JPH04110086A - 超純水輸送配管システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子の製造分野で好適に適用される超
純水輸送配管システムに関する。

（従来の技術） 従来、半導体素子の製造において、半導体素子表面の洗
浄に使用される超純水は、原水を逆浸透膜装置、イオン
交換装置、紫外線殺菌器、非再生型純水器、端末濾過装
置又は最終濾過装置を介して、順次不純物を除去しなが
ら高純度化することによって製造される。

上記の各種装置間は超純水輸送配管材料によって連結さ
れており、これらの配管材料として５、ポリ塩化ビニル
１．塩素化ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑
性樹脂が使用或いは提案されている（例えば配管技術’
８７．１２゜Ｐ　５２〜５８参照）。

ところが、このような熱可塑性樹脂からなる超純水の輸
送配管材料を使用する場合は、樹脂の種類により程度の
差はあるが、イオン性物質や有機物質が超純水中に溶出
し、超純水の純度が低下するという問題がある。

このように純度が低下した超純水で半導体素子表面を洗
浄すると、表面に付着した極くわずかのイオン性物質が
素子の機能を阻害し、製品の歩留りが低下したり、その
性能が低下したりする。また、溶出した有機物質により
超純水に微生物が繁殖してさらに水の純度が低下する。

（発明が解決しようとする課題） 超純水に繁殖する微生物については、一般に過酸化水素
水を配管に通して洗浄殺菌する方法や、８０〜１００　
’Ｃ近くまで加熱された超純水を配管に通して加熱殺菌
する方法が行われている。

ところが、溶出したイオン性物質による汚染は防止でき
ず、半導体素子の集積度が高度化するに伴って、例えば
電気伝導度が２〜５μｓ／ｃＩ１１以下、全有機炭素量
が１００〜４００　ｐｐｂ以下であるような高純度の水
（超純水）、特にイオン性物質の溶出が極めて少ない超
純水の輸送配管材料が要求されている。

本発明は、このような要求に応えるものであり、本発明
の目的とするところは、イオン性物質の溶出が極めて少
ない超純水輸送配管システムを提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、耐熱性及び耐熱水性に優れ、
しかもイオン性物質の溶出が極めて少ない超純水輸送配
管システムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の超純水輸送配管システムは、超純水の輸送配管
システムにおいて、少なくとも端末濾過装置又は最終濾
過装置以降に、熱可塑性樹脂に無機のＯＨ型陰イオン交
換体又は／及び無機のＨ型陽イオン交換体が含有されて
なる樹脂組成物で構成される配管材料を使用することを
特徴とする。

本発明において、配管材料を構成する樹脂としては、例
えば射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、圧縮成形
法等の方法による溶融成形が可能な熱可塑性樹脂を用い
る。

このような熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、塩
素化ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサ
ルファイド、フン素樹脂、例えばテトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン−エチレン共重合体、クロロトリフルオロエ
チレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等が
挙げられる。

本発明の超純水輸送配管システムにおいては、一般に過
酸化水素水による洗浄殺菌や８０〜１００℃近くの超純
水による加熱殺菌が行われる場合が多い、特に、殺菌効
果が高く短時間で完全殺菌が可能な後者の加熱殺菌が好
適に採用される。

それゆえ、本発明において、配管材料を構成する樹脂は
、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエー
テルケトン等の耐熱性及び耐熱水性の良い結晶性熱可塑
性樹脂が好ましく、特にガラス転移温度（示差走査熱量
計で測定）が１０℃以上の結晶性熱可塑樹脂が好ましい
。

なお、本発明に用いる配管材料は、超純水を輸送するも
のであるから、耐水性を有する樹脂でなければならない
。この場合、一般にＪＩＳ　Ｋ７２０９による吸水率が
０．５重量％以下の樹脂が使用される。

本発明に用いる配管材料は、このような熱可塑樹脂に無
機のＯＨ型陰イオン交換体又は／及び無機のＨ型陽イオ
ン交換体が含有されてなる樹脂組成物で構成される。

無機のＯＨ型陰イオン交換体としては、水酸化ジルコニ
ウム（主に水和酸化ジルコニウム）、水和酸化トリウム
、水和酸化クロム、水和酸化スズ、水和酸化チタン、水
和酸化ニオブ、水和酸化タングステン、水和酸化タンタ
ル、水和酸化バナジウム等がある。これ等の中でも水酸
化ジルコニウムが安定性とイオン交換能力の点で好適に
用いられる。

