專利名稱：從廢水中離子交換除去金屬離子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從廢水中除去金屬離子的方法和設(shè)備。一方面，本發(fā)明涉及從集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)廢水中除去銅離子的方法和設(shè)備。
背景半導(dǎo)體微電子芯片(微芯片)制造公司已經(jīng)發(fā)展出在微芯片上將電子線路收縮到較小的區(qū)域內(nèi)的先進(jìn)的制造方法。在單一微芯片上較小的線路區(qū)域包括較小的個(gè)體最小器件尺寸或最小線寬。較小的最小器件尺寸或最小線寬，通常在約0.2-0.5微米的顯微鏡可見范圍，保證了將更多的計(jì)算機(jī)邏輯線路安裝在微芯片上。
一種先進(jìn)的半導(dǎo)體制造新技術(shù)包括用銅替換鋁和鎢在硅晶片上制備銅微芯片線路。銅的電阻比鋁低，從而提供了能以更快速度運(yùn)行的微芯片。將銅引入到ULSI和CMOS的硅結(jié)構(gòu)中，并在這些硅結(jié)構(gòu)中用作通路和槽的連接物質(zhì)。
ULSI硅結(jié)構(gòu)是含有超過50,000個(gè)門和超過256k記憶單位的超大規(guī)模集成電路。CMOS硅結(jié)構(gòu)是在相同的基片上含有N-MOS和P-MOS晶體管的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路。
對(duì)于完全整合的多級(jí)集成電路微芯片，最多達(dá)6級(jí)，目前銅是較好的連接物質(zhì)。
銅金屬層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平處理是作為先進(jìn)的半導(dǎo)體制備新技術(shù)的一部分?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平處理制備出微芯片的基片工作表面。當(dāng)前的技術(shù)不能有效地蝕刻銅，這樣半導(dǎo)體制備設(shè)備工具使用拋光步驟制備硅晶片表面。
目前集成電路的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)包括半導(dǎo)體微電子晶片的整平處理。化學(xué)地及機(jī)械地進(jìn)行微芯片的局部整平處理以在顯微鏡可見范圍使表面光滑到約10微米(μm)。微芯片的全部整平處理延伸超過約10微米(μm)及更高?；瘜W(xué)機(jī)械拋光整平處理設(shè)備用來在隨后的精密集成電路制備步驟前除去一些物質(zhì)。
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平處理方法包括由氧化劑，研磨劑，配位劑，及其他添加劑組成的拋光漿。拋光漿與拋光片一起使用以從晶片上除去多余的銅。硅，銅以及多種痕跡量金屬通過化學(xué)/機(jī)械漿從硅結(jié)構(gòu)中除去。在整平處理臺(tái)上結(jié)合拋光片將化學(xué)/機(jī)械漿引入到硅晶片上。加入氧化劑和蝕刻溶液以控制物質(zhì)的除去。去離子水沖洗常常用來從晶片上除去碎片。反滲透(RO)獲得的超純水(UPW)和去除礦物質(zhì)的水也可用在半導(dǎo)體制備設(shè)備工具中以沖洗硅晶片。
本發(fā)明的介紹化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平處理過程將銅引入到處理水中，政府管理機(jī)關(guān)對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平處理廢水的排放所制定的規(guī)章與對(duì)電鍍過程排放廢水所制定的規(guī)章一樣嚴(yán)格，盡管CMP整平處理不是電鍍過程。
為了得到可接受的排放廢水，廢水中的溶解狀態(tài)的銅離子必須從副產(chǎn)物拋光漿中除去。
微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光整平處理產(chǎn)生副產(chǎn)物“研磨”(拋光)漿廢水，其中含有濃度約為1-100毫克/升的銅離子。微芯片的整平處理的副產(chǎn)物拋光漿廢水還含有濃度約為500-2000毫克/升(500-2000ppm)大小約為0.01-1.0μm的固體粒子。
氧化劑過氧化氫(H2O2)通常用來協(xié)助從微芯片上溶解銅。因此，在副產(chǎn)物拋光漿廢水中也可存在濃度約為300ppm及更高濃度的過氧化氫(H2O2)。
螯合劑如檸檬酸或氨水也可存在于副產(chǎn)物拋光漿中以便保持溶解狀態(tài)的的銅。
化學(xué)/機(jī)械漿廢水以流速約10gpm從化學(xué)/機(jī)械拋光(CMP)工具中排放，包括沖洗物流。這種化學(xué)/機(jī)械漿廢水會(huì)含有濃度約為1-100毫克/升的溶解銅。
運(yùn)行多個(gè)工具的制備設(shè)備一般會(huì)產(chǎn)生足夠量的銅，當(dāng)排放到制備設(shè)備的排水口時(shí)會(huì)成為環(huán)境問題。因此需要一項(xiàng)在引入到制備設(shè)備廢水處理系統(tǒng)前，控制存在于銅CMP廢水中的銅的排放的處理規(guī)劃。
半導(dǎo)體制備設(shè)備的傳統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)常常以PH中和及用氟化物處理為特點(diǎn)?！肮芏恕碧幚硐到y(tǒng)常常不包括用于除去重金屬如銅的設(shè)備。一種提供點(diǎn)源處理除去銅的方法和設(shè)備可以解決安裝昂貴的管端銅處理系統(tǒng)的需要。
考慮到設(shè)備后勤處理以及廢水溶液的特性，需要的點(diǎn)源銅處理裝置是緊湊的，并且能滿足單一銅CMP工具或多個(gè)銅CMP工具的排放要求。
對(duì)于從大量水中濃縮并除去低含量污染物，離子交換技術(shù)是一種有效的技術(shù)。在水處理中離子交換已被有效地用來除去特定的污染物。為了經(jīng)濟(jì)地使用離子交換從廢水中除去特定的污染物，使用選擇性的樹脂或?qū)σサ奶囟x子產(chǎn)生離子選擇性常常是很重要的。
在二十世紀(jì)八十年代期間，許多離子交換樹脂制造商發(fā)展出了選擇性樹脂。由于這些離子交換樹脂對(duì)某些離子具有超過傳統(tǒng)陽離子及陰離子樹脂的高處理量及高選擇性，它們得到了廣泛接受。
