JP3773823B2 - 被除去物の再利用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程で発生した被除去物を含む流体から、被除去物を回収し、再利用する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、排水があり、高価な濾過処理装置等で排水をきれいな水として再利用したり、除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理している。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然界に戻したり、再利用することがこれからの重要課題である。
【０００３】
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、色々な所で環境問題が発生しており、更にはリサイクルの点からも重要な問題である。
【０００４】
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、設備の温度上昇防止、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、水等の流体が供給されている。
【０００５】
図１７〜図２３は、Ｓｉ半導体ウェハの加工工程を説明するものである。図１７は、Ｓｉの単結晶がインゴット状に引き上げられたものを示す。例えば８インチで２メートルもある。そしてこのインゴット１の不要部分、上・下端部２、３を切断除去し、円柱状のいくつかのブロック４に切断分離する。この時は、図示しないブレードでカットし、水が供給される。（以上第１の研磨・研削工程）
続いて図１８の如く、円柱状のブロック４を所定のウェハ径にするため、研削刃５で外周を研削する。ここでも研削刃５、ブロック４の保護を兼ねて、水の供給手段６を介してシャワーリングする。（以上第２の研磨・研削工程）
続いて、図１９に示すように、ブロック４には、ウェハの面内結晶方位を示すために、オリエンテーションフラット７と呼ばれる切り欠けが形成される。（以上第３の研磨・研削工程）
続いて、図２０、図２１に示すように、ブロック４を接着剤で支持台ＳＵＢに貼り付け、一枚・一枚のウェハに切断する。図２０は、ダイヤモンド粒を貼り付けたブレードソー８でスライシングしている。また図２１では、ピアノ線９を張り、ピアノ線に沿ってスラリーのダイヤモンド砥粒を流し、ブロック４をスライシングしている。
【０００６】
切断後は、接着剤を薬液で溶かし、ウェハを支持台から剥がし、ウェハとして分離している。（第４の研磨・研削工程）
更には、ウェハの角部が欠けるのを防止するために、面取りが行われ、ウェハラッピングが行われる。例えば図２２のラッピング装置を使い、ウェハの表面または／および裏面を機械的化学的に研磨する。（以上第５の研磨・研削工程）
そして不純物の導入、表面の欠陥処理を行い、完全結晶にして、ウェハが出荷される。
【０００７】
このウェハは、半導体メーカーにより、所望のＩＣとして作り込まれる。またこのＩＣは、ウェハにマトリックス状に形成され、少なくともＩＣの表面に樹脂、Ｓｉ窒化膜等の保護膜が被覆される。
【０００８】
ウェハは、そのままでは厚くダイシングが難しいため、また裏面の電気抵抗を下げるために、バックラップし、約３００μｍまで薄くされる。このバックラップ装置が図２２に示される。ターンテーブル２００の上にウェハ２０１が取り付けられ、砥石２０２でウェハ裏面が削られる。符号２０４は、水を供給するノズル（シャワー）２０４である。（以上第６の研磨・研削工程）
最後に、図２３の様に半導体ウェハがダイシングされる。Ｗは、半導体ウェハで、ＤＢは、ダイシングブレードである。またＳＷ１、ＳＷ２は、ブレードに水をかけるシャワーであり、ＳＷ３は、ウェハＷに水をかけるためのシャワーである。（以上第７の研磨・研削工程）
以上の様に、半導体の製造工程では、研磨・研削工程が数多く存在し、研磨・研削工程の際に、井戸水、水道水または工業用水等の水、あるいは蒸留水、イオン交換水等の純水を流す手法が取られている。例えば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。
【０００９】
一方、「環境に優しい」をテーマに、前記半導体ウェハの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。
【００１０】
このＳｉを主体とする屑の混入された排水処理には、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り、各半導体メーカーで採用している。
【００１１】
前者の凝集沈殿法では、凝集剤としてＰＡＣ（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、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２４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３０１に集められ、ポンプ３０２で濾過装置３０３に送られる。濾過装置３０３には、セラミック系のフィルタ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Ｂ３と原水タンクにこれから発生する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、Ａｌ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同様な方法が採用されていた。
【００１６】
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を使用するため、濾過された水の中に前記化学薬品が投入される。しかしシリコン屑が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Ｓｉの屑が凝集沈降されず、シリコン屑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、濾過水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。例えば薬品の残留した濾過水をウェハ上に流すと、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。
【００１７】
また薬品とシリコン屑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、約ｐＨ６〜ｐＨ８に維持する必要があり、攪拌機、ｐＨ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。
