JPH11128619A - スラリーからの微細粒子の回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラリーの濾過およびフィルタ部材の逆洗作
用を容易に成し得るようにして、フィルタ部材のメンテ
ナンス作業を低減させること。 【解決手段】 スラリーが導入される外筒体１と、外筒
体１内に配置され側面にフィルタ部材１０が配置された
内筒体７と、内筒体７を回転可能に支持し、モータ１６
の回転駆動力によって前記内筒体７を回転駆動する支持
機構より構成されている。フィルタ部材１０によるスラ
リーの濾過、モータ１６の回転によるフィルタ部材１０
の表面に蓄積した微細粒子の遠心剥離、内筒体７内に濾
過液を貯留した状態でのモータ１６の回転によるフィル
タ部材１０の逆洗を実行することができる。フィルタ部
材の逆洗を適宜実行することが可能なため、フィルタ部
材のメンテナンス作業の頻度並びにその作業工数を低減
することが可能であり、これにより人手作業の低減およ
び装置の稼働率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンイ
ンゴットの切断工程で用いるワイヤーソーより排出され
る使用済みの砥粒スラリーから、砥粒を回収するスラリ
ーからの微細粒子の回収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に使用されるシリコン基板
は、一般にシリコンインゴットをワイヤーソーにより切
断（スライス）することにより得るようにされている。
このシリコン基板の製造工程において使用される前記ワ
イヤーソーには、切削効率を上げるために溶媒（液体）
に対して砥粒としての炭化珪素（ＳｉＣ）を混入させた
砥粒スラリーが研削液として用いられる。そして、前記
ワイヤーソーより排出される使用済みの砥粒スラリー
は、一般には再利用されずに産業廃棄物として廃棄され
ており、このような産業廃棄物が多量に発生しているの
が現状である。また砥粒としてのＳｉＣは極めて優良な
粒度分布を有していることが要求されることから比較的
高価であり、この砥粒の費用がワイヤーソーによるシリ
コンインゴットの切削加工のコストに占める割合は小さ
くない。

【０００３】このような現状に鑑みて使用済みの砥粒ス
ラリーから砥粒を回収し、これを再利用しようとする提
案が成されている。例えば、特開平１−３１６１７０号
公報には、遠心分離機を用いて砥粒スラリーから溶媒を
脱水し、残された砥粒分に新しい砥粒を混合して再びワ
イヤーソーによるシリコンインゴットの切断加工に利用
するようにされた再利用装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した再
利用装置においては遠心分離機によって極めて微細な粒
子を回収することから、遠心分離機に使用されるフィル
タの気孔径は、回収しようとする粒子径よりも微細であ
ることが必要である。しかしながら、前記したようなワ
イヤーソーによる使用済みの砥粒スラリーには、砥粒と
してのＳｉＣに加え切削によって生じた例えばＳｉ等の
切削屑が混入している。このために、特に前記切削屑が
遠心分離機のフィルタに対して目詰まりを発生させて分
離効率が低下することは免れない。

【０００５】このためにフィルタの寿命も低下し、その
交換等のメンテナンス作業を頻繁になさざるを得ない。
従って装置のメンテナンスに必要な人手作業も多大とな
り、これがシリコンインゴットの切削加工におけるラン
ニングコストを上昇させる要因となっている。また頻繁
なメンテナンス作業に伴う装置の稼働率の低下により、
前記ランニングコストをさらに押し上げるという結果を
招いている。

【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
に成されたものであり、フィルタ部材によってスラリー
から微細粒子を能率的に回収すると共に、微細粒子によ
るフィルタ部材の目詰まりに対して、これを押し出す方
向に濾過液を流す逆洗作用を簡単な構成により達成する
ことができ、メンテナンス作業を軽減させることができ
る微細粒子の回収装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた本発明にかかる微細粒子の回収装置は、スラ
リーの導入口が形成され、その内部にスラリーが導入さ
れる外筒体と、前記外筒体によって囲まれた内部空間に
配置され、その側面にフィルタ部材が配置されると共
に、該フィルタ部材によって濾過されて内部に貯留され
る濾過液を外部に排出するための排出口が形成された内
筒体と、前記内筒体を回転可能に支持するすると共に、
駆動源からの回転駆動力によって前記内筒体を回転駆動
するようになされた支持機構とが具備され、前記内筒体
に配置されたフィルタ部材の外側面に蓄積された微細粒
子を、内筒体の回転により外筒体内に離脱させるように
構成される。

