JP6448955B2 - シリコン粉回収方法及びシリコン粉回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリコン粉回収方法及びシリコン粉回収装置に関し、特に、固体のシリコンを削ることで排出される廃液からシリコン粉を回収することができるシリコン粉回収方法及びシリコン粉回収装置に関する。

従来、リチウムイオン電池などの蓄電池においては、マイナス電極の材料として炭素系材料が使用されている。一方、リチウムイオン電池を急速充電、或いは、急速放電を行えるようにしたり、大容量化に対応したりするため、マイナス電極の材料として、シリコンを利用することが注目されている。シリコンにおいては、蓄電容量が炭素系材料に比べて数倍になることが期待され、そのためには、シリコンを微細粉末状にすることが重要とされている。

このような微細粉末状のシリコン（シリコン粉）を回収する技術として、加工装置から排出されるシリコン粉を含む廃液からシリコン粉を分離する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、シリコン粉を含む廃液を溜める液槽内にプラスに帯電させたシリコン吸着板を配置し、マイナスに帯電したシリコン粉を吸着させる。そして、シリコン吸着板に吸着されたシリコン粉をスクレーパで掻き落とすことにより、シリコン粉を回収する。

特開２０１３−１１９０５０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の方法においては、シリコン粉を含んでいた廃液に起因する水分を完全に除去することが困難である。一方でマイナス電極の材料等の用途に再利用されるシリコン粉においては、このような廃液に起因する水分を除去することが要請される。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、水分が除去されたシリコン粉を効果的に回収することができるシリコン粉回収方法及びシリコン粉回収装置を提供することを目的とする。

本発明のシリコン粉回収方法は、加工液と砥粒とを用いて固体のシリコンを削り、排出されるシリコン粉を含んだ廃液を回収し、廃液の水分を除去してシリコン粉を回収するシリコン粉回収方法であって、廃液に陽極部と陰極部とを着水させ、陽極部と陰極部とに通電させプラスに帯電した陽極部にシリコン粉を付着させる付着工程と、陽極部を廃液から引き上げ陽極部に付着した液分を含むシリコン粉を陽極部から削ぎ取り回収する回収工程と、回収工程で陽極部から削ぎ取られた液分を含むシリコン粉を搬送ベルト上に移動させ、液分を含むシリコン粉を搬送すると共に、ヒーター部により加熱することで、液分を含むシリコン粉を乾燥させ、液分が除去されたシリコン粉を収集する乾燥工程と、からなり、回収工程及び乾燥工程を、窒素雰囲気で行うことを特徴とする。

この構成によれば、乾燥手段によって陽極部から削ぎ取られたシリコン溶液の水分を乾燥させているので、シリコン溶液に含まれる水分を蒸発させることができる。これにより、シリコン粉と廃液とを含むシリコン溶液から水分を除去することができ、水分が除去されたシリコン粉を効果的に回収することができる。

また、本発明のシリコン粉回収装置は、シリコンウエーハに砥石を当接させ加工する加工装置から排出されるシリコン粉を含む廃液からシリコン粉を回収するシリコン粉回収装置であって、加工装置から排出される廃液に着水させる陽極部と陰極部と、陽極部に付着したシリコン粉を陽極部から削ぎ取る削ぎ取り手段と、削ぎ取り手段が削ぎ取った液分を含むシリコン粉を乾燥させる乾燥手段と、乾燥手段で乾燥したシリコン粉を収集する収集ボックスと、からなり、乾燥手段は、削ぎ取り手段で削ぎ取られた液分を含むシリコン粉を搬送する搬送ベルトと、搬送ベルトを回転させる駆動モータと、搬送ベルト上の液分を含むシリコン粉の液分を加熱することで蒸発させ、液分を含むシリコン粉の液分を除去するヒーター部と、を備え、削ぎ取り手段を収容する回収容器と、回収容器の下方側に配置され、搬送ベルト、駆動モータ及びヒーター部を収容する乾燥ボックスと、回収容器、乾燥ボックス及び収集ボックスを窒素雰囲気にする窒素供給手段と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、乾燥手段によって陽極部から削ぎ取られたシリコン溶液の水分を乾燥させているので、シリコン溶液に含まれる水分を蒸発させることができる。これにより、シリコン粉と廃液とを含むシリコン溶液から水分を除去することができ、水分が除去されたシリコン粉を効果的に収集ボックスに回収することができる。

本発明によれば、水分が除去されたシリコン粉を効果的に回収することができる。

本実施の形態に係るシリコン粉回収装置の概略斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。 本実施の形態に係るシリコン粉回収装置の断面模式図である。 本実施の形態に係るシリコン粉回収装置が有する削ぎ取り手段の模式図である。 本実施の形態に係るシリコン粉回収装置が有する乾燥手段の模式図である。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係るシリコン粉回収装置は、シリコンウエーハに砥石を当接させ加工する加工装置から排出されるシリコン粉を含む廃液からシリコン粉を回収するものである。以下においては、本発明に係るシリコン粉回収装置にシリコン粉を含む廃液を供給する加工装置として、シリコンウエーハを研削する研削装置を例に説明する。しかしながら、シリコン粉を含む廃液を供給する加工装置についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。

