JP3996686B2

JP3996686B2 - Method and apparatus for regenerating wire saw abrasive slurry

Info

Publication number: JP3996686B2
Application number: JP34500097A
Authority: JP
Inventors: 一男正木; 良也本山
Original assignee: 石川島汎用機サービス株式会社
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2017-12-15
Also published as: JPH11172237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハー等の切削或いは切断加工を行うワイヤソーの砥粒を循環使用できるようにしたワイヤソー砥粒スラリーの再生方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりシリコンウェハー等を切削加工するための装置として、ワイヤソーが用いられている。
【０００３】
ワイヤソーは、高速で移動するワイヤに、炭化ケイ素（シリカ）系の切削材としての砥粒（粒径＝１８．５〜２１．５ミクロン程度、比重ρ＝３．２程度）と、切削液体（通常鉱物性オイルに水、各種添加剤を混ぜたもの）とを混合した砥粒スラリーを供給することにより、シリコンウェハー等を切削加工するようにしている。
【０００４】
図４は上記従来のワイヤソーに用いられる砥粒スラリーの供給経路を示したブロック図であり、図中１は図示しないワイヤを備えてシリコンウェハー等の切削加工を行うワイヤソーであり、該ワイヤソー１には、スラリー供給装置２からの砥粒スラリー３が供給されるようになっている。
【０００５】
スラリー供給装置２は、スラリー供給槽４を備えており、該スラリー供給槽４に、新規の砥粒５と新規の切削液体６を所要の割合になるように計量供給して、撹拌装置７にて撹拌することにより均一濃度の砥粒スラリー３を生成させるようにし、該スラリー供給槽４内の砥粒スラリー３を、供給ポンプ８を備えた供給管９により前記ワイヤソー１の上部まで供給して、供給弁１０を備えた下向供給管１１により前記ワイヤソー１に供給し、又前記供給管９における供給弁１０の手前位置と前記スラリー供給槽４との間を戻り管１２にて接続することにより、前記供給弁１０が閉止の時に砥粒スラリー３を循環させて供給管９内に砥粒５が沈澱するのを防止している。
【０００６】
また、前記ワイヤソー１に供給されて切削加工に使用され、これにより切削屑及び破砕した砥粒を含有する使用後の砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３を備えた排出管１４を介して廃棄物処理装置１５に供給するようにしている。
【０００７】
廃棄物処理装置１５では、前記使用後の砥粒スラリー３’を導入して、砥粒とその破砕粒子及び切削屑等からなる固形廃棄物１６と、切削液体からなる液体廃棄物１７とに分離し、上記固形廃棄物１６と液体廃棄物１７は、夫々廃棄物として処理するようにしている。
【０００８】
しかし、図４に示した従来方式においては、砥粒スラリー３を使い捨てとしているために、常に高価な新規の砥粒５と新規の切削液体６とを供給する必要があり、運転コストが増加するという問題を有していた。また、固形廃棄物１６と液体廃棄物１７の廃棄量が多くなり、環境保全上の問題を有すると共に、廃棄物の処理のための費用も増加するという問題がある。
【０００９】
この問題に対処するために、前記使用後の砥粒スラリー３’から砥粒と切削液体を回収して、繰り返し使用する方法として、遠心分離機を２段に設けたり、或いは遠心分離機と濾過膜等を組み合わせた機械的・物理的分離方法が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、遠心力による分離の効率は、分散粒子の粒径の２乗、及び分散粒子と分散溶媒（液体）の密度差（比重差）に比例する関係にあることが知られており、従ってシリコンウェハーの切削屑のように粒径が非常に小さく（数ミクロン程度）、且つ砥粒及び切削液体に対する比重差が小さい切削屑を遠心分離機で効率よく分離することは困難である。
【００１１】
また、濾過膜を用いた分離においても、使用後の砥粒スラリーの粘度が高い（１５０〜２００ｃｐ）こと、切削屑の粒径が小さいことから膜の詰まりを生じやすく、処理量が小さい等の点から、連続生産ラインに使用する上で問題が多い。
【００１２】
本発明は、かかる従来方式のもつ問題点を解決すべくなしたもので、使用後の砥粒スラリーから砥粒と切削液体とを効率的に分離回収して再使用することにより、新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を極力少なくすると共に、廃棄物の発生量を著しく減少させることができるようにしたワイヤソー砥粒スラリーの再生方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ワイヤソーに用いた使用後の砥粒スラリーを第１の遠心分離機に導いて、回収砥粒を含有する粗粒混合液体と微細な切削屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体とに分離し、前記粗粒混合液体を第２の遠心分離機に導いて、さらに回収砥粒表面に付着する切削屑及び破砕砥粒を回収砥粒から分離して、回収砥粒混合液体と微粒混合液体とを取り出し、前記第１の遠心分離機から取り出した微粒混合液体と前記第２の遠心分離機から取り出した微粒混合液体とを高密度電場発生装置の高密度電場内に通すことにより、微粒混合液体中の微粒固体を前記高密度電場装置の電極に付着させて前記微粒固体と回収切削液体とを分離し、更に、前記第１の遠心分離機から第２の遠心分離機に導く粗粒混合液体に、回収切削液体と新規の切削液体の少なくとも一方を適量混合することにより２段漉しを行わせ、前記第２の遠心分離機により分離した前記回収砥粒混合液体と前記高密度電場発生装置により分離した回収切削液体とを混合し、砥粒スラリーとして再使用することを特徴とするワイヤソー砥粒スラリーの再生方法、に係るものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ワイヤソーからの使用後の砥粒スラリーを導入して回収砥粒を含有する粗粒混合液体と微細な切削屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体とに分離する第１の遠心分離機と、該第１の遠心分離機にて分離した前記粗粒混合液体をさらに回収砥粒表面に付着する切削屑及び破砕砥粒を分離した回収砥粒混合液体と微粒混合液体とに分離する第２の遠心分離機と、前記第１の遠心分離機から取り出した微粒混合液体と前記第２の遠心分離機から取り出した微粒混合液体とを回収して攪拌する微粒混合液体回収タンクと、該微粒混合液体回収タンクから導入した微粒混合液体に高密度電場を作用させて微粒混合液体中の微粒固体を電極に付着させる高密度電場発生装置と、前記第２の遠心分離機で分離された回収砥粒混合液体と前記高密度電場発生装置で分離された回収切削液体を導入すると共に新規の砥粒と新規の切削液体とを導入して砥粒スラリーをワイヤソーに供給するスラリー供給装置とを備え、更に、前記第１の遠心分離機から第２の遠心分離機に粗粒混合液体を供給する連絡管に、前記回収切削液体を調整弁を介して導入する導入管と、新規の切削液体を調整弁を介して導入する導入管の少なくとも一方を備えたことを特徴とするワイヤソー砥粒スラリーの再生装置。
