JP6093566B2 - 廃液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリコン屑を含む液体をシリコン屑と液体とに分離する分離装置に関する。

シリコンデバイスの製造においては、シリコンインゴットを切断してシリコンウェーハを形成する工程や、シリコンウェーハを研磨する工程や、シリコンウェーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し各領域所定の切断ラインに沿って切断して個々のシリコンチップを形成する工程などがある。これらの工程では、例えば切削ブレードや加工点や研磨部分などを冷却したり、シリコン屑を押し流したりするために、水が用いられている。

シリコン屑は、微細な粒子であり、廃液中に懸濁した状態となって含まれている。一方、近年は、水の再利用やシリコンの再利用の観点から、シリコン屑を含む廃液を、シリコン屑とシリコン屑を含まない水とに分離する技術が求められており、濾過や遠心分離法によって物理的に分離する方法や、薬品を利用して化学的に分離する方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。

しかし、物理的に分離する方法では、濾過の際に目詰まりが起こったり、シリコン粒子が通過してしまったりするという問題がある。特に、遠心分離法では、水分に対してシリコン粒子の濃度が薄すぎて遠心分離の効率が悪い場合がある。また、化学的に分離する方法では、薬品を使用するために液体（水）を再利用することが難しくなるという問題がある。そのため、シリコン吸着板によって廃液中のシリコン屑を吸着することによりシリコン屑と水とに効率よく分離する分離装置が採用されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１６４３０４号公報 特開２０１２−０２４６６１号公報

しかし、かかる分離装置では、セパレータによりシリコン屑を擦り落としシリコン屑を回収しているが、かかる回収を繰り返すことにより、シリコン吸着板表面が荒れてしまい、シリコン屑の回収量が減ってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、シリコン屑を含む廃液をシリコン屑とシリコン屑を含まない水とに分離する分離装置において、分離時間が経過しても、廃液を効率よくシリコン屑と水とに分離できるようにすることを目的とする。

本発明は、シリコン屑を含む廃液を、シリコン屑とシリコン屑を含まない浄水とに分離する廃液処理装置に関するもので、廃液からシリコン屑とシリコン屑を含まない浄水とに分離する分離処理手段と、分離処理手段によって分離されたシリコン屑を回収する回収手段と、から構成され、分離処理手段は、廃液を溜める液槽と、液槽の中に等間隔に複数配設され廃液中でマイナスに帯電したシリコン屑を吸着するためのプラスに帯電したシリコン吸着板と、シリコン吸着板に対向してシリコン吸着板と離間して交互に複数配設されマイナスに帯電した陰極板と、陰極板の上部に配設され上澄み液体を液槽外へ搬出する搬出部と、シリコン吸着板を陽極とし陰極板を陰極とし、シリコン吸着板と陰極板との間に電界を形成する電界形成部とを備え、回収手段は、シリコン吸着板からシリコン屑を分離させる分離部と、シリコン吸着板を分離処理手段の液槽中から分離部まで移動させる吸着板移動部と、シリコン吸着板を管理する管理手段とを備え、管理手段は、シリコン吸着板に通電しシリコンを吸着している累積時間を各々のシリコン吸着板ごとにカウントする吸着時間カウント部と、累積時間が所定時間を経過したシリコン吸着板を分離部へ移動させシリコン吸着板からシリコン屑を分離すべき旨の指令を出す指令部と、分離部によりシリコン吸着板からシリコン屑を分離した回数を各々のシリコン吸着板ごとにカウントして記憶する分離回数記憶部と、分離回数記憶部に記憶された分離回数がシリコン屑の分離によりシリコン吸着板が劣化したと考えられる所定の回数に達した否かを判断する判断部とを備えており、判断部が各々のシリコン吸着板の分離回数が所定の回数に達したと判断した場合に報知を行う報知部を備えることを特徴とする。

