KR101126229B1

KR101126229B1 - 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101126229B1
Application number: KR1020100094129A
Authority: KR
Inventors: 박거원
Original assignee: (주)솔라코리아
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-03-20

Abstract

본 발명은 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리를 재생하기 위한 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법을 개시한다. 본 발명은 절삭유에 연마재, 미분과 조대입자로 이루어지는 분체가 포함되어 있는 폐슬러리를 제1 교반기에 의하여 교반한다. 교반되는 폐슬러리의 연화를 위하여 폐슬러리를 제1 히터에 의하여 간접가열한다. 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 폐슬러리를 제1 초음파 세척기에 의하여 1차 초음파 세척한다. 절삭유와 분체를 제1 원심분리기에 의하여 분리한다. 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 분체를 제2 초음파 세척기에 의하여 2차 초음파 세척하여 젖은 분체를 얻는다. 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조기에 의하여 건조한다. 젖은 분체의 건조에 의하여 생성되는 응집체를 진동스크린에 의하여 마른 분체로 해쇄한다. 마른 분체를 다단사이클론에 의하여 분급하여 재생연마재를 얻는다. 본 발명에 의하면, 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리를 교반, 연화, 제1 및 제2 초음파 세척 등에 의하여 연마재로부터 미분을 효율적으로 제거하여 생산성을 향상시키고, 양질의 재생연마재와 재생절삭유를 제조할 수 있다. 따라서 실리콘 웨이퍼의 절단공정에 사용되는 슬러리의 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR RECYCLING WASTE SLURRY FROM SILICONE WAFER CUTTING PROCESS}

본 발명은 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리(Waste slurry)를 재생하기 위한 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳(Silicone ingot)을 균일한 두께로 절단한 둥글고 얇은 박판을 의미한다. 웨이퍼 슬라이싱(Wafer slicing)이라 부르고도 있는 실리콘 잉곳의 절단공정은 와이어쏘머신(Wire saw machine)에 의하여 실시하고 있다. 와이어쏘 절단을 위하여 절삭유(Cutting oil)와 연마재(Abrasive)가 혼합되어 있는 슬러리가 사용되고 있다. 연마재는 탄화규소(SiC)와 산화알루미늄(Al₂O₃)이 사용되고 있다. 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생되는 폐슬러리는 소각, 매립 등에 의하여 폐기하고 있기 때문에 환경오염의 요인이 되고 있다. 또한, 고가의 새로운 슬러리의 구매와 폐슬러리의 폐기에 많은 비용이 소요되어 생산비가 상승되는 단점이 있다.

폐슬러리의 재생에 의하여 재생연마재를 획득하는 기술의 일례로 한국 등록특허 제10-0626252호에 와이어소 연마재의 재생공정이 개시되어 있다. 이 특허 문헌의 기술은 폐슬러리로부터 액상성분과 고형성분을 분리하고, 고형성분을 수용성 성분 및 유기물 제거용 용매에 의하여 세정한다. 용매 속에 침강되어 있는 고형성분으로부터 연마재를 회수하고, 회수되는 연마재의 여과, 건조, 분급 및 철 성분의 제거를 거쳐 재생연마재를 획득하고 있다.

그러나 상기한 특허 문헌의 기술은 수용성 오일 및 유기물의 제거를 위하여 물, 알코올류, 아세톤 등의 용매에 의하여 고형성분을 세척하고, 침강에 의하여 고형성분으로부터 연마재를 회수하기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 고형성분의 세척, 침강과 회수는 1~7회 반복적으로 실시해야 하기 때문에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다. 세척 공정에서 발생되는 폐수는 알코올류와 아세톤을 포함하고 있기 때문에 폐수의 처리에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

