(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤソーからの使用済の砥粒スラリーを導入して回収砥粒と切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体とに分離する第１の分離手段と、該第１の分離手段にて分離した切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体を導入して固体廃棄物と回収切削液体とに分離する第２の分離手段と、前記第１の分離手段で分離された回収砥粒と前記第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入し、且つ新規な砥粒を供給する砥粒供給装置と新規な切削液体を供給する切削液体供給装置を備えて砥粒スラリーをスラリー供給装置に供給するスラリー混合装置とを有するワイヤソーの砥粒循環装置であって、第１の分離手段で分離された回収砥粒と第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入して回収砥粒を回収切削液体で洗浄しながら粗粒を分離する湿式篩分装置による粗粒除去装置を備え、第２の分離手段で分離された回収切削液体を導入して微粒を除去する回収切削液体清浄化装置を備えた回収切削液体貯溜槽の回収切削液体を前記粗粒除去装置に導くようにしたことを特徴とするワイヤソーの砥粒循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハー等の切削或いは切断加工を行うワイヤソーの砥粒を循環使用できるようにしたワイヤソーの砥粒循環装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりシリコンウェハー等を切削加工するための装置として、ワイヤソーが用いられている。
【０００３】
ワイヤソーは、高速で移動するワイヤに、炭化ケイ素（シリカ）系の切削材としての砥粒（粒径＝１８．５〜２１．５ミクロン程度、比重ρ＝３．２程度）と、油（水溶性の油）等の切削液体とを混合した砥粒スラリーを供給することにより、シリコンウェハー等を切削加工するようにしている。
【０００４】
図２は上記従来のワイヤソーに用いられる砥粒スラリーの供給経路を示したブロック図であり、図中１は図示しないワイヤを備えてシリコンウェハー等の切削加工を行うワイヤソーであり、該ワイヤソー１には、スラリー供給装置２からの砥粒スラリー３が供給されるようになっている。
【０００５】
スラリー供給装置２は、スラリー供給槽４を備えており、該スラリー供給槽４に、新規な砥粒５と新規な切削液体６を所要の割合になるように人手作業で計量して供給して、攪拌装置７にて撹拌することにより均一濃度の砥粒スラリー３を生成させるようにしており、該スラリー供給槽４内の砥粒スラリー３を、供給ポンプ８を備えた供給管９により前記ワイヤソー１の上部まで供給して、供給弁１０を備えた下向供給管１１により前記ワイヤソー１に供給し、又前記供給管９における供給弁１０の手前位置と前記スラリー供給槽４との間を戻り管１２にて接続することにより、前記供給弁１０が閉止の時に砥粒スラリー３を循環させて供給管９内に砥粒５が沈殿するのを防止している。
【０００６】
また、前記ワイヤソー１に供給されて切削加工に使用された切屑を含有する砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３を備えた排出管１４を介して廃棄物処理装置１５に供給するようにしている。
【０００７】
廃棄物処理装置１５は、前記使用済の砥粒スラリー３’を導入して、砥粒と切屑等からなる固形廃棄物１６と、切削液体からなる液体廃棄物１７とに分離するようにしており、上記固形廃棄物１６と液体廃棄物１７は、夫々廃棄物として処理するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の装置においては、スラリー供給槽４に、新規な砥粒５と新規な切削液体６とを夫々作業員が計量して供給することにより砥粒スラリー３を製造するようにしているために、人手作業が必要で作業コストが増加するという問題を有すると共に、人手作業のために投入量の計量誤差や投入忘れといった問題が生じ易く、そのために切削加工の品質が不安定になる場合があるという問題を有していた。
【０００９】
