상술한 바와 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법은, 폐슬러리를 교반하여 폐슬러리에 함유된연마제와 절삭분으로 이루어진 침전물을 산개하는 교반단계; 상기 교반단계에서 교반된 폐슬러리에 재생 오일을 혼합하여 희석하는 희석단계; 상기 희석단계에서 폐슬러리를 1 차 원심분리하여 연마제를 추출하는 1 차 원심분리단계; 상기 1 차 원심분리단계에서 1 차 원심분리되어 배출된 1 차 오일을 2 차 오일과 절삭분으로 2 차 원심분리하는 2 차 원심분리단계; 및 2 차 오일을 필터로 여과하여 정제하여 재생 오일로 환원하는 여과/정제단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 공정으로 이루어진 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법에 있어서 상기 폐슬러리 재생단계는 상기 필터에서 배출되는 재생 오일에 상기 1 차 원심분리단계에서 추출된 연마제를 첨가하여 재생 슬러리로 재생하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 희석단계는 폐슬러리와 오일을 1 : 3의 혼합비로 혼합하여 폐슬러리를 희석하도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은, 투입되는 폐슬러리를 교반하여 폐슬러리에 함유된 연마제와 절삭분으로 이루어진 침전물을 산개하는 교반탱크; 상기 교반탱크로부터 교반되어 유입된 폐슬러리에 재생 오일을 혼합하여 희석하는 희석탱크; 상기 희석탱크로부터 유입되는 희석된 폐슬러리를 1 차 원심분리하여 1 차 오일과 연마제를 추출해내는 1 차 원심분리기; 1 차 원심분리되어 연마제가 추출된 1 차 오일을 2 차 오일과 절삭분으로 2 차 원심 분리하는 2 차 원심분리기; 2 차 원심분리기에서 절삭분이 추출되어 배출되는 2 차 오일을 여과하여 재생 오일로 정제하는 필터를 포함하여 이루어지는것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은, 바람직한 구성으로서, 상기 필터에 의해 정제되어 재생된 재생 오일에 상기 1 차 원심분리기에서 추출된 연마제를 첨가하여 재생 슬러리로 재생하는 재조정탱크를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 희석탱크의 경우 폐슬러리와 오일을 1 : 3 의 비율로 혼합하도록 구성된다.
또한, 상기 교반탱크와 상기 희석탱크는 그 내부에 저장된 폐슬러리에 열을 가해주주기 위한 히터를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 는 그 각 탱크에 저장된 폐슬러리 또는 오일의 중량을 측정하여 상기 각 탱크간 폐슬러리 또는 오일의 유동률을 조정할 수 있게 하는 중량측정장치가 내장된다.
이하, 첨부도면의 바람직한 실시예들을 통하여 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법 및 그 재생시스템을 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템의 구성을 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템의 2 차 원심분리기의 개략 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법의 공정순서를 보여주는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은, 폐슬러리를 교반하여 그 폐슬러리에 함유된 침전물을 산개(散開)하는 교반탱크(10), 교반된 폐슬러리에 재생 오일을 혼합하여 희석하는 희석탱크(20)와 보조 희석탱크(20a), 희석된 폐슬러리를 1 차 원심분리하여 연마제를 추출해내는 1 차 원심분리기(30), 1 차 원심분리되어 연마제가 추출된 폐슬러리 즉 1 차 오일을 저장하는 1 차 오일탱크(40), 상기 1 차 오일탱크(40)로부터 유입되는 1 차 오일을 2 차 원심분리하여 절삭분을 추출해내는 2 차 원심분리기(50), 2 차 원심분리된 2 차 오일을 여과하여 재생 오일로 정제하는 필터(60), 정제되어 재생된 재생 오일을 일시 저장하는 재생 오일탱크(70), 상기 재생 오일탱크(70)로부터 유입되는 재생 오일에 1 차 원심분리기(30)가 추출한 연마제를 첨가하여 재생 슬러리로 재생하는 재조정탱크(80) 등으로 구성된다.