また、無機のＨ型陽イオン交換体としては、リン酸ジル
コニウム、タングステン酸ジルコニウム、モリブデン酸
ジルコニウム等がある。これ等の中でもリン酸ジルコニ
ウムが安定性とイオン交換能力の点で好適に用いられる
。

これ等のＯＨ型陰イオン交換体又は／及びＨ型陽イオン
交換体は、熱可塑樹脂１００重量部に対して一般に０．
００１〜４０重量部の範囲で含有される。含有量が０．
００１重量部以下では、樹脂に残留されているイオン性
物質の交換反応が充分でない。逆に、含有量が４０重量
部以上では、通常の押出成形機や射出成形機による成形
加工が困難となる。

本発明に用いる配管材料は、例えば熱可塑樹脂を粉末状
に粉砕し、これに適量のＯＨ型陰イオン交換体又は／及
びＨ型陽イオン交換体を混合しこれをパイプ、継ぎ手、
バルブなどの各種配管材料に成形することにより得るこ
とができる。またベレント状の熱可塑樹脂に適量のＯＨ
型陰イオン交換体又は／及びＨ型陽イオン交換体を混練
しこれを上記のような各種配管材料に成形することによ
り得ることができる。

なお、上記の配管材料には、その目的を損なわない範囲
で、安定剤、滑剤、可塑剤、加工助剤、着色剤、補強剤
、充填剤等の添加剤が少量添加されていてもよい。

本発明の超純水輸送配管システムにおいては、このよう
な配管材料をイオン性物質等の不純物の溶出が最も問題
となりやすい、端末濾過装置又は最終濾過装置以降に必
ず使用する。このように配管システムを構成すれば、原
水から端末濾過装置又は最終濾過装置に至る配管システ
ムには従来の配管材料を使用し、且つ薬剤殺菌や加熱殺
菌を端末濾過装置又は最終濾過装置以降にしか行わなか
ったとしても、輸送される超純水の純度低下及び微生物
の繁殖は実用上問題とならない。

なお、好ましくは二次純水タンク以降の配管システム、
即ち二次純水タンクと紫外線殺菌器との間、非再生型純
水器と端末濾過装置又は最終濾過装置との間、及び端末
濾過装置又は最終濾過装置以降の配管システムに、上記
の配管材料が使用される。

また、本発明の超純水輸送配管システムは、好ましくは
電気伝導度が５μｓ／ｃｍ以下、全有機炭素量が３００
　ｐｐｂ以下の超純水の輸送に対して好適に適用される
。

（作用） 超純水輸送配管システムにおいては、少なくとも端末濾
過装置又は最終濾過装置以降に使用する配管材料が、熱
可塑性樹脂に無機のＨ型陽イオン交換体が適量含有され
てなる樹脂組成物で構成されると、樹脂に残留している
不純物の陽イオンとイオン交換体のＨ“イオンとがイオ
ン交換し、不純物の陽イオンはイオン交換体に捕捉され
樹脂から溶出することが防止され、その代わりにＨ゛イ
オン樹脂から溶出する。しかし、Ｈ＋イオンは水の成分
そのものであるから、この配管材料により輸送される超
純水には全く問題は生じない。

また、熱可塑性樹脂に無機のＯＨ型陰イオン交換体が適
量含有されていると、樹脂に残留している不純物の陰イ
オンとイオン交換体のＯＨイオンがイオン交換し、不純
物の陰イオンはイオン交換体に捕捉され樹脂から溶出す
ることが防止され、その代わりにＯＨ−イオンが樹脂か
ら溶出する。しかし、ＯＨ−イオンも水の成分そのもの
であるから、この配管材料により輸送される超純水には
全（問題は生じない。

（実施例） 以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。

なお、以下の実施例及び比較例で用いた超純水製造シス
テムは、原水の凝集槽、二種濾過器、濾過水槽、逆浸透
膜装置、−次純水タンク、脱気器、イオン交換装置、二
次純水タンク、紫外線殺菌器、非再生型純水器、端末濾
過装置をこの順に介し、実際に超純水を使用する箇所（
ユースポイント）まで配管材料によって連結した。

そして、端末濾過装置以降の配管形式は、供給／返送組
合せ配管方式（リバースリターン方式）と呼ばれる公知
の方法にしたがった。また、原水には水道水を使用した
が、この水道水の電気伝導度は約２６０μＳ／Ｃｌｌ１
、全有機物炭素量は約３５０　ｐｐｂであった。

