JP6078236B2 - 加工廃液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置や被加工物を研削する研削装置等の加工装置に付設され、加工時に供給される加工液の廃液を処理する加工廃液処理装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように表面にデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより、デバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、切削ブレードに加工水を供給する加工水供給手段を具備し、該加工水供給手段によって加工水を回転する切削ブレードに供給することにより切削ブレードを冷却するとともに、切削ブレードによる被加工物の切削部に加工水を供給しつつ切削作業を実施する。

このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削手段とを具備している。この研削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの下端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントの下面に着脱可能に装着される研削ホイールとを具備しており、該研削ホイールがホイール基台と該ホイール基台の下面における外周部の砥石装着部に装着された複数の研削砥石とからなっており、研削ホイールを回転し加工水を供給しつつ研削砥石をチャックテーブルに保持された被加工物に押圧することにより被加工物を研削する。

上述したように切削装置による切削時や研削装置による研削時に供給された加工水にはシリコンを切削や研削することによって発生するシリコン微粒子が混入される。このシリコン微粒子が混入された加工廃液は環境を汚染することから、加工廃液を処理して排水しなければならず、廃液処理コストがかかるという問題がある。また、特に研削装置においては、被加工物であるウエーハの厚みを例えば６００μmから１００μm前後まで研削することから、１台の研削装置で使用される加工水は１日に２〜３tにおよびランニングコストが高額になるという問題がある。更に、ウエーハは比較的高価なシリコンによって形成されているが、上述したように研削及び切削によってシリコンが９０％近く廃棄されており、資源が有効活用されていないという問題がある。

上記問題を解消するために、加工廃液をフィルターで濾過して清水を生成し、切削水または研削水として循環して使用する加工廃液処理装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００９−９５９４１号公報

而して、上述した加工廃液処理装置は、フィルターを交換しなければならず、生産性が悪いという新たな問題が生じた。特に、厚みが６００μm程度のシリコンウエーハを１００μm程度の厚みに研削する研削装置に付設する加工廃液処理装置においては、研削屑が多量に発生するため、フィルターを交換する作業が頻繁となる。
また、研削屑としてのシリコン微粒子はフィルターに捕捉されるので、フィルターからシリコン微粒子を回収してシリコンインゴットを再生することも可能であるが、フィルターに浸透したシリコン微粒子を効率よく回収することは困難である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切削屑や研削屑としてのシリコン微粒子を含む加工廃液からシリコン微粒子を分離して清水を生成することができるとともに、シリコン微粒子を効率よく回収することができる加工廃液処理装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、シリコン微粒子が混入された加工廃液をシリコン微粒子と清水に分離する加工廃液処理装置において、
加工廃液供給手段に連通する加工廃液流入口が底部に設けられた廃液処理槽と、該廃液処理槽に配設されマイナスに帯電される陰極手段と、該陰極手段と対面して配設されプラスに帯電される陽極手段と、該陰極手段の上部に配設され清水を吸引する清水吸引手段と、該加工廃液供給手段から廃液処理槽に流入する加工廃液のｐＨを調整するためのｐＨ調整手段と、を備え、
該ｐＨ調整手段は、該廃液処理槽に供給される加工廃液に混入されているシリコン微粒子の該陽極手段による捕獲力が増大するｐＨ値になるように調整する、
ことを特徴とする加工廃液処理装置が提供される。

上記ｐＨ調整手段は、加工廃液に酸を供給する酸供給手段と、該廃液処理槽に流入する加工廃液の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測手段と、該電気抵抗計測手段からの計測信号に基づいて酸供給手段を制御する制御手段とを具備している。