또한, 침강되어 있는 고형성분으로부터 회수되는 연마재는 용매에 의하여 젖어 있다. 젖은 연마재는 50㎛의 필터에 의하여 여과하고 있으나, 젖은 연마재의 응집에 의하여 필터의 막힘이 발생되어 여과 효율이 저하되고, 연마재가 손실되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리를 효율적으로 재생할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 초음파 세척에 의하여 연마재로부터 미분을 효율적으로 제거하여 생산성을 향상시키고, 양질의 재생연마재를 제조할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 절삭유에 연마재, 미분과 조대입자로 이루어지는 분체가 포함되어 있는 폐슬러리를 교반하는 단계와; 폐슬러리의 연화를 위하여 폐슬러리를 간접가열하는 단계와; 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 폐슬러리를 1차 초음파 세척하는 단계와; 절삭유와 분체를 분리하는 단계와; 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 분체를 2차 초음파 세척하여 젖은 분체를 얻는 단계와; 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조하는 단계와; 젖은 분체의 건조에 의하여 생성되는 응집체를 마른 분체로 해쇄하는 단계와; 마른 분체를 분급하여 재생연마재를 얻는 단계를 포함하고, 마른 분체의 분급은 입도에 따라 다단사이클론에 의하여 단계적으로 이루지며, 재생연마재의 입도는 5~25㎛으로 이루어지는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 절삭유에 연마재, 미분과 조대입자로 이루어지는 분체가 포함되어 있는 폐슬러리를 교반하는 제1 교반기와; 제1 교반기에 설치되어 있고, 폐슬러리의 연화를 위하여 폐슬러리를 간접가열하는 제1 히터와; 제1 교반기의 하류에 설치되어 있으며, 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 제1 교반기로부터 폐슬러리를 공급받아 1차 초음파 세척하는 제1 초음파 세척기와; 제1 초음파 세척기의 하류에 설치되어 있고, 제1 초음파 세척기로부터 폐슬러리를 공급받아 절삭유와 분체를 분리하는 제1 원심분리기와; 제1 원심분리기의 하류에 설치되어 있으며, 연마재에 오염되어 있는 미분의 제거를 위하여 제1 원심분리기로부터 분체를 공급받아 2차 초음파 세척하는 제2 초음파 세척기와; 제2 초음파 세척기의 하류에 설치되어 있고, 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조하는 건조기와; 건조기의 하류에 설치되어 있으며, 건조기의 건조에 의하여 생성되는 응집체를 마른 분체로 해쇄하는 진동스크린과; 진동스크린의 하류에 설치되어 있고, 마른 분체를 분급하여 재생연마재를 얻는 다단사이클론을 포함하는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템에 있다. 또한, 다단사이클론은, 진동스크린의 하류에 설치되어 있고 마른 분체로부터 입도 25㎛ 초과의 조도입자를 분리하는 제1 사이클론과, 제2 사이크론과 연결되어 있으며 마른 분체로부터 입도 5~25㎛의 재생연마재를 분리하는 제2 사이클론과, 제2 사이크론과 연결되어 있고 마른 분체로부터 입도 5㎛ 미만의 미분을 분리하는 제3 사이클론으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템 및 그 방법은 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리를 교반, 연화, 제1 및 제2 초음파 세척 등에 의하여 연마재로부터 미분을 효율적으로 제거하여 생산성을 향상시키고, 양질의 재생연마재와 재생절삭유를 제조할 수 있다. 따라서 실리콘 웨이퍼의 절단공정에 사용되는 슬러리의 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐슬러리 재생방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 폐슬러리 재생시스템의 구성을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 폐슬러리 재생시스템에서 제1 교반기와 제1 초음파 세척기의 구성을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 폐슬러리 재생시스템에서 제1 원심분리기의 구성을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 폐슬러리 재생시스템에서 진동스크린과 다단사이클론의 구성을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 폐슬러리 재생시스템에서 제2 교반기와 제2 원심분리기의 구성을 나타낸 단면도,
도 7a 및 도 7b는 초음파 세척을 실시하기 전후 분체의 입도 분포를 입도분석기에 의하여 측정한 그래프들,
도 8a 내지 도 8c는 사용 전후의 연마재와 재생연마재를 주사전자현미경에 의하여 촬영한 사진들이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법을 설명하기 위한 흐름도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 슬러리 재생시스템은 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생되는 폐슬러리(10)를 재생하여 재생절삭유와 재생연마재를 제조한다. 폐슬러리(10)는 절삭유와 분체의 혼합물이다. 분체는 연마재, 절삭분, 미분과 조대입자(Coarse particle)로 나눌 수 있다. 연마재의 유효 입도는 5~25㎛이다. 절삭분은 웨이퍼 잉곳을 와이어쏘에 의하여 절단할 때 웨이퍼 잉곳 및 와이어쏘로부터 발생되는 칩(Chip), 예를 들어 규소(Si)와 철(Fe)이다. 입도 5~25㎛의 규소는 연마재로 재생된다. 5㎛ 미만의 미분과 입도 25㎛를 초과하는 조대입자는 폐기된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 및 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생되는 폐슬러리(10)를 교반한다(S100). 폐슬러리(10)는 제1 교반기(20)의 탱크(22)에 투입된 후, 교반날개(24)의 회전에 의하여 교반된다. 폐슬러리(10)의 교반에 의하여 분체는 절삭유에 균일하게 분산되고, 분산되어 있는 분체는 절삭유로부터 효율적으로 분리할 수 있다.

