JP2004122020A

JP2004122020A - 超純水製造装置及び該装置における超純水製造供給システムの洗浄方法

Info

Publication number: JP2004122020A
Application number: JP2002291136A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugawara; 菅原　広; Kazuhiko Kawada; 川田　和彦
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: JP4480061B2

Abstract

【課題】超純水製造装置の新規起動時や運転休止後の運転再開時に行うシステム洗浄を短時間で行い、通常運転に切り換えるまでの装置の立ち上げ時間を短縮する。
【解決手段】一次純水を貯留する純水貯槽５と、純水貯槽５から送水される一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置と、超純水をユースポイント７に送水する供給ライン６と、ユースポイント７における残余の超純水を純水貯槽５に戻す返送ライン１５とを備えた超純水製造装置において、返送ライン１５に不純物除去装置１６を設ける。システム系内を洗浄液で洗浄後、洗浄液を不純物除去装置１６に通水して処理を行い、この処理水を純水貯槽５に戻すようにする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス、液晶ディスプレイ、シリコンウエハ、プリント基板等の電子部品製造工場、原子力発電所或いは医薬品製造工場で広く利用されている超純水を製造するための超純水製造装置に関し、更には該装置における超純水製造供給システムの洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体デバイス、液晶ディスプレイ、シリコンウエハ、プリント基板等の電子部品製造工程或いは原子力発電所における発電工程更には医薬品製造工程においては、イオン状物質、微粒子、有機物、溶存ガス及び生菌等の不純物含有量が極めて少ない超純水が使用されている。特に、半導体デバイスをはじめとする電子部品の製造工程においては、多量の超純水が使用されており、近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴って超純水に対する要求水質は益々厳しくなってきている。
【０００３】
例えば、半導体製造に用いられる超純水としては下記の表１に示す水質が要求され、このような水質の超純水を用いるすすぎ工程においては、超純水由来の汚染物質が半導体基板表面に付着することはないとされている。
【０００４】
【表１】

【０００５】
超純水製造装置は、原水を凝集沈殿装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置、除濁膜装置、浸透膜装置、２床３塔式イオン交換装置、混床式イオン交換装置、精密濾過装置、電気再生式イオン交換装置、真空脱気装置、膜脱気装置等で処理して一次純水を得る一次系純水製造装置と、一次純水を純水貯槽に貯留すると共に、該純水貯槽から供給される一次純水を、紫外線殺菌や紫外線酸化を含む紫外線照射装置、イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）、精密濾過膜装置や限外濾過膜装置や逆浸透膜装置のような膜処理装置等で処理して二次純水を得る二次系純水製造装置とから構成される。一次純水を二次処理することによって、一次純水中に残留する微粒子、コロイダル物質、有機物、金属、陰イオン等を可及的に取り除いて超純水を得る。
【０００６】
得られた超純水はユースポイント（使用場所）に送られ、各種の用途に供されると共に、残余の超純水はリターン配管を通って純水貯槽に返送される。このように、一般に超純水製造装置は純水貯槽から供給される一次純水を処理して得られる超純水をユースポイントに送る配管と、ユースポイントで使用されなかった残余の超純水を純水貯槽に戻す配管とからなる循環系の配管構造を有している。
【０００７】
ここにおいて、超純水製造装置を新規に設置するため装置組み立て作業を行う際に系内に微粒子、生菌等が混入する問題があり、また既存装置であってもその通常運転後、一定期間休止状態においたときに系内に微粒子、生菌等が発生するという問題がある。即ち、装置の新規起動時や既存装置の運転再開時にシステム循環系内での微粒子の混入、発生や、生菌の混入、発生更には配管等の接液部材からの金属の溶出，ＴＯＣの発生、増加等の問題が生じており、これに対する対策として通常運転に先立ちシステム循環系を予め洗浄することが行われている。
【０００８】
この新規起動時や運転再開時にシステム循環系を洗浄することに関し、特開平７−１９５０７３号公報はイソプロピルアルコール等のアルコール洗浄液を用いてシステム循環系を洗浄することを開示している（特許文献１参照）。
【０００９】
また特開２０００−３１７４１３号公報はテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液等の塩基性洗浄液を用いてシステム循環系の洗浄を行うことを開示している（特許文献２参照）。
【００１０】