本発明による加工廃液処理装置は、加工廃液供給手段に連通する加工廃液流入口が底部に設けられた廃液処理槽と、該廃液処理槽に配設されマイナスに帯電される陰極手段と、該陰極手段と対面して配設されプラスに帯電される陽極手段と、該陰極手段の上部に配設され清水を吸引する清水吸引手段と、該加工廃液供給手段から廃液処理槽に流入する加工廃液のｐＨを調整するためのｐＨ調整手段と、を備え、該ｐＨ調整手段は、該廃液処理槽に供給される加工廃液に混入されているシリコン微粒子の該陽極手段による捕獲力が増大するｐＨ値になるように調整するので、廃液処理槽に設けられた加工廃液流入口から廃液処理槽に流入した加工廃液は、陽極手段に吸着されるシリコン微粒子と、清水に分離される。このようにして、分離されたシリコン微粒子は複数の陽極手段に吸着されて堆積し、清水は主に陰極手段の上部に生成される。陰極手段の上部に生成された清水は、陰極手段の上部に配設された清水吸引手段を介して清水タンクに搬送される。そして、陽極手段に吸着されて堆積したシリコン微粒子を回収してシリコンインゴットを再生することが可能となる。従って、廃液処理槽の一方の側壁に設けられた加工廃液流入口から加工廃液を所定量ずつ流入することにより、シリコン微粒子を効率よく分離できるとともに、加工廃液から容易に清水を生成することができる。

本発明に従って構成された加工廃液処理装置の斜視図。 図１に示す加工廃液処理装置を構成する部材を分解して示す斜視図。 図１に示す加工廃液処理装置の断面図。 図１に示す加工廃液処理装置に装備されるpH調整手段の構成図。

以下、本発明に従って構成された加工廃液処理装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には本発明に従って構成された加工廃液処理装置の斜視図が示されており、図２には図１に示す加工廃液処理装置を構成する部材を分解して示す斜視図が示されている。図示の実施形態における加工廃液処理装置は、廃液処理槽２と、該廃液処理槽２に配設されマイナスに帯電される陰極手段３と、該陰極手段３と対面して配設されプラスに帯電される陽極手段４を具備している。廃液処理槽２は、図２に示すように幅方向に対して長さ方向が大きい底壁２１と、底壁２１の幅方向両側縁から立設された側壁２２、２３と、底壁２１の長手方向両側縁から立設された端壁２４、２５によって形成され上側が解放されている。廃液処理槽２を構成する一方の端壁２４の下部に加工廃液流入口２４１が設けられており、この加工廃液流入口２４１が図３に示しように加工廃液供給手段５の加工廃液供給管５１に連通されている。

廃液処理槽２を構成する側壁２２、２３の内面には、陰極手段３を支持するための複数の第１の支持溝２２１と２３１および陽極手段４を支持するための複数の第２の支持溝２２２、２３２が設けられている。この複数の第１の支持溝２２１、２３１と複数の第２の支持溝２２２、２３２は、配列方向に互いに交互に設けられている。このように構成された廃液処理槽２は、合成樹脂等の絶縁部材によって形成されている。

陰極手段３は、銅やステンレス鋼等の導電性部材からなる複数の陰極板３１とからなっている。この複数の陰極板３１は、廃液処理槽２内に長手方向である側壁２２、２３に設けられた複数の第１の支持溝２２１と２３１に嵌合される。陽極手段４は、銅やステンレス鋼等の導電性部材からなる複数の陽極板４１とからなっており、上端中央部に把手４１１が設けられている。このように形成された複数の陽極板４１は、廃液処理槽２内に長手方向である側壁２２、２３に設けられた複数の第２の支持溝２２２と２３２に嵌合される。このようにして、廃液処理槽２内に長手方向である側壁２２、２３に設けられた複数の第１の支持溝２２１と２３１および複数の第２の支持溝２２２と２３２に嵌合された陰極板３１と陽極板４１は、図３に示すように互いに交互に対面して配設されたことになる。このように配設された陽極板４１が直流電源６のプラス（＋）に接続され、陰極板３１が直流電源６のマイナス（−）に接続される。

