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JP3291488B2 - 流体の被除去物除去方法 - Google Patents

流体の被除去物除去方法

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JP3291488B2
JP3291488B2 JP35382299A JP35382299A JP3291488B2 JP 3291488 B2 JP3291488 B2 JP 3291488B2 JP 35382299 A JP35382299 A JP 35382299A JP 35382299 A JP35382299 A JP 35382299A JP 3291488 B2 JP3291488 B2 JP 3291488B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被除去物除去方法
に関し、また０．１μｍ以下と非常に微細な被除去物が
含まれた流体の被除去物除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、産業廃棄物を減らすこと、また産
業廃棄物を分別し再利用することまたは産業廃棄物を自
然界に放出させないことが、エコロジーの観点から重要
なテーマであり、２１世紀へ向けての企業課題である。
この産業廃棄物の中には、被除去物が含まれた色々な流
体がある。
【０００３】これらは、汚水、排水、廃液等の色々な言
葉で表現されているが、以下、水や薬品等の流体中に被
除去物である物質が含まれているものを排水と呼び説明
する。これらの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被
除去物が取り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用
されたり、分別された被除去物または濾過できず残った
ものを産業廃棄物として処理している。特に水は、濾過
により環境基準を満たすきれいな状態にして川や海等の
自然界に戻されたり、また再利用される。
【０００４】しかし、濾過処理等の設備費、ランニング
コスト等の問題から、これらの装置を採用することが非
常に難しく、環境上の問題になっている。
【０００５】このことからも判るように、排水処理の技
術は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点から
も重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニン
グコストのシステムが早急に望まれている。
【０００６】一例として、半導体分野に於ける排水処理
を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミ
ック等の板状体を研削または研磨する際、摩擦による研
磨（研削）治具等の温度上昇防止、潤滑性向上、研削屑
または切削屑の板状体への付着等が考慮され、水等の流
体が研磨（研削）治具や板状体にシャワーリングされて
いる。
【０００７】具体的には、半導体材料の板状体である半
導体ウェハをダイシングしたり、バックグラインドする
際、純水を流す手法が取られている。ダイシング装置で
は、ダイシングブレードの温度上昇防止のために、また
ダイシング屑がウェハに付着するのを防止するために、
半導体ウェハ上に純水の流れを作ったり、ブレードに純
水が当たるように放水用のノズルが取り付けられ、シャ
ワーリングされている。またバックグラインドでウェハ
厚を薄くする際も、同様な理由により純水が流されてい
る。
【０００８】前述したダイシング装置やバックグライン
ド装置から排出される研削屑または研磨屑が混入された
排水は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻した
り、あるいは再利用され、濃縮された排水は、回収され
ている。
【０００９】現状の半導体製造に於いて、Ｓｉを主体と
する被除去物（屑）の混入された排水の処理には、凝集
沈殿法、フィルタ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法
の二通りがある。
【００１０】前者の凝集沈殿法では、凝集剤としてＰＡ
Ｃ（ポリ塩化アルミニウム）またはＡｌ2（ＳＯ４）3
（硫酸バンド）等を排水の中に混入させ、Ｓｉとの反応
物を生成させ、この反応物を取り除くことで、排水の濾
過をしていた。
【００１１】後者の、フィルタ濾過と遠心分離を組み合
わせた方法では、排水を濾過し、濃縮された排水を遠心
分離機にかけて、シリコン屑をスラッジとして回収する
とともに、排水を濾過してできたきれいな水を自然界に
放出したり、または再利用していた。
【００１２】例えば、図１８に示すように、ダイシング
時に発生する排水は、原水タンク２０１に集められ、ポ
ンプ２０２で濾過装置２０３に送られる。濾過装置２０
３には、セラミック系や有機物系のフィルタＦが装着さ
れているので、濾過された水は、配管２０４を介して回
収水タンク２０５に送られ、再利用される。または自然
界に放出される。
【００１３】一方、濾過装置２０３は、排水に圧力を加
えてフィルタＦに供給しているので、フィルタＦに目詰
まりが発生するため、定期的に洗浄が施される。例え
ば、原水タンク２０１側のバルブＢ１を閉め、バルブＢ
３と原水タンクから洗浄水を送付するためのバルブＢ２
が開けられ、回収水タンク２０５の水で、フィルタＦが
逆洗浄される。これにより発生した高濃度のＳｉ屑が混
入された排水は、原水タンク２０１に戻される。また濃
縮水タンク２０６の濃縮水は、ポンプ２０８を介して遠
心分離器２０９へ輸送され、遠心分離器２０９により汚
泥（スラッジ）と分離液に分離される。Ｓｉ屑から成る
汚泥は、汚泥回収タンク２１０に集められ、分離液は分
離液タンク２１１に集められる。更に分離液が集められ
た分離液タンク２１１の排水は、ポンプ２１２を介して
原水タンク２０１に輸送される。
【００１４】これらの方法は、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａ
ｌ等の金属材料を主材料とする固形物または板状体、セ
ラミック等の無機物から成る固形物や板状体等の研削、
研磨の際に発生する屑を回収する際も採用されていた。
【００１５】一方、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Poli
shing）が新たな半導体プロセス技術として登場してき
た。このＣＭＰは、半導体装置の理想的な多層配線構造
を実現するために配線を被覆する層間絶縁膜上面の平坦
化を目的として層間絶縁膜の上面の凹凸を研磨する技術
である。
【００１６】このＣＭＰ技術により、第１に平坦なデバ
イス面形状を実現できる。この結果、リソグラフィ技術
を使った微細パターンを精度良く形成でき、またＳｉウ
ェハの貼り付け技術の併用等で、三次元ＩＣの実現の可
能性をもたらすものである。
【００１７】第２に、基板とは異なる材料の埋め込み構
造を実現できる。この結果、配線の埋め込み構造を容易
に実現できるメリットを有する。従来のＩＣの多層配線
で層間膜の溝にＣＶＤ法でＷを埋め込み、表面をエッチ
バックして平坦化するタングステン（Ｗ）埋め込み技術
が採用されていたが、最近はＣＭＰにより平坦化する方
がプロセスも簡略化できる点があり、ＣＭＰが脚光を浴
びている。
【００１８】これらＣＭＰの技術および応用は、サイエ
ンスフォーラム発行の「ＣＭＰのサイエンス」に詳述さ
れている。
【００１９】続いて、ＣＭＰの機構を簡単に説明する。
図１９に示すように、回転定盤２５０上の研磨布２５１
に半導体ウェハ２５２を載せ、研磨材（スラリー）２５
３を流しながら擦り合わせ、研磨加工、化学的エッチン
グすることにより、ウェハ２５２表面の凹凸を無くして
いる。研磨材２５３の中の溶剤による化学反応と、研磨
布と研磨剤の中の研磨砥粒との機械的研磨作用で平坦化
されている。研磨布２５１としては、例えば発泡ポリウ
レタン、不織布などが用いられ、研磨材は、シリカ、ア
ルミナ等の研磨砥粒を、ｐＨ調整材を含んだ水に混合し
たもので、一般にはスラリーと呼ばれている。このスラ
リー２５３を流しながら、研磨布２５１にウェハ２５２
を回転させながら一定の圧力をかけて擦り合わせるもの
である。尚、２５４は、研磨布２５１の研磨能力を維持
するもので、常に研磨布２５１の表面をドレスされた状
態にするドレッシング部である。またＭ１〜Ｍ３は、モ
ーター、２５５〜２５７は、ベルトである。
【００２０】上述した機構は、例えば図２０に示すよう
に、システムとして構築されている。このシステムは、
大きく分けると、ウェハカセットのローディング・アン
ローデイングステーション２６０、ウェハ移載機構部２
６１、図１９で説明した研磨機構部２６２、ウェハ洗浄
機構部２６３およびこれらを制御するシステム制御から
成る。
【００２１】まずウェハが入ったカセット２６４は、ウ
ェハカセット・ローデイング・アンローディングステー
ション２６０に置かれ、カセット２６４内のウェハが取
り出される。続いて、ウェハ移載機構部２６１、例えば
マニプュレータ２６５で前記ウェハを保持し、研磨機構
部２６２に設けられた回転定盤２５０の上に載置され、
ＣＭＰ技術を使ってウェハが平坦化される。この平坦化
の作業が終わると、スラリーの洗浄を行うため、前記マ
ニプュレータ２６６によりウェハがウェハ洗浄機構部２
６３に移され、洗浄される。そして洗浄されたウェハ
は、ウェハカセット２６６に収容される。
【００２２】例えば、１回の工程で使われるスラリーの
量は、約５００ｃｃ〜１リットル／ウェハである。ま
た、前記研磨機構部２６２、ウェハ洗浄機構部２６３で
純水が流される。そしてこれらの排水は、ドレインで最
終的には一緒になるため、約５リットル〜１０リットル
／ウェハの排水が１回の平坦化作業で排出される。例え
ば３層メタルであると、メタルの平坦化と層間絶縁膜の
平坦化で約７回の平坦化作業が入り、一つのウェハが完
成するまでには、５〜１０リットルの七倍の排水が排出
される。
【００２３】よって、ＣＭＰ装置を使うと、純水で希釈
されたスラリーがかなりの量排出されるので、その廃水
の処理を効率良くできる方法が問題視されている。現在
では、これらの排水は、凝集沈殿法や図１８で示したフ
ィルタ濾過と遠心分離を組み合わせた従来からの方法で
処理されていた。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、凝集沈
殿法は、凝集剤として化学薬品が投入される。しかし完
全に反応する薬品の量を特定するのは非常に難しく、ど
うしても薬品が多く投入され未反応の薬品が残る。逆に
薬品の量が少ないと、全ての被除去物が凝集沈降され
ず、被除去物が分離せず残ってしまう。特に、薬品の量
が多い場合は、上澄液に薬品が残る。これを再利用する
場合、濾過流体に薬品が残留するため、化学反応を嫌う
ものには再利用できない問題があった。
【００２５】例えばダイシングの場合、排水はシリコン
屑と蒸留水から成り、凝集沈殿法で濾過された水は、薬
品が残留するため、ウェハ上に流すと、好ましくない反
応を引き起こすため、ダイシング時に使用する水として
再利用できない問題があった。
【００２６】また薬品と被除去物の反応物であるフロッ
