JPH11253838A - シリコンウエハー製造工程における微粒混合液体の固液分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンウエハー製造装置から排出される微
粒混合液体から、電気的エネルギーを使って微粒を効率
良く分離し、再利用できるようにする。 【解決手段】 シリコンウエハー製造工程からの微粒混
合液体３’を受けるようにした容器２０内において、所
要の間隔をおいて配置した電極２１，２２間で高密度電
場を形成することにより、微粒混合液体３’中の微粒３
２を電界密度の大きい電極２２側に吸引させると共に、
電界密度の大きい電極２２の前面に沿って誘電体フィル
ム２８を移動させることにより微粒３２を誘電体フィル
ム２８に付着させ、誘電体フィルム２８を容器２０外部
に導出して誘電体フィルム２８に付着した微粒３２を除
去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハー
製造工程の一部であるシリコンウエハーの切削或いは切
断加工、洗浄等を行う装置から排出される微粒混合液体
を、微粒と液体とに分離するための、シリコンウエハー
製造工程における微粒混合液体の固液分離方法及び装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハー製造工程から排出され
る廃液（油）、廃水（例えばウエハー切断、ラッピン
グ、各種洗浄工程等からの廃液や廃水）には、微粒（平
均粒径コンマ数ミクロンから数十ミクロン）のシリコン
（Ｓｉ）や砥粒（ＳｉＣ）が含まれている。

【０００３】上記したようなシリコンウエハー製造工程
から排出される微粒混合液体は、現状では、遠心分離
機、液体サイクロン、各種フィルタ（膜）等を使用した
機械的・物理的分離手段ならびに化学薬品を併用した重
力沈殿法等により、シリコン（Ｓｉ）や砥粒（ＳｉＣ）
からなる微粒と液体とに分離し、有効成分の再利用、液
体（廃液（油）、廃水）の減量化を計り、廃液の廃棄に
よる環境への影響をミニマムにすべく努力している。

【０００４】図４は、シリコンウエハー製造工程の一部
であるシリコンウエハーの切削或いは切断加工等を行う
ためのワイヤソー１と、該ワイヤソー１への砥粒スラリ
ー３の供給経路を示したブロック図である。

【０００５】ワイヤソー１は、図示しないワイヤを備え
ていて、該ワイヤに、スラリー供給装置２からの砥粒ス
ラリー３を供給するようになっている。砥粒スラリー３
は、炭化ケイ素（シリカ）系の切削材としての砥粒（粒
径＝１８．５〜２１．５ミクロン程度、比重ρ＝３．２
程度）と、切削液体（通常鉱物性オイルに水、各種添加
剤を混ぜたもの）とを混合したものであり、この砥粒ス
ラリー３を、高速で移動するワイヤに供給することによ
り、シリコンウエハー等の切断、切削加工を行うように
なっている。

【０００６】スラリー供給装置２は、スラリー供給槽４
を備えており、該スラリー供給槽４に、新規の砥粒５と
新規の切削液体６を所要の割合になるように計量供給し
て、撹拌装置７にて撹拌することにより均一濃度の砥粒
スラリー３を生成させるようにし、該スラリー供給槽４
内の砥粒スラリー３を、供給ポンプ８を備えた供給管９
により前記ワイヤソー１の上部まで供給して、供給弁１
０を備えた下向供給管１１により前記ワイヤソー１に供
給し、又前記供給管９における供給弁１０の手前位置と
前記スラリー供給槽４との間を戻り管１２にて接続する
ことにより、前記供給弁１０が閉止の時にも砥粒スラリ
ー３を循環させることにより供給管９内に砥粒５が沈澱
するのを防止している。

【０００７】また、前記ワイヤソー１に供給されて切削
加工に使用され、これにより切削屑及び破砕した砥粒を
含有する使用後の砥粒スラリー３’（微粒混合液体）
は、排出ポンプ１３を備えた排出管１４を介して廃棄物
処理装置１５に供給するようにしている。

【０００８】廃棄物処理装置１５では、前記使用後の砥
粒スラリー３’（微粒混合液体）を導入して、砥粒とそ
の破砕粒子及び切削屑等からなる固形廃棄物１６と、切
削液体からなる液体廃棄物１７とに分離し、上記固形廃
棄物１６と液体廃棄物１７は、夫々廃棄物として処理す
るようにしている。

【０００９】しかし、図４に示した従来方式において
は、砥粒スラリー３を使い捨てとしているために、常に
高価な新規の砥粒５と新規の切削液体６とを供給する必
要があり、運転コストが増加するという問題を有してい
た。また、固形廃棄物１６と液体廃棄物１７の廃棄量が
多くなり、環境保全上の問題を有すると共に、廃棄物の
処理のための費用も増加するという問題がある。

