KR100636335B1

KR100636335B1 - 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지의 재생 장치

Info

Publication number: KR100636335B1
Application number: KR1020040098661A
Authority: KR
Inventors: 장영철
Original assignee: (주)에스이텍
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR20060059539A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지를 재생하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐슬러지로부터 연마재, 절삭분 및 절삭유를 효율적으로 회수하여 재생할 수 있는 재생 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 제1분리기(109), 제2분리기(110a, 110b, 110c) 및 제3분리기(119)를 포함하여 이루어지되, 폐슬러지를 공급받아 상기 제1분리기(109)에서 연마재+절삭분과 절삭분+절삭유로 분리하는 제1분리단계; 상기 제1분리단계에서 분리된 연마재+절삭분에 솔벤트를 첨가하는 솔벤트첨가단계; 상기 솔벤트첨가단계를 거쳐 만들어진 연마재+절삭분+솔벤트를 상기 제2분리기(110a, 110b, 110c)에서 연마재와 절삭분+솔벤트로 분리하는 제2분리단계; 및 상기 제1분리기에서 분리된 절삭분+절삭유를 상기 제3분리기(119)에서 절삭분과 절삭유로 분리하는 제3분리단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치를 제공한다.

Description

반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지의 재생 장치{APPARATUS FOR RECYCLING THE DISPOSED SLUDGE PRODUCED IN THE MANUFACTURING PROCESS OF THE SILICON WAFER}

도1a 내지 도1c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 폐슬러지의 재생 장치의 개략 구성도이다.

도2는 도1a 내지 도1c의 재생 장치에서, 폐슬러지로부터 연마재, 절삭분 및 절삭유를 분리하는 과정을 순차적으로 도식화한 도면이다.

도3a 및 도3b는 각각 도1b 및 도1c의 제2분리기를 상세히 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

105: 제1열교환기

107: 제1콘트롤러 109: 제1분리기

111: 제1정제탱크 113: 1차오일탱크

115: 제2정제탱크 116: 제2열교환기

117: 제2콘트롤러 119: 제3분리기

121: 2차오일탱크 122: 제1증류기

123: 제2증류기 124: 보조탱크

125: 선별기 127: 연마재건조기

129: 계량기 131: 재생탱크

133: 분쇄기 135: 솔벤트회수냉각기

본 발명은 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지를 재생하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐슬러지로부터 연마재, 절삭분 및 절삭유를 효율적으로 회수하여 재생할 수 있는 재생 장치에 관한 것이다.

최근 정보통신 및 반도체 산업의 발전에 따라 실리콘 단결정 웨이퍼의 수요가 매우 급증하는 추세이다. 일반적으로 실리콘 단결정 웨이퍼는 실리콘 단결정 잉곳에 절삭유와 연마재를 공급하면서 와이어소우(wiresaw)로 절삭한 후, 연마기로 연마하여 제조한다. 이 과정에서 일반적으로 최초 공급되는 실리콘 단결정 잉곳의 약 20-30%의 양이 절삭분(saw dust)으로 발생한다.

실리콘 단결정 웨이퍼 제조시, 절삭분, 연마재(탄화규소, 산화알미늄, 이산화규소 등) 및 절삭유와 같은 부산물들은 세정과정을 통해 반도체 웨이퍼로부터 제거된다. 따라서, 일반적으로 반도체 웨이퍼 제조에 따라 발생하는 폐슬러지 내에 는, 연마재와 Si 성분인 절삭분이 절삭유에 분산된 형태로 존재한다. (절삭유와 연마재 없이 절삭이 이루어지는 경우도 있는 바, 이 경우 폐슬러지 내에 절삭유 및 연마재가 포함되지 않음은 물론이다.)

반도체 웨이퍼 제조 시 발생하는 폐슬러지는 특수산업폐기물로 분류된다. 발생된 폐슬러지는 절삭분과 절삭유를 함유하므로 단순히 소각 처리할 수 없으며, 또한 단순 매립의 경우 절삭유에 의한 심각한 토양오염이 우려된다. 따라서, 발생된 폐슬러지는 시멘트로 고형화 하여 매립 처리하는 특수한 처리 방법이 적용되고 있는 실정이다.

