JPH1133362A

JPH1133362A - 研磨剤の回収方法及び研磨剤の回収装置

Info

Publication number: JPH1133362A
Application number: JP19760997A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Kasai; 輝彦葛西; Hiroshi Sugawara; 広菅原
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨剤を効果的に回収する。【解決手段】研磨排液を限外濾過膜装置１４で濾過処
理し、所定径以下の粒子が排除された濃縮液を得る。得
られた濃縮液を精密濾過膜装置１６で濾過処理し、所定
径以上の粒子を排除した研磨剤を透過液に得る。これに
よって、研磨剤の凝集を防止して、研磨剤として不適な
粗大固形物のない研磨剤を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体デバ
イス製造工程のケミカルメカニカルポリッシング工程な
どから排出される研磨排液から研磨剤を回収する研磨剤
の回収方法及び研磨剤の回収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは、通常絶縁層や配線層
などをウェハ上に積層した多層構造を有している。この
ような半導体デバイスでは、各層の表面が平坦であるこ
とが要求される場合が多い。そこで、半導体デバイスの
製造工程においては、半導体ウェハ及びこのウェハ上に
形成された配線や絶縁層などを平坦化するために、これ
らを研磨する研磨工程が必要とされる。

【０００３】そして、近年の半導体デバイスの高集積化
に伴い、この研磨工程において、さらに精密な研磨が必
要とされ、ケミカルメカニカルポリッシングと呼ばれる
方式が採用されている。このケミカルメカニカルポリッ
シングは、ＳｉＯ₂、ＣｅＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂など
の研磨剤粒子を酸、酸化剤、アルカリ、有機系分散剤な
どの薬液を含む水中に分散させた研磨液を利用して研磨
するものであり、通常はポリウレタンなどからなる研磨
パッド上で研磨する。

【０００４】これら研磨工程においては、研磨液、半導
体ウェハ等の被研磨物、及び研磨パッドを含む排液が排
出される。このような研磨排液は、凝集沈殿処理などに
より固液分離され、上澄み水を放流もしくは各種用水と
して回収し、固形分はスラッジとして処分していた。

【０００５】一方、半導体デバイスの高集積化に伴い精
密研磨工程が増加しており、研磨剤の使用量が飛躍的に
増大している。また、それに伴い排液の排出量も増大し
ている。従って、スラッジの発生量も増加し、その処分
のための設備が必要であり、処分にかかる費用も増大し
ている。さらに、研磨剤は高価であるため、この大量使
用が半導体デバイスの製造コスト増大の原因の１つにな
っている。

【０００６】ここで、特開平８−１１５８９２号公報に
は、研磨排液を２段の膜濾過装置で処理し、研磨剤を回
収するシステムについての提案がある。すなわち、この
特開平８−１１５８９２号公報に記載のシステムでは、
図４に示すように、研磨排液は最初に、ポンプ３によっ
て精密濾過膜装置１に導入され、濃縮液と透過液に分離
される。この精密濾過膜装置１は、回収したい研磨剤よ
り粒径の大きな固形物を濃縮液側に除去する。この濃縮
液は、排液として処理される。

【０００７】一方、透過液は、いったん、貯槽４に受け
た後、ポンプ５によって限外濾過膜装置２に供給され
る。そして、この限外濾過膜装置２は、研磨剤粒子より
小さな粒径の固形物及び液体分を除去し、研磨剤粒子を
濃縮する。このため、この限外濾過膜装置２の濃縮液に
は、基本的に回収したい研磨剤が得られる。また、限外
濾過膜装置２の透過液は、限外濾過膜を通過した微細な
粒子や分散剤等の薬剤が含まれているので排液として処
理される。

