JP6205775B2

JP6205775B2 - 水質測定方法

Info

Publication number: JP6205775B2
Application number: JP2013060055A
Authority: JP
Inventors: 裕人床嶋; 耕太郎菊地
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP2014185904A

Description

本発明は、純水、超純水などの試料水の水質を測定する方法に係り、特に複数の主ラインからそれぞれ採水した水の水質を共通の水質測定装置で測定する方法に関する。本発明は特に純水又は超純水中の微粒子数を測定する場合に好適な方法に関する。

電子部品となるシリコンウェハ基板の洗浄には、ＲＣＡ洗浄に類する洗浄が行われ、高濃度の薬液や洗剤と、それを濯ぐ純水・超純水が用いられている。

近年、半導体デバイスの微細化がすすみ、超純水中の微粒子数の管理値も微細化が進んでいる。本来であれば、洗浄機へ供給する配管の１つ１つを微粒子計で管理することが理想であるが、微細な粒子をオンラインでモニタリングする微粒子計は高価であるため、計器の台数を増やすことは、コスト増大の要因となり好ましくない。そのため大元の集中配管の監視のみに微粒子計を用いているのが一般的である。そのため、低コストでなるべく多くの配管について、微粒子数をオンラインモニタリングすることが求められている。

複数のラインを流れる水を分取用のバルブを介して共通の測定装置に導入して水質を測定することは従来より行われている。例えば、特許文献１では、超純水ラインからの超純水と、この超純水を逆浸透膜分離装置で濃縮した濃縮水とを、バルブで切り替えて共通の測定装置に導入して分析することが行われている。分析項目としては、金属イオン濃度、抵抗率、微粒子数、ＴＯＣ濃度、シリカ濃度、溶存酸素濃度が例示されている（００４９段落）。

特許文献２には、並列に２系列設置されたガス溶解モジュールからのガス溶解水の溶存ガス濃度を共通の溶存ガス濃度計で測定することが記載されている。各ガス溶解モジュールからのガス溶解水は、弁によって切り替えられて溶存ガス濃度計に導入される。

特許文献３には、超純水中のアミン濃度を分析する水質評価方法として、並列に３系列設けられたシリコン粒子充填カラムからの流出水を、弁によって切り替えて共通の水素濃度計に導入し、溶存水素濃度を測定することが記載されている。

特開２０１０−４４０２２特開２００９−９５７７８特開２０１１−２１４８７９

複数のライン内の水を、弁によって切り替えて共通の水質測定装置に導入し、水質測定を行う場合、採水流路に滞留していた水の一部が試料水に混入すると、測定精度が低下する。

本発明は、複数の主ラインを流れる水の水質を共通の測定装置によって測定する場合の測定精度を高くすることを目的とする。

本発明の水質測定方法は、複数の主ラインからそれぞれ水を採取して共通の水質測定器に導入して水質を測定する水質測定方法において、該主ラインから水を採取ラインに採取し、次いで導入ラインとブローラインとに分流させ、該導入ラインからの水を切替弁を介して前記水質測定器に導入することを特徴とする。

本発明では、前記ブローラインの流量Ｆ_３を前記採取ラインの流量Ｆ_１の１０〜６０％とすることが好ましい。

本発明では、水質測定時期となっていない主ラインから常時、水を採取ライン及びブローラインに流してブローすることが好ましい。

水質測定時期となっていない主ラインからのブロー水流量Ｆ_４と、水質測定している主ラインからの採水流量Ｆ_１との比Ｆ_４／Ｆ_１を０．２〜２とすることが好ましい。

本発明では、前記切替弁の切り替え後、所定時間の間は、前記水質測定器のデータを棄却することが好ましい。

本発明の水質測定方法では、複数の主ラインから採取した水を共通の水質測定器に導入して水質測定するので、水質測定器が１台で足り、機器コストが低くなる。

本発明では、主ラインから採取した水をブローラインと導入ラインとに分流させ、導入ラインの水を切替弁を介して水質測定器に導入する。また、このブローラインから水を常時ブローする。このため、ブローラインに水が滞留せず、水質測定値の精度が高くなる。なお、ブロー水流量Ｆ_３を主ラインからの採水流量Ｆ_１の１０％以上特に２０％以上とすることにより、測定精度が十分に高くなる。また、Ｆ_３をＦ_１の６０％以下特に５０％以下とすることにより、無駄となるブロー水量を少なくすることができる。