【００１６】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００１７】
請求項１及び２に記載の発明では、第１の遠心分離機で使用後の砥粒スラリーが粗粒混合液体と微粒混合液体とに分離され、且つ第２の遠心分離機で粗粒混合液体がさらに回収砥粒混合液体と微粒混合液体とに分離され、第１、第２の遠心分離機で分離された微粒混合液体は、高密度電場発生装置で微粒固体と回収切削液体とに分離され、回収切削液体と第２の遠心分離機で分離された回収砥粒混合液体とをスラリー供給装置に導いて再び砥粒スラリーとして利用するようにしているので、使用後の砥粒スラリーから回収切削液体と回収砥粒混合液体を効率良く分離・回収することができ、高価な新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を削減して、運用コストを大幅に低減できる。更に、廃棄物の発生量を著しく減少することができる。
【００１８】
更に、第１の遠心分離機から第２の遠心分離機に導く粗粒混合液体に、回収切削液体と新規の切削液体の少なくとも一方を適量混合するようにしているので、回収切削液体又は新規の切削液体或いはその両方によって、第２の遠心分離機に導かれる粗粒混合液体中の回収砥粒の表面に付着した微細な粒径のシリコン及び破砕砥粒が洗い流されるようにして"２段漉し"が掛けられることにより、回収砥粒とシリコン及び破砕砥粒とのより完全な分離が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２０】
図１は本発明を実施する形態の一例を示す系統ブロック図であり、図４と同様のワイヤソー１にて使用された使用後の砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３を備えた排出管１４を介して使用済みスラリー貯留槽１８に供給されるようになっている。該使用済みスラリー貯留槽１８は、撹拌装置１９を備えて使用後の砥粒スラリー３’の砥粒が沈澱するのを防止するようにしている。
【００２１】
図１中２０は第１の遠心分離機であり、該第１の遠心分離機２０は、前記使用済みスラリー貯留槽１８内の使用後の砥粒スラリー３’を、ポンプ２１を備えた導入管２２を介して導入するようにしている。そして、第１の遠心分離機２０において、使用後の砥粒スラリー３’のうち、粗粒で比重の大きい（平均粒径２０ミクロン、比重３．１６）砥粒分を重点的に分離するようにしている。
【００２２】
即ち、第１の遠心分離機２０で、使用後の砥粒スラリー３’を、回収すべき砥粒を含有する粗粒混合液体２３と、廃棄すべき切削屑（シリコン；平均粒径数ミクロン、比重２．２）、或いは切削屑及び破砕砥粒（平均粒径数ミクロン）を含有する微粒混合液体２４とに分離するようにしている。
【００２３】
前記第１の遠心分離機２０としては、例えばデカンタ型遠心分離機を用いて、遠心効果により前記砥粒スラリー３’に１００〜１０００Ｇ（通常では４００〜５００Ｇ）を与えることにより、前記粗粒混合液体２３と、微粒混合液体２４とに効果的に分離することができる。また、前記第１の遠心分離機２０には、前記デカンタ型遠心分離機の他に、液体サイクロン、濾過機、分離板型遠心分離機等の機械的、物理的分離装置も用いることができる。
【００２４】
第１の遠心分離機２０の下流側には、第２の遠心分離機２５と微粒混合液体回収タンク２６が並列に設置してある。そして、第１の遠心分離機２０で分離された粗粒混合液体２３は連絡管４１により第２の遠心分離機２５に供給され、一方、微粒混合液体２４は微粒混合液体回収タンク２６に供給されるようになっている。
【００２５】
粗粒混合液体２３には、微細な粒径のシリコン及び破砕砥粒が回収砥粒の表面に付着した形で未だ残っているので、第２の遠心分離機２５によって、いわゆる“２段漉し”を掛けることにより回収砥粒とシリコン及び破砕砥粒とのより完全な分離を行うようにしている。
【００２６】
更に、切削液体貯留槽２８からポンプ４２を介してスラリー供給槽４に新規の切削液体６を供給する供給配管４３と前記連絡管４１との間を導入管４４にて接続することにより、調整弁４５ａ，４５ｂを介して適量の新規の切削液体６を粗粒混合液体２３に混合して第２の遠心分離機２５に供給するようにしている。
【００２７】
また、後述する回収切削液体貯留槽２９からポンプ３７を介してフィルタ３６に回収切削液体６’を供給する回収液体供給管３８と前記連絡管４１との間を導入管４６にて接続することにより、調整弁４７ａ，４７ｂを介して適量の回収切削液体６’を粗粒混合液体２３に混合して第２の遠心分離機２５に供給するようにしている。
【００２８】
上記導入管４４，４６はその一方を備えるようにしても、或いは両方を備えるようにしてもよく、粗粒混合液体２３に新規の切削液体６或いは回収切削液体６’を混合することにより、回収砥粒とシリコン及び破砕砥粒とを分離し易くしている。
【００２９】
第２の遠心分離機２５も、第１の遠心分離機２０と同様のデカンタ型遠心分離機、或いは液体サイクロン、濾過機、分離板型遠心分離機等の機械的、物理的分離装置も用いることができる。
【００３０】
微粒混合液体回収タンク２６は、撹拌装置３０とポンプ３１を備えており、第１の遠心分離機２０から回収した微粒混合液体２４及び第２の遠心分離機２５から回収した微粒混合液体２４’を撹拌装置３０で撹拌し、ポンプ３１によりパルス式の放電装置（高密度電場発生装置）３２に供給するようになっている。
【００３１】
ここで、電気エネルギをパルス的（３０〜６０パルス／秒）に短時間（１／１０００〜１００／１０００秒）に放出し、形成された高密度の電場（５０００Ｖ／ｃｍ以上）内に固体−液体の分散系を通すことにより、固体粒子が特定の電極に集結することが知られている（米国特許第５４４７７３３号明細書）。
【００３２】
