JP5230980B2 - ワイヤソースラリの磁性異物除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソーにてシリコンインゴットを切断した後のスラリに含まれる磁性異物を効果的に除去するようにしたワイヤソースラリの磁性異物除去装置に関する。

シリコン単結晶やシリコン多結晶のインゴットからＩＣ用ウエーハ、太陽電池用ウエーハ等の薄状板を製造する際には、ワイヤソーと呼ばれる装置が一般に用いられている。ワイヤソーは、例えば１本のワイヤを複数のローラ間に所定ピッチで巻き付けてなるワイヤ群を構成し、ローラの回転によりワイヤを高速走行させながらインゴットをワイヤに押し付けると共に、切削液と砥粒等からなる切削スラリをインゴットとワイヤとの接触部に供給して、シリコンインゴットをスライスすることによりウエーハを製造している。

前記ワイヤソーで使用したスラリは、スラリ処理装置で砥粒を回収することが行われており、回収した砥粒は切削液等と混合する調整を行った後、再びワイヤソーに供給して循環使用することが行われている。又、切削液についても回収して調整することにより再使用するようにしたものもある。

図１２は従来のスラリ処理装置の一例の概略を示す側面図であり、ワイヤソー１で使用されたスラリは廃液受入タンク２に貯留され、廃液受入タンク２のスラリは、先ず遠心分離機３に導かれて砥粒と廃液とに分離され、廃液は廃液タンク４に貯められた後廃液貯留タンク５に送られて貯留され、又、砥粒は再生タンク６に貯められた後再生供給タンク７に送られて貯留される。そして、再生供給タンク７の砥粒は調合タンク８に送られて新たな砥粒や新たな切削液等と混合して調整された後、再びワイヤソー１に供給されてシリコンインゴットの切断に用いられる。図中９はスラリを送給するポンプである。

しかし、前記したように、ワイヤソー１にてワイヤによりインゴットを切断する際には、同時にワイヤが削られる等の要因から鉄等の粒子状の磁性異物がスラリ中に混入する問題がある。更に、この種の磁性異物の比重は砥粒の比重と同等であり、しかもスラリは比較的高い粘性を有しているために、前記スラリ処理装置の遠心分離機３では分離され難く砥粒と一緒に取り出されてしまう。このため、砥粒を循環して使用すると、砥粒中の磁性異物の濃度が徐々に増加するという問題を有していた。

砥粒中の磁性流体の濃度が増加すると、ワイヤソーのワイヤに磁性異物が付着して団子状になり、このためにワイヤによる切削性が損なわれるばかりでなく、切断されるウエーハの品質が低下するという問題を生じる。

このために、スラリ中に磁石を挿入して磁力により磁性異物を磁石に吸着することにより磁性異物を分離することが考えられるが、永久磁石を用いた場合には一旦吸着された微粒の磁性異物を永久磁石から確実に除去することは殆ど不可能であり、又、電磁石を用いた場合にも電磁石には残留磁気があるために一旦吸着した微粒の磁性異物は電源を切っても電磁石から除去され難く、よって磁石に吸着した磁性異物を除去する作業が大変であるという問題がある。

このため、従来では、砥粒を循環使用することにより磁性異物の濃度が高くなった場合には、砥粒或いはスラリを、定期的に系外に取り出して廃棄処分することが行われていた。

一方、磁性異物類を直接磁石に吸着させないようにして磁性異物類を分離するようにした磁性異物類除去装置が、特許文献１に示されている。特許文献１では、筒体の内部にバーマグネットを備え、該バーマグネットに一体に取り付けた出入具により、バーマグネットが筒体内を移動できるようにした構成としている。更に、バーマグネットの磁力によって筒体外面に吸着した磁性異物類はスクレーパによって除去するように構成されている。

又、特許文献２には、ケーシング内に永久磁石による棒状マグネットを配置した構成において、磁性異物除去性能を高めるために、ケーシング内に液体材料をサイクロンのように旋回して導くことにより磁極との接触確率を高めるようにしたものが示されている。
特開２００６−３４１２１２号公報 特開２００６−３２６４４７号公報

