(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエハの切断工程において無数のシリコンの微粒子及び砥粒が混入して排出される廃液からシリコンを回収するシリコン回収方法であって、
前記廃液を、液体と、無数のシリコンの微粒子及び砥粒を含む切削屑とに分離する工程と、
少なくとも一面が透明なケース内に前記切削屑を密封する工程と、
前記ケースの外側に配置された集光装置により集光された太陽光を、当該ケースの前記少なくも一面から照射して前記切削屑を加熱することで、前記切削屑から無数のシリコンの微粒子を分離させて焼き固める工程と、
をこの順に含むことを特徴とするシリコン回収方法。
【請求項２】
前記集光装置は、太陽光を集光するフレネルレンズを有している請求項１に記載のシリコン回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液からシリコンを回収するシリコン回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体単結晶シリコン、太陽電池単結晶シリコン及び多結晶シリコンなどの加工にはワイヤソーが使用され、このワイヤソーによってブロック状のシリコン母材を切断し、極薄のウエハ状製品であるシリコンウエハを製造している。前記ワイヤソーでは、高精度の切断を行うために、砥粒（ＳｉＣ）などを含む切削油が使用されている。このような切断を行うことから、シリコンウエハの製造時には無数のシリコン（Ｓｉ）の微粒子及び砥粒が混入したスラリー状の廃液が多量に生じる。
【０００３】
前記廃液に混入しているシリコンの微粒子の総重量は、シリコン母材の重量の約５０％に相当する。このため、前記廃液から無数のシリコンの微粒子を回収して再利用することにより、産業廃棄物の廃棄量を縮小することが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、互いに仕様が異なる２段の固液分離装置を設け、１段目の固液分離装置は廃液から砥粒を分離・回収し、２段目の固液分離装置は廃液からシリコンの微粒子を分離・回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された固液分離装置にあっては、分離されたシリコンの純度が低いため、太陽電池等に再利用することが困難である。そこで、高純度のシリコンを分離する方法として、前記廃液をシリコンの微粒子及び砥粒を含む切削屑と液体とに分離した後、前記切削屑を電気炉で加熱することで無数のシリコンの微粒子と砥粒とに分離する方法が検討されている。しかし、この方法では、無数のシリコンの微粒子が切削屑から分離したときに飛散するため、シリコンを効率良く回収することができないという問題があり、未だ実用化されていないのが現状である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液から高純度のシリコンを効率良く回収することができるシリコン回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明のシリコン回収方法は、シリコンウエハの切断工程において無数のシリコンの微粒子及び砥粒が混入して排出される廃液からシリコンを回収するシリコン回収方法であって、前記廃液を、液体と、無数のシリコンの微粒子及び砥粒を含む切削屑とに分離する工程と、少なくとも一面が透明なケース内に前記切削屑を密封する工程と、前記ケースの外側に配置された集光装置により集光された太陽光を、当該ケースの前記少なくも一面から照射して前記切削屑を加熱することで、前記切削屑から無数のシリコンの微粒子を分離させて焼き固める工程と、をこの順に含むことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、廃液から分離した切削屑をケース内に密封した状態で、集光装置により集光された太陽光をケースの外側から照射して切削屑を加熱することによって、切削屑から無数のシリコンの微粒子を分離させて焼き固めることができる。その際、分離した無数のシリコンの微粒子はケース内に密封されているため、切削屑を加熱してもシリコンの微粒子がケース外に飛散するのを防止することができる。したがって、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液から高純度のシリコンを効率良く回収することができる。
【０００８】