【００１８】
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。
【００１９】
一方、図２４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３０３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３０３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３０３の手前のポンプ３０２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３０２が高容量であった。また、フィルタＦを通過する排水のうち、２／３程度は、原水タンク３０１に戻されていた。更にはシリコン屑が入った排水をポンプ３０２で輸送するため、ポンプ３０２の内壁が削られ、ポンプ３０２の寿命も非常に短かった。
【００２０】
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。
【００２１】
そのため、本出願人は、図２５の如き濾過装置を開発した。これは、特願平１１−１４８３５１号、特願平１１−１４８３５２、特願平１１−１４８３５３号で既に出願されている発明である。
【００２２】
これは、原水タンク５０の中の濾過装置５３は、吸引型のフィルタを採用し、濾過された水は、パイプ５６、第１のバルブ５８、パイプ６０を介して再利用したり、自然界に放出される。このフィルタには、原水タンク５０の中に混入された研削屑または研磨屑がトラップされ、この研削屑または研磨屑が自己形成膜となり、第２のフィルタとして機能するものである。この詳細は、図１４〜図１６で説明するため、ここでは省略する。
【００２３】
そして第２のフィルタは、研削屑または研磨屑の集合体であるため、フィルタの下から気泡発生装置５４を介して気泡を流すと、気泡の上昇力、気泡の破裂等の外力により、第２のフィルタの表面がリフレッシュされ、長期間の濾過が可能なものである。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
図２６は、濾過装置に採用される一般的なフィルタを示し、前述した排水の濾過には、必ずこのフィルタが採用される。
【００２５】
しかしながら、前記フィルタ濾過法において、半導体材料や金属の濾過される屑の多くは、酸もしくはアルカリに反応して溶解する。この溶解したイオンは、ｐＨによって水酸化物として沈殿したり、ゲル状またはコロイド状物質として水中に存在し、フィルタの目詰まりの原因物質となる。
【００２６】
このため、排水の工程で酸、アルカリが混入された場合、反応物が形成され、連続的な濾過によりフィルタの孔７１がつまりやすく、頻繁にフィルタの洗浄が必要となったり、もしくは交換が必要と成る場合があった。更には、濾過が困難になるという問題もあった。
【００２７】
一般に、ＩＣとして加工された後の研磨・研削工程では、研削屑または研磨屑を流す水として、蒸留水、イオン交換水または純水を使用するため、研削屑または研磨屑の反応物は、生成されず、生成したとしても極微量である。従って、フィルタにトラップされた研削屑または研磨屑は、固形物だけであり必ず隙間が発生し、濾過できる時間は比較的長い。
【００２８】
しかし図１７〜図２１の工程では、研削屑または研磨屑を流す水として、井戸水、水道水、工業用水を採用すると、以下の問題が発生した。つまり前述した水自身が、研削屑または研磨屑に注がれる前から、アルカリ性または酸性に傾いている場合があった。
【００２９】
また前述した水が中性で研削屑または研磨屑に注がれたとしても、切断後に接着剤を薬液で溶かしたりする処理が施されるため、何らかの薬液が排水に入る場合がある。そのため、受け皿ＢＬには、研削屑または研磨屑を流す排水と一緒に薬品が混入される場合がある。
【００３０】
そして、これらの薬品で研削屑または研磨屑が反応し、水酸化物、ゲル状またはコロイド状の反応物が生成し、フィルタの目詰まりを発生させていた。
【００３１】
【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、ｐＨが調整された排水から分離された被除去物を回収し再利用することで解決するものである。
【００３２】
第２に、前記被除去物は、シリコン屑であることで解決するものである。
【００３３】
第３に、前記シリコン屑は、結晶インゴットをウェハまで機械加工する工程または半導体ウェハを機械加工する工程で発生することで解決するものである。
【００３４】
第４に、前記排水のｐＨは、中性または弱酸性に調整されることで解決するものである。
【００３５】
第５に、回収された前記被除去物を、再融解してインゴットとすることで解決するものである。
【００３６】
第６に、前記被除去は、瓦、セメントまたはコンクリートとして再利用されることで解決するものである。
【００３７】
第７に、前記被除去物は、シリコンカーバイド、ダイヤモンドまたはジルコニアであることで解決するものである。
【００３８】
第８に、不純物が導入された前記被除去物と、前記不純物が導入されていない前記被除去物を分別して回収することで解決するものである。
【００３９】
第９に、半固形物にされた被除去物を再溶融して再利用する被除去物の再利用方法であって、前記被除去物は原水タンクの中で高濃度に濃縮された排水から分離されたものであることで解決するものである。
【００４０】
第１０に、前記被除去物を含む前記排水は縦型のフィルタの表面に形成された自己形成膜によって前記原水タンク内で高濃度に濃縮され、前記被除去物は半固形物として再利用されることで解決するものである。
【００４１】
第１１に、前記被除去物はシリコン屑であることで解決するものである。
【００４２】
第１２に、前記被除去物を、再融解してインゴットとすることで解決するものである。
【００４３】
第１３に、前記被除去は、瓦、セメントまたはコンクリートとして再利用されることで解決するものである。
【００４４】
第１４に、前記被除去物は、シリコンカーバイド、ダイヤモンドまたはジルコニアであることで解決するものである。
【００４５】
第１５に、前記排水のｐＨは、中性または弱酸性に調整されることで解決するものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
まず本発明の概要を図１〜図９を参照しながら説明する。
【００４７】
