KR100401315B1

KR100401315B1 - 반도체 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR100401315B1
Application number: KR1020000016373A
Authority: KR
Inventors: 쯔이히지모또유끼; 이이누마히로후미
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2003-10-10
Also published as: CN1199243C; JP3316484B2; TW468219B; US6299513B1; JP2001044149A; KR20010020697A; CN1275799A

Abstract

제1 필터막(10)에 포획된 피제거물(12)을 제2 필터막(13)으로 활용하여 제1 필터막(10)으로의 막힘을 방지하는 동시에, 제2 필터막(13)에는 기포 등의 외력이 부여되어 여과 능력을 유지하고 있다.

또한, 여과수에 피제거물이 혼입되어 있는 경우는 여과수를 다시 배수가 저장되어 있는 조로 순환시켜 소망하는 혼입율이 되는 것을 확인한 후, 다시 여과를 개시한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 유체 중에 포함되는 피제거물을 제거하는 피제거물 제거 방법 및 유체의 피제거물 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 금속, 세라믹 등의 무기 고형물, 유기계 고형물은 연삭, 연마 또는 분쇄 등의 처리가 실시되고, 그 때에 미립자가 발생한다. 그리고, 이들 미립자는 일반적으로 물 등의 유체에 의해 흘러 배수나 오수로서 방출된다. 본 발명은 이 배수의 재이용 시스템에 관한 것이다.

현재, 산업 폐기물을 줄이는 일은 생태학의 관점에서 중요한 테마이며, 21세기를 향한 기업의 과제이다. 이 산업 폐기물 중에는 여러 가지 배수나 오수가 있다.

이하, 물이나 약품 등의 유체 중에 피제거물인 물질이 포함되어 있는 것을 배수라고 부르고 설명한다. 이들 배수는 고가의 여과 처리 장치 등으로 상기 피제거물이 제거되어, 배수가 깨끗한 유체로 되어 재이용되거나, 제거할 수 없어 남겨진 것을 산업 폐기물로서 처리하고 있다. 특히 물은 깨끗한 상태로 하여 강이나 바다 등의 자연계로 복귀되거나 재이용된다.

그러나, 여과 처리 등의 설비비, 운전 비용 등의 문제로부터, 이들 장치를 채용하는 것이 매우 어려워 환경 문제가 되고 있다.

이 일로부터도 알 수 있는 바와 같이, 오수 처리의 기술은 환경 오염의 의미에서도, 또한 재활용 면에서도 중요한 문제이며, 낮은 초기 비용, 저운전 비용의 시스템이 조급하게 요망되고 있다.

일예로서, 반도체 분야에 있어서의 배수 처리를 이하에 설명해 간다. 일반적으로, 금속, 반도체, 세라믹 등의 판형체를 연삭 또는 연마할 때, 설비의 온도 상승 방지, 윤활성 향상, 연삭 가루 또는 절삭 가루의 판형체로의 부착 등이 고려되어 물 등의 유체가 공급되고 있다.

예를 들어 반도체 재료의 판형체인 반도체 웨이퍼를 다이싱하거나 백 그라인드할 때, 순수(純水)를 흘리는 수법이 취해지고 있다. 다이싱 장치에서는 다이싱 블레이드의 온도 상승 방지를 위해, 또한 다이싱 가루가 웨이퍼에 부착하는 것을 방지하기 위해, 반도체 웨이퍼 상에 순수의 흐름을 만들거나 블레이드에 순수가 닿도록 방수용 노즐이 부착되어 있다. 또한, 백 그라인드로 웨이퍼 두께를 얇게 할때도 마찬가지의 이유에 의해 순수를 흘리고 있다. 여기에서, 순수 대신 증류수를 사용해도 좋다.

한편,「환경에 우수하다」를 테마로, 상기 반도체 웨이퍼의 연삭 가루 또는 연마 가루가 혼입된 배수는 여과되어 깨끗한 물이 되어 자연계에 복귀하거나 혹은 재이용되고, 농축된 배수는 회수되고 있다.

현재 상황의 반도체 제조에 있어서, Si를 주체로 하는 가루가 혼입된 배수 처리에는 응집 침전법, 필터 여과와 원심 분리기를 조합시킨 방법 2가지가 있으며, 각 반도체 메이커에서 채용하고 있다.

전자의 응집 침전법에서는, 응집제로서 PAC(폴리 염화 알루미늄) 또는 A1₂(SO₄)₃(황산 밴드) 등을 배수 중에 혼입시켜 Si와의 반응물을 생성시키고, 이 반응물을 제거함으로써 배수의 여과를 하고 있었다.

후자의 필터 여과와 원심 분리를 조합한 방법에서는, 배수를 여과하여 농축된 배수를 원심 분리기에 걸리게 하여 슬러지로서 회수하는 동시에, 배수를 여과하여 생긴 깨끗한 물을 자연계에 방출하거나, 또는 재이용하고 있었다.

예를 들어 도13에 도시한 바와 같이, 다이싱시에 발생하는 배수는 원수 탱크(201)에 모이고, 펌프(202)에 의해 여과 장치(203)로 이송된다. 여과 장치(203)에는 세라믹계나 유기물계의 필터(F)가 장착되어 있으므로, 여과된 물은 배관(204)을 거쳐서 회수수(回收水) 탱크(205)로 이송되어 재이용된다. 또는 자연계로 방출된다.

한편, 여과 장치(203)는 필터(F)에 막힘이 발생하므로, 정기적으로 세정이 실시된다. 예를 들어, 원수 탱크(201) 측의 밸브(B1)를 폐쇄하고, 밸브(B3)와 원수 탱크에 이제부터 발생하는 세정수를 송부하기 위한 밸브(B2)가 개방되고, 회수수 탱크(205)의 물에 의해 필터(F)가 역세정된다. 이로써 발생한 고농도의 Si 가루가 혼입된 배수는 원수 탱크(201)로 복귀된다. 또한, 농축수 탱크(206)의 농축수는 펌프(208)를 거쳐서 원심 분리기(209)로 수송되고, 원심 분리기(209)에 의해 오니(슬러지)와 분리액으로 분리된다. Si 가루로 이루어지는 슬러지는 오니 회수 탱크(210)에 모이고, 분리액은 분리액 탱크(211)에 모인다. 또한, 분리액이 모인 분리액 탱크(211)의 배수는 펌프(212)를 거쳐서 원수 탱크(201)로 수송된다.

이들 방법은 예를 들어 Cu, Fe, Al 등의 금속 재료를 주재료로 하는 고형물 또는 판형체, 세라믹 등의 무기물로 이루어지는 고형물이나 판형체 등의 연삭, 연마시에 발생하는 가루를 회수할 때도 마찬가지인 방법이 채용되고 있었다.

그러나, 전자의 응집 침전법은 응집제로서 화학 약품을 사용하기 때문에 여과된 물 속에 상기 화학 약품이 투입된다. 그러나 실리콘 가루가 완전히 반응하는 약품의 양을 특정하는 것은 매우 어려우며, 아무리 해도 약품이 많이 투입되어 미반응의 약품이 남는다. 반대로 약품의 양이 적으면, 모든 Si의 가루가 응집 침강되지 않아 실리콘 가루가 분리하지 않고 남아 버린다. 특히, 약품의 양이 많은 경우는 상징액(上澄液)으로 약품이 남는다. 이를 재이용하는 경우, 여과수에 약품이 잔류하기 때문에, 화학 반응을 꺼리는 것에는 재이용할 수 없는 문제가 있었다.예를 들어 약품의 잔류된 여과수를 웨이퍼 상에 흘리면, 바람직하지 못한 반응을 야기하므로, 다이싱시에 사용하는 물로서 재이용할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 약품과 실리콘 가루의 반응물인 플록은 마치 조류와 같이 부유물로 생성된다. 이 플록을 형성하는 조건은 PH 조건이 엄격하여, 약 PH6 내지 PH8로 유지할 필요가 있으며, 교반기, PH 측정 장치, 응집제 주입 장치 및 이들을 제어하는 제어 기기 등이 필요해진다. 또한, 플록을 안정되게 침강시키기 위해서는 큰 침전조가 필요해진다. 예를 들어 3㎥/1시간의 배수 처리 능력이면, 직경 3 미터, 깊이 4 미터 정도의 탱크(약 15톤의 침강 탱크)가 필요해져, 전체 시스템으로 하면 약 11 미터 × 11 미터 정도의 부지도 필요해지는 대규모 시스템이 되어 버린다.

게다가 침전조에 침전하지 않고 부유하고 있는 플록도 있으며, 이들은 탱크로부터 외부로 유출할 우려가 있어 모두를 회수하는 일은 어려웠다. 즉 설비 크기의 점, 이 시스템에 의한 초기 비용이 높은 점, 물의 재이용이 어려운 점, 약품을 사용하는 점으로부터 발생하는 운전 비용이 높은 점 등의 문제가 있었다.

한편, 도13과 같이 5㎥/1시간의 필터 여과와 원심 분리기를 조합한 방법에서는 여과 장치(203)에 필터(F)(UF 모듈이라 불리워지고, 폴리설폰계 섬유로 구성된 것, 또는 세라믹 필터)를 사용하므로 물의 재이용이 가능해진다. 그러나, 여과 장치(203)에는 4개의 필터(F)가 부착되어, 필터(F)의 수명으로부터 약 50만엔/개의 고가의 필터를 적어도 해마다 한번 정도 교환할 필요가 있었다. 게다가 여과 장치(203)의 바로 앞의 펌프(202)는 필터(F)가 가압형의 여과 방법이므로 모터의 부하가 크고 펌프(202)가 고용량이었다. 또한, 필터(F)를 통과하는 배수 중, 2/3정도는 원수 탱크(201)로 복귀되고 있었다. 또한, 실리콘 가루가 들어 간 배수를 펌프(202)로 수송하기 때문에 펌프(202)의 내벽이 깎여 펌프(2)의 수명도 매우 짧았다.

이들의 점을 정리하면, 모터의 전기값이 매우 많이 들고, 펌프(P)나 필터(F)의 교환 비용이 들기 때문에 운전 비용이 매우 큰 문제가 있었다. 이들 데이타는 도12에 있어서 본 발명의 시스템과의 비교를 위한 데이타로 나타내고 있다. 이상, 시스템의 크기, 필터의 교환, 필터의 세정, 운전 비용 등의 문제가 있었다.

