JP2002153708A - 被除去物の再利用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、ダイシング等の半導体の機械的加工に
より発生する研磨屑、研削屑が混入された排水は、凝集
沈殿法またはフィルタ濾過と遠心分離を組み合わせた二
通りで処理されていた。しかし前者では、濾過水に薬品
が混入し、濾過水の再利用が行えず、また後者は、シス
テムとして大きくなり、イニシャルコスト、ランニング
コストが高い問題を有していた。 【解決手段】 濾過装置５３を構成する第１のフィルタ
に被除去物を捕獲させると、この捕獲された被除去物が
第２のフィルタとして機能する。従って第２のフィルタ
により小さい被除去物が捕獲できるフィルタを形成する
ことができる。しかも濾過装置は、吸引型であるため、
原水タンク５０を開放型にでき、設備構造も簡単で安価
なモノが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程で発生した被除去物を含む流体から、被除去物を回
収し、再利用する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、産業廃棄物を減らす事は、エコロ
ジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀へ向けて
の企業課題である。この産業廃棄物の中には、色々な排
水や汚水がある。

【０００３】以下、水や薬品等の流体中に被除去物であ
る物質が含まれているものを排水と呼び説明する。これ
らの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物が取
り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用されたり、
除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理してい
る。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然界に
戻されたり、再利用される。

【０００４】しかし、濾過処理等の設備費、ランニング
コスト等の問題から、これらの装置を採用することが非
常に難しく、環境問題にもなっている。

【０００５】この事からも判るように、汚水処理の技術
は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点からも
重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニング
コストのシステムが早急に望まれている。

【０００６】一例として、半導体分野に於ける排水処理
を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミ
ック等の板状体を研削または研磨する際、設備の温度上
昇防止、潤滑性向上、研削屑または切削屑の板状体への
付着等が考慮され、水等の流体が供給されている。

【０００７】例えば、半導体材料の板状体である半導体
ウェハをダイシングしたり、バックグラインドする際、
純水を流す手法が取られている。ダイシング装置では、
ダイシングブレードの温度上昇防止のために、またダイ
シング屑がウェハに付着するのを防止するために、半導
体ウェハ上に純水の流れを作ったり、ブレードに純水が
当たるように放水用のノズルが取り付けられている。ま
たバックグラインドでウェハ厚を薄くする際も、同様な
理由により純水が流されている。ここで純水の代わり
に、蒸留水でも良い。

【０００８】一方、「環境に優しい」をテーマに、前記
半導体ウェハの研削屑または研磨屑が混入された排水
は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻したり、あ
るいは再利用され、濃縮された排水は、回収されてい
る。

【０００９】現状の半導体製造に於いて、Ｓｉを主体と
する屑の混入された排水処理には、凝集沈殿法、フィル
タ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法の二通りがあ
り、各半導体メーカーで採用している。

【００１０】前者の凝集沈殿法では、凝集剤としてＰＡ
Ｃ（ポリ塩化アルミニウム）またはＡｌ2（ＳＯ４）3
（硫酸バンド）等を排水の中に混入させ、Ｓｉとの反応
物を生成させ、この反応物を取り除くことで、排水の濾
過をしていた。

【００１１】後者の、フィルタ濾過と遠心分離を組み合
わせた方法では、排水を濾過し、濃縮された排水を遠心
分離機にかけて、スラッジとして回収するとともに、排
水を濾過してできたきれいな水を自然界に放出したり、
または再利用していた。

【００１２】例えば、図１３に示すように、ダイシング
時に発生する排水は、原水タンク２０１に集められ、ポ
ンプ２０２で濾過装置２０３に送られる。濾過装置２０
３には、セラミック系や有機物系のフィルタＦが装着さ
れているので、濾過された水は、配管２０４を介して回
収水タンク２０５に送られ、再利用される。または自然
界に放出される。

【００１３】一方、濾過装置２０３は、フィルタＦに目
詰まりが発生するため、定期的に洗浄が施される。例え
ば、原水タンク２０１側のバルブＢ１を閉め、バルブＢ
３と原水タンクにこれから発生する洗浄水を送付するた
めのバルブＢ２が開けられ、回収水タンク２０５の水
で、フィルタＦが逆洗浄される。これにより発生した高
濃度のＳｉ屑が混入された排水は、原水タンク２０１に
戻される。また濃縮水タンク２０６の濃縮水は、ポンプ
２０８を介して遠心分離器２０９へ輸送され、遠心分離
器２０９により汚泥（スラッジ）と分離液に分離され
る。Ｓｉ屑から成る汚泥は、汚泥回収タンク２１０に集
められ、分離液は分離液タンク２１１に集められる。更
に分離液が集められた分離液タンク２１１の排水は、ポ
ンプ２１２を介して原水タンク２０１に輸送される。

【００１４】これらの方法は、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａ
ｌ等の金属材料を主材料とする固形物または板状体、セ
ラミック等の無機物から成る固形物や板状体等の研削、
研磨の際に発生する屑を回収する際も同様な方法が採用
されていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
凝集沈殿法は、凝集剤として化学薬品を使用するため、
濾過された水の中に前記化学薬品が投入される。しかし
シリコン屑が完全に反応する薬品の量を特定するのは非
常に難しく、どうしても薬品が多く投入され未反応の薬
品が残る。逆に薬品の量が少ないと、全てのＳｉの屑が
凝集沈降されず、シリコン屑が分離せず残ってしまう。
特に、薬品の量が多い場合は、上澄液に薬品が残る。こ
れを再利用する場合、濾過水に薬品が残留するため、化
学反応を嫌うものには再利用できない問題があった。例
えば薬品の残留した濾過水をウェハ上に流すと、好まし
くない反応を引き起こすため、ダイシング時に使用する
水として再利用できない問題があった。

【００１６】また薬品とシリコン屑の反応物であるフロ
ックは、あたかも藻の如き浮遊物で生成される。このフ
ロックを形成する条件は、ＰＨ条件が厳しく、約ＰＨ６
〜ＰＨ８に維持する必要があり、攪拌機、ＰＨ測定装
置、凝集剤注入装置およびこれらを制御する制御機器等
が必要となる。またフロックを安定して沈降させるに
は、大きな沈殿槽が必要となる。例えば、３ｍ3／１時
間の排水処理能力であれば、直径３メートル、深さ４メ
ートル程度のタンク（約１５トンの沈降タンク）が必要
となり、全体のシステムにすると約１１メートル×１１
メートル程度の敷地も必要とされる大がかりなシステム
になってしまう。

【００１７】しかも沈殿槽に沈殿せず浮遊しているフロ
ックもあり、これらはタンクから外部に流出する恐れが
あり、全てを回収する事は難しかった。つまり設備の大
きさの点、このシステムによるイニシャルコストが高い
点、水の再利用が難しい点、薬品を使う点から発生する
ランニングコストが高い点等の問題があった。

【００１８】一方、図１３の如き、５ｍ３／１時間のフ
ィルタ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法では、濾過
装置２０３にフィルタＦ（ＵＦモジュールと言われ、ポ
リスルホン系ファイバで構成されたもの、またはセラミ
ックフィルタ）を使用するため、水の再利用が可能とな
る。しかし、濾過装置２０３には４本のフィルタＦが取
り付けられ、フィルタＦの寿命から、約５０万円／本と
高価格なフィルタを、少なくとも年に１回程度、交換す
る必要があった。しかも濾過装置２０３の手前のポンプ
２０２は、フィルタＦが加圧型の濾過方法であるためモ
ータの負荷が大きく、ポンプ２０２が高容量であった。
また、フィルタＦを通過する排水のうち、２／３程度
は、原水タンク２０１に戻されていた。更にはシリコン
屑が入った排水をポンプ２０２で輸送するため、ポンプ
２０２の内壁が削られ、ポンプ２の寿命も非常に短かっ
た。

【００１９】これらの点をまとめると、モータの電気代
が非常にかかり、ポンプＰやフィルタＦの取り替え費用
がかかることからランニングコストが非常に大きい問題
があった。これらのデータは図１２において、本発明の
システムとの比較としてデータで示してある。以上、シ
ステムの大きさ、フィルタの交換、フィルタの洗浄、ラ
ンニングコスト等の問題があった。

【００２０】今までの説明からも判るように、地球環境
に害を与える物質を可能な限り取り除くために、色々な
装置を追加して大がかりなシステムとなり、結局イニシ
ャルコスト、ランニングコストが膨大と成っている。

【００２１】しかも従来の濾過では、原水タンクの排水
は、３０〜３００ｐｐｍがせいぜいである。よって原水
タンクの中に混入されている屑の量も自ずと限定され、
屑の回収効率が非常に悪い問題があった。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に本発明の被除去物の再利用方法は、
結晶インゴットをウェハまで機械加工する工程または半
導体ウェハを機械加工する工程で発生した被除去物を含
む排水を濾過して高濃度に濃縮して固められた前記被除
去物の固形物を、ウェハ用のシリコンのインゴットとし
て再利用することで解決するものである。

