JP2012024866A

JP2012024866A - ワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置

Info

Publication number: JP2012024866A
Application number: JP2010164375A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Endo; 光弘遠藤; Etsuro Morita; 悦郎森田; Tatsunori Izumi; 龍典泉
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止できるワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置を提供する。
【解決手段】シリコンインゴットの切断開始後、ワイヤ列が接着剤層に達する直前までに発生した資源用のシリコンスラッジと、その後のスライス中に発生した接着剤層の切削屑および固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジとを別々に回収する。これにより、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置、詳しくはワイヤソーによりシリコンインゴットをスライスした際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置に関する。

ワイヤソーを用いてシリコンインゴットをスライスする際には、まずシリコンインゴットを、ビームと呼ばれるソーダ石灰ガラスからなる固定板に、エポキシ樹脂系の接着剤により固定する。その後、シリコンインゴットを複数本のグルーブローラ間で走行中のワイヤ列に押し当てる。スライス中、ワイヤ列には遊離砥粒を含むスラリーがスラリー供給ノズルから供給される。これにより、シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハが切り出される。
また、スライス中、シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉などがスラリーに混入されるため、使用済みスラリーには、シリコン粉を含む多量のシリコンスラッジが混在している。使用済みスラリーは、グルーブローラの直下のスラリー回収パンを通してスラリー回収タンクにいったん貯留され、その後、スラリーポンプの負圧力により前記スラリー供給ノズルへ戻されて循環使用される（例えば特許文献１）。
スライス後、スラリー回収タンクから回収されたシリコンスラッジは、洗浄および乾燥などの後処理が施された後、例えばシリコン系太陽電池用原料として再利用される。

特開２００４−２５５５３４号公報

ところで、スライス時には、シリコンインゴットからシリコンウェーハを確実にスライスするため、シリコンインゴットだけでなく、エポキシ樹脂系の接着剤層を経て固定板の一部まで切断している。その結果、シリコンスラッジ中には、シリコン粉などのシリコンインゴットの切削屑のほかに、固定板（ソーダ石灰ガラス）の切削屑およびエポキシ系樹脂の切削屑が多量に混入し、これらが汚染物質となって、再利用時のシリコンスラッジの品質を低下させていた。特に、ソーダ石灰ガラスに含まれるＮａ_２ＣＯ_３、ＣａＣＯ_３は、シリコンスラッジをシリコン系太陽電池用原料に再利用した際、シリコン系太陽電池の電気特性を低下させる要因となっていた。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、シリコンインゴットの切断開始後、ワイヤ列が接着剤層に達する直前までに発生した資源用のシリコンスラッジと、その後のスライス中に発生した接着剤層の切削屑および固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジとを別々に回収すれば、上述した問題は解消されることを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止することができるワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法において、前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、該ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、前記第１のスラリータンクから、前記第１の使用済みスラリーの中に混在する前記資源用のシリコンスラッジを回収し、前記第２のスラリータンクから、前記第２の使用済みスラリーの中に混在する前記廃棄用スラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法である。

請求項２に記載の発明は、ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収装置において、前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１の循環路を通して第１のスラリータンクにいったん貯留後、第１のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第１のスラリー循環供給手段と、前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２の循環路を通して第２のスラリータンクにいったん貯留後、第２のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第２のスラリー循環供給手段と、前記ワイヤ列が、前記接着剤層に達する直前の位置に達したことを検出する位置センサと、該位置センサが前記ワイヤ列を検出した直後、前記第１の循環路を遮断し、前記第２の循環路への前記第２の使用済みスラリーの供給が可能となるようにスラリー流路を切り換える流路切り換え手段とを備えたワイヤソー切断スラッジの回収装置である。