지금까지의 설명으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 지구 환경에 해를 주는 물질을 가능한 한 제거하기 위해, 여러 가지 장치를 추가하여 대규모 시스템이 되어, 결국 초기 비용, 운전 비용이 방대해지고 있다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 용이하게 깨끗한 물을 얻을 수 있는 간단한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 비용이 저렴하고 보수가 용이한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

첫번째로, 유체 중에 포함되는 피제거물로 주로 이루어지는 필터로 상기 피제거물을 제거함으로써 해결하는 것이다.

피제거물로 필터를 구성하면, 필터를 구성하고 있는 피제거물보다도 작은 필터 구멍을 형성할 수 있다. 따라서, 이 작은 구멍을 거쳐서 더욱 작은 피제거물을 제거할 수 있다.

두번째로, 피제거물을 포함하는 유체를 제1 필터에 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 피제거물로 이루어지는 제2 필터를 형성하여 상기 유체의 상기 피제거물을 제거함으로써 해결하는 것이다.

제1 필터 표면에는 제1 필터의 구멍보다도 작은 구멍으로 구성된 제2 필터를 구성할 수 있어 여과 성능을 향상시킬 수 있다.

세번째로, 피제거물을 포함하는 유체를 제1 필터로 순환시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 피제거물로 이루어지는 제2 필터를 형성하여 상기 유체의 상기 피제거물을 제거함으로써 해결하는 것이다.

순환시킴으로써, 제1 필터 표면에는 제1 필터의 구멍보다도 작은 구멍로 구성된 제2 필터가 성장하고, 또한 제1 필터의 구멍을 통과한 작은 피제거물도 순환하고 있으므로, 최종적으로는 제1 필터의 구멍으로부터 통과한 작은 피제거물까지도 포획할 수 있는 제2 필터를 형성할 수 있다.

네번째로, 상기 필터 또는 상기 제2 필터는 크기가 다른 피제거물을 포함함으로써 해결하는 것이다.

크기가 다른 피제거물이 유체 중에 분포하고 있으므로, 이들이 적층됨으로써 유체가 통과할 수 있고 또한 작은 피제거물을 포획할 수 있는 구멍을 형성할 수 있다.

다섯번째로, 상기 피제거물은 2개의 피크를 갖는 입경(粒徑) 분포를 갖고, 상기 제1 필터의 구멍은 2개의 피크 사이의 크기인 것으로 해결하는 것이다.

제1 필터의 구멍이 2개의 피크 사이에 있으므로 처음에는 입경 분포가 큰 피제거물이 포획된다. 그리고 포획된 피제거물이 다양한 형태로 적층되어 가는 중에, 작은 구멍의 제2 필터를 형성하고, 또한 포획된 피제거물과의 사이에 유체가통과할 수 있는 간극을 마련하므로, 작은 피제거물을 포획할 수 있고 게다가 유체가 통과할 수 있는 필터를 형성할 수 있다.

여섯번째로, 상기 제1 필터를 통과한 유체에 포함되는 피제거물의 혼입 정도를 검출 수단에 의해 검출하여 소정치 이하가 된 시점에서 순환을 정지함으로써 해결하는 것이다.

최초 또한 시동시는, 작은 피제거물이 혼입된 여과 유체가 발생하지만, 순환시킴으로써 이 작은 피제거물까지도 포획할 수 있는 필터로 할 수 있다. 따라서, 소정의 혼입 정도가 된 것을 확인하고, 순환을 정지하여 여과를 개시하면, 원하는 여과 정밀도로 여과할 수 있다.

일곱번째로, 상기 제1 필터를 통과한 유체에 포함되는 피제거물의 혼입 정도를 검출 수단으로 검출하여 제2 소정치 이상이 된 시점에서 순환을 재개함으로써 해결하는 것이다.

제1 필터가 파괴하거나 제2 필터가 붕괴되거나 하는 사고가 발생하면, 본래 포획되어야 할 피제거물이 혼입된 여과수를 발생하여 재이용하는 곳에 악영향을 부여해 버린다. 그러나 사고를 검출했을 때, 즉시 순환시키면 포획되어야 할 피제거물이 혼입된 여과수의 발생을 미연에 막을 수 있다.

여덟번째로, 상기 유체를 상기 제1 필터를 거쳐서 흡인함으로써 해결하는 것이다.

흡인형이라면, 유체가 저장되고 또한 필터가 침지되는 저장조는 개방형이 좋다. 가압형이면 저장조는 밀폐형으로, 또한 복잡한 구조를 필요로 한다.

아홉번째로, 상기 제2 필터 표면에 외력을 부여함으로써 해결하는 것이다.

제2 필터는 피제거물이 단순히 집합한 것이므로, 외력을 부여하면 제2 필터 전체를 또는 제2 필터의 표면층을 제거할 수 있어 여과 성능을 새롭게 하거나, 또한 여과 성능을 유지할 수 있다.

열번째로, 상기 외력에 의해 상기 제2 필터 표면의 피제거물의 일부를 이탈시킴으로써 해결하는 것이다.

막힘의 원인이 되는 피제거물을 이탈하거나, 피제거물의 사이에 간극을 형성시키거나 할 수 있어 유체의 통로를 확보할 수 있다.

열 한번째로, 상기 제1 필터는 폴리오레핀계 고분자로 이루어짐으로써 해결하는 것이다.

이 제1 필터는 알칼리나 산에 대해 내성이 있으므로, 약품이 혼입된 유체도 여과가 가능하다. 또한, 제1 필터가 침지된 상태인 채로 응집 침전할 수 있다.

열 두번째로, 상기 피제거물은 무기 고형물 또는 유기 고형물인 것으로 해결하는 것이다.

피제거물이 고형물이며 입경이 다른 것으로써, 다양한 형상의 간극을 형성할 수 있다. 따라서, 보다 작은 피제거물을 포획할 수 있고, 또한 유체의 통로를 보다 많이 확보할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 필터막을 설명하는 도면.

도2는 본 발명의 실시 형태에 관한 필터막을 설명하는 도면.

도3은 다이싱시에 발생하는 배수 중의 실리콘 가루의 입도 분포를 설명하는 도면.

도4는 본 발명의 여과 방법을 설명하는 도면.

도5는 본 발명에 채용하는 여과 장치를 설명하는 도면.

도6은 본 발명에 채용하는 여과 장치를 설명하는 도면.

도7은 도5나 도6의 여과 동작을 설명하는 도면.

도8은 본 발명의 여과 방법을 설명하는 시스템도.

도9는 본 발명의 여과 방법을 다이싱 장치에 채용한 시스템을 설명하는 도면.

도10은 본 발명의 여과 방법을 설명하는 시스템도.

도11은 백 그라인드 등의 연삭 또는 연마 방법을 설명하는 도면.

도12는 본 발명의 여과 시스템과 종래형의 장치를 비교한 도면.

도13은 종래의 여과 시스템을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 31, 32 : 제1 필터막

11 : 필터 구멍

12A : 큰 피제거물

12B : 작은 피제거물

13, 36 : 제2 필터막

20 : 원수 탱크, 또는 필터 외부 프레임

21, 31, 32 : 필터막

22 : 배수

23 : 여과수

24, 57, 202, 208 : 펌프

25 : 절환 밸브

26, 27, 28, 34, 51, 56, 65, 81, 82 : 파이프

30 : 프레임

33 : 공간

35, 53, 66, 114, 203 : 여과 장치

50, 113, 201 : 원수 탱크

52 : 원수

54 : 기포 발생 장치

55 : 송풍기

58 : 제1 밸브

67 : 센서

80 : 원수 레벨 검사 수단

101 : 공업 용수 탱크

102 : 카본 필터

103, 112 : 필터

104 : 여과수 탱크

105 : 역침투 여과 장치

107 : UV 살균 장치

111 : 순수 탱크

즉, 본 발명의 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 유체를 이용한 반도체 가공 공정에 있어서 발생하는 가공 가루를 포함하는 상기 유체를 상기 가공 가루로 주로 이루어지는 필터를 통과하게 함으로써, 상기 가공 가루를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 유체를 이용하여 상기 반도체를 기계 가공하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제2 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 기계 가공하는 공정은 상기 반도체를 유체를 이용하여 연마 및 또는 절삭하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 제1 필터에 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 가공 가루를 포함하는 피제거물을 퇴적시키고, 상기 피제거물의 퇴적물로 이루어지는 제2 필터를 형성하고, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터로 이루어지는 필터를 준비하는 공정과,

상기 필터에 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 통과하게 함으로써, 상기 유체 중의 상기 피제거물을 제거하는 여과 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 필터를 준비하는 공정은 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 제1 필터를 순환 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 가공 가루로 이루어지는 제2 필터를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제6 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 다이싱 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 미러 폴리싱 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 백 그라인드 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 필터는 크기가 다른 가공 가루를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제10 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 가공 가루는 다른 크기의 입자를 포함하고, 상기 제2 필터의 구멍 크기는 최소 입자의 입경보다도 크고, 최대 입자의 입경보다도 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제11 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제거하는 공정은 개시후, 소정 시간 상기 유체를 순환시키는 순환 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제12 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제11 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 순환 공정은 상기 제1 필터를 통과한 유체에포함되는 가공 가루 혼입의 정도를 검출 수단으로 검출하고, 소정치 이하가 된 시점에서 순환을 정지하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제13 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제12 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 순환 공정은 상기 제1 필터를 통과한 유체에 포함되는 가공 가루 혼입의 정도를 검출 수단으로 검출하고, 제2 소정치 이상이 된 시점에서 순환을 재개하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제14 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제거 공정은 상기 유체를 상기 제1 필터를 거쳐서 흡인하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제거 공정은 상기 제2 필터의 구성물이 이동 가능하도록 상기 제2 필터 표면에 외력을 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제16 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 간헐적으로 외력을 부여하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제17 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제1 필터 표면을 따라서 기체를 공급하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제18 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제2 필터를 구성하는 피제거물의 일부를 이탈시키는 정도의 외력을 부여하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제19 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제2 필터의 막 두께가 일정해지도록 상기 외력을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제20 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 필터는 수직 방향으로 배치되어 있으며, 상기 외력은 기포의 상승력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제21 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 필터에 기계적 진동을 부여하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제22 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 유체에 음파를 발생시키는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제23 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제15 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 유체에 액체 흐름을 발생시키는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제24 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 필터는 폴리오레핀계 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제25 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 필터 표면은 요철을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제26 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 필터는 사이에 간극을 갖도록 형성된 2중 구조의 주머니형 필터인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제27 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 필터는 Si를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제28 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제4 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 필터는 후레이크형 Si를 주성분으로 하는 것인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제29 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 가공 가루는 기계 가공에 이용하는 처리재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제30 반도체 제조 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 반도체 제조 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 가공 가루가 제거된 유체를 재이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 금속, 무기물 또는 유기물 등의 피제거물이 혼입된 유체(배수)를 피제거물로 이루어지는 필터로 제거하는 것이며, 예를 들어 피제거물은 결정 잉곳을 웨이퍼형으로 슬라이스할 때, 반도체 웨이퍼를 다이싱할 때, 백 그라인드할 때, CMP(화학-기계 연마; Chemlcal-Mechanlcal Polishlng) 또는 웨이퍼 폴리싱할 때 등에서 발생한다.

