KR101487586B1 - 반도체처리공정에서 발생한 슬러리 함유 폐수를 재생하는 방법 및 장치 - Google Patents

반도체처리공정에서 발생한 슬러리 함유 폐수를 재생하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체처리공정, 특히 화학적기계적연마공정에서 발생한 슬러리 함유 폐수를 재생하는 재생방법 및 재생장치에 관한다. 상기 방법은, 혼합폐수가 순환용기(10)에서 지속적으로 추출되는 동안 미사용 슬러리를 포함하는 폐수를 순환용기(10)에 지속적으로 공급하며, 추출된 폐수를 한외여과장치(20)로 유도해 유체를 분리함으로써 농축하여 형성한 농축폐수를 순환용기(10)에 도입해 해당 순환용기(10)의 내용물과 혼합하여 혼합폐수를 얻는 여과단계와, 상기 여과단계 후에 실시되며, 혼합폐수가 지속적으로 순환용기(10)에서 추출되는 동안 순환용기(10)에 미사용 폐수를 새로이 도입하는 것을 막거나 실질적으로 중단하고, 상기 추출된 혼합폐수를 한외여과장치(20)에 도입해 유체를 분리함으로써 농축하여 형성한 농축폐수를 순환용기(10)로 유도하는 농축단계를 포함한다.

Description

반도체처리공정에서 발생한 슬러리 함유 폐수를 재생하는 방법 및 장치{Recycling method and device for recycling waste water containing slurry from a semi-conductor treatment process}
본 발명은 반도체처리공정, 특히 화학적기계적연마공정에서 발생한 슬러리 함유 폐수를 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
근년 들어 반도체물질의 연마에 있어 화학적기계적연마(CMP)가 표준공정으로서 급부상하였다. 좀 더 정확히는 반도체 웨이퍼 상에 기능층을 침전시킨 다음, CMP를 통해 침전공정 중에 발생한 요철을 상쇄하는 것이다. 이 경우, 화학적/기계적활성 콜로이드연마제, 소위 슬러리는 반도체 웨이퍼와 연마표면 사이에 분포한다. 반도체 웨이퍼와 연마표면 사이의 상대적 이동에 의해, 반도체 웨이퍼 표면은 화학적으로 공격을 받아 연마된다.
상기의 연마공정에서, 최적의 연마효과를 얻기 위해서는 미사용 슬러리를 반드시 연속적으로 연마표면에 공급해야 한다. 연마공정에서는 연마액(일반적으로 물 및 슬러리)과 더불어 연마로 인한 마모에서 발생한 불순물을 포함하는 폐수가 생성된다. 아울러 폐수는 흔히 연마공정을 제어하는 부가적 화학물질을 함유한다. 상기 화학물질은 공정의 종류에 따라 달라지되, 일반적으로 pH조절제, 산화제 및/또는 안정제로 구성된다. 슬러리 폐수는 통상적으로 분리 후 폐기된다. 슬러리는 물론, 연마액을 얻는 데도 상당한 비용이 소요되는 만큼, 슬러리재생공정은 비용을 크게 절약할 수 있는 가능성을 제공하는 셈이다.
슬러리 폐수에서 슬러리를 회수하는 기존 공정의 경우, CMP 장치에서 분리한 폐수를 수집한 후 혼합 및/또는 필터링의 공정을 거쳐 재생한다. EP 0 822 033 A1 등의 특허가 상기와 같은 방법을 개시하고 있다. 이러한 기존의 방법은, 연마공정 중에 펌프를 사용하여 흡입함으로써 폐수를 분리한 후, 기타 처리용 약물과 미사용 슬러리가 라인을 통해 아울러 공급되는 일종의 혼합장치에 통과시킨다. 이를 통해 얻은 처리완료혼합물은 재생 슬러리로서 열교환기와 복수개의 센서를 거치고, 마지막으로 필터를 통과한 다음, 미사용 슬러리로서 연마공정에 공급된다. 한 단계가 끝나면 다음 단계가 차례로 이어지는 각종 처리단계 직후에 폐수를 연마공정에 재공급하는 방식의 상기와 같은 직선형재생법은, 일반적으로 따로 쓰이는 재생장치의 각 구성요소를 제조해야 한다는 단점을 지닌다.
