(57)【要約】【課題】切削水以外の水分が混合して溶解成分の濃度が低下した切削水の廃水を、必要な溶解成分の濃度を保有する切削水として再利用することができる切削水の循環装置を提供する。【解決手段】切削装置２から排水された使用済みの廃切削水を、切削屑除去装置３に通して切削屑を除去し、次いで、切削屑が除去された廃切削水を逆浸透処理装置４に通すことにより、水分のみを適量除去して溶解成分の濃度を初期の所定濃度に調整し、再利用切削水として切削水供給装置１に戻し、再び切削装置２に供給する。【選択図】図１
2007136572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に溶解した溶解成分を所定濃度含有する切削水を切削水供給手段によって切削装置に供給し、該切削装置で使用された切削屑を含む廃切削水を切削装置に再び供給する切削水の循環装置であって、
前記切削装置を通過した前記廃切削水に含まれる切削屑を除去する切削屑除去手段と、
この切削屑除去手段を通過して切削屑が除去された廃切削水から水分のみを適量除去して、前記溶解成分の濃度を初期の前記所定濃度に調整する濃度調整手段とを具備し、
この濃度調整手段を通過した廃切削水を再利用切削水として前記切削水供給手段に戻して再び前記切削装置に供給することを特徴とする切削水の循環装置。
【請求項２】
前記濃度調整手段は、浸透圧を利用して前記廃切削水から水分のみを適量除去する逆浸透処理装置であることを特徴とする請求項１に記載の切削水の循環装置。
【請求項３】
前記濃度調整手段を通過した廃切削水の濃度を測定する濃度計を具備し、この濃度計の測定値が一定になるように濃度調整手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の切削水の循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエーハ等の基板を切削する際に潤滑や冷却または洗浄のために切削部分に供給する切削水の供給技術に係るもので、切削水を浄化して再利用する循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ等の半導体部品を形成する基板を切断する切削装置としては、チャックテーブル上に保持したワークと、ダイヤモンドブレード等のディスク状の回転式切削ブレードとを相対移動させながら、切削ブレードをワークに切り込んで切断する形式のものが従来より提供されている。切削ブレードは例えば３万〜６万回転といった高速で回転するとともに、ワークの切削部分には潤滑、冷却および洗浄のために切削水が供給される。使用された切削水は、所定の処理設備を経て廃棄処分されていたが、近年では運転コストや環境保全の観点から再利用することが行われてきており、例えば特許文献１には、砥粒を含む切削液体（砥粒スラリー）を再利用する循環装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体ウエーハの切削に用いられる切削水は単なる水ではなく、通常、界面活性剤等の溶解成分が切削用液として所定濃度の割合で混合されている。界面活性剤は、ワーク表面への付着物が減少し、また、潤滑性が向上してワークのクラック発生が防止されるとともに切削ブレードの寿命がより長期化するといったように、切削性を向上させる成分として切削水に混合されている。
【０００５】
このように水以外の溶解成分を含んだ切削水も、上記特許文献に記載されるような技術によって再利用することができるであろう。ところで、切削装置の中には、切削水以外にも水分を用いるものがある。例えば、加工エリアとワーク搬送エリアを仕切るためにウォータカーテンを形成したり、切削ブレードとワークを載置するチャックテーブルとの間の距離（高さ）を測定するセットアップ機構を水で洗浄したりするものがある。このような切削水以外の水分と切削水とは、使用後は共用のウォータケースに落下するようになっている。したがって切削水の廃水は切削水以外の水分が混合して界面活性剤等の溶解成分の濃度が低くなったものとなる。この廃水を上記特許文献に記載されるような循環装置で処理しても、溶解成分の濃度は低いままであるから切削水としては不適切である。
【０００６】
よって本発明は、切削水以外の水分が混合して溶解成分の濃度が低下した切削水の廃水を、必要な溶解成分濃度を保有する切削水として再利用することができる切削水の循環装置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】
【０００７】