図１は、本実施の形態に係るシリコン粉回収装置の概略斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。図３は、本実施の形態に係るシリコン粉回収装置の断面模式図である。なお、図１においては、説明の便宜上、後述する収集ボックス７をシリコン粉回収装置から引き出した状態について示している。また、図３においては、本実施の形態に係るシリコン粉回収装置にシリコン粉を含む廃液を供給する加工装置の一部を示すと共に、シリコン粉回収装置の要部を示している。

図１に示すように、本実施の形態に係るシリコン粉回収装置（以下、単に「回収装置」という）１は、廃液収容タンク２と、分離処理手段３と、回収手段４と、浄水貯水タンク５と、乾燥手段６と、収集ボックス７と、制御手段８とを含んで構成されている。このような構成を有し、本実施の形態に係る回収装置１は、シリコンウエーハＳに砥石１０３ｄを当接させ加工する加工装置（研削装置）１００から排出されるシリコン粉Ｐを含む廃液Ｌからシリコン粉Ｐを回収するものである（図３参照）。

廃液収容タンク２は、廃液Ｌを収容する容器である。廃液収容タンク２は、回収装置１の筐体１０の底上でかつ後述する分離処理手段３の液槽３１の側方に配置されている。廃液収容タンク２内には、上述したように、シリコンウエーハＳに研削加工を施す研削装置１００からシリコン粉Ｐを含んだ廃液Ｌが供給される。

ここで、廃液収容タンク２に廃液Ｌを供給する研削装置１００の構成例について、図３を参照しながら説明する。図３に示すように、研削装置１００は、基台１０１の上部に設けられたチャックテーブル１０２と、チャックテーブル１０２に保持されたシリコンウエーハＳを研削する研削手段１０３とを含んで構成されている。

チャックテーブル１０２は、概して円盤形状を有し、図示しないチャック回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。チャックテーブル１０２の上面にはシリコンウエーハＳを吸着保持する保持面１０２ａが設けられている。保持面１０２ａは、例えば、ポーラスセラミック材により構成されており、ポーラスセラミック材は吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル１０２は、テーブル支持台１０４に支持されている。このテーブル支持台１０４は、基台１０１の上面に形成された開口部１０１ａ内に配設されている。

研削手段１０３では、円筒状のスピンドル１０３ａの下端にホイールマウント１０３ｂが設けられ、ホイールマウント１０３ｂの下面に対し、研削ホイール１０３ｃが装着されている。スピンドル１０３ａは、不図示の駆動モータの出力軸に固定されている。従って、研削ホイール１０３ｃは、この駆動モータの駆動によってスピンドル１０３ａを介して回転される。

研削ホイール１０３ｃは、ホイール基台の下面に複数の砥石１０３ｄを環状に配置して構成されている。砥石１０３ｄは、例えば、ビトリファイドボンド砥石で構成され、スピンドル１０３ａの駆動に伴ってＺ軸周りに高速回転する。砥石１０３ｄは、下面が研削面となってシリコンウエーハＳに回転しながら接触し、この接触によってシリコンウエーハＳを研削して微粒子状のシリコン粉Ｐを生成する。

研削手段１０３は、不図示のノズルを備え、砥石１０３ｄによってシリコンウエーハＳを研削する際に、ノズルからチャックテーブル１０２に保持されたシリコンウエーハＳに加工液を供給する。供給された加工液には、研削加工中にシリコン粉Ｐが混入される。このシリコン粉Ｐを含む加工液が廃液Ｌとなる。

廃液Ｌは、基台１０１の内部に配設されたウォーターケース１０５に流れ込んで貯留される。ウォーターケース１０５は、貯留された廃液Ｌを排出する排水口１０５ａを底部に備えている。なお、ウォーターケース１０５は、図３の左右２箇所の位置に図示しているが、図３中紙面直交方向両側にも形成されており、平面視では矩形の枠状に形成され、一体となる貯水空間を有している。

排出口１０５ａは、送給管１０５ｂを介して、廃液収容タンク２の供給口２１に連通している。これにより、ウォーターケース１０５内の廃液Ｌが廃液収容タンク２内に流れ込んで収容される。

廃液収容タンク２には、内部の廃液Ｌを後述する分離処理手段３の液槽３１に送出する廃液ポンプ２２を備えている。液槽３１には流入口３１ａが設けられ、この流入口３１ａは廃液ポンプ２２の吐出口に送給管２３を介して接続されている。廃液ポンプ２２は、この送給管２３を介してシリコン粉Ｐを含む廃液を液槽３１内に送給する。

分離処理手段３は、廃液ポンプ２２によって供給された廃液Ｌからシリコン粉Ｐとシリコン粉Ｐを含まない浄水Ｗとに分離する。この分離処理手段３は、図１及び図２に示すように、液槽３１と、複数のシリコン吸着板３２と、複数のシリコン通過規制部３３とを備えている。