그러나, 위의 처리방법은 매우 특수한 처리방법이므로 환경적, 경제적, 시간적인 측면에서 매우 부적합하다. 따라서, 폐슬러지를 재생하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

근래에, 폐슬러지를 고형화 하여 매립 처리하는 대신, 폐슬러지 내에 포함되어 있는 연마재, 절삭분 및 절삭유를 회수하여 재사용 하는 방안이 제시되고 있다.

이들 종래의 폐슬러지 재생 방법은 솔벤트 추출에 의해 재생하는 방법보다는 통상 원심분리법이 많이 적용되고 있다. 폐슬러지는 물이나 솔벤트에 의해 쉽게 용해되어 절삭유를 분리할 수 있으나, 건조나 증류 과정에서 절삭유에 포함된 유화첨가제가 변화되어 재사용시 연마재가 분산되지 않고 침전되는 문제점이 있기 때문이다.

원심분리는 통상 2단계에 걸쳐 이루어지고 있다. 1차 분리 단계에서는 연마재를 회수하고, 2차 분리 단계에서는 절삭유를 회수하는 것이다.

그러나, 종래의 방법에 의해서는 연마재의 회수율이 저조할 뿐 아니라, 회수된 연마재의 순도도 좋지 못한 문제점이 있었다. 또한, 연마재로서 수명이 다한 연마재가 선별 제거됨이 없이 계속적으로 회수되어 재사용 됨에 따라 연마 품질 및 연마 속도 저하의 원인이 되었다.

또한 2차 분리단계에서, 절삭유에 분산된 연마분을 완전히 제거하기에는 절삭유에 첨가되어 있는 첨가제와 점도에 의해 불가능한 한계를 내포하고 있었다.

결국, 회수 및 재사용이 계속됨에 따라, 연마 슬러리 내에 연마 수명이 다한 연마재와 절삭분의 혼입량이 점점 증가하게 된다. 따라서, 통상적으로 매회 20 ~ 30%의 새로운 연마재와 절삭유를 혼합하여 사용하고 있으며, 3개월간 사용 후 전량 폐기하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치 및 방법에 있어서, 환경적, 경제적, 시간적 측면에서 막대한 문제점을 수반하는 종래의 폐기 처리 방법을 탈피하여, 오히려 적극적으로 폐슬러지를 재생하는 방안을 제공하는데 있다.

본 발명은 더 나아가 연마재, 절삭분 및 절삭유의 회수율, 그 회수 순도 및 에너지 효율을 극대화할 수 있는 폐슬러지 재생 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 연마재로서 수명이 다한 연마재를 선별하여 분리할 수 있도 록 함으로써, 반도체 웨이퍼 연마 품질을 향상시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1분리기, 제2분리기 및 제3분리기를 포함하여 이루어지되, 폐슬러지를 공급받아 상기 제1분리기에서 연마재+절삭분과 절삭분+절삭유로 분리하는 제1분리단계; 상기 제1분리단계에서 분리된 연마재+절삭분에 솔벤트를 첨가하는 솔벤트첨가단계; 상기 솔벤트첨가단계를 거쳐 만들어진 연마재+절삭분+솔벤트를 상기 제2분리기에서 연마재와 절삭분+솔벤트로 분리하는 제2분리단계; 및 상기 제1분리기에서 분리된 절삭분+절삭유를 상기 제3분리기에서 절삭분과 절삭유로 분리하는 제3분리단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치를 제공한다.

바람직하게는, 연마재 회수를 위하여, 상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 건조하는 연마재건조기를 구비한다.

바람직하게는, 재생탱크를 구비하고, 상기 재생탱크는 연마재건조기로부터 이송되어온 연마재와 상기 제3분리기에서 분리된 절삭유를 혼합하여 연마재+절삭유로 재생한다.

바람직하게는, 상기 재생탱크에서의 연마재와 절삭유의 혼합 비율을 일정하게 유지할 수 있도록, 상기 연마재건조기와 상기 재생탱크 사이에 계량기를 구비하여 상기 재생탱크에 공급되는 연마재의 중량을 계량한다.

바람직하게는, 상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 선별하여 큰 사이즈의 연마재는 상기 솔벤트첨가단계로 반송하는 선별기를 구비한다.