請求項３に記載の発明は、前記流路切り換え手段は切り換え弁である請求項２に記載のワイヤソー切断スラッジの回収装置である。

請求項４に記載の発明は、前記シリコンインゴットの前記ワイヤ列への押し当て位置の直下には、前記第１の循環路が連通された第１のスラリー回収パンが配置され、該第１のスラリー回収パンの直下には、前記第２の循環路が連通された第２のスラリー回収パンが、該第１のスラリー回収パンから離間して配置され、前記流路切り換え手段は、前記第２のスラリー回収パンの直上から前記第１のスラリー回収パンを退避可能なパン水平移動手段を有した請求項２に記載のワイヤソー切断スラッジの回収装置である。

請求項１に記載の発明によれば、スライス開始時からワイヤ列が接着剤層に達する直前までに発生した第１の使用済みスラリーを、第１のスラリータンクにいったん貯留し、その後、ワイヤ列へ循環供給する。それ以降のスライス時において、ワイヤ列が接着剤層に達する直前の位置を通過して固定板の一部に達するまでに発生した第２の使用済みスラリーは、第２のスラリータンクにいったん貯留後、ワイヤ列へ循環供給される。
スライス後、第１のスラリータンクに貯留された第１の使用済みスラリーから資源用のシリコンスラッジを回収する。一方、第２のスラリータンクに貯留された第２の使用済みスラリーから廃棄用スラッジを回収し、例えば廃棄処分する。これにより、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止することができる。なお、資源用のシリコンスラッジは、第２の使用済みスラリーが第２のスラリータンクに貯留されている間に回収してもよい。この場合、上記「スライス後」とは、「スライス開始時からワイヤ列が接着剤層に達する直前までのシリコンインゴットのスライス後」を意味する。

請求項２に記載の発明によれば、スライス開始時からワイヤ列が接着剤層に達する直前までに発生した第１の使用済みスラリーを、第１の循環路を通して第１のスラリータンクにいったん貯留する。その後、貯留された第１の使用済みスラリーは、第１のスラリー循環供給手段の第１のスラリーポンプによりワイヤ列へ循環供給され、このシリコンインゴットの主体部分のスライスに使用される。
その後、接着剤層の直前の位置へのワイヤ列の到達を位置センサが検知した時、位置センサからの検出信号に基づき、流路切り換え手段が作動する。すなわち、第１の循環路が遮断され、第２の循環路へのスラリー流路の切り換えが行われる。したがって、それ以降のワイヤ列が接着剤層に達する直前の位置を通過して固定板の一部に達するまでの間に発生した第２の使用済みスラリーが、第２の循環路を通して第２のスラリータンクに貯留される。その後、貯留された第２の使用済みスラリーは、第２のスラリー循環供給手段の第２のスラリーポンプによりワイヤ列へ循環供給され、スライスの最終部分の切削に使用される。

スライス後は、第１のスラリータンクに貯留された第１の使用済みスラリーから資源用のシリコンスラッジを回収する。一方、第２のスラリータンクに貯留された第２の使用済みスラリーから廃棄用スラッジを回収する。回収後の第２の使用済みスラリーは、例えば廃棄処分される。これにより、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、流路切り換え手段として切り換え弁を採用したので、簡単かつ安価に第１の使用済みスラリーと、第２の使用済みスラリーとのワイヤ列への循環供給の切り換えを行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、ワイヤ列が接着剤層の直前の位置に到達するまでは、シリコンインゴットのスライスに使用された第１の使用済みスラリーを、上段配置された第１のスラリー回収パンが受ける。その後、第１の使用済みスラリーは、第１の循環路を通して第１のスラリータンクに貯留され、スライス中のワイヤ列に戻される。
接着剤層の直前の位置へのワイヤ列の到達を位置センサが検知した時には、パン水平移動手段が作動し、第１のスラリー回収パンを第２のスラリー回収パンの直上から水平方向へ退避させる。これにより、それ以降のスライス時に生じた第２の使用済みスラリーは、下段配置された第２のスラリー回収パンが受ける。その後、第２の使用済みスラリーは、第２の循環路を通して第２のスラリータンクに貯留され、スライス中のワイヤ列に戻される。このように構成したので、上述した流路切り換え弁までの配管内スラリーをロスすることなく回収することができる。

