TWI415714B - Saw the slurry management device - Google Patents

Description

線鋸之粉漿管理裝置

本發明是關於利用真空加熱乾燥從線鋸之廢粉漿以高效率確實回收分散液，並且確保真空加熱乾燥作業停止時之安全的線鋸之粉漿管理裝置。

以往，例如在從陶瓷、IC晶片的基板、太陽電池的矽、合成石英等的材料製作晶圓時，使用所謂線鋸的裝置。該線鋸是在加工用輥間具備有平行張設成無端的複數鋼線，在該鋼線供應磨粒分散在分散液中形成的粉漿藉此進行切削。分散液，一般是使用水系分散液或油系分散液。

在利用線鋸對上述陶瓷、IC晶片的基板等被切削體進行切削時，對鋼線供應磨粒分散在分散液中形成的粉漿，與此同時，驅動加工用輥使鋼線移動，於該狀態下使鋼線和被切削體接近，讓被切削體通過鋼線藉此對被切削體進行切削製作出多數的晶圓。

上述鋼線的切削能力是大幅依賴供應至鋼線之粉漿中的磨粒和分散液的混合重量比，因此為了有效率執行被切削體的切削，需要將粉漿中的磨粒和分散液的混合重量比維持成能夠使鋼線發揮最大的切削能力。

此外，供應至線鋸對被切削體進行切削後的粉漿，混入有被切削體的切屑，所以切削後的廢粉漿中固體成份的混入量會變多導致磨粒所占的比率相對變少，再加上，基於磨粒在切削時會破碎以致切削時適當粒徑的磨粒量會減少等理由，被切削體的切削效能會歷時性降低。

因此，以往是在切削處理指定次數結束的每次，進行排出一定量的廢粉漿，供應與排出的廢粉漿同量的新粉漿之粉漿再生處理。

但是，即使如上述定期更換廢粉漿的一部份，但粉漿中的切屑或破碎磨粒的量仍會逐漸增加，所以粉漿中磨粒和分散液的混合重量比就無法經常維持成最佳值，因此，鋼線的切削能力會逐漸降低，導致無法維持均勻穩定的切削效率。

再加上，先前的線鋸是對粉漿更換時取出的廢粉漿進行廢棄處理，但其廢棄的廢粉漿中含有可使用的磨粒及分散液，如此廢棄又加上供應新的磨粒及分散液是浪費資源的消耗，因此會有增加切削處理所需的磨粒及分散液的消耗量造成切削運轉成本增加的問題。此外，廢棄的廢粉漿因是做為產業廢棄物處理，所以又會有產業廢棄物處理負荷增加的問題。

另外，為了解決上述的問題，有將上述廢粉漿供應至離心分離機分離去除粒徑比較大的固體成份，然後，再供應至過濾機分離去除微細的固體成份藉此獲得比較乾淨的分散液，將磨粒分散在該回收的分散液再度供應至線鋸的方式。

但是，如上述使用離心分離機和過濾機去除廢粉漿中的固體成份回收分散液的方法，理論上是可行的方法，但實際上固體成份的分離是有困難。

即，通常的分散液具有黏性，並且廢粉漿中高濃度混有數微米程度的微細固體成份，因此分離非常困難。使用離心分離機只能夠分離某種程度大粒徑的固體成份，因此，數微米程度的微細固體成份就需要使用過濾機分離，但能夠從高濃度混有該微細粒子的分散液有效率分離微粒子的過濾機並不存在。即，過濾機的過濾部會因為高濃度的微粒子而立即造成堵塞。因此，從上述廢粉漿連續並且高效率分離固體成份和分散液是有技術性的困難。

為了處理上述問題，有將來自於線鋸的廢粉漿供應至可利用蒸汽套進行加熱並且利用內部所具備之攪拌裝置進行攪拌的同時利用真空吸引裝置進行吸引的真空乾燥機，藉此使廢粉漿分離成固體成份和水蒸氣，將分離後的水蒸氣導入冷凝器進行液化藉此回收分散液之裝置(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-082247號公報