本発明は、水に溶解した溶解成分を所定濃度含有する切削水を切削水供給手段によって切削装置に供給し、該切削装置で使用された切削屑を含む廃切削水を切削装置に再び供給する切削水の循環装置であって、切削装置を通過した廃切削水に含まれる切削屑を除去する切削屑除去手段と、この切削屑除去手段を通過して切削屑が除去された廃切削水から水分のみを適量除去して、溶解成分の濃度を初期の所定濃度に調整する濃度調整手段とを具備し、この濃度調整手段を通過した廃切削水を再利用切削水として切削水供給手段に戻して再び切削装置に供給することを特徴としている。本発明で言う溶解成分としては、例えば切削性の向上を目的として混合される界面活性剤などが挙げられる。
【０００８】
本発明によれば、切削水供給手段から切削装置に供給された切削水は、ワークの切削部分を潤滑、冷却および洗浄するように用いられる。使用後の切削水は切削屑を含んだ廃切削水として切削装置から排水され、切削屑除去手段に送られる。切削装置で切削水以外の水分が用いられ、その水分の使用後の廃水が廃切削水と混合されると、廃切削水の溶解成分の濃度は、切削装置に供給される前の切削水のときよりも低下したものとなる。廃切削水が切削屑除去手段を通過すると切削屑が除去されて液体成分のみとなり、次いで濃度調整手段に送られる。濃度調整手段では、切削装置で使用されて廃切削水に混合した量の水分のみを除去する濃度調整がなされ、溶解成分の濃度は供給前の初期の所定濃度に調整される。この廃切削水は、切削屑を含まず、かつ所定の溶解成分濃度を有し、したがって切削水として再利用できるものとなり、切削水供給手段に戻されて再び切削装置に供給される。
【０００９】
本発明の濃度調整手段としては、廃切削水から水分のみを適量除去することを比較的容易に行うことができることから、浸透圧を利用して水分のみを抜き出す作用をなす逆浸透処理装置が好適に用いられる。また、濃度調整手段を通過した廃切削水の濃度を測定する濃度計を具備し、この濃度計の測定値が一定になるように濃度調整手段を制御すると、切削水の溶解成分の濃度を適確に一定にすることができ、好ましい形態である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、使用済みの切削水すなわち廃切削水を、濃度調整手段によって初期の所定濃度に調整することができ、その結果、切削水以外の水分が混合した廃切削水を必要な溶解成分濃度を保有する切削水として再利用することができるようになるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］循環装置の構成
図１は一実施形態に係る切削水の循環装置の構成を模式的に示している。切削水の循環開始点は切削水供給装置１であり、切削水はこの切削水供給装置（切削水供給手段）１から切削装置２に供給されてワークの切削部分を潤滑、冷却および洗浄するように用いられる。使用後の切削水は、切削屑を含んだ廃切削水として切削装置２から排水され、切削屑除去装置（切削屑除去手段）３に送られる。
【００１２】
廃切削水は切削屑除去装置３で切削屑が除去され液体成分のみとされ、次いで、濃度調整手段である逆浸透（ＲＯ）処理装置４に送られる。逆浸透処理装置４では、切削水に混合されている界面活性剤等の溶解成分が所定濃度に調整され、廃切削水が再利用可能な状態に処理される。逆浸透処理装置４を通過した廃切削水は切削水として切削水供給装置１に戻され、再び切削装置２に送られる。以下、これら装置１〜４の具体例を挙げる。
【００１３】
Ａ．切削水供給装置
切削水供給装置１は切削水の貯留槽を有し、この貯留槽に、水と切削用液との混合液が切削水として貯留されている。切削用液は界面活性剤等の溶解成分であり、所定濃度に調整される。この切削水供給装置１では、切削水が一定温度に保たれて貯留され、切削水は配管９ａを経て切削装置２に供給される。
【００１４】
Ｂ．切削装置
図２および図３を参照して切削装置２の構造例を説明する。
図２は、切削装置２の外観を示している。この切削装置２は、全体が概ね直方体状の筐体（外殻部材）１０を備えており、この筐体１０の内部においてワークに対し切断や溝形成といった切削加工が行われる。筐体１０には、切削装置２内に対してワークを出し入れするためのハッチ１１が設けられており、このハッチ１１の上方には切削装置２を操作するための操作盤１２が設けられている。また、筐体１０の上部には作業状態を表示したり警告を発したりする表示灯１３が取り付けられている。
【００１５】
図３は切削装置２の内部に設けられた切削機構の斜視図であり、同図に示すように、切削装置２内には、平らな底部２０ａと、Ｘ方向およびＹ方向に延びる側壁部２０ｂ，２０ｃとを有する矩形状かつトレー状のウォータケース２０が設置されている。そしてこのウォータケース２０の内側には、直方体状のカバー３０が設置されている。カバー３０は、加工室３１内で飛散する切削屑やミストとなった切削屑を含む切削水の飛散を最小限に抑えるもので、ウォータケース２０の半分程度か、あるいはそれ以上の領域を覆ってウォータケース２０の一端側（図３でＸ方向の左側）の上方空間を区画しており、このカバー３０内が加工エリアである加工室３１とされている。