【０００８】このようなシステムにより、研磨剤を回収
利用することができるとされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、以下のような問題点があることが判明した。
すなわち、上記従来例においては、精密濾過膜装置１に
より、研磨剤として不適な粗大な粒子をあらかじめ除去
した透過液を限外濾過膜装置２に供給して限外濾過膜処
理を行う。しかしながら、この際に、限外濾過膜の表面
付近において固形物濃度が高くなり、その結果、研磨剤
同士が一部凝集して粗大化してしまい、そのため、前段
の精密濾過膜装置でせっかく粗大な粒子を除去したにも
かかわらず、回収された研磨剤として、粒径の大きなも
の（粗大粒子）がかなり含まれてしまう。そして、回収
利用される研磨粒子に粗大粒子が存在すると、研磨によ
る平坦度として所期のものが得られなくなってしまうと
いう根本的な問題が生じてしまう。

【００１０】また、上記従来例においては、研磨排水を
最初に精密濾過膜装置１で処理し、得られた透過液を前
記精密濾過膜装置１より高い供給圧力を必要とする限外
濾過膜装置２に供給するようにしているが、精密濾過膜
装置１から流出する透過液は精密濾過膜を透過した液で
あってほとんど残圧がないので、この透過液を限外濾過
膜装置２で処理するためには、図４に示したごとく必
ず、透過液を限外濾過膜装置２に供給するためのポンプ
５を、研磨排液を精密濾過膜装置１に供給するためのポ
ンプ３とは別に設ける必要があり、さらに、透過液をい
ったん受ける貯槽４も必要となるので設備コスト的に不
経済であるという問題があった。

【００１１】さらに、限外濾過膜装置２からの透過液を
回収水として再利用できないという問題がある。すなわ
ち、この透過液中には、上述のごとく研磨液中にもとも
と入っていた分散剤などの薬剤が含まれるため、回収水
として再利用するには好ましくないからである。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、回収する研磨剤として、
適切な粒径のものを得ることができる研磨剤の回収、ま
た回収水として再利用可能な清浄な水を得ることができ
る研磨剤の回収、さらには設備的に安価で済む研磨剤の
回収方法または研磨剤の回収装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、研磨工程から
排出される研磨排液を処理し、研磨剤を回収する研磨剤
回収方法であって、研磨排液を限外濾過膜を利用して濾
過処理する限外濾過膜処理工程と、限外濾過膜処理工程
によって得られた濃縮液を限外濾過膜より孔径の大きな
膜である精密濾過膜を利用して濾過処理する精密濾過膜
処理工程と、を有し、精密濾過膜処理工程で得られた透
過液から研磨剤を回収することを特徴とする。

【００１４】また、前記限外濾過膜処理工程に供給され
る研磨排液に分散剤を添加することを特徴とする。

【００１５】また、前記限外濾過膜処理工程で得られる
透過液を逆浸透膜を利用して濾過処理する逆浸透膜処理
工程をさらに設けることを特徴とする。

【００１６】また、前記逆浸透膜処理工程における濃縮
液を前記限外濾過膜処理工程に供給し、限外濾過膜を利
用した濾過処理に供することを特徴とする。

【００１７】また、前記逆浸透膜処理工程における透過
液を研磨工程における洗浄用水として回収利用すること
を特徴とする。

【００１８】また、本発明は、研磨剤の回収装置であっ
て、研磨排液を限外濾過膜を利用して濾過処理する限外
濾過膜装置と、限外濾過膜装置によって得られた濃縮液
を限外濾過膜より孔径の大きな膜である精密濾過膜を利
用して濾過処理する精密濾過膜装置と、を有し、精密濾
過膜装置で得られた透過液から研磨剤を回収することを
特徴とする。

【００１９】次に、本発明の作用効果について、説明す
る。ここで、まず研磨剤としてコロイダルシリカを用い
た新品の研磨剤と、研磨工程に使用した研磨剤の粒度分
布の比較を表１に示す。

【００２０】

【表１】このように、新品の場合、粒径が０〜４００ｎｍの範囲
であるのに比べ、研磨工程に使用した使用済み研磨剤の
場合、粒径０〜１０００ｎｍ程度のものまでが存在す
る。これは、研磨工程に使用した研磨剤には、半導体ウ
ェハや、デバイス表面等の被研磨物が削られて生じる研
磨屑の他、研磨剤がより破砕されたもの、ゲル化したも
の、凝集した状態のもの、及び研磨パッドの研磨屑など
も含まれるからである。