陽離子選擇性樹脂已證明了它們能從含有配位試劑如葡萄糖酸鹽，檸檬酸鹽，酒石酸鹽及氨水，以及含有一些弱螯合化合物的溶液中除去過渡金屬。這些選擇性樹脂稱為螯合樹脂，離子交換部位抓住并附著過渡金屬。螯合樹脂斷開了配位試劑或較弱螯合化合物的化學(xué)鍵。
傳統(tǒng)的陽離子樹脂在從螯合或含有配位試劑的廢水物流中除去特種金屬中具有很大的困難。在存在螯合或配位試劑的情況下，傳統(tǒng)的樹脂表現(xiàn)出很低或沒有除去重金屬的能力。
離子交換樹脂用來將銅離子從溶液中分離。
在Brown的美國(guó)專利編號(hào)4,666,683；Etzel等人的美國(guó)專利編號(hào)4,210,530；Merchant的美國(guó)專利編號(hào)4,329,210；及Gefart的美國(guó)專利編號(hào)5,256,187中公開了通過離子交換除去銅。
如果存在過氧氫(H2O2)，離子交換樹脂將會(huì)被氧化，樹脂結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞。因此，因?yàn)殡x子交換樹脂與氫不可共存，所以過氧化氫不能存在于離子交換單元操作中。
在Hayden的美國(guó)專利5,464,605中公開了使用活性碳除去液體中的過氧化物。
在Koehler等人的美國(guó)專利3,914,373中公開了使用活性炭吸收銅除去酸性鎳溶液中的殘留銅。
在Asano等人的美國(guó)專利3,923,741的實(shí)例3中將銅溶液流經(jīng)粒狀活性碳柱。測(cè)定并記錄的流動(dòng)阻力。然后將溶液流經(jīng)離子交換樹脂柱(美國(guó)專利3,923,741,6列，35-65行)。
美國(guó)專利5,476,883,3,923,741，和3,941,837公開了使用碳柱和離子交換床沉淀廢水溶液中的銅離子。在美國(guó)專利5,476,883中，銅通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂除去(11列，36-52行)。實(shí)例8安裝了Calgon CPC碳-基活性碳柱隨后接著離子交換樹脂(12列，55-67行)。過氧化物濃度在表中公開。
離子交換可用來附著銅離子，但可能不能在副產(chǎn)物拋光漿中實(shí)施，因?yàn)榘殡S由硅，氧化鋁漿組成的副產(chǎn)物拋光漿帶來大量的固體粒子。
對(duì)于粒狀活性碳床實(shí)施傳統(tǒng)預(yù)處理主要需要除去污染物如過量的懸浮固體粒子。量超過約50毫克/升的懸浮固體粒子，包括細(xì)菌，需要在進(jìn)行碳床操作前除去。
離子交換樹脂的供貨方及設(shè)備制造商建議，在離子交換床系統(tǒng)前，即在離子交換床的上游進(jìn)行顆?？刂剖怯行У念A(yù)處理系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。
根據(jù)Bayer，離子交換樹脂床的進(jìn)料應(yīng)盡可能不含懸浮的固體粒子。
懸浮的固體粒子的顆粒與離子交換床結(jié)合。樹脂象過濾器一樣保持顆粒。懸浮固體粒子積累并增加了整個(gè)樹脂床的壓力降。當(dāng)這種增加壓力降產(chǎn)生時(shí)，水流被迫選擇較小阻力的路徑并圍著樹脂床流動(dòng)或繞流。這種樹脂繞流現(xiàn)象稱為溝流。當(dāng)處理水從柱側(cè)流下時(shí)，大部分樹脂被繞過，限制了樹脂和處理水之間的接觸，導(dǎo)致高濃度污染物泄漏及較差的床層處理能力。在極端情況下，由于較大壓力降，內(nèi)分配器和收集器會(huì)損壞。
負(fù)載有固體粒子的離子交換床再生很困難。再生溶液選擇阻力較小的路徑并沿柱側(cè)溝流流下，導(dǎo)致樹脂的不完全再生。
根據(jù)Rohm和Haas，進(jìn)料必須相對(duì)地不含懸浮的及膠質(zhì)物質(zhì)。懸浮及膠質(zhì)物質(zhì)會(huì)在床層表面形成一層墊。壓力降增加，遭遇溝流，部分床層被繞過。懸浮及膠質(zhì)物質(zhì)還會(huì)覆蓋離子交換樹脂的珠及顆粒，降低進(jìn)出交換樹脂的離子分散率。因此，所有進(jìn)料應(yīng)盡可能地澄清除去最后的痕跡量的懸浮及膠質(zhì)物質(zhì)，這一點(diǎn)是很重要的。凝結(jié)，沉淀及過濾是常規(guī)的澄清方法。
從含銅半導(dǎo)體微電子芯片的CMP處理產(chǎn)生的含有銅離子的副產(chǎn)物拋光漿廢水可經(jīng)過微過濾器除去呈硅，氧化鋁漿態(tài)的固體粒子。然后，含滲透銅離子的微過濾器滲透液可與離子交換樹脂接觸以除去銅。
進(jìn)一步根據(jù)Rohm和Haas，對(duì)進(jìn)料的預(yù)處理還應(yīng)除去或中和能退化或淤塞交換柱的痕跡量的可溶成分，如痕跡量的氧，臭氧，氯，及其他氧化劑。
無-銅CMP處理的廢水通常排放到半導(dǎo)體制備設(shè)備管端，在那里廢水在排放前中和。隨著銅技術(shù)的出現(xiàn)，這些漿廢水中將含有銅。
在制備設(shè)備排放口存在銅會(huì)產(chǎn)生一些問題。一些制備設(shè)備必須控制排放口中懸浮固體粒子的量。在接收POTW(公共處理裝置)中泥漿的積累會(huì)導(dǎo)致為了消除市政泥漿中的銅，使市政泥漿處理和涉及環(huán)境的費(fèi)用增加。
由大負(fù)載的銅產(chǎn)生了市政生物系統(tǒng)中的生物毒性問題。
對(duì)銅的環(huán)境排放限制致使制備設(shè)備不符合要求。
需要一種方法和設(shè)備在生成點(diǎn)附近除去廢水漿中的銅，并允許不含銅廢水流過排放并用傳統(tǒng)方式中和。
需要一種方法和設(shè)備從溶液中除去銅離子，使含有大量懸浮固體粒子的副產(chǎn)物拋光漿成為可接受的排放廢水，并且經(jīng)濟(jì)有效地從含大量懸浮固體粒子的溶液中除去銅離子。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從溶液中除去金屬離子的新型的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從含大量懸浮固體粒子的溶液中除去金屬離子的新型的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從溶液中除去銅離子的新型的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從含大量懸浮固體粒子的溶液中除去銅離子的新型的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從副產(chǎn)物拋光漿的溶液中除去銅離子成為可接受的排放廢水的新型的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從集成電路的化學(xué)/機(jī)械拋光處理(CMP)產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿的溶液中除去銅離子的新型的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)有效的從含大量懸浮固體粒子的溶液中除去銅離子的新型的方法和設(shè)備。
