(57)【要約】【課題】シリコン加工プロセスで生じたシリコンスラッジを低コストで高濃度に濃縮でき、このスラッジをシリコン系太陽電池用原料とする場合、原料中の金属不純物に起因した太陽電池の品質低下を防げるシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法を提供する。【解決手段】シリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジをセラミックフィルタで濾過し、非透過液に酸性薬液を添加する。その後、非透過液の一部を、セラミックフィルタへ入る直前のシリコンスラッジに供給する。金属が除去されて濃縮されたシリコンスラッジは、シリコン系太陽電池用原料として再利用する。【選択図】図１
2010260730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジをセラミックフィルタにより濾過することで、透過液と、濃縮されたシリコンスラッジの非透過液とに分離するシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法において、
前記非透過液に酸性薬液を添加することで、前記シリコンスラッジに含まれる金属不純物を溶解して除去し、
その後、前記酸性薬液が添加された非透過液の一部を、前記セラミックフィルタに導入される直前の前記シリコンスラッジに循環供給するとともに、残りの前記酸性薬液が添加された非透過液を回収するシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法。
【請求項２】
前記セラミックフィルタに供給されるシリコンスラッジに、前記酸性薬液が添加された非透過液と超純水とを混合した希釈水を導入して希釈した請求項１に記載のシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法。
【請求項３】
前記セラミックフィルタは、クロスフロー型セラミックフィルタまたはデッドエンド型セラミックフィルタである請求項１または請求項２に記載のシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンスラッジの濃縮、洗浄方法、詳しくは各種のシリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジを、セラミックフィルタにより濃縮可能なシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＬＳＩなどの超高集積デバイスの形成基板であるシリコンウェーハは、チョクラルスキー（ＣＺ）法によって引き上げられた単結晶シリコンインゴットに対して、ウェーハ加工を施すことで作製される。具体的には、単結晶シリコンインゴットをブロック切断し、その後、シリコンブロックに研削砥石による外周研削、ワイヤソーによるスライスを順に行い、多数枚のシリコンウェーハを得る。それから、各シリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング、研磨を順次施し、デバイス形成用の製品ウェーハを製造する。
ウェーハ加工プロセスのうち、外周研削工程およびスライス工程などでは、加工屑（シリコン廃棄物）であるシリコン粉を含むシリコンスラッジが多量に発生する。その他、デバイスメーカでのバックグラインド工程でも多量のシリコンスラッジが発生する。シリコンスラッジ中のシリコン濃度は０．１重量％（１，０００ｐｐｍ）以下と低濃度である。そのため、シリコンスラッジは取り扱いが容易なように濃縮し、脱水される。
【０００３】
従来、シリコンを含む廃液スラッジの濃縮方法として、一般的な沈降分離による濃縮方法に比べて、設置面積が小さく、ランニングコストも安価なセラミックフィルタを使用する方法が開発されている（例えば特許文献１）。例えばクロスフロー型のセラミックフィルタは、円筒容器の内部空間に、セラミックコーティングが内周面に施され、直径０．１〜１μｍの多数の微小孔が存在する小径パイプ（直径５〜１０ｍｍ）を、円筒容器の長さ方向にパイプの長さ方向を揃えて多数本収納した構造を有している。
シリコンスラッジの濃縮時には、円筒容器の下部からシリコン排液を導入し、円筒容器内の各小径パイプを通して、シリコン排液を上方へ流す。その途中、各小径パイプの膜フィルタ表面の微小孔から透過水を透過させて除去し、濃縮水を各小径パイプの上端開口から円筒容器の上部を通して循環濃縮する。
その濃縮水を、脱水後にシリコン粉を含むシリコンスラッジとして洗浄するのが一般的な方法である。
【０００４】
