JP4718854B2 - スラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法及びこれに使用する再生処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハチップなどを製造する際に用いるスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法及びこれに使用する再生処理装置に関する。

例えば半導体ウエハチップなどを製造する際にその製造装置の一つとしてワイヤソー装置が用いられる。かかるワイヤソー装置は、数百の溝を有する２本又は３本のローラに数百本のワイヤを巻回し、このローラを正転・逆転させることによってワイヤを往復運動させるようになっている。そして、この往復運動するワイヤと例えば水晶やシリコンなどの電子部品材料からなる円柱状のワークとの間に砥粒とオイルからなるスラリーを介在させながら、ワークをワイヤに押し当てていくことによって、ワークをウエハ状に切断する装置である。

このワイヤソー装置に用いるワーク切削用のスラリーは、長期間の使用によって砥粒のエッジが無くなって切削能力を失うことや、スラリーにワークの切屑が混入して次第に増加していくことに起因して使用上の寿命があり、ワーク加工に際して定期的に交換する必要がある。

しかしながら、スラリーを長期間使用した場合であっても、全ての砥粒のエッジが無くなる訳ではなく、一部の砥粒のエッジが無くなるに過ぎない。そのため、このようなスラリーを交換する際、毎回新品のオイルに新品の砥粒を混ぜていたのではコストが嵩んでしまう。従って、使用済みの廃スラリーを回収してこの廃スラリーをエッジが取れて丸まり小さくなったもはや切削能力の無い砥粒クズと、エッジが残って充分な切削能力を未だ有している砥粒に遠心分離機を用いて分離し、この使用可能な砥粒を新しい砥粒とともに新しいオイルに混入して再生スラリーとして再使用することが行われている。

一方、ワークの種類を交換すると、スラリーもこれに合わせてそのワークの加工に適したスラリーの種類に交換する必要がある。すなわち、ワークの種類の交換に合わせて、このワークの切削に最適なスラリーとなるように例えばオイルの種類や砥粒サイズの種類を変える必要がある。

このような廃スラリーを再生スラリーとして処理するにあたって、従来の廃スラリー再生処理装置は、複雑な構造を備えた大型の再生処理装置となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２３７９５８号公報（４−６頁、図１）

ワイヤソーを用いてワークを加工するにあたって、上述したようにワークが異なるとスラリーの種類も変えなければならない。そして、ワーク加工会社が単独でこのような廃スラリー再生処理装置を自社に設置した場合、廃スラリー再生処理装置の配管を共通の配管にしてオイルの種類や例えば砥粒サイズの種類が異なる様々な種類のスラリーを共通の配管に流そうとすると、前に処理したスラリーが配管内に残ってその後に交換したスラリーに混入していわれるコンタミネーションを生じるおそれがある。具体的には、或るサイズの砥粒を含んだ廃スラリーの再生処理を行った後、他のサイズの砥粒を含んだスラリーの再生処理を行う場合、前者のサイズの砥粒を含んだ最初のスラリーが配管内に残っているおそれがあり、処理装置の特に配管をくまなくきれいに洗浄する必要がある。これに伴って、膨大な洗浄費用やコスト、スラリー交換の際の時間も必要とされる。

また、多種類の廃スラリーの再生処理を行うために、従来の廃スラリー再生処理装置に異なる種類のスラリーごとの専用配管を配設して対応することも考えられるが、この場合、莫大な装置製造コストがかかってしまう。

一方、このような廃スラリーの再生処理に当たって、現状では使用済みの廃スラリーを再生する専門の処理業者が、様々なワークごとの廃スラリーから再生スラリーに使用する砥粒を分離させる装置であって多数の配管や遠心分離機を備えた大掛かりなプラント並みの廃スラリー再生処理装置を用いて廃スラリーの再生処理を行う場合もある。