이 피제거물은 Si, 산화 Si, Al, SiGe, 밀봉 수지 등의 유기물 및 그 밖의 절연 재료나 금속 재료가 해당한다. 또한, 화합물 반도체에서는 GaAs 등의 화합물반도체가 해당한다.

또한, 최근에는 CSP(칩 스케일 패키지)의 제조에 있어서 다이싱을 채용하고 있다. 이것은 웨이퍼의 표면에 수지를 피복하고, 마지막으로 밀봉된 수지와 웨이퍼를 함께 다이싱하는 것이다. 또한, 세라믹 기판 위에 반도체 칩을 매트릭스형으로 배치하고, 세라믹 기판도 포함하여 수지를 피복하고, 마지막으로 밀봉된 수지와 세라믹 기판을 다이싱하는 것도 있다. 이들도 다이싱할 때에 피제거물이 발생한다.

한편, 반도체 분야 이외라도 피제거물이 발생하는 곳은 다수 있다. 예를 들어 유리를 채용하는 산업에 있어서, 액정 패널, EL 표시 장치의 패널 등은 유리 기판의 다이싱, 기판 측면의 연마 등에서 발생하는 유리 조각이 피제거물에 해당한다. 또한, 전력 회사나 철강 회사에서는 연료로서 석탄을 채용하고 있으며, 석탄으로부터 발생하는 분체가 해당하고, 나아가서는 굴뚝으로부터 나오는 연기 속에 혼입되는 분체도 피제거물에 상당한다. 또한, 광물의 가공, 보석의 가공, 묘석의 가공으로부터 발생하는 분체도 그렇다. 게다가, 선반 등으로 가공했을 때에 발생하는 금속 가루, 세라믹 기판 등의 다이싱, 연마 등에서 발생하는 세라믹 가루 등도 피제거물에 해당한다.

이들 피제거물은 연마, 연삭 또는 분쇄 등의 가공에 의해 발생하고, 피제거물을 제거하는 것을 목적으로 하여 물이나 약품 등의 유체를 흘린다. 그로 인해 이 유체 속에 피제거물이 혼입되어 버린다.

그러면, 본 발명의 개요를 도1 내지 도3을 참조하여 설명한다. 또, 상술한 바와 같이 유체, 피제거물은 여러가지 것이 있지만, 여기에서는 유체로서 물이 채용되어 물 속에 절삭된 피제거물이 포함된 것으로서 설명해 간다.

도1의 도면 부호 10은 제1 필터막이고, 도면 부호 11은 필터 구멍이다. 또한, 필터 구멍(11)의 노출부 및 제1 필터막(10)의 표면에 층 형상으로 형성되어 있는 막이 피제거물(12)이며, 이 피제거물(12)은 필터 구멍(11)을 통과할 수 없는 큰 피제거물(12A)과 필터 구멍(11)을 통과할 수 있는 작은 피제거물(12B)로 나뉘어진다. 도면에서는 검은원으로 도시한 것이 통과할 수 있는 작은 피제거물(12B)이다.

또한, 여기에서 채용 가능한 필터막은 원리적으로 생각해 보아 유기 고분자계, 세라믹계의 어느쪽이라도 채용 가능하다. 그러나 여기에서는 폴리오레핀계의 고분자막을 채용했다.

도1의 제1 필터막(10)의 상방에는 피제거물이 혼입된 배수가 있으며, 제1 필터막(10)의 하방은 제1 필터막(10)에 의해 여과된 여과수가 생성되어 있다. 화살표 방향으로 배수를 흘려 필터막(10)을 사용하여 상기 배수를 여과하므로, 물은 자연 낙하되거나 가압되어 도면의 하방으로 이동한다. 또한, 여과수가 있는 측으로부터 배수가 흡인된다. 또한, 제1 필터막(10)은 수평하게 배치되어 있으나 도7과같이 수직 배치라도 좋다.

상술한 바와 같이 필터막을 거쳐서 배수를 가압하거나, 흡인하거나 하는 결과, 배수는 제1 필터막(10)을 통과한다. 그 때, 필터 구멍(11)을 통과할 수 없는 큰 피제거물(12A)은 제1 필터막(10)의 표면에 잔존한다.

본 발명의 포인트는 피제거물이 필터막(10) 표면에 포획되어 잔존한 층을 제2 필터막(13)으로서 활용하는 데 있다.

연삭, 연마 또는 분쇄 등의 기계 가공에 의해 발생하는 피제거물은 그 크기(입경)가 어느 정도의 범위로 분포하고, 게다가 각각의 피제거물 형상이 다르다. 또한, 제1 필터막(10)이 침수되고 있는 배수 중에서 피제거물이 무질서(random)하게 위치하고 있다. 그리고, 큰 피제거물로부터 작은 피제거물까지가 불규칙하게 필터 구멍(11)으로 이동해 간다. 이 때 필터 구멍(11)보다도 작은 피제거물(12B)은 통과하지만, 필터 구멍(11)보다도 큰 피제거물(12A)은 포획된다. 그리고 포획된 큰 피제거물(12A)이 제2 필터막(13)의 최초단의 층이 되어 이 층이 필터 구멍(11)보다도 작은 필터 구멍을 형성하고, 이 작은 필터 구멍을 거쳐서 큰 피제거물(12A)로부터 작은 피제거물(12B)이 포획되어 간다. 이 때, 피제거물의 형상이 각각 다르므로, 피제거물과 피제거물 사이에는 여러 가지 형상의 간극이 생기고, 물은 이 간극을 통로로 하여 이동해 최종적으로는 여과된다. 이것은 모래 사장의 배수가 좋은 것과 매우 유사하다.

이 제2 필터막(13)은 큰 피제거물(12A)로부터 작은 피제거물(12B)을 무질서하게 포획하면서 서서히 성장하고, 물(유체)의 통로를 확보하면서 작은피제거물(12B)을 포획하게 된다. 게다가 제2 필터막(13)은 층 형상으로 잔존하고 있을 뿐이고 피제거물은 용이하게 이동 가능하므로, 층 부근에 기포를 통과시키거나, 수류를 부여하거나, 음파나 초음파를 부여하거나, 기계적 진동을 부여하거나, 나아가서는 스퀴지 등으로 문지르거나 함으로써, 간단하게 제2 필터막(13)의 표면층을 배수측으로 이동시킬 수 있다. 즉, 제2 필터막(13)의 필터 능력이 저하해도 제2 필터막(13)에 외력을 가함으로써 간단하게 그 능력을 복귀시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또 다른 표현으로 하면, 필터 능력의 저하 원인은 주로 막힘이며, 이 막힘을 발생시키고 있는 제2 필터막(13)의 표면층의 피제거물을 다시 유체 속으로 이동시킬 수 있어 막힘을 해소시킬 수 있다.

그러나 제1 필터막(10)이 신규로 부착된 경우, 제1 필터막(10)의 표면에는 피제거물(12)의 층[제2 필터막(13)]이 형성되어 있지 않으므로, 또한 제1 필터막(10)에 제2 필터막(13)의 층이 얇게밖에 형성되어 있지 않은 경우는 필터 구멍(11)을 거쳐서 작은 피제거물(12B)이 통과한다. 이 때는 그 여과수를 다시 배수가 저장되어 있는 측으로 복귀시키고, 작은 피제거물(12B)이 제2 필터막(13)으로 포획되는 것을 확인할 때까지 대기한다. 그리고 확인한 후는, 통과한 작은 피제거물(12B)과 같은 크기의 작은 피제거물이 차례 차례 포획되고, 배수는 소정의 청정도로 여과된다.

후술하지만, 도8에 도시한 광 센서(67)와 같이 피제거물 검출 수단을 부착하고, 상기 피제거물의 혼입율을 검사할 수 있도록 되어 있으면 전술한 확인을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 제2 포인트는 제2 필터막(13)이 형성되어 있지 않은 경우, 혹은 여과수에 작은 피제거물(12B)이 잔존하는 경우는 이 여과수를 배수 측으로 복귀시키는 것이다. 이렇게 한창 복귀시키고 있을 때 필터막(10)의 표면에는 필터 구멍(11)에서 포획된 피제거물(12)이 층 형상으로 막으로서 성장하고, 제1 필터막(10) 표면의 제2 필터막(13)은 다양한 필터 구멍 직경을 만들어 내, 서서히 작은 입경으로부터 큰 입경의 것을 포획해 간다. 그리고 서서히 두꺼워져 제1 필터막(10)에서 통과한 작은 피제거물(12B)이나 이 작은 피제거물(12B)과 같은 정도의 크기, 또는 이보다도 작은 피제거물을 포획하여, 여과수는 거의 피제거물이 혼입되어 있지 않은 깨끗한 상태가 된다.

이 상태를 도시한 것이 도2이다. 그리고 여과수에 원하는 크기의 피제거물이 혼입되지 않은 것(또한, 소정의 혼입 정도보다도 작아진 것)을 확인한 후, 이 여과수를 재이용하면 좋다. 또한, 여과수를 자연계로 복귀시켜도 좋다.

또한, 여과수에 작은 피제거물(12B)이 잔존하고 있는 경우, 이 여과수를 복귀시키는 것이 아닌, 별도의 탱크로 이동해 이 작은 피제거물(12B)이나 이 피제거물(12B)과 같은 정도 크기의 피제거물이 포획되는 것을 확인하고, 그 후의 여과수를 재이용하거나 자연계로 복귀시키거나 해도 좋다.

그리고, 제2 필터막(13)의 상층에 저장되는 배수는 서서히 농축된다.

도3에 도시한 그래프는 Si 웨이퍼의 다이싱시에 발생하는 절삭 가루의 입경 분포를 나타낸 것이다. 대개 0.1㎛ 내지 200㎛의 범위에서 분포되어 있다.

또, 입경 분포 측정 장치는 0.1㎛ 보다도 작은 입자가 검출 불가능하였으므로, 0.1㎛ 보다도 작은 절삭 가루의 분포는 도시되어 있지 않다. 실제는 이보다도 작은 것이 포함되어 있다고 추측한다. 실험에 따르면, 이 절삭 가루가 혼입된 배수를 여과한 때, 이 절삭 가루가 제1 필터막에 형성되어 0.1㎛ 이하의 절삭 가루까지 포획하는 것을 알 수 있었다.