ところで、セラミックフィルタを用いたシリコンスラッジの濃縮の場合、その濃縮限界は数重量％程度であった。この原因は、小径パイプに形成された１μｍ以下の微小孔にシリコン粉が付着し、目詰まりによって濾過抵抗となるためである。そこで、間欠的な空気による逆洗と３ヶ月に１回程度の定期的な薬液洗浄が必要となる。
この薬液としては、一般的に苛性ソーダ、塩酸、硫酸等が使用される。つまり、セラミックフィルタ自身は耐アルカリ性、耐酸性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
濃縮、脱水後のシリコンスラッジは、研削刃および途中の配管、排液槽からの不純物が持ち込まれ、その金属を含む不純物を除去するため、新たに洗浄槽を設けて薬品により洗浄し、さらにリンスする必要があった。
ここでの洗浄は、洗浄槽内で薬液と純水とを混合して得られた洗浄液により篩い洗浄されるのが一般的である。洗浄性を高めるには、多量の薬液と多量のリンス用の純水を使用し、排気処理設備等を含むユーティリティ設備も備える必要があった。
さらにまた、濃縮、脱水されたシリコンスラッジは、再度濃縮、脱水する必要があり、純度の高いシリコンスラッジを得るには、設備コストおよびランニングコストが嵩み、シリコンスラッジの回収、再利用が困難となっていた。
【０００７】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、セラミックフィルタにより濃縮された液（非透過側）に洗浄用の薬液を添加し、その後、この濃縮液をセラミックフィルタで循環濾過すれば、シリコンスラッジに含まれるＣｕ、Ｆｅなどの金属不純物や、スライム等の有機物などの目詰まり成分が溶解して透過洗浄されることを知見した。しかも、添加された薬液を含む濃縮液に、リンス用の純水を補給しながら、セラミックフィルタに通液、循環ろ過すれば、シリコンスラッジの濃縮と希釈リンスによる洗浄とが同時に行われる。これにより、従来に比べて高濃度の濃縮が可能で、かつ低い薬液濃度でも洗浄することができる。その結果、設備コストおよびランニングコストをそれぞれ低下でき、シリコンスラッジを高純度に濃縮、洗浄できることを知見し、この発明を完成させた。
また、発明者は鋭意研究の結果、濃縮されたシリコンスラッジをシリコン系太陽電池用原料として再利用した際、酸性薬液の添加によってあらかじめシリコンスラッジから金属不純物が除去されているので、金属不純物を原因としたシリコン系太陽電池の変換効率の低下などの品質低下を防止できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００８】
この発明は、シリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジを低コストで高濃度に濃縮することができ、しかも濃縮後のシリコンスラッジをシリコン系太陽電池用原料として使用する場合、この原料に含まれる金属不純物を原因とした太陽電池の品質低下を防止することができるシリコン系太陽電池用原料スラッジの濃縮、洗浄方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、シリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジをセラミックフィルタにより濾過することで、透過液と、濃縮されたシリコンスラッジの非透過液とに分離するシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法において、前記非透過液に酸性薬液を添加することで、前記シリコンスラッジに含まれる金属不純物を溶解して除去し、その後、前記酸性薬液が添加された非透過液の一部を、前記セラミックフィルタに導入される直前の前記シリコンスラッジに循環供給するとともに、残りの前記酸性薬液が添加された非透過液を回収するシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、シリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジを、セラミックフィルタにより濾過して濃縮する。次に、濾過後の非透過液に酸性薬液を添加する。これにより、濃縮後のシリコンスラッジに含まれた金属不純物が溶解し、除去される。その後、酸性薬液が添加された非透過液の一部を、セラミックフィルタに導入される直前のシリコンスラッジに循環供給する。これにより、セラミックフィルタに導入される直前にシリコンスラッジ中の金属不純物や目詰まり成分を溶解し、除去することができる。その結果、非透過液中の金属不純物の含有率のさらなる低減と、セラミックフィルタのシリコンスラッジによる目詰まりを防止することができる。