例えば、シリコンの研磨・研削工程において、接着されたブロックの接着剤を溶かす薬品、またはアニオン界面活性剤やその他のアルカリ成分の薬品が使用される場合がある。この場合、研磨・研削工程に於いて、排水の受け皿ＢＬ（図１７〜図２１を参照）には前記薬品が混入され、このシリコン排水は、ｐＨが弱アルカリ性となる場合がある。
【００４８】
この時、排水に混入されている研削屑または研磨屑は、μｍオーダーの微粉末であり、このシリコン粉末の表面積は、非常に広く、しかも活性である。そのため、シリコン粉末は溶解し、式１の様に珪酸イオンとなる。アルカリ性が強ければ強いほど、この珪酸イオン量は増加する。その後、式２に示す様に、経時的に珪酸イオンの一部がゲル状またはコロイド状に成り、濾過フィルタの表面を被うことにより、フィルタが目詰まりを起こし、濾過が困難となる場合がある。
【００４９】
【数１】

【００５０】
【数２】

【００５１】
また排水の受け皿ＢＬから流された排水が、中性または酸性であり、シリコン粉末が溶解しない場合であっても、原水タンクまでの経路に於いて、シリコン排水の中にアルカリ性の物質が混入される場合も想定される。この場合、原水タンクの排水のｐＨは高くなり、水酸基の量は増加し、シリコンが溶解し、珪酸イオンを生成する。さらに珪酸イオンがゲル状もしくはコロイド状のシリカとなる。このゲル状もしくはコロイド状のシリカが、濾過フィルタを目詰まりさせる原因となる。
【００５２】
本発明では、この排水がアルカリ性に成っていることに着目し、排水中に酸を加え、水酸基の量を減らすことによって、シリコンの溶解を押さえ、目詰まりを防止できたので、以下にその説明を行う。
【００５３】
図１に示すように、ダイシング時に発生する排水（原水）は、原水タンク１０に集められる。例えば、図１７〜図２３に示す研磨・研削装置に取り付けられた排水の受け皿ＢＬから濾過装置１１までの排水の経路に、ｐＨ調整手段１２を設けることで、排水のｐＨを調整することができる。
【００５４】
具体的には、受け皿ＢＬから原水タンク１０までの排水のパイプ、または原水タンク１０にｐＨ調整手段１２が設けられる。
【００５５】
ｐＨ調整手段１２は、ｐＨセンサ１３と、酸または／およびアルカリを添加するための注入装置１４で構成される。酸は塩酸、硫酸、硝酸等を使用でき、アルカリは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を使用できる。
【００５６】
さらにｐＨセンサ１３は、酸アルカリ注入装置１４と電気的に連動し、ｐＨの測定値と対応して酸またはアルカリの薬品が投入され、排水を所望のｐＨに制御できるシステムに成っている。また、薬品が注入された排水は、撹拌手段により撹拌される。例えばパイプの中に酸またはアルカリの薬品が注入される場合は、このパイプの中で薬品が撹拌される手段を設ける必要がある。また原水タンクに薬品が注入される場合は、スクリュー等の攪拌機が必要となる。尚、下から気泡を発生したりすることで、原水タンクの排水が常に撹拌されている場合は、攪拌機を取り付けなくても良い。
【００５７】
尚、ここでｐＨ調整手段１２から排水に注入される薬品は、アルカリ液または酸性液、排水と溶けてアルカリ性または酸性を示す固形物または粉体、また排水と溶けてアルカリ性または酸性を示す気体が該当する。
【００５８】
続いて図２は、研磨・研削装置１５に注がれる水のｐＨを調整するものである。この研磨・研削装置１５に注がれる水は、必ずしも純水、蒸留水である必要はない。例えば図１７〜図２１で採用されるシャワー用の水は、ウェハになった後に、鏡面研磨をするため、ウェハの表面が若干汚染する井戸水、工業用水または水道水でよい。しかしこれらの水は、中性ではなく、酸性またはアルカリ性に傾いている場合が多く、研削屑または研磨屑と反応する場合がある。従って、シャワー１６に水が注がれる段階で、水を所望のｐＨに調整しておいても良い。
【００５９】
前述したように、図１や図２の機構で、原水タンク１０の中の排水は、より速やかに調整される。そしてｐＨが調整された排水は、ポンプで引いたり、押し出したりすることにより、濾過装置１１に送られる。濾過装置１１には、フィル夕が装着されているが、ゲル状もしくはコロイド状の反応物質が生成されないため、目詰まりもなく、濾過された水は、配管を介して回収水タンク等に送られ、再利用される。また固形物の反応が無いため、固形物の再利用も可能となる。
【００６０】
シリコン排水の場合は、排水がアルカリ性に成ると、シリコンの溶出が問題となる。よって、中性もしくは弱酸性に制御することで、フィルタの目詰まりを防止できる。
【００６１】
続いてシリコン粉末が混ざったアルカリ水溶液による珪酸イオンの溶出について調査したので以下に説明する。図３で示すように、一定のｐＨの水溶液に一定のシリコン粉末を混ぜ、珪酸イオンの出方について調査した。
【００６２】
実験１ シリコン粉末とアルカリ水溶液との反応について（反応時間）
0.01N（０．０１規定） NaOH水溶液 5mlを密栓付きポリ容器（100ml）に取り、純水を加えて100mlとする。これにシリコン（99.99％）の粉末（約10μm粒径）100mgを加えたものを5つ用意する。4、8、23、47及び71時間後にそれぞれ0.01N HCl水溶液 5mlを加え、中和した後（71時間後は中和せず）、孔径0.5μmの濾過フィルタで濾過し、濾液中の珪酸イオン量を測定した。尚、測定は、ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）発光分析でシリコンの量を特定したものであり、珪酸イオンの数値の欄は、酸素分が加えられていないシリコンの量である。従ってここの珪酸イオンの量は、このシリコンの量に酸素が加えられた量が正しい値である。
【００６３】
アルカリ水溶液に加えられたシリコン粉末は、アルカリと反応して、珪酸イオンを生成するが、酸で中和すると、その反応は止まる。またアルカリとの反応が時間と共に減衰し、0.01N NaOH 5ml/100mlのアルカリと反応するシリコン（99.99％）の粉末（約10μm粒径）では、反応はほぼ71時間で反応はほぼ終了している。また47時間で8〜9割が反応し終わっている。
【００６４】
ここで使用した0.01N NaOH 5ml＋純水 95ml溶液の理論的なｐＨは10.7となる。
【００６５】
ｐＨは、強酸の場合は、−log［Ｈ＋］で示され、強アルカリの場合は、１４＋log［ＯＨ−］で示される。
よって１４＋l og［０．０１×５／１００］＝１０．７で表せる。
【００６６】
従って、実際の排水のｐＨが10程度までなら、研磨工程から濾過工程に至るまでの時間が数時間以内では、数mg-Si/Lの珪酸イオンの溶出量である。
【００６７】
この珪酸イオンの濃度は通常の水道水に含まれる濃度レベルであり、濾過フィルタは目詰まりを起こす濃度ではなく大きな問題はない。従って、数時間以内にｐＨ調整ができれば、珪酸イオンの溶出は、極微量であり、濾過工程に影響を与えることはない事が判る。
