用。或排放到自然界中。
另一方面,过滤转置203,由于过滤器F被堵塞,所以必须定期清洗。例如,关闭原水罐201侧的阀门B1,打开阀门B3和向原水罐输送由它产生洗涤水的阀门B2,用回收水罐205中的水,反向清洗过滤器F。这样产生的混有高浓度Si屑的排水返回到原水罐201中。而浓缩水罐206中的浓缩水通过泵208送往离心分离器209中,由离心分离器209分离成污泥(淤渣)和分离液。由Si屑构成的污泥,集中在污泥回收筒210中,分离液集中在分离液罐211中。集中分离液的分离液罐211的排水,通过泵212送往原水罐201中。
这些方法可以采用例如,回收以Cu、Fe、Al等金属材料为主材料的固体物或板状体、由陶瓷等无机物形成的固体物和板状体等的研削、研磨时产生的碎屑的同样方法。
然而,前者凝聚沉淀法,作为絮凝剂而使用了化学药品,所以在过滤水中加入上述化学药品。但是,确定硅屑完全反应的药剂量是非常难的,必定会投放大量的药品,所以会残留未反应的药品。反之,当药品量太少时,全部Si屑不会凝聚沉降,硅屑得不到分离而残留下来。特别是药剂量过多时,上清液中残存有药品。将其再利用时,由于过滤水残存有药品,所以存在的问题是因涉嫌化学反应而不能再利用。例如,当残存有药品的过滤水在薄片上流动时,引起不好的反应,所以带来的问题是不能作为切削时用水再利用。
药品和硅屑的反应物是絮凝物,以一种宛如藻类的浮游物生成。形成这种絮凝物的条件是PH条件非常严格,必须保持在PH6~8,所以还需要搅拌机、PH测定装置、絮凝剂注入装置以及控制它们的控制设备。为了使絮凝物稳定沉降,必须用大型沉淀槽。例如,排水处理能力为3m3/1小时。则需要直径3m,深4m的罐(约15T的沉降槽),形成整个系统时,则需要11m×11m的占地面积,而成为如此庞大的一个系统。
然而,在沉淀槽中有没有沉淀而浮游的絮凝物,存在由槽内向外泄漏的危险,而全部回收又极难做到。因此存在的问题是设备相当庞大,该系统的成本费用很高、水的再利用难、由于使用药品带来运行费用高,等等。
另一方面,如图13所示,在组合5m3/1小时的过滤器过滤和离心分离机的方法中,由于过滤装置203中使用了过滤器F(叫做UF模块,由聚砜系纤维构成,或者陶瓷过滤器),所水可以再利用。然而,过滤装置203中安装了4个过滤器F,从过滤器F的寿命考虑,价值约50万元/个的昂贵过滤器,至少1年要更换1次。而且,由于过滤器F是加压型过滤法,所以过滤装置203前的泵202,其电机的负荷必然很大,泵202必须是高容量的。通过过滤器F的排水中有2/3要返回到原水罐201中,进而,由于由泵202输送混有硅屑的排水,必然磨损泵202的内壁,造成泵202的寿命短促。
综合以上情况时,由于电机花费很高的电费、泵P和过滤器F也需花费更换费用,所以给运行费用带来巨大的损耗。这些数据、和本发明系统的比较数据,都示于图12中。以上存在的问题是系统庞大、过滤器更换、过滤器清洗、运行费用大等。
由到此为止的说明可知,为了尽可能地去除对地球环境有害的物质,必然还要附加各种各样的装置,使得系统越发庞大,最终结果导致成本费用和运行费用极大膨胀。
本发明鉴于上述课题,其目的是提供一种能很容易地获得净化水的简单装置。
第1点要解决的是用由至少一部分的流体中所含杂物制成的过滤器去除上述杂物。
当用被除杂物制成过滤器时,由构成过滤器的杂物可以形成很小的过滤孔。因此,通过这些小孔能进一步去除小的杂物。
第2点要解决的是使含有杂物的流体通过第1个过滤器,在上述第1个过滤器表面上形成由上述杂物形成的第2个过滤器,从而除去上述流体中的上述杂物。
在第1个过滤器表面上形成第2个过滤器,其形成的孔比第1过滤器的孔更小,才能提高过滤性能。
第3点要解决的是使含有杂物的流体在第1个过滤器中循环,在上述第1个过滤器表面上由上述杂物形成第2个过滤器,从而除去上述流体中的上述被除杂物。
通过循环,在第1个过滤器表面上成长出第2个过滤器,其孔径比第1个过滤器的孔要小,而且,通过第1过滤器孔的小被除杂物也进行循环,最终能够形成能捕获到由第1过滤器孔通过的小杂物的第2个过滤器。
第4点要解决的是上述过滤器或上述第2个过滤器含有大小不同的被除杂物。
由于流体中分布着大小不同的被除杂物,所以,这些杂物形成积层,并能形成流体能够通过,且能捕获小被除杂物的孔。
第5点要解决的是上述被除杂物具有2个峰值的粒径分布,上述第1个过滤器的孔,大小在2个峰值之间。
第1个过滤器的孔处在2个峰值之间,最初捕获粒径分布大的杂物。被捕获的杂物以各种形态形成积层后,形成小孔的第2过滤器,且由于在被捕获杂物之间构成流体能通过的间隙,所以能够形成能捕获小被除杂物,又能让流体通过的过滤器。
第6点要解决的是用检测手段检测在通过上述第1过滤器的流体中所含被除杂物的混入程度,在达到规定值以下时,即可停止循环。
最初起动时,会产生混入小被除杂物的过滤流体,在循环中,这种小的被除杂物也可以被捕获形成过滤器。因此要确认达到规定的混入程度后,停止循环,开始过滤,并能达到目的要求的过滤精度。
第7点要解决的是用检测手段检测在通过上述第1过滤器的流体中所含被除杂物的混入程度,在达到第2个规定值以上时,再开启循环。
当第1过滤器被破坏,第2过滤器产生崩塌事故时,产生过滤水会混入已被捕获的所有杂物的情况,再利用时会造成恶烈影响。但是,在检测出事故时,如果立刻进行循环,即可防止发生被捕获的所有杂物混入过滤水中。
第8点要解决的是通过第1过滤器吸引上述流体。
是吸引型时,贮存流体,且浸渍过滤器的贮留槽是开放型的。是加压型时,贮留槽则是密闭型的,而且必需复杂的结构。
第9点要解决的是对上述第2过滤器的表面给予外力。
由于第2过滤器仅仅是被除杂物的集合体,若付与外力,即可将第2过滤器全部,或者是第2过滤器的表层除掉,即可恢复过滤性能,并能维持过滤性能。
第10点要解决的是利用上述外力脱除上述第2过滤器表面上的一部分被除杂物。
脱除形成堵塞的被除杂物,在被除杂物间形成间隙,确保流体通路畅通。
第11点要解决的是利用聚烯烃系高分子形成上述第1过滤器。
该第1过滤器,由于有耐酸碱性。所以也可以过滤混入药品的流体。进而可以在浸渍第1过滤器的状态下进行聚凝沉淀。
第12点要解决的是上述被除杂物是无机固体物或有机固体物。
被除杂物是固体物,粒径不同,可形成各种形状的间隙。因此,可以捕获更小的杂物,并能确保更多的流体通路。
即,本发明第1个去除杂物方法的特征是包括将含有杂物的流体供入第1过滤器中,使被除杂物堆积在上述第1过滤器表面上,由上述被除杂物的堆积物形成第2过滤器,准备由上述第1过滤器和上述第2过滤器形成过滤器的工序,和使上述流体通过上述过滤器除去流体中杂物的过滤工序。