特許文献１の装置において、原材料（スラリ）から磁性異物類を効果的に分離するためには、バーマグネットが挿入された筒体を複数備えておき、各バーマグネットを出入具により筒体に対して同時に移動させる必要がある。ここで、バーマグネットの磁力は距離の二乗に反比例する（クーロンの法則）ため、バーマグネットによる磁性異物類の吸着力を高めるためには筒体の厚さをできるだけ薄くすると共に、筒体の内面とバーマグネットの外面との間の間隔をできるだけ小さいことが望まれる。

しかし、筒体とバーマグネットの間隔を小さく設定した場合には、出入具によって複数のバーマグネットを同時に移動させるために、出入具に固定された各バーマグネットの間隔と筒体の間隔とを精度良く一致させておく必要があり、僅かな誤差があってもバーマグネットと筒体内面とが擦れて安定した移動ができなくなる懸念があり、従って特許文献１の装置は製造が非常に大変になるという問題がある。

又、特許文献１では、筒体の外面に付着した磁性異物類をスクレーパで刮げ落すようにしているが、この方法では筒体外面の磁性異物類を良好な状態で除去することができないばかりか、ワイヤソースラリのように砥粒等が含まれている場合には、スクレーパによって筒体が削られて、筒体の削り屑の粒子がスラリに新たに混入されるという問題がある。

一方、特許文献２は、棒状マグネットに付着した磁性異物を除去するための手だてを何ら有しておらず、従って、棒状マグネットに付着した磁性異物を除去することができないために、前記棒状マグネットを用いて再び磁性異物の除去作業を行うことができないという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、ワイヤソーにてシリコンインゴットを切断した際に生じるスラリに含まれる磁性異物を磁石を有する吸着体により効果的に除去することができ、しかも吸着体に付着した磁性異物を効果的に取り除いて吸着体を繰り返し使用できるようにしたワイヤソースラリの磁性異物除去装置を提供しようとするものである。

本発明は、ワイヤソーからのスラリに含まれる磁性異物を磁石を用いて繰り返し除去するようにしたワイヤソースラリの磁性異物除去装置であって、
スラリを収容するスラリ受入槽と、
非磁性材からなる外被体の内部に磁石を移動可能に備えた吸着体と、
外被体内の磁石を流体の作用により吸着位置と退去位置とに移動させる流体駆動手段と、
吸着体を支持し、磁石が吸着位置に移動した吸着体をスラリ受入槽のスラリに挿入して外被体の外面にスラリ中の磁性異物を付着させた後吸着体をスラリから外部に取り出すようにした支持装置と、
スラリから取り出した吸着体は洗浄槽に移動され、前記吸着体内の磁石を退去位置に移動して磁性異物の付着力を消失させた状態で前記吸着体に水を噴射する水噴射装置、又は、吸着体に接するブラシ状の掻き取装置により洗浄を行って磁性異物を除去するように前記洗浄槽に備えた洗浄装置と
を有することを特徴とするワイヤソースラリの磁性異物除去装置、に係るものである。

