JP2012040640A - ワイヤソーのクーラント管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハを、安価で効率良く、かつ製品歩留まりを上げながら製造することができるワイヤソーのクーラント管理システムを提供する。
【解決手段】半導体のインゴットから厚さの薄い半導体ウエハを複数枚製造する固定砥粒方式のワイヤソーのクーラント管理システムであって、インゴットをワイヤソー６００（６１０，６２０，６３０）によって切断した際に使用したクーラントの少なくとも一部を、そのＳＳ濃度を低下させてリサイクルクーラントとしてワイヤソーによるインゴット切断に再び使用するリサイクルクーラント循環流路を備え、かつリサイクルクーラント循環流路の途中に使用済みクーラントのＳＳ濃度を低下させたリサイクルクーラントを生成するフィルタプレス８１０，８２０（８００）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く使われるようになっているシリコンウエハを製造するためのワイヤソーのクーラント管理システムに関する。

例えば太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く用いられるシリコンウエハを製造するに当たって、ワイヤソーのクーラント管理システムを用いてシリコンのインゴットを厚さの薄いシリコンウエハに切断する技術は広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなワイヤソーのクーラント管理システムの方式には、遊離砥粒方式と固定砥粒方式の２つの方式がある。

遊離砥粒方式は、オイルにインゴット切断用の砥粒を含有させたスラリーを、シリコンインゴットをワイヤで切断する際に切断部に供給する方式である。この際、ワイヤにはブラスメッキワイヤを用いる。このようにワイヤによるシリコンインゴットの切断時にスラリーを供給することによって、スラリー内の微小な砥粒がシリコンとワイヤとの切断部の間に入り込んで、この入り込んだ多数の砥粒を介してシリコンのインゴットを厚さの薄い多数のシリコンウエハに切断するようになっている。

一方、固定砥粒方式は、上述の遊離砥粒方式と異なり、スラリーを用いることなく、単なるクーラント液（以下単に「クーラント」とする）を用いている。そして、樹脂ワイヤや金属のブラスメッキワイヤからなるワイヤ自体に、多数の砥粒を固着させた新技術のワイヤを用いてシリコンインゴットを切断するようになっている。これによってクーラントは、シリコンインゴットをワイヤで切断する際において、主に冷却液及び潤滑剤の役目を果たすと共に、副次的にシリコンの切削屑をクーラント内に含んで排出する役目を果たしている。

特開２００２−１４４２２９号公報

上述した遊離砥粒方式は、砥粒がワイヤとシリコンインゴットとの間に入り込んで初めてインゴット切断作業が行われる原理となっているので、砥粒がワイヤに直接付着した固定砥粒方式に比べ、明らかに切断効率が悪い。

また、使用後のスラリー内には、オイルと、砥粒と、シリコンインゴット切断後の切削屑をなすシリコンの僅かな塊が混在する。従って、スラリーをコスト低減及び環境保護の観点からリサイクルして再利用するに当たって、使用前のスラリーの状態に近づけるために通常は遠心分離機を用いて切削屑を除去している。しかしながら、このような遊離砥粒方式での使用に適した遠心分離機は高性能でなければならず、コスト的に大変高価なものとなる。その上、遊離砥粒方式の場合、このような遠心分離機を用いても、切削屑を構成するシリコンの僅かな塊を使用後のスラリーから全て取り除くことは難しい。

近年開発が進んでいる固定砥粒方式は、砥粒自体をワイヤに付着させているため、上述したような遊離砥粒方式に伴う諸問題を発生させない。具体的には、固定砥粒方式によるクーラントを上述したようにコスト低減及び環境保護の観点からリサイクルする場合、遊離砥粒方式で用いた遠心分離機でも切屑を除去できるが、除去できない微粒子の蓄積が確認されている。

さらにこのような除去できない微粒子がリサイクルクーラント中に蓄積すると、以下のような不具合が生じることが分かった。

使用済みのクーラントからクーラントリサイクルを行うに際して現実的に導入し易い遠心分離機を用いた場合、切削屑自体が非常に微小なことに起因して、切削屑のクーラント内の濃度を理想的な範囲まで低減させることは難しい。具体的には、遠心分離機によりリサイクルされたクーラントのＳＳ濃度を通常３重量％以下に抑えることは難しい。なお、ＳＳ（Suspended Solids）とは、懸濁物質、浮遊物質のことを言う。また、本発明におけるＳＳ濃度とは、クーラント中に懸濁している固形物の割合のことであり、以下重量％で表わす。

ＳＳ濃度に関してより詳しく説明すると、例えば、通常の加工条件・環境で遠心分離機を使用した場合、ワイヤソー１台当たりにつきＳＳ濃度を８％まで抑えるのが限界である。即ち、現実的なコストの範囲内の遠心分離機を用いた場合、それ以上ＳＳ濃度を下げることは難しい。一方、理想的にはＳＳ濃度は０％に近ければ近いほど良いとされている。しかしながら、実際の設備上の様々な条件等を考慮してＳＳ濃度が３％以下、即ちＳＳ濃度がこの程度まで低くなっている状態が好ましく、ＳＳ濃度が１％以下、即ちＳＳ濃度がこの程度まで極めて低くなっている状態がより好ましい。

一方、現実的に導入し易い遠心分離機を用いてクーラントリサイクルを行ったのでは、ＳＳ濃度が低くないリサイクルクーラントとなってしまうため、更にこの遠心分離機の下段に通常のフィルタを直列的に連結配置した２次分離式クーラントリサイクルシステムとして構成する必要がある。

このような遠心分離機を１段目としてこれに続き通常のフィルタを２段目とした２次分離式クーラントリサイクルシステムは、設備的に大がかりでコスト高となり、設備投資の観点から、近年の半導体ウエハの低価格化の流れに対応することができなくなると考えられる。

このように、現実的に導入し易い遠心分離機の場合、ＳＳ濃度を低い値以下にすることが通常不可能であり、仮にＳＳ濃度を低い値以下にする遠心分離機を使おうとすると、非常に大きい加速度で作動する極めて高価な遠心分離機を用いなければならず、これによって、近年のシリコンウエハの大量生産化に伴う価格低下に対応することができない。従って、固定砥粒方式においても、クーラントリサイクルに遠心分離機を用いたのでは、コスト高の設備投資になり、シリコンウエハを生産する上で費用対効果の点で割が合わなくなっている。

更に、上述した遠心分離機による切削屑のクーラントからの除去方式によると、切削屑自体にクーラント成分が含有した状態でこの切削屑をクーラント液から分離して廃棄するため、クーラント中の廃棄するクーラント成分も多くなる。そのため、遠心分離機を使用した場合、加工毎にクーラントを補給しなければならず、リサイクル性の点でも劣る。

本発明の目的は、例えば太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く用いられるシリコンウエハ等の半導体ウエハを、安価で効率良く、かつ製品歩留まりを上げながら製造することができるワイヤソーのクーラント管理システムを提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、
半導体のインゴットから厚さの薄い半導体ウエハを複数枚製造する固定砥粒方式のワイヤソーのクーラント管理システムであって、
前記インゴットを前記ワイヤソーによって切断した際に使用したクーラントの少なくとも一部を、そのＳＳ濃度を低下させてリサイクルクーラントとして前記ワイヤソーによるインゴット切断に再び使用するリサイクルクーラント循環流路を備え、かつ前記リサイクルクーラント循環流路の途中に前記使用済みクーラントのＳＳ濃度を低下させたリサイクルクーラントを生成するフィルタプレスを備えたことを特徴としている。

請求項１に記載のワイヤソーのクーラント管理システムによると、従来のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて遠心分離機を用いた不都合を解消することができる。具体的には、従来のように現実的に導入し易い遠心分離機を用いてクーラントリサイクルを行ったのでは、ＳＳ濃度が低くないリサイクルクーラントとなってしまうため、さらにこの遠心分離機の下段に通常のフィルタを直列的に連結配置した２次分離式クーラントリサイクルシステムとして構成する必要がある。