本发明第2个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物的方法中,准备上述过滤器的工序包括将含有被除杂物的流体供入第1过滤器,并进行循环,使被除杂物在上述第1过滤器表面上形成第2过滤器的工序。
本发明第3个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第2过滤器含有大小不同的被除杂物。
本发明第4个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,含有上述被除杂物的排水中含有大小不同的颗粒,上述第1过滤器的孔径大小,要比最小颗粒粒径大,比最大颗粒粒径小。
本发明第5个方法的特征是在上述第4个流体的去除杂物方法中,含有被除杂物的排水是在由半导体坯料形成半导体薄片的工序中,或切削或衬底处理工序中产生的排水。
本发明第6个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述被去除杂物具有2个峰值的粒径分布,上述第1过滤器的孔径大小在上述2个峰值之间。
本发明第7个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,比上述第1过滤器孔大的被去除杂物的比率,大于小的被除杂物的比率。
本发明第8个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述过滤工序包括去除杂物开始后,循环规定时间的循环工序。
本发明第9个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述循环工序包括检测通过过滤器的流体中混入所含杂物程度的检测工序,当达到规定值以下时,停止循环。
本发明第10个方法的特征是在上述第9个流体的去除杂物方法中,上述过滤工序包括险测通过过滤器的流体中混入所含杂物程度的检测工序,当达到第2规定值以上时,再开始循环。
本发明第11个方法的特征是在上述第9个流体的去除杂物方法中,上述检测工序是使用光传感器检测上述流体透光率的工序。
本发明第12个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述过滤工序是通过上述过滤器边抽吸边过滤上述流体的形式。
本发明第13个方法的特征是在上述第12个流体的去除杂物方法中,上述流体的抽吸压力为0.2~0.5Kg/cm2
本发明第14个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,向上述过滤器表面付与外力,使第2过滤器的构成物能够移动的工序。
本发明第15个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力的工序是间断地付与外力的工序。
本发明第16个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力的工序是沿着第1过滤器表面供给气体流的工序。
本发明第17个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力的工序是付与外力使构成第2过滤器的杂物一部分脱离下来的工序。
本发明第18个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力的工序包括控制上述外力使第2过滤器膜厚恒定的工序。
本发明第19个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,沿垂直方向配置上述过滤器,上述外力是气泡的上升力。
本发明第20个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力的工序是对上述过滤器付与机械振动的工序。
本发明第21个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力工序是对上述流体产生声波的工序。
本发明第22个方法的特征是在上述第14个流体的去除杂物方法中,上述付与外力工序是对流体产生液流的工序。
本发明第23个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第1过滤器是由聚烯烃系高分子制成。
本发明第24个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第1过滤器表面呈凹凸状。
本发明第25个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第1过滤器具有之间有间隙所形成的二重结构,是插通有抽吸管的过滤器。
本发明第26个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第2过滤器含有Si、SiGe、Al2O3、Si氧化膜、金属氧化物、或周期表中,IIa族~VIIa族、IIb族~VIIb族元素中的至少一种。
本发明第27个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第2过滤器含有Si。
本发明第28个方法的特征是在上述第27个流体的去除杂物方法中,上述第2过滤器是以片状Si为主成分。
本发明第29个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述第2过滤器是机械加工工序中产生的机加工碎屑。
本发明第30个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述机械加工工序是研磨工序或切削工序。
本发明第31个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,上述机械加工碎屑是切块碎屑。
本发明第32个方法的特征是在上述第1个流体的去除杂物方法中,准备上述过滤器的工序包括向上述含有被除杂物的流体中添加薄片状废弃物。
附图的简单说明
图1是本发明实施形态的过滤器膜说明图。
图2是本发明实施形态的过滤器膜说明图。
图3是切块时产生排水中硅屑粒度分布说明图。
图4是本发明过滤方法的说明图。
图5是本发明中采用的过滤装置说明图。
图6是本发明中采用的过滤装置说明图。
图7是图5和图6的过滤操作说明图。
图8是说明本发明过滤方法的系统图。
图9是在切削装置中采用本发明过滤方法的系统说明图。
图10是说明本发明过滤方法的系统图。
图11是衬底等研削或研磨方法说明图。
图12是本发明过滤系统与老式装置的比较图。
图13是现有过滤系统说明图。
发明的实施形态
