JPWO2013057992A1 - 加工廃液循環装置 - Google Patents

Abstract

加工液の泡立ちを抑制することができ、加工液を無駄に消費することがない加工廃液循環装置を提供する。
加工装置（１）へ加工液を供給し、使用済みの加工液を循環させて加工装置（１）へ再度供給する。使用済みの加工液を集約する一次槽（２３）と、使用済みの加工液を貯留する原水槽（二次槽）（１４）とを備え、一次槽（２３）と原水槽（１４）とを接続する配管（２２）は、内部が加工液で充填されており、配管（２２）の原水槽（１４）側の一端が原水槽（１４）の液面よりも低い位置となるように配置されている。

Description

本発明は、加工廃液を、装置内を循環する途上で再生し、加工液として再利用する加工廃液循環装置に関する。

半導体デバイスを製造する場合、分割予定ラインで格子状に区分けされた、略円盤形状の半導体ウエハの表面の複数の領域に、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、分割予定ラインに沿って、ダイサー等により半導体ウエハを切削加工することにより、個々の半導体デバイスを製造している。

分割予定ラインに沿って切削加工する場合、加工用のブレードに加工液を供給する。使用済みの加工液を再利用するべく、例えば特許文献１では、フィルタ処理した後、ＵＶ照射し、イオン交換樹脂を通過させて使用済みの加工水を再利用する加工水コントロールシステムが開示されている。

特開２０００−１５７９９６号公報

ダイシング装置へ供給する加工液には、ダイサー等の洗浄効果の向上、切断加工した製品への異物の付着防止等を目的として界面活性剤が含まれる場合がある。加工液に界面活性剤が含まれる場合、循環経路にて加工液の液面に泡が立つことが多い。

加工液の液面に泡が立った場合、使用済みの加工液を貯留する槽から泡状の加工液があふれ出し、床面が滑りやすくなる等の安全上の問題が生じる。また、加工液を無駄に消費するとともに、環境上の問題からあふれ出た加工液をすべて回収する必要があるため、コスト増の一因にもなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加工液の泡立ちを抑制することができ、加工液を無駄に消費することがない加工廃液循環装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る加工廃液循環装置は、加工装置へ加工液を供給し、使用済みの加工液を循環させて前記加工装置へ再度供給する加工廃液循環装置であって、使用済みの加工液を集約する一次槽と、使用済みの加工液を貯留する二次槽とを備え、前記一次槽と前記二次槽とを接続する配管は、内部が加工液で充填されており、前記配管の前記二次槽側の一端が前記二次槽の液面よりも低い位置となるように配置されていることを特徴とする。

上記構成では、使用済みの加工液を集約する一次槽と、使用済みの加工液を貯留する二次槽とを備えている。一次槽と二次槽とを接続する配管は、内部が加工液で充填されており、配管の二次槽側の一端が二次槽の液面よりも低い位置となるように配置されているので、一次槽と二次槽との間の経路において、加工液に空気が混入する可能性がなく、二次槽の液面に泡が立つおそれがない。したがって、二次槽から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

また、本発明に係る加工廃液循環装置は、前記配管に設けてあり、前記一次槽と前記二次槽との間の経路を開閉するバルブと、前記一次槽の液面の高さを検出する第１の液面センサと、前記二次槽の液面の高さを検出する第２の液面センサと、前記第１の液面センサの検出値と前記第２の液面センサの検出値とに基づいて前記バルブの開閉を制御する制御手段とを備えることが好ましい。

上記構成では、配管に設けてあり、一次槽と二次槽との間の経路を開閉するバルブと、一次槽の液面の高さを検出する第１の液面センサと、二次槽の液面の高さを検出する第２の液面センサとを備え、第１の液面センサの検出値と第２の液面センサの検出値とに基づいてバルブの開閉を制御する。これにより、一次槽の液面の高さ及び二次槽の液面の高さを、空気の混入した加工液が二次槽へ誘導されないよう調整することができ、二次槽の液面に泡が立つおそれがない。したがって、二次槽から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

また、本発明に係る加工廃液循環装置は、使用済みの加工液を前記一次槽へ集約する集約配管は、前記一次槽へ向かって単調に下降するように配置されていることが好ましい。

上記構成では、使用済みの加工液を一次槽へ集約する集約配管は、一次槽へ向かって単調に下降するように配置されているので、集約配管の中途で液溜まり等が生じるおそれがなく、使用済みの加工液は確実に一次槽へ集約される。

