JP3771684B2 - Ultrapure water production method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造等に使用される超純水を製造する超純水製造方法に係り、特に、水質維持とメンテナンス性を向上することが出来る超純水製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハーの表面を洗浄するために使用される超純水を製造する工程において、濾過膜により阻止された微生物が該濾過膜上で棲息し、該微生物の代謝物が濾過膜を通過して超純水に混入した場合、該代謝物が半導体ウエハーの特性に悪影響を与えたり、またユースポイントまでの配管中で棲息する微生物が長期的には増殖するため超純水製造工程において微生物を殺菌する必要がある。
【0003】
超純水中または濾過膜上の微生物を殺菌する従来例としては、超純水製造装置を一時停止させて、80〜90℃の熱水を超純水製造装置の濾過膜経路からユースポイントまで流通或いは停滞させて該濾過膜の表面に張り付いた微生物や配管中の微生物を殺菌して除去するか、或いは、過酸化水素(H)を超純水製造装置の濾過膜経路に流通或いは停滞させて該濾過膜の表面に張り付いた微生物を殺菌して除去するものがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各従来例では、超純水製造装置を一時停止させて微生物の殺菌処理を実施するので、超純水の生産を停止し、該超純水製造工程に半導体ウエハー製造工程が連続して実施される場合には、半導体ウエハーの生産を停止しなければならないという問題がある。
【0005】
また、設備管理者が生産される超純水または濾過水を定期的にサンプリングして微生物の棲息状態を調査しなければならないため、管理コストがかかるという問題がある。
【0006】
また、特に過酸化水素(H)を用いた場合には、該過酸化水素(H)が強い酸化剤であるため、微生物を殺菌した後の過酸化水素(H)廃液を一旦ピットに貯蔵してカタラーゼ等の分解酵素により過酸化水素(H)を分解して廃棄する必要があり、廃液処理にコストがかかるという問題があった。
【0007】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、被濾過水へオゾンを注入することにより濾過膜で阻止された微生物を確実に殺菌し、且つ、下流の超純水ラインの殺菌を行うと共に、超純水製造装置を一時停止させることなく微生物の殺菌処理を行えることで超純水の生産能率を向上し、設備管理者による超純水中または濾過水中の微生物の棲息状態の調査を省略して管理コストを低減し、微生物殺菌後の廃液処理を省略できる超純水製造方法を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る超純水製造方法は、一次純水に紫外線照射を行って有機物及び残存オゾンを分解する第1の工程と前記第1の工程後、イオン交換樹脂によるポリッシャー工程により水中のイオンを除去する第2の工程と前記第2の工程後、3ppm以下のオゾン注入濃度でオゾンを注入する第3の工程と前記第3の工程後、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)で構成したオゾン耐性膜からなる精密濾過膜または限外濾過膜を用いて超純水製造工程の最終濾過工程を行う第4の工程と前記第4の工程で生成された超純水を用途に応じて分配すると共に、未使用の超純水を前記第1の工程に供する第5の工程とを含むことを特徴とする。
【0009】
上記構成により、濾過膜へ供給される被濾過水中の微生物にオゾンを作用させて微生物を短時間に且つ容易に且つ確実に殺菌することが出来、殺菌された微生物は生態機能を失って有機物(ゴミ)と化し、濾過膜によって微粒子と同様に超純水製造経路から除去される。
【0010】
これにより、濾過膜上に生きた微生物を棲息させることがないので、微生物の代謝物が超純水に混入することがなく、製造される超純水の水質を高度に維持することが出来る。
【0011】
また、精密濾過膜、限外濾過膜としてオゾン耐性膜を用いると、オゾンにより精密濾過膜モジュールまたは限外濾過膜モジュールの濾過水量が低下することがなく、該精密濾過膜モジュールまたは限外濾過膜モジュールの寿命の向上を図ることが出来る。
【0012】
また、濾過前の被濾過水中に添加されたオゾン或いは酸素は、濾過後に分解または除去されるので、製造された超純水を使用した際にオゾンによる悪影響を受けることが無く、更には、従来例のように微生物殺菌後の廃液処理が必要ないのでコストダウンを図ることが出来る。
【0013】
また、濾過前の被濾過水中にオゾンを添加することにより超純水製造装置を停止させることなく濾過膜で阻止された微生物を殺菌すると共に連続的に超純水の製造を実施した場合には、例えば、以下のような効果が得られる。即ち、超純水製造工程を一時停止することなく連続して実施しつつ微生物の殺菌も実施出来るので、半導体製造ラインを停止する必要がなく、半導体の生産能率を向上し、設備管理者による超純水中または濾過水中の微生物の棲息状態の調査を省略して管理コストを低減することが出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る超純水製造方法の一実施形態を具体的に説明する。図1は本発明に係る超純水製造方法の第1実施形態の処理工程を示す図、図2は本発明に係る超純水製造方法の第2実施形態の処理工程を示す図である。
