JPH0630792B2 - 給水処理装置の処理方法 - Google Patents

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
造する給水処理装置の処理方法に関するものであり、特
に原水を凝集沈澱，濾過，活性炭処理，イオン交換処
理，逆浸透膜処理，精密濾過，紫外線照射処理等を組み
合わせた一次処理系の装置によって、処理して得られる
純水を、末端においてさらに処理していわゆる超純水を
製造する逆浸透膜装置を含む給水処理装置の処理方法に
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
留りを向上するために、イオンの量および微粒子の量を
ppbオーダーまで減少させるだけでなく、生菌数を１０
^-1個／m1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
を凝集沈澱装置，砂濾過機，活性炭濾過機，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処理系で処理して可能
なかぎり高純度の純水を製造し、そして半導体ウエハー
を洗浄する直前で当該純水をさらに限外濾過膜（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。

〈従来技術の問題点〉 ところが最近になって製品の歩留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
した限外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、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、従って定期的に熱水や過酸化水素溶液で殺菌処理を
実施する必要がある。

たとえば過酸化水素溶液で殺菌処理する場合は、通常一
週間に１回、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こ
ととなり、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、半導体ウエハー
の洗浄水に過酸化水素等の不純物が漏洩する危険があ
り、従って当該過酸化水素等の不純物の漏洩に対して充
分に安全性を確保する必要性から、殺菌処理後に多量の
純水で洗浄せねばならないが、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純水で
あり、これを逆浸透膜装置の洗浄のために多量に用いる
ことは甚だ不経済である。

〈発明の目的〉 本発明は前記一次処理系で処理された純水中に含まれる
Ｔ．Ｏ．Ｃを逆浸透膜装置で除去するとともに、殺菌処
理を実施してもその処理水に過酸化水素等の不純物を全
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〉 本発明は一次処理系で処理された純水を前段の逆浸透膜
装置で処理して、その透過水を次いで紫外線照射装置、
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を用いる混床式ポ
リシャーで処理し、次いで再び後段の逆浸透膜装置で処
理することにより超純水を得ることを基本フローとし、
当該逆浸透膜装置の殺菌処理に関しては、後段の逆浸透
膜装置のみを殺菌処理し、さらに殺菌処理を終了した逆
浸透膜装置を前記基本フローに復帰させる際には前段の
逆浸透膜装置として用いることを特徴とするものであ
る。

以下に本発明を殺菌処理として、過酸化水素溶液を用い
た場合について、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は第１逆浸透膜装置、２は第２逆浸透膜装置、
３は滞留槽、４は紫外線照射装置、５は混床式ポリシャ
ーを示す。

まず本発明における超純水の製造工程を説明すると、一
次処理系から供給される純水６を高圧ポンプ７で加圧し
て弁８を介して殺菌処理後の第１逆浸透膜装置１に供給
し、ここで純水６中に含まれているＴ．Ｏ．Ｃ，微粒
子，細菌等を除去し、その透過水を弁９、配管１０を介
して滞留槽３に送水する。一方非透過水１１は一次処理
系に循環回収する。

次いで滞留槽３内の透過水を低圧ポンプ１２により紫外
線照射装置４に供給し、ここで再度殺菌する。なお滞留
槽３を設置しない場合は、第１逆浸透膜装置１の透過水
を直接紫外線照射装置４に供給することになる。

第１逆浸透膜装置１は後述する殺菌工程で述べるごとく
過酸化水素溶液で殺菌処理した直後のものなので、その
透過水に微量の過酸化水素が含まれている場合がある
が、当該透過水を紫外線照射装置４で紫外線処理するこ
とにより当該残留する過酸化水素を分解除去することが
できる。

このような紫外線処理後の処理水を次いで混床式ポリシ
ャー５で処理する。

たとえ高純度の純水でも紫外線照射処理すると一般にそ
の比抵抗値が低下するが、本発明では紫外線照射後に混
床式ポリシャー５で処理するので、ここで極限値まで比
抵抗値を上昇させることができる。

本発明に用いる混床式ポリシャー５は、充分に再生され
たＨ形カチオン交換樹脂とＯＨ形アニオン交換樹脂の混
合樹脂を充填した再生機構を有していない、いわゆる混
床式カートリッジを用いるが、再生機構を有する通常の
混床式ポリシャーを用いても差し支えない。