【０００８】この場合、前記外筒体内に離脱された微細
粒子を排出する排出口を外筒体の底部または底部近傍に
配置することが望ましい。また、前記内筒体に形成され
た濾過液の排出口には制御弁が配置され、制御弁の閉塞
により前記内筒体内に濾過液が貯留された状態で、駆動
源からの回転駆動力によって内筒体を回転駆動できるよ
うに構成されることが望ましい。そして、好ましくは前
記濾過液の排出口が、内筒体を回転可能に支持する支持
軸内に形成される。また前記内筒体は、円筒体または多
角筒体に形成され、その周側面に前記フィルタ部材が配
置された構成とされる。

【０００９】また好ましい実施の形態においては、前記
外筒体の下底部は平板状にして傾斜状態になされ、傾斜
下端部に微細粒子の排出口が形成される。さらに好まし
い他の実施の形態においては、前記外筒体の下底部が傾
斜状態で解放できるように構成され、傾斜状態で解放さ
れる解放口を微細粒子の排出口として利用するように構
成される。そして前記前記内筒体に配置されたフィルタ
部材は、セラミックスにより構成されることが望まし
い。

【００１０】以上のように構成された微細粒子の回収装
置によると、例えばワイヤーソーより排出される使用済
みの砥粒スラリーは、外筒体に形成されたスラリーの導
入口より外筒体内に導入される。外筒体内に導入された
スラリーは、内筒体の側面に配置された例えばセラミッ
クスよりなるフィルタ部材によって濾過され、その濾過
液は例えば内筒体を回転可能に支持する支持軸内に形成
された排出口を介して外部に排出される。また、前記内
筒体に配置されたフィルタ部材の外側面に蓄積された微
細粒子は、内筒体の回転による遠心作用により脱離し、
外筒体の底部に落下する。そして、前記外筒体の底部ま
たは底部近傍には微細粒子の排出口が形成されており、
この排出口より微細粒子を回収することができる。

【００１１】さらに、内筒体の濾過液の排出口に配置さ
れた制御弁を閉塞し、内筒体内に濾過液を貯留した状態
で駆動源からの回転駆動力によって内筒体を回転駆動さ
せることにより、遠心力の作用により貯留された濾過液
はフィルタ部材を通して外筒体側に排出さる。これによ
り微細粒子によるフィルタ部材の目詰まりを解消させる
逆洗作用を達成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明にかかる微細粒子の回収装
置について、砥粒の回収装置に利用した実施の形態に基
づいて説明する。まず、図１乃至図３はその第１の実施
の形態をそれぞれ断面図によって示したものであり、図
１はスラリーより砥粒を濾過する状態を示し、また図２
は濾過後の砥粒を回収する状態を示し、また図３はフィ
ルタ部材の目詰まりを解消させるための逆洗を実行した
状態を示している。符号１として示す外筒体は、ほぼ円
筒状に成されており、その上部は平板状の上側板２によ
って閉塞され、またその下部は平板状にして傾斜状態と
された下側板３によって閉塞されている。そして、下側
板３にはスラリーの導入口４が形成されており、この導
入口４付近には制御弁５が配置されていて外筒体１内へ
のスラリーの導入量が制御できるように構成されてい
る。

