JPWO2019181498A1 - Abrasive recycling system and abrasive recovery / regeneration method - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を効率的に回収し、これを再生研磨剤スラリーとして再利用するための研磨剤リサイクル処理システム及び研磨剤回収・再生方法を提供することである。本発明の研磨剤リサイクル処理システムは、研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し研磨剤を回収・再生する研磨剤リサイクル処理システムであって、研磨加工工程部と研磨に用いる研磨剤を貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを有し、スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、スラリー供給タンク中に再生研磨剤スラリーを供給することを特徴とする。An object of the present invention is to provide an abrasive recycling treatment system and an abrasive recovery / regeneration method for efficiently recovering an abrasive from a processed abrasive slurry and reusing it as a recycled abrasive slurry. Is. The abrasive recycling processing system of the present invention continues the polishing process while controlling the concentrations of the constituent components of the abrasive and the constituent components of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and from the processed abrasive slurry, An abrasive recycling processing system that removes the constituents of the object to be polished and collects and regenerates the abrasive, and has an abrasive slurry recovery process section having a polishing process section and a slurry supply tank for storing the abrasive used for polishing. The feature is that the regenerated abrasive slurry is supplied into the slurry supply tank while controlling the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank to be equal to or lower than the initial concentration at the start of the polishing process. To do.
Description
本発明は研磨剤リサイクル処理システム及び研磨剤回収・再生方法に関し、より詳しくは、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を効率的に回収し、これを再生研磨剤スラリーとして再利用するための研磨剤リサイクル処理システム等に関する。 The present invention relates to an abrasive recycling processing system and an abrasive recovery / regeneration method. More specifically, polishing for efficiently recovering an abrasive from a processed abrasive slurry and reusing it as a recycled abrasive slurry. Regarding the agent recycling processing system, etc.
光学ガラスや水晶発振子を仕上工程で精密研磨する研磨剤(研磨材ともいう。)としては、従来、ダイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナジルコニア、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等に代表される高い硬度を有する微粒子が使用されている。 Conventionally, diamonds, boron nitride, silicon carbide, alumina, alumina zirconia, zirconium oxide, cerium oxide and the like have been represented as abrasives (also referred to as abrasives) for precision polishing optical glass and crystal oscillators in the finishing process. Fine particles with high hardness are used.
一般に、研磨剤の主構成元素の中には、日本国内では産出しない鉱物から得られるものもあり、一部では輸入に頼っている資源であり、かつ材料価格としても高価なものが多い。 In general, some of the main constituent elements of abrasives are obtained from minerals that are not produced in Japan, and some of them are resources that rely on imports, and many of them are expensive in terms of material price.
これらの研磨剤は、硬度が高い微粒子であるため、光学レンズや半導体シリコン基板及び液晶画面のガラス板など、電子部品関係の光学研磨剤として多量に使用されている重要な資源であり、その再利用を強く望まれている資源の一つである。また、光学研磨用の研磨剤は、上述のような各化合物を主成分として、ナトリウム塩やクロム塩などの遷移金属元素、イットリウムやデシプロシウムなど希土類元素の微粒子を含んでいる場合もあり、単純な廃棄は環境上強く禁止されている。そのため、研磨に使用した後の廃液を無公害化する処理技術の開発が強く望まれている。したがって、加工済みの研磨剤を含有する光学研磨剤廃液については、資源の再利用化、又は無公害化への技術的対応が重要な問題となっている。 Since these abrasives are fine particles with high hardness, they are important resources that are widely used as optical abrasives for electronic components such as optical lenses, semiconductor silicon substrates, and glass plates for liquid crystal screens. It is one of the resources that is strongly desired to be used. In addition, the polishing agent for optical polishing may contain fine particles of transition metal elements such as sodium salt and chromium salt, and rare earth elements such as yttrium and deciprosium, with each of the above compounds as the main component, and is simple. Disposal is strongly prohibited in the environment. Therefore, it is strongly desired to develop a treatment technology for decontaminating the waste liquid after being used for polishing. Therefore, for the waste liquid of optical abrasives containing processed abrasives, it is an important issue to take technical measures to recycle resources or make them pollution-free.
一般的に各種工業分野において発生する懸濁微粒子を含む廃水の処理方法としては、中和剤や無機凝集剤、高分子凝集剤等を用いて懸濁微粒子を凝集分離した後、処理水は放流し、凝集分離した汚泥は焼却等の手段により廃棄処理されているのが現状である。 Generally, as a method for treating wastewater containing suspended fine particles generated in various industrial fields, suspended fine particles are coagulated and separated using a neutralizing agent, an inorganic flocculant, a polymer flocculant, etc., and then the treated water is discharged. However, the current situation is that sludge that has been coagulated and separated is disposed of by means such as incineration.
また、これらの研磨剤は、通常、研磨工程で多量に使用する上、廃液中には被研磨物の構成成分、例えば、光学ガラス屑等も共存しているが、通常では研磨剤と被研磨物とを効率的に分離することが困難であるため、上記のように、研磨剤廃液は、多くの場合、使用後に廃棄されているのが現状であり、環境負荷の面や廃棄コストの面からも問題を抱えている。 Further, these abrasives are usually used in a large amount in the polishing process, and constituent components of the object to be polished, such as optical glass scraps, coexist in the waste liquid, but usually, the abrasive and the abrasive are to be polished. As mentioned above, since it is difficult to efficiently separate the abrasive from the object, the abrasive waste liquid is often discarded after use, which is an environmental load and a disposal cost. I also have a problem.
したがって、近年、研磨剤の主構成元素を効率よく再利用して、希少価値の高い元素の省資源化を図ることが重要な問題となっている。 Therefore, in recent years, it has become an important problem to efficiently reuse the main constituent elements of abrasives to conserve resources of elements having high rare value.
研磨剤の構成成分の再生方法に関しては、例えば、加工済みの研磨剤に電解質物質を添加して、研磨剤を凝集沈殿させ、研磨された被研磨物由来の構成成分(被研磨成分)を溶解し、固液分離する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の方法では、電解質物質として、水酸化アルカリ金属、炭酸アルカリ金属、アルカリ金属塩、及びアンモニウム塩を使用している。
Regarding the method for regenerating the constituent components of the abrasive, for example, an electrolyte substance is added to the processed abrasive to coagulate and precipitate the abrasive, and the constituent components (components to be polished) derived from the polished object to be polished are dissolved. However, a method for solid-liquid separation is disclosed (see, for example, Patent Document 1). In the method described in
また、加工済みの研磨剤に対して、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム溶液を混合し、固液分離により固形物をふるい分けすることにより、微細な研磨剤を再生する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。さらに、加工済みの研磨剤に対して、硫酸を加えて加熱処理することにより、レアアースやレアメタルを溶解し、研磨剤スラリー中のシリカ等の凝集体と分離除去する方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。 Further, a method of regenerating a fine abrasive by mixing a solution of sodium hydroxide and potassium hydroxide with a processed abrasive and sieving a solid substance by solid-liquid separation is disclosed (for example). , Patent Document 2). Further, a method is disclosed in which rare earths and rare metals are dissolved by adding sulfuric acid to a processed abrasive and heat-treating the processed abrasive, and separating and removing the aggregates such as silica in the abrasive slurry (for example). , Patent Document 3).
また、コロイダルシリカ系の研磨剤を回収する方法として、CMP(Chemical Mechanical Polishing)廃液に対し、マグネシウムイオンの存在下で、アルカリ添加してpH値を10以上に調整することにより凝集処理を行うことで再生する方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。さらに、非特許文献1には、上記説明した金属の回収技術に関する総説がなされている。
Further, as a method for recovering a colloidal silica-based abrasive, a coagulation treatment is performed by adding an alkali to the CMP (Chemical Mechanical Polishing) waste liquid in the presence of magnesium ions to adjust the pH value to 10 or more. (See, for example, Patent Document 4). Further, Non-Patent
一般に、「研磨剤再生量=研磨剤使用量×回収率×再生率」であり、回収率と再生率の向上が重要となる。しかしながら、上述した技術は、回収した加工済みの研磨剤の再生率の向上を主眼にしたものであって、回収率の向上に対しての検討は従来十分ではなかった。回収率も向上しなければ、研磨剤を効率的に再生することはできない。 Generally, "abrasive regeneration amount = abrasive usage amount x recovery rate x regeneration rate", and improvement of the recovery rate and the regeneration rate is important. However, the above-mentioned technique focuses on improving the regeneration rate of the recovered processed abrasive, and studies on the improvement of the recovery rate have not been sufficient in the past. Unless the recovery rate is also improved, the abrasive cannot be efficiently regenerated.
例えば、一定濃度の研磨剤を含有する研磨剤スラリーでガラス研磨を続けると、研磨剤スラリー中の被研磨物の酸化ケイ素濃度が上昇する。酸化ケイ素濃度が上昇すると、酸化ケイ素が析出、固形物化し、研磨剤スラリー中の異物となる。この異物は、スクラッチ等の欠陥の発生原因となるため、研磨剤スラリーは利用できなくなる。さらに、研磨剤スラリーの粘度が増加することにより、研磨装置周辺への飛散、付着等が発生し、研磨剤成分の回収量が低下するなどの問題があった。 For example, if glass polishing is continued with an abrasive slurry containing a constant concentration of abrasive, the silicon oxide concentration of the object to be polished in the abrasive slurry increases. When the silicon oxide concentration increases, silicon oxide precipitates and solidifies, and becomes a foreign substance in the abrasive slurry. Since this foreign matter causes defects such as scratches, the abrasive slurry cannot be used. Further, as the viscosity of the abrasive slurry increases, scattering or adhesion to the periphery of the polishing apparatus occurs, and there is a problem that the amount of the abrasive component recovered is reduced.
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を効率的に回収し、これを再生研磨剤スラリーとして再利用するための研磨剤リサイクル処理システム及び研磨剤回収・再生方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems and situations, and the problem to be solved is to efficiently recover the abrasive from the processed abrasive slurry and reuse it as a regenerated abrasive slurry. It is to provide an abrasive recycling processing system and an abrasive recovery / regeneration method.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において研磨剤リサイクル処理を行う中で、加工中の研磨剤スラリーの研磨剤の濃度を研磨開始時の初期濃度以下に抑えることにより、被研磨物の析出・固形物化を抑制することができ、効率的な回収が可能となることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventor performs an abrasive recycling process in the process of examining the cause of the above problem, and sets the concentration of the abrasive in the abrasive slurry during processing to be equal to or less than the initial concentration at the start of polishing. It has been found that the precipitation and solidification of the object to be polished can be suppressed and the efficient recovery is possible.
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。 That is, the above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.
1.研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤リサイクル処理システムであって、
研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程部と前記研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを有し、
前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、前記スラリー供給タンク中に再生研磨剤スラリーを供給することを特徴とする研磨剤リサイクル処理システム。1. 1. Polishing is continued while controlling the concentrations of the constituents of the polishing agent and the constituents of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and the constituents of the object to be polished are removed from the processed abrasive slurry. An abrasive recycling processing system that collects and regenerates the abrasive.
It has a polishing process unit for polishing using a polishing machine and an abrasive slurry recovery process unit having a slurry supply tank for storing the polishing agent slurry supplied to the polishing machine.
Polishing characterized in that the regenerated abrasive slurry is supplied into the slurry supply tank while controlling the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank to be equal to or lower than the initial concentration at the start of the polishing process. Abrasive recycling processing system.
2.前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が20〜90%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することを特徴とする第1項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
2. The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank is within the range of 20 to 90% at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process, and during the polishing process. The concentration of the constituent components of the abrasive is always equal to or higher than the end point concentration, and the fluctuation range of the change in the concentration of the constituent components of the abrasive in the next processing batch with respect to the pre-processing batch is controlled within ± 1.0% by mass. The abrasive recycling treatment system according to
3.前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が30〜80%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することを特徴とする第1項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
3. 3. The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank is within the range of 30 to 80% at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process, and during the polishing process. The concentration of the constituent components of the abrasive is always equal to or higher than the end point concentration, and the fluctuation range of the change in the concentration of the constituent components of the abrasive in the next processing batch with respect to the pre-processing batch is controlled within ± 1.0% by mass. The abrasive recycling treatment system according to
4.前記研磨加工工程部及び前記研磨剤スラリー回収工程部に加えて、分離・濃縮工程部と、再生研磨剤スラリー調製工程部とを有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
4. Any of the
5.前記研磨剤スラリー回収工程部には、研磨加工工程部に供給する前記研磨剤スラリーを貯蔵する前記スラリー供給タンクと、加工済みの研磨剤スラリーと洗浄水との混合液を貯蔵する回収混合液タンクとを備え、
前記分離・濃縮工程部には、前記混合液を透過液と研磨剤の濃縮液とに分離する分離・濃縮タンクを備え、
前記再生研磨剤スラリー調製工程部には、前記被研磨物の構成成分が除去された再生研磨剤を含有する液を貯蔵する再生研磨剤スラリー貯蔵タンクを備え、かつ工程部間に研磨剤スラリーを供給するための循環ラインと、供給量を調整するための制御部を備えることを特徴とする第4項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。5. In the abrasive slurry recovery process section, the slurry supply tank for storing the abrasive slurry to be supplied to the polishing process section and the recovery mixture tank for storing the mixed solution of the processed abrasive slurry and the washing water are stored. With and
The separation / concentration step unit is provided with a separation / concentration tank that separates the mixed liquid into a permeation liquid and a concentrated liquid of an abrasive.
