JP2002166297A - 移載装置および固形物回収方法 - Google Patents
移載装置および固形物回収方法Info
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Abstract
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、薬品と研削屑
が反応したり、濾過水に薬品が混ざり再利用が行えず、
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。しか
もリサイクルが不可能であった。 【解決手段】 まず濾過装置102を使って原水タンク
101の原水105を高濃度にする。そして、原水タン
クに移載装置120を横付けし、パイプにより取り付け
られた濾過装置121を使って、原水105を濾過す
る。濾過装置121は、目の粗いフィルタで濾過し、そ
の濾液は原水タンク101へ戻す。こうすることによ
り、原水タンク101の濃度を下げられ、且つ濾過装置
121でケーキとして被除去物を回収できる。
Description
形物回収方法に関するもので、特に固形物が混入された
排水から固形物を効率よく回収する移載装置および固形
物回収方法に関するものである。
廃棄物を分別し再利用する事または産業廃棄物を自然界
に放出させない事は、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、被除去物が含まれた色々な流体があ
る。
葉で表現されているが、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、分別された被除去物または濾過できず残った
ものを産業廃棄物として処理している。特に水は、濾過
により環境基準を満たすきれいな状態にして川や海等の
自然界に戻されたり、また再利用される。
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、環境問題になっている。
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。
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、摩擦による研
磨(研削)治具等の温度上昇防止、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
体が研磨(研削)治具や板状体にシャワーリングされて
いる。
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、ダイシングブレードやウェハに純水を流す手法が取
られている。
ンドでは、ターンテーブル200上に設けられたウェハ
201は、砥石202で研磨され、ノズル204から純
水をシャワーリングして洗浄される。そして排出される
排水は、受け皿BLに取り付けられたパイプで外部へ輸
送されている。
うに、ダイシングブレードDBの温度上昇防止のため
に、またダイシング屑がウェハWに付着するのを防止す
るために、半導体ウェハW上に純水の流れを作ったり、
ブレードDBに純水が当たるように放水用のノズルSW
が取り付けられ、シャワーリングされている。そして排
水は、受け皿BLに取り付けられたパイプを介して外部
に輸送されている。
ド装置から排出される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。
する被除去物(屑)の混入された排水の処理は、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
二通りがある。
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。
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、シリコン屑を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。
時に発生する排水は、原水タンク301に集められ、ポ
ンプ302で濾過装置303に送られる。濾過装置30
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304を介して回
収水タンク305に送られ、再利用される。または自然
界に放出される。
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301側のバルブB1を閉め、バルブB
3と回収水タンクから洗浄水を送付するためのバルブB
2が開けられ、回収水タンク305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301に戻される。また
濃縮水タンク306の濃縮水は、ポンプ308を介して
遠心分離器309へ輸送され、遠心分離器309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310に集められ、分離液は
分離液タンク311に集められる。更に分離液が集めら
れた分離液タンク311の排水は、ポンプ312を介し
て原水タンク301に輸送される。
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採用されていた。
剤として化学薬品が投入される。しかし完全に反応する
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、全ての被除去物が凝集沈降されず、被除去物が
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、濾過流体
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。
屑と蒸留水から成り、凝集沈殿後の濾過された水は、薬
品が残留するため、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。