폐슬러리(10)의 연화(Softening)를 위하여 폐슬러리(10)를 간접가열한다(S102). 폐슬러리(10)의 간접가열을 위한 가열수단으로 히터(30)가 탱크(22)의 외면 하부에 설치되어 있다. 히터(30)의 작동에 의하여 탱크(22)를 가열하면, 폐슬러리(10)는 간접가열되고, 폐슬러리(10)의 점도가 낮아진다. 폐슬러리(10)의 연화에 의하여 절삭유로부터 분체를 용이하게 분리할 수 있다. 폐슬러리(10)의 연화는 50~60℃에서 1~3시간 동안 실시된다. 폐슬러리(10)의 점도는 연화 전 10℃에서 500cP(Centi-poise)이며, 연화 후 50℃에서 150cP이다.

연마재의 표면에 오염되어 있는 절삭분과 미분을 제거하기 위하여 폐슬러리(10)를 1차 초음파 세척한다(S104). 제1 초음파 세척기(40)가 제1 교반기(20)의 하류에 설치되어 있다. 폐슬러리(10)는 제1 교반기(20)로부터 제1 초음파 세척기(40)의 탱크(42)에 공급된다. 초음파 발생기(44)의 작동에 의하여 초음파가 발생되면, 탱크(42) 내에서의 캐비테이션(Cavitation)에 의하여 연마재의 1차 초음파 세척이 실시되어 연마재로부터 절삭분과 미분이 1차 제거된다. 또한, 1차 초음파 세척에 의하여 분체가 절삭유에 분산되고, 절삭유로부터 분체를 용이하게 분리할 수 있는 상태가 된다. 제1 초음파 세척기(40)의 출력은 500~1,000W이다. 본 실시예에 있어서 1차 초음파 세척은 1~2회 정도 실시한다.

도 1, 도 2와 도 4를 참조하면, 폐슬러리(10)의 절삭유와 분체를 분리한다(S106). 절삭유와 분체를 분리하기 위한 분리수단으로 제1 원심분리기(50)가 제1 초음파 세척기(40)의 하류에 설치되어 있다. 폐슬러리(10)는 파이프라인(Pipeline)을 통하여 제1 초음파 세척기(40)의 탱크(42)로부터 제1 원심분리기(50)에 공급된다. 제1 원심분리기(50)는 케이싱(Casing: 52), 실린더(Cylinder: 54), 스크루컨베이어(Screw conveyor: 56)와 피드튜브(Feed tube: 58)로 구성되어 있다.

실린더(54)는 케이싱(52)의 내측에 회전할 수 있도록 설치되어 있다. 실린더(54)는 내측에 형성되어 있는 보어(Bore: 54a), 외면 일측에 보어(54a)와 연결되도록 형성되어 있는 제1 구멍(54b)과 타측에 보어(54a)와 연결되도록 형성되어 있는 제2 구멍(54b)을 갖는다. 스크루컨베이어(56)는 실린더(54)의 보어(54a)에 회전할 수 있도록 설치되어 있다. 스크루컨베이어(56)는 내측에 형성되어 있는 보어(56a), 외면에 형성되어 있는 복수의 날개(56b)들과 외면 일측에 보어(56a)와 연결되도록 형성되어 있는 구멍(56c)을 갖는다. 피드튜브(58)는 스크루컨베이어(56)의 보어(56a)에 제1 초음파 세척기(40)의 탱크(42)로부터 폐슬러리(10)를 공급하도록 설치되어 있다. 제1 원심분리기(50)는 스크루컨베이어(56)가 수평 방향으로 배치되어 있는 수평식 디캔터(Horizontal decanter)로 구성되어 있다.