実験２ シリコン粉末とアルカリ水溶液との反応について（最適ｐＨ）
0.0 1N NaOH水溶液と0.01N HCl水溶液を数mlを取って混合し、ｐＨメータを使って調整しながら、ｐＨ4 、5、6、7、7.5、8、9及び10の水溶液100mlを作成する。これにシリコン（99.99％）の粉末（約10μm粒径）100mgを加える。48時間後に孔径0.5μmの濾過フィルタで濾過し、濾液中の珪酸イオン量を測定した。尚、前記ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）発光分析でシリコンの量を特定したため、珪酸イオンの欄は、シリコンの量が示されている。
【００６８】
図５・図６からも判るとおり、ｐＨが酸性側では、珪酸イオンの生成は認められないが、ｐＨ8より高いｐＨで珪酸イオンの溶出が認められる。
【００６９】
またアルカリ性を示す塩基の種類により、シリコンの溶解が異なるか調べてみた。図７〜図９に示すように、強塩基としてＮａＯＨ、弱酸強塩基としてＮａ２ＣＯ３，ＮａＨＣＯ３の３種類を用意した。まず１，３、５ｍｌを純水で希釈し、１００ｍｌとし、ｐＨを測定した。そして１００ｍｇのＳｉをそれぞれに添加し、４４時間の後に珪酸イオン濃度を測定した。測定方法は、実験１で説明した様に、０．５μｍのフィルタで濾過したのち、この濾過水の中のシリコン量をＩＣＰ発光分光法で測定した。
【００７０】
この３種類の塩基は、図７に示すように、ＮａＯＨが一番アルカリ性が強く、その後、ＮａＣＯ３，ＮａＨＣＯ３の順で弱くなる。また図８も一緒に考慮すると、アルカリ性を強く示す水溶液の方がシリコンの溶出が多かった。
【００７１】
しかし図９に示すように、ｐＨと珪酸イオン濃度（シリコンの溶出量）をグラフに示してみると、図６のカーブとほぼ一致した一定のカーブを描くことが判り、珪酸イオンの濃度は、排水のｐＨに影響されると考えられる。
【００７２】
従って、これらのことから、シリコン排水については、弱アルカリ性であるｐＨ８以下に排水を調整することにより、珪酸イオンの溶出を押さえることが出きる。
【００７３】
実際には、ｐＨ調整に使う試薬の量が最小ですみ、反応性を押さえる意味で、中性に制御することが望ましい。
【００７４】
ここで純水１リットルにNaOHが混入し、ｐＨ10の排水になったと仮定した場合、NaOHは純水中に0.0001モル存在する。0.0001モルのNaOHは4mgである。これをHClで中和した場合、HClは3.6mg必要である。通常の水道水には、ナトリウム（Na+）イオンや塩化物イオン（Cl-）は、水道水中に数mg/Lの濃度で溶解しており、中和に必要な酸もしくはアルカリを添加しても、水道水に含まれる濃度レベルと同レベルである。研磨工程では、純水だけでなく水道水や地下水も利用されており、工程でアルカリが混入し、ｐＨが高くなっても、中和処理によって、濾過処理後の水は元の水道水とほぼ同じ水質であり、充分再生利用でき、また自然界に放出できるものである。
【００７５】
以上の結果から判るように、数時間内にｐＨの調整ができれば、珪酸イオンの生成量は、水道水に一般的に含まれる不純物の量と同程度であり、しかもｐＨを中性または酸性側に調整することにより、この珪酸イオンの析出量を０．１ｍｇ／Ｌ以下に抑えることができる。
【００７６】
従って、これらの点が考慮されて、ｐＨ調整手段および酸または／アルカリ性の注入器を設け、排水のｐＨを所望のｐＨにすることにより、目詰まりの原因の一つであるゲル状もしくはコロイド状のシリカの生成を防止することができる。
【００７７】
また金属の研削屑または研磨屑の濾過に於いても、排水のｐＨを調整することにより、金属の反応を防止でき、この反応物によるフィルタの目詰まりを防止することができる。
【００７８】
続いて図１０〜図１６を参照して具体的な実施の形態を説明していく。
【００７９】
第２の実施の形態
図１０は、研磨・研削工程で発生した排水が原水タンク５０に貯められるもので、この原水タンク５０の中に濾過装置５３が浸漬される。この濾過装置５３は、セラミックのフィルタ、発泡金属から成るフィルタ、ガラス繊維から成るフィルタまたは高分子のフィルタが取り付けられ、加圧されても、吸引されても良い。尚、高分子のフィルタ材料は、ポリオレフィン系、フッ素系またはポリテトラフロロエチレン系等と耐薬品性のある色々な材料がある。また比較的耐薬品性の無い高分子、例えばセルロース系の高分子でも採用可能である。図ではポンプ５７により吸引されて濾過されているものを示した。この濾過された濾過水は、センサ６７で濾過水の研削屑または研磨屑が常時センシングされ、所望の濃度よりも数値が低い場合は、パイプ６０を介して濾過水が再利用されたり、また自然界に放出される。また前記所望の濃度よりも高い場合は、第１のバルブ５８により切り替えられ、濾過水がパイプ５９を介して原水タンク５０に戻されるようになっている。
【００８０】
この原水タンク５０にある原水５２は、常時ｐＨ調整手段でコントロールされ、ゲル状もしくはコロイド状の反応物質の生成を防止している。
【００８１】
符号１３は、ｐＨ調整手段１２を構成するｐＨセンサであり、符号１４は、酸・アルカリ注入装置である。またＡＴは、スクリュー等から成る撹拌手段である。ｐＨセンサ１３は、原水のｐＨを測定し、この結果が注入装置１４にフィードバックされている。例えば、研削屑または研磨屑がシリコンで、原水がアルカリ性に傾いている場合は、注入装置で酸性の物質が注入され、原水５２が弱アルカリ性〜酸性、特に弱アルカリ性、中性または弱酸性になるように制御されている。また原水を強酸性に傾けると、シリコンの反応物は極微量生成されるかまたは生成されない。しかし、濾過装置の取り付け金具、フィルタ自身の溶解等を考慮すると、アルカリの薬品を注入し、原水５２が中性または弱酸性になるように制御した方が良い。
【００８２】
濾過装置５３に取り付けられているフィルタには、数μｍまたは１μｍ以下の微細な孔が数多く形成されている。従来では、このフィルタの孔を塞ぐシリコンの反応物が発生していた。しかし、本発明では、原水５２のｐＨを制御しているため、原水に混ざった研削屑または研磨屑の反応物が生成されず、フィルタの目詰まりを防止することができる。
【００８３】
実験では、研削屑または研磨屑としてシリコンを採用し、図５に示すように酸性側では、極微量で、無視できる量のシリコンの溶出しか認められなかった。しかし他の半導体材料、金属材料を採用する場合、注意を要する。例えば、これらの反応物質が仮に酸性側で生成し、アルカリ性で生成しない場合は、逆の制御が必要となる。
【００８４】
