JP2652301B2 - 洗浄水製造装置 - Google Patents

洗浄水製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、洗浄水製造装置に関
し、半導体、薬品又は食品製造等の分野、特にメガビッ
トクラスの半導体の製造に使用される洗浄水の製造装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体、薬品又は食品製造等の分野では
高純度の洗浄水が多量に使用され、特に半導体の製造分
野ではフォトエッチングなどの工程での洗浄などにおい
て極めて高純度の純水が使用されている。この場合、洗
浄水は半導体を汚染することがないように、極めて高純
度の純水、通常「超純水」と呼ばれているものであるこ
とが要求される。
【０００３】従来の半導体製造工程で用いられる洗浄水
は、図５に示すように、市水１を一次純水製造装置２で
処理して純水３とし、その純水３をサブシステム４にて
さらに純化して超純水５を製造してサプライ管６等で各
ユースポイント１２ｐ等に供給されていた。この超純水
製造装置では、前記サブシステムにおける超純水の製造
量、すなわち供給量は常時一定で、ユースポイントで使
用された残りの超純水はリターン水としてサブシステム
に戻されていた。これは、超純水がその要求により極め
て高い純度を有しており、サプライ管として高純度の材
料から製造したものを用いても、そのサプライ管から不
純物が僅かでも溶出するときには大きな影響を受けるた
め、ユースポイントで使用されない時に通常の水道のよ
うにサプライ管に滞留させておくと、サプライ管から溶
出する僅かな不純物によりたちまちその純度が低下し
て、超純水といえる水質でなくなるので、ユースポイン
トでの使用量によらずサプライ管には絶えず超純水を流
しておく必要があるからである。そして、リターン管を
通って純度が低下した純水はサブシステム４に戻り、再
び純化されて超純水となってサプライ管６等に供給され
る。
【０００４】前記の一次純水製造装置は、市水を使用す
る場合、通常活性炭塔、脱気塔、逆浸透膜及びイオン交
換装置で構成されている。また、湖沼水や河川水を使用
する場合には、凝集沈殿ろ過装置も使用する。また、前
記のサブシステムは、通常、一次純水製造装置にて処理
された純水を紫外線殺菌装置、イオン交換装置、限外ろ
過膜を使用し、更に高純度な水すなわち超純水にするシ
ステムである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体製造
分野では、技術が加速度的に進み、１６メガ、６４メ
ガ、２５６メガとＬＳＩの高集積化が進むに従い、要求
される洗浄水の水質は更に高いものとなる。このため、
それに使用する洗浄水は、水に溶けているイオン及び酸
素の量が極めて少なく、水中の固体微粒子や細菌の数が
極めて少ないものでである、従来の超純水よりも更に純
度の高い超々純水と言うものでなければならない。
【０００６】超純水の製造技術が進歩して、超純水より
も純度が高い超々純水を供給できるようにな超々純水製
造装置が開発されてきているが、前記したようにその超
々純水をサプライ管を通している間に、サプライ管から
の不純物によりその純度が低下してしまうので、折角純
度を高めた超々純水を製造してもその意味がなくなって
しまう。
【０００７】このような欠点を持たないようにするに
は、サプライ管を通さないようにするか、あるいは極め
て短くする、即ち各ユースポイントにそれぞれ市水から
超々純水を得る超々純水製造装置を設ければよいが、こ
のようなことは、人が近づくのを嫌う半導体製造工場で
はその構成上及び管理上不可能なことである。本発明
は、ユースポイントで、或いはそのなるべく近くで超々
純水が得られるようにした洗浄水製造装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００８】また、本発明は、ユースポイントからのリ
ターン水量を最小限に抑え、洗浄水製造装置、特にその
