專利名稱：廢水處理裝置及方法
廢水處理裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種處理半導(dǎo)體制造過程中產(chǎn)生 的化學(xué)機(jī)械研磨廢水的裝置及方法。背景技術(shù)：
如今，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體業(yè)的晶圓制造程序中，用以對晶 圓的表面進(jìn)行全面而有效的平坦化。雖然CMP制程是現(xiàn)代化半導(dǎo)體業(yè)晶圓制造的重要技 術(shù)，但是由于過程中需要使用研磨液(Slurry)，因而CMP —直以來都是一個高污染的制程。 一般而言，研磨液中主要包含有5 10%的30 100納米的微細(xì)研磨粉以及其他化學(xué)物 質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)包含(I)PH緩沖劑(例如K0H、NH40H、HN03或有機(jī)酸等)；(2)氧化劑(例 如雙氧水、硝酸鐵、碘酸鉀等)；C3)界面活性劑。界面活性劑的使用可以提高粉體在水溶 液中的懸浮穩(wěn)定性，抑制其凝膠或者結(jié)塊，使晶圓表面的刮傷降至最低，并且使CMP后續(xù)的 洗凈能力提高。因此，CMP廢水包含來自于研磨液、晶圓本身以及CMP后續(xù)清洗程序所產(chǎn)生的各種 無機(jī)以及有機(jī)污染物質(zhì)，大部分的無機(jī)物質(zhì)以氧化物的形式存在，主要的非溶解性無機(jī)物 來自研磨液的研磨粉，包含Si02、Al203及CeO2，還有一些研磨時(shí)從晶圓本身掉下來的無機(jī)物 質(zhì)(例如金屬、金屬氧化物及低介電材料等)。溶解性的無機(jī)物質(zhì)包含溶解性硅酸鹽與氧 化劑。CMP廢水中的有機(jī)物包含界面活性劑、金屬錯合劑以及其他物質(zhì)。這些廢水為高污染 廢水，必須妥善加以處理。然而，在目前常用的CMP廢水處理工藝流程中，由于廢水的水質(zhì)波動比較大而且 水量較小，因此在廢水處理過程中化學(xué)品加藥很難控制，而且，為了保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，就 必須過量加藥，這會造成企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)成本的提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種處理半導(dǎo)體制造過程中產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)械研磨廢水的 裝置，其可以同時(shí)處理化學(xué)機(jī)械研磨廢水和其它廢水，從而提高廢水處理的效率并降低企 業(yè)在處理廢水方面的成本。本發(fā)明的另一目的在于提供一種改進(jìn)的廢水處理方法，以適當(dāng)處理半導(dǎo)體制造過 程中產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)械研磨廢水及其它廢水。本發(fā)明提供了一種廢水處理裝置，包含一第一廢水處理系統(tǒng)，用于收集和處理一第一廢水，該第一廢水處理系統(tǒng)包含一 第一收集池和一第一 PH調(diào)節(jié)池；以及一第二廢水處理系統(tǒng)，用于收集和處理一第二廢水，該第二廢水處理系統(tǒng)包含一 第二收集池、一第二 PH調(diào)節(jié)池和一第二混凝池；其中，所述第一廢水處理系統(tǒng)與所述第二廢水處理系統(tǒng)之間設(shè)有一連通管路，該 連通管路的第一端設(shè)置于所述第一收集池與第一 PH調(diào)節(jié)池之間、第二端設(shè)置于所述第二收集池與第二 PH調(diào)節(jié)池之間，所述連通管路上還設(shè)置有一控制閥門，該控制閥門受控于一 測控單元，所述測控單元根據(jù)檢測所述第二混凝池中的一離子的濃度值高低來控制所述控 制閥門的閉合與開啟。所述第一廢水為化學(xué)機(jī)械研磨廢水，第二廢水為氫氟酸廢水。所述控制閥門為單向閥門，其根據(jù)檢測所述第二混凝池中的一離子的濃度值來判 斷控制閥門是否開啟，當(dāng)所述控制閥門開啟時(shí)，所述第一廢水通過連通管路自第一收集池 進(jìn)入第二廢水處理系統(tǒng)。所述離子為氟離子。判斷控制閥門是否開啟的標(biāo)準(zhǔn)為，當(dāng)檢測到第二混凝池中氟 離子濃度低于20mg/L時(shí)，所述控制閥門開啟，否則控制閥門關(guān)閉。本發(fā)明更包括一種廢水處理方法，包含如下步驟提供一第一廢水處理路徑以及一第二廢水處理路徑；分別收集一第一廢水以及一第二廢水；檢測所述第二廢水處理路徑中一特定位置的一離子濃度；以及將檢測到的所述離子的濃度與一預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若該離子濃度低于所述預(yù)設(shè) 值，則將所述第一廢水與所述第二廢水混合后由所述第二廢水處理路徑進(jìn)行處理，若該離 子濃度不低于所述預(yù)設(shè)值，則所述第一廢水由第一廢水處理路徑進(jìn)行處理、所述第二廢水 由第二廢水處理路徑進(jìn)行處理。