具体的には、ワイヤソー装置を設置してワークを加工する幾つかのワーク加工会社が各地に点在している場合、スラリー再生処理業者が例えばタンクローリーなどの大掛かりなスラリー回収供給車両によって各ワーク加工会社を廻って廃スラリーをまとめて回収し、この廃スラリーを上述した大掛かりな廃スラリー再生処理装置によって各社ごとに再生スラリーとして再生してワーク加工会社ごとの再生スラリーを再びスラリー回収供給車両を用いて各ワーク加工会社に供給することが行われている
しかしながら、各ワーク加工会社においてスラリー自体の成分は各社のノウハウの意味合いが大きいので、このようなワーク加工会社集約型の廃スラリー再生処理会社に自社のスラリーを持ち込んで再生させる方式、すなわちワイヤソー装置を用いたワーク加工会社数社が寄せ集まって共通の廃スラリー再生処理会社から再生スラリーの供給を受ける方式では、他社のスラリーが自社の再生スラリーに混ざったり自社のスラリーのノウハウが他社に漏れたりするおそれがあり、新たな問題となっている。

本発明の目的は、スラリー使用型加工装置における使用済みの廃スラリーを簡単な構成でコストを抑えつつ再生処理できるスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法及びこれに使用する廃スラリーの再生処理装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明にかかるスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法は、
スラリー使用型加工装置のスラリータンクに溜まった使用済みの廃スラリーを回収して再生するスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法において、
廃スラリーを回収する搬送可能な回収タンクであって、前記廃スラリーを当該回収タンク内に回収すると共に遠心分離機に送り出す吸引吐出手段と、前記廃スラリーを攪拌する攪拌手段と、当該回収タンクを搬送可能とする移動部を備えた回収タンクを用意し、
前記回収タンクの吸引吐出手段を用いてスラリー使用型加工装置のスラリータンクから廃スラリーを当該回収タンクに回収し、
前記スラリー使用型加工装置と独立して当該スラリー使用型加工装置近傍に設置された遠心分離機まで前記回収タンクを搬送し、
前記吸引吐出手段を用いて前記回収タンクの廃スラリーを前記遠心分離機に送り出し、
前記廃スラリーの中の再使用可能な砥粒を前記遠心分離機によって分離し、
再生スラリーを供給する搬送可能な攪拌タンクであって、前記再生スラリーを攪拌する攪拌手段と当該攪拌タンクを搬送可能とする移動部を備えた攪拌タンクを用意し、
新オイル、新砥粒に加えて前記遠心分離機によって分離して再使用可能となった砥粒を混入した再生スラリーを前記攪拌タンクに収容し、
前記撹拌タンクをスラリー使用型加工装置のスラリータンク近傍まで搬送し、
前記撹拌タンク内の再生スラリーを前記スラリータンクに送り出し、前記スラリータンクに溜まった再生スラリーを再びスラリー使用型加工装置のワーク加工に用いることを特徴としている。

廃スラリーの回収、再生スラリーの供給を簡易な構成の移動式タンクとすることにより廃スラリーの再生処理装置を簡略化することが可能となる。

また、廃スラリーを遠心分離機で分離処理終了後、回収タンクと遠心分離機を新オイルで自動的に洗浄することで、廃スラリーの再生処理装置内を常に清潔に保つことができ、段取り変えに時間を要することなく、例えば続く別種類のスラリーの再生処理を迅速に行うことが可能となる。

また、廃スラリー再生処理装置内に複雑な配管を備えなくて済むので、再生処理装置内のスラリーの溜まりによる配管の目詰まりも防止できる。

また、このスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法は、いわゆるプラント並みの規模を有した従来の大規模設置型の廃スラリー再生処理装置を用いるものではない。すなわち、従来のように、多数のワーク加工会社と一括して処理契約した廃スラリーの再生処理会社に各社のスラリーを持ち込んで再生させる処理形態とは本質的に異なっている。その結果、ワーク加工会社ごとのノウハウに属するスラリーの成分を他のワーク加工会社に知られるおそれもなく、自社の再生スラリーにその処理前の他社の再生スラリーが混ざって再生スラリーの品質が低下することもない。

