JP4553107B2 - 排水分別方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定に所定時間を要するセンサによって測定される水質指標に基づいて排水を分別する排水分別方法及び装置に関する。

例えば、半導体製造分野においては、シリコン等の単結晶インゴットからスライスされたウエーハは、研磨された後に洗浄されるが、洗浄に供された洗浄水は、排水としてその水質に応じて分別回収されている。

例えば、特許文献１には、ウエーハ洗浄装置における排水分別回収装置として、洗浄処理槽から導出する共通排水ラインから複数の排水ラインを分岐させるとともに、各排水ラインに自動弁を設け、水質センサによって検出された排水の水質に応じて前記自動弁を開閉制御することによって、排水をその水質に応じて分別回収する構成が開示されている。

特許第３３３６９５２号公報

しかしながら、上記排水分別回収装置は、排水の分別の判定基準として用いられる水質指標が水質センサによって瞬時に検出され得るものであることを前提として成立するものであり、水質指標が例えばＴＯＣ（全有機炭素）濃度等のように計測に所定の時間を要するものである場合には、測定のタイムラグのために排水の貯留が必要になる。

ところで、排水は通常連続して排出されるため、排水を貯留するための水槽を有効に利用して分別精度を高めるためには、少なくとも３つの水槽が必要となり、その設置場所として大きなスペースを要するとともに、ラインを切り替えるための多数の自動弁が必要となり、運転操作が複雑となるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、省スペースと運転操作の簡略化を図ることができる排水分別方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、測定に時間を要するＴＯＣセンサによって測定されるＴＯＣ濃度と瞬時の測定が可能な導電率計によって測定される導電率に基づいて排水を分別する排水分別方法として、前記ＴＯＣセンサにて排水のＴＯＣ濃度を測定している間に排水を１つの下記容積Ｖ：
Ｖ＝（排水の最大流量Ｑmax）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）
の水槽に貯留し、ＴＯＣセンサによって排水のＴＯＣ濃度が測定されると、前記水槽から排出される排水をそのＴＯＣ濃度及び導電率に基づいて分別することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記排水の流量が最大流量Ｑmax よりも小さく、前記ＴＯＣセンサによる排水のＴＯＣ濃度が測定された時点で前記水槽から測定対象の排水が排出されない場合は、水槽から測定対象の排水が排出されるまでの時間だけ分別を遅らせることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、排水の送水が停止した場合には、配管中に蓄えられた排水を前記ＴＯＣセンサに補給することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、測定に時間を要するＴＯＣセンサによって測定されるＴＯＣ濃度と瞬時の測定が可能な導電率計によって測定される導電率に基づいて排水を分別する排水分別装置を、容積Ｖが（排水の最大流量Ｑmax ）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）の１つの水槽と、該水槽に排水を受け入れる受入ラインに設けられたＴＯＣセンサと、前記水槽から導出する排出ラインに設けられた導電率計と、前記排出ラインに接続された回収ライン及び排出ラインと、これらの回収ラインと排出ラインにそれぞれ設けられた自動弁と、前記ＴＯＣセンサによって測定されたＴＯＣ濃度及び前記導電率計によって測定される導電率に基づいて前記自動弁の開閉を制御する制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記最大流量Ｑmax よりも少ない流量の排水を分別する場合には前記自動弁の開閉制御を遅らせるタイマーを設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記受入ラインから分岐して前記ＴＯＣセンサに連なる測定ラインに自動弁を設け、受入ラインから分岐する補給ラインを前記測定ラインに接続するとともに、該補給ラインに自動弁と補給槽を設けたことを特徴とする。

請求項１又は４記載の発明によれば、測定に時間を要するＴＯＣセンサによって排水のＴＯＣ濃度を測定している間に排水を１つの水槽に貯留し、ＴＯＣセンサによって排水のＴＯＣ濃度が測定されると、水槽から排出される排水をそのＴＯＣ濃度と導電率計によって瞬時に測定される導電率に基づいて排水を分別するようにしたため、排水分別装置の構成が簡素化してその設置スペースが小さくて済むとともに、ラインを切り替えるための自動弁の数を削減して運転操作を簡略化することができる。又、水槽の容積Ｖを（排水の最大流量Ｑmax ）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）としたため、該水槽にはＴＯＣ濃度の測定時間Ｔの間に流れる排水を貯留しておくことができる。

