KR100614540B1 - 이동 탑재 장치 및 고형물 회수 방법 - Google Patents

Abstract

종래 다이싱, CMP 등의 기계적 가공에 의해 발생하는 연마 칩, 연삭 칩이 혼입된 배수는, 응집 침전법 또는 필터 여과와 원심 분리를 조합한 2가지 방법으로 처리되었다. 그러나, 전자는 약품과 연삭 칩이 반응하거나 여과수에 약품이 섞여서 재이용할 수 없고, 또한 후자는 시스템이 커져서 초기 비용, 운전 비용이 고가인 문제를 갖고 있었다. 또한, 리사이클이 불가능했다.

우선 여과 장치(102)를 사용해서 원수 탱크(101)의 원수(105)를 고농도로 한다. 그리고, 원수 탱크에 이동 탑재 장치(120)를 옆으로 갖다 대고, 파이프에 의해 장치된 여과 장치(121)를 사용해서 원수(105)를 여과한다. 여과 장치(121)는 눈이 성긴 필터로 여과하고, 그 여과액은 원수 탱크(101)로 되돌린다.

이렇게 함으로써, 원수 탱크(101)의 농도를 낮추고, 또한 여과 장치(121)에 의해 케이크로서 피제거물을 회수할 수 있다.

고형물, 피제거물, 산업 폐기물, 오수, 여과 처리, 배수 처리, 여과 장치

Description

이동 탑재 장치 및 고형물 회수 방법 {CONVEYING AND LOADING APPARATUS, AND SOLID MATERIAL RECOVERY METHOD}

도1은 본 발명의 이동 탑재 장치와 원수 탱크의 관계를 설명하는 도면.

도2는 본 발명의 이동 탑재 장치에 설치되는 여과 시스템을 설명하는 도면.

도3은 원수 탱크에 채택되는 여과 장치를 설명하는 도면.

도4는 이동 탑재 장치에 설치되는 여과 장치를 설명하는 도면.

도5는 이동 탑재 장치에 설치되는 여과 장치를 설명하는 도면.

도6은 이동 탑재 장치에 설치되는 여과 장치를 설명하는 도면.

도7은 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도8은 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도9는 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도10은 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도11은 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도12는 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도13은 반도체 결정물의 연마·연삭 공정을 설명하는 도면.

도14는 반도체 장치의 다이싱 공정을 설명하는 도면.

도15는 종래의 여과 시스템을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 원수 탱크

120 : 이동 탑재 장치

121 : 여과 장치

122 : 고농축 배수 탱크

125 : 여과액 탱크

본 발명은 이동 탑재 장치, 고형물 회수 방법, 피제거물의 재이용 방법 및 회수 수단에 관한 것으로서, 특히 고형물이 혼입된 배수로부터 고형물을 효율적으로 회수하는 이동 탑재 장치, 고형물 회수 방법, 피제거물의 재이용 방법 및 회수 수단에 관한 것이다.

현재, 산업 폐기물을 줄이는 일, 또한 산업 폐기물을 분리하여 재이용하는 일 또는 산업 폐기물을 자연계로 방출시키지 않는 일은, 생태학적 관점에서 중요한 테마이고 21세기를 향한 기업 과제이다. 이 산업 폐기물중에는 피제거물이 포함된 여러 가지 유체가 있다.

이들은 오수, 배수, 폐액 등의 여러 가지 용어로 표현되고 있는데, 이하의 설명에 있어서, 물이나 약품 등의 유체중에 피제거물인 물질이 포함되어 있는 것을 배수라 한다. 이러한 배수는 고가의 여과 처리 장치 등으로 상기 피제거물이 제거 되고, 배수가 깨끗한 유체로 되어 재이용되거나, 분리된 피제거물 또는 여과할 수 없어 남은 것을 산업 폐기물로서 처리하고 있다. 특히, 물은 여과에 의해 환경 기준을 만족하는 깨끗한 상태로 되어 하천이나 바다 등의 자연계로 되돌아가거나 또한 재이용된다.

그러나, 여과 처리 등의 설비비, 운전 비용 등의 문제 때문에, 이들 장치를 채택하기가 매우 어려워 환경 문제로 되어 있다.

이러한 점에서 알 수 있는 바와 같이, 배수 처리의 기술은 환경 오염의 의미에서도 또한 리사이클의 관점에서도 중요한 문제이고, 저렴한 초기 비용, 저렴한 운전 비용의 시스템이 조속히 요망되고 있다.

일례로서, 반도체 분야에 있어서의 배수 처리를 이하에 설명한다. 일반적으로 금속, 반도체, 세라믹 등의 판상체를 연삭 또는 연마할 때, 마찰에 의한 연마(연삭) 지그 등의 온도 상승 방지, 윤활성 향상, 연삭 칩 또는 절삭 칩의 판상체로의 부착 등이 고려되어, 물 등의 유체가 연마(연삭) 지그나 판상체에 샤워링되고 있다.

구체적으로는, 반도체 재료의 판상체인 반도체 웨이퍼를 다이싱하거나 백 그라인딩할 때, 다이싱 블레이드나 웨이퍼에 순수를 흘려보내는 수법이 채택되고 있다.

즉, 도12에 도시한 바와 같이, 백 그라인드에서는 턴테이블(200)상에 탑재된 웨이퍼(201)는 연마지석(202)으로 연마되고, 노즐(204)을 통해 순수를 샤워링하여 세정된다. 그리고, 배출되는 배수는 받침 접시(BL)에 장치된 파이프에 의해 외부 로 수송되고 있다.

또한, 다이싱 장치에서는, 도13에 도시한 바와 같이 다이싱 블레이드(DB)의 온도 상승 방지를 위해, 또한 다이싱 칩이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 방지하기 위해, 반도체 웨이퍼(W) 상에 순수의 흐름을 만들거나, 블레이드(DB)에 순수가 접하도록 방수용 노즐(SW)이 설치되어 샤워링되고 있다. 그리고, 배수는 받침 접시(BL)에 장착된 파이프를 통해 외부로 수송되고 있다.

상술한 다이싱 장치나 백 그라인드 장치로부터 배출되는 연삭 칩 또는 연마 칩이 혼입된 배수는, 여과되어 깨끗한 물로 되어 자연계로 되돌아가거나 또는 재이용되며, 농축된 배수는 회수되고 있다.

현재의 반도체 제조에 있어서, Si를 주체로 하는 피제거물(칩)이 혼입된 배수의 처리는, 응집 침전법, 필터 여과와 원심 분리기를 조합한 방법의 2가지가 있다.

전자의 응집 침전법에서는 응집제로서 PAC(폴리염화알루미늄) 또는 Al₂(SO₄)₃(황산밴드) 등을 배수 중에 혼입시켜 Si와의 반응물을 생성시키고, 이 반응물을 제거함으로써 배수를 여과하였다.

후자의 필터 여과와 원심 분리를 조합한 방법에서는, 배수를 여과하고, 농축된 배수를 원심 분리기에 넣고, 실리콘 칩을 슬러지로서 회수함과 동시에 배수를 여과하여 얻어진 깨끗한 물을 자연계로 방출하거나 또는 재이용하였다.

예를 들면, 도15에 도시한 바와 같이, 다이싱시에 발생하는 배수는 원수 탱 크(301)에 모아지고, 펌프(302)에 의해 여과 장치(303)로 보내진다. 여과 장치(303)에는 세라믹계나 유기물계의 필터(F)가 장착되어 있기 때문에, 여과된 물은 배관(304)를 통해 회수수 탱크(305)로 보내져서 재이용된다. 또는 자연계로 방출된다.

한편, 여과 장치(303)는 필터(F)에 눈이 막히는 현상이 발생하기 때문에, 정기적으로 세정이 실시된다. 예를 들면, 원수 탱크(301)측의 밸브 B1을 닫고, 밸브 B3와 회수수 탱크에서 세정수를 보내기 위한 밸브 B2가 열림으로써, 회수수 탱크(305)의 물로 필터(F)가 역세정된다. 이로 인해 발생한 고농도의 Si 칩이 혼입된 배수는 원수 탱크(301)로 되돌아간다. 또한, 농축수 탱크(306)의 농축수는 펌프(308)를 통해 원심 분리기(309)로 수송되고, 원심 분리기(309)에 의해 오니(슬러지)와 분리액으로 분리된다. Si 칩으로 이루어진 오니는 오니 회수 탱크(310)에 모이고, 분리액은 분리액 탱크(311)에 모여진다. 그리고, 분리액이 모여진 분리액 탱크(311)의 배수는 펌프(312)를 통해 원수 탱크(301)로 수송된다.

이들 방법은, 예를 들면 Cu, Fe, Al 등의 금속 재료를 주재료로 하는 고형물 또는 판상체, 세라믹 등의 무기물로 이루어진 고형물이나 판상체 등의 연삭, 연마시에 발생하는 칩을 회수할 때에도 채택되고 있었다.

