流体の被除去物除去方法、流体の被除去物除去装置、ウェハの製造方法及び半導体装置の製造方法
【課題】 フィルタの表面に形成される第２のフィルタ膜が目詰まりを起こす事等によるフィルタの濾過能力低下を阻止するために、気泡発生装置により第２のフィルタ膜をコントロールするが、その方法が困難である課題があった。
【解決手段】 本発明の流体の被除去物除去装置およびそれを用いた被除去物除去方法によれば、原水タンク１底部に散気管２６、２７、２８を設置する。そして、散気管２６、２７、２８の両端から同圧力で空気を送り込むことで、散気管２６、２７、２８から発生する気泡を均一にする。そのことで、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１を調整し、フィルタの濾過能力を常に、一定の最適値に維持することができる。
【解決手段】 本発明の流体の被除去物除去装置およびそれを用いた被除去物除去方法によれば、原水タンク１底部に散気管２６、２７、２８を設置する。そして、散気管２６、２７、２８の両端から同圧力で空気を送り込むことで、散気管２６、２７、２８から発生する気泡を均一にする。そのことで、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１を調整し、フィルタの濾過能力を常に、一定の最適値に維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタに形成される第２のフィルタ膜をエアーブローしながら、被除去物を含む流体を濾過するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業廃棄物を減らす事は、エコロジーの観点から重要なテーマであり、企業課題である。この産業廃棄物の中には、色々な排水や汚水がある。
【０００３】
以下、水や薬品等の流体中に被除去物である物質が含まれているものを排水と呼び説明する。これらの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物が取り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用されたり、除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理している。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然界に戻されたり、再利用される。
【０００４】
この事からも判るように、排水処理の技術は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点からも重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニングコストのシステムが早急に望まれている。
【０００５】
一例として、半導体分野に於ける排水処理を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミック等の板状体を研削または研磨する際、設備の温度上昇防止、潤滑性向上、研削屑または切削屑の板状体への付着等が考慮され、水等の流体が供給されている。
【０００６】
一方、「環境に優しい」をテーマに、前記半導体ウェハの研削屑または研磨屑が混入された排水は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻されたり、あるいは再利用され、濃縮された排水は、回収されている。
【０００７】
現状の半導体製造に於いて、Ｓｉを主体とする屑の混入された排水処理には、凝集沈殿法、フィルタ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法の二通りがあり、各半導体メーカーで採用している。
【０００８】
しかし上記二通りの方法は、どちらともモータの電気代やフィルタの交換費用等のランニングコストが非常に大きく、またイニシャルコストも非常に大きいという問題があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
上記の問題に鑑みて、本出願人は、イニシャルコストとランニングコストが非常に安いシステムを開発した。以下にその概要を示す。
【００１０】
最初に、このシステムの機構を説明する。
【００１１】
図５における符号１は、原水タンクである。このタンク１の上方には、原水供給手段としてパイプ２が設けられている。このパイプ２は、被除去物が混入した流体の通過する所である。例えば、半導体分野で説明すると、ダイシング装置、バックグラインド装置、ミラーポリッシング装置またはＣＭＰ装置から流れ出る被除去物が混入された排水（原水）が通過する所である。尚、この排水は、ダイシング装置から流れるシリコン屑が混入された排水として説明していく。
【００１２】
原水タンク１に貯められた原水３の中には、フィルタ４が複数個設置される。このフィルタ４の下方には、例えばパイプに小さい孔を開けたような、バブリング装置の如き、気泡発生装置５が設けられ、ちょうど第１のフィルタ膜の表面を通過するように孔の位置が調整されている。６は、エアーブローである。
【００１３】
フィルタ４に固定されたパイプ７は、フィルタ４で濾過された濾過流体が通過し、第１のバルブ９を介して原水タンク１側に向かうパイプ１０と、再利用（または排水される）側に向かうパイプ１１に選択輸送される。また原水タンク１の側壁および底面には、第２のパイプ１２、第３のパイプ１３、第４のパイプ１４および第５のパイプ１５が取り付けられている。
【００１４】
パイプ２から供給された原水３は、原水タンク１に貯められ、フィルタ４により濾過される。このフィルタに取り付けられた第１のフィルタ膜２０（図６参照）の表面は、気泡が通過し、気泡の上昇力や破裂により、第１のフィルタ膜２０にトラップしたシリコン屑を動かし、常にその濾過能力が低下しないように維持されている。
【００１５】
また第１のフィルタ膜２０が新規に取り付けられたり、休日により長期間停止された後に濾過を再開したり、またはパイプ７にシリコン屑が混入されている場合は、バルブ９を使って、濾過流体がパイプ１０を介して原水タンク１に循環する様に設計されている。それ以外は、バルブ９は、パイプ１１に切り替えられており、濾過流体は再利用される。
【００１６】
シリコン屑が所定の混入率よりも高かった場合、濾過流体は異常水と判断し、自動的に循環が開始されたり、またはポンプが止められ濾過が停止される。また循環する時は、排水がタンク１から溢れる事を考慮して、パイプ２からタンク１への流体供給が停止されても良い。
【００１７】
またセンサ１７は、シリコン屑を常時センシングしている。センサ１７として、受光・発光素子の付いた光センサを用いて、濾過流体の透明度を検出することにより、濾過流体中のシリコン屑の量を検出できる。発光素子は、発光ダイオードやレーザが考えられる。またセンサ１７は、パイプ７の途中あるいはパイプ１０の途中に取り付けても良い。
【００１８】
一方、原水タンク１は、時間とともに濃縮されてくる。そして所望の濃度になった場合、濾過作業を停止し、凝集沈殿させ、放置する。するとタンクの中の原水３は、だいたい層状に分かれる。つまり上層から下層に従い、やや透明な水からシリコン屑で全く非透明な液体に分布される。これらをパイプ１２〜１５を使い分けて回収する。
【００１９】
以上述べたように、図５のシステムでは、原水タンク１、フィルタ４、小型ポンプ８で構成される。
【００２０】
次に、このシステムで採用するフィルタ４の構造について説明する。
【００２１】
図６（Ａ）に示す符号１９は、額縁の如き形状の枠であり、この枠１９の両面には、第１のフィルタ膜２０が貼り合わされ固定されている。そして枠１９、第１のフィルタ膜２０で囲まれた内側の空間１８には、パイプ７を吸引する事により、第１のフィルタ膜２０により濾過された濾過流体が発生する。そして枠１９にシールされて取り付けられているパイプ７を介して濾過流体が取り出されている。もちろん第１のフィルタ膜２０と枠１９は、排水が第１のフィルタ膜２０以外から前記空間に侵入しないように完全にシールされている。
【００２２】
