JP2005334992A - 廃液処理装置及び廃液処理方法、半導体装置の製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】 廃液中の研削屑を効率良く除去できるようにすると共に、この廃液を再利用できるようにした廃液処理装置及び廃液処理方法、半導体装置の製造システムを提供する。
【解決手段】 シリコンウエーハに純水を供給しつつ当該シリコンウエーハを研削又は切断する工程から排出される廃水中から削りカスを取り除く廃水処理装置１００であって、廃水中から大きさが５［μｍ］以上の削りカスを取り除くプレフィルター２０と、プレフィルター２０を通過した廃水中から大きさが１［μｍ］以上の削りカスを取り除くメンブレンフィルター３０と、メンブレンフィルター３０を通過した廃水中から大きさが０．１［μｍ］以上の削りカスを取り除く微細フィルター４０と、を備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃液処理装置及び廃液処理方法、半導体装置の製造システムに関し、特に、ウエーハの裏面研削工程や、そのダイシング工程で発生する研削屑を含む廃液の処理技術に関するものである。

半導体装置の製造工程（以下、「半導体製造工程」という。）には、ウエーハの表面にＩＣチップを形成した後で、その裏面を研磨してウエーハの厚みを小さくする裏面研削（バックグラインド）工程や、裏面研削工程の後でウエーハを複数のＩＣチップに分割するダイシング工程がある。これらの工程では、ウエーハに純水を供給しながらその裏面を砥石で研削したり、ダイヤモンドカッタを用いてウエーハをスクライブラインに沿って切断したりする。それゆえ、これらの工程から排出される廃液中には、ウエーハの細かな削りカス等が多数含まれている。

図５は、従来例に係る廃液処理方法を示す概念図である。ウエーハ研削装置（例えば、バックグラインダーや、ダイサー等）２００から排出された廃液は、図５に示すように、一旦、沈殿槽３００に集められる。そして、自然沈殿や、ｐＨ調整剤等によって、削りカスと液体とに分離される。ここで、沈殿槽３００で沈殿した削りカス等は汚泥として廃棄処理される。また、削りカスが取り除かれた廃液は、必要に応じてさらに濾過された後、製造工場の外へ排出される。

また、その他の廃液処理方法としては、例えば、特許文献１に、スラッジ（削りカス）を含む廃液を遠心分離装置に導入して、この廃液をスラッジと液体とに遠心分離する方法が記載されている。さらに、特許文献２には、分画性能が０．０５［μｍ］以下の多孔質中空糸膜を用いた分離膜に、研削屑（削りカス）を含む研削液を通して、研削屑と液体とを分離する方法が記載されている。
特開平７−６００７１号公報 特開平６−１３４２６４号公報

ところで、図５に示した従来例では、削りカスが取り除かれた廃液は、必要に応じてさらに濾過された後で、製造工場の外へ排出されていた。つまり、ウエーハ研削装置２００から排出される廃液は、再利用されることなく製造工場の外へ捨てられるので、純水の使用量が多いという問題があった。
また、特許文献１には、遠心分離装置でスラッジを取り除いた液体を濾過することによって、この液体を再利用することが記載されている。このような構成であれば、純水をリサイクル使用することができ、純水の使用量を低減することが可能である。しかしながら、その一方で、特許文献１では、遠心分離装置による遠心分離工程が廃水処理を律速するおそれがあり、図５に示した従来例と比べて、廃水処理のスループットが低い可能性がある。

さらに、特許文献２は、分離膜を構成する多孔質中空糸膜の分画性能を０．０５［μｍ］以下に限定しているので、分離膜による濾過速度は遅く、廃液の処理量が多い場合にはその処理量に対して濾過が追いつかないおそれがある。
本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、廃液中の研削屑を効率良く除去できるようにすると共に、この廃液を再利用できるようにした廃液処理装置及び廃液処理方法、半導体装置の製造システムの提供を目的とする。

〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の廃液処理装置は、半導体基板に所定の液体を供給しつつ当該半導体基板を研削又は切断する工程から排出される廃液中から研削屑を取り除く廃液処理装置であって、前記廃液中から大きさが５［μｍ］以上の研削屑を取り除く第１フィルターと、前記第１フィルターを通過した廃液中から大きさが１［μｍ］以上の研削屑を取り除く第２フィルターと、前記第２フィルターを通過した廃液中から大きさが０．１［μｍ］以上の研削屑を取り除く第３フィルターと、を備えたことを特徴とするものである。