図２および図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態における加工廃液処理装置は、上記陰極手段３を構成する複数の陰極板３１の上端に配設された清水吸引手段７を具備している。この清水吸引手段７は、複数の陰極板３１の上端に沿って装着され両端が閉塞された清水吸引パイプ７１を備えている。この清水吸引パイプ７１の側面には長手方向に沿って複数の清水吸引口７１１設けられているとともに、端部に清水送出口７１２が設けられている。このように構成された清水吸引パイプ７１の清水送出口７１２は、清水送給ポンプ７２に連通されている。

図４を参照して説明を続けると、図示に実施形態における加工廃液処理装置は、加工廃液供給手段５から廃液処理槽２に流入する加工廃液のpHを調整するためのpH調整手段８を備えている。このpH調整手段８は、加工廃液に酸を供給する酸供給手段８１と、廃液処理槽に流入する加工廃液の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測手段８２と、該電気抵抗計測手段８２からの計測信号に基づいて酸供給手段８１を制御する制御手段８３とを具備している。加工廃液供給手段５の加工廃液供給管５１にはバイパス管５２が設けられており、このバイパス管５２にpH調整手段８を構成する酸供給手段８１から酸が供給されるようになっている。なお、加工廃液供給管５１の直径とバイパス管５２の直径との比は、図示の実施形態においては５０：１に設定されている。上記酸供給手段８１は、図示の実施形態においては二酸化炭素供給手段８１１と、水供給手段８１２と、二酸化炭素供給手段８１１と水供給手段８１２によって供給された二酸化炭素と水を混合して炭酸水を生成する混合室８１３と、該混合室８１３とバイパス管５２とを接続する配管中に配設された流量制御弁８１４とからなっている。電気抵抗計測手段８２は、上記加工廃液供給手段５の加工廃液供給管５１におけるバイパス管５２より下流側に配設され上記酸供給手段８１によって酸が供給され廃液処理槽２に流入する加工廃液のpHを計測し、計測信号を制御手段８３に送る。制御手段８３は、pH調整手段８を構成する電気抵抗計測手段８２からの検出信号に基づいて流量制御弁８１４を制御することにより、廃液処理槽２に流入する加工廃液のpHが所定の値を維持するように機能する。なお、加工廃液に供給する酸として塩酸を用いてもよいが安全のため炭酸水を用いることが好ましい。

図示の実施形態における加工廃液処理装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図示しない研削装置等の加工装置に装備される加工廃液送出手段から送られ図示しない廃液タンクに収容された加工廃液は、加工廃液供給手段５によって廃液処理槽２の一方の端壁２４に設けられた加工廃液流入口２４１から廃液処理槽２に供給される。このとき、上記pH調整手段８を作動して二酸化炭素と水を加工廃液に供給する。そして、pH調整手段８は、電気抵抗計測手段８２からの計測信号が１MΩcm即ち廃液処理槽２に供給される加工廃液がpH５を維持するように調整する。本発明者らの実験によると、シリコン微粒子に帯電したマイナス（−）のゼータ電位を調整すると、陽極板によるシリコン微粒子の捕獲力が増大することが判った。即ち、シリコン微粒子に帯電したマイナス（−）のゼータ電位は、高ければ陽極板によるシリコン微粒子の捕獲力が増大するということではなく、廃液処理槽に供給される加工廃液に混入されているシリコン微粒子のゼータ電位がマイナス（−）４０mV程度のとき最も陽極板によるシリコン微粒子の捕獲力が増大することが判った。シリコンがマイナス（−）４０mV程度のゼータ電位を示すpHはpH５程度であり、このときの加工廃液の電気抵抗は１MΩcmである。