このような遠心分離機を１段目としてこれに続き通常のフィルタを２段目とした２次分離式クーラントリサイクルシステムは、設備的に大がかりでコスト高となり、設備投資の観点から、近年の半導体ウエハの低価格化の流れに対応することができなくなる。しかしながら、本発明によるとフィルタプレスを用いたワイヤソーのクーラント管理システムとすることで、コストを抑えた構成により対応することができ、このような不都合を極力なくすことができる。

このように、従来のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて現実的に導入し易い遠心分離機のみを用いた場合、ＳＳ濃度を低くすることが通常不可能であり、仮にＳＳ濃度を低くする遠心分離機を使おうとすると、非常に大きい加速度で作動する極めて高価な遠心分離機を用いなければならず、これによって、近年のシリコンウエハの大量生産化に伴う価格低下に対応することができない。しかしながら、本発明によるとコストを抑えた構成により近年のシリコンウエハの大量生産化に伴う価格低下に対応することができる。

更には、従来のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて遠心分離機による切削屑除去方式によると、切削屑自体にクーラント成分が含有した状態で分離する為、廃棄されるクーラント成分も多くなるが、本発明よると、不足したクーラントの補給量を少なくすることができ、リサイクル性の点でも優れる。

また、本発明の請求項２に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項１に記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記ワイヤソーのクーラント管理システムには、使用済みのクーラントの少なくとも一部を溜めて再利用するためのリサイクル槽が備わり、前記リサイクル槽は、前記フィルタプレスによってＳＳ濃度の低下した再生クーラントが流れ込むクリーン槽と、再使用されたクーラントをそのまま溜めるダーティ槽とを有していることを特徴としている。

請求項２に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、クリーン槽と、このクリーン槽に隣接して配置されたダーティ槽が備わっている。これによって、再生クーラントをクリーン槽に溜めることができる。

また、本発明の請求項３に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項２に記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記クリーン槽とダーティ槽との間は一部連通し、前記クリーン槽に溜まった再生クーラントが前記連通した部分を介して隣接するダーティ槽に一部流れ込むようになったことを特徴としている。

請求項３に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、クリーン槽に溜まったフィルタプレスによって再生されたＳＳ濃度の低いリサイクルクーラントが堰を介してダーティ槽に一部流れ込むようになっている。このような構成により、簡易な構成でコストの安いリサイクルクーラント管理システムとすることができ、近年の傾向である半導体ウエハの低価格化に対応することが可能となる。

また、本発明の請求項４に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項１に記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記ワイヤソーのクーラント管理システムには、使用済みクーラントの少なくとも一部を溜めて再利用するためのリサイクル槽が備わり、前記リサイクル槽は再使用されたクーラントをそのまま溜めるダーティ槽と、前記ダーティ槽と一部連通し当該ダーティ槽の使用済みクーラントが前記連通した部分を介して一部流れ込む中間槽と、前記中間槽と一部連通したクリーン槽とが備わり、前記使用済みクーラントの少なくとも一部が前記フィルタプレスによってＳＳ濃度の低下した再生クーラントとなって前記クリーン槽に流れ込むようになっており、かつ前記クリーン槽に溜まった再生クーラントが前記連通した部分を介して隣接する中間槽に一部流れ込んで使用済みクーラントと再生クーラントの混合物であるリサイクルクーラントが前記中間槽に溜まるようになったことを特徴としている。

請求項４に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、クリーン槽と、このクリーン槽に隣接して配置された中間槽と、この中間槽に隣接して配置されたダーティ槽が備わり、これら隣接する槽同士の間に連通した部分が備わり、これを介してクリーン槽からダーティ槽にクーラントが移動できるようになっており、かつクリーン槽にフィルタプレスよって再生されたＳＳ濃度の低いリサイクルクーラントが流れ込むようになっている。このような構成により、簡易な構成でコストの安いワイヤソーのクーラント管理システムとすることができ、近年の傾向である半導体ウエハの低価格化に対応することが可能となる。

また、本発明の請求項５に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記リサイクルクーラントが供給されるワイヤソーが少なくとも２つ以上備わっていることを特徴としている。

本発明の請求項５に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、複数のワイヤソーを備えることでコストダウンと省スペースを図ることができ、ユーザーがシステム導入を行ない易くできる。

また、本発明の請求項６に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項５に記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記フィルタプレスは、少なくとも２台のフィルタプレスからなり、各フィルタプレスが前記使用済みクーラントの少なくとも一部を流す流路の並列に配置された部分にそれぞれ備わり、かつ各フィルタプレスが、前記ワイヤソーの動作中において使用済みクーラントをリサイクルクーラントにして当該ワイヤソーに再供給可能な能力を備えたことを特徴としている。

本発明の請求項６に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、何れかのフィルタプレスに溜まったケークを廃棄する際にそのフィルタプレスの作動を停止させても、他のフィルタプレスでワイヤソーのクーラントリサイクルを行うことができる。

また、本発明の請求項７に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて、
前記リサイクルクーラント循環流路の途中には、当該リサイクルクーラントの循環流路内の流量、温度、圧力、密度、粘度、ｐＨの少なくとも何れか１つを測定する測定機器が備わっていることを特徴としている。

本発明の請求項７に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、リサイクルクーラントの循環流路内の流量、温度、圧力、密度、粘度、ｐＨの少なくとも何れか１つを測定する計測器をリサイクルクーラント循環流路の途中に備えることで、クーラントリサイクルを行うフィルタプレスの作動状態を常に監視することができ、フィルタプレスの故障の予測やフィルタプレスが万が一故障した際の迅速な対応を可能とすることができる。

本発明によると、例えば太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く用いられるシリコンウエハ等の半導体ウエハを、安価で効率良く、かつ製品歩留まりを上げながら製造することができるワイヤソーのクーラント管理システムを提供できる。

本発明の第１の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムの全体構成図である。 図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムの３台のワイヤソーの部分を示す部分的構成図である。 図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムの２台のフィルタプレスの部分を主に示す部分的構成図である。 図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムのクリーン槽とダーティ槽及び新液槽の部分を示す部分的構成図である。 本発明の第２の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムの全体構成図である。 図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムの３台のワイヤソーの部分を示す部分的構成図である。 図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムの２台のフィルタプレスの部分を主に示す部分的構成図である。 図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムのクリーン槽と中間槽とダーティ槽及び新液槽の部分を示す部分的構成図である。 図１及び図５に示した２台のフィルタプレスの作動タイミングを示すタイミングチャートである。

以下、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムの全体構成図である。また、図２は、図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムの３台のワイヤソーの部分を示す部分的構成図である。また、図３は、図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムの２台のフィルタプレスの部分を主に示す部分的構成図である。また、図４は、図１に示したワイヤソーのクーラント管理システムのクリーン槽とダーティ槽及び新液槽の部分を示す部分的構成図である。また、図９は、図１及び図３に示した２台のフィルタプレスの作動タイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、図１から分かるように、並列に配置された３台のワイヤソー１１０，１２０，１３０（１００）と、クリーン槽２１０及びダーティ槽２３０からなるリサイクルクーラント槽２００と、各ワイヤソー１００に再生クーラント又はリサイクルクーラントを供給するクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３や使用済みのクーラントをダーティ槽２３０に戻す使用済みクーラント回収パイプ１５０等からなる様々なパイプ（リサイクルクーラント循環流路）と、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２と再生クーラント循環パイプ３６２，３６３との間に設けられた２台のフィルタプレス３１０，３２０（３００）を有している。

本実施形態において使用される並列に配置された３台のワイヤソー１１０，１２０，１３０は、それぞれ同一の機能を有したワイヤソーからなり、砥粒を含んだスラリーを用いる遊離砥粒方式のワイヤソーではなく、ワイヤ自体に砥粒を固着させた固定砥粒方式のワイヤソーである。そして、本実施形態の場合、これら３台のワイヤソー１００を用いてシリコンのインゴットから太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く使われるシリコンウエハを製造するようになっている。