液槽３１は、上部が開放された直方体形状の容器であって、廃液ポンプ２２により供給された廃液Ｌを溜める。液槽３１は、側方に廃液収容タンク２が位置するように筐体１０の底上に設けられている。液槽３１には、送給管２３が接続されている（図３参照）。また、液槽３１の上部には、廃液Ｌが溢れることを防止する図示しないドレン管が設けられている。ドレン管は、廃液収容タンク２に連結して、液槽３１から溢れようとした廃液Ｌを再び廃液収容タンク２に導く。

シリコン吸着板３２は、陽極部を構成するものであり、電気化学的に貴となる材料で構成され、平面形状が矩形状の平板状に形成されている。例えば、シリコン吸着板３２は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの材料で構成することができる。本実施の形態では、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３０４など）を適用している。

シリコン吸着板３２は、液槽３１内に等間隔で複数配置されている。複数のシリコン吸着板３２は、その表面が液槽３１の長手方向と直交する状態、言い換えると、液槽３１の幅方向と平行な状態で、互いに間隔をあけて配置されている。シリコン吸着板３２には、幅方向の中央部から互いに間隔をあけて上方に突出した二つの被係合片３２ａが設けられている。被係合片３２ａは、矩形状の板状に形成され、中央にシリコン吸着板３２の表面に沿って貫通した被係合孔３２ｂが設けられている。被係合孔３２ｂには、回収手段４の後述する吸着板移動部４２の突没ピン４２３ｅが進入して係合する。

シリコン通過規制部３３は、互いに隣り合うシリコン吸着板３２の間に設けられている。シリコン通過規制部３３は、シリコン吸着板３２に対向して、シリコン吸着板３２と離間して交互に複数配設されている。シリコン通過規制部３３は、液槽３１内に等間隔で配置され、シリコン吸着板３２と平行に配置されている。

シリコン通過規制部３３は、図２に示すように、筐体３３ａと、排出部３３ｂとを備えている。筐体３３ａは、矩形状の枠体３３ｃと、枠体３３ｃの両側開口面を塞ぐように互いに間隔をあけて平行をなすように配設された一対のシリコン通過規制板３３ｄとを備える。即ち、筐体３３ａは、枠体３３ｃと一対のシリコン通過規制板３３ｄとから構成されている。

シリコン通過規制板３３ｄは、陰極部を構成するものであり、シリコン吸着板３２と同様に、電気化学的に貴となる材料で構成され、平面形状が矩形状の平板状に形成されている。例えば、シリコン通過規制板３３ｄは、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの材料で構成される。本実施の形態では、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６やＳＵＳ３０４など）を適用している。

本実施の形態において、シリコン吸着板３２とシリコン通過規制板３３ｄとの間には直流電圧が印加される（図２参照）。すなわち、シリコン吸着板３２に直流電源ＤＣのプラス（＋）側が電気的に接続されて廃液Ｌ中でプラスに帯電される。シリコン吸着板３２は、廃液Ｌ中でプラスに帯電されて、廃液Ｌ中でマイナスに帯電したシリコン粉Ｐを吸着するために用いられる。一方、シリコン通過規制板３３ｄに直流電源ＤＣのマイナス（−）側が電気的に接続されて廃液Ｌ中でマイナスに帯電される。

シリコン通過規制板３３ｄは、網目状に形成される。シリコン通過規制板３３ｄの網目の開口は、シリコン粉Ｐよりも十分に大きく形成されている。シリコン通過規制板３３ｄは、網目でシリコン粉Ｐを引っ掛ける機能を有することなく、マイナスに帯電されることで、シリコン粉Ｐに対して斥力を発生させる程度の網目粗さでよい。シリコン通過規制板３３ｄは、マイナスに帯電されることで、廃液Ｌの液体としての浄水（水）Ｗのみの通過を許容し、マイナスに帯電したシリコン粉Ｐとの間に斥力を生じて、シリコン粉Ｐの通過を規制する。筐体３３ａは、枠体３３ｃと一対のシリコン通過規制板３３ｄから構成されることで、シリコン通過規制板３３ｄを通過した浄水Ｗが存在する領域を内側に形成し、シリコン通過規制板３３ｄがシリコン粉Ｐとの間に斥力を生じることで、浄水Ｗが存在する領域を液槽３１内の廃液Ｌから区画する。

排出部３３ｂは、各筐体３３ａに設けられ、筐体３３ａ内に配置された浄水Ｗを浄水貯水タンク５へ排出する。排出部３３ｂは、筐体３３ａに配設された送給配管３３ｅと、送給配管３３ｅに連結された開閉バルブ３３ｆとを有している。送給配管３３ｅは、筐体３３ａと浄水貯水タンク５との双方に連結している。送給配管３３ｅは、枠体３３ｃの上部中央から立設していると共に、浄水貯水タンク５の上方に向かって水平に屈曲した後、浄水貯水タンク５に向かって下方に屈曲して、浄水貯水タンク５の後述する供給口５１に連結している。送給配管３３ｅは、シリコン通過規制板３３ｄを通過した浄水Ｗを各筐体３３ａ内から浄水貯水タンク５に送給する。開閉バルブ３３ｆは、送給配管３３ｅの流路上に設けられており、送給配管３３ｅ内の流路を開閉自在に構成される。