夾搬帆上 テトラフルオロエチレン−バーフルロエチレン共重合体
（ネオフロンＰＦＡ　ＡＰ−２１０：ダイキン社製）１
００重量部と、水和酸化ジルコニウム（第−稀元素化学
社製）２重量部とを混合し、これを３５０℃で溶融混練
し押出成形機及び射出成形機により、呼び径１３Ａ（外
径２２　ｍ　）のパイプ及び継ぎ手を成形した。

原水から端末濾過装置までの配管材料として、従来のポ
リフッ化ビニリデン（ネオフロンＶＤＦＶＰ−８１０：
ダイキン社製）製パイプ及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を
使用し、端末濾過装置以降に上記のパイプ及び継ぎ手を
使用した。なお、端末濾過装置以降の系統を８℃で運転
して、毎時５００！の超純水を製造した。

このようにして７日間連続運転を行い、得られた超純水
の電気伝導度（イオン性物質の溶出性が評価できる）、
全有機炭素量（有機物質の溶出性が評価できる）を測定
し、また端末濾過装置以降の配管材料の外観（内面）変
化を観察した。その結果を第１表に示す。

スｌ肩文 テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合（ネオフロンＦＥＰ　ＮＰ−２０：ダイキン社製”
）　１００重量部と、水和酸化ジルコニウム（第−稀元
素化学社製）２重量部とを混合し、これを３２℃で溶融
混練し押出成形機及び射出成形機により、呼び径１３Ａ
（外径２２ｍｍ）のパイプ及び継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

１ｍ ポリクロロトリフルオロエチレン（ネオフロンＣＴＦＥ
　Ｍ−３００：ダイキン社製）１００重量部と、水和酸
化ジルコニウム（第−稀元素化学社製）２重量部とを混
合し、これを２６℃で溶融混練し押出成形機及び射出成
形機により、呼び径１３Ａ（外径２２＋＋ａｍ）のパイ
プ及び継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

実１１目ユ テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ネオフロ
ンＥＴＦＥ　ＥＰ−５２０：ダイキン社製）１００重量
部と、水和酸化ジルコニウム（第−稀元素化学社製）２
重量部とを混合し、これを３１℃で溶融混練し押出成形
機及び射出成形機により、呼び径１３Ａ（外径２２ｍｍ
）のパイプ及び継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

尖施件ｌ ポリフッ化ビニリデン（ネオフロンＶＤＦ　ＶＰ−８１
０＝ダイキン社製）１００重量部と、水和酸化ジルコニ
ウム（第−稀元素化学社製）２重量部とを混合し、これ
を２２０″Ｃで溶融混練し押出成形機及び射出成形機に
より、呼び径１３Ａ（外径２２１Ｉ１１）のパイプ及び
継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

夫隻■五 ポリフッ化ビニリデン（ネオフロンＶＤＦ　ＶＰ−８１
０：ダイキン社製）１００重量部と、水和酸化トリウム
（第−稀元素化学社製）２重量部とを混合し、これを２
２０　’Ｃで溶融混練し押出成形機及び射出成形機によ
り、呼び径１３Ａ（外径２２　ｍｍ　）のパイプ及び継
ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

１施阻工 実施例６において、原水から端末濾過装置までの配管材
料として、従来のポリフッ化ビニリデン製パイプ及び継
ぎ手に替えて従来の塩素化ポリ塩化ビニル製パイプ（Ｈ
Ｔエスロクリーンパイプ：種水化学社製）及び継ぎ手（
呼び径１３Ａ）を使用した。

それ以外は実施例６と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

ス１」Ｉ− 実施例６において、原水から端末濾過装置までの配管材
料として、従来のポリフン化ビニリデン製パイプ及び継
ぎ手に替えてポリ塩化ビニル製パイプ（エスロクリーン
パイプ：積水化学社製）及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を
使用した。

それ以外は実施例６と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

叉蓋貫■ ガラス転移温度１６２°Ｃのポリエーテルケトン（ピク
トレックスＰＥＫ　２２０Ｇ　　：アイ・シー・アイ・
ジャパン社製）１００重量部と、リン酸ジルコニウム（
新日本金属化学社製）１重量部と、水和酸化ジルコニウ
ム（第−稀元素化学社製）１重量部とを混合し、これを
４０℃で溶融混練し押出成形機及び射出成形機により、
呼び径１３Ａ（外径２２閣）のパイプ及び継ぎ手を成形
した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

災施医則 ガラス転移温度１４３°Ｃのポリエーテルエーテルケト
ン（ピクトレックスＰＥＥＫ　４５０Ｇ　：アイ・シー
・アイ・ジャパン社製）１００重量部と、リン酸ジルコ
ニウム（新日本金属化学社製）１重量部と、水和酸化ジ
ルコニウム（第−稀元素化学社製）１重量部とを混合し
、これを３８℃で溶融混練し押出成形機及び射出成形機
により、呼び径１３Ａ（外径２２閣）のパイプ及び継ぎ
手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