各ワイヤソー１００には、本実施形態に係るワイヤソー１００のクーラント管理システムの一部をなす加工室が備わっている。本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、上述したように固定砥粒方式を採用している。この固定砥粒方式とは、インゴット切断時に供給する液体にＳｉＣ等の遊離スラリーを用いることなく、単なるクーラント液を用いる方式である。そして、樹脂ワイヤや金属のブラスメッキワイヤからなるワイヤ自体に、多数の砥粒を固着させた、近年新たに採用されつつある砥粒付着タイプのワイヤを用いてシリコンインゴットを切断するようになっている。これによってクーラントは、シリコンインゴットをワイヤで切断する際には、主に冷却液及び潤滑剤の役目を果たすと共に、副次的に切削屑の回収除去の役目を果たしている。

なお、各ワイヤソー１００には、図１及び図２に示すようにその加工室にクーラントを供給するクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３が備わっている。また、各加工室には後述するリサイクルクーラント槽２００のダーティ槽２３０とは異なるクーラント槽１１１，１１２，１１３がそれぞれ備わり、各ワイヤソー１００の加工中に生じる使用済みクーラントにリサイクルクーラントを混ぜてそれぞれ溜め、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７を介して各ワイヤソー１００の加工室に再供給するようになっている。

各クーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３には、流量計ＦＳが備わっている。また、各クーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３には、それぞれクリーン槽２１０から再生クーラントを供給する再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３の一端及びクーラント槽１１１，１１２，１１３のそれぞれからリサイクルクーラントを供給するリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７の一端が接続されている。また、再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３とリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７には、それぞれ開閉弁Ｖが備わり、ここでは図示しない制御コントローラによって再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３かリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７の何れかがクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３に択一的に連通するようになっている。なお、上記した「再生クーラント」も本発明における「リサイクルクーラント」に当然に含まれるものであるが、本実施形態においては、再生クーラントの方がリサイクルクーラントよりもＳＳ濃度の低いことを前提としてこれら用語を適宜使い分けるものとする。

また、各クーラント槽１１１，１１２，１１３には使用済みクーラント回収パイプ１５１，１５２，１５３（１５０）の一端が接続されている。そして、使用済みクーラント回収パイプ１５１，１５２，１５３の上流側（各クーラント槽側）には、使用済みクーラントをダーティ槽２３０に戻すポンプＰが備わっている。

また、各クーラント槽１１１，１１２，１１３には、リサイクルクーラント供給パイプ４２０が分岐パイプ４２１，４２２，４２３を介して接続されている。そして、各分岐パイプ４２１，４２２，４２３のそれぞれに開閉弁Ｖが設けられ、各開閉弁Ｖを適宜開いてクーラント槽１１１，１１２，１１３に必要に応じてリサイクルクーラントを供給するようになっている。

また、本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムには、３台のワイヤソー１００で加工中に使用されたクーラント槽１１１，１１２，１１３に溜まった使用済みのクーラントの一部を使用済みクーラント回収パイプ１５１，１５２，１５３を介して回収して再利用するためのリサイクルクーラント槽２００が備わっている。

リサイクルクーラント槽２００を構成する各クーラント槽は、上述の通りダーティ槽２３０と、クリーン槽２１０とからなる。ダーティ槽２３０には、各クーラント槽１１１，１１２，１１３に接続された使用済みクーラント回収パイプ１５１，１５２，１５３の他端がまとめて接続され、各クーラント槽１１１，１１２，１１３に溜まった使用済みクーラントの一部を回収してまとめて溜めるようになっている。

また、ダーティ槽２３０は、クリーン槽２１０とそれらの上縁において堰２１１を介して連通し、フィルタプレス３１０，３２０から供給されクリーン槽２１０に溜ったＳＳ濃度の低い再生クーラントがダーティ槽２３０に一部流れ込むようになっている。

クリーン槽２１０には新液槽２５０が隣接して配置され、ポンプＰの圧力により新クーラント供給パイプ４８１を介して新液槽２５０からクリーン槽２１０に新クーラントが必要に応じて補充されるようになっている。

クリーン槽２１０にはクーラント補充用としての後述する２台のフィルタプレス３１０，３２０によって再生された再生クーラントが再生クーラント循環パイプ３６２，３６３を介してそれぞれ供給されるようになっている。

一方、ダーティ槽２３０の槽内には使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２の一端が配置され、この使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２の他端は、フィルタプレスパイプ４７１，４７２を介して後述する２台のフィルタプレス３１０，３２０の使用済みクーラント受け入れ部（図１及び図３中フィルタプレス上側右部）に接続されている。

なお、フィルタプレス３１０，３２０の作動開始時は、未再生クーラント戻しパイプ３６４，３６５の開閉弁Ｖを開き、再生クーラント循環パイプ３６２，３６３の開閉弁Ｖを閉じてフィルタプレス３１０，３２０から未だ再生されていない使用済みクーラントを未再生クーラント戻しパイプ３６４，３６５を介してダーティ槽２３０に戻すようにしている。一方、フィルタプレス３１０，３２０が十分機能し出したら、未再生クーラント戻しパイプ３６４，３６５の開閉弁Ｖを閉じ、再生クーラント循環パイプ３６２，３６３の開閉弁Ｖを開いてフィルタプレス３１０，３２０から再生クーラントをクリーン槽２１０に供給するようになっている。

以上の構成により、本実施形態では、各ワイヤソー１００のクーラント槽１１１，１１２，１１３から一部回収した使用済みクーラントがダーティ槽２３０に溜められる。そして、リサイクルクーラント槽２００には、フィルタプレス３１０，３２０によってＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントが再生クーラント循環パイプ３６２，３６３を介してクリーン槽２１０に供給されるようになっており、かつクリーン槽２１０に溜まったＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントが堰２１１を介して隣接するダーティ槽２３０に一部流れ込むようになっている。なお、本実施形態及び以下に説明する第２の実施形態のように堰を設けて隣接する槽間を連通させる代わりに、連通パイプなど他の構成によって隣接する槽間を連通させても良い。

使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２と再生クーラント循環パイプ３６２，３６３との間に備わったフィルタプレス３００は、本実施形態では２台のフィルタプレス３１０，３２０からなり、各フィルタプレス３１０，３２０が再生クーラント循環パイプ３６２，３６３の並列に配置された入口部分にそれぞれ繋がっている。

各フィルタプレス３１０，３２０は、回収された使用済みクーラントからシリコン等半導体の切削屑をフィルタで取り除く装置である。切削屑が溜まったことを使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２の流量計ＦＳが計測したら、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２の開閉弁Ｖを閉じてエア側の開閉弁Ｖを開き、エア（空気）を供給することで、フィルタプレス３１０，３２０で濾過した切削屑に空気を供給する（図１及び図３中各フィルタプレス３００の右側参照）。これにより、フィルタに溜まった切削屑のクーラント成分が抜けて乾燥していわゆるケークとなる。このケークを、ここでは詳細には図示しないケーク排出装置で自動的に排出する。即ち、フィルタプレス３１０，３２０を用いることで使用済みクーラントから切削屑が殆ど除去された再生クーラントをクリーン槽２１０に戻す一方、乾燥してケーク状になった切削屑を定期的に排出するようになっている。

図９は、図１及び図３に示した２台のフィルタプレス３１０，３２０の作動タイミングを示すタイミングチャートである。２台のフィルタプレス３１０，３２０は、このようなタイミングチャートに基づいて交互に動作するよう制御されている。これによって、一方のフィルタプレス３１０（３２０）を停止して切削屑を空気で乾燥してケークとしこのケークを廃棄する作業中、他方のフィルタプレス３２０（３１０）の作動を継続できるので、本クーラントシステム内のクーラント中の切粉濃度の急激な上昇を防ぐことができる。