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、攪拌機、P
H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。
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。
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303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303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303の手前のポンプ
302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302が高容量であった。
また、フィルタFを通過する排水の内、2/3程度は、
原水タンク301に戻されていた。更には被除去物が入
った排水をポンプ302で輸送するため、ポンプ302
の内壁が削られ、ポンプ302の寿命も非常に短かっ
た。
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。
グ屑、研磨屑または砥粒)を凝集沈殿する方法では、被
除去物が化学的に反応されているため、再利用が難しい
問題もあった。
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。
に害を与える物質を可能な限り取り除くため、または濾
過流体や分離された被除去物を再利用するために、排水
の濾過装置は、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。従って今までの汚水処理装置は、到
底採用できるようなシステムでなかった。
みてなされ、第1に、固形物の混入された排水を取り入
れて濾過し、ケーキ状の前記固形物と低濃度排水に分離
する濾過装置と、前記低濃度排水を貯留する濾液タンク
とを有した移載装置。
と、濾過装置の能力が低下する。よって、定期的に原水
タンクの濃度を低下させることで濾過の能力を向上させ
ることが出来る。
過するのではなく、あらく濾過し、固形物の一部が濾過
されずに残留している状態とする。そして濾過装置から
排出された低濃度排水を、回収するのではなく、原水タ
ンクに戻し、原水タンクの中の排水を低濃度にする。こ
うすることにより、原水タンクの排水のレベルを維持し
つつ、原水タンクの排水の濃度をスピードを持って所望
の濃度に低下させることが出来る。
の濾過装置は、排水に完全に浸っていないと濾過が出来
ない。
端から原水の表面までの原水量は、原水タンクのサイズ
により決まっている。よってこの量よりも少ない原水を
移載装置に移動させ、そして濾過して原水タンクに戻せ
ば、濾過装置は、原水タンクの中で常に浸っている。こ
の状態で、原水を濾過しつつ、原水タンクの原水濃度を
低下させることが出来る。もちろん、原水タンクの濾過
装置を停止させておいても良い。この場合でも、原水タ
ンク中の濾過装置が大気に触れず、乾燥を防止でき、濾
過機能を維持することが出来る。
用すると、各半導体メーカー、各半導体ウェハメーカー
に設置された原水タンクに移動でき、回収量の拡大を可
能にする。よって同一の固形物を大量に回収でき、再利
用の道も拡大する。
送する移送手段を有することで解決するものである。
再利用されることで解決するものである。
業者(半導体ウェハメーカー、Si材料の供給メーカ
ー、フィラーの加工メーカー、太陽電池メーカー、セメ
ント、コンクリート、樹脂メーカー等)に提供すること
が出来る。また砒素等の有害物質が入った物質は、Si
の中で固定された状態で回収でき、しかも乾燥した状態
でなく、潤湿な状態で回収できるため、自然界への放出
が極力抑えられる。
自然落下法または加圧法が採用されることで解決するも
のである。
ており、この袋の中でケーキ状の固形物とする事が出来
る。
〜40000ppmであることで解決するものである。
タ膜を原水タンクの中で採用すると、従来のフィルタと
異なり、排水を500〜40000ppmと高濃度にす
る事が出来る。よって移載装置に設置された濾過装置の
回収効率を高めることが出来る。
御されていることで解決するものである。
ことで、原水タンクの中のゲルまたはコロイド状の反応
物を抑止することが出来る。よって移載装置に設置され
た濾過装置の目詰まりを防止し、濾過能力の低下を防止
することが出来る。
多結晶物またはアモルファス物を研削、切削、研磨した
際に発生する屑であることで解決するものである。
発生が非常に多く、また外部からの汚染が殆ど無い状態
で回収でき再利用できるので、半導体ウェハの製造コス
トを低下させることが出来る。
み、化合物を研削、切削、研磨した際に発生する屑であ
ることで解決するものである。
クルすることで製造コストの低下を実現できる。
ーションが施された半導体ウェハ、絶縁性樹脂でパッケ
ージされた半導体装置であり、これらを構成する材料を
研削、切削、研磨した際に発生する屑であることで解決
するものである。
入れる取り入れ手段と、前記高濃度の排水を移送する第
1の移送ポンプと、前記第1の移送ポンプから移送され
た排水が圧入され、且つ濾過されることによりケーキ状
の前記固形物と低濃度排水に分離する濾過装置と、前記
低濃度排水を貯留する濾液タンクと、前記濾液タンクか
ら前記低濃度排水を外部に移送する第2の移送ポンプと
を有することで解決するものである。
設置された原水タンクに貯留され、この原水タンクの排
水が高濃縮排水タンクへ移送され、前記第2の移送ポン
プから出てきた低濃度排水を前記原水タンクに戻し、前
記原水タンクの排水濃度を低下させることで解決するも
のである。
000ppmであることで解決するものである。
記排水中のpHが実質中性に制御されていることで解決
するものである。
物、多結晶物またはアモルファス物を研削、切削、研磨
した際に発生する屑であることで解決するものである。