바람직하게는, 상기 선별기 후단에 분쇄기를 구비하고, 제어에 따라 상기 선별기에서 선별 과정을 수행하지 않고, 출하를 위하여 연마재를 상기 분쇄기에서 분쇄한다. 여기서, 상기 연마재건조기가 상기 선별기와 상기 분쇄기 사이에 설치되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 제2분리기에서 분리된 절삭분+솔벤트와 상기 제3분리기에서 분리된 절삭분으로부터 절삭분을 회수하고, 회수된 절삭분을 SiC 합성 공정의 원료로 이용한다.

바람직하게는, 상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 건조하여 회수된 솔벤트와 상기 제2분리기에서 분리된 절삭분+솔벤트를 증류하여 회수된 솔벤트를 상기 솔벤트첨가단계에 공급한다.

바람직하게는, 상기 제1분리기의 전단에 제1열교환기가 구비되어, 폐슬러지가 상기 제1분리기에 공급되기에 앞서 1차 가온 되도록 하고, 상기 제3분리기의 전단에 제2열교환기가 구비되어, 상기 제1분리단계에서 분리된 절삭분+절삭유가 상기 제3분리기에 공급되기에 앞서 2차 가온 되도록 하되, 상기 제3분리기에서 분리된 절삭유의 열에너지를 재생하여 상기 제1열교환기의 열원으로 공급한다.

바람직하게는, 제1분리기로 공급되는 폐슬러지의 온도에 따라 제1분리기의 회전수를 가변 제어하는 제1콘트롤러와, 제3분리기로 공급되는 절삭분+절삭유의 온도에 따라 제3분리기의 회전수를 가변 제어하는 제2콘트롤러를 구비한다.

바람직하게는, 상기 제2분리기는 원심 분리기, 하이드로사이클론 또는 중력 침강 분리기이다.

바람직하게는, 상기 제3분리기에서 분리된 절삭유에 포함되어 있는 미량의 절삭분을 추가적으로 분리하기 위하여, 상기 제3분리기로부터 배출된 절삭유를 다시 상기 제3분리기로 반송하여 절삭유와 절삭분으로 재분리하는 과정을 수행한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

폐슬러지가 탱크로리 또는 드럼(101)으로 입고되면 펌프(P1)에 의하여 저장탱크(103)로 이송된다. 와이어소우의 장비와 재생 회수, 보관 기간, 외기 온도 등 회수 조건에 따라 연마재 농도의 변화가 동반되므로, 이송된 폐슬러지는 저장탱크(103) 내에서 균일하게 교반된다.

펌프(P2)에 의하여 저장탱크(103) 내의 폐슬러지의 일정량이 제1분리기(109)로 이송된다. 저장탱크(103)와 제1분리기(109) 사이에는 폐열회수식 제1열교환기(105)가 설치되어, 폐슬러지가 가온되어 일정한 점도를 유지한 상태로 제1분리기(109)에 공급될 수 있도록 한다. 제1콘트롤러(107)는 제1분리기(109)로 유입되기 전의 폐슬러지의 온도에 따라 원심분리기(109)의 회전수를 가변 제어한다.

제1분리기(109)는 폐슬러지를 연마재+절삭분과 절삭분+절삭유로 원심 분리한다.(제1분리단계). 제1분리기(109)에서 연마재+절삭분과 절삭유로 분리하는 것이 이상적일 것이지만, 실제 공정에서 절삭분이 절삭유에 혼입되어 절삭분+절삭유의 형태로 분리되는 것을 막을 수 없다.

제1분리기(109)에서 원심 분리된 연마재+절삭분은 제1정제탱크(111)로 이송되고, 절삭분+절삭유는 1차오일탱크(113)로 이송된다.

1차오일탱크(113)로 이송된 절삭분+절삭유는 펌프(P5)에 의하여 제2열교환기(116)를 거쳐 제3분리기(119)로 이송된다. 제2열교환기(116)는 절삭유가 고온을 유지하도록 하여 그 점도를 저하시켜, 절삭분이 절삭유로부터 효과적으로 원심 분리될 수 있도록 한다.

제2콘트롤러(117)는 제3분리기(119)로 유입되기 전의 절삭분+절삭유의 온도에 따라 원심분리기(119)의 회전수를 가변 제어한다.

