[发明专利]研磨剂的回收方法和研磨剂的回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及研磨剂的回收方法及回收装置，特别是涉及能够高浓度地浓缩已经使用过的研磨料浆的研磨剂的回收方法及使用了该方法的回收装置。

背景技术

形成于半导体晶片上的绝缘膜、金属薄膜等覆膜的表面要求是高度平坦的面。为了应对该要求，采用在研磨垫等研磨部件与半导体晶片之间存在有研磨料浆的状态下进行研磨的CMP（化学机械研磨，Chemical Mechanical Polishing）。

作为CMP中使用的研磨剂，使用分散性良好且粒径统一的二氧化硅微粒、研磨速度大的二氧化铈、硬度高且稳定的氧化铝等。这些研磨剂以规定粒径、浓度的粒子分散于水中而成的料浆的形式由厂家提供。料浆根据各现场的情况在供给至CMP机器时，被稀释至规定浓度后使用。

通常，该料浆中除了研磨剂之外，还预先添加有氢氧化钾、氨、有机酸、胺类等pH调节剂、表面活性剂等分散剂、过氧化氢、碘酸钾、硝酸铁（III）等氧化剂等。或者，这些成分在研磨时另外添加于料浆中。

这些研磨料浆从用量大、昂贵的角度且从减少产业废弃物量的观点出发，期待被再利用。但是，研磨工序废水被多个洗涤工序水等稀释、研磨剂浓度降低。而且，在研磨工序废水中混入有半导体晶片、覆膜材料、研磨垫屑、研磨剂被破坏后的微细粒子、研磨剂凝集而成的粒径大的固体杂质等。因此，将这种研磨工序废水以未处理状态作为研磨剂进行再利用时，会发生研磨剂浓度的降低、进行平坦化的研磨速度降低、在晶片表面产生伤痕、产品的合格率降低。

因此，在进行再利用时，需要进行从研磨废水中将粗大固体物质、盐类等杂质除去的处理，进而进行浓缩处理，对规定组成的研磨料浆进行再调整。

一直以来，为了进行CMP工序废水处理，尝试开发了各种技术。

例如，提出了将CMP工序废水通水至精密过滤膜、超滤膜等分离膜中进行膜处理，进而添加药剂或超纯水，调节研磨剂或分散剂的浓度，制成研磨剂料浆进行再利用的方法。

例如，专利文献1中公开了以提高膜透过流速为目的，在第1膜元件中将循环液的料浆浓度维持在规定值进行膜分离后，将其一部分取出，利用第2膜元件进一步进行膜分离的CMP废水的膜处理方法。

另外，专利文献2中公开了能够使微细粒子凝集、将粒径变大的凝集物除去，回收所需粒径的研磨剂粒子的半导体用料浆状研磨液的分离方法。专利文献2中，利用第1工序的超滤膜1m将微细粒子除去，同时利用第2工序的精密过滤膜2m将会导致研磨伤痕的粗大粒子除去。

进而，专利文献3中公开了使用超滤膜等浓缩用过滤器将CMP工序的研磨剂废液浓缩至原液的比重的0.90倍～0.96倍后（一次浓缩工序），将该浓缩液进一步浓缩至原液的比重的0.99倍～1.01倍（二次浓缩工序），将研磨剂再循环的方法。

专利文献4中公开了能够减少进入膜分离机构的通水量、废水中的分散剂量，抑制了膜早期的堵塞的研磨剂的回收装置。专利文献4中，将通过前段的第1膜分离机构浓缩的浓缩液导入至后段的第2膜分离机构，利用该第2膜分离机构将粗大固体物质除去。

上述例子中使用的中空丝型的分离膜常用超滤膜。中空丝型的分离膜由于其有效过滤长度越长，所使用的组件根数越得到抑制，因此在成本方面优异，通常常用过滤长度为1m左右者。

另一方面，中空丝型的分离膜中，随着被处理水变成高浓度，固体成分以块状物形式堆积在其内壁上，块状物的厚度逐渐增大。因此，有可能发生膜的有效内径变得狭小、压力损失增大、膜闭塞，研磨剂的回收率显著降低。特别是，在处理CMP工序的排出水时，当研磨剂浓度超过数%的程度时，该倾向变得明显。因而，现实中浓缩至数%程度是其极限。通过上述专利文献所记载的技术，在通水高浓度的被处理水时，难以充分地抑制分离膜的堵塞和与其相伴的研磨剂粒子的回收率降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-113273号公报

专利文献2：日本特开平11-28338号公报

专利文献3：日本特开2008-34827号公报

专利文献4：日本特开2002-83789号公报

发明内容

发明所要解决的课题