JP3306402B2 - 流体の被除去物回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の被除去物回
収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事、また産業
廃棄物を分別し再利用する事または産業廃棄物を自然界
に放出させない事は、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、環境問題にもなっている。

【０００５】この事からも判るように、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する際、ダイシングブレードや
ウェハに純水を流す手法が取られている。ダイシング装
置では、図１３に示すように、ダイシングブレードＤＢ
の温度上昇防止のために、またダイシング屑がウェハＷ
に付着するのを防止するために、半導体ウェハＷ上に純
水の流れを作ったり、ブレードＤＢに純水が当たるよう
に放水用のノズルＳＷが取り付けられ、シャワーリング
されている。そして排水は、受け皿ＢＬに取り付けられ
たパイプを介して外部に輸送されている。

【０００８】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。つまり
図１４に示すようにターンテーブル２００上に設けられ
たウェハ２０１は、砥石２０２で研磨され、ノズル２０
４から純水をシャワーリングして洗浄される。そして排
出される排水は、受け皿２０３に取り付けられたパイプ
で外部へ輸送されている。

【０００９】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。しかしダイシングの屑、バックグラインドの屑
は、一緒にタンクの中で処理されるため、分別回収は実
質不可能であった。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】例えば、図１５に示すように、ダイシング
時あるいはバックグラインド時に発生する排水は、原水
タンク３０１に集められ、ポンプ３０２で濾過装置３０
３に送られる。濾過装置３０３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３０４を介して回収水タンク３０５に送ら
れ、再利用される。または自然界に放出される。

【００１４】一方、濾過装置３０３は、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３０１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３０５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３０１に戻される。また濃
縮水タンク３０６の濃縮水は、ポンプ３０８を介して遠
心分離器３０９へ輸送され、遠心分離器３０９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３１０に集められ、分離液は分
離液タンク３１１に集められる。更に分離液が集められ
た分離液タンク３１１の排水は、ポンプ３１２を介して
原水タンク３０１に輸送される。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】続いて、ＣＭＰの機構を簡単に説明する。
図１６に示すように、回転定盤４５０上の研磨布４５１
に半導体ウェハ４５２を載せ、研磨材（スラリー）４５
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４５２表面の凹凸を無くして
いる。研磨材４５３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４５１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４５３を流しながら、研磨布４５１にウェハ４５２
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、４５４は、研磨布４５１の研磨能力を維持
するもので、常に研磨布４５１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、４５５〜４５７は、ベルトである。

【００２１】上述した機構は、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、
ウェハ移載機構部、研磨機構部、ウェハ洗浄機構部およ
びこれらを制御するシステム制御から成る。

【００２２】まずウェハが入ったカセットは、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
に置かれ、カセット内のウェハが取り出される。続い
て、ウェハ移載機構部、例えばマニプュレータで前記ウ
ェハを保持し、研磨機構部に設けられた回転定盤４５０
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によりウェハがウェハ洗
浄機構部に移され、洗浄される。そして洗浄されたウェ
ハは、ウェハカセットに収容される。

【００２３】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、ウェハ洗浄機構部で純水が流される。
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。

【００２４】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１５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。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
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。

【００２６】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、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。

【００２７】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、３ｍ3
／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。

【００２８】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。

【００２９】一方、図１５の如き、５ｍ３／１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２０３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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】また排水の中に入った被除去物（ダイシン
グ屑、研磨屑または砥粒）を凝集沈殿する方法では、被
除去物が化学的に反応されているため、再利用が難しい
問題もあった。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。

【００３３】またダイシング屑、バックグラインド屑、
バックラッピングの屑は、一つのタンクの中へまとめて
排水され、屑の中には環境基準が非常に厳しいものもあ
り、これらをまとめて回収していたため、被除去物の材
料別、特定の不純物が入った被除去物を選別して回収す
ることは実質不可能であった。またＣＭＰの排水も同様
である。

【００３４】

【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、不純物が導入された被除去物を混
入した流体は、実質的に前記不純物の材料により区別さ
れ、この不純物の材料により区別された流体毎に濾過さ
れた流体を取り出し、残った前記被除去物を区別された
前記不純物毎に回収することで解決するものである。

【００３５】第２に、第１の槽に第１不純物を有する第
１の被除去物が混入された第１の流体を入れ、第２の槽
に第２不純物を有する第２の被除去物が混入された第２
の流体を入れ前記第１の槽および第２の槽から濾過され
た流体を取り出してそれぞれ被除去物の混入率を高め、
前記被除去物の混入率が高められた前記第１の流体およ
び第２の流体を第１の回収槽および第２の回収槽にそれ
ぞれ移し、前記第１の槽および前記第２の回収槽に設け
られた前記流体の除去手段により前記流体を取り除き、
前記第１の回収装置および第２の回収装置に残った前記
第１の被除去物および第２の被除去物を別々に回収する
ことで解決するものである。

【００３６】特定の不純物が入った被除去物を選別回収
できるため、後の工程で、この不純物を再利用するに
も、廃棄するにも、その処理が容易となる。特に環境基
準が厳しい不純物が入った被除去物は、他の被除去物と
まとめられて回収されないため、その回収効率が向上す
る。

【００３７】第３に、前記第１の槽は、前記第１の流体
中に含まれる前記第１の被除去物の少なくとも一部から
成るフィルタで前記第１の流体の一部を前記第１の槽か
ら取り出し、前記第２の槽では、前記第２の流体中に含
まれる前記第２の被除去物の少なくとも一部から成るフ
ィルタで前記第２の流体の一部を前記第２の槽から取り
出し、前記被除去物の混入率が高められた前記第１の流
体および第２の流体とすることで解決するものである。

【００３８】第４に、前記第１の槽は、前記第１の流体
中に含まれる前記第１の被除去物から成るフィルタで前
記第１の流体の一部を前記第１の槽から取り出し、前記
第２の槽では、第２の流体中に含まれる第２の被除去物
から成るフィルタで前記第２の流体の一部を前記第２の
槽から取り出し、前記被除去物の混入率が高められた前
記第１の流体および第２の流体とする事で解決するもの
である。