The regenerated abrasive slurry preparation process unit is provided with a regenerated abrasive slurry storage tank for storing a liquid containing the regenerated abrasive from which the constituent components of the object to be polished have been removed, and an abrasive slurry is provided between the process units. The abrasive recycling treatment system according to item 4, further comprising a circulation line for supplying and a control unit for adjusting the supply amount.
6.前記分離・濃縮工程部で得られた研磨剤の粒子径を調整する研磨剤粒子径調整工程部を有することを特徴とする第4項又は第5項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
6. The abrasive recycling treatment system according to
7.前記再生研磨剤スラリーが、マレイン酸−アクリル酸共重合体を0.04〜1.5g/Lの範囲内で含有していることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
7. Any one of
8.前記研磨剤が金属酸化物を含有し、かつ前記被研磨物がケイ素(Si)を含有することを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
8. The abrasive recycling treatment system according to any one of
9.前記研磨剤が、酸化セリウムを含有することを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。
9. The abrasive recycling treatment system according to any one of
10.前記分離・濃縮工程部において、研磨剤の凝集剤としてアルカリ土類金属塩を用いることを特徴とする第4項から第9項までのいずれか一項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。 10. The abrasive recycling treatment system according to any one of items 4 to 9, wherein an alkaline earth metal salt is used as an abrasive flocculant in the separation / concentration step unit.
11.前記アルカリ土類金属塩が、マグネシウム塩であることを特徴とする第10項に記載の研磨剤リサイクル処理システム。 11. The abrasive recycling treatment system according to Item 10, wherein the alkaline earth metal salt is a magnesium salt.
12.研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤回収・再生方法であって、
研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク中の前記研磨剤の構成成分の濃度を、研磨加工工程開始時における当該研磨剤の構成成分の初期濃度以下になるよう制御しながら、研磨加工工程部に再生研磨剤スラリーを供給し、かつ加工済みの研磨剤スラリーを回収する工程を有することを特徴とする研磨剤回収・再生方法。12. Polishing is continued while controlling the concentrations of the constituents of the polishing agent and the constituents of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and the constituents of the object to be polished are removed from the processed abrasive slurry. A polishing agent recovery / regeneration method for recovering / regenerating the polishing agent.
The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank for storing the abrasive slurry used for the polishing supplied to the polishing machine is controlled to be equal to or lower than the initial concentration of the constituent components of the abrasive at the start of the polishing process. A method for recovering and regenerating an abrasive, which comprises supplying a recycled abrasive slurry to a polishing process section and recovering the processed abrasive slurry.
13.前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が20〜90%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することを特徴とする第12項に記載の研磨剤回収・再生方法。
13. The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank is within the range of 20 to 90% at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process, and during the polishing process. The concentration of the constituent components of the abrasive is always equal to or higher than the end point concentration, and the fluctuation range of the change in the concentration of the constituent components of the abrasive in the next processing batch with respect to the pre-processing batch is controlled within ± 1.0% by mass. The method for recovering and regenerating an abrasive according to
14.前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が30〜80%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することを特徴とする第12項に記載の研磨剤回収・再生方法。
14. The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank is within the range of 30 to 80% at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process, and during the polishing process. The concentration of the constituent components of the abrasive is always equal to or higher than the end point concentration, and the fluctuation range of the change in the concentration of the constituent components of the abrasive in the next processing batch with respect to the pre-processing batch is controlled within ± 1.0% by mass. The method for recovering and regenerating an abrasive according to
15.前記再生研磨剤スラリーが、マレイン酸−アクリル酸共重合体を0.04〜1.5g/Lの範囲内で含有していることを特徴とする第12項から第14項までのいずれか一項に記載の研磨剤回収・再生方法。
15. Any one of the
本発明の上記手段により、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を効率的に回収し、これを再生研磨剤スラリーとして再利用するための研磨剤リサイクル処理システム及び研磨剤回収・再生方法を提供することができる。 Provided are an abrasive recycling treatment system and an abrasive recovery / regeneration method for efficiently recovering an abrasive from a processed abrasive slurry and reusing it as a regenerated abrasive slurry by the above means of the present invention. be able to.
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。 Although the mechanism of expression or mechanism of action of the effect of the present invention has not been clarified, it is inferred as follows.
従来の研磨剤リサイクルシステムでは、研磨加工中、研磨剤スラリー中の研磨剤濃度を一定に保持することを狙いとしていた。このため研磨が進むにつれ、被研磨物の濃度が高くなり、粘度上昇や局所的に高温となり、被研磨物の析出により、回収率が低くなったり研磨加工品質への悪影響があった。これを加工中の研磨剤スラリー中の研磨剤濃度を低くすることにより、被研磨物濃度も下がり研磨加工機への研磨剤スラリーの付着等を低減し、加工済みの研磨剤スラリーの回収率を向上することができるものと思われる。 The conventional abrasive recycling system aims to keep the abrasive concentration in the abrasive slurry constant during the polishing process. Therefore, as the polishing progresses, the concentration of the object to be polished increases, the viscosity increases and the temperature becomes locally high, and the precipitation of the object to be polished lowers the recovery rate and adversely affects the polishing processing quality. By lowering the concentration of the abrasive in the abrasive slurry during processing, the concentration of the object to be polished is also reduced, the adhesion of the abrasive slurry to the polishing machine is reduced, and the recovery rate of the processed abrasive slurry is reduced. It seems that it can be improved.
本発明の研磨剤リサイクル処理システムは、研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤リサイクル処理システムであって、研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程部と前記研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを有し、前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、前記スラリー供給タンク中に再生研磨剤スラリーを供給することを特徴とする。この特徴は、下記各実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。 The abrasive recycling processing system of the present invention continues the polishing process while controlling the concentrations of the constituent components of the abrasive and the constituent components of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and from the processed abrasive slurry, An abrasive recycling processing system that removes the constituents of the object to be polished and collects and regenerates the abrasive, and is used for the polishing process unit for polishing using a polishing machine and the polishing supplied to the polishing machine. It has an abrasive slurry recovery process unit having a slurry supply tank for storing the abrasive slurry, and controls the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank to be equal to or lower than the initial concentration at the start of the polishing process. At the same time, it is characterized in that the regenerated abrasive slurry is supplied into the slurry supply tank. This feature is a technical feature common to or corresponding to each of the following embodiments.
前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が20〜90%の範囲内、より好ましくは30〜80%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することが好ましい。 The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank is within the range of 20 to 90%, more preferably 30 to 80%, at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process. Within the range, the concentration of the constituent components of the abrasive during the polishing process is always equal to or higher than the end point concentration, and the fluctuation range of the change in the concentration of the constituent components of the abrasive in the next processing batch with respect to the preprocessing batch. Is preferably controlled within ± 1.0% by mass.
また、前記研磨加工工程部及び前記研磨剤スラリー回収工程部に加えて、分離・濃縮工程部と、再生研磨剤スラリー調製工程部とを有することが、研磨剤リサイクル処理システムの効率向上の効果が得られることから好ましい。 Further, having a separation / concentration process unit and a regenerated abrasive slurry preparation process unit in addition to the polishing processing process unit and the abrasive slurry recovery process unit has the effect of improving the efficiency of the abrasive recycling processing system. It is preferable because it can be obtained.
さらに、本発明においては、前記研磨剤スラリー回収工程部には、研磨加工工程部に供給する再生研磨剤スラリーを貯蔵する前記スラリー供給タンクと、加工済みの研磨剤スラリーと洗浄水との混合液を貯蔵する回収混合液タンクとを備え、前記分離・濃縮工程部には、前記混合液を透過液と研磨剤の濃縮液とに分離する分離・濃縮タンクを備え、前記再生研磨剤スラリー調製工程部には、前記被研磨物の構成成分が除去された再生研磨剤を含有する液を貯蔵する再生研磨剤スラリー貯蔵タンクを備え、かつ工程部間に研磨剤スラリーを供給するための循環ラインと、供給量を調整するための制御部を備えることが、回収・再生率の向上の観点から好ましい。 Further, in the present invention, in the abrasive slurry recovery process unit, the slurry supply tank for storing the regenerated abrasive slurry to be supplied to the abrasive processing process unit, and a mixed solution of the processed abrasive slurry and cleaning water. The separation / concentration step unit is provided with a separation / concentration tank for separating the mixed solution into a permeate and an abrasive concentrate, and the regenerated abrasive slurry preparation step. The unit is provided with a regenerated abrasive slurry storage tank for storing a liquid containing the regenerated abrasive from which the constituent components of the object to be polished have been removed, and has a circulation line for supplying the abrasive slurry between the process units. , It is preferable to provide a control unit for adjusting the supply amount from the viewpoint of improving the recovery / regeneration rate.
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記分離・濃縮工程部で得られた研磨剤の粒子径を調整する研磨剤粒子径調整工程部を有することが好ましい。 As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of exhibiting the effect of the present invention, it is preferable to have an abrasive particle size adjusting step section for adjusting the particle size of the abrasive obtained in the separation / concentration step section.
さらに、前記再生研磨剤スラリーが、マレイン酸−アクリル酸共重合体を0.04〜1.5g/Lの範囲内で含有していることが好ましい。 Further, it is preferable that the regenerated abrasive slurry contains a maleic acid-acrylic acid copolymer in the range of 0.04 to 1.5 g / L.
また、前記研磨剤が金属酸化物を含有し、かつ前記被研磨物がケイ素(Si)を含有することが、本発明の効果が得られるやすいことから好ましい。 Further, it is preferable that the abrasive contains a metal oxide and the object to be polished contains silicon (Si) because the effects of the present invention can be easily obtained.
本発明の実施態様としては、研磨速度の観点から、研磨剤が、酸化セリウムを含有することが好ましい。 In an embodiment of the present invention, it is preferable that the abrasive contains cerium oxide from the viewpoint of polishing rate.
また、分離・濃縮工程部において、研磨剤の凝集剤としてアルカリ土類金属塩を用いることが好ましく、アルカリ土類金属塩が、マグネシウム塩であることが研磨剤の回収及び再生の効率の観点から好ましい。 Further, in the separation / concentration process section, it is preferable to use an alkaline earth metal salt as a flocculant of the abrasive, and it is preferable that the alkaline earth metal salt is a magnesium salt from the viewpoint of efficiency of recovery and regeneration of the abrasive. preferable.
さらに、本発明においては、研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤回収・再生方法であって、
研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク中の前記研磨剤の構成成分の濃度を、研磨加工工程開始時における当該研磨剤の構成成分の初期濃度以下になるよう制御しながら、研磨加工工程部に研磨剤スラリーを供給し、かつ加工済みの研磨剤スラリーを回収する工程を有する研磨剤回収・再生方法に適用することができる。Further, in the present invention, the polishing process is continued while controlling the concentrations of the constituent components of the polishing agent and the constituent components of the object to be polished in the polishing agent slurry used for polishing, and the processed abrasive slurry is used as the object to be polished. It is a polishing agent recovery / regeneration method that removes the constituent components of the above and recovers / regenerates the polishing agent.
The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank for storing the abrasive slurry used for the polishing supplied to the polishing machine is controlled to be equal to or lower than the initial concentration of the constituent components of the abrasive at the start of the polishing process. However, it can be applied to an abrasive recovery / regeneration method having a step of supplying an abrasive slurry to a polishing process section and recovering the processed abrasive slurry.
さらに、前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の濃度に対して研磨加工工程終了時の終点濃度が20〜90%の範囲内、より好ましくは30〜80%の範囲内であり、かつ研磨加工工程中の前記研磨剤の構成成分の濃度が常に前記終点濃度以上であり、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの前記研磨剤の構成成分の濃度の変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御すること研磨剤回収・再生方法であることが好ましい。 Further, the concentration of the constituent components of the polishing agent in the slurry supply tank is within the range of 20 to 90%, more preferably 30 to 80, at the end point concentration at the end of the polishing process with respect to the concentration at the start of the polishing process. %, And the concentration of the constituent component of the polishing agent during the polishing process is always equal to or higher than the end point concentration, and further, the change in the concentration of the component component of the polishing agent in the next processing batch with respect to the preprocessing batch. Controlling the fluctuation range within ± 1.0% by mass is preferable in the polishing agent recovery / regeneration method.