また、本発明の請求項２に記載の廃スラリーの再生処理装置は、請求項１に記載のスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法に使用する廃スラリーの再生処理装置であって、
廃スラリーの中から再使用可能な砥粒を分離する遠心分離機と、
廃スラリーを回収する搬送可能な回収タンクであって、前記廃スラリーを当該回収タンクに回収すると共に遠心分離機に送り出す吸引吐出手段と、前記廃スラリーを攪拌する攪拌手段と、当該回収タンクを搬送可能とする移動部を備えた回収タンクと、
再生スラリーを供給する搬送可能な攪拌タンクであって、前記再生スラリーを攪拌する攪拌手段と当該攪拌タンクを搬送可能とする移動部を備えた攪拌タンクを有することを特徴としている。

このような廃スラリーの再生処理装置を用いることで、請求項１に記載した廃スラリーの再生処理方法の作用を十分に発揮することが可能となる。

本発明によると、スラリー使用型加工装置における廃スラリーを簡単な構成でコストを抑えつつ再生できる廃スラリーの再生処理方法を提供することができた。

以下、本発明の一実施形態をスラリー使用型加工装置の一態様として知られるワイヤソー装置における廃スラリーの再生処理方法に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかるワイヤソー装置における廃スラリーの再生処理方法を示した説明図である。また、図２は、この再生処理方法に用いられる廃スラリー再生処理装置２０を示した概略斜視図である。

図１に示すように、本発明にかかるワイヤソー装置１０における廃スラリーの再生処理方法（以下、単に「廃スラリーの再生処理方法」とする）は、ワイヤソー加工装置１０と廃スラリー再生処理装置２０とが例えばワイヤソー装置１０を備えたワーク加工会社の同一の建屋内に共に設置されるか、隣接する建屋にそれぞれ設置されていることに特徴がある。

すなわち、従来例で説明した数社からなるワーク加工会社の各社のスラリーを一つの廃スラリー再生処理会社が個別に回って回収する廃スラリーの再生処理方法とは本質的に異なった処理方法である。

続いて、本発明にかかる廃スラリーの再生処理方法について具体的に説明する。

ワイヤソー装置１０は、図１に示すように、ワイヤソー加工部１１と、スラリータンク１２を備えており、従来例でも説明したように、数百の溝を有する２本ないし３本のローラに数百本のワイヤを巻回し、このローラを正転・逆転させることによってワイヤを往復運動させるようになっている。そして、この往復運動するワイヤと例えば水晶やシリコンなどの電子部品材料からなる円柱状のワークとの間に砥粒とオイルからなるワーク切削用スラリーを介在させ、ワークをワイヤに押し当てることによってワークをウエハ状に切断するようになっている。

また、スラリーは、砥粒をオイルに混ぜて攪拌することでオイル全体に拡散させた状態でできており、加工するワークごとの切削に適した＃１０００や＃８００などの砥粒を最適なオイルに混ぜて使われるようになっている。

一方、廃スラリー再生処理装置２０は、図２に示すように、フレーム２１と、フレーム２１に備わった遠心分離機２２と、遠心分離機２２を駆動する駆動モータ２３と、回収タンク３０から廃スラリーを遠心分離機２２に供給する配管２４と、配管２４の途中に設けられ、かつ遠心分離機２２への廃スラリーの供給量を調整する流量調整器２５を備えている。

また、廃スラリー再生処理装置２０には、廃スラリーを回収する搬送可能な回収タンク３０と再生スラリーをワイヤソー装置１０に供給する搬送可能な攪拌タンク４０がこれらの装置本体と独立して備わっている。

また、廃スラリー再生処理装置２０には、その遠心分離機２２の下側に、使用するスラリーから遠心分離機２２で分離された使用済みオイルやワークの切削クズ、砥粒のうち角が取れ切削能力を失ったような小さな砥粒クズなどを廃棄するスラッジオイルドラム缶２６が備わっている。

また、廃スラリー再生処理装置２０には、オイル廃棄用のスラッジオイルドラム缶２６に加えて、再生スラリーを作るための新オイルドラム缶２７が備わるとともに、この新オイルドラム缶２７から新オイルを攪拌タンクに供給する新オイル吐出ポンプ２８が備わっている。