前記集光装置は、太陽光を集光するフレネルレンズを有していることが好ましい。この場合、フレネルレンズにより集光された太陽光を照射してケース内の切削屑を加熱すると、切削屑から分離した無数のシリコンの微粒子を効果的に焼き固めることができる。すなわち、本願発明者は、鋭意研究の結果、フレネルレンズにより集光された太陽光を照射してケース内の切削屑を加熱すると、当該切削屑から分離した無数のシリコンの微粒子を効果的に焼き固めることを見い出し、かかる知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシリコン回収方法によれば、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液から高純度のシリコンを効率良く回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリコン回収方法が用いられるシリコン回収システムの概略構成図である。
【図２】上記シリコン回収システムの固液分離装置を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシリコン回収方法が用いられるシリコン回収システムの概略構成図である。このシリコン回収システムは、砥粒（ＳｉＣ）などを含む切削油が使用されるシリコンウエハの切断工程において、砥粒及びシリコン（Ｓｉ）の微粒子が混入して排出される廃液からシリコンを回収するものである。
【００１２】
図１において、シリコン回収システムは、タンク１と、ポンプ２と、固液分離装置３と、ケース４と、集光装置５とを備えている。タンク１にはシリコンウエハの切断工程において排出された廃液Ａが貯蔵されており、ポンプ２を駆動させることによってタンク１内の廃液Ａが固液分離装置３に搬送されるようになっている。固液分離装置３は、廃液Ａを、液体Ｂと、砥粒及びシリコンの微粒子を含む固形状の切削屑Ｃとに遠心分離するものである。
【００１３】
図２は、固液分離装置３を示す側断面図である。図２において、固液分離装置３は、円筒状に形成された装置本体３１と、装置本体３１の内部に同心状に配置され軸線回りに回転可能な回転筒３２と、回転筒３２の内部に同心状に配置され軸線回りに回転可能なスクリュー３３とを備えている。スクリュー３３の上端部は、装置本体３１の上壁３１ａに回転可能に支持されており、その内部には廃液Ａを装置本体３１内に投入するための投入孔３３ａが形成されている。また、この投入孔３３ａの下端部は、スクリュー３３の長手方向中央部において径方向に貫通形成された供給孔３３ｂと連通している。これにより、スクリュー３３を回転させながら、投入孔３３ａから廃液Ａを投入することができ、投入された廃液Ａは供給孔３３ｂから回転筒３２内に供給される。
【００１４】
回転筒３２は、スクリュー３３と僅かな回転速度差をもってスクリュー３３と同一方向に回転するようになっている。回転筒３２の上面と装置本体３１の上壁３１ａとの間には、分離された液体Ｂを通過させるための隙間Ｓが形成されている。装置本体３１の外周面には、分離された液体Ｂを外部へ排出するための第１排出口３１ｂが形成されている。第１排出口３１ｂから排出された液体Ｂは、容器７に一時的に貯蔵されるようになっている（図１参照）。また、装置本体３１の底部には、分離された切削屑Ｃを外部へ排出するための第２排出口３１ｃが形成されている。
【００１５】
図１において、ケース４は、全面が透明のガラス製の容器からなり、固液分離装置３によって分離された切削屑Ｃを内部に密封するものである。ケース４の上面４ａの外側である上方には、集光装置５が配置されている。集光装置５は、太陽光を集光する例えばアクリル製のフレネルレンズ５１と、フレネルレンズ５１の角度を調整する追尾装置５２と、フレネルレンズ５１により集光された太陽光をケース４の上面４ａに導くための光導ファイバ５３とを有している。
【００１６】
追尾装置５２は、時刻とともに変化する太陽の位置を図示しないセンサにて検出し、検出された太陽の位置に応じてフレネルレンズ５１の方位角及び仰角を調整制御している。これにより、太陽の位置が変化してもフレネルレンズ５１によって太陽光を効率的に集光することができる。光導ファイバ５３は、例えば石英ガラスからなり、フレネルレンズ５１により集光された太陽光を、ロスすることなく確実にかつ安全にケース４の上面４ａに導くことができる。これにより、集光装置５によって集光された太陽光をケース４の上面４ａから照射することで、ケース４内に密封された切削屑Ｃを加熱することができ、この加熱によって切削屑Ｃから分離した無数のシリコンの微粒子を焼き固めることができる。