本発明に係る廃液処理装置では、シリコン吸着板からシリコン屑を分離した回数を各々のシリコン吸着板ごとにカウントして記憶する分離回数記憶部と、分離回数記憶部に記憶された分離回数が所定の回数に達した否かを判断する判断部と、判断部が各々のシリコン吸着板の分離回数が所定の回数に達したと判断した場合に報知を行う報知部とを備えているため、分離回数が所定の回数に達したシリコン吸着板については劣化したものと判断して液槽から取り除くことが可能となり、シリコン屑を含む廃液を長期的に効率よくシリコン屑と浄水とに分離することができる。

廃液処理装置の一例の内部構造を示す斜視図である。 一部を破断した状態の液槽並びにシリコン吸着板及び陰極板の一例を示す分解斜視図である。 液槽に収容したシリコン吸着板と陰極板との間に電界を形成した状態を示す断面図である。 廃液処理装置における処理の内容を示すフローチャートである。

図１に示す廃液処理装置１は、廃液からシリコン屑とシリコン屑を含まない浄水とに分離する分離処理手段２と、分離処理手段２によって分離されたシリコン屑を回収する回収手段３とを備えている。

分離処理手段２は、合成樹脂等の絶縁部材によって形成され処理対象の廃液を溜める液槽２０を備えている。液槽２０の前方には、シリコン屑が含まれる廃液を収容する廃液収容タンク４０が設けられており、図示しないポンプによって、廃液収容タンク４０から液槽２０に廃液が導入される。図２に示すように、液槽２０は、上部が開口した容器であり、長手方向の側板２００の内周面には、鉛直方向に長い溝２００ａが形成されている。

溝２００ａには、シリコン吸着板２１と、陰極版２２とが交互に挿入されている。シリコン吸着板２１及び陰極板２２は、それぞれが等間隔に複数配置されている。

シリコン吸着板２１は、銅、ステンレス等の導電性部材により構成され、液槽２０の中に等間隔に複数配設されている。シリコン吸着板２１の上部には、幅方向に間隔をあけて一対の被係合片２１０が上方に突出した状態で形成されている。被係合片２１０には、シリコン吸着板２１の幅方向に貫通する係合孔２１１が形成されている。

陰極板２２は、シリコン吸着板２１に対向するとともに、シリコン吸着板２１と離間して複数配設されている。陰極板２２の上部には、液槽２０の上澄み液体を液槽２０外へ搬出する搬出部２２０を備えている。搬出部２２０は、陰極板２２の幅方向にのびる円筒形状の吸引パイプ２２１を備えている。吸引パイプ２２１の側面には、長手方向に沿って複数の吸引口２２２が設けられている。また、一方の端部には、送出口２２３が形成されている。吸引パイプ２２０は、吸引口２２１から液槽２０中の上澄み液体を吸い込み、送出口２２３から液槽２０外へ搬出することができる。

図３に示すように、液槽２０に挿入されたシリコン吸着板２１は、直流電源からなる電界形成部５の陽極５０に接続されてプラスに帯電して陽極となり、陰極板２２は、直流電源５の陰極５１に接続されてマイナスに帯電して陰極となるため、シリコン吸着板２１と陰極板２２との間には電界が形成される。廃液中のシリコン屑はマイナスに帯電しているため、マイナスに帯電した陰極板２２からは反発し、プラスに帯電したシリコン吸着板２２に吸着される。また、陰極板２２に備えた送出口２２３は、送給ポンプ２５に連通している。

図１に示すように、回収手段３は、分離処理手段２の側方に配設されシリコン吸着板２１からシリコン屑を分離させる分離部３０と、シリコン吸着板２１を分離処理手段２の液槽２０から分離部３０まで移動させる吸着板移動部３１と、シリコン吸着板２１と電気的に接続されシリコン吸着板２１を管理する管理手段３２とを備えている。