【００３９】被除去物から成るフィルタでこの被除去物
を捕獲し、しかも被除去物の粒度分布が広ければ、０．
１μｍ以下の微粒子まで捕獲できる。よって殆どの被除
去物を選別して回収することができる。

【００４０】第５に、前記第１の槽の第１の流体を第１
の支持フィルタを介して循環させ、前記第１の支持フィ
ルタ表面に前記被除去物から成る第１の積層フィルタを
形成し、前記第１の積層フィルタで前記第１の流体の一
部を前記第１の槽から取り出して、前記第１の被除去物
の混入率を高めた第１の流体とすることで解決するもの
である。

【００４１】支持フィルタを排水の中に投入し、この支
持フィルタを介して流体を吸引すれば、簡単に被除去物
から成る積層フィルタが形成できる。しかもこの支持フ
ィルタの濾過精度よりも濾過精度の高いものが形成でき
るため、殆どの被除去物を選別して回収することができ
る。

【００４２】第６に、第１の槽は、第１の流体中に含ま
れる第１の被除去物と異なる固形物から成るフィルタで
前記第１の流体の一部を前記第１の槽から取り出し、第
２の槽では、第２の流体中に含まれる第２の被除去物と
異なる固形物から成るフィルタで前記第２の流体の一部
を前記第２の槽から取り出して、前記被除去物の混入率
が高められた前記第１の流体および第２の流体とし、前
記被除去物の混入率が高められた前記第１の流体および
第２の流体を第１の回収槽および第２の回収槽にそれぞ
れ移し、前記第１の槽および前記第２の回収槽に設けら
れた前記流体の除去手段により前記流体を取り除き、前
記第１の回収装置および第２の回収装置に残った前記第
１の被除去物および第２の被除去物を別々に回収するこ
とで解決するものである。

【００４３】第７に、前記第１の槽の第１の流体に、第
１の支持フィルタ表面に形成された前記第１の被除去物
と異なる固形物から成る第１の積層フィルタを浸漬し、
前記第１の積層フィルタで前記第１の流体の一部を前記
第１の槽から取り出して、前記第１の被除去物の混入率
を高めた第１の流体とすることで解決するものである。

【００４４】予め固形物から成るフィルタを形成し、こ
れにより被除去物を捕獲すれば、従来捕獲が非常に大変
だったＣＭＰ排水中の微粒子（０．１μｍ以下）も捕獲
でき、被除去物の材料別、被除去物の不純物別に回収す
ることができる。

【００４５】第８に、前記第１の積層フィルタは、大き
さの異なる第１の被除去物を含むことで解決するもので
ある。

【００４６】第９に、前記第１の被除去物は、大きさの
異なる粒子を含み、前記第１の支持フィルタの孔の大き
さは最小の粒子の粒径よりも大きく、最大の粒子の粒径
よりも小さいことで解決するものである。

【００４７】

【発明の実施の形態】まず流体の被除去物除去方法につ
いて図１から図４を参照してその概要を説明する。

【００４８】図１は、排水を濾過する濾過装置５３を示
すものであり、排水中に混入されている被除去物を、被
除去物の中に混入されている不純物の種類によって別々
に回収するものである。

【００４９】例えば、シリコンウェハは、特定の不純物
が入ったシリコンインゴットからスライスされ、スライ
スされたウェハは、ダイシング、バックグラインド、バ
ックラッピングまたはＣＭＰ等で削られ、トータルでイ
ンゴットの２／３以上がシリコンの屑となる。

【００５０】従って、これらの屑を回収して再利用する
事により、環境に優しいシステムが可能となり、更に
は、シリコンに導入される不純物に着目し、実質的に別
々に回収すれば、シリコンを再溶融し半導体装置の基板
として再利用し易くなる。また環境基準が非常に厳しい
不純物は、この不純物が入ったシリコン屑を選別して回
収することができる。

【００５１】特に、半導体材料から成る結晶インゴット
をウェハにスライスする時に発生する屑は、前記結晶イ
ンゴットと同一の組成、同一の不純物組成から成るた
め、回収は非常に有効である。例えば、半導体ウェハを
製造する工場に於いて、発生する屑を、結晶インゴット
の組成別に回収すれば、この屑は、インゴットを製造す
る際の結晶溶融液の材料として再利用できる。

【００５２】またＣＭＰ等では、Ａｌ、Ｃｕ、タングス
テン等の金属材料により研磨工程を別々にしており、更
には砥粒材料も別々になっている。従って金属材料毎に
回収することも、また砥粒別に回収することも可能とな
る。

【００５３】更には、半導体の不純物として、リン、ア
ンチモン、砒素、ボロン等が使われている。特に、砒素
は、有害物質であるため、この物質が入った排水を区別
して回収することで、砒素を集中して回収することがで
きる。つまり特定の不純物の混入率が高いところは、選
択的に回収することで、被除去物を選別して回収するこ
ともできる。

【００５４】排水タンク５０は、それぞれ排水の中に入
っている被除去物の組成または被除去物の中の不純物に
より別々に用意される。例えば、第１の排水タンク５０
Ａと第２の排水タンク５０Ｂが用意され、砒素が入った
ダイシング屑（被除去物）を洗い流した第１の排水５２
Ａは、第１の排水タンク５０Ａに貯められ、砒素が入ら
ないダイシング屑を洗い流した第２の排水５２Ｂは、第
２の排水タンク５０Ｂに貯められる。そしてそれぞれに
用意された濾過装置５３Ａ、５３Ｂにより排水は高濃度
にされ、回収装置６８Ａ、６８Ｂに別々に回収される。

【００５５】この方法により、砒素だけに限らず、他の
不純物、ＣＭＰでは金属材料、または砥粒の種類により
別々の排水タンクに排水を貯め、これらを別々に回収す
ることができる。