폐슬러리(10)가 제1 초음파 세척기(40)의 탱크(42)로부터 피드튜브(58)를 통하여 스크루컨베이어(56)의 보어(56a)에 공급되면, 실린더(54)와 스크루컨베이어(56)가 회전된다. 스크루컨베이어(56)의 회전에 의한 원심력을 받는 폐슬러리(10)의 분체, 즉 연마재, 절삭분과 미분은 구멍(56b)을 통하여 실린더(54)의 보어(54a)로 배출되면서 절삭유와 분리된다. 분체는 스크루컨베이어(56)의 날개(56b)들에 의하여 이송되어 제1 구멍(54b)을 통하여 젖은 분체(Wet powder)로 케이싱(52) 밖으로 배출된다. 절삭유는 제2 구멍(54c)을 통하여 케이싱(52) 밖으로 배출된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 젖은 분체로부터 절삭분과 미분을 제거하기 위하여 젖은 분체를 2차 초음파 세척한다(S108). 제2 초음파 세척기(140)가 제1 원심분리기(50)의 하류에 설치되어 있다. 제2 초음파 세척기(140)의 구성과 작용은 제1 초음파 세척기(40)와 동일하므로, 동일한 구성에 대하여 동일한 부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.

젖은 분체는 제1 원심분리기(50)로부터 제2 초음파 세척기(140)의 탱크(42)에 공급된다. 2차 초음파 세척을 위하여 탱크(42)에 솔루션(Solution)으로 물이 공급된다. 젖은 분체와 물은 1:2~1:3의 중량 비율로 혼합된다. 물의 양이 1:3을 초과하면, 초음파 세척효율이 저하되고, 폐수가 필요 이상으로 발생된다. 물의 양이 1:2 미만이면, 초음파 세척 후 분체의 침전에 의한 층분리(Layer separation)가 곤란하다. 초음파 발생기(46)의 작동에 의하여 초음파가 발생되면, 탱크(42) 내에서의 캐비테이션에 의하여 젖은 분체의 2차 초음파 세척이 실시되고, 젖은 분체로부터 절삭분과 미분이 제거된다.

제2 초음파 세척기(140)의 작동이 정지되면, 젖은 분체는 탱크(42)의 바닥에 침전된다. 분체 침전물은 하층의 조대입자층, 중층의 연마재층과 상층의 미분층으로 구분된다. 조대입자층과 미분층은 폐기된다. 연마재층의 연마재는 회수되어 재생연마재로 재생된다. 2차 초음파 세척은 1~2회 정도 실시하여 연마재 표면에 오염되어 있는 절삭분과 미분을 제거한다. 제2 초음파 세척기(140)의 출력은 500~1,000W이다

도 7a와 도 7b에 2차 초음파 세척을 실시하기 전후 분체의 입도 분포를 입도분석기(Particle size analyzer)에 의하여 측정한 그래프들이 나타나 있다. 도 7a와 도 7b를 보면, 2차 초음파 세척을 실시한 후 5㎛ 미만의 미분이 증가된 것을 알 수 있다. 누적 분포에서 2차 초음파 세척 전 분체의 부피상당직경(Volume equivalent diameter, dv) 94(94%)는 4.10㎛이고, 2차 초음파 세척 후 분체의 dv94는 1.72㎛으로 측정된다. 2차 초음파 세척 후 분체의 부피상당직경이 낮아진다. 표 1에 2차 초음파 세척 전후의 부피상당직경을 측정하여 나타냈다.

구분	0%(㎛)	3%(㎛)	50%(㎛)	94%(㎛)
세척 전(0W)	45.00	31.83	16.38	4.10
세척 후(700W)	45.00	29.58	15.65	1.72

표 2에 2차 초음파 세척 후 분체의 직경 분포를 측정하여 나타냈다. 표 2를 보면, 2차 초음파 세척 후 분체의 직경이 세척 전보다 감소된 것을 알 수 있다. 즉, 분체 중에 미분이 증가된 것을 알 수 있다.