更に特開２００２−５２３２２号公報には、微粒子の表面電位を変化させる洗浄液、例えば前記した塩基性洗浄液や界面活性剤等を用いてシステム循環系の洗浄を行うことが記載されている（特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１９５０７３号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開２０００−３１７４１３号公報（第２頁）
【特許文献３】
特開２００２−５２３２２号公報（第２頁）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１においては、比較的高濃度のアルコール洗浄液を用いるので、微粒子等の洗浄除去処理後、システム内の残留アルコールを除去するための洗浄に時間がかかるという問題がある。
【００１３】
また特許文献２及び特許文献３においては、塩基性洗浄液を用いる場合、比較的低濃度の洗浄液を用いることができるが、微粒子等の洗浄除去処理後の塩基性洗浄液除去に同様に時間がかかるという問題がある。
【００１４】
即ち、洗浄液を使用する場合には、洗浄処理後に系内に洗浄液成分が残留しないように充分に押出洗浄及びすすぎ洗浄を行なう必要があり、従来はこの押出、すすぎ洗浄に相当の時間を要していた。押出、すすぎ洗浄工程を安全で確実に行うためには、薬品の取り扱い、機器・バルブ操作のタイミング（浸漬、循環、ブロー、押出し、循環通水（通常復帰）等の各操作のタイミング）において作業員の充分な注意と経験、判断が必要であり、作業員に対する負荷が多い。特に、ブロー、押出し、循環通水のタイミングは、排出液（洗浄液薬品）の取り扱いに注意しながら且つ水質を確認しながら行わなければならず、作業員の経験と勘に頼る要素が多分にあり、そのため作業の非能率さ、不正確さは避けることができず、その結果、系内洗浄後、通常運転に復帰するまでの時間に長時間を要し、新規運転時の立ち上げ時間、或いは運転再開時の立ち上げ時間が長くなるという問題点を生じる。
【００１５】
また、系内洗浄後、通常運転に復帰するまでの時間に長時間を要するということは、押出、すすぎ洗浄に用いる純水の消費量も多大となることを意味し、水回収率の低下を招き、経済性が低下する。
【００１６】
一方、通常運転時であっても次のような問題が生じる。即ち、前記したようにユースポイントで使われなかった残余の超純水はリターン配管を通して純水貯槽に戻され循環使用されるが、このユースポイントから純水貯槽に至るリターン配管の長さは一般に長大であり、この配管の長さに起因する水質の低下という問題がある。
【００１７】
つまり、リターン配管の長さが長いために管体、継ぎ手、弁類の数も多く、微粒子、生菌、ＴＯＣ等が超純水に混入したり、金属が超純水に溶出したりする虞があり、しかも移送される超純水が管内壁に接触している時間が長いため、その分、微粒子、生菌、ＴＯＣ、金属等の混入、溶出の確率も高くなる。その結果、水質の低下した超純水が純水貯槽に戻されることになり、純水貯槽からユースポイントに超純水を供給するに当たり、その供給ライン上の各種処理装置、特にイオン交換処理装置（カートリッジポリシャー）の負荷が増大するという問題点を生じる。
【００１８】
本発明は上記した種々の問題点を解決するためなされたもので、超純水製造装置の新規起動時や既存装置の運転再開時にシステム循環系を効率よく洗浄でき且つ洗浄に要する時間や装置立ち上げに要する時間を大幅に短縮できる機構を備えた超純水製造装置及び該装置における超純水製造供給システムの洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１９】
また本発明はリターン配管内を流れる超純水に微粒子、生菌、ＴＯＣ、金属等が混入、溶出するのを防止して、常に水質良好な超純水を純水貯槽に循環するようにした超純水製造装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置と、超純水をユースポイントに送水する供給ラインと、ユースポイントにおける残余の超純水を前記二次処理装置の前段に戻す返送ラインとを備えた超純水製造装置において、返送ラインに不純物除去装置を設けたことを特徴とする超純水製造装置である。
【００２１】
不純物除去装置としては、イオン交換処理装置、膜処理装置、活性炭処理装置が挙げられ、これらのうちの１つを用いても或いは２つ以上組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
また本発明は、一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置と、超純水をユースポイントに送水する供給ラインと、ユースポイントにおける残余の超純水を前記二次処理装置の前段に戻す返送ラインとを備えた超純水製造装置における超純水製造供給システムを洗浄する方法であって、システム系内に洗浄液を供給して該システム系内を洗浄する工程と、洗浄液を返送ラインに設けた不純物除去装置により処理を行う工程とからなることを特徴とする超純水製造供給システムの洗浄方法である。
【００２３】
不純物除去装置による処理としては、イオン交換処理、膜処理、活性炭処理が挙げられ、これらのうちの１つの処理を行っても或いは２つ以上の処理を組み合わせて行ってもよい。