ここで、半導体基板とは、例えばシリコン等の半導体からなるウエーハのことである。また、研削屑とは、例えばウエーハの削りカス等のことである。半導体製造工程では、ウエーハの表面にＩＣチップを形成した後で、その裏面を研磨してウエーハの厚みを小さくする裏面研削工程や、裏面研削工程の後でウエーハをスクライブラインに沿って切断するダイシング工程がある。これらの裏面研削工程や、ダイシング工程から排出される廃液中には、ウエーハの細かな削りカス等が多数含まれており、その大きさはだいたい１〜１０数［μｍ］程度である。

発明１の廃液処理装置によれば、裏面研削工程や、ダイシング工程で発生する削りカスの大きさに基づいて、第１フィルターと、第２フィルターと、第３フィルターの濾過性能をそれぞれ特定している。このような構成により、廃液処理のスループットをあまり低下させることなく、廃液中の削りカス等を効率良く除去することができる。
また、第３フィルターによって、廃液中から０．１［μｍ］程度の微細な削りカス等もほとんど取り除かれる。従って、第３フィルターで濾過した後の廃液を再利用水として、例えば裏面研削工程や、ダイシング工程等で使用することが可能である。
〔発明２〕 発明２の廃液処理装置は、発明１の廃液処理装置において、前記廃液を貯めて当該廃液中の研削屑を沈殿させる沈殿槽を備え、前記廃液は前記沈殿槽で前記研削屑の沈澱処理が施された後で、前記第１フィルターに導入されることを特徴とするものである。

このような構成であれば、廃液を第１フィルターで濾過する前に、この廃液中に含まれる研削屑をある程度取り除くことができる。従って、第１フィルター等の目詰まりを遅らせることができ、第１フィルター等の交換周期や、洗浄周期等（いわゆる、メンテナンス周期）を延ばすことができる。
〔発明３〕 発明３の廃液処理装置は、発明１又は発明２の廃液処理装置において、前記第２フィルターは、メンブレンフィルターであることを特徴とするものである。ここで、メンブレンフィルターとは、逆浸透膜を利用したフィルターのことであり、廃液を清浄度の高い透過水と、研削屑濃度の高い濃縮水とに分離するものである。このメンブレンフィルターでは、濃縮水は器外に排出される。

発明３の廃液処理装置によれば、１［μｍ］以上の大きさの研削屑を多く含む濃縮廃液は第２フィルター内に留まらずに器外に排出されるので、第２フィルターの目詰まりを抑制することができる。
〔発明４〕 発明４の廃液処理方法は、発明１から発明３の何れか一の廃液処理装置を用いて、前記半導体基板を研削又は切断する工程から排出された前記廃液中から前記研削屑を取り除くことを特徴とするものである。

このような構成であれば、発明１から発明３の何れか一の廃液処理装置が応用されるので、廃液中の研削屑を効率良く除去することができ、廃液を再利用することができる。
〔発明５〕 発明５の半導体装置の製造システムは、発明１から発明３の何れか一の廃液処理装置と、前記半導体基板に前記液体を供給しつつ当該半導体基板を研削又は切断する基板加工装置と、を備えたことを特徴とするものである。

このような構成であれば、発明１から発明３の何れか一の廃液処理装置が応用されるので、０．１［μｍ］以上の大きさの研削屑を廃液中から効率良く除去することができる。また、廃液中から０．１［μｍ］以上の大きさの研削屑を除去した後で、この廃液を基板加工装置に戻して再利用することも可能である。
〔発明６〕 発明６の半導体装置の製造システムは、発明５の半導体装置の製造システムにおいて、１台又は２台以上の前記基板加工装置に１台の前記廃液処理装置が接続されており、前記廃液処理装置には、前記基板加工装置から排出される前記廃液だけが導入されることを特徴とするものである。