【００１３】前記外筒体１によって囲まれた内部空間６
には内筒体７が配置されている。この内筒体７は円筒状
を成し、その上部および下部に配置された上側板８およ
び下側板９によって閉塞されている。そして、その周側
面にはセラミックスにより形成された複数のフィルタ部
材１０が配置されている。セラミックスによるフィルタ
部材１０は、それぞれが短冊形にして且つ円弧状に形成
されており、内筒体７に形成された窓部に対して、嵌め
込みまたは接着等の手段により取り付けられている。内
筒体７の上側板８および下側板９には、それぞれの上下
方向に向かって支持軸１１，１２が取り付けられてお
り、且つこの支持軸１１，１２は前記外筒体１の上側板
２および下側板３を貫通して外部に延出されている。前
記支持軸１１，１２は内筒体７の上側板８および下側板
９にそれぞれ取り付けられ支持機構を構成する一対のベ
アリング１３，１４によって支持されており、この構成
により内筒体７は外筒体１の内部で回転可能となるよう
になされている。

【００１４】また、前記支持軸１１は外筒体１の上側板
２に対して支持脚１５を介して取り付けられた駆動源と
してのモータ１６に直結されており、このモータ１６に
よる回転駆動力によって内筒体７は回転駆動されるよう
に構成されている。さらに内筒体７の下側板９を支持す
る支持軸１２は、中空状（パイプ状）に形成されてお
り、前記フィルタ１０によって濾過されて内筒体７内に
貯留される濾過液を外部に排出するための排出口１７を
形成している。そしてこの排出口１７付近には制御弁１
８が配置され、制御弁１８の閉塞により内筒体７内に濾
過液が貯留された状態で、前記モータ１６による回転駆
動力によって内筒体７が回転駆動できるように構成され
ている。

【００１５】一方、前記外筒体１の下底部に傾斜状態と
なるように形成された下側板３の傾斜下端部には、回収
される砥粒の排出口１９が形成されており、この排出口
１９を開閉可能に閉塞する蓋体２０が配置されている。
そして前記外筒体１の側面には支持脚２１が取り付けら
れており、支持脚２１に対して回動可能に取り付けられ
た油圧アクチェータ２２の作動ロッドが、前記蓋体２０
の表面に係合されている。なお図２に示す２５は、回収
装置によって回収された砥粒を受ける受け函を示してい
る。

【００１６】以上の構成において、図１はスラリーより
砥粒を回収する状態を示している。すなわち、この状態
においては前記制御弁５は解放（開弁）状態となされ、
スラリー導入口４より外筒体１内にスラリーが導入され
る。この場合、後述するようにスラリーはホンプによっ
てある程度の圧力をもって送り込まれ、従って外筒体１
内に導入されたスラリーは、内筒体７に配置されたセラ
ミックスによるフィルタ部材１０によってフィルタリン
グされ、その溶媒が内筒体７内に濾過液として侵入す
る。内筒体７内に貯留された濾過液は制御弁１８の解放
（開弁）により、排出口１７を通って外部に排出され
る。

【００１７】このような濾過作用を連続的に実行するこ
とで、フィルタ部材１０の外表面にはスラリーに含まれ
る砥粒が蓄積する。この状態において制御弁５を閉塞
（閉弁）し、図２に示すように油圧アクチェータ２２を
作動させることにより蓋体２０は解放される。そして、
モータ１６を駆動させることにより内筒体７は回転し、
フィルタ部材１０の外表面に蓄積された砥粒は、その遠
心力により剥離し外筒体１の下底部に落下する。外筒体
１の下底部は下側板３が傾斜状態となるように形成され
ており、従って落下した砥粒は傾斜下端部に形成された
排出口１９より滑り落ち、受け函２５内に落下する。

【００１８】次に図３は、フィルタ部材１０の目詰まり
を解消させるために逆洗を実行した状態を示している。
この逆洗の工程においては、制御弁５が閉弁され外筒体
１へのスラリーの供給が停止状態とされる。そして内筒
体７に濾過液が貯留された状態において制御弁５が閉弁
される。ここで、モータ１６を駆動させることにより内
筒体７は回転し、内筒体７内の濾過液は遠心力を受けて
フィルタ部材１０を通り、外筒体１内に逆流する。この
時、フィルタ部材１０の気孔内に侵入している微細粒子
は、濾過液の逆流によりフィルタ部材１０より外筒体内
に押し出され、フィルタ部材１０の目詰まりを解消させ
ることができる。