【００５６】図２は、図１の複数設置された回収システ
ムの一つを具体的に説明するものであり、排水タンク５
０に貯められた排水から流体を取り除き、排水タンク５
０の被除去物の濃度を高め、所定の濃度になったら回収
装置６８に排水を移送し、この回収装置６８で再度流体
を取り除き、フィルタＦＴｂで捕獲され砂状に成った被
除去物（回収物）７５を回収するものである。また濾過
装置５３で排水を濾過し、濾過流体を再利用するもので
ある。回収する手法としては、フィルタ膜ＦＴｂの下層
に位置する第２の貯留槽７３の空気をパイプ７４を介し
て吸引し、気圧差を利用して流体を第２の貯留槽７３に
移している。

【００５７】排水タンク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、パイプ５１は、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
排水が通過する所である。またウェハ製造メーカに於い
ては、ウェハにスライスする時に発生する被除去物が混
入された排水が通過する所である。

【００５８】排水タンク５０に貯められた排水５２の中
には、吸引型の濾過装置５３が複数個設置される。そし
てこの濾過装置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ばバブリング装
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。

【００５９】濾過装置５３に固定されたパイプ５６は、
吸引されて濾過された流体が通過し、パイプ５６を通過
した流体は、第１のバルブ５８を介して排水タンク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。また排水タン
ク５０の側壁および底面には、排水を回収装置６８へ移
送する第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、パイ
プ６５、６６は、回収装置６８へ延びている。

【００６０】またセンサ６７は、パイプ６０を通過する
濾過された流体中の被除去物の濃度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。尚、符号７０は、パイプ５６を通過する
濾過水の圧力を検知する圧力計であり、符号７１は、流
量計である。

【００６１】一方、排水タンクは、時間とともに濃縮さ
れてくる。そして被除去物が入った排水タンク５０が所
定の濃度になったら、排水が回収装置６８へ輸送され、
回収装置６８で流体と被除去物に分離される。この回収
装置６８は、第１の貯留槽７２と第２の貯留槽７３に分
けられ、この２つの槽７２、７３の間には、フィルタＦ
Ｔｂ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、第２の貯留槽７３の気圧が下が
り、強制的に排水を第２の貯留槽７３に移している。

【００６２】この吸引の結果、フィルタＦＴｂの上に
は、砂の固まりの様な被除去物の集合体（回収物）７５
が生成され、この回収物７５は、容器７６に入れて回収
される。回収物は乾燥すると飛散するため、容器は、流
体が蒸発しない密閉されたケースや袋等から成る。図３
は、回収装置６８の回収機構を説明するものである。

【００６３】図３ａは、第１の貯留槽７２に排水８２を
貯め、吸引により流体を第２の貯留槽７３に移送してい
る図面である。第２の貯留槽７３は、上に開口部を持つ
流体用の容器であり、側面には吸引用のパイプ７４と流
体を排出するパイプ８０が設けられている。パイプ７４
は、第２の貯留槽７３の空気を吸引するため、第２の貯
留槽７３内の流体面よりも上に設置されている。またパ
イプ８０を介して流体は、図２の排水タンク５０に戻さ
れている。この第２の貯留槽７３の上には第１の貯留槽
７２が載せられ、第２の貯留槽７３の開口部に対応する
第１の貯留槽７２の底面には、流体が通過可能な孔がた
くさん設けられている。そして第１の貯留槽７２から第
２の貯留槽７３へ向かう排水の通路には被除去物を捕獲
するフィルタＦＴｂ、ＦＴｃが設けられている。

【００６４】一方、第１の貯留槽７２の中には、回収槽
８１が設けられている。この回収槽８１は第１の貯留槽
７２から取り外せる機構になっている。この回収槽８１
内の底面には、回収物７５の支持も兼ねてフィルタＦＴ
ｂが設けられている。パイプ６６から流入された排水８
２は、パイプ７４を真空吸引する事により、第２の貯留
槽７３へ落ちる。この時、被除去物はフィルタＦＴｂに
捕獲されて積層され、最終的には排水が殆ど取り除かれ
被除去物だけが回収槽８１の中に残る。

【００６５】ここで、流体が第２の貯留槽７３に移動し
やすいように、フィルタの孔は、大きく形成されてい
る。回収装置６８よって、被除去物が全て分離されなく
ても良いからである。つまり排水タンク５０の濃度を低
下させるのが第１の目的であり、また荒い濾過でも良い
から高スピードで被除去物を回収するのが第２の目的で
ある。またフィルタＦＴｂ、ＦＴｃの孔が大きく、第２
の貯留槽７３に被除去物が混入されていても、パイプ８
０で排水タンク５０に戻しているから、何ら問題はな
い。

【００６６】図３ｂは、回収槽８１に被除去物８３が砂
状に捕獲された状態を示すものである。回収槽８１は、
第１の貯留槽７２から取り外せるため、この回収槽８１
をそのまま取り外し回収しても良いし、別途用意された
容器８３の中に被除去物を入れて回収しても良い。

【００６７】また図３ｃの様に突き上げ装置８４を採用
し、人手を借りずに回収しても良い。つまり回収槽８１
の中のフィルタＦＴｂを突き上げ手段８５により突き上
げ、回収物７５を回収槽８１の上に移動させる。そして
回収物７５をスキージ等で移動させ、図３ｄの様に容器
８３の中に入れる。またフィルタＦＴｂも含めてマニュ
ピレータで掴み、容器８３の中に収納しても良い。

【００６８】そして図３ｅの如く、容器８３を重ね一度
に回収する。ここで容器に符号を付し、中に入っている
回収物（特に被除去物材料、組成、被除去物の中の不純
物）が判るようにしておくと、回収先での分別が便利に
なる。続いて図４を用いて実際の回収装置６８を説明す
る。図４ａは、回収装置６８の断面図であり、図４ｂ
は、第２の貯留槽７３の斜視図である。図４ｃは、第２
の貯留槽７３の上に設けられる支持板やフィルタを示す
もので、下からステンレス板８６、ナイロンネット８
７、開口部８８を持つ２枚の塩ビ板８９が図示されてい
る。図４ｄは、第１の貯留槽７２を示すもので、底面に
は開口部９０が設けられている。また図４ｅは、第１の
貯留槽７２の底面に敷かれるものを示し、下から支持板
９１、サランネットと呼ばれる樹脂シートからなるフィ
ルタ９２そしてこの上に積層される回収物７５を示して
いる。