그러나, 전자의 응집 침전법은 응집제로서 화학 약품이 투입된다. 그러나, 완전히 반응하는 약품의 양을 특정하는 것은 매우 어렵고, 아무리 해도 약품이 많이 투입된 미반응의 약품이 남는다. 반대로 약품의 양이 적으면, 모든 피제거물이 응집 침전되지 않아 피제거물이 분리되지 않고 남게 된다. 특히, 약품의 양이 많 은 경우에는 상징액(上澄液)에 약품이 남는다. 이것을 재이용하는 경우, 여과 유체에 약품이 잔류하기 때문에, 화학 반응을 회피할려는 것에는 재이용할 수 없다는 문제가 있었다.

예를 들면, 다이싱의 경우, 배수는 실리콘 칩과 증류수로 이루어지고, 응집 침전후의 여과된 물은, 약품이 잔류하기 때문에, 웨이퍼상으로 흘려보내면 바람직하지 못한 반응을 일으키므로, 다이싱시에 사용하는 물로서 재이용할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 약품과 피제거물의 반응물인 플로크는, 마치 조류와 같은 부유물로 생성된다. 이 플로크를 형성하는 조건은, PH 조건이 엄격하며, 교반기, PH 측정 장치, 응집제 주입 장치 및 이들을 제어하는 제어 기기 등이 필요하게 된다. 또한, 플로크를 안정되게 침강시키기 위해서는 큰 침전조가 필요하게 된다. 예를 들면, 3㎥/1시간의 배수 처리 능력이라면, 직경 3 m, 깊이 4 m 정도의 탱크(약 15톤의 침강 탱크)가 필요하게 되고, 전체 시스템으로 하면 약 11 m ×11 m 정도의 부지도 필요해지는 대형 시스템으로 되게 된다.

또한, 침전조에 침전되지 않고 부유하고 있는 플로크도 있는데, 이들은 탱크에서 외부로 유출될 우려가 있어 모두를 회수하기는 어려웠다. 즉, 설비의 크기가 크다는 점, 이 시스템으로 인한 초기 비용이 높은 점, 물의 재이용이 어려운 점, 약품을 사용한다는 점에서 발생하는 운전 비용이 높은 점 등의 문제가 있었다.

한편, 도15와 같은 5 ㎥/1시간의 필터 여과와 원심 분리기를 조합한 방법에서는, 여과 장치(303)에 필터(F)(UF 모듈이라 부르며, 폴리술폰계 파이버로 구성된 것, 또는 세라믹 필터)를 사용하기 때문에, 물의 재이용이 가능해진다. 그러나, 여과 장치(303)에 4개의 필터(F)가 장착되고, 필터(F)의 수명에서 볼 때, 약 50만엔/개로서 고가인 필터를 적어도 1년에 1회 정도 교환할 필요가 있었다. 또한, 여과 장치(303)의 앞에 설치된 펌프(302)는 필터(F)가 가압형 여과 방법이기 때문에 모터의 부하가 커서 펌프(302)가 고용량이었다. 또한, 필터(F)를 통과하는 배수중에 2/3 정도는 원수 탱크(301)로 되돌아가 있었다. 또한, 피제거물이 들어 있는 배수를 펌프(302)에 의해 수송하기 때문에, 펌프(302)의 내벽이 깍여서 펌프(302)의 수명도 매우 짧았다.

이러한 점들을 정리하면, 모터의 전기료가 많이 들고, 펌프(P)나 필터(F)의 교체 비용이 들어가는 점에서 운전 비용이 매우 큰 문제가 있었다.

또한, 배수중에 들어 있는 피제거물(다이싱 칩, 연마 칩 또는 숫돌 입자)을 응집 침전하는 방법에서는, 피제거물이 화학적으로 반응되어 있기 때문에 재이용이 어려운 문제도 있었다.

또한, 종래의 여과에서는, 원수 탱크의 배수는 30 ∼ 300 ppm 이 고작이다. 따라서, 원수 탱크 내에 혼입되어 있는 칩의 양도 자연히 한정되어 칩의 회수 요율이 매우 나쁜 문제가 있었다.

지금까지의 설명에서도 알 수 있는 바와 같이, 지구 환경에 해를 끼치는 물질을 가능한 한 제거하기 위하여, 또는 여과 유체나 분리된 피제거물을 재이용하기 위하여, 배수의 여과 장치는 여러 가지 장치를 추가하여 대형 시스템으로 되어, 결 국 초기 비용, 운전 비용이 증대하게 되어 있다. 따라서, 지금까지의 오수 처리 장치는 도저히 채택할 수 없는 시스템이었다.

또한, 반도체의 제조 프로세스에 있어서는, 실리콘의 결정 잉곳(ingot)으로부터 반도체칩까지의 복수의 기계 가공 공정(백 그라인드, 다이싱 공정 등)이 있고, Si의 칩이 생성된다.

그리고 놀랍게도, 잉곳으로부터 반도체칩이 제조될 때까지의 공정에서 잉곳의 2/3가 실리콘 칩으로 되어 폐기물로서 처리되고 있다. 또한, 최근에는 웨이퍼 사이즈의 확대화로 웨이퍼가 두꺼워지고, 또한 경박단소(輕薄短小)의 경향에 의해 반도체칩은 얇아지고 있다. 이 점을 고려하면, 잉곳의 4/5 는 실리콘 칩으로 되게 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 제1 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 혼입된 배수를 받아들여 여과하고, 케이크 형상의 상기 고형물과 저농도 배수로 분리하는 여과 장치와, 상기 저농도 배수를 저류하는 여과액 탱크를 갖도록 구성되어 있다.

원수 탱크의 배수의 농도가 고농도로 되면, 여과 장치의 능력이 저하된다. 따라서, 정기적으로 원수 탱크의 농도를 저하시킴으로써 여과의 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 배수의 고형물을 거의 제거하도록 여과하는 것이 아니라, 대충 여과하여 고형물의 일부가 여과되지 않고 잔류하고 있는 상태로 한다. 그리고, 여과 장 치에서 배출된 저농도 배수를 회수하는 것이 아니라, 원수 탱크로 되돌려 보내 원수 탱크내의 배수를 저농도로 한다. 이와 같이 함으로써, 원수 탱크의 배수의 레벨을 유지하면서, 원수 탱크의 배수의 농도를 스피드있게 원하는 농도로 저하시킬 수 있다.

예를 들면, 본 발명에서 채택하는 원수 탱크내의 여과 장치는, 배수에 완전히 잠겨 있지 않으면 여과를 할 수 없다.

원수 탱크내에 잠겨 있는 여과 장치의 상단에서 원수의 표면까지의 원수량은, 원수 탱크의 사이즈에 의해 결정되고 있다. 따라서, 이 양보다도 적은 원수를 이동 탑재 장치로 이동시키고, 그리고 여과하여 원수 탱크로 되돌려 보내면, 여과 장치는 원수 탱크내에서 항상 잠겨 있다. 이 상태에서 원수를 여과하면서 원수 탱크의 원수 농도를 저하시킬 수 있다. 물론, 원수 탱크의 여과 장치를 정지시켜 두어도 된다. 이 경우에도, 원수 탱크내의 여과 장치가 대기와 접촉하지 않아 건조를 방지할 수 있으므로 여과 기능을 유지할 수 있다.

또한, 트럭 등의 이동 가능한 이동 탑재 장치를 채택하면, 각 반도체 메이커, 각 반도체 웨이퍼 메이커에 설치된 원수 탱크로 이동할 수 있으므로 회수량의 확대를 가능하게 한다. 따라서, 동일한 고형물을 대량으로 회수할 수 있으므로 재이용의 길도 확대된다.

본 발명의 제2 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 여과액 탱크에는 배수를 외부로 이송하기 위한 이송 수단을 가짐으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제3 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 케이크 형상의 고형물이 회수 되어 재이용됨으로써 해결하는 것이다.

케이크로 된 고형물은, 모아서 재이용업자(반도체 웨이퍼 메이커, Si 재료의 공급 메이커, 필러의 가공 메이커, 태양 전지 메이커, 시멘트, 콘크리트, 수지 메이커 등)에게 제공할 수 있다. 또한, 비소 등의 유해 물질이 들어간 물질은 Si 중에서 고정된 상태로 회수할 수 있고, 또한 건조시킨 상태가 아니라 습윤 상태로 회수할 수 있기 때문에 자연계로의 방출이 최대한 억제할 수 있다.

본 발명의 제4 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 여과 장치가 필터 프레스법, 자연 낙하법 또는 가압법이 채택됨으로써 해결하는 것이다.

이들 방법에서는, 필터가 주머니 형상으로 되어 있으며, 이 주머니 안에서 케이크 형상의 고형물로 할 수 있다.

본 발명의 제5 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 원수 탱크의 배수 농도가 500∼40000 ppm임으로써 해결하는 것이다.