【００１９】図４は、本発明にかかる微細粒子の回収装
置の第２の実施の形態を断面図によって示したものであ
る。この図４に示す回収装置は横型形式のものであり、
前記した図１乃至図３に示す第１の実施の形態に相当す
る部分は、それぞれ同一の符号で示している。従ってそ
の詳細な説明は省略する。図４に示す第２の実施の形態
においては、外筒体１の下底部が蓋体２０を構成してお
り、油圧アクチェータ２２によって蓋体２０を傾斜状態
で解放できるようにされている。そして、傾斜状態で解
放される解放口が砥粒の排出口１９となるように構成さ
れている。

【００２０】図５および図６は、前記した回収装置と共
に使用される砥粒の再利用装置の周辺構成を示したもの
である。図５は回収された砥粒を再利用し、研削液を生
成する処理施設の一例を示し、また図６は研削液として
の砥粒スラリーを用いるワイヤーソーの一例を示してい
る。まず図５において、前記した回収装置によって回収
された砥粒は、受け函２５より例えば砥粒搬送コンベア
３０上に投下され、コンベア３０により再生砥粒ホッパ
ー３１に対して搬入されるように構成されている。この
再生砥粒ホッパー３１の下底部には砥粒定量供給装置を
構成する電磁フィーダ３２が配置されており、この電磁
フィーダ３２によって再生砥粒ホッパー３１内の砥粒
が、スラリー調合タンク３３に対して一定量ずつ投入す
ることができるように構成されている。

【００２１】また、再生砥粒ホッパー３１に隣接して新
しい砥粒が収納される新砥粒ホッパー３４も配置されて
おり、このホッパー３４の下底部には砥粒定量供給装置
を構成する電磁フィーダ３５が配置されている。この電
磁フィーダ３５によってホッパー３４内の新砥粒が、ス
ラリー調合タンク３３に対して一定量ずつ投入すること
ができるように構成されている。さらに、ホッパー３４
に隣接して溶媒タンク３６が配置されている。この溶媒
タンク３６には流量制御弁３７が配置され、また流量制
御弁３７を介してタンク３６から供給される溶媒を、ス
ラリー調合タンク３３内に送り込むポンプ３８が具備さ
れている。なお、前記溶媒タンク３６に代えて、溶媒を
収納した例えばドラム缶よりポンプによって溶媒をスラ
リー調合タンク３３内に供給させるようにしてもよい。

【００２２】前記スラリー調合タンク３３内に配置され
た撹拌翼３９がモータ４０によって回転駆動されるよう
に構成され、前記再生砥粒ホッパー３１から供給される
再生砥粒、新砥粒ホッパー３４から供給される新砥粒、
および溶媒タンク３６から供給される溶媒とが撹拌翼３
９によって撹拌され、研削液としての砥粒スラリーが生
成されるように成されている。前記調合タンク３３内の
砥粒スラリーはポンプ４１によって排出され、スラリー
の比重、粘度、スラリー量等を検出するスラリー性状検
出器４２、および流量制御弁４３を介して調合タンク３
３内へ還流する循環路を形成している。このスラリー性
状検出器４２によって検出されたスラリー性状に応じ
て、前記再生砥粒ホッパー３１に設けられた電磁フィー
ダ３２、新砥粒ホッパー３４に設けられた電磁フィーダ
３５などを制御し、所定の砥粒スラリーが生成されるよ
うに成されている。

【００２３】そして、スラリー性状検出器４２と流量制
御弁４３の結合部には、流量制御弁４４が接続されてお
り、この流量制御弁４４を介して調合タンク３３におい
て生成された砥粒スラリーは、スラリー供給タンク４５
に供給されるように構成されている。このスラリー供給
タンク４５内に配置された撹拌翼４６がモータ４７によ
って回転駆動されるように構成されており、またスラリ
ー供給タンク４５からはポンプ４８によって、後述する
ワイヤーソーに対して研削液としての砥粒スラリーを配
送経路Ａを介して供給するように構成されている。また
配送経路Ａと共に循環路を構成する配送経路Ｂを介して
未使用の砥粒スラリーがスラリー供給タンク４５内に還
流されるように構成されている。