그에 대하여, US 6 722 958 B2는 사이클 방식으로 슬러리를 재생하는 방법을 개시하고 있다. 해당 특허에 따르면, CMP 공정에서 발생한 폐수를 용기에 충전한 다음 한외여과장치를 통과시킨다. 이 경우, 폐수에서 여과된 수분은 폐기처분한다. 여과에서 발생한 결과물을 농축 슬러리로서 상기 용기에 되돌려보낸다. 이후, 혹은 그와 동시에, 정제수를 규칙적으로 용기에 도입하여 농축 슬러리를 희석 및 세척함으로써 염분 및 유기물질 등의 불순물을 분해해 슬러리를 추출하는 정제공정을 실시한다. 그러나, 해당 방법은 복잡할 뿐더러 고농도의 재생 슬러리를 효율적으로 획득하고자 하는 목적에도 부합하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 예를 들어 슬러리 폐수에서 슬러리, 나아가 물 등의 기타 유체를, 시간과 비용 양측면에서 효율적으로 재생하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 청구항 1이 개시하는 특징을 지니는 재생방법과 청구항 14가 개시하는 특징을 지니는 재생장치에 의해 상기의 목적을 달성하였다. 본 발명의 내용은 종속항에서 상세히 설명한다.
본 발명은 우선, 순환 또는 순회시스템 중의 액체 분리를 통해 재생대상인 슬러리 함유 폐수를 농축한다는 원칙에 기초하고 있다. 이를 위해, 폐수를 우선 순환용기에 통과시킨다. 상기 폐수는, 순회시스템 중에 발생한 농축폐수와 용기 안에서 혼합되어 혼합폐수를 형성한다. 순환공정 중에 상기 혼합폐수는 순환용기에서 분리되어 한외여과장치를 거치고, 이 공정에서 형성된 농축폐수는 순환용기로 되돌려보내진다.
따라서 한외여과장치에는 순환용기에서 분리된 상기 혼합폐수가 해당 여과장치로 도입되는 주입구가 적어도 하나 이상 설치되어 있으며, 배출구는 최소한 두 개이다. 해당 한외여과장치는, 도입된 혼합폐수에서 유체를 분리함으로써 폐수를 농축한다. 농축폐수는 한외여과장치의 배출구 중 하나로 빠져나와 폐수회수라인을 통해 순환용기로 돌아간다. 혼합폐수에서 분리된 액체는 한외여과장치의 제 2배출구를 통해 배출되며, 해당 액체를 수집해 재사용하는 것도 가능하다.
본 재생방법은, 이 경우 실질적으로 두 개의 공정 페이즈로 구성된다. 즉, 제 1페이즈에서는 여과단계를 실시하고, 제 2페이즈에서는 농축단계를 실시하는 셈이다. 여과단계에서는, 폐수가 순회시스템 중에 순환용기 및 한외여과장치 사이에서 농축되는 동안, 미사용 슬러리 폐수는 슬러리 폐수가 농축폐수와 혼합되는 순환용기로 보내진다.
반대로 농축단계에서는, 순회시스템 중에 폐수가 농축되는 사이, 순환용기에의 미사용 슬러리 폐수 공급을 줄이거나, 실질적으로 차단한다. 제 1 페이즈와 제 2페이즈의 전환은 재생장치의 제어장치를 사용해 진행한다. 전환동작은, 예를 들자면 시간을 기준으로 하여 제어하거나 개시해도 좋다. 그러나 재생장치에 설치한 센서를 이용하여 판정한 계측치와, 계측치 및 이론치의 비교결과에 기반하여 제어하는 것이 더욱 바람직하다.
여기서 말하는 <미사용 폐수>란 폐수 농축을 목적으로 순회시스템의 순환용기에 도입된 폐수를 의미한다. 따라서, 미사용 폐수는 한외여과장치의 배출구로부터 순환용기로 보내진 농축폐수와는 다르다. 미사용 폐수는 반도체생산공정, 이를테면 화학적기계적연마공정(CMP) 중에 생산된 슬러리 함유 폐수를 가리키며, 부식물질 및 기타 화학물질에 의해 오염된 슬러리로 구성된다.