図６（Ａ）の第１のフィルタ膜２０は、薄い樹脂膜であるため、吸引されると内側に反り、破壊に至る場合もある。そのため、この空間１８をできるだけ小さくし、濾過能力を大きくするために、この空間１８を多数個形成する必要がある。これを示したものが、図６（Ｂ）である。図では、空間１８が９個しか示されていないが、実際は数多く形成される。また実際に採用した第１のフィルタ膜２０は、約０．１ｍｍ厚さのポリオレフィン系の高分子膜であり、図の如く、薄い第１のフィルタ膜２０が袋状に形成されており、図６（Ｂ）では、ＦＴで示した。この袋状のフィルタＦＴの中に、パイプ７が一体化された枠１９が挿入され、枠１９とフィルタＦＴが貼り合わされている。符号ＲＧは、押さえ手段であり、第１のフィルタ膜２０が貼り合わされた枠１９を両側から押さえるものである。そして押さえ手段の開口部ＯＰからは、第１のフィルタ膜２０が露出している。
【００２３】
このフィルタ４の動作を概念的に示したものが図７である。ここでは、パイプ７側をポンプ等で吸引すれば、ハッチング無しの矢印のように、水が流れ濾過されることになる。
【００２４】
また第１の第１のフィルタ膜２０、およびこの膜２０で捕獲されたシリコン屑の層でシリコン屑が捕獲されることにより、縦置きにされた濾過装置に第２のフィルタ膜２１が形成されることになる。この際、第２のフィルタ膜２１は、シリコン屑が付着したものであるため、第２のフィルタ膜２１に外力を加えることで、第２フィルタ２１を取り除いたり、また第２のフィルタ膜２１の表層を取り除いたりすることができる。またこの取り除きは、気泡の上昇力を使って表面をこする、あるいは攪拌機等で簡単に実現できる。そしてこの外力により第２のフィルタ膜２１の濾過能力は、常時リフレッシュし、ほぼ一定の値を維持することになる。
【特許文献１】特開２００１−０３８３５２号公報（第１０−１３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上記したように、従来における濾過装置の気泡発生装置５では、気泡発生装置５は塩化ビニールパイプ等の散気管であり、フィルタ４下部に位置する散気管には多数の穴が形成されていた。そして、気泡発生装置５はブロアー６に接続されており、気泡発生装置５にはブロアー６から空気が送り込まれた。その結果、気泡発生装置５の散気管の穴から発生する気泡によりフィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１の調整を行っていた。
【００２６】
しかし、気泡発生装置５の一端は密閉されており、また、気泡発生装置５の他端はブロアー６に設置されているため、常に、ブロアー６に接続している他端からのみ空気が送り込まれていた。そのため、気泡発生装置５において、ブロアー６に近い側では多量の気泡を得ることができたが、ブロアー６に遠い側では近い側と比べて十分な気泡が発生しなかった。その結果、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１が、気泡発生装置５に対する位置により厚みや性質等が異なり、十分な濾過能力を得ることができないという問題があった。
【００２７】
更に、上記したように、原水タンク１内には複数のフィルタ４が設置されているが、従来における気泡発生装置５では複数のフィルタ４に対して均一に気泡を発生させることができなかった。その結果、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１が、気泡発生装置５に対する位置により厚みや性質等が異なり、十分な濾過能力を得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の流体の被除去物除去方法では、被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記被除去物を除去する流体の被除去物除去方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明の流体の被除去物除去方法では、前記フィルタにより前記気泡が変形し、前記気泡の変形に対する抗力により、前記フィルタの表面に外力を加えることを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明の流体の被除去物除去装置では、被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬することにより、前記流体の濾過を行う流体の被除去物除去装置において、前記フィルタは実質的に所定の間隔ｂにて配置され、前記フィルタ間を通過する気泡が変形するように、前記間隔ｂが設定されていることを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明の流体の被除去物除去装置では、前記フィルタ下方に設けられた気泡発生装置は、前記フィルタ面と直交するように配置されていることを特徴とする。
【００３２】
更に、本発明のウェハの製造方法では、インゴットをウェハ状に機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用するウェハの製造方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体ウェハを機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用する半導体装置の製造方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように本発明の流体の被除去物除去装置およびそれを用いた被除去物除去方法によれば、以下に示すような優れた効果を奏し得る。
【００３５】
第１に、流体の被除去物除去装置において、原水タンク内に設置される複数のフィルタに対して散気管を直角方向に延在して形成させている。この位置関係にあることで、複数のフィルタに対して、少数の散気管で対処することができるので、濾過装置自体も簡素化した構造にできる。
【００３６】
第２に、流体の被除去物除去装置において、原水タンク底部に設置された少数の散気管の両端を接続し、更に、それを１本の管に接続する。そして、その管をブロアーに接続することで、全ての散気管の両端から同圧力で空気を送り込むことができる。そのことにより、原水タンク内のフィルタに対して均一に気泡を発生させることができる。
【００３７】
第３に、流体の被除去物除去方法において、原水タンク内に設置されたフィルタ間の距離を散気管から発生した気泡の直径よりも狭く設置する。そのことにより、散気管から発生した気泡はフィルタ間を通過する時、押し縮められる力に対する抵抗力が発生する。その結果、気泡がフィルタ間を通過する時、第２のフィルタ膜に確実に外力を与えることでフィルタの目詰まりを防止でき、フィルタの濾過能力を、常に、維持することが可能な流体の被除去物除去方法を実現できる。
【００３８】
第４に、流体の被除去物除去方法において、上記したように、原水タンク内のフィルタに対して均一に気泡を発生させることができることで、フィルタの表面に形成された第２のフィルタ膜厚を均一の厚さにコントロールすることができる。そのことにより、フィルタの濾過能力を、常に、維持することが可能な流体の被除去物除去方法を実現できる。
【００３９】
第５に、流体の被除去物除去方法において、濾過装置ＯＮ時における気泡量をその後の継続して行う時における気泡量よりも少なくして行うことができる。そのことにより、濾過装置のＯＮ時の第２のフィルタ膜を破壊することなく、かつ、早期に通常の第２のフィルタ膜の状態にすることができるので、フィルタの濾過能力を落とすことなく長期にわたり維持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１〜図４は本発明である気泡発生装置の実施例を説明するための図であり、図中、上記した従来の実施例と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、液体から被除去物を除去する機構は従来のものと同様である。そのため、従来例で説明した機構の説明はここでは割愛することとする。
【００４１】
先ず、図３および図４を参照して、図７を用いて従来例でも簡単に説明した第１のフィルタ膜２０、第２のフィルタ膜２１について詳細に説明する。
【００４２】
本発明は、金属、無機物または有機物等の被除去物が混入された流体（排水）を、被除去物から成るフィルタで除去するものであり、例えば、被除去物は、結晶インゴットをウェハ状にスライスする時、半導体ウェハをダイシングする時、バックグラインドする時、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）またはウェハポリッシングする時等で発生する。