【００２３】第２に、前記被除去物には化学薬品が含ま
れないことで解決するものである。

【００２４】第３に、前記半導体ウェハを機械加工する
工程は、ダイシング、バックグラインド、ウェハポッシ
ングまたはＣＭＰであることで解決するものである。

【００２５】第４に、前記固形物は、瓦、セメントまた
はコンクリートの材料として再利用されることで解決す
るものである。

【００２６】第５に、結晶インゴットをウェハまで機械
加工する工程および半導体ウェハを機械加工する工程で
発生した被除去物を含む排水を原水タンクに排出し、前
記原水タンクの排水を濾過装置を介して所定の濃度に
し、所定の濃度になった前記排水を回収手段に移送し、
排水に圧力を加えて前記排水の濃度を濃くし、前記被除
去物からなる所定の含水率の固形物を再利用する被除去
物の再利用方法に於いて、前記固形物をウェハ用のシリ
コンのインゴットとして再利用することで解決するもの
である。

【００２７】第６に、前記被除去物には化学薬品が含ま
れないことで解決するものである。

【００２８】第７に、前記半導体ウェハを機械加工する
工程は、ダイシング、バックグラインド、ウェハポッシ
ングまたはＣＭＰであることで解決するものである。

【００２９】第８に、前記固形物は、瓦、セメントまた
はコンクリートの材料として再利用されることで解決す
るものである。

【００３０】第９に、半固形物にされた被除去物を再溶
融してウェハ用のシリコンのインゴットとして再利用す
る被除去物の再利用方法であって、前記被除去物は原水
タンクの中で高濃度に濃縮された排水から分離されたも
のであることで解決するものである。

【００３１】第１０に、前記被除去物を含む前記排水は
縦型のフィルタの表面に形成された自己形成膜によって
前記原水タンク内で高濃度に濃縮され、前記被除去物は
半固形物として再利用されることで解決するものであ
る。

【００３２】第１１に、前記被除去物はシリコン屑であ
ることで解決するものである。

【００３３】第１２に、前記被除去物は、結晶インゴッ
トをウェハまで機械加工する工程または半導体ウェハを
機械加工する工程で発生したものであることで解決する
ものである。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明は、金属、無機物または有
機物等の被除去物が混入された流体（排水）を、被除去
物から成るフィルタで除去するものであり、例えば、被
除去物は、結晶インゴットをウェハ状にスライスする
時、半導体ウェハをダイシングする時、バックグライン
ドする時、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）
またはウェハポリッシングする時等で発生する。

【００３５】この被除去物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、
ＳｉＧｅ、封止樹脂等の有機物およびその他の絶縁材料
や金属材料が該当する。また化合物半導体では、ＧａＡ
ｓ等の化合物半導体が該当する。

【００３６】また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパ
ッケージ）の製造に於いてダイシングを採用している。
これはウェハの表面に樹脂を被覆し、最後に封止された
樹脂とウェハを一緒にダイシングするものである。また
セラミック基板の上に半導体チップをマトリックス状に
配置し、セラミック基板も含めて樹脂を被覆し、最後に
封止された樹脂とセラミック基板をダイシングするもの
もある。これらもダイシングする際に被除去物が発生す
る。

【００３７】一方、半導体分野以外でも被除去物が発生
する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於
いて、液晶パネル、ＥＬ表示装置のパネル等は、ガラス
基板のダイシング、基板側面の研磨等で発生するガラス
屑が被除去物に該当する。また電力会社や鉄鋼会社では
燃料として石炭を採用しており、石炭から発生する粉体
が該当し、更には煙突から出る煙の中に混入される粉体
も被除去物に相当する。また鉱物の加工、宝石の加工、
墓石の加工から発生する粉体もそうである。更には、旋
盤等で加工した際に発生する金属屑、セラミック基板等
のダイシング、研磨等で発生するセラミック屑等も被除
去物に該当する。

【００３８】これらの被除去物は、研磨、研削または粉
砕等の加工により発生し、被除去物を取り去る事を目的
として水や薬品等の流体を流す。そのためこの流体の中
に被除去物が混入されてしまう。では、本発明の概要を
図１〜図３を参照して説明する。尚、前述したように流
体、被除去物は、色々なものがあるが、ここでは流体と
して水が採用され、水の中に切削された被除去物が含ま
れたものとして説明してゆく。

【００３９】図１の符号１０は第１のフィルタ膜で、１
１はフィルタ孔である。またフィルタ孔１１の露出部お
よび第１のフィルタ膜１０の表面に層状に形成されてい
る膜が、被除去物１２であり、この被除去物１２はフィ
ルタ孔１１を通過できない大きな被除去物１２Aとフィ
ルタ孔１１を通過できる小さな被除去物１２Bに分けら
れる。図では黒丸で示したものが通過できる小さな被除
去物１２Ｂである。

【００４０】またここで採用可能なフィルタ膜は、原理
的に考えて有機高分子系、セラミック系とどちらでも採
用可能である。しかしここでは、ポリオレフィン系の高
分子膜を採用した。

【００４１】図１の第１のフィルタ膜１０の上方には、
被除去物が混入された排水があり、第１のフィルタ膜１
０の下方は、第１のフィルタ膜１０により濾過された濾
過水が生成されている。矢印の方向に排水を流し、フィ
ルタ膜１０を使って前記排水を濾過するため、水は、自
然落下されるか、加圧されて図の下方に移る。また、濾
過水が在る側から排水が吸引される。また第１のフィル
タ膜１０は、水平に配置されているが図７の様に縦置き
でも良い。

【００４２】前述したようにフィルタ膜を介して排水を
加圧したり、吸引したりする結果、排水は、第１のフィ
ルタ膜１０を通過する。その際、フィルタ孔１１を通過
できない大きな被除去物１２Aは、第１のフィルタ膜１
０の表面に残存する。

【００４３】本発明のポイントは、被除去物がフィルタ
膜１０表面に捕獲されて残存した層を第２のフィルタ膜
１３として活用することにある。

【００４４】研削、研磨または粉砕等の機械加工により
発生する被除去物は、その大きさ（粒径）が有る程度の
範囲で分布し、しかもそれぞれの被除去物の形状が異な
っている。また第１のフィルタ膜１０が浸かっている排
水の中で被除去物がランダムに位置している。そして大
きな被除去物から小さな被除去物までが不規則にフィル
タ孔１１に移動していく。この時フィルタ孔１１よりも
小さな被除去物１２Ｂは通過するが、フィルタ孔１１よ
りも大きな被除去物１２Ａは捕獲される。そして捕獲さ
れた大きな被除去物１２Ａが第２のフィルタ膜１３の初
段の層となり、この層がフィルタ孔１１よりも小さなフ
ィルタ孔を形成し、この小さなフィルタ孔を介して大き
な被除去物１２Ａから小さな被除去物１２Ｂが捕獲され
ていく。この時、被除去物の形状がそれぞれ異なるため
に、被除去物と被除去物の間には、色々な形状の隙間が
でき、水はこの隙間を通路として移動し、最終的には濾
過される。これは、砂浜の水はけが良いのと非常に似て
いる。

【００４５】この第２のフィルタ膜１３は、大きな被除
去物１２Ａから小さな被除去物１２Ｂをランダムに捕獲
しながら徐々に成長し、水（流体）の通路を確保しなが
ら小さな被除去物１２Ｂをトラップする様になる。しか
も第２のフィルタ膜１３は、層状に残存しているだけで
被除去物は容易に移動可能なので、層の付近に気泡を通
過させたり、水流を与えたり、音波や超音波を与えた
り、機械的振動を与えたり、更にはスキージ等でこすっ
たりする事で、簡単に第２のフィルタ膜１３の表層を排
水側に移動させることができる。つまり第２のフィルタ
膜１３のフィルタ能力が低下しても、第２のフィルタ膜
１３に外力を加えることで、簡単にその能力を復帰させ
ることができるメリットを有する。また別の表現をすれ
ば、フィルタ能力の低下の原因は、主に目詰まりであ
り、この目詰まりを発生させている第２のフィルタ膜１
３の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事がで
き、目詰まりを解消させることができる。

【００４６】しかし第１のフィルタ膜１０が新規で取り
付けられた場合、第１のフィルタ膜１０の表面には被除
去物１２の層（第２のフィルタ膜１３）が形成されてい
ないので、また第１のフィルタ膜１０に第２のフィルタ
膜１３の層が薄くしか形成されていない場合は、フィル
タ孔１１を介して小さな被除去物１２Bが通過する。こ
の時は、その濾過水を再度排水が貯められている側に戻
し、小さな被除去物１２Ｂが第２のフィルタ膜１３で捕
獲されることを確認するまで待つ。そして確認した後
は、通過した小さな被除去物１２Ｂの如きサイズの小さ
な被除去物が次々と捕獲され、排水は所定の清浄度で濾
過される。