參看下列詳細(xì)描述和附圖，對(duì)于此領(lǐng)域中的技術(shù)人員本發(fā)明的這些和其他目的和益處將會(huì)變得更明顯。本發(fā)明的簡(jiǎn)述通過提供用來接收含溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料第一步驟碳吸收床，其中廢水進(jìn)料含有尺寸在約0.01-1.0μm濃度高于約50毫克/升的固體粒子，以及提供用來接收碳床產(chǎn)物物流并除去溶液中金屬離子的第二步驟離子交換單元操作，本發(fā)明的方法和設(shè)備從廢水中除去金屬離子。本發(fā)明的方法和設(shè)備從含固體粒子濃度高于約100毫克/升，如在實(shí)例中濃度范圍在約500-2000毫克/升的廢水中除去金屬離子。
含過氧化氫和溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料流經(jīng)碳柱以降低過氧化氫的濃度并形成過氧化氫濃度小于約1毫克/升(1ppm)，較好地小于約0.1毫克/升(0.1ppm)的碳床流出物。一方面，金屬離子是銅離子。一方面，金屬離子是濃度范圍在約1-100毫克/升的銅離子。
離子交換單元操作包括將碳床產(chǎn)物物流金屬離子中的銅離子與螯合離子交換樹脂接觸以附著銅離子的裝置。一方面，螯合離子交換樹脂包括大孔隙亞氨基二乙酸官能基團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方案中，螯合離子交換樹脂包括具有較高化學(xué)抗氧化劑性能的高度交聯(lián)聚苯乙烯樹脂。
本發(fā)明的方法和設(shè)備實(shí)施用來從副產(chǎn)物拋光漿的廢水中除去金屬離子。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和設(shè)備實(shí)施用來從集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿的廢水中除去金屬離子，如銅金屬離子，附著金屬離子并形成環(huán)保清潔的水排放產(chǎn)品。
圖2是本發(fā)明方法和設(shè)備的右視流程設(shè)備示意圖。
圖3是本發(fā)明方法和設(shè)備的后視流程設(shè)備示意圖。
圖4是本發(fā)明方法和設(shè)備的左視流程設(shè)備示意圖。
圖5是本發(fā)明方法和設(shè)備的正視流程設(shè)備示意圖。
圖6是本發(fā)明方法和設(shè)備的正視流程設(shè)備示意圖。
圖7是本發(fā)明方法和設(shè)備的俯視流程設(shè)備示意圖，沿7-7俯視。
圖8是本發(fā)明方法和設(shè)備的俯視流程設(shè)備示意圖，沿8-8俯視。
圖9是本發(fā)明方法和設(shè)備的再生曲線圖示描述。
本發(fā)明的詳述本發(fā)明的方法和設(shè)備通過包括首先將含金屬離子的廢水溶液流經(jīng)碳吸收柱，較好的是沒有對(duì)懸浮固體粒子的預(yù)先進(jìn)行微-過濾或超濾除去處理，催化除去過氧化氫(H2O2)，然后將含金屬離子的廢水溶液與離子交換樹脂接觸從溶液中除去金屬離子的組合步驟，提供一種金屬離子的除去方法。
使用標(biāo)準(zhǔn)方法302A，金屬的初級(jí)過濾(1985，第16版)定義本文的固體粒子。
一方面，本發(fā)明的方法和設(shè)備提供了一種新型的用來除去銅離子的方法和設(shè)備，包括首先將含有銅離子的廢水溶液流經(jīng)碳柱，較好地在沒有預(yù)先進(jìn)行微-過濾或超過濾除去硅，氧化鋁漿固體粒子的情況下，催化除去過氧化氫(H2O2)，然后將含有銅離子所廢水溶液與螯合離子交換樹脂接觸以附著銅。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和設(shè)備提供了一種新型的用來除去銅離子的方法和設(shè)備，包括首先將含有銅離子的廢水溶液流經(jīng)碳吸收柱，較好地在沒有預(yù)先進(jìn)行微-過濾或超過濾除去硅，氧化鋁漿固體粒子的情況下，催化除去過氧化氫(H2O2)，然后將含有銅離子所廢水溶液與含有亞氨基二乙酸官能基團(tuán)的螯合離子交換樹脂接觸以附著銅。
本發(fā)明的方法和設(shè)備提供了一種從半導(dǎo)體微電子芯片的集成電路化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿中除去銅離子的新型的方法和設(shè)備。
現(xiàn)在來參看示

圖1，正視流程設(shè)備示意圖顯示了本發(fā)明的除去金屬離子的方法和設(shè)備。從CMP工具(沒有顯示)通過重力作用接收銅CMP廢水10進(jìn)入收集釜20?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)整平工具，如集成電路微芯片制備裝置，排放含有溶解狀態(tài)金屬離子，如溶解狀態(tài)的銅離子的廢水物流10。廢水物流10流經(jīng)手動(dòng)隔離進(jìn)料閥12及收集釜進(jìn)料管線14進(jìn)入收集釜20。
含銅離子的CMP廢水物流10還含有濃度達(dá)約300ppm及更高的過氧化氫。過氧化氫用作氧化劑以協(xié)助從微芯片上溶解銅。含銅離子及過氧化氫的廢水物流10還含有懸浮固體粒子，如硅，氧化鋁漿固體粒子，公稱顆粒直徑大小約0.01-1.0μm，濃度約為50毫克/升(50ppm)，如在實(shí)例中濃度范圍約為500-2000毫克/升(500-2000ppm)。
收集釜的公稱停留時(shí)間為10分鐘，流入物流速為10gpm。銅CMP廢水含有氧化劑，溶解的銅，銅蝕刻劑，氧化鋁顆粒，硅顆粒，有時(shí)還含有腐蝕抑制劑。這些同CMP廢水組成含在去離子水(DI)基質(zhì)中。下列組成是常見的，包括溶解的銅，總懸浮固體粒子，氧化劑，蝕刻劑，配位劑，去離子水基質(zhì)99％+，TDS，pH，6到7。
