JP2023520863A - 限外ろ過およびイオン交換によるスラリー銅廃液の処理 - Google Patents
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Abstract
溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含む、銅ＣＭＰプロセスからの廃棄物ストリームを処理する方法は、廃棄物ストリームを供給タンクに導入すること、廃棄物ストリームを供給タンクから限外ろ過モジュールに流すこと、廃棄物ストリームを限外ろ過モジュールの膜を通してろ過し、固体の少ないろ過液を形成すること、限外ろ過モジュールから固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットに導き、溶解銅を除去し、廃棄物ストリームの銅濃度より低い銅濃度を有する処理水溶液を製造すること、膜限外ろ過モジュールを逆洗して限外ろ過モジュールの膜からスラリー固体を除去すること、および、除去されたスラリー固体を処理水溶液と組み合わせて、環境への排出に適した銅濃度を有する混合排出ストリームを形成することを含む。【選択図】図２
Description
（関連出願との相互参照）
本出願は、２０２０年４月７日に出願された「ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＳＬＵＲＲＹ ＣＯＰＰＥＲ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ ＷＩＴＨ ＵＬＴＲＡＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＩＯＮ ＥＸＣＨＡＮＧＥ」と題する米国仮特許出願シリアル番号６３／００６，２６９に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）に基づく優先権を主張しており、その内容全体は参照により本願に組み込まれる。
本出願は、２０２０年４月７日に出願された「ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＯＦ ＳＬＵＲＲＹ ＣＯＰＰＥＲ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ ＷＩＴＨ ＵＬＴＲＡＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＩＯＮ ＥＸＣＨＡＮＧＥ」と題する米国仮特許出願シリアル番号６３／００６，２６９に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）に基づく優先権を主張しており、その内容全体は参照により本願に組み込まれる。
本明細書に開示される態様および実施形態は、廃棄物ストリームから１つ以上の金属種の濃度を低減するためのシステムおよび方法に関し、特に、化学機械平坦化廃棄物スラリーストリームから１つ以上の金属種を除去するためのシステムおよび装置に関するものである。
一態様によれば、濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームを処理する方法が提供される。この方法は、水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入すること、水性廃棄物ストリームを供給タンクから限外ろ過モジュールに流すこと、水性廃棄物ストリームを限外ろ過モジュールの膜を通してろ過して固体の少ないろ過液を形成すること、限外ろ過モジュールから固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットを通して導き、溶解銅を除去して水性廃棄物ストリームの銅濃度よりも低い銅濃度を有する処理水溶液を製造すること、膜限外ろ過モジュールを逆洗して限外ろ過モジュールの膜からスラリー固体を除去すること、および、除去されたスラリー固体を処理水溶液と組み合わせて、環境への排出に適した銅濃度を有する混合排出ストリームを形成することを含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、限外ろ過モジュールからの固体の少ないろ過液をろ過液保持タンクに導くこと、および、ろ過液保持タンクからの固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットに導くことを更に含む。
いくつかの実施形態において、限外ろ過モジュールを逆洗することは、ろ過液保持タンクからの固体の少ないろ過液で限外ろ過モジュールの膜を逆洗することを含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、限外ろ過モジュールを逆洗するために使用された固体の少ないろ過液および除去されたスラリー固体を逆洗保持タンクに導くことをさらに含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、逆洗保持タンクにおいて除去されたスラリー固体を沈降させることをさらに含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、逆洗保持タンクから供給タンクへ上澄みを導くことをさらに含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整することは、水性廃棄物ストリームのｐＨを約３のｐＨに調整することを含む。
いくつかの実施形態において、限外ろ過モジュールの膜を通して水性廃棄物ストリームをろ過することは、限外ろ過モジュールの入口圧力を１平方インチ当たり約１．５ポンド未満に維持しながら、１日当たり膜面積１平方フィート当たり約４０ガロン（ＧＦＤ）の水性廃棄物ストリームを、限外ろ過モジュールの膜を通してろ過することを含む。
いくつかの実施形態では、限外ろ過モジュールの逆洗は、ろ過および逆洗の各サイクルにおいて水性廃棄物ストリームをろ過する所定時間の後に実行される。
いくつかの実施形態において、水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入することは、０．５０μｍ以上のサイズを有する研磨粒子の濃度が少なくとも１０６／ｍｌである水性廃棄物ストリームを導入することを含む。