【００４７】後述するが、図８に示す光センサ６７の如
き、被除去物検出手段を取り付け、前記被除去物の混入
率が検査できるようになっていると前述した確認が容易
にできる。

【００４８】本発明の第２のポイントは、第２のフィル
タ膜１３が形成されていない場合、あるいは濾過水に小
さな被除去物１２Ｂが残存する場合は、この濾過水を排
水側に戻す事である。この戻している最中にフィルタ膜
１０の表面には、フィルタ孔１１でトラップされた被除
去物１２が層状に膜として成長し、第１のフィルタ膜１
０表面の第２のフィルタ膜１３は、色々なフィルタ孔径
を作り出し、次々に小さい粒径から大きい粒径のものを
トラップしてゆく。そして徐々に厚くなり、第１のフィ
ルタ膜１０で通過した小さな被除去物１２Ｂやこの小さ
な被除去物１２Ｂと同程度のサイズ、更にはこれよりも
小さな被除去物をトラップし、濾過水は殆ど被除去物が
混入されていないきれいな状態となる。

【００４９】この状態を示すものが図２である。そして
濾過水に所望のサイズの被除去物が混入されないこと
（また所定の混入の度合よりも小さくなったこと）を確
認した後、この濾過水を再利用すれば良い。更には、濾
過水を自然界に戻しても良い。

【００５０】また濾過水に小さな被除去物１２Ｂが残存
している場合、この濾過水を戻すのではなく、別のタン
クに移し、この小さな被除去物１２Ｂやこの被除去物１
２Ｂと同程度のサイズの被除去物が捕獲されるのを確認
し、その後の濾過水を再利用したり、自然界に戻したり
しても良い。

【００５１】また第２のフィルタ膜１３の上層に貯まる
排水は、徐々に濃縮される。

【００５２】図３に示すグラフは、Ｓｉウェハのダイシ
ング時に発生する切削屑の粒径分布を示すものである。
およそ０．１μｍ〜２００μｍの範囲で分布されてい
る。

【００５３】尚。粒径分布測定装置は、０．１μｍより
も小さい粒が検出不能であったため、０．１μｍよりも
小さい切削屑の分布は示されていない。実際は、これよ
りも小さいものが含まれていると推察する。実験に依れ
ば、この切削屑が混入された排水を濾過した際、この切
削屑が第１のフィルタ膜に形成され、０．１μｍ以下の
切削屑まで捕獲することが判った。

【００５４】例えば０．１μｍまでの切削屑を取り除こ
うとすれば、このサイズよりも小さな孔が形成されたフ
ィルタを採用するのが一般的な考えである。しかし大き
な粒径と小さな粒径が分布される中で、この間のサイズ
のフィルタ孔を採用しても、０．１μｍ以下の切削屑が
捕獲できることが前述の説明から判る。

【００５５】逆に、除去物の粒径のピークが０．１μｍ
ひとつであったら、フィルタは直ぐに目詰まりを起こす
だろう。この図３からも判るように、大きな粒径と小さ
な粒径のピークが２つ現れており、これにより濾過能力
が向上されている。また電子顕微鏡等で観察すると、切
削屑の形状が多種多様であることが判る。つまり少なく
とも粒径のピークが２つあり、切削屑の形状が多種多様
であるから、切削屑同士に色々な隙間が形成され、濾過
水の通路となり、これにより目詰まりが少なく、濾過能
力の大きいフィルタが実現されたものと考えられる。

【００５６】ここでは平均孔径が０．２５μｍのフィル
タを第１のフィルタ膜１０として採用した。しかし分布
が図の右や左にずれるようであれば、その分布に従い第
１のフィルタの孔径を変えても良い。例えば右にずれる
ようであれば、０．２５μｍよりも大きい孔径を採用し
てもよい。一般に、孔径を大きくすれば、フィルタ膜を
通過する被除去物が増えるが、濾過水を排水に戻す時間
を長くすれば、最終的には、殆どが第２のフィルタ膜１
２Ｂでトラップできる。当然ではあるがフィルタの孔径
を小さくすれば、小さな被除去物が捕獲できるまでの時
間は、短くなる。図４は、濾過水を排水側に戻している
概念図である。符号２０は、原水タンクやフィルタを固
定する手段（外枠）等を示し、２１はフィルタ膜であ
る。

【００５７】例えば２０がタンク（貯留槽）の場合で説
明すれば、フィルタ膜２１の上層は、排水２２が貯めら
れており、フィルタ膜２１の下層には濾過水２３が貯め
られる。この貯められた濾過水２３は、ポンプ２４で色
々な所に輸送される。２５は、切り替えバルブである。
前述したように、最初は、フィルタ膜２１を通過する被
除去物があるため、タンク２０の上層に濾過水を戻すよ
うにバルブを切り替えておく。そして濾過水をチェック
し、被除去物の混入の度合い（含有量（率））が所望の
値に成ったら、または被除去物がなくなったら、バルブ
を切り替えてパイプ２６の方に濾過水を流す。こうする
ことでパイプ２６に流れる濾過水は、被除去物の全くな
いもの、また所望の混入量（率）の濾過水を流せ、再利
用できることになる。またきれいな水として自然界に戻
すことも可能となる。ダイシング排水の濾過の場合は、
再度ダイシング時に流す水として再利用している。また
半田の洗浄やバックグラインドの水、冷却水としても再
利用できる。

【００５８】図では、排水をフィルタに通過させる方法
として、吸引を採用しているが、他に自然落下、排水２
２側を加圧する方法があり、この吸引、加圧は、濾過す
る能力を向上させることができる。

【００５９】一方、符号２０がフィルタを固定する手段
（例えば外枠）であれば、パイプ２７、２８は、この固
定手段（外枠）にシールされて取り付けられている。そ
してパイプ２７側を加圧するか、ポンプ２４で吸引すれ
ば、濾過ができる事になる。イメージとしては、水の通
路（パイプ）の途中で遮るようにフィルタ装置が取り付
けられた例を示した。次に、図５〜図８に於いて、タン
ク（原水タンク）５０の中に濾過装置３５を投入（浸
漬）するタイプを説明する。

【００６０】図５ａに示す符号３０は、額縁の如き形状
の枠であり、この枠の両面には、フィルタ膜３１、３２
が貼り合わされ固定されている。そして枠３０、フィル
タ膜３１、３２で囲まれた内側の空間３３には、パイプ
３４を吸引する事により、フィルタ膜により濾過された
濾過水が発生する。そして枠３０にシールされて取り付
けられているパイプ３４を介して濾過水が取り出されて
いる。もちろんフィルタ膜３１、３２と枠３０は、排水
がフィルタ膜以外から前記空間に侵入しないように完全
にシールされている。

【００６１】図５ａのフィルタ膜３１は、薄い樹脂膜で
あるため、吸引されると内側に反り、破壊に至る場合も
ある。そのため、この空間をできるだけ小さくし、濾過
能力を大きくするために、この空間をたくさん形成する
必要がある。これを示したものが、図５ｂである。図で
は、空間３３が９個しか示されていないが、実際は数多
く形成される。また実際に採用したフィルタ膜３２は、
約０．１ｍｍ厚さのポリオレフィン系の高分子膜であ
り、図の如く、薄いフィルタ膜が袋状に形成されてお
り、図面では、ＦＴで示した。この袋状のフィルタＦＴ
の中に、パイプ３４が一体化された枠３０が挿入され、
前記枠３０と前記フィルタＦＴが貼り合わされている。
符号ＲＧは、押さえ手段であり、フィルタ膜３１が貼り
合わされた枠を両側から押さえるものである。そして押
さえ手段の開口部ＯＰからは、フィルタ膜３１が露出し
ている。詳細は、図６で再度説明する。

【００６２】図５Ｃは、濾過装置３５自身を円筒形にし
たものである。パイプ３４に取り付けられた枠は、円筒
形で、側面には開口部ＯＰ１、ＯＰ２が設けられてい
る。開口部ＯＰ１と開口部ＯＰ２に対応する側面が取り
除かれているため、開口部間には、フィルタ膜３１を支
持する支持手段ＳＵＳが設けられる事になる。そして側
面にフィルタ膜が貼り合わされる。

【００６３】更に図６を使って図５ｂの濾過装置３５を
詳述する。まず図５の枠３０に相当する部分３０ａを図
６ｂで説明する。

【００６４】符号３０ａは、見た限り段ボールの様な形
状に成っている。０．２ｍｍ程度の薄い樹脂シートＳＨ
Ｔ１、ＳＨＴ２が重なり、その間に縦方向にセクション
ＳＣが複数個設けられ、樹脂シートＳＨＴ１、ＳＨＴ
２，セクションＳＣで囲まれて空間３３が設けられる。
この空間３３の断面は、縦３ｍｍ、横４ｍｍから成る矩
形であり、別の表現をすると、この矩形断面を持ったス
トローが何本も並べられ一体化されたような形状であ
る。符号３０ａは、両側のフィルタ膜ＦＴを一定の間隔
で維持しているので、以下スペーサと呼ぶ。