分離部３０は、シリコン吸着板２１を通すことができるスリット３００が上面に設けられ下部が開口した箱型の分離容器３０１と、分離容器３０１の内部に設けられた図示しない一対のスクレーパと、スクレーパを回転させる図示しない回転機構とを備えている。スリット３００には、シリコン吸着板２１を通して異物が侵入するのを防止するシャッター３００ａが設けられている。スクレーパは、ゴムなどの弾性を有する合成樹脂によって形成され、分離容器３０１内に収容されたシリコン吸着板２１を互いの間に位置づける。スクレーパは、帯板状に形成され、長手方向が液槽２０の幅方向と平行になるように設けられる。スクレーパは、回転機構によって駆動されて回転することによって、分離容器３０１内に収容されたシリコン吸着板２１の表面に対して下端部が接したり離れたりする。回転機構は、スクレーパの中央部を液槽２０の幅方向と平行な軸心周りに回転させる。

分離部３０の下方には、回収手段３により回収されたシリコン屑を収容するシリコン屑タンク６０が配設されている。シリコン屑タンク６０は、上部が開口した容器であり、分離部３０の下部に連結され、分離部３０において分離されたシリコン屑を貯蔵する。

また、分離部３０は、シリコン屑タンク６０に貯蔵されたシリコン屑から発生する水素ガスを外部に排出する水素ガス排出手段３０２を備えている。水素ガス排出手段３０２は、分離容器３０１の壁を貫通することにより、分離容器３０１の内外を連通し、分離容器３０１の内部を大気に開放している。

シリコン屑タンク６０の下方には、重量計６１が配設されている。重量計６１は、周知のロードセルなどを備えて構成され、シリコン屑タンク６０の重量を測定し、測定結果を管理手段３２に出力する。

図１に示すように、吸着板移動部３１は、液槽２０の上方に配設されており、シリコン吸着板２１を保持する保持部３３と、保持部３３を昇降させる昇降部３４と、保持部３３及び昇降部３４を水平移動させる水平駆動部３５とを備えている。

保持部３３は、内部にナットを有する基台３３０と、基台３３０の下部に取り付けられた一対のチャックシリンダ３３１とを備えている、チャックシリンダ３３１は、液槽２０の幅方向に間隔をあけて配設されている。チャックシリンダ３３１は、基台３３０に固定されたシリンダ本体３３２と、シリンダ本体３３２から出没自在なピン３３３とから構成されている。ピン３３３は、シリコン吸着板２１に形成された被係合片２１０の係合孔２１１に挿入可能な円柱状に形成されている。

昇降部３４は、鉛直方向にのびる鉛直ボールネジ３４０と、鉛直ボールネジ３４０と平行に配設されたガイドレール３４１と、図示しないモータを駆動源として鉛直ボールネジ３４０を回動させるベルト３４２とから構成されており、ベルト３４２が鉛直ボールネジ３４０を回動させることにより、保持部３３の基台３３０がガイドレール３４１にガイドされて昇降する構成となっている。そして、基台３３０の昇降により、基台３３０に取り付けられたチャックシリンダ３３１も昇降するため、チャックシリンダ３３１のピン３３３に係合したシリコン吸着板２１を昇降させることができる。

水平駆動部３５は、液槽２０の長手方向にのびる水平ボールネジ３５０と、水平ボールネジ３５０と平行にのびるガイドレール３５１と、ボールネジ３５０に螺合するナットを内部に有するとともに昇降部３４を吊持する吊持部３５２と、水平ボールネジ３５０を回動させる図示しないモータとを備えており、モータの駆動により水平ボールネジ３５０が回動することにより吊持部３５２がガイドレール３５１にガイドされて水平方向に移動する構成となっている。水平ボールネジ３５０及びガイドレール３５１は、液槽２０の上方から分離部３０の上方にわたる長さを有しており、吊持部３５２の水平移動により、保持部３３が保持したシリコン吸着板２１を液槽２０から分離部３０に移動させることができる。