クは、あたかも藻の如き浮遊物で生成される。このフロ
ックを形成する条件は、ＰＨ条件が厳しく、攪拌機、Ｐ
Ｈ測定装置、凝集剤注入装置およびこれらを制御する制
御機器等が必要となる。またフロックを安定して沈降さ
せるには、大きな沈殿槽が必要となる。例えば、３立方
メートル（ｍ3）／１時間の排水処理能力であれば、直
径３メートル、深さ４メートル程度のタンク（約１５ト
ンの沈降タンク）が必要となり、全体のシステムにする
と約１１メートル×１１メートル程度の敷地も必要とさ
れる大がかりなシステムになってしまう。
【００２７】しかも沈殿槽に沈殿せず浮遊しているフロ
ックもあり、これらはタンクから外部に流出する恐れが
あり、全てを回収する事は難しかった。つまり設備の大
きさの点、このシステムによるイニシャルコストが高い
点、水の再利用が難しい点、薬品を使う点から発生する
ランニングコストが高い点等の問題があった。
【００２８】一方、図１８の如き、５立方メートル（ｍ
３）／１時間のフィルタ濾過と遠心分離機を組み合わせ
た方法では、濾過装置２０３にフィルタＦ（ＵＦモジュ
ールと言われ、ポリスルホン系ファイバで構成されたも
の、またはセラミックフィルタ）を使用するため、水の
再利用が可能となる。しかし、濾過装置２０３には４本
のフィルタＦが取り付けられ、フィルタＦの寿命から、
約５０万円／本と高価格なフィルタを、少なくとも年に
１回程度、交換する必要があった。しかも濾過装置２０
３の手前のポンプ２０２は、フィルタＦが加圧型の濾過
方法であるためモータの負荷が大きく、ポンプ２０２が
高容量であった。また、フィルタＦを通過する排水の
内、２／３程度は、原水タンク２０１に戻されていた。
更には被除去物が入った排水をポンプ２０２で輸送する
ため、ポンプ２０２の内壁が削られ、ポンプ２の寿命も
非常に短かった。
【００２９】これらの点をまとめると、モータの電気代
が非常にかかり、ポンプＰやフィルタＦの取り替え費用
がかかることからランニングコストが非常に大きい問題
があった。
【００３０】更に、ＣＭＰに於いては、ダイシング加工
とは、比較にならない量の排水が排出される。しかもス
ラリーに混入される砥粒の粒径は０．２μｍ、０．１μ
ｍ、０．１μｍ以下の極めて微細なものである。従って
この微細な砥粒をフィルタで濾過すると、フィルタの孔
に砥粒が侵入し、すぐに目詰まりを起こし、目詰まりが
頻繁に発生するため、排水を大量に処理できない問題が
あった。
【００３１】今までの説明からも判るように、地球環境
に害を与える物質を可能な限り取り除くため、または濾
過流体や分離された被除去物を再利用するために、排水
の濾過装置は、色々な装置を追加して大がかりなシステ
ムとなり、結局イニシャルコスト、ランニングコストが
膨大と成っている。従って今までの汚水処理装置は、到
底採用できるようなシステムでなかった。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に、流体に含まれる被除去物と異なる
固形物を含むフィルタで流体中の被除去物を除去するこ
とで解決するものである。第２に、流体に含まれる被除
去物よりも粒径分布が広い固形物を含むフィルタで前記
流体中の前記被除去物を除去することで解決するもので
ある。
【００３３】また第３に、流体に固形物を混入し、前記
流体を第１のフィルタに通過させて、前記第１のフィル
タ表面に前記固形物を含む第２のフィルタを形成して、
前記流体に含まれる前記被除去物を除去することで解決
するものである。
【００３４】一般に、ＣＭＰのスラリーに混入される砥
粒のように０．１μｍクラスの粒体を取り除くには、こ
の粒体よりも小さな孔のフィルタ膜を採用するのが一般
的である。しかし本発明は、被除去物と同程度およびこ
れよりもサイズの大きな固形物を第２のフィルタ膜とし
て積層し、第２のフィルタ膜に形成される数多くの隙間
を流体の通過路として活用している。また本発明は、第
２のフィルタ膜自身が固形物の集合体であることから、
目詰まりの原因となる被除去物および固形物表層を第２
のフィルタ膜から離間させることができ、濾過能力の維
持が実現できるものである。
【００３５】第４に、流体に含まれる被除去物の径より
も大きな固形物を混入し、前記流体を第１のフィルタに
通過させて、前記第１のフィルタ表面に前記固形物を含
む第２のフィルタを形成して、前記流体に含まれる前記
被除去物を除去することで解決するものである。
【００３６】第１のフィルタ膜を用いれば、この上に固
体から成る固形物を積層させることができる。よってこ
の固形物から成る第２のフィルタ膜で被除去物を取り除
くことが可能となる。
【００３７】第５に、流体に含まれる被除去物と異なる
固形物を含むフィルタを準備し、前記フィルタを使用し
て前記流体中の被除去物を除去することで解決するもの
である。
【００３８】第６に、流体に含まれる被除去物と異なる
固形物を含むフィルタを形成した後に、前記フィルタを
使用して該流体中の被除去物を除去することで解決する
ものである。
【００３９】第７に、流体中に第１のフィルタを浸漬
し、流体に含まれる被除去物と異なる固形物を第１のフ
ィルタに通過させ、前記第１のフィルタ表面に前記固形
物を含む第２のフィルタを形成した後に、前記被除去物
を含む流体を導入し、前記流体中の前記被除去物を除去
することで解決するものである。
【００４０】予め固形物を含むフィルタを用意すること
により、直ちにタンク内の流体を濾過することができ
る。また流体内で第２のフィルタが形成でき、そのまま
被除去物が入った流体を導入すれば、第２のフィルタ形
成と第２のフィルタによる濾過が連続してできるように
なる。
【００４１】第８に、被除去物を含む流体と該被除去物
と異なる固形物とを第１のフィルタを有するタンク内に
導入し、前記流体を前記第１のフィルタに通過させるこ
とにより、前記第１のフィルタ表面に前記固形物を含む
第２のフィルタを形成して、前記流体中の前記被除去物
を除去することで解決するものである。
【００４２】被除去物だけで第２のフィルタ膜を構成す
るとフィルタ孔の小さな第２のフィルタ膜となり濾過能
力が小さくなる。しかしこの中に固形物を入れることに
より、第２のフィルタ膜は、色々なサイズの隙間が形成
され、濾過される濾過流体の量を増大させることができ
る。
【００４３】第９に、流体は、酸性またはアルカリ性で
あり、前記流体に中和剤を混入し、前記流体を中和する
ことで解決するものである。
【００４４】第１０に、前記流体をフィルタまたは第１
のフィルタに循環通過させることで解決するものであ
る。
【００４５】循環通過させることにより流体内の被除去
物、固形物が第２のフィルタ膜として成長し、所定の粒
径までが捕獲できる濾過性能を持った第２のフィルタ膜
として形成することができる。
【００４６】第１１に、前記フィルタまたは前記第２の
フィルタは異なる大きさの前記固形物または被除去物を
含むことで解決するものである。
【００４７】特に大きさの異なる固形物を採用すること
により、これら固形物がランダムに積層されていくた
め、隙間の数が増加し、隙間のサイズも色々できる。従
って流体の通路が確保でき、濾過流体の量を増加させる
ことができる。
【００４８】第１２に、前記固形物または前記被除去物
は、異なる大きさの粒子を含み、前記第１のフィルタの
孔の大きさは最小の粒子よりも大きく、最大の粒子より
も小さい事で解決するものである。
【００４９】第１３に、前記最小の前記固形物または前
記被除去物の径は、０．２５μｍ以下、前記最大の前記
固形物または前記被除去物の径は、１０μｍ以上で解決
するものである。
【００５０】固形物や被除去物は、砂のように個々に分
離されるものであり、この固形物や被除去物で膜を形成
するには、下層に支持体が必要となる。そこで第１のフ
ィルタ膜を支持体として活用すれば、第１のフィルタ膜
上に第２のフィルタ膜が形成できる。しかも第１のフィ
ルタ膜の孔径を最小の粒子よりも大きく、最大の粒子よ
りも小さく設定すると、最初は大きな粒子が捕獲され、
次第に小さな粒子を捕獲するようになる。従って元々第
２のフィルタ膜の孔径が大きい分、小さい孔径よりも濾
過できる量を増大できるメリットを有する。
【００５１】第１４に、前記固形物または前記被除去物
は、２つのピークを有する粒径の分布を有し、前記第１
のフィルタの孔は、２つのピークの間の大きさである事
で解決するものである。
【００５２】第１５に、前記第１のフィルタの孔より大
きな前記固形物または前記被除去物の割合が小さな前記
固形物または前記被除去物の割合よりも大きいことで解
決するものである。
【００５３】固形物または被除去物のサイズが広く分布
し、大きなサイズの固形物または被除去物があること
で、第２のフィルタ膜にはランダムに幅の広い隙間が形
成される。従って低い吸引圧力で濾過する事ができる。
【００５４】第１６に、被除去物の除去の開始後、所定
時間循環させることで解決するものである。
【００５５】予め、循環による第２のフィルタ膜の形成
時間がわかれば、第１のフィルタ膜が新規に取り付けら
れた時、膜の形成の確認を別途行わなくてもタイマーで
第２のフィルタ膜を形成できる。また循環による第２の
フィルタ膜の修復時間が判るようであれば、タイマーで
修復できる。
【００５６】第１７に、前記第１のフィルタを通過した
流体に含まれる前記固形物または前記被除去物混入の度
合を検出手段で検出し、所定値以下となった時点で循環
を停止する事で解決するものである。
【００５７】第１８に、前記第１のフィルタを通過した
流体に含まれる前記固形物または前記被除去物混入の度
合を検出手段で検出し、第２の所定値以上となった時点
で循環を再開する事で解決するものである。
【００５８】第１９に、前記流体を前記第１のフィルタ
を介して吸引する事で解決するものである。
【００５９】第２０に、流体の吸引速度は、前記第２の
フィルタを破壊しない範囲内で設定されることで解決す
るものである。
【００６０】第２１に、流体の吸引圧力は、前記第２の
フィルタを破壊しない範囲内で設定されることで解決す
るものである。
【００６１】第２２に、前記第２のフィルタ表面に外力
を与えることで解決するものである。
【００６２】第２３に、前記外力は、間欠的に与えられ
る事で解決するものである。
【００６３】第２４に、前記外力により第２のフィルタ
表面の固形物または前記被除去物の一部を脱離させる事
で解決するものである。
【００６４】第２５に、前記第２のフィルタの膜厚を制
御するために、前記外力を与える事で解決するものであ
る。
【００６５】第２６に、外力は気泡の上昇力、機械的振
動、音波または液流を用いて発生させる事で解決するも
のである。
【００６６】外力を与えることで第２のフィルタ膜を常
にリフレッシュさせることができ、一定の濾過能力を持
続させることができる。
【００６７】第２７に、前記第１のフィルタは、有機系
高分子またはセラミック系の膜である。
【００６８】第２８に、前記第１のフィルタは、ポリオ
レフィン系高分子から成る事で解決するものである。
【００６９】第２９に、前記第１のフィルタ表面は凹凸
を有することで解決するものである。
【００７０】第３０に、前記第１のフィルタは、袋状で
なる事で解決するものである。
【００７１】第３１に、前記固形物は、シリコンの機械
加工物、ケイソウ土またはアルミナを有することで解決
するものである。
【００７２】第３２に、前記シリコンの機械加工物は、
ダイシング、バックグラインド、ウェハポリッシングま