【0015】
先ず、図1を用いて本発明に係る超純水製造方法の第1実施形態の処理工程について説明する。図1において、河川水、湖沼水、地下水等の原水1は、図1のステップS1に示される除濁工程において、凝集沈殿装置,加圧浮上装置またはクロスフロー型の精密濾過装置または限外濾過装置により浄化されて除濁される。
【0016】
図1のステップS2では、逆浸透膜(RO)による逆浸透濾過工程により、ステップS1の凝集沈殿法や精密濾過膜または限外濾過膜等で排除されない小さな物質、具体的にはイオンや有機物の排除を行う。そして、ステップS3のイオン交換樹脂により水中のイオンが除去され、ステップS4において、一次純水2が生成される。
【0017】
生成された一次純水2は、ステップS5において、波長が185nmの紫外線(UV)を照射することにより一次純水2中の水と反応してOHラジカル(ヒドロキシラジカル)が生成する。このOHラジカル(ヒドロキシラジカル)により一次純水中に存在する有機物を酸化分解する。また、後述の注入され、循環してきた残存オゾン(O)も分解される。更に、ステップS6でイオン交換樹脂により水中のイオンが除去されてポリッシャー工程が実施される。
【0018】
ステップS6で使用されるイオン交換樹脂は、水中にオゾン(O)が含まれていた場合、該オゾン(O)の強い酸化作用により機能が劣化するため、ステップS5において、予めオゾン(O)の分解工程を実施して水中のオゾン(O)を分解し、ステップS6で使用されるイオン交換樹脂の保全を確保している。
【0019】
ステップS7はオゾン(O)注入工程であり、ステップS6でポリッシャーによりイオン除去され、抵抗率が18.3MΩ・cmの水中にオゾン(O)が注入される。オゾン(O)は、通常、精製された酸素ガス或いは空気を無声放電方式で電離してオゾン(O)ガスを生成し、生成したオゾン(O)ガスを多孔質のディフューザー等を用いて微細にして水中に注入する。このオゾン注入により微生物は殺菌される。
【0020】
前記ステップS7において、微生物の殺菌作用は、注入されるオゾン(O)の注入濃度Cと時間Tとの積に比例する。従って、後述するように、常時連続的にオゾン(O)を注入することが好ましいが、この場合には、オゾン(O)の注入濃度Cは低くても良く、この場合のオゾン(O)の注入濃度Cは1ppm以下が好ましい。また、オゾン(O)の注入を所定のタイミングで間欠的に実施する場合には、オゾン(O)の注入濃度Cは3ppm 以下が好ましい。
【0021】
ステップS8は、オゾン耐性を有するオゾン耐性膜を備えた精密濾過膜モジュールまたは限外濾過膜モジュールが設置された超純水製造工程の最終段フィルターによる濾過工程であり、ステップS7において、濾過前の被濾過水中にオゾン注入を行うことにより殺菌された微生物は該オゾン耐性膜で補足される。殺菌された微生物は生態機能を失って有機物(ゴミ)と化すため、微粒子と同様に超純水製造経路から外部に除去することが出来る。
【0022】
前記オゾン耐性膜は、フッ素樹脂等の有機性オゾン耐性材料で構成された中空糸膜である。前記オゾン耐性膜をポリビニリデンフルオライド(PVDF)で構成した場合には、オゾン(O)耐性に優れ、且つ、中空糸膜の孔径コントロール性、更にその孔径分布の信頼性(シャープさ)に優れているので好ましい。また、中空糸膜の接着剤等もシリコーン系樹脂等のオゾン耐性のあるものが好ましい。
【0023】
尚、セラミック膜等は、オゾン耐性はあるものの、高価であることや壊れやすいこと、更には、セラミック膜からの金属イオンが濾過水中に流出するため好ましくない。
【0024】
通常、ステップS7で注入されたオゾン(O)は15分程度で自己分解して酸素(O)に還元するが、本実施形態では、生成された超純水4を用途に応じて分配して使用するユースポイント3(ステップS9)の近傍下流側に、即ち、溶存酸素濃度が特に規制される場合、ステップS10に示す脱酸素,脱オゾン工程を設け、このステップS10において、濾過水中に残存するオゾン(O)または酸素(O)を分解または除去するオゾン/酸素の分解/除去工程を実施している。
【0025】
これにより、ステップS9のユースポイント3を経て取り出される超純水4の使用用途に応じてステップS10において、白金やパラジュウム系の触媒を使用して水素ガスを注入するオゾン/酸素の分解/除去工程等となる脱酸素,脱オゾン工程を実施して濾過水中に残存するオゾン(O)または酸素(O)を分解または除去し、生成された超純水4を用いて、例えば、半導体ウエハーの表面を洗浄する際にオゾン(O)の強い酸化作用が半導体ウエハーに悪影響を及ぼさないようになっている。
【0026】