銅CMP廢水從收集釜10流出經(jīng)管線22和24分別進(jìn)入到泵30和40中。泵30和40提供雙聯(lián)泵站，在壓力表32和44所指示的壓力下，將廢水分別傳送到管線32和42中，以流速15gpm從節(jié)流閥36和46經(jīng)管線38和48到主管線50。管線52中每分鐘有5加侖物流流過并分流返回到收集釜20中。廢水物流10的剩余部分(10gpm)進(jìn)入流程設(shè)備。5gpm的再循環(huán)水在進(jìn)料釜收集釜20中保持高速，以最小化固體粒子的積累。
如果CMP工具長(zhǎng)期停工，管線52中的再循環(huán)水也可接收注入的無機(jī)酸。在這些偏離期間，比例PH計(jì)量器保持廢水的PH。銅除去/回收系統(tǒng)的常規(guī)操作不需要控制PH。
現(xiàn)在參看圖2，右視流程設(shè)備示意圖顯示了本發(fā)明除去金屬離子的方法和設(shè)備。
管線50中的廢水物流在管線54中流動(dòng)，管線54由物質(zhì)如不銹鋼nylabraid制成的彈性軟管構(gòu)成，到達(dá)碳柱60的頂部。管線54中的廢水以10gpm流速流入過氧化物除去預(yù)處理柱。碳柱60含有特定粗糙度的活性碳?；钚蕴加脕沓ミ^氧化氫。過氧化氫預(yù)處理柱每三個(gè)月用新鮮柱替換。碳柱60含有顆粒尺寸范圍約為8×40目的粒狀活性碳。適當(dāng)?shù)奶际?×30目酸洗的從亞利桑那州Parker的美國(guó)過濾器Westates碳-亞利桑那州有限公司購得的碳。廢水物流54的過氧化氫在碳柱30中向下流動(dòng)并被吸收在碳柱60中的粒狀活性碳上。
現(xiàn)在參看圖3，后視流程設(shè)備示意圖顯示本發(fā)明的方法和設(shè)備。接著在碳柱60中的碳床處理步驟，從碳柱60流出的含有溶解狀態(tài)的銅離子和研磨(拋光)固體粒子的碳柱產(chǎn)物物流62流到離子交換銅清除柱70。離子交換銅清除柱70含有特定的銅清除樹脂，具有用來控制樹脂珠大小并保持最小均勻系數(shù)的顆粒等級(jí)。
特定的樹脂系統(tǒng)除去銅并容許顆粒流過排放。樹脂系統(tǒng)以串聯(lián)兩個(gè)離子交換柱70和80為特點(diǎn)。一個(gè)加工器(離子交換柱70)，一個(gè)精加工器(離子交換柱80)的安排為在樹脂上最大量負(fù)載銅提供了條件。
第一步的或加工器離子交換樹脂離子交換柱70每連續(xù)操作17到18天替換。將后一步的或精加工器離子交換柱80安置在第一步位置上，用一個(gè)新鮮再生的柱安置在精加工位置上。在由賓夕法尼亞州Warrendale市的美國(guó)過濾器廢水集團(tuán)有限公司提供的得到許可的服務(wù)裝置上，對(duì)失去效能的離子交換柱進(jìn)行場(chǎng)地外處理及再生。在樹脂被認(rèn)為是危險(xiǎn)廢物時(shí)，使用RCRA部分B裝置進(jìn)行樹脂再生。
環(huán)保清潔的廢水漿流經(jīng)廢水離子交換床排放管90排放到市政排放口。
在處理及再生過程中，銅從樹脂中除去。然后將銅回收成元素銅并重銷售到木材防腐或金屬產(chǎn)業(yè)中。
銅回收系統(tǒng)(CRS)技術(shù)處理的是沒有系統(tǒng)停工或流動(dòng)中斷的連續(xù)流動(dòng)廢水。從CRS產(chǎn)生的流出物加入到除去懸浮固體粒子系統(tǒng)(SSRS)。
從CRS產(chǎn)生的產(chǎn)物水加入到SSRS收集釜中，其中廢水物流中獲得化學(xué)凝結(jié)劑注入。凝結(jié)劑加料是隨意的。凝結(jié)劑用來顯著地增強(qiáng)隨后微過濾器的回收率。然而，如果目的是排放不含銅固體粒子到最終AWN系統(tǒng)中隨后排放到POTW，那么微過濾器的高回收率是不需要的。
確定微過濾器的80％額定回收率。由濾出流動(dòng)產(chǎn)生的剩余20％用來帶出不含銅的固體粒子。在這種情況中，凝結(jié)劑加料可以除去。
如果想要從微過濾器流過的濾出物中的除去TSS，那么就要使用化學(xué)凝結(jié)劑。并且凝結(jié)劑具有顯著改善微過濾器回收率及增大流通量的作用。濃縮的不含銅的固體粒子加入到過濾器中擠壓除去水?？色@得大于95％的回收率。剩余5％微過濾器泄料可在過濾器擠壓中方便地除去水。
從微過濾器得到的產(chǎn)物水接收到收集釜中。該釜用作間歇釜并將水提供到RO進(jìn)料泵。RO進(jìn)料泵提供反滲透系統(tǒng)所需的進(jìn)料壓力。
進(jìn)入RO單元的重加壓進(jìn)料水進(jìn)入一層RO膜。RO膜用來除去溶解的固體粒子以制備返回制備設(shè)備的水。
現(xiàn)在參看圖4，左視流程設(shè)備示意圖顯示了本發(fā)明的方法和設(shè)備。
圖6和圖7演示了本發(fā)明方法和設(shè)備的正視流程設(shè)備示意圖。
現(xiàn)在參看圖7，俯視圖顯示了本發(fā)明方法和設(shè)備，沿7-7俯視。
現(xiàn)在參看圖8，俯視圖顯示了本發(fā)明方法和設(shè)備，沿8-8俯視。
銅CMP廢水含有氧化劑，溶解的銅，銅蝕刻劑，氧化鋁顆粒，硅顆粒，有時(shí)還含有腐蝕抑制劑。這些組成含在去離子水基質(zhì)中。下列是常見的組成濃度。
溶解的銅 5.0毫克/升總懸浮固體粒子1000.0毫克/升氧化劑 300.0毫克/升蝕刻劑 200.0毫克/升配位劑 400.0毫克/升去離子水基質(zhì) 99％+TDS800PH 6到7氧化劑如硝酸，過氧化氫，硝酸鐵，及過二硫酸銨是增大漿中銅腐蝕速度的化學(xué)物質(zhì)。其他配位劑如檸檬酸或氫氧化銨協(xié)助蝕刻銅。
當(dāng)樹脂負(fù)載滿銅時(shí)，將樹脂用無機(jī)酸再生以除去銅。確立一個(gè)可逆反應(yīng)并從失去效能的樹脂上除去銅是很重要的。提供給每個(gè)負(fù)載循環(huán)的螯合樹脂的替換成本會(huì)起到限制作用。
硫酸是傳統(tǒng)的樹脂再生選擇酸。硫酸比其他無機(jī)酸如鹽酸或硝酸成本低。硫酸再生樹脂的另一個(gè)主要益處在于能方便地從失去效能的酸中電解沉積銅，接著再生螯合樹脂。然后從電解沉積得到的元素銅可作為只有最小環(huán)保責(zé)任的廢料金屬出售。
根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法和設(shè)備中的離子交換樹脂不用硫酸再生。根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化鋁，硅，和本發(fā)明的方法和設(shè)備中的硫酸鹽的組合物粘結(jié)在一起。