含み、化合物を研削、切削、研磨した際に発生する屑で
あることで解決するものである。
ベーションが施された半導体ウェハ、絶縁性樹脂でパッ
ケージされた半導体装置であり、これらを構成する材料
を研削、切削、研磨した際に発生する屑であることで解
決するものである。
の周りで使われる薬液は、移載装置で溜められる別の貯
留タンクまたは容器が設けられることで解決するもので
ある。
晶物、半導体ウェハ、表面にパッシベーション膜が形成
された半導体ウェハ、絶縁性樹脂で封止された半導体装
置を研削・研磨する事によって生成される固形物からな
り、この排水を500〜40000ppmの高濃度の排
水にし、前記原水タンクの排水をフィルタプレスで圧入
濾過し、前記ケーキ状の固形物と低濃度排水に分離し、
前記低濃度排水を前記原水タンクに戻し、前記原水タン
クの排水濃度を低下させることで解決するものである。
料から成る結晶インゴットの研磨・研削物、半導体ウェ
ハの裏面の研磨・研削物を含み、この排水を500〜4
0000ppmの高濃度の排水にし、前記原水タンクの
排水をフィルタプレスで圧入濾過し、前記ケーキ状の固
形物と低濃度排水に分離し、前記低濃度排水を前記原水
タンクに戻し、原水タンクの排水濃度を低下させること
で解決するものである。
金属、レアメタルまたは化合物材料等が少なくとも混入
された排水を前記フィルタプレスで圧入濾過し、前記ケ
ーキ状の固形物と低濃度排水に分離し、前記ケーキ状の
固形物は、この固形物の乾燥を防止した状態で、再利用
場に搬送することで解決するものである。
って潤湿状態を維持すれば、乾燥を防止でき、固形物が
自然界に飛散するのを防止でき、環境汚染の防止が可能
となる。
は、密閉される容器または袋であることで解決するもの
である。
説明する。
ものであり、これが流体と一緒になったものである。例
えば、Siのウェハ等の結晶体を研削、切削、研磨する
際、水と一緒にSi屑が流され、排水が生成される。
りゲル状、コロイド状の反応物が殆ど生成されない関係
を持つ。例えば、純水とSiに於いて、Siは、ゲルま
たはコロイド状の目詰まりの原因となる反応生成物が形
成されない環境を作り出すことが第1の前提条件であ
る。また生成されるとしても、原水タンクの中の濾過装
置、移載装置の濾過装置の機能を大幅に低下させない条
件である必要がある。そのために、流体は、pHがコン
トロールされる。例えば、固形物としてSiを採用する
場合、水は中性または弱酸性である必要がある。
は、流体として純水を採用するか、また工業用水、井戸
水、水道水等を採用する場合が考えられる。純水以外で
は、色々な環境から取水するため、そのpHは、色々な
値を示す。特に、水のpHがアルカリ性を強く示す程、
珪酸イオンが増加し、これらの一部がゲル状またはコロ
イド状となり、目詰まりを起こす。よって中性、または
弱酸性に水を制御するため、水の経路、原水タンクに
は、pH調整装置の設置が必要となる。また移載装置に
於いて、排水が原水タンクへ戻るため、この排水がアル
カリ性に成らないように、薬品の混入に注意を払わなけ
ればならない。
形物は、Siを含み、結晶物、多結晶物またはアモルフ
ァス物を研削、切削、研磨した際に発生する屑である。
また固形物は、化合物半導体材料、例えばGaAs、S
iGeを含み、化合物を研削、切削、研磨した際に発生
する屑である。更に半導体ウェハ、ポリイミド樹脂等の
樹脂および/またはSi窒化膜等の無機物がパシベーシ
ョン膜として施された半導体ウェハ、絶縁性樹脂でパッ
ケージされた半導体装置を研削、切削、研磨した際は、
これらを構成する材料が研削、切削、研磨した際に発生
する屑である。またフェライト、PZT、ジルコニア、
セラミック、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、
カドミウムテルル、ポリカーボネイト、ガラエポ、AT
C等を研削、切削、研磨した際にも発生する。
て、説明する。
晶物、化合物インゴット等をウェハまたは板状に加工す
る産業が考えられる。
を説明するものである。
状に引き上げられたものを示す。例えば8インチで2メ
ートルもある。このインゴット1は、不要部分、上・下
端部2、3を切断除去し、円柱状のいくつかのブロック
4に切断される。この時は、図示しないブレードでカッ
トし、水が供給される。(以上第1の研磨・研削工程)
続いて図8の如く、円柱状のブロック4を所定のウェハ
径にするため、研削刃5で外周を研削する。ここでも研
削刃5、ブロック4の保護を兼ねて、水の供給手段6を
介してシャワーリングされる。(以上第2の研磨・研削
工程) 続いて、図9に示すように、ブロック4には、ウェハの
面内結晶方位を示すために、オリエンテーションフラッ
ト7が形成される。ここでも供給手段6により水が流さ
れる。(以上第3の研磨・研削工程) 続いて、図10、図11に示すように、ブロック4を接
着剤で支持台SUBに貼り付け、一枚・一枚のウェハに
切断する。図10は、ダイヤモンド粒を貼り付けたブレ
ードソー8でスライシングしている。また図11では、
ピアノ線9を張り、ピアノ線に沿ってスラリーのダイヤ
モンド砥粒を流し、ブロック4をスライシングしてい
る。この時も、供給手段6により水が流される。
を支持台から剥がし、ウェハとして分離している。後述
するが、この接着剤、薬液が排水として原水タンクに流
れると、排水のpHをアルカリ性にする恐れがある。そ
のため、ウェハから接着剤を取り除く際は、少なくとも
そこで使われる薬液、その排水が原水タンクへ流れない
ように工夫する必要がある。例えば支持台SUB毎、原
水タンクへ排水が流れない経路を持った洗浄装置に移載
し、ここで取り除く必要がある。(第4の研磨・研削工
程) 更には、ウェハの角部が欠けるのを防止するために、面
取りが行われ、ウェハラッピングが行われる。
の角部が面取りされる。またオリエンテーションとなる
カット面の両端、つまり外周辺とのコンタクト部分であ
り、この部分にも面取りが施される場合がある。(第5
の研磨・研削工程) 更に、図12のラッピング装置を使い、ウェハの表面ま