제3분리기(119)는 유입된 절삭분+절삭유를 절삭분과 절삭유로 원심 분리(제3분리단계)한다.

제3분리기에서 분리된 절삭유는 2차오일탱크(121)로 이송된다.

바람직하게는, 제3분리기(119)에서 분리되고 2차오일탱크(121)로 이송된 절삭유에 포함되어 있는 미량의 절삭분을 추가적으로 분리하기 위하여, 상기 제3분리기(119)로부터 배출되고 2차오일탱크(121)에 이송된 절삭유를 다시 상기 제3분리기(119)로 반송하여 절삭유와 절삭분으로 재분리하는 과정이 수행된다. 이러한 반송 및 재분리 과정은 설정 회수만큼 반복될 수 있다. 이를 통하여 순도 높은 절삭유를 얻을 수 있게 된다.

설정 회수만큼의 반송 및 재분리 과정이 수행된 후, 제3분리기(119)로의 반송라인은 폐쇄되고, 라인('나')는 개방된다. 이때, 절삭유는 라인('나')을 통하여 제1열교환기(105)에 재생열을 공급한 후, 라인('다')을 통하여 재생탱크(131)로 이 송된다.

한편, 제3분리기에서 분리된 절삭분은 라인('가')을 통하여 제2정제탱크(115)로 이송된다.

한편, 제1정제탱크(111)는 제1분리기(109)로부터 이송되어온 연마재+절삭분에 솔벤트를 첨가하여 혼합한다.(솔벤트첨가단계). 그리고 나서, 비중차에 의하여 절삭분+솔벤트의 일부를 분리한다. 분리된 절삭분+솔벤트는 펌프(P8)에 의하여 제2정제탱크(115)로 이송된다. 나머지 연마재+절삭분+솔벤트는 펌프(P3)에 의하여 제2분리기(110a, 110b, 110c)로 이송된다.

제2분리기(110a, 110b, 110c)는 연마재+절삭분+솔벤트를 원심 분리(제2분리단계)하여, 연마재는 보조탱크(124)로 이송하고, 절삭분+솔벤트는 제2정제탱크(115)로 이송한다. 이 과정을 통하여 연마재와 절삭분이 상호 완전 분리된다.

상기 제2분리기로는 예컨대, 원심 분리기(110a), 도3a의 하이드로사이클론(110b), 도3b의 중력침강 분리기(110c) 중의 어느 하나가 사용될 수 있다.

통상적으로 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지에 함유된 SiC 입자는 평균 입도가 11㎛이면서 입도분포가 5~20㎛의 범위에 걸쳐 분포하고, Si 분말의 경우에는 1~2㎛의 입도를 가진다.

이와 같이, SiC와 Si 분말의 입도 차이가 크고 SiC의 밀도가 3200kg/m³으로 Si의 밀도인 2330kg/m³보다 또한 크므로, 분리 방식은 밀도차이를 이용한 비중분리 방식이 적절하다.

따라서, 제2분리기로 하이드로사이클론(110b) 또는 중력침강 분리기(110c)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

제2정제탱크(115)는 라인('가')을 통하여 제3분리기(119)로부터 이송되어온 절삭분과, 펌프(P8)에 의하여 제1정제탱크(111)로부터 이송되어온 절삭분+솔벤트와, 제2분리기(110a, 110b, 110c)로부터 이송되어온 절삭분+솔벤트를 모아 혼합한다. (절삭분집중단계)

이 절삭분+솔벤트의 혼합물에, 실제로는 미량의 절삭유가 솔벤트에 용해된 상태로 존재한다. 왜냐하면, 제1분리기(109)에서 원심 분리된 후 제1정제탱크(111)로 이송되었던 연마재+절삭분에는 미량의 절삭유가 묻어 있기 때문에, 종국적으로 제2정제탱크(115)에 공급되는 절삭분+솔벤트에도 미량의 절삭유가 포함될 수 밖에 없기 때문이다. 마찬가지로 제3분리단계를 거쳐 제2정제탱크(115)로 이송된 절삭분의 외표면에도 미량의 절삭유가 묻어 있다.