回収手段４は、分離処理手段３で分離されたシリコン粉Ｐを回収する。回収手段４は、図１に示すように、シリコン吸着板３２からシリコン粉Ｐ（より具体的には、シリコン粉Ｐを含むシリコン溶液ＳＦ（図４参照））を回収する回収部４１と、シリコン吸着板３２を分離処理手段３の液槽３１中から回収部４１まで移動させる吸着板移動部４２とを備えている。

回収部４１は、図１に示すように、分離処理手段３の液槽３１の一端部の外側に配置されている。回収部４１は、下方が開口した箱状の回収容器４３と、回収容器４３内に設けられた削ぎ取り手段４４（図１に不図示、図４参照）とを備えている。

吸着板移動部４２は、分離処理手段３の液槽３１の上方に設けられている。吸着板移動部４２は、図１に示すように、水平移動手段４２ａと、鉛直板４２ｂと、昇降手段４２ｃと、昇降板４２ｄと、吸着板支持手段４２ｅとを備えている。

水平移動手段４２ａは、シリコン吸着板３２を、液槽３１の上方において、液槽３１の長手方向に沿って移動させる手段である。水平移動手段４２ａは、水平ボールねじ４２１ａと、図示しない水平移動用モータと、一対の水平移動用のガイドレール４２２ａとを備えている。水平ボールねじ４２１ａは、液槽３１の長手方向と平行に設けられ、筐体１０の上部に軸心回りに回転自在に支持されている。水平ボールねじ４２１ａは、液槽３１よりも長く形成されて、液槽３１の回収部４１から離れた側の他端部の上方と回収部４１の上方とに亘って設けられている。水平ボールねじ４２１ａには、鉛直板４２ｂに取り付けられたナット４２１ｂが螺合している。

水平移動用モータは、装置本体などに設けられて、水平ボールねじ４２１ａを軸心回りに回転駆動させる。一対の水平移動用のガイドレール４２２ａは、水平ボールねじ４２１ａと平行に筐体１０の上部に配設され、鉛直板４２ｂに固定されたスライドブロック４２２ｂがスライド可能に取り付けられている。一対の水平移動用のガイドレール４２２ａは、液槽３１よりも長く形成されて、液槽３１の他端部の上方と回収部４１の上方とに亘って設けられている。水平移動手段４２ａは、水平移動用モータにより水平ボールねじ４２１ａを回転駆動させることで、鉛直板４２ｂ（吸着板支持手段４２ｅ）により係合されたシリコン吸着板３２を一対の水平移動用のガイドレール４２２ａによりガイドしつつ液槽３１の長手方向に沿って移動させる。

鉛直板４２ｂは、両表面が鉛直方向及び液槽３１の幅方向の双方と平行に設けられている。鉛直板４２ｂは、ナット４２１ｂとスライドブロック４２２ｂとが固定されて、水平移動用のガイドレール４２２ａに沿って移動自在に構成されている。

昇降手段４２ｃは、シリコン吸着板３２を液槽３１内から引き上げ、或いは、シリコン吸着板３２を液槽３１に挿入するために、シリコン吸着板３２を昇降させる手段である。昇降手段４２ｃは、鉛直ボールねじ４２１ｃと、図示しない昇降用モータと、一対の昇降用のガイドレール４２２ｃとを備えている。鉛直ボールねじ４２１ｃは、鉛直方向と平行に設けられ、鉛直板４２ｂの表面に軸心回りに回転自在に支持されている。鉛直ボールねじ４２１ｃは、シリコン吸着板３２の高さよりも長く形成されて、鉛直板４２ｂの全長に亘って設けられている。鉛直ボールねじ４２１ｃには、昇降板４２ｄに取り付けられた図示しないナットが螺合している。

昇降用モータは、鉛直板４２ｂなどに設けられて鉛直ボールねじ４２１ｃを軸心回りに回転駆動させる。一対の昇降用のガイドレール４２２ｃは、鉛直ボールねじ４２１ｃと平行に鉛直板４２ｂの表面に配設され、昇降板４２ｄをスライド可能に支持している。一対の昇降用のガイドレール４２２ｃは、シリコン吸着板３２の高さと略等しい長さに形成されて、鉛直板４２ｂの全長に亘って設けられている。昇降手段４２ｃは、昇降用モータにより鉛直ボールねじ４２１ｃを回転駆動させることで、昇降板４２ｄ（吸着板支持手段４２ｅ）により係合されたシリコン吸着板３２を一対のガイドレール４２２ｃでガイドしつつ昇降移動させる。

