KR100626252B1 - 와이어 소 연마제의 재생공정 - Google Patents

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    • B28D5/007—Use, recovery or regeneration of abrasive mediums

Abstract

본 발명은 폐 수용성 와이어 소(wire saw) 슬러리로부터 연마제를 재생하는 방법에 관한 것으로, 폐 슬러리를 고형성분과 액상성분으로 분리하는 단계;
상기 분리된 슬러리에 수용성 성분 및 유기물 제거용 용매를 도입하여 세정하는 단계;
상기 세정된 슬러리를 침강시켜 층 분리하고 연마제를 회수하는 단계;
상기 회수된 연마제를 여과하는 단계;
상기 여과된 연마제를 건조하는 단;
상기 건조된 연마제를 분급하는 단계 및 분급된 연마제로부터 철 성분을 제거하는 단계
로 구성되는 것을 특징으로 한다.
와이어 소, 슬러리, 연마, 재생, 분급

Description

와이어 소 연마제의 재생공정{Recycling Process of Abrasive for Wire Sawing}
도 1은 와이어 소잉(wire sawing) 원소재 연마제, 폐 와이어 소잉(wire sawing) 연마제 및 본 발명에 따라 재생된 연마제의 입도 분포 그래프.
도 2는 와이어 소잉(wire sawing) 원소재 연마제, 폐 와이어 소잉(wire sawing) 연마제 및 본 발명에 따라 재생된 연마제의 SEM 사진.
도 3은 와이어 소잉(wire sawing) 원소재 연마제, 폐 와이어 소잉(wire sawing) 연마제 및 본 발명에 따라 재생된 연마제의 EDS 분석 결과를 나타내는 그래프.
반도체 웨이퍼 제조공정상에서 잉곳을 자르는 웨이퍼 절단 공정의 와이어 소잉(wire sawing) 작업은 기존에는 유용성 슬러리를 사용하여 왔으나, 현재 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 수용성 슬러리가 많이 사용되고 있다. 그 이유는 웨이퍼 절단과정인 와이어 소잉(wire sawing) 작업 후 개별적으로 웨이퍼에 묻어있는 유용성 와이어 소(wire saw) 슬러리를 별도의 등유 세정작업 없이 간단히 증류수 세척만으로 로 수용성 슬러리는 휠씬 용이하게 제거할 수 있기 때문이다.
와이어 소잉(wire sawing) 공정에 사용되는 연마제는 유용성 슬러리나 수용성 슬러리나 공히 SiC(탄화규소)로 별 다른 차이가 없고 수용성 슬러리의 경우 절삭유로는 PEG 류의 수용성 오일을 사용하고 있다.
현재, 이러한 수용성 슬러리는 연마제의 회수 없이 사용 후 전량 페기되고 있어 자원 낭비와 환경 오염 방지를 위해 재활용이 시급한 실정이다.
또, 슬러리에서 사용되는 SiC 연마제 입자의 요구 크기 분포는 정밀한 작업공정을 위해서 5∼40㎛ 입도분포를 일정하게 유지해야 한다.
따라서, 재생 공정에서 이러한 입자의 입도분포를 유지할 수 있도록 재생하는 것이 필요하다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 폐 와이어 소(wire saw) 슬러리로부터 와이어 소잉(wire sawing) 연마제를 재생하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원소재 연마제와 동일한 입도분포를 갖는 재생 연마제를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 폐 와이어(wire saw) 소 슬러리를 고형성분과 액상성분으로 분리하는 단계; 상기 분리된 와이어 소잉(wire sawing)용 슬러리에 수용성 성분 및 유기물 제거용 용매를 도입하여 세정하는 단계; 상기 세정된 와이어 소잉(wire sawing)용 슬러리를 침강시켜 층 분리하고 연마제를 회수하는 단계; 상기 회수된 연마제를 여과하는 단계; 상기 여과된 연마제를 건조하는 단계; 상기 건조된 연마제를 분급하는 단계 및 분급된 연마제로부터 철 성분을 제거하는 단계로 구성되는 와이어 소잉(wire sawing) 연마제의 재생방법에 의해 달성된다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 회수 대상이 되는 연마제의 주성분은 SiC이다. 이러한 연마제에서 회수가치가 있는 유효 입도 크기는 약 5-40㎛이다.
사용된 후 폐기되는 수용성 와이어 소(wire saw) 슬러리는 여전히 와어어 소잉(wire sawing) 작업에 유효한 입도분포의 연마제 입자를 포함하고 있다. 그러므로 이에 대한 1차적인 고형 성분의 추출의 관점으로 우선적인 처리가 필요하다.
고형 성분에는 유효한 입도분포 연마제 입자와, 입자크기가 감소된 연마제 성분(미분 연마제), 평탄 연마 공정에 의해 웨이퍼로부터 나온 Si 성분, 외이어에서 비롯되는 철(Fe) 성분 및 기타 가이드 롤러의 수지 미분 등의 불순물이 포함되어 있으며, 액상 성분은 증류수와 수용성 오일 및 액상 첨가제 성분이다.
폐 슬러리(used slurry)로부터 상기 고형성분의 분리를 위해 중력 침강 분리기를 사용한다.
