JPH11138437A - 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
用を連続的に実行するように構成し、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筒体１と、アクチ
ェータ７の駆動により筒体１内を摺動するピストン部材
８と、筒体１に対して開閉可能に取り付けられ、閉塞状
態において加圧されたスラリーを濾過するフィルタ部材
３と、フィルタ部材３によって濾過された濾過液を貯留
する濾過液貯留槽１１とが具備されている。筒体１内で
のピストン部材８の往復移動により、スラリーの濾過お
よびフィルタ部材の逆洗を連続的に実行することができ
る。さらに、ピストン部材のさらなる移動によりフィル
タ部材を開放し、フィルタ部材に蓄積された微細粒子を
フィルタ部材より剥離させるように作用するので、微細
粒子を確実に回収でき、その構成も単純化させることが
可能である。

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
タ部材の気孔径は、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部材の寿命も低下し、
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、ピストン部材の往動作用による
正圧作用により濾過作用を促進し、またピストン部材の
復動作用による負圧作用によりフィルタ部材の目詰まり
をその都度解消させることで、フィルタ部材のメンテナ
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
れる筒体と、アクチェータの一方向への作動により前記
筒体内を摺動し、導入されたスラリーを筒体内において
加圧するピストン部材と、前記筒体に対して開閉可能に
取り付けられ、閉塞状態において加圧されたスラリーを
濾過するフィルタ部材と、前記フィルタ部材の下部に位
置し、フィルタ部材によって濾過された濾過液を貯留す
る濾過液貯留槽とが具備され、前記ピストン部材の移動
により前記フィルタ部材を筒体より開放することで、フ
ィルタ部材に蓄積された微細粒子をフィルタ部材より剥
離させるように構成される。

【０００８】この場合、濾過液を貯留する前記濾過液貯
留槽には溢水口が形成され、一定量の濾過液が貯留でき
るように構成することが望ましい。また、前記アクチェ
ータの他方向への作動により、濾過液貯留槽に貯留され
た濾過液が前記フィルタ部材を通して筒体内に逆流でき
るように構成される。また好ましくは、前記濾過液貯留
槽が前記筒体に対して相対的に移動可能と成され、前記
フィルタ部材が筒体より開放され、該フィルタ部材に蓄
積された微細粒子がフィルタ部材より剥離する状態にお
いて、微細粒子を回収する受け函が開放されたフィルタ
部材の直下に位置できるように構成される。

【０００９】さらに前記アクチェータの他方向への作動
に伴うピストン部材の筒体端部への移動により、ピスト
ン部材とフィルタ部材とにより囲まれる空間部にスラリ
ーが導入できるように前記スラリーの導入口を筒体の側
壁部に形成された構成とされる。そして、前記フィルタ
部材は、平板状に形成されたセラミックスにより構成さ
れていることが望ましい。

【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、筒体に形成されたスラリーの導入
口より筒体内に導入される。筒体内に導入されたスラリ
ーは、アクチェータの一方向への作動によりピストン部
材によって加圧され、例えばセラミックスにより形成さ
れたフィルタ部材によって濾過される。そしてフィルタ
部材によって濾過された濾過液は、その下部に配置され
た濾過液貯留槽内に貯留される。

【００１１】また、アクチェータのさらに一方向への作
動により、フィルタ部材は筒体から開放され、濾過作用
によってフィルタ部材上に蓄積した微細粒子（粉体）
は、ピストン部材の移動によって剥離され、例えば受け
函に回収される。一方、アクチェータの他方向への作動
により、濾過液貯留槽内に貯留された濾過液は、前記フ
ィルタ部材を通して筒体内に逆流される。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】以下、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。図１（ａ）はスラリーより砥粒
を濾過する状態を示し、図１（ｂ）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する状態を示して
いる。また図２はスラリー濾過後の砥粒を回収する状態
を示している。符号１として示す筒体は、円筒状または
多角筒状に成されており、その上部は平板状の上側板２
によって閉塞されている。また底部には平板状のセラミ
ックス材により形成されたフィルタ部材３を中央に配置
した開閉蓋４が、ヒンジ５によって開閉可能に取り付け
られている。なお、図には示されていないが、前記筒体
１の一部には前記開閉蓋４が筒体１に対して閉塞状態を
維持できるように係脱可能なロック機構が配置されてい
る。