図1のステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS9→ステップS4は循環処理工程となっており、前記ステップS1〜ステップS3により原水1が濾過処理された一次純水2は前述したステップS5〜ステップS8の各処理工程を実施してステップS9のユースポイント3から超純水4,5,6,…,20,…等として外部に取り出され、未使用の超純水はステップS4の一次純水2と混合されて前記循環処理工程を連続的に循環する。
【0027】
上記構成によれば、ステップS8の最終段フィルターとなる精密濾過膜モジュールまたは限外濾過膜モジュールに装備されたオゾン耐性膜を使用してステップS7のオゾン注入工程により濾過前の被濾過水中に所定の時間に所定の量だけオゾン(O)の注入を行うことにより超純水製造装置を停止させることなく前記オゾン耐性膜で阻止された微生物を殺菌すると共に連続的に超純水4〜20の製造を実施することが出来るものである。また、超純水循環ラインであるユースポイント3の超純水もオゾン(O)で殺菌してステップS4の一次純水2へ戻っていく。
【0028】
上記構成において、超純水を製造した際の具体的な実施例について詳細に説明する。
【0029】
〔実施例1〕
ステップS8で使用するオゾン耐性膜モジュールとしてポリビニリデンフルオライド(PVDF)製で平均孔径が0.05μmの中空糸膜を使用した3インチ径で長さが1mのモジュールを使用し、3m/hrの濾過水量で、ステップS7でオゾン濃度が0.3ppm のオゾン(O)を連続的に常時注入して1年間運転した後、ステップS9のユースポイント3の超純水20で棲息する微生物を測定したところ、棲息する微生物は0個/1000ml、即ち、棲息する微生物は検出されなかった。
【0030】
この結果によれば、従来例のように超純水製造装置を一時停止させて微生物の殺菌処理を実施する必要がないので、超純水の製造を一時停止することなく連続して実施することが出来る。
【0031】
また、設備管理者が生産される超純水または濾過水を定期的にサンプリングして微生物の棲息状態を調査する必要もなくなり、管理コストを低減することが出来る。
【0032】
〔比較例1〕
比較例として、ポリアクリロニトリル(PAN)製で、分画分子量(CMW;cut off molecular weight)が13,000の中空糸膜を使用した3インチ径で長さが1mの3本のモジュールを使用し、3m/hrの濾過水量で4箇月毎(1年間に3回)に超純水製造装置を一時停止させて過酸化水素水(H)により微生物の殺菌処理を実施し、1年間運転した後、同様にステップS9のユースポイント3の超純水20で過酸化水素水殺菌実施前での棲息する微生物を測定したところ、棲息する微生物は10個/100ml〜40個/100mlの範囲で検出された。
【0033】
〔比較例2〕
比較例として、ポリスルフォン(PS)製で、分画分子量(CMW;cut off molecular weight)が10,000の中空糸膜を使用した3インチ径で長さが1mのモジュールを使用し、3m/hrの濾過水量で4箇月毎(1年間に3回)に超純水製造装置を一時停止させて80〜90℃の熱殺菌を実施し、1年間運転した後、同様にステップS9のユースポイント3の超純水5で熱殺菌前での棲息する微生物を測定したところ、棲息する微生物は5個/100ml〜20個/100mlの範囲で検出された。
【0034】
〔実施例2〕
ステップS8で使用するオゾン耐性膜モジュールとして、分画分子量(CMW;cut off molecular weight)が10万のポリビニリデンフルオライド(PVDF)製の中空糸膜を使用した3インチ径で長さが1mの3本のモジュールを使用し、3m/hrの濾過水量で、ステップS7でオゾン濃度が3ppm のオゾン(O)を1日に1回10分間注入し、3箇月毎に、ステップS9のユースポイント3で棲息する微生物を測定したところ、棲息する微生物は0個/1000ml、即ち、棲息する微生物は検出されなかった。
【0035】
この実施例2の結果によっても、前記実施例1と同様に、従来例のように超純水製造装置を一時停止させて微生物の殺菌処理を実施する必要がないので、効率的に超純水を製造することが出来る。
【0036】
また、設備管理者が生産される超純水または濾過水を定期的にサンプリングして微生物の棲息状態を調査する必要もなくなり、管理コストを低減することが出来る。
【0037】
次に本発明に係る超純水製造方法の第2実施形態について図2を用いて説明する。本実施形態では、図1に示す前記第1実施形態のステップS9のユースポイント3の近傍上流側に図1に示したステップS10と同様な脱酸素,脱オゾン工程を設け(図2のステップS9)、この図2のステップS9において、濾過後の濾過水中に残存するオゾン(O)または酸素(O)を分解または除去するオゾン/酸素の分解/除去工程を一括して実施している。従って、図2のユースポイント3(ステップS10)の個々の使用口近傍下流側には脱酸素,脱オゾン工程は設けていない。
【0038】