但是，專利文獻1所示的裝置，在真空加熱乾燥的運轉停止時會有下述不利的問題。即，從對廢粉漿進行加熱的同時進行真空吸引分離成固體成份和水蒸氣的狀態停止真空加熱乾燥的同時，停止真空吸引將真空系路內開放於大氣時，高溫的矽會因氧化發熱而更加增溫有可能導致有機成份起火。

因此，停止時需要冷卻真空乾燥機，不過即使從外部冷卻真空乾燥機但要立刻冷卻內部的廢粉漿實屬困難，殘熱有可能造成起火。此外，實施冷卻時，具有某種程度能夠抑制發熱的效果，但冷卻會造成設備收縮以致從洩漏部吸入空氣，導致局部性昇溫，結果還是有可能發熱、起火。

另外，即使能夠避免如上述將真空系路內開放於大氣時產生的起火問題，但在高溫下氧氣的存在還是會造成分散液和固體物的矽材料氧化導致品質變差的問題。

本發明是有鑑於上述問題所研創而成的發明，提供一種利用真空加熱乾燥從線鋸之廢粉漿以高效率確實回收分散液，並且確保真空加熱乾燥作業停止時之安全的線鋸之粉漿裝置。

本發明相關的線鋸之粉漿管理裝置，具有線鋸和真空乾燥機及冷凝器，該線鋸，導入有磨粒已分散在分散液的粉漿藉此進行切削；該真空乾燥機，具有筒體和蒸汽套，該筒體可導入有該線鋸所產生的廢粉漿並且具有連通於真空吸引裝置的乾燥室，該蒸汽套是可使加熱流體導入在該筒體的外部將筒體內加熱成分散液的蒸發溫度以上；該冷凝器，配置在上述真空乾燥機和真空吸引裝置連通用的真空系路，可對來自於上述真空乾燥機的水蒸氣進行冷卻液化，該線鋸之粉漿管理裝置的特徵為，具備有：可轉換成上述加熱流體將冷卻水供應至上述蒸汽套藉此對真空乾燥機進行冷卻的冷卻裝置；及可對上述真空系路供應惰性氣體的惰性氣體供應裝置。

上述線鋸之粉漿管理裝置中，以在上述線鋸和真空乾燥機之間，具有從廢粉漿去除粗粒固體成份用的離心分離機為佳。

此外，上述線鋸之粉漿管理裝置中，以具有可導入有來自於廢粉漿經由離心分離機分離後的粗粒固體成份和經由冷凝器冷凝後的分散液對上述線鋸供應粉漿的粉將調整槽為佳。

另外，上述線鋸之粉漿管理裝置中，以具備有從上述真空乾燥機所分離的水蒸氣去除固體成份用的除霧器為佳。

此外，上述線鋸之粉漿管理裝置中，以具備有複數段的上述冷凝器為佳。

根據本發明的線鋸之粉漿管理裝置時，因具備有：可轉換成上述加熱流體將冷卻水供應至蒸汽套對真空乾燥機進行冷卻的冷卻裝置；及可對真空系路供應惰性氣體進行清潔的惰性氣體供應裝置，所以在真空加熱乾燥的運轉停止時，對蒸汽套供應冷卻水進行冷卻的同時，對真空系路供應惰性氣體進行清潔，藉此就能夠將廢粉漿保持在惰性氣體環境的狀態下進行冷卻，因此可獲得下述優異的效果：能夠防止高溫的矽因氧化發熱導致有機成份起火的問題，再加上，又能夠防止分散液及固體成份即矽材料因氧化導致品質變差的問題。

[發明之最佳實施形態]

以下，對本發明實施形態與圖示例同時進行說明。

第1圖是表示本發明實施例的線鋸之粉漿管理裝置一例的方塊圖。如第1圖所示，線鋸1，由泵浦4供應有來自於粉漿調整槽2的粉漿3藉此進行被切削體的切削。由線鋸1切削被切削體之後的廢粉漿8’是導入在分散液回收裝置12構成用的離心分離機6，藉此分離成粗粒固體的磨粒7和含有微粒固體的廢粉漿8，回收後的磨粒7是供應上述粉漿調整槽2。

