Recycling of sludge containing silicon and reclaimed product thereby
专利汇可以提供Recycling of sludge containing silicon and reclaimed product thereby专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for recycling sludge containing silicon, formed at the production process of semiconductor wafer, by heating the sludge at a specific temperature to remove Al, Na and Ca, etc., in the sludge, and making the silicon remain as single substance or oxide.
SOLUTION: This method for recycling is to heat the sludge containing silicon at the temperature within the range of ca. 700-1300°C. The heated sludge is mixed with potter's clay to mold and baked to recycle. In another example, the sludge is dried; the heated sludge is mixed with potter's clay to mold into a specified shape, and then baked at a specified temperature to recycle. Recycled products to recycle are tableware, decoration, containers, building material, and paving stone. That is to reclaim silicon in the sludge by removing and evaporating SiO
2 , SiC, Al
2 O
3 , C, Na, Ca, etc., from the sludge, which come from a cutter, a sustaining stand, abrasive grains and washing liquid, etc., by production of semiconductor wafer from an ingot of silicon single crystal.
COPYRIGHT: (C)1997,JPO，下面是Recycling of sludge containing silicon and reclaimed product thereby专利的具体信息内容。
シリコンを含有するスラッジを約７００〜１３００℃で加熱することを特徴とするシリコン含有スラッジの再利用方法。
シリコンを含有するスラッジを約７００〜１３００℃で加熱し、加熱されたスラッジを陶土と混ぜ合わせ、これを成形し、焼成することを特徴とするシリコン含有スラッジの再利用方法。
シリコンを含有するスラッジを乾燥させ、加熱されたスラッジを陶土と混ぜ合わせ、これを所定形状に成形し、
その後所定温度で焼成することを特徴とするシリコン含有スラッジの再利用方法。
シリコンを含有するスラッジが混合された陶土を成形及び焼成してなることを特徴とするシリコン含有スラッジの再生物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコン及び種々の材料を含有するスラッジの再利用方法及びその再生物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置を製造する過程には、単結晶シリコン（Ｓｉ）のインゴットをカッティングしてウエハの形状に加工する工程がある。 図５は、ウエハの製造プロセスを示す説明図である。 まずインゴット１の両端を切断し、外周を研磨して所要直径に整える（図５(a))。 次に所定面にオリエンテーションフラット２を加工する（図５(b))。 このオリエンテーションフラット２にてインゴット１を支持台３上に支持し、ダイヤモンドカッタ（内周刃）４で所定厚みのウエハ５に切断する（図５(c))。 その後ウエハ５両面をラップ盤６にてラップして砥粒７を供給しながら切断加工歪を除去し厚みを整え（図５(d))、さらに外周を丸く研磨する（図５
(e))。 最後に加工歪を完全に除去し平坦むらを２〜５μ
m 以下にするため、ＳｉＯ 2 ，ＳｉＣ，Ａｌ 2 Ｏ 3等の砥粒（粒径約 100Å）及び研磨液８を使用してウエハの両面を鏡面研磨して完成ウエハとする（図５(f))。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにしてインゴットからウエハを製造する過程では、カッティング時の切りしろだけでも全インゴットに対して20〜30％を占め、最終的なウエハは、最初の単結晶シリコンのインゴットの20〜30％程度である。 その他はスラッジとして廃却されている。 このスラッジ中のＳｉは通常40％程度であり、その他、砥粒のＳｉＯ 2 ，ＳｉＣ，Ａｌ 2 Ｏ 3 、
カッティング時にカッタに付着させたり支持台に使用されているカーボン（Ｃ）、さらに洗浄液，研磨液に含まれるＮａ，Ｃａ等が混在している。 スラッジ中に含まれる高価なシリコンを廃却することは資源の有効利用上問題がある、またこの廃却には莫大な費用が掛かるという観点から、その再利用が望まれていたが、上述の如く種々の材料を含むため、単一の目的で使用することは非常に困難である。
【０００４】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコン及び種々の材料を含有するスラッジの再利用方法及びその再生物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のシリコン含有スラッジの再利用方法は、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコンを含有するスラッジを約７００
〜１３００℃で加熱することを特徴とする。 これによりスラッジ中に含まれていた物質が蒸発又は燃焼して除去される。
【０００６】請求項２記載のシリコン含有スラッジの再利用方法は、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコンを含有するスラッジを約７００〜１３００℃で加熱し、加熱されたスラッジを陶土と混ぜ合わせ、これを成形し、焼成することを特徴とする。
