JPH07251157A

JPH07251157A - 超純水加熱装置

Info

Publication number: JPH07251157A
Application number: JP4677394A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kurokawa; 秀昭黒川; Takayuki Matsumoto; 隆行松本; Kiyomi Funabashi; 清美船橋; Kazuhiko Takino; 和彦滝野
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【構成】蒸気発生器１０１，疎水性多孔質膜１０２，吸
収器１０３および常温の超純水の製造装置とから構成さ
れる。【効果】高温超純水を製造するため、従来の加熱面から
の構成材料の溶出による不純物の混入を防止でき、高純
度の高温超純水を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体（ＬＳＩ），ディ
スクおよびその他電子部品の洗浄に用いる超純水の製造
方法に係り、特に、高純度の高温超純水を製造する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体等の洗浄に用いる超純水
は、逆浸透膜，イオン交換樹脂，紫外線酸化・殺菌灯，
限外ろ過膜等の構成機器によって製造されており、それ
ぞれの要素機器によって、水中のイオン，全有機炭素
（ＴＯＣ），微粒子等の不純物を除去し、高純度の水を
得ている。現在における超純水は、その不純物イオン濃
度，ＴＯＣ濃度とも１μｇ／ｌ以下で測定も困難な状態
にある。しかし、半導体の集積度も年々増大し、ウエハ
上のトレンチ幅もサブミクロン時代に突入した。この結
果、従来の常温での超純水ではこのトレンチ溝に侵入で
きず、溝内に残留している汚染物質を洗浄・除去するこ
とが困難になってきた。そこで、常温の水に比べ、高温
の水の表面張力や粘度が小さいこと、さらには不純物の
溶解（洗浄）効果が大きい点を考慮して、高温超純水に
よるウエハの洗浄が検討されている。従来、この高温超
純水の製造は超純水を加熱することで得ている。この加
熱装置は極限までに純度を向上させた超純水の純度を損
なうことなく温度だけを上昇させなければならない。し
たがって、構成材料は耐熱性とともに溶出の小さいもの
が使用される。通常、高温超純水の温度は約８０℃で使
用されているため、その構成材料はＰＥＥＫ，ＰＶＤＦ
が使用されているが、加熱器（ヒータ）の材料は金属材
料、例えば、ステンレスやチタンが主流であり特に溶出
低減のために電解研磨、さらには不動態化処理が施され
ている。また、その加熱源は主に電気が使用されてい
る。この高温超純水製造装置に関する従来例には、半導
体基盤技術研究会編「超純水の科学」ｐ．２４０におけ
る“高温超純水システム”が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、この高温
超純水製造装置では、加熱器の構成材による、高温下で
の不純物溶出から生成水質が低下するという課題があっ
た。

【０００４】本発明の目的は原水となる超純水の純度を
損なうことなく所定の温度に加熱できる超純水の加熱装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】高温超純水製造装置にお
いて最も温度の高い部分は加熱器である。特に、電気ヒ
ータを使用する場合、装置小型化の観点から伝熱面積を
小さくとるとヒータ表面温度が高くなり、液温８０℃に
対してヒータの表面温度は数百度になることもある。こ
の結果、加熱器材料からの溶出が起こり生成超純水の水
質低下を引き起こす。そこで、非接触による加熱方式を
採用することが有効になる。そこで、水蒸気による直接
加熱方式を考案した。これは高純度水蒸気を超純水中に
直接吸収させる方法で、加熱源がそのまま超純水の一部
となって利用でき、高温の構成材料と直接超純水が接触
しないため材料溶出による不純物の混入が無いことが特
徴である。この高純度水蒸気の発生源は水蒸気中に不純
物が混入しないことが最低条件である。そのためには高
性能なデミスタの設置が必要で有るが、その一つとし
て、気体は通すが水は通さない性質をもった疎水性多孔
質膜を用いると、水蒸気中に同伴するミストは完全に除
去できる。そこで、ヒータ等で発生させた水蒸気を疎水
性多孔質膜でろ過することで極めて高純度な水蒸気を製
造することができる。

