研磨粒回收装置、研磨液的管理系统、玻璃基板的制造方法及研磨粒回收方法

专利名称：研磨粒回收装置、研磨液的管理系统、玻璃基板的制造方法及研磨粒回收方法
技术领域：
本发明涉及一种研磨粒回收装置、研磨液的管理系统、玻璃基板的制造方法及研磨粒回收方法。
背景技术：
人们期望磁盘记录装置等中使用的玻璃基板、半导体晶片以及在它们之上形成的覆膜的表面是高度平坦的。通常，为了玻璃基板和半导体薄膜的平坦化，采用使用含有研磨粒的研磨液进行研磨(CMP等)的方法。此时，作为研磨粒，使用氧化铈、氧化铝、氧化硅(胶体氧化硅)等的磨粒。并且，在研磨液中，添加pH调整剂、表面活性剂以及其他的添加剂。在玻璃基板和半导体晶片等的研磨工序后被回收的排放水等含有研磨对象物、研磨垫、研磨粒等研磨屑。这些研磨屑由于会使研磨对象物表面产生伤痕，并且研磨速度会因研磨粒浓度的降低等而下降，所以在这些研磨工序后不能够原封不动地再利用排放水等。因此，人们正在进行以下研究，即以研磨工序后的排放水等的再利用为目的，进行杂质的除去、研磨粒的浓缩等的处理，回收研磨粒，并对含有规定的组成的研磨粒的研磨液进行再调難
iF. O具体来说，在专利文献I中公开有以下技术，即检测向研磨粒回收装置投入前后的料浆的比重及流量，并根据检测结果来计算研磨粒回收装置的研磨粒回收率，并控制研磨粒回收装置的回转速度以使计算结果变为规定的值。现有技术文献专利文献专利文献1:日本国专利第3408979号公报

发明内容
发明要解决的问题然而，在专利文献I的方法中，根据投入的料浆的条件，对研磨粒回收装置的螺杆和转筒的负荷变高，这是早期故障的一个原因。并且，具有对料浆的投入条件(例如料浆的比重等)的控制精度变低等问题点。因此，本发明的目的在于提供一种对研磨粒回收装置的螺杆和转筒的负荷低，且控制精度高，研磨粒的回收率高的研磨粒回收装置。用于解决问题的手段根据本发明，提供一种研磨粒回收装置，从含有研磨粒的料浆中分离含有所述研磨粒的浓缩液，该研磨粒回收装置具有保持所述料浆的转筒；用于将所述浓缩液从转筒中刮出的螺旋输送机；
用于旋转驱动所述转筒及所述螺旋输送机的驱动单元；及控制所述驱动单元的控制单元，所述控制单元基于旋转驱动所述转筒或所述螺旋输送机用的所述驱动单元的驱动电流值控制所述转筒的旋转速度和所述螺旋输送机的旋转速度之差(以下也称为旋转速度之差)。发明效果根据本发明取得以下的效果。能够提供一种对研磨粒回收装置的螺杆和转筒的损害少，且控制精度高，研磨粒的回收率高的研磨粒回收装置。


图1是本发明的研磨粒回收装置的举例的简略结构图。图2是本发明的研磨粒回收方法的流程图的一例。图3是表示本发明的研磨液的管理系统的一例的简图。
具体实施例方式[研磨粒回收装置]首先，对于本发明的研磨粒回收装置进行说明。本发明的研磨粒回收装置能够浓缩、再生含有研磨工序后的研磨粒的料浆(例如使用完的研磨液、修整水、清洗水、排放水等)。本发明的研磨粒回收装置根据投入的材料、用途、或工艺有时称为包括离心沉降机以及离心脱水机的离心分离机。离心沉降机通常分为分离板型、圆筒型、滗析型，离心脱水机分为分批式或连续式。在本实施方式中，使用了稳定且具有长时间的分离、浓缩性能的滗析型的离心沉降机，但本发明并不限定于此，能够应用于上述所有的类型的研磨粒回收装置。在图1中，表示本发明的研磨粒回收装置的一例的简略结构图。