たは/および裏面を機械的化学的に研磨する。(以上第
6の研磨・研削工程) 今までの第1〜第6までの研磨・研削工程に於いては、
研磨・研削手段には殆どが水だけがかけられる。しかし
研磨・研削手段の摩耗が考慮されて界面活性剤、潤滑油
等の化学物質が混入される場合がある。これらの物質
は、Siと反応する事があり、排水自身を中性または弱
酸性に調整する必要がある。また水とSiで成る排水、
水、Siおよび前記化学物質から成る排水は、出来る限
り原水タンクを区別する必要がある。これは、この化学
物質により、ゲル状またはコロイド状の物質が生成さ
れ、目詰まりの原因となるからである。しかし後者の排
水が中性または弱酸性に調整される場合は、一つの原水
タンクに排出することも可能である。
面の欠陥処理を行い、完全結晶にして、ウェハが出荷さ
れる。
望のICとして作り込まれる。またこのICは、ウェハ
にマトリックス状に形成され、少なくともICの表面に
樹脂、Si窒化膜等のパシベーション膜が被覆される。
一般には、最上層にポリイミド樹脂が被覆される場合
と、このポリイミド樹脂の下層にSi窒化膜が形成され
る場合がある。
が難しいため、また裏面の電気抵抗を下げるために更に
はパッケージの厚みを薄くする目的で、バックラップさ
れる。例えば、約300μm以下まで薄くされる。この
バックラップ装置が図12に示される。ターンテーブル
200の上にウェハ201が取り付けられ、砥石202
でウェハ裏面が削られる。符号204は、水を供給する
ノズル(シャワー)204である。(以上第7の研磨・
研削工程) 最後に、図13の様に半導体ウェハがダイシングされ
る。Wは、半導体ウェハで、DBは、ダイシングブレー
ドである。またSW1、SW2は、ブレードに水をかけ
るシャワーであり、SW3は、ウェハWに水をかけるた
めのシャワーである。
ョン膜は、取り除かれている。よってSi、酸化Si、
層間絶縁膜で、ダイシングラインの所が構成されてい
る。よってダイシング屑は、これらの削りカスより構成
される。しかしパシベーション膜が被覆された状態でダ
イシングしても、何ら問題なく濾過できることは、言う
までもない。(以上第8の研磨・研削工程) またダイシングされた半導体チップは、CSPとして加
工される場合もある。例えば図14Aに於いて、プリン
ト基板、セラミック基板、フレキシブルシート等の支持
基板220上の電極221にマトリックス状に半導体チ
ップ222が固着・配置され、全体を封止樹脂223で
封止している。そしてこれを個々の半導体装置とするた
め点線の箇所でダイシングしている場合がある。この場
合、メッキが考慮されて、電極221が全て配線でつな
がっている場合もあり、電極と封止樹脂が屑として生成
される場合と、電極が全てアイランド状に加工され、封
止樹脂のみが屑として生成される場合がある。ここで採
用される半導体チップ222は、金属細線224を採用
したフェイスアップ型であり、他にはバンプを採用した
フェイスダウンが考えられる。
り除かれたものもある。この場合、支持基板の厚みの分
だけ薄くなる。当然支持基板は、ダイシングされないた
め、支持基板材料から成る固形物は発生しない。(以上
第9の研磨・研削工程) 以上の様に、半導体の製造工程では、研磨・研削工程が
数多く存在し、研磨・研削工程の際に、井戸水、水道水
または工業用水等の水、あるいは蒸留水、イオン交換水
等の純水を流す手法が取られている。
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。
部の固形物がケーキになり、残った低濃度排水は、原水
タンクに戻される。
研磨・研削現場から生成された排水は、パイプ100を
介して原水タンク101に流されて溜められる。そして
原水タンク101に設けられた第1の濾過装置102に
より、流体が抽出され、パイプ103、104を介して
外部に輸送される。尚、105は、原水、106は、ポ
ンプ、107は、濾液の輸送先を変える第1のバルブ、
108は、濾液を循環させるパイプ、109は、薬液の
注入装置、110は、pH調整装置、111は、pHセ
ンサ、112は、撹拌手段、113は、固形物の残留度
を検知するセンサ、114は、原水タンクの原液を外部
へ輸送するためのバルブである。
けられるため、原水105の濃度が濃くなってくる。そ
して原水タンク105の濃度が濃くなればなるほど、第
1の濾過装置102の機能が低下してくる。
物を回収する移載装置である。この移載装置120は、
工場の中に点在する原水タンク、色々な地域に点在する
原水タンクを回収する目的で、移動可能なようになって
いる。基本的には、駆動能力のない台車でも良いが、載
せる設備の大きさ、点在する原水タンクの距離により、
トラック等の運搬車が好ましい。また必要によっては、
移載装置に載せられた設備が原水タンク101の周囲に
固定は位置されても良い。
からの原水105を濾過し、固形物をケーキ状にする第
2の濾過装置121が取り付けられ、濾過して出てくる
濾過水を原水タンク101に戻し、原水105の濃度を
低下させている。
プレスから成り、その濾過能力に従い、高濃縮排水タン
ク122が、移載装置120の上に取り付けられてい
る。原水タンク101は、かなり大きなものであり、原
水105は、原水の自重により、高濃縮排水タンク12
2に自然に流れ込む。しかしこの流れ込みの速度、量を
制御するために、第1の移送ポンプ123が取り付けら
れている。これは、移載装置120に取り付けられて
も、外部に取り付けられても良い。
る濾液を原水タンク101に戻すために、第2の移送ポ
ンプ124が取り付けられている。このポンプ124
も、移載装置120に取り付けられても、外部に取り付
けられても良い。また第2の移送ポンプの移送効率を考
慮すると、手前に濾液タンク125を設けた方がよい。
濾液タンク125にある程度溜まったら、第2の移送ポ
ンプ124を介して原水タンクへ戻せるからである。
水タンク102に取り付けられた移送手段(パイプまた
はホース)126は、第1の移送ポンプ123に取り付
けられ、移送手段127は、第1の移送ポンプ123と
