(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を蒸発乾燥処理装置で処理して、固化廃棄物を得る方法であって、該廃水にＣＭＰ工程排水を添加した後、該蒸発乾燥処理装置で処理することを特徴とする廃水の蒸発乾燥処理方法。
【請求項２】
前記廃水及び前記ＣＭＰ工程排水は共に、同じ半導体デバイス製造工場から排出されたものであることを特徴とする請求項１記載の蒸発乾燥処理方法。
【請求項３】
前記ＣＭＰ工程排水は、該ＣＭＰ工程排水を分離膜で濃縮処理して容量を減容させたＣＭＰ工程排水濃縮物であることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸発乾燥処理方法。
【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、半導体デバイス製造工程から排出される廃水を蒸発乾燥処理装置で処理して、固化廃棄物を得る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハのような極めて清浄な表面を得ることが求めれる被洗浄物の洗浄用脱塩水としては、微粒子、コロイダル物質、有機物、金属及びイオン類などが可能な限り除去された高純度な「超純水」と称される水が用いられる。このような超純水は脱塩装置で製造され、被洗浄物を洗浄する使用場所に供給される。使用場所から排出された排水は、汚染が著しいものは廃水処理装置に送られる。廃水処理装置では廃水を中和し、有機物、窒素及びリン等の濃度低減化処理を行った後、放流される。近年、環境保護関連の規制強化に伴う放流規制などにより、放流設備を備えず脱塩排水をエバポレータで濃縮し、その濃縮液を蒸発乾燥装置で処理し、その固化廃棄物を廃棄物処理業者に引き渡すクローズドシステム方式の排水処理装置が知られている。
【０００３】
クローズドシステム方式の排水処理装置で使用される蒸発乾燥装置としては、伝熱加熱型乾燥機又は圧力空気熱風乾燥機などが知られている。伝熱加熱型乾燥機は、熱源から熱伝導によって、被処理物を間接加熱して乾燥を行うもので、円筒ドラムの外周表面を利用するドラム型乾燥機、中空円板の両側面を伝熱面として利用するＣＤ（Compact Disc）型乾燥機がある。これらはいずれも、円筒ドラムの外周表面や円板の両側面に付着した固化物をスクレーパーでかき落としている。また、圧力空気熱風乾燥機は、乾燥ゾーンで乾燥した固化物を下方部に設けた固化物排出口から系外へ排出している。これらの蒸発乾燥装置では、固化物が連続的に系外へ排出されることが生産コストを抑制する点で特に望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、伝熱加熱型乾燥機では、廃水中の塩類や有機物の濃縮に伴いドラム表面で乾燥固化された固形物がべたついたり、硬くなり過ぎたりして、固化物をドラムから剥離し難くなる。固化物が伝熱表面に蓄積してくると、伝熱効率が著しく低下し、その処理量が蓄積が無い状態の半分以下にまで低下してくるという問題がある。一方、圧力空気熱風乾燥機では、廃水中の塩類や有機物の影響で、固化物排出口あるいはその近傍の壁部で乾燥固化された固化物が吸湿して付着したり、あるいは、固化物排出口の上方の壁部に蓄積した固化物が大きな塊状物となって下方に崩落し、固化物排出口を閉塞させてしまうという問題がある。これらの問題を解決するには、付着あるいは蓄積した固化物を定期的に清掃して除去する必要があるが、このような重労働を行う清掃作業員の確保も困難であり、また、生産コストを押し上げるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、廃水を蒸発乾燥処理装置で処理して、固化廃棄物を得る方法において、伝熱面や固化物排出口近傍で固化物が付着することなく、円滑に系外へ排出でき、従って、その処理能力が低下することがなく、安定した運転が可能な廃水の蒸発乾燥処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、廃水を蒸発乾燥処理装置で処理して、固化廃棄物を得る方法において、廃水にＣＭＰ排水を添加した後、該蒸発乾燥処理装置で処理すれば、伝熱面や固化物排出口近傍で固化物が付着することなく、連続して且つ円滑に固化物を系外