JP2008188723A - Recycling method for used slurry - Google Patents

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Yasuhiro Yoshida
育弘 吉田
Hiroichi Nishida
博一 西田
Seiichi Mimura
誠一 三村
Takafumi Kawasaki
貴文 河嵜
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To recycle used slurry by easily and inexpensively separating abrasive grains from the used slurry. <P>SOLUTION: In the recycling method for used slurry, alkali components are added to the used slurry, used in cutting of silicon ingots, and after melting silicon ingot cutting chips, abrasive grains are separated from the used slurry. It is preferable that decantation of the used slurry is carried out after sinking of the abrasive grains to separate the abrasive grains from the used slurry. It is also preferable that the abrasive grains before use in cutting are cleaned beforehand by an alkaline solution. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体用および太陽電池用のウェハを製造するため、単結晶、多結晶又はアモルファスのシリコンインゴットを切削するのに使用された使用済スラリーのリサイクル方法に関する。   The present invention relates to a method for recycling spent slurry used to cut single crystal, polycrystalline or amorphous silicon ingots to produce semiconductor and solar cell wafers.

従来、シリコンインゴットの切削には、一度に多数枚のウェハを切削することができるワイヤーソーが用いられている。このワイヤーソーを用いたシリコンインゴットの切断は、走行するワイヤーに砥粒を含む切削用スラリーを供給し、そのワイヤーをシリコンインゴットに押し付けることによって行われている。シリコンインゴットの切削においては、切り屑として発生するシリコン粒子(以後、シリコンインゴット切削屑という)がスラリーに混入することになる。切削が進むにつれてシリコンインゴット切削屑の混入量が多くなると、スラリー粘度が変化したり、切削効率が低下する。このことにより、切削の状態が変化し、得られるウェハの表面状態も変化してしまい好ましくない。また最終的にはスラリーは使用することができなくなり、使用済スラリーとして廃棄される。多数枚のシリコンインゴットを低コストで得るためには、使用済スラリーからシリコンインゴット切削屑を分離してスラリーを再生する必要がある。
そこで、このような課題への対策として、砥粒成分と潤滑液成分とを含む使用済スラリーを加熱して粘度を低下させた後、固体部分と液体部分とに分離し、固体部分に水を添加して懸濁液とし、これを再使用可能な砥粒を含む懸濁液とシリコンインゴット切削屑等を含む懸濁液とに分離する方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、沈降分離等の方法により使用済スラリーを、砥粒を主として含む分散液とシリコンインゴット切削屑を主として含む分散液とに分離し、次いで、遠心分離等の方法によりシリコンインゴット切削屑を主として含む分散液から分散媒を回収する方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
Conventionally, for cutting a silicon ingot, a wire saw capable of cutting a large number of wafers at a time has been used. Cutting a silicon ingot using this wire saw is performed by supplying a cutting slurry containing abrasive grains to a traveling wire and pressing the wire against the silicon ingot. In cutting a silicon ingot, silicon particles generated as chips (hereinafter referred to as silicon ingot cutting scraps) are mixed into the slurry. When the amount of silicon ingot cutting scraps mixed increases as cutting progresses, the slurry viscosity changes and cutting efficiency decreases. As a result, the cutting state changes and the surface state of the resulting wafer also changes, which is not preferable. Finally, the slurry cannot be used and is discarded as a used slurry. In order to obtain a large number of silicon ingots at low cost, it is necessary to regenerate the slurry by separating silicon ingot cutting waste from the used slurry.
Therefore, as a countermeasure to such a problem, after heating the used slurry containing the abrasive grain component and the lubricating liquid component to reduce the viscosity, the solid portion is separated into the liquid portion, and water is poured into the solid portion. A method of adding a suspension and separating the suspension into a suspension containing reusable abrasive grains and a suspension containing silicon ingot cutting waste or the like has been proposed (for example, see Patent Document 1). ).
Further, the spent slurry is separated into a dispersion mainly containing abrasive grains and a dispersion mainly containing silicon ingot cutting waste by a method such as sedimentation separation, and then mainly containing silicon ingot cutting waste by a method such as centrifugation. A method for recovering a dispersion medium from a dispersion has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特表2002−519209号公報Special Table 2002-519209 特開2003−340719号公報JP 2003-340719 A