이러한 절삭유를 절삭분으로부터 완전히 분리하기 위하여, 제2정제탱크(115)에서는 비중차에 의하여 절삭분+솔벤트와 미량의 절삭유+솔벤트로 분리하고, 절삭분+솔벤트는 제1증류탱크(122)로, 미량의 절삭유+솔벤트는 제2증류탱크(123)로 이송한다. 제1증류탱크(122)는 증류(제1증류단계)하여 절삭분을 회수하고 솔벤트는 라인('라')을 통하여 솔벤트회수냉각기(135)로 이송한다.

주성분이 Si 성분인 회수된 절삭분을 SiC 합성 공정의 원료로서 공급하여 SiC 합성에 이용할 수 있다. SiC 합성 공정으로는 예컨대, 본 발명자의 선출원 제10-2002-0063630호의 방법, 등이 사용될 수 있을 것이다.

제2증류탱크(123)는 증류(제2증류단계)하여 절삭유를 회수하고 솔벤트는 라인('라')을 통하여 솔벤트회수냉각기(135)로 이송한다.

한편, 보조탱크(124)는, 연마재가 원활하게 이송될 수 있도록, 제2분리기(110a, 110b, 110c)로부터 이송되어온 연마재에 솔벤트를 첨가한 후, 연마재+솔벤트를 펌프(P9)에 의하여 선별기(125)로 이송한다. 펌프 압송 방식이 아닌, 예컨대 컨베이어벨트 이송 방식에 의하여, 제2분리기(110a, 110b, 110c)에서 분리된 연마재를 선별기(125)로 이송하고자 하는 경우, 보조탱크(124)는 생략될 수 있다.

선별기(125)는 여과 과정을 거쳐, 작은 사이즈의 연마재와 큰 사이즈의 연마재를 선별하여, 작은 사이즈의 연마재+솔벤트는 순방향의 연마재건조기(127)로 이송하고, 큰 사이즈의 연마재+솔벤트는 제1정제탱크(111)로 반송한다.

웨이퍼 가공 과정에서 절삭 및 연삭에 관여한 연마재는 그 입경이 큰 사이즈의 연마재로, 날카로운 모서리가 마모되어 연마 성능이 소멸되게 된다. 따라서, 이를 제거하지 않고 다시 재생하여 사용하게 되면, 연마 성능이 소멸된 연마재가 계속적으로 절삭 및 연삭에 관여하게 되므로, 가공된 웨이퍼의 불량의 원인이 된다. 따라서, 일정 크기 이상의 연마재를 분리 제거함으로써, 연마재의 크기를 균일화하여, 연삭 속도를 증가시키고 연삭면의 평탄도를 향상시키는 것이다. 이에 따라, 연마재가 연마에 관여하는 비율을 현 10 ~ 15%에서 2배 이상 증가시킬 수 있었다.

연마재건조기(127)에서는 이송되어온 연마재+솔벤트를 건조하여, 연마재는 재생탱크(131)로 이송하고, 솔벤트는 라인('라')을 통하여 솔벤트회수냉각기(135)로 이송한다.

연마재건조기(127)와 재생탱크(131) 사이에는 계량기를 설치하여, 재생탱크(131)에 공급되는 연마재의 중량을 계량함으로써, 연마재와 절삭유가 재생탱크(131)에서 일정 비율로 혼합될 수 있도록 한다.

재생탱크(131)는 균일한 사이즈의 연마재와 라인('다')을 통하여 이송되어온 절삭유를 혼합한다. 혼합된 연마재+절삭유는 제품으로 출하될 수 있다.

제어에 따라, 예컨대 설정된 일정 시간이 지나면, 선별기는 여과 과정을 수행하지 않고 연마재+솔벤트를 전량 연마재건조기(127)로 이송한다. 그리고 나서, 건조 분리 과정을 거친 후, 연마재는 재생탱크(131)로 이송되지 않고 전량이 분쇄기(133)로 이송되어 분쇄된다. 분쇄된 연마재는 제품(세라믹 소결용 탄화규소)으로 출하된다.

한편, 솔벤트회수냉각기(135)는 라인('라')을 통하여 이송되어온 솔벤트를 냉각한 후, 솔벤트저장탱크(137)에 이송한다. 솔벤트저장탱크(137)에 저장된 솔벤트는 펌프(P7)에 의하여 라인('마')을 통하여 제1정제탱크(111) 및 보조탱크(124)로 이송된다.