へ排出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、廃水を蒸発乾燥処理装置で処理して、固化廃棄物を得る方法であって、該廃水にＣＭＰ工程排水を添加した後、該蒸発乾燥処理装置で処理する廃水の蒸発乾燥処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、伝熱加熱型乾燥機では、廃水中の塩類や有機物の濃縮があっても、ドラム表面に乾燥固化された固形物の付着が起こらず、圧力空気熱風乾燥機では、固化物排出口あるいはその近傍の壁部で固化物が付着したり、大きな塊状物となることもなく、連続して且つ円滑に固化物を系外へ排出できる。
【０００８】
また、本発明（２）は、前記廃水及び前記ＣＭＰ工程排水は共に、同じ半導体デバイス製造工場から排出されたものである前記（１）記載の蒸発乾燥処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、同じ半導体デバイス製造工場から排出されるＣＭＰ工程排水を有効利用することができ、別途の固化調整剤を購入する際に発生する種々の作業や工程を省略することができる。
【０００９】
また、本発明（３）は、前記ＣＭＰ工程排水は、該ＣＭＰ工程排水を分離膜で濃縮処理して容量を減容させたＣＭＰ工程排水濃縮物である前記（１）又は（２）記載の蒸発乾燥処理方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、後の蒸発乾燥処理がより一層効率的に行わせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の蒸発乾燥処理方法で使用する廃水としては、半導体デバイス製造工場などから排出される塩類などの不純物濃度が高められた排水が挙げられる。具体的には、半導体デバイス製造工場などにおける脱塩装置のうち、電気式脱イオン水製造装置の濃縮室から排出される濃縮水、逆浸透膜装置の濃縮室から排出される濃縮水及びイオン交換装置の再生時に排出される再生廃液などである。これらの濃縮水や再生廃液は、蒸発乾燥処理装置に供給される前に更にエバポレータで濃縮し、更に塩類濃度が高められた濃縮水とすることが、蒸発乾燥処理における効率が一層高められる点で好適である。廃水中、芒硝（硫酸ナトリウムの十水塩）が高濃度で含まれるような場合、伝熱加熱型乾燥機の円筒ドラム外周表面や中空円板の両側面などの伝熱面、圧力空気熱風乾燥機の固化物排出口近傍に固化物が付着し易くなり、後述するＣＭＰ工程排水の添加効果がより顕著に表れる。
【００１１】
本発明においては、上記廃水を蒸発乾燥処理する前に、該廃水にケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）工程排水を添加する。このＣＭＰ工程排水の添加により、蒸発乾燥装置の伝熱面や固化物排出口あるいはその近傍の壁部に固化物が付着しなくなり、固化廃棄物の系外への排出が円滑に行われる。当該ＣＭＰ工程排水において、ＣＭＰ工程は、半導体デバイスの製造においては、例えば、層間絶縁膜の平坦化工程、素子分離形成のための精密化工程など種々の研磨工程を言う。具体的には、コロイダルシリカ（ＳｉＯ2 ）、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 などの研磨剤粒子を、アンモニウム塩やカリウム塩などの電解質、過酸化水素などの酸化剤、硝酸、ふっ酸などの無機酸、カルボン酸などの有機酸、無機又はアルカリ剤、有機系分散剤や界面活性剤などの薬剤を含む水中に分散させて得られる分散体を研磨液（ＣＭＰスラリー）として用いて研磨する工程を言い、通常、ポリウレタンなどからなる研磨パッド上で研磨する。ＡｌやＷの研磨用ＣＭＰスラリーは酸性、Ｃｕの研磨用ＣＭＰスラリーは弱酸性又は中性付近であるのが一般的である。
【００１２】
本発明において、上記ＣＭＰスラリーを用いたＣＭＰ工程を行って生じるＣＭＰ工程排水は、上記ＣＭＰスラリー成分の他、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮなどのバリアメタル、メタル膜、層間絶縁膜などの被研磨物の屑や研磨パッド屑などを含み、リンス水で希釈されて排出されたものである。
【００１３】
