JPH0832326B2 - 超純水のリサイクルシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の製造工程などで使用される超純水
を製造し、使用場所（ユースポイント）に供給する超純
水のリサイクルシステムに係り、特に有機物濃度を低く
維持できる超純水のリサイクルシステムに関する。

〔従来の技術〕 半導体の集積度の向上に伴い、その製造工程で洗浄な
どに用いられる超純水の水質も年々向上している。特
に、超純水中に溶存する有機物は半導体の歩留まりを悪
化させるため、その除去が強く求められている。例え
ば、近年量産化される4Mビットの半導体では、有機物濃
度の指標であるTOC（全有機炭素濃度）として1ppb以下
の超純水を使用する必要があると言われている。

このため、従来の超純水の製造装置では、逆浸透膜な
どで処理して高分子量の有機物を除去した一次純水を、
さらに紫外線酸化、イオン交換、限外ろ過の順で処理
し、原水に起因する有機物の大部分を除去している。

ところが、ユースポイントへの配管を含む超純水のリ
サイクルシステムでは、配管内での微生物の繁殖による
水質の低下を防止するために、超純水の製造装置とユー
スポイントとの間に超純水を常に循環させている。この
ため、配管や超純水のリサイクルシステムの各種の機器
装置類から溶出した有機物が徐々に超純水中に蓄積され
ていく。溶出した有機物は、従来、難分解性の低分子物
質と考えられており、超純水製造装置内の紫外線酸化装
置の前に逆浸透膜を設置して除去している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、逆浸透膜を使用すると、膜のほかに高
圧のポンプが必要になるばかりか、全量ろ過ができず、
約10％の超純水をブローする必要がある。このため、超
純水の製造コストは、20〜30％高くなる。

したがって、本発明は、前記の従来技術の欠点を解消
し、経済的にTOC濃度を低く維持できる超純水のリサイ
クルシステムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、配管や超純水のリサイクルシステムの各種
の機器装置から溶出する有機物の大部分が、分子量10万
以上の物質であることを見出し、これを除去する手段と
して超純水製造装置とユースポイントとの間に設けた超
純水の循環配管の末端部に、低圧で操作でき、かつ全量
ろ過できる限外ろ過膜を設置することによって前記目的
を達成したものである。また、熱水殺菌時に限外ろ過膜
に付着した有機物が分解され、再溶出するのを防止する
手段として限外ろ過膜を迂回するバイパス配管を設け、
TOCを常に低く維持できるようにしたものである。

すなわち、本発明による超純水のリサイクルシステム
は、貯槽から供給された純水から超純水製造装置で製造
した超純水を使用場所へ供給し、使用済み超純水を貯槽
へ循環する超純水のリサイクルシステムにおいて、使用
場所と貯槽を接続する循環配管の途中に分画分子量10万
以下の限外ろ過膜を設置し、上記循環配管に上記限外ろ
過膜を迂回するバイパス配管を付設したことを特徴とす
る。

本発明において、超純水製造装置は、一般に、紫外線
酸化装置、イオン交換装置及び限外ろ過膜から成るもの
が使用されるが、これに限定されるものではなく、他の
構成のものでもよいが、超純水を使用場所、例えば半導
体洗浄装置などへ供給・循環する配管を備えるものであ
る。

また、この種の装置における配管や各装置から溶出す
る有機物の大部分は、分子量10万以上、30万以下のもの
である。そのため、本発明においては、循環配管の末端
部に分画分子量10万以下の限外ろ過膜を設置する。ここ
で、使用する限外ろ過膜としては、分子量10万以下の物
質を分画できるものであれば、特に制限はなく、ポリス
ルホン製の膜モジュールなど、各種の膜を使用すること
ができる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

第１図は、本発明の一実施例を示す超純水のリサイク
ルシステムの系統図である。逆浸透膜などによっておお
まかに不純物を除去した一次純水Ａは、貯槽１内に貯蔵
される。この純水をポンプ２で加圧した後、紫外線酸化
装置３へ送り、ここで有機物を分解し、次いでイオン交
換装置４でイオン類を除去し、さらに限外ろ過膜装置５
で粒子などを除去する。このようにして製造された超純
水は、ウエハー洗浄装置６などのユースポイントに給水
された後、貯槽１に循環される。

