(57)【要約】【課題】化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製造工場などで排出されるヒ素含有研磨屑懸濁水を処理するに際し、処理水中にヒ素が溶解するのを防止し、処理水を無処理で放流可能にしたり、水回収可能にした該懸濁水の処理装置を提供する。【解決手段】ヒ素含有研磨屑の懸濁水を固液分離し、処理水と研磨屑スラリーとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置から研磨屑スラリーを排出する手段とを備え、処理水中のヒ素濃度が所定値に達する以前に、研磨屑スラリーを固液分離装置から排出するようにしたヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒ素含有研磨屑の懸濁水を固液分離し、処理水と研磨屑スラリーとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置から研磨屑スラリーを排出する手段とを備え、処理水中のヒ素濃度が所定値に達する以前に、研磨屑スラリーを固液分離装置から排出するようにしたことを特徴とするヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置。
【請求項２】
固液分離装置内に中空糸膜を備えてなる請求項１記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置。
【請求項３】
ヒ素濃度の所定値が、排水処理基準値又は自主規制値である請求項１又は２記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置。
【請求項４】
ヒ素含有研磨屑懸濁水に含まれる研磨屑が、バックグラインディング工程又はダイシング工程の純水若しくは超純水に含まれる研磨屑である請求項１、２又は３記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製造工場等から排出されるヒ素含有研磨屑懸濁水を処理して、研磨・研削屑（以下研磨屑という）を除去した後の水を無処理又は有効利用可能にしたヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、周期表のアルミニウム、ガリウム、インジウム等のＩＩＩ族の元素と、リン、ヒ素、アンチモン等のＶ族の元素を組み合わせたもので、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ等が化合物半導体として知られている。これらの化合物半導体を用いると、レーザー発光や、シリコン基板より高速で動く電子を発生させることができ、半導体レーザー、受光素子、マイクロ波半導体、高速デジタルＩＣ等の製造が可能となる。しかし、これらの金属元素のうち、ガリウムはシリコンに比べて地球上にごくわずかしか存在せず、高価かつ希少な金属であり、原料の入手過程や、結晶精製過程のコストを考えると、シリコンに比べて割高である。
従って、ウエハー製造メーカーやデバイス製造メーカーでは、ガリウムを回収することが行われている。ガリウムは、ウエハー製造メーカーであれば、主としてインゴットからウエハーを切り出すスライシング工程から研磨屑として排出される。また、デバイス製造メーカーにおいても、ウエハーの裏面を研磨するバックグラインディング（ＢＧ）工程や、ウエハー上のチップを切り出すダイシング工程から研磨屑として排出される。
従来、ガリウム研磨屑は、セラミック膜や有機膜からなる膜分離手段により回収することが行われているが、本発明者らは、膜分離に関する実験を通して研磨屑が時間を経ると水中に溶解するという知見を得た。文献等によればガリウムやヒ素の固形物はｐＨ３近傍以下又は９近傍以上で水中に溶解するとされている。しかしながら、実際にはＢＧ、ダイシング工程で使用される中性付近の純水、超純水中でもガリウムやヒ素が時間とともに溶解することが明らかとなった。これは、研磨の際に使用する純水又は超純水が溶媒の働きをし溶解するのではないかと推測されるが、現時点ではそのメカニズムは明かではない。
