JP2007289842A - 排水処理方法、及び排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄装置等のウエット処理を行うウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水を該ウエット処理装置の近傍で処理し、該ウエット処理装置の近傍に設置されたガス溶解水製造装置に原料水として供給できる排水処理方法、及び排水処理装置を提供すること。
【解決手段】オゾン水を回収するタンク３、冷却器５、ろ過器６を、洗浄装置２から発生する洗浄に供されなかった未使用オゾン水１０６をタンク３で回収し、該回収した未使用オゾン水１０６にポンプ４で冷却器５に送り所定温度（２０〜２５℃）に冷却した後、ろ過器で未使用オゾン水１０６の微粒子を除去し、オゾン水製造装置１の溶解部１２に供給し、溶解部１２でオゾンガスを所定濃度に溶解され、オゾン水１０３として洗浄装置２に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄装置等のウエット処理装置から発生する排水の処理方法に関し、更に詳しくは、洗浄槽等のウエット処理槽に供給されたオゾンガスや水素、窒素、二酸化炭素、アルゴンが溶解したオゾン水に代表されるガス溶解水の中で、洗浄等のウエット処理に使用されずに、供給された状態のままで排水された排水と洗浄等の処理に供された処理排水とを分離した状態で回収し、該ウエット処理に使用されない排水の除熱を行った後、該ガス溶解水中の微粒子を除去し、原料水としてガス溶解水製造装置に供する排水処理方法、及び排水処理装置に関するものである。

近年、半導体デバイス工場、液晶などの電子部品製造工場における洗浄方法は製造プロセスの複雑化、回路パターンの微細化に伴ってますます高度化している。ガス溶解水と呼ばれる超純水に高純度のガス又は高純度ガスと薬品を溶解した特殊な液体（洗浄液）の使用によってシリコンウエハに付着した微粒子、金属汚染、有機物汚染の除去が行われている。

一方、洗浄処理方式についても、複数のシリコンウエハを同時に浸漬及び洗浄操作を繰り返すバッチ処理方式から、多品種少量生産の製品に対応して１枚のウエハごとに薬品洗浄、超純水洗浄を行う枚葉処理方式が多く採用されている。しかしながら、枚葉処理方式はバッチ処理方式と比べて、ウエハ１枚当りの洗浄工程時間（タクトタイム）が長く、洗浄液の使用量が多くなってしまう。この点を改善するために短時間での効果的な洗浄及び洗浄液使用量を低減するために複数のガス溶解水並びに薬品を単独または同時に使用して、短時間で洗浄工程を切り替える高度な洗浄プロセスが採用されている。

従来の薬液に替えて、もしくは合せて、ガス溶解水が洗浄に用いられている。超純水にオゾンガスを溶融したオゾン水は、一般的にオゾン水製造装置で製造され、洗浄装置に供せられる代表的なガス溶解水である。洗浄に使用されるオゾン水は洗浄プロセスの高度化・複雑化に対応するために短時間での洗浄装置への供給、停止が要求される。しかしながら、オゾン水製造装置は一旦オゾン水の製造を停止した場合には、再度要求されるオゾン濃度、要求流量の供給が可能となるまでに一定の時間を要する。従って、オゾン水製造装置は洗浄装置へのオゾン水の供給要求に応じるため、常時オゾン水を製造し所定流量を連続的に洗浄装置に供給している。シリコンウエハ等の製品の洗浄に使用されるオゾン水は洗浄排水として洗浄装置から排出されるが、洗浄に供しないオゾン水も洗浄装置から排出される。

ガス溶解水製造のために原料水として使用する超純水の使用量は大きいため、洗浄装置から排出される廃ガス溶解水を回収、再利用することが可能となれば半導体デバイス工場、電子部品製造工場の排水の回収率向上に大きく寄与する。このため洗浄装置から発生する排水を回収、再利用する技術が多く提案されている。代表的な廃ガス溶解水の回収、再利用技術は活性炭等により廃ガス溶解水から溶存ガスを除去した後、一次純水を製造する原料水として一次純水製造装置に供給する方法である。

例えば洗浄装置から発生する廃オゾン水には酸化作用の強いオゾンが溶解しているが、これを除けば一次純水製造のための原料水として使用される市水、工水、井水と比較しても充分清浄度は高い。従って、廃オゾン水中のオゾンガスを活性炭等で除去した後、一次純水の原料として再利用することは排水回収率向上の面から有効である。ただし、一次純水製造装置の回収率は１００％でないため、一次純水製造の原料水として再利用するならば完全に廃オゾン水を再利用することができない。