【００１３】前記上側板２の上面には、支持脚６を介し
て直動型アクチェータとしての油圧シリンダ７が配置さ
れており、その駆動ロッド７ａは筒体１の内部に進退可
能となるように配置されている。そして駆動ロッド７ａ
の先端部には、駆動ロッド７ａの上下方向への移動によ
って、筒体１内を摺動しつつ移動されるピストン部材８
が取り付けられている。前記筒体１の側壁上部には、ス
ラリーの導入口９が形成されており、この導入口９付近
には制御弁１０が配置されていて、筒体１内へのスラリ
ーの導入量がこの制御弁１０によって制御できるように
構成されている。なお前記導入口９は、図１（ｂ）に示
すようにピストン部材８が筒体１内の上端部に位置した
時に、ピストン部材８と閉塞状態のフィルタ部材３とに
よって囲まれる内部空間１ａに対してスラリーが導入で
きる位置に配置されている。

【００１４】一方、前記筒体１の直下には、筒体１の下
底部を囲むように、濾過液の貯留槽１１が配置されてい
る。この貯留槽１１の側壁上部付近には、溢水口１２が
配置されており、溢水口１２より溢水する濾過液は、溢
水管１３を介して排出することができるように構成され
ている。この貯留槽１１は図には示されていないが、例
えば移動機構によって前記筒体１に対して相対的に移動
できるように構成されることが望ましく、図２に示すよ
うに筒体１に対して直下方向に移動し、さらに図中右方
向に移動できるように構成されている。またこれに伴
い、後述する砥粒を回収する受け函２５がフィルタ部材
３の直下に移動できるように構成されている。

【００１５】以上の構成において、図１（ｂ）に示すよ
うに油圧シリンダ７の駆動により、ピストン部材８が実
線で示す最上位置に移動した時に、スラリー導入口９に
配置された制御弁１０が開弁され、これによりスラリー
が筒体１の内部空間１ａ内に導入される。続いて図１
（ｂ）に示すように油圧シリンダ７の駆動により、ピス
トン部材８が降下する。このために筒体１内に導入され
たスラリーはその圧力を受け、開閉蓋４に配置されたセ
ラミックスによるフィルタ部材３を通り、濾過液は貯留
槽１１内に貯留される。なおこの時、濾過液は貯留槽１
１に設けられた溢水口１２より溢水管１３を介して排出
され、貯留槽１１には常に一定量の濾過液が貯留され
る。

【００１６】そして、図１（ｂ）に示すように油圧シリ
ンダ７の駆動により、ピストン部材８は鎖線で示すよう
に上昇され、これに伴い貯留槽１１に貯留された濾過液
は、その負圧によりフィルタ部材３を濾過方向とは逆方
向に通過する。これによりフィルタ部材３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３より筒体１内に押し戻され、この作用によりフィル
タ部材３の目詰まりを解消させることができる。このよ
うに図１における（ａ）および（ｂ）の繰り返し動作に
より、スラリー中に存在する砥粒はフィルタ部材３上に
蓄積する。

【００１７】図２はフィルタ部材３上に蓄積された砥粒
を剥離させて回収する状態を示したものである。この状
態においては前記したように、貯留槽１１が筒体１に対
して直下方向に移動し、さらに図中右方向に移動され
る。また砥粒を回収するための受け函２５がフィルタ部
材３の直下に移動される。そして、前記したロック機構
が外されて開閉蓋４は開放可能な状態とされる。ここ
で、前記油圧シリンダ７は濾過作用におけるストローク
よりもさらに下方に向けてピストン部材８を降下させ
る。これにより、フィルタ部材３は降下するピストン部
材８に押されて開放され、フィルタ部材３上に蓄積され
た砥粒はピストン部材８の摺動により剥離され、受け函
２５内に落下して回収される。