其中，所述第一廢水為化學(xué)機(jī)械研磨廢水，所述第二廢水為氫氟酸廢水。所述離子為氟離子，預(yù)設(shè)值為20mg/L。所述第一廢水處理路徑和所述第二廢水處理路徑均包含PH調(diào)節(jié)池、混凝池、絮凝 池以及沉淀池。所述特定位置為第二廢水處理路徑中的混凝池。本發(fā)明的有益效果在于，改變了現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中化學(xué)機(jī)械研磨廢水都是利用單獨(dú)一 套處理系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理的現(xiàn)狀，降低了化學(xué)機(jī)械研磨廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本，包括化 學(xué)品成本以及用電成本等，本裝置可以充分利用其它廢水處理系統(tǒng)的混凝池中過量的混凝 劑以及絮凝池中過量的絮凝劑，減少化學(xué)品的使用成本，同時(shí)，化學(xué)機(jī)械研磨廢水混入后， 其生成的絮狀懸浮物可以和其它廢水處理系統(tǒng)如含氟廢水處理系統(tǒng)中生成的懸浮的氟化 鈣沉淀結(jié)合在一起，形成更大的絮狀沉淀物，更有利于氟離子的去除，比現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過廢 水處理工藝后水中的氟離子濃度降低1 ％ig/L。
圖1為本發(fā)明廢水處理裝置的一個具體實(shí)施方式
的示意圖；圖2為本發(fā)明廢水處理方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式為了讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合 所附圖示，做詳細(xì)說明如下。本發(fā)明公開了一種廢水處理裝置，用于處理半導(dǎo)體工業(yè)中化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)制 程所產(chǎn)生的CMP廢水，然而，本發(fā)明雖然以CMP廢水為例，但并不限于CMP廢水的處理，本發(fā)明亦可廣泛應(yīng)用于不同工業(yè)領(lǐng)域所產(chǎn)生的混合廢水處理。如圖1所示為本發(fā)明一個具體實(shí)施方式
的示意圖，在本具體實(shí)施方式
中，廢水處 理裝置包含CMP廢水處理系統(tǒng)100，用于收集和處理CMP廢水，該CMP廢水處理系統(tǒng)100依 次包含用于存儲最初收集的CMP廢水的第一收集池10、第一 PH調(diào)節(jié)池11、第一混凝池12、 第一絮凝池13、第一沉淀池14和第一監(jiān)控槽15 ；氫氟酸廢水處理系統(tǒng)(HFD) 200，用于收集 和處理氫氟酸廢水，該氫氟酸廢水處理系統(tǒng)依次包含用于存儲最初收集的含氟廢水的第二 收集池20、第二 PH調(diào)節(jié)池21、第二混凝池22、第二絮凝池23、第二沉淀池M和第二監(jiān)控槽 25 ；其中，CMP廢水處理系統(tǒng)100與氫氟酸廢水處理系統(tǒng)200之間設(shè)有連通管路30，該 連通管路30的第一端設(shè)置于第一收集池10與第一 PH調(diào)節(jié)池11之間、連通管路30的第二 端設(shè)置于第二收集池20與第二 PH調(diào)節(jié)池21之間，連通管路30上還設(shè)置有控制閥門31。 控制閥門31受控于一測控單元32，測控單元32能夠根據(jù)檢測第二混凝池22中的氟離子的 濃度值高低來控制控制閥門31的閉合與開啟。若干化學(xué)品投放管路設(shè)置于CMP廢水處理系統(tǒng)100和氫氟酸廢水處理系統(tǒng)200 中，分別向PH調(diào)節(jié)池、混凝池、絮凝池中投放廢水處理過程中所需的化學(xué)品，這些化學(xué)品投 放管路包括H2SO4投放管路1、NaOH投放管路2、CaCl2投放管路3、PAC投放管路4以及聚 合物(Polymer)投放管路5。在本具體實(shí)施方式
