JP3101642B2 - 超純水の製造方法 - Google Patents

超純水の製造方法

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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、逆浸透膜装置を組み込
んだ超純水製造プロセスを用いて超純水を製造する方法
に関し、さらに詳しくは、洗浄に用いた超純水を回収し
て超純水製造プロセスの被処理水の一部として用いる超
純水の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子工業におけるウェハーやチップ、液
晶基板等を超純水で洗浄する超純水製造・洗浄プロセス
として、図2に示す構成のものが知られている。図2に
おいて、2は工業用水、市水等の原水、4は一次処理シ
ステム、6は二次処理システム、8は洗浄システム、1
0は回収水処理システムを示し、一次処理システム4及
び二次処理システム6により超純水製造プロセスが構成
されている。一次処理システム4は、凝集濾過装置や活
性炭濾過装置等を用いた前処理装置と、該前処理装置の
下流側に接続された逆浸透膜装置、イオン交換装置、紫
外線殺菌装置、脱気装置等からなる。二次処理システム
6は、紫外線酸化装置、カートリッジ式イオン交換装
置、限外濾過膜装置等からなる。また、回収水処理シス
テム10は、活性炭吸着装置、イオン交換装置、紫外線
酸化装置等からなる。
【0003】図2の装置では、超純水の製造と、得られ
た超純水による洗浄とが連続して行われる。その詳細は
下記の通りである。
【0004】原水2は原水導入配管12を通って一次
処理システム4に導入される。一次処理システム4では
一次純水が製造される。この一次純水は一次純水移送配
管14を通って二次処理システム6に導入され、ここで
超純水が製造される。
【0005】二次処理システム6で製造された超純水
は、他端が一次純水移送配管14に接続したリサイクル
配管16により洗浄システム8に導入される。洗浄シス
テム8では、リサイクル配管16から分岐した洗浄水配
管18を通して洗浄装置20に超純水が供給され、洗浄
装置20において超純水による被洗浄物の洗浄が行われ
る。また、残りの超純水は一次純水移送配管14にリサ
イクルされる。このようにリサイクルを行うのは、リサ
イクル配管16内に超純水が停滞することを防止するた
めである。
【0006】洗浄に使用された超純水のうち汚染の多
い部分は、排水配管(図示せず)から排出され、排水処
理が行われる。一方、洗浄に使用された超純水のうち汚
染の少ない部分は、回収水配管22を通って回収水処理
システム10に導入される。回収水処理システム10で
処理された洗浄水は浄化されて回収水となり、循環配管
24を通って原水導入配管12を流れる原水に混合され
る。そして、超純水製造プロセスの被処理水の一部とし
て用いられる。なお、図2では回収水を一次処理システ
ム4の前段に戻すようにしてあるが、回収水の戻し位置
はこれに限らず、一次処理システム4内の任意の位置に
戻してよい。
【0007】図2に示した超純水製造プロセスでは、一
般に、一次処理システム4あるいは二次処理システム6
に逆浸透膜装置が組み込まれている。逆浸透膜装置によ
る処理は、被処理水中の電解質(イオン物質)、コロイ
ド物質、有機物等を除去するための重要なプロセスであ
る。
【0008】逆浸透膜装置は、逆浸透膜が汚染されると
膜性能が低下し、透過水量が減少するため、通常、逆浸
透膜の汚染を防止する目的で、逆浸透膜装置の上流側で
被処理水に懸濁物質除去処理、有機物除去処理、スケー
ル発生防止処理等の前処理を行っている。なお、逆浸透
膜の性能低下の原因としてはこの他に膜材質の酸化によ
る劣化やバクテリアの浸食による劣化等があり、このよ
うな膜の劣化が生じた場合には、膜汚染の場合と逆に通
常透過水量は増大し、その代わり塩排除率が低下すると
いう現象が起こる。
【0009】しかし、前述した前処理によって逆浸透膜
の汚染を完全に防止することはできず、逆浸透膜装置を
長時間使用しているとどうしても膜汚染が生じ、透過水