また、酸性薬液が添加された非透過液の残り部分は、金属不純物が除去された高濃度のシリコンスラッジとして回収され、例えばシリコン系太陽電池用原料として再利用される。このとき、酸性薬液によってあらかじめ金属不純物が除去されているので、シリコン系太陽電池用原料に含まれる金属不純物を原因とした太陽電池の品質低下を防止することができる。
【００１１】
シリコンスラッジが発生するシリコン加工プロセスとしては、例えば、単結晶シリコンインゴットのブロック切断工程、研削砥石によるシリコンブロックの外周研削工程、研削砥石によるシリコンブロックのオリエンテーションフラット加工工程またはノッチ加工工程、ワイヤソーなどによるシリコンブロックのスライス工程、シリコンウェーハの面取り工程、シリコンウェーハのラッピング工程、シリコンウェーハの研磨工程などが挙げられる。その他、デバイスメーカでのバックグラインド工程で発生したシリコンスラッジなども含まれる。バックグラインド加工とは、シリコンウェーハに回路を形成後、平滑性と薄層化のために、ウェーハ裏面を研磨する加工である。単結晶シリコンインゴットとしては、チョクラルスキー法によって引き上げられたもの、浮遊帯域溶解（ＦＺ；Ｆｌｏａｔｉｎｇ−Ｚｏｎｅ）法により育成されたものなどを採用することができる。
【００１２】
シリコンスラッジは、シリコン粉と不純物とが泥状になった滓である。ただし、ここでいうシリコンスラッジは、このシリコン粉を含むスラッジのみでなく、乾燥した（もしくは水分を含んだ）シリコンの粉末を含む。シリコン加工プロセスから発生したシリコンスラッジのシリコン濃度は、約１，０００ｐｐｍ以下である。
回収されて再利用されるシリコン粉の粒径（粒度分布）は、０．０２〜１００μｍである。０．０２μｍ未満では、シリコン粉の表面積の影響が大き過ぎて、原料中の酸素濃度が過剰となり、太陽電池の変換効率を低下させる。また、１００μｍを超えれば、シリコン加工工程での砥石により制約される。
【００１３】
シリコンスラッジは、高純度のシリコン粉の他に、例えば、研削砥石などの摩耗により発生するアルミナ、シリカ、コランダム、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃ、酸化バリウム、酸化マグネシウムなどの不純物が混入したものでもよい。
セラミックフィルタの素材としては、アルミナ、ジルコニア、チタンなどを採用することができる。
セラミックフィルタとしては、例えば、原液（シリコンスラッジ）を膜面と平行流で循環させるクロスフロー型（円筒型）セラミックフィルタや、原液をすべて濾過するデッドエンド型有機フィルタなどを採用することができる。
【００１４】
クロスフロー型セラミックフィルタの場合、使用される小径パイプ内の表面流速は２ｍ／秒である。２ｍ／秒未満では膜面で目詰りして濾過抵抗が上昇する。また、２ｍ／秒を超えれば、表面流速が速すぎて濃縮が高まらない。
また、クロスフロー型セラミックフィルタの場合、膜面積当りのフラックスは１５０〜４００Ｌ（リットル）／ｍ２ｈｒである。１５０Ｌ／ｍ２ｈｒ未満では流速が遅くて詰り易く、濃縮できなくなる。また、４００Ｌ／ｍ２ｈｒを超えれば、流速が速まって濾過できなくなる。膜面積当りのフラックスは２００〜３００Ｌ／ｍ２ｈｒである。この範囲であれば、安定した濃縮が可能で、薬品の使用量が少なくなる。
透過液は、セラミックフィルタに供給されるシリコンスラッジのうち、水および水に溶けている溶媒などをいう。
酸性薬液を含む非透過液は、セラミックフィルタによってシリコン濃度が１０倍以上に濃縮される。１０倍未満では、セラミックフィルタの膜本数を増加させる必要が生じる。好ましい濃縮倍率は１０倍である。
【００１５】
酸性薬液としては、例えば塩酸、硫酸、フッ酸、硝酸などを採用することができる。酸性薬液の液温は常温である。
酸性薬液の添加量は、０．０１〜１重量％である。０．０１重量％未満では、シリコンスラッジの洗浄不足が生じる。また１重量％を超えればシリコンスラッジのリンス不足が生じる。酸性薬液の好ましい添加量は、０．０１〜０．１重量％である。この範囲であれば、薬品および希釈純水の使用量を減らすことができる。
酸性薬液により溶解される金属不純物としては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌなどが挙げられる。また、酸性薬液により溶解されるセラミックフィルタの目詰まり成分としては、例えばシリコンを含む酸化物、有機物などが挙げられる。
【００１６】