たはウェハスライスにより生成されるものであることで
解決するものである。
【００７３】第３３に、前記被除去物は、シリコンの機
械加工により排出される廃液中の微粒子であることで解
決するものである。
【００７４】第３４に、前記被除去物は、ＣＭＰにより
排出される廃液中の微粒子であることで解決するもので
ある。
【００７５】
【発明の実施の形態】本発明の目的は、半導体、金属、
無機物または有機物等の被除去物が混入された流体（排
水）から、被除去物とは異なる固形物から成るフィルタ
を用いて被除去物を除去することにある。
【００７６】また本発明の他の目的は、流体に固形物を
混入し、前記流体を第１のフィルタに通過させて、前記
第１のフィルタ表面に前記固形物を含む第２のフィルタ
を形成して、前記流体に含まれる被除去物を除去するこ
とにある。
【００７７】また本発明の他の目的は、流体に含まれる
被除去物と異なる固形物を含むフィルタを準備し、前記
フィルタを使用して前記流体中の被除去物を除去するこ
とにある。
【００７８】更に本発明の他の目的は、被除去物を含む
流体と該被除去物と異なる固形物とを第１のフィルタを
有するタンク内に導入し、前記流体を前記第１のフィル
タに通過させることにより、前記第１のフィルタ表面に
前記固形物を含む第２のフィルタを形成して、前記流体
中の前記被除去物を除去することにある。まず本発明で
は、被除去物は、濾過したい排水の中に含まれる固体物
質をいい、固形物は、前記被除去物が入った排水を濾過
するため、砂のように固体物質が集められて層となった
フィルタ膜の構成物質をいう。例えば固形物としては、
第１のフィルタ膜の上に積層されるため、積層された膜
は、第１のフィルタ膜の濾過精度よりも更に高い濾過精
度を有し、外力を与えることで個々に分離されることが
望ましい。
【００７９】具体的には、被除去物は約０．３μｍ、
０．２μｍ、０．１μｍまたはそれ以下の粒子が大量に
入ったものであり、例えばＣＭＰに用いる砥粒や砥粒に
より削られて発生する半導体材料屑、金属屑および／ま
たは絶縁膜材料屑である。
【００８０】更に具体的には、被除去物は、結晶イッン
ゴットをウェハ状にスライスする時、半導体ウェハをダ
イシングする時、バックグラインドする時等で発生する
屑であり、主に半導体材料、絶縁材料、金属材料であ
り、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、ＳｉＧｅ、封止樹脂等の有
機物およびその他の絶縁膜材料や金属材料が該当する。
また化合物半導体では、ＧａＡｓ等の化合物材料が該当
する。
【００８１】また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパ
ッケージ）の製造に於いてダイシングを採用しているの
で、このダイシングの際に発生する半導体材料、セラミ
ック材、封止樹脂も被除去物となる。
【００８２】更に、半導体分野以外でも被除去物が発生
する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於
いては、液晶パネル、ＥＬ表示装置のパネル等は、ガラ
ス基板のダイシング、基板側面の研磨等を行うため、こ
こで発生するガラス屑が被除去物に該当する。また電力
会社や鉄鋼会社では石炭を燃料として採用しており、石
炭から発生する粉体が該当し、更には煙突から出る煙の
中に混入される粉体も被除去物に相当する。また鉱物の
加工、宝石の加工、墓石の加工から発生する粉体もそう
である。更には、旋盤等で加工した際に発生する金属
屑、セラミック基板等のダイシング、研磨等で発生する
セラミック屑等が該当する。
【００８３】これらの屑は、研磨、研削または粉砕等の
加工により発生し、屑を取り去る為に水や薬品等の流体
の中に取り込まれ、排水として生成されるものである。
【００８４】また固形物は、被除去物（ＣＭＰの砥粒）
の粒度分布（〜約０．１４μｍ）よりも広い範囲（〜約
５００μｍ）で分布している物質であり、例えばＳｉ等
の半導体材料、アルミナ等の絶縁物質、金属等の切削
屑、研磨屑または粉砕屑であり、また前記粒度分布を持
った固形物質、例えばケイソウ土やゼオライト等であ
る。
【００８５】では、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。
【００８６】本実施の形態では、流体として水が採用さ
れ、水の中には、半導体ウェハのダイシング屑が含まれ
た場合について詳述する。
【００８７】本発明の１つの特徴は、フィルタにあり、
まずフィルタの構造、形成方法およびその作用について
説明する。
【００８８】フィルタの構造は、以下の通りである。図
１ａの符号１０は第１のフィルタ膜で、１１はフィルタ
孔である。またフィルタ孔１１の開口部および第１のフ
ィルタ膜１０の表面に層状に形成されている膜は、固形
物１２の集合体である。この固形物１２はフィルタ孔１
１を通過できない大きな固形物１２Aとフィルタ孔１１
を通過できる小さな固形物１２Bに分けられる。図では
黒丸で示したものが通過できる小さな固形物１２Ｂであ
る。
【００８９】またここで採用可能なフィルタ膜は、原理
的に考えて有機高分子系、セラミック系とどちらでも採
用可能である。しかしここでは、平均孔径０．２５μ
ｍ、厚さ０．１ｍｍのポリオレフィン系の高分子膜を採
用した。またこのポリオレフィン系から成るフィルタ膜
の表面写真を図１ｂに示した。
【００９０】次に、フィルタの形成方法について説明す
る。図１ａの第１のフィルタ膜１０の上方には、固形物
が混入された水があり、第１のフィルタ膜１０の下方
は、第１のフィルタ膜１０により濾過された濾過水が生
成されている。矢印の方向に水を流し、フィルタ膜１０
を使って水を濾過するため、水は、自然落下されるか、
加圧されて図の下方に移る。また、濾過水がある側から
水が吸引される。また第１のフィルタ膜１０は、水平に
配置されているが縦置きでも良い。
【００９１】前述したようにフィルタ膜を介して水を加
圧したり、吸引したりする結果、水は、第１のフィルタ
膜１０を通過する。その際、フィルタ孔１１を通過でき
ない大きな固形物１２Aは、第１のフィルタ膜１０の表
面に捕獲される。
【００９２】研削、研磨または粉砕等の機械加工により
発生する前記固形物は、その大きさ（粒径）がある範囲
で分布し、しかもそれぞれの固形物の形状が異なってい
る。一例として、図２ａに、Ｓｉのダイシング屑の粒径
分布を示し、その電子顕微鏡写真を図２ｂに示す。この
ように粒径が０．１〜２００μｍで分布し、屑の形状も
多種多様の形状をしている。
【００９３】そして第１のフィルタ膜１０が浸かってい
る水の中で固形物がランダムに位置している。そして大
きな固形物から小さな固形物までが不規則にフィルタ孔
１１に移動していく。そしてランダムに捕獲された大き
な固形物１２Ａが第２のフィルタ膜１３の初段の層とな
り、この層がフィルタ孔１１よりも小さなフィルタ孔を
形成し、この小さなフィルタ孔を介して大きな固形物１
２Ａから小さな固形物１２Ｂまで捕獲されていく。この
時、固形物の形状がそれぞれ異なるために、固形物と固
形物の間には、色々な形状の隙間ができ、水はこの隙間
を通路として移動し、最終的に水は濾過される。これ
は、砂浜の水はけが良いのと非常に似ている。
【００９４】更に、フィルタの作用について説明する。
この第２のフィルタ膜１３は、大きな固形物１２Ａから
小さな固形物１２Ｂをランダムに捕獲しながら徐々に成
長し、水（流体）の通路を確保しながら小さな固形物１
２Ｂをトラップする様になる。この状態を示すのが、図
３である。しかも第２のフィルタ膜１３は、層状に残存
しているだけで固形物は砂のように容易に移動可能なの
で、層の付近に気泡を通過させたり、水流を与えたり、
音波や超音波を与えたり、機械的振動を与えたり、更に
はスキージ等でこすったりする事で、簡単に第２のフィ
ルタ膜１３の表層を排水側に移動させることができる。
この砂のように個々に分離される構造が、第２のフィル
タ膜１３の濾過能力が低下しても、第２のフィルタ膜１
３に外力を加えることで、簡単にその能力を復帰できる
要因となる。また別の表現をすれば、フィルタ能力の低
下の原因は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生
させている第２のフィルタ膜１３の表層の固形物を再度
流体中に移動させる事ができ、目詰まりを繰り返し解消
させ、濾過能力の維持を実現している。
【００９５】尚、図２ａに於いて、粒径分布を測定した
装置は、０．１μｍよりも小さい粒が検出不能であった
ため、０．１μｍよりも小さい切削屑の分布は示されて
いない。しかし図２ｂを観察すると、実際は、これより
も小さいものが含まれている。実験に依れば、この切削
屑が混入された水を濾過した際、この切削屑が第１のフ
ィルタ膜に形成され、０．１μｍ以下の切削屑まで捕獲
することが判った。
【００９６】例えば０．１μｍまでの切削屑を取り除こ
うとすれば、このサイズよりも小さな孔が形成されたフ
ィルタを採用するのが一般的な考えである。しかし大き
な粒径と小さな粒径が分布される中で、この間のサイズ
のフィルタ孔を採用しても、０．１μｍ以下の切削屑が
捕獲できることが前述の説明から判る。
【００９７】逆に、固形物の粒径のピークが０．１μｍ
ひとつであり、その分布も数μｍと非常に狭い範囲で分
布されていたら、フィルタは直ぐに目詰まりを起こすだ
ろう。図２ａからも判るように、固形物であるＳｉのダ
イシング屑は、大きな粒径と小さな粒径のピークが２つ
現れており、しかも〜２００μｍの範囲で分布されてい
るので、濾過能力が向上されている。また図２ｂに示す
ように、電子顕微鏡等で観察すると、固形物の形状が多
種多様であることが判る。つまり少なくとも粒径のピー
クが２つあり、固形物の形状が多種多様であるから、固
形物同士に色々な隙間が形成され、水の通路となり、こ
れにより目詰まりが少なく、０．１μｍ以下の屑も捕獲
できるフィルタが実現されたものと考えられる。
【００９８】しかし固形物の分布が図の右や左にずれる
ようであれば、その分布に従い第１のフィルタの孔径を
変えても良い。例えば右にずれるようであれば、０．２
５μｍよりも大きい孔径を採用してもよい。一般に、孔
径を大きくすれば、フィルタ膜を通過する固形物が増え
るが、濾過水を循環させる時間を長くすれば、最終的に
は、殆どが第２のフィルタ膜１２Ｂでトラップできる。
当然ではあるがフィルタの孔径を小さくすれば、小さな
固形物が捕獲できるまでの時間は、短くなる。
【００９９】以上、第１のフィルタ膜１０の表面に、
０．１μｍ以下〜２００μｍまでの粒径分布を有する固
形物を第２のフィルタ膜１３として形成すると、０．１
μｍ以下の固形物までも取り除けることが判る。また最
大粒径は、２００μｍに限ることはなく、これ以上でも
良い。例えば〜５００μｍで分布された固形物でも濾過
は可能である。
【０１００】よって図４の様に、固形物から成るフィル
タを形成した後、排水側の流体に被除去物１４、１５が
混入された排水を通過させれば、この被除去物までも取
り除けることが判る。次に、固形物１２（または固形物
と被除去物）から成る第２のフィルタ膜１３を同一タン
ク内で形成し、続いてこの第２のフィルタ膜１３を使っ
て濾過する方法と、第２のフィルタ１３を別のタンク内
で形成して、このフィルタを移して濾過する方法とがあ
る。