また、前記再生研磨剤スラリーが、マレイン酸−アクリル酸共重合体を0.04〜1.5g/Lの範囲内で含有している研磨剤回収・再生方法であることが好ましい。 Further, it is preferable that the regenerated abrasive slurry is an abrasive recovery / regeneration method containing a maleic acid-acrylic acid copolymer in the range of 0.04 to 1.5 g / L.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。 Hereinafter, the present invention, its constituent elements, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In the present application, "~" is used to mean that the numerical values described before and after the value are included as the lower limit value and the upper limit value.
また、本発明において、研磨剤スラリーとは、研磨加工工程に応じた下記各種研磨剤スラリーを含めて総称的に表現されたスラリーをいう。研磨加工工程の観点から、「初期研磨剤スラリー」とは、研磨初期の加工液をいい、研磨剤構成成分と水を含有し被研磨物構成成分を実質的には含有しないものをいう。「加工中の又は加工済みの研磨剤スラリー」とは、被研磨物構成成分を含有する研磨剤スラリー又は研磨剤スラリー寿命が終了した研磨剤スラリーをいう。「再生研磨剤スラリー」とは、被研磨物構成成分を除去した研磨剤スラリー又は被研磨物構成成分を除去した後に、濃縮した研磨剤スラリーをいう。 Further, in the present invention, the abrasive slurry refers to a slurry that is generically expressed including the following various abrasive slurries according to the polishing process. From the viewpoint of the polishing process, the "initial polishing agent slurry" refers to a processing liquid at the initial stage of polishing, which contains a polishing agent component and water and does not substantially contain a component to be polished. The “abrasive slurry being processed or processed” refers to an abrasive slurry containing an object component to be polished or an abrasive slurry having an end of the abrasive slurry life. The "regenerated abrasive slurry" refers to an abrasive slurry from which the constituent components of the object to be polished have been removed, or an abrasive slurry in which the constituent components of the object to be polished have been removed and then concentrated.
1 《研磨剤リサイクル処理システムの基本的構成の概要》
本発明の研磨剤リサイクル処理システムは、研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤リサイクル処理システムであって、研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程部と前記研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを有し、前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、前記スラリー供給タンク中に再生研磨剤スラリーを供給することを特徴とする。1 << Overview of the basic configuration of the abrasive recycling system >>
The abrasive recycling processing system of the present invention continues the polishing process while controlling the concentrations of the constituent components of the abrasive and the constituent components of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and from the processed abrasive slurry, An abrasive recycling processing system that removes the constituents of the object to be polished and collects and regenerates the abrasive, and is used for the polishing process unit for polishing using a polishing machine and the polishing supplied to the polishing machine. It has an abrasive slurry recovery process unit having a slurry supply tank for storing the abrasive slurry, and controls the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank to be equal to or lower than the initial concentration at the start of the polishing process. At the same time, it is characterized in that the regenerated abrasive slurry is supplied into the slurry supply tank.
従来の研磨剤リサイクルシステムでは、研磨加工中の研磨剤スラリー中の研磨剤濃度を一定に保持することを狙いとしていた。このため研磨が進むにつれ、被研磨物の濃度が高くなり、粘度上昇や局所的に高温となり、被研磨物の析出により、回収率が低くなっていた。 The conventional abrasive recycling system aims to keep the abrasive concentration in the abrasive slurry during the polishing process constant. Therefore, as the polishing progressed, the concentration of the object to be polished increased, the viscosity increased and the temperature became locally high, and the recovery rate decreased due to the precipitation of the object to be polished.
例えば、従来の被研磨物を研磨加工する研磨加工工程部においては、研磨加工により、研磨加工部の研磨剤スラリーの温度は約40〜60℃に上昇することがある。被研磨物としてガラスを用いた場合、研磨加工により酸化ケイ素の濃度が上昇すると、加工中の研磨剤スラリーの粘度が上昇し、加工部に付着する。更に、加工により研磨加工部の温度が上昇するため、酸化ケイ素の析出、固形物化が加速する。研磨により研磨加工部に付着する研磨剤成分は、洗浄水により洗浄され、研磨剤成分を含むリンススラリーとして回収する。 For example, in the conventional polishing process section for polishing an object to be polished, the temperature of the abrasive slurry in the polishing process section may rise to about 40 to 60 ° C. due to the polishing process. When glass is used as the object to be polished, when the concentration of silicon oxide increases due to the polishing process, the viscosity of the abrasive slurry during processing increases and adheres to the processed portion. Further, since the temperature of the polished portion rises due to the processing, the precipitation and solidification of silicon oxide are accelerated. The abrasive component adhering to the polished portion by polishing is washed with washing water and recovered as a rinse slurry containing the abrasive component.
酸化ケイ素の析出固形物は、リンススラリーとして回収されるものと、研磨加工部に残留するものがある。研磨加工部の残留物は、研磨パッド内外にも存在し、加工品質に影響を与える。 Some of the precipitated solids of silicon oxide are recovered as a rinse slurry, and some remain in the polished portion. Residues in the polished portion are also present inside and outside the polishing pad and affect the processing quality.
したがって、研磨パッドの交換頻度が高まるため、研磨加工回数が低下することとなる。また、リンススラリーとして回収されるものは、再利用及び再生利用するためには、異物となる酸化ケイ素の析出固形物を除去する必要が生じる。酸化ケイ素の析出固形物の除去プロセスを組み入れると、研磨剤回収率は低下する。 Therefore, the frequency of replacement of the polishing pad is increased, so that the number of polishing processes is reduced. Further, in order to reuse and recycle the rinse slurry, it is necessary to remove the precipitated solid substance of silicon oxide which is a foreign substance. Incorporating a process for removing precipitated solids of silicon oxide reduces the abrasive recovery rate.
また、スラリー供給タンクにおいては、あらかじめ調製した初期研磨剤スラリーは、再生研磨剤スラリーが補充されつつ、スラリー供給タンクと研磨機の間を繰り返し循環する。研磨により、被研磨物のケイ素成分は研磨剤スラリー中に溶解した状態にある。研磨剤スラリー中のケイ素濃度が上昇すると、酸化ケイ素が析出、固形物化し、研磨剤スラリー中の異物となる。上記の異物は、スクラッチ等の欠陥の発生原因となるため、研磨剤スラリーは利用できなくなる。上記の加工済みの研磨剤スラリーを再利用するためには、異物となる酸化ケイ素の析出固形物を除去する必要が生じる。酸化ケイ素の析出固形物の除去プロセスを組み入れると、研磨剤回収率は低下する。 Further, in the slurry supply tank, the initial abrasive slurry prepared in advance is repeatedly circulated between the slurry supply tank and the polishing machine while being replenished with the regenerated abrasive slurry. By polishing, the silicon component of the object to be polished is in a state of being dissolved in the abrasive slurry. When the silicon concentration in the abrasive slurry increases, silicon oxide precipitates and solidifies, becoming foreign matter in the abrasive slurry. Since the above foreign matter causes defects such as scratches, the abrasive slurry cannot be used. In order to reuse the processed abrasive slurry, it is necessary to remove the precipitated solid of silicon oxide as a foreign substance. Incorporating a process for removing precipitated solids of silicon oxide reduces the abrasive recovery rate.
この問題に対し、本発明では、加工中の研磨剤スラリーに含有されている研磨剤の構成成分の濃度を、研磨加工工程開始時における当該研磨剤の初期濃度以下になるよう制御しながら、再生研磨剤スラリーを研磨機に供給することで解決することができる。 In response to this problem, in the present invention, the concentration of the constituent components of the abrasive contained in the abrasive slurry during processing is controlled to be equal to or lower than the initial concentration of the abrasive at the start of the polishing process, and is regenerated. This can be solved by supplying the abrasive slurry to the polishing machine.
図1A及び図1Bは研磨加工時間と加工中の研磨剤スラリー中の研磨剤濃度及び被研磨物の構成成分の濃度の関係を示す概念図である。図1Aは研磨加工時間に対する研磨剤スラリー中の研磨剤濃度を示している。従来の研磨加工では、研磨が進行しても点線で示したように研磨剤濃度は一定になるように保っていた。このため図1Bの研磨加工時間と被研磨物の構成成分の濃度の関係で示したように、研磨加工時間が進むにつれ研磨剤スラリー中の被研磨物の構成成分の濃度が高くなる。そしてこの濃度がaに達すると、被研磨物の析出が起こり、研磨剤スラリーは使用できなくなっていた。 1A and 1B are conceptual diagrams showing the relationship between the polishing time, the concentration of the abrasive in the abrasive slurry during processing, and the concentration of the constituent components of the object to be polished. FIG. 1A shows the abrasive concentration in the abrasive slurry with respect to the polishing time. In the conventional polishing process, the abrasive concentration was kept constant as shown by the dotted line even as the polishing progressed. Therefore, as shown in the relationship between the polishing process time and the concentration of the constituent components of the object to be polished in FIG. 1B, the concentration of the components of the object to be polished in the abrasive slurry increases as the polishing process time advances. Then, when this concentration reached a, precipitation of the object to be polished occurred, and the abrasive slurry could not be used.
これに対し、本発明では、図1Aの実線で示したように、研磨加工時間の進行に対して、研磨剤スラリー中の研磨剤濃度を、研磨加工初期の濃度以下に保つ。このことにより、研磨剤スラリー中の被研磨物の構成成分の濃度の上昇を、図1Bの実線で示したように抑えることができ、研磨剤スラリー寿命を伸ばすことができる。また、研磨剤スラリーの粘度上昇も起こりにくいので、研磨剤の回収率を上げることができる。 On the other hand, in the present invention, as shown by the solid line in FIG. 1A, the concentration of the abrasive in the abrasive slurry is kept below the concentration at the initial stage of the polishing process with the progress of the polishing process time. As a result, an increase in the concentration of the constituent components of the object to be polished in the abrasive slurry can be suppressed as shown by the solid line in FIG. 1B, and the life of the abrasive slurry can be extended. Further, since the viscosity of the abrasive slurry is unlikely to increase, the recovery rate of the abrasive can be increased.
2 《研磨剤リサイクル処理システムの実施形態の構成例》
本発明の研磨剤リサイクル処理システムは、研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程部と研磨加工工程部に供給する研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを少なくとも有している。研磨剤スラリー回収工程部はさらに加工済みの研磨剤スラリーと洗浄水との混合液を貯蔵する回収混合液タンクを有していることが好ましい。2 << Configuration example of the embodiment of the abrasive recycling treatment system >>
The polishing agent recycling processing system of the present invention includes at least a polishing processing process unit for polishing using a polishing machine and a polishing agent slurry recovery process unit having a slurry supply tank for storing the polishing agent slurry supplied to the polishing processing process unit. Have. It is preferable that the abrasive slurry recovery process unit further has a recovery mixed liquid tank for storing the mixed liquid of the processed abrasive slurry and the washing water.
さらに、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を分離する分離・濃縮工程部、回収した加工済みの研磨剤粒子の粒子径を調整する研磨剤粒子径調整工程部及び再生研磨剤スラリーを貯蔵する再生研磨剤スラリー調製工程部を有することが好ましい。 Further, a separation / concentration process section for separating the abrasive from the processed abrasive slurry, an abrasive particle size adjustment process section for adjusting the particle size of the collected processed abrasive particles, and a regeneration process for storing the regenerated abrasive slurry. It is preferable to have an abrasive slurry preparation process unit.
また、本発明の研磨剤回収・再生方法は、研磨に用いる研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分と被研磨物の構成成分の濃度を制御しつつ研磨加工を継続し、加工済みの研磨剤スラリーから、被研磨物の構成成分を除去し、前記研磨剤を回収・再生する研磨剤回収・再生方法であって、
研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク中の前記研磨剤の構成成分の濃度を、研磨加工工程開始時における当該研磨剤の構成成分の初期濃度以下になるよう制御しながら、研磨加工工程部に研磨剤スラリーを供給し、かつ加工済みの研磨剤スラリーを回収する工程を有することを特徴とする。Further, in the polishing agent recovery / regeneration method of the present invention, the polishing process is continued while controlling the concentrations of the components of the polishing agent and the components of the object to be polished in the polishing agent slurry used for polishing, and the processed polishing agent is processed. A polishing agent recovery / regeneration method in which the constituent components of the object to be polished are removed from the slurry and the polishing agent is recovered / regenerated.
The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank for storing the abrasive slurry used for the polishing supplied to the polishing machine is controlled to be equal to or lower than the initial concentration of the constituent components of the abrasive at the start of the polishing process. At the same time, it is characterized by having a step of supplying the abrasive slurry to the polishing process section and collecting the processed abrasive slurry.