예를 들어 0.1㎛까지의 절삭 가루를 제거하려고 하면, 이 크기보다도 작은 구멍이 형성된 필터를 채용하는 것이 일반적인 생각이다. 그러나 큰 입경과 작은 입경이 분포되는 가운데, 이 사이 크기의 필터 구멍을 채용하더라도, 0.1㎛ 이하의 절삭 가루를 포획할 수 있는 것이 전술한 설명으로부터 알 수 있다.

반대로, 제거물의 입경 피크가 0.1㎛ 하나였다면, 필터는 즉시 막힘을 일으킬 것이다. 이 도3에서도 알 수 있는 바와 같이, 큰 입경과 작은 입경의 피크가 2개 나타나 있으며, 이로써 여과 능력이 향상되어 있다. 또한, 전자 현미경 등으로 관찰하면 절삭 가루의 형상이 다종 다양한 것을 알 수 있다. 즉, 적어도 입경 피크가 2개 있고 절삭 가루의 형상이 다종 다양하므로, 절삭 가루끼리 다양한 간극이 형성되어 여과수의 통로가 되어 이로써 막힘이 적어 여과 능력이 큰 필터가 실현된 것이라 생각된다.

여기에서는 평균 구멍 직경이 0.25㎛인 필터를 제1 필터막(10)으로서 채용했다. 그러나 분포가 도면의 우측이나 좌측으로 어긋나게 되면, 그 분포에 따라 제1 필터의 구멍 직경을 바꾸어도 좋다. 예를 들어 우측으로 어긋나게 되면, 0.25㎛ 보다도 큰 구멍 직경을 채용해도 좋다. 일반적으로, 구멍 직경을 크게 하면 필터막을 통과하는 피제거물이 증가하지만, 여과수를 배수로 복귀시키는 시간을 길게하면 최종적으로는 대부분이 제2 필터막(12B)에서 포획할 수 있다. 당연하지만, 필터의 구멍 직경을 작게 하면, 작은 피제거물을 포획할 수 있을 때 까지의 시간은 짧아진다.

도4는 여과수를 배수측으로 복귀시키고 있는 개념도이다. 도면 부호 20은 원수 탱크나 필터를 고정하는 수단(외부 프레임) 등을 나타내고, 도면 부호 21은 필터막이다.

예를 들어 도면 부호 20이 탱크(저장조)인 경우로 설명하면, 필터막(21)의 상층은 배수(22)가 저장되어 있으며, 필터막(21)의 하층에는 여과수(23)가 저장된다. 이 저장된 여과수(23)는 펌프(24)에 의해 다양한 곳으로 수송된다. 도면 부호 25는 절환 밸브이다. 전술한 바와 같이, 처음에는 필터막(21)을 통과하는 피제거물이 있으므로, 탱크(20)의 상층에 여과수를 복귀시키도록 밸브를 절환해 둔다. 그리고 여과수를 체크해 피제거물의 혼입 정도[함유량(율)]가 소망하는 값이 되면, 또는 피제거물이 없어지면, 밸브를 절환하여 파이프(26) 쪽으로 여과수를 흘린다. 이렇게 함으로써 파이프(26)에 흐르는 여과수는 피제거물이 전혀 없는 것, 또한 소망하는 혼입량(율)의 여과수를 흘려 재이용할 수 있게 된다. 또한, 깨끗한 물로서 자연계로 복귀시키는 것도 가능해진다. 다이싱 배수의 여과의 경우는 다시 다이싱시에 흘리는 물로서 재이용하고 있다. 또 땜납의 세정이나 백 그라인드의 물, 냉각수로서도 재이용할 수 있다.

도면에서는 배수를 필터에 통과시키는 방법으로서 흡인을 채용하고 있지만, 그 외에 자연 낙하, 배수(22) 측을 가압하는 방법이 있으며, 이 흡인, 가압은 여과하는 능력을 향상시킬 수 있다.

한편, 도면 부호 20이 필터를 고정하는 수단(예를 들어 외부 프레임)이면, 파이프(27, 28)는 이 고정 수단(외부 프레임)에 밀봉되어 부착되어 있다. 그리고 파이프(27) 측을 가압하거나 펌프(24)로 흡인하면 여과를 할 수 있게 된다. 이미지로서는 물의 통로(파이프) 도중에서 차단하도록 필터 장치가 부착된 예를 나타냈다.

다음에, 도5 내지 도8에 있어서 탱크(원수 탱크)(50) 속에 여과 장치(35)를 투입(침지)하는 형태를 설명한다.

도5의 (a)에 도시한 도면 부호 30은 액자와 같은 형상의 프레임이며, 이 프레임의 양면에는 필터막(31, 32)이 부착되어 고정되어 있다. 그리고 프레임(30)과 필터막(31, 32)으로 둘러싸여진 내측 공간(33)에는 파이프(34)를 흡인함으로써, 필터막에 의해 여과된 여과수가 발생한다. 그리고 프레임(30)에 밀봉되어 부착되어 있는 파이프(34)를 거쳐서 여과수가 취출되고 있다. 물론, 필터막(31, 32)과 프레임(30)은 배수가 필터막 이외로부터 상기 공간으로 침입하지 않도록 완전히 밀봉되어 있다.

도5의 (a)의 필터막(31)은 얇은 수지막이므로, 흡인되면 내측으로 휘어 파괴에 이르는 경우도 있다. 그로 인해, 이 공간을 될 수 있는 한 작게 하고 여과 능력을 크게 하기 위해 이 공간을 많이 형성할 필요가 있다. 이것을 도시한 것이 도5의 (b)이다. 도면에서는 공간(33)이 9개밖에 도시되어 있지 않지만, 실제는 다수 형성된다. 또한, 실제로 채용한 필터막(32)은 약 0.l㎜ 두께의 폴리오레핀계의고분자막이며, 도면과 같이 얇은 필터막이 주머니형으로 형성되어 있으며, 도면에서는 FT로 나타냈다. 이 주머니형의 필터(FT) 속에 파이프(34)가 일체화된 프레임(30)이 삽입되고, 상기 프레임(30)과 상기 필터(FT)가 부착되어 있다. 도면 부호 RG는 압박 수단이며, 필터막(31)이 부착된 프레임을 양측으로부터 압박하는 것이다. 그리고 압박 수단의 개구부(OP)로부터는 필터막(31)이 노출하고 있다. 상세한 것은 도6에서 다시 설명한다.

도5의 (c)는 여과 장치(35) 자신을 원통형으로 한 것이다. 파이프(34)에 부착된 프레임은 원통형이고 측면에는 개구부(0P1, 0P2)가 설치되어 있다. 개구부(OP1)와 개구부(0P2)에 대응하는 측면이 제거되어 있으므로, 개구부 사이에는 필터막(31)을 지지하는 지지 수단(SUS)이 설치되게 된다. 그리고 측면에 필터막이 부착된다.

또한, 도6을 사용하여 도5의 (b)의 여과 장치(35)를 상세하게 서술한다. 우선 도5의 프레임(30)에 상당하는 부분(30a)을 도6의 (b)에서 설명한다.

도면 부호 30a는 보이는 바와 같이 골판지와 같은 형상으로 이루어져 있다. 0.2㎜ 정도의 얇은 수지 시트(SHT1, SHT2)가 중첩되며, 그 사이에 수직 방향으로 섹션(SC)이 복수개 설치되고, 수지 시트(SHT1, SHT2), 섹션(SC)으로 둘러싸여져 공간(33)이 설치된다. 이 공간(33)의 단면은 세로 3㎜, 가로 4㎜로 이루어지는 직사각형이며, 다른 표현으로 하면 이 직사각형 단면을 가진 스트로우가 몇개 나란하게 일체화된 바와 같은 형상이다. 도면 부호 30a는 양측의 필터막(FT)을 일정한 간격으로 유지하고 있으므로, 이하 스페이서라고 부른다.

이 스페이서(30a)의 얇은 수지 시트(SHTl, SHT2)의 표면에는 직경 1㎜의 구멍(HL)이 많이 개방되고, 그 표면에는 필터막(FT)이 부착되어 있다. 따라서, 필터막(FT)에 의해 여과된 여과수는 구멍(HL), 공간(33)을 통과하여 최종적으로는 파이프(34)로부터 나간다.

또한, 필터막(FT)은 스페이서(30a)의 양면(SHT1, SHT2)에 부착되어 있다. 스페이서(30a)의 양면(SHT1, SHT2)에는 구멍(HL)이 형성되어 있지 않은 부분이 있으며, 여기에 직접 필터막(FT1)이 부착되면, 구멍(HL)이 형성되어 있지 않은 부분에 대응하는 필터막(FT1)은 여과 기능이 없어 배수가 통과하지 않으므로, 피제거물이 포획되지 않는 부분이 발생한다. 이 현상을 방지하기 위해, 필터막(FT)은 복수장 부착되어 있다. 가장 표면측의 필터막(FT1)은 피제거물을 포획하는 필터막으로, 이 필터막(FT1)으로부터 스페이서(30a)의 표면(SHT1)을 향함에 따라 필터막(FT1)의 구멍보다도 큰 구멍을 갖는 필터막이 복수장 설치된다. 여기에서는 필터막(FT2)이 한 장 부착되어 있다. 스페이서(30a)의 구멍(HL)이 형성되어 있지 않은 부분이라도 구멍이 큰 필터막(FT2)이 설치되고 나서 필터막(FT1)이 부착되어 있으므로, 필터막(FT1) 전체면이 여과 기능을 갖게 되어 필터막(FT1) 전체면에 피제거물이 포획되고, 제2 필터막이 표리면(SH1, SH2) 전체면에 형성되게 된다. 또한, 도면의 형편상, 필터막(SHT1, SHT2)이 직사각형의 시트와 같이 도시되어 있지만, 실제는 도5의 (b)에 도시한 바와 같이 주머니형으로 형성되어 있다.

다음에, 주머니형의 필터막(SHT1, SHT2), 스페이서(30a) 및 압박 수단(RG)이 어떻게 부착되어 있는지 도6의 (a), (c), (d)에서 설명한다.

도6의 (a)는 완성체인 여과 장치(35)를 도시한 사시도이며, 도6의 (c)는 도6의 (a)의 A-A선으로 도시한 바와 같이 파이프(34)의 헤드 부분으로부터 파이프(34)의 연장 방향(수직 방향)으로 절단한 도면을 나타내고, 도6의 (d)는 B-B선으로 도시한 바와 같이 여과 장치(35)를 수평 방향으로 절단한 때의 단면도이다.