上記放電装置３２は、電気エネルギを使って液状分散系に存在する固体粒子を特定の電極に集結することができる上記原理を利用して、粒径が非常に小さく、且つ回収砥粒及び回収切削液体６’との密度差が小さい切削屑を、微粒混合液体２４，２４’から回収しようとするものである。
【００３３】
放電装置３２は上記原理を具現化したものであり、その構造を図２、図３に示す。図２は放電装置の全体構成図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００３４】
放電装置３２は架台３３上に搭載されており、中空状のシェル３２１と、その上部の空気シリンダ３２２とを備えている。シェル３２１の中空部において、図における左側にはスクレーパガイド板３２３があり、対向面には電極板３２４がある。電極板３２４は、図２、図３から明らかなようにその４面が絶縁体３２５で保持されるようになっている。
【００３５】
スクレーパガイド板３２３と電極板３２４の間の空間部をシリンダ３２２によってスクレーパ３２６が上下移動するようになっており、その過程で電極板３２４に付着した微粒固体（切削屑、破砕砥粒）３４を電極板３２４から掻き落とすようになっている。
【００３６】
シェル３２１の図２において左側上部には、微粒混合液体回収タンク２６から送り出される微粒混合液体２４，２４’を導入する導入孔３２７が形成されている。また、シェル３２１の下端には、回収切削液体６’を排出弁３２８ａを介して回収切削液体貯留槽２９に排出する液体排出孔３２８と、排出弁３２９ａを介して微粒固体３４を下部の微粒固体回収箱３５に排出する固体排出孔３２９とがある。
【００３７】
再び図１に戻り、放電装置３２の下流側に設置されている回収切削液体貯留槽２９には、放電装置３２で微粒固体３４が取り除かれた回収切削液体６’が貯留されるようになっている。
【００３８】
第２の遠心分離機２５で分離された回収砥粒混合液体２７は、異物を除去するためのフィルタ３６に供給されるようになっている。また、回収切削液体貯留槽２９に貯留されている回収切削液体６’も、ポンプ３７を備えた回収液体供給管３８によりフィルタ３６に供給されるようになっている。
【００３９】
そして、フィルタ３６において、回収切削液体６’中の微粒が凝集して成長した粗粒或いは回収砥粒混合液体２７に混合した切削破片等の異物３９を分離し、回収砥粒と回収切削液体６’とからなる混合スラリー４０を取り出せるようにしている。
【００４０】
フィルタ３６からの混合スラリー４０は、スラリー供給装置２のスラリー供給槽４に供給されており、さらにスラリー供給槽４には、新規の砥粒５と新規の切削液体６が所要の割合になるように計量供給されており、撹拌装置７によって撹拌された均一濃度の砥粒スラリー３が供給ポンプ８の作動によりワイヤソー１に供給されるようになっている。
【００４１】
以下、上記図１及び図２、図３に示した実施の形態例の作用を説明する。
【００４２】
図１に示すように、スラリー供給装置２におけるスラリー供給槽４内の砥粒スラリー３は、供給ポンプ８より供給管９及び下向供給管１１を介してワイヤソー１に供給され、図示しないワイヤと共にシリコンウェハー等の切削加工を行う。
【００４３】
ワイヤソー１にて使用された使用後の砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３により排出管１４を介して使用済みスラリー貯留槽１８に供給され、該使用済みスラリー貯留槽１８内の使用後の砥粒スラリー３’は、ポンプ２１により導入管２２を介して第１の遠心分離機２０に導入される。
【００４４】
第１の遠心分離機２０に導入された使用後の砥粒スラリー３’は、デカンタ型遠心分離機等による遠心効果によって１００〜１０００Ｇを与えて分離を行うことにより、粗粒混合液体２３と微粒混合液体２４とに効果的に分離される。
【００４５】
粗粒混合液体２３は、第２の遠心分離機２５に導入されて再度分離されることにより、回収砥粒混合液体２７と微粒混合液体２４’とに分離される。
【００４６】
この時、第２の遠心分離機２５に導入される粗粒混合液体２３に、上記導入管４４，４６を介して新規の切削液体６又は回収切削液体６’或いはその両方が適量混合されることにより、新規の切削液体６又は回収切削液体６’或いはその両方によって、第２の遠心分離機２５に導かれる粗粒混合液体２３中の回収砥粒の表面に付着した微細な粒径のシリコン及び破砕砥粒が洗い流されるようにして“２段漉し”が掛けられることにより、回収砥粒とシリコン及び破砕砥粒とのより完全な分離が行われる。
【００４７】
再度遠心分離され、その結果、回収砥粒混合液体２７と微粒混合液体２４’が取り出される。該微粒混合液体２４’と第１の遠心分離機２０から取り出された微粒混合液体２４は、微粒混合液体回収タンク２６に回収されて撹拌装置３０により撹拌され、ポンプ３１により放電装置３２内に導入孔３２７を通じて導入される。
【００４８】
図２、図３の放電装置３２の電極板３２４からは上記電気エネルギがシェル３２１内の空間部に放出されており、微粒混合流体中の切削屑及び破砕砥粒は微粒固体３４として電極板３２４に吸着される。
【００４９】
この状態で排出弁３２８ａを開けると、分離された回収切削液体６’は液体排出孔３２８から回収切削液体貯留槽２９に回収される。回収切削液体６’の排出後、シリンダ３２２を作動させてスクレーパ３２６を下方に摺動させると、微粒固体３４は電極板３２４から掻き落とされて、固体排出孔３２９から微粒固体回収箱３５に回収される。
【００５０】
一方、第２の遠心分離機２５で分離された回収砥粒混合液体２７はフィルタ３６に導入され、同時に回収切削液体貯留槽２９の回収切削液体６’もフィルタ３６に導入される。そして、フィルタ３６において、微粒が凝集して成長した粗粒或いは切削破片等の異物３９を分離除去して、回収砥粒と回収切削液体６’とからなる混合スラリー４０をスラリー供給装置２のスラリー供給槽４に供給する。
【００５１】
スラリー供給装置２のスラリー供給槽４には、フィルタ３６からの混合スラリー４０が供給されると共に、新規の砥粒５と新規の切削液体６が計量されて供給され、これによって所定濃度の砥粒スラリー３を製造することができる。前記スラリー供給装置２で所定濃度に調整された砥粒スラリー３は、供給ポンプ８を備えた供給管９によりワイヤソー１に供給される。
【００５２】
上述したように、図１、及び図２、図３の形態例によれば、第１の遠心分離機２０で使用後の砥粒スラリー３’が粗粒混合液体２３と微粒混合液体２４とに分離され、且つ第２の遠心分離機２５で粗粒混合液体２３がさらに回収砥粒混合液体２７と微粒混合液体２４’とに分離され、第１、第２の遠心分離機２０，２５で分離された微粒混合液体２４，２４’は、高密度電場発生装置としての放電装置３２で微粒固体３４と回収切削液体６’とに分離され、回収切削液体６’と第２の遠心分離機２５で分離された回収砥粒混合液体２７とをスラリー供給装置２に導いて再び砥粒スラリー３として利用するようにしているので、高価な新規の砥粒５と新規の切削液体６の使用量を削減して、運用コストを大幅に低減できる。