【００６９】図４ａを参照すると判るように、第２の貯
留槽７３の縁９２の上にはゴムパッキン９３が設けら
れ、この上に図４ｃの積層物が設けられる。ステンレス
板８６は、フィルタ機能を持ったナイロンネット８７や
塩ビ板８９を支持するもので、第２の貯留槽７３の開口
部に対応する部分には、１０ｍｍφ程度の孔が数多く形
成されている。またナイロンネット８７は、孔径約１０
μｍのフィルタで、後述するケイソウ土が第２の貯留槽
７３に流れ出ないようにしている。二枚の塩ビ板８９の
開口部８８には、例えば濾過機能を持たせるために市販
のケイソウ土が埋められている。このケイソウ土の粒径
は、下層のナイロンネットの孔径よりも大きいモノが敷
かれ、上層に向かうにつれて粒径の小さなものが敷かれ
ている。またここでは、ケイソウ土を厚く形成するため
に、塩ビ板８９を２枚採用しているが、原理的には少な
くとも一枚あればよい。またケイソウ土の代わりに、別
の固形物を採用しても良い。例えばゼオライトも採用可
能である。

【００７０】そして前記塩ビ板８９の上に第１の貯留槽
７２が設けられる。また第１の貯留槽７２と第２の貯留
槽７３を一体化し、間から流体が流れでないように、縁
９２と縁９４がクランプされている。またナイロンネッ
ト８７やケイソウ土の詰め替えが考慮されて第１の貯留
槽７２と第２の貯留槽７３に分けられているが、一体型
で構成されても良い。そして第１の貯留槽７２底面の開
口部９０にもケイソウ土が敷かれている。

【００７１】第１の貯留槽７２には、出し入れが可能な
回収槽８１が設けられる。この回収槽８１の底面にも流
体の通路が複数個設けられ、この底面には、図４ｅで示
す積層物が設けられている。サランネット９２は、被除
去物を捕獲し、次第に積層されて所定の厚みの回収物と
するものであり、支持板９１は、ある程度の強度を持っ
た板から成り、図３ｃのように回収物７５を上方に突き
上げる際の支持板となる。また支持板９１の材料は金属
でもプラスチックでも良い。

【００７２】図２の排水タンク５０で高濃度になった排
水は、パイプ６５、６６から第１の貯留槽７２に移送さ
れる。そしてパイプ７４に取り付けられたポンプで真空
吸引し、排水は、濾過されて流体が第２の貯留槽７３へ
と移送される。つまりサランネット９２、第１の貯留槽
７２の開口部９０に設けられたケイソウ土９５、塩ビ板
８９の開口部８８に設けられたケイソウ土９５、そして
ナイロンネット８７の何重のフィルタで排水の被除去物
が捕獲される。そして吸引を続けている内に、サランネ
ット９２の上には、被除去物が積層され回収可能な厚み
となる。

【００７３】そして回収槽８１を回収装置６８から取り
出し、図３ｃに示す突き上げ装置８４に載置する。この
突き上げ装置８４には突き上げ手段８５が設けられ、突
き上げ手段８５は開口部９０を通して支持板９１に当接
し、支持板も含めて回収物が上方に突き上げられる。こ
の状態になれば、回収物７５は、容器８３に収納可能と
なる。では濾過装置５３の原理を説明する。発明を説明
する上で被除去物と固形物を文章中で使い分けているた
め、定義する。前者の被除去物とは、濾過したい排水の
中に含まれる物質であり、個体である。

【００７４】後者の固形物とは、前記被除去物が入った
排水を濾過するため、砂のように個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言う。例えば固形物
は、第１のフィルタ膜の上に積層されるものであり、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離間さ
れ、移動可能なものである。

【００７５】被除去物は、例えば５００μｍ〜０．１μ
ｍ以下と分布の広い粒子が大量に入ったもの、約０．３
μｍ、０．２μｍ、０．１μｍまたはそれ以下と分布の
狭い粒子が大量に入ったものであり、前者は例えばダイ
シング、バックグラインドまたはバックラップで発生す
る被除去物であり、後者は、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。

【００７６】また固形物は、〜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。次に、被除去物の集合体
および／または固形物の集合体が濾過性能の高い濾過膜
として活用できる点について説明する。

【００７７】まず発明者は、タンクの原液内に含まれる
被除去物を濾過するため、この被除去物をフィルタ膜と
して活用することを考えた。

【００７８】例えば、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ものであ
り、主に半導体材料、絶縁材料、金属材料であり、Ｓ
ｉ、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。

【００７９】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。
これはウェハの表面に樹脂を被覆し、最後に封止された
樹脂とウェハを一緒にダイシングするものである。また
セラミック基板の上に半導体チップをマトリックス状に
配置し、セラミック基板も含めて樹脂を被覆し、最後に
封止された樹脂とセラミック基板をダイシングするもの
もある。これらもダイシングする際に被除去物が発生す
る。

【００８０】一方、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、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。

【００８１】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
の中に取り込み、排水として生成されるものである。

【００８２】では、上記被除去物でフィルタを形成し、
被除去物を取り除く濾過について図５、図６、図７を参
照して説明する。

【００８３】尚、前述したように流体、被除去物は、色
々な組み合わせがあるが、ここでは流体として水が採用
され、水の中には、切削された被除去物として半導体ウ
ェハのダイシング屑が含まれたものとして説明してゆ
く。

【００８４】図５の符号１０は支持フィルタ膜で、１１
はフィルタ孔である。またフィルタ孔１１の開口部およ
び支持フィルタ膜１０の表面に層状に形成されている膜
は、被除去物１２の集合体である。この被除去物１２は
フィルタ孔１１を通過できない大きな被除去物１２Aと
フィルタ孔１１を通過できる小さな被除去物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
被除去物１２Ｂである。