別の態様によれば、濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームの処理を容易にする方法が提供される。本方法は、限外ろ過モジュール、イオン交換モジュール、および逆洗保持タンクを準備すること、限外ろ過モジュールをイオン交換モジュールの上流に流体接続すること、逆洗保持タンクを限外ろ過モジュールの逆洗出口に流体接続すること、逆洗保持タンクの固体出口をイオン交換モジュールの出口に流体接続すること、および、逆洗保持タンクの上澄み出口を限外ろ過モジュールの入口に流体接続することを含む。
別の態様によれば、濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームを処理するためのシステムが提供される。このシステムは、水性廃棄物ストリームの供給源に流体的に接続可能な供給タンクと、供給タンクの出口に流体的に接続可能な入口を有する限外ろ過ユニットと、イオン交換ユニットを通過するストリームから銅を除去するように操作可能な媒体を含み、限外ろ過ユニットのろ液出口に流体的に接続可能な入口を有するイオン交換ユニットと、限外ろ過ユニットの逆洗出口に流体的に接続可能な入口、イオン交換ユニットの精製水出口に流体的に接続可能な沈降固体出口、および供給タンクに流体的に接続可能な上澄み出口を有する逆洗保持タンクと、を備える。
いくつかの実施形態では、システムは、限外ろ過ユニットのろ過液出口とイオン交換ユニットの入口との間に流体的に接続可能なろ過液保持タンクをさらに備える。
いくつかの実施形態において、システムは、ろ過液保持タンクから限外ろ過ユニットを通り、逆洗保持タンクへろ過液を導くように構成された逆洗ポンプをさらに備える。
いくつかの実施形態では、システムは、水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入すること、水性廃棄物ストリームを供給タンクから限外ろ過ユニットに流すこと、水性廃棄物ストリームを限外ろ過ユニットの膜を通してろ過して固体の少ないろ過液を形成すること、限外ろ過ユニットからの固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットを通して導き、水性廃棄物ストリームの銅濃度よりも低い銅濃度を有する処理水溶液を製造すること、限外ろ過ユニットの膜を逆洗して、限外ろ過ユニットの膜からスラリー固体を除去すること、および、除去した保持固体を処理水溶液と組み合わせて環境へ放出するのに適した銅濃度を有する混合排出ストリームを形成することを含む方法をシステムに行わせるように構成されたコントローラをさらに備える。
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムに、除去されたスラリー固体を逆洗保持タンク内で沈降させるようにさらに構成される。
いくつかの実施形態において、コントローラは、システムに、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整させるようにさらに構成される。
いくつかの実施形態において、コントローラは、システムに、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを約３のｐＨに調整させるようにさらに構成される。
いくつかの実施形態において、コントローラは、限外ろ過ユニットの入口圧力を１平方インチ当たり約１．５ポンド未満に維持しながら、限外ろ過ユニットの膜を通して１日当たり膜面積１平方フィート当たり約４０ガロンの水性廃棄物ストリームをシステムにろ過させるようにさらに構成されている。
添付の図面は、縮尺通りに描かれることを意図していない。図面において、様々な図に図示される各同一またはほぼ同一の構成要素は、同数の数字で表される。明確にするために、全ての構成要素が全ての図面においてラベル付けされるとは限らない。以下の図面において、
図１Ａは、銅（Ｃｕ）化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスからの廃棄物スラリーのサンプル中の研磨材料の粒子の測定された粒子サイズを図示しており、
図１Ｂは、ＣｕＣＭＰプロセスからの廃棄物スラリーのサンプル中の研磨材料の粒子の測定された濃度を図示しており、
図２は、本発明の１つ以上の実施形態に従ったＣＭＰスラリー廃棄物処理システムの概略図であり、
図３は、一例のＣｕＣＭＰスラリー廃棄物処理システムからの排出液中の全Ｃｕ濃度を求めるための計算を説明しており、
図４は、ＣｕＣＭＰスラリーの異なるサンプルをろ過するための限外ろ過器の様々な操作方法を評価するために使用されるシステムの構成を図示しており、
図５は、ＣｕＣＭＰスラリーのろ過および逆洗評価中の限外ろ過器への流体流入および流出方向を図示しており、
図６は、ろ過評価に使用される限外ろ過器の化学的に強化された逆洗におけるステップを図示しており、
図７Ａは、第１セットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を動作させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｂは、別の条件のセット下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｃは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｄは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｅは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｆは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｇは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、
図７Ｈは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートであり、そして、
図７Ｉは、別のセットの条件下でＣｕＣＭＰスラリーのろ過のために限外ろ過器を作動させている間の、時間対入口圧力のチャートである。
（詳細な説明）
半導体マイクロエレクトロニックチップ（マイクロチップ）製造会社は、マイクロチップ上の電子回路をより小さな寸法に縮小するための高度な製造プロセスを開発してきた。より小さな回路寸法は、単一のマイクロチップ上により小さな個々の最小特徴サイズまたは最小線幅を含む。最小特徴サイズまたは最小線幅を小さくすることで、より多くのコンピュータロジックをマイクロチップに搭載することができる。