도3에 도시한 바와 같이, 자기 형성된 필터막을 원수 탱크내에서 채택하면, 종래의 필터와 달리 배수를 500∼40000 ppm으로 고농도로 할 수 있다. 따라서, 이동 탑재 장치에 설치된 여과 장치의 회수 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 제6 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 상기 배수중의 pH가 실질적으로 중성으로 제어됨으로써 해결하는 것이다.

원수 탱크의 배수가 실질적으로 중성으로 제어됨으로써, 원수 탱크내의 겔 또는 콜로이드상의 반응물을 억지할 수 있다. 따라서, 이동 탑재 장치에 설치된 여과 장치의 눈의 막힘을 방지하여 여과 능력의 저하를 억지할 수 있다.

본 발명의 제7 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 Si를 포함하고, 결정물, 다결정물 또는 아몰퍼스물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

특히 반도체 웨이퍼 메이커에서는, 고형물의 발생이 매우 많고, 또한 외부로부터의 오염이 거의 없는 상태에서 회수하여 재이용할 수 있으므로, 반도체 웨이퍼의 제조 비용을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 제8 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 화합물 반도체 재료를 포함하고, 화합물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

화합물 재료는 매우 고가이므로, 리사이클함으로써 제조 비용의 저하를 실현할 수 있다.

본 발명의 제9 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 반도체 웨이퍼, 패시베이션이 실시된 반도체 웨이퍼, 절연성 수지로 패키지된 반도체 장치로서, 이들을 구성하는 재료를 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제10 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 혼입된 배수를 받아들이는 도입 수단과, 상기 고농도의 배수를 이송하는 제1 이송 펌프와, 상기 제1 이송 펌프로부터 이송된 배수가 압입되고 또한 여과됨으로서 케이크 형상의 상기 고형물과 저농도 배수로 분리하는 여과 장치와, 상기 저농도 배수를 저류하는 여과액 탱크와, 상기 여과액 탱크로부터 상기 저농도 배수를 외부로 이송하는 제2 이송 펌프를 가짐으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제11 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 배수가 상기 이동 탑재 장치의 외부에 설치된 원수 탱크에 저류되고, 이 원수 탱크의 배수가 고농축 배수 탱크로 이송되고, 상기 제2 이송 펌프로부터 나온 저농도 배수를 상기 원수 탱크로 되돌리고, 상기 원수 탱크의 배수 농도를 저하시킴으로서 해결하는 것이다.

본 발명의 제12 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고농도의 배수가 500∼40000 ppm임으로서 해결하는 것이다.

본 발명의 제13 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 원수 탱크내의 고형물이 상기 배수중의 pH가 실질적으로 중성으로 제어되어 있음으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제14 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 Si를 포함하고, 결정물, 다결정물 또는 아몰퍼스물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제15 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 화합물 반도체 재료를 포함하고, 화합물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제16 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 고형물이 반도체 웨이퍼, 패시베이션이 실시된 반도체 웨이퍼, 절연성 수지로 패키지된 반도체 장치로서, 이들을 구성하는 재료를 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제17 태양에 따른 이동 탑재 장치는, 이동 탑재 장치의 위 또는 이동 탑재 장치의 둘레에서 사용되는 약액은, 이동 탑재 장치에서 모이는 별도의 저류 탱크 또는 용기가 설치됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제18 태양에 따른 고형물 회수 방법은, 원수 탱크의 배수가 반도체 결정물, 반도체 웨이퍼, 표면에 패시베이션막이 형성된 반도체 웨이퍼, 절연성 수지로 밀봉된 반도체 장치를 연삭·연마함으로써 생성되는 고형물로 이루어지고, 이 배수를 500∼40000 ppm의 고농도의 배수로 하고, 상기 원수 탱크의 배수를 필터 프레스로 압입 여과하여 상기 케이크 형상의 고형물과 저농도 배수로 분리하고, 상기 저농도 배수를 상기 원수 탱크로 되돌려서 상기 원수 탱크의 배수 농도를 저하시킴으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제19 태양에 따른 고형물 회수 방법은, 원수 탱크의 배수가 반도체 재료로 이루어진 결정 잉곳의 연마·연삭물, 반도체 웨이퍼 이면의 연마·연삭물을 포함하고, 이 배수를 500∼40000 ppm의 고농도의 배수로 하고, 상기 원수 탱크의 배수를 필터 프레스로 압입 여과하여 상기 케이크 형상의 고형물과 저농도 배수로 분리하고, 상기 저농도 배수를 상기 원수 탱크로 되돌려서 원수 탱크의 배수 농도를 저하시킴으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제20 태양에 따른 고형물 회수 방법은, 반도체 재료, 실리카, 금속, 귀금속, 레어 메탈 또는 화합물 재료 등이 적어도 혼입된 배수를 상기 필터 프레스로 압입 여과하여 상기 케이크 형상의 고형물과 저농도 배수로 분리하고, 상기 케이크 형상의 고형물은 이 고형물의 건조를 방지한 상태에서 재이용장으로 반송함으로써 해결하는 것이다.

고형물은 건조시키면 분말상으로 비산한다. 따라서, 습윤 상태를 유지하면, 건조를 방지할 수 있고, 고형물이 자연계로 비산하는 것을 방지할 수 있으므로 환경 오염의 방지가 가능해진다.

본 발명의 제21 태양에 따른 고형물 회수 방법은, 고형물의 건조를 방지하는 수단이, 밀폐되는 용기 또는 주머니임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제22 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 결정 잉곳을 웨이퍼까지 기계 가공하는 공정 및 반도체 웨이퍼를 기계 가공하는 공정에서 발생한 피제거물을 포함하는 고농도의 배수를 여과함으로써 생성된 고형물을, 재이용함으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제23 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 고농도의 배수가 필터 프레스법, 자연 낙하법 또는 가압법에 의해 여과됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제24 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 필터 프레스법에 사용하는 필터의 통기도가 100∼200 ㏄/㎠/분 임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제25 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 고농도의 배수의 농도가 500∼40000 ppm임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제26 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 고형물이 반도체 웨이퍼, 실리콘 재료, 필러, 태양 전지, 시멘트 또는 콘크리트로서 재이용됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제27 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 고형물이 금속 이 라미네이트된 주머니에 넣어 회수됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제28 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 반고형물로 된 피제거물을 재융해시켜 재이용하는 피제거물의 재이용 방법으로서, 상기 피제거물은 원수 탱크내에서 고농도로 농축된 배수로부터 분리된 것임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제29 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 피제거물을 포함하는 상기 배수는 종형 필터의 표면에 형성된 자기 형성막에 의해 상기 원수 탱크내에서 고농도로 농축되고, 상기 피제거물은 반고형물로서 재이용됨으로서 해결하는 것이다.

본 발명의 제30 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 피제거물이, 재용융되어 태양 전지의 재료로서 재이용됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제31 태양에 따른 피제거물의 재이용 방법은, 상기 피제거물이 실리콘 칩임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제32 태양에 따른 회수 수단은, 물을 포함하며 케이크 형상으로 된 고형물을 넣는 회수 수단으로서, 상기 회수 수단에는 건조 방지 수단이 설치됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제33 태양에 따른 회수 수단은, 금속이 라미네이트된 주머니임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제34 태양에 따른 회수 수단은, 밀폐된 용기임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제35 태양에 따른 회수 수단은, 외부 분위기의 오염을 방지하는 것임으로써 해결하는 것이다.

본 발명의 제36 태양에 따른 회수 수단은, 상기 고형물을 재이용장으로 운반하기 위해 사용됨으로써 해결하는 것이다.

본 발명에서는, 원수 탱크 내에서 고농도로 이루어진 배수를, 필터 프레스법 등을 이용하여 성기게 여과함으로써 케이크 형상의 반고형물을 생산하고 있다.

케이크로 된 고형물은, 모아서 재이용업자(반도체 웨이퍼 메이커, Si 재료의 공급 메이커, 필러의 가공 메이커, 태양 전지 메이커, 시멘트, 콘크리트, 수지 메이커 등)에게 제공할 수 있다. 또한, 비소 등의 유해 물질이 들어있는 물질은 Si중에서 고정된 상태로 회수할 수 있고, 또한 건조시킨 상태가 아니라 습윤 상태로 회수할 수 있기 때문에 자연계로의 방출이 최대한 억제된다.

또한 회수 수단으로서는, 금속이 라미네이트된 주머니를 사용할 수 있다. 이 주머니에 비소 등의 유기 물질이 혼입된 케이크 형상의 고형물을 넣고, 재이용장으로 반송함으로써 유해 물질의 비산을 방지할 수 있다.

먼저, 본 발명의 응용 범위에 대해 설명한다.

배수중의 고형물은 연삭, 절삭, 연마한 것으로서, 이것이 유체와 합해진 것이다. 예를 들면, Si의 웨이퍼 등의 결정체를 연삭, 절삭, 연마할 때에 물과 함께 Si 칩이 흘러 배수가 생성된다.

