(57)【要約】【課題】システム構成が簡易かつ小型に済み、また、粒径が広範囲にばらついて存在する多数の粒状体を含む液体から、粒径が一定以上で使用可能な粒状体を高い効率で回収すること。【解決手段】沈降タンク１に研磨廃液を供給し、沈降タンク１内の研磨廃液を重量が軽い粒状体を含む上澄み層Ａと重量が重い粒状体を含む沈降層Ｂとの二層に分離させ、前記二層に分離すると、前記沈降層Ｂを沈降タンク１の下部から排出し、前記排出した沈降層Ｂを研磨液として回収する。【選択図】図１
2014046396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の粒状体を含む液体を沈降タンクに供給し、前記沈降タンク内に供給した前記液体が、前記粒状体の沈降作用により、上澄み層と沈降層との上下二層に分離すると、前記沈降層を前記沈降タンクから排出して回収する、ことを特徴とする回収方法。
【請求項２】
前記上澄み層と前記沈降層との境界から前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出して除去し、前記上澄み層の除去後に、前記沈降層を前記沈降タンクから排出して回収する、請求項１に記載の回収方法。
【請求項３】
前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収してから、残りの前記上澄み層を前記沈降タンクの下部から排出する、請求項１に記載の回収方法。
【請求項４】
前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出して除去し、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収する、請求項１に記載の回収方法。
【請求項５】
前記液体が、研磨廃液である、請求項１ないし４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】
前記液体が、ダイヤモンド粉体、金属皮膜付きダイヤモンド粉体、金属粒子等の粒状体が分散した液体である請求項１ないし４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項７】
沈降タンクと、
前記沈降タンクに多数の粒状体を含む液体を供給する供給手段と、
前記沈降タンクから液体を排出する第１の排出手段と、
前記排出手段から排出された液体を回収する回収手段と、
を具備し、
前記液体を前記供給手段により前記沈降タンクに供給し、前記沈降タンク内の前記液体が、前記多数の粒状体の沈降作用により、上澄み層と沈降層との上下二層に分離すると、前記第１の排出手段により前記沈降層を排出し、前記排出した沈降層を前記回収手段で回収する、
ことを特徴とする回収システム。
【請求項８】
前記上澄み層と前記沈降層との境界から前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出する第２の排出手段を設け、前記第２の排出手段により前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出して除去した後で、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記第１の排出手段により前記沈降タンク外に排出して回収する、請求項７に記載の回収システム。
【請求項９】
前記第１の排出手段により前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収した後で、前記第１の排出手段により残りの前記上澄み層を前記沈降タンクの下部から排出して除去する、請求項７に記載の回収システム。
【請求項１０】