구분	5㎛>%	8㎛>%	10㎛>%
세척 전(0W)	6.88	31.83	16.38
세척 후(700W)	10.80	29.58	15.65

도 1, 도 2와 도 4를 참조하면, 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조한 후(S110), 건조된 응집체를 해쇄(Disintegration)한다(S112). 젖은 분체는 제2 초음파 세척기(140)로부터 건조기(60)에 공급된다. 건조기(60)는 히터의 열 또는 열풍에 의하여 분체를 건조한다. 건조기(60)의 건조를 거친 분체는 응집체로 된다. 응집체는 진동스크린(70)의 스크린(72) 위에 공급된다. 진동스크린(70)의 작동에 의하여 응집체는 마른 분체(Dry powder)로 분산 및 분쇄된다. 입도 5㎛ 이상의 분체는 스크린(72)에 의하여 여과된다. 입도 5㎛ 미만의 절삭분과 미분은 스크린(72)을 통과하여 배출된다. 입도 5㎛ 미만의 절삭분과 미분은 탄화규소 연마재 지석의 소재로 재활용된다. 본 실시예에 있어서 응집체의 해쇄는 교반밀(Stirred mill)에 의하여 실시될 수 있다.

계속해서, 진동스크린(70)에 의한 해쇄를 거친 마른 분체를 분급하여 재생연마재를 재생한다(S114). 마른 분체의 분급은 공기역학적 직경(Aerodynamic diameter)을 이용하는 다단사이클론(Cascade cyclone: 80)에 의하여 실시된다. 해쇄를 거친 마른 분체는 입도 5㎛ 미만의 미분, 입도 5~25㎛의 재생연마재와 입도 25㎛ 초과의 조도입자로 분급된다. 다단사이클론(80)은 제1 사이클론(80-1), 제2 사이클론(80-2)과 제3 사이클론(80-3)으로 구성되어 있다. 제1 내지 제3 사이클론(80-1, 80-2, 80-3) 각각은 하우징(82), 입구(84)와 상부출구(86)와 하부출구(88)를 갖는다. 제3 사이클론(80-3)의 상부출구(86)에 진공펌프(Vacuum pump: 90)가 연결되어 있다.

마른 분체는 진공펌프(90)의 작동에 의한 공기의 흐름을 따라 제1 사이클론(80-1)의 하우징(82)에 접선 방향으로 유입된다. 마른 분체 중 조도입자는 원심력과 관성력에 의하여 아래로 이동되면서 하부출구(88)를 통하여 배출된다. 미분과 재생연마재는 상부출구(86)를 통하여 제2 사이클론(80-2)의 입구(82)에 공급된다. 제2 사이클론(80-2)은 미분으로부터 재생연마재를 분리한다. 제3 사이클론(80-3)은 공기 중의 미분을 분리한다. 이와 같이 공기역학적 직경을 이용하는 다단사이클론(80)에 의하여 마른 분체가 분급되어 입도 5~25㎛의 재생연마재를 정확하고 효율적으로 얻을 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 사용 전후의 연마재와 본 발명에 따른 폐슬러리 재생방법에 의하여 얻은 재생연마재를 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM)에 의하여 촬영한 사진들이다. 도 8a와 도 8b의 사용 전후 연마재의 사진들을 보면, 사용 후 연마재의 표면에 미분이 오염되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 8b와 도 8c의 사용 후의 연마재와 재생연마재의 사진들을 보면, 재생연마재의 표면에 미분이 제거된 것을 알 수 있다.

도 1, 도 2와 도 5를 참조하면, 위 단계(S106)에서 폐슬러리(10)로부터 분리된 절삭유를 교반하고(S116), 분리된 절삭유의 연화를 위하여 절삭유를 간접가열한다(S118). 분리된 절삭유는 소량의 미분을 포함하고 있다. 제2 교반기(120)가 제1 원심분리기(50)의 하류에 설치되어 있다. 제2 교반기(120)의 구성과 작용은 제1 교반기(20)와 동일하므로, 동일한 구성에 대하여 동일한 부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다. 절삭유는 제2 교반기(120)의 탱크(22)에 투입된 후, 교반날개(24)의 회전에 의하여 교반된다. 절삭유의 교반에 의하여 미분은 절삭유에 균일하게 분산된다. 제2 교반기(120)의 탱크(22)를 제2 히터(130)의 작동에 의하여 가열하면, 절삭유는 간접가열되고, 절삭유의 점도가 낮아진다.