ガス溶解水の回収技術としては、特許文献１に開示されているガス溶解水の回収方法がある。これは使用された又は使用されないガス溶解水を回収して、連続式電気脱イオン装置、逆浸透膜装置、非再生型イオン交換樹脂装置、再生型イオン交換樹脂装置のイオン除去手段で処理した後、原料水貯槽に貯留してガス溶解水製造工程に供給するようにしたものである。
特開２００３−３４０４５８号公報

オゾン水製造装置に代表されるガス溶解水製造装置では、液体の温度によりガスの溶解度が変わるため、再利用する液体の温度を管理制御することが重要であるが、上記特許文献１に開示されているガス溶解水の回収方法では、冷却器等を用いてこの液体の温度を管理制御することはしていない。また、ユースポイント近くでガス溶解水を再利用する概念ではなく、工場内の長い配管を通ってガス溶解水を原料水貯槽に戻すということである。このため、清浄度を保つことができず、ガス溶解水を原料水貯槽に戻した後に、イオン除去手段でイオンを除去する必要があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、洗浄装置等のウエット処理を行うウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水を該ウエット処理装置の近傍で処理し、該ウエット処理装置の近傍に設置されたガス溶解水製造装置に原料水として供給できる排水処理方法、及び排水処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかった所定気体が溶解したガス溶解水を回収し、該回収したガス溶解水に溶解している前記所定の気体を残して所定の処理を施し、該処理を施したガス溶解水をガス溶解水製造装置に原料水として供給することを特徴とする排水処理方法にある。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排水処理方法において、前記所定の処理は、冷却処理とろ過処理であり、前記回収されたウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記冷却処理で冷却し所定の温度にした後前記ろ過処理でろ過するか又は前記ろ過処理でろ過した後前記冷却処理で所定の温度にすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ガス溶解水を回収するガス溶解水回収手段と、ガス溶解水に所定の処理を施し送水するガス溶解水処理送水手段を備え、ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記ガス溶解水回収手段で回収し、該回収したガス溶解水に前記ガス溶解水処理送水手段で該ガス溶解水中に溶解する所定気体を残して所定の処理を施し、ガス溶解水製造装置に原料水として供給することを特徴とする排水処理装置にある。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の排水処理装置において、前記ガス溶解水処理送水手段は、少なくともポンプ、冷却器、ろ過器を備え、前記ウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記ポンプで前記冷却器に送り所定の温度に冷却した後前記ろ過器でろ過するか又は前記ろ過器に送りろ過した後前記冷却器で所定の温度に冷却することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排水処理装置において、前記ポンプ、冷却器、ろ過器の少なくとも接液部にはテフロン（登録商標）系樹脂材を使用することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の排水処理装置において、前記ポンプは低発塵性能に優れた無接触、無摺動構造のポンプであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の排水処理装置において、前記ろ過器は親水基を含む膜材料を使用し、該ろ過器内で発生するガスによる膜の乾燥による該ろ過器内の圧損変動影響を防止することによって流量変動の少ないろ過器であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水に溶解する所定気体を残して所定の処理を施し、原料水としてガス溶解水製造装置に供給するので、ガス溶解水を有効に再利用することができると共に、ガス溶解水の原料水である超純水の使用量を削減することができる排水処理方法を実現できる。また、回収した未使用のガス溶解水から溶存ガスを除去せず、ガス含有状態で再利用するため、新たに溶解させる高純度ガスを減らすことができる。

請求項２に記載の発明によれば、ガス溶解水を所定温度に冷却した後ろ過するか、又はろ過した後所定の温度に冷却し、ガス溶解水製造装置に供給するので、ガス溶解水中の微粒子が除去されると共に、ガス溶解水製造装置にガス溶解しやすい温度に調整されたガス溶解水を供給するから所定濃度にガスが溶解したガス溶解水を容易に製造することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水に溶解する所定ガスを残して所定の処理を施し、原料水としてガス溶解水製造装置に供給するので、ガス溶解水を有効に再利用することができると共に、ガス溶解水の原料水である超純水の使用量を削減することができる排水処理装置を実現できる。また、回収した未使用のガス溶解水から溶存ガスを除去せず、ガス含有状態で再利用するため、新たに溶解させる高純度ガスを減らすことができる。

請求項４及び５に記載の発明によれば、ウエット処理に供されなかったガス溶解水を冷却器で所定の温度に冷却した後ろ過器でろ過するか、又はろ過器でろ過した後冷却器で所定の温度に冷却してガス溶解水製造装置に供給するので、ガス溶解水中の微粒子が除去されると共に、ガス溶解水製造装置にガス溶解しやすい温度に調整されたガス溶解水を供給するから所定濃度にガスが溶解したガス溶解水を容易に製造することができる。