しかしながら、上記した従来の方法では、使用済スラリーを加熱したり複数回の分離操作を行う必要があり、工程が複雑でコストが高くなるという問題がある。
従って、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡便で低コストに、使用済スラリーから砥粒を分離し、使用済スラリーをリサイクルすることを目的としている。
However, in the conventional method described above, it is necessary to heat the used slurry or to perform a plurality of separation operations, and there is a problem that the process is complicated and the cost is increased.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to separate abrasive grains from a used slurry and to recycle the used slurry at a simple and low cost.

そこで、本発明者らは上記のような従来の問題点を解決すべく鋭意研究、開発を遂行した結果、このような問題点を解決するためには、使用済スラリーにアルカリ成分を添加してシリコンインゴット切削屑を溶解させた後、砥粒を使用済スラリーから分離することが有効であることに想到し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、シリコンインゴットの切削に使用された砥粒を含有する使用済スラリーにアルカリ成分を添加し、シリコンインゴット切削屑を溶解させた後、この使用済スラリーから砥粒を分離することを特徴とする使用済スラリーのリサイクル方法である。
Therefore, as a result of intensive research and development to solve the conventional problems as described above, the present inventors have added an alkali component to the used slurry in order to solve such problems. After dissolving the silicon ingot cutting waste, it was considered effective to separate the abrasive grains from the used slurry, and the present invention was completed.
That is, the present invention adds an alkali component to a used slurry containing abrasive grains used for cutting a silicon ingot, dissolves silicon ingot cutting waste, and then separates the abrasive grains from the used slurry. Is a method for recycling used slurry.

本発明によれば、簡便で低コストに、使用済スラリーから砥粒を分離し、使用済スラリーをリサイクルする方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of isolate | separating an abrasive grain from a used slurry and recycling a used slurry can be provided simply and at low cost.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る使用済スラリーのリサイクル方法では、ワイヤーソー等によるシリコンインゴットの切削に使用された砥粒を含有する使用済スラリーにアルカリ成分を添加することでシリコンインゴット切削屑だけを化学的に除去する。次いで、シリコンインゴット切削屑が除去された使用済スラリーから砥粒を分離するというものである。スラリーに混入したシリコンインゴット切削屑は、砥粒と粒子径において大きく違わないため、通常、これらを簡単な方法で分離することは困難であるが、本実施の形態では、除去すべきシリコンインゴット切削屑を溶解させることで、使用済スラリー中で砥粒が主な固形分となり、砥粒を容易に分離することができる。シリコンは、中性水溶液中や空気中では表面に酸化膜を形成するため安定に存在することができるが、アルカリ性水溶液中では酸化し溶解する。そのため、使用済スラリーにアルカリ成分を添加することでシリコンインゴット切削屑を溶解させることができるのである。切削に使用するスラリーそのものを単にアルカリ性にするだけでもシリコンインゴット切削屑の酸化溶解は進むが、酸化溶解に伴ってスラリーのアルカリ性が低下するため溶解量に限りがあるという問題や、アルカリ成分を多量に添加して切削に使用するスラリーそのもののpHをあまり上げてしまうと、シリコンインゴットの切削の状態が変化し、得られるウェハの表面に悪影響を与えてしまうという問題がある。本実施の形態では、使用済スラリーに対してアルカリ成分を添加するので、このような問題を回避することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Embodiment 1 FIG.
In the used slurry recycling method according to Embodiment 1 of the present invention, only silicon ingot cutting waste is obtained by adding an alkaline component to the used slurry containing abrasive grains used for cutting the silicon ingot by a wire saw or the like. Is removed chemically. Next, the abrasive grains are separated from the used slurry from which silicon ingot cutting waste has been removed. Since the silicon ingot cutting scraps mixed in the slurry do not greatly differ in abrasive grains and particle diameter, it is usually difficult to separate them by a simple method. However, in this embodiment, the silicon ingot cutting to be removed By dissolving the scraps, the abrasive grains become the main solid content in the used slurry, and the abrasive grains can be easily separated. Silicon can exist stably in a neutral aqueous solution or in the air because it forms an oxide film on the surface, but is oxidized and dissolved in an alkaline aqueous solution. Therefore, silicon ingot cutting waste can be dissolved by adding an alkali component to the used slurry. Even if the slurry itself used for cutting is simply made alkaline, the oxidative dissolution of the silicon ingot cutting waste proceeds. However, due to the oxidative dissolution, the alkalinity of the slurry decreases, so the amount of dissolution is limited, and there is a large amount of alkaline components. If the pH of the slurry itself used for cutting is excessively increased by adding to the above, there is a problem that the cutting state of the silicon ingot changes and adversely affects the surface of the resulting wafer. In this Embodiment, since an alkali component is added with respect to a used slurry, such a problem can be avoided.