この発明の実施例１に係るワイヤソー切断スラッジの回収装置の全体正面図である。この発明の実施例１に係るワイヤソー切断スラッジの回収装置の資源用のシリコンスラッジの回収状態を示す要部拡大正面図である。この発明の実施例１に係るワイヤソー切断スラッジの回収装置の廃棄用スラッジの回収状態を示す要部拡大正面図である。この発明の実施例２に係るワイヤソー切断スラッジの回収装置の全体正面図である。

この発明のワイヤソー切断スラッジの回収方法は、ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法において、前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、該ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、前記第１のスラリータンクから、前記第１の使用済みスラリーの中に混在する前記資源用のシリコンスラッジを回収し、前記第２のスラリータンクから、前記第２の使用済みスラリーの中に混在する前記廃棄用スラッジを回収するものである。

また、この発明のワイヤソー切断スラッジの回収装置は、ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収装置において、前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１の循環路を通して第１のスラリータンクにいったん貯留後、第１のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第１のスラリー循環供給手段と、前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２の循環路を通して第２のスラリータンクにいったん貯留後、第２のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第２のスラリー循環供給手段と、前記ワイヤ列が、前記接着剤層に達する直前の位置に達したことを検出する位置センサと、該位置センサが前記ワイヤ列を検出した直後、前記第１の循環路を遮断し、前記第２の循環路への前記第２の使用済みスラリーの供給が可能となるようにスラリー流路を切り換える流路切り換え手段とを備えたものである。

この発明のワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置によれば、スライス開始時からワイヤ列が接着剤層に達する直前までに発生した第１の使用済みスラリーを、第１のスラリータンクにいったん貯留後、ワイヤ列へ循環供給する。それ以降のスライス時に発生した第２の使用済みスラリーは、第２のスラリータンクにいったん貯留後、ワイヤ列へ循環供給される。
スライス後、第１のスラリータンクに貯留された第１の使用済みスラリーから資源用のシリコンスラッジを回収する一方、第２のスラリータンクに貯留された第２の使用済みスラリーから廃棄用スラッジを回収する。これにより、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層の切削屑および固定板の切削屑の混入を防止することができる。

ワイヤソーは、例えば、ワイヤ列の上部にインゴット下面が当接するものでも、ワイヤ列の下部にインゴット上面が押し当てられるものでもよい。グルーブローラの使用本数は、例えば２本、３本または４本である。
ワイヤの素材としては、例えばピアノ線などの鋼線、タングステン線、モリブデン線などを採用することができる。ワイヤの直径は１００〜１５０μｍである。
固定板の素材としては、例えばＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＣａＣＯ_３を原料としたソーダ石灰ガラス、カーボン、セラミックス、硬質レジンなどを採用することができる。
固定板の厚さは５〜２０ｍｍである。シリコンインゴットのスライス時に切断されるのは、一般的に固定板の厚さの約半分である。具体的には、固定板の厚さが５ｍｍの場合には固定板の上面から例えば３ｍｍまでで、また固定板の厚さが２０ｍｍの場合には固定板の上面から例えば１０ｍｍまでである。
接着剤層を構成する接着剤の素材としては、例えばエポキシ系樹脂、接着用ワックスを採用することができる。接着剤層の厚さは０．１〜０．５ｍｍである。
シリコンインゴットの素材は、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスＳｉなどを採用することができる。

スラリーとしては、純水または超純水に遊離砥粒を含ませたものを採用することができる。
遊離砥粒としては、例えば炭化珪素質砥粒（ＧＣ砥粒）、シリカ砥粒、アルミナ砥粒またはダイヤモンド砥粒などを採用することができる。遊離砥粒の平均粒径は１０〜２０μｍである。スラリー中の遊離砥粒の添加量は、純水または超純水１００リットルに対して９０〜１２０ｋｇである。
スラリーの供給量は、８０〜１２０リットル／分である。８０リットル／分未満ではスラリーの供給量が不足し、シリコンインゴットの切断効率が低下する。また、１２０リットル／分を超えれば、スラリーの循環使用が間に合わず、スラリーの供給異常が生じるおそれがある。スラリーの好ましい供給量は、１００リットル／分程度である。