本発明の研磨剤回収・再生方法は、研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程、研磨加工工程部に供給する研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程に加え、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を分離する分離・濃縮工程、回収した加工済みの研磨剤粒子の粒子径を調整する研磨剤粒子径調整工程及び再生研磨剤スラリーを貯蔵する再生研磨剤スラリー調製工程を有することが好ましい。 The abrasive recovery / regeneration method of the present invention is performed in addition to a polishing process of polishing using a polishing machine, an abrasive slurry recovery step of having a slurry supply tank for storing the abrasive slurry supplied to the polishing process section, and processing. Separation / concentration step to separate the abrasive from the finished abrasive slurry, abrasive particle size adjustment step to adjust the particle size of the recovered processed abrasive particles, and reclaimed abrasive slurry preparation step to store the regenerated abrasive slurry. It is preferable to have.
図2は、本発明の研磨剤リサイクル処理システムの一例を示す概略図である。図2で示した研磨剤リサイクル処理システムは、研磨加工工程部1、研磨剤スラリー回収工程部2、分離・濃縮工程部3、研磨剤粒子径調整工程部4、再生研磨剤スラリー調製工程部5が示されている。以下、各工程部について順次詳細な説明をする。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the abrasive recycling processing system of the present invention. The abrasive recycling processing system shown in FIG. 2 includes an abrasive
(1)研磨加工工程部
研磨工程部1においては、研磨機12は、不織布、合成樹脂発泡体、合成皮革などから構成される研磨布を貼付した研磨定盤を有しており、この研磨定盤は回転可能となっている。研磨作業時には、被研磨物(例えば、光学ガラス等)を、保持具を用いて、所定の押圧力Nで上記研磨定盤に押し付けながら、研磨定盤を回転させる。また、研磨機12を洗浄するための洗浄水は、洗浄水タンク11に貯留されており、洗浄水噴射ノズルより、研磨部に吹き付けて洗浄を行う。研磨加工は研磨工程部1で行う工程である。(1) Polishing process section In the
(研磨剤)
一般に、光学ガラスや半導体基板等の研磨剤の構成成分としては、ベンガラ(αFe2O3)、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ等の微粒子を水や油に分散させてスラリー状にしたものが用いられているが、本発明の研磨剤回収・再生方法としては、半導体基板の表面やガラスの研磨加工において、高精度に平坦性を維持しつつ、十分な加工速度を得るために、物理的な作用と化学的な作用の両方で研磨を行う、化学機械研磨(CMP)への適用が可能なダイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナジルコニア、酸化ジルコニウム及び酸化セリウムから選ばれる少なくとも1種の回収に適用することが好ましい。(Abrasive)
Generally, fine particles such as red iron oxide (αFe 2 O 3 ), cerium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, zirconium oxide, and colloidal silica are dispersed in water or oil as constituent components of an abrasive such as optical glass or a semiconductor substrate. A slurry is used, but as the polishing agent recovery / regeneration method of the present invention, in the polishing process of the surface of a semiconductor substrate or glass, a sufficient processing speed can be achieved while maintaining high accuracy and flatness. Diamond, boron nitride, silicon carbide, alumina, alumina zirconia, zirconium oxide and cerium oxide applicable to chemical mechanical polishing (CMP), which is polished by both physical and chemical action to obtain It is preferable to apply it to the recovery of at least one selected from.
本発明に係る研磨剤の構成成分として、ダイヤモンド系としては、例えば、合成ダイヤモンド(例えば、日本ミクロコーティング社製等)、天然ダイヤモンドが挙げられ、窒化ホウ素系としては、例えば、立方晶窒化ホウ素BN(例えば、昭和電工社製)が挙げられる。窒化ホウ素系は、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する。また、炭化ケイ素系としては、炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、黒色炭化ケイ素(例えば、Mipox社製等)等を挙げることができる。また、アルミナ系としては、アルミナのほかに、褐色アルミナ、白色アルミナ、淡紅色アルミナ、解砕型アルミナ、アルミナジルコニア系(例えば、サンゴバン社製)等を挙げることができる。また、酸化ジルコニウムとしては、例えば、第1稀元素化学工業社製の研磨剤用のBRシリーズ酸化ジルコニウム、中国HZ社製酸化ジルコニウムを挙げることができる。 Examples of the constituent components of the abrasive according to the present invention include synthetic diamond (for example, manufactured by Nippon Microcoating Co., Ltd.) and natural diamond as the diamond type, and for example, cubic boron nitride BN as the boron nitride type. (For example, manufactured by Showa Denko KK). Boron nitride type has the hardness next to diamond. Examples of the silicon carbide system include silicon carbide, green silicon carbide, and black silicon carbide (for example, manufactured by Mipox). Further, as the alumina type, in addition to alumina, brown alumina, white alumina, pink alumina, crushed alumina, alumina zirconia type (for example, manufactured by Coralvan Co., Ltd.) and the like can be mentioned. Examples of zirconium oxide include BR series zirconium oxide for abrasives manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd. and zirconium oxide manufactured by HZ of China.
また、酸化セリウム(例えば、シーアイ化成社製、テクノライズ社製、和光純薬社製等)は、純粋な酸化セリウムよりは、バストネサイトと呼ばれる、希土類元素を多く含んだ鉱石を焼成した後、粉砕したものが多く利用されている。酸化セリウムが主成分ではあるが、その他成分として、ランタンやネオジウム、プラセオジウム等の希土類元素を含有し、酸化物以外にフッ化物等が含まれることもある。 In addition, cerium oxide (for example, manufactured by CI Kasei Co., Ltd., Technorise Co., Ltd., Wako Junyaku Co., Ltd., etc.) is used after firing an ore containing a large amount of rare earth elements called bastnäsite rather than pure cerium oxide. , Crushed ones are often used. Although cerium oxide is the main component, it contains rare earth elements such as lanthanum, neodymium, and praseodymium as other components, and may contain fluoride and the like in addition to oxides.
本発明に使用される研磨剤は、上記した研磨剤の構成成分の含有量が50質量%以上である場合に、効果が大きく好ましい。より好ましくは95〜100質量%の範囲内であり、さらに好ましくは100質量%であることである。 The abrasive used in the present invention is highly effective and preferable when the content of the constituent components of the above-mentioned abrasive is 50% by mass or more. It is more preferably in the range of 95 to 100% by mass, and even more preferably 100% by mass.
研磨剤を用いて、前記図2で示したような研磨加工工程部1の研磨機12で研磨することができる。本発明ではこのような研磨加工工程部1で使用された加工済みの研磨剤スラリーを、再生研磨剤スラリーとして研磨剤を再生する研磨剤リサイクル処理システムである。
Using an abrasive, it can be polished by the polishing
ガラス基板の研磨を例にとると、研磨加工工程部1では、研磨加工と研磨部の洗浄で一つの研磨加工工程部を構成している。
Taking the polishing of a glass substrate as an example, the
(1−1)研磨
研磨パッド(研磨布)と被研磨物(例えば、ガラス基板)を接触させ、接触面に対して研磨剤スラリーを供給しながら、加圧条件下でパッドとガラス基板を相対運動させる。(1-1) Polishing The polishing pad (polishing cloth) and the object to be polished (for example, a glass substrate) are brought into contact with each other, and while the abrasive slurry is supplied to the contact surface, the pad and the glass substrate are relative to each other under pressurized conditions. Exercise.
研磨パッドは、連続研磨を行ったあとでは、パッドドレッシング又はパッドブラッシングを行うことができる。パッドドレッシングとは、パッドを物理的に削りつつ、表面を荒らすことで、パッド状態を一定に保つ処理のことである。それに対して、パッドブラッシングとは、パッドを削ることなく、パッドの凹凸に含まれる研磨屑などを除去するために行う処理のことである。 The polishing pad can be subjected to pad dressing or pad brushing after continuous polishing. Pad dressing is a process of keeping the pad state constant by roughening the surface while physically scraping the pad. On the other hand, pad brushing is a process performed to remove polishing debris and the like contained in the unevenness of the pad without scraping the pad.
また、1バッチの加工で複数の研磨機を用いて研磨を行っても良い。このような場合、前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅は10%以内であることが好ましい。この範囲内であると複数の研磨機間における研磨の加工時間のばらつきを抑えることができる。ここで1バッチとは、1回の研磨処理単位のことをいい、例えば6枚のガラス基板を1バッチで研磨処理することができる。 Further, polishing may be performed using a plurality of polishing machines in one batch of processing. In such a case, the change width of the processing time per batch of the next batch with respect to the previous batch is preferably within 10%. Within this range, it is possible to suppress variations in polishing processing time among a plurality of polishing machines. Here, one batch means one polishing processing unit, and for example, six glass substrates can be polished in one batch.
本発明では、スラリー供給タンク21中の研磨剤の濃度調整は、前加工バッチに対する次加工バッチの研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分の濃度変化を少なくすることができる観点から、1バッチごとに行うことが好ましい。
In the present invention, the concentration of the abrasive in the
(1−2)洗浄
研磨された直後のガラス基板及び、研磨機には大量の研磨剤が付着している。そのため、研磨した後に研磨剤スラリーの代わりに洗浄水タンク11から水等を供給し、ガラス基板及び研磨機に付着した研磨剤の洗浄が行われる。(1-2) Cleaning A large amount of abrasive is attached to the glass substrate immediately after polishing and the polishing machine. Therefore, after polishing, water or the like is supplied from the cleaning
この洗浄操作で、一定量の研磨剤が系外に排出されるため、系内の研磨剤量が減少する。この減少分を補うために、スラリー供給タンク21に対して新たな再生研磨剤スラリーを再生研磨剤スラリー貯蔵タンク51から追加する。追加の方法は1バッチ毎に追加を行っても良いし、数バッチに追加を行っても良いが、溶媒に対して十分に分散された状態の研磨剤を供給することが望ましい。
In this cleaning operation, a certain amount of abrasive is discharged to the outside of the system, so that the amount of abrasive in the system is reduced. In order to make up for this decrease, a new reclaimed abrasive slurry is added to the
(2)研磨剤スラリー回収工程部
研磨剤スラリー回収工程部は、研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク21を有しており、また、研磨剤スラリー回収工程部で研磨機12及び洗浄水タンク11からなる系から排出される加工済みの研磨剤スラリーを回収する。(2) Abrasive Slurry Recovery Process Unit The abrasive slurry recovery process unit has a
研磨剤スラリー回収工程部2では、スラリー供給タンク21に加えて回収混合液タンク22を有していることが好ましい。スラリー供給タンク21では、研磨機から排出される加工済みの研磨剤スラリーと再生研磨剤スラリー貯蔵タンク51から供給される再生研磨剤スラリー及び水を用いて、研磨加工工程開始時における研磨剤の初期濃度以下に制御される。そして、スラリー供給タンク21中の研磨剤スラリーは、ポンプを介して、研磨機12に供給される。
The abrasive slurry
本発明でいう加工済みの研磨剤スラリーとは、研磨機12、洗浄水タンク11から構成される研磨加工工程部1の系外に排出される研磨剤スラリーをいう。
The processed abrasive slurry in the present invention means an abrasive slurry discharged to the outside of the system of the
なお、回収する加工済みの研磨剤スラリーには、前記洗浄水を含む研磨剤スラリー1と加工済みの研磨剤を含む研磨剤スラリー2の2種類が含まれる。回収した研磨剤スラリーには、おおむね0.1〜40質量%の範囲で研磨剤が含まれる。
The processed abrasive slurry to be recovered includes two types, an
各研磨剤スラリーは、回収された後、直ちに分離工程に移送してもよいし、一定量を回収するまで貯蔵しても良いが、いずれの場合でも回収された研磨剤スラリーは、常時撹拌し、粒子の凝集や沈降を防止し、安定した分散状態を維持することが好ましい。 Each abrasive slurry may be transferred to a separation step immediately after being recovered, or may be stored until a certain amount is recovered. In either case, the recovered abrasive slurry is constantly stirred. , It is preferable to prevent agglomeration and sedimentation of particles and maintain a stable dispersed state.