請求項６に記載の発明によれば、ポンプは低発塵性能に優れた無接触、無摺動構造のポンプであるので、該ポンプで微粒子が発生し、該微粒子でガス溶解水を汚染することがない。

請求項７に記載の発明によれば、ろ過器は該ろ過器内で発生するガスによる膜の乾燥によって流量変動の少ないろ過器であるので、ガス溶解水製造装置に処理されたガス溶解水を一定流量で供給でき、一定の流量のガス溶解水を製造し、ウエット処理に供給できる排水処理装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。本実施例ではガス溶解水としてオゾン水を例に、洗浄装置で発生する洗浄に使用しない廃オゾン水を処理しオゾン水製造装置へ原料水として供給し再利用する排水処理装置を説明するが、本発明に係る排水処理方法、及び排水処理装置は、ウエット処理で発生するウエット処理に使用しないガス溶解水を該ガス溶解水を製造するガス溶解水製造装置の原料水として供給し再利用することに適用できる。

図１は本発明に係る排水処理装置の工程系統を示す図である。本排水処理装置は、タンク３、ポンプ４、冷却器５、ろ過器６を備え、洗浄装置２で発生する洗浄に使用しないオゾン水を処理し、オゾン水製造装置１に原料水として供給する。

オゾン水製造装置１は、超純水にオゾンガスが溶解したオゾン水を製造、供給する装置であり、高度な洗浄を行う洗浄装置２へオゾン水を供給する。オゾン水製造装置１はオゾンガス製造発生装置１１と溶解部１２を備え、オゾンガス発生装置１１は高純度の酸素ガスと窒素ガスからなる高純度ガス１００を用いて高純度のオゾンガス１０１を発生させる。当該オゾンガス１０１は、溶解部１２においてオゾン水の原料水である超純水１０２中へ所定濃度まで溶解され、オゾン水１０３として洗浄装置２に供給される。

洗浄装置２は、半導体デバイス、電子部品を製造するための複数の製造工程の中で、次工程の製造プロセスに影響を与える製品表面の汚染物質を除去する装置である。除去対象物質の性状、洗浄後の製品の製品表面の清浄度に応じて定められた洗浄操作を自動で行う。洗浄に使用する物質は超純水、各種ガスが溶解しているガス溶解水１０４、並びに薬品１０５類である。製品を洗浄するこれらの洗浄液の性状は常に一定に維持する必要があるため、供給ラインは製品の洗浄に供給する配管し製品の洗浄に供給せずに排出する配管に自動操作で切り替え可能な構造となっている。また、洗浄排水の性状によって排出配管を切り替えることが可能な構造となっている。

洗浄装置２から排出されるオゾン水の内、製品の洗浄に使用されなかった未使用オゾン水１０６を洗浄に使用した洗浄排水１０７と分離しタンク3内に回収する。タンク３内の未使用オゾン水１０６は、ポンプ４にて加圧され、冷却器５に送られ除熱され、ろ過器６にて未使用オゾン水１０６中の微粒子を除去処理した後、この処理水１０８がオゾン水製造装置１の溶解部１２へ原料水として直接供給される。溶解部１２ではろ過器６にて微粒子が除去された処理水１０８を原料水として優先的に使用するが、要求されるオゾン水１０３に不足する場合には超純水１０２を補給する。なお、ポンプ４に加圧された未使用オゾン水１０６はろ過器６に送られ微粒子を除去した後、溶解部１２に供給するようにしてもよい。

溶解部１２へ供給される処理水１０８にはオゾンガスが含有しているが、オゾン溶解に影響を与えることなく、必要オゾン溶解量が低減できるためオゾンガス製造エネルギーの低減が可能となる。

洗浄装置２から排水されるオゾン水を回収して再利用することを繰り返した場合、徐々に当該排オゾン水の水温が上昇する。水温の上昇はオゾンガスの溶解の妨げとなるため、入熱分の熱量を除熱するため冷却器５を設置する。冷却器５の出口のオゾン水の水温が２０〜２５℃となるように、当該未使用オゾン水１０６を冷却管理する。冷却器５の冷却方法には制限は無く、冷水による熱交換、電気を使用した冷却器、又はヒートポンプを利用した冷却器が使用可能である。上述のように、オゾン水製造装置に代表されるガス溶解水製造装置では、液体の温度によりガスの溶解度が変わるため、再利用するガス溶解水の温度を所定の温度に制御することが重要である。図示するように、冷却器５の上流又は下流で回収したガス溶解水の温度又は除熱後のガス溶解水の温度を温度センサ７で測定し、その情報を冷却器５に送り、冷却後のガス溶解水が２０〜２５℃となるように、制御してもよい。