管理手段３２は、ＣＰＵ及びメモリを備えており、シリコン吸着板２１に通電しシリコンを吸着している累積時間を各々のシリコン吸着板２１ごとにカウントする吸着時間カウント部３２０と、累積時間が所定時間を経過したシリコン吸着板２１を分離部３０へ移動させシリコン吸着板２１からシリコン屑を分離すべき旨の指令を吸着板移動部３１及び分離部３０に出す指令部３２１と、分離部３０によりシリコン吸着板２１からシリコン屑を分離した回数を各々のシリコン吸着板２１ごとにカウントして記憶する分離回数記憶部３２２と、分離回数記憶部３２２に記憶された分離回数が所定の回数を経過したか否かを判断する判断部３２３と、分離回数が所定の回数を経過したと判断部３２３が判断した場合にその旨を報知する報知部３２４とを備えている。

液槽２０の前方には、液槽２０から浄水を排出する排出部７が配設されている。排出部７は、液槽２０の側面に配設された送給配管７０と、送給配管７０に連結された開閉バルブ７１とを備えている。

廃液収容タンク４０の上方には、分離処理手段２において分離されたシリコン屑を含まない浄水を貯水する浄水貯水タンク４１が配設されている。浄水貯水タンク４１は、タンク本体４１０と、浄水中の気泡を消すための消泡傾斜板４１１と、複数の供給口４１２とを備えている。

消泡傾斜板４１１は、タンク本体４１０の長手方向に沿って上下方向に傾斜する平板状に形成され、タンク本体４１０を上下２つの空間に仕切っている。消泡傾斜板４１１の長辺側とタンク本体４１０の内壁との間には、浄水を通すための隙間が形成されている。

供給口４１２は、排出部７から排出された浄水をタンク本体４１０に供給する。供給口４１２は、排出部７の送給配管７０及び開閉バルブ７１と同数設けられている。供給口４１２は、タンク本体４１０の上部を貫通している。

以下では、以上のように構成される廃液処理装置１の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。

廃液処理装置１においては、図３に示した電界形成部５によって、シリコン吸着板２１と陰極板２２との間に電界を形成する。一方、研磨装置、切削装置等において生じたシリコン屑入りの廃液は、処理装置１の廃液収容タンク４０に収容される。

開閉バルブ７１を閉じた状態として、廃液収容タンク４０内の廃液が液槽２０に収容されると、液槽２０内に廃液が溜まり、廃液内にシリコン吸着板２１及び陰極板２２が浸漬した状態となる。

液槽２０内に所定量の廃液が溜まると、すべての開閉バルブ７１を開ける。すべての開閉バルブ７１が開くまでに、マイナスの電荷を帯びたシリコン屑が、プラスに帯電したシリコン吸着板２１に吸着される。一方、シリコン屑が除去された浄水は、図３に示した陰極板２２の上部に配設された吸引口２２２からポンプ２５によって吸引され、送出口２２３を通って図１に示した供給口４１２に至り、浄水貯水タンク４１に導かれる（ステップＳ１）。

管理手段３２を構成する吸着時間カウント部３２０は、シリコン吸着板２１ごとに、電界形成部５の陽極５０と通電しシリコンを吸着している累積時間をカウントする（ステップＳ２）。そして、当該累積時間が所定の時間を経過したシリコン吸着板２１があると、指令部３２１は、そのシリコン吸着板２１を分離部３０へ移動させて当該シリコン吸着板２１からシリコン屑を分離除去すべき旨の指令を吸着板移動部３１及び分離部３０に出力する（ステップＳ３、Ｓ４）。一方、累積吸着時間が所定時間を経過したシリコン吸着板がない場合は、廃液からのシリコン屑の分離処理を続行する（ステップＳ３、Ｓ１）。