前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出する第３の排出手段を設け、前記第３の排出手段により前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出して除去し、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記第１の排出手段により前記沈降タンクの下部から排出して回収する、請求項７に記載の回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の粒状体を含む液体から、粒径が一定以上の粒状体を高い割合で回収する回収方法および回収システムに関わり、特には、例えば、水晶ウエハ等の研磨に用いた研磨廃液に含まれる研磨砥粒のうち、未使用のものを含め研磨に使用可能な研磨砥粒を高い効率で回収して再使用（リサイクル）できるようにする回収方法および回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶ウエハを研磨する研磨機は、上下一対の定盤と、水晶ウエハを保持して下定盤の上面上を遊星運動するキャリア等を備えて構成される。そして、キャリアは、下定盤の上面と上定盤の下面とによって挟持され、この状態でキャリアに保持された水晶ウエハが研磨される。
【０００３】
そして、この研磨には、研磨材である砥粒（以下、研磨砥粒）を含むスラリー状の研磨液を適宜供給する必要がある。こうした研磨液中の研磨砥粒は、水晶ウエハの粗研磨、中間研磨、仕上げ研磨といった研磨手順に対応した平均粒径を有する。
【０００４】
この研磨に用いた研磨廃液中に、水晶ウエハに直接接触しない未使用等で使用可能な粒径が大きい研磨砥粒が多く含まれているものの、研磨廃液に含まれる研磨砥粒全体の平均粒径は前記研磨により小さくなっているので、その研磨手順に対応した研磨には適さない。
【０００５】
そのため、研磨廃液中に使用可能な研磨砥粒が含まれていても、それら研磨砥粒を回収してリサイクルすることがされずに、研磨廃液と共に廃棄されている。
【０００６】
そこで、こうした使用可能な研磨砥粒が廃棄されるのは不経済であるとして、従来、サイクロンによる分流分級原理を利用して、研磨廃液中に含む研磨砥粒を回収してリサイクルできるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この特許文献１に開示の技術にあっては、原剤器内の研磨廃液をサイクロン式砥粒分流分級装置に供給し、このサイクロン式砥粒分流分級装置においてサイクロン式砥粒分流分級して研磨廃液中の液体成分を飛ばして所望の粒径の研磨砥粒を分別して得る。そして、この分別した研磨砥粒をスラリー液用容器に供給して所要の研磨液を作製する。次いで、作製した研磨液をマトリクスラリー液用容器から研削機に供給する。そして、研削機が研削に用いた研磨液を再度、原剤器に回収するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２７３７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のものでは、原剤器、サイクロン式砥粒分流分級装置、スラリー液用容器が必要であり、研磨廃液の回収システムの構成が複雑でかつ大掛かりなものである。
【００１０】
また、サイクロン式砥粒分流分級装置により一旦、研磨廃液から研磨砥粒を分別し、分別した研磨砥粒をスラリー液用容器に供給して、研削機で使用できる研磨液を作製する必要があるが、研磨液の作製には、研磨砥粒とそれ以外の各種成分との配合濃度の調整が必要となるなど、研磨液の作製に手間とコストとがかかる。
【００１１】
さらに、サイクロン式砥粒分流分級装置では、研磨廃液から研削に非有用な所定粒径未満の研磨砥粒と同時に、研削に使用可能な粒径が一定以上の研磨砥粒も分級されるため、使用可能な研磨砥粒の回収効率が低い。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、システム構成が簡易かつ小型に済み、また、粒径が広範囲にばらついて存在する多数の粒状体を含む液体から、粒径が一定以上で使用可能な粒状体を高い効率で回収することができる回収方法およびその回収システム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】
【００１３】
（１）本発明にかかる回収方法は、多数の粒状体を含む液体を沈降タンクに供給し、前記沈降タンク内に供給した前記液体が、前記粒状体の沈降作用により、上澄み層と沈降層との上下二層に分離すると、前記沈降層を前記沈降タンクから排出して回収する、ことを特徴とする。
【００１４】
前記粒状体は、特に形状、種類、材料等に、何等、限定されず、粒状、粉状、粒子状等、その名称の如何を問わず含むものであり、実施形態の研磨砥粒だけでなく、例えば、ダイヤモンド粉体、金属皮膜付きダイヤモンド粉体、金属粒子等を粒状体として含む。