研磨粒回收装置I主要具有高速旋转的转筒2和连续地排出浓缩液(通过本发明的回收方法来处理含有研磨粒的料浆并浓缩研磨粒后所得到的液体)的螺旋输送机3。并且，研磨粒回收装置I具有处于转筒2的一端壁部的堰板(weir plate)4和用于将研磨工序后的料浆投入研磨粒回收装置I的投入管5。转筒2由直桶状的直线部6和与直线部6连续的锥状的锥体部7构成，在转筒2内部具有螺旋输送机3。堰板4设置在转筒2的直线部侧的端壁部，并形成有直线部6的第一顶端开口 8。堰板4通常是与转筒2的旋转轴正交的朝向。投入管5插入配置于锥体部7的第二顶端开口 9，通过投入管5向研磨粒回收装置I内供给含有研磨粒10等的料浆。研磨粒回收装置I连接未图示的电动机等驱动单元，转筒2及螺旋输送机3各自独立旋转。通常，将驱动转筒2的驱动单元称为主驱动器，将驱动螺旋输送机3的驱动单元称为次驱动器。并且，研磨粒回收装置I具有控制单元11。控制单元11具备例如由CPU构成的未图示的运算处理装置和例如由硬盘构成的未图示的记录介质。控制单元11的CPU根据记录于例如控制单元11的硬盘中的后述的程序等来控制驱动单元的动作。此外，料浆的浓缩率受直线部6的第一顶端开口 8侧和锥体部7的第二顶端开口9侧的流量比的影响大。因此，通过改变堰板4的高度，能够调整研磨粒回收装置I内的液面高度，并改变浓缩率。在本实施方式中，堰板4的高度为约IOOmm左右的一定的长度。[研磨粒回收方法]接着，参照附图对使用了本发明的研磨粒回收装置的研磨粒回收方法进行说明。具体来说，对前述控制单元进行的转筒2及螺旋输送机3的旋转速度的控制方法详细地进行说明。在图2中，表示本发明的研磨粒回收方法的流程图的一例。为了从含有研磨粒的料浆中浓缩、分离研磨粒，若转筒2及螺旋输送机3旋转，则投入的料浆(在本实施方式中，含有作为磨粒的氧化铈的使用完的研磨液、修整水、清洗水、排放水等)的一部分(氧化铈等)堆积于研磨粒回收装置I的转筒2的内壁。并且，通常，转筒2的旋转方向和螺旋输送机3的旋转方向是同方向，本发明不限定于该旋转方向。通过旋转速度不同于转筒2的旋转速度的螺旋输送机3刮出堆积于转筒2的内壁的研磨粒10(氧化铈等)，从而能够回收研磨粒被浓缩了的浓缩液。此时，由于堆积的研磨粒10成为旋转的转筒2及螺旋输送机3的阻力，所以对转筒2及螺旋输送机3产生负荷。通常，对转筒2及螺旋输送机3的负荷取决于投入的料浆的供给流量(供给速度)、料浆中的研磨粒的浓度、转筒与螺旋输送机的旋转速度之差等。在本发明中，如图2所示，若对主驱动器产生的负荷在规定的值的范围内，则照原样继续进行处理(S20)，若产生的主驱动器的负荷在规定的值的范围外，则控制单元控制驱动单元而改变转筒2及螺旋输送机3的旋转速度以使主驱动器的负荷处于规定的值的范围内(S30)。并且，使用者能够控制投入的料浆的投入流量。因此，在投入的料浆中的研磨粒的浓度一定的情况下，或研磨粒的浓度低的情况下，也可以进行控制以使对转筒2产生的主驱动器的负荷通过主驱动器的驱动电流值换算变为规定值。控制单元进行的驱动单元的控制能够是改变转筒2及螺旋输送机3两者的旋转速度来控制转筒的旋转速度和螺旋输送机的旋转速度之差的结构。另外，也可以是通过使转筒2以一定的旋转速度旋转而改变螺旋输送机3的旋转速度来控制转筒的旋转速度和螺旋输送机的旋转速度之差的结构。