JPS6261691A - 濾過膜による濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半４体ウェハーの製造工程より排出されるシリ
コン微粒子を含む排水を精密濾過膜や超濾過膜で濾過し
、当該微粒子を除去した濾過水を前記製造工程用水とし
て回収する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路（ＬＳＩ）を製造す
る場合、その半製品である半導体ウェハーを切断したり
、あるいは研磨する際に、ダイサー排水あるいはバック
グラインド排水と称されるシリコン微粒子を含む排水が
排出される。

当該排水は通常の場合、前記半導体ウェハーを比較的純
度の高い水を介して切断あるいは研磨する際に発生する
ものであるから、シリコン微粒子を懸濁物として５０ｑ
ｒ／ｊ！前後〜５００■／１前後含むものの、シリコン
微粒子以外の不純物はあまり含まれていない。

しかしながら当該排水は透視度の排水規制値からそのま
ま放流することができず、したがって従来から凝集沈殿
濾過処理によって排水中のシリコン微粒子を除去し、そ
の処理水を放流するか、あるいは前記半導体ウェハーの
切断用水、研磨用水、洗浄用水等の製造用水として回収
している。

〈発明が解決しようとする問題点シ しかしながら前記排水を凝集沈殿濾過処理すると、添加
する凝集剤によってその処理水の塩類含有量が増加し、
前記製造用水として回収する際に好ましくなく、したが
って本発明者等は、シリコン微粒子の粒径が０．１μｍ
−１，０μｍである点、およびシリコン微粒子が粘着性
を有していない点などから、前記シリコン微粒子を膜面
で濾過し得る能力を有する精密濾過膜や超濾過膜を用い
る濾過装置で前記排水を直接濾過することを試みた。

その結果、当該排水を滞留させるｐＨが高いと、前記濾
過膜が比較的早期に目詰まりを起こし、また当該目詰ま
りを起こした物質を分析したところシリコン微粒子に粘
着性の強いコロイドシリカが付着したものであることが
判明した。

く問題点を解決する手段〉 本発明はシリコン微粒子を含む排水を濾過膜で濾過する
にあたり、前述したようなコロイドシリカの発生を抑制
して、安定して濾過することを目的とするもので、半導
体ウェハーの製造工程より排出されるシリコン微粒子を
含む排水を濾過膜で濾過し、当該微粒子を除去した濾過
水を前記製造工程用水として回収するにあたり、前記排
水のｐＨを７．０以下に保持して濾過膜で濾過すること
を特徴とする濾過膜による濾過方法に関するものである
。

〈作用〉 排水中のシリコン微粒子がコロイドシリカに変化する過
程は、今のところ明確ではないが、以下の反応式による
ものと考えられる。

Ｓ　ｉ　＋　２　ＨｚＯ−”Ｓ　ｉ　Ｑ、＋　２　Ｈ２
・・・・・・（１）ＳｉＯ，＋ＳｉＯ□・・自・・＋Ｓ
ｉＯ□→（Ｓ　ｉ　Ｏｘ）　ｎ　・”　（２） すなわちシリコン（珪素）が水と反応して珪酸イオンを
生じ、また当該珪酸イオンが重合してコロイドシリカが
生成されるものと考えられる。

ところが前記シリコン微粒子がコロイドシリカに変化す
る反応は、実施例に記載するように、系のｐＨによって
大きく影響され、ｐＨが７．０以下では上記反応の進行
が遅（、ｐＨが７．０を越えると反応の進行が速くなる
ことを知見した。なおｐＨが高（なることによって（１
）弐の反応および（２）式の反応の両者が加速されるよ
うである。

いずれにしても当該排水中のシリコン微粒子を濾過膜で
除去する際には、当該排水をｐ　Ｈ７，０以上の状態で
滞留させるとコロイドシリカが生成する速度が加速され
、濾過膜を早期に目詰まりさせるので好ましくない。

前述した半導体ウェハーを切断する際に用いる水（以下
切断用水という）や半導体ウェハーを研磨する際に用い
る水（以下研磨用水という）が、たとえば混床式純水製
造装置から得られる純水のようにその出口水の電気伝導
率が０．１μｓ／ａｍ以下の高純度純水の場合は、当該
純水が大気下におかれると大気中の炭酸ガスがその分圧
に相当する量（２５℃で約Ｑ、５ｐｐｍ　　ａｓ　　Ｃ
ａＣ０３）だけ溶解され、そのｐＨが６．０前後となる
ので、当該ｐＨが保持されたままの状態で滞留される場
合は共存するシリコン微粒子がコロイドシリカに変化す
る量は少ない。

