JPH06134457A - 超純水の製造システム及び製造方法 - Google Patents

超純水の製造システム及び製造方法

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JPH06134457A
JPH06134457A JP31278692A JP31278692A JPH06134457A JP H06134457 A JPH06134457 A JP H06134457A JP 31278692 A JP31278692 A JP 31278692A JP 31278692 A JP31278692 A JP 31278692A JP H06134457 A JPH06134457 A JP H06134457A
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JP
Japan
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exchange resin
ion
ultrapure water
ion exchange
mixed
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JP31278692A
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English (en)
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Yasuyuki Yagi
康之 八木
Nobuko Hashimoto
信子 橋本
Yasunari Uchitomi
康成 内富
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超純水の安定供給が可能であり、かつ使用可
能なイオン交換樹脂を廃棄することのない経済的な超純
水製造システムの開発。 【構成】 イオン交換樹脂装置を含む超純水の製造シス
テムにおいて、非再生型陽イオン交換樹脂と非再生型陰
イオン交換樹脂とを混合した混床型イオン交換樹脂装置
を直列に2段設置し、前段の混床型イオン交換樹脂装置
5と後段の混床型イオン交換樹脂装置6との間にイオン
検出装置8を設置し、前段のイオン交換樹脂装置への流
入管と該装置からの流出管とを弁12を介して連結する
バイパス管13を付設したことを特徴とする超純水の製
造システムである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超純水の製造システム及
び製造方法に係り、特に非再生型陽イオン交換樹脂と非
再生型陰イオン交換樹脂とを混合した混床型イオン交換
樹脂装置を含む超純水の製造システム及び該システムを
用いた超純水の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の洗浄用水として使用される超純
水は、通常、一次純水を原水として製造される。すなわ
ち、一次純水中に含まれている微量の有機物、微粒子、
イオンなどを更に低濃度にまで除去することが超純水製
造システムの役割である。したがって、超純水製造シス
テムには、これら不純物を除去する紫外線酸化装置、イ
オン交換樹脂装置、限外濾過装置などが設置されてお
り、定期的に各単位装置のメンテナンスが行われる。
【0003】前記のような不純物が超純水中に存在する
と、半導体デバイス洗浄時に表面汚染の原因となり、結
果としてデバイス性能を大幅に低下させる。特に、ナト
リウム等の金属イオンは、極微量でも影響率が大きいと
されており、このような金属イオンを除去するイオン交
換装置の性能維持に関しては細心な注意が必要となって
いる。
【0004】超純水の製造システム内のイオン交換装置
としては、非再生型の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂とを混合した、いわゆる混床型イオン交換樹脂装置
が採用されている。このイオン交換樹脂装置のイオン除
去性能が低下した場合には、速やかに装置内部のイオン
交換樹脂を更新する必要があるが、通常の更新作業では
装置を一時停止しなければならない。このため、必然的
にイオン交換樹脂の更新作業は、半導体工場が作業停止
する機会に実施することになり、使用可能なイオン交換
樹脂をも廃棄することが多い。また、イオン交換樹脂の
使用率を高めようとすると水質変動に対応できずにイオ
ン交換樹脂のブレイクによる水質の悪化を招く危険があ
り、極端な場合には半導体の製造を停止することにもな
りかねない。