상기 각 구성들은 상기의 배열순으로 폐슬러리(또는 오일)가 유동하도록 도관으로 연결되는 바, 그 각 도관 상에 설치된 유압펌프의 펌핑과 밸브의 개폐에 의해 폐슬러리(또는 오일)를 상기 순서대로 압송하거나 그 유동을 제어할 수 있게 연결된다. 그리고, 상기 구성에 있어서 각 탱크(10,20,20a,40,50,60,70,80)에는 모터(M)에 의해 회전하면서 유입된 폐슬러리(또는 오일)을 교반하여 침전물을 산개하는 로우터(도시되지 않음)가 내장되고, 그 바닥에는 그 각 탱크(10,20,20a,40,50,60,70,80)에 저장된 폐슬러리(또는 오일)의 중량을 측정하여측정결과를 작업자가 확인할 수 있도록 디스플레이 함과 아울러 그에 다른 신호를 제어부(도시되지 않음)에 보내 그 제어부로 하여금 설정된 프로그램에 의해서 각 도관에 설치된 밸브들을 개폐하여 각 탱크(10,20,20a,40,50,60,70,80)내 저장된 폐슬러리(또는 오일)의 중량에 따라 각 구성간 폐슬러리(또는 오일)의 유동을 자동으로 제어할 수 있게 하는 중량측정장치(S)가 내장된다. 또한 오일 배출측에는 배출된 오일 즉 1 차 오일 또는 2 차 오일을 일시 저장할 수 있는 오일 임시저장탱크(31,51)가 각각 연결되고, 상기 1, 2 차 원심분리기(30,50)의 추출물 배출측에는 그 각 원심분리기(30,50)가 추출한 연마재 또는 절삭분을 강제 이송하는 스크류 이송장치(32,52)와 그 스크류 이송장치(32,(52)가 이송한 연마재 또는 절삭분을 수거하는 재조정탱크(80) 및 절삭분 수집통(90)이 각각 도관으로 연결된다. 상기 각 구성들을 연결하는 도관, 그 도관상에 설치된 밸브 등은 도면에서 쉽게 확인 가능하기 때문에 도면부호를 별도의 도면부호를 인출하지 않았다.
상기 1, 2 차 원심분리기(30,50)는 통상의 미립자 원심 분리기법과 장치가 그대로 적용된 서로 동일한 작동원리의 기기로서 비중의 차이를 이용하여 혼합된 두 물질의 서로 분리하도록 구성된다. 도 2에는 본 발명의 일 실시예의 재생시스템에 적용된 2 차 원심분리기(50)의 개략적 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 2 차 원심분리기(50)는 하우징(500), 하우징(500)에 내장되는 내통(501), 내통(501) 내에 배설되는 나선형 스크류(502)로 이루어져, 상기 스크류(502) 내부에 형성된 공급로(510)를 통해 유입되어 배출구(511,512)로 배출되는 1 차 오일을 모터(도시되지 않음)에 의해 회전하는 스크류(502)가 그 1 차 오일속에 함유된 상대적으로 비중이 큰 절삭분은 스크류(502)의 폭이 점진적으로 축소되는 쪽으로 이송하여 그 하부의 제 1 배출구(514)를 통해 배출하고 비중이 작은 2 차 오일은 반대방향으로 이송하여 스크류(502)의 폭이 큰 쪽의 끝단에 형성된 제 2 배출구(513)를 통해 배출하도록 구성된다. 1 차 원심분리기(30)도 이 2 차 원심분리기(50)와 대체로 유사한 구성으로 이루어져 폐슬러리를 1 차 오일과 연마재로 분리한다.
이상과 같은 구성들로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은 반도체 웨이퍼 제조공정 특히 반도체 웨이퍼 소재를 예컨대 와이어소우 가공장치 등과 같은 절단장치(미도시)를 이용하여 절단하는 절단공정에서 주기적으로 발생되어 폐기되는 폐슬러리를 다음과 같은 순서로 재생하게 된다.
1. 교반단계
먼저, 폐슬러리 수집통에 수거되어 운반된 폐슬러리가 교반탱크(10)에 투입되면 교반탱크(10)는 예컨대 구동모터(M)에 의해 회전하도록 구성된 로우터(도시되지 않음) 등과 같은 교반수단으로 폐슬러리를 교반하여 폐슬러리에 침전된 절삭분과 이물질들을 고루 분산시킨다. 이 때 교반탱크(10)의 외주면에 설치된 히터(H)가 폐슬러리를 연화시켜 연마제와 오일가 쉽게 분해될 수 있도록 교반탱크(10) 내부의 폐슬러리에 일정 온도 범위(30±15℃)내에서 열을 가한다. 또한, 그 바닥에는 설치된 중량측정장치(S)가 유입된 폐슬러리의 중량을 상시 측정하여 그 측정결과를 작업자가 확인할 수 있도록 디스플레이 함과 아울러 그에 다른 신호를 제어부(도시되지 않음)에 보내 그 제어부로 하여금 설정된 프로그램에 따라 그 배출측 도관에 설치된 밸브를 자동으로 개폐하게 한다.