미사용 폐수는, 예를 들자면, 사전보존탱크에 먼저 보관되었다가 한 가지 이상의 사전여과단계를 거쳐 탱크에서 순환용기로 보내진 사전여과처리폐수여도 좋다. 아울러, CMP공정에서의 패드 마모 등에 의한 순환용기의 입자오염을 회피할 수 있도록 보존율을 낮춘 상태에서 2단계에 걸쳐 사전여과를 실시하는 것이 바람직하다. 이를 통해 한외여과장치가 급격하게 막히는 것을 방지할 수 있으며, 이는 특히 중공여과층을 지닌 박막계 한외여과장치에 있어 중요한 요소다.
한외여과장치는 해당 장치에 도입되어 통과하는 혼합폐수에서 액체를 분리하는 데 적합한 여과장치이다. 일반적으로 상기 액체는 물을 가리키지만, 반도체생성공정에서의 사용 가능성이 있는 여타 액체 및 액체혼합물을 혼합폐수에서 분리하는 것도 가능하다. 한외여과장치를 이용해 혼합폐수에서 분리한 액체의 입자의 입경은 반드시 최대 약 0.01㎛~약 0.1㎛이다. 이는, 예를 들어 정밀여과법을 통해 분리한 액체가 입경이 0.1㎛이상인 입자를 가지는 것과는 정반대이다. 달리 말하자면, <한외여과장치>의 <한외>는, 여과장치를 이용해 혼합수에서 액체와 함께 분리된 입자의 입경을 특징짓는 표현인 셈이다.
한외여과장치를 통과하는 과정에서, 혼합폐수는 농축되어 농축폐수가 된다. 이것은 즉, 농축폐수의 슬러리가 한외여과장치에 도입되었던 혼합폐수의 슬러리보다 높은 체적농도를 나타냄을 의미한다. 한외여과장치에서 유체를 분리하여 농축단계를 진행함으로써, 농축폐수의 고체농도를 혼합폐수에 비해 증가시킨다.
바람직한 실시형태의 경우, 순환용기에서 분리된 혼합폐수는 박막계 한외여과장치를 통과한 후, 투과수를 분리함으로써 농축되어 농축폐수가 된다. 이 경우, 특히 직교류여과장치(혹은 접선류/횡류여과장치라고도 함)를 사용해도 좋다. 한외여과장치의 박막은 폴리머, 예를 들어 폴리아크릴로니트릴로 제조된 것이 바람직하다.
아울러, 기타 양태에 따르면, 농축단계는 여과단계 직후에 실시한다. 이는 즉, 농축단계와 여과단계 사이에 실시되는 여타 공정이 없음을 의미한다. 여과단계에서 혼합폐수가 순환용기에서 분리된 후 한외여과장치를 거쳐 다시 순환용기로 되돌아가는 동안, 미사용 폐수의 순환용기에 대한 공급은, 제어장치에 의해 제어되어 감소하거나 또는 실질적으로 차단됨으로써, 농축단계를 개시하게 된다.
그 외의 실시형태에 따르면, 농축단계는 순환용기 내의 고체농도가 소정의 저농도역치를 넘었을 때 실시된다. 달리 말하자면, 약 1%~3%, 바람직하게는 약 2%로 설정된 상기 저농도역치에 도달하는 즉시 순환용기에 대한 미사용 슬러리 폐수의 공급은 중단된다. 순환용기 및/또는 혼합폐수분리라인 내의 고체농도는, 예를 들자면 광학온라인분석장치를 사용해 측정한다.
농축단계에서는 순환용기에서 분리된 혼합폐수에 응집개시제를 지속적으로 부가하는 것이 바람직하다. 상기 응집개시제로는 가성알칼리용액을 사용하는 것이 좋으며, 이는 콜로이드 슬러리를 안정화하여 소위 등전점(IEP)으로부터 최대한의 거리를 유지하도록 한다. 본래의 슬러리, 즉 반도체생산공정 중에 쓰인 슬러리에 포함되어 있었던 가성알칼리용액을 사용하는 것이 바람직하다. 효과적인 응집개시제의 사례로는 암모니아(NH3)를 들 수 있다.