【００５３】
なお、本発明は図示した形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、第１の遠心分離機で使用後の砥粒スラリーが粗粒混合液体と微粒混合液体とに分離され、且つ第２の遠心分離機で粗粒混合液体がさらに回収砥粒混合液体と微粒混合液体とに分離され、第１、第２の遠心分離機で分離された微粒混合液体は、高密度電場発生装置で微粒固体と回収切削液体とに分離され、回収切削液体と第２の遠心分離機で分離された回収砥粒混合液体とをスラリー供給装置に導いて再び砥粒スラリーとして利用するようにしているので、使用後の砥粒スラリーから回収切削液体と回収砥粒混合液体を効率良く分離・回収することができ、高価な新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を削減して、運用コストを大幅に低減できる。更に、廃棄物の発生量を著しく減少することができる。
【００５５】
更に、第１の遠心分離機から第２の遠心分離機に導く粗粒混合液体に、回収切削液体と新規の切削液体の少なくとも一方を適量混合するようにしているので、回収切削液体又は新規の切削液体或いはその両方によって、第２の遠心分離機に導かれる粗粒混合液体中の回収砥粒の表面に付着した微細な粒径のシリコン及び破砕砥粒が洗い流されるようにして"２段漉し"が掛けられることにより、回収砥粒とシリコン及び破砕砥粒とのより完全な分離が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す系統ブロック図である。
【図２】図１で使用される放電装置の全体構成図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】従来のワイヤソーにおける砥粒スラリーの供給経路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ワイヤソー
２スラリー供給装置
３砥粒スラリー
３’ 使用後の砥粒スラリー
５新規の砥粒
６新規の切削液体
６’ 回収切削液体
２０第１の遠心分離機
２３粗粒混合液体
２４，２４’ 微粒混合液体
２５第２の遠心分離機
２６微粒混合液体回収タンク
２７回収砥粒混合液体
２９回収切削液体貯留槽
３２放電装置（高密度電場発生装置）
３６フィルタ
４０混合スラリー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for regenerating a wire saw abrasive slurry in which a wire saw abrasive for cutting or cutting a silicon wafer or the like can be used in a circulating manner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wire saw has been used as an apparatus for cutting a silicon wafer or the like.
[0003]
A wire saw is prepared by applying abrasive grains (particle size = 18.5 to 21.5 microns, specific gravity ρ = about 3.2) as a silicon carbide (silica) -based cutting material and cutting liquid ( Usually, silicon wafers and the like are cut by supplying an abrasive slurry in which mineral oil is mixed with water and various additives.
[0004]
FIG. 4 is a block diagram showing a supply path of abrasive slurry used in the conventional wire saw. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a wire saw having a wire (not shown) for cutting a silicon wafer or the like. Is supplied with the abrasive slurry 3 from the slurry supply device 2.
[0005]
The slurry supply device 2 includes a slurry supply tank 4, and the new abrasive grains 5 and the new cutting liquid 6 are metered and supplied to the slurry supply tank 4 so as to have a required ratio. The abrasive slurry 3 having a uniform concentration is generated by stirring and the abrasive slurry 3 in the slurry supply tank 4 is supplied to the upper portion of the wire saw 1 through a supply pipe 9 having a supply pump 8. Suppose that the supply pipe 10 is provided to the wire saw 1 with a downward supply pipe 11, and the position before the supply valve 10 in the supply pipe 9 and the slurry supply tank 4 are connected by a return pipe 12. Thus, when the supply valve 10 is closed, the abrasive slurry 3 is circulated to prevent the abrasive grains 5 from being precipitated in the supply pipe 9.