【００８５】またここで採用可能な支持フィルタ膜は、
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０．２５
μｍ、厚さ０．１ｍｍのポリオレフィン系の高分子膜を
採用した。

【００８６】図５の支持フィルタ膜１０の上方には、被
除去物が混入された排水があり、支持フィルタ膜１０の
下方は、支持フィルタ膜１０により濾過された濾過水が
生成されている。矢印の方向に排水を流し、支持フィル
タ膜１０を使って前記排水を濾過するため、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
水がある側から排水が吸引される。また支持フィルタ膜
１０は、水平に配置されているが実際は、図２の様に縦
置きにされている。

【００８７】前述したようにフィルタ膜を介して排水を
加圧したり、吸引したりする結果、排水は、支持フィル
タ膜１０を通過する。その際、フィルタ孔１１を通過で
きない大きな被除去物１２Aは、支持フィルタ膜１０の
表面に捕獲される。

【００８８】支持フィルタ膜１０が浸かっている排水の
中で被除去物がランダムに位置しており、大きな被除去
物から小さな被除去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被除
去物１２Ａが積層フィルタ膜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被除去物１２
Ａから小さな被除去物１２Ｂが捕獲されていく。この
時、研削、研磨または粉砕等の機械加工により発生する
前記被除去物は、その大きさ（粒径）がある範囲で分布
し、しかもそれぞれの被除去物の形状が異なっているた
めに、被除去物と被除去物の間には、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、最終的に排
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。

【００８９】この積層フィルタ膜１３は、大きな被除去
物１２Ａから小さな被除去物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
小さな被除去物１２Ｂをトラップする様になる。この状
態を示す図が、図６である。しかも積層フィルタ膜１３
は、層状に残存しているだけで被除去物は砂のように容
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、
簡単に積層フィルタ膜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、積層フィルタ膜１３の濾過能力が低下しても、積層
フィルタ膜１３に外力を加えることで、簡単にその能力
が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積層フィルタ膜１３の表層の被
除去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、濾過能力の維持が実現されている。

【００９０】しかし支持フィルタ膜１０が新規で取り付
けられた場合、支持フィルタ膜１０の表面には被除去物
１２の層（積層フィルタ膜１３）が形成されていないの
で、また支持フィルタ膜１０に積層フィルタ膜１３の層
が薄くしか形成されていないので、フィルタ孔１１を介
して小さな被除去物１２Bが通過する。この時は、その
濾過水を再度排水が貯められている側に循環し、小さな
被除去物１２Ｂが第２のフィルタ膜１３で捕獲されるこ
とを確認するまで待つ。そして確認した後は、通過した
小さな被除去物１２Ｂの如きサイズの小さな被除去物が
次々と捕獲され、排水は所定の清浄度で濾過される。

【００９１】図２に示す光センサ６７の如き、被除去物
検出手段を取り付け、前記被除去物の混入率が検査でき
るようになっていると確認が容易である。

【００９２】また濾過水に小さな被除去物１２Ｂが残存
している場合、この濾過水を戻すのではなく、別のタン
クに移し、この小さな被除去物１２Ｂやこの被除去物１
２Ｂと同程度のサイズの被除去物が捕獲されるのを確認
するまで待ち、この後は、通過した小さな被除去物１２
Ｂの如きサイズの小さな被除去物が次々と捕獲され、排
水は所定の清浄度で濾過されるため、濾過水は再利用可
能となる。また積層フィルタ膜１３の上層に貯まる排水
は、徐々に濃縮される。

【００９３】図７に示すグラフは、被除去物の粒度分布
を示すもので、一例としてＳｉウェハのダイシング時に
発生する切削屑の粒径分布を示すものである。およそ
０．１μｍ〜２００μｍの範囲で分布されている。尚、
粒径分布測定装置は、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
された排水を濾過した際、この切削屑が第１のフィルタ
膜１０に形成され、０．１μｍ以下の切削屑まで捕獲す
ることが判っている。また実際のダイシング屑の中に
は、Ｓｉの他に、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等から成る絶
縁膜、Ａｌ、ＣｕまたはＷ等から成る金属材料も含まれ
ている。

【００９４】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支
持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。

【００９５】逆に、被除去物の粒径のピークが０．１μ
ｍ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、支持フィルタ、積層フィルタは直ぐ
に目詰まりを起こすだろう。図７からも判るように、被
除去物である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。また電子顕微鏡等で観察すると、被除去物の形状が
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、被除去物の形状が多種多様であるか
ら、被除去物同士に色々な隙間が形成され、濾過水の通
路となり、これにより目詰まりが少なく、濾過能力の大
きいフィルタが実現されたものと考えられる。以上、支
持フィルタ膜１０の表面に、０．１μｍ以下〜２００μ
ｍまでの粒径分布を有する被除去物を積層フィルタ膜１
３として形成すると、０．１μｍ以下の被除去物までも
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〜５００μ
ｍ、〜５００μｍ以上で分布された被除去物でも濾過は
可能である。また０．１μｍ以下の被除去物が可能であ
ることから、ＣＭＰの砥粒の如き微粒子も濾過が可能で
あることが判る。つまり前もって支持フィルタ膜１０に
図７の如き粒径分布を持った固形物で積層フィルタ膜１
３を形成し、この濾過装置をＣＭＰ排水の中に浸漬すれ
ば、濾過が可能となる。次に、排水タンク５０の中に浸
漬される濾過装置３５について図８、図９を参照しなが
ら説明する。

【００９６】図８ａ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、支持フィルタ膜３１、
３２が貼り合わされ固定されている。そして枠３０、支
持フィルタ膜３１、３２で囲まれた内側の空間３３に
は、パイプ３４を吸引する事により、支持フィルタ膜、
積層フィルタ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。もちろん支持フィ
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３３に侵入しないように完全にシールされて
いる。

【００９７】図８ａの支持フィルタ膜３１、３２は、薄
い樹脂膜であるため、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
くし、濾過能力を大きくするために、この空間をたくさ
ん形成する必要がある。これを示したものが、図８ｂで
ある。図では、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支持フィ
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３
０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ＦＴ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ＦＴが露出している。