上記ワイヤソースラリの磁性異物除去装置において、磁石は永久磁石であってもよい。

又、上記ワイヤソースラリの磁性異物除去装置において、磁石は電磁石であってもよい。

又、上記ワイヤソースラリの磁性異物除去装置において、外被体は非磁性金属からなっていてもよい。

又、上記ワイヤソースラリの磁性異物除去装置において、外被体は樹脂からなっていてもよい。

本発明のワイヤソースラリの磁性異物除去装置によれば、非磁性材からなる外被体の内部に磁石を備えた吸着体を支持装置によりスラリ受入槽に対して挿入・取出可能に支持しており、流体駆動手段により磁石を吸着位置に移動させた吸着体をスラリ受入槽のスラリに挿入して外被体の外面にスラリの磁性異物を付着させた後、吸着体をスラリから外部に取り出し、スラリから取り出した吸着体内の磁石を退去位置に移動させて磁性異物の付着力を消失させた状態で洗浄装置にて吸着体を洗浄することにより磁性異物を除去するようにしたので、吸着体に付着した磁性異物が洗浄装置によって良好に除去された吸着体をスラリ受入槽内に挿入して、スラリ中の磁性異物を吸着体により繰り返し効果的に除去できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明のワイヤソースラリの磁性異物除去装置を備えたスラリ処理装置の概略を示す側面図であり、図１２と同様の構成において、ワイヤソー１でインゴットの切断に用いられたスラリを貯める廃液受入タンク２と、スラリを砥粒と廃液とに遠心分離する遠心分離機３との間に、スラリ中の鉄などの磁性異物を除去する磁性異物除去装置１０を設けている。

図２は上記磁性異物除去装置１０の正面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図であり、図中１１は台１２上に設けたスラリ受入槽であり、該スラリ受入槽１１には前記廃液受入タンク２からのスラリがポンプ９及び受入管９ａを介して導入されるようになっている。スラリ受入槽１１の後部（図３の右側）には洗浄装置１３を構成する２つの洗浄槽１３ａ，１３ｂが順次配置されている。

図２に示すように、スラリ受入槽１１及び洗浄装置１３の左側部には、横行レール１４によりスラリ受入槽１１と洗浄装置１３が配置された方向に沿って走行する支持装置１５が設けられている。

前記支持装置１５にはサーボモータとボールネジの組み合わせ、又はシリンダ、或いはその他の駆動装置によりレール１６に沿って昇降するようにした昇降架台１７が設けられており、該昇降架台１７には支持ブック１８によって鉛直に支持された複数の吸着体１９が備えられている。図２、図３に示す例では前記スラリ受入槽１１の内部に対して均等に配置されるように左右方向に５本配置した吸着体１９が前後２列に設けられている。

前記スラリ受入槽１１の底部には傾斜面２０が設けてあり、該傾斜面２０の最下部から配管２１によりスラリが取り出されて前記遠心分離機３に供給されるようになっている。

吸着体１９は、図４に示す如く非磁性材にて形成された筒状の外被体２２と、該外被体２２の内部に僅かな隙間を有して上下移動可能に挿入された磁石２３とから構成されている。非磁性材からなる外被体２２としては、薄く加工しても強度があり、しかも摩擦によって切削され難く、僅かに切削されてスラリ中に混入してもインゴットの切断に悪影響を及ぼさないものが好ましく、例えばＳＵＳ、アルミニウム、樹脂（ＰＶＣ）等を用いることができる。又、前記磁石２３には永久磁石を用いることができると共に、電磁石を用いることができる。電磁石を用いる場合には、磁石２３に接続した電源線が磁石２３と共に外被体２２の内部を昇降できるように構成される。

図５は前記吸着体１９における流体駆動手段の一例を示す断面図であり、外被体２２の内部には僅かな隙間２４を有して内筒２５が挿入されていて、該内筒２５の内部に磁石２３が挿入されており、前記内筒２５の底部には孔２６が形成されている。そして、前記吸着体１９の上端には、図４にも示すように、内筒２５の内部に圧縮空気等の流体を供給するようにした押下用弁２７と、前記外被体２２と内筒２５との間の隙間２４に流体を供給するようにした押上用弁２８とを備えており、押下用弁２７にて内筒２５内に流体を供給すると磁石２３は押し下げられて吸着位置２９に保持され、押上用弁２８にて外被体２２と内筒２５との間の隙間２４に流体を供給すると前記隙間２４と孔２６を通して下部から供給される流体により磁石２３は押上げられて退去位置３０に保持されるようにした流体駆動手段が構成されている。