酸性薬液の非透過液への供給方法としては、例えば、薬液槽に非透過液を投入するとともに、この投入された非透過液中に酸性薬液を供給する方法などを採用することができる。その際、薬液槽の液中でバブリングし、気泡によって非透過液と酸性薬液との混合を促進させてもよい。
セラミックフィルタに導入される直前のシリコンスラッジに対して、酸性薬液が添加された非透過液の供給量は、１５０〜４００Ｌ／ｍ２ｈｒである。１５０Ｌ／ｍ２ｈｒ未満では詰り成分の除去ができなくなる。また、４００Ｌ／ｍ２ｈｒを超えれば、十分な洗浄効果が得られなくなる。
【００１７】
濃縮されたシリコンスラッジのシリコン濃度は１〜５％である。１％未満では、以降の脱水プロセスにおいて、大型の処理設備が必要となる。また、５％を超えれば、膜詰りが発生し易くなって洗浄回復が極めて悪化し、フィルタを交換する必要が生じる。濃縮後のシリコンスラッジの好ましいシリコン濃度は、２〜３％である。この範囲であれば、デッドエンド型の有機膜を使用するセラミックフィルタにおいて、コスト低下を図ることができる。
濃縮されて回収されたシリコンスラッジは、その後、脱水されてシリコン系太陽電池用原料や、単結晶シリコン原料などに利用される。脱水方法としては、浸漬型膜による脱水、遠心分離による脱水、減圧蒸発による脱水などを採用することができる。これにより、濃縮されたシリコンスラッジの含水率を数十％とする。その結果、シリコン粉をスラッジ、ペーストとして回収することができる。
ここでいうシリコン系太陽電池用原料とは、単結晶シリコン系太陽電池の原料、多結晶シリコン系太陽電池の原料、アモルファスシリコン系太陽電池の原料の何れかである。シリコン系太陽電池用原料は、ルツボ内で溶融、冷却されてインゴットとなり、これをウェーハ加工し、所定の方法によりＰＮ接合が形成されることで、シリコン系太陽電池となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記セラミックフィルタに供給されるシリコンスラッジに、前記酸性薬液が添加された非透過液と超純水とを混合した希釈水を導入して希釈した請求項１に記載のシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法である。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、セラミックフィルタにより濃縮されたシリコンスラッジに対して、酸性薬液を添加して循環洗浄し、その後、希釈水を補給することにより濃縮とリンスとを行うので、金属を含む不純物は除去される。
【００２０】
セラミックフィルタに供給される前のシリコンスラッジに対して、希釈水の導入量は、濃縮水の１０倍である。１０倍未満では、シリコンスラッジのリンス不足が生じる。また、１０倍以上では膜面積当りのフラックスが設計値を超えてしまうため、濾過抵抗の上昇とシリコンスラッジの濃縮不足が生じる。この酸性薬液が添加された非透過液の好ましい導入量は、１５０〜４００Ｌ／ｍ２ｈｒである。この範囲では薬液溶媒の濃度の減少とシリコンスラッジの濃縮というさらに好適な効果が得られる。
超純水としては、比抵抗で数〜１０ＭΩ程度のものを採用することができる。
超純水に対する非透過液の混合割合は１０重量％である。１０重量％未満ではシリコンスラッジの洗浄不足が生じる。また、１０重量％を超えればシリコンスラッジの濃縮不足が生じる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記セラミックフィルタは、クロスフロー型セラミックフィルタまたはデッドエンド型セラミックフィルタである請求項１または請求項２に記載のシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、単結晶シリコンインゴットのシリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジをセラミックフィルタにより濾過し、その非透過液に酸性薬液を添加するので、濃縮後のシリコンスラッジに含まれた金属不純物が溶解し、これを除去することができる。
また、酸性薬液が添加された非透過液の一部を、セラミックフィルタに導入される直前のシリコンスラッジに循環供給するので、濾過前にシリコンスラッジ中の金属不純物や目詰まり成分を溶解して除去することができる。その結果、濾過中のセラミックフィルタの目詰まりを防止できるとともに、非透過液中の金属不純物の含有率をさらに低減することができる。
また、金属不純物が除去されて濃縮されたシリコンスラッジを、例えばシリコン系太陽電池用原料として再利用した場合には、あらかじめ酸性薬液により金属不純物が除去されているので、シリコン系太陽電池用原料に含まれる金属不純物を原因とした太陽電池の品質低下を防止することができる。