而且，也可以是通过使螺旋输送机3以一定的旋转速度旋转而改变转筒2的旋转速度来控制转筒的旋转速度和螺旋输送机的旋转速度之差的结构。在本实施方式中，通过使转筒2以一定的旋转速度旋转而改变螺旋输送机3的旋转速度来控制转筒2的旋转速度和螺旋输送机3的旋转速度之差。但是，本发明并不限定于这一点。例如，在使转筒2以一定的旋转速度旋转驱动的情况下，若在研磨粒回收装置I的内部存在料浆，则这料浆成为负荷，驱动电流值增大。因此，产生的负荷例如能够利用以一定的旋转速度旋转驱动转筒2或螺旋输送机3用的驱动电流值来近似。此时，产生的负荷由于在转筒2和螺旋输送机3之间存在比例关系，所以能够与转筒2或螺旋输送机3中的任意一方的驱动电流值近似，即，只要基于转筒2或螺旋输送机3中的任意一方的驱动电流值来评估产生的负荷并控制驱动单元即可。在本实施方式中，如上述，是使转筒2以一定的旋转速度旋转而改变螺旋输送机3的旋转速度的方式。因此，测定使转筒2以规定的旋转速度旋转用的电流值，并使该值与对转筒2 (即研磨粒回收装置I)的负荷近似。具体来说，控制转筒2和螺旋输送机3的旋转速度之差以使得使转筒2以规定的旋转速度旋转用的驱动电流值处于规定的值的范围内。在本实施方式中，使用了研磨粒回收装置I的转筒2的额定电流值为12A的研磨粒回收装置。该情况下，产生的负荷用转筒2的驱动电流值换算比在研磨粒回收装置I的内部仅存在空气的情况下的转筒2的驱动电流值大，优选为11.4A以下(即研磨粒回收装置I的额定电流值的95%以下)。在对转筒2 (即研磨粒回收装置I)产生的负荷用转筒2的驱动电流值换算超过11.4A的情况下，处于在研磨粒回收装置的内部过度堆积有研磨粒10的状态。因此，需要清洗研磨粒回收装置，除去内部的研磨粒10。即，由于产生了清洗所需要的时间上的浪费和研磨粒10的损耗，所以研磨粒回收效率变差。并且，也需要用于冲洗研磨粒回收装置的内部的研磨粒10的成本。而且，若对转筒2及螺旋输送机3的负荷高的状态持续，则也有可能螺旋输送机3 (以及其他的构成单元)发生故障。即，在本发明中，因为进行控制以使对研磨粒回收装置I产生的负荷处于规定的范围，所以能够实现研磨粒回收装置I的稳定操作。产生的负荷用转筒2的驱动电流值换算更优选为在9.0A^ll.3ACBP研磨粒回收装置I的额定电流值的759Γ9490的范围内，更进一步优选为在9.6A^11.2A (BP研磨粒回收装置I的额定电流值的80°/Γ93%)的范围内。对转筒2产生的负荷如上述取决于投入的料浆的供给流量(供给速度)、料浆中的研磨粒的浓度、转筒和螺旋输送机的旋转速度之差。在使转筒2和螺旋输送机3的旋转速度之差一定的情况下，若投入的料浆的供给流量、料浆中的研磨粒的浓度变高，则对转筒2产生的负荷增大。在以往的研磨粒回收装置中，若料浆中的研磨粒的浓度例如为2%，且使投入的料浆的供给流量为25L/min以上，则由于螺旋输送机3的负荷超过额定电流值并变得过高(超负荷)，所以有必要降低投入的料浆的供给流量。但是，在本发明中，即使在料浆中的研磨粒的浓度为2%且投入的料浆的供给流量为25L/min以上的条件下，也能够通过控制转筒2的旋转速度和螺旋输送机3的旋转速度之差来降低螺旋输送机3的负荷。据此，由于能够连续并稳定操作研磨粒回收装置，所以与以往的方法相比较，能够提高研磨粒回收的生产率。