量が減少する。これは、前処理によっては完全に膜汚染
物質を除去することができず、微量のリークした物質が
膜面に付着することが原因である。
【0010】そのため、従来、膜汚染によって逆浸透膜
装置の透過水量が減少した場合には、透過水量を回復さ
せるために、膜面を水流で物理的に洗浄するフラッシン
グ洗浄、付着物を化学的に溶解して除去する薬品洗浄な
どを行って逆浸透膜を洗浄している。
【0011】この場合、逆浸透膜の薬品洗浄は、汚染物
質の種類に応じた適切な薬品を選択して行うものであ
り、従来、クエン酸、シュウ酸、塩酸等の酸による洗
浄、水酸化ナトリウム等のアルカリによる洗浄、次亜塩
素酸ナトリウム、過酸化水素水等の酸化剤による洗浄な
どが主に行われている。これらの薬品洗浄処理では、一
般に洗浄薬品を数%オーダーの高濃度で使用する。ま
た、洗浄薬品として500〜1000ppmの高濃度の
還元剤を用いることも提案されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前述した逆浸透膜の薬
品洗浄は、洗浄薬品を高濃度で使用するため、図2に示
した超純水製造プロセスの逆浸透膜装置に適用する場
合、超純水製造・洗浄プロセス全体の運転を停止した
後、洗浄薬品を添加した洗浄薬液を逆浸透膜装置に一定
時間循環させて洗浄を行う必要がある。というのは、高
濃度の薬品を含む洗浄薬液を超純水製造プロセスにその
まま通過させて処理した場合、得られる超純水中に洗浄
薬品に由来する不純物が漏洩し、超純水の水質を著しく
低下させるからである。
【0013】したがって、図2に示した超純水製造プロ
セスの逆浸透膜装置26を薬品によって洗浄する場合、
超純水の製造と洗浄システムへの超純水の供給とを一時
的に中断しなければならず、特に洗浄システムへ洗浄用
超純水を連続的に供給する必要のある半導体工業の超純
水製造プロセスに対しては、逆浸透膜装置26の薬品洗
浄は必ずしも適当ではなかった。
【0014】また、逆浸透膜装置の薬品洗浄では、洗浄
薬品を高濃度で使用するため、洗浄頻度が多くなると膜
や装置の構成部材が劣化したり、あるいは、上述のよう
な超純水中への洗浄薬品の漏洩を防止するために洗浄後
に超純水製造プロセスの被処理水流路を洗浄薬品を含ま
ない多量の被処理水で置換する必要が生じたりするとい
う問題があった。
【0015】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、逆浸透膜装置の逆浸透膜が汚染されて透過水量が減
少したときに、超純水の製造及び洗浄システムへの超純
水の供給を中断させることなく逆浸透膜を洗浄して透過
水量を回復させることができ、しかも洗浄薬品による膜
や装置構成部材の劣化や、被処理水流路の置換操作の必
要を生じさせることのない超純水の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、ウエハ
ー等の被洗浄物の洗浄に用いた超純水を回収して逆浸透
膜装置の上流側に戻し、超純水製造プロセスの被処理水
の一部として用いる超純水の製造方法において、逆浸透
膜が汚染されたときに逆浸透膜装置の被処理水に1〜5
0ppmの低濃度の還元剤を添加した場合、逆浸透膜の
汚染物質が除去され、逆浸透膜装置の透過水量が回復す
ることを見い出し、本発明をなすに至った。
【0017】したがって、本発明は、逆浸透膜装置を用
いた超純水製造プロセスで原水を処理することにより超
純水を製造し、得られた超純水で被洗浄物の洗浄を行う
とともに、洗浄に使用した超純水を回収して前記逆浸透
膜装置の上流側に戻し、この回収水を原水と共に前記超
純水製造プロセスで処理する超純水の製造方法におい
て、前記逆浸透膜装置の透過水量が所定値以下に減少し
たときに該逆浸透膜装置の被処理水に1〜50ppmの
還元剤を添加することを特徴とする超純水の製造方法を
提供する。
【0018】本発明により逆浸透膜の汚染物質が除去さ
れる理由は明らかでないが、被洗浄物の洗浄に使用した
超純水を回収して用いることに起因する回収水中の汚染
物質が逆浸透膜に付着し、この汚染された逆浸透膜の洗