シリコン屑を分離除去すべき旨の指令が指令部３２１から出力されると、管理手段３２による管理の下で、水平ボールネジ３５０を回動させることにより、シリコン屑を分離すべきシリコン吸着板２１の直上に保持部３３を移動させる。そして、その状態において、鉛直ボールネジ３４０を回動させることにより保持部３３を降下させていき、チャックシリンダ３３１をシリコン吸着板２１の被係合片２１０の水平方向延長上に位置づける。

次に、チャックシリンダ３３１のピン３３３をシリンダ本体３３２から突出させることにより、被係合片２１０に形成された係合孔２１１にピン３３３を挿入して係合させる。そして、その状態のまま鉛直ボールネジ３４０を逆方向に回動させて保持手段３３を上昇させることにより、シリコン吸着板２１を液槽２０の上方に引き上げる。

こうしてシリコン吸着板２１が液槽２０の上方に引き上げられると、管理手段３２による制御の下で、引き上げられたシリコン吸着板２１の両隣の開閉バルブ７１を閉じ、そこからの浄水貯水タンク４１への送給を停止する。

次に、吸着板移動部３１は、水平ボールネジ３５０を回動させることにより、シリコン吸着板２１を保持した保持部３３を分離部３０の直上に移動させる。そして、鉛直ボールネジ３４０を回動させて保持部３３を降下させていくことにより、シリコン吸着板２１を、スリット３００を通して分離容器３０１内に挿入する。このとき、分離部３０に備えた図示しない一対のスクレーパは互いに間隔を空けて平行な状態となっている。

シリコン吸着板２１が降下した後、スクレーパの下端部をシリコン吸着板２１に接触させ、その状態で、鉛直ボールネジ３４０を逆方向に回動させて保持部３３及び保持されたシリコン吸着板２１を上昇させていくと、シリコン吸着板２１が上昇するにつれてスクレーパによってシリコン屑が掻き落とされて分離される（ステップＳ５）。分離されたシリコン屑は、シリコン屑タンク６０に収容される。

こうしてシリコン屑が分離されたシリコン吸着板２１が上昇し、分離部３０の上方に引き上げられると、分離部３０へのシリコン吸着板２２の搬送時とは逆方向に水平ボールネジ３５０を回動させ、シリコン吸着板２１を、液槽２０の元の収容場所の上方まで移動させる。そして、鉛直ボールネジ３４０を回動させて、シリコン吸着板２１を液槽２０の元の場所に戻す。

管理手段３２を構成する分離回数記憶部３２２は、シリコン吸着板２１の分離回数を記憶する記憶領域をシリコン吸着板ごとに確保しており、ステップＳ５が完了すると、そのシリコン吸着板２１の分離回数をカウントアップして分離回数記憶部３２２に記憶させる（ステップＳ６）。

管理手段３２を構成する判断部３２３は、分離回数記憶部３２２に記憶された分離回数が所定の回数に達したか否かを判断し（ステップＳ７）、分離回数が所定の回数に達したと判断した場合は、報知部３２４からその旨をオペレータに報知する（ステップＳ８）。シリコン屑の分離回数が所定回数に達したシリコン吸着板２１は、分離作業によって劣化したと考えられるため、そのシリコン吸着板２１を液槽２０から取り除き、新たに別のシリコン吸着板を液槽２０に収容することで、シリコン屑を含む廃液を長期的に効率よくシリコン屑と浄水とに分離することができる。

重量計６１は、シリコン屑タンク６０の重量を測定し、所定の重量に達すると、その旨を管理手段３２に通知し、管理手段３２は、報知手段３２４からその旨を報知することにより、シリコン屑タンク６０からシリコン屑を取り出すことをオペレータに促す。

以上のように、廃液処理装置１は、プラスに帯電したシリコン吸着板２１がシリコン屑を吸着することにより、シリコン屑と浄水とに分離することができる。したがって、シリコン屑を含む廃液を効率よく再利用できる状態とすることができる。

