JPH09192643A

JPH09192643A - 超純水製造装置

Info

Publication number: JPH09192643A
Application number: JP8011147A
Authority: JP
Inventors: Madoka Tanabe; 円田辺
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】超純水の使用後に発生する排水中の過酸化水
素濃度が一時的に高濃度に変動することに耐えることの
できる水回収率の高い超純水製造装置を提供する。【解決手段】超純水製造系７１で製造した超純水を使
用場所７２で使用することにより発生する排水を、分別
機構（１）で１次及び２次洗浄排水７７、７８に分別す
る。次いで各洗浄排水７７、７８中の過酸化水素濃度を
過酸化水素検出装置１４、１２で測定し、その測定値に
基づいて分別機構（３）、（２）を制御して最適の経路
乃至に分別して処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子産業に
おいて半導体洗浄用等に利用される純水、又は超純水製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス産業等で用いられている
超純水製造装置は、原水使用コスト及び排水処理コスト
の低減、放流水の総量規制に対する対応等の観点から、
一般に排水回収系を備えるようになっており、比較的汚
染程度の少ない排水を回収して超純水の原水として再利
用している。

【０００３】図２は、排水回収系を備えた従来の超純水
製造装置の一例を示すブロック図である。

【０００４】この超純水製造装置においては、まず市
水、工業用水等の原水は凝集濾過器、活性炭濾過器等を
組合わせてなる前処理装置７０で前処理された後、脱気
装置、イオン交換装置、逆浸透膜装置、紫外線殺菌装
置、紫外線酸化装置、限外濾過膜装置等を適宜組合わせ
てなる超純水製造系７１により処理されて超純水が製造
され、使用場所７２に供給される。使用場所では、例え
ば超純水は洗浄機械用に使用される。洗浄機械から排出
された排水は、各洗浄機械毎に設けられた分別機構
（１）及び処理経路，，，の入口に備えられた
分別機構（２），（３）により経路，，又はへ
分別され、超純水製造系７１の原水として直接回収され
るか（経路）、あるいは純水用排水回収系７３を備え
た経路、雑用水用排水回収系７４を備えた経路、又
は排水処理系７５を備えた経路へ送られる。分別機構
（２）、（３）の分別操作は、１次、及び２次洗浄排水
７７、７８の流路にそれぞれ設けられた導電率計４４、
４３、及びＴＯＣ計４７、４６の計測値に基づいて行な
われる。

【０００５】純水用排水回収系７３によって処理された
処理水は超純水製造系７１の原水として超純水製造系７
１の前段に返送して使用されるか、あるいは超純水製造
系７１の途中に返送して使用される。雑用水用排水回収
系７４による処理水はユーティリティ設備７６、例えば
クーリングタワーやその他工場内の雑用水として使用さ
れる。更に、排水処理系７５に送られた水は所定の処理
後、放流される。

【０００６】ところで、経路〜のような分別は、ま
ず超純水の使用場所７２、つまり洗浄機械の設置してあ
る場所において、排水の汚染の程度に応じて、例えば図
３に示すような自動弁８０〜８３によって配管８４，８
５を切換える分別機構により１次洗浄排水７７と２次洗
浄排水７８に分別される。すなわち、多槽式の自動洗浄
装置においては、まずウエハキャリアが薬液槽より洗浄
槽へ移行したタイミングがキャッチされる。そして、ク
イックダンプリンス等のバッチ洗浄方式では、洗浄カウ
ンタが使用され、オーバーフローリンス等の連続洗浄方
式では、タイマが使用されて、ドレンパン等からの排水
の行き先を自動弁により切換えられる。一槽式の自動洗
浄装置においても同様の機構を持たせて行われる。

【０００７】切換えのタイミングについては、洗浄方
法、使用薬品等によりまちまちとなるため、十分に検討
調査することが必要である。このようにして、分別され
た１次洗浄排水７７と２次洗浄排水７８は、後述する分
別機構（２），（３）により各回収系の処理能力に応じ
た水質毎に更に分別される。

【０００８】ここで経路〜における一般的な水質を
表１に例示する。

【０００９】

【表１】１次洗浄排水７７は２次洗浄排水７８と比較して高導電
率、高ＴＯＣ（すなわち、不純物含有量が大）であり、
主として雑用水用排水回収系７４において回収され、表
１に例示した基準を超える場合は、排水処理系７５に送
られる。２次洗浄排水７８は低導電率、低ＴＯＣのもの
であるので、直接経路を通り、あるいは純水用排水回
収系７３を介して経路を通り、超純水製造系の原水と
して再利用される。