단, 반드시 투과수를 통과하는 가성알칼리용액의 양을 최대한으로 줄임으로써 가성알칼리용액에 드는 비용을 절감하고 투과수의 오염을 방지해야 한다. 본 재생방법에서는 응집개시제를 극히 짧은 시간, 즉 농축단계 중에, 순환용기에 대한 미사용 폐수의 공급이 중단되어 있는 동안만 부가하는 것으로 이 문제를 해결하였다. 응집개시제의 유입에 쓰이는 라인은, 플라스틱으로 형성해도 좋으며, 퍼플루오로알콕시알카인을 함유하는 것이 바람직하다.
또다른 실시형태에서는 한외여과장치를 통과하는 동안, 혼합폐수에서 분리된 액체는 액체용기에 도입되어, 상기 용기에서 반도체처리공정에 공급된다. 액체용기에 도입하기 전 및/또는 반도체처리공정에 투입되기 전에, 액체에 재차 여과 또는 정제 등의 부가적 처리를 가해도 좋다. 박막계 한외여과장치를 사용할 경우, 분리한 액체는 소위 투과수가 되고, 보존장치 또한 소위 말하는 투과수용기가 된다.
또 다른 유용한 실시형태에서는 농축단계가 진행되는 농축시간과 여과단계가 진행되는 여과시간의 비율이 약 5% 미만, 바람직하게는 약 3% 미만이다. 다시 말해 재생장치는, 시간면에서 볼 때, 총 처리시간의 약 97%를 여과단계가 진행되는 여과페이즈에 소모하고, 총 처리시간의 약 3%만을 농축단계가 진행되는 농축페이지에 소비하는 셈이다.
바람직한 실시형태에 따르면, 농축단계는 순환용기의 고체농도가 소정의 고농도역치를 넘을 때까지 실시하며, 직후, 그에 이어지는 충전단계에서 혼합폐수를 재생 슬러리로서 순환용기에서 분리한다. 이 경우 충전단계는, 예를 들어 재생 슬러리에서 비교적 큰 입자(예: 입경이 약 1㎛를 넘는 입자)를 분리하기 위해, 부가적 여과단계 및/또는 처리단계로 구성해도 좋다.
더욱 바람직한 실시형태에 따르면, 폐수, 혼합폐수, 농축폐수, 한외여과장치에 의해 혼합폐수에서 분리한 액체 및/또는 재생 슬러리는 실질적으로 금속을 함유하지 않은 상태로 쓰이거나 보존된다. 다시 말해, 이에 쓰이는 라인 및 용기의 내부면은 금속을 함유하지 않으며, 상기 내부면은 완전히 플라스틱만으로 형성하는 것이 바람직하다. 나아가, 재생장치에서 쓰이는 모든 라인, 용기 및/또는 펌프를 위와 같이 구성하는 것이 좋다.
각종 폐수 및 액체를 금속을 함유하지 않은 상태로 사용/보존할 경우, 폐수에 금속성 불순물이 들어가지 않는다는 이점이 있다. 실시/보존수단을 <실질적으로> 금속 무함유 상태로 제한하는 것은 즉, 모든 구성요소의 내부면을, 생산에 필요할 때만 금속성 물질을 사용하여 제조하는 것을 의미한다. 바람직한 실시형태에 따르면, 혼합폐수는 순환용기 내부에서 비활성가스에 완전히 덮이게 된다. 다시 말해, 비활성가스를 혼합폐수 주입정도 이상으로 순환용기에 도입하여 비활성가스층을 형성한다. 또는, 순환용기를 주입정도 이상의 비활성가스로 충전한다. 비활성가스는 습기를 머금은 것이 바람직하다. 비활성가스, 특히 수분함유비활성가스로 덮으면, 순환용기 내부면의 혼합폐수의 건조 또는 크러스트 형성을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 재생장치의 모든 용기 및 탱크를 수분함유비활성가스로 충전하는 것이 바람직하다. 비활성가스의 유입에 사용되는 라인은 플라스틱으로 형성해도 좋으며, 퍼플루오로알콕시알카인을 함유하는 것이 바람직하다. 비활성가스로는 예를 들어 질소(N2)를 이용할 수 있다.