昇降板４２ｄは、液槽３１の幅方向と平行な帯板状に形成されて、鉛直板４２ｂの自由端側の表面上に配設されている。昇降板４２ｄは、図示しないナットとスライドブロックが固定されて、昇降用のガイドレール４２２ｃに沿って移動自在に設けられている。

吸着板支持手段４２ｅは、一対のチャックシリンダ４２１ｅを備えている。一対のチャックシリンダ４２１ｅは、液槽３１の幅方向に互いに間隔をあけて配設されている。チャックシリンダ４２１ｅは、昇降板４２ｄに取り付けられたシリンダ本体４２２ｅと、シリンダ本体４２２ｅから突没自在に設けられた突没ピン４２３ｅとを備えている。チャックシリンダ４２１ｅは、シリンダ本体４２２ｅから突出する突没ピン４２３ｅが互いに近づく状態で、昇降板４２ｄの下面に取り付けられている。突没ピン４２３ｅは、液槽３１の幅方向と平行な円柱状に形成されている。突没ピン４２３ｅは、図１中に点線で示す位置と、実線で示す位置とに亘って、シリンダ本体４２２ｅから突没する。突没ピン４２３ｅは、昇降板４２ｄが昇降手段４２ｃにより降下された状態で、シリンダ本体４２２ｅから突出すると、シリコン吸着板３２の被係合孔３２ｂ内に侵入して係合する。

回収容器４３は、上面にシリコン吸着板３２を通すことのできるスリット４３ａが設けられている。また、回収容器４３の側面（図１に示す右下方側の側面）には、回収容器４３内に窒素（Ｎ_２）ガスを吹き込むために利用される吹込口４３ｂが設けられている。窒素ガスは、回収容器４３内の空間を脱酸素状態とするために吹き込まれる。回収容器４３内を脱酸素状態とすることにより、後述するシリコン溶液ＳＦ内のシリコン粉Ｐの表面に酸化膜が形成されるのを抑制することができる。

削ぎ取り手段４４は、回収容器４３内であってスリット４３ａの近傍に設けられている。図４は、本実施の形態に係る回収装置１が有する削ぎ取り手段４４の模式図である。なお、図４においては、分離処理手段３が備えるシリコン吸着板３２及びシリコン吸着板３２を昇降する昇降手段４２ｃを示している。図４Ａは、シリコン吸着板３２に吸着されたシリコン粉Ｐ（より具体的には、シリコン粉Ｐと廃液とを含むシリコン溶液ＳＦ）を削ぎ取る前の状態の削ぎ取り手段４４を示し、図４Ｂは、シリコン吸着板３２に吸着されたシリコン溶液ＳＦを削ぎ取った後の状態の削ぎ取り手段４４を示している。

図４に示すように、削ぎ取り手段４４は、回収容器４３内に設けられた支持板部４３ｃに配設されている。この支持板部４３ｃは、回収容器４３の内側側面から、回収容器４３の上面と平行に延在して設けられている。支持板部４３ｃには、スリット４３ａに対応する位置にスリット４３ｄが形成されている。削ぎ取り手段４４は、支持板部４３ｃ上に配置される一対の開閉シリンダ４４ａと、この開閉シリンダ４４ａから回収容器４３の内側に延出して設けられる一対の削ぎ取りプレート４４ｂとを備えている。

一対の開閉シリンダ４４ａは、スリット４３ｄを挟んで対向する支持板部４３ｃ上に設けられている。削ぎ取りプレート４４ｂは、これらの開閉シリンダ４４ａのスリット４３側の側面から相手側の開閉シリンダ４４ａに向けて延出している。削ぎ取りプレート４４ｂは、液槽３１の幅方向と平行に延びる帯板状に形成されている。削ぎ取りプレート４４ｂは、シリコン吸着板３２の幅よりも僅かに長い長さに形成されている。開閉シリンダ４４ａは、図示しない駆動モータに接続されている。削ぎ取りプレート４４ｂは、開閉シリンダ４４ａの駆動状態に応じてスリット４３ｄ上に進退可能に構成される。

このような構成を有し、削ぎ取り手段４４は、回収容器４３内に収容されたシリコン吸着板３２の表面を削ぎ取りプレート４４ｂで挟み込むことができる。シリコン吸着板３２の表面を挟み込んだ状態で、回収手段４の昇降手段４２ｃがシリコン吸着板３２を引き上げることにより、シリコン吸着板３２に吸着されたシリコン粉Ｐ（より具体的には、シリコン粉Ｐと廃液とを含むシリコン溶液ＳＦ）を削ぎ取ることができる（図４Ｂ参照）。

浄水貯水タンク５は、分離処理手段３で廃液Ｌから分離されたシリコン粉Ｐを含まない浄水Ｗを貯水する容器である。浄水貯水タンク５は、図１に示すように、廃液収容タンク２上に重ねられ、且つ、分離処理手段３の液槽３１の側方に配設されている。シリコン通過規制部３３の筐体３３ａ内に配置された浄水Ｗは、送給配管３３ｅを介して供給口５１に送給され、浄水貯水タンク５に貯水される。