第１の使用済みスラリーには、スラリー成分の他に、シリコン粉、ワイヤの切削屑などが含まれている。
「ワイヤソー切断スラッジ」とは、ワイヤソーによりシリコンインゴットを切断した際に発生したスラッジを意味する。これには、資源用のシリコンスラッジと廃棄用スラッジとを含む。
第１の使用済みスラリーから回収される資源用のシリコンスラッジとは、シリコンインゴットのスライス時に発生したシリコン粉と、不純物と、水とが泥状に混ざり合った滓である。シリコンスラッジの固形分は、シリコン粉と不純物とである。シリコンスラッジの固形分（シリコン粉を含む）の平均粒径は１〜１０μｍである。
不純物とは、例えば、研削砥石などの摩耗により発生するアルミナ、シリカ、コランダム、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、酸化バリウム、酸化マグネシウム、塵などである。

シリコン粉に含まれる金属不純物としては、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、アルミナ、酸化バリウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。
第２の使用済みスラリーには、スラリー成分の他に、シリコン粉、接着剤層の切削屑、固定板の切削屑、ワイヤの切削屑などが含まれている。
第２の使用済みスラリーから回収される廃棄用スラッジとは、シリコン粉と、接着剤層の切削屑と、固定板の切削屑と、不純物と、水とが泥状に混ざり合った滓である。

「ワイヤ列が接着剤層に達する直前」とは、スライス中のワイヤ列の最下部（切断溝）が、接着剤層のシリコンインゴット側の面から０．５〜５ｍｍの任意位置に達した時をいう。０．５ｍｍ未満では、スライスのコントロールが難しくて一番下のワイヤが接着剤に達してしまう。また、５ｍｍを超えれば、シリコンスラッジの回収比率が減少する。ワイヤ列が接着剤層に達する直前としての好ましい位置は、接着剤層のシリコンインゴット側の面から１〜３ｍｍの任意位置である。この範囲であれば、スライスのコントロールが容易というさらに好適な効果が得られる。
「ワイヤ列が接着剤層に達する直前の位置を通過して固定板の一部に達するまで」とは、位置センサが、接着剤層に達する直前の位置へのワイヤ列の到達を検出した後からスライスが終了する（固定板の一部の位置に達する）までの間をいう。
第１の循環路および第２の循環路は、一端部がシリコンインゴットのワイヤ列への押し当て位置の直下に配置された例えばスラリー回収パンに連通され、他端部がワイヤ列にスラリーを供給するスラリーノズルに連通されたスラリー用の流路である。

第１のスラリー循環供給手段および第２のスラリー循環供給手段とは、第１の使用済みスラリーまたは第２の使用済みスラリーを、ワイヤソーの内部で循環して使用する装置である。
第１のスラリータンクおよび第２のスラリータンクの内容量は任意である。
第１のスラリーポンプおよび第２のスラリーポンプとしては、例えば渦巻き型スラリーポンプなどを採用することができる。

位置センサとしては、例えば渦電流センサなどを採用することができる。
流路切り換え手段としては、例えばスラリー循環路の途中に設けられた各種の切り換え弁を採用する方が望ましい。これにより、簡単かつ安価に第１の使用済みスラリーと、第２の使用済みスラリーとのワイヤ列への循環供給の切り換えを行うことができる。
切り換え弁としては、例えば２方向電磁弁などを採用することができる。