【００２４】
洗浄工程において用いられる洗浄液としては、塩基性水溶液、酸性水溶液、界面活性剤水溶液、過酸化水素水溶液が挙げられ、これらの中から適宜選択して用いられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明装置の実施態様を示す略図であり、１は原水槽、２は前処理装置、３は前段貯槽、４は一次純水装置、５は純水貯槽である。６は供給ラインで、この供給ライン６は純水貯槽５とユースポイント７の間を繋ぎ、超純水をユースポイント７に送水するものである。この供給ライン６には純水貯槽５から送水される一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置が設置されている。この二次処理装置として、紫外線酸化装置１０、イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１、膜処理装置１２が順次設けられている。８はポンプ、９は熱交換器である。
【００２６】
イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１は強酸性及び強塩基性イオン交換樹脂を混合充填してカートリッジ構造としたものである。また膜処理装置１２としては、限外濾過膜装置、精密濾過膜装置、逆浸透膜装置等が用いられる。１３はイオン交換処理装置１１への通水を回避するためのバイパス配管、１４は純水貯槽５に洗浄剤を供給する洗浄剤槽である。
【００２７】
１５はユースポイント７と純水貯槽５の間を繋ぎ、残余の超純水を純水貯槽５に戻すリターン配管としての返送ラインであり、この返送ライン１５と前記供給ライン６とで超純水の循環系が構成されている。
【００２８】
返送ライン１５には不純物除去装置１６が設けられている。この不純物除去装置１６としては、イオン交換処理装置、膜処理装置、活性炭処理装置等、種々の処理装置を用いることができ、またそれらの処理装置のうちの１つを用いても或いは２つ以上を組み合わせて用いてもよい。どの処理装置を用いるか、どのような処理装置の組み合わせにするかは、使用する洗浄液自体の成分や、洗浄時に洗浄液に溶解或いは混入される他の成分、または通常運転（循環通水）時に残余の超純水に溶解或いは混入してくる他の成分等によって決定される。イオン交換処理装置はイオン性物質を、膜処理装置は微粒子や生菌を、活性炭処理装置は過酸化水素等をそれぞれ除去する。
【００２９】
前記したように、使用する洗浄液自体の成分等によってどの処理装置を用いるかが決定されるが、例えば、洗浄液がテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド（ＴＭＡＨ）である場合には、不純物除去装置１６としてイオン交換処理装置又は膜処理装置が用いられ、また洗浄液が塩酸水溶液等の酸性水溶液である場合には、不純物除去装置１６としてイオン交換処理装置（アニオン交換樹脂装置）又は膜処理装置が用いられる。更に洗浄液が界面活性剤水溶液である場合には、不純物除去装置１６としてイオン交換処理装置、膜処理装置又は活性炭処理装置が用いられ、また洗浄液が過酸化水素水溶液である場合には、不純物除去装置１６として活性炭処理装置が用いられる。
【００３０】
イオン交換処理装置に使用されるイオン交換体としては、強酸性、弱酸性の陽イオン交換樹脂、強塩基性、弱塩基性の陰イオン交換樹脂等の公知のものを用いることができる。陽イオン交換樹脂はＨ形、陰イオン交換樹脂はＯＨ形として使用することが好ましい。
【００３１】
前記したように、イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１が供給ライン６に設置され、ここで精度の高い脱イオン処理が行われるので、不純物除去装置１６として用いられるイオン交換処理装置としては、イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１で使用されるような高品質のイオン交換樹脂を必ずしも用いる必要はない。
【００３２】
不純物除去装置１６として用いられる膜処理装置としては、精密濾過膜装置、限外濾過膜装置、逆浸透膜装置等が挙げられる。精密濾過膜装置は微粒子を、限外濾過膜装置は微粒子、生菌を、逆浸透膜装置は微粒子、生菌の他、イオン成分をそれぞれ除去できる。
【００３３】
不純物除去装置１６として用いられる活性炭処理装置も公知のものを用いることができ、該活性炭処理装置は過酸化水素の他、界面活性剤等の有機物を除去することができる。更に活性炭処理装置はオゾンや次亜塩素酸等の酸化性物質を除去することができる。ここにおいて活性炭処理装置とは、活性炭を用いるものに限定されず、合成炭素系粒状吸着剤を用いるものも含まれる概念である。合成炭素系粒状吸着剤としては、ロームアンドハース社製のアンバーソープ（商品名）を好適に用いることができる。アンバーソープは、巨大網目構造を有するスチレン−ジビニルベンゼンタイプのスルホン酸型イオン交換樹脂の熱分解物である。アンバーソープの中では、グレード５７２が特に好ましい。
【００３４】
尚、不純物除去装置１６として、上記したイオン交換処理装置、膜処理装置、活性炭処理装置の他、紫外線照射装置、脱気装置等を単独或いは適宜組み合わせて用いることもできる。