【００２１】これら不純物のうち、粒子径の小さなもの
は研磨速度を低下させる原因になる。一方、粗大粒子は
半導体ウェハやデバイスの表面など研磨表面を傷つける
原因になる。従って、特に粗大粒子の除去が、非常に重
要である。

【００２２】従来例では、最初に、研磨排液を精密濾過
膜で処理して研磨剤として不適な粗大粒子を除去し、粗
大粒子が除去された透過液を限外濾過膜処理して限外濾
過膜の濃縮液側に回収研磨剤を得た。このため、限外濾
過処理中に研磨剤の濃縮に伴って研磨剤同士が凝集して
粗大化してしまい、そのため凝集により発生した粗大固
形物が回収研磨剤中に存在するようになり、これが研磨
表面を傷つける原因となる。

【００２３】本発明によれば、最初に限外濾過膜処理を
行うことによって、所定径以上の粒子を濃縮した後、精
密濾過膜処理によって研磨剤として不適な粗大粒子を膜
の濃縮液側に除去する。従って、前段の限外濾過膜処理
工程では研磨剤同士が凝集して粗大化するとしても、粗
大化した粒子は後段の精密濾過膜処理において膜の濃縮
液側に除去される。よって、精密濾過膜処理の透過液側
に得られた回収研磨剤中に研磨剤として不適な粗大粒子
が存在する可能性は非常に低く、これにより被研磨物の
表面を傷つけるおそれを大幅に低減することができる。

【００２４】限外濾過膜及び精密濾過膜には、現在利用
されている各種の膜が適宜採用可能である。この限外濾
過膜と精密濾過膜の孔径は、使用している新品の研磨剤
の粒径に対応していることが好ましい。すなわち、研磨
対象、研磨目的などから決定された研磨剤のあるべき粒
径範囲の下限を限外濾過膜の孔径に対応させ、上記粒径
範囲の上限を精密濾過膜の孔径に対応させて、膜を選定
することが好ましい。

【００２５】次に、分散剤を限外濾過膜処理に供給する
研磨排液中に添加すると、限外濾過膜処理において、濃
縮される液中に分散剤が存在することになる。従って、
限外濾過膜処理において、濃縮液中に分離される研磨剤
粒子が凝集することを好適に防止することができる。そ
こで、濃縮倍率を上げることができるとともに、研磨剤
粒子が精密濾過処理において膜の濃縮液側に粗大固形物
として除去される割合が減少し、研磨剤の回収率を向上
することができる。なお、分散剤は、研磨剤の種類や被
研磨物の種類に応じて、適宜選択することができるが、
研磨剤を回収利用することを考えれば、研磨処理に利用
する新品の研磨液に使用されているのと同一の分散剤を
利用することが好ましい。なお、通常の場合、この分散
剤は、被研磨物の化学的エッチング作用なども考慮して
決定されている。

【００２６】一方、限外濾過膜処理において得られた透
過液中には、研磨液にもともと含まれる分散剤等の薬剤
が含まれている。特に、上述のように分散剤を新たに研
磨排水に添加した場合には、この分散剤濃度が高濃度に
なる可能性もある。そこで、限外濾過膜処理において得
られる透過液をさらに逆浸透膜処理することで、分散剤
などの薬剤を逆浸透膜の濃縮液側に分離することができ
る。従って、逆浸透膜処理により、薬剤や微粒子が除去
された清浄な処理水（透過水）が得られ、これを各種用
途に再利用することができる。

【００２７】ここで、逆浸透膜処理により得られる濃縮
液中には、分散剤が濃縮されて含まれているので、この
濃縮液を限外膜処理に返送することで、分散剤を有効利
用し、限外濾過膜処理の濃縮液側における研磨剤粒子の
凝集を有効に防止することができる。特に、分散剤を添
加する場合にあっては、その添加量を低減することがで
きる。