しかしながら切断用水や研磨用水として前述したような
高純度純水を用いたとしても半導体ウェハーを切断した
り研磨する前あるいは後に炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−
）を含む市水が僅かでも混合されると高純度純水が故に
緩衝作用がほとんどなく、したがってｐＨが７．０以上
になりやすく滞留している間に多量のコロイドシリカが
生成される。

また切断用水あるいは研磨用水として、２床３塔式（あ
るいは２床式）の純水製造装置から得られる純水を用い
る場合は、当該純水中にはカチオン塔からのナトリウム
リークに起因する微量の水酸化ナトリウムが存在してお
り、したがってそのｐＨは９前後であり、この場合は滞
留している間に確実に多量のコロイドシリカが生成され
る。

さらに切断用水あるいは研磨用水として市水を用いる場
合あるいはどちらか一方を温床式純水製造装置から得ら
れる純水を用い、他方を２床３塔式純水装置から得られ
る純水または市水を用い、当該用水を用いて半導体ウェ
ハーを切断あるいは研磨した後、その排水を混合した場
合でもｐＨは７．０以上となり、やはり多量のコロイド
シリカが生成される。

このように本発明が対象とするシリコン微粒子を含む排
水がｐＨ７，０以上で排出され、かつ滞留される要因は
種々考えられるが、いずれにしても当該排水のｐＨが７
．０以上の状態で滞留するとシリコン微粒子がコロイド
シリカに変化する量が加速され、またシリコン微粒子が
一度コロイドシリカに変化すると、たとえｐＨを７．０
以下に下げてももとに戻らないので、当該排水の排出点
のｐＨが７．０以上である場合は、直ちに酸を添加して
ｐＨを７．０以下にして滞留させる必要がある。

本発明は排水のｐＨを７．０以下に保持して濾過膜で濾
過するものであるが、保持するｐＨとしては４．０〜７
．０が適当であり、好ましくは５．５〜６゜８の間で保
持するとよい、なおｐＨが４．０以下でもシリコン微粒
子のコロイドシリカへの変化を抑制することができるが
、ｐＨ４，０以下にすると陰イオンの増加量が多くなり
、濾過水を回収する点で好ましくない０本発明に用いる
濾過膜としては０．１Ａ１ｍ〜１．０μｍのシリコン微
粒子を膜面で濾過できるような、シリコン微粒子の粒径
より小さな物理的微細孔を有する精密濾過膜あるいは分
画分子量が６０００以上の超濾過膜が適当で、膜の材質
としては酢酸セルローズ系、ナイロン系、ポリアミド系
、ポリスルホン系、ポリビニルアルコール系、ポリアク
リルニトリル系など種々のものを用いることができ、ま
た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−状などいずれも用いることができる。

以下に本発明の実施態様を説明する。

第１図は本発明の実施Ｂ様の一例のフローを示す説明図
であり、図中１は滞留槽、２は循環槽、３は濾過膜を装
着した濾過器である。

シリコン微粒子を含むダイサー排水あるいはバックグラ
インド排水または両排水が混合された排水４をｐＨ検出
槽５で受け、当該ｐＨ検出槽５に付設したｐＨ計６によ
り当該排水の排出点直後のｐＨを測定し、当該排水のｐ
Ｈが７．０以上の場合は前述したごと＜ｐＨが４．０〜
７．０の範囲に入るように酸７を添加する０次いでｐＨ
を調整した排水を滞留槽１に滞留させ、ポンプ８にて当
該排水を循環槽２に送給し、さらにポンプ９にて循環槽
２内の排水を濾過器３に送給して排水中のシリコン微粒
子を膜面で濾過し、濾過水１０を得るとともに、シリコ
ン微粒子を濃縮した濃縮水１１を循環槽２に循環する。

このような処理により循環槽２内のシリコン微粒子が濃
縮されるので、適当な時期に循環槽２内の濃縮水をブロ
ーし、ブロー濃縮水１２を凝集沈殿処理などしてシリコ
ン微粒子をスラッジあるいは固形物とし系外に排出する
。なお濃縮水１１を全量循環槽２に循環せずに点線で示
したごと（少量の濃縮水１１′を常時系外に取り出すこ
ともできる。

本発明によって得られる濾過水１０はそのままの状態で
半導体ウェハーの製造用水として回収したり、あるいは
必要に応じイオン交換処理して半導体ウェハーの製造用
水として回収したり、あるいは半導体ウェハーの製造用
水を製造する目的で設置されているイオン交換装置の被
処理水に混合するなどして有効に回収する。