サブシステム等の負荷を低減させることを目的とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記洗浄水製
造装置においてサブシステムからサプライ管を通って送
られた超純水をユースポイントで、或いはそのなるべく
近くで更に超々純水にしてユースポイントに供給するよ
うにすることにより、洗浄水に超々純水を使用できるよ
うにして、前記の目的を達成することができた。
【００１０】すなわち、本発明は、次の手段により前記
の目的を達成することができた。 （１） 一次純水製造装置からの純水をサブシステムで
超純水とし、それをサプライ管でユースポイントに送
り、前記ユースポイントをリターン管でサブシステムに
結んでなる洗浄水製造装置において、前記サプライ管の
末端のユースポイントの近くに超々純水製造装置を設
け、その超々純水製造装置から２つ以上のユースポイン
トにそれぞれサプライ管をつないでなることを特徴とす
る洗浄水製造装置。 （２） 前記超々純水製造装置がユースポイントでの超
々純水の使用量に応じて製造する超々純水の量を自動制
御する装置を有することを特徴とする前記（１）項記載
の洗浄水製造装置。
【００１１】本発明の洗浄水製造装置に用いる一次純水
製造装置は、前記したような従来から用いられているも
のでよい。また、サブシステムも前記したような従来か
ら用いられているものでよい。それは、超純水を製造す
るものである。本発明で用いる超々純水製造装置は、前
記のような高集積化が進んだＬＳＩの製造に必要な水質
を持つ超々純水を製造するもので、その製造装置の構成
については本出願人が完成し、特許出願してあるので、
その製造装置を用いればよい。本発明は、その超々純水
製造装置の洗浄水製造装置への組み込み方に特徴を有す
るものであるので、超々純水製造装置の具体例について
は後述する図２のようなシステムを使用すればよいが、
それ以上の詳細な構成の説明は特に必要がないので、簡
単に説明するに止める。この超々純水製造装置は、サブ
システムからサプライ管を通って来た、純度が低下した
超純水を精製して、超々純水とする。
【００１２】前記超々純水製造装置は、ユースポイント
の成るべく近くに設置する。この超々純水製造装置は、
サプライ管の末端に近いところに設け、そこから高純度
にした超々純水を２つ以上のユースポイントに送る。送
るユースポイントの範囲は、その超々純水の高い純度が
低下しない範囲とする必要がある。また、超々純水製造
装置は、そこで製造する超々純水の量をユースポイント
で使用する量になるべく近い量に抑えるか、或いは使用
する量に対応するような量に制御することにより、超々
純水製造装置からサブシステムに戻されるリターン水の
量を最小限に抑えて、この超々純水製造装置の負荷を成
るべく低く抑えるようにするのが好ましい。
【００１３】本発明の洗浄水製造装置を図面により説明
する。図１において、市水１は一次純水製造装置２で精
製され、純化されて純水３となり、その純水３はサブシ
ステム４で更に精製されて、超純水５となり、サプライ
主管６を通り、複数のサプライ副管７ａ、７ｂ、７ｃで
超々純水製造装置８ａ、８ｂ、８ｃに入り、高度に精製
される。得られた超々純水９は、別のサプライ副管１０
ａ、１０ｂ、１０ｃから、例えばサプライ副管１０ａの
場合、サプライ支管１１ｐ、１１ｑ、１１ｒによりそれ
ぞれユースポイント１２ｐ、１２ｑ、１２ｒに送られ
る。各ユースポイントには弁が設けられている。各ユー
スポイントにはリターン支管１３ｐ、１３ｑ、１３ｒが
接続され、リターン副管１４ａ及びリターン主管１５を
介してサブシステム４に使用されなかった超々純水を戻
し、サブシステム４で再び精製して循環する。他のサプ
ライ支管１０ｂ及び１０ｃの場合も同様である。なお、
１６ｐ，１６ｑ，１６ｒ及び１７ｐ，１７ｑ，１７ｒ
は、他の超々純水製造装置８ｂ、８ｃにつらなる各ユー
スポイントである。
【００１４】前記の超々純水製造装置の１例を図２に示
す。図２は、概要図として示されている。管２０からサ