재생장치 내의 여러 순회 시스템에서 가능한 한 누출이 없도록 하려면, 액체/가스를 반송하는 데 쓰이는 펌프의 최소한 일부에는 베어링 및 씰을 전혀 쓰지 않는 것이 바람직하다. 이 구성은 미사용 폐수, 폐수, 혼합폐수 및/또는 농축폐수를 반송하는 펌프는 물론, 응집개시제나 비활성가스를 반송하는 데 쓰이는 펌프에도 적용할 수 있다.
한외여과장치를 통과하는 과정에서, 폐수에서 분리한 액체를 반대방향으로 한외여과장치를 통과시켜 부착된 필터막(필터케이크)을 떼어내는 역세정단계를 정기적으로 도입하는 것이 바람직하다. 상기의 필터막 부착(필터케이크)는, 여과장치의 유효 기능을 손상시킬 수 있다. 역세정단계는 일정한 시간 간격을 두고 정기적으로 실행해도 좋으며, 또는 박막의 오염정도를 나타내는 계측치(예: 유출저항도)에 의거하여 역세정단계를 개시해도 좋고, 상기의 두 가지를 동시에 적용해도 좋다.
본 방법의 비용효율성을 높이기 위해, 효율적으로 역세정을 실시할 수 있도록 충분한 주의를 기울여야 한다. 특히, 폐수에서 분리한 액체 대신, 혹은 해당 액체와 함께 가스를 사용해 역세정을 실시하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 비활성가스(예: 질소) 혹은 비활성가스와 액체의 혼합물을 역세정에 사용한다. 액체, 가스, 또는 그 혼합물을 중공파이버에 강제로 통과시켜 필터막에 형성된 필터케이크를 깎아내는 것이 바람직하다. 역세정과정에서 발생한 역세정폐수는 순회 시스템에 재공급하지 않는 것이 좋다.
이하, 다음의 도면을 참조하여 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 슬러리 폐수용 재생장치의 도면.
도 2는 도 1에 기반한 여과단계의 실시형태.
도 3은 도 1에 기반한 역세정단계의 실시형태.
도 4는 도 1에 기반한 농축단계의 실시형태.
도 5는 도 1에 기반한 충전단계의 실시형태.
도 6은 재생장치의 하류에 연결된 슬러리분배구조의 도면.
도 1은 슬러리 폐수용 재생장치의 개략적 구성을 나타낸다. 재생장치의 중심구성요소는 순환용기(10)과 한외여과장치(20)을 형성한다. 순환용기(10)과 한외여과장치(20)은 혼합폐수분리라인(105), 한외여과공급라인(201) 및 폐수회수라인(103)과 함께, 순환용기(10)을 앞서 통과한 폐수를 농축하는 순회 시스템을 구성한다. 본 구성에서 순환용기(10)의 용량은 약 500리터이다.
한외여과장치(20)을 통과하는 과정에서, 액체는 혼합폐수에서 분리되며, 해당 액체는 액체용기(30), 유체분리라인(203) 및 역세정라인(205)(단, 역세정라인은 주기적으로만 쓰인다)로 구성된 액체순회시스템에 머무르게 된다. 본 실시형태의 한외여과장치(20)은, 박막(207)(고분자박막인 것이 바람직하며, 예를 들자면, 저렴하고 내구도가 높은 폴리아크릴로니트릴로 만들어진다)을 지닌 박막필터이다. 따라서, 혼합폐수에서 분리된 액체는 투과수가 되며, 이하, 액체용기(30)을 투과수탱크 (30)으로 표기한다. 본 실시예에서, 투과수탱크(30)의 용량은 약 200리터이다.
나아가, 도 1에 나타난 저수탱크(40)은, 슬러리 함유 폐수가 폐수공급라인(101)을 따라 사전여과장치(42)을 거쳐 순환용기(10)에 들어가기 전에 보존하는 역할을 한다.