도6의 (c)와 (d)를 보면 알 수 있는 바와 같이, 스페이서(30a)는 도5의 (b)의 주머니형의 필터(FT)에 삽입되고 필터막(FT)도 포함해 4측변이 압박 수단(RG)에 의해 협지되고 있다. 그리고 주머니형으로 폐쇄한 3측변 및 나머지 1측변은 압박 수단(RG)에 도포된 접착제(AD1)에 의해 고정된다. 또한, 나머지 1측변(주머니의 개구부)과 압박 수단(RG) 사이에는 공간(SP)이 형성되고, 공간(33)에 발생한 여과수는 공간(SP)을 거쳐서 파이프(36)로 흡인된다. 또한, 압박 수단(RG)의 개구부(0P)에는 접착제(AD2)가 전체 주위에 걸쳐 설치되고, 완전 밀봉되어 필터 이외로부터 유체가 침입할 수 없는 구조로 되어 있다.

따라서 공간(33)과 파이프(34)는 연통하고 있으며, 파이프(34)를 흡인하면 필터막(FT)의 구멍, 스페이서(30a)의 구멍(HL)을 거쳐서 유체가 공간(33)을 향해 통과하고, 공간(33)으로부터 파이프(34)를 경유하여 외부로 여과수를 수송할 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, 스페이서(30a)를 구성하는 시트(SHT)에 있어서, 구멍(HL)이 형성된 영역 이외는 편평한 면이므로, 필터(FT)의 지지 부재가 되어 필터(FT)가 항상 편평한 면을 유지 할 수 있어 제2 필터막의 파괴를 방지하는 구조로 되어 있다.

이 여과 장치(35)의 동작을 개념적으로 도시한 것이 도7이다. 여기에서는파이프(34) 측을 펌프 등으로 흡인하면, 해칭없는 화살표와 같이 물이 흘러 여과되게 된다.

또한, 제1 필터막(31, 32) 및 이 막(31, 32)에 의해 포획된 피제거물 층에서 피제거물이 포획됨으로써, 수직 배치된 여과 장치에 제2 필터막(36)이 형성되게 된다. 이 때, 제2 필터막(36)은 고형물인 피제거물이 집합한 것이므로, 제2 필터막(36)에 외력을 가함으로써 제2 필터막(36)을 제거하거나 또한 제2 필터막(36)의 표면층을 제거하거나 할 수 있다. 또한, 이 제거는 기포의 상승력, 수류, 음파, 초음파 진동, 기계적 진동, 스퀴지를 사용하여 표면을 문지르거나 혹은 교반기 등으로 간단하게 실현할 수 있다. 또한, 침지되는 여과 장치(35) 자신이 배수(원수) 중에서 가동할 수 있는 구조로 하고, 제2 필터(36)의 표면층에 수류를 발생시켜 제2 필터(36)를 제거해도 좋다. 예를 들어 도7에 있어서, 여과 장치(35)의 저면을 지지점으로 하여 화살표 Y와 같이 좌우로 움직여도 좋다. 이 경우, 여과 장치 자신이 가동하므로 수류가 발생하여 제2 필터(36)의 표면층을 제거할 수 있다. 또한, 후술하는 기포 발생 장치(54)도 함께 채용하는 경우, 상기 가동 구조를 채용하면 기포를 여과면 전체면에 도달시킬 수 있어 효율적으로 제거물을 배수측으로 이동시킬 수 있다.

또한, 도5의 (c)에서 도시한 원통형의 여과 장치를 채용하면, 여과 장치 자신을 중심선(CL)을 축으로 하여 회전시킬 수 있어 배수의 저항을 저감할 수 있다. 회전에 의해, 필터막 표면에 수류가 발생하여 제2 필터막 표면층의 피제거물을 배수측으로 이동시킬 수 있어 여과 능력을 유지할 수 있다.

도7에서는, 제2 필터막을 제거하는 방법으로서 기포의 상승을 활용한 예를 도시했다. 사선으로 나타낸 화살표 방향으로 기포가 상승하여 이 기포의 상승력이나 기포의 파열이 직접 피제거물에 외력을 부여하고, 또한 기포의 상승력이나 기포의 파열에 의해 발생하는 수류가 피제거물에 외력을 부여한다. 그리고 이 외력에 의해 제2 필터막(36)의 여과 능력은 항상 새롭게 되어 대략 일정한 값을 유지하게 된다.

본 발명의 포인트는 여과 능력의 유지에 있다. 즉, 제2 필터막(36)에 막힘이 발생하여 그 여과 능력이 저하해도 상기 기포와 같이 제2 필터막(36)을 구성하는 피제거물을 움직이게 하는 외력을 부여함으로써, 제2 필터막(36)을 구성하는 피제거물을 배수 측으로 움직이게 할 수 있어 여과 능력을 장기간에 걸쳐 유지시킬 수 있다.

외력의 부여법에 의해 두 가지의 유형이 있다. 하나는 완전하게 제2 필터막(36)을 부수는(제거하는) 방법이다. 이 경우, 피제거물은 제1 필터막에 적층되어 있지 않으므로 작은 피제거물이 필터막을 통과해 버린다. 그로 인해 작은 피제거물이 포획되는 것을 확인할 때까지는 여과수를 배수(원수)가 들어 간 수조(탱크)로 순환시키고 있다. 또한 효율적이지는 않지만, 작은 피제거물이 포획될 때 까지 작은 피제거물이 혼입된 여과수를 별도의 수조로 옮겨도 좋다.

두번째는 제2 필터막(31, 32)의 극표면에 형성된 막(막힘의 원인인 피제거물)을 이동하는 방법이다. 즉, 막힘의 원인인 피제거물이 필터막의 극표면에 포획되어 있으므로, 기포에 의해 발생하는 외력에 의해 포획을 해제하여 항상 일정한여과 능력을 유지시키고 있다. 이것은 외력을 부여함으로써 제2 필터의 두께를 대략 일정하게 하고 있다고 생각된다. 마치 피제거물 하나 하나가 여과수 입구에 마개를 달고 있으며, 마개가 외력에 의해 벗겨져 벗겨진 곳으로부터 여과수가 침입하고, 또 마개가 형성되면 다시 외력에 의해 벗기는 것을 반복하고 있는 바와 같은 것이다. 이것은 기포의 크기, 그 양, 기포를 접촉하고 있는 시간을 조정함으로써, 항상 여과 능력을 유지할 수 있는 장점을 갖는다.

또, 여과 능력을 유지할 수 있으면, 외력이 항상 가해지고 있더라도 좋으며, 간헐적으로 가해져도 좋다.

또한 모든 실시 형태에 말할 수 있는 것이지만, 필터막은 원수에 완전히 침지되어 있을 필요가 있다. 제2 필터막은 장시간 공기에 접촉되면 막이 건조하여 박리되거나, 붕괴되거나 하기 때문이다. 또한, 공기에 접촉하고 있는 곳이 조금이라도 있으면, 필터막은 공기를 흡인하므로 여과 능력이 저하하기 때문이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 원리로부터 생각하면 제2 필터막(36)이 제1 필터막(31, 32)에 형성되어 있는 한, 제1 필터막(31, 32)은 시트형의 고분자막이라도 세라믹이라도 좋으며, 흡인형이라도 가압형이라도 좋다. 그러나, 실제 채용한다고 하게 되면 제1 필터막(31, 32)은 고분자막과 흡인형이 좋다. 그 이유를 이하에 서술한다.

우선, 시트형의 세라믹 필터를 만들게 되면 비용은 꽤 상승하고, 균열이 발생하면 누설이 발생하여 여과할 수 없게 된다. 또한, 가압형이면 배수를 가압할 필요가 있다. 예를 들어 도8의 탱크(50)를 예로 들면, 압력을 가하기 위해서는 탱크의 상방은 개방형이 아닌 밀폐형이어야 한다. 그러나 밀폐형이면, 기포를 발생시키는 일이 어렵다. 한편, 고분자막은 다양한 크기의 시트나 주머니형의 필터를 저렴하게 입수할 수 있다. 또한 유연성이 있으므로 균열이 발생하지 않고, 또 시트에 요철을 형성하는 것도 용이하다. 요철을 형성함으로써, 제2 필터막이 시트에 부착하여 배수 중에서의 박리를 억제할 수 있다. 게다가 흡인형이면, 탱크는 개방형인 상태가 좋다.

또한 가압형이면 제2 필터막의 형성이 어렵다. 도7에 있어서, 공간(33) 내의 압력을 1이라 가정하면, 배수는 1 이상의 압력을 가할 필요가 있다. 따라서 필터막에 부하가 걸리고, 나아가서는 포획된 피제거물이 높은 압력으로 고정되어 피제거물이 이동하기 어렵다고 생각된다.

그러면, 고분자막을 필터막으로서 채용한 흡인형 기구를 도8에 도시한다.

도8에 있어서의 도면 부호 50은 원수 탱크이다. 이 탱크(50)의 상방에는 원수 공급 수단으로서 파이프(51)가 설치되어 있다. 이 파이프(51)는 피제거물이 혼입된 유체가 통과하는 곳이다. 예를 들어 반도체 분야에서 설명하면 다이싱 장치, 백 그라인드 장치, 미러 폴리싱 장치 또는 CMP 장치로부터 흘러 나오는 피제거물이 혼입된 배수(원수)가 통과하는 곳이다. 또, 이 배수는 다이싱 장치로부터 흐르는 실리콘 가루가 혼입된 배수로서 설명하여 간다.

원수 탱크(50)에 저장된 원수(52) 중에는 여과 장치(53)가 여러개 설치된다.이 여과 장치(53)의 하방에는 예를 들어 파이프에 작은 구멍을 개방한 바와 같은 또 물고기 수조에 사용하는 버블링 장치와 같은 기포 발생 장치(54)가 설치되어 정확하게 필터막의 표면을 통과하도록 그 위치가 조정되어 있다. 도면 부호 55는 공기 송풍기이다.

여과 장치(53)에 고정된 파이프(56)는 도5 내지 도7의 파이프(34)에 상당하는 것이다. 이 파이프(56)에는 여과 장치(53)에 의해 여과된 여과수가 통과하여 제1 밸브(58)를 거쳐서 원수 탱크(50) 측을 향하는 파이프(59)와 재이용(또는 배수되는) 측을 향하는 파이프(60)에 선택 수송된다. 또한, 원수 탱크(50)의 측벽 및 바닥면에는 제2 밸브(61), 제3 밸브(62), 제4 밸브(63) 및 제5 밸브(64)가 부착되어 있다. 또 파이프(65) 앞에 부착되어 있는 것은 별도로 설치된 여과 장치(66)이다.