乾燥手段６は、回収手段４の回収容器４３の下方側に配置されている。乾燥手段６は、回収手段４の回収部４１により回収されたシリコン溶液ＳＦから水分を蒸発させて取り除く役割を果たす。乾燥手段６は、乾燥ボックス６１と、一対の搬送ローラ６２、６３と、搬送ベルト６４と、駆動モータ６５と、ヒーター部６６とを備えている（図３、図５参照）。以下、この乾燥手段６の構成について、図３及び図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態に係る回収装置１が有する乾燥手段６の模式図である。なお、図５においては、説明の便宜上、乾燥ボックス６１を省略すると共に、シリコン溶液ＳＦ及び収集ボックス７を示している。

乾燥ボックス６１は、概して直方体形状を有しており、その上面及び下面の一部が開放されている。すなわち、乾燥ボックス６１では、上面における削ぎ取り手段４４に対応する位置に開口部６１ａが形成され、下面における収集ボックス７に対応する位置に開口部６１ｂが形成されている（図３参照）。この乾燥ボックス６１内の空間に、乾燥ボックス６１を除く乾燥手段６の構成要素が収容されている。

一対の搬送ローラ６２、６３は、乾燥ボックス６１内で僅かに高低差を有した状態で図３に示すＹ軸方向に離間した状態で配置されている。より具体的には、搬送ローラ６２が液槽３１側の端部近傍に配置され、搬送ローラ６３よりも低い位置で乾燥ボックス６１内の反対側の端部近傍に配置されている。これらの搬送ローラ６２、６３は、液槽３１の幅方向に平行な方向（図３に示すＸ軸方向）に延在するように配置されている。これらの搬送ローラ６２、６３は、シリコン吸着板３２の幅よりも僅かに長い長さを有している。

搬送ベルト６４は、これらの搬送ローラ６２、６３に巻き掛けられた無端ベルトで構成される。搬送ベルト６４は、搬送ローラ６２、６３と同様に、シリコン吸着板３２の幅よりも僅かに長い幅を有している。搬送ベルト６４は、例えば、テフロン（登録商標）などの樹脂製のベルトによって構成される。このように樹脂製の搬送ベルト６４を用いることにより、シリコン粉Ｐを搬送ベルト６４の表面から剥離し易くすることができる。また、耐久性、熱伝導性、シリコン粉Ｐの剥離性を考慮すると、心材が銅などの金属を使用し、シリコン溶液ＳＦを載置する表面にテフロンシートを使用した搬送ベルト６４を採用することは実施の形態として好ましい。または、金属製のベルトの表面にテフロンコーティングを施した搬送ベルト６４を用いるようにしても良い。

駆動モータ６５は、搬送ローラ６２に接続されており、駆動力を供給する。搬送ローラ６２は、駆動モータ６５からの駆動力を受けて図５に示す矢印Ａ方向に回転する。同様に、搬送ローラ６３は、搬送ベルト６４を介して搬送ローラ６２からの駆動力を受けて図５に示す矢印Ｂ方向に回転する。これらの搬送ローラ６２、６３の回転に伴い、搬送ベルト６４は図５に示す矢印Ｃ方向に回転する。

ヒーター部６６は、搬送ローラ６２と搬送ローラ６３との間であって、上方側に配置される搬送ベルト６４の裏面（下面）近傍に配置される。ヒーター部６６は、搬送ベルト６４上に搬送されたシリコン溶液ＳＦを加熱する役割を果たす。ヒーター部６６には、例えば、電気抵抗で熱を発生させる抵抗加熱方式を採用することができるが、これに限定されない。搬送ベルト６４上のシリコン溶液ＳＦを加熱することを前提として、任意の加熱方式を採用することができる。また、搬送ベルト６４に対する位置についても適宜変更することができる。

収集ボックス７は、乾燥装置６の下方側に配置されている。収集ボックス７は、上方が開口した箱状を有している。収集ボックス７は、上方の開口部を乾燥手段６の搬送ローラ６３に対峙させた状態で配置され、搬送ベルト６４により搬送されるシリコン粉Ｐが貯蔵される。また、収集ボックス７は、図１に示すように、回収装置１の筐体１０から引き出すことができ、貯蔵されたシリコン粉Ｐを容易に取り出すことができる。また、吹込口４３ｂから吹き込まれた窒素ガスによって、回収容器４３、乾燥ボックス６１、収集ボックス７を窒素雰囲気にして、シリコン粉Ｐの表面における自然酸化膜の付着を防止することができる。

制御手段８は、回収装置１の構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段８は、各種処理を実行するプロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶媒体を含んで構成される。例えば、制御手段８は、回収手段４の吸着板移動部４２や削ぎ取り手段４４、乾燥手段６の駆動等を制御する。