N2 가습기(60)에 의해 수분을 함유하게 된 질소는 N2 공급기(603)을 통해 재생장치에 공급되며, N2 라인(501)을 통해서는 저수탱크(40), 순환용기(10) 및 NH3 용기(50, 503)에 공급된다. 저수탱크(40) 및 순환용기(10) 내부를 수분을 함유한 N2로 완전히 뒤덮음으로써 탱크 또는 용기 벽에 건조 슬러리가 크러스트를 형성하는 것을 방지한다. 이러한 조치를 취하지 않을 경우, 건조 슬러리 입자가 재생 슬러리에 다시 들어가 반도체처리공정 상의 반도체기판에 심각한 손상을 입힐 위험이 따른다. 한 번 건조된 슬러리는 재차 안정화시킬 수 없다.
본 명세서에서 인용된 재생장치의 구성요소 및 기타 구성요소는, 재생방법의 각 단계를 참조하여 하기에서 상세히 설명한다. 도 2~도 5에 있어, 재생장치의 가장 중요한 가동라인, 즉 유체가 통과하는 라인은, 굵은 선으로 표시하여 여타 라인보다 눈에 뜨이기 쉽도록 강조한다. 아울러, 도 2~도 5의 재생장치는, 도 1의 재생장치와 같은 특징을 지닌다.
도 2는 도 1에 기반한 여과단계의 실시형태를 나타낸다. 미사용 폐수펌프(73)을 사용하여, 저수탱크(40) 중 하나에 보존된 미사용 폐수를 폐수공급라인(101)을 거쳐 순환용기(10)에 공급한다. 혼합폐수가 순환펌프(70)에 의해 혼합폐수분리라인(105)를 거쳐 순환용기(10)의 외부로 보내져 한외여과장치(20)을 통과하는 동안, 미사용 폐수를 계속적으로 공급하도록 한다. 한외여과장치(20)에서 배출된 농축폐수는 폐수회수라인(103)을 거쳐 순환용기(10)으로 되돌아온다.
한외여과장치(20)을 통과하는 동안, 액체 또는 투과수는 폐수에서 분리되어 유체분리라인(203)을 거쳐 투과수탱크(30)으로 보내진다. 이후, 펌프(71)을 사용해 투과수를 액체용기 배출구(301)을 거쳐 투과수탱크(30)에서 분리하여, 액체사용라인(303)을 통해 사용자가 이용할 수 있도록 해도 좋다. 예를 들자면, 투과수를 반도체처리장치로 돌려보내도 좋으며, 이를 위해서는 먼저 투과수를 처리할 필요가 생길 수 있다. 그러나, 추가적 처리, 특히 추가적 여과 없이 액체사용라인(303)에서 투과수를 분리해 애초에 미사용 폐수가 발생했던 CMP 공정 등의 반도체처리공정에 공급하는 것이 바람직하다.
한외여과장치(20)의 여과는 투과수를 통과시키는 박막(207)에 의해 이루어진다. 필터 부착으로 인해 박막(207)에 필터케이크가 형성되는 사태를 방지할 수 있도록, 반드시 박막(207)을 정기적으로 세정해야 한다. 도 3은, 도 1에 기반한 박막(207)의 역세정단계의 실시형태를 나타낸다. 이를 위해, 투과수펌프(71)을 이용해 액체용기 배출구(301)을 거쳐 투과수탱크(30)에서 분리된 투과수는 강제적으로 역세정라인(205)을 거쳐 반대방향으로 박막(207)을 통과해, 박막에 축적된 부착물을 제거하거나 완전히 씻어낸다. 부착물에 오염된 투과수는 한외여과라인(201)을 거쳐 순회용기(10)으로 되돌아간다.
도 4는 도 1에 기반한 농축단계의 실시형태를 나타낸다. 도 2와 관련하여 상술한 순환용기(10)과 한외여과장치(20) 사이의 폐수의 순회시스템은, 농축단계 중에도 실질적으로 동일하게 적용된다. 즉, 순회용기(10)에서 폐수분리라인(105)을 거쳐 분리된 혼합폐수는 한외여과공급라인(201)을 거쳐 한외여과장치(20)을 통과한다. 그 후, 농축폐수는 폐수회수라인(103)을 거쳐 순회용기(10)으로 돌아온다. 한외여과장치(20)에서 혼합폐수로부터 분리된 투과수는 유체분리라인(203)을 거쳐 투과수탱크(30)으로 보내지고, 그 후 액체용기 배출구(30)과 액체사용라인(303)을 거쳐 재차 사용할 수 있도록 공급된다.