以上のように、研磨屑がｐＨに依存することなく溶解することを考えると、研磨屑を固液分離装置内に長時間保持すると、例えばヒ化ガリウムの場合であれば、ガリウム及びヒ素が水中に溶解しイオン化する結果となる。このことは、固液分離した処理水中のヒ素濃度が高まることを意味する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、化合物半導体のウエハー製造工場、デバイス製造工場等から排出されるヒ素を含む研磨屑懸濁水を処理する際に、処理水中にヒ素が溶解することを防止し、処理水を無処理で放流可能にしたり、水回収可能にしたヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、処理水中のヒ素濃度が所定値に達する前に処理装置内から研磨屑スラリーを排出することにより、処理水を無処理で放流可能にしたり、水回収可能になることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ヒ素含有研磨屑の懸濁水を固液分離し、処理水と研磨屑スラリーとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置から研磨屑スラリーを排出する手段とを備え、処理水中のヒ素濃度が所定値に達する以前に、研磨屑スラリーを固液分離装置から排出するようにしたことを特徴とするヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置、
（２）固液分離装置内に中空糸膜を備えてなる第１項記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置、
（３）ヒ素濃度の所定値が、排水処理基準値又は自主規制値である第１項又は第２項記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置、及び
（４）ヒ素含有研磨屑懸濁水に含まれる研磨屑が、バックグラインディング工程又はダイシング工程の純水若しくは超純水に含まれる研磨屑である第１項、第２項又は第３項記載のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置は、ヒ素含有研磨屑の懸濁水を固液分離し、処理水と研磨屑スラリーとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置から研磨屑スラリーを排出する手段とを備えている装置であり、特に、固液分離装置内に中空糸膜を備えたものが好ましい。なお、本発明において、研磨屑とは、スライシング、ダイシング、バックグラインディング等の際に排出される研磨屑、ポリッシング、ラッピング等の際に排出される研磨屑等を意味するものである。本発明装置は、ヒ素が含まれている化合物半導体の全てに適用することができるが、特にバックグラインディング工程又はダイシング工程の純水若しくは超純水に含まれる研磨屑に適用するのが好ましい。
図１は、本発明のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置の一熊様の説明図であって、この処理装置における固液分離装置１には、分離膜２が備えられている。該固液分離装置１には、中間近傍に分離膜２、下部には研磨屑スラリー排出口４が設けられている。分離膜２を透過した処理水を排出するための処理水排出管６が上部に設けられている。
なお、固液分離装置としては、ヒ素含有研磨屑懸濁水中の研磨屑を濃縮できるものであれば膜分離装置、遠心分離装置など、いかなる分離装置であってもよいが、この図で示すように膜分離装置が好ましく、特に中空糸膜からなる膜分離装置が好適である。この固液分離によって、処理水を得ると共に、研磨屑を濃縮して研磨屑スラリーの容積を小さくすることができるので、後段の研磨屑スラリーの処理装置の容量を小さくすることが可能となる。
【０００６】
また、研磨屑懸濁水Ａの導入口は、図で示すように、固液分離装置１の中間に設けられている必要はなく、沈殿部を貫き中間近傍で導入口が開口していてもよい。いずれにせよ、固液分離部３と研磨屑スラリー排出口４の間に導入口が存在すればよい。
処理水中のヒ素濃度が排水基準値の０．１ｍｇ／Ｌ又は自主規制値の例えば０．０５ｍｇ／Ｌの所定値に達する前に、研磨屑スラリーの排出口４のバルブ５を開き、内部の水を抜くと同時に、研磨屑スラリーＤを、研磨屑スラリー排出口４より、固液分離装置１の外部に排出する。排出された研磨屑スラリーは、ヒ素と共にガリウムを含む場合には、ガリウムの分離処理を行い、ガリウムを有価物として回収する。ガリウムを含まない場合は、廃棄物処分してもよいし、ヒ素処理装置で処理してもよい。