本発明においては、研磨剤スラリー回収工程部2で回収した研磨剤スラリー1と研磨剤スラリー2を混合して母液として回収混合液タンク22で調製した後、以降の分離・濃縮工程部3で処理する方法が好ましい。
In the present invention, the
本発明では、スラリー供給タンク中21の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、スラリー供給タンク中21に再生研磨剤スラリーを供給する。
In the present invention, the regenerated abrasive slurry is supplied to the
(研磨剤スラリー濃度の調整)
濃度の調整は、スラリー供給タンク21に投入される、水、再生研磨剤スラリー、及び研磨加工工程から排出される加工済み研磨剤スラリーの量を配管を通して、その流量を制御することにより行うことができる。研磨機12への供給はスラリー供給タンク21から研磨機12の配管に設けられたポンプ(図示していない)で行う。制御部では、流量計とポンプを有しており、工程部間に研磨剤スラリーを供給するための循環ライン及びその他の添加物等を供給する配管により、その流量を制御する。(Adjustment of abrasive slurry concentration)
The concentration can be adjusted by controlling the flow rate of water, the regenerated abrasive slurry, and the processed abrasive slurry discharged from the polishing process, which are charged into the
本発明では、研磨加工工程開始時のスラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度に対して、研磨加工工程終了時のスラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の終点濃度が20〜90%の範囲内、より好ましくは30〜80%の範囲内であることが好ましい。 In the present invention, the end point concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank at the end of the polishing process is 20 to 90% of the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank at the start of the polishing process. It is preferably in the range of, more preferably in the range of 30 to 80%.
このように研磨剤濃度を下げることにより、研磨剤スラリーの温度上昇や粘度上昇を抑えることができ、酸化ケイ素の析出を防ぎ、被研磨物の傷の防止及び回収率の向上を図ることができる。 By lowering the abrasive concentration in this way, it is possible to suppress the temperature rise and viscosity rise of the abrasive slurry, prevent the precipitation of silicon oxide, prevent scratches on the object to be polished, and improve the recovery rate. ..
研磨加工工程終了時のスラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の終点濃度が、研磨加工の初期濃度に対して20%以上であれば、研磨潤滑剤などの減少の影響も少なくまた研磨速度も大きく減少することもない。また、90%以下でれば、回収率を高くすることができる点で好ましい。 If the end point concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank at the end of the polishing process is 20% or more of the initial concentration of the polishing process, the effect of reduction of the polishing lubricant etc. is small and the polishing speed is also high. It does not decrease significantly. Further, if it is 90% or less, the recovery rate can be increased, which is preferable.
また、洗浄操作で、一定量の研磨剤が系外に排出されるため、新たな再生研磨剤スラリーを追加する場合、スラリー供給タンク21中の研磨剤濃度が変動する。この研磨剤供給タンク21中の研磨剤濃度の変動幅は、前加工バッチに対する次加工バッチの研磨剤スラリー中の研磨剤の構成成分の濃度変化の変動幅を±1.0質量%以内に制御することが好ましく、かつ研磨加工工程開始時における研磨剤濃度を超えないことが必要である。
Further, since a certain amount of abrasive is discharged to the outside of the system during the cleaning operation, the abrasive concentration in the
スラリー供給タンク21中の研磨剤濃度は、例えば、UCUF−04K小口径超音波流量計検出器(東京計装(株)製)を用いて測定できる。具体的には、研磨剤濃度と流量との検量線を作製し、スラリー供給タンク21中の研磨剤スラリーの流量を測定することで対象となる研磨剤濃度を測定し、再生研磨剤スラリー貯蔵タンク51の制御部にフィードバックする。
The abrasive concentration in the
なお、上記UCUF−04K 小口径超音波流量計検出器(東京計装(株)製)の測定は、対象研磨剤スラリーの温度を30℃、かつ流量圧力を0.2MPa条件下で実施することができる。スラリー供給タンク21中の研磨剤スラリー濃度の測定は、オンラインで実施してもよく、又は適宜研磨剤スラリーをサンプリング測定してもよい。
The measurement of the above-mentioned UCUF-04K small-diameter ultrasonic flowmeter detector (manufactured by Tokyo Keiso Co., Ltd.) shall be carried out under the conditions that the temperature of the target abrasive slurry is 30 ° C. and the flow rate pressure is 0.2 MPa. Can be done. The measurement of the abrasive slurry concentration in the
最初に研磨を開始するため、スラリー供給タンク21において、研磨開始時の研磨剤溶液を調製する場合は、例えば、研磨剤の粉体を水等の溶媒に対して1〜40質量%の濃度範囲となるように添加、分散して初期研磨剤スラリーを調製することができる。この初期研磨剤スラリーを研磨機に対して、図2で示したスラリー供給タンクに貯蔵して循環供給して使用する。研磨剤として使用される微粒子は、平均粒子径が数十nmから数μmの大きさの粒子が使用されることが好ましい。
In order to start polishing first, when preparing the abrasive solution at the start of polishing in the
分散剤等を添加することにより、研磨剤粒子の凝集を防止するとともに、撹拌機等を用いて常時撹拌して分散状態を維持することが好ましい。一般には、研磨機の横に研磨剤スラリー用のタンクを設置し、撹拌機等を使用して常時分散状態を維持し、供給用ポンプを使用して研磨機に循環供給する方法を採用することが好ましい。 It is preferable to prevent the abrasive particles from aggregating by adding a dispersant or the like, and to maintain the dispersed state by constantly stirring with a stirrer or the like. Generally, a tank for abrasive slurry is installed next to the grinding machine, a stirrer or the like is used to maintain a dispersed state at all times, and a supply pump is used to circulate and supply the abrasive to the grinding machine. Is preferable.
(3)分離・濃縮工程部
次いで、分離・濃縮工程部3では、スラリー回収工程部で回収された加工済み研磨剤スラリーと洗浄水の混合液に対し、研磨剤のみを分離濃縮する。(3) Separation / Concentration Process Unit Next, in the separation /
本発明における分離・濃縮工程部3は、研磨剤を母液より分離して濃縮する。分離して濃縮する方法としては公知の方法を用いてよいが、研磨剤スラリー回収工程部2で回収した研磨剤スラリーに対して、特に、無機塩としてアルカリ土類金属塩を添加し、研磨剤のみを凝集させ、被研磨成分を凝集させない状態で、該研磨剤を母液より分離して濃縮することが好ましい。これにより、研磨剤成分のみを凝集沈殿させた後、ガラス成分がほとんど上澄みに存在させて凝集物を分離することで、研磨剤成分とガラス成分との分離と、研磨剤スラリーの濃縮を同時に行うことができる。
The separation /
分離濃縮する方法は公知の方法を用いることができる。膜分離方法や、沈降方法を採用することができる。 A known method can be used as the method for separating and concentrating. A membrane separation method or a sedimentation method can be adopted.
(3−1)分離工程
分離のためには、上記のように無機塩としてアルカリ土類金属塩を添加し、研磨剤のみを凝集させ、被研磨成分を凝集させない状態で、該研磨剤を母液より分離することが好ましい。(3-1) Separation step For separation, an alkaline earth metal salt is added as an inorganic salt as described above, only the abrasive is aggregated, and the abrasive is used as a mother liquor in a state where the component to be polished is not aggregated. It is preferable to separate them more.
固液分離操作は、強制的な分離手段は適用せずに、自然沈降による固液分離を行っても良い。このようにして母液を、被研磨物等を含む上澄み液と、下部に沈殿した回収研磨剤を含む濃縮物とに分離した後、デカンテーション法、例えば、釜を傾斜させて、上澄み液を排液する、又は、排液ハイプを分離した釜内の上澄み液と濃縮物の界面近くまで挿入し、上澄み液のみを、釜外に排出して、研磨剤を回収する。 In the solid-liquid separation operation, solid-liquid separation by natural sedimentation may be performed without applying the forced separation means. In this way, the mother liquor is separated into a supernatant liquid containing an object to be polished and a concentrate containing a recovered abrasive precipitated at the bottom, and then a decantation method, for example, tilting the kettle to drain the supernatant liquid. The liquid or the drainage hype is inserted close to the interface between the supernatant liquid and the concentrate in the separated kettle, and only the supernatant liquid is discharged to the outside of the kettle to recover the abrasive.
回収した加工済み研磨剤スラリーは、被研磨物由来のガラス成分等が混入した状態にある。また、洗浄水の混入により濃度が低下しており、回収した研磨剤を研磨加工に再度使用するためには、被研磨物であるガラス成分等の分離と、研磨剤の濃縮化を行う必要がある。 The recovered processed abrasive slurry is in a state in which glass components and the like derived from the object to be polished are mixed. In addition, the concentration has decreased due to the mixing of cleaning water, and in order to reuse the recovered abrasive for polishing, it is necessary to separate the glass component, etc., which is the object to be polished, and concentrate the abrasive. is there.
(アルカリ土類金属塩)
本発明においては、研磨剤の凝集に用いる無機塩が、アルカリ土類金属塩であることが好ましい態様である。(Alkaline earth metal salt)
In the present invention, it is preferable that the inorganic salt used for agglutinating the abrasive is an alkaline earth metal salt.
本発明に係るアルカリ土類金属塩としては、例えば、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩を挙げることができるが、更には、本発明においては、広義として周期律表の第2族に属する元素も、アルカリ土類金属であると定義する。したがって、ベリリウム塩、マグネシウム塩も本発明でいうアルカリ土類金属塩に属する。
Examples of the alkaline earth metal salt according to the present invention include calcium salt, strontium salt, and barium salt, but in the present invention, elements belonging to
また、本発明に係るアルカリ土類金属塩としては、ハロゲン化物、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩等の形態であることが好ましい。 Further, the alkaline earth metal salt according to the present invention is preferably in the form of a halide, a sulfate, a carbonate, an acetate or the like.
本発明に係る無機塩としては、アルカリ土類金属塩であることが好ましく、更に好ましくはマグネシウム塩である。 The inorganic salt according to the present invention is preferably an alkaline earth metal salt, and more preferably a magnesium salt.
また、本発明に適用可能なマグネシウム塩としては、電解質として機能するものであれば限定はないが、水への溶解性が高い点から、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸マグネシウムなどが好ましく、溶液のpH変化が小さく、沈降した研磨剤及び廃液の処理が容易である点から、塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウムが特に好ましい。 The magnesium salt applicable to the present invention is not limited as long as it functions as an electrolyte, but magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, magnesium sulfate, etc. Magnesium chloride and the like are preferable, and magnesium chloride and magnesium sulfate are particularly preferable because the pH change of the solution is small and the precipitated polishing agent and waste liquid can be easily treated.
(無機塩の添加方法)
次いで、本発明に係る無機塩の研磨剤スラリー(母液)に対する添加方法を説明する。(Method of adding inorganic salt)
Next, a method for adding the inorganic salt according to the present invention to the abrasive slurry (mother solution) will be described.
a)無機塩の濃度
添加する無機塩は、粉体を研磨剤スラリー(母液)に直接供給しても良いし、水等の溶媒に溶解させてから研磨剤スラリー(母液)に添加してもよいが、研磨剤スラリーに添加した後に均一な状態になるように、溶媒に溶解させた状態で添加することが好ましい。a) Concentration of inorganic salt The inorganic salt to be added may be directly supplied to the abrasive slurry (mother solution), or may be dissolved in a solvent such as water and then added to the abrasive slurry (mother solution). Although it is preferable, it is preferable to add it in a state of being dissolved in a solvent so that it becomes a uniform state after being added to the abrasive slurry.
好ましい無機塩の濃度は、0.5〜50質量%の濃度範囲の水溶液とすることである。系のpH変動を抑え、ガラス成分との分離を効率化するためには、10〜40質量%の濃度範囲内であることがより好ましい。 The preferred concentration of the inorganic salt is an aqueous solution in the concentration range of 0.5 to 50% by mass. In order to suppress the pH fluctuation of the system and improve the efficiency of separation from the glass component, the concentration range is more preferably in the range of 10 to 40% by mass.
b)無機塩の添加温度
無機塩を添加する際の温度は、回収した研磨剤スラリーが凍結する温度以上であって、90℃までの範囲であれば適宜選択することができるが、ガラス成分との分離を効率的に行う観点からは、10〜40℃の範囲内であることが好ましく、15〜35℃の範囲内であることがより好ましい。b) Temperature at which the inorganic salt is added The temperature at which the inorganic salt is added can be appropriately selected as long as it is at least the temperature at which the recovered abrasive slurry freezes and is within the range of 90 ° C. From the viewpoint of efficient separation, the temperature is preferably in the range of 10 to 40 ° C, more preferably in the range of 15 to 35 ° C.
c)無機塩の添加速度
無機塩の研磨剤スラリー(母液)に対する添加速度としては、回収した研磨剤スラリー中での無機塩濃度として、局部的に高濃度領域が発生することなく、均一になるように添加することが好ましい。1分間当たりの添加量が全添加量の20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。c) Addition rate of inorganic salt The addition rate of the inorganic salt to the abrasive slurry (mother solution) is the concentration of the inorganic salt in the recovered abrasive slurry, which is uniform without locally generating a high concentration region. It is preferable to add as such. The amount added per minute is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less of the total amount added.
d)無機塩添加時のpH値
本発明の研磨剤回収・再生方法においては、分離・濃縮工程部3で無機塩を添加する際に、あらかじめ回収した研磨剤スラリーのpH値を調整しないことが好ましい態様である。一般に、回収した研磨剤スラリーのpH値は、ガラス成分を含有しているためややアルカリ性を示し、8〜10未満の範囲であり、あらかじめ回収した研磨剤スラリーのpH値を調整する必要はない。したがって、本発明においては、母液の25℃換算のpH値が10.0未満の条件で分離濃縮を行うことが好ましい。d) pH value when adding an inorganic salt In the abrasive recovery / regeneration method of the present invention, the pH value of the abrasive slurry recovered in advance should not be adjusted when the inorganic salt is added in the separation /
本発明において、pH値は、25℃で、ラコムテスター卓上型pHメーター(アズワン(株)製 pH1500)を使用して測定した値を用いることができる。 In the present invention, the pH value can be measured at 25 ° C. using a Lacom tester desktop pH meter (pH 1500 manufactured by AS ONE Corporation).
