JP6328912B2 - 純水精製装置 - Google Patents

Description

本発明は、純水精製装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、半導体ウエーハの表面に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをストリートに沿って切断することにより個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。通常、この切断はダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、切削ブレードを備えた切削手段と、切削ブレードに加工水（通常は純水を用いる）を供給する加工水供給手段を具備し、該加工水供給手段によって加工水を回転する切削ブレードに供給することにより切削ブレードを冷却するとともに、切削ブレードによる切削屑の排出を促しながら切削作業を実施する。

半導体デバイス製造工程で用いられる純水は、水道水等に比較して、不純物が限界近くまで除去されたものであり、フィルタ等である程度の不純物が除去された清水からイオン交換手段によってイオン分の除去が行われるのが通常である。

また、上述した切削装置で排出される加工水から切削屑及び各種イオンを除去して再び切削装置に供給される純水精製装置の一種である加工廃液処理装置にもイオン交換手段が用いられる（例えば、特許文献１、２参照）。これらの装置のイオン交換手段は、ガラス繊維等で耐圧強化されている樹脂性の硬質な容器にイオン交換樹脂を収容し、その容器のイオン交換樹脂に清水を通すことでイオン分を除去し純水に精製している（特許文献３参照）。

特開２００４−２３０５２７号公報 特開２０１１−４１８７８号公報 特開２００７−２４５００５号公報

通常、イオン交換手段に注入する清水の水圧を利用して、純水精製装置から加工装置へと純水を送出している。また、イオン交換手段の後にも水圧が減衰する工程、例えば、温調手段等があるため、加工装置が必要とする水圧より更に高い水圧で清水がイオン交換手段に注入されている。よって、イオン交換手段のイオン交換樹脂が収容される容器は一定以上の耐圧性能が求められるため、高価で、重く、収容されているイオン交換樹脂が容易に交換できないような容器が用いられている。

よって、例えば遠隔地の工場で利用された純水精製装置のイオン交換樹脂が使用限度まで使用された際、イオン交換樹脂を廃棄する場合にも高いコストがかかり、現地でイオン交換樹脂の入れ替えをする場合にも、重量物のため作業が容易ではないことから、廃液処理装置メーカー等まで送り返す必要があり且つ輸送コストも多い。したがって、従来の純水精製装置は、ランニングコストが高コスト化するという問題が有った。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、ランニングコストの低コスト化を図ることができる純水精製装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の純水精製装置は、清水を純水に精製するイオン交換手段と、該イオン交換手段によって精製された純水を所定の水圧で送出する吸引ポンプと、を少なくとも具備する純水精製装置であって、該イオン交換手段は、流入口と排出口を備え、該排出口に吸引ポンプが連結される容器と、該容器に収容されるイオン交換樹脂と、を具備し、該流入口には、吐出ポンプが配設されて清水が送給され、該容器の該イオン交換樹脂を収容する本体部が、単層樹脂で形成され、該吸引ポンプから送出される純水の圧力を調整し、該吐出ポンプを制御する制御手段を備え、該制御手段が、該吐出ポンプと該吸引ポンプとを制御して、該容器内の純水の圧力を０ＭＰａ（ゲージ圧）から−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）に維持することによって該イオン交換手段にかかる吸引力を、該吐出ポンプの清水への加圧によって緩和することを特徴とする。

本願発明の純水精製装置では、イオン交換手段の容器にかかる水圧が低くてすむため、例えばＰＯ（polyolefin）やＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などの樹脂により単層で構成された樹脂製の容器でもイオン交換手段に用いることができる。このために、使用済みのイオン交換樹脂を容器ごと廃棄するのに、軽量のため処理作業も容易になり、処理費用も安くすむという効果もある。また、軽量で単純な構成であるため、輸送に係るコストも安く、中身の交換も容易となる。したがって、純水精製装置は、ランニングコストの低コスト化を図ることができる。

図１は、実施形態に係る純水精製装置と隣接される加工装置としての切削装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る純水精製装置の構成例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る純水精製装置の構成例を分解して示す分解斜視図である。 図４は、実施形態に係る純水精製装置のイオン交換手段を示す斜視図である。 図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る純水精製装置を図面に基いて説明する。図１は、実施形態に係る純水精製装置と隣接される加工装置としての切削装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る純水精製装置の構成例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る純水精製装置の構成例を分解して示す分解斜視図である。図４は、実施形態に係る純水精製装置のイオン交換手段を示す斜視図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