図６は流体駆動手段の他の例を示す断面図であり、この例では磁石２３を挿入する外被体２２の下端に、外被体２２の下端から流体を導入するようにした流体導管３１を備えており、この形態では、押下用弁２７にて外被体２２の上端に流体を供給すると磁石２３は押し下げられて吸着位置２９に保持され、押上用弁２８にて前記流体導管３１に流体を供給すると外被体２２の下部から流体が供給されることにより磁石２３は押上げられて退去位置３０に移動させられるようになっている。

図７に示す如く、前記磁石２３が吸着位置２９に保持された吸着体１９を吸着位置２９がスラリ内に没入するようにスラリ受入槽１１内部に挿入すると、スラリ中の磁性異物３２は磁石２３の磁力によって外被体２２の外面に付着されるようになる。

図８〜図１０は、洗浄装置１３の一例を示すもので、この洗浄装置１３は洗浄槽１３ａ，１３ｂの内部に、洗浄槽１３ａ，１３ｂに挿入される吸着体１９に洗浄水を噴射して外被体２２の外面に付着した磁性異物３２（図７）を洗浄除去するようにした水噴射装置３３を備えている。図８の形態では給水入口３４からの洗浄水を、前記したように２列に設けられた吸着体１９を両側から挟むように３つに枝分かれした配管３５に複数備えたノズル３６から各吸着体１９に洗浄水を噴射して洗浄するようになっている。

又、洗浄槽１３ａ，１３ｂに上記水噴射装置３３を備えることに代えて、図１１に示すようなブラシ状の掻取装置３７を備えるようにしてもよく、この場合にはブラシ状の掻取装置３７が自由に回転或いは駆動装置により回転するようになっていても良い。又、前記水噴射装置３３と前記ブラシ状の掻取装置３７とを合わせて備えるようにしてもよい。

洗浄槽１３ａ，１３ｂの洗浄水は、夫々配管３８，３９により取出して磁性異物３２等を除去する浄化を行った後再び水噴射装置３３に導いて循環使用するようにしている。

尚、図２では、２つの洗浄槽１３ａ，１３ｂを設けて洗浄を２回行うようにした場合について例示したが、１回の洗浄で吸着体１９に付着した磁性異物３２を良好に洗浄除去できる場合には、１つの洗浄槽としてもよい。

次に、上記図示例の作動を説明する。

図１のワイヤソー１でのインゴットの切断に用いられ廃液受入タンク２に貯められたスラリを図２の磁性異物除去装置１０のスラリ受入槽１１に所定のレベルになるように供給する。

続いて、図２に示す如く、支持装置１５に備えた昇降架台１７を下降させて支持ブック１８に支持されている複数の吸着体１９をスラリ受入槽１１のスラリに没入させる。このとき、図５、図６の押下用弁２７を作動して磁石２３の上側に圧縮空気等の流体を供給することにより、磁石２３を押し下げて吸着位置２９に保持させておく。

すると、スラリに挿入された吸着体１９には、磁石２３の磁力によってスラリ中の磁性異物３２が引き付けられ、外被体２２の外面に磁性異物３２が付着する。

続いて、支持装置１５に備えた昇降架台１７を上昇させて複数の吸着体１９をスラリ受入槽１１のスラリから引き抜く。

その後、支持装置１５を横行レール１４に沿って図３の右方向に走行させて洗浄槽１３ａの位置で停止させる。

更に、押上用弁２８を作動して図５の隙間に、又は図６の流体導管３１に圧縮空気等の流体を供給することにより磁石２３を押し上げて退去位置３０に保持させる。このように、磁石２３が退去位置３０に移動すると、外被体２２に付着していた磁性異物３２の付着力は消失される。

従って、この状態の吸着体１９を、前記昇降架台１７を下降させることにより洗浄槽１３ａ内に挿入し、図８〜図１０に示した水噴射装置３３のノズル３６から洗浄水を噴射して吸着体１９を洗浄すると、外被体２２の外面に付着していた磁性異物３２は効果的に洗浄除去されるようになる。このとき、図１１に示すようなブラシ状の掻取装置３７を用いて洗浄するようにしてもよく、又、前記水噴射装置３３と前記ブラシ状の掻取装置３７とを合わせて洗浄することにより更に洗浄効果を高めることができる。

