JP2012024661A - 分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン屑を含む廃液を効率よく、再利用し易い状態でシリコン屑と水とに分離することができる分離装置を提供すること。
【解決手段】水にシリコン屑５が含まれる廃液４を溜める水槽２と、この水槽２内に配置されたシリコン分離機構３と、を備え、シリコン分離機構３は、水槽２内に配置され廃液４中でシリコン屑５を吸着する吸着板８と、吸着板８と対向するように離間して配置され、廃液４中の水４Ａのみの通過を許容し、シリコン屑５の通過を規制する網目状のシリコン通過規制板９Ａと、を備え、吸着板８を陽極、シリコン通過規制板９Ａを陰極として、電界を形成させるために、電界形成手段としての電圧印加回路１０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリコン屑を含む廃液をシリコン屑と液体とに分離する分離装置に関する。

シリコンデバイスの製造においては、シリコンインゴットを切断してシリコンウェーハを形成する工程や、シリコンウェーハを研磨する工程や、シリコンウェーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、各領域を所定のストリート（切断ライン）に沿って切断して個々のシリコンチップを形成する工程などがある。これらの工程では、例えば切削ブレードや加工点や研磨部分などを冷却したり、シリコン屑を押し流したりするために、水が用いられている。

近年、水の再利用や、シリコンの再利用の観点からシリコン屑を含む廃液をシリコン屑とシリコンを含まない水に分離させる技術が求められている。シリコン屑は微細な粒子であり、廃液中に懸濁した状態となって含まれている。この種の従来技術として、濾過や遠心分離を行う物理的な方法や、薬品を使用した化学的な方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。

特開平８−１６４３０４号公報

しかし、上記のような物理的な方法では、濾過の際に目詰まりが起こったり、そもそもシリコン粒子が通過してしまったりするという問題がある。特に、遠心分離法では、水分に対してシリコン粒子の濃度が薄すぎて遠心分離の効率が悪い場合がある。また、上記のような化学的な方法では、薬品を使用するため、液体（水）を再利用することが難しくなるという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリコン屑を含む廃液を効率よく、再利用し易い状態でシリコン屑と水とに分離することができる分離装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、シリコン屑を含む廃液をシリコン屑とシリコンを含まない液体に分離する分離装置であって、該廃液を溜める水槽と、該水槽の中に配置されたシリコン分離機構と、を有し、該シリコン分離機構は、該廃液中でマイナスに帯電した該シリコン屑を吸着するプラスに帯電した吸着板と、該吸着板に対向して配設され、該廃液の液体のみの通過を許容し、マイナスに帯電した該シリコン屑の通過を規制するシリコン通過規制板を含むシリコン通過規制手段と、を有し、該シリコン通過規制手段は、該シリコン通過規制板を通過した液体が存在する領域を区画する筺体と、該筺体内に配置され、該シリコン通過規制板を通過した該廃液を該水槽外へ搬出する搬出部と、を有し、該吸着板を陽極とし、該シリコン通過規制板を陰極とし、該吸着板と該シリコン通過規制板との間に電界を形成する電界形成手段を有することを特徴とする。

この発明によれば、シリコン屑を含む廃液を効率よく、再利用し易い状態でシリコン屑と水とに分離することができる分離装置を実現できる。

図１は、この発明の実施の形態１にかかる分離装置の斜視図である。 図２は、図１のII−II断面図である。 図３は、この発明の実施の形態２にかかる分離装置の分解斜視図である。 図４は、この発明の実施の形態２にかかる分離装置の斜視図である。 図５は、図４のV−V断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態である分離装置について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、粒子の大きさや部材の大きさなどは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法や寸法の比率は以下の説明を参酌して判断すべきものである。

（実施の形態１）
図１および図２は、この発明の実施の形態１にかかる分離装置１を示している。図１は分離装置１の斜視図、図２は図１のII−II断面図である。この分離装置１は、水にシリコン屑５が含まれる廃液４を溜める水槽２と、この水槽２内に配置されたシリコン分離機構３と、を備えている。

水槽２は、上部が開放された直方体形状の容器である。図２に示すように、この水槽２の上方には、廃液供給管６の供給ノズル６Ａが配置され、この供給ノズル６Ａから廃液４が供給されるようになっている。また、図２に示すように、水槽２における供給ノズル６Ａが配置される領域と離れている側の側壁２Ｂには、シリコン屑５が除去された水４Ａを外部へ搬出する搬出部（搬出口）７が設けられている。

シリコン分離機構３は、水槽２内に配置され廃液４中でシリコン屑５を吸着する吸着板８と、吸着板８と対向するように離間して配置され、廃液４中の水４Ａのみの通過を許容し、シリコン屑５の通過を規制する網目状のシリコン通過規制板９Ａと、を備える。シリコン屑５は、水中でマイナスに帯電する。このため、吸着板８はマイナスに帯電したシリコン屑５を吸着するようにプラスに帯電され、シリコン通過規制板９Ａはシリコン屑５を近づけないように斥力を発生させるためにマイナスに帯電される。この実施の形態では、吸着板８を陽極、シリコン通過規制板９Ａを陰極として、電界を形成させるために、電界形成手段としての電圧印加回路１０が設けられている。