【００１０】これら排水を回収して処理をする分別処理
系Ｘの各経路〜のうち、超純水製造系７１の原水と
して直接回収される経路の水質管理が最も重要であ
る。特に気を付けなければならないのは、洗浄機械で使
用されることの多い、メチルアルコール、エチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール等の低分子の非イオン性
のアルコール系薬品である。これらの薬品は超純水製造
系内に通常用いられているイオン交換装置や逆浸透膜装
置（ＲＯ）では容易に除去し難いものであるので、超純
水製造系内にこれらの有機薬品を酸化分解するための紫
外線酸化装置が設置されていない場合は、その混入は絶
対に避けなければならない。そのため、２次洗浄排水７
８の配管にＴＯＣ計４６と自動弁を設置した分別機構
（２）を設け、経路を切換えることによって、ＴＯＣ濃
度の高い排水が超純水製造系７１に直接流入することを
防ぐものである。

【００１１】しかし、半導体デバイス製造工場のウエハ
洗浄工程から排出される排水中には、上記のＴＯＣ以外
に種々の酸やアンモニア、更には一般に過酸化水素が含
まれていることが多い。逆浸透膜やイオン交換樹脂を用
いた脱塩装置においては、酸化剤である過酸化水素が流
入すると、これらの脱塩機能を担う膜や樹脂が酸化劣化
され、その性能が著しく低下する。従来は、酸化剤の流
入を防止するために、脱塩装置を備えた回収経路の最上
段に活性炭塔を設置し、活性炭と排水とを接触させるこ
とにより排水中の有機物を吸着除去させると共に、過酸
化水素を還元除去させることが行なわれている。

【００１２】ところが、前述のように従来の超純水製造
装置においては、排水の分別は導電率やＴＯＣの測定値
に基づいてなされているため、排水中に高濃度の過酸化
水素（Ｈ₂Ｏ₂）が含まれていても検知されず、例えばウ
エハ洗浄装置の洗浄ラインの清掃の都合等によっては一
時的に予想外の高濃度の過酸化水素水が排出され、これ
が脱塩装置の前段に設けた活性炭塔で除去しきれずに脱
塩装置に流入することがある。過酸化水素水と接触した
脱塩装置内の逆浸透膜は阻止率が低下し、イオン交換樹
脂は酸化を受けて劣化するため、回収経路の出口におけ
る処理水の純度が低下し、水の回収が不可能になる場合
がある。更に、逆浸透膜やイオン交換樹脂は、過酸化水
素のような酸化剤と接触して一度その性能が低下する
と、その性能の回復が不可能になり、その結果全量交換
をすることになるが、この場合は多額の交換費用が発生
する問題がある。

【００１３】上記のような過酸化水素水の流入の問題を
防止する方法として、製造工程の管理を充分に行なうこ
とによって、高濃度の過酸化水素水の排出を避けること
も重要なことであるが、多系列に亘る各製造ラインに対
する過酸化水素水の排出管理を完全に行なうことは、実
際問題として非常に困難で、実現されるに至っていな
い。

【００１４】又、脱塩装置を備えた全ての回収経路の前
段側に多量の活性炭を充填した活性炭塔を設置し、突発
的な高濃度の過酸化水素水の流入に備える方法も考えら
れる。しかし、活性炭塔の設置場所が大きくなる問題
や、活性炭塔で生じる圧力損失に対処するために高性能
のポンプを備えることが必要になる等の問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたもので、半導体デバイス工場等の
生産工程で純水、超純水を使用することによって発生す
る排水であって、一時的に高濃度の過酸化水素を含む排
水を分別機構によって分別して処理し、排水回収経路に
設置された脱塩装置の酸化劣化を確実に防止することの
できる超純水製造装置を提供することを目的とするもの
である。更に本発明は、排水回収経路、及び排水処理系
に大型の活性炭塔を設置すること無く、従って高性能の
送水ポンプを必要としない超純水製造装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、前処理装置と、前記前処理装置の処理水を
脱塩処理して超純水を製造する超純水系と、前記超純水
系で製造された超純水をその使用場所で使用することに
より発生する排水の過酸化水素の濃度を測定する過酸化
水素検出装置と、前記過酸化水素検出装置の出力に基づ
いて前記排水を分別する分別機構と、前記分別機構によ
って分別された各排水を各排水毎に処理する複数の処理
経路からなる分別処理系とを有することを特徴とする超
純水製造装置を提案するもので、前記複数の処理経路の
少なくとも１経路が紫外線照射装置と、その後段側に設
けた逆浸透膜、及び／又はイオン交換樹脂を用いた脱塩
装置とを備えた排水回収系であること、排水回収系の回
収水を超純水製造系の前段、又は途中に返送する返送パ
イプを備えたこと、前記複数の処理経路の少なくとも１
経路が放流水を製造する排水処理系であって、前記排水
処理系内に紫外線照射装置を備えてなるものであるこ
と、前記紫外線照射装置の後段に活性炭塔を連設してな
るものであること、前記紫外線照射装置の紫外線ランプ
の出力をその経路の前段側に設置した過酸化水素検出装
置の出力に応じて制御する手段を設けてなるものである
ことを含む。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の超純水製造装置の基本構成
を示すフロー図である。