【０１０１】図５および図６は、前者の方法に該当す
る。すなわち、図５では、第１の貯留槽７０ａと第２の
貯留槽７０ｂの間に第１のフィルタ膜１０を挟み、この
第１のフィルタ膜１０表面に第２のフィルタ膜１３を成
膜した後、被除去物が入った流体を入れて濾過する方法
である。
【０１０２】図５ａでは、貯留槽７０を第１の貯留槽７
０ａと第２の貯留槽７０ｂに区分けする位置に第１のフ
ィルタ膜１０を取り付け、パイプ７２から第１の貯留槽
７０ａに固形物１２（例えばＳｉのダイシング屑）が入
った流体７３を流し込み、自然落下、第１の貯留槽７０
ａの流体の加圧またはパイプ７４を吸引して、前記流体
を第２の貯留槽７０ｂに移動させるものである。この
際、第１のフィルタ膜１０上に固形物１２が捕獲され、
第２のフィルタ膜１３が形成される。その後、図５ｂの
ようにパイプ７２を介して被除去物１４、１５の混入し
た流体７３’を第１の貯留槽７０ａに供給し、そのまま
濾過を開始する方法である。
【０１０３】また図５ａ’に於いては、第１の貯留槽７
０ａに貯められた流体７３は、固形物１２と被除去物１
４、１５が混入され、第２のフィルタ膜１３は、固形物
１２と被除去物１４、１５で構成されている。この場
合、パイプ７２からは、被除去物と固形物が混入された
流体７３がながれても良いし、またはパイプ７２からは
被除去物の混入された流体が流され、貯留槽７０の外か
ら第１の貯留槽７０ａに固形物を投入しても良い。そし
て図５ｂのようにパイプ７２を介して被除去物１４、１
５の混入した流体７３’を第１の貯留槽７０ａに供給
し、そのまま濾過を開始する方法である。図６ａは、第
１のタンク７５にパイプ７６を介して固形物（例えばＳ
ｉのダイシング屑）１２の入った流体７３を流し込み、
第１のフィルタ膜１０が取り付けられた濾過装置３５が
前記流体７３で完全に浸ったら、濾過装置３５に取り付
けられたパイプ３４を介して流体を吸引する方法を示し
ている。この吸引の結果、第１のフィルタ膜１０には前
記固形物１２が捕獲され、第２のフィルタ膜１３が形成
される。そして図６ｂの如く、パイプ７６を介して被除
去物１４、１５の混入された流体を第１のタンク７５に
供給し、第２のフィルタ膜１３で被除去物１４、１５が
捕獲できていることを確認した後、濾過を行う方法であ
る。
【０１０４】また図６ａ’に於いて、第１のタンク７５
に貯められた流体７３は、固形物１２と被除去物１４、
１５が混入され、第２のフィルタ膜１３は固形物１２と
被除去物１４、１５で構成されている。この場合、パイ
プ７６から被除去物と固形物が混入された流体７３を流
しても良いし、またはパイプ７６からは被除去物の混入
された流体が流され、第１のタンク７５の外から固形物
を投入しても良い。そして図６ｂの如く、パイプ７６を
介して被除去物１４、１５の混入された流体７３’を第
１のタンク７５に供給し、第２のフィルタ膜１３で被除
去物１４、１５が捕獲できている事を確認した後、被除
去物の入った流体７３’を入れて濾過を行う方法であ
る。図７および図８は、後者の方法に該当する。固形
物、または固形物と被除去物を含むフィルタを別のタン
クで予め準備し、このフィルタを被除去物の入った流体
を入れるタンクに移して被除去物を濾過する方法であ
る。
【０１０５】図７ａでは、貯留槽７０を第１の貯留槽７
０ａと第２の貯留槽７０ｂに区分けする位置に第１のフ
ィルタ膜１０を取り付け、パイプ７２から第１の貯留槽
７０ａに固形物１２（例えばＳｉのダイシング屑）が入
った流体７３を流し込み、自然落下、第１の貯留槽７０
ａの流体の加圧またはパイプ７４を吸引して、前記流体
を第２の貯留槽７０ｂに移動させるものである。
【０１０６】この時、第１のフィルタ膜１０上に固形物
１２が捕獲され、第２のフィルタ膜１３が形成される。
そして所定の膜厚に成ったら貯留槽７０から取り出し、
図７ｂの如くフィルタを準備しておく方法である。そし
てこのフィルタを図７Ｃの如く濾過装置３５に貼り合わ
せ、この濾過装置３５を図７ｄの如く別のタンク７５に
浸漬し、パイプ３４を吸引して濾過する方法である。図
５、図６は、排水の入るタンク内で第２のフィルタを形
成するため、第２のフィルタが形成されるまでは濾過が
できないが、ここではフィルタが準備されているので、
直ちに濾過が開始できるメリットを有する。また第２の
フィルタ１３の形成場所と排水の入るタンクとが距離的
に離れていても、フィルタを簡単に持ち運ぶ事ができる
メリットを有する。
【０１０７】ここで図７ａに於いて、第１の貯留槽７０
ａの流体７３に被除去物を混入させ、固形物と被除去物
から成る第２のフィルタを形成してもよい。図８は、濾
過装置３５として準備する方法である。図８ａに於い
て、固形物１２だけを含む流体を濾過装置３５に取り付
けられた第１のフィルタ膜１０に通過させ、第１のフィ
ルタ膜１０上に第２のフィルタ膜１３を形成し、予め図
８ｂの如く濾過装置３５を準備し、この濾過装置３５を
図８Ｃの如く第２のタンク７６に浸漬し、被除去物の混
入した流体を濾過する方法である。
【０１０８】濾過装置３５の構造は、図９、図１０で詳
述するが、パイプ３４に吸引ポンプを設け、パイプ３４
を介して流体を吸引し、第２のフィルタ膜１３を形成す
る方法を採用している。
【０１０９】前述したように、予め第２のフィルタ１３
が形成された濾過装置３５を準備しておくため、距離的
に離れた所にある第２のタンク７６へ容易に持ち運びが
可能であり、しかも第２のタンク内で第２のフィルタを
形成することなく直ちに濾過が開始できるメリットを有
する。以上、固形物でフィルタを構成する方法、固形物
と被除去物でフィルタを構成する方法、また前者のいず
れかの方法で形成されたフィルタを前もって準備する方
法に於いて、第１のフィルタ膜の孔径は、固形物（Ｓｉ
のダイシング屑）の粒径分布の間に設定される。例えば
前記孔径を０．２５μｍにすると、０．２５μｍ以下の
固形物（Ｓｉのダイシング屑）、被除去物（砥粒）は通
過する。しかし０．２５μｍ以上の固形物（Ｓｉのダイ
シング屑）や被除去物（砥粒）は捕獲され、第１のフィ
ルタ膜１０の表面には、固形物および／または被除去物
から成る第２のフィルタ膜１３が形成される。この第２
のフィルタ膜１３が成長すると、次第に０．２５μｍ以
下、特に０．１μｍ近傍やそれよりも小さい固形物や被
除去物が捕獲できるようになる。次に、より好ましい濾
過装置３５の具体例を図９、図１０を参照して説明す
る。この濾過装置３５は、タンク（原水タンク）に浸漬
し、吸引するタイプのものである。
【０１１０】図９ａに示す符号３０は、額縁の如き形状
の枠であり、この枠の両面には、フィルタ膜３１、３２
が貼り合わされている。そして枠３０、フィルタ膜３
１、３２で囲まれた空間３３には、パイプ３４を吸引す
ることにより、フィルタ膜により濾過された濾過水が発
生する。そして枠３０にシールされて取り付けられてい
るパイプ３４を介して濾過水が取り出されている。もち
ろんフィルタ膜３１、３２と枠３０は、排水がフィルタ
膜以外から前記空間に侵入しないように完全にシールさ
れている。
【０１１１】図９ａのフィルタ膜３１は、薄い樹脂膜な
ので、吸引されると内側に反り、破壊に至る場合もあ
る。そのため、この空間をできるだけ小さくする必要が
ある。一方、濾過能力を大きくするためには、この空間
を沢山形成する必要があり、改良したものを図９ｂに示
す。図９ｂでは、空間３３が９個しか示されていない
が、実際は数多く形成される。また実際に採用したフィ
ルタ膜３１、３２は、約０．１ｍｍ厚さのポリオレフィ
ン系の高分子膜であり、図９ｂの如く、薄いフィルタ膜
が袋状に形成されており、図面ではＦＴで示した。この
袋状のフィルタＦＴの中に、パイプ３４が一体化された
枠３０が挿入され、前記枠３０と前記フィルタＦＴが貼
り合わされている。符号ＲＧは、押さえ手段であり、フ
ィルタ膜３１が貼り合わされた枠を両側から押さえるも
のである。そして押さえ手段の開口部ＯＰからは、フィ
ルタ膜３１、３２が露出している。詳細については、図
１０で説明する。
【０１１２】図９Ｃは、濾過装置３５自身を円筒形にし
たものである。パイプ３４に取り付けられた枠は、円筒
形で、側面には開口部ＯＰ１、ＯＰ２が設けられてい
る。開口部ＯＰ１と開口部ＯＰ２に対応する側面が取り
除かれているため、開口部間には、フィルタ膜３１を支
持する支持手段ＳＵＳが設けられることになる。そして
側面にフィルタ膜が貼り合わされる。
【０１１３】更に図１０を参照して改良された濾過装置
３５を詳述する。まず図９ｂの枠３０に相当する部分
は、図１０ｂでは３０ａに相当する。
【０１１４】符号３０ａは、段ボールの様な形状に成っ
ている。０．２ｍｍ程度の薄い樹脂シートＳＨＴ１、Ｓ
ＨＴ２の間に縦方向にセクションＳＣが複数個設けら
れ、樹脂シートＳＨＴ１、ＳＨＴ２，セクションＳＣで
囲まれて空間３３が設けられる。この空間３３の水平断
面は、縦３ｍｍ、横４ｍｍから成る矩形であり、別の表
現をすると、この矩形断面を持ったストローが何本も並
べられ一体化されたような形状である。符号３０ａは、
両側のフィルタ膜ＦＴを一定の間隔で維持しているの
で、以下スペーサと呼ぶ。
【０１１５】このスペーサ３０ａを構成する薄い樹脂シ
ートＳＨＴ１，ＳＨＴ２の表面には、直径１ｍｍの孔Ｈ
Ｌがたくさん開けられ、その表面にはフィルタ膜ＦＴが
貼り合わされている。よって、フィルタ膜ＦＴで濾過さ
れた濾過水は、孔ＨＬ、空間３３を通り、最終的にはパ
イプ３４から出ていく。
【０１１６】またフィルタ膜ＦＴは、スペーサ３０ａの
両面ＳＨＴ１、ＳＨＴ２に貼り合わされている。このシ
ートＳＨＴ１，ＳＨＴ２には、孔ＨＬの形成されていな
い部分があり、ここに直接フィルタ膜ＦＴ１が貼り付け
られると、孔ＨＬの形成されていない部分に対応するフ
ィルタ膜ＦＴ１は、濾過機能が無く排水が通過しないた
め、被除去物が捕獲されない部分が発生する。この現象
を防止するため、フィルタ膜ＦＴは、少なくとも２枚貼
り合わされている。一番表側のフィルタ膜ＦＴ１は、被
除去物を捕獲するフィルタ膜で、このフィルタ膜ＦＴ１
からスペーサ３０ａの表面ＳＨＴ１に向かうにつれて、
フィルタ膜ＦＴ１の孔よりも大きな孔を有するフィルタ
膜が設けられる。ここではフィルタ膜ＦＴ２が一枚貼り
合わされている。依って、スペーサ３０ａの孔ＨＬが形
成されていない部分でも、間にフィルタ膜ＦＴ２が設け
られているため、フィルタ膜ＦＴ１全面が濾過機能を有
するようになり、フィルタ膜ＦＴ１全面に被除去物が捕
獲され、第２のフィルタ膜が表裏の面ＳＨ１、ＳＨ２全
面に形成されることになる。また図面の都合で、フィル
タ膜ＳＨＴ１、ＳＨＴ２が矩形状のシートの様に表され
ているが、実際は図９ｂに示すように袋状に形成されて
いる。
【０１１７】次に、袋状のフィルタ膜ＳＨＴ１、ＳＨＴ
２、スペーサ３０ａおよび押さえ手段ＲＧがどのように
取り付けられているを、図１０ａ、図１０Ｃおよび図１
０ｄを参照して説明する。
【０１１８】図１０ａは完成図であり、図１０Ｃは、図
１０ａのＡ−Ａ線に示すように、パイプ３４頭部からパ
イプ３４の延在方向（縦方向）に切断した図を示し、図
１０ｄは、Ｂ−Ｂ線に示すように、濾過装置３５を水平
方向に切断し時の断面図である。
【０１１９】図１０ａ、図１０Ｃ、図１０ｄから明らか
なように、袋状のフィルタ膜ＦＴに挿入されたスペーサ
３０ａは、フィルタ膜ＦＴも含めて４側辺が押さえ手段
ＲＧで挟まれている。そして袋状にとじた３側辺および
残りの１側辺は、押さえ手段ＲＧに塗布された接着剤Ａ