本発明では、水質測定時期になっていない主ラインからも、常時採水して採水ライン及びブローラインに水を流すことが好ましい。これにより、水質測定対象となる主ラインを切り替えたときに採水ラインの水量、水圧が急激に変動することが防止され、振動などによる発塵が防止される。この非測定時のブロー水流量Ｆ_４を前記測定時の採水流量Ｆ_１の０．２倍以上特に０．８倍とすることにより、上記効果が顕著となる。また、このＦ_４をＦ_１の２倍以下、特に１．２倍以下とすることにより、無駄となるブロー水量を少なくすることができる。

本発明では、測定対象主ラインを切り替えるように切替弁を動作させた場合、その後所定期間は水質測定データを棄却することが好ましい。これは、切替弁の弁体の摺動に伴って発塵が生じるおそれがあるためである。

実施の形態に係る水質測定方法を示すライン構成図である。実施の形態における水の流れの説明図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。この実施の形態では、主ラインとしての主配管１，２を流れる水（この実施の形態では超純水）Ａ，Ｂの微粒子数を共通の１台の微粒子計１６によって測定する。なお、この実施の形態において、微粒子計１６としてはレーザー光散乱式のものが用いられている。この微粒子計の計測対象微粒子径は約５０〜２００ｎｍである。ただし、微粒子計はこれに限定されず、光遮断方式やオフライン分析なども用いることができる。

主配管１を流れる水Ａは、採水ライン３によって分取され、ブローライン４、流量計５、弁６を介して系外に排出可能とされている。主配管２を流れる水Ｂは、採水ライン１０によって分取され、ブローライン１１、流量計１２、弁１３を介して系外に排出可能とされている。

採水ライン３は、前記ブローライン４と導入ライン７とに分岐している。導入ライン７は三方弁８の第１導入口に接続されている。採水ライン１０は、前記ライン１１と導入ライン１４とに分岐している。導入ライン１４は三方弁８の第２導入口に接続されている。

三方弁８の流出口からの水は、ライン１５によって微粒子計１６に導入され、次いで流量計１７によって流量が測定された後、弁１８を介して系外に排出される。

主配管１を流れる水Ａの微粒子数を測定するときには、図２（ａ）のように、三方弁８はライン７，１５を連通し、採水ライン３からの水をライン７，１５を介して微粒子計１６及び流量計１７に通水し、微粒子数及び流量を測定する。この際、採水ライン３からの水の多くをライン７に送水するが、一部についてはブローライン４に流して系外に排出する。また、主配管２からもライン１０，１１に常時水を流して系外に排出する。

水Ａの水質測定を行う場合、ライン３による採水流量をＦ_１とし、ライン７から流量計１５への試料水流量をＦ_２とし、ライン４からのブロー流量をＦ_３とした場合、Ｆ_３をＦ_１の１０〜６０％特に２０〜５０％程度とすることが好ましい。

このように採水ライン３からの水の一部をライン４へブローすることにより、ライン４に水が滞留しないので、この滞留水がライン７への試料水に混入（拡散）してしまうことが防止される。このようにライン４からの滞留水の混入を防ぐことにより、高精度にて水質測定（微粒子濃度計測）を行うことができる。

また、前述のように、主配管１から水Ａを採水して測定している間、測定時期となっていない主配管２から水Ｂをライン１０，１１に常時流してブローする。このときのライン１０，１１によるブロー水流量Ｆ_４を、Ｆ_１と略々同程度とすること、具体的にはＦ_４／Ｆ_１を０．２〜２特に０．８〜１．２とすることが好ましい。これは、図２（ａ）の状態から三方弁８を図２（ｂ）のように切り替えて主配管２から水Ｂを微粒子計１６に導入するようにしたときに、採水ライン１０内の流量、水圧が急激に変動することを防止し、振動などによる微粒子発塵を防止するためである。

図２（ａ）では、主配管１から水Ａを微粒子計１６に導入して水質測定しているが、図２（ｂ）のように、主配管２から水Ｂを微粒子計１６に導入して水質測定するときも上記と同様の条件にて行うことが好ましい。図２（ｂ）では、水Ｂはライン１０，１４，１５を介して微粒子計１６に導入される。水Ａはライン３，４を介してブローされる。流量Ｆ_１〜Ｆ_４は図２の場合と同様である。