使用済スラリーへ添加するアルカリ成分としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類水酸化物、アンモニア、各種のアミン化合物、四級アンモニウム塩等、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。アルカリ成分の添加は、アルカリ成分そのものを直接添加する方法、アルカリ成分の水溶液として添加する方法等各種の方法により行うことができる。アルカリ成分そのものを直接添加する方法では、一時的ではあるがアルカリ性の高い領域を局所的に形成することができるため、表面が酸化物等で安定化されて反応が開始され難いシリコンインゴット切削屑が存在しても溶解が進み易いという利点がある。アルカリ成分の水溶液として添加する方法では、添加時の発熱等を抑制したり、pH等をモニターしながら添加したりし易いという利点がある。   Examples of the alkali component added to the used slurry include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, Ammonia, various amine compounds, quaternary ammonium salts, etc., or mixtures thereof can be mentioned. The addition of the alkali component can be performed by various methods such as a method of directly adding the alkali component itself, a method of adding it as an aqueous solution of the alkali component. In the method in which the alkali component itself is directly added, a temporary but highly alkaline region can be locally formed, so that silicon ingot cutting scraps whose surface is stabilized with an oxide or the like and the reaction is difficult to start are generated. Even if it exists, there exists an advantage that dissolution is easy to proceed. The method of adding as an aqueous solution of an alkali component has the advantage that it is easy to add while suppressing heat generation during the addition or monitoring pH and the like.

使用済スラリーに添加されるアルカリ成分の量は、スラリーに混入するシリコンインゴット切削屑の量に応じて加減すればよい。シリコンインゴット切削屑の溶解速度を高めるためには、アルカリ成分の濃度(pH)をある程度高くする必要があり、pHを好ましくは11以上、より好ましくは11.5以上、最も好ましくは12以上となるようにアルカリ成分を添加する。pHが低過ぎるとシリコンインゴット切削屑の溶解が起こらない。アルカリ成分を使用済スラリーに添加した後、必要に応じてアルカリ成分を追加添加してもよい。シリコンインゴット切削屑の溶解を促進するため、使用済スラリーを加熱してもよい。   What is necessary is just to adjust the quantity of the alkali component added to a used slurry according to the quantity of the silicon ingot cutting waste mixed in a slurry. In order to increase the dissolution rate of silicon ingot cutting scraps, it is necessary to increase the concentration (pH) of the alkali component to some extent, and the pH is preferably 11 or more, more preferably 11.5 or more, and most preferably 12 or more. Add the alkali component. If the pH is too low, the silicon ingot cutting chips will not dissolve. After adding an alkali component to a used slurry, an alkali component may be additionally added as necessary. In order to promote dissolution of silicon ingot cutting waste, the used slurry may be heated.