なおｐＨ検出槽５内の排水を直接循環槽２内に送給する
こともでき、この場合においても循環槽２内で排水が滞
留されるので、排水のｐＨを７．０以下に調整すること
が必要となる。

また前述したごとく半導体ウェハーの切断用水あるいは
研磨用水として温床式純水製造装置から得られる純水の
ごと（明らかにｐＨが７．０以下の水を用い、かつ滞留
する排水に当該排水のｐＨを上昇させるような他の水が
混合されないことが明白である場合は、ｐＨ検出槽５、
ｐｔ−を計６、酸の添加設備等を省略することができる
。

く効果〉 以上説明したごと（本発明は半導体ウェハーの製造工程
より排出されるシリコン微粒子を含む排水を濾過膜で濾
過するにあたり、そのＰＨを７．０以下に保持すること
により、シリコン微粒子がコロイドシリカに変化するこ
とを抑制し、濾過膜で効率よく濾過処理することができ
るので濾過膜のライフを大幅に延長させることができ、
塩類濃度を増加させない良質の水を回収することができ
る。

以下に本発明の効果を明確とするために実施例を説明す
る。

〔実施例−１〕 半導体ウェハーを研磨した時に生ずるシリコン微粒子を
懸濁質として３７ｍｇ／ｆｆ含む排水をｐＨ５，０，５
，５，７，０，７，５に調整して３時間放置した後の珪
酸イオンおよびコロイドシリカの量を測定して第１表に
示した。

なお珪酸イオン、コロイドシリカを測定するにあたって
は各試料を０．２μｍのフィルターで、試料中のシリコ
ン微粒子を用いてケーキ濾過し、シリコン微粒子を除去
した。

また分析法はＪ　Ｉ　ＳＫＯ１０１に準拠した。

なお本実施例においては各試料を０．２μｍのフィルタ
ーで濾過した濾液の珪酸イオンとコロイドシリカを測定
したので、各試料中のコロイドシリカの一部が０．２μ
ｍのフィルターで除去されている可能性があるが、しか
しながら第１表の値は相対値として採用し得る数値であ
り、ｐＨ７，０以下で放置する場合とｐＨ７，５で放置
する場合とではコロイドシリカの生成量に大幅な差が生
じていることが認識し得る。

〔実施例−２〕 ０．７ｒｄ／Ｈで排出されるシリコン微粒子を懸濁質と
して約６００■／１含む半導体ウェハーの研磨排水を有
効容積１．Ｏｎ（の循環槽に受け、当該循環槽からポン
プを用いて以下に示す超濾過膜装置に５１ｎ？／Ｈで供
給し、５０ｎ？／Ｈの濃縮水を循環槽に循環しながら１
．０ｒｒｒ／Ｈの濾過水を得る連続濾過処理を行った。

なお濾過処理の続行により循環槽内の液面が低下した際
には、一時的に濾過水の採取のみを中断して循環槽内の
液面を復帰させ、また循環槽内の濃縮液（懸濁質として
６０００〜７０００■／ｌ）を定期的にブローした。

本濾過工程における圧力損失の増加を測定して第２図に
示す。

なお第２図において実線は循環槽内の排水のｐＨを６．
８に保持したとき（本発明）の結果であり、点線は循環
槽内の排水のｐＨを７．４に保持したとき（比較例）の
結果である。

使用した超濾過膜装置 使用超濾過膜・・・ロミコン社製ＨＦ６６ＨＦ６６−４
５−Ｘ中空糸状） 総膜面積・・・３０ｒｒｆ 運転圧力・・・入口圧２．０ｋｇ／ｃｊＧ第２図に示し
たように排水のｐＨを７．４に保持して濾過した場合は
僅か１７日間で圧力損失の増加により運転不可能となっ
たが、本発明のごとく排水のｐＨを６．８に保持して濾
過した場合は１８０日間を経てもなお圧力損失は増加し
ていない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例のフローを示す説明図
であり、第２図は実施例−２における濾過結果を示すグ
ラフであり、縦軸に圧力損失、横軸に濾過日数を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハーの製造工程より排出されるシリコン微粒
   子を含む排水を濾過膜で濾過し、当該微粒子を除去した
   濾過水を前記製造工程用水として回収するにあたり、前
   記排水のｐＨを７．０以下に保持して濾過膜で濾過する
   ことを特徴とする濾過膜による濾過方法。