半導体マイクロエレクトロニックチップ（マイクロチップ）製造会社は、マイクロチップ上の電子回路をより小さな寸法に縮小するための高度な製造プロセスを開発してきた。より小さな回路寸法は、単一のマイクロチップ上により小さな個々の最小特徴サイズまたは最小線幅を含む。最小特徴サイズまたは最小線幅を小さくすることで、より多くのコンピュータロジックをマイクロチップに搭載することができる。
現代の多くの半導体製造プロセスでは、旧来のアルミニウムベースのプロセスの代わりに銅（Ｃｕ）を使用して、シリコンウエハ上にＣｕマイクロチップ回路を形成している。銅はアルミニウムよりも電気抵抗が低く、それにより、マイクロチップ内の電気伝導体にアルミニウムを利用するマイクロチップよりも、低発熱ではるかに速い速度で動作することができるマイクロチップを提供する。Ｃｕは、超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）シリコン構造体に導入され、これらのシリコン構造体上の相互接続材料、およびビア、およびトレンチとして利用されている。完全集積の多値集積回路マイクロチップでは、現在、Ｃｕは好ましい相互接続材料である。
ＵＬＳＩシリコン構造体は、１００万個を超えるトランジスタを含む集積回路である。ＣＭＯＳシリコン構造体とは、同一基板上にｎ型金属酸化物半導体（Ｎ－ＭＯＳ）とｐ型金属酸化物半導体（Ｐ－ＭＯＳ）とのトランジスタを含む集積回路である。
Ｃｕ金属層の化学的機械研磨（ＣＭＰ）平坦化は、多くの現代の半導体製造プロセスの一部として使用されている。ＣＭＰ平坦化により、マイクロチップのための平坦な基板作業面が得られる。現在の技術ではＣｕを効果的にエッチングできないため、半導体製造設備ツールでは、シリコンウエハの表面を準備するために研磨工程を採用している。
集積回路の化学機械研磨は、半導体マイクロエレクトロニクスウエハの平坦化を含む。マイクロチップの局所的な平坦化は、化学的および機械的に動作して、約１０μｍまでの微細なレベルで表面を平滑化する。マイクロチップの全体の平坦化は、約１０μｍ以上の高さにまで及ぶ。ＣＭＰ平坦化装置は、後続の精密集積回路製造ステップの前に材料を除去するために使用される。
ＣＭＰ平坦化プロセスは、酸化剤、研磨剤、錯化剤、および他の添加物からなる研磨スラリーを含む。研磨スラリーは、研磨パッドと一緒に使用され、ウエハから余分なＣｕを除去する。化学的／機械的スラリーでウエハを研磨することにより、シリコン構造体からシリコン、Ｃｕ、および各種微量金属を除去する。化学的／機械的スラリーは、研磨パッドと組み合わせて平坦化テーブル上のシリコンウエハに導入される。酸化剤およびエッチング液を導入し、物質の除去を制御する。ウエハからゴミを除去するために、脱イオン水によるリンス処理を行うことが多い。逆浸透膜（ＲＯ）からの超純水（ＵＰＷ）および脱イオン水もまた、シリコンウエハをリンスするために半導体製造設備ツールで使用することができる。
ＣＭＰ平坦化プロセスでは、プロセス水にＣｕが導入される。政府の規制機関は、ＣＭＰ平坦化プロセスからの廃液について、ＣＭＰ平坦化が電気めっきプロセスではないにもかかわらず、電気めっきプロセスからの廃液についてと同様に厳しく規制を書き込んでいる。
廃液中の溶液中のＣｕイオンは、許容される廃液処理のために副産物である研磨スラリーから除去されることが望ましい。
マイクロチップのＣＭＰ平坦化により、約１から１００ｍｇ／ｌのレベルでＣｕイオンを含む副産物「研削」（研磨）スラリー廃水が生成される。マイクロチップの平坦化からの副産物研磨スラリー廃水は、約５００から２０００ｍｇ／ｌ（５００から２０００ｐｐｍ）のレベルで直径約０．０１から１．０μｍのサイズの研磨材料固体、例えば、シリカ、アルミナ、および／または１つ以上の他の金属酸化物も含有する。図１Ａおよび１Ｂは、ＣｕＣＭＰプロセスからの廃棄物スラリーのサンプルにおいて観察された研磨材料の粒子の、粒子サイズおよび濃度を図示している。サンプル１１１９４は、顧客のシステムにおいてｐＨを３．２７に調整した後の廃Ｃｕ研磨スラリーストリームから採取したものである。サンプル３８Ｃは、顧客の酸性化ステップの前に収集された廃Ｃｕ研磨スラリーストリームからのもので、試験室で硫酸を用いてｐＨ４に酸性化されたものである。サンプル３８Ｄは、顧客の酸性化ステップの前に収集された廃Ｃｕ研磨スラリーストリームからのもので、試験室で硫酸を用いてｐＨ３に酸性化されたものである。サンプル３９Ａ１は、廃Ｃｕ研磨スラリーストリームのサンプルで、高固形分条件を模擬するために試験室でバージンスラリー（３．３５ｍＬ／Ｌ）をスパイクしたものである。バージンスラリーを添加した後のこのサンプルのｐＨは７．０だった。サンプル３９Ａ２は、廃Ｃｕ研磨スラリーストリームのサンプルで、これも高固形分条件を模擬するために試験室でバージンスラリー（３．３５ｍＬ／Ｌ）をスパイクしたものである。このサンプルのｐＨは、硫酸でｐＨ３に調整された。図１の表から分かるように、バージンスラリーをスパイクしていない各サンプルについて、数加重平均粒子サイズは０．７５μｍ未満であった。
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）からなる酸化剤は、典型的には、ＣＭＰプロセス中にマイクロチップからＣｕを溶解させるのを助けるために使用される。従って、約３００ｐｐｍ以上のレベルの過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）も副産物研磨スラリー廃水中に存在し得る。
クエン酸またはアンモニアのようなキレート剤も、Ｃｕを溶液中に維持することを容易にするために副産物研磨スラリー中に存在し得る。
ＣＭＰスラリー廃水は、リンスストリームを含めて約１０ｇｐｍの流量でいくつかのＣＭＰツールから排出される。このＣＭＰスラリー廃水は、約１から１００ｍｇ／ｌの濃度で溶解したＣｕを含み得る。
複数の工具を操作する製造施設は、典型的には、製造施設の流出口に排出されたときに環境上の懸念となるのに十分な量のＣｕを発生させるであろう。製造施設の廃水処理システムに導入する前に、ＣｕＣＭＰ廃水中に存在するＣｕの排出を制御するための処理プログラムが望まれている。
半導体製造施設における廃水処理システムは、しばしば、ｐＨ中和およびフッ化物処理を特徴とする。「配管末端」処理システムは、典型的には、Ｃｕのような重金属を除去するための装置を含んでいない。Ｃｕ除去のための点源処理を提供するための装置および方法は、高価な配管末端Ｃｕ処理システムを設置する必要性を解決するであろう。
廃棄物溶液の特徴と同様に装置の物流を考慮すると、コンパクトであり、単一のＣｕＣＭＰツールまたはＣｕＣＭＰツールのクラスタの排出要件を満たすことができる点源Ｃｕ処理装置が望ましい。