本發(fā)明的方法的設(shè)備中的樹脂柱在用硫酸再生期間幾乎固化。
根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法和設(shè)備中的離子交換樹脂較好地用鹽酸再生。
本發(fā)明的方法和設(shè)備中的離子交換樹脂較好地用鹽酸再生，即使存在從鹽酸再生溶液中電解沉積銅的問題，即使氯氣是這種電解沉積操作中的副產(chǎn)物。
已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的以服務(wù)為基礎(chǔ)的離子交換方法和設(shè)備較好地用于從制備微芯片產(chǎn)生的CMP漿中除去銅。本發(fā)明的以服務(wù)為基礎(chǔ)的離子交換方法和設(shè)備已發(fā)現(xiàn)使用特定回收技術(shù)HTMR(高溫金屬回收)可回收銅。本發(fā)明的以服務(wù)為基礎(chǔ)的離子交換方法和設(shè)備已發(fā)現(xiàn)能使用蒸餾法回收鹽酸再生溶液。
當(dāng)在離子交換樹脂再生中使用硫酸時(shí)，已發(fā)現(xiàn)硅顆粒，氧化鋁顆粒和硫酸鹽的組合物存在問題。
預(yù)料到使用鹽酸時(shí)在領(lǐng)域應(yīng)用中的電解沉積操作的困難，以及為微芯片制造商提供最小的責(zé)任，以服務(wù)為基礎(chǔ)的方法和設(shè)備是較好的。較好的的方法保證了負(fù)載銅的離子交換樹脂的回收，保證了銅的回收，保證了鹽酸再生試劑的回收。
使用回收的鹽酸在TSDF(處理存儲(chǔ)及排放裝置)中再生樹脂。然后將氯化銅作為副產(chǎn)物出售，在酸回收單元操作中回收鹽酸。或選擇地，將銅以氫氧化銅沉淀，然后在HTMR操作中回收為元素銅。
本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂較好地是螯合離子交換樹脂。本發(fā)明方法和設(shè)備的螯合離子交換樹脂較好地是高度交聯(lián)的。交聯(lián)增加對(duì)氧化劑的化學(xué)抵抗力。本發(fā)明方法和設(shè)備的螯合離子交換樹脂能從配位劑和大多數(shù)化學(xué)螯合劑中分離出銅。在預(yù)處理步驟中需要將高濃度的氧化劑如過氧化氫除去。
本發(fā)明方法和設(shè)備的螯合離子交換樹脂的操作能力范圍約為1.5到2.0磅/英尺3的銅。螯合樹脂的最小操作能力約為1.5磅/英尺3的銅。
在本發(fā)明方法和設(shè)備中，在低PH情況下銅可以由樹脂提取出來。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法和設(shè)備較好地位于銅CMP工具設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)以避免含有銅的同CMP廢水漿老化。本發(fā)明的方法和設(shè)備的這種現(xiàn)場(chǎng)情況，PH可以保持在中性附近。對(duì)于老化的銅CMP廢水漿進(jìn)料溶液，PH為約2到3時(shí)提供了在本發(fā)明的方法和設(shè)備中的樹脂優(yōu)良的銅吸收作用。
本發(fā)明方法和設(shè)備的螯合離子交換樹脂提供了嚴(yán)格的均勻系數(shù)最大值1.7。將本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂篩選以控制珠大小。對(duì)于最小化床層中懸浮固體粒子的積累，珠大小控制是很必要的。本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂具有下列最小規(guī)格。
珠大小最小.90％ 0.4-1.23毫米有效尺寸 0.55(+-0.55)毫米均勻系數(shù) 1.7整重 800克/升密度 1.18克/毫升水保留量50-55重量比％PH范圍 0-14官能基團(tuán) 亞氨基二乙酸根結(jié)構(gòu) 大孔隙基質(zhì) 交聯(lián)的聚苯乙烯最小容量 在H+形式中2.7毫克/升由于篩選過程，本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂提供了控制的珠大小。嚴(yán)格控制珠的大小消除不需要的能最終捕集懸浮固體粒子的小珠和樹脂細(xì)粒。
本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂提供了亞氨基二乙酸樹脂測(cè)定的較大的操作能力。
本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂使用thalamid官能作用法制備。Thalamid官能作用法減少了樹脂的環(huán)境毒性。較好地不使用氯代亞甲基官能化本發(fā)明方法和設(shè)備的離子交換樹脂的基團(tuán)。氯代亞甲基已被定為致癌物質(zhì)。
多個(gè)銅CMP工具簇產(chǎn)生約100gpm的廢水。廢水可通過重力作用加入到保留時(shí)間，如約為10分鐘的流入物收集釜中。在加入到本發(fā)明的過程和設(shè)備前，收集的CMP廢水可在升壓站加壓。
在具體進(jìn)行實(shí)踐前，考慮到硅，氧化鋁漿固體粒子會(huì)淤塞床層并在數(shù)小時(shí)后堵塞碳柱。
然而，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法和設(shè)備的操作中意想不到地沒有淤塞，并已觀察到運(yùn)行10天及更長(zhǎng)時(shí)間沒有壓力升高及淤塞現(xiàn)象。在碳柱中過氧化氫(H2O2)被催化分解。
已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法和設(shè)備有效地從集成電路，包括含有銅金屬的高速半導(dǎo)體集成電路微電子芯片的金屬化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物“研磨”(拋光)漿廢水中除去了過氧化氫及溶解的銅離子。實(shí)例對(duì)一組制備集成電路半導(dǎo)體微電子芯片的各種化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)操作產(chǎn)生的研磨廢水進(jìn)行可處理性研究。對(duì)從各種集成電路半導(dǎo)體微芯片制造商獲得的CMP研磨廢水進(jìn)行處理。對(duì)CMP研磨廢水進(jìn)行處理，以研究并確定從氧化鋁漿中銅的除去。