【００２８】なお、逆浸透膜処理によって得た透過液
は、清浄な水であり、かつ研磨処理における洗浄水とし
て問題となる物質を含んでいる可能性が非常に低い。そ
こで、逆浸透膜処理によって得た透過液を研磨処理にお
ける洗浄水として利用することが好適である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００３０】「第１実施形態」図１は、第１実施形態の
研磨剤回収装置を示す図である。研磨装置１０は、半導
体デバイスの研磨工程を実行する装置であり、単独の研
磨工程についての装置でも、複数の研磨工程についての
装置であってもよい。この研磨装置１０は、ポリウレタ
ン等からなる研磨パッドを張り付けた回転基盤、及びこ
の上方に被研磨物を保持する基板保持ヘッドを有してい
る。そして、研磨剤を研磨パッド上に滴下して、研磨パ
ッドに研磨剤をしみ込ませた状態で、基板保持ヘッドに
固定したウェハや、配線層が形成された半導体デバイス
などを回転させながら押し当てる。これによって、研磨
粒子による機械的研磨作用と、研磨剤に含まれる薬液の
化学的エッチング作用などを併用して、半導体ウェハな
どの精密な研磨が達成される。なお、研磨剤の薬液や研
磨粒子は、被研磨物に応じて変更され、例えばＳｉウェ
ハでは、アルカリ剤を添加したコロイダルシリカなどが
採用される。また、研磨剤に含まれる薬液は、研磨剤粒
子を分散させる分散剤としての機能も有している。さら
に、研磨前後、研磨中などにおいては、適宜超純水等を
利用した洗浄が行われる。

【００３１】このような研磨装置１０からは、その洗浄
などに伴い、研磨された被研磨物の粒子、研磨剤がより
破砕されたもの、これらがゲル化したり凝集したりした
もの、薬液、研磨パッドのくずなどを含む研磨排液が排
出される。

【００３２】この研磨排水は、貯槽１２に供給され、こ
こに貯留された後、ポンプ１１によって限外濾過膜装置
１４に供給される。この限外濾過膜装置１４には、例え
ば孔径が１〜１００ｎｍ程度の限外濾過膜が採用されて
いる。従って、例えば、孔径が１ｎｍの限外濾過膜を使
用する場合は、１ｎｍ程度以下の粒子が透過液側に至
り、１ｎｍ程度以上の粒子が濃縮されて濃縮液となり、
また、孔径が１００ｎｍの限外濾過膜を使用する場合
は、１００ｎｍ程度以下の粒子が透過液側に至り、１０
０ｎｍ程度以上の粒子が濃縮され、濃縮液となる。

【００３３】ここで、この実施形態では、限外濾過膜装
置（ＵＦ）１４の濃縮液側は、原液流入側の貯槽１２に
循環できるようになっている。さらに、貯槽１２から研
磨排液は、バッチ的に限外濾過膜装置１４に供給され、
濃縮液を循環しながら順次濃縮率を高めていく。そし
て、限外濾過膜装置１４の原液側には、薬液が添加でき
るようになっている。薬液の添加は、濃縮操作の最初か
ら行ってもよいが、限外濾過膜装置１４における濃縮処
理を行い、適当な濃度にまで濃縮率が上がった時点で、
薬液を添加するとよい。添加する薬液は、新品の研磨剤
に入っているものと同様の組成のものが好ましく、この
薬液の添加によって、研磨粒子の凝集が抑制される。薬
液は分散剤として機能するものであり、この添加によっ
て研磨粒子の凝集がしにくくなる。そこで、限外濾過膜
の濃縮液側において、研磨剤が高濃度になり、凝集し粗
大粒子が形成されるのを効果的に防止できる。さらに、
この薬液の添加をある程度の濃縮が行われた後に行うよ
うにした場合は、その添加量を低減して分散効果を高め
ることができる。

【００３４】この限外濾過膜装置１４において得られる
透過液は、排液として系外に排出してもよいし、または
後述のように他の処理を受けた後、回収水として再利用
される。