請求項２又は５記載の発明によれば、ＴＯＣセンサによる測定がなされた時点で水槽に測定対象の排水が満たされないために測定対象の排水が水槽から排出されないときには、測定対象の排水が水槽が排出されるまで分別のタイミングをタイマーによって遅らせるようにしたため、ＴＯＣセンサと導電率計によってそれぞれ測定されたＴＯＣ濃度と導電率に基づいて排水を高精度に分別することができる。

請求項３又は６記載の発明によれば、測定対象である排水の供給が遮断されると再軌道に時間が掛かるＴＯＣセンサであっても、排水の送水が停止した場合には、配管中に蓄えられた排水がＴＯＣセンサに補給されるため、ＴＯＣセンサは引き続き作動することができ、装置の再起動が速やかに行われる。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る排水分別装置のシステム構成図である。

図１に示す排水分別装置は、半導体ウエーハの洗浄（リンス洗浄）に供されたリンス排水を分別する装置であって、分別の判定基準としての水質指標として、測定に所定の時間（例えば６分）を要するＴＯＣ（全有機炭素）濃度と瞬時に測定が可能な導電率を用いるものである。

本実施の形態に係る排水分別装置は、密閉容器としての１つの水槽Ａを備えており、この水槽Ａには受入ラインＬ１が接続されるとともに、水槽Ａからは排出ラインＬ２が導出している。

上記受入ラインＬ１は、不図示のウエーハ洗浄装置から排出されるリンス排水を水槽Ａに導入するためのラインであって、これにはフローセンサ（ＦＳ）Ｓ１が設けられるとともに、その途中からは補給ラインＬ３と測定ラインＬ４がそれぞれ分岐している。そして、測定ラインＬ４には自動弁Ｖ１とＴＯＣ濃度計Ｓ２が設けられており、補給ラインＬ３は測定ラインＬ４に接続されており、その途中には補給槽Ｂと自動弁Ｖ２が設けられている。

又、補給ラインＬ３の前記補給槽Ｂと前記自動弁Ｖ２の間からは排水ラインＬ５が分岐して鉛直下方に延びており、該排水ラインＬ５には自動弁Ｖ３が設けられている。そして、排水ラインＬ５の下方には排水受けＣが設けられている。尚、本実施の形態では、補給槽Ｂは、内部に貯留されるリンス排水の外部からの視認が可能なように透明な塩化ビニルパイプで構成されており、その容積は、ＴＯＣ濃度計Ｓ２にリンス排水を３０分程度供給し得る値に設定されている。

他方、前記排出ラインＬ２には、導電率計（ＣＩＡ）Ｓ３が設けられるとともに、不図示の回収設備に連なる回収ラインＬ６と不図示の排水設備に連なる排水ラインＬ７が接続されており、これらの回収ラインＬ６と排水ラインＬ７には自動弁Ｖ４，Ｖ５がそれぞれ設けられている。

尚、前記フローセンサＳ１、ＴＯＣ濃度計Ｓ２、導電率計Ｓ３及び自動弁Ｖ１〜Ｖ５は、制御手段としての不図示のコントローラに電気的に接続されており、コントローラは、フローセンサＳ１とＴＯＣ濃度計Ｓ２及び導電率計Ｓ３からの各入力信号に基づいて自動弁Ｖ１〜Ｖ５の開閉をそれぞれ制御する。

次に、以上の構成を有する排水分別装置を用いて実施される本発明に係る排水分別方法について説明する。

本発明に係る排水分別方法は、ＴＯＣ濃度計Ｓ２にてリンス排水のＴＯＣ濃度を測定している間にリンス排水を水槽Ａに貯留し、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によってリンス排水のＴＯＣ濃度が測定されるとともに、瞬時の測定が可能な導電率計Ｓ３によってリンス排水の導電率が測定されると、水槽Ａから排出されるリンス排水をそのＴＯＣ濃度と電導率に基づいて分別することを特徴とする。

即ち、装置の通常作動時には、自動弁Ｖ１が開けられ、自動弁Ｖ２，Ｖ３が閉じられ、不図示のウエーハ洗浄装置から排出されるリンス排水は、不図示の送水ポンプによって受入ラインＬ１を経て水槽Ａに圧送されて貯留され、水槽Ａに導入された量と同量のリンス排水が水槽Ａから排出ラインＬ２へと押し出される。これと同時に、リンス排水の一部は、測定ラインＬ４からＴＯＣ濃度計Ｓ２へと流れてそのＴＯＣ濃度が測定されるとともに、補給ラインＬ３から補給槽Ｂへと流れて該補給槽Ｂに貯留される。