【００６５】このスペーサ３０ａの薄い樹脂シートＳＨ
Ｔ１，ＳＨＴ２の表面には、直径１ｍｍの孔ＨＬがたく
さん開けられ、その表面にはフィルタ膜ＦＴが貼り合わ
されている。よって、フィルタ膜ＦＴで濾過された濾過
水は、孔ＨＬ、空間３３を通り、最終的にはパイプ３４
から出ていく。

【００６６】またフィルタ膜ＦＴは、スペーサ３０ａの
両面ＳＨＴ１、ＳＨＴ２に貼り合わされている。スペー
サ３０ａの両面ＳＨＴ１，ＳＨＴ２には、孔ＨＬの形成
されていない部分があり、ここに直接フィルタ膜ＦＴ１
が貼り付けられると、孔ＨＬの形成されていない部分に
対応するフィルタ膜ＦＴ１は、濾過機能が無く排水が通
過しないため、被除去物が捕獲されない部分が発生す
る。この現象を防止するため、フィルタ膜ＦＴは、複数
枚貼り合わされている。一番表側のフィルタ膜ＦＴ１
は、被除去物を捕獲するフィルタ膜で、このフィルタ膜
ＦＴ１からスペーサ３０ａの表面ＳＨＴ１に向かうにつ
れて、フィルタ膜ＦＴ１の孔よりも大きな孔を有するフ
ィルタ膜が複数枚設けられる。ここではフィルタ膜ＦＴ
２が一枚貼り合わされている。スペーサ３０ａの孔ＨＬ
が形成されていない部分でも、孔の大きなフィルタ膜Ｆ
Ｔ２が設けられてからフィルタ膜ＦＴ１が貼り合わされ
ているので、フィルタ膜ＦＴ１全面が濾過機能を有する
ようになり、フィルタ膜ＦＴ１全面に被除去物が捕獲さ
れ、第２のフィルタ膜が表裏の面ＳＨ１、ＳＨ２全面に
形成されることになる。また図面の都合で、フィルタ膜
ＳＨＴ１、ＳＨＴ２が矩形状のシートの様に表されてい
るが、実際は図５ｂに示すように袋状に形成されてい
る。

【００６７】次に、袋状のフィルタ膜ＳＨＴ１、ＳＨＴ
２、スペーサ３０ａおよび押さえ手段ＲＧがどのように
取り付けられているか、図６ａ、図６Ｃ、図６ｄで説明
する。

【００６８】図６ａは、完成体である濾過装置３５を示
す斜視図であり、図６Ｃは、図６ａのＡ−Ａ線に示すよ
うに、パイプ３４頭部からパイプ３４の延在方向（縦方
向）に切断した図を示し、図６ｄは、Ｂ−Ｂ線に示すよ
うに、濾過装置３５を水平方向に切断し時の断面図であ
る。

【００６９】図６Ｃ、図６ｄを見ると判るように、スペ
ーサ３０ａは、図５ｂの袋状のフィルタＦＴに挿入さ
れ、フィルタ膜ＦＴも含めて４側辺が押さえ手段ＲＧで
挟まれている。そして袋状にとじた３側辺および残りの
１側辺は、押さえ手段ＲＧに塗布された接着剤ＡＤ１で
固定される。また残りの１側辺（袋の開口部）と押さえ
手段ＲＧとの間には、空間ＳＰが形成され、空間３３に
発生した濾過水は、空間ＳＰを介してパイプ３６へと吸
引される。また押さえ金具ＲＧの開口部ＯＰには、接着
剤ＡＤ２が全周に渡り設けられ、完全シールされ、フィ
ルタ以外から流体が侵入できない構造になっている。

【００７０】よって空間３３とパイプ３４は連通してお
り、パイプ３４を吸引すると、フィルタ膜ＦＴの孔、ス
ペーサ３０ａの孔ＨＬを介して流体が空間３３に向かっ
て通過し、空間３３からパイプ３４を経由して外部へ濾
過水を輸送できる構造となっている。またスペーサ３０
ａを構成するシートＳＨＴに於いて、孔ＨＬが形成され
た領域以外は、フラットな面であるため、フィルタＦＴ
の支持部材となり、フィルタＦＴが常にフラットな面を
維持でき、第２のフィルタ膜の破壊を防止する構造にな
っている。この濾過装置３５の動作を概念的に示したも
のが図７である。ここでは、パイプ３４側をポンプ等で
吸引すれば、ハッチング無しの矢印のように、水が流れ
濾過されることになる。

【００７１】また第１のフィルタ膜３１，３２、および
この膜３１、３２で捕獲された被除去物の層で被除去物
が捕獲されることにより、縦置きにされた濾過装置に第
２のフィルタ膜３６が形成されることになる。この際、
第２のフィルタ膜３６は、固形物である被除去物が集合
したものであるため、第２のフィルタ膜３６に外力を加
えることで、第２のフィルタ膜３６を取り除いたり、ま
た第２のフィルタ３６の表層を取り除いたりすることが
できる。またこの取り除きは、気泡の上昇力、水流、音
波、超音波振動、機械的振動、スキージを使って表面を
こする、あるいは攪拌機等で簡単に、実現できる。また
浸漬される濾過装置３５自身が排水（原水）の中で可動
できる構造とし、第２のフィルタ３６の表層に水流を発
生させて第２のフィルタ３６を取り除いても良い。例え
ば図７に於いて、濾過装置３５の底面を支点として矢印
Ｙのように左右に動かしても良い。この場合、濾過装置
自身が可動であるため水流が発生し、第２のフィルタ３
６の表層を取り除くことができる。また後述の気泡発生
装置５４も一緒に採用する場合、前記可動構造を採用す
れば、気泡を濾過面全面に到達させることができ、効率
良く除去物を排水側に移動させることができる。

【００７２】また、図５Ｃで示した円筒形の濾過装置を
採用すれば、濾過装置自身を中心線ＣＬを軸にして回転
させることができ、排水の抵抗を低減できる。回転によ
り、フィルタ膜表面に水流が発生し、第２のフィルタ膜
表層の被除去物を排水側に移動させることができ、濾過
能力の維持する事ができる。

【００７３】図７では、第２のフィルタ膜を取り除く方
法として、気泡の上昇を活用した例を示した。斜線で示
す矢印の方向に気泡が上昇し、この気泡の上昇力や気泡
の破裂が直接被除去物に外力を与え、また気泡の上昇力
や気泡の破裂により発生する水流が被除去物に外力を与
える。そしてこの外力により第２のフィルタ膜３６の濾
過能力は、常時リフレッシュし、ほぼ一定の値を維持す
ることになる。

【００７４】本発明のポイントは、濾過能力の維持にあ
る。つまり第２のフィルタ膜３６に目詰まりが発生して
その濾過能力が低下しても、前記気泡のように、第２の
フィルタ膜３６を構成する被除去物を動かす外力を与え
ることで、第２のフィルタ膜３６を構成する被除去物を
排水側に動かすことができ、濾過能力を長期にわたり維
持させることができる。

【００７５】外力の与え方により二つのタイプがある。
ひとつは、完全に第２のフィルタ膜３６をこわす（取り
除く）方法である。この場合、被除去物は、第１のフィ
ルタ膜に積層されていないので、小さい被除去物がフィ
ルタ膜を通過してしまう。そのため小さな被除去物がト
ラップされるのを確認するまでは、濾過水を排水（原
水）の入った水槽（タンク）に循環させている。また効
率的ではないが、小さな被除去物が捕獲されるまで、小
さな被除去物が混入された濾過水を別の水槽に移しても
良い。

【００７６】二つ目は、第２のフィルタ膜３１、３２の
極表面に形成された膜（目詰まりの原因である被除去
物）を移動する方法である。つまり目詰まりの原因であ
る被除去物がフィルタ膜の極表面に捕獲されているの
で、気泡により発生する外力により捕獲を解除し、常に
一定の濾過能力を維持させるている。これは、外力を与
えることで第２のフィルタの厚みをほぼ一定にしている
と思われる。あたかも被除去物１つ１つが濾過水の入り
口に栓をかけており、栓が外力により外れ、外れた所か
ら濾過水が浸入し、また栓が形成されたら再度外力によ
り外すの繰り返しを行っているようなものである。これ
は、気泡のサイズ、その量、気泡を当てている時間を調
整することにより、常に濾過能力を維持できるメリット
を有する。