【００３５】
１７は不純物除去装置１６への通水を回避するために設けられたバイパス配管である。
【００３６】
返送ライン１５は二次処理装置の前段である純水貯槽５に連結される他、途中で分岐して前段貯槽３に連結される配管１８及び原水槽１に連結される配管１９がそれぞれ設けられている。２０はブロー配管である。
【００３７】
上記の如く構成される超純水製造装置において、超純水の製造工程は以下の通りである。
【００３８】
即ち、原水槽１から供給される原水を前処理装置２によって処理し、処理水を一旦、前段貯槽３に入れ、次いで一次純水装置４によって濾過処理、逆浸透膜処理、イオン交換処理、フィルター処理等を行い一次純水を得る。
【００３９】
得られた一次純水は純水貯槽５に貯留され、以後の工程において二次処理が行われる。即ち、純水貯槽５に貯留されている一次純水はポンプ８により熱交換器９に送られ、ここで水温を調節したのち、紫外線酸化装置１０に送られ、ここで有機物が分解される。次いで、イオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１でイオン性不純物が除去され、更に膜処理装置１２で微粒子等が除去され、これにより超純水が得られる。
【００４０】
得られた超純水はユースポイント７に送られ、各種の用途に供されると共に、残余の超純水はリターン配管としての返送ライン１５を通り、少なくともその一部は返送ライン１５に設けられた不純物除去装置１６を通って純水貯槽５や前段貯槽３や原水槽１に戻される。
【００４１】
次に、装置の新規起動時におけるシステム系内の洗浄或いは所定期間運転休止後、運転を再開する時におけるシステム系内の洗浄について以下説明する。
【００４２】
洗浄剤槽１４より純水貯槽５に洗浄剤が供給され、純水に洗浄剤を所定濃度で溶解してなる洗浄液が調製され、この洗浄液はポンプ８によって供給ライン６に送り出される。
【００４３】
洗浄液としては、ｐＨ８以上の塩基性水溶液、ｐＨ６以下の酸性水溶液（例えば、塩酸水溶液）、濃度１ｍｇ／Ｌ以上の界面活性剤水溶液、濃度１０００ｍｇ／Ｌ以上の過酸化水素水溶液等を用いることができる。
【００４４】
上記塩基性水溶液としては、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、ホウ酸ナトリウム水溶液等を用いることができるが、特にＴＭＡＨ水溶液を用いることが好ましい。ＴＭＡＨ水溶液を用いる場合、その添加量はＴＭＡＨ濃度１〜１０００ｍｇ／Ｌとなるように添加することが好ましい。ＴＭＡＨ濃度が１ｍｇ／Ｌ未満であると洗浄力（微粒子及び有機物の除去能力）が低下し充分でなく、一方、ＴＭＡＨ濃度が１０００ｍｇ／Ｌを超える高濃度となると洗浄力はそれ以上増大せず、むしろ洗浄後にＴＭＡＨが多量に残留する虞があり好ましくない。ＴＭＡＨの濃度は３〜３００ｍｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは１０〜１００ｍｇ／Ｌである。
【００４５】
上記酸性水溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、炭酸等の無機酸の水溶液、酢酸、クエン酸、シュウ酸等の有機酸の水溶液、また弱塩基と強酸の塩からなる水溶液（例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等の水溶液）を用いることができる。洗浄効果を高めるには、ｐＨ４以下にすることが好ましく、例えば、塩酸を用いる場合、ＨＣｌ濃度を約５ｍｇ／Ｌ以上とする。
【００４６】
上記界面活性剤水溶液としては、アルキルアミンの無機酸、有機酸及び、第四級アンモニウム塩等の陽イオン界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩等の陽イオン界面活性剤、ポリオキシエチレン付加型等の非イオン界面活性剤、アミノ酢酸基等の両性イオン基を持つ両性界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の濃度は１〜１０００ｍｇ／Ｌで、好ましくは１０〜１００ｍｇ／Ｌとする。
【００４７】
上記過酸化水素水溶液は、常温では１〜５％、好ましくは１〜３％で使用する。また、４０℃程度に加温して用いる場合は、１０００〜５０００ｍｇ／Ｌ程度で洗浄効果が得られる。
【００４８】
供給ライン６に送り出された洗浄液は熱交換器９によって温度調節される。洗浄液の温度はシステムを構成する機器類や部材類、配管等の耐熱温度を超えない範囲であればよい。一般には温度が高い程洗浄効果が高くなるので、器材の耐熱温度を超えない範囲で高温とすることが好ましい。
【００４９】
温度調節後、洗浄液は紫外線酸化装置１０を通り、バイパス配管１３を経由して膜処理装置１２を通ると共に、供給ライン６から連続して返送ライン１５に流れ、バイパス配管１７を経由して純水貯槽５に戻される。このように、供給ライン６と返送ライン１５とからなる循環系に洗浄液を繰り返し循環流通させ、超純水製造供給システムを洗浄する。
【００５０】