이와 같은 본 발명에 의하면 종래 폐슬러지의 재생 과정에서 야기되는 연마재 및 절삭유의 손실을 최소화 할 수 있고, 또한 절삭분을 더욱 효과적으로 분리 제거할 수 있게 된다.

웨이퍼 가공 과정에서 마모된 큰 입경의 연마재를 분리 제거하여 연마재의 크기를 균일화함으로써, 연마재가 연삭에 관여하는 비율을 증가시켜 연삭속도를 증가시킬 수 있고 연삭면의 평탄도 향상과 스크러치를 방지할 수 있게 된다.

또한, 웨이퍼 가공과정에서 마모되어 연마 성능이 소멸된 큰 사이즈의 연마재를 상기와 같은 분리과정을 거쳐 분쇄기(M5)로 분쇄하여 세라믹 소결용 탄화규소로 사용함으로써 그 재활용율을 더욱 높일 수 있게 된다.

도2는 도1a 내지 도1c의 재생 장치에서 수행되는, 폐슬러지에 함유된 연마재, 절삭분 및 절삭유의 분리 과정을 순차적으로 도식화한 도면이다.

전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지에는 절삭유에 연마재 및 절삭분이 분산된 형태로 존재한다. 이 폐슬러지를 제1분리단계를 거쳐 연마재+절삭분과 절삭분+절삭유로 분리한다.

제1분리단계에 의하여 분리된 연마재+절삭분은 솔벤트첨가단계를 거친 후 제2분리단계에서 연마재와 절삭분+솔벤트로 분리된다. 한편, 절삭분+절삭유는 제3분리단계에서 절삭분과 절삭유로 분리된다.

제2분리단계에서 분리된 연마재는, 솔벤트가 첨가된 후 여과과정을 거쳐, 일부는 솔벤트첨가단계로 반송되고, 일부는 건조 과정을 거쳐 연마재와 솔벤트로 분리된다. 한편, 제2분리단계에서 분리된 절삭분+솔벤트와 제3분리단계에서 분리된 절삭분은 함께 혼합된 후, 증류 과정을 거쳐 절삭분과 솔벤트로 분리된다.

도3a는 도1b의 하이드로사이클로 타입의 제2분리기(110b)를 상세히 보여주는 도면이다.

하이드로사이클론은 습식분리의 대표적인 장치로서, 고형물 분리, 분급, 분류, 농축, 탈수 및 수처리, 정제용으로 이용되며, 대상물이 입고되는 헤드(201)와 대상물이 와류형으로 낙하하는 콘부(203)와, 콘부(203)의 꼭지점인 정점부(204)와 비중이 가벼운 물질을 상부로 배출하는 파인더(202)로 구성된다.

헤드(201)로 유입된 연마재+절삭분+솔벤트는 콘부(203)의 외접선 방향으로 선회하여 와류형으로 하부로 이동할수록 회전속도가 빨라지게 되어 비중이 큰 연마재는 외접선 방향으로 하향 이동하여 하부 정점부(204)로 배출되고, 비중이 작은 절삭분+솔벤트는 하이드로사이클론의 중심 상부로 이동하여 파인더(202)로 배출되어 포집된다.

도3b는 도1c의 상승분리기 타입의 제2분리기(110c)를 상세히 보여주는 도면이다.

상승분리기는 대상물이 유입되는 상부 투입구(211), 유입된 대상물을 하부로 확장시켜주는 분배기(212), 대상물의 비중차를 이용해 하부로 이동시키는 수직형 몸체(213), 솔벤트가 상부를 향하여 유입되는 노즐부(214), 비중이 무거운 물질을 배출하는 하부 배출구(215), 비중이 가벼운 물질을 배출하는 상부 배출구(216)로 구성된다.