また、前記したように砥粒スラリー３は使い捨てとしているために、常に高価な新規の砥粒５と新規の切削液体６とを供給する必要があり、運転コストが増加するという問題を有していた。
【００１０】
更に、前記したように使用済の砥粒スラリー３’の総てを廃棄物処理装置１５に導いて廃棄物処理するようにしているために、処理量が多量となって多大の処理費用を要すると共に、大量の固形廃棄物１６、液体廃棄物１７からなる廃棄物が生じ、環境保全の面からもまた廃棄処理費用の面からも問題を有していた。
【００１１】
本発明は、かかる従来装置のもつ問題点を解決すべくなしたもので、人手作業を無くして砥粒を循環使用できるようにし、新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を極力少なくすると共に、廃棄物の発生量を著しく減少させることができるようにしたワイヤソーの砥粒循装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワイヤソーからの使用済の砥粒スラリーを導入して回収砥粒と切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体とに分離する第１の分離手段と、該第１の分離手段にて分離した切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体を導入して固体廃棄物と回収切削液体とに分離する第２の分離手段と、前記第１の分離手段で分離された回収砥粒と前記第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入し、且つ新規な砥粒を供給する砥粒供給装置と新規な切削液体を供給する切削液体供給装置を備えて砥粒スラリーをスラリー供給装置に供給するスラリー混合装置とを有するワイヤソーの砥粒循環装置であって、第１の分離手段で分離された回収砥粒と第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入して回収砥粒を回収切削液体で洗浄しながら粗粒を分離する湿式篩分装置による粗粒除去装置を備え、第２の分離手段で分離された回収切削液体を導入して微粒を除去する回収切削液体清浄化装置を備えた回収切削液体貯溜槽の回収切削液体を前記粗粒除去装置に導くようにしたことを特徴とするワイヤソーの砥粒循環装置、に係るものである。
【００１３】
本発明では、第１の分離手段で分離された回収砥粒と第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入して回収砥粒を回収切削液体で洗浄しながら粗粒を分離する湿式篩分装置による粗粒除去装置を備え、第２の分離手段で分離された回収切削液体を導入して微粒を除去する回収切削液体清浄化装置を備えた回収切削液体貯溜槽の回収切削液体を前記粗粒除去装置に導くようにしたので、粗粒除去装置には微粒が除去された回収切削液体が供給されるため、粗粒除去装置において洗浄により粗粒を分離する効果が向上し、よって均質で良好な砥粒スラリーを得ることができる。又、回収切削液体の微粒を除去するために系内に微粒が蓄積する問題を防止できる。
【００１４】
回収砥粒と回収切削液体とからなる均質で良好な砥粒スラリーを得て再利用するようにしたので、高価な新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を削減して、運転コストを大幅に低減することができると共に、廃棄物の量を減少することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すブロック図であり、図２と同様のワイヤソー１にて使用された使用済の砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３を備えた排出管１４を介して使用済スラリー貯留槽１８に供給されるようになっている。該使用済スラリー貯留槽１８は攪拌装置１９を備えて使用済の砥粒スラリー３’の砥粒が沈殿するのを防止するようにしている。
【００１７】
図１中２０は第１の分離手段であり、該第１の分離手段２０は、前記使用済スラリー貯留槽１８内の使用済の砥粒スラリー３’を、ポンプ２１を備えた導入管２２を介して導入するようにしており、前記使用済の砥粒スラリー３’を回収砥粒５’と切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体２３とに分離するようにしている。