[0006]
Further, the used abrasive slurry 3 ′, which is supplied to the wire saw 1 and used for cutting work, and contains cutting scraps and crushed abrasive grains, is discarded through a discharge pipe 14 equipped with a discharge pump 13. The material processing apparatus 15 is supplied.
[0007]
In the waste treatment apparatus 15, the used abrasive slurry 3 ′ is introduced and separated into solid waste 16 composed of abrasive grains, crushed particles thereof, and cutting waste, and liquid waste 17 composed of cutting liquid. The solid waste 16 and the liquid waste 17 are each treated as waste.
[0008]
However, in the conventional system shown in FIG. 4, since the abrasive slurry 3 is disposable, it is necessary to always supply the expensive new abrasive grains 5 and the new cutting liquid 6, which increases the operating cost. Had the problem. In addition, the amount of solid waste 16 and liquid waste 17 increases, which has a problem in terms of environmental conservation and also increases the cost for processing the waste.
[0009]
In order to cope with this problem, as a method of recovering the abrasive grains and the cutting liquid from the used abrasive slurry 3 ′ and repeatedly using them, a centrifuge is provided in two stages, or the centrifuge and the filtration are used. Mechanical / physical separation methods combining membranes and the like have been proposed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is known that the efficiency of separation by centrifugal force is proportional to the square of the particle diameter of the dispersed particles and the density difference (specific gravity difference) between the dispersed particles and the dispersed solvent (liquid). It is difficult to efficiently separate, with a centrifuge, cutting waste having a very small particle size (several microns) and a small specific gravity difference with respect to abrasive grains and cutting fluid, such as wafer cutting waste.
[0011]
Moreover, also in the separation using a filtration membrane, the viscosity of the abrasive slurry after use is high (150 to 200 cp), the particle size of the cutting waste is small, the membrane is easily clogged, and the processing amount is small. From this point, there are many problems when used for continuous production lines.
[0012]
The present invention has been made to solve such problems of the conventional system. By efficiently separating and recovering the abrasive grains and the cutting liquid from the used abrasive slurry and reusing them, a new abrasive can be obtained. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for regenerating wire saw abrasive slurry that can reduce the amount of grains and new cutting liquid used as much as possible, and can significantly reduce the amount of waste generated.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the invention, the used abrasive slurry used for the wire saw is guided to the first centrifuge, and the coarse mixed liquid containing the recovered abrasive grains, the fine cutting waste and the crushed abrasive grains are removed. It separates into the fine-grain mixed liquid contained, guides the coarse-grain mixed liquid to the second centrifuge, and further separates and collects the cutting scraps and crushed abrasive grains adhering to the surface of the recovered abrasive grains from the recovered abrasive grains. An abrasive mixed liquid and a fine mixed liquid are taken out, and the fine mixed liquid taken out from the first centrifuge and the fine mixed liquid taken out from the second centrifuge are used as a high density electric field of a high density electric field generator. The fine solid in the fine liquid mixture is attached to the electrode of the high-density electric field device to separate the fine solid and the recovered cutting liquid, and further from the first centrifuge to the second Recovered cutting liquid into coarse mixed liquid leading to centrifuge To perform the strained second stage by appropriate amount of at least one of the new cutting liquid, and collecting cutting fluid separated by the high-density electric field generating device and the collecting abrasive grains mixed liquid separated by the second centrifuge And reusing it as an abrasive slurry. The present invention relates to a method for regenerating a wire saw abrasive slurry.
[0015]
The invention described in claim 2 introduces a used abrasive slurry from a wire saw and separates it into a coarse mixed liquid containing recovered abrasive grains and a fine mixed liquid containing fine cutting scraps and crushed abrasive grains. A first centrifuge to perform recovery, and a recovered abrasive mixed liquid and fine particles from which the coarse particle mixed liquid separated by the first centrifugal separator is further attached to a surface of the recovered abrasive and separated from cutting waste and crushed abrasive A second centrifuge that separates into a mixed liquid, and a fine particle mixture that collects and stirs the fine particle mixed liquid taken out from the first centrifuge and the fine particle mixed liquid taken out from the second centrifuge A liquid recovery tank, a high-density electric field generator for causing a fine solid in the fine-particle mixed liquid to adhere to the electrode by applying a high-density electric field to the fine-particle mixed liquid introduced from the fine-particle mixed liquid recovery tank, and the second centrifugal separation Recovered abrasive grains separated by machine Body and a new abrasive grains and new slurry supply apparatus for supplying and introducing a cutting liquid abrasive slurry wire saw with the introducing separated recovered cutting liquid in a high-density electric field generating device, further, An introduction pipe for introducing the recovered cutting liquid into the connecting pipe for supplying the coarse mixed liquid from the first centrifuge to the second centrifuge through a regulating valve, and a regulating valve for the new cutting liquid. An apparatus for regenerating a wire saw abrasive slurry, comprising at least one of introduction pipes introduced through a wire.
[0016]
According to the above means, it operates as follows.
[0017]
In the first and second aspects of the invention, the abrasive slurry after use in the first centrifuge is separated into the coarse mixed liquid and the fine mixed liquid, and the coarse mixed liquid is used in the second centrifuge. Is further separated into a recovered abrasive mixed liquid and a fine mixed liquid, and the fine mixed liquid separated by the first and second centrifuges is separated into a fine solid and a recovered cutting liquid by a high-density electric field generator. Since the recovered cutting liquid and the recovered abrasive mixed liquid separated by the second centrifuge are guided to the slurry supply device and used again as the abrasive slurry, the recovered cutting is recovered from the used abrasive slurry. The liquid and the recovered abrasive mixed liquid can be efficiently separated and recovered, and the usage amount of the expensive new abrasive grains and the new cutting liquid can be reduced, thereby greatly reducing the operation cost. Furthermore, the amount of waste generated can be significantly reduced.