【００１０】この問題に対処するために、前記使用後の
砥粒スラリー３’（微粒混合液体）から砥粒と切削液体
を回収して、繰り返し使用する方法として、遠心分離機
を２段に設けたり、或いは遠心分離機と濾過膜等を組み
合わせた機械的・物理的分離手段が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし現状の分離技術
では、例えばウエハー切断工程で使用されるワイヤソー
から排出される油性の液は、粘度が１５０〜２００ｃｐ
の高粘性液体であり、液中に含まれる切削屑のシリコン
（Ｓｉ）は平均粒径が数ミクロン（０．５〜６ミクロ
ン）、比重が２．０〜２．４、また切削砥粒（ＳｉＣ）
の平均粒径は数十ミクロン（１０〜５０ミクロン）、比
重が約３．２と非常に小さく、膜方式の分離ではすぐに
目詰まりを起こし、頻繁に清掃、交換を行う必要があ
る。

【００１２】また遠心分離機による分離方式でも、粒径
が小さくかつ比重も小さいシリコン（Ｓｉ）をオイルか
ら効率良く分離することは至難のわざである。

【００１３】また、廃棄しようとする液体中に含まれる
シリコン（Ｓｉ）等の微粒を分離する技術としても、現
状の機械的、物理的、化学的方法では難しく、よって廃
水処理上の問題を生じてしまう。

【００１４】本発明はこれらの問題を解決し、シリコン
ウエハー製造装置から排出される微粒混合液体から、電
気的エネルギーを使って微粒を効率良く分離し、再利用
を行えるようにしシリコンウエハー製造工程における微
粒混合液体の固液分離方法及び装置に関するものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シリコンウエハー製造工程からの微粒混合液体を受ける
ようにした容器内において、所要の間隔をおいて配置し
た電極間で高密度電場を形成することにより、微粒混合
液体中の微粒を電界密度の大きい電極側に吸引させると
共に、電界密度の大きい電極の前面に沿って誘電体フィ
ルムを移動させることにより前記微粒を誘電体フィルム
に付着させ、該誘電体フィルムを容器外部に導出して該
誘電体フィルムに付着した微粒を除去することを特徴と
するシリコンウエハー製造工程における微粒混合液体の
固液分離方法、に係るものである。

【００１６】請求項２記載の発明は、シリコンウエハー
製造工程からの微粒混合液体を受ける容器と、該容器内
において所要の間隔をおいて配置し一方の電界密度を他
方に比して大きくした高密度電場形成用の電極と、前記
電界密度を大きくした電極の前面に沿って移動し、容器
の外部に導出された無端状の誘電体フィルムと、前記容
器外部において誘電体フィルムに付着した微粒を除去す
る微粒除去装置と、を備えたことを特徴とするシリコン
ウエハー製造工程における微粒混合液体の固液分離装
置、に係るものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の微
粒混合液体の固液分離装置を機械的・物理的分離手段と
併用することを特徴とするシリコンウエハー製造工程に
おける微粒混合液体の固液分離装置、に係るものであ
る。

【００１８】上記手段によれば、以下のように作用す
る。

【００１９】シリコンウエハー製造工程からの廃液
（油）、廃水にシリコン（Ｓｉ）や砥粒（ＳｉＣ）が含
まれた微粒混合液体を、電極間に発生させた高密度電場
に通すことにより、微粒混合液体内の微粒を電界密度が
大きい側の電極に引き寄せ、この時、電界密度が大きい
電極の前面に誘電体フィルムを移動させることにより誘
電体フィルムに付着させた微粒を外部に取り出すように
しているので、微粒混合液体内の微粒を高効率で分離・
回収することができ、従って、高価な新規の砥粒やオイ
ルや水の使用量を削減して運用コストを大幅に低減させ
ることができ、また、合わせて廃棄物の発生量を著しく
減少させることができる。

【００２０】また、高密度電場を形成して微粒混合液体
中の微粒を分離するようにした固液分離装置を、従来の
機械的・物理的分離手段と併用し、機械的・物理的分離
手段によって粗粒を分離するようにすると、更に効果的
な分離が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００２２】図１は、例えば図４に示した廃棄物処理装
置１５に代えて用いることができる本発明の固液分離装
置の一例を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向
矢視図であり、固液分離装置１８は、図４に示したワイ
ヤソー１等から供給されてくる微粒混合液体３’を、導
入管１９により受けて貯留するようにした容器２０を備
えている。