【０００６】

【作用】蒸留法では不揮発性の不純物、例えば、塩や金
属イオンは蒸発しないため原水中に残留する。このた
め、発生する水蒸気は極めて高純度になる。しかし、通
常の蒸留では蒸発時に発生する微小液滴（ミスト）が水
蒸気の流れに同伴し、生成水中に混入する。したがっ
て、この蒸気からミストを完全に除去できれば高純度の
水蒸気のみを得ることができる。このミストの除去に疎
水性多孔質膜が有効である。つまり、蒸発器から発生し
た水蒸気を疎水性多孔質膜でろ過すると高純度の水蒸気
が得られる。この高純度水蒸気を常温の超純水に吸収さ
せると超純水を直接加熱できるとともに高純度の水蒸気
の凝縮水で超純水を薄めることができるため、生成水す
る高温超純水の純度を原水となる超純水よりも向上させ
ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、図１ないし図４を用いて本発明の実施
例を詳細に説明する。

【０００８】図１に本発明の超純水加熱装置の一実施例
を示す。本装置は蒸気発生器１０１，疎水性多孔質膜１
０２および吸収器１０３より構成される。本装置の原水
となる超純水１０４は蒸気発生器１０１と吸収器１０３
の両方に供給される。蒸気発生器１０１に供給された超
純水は加熱器１０７によって加熱され水蒸気を発生す
る。発生した水蒸気は疎水性多孔質膜１０２によってろ
過される。ここで用いる疎水性多孔質膜は蒸気は通すが
水は通さない性質をもつ。したがって、水蒸気が疎水性
多孔質膜を透過する際、水蒸気は膜を透過するが、蒸発
時に発生した微小液滴（ミスト）は膜を透過できないた
め、水蒸気とミストを完全に分離することができる。そ
の結果、高純度の水蒸気を生成することができる。この
高純度水蒸気は吸収器１０３に送られもう一つの超純水
に吸収され、超純水は水蒸気の濳熱によって加熱され高
温超純水１０５となる。高温超純水１０５は初めの超純
水に加えて高純度水蒸気の凝縮水が含まれるため、当初
の純度よりも向上する。

【０００９】図２に本発明の超純水加熱装置の一実施例
として原水を別系統から供給した場合の系統を示す。本
装置は有機物除去装置２０１，脱気器２０２，蒸気発生
器２０４，疎水性多孔質膜２０５および吸収器２０７よ
り構成される。本装置における蒸気発生器２０４の原水
は、まず、有機物除去装置２０１に供給され、原水中に
含まれる有機物が除去される。ここでは特に蒸留法では
除去できない揮発性の有機物の除去を目的とする。さら
に原水は脱気器２０２に供給され、原水中に含まれる揮
発性物質、例えば、アンモニアや溶存ガス（酸素，炭酸
ガス等）が除去される。脱気器２０２では加熱器２０３
によって加熱することで原水中の揮発性不純物の除去を
行う。前段で揮発性の不純物が除去された原水は、蒸気
発生器２０４に供給され加熱器１０７によって加熱され
て水蒸気となる。この結果、本加熱脱気器２０２で原水
中に含まれる揮発性の不純物は除去することができるた
め、蒸気発生器２０４より生じた水蒸気の純度は高くな
る。さらに、発生した水蒸気は疎水性多孔質膜２０５に
よってろ過されるため蒸気中のミストも除去され、さら
に高純度の水蒸気となる。高純度水蒸気は吸収器２０７
に送られ、加熱する超純水に吸収され、超純水は水蒸気
の濳熱によって加熱され高温超純水２０９となる。高温
超純水２０９は初めの超純水に加えて高純度水蒸気の凝
縮水が含まれるため、当初の純度よりも向上する。ここ
で示した蒸気発生器２０４の前処理は一実施例であり、
他の方法でも揮発性の不純物が分解もしくは除去できれ
ば特に問題とはならない。

【００１０】図３に本発明の超純水加熱装置の吸収器構
造の一実施例を示す。本装置は蒸気発生器１０１，疎水
性多孔質膜１０２および吸収器３０１より構成される。
本装置の原水となる超純水１０４は蒸気発生器１０１と
吸収器３０１の両方に供給される。蒸気発生器１０１に
供給された超純水は加熱器１０７によって加熱され水蒸
気を発生する。発生した水蒸気は疎水性多孔質膜１０２
によってろ過される。この高純度水蒸気は吸収器３０１
に送られもう一つの超純水に吸収され、超純水は水蒸気
の濳熱によって加熱され高温超純水３０２となる。ここ
で、吸収器301は高純度水蒸気の入口と超純水の入口を
有しており、特に超純水は吸収器３０１の上部から噴霧
される。噴霧された超純水は気相にある高純度水蒸気を
吸収し、飽和蒸気の温度まで加熱される。加熱された超
純水は吸収器３０１の下部に一時的に貯えられた後、高
温超純水出口より高温超純水３０２としてユースポイン
トに供給される。