吸着板８は、電気化学的に貴となる材料で形成されることが好ましく、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などを挙げることができるが、本実施の形態ではステンレス（ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４など）を適用している。

図１および図２に示すように、吸着板８は水槽２における一つの側壁２Ａの内壁に沿うように配置されている。シリコン通過規制板９Ａは、吸着板８から例えば４ｍｍ程度の距離を離して吸着板８と略平行となるように配置されている。このように、吸着板８とシリコン通過規制板９Ａとの距離を４ｍｍ程度とする理由は、距離が離れると電界が弱まるため、吸着板８のシリコン吸着力を確保するうえで、なるべく近い方がよいためである。なお、シリコン通過規制板９Ａは、このシリコン通過規制板９Ａを通過した水４Ａを水槽２内で区画している。このシリコン通過規制板９Ａを通過した水４Ａが収容された区画領域と搬出部７とは、シリコン通過規制手段を構成している。

シリコン通過規制板９Ａは、上記の吸着板８と同様に、電気化学的に貴となる材料である、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などで形成することが好ましく、本実施の形態では、ステンレス（ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４など）を適用している。このシリコン通過規制板９Ａは、網目状の構造であるが、網目でシリコン屑５を引っ掛ける機能を有さなくてもよく、マイナスに帯電させることで、マイナスに帯電しているシリコン屑に対して斥力を発生する程度の網目粗さでよい。因みに、この実施の形態では、シリコン通過規制板９Ａを５００本／インチのメッシュに設定している。

図２に示すように、この実施の形態にかかる分離装置１では、水槽２内における吸着板８とシリコン通過規制板９Ａとの間に、廃液４を供給しつつ、吸着板８とシリコン通過規制板９Ａに電圧印加回路１０から電圧を印加して電界を形成させる。これにより、シリコン分離機構３では、吸着板８で廃液４中のシリコン屑５を吸着し、シリコン通過規制板９Ａで廃液４中のシリコン屑５を斥力により近づけないようにする作用を有する。シリコン通過規制板９Ａでは、廃液４中のシリコン屑５を通さずに水４Ａのみを通過させる。

シリコン通過規制板９Ａを通過した水４Ａは、シリコン通過規制板９Ａで区画される領域に溜められ、搬出部７から外部に搬出されて再利用することが可能となる。吸着板８に吸着されたシリコン屑５は、吸着板８を水槽２から引き上げて、例えば、乾燥させた後、吸着板８から掻き落として再利用を図ることが可能となる。このように、本実施の形態では、シリコン屑５を含む廃液４を効率よく、再利用し易い状態でシリコン屑５と水４Ａとに分離することができる。

（実施の形態２）
図３〜５は、この発明の実施の形態２にかかる分離装置２０を示している。図３は、分離装置２０の分解斜視図、図４は、分離装置２０の斜視図、図５は、図４のV−V断面図である。この分離装置２０は、水にシリコン屑５が含まれる廃液４を溜める水槽２１と、この水槽２１内に配置されたシリコン分離機構２２と、を備えている。

水槽２１は、上部が開放された直方体形状の容器である。この水槽２１の一方の壁部２１Ａには、廃液供給管２３が貫通して設けられ、この廃液供給管２３の先端の供給ノズル２３Ａが水槽２１の内部に配置されている。この供給ノズル２３Ａから廃液４が水槽２１内に供給されるようになっている。また、水槽２１の壁部２１Ａにおける廃液供給管２３が配置された位置と異なる位置に、水槽２１外に廃液４が溢れることを防止するドレイン管２４が設けられている。

図３〜５に示すように、シリコン分離機構２２は、水槽２１内に配置され廃液４中でシリコン屑５を吸着する吸着板２５と、吸着板２５と対向するように離間して配置され、廃液４中の水４Ａのみの通過を許容し、シリコン屑５の通過を規制するシリコン通過規制手段２６と、が交互に配置されている。図５に示すように、シリコン通過規制手段２６は、矩形状の枠体２６Ａと、この枠体２６Ａの両側開口面を塞ぐように互いに平行をなすように設けられた網目状の一対のシリコン通過規制板２６Ｂとを備える。また、枠体２６Ａの上部中央には、一対のシリコン通過規制板２６Ｂ間に下端開口部が位置する筒状の搬出部２６Ｃが設けられている。この搬出部２６Ｃの上端には、搬出パイプ２７が接続され、この搬出パイプ２７を介して外部へ水４Ａを搬出するようになっている。

シリコン屑５は、水中でマイナスに帯電するため、吸着板２５はマイナスに帯電したシリコン屑５を吸着するようにプラスに帯電され、網目状のシリコン通過規制板２６Ｂはシリコン屑５を近づけないように斥力を発生させるためにマイナスに帯電される。図３に示すように、この分離装置２０では、吸着板２５を陽極、シリコン通過規制板２６Ｂを陰極として、電界を形成させるために、電界形成手段としての電圧印加回路２８が設けられている。