オゾン水製造装置１は、オゾン水の性状を維持したまま供給する必要があるため、供給先である洗浄装置の近傍に設置する場合が多い。従って、排水処理装置も該洗浄装置及びオゾン水製造装置の近傍に設置する。このことによって清浄度の高いオゾン含有処理水を原料水としてオゾン水製造装置へ供給することができる。

上記のように洗浄装置２において発生する洗浄に使用されないオゾン水を洗浄に使用した洗浄排水と分離してタンク３内に回収し、ポンプ４で冷却器５に送り、所定の温度（２０〜２５℃）に冷却した後、ろ過器６を通してろ過された微粒子の除去されたオゾン水をオゾンガス製造装置に供給するので、オゾン水を有効に再利用することができると共に、オゾン水の原料水である超純水１０２の使用量を削減することができる。また、タンク３に回収した洗浄に使用しないオゾン水から溶存するオゾンガスを除去せず、オゾンガス含有状態で再利用するため、新たに溶解させる高純度オゾンを減らすことができる。従って、オゾンガス製造のためのエネルギー、具体的にはオゾンガス発生装置で消費する電力量を低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

例えば、上記実施形態例では、ガス溶解水としてオゾンガスを超純水に溶解したオゾン水を例に説明したが、溶解させるガスはこれに限定されるもではなく、水素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガスでもよい。また、ウエット処理装置として、洗浄装置を例に説明したが、ウエット処理をする装置であれば、洗浄装置に限定されない。要は、ガス溶解水製造装置で製造したガス溶解水をウエット処理装置に継続して供給し、該ウエット処理装置で発生するウエット処理に使用しないガス溶解水をウエット処理に使用したガス溶解水と分離して回収し、該ウエット処理に使用しないガス溶解水を所定の処理（例えば所定の温度に冷却した後ろ過するか、又はろ過した後所定の温度に冷却）した後、ガス溶解水製造装置に供給するように構成すればよい。

本発明に係る排水処理装置の工程系統を示す図である。

符号の説明

１ オゾン水製造装置
２ 洗浄装置
３ タンク
４ ポンプ
５ 冷却器
６ ろ過器
１１ オゾンガス発生器
１２ 溶解部

Claims (7)

1. ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかった所定気体が溶解したガス溶解水を回収し、該回収したガス溶解水に溶解している前記所定の気体を残して所定の処理を施し、該処理を施したガス溶解水をガス溶解水製造装置に原料水として供給することを特徴とする排水処理方法。
2. 請求項１に記載の排水処理方法において、
   前記所定の処理は、冷却処理とろ過処理であり、前記回収されたウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記冷却処理で冷却し所定の温度にした後前記ろ過処理でろ過するか又は前記ろ過処理でろ過した後前記冷却処理で所定の温度にすることを特徴とする排水処理方法。
3. ガス溶解水を回収するガス溶解水回収手段と、ガス溶解水に所定の処理を施し送水するガス溶解水処理送水手段を備え、
   ウエット処理装置から発生するウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記ガス溶解水回収手段で回収し、該回収したガス溶解水に前記ガス溶解水処理送水手段で該ガス溶解水中に溶解する所定気体を残して所定の処理を施し、ガス溶解水製造装置に原料水として供給することを特徴とする排水処理装置。
4. 請求項３に記載の排水処理装置において、
   前記ガス溶解水処理送水手段は、少なくともポンプ、冷却器、ろ過器を備え、前記ウエット処理に供されなかったガス溶解水を前記ポンプで前記冷却器に送り所定の温度に冷却した後前記ろ過器でろ過するか又は前記ろ過器に送りろ過した後前記冷却器で所定の温度に冷却することを特徴とする排水処理装置。
5. 請求項４に記載の排水処理装置において、
   前記ポンプ、冷却器、ろ過器の少なくとも接液部にはテフロン（登録商標）系樹脂材を使用することを特徴とする排水処理装置。
6. 請求項４又は５に記載の排水処理装置において、
   前記ポンプは低発塵性能に優れた無接触、無摺動構造のポンプであることを特徴とする排水処理装置。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の排水処理装置において、
   前記ろ過器は親水基を含む膜材料を使用し、該ろ過器内で発生するガスによる膜の乾燥による該ろ過器内の圧損変動影響を防止することによって流量変動の少ないろ過器であることを特徴とする排水処理装置。

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