中，控制閥門31為單向閥門，其受控于測控單元32，該測控單 元32通過檢測第二混凝池22中的氟離子的濃度高低來確定控制閥門31是否開啟，當(dāng)控制 閥門31開啟時(shí)，第一廢水通過連通管路30自第一收集池10進(jìn)入第二廢水處理系統(tǒng)200。 也就是說，當(dāng)檢測到第二混凝池22中的氟離子濃度未到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單向的控制閥門31 開啟，第一收集池10中的CMP廢水通過連通管路30自第一收集池10進(jìn)入氫氟酸廢水處理 系統(tǒng)200中；當(dāng)檢測到第二混凝池22中的氟離子濃度到達(dá)該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單向的控制閥門 31不開啟，第一收集池10中的CMP廢水由CMP廢水處理系統(tǒng)100單獨(dú)進(jìn)行處理。在工業(yè)處理廢水的流程當(dāng)中，通常而言，處理氫氟酸廢水的流程與處理化學(xué)機(jī)械 研磨廢水的流程大致是相似的，都需要經(jīng)過PH調(diào)節(jié)、混凝、絮凝以及沉淀的步驟，同時(shí)，在 氫氟酸廢水處理過程中，需加入過量的混凝劑和絮凝劑，以此處理CMP廢水中的懸浮物，能 夠起到節(jié)約化學(xué)藥品的效果。因此，當(dāng)?shù)诙炷?2中氟離子含量較低時(shí)，證明氫氟酸廢 水處理系統(tǒng)200的運(yùn)行狀況較好，處理能力有余，故將CMP廢水與氫氟酸廢水混合處理，可 以達(dá)到事半功倍的效果。在具體實(shí)踐當(dāng)中，由于水質(zhì)波動比較大，故第二混凝池22中的氟 離子含量需要經(jīng)常檢測才能確定。參見圖1并結(jié)合圖2所示，于步驟SlO中，提供第一廢水處理路徑以及第二廢水處 理路徑，在本具體實(shí)施方式
中為第一廢水處理系統(tǒng)100的路徑和第二廢水處理系統(tǒng)200的 路徑。于步驟S20中，分別收集第一廢水以及第二廢水，此時(shí)，一批CMP廢水被收集于第一 收集池10中，一批氫氟酸廢水被收集于第二收集池20中。于步驟S30中，控制閥門31通 過測控單元32檢測第二混凝池22中氟離子的濃度是否低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在本具體實(shí)施方式
中，預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為20mg/L。于步驟S40中，將檢測到的氟離子的濃度與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值20mg/L進(jìn) 行比較后確定廢水處理路徑。若氟離子濃度未達(dá)到該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，證明此時(shí)氫氟酸廢水處理 系統(tǒng)的處理能力較佳，控制閥門31開啟，第一收集池10中的CMP廢水通過連通管路30從第一收集池10流入到氫氟酸廢水處理系統(tǒng)200中，與氫氟酸廢水混合并統(tǒng)一進(jìn)行處理。CMP 廢水與氫氟酸廢水形成的混合廢水首先進(jìn)入第二 PH調(diào)節(jié)池21中，第二 PH調(diào)節(jié)池21將該 混合廢水調(diào)節(jié)至后續(xù)沉淀所需的最佳PH值，最佳PH值在6 8左右。經(jīng)過PH調(diào)節(jié)的混合廢水隨后進(jìn)入第二混凝池22中，第二混凝池中添加有過量的 混凝劑聚氯化鋁(PAC)，聚氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑，對水中膠體和顆粒物具有高度 電中和及橋聯(lián)作用，并可強(qiáng)力去除微有毒物及重金屬離子。PAC在水中與膠體顆粒所帶的負(fù) 電荷瞬間中和，使膠體脫穩(wěn)，膠體顆粒迅速混凝，并進(jìn)一步架橋生成絮團(tuán)而快速沉淀。此后，混合廢水進(jìn)入第二絮凝池23中，第二絮凝池中添加有過量的絮凝劑聚丙烯 酰胺(PAM)。對于懸浮顆粒，較粗、濃度高、粒子帶陽電荷，水PH值為中性或堿性的污水，由 于聚丙烯酰胺分子鏈中含有一定量極性基能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成 大的絮凝物，因此PAM能夠加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促 進(jìn)過濾等效果。此外，化學(xué)機(jī)械研磨廢水混入后，其生成的絮狀懸浮物可以和氫氟酸廢水中生成 的懸浮的CaF2沉淀結(jié)合在一起，形成更大的絮狀沉淀物，十分有利于氟離子的去除。經(jīng)過第二混凝池22和第二絮凝池23的混合廢水隨后進(jìn)入第二沉淀池M進(jìn)行沉 淀，使凈化后的廢水與沉淀物進(jìn)行分離，凈化分離后的廢水進(jìn)入第二監(jiān)控槽25經(jīng)過檢驗(yàn)合 格后即可進(jìn)行排放。若前述步驟中經(jīng)測控單元32檢測，第二混凝池22中氟離子濃度到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值， 則認(rèn)為氫氟酸廢水處理系統(tǒng)200此時(shí)負(fù)擔(dān)較重，那么單向的控制閥門31不開啟，第一收集 池10中的CMP廢水由CMP廢水處理系統(tǒng)100單獨(dú)進(jìn)行處理，第二收集池20中的氫氟酸廢 水則由氫氟酸廢水處理系統(tǒng)200單獨(dú)進(jìn)行處理，即CMP廢水與氫氟酸廢水各自分別進(jìn)行PH 調(diào)節(jié)、混凝、絮凝以及沉淀的步驟后分別進(jìn)入第一、第二監(jiān)控槽14、24，經(jīng)過檢驗(yàn)合格后再各 自進(jìn)行排放。