【００１１】図４に本発明の超純水製造システムの一実
施例を示す。本システムは超純水製造装置４０１，本発
明の超純水加熱装置４０２とから構成される。通常超純
水システムでは大型の超純水製造装置を設置し、ユース
ポイント間を結び最終的に超純水製造装置に戻る循環系
の配管４０４によって構成される。本実施では、このユ
ースポイント近傍に本発明の超純水加熱装置４０２を設
置したものであり、ユースポイントにおける超純水の必
要性に応じて高温超純水４０３や常温の超純水４０５が
得られる。

【００１２】図５に本発明の超純水製造システムの一実
施例を示す。本実施例では加熱用の高純度水蒸気発生器
と吸収器が分離しているシステムである。本システムは
超純水製造装置５０１，本発明の超純水加熱装置におけ
る吸収器５０２，高純度水蒸気発生器５０６とから構成
される。原水５０４は超純水製造装置５０１に供給され
て超純水となり、例えば、ＬＳＩ製造工場のユースポイ
ントまで循環配管を通って供給される。ユースポイント
において高温超純水が必要な部署では、そのユースポイ
ント直前に吸収器５０２が設置される。吸収器５０２に
は超純水とともに別に設置された高純度水蒸気発生装置
５０６より高純度水蒸気が供給され、超純水にこの高純
度水蒸気５０８を吸収させることによって高温超純水を
製造し、ユースポイントに供給する。また、高温超純水
を必要としない部署では超純水製造装置から供給された
超純水５０５をそのまま使用することになる。ここで、
超純水製造装置５０１および高純度水蒸気発生装置５０
６は工場５０７の外側に設置され、超純水や高純度水蒸
気は配管を通じてユースポイントまで供給される。本実
施例によれば、高純度水蒸気発生装置５０６をクリーン
ルーム内に設置する必要が無いため、装置からの発塵や
放熱による影響を考慮する必要がなくなり、一括して高
純度水蒸気を製造するためその効率も向上する。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば高純度超純水に直接高純
度水蒸気を吸収させることによって高温超純水を製造す
るため、従来加熱面からの構成材料の溶出による不純物
の混入を防止できるため、高純度の高温超純水を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超純水加熱装置の一実施例のブロック
図。

【図２】本発明の超純水加熱装置の一実施例のブロック
図。

【図３】本発明の超純水加熱装置の吸収器の一実施例の
ブロック図。

【図４】本発明の超純水製造システムの一実施例のブロ
ック図。

【図５】本発明の超純水製造システムの一実施例のブロ
ック図。

【符号の説明】

１０１…蒸気発生器、１０２…疎水性多孔質膜、１０３
…吸収器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者船橋清美茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者滝野和彦東京都千代田区内神田一丁目１番14号日立プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超純水に直接高純度水蒸気を吸収させるこ
とにより加熱することを特徴とする超純水加熱装置。
【請求項２】請求項１において、前記高純度水蒸気が疎
水性多孔質膜でろ過することで得たものである超純水加
熱装置。
【請求項３】請求項１にいて、前記高純度水蒸気の原水
が加熱する超純水と同一である超純水加熱装置。
【請求項４】請求項２において、前記疎水性多孔質膜が
フッ素系の有機高分子材料から成る超純水加熱装置。
【請求項５】超純水に直接高純度水蒸気を吸収させるこ
とにより加熱することを特徴とする超純水加熱装置を設
置した超純水製造装置。
【請求項６】請求項５において、前記超純水加熱装置が
ユースポイント近傍に設置されている超純水製造装置。
【請求項７】請求項５において、前記高純度水蒸気の発
生器と吸収器が独立に設置されている超純水製造装置。
【請求項８】請求項７において、前記高純度水蒸気の発
生器がクリーンルーム等の外側に設置されている超純水
製造装置。