파이프(51)로부터 공급된 원수(52)는 원수 탱크(50)에 저장되어 여과 장치(53)에 의해 여과된다. 이 여과 장치에 부착된 필터막의 표면은 기포가 통과하여 기포의 상승력이나 파열에 의해 필터막에 포획한 실리콘 가루를 움직이게 해 항상 그 여과 능력이 저하하지 않도록 유지되어 있다.

또한 필터막이 새롭게 부착되거나, 휴일로 인해 장기간 정지되거나, 또는 파이프(56)에 실리콘 가루가 혼입되어 있는 경우는 밸브(58)를 사용하여 여과수가 파이프(59)를 거쳐서 원수 탱크(50)로 순환하도록 설계되어 있다. 그 이외는 밸브(58)는 파이프(60)로 절환되어 있어 여과수는 재이용된다.

필터막을 새롭게 부착한 경우, 필터막의 크기, 실리콘 가루의 양, 흡인 속도에 의해 순환 시간은 다르지만, 대개 4 내지 5 시간으로 필터막 표면에 제2 필터막이 형성되고, 0.1㎛ 이하의 실리콘 가루까지 포획할 수 있는 막이 된다. 그러나필터막의 크기가 작은 것이면 30분이라도 좋은 것을 알 수 있다. 따라서 순환 시간을 알고 있으면, 타이머로 설정하여 소정 시간이 경과하면 자동적으로 제1 밸브(58)가 절환하도록 해도 좋다.

여기에서, 도6의 구조를 채용한 경우, 필터막을 부착하는 프레임[압박 수단(RG)]의 크기는 세로: 약 100㎝, 가로: 약 50㎝, 두께: 5 내지 10㎜이며, 스페이서(30a)의 양면에는 약 0.l ㎜ 두께의 필터막이 부착된 여과 장치(35)가 복수개 부착되어 있다.

피제거물이 소정의 혼입율보다도 높은 경우, 여과수는 이상수(異常水)라 판단하여 자동적으로 순환이 개시되거나, 또는 펌프가 멈추어져 여과가 정지된다. 또한, 순환할 때는 배수가 탱크(50)로부터 흘러 넘칠 우려가 있음을 고려하여 파이프(51)로부터 탱크(50)로의 유체 공급이 정지되어도 좋다. 이와 같은 케이스를 이하에 간단하게 서술한다.

① 필터막이 프레임(스페이서)에 새롭게 부착된 경우.

제2 필터막이 형성되어 있지 않으므로, 초기는 소정의 여과 능력을 보유하지 않는다. 그로 인해, 순환시킴으로써 필터막에 포획된 피제거물로 제2 필터막을 형성하여 제2 필터막으로 원하는 입자 직경이 포획되는 상태(제1 소정치 이하)까지 제2 필터막을 성장시키고, 이 후 제1 밸브(58)를 절환하여 여과수를 파이프(60)로 이송하여 여과가 개시된다.

② 휴일, 장기간 휴가, 보수 등으로 여과를 정지하고 다시 여과를 개시하는 경우.

제2 필터막은 피제거물로 구성되고, 또한 배수 중에 있으므로, 장시간 여과를 정지하면 막이 붕괴된다. 순환은 이 막 붕괴를 보수하여 여과수가 제1 소정치이하가 될 때까지 순환되고, 그 후 제1 밸브(58)를 절환하여 여과가 개시된다. 또한, 기포는 적어도 여과가 개시되면 발생시킨다.

③ 여과수에 포획되어야 할 피제거물이 혼입되어 있는 경우.

제2 필터막의 일부가 붕괴되거나, 또 필터막이 파손되어 있을 때 여과수에는 피제거물이 대량으로 혼입된다.

제2 필터막의 일부가 붕괴되고, 소정의 농도(제2 소정치)보다도 높아진 경우는 순환을 개시하여 제2 필터막을 보수하고, 여과수 중의 피제거물이 소정의 혼입율(제1 소정치)이 되면, 제1 밸브(58)를 절환하여 여과수를 파이프(60)로 이송하여 여과를 개시한다. 또한, 기포는 적어도 여과가 개시되면 발생시킨다.

또한, 필터막이 찢어진 경우는 펌프(57)를 멈추고 필터막을 새로 붙이든지 여과 장치(53) 자신을 새로 붙일 필요가 있다. 이 때, 필터막은 새것이기 때문에 ①과 같이 순환된다. 그리고 필터막이 찢기지 않고, 또한 표면에 제2 필터막이 형성된 여과 장치를 따로 준비해 두고 교체해도 좋다. 이 경우는 제2 필터막이 피제거물을 제1 소정치까지 포획할 수 있는 것을 확인하여 포획할 수 없는 경우는 순환한다. 또한, 포획할 수 있는 것 같으면 제1 밸브(58)를 절환하여 여과수를 파이프(60)로 이송하여 여과 작업으로 진행한다.

④ 원수 탱크(50)의 배수 레벨이 낮아져 필터막이 대기에 접촉하는 경우.

필터막이 대기에 접촉하기 전에, 배수에 설치된 레벨 센서에 의해 펌프를 멈추어 여과를 정지한다. 이 때는 기포를 정지해도 좋다. 파이프(51)로부터는 배수가 공급되어 배수의 레벨이 상승하지만, 배수에 의한 난류에 의해 제2 필터막이 붕괴될 우려가 있으므로 펌프는 정지하고 있다. 그리고 배수가 여과 장치를 완전히 덮게 되면 펌프를 시동한다. 그리고 순환하고 있는 동안 피제거물을 검출하여 여과수 중의 피제거물이 소정의 혼입율(제1 소정치)이 되면, 제1 밸브(58)를 절환하여 여과수를 파이프(60)로 이송한다.

또한, 여과수 중의 피제거물의 농도를 나타내는 상기 제1 소정치와 제2 소정치는 동일해도 좋으며, 제2 소정치는 제1 소정치로부터 일정 폭을 갖고 설정되어도 좋다.

또한, 센서(67)는 실리콘 가루를 항상 감지하고 있다. 센서로서는 수광·발광 소자가 부착된 광 센서가 항상 계측할 수 있으므로 바람직하다. 발광 소자는 발광 다이오드나 레이저를 생각할 수 있다. 또 센서(67)는 파이프(56) 도중 혹은 파이프(59) 도중에 부착해도 좋다.

한편, 원수 탱크는 시간과 함께 농축되어 간다. 그리고 소망하는 농도가 된 경우, 여과 작업을 정지하여 PAC 또는 A1₂(SO₄)₃등을 이용하여 응집 침전시켜 방치한다. 그러면 탱크 속의 원수은 대개 층 형상으로 분리된다. 즉 상층으로부터 하층에 따라 약간 투명한 물로부터 피제거물에 의해 완전히 비투명한 액체로 분포된다. 이들을 밸브(61 내지 64)를 구분 사용하여 회수하고 있다.

예를 들어 약간 투명하고 실리콘 가루가 적은 원수는 제2 밸브(61)를 개방하여 여과 장치(66)를 거쳐서 회수한다. 계속해서 밸브(62, 63)를 차례로 개방해 원수를 회수한다. 마지막으로는 원수 탱크의 바닥에 저장된 농축 슬러리를 밸브(64)를 개방하여 회수한다.

예를 들어 먼저 밸브(64)를 개방하면, 원수의 자중에 의해 한꺼번에 농축 슬러리가 흐르고, 게다가 상방의 물도 나와 제어가 어렵다. 그로 인해, 여기에서는 61, 62, 63, 64의 순으로 밸브를 개방하여 회수하고 있다.

또한, 도8의 하부 중앙(점선으로 둘러싼 도면)에는 원수 탱크의 원수 레벨 검사 수단(80)이 도시되어 있다. 이것은 원수 탱크(50)의 측면에 L자형의 파이프(81)가 부착되고, 또 원수 레벨에 의해 파이프(82)가 적어도 하나 부착되어 있다. 이 파이프(82)는 외부 직경이 파이프(81)의 내부 직경과 일치하여 끼워 맞추어지도록 되어 있다.

예를 들어 밸브(63)가 부착되어 있는 높이보다도 조금 높은 위치에 원수의 레벨이 이루어지면, 이 파이프(82)를 부착하여 상방으로 연장된 파이프(82)에 투명하게 들여다 보이는 창을 부착함으로써 원수의 레벨을 확인할 수 있다. 따라서, 이 투시창을 거쳐서 원수 레벨을 확인하면서 농축 슬러리 이외의 원수를 한도까지 제거할 수 있다.

또한, 이 파이프 자신을 유리 등의 투명재로 구성하면 별도의 투시창을 부착하는 일 없이 원수의 레벨을 확인할 수 있다. 또한, 이 검사 수단은 미리 부착되어 있어도 좋다.

한편, 도8의 하부 좌측에는 농축 슬러리 상방의 상부 물을 한도까지 채취하기 위한 수단이 도시되어 있다. 즉, 원수 탱크(50) 내측에 도면과 같이 L자형 파이프(81)를 부착해 둔다. 정해진 기간에 실리콘 가루의 양이 특정되어 있거나, 또 농축 슬러리의 양이 특정되어 있으면, 파이프(81)의 헤드부 높이가 미리 결정된다. 따라서 농축 슬러리의 상층보다도 약간 높은 곳에 파이프(81, 82)의 헤드부를 배치시키면, 자동적으로 이 높이까지 원수를 여과 장치(66)로 유출시킬 수 있다. 또한 실수로 밸브(63)를 개방했다고 해도, 이 파이프(81, 82) 헤드부의 레벨로 원수의 유출을 정지할 수 있다. 또한, 이 농축 슬러리의 레벨이 증감한 경우, 파이프(82)의 제거로 원수의 채취 레벨을 조정할 수 있다. 물론 파이프(82)는 몇개 준비되어 레벨에 의해 몇 단이나 부착되어도 좋다.