【０００７】請求項３記載のシリコン含有スラッジの再利用方法は、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコンを含有するスラッジを乾燥させ、加熱されたスラッジを陶土と混ぜ合わせ、これを所定形状に成形し、その後所定温度で焼成することを特徴とする。
【０００８】請求項４記載のシリコン含有スラッジの再生物は、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコンを含有するスラッジが混合された陶土を成形及び焼成してなることを特徴とする。
【０００９】前記シリコン含有スラッジの再生物は、例えば、食器，装飾器，容器，建材及び敷石である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。 シリコンウエハの製造工程で生成される、シリコンを含有するスラッジを約７００〜１３００℃で加熱すると、スラッジ中に含まれるＡｌ，Ｎａ及びＣａは溶融して蒸発、又は燃焼し、
その殆どは除去される。 これらの溶融点は以下の通りである。 Ａｌ ： ６６０．００ ℃ Ｎａ ： ９７．８１ ℃ Ｃａ ： ８４８．００ ℃ そしてシリコンは、単体のまま残留、若しくは酸化され酸化シリコン（ＳｉＯ X ：０＜ｘ＜２）として残留する。
【００１１】このようにして得られた再生シリコンの再利用方法として、以下に示す如きものが挙げられる。 即ち、塗料（真球状微粒子による比重，熱伝導性の向上，
チキソトロピー性の発現），インキ（同左），化粧品（真球状微粒子による滑らかさ），肥料（樹勢向上，病虫害防除），ゴミ処理微生物（消臭），建材（強度向上），合金（物性変化），プラスチック，薬品，ゴム，
スポンジ，繊維，半導体，太陽電池，コンクリート，浄水装置，農薬，火薬，飼料，食料品，土壌改良剤，ガラス，珪素蒸着剤，紙等である。
【００１２】このようにして再利用するシリコンはマイナスイオン化することにより、良好な効果が得られる。
シリコンをマイナスイオン化するには、マイナスイオン化された石英坩堝に所定時間投入しておけばよい。 マイナスイオン化の度合いが高いほどその効果は良好である。 このように本発明では、従来は費用を掛けて大量に廃棄処分していたスラッジを様々な分野で再利用することができるので、資源の有効利用につながる。 また廃棄処分に要していた費用が不要となる。
【００１３】次にシリコン含有スラッジを利用して陶磁器を作製する場合について述べる。 図１は、この手順を示すフローチャートである。 まずシリコンウエハの製造過程で生成されたスラッジを釜に入れ1140℃で焼く（ステップＳ１）。 これによりスラッジ中に含まれるＡｌ，
Ｎａ及びＣａが除去され、シリコンが、単体のまま残留、若しくは酸化物として残留する。 このスラッジを、
ケイ石，粘土，絹雲母，長石，陶石等を含む陶土に、１
〜６０％の混合比で混合し練り込む（ステップＳ２）。
この陶土を所定形状に成形し乾燥した後（ステップＳ
３）、所定温度で焼成する（ステップＳ４）。
【００１４】このような方法で製造されるシリコン含有スラッジの再生物（陶磁器）は、例えば図２に示す食器（茶碗，平皿，汁碗，鉢，醤油差し）、図３に示す建材（煉瓦，屋根瓦），敷石等、種々のものが挙げられる。
代表的な陶磁器について、その原料，スラッジ混合比の目安，焼成温度，焼締程度，釉薬の有無，用途を、陶磁器の種類別に表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】陶磁器原料の役割は、骨格成分，成形成分，焼結成分に大別される。 骨格成分は、主にケイ石（ＳｉＯ 2 ）であり、耐熱性，耐食性に優れる。 成形成分は、主に粘土であり、水との混合比により流動性，可塑性を制御することができる。 焼結成分は、主に長石，
絹雲母である。 これらは、アルカリ成分を含んでいるため他の鉱物より低温で融解し冷めると固化する。 陶石は、主として絹雲母とケイ石を含む。 絹雲母は粘土と同様に層状構造を有するため成形性を有し、またアルカリ成分を含むことで焼結を促進する、長石と似た性質を示す。
【００１７】また一般的な釉薬の化学組成例は表２に示す如くであり、Ｃａ，Ｎａを有するものがある。 従って図１のステップＳ１における加熱工程を乾燥工程に代えてもよく、必ずしもＣａ，Ｎａを全て蒸発させる必要はない。
【００１８】
【表２】
【００１９】図４は、本発明に係るシリコン含有スラッジの再利用方法の他の手順を示すフローチャートである。 図１に示すスラッジ加熱工程（ステップＳ１）と陶土との混合工程（ステップＳ２）との間に、スラッジ内のシリコンをマイナスイオン化する工程（ステップＳ
５）を加えてある。 この工程はマイナスイオン化された石英坩堝内に所定時間（７〜30分間）入れておくことで実施する。 その他の工程は図１に示すものと同様である。
【００２０】このような手順で製造した、食器（例えば汁碗）に汁物を盛り付けた場合、また土鍋で汁物，鍋物を調理した場合、汁碗，土鍋の原料に含まれているマイナスイオン化されたＳｉ（又はその酸化物）によって汁物，鍋物の旨味成分が変成（活性化）し、だしが効いた美味しい味になる。 また水瓶に使用すると、消毒のために使用されている塩素が除去される。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明は、従来廃棄処分されていた、半導体ウエハの製造工程で生成される、シリコン及び種々の材料を含有するスラッジを再利用することができるので、シリコンが有効利用され、廃棄物の量が減少し、費用削減及び環境保全に役立つ。 しかも得られた再生物として食器に適用した場合は、食物中の水分が活性化するので、味が良くなる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るシリコン含有スラッジの再利用方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係るシリコン含有スラッジの再生物（食器）を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るシリコン含有スラッジの再生物（建材）を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るシリコン含有スラッジの再利用方法の他の手順を示すフローチャートである。
【図５】ウエハの製造プロセスを示す説明図である。
フロントページの続き (71)出願人 595110737 伊藤 芳昭 愛知県名古屋市千種区南ヶ丘１丁目10番21 号 (72)発明者 ▲高▼松 邦明 山形県上山市高松55 (72)発明者 大原 豊子 奈良県奈良市あやめ池南７丁目538の18 (72)発明者 菊池 英明 大阪府大阪市旭区太子橋１−25−25 (72)発明者 伊藤 芳昭 愛知県名古屋市千種区南ヶ丘１丁目10番21 号
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