本发明是利用由被除杂物形成的过滤器去除混入流体(排水)中的金属、无机物或有机物等杂物,例如,被去除物是,在将结晶坯料切割成薄片状时,将半导体薄片进行切削时,衬底时,CMP(Chernical-Mechanical Polishing)或抛光时等加工产生的。
这种被除杂物应当是Si、Al、SiGe、封止树脂等有机物和其他的绝缘材料或金属材料。在化合物半导体中应当是GaAs等化合物半导体。
近年来,在CSP(chip scale package)的制造中采用了切块(diving)。这是将树脂被复在薄片表面上,最后将封止树脂和薄片一起进行切块。在陶瓷基板上将半导体芯片按基块状配置,包括陶瓷基板在内都用树脂被复,最后将封止树脂和陶瓷基板一切进行切块。这些就是进行切块时产生被去除杂物。
另一方面,在半导体技术领域以外,也有很多地方产生被去除杂物。例如,在采用玻璃的产业中,液晶显示盘、EL显示装置的显示盘等,在玻璃基板的切块,基板侧面研磨等中所产生的玻璃碎屑都是被去除杂物。在电力公司和钢铁公司使用煤作为燃料,煤产生的粉体也应当是,进而混入烟囱排烟中的粉体也应当是被去除杂物,矿物加工、宝石加工、墓石加工时产生的粉体同样是。用车床等加工时产生的金属碎屑,在陶瓷基板等切块、研磨等时产生的陶瓷碎屑等也应是被除杂物。
这些被去除杂物是由于研磨、硝削或粉碎等加工所产生,将去除这些杂物作为目,通以水和药品等流体。因此,该流体中混入被去除杂物。
在此参照图1~图3简要说明本发明。另外,如前述、流体、被除杂物虽然形形色色,但此时采用水作流体,作为水中含切削杂物进行说明。
图1中的符号10是第1过滤器膜,11是过滤器孔。过滤器孔11的露出部分和在第1过滤器膜10表面上形成的层状膜是被去除杂物12,这种被去除杂物12被分成不能通过过滤器孔11的大被去除杂物12A和可以通过过滤器孔11的小被去除杂物12B。图中里点表示的是能通过的小被除杂物12B。
此处可采用的过滤器膜,就原理考虑,可采用有机高分子系,陶瓷系中的任何一种。然而,此处采用聚烯烃系的高分子膜。
在图1中第1过滤器膜10的上方是混入被除杂物的排水,第1过滤器膜10的下方由第1过滤器膜10过滤生成过滤水。箭头方向是排水流向,由于使用过滤器膜10过滤上述排水,所以水是自由落下,或加压向图的下方移动。从存在过滤水侧抽吸排水。第1过滤器膜10水平配置,也可以如图7所示纵向设置。
如上所述,通过过滤器膜给排水加压,抽吸的结果是排水通过第1过滤器膜。这时,不能通过过滤器孔11的大被去杂物12A残留在第1过滤器膜10的表面上。
本发明的重点是被过滤器膜10表面捕获的被去除杂物形成的残留层作为第2过滤器膜13使用。
由研削、研磨或粉碎等机械加工产生的被除杂物,其大小(粒径)分布在某一范围内,然而,被去除杂物的形状各不相同。在浸泡第1过滤器膜10的排水中,被去除杂物是随意存在的。从大被去除物到小被去除物是无规律地向过滤器孔11移动。这时,比过滤器孔11小的杂物12B可以通过,比过滤器孔11大的杂物12A被捕获下来。这样,被捕获的大杂物12A形成第2过滤器膜13的初级层,该层形成比过滤器孔11小的过滤器孔,通过这小的过滤器孔可以从大杂物12A中捕获小的杂物12B。这时,因为被除杂物的形状各自不同,所以在被除杂物之间形成各种形状的间隙,水将这种间隙作为通路而移动过去,最终达到过滤。这和砂砾滤水一样非常相似。
第2过滤器膜13,一边随意从大杂物12A中捕获小杂物12B一边慢慢成长,一边确保水(流体)的通路一边捕获小的被除杂物12B。然而,第2过滤器膜13,仅仅是以层状残留住,由于被除杂物可很容易脱除,所以在层附近通以气泡,付与水流,付与声波或起声波,或付与机械振动,进而可使用刮板器等进行刮擦。非常简单,可以使第2过滤器膜13的表层移动到排水中。即使第2过滤器膜13的过滤能力降低,存在一个优点就是对第2过滤器膜13施以外力,就能很简单地使其能力恢复。若考虑其他的现象,就是堵塞构成过滤器能力降低的主要原因,可以将产生堵塞的第2过滤器膜13表层的被除杂物脱除下来。再移动到流体中,从而消除了堵塞现象。
然而,安装新的第1过滤器膜10时,由于在第1过滤器膜10的表面上还没有形成被除杂物12的层(第2过滤器膜13),或者在第1过滤器膜10上还没有形成很薄的一层第2过滤器膜13时,小的被除杂物12B通过过滤器孔11而通过去。这时,这种过滤水可返回到贮存再次排水的一侧,直到确认由第2过滤器膜12捕获到小被除杂物12B为止。这样确认后,如可通过的小杂物12B大小的小杂物不断地被捕获下来,排水被过滤到规定的清洁度。
下面进述,安装被除杂物检测装置,如图8所示光传感器67,通过检测上述杂物的混入率可很容易地做到上述的确认。
本发明的第2个重点是,在没有形成第2过滤器膜13时,或者在过滤水中残存有小的杂物12B时,则将这种过滤水返回到排水侧。在这返回之中,由过滤器孔11捕获的被除杂物12在过滤器膜10的表面上以层状成长成膜,在第1过滤器膜10表面上的第2过滤器膜13形成各种各样的过滤孔径,从小粒径到大粒径的杂物依次被捕获下来,厚度慢慢增加,通过第1过滤器膜10的小杂物12B和与该小杂物12B同等大小的,进而比它更小的杂物被捕获下来,过滤水形成几乎没有杂物混入的洁净状态。
图2示出了这种状态。在确认过滤水中没有混入所要大小的被除杂物(达到比规定混入度更小)后,这种过滤水可以再利用,进而可将过滤水返回到自然界中。
在过滤水中仍残存小的杂物12B时,不能将这种过滤水返回,可转入其他罐内,确认这种小的被除杂物12B和与该杂物12B同等大小的杂物被捕获后,这样的过滤水才可再利用,或者返回到自然界中。
贮留在第2过滤器膜13上层的排水,慢慢被浓缩。
如图3所示的曲线图示出了Si片切块时产生切削碎屑的粒径分布。大致分布在0.1μm~200μm的范围内。
另外,测定粒径分布的装置,由于检测不出小于0.1μm的颗粒,所以比0.1μm小的切削碎屑分布没有示出。据推测,实际上是含有比这更小的颗粒的。依据实验可以判知,在过滤混入这种切削碎屑的排水时,这种切削碎屑已形成在第1过滤器膜上,可以捕获到0.1μm以下的切削碎屑。
例如,若去除到0.1μm的切削碎屑的话,一般考虑采用形成比这更小孔的过滤器。然而,从上述说明可知,由于分布有大粒径和小粒径,即使采用这其间大小孔的过滤器,就能捕获到0.1μm以下的切削碎屑。
反之,杂物粒径的峰值若是0.1μm的话,有可能直接引起过滤器堵塞。正如从图3所知道的那样,呈现出大粒径和小粒径的2个峰值,据此可提高过滤能力。当用电子微镜观察时,可知切削碎屑的形状是多种多样的,即至少有2个粒径的峰值,由于切削碎屑的形状是多种多样的,所以切削碎屑彼此间形成形形色色的间隙,成为过滤水的通路,由此很少堵塞,可以认为实现了过滤能力很大的过滤器。