【００１９】図１に示す超純水製造装置が図２に示す従
来の超純水製造装置と異なる構成部分は、分別機構
（１）と分別機構（２）との間の２次洗浄排水７８の流
路に過酸化水素検出装置１２を介装し、過酸化水素検出
装置１２の出力に基づいて分別機構（２）の分別用流路
の開閉を制御すること、及び分別機構（１）と分別機構
（３）との間の１次洗浄排水７７の流路に過酸化水素検
出装置１４を介装し、過酸化水素検出装置１４の出力に
基づいて分別機構（３）の分別用流路の開閉を制御する
ことにある。その他の構成で、図２に示す従来の超純水
製造装置と同一部分には同一の符号を付してその説明を
省略する。

【００２０】本発明で用いる過酸化水素検出装置１２、
１４としては、公知の、又は市販の過酸化水素検出装置
が利用できる。例えば、試料水を導く試料導入配管を二
つに分岐してそれぞれに第一溶存酸素計と、活性炭カラ
ムとを接続し、更に前記活性炭カラムの出口に第二の溶
存酸素計を接続し、前記二つの溶存酸素計の出力を比較
処理して過酸化水素濃度に応じた信号を出力する比較演
算部とから構成された過酸化水素濃度監視装置（特開昭
５５ー１４３４３７）、試料水を導く試料導入配管と、
前記試料導入配管を二つに分岐してそれぞれに第一の酸
化還元電位計と、活性炭カラムを接続し、前記活性炭カ
ラムの出口に第二の酸化還元電位計を接続し、前記二つ
の酸化還元電位計の出力を比較処理して過酸化水素濃度
に応じた信号を出力する比較演算部とから構成された過
酸化水素濃度監視装置、回転電極を用いたポーラログラ
フ検出器と、ポーラログラフ検出器に過酸化水素を含む
酸性の試料溶液を供給する試料供給手段と、試料溶液供
給手段に過酸化水素と反応する試薬としての臭化物、又
はよう化物を供給する試薬供給手段と、試料溶液供給手
段に設けられ試料溶液中の過酸化水素と試薬供給手段で
供給された臭化物又はよう化物とを混合反応させる反応
器と、反応器の上流側に位置する試料溶液供給手段に第
二鉄イオンと反応して錯イオンを形成する錯化剤を共存
させた過酸化水素と臭化物又はよう化物との反応触媒と
して第一鉄イオンを供給する鉄イオン供給手段とを有す
る過酸化水素連続測定装置（特開平６ー３２４０１８）
等がある。

【００２１】１６は純水用排水回収系で、経路に設け
られている。この排水回収系１６は、紫外線照射装置
（ＵＶ）と、その後段に設けられた逆浸透膜装置及び／
又はイオン交換樹脂を用いた脱塩装置とからなる。紫外
線照射装置は、２５４、又は３６５ｎｍの波長を含む紫
外線を放射するもので、この波長領域の紫外線を過酸化
水素を含む２次洗浄排水７８に照射することにより、前
記排水７８に含まれている過酸化水素を分解除去するも
のである。

【００２２】好ましい脱塩装置の構成としては、陰イオ
ン交換装置（ＷＡ）と混床式イオン交換装置（ＭＢ）と
の組み合わせがある。

【００２３】又、逆浸透膜装置を含む好ましい脱塩装置
の構成としては、逆浸透膜装置一段のもの、又は二段以
上の多段としたもの等がある。

【００２４】又、紫外線照射装置と脱塩装置との間に活
性炭濾過装置（ＣＦ）を介装することが好ましく、これ
により過酸化水素を更に確実に除去して後段の脱塩装置
の過酸化水素による劣化を防止することができる。

【００２５】又、紫外線照射装置の紫外線ランプの出力
を前記過酸化水素検出装置１２の出力に応じて制御する
様にすることが好ましい。制御方法自体は公知の技術に
よる。このように構成することにより、紫外線ランプの
寿命を延ばし、ランニングコストの低減を図ることがで
きる。