また、本実施形態によると、フィルタプレス３００によって再生されたクーラントのＳＳ濃度を低い値以下まで抑えるようになっている。また、使用済みクーラントのうち、濾過したシリコンの切削屑を乾燥させると共に再生クーラントをクリーン槽２１０に戻すので、再生クーラントのケークによる持ち出しを抑えることができ、リサイクルクーラントへの新たなクーラント成分の補充量及び補充にかかる時間を最低限に抑えることができる。

また、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２にそれぞれクーラントの流量を測定する流量計ＦＳや圧力を測定する圧力計ＰＳ等の計測機器が備わっている。なお、フィルタプレス自体の分離濃度を確認するに際して、ダーティ槽内で循環する経路中においてクーラントの濾過状態を確認できる密度計や比重、ＳＳ濃度の何れかを計測できる計器を備えてフィルタプレスの分離状況を常に監視するのが良い。本実施形態では、図示するようにコリオリ式の質量流量計ＦＳを備えている。

これによって、フィルタプレス３００が正常な状態で作動しているかどうかや、フィルタプレス３００にケークが詰まり過ぎて動作能力が低下していないかどうかを確実に判断することが可能となる。

そして、流量計ＦＳの出力をここでは図示しないＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）や制御コントローラで監視して、フィルタプレス３００が適切な量のリサイクルクーラントを提供しているか、インゴット切断用クーラントタンクしてのダーティ槽２３０やワイヤ抜き用クーラントタンクとしてのクリーン槽２１０に十分な量のリサイクルクーラントが溜まっているか、ポンプＰがその作動能力通りに適切に動いているか等のチェックを行う。

各クーラント槽１１１，１１２，１１３とクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３とは、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７で接続されている。そして、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７にはそれぞれポンプＰと開閉弁Ｖが備わっている。

リサイクルクーラント供給パイプ４２０の途中には、ポンプＰが設けられている。ポンプＰは、分岐パイプ４２１，４２２，４２３に備わった開閉弁Ｖの開放によってリサイクルクーラントをクーラント槽１１１，１１２，１１３に供給するようになっている。また、再生クーラント供給パイプ４３０の途中にも、ポンプＰが直列に設けられている。ポンプＰは、再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３に備わった開閉弁Ｖの開放によってワイヤ抜き用クーラントをワイヤソーの加工室に一定の圧力や流量で供給するようになっている。

そして、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７又は再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３の何れか一方の開閉弁Ｖを開放し、何れか他方の開閉弁Ｖを閉止することで、クーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３を介してインゴット切断用のリサイクルクーラントかワイヤ抜き用の再生クーラントの何れかが各ワイヤソー１１０，１２０，１３０（１００）の加工室に供給されるようになっている。

より具体的には、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７側の開閉弁Ｖを開放することで、ワイヤソー１００の加工室にクーラント槽１１１，１１２，１１３内のリサイクルされたインゴット切断用のリサイクルクーラントを供給するようになっている。

一方、再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３側の開閉弁Ｖを開放することで、ワイヤソー１００の加工室にフィルタプレス３００を介して再生されクリーン槽２１０に溜まったＳＳ濃度の極めて低いワイヤ抜き用の再生クーラントを供給するようになっている。

このような本実施形態の固定砥粒方式を採用することで、タンク内の液体は、従来の遊離砥粒方式のようにクーラントとシリコンの切削屑と砥粒が混ざったスラリー状をなすことなく、クーラントにシリコン切削屑が少量混ざった程度の比較的きれいな状態で使用済みのクーラントが回収される。

続いて、ワイヤソーのクーラント管理システムの制御手段について時系列的に分かり易く説明する。最初に、各ワイヤソー１００にそれぞれ備わるクーラント槽１１１，１１２，１１３からリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７の開閉弁Ｖを開いてクーラントをワイヤソー１００の加工室内にそれぞれ供給する。

次いで、各ワイヤソー１００において、各ワイヤソー１００に設けたクーラント槽１１１，１１２，１１３に使用済みクーラントを溜める。クーラント槽１１１，１１２，１１３に溜まった使用済みクーラントの一部は、ポンプＰの圧力により使用済みクーラント回収パイプ１５０を介してリサイクルクーラント槽２００のダーティ槽２３０にまとめて回収される。ダーティ槽内に回収された使用済みクーラントは、図示しない攪拌機で攪拌され、ダーティ槽内のＳＳ濃度が均一になる。

また、ダーティ槽２３０に溜まった使用済みクーラントは、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２を介して各フィルタプレス３１０，３２０に循環される。なお、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２には流量計ＦＳ及び圧力計ＰＳがそれぞれ備わっており、各フィルタプレス３１０，３２０に導入される使用済みクーラントの流量及び圧力を常に測定している。

各フィルタプレス３１０，３２０の作動開始時は、クーラントのＳＳ濃度があまり低下しないので、未再生クーラント戻しパイプ３６４，３６５に備わった開閉弁Ｖを開いてクーラントをダーティ槽２３０に戻す。そして、各フィルタプレス３１０，３２０が十分作動するようになったら、上記開閉弁Ｖを閉じると共に再生クーラント循環パイプ３６２，３６３の開閉弁を開いてＳＳ濃度の低くなった再生クーラントをクリーン槽２１０に供給する。

各フィルタプレス３１０，３２０においては、上述したように切削屑が溜まったら、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２側の開閉弁Ｖを閉じ、エア供給パイプ４７３，４７４側の開閉弁Ｖを開いてエア（空気）をフィルタ内に供給しながら使用済みクーラントの切削屑を乾燥させてケークとする。そして、ケーク除去装置で自動的に排除する。この際、各フィルタプレス３００の動作タイミングは、図９に示すように、一方のフィルタプレス３１０（３２０）に溜まった切削屑を空気で乾燥してケークとしこのケークをケーク除去装置で自動的に除去する際に、他方のフィルタプレス３２０（３１０）が動作を継続するようなタイミングとする。

このようにして、フィルタプレスによって濾過されたＳＳ濃度の低い再生クーラントは、再生クーラント循環パイプ３６２，３６３を介してクリーン槽２１０に供給される。クリーン槽２１０に溜まったＳＳ濃度の低い再生クーラントは、堰２１１を介してダーティ槽２３０に一部流れ込む。

これにより、ダーティ槽２３０にもＳＳ濃度が十分低くなったリサイクルクーラントが溜められる。この溜められたリサイクルクーラントを、開閉弁Ｖを開放することでポンプＰによって発生させた圧力を介してリサイクルクーラント供給パイプ４２０及び分岐パイプ４２１，４２２，４２３に供給する。そして、分岐パイプ４２１，４２２，４２３のそれぞれに備わった開閉弁Ｖを適宜開放することで、リサイクルクーラントを必要に応じてクーラント槽１１１，１１２，１１３の使用済みクーラントに混ぜる。そして、クーラント槽１１１，１１２，１１３からリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７に備わった開閉弁Ｖを開くことで、これらのパイプを介してクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３にリサイクルクーラントを送り各ワイヤソー１００にリサイクルクーラントを供給する。

なお、シリコンのインゴットをワイヤソー１００で切断した後、ワイヤを抜く際はクリーン槽２１０からＳＳ濃度のより低い再生クーラントを、開閉弁Ｖを開放することでポンプＰによって発生させた圧力を介して再生クーラント供給パイプ４３０，４３１，４３２，４３３に送りクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３を介して各ワイヤソー１００に供給する。

以上のように、ダーティ槽２３０からの再生クーラントのワイヤソー１００への供給とクリーン槽２１０からリサイクルクーラントへのワイヤソー１００への供給の切り替えは、リサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７や再生クーラント供給パイプ４３１，４３２，４３３のワイヤソー１００側に設けた開閉弁Ｖを適宜切り替えることによって行う。