【００２３】該容器２０内には、導入される微粒混合液
体３’内に没入された状態において所要の間隔で対向す
る電極２１，２２が配置されており、夫々の電極２１，
２２における対向している面に対して反対側は、夫々絶
縁材２３によって包囲されている。前記電極２１，２２
は、図２に示すように高圧パルス発振器３８に接続され
てパルス式放電装置を構成している。

【００２４】このパルス式放電装置は、電気エネルギを
パルス的（３０〜１２０パルス／秒）に短時間（１／１
０００秒〜１００／１０００／秒）に放出して電極２
１，２２間に高密度の電場を形成するようになってお
り、かつその放出電圧パターンも種々変えられる機能を
有している。

【００２５】ここで形成された高密度の電場（５０００
Ｖ／ｃｍ以上）内に、固体−液体の分散系を通すことに
より、固体粒子が特定の電極（電界密度が大きい側の電
極）に集結することが知られている（米国特許第５４４
７７３３号明細書）。

【００２６】図１の一方（右側）の電極２１は例えば上
下、左右に所要の寸法を備えた平板状を有しているのに
対し、他方（左側）の電極２２は多数に分割されたり或
いは網目状等に形成されており、従って他方の電極２２
は一方の電極２１に対して電界密度が大きくなってい
る。

【００２７】電界密度を大きくしてある他方の電極２２
の前面（一方の電極２１に対向する面）には、容器２０
の上部外側に設けた駆動ローラ２４と、容器２０内下部
に設けた反転ローラ２５、及び補助ローラ２６，２７と
の間に掛け渡した無端状の誘電体フィルム２８の内周面
が沿うように設けてある。上記誘電体フィルム２８は、
合成樹脂等の誘電率が低い材料によって形成されてい
る。

【００２８】前記容器２０内上部空間における他方の電
極２２の上部には、誘電体フィルム２８を内周面側から
吸引するようにした吸引チャンバ２９が設けてあり、ま
た該吸引チャンバ２９の下部には、誘電体フィルム２８
の内周面に付着した微粒混合液体を掻き落とすためのド
クター等の掻き取り装置３０が設けられている。前記吸
引チャンバ２９は、誘電体フィルム２８の内周面を吸引
することによって、誘電体フィルム２８が他方の電極２
２の前面に沿って移動されるように案内している。

【００２９】更に、前記他方の電極２２及び吸引チャン
バ２９の後部（誘電体フィルム２８とは反対側）には、
容器２０内を左右に区画して導入管１９から容器２０内
に導入された高濃度の微粒混合液体３’が他方の電極２
２の背面側に回り込むのを防止するための仕切板３１を
設けている。

【００３０】誘電体フィルム２８が容器２０の外部に導
出されている位置には、誘電体フィルム２８の外周面に
接触して外周面に付着した微粒３２をドクター等によっ
て掻き落とすようにした微粒除去装置３３を設けてい
る。図中３４は、除去した微粒３２を受ける微粒受けホ
ッパ、３５は微粒３２が除去された液体３６を容器２０
下部の液体取出口３７から取り出す液体送給ポンプであ
る。

【００３１】以下、上記図１及び図２に示した装置の作
用を説明する。

【００３２】図１に示すように、電極２１，２２が微粒
混合液体３’内に没入されるように、導入管１９を介し
て容器２０内に微粒混合液体３’を導入し、続いて図２
のパルス式放電装置の高圧パルス発振器３８により電気
エネルギをパルス的（３０〜１２０パルス／秒）に短時
間（１／１０００秒〜１００／１０００／秒）に放出し
て電極２１，２２間に高密度電場を発生させる。する
と、微粒混合液体３’内の微粒３２が高密度電場の影響
を受け、電界密度が大きい側の電極、即ち他方の電極２
２に引き寄せられるようになる。

【００３３】このとき、他方の電極２２の前面には、前
記した誘電体フィルム２８が設けられているので、他方
の電極２２に吸引された微粒３２は、誘電体フィルム２
８に遮られて該誘電体フィルム２８に付着されるように
なる。

【００３４】従って、駆動ローラ２４を駆動して、前記
他方の電極２２の前面を誘電体フィルム２８が上昇する
ように誘電体フィルム２８を矢印方向に作動させると、
誘電体フィルム２８に付着した微粒３２は容器２０の外
部に送り出されてくる。この時、誘電体フィルム２８が
他方の電極２２の前面に沿って移動するように、吸引チ
ャンバ２９によって誘電体フィルム２８を他方の電極２
２側に吸引すると共に、ドクター等による掻き取り装置
３０によって誘電体フィルム２８の内周面に付着した微
粒混合液体３’を除去するようにしている。