またここでは、ｐＨ調整手段１２として、アルカリ性または酸性の薬液が注入される注入装置を採用した。しかし原水５２に注入される薬品は、水と溶けて酸性またはアルカリ性を示す固形物または粉体、更には水と溶けて酸性またはアルカリ性を示す気体でも良い。
【００８５】
このシステムによれば、原水は、従来よりも更に濃縮され、これをバルブ６４を介して回収することも可能となる。もちろん、従来例で述べた遠心分離や凝集沈殿でも回収が可能である。
【００８６】
特に図１７〜図２１に於いて、シリコンの研削屑または研磨屑は、不純物が導入されていない単結晶の屑であるため、回収して再利用が可能な材料である。特に研磨工程と異なり、大量に屑が生成されるため、リサイクルする事により、製造コストを大幅に下げることができる。
【００８７】
また図１７〜図２１の不純物の導入されていない研削屑または研磨屑と、不純物が導入されたウェハの研磨屑を、一つのタンクに混ぜると、回収された屑の純度が落ちる。よって、不純物の導入されていない研削屑または研磨屑と、不純物が導入されたウェハの研磨屑を別々のタンクで回収すれば、より効率の高い回収が可能となる。
第３の実施の形態
本実施の形態を図１１に示す。この実施の形態は、濾過装置５３が入る原水タンク５０とｐＨ調整手段１２が取り付けられる撹拌タンク５０Ａを別々にしたものであり、それ以外は、第２の実施の形態と実質的に同じである。
【００８８】
図１０では、パイプ５１から常に排水が供給されるため、原水５２を一定のｐＨに制御するのは、非常に難しい。
【００８９】
しかし本実施の形態では、撹拌タンク５０Ａで所望のｐＨに調整されてから原水が原水タンク５０に供給されるため、ｐＨの制御性がより高まる特徴を有する。尚、撹拌タンク５０Ａのサイズが原水タンク５０よりも小さければ、更に制御性が高まる。また原水タンク５０にも撹拌手段ＡＴ２を設けても良い。
第４の実施の形態
本実施の形態を図１２に示す。図１２ａは、ｐＨ調整手段１２の取り付け位置を説明するものであり、図１２ｂは、撹拌手段ＡＴを説明するものである。
【００９０】
またそれ以外は、図１０と実質同一であるため、ここでは異なる部分のみ説明する。
【００９１】
前述したように、研磨・研削工程に於いて、研削屑または研磨屑を流したり、研磨・研削治具の温度上昇を防止するために、水道水、井戸水、工業用水を採用する場合がある。この場合、図１０や図１１のように、原水５２を調整しても良いが、ここでは研磨・研削工程から原水タンク５０へ排水を輸送するパイプ５１に、ｐＨ調整手段１２が取り付けられる。具体的にはパイプ５１の中にｐＨセンサ１３のセンサ部と注入装置１４の注入部が入るように取り付けられても良いし、図１２ａの様に、パイプ５１よりもサイズの大きい調整室ＲＭを取り付け、ここにｐＨ調整手段１２を取り付けても良い。
【００９２】
この調整室ＲＭは、チャンバーサイズが小さいため、排水のｐＨ調整精度を非常に高くすることができる。また注入装置１４から注入された薬品は、図１２ｂに示すように、排水の流れを乱流させる撹拌手段ＡＴが設けられる。例えば調整室の入り口で、ｐＨセンサ１３Ａを使って排水のｐＨが測定される。そしてこの測定結果に基づき、注入装置１４により薬品が注入された排水は、板状の撹拌手段ＡＴに衝突する。排水が衝突することにより、排水の流路が複数に分離され、撹拌手段の右の空間で撹拌される。そして撹拌された排水が、ｐＨセンサ１３Ｂで再度チェックされることで、精度の高いｐＨ制御が可能となる。
第５の実施の形態
本実施の形態を図１３に示す。この濾過手段は、特願平１１−１４８３５１号で示した手段である。
【００９３】
これは、図１４，図１５で示す濾過装置３５から成り、フィルタとして吸引型の高分子フィルタが採用される。また材料としては、第２の実施の形態に於いて説明した材料が採用できるが、ここではポリオレフィン樹脂を採用し、この孔径は、０．２５μｍである。
【００９４】
まず具体的な構造を説明する。図１４の符号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ＳＨＴ１、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、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。
【００９５】
このスペーサ３０ａの薄い樹脂シートＳＨＴ１，ＳＨＴ２の表面には、直径１ｍｍの孔ＨＬ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。
【００９６】
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。スペーサ３０ａの両面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、複数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複数枚設けられる。ここではフィルタ膜ＦＴ２が一枚貼り合わされている。スペーサ３０ａの孔ＨＬが形成されていない部分でも、孔の大きなフィルタ膜ＦＴ２が設けられてからフィルタ膜ＦＴ１が貼り合わされているので、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、研削屑または研磨屑から成るフィルタ膜が表裏の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ＦＴ１、ＦＴ２が矩形状のシートの様に表されているが、実際は袋状に形成されている。
【００９７】
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１４ａ、図１４Ｃ、図１４ｄで説明する。
【００９８】
図１４ａは、完成体である濾過装置３５を示す斜視図であり、図１４Ｃは、図１４ａ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１４ｄ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。
【００９９】
図１４Ｃ、図１４ｄを見ると判るように、スペーサ３０ａは、袋状のフィルタＦＴに挿入され、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。
【０１００】
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。またスペーサ３０ａを構成するシートＳＨＴに於いて、孔ＨＬが形成された領域以外は、フラットな面であるため、フィルタＦＴの支持部材となり、フィルタＦＴが常にフラットな面を維持でき、第２のフィルタ膜の破壊を防止する構造になっている。
この濾過装置３５の動作を概念的に示したものが図１５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。