Ｄ１で固定される。また残りの１側辺（袋の開口部）と
押さえ手段ＲＧとの間には、空間ＳＰが形成され、空間
３３に発生した濾過水は、空間ＳＰを介してパイプ３４
へと吸引される。また押さえ金具ＲＧの開口部ＯＰに
は、接着剤ＡＤ２が全周に渡り設けられ、完全にシール
され、フィルタ以外から流体が侵入できない構造になっ
ている。
【０１２０】よって空間３３とパイプ３４は連通してお
り、パイプ３４を吸引すると、フィルタ膜ＦＴの孔、ス
ペーサ３０ａの孔ＨＬを介して流体が空間３３に向かっ
て通過し、空間３３からパイプ３４を経由して外部へ濾
過水を輸送できる構造となっている。斯上した濾過装置
３５の動作を概念的に示したものが図１１である。ここ
では、パイプ３４側をポンプ等で吸引すれば、ハッチン
グ無しの矢印のように、水が流れ濾過されることにな
る。
【０１２１】まず、濾過装置３５は、固形物１６が混入
した流体が貯められているタンクの中に浸漬され、パイ
プ３４を介して吸引される。そして白矢印のように流体
は通過していく。そして小さな固形物１６Ｂは通過する
が、大きな固形物１６Ａは、第１のフィルタ膜３１、３
２に捕獲され、徐々に小さな固形物１６Ｂも捕獲される
ようになる。そして固形物が所定の混入率よりも少なく
なったら、第２のフィルタ膜３６が完成することにな
る。
【０１２２】続いて、図１２に示すように、この第２の
フィルタ膜３６が形成された濾過装置３５を、被除去物
の混入した排水３７に配置する。そしてパイプ３４を吸
引する事により、第２のフィルタ膜３６で被除去物が捕
獲される。この際、第２のフィルタ膜３６は、固形物１
６が集合しているため、第２のフィルタ膜３６に外力を
加えることで、第２のフィルタ膜３６を取り除いたり、
また第２のフィルタ３６の表層を取り除いたりすること
ができる。また被除去物である砥粒１４、被研磨物（研
削物）１５も固体が集合したものであるため、外力を加
えることで簡単に第２のフィルタ膜３６から離間させる
ことができ、排水３７へ移動させることができる。
【０１２３】この取り除きまたは離間は、気泡の上昇
力、水流、音波、超音波振動、機械的振動、スキージを
使って表面をこする、あるいは攪拌機等で簡単に実現で
きる。また浸漬される濾過装置３５自身が排水（原水）
の中で可動できる構造とし、第２のフィルタ膜３６の表
層に水流を発生させて第２のフィルタ３６や被除去物１
４、１５を取り除いても良い。例えば図１２に於いて、
濾過装置３５の底面を支点として矢印Ｙのように左右に
動かしても良い。この場合、濾過装置自身が可動である
ため水流が発生し、第２のフィルタ３６の表層を取り除
くことができる。また後述の気泡発生装置５４も一緒に
採用する場合、前記可動構造を採用すれば、気泡を濾過
面全面に到達させることができ、効率良く除去物を排水
側に移動させることができる。
【０１２４】また、図９Ｃで示した円筒形の濾過装置を
採用すれば、濾過装置自身を中心線ＣＬを軸にして回転
させることができ、図１２の板状のフィルタを左右に動
かす方法よりも排水の抵抗を低減できる。この回転によ
り、フィルタ膜表面に水流が発生し、第２のフィルタ膜
表層の被除去物を排水側に移動させることができ、濾過
能力を維持する事ができる。
【０１２５】図１２では、第２のフィルタ膜の表層を取
り除く方法として、気泡の上昇を活用した。斜線でハッ
チングされた矢印の方向に気泡が上昇し、この気泡の上
昇力や気泡の破裂が直接被除去物や固形物に外力を与
え、また気泡の上昇力や気泡の破裂により発生する水流
が被除去物や固形物に外力を与えている。そしてこの外
力により第２のフィルタ膜３６の濾過能力は、常時リフ
レッシュし、ほぼ一定の値を維持することになる。
【０１２６】本発明のポイントは、濾過能力の維持にあ
る。つまり第２のフィルタ膜３６に目詰まりが発生して
その濾過能力が低下しても、前記気泡のように、第２の
フィルタ膜３６を構成する固形物１６や被除去物１４，
１５に外力を与えることで、第２のフィルタ膜３６を構
成する固形物１６や被除去物１４、１５を排水側に動か
すことができ、濾過能力を長期にわたり維持させること
ができる。
【０１２７】これは、外力を与えることで第２のフィル
タの厚みをほぼ一定にしていると思われる。またあたか
も被除去物１つ１つが濾過水の入り口に栓をかけてお
り、栓が外力により外れ、外れた所から濾過水が浸入
し、また栓が形成されたら再度外力により外すの繰り返
しを行っているようなものである。しかも、気泡のサイ
ズ、その量、気泡を当てている時間を調整することによ
り、常に濾過能力を維持できるメリットを有する。
【０１２８】尚、濾過能力を維持できれば、外力が常に
加わっていても良いし、間欠的に加わっても良い。
【０１２９】また全ての実施の形態に言えることである
が、フィルタ膜は、原水に完全に浸されている必要があ
る。第２のフィルタ膜は、長時間空気に触れると膜が乾
燥し、剥がれたり、崩れたりするからである。また空気
に触れているフィルタが少しでもあると、フィルタ膜は
空気を吸引するため、濾過能力が低下するからである。
【０１３０】前述したように、本発明の原理から考える
と、第２のフィルタ膜３６が第１のフィルタ膜３１、３
２に形成されている限り、第１のフィルタ膜３１、３２
は、シート状の高分子膜でもセラミックでも良し、吸引
型でも加圧型でも良い。しかし実際採用するとなると、
第１のフィルタ膜３１、３２は、高分子膜で、しかも吸
引型が良い。その理由を以下に述べる。
【０１３１】まずシート状のセラミックフィルタを作る
となるとかなりコストは上昇し、クラックが発生した
ら、リークが発生し、濾過ができなくなる。また加圧型
であると、排水を加圧する必要がある。例えば図１３の
タンク５０を例に取ると、圧力を加えるのに、タンクの
上方は開放型ではなく密閉型でなくてはならない。しか
し密閉型であると、気泡を発生させることが難しい。一
方、高分子膜は、色々なサイズのシートや袋状のフィル
タが安価で手に入る。また柔軟性があるためクラックが
発生せず、またシートに凹凸を形成することも容易であ
る。凹凸を形成することで、第２のフィルタ膜がシート
に食い付き、排水中での剥離を抑制することができる。
しかも吸引型であれば、タンクは開放型のままで良い。
【０１３２】また加圧型であると第２のフィルタ膜の形
成が難しい。図１２に於いて、空間３３内の圧力を１と
仮定すれば、排水は１以上の圧力をかける必要がある。
従ってフィルタ膜に負荷がかかり、更には捕獲された被
除去物が高い圧力で固定され、被除去物が移動しにくい
と思われる。では上述した高分子膜をフィルタ膜として
採用した吸引型の機構の実施の形態を図１３を参照して
説明する。本構造でも第２のフィルタ膜を形成するのに
３つの方法が可能である。
【０１３３】すなわち第１の方法は、第１のフィルタ膜
が取り付けられた濾過装置５３を原水タンク５０に装着
する。更に原水タンク５０の中の流体には固形物を混入
しておく。そしてパイプ５６を吸引して第２のフィルタ
膜を形成し、第２のフィルタ膜が完成した後、パイプ５
１を介して被除去物が混入した排水を原水タンク５０に
供給し、濾過を開始する。
【０１３４】第２の方法は、第１のフィルタ膜が取り付
けられた濾過装置５３を原水タンク５０に装着する。更
に原水タンク５０の中の排水には固形物と被除去物を混
入しておく。そしてパイプ５６を吸引して第２のフィル
タ膜を形成する。第２のフィルタ膜が完成した後、パイ
プ５１を介して被除去物が混入した排水を供給し、濾過
を開始する。
【０１３５】第３の方法は、第１のフィルタ膜に第２の
フィルタ膜が形成された濾過装置を原水タンク５０を用
いず別のタンクで準備し、これを原水タンク５０に設置
する方法である。そしてパイプ５１からは被除去物が混
入した排水が供給され、排水が前記濾過装置３５を完全
に浸したら濾過を開始する。
【０１３６】尚、ここで第２のフィルタ膜を構成する固
形物としては、ダイシング屑を用いた。
【０１３７】図１３における符号５０は、原水タンクで
ある。このタンク５０の上方には、排水供給手段として
パイプ５１が設けられている。このパイプ５１は、被除
去物が混入した流体の通過する所である。例えば、半導
体分野で説明すると、ダイシング装置、バックグライン
ド装置、ミラーポリッシング装置またはＣＭＰ装置から
流れ出る被除去物が混入された排水（原水）が通過する
所である。尚、この排水は、ＣＭＰ装置から流れる砥
粒、砥粒により研磨または研削された屑が混入された排
水として説明していく。
【０１３８】原水タンク５０に貯められた原水５２の中
には、第２のフィルタ膜が形成された濾過装置５３が複
数個設置される。この濾過装置５３の下方には、例えば
パイプに小さい孔を開けたような、また魚の水槽に使う
バブリング装置の如き、気泡発生装置５４が設けられ、
ちょうどフィルタ膜の表面を通過するようにその位置が
調整されている。５５は、エアーブローである。
【０１３９】濾過装置５３に固定されたパイプ５６は、
図１２のパイプ３４に相当するものである。このパイプ
５６には、濾過装置５３で濾過された濾過流体が通過
し、第１のバルブ５８を介して原水タンク５０側に向か
うパイプ５９と、再利用（または排水される）側に向か
うパイプ６０に選択輸送される。また原水タンク５０の
側壁および底面には、第２のバルブ６１、第３のバルブ
６２、第４のバルブ６３および第５のバルブ６４が取り
付けられている。またパイプ６５の先に取り付けられて
いるものは、別途設けられた濾過装置６６である。
【０１４０】パイプ５１から供給された原水５２は、原
水タンク５０に貯められ、濾過装置５３により濾過され
る。この濾過装置に取り付けられたフィルタ膜の表面
は、気泡が通過し、気泡の上昇力や破裂により、フィル
タ膜にトラップした被除去物を動かし、常にその濾過能
力が低下しないように維持されている。
【０１４１】また第２のフィルタ膜が付いた濾過装置が
新規に取り付けられたり、休日により長期間停止された
り、またはパイプ５６に所定の混入率よりも多い被除去
物が混入されている場合は、バルブ５８を使って、濾過
流体がパイプ５９を介して原水タンク５０に循環する様
に設計されている。それ以外は、バルブ５８は、パイプ
６０に切り替えられており、濾過流体は再利用された
り、排水処理側に移送される。
【０１４２】第２のフィルタ膜が付けられた濾過装置５
３が新規に原水タンク５０に取り付けた場合、フィルタ
膜のサイズ、吸引速度によって循環の時間は異なるが、
およそ１時間循環させている。もしも第２のフィルタ膜
の一部が崩れていても、この時間で自己修復され、０．
１μｍ以下のシリコン屑まで捕獲できる膜となる。しか
しフィルタ膜のサイズの小さいものであれば３０分でも
良いことが判っている。従って循環時間が判っていれ
ば、タイマーで設定し、所定の時間が経過したら自動的
に第１のバルブ５８が切り替わるようにしても良い。
【０１４３】ここで、濾過装置は、図１０の構造を採用
しており、フィルタ膜を取り付ける枠（押さえ金具Ｒ
Ｇ）の大きさは、縦：約１００ｃｍ、横：約５０ｃｍ、
厚み：５〜１０ｍｍである。
【０１４４】被除去物が所定の混入率（濃度）よりも高
かった場合、濾過流体は異常水と判断し、自動的に循環
が開始したり、またはポンプ５７が止められ濾過が停止
される。また循環する時は、排水がタンク５０から溢れ
る事を考慮して、パイプ５１からタンク５０への流体供
給が停止されても良い。この様なケースを以下に簡単に
述べる。