【００１５】
前記上澄み層とは、粒径が小さい粒状体を含む割合が高い層であり、前記沈降層とは、粒径が大きい粒状体を含む割合が高い層である。
【００１６】
好ましくは、前記上澄み層と前記沈降層との境界から前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出して除去し、前記上澄み層の除去後に、前記沈降層を前記沈降タンクから排出して回収する。
【００１７】
好ましくは、前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収してから、残りの前記上澄み層を前記沈降タンクの下部から排出する。
【００１８】
好ましくは、前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出して除去し、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収する。
【００１９】
好ましくは、前記液体が、研磨廃液である。この研磨廃液は、好ましくは、例えば、水晶ウエハの研磨機で研磨に用いた研磨液のことである。
【００２０】
好ましくは、前記液体が、ダイヤモンド粉体、金属皮膜付きダイヤモンド粉体、金属粒子等の粒状体が分散した液体である。
【００２１】
（２）本発明にかかる回収システムは、沈降タンクと、前記沈降タンクに多数の粒状体を含む液体を供給する供給手段と、前記沈降タンクから液体を排出する第１の排出手段と、前記排出手段から排出された液体を回収する回収手段と、を具備し、前記液体を前記供給手段により前記沈降タンクに供給し、前記沈降タンク内の前記液体が、前記多数の粒状体の沈降作用により、上澄み層と沈降層との上下二層に分離すると、前記第１の排出手段により前記沈降層を排出し、前記排出した沈降層を前記回収手段で回収する、ことを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、前記上澄み層と前記沈降層との境界から前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出する第２の排出手段を設け、前記第２の排出手段により前記上澄み層を前記沈降タンク外に排出して除去した後で、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記第１の排出手段により前記沈降タンク外に排出して回収する。
【００２３】
好ましくは、前記第１の排出手段により前記沈降層を前記沈降タンクの下部から排出して回収した後で、前記第１の排出手段により残りの前記上澄み層を前記沈降タンクの下部から排出して除去する。
【００２４】
好ましくは、前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出する第３の排出手段を設け、前記第３の排出手段により前記上澄み層を前記沈降タンクの上部から排出して除去し、前記沈降タンク内に残る前記沈降層を前記第１の排出手段により前記沈降タンクの下部から排出して回収する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、粒径が広範囲に分布して存在する多数の粒状体を含む液体から、未使用を含め粒径が一定以上で使用可能な粒状体を高い効率で回収することができる。
【００２６】
したがって、本発明によれば、前記液体を例えば水晶ウエハ研磨機で用いた研磨廃液に適用すると、その研磨廃液から粒径が大きくて未使用の研磨砥粒あるいは使用可能な研磨砥粒を高効率で回収してリサイクルできると共に、全工程にわたり研磨廃液の状態で扱うことにより、回収した研磨砥粒から研磨液を作製する手間がない安価なシステム構成を提供することができる。
【００２７】