本発明の超純水のリサイクルシステムにおいては、循
環配管７の末端部、すなわち、貯槽１の直前に限外ろ過
膜10と加圧用の低圧ポンプ８を設置し、さらにそのバイ
バス配管９を設けている。配管や機器装置類から溶出し
た有機物は、限外ろ過膜10で阻止又は吸着されるので、
超純水中には蓄積せず、常に、超純水のTOC濃度を低く
維持することができる。また、熱水殺菌時には、バルブ
11及び12を閉じ、バルブ13及び14を開いてバイパス配管
９に通液し、熱水によって限外ろ過膜10に付着した有機
物が分解され、再溶出するのを防止することができる。

第２図は、第１図に示した超純水のリサイクルシステ
ムの限外ろ過膜10として、分画分子量6,000で、全量ろ
過式のポリスルホン製ホロファイバー型膜モジュール、
分画分子量100,000のポリスルホン製のホロファイバー
型膜モジュール及び分画分子量300,000のポリスルホン
製のプレート型膜モジュールをそれぞれ用いて運転した
場合の超純水のTOC濃度の経日変化を示すグラフであ
る。第２図から明らかなとおり、分画分子量6,000の膜
を使用した場合には、約１ケ月にわたって超純水のTOC
を1ppb以下に維持することができ、分画分子量100,000
の膜を使用した場合、3ppb以下に維持することができた
が、分画分子量300,000のポリスルホン製のプレート型
膜モジュールを用いた場合には、TOCは10日後に約30ppb
となり、１ケ月後には約60ppbとなり、低分子物質が超
純水中に残存することは避けられなかった。

この結果から、溶出物は分子量100,000以上300,000以
下のものが大部分であると考えられる。したがって、分
画分子量100,000以下の膜を使用するのが適当である。

第３図は、熱水殺菌時にバイパス配管９を使用した場
合と、使用しない場合の超純水のTOCの経時変化を示す
グラフである。熱水殺菌時にバイパス配管９を使用せ
ず、熱水を限外ろ過膜10に通液させた場合には、膜に付
着していた有機物が分解され、徐々に溶出する。このた
め、これらが紫外線酸化装置３によって分解されるま
で、TOCは低下しない。これに対し、熱水殺菌時にバイ
パス配管９を使用することによって、膜に付着した有機
物は溶出せず、殺菌終了後短時間でTOCは1ppb以下にな
る。このため、TOCが低下するまで、超純水をブローす
る必要がなく、経済的である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明による超純水のリサイクルシス
テムによれば、低圧で操作でき、全量ろ過できる限外ろ
過膜を使用しているため、ポンプの動力費が少なく、超
純水をブローしなくてもよい。また、貯層に再循環され
る超純水（全量の約10〜20％）のみをろ過するので、必
要となる限外ろ過膜の面積も少なくてすむ。したがっ
て、限外ろ過膜とバイパス配管を設けることによりTOC
濃度を低く維持することによる製造コストの上昇は、２
〜３％に留まる。これは、逆浸透膜を用いる従来の方法
に比べると、非常に小さく、本発明の超純水のリサイク
ルシステムは極めて経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超純水のリサイクルシ
ステムの系統図、第２図は限外ろ過膜の分画分子量と超
純水のTOC濃度との関係図、第３図は熱水殺菌時にバイ
パス配管を使用した場合と、使用しない場合の超純水の
TOC濃度の経時変化図である。 符号の説明 １……貯槽、３……紫外線酸化装置、６……ウエハー洗
浄装置、９……バイパス配管、10……限外ろ過膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−61689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−204803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72393（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯槽から供給された純水から超純水製造装
   置で製造した超純水を使用場所へ供給し、使用済み超純
   水を貯槽へ循環する超純水のリサイクルシステムにおい
   て、使用場所と貯槽を接続する循環配管の途中に分画分
   子量10万以下の限外ろ過膜を設置し、上記循環配管に上
   記限外ろ過膜を迂回するバイパス配管を付設したことを
   特徴とする超純水のリサイクルシステム。