次いで当該混床式ポリシャー５の処理水を高圧ポンプ１
３により加圧し、弁１４を介して第２逆浸透膜装置２に
供給し、ここで最終的にＴ．Ｏ．Ｃを除去した透過水で
ある超純水を得、当該超純水を弁１５を介して半導体ウ
エハー洗浄工程へ送給する。なお生ずる非透過水１１は
一次処理系に循環回収する。

このように処理の最終段に逆浸透膜装置を設置している
ので、その前段の処理装置たとえば混床式ポリシャーに
用いるイオン交換樹脂の劣化等に起因してたとえ微量の
Ｔ．Ｏ．Ｃが漏洩しても最終段の逆浸透膜装置で当該
Ｔ．Ｏ．Ｃを可及的に低減することができる。

次に本発明における殺菌工程を説明する。

前述した超純水の製造工程を一定時間行った後、第２逆
浸透膜装置２を以下のような殺菌処理するため、通水フ
ローから切り離す。

すなわち高圧ポンプ７の手前で弁２２を開口して過酸化
水素水を注入し、純水６で希釈した過酸化水素溶液を弁
１７を介して第２逆浸透膜装置２に供給し、過酸化水素
を含む透過水を弁２１を介して排出し、また過酸化水素
を含む非透過水も排出する。当該殺菌処理は0.5〜１％
の過酸化水素溶液で２時間程度洗浄するものであるが、
特に過酸化水素溶液処理に限定されず、要は逆浸透膜の
膜面に付着した殺菌類を殺菌できる処理であればよい。

前記過酸化水素溶液の洗浄が終了したら、次いで弁２２
を閉じ、純水６のみを第２逆浸透膜装置２に送給し、洗
浄を行う。当該洗浄は約１時間程度で充分である。

このような殺菌処理をしている間に、第１逆浸透膜装置
１は運転を中断してもよいが、以下のような運転を行う
ことも可能である。すなわち滞留槽３の滞留水を低圧ポ
ンプ１２、紫外線照射装置４、混床式ポリシャー５、高
圧ポンプ１３、弁１６を介して第１逆浸透膜装置１に供
給し、得られる透過水である超純水を弁２０を介して半
導体ウエハー洗浄工程へ送給する。

すなわち後段の逆浸透膜装置を殺菌処理している間に、
前段として用いていた第１逆浸透膜装置１のみを用い、
透過処理を続行するものである。

本実施態様のごとく２基の逆浸透膜装置の中間に滞留槽
３を設置することにより、一方の逆浸透膜装置を殺菌処
理している間でも、当該滞留水を被処理水として透過水
を連続的に供給することができる。

第２逆浸透膜装置２の殺菌処理が終了したら、第２逆浸
透膜装置２を前段に位置させるとともに、当該殺菌処理
の直前までに前段に用いていた第１逆浸透膜装置１を後
段に位置させて超純水の製造工程を再開する。すなわ
ち、純水６を高圧ポンプ７で加圧いて、弁１７を介して
第２逆浸透膜装置２に供給し、その透過水を弁１９、配
管１０を介して滞留槽３に送給し、当該滞留槽３内の滞
留水を低圧ポンプ１２、紫外線照射装置４、混床式ポリ
シャー５、高圧ポンプ１３、弁１６を介して第１逆浸透
膜装置１に供給し、得られる透過水である超純水を弁２
０を介して半導体ウエハー洗浄工程へ送給する。殺菌処
理した直後の第２逆浸透膜装置２の透過水に、たとえ微
量の過酸化水素が残留していても、前述したごとく、当
該透過水を紫外線照射するので分解除去することができ
安全である。なお前述したと同様に滞留槽３を設置しな
い場合は、第２逆浸透膜装置２の透過水を直接紫外線照
射装置４に供給することになる。

次に本発明における殺菌工程を再び説明する。

上記の超純水の製造工程を一定時間行った後、第１逆浸
透膜装置１を通水フローから切り離し、殺菌処理する。
すなわち高圧ポンプ７の手前で弁２２を開口して過酸化
水素を注入し、純水６で希釈した過酸化水素溶液を弁８
を介して第１逆浸透膜装置１に供給し、過酸化水素を含
む透過水を弁１８を介して排出し、また過酸化水素を含
む非透過水も排出する。