また、従来では使用可能な研磨砥粒を含む研磨廃液が廃棄されていたが、本発明によれば、そうした研磨廃液から未使用の研磨砥粒あるいは使用可能な研磨砥粒を回収して再利用することができるので、産業廃棄物を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる回収方法の実施に供する研磨液の回収システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、沈降タンクに供給される前の研磨廃液の倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図３】図３は、図１の沈降タンク内における上澄み層の倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図４】図４は、図１の沈降タンク内における沈降層の倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５】図５は、研磨砥粒の粒径分布を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態にかかる回収方法の実施に供する回収システムの概略構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明のさらに他の実施形態にかかる回収方法の実施に供する回収システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る回収方法およびその回収システムを説明する。
【００３０】
まず、図１を参照して実施形態の回収方法および回収システムを説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる回収方法の実施に供する回収システムの概略構成を示す図である。
【００３１】
この回収システムは、沈降タンク１と、供給手段２と、第１の排出手段３と、回収手段４と、第２の排出手段５と、を具備する。
【００３２】
沈降タンク１は、上部開口１ａと、下部開口１ｂと、側部開口１ｃと、を備えた縦長円筒形のタンクである。沈降タンク１は、縦長方向を鉛直方向にして設置されている。
【００３３】
供給手段２は、沈降タンク１に研磨機で使用済みの研磨廃液を供給するものであり、マグネット２ｂと、攪拌翼２ｃ、攪拌翼２ｃに接続された回転軸２ｄと、回転軸２ｄに連結された攪拌モータ２ｅと、研磨廃液吸い上げポンプ２ｆと、研磨廃液吸い上げポンプ２ｆに配管２ｇを介して接続されたフィルタ２ｈと、フィルタ２ｈに接続された電磁弁Ｖ２付きの供給用配管２ｉと、この供給用配管２ｉに接続された電磁弁Ｖ１付きの供給／排出用配管２ｊと、を備える。
【００３４】
マグネット２ｂは、廃液タンク２ａの内壁下面側に複数個適宜に配置され、廃液タンク２ａ内の研磨廃液６に含む鉄等の磁性異物を磁気吸引により除去する手段を構成する。
【００３５】
研磨廃液６には、水晶ウエハ等を定盤やキャリアを用いて研磨する際に発生する金属屑等が磁性異物として含まれる。マグネット２ｂは、研磨廃液６から金属屑等を磁性異物として磁気吸引して除去する。
【００３６】
攪拌翼２ｃ、回転軸２ｄ、およびモータ２ｅは、廃液タンク２ａ内の研磨廃液６を攪拌する手段を構成する。研磨廃液６には、研磨材である砥粒（研磨砥粒）が研磨の形態に応じて不均一に分散ないしは集合していることが多く、そのため、これら研磨砥粒が、均一に分散されるように攪拌する。
【００３７】
研磨廃液吸い上げポンプ２ｆは、廃液タンク２ａ内の研磨廃液６を配管２ｇへ吸い上げる。フィルタ２ｈは、廃液タンク２ａ内で研磨廃液６に含む研磨砥粒の粒径より大きい異物を除去する手段を構成する。
【００３８】
供給用配管２ｉの電磁弁Ｖ２は、沈降タンク１に研磨廃液を供給するときは開かれ、沈降タンク１から研磨廃液を排出するときは閉じられる。
【００３９】
供給／排出用配管２ｊの電磁弁Ｖ１は、沈降タンク１に研磨廃液を供給するとき、および沈降タンク１から研磨廃液を排出するときに開かれ、沈降タンク１内で研磨廃液を沈降させるときに閉じられる。
【００４０】
第１の排出手段３は、沈降タンク１に供給した研磨廃液を沈降タンク１の下部から排出するものであり、電磁弁Ｖ１付きの供給／排出用配管２ｊと、電磁弁Ｖ３付きの排出用配管２ｋとを備える。排出用配管２ｋの電磁弁Ｖ３は、供給／排出用配管２ｊから沈降タンク１に研磨廃液を供給するときおよび沈降タンク１内で研磨廃液を沈降させているときは閉じられ、沈降タンク１から沈降層を排出するときに開かれる。
【００４１】
回収手段４は、沈降タンク１の下部開口１ｂから排出された研磨廃液を再利用できる研磨液として回収するものであり、研磨液タンク４ａと、攪拌翼４ｂと、攪拌翼４ｂに接続された回転軸４ｃと、回転軸４ｃに連結された攪拌モータ４ｄと、研磨機に研磨液を供給する配管４ｅとを備える。攪拌翼４ｂ、回転軸４ｃ、および攪拌モータ４ｄは、研磨液タンク４ａ内の研磨廃液７を攪拌する手段を構成する。