단, 여과단계와는 달리, 미사용 폐수는 순환용기(10)에 보내지지 않는다. 따라서 미사용 폐수펌프(73)은 본 재생방법의 농축페이즈 중에는 작동하지 않는다. 그 대신, NH3 라인(601) 중 하나를 거쳐 NH3 용기(50)에서 암모니아(NH3)가 혼합폐수분리라인(105)의 혼합폐수에 공급된다. NH3 용기(50)이 고갈되었을 경우, NH3 보존용기(503)은 반드시 NH3을 공급한다. 암모니아는 응집개시제로서 작용하여 혼합폐수의 고체가 응집하는 것을 방지하며, 농축단계 중의 고체농도는 미사용 슬러리 폐수가 존재하지 않기 때문에 급속도로 증가하게 된다.
도 5는 마찬가지로 도 2에 기반한 충전단계의 실시형태를 나타낸다. 본 단계는 순환용기(10)의 혼합폐수가 농축단계에서 농축되어 해당 폐수의 고체농도가 소정의 고농도역치를 넘은 후에 시작된다. 재생장치는 유량센서, 온도센서, 농도센서, 습도센서 등의 다수의 계측장치(72)에 의해 모니터링된다. 농도계측장치에 기반하여 고체농도를 판정하고, 판정한 고체농도를 제어장치(생략)에서 상기의 고농도역치와 비교한다.
도 6은 슬러리분배구조를 개략적으로 나타낸다. 해당 구조는 도 5의 충전단계에서 순환용기(10)으로부터 꺼낸 재생 슬러리를 분배라인(107)을 통해 재생슬러리용기(82)에 분배한다. 재생 슬러리에는 하나 이상의 여과스테이지를 통한 여과 등의 후처리를 임의적으로 가할 수 있다. 이 경우, 도 6의 분배구조는, 입경이 2㎛ 이상 인 입자를 제거하는 제 1여과스테이지의 필터(83)과, 입경이 0.5㎛ 이상인 입자를 제거하는 제 2여과스테이지의 필터(84)로 구성된다.
밸브(74)를 이용해, 필터(83, 84)를 통과한 후의 재생 슬러리를 재생슬러리용기(82)에 충전시킨다. 농축펌프(85)와 밸브(74)가 대응해서 작동할 경우, 배출구(87)을 통해 내보낸 재생 슬러리에 농축폐수처리를 가할 수도 있다. 나아가, 밸브(74)를 적절하게 작동함으로써, 분배된 슬러리 내 입자의 입경을, 입자밀도 및 입자성분과 같이, 임의적/추가적으로 조절하는 것도 가능하다. 이와 같은 파라미터는 온라인분석장치(89)에 의해 제어 및 모니터링된다.
도 6의 슬러리분배구조는, 또한 미사용 슬러리용기(81)과 탈이온수용의 주입구(86)으로 구성된다. 미사용 슬러리 및/또는 탈이온수를 이용하고, 필요에 따라 또다른 화학물질을 사용함으로써, 재생 슬러리를 재사용에 적합한 최적의 상태로 조절할 수 있다. 마지막으로, 재생 슬러리용기(82)는, 각각 수분을 함유한 질소 등으로 용기(82)을 충전할 수 있는 질소공급라인(88)을 지닌다.