夷路桝旦 ポリエーテルエーテルケトン（ピクトレックスＰＥＥＫ
　４５０Ｇ　：アイ・シー・アイ・ジャパン社製）１０
０重量部と、リン酸ジルコニウム（新日本金属化学社製
）１重量部とを混合し、これを３８０℃で溶融混練し押
出成形機及び射出成形機により、呼び径１３Ａ（外径２
２ｍ５）のパイプ及び継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

支筒Ｕ ポリエーテルエーテルケトン（ピクトレックスＰＥＥＫ
　４５０Ｇ：アイ・シー・アイ・ジャパン社製）１００
重量部と、水和酸化ジルコニウム（第−稀元素化学社製
）１重量部を混合し、これを３８℃で溶融混練し押出成
形機及び射出成形機により、呼び径１３Ａ（外径２２閣
）のパイプ及び継ぎ手を成形した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

丈施医Ｕ 実施例１０において、原水から端末濾過装置までの配管
材料として、従来のポリフッ化ビニリデン製パイプ及び
継ぎ手に替えて、塩素化ポリ塩化ビニル製パイプ（ＨＴ
エスロクリーンパイプ）及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を
使用した。

それ以外は実施例１０と同様に行った。その結果を第１
表に示す。

支１■旦 実施例１０において、原水から端末濾過装置までの配管
材料として、従来のポリフッ化ビニリデン製パイプ及び
継ぎ手に替えてポリ塩化ビニル製パイプ（エスロクリー
ンパイプ）及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を使用した。

それ以外は実施例１０と同様に行った。その結果を第１
表に示す。

北藍貝ユ 原水からユースポイントに至る全ての配管材料として、
従来のポリフッ化ビニリデン製パイプ及び継ぎ手（呼び
径１３Ａ）を使用した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

北較■ｌ 原水からユースポイントに至る全ての配管材料として、
従来の塩素化ポリ塩化ビニル製パイプ（ＨＴエスロクリ
ーンパイプ）及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を使用した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

北較１− 原水からユースポイントに至る全ての配管材料として、
従来のポリ塩化ビニル製パイプ（エスロクリーンパイプ
）及び継ぎ手（呼び径１３Ａ）を使用した。

それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
に示す。

（以下余白） （発明の効果） 上述の通り、本発明の超純水輸送配管システムにおいて
は、少なくとも端末濾過装置又は最終濾過装置以降に使
用する配管材料が、熱可塑性樹脂に無機のＨ型陽イオン
交換体又は／及びＯＨ型陰イオン交換体が含有されてな
る樹脂組成物で構成されているので、樹脂に残留してい
る不純物の陽イオン又は／及び陰イオンはイオン交換反
応によってイオン交換体に捕捉されて樹脂から溶出する
ことが防止され、その代わりに水の成分であるＨ゛イオ
ンは／及びＯＨ−イオンが樹脂から溶出する。

また、ガラス転移温度が１０℃以上の結晶性熱可塑性樹
脂を用いることにより、耐熱性及び耐熱水性の優れた超
純水輸送配管システムが構成される。

したがって、本発明の超純水輸送配管システムは、半導
体素子表面の洗浄に用いる超純水の輸送に好適に使用さ
れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超純水の輸送配管システムにおいて、少なくとも端
   末濾過装置又は最終濾過装置以降に、熱可塑性樹脂に無
   機のＯＨ型陰イオン交換体又は／及び無機のＨ型陽イオ
   ン交換体が含有されてなる樹脂組成物で構成される配管
   材料を使用することを特徴とする超純水輸送配管システ
   ム。 ２、無機のＯＨ型陰イオン交換体として水酸化ジルコニ
   ウムを用い、無機のＨ型陽イオン交換体としてリン酸ジ
   ルコニウムを用いることを特徴とする請求項１記載の超
   純水輸送配管システム。 ３、熱可塑性樹脂としてガラス転移温度が１０℃以上の
   結晶性熱可塑樹脂を用いることを特徴とする請求項１又
   は２記載の超純水輸送配管システム。 ４、熱可塑性樹脂として、フッ素樹脂、ポリエーテルケ
   トン、ポリエーテルエーテルケトンから選ばれる樹脂を
   用いることを特徴とする請求項１又は２記載の超純水輸
   送配管システム。