【００９８】図８Ｃ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、支持フィルタ膜３１
を支持する支持手段ＳＵＳが設けられる事になる。そし
て側面に支持フィルタ膜３１、３２が貼り合わされる。

【００９９】更に図９を使って図８ｂの濾過装置３５を
詳述する。まず図８ｂの枠３０に相当する部分３０ａを
図９ｂで説明する。

【０１００】符号３０ａは、見た限り段ボールの様な形
状に成っている。０．２ｍｍ程度の薄い樹脂シートＳＨ
Ｔ１、ＳＨＴ２が重なり、そ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、ＳＨＴ
２，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。

【０１０１】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。

【０１０２】またスペーサ３０ａの両面ＳＨＴ１，ＳＨ
Ｔ２には、孔ＨＬの形成されていない部分があり、ここ
に直接支持フィルタ膜ＦＴ１が貼り付けられると、孔Ｈ
Ｌの形成されていない部分に対応する支持フィルタ膜Ｆ
Ｔ１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
獲する支持フィルタ膜で、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、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、
積層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ＦＴ
１、ＦＴ２が矩形状のシートの様に表されているが、実
際は図８ｂに示すように袋状に形成されている。

【０１０３】次に、袋状のフィルタ膜ＦＴ１、ＦＴ２、
スペーサ３０ａおよび押さえ手段ＲＧがどのように取り
付けられているか、図９ａ、図９Ｃおよび図９ｄで説明
する。

【０１０４】図９ａは完成図であり、図９Ｃは、図９ａ
のＡ−Ａ線に示すように、パイプ３４頭部からパイプ３
４の延在方向（縦方向）に切断した図を示し、図９ｄ
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。

【０１０５】図９ａ、図９Ｃ、図９ｄを見ると判るよう
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ＡＤ１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。

【０１０６】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。この濾過装置３５
の動作を概念的に示したものが図１０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。

【０１０７】まず排水中の被除去物を支持フィルタ膜３
１、３２で捕獲し、積層フィルタ膜３６を形成した後、
濾過する方法で説明する。

【０１０８】図９の濾過装置３５は、被除去物１２が入
った流体が貯められているタンクの中に浸漬され、流体
はパイプ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。そして小さな被除去物１２Ｂは
通過するが、大きな被除去物１２Ａは、支持フィルタ膜
３１、３２に捕獲され、徐々に小さな被除去物１２Ｂも
捕獲されるようになる。そして濾過水の中の被除去物が
所定の混入率よりも少なくなったら、積層フィルタ膜３
６が完成することになる。そしてこの後、濾過装置３５
を使い濾過すれば、濾過が可能となる。またこの濾過装
置３５を別の排水中に浸漬し、濾過しても良い。

【０１０９】ダイシング屑（被除去物）の排水が入った
排水タンクに前記濾過装置３５を浸漬し、濾過していく
と、所定の精度で濾過され、排水タンクの排水は時間と
共に高濃度になっていくことが判るだろう。

【０１１０】この際、積層フィルタ膜３６は、被除去物
１２が集合しているため、積層フィルタ膜３６に外力を
加えることで、積層フィルタ膜３６を取り除いたり、ま
た積層フィルタ３６の表層を取り除いたりすることがで
きる。また外力を加えることで簡単に積層フィルタ膜３
６から被除去物を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。

【０１１１】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自身が排水の中で可
動できる構造とし、積層フィルタ膜３６の表層に水流を
発生させて積層フィルタ３６や被除去物１４、１５を取
り除いても良い。例えば図１０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、積層フィルタ３６の表層を取り除くことができ
る。また図２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。

【０１１２】また、図８Ｃ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、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、
濾過能力の維持する事ができる。

【０１１３】図１０では、積層フィルタ膜を取り除く方
法として、気泡の上昇を活用した例を示した。斜線で示
す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る。そしてこの外力により積層フィ
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。

【０１１４】積層フィルタ膜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、積層フ
ィルタ膜３６を構成する被除去物１２を動かす外力を与
えることで、積層フィルタ膜３６を構成する被除去物１
２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。

【０１１５】これは、外力を与えることで積層フィルタ
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。これは、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。

【０１１６】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。

【０１１７】また全ての実施の形態に言えることである
が、積層フィルタ膜は、排水に完全に浸されている必要
がある。積層フィルタ膜は、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
気に触れている積層フィルタが少しでもあると、積層フ
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。

【０１１８】前述したように、本発明の原理から考える
と、積層フィルタ膜３６が支持フィルタ膜３１、３２に
形成されている限り、支持フィルタ膜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、支持フ
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。

【０１１９】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２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、積層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。

【０１２０】また加圧型であると積層フィルタ膜の形成
が難しい。図１０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。

【０１２１】従って、被除去物で積層フィルタ膜３６を
形成した濾過装置３５を排水タンク５０に浸漬して濾過
すると、常に濾過能力が維持できるため、排水タンク５
０の排水５２は、決まった濾過期間で所定の濃度まで排
水の濃度を高めることができる。

【０１２２】以上、被除去物としてＳｉウェハから発生
するシリコン屑で説明してきたが、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。また本発明は、０．１μｍ以下の被除去物が捕獲
できることから、ＣＭＰの砥粒の如き０．０７〜０．３
μｍ程度の狭い範囲で分布している被除去物も捕獲でき
ると判断した。

【０１２３】つまりダイシング屑から成る被除去物が層
状に形成された膜を積層フィルタ膜３６として活用し、
この積層フィルタ膜３６が形成されたフィルタをＣＭＰ
の排水に浸漬して濾過を試みた。

【０１２４】これを示すものが、図１１である。白丸で
示した符号１４が細かな砥粒であり、また二重丸で示し
た符号１５がＣＭＰにより発生した被研磨（研削）物で
あり、これらが被除去物となる。また、被除去物、固形
物の定義により、図１０で示した被除去物１２が大きな
固形物１６Ａ、小さな固形物１６Ｂとその名称変更され
ている。