新型的方法和設(shè)備提供了從晶片CMP整平處理研磨廢水中碳吸收除去過氧化氫的第一步驟，以及在晶片整平研磨廢水中離子交換除去配位銅的第二步驟。晶片整平研磨廢水中含有換句話說，即，不是銅的，能通過市政排水或下水系統(tǒng)分解的許多顆粒狀氧化鋁固體粒子。
這個(gè)實(shí)例中使用的樣品是涉及計(jì)算機(jī)微芯片的CMP廢水。在測(cè)試中使用了幾種樣品。
表1中列出了樣品。
表1 所接收樣品樣品源 類別A CMP廢水B CMP廢水C CMP廢水所有碳柱測(cè)試中使用的碳是從賓夕法尼亞州Pittsburgh的Calgon碳公司購得的Calgon RX 8×40目(Lot 04033)。適合的等同碳是8×30目酸洗的從亞利桑那州Parker的美國(guó)過濾器Westates碳-亞利桑那州有限公司購得的碳。通過脫氣及沖洗制備碳。在試驗(yàn)前，通過混合在去離子水中10分鐘處理以脫氣及清潔。可以將碳沉降，并將懸浮的細(xì)微物隨上清液傾倒出。重復(fù)這種處理直至上清液透明無色沒有可見懸浮物。
對(duì)于柱的填裝，將處理過的碳制成漿并倒入到直徑約為1英寸高度為60英寸的Plexiglas柱中。碳的最終床層厚度為36英寸。去離子水逆流過柱以將碳分類并除去所有殘留碳?jí)m。
將三種樣品加入流經(jīng)碳柱，“A”,“B”和“C”表示不同制造公司及分離設(shè)備。這個(gè)測(cè)試中使用的一個(gè)樣品是使用從賓夕法尼亞州Warrendale美國(guó)過濾器廢水系統(tǒng)有限公司購買的MembraloxSilverback微量過濾器提純系統(tǒng)預(yù)先濃縮的“A”漿。濃縮液用去離子水重-稀釋以模擬“按進(jìn)料計(jì)算”特性。
將過氧化氫加入到所有的漿樣品中以精確模擬總量約為400毫克/升(400ppm)的預(yù)計(jì)濃度。
在沒有預(yù)先除去CMP漿溶液中的任何氧化鋁，硅顆粒的情況下，將含過氧化氫的CMP漿溶液流經(jīng)碳過濾床。在試驗(yàn)的這個(gè)階段，監(jiān)測(cè)流入物壓力和過氧化氫含量。
使用蠕動(dòng)泵將樣品從55加侖的園桶中傳送到碳柱中。在整個(gè)試驗(yàn)測(cè)試中監(jiān)控流速保持一致。
在試驗(yàn)測(cè)試操作過程中，要指出的是氣泡是經(jīng)底部流出管柱壓出，而不是通過碳床層頂部逸出。在整個(gè)試驗(yàn)測(cè)試中這一點(diǎn)是一致的。
在試驗(yàn)早期，將流動(dòng)停止過夜。幾次碳床層的上部會(huì)變干。在關(guān)閉泵之前保持較高的液面上空間消除這種不想發(fā)生的情況。可以相信認(rèn)為當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)充氣在繼續(xù)，隨后液體的體積會(huì)下降。
最初一段時(shí)間后，檸檬酸銨/銅溶液加入到漿中。
表2歸納了碳柱測(cè)試的結(jié)果。
表2碳柱測(cè)試
表2中的結(jié)果顯示碳能在過濾床層內(nèi)不截留氧化鋁，硅顆粒的情況下從CMP漿溶液中除去過氧化氫。實(shí)例Ⅱ在沒有除去漿本身的情況下，實(shí)施離子交換測(cè)試以除去氧化鋁漿中的銅。使用亞氨基二乙酸樹脂實(shí)施離子交換測(cè)試，一種除去重金屬離子的選擇性樹脂。在操作前將樹脂處理成如下一鈉形式回洗30分鐘將樹脂分類硫酸-6磅/英尺3用20倍床層體積的去離子水沖洗氫氧化鈉-1磅/英尺3用20倍床層體積的去離子水沖洗使用上面列出的處理模式實(shí)施6次離子交換測(cè)試。
所有測(cè)試以1gpm/英尺3同向向下流動(dòng)方式實(shí)施。操作的長(zhǎng)度不同。
第一階段碳柱具有共同的特點(diǎn)在笫二階段離子交換樹脂前的1”×24”玻璃柱，18”處理的樹脂。
碳柱流出物直接泵送至離子交換柱。
表3歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表3
結(jié)果顯示了認(rèn)為是由對(duì)樹脂的一鈉處理而產(chǎn)生的銅的早期穿透。
在碳柱流出物基本上流過床層后，嘗試再生。首先用2升去離子水回洗柱以從樹脂床層中除去殘留的固體粒子?；叵雌陂g床層膨脹達(dá)80％。再生循環(huán)包括將485毫升4％硫酸以逆流向上流動(dòng)方式引入。
再生期間，注意下列細(xì)節(jié)樹脂“成塊”。由于引入酸形成藍(lán)色大塊并且不容易破碎。
從樹脂產(chǎn)生許多細(xì)微白色固體粒子，在回洗中不明顯。
用1升去離子水沖洗沒有疏松開“塊”。
分析再生試劑，分析含有18％的銅負(fù)載在柱上。
對(duì)沒有添加劑的漿進(jìn)行測(cè)試證實(shí)了樹脂能從沒有固體粒子存在的配合溶液中除去銅。
試驗(yàn)的進(jìn)料通過加入每加侖去離子水20毫升的檸檬酸銨/銅溶液制備。
共同特點(diǎn)是1”×24”玻璃柱，18”處理過的樹脂。
表4歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表4
對(duì)含有銅并且沒有添加劑的漿進(jìn)行測(cè)試，以研究樹脂是否能從沒有任何添加配位試劑的漿溶液中除去銅。
這種測(cè)試的進(jìn)料是通過僅向“B”漿中加入硫酸銅制備的。沒有加入檸檬酸銨。
共同特點(diǎn)是0.6”×24”玻璃柱，15”處理過的樹脂。
表5歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表5
結(jié)果顯示了認(rèn)為是由于存在殘留EDTA(乙二胺四乙酸)而產(chǎn)生的銅的早期穿透。
對(duì)不同的漿進(jìn)料進(jìn)行測(cè)試以研究不同漿進(jìn)料的效果。使用“C”制造商漿樣品與硫酸銅摻合進(jìn)料。
共同特點(diǎn)是0.6”×24”玻璃柱，15”處理過的樹脂。
表6歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表6
對(duì)PH-調(diào)節(jié)樣品進(jìn)行氫形式中相同樹脂的效力。對(duì)樹脂進(jìn)行如下處理。
回洗30分鐘將樹脂分類硫酸-6磅/英尺3用20倍床層體積的去離子水沖洗進(jìn)行這種測(cè)試的進(jìn)料是“C”制造商漿樣品(PH adjusted to 2s.u.？with sulfuric acid to PH 4).