【００７７】尚、濾過能力を維持できれば、外力が常に
加わっていても良いし、間欠的に加わっても良い。

【００７８】また全ての実施の形態に言えることである
が、フィルタ膜は、原水に完全に浸されている必要があ
る。第２のフィルタ膜は、長時間空気に触れると膜が乾
燥し、剥がれたり、崩れたりするからである。また空気
に触れている所が少しでも有ると、フィルタ膜は空気を
吸引するため、濾過能力が低下するからである。

【００７９】前述したように、本発明の原理から考える
と、第２のフィルタ膜３６が第１のフィルタ膜３１、３
２に形成されている限り、第１のフィルタ膜３１、３２
は、シート状の高分子膜でもセラミックでも良し、吸引
型でも加圧型でも良い。しかし実際採用するとなると、
第１のフィルタ膜３１、３２は、高分子膜で、しかも吸
引型が良い。その理由を以下に述べる。

【００８０】まずシート状のセラミックフィルタを作る
となるとかなりコストは上昇し、クラックが発生した
ら、リークが発生し、濾過ができなくなる。また加圧型
であると、排水を加圧する必要がある。例えば図８のタ
ンク５０を例に取ると、圧力を加えるのに、タンクの上
方は開放型ではなく密閉型でなくてはならない。しかし
密閉型であると、気泡を発生させることが難しい。一
方、高分子膜は、色々なサイズのシートや袋状のフィル
タが安価で手に入る。また柔軟性があるためクラックが
発生せず、またシートに凹凸を形成することも容易であ
る。凹凸を形成することで、第２のフィルタ膜がシート
に食い付き、排水中での剥離を抑制することができる。
しかも吸引型であれば、タンクは開放型のままで良い。

【００８１】また加圧型であると第２のフィルタ膜の形
成が難しい。図７に於いて、空間３３内の圧力を１と仮
定すれば、排水は１以上の圧力をかける必要がある。従
ってフィルタ膜に負荷がかかり、更には捕獲された被除
去物が高い圧力で固定され、被除去物が移動しにくいと
思われる。

【００８２】では高分子膜をフィルタ膜として採用した
吸引型の機構を図８に示す。

【００８３】図８における符号５０は、原水タンクであ
る。このタンク５０の上方には、原水供給手段としてパ
イプ５１が設けられている。このパイプ５１は、被除去
物が混入した流体の通過する所である。例えば、半導体
分野で説明すると、ダイシング装置、バックグラインド
装置、ミラーポリッシング装置またはＣＭＰ装置から流
れ出る被除去物が混入された排水（原水）が通過する所
である。尚、この排水は、ダイシング装置から流れるシ
リコン屑が混入された排水として説明していく。

【００８４】原水タンク５０に貯められた原水５２の中
には、濾過装置５３が複数個設置される。この濾過装置
５３の下方には、例えばパイプに小さい孔を開けたよう
な、また魚の水槽に使うばバブリング装置の如き、気泡
発生装置５４が設けられ、ちょうどフィルタ膜の表面を
通過するようにその位置が調整されている。５５は、エ
アーブローである。

【００８５】濾過装置５３に固定されたパイプ５６は、
図５〜図７のパイプ３４に相当するものである。このパ
イプ５６には、濾過装置５３で濾過された濾過水が通過
し、第１のバルブ５８を介して原水タンク５０側に向か
うパイプ５９と、再利用（または排水される）側に向か
うパイプ６０に選択輸送される。また原水タンク５０の
側壁および底面には、第２のバルブ６１、第３のバルブ
６２、第４のバルブ６３および第５のバルブ６４が取り
付けられている。またパイプ６５の先に取り付けられて
いるものは、別途設けられた濾過装置６６である。

【００８６】パイプ５１から供給された原水５２は、原
水タンク５０に貯められ、濾過装置５３により濾過され
る。この濾過装置に取り付けられたフィルタ膜の表面
は、気泡が通過し、気泡の上昇力や破裂により、フィル
タ膜にトラップしたシリコン屑を動かし、常にその濾過
能力が低下しないように維持されている。

【００８７】またフィルタ膜が新規に取り付けられた
り、休日により長期間停止されたり、またはパイプ５６
にシリコン屑が混入されている場合は、バルブ５８を使
って、濾過水がパイプ５９を介して原水タンク５０に循
環する様に設計されている。それ以外は、バルブ５８
は、パイプ６０に切り替えられており、濾過水は再利用
される。

【００８８】フィルタ膜を新規に取り付けた場合、フィ
ルタ膜のサイズ、シリコン屑の量、吸引速度によって循
環の時間は異なるが、およそ４〜５時間でフィルタ膜の
表面に第２のフィルタ膜が形成され、０．１μｍ以下の
シリコン屑まで捕獲できる膜となる。しかしフィルタ膜
のサイズの小さいものであれば３０分でも良いことが判
っている。従って循環時間が判っていれば、タイマーで
設定し、所定の時間が経過したら自動的に第１のバルブ
５８が切り替わるようにしても良い。

【００８９】ここで、図６の構造を採用した場合、フィ
ルタ膜を取り付ける枠（押さえ金具ＲＧ）の大きさは、
縦：約１００ｃｍ、横：約５０ｃｍ、厚み：５〜１０ｍ
ｍであり、スペーサ３０ａの両面には、約０．１ｍｍ厚
のフィルタ膜が付いた濾過装置３５が複数個取り付けら
れている。

【００９０】被除去物が所定の混入率よりも高かった場
合、濾過水は異常水と判断し、自動的に循環が開始した
り、またはポンプが止められ濾過が停止される。また循
環する時は、排水がタンク５０から溢れる恐れる事を考
慮して、パイプ５１からタンク５０への流体供給が停止
されても良い。この様なケースを以下に簡単に述べる。 フィルタ膜が枠（スペーサ）に新規で取り付けられ
た場合 第２のフィルタ膜が形成されていないので、初期は、所
定の濾過能力を保有しない。そのため、循環させること
によりフィルタ膜に捕獲された被除去物で第２のフィル
タ膜を形成し、第２のフィルタ膜で目的の粒子径が捕獲
される状態（第１の所定値以下）まで第２のフィルタ膜
を成長させ、この後、第１のバルブ５８を切り替えて、
濾過水をパイプ６０に移送し、濾過が開始される。 休日、長期休暇、メンテナンス等で濾過を停止し、
再度濾過を開始する場合。 第２のフィルタ膜は、被除去物から構成され、且つ排水
中に在るため、長時間濾過を停止すると、膜が崩れてく
る。循環は、この膜の崩れを補修し、濾過水が第１の所
定値以下となるまで循環され、その後、第１のバルブ５
８を切り替えて濾過が開始される。尚気泡は、少なくと
も濾過が開始されたら発生させる。 濾過水に捕獲されるべき被除去物が混入されている
場合。 第２のフィルタ膜の一部が崩れたり、またフィルタ膜が
破れている時、濾過水には、被除去物が大量に混入され
る。第２のフィルタ膜の一部が崩れ、所定の濃度（第２
の所定値）よりも高くなった場合は、循環を開始して第
２のフィルタ膜を補修し、濾過水の中の被除去物が所定
の混入率（第１の所定値）になったら、第１のバルブ５
８を切り替えて、濾過水をパイプ６０に移送し濾過を開
始する。尚気泡は、少なくとも濾過が開始されたら発生
させる。またフィルタ膜が破れた場合は、ポンプ５７を
止めて、フィルタ膜を付け替えるか濾過装置５３自身を
付け替える必要がある。この時、フィルタ膜は、新規で
あるのでのように循環される。またフィルタ膜が破れ
てなく、且つ表面に第２のフィルタ膜が形成された濾過
装置を別途用意しておき、取り替えても良い。この場合
は、第２のフィルタ膜が被除去物を第１の所定値まで捕
獲できることを確認し、捕獲できていない場合は、循環
する。また捕獲できているようであれば、第１のバルブ
５８を切り替えて、濾過水をパイプ６０に移送し、濾過
作業に進む。 原水タンク５０の排水レベルが下がり、フィルタ膜
が大気に接触する場合。 フィルタ膜が大気に接触する前に、排水に設けられたレ
ベルセンサによりポンプを止めて濾過を停止する。この
時は、気泡を停止しても良い。パイプ５１からは排水が
供給されて排水のレベルが上昇するが、排水による乱流
で第２のフィルタ膜が崩れる恐れがあるため、ポンプは
停止している。そして排水が濾過装置を完全に覆うよう
になったら、ポンプを始動する。そして循環している間
被除去物を検出し、濾過水の中の被除去物が所定の混入
率（第１の所定値）になったら、第１のバルブ５８を切
り替えて、濾過水をパイプ６０に移送する。

【００９１】尚、濾過水の中の被除去物の濃度を示す前
記第１の所定値と第２の所定値は、同じでも良いし、第
２の所定値は、第１の所定値からある幅をもって設定さ
れても良い。