研磨屑は膜で阻止され、膜を通過した透過水のみが処理水排出管６により外部に排出される。処理水Ｃは、ヒ素の溶解が基準値以下であるのでそのまま必要に応じて放流するか、適宜イオン交換やＲＯ膜による後処理が施され研磨用純水、超純水として再利用される。膜孔径は０．０５〜０．５μｍ程度、操作圧力は０．０１〜０．５ＭＰａが好ましく、膜面に捕捉される研磨屑による差圧の上昇を防止するために空気Ｂ−１を吹き込み膜面をバブリングするのが好ましい。また、透過水側から膜面内部に空気Ｂ−２や透過水を押し込み原水側に排出する逆洗を定期的に実施するのがよい。
【０００７】
固液分離装置１からの研磨屑スラリーの排出は、固液分離装置１への研磨屑懸濁水Ａの供給を停止し、研磨屑スラリー排出口４のバルブ５を開き、内部の水を抜くと同時に行われる。この場合、該研磨屑スラリーは、固液分離装置内の全量を排出してもよいし、固液分離装置下方部の固形物濃度が高い部分のみを排出してもよい。この排出に当たっては、固液分離装置１の上部（処理水部側又は濃縮水部の上部）から、排出量に見合った水量を固液分離装置１内に供給して、装置内スラリーを押出すのがよい。
本発明においては、ヒ素の溶解が規制値以内に収まるようにしてあるので、処理水に対するヒ素除去手段は設ける必要はないが、ヒ素は排水規制で特定されていることから、固液分離手段が何らかの原因で障害を発生した際に、処理水中のヒ素濃度が所定値以上になる場合を想定して、安全のためにヒ素除去手段を設けることを防げない。また、ヒ素吸着手段としては、例えば、イオン交換樹脂、キレート樹脂、ヒ素選択性吸着樹脂等を挙げることができる。これらの中で、ジルコニウムを母体とするヒ素選択性吸着樹脂や、含水酸化セリウムの粉体を高分子化合物に担持させたヒ素選択性吸着樹脂等を好適に使用することができる。ヒ素選択性吸着樹脂を充填したヒ素吸着塔への通水は、ｐＨ５〜８、空間速度５〜１０ｈ−１で行うことが好ましい。また、天然繊維（セルロース）にキレート官能基を固定させた粉末状のキレート繊維も好適に用いることができる。ヒ素吸着手段は適宜再生するが、処理水中のヒ素濃度が低い場合は、現場に再生設備を備えて再生するものに限らず、予備手段を設けて吸着剤あるいは吸着塔を再生工場に持ち帰り、再生後に現場に戻すようにしてもよい。
【０００８】
約５０ｍｇ／Ｌ濃度のヒ化ガリウムのダイシング排水を、実験に必要量サンプリングしたのち３時間毎に０．１μｍのフィルターによりアスピレーターで固液分離した結果、ヒ素が経時と共に溶解し、約６時間で排水基準値の０．１ｍｇ／Ｌを超えていることが明らかとなった。このことから６時間以内に研磨屑スラリーを固液分離装置内から排出すれば処理水中にヒ素が溶解しないといえる。実機の運転では、固液分離装置内で研磨屑の濃縮が行われることから、初期の濃度、この実験で言えば５０ｍｇ／Ｌ以上の濃度になることから、溶解量が増加することを想定すれば、約１〜２時間以内に排出することが好ましい。この排出時間は、研磨屑の種類、粒径、濃度等に依存することから、予め基礎試験を行って溶解時間を把握して適宜決定する。
実際には、排出されるヒ素含有研磨屑懸濁水を使用する固液分離装置に通水して処理し、処理水中の溶解ヒ素濃度と処理所要時間（原水スラリー濃度が一定ならスラリー濃縮度でもよい）との関係をあらかじめ把握し、固液分離装置でのスラリー許容滞留時間を求め、その時間毎に（又は濃縮度毎に）スラリーを排出する。
なお、処理水中のヒ素濃度は、例えば原子吸光度計、発光分光分析計、比色計などの水質分析計を用いて測定することができる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、処理水中にヒ素濃度が所定値に達する前に処理装置内から研磨屑スラリーを排出するので、処理水のヒ素除去手段を省略でき、処理水をそのまま放流可能にしたり、イオン交換、ＲＯ膜などの手段を適宜用いて水回収ができるので、水の回収再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のヒ素含有研磨屑懸濁水の処理装置の一態様の説明図である。
【符号の説明】
１　固液分離装置
２　分離膜
３　固液分離部
４　研磨屑スラリー排出口
５　バルブ
６　処理水排出管
Ａ　研磨屑懸濁水
Ｂ−１　バブリング空気
Ｂ−２　逆洗空気
Ｃ　処理水
Ｄ　研磨屑スラリー
【図１】
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