다음으로, 절삭유와 미분을 분리한다(S120). 절삭유와 미분을 분리하기 위한 분리수단으로 제2 원심분리기(100)가 제2 교반기(120)의 하류에 설치되어 있다. 제2 원심분리기(100)는 볼(Bowl: 102), 스핀들(Spindle: 104), 디스트리뷰터(Distributor: 106), 디스크스택(Disk stack: 108), 피드튜브(110)와 배출튜브(Discharge tube: 112)를 갖는 디스크스택 분리기(Disc stack separator)로 구성되어 있다.

볼(102)은 챔버(102a)와 미분의 배출을 위하여 외면 일측에 챔버(102a)와 연결되도록 형성되어 있는 출구(102b)를 갖는다. 스핀들(104)은 볼(102)의 회전을 위하여 볼(102)의 하부에 결합되어 있다. 스핀들(104)은 모터의 구동에 의하여 회전된다. 디스트리뷰터(106)는 절삭유의 미분의 분배를 위하여 볼(102)의 챔버(102a)에 장착되어 있다. 디스크스택(108)은 디스트리뷰터(106)의 외측에 배치되도록 챔버(102a)에 장착되어 있다. 피드튜브(110)는 볼(102)의 상부를 관통하여 디스트리뷰터(106)의 내측에 연결되어 있다. 배출튜브(112)는 절삭유의 배출을 위하여 챔버(102a)의 상부에 연결되어 있다. 본 실시예에 있어서 제2 원심분리기(100)는 필요에 따라 수평식 디캔터로 구성될 수 있다.

미분을 포함하고 있는 절삭유는 교반기(120)의 탱크(22)로부터 피드튜브(110)에 공급된다. 절삭유는 피드튜브(110)를 통하여 디스트리뷰터(106)의 내측에 유입된다. 스핀들(104)의 회전에 의하여 볼(102)이 회전되면, 원심력을 부여받는 절삭유는 디스트리뷰터(106)에 의하여 디스크스택(108)으로 분배된다. 절삭유와 미분은 디스크스택(108)을 지나면서 분리된다. 미분은 출구(102b)를 통하여 챔버(102a) 밖으로 배출된다. 절삭유는 배출튜브(112)를 통하여 챔버(102a) 밖으로 배출된다. 미분이 분리되어 있는 재생절삭유는 새로운 슬러리의 제조에 사용된다.

한편, 제2 원심분리기(100)의 원심분리에 의하여 분리된 미분의 주요 성분은 실리콘(Si)이다. 실리콘은 제강용 알루미늄 탈산제의 소재로 사용된다. 알루미늄 탈산제는 알루미늄(Al), 실리콘과 철(Fe)을 주성분으로 조성되고 있다. 제강 중에 산소가 존재하게 되면 응고 과정에서 기포나 산화물을 생성하여 제품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 알루미늄 탈산제는 제강공정에서 과포화된 산소를 제거할 목적으로 사용되는 원료로서, 제강 제품의 용접성과 인성을 강화시키고, 고온과 부식에 대한 저항력을 강화시키는 등 기계적 성질을 강화시킨다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 폐슬러리 20: 제1 교반기
30: 제1 히터 40: 제1 초음파 세척기
50: 제1 원심분리기 60: 건조기
70: 진동스크린 80: 다단사이클론
120: 제2 교반기 130: 제2 히터
140: 제2 초음파 세척기 150: 제2 원심분리기