また、ここでは図示しない新砥粒を攪拌タンク４０に投入する新砥粒供給部が備わっている。

また、ここでは詳細には示さないが、遠心分離機２２で分離した再使用可能な砥粒と新砥粒に新オイルを混入させる際に、流し込むオイルの体積を測定してスラリーを適切な比重に保つ例えば超音波センサなどを用いた体積計５０（図１参照）が備わっている。なお、砥粒やオイルの混ざったスラリーの比重を最適な比重に管理する比重計を更に備えて、スラリーの比重をより正確に測定するようにしても良い。

また、フレーム２１の前面には、廃スラリー再生処理装置を適切に作動させるための操作パネル２９が備わっている。

回収タンク３０は、廃スラリーを回収して遠心分離機２２まで搬送してこれを遠心分離機２２に流し込む役目を果たし、廃スラリーを回収すると共に遠心分離機２２に送り出す吸引吐出ポンプ（吸引吐出手段）３１と、廃スラリーを攪拌する攪拌モータ（攪拌手段）３２（図１参照）と、回収タンク３０を搬送するローラ（移動部）３３を備えている。

同様に、攪拌タンク４０は、廃スラリー再生処理装置１０で再生された再生スラリーをワイヤソー装置１０まで搬送してこれをワイヤソー装置１０のスラリータンク１２に流し込む役目を果たし、再生スラリーをスラリータンク１２に送り出す吐出ポンプ（ここでは図示せず）と、再生スラリーを攪拌する攪拌モータ４２（図１参照）と、攪拌タンクを搬送するローラ（移動部）４３を備えている。

遠心分離機２２は、廃スラリーのオイルとワークの切削クズや角が丸まって切削クズと同程度の大きさとなりもはや切削能力のない砥粒クズが混入するスラリーから未だに角があって切削能力を十分有している砥粒を分離する役割を果たしている。

なお、回収タンク３０は、異なるスラリーごとに用意しても良く、ひとつの回収タンク３０のみを用意して異なるスラリーを用いるときにこれを洗浄するようにしても良い。回収タンク３０は単純な構造を有しているので、この様な洗浄も簡単に行うことができる。

また、攪拌タンク４０も同様に、異なるスラリーごとに用意しても良く、１つの攪拌タンク４０のみを用意して異なるスラリーに用いるときにこれを洗浄するようにしても良い。

続いて、このような廃スラリー再生処理装置２０を用いた廃スラリーの再生処理方法について図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、ワイヤソー装置１０のスラリータンク１２内のスラリーはワイヤソー加工部１１に供給されるとともに（図１中、矢印Ａ参照）、ワイヤソー加工部１１からスラリータンク１２に戻される（図１中、矢印Ｂ参照）。このようにスラリーを長期間使用していると、スラリー中のワークの切削クズの濃度が高くなるとともに、スラリーの砥粒の一部が丸まって切削能力を失うので、回収タンク３０を用いてこの使用済みスラリーを廃スラリーとして回収する。

この回収タンク３０は吸引吐出ポンプ３１を備えており、これを用いてスラリータンク内の廃スラリーを回収する（図１中、矢印Ｃ参照）。

回収タンク３０への廃スラリーの回収が終了したら、吸引吐出ポンプ３１を停止して、回収タンク３０を廃スラリー再生処理装置２０に備わった遠心分離機２２まで例えば作業者が手で押してこれを搬送する（図１中、矢印Ｄ参照）。なお、回収タンク３０にはローラ３３が備わっているので、この搬送作業を無理なく行うことができる。