このような構成であれば、廃液処理装置は単一種類の廃液だけを処理することになる。従って、前記基板加工装置から排出される廃液に他種類の廃液（例えば、酸、アルカリ廃液など）を混ぜて処理する場合と比べて、例えば前記沈殿槽に溜まる沈殿物の純度を高めることができ、沈殿物の再資源化が容易となる。例えば、半導体基板がシリコンウエーハの場合には、沈殿物はそのほとんどがシリコンの削りカスだけとなるので、沈殿物におけるシリコンの純度は高く、沈殿物を有効利用し易い。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る廃液処理装置及び廃液処理方法、半導体装置の製造システムについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る廃水処理装置１００の構成例を示す概念図である。図１に示す廃水処理装置１００は、ウエーハ研削装置２００から排出される廃水中から、０．１［μｍ］以上の大きさの削りカスを取り除く装置である。ここで、廃水は、ウエーハ研削装置２００においてシリコンウエーハ等の削りカス等を洗い流すために使用された後の水である。この水には、０．１〜１０数［μｍ］程度の削りカスが多数含まれている。

また、ウエーハ研削装置２００としては、シリコンウエーハ等の裏面を研削するバックグラインダー（裏面研削装置）や、シリコンウエーハをスクライブラインに沿って切断するダイサー等が挙げられる。どちらの装置においても、その研削時や、切断時にはシリコンウエーハ等（以下、単に「ウエーハ」という。）に純水等をかけて、その削りカスを洗い流すようになっている。

図１に示すように、廃水処理装置１００は、ウエーハ研削装置２００に隣接して設けられている。この実施形態では、例えば、１台のウエーハ研削装置２００に１台の廃水処理装置１００が接続されており、この１台のウエーハ研削装置２００から排出される廃水だけが廃水処理装置１００に導入されるようになっている。
この廃水処理装置１００は、沈殿槽１０と、プレフィルター２０と、メンブレンフィルター３０と、微細フィルター４０と、第１，第２ポンプＰ１，Ｐ２と、筐体５０等を有するものである。筐体５０の大きさは、例えば縦１．０［ｍ］×横０．８［ｍ］×高さ１．０［ｍ］程度である。

図１に示すように、ウエーハ研削装置２００の排水口と廃水処理装置１００の沈殿槽１０との間には廃水管Ｔ１が設けられており、ウエーハ研削装置２００の給水口と廃水処理装置１００の微細フィルター４０との間には給水管Ｔ２が設けられている。さらに、廃水処理装置１００には、後述する濃縮廃水を廃水処理装置１００の外へ排出するための濃縮廃水管Ｔ３が設けられている。そして、廃水管Ｔ１には第１バルブＶ１が、給水管Ｔ２には第２バルブＶ２が、濃縮廃水管Ｔ３には第３バルブＶ３がそれぞれ設けられている。

図１において、沈殿槽１０は、ウエーハ研削装置２００から廃水管Ｔ１を通って送られてきた廃水を貯留するタンクである。この沈殿槽１０の容量は、例えば２７〜６０［Ｌ］程度である。
また、プレフィルター２０は、配管ｔを介して沈殿槽１０とメンブレンフィルター３０とに接続されている。このプレフィルター２０は、例えば活性炭濾過方式のフィルターであり、例えば５〜１０［μｍ］以上の目に見えない比較的大きめの削りカス等を除去するものである。

また、メンブレンフィルター３０は、配管ｔを介してプレフィルター２０と微細フィルター４０とに接続されている。
図２は、メンブレンフィルター３０の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、メンブレンフィルター３０は、逆浸透膜３２を利用したフィルターのことである。メンブレンフィルター３０の導入側に廃水を送り込むと、この廃水は逆浸透膜３２を境に、清浄度の高い透過水と、削りカス等が濃縮された濃縮廃水とに分離される。そして、分離された透過水と濃縮廃水とがメンブレンフィルター３０の排出側から排出される。

図１に示す微細フィルター４０は、配管ｔを介してメンブレンフィルター３０の排出側に接続されている。このプレフィルター２０は、例えば活性炭吸着方式のフィルターであり、０．１［μｍ］以上の目に見えない比較的小さめの削りカスや、その他の不純物成分等を除去するものである。メンブレンフィルター３０の排出側から出てくる透過水は、この微細フィルター４０に送られる。また、メンブレンフィルター３０の排出側から出てくる濃縮廃水は、濃縮廃水管Ｔ３に送られる。

また、図１にように、第１ポンプＰ１は、沈殿槽１０とプレフィルター２０との間に設けられている。この第１ポンプＰ１は、削りカス等が沈殿処理された廃水を沈殿槽１０から汲み上げて、プレフィルター２０に送り込むものである。また、第２ポンプＰ２は、プレフィルター２０とメンブレンフィルター３０との間に設けられている。この第２ポンプＰ２は、プレフィルター２０で比較的大きめの削りカス等が除去された廃水をメンブレンフィルター３０に送り込むものである。