또한 유체와 고형물은, 상호간의 화학 반응에 의해 겔상, 콜로이드상의 반응물이 거의 생성되지 않는 관계를 갖는다. 예를 들면, 순수와 Si에 있어서, Si는 겔 또는 콜로이드상의 눈이 막히는 원인이 되는 반응 생성물이 형성되지 않는 환경 을 만들어 내는 것이 제1 전제 조건이다. 또한, 생성된다 하더라도, 원수 탱크내의 여과 장치, 이동 탑재 장치의 여과 장치의 기능을 크게 저하시키지 않는 조건일 필요가 있다. 이를 위해, 유체는 pH가 컨트롤된다. 예를 들면, 고형물로서 Si를 채택하는 경우, 물은 중성 또는 약산성일 필요가 있다.

예를 들면, Si로 이루어진 고형물의 여과에 있어서는, 유체로서 순수를 채택하거나, 또한 공업용수, 우물물, 수돗물 등을 채택하는 경우를 생각할 수 있다. 순수 이외에는 여러 환경에서 취수할 수 있기 때문에, 그 pH는 다양한 값을 나타낸다. 특히, 물의 pH가 알칼리성을 강하게 나타낼수록 규산이온이 증가하고, 이들의 일부가 겔상 또는 콜로이드상으로 되어 눈의 막힘을 일으킨다. 따라서, 중성 또는 약산성으로 물을 제어하기 위하여, 물의 경로, 원수 탱크에는 pH 조정 장치의 설치가 필요해진다. 또한 이동 탑재 장치에 있어서, 배수가 원수 탱크로 되돌아가기 때문에, 이 배수가 알칼리성으로 되지 않도록 약품의 혼입에 주의를 기울여야만 한다.

또한 반도체 관계의 배수를 고려할 경우에는, 고형물은 Si를 포함하고, 결정물, 다결정물 또는 아몰퍼스물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩이다. 또한, 고형물은 화합물 반도체 재료, 예를 들면 GaAs, SiGe를 포함하고, 화합물을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩이다. 그리고 반도체 웨이퍼, 폴리이미드 수지 등의 수지 및/또는 Si 질화막 등의 무기물이 패시베이션막으로서 입혀진 반도체 웨이퍼, 절연성 수지로 패키지된 반도체 장치를 연삭, 절삭, 연마하였을 때에는, 이들을 구성하는 재료가 연삭, 절삭, 연마하였을 때에 발생하는 칩이다. 또 한, 페라이트, PZT, 지르코니아, 세라믹, 티탄산칼슘, 티탄산바륨, 카드뮴텔루르, 폴리카보네이트, 유리에폭시, ATC 등을 연삭, 절삭, 연마하였을 때에도 발생한다.

계속하여, 이들 칩이 발생하는 환경에 대해 설명한다.

제1 환경으로서, 반도체 재료로 이루어진 결정물, 화합물 잉곳 등을 웨이퍼 또는 판상으로 가공하는 산업을 생각할 수 있다.

도7 내지 도13은 반도체 웨이퍼의 가공 공정을 설명하는 것이다.

도7은 예를 들면 Si의 단결정이 잉곳 형상으로 성장한 것을 도시한다. 예를 들면, 8인치이고 2미터인 것도 있다. 이 잉곳(1)은 불필요 부분, 상·하단부(2, 3)를 절단 제거하고, 원주상의 몇개의 블록(4)으로 절단된다. 이 때에는, 도시하지 않은 블레이드로 커트하여 물이 공급된다(이상 제1 연마·연삭 공정).

계속해서 도8과 같이, 원주상의 블록(4)을 소정 웨이퍼 직경으로 하기 위하여 연삭날(5)로 외주를 연삭한다. 여기에서도 연삭날(5), 블록(4)의 보호를 겸하여 물의 공급 수단(6)을 통해 샤워링된다(이상 제2 연마·연삭 공정).

이어서, 도9에 도시한 바와 같이, 블록(4)에는 웨이퍼의 면내 결정 방위를 표시하기 위하여 오리엔테이션 플랫(7)이 형성된다. 여기에서도 공급 수단(6)에 의해 물이 흘려보내진다(이상 제3 연마·연삭 공정).

이어서, 도10, 도11에 도시한 바와 같이, 블록(4)을 접착제로 지지대(SUB)에 접착하고 1장·1장의 웨이퍼로 절단한다. 도10은 다이아몬드 입자를 접착한 블레이드 소우(8)로 슬라이싱하고 있다. 또한, 도11에서는 피아노선(9)을 깔고, 피아노선을 따라 슬러리의 다이아몬드 지석 입자를 흘려보내 블록(4)을 슬라이싱하고 있다. 이 때에도 공급 수단(6)에 의해 물이 흘려보내진다.

절단후에는 접착제를 약액으로 녹이고 웨이퍼를 지지대에서 떼어 웨이퍼로서 분리하고 있다. 후술하지만, 이 접착제, 약액이 배수로서 원수 탱크로 흐르면, 배수의 pH를 알칼리성으로 할 우려가 있다. 따라서, 웨이퍼로부터 접착제를 제거할 때에는 적어도 거기에서 사용되는 약액, 그 배수가 원수 탱크로 흐르지 않도록 연구할 필요가 있다. 예를 들면, 지지대(SUB)마다 원수 탱크로 배수가 흐르지 않는 경로를 갖는 세정 장치에 이동 탑재하고, 여기에서 제거할 필요가 있다(제4 연마·연삭공정).

또한, 웨이퍼의 모서리부가 이지러지는 것을 방지하기 위하여 모따기가 실시되고 웨이퍼 래핑이 실시된다.

예를 들면, 웨이퍼의 외주에 보이는 측면은 그 모서리부가 모따기된다. 또한, 오리엔테이션이 되는 커트면의 양단, 즉 외주변과의 콘택트 부분으로서, 이 부분에도 모따기가 실시되는 경우가 있다(제5 연마·연삭 공정).

그리고, 도12의 래핑 장치를 사용하여 웨이퍼의 표면 또는/및 이면을 기계화학적으로 연마한다(이상 제6 연마·연삭 공정).

지금까지의 제1∼제6까지의 연마·연삭 공정에 있어서는, 연마·연삭 수단에는 대부분이 물만이 뿌려진다. 그러나, 연마·연삭 수단의 마모가 고려되어 계면활성제, 윤활유 등의 화학 물질이 혼입되는 경우가 있다. 이들 물질은 Si와 반응하는 경우가 있으므로, 배수 자신을 중성 또는 약산성으로 조정할 필요가 있다. 또한, 물과 Si로 이루어진 배수, 물, Si 및 상기 화학 물질로 이루어진 배수는, 가 능한 한 원수 탱크를 구별할 필요가 있다. 이것은, 이 화학 물질에 의해 겔상 또는 콜로이드상의 물질이 생성되어 눈 막힘의 원인이 되기 때문이다. 그러나, 후자의 배수가 중성 또는 약산성으로 조정되는 경우에는, 1개의 원수 탱크로 배출할 수도 있다.

그리고, 그대로 또는 불순물의 도입, 표면의 결함 처리를 실시하여, 완전 결정으로 하여 웨이퍼가 출하된다.

이 웨이퍼는 반도체 메이커에 의해 원하는 IC로서 만들어진다. 또한, 이 IC는 웨이퍼에 매트릭스상으로 형성되고, 적어도 IC의 표면에 수지, Si 질화막 등의 패시베이션막이 피복된다. 일반적으로는, 최상층에 폴리이미드 수지가 피복되는 경우와, 이 폴리이미드 수지의 하층에 Si 질화막이 형성되는 경우가 있다.

웨이퍼는 이 상태로는 두껍고, 다이싱이 어렵기 때문에, 또한 이면의 전기 저항을 낮추기 위해 패키지의 두께를 더욱 얇게 할 목적으로 백 랩된다. 예를 들면, 약 300 ㎛ 이하까지 얇아진다. 이 백 랩 장치가 도12에 도시된다. 턴테이블(200) 상에 웨이퍼(201)가 탑재되고, 연마지석(202)으로 웨이퍼 이면이 깍인다. 참조 부호 204는 물을 공급하는 노즐(샤워, 204)이다(이상 제7 연마·연삭공정).

마지막으로, 도13과 같이 반도체 웨이퍼가 다이싱된다. W는 반도체 웨이퍼이고, DB는 다이싱 블레이드이다. 또한, SW1, SW2는 블레이드에 물을 뿌리는 샤워이고, SW3은 웨이퍼(W)에 물을 뿌리기 위한 샤워이다.

일반적으로 다이싱 라인이 있는 곳의 패시베이션막은 제거되어 있다. 따라 서, Si, 산화 Si, 층간 절연막으로 다이싱 라인이 있는 곳이 구성되어 있다. 따라서, 다이싱 칩은 이들 절삭 찌꺼기로 구성된다. 그러나, 패시베이션막이 피복된 상태에서 다이싱하여도 아무런 문제 없이 여과할 수 있음은 물론이다(이상 제8 연마·연삭 공정).