【００２３】
特に、請求項２に記載の発明によれば、セラミックフィルタに供給される前のシリコンスラッジに対して、酸性薬液が添加された非透過液と超純水とを混合した希釈水を導入したので、残留した薬液を希釈リンスするとともに再濃縮という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施例１に係るシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法が適用されたシリコンスラッジの濃縮設備の全体構成図である。
【図２】この発明の実施例１に係るシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法が適用されたシリコンスラッジの濃縮設備で使用されるセラミックフィルタの縦断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法におけるセラミックフィルタによるシリコンスラッジの濃縮工程を示す要部拡大断面図である。
【図４】従来法と本発明法におけるシリコン濃度と透過流速との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００２６】
次に、この発明の実施例１に係るシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法を説明する。ここでは、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ用の単結晶シリコンインゴットのシリコンブロックに対する外周研削工程から排出されたシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法を例とする。また、デバイスメーカでのシリコンウェーハのバックグラインド加工などの他のシリコン加工プロセスで発生したシリコンスラッジを出発原料とした場合も同様に処理される。
【００２７】
図１において、１０はシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法が適用されたシリコンスラッジ濃縮設備（以下、濃縮設備）で、この濃縮設備１０は、外周研削工程から発生したシリコンスラッジａを貯液する原水槽１１と、原水槽１１から排出されたシリコンスラッジａを透過水（処理水）ｂと非透過水（濃縮されたシリコンスラッジａ）ｃとに分離するセラミックフィルタ１２と、透過水ｂが貯液される透過水槽１３と、非透過水ｃの主流部分と所定量の塩酸（酸性薬液）とが混合された濃縮水ｄを貯液する濃縮水槽１４と、超純水ｅとこの濃縮水ｄの一部とを混合した希釈水ｆを貯液する希釈槽１５とを備えている。
【００２８】
ここで、図２を参照して、セラミックフィルタ１２を具体的に説明する。
図２に示すように、セラミックフィルタ１２は円筒容器１６を本体とし、その上蓋１７および下蓋１８にはパイプ孔１９が多数形成されている。上蓋１７の各パイプ孔１９から下蓋１８のパイプ孔１９にわたって、内面にセラミックがコーティングされた直径５ｍｍの小径パイプ２０が、各長さ方向を円筒容器１６の長さ方向に揃えて収納されている。小径パイプ２０の表面には、直径０．１μｍの多数の微細孔２１が形成されている。
セラミックフィルタ１２によるシリコンスラッジａの濾過時には、円筒研削工程から排出されたシリコンスラッジａを、下蓋１８の原水供給部２２から円筒容器１６に供給する。その後、シリコンスラッジａを円筒容器１６内の各小径パイプ２０の管路を通して上昇させながら、各小径パイプ２０の微細孔２１より透過水ｂを透過する（図３）。その透過水ｂは、円筒容器１６の上部側方に設けられた透過水排出部２３より排出され、シリコンスラッジａの非透過水ｃは、円筒容器１６の上部側方の別位置に設けられた非透過水排出部２４から排出される。
【００２９】
図１に示すように、原水槽１１とセラミックフィルタ１２の原水供給部２２とは、第１配管２５により連通されている。第１配管２５の途中には、上流から順に昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７とが離間して配設されている。
セラミックフィルタ１２の透過水排出部２３には、透過水ｂを透過水槽１３に供給する第２配管２８の元部が連通されている。第２配管２８の途中には、透過水ｂを排出する第１分岐管２９が連通されている。また、透過水槽１３の底部には、途中に回収ポンプ３０が設けられた処理水回収管３１の元部が連通されている。
