JP2002119964A - 半導体製造工程における排水循環システム - Google Patents

半導体製造工程における排水循環システム

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JP2002119964A
JP2002119964A JP2000313041A JP2000313041A JP2002119964A JP 2002119964 A JP2002119964 A JP 2002119964A JP 2000313041 A JP2000313041 A JP 2000313041A JP 2000313041 A JP2000313041 A JP 2000313041A JP 2002119964 A JP2002119964 A JP 2002119964A
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water
wastewater
circulation system
manufacturing process
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JP2000313041A
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English (en)
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Hiroshi Matsuzaka
浩志 松坂
Minoru Saiga
実 最賀
Takashi Furuya
貴志 古屋
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ENZAN SEISAKUSHO KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造工程の排水から各種イオンを取り
除いた水を循環させて再利用する場合に、フィルタのろ
過効果を長期に亘って維持し、循環した水の純度を高め
ると共に、フィルタ自体の寿命を延ばすことである。 【解決手段】 半導体を製造する際の排水をろ過するセ
ラミックフィルタ装置4と、ろ過された排水の中に含ま
れる陰イオンを取り除くイオン交換装置6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を製造する
際に生ずる排水を再利用するための排水循環システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造工程において、表面に電子
回路が形成されている半導体ウエハに対して、その裏面
を機械的に研削するバックグラインディング工程が設け
られる。この工程ではテーブルに半導体ウエハの表面側
を真空吸着し、研削面に水を供給しながら砥石によって
研削していくが、研削した後の排水を再生して利用する
ための排水循環システムが設けられている。
【0003】従来、この種の排水循環システムは、濾紙
や濾布を用いたフィルタによって排水をろ過し、固形物
を取り除いた後の水を循環して再利用するものが一般的
であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体材料
としてシリコンのように比較的脆い性質のものを使用す
る場合には、切削した後のカスが微粉状になり易いの
で、フィルタを傷付けることが少ないが、半導体材料と
してガリウムヒ素を用いる場合には、研削した後のカス
が比較的大きく全体的に尖っていると考えられるため、
濾紙や濾布を用いたフィルタでは研削カスでフィルタを
傷付けてしまい、ろ過効果が低下すると共にフィルタの
寿命を縮めるおそれがあった。また、上記のフィルタの
みでは排水中に含まれる亜ヒ酸やヒ酸を十分に取り除く
こともできなかった。なお、上記問題はバックグライン
ディング工程における研削加工時のみならず、ダイシン
グ工程における切削加工時においても同様である。
【0005】そこで、本発明の目的は、フィルタのろ過
効果を長期に亘って維持し、循環した水の純度を高める
と共に、フィルタ自体の寿命を延ばすことである。
【0006】また、本発明の他の目的は、排水中に含ま
れる亜ヒ酸やヒ酸などの陰イオンを循環する間に十分に
取り除けるようにすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る半導体製造工程における排水循環シス
テムは、半導体を製造する際の排水をろ過するセラミッ
クフィルタと、ろ過された排水の中に含まれる陰イオン
を取り除くイオン交換樹脂とを備えたことを特徴とす
る。
【0008】この発明によれば、セラミックフィルタに
よって排水中に分散している金属固形物が取り除かれ、
またイオン交換樹脂によって排水中に溶けている陰イオ
ンが取り除かれる。セラミックフィルタを用いること
で、ろ過性能が長期に亘って維持され、循環した水の純
度を高めることができる。また、フィルタを再生できる
のでフィルタ自体の寿命も延ばすことができる。さら
に、陰イオンを取り除くことで、水の純度と共に安全性
を高めることができる。
【0009】また、請求項2の発明は、請求項1記載の
半導体製造工程における排水循環システムにおいて、前
記半導体がガリウムヒ素化合物半導体であることを特徴
とする。
【0010】また、請求項3の発明は、請求項1記載の
半導体製造工程における排水循環システムにおいて、前
記陰イオンが亜ヒ酸イオン及び/又はヒ酸イオンである