【０１２５】例えば、Ｓｉ酸化物から成る層間絶縁膜を
ＣＭＰする砥粒の材料は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。測定してみると図１２
ａ、ｂの様に最小粒子径は約０．０７６μｍ、最大粒子
径は、０．３４μｍであった。この最大粒子は、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。こ
の濾過装置３５の動作概念を図１１を参照し説明する。

【０１２６】濾過装置３５は、固形物１６が入った流体
が貯められているタンクの中に浸漬され、排水３７は、
パイプ３４を介して吸引される。そして小さな固形物１
６Ｂは通過するが、大きな固形物１６Ａは、支持フィル
タ膜３１、３２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、積層フィルタ膜３６が完成する
ことになる。

【０１２７】続いて、図１１に示すように、この積層フ
ィルタ膜３６が形成された濾過装置３５を、被除去物１
４、１５の入った排水３７に投入する。そしてパイプ３
４を吸引する事により、積層フィルタ膜３６で被除去物
１４、１５が捕獲される。この際、積層フィルタ膜３６
は、固形物１６が集合しているため、積層フィルタ膜３
６に外力を加えることで、積層フィルタ膜３６を取り除
いたり、また積層フィルタ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も個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積層フィルタ膜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。

【０１２８】この取り除きまたは離間は、前述したよう
に、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。

【０１２９】図１１では、積層フィルタ膜を取り除く方
法として、気泡の上昇を活用した例を示した。斜線で示
す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る。そしてこの外力により積層フィ
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。

【０１３０】つまり積層フィルタ膜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、
積層フィルタ膜３６を構成する固形物１６や被除去物１
４，１５を動かす外力を与えることで、積層フィルタ膜
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。

【０１３１】これは、外力を与えることで積層フィルタ
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。これは、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。

【０１３２】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。

【０１３３】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、排水に完全に浸されている必要があ
る。積層フィルタ膜は、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。

【０１３４】例えば、ＣＭＰ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。そして濾過装置の間隔が狭く、粘性が出てくると、
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。しかも被除去物が非常
に細かくなると、濾過能力の低下が早い。そのため、所
定の濃度になったら、図２の様に、別の濾過装置６８に
移す。

【０１３５】ここでは、フィルタＦＴｂ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排水タ
ンク５０の排水レベルが下がるが、パイプ５１からは濃
度の薄い排水が供給されている。そして排水の濃度が薄
くなり、排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、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。

【０１３６】例えば被除去物が入った排水タンク５０が
所定の濃度になったら、凝集沈殿を行わず、回収装置６
８（ＦＤ）で分離しても良い。分離された被除去物１
４、１５は、凝集沈殿で使用される薬品で反応していな
いため、比較的純度の高いものであり、色々な分野に再
利用が可能である。

【０１３７】図１２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、５０
００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、用意された。この３つ
のタイプの試験液の光透過率を調べると、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。これら３つ
のタイプの試験液を前記第２のフィルタ膜３６が形成さ
れた濾過装置で濾過すると、濾過後の透過率は、９９．
８パーセントであった。尚、５０倍希釈の透過率データ
は、その値が小さいため図面には出てこない。

【０１３８】以上の結果から、固形物１６Ａ、１６Ｂで
形成された積層フィルタ膜を有するフィルタで、ＣＭＰ
から排出される被除去物を濾過すると、透過率で９９．
８％程度まで濾過できることが判った。

【０１３９】尚、研磨、研削、粉砕等で図７の如き粒度
分布の固形物を作ったり、自然界にある固形物を集め、
これを層状の膜として形成することで、０．１μｍ以下
の流体が捕獲できる積層フィルタを形成できることが判
った。尚、図の如く、大きな固形物の割合が小さな固形
物の割合よりも大きい事が好ましい。以上説明したよう
に、微粒子が積層フィルタで捕獲でき、被除去物の材料
組成別、被除去物の中の特定不純物別、またＣＭＰで
は、砥粒別または研磨する金属材料別に排水を区別して
生成すれば、回収装置で選別して被除去物を回収するこ
とができ、再利用の場合でも廃棄の場合でもその後の処
理が容易となる。

【０１４０】特に、環境基準が非常に厳しい不純物が入
っている被除去物は、他の被除去物とは選別されて排水
に流され、その排水は排水タンクで高濃度にされ、この
高濃度に濃縮された排水を回収装置で分離している。従
って特定の被除去物を選別回収することができ、効率の
良い回収が可能となる。

【０１４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、被除
去物の材料組成別、被除去物中の特定不純物別に選別し
て回収が可能となり、回収された後の被除去物の再利用
処理または廃棄処理が容易となる。特に環境基準が非常
に厳しい材料、または不純物は、選別されるため、その
殆どを回収することができる。

【０１４２】また被除去物または固形物から成る積層フ
ィルタは、非常に単純な構成で形成でき、しかも０．１
μｍ以下の微粒子も捕獲できるため、殆どの被除去物を
回収でき、薬品の使用がないために被除去物や流体の再
利用が可能となる。従って、産業廃棄物を極力減らせ、
環境に優しい濾過が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係り、分別回収を説明す
る図である。

【図２】本発明の実施形態に係る流体の被除去物回収方
法を説明する図である。

【図３】本発明の流体の被除去物回収装置および回収方
法を説明する図である。

【図４】図２の回収装置の具体的構成を説明する図であ
る。

【図５】本発明の実施形態に係る被除去物から成るフィ
ルタの形成方法を説明する図である。

【図６】本発明の実施形態に係る被除去物から成るフィ
ルタの形成方法を説明する図である。

【図７】ダイシング時に発生する排水中のシリコン屑の
粒度分布を説明する図である。

【図８】本発明に採用する濾過装置を説明する図であ
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】濾過動作を説明する図である。