【００４２】
第２の排出手段５は、沈降タンク１内での研磨廃液の沈降作用により、前記研磨廃液が、主に重量が重い研磨砥粒を含む沈降層と、主に重量が軽い研磨砥粒を含む上澄み層との二層に分離すると、上澄み層を沈降タンク１から排出するものであり、沈降タンク１の側部開口１ｃに接続された電磁弁Ｖ４付きの排出用配管５ａを備える。この電磁弁Ｖ４の開閉動作は、後述する。
【００４３】
以下、本実施形態の回収方法を説明する。なお、実施形態では、前記、沈降タンク１の側部開口１ｃは１箇所であるが、この側部開口１ｃは沈降タンク１の高さ方向に複数設け、上澄み層Ａと沈降層Ｂとの分離領域を複数選択することができるようにしてもよい。
【００４４】
まず、電磁弁Ｖ１，Ｖ２を開き、電磁弁Ｖ３，Ｖ４を閉じた状態にして、配管８から研磨機で使用された研磨廃液を廃液タンク２ａに投入する。廃液タンク２ａに投入された研磨廃液は、攪拌モータ２ｅにより回転駆動される攪拌翼２ｃで攪拌される一方、研磨廃液中の磁性成分がマグネット２ｂに磁気吸引されて該研磨廃液中から除去される。この磁性成分は、鉄等で構成される研磨機の定盤とかキャリアがガラスや水晶ウエハを研磨する際に発生した鉄屑等である。
【００４５】
そして、磁性成分が除去された研磨廃液は、廃液吸い上げポンプ２ｆで吸い上げられる。廃液吸い上げポンプ２ｆで吸い上げられた研磨廃液は、配管２ｇを介してフィルタ２ｆで異物が除去される。この異物は、水晶ウエハを研磨した際の水晶片とか、研磨機内壁に塗装されている塗装片など、研磨廃液中の研磨砥粒の粒径より大きい物であり、これらの物はフィルタ２ｆを通過することができず、このフィルタ２ｆで除去される。
【００４６】
次いで、フィルタ２ｆを通過した研磨廃液は、供給用配管２ｉおよび供給／排出用配管２ｊを介して沈降タンク１の下部開口１ｂを通過して、沈降タンク１内に供給される。そして、研磨廃液が沈降タンク１内に供給されてくるに伴い、沈降タンク１内の空気は、上部開口１ａから排気される。沈降タンク１内に研磨廃液が供給されると、電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を閉じた状態にする。
【００４７】
そして、この状態で所要の沈降時間が経過すると、沈降タンク１内では、図１の沈降タンク１内をハッチングで示すように、研磨廃液に含まれる多数の研磨砥粒のうち、重量が軽い研磨砥粒を高い割合で含む上澄み層Ａと、重量が重い研磨砥粒を高い割合で含む沈降層Ｂとの二層に分離されてくる。沈降タンク１内の研磨廃液Ｃは、上澄み層Ａと沈降層Ｂとを合計した研磨廃液である。
【００４８】
排出用配管５ａの電磁弁Ｖ４は、上澄み層Ａと沈降層Ｂとの二層の境界Ｄに対応した部位に接続されており、この排出用配管５ａの電磁弁Ｖ４を開く。電磁弁Ｖ４が開くと、上澄み層Ａは、排出用配管５ａから沈降タンク１外に排出される。そうすると、沈降タンク１内には沈降層Ｂのみが残る。
【００４９】
なお、研磨液に分散した研磨砥粒は、一定以上の粒径を有していれば、再利用可能であり、上澄み層Ａに含まれる研磨砥粒は、研磨機で水晶ウエハの研磨に使用前から含まれていた一定以下の粒径の研磨砥粒と、使用後に一定以下の粒径になった研磨砥粒とが多く含まれる。
【００５０】
一方、沈降層Ｂに含まれる研磨砥粒は、研磨機で水晶ウエハの研磨に使用されていない一定以上の粒径の未使用の研磨砥粒と、使用後でも一定以上の粒径に維持した研磨砥粒とが多く含まれる。
【００５１】
このようにして上澄み層Ａは、排出用配管５ａから沈降タンク１外に排出されると、その後、電磁弁Ｖ４を閉じると共に、電磁弁Ｖ２の閉じた状態を維持して、電磁弁Ｖ１，Ｖ３を共に開く。
【００５２】
そうすると、沈降タンク１内の沈降層Ｂは、沈降タンク１の下部開口１ａ、供給／排出用配管２ｊ、および排出用配管２ｋを介して排出され、研磨液タンク４ａ内に投入される。
【００５３】
研磨液タンク４ａ内では、攪拌モータ４ｄの回転により攪拌翼４ｂが回転駆動されており、研磨液タンク４ａ内の沈降層Ｂは、この研磨液タンク４ａ内で攪拌される。
【００５４】
このようにして沈降層Ｂは、研磨液タンク４ａ内に回収される。回収された沈降層Ｂは、配管４ｅを介して、不図示の研磨機に送液されて、再利用可能な研磨液としてリサイクルすることができる。