ブシステム（図示せず）の超純水２１が送られ、その一
部が分岐管２２より水素添加器２３に入る。水素添加器
２３では水素添加膜の一方の側に水素ガス２４が供給さ
れ、前記膜の他方の側に超純水が流れ、水素添加膜を通
して水素ガスが超純水中に溶解する。その水素ガスを溶
解した超純水は管２０に戻り、合流し、続くＵＶリアク
ター２５に入り、紫外線の照射を受けて水素を他の不純
な成分と反応させる。ここでは、水素は主として溶解し
ている酸素及びその他の酸化性成分と反応して、特に半
導体の製造に有害な酸素分を低減させることができる。
【００１５】ＵＶリアクター２５を出た超純水は、水素
脱気器２６に入り、それに溶解している余分な水素を放
出させる。水素脱気器２６は、水素脱気膜を有し、その
膜の一方の側を真空ポンプ２７により減圧として、前記
膜の他方の側を通る超純水から溶解している水素ガスを
放出させて、除去する。水素脱気器２６からの超純水を
加圧ポンプ２８で昇圧させた後、カートリッジデミ２９
で吸着精製する。それを通過した水を更に加圧ポンプ３
０で昇圧させ、限外濾過器３１で限外濾過して、超々純
水３２を得る。
【００１６】上記したような超々純水製造装置をユース
ポイントの近くにおき、高純度の超々純水からなる高品
質の洗浄水を提供することができる。本発明で用いる超
々純水製造装置の機器として、標準型のものを図３及び
図４に示す。図３のものは、５ｍ3 ／ｈ処理標準機であ
り、図４のものは、１０ｍ3／ｈ処理標準機である。各
寸法の単位はｍｍであり、かつ各機の右端の部分は制御
盤３３である。これらの大きさから、本発明の超々純水
製造装置がコンパクトであり、半導体工場内で、ユース
ポイントの近くに十分設置可能であることがわかる。
【００１７】本発明における超純水の流量のコントロー
ル方法を、図１の洗浄水製造装置における超々純水製造
装置の１グループを例にとって説明する。図１の超々純
水製造装置８ａは、ユースポイント１２ｐ，１２ｑ，１
２ｒに超々純水の洗浄水を供給しており、各ユースポイ
ントの最大使用量をＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 とすると、この超
々純水製造装置８ａの供給量Ｑは次のように表される。
【００１８】Ｑ＝Ｑ1 ＋Ｑ2 ＋Ｑ3 ＋α （ただしα：余裕代） 今、ユースポイント１２ｐで洗浄水を使用していない
時、１２ｐからの信号をポンプコントローラに伝え、前
記製造装置８ａ内にある直流モーター型遠心ポンプ（ノ
ンパーティクル型）の回転数を落とすことで供給水量が
少なくなり、同時にリターン水量も少なくなる。またユ
ースポイントでの使用、未使用のサイクルが短時間の場
合には、タイマーを設置し、流量のハンチングを防止す
る。
【００１９】万一ユースポイント１２ｐ，１２ｑ，１２
ｒの全部が使用しない場合には、不純物の発生を考慮し
てリターン水量を、配管内流速が約１ｍ／秒になるよう
にコントロールする。その流速は、ユースポイントで洗
浄水の使用が始まったときにユースポイントから出る超
々純水が十分高い純度を有しているように、その純度を
確保しうる速度とする。
【００２０】このようなコントロール方法を他の超々純
水製造装置８ｂ，８ｃについても同様に行うが、それに
よりサブシステムの供給量もコントロール弁なしでコン
トロールすることが可能である。
【００２１】
【作用】本発明では、ユースポイントの近くに超々純水
製造装置を設けることにより、洗浄水製造装置のサブシ
ステムから離れたサプライ管の末端で超純水を精製し
て、高い純度の超々純水とし、それをユースポイントに
直ちに供給することができるので、極めて高い純度の洗
浄水を使用することができる。このため、サプライ管の
末端で超純水の純度が低下しても、ユースポイントに純
度の高い超々純水を洗浄水として供給できる。かつ、そ
の超々純水製造装置にユースポイントでの超々純水の使
用量に応じて超々純水の製造量を自動制御する機能を設
けることにより、ユースポイントからのリターン水量を