上記洗浄液の流通循環過程において、イオン交換処理装置１１に通液せずにバイパス配管１３を通すようにしたのは、洗浄液成分が除去されるのを防止するためである。例えば、洗浄液としてＴＭＡＨ水溶液を用いる場合、洗浄液をイオン交換処理装置１１に通すと脱イオン処理によりＴＭＡＨ成分が除去されてしまうのでこれを防ぐためである。またＴＭＡＨで脱着された汚染物質がイオン交換樹脂に吸着して逆汚染することもあるので、この理由からも洗浄液をイオン交換処理装置１１に通液しないようにすることが好ましい。
【００５１】
不純物除去装置１６に通液せずにバイパス配管１７を通すようにしたのも同様の理由であり、不純物除去装置１６としてイオン交換処理装置を含む場合は同様に、ＴＭＡＨ成分が脱イオンされてしまうのでこれを防ぐためバイパス配管１７を通すようにしたものである。但し、不純物除去装置１６として膜処理装置を用いる場合において、該膜処理装置として精密濾過膜や限外濾過膜を使用した場合で洗浄液の成分濃度が実質的に低下しないときはバイパス配管１７に通液せずに不純物除去装置１６に通液してもよい。
【００５２】
本発明において、システム系内に洗浄液を供給して該システム系内を洗浄するとは、上記した如きシステム系内に洗浄液を流通循環させて洗浄することに限定されるものではなく、システム系内に洗浄液を供給してシステム系内を洗浄液で満たし、その後そのまま静置して浸漬状態で洗浄するいわゆる浸漬洗浄であってもよい。またシステム系の全部を洗浄することに限定されず、その一部を洗浄するようにしてもよい。従って例えば、紫外線酸化装置１０、膜処理装置１２等の処理装置のみ或いは供給ライン６、返送ライン１５のみを洗浄することもできる。
【００５３】
洗浄終了後、洗浄液処理工程に移る。この工程においては、洗浄液を循環系に循環送液する際、不純物除去装置１６に通液させる。しかし、ここにおいても洗浄液はイオン交換処理装置１１に通さず、バイパス配管１３を通すようにする。洗浄液をイオン交換処理装置１１に通すと、該装置の負荷が大きくなり、また汚染物質が吸着するので、これを避けるためである。
【００５４】
供給ライン６から返送ライン１５へと洗浄液を流通させるが、この工程の初期において洗浄液濃度が高く、不純物除去装置１６の負荷が高くなるので、これを軽減するため洗浄液を該装置１６に通さずにバイパス配管１７に通し、洗浄液を返送ライン１５から純水貯槽５に戻さずにブロー配管２０に通して該洗浄液を適当量ブローすることが好ましい。ブローした排水は適宜排水処理した後、系外に放流する。
【００５５】
適当量、ブローした後、洗浄液は不純物除去装置１６によって処理される。例えば、不純物除去装置１６がイオン交換処理装置である場合は洗浄液中のイオン成分、例えば洗浄剤がＴＭＡＨである場合のＴＭＡＨイオン、洗浄剤が塩酸である場合の塩化物イオン、洗浄剤が界面活性剤である場合の界面活性剤成分を除去し、また不純物除去装置１６が逆浸透膜装置である場合は同様にＴＭＡＨ成分、酸成分、界面活性剤成分を除去し、更に不純物除去装置１６が活性炭処理装置である場合は界面活性剤成分や過酸化水素成分（洗浄剤が過酸化水素である場合）を除去する。また不純物除去装置１６が限外濾過膜装置や精密濾過膜装置の場合は、洗浄液で洗い出された微粒子や菌を除去する。
【００５６】
不純物除去装置１６によって処理された洗浄液は純水貯槽５に戻されるが、洗浄液の純度が低い場合は純水貯槽５に戻さずに、配管１８を通して前段貯槽３に戻すようにする。不純物除去装置１６としてイオン交換処理装置を用いる場合、イオン交換樹脂から初期溶出物が流出するので、この場合も洗浄液を前段貯槽３に戻すようにすることが好ましい。前段貯槽３に戻された洗浄液は一次純水装置４によって処理され、純水貯槽５に戻され、一次純水として補給される。もし、洗浄液の純度が更に低い場合には、配管１９を通して原水槽１に戻し、前処理装置２等による処理を順次行って純水貯槽５に戻し、一次純水として補給するようにする。
【００５７】
洗浄液を不純物除去装置１６に通すに当たり、洗浄液の全量を通さずに一部を通し、残りの一部をバイパス配管１７に通すようにしてもよい。
【００５８】
洗浄液を不純物除去装置１６に通して処理を行い、その処理された処理水を純水貯槽５に戻し、これを再び供給ライン６に送って循環させ、不純物除去装置１６に通す工程を繰り返し行い、それによりシステム系内の洗浄液濃度を低下させ、処理水の純度を向上させる。
【００５９】
洗浄液処理終了後、純水貯槽５より送り出される純度の高い処理水を紫外線酸化装置１０、イオン交換処理装置１１、膜処理装置１２に順次通液して処理を行い、二次純水を製造する。この時点で通常運転に切り換える。この場合、供給ライン６と返送ライン１５とからなる循環系を二次純水が循環して流れるが、繰り返し循環流通している間に二次純水の純度が更に向上し、ある時点で要求水質に到達する。通常、この要求水質に到達した時点でユースポイント７において超純水が使用される。
【００６０】
このように、本発明は洗浄工程終了後に、洗浄液を不純物除去装置１６に通して処理を行うので、システム系内の洗浄液の水質を短時間で良好なものとすることができ、洗浄を効率的に行うことができる。その結果、洗浄時間を大幅に短縮でき、通常運転に切り換えるための立ち上げ時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
本発明は上記の如くＴＭＡＨ等の洗浄剤を一次純水に溶解してなる洗浄液を用いてシステム洗浄を行う場合に限られず、純水又は超純水を用いてシステム洗浄を行ってもよい。この場合、比抵抗値が１ＭΩｃｍ以上の純水又は超純水を用いることが好ましい。