【００５５】
なお、研磨液は、所要の配合濃度で研磨砥粒と、水と、防錆剤とが配合されて構成されているので、研磨液タンク４ａ内に回収された沈降層Ｂが前記所要の配合濃度になっていなければ、矢印Ｅで示すように、所要の配合濃度となるように、研磨砥粒等を含む研磨液を補充するとよい。
【００５６】
次に、上澄み層Ａと沈降層Ｂにどの程度の割合で重量が軽くて粒径が小さい研磨砥粒と、重量が重くて粒径が大きい研磨砥粒とが含まれているかに関して、実際の研磨液を用いて行って検証する。
【００５７】
図２〜図４は、前記検証のため、撮影した倍率１０００倍の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。図２は、沈降タンク１に供給される研磨廃液の電子顕微鏡写真、図３は沈降タンク１内の上澄み層Ａの電子顕微鏡写真、図４は沈降タンク１内の沈降層Ｂの電子顕微鏡写真である。
【００５８】
この検証に用いた研磨液は、研磨砥粒（緑色炭化珪素）と水と防錆剤とからなるものである。前記研磨液はおよそ２５ｗｔ％の配合濃度である。
【００５９】
図２の電子顕微鏡写真に示すように、研磨廃液中の研磨砥粒は、粒径が小さい研磨砥粒ｇ１と、粒径が大きい研磨砥粒ｇ２とが、混在している。この電子顕微鏡写真により、全研磨砥粒ｇ１．ｇ２のうち、研磨砥粒ｇ１が含まれる割合は、研磨砥粒ｇ２が含まれる割合よりも少ないことが判る。なお、一定以上の粒径の研磨砥粒ｇ２には、未使用および使用済みの研磨砥粒が含まれる。本発明者の検証によれば、使用済みと考えられる研磨砥粒ｇ１と、未使用と考えられる研磨砥粒ｇ２との混在比率は、ほぼ１：１０となっている。
【００６０】
図３は、上澄み層Ａの電子顕微鏡写真である。すなわち、図３は、図２の電子顕微鏡写真に示すような粒径分布で研磨砥粒ｇ１，ｇ２を含む研磨廃液を沈降タンクで沈降させて該沈降タンク内で上下二層の上澄み層Ａと沈降層Ｂとに分離した場合の上澄み層Ａの電子顕微鏡写真である。図２の電子顕微鏡写真と比較して明らかであるように、図３の電子顕微鏡写真に示す上澄み層Ａでは、粒径が小さい研磨砥粒ｇ１が含まれる割合が極めて大きく、粒径が大きい研磨砥粒ｇ２が含まれる割合が極めて小さい。
【００６１】
図４は、沈降層Ｂの電子顕微鏡写真である。図３は、図２の電子顕微鏡写真に示すような粒径分布で研磨砥粒ｇ１，ｇ２を含む研磨廃液を沈降タンクで沈降させて該沈降タンク内で上下二層の上澄み層Ａと沈降層Ｂとに分離した場合の沈降層Ｂの電子顕微鏡写真である。図２の電子顕微鏡写真と比較して明らかであるように、図４の電子顕微鏡写真に示す沈降層Ｂでは、研磨砥粒ｇ１が含まれる割合が極めて小さく、研磨砥粒ｇ２が含まれる割合が極めて大きい。
【００６２】
以上の電子顕微鏡写真から明らかであるように、上澄み層Ａには一定以下の粒径の未使用および使用済みの研磨砥粒が含まれ、一方、沈降層Ｂには、一定以上の粒径の使用済みおよび未使用の研磨砥粒が含まれる。
【００６３】
次に、図５を参照して、研磨機で使用される前の研磨液に含む研磨砥粒の粒径分布と、研磨機で使用された後の研磨廃液に含む研磨砥粒の粒径分布とを説明する。図５の縦軸は研磨砥粒の個数、横軸は研磨砥粒の粒径を示す。水晶ウエハの研磨に使用される前の研磨液は、図５のグラフ１に示すように研磨砥粒が分布する。これに対して、研磨機で水晶ウエハの研磨に使用された後の研磨廃液は、グラフ２に示すように、研磨により平均粒径が小さくなっている。図５のグラフ２に示すように、研磨に使用されると、研磨砥粒全体の平均粒径は小さくなるが、本発明者が検証したところ、使用済みの研磨砥粒と、未使用を含め使用可能な研磨砥粒との混在比率は、ほぼ１：１０となっている。図５では、グラフ２のうち、概念的に使用に適さない研磨砥粒領域をＧ１（特にハッチングで示す領域）とし、それ以外の領域は使用可能な研磨砥粒領域をＧ２としている。そして、これら両領域Ｇ１，Ｇ２を、境界線Ｌで領域分けする。境界線Ｌは、沈降タンク１内の前記二層の境界Ｄに対応しており、上澄み層Ａは、研磨砥粒領域Ｇ１に属し、沈降層Ｂは、研磨砥粒領域Ｇ２に属する。
【００６４】
ただし、研磨砥粒領域Ｇ１では粒径が境界Ｌより小さい研磨砥粒が含む領域であるのに対して、上澄み層Ａは粒径が境界Ｌを越える研磨砥粒も含むものの、粒径が境界Ｌ以下の研磨砥粒を高い割合で含む。また、研磨砥粒領域Ｇ２では粒径が境界Ｌより大きい研磨砥粒が含む領域であるのに対して、沈降層Ｂは粒径が境界Ｌより小さい研磨砥粒を含むものの、粒径が境界Ｌを越える粒径が大きい研磨砥粒を高い割合で含む。