이상 농축수를 응집 침전법으로 회수하는 방법을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 원수(52)가 일정 농도가 되면, 별도의 여과 장치 (66)(FD)로 이동해도 좋다. 예를 들어 CMP는 약품과 0.1㎛ 이하의 숫돌입자가 포함된 슬러리를 사용한다. 그리고, 폴리싱시에 물이 흘러 배수로서는 상기 슬러리보다도 약간 농도가 옅은 것이 배출된다. 그러나, 배출된 원액이 여과됨에 따라 농도가 짙어지면, 동시에 점성도 나온다. 또한, 가루도 매우 미세해 여과 능력의 저하가 빠르다. 그로 인해, 소정의 농도가 되면 그 원액을 다른 여과 장치(FD)로 옮겨 여과해도 좋다. 즉, 도8의 여과 장치(53)로 여과를 계속하여 원수가 소정 농도가 되면, 별도의 여과 장치(FD)로 옮겨 여과해도 좋다. 예를 들어 도8의 우측 하단부와 같이, 필터(FT1)의 상층에 원수를 유입하고, 펌프(P)로 원수를 진공 흡인하는 여과 장치를 채용해도 좋다. 또한, 이 여과 장치를 농축 회수 파이프에 부착하여 회수해도 좋다. 여기에서는 필터(FT1)를 거쳐서 여과하여 고농도의 원액이 어느 정도의 덩어리가 될 때까지 흡인하고 있다. 한편, 여과 장치(FD)에 원액을 옮김으로써 원수 탱크(50)의 원수 레벨이 내려가지만, 파이프(51)로부터 농도가 옅은 원수가 공급되고 있다. 그리고 원수의 농도가 희박해져 원수가 필터를 완전히 침지하게 되면 다시 여과가 시작되도록 설정하면 좋다.

또한, 여과 장치(FD, 66)를 제거물의 회수 장치로 이용해도 좋다. 예를 들어 반도체 웨이퍼의 실리콘 가루가 들어간 원수 탱크(50)가 소정의 농도가 되면, 응집 침전을 행하지 않고 여과 장치(66, FD)로 분리해도 좋다. 분리된 실리콘 가루는 약품에 반응하고 있지 않은 순도가 높은 것이며, 다시 용융되어 웨이퍼용 Si의 잉곳으로 해도 좋다. 또한 기와의 재료, 시멘트, 콘트리트 재료 등과, 다양한 분야에 재이용이 가능하다.

이상 서술한 바와 같이, 도8의 시스템에서는 원수 탱크(50), 여과 장치(침지·흡인)(53), 소형 펌프(57)로 구성된다.

특히, 제1 필터가 막히지 않도록 저압으로 흡인하고 있으므로(도12를 참조), 펌프(57)는 소형 펌프이면 좋다. 또 종래는 원액이 펌프를 통과하므로 펌프 내부가 마모되어 수명이 매우 짧았다. 그러나, 본 구성은 여과수가 펌프(57)를 통과하므로 그 수명도 훨씬 길어졌다. 따라서, 시스템 규모를 작게 할 수 있어 펌프(57)를 가동하기 위한 전기값은 약 1/5 내지 1/4이 되며, 또한 펌프의 교체 비용도 대폭으로 억제되어 초기 비용의 1/3, 운전 비용 전체의 약 1/5로 보수 비용을 대폭 삭감할 수 있었다. 실험에 따르면, 1년은 보수를 가하는 일 없이 가동이 가능하다.

또한, 여과 장치(53)는 도5 내지 도7과 같이 보강용 프레임(30)과 필터막(31, 32) 및 프레임(30)에 부착된 파이프(34)로 이루어지는 단순 구조로, 그 밖에는 여과수를 수송하기 위한 파이프가 설치되어 있을 뿐이다.

필터막은 폴리오레핀계의 막으로, 떨어뜨려도 깨어지지 않고 기계적 강도가 높으며, 산·알칼리 등의 약품에 대해 내성이 높은 것이다. 그로 인해 종래는 도12에 도시한 바와 같이, 원수 농도로서 300㎎/ℓ 정도가 최대였으나, 본 장치에서는 약 3배의 농도인 900㎎/ℓ의 고농도까지 대응할 수 있고, 필터막을 부착한 상태에서 직접 약품에 의한 응집 침전도 가능해졌다.

또한, 원수 탱크를 이용하여 응집 침전시키는 경우, 여분의 배관이나 펌프 등이 불필요하게 되어 자원 절약형의 여과 시스템이 가능해졌다. 예를 들어 5대의 다이싱 장치가 부착되어 있는 시스템에서는 1회 내지 2회/년의 응집 침전으로 충분하다. 여기에서 다이싱한 웨이퍼는 5인치 웨이퍼, 625㎛ 두께, 중량 6g 정도로, 이것을 폭이 40㎛인 블레이드로 다이싱 깊이 180 내지 200㎛의 홈을 형성하여 격자형으로 평균 160개 형성하는 것으로 하여 산출하면, 슬러지(실리콘 가루)는 약 0.3g 정도(1장당 약 5%)가 발생한다.

또한, 여과 장치는 흡인 여과로써, 도12에 도시한 바와 같이 저유속·저압력으로 여과하기 때문에 필터막의 미세한 구멍까지 미립자가 들어가지 않으며, 또한 제2 필터막의 형성에 의해 전술한 제1 필터막의 가는 구멍으로의 미립자의 인입을 더욱 방지할 수 있어 여과 성능을 향상시키는 것이 가능해졌다. 또한, 에어 버블링 등의 외력 발생 수단에 의해 연속적으로 여과가 가능해졌다. 여기에서의 여과(흡인) 속도는 0.3 내지 0.5m/1일, 여과(흡인) 압력은 0.2 내지 0.5kg/㎠이며, 여과막의 수명은 5년 이상 기대할 수 있다. 또한 여과 속도, 여과 압력은 제1 필터막이 파괴나 변형함으로써, 제2 필터막이 파괴되는 일이 없는 범위 내에서 설정되고, 여과 속도는 0.01 내지 5m/1일, 여과 압력은 0.0lkg/㎠ 내지 1.03Kgf/㎠(1기압)까지는 실질적으로 가능하다.

또한, 0.3m/1일로 흡인한 경우, 하루에 252ℓ/(필터막 1장)의 원수를 처리 할 수 있고, 0.5m/1일로 흡인한 경우, 하루에 450ℓ/(필터막 1장)의 원수를 처리할 수 있다. 또한, 필터 프레임의 크기는 약 100㎝ × 50㎝ × 10㎜이다.

그리고, 다이싱 공정에서는 3 내지 5ℓ/min의 순수가 필요하고, 예를 들어 연간 18000톤을 사용한다. 종래는 다이싱용 순수를 만드는 데, 500엔 내지 1000엔/톤이 들었다. 그러나, 본 시스템의 채용에 의해 여과수를 재이용할 수 있으므로 비용 삭감이 가능해졌다. 전술한 바와 같이 초기 비용의 1/3, 운전 비용 전체의 약 1/5로 보수 비용을 대폭 삭감할 수 있었다.

또한, 종래 농축된 원액은 산업 폐기물로서 처리 했었으나, 이것도 300만엔/년 정도 들었다. 그러나 여과수를 재이용하거나, 분리된 Si를 재이용함으로써, 폐기액 처리가 실제로 제로가 되어 약 97.6%의 재자원화율이 되었다.

한편, 여과막 내부로의 실리콘 가루의 부착을 방지 할 수 있어 종래 필요하게 되었던 역세정은 거의 불필요해졌다.

이상, 피제거물로서 Si 웨이퍼로부터 발생하는 실리콘 가루로써 설명해 왔지만, 본 발명은 실시예의 처음에 설명한 바와 같이 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 게다가 이들 분야에 있어서, 배수는 지구 환경에 어떠한 피해를 부여하고 있었지만, 본 발명을 채용함으로써 그 피해를 대폭 저감시킬 수 있는 것이다.

특히, 다이옥신을 갖는 물질을 발생하는 쓰레기 소각소, 방사능 발생 물질을 정제하고 있는 우라늄 정제 공장, 또 유해 물질이 포함된 분체를 발생시키는 공장이 있으나, 이들은 본 발명의 채용에 의해 유해 물질을 가지고 있는 가루가 큰 것으로부터 작은 것까지 예외 없이 제거할 수 있다.

또한 피제거물이 주기표 중에서, Ⅱa족 내지 Ⅶa족, Ⅱb족 내지 Ⅶb족의 원소 중 적어도 하나를 포함하는 무기 고형물이면, 이들은 본 발명을 채용함으로써 대부분 제거할 수 있다.

계속해서, 도8의 여과 시스템에 다이싱 장치의 시스템을 부착한 예를 도9에 도시한다. 다이싱 장치 및 그 주변이 다르고, 다른 부분은 도8과 동일하므로, 동일한 부위에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도면 부호 W는 다이싱 장치의 테이블에 부착된 반도체 웨이퍼이며, 도면 부호 DB는 다이싱 블레이드이다. 또한, 도면 부호 SW1, SW2는 다이싱 블레이드에 순수를 끼얹는 샤워이다. 또한, 도면 부호 SW3는 웨이퍼(W)를 샤워링하는 샤워로써, 다이싱시에 발생하는 실리콘 가루를 웨이퍼로부터 제거하고 있다. 이 샤워(SW3)의 위치는 웨이퍼의 바로 상부로부터, 경사로부터 등 다양한 유형이 있으며, 여기에서는 특히 한정되지 않는다. 웨이퍼 표면에 물의 흐름이 발생하면 좋다.

웨이퍼(W)의 하방에는 배수를 받는 용기(BL)가 있으며, 받침 접시(BL)의 일부에 원수 탱크(50)로 이어지는 파이프(51)가 부착되어 있다.

따라서, 도8에서도 설명한 바와 같이 다이싱 장치에 의해 발생한 배수는 원수 탱크(50), 여과 장치(53)를 거쳐서 다시 깨끗한 물(여과수)이 되어 파이프(56), 파이프(60)를 거쳐서 재이용된다. 여과수가 파이프(71)을 거쳐서 다이싱 장치의 순수로서 재이용되어도 좋으며, 파이프(72)를 거쳐서 다른 곳에서 재이용되어도 좋다. 가령 별도의 곳에서 재이용되는 경우는 파이프(71)는 제거되고, 파이프(70)로부터는 별도 순수가 공급된다. 물론 자연계로 복귀시키는 것도 가능하다.

계속해서, 도9의 개념도로부터 실제 시스템으로서 도10을 사용해 설명한다.

우선, 공업 용수 탱크(101)에 공업 용수가 저장된다. 이 공업 용수는 펌프(P1)에 의해 필터(102, 103)를 거쳐서 여과수 탱크(104)로 수송된다. 필터(102)는 카본 필터이며, 먼지, 유기물이 제거된다. 또한 필터(103)는 필터(102)로부터 발생하는 카본을 제거하는 것이다.

계속해서 여과수는 펌프(P2)에 의해 역침투 여과 장치(105)를 거쳐서 순수 탱크(106)로 수송된다. 이 여과 장치(105)는 역침투막을 사용한 것이며, 여기에서 0.1㎛ 이하의 가루(먼지)가 제거된다. 그리고 순수 탱크(106)의 순수는 UV 살균 장치(107), 흡착 장치(108, 109) 및 순수의 저항치를 낮추는 장치(110)를 거쳐서 순수 탱크(111)로 수송된다.