最小とすることができる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。 実施例１ 図１に示す形式の洗浄水製造装置において、超々純水製
造装置８ａとして、図３に示す５ｍ3 ／ｈ処理標準機を
サブシステム４から離れたサプライ副管７ａの末端に設
け、それに近い位置の３つのユースポイントを接続し
た。前記製造装置への入口水質（超純水）は第１表に示
したものであるが、精製されて第２表に示す出口水質の
超々純水となり、ここから供給されるユースポイントで
は１６メガビットクラスの半導体が要求する洗浄水とし
て十分使用可能である。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】本発明では、ユースポイントの近くに超
々純水製造装置を設けることにより、洗浄水製造装置の
サブシステムから離れたサプライ管の末端で超純水を精
製して、高い純度の超々純水とし、それをユースポイン
トに直ちに供給することができるので、超々純水がユー
スポイントに行く迄にその純度が低下することがなく、
ユースポイントにおいて極めて高い純度の洗浄水を使用
することができ、そのため高い集積度の半導体の製造に
適する。また、本発明により得られる超々純水は、半導
体工業以外の分野にも有効に用いられる。
【００２６】かつ、その超々純水製造装置にユースポイ
ントでの超々純水の使用量に応じて超々純水の製造量を
自動制御する機能を設けることにより、超々純水製造装
置での超々純水の製造量を低く抑えることができ、さら
にユースポイントからのリターン水量を最小とすること
ができるので、サブシステムに対しても負担を軽くする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄水製造装置の概要図を示す。
【図２】本発明の洗浄水製造装置で用いる超々純水製造
装置の概要図を示す。
【図３】処理能力５ｍ3 ／ｈ処理標準機の斜視図を示
す。
【図４】処理能力１０ｍ3 ／ｈ処理標準機の斜視図を示
す。
【図５】従来の半導体製造用洗浄水製造装置の概要図を
示す。
【符号の説明】
１ 市水 ２ 一次純水製造装置 ３ 純水 ４ サブシステム ５ 超純水 ６ サプライ主管 ７ａ，７ｂ，７ｃ サプライ副管 ８ａ，８ｂ，８ｃ 超々純水製造装置 ９ 超々純水 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ サプライ副管 １１ｐ，１１ｑ，１１ｒ サプライ支管 １２ｐ，１２ｑ，１２ｒ ユースポイント １３ｐ，１３ｑ，１３ｒ リターン支管 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ リターン副管 １５ リターン主管 １６ｐ，１６ｑ，１６ｒ ユースポイント １７ｐ，１７ｑ，１７ｒ ユースポイント ２０ 管 ２１ 超純水 ２２ 分岐管 ２３ 水素添加器 ２４ 水素ガス ２５ ＵＶリアクタ ２６ 水素脱気器 ２７ 真空ポンプ ２８、３０ 加圧ポンプ ２９ カートリッジデミ ３１ 限外濾過器 ３２ 超々純水

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一次純水製造装置からの純水をサブシス
    テムで超純水とし、それをサプライ管でユースポイント
    に送り、前記ユースポイントをリターン管でサブシステ
    ムに結んでなる洗浄水製造装置において、前記サプライ
    管の末端のユースポイントの近くに超々純水製造装置を
    設け、その超々純水製造装置から２つ以上のユースポイ
    ントにそれぞれサプライ管をつないでなることを特徴と
    する洗浄水製造装置。
  2. 【請求項２】 前記超々純水製造装置がユースポイント
    での超々純水の使用量に応じて製造する超々純水の量を
    自動制御する装置を有することを特徴とする請求項１記
    載の洗浄水製造装置。
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