【００４３】
この被除去物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、ＳｉＧｅ、封止樹脂等の有機物およびその他の絶縁材料や金属材料が該当する。また化合物半導体では、ＧａＡｓ等の化合物半導体が該当する。
【００４４】
また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）の製造に於いてダイシングを採用している。これはウェハの表面に樹脂を被覆し、最後に封止された樹脂とウェハを一緒にダイシングするものである。またセラミック基板の上に半導体チップをマトリックス状に配置し、セラミック基板も含めて樹脂を被覆し、最後に封止された樹脂とセラミック基板をダイシングするものもある。これらもダイシングする際に被除去物が発生する。
【００４５】
一方、半導体分野以外でも被除去物が発生する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於いて、液晶パネル、ＥＬ表示装置のパネル等は、ガラス基板のダイシング、基板側面の研磨等で発生するガラス屑が被除去物に該当する。また電力会社や鉄鋼会社では燃料として石炭を採用しており、石炭から発生する粉体が該当し、更には煙突から出る煙の中に混入される粉体も被除去物に相当する。また鉱物の加工、宝石の加工、墓石の加工から発生する粉体もそうである。更には、旋盤等で加工した際に発生する金属屑、セラミック基板等のダイシング、研磨等で発生するセラミック屑等も被除去物に該当する。
【００４６】
これらの被除去物は、研磨、研削または粉砕等の加工により発生し、被除去物を取り去る事を目的として水や薬品等の流体を流す。そのためこの流体の中に被除去物が混入されてしまう。
【００４７】
そして、以下に、上記したように流体、被除去物は、色々なものがあるが、ここでは流体として水が採用され、水の中に切削された被除去物が含まれたものとして説明してゆく。
【００４８】
図３の符号２０は第１のフィルタ膜で、２２はフィルタ孔である。またフィルタ孔２２の露出部および第１のフィルタ膜２０の表面に層状に形成されている膜が、被除去物２３、２４であり、この被除去物２３、２４はフィルタ孔２２を通過できない大きな被除去物２３とフィルタ孔２２を通過できる小さな被除去物２４に分けられる。図では黒丸で示したものが通過できる小さな被除去物２４である。
【００４９】
またここで採用可能な第１のフィルタ膜２０は、原理的に考えて有機高分子系、セラミック系とどちらでも採用可能である。しかしここでは、ポリオレフィン系の高分子膜を採用した。
【００５０】
図３の第１のフィルタ膜２０の上方には、被除去物が混入された排水があり、第１のフィルタ膜２０の下方は、第１のフィルタ膜２０により濾過された濾過流体が生成されている。矢印の方向に排水を流し、第１のフィルタ膜２０を使って前記排水を濾過するため、水は、自然落下されるか、加圧されて図の下方に移る。また、濾過流体が在る側から排水が吸引される。また第１のフィルタ膜２０は、水平に配置されているが図７の様に縦置きでも良い。
【００５１】
上記したようにフィルタ膜を介して排水を加圧したり、吸引したりする結果、排水は、第１のフィルタ膜２０を通過する。その際、フィルタ孔２２を通過できない大きな被除去物２３は、第１のフィルタ膜２０の表面に残存する。
【００５２】
本発明では、被除去物が第１のフィルタ膜２０表面に捕獲されて残存した層を第２のフィルタ膜２１として活用する。
【００５３】
研削、研磨または粉砕等の機械加工により発生する被除去物は、その大きさ（粒径）が有る程度の範囲で分布し、しかもそれぞれの被除去物の形状が異なっている。また第１のフィルタ膜２０が浸かっている排水の中で被除去物がランダムに位置している。そして大きな被除去物から小さな被除去物までが不規則にフィルタ孔２２に移動していく。この時フィルタ孔２２よりも小さな被除去物２４は通過するが、フィルタ孔２２よりも大きな被除去物２３は捕獲される。そして捕獲された大きな被除去物２３が第２のフィルタ膜２１の初段の層となり、この層がフィルタ孔２２よりも小さなフィルタ孔を形成し、この小さなフィルタ孔を介して大きな被除去物２３から小さな被除去物２４が捕獲されていく。この時、被除去物の形状がそれぞれ異なるために、被除去物と被除去物の間には、色々な形状の隙間ができ、水はこの隙間を通路として移動し、最終的には濾過される。これは、砂浜の水はけが良いのと非常に似ている。
【００５４】
この第２のフィルタ膜２１は、大きな被除去物２３から小さな被除去物２４をランダムに捕獲しながら徐々に成長し、水（流体）の通路を確保しながら小さな被除去物２４をトラップする様になる。しかも第２のフィルタ膜２１は、層状に残存しているだけで被除去物は容易に移動可能なので、層の付近に気泡を通過させたり、水流を与えたり、音波や超音波を与えたり、機械的振動を与えたり、更にはスキージ等でこすったりする事で、簡単に第２のフィルタ膜２１の表層を排水側に移動させることができる。つまり第２のフィルタ膜２１のフィルタ能力が低下しても、第２のフィルタ膜２１に外力を加えることで、簡単にその能力を復帰させることができるメリットを有する。また別の表現をすれば、フィルタ能力の低下の原因は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生させている第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事ができ、目詰まりを解消させることができる。
【００５５】
しかし第１のフィルタ膜２０が新規で取り付けられた場合、第１のフィルタ膜２０の表面には被除去物２３、２４の層（第２のフィルタ膜２１）が形成されていないので、また第１のフィルタ膜２０に第２のフィルタ膜２１の層が薄くしか形成されていない場合は、フィルタ孔２２を介して小さな被除去物２４が通過する。この時は、その濾過流体を再度排水が貯められている側に戻し、小さな被除去物２４が第２のフィルタ膜２１で捕獲されることを確認するまで待つ。そして確認した後は、通過した小さな被除去物２４の如きサイズの小さな被除去物が次々と捕獲され、排水は所定の清浄度で濾過される。
【００５６】
更に、本発明では、第２のフィルタ膜２１が形成されていない場合、あるいは濾過流体に小さな被除去物２４が残存する場合は、この濾過流体を排水側に戻す。この戻している最中に第１のフィルタ膜２０の表面には、フィルタ孔２２でトラップされた被除去物２３、２４が層状に膜として成長し、第１のフィルタ膜２０表面の第２のフィルタ膜２１は、色々なフィルタ孔径を作り出し、次々に小さい粒径から大きい粒径のものをトラップしてゆく。そして徐々に厚くなり、第１のフィルタ膜２０で通過した小さな被除去物２４やこの小さな被除去物２４と同程度のサイズ、更にはこれよりも小さな被除去物をトラップし、濾過流体は殆ど被除去物が混入されていないきれいな状態となる。
【００５７】
この状態を示すものが図４である。そして濾過流体に所望のサイズの被除去物が混入されないこと（また所定の混入の度合よりも小さくなったこと）を確認した後、この濾過流体を再利用すれば良い。更には、濾過流体を自然界に戻しても良い。
【００５８】
また濾過流体に小さな被除去物２４が残存している場合、この濾過流体を戻すのではなく、別のタンクに移し、この小さな被除去物２４やこの被除去物２４と同程度のサイズの被除去物が捕獲されるのを確認し、その後の濾過流体を再利用したり、自然界に戻したりしても良い。
【００５９】
次に、本発明の流体の被除去物除去方法について、図１、図２および図７を参照にして説明する。
【００６０】
上記したように、フィルタ能力の低下の原因は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生させている第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事で目詰まりを解消させることができる。
【００６１】
図７では、第２のフィルタ膜２１を取り除く方法として、気泡の上昇を活用した例を示した。斜線で示す矢印の方向に気泡が上昇し、この気泡の上昇力や気泡の破裂が直接被除去物に外力を与え、また気泡の上昇力や気泡の破裂により発生する水流が被除去物に外力を与える。そしてこの外力により第２のフィルタ膜２１の濾過能力は、常時リフレッシュし、ほぼ一定の値を維持することになる。
【００６２】