ことを特徴とする。
【0011】請求項2及3の発明によれば、ガリウムヒ
素化合物半導体の製造工程にあって、排水中に溶け出し
た亜ヒ酸イオン及び/又はヒ酸イオンをイオン交換樹脂
によって取り除くことができるので、排水を循環させて
加工時の洗浄水や切削水として再使用するときの安全性
が高いものとなる。
【0012】また、請求項4の発明は、請求項1記載の
半導体製造工程における排水循環システムにおいて、前
記セラミックフィルタでろ過された排水に、水を補給す
ることを特徴とする。
【0013】この発明によれば、ろ過された後の排水に
適当量の水を補給することによって、これを加工時の洗
浄水や切削水として再利用することが可能である。
【0014】また、請求項5の発明は、請求項1記載の
半導体製造工程における排水循環システムにおいて、前
記イオン交換体の下流側に、二酸化炭素吹込装置を設け
たことを特徴とする。
【0015】この発明によれば、セラミックフィルタや
イオン交換樹脂を通すことによってクリーンとなった排
水の純度が高くなりすぎるのを調整して、加工時の洗浄
水や切削水として最適な純度に保つことができる。
【0016】本発明の半導体製造工程における排水循環
システムは、ガリウムヒ素化合物半導体のウエハを研削
したり、ダイシングした時の排水を処理する場合に特に
有効となるが、それ以外にシリコンやセレン、ゲルマニ
ウムなどの酸化物半導体を用いた場合にも適用される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る半導体製造工程における排水循環システムについ
て、その実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明
に係る排水循環システムの概念を示したものであり、半
導体製造装置1の下流側には沈殿槽2、ダーティタンク
3、セラミックフィルタ装置4、クリーンタンク5、イ
オン交換装置6、二酸化炭素を吹き込むためのバブラー
7がこの順序で配設され、恒温槽8a,8bで所定温度
に調整された後、再び半導体製造装置1に戻る循環路を
形成している。
【0018】この実施形態において、上記半導体製造装
置1は、ガリウムヒ素化合物半導体のウエハの裏面を研
削するためのバックグラインディング装置1aと、回路
形成が完了した後のウエハをチップ毎に切断するための
ダイシング装置1bとからなり、それぞれが恒温槽8
a,8bを備えて並列に接続されている。
【0019】上記バックグラインディング装置1a及び
ダイシング装置1bで処理された排水は、ポンプP1に
よって先ず沈殿槽2に送り込まれ、そこで排水中に含ま
れているガリウムヒ素の割合に大きな固形物、その他の
固形物を沈殿させる。沈殿した固形物の汚泥は、産業廃
棄物として定期的に処理される。沈殿槽2の上澄み液は
ポンプP2によってダーティタンク3内に送り込まれ、
ここで流量調整を受けながらセラミックフィルタ装置4
にポンプP3で送り込まれる。
【0020】上記セラミックフィルタ装置4は、一対の
フィルタモジュール4a,4bによって構成される。フ
ィルタモジュール4a,4bの各エレメントは、耐薬品
性および耐熱性に優れたアルミナ質セラミックスによっ
てハニカム形状に形成されており、フィルタ表面に細孔
が分布している。第1のフィルタモジュール4aと第2
のフィルタモジュール4bとは下端部で連通しており、
第1のフィルタモジュール4aでろ過された後の残りの
排水が、下端部から第2のフィルタモジュール4b内に
導かれ、ここで再びろ過される。また、第1及び第2の
フィルタモジュール4a,4bの各上端には、ダーティ
タンク3から延びる配管10a,10bが接続されてい
るが、一方の配管10aは、ダーティタンク3から第1
のフィルタモジュール4aに排水を供給するためのも
の、他方の配管10bは、第2のフィルタモジュール4
bからダーティタンク3に排水を戻すためのものであ
る。また、第1及び第2のフィルタモジュール4a,4
bの側面にはクリーンタンク5に延びる配管10cが接
続されている。
【0021】したがって、ダーティタンク3からポンプ
P3によって第1のフィルタモジュール4aに導かれた
排水はセラミックスフィルタの表面で固形物が捕捉さ
れ、ろ過されたクリーンな水はセラミックスフィルタの
側面から流出し、配管10cを通じてクリーンタンク5
へと導かれる。一方、残りの排水は、第1のフィルタモ
ジュール4aの下端部から第2のフィルタモジュール4
b内に導かれる。第2のフィルタモジュール4b内でも
同様のろ過が行われ、クリーンな水は側面から流出し、
配管10cを通じてクリーンタンク5に導かれる。残り
の排水は、第2のフィルタモジュール4bの上端部から
配管10bを通ってダーティタンク3内に戻され、再び
第1のフィルタモジュール4aに送り込まれる。なお、
0.2μm以上の固形物を捕捉できるようセラミックス
フィルタの細孔を選択することで、大部分のガリウムヒ
素の固形物を取り除くことができる。
【0022】このようにして、排水がダーティタンク3
とセラミックフィルタ装置4との間で循環を繰り返して
いくと、ダーティタンク3内の排水は徐々に濃縮されて
いく。そして、この濃縮液は定量排出弁11を介して濃
縮タンク12内に一旦貯留され、産廃業者によって定期
的に処理される。また、セラミックフィルタの細孔もガ
リウムヒ素などの固形物で次第に詰まってくるので、定
期的に洗浄して再生する必要がある。この再生ではクリ
ーンタンク5内の液を使って逆洗・フラッシングして再
