JPH0815596B2 - 超純水の製造方法 - Google Patents

超純水の製造方法

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JPH0815596B2
JPH0815596B2 JP61286015A JP28601586A JPH0815596B2 JP H0815596 B2 JPH0815596 B2 JP H0815596B2 JP 61286015 A JP61286015 A JP 61286015A JP 28601586 A JP28601586 A JP 28601586A JP H0815596 B2 JPH0815596 B2 JP H0815596B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はLSIや超LSIを生産する電子工業において、そ
の中間製品である半導体ウエハーまたはチップ(以下半
導体ウエハーという。)の洗浄用の超純水を製造する方
法に関するものであり、特に原水を凝集沈殿、濾過、活
性炭処理、イオン交換処理、逆浸透膜装置、精密濾過、
紫外線照射処理等を組み合わせた一次側給水製造装置で
得られる一次純水を、末端において逆浸透膜装置を用い
てさらに処理して超純水を製造する方法に関するもので
ある。
〈従来の技術〉 LSIや超LSIを生産する電子工業においては、その中間
製品である半導体ウエハーの洗浄にあたり、その歩留ま
りを向上するために、イオンの量および微粒子の量をpp
bオーダーまで減少させるだけでなく、生菌数を10-1個/
mlまで減少させた、いわゆる超純水を必要とする。
従って従来ではかかる超純水を製造するにあたり、原
水を凝集沈殿装置、砂濾過器、活性炭濾過器、2床3塔
式純水製造装置、逆浸透膜装置、紫外線照射装置、混床
式ポリシャー等を組み合わせた一次側給水製造装置で可
能なかぎり高純度の一次純水を製造し、そして半導体ウ
エハーを洗浄する直前で当該一次純水をさらに超濾過膜
(UF膜)装置で処理し、いわゆる超純水を得、洗浄水と
して供している。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが最近になって製品の歩留まりを決定する要因
のひとつにT.O.C(全有機炭素)量も指摘され、T.O.Cの
量も少なければ、少ない程、製品の歩留まりが向上する
と言われ、イオン量、微粒子量、生菌数に加えてT.O.C
もその管理の対象となっている。水中に含まれるT.O.C
は逆浸透膜装置で除去可能であるが、逆浸透膜装置の後
段に種々の装置が設置されると、当該後段装置からT.O.
Cが溶出し、かつ当該溶出したT.O.Cは比較的低分子の有
機物に起因するもので、前述した超濾過膜装置ではその
ほとんどが除去できない。
従って半導体ウエハーを洗浄する直前で再度逆浸透膜
装置で処理することが考えられるが、このように末端に
逆浸透膜装置を用いると以下のような問題点が生ずる。
すなわち逆浸透膜装置はその構造上、細菌が発生し易
く、従って定期的に殺菌処理を実施する必要がある。
当該殺菌処理は通常1週間に1回、熱水あるいは0.5
〜1%の過酸化水素溶液で逆浸透膜装置を洗浄するもの
であるが、このような殺菌処理を実施しないと、逆浸透
膜装置から多量の生菌が漏洩する。従って半導体ウエハ
ーを洗浄する直前で逆浸透膜装置を用いるかぎり、当該
殺菌処理を省略することができない。
ところがこのような殺菌処理をすると、処理後におい
て透過水中に不純物が漏出するので、多量の純水で洗浄
せねばならない。
しかしながら当該純水は前述したごとく種々の装置に
よって高コストをかけて製造したものであり、これを逆
浸透膜装置の洗浄のために多量に消費することは甚だ不
経済である。
また逆浸透膜装置は、運転を休止し、水が滞留すると
比較的早期に細菌が発生するので、運転を休止すること
は好ましくない。
本発明は前記一次側給水製造装置で処理された一次純
水中に含まれるT.O.Cを逆浸透膜装置で除去するととも
に、細菌の発生を極力防止し、また細菌処理を実施しも
その処理水に不純物を全く漏洩させず、かつ洗浄用の純
水を可及的少量とすることを目的とするものである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は一次純水を紫外線照射装置、混床式ポリシャ
