JP2696111B2 - 造水プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工場などで
使用される超純水を製造するための各工程における水質
の異常監視方式、並びに、採水、ブロー、排水回収など
といった過程での不良水を廃棄できる造水プラントに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来における水質の異常監視は、バッチ
処理によって行なわれていた。即ち、イオン交換樹脂等
を用いて水中に含まれる不純物を取り除く造水装置に流
入する原水、あるいは造水装置から流出する超純水を一
度タンクに溜め、ある一定時間後の水質の分析結果によ
って、そのタンクの水を使用するか捨てるかを決定する
というのが一般的であった。

【０００３】図２は、従来の技術を説明するための図で
ある。図２に示すように、超純水の造水過程にはタンク
３０、３４、３８が設置され、タンクに流入する水の一
部は水質検査のためにサンプリングされる。このサンプ
ル水は、分析、含有不純物の測定にかけられる。その結
果、サンプル水が不良水であると判断された場合には、
タンクに溜められてきた水も不良水であるので、これを
廃棄する。

【０００４】水使用工場３６が要求する超純水の純度
は、非常に高いものである。そのため、造水装置３２が
製造する超純水の中には、その条件を満たさない超純水
も存在する。又、造水装置３２が用いるイオン交換樹脂
については、通常は比抵抗値を測定することによりその
劣化を検出し、交換を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】超純水は、不純物を含
まない真水であるため、その製造過程では配管の材質、
測定装置等の接液部の材質などに厳しい規定がある。勿
論超純水が長い時間保存されるタンクについても、超純
水仕様の特注品を使用する必要がある。さらに、超純水
は空気中の二酸化炭素を吸うとその純度が落ちてしまう
ので、タンク内に空気を入れることは許されず、常時窒
素を充填しなければならない。

【０００６】このように、超純水の製造設備には、莫大
なコストがかかるという問題点がある。また、純水は非
常に高価であるのに、不良と判断された超純水は、タン
ク一杯の水量を単位として大量に破棄されることとな
る。これは、運転コストの大きな損失であり、問題であ
る。

【０００７】ところで、純水に不純物が混入する原因に
は色々なものが考えられるが、その一つとして、造水装
置におけるイオン交換樹脂の劣化が挙げられる。従来
は、比抵抗値を測定することによりイオン交換樹脂の劣
化を検出していた。しかし、比抵抗値によっては早期検
出が出来ず、不良水を出す要因となり問題であった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て為されたものであり、超純水の造水過程における設備
コスト並びに運転コストを低減すると同時に、造水装置
が有するイオン交換樹脂の劣化を早期に検出するための
手段を備えた造水プラントを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は、前記特許請求の範囲に記載した手段にて達成さ
れる。

【００１０】すなわち、請求項１の発明は、超純水を製
造し、該超純水を使用施設で使用する造水プラントにお
いて、原水流から試料水を連続的に採取する第１の採水
手段と、試料水のＴＯＣ値を連続的に測定する第１のＴ
ＯＣ計と、第１のＴＯＣ計と連携していて、ＴＯＣ値の
レベル及び変化を検出して通知する第１の制御手段と、
原水流から不純物を除去して超純水をつくるためのイオ
ン交換樹脂を含む造水 装置と、原水流源と造水装置との
間で第１の採水手段の採水箇所の下流側に設けられてい
て、第１の制御手段により第１のＴＯＣ計のＴＯＣ測定
値が一定レベル以上であることが検出されると、第１の
制御手段により原水流を不良水として排出し、前記ＴＯ
Ｃ測定値が一定レベル以下であると、第１の制御手段に
より原水流を造水装置に送るよう選択的に制御される第
１のバルブ手段と、造水装置の出力水から試料水を連続
的に採取する第２の採水手段と、試料水のＴＯＣ値を連
続的に測定する第２のＴＯＣ計と、第２のＴＯＣ計と連
携していて、ＴＯＣ値のレベル及び変化を検出して通知
する第２の制御手段と、造水装置と前記使用施設との間
で第２の採水手段の採水箇所の下流側に設けられてい
て、第２の制御手段により第２のＴＯＣ計のＴＯＣ測定
値が一定レベル以上であることが検出されると、第２の
制御手段により出力水を不良水として排出し、前記ＴＯ
Ｃ測定値が一定レベル以下であると、第２の制御手段に
より出力水を前記使用施設に送るよう選択的に制御され
る第２のバルブ手段とを有することを特徴とする造水プ
ラントである。