【００６５】
以上の検証から判るように、本実施形態の回収方法では、研磨砥粒領域Ｇ１に属する上澄み層Ａを除去し、研磨砥粒領域Ｇ２に属する沈降層Ａのみを回収するので、その回収効率は極めて高い。
【００６６】
なお、研磨機での研磨手順には、例えば手順１：粗研磨、手順２：中間研磨、手順３：仕上げ研磨があるが、この手順に従って沈降時間を管理するとよい。なお、粗研磨では研磨砥粒の粒径が大きく、仕上げ研磨では研磨砥粒の粒径が小さいので、沈降タンク内での沈降時間は、粒径の違いにより、研磨砥粒種目や、粒度毎に設定される。
【００６７】
以上説明したように本実施形態によれば、全工程にわたり、未使用の研磨砥粒の回収を研磨廃液の状態で行うことができる。そのため、研磨廃液中から一旦、粒状体を分離し、分離した粒状体を用いて研磨液を作製する必要がある従来のサイクロン式とは異なり、システム構成が、簡単かつ安価に済む。
【００６８】
また、本実施形態によれば、研磨廃液に含む使用可能な研磨砥粒を研磨廃液の状態で高い効率で回収できると共に、回収した研磨砥粒は研磨廃液の状態で含まれるので、そのまま研磨機に送液して研磨液として再利用することができ、研磨液の作製に要するコストを削減することができる。
【００６９】
図６を参照して本発明の他の実施形態にかかる回収方法および回収システムを説明する。図６において、図１と同等ないし同一の物には同一の符号を付し、特に説明を必要とする場合を除いて、その詳細な説明は省略する。この実施形態の回収システムにおいては、沈降タンク１と、供給手段２と、第１の排出手段３と、回収手段４と、を具備する。沈降タンク１の側部に図１の沈降タンク１が備えた開口１ｃはない。これに伴い、第２の排出手段５もない。
【００７０】
第１の排出手段３は、排出用配管２ｋに電磁弁Ｖ５付き排出用配管２ｍを連通接続している。
【００７１】
この実施形態では、電磁弁Ｖ１，Ｖ２を開き、電磁弁Ｖ３，Ｖ５を閉じた状態として、廃液タンク２ａから沈降タンク１に研磨廃液を供給し、沈降タンク１に研磨廃液が投入されると、全電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を閉じた状態にする。そして、この状態で沈降タンク１内で、研磨廃液が上澄み層Ａと、沈降層Ｂとの二層に分離されると、電磁弁Ｖ２，Ｖ５を閉じた状態にして電磁弁Ｖ１，Ｖ３を開き、沈降層Ｂを沈降タンク１の下部開口１ｂから排出し、排出された研磨廃液を研磨液タンク４ａに再利用可能な研磨液として回収する。
【００７２】
この実施形態では、図１の実施形態と同様、簡単かつ安価なシステム構成となる。また、この実施形態では、上記実施形態と同様に、研磨廃液から使用可能な研磨砥粒を研磨廃液の状態で高い効率で回収することができると共に、研磨に使用可能な研磨砥粒を研磨廃液の中に含む状態で回収するので、研磨に使用可能な研磨砥粒を含む研磨廃液をそのまま、研磨液として再利用することができ、研磨液の作製に要するコストを削減することができる。
【００７３】
図７を参照して本発明のさらに他の実施形態にかかる回収方法および回収システムを説明する。図７において、図１と同等ないし同一の物には同一の符号を付し、特に説明を必要とする場合を除いて、その詳細な説明は省略する。この実施形態の回収システムにおいては、沈降タンク１の側部に開口１ｃはなく、供給手段２と、回収手段４は、図１の実施形態と同様である。
【００７４】
そして、供給手段２は、配管２ｇと、フィルタ２ｈと、供給用配管２ｎと，供給／排出用配管２ｐとを含む。第１の排出手段３は、供給／排出用配管２ｐと、排出用配管２ｑと、吸い込みポンプ２ｒと、排出用配管２ｑから分岐した排出用配管２ｔとを含む。
【００７５】
また、この実施形態では、沈降タンク１の上部開口１ａに、第３の排出手段９を備える。第３の排出手段９は、沈降タンク１の上部開口１ａに対して順次、直列に接続された、排出用配管９ａと、定量ポンプ９ｂと、配管９ｃと、流量計９ｄと、配管９ｅとを具備すると共に、配管９ｅの排出口から後述する上澄み液が供給される沈殿タンク９ｆと、この沈殿タンク９ｆ内の上澄み液を廃液タンク２ａに供給する供給用配管９ｇと、を備える。
【００７６】