【００３５】誘電体フィルム２８の外周面に付着した微
粒３２は、誘電体フィルム２８が容器２０の外部に導出
されている部分に設けられたドクター等の微粒除去装置
３３によって掻き落とされ、微粒３２は微粒受けホッパ
３４に集められる。微粒３２が除去された誘電体フィル
ム２８は再び容器２０の内部に循環される。

【００３６】上記によって微粒３２が除去された液体３
６は、下部の液体取出口３７から液体送給ポンプ３５を
介して外部に取り出される。

【００３７】一方、図３に示すように、ワイヤソー１か
ら排出される油性廃液のように２種類の微粒（シリコン
（Ｓｉ）と砥粒（ＳｉＣ））が混在する微粒混合液体
３’を取扱う場合には、１段目の固液分離装置１８でま
ず砥粒（ＳｉＣ）を分離・回収し、次いで１段目と異な
る仕様（電場密度、電圧波形、チャンバー形状等）を有
する２段目の固液分離装置３９を通すことによりシリコ
ン（Ｓｉ）を分離するようにする。

【００３８】このようにすると、シリコンウエハー製造
工程からの廃液（油）、廃水からシリコン（Ｓｉ）や砥
粒（ＳｉＣ）の微粒を高効率で分離・回収することがで
き、従って、高価な新規の砥粒やオイルや水の使用量を
削減して運用コストを大幅に低減させることが出来る。
また、合わせて廃棄物の発生量も著しく減少させること
が可能になる。

【００３９】更に、回収シリコンは別の用途への流用
（例えば太陽電池等）も、分離純度の向上によって可能
になる。

【００４０】また、高密度電場を形成して微粒混合液体
中の微粒を分離するようにした固液分離装置を、従来の
機械的・物理的分離手段と併用し、機械的・物理的分離
手段によって粗粒を分離するようにすると、更に効果的
な分離が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、シリコンウエハー製造
工程からの廃液（油）、廃水にシリコン（Ｓｉ）や砥粒
（ＳｉＣ）が含まれた微粒混合液体を、電極間に発生さ
せた高密度電場に通すことにより、微粒混合液体内の微
粒を電界密度が大きい側の電極に引き寄せ、この時、電
界密度が大きい電極の前面に誘電体フィルムを移動させ
ることにより誘電体フィルムに付着させた微粒を外部に
取り出すようにしているので、微粒混合液体内の微粒を
高効率で分離・回収することができ、従って、高価な新
規の砥粒やオイルや水の使用量を削減して運用コストを
大幅に低減させることができ、また、合わせて廃棄物の
発生量を著しく減少させることができる等の優れた効果
を発揮する。

【００４２】また、高密度電場を形成して微粒混合液体
中の微粒を分離するようにした固液分離装置を、従来の
機械的・物理的分離手段と併用し、機械的・物理的分離
手段によって粗粒を分離するようにすると、更に効果的
な分離が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する固液分離装置の一例を示す縦
断側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】ワイヤソーに適用した本発明の一例を示すブロ
ック図である。

【図４】従来のワイヤソーにおける砥粒スラリーの供給
経路を示すブロック図である。

【符号の説明】

３’ 微粒混合液体（使用後の砥粒スラリー） ２０ 容器 ２１ 一方の電極 ２２ 他方の電極（電界密度が大きい電極） ２８ 誘電体フィルム ３２ 微粒 ３３ 微粒除去装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンウエハー製造工程からの微粒混
   合液体を受けるようにした容器内において、所要の間隔
   をおいて配置した電極間で高密度電場を形成することに
   より、微粒混合液体中の微粒を電界密度の大きい電極側
   に吸引させると共に、電界密度の大きい電極の前面に沿
   って誘電体フィルムを移動させることにより前記微粒を
   誘電体フィルムに付着させ、該誘電体フィルムを容器外
   部に導出して該誘電体フィルムに付着した微粒を除去す
   ることを特徴とするシリコンウエハー製造工程における
   微粒混合液体の固液分離方法。
2. 【請求項２】 シリコンウエハー製造工程からの微粒混
   合液体を受ける容器と、該容器内において所要の間隔を
   おいて配置し一方の電界密度を他方に比して大きくした
   高密度電場形成用の電極と、前記電界密度を大きくした
   電極の前面に沿って移動し、容器の外部に導出された無
   端状の誘電体フィルムと、前記容器外部において誘電体
   フィルムに付着した微粒を除去する微粒除去装置と、を
   備えたことを特徴とするシリコンウエハー製造工程にお
   ける微粒混合液体の固液分離装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の微粒混合液体の固液分離
   装置を機械的・物理的分離手段と併用することを特徴と
   するシリコンウエハー製造工程における微粒混合液体の
   固液分離装置。