また、別の流路切り換え手段としては、上下配置された一対のスラリー回収パンのうち、上方配置されたスラリー回収パンを退避させるパン水平移動手段を採用した方が望ましい。この場合には、ワイヤ列が接着剤層の直前の位置に到達するまで、第１の使用済みスラリーを上段配置された第１のスラリー回収パンが受ける。次に、第１のスラリー回収パン内の第１の使用済みスラリーは、第１の循環路を通して第１のスラリータンクに貯留され、スライス中のワイヤ列に戻される。
その後、接着剤層の直前の位置にワイヤ列が到達したことを位置センサが検知した時には、パン水平移動手段が作動し、第１のスラリー回収パンを第２のスラリー回収パンの直上から水平方向へ退避させる。これにより、それ以降のスライス時に発生した第２の使用済みスラリーは、下段配置された第２のスラリー回収パンが受ける。その後、第２の使用済みスラリーは、第２の循環路を通して第２のスラリータンクに貯留され、スライス中のワイヤ列に戻される。これにより、固定板の切削屑と接着剤の切削屑とを含む第２の使用済みスラリーを効率的に分離して回収できる。
パン水平移動手段としては、例えばエアシリンダ、ねじ送り装置などを採用することができる。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、多結晶シリコン系太陽電池用のシリコンインゴットのワイヤソーによるスライス時に発生したシリコンスラッジの回収方法およびその装置を例とする。

まず、図１〜図３を参照して、この発明の実施例１に係るワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置を説明する。
図１において、１０はこの発明の実施例１に係るワイヤソー切断スラッジの回収装置（以下、回収装置）である。この回収装置１０は、ワイヤソー１１内で走行中のワイヤ列１２に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板１３に接着剤層１４を介して固定されたシリコンインゴット１５を押し当てて、シリコンインゴット１５から接着剤層１４を経て固定板１３の一部までワイヤ列１２を切り込ませることにより、シリコンインゴット１５から多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するものである。

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
まず、ワイヤソー１１を説明する。ワイヤソー１１は、正面視して四角形状に配置された４本のワイヤソー用グルーブローラ（以下、グルーブローラ）１６Ａ〜１６Ｄを備えている。グルーブローラ１６Ａ〜１６Ｄ間には、１本の鋼線からなるワイヤが互いに平行となるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ１６Ａ〜１６Ｄ間にワイヤ列１２が現出する。ワイヤ列１２のうち、グルーブローラ１６Ａ、１６Ｂ間に配置された上側部分の中間が、シリコンインゴット１５の押し当て位置ａとなっている。

シリコンインゴット１５は、多結晶シリコン系太陽電池の基材となる多結晶シリコンからなる断面矩形状の角柱である。グルーブローラ１６Ａの上方には、スラリーおよび第１の使用済みスラリーを押し当て位置ａへ供給する第１のスラリー供給ノズル１７Ａと、スラリーおよび第２の使用済みスラリーを押し当て位置ａに供給する第２のスラリー供給ノズル１７Ｂとが配設されている。スラリーは、純水中に平均粒径１０μｍの遊離砥粒（シリカ粒子）が分散したものである。

押し当て位置ａの上方には、ねじ送り機構により昇降可能な昇降台１９が配置されている。グルーブローラ１６Ｂの上方には、昇降台１９とともに昇降し、ワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１（図２）、具体的には接着剤層１４のシリコンインゴット１５側の面から１ｍｍの位置に達したことを検出する渦電流センサからなる位置センサ１８が、ブラケットを介して設けられている。昇降台１９の下面には、固定板１３の上面が接着剤を介して固定されている。また、固定板１３の下面には、エポキシ樹脂系の接着剤が硬化した接着剤層１４を介して、シリコンインゴット１５が固定（接着）されている。
ワイヤ列１２のうち、グルーブローラ１６Ｃ、１６Ｄ間に配置された下側部分の直下には、第１の使用済みスラリーおよび第２の使用済みスラリーを受ける平面視して矩形状のスラリー回収パン２０が、移動不能な固定状態で設けられている。