一方殺菌処理をしている間に、前述したと同様に第２逆
浸透膜装置２は運転を中断してもよいし、以下のような
運転を行うこともできる。すなわち滞留槽３の滞留水を
低圧ポンプ１２、紫外線照射装置４、混床式ポリシャー
５、高圧ポンプ１３、弁１４を介して第２逆浸透膜装置
２に供給し、得られる透過水である超純水を弁１５を介
して半導体ウエハー洗浄工程へ送給する。

第１逆浸透膜装置の殺菌工程が終了したら、一次処理系
から供給される純水６を第１逆浸透膜装置１、紫外線照
射装置４、混床式ポリシャー５、第２逆浸透膜装置２の
順に処理する超純水の製造工程を再開するものである。

〈発明の効果〉 以上説明したごとく、本発明は超純水の給水処理装置の
最終段に逆浸透膜装置を設置しているので、水中のＴ．
Ｏ．Ｃを可及的に低減することができるとともに、２基
の逆浸透膜装置を巧みに組み合わせ、かつ２基の逆浸透
膜装置の間に紫外線照射装置と混床式ポリシャーを設置
しているので、殺菌処理をしても最終処理水に過酸化水
素等の不純物が漏洩することを極力排除することができ
る。

すなわち殺菌処理後の逆浸透膜装置を通水処理工程に復
帰させる際には必ず前段とすることにより、たとえ過酸
化水素等の不純物が透過水に漏洩しても後段の紫外線照
射装置でこれを分解することができ、かつ紫外線照射装
置によって比抵抗値が低下してもその後段の混床式ポリ
シャーで電解質を極限値まで除去でき、さらにたとえ混
床式ポリシャーからＴ．Ｏ．Ｃが漏洩したとしても後段
の逆浸透膜装置でこれを可及的に低減することができ
る。

さらに殺菌処理後に前段として用いられる逆浸透膜装置
は、後段の逆浸透膜装置を殺菌処理するまでの間、透過
処理中に充分に洗浄されるので、当該前段に用いた逆浸
透膜装置を後段として用いる時は、過酸化水素等の不純
物が完全に洗浄されており、したがって最終処理水に過
酸化水素等の不純物が漏洩することは全くない。

このように２基の逆浸透膜装置を巧みに用い、殺菌処理
後の逆浸透膜装置を常に前段とし、殺菌処理後に微量残
留する過酸化水素等の不純物を逆浸透膜装置の透過処理
中に洗浄することができるので、殺菌処理後に用いる洗
浄水の使用量を大幅に低減することができる。

以下に本発明の実施例を説明する。

実施例 除濁濾過装置で除濁した原水を２床３塔式純水製造装置
で処理し、その処理水を真空脱気塔で脱気後、混床式純
水製造装置で処理し、当該純水を純水槽へ貯水した。こ
の純水を前段の低圧逆浸透膜装置へ高圧ポンプで送水し
た。その時の圧力は１８kg/cm²Ｇである。

当該透過水を紫外線照射装置、混床式カートリッジで処
理した後、高圧ポンプで後段の低圧逆浸透膜装置へ送水
した。後段の逆浸透膜装置については、９時間透過処理
をした後に１回の割りで、0.5％過酸化水素溶液で２時
間殺菌処理し、その後純水で１時間洗浄を行った。

このような殺菌処理を順に行い、殺菌処理をした逆浸透
膜装置を常に前段とし、運転を3,000時間続行したとこ
ろ、後段逆浸透膜装置の透過水の水質は第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……第１逆浸透膜装置、２……第２逆浸透膜装置 ３……滞留槽、４……紫外線照射装置 ５……混床式ポリシャー、６……純水 ７……高圧ポンプ、８……弁 ９……弁、１０……配管 １１……非透過水、１２……低圧ポンプ １３……高圧ポンプ、１４〜２２……弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｊ 8014−4Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次処理系で製造された純水を前段の逆浸
   透膜装置で処理し、次いで紫外線照射装置、混床式ポリ
   シャーの順に処理し、次いで後段の逆浸透膜装置で処理
   して超純水を製造する給水処理装置の処理方法であっ
   て、逆浸透膜装置を殺菌処理するに際しては後段に位置
   する逆浸透膜装置のみを殺菌処理し、また当該殺菌処理
   後に超純水の製造を再開するに際しては、殺菌処理を終
   了した後段の逆浸透膜装置を前段に、殺菌処理の直前ま
   でに前段に位置していた逆浸透膜装置を後段にそれぞれ
   位置させて超純水の製造を行うことを特徴とする給水処
   理装置の処理方法。