또한, 다이싱된 반도체칩은 CSP로서 가공되는 경우도 있다. 예를 들면, 도14의 (A)에 있어서, 프린트 기판, 세라믹 기판, 플렉시블 시트 등의 지지 기판(220)상의 전극(221)에 매트릭스상으로 반도체칩(222)이 고착·배치되고, 전체를 밀봉 수지(223)로 밀봉하고 있다. 그리고, 이것을 개개의 반도체 장치로 하기 위해 점선으로 표시한 부분에서 다이싱하는 경우가 있다. 이 경우, 도금이 고려되어, 전극(221)이 모두 배선으로 연결되어 있는 경우도 있고, 전극과 밀봉 수지가 칩으로서 생성되는 경우와, 전극이 모두 아일랜드상으로 가공되고, 밀봉 수지만이 칩으로서 생성되는 경우가 있다. 여기에서 채택되는 반도체칩(222)은 금속 세선(224)을 채택한 페이스 업형이고, 그 외에는 범프를 채택한 페이스 다운을 고려할 수 있다.

또한, 도14의 (B)와 같이 지지 기판(220)이 제거된 것도 있다. 이 경우, 지지 기판의 두께 분만큼 얇아진다. 당연히 지지 기판은 다이싱되지 않기 때문에 지지 기판 재료로 이루어진 고형물은 발생하지 않는다(이상 제9 연마·연삭 공정).

이상과 같이, 반도체의 제조 공정에서는 연마·연삭 공정이 많이 존재하고, 연마·연삭 공정시에 우물물, 수돗물 또는 공업용수 등의 물 또는 증류수, 이온교환수 등의 순수를 흘려보내는 수법이 채택되고 있다.

예를 들면, 다이싱 장치에서는 다이싱 블레이드의 온도 상승 방지를 위해, 또한 다이싱 칩이 웨이퍼에 부착하는 것을 방지하기 위해, 반도체 웨이퍼상에 순수의 흐름을 만들거나 블레이드에 순수가 닿도록 방수용 노즐이 장착되어 있다. 또한, 백 그라인드로 웨이퍼 두께를 얇게 할 때에도 동일한 이유에 의해 순수가 흘려보내지고 있다.

본 발명에서는, 이들 배수가 여과되고, 일부의 고형물이 케이크로 되고, 남은 저농도 배수는 원수 탱크로 되돌아간다.

이 개념을 나타낸 것이 도1이다. 연마·연삭 현장으로부터 생성된 배수는 파이프(100)를 통해 원수 탱크(101)로 흘러 모아진다. 그리고, 원수 탱크(101)에 설치된 제1 여과 장치(102)에 의해 유체가 추출되고, 파이프(103, 104)를 통해 외부로 수송된다. 그리고, 참조 부호 105는 원수, 106은 펌프, 107은 여과액의 수송처를 변경하는 제1 밸브, 108은 여과액을 순환시키는 파이프, 109는 약액의 주입 장치, 110은 pH 조정 장치, 111은 pH 센서, 112는 교반 수단, 113은 고형물의 잔류도를 검지하는 센서, 114는 원수 탱크의 원액을 외부로 수송하기 위한 밸브이다.

이 원수 탱크(101)는 배수의 여과가 계속되기 때문에, 원수(105)의 농도가 진해진다. 그리고, 원수 탱크(105)의 농도가 진해지면 진해질수록, 제1 여과 장치(102)의 기능이 저하된다.

한편, 참조 부호 120은 원수 탱크(101)의 고형물을 회수하는 이동 탑재 장치이다. 이 이동 탑재 장치(120)는 공장내에 점재하는 원수 탱크, 여러 지역에 점재하는 원수 탱크를 회수할 목적으로 이동 가능하게 되어 있다. 기본적으로는, 구동 능력이 없는 대차여도 좋지만, 탑재하는 설비의 크기, 점재하는 원수 탱크의 거리에 따라, 트럭 등의 운반차가 바람직하다. 또한, 필요에 따라서는 이동 탑재 장치에 탑재된 설비가 원수 탱크(101)의 주위에 고정 위치되어도 좋다.

이 이동 탑재 장치(120)는, 원수 탱크(101)로부터의 원수(105)를 여과하고, 고형물을 케이크 형상으로 하는 제2 여과 장치(121)가 장착되고, 여과되어 나오는 여과수를 원수 탱크(101)로 되돌려서 원수(105)의 농도를 저하시키고 있다.

제2 여과 장치(121)는, 예를 들면 필터 프레스로 이루어지고, 그 여과 능력에 따라, 고농축 배수 탱크(122)가 이동 탑재 장치(120)상에 장착되어 있다. 원수 탱크(101)는 상당히 큰 것이고, 원수(105)는 원수의 자체 중량에 의해 고농축 배수 탱크(122)로 자연스럽게 흘러들어간다. 그러나, 이 유입되는 속도, 양을 제어하기 위해 제1 이송 펌프(123)가 장착되어 있다. 이것은 이동 탑재 장치(120)에 장착되어도, 외부에 장착되어도 된다.

한편, 제2 여과 장치(121)로부터 배출되는 여과액을 원수 탱크(101)로 되돌리기 위하여 제2 이송 펌프(124)가 장착되어 있다. 이 펌프(124)도 이동 탑재 장치(120)에 장착되어도, 외부에 장착되어도 된다. 또한, 제2 이송 펌프의 이송 효율을 고려하면, 바로 앞에 여과액 탱크(125)를 설치하는 편이 좋다. 여과액 펌프(125)에 어느 정도 모이면, 제2 이송 펌프(124)를 통해 원수 탱크로 되돌릴 수 있기 때문이다.

예를 들면, 이동 탑재 장치(120)로부터 연장되고, 원수 탱크(102)에 장착된 이송 수단(파이프 또는 호스) 126은 제1 이송 펌프(123)에 장착되고, 이송 수단 127은 제1 이송 펌프(123)와 고농축 배수 탱크(122) 사이에 장착된다. 또한, 이송 수단 128은, 제3 이송 펌프(129)를 사이에 두고 고농축 배수 탱크(122)와 제2 여과 장치(121) 사이에 장착되고, 이송 수단 130은 제2 여과 장치(121)와 여과액 탱크(125) 사이에 장착된다. 또한, 이송 수단 131은 여과액 탱크(125)와 제2 이송 펌프(124) 사이에 장착되고, 또한 이송 수단 132는 제2 이송 펌프(124)에 장착되어 원수 탱크(101)로 연장되어 있다.

따라서, 원수(105)가 이동 탑재 장치(120)로 보내지고, 여기에서 저농도의 여과액(배수)과 고형물로 분리되고, 저농도의 여과액이 원수 탱크(101)로 되돌아가서 원수 탱크(101)의 농도를 저하시켜, 제1 여과 장치(102)의 능력을 향상시키고 있다.

제2 여과 장치(121)에 본 발명의 포인트가 있다. 일반적으로 여과 장치라 하면, 가능한 한 고형물을 제거하여, 여과액은 고형물이 혼입되어 있지 않은 깨끗한 물로 행하지만, 여기에서는 그렇게 하고 있지 않다.

여기에서의 목적은, 원수 탱크의 농도를 빠르게 저하시키는 것이 제1 목적이다. 또한, 제2 목적은 농도를 저하시킬 때에 제2 여과 장치(121)에 트랩된 고형물을 스피드있게 회수하는 것이다. 여기에서는 케이크로 하고 있다.

따라서, 제2 여과 장치(121)는 제1 여과 장치(102)의 필터 직경보다도 조대해져 있어, 어느 정도의 속도로 고형물을 포착하므로, 여과액은 깨끗하게 하지 않아도 된다. 원수 탱크의 원수보다 저농도로 된 여과액을 원수 탱크(101)로 되돌림으로써 원수 탱크(101)의 농도를 저하시키고 있다. 그리고, 제2 여과 장치(121)의 필터의 눈은 통기도 100∼200 cc/㎠/분이고, 0.25 ㎛보다도 성기게 되어 있다. 또한, 이 통기도는 고형물의 대소에 따라 조정할 수 있음은 물론이다.

종래의 여과 장치에서는, 원수의 농도는 30∼300 ppm이 한도이고, 이것을 상술한 필터의 통기도보다도 작게 하여 여과해도, 원수의 고형물 자체의 양이 적기 때문에 고형물은 그다지 회수할 수 없다.

그러나, 본 발명에서는 새까만 배수(500∼40000 ppm)를 성기게 여과하고, 반투명하게 탁해진 여과액을 원수 탱크(101)로 되돌리고 있다. 원수(105)를 본 발명의 여과 장치에서 고농도로 하고, 원수를 스피드 있게 성기게 여과함으로써, 제2 여과 장치의 회수 효율을 높이고 있다.