上述のように、リンス排水が水槽Ａに圧送されて貯留されると、水槽Ａからはリンス排水が定常的に押し出されるが、このリンス排水は、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によって測定された前回のＴＯＣ濃度と導電率計Ｓ３によって測定された導電率に基づいて開閉が制御される自動弁Ｖ４，Ｖ５によって分別され、自動弁Ｖ４が開けられると回収ラインＬ６を経て不図示の回収設備へと回収され、自動弁Ｖ５が開けられると排水ラインＬ７を経て不図示の排水設備へと排出される。

ところで、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によるリンス排水のＴＯＣ濃度の測定には所定時間Ｔ（例えば６分）を要するため、水槽Ａにはその時間Ｔの間に流れるリンス排水を貯留しておく必要がある。このため、本実施の形態では、水槽Ａの容積Ｖを、
Ｖ＝（リンス排水の最大流量Ｑmax ）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）
に設定している。

水槽Ａの容積Ｖを上式のように設定すると、リンス排水が最大流量Ｑmax で流れているとき、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によってＴＯＣ濃度を測定している時間Ｔの間に水槽Ａに貯留されたＶの量のリンス排水がそのときのＴＯＣ濃度測定値に基づいて分別される。つまり、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によるＴＯＣ濃度の測定が終了したタイミングで、測定時間Ｔの間に水槽Ａに貯留されたリンス排水（測定対象のリンス排水）が水槽Ａから排出ラインＬ２へと流れ出して分別に供される。

而して、リンス排水の分別は具体的に次のようになされる。

即ち、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によって測定されたリンス排水のＴＯＣ濃度と導電率計Ｓ３によって測定されたリンス排水の導電率が共に設定値を超えている場合、或は何れか一方が設定値を超えている場合には、コントローラによって自動弁Ｖ５が開けられ、水槽Ａから排出ラインＬ２へと押し出されたリンス排水は、排水ラインＬ７を経て不図示の排水設備へと排出される。

又、ＴＯＣ濃度と導電率が共に設定値以下である場合には、コントローラによって自動弁Ｖ４が開けられ、水槽Ａから排出ラインＬ２へと押し出されたリンス排水は、回収ラインＬ６を経て不図示の回収設備へと回収される。

ところで、リンス排水が最大流量Ｑmax よりも小さい流量で流れている場合には、ＴＯＣ濃度計Ｓ２によるＴＯＣ濃度の測定が終了した時点では、その間（測定時間Ｔの間）に水槽Ａに貯留されたリンス排水は水槽Ａから排出ラインＬ２へと未だ押し出されず、水槽Ａに依然として貯留され続けている。従って、このような場合には、測定対象のリンス排水（ＴＯＣ濃度計Ｓ２による測定が開始してから水槽Ａに貯留され始めたリンス排水）が水槽Ａを満たして該水槽Ａから排出されるまで（ＴＯＣ濃度計Ｓ２による測定が終了してからリンス排水が排出されるまで）、そのとき測定されたＴＯＣ濃度に基づくリンス排水の分別（自動弁Ｖ４，Ｖ５の開閉制御）を遅延させる。この遅延は、不図示のタイマーの手動による設定によって行われる。

上述のようにすることによって、そのとき測定されたＴＯＣ濃度に基づいてリンス排水を高精度に分別することができる。因に、このような遅延操作を行わない場合は、前回に測定された不正確なＴＯＣ濃度に基づいてリンス排水の分別がなされてしまう。

ところで、フローセンサＳ１によってリンス排水の送水停止が検知されると、コントローラは、自動弁Ｖ１，Ｖ３を閉じ、自動弁Ｖ２を開いて補給槽Ｂに貯留されていたリンス排水を補給ラインＬ３及び測定ラインＬ４を経てＴＯＣ濃度計Ｓ２へと補給するとともに、自動弁Ｖ４，Ｖ５を停止前の状態に保持する。尚、リンス排水の送水停止をポンプの停止信号によって検知するようにしても良い。

ここで、ＴＯＣ濃度計Ｓ２は、測定対象であるリンス排水の供給が遮断されると再起動に時間が掛かるセンサであるが、前述のようにリンス排水の送水が停止されると、補給槽ＢからＴＯＣ濃度計Ｓ２にリンス排水を補給することによって該ＴＯＣ濃度計Ｓ２は引き続き作動することができるため、装置の再起動を速やかに行うことができる。尚、自動弁Ｖ３は適当なタイミングで間欠的に開閉され、補給槽Ｂ内のリンス排水が排水ラインＬ５から排水受けＣへと排出されて新しいリンス排水が補給槽Ｂに貯留される、これによって補給槽Ｂ内のリンス排水が定期的に新しいものに交換される。