本発明の特徴としては、図１および図２に示した気泡発生装置を用いることで、常に、濾過能力を維持することにある。つまり第２のフィルタ膜２１に目詰まりが発生してその濾過能力が低下しても、前記気泡のように、第２のフィルタ膜２１を構成する被除去物を動かす外力を与えることで、第２のフィルタ膜２１を構成する被除去物を排水側に動かすことができ、濾過能力を長期にわたり維持させることができる。
【００６３】
その被除去物を動かす方法として、図１（Ａ）に示したように、原水タンク１に設置された複数のフィルタ４下部には、等間隔に、例えば、３本の散気管２６、２７、２８が設置されている。そして、３本の散気管２６、２７、２８は両端で接続されており、更に、１本の管２９に接続され、この管２９がブロアー６に接続している。この３本の散気管２６、２７、２８の低部には、多数のフィルタ４に均等に気泡を発生させることができるように穴３１（図２（Ａ）参照）が適当な間隔で形成されている。そのため、３本の散気管２６、２７、２８には、常に、両端から一定の圧力で空気が送り込まれているため、原水タンク１内で任意の場所に位置する複数のフィルタ４に対して、均一に気泡を発生させることができる。そして、この気泡の均一性は、原水タンク１上から目視により確認することができるので、その都度調整が可能である。
【００６４】
ここで、散気管２６、２７、２８の下部に穴３１は形成されているが、上述したように、原水３内には金属、無機物または有機物等の被除去物が混入されている。そのため、穴３１を散気管２６、２７、２８の低部に形成することで、被除去物が散気管２６、２７、２８に堆積し散気管２６、２７、２８の目詰まりを防ぐことができる。また、穴３１の位置としては、散気管の底部に限定されず、被除去物が散気管内に堆積しない位置であれば良い。
【００６５】
そして、３本の散気管２６、２７、２８はフィルタ４に対して直角方向に延在して形成されている。この位置関係にあることで、複数のフィルタ４に対して、少数の散気管で対処することができるので、濾過装置自体も簡素化した構造にできる。また、原水タンク１の長側辺方向の両内壁にはフィルタ４を等間隔に設置するために、フィルタ押さえ２５がフィルタの数に対応して形成されている。このフィルタ押さえ２５により、フィルタ４の設置、取り外しも容易となり、後述するフィルタ４間の距離も正確に保てるようになる。更に、図１（Ｂ）に示したように、原水タンク１の内壁にはフィルタ４の深さ方向の位置も固定できるように点線３０に示した位置に受け台３０が形成されている。そのことで、フィルタ４はフィルタ４間および深さ方向においても、目的の位置に容易に設置することが可能となる。
【００６６】
更に、本発明の被除去物を動かす方法の特徴として、図２（Ｂ）に示したように、原水タンク１内に複数設置されたフィルタ４間の距離よりも散気管２７から発生した気泡の直径の方が大きいことである。
【００６７】
具体的には、散気管２７の穴３１から発生した気泡３２は原水３中で、例えば、直径ａである球体を形成する。そして、気泡３２は原水３表面へと浮上するが、その途中で、例えば、間隔ｂのフィルタ４間を通過する。このとき、本発明では、両者の関係はａ＞ｂとなるように設定されているため、気泡３２は距離ｂのフィルタ４間を図示した３３のように変形しながら通過する。そのことで、気泡３３は第２のフィルタ膜２１に対して確実に、そして、均一に外力を与えることができる。
【００６８】
その結果、本発明の流体の被除去物除去方法では、目詰まりの原因である第２のフィルタ膜２１を形成する被除去物を気泡３２により発生する外力により捕獲を解除し、常に一定の濾過能力を維持させることができる。これは、外力を与えることで第２のフィルタ２１の厚みをほぼ一定にしていると思われる。そして、あたかも被除去物１つ１つが原水３の入り口に栓をかけており、栓が外力により外れ、外れた所から原水３が浸入し、また栓が形成されたら再度外力により外すの繰り返しを行っているようなものである。上記したことは、気泡のサイズ、その量、気泡を当てている時間を調整することにより、常に濾過能力を維持できるメリットを有する。
【００６９】
更に、本発明の被除去物を動かす方法の特徴として、濾過装置のＯＮ時における気泡量をその後の継続して行う時における気泡量よりも少なくして行うことである。
【００７０】
具体的には、例えば、濾過装置をＯＮしてから最初の３〜５分間は、フィルタ１枚当たりに１リットル／分の気泡を発生させ、その後は、通常通りに、例えば、フィルタ１枚当たりに２リットル／分の気泡を発生させる。この方法により、以下の効果を得ることができる。
【００７１】
フィルタ４は濾過装置がＯＦＦ時にも原水３内に浸漬しているため、そのフィルタ４表面に形成された第２のフィルタ膜２１も原水３内に浸漬している。そのため、第２のフィルタ膜２１の膜組成は、濾過装置のＯＮ時と比較して原水３によりあきらかに緩く形成されている。この状態で、通常通りに、例えば、フィルタ１枚当たりに２リットル／分の気泡を発生させると第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させてしまう。その結果、第２のフィルタ膜２１は完全に除去されたり、または、残存しても必要最低限の膜厚が得られなくなってしまい、フィルタ４の濾過能力は大幅に低減してしまう。そして、この状態で濾過を行うと、濾過流体中に多量の被除去物が混入してしまう。
【００７２】
そこで、本発明の方法により濾過装置を作動させることで、濾過装置のＯＮ時の第２のフィルタ膜２１を破壊することなく、かつ、早期に通常の第２のフィルタ膜２１の状態にすることができるので、フィルタ４の濾過能力を落とすことなく長期にわたり維持させることができる。
【００７３】
尚、濾過能力を維持できれば、外力が常に加わっていても良いし、間欠的に加わっても良い。また、上記した本発明の実施の形態では、散気管が３本の場合について説明したが、特に限定する必要はなく、作業目的に応じて考慮されることが望ましい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の流体の被除去物除去装置を説明する（Ａ）平面図、（Ｂ）（Ａ）におけるＸ−Ｘ線方向の断面図である。
【図２】本発明の流体の被除去物除去方法を説明する（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。
【図３】本発明の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【図４】本発明の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【図５】本発明および従来の濾過装置を説明する図である。
【図６】本発明および従来のフィルタを説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図である。
【図７】本発明および従来の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタに形成される第２のフィルタ膜をエアーブローしながら、被除去物を含む流体を濾過するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業廃棄物を減らす事は、エコロジーの観点から重要なテーマであり、企業課題である。この産業廃棄物の中には、色々な排水や汚水がある。
【０００３】
以下、水や薬品等の流体中に被除去物である物質が含まれているものを排水と呼び説明する。これらの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物が取り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用されたり、除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理している。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然界に戻されたり、再利用される。
【０００４】
この事からも判るように、排水処理の技術は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点からも重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニングコストのシステムが早急に望まれている。
【０００５】