并且，此时，由于螺旋输送机3的旋转速度和转筒2的旋转速度之差变大，所以即使料浆中的研磨粒为高浓度，也能够通过螺旋输送机3从转筒2中充分地刮出研磨粒10，从而实现高研磨粒的回收率。而且，在本发明的方法中，即使在料浆中的研磨粒的浓度为5%的高浓度且将投入的料浆的供给流量设为25L/min的情况下，也能够降低螺旋输送机3的负荷，且实现高研磨粒回收率(参照后述的实施例)。另一方面，在对转筒2产生的负荷低的情况下，即，在投入的料浆中的研磨粒的浓度低例如为1%以下的情况下，在本发明中，进行控制以使对转筒2产生的负荷用转筒2的驱动电流值换算处于规定的值的范围。在该实施方式中，更具体来说，为使对转筒2产生的负荷提高，进行控制以使螺旋输送机3的旋转速度和转筒2的旋转速度之差变小。即，在使转筒2保持一定的旋转速度的实施方式中，减慢螺旋输送机3的旋转速度。据此，能够使在转筒2的内部堆积的研磨粒10保持一定量以上，即使在低浓度的料浆中，也能够提高浓缩率。[研磨液的管理系统]其次，参照附图对具有本发明的研磨粒回收装置I的研磨液的管理系统进行说明。图3是表示本发明的研磨液的管理系统的一例的简图。研磨液的管理系统100具有本发明的研磨粒回收装置1、粗大粒子分离装置150、成分调整槽160以及根据需要的其他的槽。作为其他的槽，例如可以列举料浆槽120、排放水槽130、分散槽、用水槽140等。

通过使用本发明的研磨液的管理系统100，例如能够回收并处理来自制造磁记录介质用玻璃基板时的研磨装置110的料浆(例如使用完的研磨液、修整水、清洗水、排放水等)，并能够使再生的研磨液和除去了研磨粒的用水分别通过与研磨装置并设的料浆槽及用水槽循环。研磨装置110只要能够使用研磨粒研磨玻璃即可并没有特别的限定，例如能够使用对磁记录介质用玻璃基板、光学部件用玻璃、光掩模用玻璃、液晶显示用玻璃等玻璃进行研磨的玻璃研磨装置。并且，作为研磨液中含有的研磨粒，例如能够使用从氧化铈粒子、氧化硅粒子、氧化铝粒子、氧化锆粒子、锆粒子、碳化硅粒子、碳化硼粒子、金刚石粒子、氧化锰粒子、氧化钛粒子及氧化铁粒子中选择的I种以上的粒子。研磨装置中使用的研磨粒存留在料浆槽120，并在研磨装置和料浆槽之间往复循环。用于玻璃基板等的清洗时的用水例如存留在用水槽140，并通过用水喷嘴来供给。排放水槽130是用于存留料浆(例如使用完的研磨液、修整水、清洗水、排放水等)的槽，为了防止沉淀及凝集而通常搅拌。排放水槽130的料浆被定期地或连续地搬送到本发明的研磨粒回收装置1，通过上述的研磨粒回收方法，分离为含有浓缩的研磨粒的浓缩液和分离液。之后，浓缩液被搬送到粗大粒子分离装置150。分离液通常废弃，但也可以返回到用水槽140再利用。并且，为了除去混入料浆槽120的研磨液中的异物等的目的，也可以从料浆槽120向研磨粒回收装置I搬送研磨液。在图3中，表示来自本发明的研磨粒回收装置I的浓缩液被搬送到粗大粒子分离装置150的例子。然而，来自本发明的研磨粒回收装置I的浓缩液也可以在搬送到未图示的分散槽后，被搬送到粗大粒子分离装置150。该情况下，在分散槽中，被定期地或连续地添加分散剂及水，并进行再分散处理。并且，在分散槽中，通常为了防止沉淀及凝集而搅拌。作为分散剂，没有特别限定，能 够使用例如羟基羧酸、聚丙烯酸或者它们的盐等。