特許 7602086 固液分離装置及びそれを用いた固液分離方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】固液分離装置及びそれを用いた固液分離方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20241210BHJP

   B01D 33/04 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 Z

B01D33/04 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024060517

(22)【出願日】2024-04-04

【審査請求日】2024-04-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518440383

【氏名又は名称】株式会社西村ケミテック

(74)【代理人】

【識別番号】100162536

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 豊

(72)【発明者】

【氏名】兼重 卓爾

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２４－０３９２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０５

Ｂ０１Ｄ ３５／１０－３７／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通液性の搬送ベルト、
前記搬送ベルト上に、固体を含む液体を供給する固液供給部、
前記搬送ベルトの搬送方向において前記固液供給部の下流に位置しており、かつ前記搬送ベルトを下側から支持するローラ、
前記ローラに支持されている部分の前記搬送ベルトに加圧ガスを供給する加圧ガス供給部、及び
前記搬送ベルトの搬送方向において前記ローラの下流に位置している、前記固体の回収部
を具備しており、前記固体が半導体ウェハの端材である、固液分離装置。

【請求項2】

前記搬送ベルトが、金属メッシュで構成されている、請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項3】

前記加圧ガス供給部が、前記搬送ベルトから１０ｃｍ以内の距離に位置している、請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項4】

前記加圧ガス供給部が、前記搬送ベルトの幅方向の略全体にわたって加圧ガスを供給する、請求項３に記載の固液分離装置。

【請求項5】

前記加圧ガス供給部及び前記ローラの組合せを２つ以上具備している、請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項6】

前記搬送ベルトが、端部で鋭角状に折り返しており、前記回収部が、搬送ベルトの端部下部に位置している、請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項7】

前記鋭角状に折り返された搬送ベルトの裏側に、固体剥離用加圧ガス供給部を有している、請求項６に記載の固液分離装置。

【請求項8】

前記搬送ベルトの搬送方向において前記固体剥離用加圧ガス供給部の下流に、固体回収用邪魔板を有している、請求項７に記載の固液分離装置。

【請求項9】

水から半導体ウェハの端材を分離するための装置である、請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項10】

請求項１～８のいずれか一項に記載の固液分離装置を用いて、水から半導体ウェハの端材を分離することを含む、固液分離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固液分離装置及びそれを用いた固液分離方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセスにおいては、半導体ウェハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚さに加工された後、ダイシング装置（切削装置）によって個々のデバイスに分割される。

【0003】

半導体ウェハは、通常円形であり、その円周部分は、デバイスがダイシングされた後、端材として廃棄される。ダイシング工程では、大量の水が使用され、半導体ウェハの端材は、その廃液とともに廃棄される。

【0004】

特許文献１は、半導体ウェハの端材の回収方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－９３００４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

廃液と共に回収された半導体ウェハの端材は、鋭利であるため、樹脂製配管を傷つけたり、フィルタを傷つけたりするため、取り扱いが困難である。また、半導体製造プロセスにおいて、端材は常時発生するものではなく、ダイシングの工程があるときにのみ発生する。

【0007】

そのため、廃液から端材を分離回収する際には、端材が溜まった段階で人間がマニュアル操作で端材を回収しているが、端材をいつのタイミングで回収するかの判断も難しい場合があった。

【0008】

そこで、本発明は、半導体ウェハの端材等の液体に含まれる固体を全自動で容易に分離回収することができる固液分離装置及びそれを用いた固液分離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】

【0009】

本発明者らは、以下の実施形態を含む本発明により、上記課題を解決できることを見出した。

【0010】

１つの実施形態において、本発明の固液分離装置は、
通液性の搬送ベルト、
前記搬送ベルト上に、固体を含む液体を供給する固液供給部、
前記搬送ベルトの搬送方向において前記固液供給部の下流に位置しており、かつ前記搬送ベルトを下側から支持するローラ、
前記ローラに支持されている部分の前記搬送ベルトに加圧ガスを供給する加圧ガス供給部、及び
前記搬送ベルトの搬送方向において前記ローラの下流に位置している、前記固体の回収部
を具備する。

【0011】

１つの実施形態において、本発明の固液分離装置は、前記搬送ベルトが、金属メッシュで構成されている。

【0012】

１つの実施形態において、本発明の固液分離装置は、前記加圧ガス供給部が、前記搬送ベルトから１０ｃｍ以内の距離に位置している。

【0013】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記加圧ガス供給部が、前記搬送ベルトの幅方向の略全体にわたって加圧ガスを供給する。