도1에서는, 이송 수단(123), 고농축 배수 탱크(122) 및 제3 이송 펌프(129)는 장착되지 않아도, 원수(105)의 자체 무게에 의해 제2 여과 장치(121)로 원수를 공급할 수 있다. 또한, 제2 여과 장치(121)로서는 필터 프레스법, 자연 낙하법 또는 가압법 등의 방법을 채택할 수 있다. 그리고, 이들 방법은 도5에 있어서 후술한다.

또한, 이동 탑재 장치로 이송되는 원수의 양은 한정된다. 즉, 이동 탑재 장치로 이송되어도, 여과 장치(102)가 원수(105)에 완전히 잠겨 있을 필요가 있다. 이것은, 도3의 필터가 공기와 접촉하면 건조되어 여과 능력을 열화시키기 때문이다. 여기에서, 고농축 배수 탱크(122)는 500 ℓ의 용량이고, 여과액 탱크(125)는 250 ℓ의 용량이다. 즉, 500 ℓ를 원수 탱크로부터 취하여도 필터는 완전히 원수에 침지되고, 여과액 탱크에 250 ℓ가 모이면 원수 탱크로 되돌아간다. 따라서, 항상 필터는 침지되어 있다.

도2는 필터 프레스를 제2 여과 장치(121)로서 채택한 시스템을 도시하고 있다. 필터 프레스는 일정량의 원수를 받아 들이가 위해 고농축 배수 탱크(122)와 제3 이송 펌프(129), 여과액을 모아두기 위해 여과액 탱크(125)와 여과액 이송 펌프(133)가 필요해진다.

필터 프레스 자신은 공지의 여과 장치이고, 예를 들면 도4의 여러 구조를 취하고 있다. 상세한 내용은 후술한다. 필터 프레스는 원수를 여과하여 케이크(134)와 반투명한 여과액으로 분리한다. 그리고, 여과액 이송 펌프(133)로 이송된 여과액이 어느 정도 여과액 탱크(125)에 모이면, 제2 이송 펌프(124)를 사용해서 여과액이 원수 탱크(101)로 되돌아간다.

상술한 바와 같이, 원수의 농도는 진하면 진할수록 고형물의 회수율은 높아진다. 그러나, 종래의 장치에서는 30∼300 ppm의 원수 농도가 한도이다. 그러나, 본 발명에서는 이하의 방법에 의해 500∼40000 ppm으로 훨씬 고농도로 할 수 있다.

그러면, 그 원리와 구조를 도3을 참조하면서 설명한다.

우선, 발명을 설명하는 데 있어서 피제거물과 고형물을 문장중에서 나누어 사용하고 있기 때문에 정의한다. 전자의 피제거물이란 여과하고자 하는 배수 내에 포함되는 고형물이고, 개체이다.

후자의 고형물이란, 상기 피제거물이 들어있는 배수를 여과하기 위하여, 모래와 같이 개체 물질이 모여서 층을 이룬 필터막(142)의 구성 물질을 말한다. 예를 들면, 고형물(140)은 제1 필터막(141)에 적층되는 것이다. 적층되어 이루어진 제2 필터막(142)은 제1 필터막(141)의 여과 정밀도보다도 더욱 높은 여과 정밀도를 갖고, 외력이 부여된 고형물은 배수중에서 각각 이간되어 이동가능한 것이다.

피제거물은, 예를 들면 500 ㎛∼0.1 ㎛ 이하로 분포가 넓은 입자가 대량으로 들어있는 것으로서, 예를 들면 다이싱, 백 그라인드 또는 백 랩에서 발생하는 피제거물이거나 또는 제1 공정 내지 제9 공정에서 깍여 발생하는 반도체 재료 칩, 금속 칩 및/또는 절연막 재료 칩이다.

또한, 고형물은, ∼약 500㎛로 분포하고 있는 물질로서, 예를 들면 Si 등의 반도체 재료, 알루미나 등의 절연 물질, 금속 등의 절삭 칩, 연마 칩 또는 분쇄 칩이고, 또한 상기 입도 분포를 갖는 고형 물질, 예를 들면 경송토나 제올라이트 등이다. 그리고, 피제거물의 사이즈, 입경 분포에 따라 고형물의 입도 분포는 상술한 입도 분포보다도 위이거나 아래여도 된다.

다음에, 피제거물의 집합체 및/또는 고형물의 집합체를 여과 성능이 높은 여과막으로서 활용할 수 있는 점에 대해 설명한다.

우선, 발명자는 탱크의 원액내에 포함되는 피제거물을 여과하기 위하여, 이 피제거물을 필터막으로서 활용하는 것을 생각하였다.

예를 들면, 피제거물은 제1 연마·연삭 공정∼제9 연마·연삭 공정에서 발생하는 것을 채택할 수 있고, 주로 반도체 재료, 절연 재료, 금속 재료이고, Si, 산화 Si, Al, SiGe, 밀봉 수지 등의 유기물 및 그 외의 절연막 재료나 금속 재료가 해당한다. 또한, 화합물 반도체에서는 GaAs, SiGe 등의 화합물 재료가 해당한다.

특히, 제8, 제9 연마·연삭 공정에서 발생하는 금속 재료는, 전체의 연삭 칩 또는 연마 칩에 비해 매우 작기 때문에, 물과 반응한 물질의 양이 적어서 눈 막힘의 원인으로 되지 않는다. 그러나, 제2 필터막(142)의 고형물로서 채택하는 경우, 이 금속은 없는 편이 더 좋고, 제1 연마·연삭 공정 내지 제7 연마·연삭 공정에서 발생하는 칩으로 제2 필터막을 형성한 편이 좋다.

또한, 제9 연마·연삭 공정에 있어서 다이싱을 채택하고 있다. 이것은 웨이퍼의 표면에 수지를 피복하고, 마지막으로 밀봉된 수지와 웨이퍼를 함께 다이싱하는 것이다. 또한, 세라믹 기판상에 반도체칩을 매트릭스상으로 배치하고, 세라믹 기판도 포함하여 수지를 피복하고, 마지막으로 밀봉된 수지와 세라믹 기판을 다이싱하는 것도 있다. 이것들도 다이싱할 때에 피제거물이 발생한다.

한편, 반도체 분야 이외에도 피제거물이 발생하는 곳은 수없이 많다. 예를 들면 유리를 채택하는 산업에 있어서, 액정 패널, EL 표시 장치의 패널 등은 유리 기판의 다이싱, 기판 측면의 연마 등을 실시하기 때문에, 여기에서 발생하는 유리 칩이 피제거물에 해당한다. 또한, 전력 회사나 철강 회사에서는 석탄을 원료로서 채택하고 있어 석탄에서 발생하는 분체가 해당하며, 나아가 굴뚝에서 나오는 연기중에 혼입되는 분체도 제거물에 상당한다. 또한, 광물의 가공, 대리석의 가공, 보석의 가공, 묘석의 가공시에 발생하는 분체도 그렇다. 나아가, 선반 등에서 가공하였을 때에 발생하는 금속 칩, 세라믹 기판 등의 다이싱, 연마 등에서 발생하는 세라믹 칩 등이 해당한다.

이들 칩은 연마, 연삭 또는 분쇄 등의 가공에 의해 발생하고, 칩을 제거하기 위해 물 속에 넣어, 배수로서 생성되는 것이다.

그러면, 상기 피제거물로 필터를 형성하고, 피제거물을 제거하는 여과에 대해 구체적으로 설명한다.

그리고, 상술한 바와 같이 유체, 피제거물은 여러 가지 조합이 있는데, 여기에서는 유체로서 물이 채택되고, 물 속에는 절삭된 피제거물로서 반도체 웨이퍼의 다이싱 칩이 포함된 것으로서 설명해 간다.

도3의 참조 부호 141은 제1 필터막이다. 또한, 필터 구멍의 개구부 및 제1 필터막(141)의 표면에 층상으로 형성되어 있는 막은 고형물(140A, 140B)이다. 이 고형물(140)은 상술한 바와 같이 다이싱 배수를 사용해서 성막한 것인데, 제1 연마·연삭 공정 내지 제9 연마·연삭 공정에서 발생하는 배수를 채택하여 성막해도 된다. 또한, 세라믹, Si, 알루미나 등의 덩어리를 준비하고, 연마·연삭 수단으로 깍고, 이것을 물로 흘려보내, 이 배수로 성막하여도 좋다. 당연히 연마·연삭 수단의 눈의 조밀도, 연마·연삭 스피드 등에서 발생하는 칩의 입도 분포가 상이함은 물론이다.

피제거물(143)은 필터 구멍을 통과할 수 없는 큰 피제거물(143A)과 필터 구멍을 통과할 수 있는 작은 피제거물(143B)로 나누어진다. 도면에서는 검은색 원으로 표시한 것이 통과할 수 있는 작은 피제거물(143B)이다.

또한, 여기에서 채택할 수 있는 제1 필터막(141)은 원리적으로 생각해서 유기 고분자계, 세라믹계의 어느쪽이나 채택할 수 있다. 그러나, 여기에서는 평균 구멍 직경 0.25 ㎛, 두께 0.1 ㎜의 폴리올레핀계 고분자 막을 채택하였다.