【００１８】
前記使用済の砥粒スラリー３’は、比重ρが３．２程度でしかも新規な砥粒５と略同等の１８．５〜２１．５ミクロン程度の大きな粒径を有した回収砥粒５’と、数ミクロン程度の大きさとなっている切屑と、数ミクロン程度の大きさに破砕された破砕砥粒とが混合された状態となっている。
【００１９】
前記第１の分離手段２０としては、例えばデカンタ型遠心分離機を用いて、遠心効果により前記砥粒スラリー３’に３００〜１０００Ｇ（通常では４００〜５００Ｇ）を与えることにより、前記回収砥粒５’と、他の切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体２３とに効果的に分離することができる。
【００２０】
また、前記第１の分離手段２０には、前記デカンタ型遠心分離機の他に、液体サイクロン等も用いることができる。
【００２１】
図１中２４は第２の分離手段であり、該第２の分離手段２４は、前記第１の分離手段２０によって分離された切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体２３を導入して、固体廃棄物２５と回収切削液体６’とに分離するようにしている。
【００２２】
前記した砥粒スラリー３及び使用済の砥粒スラリー３’は、一般に１００〜１７０センチポアズという比較的高い粘度を有しており、従ってこのように粘度が高い前記微粒混合液体２３から、数ミクロンの切屑及び破砕砥粒を分離することは容易ではないが、遠心効果によって前記微粒混合液体２３に３０００Ｇ程度を与えることができるデカンタ型遠心分離機を用いて分離を行うと、切屑と破砕砥粒からなる固体廃棄物２５と、回収切削液体６’とに効果的に分離することができる。
【００２３】
また、前記第２の分離手段２４には、前記デカンタ型遠心分離機の他に、分離板型遠心分離機等も用いることができる。
【００２４】
更に図１では、前記第２の分離手段２４からの回収切削液体６’を受ける回収切削液体貯溜槽２６を備えている。前記第２の分離手段においても微粒まで完全に分離することは困難であり、このために、前記回収切削液体貯溜槽２６には、底部の回収切削液体６’を循環ポンプ２７によりフィルター２８に供給して回収切削液体６’中の微粒２９を分離し、微粒２９が分離された回収切削液体６’を再び前記回収切削液体貯溜槽２６に戻すようにした回収切削液体清浄化装置３０を備えている。
【００２５】
図１中３１は粗粒除去装置であり、該粗粒除去装置３１は、前記第１の分離手段２０で分離した回収砥粒５’を導入する一方、前記第２の分離手段２４で分離されて回収切削液体貯溜槽２６に貯留された回収切削液体６’を、ポンプ３２を備えた回収液体供給管３３により導入しており、前記回収切削液体６’中の微粒が凝集して成長した粗粒２６’を分離し、回収砥粒５’と回収切削液体６’とからなる混合スラリー３４を取り出せるようにしている。
【００２６】
前記粗粒除去装置３１としては、湿式篩分装置（振動篩装置）を用いることにより、前記第１の分離手段２０で分離した回収砥粒５’を、第２の分離手段２４で分離され且つ回収切削液体清浄化装置３０で微粒２９が分離された回収切削液体６’によって洗浄しながら、粗粒２６’を効果的に分離することができる。
【００２７】
図１中３５は前記粗粒除去装置３１からの混合スラリー３４を導入するようにしているスラリー混合装置であり、該スラリー混合装置３５には、砥粒タンク３６に供給された新規の砥粒５を、モータ３７にて駆動されるスクリューフィーダ等の供給機３８により供給するようにした砥粒供給装置３９と、供給弁４０を備えた供給管４１により新規な切削液体６を供給するようにした切削液体供給装置４２とを備えており、前記混合スラリー３４と、新規の砥粒５と、新規の切削液体６とを導入して攪拌装置４３により撹拌することにより所定濃度の砥粒スラリー３を製造できるようになっている。
【００２８】
前記スラリー混合装置３５で製造された砥粒スラリー３は、ポンプ４４を備えた供給管４５によりスラリー供給装置２のスラリー供給槽４に供給されるようになっている。
【００２９】
前記供給管４５の出口には弁４６が備えられており、且つ前記供給管４５におけるポンプ４４と弁４６との間には弁４７を備えた戻し管４８の一端が接続されていて、該戻し管４８の他端は前記スラリー混合装置３５に接続されており、前記供給管４５によって前記スラリー供給装置２に供給される砥粒スラリー３の一部が前記スラリー混合装置３５に戻されるようになっている。