【0014】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記加圧ガス供給部及び前記ローラの組合せを２つ以上具備している。

【0015】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記搬送ベルトが、端部で鋭角状に折り返しており、前記回収部が、搬送ベルトの端部下部に位置している。

【0016】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記鋭角状に折り返された搬送ベルトの裏側に、固体剥離用加圧ガス供給部を有している。

【0017】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記鋭角状に折り返された搬送ベルトの裏側に、固体剥離用加圧ガス供給部を有している。

【0018】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、前記搬送ベルトの搬送方向において前記固体剥離用加圧ガス供給部の下流に、固体回収用邪魔板を有している。

【0019】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離装置は、水から半導体ウェハの端材を分離するための装置である。

【0020】

１つの実施形態においては、本発明の固液分離方法は、前記固液分離装置を用いて、水から半導体ウェハの端材を分離する方法である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、半導体ウェハの端材等の液体に含まれる固体を全自動で容易に分離回収することができる固液分離装置及びそれを用いた固液分離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の装置を概略的に示している。

【図2】図２は、本発明の装置の１つの実施形態の加圧ガス供給部を撮影した写真である。

【図3】図３は、本発明の装置の１つの実施形態の搬送ベルトを下側から支持するローラを撮影した写真である。

【図4】図４は、本発明の装置の１つの実施形態の搬送ベルトの端部を撮影した写真である。

【図5】図５は、本発明の装置の１つの実施形態の搬送ベルトの裏側に存在する固体剥離用加圧ガス供給部を撮影した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明を以下の実施形態を例として具体的に説明をするが、本発明はこれによって限定されるものではない。本明細書における各装置、機構、手段等について特に詳細な言及がない場合には、これらについては当業者であれば周知の機械的装置、機構、手段等を用いることができる。各実施形態は、当業者が通常の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、各実施形態について特記していない構成については、他の実施形態と同じ構成又はその実施形態に適した構成を有することができる。

【0024】

図１に、本発明の装置の１つの実施形態を概略的に示す。

【0025】

本発明の固液分離装置１００は、通液性の搬送ベルト１０；搬送ベルト１０上に、固体を含む液体を供給する固液供給部２０；搬送ベルト１０の搬送方向において固液供給部２０の下流に位置しており、かつ搬送ベルト１０を下側から支持するローラ３０；ローラ３０に支持されている部分の搬送ベルト１０に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部４０；及び搬送ベルト１０の搬送方向においてローラ３０の下流に位置している、固体の回収部５０を具備する。

【0026】

固液分離装置１００の搬送ベルト１０上に固体を含む液体を供給して、固体を回収しようとすると、固体と搬送ベルト１０との界面に液体が存在することによって、固体が搬送ベルト１０から剥離しにくくなり、固体の回収が困難になることがある。特に、半導体ウェハの端材は、半導体ウェハがＣＭＰ工程を経ているために極めて平坦性が高く、搬送ベルト１０に強く付着し、剥離が極めて難しくなる場合があった。

【0027】

それに対して、本発明者らは、固液分離装置１００の搬送ベルト１０上に高温の熱風を吹き込んで液体の乾燥を試みたり、高圧でエアーを吹き込んで液体の脱離を試みたりしたが、通液性の搬送ベルト１０の内部に液体が浸透したりすることで、液体を搬送ベルト１０から排出させることが極めて困難であった。しかし、本発明者がさらに鋭意検討を進めたところ、本発明者らは、搬送ベルト１０を下側からローラ３０で支持した上で、そのローラ３０で支持した場所に上側から加圧ガスを供給すると、搬送ベルト１０上に存在する液体がローラ３０側に移動して、搬送ベルト１０上から液体が大量に排出されることを見出した。そして、このような固液分離装置１００によれば、実質的に固体のみが搬送ベルト１０上に残るため、半導体ウェハの端材のような回収が困難な固体であったとしても、容易に固体のみを回収することができることが分かった。

【0028】

なお、本明細書において、上又は下は、重力方向を下として、一般的な意味で解釈すればよい。例えば、上側及び表側とは、固液供給部２０から固体を含む液体が供給される、搬送ベルト１０上の面をいう。また、下側又は裏側とは、搬送ベルト１０の上側及び表側とは反対側の面をいう。