【0005】したがって、現状の超純水の製造システム
においては、余裕のあるイオン交換樹脂量を充填し、定
期的に更新する方法が採用されている。このような装置
構成においては前記のように使用可能なイオン交換樹脂
をも廃棄するため効率的なシステムとは言えないし、省
資源の点からも問題である。さらに、このような、単一
のイオン交換装置だけを備えた構成では、一次純水製造
システムの異常などに対しても影響を受けやすく、時
々、半導体工場の稼働時にイオンブレイクする事故も起
こり、高純度の超純水を供給する超純水の製造システム
の性能安定化においても充分とは言えない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、超純水の安
定供給が可能であり、かつ使用可能なイオン交換樹脂を
廃棄することのない経済的な超純水製造システムを提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来単一槽で
構成されているため、装置停止時にしか樹脂の更新が不
可能であった混床型イオン交換樹脂装置を2槽構造と
し、前段の混床型イオン交換樹脂装置と後段の混床型イ
オン交換樹脂装置との間でイオン量を検出し、イオンブ
レイクを検知した時点で前段のイオン交換樹脂のみを更
新するように構成することによって前記目的を達成した
ものである。
【0008】すなわち、本発明による超純水の製造シス
テムは、イオン交換樹脂装置を含む超純水の製造システ
ムにおいて、非再生型陽イオン交換樹脂と非再生型陰イ
オン交換樹脂とを混合した混床型イオン交換樹脂装置を
直列に2段設置し、前段の混床型イオン交換樹脂装置と
後段の混床型イオン交換樹脂装置との間にイオン検出装
置を設置し、前段のイオン交換樹脂装置への流入管と該
装置からの流出管とを弁を介して連結するバイパス管を
付設したことを特徴とする。
【0009】また、本発明による超純水の製造方法は、
上記超純水の製造システムを用いてイオン検出装置で前
段の混床型イオン交換樹脂装置のイオン除去性能の低下
を検知し、イオンブレイクが検出された時点で、前段の
混床型イオン交換樹脂装置内のイオン交換樹脂のみを新
樹脂に更新し、その間は後段の混床型イオン交換樹脂装
置のみに通水することを特徴とする。
【0010】
【実施例】次に、図示した実施例に基づいて本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれによって制限さ
れるものではない。
【0011】図1は、本発明の一実施例を示す超純水の
製造システムの略示系統図である。このシステムの主な
装置構成は、一次純水供給システム1からの一次純水を
貯留する超純水タンク2と超純水ポンプ3、紫外線酸化
装置4、前段の混床型イオン交換樹脂装置5、後段の混
床型イオン交換樹脂装置6及び限外濾過装置7から成
る。この超純水の製造システムにおいては、前段の混床
型イオン交換樹脂装置5と後段の混床型イオン交換樹脂
装置6との間にイオン検出装置8が設置されている。使
用しうるイオン検出装置としては、イオン濃度を検出す
る導電率計、比抵抗計などが挙げられる。製造された超
純水は、限外濾過装置7の出口に比抵抗計などのイオン
検出装置、微粒子計、TOC計などを設置して水質管理
され、半導体洗浄装置などのユースポイント9に供給さ
れる。
【0012】図1に示した超純水の製造システムにより
超純水を製造する場合、紫外線酸化装置4から流出した
被処理液は、前段の混床型イオン交換樹脂装置5及び後
段の混床型イオン交換樹脂装置6に通水され、ここで一
次純水中に残存している微量の無機イオン及び超純水の
製造システム系内から溶出した無機イオン、さらには紫
外線酸化装置4により形成されたイオン性有機物が除去
される。これらのイオン性物質は、前段の混床型イオン
交換樹脂装置5によってその大半が除去され、最終的に
限外濾過装置7で微粒子が除去され、超純水となり、ユ
ースポイント9において半導体の洗浄などに用いられる
が、未使用の超純水は、一部超純水タンク2に返送され
る。超純水の製造システムは、この通水−不純物除去を
連続的に繰り返すことによって常に高純度な水質を維持
している。
【0013】前段の混床型イオン交換樹脂装置5は、前
記のように超純水中のイオン性物質を除去する過程で通
水時間に応じて徐々にイオンブレイクに近づく。二つの
イオン交換樹脂装置の間に設置したイオン検出装置8
は、このイオンブレイクを検知し、前段の混床型イオン
交換樹脂の更新時期を表示・警報する。本発明のシステ
ムにおいては、イオン検出装置8からの警報によって、
弁10及び11が閉じられ、弁12が開放されてバイパ