【００１１】好ましくは、本発明の造水プラントは、請
求項２に記載されているように、使用施設からの使用済
み水流から試料水を連続的に採取する第３の採水手段
と、試料水のＴＯＣ値を連続的に測定する第３のＴＯＣ
計と、第３のＴＯＣ計と連携していて、ＴＯＣ値のレベ
ル及び変化を検出して通知する第３の制御手段と、前記
使用施設と造水装置との間で第３の採水手段の採水箇所
の下流側に設けられていて、第３の制御手段により第３
のＴＯＣ計のＴＯＣ測定値が一定レベル以上であること
が検出されると、第３の制御手段により使用済み水流を
不良水として排出し、前記ＴＯＣ測定値が一定レベル以
下であると、第３の制御手段により使用済み水流を造水
装置に再循環させるよう選択的に制御される第３のバル
ブ手段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】原水には、微粒子、生菌、ＴＯＣ、溶存酸素な
どの不純物が存在する。これらの不純物は、膜、イオン
交換、脱気、紫外線照射などの要素技術を組み合わせる
ことによって、かなりの量を取り除くことができる。な
お、例示した不純物の中で、ＴＯＣは混入量が多いこと
で知られているが、これは、無機物と異なり分析が非常
に難しく、その形態を同定することは極めて困難であ
る。

【００１３】ＴＯＣとは、Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｃａｒｂｏｎの頭文字を取ったもので、全有機炭素量
を指す。現代の半導体デバイス製造においては、ウェハ
ー表面に有機物が例え極微量であっても残留すると、数
多くの不良品がでることになる。従ってＴＯＣレベルを
かなり低減した超純水を試用する必要がある。

【００１４】超純水の製造工程における水の純度の測定
には、現段階までに、水中の金属イオンの量を計る比抵
抗値による測定、水中の微粒子量を計るパーティクルに
よる測定、ＴＯＣ測定などが行なわれてきた。本発明
は、純水中に含まれる微妙なＴＯＣレベルを常時監視す
ることに着眼している。

【００１５】すなわち、本発明は、リアルタイムでＴＯ
Ｃ値を測定する手段を具備したＴＯＣ計を使用し、造水
ラインを流れている超純水の一部の純度を連続測定する
ことによって、水質の異常発見、不良水の破棄に即座に
対応するものである。ＴＯＣ測定は、例えば造水ライン
の各装置の入口、出口、受け入れ、排水口などで行えば
よい。

【００１６】

【実施例】超純水の製造工程においては、例えば配管や
タンクからもＴＯＣは溶出している。この溶出は、当然
のことながら高価な超純水を大量に破棄する原因の一つ
となっている。そこで、造水過程に存在する各装置から
のＴＯＣ溶出を極限まで抑える手段が要請されている。

【００１７】また、造水装置において、微量のＴＯＣレ
ベルを極微量のレベルにまで低減するために、例えば低
圧紫外線酸化の技術が使用されている。これは、有機物
の分解に寄与するヒドロキシラジカルを水から直接発生
させるものであり、イオン交 換樹脂による要素技術と組
み合わせて一般的に使用されている。しかし、イオン交
換樹脂は、その劣化がしばしば問題となり、不良な超純
水を排出する原因の一つとなっている。

【００１８】近年、ＴＯＣレベルを連続して計測する技
術が進歩し、リアルタイムでＴＯＣ値を測定することが
できる測定器が実用化されてきている。本発明は、この
ようなＴＯＣ計を使うことによって、高価なタンクを設
備することなく超純水の製造を実現しようとするもので
ある。

【００１９】従来は、必ず一度超純水をタンクに溜めて
からＴＯＣ測定、その測定結果による採水の可否を決定
していたので、本発明の効果は大変大きいと言える。図
１は、本発明の造水プラントの一実施例を示す図であ
る。図中、水使用工場３は、超純水を使用する施設であ
り、例えば半導体製造工場、医薬品製造工場、バイオエ
ンジニアリング研究所などを総称したものである。

【００２０】図１において、造水ライン５，７，９の各
工程で採水（Ａ，Ｂ，Ｃ）したサンプリング水はそれぞ
れ、ＴＯＣ計による連続ＴＯＣ測定にかけられる。その
測定結果は、例えばコンピュータを用いた制御装置（図
示せず）にかけられる。制御装置は、サンプリング水の
ＴＯＣレベルが高過ぎると判断した場合には、排水側の
バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５を開放し、不良水の廃棄を行
う。一方、ＴＯＣレベルが基準内であると判断した場合
には、それぞれ次の工程（造水装置１、水使用工場３、
造水装置１）へ通ずる側のバルブＶ２、Ｖ４、Ｖ６を開
放し、そのライン中の水の使用を決定する。