上記構成により、図2のステップS8においてオゾン耐性膜モジュールにより濾過された濾過水は、全てステップS9において、白金やパラジュウム系の触媒を使用して水素ガスを注入する等のオゾン/酸素の分解/除去工程となる脱酸素,脱オゾン工程を実施して濾過水中に残存するオゾン(O)または酸素(O)を分解または除去した後、ステップS10のユースポイント3を経て超純水4〜20が取り出される。これにより、前記第1実施形態と同様に、生成された超純水4を用いて、例えば、半導体ウエハーの表面を洗浄する際にオゾン(O)の強い酸化作用が半導体ウエハーに悪影響を及ぼさないようになっている。
【0039】
図2のステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS9→ステップS10→ステップS4も前記第1実施形態と同様に循環処理工程となっており、前記ステップS1〜ステップS3により原水1が濾過処理された一次純水2は前述したステップS5〜ステップS9の各処理工程を実施してステップS10のユースポイント3から超純水4,5,…,20として外部に取り出され、未使用の超純水はステップS4の一次純水2と混合されて前記循環処理工程を連続的に循環する。
【0040】
上記構成によれば、前記第1実施形態と同様に、ステップS8の最終段フィルターとなる精密濾過膜モジュールまたは限外濾過膜モジュールに装備されたオゾン耐性膜を使用してステップS7のオゾン注入工程により水中に所定の時間に所定の量だけオゾン(O)の注入を行うことにより超純水製造装置を停止させることなく微生物を殺菌すると共にオゾン耐性膜で除去することが出来るものである。また、ユースポイント3で使用されなかった超純水はステップS4の一次純水2へ戻り、超純水循環ラインを循環する。
【0041】
他の構成は前記第1実施形態と同様に構成され、前述したと同様な効果を得ることが出来る。
【0042】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、一次純水中に含まれる微生物にオゾンを作用させて短時間に且つ容易に且つ確実に微生物を殺菌することが出来、製造される超純水の水質を高度に維持することが出来る。
【0043】
また、最終濾過工程において、濾過前の被濾過水中に添加されたオゾンまたは酸素は、濾過後に分解/除去されるので、製造された超純水を使用した際にオゾンによる悪影響を受けることが無く、更には、従来例のように微生物殺菌後の廃液処理が必要ないのでコストダウンを図ることが出来る。
【0044】
また、本発明では、従来例のように超純水製造装置を一時停止させて微生物の殺菌処理を実施する必要がないので、超純水の製造が連続して実施出来、超純水の生産能率を向上することが出来る。また、例えば、超純水製造工程に半導体ウエハー製造工程が連続して実施されるような場合には、半導体ウエハーの生産能率が低下することがない。
【0045】
また、設備管理者が生産される超純水または濾過水を定期的にサンプリングして微生物の棲息状態を調査する必要もなくなり、管理コストを低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超純水製造方法の第1実施形態の処理工程を示す図である。
【図2】 本発明に係る超純水製造方法の第2実施形態の処理工程を示す図である。
【符号の説明】
1…原水
2…一次純水
3…ユースポイント
4,5,20…超純水
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrapure water production method for producing ultrapure water used in semiconductor production and the like, and more particularly to an ultrapure water production method capable of improving water quality maintenance and maintainability.
[0002]
[Prior art]
In the process of producing ultrapure water used for cleaning the surface of a semiconductor wafer, microorganisms blocked by the filtration membrane live on the filtration membrane, and metabolites of the microorganisms pass through the filtration membrane and become super When mixed in pure water, the metabolite will adversely affect the characteristics of the semiconductor wafer, and microorganisms that live in the pipes up to the use point will proliferate in the long term, so the microorganisms are sterilized in the ultrapure water production process. There is a need.