次いで、回収タンク３０を再生スラリーの遠心分離機２２近傍に位置させ、攪拌モータ３２により廃スラリーを攪拌して廃スラリー中の砥粒濃度を均一化させ、吸引吐出ポンプ３１を用いて回収タンク３０の廃スラリーを遠心分離機内に送り出す。（図１中、矢印Ｅ参照）
次いで、遠心分離機２２を作動させて、ワークの切削クズや角の丸まって切削能力の失った砥粒クズが混ざった使用済みスラリーから、未だ角が丸まっておらず切削能力を失っていない砥粒を分離する。（図１中、矢印Ｆ１とＧ１参照）
次いで、上述した切削クズや砥粒クズの混ざった加工に使用することができないスラリーをスラッジオイルドラム管２６に排出する。（図１中、矢印Ｆ２参照）これと同時に、遠心分離機２２で分離した使用可能な砥粒が攪拌タンク４０に投入される。（図１中、矢印Ｇ２参照）
次いで、攪拌タンク４０内に存在するスラリーの現在体積が超音波センサなどの体積計５０で計測されるとともに、攪拌タンク４０内に存在するスラリーの現在比重を比重計測手段で測定する。前記により測定された攪拌タンク４０内に存在するスラリーの現在体積値と現在比重値を用いて、目標とする再生スラリーを作るために必要となる新砥粒の量と新オイルの量を演算手段によって演算し、操作パネル２９に表示させる。

次いで、前記方法により、操作パネル２９に表示された量の新砥粒を、攪拌モータ４２を作動させたまま攪拌タンク４０に投入する。（図１中の矢印Ｈ参照）
次いで、攪拌モータが４０を停止させて攪拌タンク４０内に存在するスラリーの液面を静止させた状態で超音波センサなどの体積計５０で攪拌タンク４０内に存在するスラリーの体積を確認しながら、操作パネル２９に表示された量の新オイルを攪拌タンク４０に投入する。（図１中、矢印Ｋ参照）
この際、比重計を用いて再生スラリーの比重を図って新砥粒と新オイルの量を調節しながら攪拌タンク４０に流し込むと、更に最適な成分比重を備えた再生スラリーを得ることができる。一方、空になった回収タンク３０には、新オイルを供給してこのタンクを洗浄するとともに（図１中、矢印Ｍ参照）、この洗浄液を遠心分離機２２へ送ることによって、途中の吸引吐出ポンプ３１、配管２４、流量調整器２５、更には遠心分離機２２の内部に残るスラリーを洗い流すことができる。

これによって、加工するワークごとにその加工に適した再生スラリーを得ることができる。

再生スラリーを攪拌タンクに所定量だけ流し込んだら、新オイル吐出ポンプ２８と攪拌モータ４２を停止させて攪拌タンク４０をワイヤソー装置１０のスラリータンクまで手で押して搬送する（図１中、矢印Ｎ参照）。攪拌タンク４０にはローラ４３が備わっているので、この搬送作業を無理なく行うことができる。次いで、図示しない吐出ポンプを用いてスラリータンク１２に再生スラリーを供給する。（図１中矢印Ｑ参照）
同じく、スラリータンク１２への再生スラリーの供給が終わったら、攪拌タンク４０を再び元の位置まで手で押して搬送する。（図１中、矢印Ｒ参照）回収タンク３０は洗浄して再び使用済みスラリーの回収に使用する。（図１中、矢印Ｓ参照）
このような手順を繰り返すことによって、ワイヤソー装置１０のスラリーを常にワーク加工に最適な状態におくことができる。なお、ワイヤソー装置１０のワークの種類を交換する際は、それに適したスラリーに交換しなければならないが、この場合であっても、各スラリーに対応した専用の回収タンク３０及び攪拌タンク４０を予め用意しておくことで、迅速に対応することができる。また、回収タンク３０や攪拌タンク４０は小型であるので、これらをそれぞれ複数台用意しておいても作業スペースをあまり占有せずに済む。

以上の説明から明らかなように、この廃スラリー再生処理装置２０を洗浄するにあたって、遠心分離機２２やこれと独立して備わった回収タンク３０、攪拌タンク４０などの単純な構成を備え、従来の大規模な廃スラリーの再生処理装置のように複雑な配管を備えていないので、その洗浄作業を迅速かつ簡単に行うことができる。

なお、各ワークの加工に適したオイルや砥粒を含んだワークごとのスラリーを用いた場合、上述した簡易な構成の回収タンクや攪拌タンクを各スラリー専用のタンクとして、これら回収タンクや攪拌タンクを複数設けても、設置スペース上やコスト的に不都合となることはない。