【００２４】図６は、研削液としての砥粒スラリーを受
けてシリコンインゴットをスライスするワイヤーソーの
設備を示したものであり、図６においては２台のワイヤ
ーソーが配置された状態が示されている。図６におい
て、配送経路ＡとＢとが砥粒スラリーの循環路を構成し
ており、この循環路よりそれぞれ流量制御弁５１ａ，５
１ｂを介して砥粒スラリーがスラリータンク５２ａ，５
２ｂに対して供給されるように構成されている。このス
ラリータンク５２ａ，５２ｂには、それぞれポンプ５３
ａ，５３ｂが配備されており、各ポンプによってスラリ
ータンク５２ａ，５２ｂからそれぞれ送り出される砥粒
スラリーは、流量制御弁５４ａ，５４ｂを介してワイヤ
ーソー５５ａ，５５ｂに供給されるように構成されてい
る。

【００２５】そして、各ワイヤーソー５５ａ，５５ｂに
おいて利用された砥粒スラリーは各スラリータンク５２
ａ，５２ｂに還流されるように構成されている。また、
それぞれポンプ５３ａ，５３ｂと流量制御弁５４ａ，５
４ｂとの間には、流量制御弁５６ａ，５６ｂがそれぞれ
接続されており、各流量制御弁５６ａ，５６ｂを介して
使用済みの砥粒スラリーがスラリー抜き取りタンク５７
に対して供給されるように構成されている。また、この
スラリー抜き取りタンク５７には、配送経路Ｃより希釈
用の純水が供給されるように構成されている。

【００２６】前記スラリー抜き取りタンク５７内には撹
拌翼５８が配置され、モータ５９によって回転駆動して
タンク５７内の使用済みスラリーを撹拌するように成さ
れ、また、ポンプ６０によって使用済みスラリーを配送
経路Ｄに送出し、図１または図４に示す前記した回収装
置に対して供給されるように構成されている。なお、前
記ポンプ６０とスラリー抜き取りタンク５７との間には
流量制御弁６１が配置されており、この流量制御弁６１
によってタンク５７への還流量を調整し、使用済みスラ
リーの配送経路Ｄへの送出量が調整できるように構成さ
れている。

【００２７】以上のように、図６に示すワイヤーソー５
５ａ，５５ｂにおいて利用された砥粒スラリーは、スラ
リー抜き取りタンク５７より図１または図４に示した回
収装置に供給され、この回収装置においてスラリーより
砥粒が回収される。そして回収された砥粒は図５に示す
研削液の生成施設において、新しい砥粒が追加されて砥
粒スラリーが生成され、再び図６に示すワイヤーソー５
５ａ，５５ｂにおいて再利用される。

【００２８】なお、以上説明した実施の形態において
は、円筒体形状の内筒体に対して予め円弧状に形成され
たセラミックスによるフィルタ部材を装着した例を示し
たが、内筒体としては多角筒体のものを用いることもで
きる。この場合においては多角筒体の各平面部に、平板
状にして短冊状に形成されたセラミックスフイルタをそ
れぞれ装着するように構成される。また以上は、ワイヤ
ーソーにおいて用いられた砥粒スラリーより砥粒を回収
して、これを再利用する実施の形態に基づいて説明した
が、本発明の回収装置はこのような特定の形態における
利用に限られることはなく、微細粒子（粉体）を含むス
ラリーより微細粒子を回収するその他の設備において広
く利用できることは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる微細粒子
の回収装置においては、スラリーが導入される外筒体
と、外筒体内に配置され側面にフィルタ部材が配置され
た内筒体と、内筒体を回転可能に支持し駆動源からの回
転駆動力によって前記内筒体を回転駆動する支持機構よ
り構成されているので、スラリーの濾過、微細粒子の遠
心剥離、フィルタ部材の逆洗を実行することができる。
そして、これらの各作用は駆動源としてのモータの回転
駆動、スラリーの導入および濾過液の排出を制御させる
ことで成し得ることができ、その構成も単純化させるこ
とが可能である。さらに、フィルタ部材の逆洗を適宜実
行することが可能なため、フィルタ部材のメンテナンス
作業の頻度並びにその作業工数を低減することが可能で
あり、これにより人手作業の低減および装置の稼働率を
向上させることができ、従ってランニングコストを低減
することに寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる微細粒子の回収装置によってス
ラリーより微細粒子を濾過する状態を示した断面図であ
る。