【００３５】限外濾過膜装置１４の濃縮液は、この限外
濾過膜装置１４に供給される研磨排液とほぼ同程度の圧
力を有しているとともに、後段の精密濾過膜装置（１
６）は限外濾過膜装置１４より供給圧力が低くてよいの
で、限外濾過膜装置１４の濃縮液はそのまま精密濾過膜
装置（ＭＦ）１６に供給される。したがって、限外濾過
膜装置１４の濃縮液を精密濾過膜装置１６に供給するた
めのポンプ及び濃縮液を貯留する貯槽を省略することが
できる。この精密濾過膜装置１６には、例えば孔径１０
０〜１０００ｎｍ程度の精密濾過膜が採用されている。
例えば、孔径４５０ｎｍのものを使用する場合は、この
濾過膜によって、粒径４５０ｎｍ程度以上の粗大粒子が
精密濾過膜の濃縮液側に分離され、除去される。そし
て、この粗大粒子が除去された透過液が、研磨剤として
回収され、研磨装置１０に回収利用される。このよう
に、研磨剤として回収利用されるのは、精密濾過膜装置
１６の透過液である。従って、透過液中には、精密濾過
膜の孔径以上の径の粗大固形物が存在する可能性はきわ
めて低く、回収利用した際の問題が少ない。さらに、限
外濾過膜装置１４に供給される原液中に薬液が添加され
ているため、新品の研磨剤と組成の近い回収研磨剤を得
ることができ、研磨装置１０に供給する際に成分調整の
必要性が少ない。ただし、回収研磨剤の濃度が高すぎた
り、低すぎたりした場合は、得られた回収研磨剤に新品
の濃厚研磨剤や分散剤、もしくは超純水を添加して成分
調整を行ってから研磨装置１０に供給することもでき
る。なお、精密濾過膜装置１６の透過液のすべてを回収
して再利用すると、被研磨物から削りとられた研磨屑が
濃縮されて徐々にその濃度が高くなるおそれがあるの
で、精密濾過装置１６において得られた透過液の一部を
排液として系外に排出するとよい。

【００３６】ここで、本実施形態において、添加する薬
液は、アンモニウム塩・カリウム塩などの電解質溶液、
過酸化水素などの酸化剤、硝酸・フッ酸・バッファード
フッ酸等の酸、水酸化カリウム・水酸化アンモニウム・
モノエタノールアミンなどのアルカリ、アルカノールア
ミンなどの有機分散剤などから、被研磨物、研磨剤など
に応じて適宜選択することができる。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃
系の研磨剤の場合には、酸が利用され、シリカ系の研磨
剤の場合には、アルカリが利用されることが多い。この
薬液は、少なくとも研磨剤を分散させる分散剤としての
機能を持つことが必要であり、かつ新品の研磨剤と混合
して利用される場合が多いため、新品の研磨剤の薬液と
同等またはこれに似たものを利用することが好適であ
る。

【００３７】また、限外濾過膜装置１４における限外濾
過膜としては、ポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネー
ト、セルロース、酢酸セルロース、セルロースエステ
ル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリ
スチレン、パーフルオロスルホン酸、ポリアクリルニト
リル、ポリビニルアルコールなどの有機高分子もしくは
Ａｌ₂Ｏ₃などの無機質からなる孔径１〜１００ｎｍ程度
のものが採用される。膜の形状としては、プリーツ状、
中空糸状、スパイラル状、チューブラー状等、どのよう
な形状のものを用いてもよい。さらに、膜への通水方式
としては、クロスフロー方式が好適である。