【０１４５】第１のケースは、濾過装置３５が新規に取
り付けられた場合である。
【０１４６】輸送工程等で第２のフィルタ膜が破損して
いる場合があるので、循環させる事によりフィルタ膜に
被除去物を捕獲させて補修する。第２のフィルタ膜で目
的の粒子径が捕獲されるまで（被除去物が所定の第１の
混入率に成るまで）第２のフィルタ膜を成長させる。そ
して第１の所定値に成った後に、第１のバルブ５８を介
して濾過流体をパイプ６０へ移送する。
【０１４７】第２のケースは、休日、長期休暇、メンテ
ナンス等で濾過を停止し、再度濾過を開始する場合であ
る。
【０１４８】第２のフィルタ膜は、被除去物から構成さ
れ、且つ排水中に在るため、長時間濾過を停止すると、
膜表層の一部が崩れてくる恐れがある。循環は、この膜
の崩れを補修するために用いる。実験では、固形物から
成る第２のフィルタ膜は、第１のフィルタ膜に強固に付
いており、またその表面を被除去物でカバーしているた
め、前記膜の崩れは殆ど無い。しかしここでは念のため
循環させている。そして第１の所定値に濾過流体が成っ
たら、第１のバルブ５８を切り替え、パイプ６０へ移送
する。尚気泡は、少なくとも第１の所定値になり、濾過
が開始されたら発生させる。
【０１４９】第３のケースは、濾過流体に捕獲されるべ
き被除去物が混入されている場合である。
【０１５０】第２のフィルタ膜の一部が崩れたり、また
フィルタ膜が破れている時、濾過流体には、被除去物が
大量に混入される。
【０１５１】第２のフィルタ膜の一部が崩れ、所定の濃
度（第２の所定値）よりも高くなった場合は、第１のバ
ルブ５８により濾過流体がパイプ５９を介して循環する
ようにし、濾過作業を停止する。そして循環を開始して
第２のフィルタ膜を補修し、濾過流体の中の被除去物が
所定の混入率（第１の所定値）になったら、第１のバル
ブ５８を切り替えて、濾過流体をパイプ６０に移送す
る。尚気泡は、少なくとも第１の所定値になり、濾過が
開始されたら発生させる。
【０１５２】また第１のフィルタ膜が破れた場合は、第
１のフィルタ膜を付け替えるか濾過装置５３自身を付け
替える必要がある。しかし、濾過装置３５は、接着剤Ａ
Ｄ１、ＡＤ２で一体となっているため、第１のフィルタ
膜だけを付け替えるのは実質不可能である。よってここ
では第２のフィルタ膜が形成された新しい濾過装置５３
に取り替えられる。この場合は、第２のフィルタ膜が所
定の被除去物を捕獲できることを確認し、捕獲できてい
ない場合は、循環させて濾過能力を向上させる。また捕
獲できている事が確認されれば、第１のバルブ５８で切
り替え、濾過流体をパイプ６０に移送する。
【０１５３】第４のケースは、原水タンク５０の排水レ
ベルが下がり、フィルタ膜が大気に接触する場合であ
る。
【０１５４】フィルタ膜が大気に接触する前に、排水に
設けられたレベルセンサ（図１５の符号ＦＳ）により濾
過を停止する。この時は、気泡の発生も停止する。パイ
プ５１からは排水が供給されているため、また気泡によ
り乱流が発生し第２のフィルタ膜が崩れる恐れがあるか
らである。そして濾過が可能な所定の排水レベルになっ
たら、循環を開始する。そして循環している間被除去物
を検出し、濾過流体の中の被除去物が所定の混入率（第
１の所定値）になったら、第１のバルブ５８を切り替え
て、濾過流体をパイプ６０に移送する。
【０１５５】尚、濾過流体の中の被除去物の濃度を示す
第１の所定値と第２の所定値は、同じでも良いし、第２
の所定値は、第１の所定値からある幅を持って大きく設
定されても良い。
【０１５６】またセンサ６７は、固形物や被除去物を常
時センシングしている。センサとしては、受光・発光素
子の付いた光センサが、常に計測できるため好ましい。
発光素子は、発光ダイオードやレーザが考えられる。ま
たセンサ６７は、パイプ５６の途中あるいはパイプ５９
の途中に取り付けても良い。続いて、ＣＭＰ装置から流
れる被除去物が混入された排水がどのように濾過される
かについて説明する。
【０１５７】図１４ａ、ｂは、ＣＭＰ用スラリーの中に
含まれる砥粒の粒径分布を示すものである。この砥粒
は、Ｓｉ酸化物から成る層間絶縁膜をＣＭＰするもので
あり、材料はＳｉ酸化物から成り、一般にシリカと呼ば
れているものである。最小粒子径は約０．０７６μｍ、
最大粒子径は、０．３４μｍであった。この大きな粒子
は、この中の粒子が複数集まって成る凝集粒子である。
また平均粒径は、約０．１４４８μｍであり、この近傍
０．１３〜０．１５μｍで分布がピークとなっている。
またスラリーの調整剤としては、ＫＯＨまたはＮＨ３が
一般的に用いられる。またＰＨは、約１０から１１の間
である。
【０１５８】図１４Ｃは、ＣＭＰ排水が濾過され、砥粒
が捕獲されている事を示すデータである。実験では、前
述したスラリーの原液を、純水で５０倍、５００倍、５
０００倍に薄め、試験液として用意した。この３タイプ
の試験液は、従来例で説明したように、ＣＭＰ工程に於
いて、ウェハが純水で洗浄されるため、排水は、５０倍
〜５０００倍程度になると想定して用意され、それぞれ
を図１３の原水タンク５０に入れ、濾過装置５３を使っ
て濾過をした。
【０１５９】濾過前の試験液の光透過率を４００ｎｍの
波長の光で調べると、５０倍の試験液は、２２．５％、
５００倍の試験液は、８６．５％、５０００倍の試験液
は、９８．３％である。排水に砥粒が含まれているの
で、光は散乱され、濃くなるに従い透過率が小さくなっ
ていることが判る。
【０１６０】一方、濾過後の透過率は、３つのタイプと
も９９．８％となった。つまり濾過する前の光透過率よ
りも濾過後の光透過率の値が大きいため、砥粒は捕獲で
きている事が判る。尚、５０倍希釈の試験液の透過率デ
ータは、その値が小さいため図面上では省略されてい
る。
【０１６１】以上の結果から、固形物１６Ａ、１６Ｂで
形成された第２のフィルタ膜を有するフィルタで、ＣＭ
Ｐから排出される被除去物を濾過すると、透過率で９
９．８％程度まで濾過できることが判った。
【０１６２】第２のフィルタ膜を形成する固形物は、研
磨、研削、粉砕等で機械的に作られても良いし、自然界
から集めても良い。またその粒径分布は、図２の如き粒
度分布を持たせることが好ましい。特に粒径分布は、１
μｍ以下で第１のピークを、２０〜５０μｍで第２のピ
ークを持たせ、第１のピーク近傍の小さな固形物の割合
よりも、第２のピーク近傍の大きな固形物の割合の方が
大きいことが好ましい。
【０１６３】一方被除去物は、加工により生成されたま
まの粒径分布で排水に取り込まれ、これを濾過しても良
い。また、この排水の中に別途微粒子を混入し、被除去
物と前記微粒子を含む全体の粒径分布が図２の分布、ま
たはそれに近い分布になるように調整しても良い。例え
ばＣＭＰの排水中の被除去物は、図１４のように、約
０．１μｍ近傍をピークとし、これを中心に１μｍ以下
の狭い範囲で分布されているため、図２ａの約１μｍか
ら約２００μｍの分布を持つ微粒子（例えばダイシング
屑）をＣＭＰの排水に混入しても良い。これにより固形
物から成る第２のフィルタ上に捕獲されてできる膜は、
第２のフィルタと同様な隙間を持ち、被除去物の捕獲
性、流体の透過率性を維持できるメリットを有する。
【０１６４】ＣＭＰ用の砥粒は、シリカ系、アルミナ
系、酸化セリウム系、ダイヤモンド系が主にあり、他に
酸化クロム系、酸化鉄系、酸化マンガン系、ＢａＣＯ４
系、酸化アンチモン系、ジルコニア系、イットリア系が
ある。シリカ系は、半導体の層間絶縁膜、Ｐ−Ｓｉ、Ｓ
ＯＩ等の平坦化、Ａｌ・ガラスディスクの平坦化に使用
されている。アルミナ系は、ハードディスクのポリッシ
ング、金属全般、Ｓｉ酸化膜等の平坦化に使用されてい
る。また酸化セリウムは、ガラスのポリッシング、Ｓｉ
酸化物のポリッシングとして、酸化クロムは、鉄鋼の鏡
面研磨に使用されている。また酸化マンガン、ＢａＣＯ
４は、タングステン配線のポリッシングに使用されてい
る。
【０１６５】更には、酸化物ゾルと呼ばれ、このゾル
は、シリカ、アルミナ、ジルコニア等、金属酸化物また
は一部水酸化物から成るコロイドサイズの微粒子が水ま
たは液体中に均一に分散されているモノで、半導体デバ
イスの層間絶縁膜やメタルの平坦化に使用され、またア
ルミ・ディスク等の情報ディスクにも検討されている。
【０１６６】これらの砥粒も図１４ａ、ｂと同様な粒径
サイズであり、もちろんこれらが被除去物として入った
排水の濾過、砥粒の捕獲も可能であることは言うまでも
ない。次に濾過により得られる被除去物を含む濃縮水の
処理について説明する。図１３に於いて、原水タンク
は、時間とともに被除去物が濃縮されてくる。そして所
望の濃度になった場合、濾過作業を停止し、凝集沈殿さ
せて放置する。するとタンクの中の原水は、だいたい層
状に分かれる。つまり上層から下層に従い、やや透明な
流体から全く非透明な流体に分布される。これらをバル
ブ６１〜６４を使い分けて回収している。
【０１６７】例えば、やや透明で被除去物の少ない原水
は、第２のバルブ６１を開けて、濾過装置６６を介して
回収する。続いてバルブ６２、６３を順次開けて流体を
回収する。最後には、原水タンクの底に貯まった濃縮ス
ラリーをバルブ６４を開けて回収する。
【０１６８】先にバルブ６４を開けると、原水の自重に
よりいっきに濃縮スラリーが流れ、しかも上方の流体も
出て制御が難しい。そのため、ここでは、６１、６２、
６３、６４の順にバルブを開けて回収している。
【０１６９】また図１３の下中央（点線で囲んだ図）に
は、原水タンクの原水レベル検査手段８０が図示されて
いる。これは原水タンク５０の側面に、Ｌ字型のパイプ
８１が取り付けられ、また原水のレベルによりパイプ８
２が少なくとも一つ取り付けられている。このパイプ８
２は、外径がパイプ８１の内径と一致し、勘合されるよ
うになっている。
【０１７０】例えば、バルブ６３の取り付けられている
高さよりもちょっと高い位置に原水のレベルが成った
ら、このパイプ８２を取り付け、上方にのびたパイプ８
２に透明ののぞき窓を付けることで、原水のレベルを確
認することができる。従って、こののぞき窓を介して原
水レベルを確認しながら、濃縮スラリー以外の原水をぎ
りぎりまで取り除くことができる。
【０１７１】またこのパイプ自身をガラス等の透明材で
構成すれば、別途のぞき窓を取り付ける事無く原水のレ
ベルを確認することができる。またこの検査手段は予め
取り付けられていても良い。
【０１７２】一方、図１３下左には、濃縮スラリーの上
方の上水をぎりぎりまで採取するための手段が示されて
いる。つまり原水タンク５０の内側に、図のようにＬ字
型パイプ８１を取り付けておく。決まった期間で被除去
物の量が特定されていたり、また濃縮スラリーの量が特
定されていれば、パイプ８１の頭部の高さが予め決めら
れる。従って濃縮スラリーの上層よりも若干高い所にパ
イプ８１や８２の頭部を配置させれば、自動的にこの高
さまで原水を濾過装置６６に流出させることができる。
また誤ってバルブ６３を開けっ放しにしても、このパイ
プ８１や８２の頭部のレベルで原水の流出を止めること
ができる。またこの濃縮スラリーのレベルが増減した場
合、パイプ８２の取り外しで、原水の採取レベルが調整
できる。もちろんパイプ８２は、いくつも用意され、レ
ベルにより何段も取り付けられて良い。なお、濃縮水を
凝集沈殿法で回収する方法を説明したが、これに限るこ
とはない。例えば、原水５２がある濃度になったら、別
の濾過装置６６（ＦＤ）に移しても良い。例えば、ＣＭ
Ｐは、薬品と０．１μｍ以下の砥粒が含まれたスラリー