吸着体１９に付着した磁性異物３２が完全に除去されない場合には、支持装置１５を横行レール１４に沿って再び図３の右方向に走行させて洗浄槽１３ｂの位置で停止させ、上記と同様の方法によって吸着体１９の洗浄を行う。１回の洗浄で吸着体１９に付着した磁性異物３２を良好に除去できる場合には、１つの洗浄槽１３ａでの洗浄のみとしてもよい。

洗浄によって磁性異物３２が良好に除去された吸着体１９は、図２のように再びスラリ受入槽１１のスラリに挿入して前記と同様にスラリ中の磁性異物３２を吸着させることにより除去する。スラリ受入槽１１のスラリ中の磁性異物３２の濃度が所定値以下になるように、上記吸着体１９による磁性異物３２の除去操作を行う。１回の吸着でスラリ中の磁性異物３２の濃度が十分に低下できた場合には１回の吸着操作としてもよい。上記吸着によって磁性異物３２の濃度が低くなったスラリ受入槽１１内のスラリは、スラリ処理装置の遠心分離機３（図１）に供給されて砥粒と廃液とに分離される。

なお、本発明のワイヤソースラリの磁性異物除去装置は、上記形態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ことは勿論である。

本発明のワイヤソースラリの磁性異物除去装置を備えたスラリ処理装置の概略を示す側面図である。 図１の磁性異物除去装置の正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。 吸着体の側面図である。 吸着体における流体駆動手段の一例を示す断面図である。 流体駆動手段の他の例を示す断面図である。 吸着体をスラリに挿入すると磁性異物が磁石の磁力によって外被体の外面に付着する状態を示す断面図である。 洗浄装置が水噴射装置である場合の平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ方向矢視図である。 吸着体に付着した磁性異物を洗浄水で洗浄している状態を断面図である。 洗浄装置がブラシ状の掻取装置である場合の側面図である。 従来のスラリ処理装置の一例の概略を示す側面図である。

符号の説明

１ ワイヤソー
１０ 磁性異物除去装置
１１ スラリ受入槽
１３ 洗浄装置
１３ａ，１３ｂ 洗浄槽
１５ 支持装置
１９ 吸着体
２２ 外被体
２３ 磁石
２９ 吸着位置
３０ 退去位置
３２ 磁性異物
３３ 水噴射装置
３７ ブラシ状の掻取装置

Claims (5)

1. ワイヤソーからのスラリに含まれる磁性異物を磁石を用いて繰り返し除去するようにしたワイヤソースラリの磁性異物除去装置であって、
   スラリを収容するスラリ受入槽と、
   非磁性材からなる外被体の内部に磁石を移動可能に備えた吸着体と、
   外被体内の磁石を流体の作用により吸着位置と退去位置とに移動させる流体駆動手段と、
   吸着体を支持し、磁石が吸着位置に移動した吸着体をスラリ受入槽のスラリに挿入して外被体の外面にスラリ中の磁性異物を付着させた後吸着体をスラリから外部に取り出すようにした支持装置と、
   スラリから取り出した吸着体は洗浄槽に移動され、前記吸着体内の磁石を退去位置に移動して磁性異物の付着力を消失させた状態で前記吸着体に水を噴射する水噴射装置、又は、吸着体に接するブラシ状の掻き取装置により洗浄を行って磁性異物を除去するように前記洗浄槽に備えた洗浄装置と
   を有することを特徴とするワイヤソースラリの磁性異物除去装置。
2. 磁石は永久磁石である請求項１に記載のワイヤソースラリの磁性異物除去装置。
3. 磁石は電磁石である請求項１に記載のワイヤソースラリの磁性異物除去装置。
4. 外被体は非磁性金属からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載のワイヤソースラリの磁性異物除去装置。
5. 外被体は樹脂である請求項１〜３のいずれか１つに記載のワイヤソースラリの磁性異物除去装置。

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