また、本発明に係る加工廃液循環装置は、前記配管は前記一次槽の底面に設けてあり、前記一次槽の液面は所定の高さを維持していることが好ましい。

上記構成では、配管は一次槽の底面に設けてあり、一次槽の液面は所定の高さを維持している。これにより、使用済みの加工液に混入されている空気を、一次槽にて確実に液面から外部へ排出することができ、また配管の中途で加工液に空気が混入されることがないので、空気の混入した加工液が二次槽へと誘導されるおそれがない。したがって、二次槽から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

上記構成によれば、一次槽と二次槽とを接続する配管は、内部が加工液で充填されており、配管の二次槽側の一端が二次槽の液面よりも低い位置となるように配置されているので、一次槽と二次槽との間の経路において、加工液に空気が混入する可能性がなく、二次槽の液面に泡が立つおそれがない。したがって、二次槽から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の構成を示す模式図である。 本実施の形態に係る加工廃液循環装置の原水槽へ加工液を誘導する経路を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の一次槽及び原水槽の液面の高さとセンサからの出力信号との関係を説明するための模式図である。 従来の加工廃液循環装置の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態における加工廃液循環装置について、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。

図５は、従来の加工廃液循環装置の構成を示す模式図である。図５に示すように、従来の加工廃液循環装置は、複数のダイシング装置（加工装置）１に加工液を供給する供給経路１１及び供給ポンプ１２を備えている。なお、加工液は、ダイシング時に発生する熱量、摩擦等を低減することができれば特に限定されるものではないが、例えば純水に溶媒として脂肪族多価アルコールを添加したものを用いれば良い。

ダイシング装置１では、ダイサー等により半導体ウエハを切削する。切削屑等が含まれた使用済み加工液は、排出経路１３を通って集約配管２１へ集約される。集約された使用済み加工液は、配管２２を経由して原水槽１４に貯留される。原水槽１４に貯留された使用済み加工液はそのまま廃棄して、供給タンク１５からダイシング装置１へ新たに加工液を供給しても良いし、加工廃液循環装置により再利用しても良い。

使用済み加工液を再利用する場合、原水槽１４に貯留された使用済み加工液を原水ポンプ１６で吸い上げてフィルタ装置１７へ送り出す。フィルタ装置１７として、例えば中空糸膜等のフィルタを用いることで、使用済み加工液に含まれる切削屑等の不純物を排除することができる。

フィルタ装置１７で不純物を排除した使用済み加工液は、バッファタンク１９に一旦貯留され、供給タンク１５内の加工液の残量に応じて供給タンク１５へと供給される。

通常、ダイシング装置１等は階上に、加工廃液循環装置は階下に設けてあることが多い。この場合、集約された使用済み加工液が、配管２２を経由して原水槽１４へ落下する。したがって、原水槽１４の液面において加工液が飛散しやすく、液面に泡が立ちやすい。

加工液の液面に泡が立った場合、原水槽１４から泡状の加工液があふれ出すおそれがある。たとえ原水槽１４に蓋が備えてある場合であっても、泡は蓋の隙間から滲み出やすい。加工液があふれ出た場合、床面が滑りやすくなる等の安全上の問題が生じる。また、環境上の問題からあふれ出た加工液をすべて回収する必要があるため、コスト増の一因にもなる。

そこで、本実施の形態に係る加工廃液循環装置では、ダイシング装置（加工装置）１で使用した使用済み加工液を泡立てることなく原水槽１４へ誘導するべく、一次槽にて加工液に混入されている空気等を排出することができるようになっている。図１は、本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る加工廃液循環装置は、複数のダイシング装置（加工装置）１に加工液を供給する供給経路１１及び供給ポンプ１２を備えている。なお、加工液は、ダイシング時に発生する熱量、摩擦等を低減することができれば特に限定されるものではないが、例えば純水に溶媒として脂肪族多価アルコールを添加したものを用いれば良い。

ダイシング装置１では、ダイサー等により半導体ウエハを切削する。切削屑等が含まれた使用済み加工液は、排出経路１３を通って集約配管２１により一次槽２３へ集約される。

一次槽２３の底面には、集約された加工液を原水槽１４へ誘導する配管２２を設けてある。図２は、本実施の形態に係る加工廃液循環装置の原水槽１４へ加工液を誘導する経路を示す模式図である。