經離心分離機6分離的廢粉漿8是導入儲存在廢粉漿槽9，該廢粉漿槽9的廢粉漿8是由泵浦10取出通過配管11供應至分散液回收裝置12構成用的真空乾燥機28，藉此分離成矽等固體成份和水蒸氣5a。真空乾燥機28是在筒體29的內部具備有利用旋轉馬達30旋轉的中心軸31，該中心軸31具備有攪拌葉片32。接著，上述廢粉漿8是從廢粉漿供應口33供應至筒體29內部由攪拌葉片32進行攪拌。

上述筒體29的軸方向中間位置上部形成有可取出水蒸氣5a的吸引胴部34，吸引胴部34是連接於下述之利用真空吸引裝置45吸引的真空系路13。40是可將真空乾燥機28內所分離的矽等固體成份取出在外部的固體成份取出裝置。

再加上，上述筒體29的外圍設有蒸汽套35，該蒸汽套35及上述中心軸31，由供給管38供應來自於加熱流體供應裝置36的加熱蒸氣等的加熱流體37。39為加熱流體37的回送管。

上述真空乾燥機28的加熱，若上述粉漿3構成用的分散液為水系分散液時保持成大致100℃的加熱溫度，此外，分散液為油系分散液時保持成大致300℃前後的加熱溫度。因此，對於上述加熱流體供應裝置36的採用，只要能夠保持上述加熱溫度，可使用既設的蒸氣鍋爐或其他各種的加熱裝置、加熱媒體。

在上述真空乾燥機28的吸引胴部34所連接的真空系路13途中，配備有從水蒸氣5a去除固體成份用的除霧器41。該除霧器41所分離的霧42是送回至上述真空乾燥機28。

上述除霧器41的下游，配備有可導入來自除霧器41的水蒸氣5a進行冷卻液化藉此取出分散液5的冷凝器。第1圖是圖示著第1冷凝器43和第2冷凝器44成串聯配備的狀況，第2冷凝器44連接有真空吸引裝置45。

真空吸引裝置45是利用噴射器用泵浦47將噴射器水槽46的水供應至噴射器48透過排氣管49真空吸引上述第2冷凝器44內的氣體。此外，真空吸引裝置也可使用真空泵浦。

上述第1冷凝器43和第2冷凝器44是配備在內部的冷卻水管50供應冷卻水51進行冷卻，水蒸氣5a經冷卻後凝結成液化的分散液5，是從下部抽出部52由分散液抽出泵浦53抽出回收至上述粉漿調整槽2。粉漿調整槽2供應有補充用的磨粒、分散液、其他的調整劑構成的成份調整劑54。

第1圖中，14為冷卻水箱，該冷卻水箱14是經由泵浦15及具備有冷卻用的熱交換器16之給水管17連接在上述加熱流體37供應用的供給管38，構成為利用轉換閥18、19的操作，轉換成加熱流體37將冷卻水20供應至上述蒸汽套35，藉此可對真空乾燥機28進行冷卻的冷卻裝置21。22是利用轉換閥23、24的操作使流動在上述回送管39之冷卻後的冷卻水返回至冷卻水箱14的回收管。此外，第1圖中，從上述泵浦15通過熱交換器16的冷卻水51是供應至第1冷凝器43及第2冷凝器44進行冷卻、凝結。

上述真空系路13，透過惰性氣體管26連接有惰性氣體供應裝置25，構成為利用配備在惰性氣體管26的轉換閥27的操作使惰性氣體26a供應至真空系路13藉此就能夠清潔真空系路13內。

以下，對上述形態例的作用進行說明。

第1圖之經粉漿調整槽2成份調整後的粉漿3是由泵浦4供應線鋸1進行線鋸1之被切削體的切削。

線鋸1切削所產生的廢粉漿8’，是供應至離心分離機6分離成磨粒7和含有微粒的廢粉漿8，磨粒7是導入至上述粉漿調整槽2做為再利用，廢粉漿8是儲存在廢粉漿槽9。

廢粉漿槽9的廢粉漿8，是由泵浦10供應至分散液回收裝置12構成用之真空乾燥機28的筒體29內部。真空乾燥機28的內部是由真空吸引裝置45保持成真空，再加上，蒸汽套35及上述中心軸31供應且加熱有來自於加熱流體供應裝置36的加熱蒸氣等加熱流體37，因此就能夠使供應至真空乾燥機28由攪拌葉片32攪拌的廢粉漿的分散液，有效蒸發成為水蒸氣5a導入至除霧器41。在筒體29內分散液蒸發後殘留的矽等固體成份是從固體成份取出裝置40取出於外部。