なお、各ワイヤソー１００のワーク切断中においては、クーラント槽１１１，１１２，１１３からリサイクルクーラント供給パイプ４２５，４２６，４２７及びクーラント供給パイプ４１１，４１２，４１３の流路で構成される加工用の循環ラインに、クーラント槽１１１，１１２，１１３から使用済みクーラント回収パイプ１５０、使用済みクーラント循環パイプ３５１，３５２、フィルタプレス３００、再生クーラント循環パイプ３６２，３６３、リサイクルクーラント供給パイプ４２０及び分岐パイプ４２１，４２２，４２３を経由してクーラント槽１１１，１１２，１１３に戻る濾過用の循環ラインが新たに加えられた２つの並列な循環ラインの形態をとっている。これによって、例えば仮に濾過用の循環ラインの何れかのポンプＰが故障しても、各ワイヤソーにおいては加工用の循環ラインをとりあえず継続的に使用することができ、ワイヤソーの作動を不必要に停止させずに済む。

以上説明したように、各パイプには随所に流量計ＦＳ及び圧力計ＰＳが備わっている。これによって、各クーラント供給パイプに備わった流量計及び圧力計の出力を例えばそれぞれ図示しないＰＬＣや集中制御コントローラによって管理し、適正なリサイクルクーラント量でない場合はフィルタプレス３１０，３２０の何れか若しくは双方が故障したか、各供給パイプにクーラント漏れなどの異常が生じたか等の判断を行ない、警報を発する。

続いて、本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムの作用について説明する。本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムによると、リサイクルクーラント循環流路の途中にフィルタプレスを備えている。即ち、従来の現実的に導入し易い遠心分離機のみを用いた場合のように使用済みクーラントのＳＳ濃度を十分に低下させることができないリサイクルクーラント管理システムよりもＳＳ濃度の低いクーラントリサイクルを行うことができる。

これにより、従来例が有さない本発明特有の利点は以下の通りである。従来のように現実的に導入し易い遠心分離機を用いてクーラントリサイクルを行ったのでは、ＳＳ濃度が低い値とならないリサイクルクーラントとなってしまうため、更にこの遠心分離機の下段に通常のフィルタを直列的に連結配置した２次分離式クーラントリサイクルシステムとして構成する必要がある。

このような遠心分離機を１段目としてこれに続き通常のフィルタを２段目とした２次分離式クーラントリサイクルシステムは、設備的に大がかりでコスト高となり、設備投資の観点から、近年の半導体ウエハの低価格化の流れに対応することができなくなる。しかしながら、本発明によるとフィルタプレスを用いたワイヤソーのクーラント管理システムとすることで、コストを抑えた構成により対応することができ、このような不都合をなくすことができる。

また、従来のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて現実的に導入し易い遠心分離機のみを用いた場合、ＳＳ濃度を低くすることが通常不可能であり、仮にＳＳ濃度を低くする遠心分離機を使おうとすると、非常に大きい加速度で作動する極めて高価な遠心分離機を用いなければならず、近年のシリコンウエハの大量生産化に伴う価格低下に対応することができない。しかしながら、本発明によるとコストを抑えた構成により近年のシリコンウエハの大量生産化に伴う価格低下に対応することができる。

更には、従来のワイヤソーのクーラント管理システムにおいて遠心分離機による切削屑のクーラントからの除去方式によると、切削屑自体にクーラント成分が含有した状態でこの切削屑をクーラントから分離して廃棄するため、廃棄する切削屑にクーラント成分が含有するので、クーラント中の廃棄するクーラント成分も多くなるが、本発明によると、不足したクーラントの補給の必要が少なく、リサイクル性の点でも優れる。

また、本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、システムを構成するパイプの随所にリサイクルクーラントの循環流路内の流量や圧力を測定する流量計や圧力計が備わっている。これによって、クーラントリサイクルを行うフィルタプレスの作動状態を常に監視することができ、フィルタプレスの故障の予測やフィルタプレスが万が一故障した際の迅速な対応を可能とすることができる。

なお、本実施形態とは異なり、これら流量計ＦＳや圧力計ＰＳの測定に加えて、リサイクルクーラントの循環流路内においてこのリサイクルクーラントの温度、密度、粘度、ｐＨ等を測定するようにしても良い。即ち、本発明においては、リサイクルクーラントの流量、温度、圧力、密度、粘度、ｐＨの少なくとも何れか１つを測定すれば良い。

また、本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムには、使用済みのクーラントの一部を溜めて再利用するためのリサイクル槽が設けられ、リサイクル槽は再使用されたクーラントをそのまま溜めるダーティ槽と、ダーティ槽の上縁において堰を介して連通したクリーン槽とが備わっている。そして、フィルタプレスによってＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントがクリーン槽に流れ込むようになっており、かつクリーン槽に溜まったＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントが堰を介して隣接するダーティ槽に一部流れ込むようになっている。これによって、簡易な構成でコストの安いリサイクルクーラント管理システムとすることができ、近年の傾向である半導体ウエハの低価格化に対応することが可能となる。

また、本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、フィルタプレスが２台のフィルタプレスからなり、各フィルタプレスがリサイクルクーラントの循環流路の並列に配置された部分にそれぞれ備わり、かつ各フィルタプレスがワイヤソーの動作中において使用されたクーラントをリサイクルクーラントにしてワイヤソーに再供給可能な能力を備えている。その結果、何れかのフィルタプレスに溜まったケークを廃棄する際にそのフィルタプレスの作動を停止させても、他のフィルタプレスでワイヤソーのリサイクルクーラントの再生を行うことができるので、フィルタプレスの作動の停止に伴うクーラント中のＳｉ切粉濃度の急激な上昇を抑えることができる。

なお、上述の実施形態では、リサイクルクーラント槽は、ダーティ槽とクリーン槽から構成されていたが、これらの槽の間にいわゆる中間槽を介在させても良い。

続いて、本発明の第２の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムの全体構成図である。また、図６は、図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムの３台のワイヤソーの部分を示す部分的構成図である。また、図７は、図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムの２台のフィルタプレスの部分を主に示す部分的構成図である。また、図８は、図５に示したワイヤソーのクーラント管理システムのクリーン槽と中間槽とダーティ槽及び新液槽の部分を示す部分的構成図である。また、図９は、図５及び図７に示した２台のフィルタプレスの作動タイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、図５から分かるように、並列に配置された３台のワイヤソー６１０，６２０，６３０（６００）と、クリーン槽７１０及び中間槽７２０並びにダーティ槽７３０等からなるリサイクルクーラント槽７００と、各ワイヤソー６００にクーラントを供給するクーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３や使用済みのクーラントをダーティ槽７３０に戻す使用済みクーラント回収パイプ６５０等からなる様々なパイプ（リサイクルクーラント循環流路）と、使用済みクーラント循環パイプ８５１と再生クーラント循環パイプ８６２及び未再生クーラント戻しパイプ８５２との間に設けられた２台のフィルタプレス８１０，８２０（８００）を有している。

本実施形態において使用される並列に配置された３台のワイヤソー６１０，６２０，６３０は、それぞれ同一の機能を有したワイヤソーからなり、砥粒を含んだスラリーを用いる遊離砥粒方式のワイヤソーではなく、ワイヤ自体に砥粒を固着させた固定砥粒方式のワイヤソーである。そして、本実施形態の場合、これら３台のワイヤソー６００を用いてシリコンのインゴットから太陽電池やＬＥＤ電球等の基板として広く使われるシリコンウエハを製造するようになっている。

各ワイヤソー６００には、本実施形態に係るワイヤソー６００のクーラント管理システムの一部をなす加工室が備わっている。本実施形態に係るワイヤソーのクーラント管理システムは、上述したように固定砥粒方式を採用している。この固定砥粒方式とは、インゴット切断時に供給する液体にＳｉＣ等の遊離スラリーを用いることなく、単なるクーラント液を用いる方式である。そして、樹脂ワイヤや金属のブラスメッキワイヤからなるワイヤ自体に、多数の砥粒を固着させた、近年新たに採用されつつある砥粒付着タイプのワイヤを用いてシリコンインゴットを切断するようになっている。これによってクーラントは、シリコンインゴットをワイヤで切断する際には、主に冷却液及び潤滑剤の役目を果たすと共に、副次的に切削屑の回収除去の役目を果たしている。