[0003]
As a conventional example of sterilizing microorganisms on ultrapure water or on a filtration membrane, the ultrapure water production apparatus is temporarily stopped, and hot water of 80 to 90 ° C. is passed from the filtration membrane path of the ultrapure water production apparatus to the use point. Sterilize and remove microorganisms stuck to the surface of the filtration membrane through circulation or stagnation, or remove hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) into the filtration membrane path of the ultrapure water production apparatus. Some have sterilized and removed microorganisms adhered to the surface of the filtration membrane through circulation or stagnation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the above-mentioned conventional examples, since the ultrapure water production apparatus is temporarily stopped and the sterilization treatment of the microorganism is performed, the production of ultrapure water is stopped, and the semiconductor wafer production process continues to the ultrapure water production process. When implemented in this manner, there is a problem that the production of semiconductor wafers must be stopped.
[0005]
In addition, the facility manager must periodically sample the ultrapure water or filtered water produced to investigate the habitation state of the microorganisms, which increases the management cost.
[0006]
In particular, when hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is used, since the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is a strong oxidizing agent, hydrogen peroxide (H 2 O after sterilization of microorganisms) is used. 2 ) It is necessary to store the waste liquid in a pit, decompose hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with a degrading enzyme such as catalase, and dispose of the waste liquid.
[0007]
The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to reliably sterilize microorganisms blocked by the filtration membrane by injecting ozone into the water to be filtered, and to provide a downstream ultrapure water line. In addition to improving the production efficiency of ultrapure water by sterilizing microorganisms without suspending the ultrapure water production system, the resident of microorganisms in ultrapure water or filtered water by the facility manager is improved. It is intended to provide a method for producing ultrapure water that can reduce the management cost by omitting the state investigation and can eliminate the waste liquid treatment after sterilization of microorganisms.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ultrapure water production method according to the present invention includes a first step of decomposing organic matter and residual ozone by irradiating primary pure water with ultraviolet rays , and an ion exchange resin after the first step. A second step of removing ions in the water by a polisher step, a third step of injecting ozone at an ozone injection concentration of 3 ppm or less after the second step, and a polyvinylidene fluoride after the third step. A fourth step of performing a final filtration step of the ultrapure water production step using a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane made of an ozone-resistant membrane composed of a ride (PVDF), and an ultra-fine produced in the fourth step And a fifth step of dispensing pure ultrapure water to the first step while distributing pure water according to use .
[0009]
With the above configuration, ozone can act on microorganisms in the water to be filtered supplied to the filtration membrane so that the microorganisms can be sterilized in a short time easily and reliably. The sterilized microorganisms lose their ecological function and become organic matter ( And is removed from the ultrapure water production path by the filtration membrane in the same manner as the fine particles.
[0010]
Thereby, since living microorganisms do not live on the filtration membrane, the metabolite of microorganisms does not mix in ultrapure water, and the quality of the manufactured ultrapure water can be maintained at a high level.
[0011]
Further, when an ozone resistant membrane is used as the microfiltration membrane or the ultrafiltration membrane, the amount of filtered water in the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane module is not reduced by ozone, and the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane The lifetime of the module can be improved.
[0012]
Further, since ozone or oxygen added to the water to be filtered before filtration is decomposed or removed after filtration, it is not adversely affected by ozone when the produced ultrapure water is used. As in the example, waste liquid treatment after sterilization of microorganisms is not necessary, so that the cost can be reduced.
[0013]
In addition, when ozone is added to the water to be filtered before filtration to sterilize microorganisms blocked by the filtration membrane without stopping the ultrapure water production device, and continuously produce ultrapure water For example, the following effects can be obtained. In other words, since the sterilization of microorganisms can be performed continuously without stopping the ultrapure water production process, it is not necessary to stop the semiconductor production line, improving the production efficiency of the semiconductor, The management cost can be reduced by omitting the investigation of the state of habitation of microorganisms in pure water or filtered water.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the ultrapure water production method according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the processing steps of the first embodiment of the ultrapure water manufacturing method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the processing steps of the second embodiment of the ultrapure water manufacturing method according to the present invention.
[0015]
First, the process of 1st Embodiment of the ultrapure water manufacturing method based on this invention is demonstrated using FIG. In FIG. 1, raw water 1 such as river water, lake water, groundwater, etc. is a flocculation process shown in Step S1 of FIG. It is purified and clarified by the device.