【００９２】またセンサ６７は、シリコン屑を常時セン
シングしている。センサとしては、受光・発光素子の付
いた光センサが、常に計測できるため好ましい。発光素
子は、発光ダイオードやレーザが考えられる。またセン
サ６７は、パイプ５６の途中あるいはパイプ５９の途中
に取り付けても良い。

【００９３】一方、原水タンクは、時間とともに濃縮さ
れてくる。そして所望の濃度になった場合、濾過作業を
停止し、ＰＡＣ、またはＡｌ２（ＳＯ４）３等を用いて
凝集沈殿させ、放置する。するとタンクの中の原水は、
だいたい層状に分かれる。つまり上層から下層に従い、
やや透明な水から被除去物で全く非透明な液体に分布さ
れる。これらをバルブ６１〜６４を使い分けて回収して
いる。

【００９４】例えば、やや透明でシリコン屑の少ない原
水は、第２のバルブ６１を開けて、濾過装置６６を介し
て回収する。続いてバルブ６２、６３を順次開けて原水
を回収する。最後には、原水タンクの底に貯まった濃縮
スラリーをバルブ６４を開けて回収する。

【００９５】例えば、先にバルブ６４を開けると、原水
の自重によりいっきに濃縮スラリーが流れ、しかも上方
の水も出て制御が難しい。そのため、ここでは、６１、
６２、６３、６４の順にバルブを開けて回収している。

【００９６】また図８の下中央（点線で囲んだ図）に
は、原水タンクの原水レベル検査手段８０が図示されて
いる。これは原水タンク５０の側面に、Ｌ字型のパイプ
８１が取り付けられ、また原水のレベルによりパイプ８
２が少なくとも一つ取り付けられている。このパイプ８
２は、外径がパイプ８１の内径と一致し、勘合されるよ
うになっている。

【００９７】例えば、バルブ６３の取り付けられている
高さよりもちょっと高い位置に原水のレベルが成った
ら、このパイプ８２を取り付け、上方にのびたパイプ８
２に透明ののぞき窓を付けることで、原水のレベルを確
認することができる。従って、こののぞき窓を介して原
水レベルを確認しながら、濃縮スラリー以外の原水をぎ
りぎりまで取り除くことができる。

【００９８】またこのパイプ自身をガラス等の透明材で
構成すれば、別途のぞき窓を取り付ける事無く原水のレ
ベルを確認することができる。またこの検査手段は予め
取り付けられていても良い。

【００９９】一方、図８下左には、濃縮スラリーの上方
の上水をぎりぎりまで採取するための手段が示されてい
る。つまり原水タンク５０の内側に、図のようにＬ字型
パイプ８１を取り付けておく。決まった期間でシリコン
屑の量が特定されていたり、また濃縮スラリーの量が特
定されていれば、パイプ８１の頭部の高さが予め決めら
れる。従って濃縮スラリーの上層よりも若干高い所にパ
イプ８１や８２の頭部を配置させれば、自動的にこの高
さまで原水を濾過装置６６に流出させることができる。
また誤ってバルブ６３を開けっ放しにしても、このパイ
プ８１や８２の頭部のレベルで原水の流出を止めること
ができる。またこの濃縮スラリーのレベルが増減した場
合、パイプ８２の取り外しで、原水の採取レベルが調整
できる。もちろんパイプ８２は、いくつも用意され、レ
ベルにより何段も取り付けられて良い。

【０１００】以上濃縮水を凝集沈殿法で回収する方法を
説明したが、これに限ることはない。例えば、原水５２
がある濃度になったら、別の濾過装置６６（ＦＤ）に移
しても良い。例えば、ＣＭＰは、薬品と０．１μｍ以下
の砥粒が含まれたスラリーを使う。そしてポリッシング
の時に水が流され、排水としては前記スラリーよりも若
干濃度の薄いものが排出される。しかし排出された原液
が濾過されるに従い濃度が濃くなると、同時に粘性も出
てくる。また屑も非常に細かく、濾過能力の低下が早
い。そのため、所定の濃度になったら、その原液を別の
濾過装置ＦＤに移して濾過してもよい。つまり図８の濾
過装置５３で濾過し続け、原水が所定の濃度になった
ら、別の濾過装置ＦＤに移し、濾過しても良い。例え
ば、図８右下のように、フィルタＦＴ１の上層に原水を
流し込み、ポンプＰで原水を真空吸引する濾過装置を採
用しても良い。またこの濾過装置を濃縮回収パイプに取
り付けて回収しても良い。ここでは、フィルタＦＴ１を
介して濾過し、高濃度の原液がある程度の固まりに成る
まで吸引している。一方、濾過装置ＦＤに原液を移すこ
とで原水タンク５０の原水レベルが下がるが、パイプ５
１から濃度の薄い原水が供給されている。そして原水の
濃度が薄くなり、原水がフィルタを完全に浸すようにな
ったら、再度濾過が始まるように設定すれば良い。

【０１０１】また濾過装置ＦＤや６６を除去物の回収装
置として用いても良い。例えば半導体ウェハのシリコン
屑が入った原水タンク５０が所定の濃度になったら、凝
集沈殿を行わず、濾過装置６６（ＦＤ）で分離しても良
い。分離されたシリコン屑は、薬品で反応していない純
度の高いものであり、再度溶融されてウェハ用のＳｉの
インゴットにしても良い。また瓦の材料、セメント、コ
ンクリートの材料等と、色々な分野に再利用が可能であ
る。

【０１０２】以上述べたように、図８のシステムでは、
原水タンク５０、濾過装置（浸漬・吸引）５３、小型ポ
ンプ５７で構成される。

【０１０３】特に第１のフィルタが目詰まりしない様
に、低圧で吸引している（図１２を参照）ため、ポンプ
５７は小型ポンプでよい。また従来は、原液がポンプを
通過するため、ポンプ内部が摩耗し、寿命が非常に短か
った。しかし本構成は、濾過水がポンプ５７を通過する
ため、その寿命もはるかに長くなった。従ってシステム
の規模が小さくでき、ポンプ５７を稼働するための電気
代は約１／５〜１／４となり、更にはポンプの取り替え
費用も大幅に抑えられ、イニシャルコストで１／３、ラ
ンニングコスト全体で約１／５とメイテナンスコストが
大幅に削減できた。実験に依れば１年はメンテナンスを
加えることなく稼動が可能である。

【０１０４】また濾過装置５３は、図５〜７のように補
強用の枠３０とフィルタ膜３１、３２および枠３０に取
り付けられたパイプ３４からなる単純構造で、他には濾
過水を輸送するためのパイプが設けられているのみであ
る。

【０１０５】フィルタ膜は、ポリオリフィン系の膜で、
落としても割れず機械的強度が高く、酸・アルカリ等の
薬品に対して耐性が高いものである。そのため従来は、
図１２に示すように、原水濃度として３００ミリグラム
／リットル程度がマックスであったが、本装置では、約
３倍の濃度の９００ミリグラム／リットルと高濃度まで
対応でき、フィルタ膜を付けた状態で、直接薬品による
凝集沈殿も可能となった。

【０１０６】また原水タンクを利用して凝集沈殿させる
場合、余分な配管やポンプ等が不要となり、省資源型の
濾過システムが可能となった。例えば５台のダイシング
装置が取り付けられているシステムでは、１回〜２回／
年の凝集沈殿ですむ。ここでダイシングしたウェハは、
５インチウェハ、６２５μｍ厚、重量６グラム程度で、
これを幅が４０μｍのブレードで、ダイシング深さ１８
０〜２００μｍの溝を形成し、格子状に平均１６０本形
成するとして算出すると、スラッジ（シリコン屑）は、
約０．３グラム程度（１枚あたり約５％）が発生する。

【０１０７】また濾過装置は、吸引濾過で、図１２に示
すように、低流速・低圧力で濾過するため、フィルタ膜
の細孔まで微粒子が入り込まず、また第２のフィルタ膜
の形成により、前述した第１のフィルタ膜の細孔への微
粒子の入り込みを更に防止でき、濾過性能を向上させる
ことが可能となった。またエアーバブリング等の外力発
生手段により連続的に濾過が可能となった。ここでの濾
過（吸引）速度は、０．３〜０．５メートル／Ｄay、濾
過（吸引）圧力は、０．２〜０．５kg/cm2であり、濾過
膜の寿命は、５年以上が見込める。また濾過速度、濾過
圧力は、第１のフィルタ膜が破壊や変形する事により、
第２のフィルタ膜が破壊される事のない範囲内で設定さ
れ、濾過速度は、０．０１〜５メートル／Ｄａｙ、濾過
圧力は、０．０１kg/cm2〜１．０３Ｋｇｆ／ｃｍ２（１
気圧）までは実質可能である。

【０１０８】また、０．３メートル／Ｄａｙで吸引した
場合、１日で２５２リットル／（フィルタ膜１枚）の原
水を処理でき、０．５メートル／Ｄａｙで吸引した場
合、１日で４５０リットル／（フィルタ膜１枚）の原水
を処理できる。尚、フィルタの枠のサイズは約１００ｃ
ｍ×５０ｃｍ×１０ｍｍである。