高濃縮排水タンク122の間に取り付けられる。また移
送手段128は、間に第3の移送ポンプ129を介して
高濃縮排水タンク122と第2の濾過装置121の間に
取り付けられ、移送手段130は、第2の濾過装置12
1と濾液タンク125の間に取り付けられる。また移送
手段131は、濾液タンク125と第2の移送ポンプ1
24の間に取り付けられ、更に移送手段132は、第2
の移送ポンプ124と取り付けられ、原水タンク101
へ延在されている。
れ、ここで低濃度の濾液(排水)と固形物に分離され、
低濃度の濾液が原水タンク101に戻されて、原水タン
ク101の濃度を低下させ、第1の濾過装置102の能
力を向上させている。
トがある。一般に濾過装置といえば、出来るだけ固形物
を取り除き、濾液は固形物の混入されていないきれいな
水にするが、ここでは、こうしていない。
低下させることが第1の目的である。また第2の目的
は、濃度を低下させる際に第2の濾過装置121にトラ
ップされた固形物をスピードを持って回収することであ
る。ここでは、ケーキにしている。
濾過装置102のフィルタ径よりも粗くしてあり、ある
程度の速度で固形物を捕捉し、濾液は、きれいにしなく
ても良い。原水タンクの原水よりも低濃度になった濾液
を原水タンク101に戻すことで原水タンク101の濃
度を低下させている。尚、第2の濾過装置121のフィ
ルタの目は、通気度100〜200cc/cm2/分であ
り、0.25μmよりも粗くなっている。またこの通気
度は、固形物の大小により調整できることは言うまでも
ない。
〜300ppmが限度であり、これを前述したフィルタ
の通気度よりも小さくして濾過しても、原水の固形物自
体の量が少ないため、固形物はそれほど回収できない。
0〜40000ppm)を、粗く濾過し、半透明に濁っ
た濾液を原水タンク101に戻している。原水105を
本発明の濾過装置で高濃度にし、原水をスピードを持っ
て粗く濾過することで、第2の濾過装置の回収効率を高
めている。
ンク122および第3の移送ポンプ129は、取り付け
られなくても、原水105の自重により第2の濾過装置
121へ原水を供給することが出来る。また第2の濾過
装置121としては、フィルタプレス法、自然落下法ま
たは加圧法等の方法が採用可能である。尚、これらの方
法は、図5に於いて後述する。
される。つまり移載装置に移送されても、濾過装置10
2が原水105に完全に浸っている必要がある。これ
は、図3のフィルタが空気に触れると乾燥し、濾過能力
を劣化させるからである。ここでは、高濃縮排水タンク
122は、500リットルの容量で、濾液タンク125
は、250リットルの容量である。つまり500リット
ルを原水タンクからとっても、フィルタは完全に原水に
浸漬し、濾液タンクに250リットルが溜まると原水タ
ンクへ戻されている。よって常にフィルタは、浸漬して
いる。
121として採用したするシステムを示している。フィ
ルタプレスは、一定量の原水を取り込むため、高濃縮排
水タンク122、第3の移送ポンプ129、濾液を溜め
るため濾液タンク125と濾液移送ポンプ133が必要
となる。
あり、例えば図4の様な構造をしている。詳細は後述す
る。フィルタプレスは、原水を濾過し、ケーキ134と
半透明な濾液に分離する。そして濾液移送ポンプ133
で移送された濾液がある程度濾液タンク125に溜まっ
たら、第2の移送ポンプ124を使って濾液が原水タン
ク101へ戻される。
濃いほど、固形物の回収率は高くなる。しかし従来の装
置では、30〜300ppmの原水濃度が限度である。
しかし本発明では、以下の方法により、500〜400
00ppmと遙かに高濃度にすることが出来る。
ら説明していく。
を文章中で使い分けているため、定義する。前者の被除
去物とは、濾過したい排水の中に含まれる固形物であ
り、個体である。
排水を濾過するため、砂のように個体物質が集められて
層となったフィルタ膜142の構成物質を言う。例えば
固形物140は、第1のフィルタ膜141に積層される
ものである。積層されて成る第2のフィルタ膜142
は、第1のフィルタ膜141の濾過精度よりも更に高い
濾過精度を有し、外力が与えられた固形物は、排水中で
個々に離間され、移動可能なものである。
m以下と分布の広い粒子が大量に入ったものであり、例
えばダイシング、バックグラインドまたはバックラップ
で発生する被除去物であり、または第1の工程から第9
の工程で削られて発生する半導体材料屑、金属屑および
/または絶縁膜材料屑である。
いる物質であり、例えばSi等の半導体材料、アルミナ
等の絶縁物質、金属等の切削屑、研磨屑または粉砕屑で
あり、また前記粒度分布を持った固形物質、例えばケイ
ソウ土やゼオライト等である。尚、被除去物のサイズ、
粒径分布により、固形物の粒度分布は、前述の粒度分布
よりも上または下であってもよい。次に、被除去物の集
合体および/または固形物の集合体が濾過性能の高い濾
過膜として活用できる点について説明する。
被除去物を濾過するため、この被除去物をフィルタ膜と
して活用することを考えた。
程〜第9の研磨・研削工程で発生するものが採用でき、
主に半導体材料、絶縁材料、金属材料であり、Si、酸
化Si、Al、SiGe、封止樹脂等の有機物およびそ
の他の絶縁膜材料や金属材料が該当する。また化合物半
導体では、GaAs、SiGe等の化合物材料が該当す
る。
る金属材料は、全体の研削屑または研磨屑に対して非常
に少ないため、水と反応した物質の量が少なく目詰まり
の原因と成らない。しかし第2のフィルタ膜142の固
形物として採用する場合、この金属は無い方が更に良
く、第1の研磨・研削工程〜第7の研磨・研削工程で発
生する屑で第2のフィルタ膜を形成した方が良い。
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。
する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於
いては、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、基板側面の研磨等を行うため、こ