이 여과 장치(144)의 주위에는 피제거물(143)이 혼입된 배수가 있고, 공간(145)에는 파이프(146)를 흡인하고 있기 때문에, 여과수가 생성되어 있다. 그 흐름은 흰색 화살표로 표시하고 있다.

상술한 바와 같이 필터막을 통해 배수를 흡인하는 결과, 배수는 제1 필터막(141)을 통과한다. 이 때, 필터 구멍을 통과할 수 없는 큰 피제거물(143A)은 제1 필터막(141)의 표면에 포획된다.

제1 필터막(141)이 잠겨 있는 배수 중에서 피제거물(143)이 랜덤하게 위치하고 있으며, 큰 피제거물에서 작은 피제거물까지 불규칙하게 필터 구멍으로 이동해 간다. 그리고, 랜덤하게 포획된 큰 피제거물(140A)이 제2 필터막(142)의 첫단의 층이 되고, 이 층이 필터 구멍보다도 작은 필터 구멍을 형성하고, 이 작은 필터 구멍을 통해 큰 피제거물(143A)부터 작은 피제거물(143B)이 포획되어 간다. 이 때, 연삭, 연마 또는 분쇄 등의 기계 가공에 의해 발생하는 상기 피제거물은, 그 크기(입경)가 어느 범위에서 분포하고, 또한 각각의 피제거물의 형상이 다르기 때문에, 피제거물과 피제거물의 사이에는 여러 가지 형상의 틈이 생기고, 물은 이 틈을 통로로 하여 이동하여, 최종적으로 배수는 여과된다. 이것은, 모래사장의 배수가 좋은 것과 매우 유사하다.

이 제2 필터막(142)은 큰 피제거물(143A)부터 작은 피제거물(143B)을 랜덤하게 포획하면서 서서히 성장하고, 물(유체)의 통로를 확보하면서 작은 피제거물(143B)을 트랩하게 된다. 이 상태를 도시한 도면이 도3이다. 또한, 제2 필터막(142)은 층상으로 잔존하고 있을 뿐 피제거물은 모래처럼 용이하게 이동할 수 있기 때문에, 층 부근에 기포를 통과시키거나 수류를 부여하거나 음파나 초음파 를 부여하거나 기계적 진동을 부여하거나 나아가 스퀴지 등으로 문지르거나 함으로써, 간단하게 제2 필터막(142)의 표층을 배수측으로 이동시킬 수 있다. 이 모래와 같이 개개로 분리되는 구조가, 제2 필터막(142)의 여과 능력이 저하되어도 제2 필터막(142)에 외력을 가함으로써, 간단히 그 능력을 복귀시킬 수 있는 요인이 된다. 또한 달리 표현하면, 필터 능력의 저하의 원인은 주로 눈이 막히는 것으로서, 이 눈 막힘을 발생시키는 제2 필터막(142)의 표층의 피제거물을 다시 유체중으로 이동시킬 수 있고, 눈 막힘을 반복해서 해소할 수 있어 여과 능력의 유지가 실현되고 있다.

그러나, 제1 필터막(141)이 새로 장착된 경우, 제1 필터막(141)의 표면에는 고형물(140)의 층이 형성되어 있지 않기 때문에, 또한 제1 필터막(141)에 제2 필터막(142)의 층이 얇게만 형성되어 있기 때문에, 필터 구멍을 통해 작은 피제거물(143B)이 통과한다. 이 때에는, 그 여과수를 다시 배수가 담겨져 있는 측으로 순환시키고, 작은 피제거물(143B)이 제2 필터막(142)으로 포획되는 것을 확인할 때까지 기다린다. 이것이 도1의 파이프(108)로 가능해지는 것이다. 그리고 확인한 후에는, 통과한 작은 피제거물(143B)과 같이 사이즈가 작은 피제거물이 차례로 포획되어, 배수는 소정의 청정도로 여과된다.

도1에 도시한 광 센서(113)와 같은 피제거물 검출수단을 장착하여, 상기 피제거물의 혼입율을 검사할 수 있게 되어 있으면 확인이 용이하다.

또한 여과수에 작은 피제거물(143B)이 잔존하고 있는 경우, 이 여과수를 되돌리는 것이 아니라 별도의 탱크로 옮기고, 이 작은 피제거물(143B)이나 이 피제거 물(143B)과 동일한 정도 사이즈의 피제거물이 포획되는 것을 확인할 때까지 기다리고, 이 후에는 통과한 작은 피제거물(143B)과 같이 사이즈가 작은 피제거물이 차례로 포획되어, 배수는 소정 청정도로 여과되기 때문에, 여과수는 재이용할 수 있게 된다. 그리고, 이 여과 장치(144) 주의의 배수는 서서히 농축된다.

일례로서 Si 웨이퍼의 다이싱시에 발생하는 절삭 칩의 입경 분포를 설명한다. 약 0.1 ㎛∼200 ㎛의 범위로 분포되어 있다. 그리고, 입경 분포 측정 장치는 0.1 ㎛보다도 작은 입자를 검출할 수 없었으나, 실제로는 이보다 작은 것이 포함되어 있다. 실험에 의하면, 이 절삭 칩이 혼입된 배수를 여과하였을 때, 이 절삭 칩이 제1 필터막(141)에 형성되고, 0.1㎛ 이하의 절삭 칩까지 포획함을 알 수 있었다.

예를 들면, 0.1 ㎛까지의 절삭 칩을 제거하고자 하면, 이 사이즈보다도 작은 구멍이 형성된 필터를 채택하는 것이 일반적이 생각이다. 그러나, 큰 입경과 작은 입경이 분포되는 중에서, 그 중간 사이즈의 필터 구멍을 채택하여도 0.1 ㎛ 이하의 절삭 칩을 포획할 수 있음을 상술한 설명에서 알 수 있다.

반대로, 피제거물의 입경의 피크가 0.1 ㎛ 하나이고, 그 분포도 수 ㎛로서 매우 좁은 범위로 분포되어 있다면, 필터는 바로 눈 막힘을 일으킬 것이다. 설명에서도 알 수 있는 바와 같이, 피제거물인 Si의 다이싱 칩은 큰 입경과 작은 입경의 피크가 2개 나타나 있고, 또한 ∼200 ㎛의 범위로 분포되어 있기 때문에, 여과 능력이 향상되어 있다. 또한, 전자현미경 등으로 관찰하면, 피제거물의 형상이 다종 다양함을 알 수 있다. 즉, 적어도 입경의 피크가 2개 이고, 피제거물의 형상이 다종 다양하기 때문에, 피제거물끼리에 여러 틈이 형성되어 여과수의 통로가 되며, 이에 따라 눈 막힘이 적고, 여과 능력이 큰 필터가 실현된 것으로 생각할 수 있다.

이상, 제1 필터막(141)의 표면에 0.1 ㎛ 이하∼200 ㎛까지의 입경 분포를 갖는 피제거물을 제2 필터막(142)으로서 형성하면, 0.1 ㎛ 이하의 피제거물까지도 제거할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 최대 입경은 200 ㎛로 한정하는 것은 아니며, 그 이상이어도 된다. 예를 들면, ∼500 ㎛, ∼500 ㎛ 이상으로 분포된 피제거물이어도 여과는 가능하다.

이상의 설명에서도, 다이싱 칩(피제거물)의 배수가 들어있는 배수 탱크에 상기 여과 장치(144)를 침지하여 여과해 가면, 소정 정밀도로 여과되어, 배수 탱크의 배수는 시간이 지날수록 고농도로 되어 감을 알 수 있을 것이다.

도3에서는 제2 필터막의 표면을 제거하는 방법으로서, 기포의 상승을 활용한 예를 도시하였다. 사선으로 나타낸 화살표 방향으로 기포가 상승하고, 이 기포의 상승력이나 기포의 파열이 직접 피제거물이나 고형물에 외력을 부여하고, 또한 기포의 상승력이나 기포의 파열에 의해 발생하는 수류가 피제거물이나 고형물에 외력을 부여한다. 그리고, 이 외력에 의해 제2 필터막(142)의 여과 능력은 항상 리프레시하여 거의 일정한 값을 유지하게 된다. 또한, 그 여과 능력이 저하된다 하더라도 그 저하 속도를 극단적으로 느리게 할 수 있다.

제2 필터막(142)에 눈 막힘이 발생하여 그 여과 능력이 저하되어도 상기 기포와 같이 제2 필터막(142)을 구성하는 고형물(140)을 움직이는 외력을 부여함으로써, 제2 필터막(142)을 구성하는 고형물(140)을 배수측으로 움직일 수 있고, 여과 능력을 장기간에 걸쳐 유지시킬 수 있다.

그리고, 여과 능력을 유지할 수 있으면, 외력이 항상 가해져도 되고 간헐적으로 가해져도 된다.