ー、逆浸透膜装置の順に処理して超純水を得ることを基
本フローとし、逆浸透膜装置をすくなくとも2系列以上
設置し、1系列の逆浸透膜装置を殺菌処理している間
に、他の系列の逆浸透膜装置で超純水を製造し、当該殺
菌処理後の逆浸透膜装置を用いて超純水を製造するとと
もに、超純水を製造していた他の系列の逆浸透膜装置を
続いて殺菌処理するように、殺菌処理と超純水の製造を
順に切り換えて行い、また前記殺菌処理は、熱水あるい
は過酸化水素溶液からなる殺菌液を逆浸透膜装置に通す
第1工程、一次純水で逆浸透膜装置を洗浄する第2工
程、一次純水を紫外線照射装置、混床式ポリシャーに通
した後、逆浸透膜装置に通し、その透過水を紫外線照射
装置の前段に循環する第3工程を順に行い、他の系列の
逆浸透膜装置を殺菌処理に切り換える直前まで前記第3
工程を継続するものであることを特徴とする。
〈作用〉 以下に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図面は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図
であり、1は一次純水貯槽、2は送水ポンプ、3は紫外
線照射装置、4は混床式ポリシャー、5は高圧ポンプ、
6a〜6dは逆浸透膜装置、7は過酸化水素溶液槽、8は洗
浄ポンプ、9は注入ポンプ、10はミキサーをそれぞれ示
し、11ないし38は弁である。
図面に示した例は、逆浸透膜装置6を4系列用いるも
のであり、本発明においては、当該複数系列の逆浸透膜
装置の内、1系列はかならず後述する工程よりなる殺菌
処理を行っており、他の系列で超純水を製造するもので
ある。
たとえば逆浸透膜装置6aが殺菌処理に切り換わった直
後から本発明を説明すると、逆浸透膜装置6bないし6dに
おいては、次のような超純水の製造を行う。
すなわち弁11、20を閉じるとともに、弁13、15、17、
23、26、29、34、36、38を開口して、一次純水供給管39
からの一次純水を、一次純水貯槽1、送水ポンプ2、紫
外線照射装置3、混床式ポリシャー4、高圧ポンプ5を
介して、逆浸透膜装置6bないし6dで処理する。このよう
な処理により一次純水中に含まれる生菌を紫外線照射装
置3によって殺菌し、また一次純水中に含まれる微量の
アルコール等の非電解質不純物を酸等の電解質に分解す
る。さらに混床式ポリシャー4によって一次純水中に含
まれる前述の酸あるいは他の電解質不純物を除去し、そ
して末端に設置した逆浸透膜装置6bないし6dによって、
残留する微量の微粒子、T.O.C等を除去し、半導体ウエ
ハーの洗浄水として最も適した超純水を製造し、超純水
配管40を介してユースポイントに供給する。なお非透過
水管41から得られる非透過水をたとえば一次側給水製造
装置側に回収すう。一方細菌処理のために一次純水の製
造を中断した逆浸透膜装置6aは直ちに以下の殺菌処理を
行う。
まず弁12、31を開口するとともに、洗浄ポンプ8、注
入ポンプ9を駆動し、過酸化水素溶液槽7内の過酸化水
素溶液を一次純水で希釈混合してミキサー10を介して逆
浸透膜装置6aに供給する第1工程を行う。逆浸透膜装置
に供給する過酸化水素溶液の濃度としては0.5〜1%程
度とし、まず逆浸透膜の表面を過酸化水素溶液で洗浄
し、その排液をブロー管42aから排出する。次いで弁21
も開口し、過酸化水素溶液を逆浸透膜に通過させ、その
透過排液をブロー管42bから排出する。
当該第1工程の前半部を約10分、後半部を約50分行う
が、このような過酸化水素溶液で処理することにより、
逆浸透膜あるいはモジュール内に付着した生菌およびス
ライム等を殺菌および剥離することができる。
このような第1工程が終了した後、次の第2工程を行
う。
すなわち注入ポンプ9の駆動を停止し、弁12、31、21
を開口したまま、洗浄ポンプ8からの一次純水を逆浸透
膜装置6aに供給し、過酸化水素溶液を置換および洗浄す
る操作を行う。当該第2工程は10〜20分程度で充分であ
る。
次いで以下の第3工程を行う。
まず弁31、21を開口したまま、弁11を開口するととも
に弁12を閉じ、洗浄ポンプ8の駆動を停止し、逆浸透膜
装置6bないし6dの供給水と同様なもの、すなわち紫外線