【0029】

搬送ベルト１０は、通液性であれば特に限定されないが、例えば多孔性のベルトであることができ、特にメッシュ状のベルトであることができる。また、搬送ベルト１０の材料は、ベルトコンベアで用いられる通常の搬送ベルト用の材料であれば特に限定されないが、例えば金属製であってもよく、特にステンレス製であることができる。図２に示すように、搬送ベルト１０は、金属製メッシュで構成することができる。搬送ベルト１０は、連続的に搬送できるように、ベルトコンベアのように周回して連続的に運転させることができる。

【0030】

固液供給部２０は、固体を含む液体を供給することができれば特に限定されない。固体としては、搬送ベルト１０にくっつきやすい板状体であってもよく、例えば半導体ウェハの端材である。液体については特に限定されず、水であってもよい。

【0031】

図１及び図２に示されるように、固液供給部２０は、固液供給部２０から供給される固体及び液体が搬送ベルト１０から飛散しないようにするためのカバー２１をさらに有することができる。また、搬送ベルト１０に落下する固体の位置を、カバー２１を用いて搬送ベルト１０の幅の一部に制限させることによって、その幅に対してのみ、加圧ガス供給部から加圧ガスを供給するように構成することができる。

【0032】

ローラ３０は、搬送ベルト１０を下側か支持し、これにより加圧ガスが供給されたときに、ローラ３０側に水が移動できるようにする。ローラ３０及び加圧ガス供給部４０は、複数組で固液分離装置１００に具備させることができ、これにより搬送ベルト１０上の液を確実にローラ３０側に排出させることができる。

【0033】

なお、ローラ３０側に排出された液体は装置１００の下部に位置する廃液回収部８０によって回収することができる。廃液回収部８０は、固液供給部２０の下部にも渡って位置することで、排出された液体を広く回収することができる。

【0034】

図３は、固液分離装置１００を実際に稼働させている際の、ローラ３０の写真である。ローラ３０の右側にある搬送ベルト１０には、水が大量に含まれていることが写真からも明らかであるが、ローラ３０の左側にある搬送ベルト１０には水が実質的に含まれておらず、ローラ３０には水が付着していることが分かる。ローラ３０だけでは、このような現象は起こらず、また加圧ガス供給部４０のみでもこのような現象は起きなかったため、ローラ３０と加圧ガス供給部４０との組合せが重要であることが分かった。

【0035】

ローラ３０は、図３の写真のように金属表面を有するローラであってもよいが、樹脂表面を有するローラであってもよい。

【0036】

加圧ガス供給部４０は、ローラ３０に支持されている搬送ベルト１０の部分に、上側から強い風を当てることによって、通液性の搬送ベルト１０に含まれている水分を搬送ベルト１０の裏側に移動させる。これにより、搬送ベルト１０に含まれている水が、ローラ３０を通じて排出される。

【0037】

加圧ガス供給部４０は、通液性の搬送ベルト１０に含まれている水分を搬送ベルト１０の裏側に移動させることができれば、ガスの強さは限定されないが、例えば０．１～１．０ＭＰａ、０．２～０．８ＭＰａ、又は０．３～０．７ＭＰａの吐出圧で気体を吹き出すことができる。

【0038】

加圧ガス供給部４０は、搬送ベルト１０に可能な限り近づけて加圧ガスを供給できるように構成されていることが好ましい。例えば、加圧ガス供給部４０は、搬送ベルト１０から１０ｃｍ以内の距離に位置していることが好ましく、この距離が近ければ近いほど、搬送ベルト１０上の水分を搬送ベルト１０の裏側に移動させることができるため、この距離は、５ｃｍ以内、３ｃｍ以内、又は１ｃｍ以内であることが好ましい。ここで、搬送ベルト１０とか加圧ガス供給部４０との距離は、搬送ベルト１０上の表面から、加圧ガス供給部４０の加圧ガスの出口からの平均距離をいう。

【0039】

加圧ガス供給部４０は、搬送ベルト１０の進行方向と直角をなす幅方向の略全体にわたって、加圧ガスを供給できるように構成されていることが好ましい。ここで、幅方向の略全体とは、固液供給部２０から供給される固体及び液体が搬送ベルト１０上に載る範囲の幅と実質的に同じであってよく、カバー２１が存在する場合には、カバー２１の幅方向（搬送ベルト１０の幅方向と同一の報告）の寸法と実質的に同じであってよい。