此处采用平均孔径为0.25μm的过滤器作第1过滤器膜10。然而,分布向图的左右偏移时,根据它的分布,也可以改变第1过滤器的孔径。例如,向右偏移时,可采用比0.25μm大的孔径。一般讲,孔径增大,会增加通过过滤器膜的被除杂物,但使过滤水返回到排水的时间加长,最终总会被2过滤器膜12B所捕获。当然了,若过滤器孔径很小时,到能捕获小杂物的时间就会缩短。
图4是使过滤水返回到排水侧的概念图。符号20示出了固定原水罐和过滤器的装置(外框)等,21是过滤器膜。
例如,20是槽(贮留槽)时进行说明,过滤器膜21的上层贮留排水22,过滤器膜21下层贮留过滤水23。该贮留的过滤水23由泵24送往各各处所。25是切换阀。如上述,最初,由于存在能通过过滤器膜21的杂物,所以切换阀门,使过滤水返回到槽20的上层。对这样的过滤水进行险测,使被除杂物的混入程度(含量(率))达到规定值,或达到没有杂物时,再切换阀门,使过滤水流向管道26。这样流进管道26的过滤水是完全不含杂物的,或者使规定混入量(率)的过滤水流过,可再利用。也可以作为干净水返回到自然界中。过滤切削排水时,也可以用作下次切削时的流动水进行再利用。焊料洗涤和衬底水,也可以作冷却水再利用。
图中,作为使排水通过过滤器的方法,虽然采用抽吸法,此外还有自然落下,向排水22侧加压的方法,这种抽吸、加压法可提高过滤能力。
另一方面,符号20是固定过滤器的装置(例如外框)时管道27、28密封安装在该固定装置(外框)上。这样,对管道27一侧加压,或者用泵24进行抽吸,即可完成过滤。作为图象,示出了在水的通路(管道)中以掩蔽形式安装过滤装置的实例。
以下,在图5~图8中,对将过滤转置35放入_(浸渍)罐(原水罐)50中的型式进行说明。
图5(a)中所示符号30是如画框形状的框,在该框的两面固定贴上过滤膜31、32。这样,由框30、过滤膜31和32围绕的内侧空间33通过管道34进行抽吸,由过滤膜过滤产生过滤水。通过密封安装在框30上的管道34抽取过滤水。不用说,过滤膜31、32和框30完全形成密封,使排水不会从过滤膜以外漫入上述空间中。
图5(a)的过滤膜31,由于是很薄的树脂膜,当抽吸时,会向内侧弯曲,有时会造成破坏。因此,该空间尽可能地小,为了增大过滤能力,必须形成足够多的空间,示出这种情况的是图5(b)。图中虽然仅示出了9个空间33,但实际上形成的数量很多。实际采用的过滤膜32,是约0.1mm厚的聚烯烃系高分子膜,如图所示,很薄的过滤膜形成袋状,图中以FT所示。在这种袋状过滤膜FT中,将与管道34成一个整体的框30装入,再将框30和过滤膜FT贴合在一起。符号RG是压紧装置,将贴合过滤膜31的框由两侧压紧。这样,过滤膜31从压紧装置的开口处OP露出。图6中将更详细说明。
图5(c)表示将过滤装置35本身制成圆筒形的。安装在管道34上的框是圆筒形的,其侧面设有开口OP1、OP2。与开口OP1和开口OP2相对应的侧面被去除掉,所以在开口之间设置支撑过滤膜31的支撑装置SUS。这样过滤膜贴合在侧面上。
使用图6详细叙述图5(b)的过滤装置35。首先用图6(b)说明相当于图5中框30的部分30a。
符号30a表示形成所见段球样的形状。将0.2mm的薄树脂片SHT1和SHT2重叠,其间纵向设置数个断面SC,由树脂片SHT1、SHT2、断面SC围绕形成空间33。该空间33的断面是长3mm,宽4mm形成的矩形。作为另外的表现形式是将多个具有这种矩形断面的吸管并行排列形成一个整体的形状。符号30a,由于是用于将两侧的过滤膜FT保持一定的间距,所以以下叫作隔离层(Spacer)。
这种隔离层30a的薄树脂片SHT1,SHT2表面上,开出许多直径1mm的孔HL,在其表面上贴合过滤膜FT。因此,由过滤膜FT过滤的过滤水通过孔HL、空间33,最终由管道34排出。
过滤膜FT贴合在隔离层30a的两面SHT1、SHT2上。在隔离层30a的两面SHT1、SHT2上具有没形成孔HL的部分,在其上直接贴付过滤膜FT1时,与未形成孔HL部分相对应的过滤膜FT1,由于没有过滤机能,排水不通过,所以产生不捕获杂物的部分。为防止这种现象,而贴合数个过滤膜FT。最初表侧的过滤膜FT1是捕获被除杂物的过滤膜,随着从过滤膜FT1向着隔离层30a的表面SHT1,设置数个具有比过滤膜FT1的孔更大的过滤膜。再在其上贴合一层过滤膜FT2。即使在隔离层30a没有形成孔HL的部分,也设置了大孔的过滤膜FT2,又由于贴合了过滤膜FT1,以使过滤膜FT1的整个面上具有了过滤机能,在过滤膜FT1的整个面上捕获到被去除杂物,在里外面SH1、SH2整个面上形成第二过滤膜。就附图的情况而言,过滤膜SH1、SH2,虽然以矩形片的形式表示,但实际上,如图5(b)所示,形成袋状。
以下利用图6(a)、图6(c)、图6(d)说明袋状过滤膜SHT1、SHT2、隔离层30a和压紧装置RG等的安装。
图6(a)是完成体的过滤装置35的斜视图,6(c)是沿图6(a)中A-A线,从管道34头部开始沿管道34的延续方向(纵向)进行剖切的剖视图,图6(d)是沿B-B线,将过滤装置35在水平方向上剖切时的断面图。
参见图6(c)、图6(d)可知,隔离层30a是插入图5(b)的袋状过滤膜FT中,包括过滤膜FT在内,4个侧边都用压紧装置RG夹住。形成袋状的3个侧边和剩余的1个侧边,在压紧装置RG上涂布粘接剂AD1进行固定。剩余的1个侧边(袋的开口处)和压紧装置RG之间形成空间SP,在空间33中产生的过滤水,通过空间SP向管道36抽吸。在压紧器具RG的开口部OP上周边都涂上粘接剂AD2,形成完全密封,形成流体不能从过滤器以外浸入的结构。
由于空间33和管道34连通,当由管道34抽吸时,流体通过过滤膜FT的孔、隔离层30a的孔HL向着空间33流过,形成从空间33经由管道34过滤水可输送到外部的结构。在构成隔离层30a的片SHT中,在形成孔HL的区域之外,由于是平面,所以变成了支撑过滤膜FT的材料,过滤膜FT要时常保持平面,以防止第2过滤器膜被破坏。
图7大概地示出了该过滤装置35的工作原理。此处,是利用泵等从管道34一侧抽吸,如无剖线的箭头所示,形成水流动过滤。
通过由第1过滤器膜31、32,及由该膜31、32捕获的杂物层捕获被除杂物,在纵置的过滤装置中形成第2过滤器膜36,这时,第2过滤器膜36,由于是固体被除杂物集合而成,所以对第2过滤器膜36施加外力,可以除掉第2过滤器膜36,也可以除掉第2过滤器36的表层。这种去除可以使用气泡上升力、水流、声波、超声波振动、机械振动,使用擦拭器控拭表面,或者简单地使用搅拌机等,都能实现。浸渍的过滤装置35本身的结构是在排水(原水)中可动,在第2过滤器36的表层上产生水流,也可以去除第2过滤器36。例如在图7中,将过滤装置35的底面作为支点,如箭头Y所指,可以左右移动。这时,由于过滤装置自身可动,所以产生水流,从而能够去除第2过滤器36的表层。一同采用后述的气泡发生装置54时,若采用上述可动结构,可使气泡到达整个过滤面上,更可以有效地使杂物移动到排水侧。