照射装置3、混床式ポリシャー4を通過した一次純水を
逆浸透膜装置6aに供給し、非透過水および透過水とも
に、ブロー管42aおよび42bから排出する。
当該排出を30〜60分程度行い、非透過水、および透過
水中に含まれる過酸化水素等の不純物の量が極微量にな
った時点で、弁31、21を閉じるとともに弁32、19を開口
し、非透過水を逆浸透膜装置6bないし6dと同様に非透過
水管41から取り出し、これを一次側給水製造装置側に回
収し、一次透過水を循環配管43を用いて紫外線照射装置
3の前段、すなわち図面のフローでは一次純水貯槽1に
循環する。
このような循環を行うことにより、その循環水はかな
らず紫外線照射装置3および混床式ポリシャー4を通過
するので、逆浸透膜装置6aの透過水中にたとえ微量の過
酸化水素あるいは他の不純物が含まれていても、これら
の不純物は紫外線照射により分解され、また当該分解に
より生ずる電解質は混床式ポリシャー4で効果的に除去
でき、かつその後段に位置する逆浸透膜装置で残留する
微粒子、T.O.C等の不純物を可及的に除去できるので、
半導体ウエハーの洗浄水として最も適した超純水を供給
することができる。
本発明における第3工程は、次の逆浸透膜装置たとえ
ば逆浸透膜装置6bを殺菌処理するまで継続して行う。
すなわち逆浸透膜装置はその構造上、殺菌が発生し易
く、まして処理を中断して水を滞留すると殺菌がより繁
殖し易くなる。
したがって本発明は末端に設置する逆浸透膜装置の運
転停止を極力を行わず、前述したごとくの第3工程を継
続して行う。
次に逆浸透膜装置6bを殺菌処理するが、この場合は前
述したと同様に相当する各弁の開閉を行い、逆浸透膜装
置6bを前述したと同様の殺菌処理をするとともに、逆浸
透膜装置6a、6c、6dによって超純水を製造して、超純水
配管40によりユースポイントに供給する。
本発明は以上説明したごとく、複数系列の逆浸透膜装
置を順に殺菌工程に切り換え、殺菌処理後の逆浸透膜装
置で超純水を製造するものである。
次に本発明に用いる逆浸透膜を説明する。
従来から逆浸透膜としては、酢酸セルローズ系膜、ポ
リアミド系膜、ポリアミド系とポリスルホン系の複合膜
等があるが、末端逆浸透膜装置においては、T.O.Cの除
去性能に優れ、かつそれ程高圧を要しなくとも透過水量
の大なるものが適している。
この点において、脱塩の目的のために従来から用いら
れている酢酸セルローズ系膜は膜基材そのものが菌類の
栄養源となり、菌類が極めて繁殖し易いという点で、末
端処理には適してなく、また従来から海水淡水化装置に
用いられているポリアミド系膜はT.O.Cの除去性能につ
いては申し分ないが、透過水量が少ない点で適していな
い。
一方ポリアミド系とポリスルホン系の複合膜は、T.O.
C除去性能に優れ、また透過水量も大きい。しかしなが
ら過酸化水素溶液で殺菌処理した後の洗浄において、透
過水の比抵抗の上昇が悪いという欠点を有している。
これらの逆浸透膜に対して、ポリビニルアルコール系
とポリスルホン系の複合膜は、膜の支持体としてポーラ
スなポリスルホン系膜を配し、その上部にポリビニルア
ルコール系の膜を配したもので、発明者等の実験によれ
ば、T.O.C除去性能に優れ、また透過水量が大であり、
さらに過酸化水素溶液で殺菌処理した後の洗浄において
も、透過水の比抵抗の上昇が早く、末端逆浸透膜装置に
使用する逆浸透膜として最も優れている。
よって本発明においては上述した理由によりポリビニ
ルアルコール系とポリスルホン系の複合膜を用いること
が好ましい。
なお上述した実施態様においては、殺菌液として過酸
化水素溶液を用いたが、耐熱性の逆浸透膜を用いること
により、殺菌液として熱水を使用することができ、また
熱水を殺菌液として用いる殺菌工程も殺菌液が変わるだ
けで殺菌工程そのものは前述の工程と全く同様にして行
う。
〈効果〉 以上説明したごとく、本発明は一次純水を紫外線照射
装置、混床式ポリシャーで処理し、次いで末端に設置し
た逆浸透膜装置で処理するので、生菌、電解質、微粒
子、T.O.C等のあらゆる不純物を可及的に除去した超純
水を得ることができる。
また逆浸透膜装置を複数系列設置し、その内1系列を
常に殺菌処理、他系列を超純水の製造に用い、かつ複数
系列の逆浸透膜装置を順に殺菌処理に切り換えるので、
逆浸透膜装置を効率的に運用することができ、したがっ