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理裝置，其特征在于，包含一第一廢水處理系統(tǒng)，用于收集和處理一第一廢水，該第一廢水處理系統(tǒng)包含一第一 收集池和一第一 PH調(diào)節(jié)池；以及一第二廢水處理系統(tǒng)，用于收集和處理一第二廢水，該第二廢水處理系統(tǒng)包含一第二 收集池、一第二 PH調(diào)節(jié)池和一第二混凝池；其中，所述第一廢水處理系統(tǒng)與所述第二廢水處理系統(tǒng)之間設(shè)有一連通管路，該連通 管路的第一端設(shè)置于所述第一收集池與第一 PH調(diào)節(jié)池之間、第二端設(shè)置于所述第二收集 池與第二 PH調(diào)節(jié)池之間，所述連通管路上還設(shè)置有一控制閥門，該控制閥門受控于一測控 單元，所述測控單元根據(jù)檢測所述第二混凝池中的一離子的濃度值高低來控制所述控制閥 門的閉合與開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述第一廢水為化學(xué)機(jī)械研磨 廢水，所述第二廢水為氫氟酸廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述控制閥門為單向閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述離子為氟離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水處理裝置，其特征在于，所述測控單元控制閥門的閉合 與開啟的方式為，若檢測到第二混凝池中氟離子濃度低于20mg/L時(shí)，所述控制閥門開啟， 否則控制閥門關(guān)閉。
6.一種廢水處理方法，其特征在于，包含如下步驟提供一第一廢水處理路徑以及一第二廢水處理路徑；分別收集一第一廢水以及一第二廢水；檢測所述第二廢水處理路徑中一選定位置的一離子濃度；以及將檢測到的所述離子的濃度與一預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若該離子濃度低于所述預(yù)設(shè)值，則 將所述第一廢水與所述第二廢水混合后由所述第二廢水處理路徑進(jìn)行處理，若該離子濃度 不低于所述預(yù)設(shè)值，則所述第一廢水由第一廢水處理路徑進(jìn)行處理、所述第二廢水由第二 廢水處理路徑進(jìn)行處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢水處理方法，其特征在于，所述第一廢水為化學(xué)機(jī)械研磨 廢水，所述第二廢水為氫氟酸廢水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢水處理方法，其特征在于，所述離子為氟離子且所述預(yù)設(shè) 值為 20mg/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢水處理方法，其特征在于，所述第一廢水處理路徑和所述 第二廢水處理路徑均包含PH調(diào)節(jié)池、混凝池、絮凝池以及沉淀池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的廢水處理方法，其特征在于，所述選定位置為第二廢水處理 路徑中的混凝池。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種廢水處理裝置及方法，該裝置包含一第一廢水處理系統(tǒng)，包含一第一收集池和一第一pH調(diào)節(jié)池；以及一第二廢水處理系統(tǒng)，包含一第二收集池、一第二pH調(diào)節(jié)池和一第二混凝池；其中，所述第一廢水處理系統(tǒng)與第二廢水處理系統(tǒng)之間設(shè)有一連通管路，該連通管路的第一端設(shè)置于所述第一收集池與第一pH調(diào)節(jié)池之間、第二端設(shè)置于所述第二收集池與第二pH調(diào)節(jié)池之間，所述連通管路上還設(shè)置有一控制閥門，該控制閥門受控于一測控單元，所述測控單元根據(jù)檢測所述第二混凝池中的一離子的濃度值高低來控制所述控制閥門的閉合與開啟。本發(fā)明降低了廢水處理的成本，有效提高了處理效率。
文檔編號C02F1/52GK102040296SQ200910197630
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者楊龍 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司