イオン交換技術は、大量の水から低レベルの汚染物質を濃縮して除去するのに有効である。また、イオン交換は、特定の汚染物質を除去するための廃水処理においても効果的に用いられている。イオン交換で廃水から特定の汚染物質を経済的に除去するためには、選択的な樹脂を利用するか、除去しなければならない特定のイオンに対してイオン選択性を持たせることが重要であることが多い。１９８０年代には、多くのイオン交換樹脂メーカーが選択的な樹脂を開発した。これらのイオン交換樹脂は、特定のイオンに対して、従来のカチオン樹脂およびアニオン樹脂よりも高い容量と高い選択性とを有するため、広く受け入れられた。
カチオン選択性樹脂は、グルコン酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、およびアンモニアなどの錯化剤、ならびに一部の弱いキレート化合物を含む溶液から遷移金属を除去する能力を実証している。これらの選択性樹脂はキレート樹脂と呼ばれ、イオン交換部位が遷移金属を掴んで付着させる。キレート樹脂は錯化剤または弱いキレート化学物質との間の化学結合を切断する。
イオン交換樹脂は、溶液からＣｕイオンを引き抜くために使用される。
銅スラリーを含む廃水は、溶解したＣｕを除去するためにイオン交換で処理され得る。通常、スラリーはイオン交換カラムを詰まらせることなく通過する。しかしながら、最近、以前に利用されていたＣｕＣＭＰスラリーよりも研磨剤粒子サイズが小さい新しいＣｕＣＭＰスラリーが利用されるようになってきている。この新しいスラリーを使用したＣＭＰツールからの廃棄物ストリーム中の研磨剤粒子サイズ分布および濃度は、前述の図１Ａおよび図１Ｂに示されている。この新しいタイプのスラリーの例を利用したＣＭＰツールからの廃棄物ストリームは、通過する際にイオン交換システムを詰まらせることが観察されている。特定の理論に束縛されるものではないが、イオン交換システムを通過する前にｐＨが（３まで）低下すると、研磨粒子が互いに付着して成長し、目詰まりを引き起こすと考えられる。イオン交換システムにもかかわらず、より良いＣｕ除去を得るために、ｐＨは典型的に低下する。
一実施形態では、限外ろ過器と濃縮タンクとからなるＣｕ含有スラリーのイオン交換処理を可能にするシステムおよび方法が提案される。スラリーＣｕ廃棄物は、限外ろ過器システムに入る。いくつかの実施形態では、限外ろ過器システムは、ろ過モードで３２分、逆洗モードで２分、動作される。逆洗モードの間、ろ過液は、順方向流量の２倍の速度で限外ろ過器システムを通して逆処理され得る。いくつかの実施形態では、逆洗自体は約０．６分続く。残りの１．４分の間、限外ろ過器システムを通しての順流または逆流はない。逆洗サイクルの間、限外ろ過器システムによって除去されたあらゆる固体は、限外ろ過器システムから洗い流される。逆洗は濃縮タンクに導かれ、そこで固体が沈降する。固体の沈降は数秒のうちに起こり得る。濃縮タンクの上澄み液（オーバーフロー）は、ほとんど固体がなく、限外ろ過器に戻されることがある。固体は、イオン交換システムの排出液にゆっくりと流すことができる。これらの固体はまだいくらかのＣｕ（例えば、約１５ｍｇ／Ｌ）を含んでいるが、その量は沈降により十分に減少しており、イオン交換排出液／スラリー固体排出物の組み合わせにおけるＣｕの著しい増加を引き起こすことはない。イオン交換排出液中のＣｕを０．１ｍｇ／Ｌと仮定すると、沈殿したスラリー固体をイオン交換排出液と混合した後のＣｕレベルは０．１４５ｍｇ／Ｌとなり、それでも多くの管轄区域で用いられている排出目標０．５ｍｇ／Ｌより十分に低い。
図２を参照すると、本システムの動作は以下の通りである。
流入するＣｕ含有ＣＭＰスラリー廃棄物ストリーム１０５は、供給タンク１１０に導入される。ＣＭＰスラリー廃棄物ストリーム１０５は、供給タンク１１０に導入される前に、約３のｐＨを有するようにｐＨ調整によって前処理されたものであってよい。加えてまたは代替的に、ＣＭＰスラリー廃棄物ストリーム１０５は、ｐＨ調整剤１４０の供給源（例えば、水酸化ナトリウムの硫酸）からのｐＨ調整剤の供給タンク１１０への導入により、供給タンク１１０内で所望のｐＨ、例えば、約３にｐＨ調整されてもよい。順流運転中、Ｃｕスラリー廃棄物は、供給タンク１１０から供給ポンプ１１５を経て限外ろ過器モジュール１２０に流入する。Ｃｕスラリー廃棄物は、限外ろ過器モジュール１２０の膜を通してろ過され、固体の少ないろ過液が生成する。いくつかの実施形態では、限外ろ過器モジュール１２０の膜は、０．０２μｍの孔径を有するポリエーテルスルホン膜である。限外ろ過器１２０からのろ過液は、ろ過液保持タンク１２５に導かれ、そこからＣｕイオン交換システム１３０を通してポンプで送られる。Ｃｕイオン交換システム１３０は、ＬＥＷＡＴＩＴ（登録商標）ＴＰ２０７弱酸性、キレート性イミノ二酢酸基を有するマクロポーラスイオン交換樹脂（Ｓｙｂｒｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．， ａ ＬＡＮＸＥＳＳ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ， Ｎ．Ｊ）などの樹脂、あるいは参照によりここに組み込まれる米国特許第７，４８８，４２３号に開示されるような他の樹脂および／またはシステム構成要素を利用してもよく、米国特許第７，４８８，４２３号に開示されるように動作させることができる。
設定された間隔（例えば、３２分ごと）で、限外ろ過器は、ろ過液保持タンク１２５からのろ過液を使用して逆洗される。限外ろ過器１２０で除去されたスラリー固体を含む逆洗は、逆洗保持タンク１３５に導かれる。逆洗保持タンク１３５は、汚泥濃縮タンクとほぼ同様に動作する。固体が収集されるとき、それらは沈降させられる。結果として生じる上澄み液は、供給タンク１１０に戻される。上澄み液は、いくらかの残留固体を含む可能性があるので、イオン交換システム１３０にではなく、供給タンク１１０に送られる。
逆洗保持タンク１３５内の固体は沈降する。濃縮／沈降した固体は、次に、制御された速度でイオン交換システムの排出液にポンプで送られる。ここで、それらは、イオン交換システム１３０からの、今やＣｕフリーな（または本質的にＣｕフリー、例えば０．１ｍｇ／Ｌ以下の溶解Ｃｕを有する）排出液と再び組み合わされて、排出される。固体はまだいくらかの浸入型Ｃｕを含むが、それらの量が著しく減少しているので、組み合わされた排出物中のＣｕは重要ではなく、組み合わされた排出物は多くの管轄区域で環境に排出され得る。
固体は、浸入型Ｃｕをまだ含んでいるので、逆洗保持タンク１３５中で濃縮される。計算は、固体が再導入されるとき、イオン交換システム排出物中の全体的なＣｕレベルがわずかに増加するだけであることを示す。一例のシステムの計算は図３に示されており、１５ｍｇ／ＬのＣｕを含む廃棄物ストリームを供給した場合、システムからの最終混合排出物中のＣｕの総濃度は０．１４５ｍｇ／Ｌであり、最終混合排出物中のＣｕ濃度は、廃棄物ストリーム中の初期濃度の１％未満であることを示している。