【００２６】１８は雑用水用排水回収系で、経路に設
けられている。この排水回収系１８の構成、及び作用、
効果は、前記純水用排水回収系１６と同様であるので、
その説明を省略する。

【００２７】なお、上記構成において、一次洗浄排水７
７、及び二次洗浄排水７８に、更に導電率計４４、４
３、ＴＯＣ計４７、４６等の各種測定装置を取り付け、
これにより得られる各種の情報を本超純水製造装置の運
転に利用することは、更に好ましいことである。表２は
この場合の各経路への分別基準の一例を示すものであ
る。

【００２８】

【表２】また更に、必要により、経路の排水処理系７５に上記
と同様に紫外線照射装置を備え、放流水中の酸化水素濃
度を制御することもできる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。

【００３０】（実施例１）図１に示すフローの、過酸化
水素測定装置を組込んだ超純水製造装置を構成した。

【００３１】この超純水製造装置は、図２に示した従来
の超純水製造装置における分別機構（２）及び（３）の
前段部分に、過酸化水素検出装置１２，１４を組込んだ
もので、図２に示した超純水製造装置と同一の部分には
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３２】本実施例の超純水製造装置においては、タ
イマー（不図示）によって切り換わる分別機構（１）に
より、使用場所７２で超純水が使用されて発生した洗浄
排水は、１次洗浄排水７７と２次洗浄排水７８とに分別
された後、過酸化水素検出装置１４、１２にそれぞれ送
られ、ここで過酸化水素の濃度が測定される。次いで、
ＴＯＣ計４７、４６、及び導電率計４４、４３により、
ＴＯＣ、及び導電率が測定されるが、本説明においては
説明を簡潔、明瞭にするために、主として過酸化水素の
測定に関して説明する。

【００３３】前記過酸化水素検出装置１２によって検出
される２次洗浄排水７８中の過酸化水素濃度に応じて、
分別機構（２）が制御され、２次洗浄排水７８は経路
、又は経路に分別されるが、本実施例の場合はその
分別基準は表２に示される基準に従がう。即ち、過酸化
水素濃度が１ｐｐｍ未満の場合は経路を通って何等処
理をすること無く超純水製造系７１の入口水として返送
パイプ７９を通って返送される。過酸化水素濃度が１ｐ
ｐｍ以上１００ｐｐｍ未満の場合は経路に分別され、
純水用排水回収系１６で処理された後、超純水製造系７
１の入口水として返送パイプ８０を通って返送される。
なお、経路に分別されて処理された後の回収水は、場
合によっては超純水製造系７１の処理系の途中に返送し
てもよい。

【００３４】前記純水用排水回収系１６は紫外線照射装
置（ＵＶ）、活性炭濾過装置（ＣＦ）、弱塩基性陰イオ
ン交換樹脂を充填した陰イオン交換装置（ＷＡ）、混床
式イオン交換装置（ＭＢ）をこの順に上流側から配置し
たものである。この純水排水回収系１６において、２次
洗浄排水は、まず紫外線が照射されて過酸化水素が分解
される。次いで、わずかに残存する過酸化水素が活性炭
濾過装置で確実に除去される。これにより、過酸化水素
によって劣化し易い後段に配置されたイオン交換樹脂の
保護が確実になされる。更に、陰イオン交換装置、混床
式イオン交換装置によって２次洗浄排水中のイオンが除
去され、前記のように超純水製造系７１の入口水として
返送されるものである。

【００３５】１次洗浄排水７７も、前記２次洗浄排水７
８と同様にして、まず過酸化水素検出装置１４に送ら
れ、前記過酸化水素検出装置１４によって検出される１
次洗浄排水７７中の過酸化水素濃度に応じて、分別機構
（３）が制御され、１次洗浄排水７７は経路、又は経
路に分別されるが、その分別基準は表２に示される基
準に従がう。即ち、過酸化水素濃度が２５０ｐｐｍ未満
の場合は経路を通って雑用水用排水回収系１８に送ら
れる。

【００３６】前記雑用水用排水回収系１８は、紫外線照
射装置（ＵＶ）、活性炭濾過装置（ＣＦ）、弱塩基性陰
イオン交換樹脂を充填した陰イオン交換装置（ＷＡ）、
混床式イオン交換装置（ＭＢ）をこの順に上流側から配
置したものである。この雑用水用排水回収系１８におい
て、１次洗浄水は、まず紫外線が照射されて過酸化水素
が分解される。次いで、わずかに残存する過酸化水素が
活性炭濾過装置で確実に除去される。これにより、過酸
化水素によって劣化し易い後段のイオン交換樹脂の保護
が確実になされる。更に、陰イオン交換装置、混床式イ
オン交換装置によって２次洗浄排水中のイオンが除去さ
れ、その後ユーティリティ設備７６に送られて各種の用
途に利用されるものである。