図２の例では、集約配管２１は、一次槽２３に向かって単調に下降するように配置されている。したがって、集約配管２１の中途で液溜まり等が生じるおそれがなく、使用済み加工液は確実に一次槽２３へ集約される。一次槽２３は、上面の一部又は全部が開放されている。したがって、使用済み加工液に混入されている空気は、一次槽２３において液面から外部へ排出される。

一次槽２３の下方に原水槽１４を二次槽として配置している。一次槽２３と原水槽１４とは、配管２２で接続されている。配管２２は、一次槽２３の底面に設けてあり、一次槽２３の液面は所定の高さを維持している。これにより、使用済み加工液に混入されている空気は、一次槽２３にて液面から外部へ確実に排出され、また配管２２の中途で加工液に空気が混入されることがないので、空気の混入した加工液が配管２２から原水槽１４へと誘導されるおそれがない。ここで、所定の高さとは、配管２２の中途で加工液に空気が混入しない高さ、すなわち、一次槽２３の底面にて配管２２と接続してある開口が加工液で覆われる高さであれば足りる。

配管２２には、一次槽２３と原水槽１４との間の経路を開閉する電磁開閉弁（バルブ）２６を設けてある。電磁開閉弁２６の開閉は、制御装置３０が制御する。制御装置３０は、一次槽２３の液面の高さを検出する第１の液面センサ２４及び原水槽１４の液面の高さを検出する第２の液面センサ２５に接続されており、第１の液面センサ２４の検出値と第２の液面センサ２５の検出値とに基づいて電磁開閉弁２６の開閉を制御する。

第１の液面センサ２４は、一次槽２３の液面が上限値に到達したか否かを示す一次槽上限センサ２４１及び下限値に到達したか否かを示す一次槽下限センサ２４２で構成されている。同様に、第２の液面センサ２５は、原水槽１４の液面が上限値に到達したか否かを示す原水槽上限センサ２５１及び下限値に到達したか否かを示す原水槽下限センサ２５２で構成されている。制御装置３０は、原水槽１４の液面が上限値と下限値との間を維持するよう電磁開閉弁２６の開閉を制御する。

また、配管２２の内部は、使用済み加工液で充填されている。そして、配管２２の原水槽１４側の一端が原水槽１４の液面よりも低い位置となるように、好ましくは原水槽下限センサ２５２より低い位置となるように配置されている。これにより、一次槽２３と原水槽１４との間の経路において、加工液に空気が混入する可能性はなく、原水槽１４の液面に泡が立つおそれがない。したがって、原水槽１４から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

図１に戻って、使用済み加工液を再利用する場合、原水槽１４に貯留された使用済み加工液を原水ポンプ１６で吸い上げてフィルタ装置１７へ送り出す。フィルタ装置１７として、例えば中空糸膜等のフィルタを用いることで、使用済み加工液に含まれる切削屑等の不純物を排除することができる。

フィルタ装置１７で不純物を排除した使用済み加工液は、バッファタンク１９に一旦貯留され、供給タンク１５内の加工液の残量に応じて供給タンク１５へと供給される。

図３は、本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の制御装置３０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置３０はコンピュータによって構成されており、少なくとも制御プログラムに従って演算処理するＣＰＵ３１、制御プログラム等を記憶するメモリ３２、記憶装置３３、入力インタフェース３４、及び出力インタフェース３５を備えている。

入力インタフェース３４には、一次槽上限センサ２４１、一次槽下限センサ２４２、原水槽上限センサ２５１、原水槽下限センサ２５２、入力装置３６等からの検出信号、入力信号が入力される。出力インタフェース３５からは、供給ポンプ１２、原水ポンプ１６の他、一次槽２３と原水槽１４との間の経路を開閉する電磁開閉弁２６へ制御信号を出力する。なお、本実施の形態では、一次槽上限センサ２４１、一次槽下限センサ２４２、原水槽上限センサ２５１、及び原水槽下限センサ２５２を、それぞれフロート等を用いた液面センサとし、液面が所定の高さに到達した状態で検出信号を出力し続けるものとする。もちろん各センサの種類はこれに限定されるものではない。

図４は、本発明の実施の形態に係る加工廃液循環装置の一次槽２３及び原水槽１４の液面の高さとセンサからの出力信号との関係を説明するための模式図である。図４（ａ）に示すように、液面が一次槽下限センサ２４２又は原水槽下限センサ２５２よりも低い場合、一次槽上限センサ２４１及び一次槽下限センサ２４２、又は原水槽上限センサ２５１及び原水槽下限センサ２５２はオフ状態となり、検出信号を出力しない。