セラミックフィルタ１２の非透過水排出部２４には、非透過水ｃを濃縮水槽１４に供給する第３配管３２の元部が連通されている。第３配管３２の途中には、その管内を流れる非透過水ｃの一部を第１配管２５の昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間に導入する第２分岐管３３が連通されている。
【００３０】
濃縮水槽１４の底部には、途中に回収スラッジポンプ３４が連通された濃縮水回収管３５の元部が連通されている。さらに、濃縮水槽１４の液面下には、濃縮水槽１４に貯液された濃縮水ｄを、第１配管２５の昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間に導入するスラッジ循環管３６の元部が配置されている。スラッジ循環管３６の途中には、第２スラッジ循環ポンプ３７が設けられている。スラッジ循環管３６の途中には、その管内を流れる濃縮水ｄの一部を前記希釈槽１５に供給する第３分岐管３８が連通されている。
希釈槽１５には、比抵抗が数〜１０ＭΩ程度の超純水ｅが貯留されている。この超純水ｅに、１〜５重量％のシリコンスラッジを含む濃縮水ｄが混入される。希釈槽１５の底部には、第１配管２５のうち、昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間の部分に希釈水ｅを供給する第４配管３９の元部が連通されている。第４配管３９の途中には、希釈槽１５から希釈水ｆを導出する希釈水ポンプ４０が設けられている。
【００３１】
次に、図１を参照して、シリコンスラッジ濃縮設備１０を運転し、この発明の実施例１に係るシリコンスラッジの濃縮、洗浄方法を説明する。
このシリコンスラッジ濃縮設備１０の運転に先駆けて、チョクラルスキー法により直径３０６ｍｍ、比抵抗が１０ｍΩ・ｃｍ、初期酸素濃度１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンインゴットを引き上げる。
その後、単結晶シリコンインゴットを、長さ方向に４００ｍｍピッチで切断してシリコンブロックを作製する。それから、超純水ｅからなる研削液を３０リットル／分で供給しながら、♯５０〜♯２５０の砥粒（ＳｉＣ）を含むレジノイド研削砥石を有した外周研削装置により、シリコンブロックの外周部を５ｍｍだけ外周研削し、これを円柱状に成形する。このとき、多量のシリコンスラッジａが発生する。シリコンスラッジａは、粒径（粒度分布）０．５〜５０μｍのシリコン粉と、不純物と、研削油とが泥状になった滓である。不純物（重金属を含む）としては、研削砥石などの摩耗により発生するアルミナ、シリカ、コランダム、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃなどが挙げられる。このうち、金属不純物であるＣｕ、Ｆｅの含有量は１００ｐｐｍ程度ある。
【００３２】
次いで、切削シリコン粉を含む排液のシリコンスラッジａを原水槽１１へ投入する。その後、シリコンスラッジａは、昇圧スラッジポンプ２６，第１スラッジ循環ポンプ２７により、第１配管２５からセラミックフィルタ１２の原水供給部２２へ送られる。セラミックフィルタ１２内では、円筒研削工程から排出されたシリコンスラッジａを、下蓋１８の原水供給部２２から円筒容器１６へ供給する。その後、シリコンスラッジａを円筒容器１６内の各小径パイプ２０の管路を通して上昇させながら、各小径パイプ２０の微細孔２１より透過水ｂを透過する（図３）。その透過水ｂは、円筒容器１６の上部側方に設けられた透過水排出部２３より排出される。一方、シリコンスラッジａの非透過水ｃは、円筒容器１６の上部側方の別位置に設けられた非透過水排出部２４から排出される。このとき、希釈槽１５の希釈水ｆが希釈水ポンプ４０により第１配管２５へ導入される。
【００３３】
その後、セラミックフィルタ１２により濃縮されたシリコンスラッジａは、透過水ｂが第２配管２８を通って処理水槽１３に貯液され、回収ポンプ３０により処理水回収管３１を通して処理水となる。その際、透過水ｂの一部が第１分岐管２９を介して排水となる。このとき、塩酸はイオン化されているので、処理水側へ排出されることで次第に低濃度となる。
一方、セラミックフィルタ１２の非透過水排出部２４から排出された非透過水ｃは、第３配管３２から濃縮水槽１４へ貯液される。このとき、第２分岐管３３を通して、非透過水ｃの一部が第１配管２５の昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間に導入される。濃縮水槽１４では、塩酸が０．０１重量％となるまで非透過水ｃに添加され、濃縮水ｄとなる。
【００３４】