前記ＣＭＰ工程排水は、該ＣＭＰ工程排水を分離膜で濃縮処理して容量を減容させたＣＭＰ工程排水濃縮物として、前記廃水に添加することが、後の蒸発乾燥処理をより一層効率的に行わせることができる点で好ましい。分離膜（濾過膜）としては、特に制限されないが、例えば、有機系やセラミック系の限外濾過膜や精密濾過膜が挙げられる。該ＣＭＰ工程排水濃縮物は、通常、産業廃棄物処理として処分がなされていたものであるが、本発明で使用することにより、有効利用が図れ極めて都合がよい。ＣＭＰ工程排水を分離膜で濃縮処理して得られる分離水（濾過水）は活性炭処理などを行って、脱塩装置の原水に戻してもよい。また、前記ＣＭＰ工程排水は、前記廃水が排出される半導体デバイス製造工場と同じ工場から排出されたものを使用すると、廃水に係る本発明の課題を簡便で、低コストで解決することができると共に、別途の固化調整剤を購入する際に発生する種々の作業や工程を省略することができる。同じ半導体デバイス製造工場とは、同一建屋のものに限定されず、廃水へのＣＭＰ工程排水の添加が配管施工できる程度の範囲内にあれば、同一敷地内のものから隣接敷地内のものも含まれる。
【００１４】
廃水に対するＣＭＰ工程排水又はＣＭＰ工程排水濃縮物（以下、区別して述べる場合を除いて、単に「ＣＭＰ工程排水等」と言う。）の添加割合としては、特に制限されないが、例えば、エバポレータで濃縮された廃水に対してＣＭＰ工程排水濃縮物を添加する場合、エバポレータで濃縮された廃水１００重量部に対して、ＣＭＰ工程排水濃縮物２５重量部〜１００重量部であり、全蒸発残留物濃度（％）基準で、ＣＭＰ工程排水濃縮物の添加量は、エバポレータで濃縮された廃水に対して、０．１〜１．０倍とすることが、後の蒸発乾燥処理効率を高めることができる点で好ましい。エバポレータで濃縮された廃水に対してＣＭＰ工程排水濃縮物の添加量が少なすぎると、固化物が蒸発乾燥処理装置の伝熱面や固化物排出口近傍で付着してしまう。一方、添加を多くし過ぎても固化物付着低減効果は飽和しており、過剰添加分、廃水の蒸発乾燥処理効率を低下させてしまう。
【００１５】
本発明において、蒸発乾燥処理装置としては、従来から使用されている公知のものが使用でき、例えば、伝熱加熱型乾燥機及び圧力空気熱風乾燥機などが挙げられる。伝熱加熱型乾燥機は、熱源から熱伝導によって、被処理物を間接加熱して乾燥を行うもので、例えば、円筒ドラムの外周表面を利用するドラム型乾燥機及び中空円板の両側面を伝熱面として利用するＣＤ（Compact Disc）型乾燥機が挙げられる。圧力空気熱風乾燥機は、例えば、ノズルを通過中の廃水に圧縮空気を吹きつけ、霧状にすることで乾燥し易くしたもので、水分は瞬時に蒸発し、粉末化した固化物を集塵機から排出する構造のものである。
【００１６】
本発明において、廃水とＣＭＰ工程排水等との混合物を蒸発乾燥処理する方法としては、特に制限されず、従来の公知の方法が適用されるが、その一例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における蒸発乾燥処理方法を実施するフロー図である。図中、廃水処理装置１０は、半導体デバイス製造工場から排出された脱塩装置系の廃水と同工場から排出されたＣＭＰ工程排水系からなる被処理液供給部Ａと、蒸発乾燥処理装置部Ｂとから構成される。エバポレータ（不図示）により濃縮された廃水濃縮物は途中、配管９により供給されるＣＭＰ工程排水濃縮物と混合され、該混合物（被処理液）は被処理液供給配管７により３流体ノズル２に供給される。３流体ノズル２には更に、配管１１から３００〜６００℃の熱風と、配管１２から圧縮空気がそれぞれ供給されている。ＣＭＰ工程排水濃縮物は、ＣＭＰ工程排水を濾過装置１により濾別された濃縮側のものであり、濾過側は濾過水として配管１４により再利用などに供される。３流体ノズル２に送られた被処理液は圧縮空気で霧状にされ、単位体積当たりの表面積が拡大され、これが前記温度範囲にある熱風によって、乾燥ゾーン３ａ内に噴出される。この際、被処理液は圧縮空気と熱風により微細な水滴の状態で噴出され、微細な水滴は瞬間的に蒸発し、蒸発した水分と粉状物はバグフィルター４で分離され、粉状となった固化廃棄物は重力により比較的低温のホッパーの壁６などの固化物排出口近傍に落ちる。本発明においては、例え、吸湿性の高い芒硝などを多量に含有する廃水であっても、ＣＭＰ工程排水中に含まれる無機研磨剤粒子や無機研磨屑などが効果的に作用し、吸湿を抑制して乾燥状態を維持したり、あるいは珪素化合物が固化廃棄物に包含され、固化廃棄物の比重が大きくなり脱落し易くなるなどの理由で、該脱落物はホッパーの壁６などを伝って、ホッパーの下方に付設された固化物排出口５から開状態の開閉弁５１及び配管１３を通って系外へ円滑に排出される。一方、蒸発した水分は配管４１を通って系外へ排気される。乾燥ゾーン３ａの温度は通常は１２５℃前後である。