本発明においては、無機塩を添加し、その後該濃縮物を分離するまで無機塩添加時のpH値以下に維持することが好ましい。ここでいう無機塩添加時のpH値とは、無機塩の添加が終了した直後のpH値のことをいう。 In the present invention, it is preferable to add the inorganic salt and then maintain the pH value at the time of adding the inorganic salt or less until the concentrate is separated. The pH value at the time of adding the inorganic salt here means the pH value immediately after the addition of the inorganic salt is completed.
沈殿した凝集物を分離するまで、無機塩添加時のpH値以下を維持する。好ましくは25℃換算pH値として10未満を維持する。pH値として10未満とすることで、廃液に含まれるガラス成分の凝集を防ぐことができるため、回収の際の酸化セリウムの純度を高くすることができ好ましい。 The pH value at the time of adding the inorganic salt is maintained or lower until the precipitated agglomerates are separated. Preferably, the pH value converted to 25 ° C. is maintained at less than 10. By setting the pH value to less than 10, it is possible to prevent the glass components contained in the waste liquid from agglutinating, so that the purity of cerium oxide at the time of recovery can be increased, which is preferable.
無機塩添加時のpH値の下限は、pH調整剤による純度低下や操作性などから、6.5以上であることが好ましい。 The lower limit of the pH value when the inorganic salt is added is preferably 6.5 or more because of the decrease in purity due to the pH adjuster and operability.
e)無機塩添加後の撹拌
無機塩を添加した後、少なくとも10分以上撹拌を継続することが好ましく、より好ましくは30分以上である。無機塩を添加すると同時に研磨剤粒子の凝集が開始されるが、撹拌状態を維持することで凝集状態が系全体で均一となり濃縮物の粒度分布が狭くなり、その後の分離が容易となる。e) Stirring after adding the inorganic salt After adding the inorganic salt, it is preferable to continue stirring for at least 10 minutes, more preferably 30 minutes or more. Aggregation of the abrasive particles is started at the same time as the addition of the inorganic salt, but by maintaining the agitated state, the agglomerated state becomes uniform throughout the system, the particle size distribution of the concentrate becomes narrow, and the subsequent separation becomes easy.
分離・濃縮工程部3で、ガラス成分を含む上澄み液と回収した研磨剤粒子を含む濃縮物に分離した後、該濃縮物を回収する。
In the separation /
(3−2)濃縮工程
本発明においては、下部に沈降する濃縮物に不純物(例えば、研磨したガラス粗粒子等)を極力混入させることなく、高純度の再生研磨剤を得る観点からからは、一次濃縮方法としては、自然沈降を適用することが好ましい。(3-2) Concentration Step In the present invention, from the viewpoint of obtaining a high-purity reclaimed abrasive without mixing impurities (for example, polished glass coarse particles, etc.) into the concentrate that settles in the lower part as much as possible, As the primary concentration method, it is preferable to apply natural sedimentation.
無機塩の添加により、回収研磨剤粒子は凝集し、この状態で上澄み液と分離されていることから、濃縮物は、回収スラリーと比較して比重が増加し、濃縮されていることとなる。この濃縮物には、回収されたスラリー以上の濃度で回収研磨剤が含有されている。 Due to the addition of the inorganic salt, the recovered abrasive particles are aggregated and separated from the supernatant in this state. Therefore, the concentrated product has a higher specific gravity than the recovered slurry and is concentrated. This concentrate contains a recovered abrasive at a concentration higher than that of the recovered slurry.
凝集した研磨剤の濃縮物と上澄み液とを分離する方法の一例としては、自然沈降により、被研磨物等を含む上澄み液と、下部に沈殿した回収研磨剤を含む濃縮物とに分離した後、上澄み液と濃縮物との界面近くまで挿入し、上澄み液のみを、ポンプを用いて、釜外に排出して、研磨剤を含有する濃縮物を回収することができる。 As an example of the method of separating the agglomerated abrasive concentrate and the supernatant liquid, after separating into the supernatant liquid containing the object to be polished and the like and the concentrate containing the recovered abrasive precipitated in the lower part by natural sedimentation. , The concentrate can be inserted close to the interface between the supernatant and the concentrate, and only the supernatant can be discharged to the outside of the kettle using a pump to recover the concentrate containing the abrasive.
(4)研磨剤の再生
(4−1)研磨剤粒子径調整工程部
研磨剤粒子径調整工程部4は、凝集した研磨剤を再分散させて、所望の粒度分布にする。例えば、未使用(研磨前)の研磨剤と近似の粒度分布レベルに調整する。本発明では、濃縮・分離した研磨剤スラリーに対し、研磨剤粒子の粒子径制御処置を施すことが好ましい。(4) Regeneration of Abrasive (4-1) Abrasive Particle Size Adjusting Process Unit The abrasive particle size adjusting process unit 4 redistributes the agglomerated abrasive to obtain a desired particle size distribution. For example, the particle size distribution level is adjusted to be close to that of an unused (before polishing) abrasive. In the present invention, it is preferable to apply the particle size control treatment of the abrasive particles to the concentrated / separated abrasive slurry.
上記方法で濃縮・分離した研磨剤スラリーでは、研磨剤粒子が無機塩を介して凝集体(二次粒子)を形成しているため、独立した一次粒子に近い状態まで解きほぐすため、水及び分散剤を添加し、分散装置を用いて、所望の粒子径まで分散する。 In the abrasive slurry concentrated and separated by the above method, since the abrasive particles form aggregates (secondary particles) via inorganic salts, water and a dispersant are used to disperse the particles to a state close to independent primary particles. And disperse to the desired particle size using a disperser.
凝集した研磨剤粒子を再分散させる方法としては、例えば、a)水を添加し、処理液中の研磨剤に対する凝集作用を有する無機イオン濃度を低下させる方法、b)分散剤(金属分離剤ともいう)を添加することで、研磨剤に付着している金属イオン濃度を低下させる方法、c)分散機等を使用して、凝集した研磨剤粒子を強制的に解膠する方法が挙げられる。 Examples of the method of redispersing the agglomerated abrasive particles include a) a method of adding water to reduce the concentration of inorganic ions having an aggregating effect on the abrasive in the treatment liquid, and b) a dispersant (also known as a metal separating agent). A method of reducing the concentration of metal ions adhering to the abrasive by adding) c) and a method of forcibly defibrating the agglomerated abrasive particles using a disperser or the like can be mentioned.
これらの方法は、それぞれ単独で使用しても良いし、組み合わせて使用しても良いが、少なくともb)を組み合わせる方法が好ましく、a)、b)及びc)を全て組み合わせて行う方法がより好ましい。 These methods may be used individually or in combination, but at least a method of combining b) is preferable, and a method of combining all of a), b) and c) is more preferable. ..
水を添加する場合、その添加量は、濃縮した研磨剤スラリーの体積によって適宜選択され、一般的には濃縮したスラリーの5〜50体積%であり、好ましくは10〜40体積%である。 When water is added, the amount to be added is appropriately selected depending on the volume of the concentrated abrasive slurry, and is generally 5 to 50% by volume, preferably 10 to 40% by volume of the concentrated slurry.
(分散剤)
分散剤としては、公知の分散剤を用いることができる。添加量としては、再生研磨材スラリーに対して0.01〜5.0g/Lの範囲内であることができる。(Dispersant)
As the dispersant, a known dispersant can be used. The amount added can be in the range of 0.01 to 5.0 g / L with respect to the recycled abrasive slurry.
本発明においては、カルボキシ基を有するポリカルボン酸系高分子分散剤が好ましく挙げられ、特に、アクリル酸−マレイン酸の共重合体であることが好ましい。 In the present invention, a polycarboxylic acid-based polymer dispersant having a carboxy group is preferably mentioned, and in particular, a copolymer of acrylic acid-maleic acid is preferable.
ガラス基板の研磨加工を継続すると、ポリケイ酸等、被研磨物の溶解に伴い加工中の研磨材スラリーのpHが高くなりアルカリ側にシフトする。アルカリ側にシフトすると、被研磨物表面のヤケ(ガラスの外観が徐々に白く曇る現象)等の欠陥が生じ易くなる。この欠陥防止のため酸を添加しpHを調整すると、溶解しているポリケイ酸が固化しやすくなり、被研磨物の良品率を低下させる原因になりうる。 When the polishing process of the glass substrate is continued, the pH of the abrasive slurry being processed increases with the dissolution of the object to be polished such as polysilicic acid, and the pH shifts to the alkaline side. Shifting to the alkaline side tends to cause defects such as discoloration on the surface of the object to be polished (a phenomenon in which the appearance of glass gradually becomes white and cloudy). If an acid is added to adjust the pH in order to prevent this defect, the dissolved polysilicic acid tends to solidify, which may cause a decrease in the non-defective rate of the object to be polished.
アクリル酸−マレイン酸の共重合体を分散剤として用いることにより、このような現象を軽減させることができる。分散剤としての機能の他にマレイン酸の加水分解の平衡状態により、加工中の研磨材スラリーのpH変動に対する緩衝効果が作用し、溶解しているポリケイ酸を固化させることなく安定に溶解した状態を保つことができるためであると考えられる。 Such a phenomenon can be alleviated by using a copolymer of acrylic acid-maleic acid as a dispersant. In addition to its function as a dispersant, the equilibrium state of hydrolysis of maleic acid acts as a buffer against pH fluctuations of the abrasive slurry during processing, and the dissolved polysilicic acid is stably dissolved without solidifying. It is thought that this is because it is possible to maintain.
なお、マレイン酸−アクリル酸共重合体は、pH変動に対する緩衝効果を有し、分散機能を有する添加剤として有用であり、研磨材粒子径調整工程部4において分散剤として用いるだけでなく、添加剤として、別途スラリー供給タンク21又は再生研磨材貯蔵タンク51に添加してもよい。
The maleic acid-acrylic acid copolymer has a buffering effect against pH fluctuations and is useful as an additive having a dispersing function, and is not only used as a dispersant in the abrasive particle size adjusting step 4 but also added. As an agent, it may be separately added to the
スラリー供給タンク21中のpH値を安定に保つ観点からは、再生研磨材含有液調製工程部5における再生研磨材貯蔵タンク51中の再生研磨スラリーが、マレイン酸−アクリル酸共重合体を、0.04〜1.50g/Lの範囲内で含有していることが好ましい。
From the viewpoint of keeping the pH value in the
<アクリル酸−マレイン酸の共重合体>
分散機能を有する添加剤として、(a)アクリル酸と(b)(無水)マレイン酸とのモル比が(a)/(b)=50/50〜95/5である共重合物の水溶性塩からなり、その分子量分布(Mw/Mn)が3.5〜10であるアクリル酸−マレイン酸の共重合体が好
ましい。<Acrylic acid-maleic acid copolymer>
As an additive having a dispersing function, the water solubility of a copolymer in which the molar ratio of (a) acrylic acid to (b) (maleic anhydride) maleic acid is (a) / (b) = 50/50 to 95/5. A copolymer of acrylic acid-maleic acid, which is composed of a salt and has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 3.5 to 10 is preferable.
共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3.5〜7である。また、共重合
体の数平均分子量は1000〜20000、好ましくは1000〜10000の範囲内である。必要に応じ他の共重合モノマーを共重合させても良い。The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the copolymer is preferably 3.5 to 7. The number average molecular weight of the copolymer is in the range of 1000 to 20000, preferably 1000 to 10000. If necessary, other copolymerization monomers may be copolymerized.