次に、本実施の形態の回収装置１を用いたシリコン粉Ｐの回収方法について説明する。先ず、図３に示すように、シリコンウエーハＳをチャックテーブル１０２の保持面１０２ａで吸引保持した後、テーブル支持台１０４を駆動してチャックテーブル１０２をシリコンウエーハＳが砥石２８と対向する研削位置で位置決めした状態とする。この状態から、砥石１０２ｄを回転しながら研削手段１０３を下降させる。そして、不図示のノズルからシリコンウエーハＳに加工液を供給しつつ、シリコンウエーハＳに砥石１０３ｄを接触させて研削加工を行う。この研削加工によってシリコンウエーハＳが研削されて微細な粉末状をなすシリコン粉Ｐが形成されると共に、シリコン粉Ｐが加工液に混入して廃液Ｌが生成される。生成された廃液Ｌは、開口部１０１ａを介してウォーターケース１０５に流れ込んだ後、廃液収容タンク２を経て液槽３１に貯水される。

このように廃液Ｌが液槽３１に貯水された状態において、本実施の形態に係るシリコン粉回収方法では、まず、液槽３１に貯水された廃液Ｌからシリコン粉Ｐをシリコン吸着板３２に付着させる付着工程を行う。この付着工程では廃液Ｌにシリコン吸着板３２及びシリコン通過規制板３３ｄを着水させ、シリコン吸着板３２に直流電源ＤＣのプラス（＋）を通電する一方、シリコン通過規制板３３ｄに直流電源ＤＣのマイナス（−）を通電する。このように通電すると、廃液Ｌに混入されてマイナス（−）に帯電されているシリコン粉Ｐは、電気泳動によって、マイナス（−）に帯電されたシリコン通過規制板３３ｄから反発し、プラス（＋）に帯電されたシリコン吸着板３２に吸着される（図２参照）。

続いて、シリコン吸着板３２に付着したシリコン粉Ｐと廃液Ｌとを含むシリコン溶液ＳＦを回収手段４で回収する回収工程を行う。この回収工程では、回収手段４の吸着板移動部４２により、シリコン吸着板３２を廃液Ｌから引き上げると共に、回収部４１の回収容器４３の上方まで移動させる。そして、上面のスリット４３ａを介してシリコン吸着板３２を回収容器４３内に挿入する（図４Ａ参照）。その後、削ぎ取り手段４４の開閉シリンダ４４ａで削ぎ取りプレート４４ｂを駆動し、シリンダ吸着板３２を挟み込む。この状態から吸着板移動部４２（昇降手段４２ｃ）でシリンダ吸着板３２を引き上げる（図４Ｂ参照）。これにより、シリコン吸着板３２からシリコン溶液ＳＦが削ぎ取られ、回収される。

次に、シリコン吸着板３２から削ぎ取ったシリコン溶液ＳＦの水分を乾燥手段６で乾燥させる乾燥工程を行う。この乾燥工程では、削ぎ取り手段４４により削ぎ取られたシリコン溶液ＳＦが下方に配置された乾燥手段６（より具体的には、搬送ベルト６４）に移動される。そして、駆動モータ６５により搬送ベルト６４を回転させてシリコン溶液ＳＦを搬送すると共に、ヒーター部６６により加熱することでシリコン溶液ＳＦの水分を蒸発させる。これにより、シリコン粉Ｐと廃液Ｌとからなるシリコン溶液ＳＦの水分を除去する。

このようにヒーター部６６によりシリコン溶液ＳＦから水分を除去することにより、搬送ベルト６４上にはシリコン粉Ｐのみが残存する。搬送ベルト６４上のシリコン粉Ｐは、搬送ローラ６３を超えて搬送されると、収集ボックス７内に落下する。これにより、収集ボックス７において水分が除去されたシリコン粉Ｐを採取することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、削ぎ取り手段４４によってシリコン吸着板３２から削ぎ取られたシリコン溶液ＳＦの水分を乾燥手段６によって蒸発させることができ、水分が除去されたシリコン粉Ｐを効果的に回収することができる。

特に、本実施の形態によれば、乾燥手段６が備えるヒーター部６６で加熱することよってシリコン粉Ｐと廃液Ｌとを含むシリコン溶液ＳＦの水分を乾燥させているので、シリコン溶液ＳＦに含まれる水分を効果的に除去することができる。これにより、回収したシリコン粉Ｐに窒素ガス等を吹き付けて乾燥させる場合と比べて効果的に水分を除去することができ、水分が除去されたシリコン粉Ｐを効率的に回収することができる。

また、本実施の形態においては、水分を除去して乾燥した状態のシリコン粉Ｐを収集ボックス７に回収する。このため、シリコン粉Ｐに水分が含まれる場合のようにシリコン粉Ｐが酸化する事態を防止すると共に、水素が発生する事態を防止することができる。この結果、安全にシリコン粉Ｐを取り扱うことができる。

さらに、本実施の形態においては、搬送ベルト６４上を搬送する過程でヒーター部６６の加熱によりシリコン溶液ＳＦから水分を除去している。このため、搬送ベルト６４上には、水分が除去されて乾燥したシリコン粉Ｐが塊として残存する。これにより、搬送ベルト６４上で搬送ローラ６３を超えて搬送された場合に収集ボックス７に落下し易くなる。この結果、収集ボックス７に対する収集作業を効率化することができる。