図４（ｂ）に示すように、液面が一次槽上限センサ２４１と一次槽下限センサ２４２との間、又は原水槽上限センサ２５１と原水槽下限センサ２５２との間にある場合、一次槽上限センサ２４１又は原水槽上限センサ２５１はオフ状態であるものの、一次槽下限センサ２４２又は原水槽下限センサ２５２はオン状態となる。したがって、一次槽下限センサ２４２又は原水槽下限センサ２５２のみ検出信号を出力する。図４（ｃ）に示すように、液面が一次槽上限センサ２４１又は原水槽上限センサ２５１よりも高い場合、一次槽上限センサ２４１及び一次槽下限センサ２４２、又は原水槽上限センサ２５１及び原水槽下限センサ２５２もオン状態となり、検出信号を出力する。

一次槽上限センサ２４１及び一次槽下限センサ２４２のオン状態／オフ状態又は原水槽上限センサ２５１及び原水槽下限センサ２５２のオン状態／オフ状態と電磁開閉弁２６の開閉状態との関係を（表１）に示す。

（表１）に示すように、一次槽上限センサ２４１、一次槽下限センサ２４２、原水槽上限センサ２５１、及び原水槽下限センサ２５２のすべてがオン状態、すなわちすべてのセンサが検出信号を出力している場合、一次槽２３及び原水槽１４の両方ともに加工液の液量が過大であると判断することができ、供給ポンプ１２からの加工液供給量を少なくし、ダイシング装置１の稼働台数を少なくする。この状態で所定の時間が経過した場合、一次槽２３及び／又は原水槽１４から加工液があふれないように電磁開閉弁２６を「閉」状態とし、設備全体を停止する。

また、（表１）に示すように、一次槽上限センサ２４１、一次槽下限センサ２４２、原水槽上限センサ２５１、及び原水槽下限センサ２５２のすべてがオフ状態、すなわちすべてのセンサが検出信号を出力していない場合、一次槽２３及び原水槽１４の両方ともに加工液の液量が過少であると判断することができ、電磁開閉弁２６を「開」状態とし、原水ポンプ１６による加工液の吸い上げを停止する。この状態で所定の時間が経過した場合、電磁開閉弁２６を「閉」状態とし、設備全体を停止する。

以上のように本実施の形態によれば、一次槽２３と原水槽１４とを接続する配管２２は、内部が加工液で充填されており、配管２２の原水槽１４側の一端が原水槽１４の液面よりも低い位置となるように配置されているので、一次槽２３と原水槽１４との間の経路において、加工液に空気が混入する可能性はなく、原水槽１４の液面に泡が立つおそれがない。したがって、原水槽１４から泡状の加工液があふれ出すこともなく、低コストで安全に加工液を再利用することが可能となる。

その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば加工装置は、ダイシング装置に限定されるものではなく、ウエハ等を薄くするグラインダ、あるいはフライス、旋盤、平面研削盤、ラップ等の工作機械であっても良い。

１ ダイシング装置（加工装置）
１４ 原水槽（二次槽）
１７ フィルタ装置
２１ 集約配管
２２ 配管
２３ 一次槽
２４ 第１の液面センサ
２５ 第２の液面センサ
２６ 電磁開閉弁（バルブ）
３０ 制御装置（制御手段）

Claims (4)

1. 加工装置へ加工液を供給し、使用済みの加工液を循環させて前記加工装置へ再度供給する加工廃液循環装置であって、
   使用済みの加工液を集約する一次槽と、
   使用済みの加工液を貯留する二次槽と
   を備え、
   前記一次槽と前記二次槽とを接続する配管は、内部が加工液で充填されており、前記配管の前記二次槽側の一端が前記二次槽の液面よりも低い位置となるように配置されていることを特徴とする加工廃液循環装置。
2. 前記配管に設けてあり、前記一次槽と前記二次槽との間の経路を開閉するバルブと、
   前記一次槽の液面の高さを検出する第１の液面センサと、
   前記二次槽の液面の高さを検出する第２の液面センサと、
   前記第１の液面センサの検出値と前記第２の液面センサの検出値とに基づいて前記バルブの開閉を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の加工廃液循環装置。
3. 使用済みの加工液を前記一次槽へ集約する集約配管は、前記一次槽へ向かって単調に下降するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工廃液循環装置。
4. 前記配管は前記一次槽の底面に設けてあり、前記一次槽の液面は所定の高さを維持していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加工廃液循環装置。

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