상승분리기의 원리는 상부 투입구(211)에 유입된 연마재+절삭분+솔벤트가 분배기(212)를 통해 하부의 수직형 몸체(213)에 고르고 넓게 유입되면, 비중이 큰 연마재는 먼저 하강하여 하부에 쌓이게 되고, 하부의 노즐부(214)를 통해 유입된 솔벤트로 인해 하부에 쌓여있는 비중이 큰 연마재는 씻겨져서 하부 배출구(215)로 배출되고, 비중이 작은 절삭분+솔벤트는 상승분리기의 상부로 이동하여 상부 배출구(216)로 배출된다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명은 환경적, 경제적, 시간적 측면에서 막대한 문제점을 수반하는 매립 등의 종래의 폐기 처리 방법을 탈피하여, 오히려 폐슬러지를 유용하게 재생하는 방안을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 폐슬러지를 재생함에 있어, 연마재, 절삭분 및 절삭유의 회수율, 회수 순도 및 에너지 효율을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 선별기를 구비하여 연마재로서 수명이 다한 연마재를 선별하여 분리할 수 있도록 함으로써, 반도체 웨이퍼 연마 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

제1분리기, 제2분리기 및 제3분리기를 포함하여 이루어지되,

폐슬러지를 공급받아 상기 제1분리기에서 연마재+절삭분과 절삭분+절삭유로 분리하는 제1분리단계;

상기 제1분리단계에서 분리된 연마재+절삭분에 솔벤트를 첨가하는 솔벤트첨가단계;

상기 솔벤트첨가단계를 거쳐 만들어진 연마재+절삭분+솔벤트를 상기 제2분리기에서 연마재와 절삭분+솔벤트로 분리하는 제2분리단계; 및

상기 제1분리기에서 분리된 절삭분+절삭유를 상기 제3분리기에서 절삭분과 절삭유로 분리하는 제3분리단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항에 있어서,

연마재 회수를 위하여, 상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 건조하는 연마재건조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제2항에 있어서,

재생탱크를 구비하고,

상기 재생탱크는 연마재건조기로부터 이송되어온 연마재와 상기 제3분리기에서 분리된 절삭유를 혼합하여 연마재+절삭유로 재생하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제3항에 있어서,

상기 재생탱크에서의 연마재와 절삭유의 혼합 비율을 일정하게 유지할 수 있도록, 상기 연마재건조기와 상기 재생탱크 사이에 계량기를 구비하여 상기 재생탱크에 공급되는 연마재의 중량을 계량하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 선별하여 큰 사이즈의 연마재는 상기 솔벤트첨가단계로 반송하는 선별기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제5항에 있어서,

상기 선별기 후단에 분쇄기를 구비하고,

제어에 따라 상기 선별기에서 선별 과정을 수행하지 않고, 출하를 위하여 연마재를 상기 분쇄기에서 분쇄하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2분리기에서 분리된 절삭분+솔벤트와 상기 제3분리기에서 분리된 절삭분으로부터 절삭분을 회수하고, 회수된 절삭분을 SiC 합성 공정의 원료로 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2분리기에서 분리된 연마재를 건조하여 회수된 솔벤트와 상기 제2분리기에서 분리된 절삭분+솔벤트를 증류하여 회수된 솔벤트를 상기 솔벤트첨가단계에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1분리기의 전단에 제1열교환기가 구비되어, 폐슬러지가 상기 제1분리기에 공급되기에 앞서 1차 가온 되도록 하고,

상기 제3분리기의 전단에 제2열교환기가 구비되어, 상기 제1분리단계에서 분리된 절삭분+절삭유가 상기 제3분리기에 공급되기에 앞서 2차 가온 되도록 하되,

상기 제3분리기에서 분리된 절삭유의 열에너지를 재생하여 상기 제1열교환기의 열원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1분리기 및 상기 제3분리기는 원심 분리기이고,

상기 제1분리기로 공급되는 폐슬러지의 온도에 따라 상기 제1분리기의 회전수를 가변 제어하는 제1콘트롤러와,

상기 제3분리기로 공급되는 절삭분+절삭유의 온도에 따라 상기 제3분리기의 회전수를 가변 제어하는 제2콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2분리기는 원심 분리기, 하이드로사이클론 또는 중력침강 분리기인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제3분리기에서 분리된 절삭유에 포함되어 있는 미량의 절삭분을 추가적으로 분리하기 위하여, 상기 제3분리기로부터 배출된 절삭유를 다시 상기 제3분리기로 반송하여 절삭유와 절삭분으로 재분리하는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지 재생 장치.