なお、各ワイヤソー６００には、図５及び図６に示すようにその加工室にクーラントを供給するクーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３が備わっている。また、各加工室には後述するリサイクルクーラント槽７００のダーティ槽７３０とは異なるクーラント槽６１１，６１２，６１３がそれぞれ備わり、各ワイヤソー６００の加工中に生じるリサイクルクーラントをそれぞれ一時的に溜めるようになっている。

各クーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３には、流量計ＦＳが備わっている。また、各クーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３には、それぞれクリーン槽７１０から再生クーラントを供給する再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３の一端及び中間槽７２０からリサイクルクーラントを供給するリサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３の一端が接続されている。また、再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３とリサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３には、それぞれ開閉弁Ｖが備わり、ここでは図示しない制御コントローラによって再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３かリサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３の何れかがクーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３に択一的に連通するようになっている。なお、上記した「再生クーラント」も本発明における「リサイクルクーラント」に当然に含まれるものであるが、本実施形態においては、再生クーラントの方がリサイクルクーラントよりもＳＳ濃度の低いことを前提としてこれら用語を適宜使い分けるものとする。

また、各クーラント槽６１１，６１２，６１３には使用済みクーラント回収パイプ６５１，６５２，６５３（６５０）の一端が接続されている。そして、使用済みクーラント回収パイプ６５１，６５２，６５３の上流側（各使用済みクーラント仮溜用ダーティ槽側）には、使用済みクーラントをダーティ槽７３０に戻すポンプＰが備わっている。

また、本実施形態のワイヤソーのクーラント管理システムには、３台のワイヤソー６００で加工中に使用された各クーラント槽６１１，６１２，６１３に溜まった使用済みのクーラントを使用済みクーラント回収パイプ６５１，６５２，６５３を介して回収して再利用するためのリサイクルクーラント槽７００が備わっている。

リサイクルクーラント槽７００を構成する各クーラント槽は、上述の通りダーティ槽７３０と、中間槽７２０と、クリーン槽７１０とからなる。ダーティ槽７３０には、各クーラント槽６１１，６１２，６１３に接続された使用済みクーラント回収パイプ６５１，６５２，６５３の他端がまとめて接続され、各クーラント槽６１１，６１２，６１３に溜まった使用済みクーラントを回収してまとめて溜めるようになっている。

また、ダーティ槽７３０と中間槽７２０とはそれらの上縁において堰７３１を介して連通し、ダーティ槽７３０の使用済みクーラントが堰７３１を介して中間槽７２０に一部流れ込むようになっている。同様に、中間槽７２０は、クリーン槽７１０とそれらの上縁において堰７１１を介して連通し、フィルタプレス８１０，８２０から供給されクリーン槽７１０に溜ったＳＳ濃度の低い再生クーラントが一部流れ込むようになっている。これによって、中間槽７２０には、後に詳細に説明するようにダーティ槽７３０とクリーン槽７１０の中間のＳＳ濃度を有するリサイクルクーラントが溜まるようになっている。

クリーン槽７１０には新液槽７５０が隣接して配置され、ポンプＰの圧力によりクーラント補充パイプを介して新液槽７５０からクリーン槽７１０に必要に応じて新クーラントが適宜補充されるようになっている。

クリーン槽７１０には後述する２台のフィルタプレス８１０，８２０によって再生された再生クーラントが再生クーラント循環パイプ８６２を介してそれぞれ供給されるようになっている。なお、ダーティ槽７３０には液漏れクーラントが液漏れパン及び未再生クーラント戻しパイプ８５２を介して戻されるようになっている。

一方、ダーティ槽７３０の槽内には使用済みクーラント循環パイプ８５１の一端が配置され、この使用済みクーラント循環パイプ８５１の他端は後述する２台のフィルタプレス８１０，８２０の使用済みクーラント受け入れ部（図５及び図７中フィルタプレス上側右部）に接続されている。

以上の構成により、本実施形態に係るリサイクルクーラント槽７００には、フィルタプレス８１０，８２０によってＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントが再生クーラント循環パイプ８６２を介してクリーン槽７１０に供給されるようになっており、かつクリーン槽７１０に溜まったＳＳ濃度の低下したリサイクルクーラントが堰７１１を介して隣接する中間槽７２０に一部流れ込むようになっている。

また、本実施形態においては、各ワイヤソー６００の各クーラント槽６１１，６１２，６１３から回収した使用済みクーラントがダーティ槽７３０に溜められる。ダーティ槽７３０に溜った使用済みクーラントに含まれる切削屑はダーティ槽７３０内の図示しない攪拌機で攪拌され、ダーティ槽７３０に溜まった使用済みクーラントの一部が使用済みクーラント循環パイプ８５１を介してフィルタプレス８００に送られる。そして、フィルタプレス８００で再生された再生クーラントが再生クーラント循環パイプ８６２を介してクリーン槽７１０に溜まり、この溜まった再生クーラントの一部が堰７３１を介して中間槽７２０に流入するようになっている。

これによって、中間槽７２０には、ＳＳ濃度の比較的高い使用済みクーラントと、フィルタプレス８１０，８２０を通過した後のかなりＳＳ濃度の低くなった再生クーラントとが混合した、ＳＳ濃度が従来の現実的に導入し易い遠心分離機を用いた場合よりもかなり低いリサイクルクーラントが溜まるようになっている。

使用済みクーラント循環パイプ８５１と未再生クーラント戻しパイプ８５２、再生クーラント循環パイプ８６２との間に備わったフィルタプレス８００は、本実施形態では２台のフィルタプレス８１０，８２０からなり、各フィルタプレス８１０，８２０が再生クーラント循環パイプ８６２の並列に配置された入口部分にそれぞれ繋がっている。

各フィルタプレス８１０，８２０は、回収された使用済みクーラントの切削屑をフィルタプレス８１０，８２０内のフィルタで除去し、使用済みクーラント循環パイプ８５１の流量計ＦＳで流量を計測し、フィルタのつまりが一定量となっているか否かを計測する。この計測器に基づき、フィルタプレス８１０，８２０のつまりが一定量に達したと判断したとき、ここでは図示しない開閉弁を切り替える。即ち、使用済みクーラント循環パイプ８５１のバルブを閉じ、エア供給パイプのバルブを開いてフィルタがつまった方のフィルタプレスの切削屑を乾燥させてケークとする。そして、ここでは図示しないケーク排出装置を用いてケークを外部に自動的に排出する。次いで、再度エアのバルブを閉じ、使用済みクーラント循環パイプ８５１のバルブを開いて使用済みクーラントの濾過を行なう。

以上の構成で、フィルタプレス８１０，８２０を用いることで使用済みクーラントから切削屑が殆ど除去された再生クーラントをクリーン槽７１０に戻す一方、乾燥してケーク状になった切削屑を定期的に排出するようになっている。

図９は、図５及び図７に示した２台のフィルタプレス８１０，８２０の作動タイミングを示すタイミングチャートである。２台のフィルタプレス８１０，８２０はこのようなタイミングチャートに基づいて交互に動作するよう制御されている。これによって、一方のフィルタプレス８１０（８２０）により切削屑を空気で乾燥してケークとしこのケークを廃棄する作業中、他方のフィルタプレス８２０（８１０）の作動を継続できるので、本クーラントシステム内のクーラント中の切粉濃度の急激な上昇を防ぐことができる。