【図２】同じく濾過後の微細粒子を回収する状態を示し
た断面図である。

【図３】同じくフィルタ部材の目詰まりを解消させるた
めの逆洗を実行した状態を示した断面図である。

【図４】本発明にかかる微細粒子の回収装置における他
の実施の形態を示した断面図である。

【図５】回収装置によって回収された砥粒を再利用し、
研削液を生成する施設の例を示した構成図である。

【図６】図５に示す施設によって生成された研削液とし
ての砥粒スラリーを用いるワイヤーソーの設備を示した
構成図である。

【符号の説明】

１ 外筒体 ２ 上側板 ３ 下側板 ４ スラリー導入口 ５ 制御弁 ６ 内部空間 ７ 内筒体 １０ フィルタ部材 １１，１２ 支持軸 １３，１４ ベアリング（支持機構） １６ モータ（駆動源） １７ 排出口 １８ 制御弁 １９ 排出口 ２０ 蓋体 ２２ 油圧アクチェータ ２５ 受け函 ３０ 搬送用コンベア ３３ スラリー調合タンク ３５ スラリー供給タンク ５２ａ，５２ｂ スラリータンク ５５ａ，５５ｂ ワイヤーソー ５７ スラリー抜き取りタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 一隆 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラリーの導入口が形成され、その内部
   にスラリーが導入される外筒体と、 前記外筒体によって囲まれた内部空間に配置され、その
   側面にフィルタ部材が配置されると共に、該フィルタ部
   材によって濾過されて内部に貯留される濾過液を外部に
   排出するための排出口が形成された内筒体と、 前記内筒体を回転可能に支持すると共に、駆動源からの
   回転駆動力によって前記内筒体を回転駆動するようにな
   された支持機構とが具備され、前記内筒体に配置された
   フィルタ部材の外側面に蓄積された微細粒子を、内筒体
   の回転により外筒体内に離脱させるように構成したこと
   を特徴とするスラリーからの微細粒子の回収装置。
2. 【請求項２】 前記外筒体内に離脱された微細粒子を排
   出する排出口を外筒体の底部または底部近傍に配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載のスラリーからの微細
   粒子の回収装置。
3. 【請求項３】 前記内筒体に形成された濾過液の排出口
   には制御弁が配置され、制御弁の閉塞により前記内筒体
   内に濾過液を貯留した状態で、駆動源からの回転駆動力
   によって内筒体を回転駆動できるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスラ
   リーからの微細粒子の回収装置。
4. 【請求項４】 前記濾過液の排出口が、内筒体を回転可
   能に支持する支持軸内に形成されていることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスラリーか
   らの微細粒子の回収装置。
5. 【請求項５】 前記内筒体は、円筒体または多角筒体に
   形成され、その周側面に前記フィルタ部材が配置されて
   いることを特徴とする請求項請求項１乃至請求項４のい
   ずれかに記載のスラリーからの微細粒子の回収装置。
6. 【請求項６】 前記外筒体の下底部は平板状にして傾斜
   状態になされ、傾斜下端部に微細粒子の排出口を形成さ
   せたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
   に記載のスラリーからの微細粒子の回収装置。
7. 【請求項７】 前記外筒体の下底部が傾斜状態で解放で
   きるように構成され、傾斜状態で解放される解放口を微
   細粒子の排出口として利用するように構成したことを特
   徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスラ
   リーからの微細粒子の回収装置。
8. 【請求項８】 前記内筒体に配置されたフィルタ部材
   は、セラミックスにより構成されていることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のスラリーか
   らの微細粒子の回収装置。