を使う。そしてポリッシングの時に水が流され、排水と
しては前記スラリーよりも濃度の薄いものが排出され
る。しかし排出された原液が濾過されるに従い濃度が濃
くなると同時に粘性も出てくる。そして濾過装置と濾過
装置の間隔が狭いと気泡は濾過装置の間に入りづらくな
り、気泡が固形物や被除去物に外力を与えなくなる。し
かも図１４ｂのように被除去物が非常に微細であると、
濾過能力の低下が早い。そのため、所定の濃度になった
ら、その原液を別の濾過装置ＦＤに移すことが好まし
い。例えば、図１３右下のように、フィルタＦＴの上層
に原水を流し込み、ポンプＰで原水を真空吸引する濾過
装置を採用しても良い。またこの濾過装置ＦＤを濃縮回
収パイプに取り付けて回収しても良い。
【０１７３】ここでは、フィルタＦＴを介して濾過し、
高濃度の原液がある程度の固まりに成るまで吸引してい
る。一方、濾過装置ＦＤに原液を移すことで原水タンク
５０の原水レベルが下がるが、パイプ５１からは濃度の
薄い原水が供給されている。そして原水の濃度が薄くな
り、原水がフィルタを完全に浸すようになったら、再度
濾過が始まるように設定すれば、原水の粘度も下がり、
気泡が濾過装置の間に入り込み固形物に外力を与えるよ
うになる。
【０１７４】また濾過装置ＦＤや６６を被除去物の回収
装置として用いても良い。例えば被除去物が入った原水
タンク５０が所定の濃度になったら、凝集沈殿を行わ
ず、濾過装置６６（ＦＤ）で分離しても良い。例えば、
シリコン屑を濾過する場合、分離されたシリコン屑は、
凝集沈殿で使用される薬品と反応していないため、比較
的純度の高いものであり、再度溶融してウェハ用のＳｉ
のインゴットにしても良い。また瓦の材料、セメント、
コンクリートの材料等と、色々な分野に再利用が可能で
ある。
【０１７５】以上述べたように、図１３のシステムで
は、原水タンク５０、濾過装置（浸漬・吸引）５３、小
型ポンプ５７で構成され、特に第１のフィルタが目詰ま
りしない様に、低圧で吸引しているため、ポンプ５７は
小型でよいメリットを有する。また従来は、原液がポン
プを通過するため、ポンプ内部が摩耗し、寿命が非常に
短かった。しかし本構成は、濾過流体がポンプ５７を通
過するため、その寿命もはるかに長くなった。従ってシ
ステムの規模が小さくでき、ポンプ５７を稼働するため
の電気代は節約でき、更にはポンプの取り替え費用も大
幅に抑えられ、イニシャルコストも、ランニングコスト
も削減できた。
【０１７６】またフィルタ膜は、ポリオリフィン系の膜
で、落としても割れず機械的強度が高く、酸・アルカリ
等の薬品に対して耐性が高いものである。そのため、原
水濃度は、高濃度まで対応でき、フィルタ膜を付けた状
態で、凝集沈殿も可能となった。
【０１７７】また別のタンクで凝集沈殿するのではな
く、原水タンクを利用して凝集沈殿させるので、余分な
配管やポンプ等が不要となり、省資源型の濾過システム
が可能となった。
【０１７８】また濾過装置は、吸引濾過で、低流速・低
圧力で濾過するため、更には第２のフィルタ膜の形成に
より、前述した第１のフィルタ膜の細孔への固形物また
は被除去物の入り込みを防止でき、濾過性能を向上させ
ることが可能となった。またエアーバブリング等の外力
発生手段により連続的に濾過が可能となった。また濾過
速度、濾過圧力は、第１のフィルタ膜が破壊や変形する
事により、第２のフィルタ膜が破壊される事のない範囲
内で設定され、濾過速度は、０．０１〜５メートル／Ｄ
ａｙ、濾過圧力は、０．０１kg/cm2〜１．０３Ｋｇｆ／
ｃｍ２（１気圧）までは実質可能である。
【０１７９】一方、濾過膜内部への固形物または被除去
物の付着が、防止でき、従来必要とされた逆洗浄は、殆
ど不要となった。
【０１８０】以上、固形物としてＳｉウェハから発生す
るシリコン屑、被除去物としてＣＭＰから発生する砥
粒、被研磨物（研削物）で説明してきたが、本発明は、
色々な分野で活用が可能である。
【０１８１】つまり固形物として、図２ａに示すような
粒度分布を別途他の材料で用意しても良い。例えばアル
ミナ、ゼオライト、ケイソウ土等、セラミック、金属材
料等の無機物でこの分布を作り第２のフィルタ膜を形成
しても良い。またピークに関しては、図２ａでは２つあ
るが、基本的には大きい粒径と小さい粒径の固形物が〜
数５００μｍの範囲で分布すれば、濾過は可能である。
更に固形物は、異なる材料が混ざっていても何ら問題は
ない。また被除去物は、本質的には固形物であれば全て
のものが濾過できる。
【０１８２】排水は地球環境に何らかの害を与えていた
が、本発明は、実施例の最初に説明したように、色々な
分野で活用が可能であり、本発明を採用することにより
その害を大幅に低減させることができるものである。
【０１８３】特に、ダイオキシンを有する物質を発生す
るごみ焼却所、放射能発生物質を精製しているウラン精
製工場、また有害物質が含まれた粉体を発生させる工場
があるが、これらは本発明の採用により有害物質を持っ
ている屑が大きなモノから小さなモノまで限りなく取り
除くことできる。
【０１８４】また被除去物が、周期表の中で、２ａ族〜
７ａ族、２ｂ族〜７ｂ族の元素のうち少なくとも一つを
含む無機固形物であれば、これらのものは本発明を採用
することにより殆ど取り除くことができる。続いて図１
５を参照して被除去物の回収を説明をする。
【０１８５】まずパイプ５１を介して被除去物（例えば
ＣＭＰの排水）を流し込み、濾過を開始する。ここでも
濾過流体の被除去物の混入率を確認し、所望の混入率よ
りも高い場合は、循環させ、所望の混入率よりも低い事
を確認して濾過を開始すうる。濾過が開始される時は、
第１のバルブ５８によりパイプ５９からパイプ６０に切
り替えられる。気泡発生装置５４は、少なくともこの時
から始動する。尚、符号７０は、パイプ５６を通過する
濾過流体の圧力を検知する圧力計であり、符号７１は、
流量計である。
【０１８６】そして連続して濾過が続けられ、原水タン
ク５０の排水の濃度が所定の濃度を超えたら、バルブ６
１〜６４のいずれかを開けて、原水５２を濾過装置ＦＤ
に流し込む。濾過装置５３は、原水タンク５２の中に何
十枚と平行に配置されている。ところが粘度が高くなる
と、濾過装置５３の間に気泡が浸入しづらくなり、第２
のフィルタ膜表面への気泡の通過が抑制されてしまう。
よって排水が所定の濃度を越えたら、排水の濃度を低下
させるために、排水の少なくとも一部を濾過装置ＦＤに
移し、パイプ５１から流れてくる排水でその濃度を低下
させている。
【０１８７】この濾過装置ＦＤは、第１の槽７２と第２
の槽７３に分けられ、この２つの槽７２、７３の間に
は、第１のフィルタ膜よりも目の粗い孔を持ったフィル
タＦＴが配置されている。そしてパイプ７４をポンプ等
で吸引することにより、強制的に原液を第２の槽７３に
移している。
【０１８８】濾過装置ＦＤで濾過をすることにより、フ
ィルタＦＴの上に、被除去物の固まりである回収物７５
を生成し、この回収物を容器７６に入れて回収してい
る。また回収物は乾燥すると飛散するため、容器は、密
閉されるものが良い。
【０１８９】そしてこの回収を続ける内に原水タンク５
０のレベルは下がるが、濾過装置ＦＤの濾過流体が再度
原水タンク５０に戻されたり、パイプ５１から排水が供
給されるため、原水タンク５０内の原水濃度が低下し、
また濾過が開始できるようになる。排水のレベルにより
ポンプを止めたり、始動したりするタイミングは、レベ
ルセンサＦＳで検知されている。更に、ＣＭＰ排水の中
の砥粒、被研磨物（研削物）を取り除いた濾過流体を再
利用する方法を図１６を参照して説明する。
【０１９０】符号８０で示すＣＭＰ装置は、一般的には
図２０のようにシステムとなって配置されているが、図
面の都合上、図１９のＣＭＰ装置を示した。このＣＭＰ
装置を除いた他の構成は、図１３、図１５と同様であ
る。
【０１９１】符号２５２は、回転定盤２５０に設けられ
た半導体ウェハであり、２５３はスラリーである。また
図示されていないがウェハ２５２および回転定盤２５０
をシャワーリングするシャワーも設けられている。
【０１９２】このＣＭＰ装置の下方、ウェハ洗浄機構部
には、排水を受ける容器ＢＬがあり、容器ＢＬの一部に
原水タンク５０へとつながるパイプ５１が取り付けられ
ている。尚詳細は、図１９、図２０で説明しているの
で、ここでは省略する。
【０１９３】排水は、スラリー原液（希釈剤、ｐＨ調整
剤および砥粒が主として含まれている）の他に、粒状の
被研磨物または被研削物、半導体ウェハの構成物質から
成るイオン、および水が混入され、濾過装置５３によ
り、スラリーに混入される砥粒および被研磨物（または
被研削物）の実質殆どが捕獲される。従ってパイプ６０
を通過する流体は、砥粒を除いたスラリー原液（例えば
調整剤であるＫＯＨまたはＮＨ３と希釈剤）、水および
イオンが含まれているので、例えばパイプ７１の間に、
前記水とイオンを取り除く精製装置が取り付けられれ
ば、濾過流体は再利用できる。そして精製されたスラリ
ー原液の中に再度砥粒が混入されて撹拌されれば、ＣＭ
Ｐ装置用のスラリーとして再利用できる。
【０１９４】またパイプ７２を介して別のタンクに前記
濾過流体を移送し、これを精製メーカーに渡し、精製し
てもらっても良い。このようなシステムにすることによ
り、大量に廃棄されるＣＭＰの排水を再利用することが
できる。続いて、実際純水製造システムとの関係を図１
７を参照して説明する。
【０１９５】まず工業用水タンク１０１に、工業用水が
貯められる。この工業用水は、ポンプＰ１でフィルタ１
０２、１０３を介して濾過水タンク１０４へ輸送され
る。フィルタ１０２は、カーボンフィルタであり、ゴ
ミ、有機物が取り除かれる。またフィルタ１０３は、フ
ィルタ１０２から発生するカーボンを取り除くものであ
る。
【０１９６】続いて濾過流体は、ポンプＰ２で、逆浸透
濾過装置１０５を介して純水タンク１０６へ輸送され
る。この濾過装置１０５は、逆浸透膜を使ったものであ
り、ここで０．１μｍ以下の屑（ゴミ）が取り除かれ
る。そして純水タンク１０６の純水は、ＵＶ殺菌装置１
０７、吸着装置１０８，１０９および純水の抵抗値を下
げる装置１１０を介して純水タンク１１１に輸送され
る。
【０１９７】ＵＶ殺菌装置１０７は、字の如く紫外線に
より純水を殺菌し、符号１０８、符号１０９は、イオン
交換し、イオンを除去する装置である。また符号１１０
は、純水の中に炭酸ガスを混入させるものである。これ
は、純水の抵抗値が高いと、ブレード等にチャージアッ
プが発生する等問題が発生するため、故意的にその抵抗
値を下げている。
【０１９８】そしてポンプＰ３を使いＣＭＰ装置の洗浄
用として純水を供給している。符号１１２は、約０．２
２μｍ以上の屑（ゴミ）を再度取り除いている。
【０１９９】続いてＣＭＰ装置で発生した排水は、ポン
プＰ４を使って原水タンク１１３に貯められ、前で述べ
た濾過装置１１４で濾過される。これは、図９、１０に
述べたものと同様のものである。そして濾過装置１１４
で濾過された濾過流体は、パイプ１２０と接続された精
製装置１２１により精製され、分離された水は濾過水タ
ンク１０４に戻される。また精製装置で精製された流体
には、砥粒が混入され再度ＣＭＰのスラリーとして再利
用されても良い。
【０２００】ここで濾過装置１１４において、濾過流体
に被除去物が混入した場合は、原水タンク１１３に戻さ
れ循環されることはいうまでもない。
【０２０１】
【発明の効果】一般に、ＣＭＰのスラリーに混入される