さらに、本実施の形態によれば、シリコン粉Ｐの採取に電気泳動を利用しているので、均等な粒子径のシリコン粉Ｐを容易に採取することができる。しかも、砥石１０３ｄによる研削によってシリコン粉Ｐを形成するので、砥粒を小さくすることによってシリコン粉Ｐの粒子径を容易に小さくすることができる。これにより、本実施の形態のシリコン粉Ｐをリチウムイオン電池のマイナス電極に利用することで、リチウムイオン電池の急速充電や急速放電、蓄電の大容量化に寄与することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、乾燥ボックス６１、搬送ローラ６２、６３、搬送ベルト６４、駆動モータ６５及びヒーター部６６を構成部品として含む乾燥手段６について説明している。しかしながら、乾燥手段６の構成については、これに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。ヒーター部６６を備えることを前提として、任意の構成部品を備えた乾燥手段６を適用することが可能である。

上記実施の形態においては、ヒーター部６６を備え、搬送ベルト６４上のシリコン溶液ＳＦの水分を乾燥させる場合について示している。しかしながら、乾燥手段６の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、搬送ベルト６４を振動させて搬送ベルト６４上に載置したシリコン溶液ＳＦが、乾燥ボックス６１内の気体と接触することで乾燥させる乾燥手段６を採用しても良い。この場合には、ヒーター部６６を備えなくとも乾燥することが可能になるが、シリコン溶液ＳＦの表面が乾燥されやすく内部が乾燥され難い。シリコン粉Ｐの乾燥の観点からは、上記実施の形態のようにヒーター部６６を備える乾燥手段６の方が好ましい。

以上説明したように、本発明は、水分が除去されたシリコン粉を効率的に回収することができ、シリコンウエーハを研削して形成されたシリコン粉を含んだ廃液を回収し、この廃液からシリコン粉を回収するシリコン粉回収方法及びシリコン粉回収装置に有用である。

１ シリコン粉回収装置（回収装置）
３ 分離処理手段
３１ 液槽
３２ シリコン吸着板
３３ シリコン通過規制部
３３ｄ シリコン通過規制板
４ 回収手段
４１ 回収部
４４ 削ぎ取り手段
４４ａ 開閉シリンダ
４４ｂ 削ぎ取りプレート
６ 乾燥手段
６２、６３ 搬送ローラ
６４ 搬送ベルト
６６ ヒーター部
７ 収集ボックス
８ 制御手段
１００ 加工装置（研削装置）
１０３ｄ 砥石
Ｌ 廃液
Ｐ シリコン粉
Ｓ シリコンウエーハ
ＳＦ シリコン溶液
Ｗ 浄水

Claims (2)

1. 加工液と砥粒とを用いて固体のシリコンを削り、排出されるシリコン粉を含んだ廃液を回収し、該廃液の水分を除去して該シリコン粉を回収するシリコン粉回収方法であって、
   該廃液に陽極部と陰極部とを着水させ、該陽極部と該陰極部とに通電させプラスに帯電した該陽極部に該シリコン粉を付着させる付着工程と、
   該陽極部を該廃液から引き上げ該陽極部に付着した液分を含む該シリコン粉を該陽極部から削ぎ取り回収する回収工程と、
   該回収工程で該陽極部から削ぎ取られた液分を含む該シリコン粉を搬送ベルト上に移動させ、液分を含む該シリコン粉を搬送すると共に、ヒーター部により加熱することで、液分を含む該シリコン粉を乾燥させ、液分が除去された該シリコン粉を収集する乾燥工程と、からなり、
   該回収工程及び該乾燥工程を、窒素雰囲気で行うシリコン粉回収方法。
2. シリコンウエーハに砥石を当接させ加工する加工装置から排出されるシリコン粉を含む廃液からシリコン粉を回収するシリコン粉回収装置であって、
   該加工装置から排出される該廃液に着水させる陽極部と陰極部と、該陽極部に付着した該シリコン粉を該陽極部から削ぎ取る削ぎ取り手段と、該削ぎ取り手段が削ぎ取った液分を含む該シリコン粉を乾燥させる乾燥手段と、該乾燥手段で乾燥した該シリコン粉を収集する収集ボックスと、からなり、
   該乾燥手段は、該削ぎ取り手段で削ぎ取られた液分を含む該シリコン粉を搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトを回転させる駆動モータと、該搬送ベルト上の液分を含む該シリコン粉の液分を加熱することで蒸発させ、液分を含む該シリコン粉の液分を除去するヒーター部と、を備え、
   該削ぎ取り手段を収容する回収容器と、該回収容器の下方側に配置され、該搬送ベルト、該駆動モータ及び該ヒーター部を収容する乾燥ボックスと、該回収容器、該乾燥ボックス及び該収集ボックスを窒素雰囲気にする窒素供給手段と、を備えるシリコン粉回収装置。

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