実施形態に係る純水精製装置１は、図１に示す加工装置としての切削装置１００に隣接されて配置される。切削装置１００は、図１に示すように、被加工物Ｗを保持するチャックテーブル１１０と、チャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗを切削するための切削ブレード１２１を備えた切削手段１２０と、チャックテーブル１１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動手段（図示せず）と、切削手段１２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段（図示せず）と、切削手段１２０をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動手段（図示せず）と、チャックテーブル１１０をＺ軸と平行な軸心回りに回転させる回転駆動源（図示せず）等を備えている。切削装置１００は、Ｘ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段と、Ｚ軸移動手段及び回転駆動源により、チャックテーブル１１０と切削手段１２０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸回りに相対的に移動させて、被加工物Ｗを切削してチップに分割するものである。

なお、被加工物Ｗは、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。また、本発明では、被加工物Ｗは、電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板などであってもよい。被加工物Ｗは、図１に示すように、粘着シートＳに貼着され、粘着シートＳに環状フレームＦが貼着されて、粘着シートＳを介して環状フレームＦに装着される。

また、切削装置１００は、切削前後の被加工物Ｗを複数収容するカセットエレベータ１３０と、カセットエレベータ１３０に被加工物Ｗを出し入れする搬出入手段１４０と、切削後の被加工物Ｗを洗浄する洗浄手段１５０と、搬出入手段１４０とチャックテーブル１１０と洗浄手段１５０とに亘って被加工物Ｗを搬送する搬送手段１６０と、を備えている。

切削装置１００は、搬出入手段１４０によりカセットエレベータ１３０内から切削前の被加工物Ｗを取り出し、取り出された被加工物Ｗを搬送手段１６０によりチャックテーブル１１０に搬送する。そして、切削装置１００は、チャックテーブル１１０に被加工物Ｗを保持し、Ｘ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段と、Ｚ軸移動手段及び回転駆動源により、チャックテーブル１１０と切削手段１２０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸回りに相対的に移動させて、被加工物Ｗを切削してチップに分割する。切削装置１００は、切削後の被加工物Ｗを搬送手段１６０によりチャックテーブル１１０から洗浄手段１５０に搬送した後、洗浄手段１５０により洗浄する。そして、切削装置１００は、切削後の被加工物Ｗを搬送手段１６０により搬出入手段１４０に搬送し、搬出入手段１４０によりカセットエレベータ１３０内に収容する。

純水精製装置１は、切削装置１００からの切削屑と切削水などからなる廃液を純水に精製して再利用するためのものである。純水精製装置１は、図２及び図３に示すように、純水精製装置１の構成要素が配設された装置ハウジング１０（図２に示す）と、廃液収容手段２０と、廃液ろ過手段３０と、清水収容手段４０と、純水精製手段５０と、純水温度調整手段９０と、図示しない制御手段を具備している。

廃液収容手段２０は、切削装置１００により精製された廃液を収容するものである。廃液収容手段２０は、切削装置１００からの廃液を収容する廃液タンク２１と、廃液タンク２１内の廃液を送給する廃液送給ポンプ２２を備えている。

廃液ろ過手段３０は、廃液収容手段２０から送給された廃液から切削屑を除去して清水を精製するものである。廃液ろ過手段３０は、廃液収容手段２０から送給された廃液が配管３１を介して導入される第１のフィルタ３２と、廃液が配管３１を介して導入される第２のフィルタ３３と、第１のフィルタ３２及び第２のフィルタ３３を着脱自在に設けた清水受けパン３６などを備えている。廃液送給ポンプ２２と第１のフィルタ３２及び第２のフィルタ３３とを接続する配管３１には、電磁開閉弁３４ａ，３４ｂが設けられている。電磁開閉弁３４ａ，３４ｂが開くと、第１のフィルタ３２及び第２のフィルタ３３に廃液が導入される。また、配管３１には、廃液の圧力を検出する圧力検出手段３５が取り付けられている。