【００１８】なお、前記フィルタ部材３を取り付けた開
閉蓋４は、常時閉塞方向に付勢されるように、例えばヒ
ンジ５部分に閉塞方向に付勢するバネなどを配置するこ
とが望ましい。このように構成することで、降下するピ
ストン部材８の側面に対してフィルタ部材３が適度な圧
力をもって当接し、フィルタ部材３上に蓄積された砥粒
の剥離作用を促進させることができる。このようにして
砥粒を回収した後には、受け函２５がフィルタ部材３の
直下から後退し、貯留槽１１がフィルタ部材３の直下に
移動して再び図１に示す濾過作用を実行する。

【００１９】図３および図４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３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４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３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より砥粒搬送コンベア３０上
に投下され、砥粒搬送コンベア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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】図４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４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４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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】以上のように、図４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および図２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３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４に示すワイヤーソー５
５ａ，５５ｂにおいて再利用される。なお以上は、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。

【００２７】

【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、内部にスラリーが導入される筒
体と、アクチェータの駆動により筒体内を摺動するピス
トン部材と、筒体に対して開閉可能に取り付けられ、閉
塞状態において加圧されたスラリーを濾過するフィルタ
部材と、フィルタ部材によって濾過された濾過液を貯留
する濾過液貯留槽より構成されているので、ピストン部
材の往復移動により、スラリーの濾過およびフィルタ部
材の逆洗を連続的に実行することができる。そして、フ
ィルタ部材の逆洗をピストン部材の往復移動により、そ
の都度実行すため、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。さらに、ピストン部材のさらなる移動
によりフィルタ部材を開放し、フィルタ部材に蓄積され
た微細粒子をフィルタ部材より剥離させるように構成し
たので、微細粒子を確実に回収でき、その構成も単純化
させることが可能である。

【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】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４】図３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 筒体 １ａ 内部空間 ３ フィルタ部材 ４ 開閉蓋 ７ 油圧シリンダ（アクチェータ） ７ａ 駆動ロッド ８ ピストン部材 ９ スラリー導入口 １０ 制御弁 １１ 濾過液貯留槽 １２ 溢水口 １３ 溢水管 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 (6)

【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筒体と、 アクチェータの一方向への作動により前記筒体内を摺動
   し、導入されたスラリーを筒体内において加圧するピス
   トン部材と、 前記筒体に対して開閉可能に取り付けられ、閉塞状態に
   おいて加圧されたスラリーを濾過するフィルタ部材と、 前記フィルタ部材の下部に位置し、フィルタ部材によっ
   て濾過された濾過液を貯留する濾過液貯留槽とが具備さ
   れ、前記ピストン部材の移動により前記フィルタ部材を
   筒体より開放することで、フィルタ部材に蓄積された微
   細粒子をフィルタ部材より剥離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】 濾過液を貯留する前記濾過液貯留槽には
   溢水口が形成され、一定量の濾過液が貯留できるように
   構成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】 前記アクチェータの他方向への作動によ
   り、濾過液貯留槽に貯留された濾過液が前記フィルタ部
   材を通して筒体内に逆流できるように構成したことを特
   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】 前記濾過液貯留槽が前記筒体に対して相
   対的に移動可能と成され、前記フィルタ部材が筒体より
   開放され、該フィルタ部材に蓄積された微細粒子がフィ
   ルタ部材より剥離する状態において、微細粒子を回収す
   る受け函が開放されたフィルタ部材の直下に位置できる
   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】 前記アクチェータの他方向への作動に伴
   うピストン部材の筒体端部への移動により、ピストン部
   材とフィルタ部材とにより囲まれる空間部にスラリーが
   導入できるように前記スラリーの導入口を筒体の側壁部
   に形成したことを特徴とする請求項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】 前記フィルタ部材は、平板状に形成され
   た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。