UV 살균 장치(107)는 글자 그대로 자외선에 의해 순수를 살균하고, 도면 부호 108, 도면 부호 109는 이온 교환하여 이온을 제거하는 장치이다. 또한 도면 부호 110은 순수 중에 탄산 가스를 혼입시키는 것이다. 이것은 순수 저항치가 높으면, 블레이드 등에 충전(charge-up)이 발생하는 등 문제가 발생하므로, 고의적으로 그 저항치를 낮추고 있다.

그리고 펌프(P3)를 사용하여 다이싱 장치(DM)에 순수를 공급하고 있다. 도면 부호 112는 약 0.22㎛ 이상의 가루(먼지)를 다시 제거하고 있다.

계속해서 다이싱 장치(DM)에서 발생한 배수는 펌프(P4)를 사용해 원수 탱크(113)에 저장되고, 앞에서 서술한 여과 장치(114)에 의해 여과된다. 이것은 도5 내지 도8에 기술한 것과 같은 것이다. 그리고 여과 장치(114)에 의해 여과된 여과수는 여과수 탱크(104)로 복귀되어 재이용된다. 또한, 이 여과 장치(114)의 필터 직경, 여과 능력에 따라서는 실선으로 나타낸 바와 같이 순수 탱크(106)로 복귀시켜도 좋다.

여기에서 여과 장치(114)에 있어서, 여과수에 실리콘 가루가 혼입한 경우는 도4와 같이 원수 탱크(113)로 복귀되는 것은 물론이다. 또한, 도면 부호 101로부터 역침투 여과 장치(105), 살균 장치로부터 필터(112)까지의 시스템은 종래부터 채용되고 있는 것이다.

한편, 원수 탱크(113)는 도8에서 채용한 원수 탱크(50)로써, 원수 탱크(113)에 침수형의 여과 장치가 설치됨으로써 원수 탱크 자신이 농축수 탱크가 되며, 또한 필터막이 실리콘 가루도 포함해 필터로서 기능하고, 또한 실리콘 가루가 여과수에 혼입된 경우는 도8과 같이 밸브(58)를 사용해 원수 탱크로 복귀시키고 있다.

또한 도11에 백 그라인드 장치를 도시한다. 도9의 다이싱 장치 대신에 본 장치를 부착해도 역시 배수에는 Si 가루가 혼입되어 있으므로 상기 실시예를 채용할 수 있다. 다이싱 장치 대신에 본 장치를 부착하면 좋다.

백 그라인드도 다이싱과 같이 턴테이블(200)이 있으며, 이 위에 적어도 1장의 웨이퍼(201)가 적재되어 있다. 그리고 상부로부터 숫돌(202)이 웨이퍼에 접촉되어 웨이퍼 이면이 깎인다. 그리고 노즐(204)은 도9 및 도10과 같이 파이프(60)로부터 여과수가 공급되어 재이용할 수 있도록 구성되어 있다. 여기에서, 턴테이블(200)은 낱장형으로 회전하고 있으며, 숫돌도 회전하고 있다. 또 배수 받이 용기(203)는 그라인드시에 발생한 배수를 받아 파이프(51)를 거쳐서 원수 탱크(50)로 수송한다.

본 발명에 따르면, 첫번째로, 피제거물로 필터를 구성하면 필터를 구성하고 있는 피제거물보다도 작은 필터 구멍을 형성할 수 있고, 이 작은 구멍을 거쳐서 더욱 작은 피제거물을 제거할 수 있다. 따라서, 0.1㎛ 보다도 작은 서브미크론의 피제거물을 제거할 수 있다.

두번째로, 피제거물을 포함하는 유체를 제1 필터에 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 피제거물로 이루어지는 제2 필터를 형성하면, 제1 필터 표면에는 제1 필터의 구멍보다도 작은 구멍으로 구성된 제2 필터를 구성할 수 있고, 보다 작은 피제거물을 제거하는 여과 성능이 좋은 필터를 형성할 수 있다. 게다가 피제거물이 조합된 것으로, 피제거물 사이에는 다양한 형상의 간극이 형성되므로 유체의 침입 경로도 확보할 수 있다.

세번째로, 피제거물을 포함하는 유체를 제1 필터에 순환시킴으로써, 제1 필터 표면에는 제1 필터의 구멍보다도 작은 구멍으로 구성된 제2 필터가 성장하고, 또한 제1 필터의 구멍을 통과한 작은 피제거물도 순환하고 있으므로, 최종적으로는 제1 필터의 구멍으로부터 통과한 작은 피제거물까지도 포획할 수 있는 제2 필터를 형성할 수 있다.

네번째로, 상기 필터 또는 상기 제2 필터는 크기가 다른 피제거물이 적층됨으로써 유체가 통과할 수 있고 또한 작은 피제거물을 포획할 수 있는 구멍을 형성할 수 있다.

다섯번째로, 상기 피제거물은 2개의 피크를 갖는 입경 분포를 갖고, 제1 필터의 구멍이 2개의 피크 사이에 있어 처음에는 입경 분포가 큰 피제거물이 포획된다. 그리고 포획된 피제거물이 다양한 형태로 적층되어 가는 중에, 작은 구멍의 제2 필터를 형성하고, 또한 포획된 피제거물 사이에 유체가 통과할 수 있는 간극을 설치하므로, 작은 피제거물을 포획할 수 있고 게다가 유체가 통과할 수 있는 필터를 형성할 수 있다.

여섯번째로, 최초 또는 시동시는 작은 피제거물이 혼입된 여과 유체가 발생하지만, 순환시킴으로써 이 작은 피제거물까지도 포획할 수 있는 필터로 할 수 있다. 따라서 피제거물이 소정의 혼입 정도가 된 것을 확인하고 순환을 정지하여 여과를 개시하면, 원하는 여과 정밀도로 여과할 수 있다.

일곱번째로, 제1 필터가 파괴하거나 제2 필터가 붕괴하거나 하는 사고가 발생하면, 본래 포획되어야 할 피제거물이 혼입된 여과수를 발생하여 재이용하는 곳에 악영향을 부여해 버린다. 그러나 사고를 검출했을 때, 즉시 순환시키면 포획되어야 할 피제거물은 원수 탱크로 복귀하게 되어, 혼입된 여과수의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

여덟번째로, 흡인형이라면 유체가 저장되고 또한 필터가 침지되는 저장조는 개방형이 좋다. 가압형이면 저장조는 밀폐형으로, 또한 복잡한 구조를 필요로 한다.

아홉번째로, 제2 필터는 피제거물이 단순히 집합한 것이므로, 외력을 부여하면 제2 필터 전체를 또는 제2 필터의 표면층을 제거할 수 있어 여과 성능을 새롭게 하거나, 또 여과 성능을 유지할 수 있다.

열번째로, 외력을 이용함으로써, 막힘의 원인이 되는 피제거물을 이탈하거나 피제거물 사이에 간극을 형성시키거나 할 수 있어, 유체의 통로를 확보할 수 있다.

열 한번째로, 폴리오레핀계 고분자로 이루어지는 제1 필터는 알칼리나 산에 대하여 내성이 있으므로, 약품이 혼입된 유체도 여과가 가능해진다. 또한 제1 필터가 침지된 상태인 채로 응집 침전할 수 있다.

열 두번째로, 피제거물이 고형물이며 입경이 다름으로써, 다양한 형상의 간극을 형성할 수 있다. 따라서, 보다 작은 피제거물을 포획할 수 있고, 또한 유체의 통로를 보다 많이 확보할 수 있다.

Claims

유체를 이용한 반도체 가공 공정에 있어서 발생하는 가공 가루를 포함하는 상기 유체를 상기 가공 가루로 주로 이루어지는 필터를 통과하게 함으로써, 상기 가공 가루를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 유체를 이용하여 상기 반도체를 기계 가공하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 기계 가공하는 공정은 상기 반도체를 유체를 이용하여 연마 및 또는 절삭하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 제1 필터에 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 가공 가루를 포함하는 피제거물을 퇴적시키고, 상기 피제거물의 퇴적물로 이루어지는 제2 필터를 형성하고, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터로 이루어지는 필터를 준비하는 공정과,

상기 필터에 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 통과하게 함으로써, 상기 유체 중의 상기 피제거물을 제거하는 여과 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 필터를 준비하는 공정은 상기 가공 가루를 포함하는 유체를 제1 필터를 순환 통과시켜 상기 제1 필터 표면에 상기 가공 가루로 이루어지는 제2 필터를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 다이싱 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 미러 폴리싱 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 가공 공정은 백 그라인드 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 필터는 크기가 다른 가공 가루를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루는 다른 크기의 입자를 포함하고, 상기 제2 필터의 구멍 크기는 최소 입자의 입경보다도 크고, 최대 입자의 입경보다도 작은것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제거하는 공정은 개시후, 소정 시간 상기 유체를 순환시키는 순환 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 순환 공정은 상기 제1 필터를 통과한 유체에 포함되는 가공 가루 혼입의 정도를 검출 수단으로 검출하고, 소정치 이하가 된 시점에서 순환을 정지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 순환 공정은 상기 제1 필터를 통과한 유체에 포함되는 가공 가루 혼입의 정도를 검출 수단으로 검출하고, 제2 소정치 이상이 된 시점에서 순환을 재개하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제거 공정은 상기 유체를 상기 제1 필터를 거쳐서 흡인하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제거 공정은 상기 제2 필터의 구성물이 이동 가능하도록 상기 제2 필터 표면에 외력을 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 간헐적으로 외력을 부여하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제1 필터 표면을 따라서 기체를 공급하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제2 필터를 구성하는 피제거물의 일부를 이탈시키는 정도의 외력을 부여하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 제2 필터의 막 두께가 일정해지도록 상기 외력을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 필터는 수직 방향으로 배치되어 있으며, 상기 외력은 기포의 상승력인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 필터에 기계적 진동을 부여하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 유체에 음파를 발생시키는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외력을 부여하는 공정은 상기 유체에 액체 흐름을 발생시키는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 필터는 폴리오레핀계 고분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 필터 표면은 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 필터는 사이에 간극을 갖도록 형성된 2중 구조의 주머니형 필터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제2 필터는 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제2 필터는 후레이크형 Si를 주성분으로 하는 것인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루는 기계 가공에 이용하는 처리재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루가 제거된 유체를 재이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루가 제거된 유체를 상기 반도체의 가공에 재이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루를 재이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루를 재용융하여 재이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가공 가루를 인고트 재료로서 재이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.