上述したようにpHが調整されて廃液処理槽２に送られた加工廃液にはシリコン微粒子が混入されており、このシリコン微粒子はマイナス（−）４０mV程度に帯電されている。このようにして廃液処理槽２に収容された加工廃液に混入されているシリコン微粒子を分離するには、陽極手段４の陽極板４１に直流電源６のプラス（＋）を印加するとともに、陰極手段３の陰極板３１に直流電源６のマイナス（−）を印加する。この結果、加工廃液に混入されマイナス（−）に帯電されているシリコン微粒子は、マイナス（−）に帯電された陰極板３１から反発されプラス（＋）に帯電された陽極板４１に吸着する。このとき、廃液処理槽２に供給された加工廃液は上述したようにpH５程度に調整され加工廃液に混入されているシリコン微粒子のゼータ電位がマイナス（−）４０mV程度に維持されているので、シリコン微粒子は効率よく陽極板４１に捕獲される。

以上のように、廃液処理槽２の一方の端壁２４に設けられた加工廃液流入口２４１から廃液処理槽２に流入した加工廃液は、陽極板４１に吸着されるシリコン微粒子と、清水に分離される。このようにして、分離されたシリコン微粒子は複数の陽極板４１に吸着されて堆積し、清水は主に陰極手段３を構成する複数の陰極板３１の上部に生成される。陰極手段３を構成する複数の陰極板３１の上部に生成された清水は、複数の陰極板３１の上端にそれぞれ配設された複数の清水吸引パイプ７１に設けられた複数の清水吸引口７１１から複数の清水吸引パイプ７１に吸引され、複数の清水吸引パイプ７１の清水送出口７１２から送出され清水送給ポンプ７２を介して図示しない清水タンクに搬送される。従って、廃液処理槽２の一方の端壁２４に設けられた加工廃液流入口２４１から加工廃液を所定量ずつ流入することにより、シリコン微粒子を効率よく分離できるとともに、加工廃液から容易に清水を生成することができる。

上述した加工廃液の処理工程を所定時間実施し、陽極手段４を構成する複数の陽極板４１にシリコン微粒子が堆積したならば、シリコン微粒子が堆積した複数の陽極板４１を廃液処理槽２の側壁２２、２３に形成された複数の第２の支持溝２２２と２３２から抜き取り、シリコン微粒子回収工程に搬送される。シリコン微粒子回収工程においては、複数の陽極板４１に堆積したシリコン微粒子を剥離して回収する。このようにして回収されたシリコン微粒子は、シリコンインゴットに再生される。

２：廃液処理槽
２４１：加工廃液流入口
３：陰極手段
３１：陰極板
４：陽極手段
４１：陽極板
５：加工廃液供給手段
５１：加工廃液供給管
５２：バイパス管
６：直流電源
７：清水吸引手段
７１：清水吸引パイプ
７２：清水送給ポンプ
８：pH調整手段
８１：酸供給手段
８２：電気抵抗計測手段
８３：制御手段

Claims (2)

1. シリコン微粒子が混入された加工廃液をシリコン微粒子と清水に分離する加工廃液処理装置において、
   加工廃液供給手段に連通する加工廃液流入口が底部に設けられた廃液処理槽と、該廃液処理槽に配設されマイナスに帯電される陰極手段と、該陰極手段と対面して配設されプラスに帯電される陽極手段と、該陰極手段の上部に配設され清水を吸引する清水吸引手段と、該加工廃液供給手段から廃液処理槽に流入する加工廃液のｐＨを調整するためのｐＨ調整手段と、を備え、
   該ｐＨ調整手段は、該廃液処理槽に供給される加工廃液に混入されているシリコン微粒子の該陽極手段による捕獲力が増大するｐＨ値になるように調整する、
   ことを特徴とする加工廃液処理装置。
2. 該ｐＨ調整手段は、加工廃液に酸を供給する酸供給手段と、該廃液処理槽に流入する加工廃液の電気抵抗値を計測する電気抵抗計測手段と、該電気抵抗計測手段からの計測信号に基づいて酸供給手段を制御する制御手段とを具備している、請求項１記載の加工廃液処理装置。

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