【００６２】
通常運転に切り換えた後、超純水は供給ライン６と返送ライン１５とからなる循環系を循環して流れる。即ち、供給ライン６を通して超純水がユースポイント７に供給され、このユースポイント７において使用されなかった残余の超純水は返送ライン１５を通り純水貯槽５に戻される。一般に返送ライン１５の長さが長大であると超純水への微粒子、生菌、ＴＯＣ等の混入或いは金属の溶出という問題が生じるが、本発明においては、返送ライン１５に不純物除去装置１６を設置したので、仮に前記した微粒子、生菌、ＴＯＣ等の混入或いは金属の溶出が生じたとしても、超純水が不純物除去装置１６により処理されることによって、それらの微粒子、生菌、ＴＯＣ、金属等は確実に除去される。その結果、常に水質良好な超純水を純水貯槽５に戻すことができ、循環系におけるイオン交換処理装置（カートリッジポリッシャー）１１等の二次処理装置の負荷を低減することができる。
【００６３】
このように不純物除去装置１６は、システム洗浄の際の洗浄液の処理という機能の他に、通常運転時においてリターン配管（返送ライン１５）を流れる超純水の処理という機能をも有しており、同時に２つの機能を併有するものである。リターン配管（返送ライン１５）を流れる超純水の処理は、リターン配管（返送ライン１５）の長さが長いということに起因して微粒子、生菌、ＴＯＣ、金属等が混入、溶出した超純水に対する処理を行うものであるから、この処理の目的に照らせば不純物除去装置１６は、できるだけ純水貯槽５に近い位置に設置することが好ましい。
【００６４】
図２は本発明の別の実施態様を示すもので、機能水供給ラインを併設した超純水製造装置を示す。図２は構造的には、図１の超純水製造装置に機能水供給機構を付加したもので、図中、図１と同一の構成を示すものは同一符号をもって示す。供給ライン６から分岐して機能水供給ライン２１が設けられ、この機能水供給ライン２１に機能水製造装置２２が設置されている。
【００６５】
本発明において、機能水としては水素水、オゾン水等が挙げられ、またそれらは酸、アルカリ添加によってｐＨを調節したものであってもよい。水素水やオゾン水はガス溶解装置により水素ガスやオゾンガスを超純水に溶解して製造される。ガス溶解装置としては例えば中空糸膜等のガス透過膜を備えた構造のものが用いられる。
【００６６】
供給ライン６より分岐して機能水製造装置２２に超純水が供給され、ここで水素ガスやオゾンガスが超純水に溶解され、機能水が製造される。該装置２２によって製造された機能水は機能水供給ライン２１を通り、ユースポイント７に供給され、各種用途に利用される。機能水が水素水である場合、例えば半導体ウエハ製造工程において、微粒子の除去処理に用いられ、また機能水がオゾン水である場合、同工程における金属除去処理或いは有機物除去処理に用いられる。
【００６７】
機能水供給ライン２１には返送ライン２３が連続して設けられており、該返送ライン２３には不純物除去装置２４が設置されている。２５はバイパス配管である。
【００６８】
不純物除去装置２４はシステム洗浄における洗浄工程終了後に洗浄液の処理を行なう機能と、機能水成分である水素やオゾン等を除去する機能とがある。前者の機能のためには図１の実施態様の説明で述べたように、不純物除去装置２４としてイオン交換処理装置、膜処理装置、活性炭処理装置等を用いることができ、具体的にはそれらのうちの１つの装置或いはそれらの２つ以上の装置を組み合わせて用いることができる。
【００６９】
また後者の機能のためには、脱気装置が用いられ、更に機能水が酸、アルカリ添加によりｐＨ調節されたものである場合にはイオン交換処理装置も用いられる。脱気装置は例えば、ガス透過膜を備えた公知の膜脱気装置等を用いることができる。尚、機能水がオゾン水である場合、前記脱気装置以外に活性炭処理装置（ここにいう活性炭の概念には上記したように、合成炭素系粒状吸着剤を含むものである）や紫外線照射装置を用いることもでき更には過酸化水素と接触させてオゾンを分解する装置を用いることもできる。
【００７０】
返送ライン２３は純水貯槽５に接続され、不純物除去装置２４で処理された処理水を純水貯槽５に戻す。純水貯槽５に戻された処理水は超純水製造用として或いは機能水製造用として再び系内に送られる。
【００７１】
返送ライン２３には、洗浄工程終了後の洗浄液をブローするためのブロー配管２６、洗浄液を原水槽１に戻すための配管２７、洗浄液を前段貯槽３に戻すための配管２８がそれぞれ分岐状に設けられている。
【００７２】
２９はユースポイントから排出された薬液濃度の比較的薄い排水を貯留するための回収水槽、３０は回収水槽２９より送り出される排水を処理する回収処理装置であり、回収処理装置３０によって処理された処理水は原水槽１に戻され再利用される。
【００７３】
３１はユースポイントから排出された薬液濃度の比較的濃い排水を貯留するための排水槽、３２は排水槽３１より送り出される排水を処理する排水処理装置であり、排水処理装置３２によって処理された処理水は系外に放流される。
【００７４】
ブロー配管２０及び／又はブロー配管２６から排出された排水は、その純度（薬液濃度）に応じて回収水槽２９又は排水槽３１に送られて回収又は排水処理が行なわれる。
【００７５】