また、本実施形態によると、フィルタプレス８００によって再生されたクーラントのＳＳ濃度を低い値以下まで抑えるようになっている。また、濾過したシリコンの切削屑を乾燥させると共に再生クーラントをクリーン槽７１０に戻すので、再生クーラントのケークによる持ち出しを抑えることができ、リサイクルクーラントへの新クーラントの補充量及び補充にかかる時間を最低限に抑えることができる。

また、使用済みクーラント循環パイプ８５１にそれぞれクーラントの流量を測定する流量計ＦＳや圧力を測定する圧力計ＰＳ等の計測機器が備わっている。

なお、フィルタプレス自体の分離濃度を確認するに際して、ダーティ槽又は中間槽内で循環する経路中においてクーラントの濾過状態を確認できる密度計や比重、ＳＳ濃度の何れかを計測できる計器を備えてフィルタプレスの分離状況を常に監視するのが良い。本実施形態では、図示しないコリオリ式の質量流量計を備えている。これによって、フィルタプレス８００が正常な状態で作動しているかどうかや、フィルタプレス８００にケークが詰まり過ぎて動作能力が低下していないかどうかを確実に判断することが可能となる。

リサイクルクーラント供給パイプ９２０の途中には、ポンプＰと流量計ＦＳが直列に設けられている。ポンプＰは、開閉弁Ｖの開放によってインゴット切断用のリサイクルクーラントをワイヤソーの加工室に供給するようになっている。また、再生クーラント供給パイプ９３０の途中にも、ポンプＰと流量計ＦＳが直列に設けられている。ポンプＰは、開閉弁Ｖの開放によってワイヤ抜き用の再生クーラントをワイヤソーの加工室に一定の圧力設定した流量で供給するようになっている。

また、リサイクルクーラント供給パイプ９２０及び再生クーラント供給パイプ９３０の途中に設けられた各流量計ＦＳは、開閉弁Ｖの選択的開放によって流されるインゴット切断用クーラントやワイヤ抜き用クーラントの流量を常に監視している。

そして、流量計ＦＳの出力をここでは図示しないＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）や制御コントローラで監視して、フィルタプレス８００が適切な量のリサイクルクーラントを提供しているか、インゴット切断用クーラントタンクしての中間槽７２０やワイヤ抜き用クーラントタンクとしてのクリーン槽７１０に十分な量のリサイクルクーラントが溜まっているか、ポンプＰがその作動能力通りに適切に動いているか等のチェックを行う。

そして、リサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３又は再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３の何れか一方の開閉弁Ｖを開放し、何れか他方の開閉弁Ｖを閉止することで、クーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３を介してインゴット切断用のリサイクルクーラントかワイヤ抜き用の再生クーラントの何れかが各ワイヤソー６１０，６２０，６３０（６００）の加工室に供給されるようになっている。

より具体的には、リサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３側の開閉弁Ｖを開放することで、ワイヤソー６００の加工室に中間槽７２０内のリサイクルされたインゴット切断用のリサイクルクーラントを供給するようになっている。

一方、再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３側の開閉弁Ｖを開放することで、ワイヤソー６００の加工室にフィルタプレス８００を介して再生されたクリーン槽７１０に溜まったＳＳ濃度の極めて低いワイヤ抜き用の再生クーラントを供給するようになっている。

このような本実施形態の固定砥粒方式を採用することで、タンク内の液体は、従来の遊離砥粒方式のようにクーラントとシリコンの切削屑と砥粒が混ざったスラリー状をなすことなく、クーラントにシリコン切削屑が少量混ざった程度の比較的きれいな状態で使用済みのクーラントが回収される。

続いて、ワイヤソーのクーラント管理システムの制御手段について時系列的に分かり易く説明する。最初に、クリーン槽７１０に新クーラントを供給すると共にクリーン槽７１０が満杯になった際にその一部を堰７１１を介して中間槽７２０に一部流れ込むようにする。そして、３台ある各ワイヤソー６００を作動させる。開閉弁Ｖを開放することによって、中間槽７２０からリサイクルクーラント供給パイプ９２０（９２１，９２２，９２３）、クーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３を介して各ワイヤソー６００の加工室に加工用のクーラントを供給する。

次いで、各ワイヤソー６００において、各ワイヤソー６００に設けた各クーラント槽６１１，６１２，６１３に使用済みクーラントを溜める。この各クーラント槽６１１，６１２，６１３に溜まった使用済みクーラントはポンプＰの圧力により使用済みクーラント回収パイプ６５０を介してリサイクルクーラント槽７００のダーティ槽７３０にまとめて回収される。ダーティ槽内に回収された使用済みクーラントはフィルタプレス８１０，８２０を動かせば動かすほどＳＳ濃度が低下するので、このＳＳ濃度の低下したクリーン槽のクーラントの一部は堰７１１を介して中間槽７２０に一部流れ込む。また、フィルタプレス８１０、８２０でろ過されなかったクーラントの一部は堰７３１を介して中間槽７２０へ流れ込む。

また、ダーティ槽７３０に溜まった使用済みクーラントは、使用済みクーラント循環パイプ８５１を介して各フィルタプレス８１０，８２０に循環される。なお、使用済みクーラント循環パイプ８５１には流量計ＦＳ及び圧力計ＰＳがそれぞれ備わっており、各フィルタプレス８１０，８２０に導入される使用済みクーラントの流量及び圧力を常に測定している。

各フィルタプレスにおいては、上述したように使用済みクーラントの切削屑をフィルタプレス８１０，８２０のフィルタによって除去し、切削屑が溜まったらエアを供給して切削屑を乾燥させてケークとして排出する。この際、各フィルタプレス８００の動作タイミングは、図９に示すように、一方のフィルタプレス８１０（８２０）に溜まった切削屑をエアで乾燥させケークとした後このケークを除去する間、他方のフィルタプレス８２０（８１０）が動作を継続できるようなタイミングとなっている。

フィルタプレスによって濾過されたＳＳ濃度の低い再生クーラントは、再生クーラント循環パイプ８６２を介してクリーン槽７１０に供給される。クリーン槽７１０に溜まったＳＳ濃度の低い再生クーラントは、堰７１１を介して中間槽７２０に一部流れ込む。

これにより、中間槽７２０にはＳＳ濃度が十分低くなったリサイクルクーラントが溜められる。この溜められたリサイクルクーラントを、開閉弁Ｖを開放することでポンプＰによって発生させた圧力を介してリサイクルクーラント供給パイプ９２０，９２１，９２２，９２３を介してクーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３に供給した後、各ワイヤソー６００に供給される。なお、リサイクルクーラント供給パイプ９２０には流量計ＦＳ、圧力計ＰＳが備わっており、各フィルタプレス８００が正常に動作しているかを常に監視している。

なお、シリコンのインゴットをワイヤソー６００で切断した後、ワイヤを抜く際はクリーン槽からＳＳ濃度のより低い再生クーラントを、開閉弁Ｖを開放することでポンプＰによって発生させた圧力を介して再生クーラント供給パイプ９３０，９３１，９３２，９３３に供給した後、クーラント供給パイプ９１１，９１２，９１３を介して各ワイヤソー６００に供給する。

以上のように、中間槽７２０からの再生クーラントのワイヤソー６００への供給とクリーン槽７１０からリサイクルクーラントへのワイヤソー６００への供給の切り替えは、リサイクルクーラント供給パイプ９２１，９２２，９２３や再生クーラント供給パイプ９３１，９３２，９３３のワイヤソー６００側に設けた開閉弁Ｖを適宜切り替えることによって実施する。

以上説明したように、クリーン槽７１０からの再生クーラント供給パイプ９３０に流量計ＦＳ及び圧力計ＰＳが備わっている。また、クリーン槽７１０からの再生クーラント供給パイプ９３０及び中間槽７２０からのリサイクルクーラント供給パイプ９２０とが合流した後、ワイヤソー６００に至るまで設けられたリサイクルクーラント供給パイプ９２０にも流量計ＦＳ及び圧力計ＰＳが備わっている。