スラリー回収パン２０の底板の中央部には、第１のスラリー管（第１の循環路）２１の上流端が連通されている。この第１のスラリー管２１の下流端は、前記第１のスラリー供給ノズル１７Ａに連通されている。また、第１のスラリー管２１の途中には、下流に向かって順に、電磁式の３方弁（流路切り換え手段、切り換え弁）２２と、第１の使用済みのスラリーを貯留する第１のスラリータンク２３と、第１のスラリータンク２３内の第１の使用済みのスラリーを第１のスラリー供給ノズル１７Ａへ圧送する第１のスラリーポンプ２４とが、互いに離間して設けられている。このうち、３方弁２２の残りの弁路には、第２のスラリー管（第２の循環路）２５の上流端が連通されている。
この第２のスラリー管２５の下流端は、第２のスラリー供給ノズル１７Ｂに連通されている。また、第２のスラリー管２５の途中には、下流へ向かって順に、第２の使用済みのスラリーを貯留する第２のスラリータンク２６と、第２のスラリータンク２６内の第２の使用済みのスラリーを第２のスラリー供給ノズル１７Ｂへ圧送する第２のスラリーポンプ２７とが、互いに離間して設けられている。これらの第１のスラリー管２１、第１のスラリータンク２３、第１のスラリーポンプ２４から第１のスラリー循環供給手段Ａが構成されている。
これらの第１のスラリー管２１、第１のスラリータンク２３および第１のスラリーポンプ２４から第１のスラリー循環供給手段Ａが構成されている。また、これらの第２のスラリー管２５、第２のスラリータンク２６および第２のスラリーポンプ２７から第２のスラリー循環供給手段Ｂが構成されている。

次に、図１〜図３を参照して、この実施例１の回収装置１０を用いたワイヤソー切断スラッジの回収方法を説明する。あらかじめ３方弁２２を、第１の使用済みスラリーが第１のスラリータンク２３に流れ込むように弁操作しておく。
図１に示すように、グルーブローラ１６Ａ〜１６Ｄを所定方向へ回転させることで、ワイヤ列１２を図１の矢印方向へ走行させる。その後、走行中のワイヤ列１２にスラリーを１００リットル／分で供給しながら、ねじ送り機構により昇降台１９を徐々に下降させる。これにより、シリコンインゴット１５が走行中のワイヤ列１２に押し当てられ、その後、ワイヤ列１２をシリコンインゴット１５から接着剤層１４を経て固定板１３の一部まで切り込ませることで、シリコンインゴット１５から多数枚のシリコンウェーハがスライスされる。具体的には、ワイヤ列１２によりスラリー中の遊離砥粒がシリコンインゴット１５の切断溝の底部に擦り付けられ、遊離砥粒の研削作用により、この底部が徐々に削り取られて各シリコンウェーハがスライスされる。

その際、図２に示すように、スライス開始時からワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１までに発生した第１の使用済みスラリーは、第１のスラリー管２１を通して第１のスラリータンク２３にいったん貯留される。第１の使用済みスラリーの中には、シリコンインゴット１５の研削屑であるシリコン粉が含まれている。その後、このタンク２３に貯留された第１の使用済みスラリーは、第１のスラリーポンプ２４により第１のスラリー供給ノズル１７Ａに圧送され、ワイヤ列１２へ循環供給される。ワイヤ列１２へ供給された第１の使用済みスラリーは、シリコンインゴット１５の主体部分のスライスに再使用される。
ワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１に到達した時、位置センサ１８によりワイヤ列１２が検出され、その検出信号がワイヤソー１１の装置全般を制御する制御部へ送られる。その後、制御部から３方弁２２へスラリー流路の切り換え指令が発せられ、これにより３方弁２２の弁箱に形成された第１のスラリー管２１と連通した弁路が閉じ、第２のスラリー管２５への弁路が開く。

図３に示すように、ワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１に到達後も、シリコンインゴット１５のスライスは継続される。そのため、ワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１を通過して固定板１３の一部の位置Ｌ２に達するまでの間に発生した第２の使用済みスラリーは、第２のスラリー管２５を通して第２のスラリータンク２６に貯留される。なお、ワイヤ列１２が固定板１３の一部の位置Ｌ２に到達したかどうかの検出は、ねじ送り機構に設けられ、昇降台１９の降下限界を検出するリミットセンサにより検出される。
第２の使用済みスラリーには、多量の接着剤層１４の切削屑および多量の固定板１３の切削屑が含まれている。その後、第２のスラリータンク２６に貯留された第２の使用済みスラリーは、第２のスラリーポンプ２７により第２のスラリー供給ノズル１７Ｂへ圧送される。こうして、ワイヤ列１２へ循環供給された第２の使用済みスラリーは、スライスの最終部分の切削に再使用される。