【０１０１】
また第１のフィルタ膜３１，３２、およびこの膜３１、３２で捕獲された研削屑または研磨屑の層で第２のフィルタ膜３６が形成されることになる。
【０１０２】
この吸引型の濾過装置のポイントは、研削屑または研磨屑が第１のフィルタ膜３１、３２表面に捕獲され、残存した層を第２のフィルタ膜３６として活用することにある。
【０１０３】
研削、研磨または粉砕等の機械加工により発生する被除去物は、その大きさ（粒径）が有る程度の範囲で分布し、しかもそれぞれの被除去物の形状が異なっている。また第１のフィルタ膜３１、３２が浸かっている排水の中で研削屑または研磨屑がランダムに位置している。そして大きな研削屑または研磨屑から小さな研削屑または研磨屑までが不規則に第１のフィルタ孔に移動していく。この時フィルタ孔よりも小さな研削屑または研磨屑１６Ｂは通過するが、フィルタ孔よりも大きな研削屑または研磨屑１６Ａは捕獲される。そして捕獲された大きな研削屑または研磨屑１６Ａが第２のフィルタ膜３６の初段の層となり、この層がフィルタ孔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研削屑または研磨屑１６Ａから小さな研削屑または研磨屑１６Ｂが捕獲されていく。この時、研削屑または研磨屑の形状がそれぞれ異なるために、研削屑または研磨屑の間には、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。
【０１０４】
この第２のフィルタ膜３６は、大きな研削屑または研磨屑１６Ａから小さな研削屑または研磨屑１６Ｂ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研削屑または研磨屑１６Ｂをトラップする様になる。しかも第２のフィルタ膜３６は、層状に残存しているだけで研削屑または研磨屑は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３６の表層を排水側に移動させることができる。つまり第２のフィルタ膜３６のフィルタ能力が低下しても、第２のフィルタ膜３６に外力を加えることで、簡単にその能力を復帰させることができるメリットを有する。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３６の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事ができ、目詰まりを解消させることができる。
【０１０５】
本実施の形態で用いた研削屑または研磨屑は、Ｓｉウェハのダイシング時に発生する切削屑を用いた。この屑の粒径分布は、図１６ａに示されるように、およそ０．１μｍ〜２００μｍの範囲で分布されている。
【０１０６】
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。しかし図１６ｂ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と推察する。実験に依れば、この切削屑が混入された排水を前述した０．２５μｍ孔のポリオレフィン膜より成るフィルタで濾過した際、この切削屑がポリオレフィンより成るフィルタ膜に均一に層状に形成され、０．１μｍ以下の切削屑まで捕獲することが判った。
【０１０７】
また図１６を見ると２つのピークが存在するが、ピークは１つであっても良い。１μｍ以下〜数百μｍと広い範囲で存在していること、屑の形状が異なることが、水の通路を確保する上で重要である。
【０１０８】
図１３〜図１５では、第２のフィルタ膜を取り除く方法、リフレッシュする方法として、気泡の上昇を活用した例を示した。図１５の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研削屑または研磨屑に外力を与え、また気泡の上昇力や気泡の破裂により発生する水流が研削屑または研磨屑に外力を与える。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。
【０１０９】
本濾過装置のポイントは、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を構成する研削屑または研磨屑を動かす外力を与えることで、第２のフィルタ膜３６を構成する研削屑または研磨屑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。
【０１１０】
外力の与え方により二つのタイプがある。ひとつは、完全に第２のフィルタ膜３６をこわす（取り除く）方法である。この場合、研削屑または研磨屑は、第１のフィルタ膜に積層されていないので、小さい研削屑または研磨屑がフィルタ膜を通過してしまう。そのため小さな研削屑または研磨屑がトラップされるのを確認するまでは、濾過水を排水（原水）の入った水槽（タンク）に循環させている。また効率的ではないが、小さな被除去物が捕獲されるまで、小さな被除去物が混入された濾過水を別の水槽に移しても良い。
【０１１１】
二つ目は、第２のフィルタ膜３１、３２の極表面に形成された膜（目詰まりの原因である被除去物）を移動する方法である。つまり目詰まりの原因である研削屑または研磨屑がフィルタ膜の極表面に捕獲されているので、気泡により発生する外力により捕獲を解除し、常に一定の濾過能力を維持させるている。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。あたかも研削屑または研磨屑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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
また本実施の形態に於いて、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所が少しでも有ると、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。
【０１１４】
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、３２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。
【０１１５】
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欠点を有する。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。
【０１１６】