これによって各クーラント供給パイプに備わった流量計及び圧力計の出力を例えばそれぞれ図示しないＰＬＣや集中制御コントローラによって管理し、適正なリサイクルクーラント量でない場合はフィルタプレス８１０，８２０の何れか若しくは双方が故障したか、各供給パイプにクーラント漏れなどの異常が生じたか等の判断を行ない、警報を発する。

続いて、以上説明した本発明に係るワイヤソーのクーラント管理システムの、従来例に対する優位性について以下に再確認する。

シリコンウエハの低価格化の流れに適応するために構成が簡易で廉価な遠心分離機とフィルタを備えたワイヤソーのクーラント管理システムとすると、リサイクルクーラントのＳＳ濃度を十分に低下させることができなくなる。その結果、以下のような様々な不都合な点が生じる。

具体的には、シリコンウエハの製造工程は、上述したシリコンインゴットから多数のシリコンウエハへのワイヤソーによる切断の後に、下流工程として、粗洗浄、詰め替え、仕上げ洗浄、外観検査等の各工程がある。

一方、上述のワイヤソーによる切断工程の最終段階に行うワイヤ抜き時に、インゴット切断時のクーラントをかけながらワイヤを引き抜くと、シリコンウエハの切断面にシリコンの切削屑がある程度付着してしまう。そのため、このような切削屑をシリコンウエハの切断面から確実に除去するため、次なる工程である粗洗浄工程を、多数の洗浄槽を直列的に配置した大掛かりな構成とする必要が生じていた。そのため、粗洗浄工程の省スペース化を図ることができなかったり、この工程の設備コストが高くついたりしていた。しかしながら、本発明によると、このような不都合が生じるのを極力抑えることができる。

また、シリコンウエハの切断面から完全に切削屑を除去しないと、詰め替えや外観検査にてシリコンウエハを搬送する際に搬送路中でいわゆるジャミングと呼ばれるシリコンウエハのつまりが生じて、製品前のシリコンウエハを破損させてしまう虞があった。しかしながら、本発明によると、このような不都合が生じるのを極力抑えることができる。

また、ワイヤ抜き時に可能な限り切削屑を除去しておかないと、このような粗洗浄工程、仕上げ洗浄工程においてどうしても除去しきれない切削屑が残り、最終工程である部品の外観検査ではじかれて、製品の歩留まりを低下させてしまうことが見受けられた。しかしながら、本発明によると、このような不都合が生じるのを極力抑えることができる。

なお、上述した実施形態においては、半導体のインゴットとしてシリコンを用いたが、本発明は、その加工対象物の材料に関してシリコンに限定されず、サファイアや炭化珪素等の半導体からなるインゴットを切断して一度に複数のウエハを製造する場合にも適用可能である。

また、本発明では、ワイヤソーの台数やフィルタプレスの台数が１台であってもその作用を発揮することができる。同様にワイヤソーの台数が２台若しくは４台以上、フィルタプレスの台数が３台以上であっても本発明の作用を発揮することができる。

また、リサイクルクーラントの特性計測に際して、流量、温度、圧力、密度、粘度、ｐＨの少なくとも１つを計測すれば本発明の作用を発揮することが可能となる。

１１０，１２０，１３０（１００） ワイヤソー
１１１，１１２，１１３ クーラント槽
１５１，１５２，１５３（１５０） 使用済みクーラント回収パイプ
２００ リサイクルクーラント槽
２１０ クリーン槽
２１１ 堰
２３０ ダーティ槽
２５０ 新液槽
３１０，３２０（３００） フィルタプレス
３５１，３５２ 使用済みクーラント循環パイプ
３５３ 未再生クーラント戻しパイプ
３６２，３６３ 再生クーラント循環パイプ
３６４，３６５ 未再生クーラント戻しパイプ
４１１，４１２，４１３ クーラント供給パイプ
４２０ リサイクルクーラント供給パイプ
４２１，４２２，４２３ 分岐パイプ
４２５，４２６，４２７ リサイクルクーラント供給パイプ
４３１，４３２，４３３（４３０） 再生クーラント供給パイプ
４７１，４７２ フィルタプレスパイプ
４７３，４７４ エア供給パイプ
４８１ 新クーラント供給パイプ
６１０，６２０，６３０（６００） ワイヤソー
６１１，６１２，６１３ クーラント槽
６５１，６５２，６５３（６５０） 使用済みクーラント回収パイプ
７００ リサイクルクーラント槽
７１０ クリーン槽
７１１ 堰
７２０ 中間槽
７３０ ダーティ槽
７３１ 堰
７５０ 新液槽
８１０，８２０（８００） フィルタプレス
８５１ 使用済みクーラント循環パイプ
８５２ 未再生クーラント戻しパイプ
８６２ 再生クーラント循環パイプ
９１１，９１２，９１３ クーラント供給パイプ
９２１，９２２，９２３（９２０) リサイクルクーラント供給パイプ
９３１，９３２，９３３（９３０） 再生クーラント供給パイプ
ＦＳ 流量計
Ｐ ポンプ
ＰＳ 圧力計
Ｖ 開閉弁

Claims (7)

1. 半導体のインゴットから厚さの薄い半導体ウエハを複数枚製造する固定砥粒方式のワイヤソーのクーラント管理システムであって、
   前記インゴットを前記ワイヤソーによって切断した際に使用したクーラントの少なくとも一部を、そのＳＳ濃度を低下させてリサイクルクーラントとして前記ワイヤソーによるインゴット切断に再び使用するリサイクルクーラント循環流路を備え、かつ前記リサイクルクーラント循環流路の途中に前記使用済みクーラントのＳＳ濃度を低下させたリサイクルクーラントを生成するフィルタプレスを備えたことを特徴とするワイヤソーのクーラント管理システム。
2. 前記ワイヤソーのクーラント管理システムには、使用済みのクーラントの少なくとも一部を溜めて再利用するためのリサイクル槽が備わり、前記リサイクル槽は、前記フィルタプレスによってＳＳ濃度の低下した再生クーラントが流れ込むクリーン槽と、再使用されたクーラントをそのまま溜めるダーティ槽とを有していることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
3. 前記クリーン槽とダーティ槽との間は一部連通し、前記クリーン槽に溜まった再生クーラントが前記連通した部分を介して隣接するダーティ槽に一部流れ込むようになったことを特徴とする、請求項２に記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
4. 前記ワイヤソーのクーラント管理システムには、使用済みクーラントの少なくとも一部を溜めて再利用するためのリサイクル槽が備わり、前記リサイクル槽は再使用されたクーラントをそのまま溜めるダーティ槽と、前記ダーティ槽と一部連通し当該ダーティ槽の使用済みクーラントが前記連通した部分を介して一部流れ込む中間槽と、前記中間槽と一部連通したクリーン槽とが備わり、前記使用済みクーラントの少なくとも一部が前記フィルタプレスによってＳＳ濃度の低下した再生クーラントとなって前記クリーン槽に流れ込むようになっており、かつ前記クリーン槽に溜まった再生クーラントが前記連通した部分を介して隣接する中間槽に一部流れ込んで使用済みクーラントと再生クーラントの混合物であるリサイクルクーラントが前記中間槽に溜まるようになったことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
5. 前記リサイクルクーラントが供給されるワイヤソーが少なくとも２つ以上備わっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
6. 前記フィルタプレスは、少なくとも２台のフィルタプレスからなり、各フィルタプレスが前記使用済みクーラントの少なくとも一部を流す流路の並列に配置された部分にそれぞれ備わり、かつ各フィルタプレスが、前記ワイヤソーの動作中において使用済みクーラントをリサイクルクーラントにして当該ワイヤソーに再供給可能な能力を備えたことを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
7. 前記リサイクルクーラント循環流路の途中には、当該リサイクルクーラントの循環流路内の流量、温度、圧力、密度、粘度、ｐＨの少なくとも何れか１つを測定する測定機器が備わっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のワイヤソーのクーラント管理システム。
   

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