[0018]
Furthermore , since an appropriate amount of at least one of the recovered cutting liquid and the new cutting liquid is mixed with the coarse-grain mixed liquid guided from the first centrifuge to the second centrifuge, the recovered cutting liquid or the new cutting liquid is mixed. The cutting liquid or both are used to wash away the fine particle size silicon and the crushing abrasive particles adhering to the surface of the recovered abrasive particles in the coarse mixed liquid guided to the second centrifuge. By applying ", it becomes possible to more completely separate the recovered abrasive grains from the silicon and crushed abrasive grains.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a system block diagram showing an example of an embodiment of the present invention. A used abrasive slurry 3 ′ used in a wire saw 1 similar to FIG. 4 is used as a discharge pipe 14 provided with a discharge pump 13. It is supplied to the used slurry storage tank 18 via. The used slurry storage tank 18 is provided with a stirring device 19 so as to prevent the abrasive grains of the used abrasive slurry 3 'from being precipitated.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a first centrifuge, and the first centrifuge 20 converts the used abrasive slurry 3 ′ in the used slurry reservoir 18 into a feed pipe provided with a pump 21. 22 is introduced. In the first centrifuge 20, the coarse abrasive grains having a large specific gravity (average particle diameter 20 μm, specific gravity 3.16) in the used abrasive slurry 3 ′ are preferentially separated. I have to.
[0022]
That is, in the first centrifugal separator 20, the used abrasive slurry 3 ′ is obtained by mixing the coarse-grain mixed liquid 23 containing the abrasive grains to be collected and the cutting waste (silicon; average particle diameter of several microns, Specific gravity 2.2), or fine particle mixed liquid 24 containing cutting waste and crushed abrasive grains (average particle size of several microns).
[0023]
As the first centrifuge 20, for example, using a decanter centrifuge, the coarse particle mixing is performed by giving 100 to 1000 G (usually 400 to 500 G) to the abrasive slurry 3 ′ by a centrifugal effect. The liquid 23 and the fine particle mixed liquid 24 can be effectively separated. In addition to the decanter centrifuge, the first centrifuge 20 may be a mechanical or physical separation device such as a liquid cyclone, a filter, or a separation plate centrifuge.
[0024]
On the downstream side of the first centrifuge 20, a second centrifuge 25 and a fine particle mixed liquid recovery tank 26 are installed in parallel. The coarse mixed liquid 23 separated by the first centrifugal separator 20 is supplied to the second centrifugal separator 25 through the connecting tube 41, while the fine mixed liquid 24 is supplied to the fine mixed liquid recovery tank 26. It has become so.
[0025]
In the coarse-grain mixed liquid 23, silicon having a fine particle diameter and crushed abrasive grains still remain in the form of adhering to the surface of the recovered abrasive grains. Therefore, the second centrifuge 25 performs so-called “two-stage tanning”. Is applied so that the recovered abrasive grains and silicon and crushed abrasive grains are more completely separated.
[0026]
Further, the supply pipe 43 for supplying the new cutting liquid 6 to the slurry supply tank 4 from the cutting liquid storage tank 28 via the pump 42 and the communication pipe 41 are connected by an introduction pipe 44, thereby adjusting the valve. An appropriate amount of the new cutting liquid 6 is mixed with the coarse-grain mixed liquid 23 through 45a and 45b and supplied to the second centrifuge 25.
[0027]
Further, by connecting the recovery liquid supply pipe 38 for supplying the recovery cutting liquid 6 ′ to the filter 36 from the recovery cutting liquid storage tank 29, which will be described later, via the pump 37 and the communication pipe 41, the connection pipe 41 is connected. An appropriate amount of the recovered cutting liquid 6 ′ is mixed with the coarse mixed liquid 23 via the regulating valves 47a and 47b and supplied to the second centrifuge 25.
[0028]
The introduction pipes 44 and 46 may be provided with one of them, or may be provided with both, and by collecting the new cutting liquid 6 or the recovered cutting liquid 6 ′ with the coarse-grain mixed liquid 23, the recovery is achieved. It is easy to separate the abrasive grains from the silicon and the crushed abrasive grains.
[0029]
The second centrifuge 25 also uses a decanter-type centrifuge similar to the first centrifuge 20, or a mechanical or physical separation device such as a liquid cyclone, a filter, or a separation plate centrifuge. Can do.
[0030]
The fine particle mixed liquid recovery tank 26 includes a stirring device 30 and a pump 31, and the fine particle mixed liquid 24 recovered from the first centrifuge 20 and the fine particle mixed liquid 24 ′ recovered from the second centrifuge 25 are stored in the fine particle mixed liquid recovery tank 26. The mixture is stirred by the stirring device 30 and supplied to the pulse type discharge device (high-density electric field generator) 32 by the pump 31.
[0031]
Here, the electric energy is released in a pulsed manner (30 to 60 pulses / second) in a short time (1/1000 to 100/1000 seconds), and the solid state is formed in the formed high-density electric field (5000 V / cm or more). It is known that solid particles collect on a specific electrode by passing through a liquid dispersion (US Pat. No. 5,447,733).
[0032]
The discharge device 32 is very small in particle size and collects recovered abrasive grains and recovered cutting by utilizing the above principle that solid particles existing in a liquid dispersion can be concentrated on a specific electrode using electric energy. The cutting waste having a small density difference from the liquid 6 ′ is to be collected from the fine particle mixed liquids 24 and 24 ′.
[0033]
The discharge device 32 embodies the above principle, and its structure is shown in FIGS. 2 is an overall configuration diagram of the discharge device, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
[0034]
The discharge device 32 is mounted on a pedestal 33 and includes a hollow shell 321 and an air cylinder 322 on the upper portion thereof. In the hollow portion of the shell 321, there is a scraper guide plate 323 on the left side in the drawing, and an electrode plate 324 on the opposite surface. As is apparent from FIGS. 2 and 3, the electrode plate 324 has four surfaces held by an insulator 325.