若采用图5(c)所示的圆筒形过滤装置,可以使过滤自身以中心线CL为轴进行旋转,以降低排力的阻力。利用旋转可在过滤器膜表面上形成水流,使第2过滤器膜表层的杂物移动到排水侧,从而可保持过滤能力。
图7中,作为去除第2过滤器膜的方法,示出了利用气泡上升的实例。气泡以斜线所示箭头的方向上升,气泡的上升力和气泡的破裂都能直接付与杂物外力,由气泡的上升力和气泡破裂产生的水流也能对杂物付与外力。利用这种外力不断地进行更新,所以第2过滤器膜36的过滤能力,能保持在一个恒定值。
本发明的重点是保持过滤能力。即使第2过滤器膜36发生堵塞,其过滤能力降低,上述气泡可付与使构成第2过滤器膜36的被除杂物松动的外力,使构成第2过滤器膜36的被除杂物移动到排水侧中,在长期运行中能够保持过滤能力。
付与外力有二种形式。之一是完全破坏(去除)第2过滤器膜36的方法。这种情况,由于在第1过滤器膜上没有形成积层,所以小的被除杂物可通过过滤器膜。因此,直到确认小的被除杂物被捕获为止,使过滤水循环回进入排水(原水)的水槽(罐)中。虽然没有效率,但,直到小杂物被捕获为止,混入小杂物的过滤水可转移到其他的水槽中。
第二种是移动在第2过滤器膜31、32外表面上形成的膜(是引起堵塞原因的被除杂物)的方法。即,引起堵塞的被除杂物由过滤器膜的外表面所捕获,所以利用气泡产生的外力就可解除捕获,常常能维持一定的过滤能力。可以这样认为,付与外力可以使第2过滤器的厚度大致保持恒定。被除杂物一个一个就好像塞子似地堵在过滤水的入口处,利用外力将这种塞子拔出,从拔出处浸入过滤水中,形成塞子后,再次由外力拔出,这一过程反复进行,这种方法的优点是,通过调整气泡的大小,气泡量、释放气泡的时间,能够长期地保持过滤能力。
另外,保持过滤能力,也经常地施加外力,也可间断地施加外力。
虽然已讲过了整个实施形态,但过滤器膜必须完全浸在原水中。第2过滤器膜长时间与空气接触,膜会干燥剥落,甚至崩塌。稍有与空气接触的地方,由于过滤器膜抽吸空气,过滤能力也会降低。
正如上述,从本发明的原理考虑时,第2过滤器膜36仅限于在第1过滤器膜31、32上形成,第1过滤器膜31、32可以是片状高分子膜,也可以是陶瓷,可以是抽吸型的,也可以是加压型的,然而,实际采用时,第1过滤器膜31、32是高分子膜,而且是抽吸型的,其理由如下述。
首先,当制作片状陶瓷过滤器时费用相当高,产生裂纹或泄漏,而不能过滤。采用加压型时,必须对排水加压,例如以图8的罐50为例,由于加压,罐的上方不是开放型的,必须是密闭型的。然而,当是密闭型时,又难以产生气泡。另一方面,高分子膜,各种规格的片状或袋状过滤器购得廉价。由于具有柔软性,所以不易破裂,而且也容易在片上形成凹凸状。当形成同凹凸状时,第2过滤器膜可以切入到片上,在排水中能抑制剥离现象,然而,若是抽吸型的,罐最好是开放型的。
当是加压型的时,第2过滤器膜难以形成。图7中,空间33内的压力假设为1时,排水的压力必须在1以上。因此,给过滤膜增加了负荷,进而,被捕获的被除杂物在高压下会固定住,被除杂物难以脱除。
因此,采用高分子膜作过滤器膜,抽吸型的结构示于图8。
图8中符号50是原水罐,在该罐50的上方,设有管道51,作为原水供给装置。该管道51是混入被除杂物的流体通过之处。例如,以半导体领域进行说明,由切削装置、衬底装置、米勒抛光装置或CMP装置流出的混入杂物的排水(原水)通过之处。另外,该排水,以从切削装置流出的混入硅屑的排水进行说明。
在原水罐50中贮留的原水52中,设置数个过滤装置53。在该过滤装置53的下方,例如,在管道上开设小孔,如同养鱼槽中使用鼓泡装置,设置气泡发生装置54,调整其位置,刚好通过过滤器膜的表面。55是吹气器。
固定在过滤装置53上的管道56相当于图5~图7中的管道34。在该管道56中通过由过滤装置53过滤的过滤水,通过第1阀门58,向原水罐50一侧的管道59和向再利用(或排水)一侧的管道60进行选择输送。在原水罐50的侧壁和底部上安装第2阀门61,第3阀门62、第4阀门63和第5阀门64。安装在管道65前的是为其他用处而设置的过滤装置66。
从管道51供入的原水52,贮留在原水罐50中,由过滤装置53过滤。在该过滤装置上安装的过滤膜表面,有气泡通过,利用气泡的上升力和破裂,使过滤器膜上捕获的硅屑松动下来,这样可以常期保持过滤能力不降低。
在安装新过滤器膜时,或休假日长时间停止运行时,或管道56中混入硅屑时,使用管道58,如设计的那样,使过滤水通过管道59循环回原水罐50中。除此之外,将阀门58切换到管道60上,使过滤水再利用。
在更换新的过滤器膜时,根据过滤膜的大小、硅屑含量、抽吸速度,循环时间不同,大约4~5小时,过滤器膜的表面上就会形成第2过滤器膜,形成能够捕获到0.1μm以下硅屑的膜,然而,可知若是小尺寸的过滤器膜,30分钟就可以了。因此,判断循环时间,可设定时间调节器,当达到规定时间时,第1阀门58即可自动切换。
采用图6结构时,安装过滤器膜的框(压紧器具RG)大小是长约100cm,宽约50cm,厚5~10mm,在隔离层30a的两面上安装数个装有约0.1mm厚的过滤膜的过滤装置35。
在被除杂物混入率高于规定时,该过滤水定为异常水,循环即可自动开始,止住泵,即可停止过滤。循环时,认为有从罐50向外溢出排水时,可停止从管道51向罐50供给流体。以下将简要叙述这种情况。
①在框上(隔离层)安装新过滤膜的情况
由于没有形成第2过滤器膜,所以初期具有规定的过滤能力。因此,通过循环,由过滤器膜捕获的被除杂物形成第2过滤器膜,直到由第2过滤器膜捕获到所要求粒径粒子的状态(第1规定值以下),才成长成第2过滤器膜,之后,切换第1阀门58,将过滤水送往管道60,过滤开始。
②由于休假日、长期休假、日常保养等而停止过滤,再次开始过滤时。
第2过滤器膜由于是由被除杂物构成,并浸在排水中,所以当长时间停止过滤时,膜会崩塌。循环时,可修补该膜的崩塌,循环到过滤水达到第1规定值以下,随后,切换第1阀门58,开始过滤。气泡至少过滤开始后产生。
③过滤水中混入了捕获杂物时。
第2过滤器膜一部崩塌,或过滤器膜破坏时,过滤水中会混入大量的被除杂物。
第2过滤器膜一部分崩塌,而高于规定浓度(第2规定值)时,开始循环修补第2过滤器膜,过滤水中的被除杂物达到规定的混入率(第1规定值)时,切换第1阀口58,将过滤水转送管道60,过滤开始。气泡至少过滤开始后产生。