【図１１】濾過動作を説明する図である。

【図１２】ＣＭＰから発生する排水に混入される微粒子
の分布、排水の光透過率およびこれを濾過した際の光透
過率を説明する図である。

【図１３】ダイシング装置の概略図である。

【図１４】バックグラインド装置の概略図である。

【図１５】従来の濾過システムを説明する図である。

【図１６】ＣＭＰ装置を説明する図である。

【符号の説明】

３２ 支持フィルタ ３５ 濾過装置 ３６ 積層フィルタ ５０ 排水タンク ５２ 排水 ５３ 濾過装置 ５４ 気泡発生装置 ６７ センサ ６８ 回収装置 ７２ 第１の貯留槽 ７３ 第２の貯留槽 ７５ 回収物 ７６ 容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 29/01 - 29/96 B01D 37/02

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の槽に第１不純物を有する第１の被
   除去物が混入された第１の流体を入れ、第２の槽に第２
   不純物を有する第２の被除去物が混入された第２の流体
   を入れ、前記第１の槽および第２の槽から濾過された流
   体を取り出してそれぞれ被除去物の混入率を高め、前記
   被除去物の混入率が高められた前記第１の流体および第
   ２の流体を第１の回収装置および第２の回収装置にそれ
   ぞれ移し、前記第１の回収装置および前記第２の回収装
   置に設けられた前記流体の除去手段により前記流体を取
   り除き、前記第１の回収装置および第２の回収装置に残
   った前記第１の被除去物および第２の被除去物を別々に
   回収することを特徴とする流体の被除去物回収方法。
2. 【請求項２】 前記第１の槽では、前記第１の流体中に
   含まれる前記第１の被除去物の少なくとも一部から成る
   フィルタで前記第１の流体の一部を前記第１の槽から取
   り出し、前記第２の槽では、前記第２の流体中に含まれ
   る前記第２の被除去物の少なくとも一部から成るフィル
   タで前記第２の流体の一部を前記第２の槽から取り出
   し、前記被除去物の混入率が高められた前記第１の流体
   および第２の流体と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回収方法。
3. 【請求項３】 前記第１の槽では、前記第１の流体中に
   含まれる前記第１の被除去物から成るフィルタで前記第
   １の流体の一部を前記第１の槽から取り出し、前記第２
   の槽では、第２の流体中に含まれる第２の被除去物から
   成るフィルタで前記第２の流体の一部を前記第２の槽か
   ら取り出し、前記被除去物の混入率が高められた前記第
   １の流体および第２の流体と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回収方法。
4. 【請求項４】 前記第１の槽の第１の流体を第１の支持
   フィルタを介して循環させ、前記第１の支持フィルタ表
   面に前記第１の被除去物から成る第１の積層フィルタを
   形成し、前記第１の積層フィルタで前記第１の流体の一
   部を前記第１の槽から取り出して、前記第１の被除去物
   の混入率を高めた第１の流体とし、前記第２の槽の第２
   の流体を第２の支持フィルタを介して循環させ、前記第
   ２の支持フィルタ表面に前記第２の被除去物から成る第
   ２の積層フィルタを形成し、前記第２の積層フィルタで
   前記第２の流体の一部を前記第２の槽から取り出して、
   前記第２の被除去物の混入率を高めた第２の流体とする
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流体
   の被除去物回収方法。
5. 【請求項５】 第１の槽では、第１の流体中に含まれる
   第１の被除去物と異なる固形物から成るフィルタで前記
   第１の流体の一部を前記第１の槽から取り出し、第２の
   槽では、第２の流体中に含まれる第２の被除去物と異な
   る固形物から成るフィルタで前記第２の流体の一部を前
   記第２の槽から取り出して、前記被除去物の混入率が高
   められた前記第１の流体および第２の流体とし、前記被
   除去物の混入率が高められた前記第１の流体および第２
   の流体を第１の回収装置および第２の回収装置にそれぞ
   れ移し、前記第１の回収装置および前記第２の回収装置
   に設けられた前記流体の除去手段により前記流体を取り
   除き、前記第１の回収装置および第２の回収装置に残っ
   た前記第１の被除去物および第２の被除去物を別々に回
   収することを特徴とする流体の被除去物回収方法。
6. 【請求項６】 前記第１の槽の第１の流体に、第１の支
   持フィルタ表面に形成された前記第１の被除去物と異な
   る固形物から成る第１の積層フィルタを浸漬し、前記第
   １の積層フィルタで前記第１の流体の一部を前記第１の
   槽から取り出して、前記第１の被除去物の混入率を高め
   た第１の流体とし、前記第２の槽の第２の流体に、第２
   の支持フィルタ表面に形成された前記第２の被除去物と
   異なる固形物から成る第２の積層フィルタを浸漬し、前
   記第２の積層フィルタで前記第２の流体の一部を前記第
   ２の槽から取り出して、前記第２の被除去物の混入率を
   高めた第２の流体とすることを特徴とする請求項５に記
   載の流体の被除去物回収方法。
7. 【請求項７】 前記第１の積層フィルタは、大きさの異
   なる第１の被除去物または大きさの異なる第１の固形物
   を含むことを特徴とする請求項４または請求項６のいず
   れかに記載の流体の被除去物回収方法。
8. 【請求項８】 前記第１の被除去物は、大きさの異なる
   粒子を含み、前記第１の支持フィルタの孔の大きさは最
   小の粒子の粒径よりも大きく、最大の粒子の粒径よりも
   小さいことを特徴とする請求項４または請求項６に記載
   の流体の被除去物回収方法。
9. 【請求項９】 前記被除去物を再利用することを特徴と
   する請求項１から請求 項８のいずれかに記載の流体の被
   除去物回収方法。
10. 【請求項１０】 前記被除去物を再溶融して再利用する
    ことを特徴とする請求項９記載の流体の被除去物回収方
    法。
11. 【請求項１１】 前記被除去物をインゴット材料として
    再利用することを特徴とする請求項１０記載の流体の被
    除去物回収方法。
12. 【請求項１２】 前記インゴットを半導体装置の基板と
    して再利用することを特徴とする請求項１１に記載の流
    体の被除去物回収方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の槽または前記第２の槽に入
    れられる流体に混入する被除去物には砒素が含まれるこ
    とを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記
    載の流体の被除去物回収方法。