【００３８】「第２実施形態」図２に、第２実施形態の
構成を示す。この第２実施形態では、第１実施形態の構
成に加え、限外濾過膜装置１４において得られる透過液
をさらに処理する逆浸透膜装置（ＲＯ）１８を有してい
る。そこで、この逆浸透膜装置１８において、分散剤な
どの薬液が分離され、濃縮液側に得られる。そして、分
散剤等の薬液が濃縮された逆浸透膜装置１８の濃縮液
は、限外濾過膜装置１４の前段（原液側）の貯槽１２に
返送される。このため、薬液を限外濾過膜装置１４の濃
縮液側において、有効に利用することができる。従っ
て、薬液の使用量の低減を図ることができる。また、逆
浸透膜装置１８で得られる透過液は、薬液や微粒子が含
まれない非常に純度の高いものになるため、洗浄水など
として有効に再利用される。なお、回収水は、他の用途
に利用することも好適である。さらに、上述の第１実施
形態では、限外濾過膜装置１４をバッチ処理で運転した
が、第２実施形態では、バッチ処理ではなく、連続処理
としている。研磨排液の濃度がもともと高く、限外濾過
膜処理でそれ程高倍率の濃縮を行わなくてもよい場合
は、本実施形態のように連続式で処理することができ
る。

【００３９】なお、図２において符号１５は限外濾過膜
装置１４の透過液をいったん貯留するための貯槽、１７
は貯槽１５内の透過液を逆浸透膜装置１８に供給するた
めのポンプである。

【００４０】「第３実施形態」図３に、第３実施形態の
構成を示す。この第３実施形態では、逆浸透膜装置１８
の透過液を処理するイオン交換装置２０及びこのイオン
交換装置２０の処理水を濾過処理する限外濾過膜装置２
２をさらに有している。このように、イオン交換装置２
０により、イオン交換をしてさらに脱塩処理することに
よって、得られた処理水は、純水に近い水質となり、各
種の洗浄用水や製造用水の原水として有効に利用するこ
とができる。なお、限外濾過膜装置２２は、イオン交換
装置２０からの排出される可能性のある固形物を除去す
るためのものである。また、イオン交換装置２０として
は、混床式純水製造装置、２床３塔式純水製造装置など
各種のものが適宜採用可能である。

【００４１】「その他の実施形態」上述の実施形態で
は、研磨排液を直接、限外濾過膜装置１４に供給して処
理したが、場合によっては限外濾過膜装置１４の前段
に、後段の精密濾過膜装置１６とほぼ同等あるいはそれ
より大きな孔径の濾過膜を用いた精密濾過膜装置を設置
し、研磨排液をまず、この精密濾過膜装置で処理した後
に、その透過膜を限外濾過膜装置１４に供給して処理す
る構成としてもよい。

【００４２】すなわち、研磨排液を直接限外濾過膜装置
１４で濃縮処理すると、研磨排液中に含まれている比較
的粗大な削り屑が限外濾過膜を傷つけるおそれがある
が、限外濾過膜装置１４の前段において研磨排液をあら
かじめ精密濾過膜処理することにより、このような粗大
な削り屑を精密濾過膜の濃縮液側に除去することがで
き、したがって、上述のような問題を回避することがで
きる。

【００４３】

【実施例】

「実施例１」前記表１に示したのと同じ研磨剤（コロイ
ダルシリカ）を用いた研磨工程から排出された半導体デ
バイスの研磨排液に水酸化カリウムを添加したもの（ｐ
Ｈ１０．５）と、水酸化カリウムを添加しないもの（ｐ
Ｈ７．５）について、その粒度分布を比較した。その結
果を表２に示す。

【００４４】

【表２】このように、水酸化カリウムを添加しないと、粒度分布
は粒径の大きいものが多くなり、水酸化カリウムを添加
したことによって、粒径の大きなものを少なくできるこ
とがわかる。これは、水酸化カリウムが分散剤として機
能することを示唆している。従って、水酸化カリウムを
添加して、研磨剤の凝集を抑制することで、研磨剤粒子
が精密濾過膜装置において除去されてしまうような粗大
粒子になってしまうことを防止でき、研磨剤回収効率を
増大できることが推測される。