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１５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。
【０１１７】
では高分子膜をフィルタ膜として採用した吸引型のシステムを図１３で説明する。
【０１１８】
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、原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、研削屑または研磨屑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、図１７〜図２３で説明した研磨・研削工程に於いて、研削屑または研磨屑が混入された排水（原水）が通過する所である。尚、この排水は、ダイシング装置から流れるシリコン屑が混入された排水として説明していく。
【０１１９】
原水タンク５０に貯められた原水５２の中には、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。
【０１２０】
濾過装置５３に固定されたパイプ５６は、濾過装置５３で濾過された濾過水が通過し、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。
【０１２１】
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研削屑または研磨屑を動かし、常にその濾過能力が低下しないように維持されている。
【０１２２】
またフィルタ膜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にシリコン屑が混入されている場合は、バルブ５８を使って、濾過水がパイプ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、濾過水は再利用されたり、自然界に放出される。
【０１２３】
フィルタ膜を新規に取り付けた場合、フィルタ膜のサイズ、シリコン屑の量、吸引速度によって循環の時間は異なるが、およそ４〜５時間でフィルタ膜の表面に第２のフィルタ膜が形成され、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。
【０１２４】
またセンサ６７は、研削屑または研磨屑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。
【０１２５】
一方、原水タンクは、時間とともに濃縮されてくる。そして所望の濃度になった場合、濾過作業を停止し、ＰＡＣ、またはＡｌ２（ＳＯ４）３等を用いて凝集沈殿させ、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、やや透明な水から被除去物で全く非透明な液体に分布される。これらをバルブ６１〜６４を使い分けて回収している。
【０１２６】
例えば、やや透明でシリコン屑の少ない原水は、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を順次開けて原水を回収する。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。
【０１２７】
例えば、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、しかも上方の水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。
【０１２８】
ここの凝集沈殿に於いて、排水を一度アルカリ性にしてからｐＨを下げていき、その後に前記凝集剤を添加していく。本再生システムには、ｐＨ調整手段が備えられるため、この凝集沈殿を行う際、薬品の注入手段としても活用できる特徴を有する。
【０１２９】
以上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。
【０１３０】
また濾過装置６６を研削屑または研磨屑の回収装置として用いても良い。例えば半導体ウェハのシリコン屑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。分離されたシリコン屑は再度溶融されてウェハ用の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。
【０１３１】
本発明の特徴は、図１、図２に説明したように、ｐＨ調整手段１２を設けたことにある。
【０１３２】
本濾過装置は、研削屑または研磨屑から成る膜をフィルタとして活用しており、また研削屑または研磨屑が個別に分離移動できるＳｉの如き、硬い物質からなる点にポイントがある。従って気泡等の外力を与えることにより、フィルタの構成物である研削屑または研磨屑が移動可能となる。そしてこの研削屑または研磨屑の移動がフィルタをリフレッシュさせる。しかしパイプの中に流れる排水のｐＨが例えばアルカリ性に傾いていると、研削屑または研磨屑である固形物が原水タンク５０の中で反応し、ゲル状もしくはコロイド状のベトベトした物質を生成させる。
【０１３３】
このゲル状もしくはコロイド状の物質は、研削屑または研磨屑からなるフィルタの孔を塞ぐと同時に、研削屑または研磨屑の移動を妨害する。前述したように、研削屑または研磨屑が個別に分離可能な状態で存在しているため、フィルタの表面に外力を与えることで、フィルタをリフレッシュできるが、ゲル状もしくはコロイド状のベトベトした物質が研削屑または研磨屑に付着すると、移動が不可能になりリフレッシュ機能が無くなってしまう。
【０１３４】
しかし、本発明では、ｐＨ調整手段をパイプ５１または原水タンク５０に取り付けることで、原水タンク５０の中の原水５２を所望のｐＨに調整することができ、ゲル状もしくはコロイド状の反応物の生成を防止することができる。
【０１３５】
よって研削屑または研磨屑から成るフィルタの機能を維持することができ、長時間に渡る濾過を可能とする。
【０１３６】
本実施の形態は、第１のフィルタ３１，３２の表面に、排水中の研削屑または研磨屑で第２のフィルタ３６を形成し、この膜によって排水中の研削屑または研磨屑と水に分離するものである。しかし別途第２のフィルタ３６が形成された濾過装置３５用意し、この排水に投入し、濾過してもよい。
【０１３７】
例えば、Ｓｉのダイシング屑で第２のフィルタを形成した濾過装置を図１７〜図２１の工程で生成された排水の中に入れ、濾過しても良い。更には、この濾過装置を使い、Ｓｉカーバイドの研削屑または研磨屑が入った排水、研磨ブレードとして使用されるダイヤモンドの粉が排出された排水、ジルコニア等の高価な材料が混入された排水等を濾過しても良い。
【０１３８】