【０１０９】またダイシング工程では、３〜５リットル
／ｍｉｎの純水が必要で、例えば年間で１８０００トン
を使う。従来は、ダイシング用の純水を作るのに、５０
０円〜１０００円／トンがかかった。しかし本システム
の採用により、濾過水が再利用できるため、コスト削減
が可能となった。前述したようにイニシャルコストで１
／３、ランニングコスト全体で約１／５とメイテナンス
コストが大幅に削減できた。

【０１１０】更には、従来濃縮された原液は、産業廃棄
物として処理していたが、これも３００万円／年ほどか
かった。しかし濾過水を再利用したり、分離されたＳｉ
を再利用することで、廃液処理が実質ゼロとなり、約９
７．６％の再資源化率となった。

【０１１１】一方、濾過膜内部へのシリコン屑の付着
が、防止でき、従来必要とされた逆洗浄は、殆ど不要と
なった。

【０１１２】以上、被除去物としてＳｉウェハから発生
するシリコン屑で説明してきたが、本発明は、実施例の
最初に説明したように、色々な分野で活用が可能であ
る。しかもこれらの分野に於いて、排水は地球環境に何
らかの害を与えていたが、本発明を採用することにより
その害を大幅に低減させることができるものである。

【０１１３】特に、ダイオキシンを有する物質を発生す
るごみ焼却所、放射能発生物質を精製しているウラン精
製工場、また有害物質が含まれた粉体を発生させる工場
があるが、これらは本発明の採用により有害物質を持っ
ている屑が大きなモノから小さなモノまで限りなく取り
除くことできる。

【０１１４】また被除去物が、周期表の中で、２ａ族〜
７ａ族、２ｂ族〜７ｂ族の元素のうち少なくとも一つを
含む無機固形物であれば、これらのものは本発明を採用
することにより殆ど取り除くことができる。続いて、図
８の濾過システムにダイシング装置のシステムを取り付
けた例を図９に示す。ダイシング装置およびその周辺が
異なり、他の部分は図８と同じであるので、同じ箇所に
ついてはその説明を省略する。

【０１１５】符号Ｗは、ダイシング装置のテーブルに取
り付けられた半導体ウェハであり、ＤＢは、ダイシング
ブレードである。またＳＷ１、ＳＷ２は、ダイシングブ
レードに純水をかけるシャワーである。またＳＷ３は、
ウェハＷをシャワーリングするシャワーで、ダイシング
時に発生するシリコン屑をウェハから取り除いている。
このシャワーＳＷ３の位置は、ウェハの真上から、斜め
からと色々なタイプがあり、ここでは特に限定されな
い。ウェハ表面に水の流れが発生すればよい。

【０１１６】ウェハＷの下方には、排水を受ける容器Ｂ
Ｌがあり、受け皿ＢＬの一部に原水タンク５０へとつな
がるパイプ５１が取り付けられている。

【０１１７】従って図８でも説明したように、ダイシン
グ装置で発生した排水は、原水タンク５０、濾過装置５
３を介して、再度きれいな水（濾過水）となり、パイプ
５６、パイプ６０を介して再利用される。濾過水がパイ
プ７１を介してダイシング装置の純水として再利用され
ても良いし、パイプ７２を介して別の所で再利用されて
も良い。仮に別の所で再利用される場合は、パイプ７１
は取り除かれ、パイプ７０からは、別途純水が供給され
る。もちろん自然界に戻すことも可能である。続いて、
図９の概念図から実際のシステムとして図１０を使って
説明する。

【０１１８】まず工業用水タンク１０１に、工業用水が
貯められる。この工業用水は、ポンプＰ１でフィルタ１
０２、１０３を介して濾過水タンク１０４へ輸送され
る。フィルタ１０２は、カーボンフィルタであり、ゴ
ミ、有機物が取り除かれる。またフィルタ１０３は、フ
ィルタ１０２から発生するカーボンを取り除くものであ
る。

【０１１９】続いて濾過水は、ポンプＰ２で、逆浸透濾
過装置１０５を介して純水タンク１０６へ輸送される。
この濾過装置１０５は、逆浸透膜を使ったものであり、
ここで０．１μｍ以下の屑（ゴミ）が取り除かれる。そ
して純水タンク１０６の純水は、ＵＶ殺菌装置１０７、
吸着装置１０８，１０９および純水の抵抗値を下げる装
置１１０を介して純水タンク１１１に輸送される。

【０１２０】ＵＶ殺菌装置１０７は、字の如く紫外線に
より純水を殺菌し、符号１０８、符号１０９は、イオン
交換し、イオンを除去する装置である。また符号１１０
は、純水の中に炭酸ガスを混入させるものである。これ
は、純水の抵抗値が高いと、ブレード等にチャージアッ
プが発生する等問題が発生するため、故意的にその抵抗
値を下げている。

【０１２１】そしてポンプＰ３を使いダイシング装置Ｄ
Ｍに純水を供給している。符号１１２は、約０．２２μ
ｍ以上の屑（ゴミ）を再度取り除いている。

【０１２２】続いてダイシング装置ＤＭで発生した排水
は、ポンプＰ４を使って原水タンク１１３に貯められ、
前半で述べた濾過装置１１３で濾過される。これは、図
５〜図８に述べたものと同様のものである。そして濾過
装置１１４で濾過された濾過水は、濾過水タンク１０４
に戻され、再利用される。またこの濾過装置１１４のフ
ィルタ径、濾過能力によっては、実線で示すように純水
タンク１０６に戻しても良い。

【０１２３】ここで濾過装置１１４において、濾過水に
シリコン屑が混入した場合は、図４の様に原水タンク１
１３に戻されることはいうまでもない。また符号１０１
から逆浸透濾過装置１０５、殺菌装置からフィルタ１１
２までのシステムは、従来より採用されているものであ
る。

【０１２４】一方、原水タンク１１３は、図８で採用し
た原水タンク５０であり、原水タンク１１３に浸水型の
濾過装置が設けられることで、原水タンク自身が濃縮水
タンクになり、またフィルタ膜がシリコン屑も含めてフ
ィルタとして機能し、またシリコン屑が濾過水に混入さ
れた場合は、図８の様にバルブ５８を使って原水タンク
に戻している。

【０１２５】更に図１１にバックグラインド装置を示
す。図９のダイシング装置の代わりに本装置を取り付け
ても、やはり排水にはＳｉ屑が混入されているので前実
施例を採用することができる。ダイシング装置の代わり
に本装置を取り付ければよい。

【０１２６】バックグラインドもダイシングと同様にタ
ーンテーブル２００があり、この上に少なくとも一枚の
ウェハ２０１が載置されている。そして上から砥石２０
２がウェハに当接され、ウェハ裏面が削られる。そして
ノズル２０４は、図９、図１０の様にパイプ６０からろ
過水が供給され、再利用できるように構成されている。
ここでターンテーブル２００は、枚葉型で回転してお
り、砥石も回転している。また排水受け容器２０３は、
グラインドの際に発生した排水を受け、パイプ５１を介
して原水タンク５０に輸送される。

【０１２７】

【発明の効果】本発明によれば、半導体の加工屑は、例
えばダイシング、ミラーポリッシング、バックグライン
ド等の機械加工等で発生するものであり、加工屑の大き
さに分布を有し、形状は殆どが実質的に異なるものであ
る。従ってこの加工屑を層状に積層する事で加工屑と加
工屑の間には、色々なサイズ、色々な形状の隙間が発生
し、この隙間が小さな加工屑の捕獲孔として機能し、更
には流体の通過孔として機能する。そして膜が成長して
いくに従い、０．１μｍ以下の小さな加工屑までも捕獲
し、流体を濾過していくことが可能となる。

【０１２８】また第１のフィルタで加工屑を濾過してい
くと、第１のフィルタの孔よりも小さな加工屑は通過す
るが、第１のフィルタの孔よりも大きな加工屑は捕獲さ
れる。そして第１のフィルタに捕獲された加工屑と加工
屑との間には、色々な形状の隙間が形成され、この隙間
が加工屑の捕獲孔として機能し、更には流体の通路とし
て機能する。また第２のフィルタは、加工屑の集合体で
あるが、第１のフィルタに支持されているため、フィル
タとしての機能を維持していくことが可能となる。

【０１２９】また第１のフィルタで加工屑を濾過する
と、最初は、第１のフィルタの孔よりも小さな加工屑が
通過し、この時の濾過された流体は、再利用できない
し、自然環境にも戻せない。しかしこの加工屑が入った
濾過水を循環させていくに従い、第１のフィルタの表面
には、加工屑の層が成長し、加工屑と加工屑との間に色
々なサイズ、形状の隙間を形成し、次第に小さな加工屑
までも捕獲できるようになる。