[0035]
The scraper 326 is moved up and down by a cylinder 322 in the space between the scraper guide plate 323 and the electrode plate 324, and fine solids (cutting chips, crushing abrasive grains) 34 adhering to the electrode plate 324 in the process are removed. The electrode plate 324 is scraped off.
[0036]
In the upper left part of the shell 321 in FIG. 2, an introduction hole 327 for introducing the fine mixed liquids 24 and 24 ′ sent out from the fine mixed liquid recovery tank 26 is formed. Further, at the lower end of the shell 321, a liquid discharge hole 328 for discharging the recovered cutting liquid 6 ′ to the recovered cutting liquid storage tank 29 via the discharge valve 328a, and a fine solid 34 at the lower fine particle solid via the discharge valve 329a. There is a solid discharge hole 329 for discharging to the collection box 35.
[0037]
Returning to FIG. 1 again, the recovered cutting liquid storage tank 29 installed on the downstream side of the discharge device 32 stores the recovered cutting liquid 6 ′ from which the fine solids 34 have been removed by the discharge device 32. Yes.
[0038]
The recovered abrasive mixed liquid 27 separated by the second centrifuge 25 is supplied to a filter 36 for removing foreign matter. Further, the recovered cutting liquid 6 ′ stored in the recovered cutting liquid storage tank 29 is also supplied to the filter 36 by a recovered liquid supply pipe 38 provided with a pump 37.
[0039]
Then, the filter 36 separates the foreign particles 39 such as coarse particles grown by aggregation of the fine particles in the recovered cutting liquid 6 ′ or cutting debris mixed with the recovered abrasive mixed liquid 27, and the recovered abrasive particles and the recovered cutting liquid 6 are separated. It is made possible to take out the mixed slurry 40 consisting of
[0040]
The mixed slurry 40 from the filter 36 is supplied to the slurry supply tank 4 of the slurry supply apparatus 2, and the new abrasive grains 5 and the new cutting liquid 6 are in the required ratio in the slurry supply tank 4. The abrasive slurry 3 having a uniform concentration stirred by the stirring device 7 is supplied to the wire saw 1 by the operation of the supply pump 8.
[0041]
The operation of the embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3 will be described below.
[0042]
As shown in FIG. 1, the abrasive slurry 3 in the slurry supply tank 4 in the slurry supply device 2 is supplied to the wire saw 1 from the supply pump 8 through the supply pipe 9 and the downward supply pipe 11, together with a wire (not shown). Cutting silicon wafers.
[0043]
The used abrasive slurry 3 ′ used in the wire saw 1 is supplied to the used slurry storage tank 18 through the discharge pipe 14 by the discharge pump 13, and the used abrasive slurry 18 in the used slurry storage tank 18 is used. The particle slurry 3 ′ is introduced into the first centrifuge 20 by the pump 21 through the introduction tube 22.
[0044]
The used abrasive slurry 3 ′ introduced into the first centrifuge 20 is separated by giving 100 to 1000 G by a centrifugal effect by a decanter centrifuge or the like, whereby the coarse mixed liquid 23 and fine particles are separated. It is effectively separated into the mixed liquid 24.
[0045]
The coarse mixed liquid 23 is separated into the recovered abrasive mixed liquid 27 and the fine mixed liquid 24 ′ by being introduced into the second centrifuge 25 and separated again.
[0046]
At this time, an appropriate amount of the new cutting liquid 6 and / or the recovered cutting liquid 6 ′ is mixed into the coarse mixed liquid 23 introduced into the second centrifuge 25 through the introduction pipes 44 and 46. By the new cutting liquid 6 and / or the recovered cutting liquid 6 ′, the fine particle size silicon adhered to the surface of the recovered abrasive grains in the coarse mixed liquid 23 guided to the second centrifuge 25 and both By applying “two-stage scouring” so that the crushed abrasive grains are washed away, more complete separation of the recovered abrasive grains from the silicon and crushed abrasive grains is performed.
[0047]
Centrifugation is performed again, and as a result, the recovered abrasive mixed liquid 27 and the fine mixed liquid 24 ′ are taken out. The fine particle mixed liquid 24 ′ and the fine particle mixed liquid 24 taken out from the first centrifuge 20 are collected in the fine particle mixed liquid recovery tank 26, stirred by the stirring device 30, and introduced into the discharge device 32 by the pump 31. It is introduced through the hole 327.
[0048]
The electric energy is released from the electrode plate 324 of the discharge device 32 of FIGS. 2 and 3 to the space in the shell 321, and the cutting waste and the crushed abrasive grains in the fine particle mixed fluid are formed as the fine solid 34. To be adsorbed.
[0049]
When the discharge valve 328 a is opened in this state, the separated recovered cutting liquid 6 ′ is recovered from the liquid discharge hole 328 to the recovered cutting liquid storage tank 29. After the recovered cutting liquid 6 ′ is discharged, when the cylinder 322 is operated and the scraper 326 is slid downward, the fine solid 34 is scraped off from the electrode plate 324 and recovered from the solid discharge hole 329 to the fine solid recovery box 35. Is done.
[0050]
On the other hand, the recovered abrasive mixed liquid 27 separated by the second centrifuge 25 is introduced into the filter 36, and at the same time, the recovered cutting liquid 6 ′ in the recovered cutting liquid storage tank 29 is also introduced into the filter 36. Then, the filter 36 separates and removes the foreign particles 39 such as coarse particles or cutting debris that have grown by agglomeration of the fine particles, and the mixed slurry 40 composed of the recovered abrasive particles and the recovered cutting liquid 6 ′ is slurry of the slurry supply device 2. Supply to the supply tank 4.