この実施形態のシステムの動作を説明する。
【００７７】
図１の実施形態と同様にして、供給手段２から沈降タンク１に研磨廃液が供給される。ただし、図３の実施形態では、図１の各配管とは異なり、各配管の全てにおいて電磁弁は装備されていない。供給手段２から沈降タンク１に供給された研磨廃液は、沈降タンク１内を押し上げられて上昇していく。
【００７８】
この上昇速度は遅いので、沈降タンク１内の研磨廃液において、重量が重い研磨砥粒により、沈降タンク１内の下層側には沈降層が形成されてくると共に、上層側には上澄み層が形成されてくる。
【００７９】
そして、沈降タンク１内に研磨廃液が満たされると、沈降タンク１の上部開口１ａから上澄み層は、上澄み液排出手段９の配管９ａから定量ポンプ９ｂに投入される。この定量ポンプ９ｂでは、上澄み層は定量で下流側に送液される。
【００８０】
送液される上澄み層は、流量計９ｄで計測されつつ、配管９ｅを介して沈殿タンク９ｆに排水される。この排水により沈殿タンク９ｆ内の水位が所定水位を超えると、配管９ｇを介して廃液タンク２ａに上澄み層が排水される。こうして、沈降タンク１内では、上澄み層が排出により除去され、沈降層が残る。
【００８１】
なお、各配管２ｎ，２ｐ，２ｑ，２ｔには電磁弁が無いので、廃液吸い上げポンプ２ｆにより研磨廃液がタンク２ａ内を徐々に上昇させられるので、研磨廃液の一部は、供給／排出用配管２ｐ、排出用配管２ｔを介して廃液タンク２ａに戻され、再び、沈降タンク１に供給されて、循環することになる。
【００８２】
沈降タンク１内で前記残った沈降層は、吸い込みポンプ２ｒの駆動により、沈降タンク１の下部開口１ｂから各配管２ｐ，２ｑ，２ｓを介して、研磨液タンク４ａに再利用研磨液として排出されて回収される。
【００８３】
この実施形態では、図１の実施形態と同様、簡単かつ安価なシステム構成となる。また、この実施形態では、上記実施形態と同様に、研磨廃液から使用可能な研磨砥粒を研磨廃液の状態で高い効率で回収することができると共に、研磨に使用可能な研磨砥粒を研磨廃液の中に含む状態で回収するので、研磨に使用可能な研磨砥粒を含む研磨廃液をそのまま、研磨液として再利用することができ、研磨液の作製に要するコストを削減することができる。
【００８４】
なお、本発明の粒状体は、前記実施形態の研磨砥粒に限定されるものではなく、例えばダイヤモンド電着ワイヤソーに用いるダイヤモンド粉体、表面にＮｉ等の金属皮膜が形成された金属皮膜付きダイヤモンド粉体、金属粒子、その他を含む。
【００８５】
例えば、ダイヤモンド電着ワイヤソーにおいては、金属皮膜付きダイヤモンド粉体が形成されているが、これらの粒径にばらつきがあったり、金属粒子が混在していたりすると、その性能が低下する。
【００８６】
そこで、例えば、金属粒子が異物として金属皮膜付きダイヤモンド粉体と共に分散した水を本実施形態の沈降タンクに供給すると共に、沈降タンク内でのそれらに対する沈降作用により、粒径が小さい金属粒子は上澄み層となり、粒径が大きい金属皮膜付きダイヤモンド粉体は沈降層となるので、上澄み層を沈降タンクから排出して除去し、沈降層だけを回収し、沈降層から水分を除去することで、金属皮膜付きダイヤモンド粉体を得るようにしても良い。
【００８７】
また、ダイヤモンド粉体それ自体にも粒径にばらつきがあるので、前記同様、ダイヤモンド粉体を分散した水を沈降タンクに供給し、沈降タンク内で沈降させることで、粒径が小さいダイヤモンド粉体は上澄み層として除去する。一方、粒径が大きいダイヤモンド粉体は沈降層として、沈降タンクから排出して回収すると共に、回収した沈降層を乾燥して粒径が大きいダイヤモンド粉体を得るようにしても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１  沈降タンク
２  供給手段
２ａ  廃液タンク
２ｂ  マグネット
２ｂ〜２ｄ  攪拌手段
２ｆ  廃液吸い上げポンプ
３  第１の排出手段
４  回収手段
５  第２の排出手段
５ａ  電磁弁付き配管
９  第３の排出手段
Ａ  上澄み層
Ｂ  沈降層
Ｃ  研磨廃液
Ｄ  二層境界
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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