【００１７】
次に、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液Ａからシリコンを回収する方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。まず、図１に示すように、ポンプ２を駆動させてタンク１に貯蔵されている廃液Ａを固液分離装置３に搬送する。固液分離装置３に搬送された廃液Ａは、図２に示すように、回転しているスクリュー３３の投入孔３３ａに投入され、供給孔３３ｂから回転している回転筒３２内に供給される。
【００１８】
これにより、廃液Ａに含まれる切削屑Ｃは、遠心力によって回転筒３２の内壁面に付着した後、スクリュー３３によって下方に掻き落とされて、第２排出口３１ｃから外部へ排出される。また、廃液Ａに含まれる液体Ｂは、比重が小さいため、遠心力によって回転筒３２の内壁面に付着し、その内壁面に沿って上昇する。そして、液体Ｂは、回転筒３２の上端から隙間Ｓを通過して第１排出口３１ｂから外部へ排出され、図１に示すように、容器７に一時的に貯蔵される。これにより、廃液Ａは、液体Ｂと切削屑Ｃとに遠心分離される。分離された液体Ｂは、シリコンウエハの切断工程において使用される切削液として再利用される。
【００１９】
一方、固液分離装置３によって分離された切削屑Ｃは、ケース４内に密封される。また、ケース４内には図示しないアルゴンガスが充填される。ケース４内に密封された固形部Ｃは、集光装置５によって集光された太陽光により加熱される。具体的には、追尾装置５２によりフレネルレンズ５１の方位角及び仰角を太陽の位置に応じて調整した後、フレネルレンズ５１により集光した太陽光を、光導ファイバ５３を介してケース４の上面４ａから照射する。これにより、ケース４内に密閉された切削屑Ｃを加熱することができる。
【００２０】
切削屑Ｃは、例えば１４１０℃〜１４３０℃（好ましくは１４２０℃）の温度で加熱されることによって、無数のシリコンの微粒子と砥粒とに分離される。その際、無数のシリコンの微粒子は、分離したときに飛散するが、ケース４内に密封されているため、これらのシリコンの微粒子がケース４の外側に飛散することはない。また、切削屑Ｃはアルゴンガスの雰囲気中で加熱されるため、分離された無数のシリコンの微粒子が酸化するのを防止することができる。そして、分離された無数のシリコンの微粒子は、さらに集光された太陽光の照射によって加熱されて焼き固められる。このように焼き固められたシリコンは、その純度が９９．９９９９９９９９９９９９９％（１５Ｎ）と高純度であるため、太陽電池等に再利用することができる。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態のシリコン回収方法によれば、廃液Ａから分離した切削屑Ｃをケース４内に密封した状態で、集光装置５により集光された太陽光をケース４の外側から照射して切削屑Ｃを加熱することによって、切削屑Ｃから無数のシリコンの微粒子を分離させて焼き固めることができる。その際、分離した無数のシリコンの微粒子はケース４内に密封されているため、切削屑Ｃを加熱してもシリコンの微粒子がケース４外に飛散するのを防止することができる。したがって、シリコンウエハの切断工程において排出される廃液Ａから高純度のシリコンを効率良く回収することができる。
また、フレネルレンズ５１により集光された太陽光を照射してケース４内の切削屑Ｃを加熱しているため、切削屑Ｃから分離した無数のシリコンの微粒子を効果的に焼き固めることができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態における集光装置５は太陽光を集光するものとしてフレネルレンズ５１を用いているが、凸レンズや凹面鏡等を用いることができる。また、切削屑Ｃを密封するケース４は、全面が透明となっているが、少なくとも一面が透明であればよい。
さらに、廃液Ａを液体Ｂと切削屑Ｃとに分離する方法として、遠心力を利用して分離する方法が用いられているが、各種フィルタ（膜）等を使用して分離する方法や、重力沈降により分離する方法等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
４    ケース
５    集光装置
５１    フレネルレンズ
Ａ    廃液
Ｂ    液体
Ｃ    切削屑
【図１】
0005877057.tif 000002
【図２】
0005877057.tif 000003