上述真空乾燥機28的加熱溫度，當分散液5為水系分散液時以大致100℃的溫度進行加熱，此外，當分散液5為油系分散液時以大致300℃前後的溫度進行加熱。為通常的水系分散液時若要在常壓下形成蒸發是需要以大致180℃的溫度進行加熱，另外，分散液5為油系分散液時若要在常壓下形成蒸發是需要以大致500℃的溫度進行加熱，但如以上所述當在真空吸引的狀態下進行加熱時，以較低的溫度就能夠使分散液蒸發有效率進行分離的同時，能夠以較低的加熱溫度進行亦可防止分散液5變質。

從上述真空乾燥機28取出的水蒸氣5a是由除霧器41分離出霧42，此時霧42是含有固體成份，因此含有固體成份的霧42是被送回至上述真空乾燥機28。

在上述除霧器41分離出霧42後的水蒸氣5a是由第1冷凝器43進行冷卻形成為液化。接著，利用第2冷凝器44進行冷卻，使在第1冷凝器43未形成為液化的水蒸氣5a液化，藉此使水蒸氣5a的幾乎全部都液化。

經上述第1冷凝器43及第2冷凝器44液化的分散液5是利用分散液抽出泵浦53抽出回收至上述粉漿調整槽2。接著，回收在粉漿調整槽2的分散液5及上述磨粒7是經由補充成份檢查所得知之不足成份的成份調整劑54加以調整後，再度供應至線鋸1。

具備有上述的分散液回收裝置12，能確實回收廢粉漿8中的分散液的幾乎全部做為再利用，因此能夠極力減低線鋸1的粉漿管理費用提高經濟性，再加上，廢棄物量的減少，有利於環境保護的同時，還能夠降低廢棄處理費用。

另一方面，上述分散液回收裝置12中，若在利用真空乾燥機28對廢粉漿8進行加熱的同時進行真空吸引從分離成固體成份和水蒸氣5a的狀態停止真空乾燥機28的運轉，使真空吸引裝置45停止，讓大氣開放在真空系路13時，高溫的矽會因氧化發熱而更加昇溫可能導致有機成份起火。

因此，本發明是在真空乾燥機28的真空加熱乾燥運轉停止，真空吸引裝置45停止時，對轉換閥18、19、23、24進行轉換，利用泵浦15取出冷卻水箱14的冷卻水利用熱交換器16進行冷卻後，由給水管17供應至蒸汽套35從外部對真空乾燥機28進行冷卻。再加上，與此同時，對轉換閥27進行轉換，將惰性氣體供應裝置25的惰性氣體26a供應至真空系路13利用惰性氣體26a清潔真空系路13。

藉此，可將真空乾燥機28內的廢粉漿8保持在惰性氣體周圍環境狀態下進行冷卻，因此，就能夠防止高溫的矽氧化發熱導致有機成份起火的問題，再加上，還能夠防止分散液及固體成份即矽材料氧化造成的品質變差問題。

此外，對於真空乾燥機28冷卻用的冷卻水20，可沿用第1及第2冷凝器43、44的水蒸氣5a冷凝用所使用的冷卻水，因此有不需要追加設備的優點。

另，本發明的線鋸之粉漿管理裝置，並不限於上述的實施例，雖然是以離心分離機6所分離的廢粉漿8供應至真空乾燥機28為例，但也可將來自於線鋸1的廢粉漿8’直接供應至真空乾燥機28，其他，只要不脫離本發明主旨理所當然是可加以各種變更。

[產業上之可利用性]

本發明的線鋸之粉漿管理裝置，在真空乾燥機的真空加熱乾燥運轉停止時，能夠有效防止高溫的矽氧化發熱導致有機成份起火的問題，能夠有效防止分散液及固體成份即矽材料氧化造成的品質變差問題。