过滤器膜破坏时,停止泵57,必须更换过滤器膜,或更换过滤装置53本身。这时,由于过滤器膜是新的,所以像①一样循环。过滤器膜没有破坏,而是另行准备形成第2过滤器膜的过滤装置时,可以更换。这种情况,要确认第2过滤器膜捕获被除杂物达到第1规定值,没能捕获时,进行循环。若能够捕获,则切换第1阀门58,将过滤水转送管道60,进行过滤运行。
④原水罐50中的排水水位降低,而使过滤器膜与大气接触时。
过滤器膜与大气接触前,利用设在排水中的水位传感器停止泵,终止过滤。这时也停止气泡。由管道51供入排水,使排水的水位升高,在由排水产生的湍流下,由于第2过滤器膜存在崩塌的危险,所以要停止泵。使排水完全没过过滤装置后,启动泵。同样在循环期间检测被除杂物,当过滤水中的被除杂物达到规定的混入率(第1规定值)后,切换第1阀门58,将过滤水转送管道60。
另外,指示过滤水中被除杂物浓度的第1规定值和第2规定值可以相同,也可以设定第2规定值高于第1规定值某一幅度。
传感器67不断地对硅屑进信号检测。作为传感器,由于不间断地检测,最好是安装收发光元件的光传感器。发光元件可以是发光二极管和激光器。传感器67可安装在管道56中间或管道59中间。
另一方面,原水罐随时间而浓缩。同样是,达到规定浓度时,停止过滤运行,使用PAC或Al2(SO4)3等进行静置,使其凝聚沉淀。这一过程,罐中的原水大体分成层状。即,从上层到下层,也就是从稍稍透明水到被除杂物全部都有的非透明液体来分布。这些可以分别使用阀门61~64进行回收。
例如,稍稍透明的含硅屑少的原水是打开第2阀门61,通过过滤装置66回收。接着,依次打开阀门62、63,回收原水。最后,打开阀门64,回收在原水罐底贮留的浓缩浆。
例如,首先打开阀门64,利用原水的重量一次将浓缩淤浆排出。然而,上方的水向外排确难以控制,因此,依次打开阀门61、62、63、64,进行回收。
在图8下的中间处(点线围绕的图),以图示出了原水罐中原水水位的检测装置80。在原水罐50的侧面安装有L字型的阀81,根据原水的水位,至少安装1个管道82。该管道82的外径和管道81的内径一致,形成匹配。
例如,使原水水位比阀门63的安装位置稍高些,安装管道82时,在向上方延伸的管道82上安装透明的窥视窗。可以确认原水的水位。因此,可透过窥视窗一边确认原水水位,一边最大限度地排出浓缩浆液,不使原水排出。
该管道本身可用玻璃等透明材料制成,不安装窥视窗也能确认原水水位。这种检测装置最好预先安装好。
另一方面,在图8下的左侧示出了最大限度地控制浓缩浆液上方上水的装置。即,在原水罐50的内侧,安装如图一样的L型管道81。在规定期间内,特别要规定硅屑的量,也要特别规定浓缩浆液的量,所以预先确定管道81的头部高度。因此,将管道81和82的头部配置在稍高于浓缩浆液的上层处,到达这个高度原水就能自动地流到过滤装置66中。即使误开阀门63,在该管道81和82头部的水位处也能制止原水流出。当浓缩浆液的水位增减时,利用拆卸管道82可高速原水的水位。不用多说,管道82,也可多准备几个,根据水位可安装在任何位置。
以上对凝聚沉淀法中回收浓缩水的方法进行了说明,但不仅限于这些。例如,使原水52达到某一浓度后,可以再转送到其他过滤装置66(FD)中。例如,CMP,使用含有药品和0.1μm以下砂粒的浆液。同样,在抛光时施以水冲,作为排水,排出时浓度稍低于上述浆液。然而,排出的原液随着过滤浓度也变浓,同时出现了粘性。碎屑也非常细,过滤能力快速降低。因此,在达到规定浓度后,将该原液转送到其他过滤装置FD中进行过滤。即,用图8中的过滤转置53连续过滤后,使原水达到规定浓度后转送到其他装置FD中进行过滤。例如,图8下的右侧,使原水流入过滤器FTI的上层,采用的过滤装置是用泵对原水进行真空抽吸的。将这种过滤装置安装在浓缩回收管道中进行回收。通过过滤器FT1进行过滤,将高浓度的原液抽吸到成为固块为止。另一方面,将原液转送到过滤装置FD中时,原水罐50中的原水水位会下降,由管道51供入浓度低的原水。这样原水浓度变低了,当原水全部浸泡过过滤器后,可设定再次过滤开始。
可将过滤装置FD和66用作杂物的回收装置。例如,当进入到原水罐50中的半导体片硅屑达到规定浓度后,不进行凝聚沉淀,可直接用过滤装置66(FD)进行分离。被分离的硅屑没有与药品反应,是一种纯度很高的物质,再度熔融可制成薄片用的硅锭。在各个领域内可再利用,如砖瓦材料、水泥、混凝土的材料等。
如上所述,在图8系统中,包括原水罐50、过滤装置(浸渍、抽吸)53、小型泵57。
特别是,第1过滤器没有堵塞时,以低压进行抽吸(参照图12),所以,泵57可以是小型泵。以前,由于原水通过泵,而在泵内部产生摩耗,使其寿命非常短。然而,本结构,由于是过滤水通过泵57,所以泵的寿命相当长。因此,系统的规模也很小,运转泵57的电耗约为1/5~1/4,进而,大幅度降低了更换泵的费用,成本费为1/3,整个运行费用为1/5,并大幅度削减了维修费用。根据实验,可运行1年而不需维修。
过滤装置53的单纯结构,如图5~7所示,是由增强用的框30和过滤膜31、32及安装在框30上的管道34构成,此外,还设有输送过滤水的管道。
过滤膜是聚烯烃系膜,即使剥落也不会产生裂纹,机械强度非常高,而且对酸碱性药品的耐受性很高。因此,如图12所示,以前原水最大浓度达300mg/l,但使用本装置,相应的浓度约高3倍,达900mg/l,在安装有过滤膜的状况下,也可以直接用药品进行凝聚沉淀。
利用原水罐进行凝聚沉淀时,不需要多余的配管和泵,可形成一种节省资源型的过滤系统。例如,在安装有5台切削装置的系统中,每年凝聚沉淀1~2次就可以了。切削的薄片为5英寸片,625μm厚,6g重。用40μm宽的刀片将它加工成切削深度为180~200μm的沟槽,以格子状计算,平均形成160个,淤泥(硅屑)约产生0.3g(每1个约5%)。
过滤装置是抽吸过滤型的,如图12所示,由于以低流速、低压力进行过滤,所以细微粒子不会进入到过滤膜的细孔中,通过形成第2过滤器膜,从而进一步防止细微粒子进入上述第1过滤器膜的细孔中,所以能够提高过滤性能。利用空气鼓泡器等产生外力装置可连续过滤。此时的过滤(抽吸)速度为0.3~0.5m/day,过滤(抽吸)压力为0.2~0.5Kg/cm2。过滤膜的寿命,预料在5年以上。过滤速度、过滤压力,根据第1过滤器膜的破坏和变形情况,设在第2过滤器膜不被破坏的范围内,过滤速度为0.01~5m/day,过滤压力为0.01Kg/cm2~1.03Kgf/cm2(1个大气压),实际上是可行的。
以0.3m/day进行抽吸时,一天内即可处理2521/(1个过滤膜)原水,以0.5m/day进行抽吸时,一天内即可处理4501/(1个过滤膜)原水。过滤器框的尺寸为100cm×50cm×10mm。
在切削工序中,需要3~51/min的纯水,例如,一年内使用18000T水。以前,由于制作切削用纯水,花费是500~1000元/T。然而采用本系统,由于过滤水可再利用,所以费用削减了。如上所述,成本费用为1/3,全部运行费用约为1/5,并大幅度削减了维修保养费用。