浓缩液或再分散处理后的浓缩液被搬送到粗大粒子分离装置150等的离心分离机，除去粗大粒子(例如粒径大于5 μ m的粒子等)，并搬送到成分调整槽160。通常，在此分离出的粗大粒子被废弃。在成分调整槽160中，进行浓缩液的浓度调整及pH调整等的成分调整，并根据需要添加分散剂。此时，在成分调整槽160中，通常为了防止沉淀及凝集而搅拌。通过对浓缩液进行成分调整而再生的研磨液回流到料浆槽120，重新用于研磨。也可以根据需要在研磨液的管理系统内的任意的位置设置过滤器。[磁记录介质用玻璃基板的制造方法]研磨液的管理系统使用本发明的研磨粒回收装置1，回收研磨粒，作为研磨液进行再生，能够应用于各种研磨装置。作为研磨装置，具体来说，能够使用于如上述的对磁记录介质用玻璃基板、光学部件用玻璃、光掩模用玻璃、液晶显示用玻璃等玻璃进行研磨的研磨
>J-U ρ α装直。在此，特别地对在磁记录介质用玻璃基板的制造方法中应用本发明的研磨液的管理系统的情况进行说明。本发明的磁记录介质用玻璃基板的制造方法，举例来说，通过以下工序来制造:( I)在将玻璃原基板加工成在中央部具有圆孔的圆盘形状后，对内周侧面和外周侧面进行倒角加工的形状付与工序、(2)研磨玻璃基板的外周端面的外周端面研磨工序、(3)研磨玻璃基板的内周端面的内周端面研磨工序、(4)研磨玻璃基板的上下两主平面的主平面研磨工序、及(5)精密清洗并干燥玻璃基板而获得磁记录介质用玻璃基板的清洗工序等。本发明并不限定于上述方法，通过将(2)的外周端面研磨工序、(3)的内周端面研磨工序及(4)的主平面研磨工序中使用的含有研磨粒的料浆(例如使用完的研磨液、修整水、清洗水、排放水等)应用于本发明的研磨液的管理系统，能够有效地回收研磨粒。作为研磨粒，能够使用从例如氧化铈粒子、氧化硅粒子、氧化铝粒子、氧化锆粒子、锆粒子、碳化硅粒子、碳化硼粒子、金刚石粒子、氧化锰粒子、氧化钛粒子及氧化铁粒子中选择的I种以上的粒子。此外，对于(2)外周端面研磨工序和(3)内周端面研磨工序，可以任意先实施哪个工序。并且，可以在(2)及(3)的端面研磨工序的前后中的至少一个时间实施主平面的研磨(例如游离磨粒研磨、固定磨粒研磨等)，可以在各工序间实施玻璃基板的清洗(工序间清洗)、玻璃基板表面的蚀刻(工序间蚀刻)。此外，在此所说的主平面的研磨是广义的主平面的研磨。 研磨工序可以仅一次研磨，也可以进行一次研磨和二次研磨，还可以在二次研磨后进行三次研磨。在本发明中，磁记录介质用玻璃基板既可以是非结晶化玻璃，也可以是结晶化玻璃，还可以是在玻璃基板的表层具有强化层(压缩应力层)的强化玻璃(例如化学强化玻璃)。举例来说，在对磁记录介质用玻璃基板要求高机械性强度的情况下，实施在玻璃基板的表层上形成强化层的强化工序(例如化学强化工序)。强化工序可以在最初的研磨工序前、最后的研磨工序后、或各研磨工序间的任意时间实施。并且，本发明的玻璃基板的玻璃原基板通过浮式法、熔融法、再拉引法、压制成形法等方法来制造，但本发明并不限定于这一点。能够通过在由上述方法所获得的磁记录介质用玻璃基板之上层叠底层、磁性层、保护层、润滑层等层来制造磁盘。各层的层叠方法等可以适当使用以往的方法等。作为磁盘的大小，没有特别限定，能够制造例如0.85英寸型磁盘(内径6mm、外径21.6mm、厚0.381mm)、1.0英寸型磁盘(内径7mm、外径27.4mm、厚0.381mm)、1.8英寸型磁盘(内径12mm、外径 48mm、厚 0.508mm)、2.5 英寸型磁盘(内径 20mm、外径 65mm、厚 0.635mm、0.8mm)等各种大小的磁盘。[第一实施方式]接着，对确认了本发明的研磨粒回收装置及研磨粒回收方法的效果的实施方式进行说明。在表I中，表示确认了本发明的研磨粒回收装置及研磨粒回收方法的效果的实施方式中的实施条件。表I