而して、装置が再起動されると、ＴＯＣ濃度計Ｓ２による２回目の測定がなされるまでは自動弁Ｖ５が開状態に保持されてリンス排水は排水ラインＬ７から排水設備へと排出され、ＴＯＣ濃度に基づく分別（自動弁Ｖ４，Ｖ５の開閉制御）はＴＯＣ濃度の２回目の測定以降になされる。これは、装置を再起動した直後に測定されたＴＯＣ濃度は信頼性に乏しく、正確さを欠くためであり、安全のためにリンス排水を排水設備へと排出するようにしている。

以上のように、本実施の形態によれば、排水分別装置には１つの水槽Ａが設けられるだけであるため、該排水分別装置の構成が簡素化してその設置スペースが小さくて済み、省スペース及びコストダウンを実現することができる。又、ラインを切り替えるために５個の自動弁Ｖ１〜Ｖ５を設けるだけで済むため、これらの操作が単純化されて装置の運転操作が簡略化される。

尚、本実施の形態では、リンス排水を分別する判定基準としての水質指標としてＴＯＣ濃度と導電率を用いたが、他の水質指標を用いて分別を行うようにしても良いことは勿論である。

本発明は、ウエーハの洗浄に供されたリンス排水の分別のみならず、他の任意の排水の分別に対しても適用可能である。

本発明に係る排水分別装置のシステム構成図である。

符号の説明

Ａ 水槽
Ｂ 補給槽
Ｃ 排水受け
Ｌ１ 受入ライン
Ｌ２ 排出ライン
Ｌ３ 補給ライン
Ｌ４ 測定ライン
Ｌ５ 排水ライン
Ｌ６ 回収ライン
Ｌ７ 排水ライン
Ｓ１ フローセンサ（ＦＳ）
Ｓ２ ＴＯＣ濃度計（センサ）
Ｓ３ 導電率計（ＣＩＡ）
Ｖ１〜Ｖ５ 自動弁

Claims (6)

1. 測定に時間を要するＴＯＣセンサによって測定されるＴＯＣ濃度と瞬時の測定が可能な導電率計によって測定される導電率に基づいて排水を分別する排水分別方法であって、
   前記ＴＯＣセンサにて排水のＴＯＣ濃度を測定している間に排水を１つの下記容積Ｖ：
   Ｖ＝（排水の最大流量Ｑmax）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）
   の水槽に貯留し、ＴＯＣセンサによって排水のＴＯＣ濃度が測定されると、前記水槽から排出される排水をそのＴＯＣ濃度及び導電率に基づいて分別することを特徴とする排水分別方法。
   
2. 前記排水の流量が最大流量Ｑmax よりも小さく、前記ＴＯＣセンサによる排水のＴＯＣ濃度が測定された時点で前記水槽から測定対象の排水が排出されない場合は、水槽から測定対象の排水が排出されるまでの時間だけ分別を遅らせることを特徴とする請求項１記載の排水分別方法。
3. 排水の送水が停止した場合には、配管中に蓄えられた排水を前記ＴＯＣセンサに補給することを特徴とする請求項１又は２記載の排水分別方法。
4. 測定に時間を要するＴＯＣセンサによって測定されるＴＯＣ濃度と瞬時の測定が可能な導電率計によって測定される導電率に基づいて排水を分別する排水分別装置であって、
   容積Ｖが（排水の最大流量Ｑmax ）×（ＴＯＣ濃度計の測定時間Ｔ）の１つの水槽と、該水槽に排水を受け入れる受入ラインに設けられたＴＯＣセンサと、前記水槽から導出する排出ラインに設けられた導電率計と、前記排出ラインに接続された回収ライン及び排出ラインと、これらの回収ラインと排出ラインにそれぞれ設けられた自動弁と、前記ＴＯＣセンサによって測定されたＴＯＣ濃度及び前記導電率計によって測定される導電率に基づいて前記自動弁の開閉を制御する制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする排水分別装置。
5. 前記最大流量Ｑmax よりも少ない流量の排水を分別する場合には前記自動弁の開閉制御を遅らせるタイマーを設けたことを特徴とする請求項４記載の排水分別装置。
6. 前記受入ラインから分岐して前記ＴＯＣセンサに連なる測定ラインに自動弁を設け、受入ラインから分岐する補給ラインを前記測定ラインに接続するとともに、該補給ラインに自動弁と補給槽を設けたことを特徴とする請求項４又は５記載の排水分別装置。
   

Images