10 순환용기
101 폐수공급라인
103 폐수회수라인
105 혼합폐수분리라인
107 분배라인
20 한외여과장치
201 한외여과공급라인
203 유체분리라인
205 역세정라인
207 박막
30 액체용기(투과수탱크)
301 액체용기 배출구
303 액체사용라인
40 저수탱크
42 사전여과장치
50 NH3 용기
501 NH3 라인
503 NH3 보존용기
60 N2 가습기
601 N2 라인
603 N2 공급기
70 순환펌프
71 투과수펌프
72 계측장치
73 미사용폐수펌프
74 밸브
81 미사용 슬러리 용기
82 재생 슬러리 용기
83 제 1여과스테이지의 필터
84 제 2여과스테이지의 필터
85 농축펌프
86 탈이온수 주입구
87 농축폐수처리용 배출구
88 질소공급라인
89 온라인분석장치

Claims (15)

  1. 반도체처리공정에서 발생하는 슬러리 폐수의 재생방법으로서,
    혼합폐수를 순환용기(10)에서 분리되는 동안, 미사용 슬러리함유 폐수를 순환용기(10)에 공급하고, 분리한 상기 혼합폐수를 한외여과장치(20)에 통과시켜 농축함으로써, 유체분리를 통해 농축폐수를 얻고, 상기 농축폐수를 순환용기(10)에 보내 상기 순환용기(10)의 내용물과 혼합하여 혼합폐수를 얻는 여과단계와,
    혼합폐수가 순환용기(10)에서 분리되는 동안, 상기 순환용기(10)에 대한 미사용 폐수의 공급을 감소시키거나 중단하고, 분리한 상기 혼합폐수를 한외여과장치(20)에 통과시켜 농축함으로써, 유체분리를 통해 농축폐수를 얻어, 혼합 폐수에 비하여 농축 폐수의 고체 농도를 증가시켜 재생 슬러리가 생성되기까지 상기 농축폐수를 상기 순환용기(10)에 보내는, 상기 여과단계 다음에 실시하는 농축단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반도체처리공정은 화학적기계적연마공정인 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 순환용기(10)에서 분리한 상기 혼합폐수를 박막계 한외여과장치에 통과시켜 농축함으로써, 투과수를 제거하고 농축폐수를 얻는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계는 상기 여과단계 직후에 실시하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계는, 상기 순환용기(10)의 고체농도가 소정의 저농도역치를 초과했을 때 도입되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계는, 상기 순환용기(10)에서 분리된 혼합폐수에, 응집개시제를 부가하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 한외여과장치를 통과하는 동안, 상기 혼합폐수에서 분리된 액체는 액체용기로 도입되어, 해당 용기로부터 상기 반도체처리공정에 공급되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계가 진행되는 농축시간은 상기 여과단계가 진행되는 여과시간에 대하여 5% 미만의 비율로 진행되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계가 진행되는 농축시간은 상기 여과단계가 진행되는 여과시간에 대하여 3% 미만의 비율로 진행되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계는, 상기 순환용기(10)의 고체농도가 소정의 고농도역치를 초과할 때까지 실시되며, 직후 그에 이어지는 충전단계에서, 상기 혼합폐수를 재생 슬러리로서 상기 순환용기(10)에서 분리하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 미사용 슬러리함유 폐수, 상기 혼합폐수, 상기 농축폐수, 상기 한외여과장치에 의해 상기 혼합폐수에서 분리된 액체 또는 재생 슬러리는 재생장치에서 사용되는 모든 라인, 용기 또는 펌프의 내부면이 금속을 함유하지 않은 상태에서 사용 또는 보존되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 혼합폐수는 상기 순환용기(10) 내에서 비활성가스에 완전히 덮이는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 한외여과장치를 통과하는 과정에서, 상기 폐수에서 분리된 액체를 반대방향으로 상기 한외여과장치에 통과시키는 역세정단계를 정기적으로 실시함으로써, 필터막에 부착된 필터케이크를 제거하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  14. 반도체처리공정에서 발생하는 슬러리 폐수의 재생장치로서,
    슬러리 함유 폐수를 수용하는 순환용기(10),
    상기 순환용기(10)에 연결된 폐수공급라인(101),
    한외여과공급라인(201)을 통해 상기 순환용기(10)와 연결되어, 유체분리에 의해 상기 순환용기(10)에서 지속적으로 분리되는 혼합폐수를 농축하는 한외여과장치(20),
    농축폐수를 상기 순환용기(10)로 보내는 폐수회수라인(105),
    제1항 내지 제13항에서 청구된 어느 하나의 재생 방법을 수행하도록 구성되는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 반도체처리공정은 화학적기계적연마공정인 것을 특징으로 하는 재생 장치.
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