シリコンインゴット切削屑が除去された使用済スラリーから砥粒を分離するには、使用済スラリーを静置して砥粒を沈降させた後、上澄み液を静かに流し出す操作、所謂デカンテーションを行うことが好ましい。デカンテーションにより、摩耗した砥粒や未反応のシリコンインゴット切削屑等の微粒子の大部分が上澄み液とともに除去されるので、砥粒の他に液体成分、アルカリ成分、シリカ等は不純物として若干残留するものの、シリコンインゴット切削屑の存在しない沈殿が得られるためである。砥粒を沈降させる前に、使用済スラリーに水などを添加することにより、スラリーを低粘度化して砥粒を沈降しやすくしたり、不純物を希釈して分離された砥粒に含有される不純物を減らしたりすることができる。静置して砥粒を沈降させる代わりに、遠心分離や濾過等による分離方法を用いてもよい。   In order to separate the abrasive grains from the used slurry from which the silicon ingot cutting waste has been removed, the used slurry is allowed to settle and the abrasive grains are allowed to settle, and then the supernatant is gently poured out, so-called decantation. It is preferable. Decantation removes most of the fine particles such as worn abrasive grains and unreacted silicon ingot cutting waste together with the supernatant liquid, so that liquid components, alkali components, silica, etc. in addition to the abrasive grains remain as impurities. This is because, however, precipitation without silicon ingot cutting waste is obtained. Impurities contained in the separated abrasive grains by reducing the viscosity of the slurry to make the abrasive grains easier to settle by adding water or the like to the used slurry before the abrasive grains are settled. Can be reduced. Instead of allowing the abrasive grains to settle down, a separation method such as centrifugation or filtration may be used.

以上のように分離して得られた砥粒(以後、回収砥粒という)をそのまま、あるいは乾燥させたもの用いて再生スラリーを調製してもよいし、回収砥粒を水等で洗浄したもの、あるいは洗浄後に乾燥させたものを用いて再生スラリーを調製してもよい。回収砥粒をそのまま再生スラリーの調製に使用する方法が最も簡便であるが、回収砥粒を洗浄することで不純物が減少し、特性の安定した(使用前のスラリーの特性に近い)再生スラリーを得ることができる。回収砥粒を乾燥させたものを用いる場合には、回収砥粒から再生スラリーに持ち込まれる液体成分が少ないため、スラリー組成を正確に調整し易いという利点がある。   A regenerated slurry may be prepared using the abrasive grains obtained as described above (hereinafter referred to as recovered abrasive grains) as they are or after drying, or the recovered abrasive grains are washed with water or the like. Or you may prepare a reproduction | regeneration slurry using what was dried after washing | cleaning. The method of using the recovered abrasive grains as they are for the preparation of the regenerated slurry is the simplest. However, by cleaning the recovered abrasive grains, impurities are reduced, and the regenerated slurry is stable in characteristics (similar to the characteristics of the slurry before use). Obtainable. In the case of using the dried recovered abrasive grains, since there are few liquid components brought into the regenerated slurry from the recovered abrasive grains, there is an advantage that the slurry composition can be easily adjusted accurately.

また、再生スラリーを調製するのに使用する砥粒は、回収砥粒だけでもよいし、必要に応じ回収砥粒に新規の砥粒を添加したものでもよい。回収砥粒中に不純物としてアルカリ成分が残留していると、再生スラリーを調製する際、中和操作が必要になる場合がある。また、このような中和操作を行っても、再生スラリー中に存在するイオン成分が、シリコンインゴットの切削に悪影響を与える可能性がある。そのため、シリコンインゴットの切削に使用するスラリーとして、適切なシリコンインゴットの切削特性が得られるように設定したアルカリ性のもの、例えば、pHが11〜14のものを用いれば、アルカリ成分が不純物として残留している回収砥粒の中和操作を行う必要がなくなるうえに、上記のような不具合が生じない。   Further, the abrasive grains used to prepare the regenerated slurry may be only recovered abrasive grains, or may be those obtained by adding new abrasive grains to the recovered abrasive grains as necessary. If an alkali component remains as an impurity in the recovered abrasive grains, a neutralization operation may be necessary when preparing the regenerated slurry. Even if such a neutralization operation is performed, the ionic components present in the regenerated slurry may adversely affect the cutting of the silicon ingot. Therefore, if an alkaline material set so as to obtain an appropriate cutting property of the silicon ingot is used as the slurry used for cutting the silicon ingot, for example, one having a pH of 11 to 14, the alkali component remains as an impurity. In addition, it is not necessary to neutralize the recovered abrasive grains, and the above-mentioned problems do not occur.