こ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石炭を燃料として採用しており、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除去物に相当する。また鉱物の加
工、大理石の加工、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が該当する。
加工により発生し、屑を取り去る為に水の中に取り込
み、排水として生成されるものである。
被除去物を取り除く濾過について具体的に説明する。
々な組み合わせがあるが、ここでは流体として水が採用
され、水の中には、切削された被除去物として半導体ウ
ェハのダイシング屑が含まれたものとして説明してゆ
く。
る。またフィルタ孔の開口部および第1のフィルタ膜1
41の表面に層状に形成されている膜は、固形物140
A、140Bである。この固形物140は、前述したよ
うにダイシング排水を使って成膜したものであるが、第
1の研磨・研削工程〜第9の研磨・研削工程で発生する
排水を採用して成膜しても良い。またセラミック、S
i、アルミナ等の固まりを用意し、研磨・研削手段で削
り、これを水で流して、この排水で成膜しても良い。当
然、研磨・研削手段の目のあらさ、研磨・研削スピード
等で発生する屑の粒度分布が異なることは言うまでもな
い。
ない大きな被除去物143Aとフィルタ孔を通過できる
小さな被除去物143B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143Bである。
41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、平均孔径
0.25μm、厚さ0.1mmのポリオレフィン系の高
分子膜を採用した。
143が混入された排水があり、空間145には、パイ
プ146を吸引しているため、濾過水が生成されてい
る。その流れは白い矢印で示している。
吸引する結果、排水は、第1のフィルタ膜141を通過
する。その際、フィルタ孔を通過できない大きな被除去
物143Aは、第1のフィルタ膜141の表面に捕獲さ
れる。
水の中で被除去物143がランダムに位置しており、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
タ孔に移動していく。そしてランダムに捕獲された大き
な被除去物140Aが第2のフィルタ膜142の初段の
層となり、この層がフィルタ孔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143Aから小さな被除去物143Bが捕獲されてい
く。この時、研削、研磨または粉砕等の機械加工により
発生する前記被除去物は、その大きさ(粒径)がある範
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
終的に排水は濾過される。これは、砂浜の水はけが良い
のと非常に似ている。
除去物143Aから小さな被除去物143B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143Bをトラップする様にな
る。この状態を示す図が、図3である。しかも第2のフ
ィルタ膜142は、層状に残存しているだけで被除去物
は砂のように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142の表層を
排水側に移動させることができる。この砂のように個々
に分離される構造が、第2のフィルタ膜142の濾過能
力が低下しても、第2のフィルタ膜142に外力を加え
ることで、簡単にその能力が復帰できる要因となる。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142の表層の被除去物を再度流体中に移
動させる事ができ、目詰まりを繰り返し解消させ、濾過
能力の維持が実現されている。
り付けられた場合、第1のフィルタ膜141の表面には
固形物140の層が形成されていないので、また第1の
フィルタ膜141に第2のフィルタ膜142の層が薄く
しか形成されていないので、フィルタ孔を介して小さな
被除去物143B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循環し、小さな被除去物
143Bが第2のフィルタ膜142で捕獲されることを
確認するまで待つ。これが図1のパイプ108で可能に
なるわけである。そして確認した後は、通過した小さな
被除去物143B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。
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確認が容易である。
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143Bやこの被除去
物143Bと同程度のサイズの被除去物が捕獲されるの
を確認するまで待ち、この後は、通過した小さな被除去
物143B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ため、濾過水は
再利用可能となる。そしてこの濾過装置144の周囲の
排水は、徐々に濃縮される。
生する切削屑の粒径分布を説明する。およそ0.1μm
〜200μmの範囲で分布されている。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
たが、実際は、これよりも小さいものが含まれている。
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141に形成され、
0.1μm以下の切削屑まで捕獲することが判ってい
る。
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。
mひとつであり、その分布も数μmと非常に狭い範囲で