て、装置の設置コストを低減し得ることができる。また
逆浸透膜装置は殺菌処理および超純水の製造と連続して
運転されるので、水が滞留することがなく、細菌の発生
を極力防止することができる。
さらに殺菌処理の最終工程である第3工程から得られ
る透過水および非透過水の大半を循環使用するので、洗
浄用の純水を可及的に少量とすることができる。
また当該第3工程により循環する透過水中に過酸化水
素等の不純物がたとえ含まれていたとしても、紫外線照
射装置、混床式ポリシャーを必ず通過するので、得られ
る超純水中にこれらの不純物が混入することを完全に防
止することができる。
以下に本発明の実施例を説明する。
実施例 原水を凝集沈殿濾過処理し、次いで活性炭濾過器、2
床3塔式純水製造装置、混床式ポリシャー、精密濾過器
で処理することにより得た一次純水を一次純水貯槽に貯
留し、この一次純水を、図面に示したフローに順じて紫
外線照射装置、混床式ポリシャーで処理した後、スパイ
ラル型のポリビニルアルコール系とポリスルホン系の複
合膜を装置した逆浸透膜装置で処理して超純水を得た。
なお、当該逆浸透膜装置は2系列用い、一方の逆浸透
膜装置で超純水の製造を3,000時間行った後、他方の殺
菌処理の第3工程を行っている逆浸透膜装置を超純水の
製造に切り換え、一方の逆浸透膜装置を殺菌処理すると
いうように、超純水の製造と殺菌処理を交互に行った。
なお殺菌処理は以下の工程に従った。
すなわち殺菌液として0.5%過酸化水素溶液を用い、
まず透過水側の弁を閉じ、非透過水側の弁を開口して当
該殺菌液で逆浸透膜の膜面を10分間洗浄し、次いで透過
水側の弁も開口して、殺菌液を逆浸透膜に50分間透過さ
せた(第1工程)。
次いで一次純水を逆浸透膜に10分間供給して、非透過
水および透過水ともにブローすることにより逆浸透膜装
置を洗浄し(第2工程)、次いで紫外線照射装置、混床
式ポリシャーに通過させた一次純水を逆浸透膜装置に供
給し、約60分間のみ透過水および非透過水ともにブロー
した。続いて、透過水を一次純水貯槽に循環する操作
(第3工程)を行い、当該逆浸透膜装置を超純水の製造
に切り換えるまで当該循操作を続行した。
このような殺菌処理と、超純水の製造を交互に続行し
たところ、逆浸透膜装置から得られる透過水の水質は第
1表の通りであった。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図で
ある。 1…一次純水貯槽、2…送水ポンプ 3…紫外線照射装置、4…混床式ポリシャー 5…高圧ポンプ、6…逆浸透膜装置 7…過酸化水素溶液槽、8…洗浄ポンプ 9…注入ポンプ、10…ミキサー 11〜38…弁、39…一次純水供給管 40…超純水配管、41…非透過水管 42…ブロー管、43…循環配管
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/50 531 Q 540 B 550 H 560 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次側給水製造装置で得られる一次純水を
    紫外線照射装置、混床式ポリシャー、逆浸透膜装置の順
    に処理して超純水を製造するにあたり、逆浸透膜装置を
    すくなくとも2系列以上設置し、1系列の逆浸透膜装置
    を殺菌処理している間に、他の系列の逆浸透膜装置で超
    純水を製造し、当該殺菌処理後の逆浸透膜装置を用いて
    超純水を製造するとともに、超純水を製造していた他の
    系列の逆浸透膜装置を続いて殺菌処理するように殺菌処
    理と超純水の製造を順に切り換えて行い、前記殺菌処理
    は、熱水あるいは過酸化水素溶液からなる殺菌液を逆浸
    透膜装置に通す第1工程、一次純水で逆浸透膜装置を洗
    浄する第2工程、一次純水を紫外線照射装置、混床式ポ
    リシャーに通した後、逆浸透膜装置に通してその透過水
    を紫外線照射装置の前段に循環する第3工程を順に行
    い、他の系列の逆浸透膜装置を殺菌処理に切り換える直
    前まで前記第3工程を継続するものであることを特徴と
    する超純水の製造方法。
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