砥粒としては、一般的に研磨材として用いられ、アルカリ成分と反応性の低いものであればよい。砥粒の具体例としては、例えば、炭化ケイ素、酸化セリウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを挙げることができ、これらを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。このような砥粒に用いることのできる化合物は市販されており、具体的には炭化ケイ素としては、商品名GC(Green Silicon Carbide)およびC(Black Silicon Carbide)(株式会社フジミインコーポレーテッド製)、酸化アルミニウムとしては、商品名FO(Fujimi Optical Emery)、A(Regular Fused Alumina)、WA(White Fused Alumina)およびPWA(Platelet Calcined Alumina)(株式会社フジミインコーポレーテッド製)等が挙げられる。また、これら市販されている砥粒の中には、SiC等の部分的にアルカリと反応するものがある。このような砥粒を含有するスラリーのリサイクルにおいては、砥粒の表面状態がリサイクルの前後で変化するため、新規の砥粒が配合されたスラリーと、使用済スラリーから回収された砥粒を配合した再生スラリーとで流動性、切削性能等のスラリー特性が異なる場合がある。このようなスラリー特性の変化を抑制するために、新規の砥粒をアルカリ性水溶液等で予め洗浄して反応する部分を除去することが好ましい。この処理に用いるアルカリ性水溶液としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類水酸化物、アンモニア、各種のアミン化合物、四級アンモニウム塩等、あるいはこれらの混合物を含む水溶液が挙げられる。   As an abrasive grain, what is generally used as an abrasive | polishing material and a low reactivity with an alkali component should just be used. Specific examples of the abrasive grains include silicon carbide, cerium oxide, boron nitride, aluminum oxide, and zirconium oxide, and these can be used alone or in combination of two or more. Compounds that can be used for such abrasive grains are commercially available. Specifically, as silicon carbide, trade names GC (Green Silicon Carbide) and C (Black Silicon Carbide) (manufactured by Fujimi Incorporated), Examples of aluminum oxide include trade names FO (Fujimi Optical Emery), A (Regular Fused Aluminum), WA (White Fused Aluminum), and PWA (Platelet Calcined Alumina) (manufactured by Fujimi Incorporated). Some of these commercially available abrasive grains partially react with alkali such as SiC. In recycling such a slurry containing abrasive grains, the surface state of the abrasive grains changes before and after recycling, so the slurry containing new abrasive grains and the abrasive grains recovered from the used slurry are blended. Slurry characteristics such as fluidity and cutting performance may be different from the regenerated slurry. In order to suppress such a change in slurry characteristics, it is preferable to remove a portion that reacts by previously washing new abrasive grains with an alkaline aqueous solution or the like. Examples of the alkaline aqueous solution used for this treatment include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, ammonia, Examples include various amine compounds, quaternary ammonium salts, and aqueous solutions containing a mixture thereof.

砥粒の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、好ましくは1μm〜60μm、より好ましくは5μm〜20μmである。砥粒の平均粒子径が1μm未満であると、切削速度が著しく遅くなってしまい実用的ではなく、砥粒の平均粒子径が60μmを超えると、切削後のウェハ表面の表面粗さが大きくなり、ウェハ品質が低下してしまうことがあるため好ましくない。   Although the average particle diameter of an abrasive grain is not specifically limited, Preferably it is 1 micrometer-60 micrometers, More preferably, it is 5 micrometers-20 micrometers. If the average particle diameter of the abrasive grains is less than 1 μm, the cutting speed is extremely slow and is not practical. If the average particle diameter of the abrasive grains exceeds 60 μm, the surface roughness of the wafer surface after cutting increases. This is not preferable because the wafer quality may deteriorate.

