JP2005270720A

JP2005270720A - 機能水製造装置

Info

Publication number: JP2005270720A
Application number: JP2004084607A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Nomichi; 邦浩野路
Original assignee: SHANON KK
Current assignee: SHANON KK
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】ガス溶解ユニットから気体を迅速に掃引し、１台のガス溶解ユニットで機能水の種類を迅速に切り替えることができ、設備・運転コストを抑えた機能水製造装置を提供する。
【解決手段】複数種類の気体の供給手段２と、気体Ｇが拡散により透過する非開口の拡散膜５ａを有し、供給手段２から供給された気体Ｇと純水Ｗとを拡散膜５ａを介して接触させ、気体Ｇを純水Ｗに溶解させる気体溶解手段５と、気体溶解手段５の気体Ｇの流路５ｃに掃引気体を供給する掃引気体供給手段６とを備える機能水製造装置１。気体溶解手段５において、気体Ｇと、純水Ｗとが向流で接触し、掃引気体供給手段６から供給された掃引気体が、純水Ｗと並流となるように気体Ｇの流路を流れることが好ましい。供給手段２から供給される気体は、酸素、水素、オゾン、窒素、炭酸ガス等であり、製造した機能水を半導体製造装置等に利用可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能水製造装置に関し、特に、半導体製造工程における半導体ウエハの洗浄等に使用される機能水の製造装置に関する。

半導体ウエハの洗浄工程においては、従来、アンモニア／過酸化水素水、塩酸／過酸化水素水、フッ酸等の薬液を用いるＲＣＡ洗浄が行われてきた。しかし、ＲＣＡ洗浄は、廃液処理が面倒であるため、従来の薬液を用いないで、オゾン純水や、電解イオン水等を用いる機能水洗浄が行われつつある。また、不純物を極限まで除去した超純水は、静電気を帯び易く、半導体を損傷するため、炭酸ガスを純水に溶解させて純水の導電率を高める（比抵抗値を下げる）ことが行われている。

機能水を製造するにあたって、従来、開孔型膜を有するガス溶解ユニット等を用い、オゾン等の気体と純水とを開孔型膜を介して向流で接触させ、気体を純水等に溶解させている。

しかし、従来の機能水製造装置においては、製造する機能水の種類を切り替えるにあたって、開孔型膜を有するガス溶解ユニットを窒素ガス等で掃引すると、ガス溶解ユニットに導入されていた気体を膜から容易に除去することができず、掃引に長時間を要するため、１台のガス溶解ユニットで効率よく機能水の種類を切り替えることができず、生産性が悪化するという問題があった。また、複数台のガス溶解ユニットを用いると、機能水の種類を切り替えるのは容易になるが、設備コスト及び運転コストが上昇するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の機能水製造装置における問題点に鑑みてなされたものであって、ガス溶解ユニットから気体を迅速に掃引することができ、１台のガス溶解ユニットで機能水の種類を迅速に切り替えることができ、設備コスト及び運転コストを抑えることのできる機能水製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数種類の気体の供給手段と、純水の供給手段と、気体が拡散により透過する非開口の拡散膜を有し、前記供給手段により供給された気体を該拡散膜を介して、前記純水供給手段より供給された純水に溶解させる気体溶解手段と、該気体溶解手段の前記気体の流路に掃引気体を供給する掃引気体供給手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、気体が拡散により透過する非開口の拡散膜を有する気体溶解手段を用いているため、掃引気体供給手段からの掃引気体によって気体溶解手段から迅速に気体を掃引することができ、１台のガス溶解ユニットで機能水の種類を迅速に切り替えることが可能となる。

前記気体溶解手段において、前記気体と、前記純水とが向流で接触し、掃引気体供給手段から供給された掃引気体が、前記純水と並流となるように前記気体の流路を流れるように構成することができる。

また、前記気体溶解手段において、前記気体と、前記純水とが向流で接触し、掃引気体供給手段から供給された掃引気体が、前記純水と向流となるように前記気体の流路を流れるように構成することができる。

前記供給手段から供給される気体は、酸素、水素、オゾン、窒素または炭酸ガスの少なくとも一種を含むようにすることができ、上記機能水製造装置を半導体製造装置に利用することもできる。