【００３０】
前記戻し管４８には、前記砥粒スラリー３の砥粒の濃度を検出するようにしたスラリー濃度検出器４９が設けてあり、該スラリー濃度検出器４９による濃度検出値５０に基づいて、前記砥粒供給装置３９のモータ３７、或いは切削液体供給装置４２の供給弁４０を制御するようにした制御器５１を備えている。
【００３１】
以下、上記図１に示した実施の形態例の作用を説明する。
【００３２】
図１に示すように、スラリー供給装置２のスラリー供給槽４内の砥粒スラリー３は、供給ポンプ８より供給管９及び下向供給管１１を介してワイヤソー１に供給され、図示しないワイヤと共にシリコンウェハー等の切削加工を行う。
【００３３】
ワイヤソー１にて使用された使用済の砥粒スラリー３’は、排出ポンプ１３により排出管１４を介して使用済スラリー貯留槽１８に供給され、該使用済スラリー貯留槽１８内の使用済の砥粒スラリー３’は、ポンプ２１により導入管２２を介して第１の分離手段２０に導入される。
【００３４】
第１の分離手段２０に導入された使用済の砥粒スラリー３’は、デカンタ型遠心分離機等による遠心効果によって３００〜１０００Ｇを与えて分離を行うことにより、回収砥粒５’と切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体２３とに効果的に分離される。
【００３５】
前記第１の分離手段２０にて分離された切屑及び破砕砥粒を含有する微粒混合液体２３は、デカンタ型遠心分離機等によって遠心効果により３０００Ｇ程度を与えることができる第２の分離手段２４に導入されて、脱液された固体廃棄物２５と回収切削液体６’とに分離される。
【００３６】
前記第２の分離手段２４にて脱液除去される固体廃棄物２５は、砥粒スラリー３中の全固体分の２〜３％程度であり、従って前記第１の分離手段２０で分離されて再利用される回収砥粒５’の再生率は、９７〜９８％に達することになる。
【００３７】
第２の分離手段２４で固体廃棄物２５が除去された回収切削液体６’は、再利用のために清澄性が要求されるが、砥粒スラリー３に数ミクロン程度の微粒が存在していてもワイヤソー１の切削性能に有害でないことが実験により証明された。
【００３８】
しかし、図１の装置を長期間運転すると系内に微粒が蓄積することになるので、前記第２の分離手段２４からの回収切削液体６’を、回収切削液体貯溜槽２６に供給し、回収切削液体清浄化装置３０のフィルター２８によって微粒２９を分離除去する。これにより、微粒を殆ど含まない回収切削液体６’を得ることができる。
【００３９】
前記第１の分離手段２０で分離した回収砥粒５’を湿式篩分装置等からなる粗粒除去装置３１に導くと共に、前記第２の分離手段２４で分離されて回収切削液体貯溜槽２６に貯留され且つ回収切削液体清浄化装置３０によって清浄化された回収切削液体６’を前記粗粒除去装置３１に導き、微粒が凝集して成長した粗粒２６’を分離除去して、回収砥粒５’と回収切削液体６’とからなる混合スラリー３４をスラリー混合装置３５に供給する。
【００４０】
前記粗粒除去装置３１としては、湿式篩分装置を用いることにより、前記第１の分離手段２０で分離した回収砥粒５’を、第２の分離手段２４で分離され且つ回収切削液体清浄化装置３０で微粒２９が分離された回収切削液体６’によって洗浄しながら、粗粒２６’を効果的に分離することができる。
【００４１】
スラリー混合装置３５には、前記粗粒除去装置３１からの混合スラリー３４が供給されると共に、砥粒供給装置３９の供給機３８によって新規な砥粒５が供給され、また切削液体供給装置４２の供給弁４０によって新規な切削液体６が供給され、これによって所定濃度の砥粒スラリー３を製造することができる。
【００４２】
前記スラリー混合装置３５で製造される砥粒スラリー３は、ポンプ４４によって循環する戻り管４８に備えたスラリー濃度検出器４９によって砥粒の濃度が検出されており、該スラリー濃度検出器４９で検出された濃度検出値５０に基づいて、制御器５１により砥粒供給装置３９の供給機３８のモータ３７の駆動、或いは切削液体供給装置４２の供給弁４０の調整を行うことにより、新規な砥粒５或いは新規な切削液体６の供給が行われて、砥粒スラリー３が所定の濃度になるように自動的に調整される。
【００４３】
前記スラリー混合装置３５で所定濃度に調整された砥粒スラリー３は、ポンプ４４を備えた供給管４５によりスラリー供給装置２のスラリー供給槽４に供給され、前記と同様にしてワイヤソー１に供給される。