その結果、従来の廃スラリーの再生処理装置のように、共通の配管に異なるスラリーを流し込む際に生じる欠点、すなわち或る種類の廃スラリーの再生処理を終えた後、異なる種類の廃スラリーの再生処理を行う際、廃スラリーの再生処理装置を配管洗浄のためだけに長時間停止させる必要はない。

なお、上述した実施形態においては、回収タンク３０の吸引吐出ポンプ３１を一体として設けられたが、これを吸引ポンプと吐出ポンプ別々に設けても良いことは言うまでもない。

なお、本発明は以上説明したワイヤソー装置における廃スラリーの再生処理方法にその適用範囲を限定されるものではなく、例えばスラリーを用いる工程であってワイヤソー工程の後工程であるラッピング工程での廃スラリーの再生処理など他の関連技術分野にも適用可能である。

本発明の一実施形態にかかるワイヤソー装置における廃スラリーの再生処理方法の説明図である。 図１に示したワイヤソー装置における廃スラリー再生処理装置を示した概略斜視図である。

符号の説明

１０ ワイヤソー装置
１１ ワイヤソー加工部
１２ スラリータンク
２０ 廃スラリー再生処理装置
２１ フレーム
２２ 遠心分離機
２３ 駆動モータ
２４ 配管
２５ 流量調整器
２６ スラッジオイルドラム缶
２７ 新オイルドラム缶
２８ 新オイル用吐出ポンプ
２９ 操作パネル
３０ 回収タンク
３１ 吸引吐出ポンプ
３２ 攪拌モータ
３３ ローラ（移動部）
４０ 攪拌タンク
４２ 攪拌モータ
４３ ローラ（移動部）
５０ 体積計

Claims (2)

1. スラリー使用型加工装置のスラリータンクに溜まった廃スラリーを回収して再生するスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法において、
   廃スラリーを回収する搬送可能な回収タンクであって、前記廃スラリーを当該回収タンクに回収すると共に遠心分離機に送り出す吸引吐出手段と、前記廃スラリーを攪拌する攪拌手段と、当該回収タンクを搬送可能とする移動部を備えた回収タンクを用意し、
   前記回収タンクの吸引吐出手段を用いてスラリー使用型加工装置のスラリータンクから廃スラリーを当該回収タンクに回収し、
   前記スラリー使用型加工装置と独立して当該スラリー使用型加工装置近傍に設置された遠心分離機まで前記回収タンクを搬送し、
   前記吸引吐出手段を用いて前記回収タンクの廃スラリーを前記遠心分離機に送り出し、
   前記廃スラリーの中の再使用可能な砥粒を前記遠心分離機によって分離し、
   再生スラリーを供給する搬送可能な攪拌タンクであって、前記再生スラリーを攪拌する攪拌手段と当該攪拌タンクを搬送可能とする移動部を備えた攪拌タンクを用意し、
   新オイル、新砥粒に加えて前記遠心分離機によって分離して再使用可能となった砥粒を混入した再生スラリーを前記攪拌タンクに収容し、
   前記撹拌タンクを前記スラリー使用型加工装置のスラリータンク近傍まで搬送し、
   前記撹拌タンク内の再生スラリーを前記スラリータンクに送り出し、前記スラリータンクに溜まった再生スラリーを再びスラリー使用型加工装置のワーク加工に用いることを特徴とするスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生処理方法。
2. 請求項１に記載のスラリー使用型加工装置における廃スラリーの再生方法に使用する廃スラリーの再生処理装置であって、
   廃スラリーの中から再使用可能な砥粒を分離する遠心分離機と、
   廃スラリーを回収する搬送可能な回収タンクであって、前記廃スラリーを当該回収タンクに回収すると共に遠心分離機に送り出す吸引吐出手段と、前記廃スラリーを攪拌する攪拌手段と、当該回収タンクを搬送可能とする移動部を備えた回収タンクと、
   再生スラリーを供給する搬送可能な攪拌タンクであって、前記再生スラリーを攪拌する攪拌手段と当該攪拌タンクを搬送可能とする移動部を備えた攪拌タンクを有することを特徴とする廃スラリーの再生処理装置。

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