重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩と、亜リン酸、次亜リン酸、またはそれらの塩等の還元剤との併用が好適であり、還元剤としては特に次亜リン酸ナトリウムが好ましい。過硫酸塩、還元剤ともモノマーに対して1〜6モル%使用するのが好ましく、また過硫酸塩と還元剤の合計量がモノマーに対して10モル%未満であるのが好ましい。具体的な合成方法は、特開平7−316999号公報等に記載されている。 As the polymerization initiator, it is preferable to use a persulfate such as ammonium persulfate, potassium persulfate, and sodium persulfate in combination with a reducing agent such as phosphorous acid, hypophosphorous acid, or a salt thereof. Is particularly preferable as sodium hypophosphite. Both the persulfate and the reducing agent are preferably used in an amount of 1 to 6 mol% based on the monomer, and the total amount of the persulfate and the reducing agent is preferably less than 10 mol% based on the monomer. A specific synthesis method is described in JP-A-7-316999 and the like.
具体的な、アクリル酸−マレイン酸の共重合体としては、ポリティA−550(ライオン(株)製)、マイティ21HP(花王(株)製)等が挙げられる。アクリル酸−マレイン酸の共重合体と公知の分散剤を組み合わせて用いることもできる。 Specific examples of the acrylic acid-maleic acid copolymer include Polyty A-550 (manufactured by Lion Corporation) and Mighty 21HP (manufactured by Kao Corporation). Acrylic acid-maleic acid copolymer and a known dispersant can also be used in combination.
また、分散機としては、超音波分散機、サンドミルやビーズミルなどの媒体撹拌型ミルが適用可能であり、特に、超音波分散機を用いることが好ましい。 Further, as the disperser, a medium stirring type mill such as an ultrasonic disperser, a sand mill or a bead mill can be applied, and it is particularly preferable to use an ultrasonic disperser.
超音波分散機としては、例えば、(株)エスエムテー、(株)ギンセン、タイテック(株)、BRANSON社、Kinematica社、(株)日本精機製作所等から、様々な機器が市販されており、(株)エスエムテー UDU−1、UH−600MC、(株)ギンセン GSD600CVP、(株)日本精機製作所 RUS−600TCVP等を使用することができる。超音波の周波数は、特に限定されない。 As the ultrasonic disperser, for example, various devices are commercially available from SMT Co., Ltd., Ginsen Co., Ltd., Titec Co., Ltd., BRANSON Co., Ltd., Kinematica Co., Ltd., Nissei Tokyo Office Co., Ltd., etc. ) SMT UDU-1, UH-600MC, Ginsen GSD600CVP, Nissei Tokyo Office RUS-600TCVP, etc. can be used. The frequency of the ultrasonic wave is not particularly limited.
機械的撹拌及び超音波分散を同時並行的に行う循環方式の装置としては、(株)エスエムテー UDU−1、UH−600MC、(株)ギンセン GSD600RCVP、GSD1200RCVP、(株)日本精機製作所 RUS600−TCVP等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 As a circulation type device that performs mechanical stirring and ultrasonic dispersion in parallel, SMT UDU-1, UH-600MC, Ginsen GSD600RCVP, GSD1200RCVP, Nissei Tokyo Office RUS600-TCVP, etc. However, the present invention is not limited to these.
例えば、水を添加して、無機塩濃度を低下させた研磨剤分散液を貯留した後、撹拌機で撹拌しながら、添加容器より、分散剤(例えば、高分子分散剤。)を添加した後、ポンプにより、超音波分散機44で分散処理を施し、凝集した研磨剤粒子を解きほぐす。次いで、その下流側に設けた粒子径測定機45にて、分散後の研磨剤粒子の粒子径分布をモニターし、研磨剤分散液の粒子径分布が所望の粒子径分布プロファイルにすることができる。
For example, after adding water to store an abrasive dispersion having a reduced inorganic salt concentration, a dispersant (for example, a polymer dispersant) is added from an addition container while stirring with a stirrer. , The
この工程で得られる粒度分布としては、粒子径分布の経時変動が少なく、1日経過後の平均粒子径変動が少ないものが望ましい。 As the particle size distribution obtained in this step, it is desirable that the particle size distribution does not fluctuate with time and the average particle size fluctuates after one day.
(4−2)再生研磨剤スラリー調製工程部
再生研磨剤スラリー調製工程部5ではこのようにして必要な添加材を加え、所定の濃度にして再生研磨剤スラリーを、再生研磨剤スラリー貯蔵タンク51に貯蔵する。(4-2) Regenerative Abrasive Slurry Preparation Process Unit In the regenerative abrasive slurry
本発明においては、再生研磨剤スラリー調製工程部5で得られる最終的な再生研磨剤スラリーは、98質量%以上の高純度の研磨剤を含有し、粒度分布の経時変動が小さく、回収した時の濃度より高く、無機塩の含有量としては、0.0005〜0.08質量%の範囲であることが好ましい。
In the present invention, the final reclaimed abrasive slurry obtained in the reclaimed abrasive
以上のようにして、高品位でかつ高純度の再生研磨剤を、再生研磨剤スラリーとして簡易な方法で得ることができる。 As described above, a high-quality and high-purity reclaimed abrasive can be obtained as a reclaimed abrasive slurry by a simple method.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Although the display of "%" is used in the examples, it represents "mass%" unless otherwise specified.
実施例1
《再生研磨剤の調製》
まず、図2で示した研磨剤リサイクル処理システムを用いて再生研磨剤スラリーを調製した。Example 1
<< Preparation of regenerated abrasive >>
First, a regenerated abrasive slurry was prepared using the abrasive recycling treatment system shown in FIG.
1)研磨剤スラリー回収工程部2
図2に記載の研磨加工工程部1で、ガラス基板の研磨加工を行った後、回収混合液タンク22へ洗浄水を含む研磨剤スラリー1を210リットル、及びスラリー供給タンク21より加工済みの研磨剤を含む研磨剤スラリー2を30リットル回収し、回収スラリー液として240リットルとした。回収混合液タンク22中のこの回収スラリー液は比重1.03であり、8.5kgの酸化セリウムが含まれている。1) Abrasive slurry
After polishing the glass substrate in the
2)分離・濃縮工程部3
次いで、この回収スラリー液を分離・濃縮タンク32に移送し、回収スラリー液の液温度を20±1℃の範囲内で制御し、酸化セリウムが沈降しない程度に撹拌しながら、塩化マグネシウム10質量%水溶液2.5リットルを10分間かけて添加した。塩化マグネシウムを添加した直後の25℃換算のpH値は8.60で、この条件を維持した。2) Separation /
Next, the recovered slurry liquid is transferred to the separation /
上記の状態で30分撹拌を継続した後、1.5時間静置し、自然沈降法により、上澄み液と凝集物とを沈降・分離した。1.5時間後、排水ポンプを用いて上澄み液を排出し、凝集物を分離回収した。回収した凝集物は60リットルであった。 After continuing stirring for 30 minutes in the above state, the mixture was allowed to stand for 1.5 hours, and the supernatant liquid and agglomerates were settled and separated by a natural sedimentation method. After 1.5 hours, the supernatant was discharged using a drainage pump, and the agglomerates were separated and recovered. The collected agglomerates were 60 liters.
3)研磨剤粒子径調整工程部4
分離した凝集物を研磨剤分離液貯蔵タンク42に移し、水22.5リットルを添加した。さらに、分散剤として分散機能を有する添加剤であるポリティA−550(ライオン(株)製)を300g添加し、30分撹拌した後、10ミクロンのメンブレンフィルター43で濾過を行い、さらに超音波分散機44を用いて、凝集物を分散して解きほぐし、所定の粒子径の研磨剤を含有する再生研磨剤を得た。3) Abrasive particle size adjustment process part 4
The separated agglomerates were transferred to the abrasive separation
4)再生研磨剤スラリー調製工程部5
再生研磨剤を、再生研磨剤スラリー貯蔵タンク51に移し、濃度を調整して、再生酸化セリウムを含有する再生研磨剤スラリー80リットルを得た。酸化セリウム濃度は、10質量%で、粒度(D90<2.0μm)、マグネシウム含有量は0.01質量%であった。再生研磨剤スラリー中における分散機能を有する添加剤であるポリティA−550の濃度は、再生研磨剤スラリーに対して0.50g/Lであった。4) Regenerated abrasive slurry
The regenerated abrasive was transferred to the regenerated abrasive
〔研磨剤リサイクルシステム1〕
スラリー供給タンク21に初期濃度10.0質量%の酸化セリウムを含有する再生研磨剤スラリーを充填し、研磨加工工程部において以下のようにしてガラス基板を200バッチ研磨加工を行った。研磨剤スラリー回収工程部2では、ガラス基板の研磨加工を行った都度、洗浄水にて研磨加工工程部に残留する研磨剤スラリーを洗浄除去する。この洗浄水を含む研磨剤スラリー1は、回収混合液タンク22に回収した。また、200バッチ加工終了後に研磨剤スラリー供給タンク21から加工済研磨剤スラリーを回収混合液タンク22に回収した。その後、分離・濃縮工程部3、研磨剤粒子径調整工程部4及び再生研磨剤スラリー調製工程部5で、上記再生研磨剤の調製と同様にして再生研磨剤を、再生研磨剤スラリーとして調製した。[Abrasive Recycling System 1]
The
〔研磨加工工程部〕
研磨中は、研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク21中の研磨剤の濃度を、研磨加工工程開始時における初期濃度(10.0質量%)以下になるよう制御し、かつ、研磨加工工程終了時点でのスラリー供給タンク中の濃度は、初期濃度の50%(5.0質量%)となるようスラリー供給タンク21中の酸化セリウムの濃度を制御しながら、1バッチ(1加工)の加工を終了ごとに、再生研磨剤スラリー及び必要に応じて水を前記スラリー供給タンク中に供給した。[Polishing process section]
During polishing, the concentration of the polishing agent in the
具体的には、まずスラリー供給タンク21に初期濃度10.0質量%の研磨剤を含有する再生研磨剤スラリーを補充した。次に、研磨加工を行い、1バッチの研磨加工終了ごとに加工済みの研磨剤を含む研磨剤スラリー2をスラリー供給タンク21に戻して、研磨機を水洗し、所定の厚さになるよう、200バッチの研磨加工を繰り返した。
Specifically, first, the
このとき、研磨剤スラリー供給タンク21の研磨剤(酸化セリウム)の濃度が初期濃度10.0質量%以下、かつ、研磨加工終了時点でのスラリー供給タンク21の研磨剤の濃度が、初期濃度の50%(5質量%)となるよう、さらに前加工バッチに対する次加工バッチの研磨剤スラリー中の研磨剤の濃度変化の変動幅を±1.0質量%以内となるようにスラリー供給タンク21中の酸化セリウムの濃度を制御しながら、1バッチ(1加工)の加工を終了ごとに、再生研磨剤スラリー及び必要に応じて水を前記スラリー供給タンク中に供給した。
At this time, the concentration of the abrasive (cerium oxide) in the abrasive
〔加工中及び加工済みの研磨剤スラリー〕
ガラス基板の研磨加工を行った後、洗浄水にて研磨加工工程部に残留する研磨剤スラリーを洗浄除去する。この洗浄水を含む研磨剤スラリー1は、回収混合液タンク22に回収した。また、200バッチ加工終了後に研磨剤スラリー供給タンク21から加工済研磨剤スラリーを回収混合液タンク22に回収した。[Abrasive slurry being processed and processed]
After polishing the glass substrate, the abrasive slurry remaining in the polishing process part is washed and removed with washing water. The
研磨中に研磨機12に供給するスラリー供給タンク21中の研磨剤の濃度は、UCUF−04K小口径超音波流量計検出器(東京計装(株)製)を用いて、以下の使用条件で測定した。
The concentration of the abrasive in the
使用条件:
スラリー温度:30℃
スラリー流体圧力:0.2MPa
酸化セリウム濃度の検出:酸化セリウム含有量と酸化ケイ素含有量を把握している研磨剤スラリーを計測し、検量線を作成し、酸化セリウム含有量が把握できるようにした。terms of use:
Slurry temperature: 30 ° C
Slurry fluid pressure: 0.2 MPa
Detection of cerium oxide concentration: The abrasive slurry for which the cerium oxide content and the silicon oxide content are known was measured, and a calibration curve was created so that the cerium oxide content could be grasped.
《評価》
研磨後の研磨剤の回収率、ガラス基板の良品率、研磨パッド寿命及びバッチ間の研磨時間の変化幅の4項目で研磨剤リサイクル処理システムを評価した。なお、研磨パッドの寿命については、200バッチの研磨を終了したあと、更に研磨を続けて評価を行った。《Evaluation》
The abrasive recycling treatment system was evaluated based on four items: the recovery rate of the abrasive after polishing, the non-defective rate of the glass substrate, the life of the polishing pad, and the range of change in the polishing time between batches. The life of the polishing pad was evaluated by continuing polishing after 200 batches of polishing were completed.