【００４４】
上記したように、本発明の形態例によれば、第１の分離手段２０にて使用済の砥粒スラリー３’が回収砥粒５’と微粒混合液体２３とに分離され、また、第１の分離手段２０によって分離された微粒混合液体２３が第２の分離手段２４にて固体廃棄物２５と回収切削液体６’とに分離され、前記回収砥粒５’と回収切削液体６’とがスラリー混合装置３５に導かれて再び砥粒スラリー３として利用されるようになっているので、高価な新規の砥粒５と新規の切削液体６の使用量を削減して、運転コストを大幅に低減することができる。
【００４５】
更に、第２の分離手段２４にて分離される固体廃棄物２５の量は非常に少量であり、よって廃棄物の量が減少することにより環境保全の点で有利になると共に、廃棄処理費用も低減することができる。
【００４６】
また、スラリー混合装置３５における砥粒スラリー３の濃度を、スラリー濃度検出器４９によって検出し、該スラリー濃度検出器４９で検出された濃度検出値５０に基づいて、制御器５１により砥粒供給装置３９による新規な砥粒５の供給量、或いは切削液体供給装置４２による新規な切削液体６の供給量を調整して、砥粒スラリー３の濃度が所定の濃度になるように自動調整するようにしているので、人手作業をなくして作業コストを低減することができると共に、人手作業による投入量の計量誤差や投入忘れといった問題をなくして、ワイヤソー１による安定した切削加工の品質を提供することができる。
【００４７】
また、回収切削液体貯溜槽２６に備えた回収切削液体清浄化装置３０にて微粒２９を分離除去するようにしているので、系内に微粒が蓄積する問題を防止することができる。
【００４８】
更に、前記回収砥粒５’と回収切削液体６’とを導入する粗粒除去装置３１によって微粒が凝集した粗粒２６’を分離除去するようにしているので、均質で良好な砥粒スラリー３を得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の分離手段で分離された回収砥粒と第２の分離手段で分離された回収切削液体とを導入して回収砥粒を回収切削液体で洗浄しながら粗粒を分離する湿式篩分装置による粗粒除去装置を備え、第２の分離手段で分離された回収切削液体を導入して微粒を除去する回収切削液体清浄化装置を備えた回収切削液体貯溜槽の回収切削液体を前記粗粒除去装置に導くようにしたので、粗粒除去装置には微粒が除去された回収切削液体が供給されるため、粗粒除去装置において洗浄により粗粒を分離する効果が向上し、よって均質で良好な砥粒スラリーを得ることができる効果がある。又、回収切削液体の微粒を除去するために系内に微粒が蓄積する問題を防止できる効果がある。
【００５０】
回収砥粒と回収切削液体とからなる均質で良好な砥粒スラリーを得て再利用するようにしたので、高価な新規の砥粒と新規の切削液体の使用量を削減して、運転コストを大幅に低減することができると共に、廃棄物の量を減少できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施する形態の一例を示す系統ブロック図である。
【図２】  従来のワイヤソーにおける砥粒スラリーの供給経路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１          ワイヤソー
２          スラリー供給装置
３          砥粒スラリー
３’        使用済の砥粒スラリー
５          新規な砥粒
５’        回収砥粒
６          新規な切削液体
６’        回収切削液体
２０          第１の分離手段
２３          微粒混合液体
２４          第２の分離手段
２５          固体廃棄物
２６          回収切削液体貯溜槽
２６’        粗粒
３０          回収切削液体清浄化装置
３１          粗粒除去装置
３５          スラリー混合装置
３９          砥粒供給装置
４２          切削液体供給装置
４９          スラリー濃度検出器
５０          濃度検出値
５１          制御器
【図１】
0003982719.tif 000002
【図２】
0003982719.tif 000003