一例として、半導体分野に於ける排水処理を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミック等の板状体を研削または研磨する際、設備の温度上昇防止、潤滑性向上、研削屑または切削屑の板状体への付着等が考慮され、水等の流体が供給されている。
【０００６】
一方、「環境に優しい」をテーマに、前記半導体ウェハの研削屑または研磨屑が混入された排水は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻されたり、あるいは再利用され、濃縮された排水は、回収されている。
【０００７】
現状の半導体製造に於いて、Ｓｉを主体とする屑の混入された排水処理には、凝集沈殿法、フィルタ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法の二通りがあり、各半導体メーカーで採用している。
【０００８】
しかし上記二通りの方法は、どちらともモータの電気代やフィルタの交換費用等のランニングコストが非常に大きく、またイニシャルコストも非常に大きいという問題があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
上記の問題に鑑みて、本出願人は、イニシャルコストとランニングコストが非常に安いシステムを開発した。以下にその概要を示す。
【００１０】
最初に、このシステムの機構を説明する。
【００１１】
図５における符号１は、原水タンクである。このタンク１の上方には、原水供給手段としてパイプ２が設けられている。このパイプ２は、被除去物が混入した流体の通過する所である。例えば、半導体分野で説明すると、ダイシング装置、バックグラインド装置、ミラーポリッシング装置またはＣＭＰ装置から流れ出る被除去物が混入された排水（原水）が通過する所である。尚、この排水は、ダイシング装置から流れるシリコン屑が混入された排水として説明していく。
【００１２】
原水タンク１に貯められた原水３の中には、フィルタ４が複数個設置される。このフィルタ４の下方には、例えばパイプに小さい孔を開けたような、バブリング装置の如き、気泡発生装置５が設けられ、ちょうど第１のフィルタ膜の表面を通過するように孔の位置が調整されている。６は、エアーブローである。
【００１３】
フィルタ４に固定されたパイプ７は、フィルタ４で濾過された濾過流体が通過し、第１のバルブ９を介して原水タンク１側に向かうパイプ１０と、再利用（または排水される）側に向かうパイプ１１に選択輸送される。また原水タンク１の側壁および底面には、第２のパイプ１２、第３のパイプ１３、第４のパイプ１４および第５のパイプ１５が取り付けられている。
【００１４】
パイプ２から供給された原水３は、原水タンク１に貯められ、フィルタ４により濾過される。このフィルタに取り付けられた第１のフィルタ膜２０（図６参照）の表面は、気泡が通過し、気泡の上昇力や破裂により、第１のフィルタ膜２０にトラップしたシリコン屑を動かし、常にその濾過能力が低下しないように維持されている。
【００１５】
また第１のフィルタ膜２０が新規に取り付けられたり、休日により長期間停止された後に濾過を再開したり、またはパイプ７にシリコン屑が混入されている場合は、バルブ９を使って、濾過流体がパイプ１０を介して原水タンク１に循環する様に設計されている。それ以外は、バルブ９は、パイプ１１に切り替えられており、濾過流体は再利用される。
【００１６】
シリコン屑が所定の混入率よりも高かった場合、濾過流体は異常水と判断し、自動的に循環が開始されたり、またはポンプが止められ濾過が停止される。また循環する時は、排水がタンク１から溢れる事を考慮して、パイプ２からタンク１への流体供給が停止されても良い。
【００１７】
またセンサ１７は、シリコン屑を常時センシングしている。センサ１７として、受光・発光素子の付いた光センサを用いて、濾過流体の透明度を検出することにより、濾過流体中のシリコン屑の量を検出できる。発光素子は、発光ダイオードやレーザが考えられる。またセンサ１７は、パイプ７の途中あるいはパイプ１０の途中に取り付けても良い。
【００１８】
一方、原水タンク１は、時間とともに濃縮されてくる。そして所望の濃度になった場合、濾過作業を停止し、凝集沈殿させ、放置する。するとタンクの中の原水３は、だいたい層状に分かれる。つまり上層から下層に従い、やや透明な水からシリコン屑で全く非透明な液体に分布される。これらをパイプ１２〜１５を使い分けて回収する。
【００１９】
以上述べたように、図５のシステムでは、原水タンク１、フィルタ４、小型ポンプ８で構成される。
【００２０】
次に、このシステムで採用するフィルタ４の構造について説明する。
【００２１】
図６（Ａ）に示す符号１９は、額縁の如き形状の枠であり、この枠１９の両面には、第１のフィルタ膜２０が貼り合わされ固定されている。そして枠１９、第１のフィルタ膜２０で囲まれた内側の空間１８には、パイプ７を吸引する事により、第１のフィルタ膜２０により濾過された濾過流体が発生する。そして枠１９にシールされて取り付けられているパイプ７を介して濾過流体が取り出されている。もちろん第１のフィルタ膜２０と枠１９は、排水が第１のフィルタ膜２０以外から前記空間に侵入しないように完全にシールされている。
【００２２】
図６（Ａ）の第１のフィルタ膜２０は、薄い樹脂膜であるため、吸引されると内側に反り、破壊に至る場合もある。そのため、この空間１８をできるだけ小さくし、濾過能力を大きくするために、この空間１８を多数個形成する必要がある。これを示したものが、図６（Ｂ）である。図では、空間１８が９個しか示されていないが、実際は数多く形成される。また実際に採用した第１のフィルタ膜２０は、約０．１ｍｍ厚さのポリオレフィン系の高分子膜であり、図の如く、薄い第１のフィルタ膜２０が袋状に形成されており、図６（Ｂ）では、ＦＴで示した。この袋状のフィルタＦＴの中に、パイプ７が一体化された枠１９が挿入され、枠１９とフィルタＦＴが貼り合わされている。符号ＲＧは、押さえ手段であり、第１のフィルタ膜２０が貼り合わされた枠１９を両側から押さえるものである。そして押さえ手段の開口部ＯＰからは、第１のフィルタ膜２０が露出している。
【００２３】
このフィルタ４の動作を概念的に示したものが図７である。ここでは、パイプ７側をポンプ等で吸引すれば、ハッチング無しの矢印のように、水が流れ濾過されることになる。
【００２４】
また第１の第１のフィルタ膜２０、およびこの膜２０で捕獲されたシリコン屑の層でシリコン屑が捕獲されることにより、縦置きにされた濾過装置に第２のフィルタ膜２１が形成されることになる。この際、第２のフィルタ膜２１は、シリコン屑が付着したものであるため、第２のフィルタ膜２１に外力を加えることで、第２フィルタ２１を取り除いたり、また第２のフィルタ膜２１の表層を取り除いたりすることができる。またこの取り除きは、気泡の上昇力を使って表面をこする、あるいは攪拌機等で簡単に実現できる。そしてこの外力により第２のフィルタ膜２１の濾過能力は、常時リフレッシュし、ほぼ一定の値を維持することになる。
【特許文献１】特開２００１−０３８３５２号公報（第１０−１３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上記したように、従来における濾過装置の気泡発生装置５では、気泡発生装置５は塩化ビニールパイプ等の散気管であり、フィルタ４下部に位置する散気管には多数の穴が形成されていた。そして、気泡発生装置５はブロアー６に接続されており、気泡発生装置５にはブロアー６から空気が送り込まれた。その結果、気泡発生装置５の散気管の穴から発生する気泡によりフィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１の調整を行っていた。
【００２６】
しかし、気泡発生装置５の一端は密閉されており、また、気泡発生装置５の他端はブロアー６に設置されているため、常に、ブロアー６に接続している他端からのみ空気が送り込まれていた。そのため、気泡発生装置５において、ブロアー６に近い側では多量の気泡を得ることができたが、ブロアー６に遠い側では近い側と比べて十分な気泡が発生しなかった。その結果、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１が、気泡発生装置５に対する位置により厚みや性質等が異なり、十分な濾過能力を得ることができないという問題があった。
【００２７】