砥粒のように０．１μｍクラスの粒体を取り除くには、
この粒体よりも小さな孔のフィルタ膜を採用するのが一
般的である。しかし本発明は、被除去物と同程度および
これよりもサイズの大きな固形物を第２のフィルタ膜と
して積層し、第２のフィルタ膜に形成される数多くの隙
間を流体の通過路として活用しているため、第２のフィ
ルタ膜が形成された濾過装置を排水中に浸漬させるだけ
で、０．１μｍクラスの流体を取り除くことができた。
従って第２のフィルタ膜が形成された濾過装置、ポン
プ、タンクでシステムを組め、設備費が安く、ランニン
グコストも低減された高精度濾過装置の実現が可能とな
った。
【０２０２】しかも第２のフィルタ膜自身が固形物の集
合体であることから、目詰まりの原因となる被除去物お
よび固形物を第２のフィルタ膜から離間させることがで
き、濾過装置の濾過能力を長期に渡り維持することも実
現できた。更には循環通過させることにより排水内の被
除去物および／または固形物が第２のフィルタ膜として
構成されて成長し、所定の粒径まで捕獲できる濾過性能
を持った第２のフィルタ膜として形成することができ、
また第２のフィルタ膜の自己修復も可能となった。よっ
て、従来の濾過装置よりもメインテナンスが大幅に低減
できる濾過装置が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るフィルタ膜を説明す
る図である。
【図２】 ダイシング時に発生する排水中のシリコン屑
の粒度分布、形状を説明する図である。
【図３】 本発明の実施形態に係るフィルタ膜を説明す
る図である。
【図４】 本発明の実施形態に係るフィルタ膜を説明す
る図である。
【図５】 固形物または固形物と被除去物から成るフィ
ルタを形成する方法を説明する図である。
【図６】 濾過装置の第１のフィルタ膜に第２のフィル
タ膜を形成する方法を説明する図である。
【図７】 フィルタ膜を準備する方法を説明する図であ
る。
【図８】 フィルタ膜を持った濾過装置を準備する方法
を説明する図である。
【図９】 本発明に採用する濾過装置を説明する図であ
る。
【図１０】 本発明に採用する濾過装置を説明する図で
ある。
【図１１】 図９、図１０の濾過動作を説明する図であ
る。
【図１２】 図９、図１０の濾過動作を説明する図であ
る。
【図１３】 本発明の濾過方法を説明するシステム図で
ある。
【図１４】 ＣＭＰの砥粒の粒径分布、および濾過前と
濾過後の光の透過率を説明する図である。
【図１５】 本発明の濾過方法を説明するシステム図で
ある。
【図１６】 本発明の濾過方法を説明するシステム図で
ある。
【図１７】 本発明の濾過方法をＣＭＰ装置に応用した
システムを説明する図である。
【図１８】 従来の濾過システムを説明する図である。
【図１９】 ＣＭＰ装置を説明する図である。
【図２０】 ＣＭＰ装置のシステムを説明する図であ
る。
【符号の説明】
１０ 第１のフィルタ １１ フィルタ孔 １２ 金属屑 １３ 第２のフィルタ ２０ 原水タンク ２１ フィルタ膜 ２３ 濾過水 ２４ ポンプ ２５ 切り替えバルブ ３０ 枠 ３１、３２ 第１のフィルタ ３４ パイプ ５０ 原水タンク ５２ 原水 ５３ 濾過装置 ５４ 気泡発生装置 ６７ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６３１ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６３１ 特許法第30条第１項適用申請有り 「電子材料」Ｖｏ ｌ．38，Ｎｏ．９，Ｐ．１−４，平成11年９月１日 （株）工業調査会発行 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 1/44 B01D 61/14 500 B01D 65/02 H01L 21/304 622 H01L 21/304 631

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のフィルタに固形物が含まれる流体
    を通過させて、前記第１のフィルタに前記固形物から成
    る層状の第２のフィルタを形成し、 前記第２のフィルタが形成された第１のフィルタを介し
    て前記流体を濾過することにより被除去物を除去する流
    体の被除去物除去方法において、 前記固形物は前記被除去物とは異なる物質であり、 層状に形成された前記第２のフィルタの表層に気泡を通
    過させて、濾過中に前記第２のフィルタの表層を取り除
    きながら、前記流体を濾過することを特徴とする流体の
    被除去物除去方法。
  2. 【請求項２】 前記固形物は、大きさの異なる粒子を含
    み、前記第１のフィルタの孔の大きさは最小の前記粒子
    の粒径よりも大きく且つ最大の前記粒子の粒径よりも小
    さく、前記第２のフィルタは大きさの異なる粒子で形成
    されることを特徴とする請求項１に記載の流体の被除去
    物除去方法。
  3. 【請求項３】 前記固形物は、２つのピークを有する粒
    径分布を有し、前記第１のフィルタの孔は、２つのピー
    クの間の大きさであることを特徴とする請求項２に記載
    の流体の被除去物除去方法。
  4. 【請求項４】 前記固形物は、無機固形物または有機物
    であることを特徴とする請求項１に記載の流体の被除去
    物除去方法。
  5. 【請求項５】 前記無機固形物は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｓ
    ｉＧｅ、Ａｌ２Ｏ３、酸化Ｓｉ、金属酸化物、または周
    期表の中で、２ａ族〜７ａ族、２ｂ族〜７ｂ族の元素の
    うち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４に
    記載の流体の被除去物除去方法。
  6. 【請求項６】 前記固形物は、機械加工により発生する
    機械加工屑または機械加工に用いる処理材であることを
    特徴とする請求項１に記載の流体の被除去物除去方法。
  7. 【請求項７】 前記機械加工は、研磨または切削である
    ことを特徴とする請求項６に記載の流体の被除去物除去
    方法。
  8. 【請求項８】 前記固形物は、シリコンの機械加工物、
    ケイソウ土またはアルミナを有することを特徴とする請
    求項１に記載の流体の被除去物除去方法。
  9. 【請求項９】 前記シリコンの機械加工物は、ダイシン
    グ、バックグラインド、ウェハポリッシングまたはウェ
    ハスライスにより生成されるものであることを特徴とす
    る請求項８に記載の流体の被除去物除去方法。
  10. 【請求項１０】 前記被除去物は、機械加工により排出
    される廃液中の微粒子であることを特徴とする請求項１
    に記載の流体の被除去物除去方法。
  11. 【請求項１１】 前記被除去物は、ＣＭＰにより排出さ
    れる廃液中の微粒子であることを特徴とする請求項１に
    記載の流体の被除去物除去方法。
  12. 【請求項１２】 第１のフィルタに固形物が含まれる流
    体を通過させて、前記第１のフィルタに前記固形物から
    成る層状の第２のフィルタを形成し、 前記第２のフィルタが形成された第１のフィルタを介し
    て前記流体を濾過することにより被除去物を除去する流
    体の被除去物除去方法において、 前記固形物は前記被除去物とは異なる物質であり、 前記第２のフィルタは前記第１のフィルタ側から吸引さ
    れて層状に形成され、 前記第２のフィルタの表層に気泡を通過させて、濾過中
    に前記第２のフィルタの表層を取り除きながら、前記流
    体を吸引濾過することを特徴とする流体の被除去物除去
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記流体の吸引速度は、前記第２のフ
    ィルタを破壊しない範囲内で設定されることを特徴とす
    る請求項１２に記載の流体の被除去物除去方法。
  14. 【請求項１４】 前記流体の吸引速度は、０．０１〜５
    メートル／Dａｙであることを特徴とする請求項１３に
    記載の流体の被除去物除去方法。
  15. 【請求項１５】 前記流体の吸引圧力は、前記第２のフ
    ィルタを破壊しない範囲内で設定されることを特徴とす
    る請求項１２に記載の流体の被除去物除去方法。
  16. 【請求項１６】 前記流体の吸引圧力は、０．０１〜
    １．０３Ｋｇｆ／ｃｍ 2 であることを特徴とする請求項
    １５に記載の流体の被除去物除去方法。
  17. 【請求項１７】 前記固形物は、大きさの異なる粒子を
    含み、前記第１のフィルタの孔の大きさは最小の前記粒
    子の粒径よりも大きく且つ最大の前記粒子の粒径よりも
    小さく、前記第２のフィルタは大きさの異なる粒子で形
    成されることを 特徴とする請求項１２に記載の流体の被
    除去物除去方法。
  18. 【請求項１８】 前記固形物は、２つのピークを有する
    粒径分布を有し、前記第１のフィルタの孔は、２つのピ
    ークの間の大きさであることを特徴とする請求項１７に
    記載の流体の被除去物除去方法。
  19. 【請求項１９】 前記固形物は、無機固形物または有機
    物であることを特徴とする請求項１２に記載の流体の被
    除去物除去方法。
  20. 【請求項２０】 前記無機固形物は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、
    ＳｉＧｅ、Ａｌ２Ｏ３、酸化Ｓｉ、金属酸化物、または
    周期表の中で、２ａ族〜７ａ族、２ｂ族〜７ｂ族の元素
    のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１
    ９に記載の流体の被除去物除去方法。
  21. 【請求項２１】 前記固形物は、機械加工により発生す
    る機械加工屑または機械加工に用いる処理材であること
    を特徴とする請求項１２に記載の流体の被除去物除去方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記機械加工は、研磨または切削であ
    ることを特徴とする請求項２１に記載の流体の被除去物
    除去方法。
  23. 【請求項２３】 前記固形物は、シリコンの機械加工
    物、ケイソウ土またはアルミナを有することを特徴とす
    る請求項１２に記載の流体の被除去物除去方法。
  24. 【請求項２４】 前記シリコンの機械加工物は、ダイシ
    ング、バックグラインド、ウェハポリッシングまたはウ
    ェハスライスにより生成されるものであることを特徴と
    する請求項２３に記載の流体の被除去物除去方法。
  25. 【請求項２５】 前記被除去物は、機械加工により排出
    される廃液中の微粒子であることを特徴とする請求項１
    ２に記載の流体の被除去物除去方法。
  26. 【請求項２６】 前記被除去物は、ＣＭＰにより排出さ
    れる廃液中の微粒子であることを特徴とする請求項１２
    に記載の流体の被除去物除去方法。
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