【0040】

加圧ガス供給部４０から供給される加圧ガスは、搬送ベルト１０に上側から真下の方向に向けて送出されることが好ましい。搬送ベルト１０の搬送方向と、加圧ガスが送出される方向とは、６０度～１２０度又は８０度～１００度であることが好ましく、約９０度で略直角の関係を有していることが最も好ましい。

【0041】

ローラ３０と加圧ガス供給部４０との組合せは、この装置１００に２つ以上具備されることが好ましい。これにより、ローラ３０と加圧ガス供給部４０との組合せが１つだけの場合と比較して、搬送ベルト１０上の水分をより多く排出させることができる。例えば、ローラ３０と加圧ガス供給部４０との組合せは、図１に示すように３つ又はそれ以上具備させることができる。

【0042】

回収部５０は、搬送ベルト１０の搬送方向においてローラ３０及び加圧ガス供給部４０の下流に位置している。回収部５０の付近では、搬送ベルト１０には水分が排出されているため、固体を搬送ベルト１０から回収することが容易になっている。

【0043】

回収部５０は、コンベア式の搬送ベルト１０の端部に位置しており、搬送ベルト１０から落下してくる固体を回収できるようになっていてもよい。

【0044】

この場合において、図１に示すように、搬送ベルト１０は、端部で鋭角上に折り返されていることが好ましい。この場合、回収部５０は、図１に示すように、搬送ベルト１０の端部の下部に位置していることができる。

【0045】

図４は、搬送ベルト１０の端部まで搬送されてきた半導体ウェハの端材の写真であり、この段階では、搬送ベルト１０には水が大幅に排出されているため、半導体ウェハの端材は、そのまま落下して、回収部５０で回収することができる。

【0046】

しかし、これでも半導体ウェハの端材の一部は、搬送ベルト１０に付着し続ける場合がある。そのため、本発明の装置１００では、搬送ベルト１０の裏側に、固体剥離用加圧ガス供給部６０をさらに有することができる。これにより、固体が搬送ベルト１０から剥離しない場合に加圧ガスを供給して固体を搬送ベルト１０から剥離させることができる。図５は、搬送ベルト１０の裏側に存在する固体剥離用加圧ガス供給部６０を撮影した写真である。

【0047】

同様に、この装置１００は、搬送ベルト１０の表側から加圧ガスを供給する第２の固体剥離用加圧ガス供給部６１をさらに有することができる。

【0048】

なお、これらの固体剥離用加圧ガス供給部６０及び第２の固体剥離用加圧ガス供給部６１は、加圧ガス供給部４０と同様に、搬送ベルトとの距離、ガスの吐出圧等を有することができる。

【0049】

さらに、この装置１００は、固体剥離用加圧ガス供給部６０の下流に、固体回収用邪魔板７０を有することができる。これにより、搬送ベルト１０に最後まで付着している固体を回収することができる。これらの対応をすることによって、半導体ウェハの端材のような極めて回収が困難な固体であったとして、搬送ベルト１０上に排出された固体の９５％以上、特に９８％以上を回収することができる。

【符号の説明】

【0050】

１０…搬送ベルト
２０…固液供給部
２１…カバー
３０…ローラ
４０…加圧ガス供給部
５０…回収部
６０…固体剥離用加圧ガス供給部
６１…第２の固体剥離用加圧ガス供給部
７０…固体回収用邪魔板
８０…廃液回収部
１００…固液分離装置

【要約】

【課題】 本発明は、半導体ウェハの端材等の液体に含まれる固体を全自動で容易に分離回収することができる固液分離装置を提供する。
【解決手段】 本発明の固液分離装置１００は、通液性の搬送ベルト１０；搬送ベルト１０上に、固体を含む液体を供給する固液供給部２０；搬送ベルト１０の搬送方向において固液供給部２０の下流に位置しており、かつ搬送ベルト１０を下側から支持するローラ３０；ローラ３０に支持されている部分の搬送ベルト１０に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部４０；及び搬送ベルト１０の搬送方向においてローラ３０の下流に位置している、固体の回収部５０を具備する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】