システムは、本明細書に開示される方法の実施形態を実行するために、システムの異なるバルブＶ、ポンプ、およびｐＨ調整剤１４０の供給源を制御するコンピュータ化されたコントローラ１４５を含んでもよい。コントローラ１４５とバルブ、ポンプ、およびｐＨ調整剤の供給源との間の接続は、図示を容易にするために示されていない。
（実施例－限外ろ過試験）
（サンプルの説明）
いくつかのＣｕＣＭＰスラリーサンプルを受け取り、評価した。以下のリストは、サンプル（体積およびラベル）について詳述する。
（サンプル＃ 容量 ラベル）
１１１９０ ２ｘ１Ｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル
１１１９３ １ｘ５５ｇａｌ 流入液
１１２４５ １ｘ５５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷ流入液、ｐＨ約９．５
１１２４４ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（ＰＬ８１０９）－１Ａ
１１２４５ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（ＰＬ８１０９）－１Ｂ
１１２４６ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（Ｃｕ４５４５）－２Ａ
１１２４７ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（Ｃｕ４５４５）－２Ｂ
（サンプルの説明）
いくつかのＣｕＣＭＰスラリーサンプルを受け取り、評価した。以下のリストは、サンプル（体積およびラベル）について詳述する。
（サンプル＃ 容量 ラベル）
１１１９０ ２ｘ１Ｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル
１１１９３ １ｘ５５ｇａｌ 流入液
１１２４５ １ｘ５５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷ流入液、ｐＨ約９．５
１１２４４ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（ＰＬ８１０９）－１Ａ
１１２４５ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（ＰＬ８１０９）－１Ｂ
１１２４６ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（Ｃｕ４５４５）－２Ａ
１１２４７ １ｘ２．５ｇａｌ Ｄ１Ｘ ＳＣＷスラリーサンプル（Ｃｕ４５４５）－２Ｂ
（限外ろ過器の説明）
異なる試験サンプルの処理方法の評価に使用した限外ろ過器は、９ｍｍのチャンネルを７本持つシングルマルチボアのポリエーテルスルホンチューブを含んでいた。
異なる試験サンプルの処理方法の評価に使用した限外ろ過器は、９ｍｍのチャンネルを７本持つシングルマルチボアのポリエーテルスルホンチューブを含んでいた。
以下は、試験に使用した限外ろ過器の一般的な説明である。実験セットアップの図が図４に示されている。
（限外ろ過器―膜）
－ 構造材料 ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）
－ 数量 １
－ 表面積、合計 １．０７平方フィート
－ 流入ポンプタイプ 容積式
－ 逆洗ポンプタイプ 容積式
（動作パラメータ）
－ バックパルス頻度（分） ３０から１２０
－ バックパルス流量（ＧＦＤ） １３５
－ 流入流量（ＧＦＤ） ３５から４０
（運転モード）
以下のようないくつかの運転条件を検討した。
－ 標準運転：デッドヘッドタイプの運転で、ろ過液のストリームのみが生成される。これは、３６秒の逆洗を伴う３２分のサイクルである。
－ 長時間の運転：デッドヘッドタイプの運転で、ろ過液のストリームのみが生成される。脱イオン水リンス（逆洗で除去された固形分に銅が含まれていないことを確認するため）と脱イオン水逆洗を含む２時間サイクル。
－ 長時間の運転フロースルー：２時間サイクルで、濃縮液から総流量の約２５％で入口に戻るサイドストリームを再循環させる。再度、脱イオン水によるリンスで固体から銅を除去する。
ろ過および逆洗の間の限外ろ過器への流体流入および流出方向は、図５に示されている。
（限外ろ過器―膜）
－ 構造材料 ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）
－ 数量 １
－ 表面積、合計 １．０７平方フィート
－ 流入ポンプタイプ 容積式
－ 逆洗ポンプタイプ 容積式
（動作パラメータ）
－ バックパルス頻度（分） ３０から１２０
－ バックパルス流量（ＧＦＤ） １３５
－ 流入流量（ＧＦＤ） ３５から４０
（運転モード）
以下のようないくつかの運転条件を検討した。
－ 標準運転：デッドヘッドタイプの運転で、ろ過液のストリームのみが生成される。これは、３６秒の逆洗を伴う３２分のサイクルである。
－ 長時間の運転：デッドヘッドタイプの運転で、ろ過液のストリームのみが生成される。脱イオン水リンス（逆洗で除去された固形分に銅が含まれていないことを確認するため）と脱イオン水逆洗を含む２時間サイクル。
－ 長時間の運転フロースルー：２時間サイクルで、濃縮液から総流量の約２５％で入口に戻るサイドストリームを再循環させる。再度、脱イオン水によるリンスで固体から銅を除去する。
ろ過および逆洗の間の限外ろ過器への流体流入および流出方向は、図５に示されている。
（化学的に強化された逆洗）
入口圧力が約１２ＰＳＩに達したら、膜を洗浄した。限外ろ過試験中に行われた洗浄は、化学的に強化された逆洗、または略してＣＥＢであった。一般的に、これはろ過液の一部を取り、水酸化ナトリウムでｐＨ１２に調整することおよび／または硫酸でｐＨ２に調整することを含む。そして、これらの溶液をＣＥＢ溶液として使用する。５から６０分の浸漬期間があり、その後、通常のろ過液を使用して再度逆洗が行われ、運転プロセスが再開される。
入口圧力が約１２ＰＳＩに達したら、膜を洗浄した。限外ろ過試験中に行われた洗浄は、化学的に強化された逆洗、または略してＣＥＢであった。一般的に、これはろ過液の一部を取り、水酸化ナトリウムでｐＨ１２に調整することおよび／または硫酸でｐＨ２に調整することを含む。そして、これらの溶液をＣＥＢ溶液として使用する。５から６０分の浸漬期間があり、その後、通常のろ過液を使用して再度逆洗が行われ、運転プロセスが再開される。