Claims

절삭유에 연마재, 미분과 조대입자로 이루어지는 분체가 포함되어 있는 폐슬러리를 교반하는 단계와;
상기 폐슬러리의 연화를 위하여 상기 폐슬러리를 간접가열하는 단계와;
상기 연마재에 오염되어 있는 상기 미분의 제거를 위하여 상기 폐슬러리를 1차 초음파 세척하는 단계와;
상기 절삭유와 상기 분체를 분리하는 단계와;
상기 연마재에 오염되어 있는 상기 미분의 제거를 위하여 상기 분체를 2차 초음파 세척하여 젖은 분체를 얻는 단계와;
상기 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조하는 단계와;
상기 젖은 분체의 건조에 의하여 생성되는 응집체를 마른 분체로 해쇄하는 단계와;
상기 마른 분체를 분급하여 재생연마재를 얻는 단계를 포함하고,
상기 마른 분체의 분급은 입도에 따라 다단사이클론에 의하여 단계적으로 이루지며, 상기 재생연마재의 입도는 5~25㎛으로 이루어지는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법.
제 1 항에 있어서, 상기 절삭유와 상기 분체를 분리하는 단계 이후, 상기 절삭유를 교반하는 단계와, 상기 절삭유를 간접가열하는 단계와, 상기 절삭유로부터 상기 미분을 제거하여 재생절삭유를 얻는 단계를 더 포함하는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐슬러리는 50℃에서 점도 150cP으로 연화하는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2차 초음파 세척하는 단계에서 상기 폐슬러리와 물을 1:2~1:3의 중량 비율로 혼합하는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법.
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절삭유에 연마재, 미분과 조대입자로 이루어지는 분체가 포함되어 있는 폐슬러리를 교반하는 제1 교반기와;
상기 제1 교반기에 설치되어 있고, 상기 폐슬러리의 연화를 위하여 상기 폐슬러리를 간접가열하는 제1 히터와;
상기 제1 교반기의 하류에 설치되어 있으며, 상기 연마재에 오염되어 있는 상기 미분의 제거를 위하여 상기 제1 교반기로부터 상기 폐슬러리를 공급받아 1차 초음파 세척하는 제1 초음파 세척기와;
상기 제1 초음파 세척기의 하류에 설치되어 있고, 상기 제1 초음파 세척기로부터 상기 폐슬러리를 공급받아 상기 절삭유와 상기 분체를 분리하는 제1 원심분리기와;
상기 제1 원심분리기의 하류에 설치되어 있으며, 상기 연마재에 오염되어 있는 상기 미분의 제거를 위하여 상기 제1 원심분리기로부터 상기 분체를 공급받아 2차 초음파 세척하는 제2 초음파 세척기와;
상기 제2 초음파 세척기의 하류에 설치되어 있고, 상기 2차 초음파 세척을 거친 젖은 분체를 건조하는 건조기와;
상기 건조기의 하류에 설치되어 있으며, 상기 건조기의 건조에 의하여 생성되는 응집체를 마른 분체로 해쇄하는 진동스크린과;
상기 진동스크린의 하류에 설치되어 있고, 상기 마른 분체를 분급하여 재생연마재를 얻는 다단사이클론을 포함하고,
상기 다단사이클론은, 상기 진동스크린의 하류에 설치되어 있고 상기 마른 분체로부터 입도 25㎛ 초과의 조도입자를 분리하는 제1 사이클론과, 상기 제2 사이크론과 연결되어 있으며 상기 마른 분체로부터 입도 5~25㎛의 재생연마재를 분리하는 제2 사이클론과, 상기 제2 사이크론과 연결되어 있고 상기 마른 분체로부터 입도 5㎛ 미만의 미분을 분리하는 제3 사이클론으로 구성되어 있는 폐슬러리 재생시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 원심분리기의 하류에 설치되어 있으며 상기 절삭유를 교반하는 제2 교반기와;
상기 제2 교반기에 설치되어 있고, 상기 절삭유의 연화를 위하여 상기 절삭유를 간접가열하는 제2 히터와;
상기 제2 교반기의 하류에 설치되어 있으며, 상기 제2 교반기로부터 상기 절삭유를 공급받아 상기 절삭유에 포함되어 있는 미분을 분리하는 제2 원심분리기를 더 구비하는 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 제1 원심분리기는 수평식 디캔터로 이루어지고, 상기 제2 원심분리기는 디스크스택 분리기로 이루어지는 폐슬러리 재생시스템.
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