2. 희석단계
교반된 폐슬러리는 희석탱크(20)로 압송되며, 희석탱크(20)는 교반된 슬러리를 후술하는 재생 오일탱크(70)로부터 압송되어 오는 재생오일과 1 : 3의 비율로 혼합, 희석하여 1 차 원심분리기(30)로 송출한다. 이 때 희석탱크(20)에 유입되는 폐슬러리의 양이 희석탱크(20)의 용량을 초과하는 경우 그 초과 폐슬러리는 보조 희석탱크(20a)로 이송되어 그 보조 희석탱크(20a)에서 희석된 다음 1 차 원심분리기(30)로 송출된다.
3. 1 차 원심분리단계
1 차 원심분리기(30)는 상기 희석탱크(20) 또는 보조 희석탱크(20a)로부터 유입되는 희석 폐슬러리를 앞서 설명한 2 차 원심분리기(50)와 동일한 분리방식으로 1 차 오일과 비중이 큰 연마제로 원심 분리하여, 1 차 오일은 1 차 오일 임시저장탱크(31)를 거쳐 1 차 오일탱크(40)측으로 배출하고 연마재는 스크류 이송장치(32)로 배출한다. 1 차 오일탱크(40)에 저유된 1 차 오일은 1 차 오일탱크(40)에서 일시 머무른 다음 도관에 설치된 유압펌프(P)의 펌핑에 의해 2 차 원심분리기(50)로 압송되며, 연마재는 스크류 이송장치(32)에 의해재조정탱크(80)로 강제 이송된다.
4. 2 차 원심분리단계
2 차 원심분리기(50)는 1 차 오일탱크(40)로부터 유입되는 1 차 오일을 다시 원심분리하여 절삭분을 추출해낸다. 이어 절삭분이 추출된 2 차 오일은 유압펌프(P)의 펌핑으로 2 차 오일배출탱크(51)에 잠시 저유되었다가 필터(60)측으로 송출되고 절삭분은 스크류 이송장치(52)의 강제 이송으로 절삭분 수집통(90)으로 수거된다.
5. 여과/정제단계
2 차 원심분리기(50)로부터 송출된 2 차 오일은 필터(60)의 여과/정제 작용으로 재생 오일이 되어 재생 오일탱크(70)로 송출된다. 이어 재생오일은 재생오일탱크(70)에서 일시 머물렀다가 일부는 상기 희석탱크(20) 또는 보조 희석탱크(20a)로 이송되어 앞서의 단계들을 재순환하고 나머지는 재조정탱크(80)측으로 이송된다.
6. 재생단계
재조정탱크(80)는 그 재조정탱크(80)에 이송되어 온 재생오일에 앞서 1 차 원심분리기(30)에서 추출되어 스크류 이송장치(32)에 의해 강제 이송되어 온 연마제를 혼합하여 재사용 가능한 재생 슬러리로 환원한다. 이 때 재생오일과 연마제의혼합비는 재생슬러리의 중량비율이 약 1.47±0.01중량비율이 되도록 설정된다. 마지막으로 그 재생슬러리는 재생슬러리 수거통(101)에 수거되어 반도체 웨이퍼 제조공정에 재투입 가능한 상태로 보관된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생되어 폐기되는 폐슬러리를 교반하여 침전물을 고루 분산한 다음 재생오일을 섞어 희석하고 1 차 원심분리기(30)로 연마제를 추출해낸다. 이어 2 차 원심분리기(50)로 절삭분 등의 이물질을 추출해낸 후 필터(60) 여과로 정제하면 폐슬러리는 재사용할 수 있는 순수 재생오일로 환원된다. 마지막으로 재생 오일에 1 차 원심분리과정에서 추출된 연마제를 적정한 비율로 섞으면, 반도체 웨이퍼 제조공정에 곧바로 재투입할 수 있는 재생 슬러리로 탈바꿈하게 된다.
이와 같은 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생되는 폐슬러리 재생방법 및 그 재생시스템에 따르면, 종래 폐기되었던 폐슬러리를 순도 98%의 재생 오일로 회수할 수 있고 연마제의 대부분은 1 차 원심분리과정에서 회수할 수 있는 바, 초기 폐슬러리의 약 85 내지 90 % 정도를 재생할 수 있고 나머지 약 10 % 정도만 폐기하게 된다.