上記の如く構成される機能水供給ラインを併設した超純水製造装置において、装置の新規起動時や運転休止後の運転再開時に系内の微粒子、生菌、ＴＯＣ、金属等を除去するため図１に示す実施態様において説明したと同様、システムの洗浄を行う必要がある。洗浄方法は前記実施態様において説明した方法と同様である。
【００７６】
即ち、供給ライン６と返送ライン１５とからなる循環系と、機能水供給ライン２１と返送ライン２３とからなる循環系との２つの循環系に洗浄液を流して繰り返し循環させて洗浄を行う。或いは２つの循環系に洗浄液を満たして一定時間静置させて洗浄することもできる。洗浄液は前記実施態様の場合と同様な洗浄液を用いることができる。
【００７７】
上記洗浄工程において、イオン交換処理装置１１、不純物除去装置１６及び不純物除去装置２４には洗浄液を通さず、それぞれバイパス配管１３、１７、２５に洗浄液を通すようにする。
【００７８】
洗浄工程終了後、洗浄液処理工程に移るが、この洗浄液処理工程において、初期の薬液濃度の高い洗浄液はブロー配管２０、２６からブローして排出する。次いで、不純物除去装置１６、２４に洗浄液を通して該装置１６、２４によりＴＭＡＨ等の洗浄剤成分の除去を行う。この不純物除去処理の行われた洗浄液は純水貯槽５に戻され、再度システム系に送られ繰り返し洗浄液処理が行われる（この間、洗浄液はイオン交換処理装置１１には通さず、バイパス配管１３に通すようにする）。比較的純度の低い洗浄液は純水貯槽５に戻さず、原水槽１或いは前段貯槽３に戻すようにする。
【００７９】
洗浄液処理終了後、純水貯槽５より送り出される純度の高い処理水を紫外線酸化装置１０、イオン交換処理装置１１、膜処理装置１２に順次通液して処理を行い、二次純水を製造する。この時点で通常運転に切り換える。かくしてユースポイント７において超純水の利用が可能となる。
【００８０】
このように、図２に示す実施態様において、洗浄工程終了後に洗浄液を不純物除去装置１６、２４に通して処理を行うので、システム系内の洗浄液の水質を短時間で良好なものとすることができ、洗浄を効率的に行うことができる。その結果、洗浄時間を短縮できることにより、通常運転復帰までの立ち上げ時間を大幅に短縮することができる。
【００８１】
以下、実施例、比較例を示す。
実施例
図１に示す超純水製造装置を用いて下記工程からなる処理を行った。
工程１：　超純水製造装置を１ヶ月間運転した後、ユースポイントでの超純水の使用を中止し、装置の運転を停止した。
工程２：　運転停止から２日後、洗浄剤槽１４より純水貯槽５にＴＭＡＨを供給し、純水貯槽５内の純水がｐＨ１０になるようにＴＭＡＨを添加し（約２０ｍｇ／Ｌ）、洗浄液を調製した。
工程３：　ポンプ８を起動し、熱交換器９で２３℃に温度調節した洗浄液をシステム系内に送り、１時間系内を循環させて洗浄を行った。このときイオン交換処理装置１１及び不純物除去装置１６（Ｈ形の強酸性陽イオン交換樹脂とＯＨ形の強塩基性陰イオン交換樹脂の混床）には洗浄液を通さず、それぞれバイパス配管１３、１７に洗浄液を通した。
工程４：　洗浄液を不純物除去装置１６に通水し、この処理水を前段貯槽３に戻した。同時に一次純水装置４から純水貯槽５に純水を補給して系内に送り、洗浄液の処理を行った。
工程５：　洗浄液処理を１時間行った後、不純物除去装置１６からの処理水を純水貯槽５に戻し、この純水貯槽５から供給ライン６に送られる純水を紫外線酸化装置１０、イオン交換処理装置１１（即ち、バイパス配管１３に通さずにイオン交換処理装置１１に通すようにする）、膜処理装置１２に順次送って処理を行い、通常運転に復帰させた。
【００８２】
上記処理において、装置立ち上げ作業開始から通常運転復帰までの時間及び要求水質に到達するまでの時間を測定し、且つ通常運転に復帰してから要求水質に到達するまでの水質（微粒子数）の変化を測定した。結果を図４に示す。
【００８３】
比較例
図３に示す超純水製造装置を用いた。図中、４０は原水槽、４１は前処理装置、４２は前段貯槽、４３は一次純水装置、４４は純水貯槽、４５は洗浄剤槽、４６はポンプ、４７は熱交換器、４８は紫外線酸化装置、４９はイオン交換処理装置、５０はバイパス配管、５１は膜処理装置、５２は供給ライン、５３はユースポイント、５４は返送ライン、５５はブロー配管である。この比較例における装置は図１に示す実施例の装置と異なり、返送ライン５４に不純物除去装置を設置しておらず、且つ洗浄液を原水槽４０や前段貯槽４２に戻す配管を備えていない。
【００８４】
上記超純水製造装置を用いて下記工程からなる処理を行った。
工程１：　超純水製造装置を１ヶ月間運転した後、ユースポイントでの超純水の使用を中止し、装置の運転を停止した。
工程２：　運転停止から２日後、洗浄剤槽４５より純水貯槽４４にＴＭＡＨを供給し、純水貯槽４４内の純水がｐＨ１０になるようにＴＭＡＨを添加し（約２０ｍｇ／Ｌ）、洗浄液を調製した。
工程３：　ポンプ４６を起動し、熱交換器４７で２３℃に温度調節した洗浄液をシステム系内に送り、１時間系内を循環させて洗浄を行った。このときイオン交換処理装置４９には洗浄液を通さず、バイパス配管５０に洗浄液を通した。
工程４：　洗浄液をブロー配管５５より排出した。同時に一次純水装置４３から純水貯槽４４に純水を補給して系内に送り、押出洗浄を行った。排出された排水を弱酸性の陽イオン交換樹脂により脱イオン処理を行った。