再者,以前的浓缩原液,虽然作为工业废物进行处理,但是每年要花费300万元。然而,过滤水再利用,分离的Si再利用,废液处理实际为零,所以资源再利用率为97.6%。
另一方面,由于能防止硅屑向过滤膜内部附着,所以几乎不需要以前所必须的逆向清洗。
以上以Si片产生的硅屑作为被除杂物进行了说明,但是,正如最初实施例说明的那样,本发明可应用于各个技术领域。然而,在这些领域中,任何排水都会对地球环境造成危害,但利用本发明即可大幅度地降低这些危害。
特别是,产生含有二恶英(dioxine)物质的垃圾焚烧厂,精制放谢性物质的铀精制工厂或产生含有害物质粉体的场地,采用本发明,具有有害物质的碎屑,从大单体到小单体,不受所限,都可以去除。
被除杂物若是含有周期表中IIa族~VIIa、IIb族~VIIb族元素中至少一种的无机固体物,采用本发明,这些物质几乎全部都能去除。
接着,图9示出了在图8过滤系统中安装了切削装置系统的实例。除了切削装置及其周边不同外,其他部分和图8相同,所以相同之处不再说明。
符号W是在切削装置台面上安装的半导体片、DB是切削刀片。SW1,SW2是向切削刀片上施用纯水的喷水器。SW3是向半导体片W喷淋的喷水器,使切削时产生的硅屑从半导体片上除掉。该喷水器SW3的位置可采用各种形式,设在半导体片上方,或倾斜处,对此没有特殊限定,只要能在半导体表面上形成水流就行。
在半导体片W的下方,有接收排水的容器BL,接收容器BL的一部分和原水罐50之间安装连接管道51。
因此,正如图8中说明的那样,切削装置中产生的排水,通过原水罐50、过滤装置53,再次形成净化水(过滤水),通过管道56、管道60再利用。通过管道71将过滤水再用作切削装置的纯水,也可以通过管道72将纯水供于它处。假设用于它处时,卸掉管道71,从管道70将纯水供于它处。不用说也可以返回自然界中。
接着,根据图9的概念图,作为实际系统,使用图10进行说明。
首先,将工业用水贮存在工业用水贮罐101中。用泵P1,通过过滤器102、103,将工业用水送入过滤水罐104中。过滤器102是碳过滤器,去除垃圾、有机物。由过滤器103再去除由过滤器102产生的碳。
接着,通过逆浸透过滤装置105,由泵P2,将过滤水送入纯水罐106中,该过滤装置105中使用了反渗透膜,因此,能去除0.1μm以下的碎屑(垃圾)。同样,纯水罐106中的纯水,通过UV杀菌装置107、附吸装置108、109和降低纯水电阻值的装置110,送入纯水罐111中。
UV杀菌装置107,利用如字面所说的紫外线对纯水进行杀菌,符号108、符号109是离子交换装置和除离子装置。符号110是在纯水中混入碳酸气的装置。这是因为,当纯水电阻值增高时,在切刀上会产生充电造成的问题,所以有意降低该电阻值。
同样,使用泵P3将纯水供入切削装置DM中。符号112是再次去除0.22μm以上的碎屑(垃圾)。
接着,由切削装置DM产生的排水,使用泵P4贮存到原水罐113中,由上述过滤装置113进行过滤。这一过程与图5~图8过程一样。同样,由过滤装置114过滤的过滤水返回到过滤水罐104中,再利用。根据过滤装置114的过滤器直径、过滤能力,如实线所示,也可返回到纯水罐106中。
在过滤装置114中,过滤水中混入硅屑时,如图4那样,当然返回原水罐113中。从符号101到逆浸透过滤装置105、从杀菌装置到过滤器112的系统,是过去采用的系统。
另一方面,原水罐113是图8中采用的原水罐50,的水罐113中设有浸水型过滤装置,所以原水罐自身就成了浓缩水罐,过滤器膜含有硅屑,起到了过滤器的机能,过滤水中混入硅屑时,如图8那样,使用阀门58返回到原水罐中。
图11示出了衬底处理装置。安装本装置代替图9中的切削装置,由于排水中仍然混有Si屑,所以可采用上述实施例。可以用本装置代替切削装置。
衬底处理和切削一样都采用转台200,其上至少放置一个半导体片201。由上面使磨具202与薄片接触,研磨薄片的内面。和图9、图10一样,喷咀204由管道60供入过滤水,以再利用形式构成。此处的转台200,以单位型旋转,磨具也旋转。排水接收容器203接收研磨时产生的排水,通过管道51送入原水罐50中。
发明的效果
根据本发明,第一,当过滤嚣由被除杂物构成时,可以形成比构成过滤器的被除杂物还要小的过滤器孔,通过该小孔可以去除更小的被除杂物。因此,可以去除比0.1μm还要小的亚微米级杂物。
第2点,使含有被除杂物的流体通过第1过滤器,在上述第1过滤器表面上由上述被除杂物形成第2过滤器时,在第1过滤器表面上,由比第1过滤器的孔还要小的孔构成第2过滤器,可形成能去除更小杂物的过滤性能更好的过滤器。然而,由于被除杂物进行组合,所以在被除杂物间形成各种形状的间隙,确保了流体的浸入通路。
第3点,通过使含有被除杂物的流体在第1过滤器中循环,在第1过滤器表面上成长成孔径比第1过滤器孔还要小的第2过滤器,而且由于能通过第1过滤器孔的小杂物也进行循环,最终能够形成能捕获到通过第1过滤器孔的小杂物的第2过滤器。
第4点,上述过滤器或上述第2过滤器,是由大小不同的被除杂物形成的积层,所以能够形成能通过流体,且能捕获到更小杂物的孔。第5点,上述被除杂物具有2个峰值的粒径分布,第1过滤器的孔在2个峰值之间,最初捕获粒径分布大的被除杂物。而被捕获的杂物以各种形态形成积层后,从而形成小孔的第2过滤器,由于在被捕获杂物间形成能通过流体的间隙,所以形成能捕获到更小的被除杂物,而且流体能通过的过滤器。
第6点,最初,或起动时,产生混入小杂物的过滤流体,进行循环,可以形成能捕获到这种小被除杂物的过滤器。因此,确认混入杂物达到的规定程度时,停止循环,开始过滤,以所要求的过滤精度进行过滤。
第7点,第1过滤器发生破坏,或第2过滤器发生崩塌时,产生的过滤水混入本来应被捕获的杂物,对再利用处所造成恶劣影响。然而在险测出事故时,直接进行循环,所有捕获的被除杂物返回到原水罐中,从而能够防止混入杂物的过滤水发生。
第8点,如果是抽吸型的,贮存流体,且浸泡过滤器的贮留槽是开放型的。是加压型时,贮留槽是密闭型的,而且需要复杂的结构。
第9点,第2过滤器,由于只是被除杂物的聚集体,所以付与外力,第2过滤器整体,或者第2过滤器的表层即可去除,所以能够恢复过滤性能,并能维持过滤性能。
第10点,利用外力,能够脱除形成堵塞的被除杂物,并能在被除杂物间形成间隙,确保流体通路。
第11点,由聚烯烃系高分子形成的第1过滤器,由于具有耐酸碱性,所以能够过滤混有药品的流体。进而,第1过滤器在浸渍状态下也能凝聚沉淀。
第12点,被除杂物是固体物,粒径不同,能形成各种形状的间隙。因此,能够捕获的更小的杂物,并且能确保更多的流体通路。