共同特點(diǎn)是0.6”×24”玻璃柱，15”Di氫形式處理過的樹脂。
表7歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表7
表7的結(jié)果顯示，在420床層體積處，本發(fā)明方法和設(shè)備的表現(xiàn)出色。
由于不完全的樣品體積，耗盡運(yùn)作終止，54毫升樹脂中的31.4毫升移出再生。結(jié)果顯示在表6中，其中描述了使用10％鹽酸有效再生31.4毫升樹脂。約100％的負(fù)載銅被回收。
進(jìn)行這種測(cè)試的進(jìn)料是“B”制造商漿樣品滲透(0.02微米濾出液)。樣品與17毫克/升硫酸銅-五水合物摻合。
表8歸納了這種測(cè)試的分析結(jié)果。
表8
在長(zhǎng)時(shí)間沒有阻塞的情況下，實(shí)施離子交換單元的擴(kuò)散頭，一種再循環(huán)測(cè)試，以確定漿流經(jīng)離子交換擴(kuò)散頭的能力。
通過使用蠕動(dòng)泵將稀釋的“B”漿再循環(huán)到2-升的玻璃大口杯中建立系統(tǒng)。漿從大口杯流經(jīng)蠕動(dòng)泵，流經(jīng)壓力表，流經(jīng)擴(kuò)散頭，返回大口杯。
操作24小時(shí)后，盡管在擴(kuò)散頭中發(fā)現(xiàn)少量沉積的進(jìn)料，但記錄的壓力沒有增加。
實(shí)施一組漿攪動(dòng)測(cè)試，以確定漿樣品的輕度，中度，及重度攪動(dòng)的影響。過濾器孔尺寸為0.45微米，0.22微米，和0.10微米。結(jié)果在表9中列出。
表9 進(jìn)料銅6毫克/升摻合器銅毫克/升銅毫克/升銅毫克/升攪動(dòng) 0.45微米 0.22微米 0.10微米0分鐘 0.53 0.50 0.505分鐘 0.56 0.52 0.5010分鐘 0.58 0.55 0.54實(shí)施pH值與可溶銅函數(shù)關(guān)系的測(cè)試，以確定不同的pH值下的溶液中的可溶銅含量。
結(jié)果在表10中列出。
表10 pH值與可溶銅的函數(shù)關(guān)系化學(xué)物質(zhì) pH值0.45微米過濾器硫酸 4 0.9硫酸 3 5.2硫酸 2.5 15.7硫酸 2 17.3硫酸 1.5 17.6硫酸 1 17.6硫酸/氫氧化鈉 3 17.3硫酸/氫氧化鈉 4 13.8硫酸/氫氧化鈉 5 6.8硫酸/氫氧化鈉9.5 0.79實(shí)例Ⅲ柱部分負(fù)載CMP漿中的銅。由于樣品不充分使得完全負(fù)載，對(duì)部分柱實(shí)施再生。實(shí)例Ⅱ的結(jié)果已顯示使用硫酸只有部分效果，并能導(dǎo)致樹脂結(jié)塊。使用鹽酸處理。
將部分負(fù)載柱的頂部7.0英寸的樹脂用虹吸管移出并填裝在另一個(gè)柱中。下列是使用在再生中的“新”柱的數(shù)據(jù)。
柱寬度0.59英寸柱長(zhǎng)度12英寸床層深度 7.0英寸床層體積 31.36毫升床層體積 0.00111英尺3使用10％鹽酸溶液再生離子交換柱。以平均流量1.39毫升/分鐘運(yùn)行測(cè)試60分鐘。總體積83.4毫升或2.65倍床層體積(BV)的量流經(jīng)柱。檢測(cè)到銅的含量較低后測(cè)試停止。數(shù)據(jù)在表11和12中顯示，再生曲線在圖9中顯示。
再生過程涉及排放“新”柱中含在柱內(nèi)的去離子水。然后將鹽酸溶液泵送到柱中以3-4毫升每分鐘的流速向上流動(dòng)，直到流出物達(dá)到管的末端。在這一點(diǎn)上，流速調(diào)節(jié)到約為0.3BV/英尺3。
表11
表12
圖9是本發(fā)明方法和設(shè)備的再生曲線圖示描述。
除了從化學(xué)整平處理廢水溶液中附著并除去銅離子，本發(fā)明的新型方法和設(shè)備可應(yīng)用來附著并除去金屬離子。本發(fā)明的新型方法和設(shè)備可應(yīng)用來附著并除去金屬離子如銅，釩，鈾，鉛，鎳，鎘，鐵，鈹，錳，鈣，鎂，鍶，鋇，和鈉。
通過提供用來接收含溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料的碳吸收床，其中廢水進(jìn)料含有尺寸在約0.01-1.0μm濃度高于約50毫克/升的固體粒子，以及提供用來接收碳床產(chǎn)物物流并除去溶液中金屬離子的離子交換單元操作，本發(fā)明的方法和設(shè)備從廢水中除去金屬離子。本發(fā)明的方法和設(shè)備從含固體粒子濃度高于約100毫克/升，如在實(shí)例中濃度范圍在約500-2000毫克/升的廢水中除去金屬離子。
含過氧化氫和溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料流經(jīng)碳柱以降低過氧化氫的濃度并形成過氧化氫濃度，較好的小于約0.1毫克/升(0.1ppm)的碳床流出物。一方面，金屬離子是銅離子。一方面，金屬離子是濃度范圍約為1-100毫克/升的銅離子。
一方面，離子交換單元操作包括用來將碳床產(chǎn)物物流中的金屬離子與含有大孔隙亞氨基二乙酸官能基團(tuán)的樹脂接觸以附著銅離子的裝置。一方面，離子交換單元操作包括用來將碳床產(chǎn)物物流中的金屬離子與含有交聯(lián)聚苯乙烯的樹脂接觸以附著銅離子。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)聚苯乙烯樹脂的珠尺寸范圍約為0.4到1.23毫米。
本發(fā)明的方法和設(shè)備用來從副產(chǎn)物拋光漿的廢水中除去金屬離子。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法和設(shè)備用來從集成電路的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿的廢水中附著金屬離子來除去金屬離子，如銅金屬離子，并生成環(huán)保清潔的水排放產(chǎn)品。所謂環(huán)保清潔的是指排放到市政廢水處理裝置的廢水排放物流含銅離子濃度少于約0.5毫克/升(500 ppm)。
雖然本發(fā)明結(jié)合幾種實(shí)施方案作了描述，但可以理解認(rèn)為根據(jù)前面的描述，許多變通，修正，和變化對(duì)此領(lǐng)域中的技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明包括所有落在所附權(quán)利要求書的范圍和精神內(nèi)的這樣變通，修正和變化。
權(quán)利要求
1．一種從廢水中除去金屬離子的方法，包括(a)提供用于接收含有溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料的碳床，其中所說的廢水進(jìn)料含有大小范圍約為0.01-1.0μm濃度高于約50毫克/升的固體粒子；(b)提供用于接收從所說的碳床產(chǎn)生的碳床產(chǎn)物并從溶液中除去所說的金屬離子的離子交換單元操作。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的廢水含有濃度高于約100毫克/升的固體粒子。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的廢水含有濃度范圍約為500-2000毫克/升的固體粒子。