〔研磨剤の回収率〕
回収率は、以下の式によって算出し、以下の評価基準で評価した。回収率は、少なくとも50%以上あることが必要である。[Abrasive recovery rate]
The recovery rate was calculated by the following formula and evaluated according to the following evaluation criteria. The recovery rate needs to be at least 50% or more.
回収率=(200バッチ研磨後の加工済み研磨剤スラリー及び洗浄水に含まれる研磨剤スラリーからの回収した研磨剤の総質量/研磨に使用した研磨剤の質量)×100(%)
◎:回収率90%以上
○:回収率70%以上、90%未満
△:回収率50%以上、70%未満
×:回収率50%未満
〔ガラス基板の良品率〕
ガラス基板を目視観察して、傷が認められないものを良品として以下の評価基準で評価した。評価ランク△以上を合格とした。Recovery rate = (total mass of abrasive recovered from processed abrasive slurry after 200 batch polishing and abrasive slurry contained in washing water / mass of abrasive used for polishing) × 100 (%)
⊚: Recovery rate 90% or more ○: Recovery rate 70% or more and less than 90% Δ: Recovery rate 50% or more and less than 70% ×: Recovery rate less than 50% [Good product rate of glass substrate]
The glass substrate was visually observed, and those with no scratches were evaluated as non-defective products according to the following evaluation criteria. Evaluation rank △ or higher was regarded as acceptable.
◎:良品率80%以上
○:良品率60%以上、80%未満
△:良品率50%以上、60%未満
×:良品率50%未満
〔研磨パッドの寿命〕
研磨パッドを外してSEM(走査型電子顕微鏡)写真観察を実施した。研磨中に酸化ケイ素が析出すると研磨パッドの発泡部に酸化ケイ素が析出してSEM観察で白く観察される。例えば、図3Aでは析出は観察されないが、図3Bでは研磨パッドの発泡部を満たすように白く酸化ケイ素の析出が観察される。200加工バッチで研磨パッドに残存する析出物を除去する方法及び研磨パッドの表面物性の回復度合いで評価した。評価ランク△以上を合格とした。⊚: Non-defective rate 80% or more ○: Non-defective rate 60% or more and less than 80% Δ: Non-defective rate 50% or more and less than 60% ×: Non-defective rate less than 50% [Life of polishing pad]
The polishing pad was removed and SEM (scanning electron microscope) photo observation was performed. When silicon oxide is deposited during polishing, silicon oxide is deposited on the foamed portion of the polishing pad and is observed white by SEM observation. For example, in FIG. 3A, no precipitation is observed, but in FIG. 3B, white silicon oxide precipitation is observed so as to fill the foamed portion of the polishing pad. It was evaluated by the method of removing the precipitate remaining on the polishing pad in 200 processing batches and the degree of recovery of the surface physical properties of the polishing pad. Evaluation rank △ or higher was regarded as acceptable.
◎:研磨パッドをブラッシングすると研磨パッド表面の物性が回復する。なお、加工回数300バッチ以上で析出が観察された。(研磨パッドの削り出しを行わずに析出物が除去できる。)
○研磨パッドをブラッシングすると研磨パッド表面の物性が回復する。なお、加工回数250バッチ以上で析出が観察された。(研磨パッドの削り出しを行わずに析出物が除去できる。)
△:研磨パッドをドレッシングすると研磨パッド表面の物性が回復するが、ブラッシングでは回復しない。(析出物を除去するために研磨パッドの削り出しを行う。)
×:研磨パッドをドレッシングしても研磨パッド表面の物性が回復しない。(析出物を除去するための研磨パッドの削り出し量が多く、研磨パッド表面の物性変化が大きい。)
〔加工時間の変化幅〕
前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅を測定して、200バッチ研磨加工を行った時の、前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の最大の変化幅を評価した。評価ランク△以上を合格とした。⊚: Brushing the polishing pad restores the physical characteristics of the surface of the polishing pad. Precipitation was observed when the number of processing was 300 batches or more. (Precipitates can be removed without shaving the polishing pad.)
○ Brushing the polishing pad restores the physical characteristics of the surface of the polishing pad. Precipitation was observed after 250 batches or more of processing. (Precipitates can be removed without shaving the polishing pad.)
Δ: Dressing the polishing pad restores the physical characteristics of the surface of the polishing pad, but brushing does not. (The polishing pad is machined to remove the precipitate.)
X: The physical characteristics of the surface of the polishing pad are not restored even if the polishing pad is dressed. (A large amount of polishing pad is machined to remove precipitates, and the physical properties of the polishing pad surface change significantly.)
[Change range of processing time]
The change width of the processing time per batch of the next batch with respect to the previous batch was measured, and the maximum change width of the processing time per batch of the next batch with respect to the previous batch was evaluated when 200 batch polishing processing was performed. Evaluation rank △ or higher was regarded as acceptable.
◎:前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅が±5%未満
○:前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅が±5%以上、±10%未満
△:前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅が±10%以上、±15%未満
×:前バッチに対する次バッチのバッチあたりの加工時間の変化幅が±15%以上
〔研磨剤リサイクルシステム2〜5及び7〜13〕
研磨剤サイクルシステム2〜5及び7〜13は、研磨剤リサイクルシステム1において、研磨剤スラリー回収工程部2におけるスラリー供給タンク21中の終点の研磨剤濃度、前加工バッチに対する次加工バッチの研磨剤濃度の変化の変動幅、最大濃度及び再生研磨剤スラリー中の分散剤とその量を表Iのように変更して研磨を行った。再生研磨剤スラリー中の分散剤とその量の調整は研磨剤粒子径調整工程部4に添加する分散剤とその量を調整して行った。⊚: Change width of machining time per batch of next batch with respect to previous batch is less than ± 5% ○: Change width of machining time per batch of next batch with respect to previous batch is ± 5% or more, less than ± 10% △: Previous The change width of the processing time per batch of the next batch with respect to the batch is ± 10% or more and less than ± 15% ×: The change width of the processing time per batch of the next batch with respect to the previous batch is ± 15% or more [
In the
また、研磨剤リサイクルシステム12では、研磨剤リサイクルシステム1において、スラリー供給タンク21に初期濃度10質量%の酸化セリウムを含有する再生研磨剤スラリーを充填した後、スラリー供給タンク21に再生研磨剤スラリーを供給せずに、酸化セリウムの紛体と水を供給し、研磨加工終点のスラリー供給タンク21中の研磨剤濃度を初期濃度10質量%以下にして200バッチ研磨加工を行った。
Further, in the
さらに、研磨剤リサイクルシステム12では、前加工バッチに対する次加工バッチの研磨剤濃度の変化の変動幅の制御を行わなかった。
Further, the
このため研磨剤リサイクルシステム12では、スラリー供給タンク中の研磨材の最大濃度が10.0質量%を超えてしましまった。
Therefore, in the
〔研磨剤リサイクルシステム6〕
研磨剤リサイクルシステム1に対し、分離・濃縮工程部3を、沈降分離法から膜分離法に代えた以外は、同様にして研磨剤スラリーを行った。すなわち、研磨剤スラリー孔径が0.5μm程度のMF膜(マイクローザ:旭化成社製)を用いたマイクローザラボモジュールに変更した以外は、研磨剤リサイクルシステム1と同様に実施した。[Abrasive Recycling System 6]
The abrasive slurry was prepared in the same manner for the
≪研磨剤リサイクルシステム2〜13の評価≫
研磨剤リサイクルシステム1の評価と同様に研磨剤リサイクルシステム2〜13の評価を行った。結果を表Iに示す。≪Evaluation of Abrasive Recycling System 2-13≫
The
なお、表中分散剤の種の欄は、以下の略号を用いた。 The following abbreviations were used for the dispersant type column in the table.
A:ポリティA−550(マレイン酸−アクリル酸共重合体:ライオン(株)製)
B:マイティ21HP(マレイン酸−アクリル酸共重合体:花王(株)製)
C:ノプコスパース5600(サンノプコ(株)製)A: Polity A-550 (maleic acid-acrylic acid copolymer: manufactured by Lion Corporation)
B: Mighty 21HP (maleic acid-acrylic acid copolymer: manufactured by Kao Corporation)
C: Nopco Perth 5600 (manufactured by San Nopco Co., Ltd.)
表Iより、本発明の研磨剤リサイクル処理システムは回収率に優れ、良品率も高く、かつ研磨パッドの寿命も長いことが分かる。 From Table I, it can be seen that the abrasive recycling treatment system of the present invention has an excellent recovery rate, a high non-defective rate, and a long life of the polishing pad.
本発明の研磨剤リサイクル処理システムは、加工済みの研磨剤スラリーから研磨剤を効率的に回収し、これを再生研磨剤スラリーとして再利用することができる。このため研磨剤として用いられているセリウム等の希少価値の高い元素の省資源化に資することができる。 The abrasive recycling treatment system of the present invention can efficiently recover the abrasive from the processed abrasive slurry and reuse it as a recycled abrasive slurry. Therefore, it is possible to contribute to resource saving of elements having high rare value such as cerium used as an abrasive.
1 研磨加工工程部
2 研磨剤スラリー回収工程部
3 分離・濃縮工程部
4 研磨剤粒子径調整工程部
5 再生研磨剤スラリー調製工程部
11 洗浄水タンク
12 研磨機
21 スラリー供給タンク
22 回収混合液タンク
31 添加剤タンク
32 分離・濃縮タンク
41 添加剤タンク
42 研磨剤分離液貯蔵タンク
43 メンブランフィルター
44 超音波分散機
45 粒子径測定器
51 再生研磨剤スラリー貯蔵タンク1
Claims (15)
研磨機を用いて研磨加工する研磨加工工程部と
前記研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンクを有する研磨剤スラリー回収工程部とを有し、
前記スラリー供給タンク中の研磨剤の構成成分の濃度が、研磨加工工程開始時の初期濃度以下になるよう制御しながら、前記スラリー供給タンク中に再生研磨剤スラリーを供給することを特徴とする研磨剤リサイクル処理システム。Polishing is continued while controlling the concentrations of the constituents of the polishing agent and the constituents of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and the constituents of the object to be polished are removed from the processed abrasive slurry. An abrasive recycling processing system that collects and regenerates the abrasive.
It has a polishing process unit for polishing using a polishing machine and an abrasive slurry recovery process unit having a slurry supply tank for storing the polishing agent slurry supplied to the polishing machine.
Polishing characterized in that the regenerated abrasive slurry is supplied into the slurry supply tank while controlling the concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank to be equal to or lower than the initial concentration at the start of the polishing process. Abrasive recycling processing system.
前記分離・濃縮工程部には、前記混合液を透過液と研磨剤の濃縮液とに分離する分離・濃縮タンクを備え、
前記再生研磨剤スラリー調製工程部には、前記被研磨物の構成成分が除去された再生研磨剤を含有する液を貯蔵する再生研磨剤スラリー貯蔵タンクを備え、かつ工程部間に研磨剤スラリーを供給するための循環ラインと、供給量を調整するための制御部を備えることを特徴とする請求項4に記載の研磨剤リサイクル処理システム。In the abrasive slurry recovery process section, the slurry supply tank for storing the abrasive slurry to be supplied to the polishing process section and the recovery mixture tank for storing the mixed solution of the processed abrasive slurry and the washing water are stored. With and
The separation / concentration step unit is provided with a separation / concentration tank that separates the mixed liquid into a permeation liquid and a concentrated liquid of an abrasive.
The regenerated abrasive slurry preparation process unit is provided with a regenerated abrasive slurry storage tank for storing a liquid containing the regenerated abrasive from which the constituent components of the object to be polished have been removed, and an abrasive slurry is provided between the process units. The abrasive recycling treatment system according to claim 4, further comprising a circulation line for supplying and a control unit for adjusting the supply amount.
研磨機に供給する前記研磨に用いる研磨剤スラリーを貯蔵するスラリー供給タンク中の前記研磨剤の構成成分の濃度を、研磨加工工程開始時における当該研磨剤の構成成分の初期濃度以下になるよう制御しながら、研磨加工工程部に再生研磨剤スラリーを供給し、かつ加工済みの研磨剤スラリーを回収する工程を有することを特徴とする研磨剤回収・再生方法。Polishing is continued while controlling the concentrations of the constituents of the polishing agent and the constituents of the object to be polished in the abrasive slurry used for polishing, and the constituents of the object to be polished are removed from the processed abrasive slurry. A polishing agent recovery / regeneration method for recovering / regenerating the polishing agent.
The concentration of the constituent components of the abrasive in the slurry supply tank for storing the abrasive slurry used for the polishing supplied to the polishing machine is controlled to be equal to or lower than the initial concentration of the constituent components of the abrasive at the start of the polishing process. A method for recovering and regenerating an abrasive, which comprises supplying a recycled abrasive slurry to a polishing process section and recovering the processed abrasive slurry.
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