分布されていたら、フィルタは直ぐに目詰まりを起こす
だろう。説明からも判るように、被除去物であるSiの
ダイシング屑は、大きな粒径と小さな粒径のピークが2
つ現れており、しかも〜200μmの範囲で分布されて
いるので、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、被除去物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、被
除去物の形状が多種多様であるから、被除去物同士に色
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。以上、第1のフィルタ膜141
の表面に、0.1μm以下〜200μmまでの粒径分布
を有する被除去物を第2のフィルタ膜142として形成
すると、0.1μm以下の被除去物までも取り除けるこ
とが判る。また最大粒径は、200μmに限ることはな
く、これ以上でも良い。例えば〜500μm、〜500
μm以上で分布された被除去物でも濾過は可能である。
物)の排水が入った排水タンクに前記濾過装置144を
浸漬し、濾過していくと、所定の精度で濾過され、排水
タンクの排水は時間と共に高濃度になっていくことが判
るだろう。
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や固形物に外力を与え、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
去物や固形物に外力を与える。そしてこの外力により第
2のフィルタ膜142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。またその濾過
能力が低下するにしても、その低下速度を極端に遅くす
ることが出来る。
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142を構成する固形物140を動かす
外力を与えることで、第2のフィルタ膜142を構成す
る固形物140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。
加わっていても良いし、間欠的に加わっても良い。
が、フィルタ膜は、排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
に触れているフィルタが少しでもあると、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。
2を形成した濾過装置144を原水タンク101に浸漬
して濾過すると、常に濾過能力が維持できるため、原水
105は、決まった濾過期間で所定の濃度まで排水の濃
度を高めることができる。
00ppmまで可能となる。従って原水の被除去物の濃
度は、非常に濃いため、図1や図2に説明した粗い目の
フィルタで濾過しても、被除去物を効率よくケーキにで
きる。続いて、図4を参照してフィルタプレスの原理を
簡単に説明する。150は、フィルタであり、上と下に
口が形成された筒状の布である。
レス手段151とフィルタ支持体152の間に配置さ
れ、続いて図4Bの様に、第1の押さえ手段153によ
り、フィルタ150の下の口が押さえられる。この状態
で、フィルタ150は、袋154となり、中に高濃縮排
水を溜めることが可能となる。
ら成る袋154に、排水供給手段155を通じて高濃縮
排水156が供給される。前述したようにこのフィルタ
150の通気度は、100〜200cc/cm2/分である
ため、この高濃縮排水156を溜めておくことが出来
る。
を第2の押さえ手段155で抑える。この結果、高濃縮
排水156は、上下の口がとじられた袋154にとじ込
められる。そして図4Eに示すように、プレス手段15
1とフィルタ支持体152を使いプレスすれば、フィル
タ150から濾液が出てくる。この濾液は、下方に置い
た濾液タンク125に溜められ、図1に示す原水タンク
に戻される。濾液は、フィルタの目が粗いため、比較的
早くケーキとして取り出せる。しかし濾液は、原水タン
クの濃度よりも低濃度と成るが、きれいな水ではなく、
この半透明の濾液が原水タンクに戻されるが、ケーキと
して回収でき、原水タンクの濃度も比較的早く低濃度に
することが出来る。
続いて第1の抑え手段153を解除すれば、ケーキにな
った被除去物が落下し、回収が可能となる。
おり、乾燥すると飛散する。そのため、ケーキは、密閉
された容器157または袋に回収される。また長期に保
存する場合、金属がラミネートされた、また透湿性のな
い袋が好ましい。被除去物が、シリカ、金属、貴金属、
レアメタルまたは化合物半導体材料であれば、リサイク
ル材料として効率高く回収ができる。また砒素等の有害
金属で有れば、外部雰囲気を汚染することなく回収する
ことが出来る。
または袋に入れて、再利用場、産廃処理場に持っていく
ことが出来る。
去物を回収できる濾過装置を説明する。図5Aは、下の
口がとじられた袋160が容器161の中に取り付けら
れ、自然落下で濾液を回収するものである。容器161
の底面には、パイプ162が取り付けられ、このパイプ
162を介して濾液タンク、原水タンクへと移送され
る。
は、フィルタ160を介して上の空間163と下の空間
164に区画される。そして上の空間163を加圧すれ
ば、排水が濾過されるものである。
たベルト165が設けられ、この上で被除去物を捕捉す
るものである。符号166は、ケガキのようなものであ
り、フィルタの表面が削られて被除去物が容器167に
回収されるものである。そしてベルトが浸っている排水
が原水タンクに戻される。尚、この場合、濾液タンク1
25は、省略されても良い。
タンクの排水を高濃度の原水にし、この高濃度にされた
排水を、移載装置上に取り付けられた濾過装置で、ケー
キと濾液(低濃度排水)にし、この濾液(低濃度排水)
を再度原水タンクに戻すことで、原水タンク中の濾過装
置の能力を向上させることが出来ると同時に、ケーキと
して屑をまとめることが出来る。また流体が蒸留水であ