4．權(quán)利要求1的從廢水中除去金屬離子的方法，進(jìn)一步包括將含有過氧化氫和溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料流經(jīng)所說的碳柱以降低所說的過氧化氫的濃度并形成過氧化氫濃度少于約0.1毫克/升(0.1ppm)的碳床流出物。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的金屬離子包括銅離子。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的廢水含有銅離子濃度范圍約為1-100毫克/升。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的提供離子交換單元操作的步驟包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子中的金屬離子與含有大孔隙亞氨基二乙酸官能基團(tuán)的樹脂接觸。
8．根據(jù)權(quán)利要求5的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的提供離子交換單元操作的步驟包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子與交聯(lián)聚苯乙烯樹脂接觸以附著所說的銅離子。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的提供離子交換單元操作的步驟包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子與篩選提供珠尺寸范圍約為0.4到1.23毫米并具有嚴(yán)格的約為1.7的均勻系數(shù)的交聯(lián)聚苯乙烯樹脂接觸以附著所說的銅離子。
10．根據(jù)權(quán)利要求5的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的廢水進(jìn)料包括副產(chǎn)物拋光漿。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的從廢水中除去金屬離子的方法，其中所說的廢水進(jìn)料包括集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿。
12．從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，包括(a)用來接收含有溶解狀態(tài)的金屬離子的廢水進(jìn)料的碳床，其中所說的廢水進(jìn)料含有固體粒子大小范圍約為0.01-1.0μm濃度高于約50毫克/升；(b)用于接收從所說的碳床產(chǎn)生的碳床產(chǎn)物物流并從溶液中除去所說的金屬離子的離子交換單元操作。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的廢水含有固體粒子濃度高于約100毫克/升。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的廢水含有過氧化氫，所說的碳床產(chǎn)物物流的過氧化氫濃度小于約0.1毫克/升(0.1ppm)。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中廢水包括副產(chǎn)物拋光漿，所說的金屬離子包括所說的副產(chǎn)物漿中的銅離子。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的廢水包括集成電路的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿，所說的金屬離子包括濃度范圍約為1-100毫克/升的銅離子。
17．根據(jù)權(quán)利要求15的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的離子交換單元操作包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子與含有大孔隙亞氨基二乙酸官能基團(tuán)的樹脂接觸以附著所說的銅離子的有機(jī)化學(xué)裝置。
18．根據(jù)權(quán)利要求15的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的離子交換單元操作包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子與含有交聯(lián)聚苯乙烯樹脂接觸以附著所說的銅離子的有機(jī)化學(xué)裝置。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的從廢水中除去金屬離子的設(shè)備，其中所說的離子交換單元操作包括將所說的碳床產(chǎn)物物流金屬離子與含有珠尺寸范圍約為0.4到1.23毫米并具有嚴(yán)格的約為1.7的均勻系數(shù)的交聯(lián)聚苯乙烯的樹脂接觸以附著所說的銅離子的無機(jī)化學(xué)裝置。
20．一種從集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿廢水中除去銅離子的方法，包括(a)提供碳床用來接收集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物拋光漿廢水進(jìn)料，所說的副產(chǎn)物拋光漿廢水進(jìn)料含有過氧化氫和濃度范圍約為5-25毫克/升的溶解狀態(tài)的銅離子，以降低所說的過氧化氫的濃度并形成過氧化氫濃度小于約0.1毫克/升(0.1ppm)的碳床流出物產(chǎn)品物流，其中所說的副產(chǎn)物拋光漿廢水進(jìn)料進(jìn)一步含有大小范圍約為0.01-1.0μm濃度高于約500毫克/升的固體粒子；(b)提供含有珠尺寸范圍約為0.4到1.23毫米并具有嚴(yán)格的約為1.7的均勻系數(shù)的交聯(lián)聚苯乙烯樹脂的離子交換床，用來接收從所說的碳床產(chǎn)生的碳床產(chǎn)物物流，并進(jìn)一步含有用來從溶液中除去所說的銅離子的大孔隙亞氨基二乙酸官能基團(tuán)；(c)將集成電路化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的含溶解狀態(tài)的銅離子的副產(chǎn)物拋光漿廢水進(jìn)料流經(jīng)所說的碳柱；(d)將所說的碳床產(chǎn)物物流中的銅離子與所說的離子交換床中的交聯(lián)聚苯乙烯樹脂接觸，以附著所說的銅離子并形成環(huán)保清潔的水排放產(chǎn)品，其中所說的聚苯乙烯樹脂以被處理為Di-氫形式；(e)使用鹽酸再生所說的聚苯乙烯樹脂。
全文摘要
公開了一種新型的用來清潔含溶解狀態(tài)的金屬離子,過氧化氫,和高含量固體粒子,如濃度大于約50毫克/升的微粒狀固體粒子的廢水的方法和設(shè)備。碳吸收柱除去含高含量固體粒子的廢水進(jìn)料中的過氧化氫、離子交換單元從溶液中除去金屬離子。該方法和設(shè)備從集成電路微芯片的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理產(chǎn)生的高含量固體粒子的副產(chǎn)物拋光漿中除去金屬離子如銅離子,并生成環(huán)保清潔的排放廢水。
文檔編號(hào)C02F9/00GK1303354SQ99806588
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者菲利浦·M·坎普, 詹姆斯·L·費(fèi)奧森, 斯坦利·R·凱阿斯, 小佛蘭克·L·沙斯薩曼 申請(qǐng)人:美國(guó)過濾公司