生することができる。この再生によってセラミックフィ
ルタの寿命が格段に延びると共に、フィルタのろ過性能
を低下させずに保持することができる。
【0023】上述したように、クリーンタンク5内に導
かれたろ過後の排水中には、0.2μm以上のガリウム
ヒ素化合物の固形物は取り除かれれているが、ガリウム
ヒ素化合物がイオン化した状態で水の中に溶けている場
合がある。即ち、ガリウムヒ素化合物は、水の中で以下
のように反応して陰イオンを生じさせる。(反応式)
GaAs+3H2O=Ga(OH)3+AsH3そして、反
応生成物であるAsH3は、水中でH3AsO3(亜ヒ
酸)、一部はH3AsO4(ヒ酸)となる。さらに、H3
AsO3(亜ヒ酸)は、中性からアルカリ性において、
ASO33−,HASO32−,H2ASO3の亜ヒ酸イ
オンに分解する。一方、H3AsO4(ヒ酸)は、中性か
らアルカリ性において、AsO4 3−,HAsO42−
H2AsO4のヒ酸イオンに分解する。このように、ク
リーンタンク5内の排水中にはこれらの陰イオンが残っ
ているので、次工程のイオン交換装置6によってこれら
の陰イオンを取り除く必要がある。なお、次工程へ送り
出す前にクリーンタンク5内の排水に適当量の純水を補
給することで濃度を一定に保つ。
【0024】イオン交換装置6の内部にはイオン交換樹
脂が充填されており、クリーンタンク5からポンプP4
によって導かれた排水をイオン交換樹脂の中に通す。イ
オン交換樹脂の中を通過しながら、排水中の陰イオンが
交換的に取り除かれる。主に陰イオンの除去を目的とす
ることからアニオン交換樹脂が好ましいが、カチオン交
換樹脂を組み合わせたものでも利用することができる。
【0025】上記イオン交換装置6を通過した後に、水
の中に含まれるイオン量を測定することで水の純度を管
理する。具体的には水の比抵抗を測定するものであり、
イオン交換装置6を通過した後の水の中に電極を入れ、
電極の両端に微弱電圧を加え流れる電流を測定すること
により比抵抗を求める。
【0026】また、この実施形態では上記イオン量を測
定した後の水をバブラー7の中に通す。バブラー7の中
で適当量の二酸化炭素を吹き込むことで水の純度を下げ
る。吹込量は、上記イオン量の測定結果などに基づく。
洗浄水の純度が高くなりすぎると、半導体が静電破壊を
起こす原因となるからである。バブラー7を通過した水
は、それぞれの恒温槽8a,8bに戻し、温度調整など
をしてから再びバックグラインダ用の研削水やダイシン
グ用の切削水として利用される。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体製造工程における排水循環システムによれば、半導体
を製造する際の排水をろ過するセラミックフィルタと、
ろ過された排水の中に含まれる陰イオンを取り除くイオ
ン交換樹脂とを備えたので、セラミックフィルタによっ
て排水中に分散している金属固形物を効果的に除去し、
またイオン交換樹脂によって排水中に溶けている陰イオ
ンを取り除くことで、循環水の純度を上げることができ
ると共に、安全性の高い循環水を得ることができる。ま
た、セラミックフィルタを用いたことで、ガリウムヒ素
化合物半導体の製造工程においても、所定のろ過性能を
長期に亘って維持できると共に、フィルタの再生が可能
となりフィルタ寿命を格段に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体製造工程における排水循環
システムの概要図である。
【符号の説明】
1 半導体製造装置 2 沈殿槽 3 ダーティタンク 4 セラミックフィルタ装置 5 クリーンタンク 6 イオン交換装置 7 バブラー 8 恒温槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/304 648 C02F 1/00 L // C02F 1/00 B01D 35/02 Z (72)発明者 古屋 貴志 山梨県塩山市下於曽596番地 株式会社塩 山製作所内 Fターム(参考) 3C047 FF08 GG13 4D019 AA03 BA05 BB01 CA01 4D025 AA09 AB14 AB24 BA08 BA13 DA10 4D064 AA31

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体を製造する際の排水をろ過するセ
    ラミックフィルタと、ろ過された排水の中に含まれる陰
    イオンを取り除くイオン交換樹脂とを備えたことを特徴
    とする半導体製造工程における排水循環システム。
  2. 【請求項2】 前記半導体がガリウムヒ素化合物半導体
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体製造工程
    における排水循環システム。
  3. 【請求項3】 前記陰イオンが亜ヒ酸イオン及び/又は
    ヒ酸イオンであることを特徴とする請求項1記載の半導
    体製造工程における排水循環システム。
  4. 【請求項4】 前記セラミックフィルタでろ過された排
    水に、水を補給することを特徴とする請求項1記載の半
    導体製造工程における排水循環システム。
  5. 【請求項5】 前記イオン交換樹脂の下流側に、二酸化
    炭素吹込装置を設けたことを特徴とする請求項1記載の
    半導体製造工程における排水循環システム。
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