【００２１】その結果、ＴＯＣ溶出を引き起こすタンク
などを設置しなくても、バルブ２個の開閉状態を切り替
えるだけで、異常水のみを効率的に排出することができ
ることとなる。また、タンクが必要なくなるので、捨て
ることとなる不良水の量を大幅に減らすことができる。
もはや、非常に高価な生産水を、タンク単位で捨てる必
要はなくなるのである。

【００２２】図１に示す造水装置１では、さまざまな要
素技術を組み合わせて、原水から不純物を取り除いてい
る。ここでは、イオン交換樹脂を用いる場合が多いが、
現在一般にイオン交換樹脂の管理は、比抵抗計で行われ
ている。しかし、ＴＯＣ計を使用すれば、比抵抗値の低
下が検出される前に、ＴＯＣ値が上昇する特性を利用し
て、イオン交換樹脂の劣化をより早期に検出することが
できる。

【００２３】ＴＯＣ値を管理することでイオン交換樹脂
の劣化を事前に検出する効果は、非常に大きいものがあ
る。現代の超純水製造プロセスでは、イオン交換樹脂の
性能が、超純水の純度を左右するといっても過言ではな
い。その為、イオン交換樹脂の管理が重要視されている
が、ＴＯＣ値を連続して測定していけば、即ち常時ＴＯ
Ｃ値を管理していけば、従来よりも早くイオン交換樹脂
の劣化を検出することができることになる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴＯＣ測定を連続して行うので、高価で、しかもＴＯＣ
溶出源となるタンクを据え付ける必要も、また高価な超
純水をタンク単位で廃棄する必要もなくなり、さらに
は、イオン交換樹脂の劣化を早期に検出することが可能
となる。そのため、設備コスト並びに運転コストを大幅
に節減することができるという効果を奏し、産業の発展
に寄与するところが大きい。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】従来の技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 造水装置 ３，３６ 水使用工場５，７，９ 造水ライン ３０，３４，３６ タンクＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６ バルブ Ａ，Ｂ，Ｃ サンプリング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超純水を製造し、該超純水を使用施設で
   使用する造水プラントにおいて、原水流から試料水を連
   続的に採取する第１の採水手段と、試料水のＴＯＣ値を
   連続的に測定する第１のＴＯＣ計と、第１のＴＯＣ計と
   連携していて、ＴＯＣ値のレベル及び変化を検出して通
   知する第１の制御手段と、原水流から不純物を除去して
   超純水をつくるためのイオン交換樹脂を含む造水装置
   と、原水流源と造水装置との間で第１の採水手段の採水
   箇所の下流側に設けられていて、第１の制御手段により
   第１のＴＯＣ計のＴＯＣ測定値が一定レベル以上である
   ことが検出されると、第１の制御手段により原水流を不
   良水として排出し、前記ＴＯＣ測定値が一定レベル以下
   であると、第１の制御手段により原水流を造水装置に送
   るよう選択的に制御される第１のバルブ手段と、造水装
   置の出力水から試料水を連続的に採取する第２の採水手
   段と、試料水のＴＯＣ値を連続的に測定する第２のＴＯ
   Ｃ計と、第２のＴＯＣ計と連携していて、ＴＯＣ値のレ
   ベル及び変化を検出して通知する第２の制御手段と、造
   水装置と前記使用施設との間で第２の採水手段の採水箇
   所の下流側に設けられていて、第２の制御手段により第
   ２のＴＯＣ計のＴＯＣ測定値が一定レベル以上であるこ
   とが検出されると、第２の制御手段により出力水を不良
   水として排出し、前記ＴＯＣ測定値が一定レベル以下で
   あると、第２の制御手段により出力水を前記使用施設に
   送るよう選択的に制御される第２のバルブ手段とを有す
   ることを特徴とする造水プラント。
2. 【請求項２】 前記使用施設からの使用済み水流から試
   料水を連続的に採取する第３の採水手段と、試料水のＴ
   ＯＣ値を連続的に測定する第３のＴＯＣ計と、第３のＴ
   ＯＣ計と連携していて、ＴＯＣ値のレベル及び変化を検
   出して通知する第３の制御手段と、前記使用施設と造水
   装置との間で第３の採水手段の採水箇所の下流側に設け
   られていて、第３の制御手段により第３のＴＯＣ計のＴ
   ＯＣ測定値が一定レベル以上であることが検出される
   と、第３の制御手段により使用済み水流を不良水として
   排出し、前記ＴＯＣ測定値が一定レベル以下であると、
   第３の制御手段により使用済み水流を造水装置に再循環
   させるよう選択的に制御さ れる第３のバルブ手段とを有
   することを特徴とする請求項１記載の造水プラント。