浄が1〜50ppmという低濃度の還元剤によって効果
的になされるためと考えられる。
【0019】以下、本発明につきさらに詳しく説明す
る。本発明では、逆浸透膜装置を用いた超純水製造プロ
セスで超純水を製造する。この場合、超純水製造プロセ
スとしては、例えば、一次処理システム及び二次処理シ
ステムを備えたものが挙げられるが、これに限定される
ものではない。また、逆浸透膜装置としては、酢酸セル
ローズ膜等のセルローズ系膜を用いた装置、ポリアミド
複合膜等の合成複合膜を用いた装置のいずれでもよい。
さらに、逆浸透膜装置としては、スパイラル型、中空糸
型等のいずれのタイプのものでもよい。
【0020】本発明では、超純水製造プロセスで製造し
た超純水で被洗浄物の洗浄を行った後、洗浄に使用した
超純水を回収して逆浸透膜装置の上流側に戻し、超純水
製造プロセスの被処理水として再利用する。この場合、
洗浄に使用した超純水は、その水質が十分に高純度であ
る場合はそのまま回収して再利用してもよく、あるいは
活性炭吸着装置、イオン交換装置、紫外線酸化装置等を
備えた回収水処理システムで処理してから再利用しても
よい。
【0021】本発明の超純水の製造方法では、前記のよ
うにして超純水を製造するに当たり、逆浸透膜装置の透
過水量が所定値以下に減少したときに、逆浸透膜装置の
被処理水に1〜50ppmの還元剤を添加する。なお、
還元剤の添加は、例えば逆浸透膜装置の上流側配管中に
還元剤を添加することによって行うことができる。
【0022】被処理水中の還元剤濃度が50ppmを超
えると逆浸透膜装置の透過水中のイオン濃度が高くな
り、後段の装置によって超純水に変換することが難しく
なるとともに、後段の装置、特にイオン交換装置に与え
る負荷が大きくなり、しかも還元剤によって膜や装置構
成部材が劣化する可能性が生じる。被処理水中の還元剤
のより好ましい濃度は、2〜10ppmである。
【0023】被処理水に還元剤を加えるタイミングは任
意に設定することができるが、通常、逆浸透膜装置の透
過水量が初期値の50〜70容量%以下に減少したとき
である。また、被処理水への還元剤の添加時間は、逆浸
透膜装置の透過水量が所望の値に回復するまでの時間と
すればよく、通常5分〜30分間程度である。
【0024】添加する還元剤としては、限定はされない
が、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)、亜硫酸ナ
トリウム(Na2SO3)、次亜リン酸ナトリウム(Na
PH22)、チオ硫酸ナトリウム(Na223)等を
使用することができ、特に亜硫酸水素ナトリウム又は亜
硫酸ナトリウムが好ましい。
【0025】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。図
1は、本発明の実施に用いる超純水製造・洗浄プロセス
を示す。なお、図1において、図2の装置と同一構成の
部分には同一参照符号を付してその説明を省略する。
【0026】本例の超純水製造・洗浄プロセスでは、一
次処理システム4に組み込まれた逆浸透膜装置26の上
流側配管28に還元剤添加配管30が接続されている。
なお、図1では一次処理システム4において逆浸透膜装
置26のみを表示してある。そして、逆浸透膜装置26
の透過水量が設定値以下に減少したときに、上流側配管
28内を流れる被処理液中に還元剤添加配管30から還
元剤が添加されるようになっている。
【0027】図1に示した超純水製造・洗浄プロセスに
より次の実験を行った。すなわち、逆浸透膜装置26の
透過水量が大幅に低下したときに、超純水製造・洗浄プ
ロセスを運転している状態において、還元剤添加配管3
0から逆浸透膜装置26の上流側配管28内に還元剤を
添加して逆浸透膜装置26の逆浸透膜を洗浄した。還元
剤としては亜硫酸水素ナトリウムを用い、被処理液中の
濃度が10ppmとなるように添加した。また、還元剤
の添加時間は10分間とした。
【0028】還元剤添加前後における逆浸透膜の透過水
保持率及び透過水電気伝導率を調べた。結果を表1及び
表2に示す。表1は酢酸セルローズ膜を用いた逆浸透膜
装置を使用したときの結果、表2はポリアミド系合成複