また、砥粒の含有量は、特に限定されるものではないが、スラリー全体の質量に対して、好ましくは30質量%〜70質量%である。砥粒の含有量が30質量%未満であると、切削速度が遅くなり、実用性が乏しくなることがあり、砥粒の含有量が70質量%を超えると、スラリーの粘度が過大になって、シリコンインゴットの切削界面にスラリーを導入し難くなることがある。   The content of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably 30% by mass to 70% by mass with respect to the mass of the entire slurry. When the content of abrasive grains is less than 30% by mass, the cutting speed becomes slow and the practicality may become poor. When the content of abrasive grains exceeds 70% by mass, the viscosity of the slurry becomes excessive. In some cases, it may be difficult to introduce the slurry into the cutting interface of the silicon ingot.

スラリーの液体成分としては、水、アルコール類、グリセリンやエチレングリコール等の多価アルコール類、エタノールアミン類、DMF、DMA、NMP等の極性有機溶剤やこれらの混合物が使用可能である。
スラリーには、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類水酸化物、アンモニア、各種のアミン化合物、四級アンモニウム塩等のアルカリ成分を含有させてもよい。この場合には、上述したように、分離して得られた砥粒から再生スラリーへ不純物として持ち込まれるアルカリ成分の影響を小さくできる効果がある他、ワイヤーソーにおけるワイヤーとシリコンインゴットとの抵抗を減らす効果もある。また、スラリーには、アニオン系、カチオン系、非イオン系の各種界面活性剤を含有させてもよい。この場合には、スラリー粘度の安定性向上やスラリーとワイヤーやシリコンインゴットとの馴染を良くする効果がある。さらに、スラリーには、高分子や低分子の増粘剤等を含有させてもよい。この場合には、スラリーをシリコンインゴットの切削部分に効率的に導入したり、スラリー中の砥粒の沈降を抑制したりできる効果がある。
As the liquid component of the slurry, water, alcohols, polyhydric alcohols such as glycerin and ethylene glycol, polar organic solvents such as ethanolamines, DMF, DMA, and NMP, and mixtures thereof can be used.
The slurry includes alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, ammonia, various amine compounds, An alkali component such as a quaternary ammonium salt may be contained. In this case, as described above, in addition to the effect of reducing the influence of alkali components brought as impurities from the abrasive grains obtained by separation into the recycled slurry, the resistance between the wire and the silicon ingot in the wire saw is reduced. There is also an effect. The slurry may contain various anionic, cationic and nonionic surfactants. In this case, there is an effect of improving the stability of the slurry viscosity and improving the familiarity between the slurry and the wire or silicon ingot. Furthermore, the slurry may contain a polymer, a low molecular thickener, or the like. In this case, there is an effect that the slurry can be efficiently introduced into the cutting portion of the silicon ingot and the settling of the abrasive grains in the slurry can be suppressed.

スラリーは、上記の各成分を所望の割合で混合することにより調製することができる。各成分を混合する方法は任意であり、例えば、翼式撹拌機で撹拌することにより行うことができる。各成分の混合順序については任意である。また、精製などの目的で、調製されたスラリーに更なる処理、例えば、濾過処理、イオン交換処理等を行ってもよい。   The slurry can be prepared by mixing each of the above components in a desired ratio. The method of mixing each component is arbitrary, for example, it can carry out by stirring with a wing-type stirrer. About the mixing order of each component, it is arbitrary. Further, for the purpose of purification or the like, the prepared slurry may be further treated, for example, filtration treatment, ion exchange treatment or the like.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例1〕
水40kg、グリセリン20kg及びSiC砥粒(株式会社フジミインコーポレーテッド製、GC#1200)50kgを混合してスラリーを調製した。スラリーのpHは中性であり、粘度は約100mPa・sであった。このスラリーを用いて下記に示す切削条件で多結晶のシリコンインゴット(150mm角、25mm長)が切断されるまで切削を行った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to these.
[Example 1]
A slurry was prepared by mixing 40 kg of water, 20 kg of glycerin, and 50 kg of SiC abrasive grains (manufactured by Fujimi Incorporated, GC # 1200). The pH of the slurry was neutral and the viscosity was about 100 mPa · s. Using this slurry, cutting was performed under the cutting conditions shown below until a polycrystalline silicon ingot (150 mm square, 25 mm long) was cut.