次に、図１に示した廃水処理装置１００を用いて、ウエーハ研削装置２００から排出された廃水中から削りカスを除去する方法について説明する。ここでは、第１から第３バルブを開放し、ウエーハ研削装置２００でウエーハの研削処理を連続的に行っている場合を想定する。
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ウエーハ研削装置２００によるウエーハＷの研削又は切断の一例を示す図である。ウエーハ研削装置２００が例えばバックグラインダーの場合には、ウエーハＷに純水をかけながらウエーハＷの裏面を砥石で研削し、図３（Ａ）の矢印で示すように、その厚さを薄くする。このとき、発生する削りカスは純水で洗い流され、廃水管Ｔ１（図１参照。）へ送られる。また、ウエーハ研削装置２００が例えばダイサーである場合には、ウエーハＷに純水をかけながら、図３（Ｂ）の破線で示すように、ウエーハＷをそのスクライブラインに沿って切断し、ＩＣチップ毎に個片化する。このとき発生する削りカスは、バックグラインダーの場合と同様に、純水によって洗い流され、廃水管Ｔ１（図１参照。）へ送られる。

図１において、廃水管Ｔ１から流れてきた削りカスを含む水（即ち、廃水）は、まず始めに、廃水処理装置１００の沈殿槽１０に貯められる。そして、この沈殿槽１０で、廃水に削りカス等の沈澱処理が施される。この沈殿処理は、基本的には自然沈殿で行うが、必要に応じて廃水にｐＨ調整剤等を混ぜて、その沈殿速度を促進させても良い。この沈殿槽１０によって、廃水中から削りカス等をある程度除去することができるので、沈殿槽１０の後段にあるプレフィルター２０等の目詰まりを遅らせることができる。それゆえ、プレフィルター２０等の交換周期や、洗浄周期等（いわゆる、メンテナンス周期）を延ばすことができる。

次に、この沈殿槽１０で廃水中から削りカス等がある程度除去された後で、この廃水は、第１ポンプＰ１によって沈殿槽１０から汲み上げられ、プレフィルター２０に送り込まれる。プレフィルター２０に送り込まれた廃水は、その廃水中から、例えば大きさが５〜１０［μｍ］以上ある削りカスが除去される。次に、この廃水は、第２ポンプＰ２によってメンブレンフィルター３０の導入側へ送り込まれる。

メンブレンフィルター３０に送り込まれた廃水は、１［μｍ］以上の大きさの削りカス等をほとんど含まない透過水と、削りカス等が濃縮された濃縮廃水とに分離される。そして、透過水だけが微細フィルター４０へ送られ、濃縮廃水は濃縮廃水管Ｔ３へ送られる。濃縮廃水管Ｔ３へ送られた濃縮廃水は、その後、例えば汚泥として廃棄処理される。
一方、微細フィルター４０に送り込まれた透過水（即ち、１［μｍ］以上の大きさの削りカス等をほとんど含まない廃水）は、その透過水中から、大きさが０．１〜１［μｍ］程度の削りカスや、同程度の大きさの不純物成分等が除去される。そして、削りカスや不純物成分等が除去された透過水は給水管Ｔ２へ送られ、再利用水としてウエーハ研削装置２００に給水される。この再利用水は、例えば純水と同じくらい高純度である。従って、ウエーハ研削装置２００では、この再利用水をウエーハにかけながら、ウエーハを研削したり切断したりすることが可能である。

また、図１に示すように、工場の純水供給系からウエーハ研削装置２００に供給される純水も、この微細フィルター４０を経由してウエーハ研削装置２００に供給されるようになっている。このような構成により、仮に何らかの不具合により、工場の純水供給系から送られてくる純水の純度が多少低くなってしまったような場合でも、この純水中の不純物成分等を除去することができ、その純度を高めることが可能である。

このように、本発明の実施形態に係る廃水処理装置１００によれば、裏面研削工程や、ダイシング工程で発生するウエーハの削りカスの大きさに基づいて、第１フィルターと、第２フィルターと、第３フィルターの濾過性能をそれぞれ特定している。このような構成により、廃水処理のスループットをあまり低下させることなく、廃水中の削りカス等を効率良く除去することができる。