以上、研削屑または研磨屑としてＳｉウェハから発生するシリコン屑で説明してきたが、本発明は、実施例の最初に説明したように、色々な固形物の研削屑または研磨屑で応用が可能である。特に研削屑または研磨屑が、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。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明によれば、排水の中で混入されている固形物と水の反応を防止することにより、ゲル状もしくはコロイド状の反応物質の生成を防止することができ、排水と固形物の分離が可能となる。
【０１４０】
またこの防止手段としてｐＨ調整手段を採用すけば、排水のｐＨを所望の値に設定することができ、固形物と水の反応をより防止することができる。
【０１４１】
また貯留槽に貯められた排水の中は、研削屑または研磨屑がどんどん高濃度になり長時間滞在する。よって貯留槽に供給される排水、更には貯留槽の中の排水を制御することにより、より高濃度になった研削屑または研磨屑と水の反応を防止することができる。
【０１４２】
更には、濾過装置に導入される排水の経路にｐHをモニターするためのセンサーと酸またはアルカリを注入するための手段を設け、フィルタ濾過前に前記排水のｐHを制御することにより、固形物から成る研削屑または研磨屑の溶解、沈殿を防止でき、フィルタの目詰まりを未然に防止できる。
【０１４３】
更に、固形物から成る研削屑または研磨屑をフィルタとして採用し、且つこのフィルタにリフレッシュ機能を備えた濾過装置に於いて、前記ｐＨ調整手段を採用すれば、ゲル状もしくはコロイド状の反応物質が生成されない。よって、フィルタを構成する固形物の移動が維持されるので、このフィルタのリフレッシュ機能を維持させることができ、濾過装置の特徴である長期間の濾過を可能にできる。
【０１４４】
更に、高濃度になった被除去物を回収して、ウェハ用のシリコンのインゴット、瓦、セメントまたはコンクリートとして再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る排水の再生システムを説明する図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る排水の再生システムを説明する図である。
【図３】 アルカリ水溶液中にシリコン粉末を投入した際、時間と共にどれだけ珪酸イオンが生成されるかを説明する図である。
【図４】 図３をグラフにした図である。
【図５】 ｐＨの値により、どれだけ珪酸イオンが生成されるかを説明する図である。
【図６】 図５をグラフにした図である。
【図７】 実験で用意した３種類の塩基に於いて、その濃度とｐＨを示す図である。
【図８】 図７の濃度に於いて、どれだけ珪酸イオンが生成されるか説明した図である。
【図９】 図７に示される各塩基のｐＨと珪酸イオンの生成量を説明する図である。
【図１０】 排水の再生システムを説明する図である。
【図１１】 排水の再生システムを説明する図である。
【図１２】 排水の再生システムを説明する図である。
【図１３】 排水の再生システムを説明する図である。
【図１４】 図１０に於いて採用される濾過装置を説明する図である。
【図１５】 図１１の濾過原理を説明する図である。
本発明の濾過システムと従来型の装置を比較した図である。
【図１６】 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およびその形状・サイズを説明する図である。
【図１７】 シリコンインゴットを説明する図である。
【図１８】 シリコンブロックを円筒形に研削する工程を説明する図である。
【図１９】 ブロックにオリエンテーションフラットを形成する工程を説明する図である。
【図２０】 シリコンブロックからウェハに加工する工程を説明する図である。
【図２１】 シリコンブロックからウェハに加工する工程を説明する図である。
【図２２】 ウェハの研磨工程を説明する図である。
【図２３】 ダイシング工程を説明する図である。
【図２４】 従来の濾過システムを説明する図である。
【図２５】 吸引型の濾過システムを説明する図である。
【図２６】 フィルタの目詰まりを説明する図である。
【符号の説明】
１０ 原水タンク
１１ 濾過装置
１２ ｐＨ調整手段
１３ ｐＨセンサ
１４ 注入装置
１５ 研磨・研削装置
１６ シャワー
５０ 原水タンク
５１ パイプ
５３ 濾過装置
ＡＴ 撹拌手段

Claims (8)

1. シリコン屑を含む被除去物が混入された流体を第１のフィルタに通過させることで、前記被除去物を含む層状の第２のフィルタを前記第１のフィルタの表面に形成し、前記第２のフィルタを介して前記流体を濾過することにより、前記流体中の前記被除去物を濃縮し、濃縮された前記流体から前記被除去物を回収して、前記被除去物を溶融した後に、再利用する被除去物の再利用方法に於いて、
   前記流体をＰＨ調整することにより、前記第２のフィルタに外力を与えた際に、前記第２のフィルタを構成する前記被除去物の移動を容易にし、且つ、前記被除去物の反応を防止することを特徴とする被除去物の再利用方法。
2. 前記外力は、気泡の上昇力、水流、音波、超音波振動、機械的振動、スキージによる剥離または攪拌機による攪拌であることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
3. 前記被除去物は、結晶インゴットをウェハまで機械加工する工程または半導体ウェハを機械加工する工程で発生するシリコン屑であることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
4. 前記排水のＰＨは、中性または弱酸性に調整されることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
5. 回収された前記被除去物を、再融解してインゴットとすることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
6. 不純物が導入された前記被除去物と、前記不純物が導入されていない前記被除去物とを分別して回収することを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
7. 前記被除去物は、半固形物の状態で回収されることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。
8. 前記被除去物は、高濃度に濃縮された後に回収されることを特徴とする請求項１記載の被除去物の再利用方法。

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