本発明によれば、ガス溶解ユニットから気体を迅速に掃引して、１台のガス溶解ユニットで機能水の種類を迅速に切り替えることができ、設備コスト及び運転コストを抑えることのできる機能水製造装置を提供することができる。

図１は、本発明にかかる機能水製造装置の一実施の形態を示し、この機能水製造装置１は、大別して、複数種類の気体を供給するための気体供給部２、気体供給部２から供給された酸素からオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器３と、オゾンガスを発生させるための高周波電源４と、気体供給部２またはオゾンガス発生器３から供給された気体と、純水とを接触させて機能水を生成するガス溶解ユニット（気体溶解手段）５と、ガス溶解ユニット５に掃引気体を導入する掃引気体供給部６と、純水供給部７と、ガス溶解ユニット５の出口の機能水の濃度を測定するための濃度計８と、ガス溶解ユニット５から排出されたオゾンガスを分解するオゾンガス分解器９等で構成される。

気体供給部２は、水素、炭酸ガス、酸素等をガス溶解ユニット５に供給するために備えられ、これらの気体を直接ガス溶解ユニット５に供給する他、オゾンガス発生器３によって酸素をオゾン化した後、ガス溶解ユニット５に供給することもできる。気体供給部２によって各々の気体を単体でガス溶解ユニット５に供給したり、複数種類の気体を同時にガス溶解ユニット５に供給することもできる。

オゾンガス発生器３は、気体供給部２から供給された酸素を、高周波電源４を用いてオゾン化するための装置であって、オゾンガス発生器３によって生成したオゾンを利用し、ガス溶解ユニット５において、半導体ウエアの洗浄等に用いるオゾン添加超純水等を製造することができる。

ガス溶解ユニット５は、図２に示すように、導入された気体Ｇが拡散により透過する非開口の拡散膜５ａを有し、供給手段２から供給された気体Ｇと、純水供給部７から供給された純水Ｗとを拡散膜５ａを介して接触させ、気体Ｇを純水Ｗに溶解させる装置である。

ガス溶解ユニット５の中心部の純水流路５ｂを上方向に純水Ｗが流れ、純水流路５ｂの周囲の気体流路５ｃを下方向に気体Ｇが流れ、純水Ｗと気体Ｇは向流で接触する。拡散膜５ａは、非開口であるため、従来のように気泡が発生することがなく、また、従来のような膜全体にわたるポーラスな空孔が存在しないため、掃引工程において空孔部分に気体Ｇが残留することがなく、容易に気体Ｇを掃引することができる。

図１に示すガス溶解ユニット５の出口には、機能水の濃度を測定するための濃度計８が配置され、濃度計８の測定値に応じて、気体供給部２からのガス量等を制御する。

掃引気体供給部６は、ガス溶解ユニット５において製造する機能水Ｆの種類を切り替える際に、ガス溶解ユニット５内及びガス溶解ユニット５に連通する配管内の気体を掃引するために用いられ、掃引気体として窒素ガス等が用いられる。

オゾンガス分解器９は、ガス溶解ユニット５から排出されたオゾンガスを酸素に分解し、無害な状態として排気するために設けられる。

次に、上記構成を有する機能水製造装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。

まず、ガス溶解ユニット５によって、機能水Ｆとしてオゾン添加超純水を製造する場合には、気体供給部２からオゾンガス発生器３に酸素を供給し、オゾンガス発生器３において高周波電源４を用いて酸素をオゾン化する。そして、図２に示した気体供給管５ｆからオゾンＯ₃をガス溶解ユニット５に供給し、純水供給管５ｄから供給された純水Ｗと拡散膜５ａ介して接触させる。これによって、オゾンＯ₃が純水Ｗに溶解し、オゾン添加超純水が機能水排出管５ｅから排出される。

機能水排出管５ｅから排出されたオゾン添加超純水のオゾン濃度は、濃度計８によって測定され、所望のオゾン濃度となるように、ガス溶解ユニット５へのオゾンＯ₃の供給量等が制御される。機能水排出管５ｅから排出されたオゾン添加超純水は、半導体ウエハの洗浄等に用いられる。また、ガス溶解ユニット５において純水Ｗに溶解しなかったオゾンＯ₃は、気体排出管５ｇから排出され、オゾンガス分解器９において分解されて酸素となり、無害化されて大気に排出される。