しかし、このテストでは、ろ過液中にＣｕが含まれているため、若干の修正が行われた。修正したプロセスを以下に詳述する。
－ システムを通して脱イオン水を１０分間流す。
－ 水酸化ナトリウム溶液の逆洗を行う。
－ ５から６０分間浸漬する。
－ 脱イオン水でリンスする。
－ 硫酸溶液の逆洗を行う。
－ ５分間浸漬する。
－ 脱イオン水でリンスする。
－ 運転再開（条件を変更する場合は、ＣＥＢが成功したことを確認するために、ベースとなる合成溶液を数時間運転する）する。
この化学的に強化された逆洗のステップは、図６に示されている。
－ システムを通して脱イオン水を１０分間流す。
－ 水酸化ナトリウム溶液の逆洗を行う。
－ ５から６０分間浸漬する。
－ 脱イオン水でリンスする。
－ 硫酸溶液の逆洗を行う。
－ ５分間浸漬する。
－ 脱イオン水でリンスする。
－ 運転再開（条件を変更する場合は、ＣＥＢが成功したことを確認するために、ベースとなる合成溶液を数時間運転する）する。
この化学的に強化された逆洗のステップは、図６に示されている。
（運転条件）
試験された最初の数条件は、限外ろ過に使用するための実行可能性の決定のためのものであった。
試験された最初の数条件は、限外ろ過に使用するための実行可能性の決定のためのものであった。
（条件１）
－ ベース溶液：サンプル＃１１２２５
－ スパイク溶液：３．３５ｍＬ／Ｌスラリーサンプル＃１１１９０
－ ｐＨ：そのままのｐＨからｐＨ６．９６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４３ＧＦＤ
－ 総運転時間：４時間
－ ベース溶液：サンプル＃１１２２５
－ スパイク溶液：３．３５ｍＬ／Ｌスラリーサンプル＃１１１９０
－ ｐＨ：そのままのｐＨからｐＨ６．９６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４３ＧＦＤ
－ 総運転時間：４時間
（条件２）
－ ベース溶液：サンプル＃１１２２５
－ スパイク溶液：３．３５ｍＬ／Ｌスラリーサンプル＃１１１９０
－ ｐＨ：３（ｐＨを下げるために硫酸を使用）
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４３ＧＦＤ
－ 総運転時間：４時間
－ ベース溶液：サンプル＃１１２２５
－ スパイク溶液：３．３５ｍＬ／Ｌスラリーサンプル＃１１１９０
－ ｐＨ：３（ｐＨを下げるために硫酸を使用）
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４３ＧＦＤ
－ 総運転時間：４時間
（条件３）
－ 試験の目的：ＵＦが精密ろ過に代わる有効な手段であるかどうかを判断する。
－ ベース溶液：硫酸銅および過酸化物を添加した脱イオン水、その後合成サンプルを使用した。
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：３（１４ｍｇ／Ｌの硫酸が必要）
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：１０時間
－ 試験の目的：ＵＦが精密ろ過に代わる有効な手段であるかどうかを判断する。
－ ベース溶液：硫酸銅および過酸化物を添加した脱イオン水、その後合成サンプルを使用した。
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：３（１４ｍｇ／Ｌの硫酸が必要）
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：１０時間
条件３の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが図７Ａに示されている。入口圧力は、後続のろ過運転ごとに増加し、８時間／４回のろ過および３回の逆洗運転後に１２ｐｓｉの最高値に達した。
（条件４）
－ 試験の目的：逆洗の間の運転時間を延長する
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：１２０分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：９時間４０分
－ 試験の目的：逆洗の間の運転時間を延長する
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：１２０分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：９時間４０分
条件４の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが図７Ｂに示されている。入口圧力は、後続のろ過運転ごとに増加し、約１０時間／５回のろ過および４回の逆洗運転後に１２ｐｓｉ超の最高値に達した。
（条件５）
－ 試験の目的：フロースルーモードが運転を長くするかどうかを決定する
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：１２０分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：８時間
－ 試験の目的：フロースルーモードが運転を長くするかどうかを決定する
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：１２０分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 総運転時間：８時間
条件５の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが図７Ｃに示されている。入口圧力は、その後のろ過運転ごとに増加し、約８時間／４回のろ過および３回の逆洗運転後に１２ｐｓｉに近い最高値に達した。
（条件６）
－ 試験の目的：標準運転モード
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：３８ＧＦＤ
－ 試験の目的：標準運転モード
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：３８ＧＦＤ
条件６の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが、図７Ｄに示されている。入口圧力は、最初は後続のろ過運転ごとに増加し、４時間から１６時間の間の運転では約１．２から１．３ｐｓｉで安定したままであり、その後後続の運転とともに増加し始め、約１８時間／３４回のろ過および３３回の逆洗運転後に１．４ｐｓｉをわずかに上回る最高値に達している。