[0016]
In step S2 of FIG. 1, by a reverse osmosis filtration process using a reverse osmosis membrane (RO), small substances that are not excluded by the coagulation sedimentation method, microfiltration membrane or ultrafiltration membrane of step S1, specifically, ions and organic substances Exclude. And the ion in water is removed by the ion exchange resin of step S3, and the primary pure water 2 is produced | generated in step S4.
[0017]
The generated primary pure water 2 reacts with water in the primary pure water 2 by irradiating with ultraviolet rays (UV) having a wavelength of 185 nm in step S5 to generate OH radicals (hydroxy radicals). This OH radical (hydroxy radical) oxidizes and decomposes organic substances present in the primary pure water. Further, residual ozone (O 3 ) injected and circulated, which will be described later, is also decomposed. Further, in step S6, ions in water are removed by the ion exchange resin, and a polisher process is performed.
[0018]
Ion exchange resins used in the step S6, if the ozone (O 3) is included in the water, because the feature by the strong oxidizing action of the ozone (O 3) is deteriorated, at step S5, advance ozone (O 3 ) The decomposition step of 3 ) is performed to decompose ozone (O 3 ) in the water, and the maintenance of the ion exchange resin used in step S6 is ensured.
[0019]
Step S7 is an ozone (O 3 ) injection process. In step S6, ions are removed by a polisher, and ozone (O 3 ) is injected into water having a resistivity of 18.3 MΩ · cm. For ozone (O 3 ), purified oxygen gas or air is usually ionized by a silent discharge method to generate ozone (O 3 ) gas, and the generated ozone (O 3 ) gas is used with a porous diffuser or the like. And finely poured into water. Microorganisms are sterilized by this ozone injection.
[0020]
In step S7, the sterilizing action of the microorganism is proportional to the product of the injection concentration C of the injected ozone (O 3 ) and the time T. Therefore, as described later, it is preferable to continuously inject ozone (O 3 ) continuously. In this case, the injection concentration C of ozone (O 3 ) may be low. In this case, ozone (O 3 ) 3 ) The injection concentration C is preferably 1 ppm or less. Further, when ozone (O 3 ) is injected intermittently at a predetermined timing, the ozone (O 3 ) injection concentration C is preferably 3 ppm or less.
[0021]
Step S8 is a filtration process by the final stage filter of the ultrapure water production process in which a microfiltration membrane module or an ultrafiltration membrane module having an ozone resistance membrane having ozone resistance is installed. Microorganisms sterilized by injecting ozone into the water to be filtered are supplemented by the ozone resistant membrane. Since the sterilized microorganisms lose their ecological function and become organic matter (trash), they can be removed to the outside from the ultrapure water production path in the same way as fine particles.
[0022]
The ozone resistant membrane is a hollow fiber membrane made of an organic ozone resistant material such as a fluororesin. When the ozone-resistant membrane is made of polyvinylidene fluoride (PVDF), it is excellent in ozone (O 3 ) resistance, and the pore diameter controllability of the hollow fiber membrane and the reliability (sharpness) of the pore size distribution. It is preferable because it is excellent. Also, the hollow fiber membrane adhesive and the like are preferably ozone-resistant such as silicone resins.
[0023]
Although ceramic membranes are resistant to ozone, they are not preferred because they are expensive and fragile, and metal ions from the ceramic membrane flow out into the filtered water.
[0024]
Normally, the ozone (O 3 ) injected in step S7 is self-decomposed and reduced to oxygen (O 2 ) in about 15 minutes, but in this embodiment, the generated ultrapure water 4 is distributed according to the application. In the vicinity of the use point 3 to be used (step S9), that is, when the dissolved oxygen concentration is particularly restricted, a deoxygenation and deozonization process shown in step S10 is provided. An ozone / oxygen decomposition / removal step for decomposing or removing residual ozone (O 3 ) or oxygen (O 2 ) is performed.
[0025]
Thereby, the ozone / oxygen decomposition / removal step of injecting hydrogen gas using platinum or palladium-based catalyst in step S10 according to the use application of the ultrapure water 4 taken out through the use point 3 in step S9. The ozone (O 3 ) or oxygen (O 2 ) remaining in the filtered water is decomposed or removed by performing a deoxygenation and deozone process to become, for example, a semiconductor wafer using the generated ultrapure water 4 When cleaning the surface, the strong oxidizing action of ozone (O 3 ) does not adversely affect the semiconductor wafer.
[0026]
Step S4 → Step S5 → Step S6 → Step S7 → Step S8 → Step S9 → Step S4 in FIG. 1 is a circulation processing step, and the primary pure water 2 obtained by filtering the raw water 1 by the steps S1 to S3. Is carried out from the use point 3 in step S9 to the outside as ultrapure water 4, 5, 6,..., 20,. Is mixed with the primary pure water 2 in step S4 and continuously circulated through the circulation process.