更に、上記したように、原水タンク１内には複数のフィルタ４が設置されているが、従来における気泡発生装置５では複数のフィルタ４に対して均一に気泡を発生させることができなかった。その結果、フィルタ４表面に形成される第２のフィルタ膜２１が、気泡発生装置５に対する位置により厚みや性質等が異なり、十分な濾過能力を得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の流体の被除去物除去方法では、被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記被除去物を除去する流体の被除去物除去方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明の流体の被除去物除去方法では、前記フィルタにより前記気泡が変形し、前記気泡の変形に対する抗力により、前記フィルタの表面に外力を加えることを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明の流体の被除去物除去装置では、被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬することにより、前記流体の濾過を行う流体の被除去物除去装置において、前記フィルタは実質的に所定の間隔ｂにて配置され、前記フィルタ間を通過する気泡が変形するように、前記間隔ｂが設定されていることを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明の流体の被除去物除去装置では、前記フィルタ下方に設けられた気泡発生装置は、前記フィルタ面と直交するように配置されていることを特徴とする。
【００３２】
更に、本発明のウェハの製造方法では、インゴットをウェハ状に機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用するウェハの製造方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体ウェハを機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用する半導体装置の製造方法において、前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように本発明の流体の被除去物除去装置およびそれを用いた被除去物除去方法によれば、以下に示すような優れた効果を奏し得る。
【００３５】
第１に、流体の被除去物除去装置において、原水タンク内に設置される複数のフィルタに対して散気管を直角方向に延在して形成させている。この位置関係にあることで、複数のフィルタに対して、少数の散気管で対処することができるので、濾過装置自体も簡素化した構造にできる。
【００３６】
第２に、流体の被除去物除去装置において、原水タンク底部に設置された少数の散気管の両端を接続し、更に、それを１本の管に接続する。そして、その管をブロアーに接続することで、全ての散気管の両端から同圧力で空気を送り込むことができる。そのことにより、原水タンク内のフィルタに対して均一に気泡を発生させることができる。
【００３７】
第３に、流体の被除去物除去方法において、原水タンク内に設置されたフィルタ間の距離を散気管から発生した気泡の直径よりも狭く設置する。そのことにより、散気管から発生した気泡はフィルタ間を通過する時、押し縮められる力に対する抵抗力が発生する。その結果、気泡がフィルタ間を通過する時、第２のフィルタ膜に確実に外力を与えることでフィルタの目詰まりを防止でき、フィルタの濾過能力を、常に、維持することが可能な流体の被除去物除去方法を実現できる。
【００３８】
第４に、流体の被除去物除去方法において、上記したように、原水タンク内のフィルタに対して均一に気泡を発生させることができることで、フィルタの表面に形成された第２のフィルタ膜厚を均一の厚さにコントロールすることができる。そのことにより、フィルタの濾過能力を、常に、維持することが可能な流体の被除去物除去方法を実現できる。
【００３９】
第５に、流体の被除去物除去方法において、濾過装置ＯＮ時における気泡量をその後の継続して行う時における気泡量よりも少なくして行うことができる。そのことにより、濾過装置のＯＮ時の第２のフィルタ膜を破壊することなく、かつ、早期に通常の第２のフィルタ膜の状態にすることができるので、フィルタの濾過能力を落とすことなく長期にわたり維持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１〜図４は本発明である気泡発生装置の実施例を説明するための図であり、図中、上記した従来の実施例と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、液体から被除去物を除去する機構は従来のものと同様である。そのため、従来例で説明した機構の説明はここでは割愛することとする。
【００４１】
先ず、図３および図４を参照して、図７を用いて従来例でも簡単に説明した第１のフィルタ膜２０、第２のフィルタ膜２１について詳細に説明する。
【００４２】
本発明は、金属、無機物または有機物等の被除去物が混入された流体（排水）を、被除去物から成るフィルタで除去するものであり、例えば、被除去物は、結晶インゴットをウェハ状にスライスする時、半導体ウェハをダイシングする時、バックグラインドする時、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）またはウェハポリッシングする時等で発生する。
【００４３】
この被除去物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、ＳｉＧｅ、封止樹脂等の有機物およびその他の絶縁材料や金属材料が該当する。また化合物半導体では、ＧａＡｓ等の化合物半導体が該当する。
【００４４】
また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）の製造に於いてダイシングを採用している。これはウェハの表面に樹脂を被覆し、最後に封止された樹脂とウェハを一緒にダイシングするものである。またセラミック基板の上に半導体チップをマトリックス状に配置し、セラミック基板も含めて樹脂を被覆し、最後に封止された樹脂とセラミック基板をダイシングするものもある。これらもダイシングする際に被除去物が発生する。
【００４５】
一方、半導体分野以外でも被除去物が発生する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於いて、液晶パネル、ＥＬ表示装置のパネル等は、ガラス基板のダイシング、基板側面の研磨等で発生するガラス屑が被除去物に該当する。また電力会社や鉄鋼会社では燃料として石炭を採用しており、石炭から発生する粉体が該当し、更には煙突から出る煙の中に混入される粉体も被除去物に相当する。また鉱物の加工、宝石の加工、墓石の加工から発生する粉体もそうである。更には、旋盤等で加工した際に発生する金属屑、セラミック基板等のダイシング、研磨等で発生するセラミック屑等も被除去物に該当する。
【００４６】
これらの被除去物は、研磨、研削または粉砕等の加工により発生し、被除去物を取り去る事を目的として水や薬品等の流体を流す。そのためこの流体の中に被除去物が混入されてしまう。
【００４７】
そして、以下に、上記したように流体、被除去物は、色々なものがあるが、ここでは流体として水が採用され、水の中に切削された被除去物が含まれたものとして説明してゆく。
【００４８】
図３の符号２０は第１のフィルタ膜で、２２はフィルタ孔である。またフィルタ孔２２の露出部および第１のフィルタ膜２０の表面に層状に形成されている膜が、被除去物２３、２４であり、この被除去物２３、２４はフィルタ孔２２を通過できない大きな被除去物２３とフィルタ孔２２を通過できる小さな被除去物２４に分けられる。図では黒丸で示したものが通過できる小さな被除去物２４である。
【００４９】
またここで採用可能な第１のフィルタ膜２０は、原理的に考えて有機高分子系、セラミック系とどちらでも採用可能である。しかしここでは、ポリオレフィン系の高分子膜を採用した。
【００５０】
図３の第１のフィルタ膜２０の上方には、被除去物が混入された排水があり、第１のフィルタ膜２０の下方は、第１のフィルタ膜２０により濾過された濾過流体が生成されている。矢印の方向に排水を流し、第１のフィルタ膜２０を使って前記排水を濾過するため、水は、自然落下されるか、加圧されて図の下方に移る。また、濾過流体が在る側から排水が吸引される。また第１のフィルタ膜２０は、水平に配置されているが図７の様に縦置きでも良い。