【００１６】
ウォータケース２０のカバー３０から出ている部分が、ワークの着脱エリア２１とされている。この着脱エリア２１は、ハッチ１１の近傍に設定されている。ウォータケース２０の底部２０ａには、着脱エリア２１から加工室３１にわたってＸ方向に延びる互いに平行な一対のガイドレール（図示略）を介して、矩形状のテーブルベース４１がそのガイドレールに沿って移動自在に支持されており、このテーブルベース４１上に、真空チャック式のチャックテーブル４２が装着されている。テーブルベース４１は、図示せぬ移動機構によりガイドレールに沿って着脱エリア２１から加工室３１間を往復移動させられる。チャックテーブル４２は円盤状であって、図３のＺ方向（鉛直方向）を軸として回転自在にテーブルベース４１に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって時計方向または反時計方向に回転させられる。
【００１７】
テーブルベース４１の移動方向の両端と、ウォータケース２０のＹ方向と平行な２つの側壁部２０ｃの内面との間には、ガイドレール４０を覆う蛇腹状のカバー４３がそれぞれ取り付けられている。これらカバー４３は、テーブルベース４１の移動に伴って伸縮し、切削屑や切削屑を含んだミストがガイドレール４０に付着してテーブルベース４１の移動を阻害することが、これらカバー４３によって防止されるようになっている。
【００１８】
チャックテーブル４２には、表裏面に貫通する多数の吸引孔が形成されており、裏面側には、吸引孔を経て表面側の空気を吸引する図示せぬ真空装置が配されている。この真空装置を運転すると、チャックテーブル４２に載置されたワークが、チャックテーブル４２の表面に吸着、保持される。カバー３０の着脱エリア２１側の側壁部２０ｃの下端部には、チャックテーブル４２が着脱エリア２１と加工室３１内との間を往復移動することを可能とする横長のスリット３２が形成されている。
【００１９】
スリット３２の上方には、丸管状で、水を下向きに吐出する多数の吐出口４４ａが形成されたウォータカーテンノズル４４が取り付けられている。このウォータカーテンノズル４４には水が供給され、各吐出口４４ａから吐出された水によって、スリット３２を覆うウォータカーテンが形成されるようになっている。このウォータカーテンにより、加工室３１内に浮遊する切削屑や切削屑を含んだミストがスリット３２を通って加工室３１の外側に出ることが抑えられるようになっている。なお、加工室３１には排気装置に接続された排気管（いずれも図示略）が接続されており、この排気管を通って加工室３１内の切削屑やミストが切削装置２の外部に排出されるようになっている。
【００２０】
加工室３１内には、チャックテーブル４２上に保持されたワークを切削する切削工具５０が収容されている。切削工具５０は、Ｙ方向と平行な回転軸を有するスピンドル５１にダイヤモンドブレード等からなるディスク状の切削ブレード５２が装着されたもので、加工室３１内に設けられた図示せぬフレームに、Ｚ方向およびＹ方向に移動自在に支持されており、なおかつ、これらの方向に図示せぬ送り機構によって移動させられるようになっている。スピンドル５１にはブレードカバー５３が装着されており、このブレードカバー５３には、切削水供給装置１から供給された切削水をワークの切削部分に供給する切削水ノズル５４，５５が取り付けられている。
【００２１】
上記ウォータカーテンノズル４４への水の供給経路は、切削水ノズル５４，５５への切削水の供給経路とは別であり、ウォータカーテンは水のみで形成される。そして、切削水ノズル５４，５５から吐出した切削水と、ウォータカーテンノズル４４の各吐出口４４ａから吐出してウォータカーテンとして使用された水は、ともにウォータケース２０で受けられ、底部２０ａに開口する排水口２２から排水されて図１に示すように配管９ｂを経て切削屑除去装置３に送られる。
【００２２】
Ｃ．切削屑除去装置
切削屑除去装置３は、廃切削水から切削屑や他の固体成分を除去して廃切削水を液体成分のみに濾過する装置であり、例えば、切削屑を含んだ廃切削水を沈殿槽に導入し、この沈殿槽で切削屑を沈澱させて上澄み液を取り出す沈殿式のものが挙げられる。この他には、ＭＦ（マイクロフィルタ：精密濾過膜）装置やＵＦ（ウルトラフィルタ：限外濾過膜）処理装置などの一般周知の濾過処理装置が用いられる。切削屑除去装置３を通過した廃切削水は配管９ｃを経て逆浸透処理装置４に送られる。
【００２３】
Ｄ．逆浸透処理装置