濃縮水ｄの主流は、スラッジポンプ３７を介して、スラッジ循環管３６を通って第１配管２５の昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間に、３０リットル／分で導入される。また、スラッジ循環管３６を流れる濃縮水ｄの一部が、第３分岐管３８を介して希釈槽１５へ供給される。ここで、濃縮水ｄは超純水ｅと混合され、希釈水ｆとなる。希釈水ｆは、前述したように昇圧ポンプ４０により第４配管３９を通して、第１配管２５の昇圧スラッジポンプ２６と第１スラッジ循環ポンプ２７との間に導入される。その後、希釈水ｆは第１スラッジ循環ポンプ２７により再びセラミックフィルタ１２に供給されて濃縮される。それから、シリコンを含む非透過水ｃと低濃度にイオン化された塩酸イオンを含む透過水ｂとに分離され、透過水ｂは排水される。
【００３５】
このように、単結晶シリコンインゴットの外周研削工程で発生したシリコンスラッジａをセラミックフィルタ１２により濾過し、その非透過水ｃに塩酸を添加するので、濃縮後のシリコンスラッジａに含まれた金属不純物が溶解し、これを除去することができる。
また、酸性薬液が添加された非透過水ｃの一部を、セラミックフィルタ１２に導入される直前のシリコンスラッジａに循環供給するので、濾過前にシリコンスラッジａ中の金属不純物や目詰まり成分を溶解して除去できる。その結果、濾過中のセラミックフィルタ１２の目詰まりを防止することができるとともに、非透過水ｃ中の金属不純物の含有率をさらに低減することができる。
【００３６】
さらに、金属不純物が除去されて濃縮されたシリコンスラッジａを、シリコン系太陽電池用原料として再利用するとき、あらかじめ酸性薬液により金属不純物が除去されているので、シリコン系太陽電池用原料に含まれる金属不純物を原因とした太陽電池の品質低下（変換効率など）を防止することができる。
さらにまた、セラミックフィルタ１２に供給される前のシリコンスラッジａに対して、酸性薬液が添加された非透過水ｃと超純水とをそれぞれ導入して希釈したので、金属不純物の排出とシリコンスラッジａのリンス効果が得られる。
そして、セラミックフィルタ１２として、円筒容器１６と多数本のセラミックコーティングされた小径パイプ２０とを有したクロスフロー型セラミックフィルタを採用したので、容易なシリコンスラッジａの濃縮と洗浄という効果が得られる。
【００３７】
ここで、実際にシリコンスラッジ濃縮設備１０を運転し、濃度０．１重量％の単結晶シリコンインゴットのシリコンブロックに対する外周研削工程から排出されたシリコンスラッジａの濃縮試験を行ったときの結果を報告する。
ただし、セラミックフィルタ１２としては、アルミナ製の小径パイプ２０の内表面積が０．１２７ｍ２のものを採用した。セラミックフィルタ１２に対するシリコンスラッジａの濾過条件は、操作圧力が２ｋｇ／ｃｍ２、循環流量が１，０００リットル／ｍｉｎ（フラックス２５０／ｍ２ｈｒ）、逆洗圧力が１．５ｋｇ／ｃｍ２、逆洗頻度が２ｓｅｃ／１０ｍｉｎ、液温は常温とした。
【００３８】
以上の条件で、シリコンスラッジａを濃縮した。その結果を、図４のグラフに示す。図４中のＣは、非透過水（濃縮液）のフラックスである。
図４のグラフから明らかなように、従来法に則ったセラミックフィルタ１２のみによるシリコンスラッジａの濃縮の場合には、非透過水ｃの濃度が約２％になれば、透過水（処理水）ｂの透過流速が１５０Ｌ／ｍ２／ｈｒとなり、透過の限界に達した。これに対して、塩酸が添加された濃縮水ｄの一部をセラミックフィルタ１２に循環させる本発明法の場合には、その濃度を５％まで高めることができた。
そして、本発明法の場合、回収された濃縮水中のＣｕ、Ｆｅの含有量は１０ｐｐｍ未満であった。これに対して、塩酸を含む濃縮水の一部を循環させない従来法の場合には、回収された濃縮水中のＣｕ、Ｆｅの含有量は数１００ｐｐｍ程度と何れも本発明法に比べて高かった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、単結晶シリコンインゴットのウェーハ加工プロセスで発生したシリコンスラッジを廃棄処分する際や、このシリコンスラッジから多結晶太陽電池などのシリコン系太陽電池の原料を製造する際に有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１２  セラミックフィルタ、
ａ  シリコンスラッジ、
ｂ  透過液、
ｃ  非透過液、
ｅ  超純水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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