スライス後は、第１のスラリータンク２３に貯留された第１の使用済みスラリーが外部へ取り出される。その後、第１の使用済みスラリーから資源用のシリコンスラッジが回収される。具体的には、遠心分離器で砥粒を分離することで、シリコンスラッジが回収される。
またスライス後、第２の使用済みスラリーは第２のスラリータンク２６から取り出され、前述した資源用のシリコンスラッジと同じ方法で第２の使用済みスラリーから廃棄用スラッジが回収される。回収後の第２の使用済みスラリーは、大半が再利用が困難な固定板１３の切削屑および接着剤層１４の切削屑であるため、廃棄処分される。

このように、シリコンインゴット１５の切断開始後から、ワイヤ列１２が接着剤層１４に達する直前の位置Ｌ１までの間に発生した資源用のシリコンスラッジと、その後のスライス中に発生した廃棄用スラッジとを別々に回収するようにしたので、再利用可能な資源用のシリコンスラッジ中への接着剤層１４の切削屑および固定板１３の切削屑の混入を防止することができる。その結果、従来は、シリコンスラッジをシリコン系太陽電池用原料として再利用する際、固定板１３の切削屑に含まれたＮａ_２ＣＯ_３、ＣａＣＯ_３と、接着剤層１４の切削屑に含まれたエポキシ系樹脂とが汚染物質となって、再利用時のシリコンスラッジの品質、ひいてはシリコン系太陽電池の電気特性が低下していたが、これらの問題を解消することができる。

次に、図４を参照して、この発明の実施例２に係るワイヤソー切断スラッジの回収方法およびその装置を説明する。
図４に示すように、実施例２のワイヤソー切断スラッジの回収装置１０Ａの特徴は、スラリー回収パン２０を、上方配置された第１のスラリー回収パン２０Ａと下方配置された第２のスラリー回収パン２０Ｂとからなる上下２層式とし、上方配置されたスラリー回収パン２０Ａを水平移動させることで、第１の使用済みスラリーと第２の使用済みスラリーとの流路の切り換えを行うようにした点である。
具体的には、シリコンインゴット１５のワイヤ列１２への押し当て位置の直下に、第１のスラリー管２１が連通された第１のスラリー回収パン２０Ａを配置し、かつ第１のスラリー回収パン２０Ａの直下に、第２のスラリー管２５が連通された第２のスラリー回収パン２０Ｂを、第１のスラリー回収パン２０Ａから離間して配置する。また、流路切り換え手段として、実施例１の電磁式の３方弁２２に代えて、水平方向へ長いロッド３０ａを突出させることで、第２のスラリー回収パン２０Ｂの直上から第１のスラリー回収パン２０Ａを退避可能なエアシリンダ（パン水平移動手段）３０を採用する。

次に、図４を参照して、この実施例２の回収装置１０Ａを用いたワイヤソー切断スラッジの回収方法を説明する。
ワイヤ列１２が接着剤層１４の直前の位置に到達するまでは、シリコンインゴット１５のスライスに使用された第１の使用済みスラリーを、上段配置された第１のスラリー回収パン２０Ａが受ける。その後、第１の使用済みスラリーは、第１のスラリー管２１を通して第１のスラリータンク２３に貯留され、その後、スラリー供給ノズル１７Ａを介して、スライス中のワイヤ列１２に戻される。
次に、接着剤層１４の直前の位置Ｌ１へのワイヤ列１２の到達を位置センサ１８が検知した時には、エアシリンダ３０がロッド３０ａを引き込ませ、第１のスラリー回収パン２０Ａを第２のスラリー回収パン２０Ｂの直上から水平方向へ退避させる。これにより、それ以降のスライス時に生じた第２の使用済みスラリーは、下段配置された第２のスラリー回収パン２０Ｂが受ける。その後、第２の使用済みスラリーは、第２のスラリー管２５を通して第２のスラリータンク２６に貯留され、スラリー供給ノズル１７Ｂを介して、スライス中のワイヤ列１２に戻される。
このような構成を採用したので、スラリー中に含まれる汚染成分の異なったスラリーを効率的に分離するという効果が得られる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