또한, 모든 실시 형태에 해당하는 것인데, 필터막은 배수에 완전히 잠겨 있을 필요가 있다. 제2 필터막은 장시간 공기와 접촉하면 막이 건조해져서 벗겨지거나 붕괴되기 때문이다. 또한, 공기에 접촉하고 있는 필터가 조금이라도 있으면, 필터막은 공기를 흡인하여 여과 능력이 저하되기 때문이다.

따라서, 피제거물에서 제2 필터막(142)을 형성한 여과 장치(144)를 원수 탱크(101)에 침지시켜 여과하면, 항상 여과 능력을 유지할 수 있기 때문에, 원수(105)는 정해진 여과 시간으로 소정의 농도까지 배수의 농도를 높일 수 있다.

실험에 의하면, 500 ppm∼최고 40000 ppm까지 가능해진다. 따라서, 원수의 피제거물의 농도는 매우 진하기 때문에, 도1이나 도2에 설명한 성긴 눈을 갖는 필터로 여과해도 피제거물을 효율적으로 케이크로 할 수 있다.

계속해서, 도4를 참조하여 필터 프레스의 원리를 간단히 설명한다. 참조 부호 150은 필터이고, 상하에 입구가 형성된 통상의 천이다.

이 필터(150)는 도4의 (A)와 같이 프레스 수단(151)과 필터 지지체(152) 사이에 배치되고, 계속해서 도4의 (B)와 같이 제1 누름 수단(153)에 의해 필터(150)의 하측 입구가 눌린다. 이 상태에서, 필터(150)는 주머니(154)로 되어, 안에 고농축 배수를 모아둘 수 있게 된다.

계속해서, 도4의 (C)와 같이, 필터(150)로 이루어진 주머니(154)에, 배수 공 급 수단(158)을 통해 고농축 배수(156)가 공급된다. 상술한 바와 같이 이 필터(150)의 통기도는 100∼200 ㏄/㎠/분이기 때문에, 이 고농축 배수(156)를 모아 둘 수 있다.

계속해서, 도4의 (D)와 같이, 주머니(154)의 상측 입구를 제2 누름 수단(155)으로 누른다. 그 결과, 고농축 배수(156)는 상하의 입구가 닫힌 주머니(154)에 갇힌다. 그리고, 도4의 (E)에 도시한 바와 같이, 프레스 수단(151)과 필터 지지체(152)를 사용하여 프레스하면, 필터(150)에서 여과액이 나온다. 이 여과액은 하측에 놓인 여과액 탱크(125)에 모아져서, 도1에 도시한 원수 탱크로 되돌아간다. 여과액은 필터의 눈이 성기기 때문에, 비교적 빨리 케이크로서 꺼낼 수 있다. 그러나, 여과액은 원수 탱크의 농도보다도 저농도로 이루어지지만, 깨끗한 물은 아니며, 이 반투명한 여과액이 원수 탱크로 되돌아가지만, 케이크로서 회수할 수 있으므로, 원수 탱크의 농도도 비교적 빨리 저농도로 할 수 있다.

마지막으로, 제2 누름 수단(155)을 해제하고, 계속해서 제1 누름 수단(153)을 해제하면, 케이크로 된 피제거물이 낙하하여 회수가 가능해진다.

이 케이크는 물이 함유되어 케이크로 되어 있어, 건조되면 비산한다. 따라서, 케이크는 밀폐된 용기(157) 또는 주머니에 회수된다. 또한, 장기간 보존할 경우, 금속이 라미네이트된 또한 투명성이 없는 주머니가 바람직하다. 피제거물이 실리카, 금속, 귀금속, 레어 메탈 또는 화합물 반도체 재료라면, 리사이클 재료로서 높은 효율로 회수할 수 있다. 또한, 비소 등의 유해 금속이라면, 외부 분위기를 오염시키지 않고 회수할 수 있다.

어느쪽으로 하든 이 밀폐할 수 있는 용기(157) 또는 주머니에 넣어 재이용장, 산업 처리장에 갖고 갈 수 있다.

도5에 필터 프레스(121) 이외에, 피제거물을 회수할 수 있는 여과 장치를 설명한다.

도5의 (A)는 하측의 입구가 닫힌 주머니(160)가 용기(161)내에 장착되고, 자연 낙하로 여과액을 회수하는 것이다. 용기(161)의 저면에는 파이프(162)가 장착되고, 이 파이프(162)를 통해 여과액 탱크, 원수 탱크로 이송된다.

도5의 (B)는 도5의 (A)의 개량형이고, 용기(161)는 필터(160)를 통해 상측 공간(163)과 하측 공간(164)으로 구획된다. 그리고, 상측 공간(163)을 가압하면 배수가 여과되는 것이다.

그리고, 도6은 표면에 필터가 형성된 벨트(165)가 설치되고, 그 위에서 피제거물을 포착하는 것이다. 참조 부호 166은 금긋기 부재와 같은 것으로서, 필터의 표면이 깍여 피제거물이 용기(167)로 회수되는 것이다. 그리고, 벨트가 잠겨 있는 배수가 원수 탱크로 되돌아간다. 그리고, 이 경우, 여과액 탱크(125)는 생략되어도 된다.

본 발명의 이동 탑재 장치, 고형물 회수 방법, 피제거물의 재이용 방법 및 회수 수단에 따르면, 다음에 나타내는 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 원수 탱크의 배수를 고농도의 원수로 하고, 이 고농도로 이루어진 배수를 이동 탑재 장치상에 장착된 여과 장치에서 케이크와 여과액(저농도 배수)으로 하고, 이 여과액(저농도 배수)을 다시 원수 탱크로 되돌림으로써, 원수 탱크 내의 여과 장치의 능력을 향상시킬 수 있음과 동시에 케이크로서 칩을 모을 수 있다. 또한, 유체가 증류수이면, 또한 pH가 조정되어 중성 또는 약산성이면, 피제거물은 배수중에서 거의 반응하지 않기 때문에 재이용도 가능해진다.

둘째, 이동 탑재 장치에 여과 시스템으로 설치되어 있기 때문에, 다른 장소에 배치된 원수 탱크를 각각 케이크와 여과액으로 나눌 수 있다. 따라서, 회수량을 확대할 수 있고, 리사이클 효율을 높일 수 있다.

세째, 반도체 장치를 기계 가공하는 공정에서 발생한 피제거물을 포함한 고농도의 배수에서 필터 프레스법 등을 이용하여 케이크 형상의 고형물을 생성함으로써, 피제거물을 재이용할 수 있다. 재이용의 용도로서는 반도체 웨이퍼, 실리콘 재료, 필러, 태양 전지, 시멘트 또는 콘크리트가 있다. 따라서, 종래에는 산업 폐기물로서 파기되었던 피제거물을 여러 가지 용도로 재이용할 수 있다.

네째, 금속이 라미네이트된 주머니에 고형물을 넣어 회수함으로써, 비소 등의 유해 물질이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 주머니는 밀폐되어 있기 때문에 고형물이 건조되는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명은 간단한 시스템으로서, 매우 미세한 피제거물이 혼입된 배수에서 피제거물을 분리 회수할 수 있고, 산업 폐기물을 최대한 줄여서 리사이클이 가능한 환경 친화적인 여과를 실현할 수 있다.

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18. 고형물 회수 방법이며,

    원수 탱크의 배수는 반도체 결정물, 반도체 웨이퍼, 표면에 패시베이션막이 형성된 반도체 웨이퍼 또는 절연성 수지로 밀봉된 반도체 장치를 연삭·연마함으로써 생성되는 고형물을 포함하고, 이 배수를 500∼40000 ppm의 고농도의 배수로 하고,

    상기 원수 탱크의 배수를 압입 여과하여 케이크 형상의 상기 고형물과 저농도 배수로 분리하고,

    상기 저농도 배수를 상기 원수 탱크로 되돌려서, 상기 원수 탱크의 배수 농도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 고형물 회수 방법.
19. 고형물 회수 방법이며,

    원수 탱크의 배수는 반도체 재료로 이루어진 결정 잉곳의 연마·연삭물, 반도체 웨이퍼 이면의 연마·연삭물을 포함하고, 상기 배수를 500∼40000 ppm의 고농도의 배수로 하고,

    상기 원수 탱크의 배수를 압입 여과하여, 케이크 형상의 상기 고형물과 저농도 배수로 분리하고,

    상기 저농도 배수를 상기 원수 탱크로 되돌려서, 원수 탱크의 배수 농도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 고형물 회수 방법.
20. 고형물 회수 방법이며,

    반도체 재료, 실리카, 금속, 귀금속, 레어 메탈 또는 화합물 재료가 혼입된 배수를 압입 여과하여, 케이크 형상의 고형물과 저농도 배수로 분리하고,

    상기 케이크 형상의 고형물은 상기 고형물의 건조를 방지한 상태에서 재이용장으로 반송하는 것을 특징으로 하는 고형물 회수 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 고형물의 건조를 방지하는 수단은 밀폐되는 용기 또는 주머니인 것을 특징으로 하는 고형물 회수 방법.
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