[0027]
According to the above configuration, using the ozone resistant membrane provided in the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane module that is the final stage filter in step S8, the predetermined amount is added to the filtered water before filtration by the ozone injection step in step S7. By injecting ozone (O 3 ) by a predetermined amount during the period of time, microorganisms blocked by the ozone resistant film are sterilized without stopping the ultrapure water production apparatus, and continuous ultrapure water 4-20 Can be manufactured. Further, the ultrapure water at the point of use 3 which is an ultrapure water circulation line is also sterilized with ozone (O 3 ) and returns to the primary pure water 2 in step S4.
[0028]
A specific example when ultrapure water is produced in the above configuration will be described in detail.
[0029]
[Example 1]
As the ozone resistant membrane module used in Step S8, a 3 inch diameter and 1 meter long module using a hollow fiber membrane made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and having an average pore diameter of 0.05 μm is used, and 3 m 3 / hr. In Step S7, ozone (O 3 ) with an ozone concentration of 0.3 ppm was continuously injected at all times for one year, and then the microorganisms that lived in the ultrapure water 20 at the use point 3 in Step S9 As a result of measurement, 0 microorganisms / 1000 ml, that is, no resident microorganisms were detected.
[0030]
According to this result, it is not necessary to temporarily stop the ultrapure water production apparatus and perform the sterilization treatment of microorganisms as in the conventional example, so the ultrapure water production is continuously performed without being temporarily stopped. I can do it.
[0031]
In addition, it is not necessary for the facility manager to periodically sample the ultrapure water or filtered water produced to investigate the state of microbial habitat, thereby reducing the management cost.
[0032]
[Comparative Example 1]
As a comparative example, three modules having a diameter of 3 inches and a length of 1 m using a hollow fiber membrane made of polyacrylonitrile (PAN) and having a cut off molecular weight (CMW) of 13,000 are used. The ultrapure water production apparatus is temporarily stopped every 4 months (3 times a year) with a filtered water amount of 3 m 3 / hr, and microorganisms are sterilized with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). After operating for a year, the microorganisms inhabiting before performing the hydrogen peroxide sterilization with the ultrapure water 20 at the use point 3 in step S9 were measured, and the inhabiting microorganisms were 10 / 100ml to 40 / 100ml. Detected in range.
[0033]
[Comparative Example 2]
As a comparative example, made of polysulfone (PS), fractionation molecular weight (CMW; cut off molecular weight) length 3 inches in diameter using a hollow fiber membrane 10,000 using modules of 1 m, 3m 3 / Hr filtered water volume every 4 months (3 times a year), ultrapure water production equipment is temporarily stopped, heat sterilized at 80-90 ° C, operated for 1 year, and then the use of step S9 The inhabiting microorganisms before the heat sterilization were measured with the ultrapure water 5 of point 3, and the inhabiting microorganisms were detected in the range of 5/100 ml to 20/100 ml.
[0034]
[Example 2]
As the ozone resistant membrane module used in step S8, a hollow fiber membrane made of polyvinylidene fluoride (PVDF) having a cut off molecular weight (CMW) of 100,000 is 3 inches in diameter and 1 m in length. Three modules are used, and ozone (O 3 ) with an ozone concentration of 3 ppm in step S7 is injected at a flow rate of 3 m 3 / hr at a rate of 3 ppm once a day for 10 minutes. Every three months, the use of step S9 When the microorganisms that inhabit at point 3 were measured, the number of inhabiting microorganisms was 0/1000 ml, that is, no inhabiting microorganisms were detected.
[0035]
According to the result of Example 2, as in Example 1, it is not necessary to temporarily stop the ultrapure water production apparatus and execute the sterilization treatment of microorganisms as in the conventional example. Can be manufactured.
[0036]
In addition, it is not necessary for the facility manager to periodically sample the ultrapure water or filtered water produced to investigate the state of microbial habitat, thereby reducing the management cost.
[0037]
Next, 2nd Embodiment of the ultrapure water manufacturing method based on this invention is described using FIG. In this embodiment, a deoxygenation and deozonization process similar to that in step S10 shown in FIG. 1 is provided on the upstream side in the vicinity of the use point 3 in step S9 in the first embodiment shown in FIG. 1 (step S9 in FIG. 2). 2 ), the ozone / oxygen decomposition / removal process for decomposing or removing ozone (O 3 ) or oxygen (O 2 ) remaining in the filtered water after the filtration is performed at once in step S9 of FIG. . Therefore, the deoxygenation and deozone processes are not provided on the downstream side in the vicinity of each use port of the use point 3 (step S10) in FIG.