（条件７）
－ 試験の目的：逆洗上澄み液を供給タンクにデカントした標準運転モード
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
－ 試験の目的：逆洗上澄み液を供給タンクにデカントした標準運転モード
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
条件７の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが図７Ｅに示されている。このチャートにおいて、２１．９１時間から２７．３１時間のデータは、ゲージの故障のため無効である。各ろ過運転終了時の最大入口圧力は約１．５ｐｓｉでかなり安定したままであり、多くのろ過運転が運転７時間から１３時間の間に低い最大入口圧力に達していることが分かる。
（条件８）
－ 試験の目的：すべての逆洗固体の再構成が、入口圧力を増加させるか、または運転の長寿命に影響を与えるかどうかを決定する。逆洗上澄み液を供給タンクにデカントした標準運転モード。逆洗固体を回収し、フィードに添加した。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
－ 試験の目的：すべての逆洗固体の再構成が、入口圧力を増加させるか、または運転の長寿命に影響を与えるかどうかを決定する。逆洗上澄み液を供給タンクにデカントした標準運転モード。逆洗固体を回収し、フィードに添加した。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
条件８の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが、図７Ｆに示されている。最大入口圧力は、当初、後続のろ過運転について約１０ｐｓｉまで増加したが、その後減少し、後続のろ過運転について約８ｐｓｉでかなり安定したままであった。
（条件９）
－ 試験の目的：逆洗の間の１時間の運転が実行可能であるかどうかを決定する。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：６０分
－ フロー：４０ＧＦＤ
－ 試験の目的：逆洗の間の１時間の運転が実行可能であるかどうかを決定する。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：６０分
－ フロー：４０ＧＦＤ
条件９の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが、図７Ｇに示されている。入口圧力は、その後のろ過運転ごとに上昇し、約１６時間／１６回のろ過および１５回の逆洗運転後に１０ｐｓｉ超の最高値に達した。
（条件１０）
－ 試験の目的：バイオグロースの蓄積の影響を調べるため、逆洗上澄み液をフィードタンクにデカントして、標準運転モードを繰り返す。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
－ 試験の目的：バイオグロースの蓄積の影響を調べるため、逆洗上澄み液をフィードタンクにデカントして、標準運転モードを繰り返す。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
条件１０の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが、図７Ｈに示されている。入口圧力は、その後のろ過運転ごとに上昇し、約２８．５時間の運転後に１０．７５ｐｓｉの最高値に到達した。
（条件１１）
－ 試験の目的：殺生物剤の添加が生物学的成長を妨げ、注入口圧力または運転寿命を阻害しないかどうかを決定する。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
－ 試験の目的：殺生物剤の添加が生物学的成長を妨げ、注入口圧力または運転寿命を阻害しないかどうかを決定する。
－ ベース溶液：銅および過酸化物を添加した脱イオン水
－ スパイク溶液：スラリーサンプル＃１１２４４と＃１１２４５とを各３．３５ｍＬ／Ｌで使用。
－ ｐＨ：６
－ 逆洗頻度：３２分
－ フロー：４０ＧＦＤ
条件１１の下で運転された限外ろ過器の時間対入口圧力のチャートが図７Ｉに示されている。入口圧力は、後続のろ過運転ごとに増加し、約２６時間の運転後の運転で６．０から６．５ｐｓｉの間の最高値に到達した。
上記の例は、濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームをろ過処理するための、ならびに逆洗または化学洗浄によってフィルタ多孔性および入口圧力を回復するための開示された限外ろ過器の有効性を示すものであった。少なくともいくつかの条件下での動作、例えば、条件６および７は、限外ろ過器が各逆洗で回復して、ろ過および逆洗サイクルの延長した回数にわたってろ過中の最大入口圧力を約１．５ｐｓｉ未満に維持するために提供されたものである。
本明細書で使用される言い回しおよび用語は、説明のためのものであり、限定的であると見なすべきではない。本明細書で使用されるように、用語「複数」は、２つ以上の項目または構成要素を指す。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「もつ（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」は、書面の説明または請求項などにかかわらず、オープンエンド用語であり、すなわち「含むがそれには限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味するものである。したがって、このような用語の使用は、その後に列挙された項目、およびその等価物、ならびに追加的な項目を包含することを意図している。「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という移行句のみが、特許請求の範囲に関して、それぞれ、閉鎖式の、または半閉鎖式の移行句である。請求項要素を修飾するために請求項において「第一」、「第二」、「第三」などの序数を使用することは、それ自体、ある請求項要素の他の要素に対する優先順位、先行順位、または方法の行為が実行される時間順序を意味せず、単にある名前を有するある請求項要素と同じ名前を有する他の要素（ただし序数を使用）とを区別するためにラベルとして使用されているに過ぎない。
Claims (20)