逆浸透処理装置４は、半透膜によって、水分のみが存在する水分室と、溶解成分を含有する溶液室とに二分された処理容器を備えた一般周知のものが用いられる。本実施形態では、所定量の廃切削水が溶液室に導入され、水分室内から水分が半透膜を浸透して溶液室内に移入して平衡が保持された状態から、浸透圧（水分室と、この水分室よりも高い溶液室の水位の差）よりも高い圧力を溶液室内の廃切削水にかけて、廃切削水から水分のみを半透膜を浸透させて水分室に移入させる。すると、溶液室内の廃切削水の溶解成分の濃度が上昇するので、その濃度を、切削装置２に供給される切削水と同じ濃度に調整する。
【００２４】
このようにして溶解成分が所定濃度に調整された溶液室内の廃切削水は再利用可能となり、切削水として配管９ｄを経て切削水供給装置１に戻され、再び切削装置２に送られる。なお、溶解成分の濃度の上昇によって分離させられた水分は配管９ｅによって排水される。この排水は廃棄処理してもよいし、あるいは工業用水として再利用することもできる。
【００２５】
［２］切削装置の動作
続いて、上記切削装置２の使用方法ならびに動作を説明する。
予めチャックテーブル４２を着脱エリア２１に位置付け、そのチャックテーブル４２の真空装置を運転して表面側の空気を吸引している状態とする。この状態からハッチ１１を開け、チャックテーブル４２上にワーク（例えば半導体素子が表面に形成された半導体ウエーハ等の基板部品）を載置して吸着、保持させる。この後、テーブルベース４１が加工室３１側に移動してワークが加工室３１内に配置され、切削運転が開始される。
【００２６】
切削運転は、ウォータカーテンノズル４４から水が吐出されてカバー３０のスリット３２にウォータカーテンが形成されるとともに、切削水供給装置１から供給されてくる切削水が、切削水ノズル５４，５５からワークに適宜量（例えば毎分２リットル）供給される。また、排気装置が運転され排気管を通じて加工室３１内が排気される。そして、切削工具５０のＹ方向の位置を調整して切削位置を定め、テーブルベース４１をＸ方向に移動させながら切削工具を稼働させ、回転する切削ブレード５２をワークに切り込むことにより、ワークを切断したり、あるいは溝加工を施す。
【００２７】
［３］循環装置の作用
次に、本実施形態の循環装置の作用を説明する。
切削水供給装置１から配管９ａを経て切削装置２に供給された切削水は、切削水ノズル５４，５５から吐出して切削ブレード５２で切削されているワークの切削部分を潤滑、冷却および洗浄する。使用後の切削水は切削屑を含んだ廃切削水としてウォータケース２０で受けられる。一方、ウォータカーテンノズル４４から吐出してカバー３０のスリット３２にウォータカーテンを形成した水も、ウォータケース２０で受けられる。したがって、廃切削水にはウォータカーテンの水が混合し、廃切削水の溶解成分の濃度は、切削装置２に供給される前の切削水のときよりも低下したものとなる。
【００２８】
切削屑を含み、なおかつ溶解成分濃度が低下した廃切削水は、ウォータケース２０の排水口２２から配管９ｂを経て切削屑除去装置３に送られ、該装置３を通過することにより切削屑が除去されて液体成分のみとなる。次いでその廃切削水は配管９ｃを経て逆浸透処理装置４に送られ、この逆浸透処理装置４によって溶解成分が所定濃度に調整される。すなわち、切削装置２でウォータカーテンとして使用された量の水分が除去される。このように濃度調整がなされた廃切削水は切削水として再利用できるものとなり、配管９ｄを経て切削水供給装置１に戻され、各装置１，２，３，４、１…の順で繰り返し循環される。
【００２９】
本実施形態によれば、使用済みの切削水（廃切削水）を、逆浸透処理装置４によって初期の所定濃度に調整することができ、その結果、切削水以外の水分（ここではウォータカーテンの水分）が混合した廃切削水を必要な溶解成分濃度を保有する切削水として再利用することが、容易かつ簡素な構成で達成することができるといった効果を奏する。
【００３０】
なお、逆浸透処理装置４で濃度調整を行うにあたっては、図１に示すように、該装置４から切削水供給装置１に切削水を戻す配管９ｄに、切削水中の溶解成分の濃度を測定する濃度計５を介在させ、この濃度計５の測定値が目的とする濃度になるように逆浸透処理装置４の動作を制御すると、切削水の溶解成分の濃度を適確に一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削水の循環装置の模式図である。
【図２】一実施形態の切削装置の全体斜視図である。
【図３】一実施形態の切削装置内の切削機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…切削水供給装置（切削水供給手段）
２…切削装置
３…切削屑除去装置（切削屑除去手段）
４…逆浸透処理装置（濃度調整手段）
５…濃度計
【図１】
2007136572.tif 000003
【図２】
2007136572.tif 000004
【図３】
2007136572.tif 000005