【０１３０】また加工屑の大きさが異なって流体中に含
まれると、加工屑から構成されるフィルタは、色々な大
きさの加工屑が組み合わさって層状に形成される。従っ
て大きな隙間も小さな隙間も形成される。そしてこれら
の隙間に別の加工屑が捕獲され、最終的には小さな加工
屑が捕獲できる隙間も形成される。しかも隙間が大量に
形成されるため、流体の通路も確保でき、流体の透過率
を拡大できる。

【０１３１】また一般的には、捕獲したい小さな加工屑
を考慮して、フィルタの孔は小さく形成される。しかし
このフィルタの孔には加工屑がすぐに捕獲されるため、
目詰まりが早い。一方、第１のフィルタの孔の大きさ
を、小さな加工屑と大きな加工屑の間にすると、最初は
小さな加工屑は通過するが、大きな加工屑は捕獲されて
いく。そして加工屑が成長していくに従い、色々な隙間
を形成しながら小さな加工屑を捕獲するようになる。し
かもこの隙間が流体の透過率を大きくし、目詰まりの抑
制された濾過が可能となる。

【０１３２】また新しい第１のフィルタで加工屑の除去
が開始される時、小さな加工屑は第１のフィルタの孔を
通過してしまう。またある時間除去を停止すると、フィ
ルタの表面の加工屑は、集まって形成されているため、
次第にその層が崩れ、除去を再開した時、小さな加工屑
は、第１のフィルタの孔を通過してしまう。

【０１３３】前記流体を循環させることで、加工屑で成
る膜が成長し、所定の時間の後には、小さな加工屑まで
も捕獲できる膜となる。従ってこの小さな加工屑も捕獲
できる膜に成長したことを確認した後、濾過すれば、所
定の加工屑の含有率で濾過が可能となる。

【０１３４】また第２のフィルタは、加工屑の集合体で
成るため、何らかの原因で濾過精度が低下することも考
えられる。その時は、循環させて第２のフィルタを成長
させ、濾過精度を向上させることができる。また循環さ
せることで濾過された流体の利用を停止することも可能
となる。従って事故等により大量の加工屑が入った濾過
流体を再利用側に供給することを防止できるため、再利
用側での事故を未然に防ぐことができる。

【０１３５】吸引型にすることにより、流体が貯められ
るタンクは、開放型ですむため、タンクの構造が簡単で
コストも少なくてすむ。また第１のフィルタの上には、
比較的大きい加工屑から積層されるため、吸引の方が流
体を濾過しやすい。更には、吸引型の方がフィルタにか
かる圧力が小さくてすみ、加工屑から成る膜の破壊を防
止できる。

【０１３６】また第２のフィルタは、加工屑が集まって
構成されるため、第２のフィルタ全体を取り除くこと
も、第２のフィルタの表層を取り除くことも簡単にでき
る。例えば、気泡を発生し、第２のフィルタの表面に通
過させることも容易である。従って第２のフィルタのリ
フレッシュ、または機能維持が容易にできる。

【０１３７】またセラミックも有機系高分子も原理的に
は可能である。しかしセラミックは、衝撃や振動に対し
て弱くクラックが発生し易い。また価格も非常に高い。
一方、有機高分子は、衝撃や振動に対して強く、加工も
非常に簡単であり価格はセラミックに比べて格段に安
い。またポリオレフィン系は、アルカリにも酸にも耐性
が良く、薬品の混入された流体にも使用できる。

【０１３８】更には加工屑の膜が精度の高いフィルタと
成るため、安価な設備費、低ランニングコストの濾過装
置ができる。しかも流体の再利用、捕獲された加工物の
再利用が可能なことから、産業廃棄物として出す量も大
幅に減らすことができる。

【０１３９】更にまた、本発明によれば、結晶インゴッ
ドをウェハまで機械加工する工程または半導体ウェハを
機械加工する工程で発生した被除去物を、ウェハ用のシ
リコンのインゴットとして再利用することができる。従
って、半導体装置を加工する工程で発生する被除去物の
回収率を大幅に向上させることが可能となり、リサイク
ル効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るフィルタ膜を説明す
る図である。

【図２】 本発明の実施形態に係るフィルタ膜を説明す
る図である。

【図３】 ダイシング時に発生する排水中のシリコン屑
の粒度分布を説明する図である。

【図４】 本発明の濾過方法を説明する図である。

【図５】 本発明に採用する濾過装置を説明する図であ
る。

【図６】 本発明に採用する濾過装置を説明する図であ
る。

【図７】 図５や図６の濾過動作を説明する図である。

【図８】 本発明の濾過方法を説明するシステム図であ
る。

【図９】 本発明の濾過方法をダイシング装置に採用し
たシステムを説明する図である。

【図１０】 本発明の濾過方法を説明するシステム図で
ある。

【図１１】 バックグラインド等の研削または研磨方法
を説明する図である。

【図１２】 本発明の濾過システムと従来型の装置を比
較した図である。

【図１３】 従来の濾過システムを説明する図である。

【符号の説明】

１０ 第１のフィルタ膜 １１ フィルタ孔 １２ 金属屑 １３ 第２のフィルタ膜 ２０ 原水タンク ２１ フィルタ膜 ２３ 濾過水 ２４ ポンプ ２５ 切り替えバルブ ３０ 枠 ３１、３２ 第１のフィルタ ３４ パイプ ５０ 原水タンク ５２ 原水 ５３ 濾過装置 ５４ 気泡発生装置 ６７ センサ ＤＭ ダイシング装置 ＤＢ ブレード Ｗ ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６１１ ６２２ 特許法第30条第１項適用申請有り 平成11年９月１日 工業調査会発行の「電子材料 Ｖｏｌ．38，Ｎｏ．９」 に発表 Ｆターム(参考） 4D066 BA01 BA03 BB14 CA01 CB06 4G072 AA01 BB01 BB12 HH01 QQ13 UU30

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶インゴットをウェハまで機械加工す
   る工程または半導体ウェハを機械加工する工程で発生し
   た被除去物を含む排水を濾過して高濃度に濃縮して固め
   られた前記被除去物の固形物を、ウェハ用のシリコンの
   インゴットとして再利用することを特徴とした被除去物
   の再利用方法。
2. 【請求項２】 前記被除去物には化学薬品が含まれない
   ことを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方
   法。
3. 【請求項３】 前記半導体ウェハを機械加工する工程
   は、ダイシング、バックグラインド、ウェハポッシング
   またはＣＭＰであることを特徴とする請求項１記載の被
   除去物の再利用方法。
4. 【請求項４】 前記固形物は、瓦、セメントまたはコン
   クリートの材料として再利用されることを特徴とする請
   求項１記載の被除去物の再利用方法。
5. 【請求項５】 結晶インゴットをウェハまで機械加工す
   る工程および半導体ウェハを機械加工する工程で発生し
   た被除去物を含む排水を原水タンクに排出し、 前記原水タンクの排水を濾過装置を介して所定の濃度に
   し、 所定の濃度になった前記排水を回収手段に移送し、排水
   に圧力を加えて前記排水の濃度を濃くし、前記被除去物
   からなる所定の含水率の固形物を再利用する被除去物の
   再利用方法に於いて、 前記固形物をウェハ用のシリコンのインゴットとして再
   利用することを特徴とした被除去物の再利用方法。
6. 【請求項６】 前記被除去物には化学薬品が含まれない
   ことを特徴とする請求項５記載の被除去物の再利用方
   法。
7. 【請求項７】 前記半導体ウェハを機械加工する工程
   は、ダイシング、バックグラインド、ウェハポッシング
   またはＣＭＰであることを特徴とする請求項５記載の被
   除去物の再利用方法。
8. 【請求項８】 前記固形物は、瓦、セメントまたはコン
   クリートの材料として再利用されることを特徴とする請
   求項５記載の被除去物の再利用方法。
9. 【請求項９】 半固形物にされた被除去物を再溶融して
   ウェハ用のシリコンのインゴットとして再利用する被除
   去物の再利用方法であって、前記被除去物は原水タンク
   の中で高濃度に濃縮された排水から分離されたものであ
   ることを特徴とする被除去物の再利用方法。
10. 【請求項１０】 前記被除去物を含む前記排水は縦型の
    フィルタの表面に形成された自己形成膜によって前記原
    水タンク内で高濃度に濃縮され、前記被除去物は半固形
    物として再利用されることを特徴とする請求項９記載の
    被除去物の再利用方法。
11. 【請求項１１】 前記被除去物はシリコン屑であること
    を特徴とする請求項９または請求項１０のいずれかに記
    載の被除去物の再利用方法。
12. 【請求項１２】 前記被除去物は、結晶インゴットをウ
    ェハまで機械加工する工程または半導体ウェハを機械加
    工する工程で発生したものであることを特徴とする請求
    項９または請求項１０のいずれかに記載の被除去物の再
    利用方法。