Claims (32)

1.一种去除流体中杂物的方法,其特征是包括以下工序,即
将含有被除杂物的流体供入第1过滤器中,使被除杂物堆积在上述第1过滤器表面上,由该被除杂物的堆积物形成第2过滤器,准备由上述第1过滤器和第2过滤器形成过滤器的工序,和
通过使上述流体通过上述过滤器,去除上述流体中杂物的过滤工序。
2.根据上述权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是准备上述过滤器的工序包括将含有被除杂物的流体供入第1过滤器中,进行循环,在第1过滤器表面上由被除杂物形成第2过滤器的工序。
3.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第2过滤器含有大小不同的被除杂物。
4.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述含被除杂物的排水中含有大小不同的粒子,上述第1过滤器的孔径比最小粒子的粒径大,比最大粒子的粒径小。
5.根据权利要求4中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是含有被除杂物的排水是由半导体坯料形成半导体片的工序中或在切削或研磨工序中得到的排水。
6.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述被除杂物具有2个峰值的粒径分布,上述第1过滤器孔径的大小在上述2个峰值之间。
7.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是比上述第1过滤器孔径大的杂物比率,大于小杂物的比率。
8.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述过滤工序包括去除杂物开始后,在规定时间内进行循环的循环工序。
9.根据权利要求8中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述循环工序包括检测通过过滤器的流体中含有杂物混入程度的检测工序,在达到规定值以下时,停止循环。
10.根据权利要求9中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述过滤工序包括检测通过过滤器的流体中含有杂物混入程度的检测工序,在达到第2规定值以上时,循环开始。
11.根据权利要求9中记载的除流体中杂物的方法,其特征是上述检测工序是用光传感器检测流体的光透过率的工序。
12.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述过滤工序的构成是一边通过过滤器抽吸上述流体,一边进行过滤。
13.根据权利要求12中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述流体的抽吸压力为0.2~0.5Kg/cm2
14.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是包括向上述过滤器表面付与外力,使第2过滤器的构成物可脱除的工序。
15.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是间断地付与外力的工序。
16.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是沿着第1过滤器表面供入气体流的工序。
17.根据利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是付与外力使构成第2过滤器的被除杂物一部分脱除的工序。
18.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序包括控制上述外力,使第2过滤器的膜厚恒定的工序。
19.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述过滤器以垂直方向配置,上述外力是气泡上升力。
20.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是向过滤器付与机械振动的工序。
21.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是对流体产生声波的工序。
22.根据权利要求14中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述付与外力的工序是对流体产生液流的工序。
23.根据权利要求1-22中记载有去除流体中杂物的方法,其特征是上述第1过滤器由聚烯烃系高分子制成。
24.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第1过滤器表面呈凹凸状。
25.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第1过滤器具有之间形成间隙的二重结构,是插有抽吸用管的过滤器。
26.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第2过滤器中含有Si、SiGe、Al2o3、Si氧化膜、金属氧化物、或周期表中IIa族~VIIa族、IIb族~VIIb族元素中至少一种。
27.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第2过滤器含有Si。
28.根据权利要求27中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第2过滤器是以片状Si为主成分的。
29.根据权利要求1中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述第2过滤器含有在机械加工工序中产生的机械加工碎屑。
30.根据权利要求29中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述机械加工工序是研磨工序或切削工序。
31.根据权利要求31中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是上述机械加工碎屑是切削碎屑。
32.根据权利要求2中记载的去除流体中杂物的方法,其特征是准备上述过滤器的工序包括将片状废弃物添加到含有上述被除杂物的流体中的工序。
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