また、メンブレンフィルター３０から出てくる透過水中の０．１［μｍ］程度の微細な削りカスや不純物成分等も、第３フィルターによってほとんど取り除かれる。従って、第３フィルターで濾過した後の廃水を再利用水として、例えば裏面研削工程や、ダイシング工程、或いは、その他の工程で使用することが可能である。
さらに、本発明に係る半導体装置の製造システムは、上述した廃水処理装置１００と、ウエーハ研削装置２００と、を備えたものである。このような構成であれば、０．１［μｍ］以上の大きさの削りカス等を廃水中から効率良く除去することができる。また、廃水中から０．１［μｍ］以上の大きさの削りカス等を除去した後で、この廃水を再利用水としてウエーハ加工装置で使用することもできる。

また、この半導体装置の製造システムでは、例えば、廃水処理装置１００はウエーハ研削装置２００から排出される廃水だけを廃水処理する構成となっている。このような構成であれば、ウエーハ研削装置２００から排出される廃水に他種類の廃液（例えば、酸、アルカリ廃液など）を混ぜて処理する場合と比べて、沈殿物はそのほとんどがシリコンの削りカスだけとなるので、沈殿物の再資源化が容易となる。

この実施形態では、ウエーハＷが本発明の半導体基板に対応し、純水が本発明の所定の液体に対応している。また、ウエーハ研削装置２００から排出される廃水が本発明の廃液に対応し、プレフィルター２０が本発明の第１フィルターに対応している。さらに、メンブレンフィルター３０が本発明の第２フィルターに対応し、微細フィルターが４０が本発明の第３フィルターに対応している。また、廃水処理装置１００が本発明の廃液処理装置に対応し、ウエーハ研削装置２００が本発明の基板加工装置に対応している。

なお、この実施形態では、１台のウエーハ研削装置２００に１台の廃水処理装置１００が接続されている場合について説明したが、ウエーハ研削装置２００と廃水処理装置１００の接続関係はこれに限られることはない。
例えば、図４に示すように、本発明に係る半導体装置の製造システムは、複数台のウエーハ研削装置２００に、１台の廃水処理装置１００が接続される構成でも良い。このような構成であれば、複数台のウエーハ研削装置２００から排出される廃水を１台の廃水処理装置１００で処理することとなる。この場合も、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

実施形態に係る廃水処理装置１００の構成例を示す概念図。 メンブレンフィルター３０の概略構成の一例を示す図。 ウエーハ研削装置２００によるウエーハＷの研削又は切断の一例を示す図。 半導体装置の製造システム（一例）を示すブロック図。 従来例に係る廃液処理方法を示す概念図。

符号の説明

１０ 沈殿槽、２０ プレフィルター、３０ メンブレンフィルター、３２ 逆浸透膜、４０ 微細フィルター、１００ 廃水処理装置、２００ ウエーハ研削装置、Ｐ１，Ｐ２ ポンプ、Ｔ１ 廃水管、Ｔ２ 給水管、Ｔ３ 濃縮廃水管、ｔ 配管、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 第１〜第３バルブ、Ｗ ウエーハ

Claims (6)

1. 半導体基板に所定の液体を供給しつつ当該半導体基板を研削又は切断する工程から排出される廃液中から研削屑を取り除く廃液処理装置であって、
   前記廃液中から大きさが５［μｍ］以上の研削屑を取り除く第１フィルターと、
   前記第１フィルターを通過した廃液中から大きさが１［μｍ］以上の研削屑を取り除く第２フィルターと、
   前記第２フィルターを通過した廃液中から大きさが０．１［μｍ］以上の研削屑を取り除く第３フィルターと、を備えたことを特徴とする廃液処理装置。
2. 前記廃液を貯めて当該廃液中の研削屑を沈殿させる沈殿槽を備え、
   前記廃液は前記沈殿槽で前記研削屑の沈澱処理が施された後で、前記第１フィルターに導入されることを特徴とする請求項１に記載の廃液処理装置。
3. 前記第２フィルターは、メンブレンフィルターであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の廃液処理装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載された廃液処理装置を用いて、前記半導体基板を研削又は切断する工程から排出された前記廃液中から前記研削屑を取り除くことを特徴とする廃液処理方法。
5. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載された廃液処理装置と、
   前記半導体基板に前記液体を供給しつつ当該半導体基板を研削又は切断する基板加工装置と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造システム。
6. １台又は２台以上の前記基板加工装置に１台の前記廃液処理装置が接続されており、
   前記廃液処理装置には、前記基板加工装置から排出される前記廃液だけが導入されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造システム。

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