ス管13に被処理水が流れ、自動的に前段の混床型イオ
ン交換樹脂装置5をバイパスし、後段の混床型イオン交
換樹脂装置6で被処理液中の無機イオンを除去するとと
もに、その間に前段のイオン交換樹脂の更新を行う。し
たがって、超純水の製造システムの停止時に限らず、樹
脂の更新が必要な任意の時点で更新が可能である。さら
に、前段のイオン交換樹脂をブレイク状態まで使用する
ことができるため、経済的である。なお、後段のイオン
交換樹脂のブレイクを検出するため、後段のイオン交換
樹脂装置と限外濾過装置との間にもイオン検出装置を設
置しておくのが好ましい(図示していない)。
【0014】図2は、半導体工場で実際に使用された廃
棄樹脂のイオン交換性能について調査した結果を示す。
調査には、一定量の廃棄イオン交換樹脂(図2にはA、
B及びCで示した)及び未使用のイオン交換樹脂(図2
にDで示した)を用いて、逆浸透装置の透過水を通水し
た。図2に示すように更新終了時の廃棄イオン交換樹脂
には、まだ、20〜40%のイオン交換能力があり、従
来の定期的な樹脂の更新では未使用樹脂を多量に廃棄す
ることとなる。
【0015】本発明の大きな効果は、超純水の製造シス
テムを停止することなく樹脂の更新を行いうる点にある
が、図2に示した結果によれば、本発明の製造システム
及び本発明の方法を採用することにより、少なくとも2
0%の樹脂使用量を削減できることになり、著しく経済
的である。また、従来の単一構造のイオン交換樹脂装置
を用いた場合には、無機イオンよりもTOC(Total Or
ganic Carbon)成分であるイオン性の有機物のリークが
早く生じるケースもあり、このような異常時においても
本発明は有利である。
【0016】さらに、最近の超純水の製造システムにお
いては、紫外線酸化装置4の後段に紫外線酸化で形成し
たイオン性有機物を除去するアニオン交換樹脂を設置
し、その後段に混床式イオン交換樹脂装置を組み込むこ
とが主流となってきている。この形式のシステムに本発
明を適用する場合には、紫外線酸化装置4の次にアニオ
ン交換樹脂、次いで前段及び後段の混床型イオン交換樹
脂の3相構成でイオン交換を行うこととなる。
【0017】
【発明の効果】本発明による超純水の製造システム及び
超純水の製造方法を用いれば、システムの稼働時でもイ
オン交換樹脂の更新作業を行うことができ、一次純水供
給システムの異常時、例えば、逆浸透装置のリーク成分
の増加、純水製造用イオン交換樹脂等の再生不良時など
による超純水製造システム内の混床式イオン交換樹脂の
異常早期ブレイクにも適切に対応することが可能とな
る。さらに、従来の定期更新方法に比べてイオン交換樹
脂の使用量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す超純水の製造システム
の略示系統図である。
【図2】未使用樹脂及び使用済み廃棄樹脂のイオン交換
性能を示す比抵抗の経時変化図である。
【符号の説明】
1 一次純水供給システム 2 超純水タンク 3 超純水ポンプ 4 紫外線酸化装置 5 前段のイオン交換樹脂装置 6 後段のイオン交換樹脂装置 7 限外濾過装置 8 イオン検出装置 9 ユースポイント 13 バイパス管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン交換樹脂装置を含む超純水の製造
    システムにおいて、非再生型陽イオン交換樹脂と非再生
    型陰イオン交換樹脂とを混合した混床型イオン交換樹脂
    装置を直列に2段設置し、前段の混床型イオン交換樹脂
    装置と後段の混床型イオン交換樹脂装置との間にイオン
    検出装置を設置し、前段のイオン交換樹脂装置への流入
    管と該装置からの流出管とを弁を介して連結するバイパ
    ス管を付設したことを特徴とする超純水の製造システ
    ム。
  2. 【請求項2】 イオン検出装置がイオン量を検知する導
    電率計又は比抵抗計である請求項1記載の超純水の製造
    システム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置を用いて、イオン検
    出装置で前段の混床型イオン交換樹脂装置のイオン除去
    性能の低下を検知し、イオンブレイクが検出された時点
    で、前段の混床型イオン交換樹脂装置内のイオン交換樹
    脂のみを新樹脂に更新し、その間は後段の混床型イオン
    交換樹脂装置のみに通水することを特徴とする超純水の
    製造方法。
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