【００３７】過酸化水素濃度が２５０ｐｐｍ以上の場合
は経路に分別され、排水処理系７５で処理された後、
放流される。本実施例の場合、排水処理系７５は紫外線
照射装置と凝集沈澱装置とで構成された。紫外線照射装
置は純水用排水回収系、及び雑用水用排水回収系で用い
たものと同様のものが使用できる。経路の１次洗浄排
水中の過酸化水素はこの紫外線照射装置によって分解さ
れ、放流しても問題のないものとされる。しかし、ＴＯ
Ｃ、又は導電率計に検出される成分は多いが、過酸化水
素濃度が少ない場合、若しくは排水処理系７５の処理に
支障がない場合は、紫外線処理装置を排水処理系７５に
必ずしも設ける必要はない。

【００３８】なお、図中２点鎖線Ｘ内が分別処理系の構
成を示している。

【００３９】本実施例の超純水製造装置によれば、洗浄
排水中の過酸化水素濃度を測定し、この測定値に基づい
て洗浄排水を分別処理することに加えて、ＴＯＣ、導電
率も測定して分別の判断基準としているため、劣化し易
いイオン交換樹脂、逆浸透膜等の劣化を確実に防止し、
安定に長期間の超純水製造装置の運転を可能にするもの
である。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、超純水の使用により
発生する排水中の過酸化水素濃度を過酸化水素検出装置
によって測定し、この測定値に基づいて最も適した処理
経路に排水を分別して処理するようにしたので、超純水
製造装置の水の回収率が向上すると共に、排水中の過酸
化水素濃度が一時的に高い状態になっても、脱塩装置等
の過酸化水素による劣化を確実に防止できる。このた
め、排水回収系、排水処理系に従来設置している大型活
性炭塔を小型化でき、若しくは完全に省略することがで
きる。従って高性能の送水ポンプが不要になり、装置の
簡素化、運転コストの低減効果が著しい。

【００４１】更に、過酸化水素検出装置の出力に応じて
排水回収系又は排水処理系に設けた紫外線照射装置の紫
外線ランプ出力を制御する場合は、ランプの寿命を延長
できると共に、電力消費量の削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一構成例を示すフロー図である。

【図２】従来の超純水製造装置の一構成例を示すフロー
図である。

【図３】従来の、超純水の使用場所で排出される排水
の分別機構の構成の一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１２、１４過酸化水素検出装置１６純水用排水回収系１８雑用水用排水回収系４３、４４導電率計７０前処理装置７１超純水製造系７２使用場所７５排水処理系７６ユーティリティ設備７７１次洗浄排水７８２次洗浄排水７９、８０返送パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前処理装置と、前記前処理装置の処理水
を脱塩処理して超純水を製造する超純水系と、前記超純
水系で製造された超純水をその使用場所で使用すること
により発生する排水の過酸化水素の濃度を測定する過酸
化水素検出装置と、前記過酸化水素検出装置の出力に基
づいて前記排水を分別する分別機構と、前記分別機構に
よって分別された各排水を各排水毎に処理する複数の処
理経路からなる分別処理系とを有することを特徴とする
超純水製造装置。
【請求項２】前記複数の処理経路の少なくとも１経路
が紫外線照射装置と、その後段側に設けた逆浸透膜、及
び／又はイオン交換樹脂を用いた脱塩装置とを備えた排
水回収系である請求項１に記載の超純水製造装置。
【請求項３】排水回収系の回収水を超純水製造系の前
段又は途中に返送する返送パイプを備えた請求項２に記
載の超純水製造装置。
【請求項４】前記複数の処理経路の少なくとも１経路
が放流水を製造する排水処理系であって、前記排水処理
系内に紫外線照射装置を備えてなる請求項１に記載の超
純水製造装置。
【請求項５】前記紫外線照射装置の後段に活性炭塔を
連設してなる請求項２乃至５のいずれかに記載の超純水
製造装置。
【請求項６】前記紫外線照射装置の紫外線ランプの出
力をその経路の前段側に設置した過酸化水素検出装置の
出力に応じて制御する手段を設けてなる請求項１乃至５
のいずれかに記載の超純水製造装置。