合膜を用いた逆浸透膜装置を使用したときの結果であ
る。透過水保持率は下記式により算出した。 透過水保持率(%)=(洗浄処理前又は洗浄処理後の透
過水量/初期の透過水量)×100
【0029】また、比較のために同濃度の硫酸を逆浸透
膜装置26の上流側配管28内に同様に添加してその効
果を調べた。結果を表1及び表2に示す。比較対象とし
て硫酸を選択したのは、亜硫酸水素ナトリウム及び硫酸
のいずれの添加によっても被処理水のpHが下がるた
め、本発明の効果が亜硫酸水素ナトリウム添加によるp
H低下に基づくものではないことを確認するためであ
る。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】表1及び表2から、透過水量が減少した逆
浸透膜装置の被処理水に低濃度の還元剤を添加すること
により、透過水量が飛躍的に回復することがわかる。ま
た、還元剤の添加によって透過水の電気伝導率はそれほ
ど大きくならず、後段のイオン交換装置等に与える負荷
が増大しないことがわかる。一方、還元剤を含む被処理
水から得られた超純水の純度を調べたところ、半導体装
置のウェハーやチップ、液晶基板等の洗浄水として問題
のないことが確認された。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆浸透膜装置の膜汚染によって透過水量が減少したとき
に、超純水の製造及び洗浄システムへの超純水の供給を
中断させることなく、逆浸透膜装置の被処理水に低濃度
の還元剤を添加するだけで、逆浸透膜を洗浄して透過水
量の回復を図ることができる。すなわち、本発明では逆
浸透膜の洗浄薬品として還元剤を低濃度で使用するの
で、還元剤を添加した被処理水を後段の装置の負荷を増
大させることなく超純水に変換することができ、そのた
め逆浸透膜の洗浄時に超純水製造・洗浄プロセスを停止
させる必要がない。また、本発明では還元剤を低濃度で
使用するため、洗浄薬品による膜や装置構成部材の劣化
や、被処理水流路の置換操作の必要を生じさせることが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明製造方法の実施に用いる超純水製
造・洗浄プロセスの一例を示すフロー図である。
【図2】図2は従来の超純水製造・洗浄プロセスの一例
を示すフロー図である。
【符号の説明】 2 原水 4 一次処理システム 6 二次処理システム 8 洗浄システム 10 回収水処理システム 12 原水導入配管 22 回収水配管 24 循環配管 26 逆浸透膜装置 30 還元剤添加配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/44 B01D 65/00 - 65/10 H01L 21/304 648 B08B 3/00 - 3/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 逆浸透膜装置を用いた超純水製造プロセ
    スで原水を処理することにより超純水を製造し、得られ
    た超純水で被洗浄物の洗浄を行うとともに、洗浄に使用
    した超純水を回収して前記逆浸透膜装置の上流側に戻
    し、この回収水を原水と共に前記超純水製造プロセスで
    処理する超純水の製造方法において、前記逆浸透膜装置
    の透過水量が所定値以下に減少したときに該逆浸透膜装
    置の被処理水に1〜50ppmの還元剤を添加すること
    を特徴とする超純水の製造方法。
  2. 【請求項2】 超純水製造プロセスによる超純水の製造
    及び得られた超純水による被洗浄物の洗浄を連続して行
    っている状態において逆浸透膜装置の被処理水に還元剤
    を添加するようにした請求項1記載の超純水の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 還元剤としてNaHSO3又はNa2SO
    3を用いる請求項1又は2記載の超純水の製造方法。
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