1．．．線鋸

2．．．粉漿調整槽

3．．．粉漿

5．．．分散液

5a．．．水蒸氣

6．．．離心分離機

7．．．磨粒

8．．．廢粉漿

8’．．．廢粉漿

13．．．真空系路

14．．．冷卻水箱

20．．．冷卻水

21．．．冷卻裝置

25．．．惰性氣體供應裝置

26a．．．惰性氣體

28．．．真空乾燥機

29．．．筒體

35．．．蒸汽套

36．．．加熱流體供應裝置

37．．．加熱流體

43．．．第1冷凝器(冷凝器)

44．．．第2冷凝器(冷凝器)

45．．．真空吸引裝置

第1圖為表示本發明實施例的線鋸之粉漿管理裝置一例的方塊圖。

1．．．線鋸

2．．．粉漿調整槽

3．．．粉漿

4．．．泵浦

5．．．分散液

5a．．．水蒸氣

6．．．離心分離機

7．．．磨粒

8．．．廢粉漿

8’．．．廢粉漿

9．．．廢粉漿槽

10．．．泵浦

11．．．配管

12．．．分散液回收裝置

13．．．真空系路

14．．．冷卻水箱

15．．．泵浦

16．．．冷卻用的熱交換器

17．．．給水管

18．．．轉換閥

19．．．轉換閥

20．．．冷卻水

21．．．冷卻裝置

22．．．回收管

23．．．轉換閥

24．．．轉換閥

25．．．惰性氣體供應裝置

26．．．惰性氣體管

26a．．．惰性氣體

27．．．轉換閥

28．．．真空乾燥機

29．．．筒體

30．．．旋轉馬達

31．．．中心軸

32．．．攪拌葉片

33．．．廢粉漿供應口

34．．．吸引胴部

35．．．蒸汽套

36．．．加熱流體供應裝置

37．．．加熱流體

38．．．供給管

39．．．回送管(加熱流體37的回送管)

40．．．固體成份取出裝置

41．．．除霧器

42．．．霧

43．．．第1冷凝器(冷凝器)

44．．．第2冷凝器(冷凝器)

45．．．真空吸引裝置

46．．．噴射器水槽

47．．．噴射器用泵浦

48．．．噴射器

49．．．排氣管

50．．．冷卻水管

51．．．冷卻水

52．．．下部抽出部

53．．．分散液抽出泵浦

54．．．成份調整劑

Claims (7)

1. 一種線鋸之粉漿管理裝置，其具有線鋸和真空乾燥機及冷凝器，該線鋸，導入有磨粒已分散在分散液的粉漿藉此進行切削；該真空乾燥機，具有筒體和蒸汽套，該筒體可導入有該線鋸所產生的廢粉漿並且具有連通於真空吸引裝置的乾燥室，該蒸汽套是可使加熱流體導入於該筒體的外部將筒體內加熱成分散液的蒸發溫度以上；該冷凝器，配置在上述真空乾燥機和真空吸引裝置連通用的真空系路，可對來自於上述真空乾燥機的水蒸氣進行冷卻液化；該線鋸之粉漿管理裝置，其特徵為，具備有：可轉換成上述加熱流體將冷卻水供應至上述蒸汽套藉此對真空乾燥機進行冷卻的冷卻裝置；及可對上述真空系路供應惰性氣體的惰性氣體供應裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的線鋸之粉漿管理裝置，其中，在上述線鋸和真空乾燥機之間，具有從廢粉漿去除粗粒固體成份用的離心分離機。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的線鋸之粉漿管理裝置，其中，具有可導入來自於廢粉漿經由離心分離機分離後的粗粒固體成份和經由冷凝器冷凝後的分散液對上述線鋸供應粉漿的粉漿調整槽。
4. 如申請專利範圍第2項所記載的線鋸之粉漿管理裝 置，其中，具有可導入來自於廢粉漿經由離心分離機分離後的粗粒固體成份和經由冷凝器冷凝後的分散液對上述線鋸供應粉漿的粉漿調整槽。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所記載的線鋸之粉漿管理裝置，其中，具備有從上述真空乾燥機所分離的水蒸氣去除固體成份用的除霧器。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所記載的線鋸之粉漿管理裝置，其中，具備有複數段的上述冷凝器。
7. 如申請專利範圍第5項所記載的線鋸之粉漿管理裝置，其中，具備有複數段的上述冷凝器。