<切削条件>
切削装置:スラリー循環式のマルチワイヤーソー
ワイヤー径:100μm
切削代:0.13mm
切削ピッチ:0.39mm
切削速度:0.35mm/分
ワイヤー走行速度:600m/分
<Cutting conditions>
Cutting device: Slurry circulation type multi-wire saw Wire diameter: 100 μm
Cutting allowance: 0.13mm
Cutting pitch: 0.39 mm
Cutting speed: 0.35 mm / min Wire traveling speed: 600 m / min

シリコンインゴット切断後、使用済スラリー全量とワイヤーソー洗浄に用いた水20kgとを容器に入れ、容器内を撹拌しながら使用済スラリーのpHが12.5になるまで水酸化ナトリウムを少量ずつ添加した。撹拌を停止し、砥粒が沈殿するまで約2時間放置した。その後、容器を傾けて上澄み液だけを容器から流し出した。沈殿として取り出した回収砥粒を光学顕微鏡により観察したところ、シリコンインゴット切削屑は全く存在せず、砥粒のみが観察された。砥粒の回収率は90重量%であった。このように、使用済スラリーにアルカリ成分を添加するという簡単な操作だけで、シリコンインゴット切削屑を含まない砥粒を90重量%という高い回収率で回収することができた。   After cutting the silicon ingot, the whole amount of the used slurry and 20 kg of water used for wire saw washing were put into a container, and sodium hydroxide was added little by little until the pH of the used slurry became 12.5 while stirring the inside of the container. . Stirring was stopped and left for about 2 hours until the abrasive grains settled. Thereafter, the container was tilted and only the supernatant liquid was poured out of the container. When the recovered abrasive grains taken out as a precipitate were observed with an optical microscope, no silicon ingot cutting waste was present, and only abrasive grains were observed. The recovery rate of the abrasive grains was 90% by weight. As described above, the abrasive grains containing no silicon ingot cutting waste could be recovered at a high recovery rate of 90% by weight by a simple operation of adding an alkali component to the used slurry.

新規の砥粒だけを用いた上記スラリーと同様に、回収砥粒(90重量%)及び不足分として補充した新規の砥粒(10重量%)を用いて再生スラリーを調製した。再生スラリーのpHは9であったので、塩酸を用いて中性に調整した。また、再生スラリーの粘度は90mPa・sであり、新規の砥粒だけを用いて調製したスラリーより約10mPa・s低い値となった。   Similar to the slurry using only new abrasive grains, a regenerated slurry was prepared using recovered abrasive grains (90 wt%) and new abrasive grains (10 wt%) supplemented as a deficiency. Since the pH of the regenerated slurry was 9, it was adjusted to neutral using hydrochloric acid. Moreover, the viscosity of the regenerated slurry was 90 mPa · s, which was about 10 mPa · s lower than that of a slurry prepared using only new abrasive grains.

比較のため、新規の砥粒をpH12.5の水酸化ナトリウム水溶液で洗浄したものだけを用いてスラリーを調製したところ、pHは8.7であり、中和後の粘度は90mPa・sとなり、再生スラリーと同等であった。   For comparison, when a slurry was prepared using only new abrasive grains washed with an aqueous sodium hydroxide solution having a pH of 12.5, the pH was 8.7, and the viscosity after neutralization was 90 mPa · s. It was equivalent to the regenerated slurry.

上記いずれのスラリーを用いても、シリコンインゴット切断は問題なく行うことができた。これらの結果から分かるように、回収砥粒を用いて調製した再生スラリーは、シリコンインゴットの切削に問題なく使用することができ、また、切削に使用する前の新規の砥粒をアルカリ性水溶液で予め洗浄しておくことで、リサイクルの前後におけるスラリー特性の変化を抑制することができる。   Using any of the above slurries, the silicon ingot was cut without any problem. As can be seen from these results, the regenerated slurry prepared using the recovered abrasive grains can be used without problems for cutting silicon ingots, and new abrasive grains before being used for cutting can be preliminarily washed with an alkaline aqueous solution. By washing, changes in slurry characteristics before and after recycling can be suppressed.