权利要求
1.一种研磨粒回收装置，从含有研磨粒的料浆中分离含有所述研磨粒的浓缩液， 该研磨粒回收装置具有: 保持所述料浆的转筒； 用于将所述浓缩液从转筒中刮出的螺旋输送机； 用于旋转驱动所述转筒及所述螺旋输送机的驱动单元；及 控制所述驱动单元的控制单元， 所述控制单元基于旋转驱动所述转筒或所述螺旋输送机用的所述驱动单元的驱动电流值控制所述转筒的旋转速度和所述螺旋输送机的旋转速度之差。
2.根据权利要求1所述的研磨粒回收装置，其中， 所述控制单元控制所述转筒的旋转速度和所述螺旋输送机的旋转速度之差以使旋转驱动所述转筒或所述螺旋输送机用的所述驱动单元的驱动电流值处于规定的范围。
3.根据权利要求1或2所述的研磨粒回收装置，其中， 所述控制单元控制所述螺旋输送机的旋转速度以使以一定的旋转速度旋转驱动所述转筒用的所述驱动单元的驱动电流值处于规定的范围， 在所述驱动电流值比所述规定的范围大的情况下，所述控制单元提高所述螺旋输送机的旋转速度而进行控制以使所述驱动电流值处于所述规定的范围， 在所述驱动电流值比所述规定的 范围小的情况下，所述控制单元降低所述螺旋输送机的旋转速度而进行控制以使所述驱动电流值处于所述规定的范围。
4.一种含有研磨粒的研磨液的管理系统，具有: 权利要求广3中任意一项所述的研磨粒回收装置； 粗大粒子分离装置 '及 成分调整槽。
5.一种磁记录介质用玻璃基板的制造方法，具有: 研磨工序；及 清洗工序， 其中，所述研磨工序使用权利要求4所述的研磨液的管理系统。
6.一种研磨粒回收方法，使用了研磨粒回收装置，该研磨粒回收装置具有: 保持含有研磨粒的料浆的转筒、 用于将含有所述研磨粒的浓缩液从转筒中刮出的螺旋输送机、 用于旋转驱动所述转筒及所述螺旋输送机的驱动单元、及 控制所述驱动单元的控制单元， 在所述研磨粒回收方法中，基于旋转驱动所述转筒或所述螺旋输送机用的所述驱动单元的驱动电流值控制所述转筒的旋转速度和所述螺旋输送机的旋转速度之差。
全文摘要
本发明提供一种研磨粒回收装置、研磨液的管理系统、玻璃基板的制造方法及研磨粒回收方法，对该研磨粒回收装置的螺杆和转筒的损害均匀，且控制精度优良、回收率高。本发明涉及一种从含有研磨粒的料浆中分离含有所述研磨粒的浓缩液的研磨粒回收装置，该研磨粒回收装置具有保持所述料浆的转筒、用于将所述浓缩液从转筒中刮出的螺旋输送机、用于旋转驱动所述转筒及所述螺旋输送机的驱动单元、及控制所述驱动单元的控制单元，所述控制单元基于旋转驱动所述转筒或所述螺旋输送机用的所述驱动单元的驱动电流值控制所述转筒的旋转速度和所述螺旋输送机的旋转速度之差。
文档编号B24B37/04GK103072085SQ20121041010
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月24日 优先权日2011年10月25日
发明者田先雷太, 田村昌彦, 成川智义 申请人:旭硝子株式会社