主配管１からの採水を主配管２からの採水に切り替えたとき、及び主配管２からの採水を主配管１からの採水に切り替えたときには、切り替えから所定時間（例えば１０〜２０分、特に約１５分程度）の間における微粒子測定データは棄却するのが好ましい。これは、切り替え直後は、三方弁８の切り替え時に弁体の摺動に伴って発塵が生じるおそれがあるからである。

本発明は、純水又は超純水中の微粒子数を測定する場合に好適であるが、他の水質項目（例えば金属イオン濃度、抵抗率、ＴＯＣ濃度、シリカ濃度、溶存酸素濃度）の測定にも適用できる。純水又は超純水中の微粒子数を測定する場合、微粒子計への通水量は０．５〜２Ｌ／ｍｉｎ程度が好適である。

本発明では、配管及び各機器の少なくとも接水面をフッ素樹脂製とすることが好ましい。

以下、実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
図１において、配管及び弁として、内面がすべてフッ素樹脂コーティングされたものを用いた。主配管１，２にそれぞれ微粒子数０．５個／ｍＬの超純水を２０Ｌ／ｍｉｎで流通させた。

まず、図２（ａ）のように主配管１から採水して微粒子計（栗田工業株式会社製Ｋ−ＬＡＭＩＣ）１６によって微粒子数を４５ｍｉｎ間にわたって測定した。このときＦ_１〜Ｆ_４は次の通りとした。Ｆ_３はＦ_１の５０％である。
Ｆ_１＝１．０Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_２＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_３＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_４＝１．０Ｌ／ｍｉｎ

その後、図２（ｂ）のように主配管２から超純水Ｂを上記と同一条件にて微粒子計１６に通水し、微粒子数を４５分間にわたって測定した。以下、これを繰り返した。微粒子計１６の微粒子数測定結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１において、ライン４からのブロー水量Ｆ_３をＦ_１の１０％と少なくし、Ｆ_１〜Ｆ_４を
Ｆ_１＝０．５５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_２＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_３＝０．０５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_４＝０．５５Ｌ／ｍｉｎ
としたこと以外は同様にして微粒子数の測定を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において、ライン４からのブローを行わず、Ｆ_１〜Ｆ_４を
Ｆ_１＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_２＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_３＝０Ｌ／ｍｉｎ
Ｆ_４＝０．５Ｌ／ｍｉｎ
としたこと以外は同様にして微粒子数の測定を行った。結果を表１に示す。

表１の通り、実施例１によると、切り替え後１５分間は微粒子数が安定しないが、１５分経過後は高精度にて微粒子数を測定できることが認められた。

実施例２では微粒子数が安定するまでの時間が実施例１に比べて長い。比較例１では安定するまでさらに時間がかかり、微粒子数を精度よく測定することはできなかった。

１，２主配管（主ライン）
３，１０採水ライン
４，１１ブローライン
７，１４導入ライン
８三方弁
１６微粒子計

Claims

複数の主ラインからそれぞれ水を採取して共通の水質測定器に導入して水質を測定する水質測定方法において、
該主ラインから水を採取ラインに採取し、次いで導入ラインとブローラインとに分流させ、該導入ラインからの水を多方弁を介して前記水質測定器に導入し、
水質測定時期となっていない主ラインから、水を採取ライン及びブローラインに流してブローすることを特徴とするとともに、
各導入ラインがそれぞれ前記多方弁の導入口に接続され、該多方弁の流出口からの流出水が前記水質測定器に導入され、
各ブローラインに弁が設けられていることを特徴とする水質測定方法。
請求項１において、前記ブローラインの流量Ｆ_３を前記採取ラインの流量Ｆ_１の１０〜６０％とすることを特徴とする水質測定方法。
請求項１又は２において、水質測定時期となっていない主ラインから常時、水を採取ライン及びブローラインに流してブローすることを特徴とする水質測定方法。
請求項３において、水質測定時期となっていない主ラインからのブロー水流量Ｆ_４と、水質測定している主ラインからの採水流量Ｆ_１との比Ｆ_４／Ｆ_１を０．２〜２とすることを特徴とする水質測定方法。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記多方弁の切り替え後、所定時間の間は、前記水質測定器のデータを棄却することを特徴とする水質測定方法。