- 濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームを処理する方法であって、
水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入すること、
水性廃棄物ストリームを供給タンクから限外ろ過モジュールに流すこと、
限外ろ過モジュールの膜を通して水性廃棄物ストリームをろ過し、固体の少ないろ過液を形成すること、
限外ろ過モジュールから固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットに導き、溶解銅を除去し、水性廃棄物ストリームの銅濃度よりも低い銅濃度を有する処理水溶液を製造すること、
膜限外ろ過モジュールを逆洗し、限外ろ過モジュールの膜からスラリー固体を除去すること、および、
除去されたスラリー固体を処理水溶液と組み合わせて、環境への排出に適した銅濃度を有する混合排出ストリームを形成すること
を含む、方法。 - 限外ろ過モジュールから固体の少ないろ過液をろ過液保持タンクに導き、ろ過液保持タンクから固体の少ないろ過液をイオン交換ユニットに導くことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 限外ろ過モジュールを逆洗することが、ろ過液保持タンクからの固体の少ないろ過液で限外ろ過モジュールの膜を逆洗することを含む、請求項２に記載の方法。
- 限外ろ過モジュールの逆洗に使用された固体の少ないろ過液および除去されたスラリー固体を逆洗保持タンクに導くことをさらに含む、請求項３に記載の方法。
- 逆洗保持タンク内で、除去されたスラリー固体を沈降させることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
- 逆洗保持タンクから供給タンクに上澄みを導くことをさらに含む、請求項５に記載の方法。
- 供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整することは、水性廃棄物ストリームのｐＨを約３のｐＨに調整することを含む、請求項７に記載の方法。
- 限外ろ過モジュールの膜を通して水性廃棄物ストリームをろ過することが、限外ろ過モジュールの入口圧力を１平方インチ当たり約１．５ポンド未満に維持しながら、１日当たり膜面積１平方フィート当たり約４０ガロン（ＧＦＤ）の水性廃棄物ストリームを限外ろ過モジュールの膜を通してろ過することを含む、請求項１に記載の方法。
- 限外ろ過モジュールの逆洗が、ろ過および逆洗の各サイクルにおいて水性廃棄物ストリームをろ過する所定時間の後に行われる、請求項１に記載の方法。
- 水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入することが、０．５０μｍ以上のサイズを有する研磨粒子の濃度が少なくとも１０６／ｍｌである水性廃棄物ストリームを導入することを含む、請求項１に記載の方法。
- 濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームの処理を容易にする方法であって、
限外ろ過モジュール、イオン交換モジュール、および逆洗保持タンクを準備すること、
限外ろ過モジュールをイオン交換モジュールの上流に流体的に接続すること、
逆洗保持タンクを限外ろ過モジュールの逆洗出口に流体的に接続すること、
逆洗保持タンクの固体出口をイオン交換モジュールの出口に流体的に接続すること、および、
逆洗保持タンクの上澄み液出口を限外ろ過モジュールの入口に流体的に接続すること
を含む、方法。 - 濃縮した溶解銅および０．７５μｍ未満の数加重平均サイズを有する研磨粒子を含むスラリー固体を含む、銅化学機械研磨プロセスからの水性廃棄物ストリームを処理するシステムであって、
水性廃棄物ストリームの供給源に流体的に接続可能な供給タンクと、
供給タンクの出口に流体的に接続可能な入口を有する限外ろ過ユニットと、
イオン交換ユニットを通過するストリームから銅を除去するように操作可能な媒体を含み、限外ろ過ユニットのろ過液出口に流体的に接続可能な入口を有するイオン交換ユニットと、
限外ろ過ユニットの逆洗出口に流体的に接続可能な入口、イオン交換ユニットの精製水出口に流体的に接続可能な沈降固体出口、および供給タンクに流体的に接続可能な上澄み出口を有する逆洗保持タンクと
を含む、システム。 - 限外ろ過ユニットのろ過液出口とイオン交換ユニットの入口との間に流体的に接続可能なろ過液保持タンクをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
- ろ過液保持タンクから限外ろ過ユニットを通り、逆洗保持タンクへろ過液を導くように構成された逆洗ポンプをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
- 請求項１５に記載のシステムであって、該システムに、
水性廃棄物ストリームを供給タンクに導入すること、
水性廃棄物ストリームを供給タンクから限外ろ過ユニットへ流すこと、
水性廃棄物ストリームを限外ろ過ユニットの膜を通してろ過し、固体の少ないろ過液を形成すること、
限外ろ過ユニットからイオン交換ユニットを介して固体の少ないろ過液を導き、水性廃棄物ストリームの銅濃度より低い銅濃度を有する処理水溶液を製造すること、
限外ろ過ユニットの膜を逆洗して、限外ろ過ユニットの膜からスラリー固体を除去すること、および、
除去され、保持された固体を処理水溶液と組み合わせて、環境への排出に適した銅濃度を有する混合排出ストリームを形成すること
を含む方法を実行させるように構成されたコントローラをさらに含む、システム。 - コントローラが、システムに、除去されたスラリー固体を逆洗保持タンク内で沈降させるようにさらに構成される、請求項１６に記載のシステム。
- コントローラが、システムに、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを調整させるようにさらに構成されている、請求項１７に記載のシステム。
- コントローラが、システムに、供給タンク内で水性廃棄物ストリームのｐＨを約３のｐＨに調整させるようにさらに構成されている、請求項１８に記載のシステム。
- 限外ろ過ユニットの入口圧力を１平方インチ当たり約１．５ポンド未満に維持しながら、限外ろ過ユニットの膜を通して１日当たり膜面積１平方フィート当たり約４０ガロン（ＧＦＤ）の水性廃棄物ストリームをシステムにろ過させるように、コントローラがさらに構成されている、請求項１６に記載のシステム。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240315 |