ると、またpHが調整されて中性または弱酸性である
と、被除去物は、排水中で殆ど反応しないため、再利用
も可能となる。
れているため、異なる場所に配置された原水タンクをそ
れぞれケーキと濾液に分けることが出来る。よって回収
量を拡大することができ、リサイクル効率を高めること
ができる。
に微細な被除去物が混入された排水から被除去物を分離
回収することができ、産業廃棄物を極力減らせ、リサイ
クルが可能な環境に優しい濾過が実現できる。
する図である。
を説明する図である。
図である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
図である。
図である。
図である。
図である。
である。
Claims (21)
- 【請求項1】 固形物の混入された排水を取り入れて濾
過し、ケーキ状の前記固形物と低濃度排水に分離する濾
過装置と、前記低濃度排水を貯留する濾液タンクとを有
することを特徴とした移載装置。 - 【請求項2】 前記濾液タンクには、排水を外部に移送
する移送手段を有することを特徴とした請求項1に記載
の移載装置。 - 【請求項3】 前記ケーキ状の固形物は、回収されて再
利用されることを特徴とした請求項1または請求項2に
記載の移載装置。 - 【請求項4】 前記濾過装置は、フィルタプレス法、自
然落下法または加圧法が採用されることを特徴とした請
求項1、請求項2または請求項3に記載の移載装置。 - 【請求項5】 前記排水は、500〜40000ppm
であることを特徴とした請求項1〜請求項4のいずれか
に記載の移載装置。 - 【請求項6】 前記排水中のpHが実質中性に制御され
ていることを特徴とした請求項1〜請求項5のいずれか
に記載の移載装置。 - 【請求項7】 前記固形物は、Siを含み、結晶物、多
結晶物またはアモルファス物を研削、切削、研磨した際
に発生する屑であることを特徴とした請求項5または請
求項6に記載の移載装置。 - 【請求項8】 前記固形物は、化合物半導体材料を含
み、化合物を研削、切削、研磨した際に発生する屑であ
ることを特徴とした請求項5または請求項6に記載の移
載装置。 - 【請求項9】 前記固形物は、半導体ウェハ、パシベー
ションが施された半導体ウェハ、絶縁性樹脂でパッケー
ジされた半導体装置であり、これらを構成する材料を研
削、切削、研磨した際に発生する屑であることを特徴と
した請求項5または請求項6に記載の移載装置。 - 【請求項10】 固形物の混入された排水を取り入れる
取り入れ手段と、前記排水を移送する第1の移送ポンプ
と、前記第1の移送ポンプから移送された排水が圧入さ
れ、且つ濾過されることによりケーキ状の前記固形物と
低濃度排水に分離する濾過装置と、前記低濃度排水を貯
留する濾液タンクと、前記濾液タンクから前記低濃度排
水を外部に移送する第2の移送ポンプとを有したことを
特徴とした移載装置。 - 【請求項11】 前記排水は、前記移載装置の外部に設
置された原水タンクに貯留され、この原水タンクの排水
が高濃縮排水タンクへ移送され、前記第2の移送ポンプ
から出てきた低濃度排水を前記原水タンクに戻し、前記
原水タンクの排水濃度を低下させることを特徴とした請
求項10に記載の移載装置。 - 【請求項12】 前記高濃度の排水は、500〜400
00ppmであることを特徴とした請求項10または請
求項11に記載の移載装置。 - 【請求項13】 前記原水タンクの前記排水中のpHが
実質中性に制御されていることを特徴とした請求項10
〜請求項12のいずれかに記載の移載装置。 - 【請求項14】 前記固形物は、Siを含み、結晶物、
多結晶物またはアモルファス物を研削、切削、研磨した
際に発生する屑であることを特徴とした請求項10〜請
求項13のいずれかに記載の移載装置。 - 【請求項15】 前記固形物は、化合物半導体材料を含
み、化合物を研削、切削、研磨した際に発生する屑であ
ることを特徴とした請求項10〜請求項13のいずれか
に記載の移載装置。 - 【請求項16】 前記固形物は、半導体ウェハ、パシベ
ーションが施された半導体ウェハ、絶縁性樹脂でパッケ
ージされた半導体装置であり、これらを構成する材料を
研削、切削、研磨した際に発生する屑であることを特徴
とした請求項10〜請求項13のいずれかに記載の移載
装置。 - 【請求項17】 前記移載装置の上、または移載装置の
周りで使われる薬液は、移載装置上で溜められる別の貯
留タンクまたは容器が設けられることを特徴とした請求
項1〜請求項16のいずれかに記載の移載装置。 - 【請求項18】 原水タンクの排水は、半導体結晶物、
半導体ウェハ、表面にパッシベーション膜が形成された
半導体ウェハまたは絶縁性樹脂で封止された半導体装置
を研削・研磨する事によって生成される固形物を含み、
この排水を500〜40000ppmの高濃度の排水に
し、 前記原水タンクの排水を圧入濾過し、前記ケーキ状の固
形物と低濃度排水に分離し、 前記低濃度排水を前記原水タンクに戻し、前記原水タン
クの排水濃度を低下させることを特徴とした固形物回収
方法。 - 【請求項19】 原水タンクの排水は、半導体材料から
成る結晶インゴットの研磨・研削物、半導体ウェハの裏
面の研磨・研削物を含み、この排水を500〜4000
0ppmの高濃度の排水にし、 前記原水タンクの排水を圧入濾過し、前記ケーキ状の固
形物と低濃度排水に分離し、 前記低濃度排水を前記原水タンクに戻し、原水タンクの
排水濃度を低下させることを特徴とした固形物回収方
法。 - 【請求項20】 半導体材料、シリカ、金属、貴金属、
レアメタルまたは化合物材料等が少なくとも混入された
排水を圧入濾過し、前記ケーキ状の固形物と低濃度排水
に分離し、 前記ケーキ状の固形物は、この固形物の乾燥を防止した
状態で、再利用場に搬送することを特徴とした固形物回
収方法。 - 【請求項21】 前記固形物の乾燥を防止する手段は、
密閉される容器または袋であることを特徴とした請求項
20に記載の固形物回収方法。
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