【００４５】「実施例２」実施例１と同じ研磨排液（研
磨剤濃度２．５％程度）に水酸化カリウムを添加した場
合（ｐＨ１０．５）、及び添加しない場合（ｐＨ７．
５）において、分画分子量１３，０００（孔径約２〜５
ｎｍ）の限外濾過膜を持つ限外濾過膜装置に１．４４ｍ
³／ｈ、１２０ｋＰａで供給し、連続濾過処理を行っ
た。この場合における透過液量を表３に示す。

【００４６】

【表３】このように、水酸化カリウムの添加により、限外濾過膜
装置１４における透過水量は大幅に増加している。これ
も、上述の実施例１と同様に、水酸化カリウムを添加し
ない場合に研磨剤に凝集が起こり、凝集した粗大な粒子
が限外濾過膜の濃縮側膜面に付着して濾過速度の低下を
引き起こしていることを示唆している。

【００４７】「実施例３」実施例１と同じ研磨排液に水
酸化カリウムを添加し、分画分子量１３，０００の限外
濾過膜により限外濾過膜処理した。そして、この限外濾
過膜処理の濃縮液を孔径４５０ｎｍの精密濾過膜により
濾過処理した。この操作により、精密濾過膜の透過液中
の研磨剤濃度は１０％程度に濃縮された。

【００４８】この際の研磨排液、精密濾過膜の透過液
（限外濾過濃縮＋精密濾過）及び新品の研磨剤の粒度分
布を表４に示す。

【００４９】

【表４】このように、新品の研磨剤の粒度分布が０〜４００ｎｍ
であるのと比較して、研磨排液中の研磨剤の粒度分布は
０〜１０００ｎｍにまで及んでいる。これに対し、限外
濾過膜処理後の濃縮液を精密濾過膜で処理して得られた
透過液中の研磨剤の粒度分布は、新品に近い粒度分布を
示し、再利用に適した状態であることがわかる。

【００５０】「比較例」実施例３の限外濾過と精密濾過
の順序を入れ替え、精密濾過後の透過液を限外濾過して
得た濃縮液の粒度分布を測定した結果を実施例３及び新
品の研磨剤の粒度分布と共に、表５に示す。

【００５１】

【表５】このように、順番を入れ替え、精密濾過後に限外濾過す
ることにより、粒径の大きなものが増加し、回収利用に
あまり好ましくないものとなることが理解される。

【００５２】「実施例４」実施例２において得られた、
水酸化カリウムを添加した研磨排液の限外濾過膜処理透
過液を逆浸透膜装置で処理して透過水（透過液）と濃縮
液とに分離し、得られた濃縮液を限外濾過膜装置の前段
に返送した。なお、使用した逆浸透膜は日東電工（株）
製の超低圧逆浸透膜ＥＳ−１０で、操作圧力は８００ｋ
Ｐａであった。一方、逆浸透膜装置で得られた透過水
は、逆浸透膜装置の前段（入口）で、電気伝導率３，４
００μＳ／ｃｍであったのに対して、透過水では、１．
２μＳ／ｃｍにまで低下した。この結果より、限外濾過
膜装置の前段において、分散剤などの薬液が有効に回収
利用されることにより、薬液の使用量を低減できること
がわかる。また、透過水は、洗浄用水及び製造用水の原
水として好ましい水質となる。さらに、この透過水を混
床式純水製造装置、２床３塔式純水製造装置などのイオ
ン交換装置や逆浸透膜装置でさらに脱塩処理すれば、再
利用に適したより高純度の水を得ることができる。な
お、イオン交換装置の後段にさらに限外濾過膜装置を設
けてもよく、このようにすれば、限外濾過膜装置におい
て、イオン交換装置由来の微粒子を除去することができ
る。

【００５３】なお、上述の実施例１〜４及び比較例にお
いて、研磨剤としては、コロイダルシリカを利用した
が、他の研磨剤を使用した場合にも同様の結果が得られ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
限外濾過によって、所定径以上の粒子を濃縮した後、精
密濾過によって粗大粒子を除去する。従って、精密濾過
の透過液において得た回収研磨剤中に、研磨剤粒子同士
の凝集によって生成した粗大粒子が存在する可能性は非
常に低く、これにより研磨表面を傷つけるおそれを大幅
に低減することができる。