この発明は、例えば、結晶系太陽電池材料として、汚染の少ないシリコンスラッジを原料として再利用する方法として有用である。

１０ワイヤソー切断スラッジの回収装置、
１１ワイヤソー、
１２ワイヤ列、
１３固定板、
１４接着剤層、
１８位置センサ、
２０Ａ第１のスラリー回収パン、
２０Ｂ第２のスラリー回収パン、
２１第１のスラリー管（第１の循環路）、
２２３方弁（流路切り換え手段、切り換え弁）、
２３第１のスラリータンク、
２４第１のスラリーポンプ、
２５第２のスラリー管（第２の循環路）、
２６第２のスラリータンク、
２７第２のスラリーポンプ、
３０エアシリンダ（流路切り換え手段、パン水平移動手段）、
Ａ第１のスラリー循環供給手段、
Ｂ第２のスラリー循環供給手段、
Ｌ１ワイヤ列が接着剤層に達する直前の位置、
Ｌ２固定板の一部の位置。

Claims

ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法において、
前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、
該ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２のスラリータンクにいったん貯留後、前記ワイヤ列へ循環供給し、
前記第１のスラリータンクから、前記第１の使用済みスラリーの中に混在する前記資源用のシリコンスラッジを回収し、
前記第２のスラリータンクから、前記第２の使用済みスラリーの中に混在する前記廃棄用スラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収方法。
ワイヤソー内で走行中のワイヤ列に遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、固定板に接着剤層を介して固定されたシリコンインゴットを押し当てて、該シリコンインゴットから前記接着剤層を経て前記固定板の一部まで前記ワイヤ列を切り込ませることで、前記シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハを得る際に発生したシリコンスラッジを回収するワイヤソー切断スラッジの回収装置において、
前記シリコンインゴットのスライス開始時から前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前までに発生し、かつ前記シリコンインゴットの切削屑であるシリコン粉を含む資源用のシリコンスラッジが混在した第１の使用済みスラリーを、第１の循環路を通して第１のスラリータンクにいったん貯留後、第１のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第１のスラリー循環供給手段と、
前記ワイヤ列が前記接着剤層に達する直前の位置を通過して前記固定板の一部に達するまでに発生し、かつ前記接着剤層の切削屑および前記固定板の切削屑を含む廃棄用スラッジが混在した第２の使用済みスラリーを、第２の循環路を通して第２のスラリータンクにいったん貯留後、第２のスラリーポンプにより前記ワイヤ列へ循環供給する第２のスラリー循環供給手段と、
前記ワイヤ列が、前記接着剤層に達する直前の位置に達したことを検出する位置センサと、
該位置センサが前記ワイヤ列を検出した直後、前記第１の循環路を遮断し、前記第２の循環路への前記第２の使用済みスラリーの供給が可能となるようにスラリー流路を切り換える流路切り換え手段とを備えたワイヤソー切断スラッジの回収装置。
前記流路切り換え手段は切り換え弁である請求項２に記載のワイヤソー切断スラッジの回収装置。
前記シリコンインゴットの前記ワイヤ列への押し当て位置の直下には、前記第１の循環路が連通された第１のスラリー回収パンが配置され、
該第１のスラリー回収パンの直下には、前記第２の循環路が連通された第２のスラリー回収パンが、該第１のスラリー回収パンから離間して配置され、
前記流路切り換え手段は、前記第２のスラリー回収パンの直上から前記第１のスラリー回収パンを退避可能なパン水平移動手段を有した請求項２に記載のワイヤソー切断スラッジの回収装置。