吸着板２５は、上記の実施の形態１と同様の材料を用いることができる。図３〜５に示すように、吸着板２５は、シリコン通過規制手段２６の表裏両面側にシリコン通過規制板２６Ｂに対向するように配置されている。この実施の形態におけるシリコン通過規制板２６Ｂは、吸着板２５から例えば４ｍｍ程度の距離を離して吸着板２５と略平行となるように配置されている。このように、吸着板２５とシリコン通過規制板２６Ｂの距離を４ｍｍ程度とする理由は、上記実施の形態１と同様である。なお、一対のシリコン通過規制板２６Ｂおよび枠体２６Ａは、このシリコン通過規制板２６Ｂを通過した水４Ａを区画する筐体を構成している。すなわち、枠体２６Ａおよび一対のシリコン通過規制板２６Ｂでなる筐体と搬出部２６Ｃとで、シリコン通過規制手段２６を構成している。

シリコン通過規制板２６Ｂは、上記の吸着板２５と同様の材料で形成されている。この実施の形態においても、シリコン通過規制板２６Ｂは、網目状の構造であるが、網目でシリコン屑５を引っ掛ける機能を有さなくてもよく、マイナスに帯電させることで、マイナスに帯電しているシリコン屑５に対して斥力を発生する程度の網目粗さでよい。因みに、この実施の形態では、シリコン通過規制板２６Ｂを５００本／インチのメッシュに設定している。

この実施の形態にかかる分離装置２０では、水槽２１内における吸着板２５とシリコン通過規制手段２６とは、水槽２１の幅寸法よりも短く設定されており、これら吸着板２５およびシリコン通過規制手段２６と水槽２１の内壁との間隙を通して廃液４が水槽２１全体に流通可能となっている。このため、水槽２１内の各所に存在する吸着板２５とシリコン通過規制手段２６との間の空間に廃液４が存在するようになっている。

この実施の形態では、電圧印加回路２８から電圧を印加して電界を形成させると、シリコン分離機構２２では、吸着板２５で廃液４中のシリコン屑５を吸着し、シリコン通過規制手段２６のシリコン通過規制板２６Ｂで廃液４中のシリコン屑５を斥力により近づけないようにする作用を有する。シリコン通過規制板２６Ｂでは、廃液４中のシリコン屑５を通さずに水４Ａをシリコン通過規制手段２６内へ通過させる。

シリコン通過規制手段２６内に溜まった水４Ａは、搬出部２６Ｃから外部に搬出されて再利用することが可能となる。吸着板２５に吸着されたシリコン屑５は、吸着板２５を水槽２１から引き上げて、例えば、乾燥させた後、吸着板２５から掻き落として再利用を図ることが可能となる。このように、本実施の形態では、複数のシリコン通過規制手段２６と吸着板２５との対で、シリコン屑５を含む廃液４をさらに効率よく、再利用し易い状態でシリコン屑５と水４Ａとに分離することができる。

（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記した各実施の形態における吸着板８，２５やシリコン通過規制板９Ａ，２６Ｂは、板状に形成されているが、実際には板でなくても面があればよい。

また、上記の実施の形態１のように、シリコン通過規制板９Ａで区画するとは、液体的に隔離されていれば空間的に隔離されている必要はなく、図１および図２に示すように、空間的には上面は開いているが、液体的には廃液４と水４Ａとで隔離されていればよい。

さらに、上記した各実施の形態における吸着板８、２５は、平板状であるが、表面に凹凸を形成し表面積を大きくしてシリコン屑５を多く捕捉できるようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる分離装置は、シリコンの切断、分離などで発生した廃液の再利用化に有用であり、特に、半導体加工分野に適している。

１，２０ 分離装置
２，２１ 水槽
３，２２ シリコン分離機構
４ 廃液
４Ａ 水
５ シリコン屑
７，２６Ｃ 搬出部
８，２５ 吸着板
９Ａ，２６Ｂ シリコン通過規制板
２６ シリコン通過規制手段

Claims (1)

1. シリコン屑を含む廃液をシリコン屑とシリコンを含まない液体に分離する分離装置であって、
   該廃液を溜める水槽と、
   該水槽の中に配置されたシリコン分離機構と、を有し、
   該シリコン分離機構は、
   該廃液中でマイナスに帯電した該シリコン屑を吸着するプラスに帯電した吸着板と、
   該吸着板に対向して配設され、該廃液の液体のみの通過を許容し、マイナスに帯電した該シリコン屑の通過を規制するシリコン通過規制板を含むシリコン通過規制手段と、を有し、
   該シリコン通過規制手段は、
   該シリコン通過規制板を通過した液体が存在する領域を区画する筺体と、
   該筺体内に配置され、該シリコン通過規制板を通過した該廃液を該水槽外へ搬出する搬出部と、を有し、
   該吸着板を陽極とし、該シリコン通過規制板を陰極とし、該吸着板と該シリコン通過規制板との間に電界を形成する電界形成手段を有する分離装置。

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