【００５５】また、分散剤を限外濾過膜処理に供給する
研磨排液中に添加すると、限外濾過膜処理において、濃
縮される液中に分散剤が存在することになる。従って、
限外濾過膜処理において、濃縮液中に分離される研磨剤
粒子が凝集することを好適に防止することができる。そ
こで、凝集研磨剤粒子が精密濾過処理において粗大固形
物として除去されることが防止され、研磨剤の回収率を
向上することができる。

【００５６】また、限外濾過膜処理において得られる透
過液をさらに逆浸透膜処理することで、分散剤などを分
離することができる。従って、逆浸透膜処理によりより
清浄な透過水が得られ、これを各種用途に再利用するこ
とができる。ここで、逆浸透膜処理により得られる濃縮
液中には、分散剤が多く含まれている。そこで、この濃
縮液を前段の限外膜処理に返送することで、分散剤を有
効利用し、限外濾過膜処理の濃縮液における研磨剤粒子
の凝集を有効に防止することができる。特に、限外濾過
膜装置に供給する研磨排液に分散剤を添加する場合にあ
っては、その添加量を低減することができる。さらに、
逆浸透膜処理によって得た透過水は、清浄であり、かつ
研磨処理における洗浄水として問題となる物質を含んで
いる可能性が非常に低い。そこで、逆浸透膜処理によっ
て得た透過水を研磨処理における洗浄水として好適に利
用することができる。

【００５７】さらに、本発明によれば研磨排液を最初に
限外濾過膜装置で処理し、その濃縮液を精密濾過膜装置
で処理する構成であるので、限外濾過膜装置から流出す
る濃縮液の残圧を利用して精密濾過膜処理を行うことが
でき、したがって、限外濾過膜装置の濃縮液を精密濾過
膜装置に供給するためのポンプや貯槽を省略することが
できるので設備的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の構成を示す図である。

【図２】第２実施形態の構成を示す図である。

【図３】第３実施形態の構成を示す図である。

【図４】従来の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０研磨装置、１２貯槽、１４限外濾過膜装置、
１６精密濾過膜装置、１８逆浸透膜装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨工程から排出される研磨排液を処理
し、研磨剤を回収する研磨剤回収方法であって、研磨排液を限外濾過膜を利用して濾過処理する限外濾過
膜処理工程と、限外濾過膜処理工程によって得られた濃縮液を限外濾過
膜より孔径の大きな膜である精密濾過膜を利用して濾過
処理する精密濾過膜処理工程と、を有し、精密濾過膜処理工程で得られた透過液から研磨剤を回収
することを特徴とする研磨剤の回収方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記限外濾過膜処理工程に供給される研磨排液に分散剤
を添加することを特徴とする研磨剤の回収方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の方法におい
て、前記限外濾過膜処理工程で得られる透過液を逆浸透膜を
利用して濾過処理する逆浸透膜処理工程をさらに設ける
ことを特徴とする研磨剤の回収方法。
【請求項４】請求項３に記載の方法において、前記逆浸透膜処理工程における濃縮液を前記限外濾過膜
処理工程に供給し、限外濾過膜を利用した濾過処理に供
することを特徴とする研磨剤の回収方法。
【請求項５】請求項３または４に記載の方法におい
て、前記逆浸透膜処理工程における透過液を研磨工程におけ
る洗浄用水として回収利用することを特徴とする研磨剤
の回収方法。
【請求項６】研磨工程から排出される研磨排液を処理
し、研磨剤を回収する研磨剤回収装置であって、研磨排液を限外濾過膜を利用して濾過処理する限外濾過
膜装置と、限外濾過膜装置によって得られた濃縮液を限外濾過膜よ
り孔径の大きな膜である精密濾過膜を利用して濾過処理
する精密濾過膜装置と、を有し、精密濾過膜装置で得られた透過液から研磨剤を
回収することを特徴とする研磨剤の回収装置。