次に、機能水の種類を上記オゾン添加超純水から水素添加水に切り替える場合について説明する。

オゾンガス発生器３からガス溶解ユニット５へのオゾンＯ₃の供給を停止するとともに、純水供給部７からガス溶解ユニット５への純水Ｗの供給を停止し、ガス溶解ユニット５の気体供給管５ｆから掃引気体供給部６より窒素ガスを導入する。これによって、ガス溶解ユニット５内及びガス溶解ユニット５に連通する配管内のオゾンガスＯ₃が掃引され、短時間で残存していたオゾンガスＯ₃を掃引することができる。

オゾンガスＯ₃の掃引後、純水供給部７からガス溶解ユニット５への純水Ｗの供給を開始し、気体供給部２から水素ガスＨ₂をガス溶解ユニット５に導入し、オゾンガスＯ₃の場合と同様に、水素ガスＨ₂をガス溶解ユニット５内において拡散膜５ａを介して純水Ｗと接触させる。これによって、水素Ｈ₂が純水Ｗに溶解し、機能水Ｆとしての水素添加水が得られ、ＬＣＤの製造工程等に用いることができる。

次に、本発明にかかる機能水製造装置の試験例について説明する。

図１及び図２に示した機能水製造装置１を用いて機能水としてオゾン添加超純水を製造している際に、ガス溶解ユニット５へのオゾンガスの供給を停止し、ガス溶解ユニット５の気体流路５ｃに、掃引気体供給部６より窒素ガスを導入した際の濃度計８の濃度の変化を調べた。尚、ガス溶解ユニット５として、日本ポール株式会社製インフューザ、ＣＮ１ＦＭＭ１２Ｅ５を用い、純水の流量を２リットル／分とし、試験時の純水の水温は２６℃、ＴＯＣは０．５〜０．７ｐｐｂであった。

上記試験結果を図３に示す。尚、実線は、掃引気体供給部６からの窒素ガスを気体排出管５ｇから導入した場合、すなわち、純水と並流となるように流した場合、点線は、掃引気体供給部６からの窒素ガスを気体供給管５ｆから導入した場合、すなわち、純水と向流となるように流した場合を示す。同グラフより、窒素ガスを純水と並流となるように流した場合の方が掃引効果が著しく大きいことが判る。尚、本試験においては、上述のように、純水の流量を２リットル／分としたが、実際の運転では、同流量を、１．５〜５．０リットル／分程度の範囲内で適宜変更することができる。

本発明にかかる機能水製造装置の一実施の形態を示す全体構成図である。図１の機能水製造装置のガス溶解ユニットを示す概略断面図である。本発明にかかる機能水製造装置の試験例を示すグラフである。

符号の説明

１機能水製造装置
２気体供給部
３オゾンガス発生器
４高周波電源
５ガス溶解ユニット
５ａ拡散膜
５ｂ純水流路
５ｃ気体流路
５ｄ純水供給管
５ｅ機能水排出管
５ｆ気体供給管
５ｇ気体排出管
６掃引気体供給部
７純水供給部
８濃度計
９オゾンガス分解器

Claims

複数種類の気体の供給手段と、
純水の供給手段と、
気体が拡散により透過する非開口の拡散膜を有し、前記供給手段により供給された気体を該拡散膜を介して、前記純水供給手段より供給された純水に溶解させる気体溶解手段と、
該気体溶解手段の前記気体の流路に掃引気体を供給する掃引気体供給手段とを備えることを特徴とする機能水製造装置。
前記気体溶解手段において、前記気体と、前記純水とが向流で接触し、掃引気体供給手段から供給された掃引気体が、前記純水と並流となるように前記気体の流路を流れることを特徴とする請求項１記載の機能水製造装置。
前記気体溶解手段において、前記気体と、前記純水とが向流で接触し、掃引気体供給手段から供給された掃引気体が、前記気体の流路を流れ、前記純水と向流となるように前記気体の流路を流れることを特徴とする請求項１記載の機能水製造装置。
前記供給手段から供給される気体は、酸素、水素、オゾン、窒素または炭酸ガスの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の機能水製造装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の機能水製造装置を有することを特徴とする半導体製造装置。