[0038]
With the above configuration, the filtered water filtered by the ozone resistant membrane module in step S8 in FIG. 2 is all ozone / oxygen decomposition / injection of hydrogen gas using platinum or palladium based catalyst in step S9. After performing deoxygenation and deozone processes as the removal process to decompose or remove ozone (O 3 ) or oxygen (O 2 ) remaining in the filtered water, ultrapure water 4 to 4 through use point 3 in step S10 20 is taken out. Thus, as in the first embodiment, when the generated ultrapure water 4 is used, for example, when the surface of the semiconductor wafer is cleaned, the strong oxidizing action of ozone (O 3 ) adversely affects the semiconductor wafer. There is no such thing.
[0039]
Step S4 → Step S5 → Step S6 → Step S7 → Step S8 → Step S9 → Step S10 → Step S4 in FIG. 2 is also a circulation processing step as in the first embodiment, and the steps S1 to S3 The primary pure water 2 obtained by filtering the raw water 1 is taken out as ultrapure water 4, 5,..., 20 from the use point 3 in step S10 by performing the above-described steps S5 to S9. Unused ultrapure water is mixed with the primary pure water 2 in step S4 and continuously circulated through the circulation process.
[0040]
According to the above configuration, as in the first embodiment, the ozone injection process in step S7 is performed using the ozone resistant membrane provided in the microfiltration membrane module or the ultrafiltration membrane module that is the final filter in step S8. Thus, by injecting ozone (O 3 ) by a predetermined amount into water at a predetermined time, microorganisms can be sterilized and removed with an ozone resistant film without stopping the ultrapure water production apparatus. The ultrapure water that has not been used at the use point 3 returns to the primary pure water 2 in step S4 and circulates through the ultrapure water circulation line.
[0041]
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same effects as described above can be obtained.
[0042]
【The invention's effect】
Since the present invention has the above-described configuration and action, the microorganisms contained in the primary pure water can be sterilized in a short time, easily and reliably by applying ozone to the microorganisms. High quality of pure water can be maintained.
[0043]
In addition, since ozone or oxygen added to the water to be filtered before filtration is decomposed / removed after filtration in the final filtration step, there is no adverse effect of ozone when using the manufactured ultrapure water. In addition, unlike the conventional example, waste liquid treatment after sterilization of microorganisms is not required, so that the cost can be reduced.
[0044]
Further, in the present invention, it is not necessary to temporarily stop the ultrapure water production apparatus as in the conventional example to carry out the sterilization treatment of microorganisms. Efficiency can be improved. In addition, for example, when the semiconductor wafer manufacturing process is continuously performed in the ultrapure water manufacturing process, the production efficiency of the semiconductor wafer does not decrease.
[0045]
In addition, it is not necessary for the facility manager to periodically sample the ultrapure water or filtered water produced to investigate the state of microbial habitat, thereby reducing the management cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing processing steps of a first embodiment of a method for producing ultrapure water according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing processing steps of a second embodiment of the method for producing ultrapure water according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Raw water 2 ... Primary pure water 3 ... Use points 4, 5, 20 ... Ultra pure water

Claims (1)

一次純水に紫外線照射を行って有機物及び残存オゾンを分解する第1の工程と
前記第1の工程後、イオン交換樹脂によるポリッシャー工程により水中のイオンを除去する第2の工程と
前記第2の工程後、3ppm以下のオゾン注入濃度でオゾンを注入する第3の工程と
前記第3の工程後、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)で構成したオゾン耐性膜からなる精密濾過膜または限外濾過膜を用いて超純水製造工程の最終濾過工程を行う第4の工程と
前記第4の工程で生成された超純水を用途に応じて分配すると共に、未使用の超純水を前記第1の工程に供する第5の工程と
を含むことを特徴とする超純水製造方法。
A first step of decomposing organic matter and residual ozone by subjecting primary pure water to ultraviolet irradiation ;
After the first step, a second step of removing ions in water by a polisher step with an ion exchange resin ;
A third step of injecting ozone at an ozone injection concentration of 3 ppm or less after the second step ;
After the third step, a fourth step of performing a final filtration step of an ultrapure water production step using a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane made of an ozone resistant membrane composed of polyvinylidene fluoride (PVDF) ;
A fifth step of distributing the ultrapure water generated in the fourth step according to the use, and supplying unused ultrapure water to the first step ;
A method for producing ultrapure water , comprising :
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