【００５１】
上記したようにフィルタ膜を介して排水を加圧したり、吸引したりする結果、排水は、第１のフィルタ膜２０を通過する。その際、フィルタ孔２２を通過できない大きな被除去物２３は、第１のフィルタ膜２０の表面に残存する。
【００５２】
本発明では、被除去物が第１のフィルタ膜２０表面に捕獲されて残存した層を第２のフィルタ膜２１として活用する。
【００５３】
研削、研磨または粉砕等の機械加工により発生する被除去物は、その大きさ（粒径）が有る程度の範囲で分布し、しかもそれぞれの被除去物の形状が異なっている。また第１のフィルタ膜２０が浸かっている排水の中で被除去物がランダムに位置している。そして大きな被除去物から小さな被除去物までが不規則にフィルタ孔２２に移動していく。この時フィルタ孔２２よりも小さな被除去物２４は通過するが、フィルタ孔２２よりも大きな被除去物２３は捕獲される。そして捕獲された大きな被除去物２３が第２のフィルタ膜２１の初段の層となり、この層がフィルタ孔２２よりも小さなフィルタ孔を形成し、この小さなフィルタ孔を介して大きな被除去物２３から小さな被除去物２４が捕獲されていく。この時、被除去物の形状がそれぞれ異なるために、被除去物と被除去物の間には、色々な形状の隙間ができ、水はこの隙間を通路として移動し、最終的には濾過される。これは、砂浜の水はけが良いのと非常に似ている。
【００５４】
この第２のフィルタ膜２１は、大きな被除去物２３から小さな被除去物２４をランダムに捕獲しながら徐々に成長し、水（流体）の通路を確保しながら小さな被除去物２４をトラップする様になる。しかも第２のフィルタ膜２１は、層状に残存しているだけで被除去物は容易に移動可能なので、層の付近に気泡を通過させたり、水流を与えたり、音波や超音波を与えたり、機械的振動を与えたり、更にはスキージ等でこすったりする事で、簡単に第２のフィルタ膜２１の表層を排水側に移動させることができる。つまり第２のフィルタ膜２１のフィルタ能力が低下しても、第２のフィルタ膜２１に外力を加えることで、簡単にその能力を復帰させることができるメリットを有する。また別の表現をすれば、フィルタ能力の低下の原因は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生させている第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事ができ、目詰まりを解消させることができる。
【００５５】
しかし第１のフィルタ膜２０が新規で取り付けられた場合、第１のフィルタ膜２０の表面には被除去物２３、２４の層（第２のフィルタ膜２１）が形成されていないので、また第１のフィルタ膜２０に第２のフィルタ膜２１の層が薄くしか形成されていない場合は、フィルタ孔２２を介して小さな被除去物２４が通過する。この時は、その濾過流体を再度排水が貯められている側に戻し、小さな被除去物２４が第２のフィルタ膜２１で捕獲されることを確認するまで待つ。そして確認した後は、通過した小さな被除去物２４の如きサイズの小さな被除去物が次々と捕獲され、排水は所定の清浄度で濾過される。
【００５６】
更に、本発明では、第２のフィルタ膜２１が形成されていない場合、あるいは濾過流体に小さな被除去物２４が残存する場合は、この濾過流体を排水側に戻す。この戻している最中に第１のフィルタ膜２０の表面には、フィルタ孔２２でトラップされた被除去物２３、２４が層状に膜として成長し、第１のフィルタ膜２０表面の第２のフィルタ膜２１は、色々なフィルタ孔径を作り出し、次々に小さい粒径から大きい粒径のものをトラップしてゆく。そして徐々に厚くなり、第１のフィルタ膜２０で通過した小さな被除去物２４やこの小さな被除去物２４と同程度のサイズ、更にはこれよりも小さな被除去物をトラップし、濾過流体は殆ど被除去物が混入されていないきれいな状態となる。
【００５７】
この状態を示すものが図４である。そして濾過流体に所望のサイズの被除去物が混入されないこと（また所定の混入の度合よりも小さくなったこと）を確認した後、この濾過流体を再利用すれば良い。更には、濾過流体を自然界に戻しても良い。
【００５８】
また濾過流体に小さな被除去物２４が残存している場合、この濾過流体を戻すのではなく、別のタンクに移し、この小さな被除去物２４やこの被除去物２４と同程度のサイズの被除去物が捕獲されるのを確認し、その後の濾過流体を再利用したり、自然界に戻したりしても良い。
【００５９】
次に、本発明の流体の被除去物除去方法について、図１、図２および図７を参照にして説明する。
【００６０】
上記したように、フィルタ能力の低下の原因は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生させている第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させる事で目詰まりを解消させることができる。
【００６１】
図７では、第２のフィルタ膜２１を取り除く方法として、気泡の上昇を活用した例を示した。斜線で示す矢印の方向に気泡が上昇し、この気泡の上昇力や気泡の破裂が直接被除去物に外力を与え、また気泡の上昇力や気泡の破裂により発生する水流が被除去物に外力を与える。そしてこの外力により第２のフィルタ膜２１の濾過能力は、常時リフレッシュし、ほぼ一定の値を維持することになる。
【００６２】
本発明の特徴としては、図１および図２に示した気泡発生装置を用いることで、常に、濾過能力を維持することにある。つまり第２のフィルタ膜２１に目詰まりが発生してその濾過能力が低下しても、前記気泡のように、第２のフィルタ膜２１を構成する被除去物を動かす外力を与えることで、第２のフィルタ膜２１を構成する被除去物を排水側に動かすことができ、濾過能力を長期にわたり維持させることができる。
【００６３】
その被除去物を動かす方法として、図１（Ａ）に示したように、原水タンク１に設置された複数のフィルタ４下部には、等間隔に、例えば、３本の散気管２６、２７、２８が設置されている。そして、３本の散気管２６、２７、２８は両端で接続されており、更に、１本の管２９に接続され、この管２９がブロアー６に接続している。この３本の散気管２６、２７、２８の低部には、多数のフィルタ４に均等に気泡を発生させることができるように穴３１（図２（Ａ）参照）が適当な間隔で形成されている。そのため、３本の散気管２６、２７、２８には、常に、両端から一定の圧力で空気が送り込まれているため、原水タンク１内で任意の場所に位置する複数のフィルタ４に対して、均一に気泡を発生させることができる。そして、この気泡の均一性は、原水タンク１上から目視により確認することができるので、その都度調整が可能である。
【００６４】
ここで、散気管２６、２７、２８の下部に穴３１は形成されているが、上述したように、原水３内には金属、無機物または有機物等の被除去物が混入されている。そのため、穴３１を散気管２６、２７、２８の低部に形成することで、被除去物が散気管２６、２７、２８に堆積し散気管２６、２７、２８の目詰まりを防ぐことができる。また、穴３１の位置としては、散気管の底部に限定されず、被除去物が散気管内に堆積しない位置であれば良い。
【００６５】
そして、３本の散気管２６、２７、２８はフィルタ４に対して直角方向に延在して形成されている。この位置関係にあることで、複数のフィルタ４に対して、少数の散気管で対処することができるので、濾過装置自体も簡素化した構造にできる。また、原水タンク１の長側辺方向の両内壁にはフィルタ４を等間隔に設置するために、フィルタ押さえ２５がフィルタの数に対応して形成されている。このフィルタ押さえ２５により、フィルタ４の設置、取り外しも容易となり、後述するフィルタ４間の距離も正確に保てるようになる。更に、図１（Ｂ）に示したように、原水タンク１の内壁にはフィルタ４の深さ方向の位置も固定できるように点線３０に示した位置に受け台３０が形成されている。そのことで、フィルタ４はフィルタ４間および深さ方向においても、目的の位置に容易に設置することが可能となる。
【００６６】
更に、本発明の被除去物を動かす方法の特徴として、図２（Ｂ）に示したように、原水タンク１内に複数設置されたフィルタ４間の距離よりも散気管２７から発生した気泡の直径の方が大きいことである。
【００６７】