工程５：　洗浄液のＴＭＡＨ濃度が充分に低減されたことを確認してから、純水貯槽４４から供給ライン５２に送られる純水を紫外線酸化装置４８、イオン交換処理装置４９（即ち、バイパス配管５０に通さずにイオン交換処理装置４９に通すようにする）、膜処理装置５１に順次送って処理を行い、通常運転に復帰させた。
【００８５】
上記処理において、装置立ち上げ作業開始から通常運転復帰までの時間及び要求水質に到達するまでの時間を測定し、且つ通常運転に復帰してから要求水質に到達するまでの水質（微粒子数）の変化を測定した。同様に結果を図４に示す。
【００８６】
図４において、Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、ｔ_１、ｔ_２はそれぞれ下記内容を示している。
【００８７】
Ｔ_０：　装置立ち上げ作業開始時間
Ｔ_１：　実施例における装置の通常運転復帰時間
Ｔ_２：　実施例における装置の要求水質到達時間
ｔ_１：　比較例における装置の通常運転復帰時間
ｔ_２：　比較例における装置の要求水質到達時間
実施例の工程２〜工程５までに要した時間（即ち、図４のＴ_０からＴ_１までの時間）は４時間であり、比較例の工程２〜工程５までに要した時間（即ち、図４のＴ_０からｔ_１までの時間）は１２時間であった。従って、通常運転に復帰するまでの装置の立ち上げ時間が実施例においては比較例に比べて３分の１に短縮されることが判った。
【００８８】
その結果、実施例における装置立ち上げ作業開始から微粒子に関する水質が要求水質（０．０５μｍ以上の微粒子が１個／ｍＬ以下）に到達するまでの時間（Ｔ_２）は１４．５時間であり、一方、比較例における当該時間（ｔ_２）は２４時間であり、実施例においては比較例に比べて上記時間が大幅に短縮された。また比抵抗，ＴＯＣ、金属等の場合も同様な傾向が得られた。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、ユースポイントにおける残余の超純水を二次処理装置の前段に戻す返送ラインに不純物除去装置を設け、洗浄工程終了後、洗浄液を不純物除去装置に通水して処理を行うようにしたものであるから、洗浄液に含まれる洗浄剤成分を効率よく除去でき、従来のように作業者の経験と勘に頼る必要はなくなり、洗浄に要する時間を大幅に短縮できる。その結果、装置の新規起動時や運転休止後の運転再開時において行われるシステム洗浄を短時間で行うことができ、通常運転に復帰するまでの装置の立ち上げ時間を従来に比べ著しく短縮でき、操業効率を高める効果がある。
【００９０】
本発明によれば、洗浄液を不純物除去装置により処理しながら循環系内を循環させることにより、効率よく洗浄剤成分の濃度を低下できるので押出洗浄が不要であるか或いは押出洗浄するとしても工程の初期にのみ行えばよく、従って余分な水を消費することがなく、水資源の有効利用が可能となり、またエネルギーの浪費を防止できる。
【００９１】
また本発明によれば、リターン配管（返送ライン）内を流れる超純水を不純物除去装置により処理するので、仮に該超純水に微粒子、生菌，ＴＯＣ、金属等が混入、溶出したとしても、それら微粒子等を確実に除去でき、従って、たとえリターン配管の長さが長大なものであっても、常に水質良好な超純水を二次処理装置の前段に循環でき、二次処理装置におけるイオン交換処理装置の負荷を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の第１の実施態様を示す略図である。
【図２】本発明装置の第２の実施態様を示す略図である。
【図３】従来装置を示す略図である。
【図４】装置立ち上げ時間と水質の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
５　　　純水貯槽
６　　　供給ライン
７　　　ユースポイント
１５　　返送ライン
１６　　不純物除去装置

Claims

一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置と、超純水をユースポイントに送水する供給ラインと、ユースポイントにおける残余の超純水を前記二次処理装置の前段に戻す返送ラインとを備えた超純水製造装置において、返送ラインに不純物除去装置を設けたことを特徴とする超純水製造装置。
不純物除去装置がイオン交換処理装置、膜処理装置、活性炭処理装置のうちの１つ又は２つ以上の組み合わせからなるものである請求項１記載の超純水製造装置。
一次純水を処理して超純水を製造する二次処理装置と、超純水をユースポイントに送水する供給ラインと、ユースポイントにおける残余の超純水を前記二次処理装置の前段に戻す返送ラインとを備えた超純水製造装置における超純水製造供給システムを洗浄する方法であって、システム系内に洗浄液を供給して該システム系内を洗浄する工程と、洗浄液を返送ラインに設けた不純物除去装置により処理を行う工程とからなることを特徴とする超純水製造供給システムの洗浄方法。
不純物除去装置による処理がイオン交換処理、膜処理、活性炭処理のうちの１つ又は２つ以上の組み合わせからなるものである請求項３記載の超純水製造供給システムの洗浄方法。
洗浄液が、塩基性水溶液、酸性水溶液、界面活性剤水溶液、過酸化水素水溶液のいずれかである請求項３記載の超純水製造供給システムの洗浄方法。