중력 침강 분리기에 의해 회수된 고형 입자는 여전히 액상 성분의 수용성 오일을 비롯한 일부의 유기물을 함유하고 있다. 따라서 이러한 수용성 오일 및 유기 물의 제거를 위해 물과 메탄올 또는 에탄올과 같은 알코올류 또는 아세톤을 사용한다.
세정 작업 중 미분 연마제가 탱크 상층부에 서스펜션 상태로 떠다니는 상태에서 상부의 미분 연마제 고형성분을 일부 제거하는 연속식 반복공정을 1-7회 정도 수행한다. 반복 회수는 폐 연마제의 상태에 따라 달라지며, 이는 당업자가 용이하게 판단할 수 있다. 일차로 50㎛ 필터로 여과한다.
고형성분과 용매의 비율은 질량비로 1: 1-5가 바람직하다.
초기 세정 후 층은 3층으로 분리된다. 최상층부는 검은 색 상등액으로 Si 분말 또는 철 성분을 함유하고 있다. 중간층은 SiC 연마제로서 회수 대상이다. 최하층부는 기타의 불순물 입자로 가장 굵은 입자이며, 봉우리 산 형태로 바닥에 침전된다.
세정 탱크내 용액을 교반 한 후 2-3시간 동안 방치하여 고형분을 침강시킨 다음, 상등액을 펌핑하여 제거한다. 중간층인 유효 연마제 층은 연속식 조각 주걱 시스템으로 제거하여 회수한다. 최상층부와 최하층부는 별도로 분리하여 제거하거나 초기의 재회수 공정으로 순환시킨다.
세정과 침강 작업은 반복하여 실시하며, 반복회수는 폐 연마제의 상태에 따라 당업자가 용이하게 결정할 수 있다.
회수된 연마제는 건조시킨다. 예를 들어 체반형 건조로에 회수된 고형입자를 넣고 건조시키는데, 증류수를 사용한 경우 건조로 온도는 약 120-150℃로 유지하고, 알코올류나 아세톤 등의 유기 용매를 사용한 경우에는 건조로의 온도는 90-110 ℃를 유지한다.
본 발명의 방법에 의해 건조 후 회수된 입자의 회수율은 투입된 폐 연마제의 80% 수준이었다.
건조된 입자를 다시 분급하는데, 사이클론 분급기에 의해 5㎛ 이하의 미분입자를 분리하는데, 2회 연속작업한다. 또, 미소량의 철 성분을 제거하기 위해 예를 들어, 마그네틱 롤러를 사용한다.
상기 본 발명의 방법에 의해 재생된 연마제를 레이저 입도 회절 분석기에 의해 입도를 검사하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 게시하였다.
표 1 와이어 소잉(wire sawing) 원소재 연마제 및 본 발명에 따라 재생된 연마제의 입도분포 비교
단위 :㎛
dv% 0% 3% 50% 95%
원소재 연마제 39.78 26.83 13.37 6.212
재생된 연마제 33.01 21.16 12.35 6.884
폐 슬러리 33.01 19.29 7.823 0.990
와이어 소잉(wire sawing) 원소재 연마제 및 본 발명에 따라 재생된 연마제의 SEM 사진 및 EDS 비교 분석 결과를 도 2 및 도 3에 게시하였다.
상기 도 1 내지 3 그리고 표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 회수된 연마제는 원소재 연마제와 비교하여 동일한 수준의 입도분포와 입자형태를 가지고 있어 외어어 소 슬러리로 사용하기에 적합하다.
본 발명에 의해 회수된 고밀도 연마제는 다시 와이어 소잉(wire sawing) 공정에서 수용성 절삭유와 혼합하여 재이용(reuse)됨에 따라 웨이퍼 제조업체의 공정에 필요한 외어어 소(wire saw) 슬러리의 연간 절대 필요량을 감소시켜 원가 절감으로 인한 국내 웨이퍼 업체의 웨이퍼 생산단가 하락을 가져올 수 있으며, 슬러리 전체를 폐기물로부터 재자원화 시키는 친환경적인 전환기술이라고도 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 폐 와이어 소(wire saw) 슬러리를 고형성분과 액상성분으로 분리하는 단계;
    상기 분리된 슬러리에 수용성 성분 및 유기물 제거용 용매를 도입하여 세정하는 단계;
    상기 세정된 슬러리를 침강시켜 층 분리하고 연마제를 회수하는 단계;
    상기 회수된 연마제를 여과하는 단계;
    상기 여과된 연마제를 건조하는 단계;
    상기 건조된 연마제를 분급하는 단계 및 분급된 연마제로부터 철 성분을 제거하는 단계;
    로 구성되는 와이어 소 연마제의 재생방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정에 사용되는 용매는 물, 알코올류 및 아세톤으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 용매인 것을 특징으로 하는 와이어 소 연마제의 재생방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 및 침강은 반복 실시되는 것을 특징으로 하는 와이어 소잉(wire sawing) 연마제의 재생방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분급과정에서 연마제의 입도는 5-40㎛ 분포를 갖도록 분급하는 것을 특징으로 하는 와이어 소잉(wire sawing) 연마제의 재생방법.
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