【００１７】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
実施例１
図１に示すフローの廃水処理装置を使用し、且つ前述の処理方法に従い、エバポレータで濃縮された廃水とＣＭＰ工程排水濃縮物の混合物を蒸発乾燥処理装置３で連続２４時間処理した。エバポレータで濃縮された廃水（ＥＶＰ濃縮水）、及びＣＭＰ工程排水濃縮物（ＣＭＰ濃縮水）の性状を表１に示す。また、固化廃棄物のホッパーの壁６への堆積、あるいは配管１３からの排出状況を下記に示す評価方法で観察した。結果を表２に示す。
【００１８】
（被処理液）
・ＥＶＰ濃縮水：ＣＭＰ濃縮水＝４：１（重量比）
（蒸発乾燥処理装置）
・ＣＣドライヤーＬタイプ（荏原実業株式会社）
廃水処理量；５６０kg/ 時間
（評価方法）
・処理運転中、配管１３から系外への固化廃棄物の排出状況を観察する。一方、連続運転終了後、乾燥ゾーン内点検口（不図示）からホッパーの壁６の近傍における固化廃棄物の堆積状況を観察する。また、堆積物がある場合、こき棒で
堆積物をこき落とし、堆積物の付着状況を観察する。
【００１９】
【表１】
0004301424.tif 000002
【００２０】
実施例２〜４
ＥＶＰ濃縮水とＣＭＰ濃縮水の比４：１（重量比）を、８：３（重量比）（実施例２）、２：１（重量比）（実施例３）、３：２（重量比）（実施例４）とした以外は、実施例１と同様の方法で行った。結果を表２に示す。
【００２１】
比較例１
ＣＭＰ濃縮水を添加することなく、ＥＶＰ濃縮水をそのまま、蒸発乾燥処理装置に供給した以外は、実施例１と同様の方法で行った。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
0004301424.tif 000003
【００２３】
表２より明らかなように、廃水であるＥＶＰ濃縮水をＣＭＰ濃縮水の添加なしで、蒸発乾燥処理した比較例１は、運転時間２時間後において、ホッパーの壁部に吸湿性の塊状物が堆積していることから、適当な時期での清掃作業が必要となる状況であった。一方、ＥＶＰ濃縮水にＣＭＰ濃縮水を添加して蒸発乾燥処理した実施例１〜４は、いずれも、固化廃棄物は乾燥しており、系外へ円滑に排出され、２４時間の連続運転を何ら支障なく行うことができた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明（１）によれば、伝熱加熱型乾燥機では、廃水中の塩類や有機物の濃縮があっても、ドラム表面に乾燥固化された固形物の付着が起こらず、圧力空気熱風乾燥機では、固化物排出口あるいはその近傍の壁部で固化物が付着したり、大きな塊状物となることもなく、連続して且つ円滑に固化物を系外へ排出できる。また、本発明（２）によれば、同じ半導体デバイス製造工場から排出されるＣＭＰ工程排水を有効利用することができ、別途の固化調整剤を購入する際に発生する種々の作業や工程を省略することができる。
また、本発明（３）によれば、後の蒸発乾燥処理をより一層効率的に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における蒸発乾燥処理方法を実施するフロー図である。
【符号の説明】
１          濾過装置
２          ３流体ノズル
３          蒸発乾燥処理装置
３ａ        乾燥ゾーン
４          バグフィルター
５          固化物排出口
６          ホッパーの壁
７          被処理液供給配管
９、１１、１２、、１３、１４、４１    配管
１０          廃水処理装置
５１          開閉弁
Ａ          被処理液供給部
Ｂ          蒸発乾燥処理装置部
【図１】
0004301424.tif 000004