具体的には、散気管２７の穴３１から発生した気泡３２は原水３中で、例えば、直径ａである球体を形成する。そして、気泡３２は原水３表面へと浮上するが、その途中で、例えば、間隔ｂのフィルタ４間を通過する。このとき、本発明では、両者の関係はａ＞ｂとなるように設定されているため、気泡３２は距離ｂのフィルタ４間を図示した３３のように変形しながら通過する。そのことで、気泡３３は第２のフィルタ膜２１に対して確実に、そして、均一に外力を与えることができる。
【００６８】
その結果、本発明の流体の被除去物除去方法では、目詰まりの原因である第２のフィルタ膜２１を形成する被除去物を気泡３２により発生する外力により捕獲を解除し、常に一定の濾過能力を維持させることができる。これは、外力を与えることで第２のフィルタ２１の厚みをほぼ一定にしていると思われる。そして、あたかも被除去物１つ１つが原水３の入り口に栓をかけており、栓が外力により外れ、外れた所から原水３が浸入し、また栓が形成されたら再度外力により外すの繰り返しを行っているようなものである。上記したことは、気泡のサイズ、その量、気泡を当てている時間を調整することにより、常に濾過能力を維持できるメリットを有する。
【００６９】
更に、本発明の被除去物を動かす方法の特徴として、濾過装置のＯＮ時における気泡量をその後の継続して行う時における気泡量よりも少なくして行うことである。
【００７０】
具体的には、例えば、濾過装置をＯＮしてから最初の３〜５分間は、フィルタ１枚当たりに１リットル／分の気泡を発生させ、その後は、通常通りに、例えば、フィルタ１枚当たりに２リットル／分の気泡を発生させる。この方法により、以下の効果を得ることができる。
【００７１】
フィルタ４は濾過装置がＯＦＦ時にも原水３内に浸漬しているため、そのフィルタ４表面に形成された第２のフィルタ膜２１も原水３内に浸漬している。そのため、第２のフィルタ膜２１の膜組成は、濾過装置のＯＮ時と比較して原水３によりあきらかに緩く形成されている。この状態で、通常通りに、例えば、フィルタ１枚当たりに２リットル／分の気泡を発生させると第２のフィルタ膜２１の表層の被除去物を再度流体中に移動させてしまう。その結果、第２のフィルタ膜２１は完全に除去されたり、または、残存しても必要最低限の膜厚が得られなくなってしまい、フィルタ４の濾過能力は大幅に低減してしまう。そして、この状態で濾過を行うと、濾過流体中に多量の被除去物が混入してしまう。
【００７２】
そこで、本発明の方法により濾過装置を作動させることで、濾過装置のＯＮ時の第２のフィルタ膜２１を破壊することなく、かつ、早期に通常の第２のフィルタ膜２１の状態にすることができるので、フィルタ４の濾過能力を落とすことなく長期にわたり維持させることができる。
【００７３】
尚、濾過能力を維持できれば、外力が常に加わっていても良いし、間欠的に加わっても良い。また、上記した本発明の実施の形態では、散気管が３本の場合について説明したが、特に限定する必要はなく、作業目的に応じて考慮されることが望ましい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の流体の被除去物除去装置を説明する（Ａ）平面図、（Ｂ）（Ａ）におけるＸ−Ｘ線方向の断面図である。
【図２】本発明の流体の被除去物除去方法を説明する（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。
【図３】本発明の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【図４】本発明の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【図５】本発明および従来の濾過装置を説明する図である。
【図６】本発明および従来のフィルタを説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図である。
【図７】本発明および従来の第１および第２のフィルタ膜を説明する図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記被除去物を除去する流体の被除去物除去方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする流体の被除去物除去方法。
【請求項２】
前記フィルタにより前記気泡が変形し、前記気泡の変形に対する抗力により、前記フィルタの表面に外力を加えることを特徴とする請求項１に記載の流体の被除去物除去方法。
【請求項３】
被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬することにより、前記流体の濾過を行う流体の被除去物除去装置において、
前記フィルタは実質的に所定の間隔ｂにて配置され、前記フィルタ間を通過する気泡が変形するように、前記間隔ｂが設定されていることを特徴とする流体の被除去物除去装置。
【請求項４】
前記フィルタ下方に設けられた気泡発生装置は、前記フィルタ面と直交するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の流体の被除去物除去装置。
【請求項５】
インゴットをウェハ状に機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用するウェハの製造方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とするウェハの製造方法。
【請求項６】
半導体ウェハを機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用する半導体装置の製造方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記被除去物を除去する流体の被除去物除去方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする流体の被除去物除去方法。
【請求項２】
前記フィルタにより前記気泡が変形し、前記気泡の変形に対する抗力により、前記フィルタの表面に外力を加えることを特徴とする請求項１に記載の流体の被除去物除去方法。
【請求項３】
被除去物を含む流体内に複数枚のフィルタを浸漬することにより、前記流体の濾過を行う流体の被除去物除去装置において、
前記フィルタは実質的に所定の間隔ｂにて配置され、前記フィルタ間を通過する気泡が変形するように、前記間隔ｂが設定されていることを特徴とする流体の被除去物除去装置。
【請求項４】
前記フィルタ下方に設けられた気泡発生装置は、前記フィルタ面と直交するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の流体の被除去物除去装置。
【請求項５】
インゴットをウェハ状に機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用するウェハの製造方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とするウェハの製造方法。
【請求項６】
半導体ウェハを機械加工する時に発生した流体内に複数枚のフィルタを浸漬し、前記フィルタに前記流体を通過させることにより、前記機械加工により発生した被除去物を除去し、濾過された前記流体を再利用する半導体装置の製造方法において、
前記フィルタの間隔を狭めることにより、前記フィルタ下方から発生した気泡がその形状を変形しながら、前記フィルタ間を通過することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−５１５０１（Ｐ２００６−５１５０１Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４５９７９（Ｐ２００５−２４５９７９）
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【分割の表示】特願２００１−２０２６７８（Ｐ２００１−２０２６７８）の分割
【原出願日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【分割の表示】特願２００１−２０２６７８（Ｐ２００１−２０２６７８）の分割
【原出願日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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