第１のフィルタ３２及び第２のフィルタ３３は、導入された廃液をろ過し、廃液中の切削屑を捕捉して、清水に精製する。第１のフィルタ３２及び第２のフィルタ３３は、精製した清水を清水受けパン３６上に流出する。清水受けパン３６は、フレキシブルホースなどからなる配管３７を通して清水を清水収容手段４０に送る。

清水収容手段４０は、廃液ろ過手段３０からの清水を貯留するものである。清水収容手段４０は、廃液ろ過手段３０からの清水を収容する清水貯留タンク４１を備えている。

純水精製手段５０は、清水を純水に精製するものである。純水精製手段５０は、吐出ポンプ５１と、紫外線照射手段５２と、第１のイオン交換手段５３と、第２のイオン交換手段５４と、吸引ポンプ５５と、精密フィルタ５６などを具備している。吐出ポンプ５１は、清水貯留タンク４１内の清水を配管５７を通して紫外線照射手段５２に送給する。紫外線照射手段５２は、導入された清水に紫外線を照射して殺菌する。紫外線照射手段５２は、配管５８を通して第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の流入口７１に接続している。紫外線照射手段５２と第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４とを接続する配管５８には、電磁開閉弁５９ａ，５９ｂが設けられている。電磁開閉弁５９ａ，５９ｂが開くと、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４に清水が導入される。

第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４は、イオン交換して清水を純水に精製するものである。また、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の排出口７２と吸引ポンプ５５とを接続する配管６０には、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の排出口７２からの純水の圧力を検出する圧力検出手段６１ａ，６１ｂが取り付けられている。吸引ポンプ５５は、配管６０内の第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４によって精製された純水を所定の水圧で精密フィルタ５６及び純水温度調整手段９０に向けて送出する。なお、本実施形態では、吸引ポンプ５５は、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４によって精製された純水を所定の圧力としての０．３ＭＰａ（ゲージ圧）で配管６２を通して精密フィルタ５６に送出する。精密フィルタ５６は、イオン交換樹脂７４（図５に示す）などの樹脂屑などの微細な物質を捕捉するものである。純水温度調整手段９０は、純水を所定温度に調整して切削装置１００の切削水供給手段に循環するものである。

第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４は、図４及び図５に示すように、流入口７１と排出口７２を備え、排出口７２に配管６０を介して吸引ポンプ５５が連結される容器７３と、容器７３に収容されるイオン交換樹脂７４（図５に示す）とを具備している。容器７３は、イオン交換樹脂７４を収容する本体部７５と、本体部７５の上部に着脱自在な着脱キャップ７６とを備えている。本体部７５は、ＰＯ（polyolefin）、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＥ（polyethylene）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride）などで構成され、単層樹脂で形成されている。本体部７５は、０〜−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）程度の内部の水圧に耐えることができる程度の強度を有している。このために、本体部７５は、内部の水圧が大きく変化すると、内部の水圧に応じて変形することとなる。本体部７５は、射出成形、ブロー成形、押し出し成型などの安価に大量に生産可能な方法により製造される。

着脱キャップ７６は、本体部７５の上部中央に設けられた開口を塞ぐように、本体部７５に取り付けられる。着脱キャップ７６は、流入口７１と排出口７２とが設けられている。流入口７１は、着脱キャップ７６を貫通して本体部７５内のイオン交換樹脂７４内に開口した管状に形成されている。流入口７１には、配管５８、紫外線照射手段５２及び配管５７を介して、吐出ポンプ５１が配設されて、清水が送給される。排出口７２は、イオン交換樹脂７４の上側を開口し、着脱キャップ７６の外周方向に延びた管状に形成されている。排出口７２は、配管６０を介して吸引ポンプ５５に接続している。着脱キャップ７６は、二層構造であったり、複数の材料を組み合わせて構成されてもよい。イオン交換樹脂７４としては、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂のうちの少なくとも一方などが用いられる。

第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４は、流入口７１から導入された清水をイオン交換樹脂７４内に導き、イオン交換樹脂７４によりイオン交換して純水に精製し、排出口７２から吸引ポンプ５５に送り出す。