〔実施例2〕
水40kg、グリセリン20kg、SiC砥粒(株式会社フジミインコーポレーテッド製、GC#1200)50kg及び水酸化ナトリウムを混合してスラリーを調製した。スラリー調製に用いた水酸化ナトリウムの量は、スラリーのpHが13.5となる量である。このスラリーを用いて実施例1と同様にシリコンインゴットの切削を行った。使用済みスラリーのpHは11.1であったが、使用済スラリー中にはシリコンインゴット切削屑が多量に認められた。この使用済スラリーのpHが12.5になるまで水酸化ナトリウムを少量ずつ添加した。実施例1と同様に、沈殿として取り出した回収砥粒を光学顕微鏡により観察したところ、シリコンインゴット切削屑は全く存在せず、砥粒のみが観察された。また、実施例1と同様に、回収砥粒を用いて再生スラリーを調製し、これを用いてシリコンインゴットの切断を行ったところ何ら問題はなかった。
この結果から分かるように、アルカリ性スラリーを用いてシリコンインゴットを切削した場合でも、本発明によるリサイクル方法が有効であることが確認された。当然、この場合には、再生スラリーの調製に際し中和操作等は必要ない。
[Example 2]
A slurry was prepared by mixing 40 kg of water, 20 kg of glycerin, 50 kg of SiC abrasive grains (manufactured by Fujimi Incorporated, GC # 1200) and sodium hydroxide. The amount of sodium hydroxide used for slurry preparation is such that the pH of the slurry is 13.5. Using this slurry, a silicon ingot was cut in the same manner as in Example 1. Although the pH of the used slurry was 11.1, a large amount of silicon ingot cutting waste was observed in the used slurry. Sodium hydroxide was added in small portions until the spent slurry had a pH of 12.5. As in Example 1, when the recovered abrasive grains taken out as a precipitate were observed with an optical microscope, no silicon ingot cutting waste was present, and only abrasive grains were observed. Moreover, when the reproduction | regeneration slurry was prepared using the recovery abrasive grain similarly to Example 1 and the silicon ingot was cut | disconnected using this, there was no problem.
As can be seen from this result, it was confirmed that the recycling method according to the present invention was effective even when the silicon ingot was cut using an alkaline slurry. Naturally, in this case, neutralization operation or the like is not necessary when preparing the regenerated slurry.

Claims (5)

シリコンインゴットの切削に使用された砥粒を含有する使用済スラリーにアルカリ成分を添加し、シリコンインゴット切削屑を溶解させた後、この使用済スラリーから砥粒を分離することを特徴とする使用済スラリーのリサイクル方法。   A used slurry characterized in that after adding an alkali component to a used slurry containing abrasive grains used for cutting a silicon ingot and dissolving silicon ingot cutting waste, the abrasive grains are separated from the used slurry. Slurry recycling method. 前記分離は、砥粒が沈降した使用済スラリーをデカンテーションすることにより行われることを特徴とする請求項1に記載の使用済スラリーのリサイクル方法。   The method for recycling used slurry according to claim 1, wherein the separation is performed by decanting the used slurry in which abrasive grains have settled. 分離された前記砥粒を用いて再生スラリーを調製することを特徴とする請求項1又は2に記載の使用済スラリーのリサイクル方法。   The recycled slurry according to claim 1 or 2, wherein a regenerated slurry is prepared using the separated abrasive grains. 切削に使用される前の砥粒が、アルカリ性水溶液で予め洗浄されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の使用済スラリーのリサイクル方法。   The used slurry recycling method according to any one of claims 1 to 3, wherein the abrasive grains before being used for cutting are previously washed with an alkaline aqueous solution. シリコンインゴットの切削に使用されるスラリーが、アルカリ性であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の使用済スラリーのリサイクル方法。   The method of recycling a used slurry according to any one of claims 1 to 4, wherein the slurry used for cutting the silicon ingot is alkaline.
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