また、シリコン屑を吸着している累積時間が所定時間に達した場合にシリコン吸着板２１からシリコン屑の除去を行うため、吸着能力が低下する前の適切なタイミングでシリコン屑を除去することができる。しかも、かかる管理を各々のシリコン吸着板２１ごとに行うため、シリコン吸着板ごとに、常に吸着能力が維持される。

さらに、分離回数を各々のシリコン吸着板ごとにカウントし、分離回数が所定回数に達したシリコン吸着板２１については、その旨を報知することにより、劣化したシリコン吸着板を新たなものに交換することが可能となるため、シリコン屑を含む廃液を長期的に効率よくシリコン屑と浄水とに分離することができる。

１：廃液処理装置
２：分離処理手段
２０：液槽 ２００：側版 ２００ａ：溝
２１：シリコン吸着板 ２１０：被係合片 ２１１：係合孔
２２：陰極板 ２２０：排出部 ２２１：吸引パイプ ２２２：吸引口 ２２３：送出口
２５：ポンプ
３：回収手段
３０：分離部 ３００：スリット ３００ａ：シャッター ３０１：分離容器
３０２：水素ガス排出手段
３１：吸着板移動部
３２：管理手段
３２０：吸着時間カウント部 ３２１：指令部 ３２２：分離回数記憶部
３２３：判断部 ３２４：報知部
３３：保持部
３３０：基台 ３３１：チャックシリンダ ３３２：シリンダ本体 ３３３：ピン
３４：昇降部 ３４０：鉛直ボールネジ ３４１：ガイドレール ３４２：ベルト
３５：水平移動部 ３５０：水平ボールネジ ３５１：ガイドレール ３５２：吊持部
４０：廃液収容タンク
４１：浄水貯水タンク ４１０：タンク本体 ４１１：消泡傾斜板 ４１２：供給口
５：電界形成部 ５０：陽極 ５１：陰極
６０：シリコン屑タンク ６１：重量計
７：排出部 ７０：送給配管 ７１：開閉バルブ

Claims (1)

1. シリコン屑を含む廃液を、シリコン屑とシリコン屑を含まない浄水とに分離する廃液処理装置であって、
   廃液からシリコン屑とシリコン屑を含まない浄水とに分離する分離処理手段と、該分離処理手段によって分離されたシリコン屑を回収する回収手段と、から構成され、
   該分離処理手段は、該廃液を溜める液槽と、該液槽の中に等間隔に複数配設され該廃液中でマイナスに帯電したシリコン屑を吸着するためのプラスに帯電したシリコン吸着板と、該シリコン吸着板に対向して該シリコン吸着板と離間して交互に複数配設されマイナスに帯電した陰極板と、該陰極板の上部に配設され上澄み液体を該液槽外へ搬出する搬出部と、該シリコン吸着板を陽極とし該陰極板を陰極とし、該シリコン吸着板と該陰極板との間に電界を形成する電界形成部とを備え、
   該回収手段は、該シリコン吸着板からシリコン屑を分離させる分離部と、該シリコン吸着板を該分離処理手段の該液槽中から該分離部まで移動させる吸着板移動部と、該シリコン吸着板を管理する管理手段とを備え、
   該管理手段は、該シリコン吸着板に通電しシリコンを吸着している累積時間を各々のシリコン吸着板ごとにカウントする吸着時間カウント部と、該累積時間が所定時間を経過したシリコン吸着板を分離部へ移動させ該シリコン吸着板からシリコン屑を分離すべき旨の指令を出す指令部と、該分離部により該シリコン吸着板からシリコン屑を分離した回数を各々のシリコン吸着板ごとにカウントして記憶する分離回数記憶部と、該分離回数記憶部に記憶された分離回数がシリコン屑の分離により該シリコン吸着板が劣化したと考えられる所定の回数に達した否かを判断する判断部とを備えており、
   該判断部が各々のシリコン吸着板の分離回数が所定の回数に達したと判断した場合に報知を行う報知部を備えることを特徴とする廃液処理装置。

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