制御手段は、純水精製装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御して、純水精製装置１に廃液を純水に精製させるものである。制御手段は、圧力検出手段３５，６１ａ，６１ｂの検出結果に基いて、電磁開閉弁３４ａ，３４ｂ，５９ａ，５９ｂ、吐出ポンプ５１及び吸引ポンプ５５を制御して、廃液を廃液収容手段２０に収容した後、廃液ろ過手段３０でろ過して清水に精製し、清水を清水収容手段４０に収容した後、純水精製手段５０で純水に精製し、精密フィルタ５６及び純水温度調整手段９０に向けて送出して、純水精製装置１に廃液を純水に精製させる。なお、制御手段は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されている。また、制御手段には、純水精製開始情報などの処理情報を入力する操作盤（図示せず）が接続されている。

制御手段は、純水精製装置１に廃液を純水に精製させる際には、吸引ポンプ５５から精密フィルタ５６に送出される純水の圧力を０．３ＭＰａ（ゲージ圧）に調整する。そして、制御手段は、圧力検出手段６１ａ，６１ｂの検出結果に基いて、配管６０内即ち排出口７２から排出される純水の圧力が０ＭＰａ（ゲージ圧）から−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）となるように、吐出ポンプ５１を制御する。即ち、制御手段は、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の容器７３内の純水の圧力を０ＭＰａ（ゲージ圧）から−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）に維持する。

なお、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の容器７３内の純水の圧力が−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）よりも低くなると、容器７３内にイオン交換樹脂７４に付着していた気泡が大量に発生して、イオン交換樹脂７４の性能を充分に発揮できなくなる。また、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の容器７３内の純水の圧力が０ＭＰａ（ゲージ圧）よりも高くなると、容器７３内に正圧がかかり、容器７３を頑丈な圧力容器とする必要があるからである。こうすることで、純水精製装置１は、吸引ポンプ５５によって第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４にかかる吸引力を、吐出ポンプ５１の清水の加圧によって緩和する。

以上のように、本実施形態に係る純水精製装置１によれば、第１のイオン交換手段５３及び第２のイオン交換手段５４の容器７３にかかる水圧が低くてすむため、例えばＰＯ（polyolefin）やＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などの樹脂により単層で構成された本体部７５をイオン交換手段５３，５４の容器に用いることができる。このために、使用済みのイオン交換樹脂７４を容器７３ごと廃棄する際に、イオン交換手段５３，５４が軽量のため処理作業も容易になり、処理費用も安くすむという効果もある。また、イオン交換手段５３，５４が軽量で単純な構成であるため、輸送に係るコストも安く、イオン交換樹脂７４の交換も容易となる。したがって、純水精製装置１は、ランニングコストの低コスト化を図ることができる。

また、純水精製装置１は、吸引ポンプ５５によってイオン交換手段５３，５４の容器７３にかかる吸引力を、吐出ポンプ５１の清水への加圧によって緩和する。このために、純水精製装置１は、配管６０に設けられた圧力検出手段６１ａ，６１ｂの検出結果に基いて、吐出ポンプ５１を制御することにより、イオン交換手段５３，５４の容器７３内の水圧を０ＭＰａから−０．０１ＭＰａに容易に維持することができる。したがって、純水精製装置１は、ランニングコストの低コスト化を確実に図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 純水精製装置
５１ 吐出ポンプ
５３ 第１のイオン交換手段
５４ 第２のイオン交換手段
５５ 吸引ポンプ
７１ 流入口
７２ 排出口
７３ 容器
７４ イオン交換樹脂
７５ 本体部

Claims (1)

1. 清水を純水に精製するイオン交換手段と、該イオン交換手段によって精製された純水を所定の水圧で送出する吸引ポンプと、を少なくとも具備する純水精製装置であって、
   該イオン交換手段は、
   流入口と排出口を備え、該排出口に吸引ポンプが連結される容器と、
   該容器に収容されるイオン交換樹脂と、を具備し、
   該流入口には、吐出ポンプが配設されて清水が送給され、
   該容器の該イオン交換樹脂を収容する本体部が、単層樹脂で形成され、
   該吸引ポンプから送出される純水の圧力を調整し、該吐出ポンプを制御する制御手段を備え、
   該制御手段が、該吐出ポンプと該吸引ポンプとを制御して、該容器内の純水の圧力を０ＭＰａ（ゲージ圧）から−０．０１ＭＰａ（ゲージ圧）に維持することによって該イオン交換手段にかかる吸引力を、該吐出ポンプの清水への加圧によって緩和することを特徴とする純水精製装置。

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