[0051]
The slurry supply tank 4 of the slurry supply apparatus 2 is supplied with the mixed slurry 40 from the filter 36 and is supplied with the new abrasive grains 5 and the new cutting liquid 6 being weighed and supplied thereby. A slurry 3 can be produced. The abrasive slurry 3 adjusted to a predetermined concentration by the slurry supply device 2 is supplied to the wire saw 1 through a supply pipe 9 provided with a supply pump 8.
[0052]
As described above, according to the embodiment shown in FIGS. 1, 2, and 3, the abrasive slurry 3 ′ after use in the first centrifuge 20 is changed into the coarse mixed liquid 23 and the fine mixed liquid 24. The coarse mixed liquid 23 is further separated into the recovered abrasive mixed liquid 27 and the fine mixed liquid 24 ′ by the second centrifuge 25, and separated by the first and second centrifuges 20 and 25. The fine mixed liquids 24 and 24 ′ are separated into the fine solid 34 and the recovered cutting liquid 6 ′ by the discharge device 32 as a high-density electric field generator, and are recovered by the recovered cutting liquid 6 ′ and the second centrifuge 25. Since the separated recovered abrasive mixed liquid 27 is guided to the slurry supply device 2 and used again as the abrasive slurry 3, the amount of expensive new abrasive grains 5 and new cutting liquid 6 used is reduced. Thus, the operation cost can be greatly reduced.
[0053]
Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0054]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, the abrasive slurry after use in the first centrifuge is separated into the coarse mixed liquid and the fine mixed liquid, and the coarse slurry is used in the second centrifuge. The mixed liquid is further separated into a recovered abrasive mixed liquid and a fine mixed liquid, and the fine mixed liquid separated by the first and second centrifuges is converted into a fine solid and recovered cutting liquid by a high-density electric field generator. Since the separated abrasive liquid separated and separated by the second centrifuge is guided to the slurry supply device and reused as the abrasive slurry, the used abrasive slurry is used. The recovered cutting liquid and the recovered abrasive mixed liquid can be efficiently separated and recovered, and the usage amount of expensive new abrasive grains and new cutting liquid can be reduced, thereby greatly reducing the operation cost. Furthermore, the amount of waste generated can be significantly reduced.
[0055]
Furthermore , since an appropriate amount of at least one of the recovered cutting liquid and the new cutting liquid is mixed with the coarse-grain mixed liquid led from the first centrifuge to the second centrifuge, the recovered cutting liquid or the new cutting liquid is mixed. The cutting liquid or both are used to wash away the fine particle size silicon and the crushing abrasive particles adhering to the surface of the recovered abrasive particles in the coarse mixed liquid guided to the second centrifuge. By applying ", it becomes possible to more completely separate the recovered abrasive grains from the silicon and crushed abrasive grains.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system block diagram showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the discharge device used in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an abrasive slurry supply path in a conventional wire saw.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire saw 2 Slurry supply apparatus 3 Abrasive slurry 3 'Used abrasive slurry 5 New abrasive grain 6 New cutting liquid 6' Recovery cutting liquid 20 First centrifuge 23 Coarse-grain mixed liquid 24, 24 'Fine grain Mixed liquid 25 Second centrifuge 26 Fine particle mixed liquid recovery tank 27 Recovered abrasive mixed liquid 29 Recovered cutting liquid storage tank 32 Discharge device (high density electric field generator)
36 Filter 40 Mixed slurry

Claims

The used abrasive slurry used in the wire saw is guided to the first centrifuge and separated into a coarse mixed liquid containing recovered abrasive grains and a fine mixed liquid containing fine cutting scraps and crushed abrasive grains. The coarse mixed liquid is guided to a second centrifuge, and further, cutting scraps and crushed abrasive grains adhering to the recovered abrasive surface are separated from the recovered abrasive grains, and the recovered abrasive mixed liquid and the fine mixed liquid are And the fine particle mixture liquid taken out from the first centrifuge and the fine particle mixture liquid taken out from the second centrifuge are passed through the high density electric field of the high density electric field generator to obtain a fine particle mixture liquid. A fine- grained mixed liquid is attached to the electrode of the high-density electric field device to separate the fine-grained solid and the recovered cutting liquid, and then is guided from the first centrifuge to the second centrifuge. Less recovered cutting fluid and new cutting fluid To perform the strained two stages by also appropriate amount of one, the second centrifugal separator by mixing the recovered cutting liquid separated by the high-density electric field generating device and the collecting abrasive grains mixed liquid separated, abrasive A method of reclaiming a wire saw abrasive slurry, wherein the method is reused as a grain slurry.

A first centrifuge for introducing a used abrasive slurry from a wire saw and separating it into a coarse mixed liquid containing recovered abrasive grains and a fine mixed liquid containing fine cutting scraps and crushed abrasive grains; The coarse mixed liquid separated by the first centrifuge is further separated into a recovered abrasive mixed liquid and a fine mixed liquid from which cutting scraps and crushed abrasive grains adhering to the recovered abrasive surface are separated. Centrifuge, fine particle mixed liquid taken out from the first centrifuge and fine particle mixed liquid taken out from the second centrifuge, and a fine mixed liquid recovery tank for collecting and stirring the fine mixed liquid, and the fine mixed liquid A high-density electric field generator that applies a high-density electric field to the fine-particle mixed liquid introduced from the recovery tank to adhere the fine-particle solid in the fine-particle mixed liquid to the electrode, and the recovered abrasive mixing separated by the second centrifuge Liquid and high density electric field generation And a new abrasive grains and new by introducing a cutting liquid abrasive slurry slurry supply device for supplying the wire saw to thereby introduce recovered cutting liquid separated in location, further said first centrifugal separator An introduction pipe for introducing the recovered cutting liquid into the connecting pipe for supplying the coarse mixed liquid to the second centrifuge through the adjustment valve, and an introduction pipe for introducing the new cutting liquid through the adjustment valve. A wire saw abrasive slurry regenerator comprising at least one of the above .