CMPスラリー排水処理ソリューション

1．排水の発生源、代表的な汚染物質および水質特性

CMP（化学機械研磨）スラリー廃水は、半導体ウエハー製造工程で発生する重要なプロセス廃水です。主に化学機械研磨（CMP）、CMP後のウエハー洗浄、使用済みスラリーの排出、およびクリーンルーム床の洗浄作業から発生します。

従来の産業廃水と比較して、CMPスラリー廃水は非常に特殊な性質を示します。主な汚染物質は、ナノサイズのシリカ（SiO₂）およびセリア（CeO₂）研磨粒子であり、これに加えて、銅（Cu）やアルミニウム（Al）などの微量金属イオン、研磨スラリー分散剤、腐食抑制剤のベンゾトリアゾール（BTA）、および残存する酸・アルカリが含まれます。

この廃水は、極めて高い濁度と非常に安定したコロイド粒子を特徴としています。超微細な粒子径のため、浮遊物質は沈降しにくく、従来の処理技術では効果的に分離できません。全体的なCODは比較的低いものの、廃水は高粘度であり、スケール付着のリスクが大きく、水質の変動も頻繁に生じるため、配管の詰まりや膜の目詰まりが日常的な運転課題となっています。

さらに、半導体製造工程では、極めて厳しいプロセス用水規格を満たす超純再生水が求められ、その水質要件は従来の産業排水再利用基準をはるかに上回ります。

2．お客様が直面する主な課題

CMP排水の処理は、半導体製造に特有の高度に専門化された技術的課題を多数伴います。

安定したナノスケールのシリカコロイドは、従来の沈殿処理では除去が困難であり、スラッジの蓄積、膜の重度な目詰まり、頻繁な膜交換、および計画外のシステム停止を招き、ウエハー生産の連続性に直接影響を与えます。

残留する研磨薬品や微量の重金属が完全に除去されない場合、環境規制への適合リスクが生じる可能性があります。

半導体製造施設では極めて高純度の再生水が求められるため、従来の水処理システムでは、要求される水質を一貫して達成できないことが多く、結果として水の再利用率が低く、運転コストが増加します。

標準的な廃水処理装置は、CMPスラリー廃水の高粘度・超微粒子という特性に対応して設計されておらず、防詰まり性や耐腐食性が十分ではありません。

さらに、半導体製造工場（ファブ）では生産能力の拡張が頻繁に行われる一方で、従来型の処理設備は占有面積が広く、増設や能力アップに柔軟に対応できないという課題があります。このため、最先端の半導体製造工程に特化した、統合型・カスタマイズ型の廃水処理ソリューションへの需要が高まっています。

3．処理プロセスおよび主要機器の構成

CMP廃水が抱える主な課題——安定したコロイド、超微細粒子、および膜汚染——に対応するため、以下の専用処理プロセスを採用しています。

分別収集 → 精密な水質調整および凝集 → 高効率フロック形成・沈降 → 精密ろ過 → 高度膜浄化 → 超純水の再利用

CMP廃水は他の廃水と分けて収集し、均質化槽で流量・濃度を均一化することで、安定した処理条件を確保します。

正確なpH調整によりコロイド粒子が不安定化し、高性能の凝集・フロキュレーション装置がナノサイズの研磨粒子を迅速に凝集・沈降させます。

沈殿処理後、大部分の浮遊物質およびコロイド状汚染物質が除去され、その後、精密ろ過および活性炭吸着を経て、残留する有機化合物や微量の金属不純物が除去されます。

最後に、超薄膜（UF）装置と耐目詰まり型逆浸透（RO）膜装置を組み合わせた高度脱塩・精製システムにより、ウェーハの研磨および洗浄工程に適した高品質の再生水が得られます。

主要な装置には以下が含まれます：

• スマートpH調整・薬品添加装置
• 高効率凝集・フロキュレーション反応槽
• 高精度フィルター装置
• 防汚膜ろ過システム
• 活性炭浄化システム
• 完全自動薬品注入システム
• 高精度オンライン水質モニタリングシステム

4．ソリューションのメリット

本ソリューションは、半導体CMPスラリー廃水を対象に特別に設計されており、コロイド分離の困難さや膜汚染の深刻化など、業界が直面する最も難しい課題を効果的に克服します。

独自の処理プロセスにより、超微細シリカ粒子、微量の重金属、残留有機汚染物質を効率よく除去し、半導体製造工程用水の再利用基準を満たす再生水を安定して供給します。

半導体クリーンルームの環境条件、工場のレイアウト、および廃水特性に応じて、完全にカスタマイズされた装置ソリューションをご提供します。詰まり防止型流路、耐食性設備ハウジング、高精度ろ過構造などを独自に最適化することで、厳しいCMP廃水運転条件下でも最高レベルの性能を確保します。

すべての主要な電気制御システム、機械設備、および水処理コンポーネントは、CE規格、UL規格、ISO規格に適合しており、欧州および北米の先進製造施設における国際的な安全要件を満たしています。

本システムは、水圧および水質の変動に対して優れた耐性を示し、膜汚染、保守頻度、および設備停止時間を大幅に低減します。

水の回収率は95％を超え、淡水の使用量および運用コストを大幅に削減します。

モジュール式統合設計により設置面積を最小限に抑えつつ、将来的な柔軟な拡張が可能です。完全自動化・知能化された運転により、現代の半導体ウエハー製造施設が求める連続的かつ高精度な生産要件をサポートします。

5．実績事例および関連資料

当社は、半導体ウエハー製造工場向けCMPスラリー廃水処理プロジェクトを複数件、無事に完了しております。

代表的なプロジェクトとして、12インチ半導体ウエハー製造ファブにおけるCMP（化学機械研磨）廃水リサイクルプロジェクトがあり、処理能力は1,000 m³／日です。

本システムは長期にわたり安定した運転を実現しており、コロイドの堆積、膜汚染、放流水質の不安定化といった課題を完全に解決しました。再生水は、半導体業界における超純水再利用基準を一貫して満たしており、環境法令適合性検査および工場受入試験（FAT）をいずれも無事通過しています。

添付資料には以下が含まれます：

• 独自のCMP廃水処理プロセスに関する特許
• CE認証、UL認証、ISO認証証明書
• 第三者機関による高精度水質検査報告書
• プロジェクト完了および受入文書
• 半導体業界における参考事例

6．サービス範囲および協力プロセス

CMPスラリー廃水処理向けに、現地調査、廃水サンプリングおよび分析、カスタマイズされたプロセス設計、非標準設備の設計・製造、据付・試運転、運用・保守、システムアップグレード、および消耗品の生涯供給までを含む、包括的なEPC一括請負ソリューションを提供しています。

標準協力プロセス

• 現地調査および水サンプリング――現場での調査を実施し、廃水サンプルを採取して、包括的な水質分析報告書を作成・提出します。
• カスタマイズされたエンジニアリング設計 – 実際のファブの運転条件に基づき、専用の処理プロセス、カスタム機器ソリューション、および商業提案を開発します。
• 機器製造および建設 – 契約確定後に、カスタマイズ機器の製作および現場での建設を開始します。
• 据付および試運転 – 据付、統合試運転、および試運転を完了し、水質要件への安定した適合が確認されるまで実施します。
• プロジェクト受入およびトレーニング – プロジェクト受入手続きを支援し、オペレーター向けの専門的なトレーニングを提供します。
• 長期技術サポート – 定期点検、予防保全、システム最適化、機器アップグレード、および24時間365日の技術サポートを提供します。