JP6897263B2

JP6897263B2 - 水質調整水の製造方法及び装置

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Publication number: JP6897263B2
Application number: JP2017080628A
Authority: JP
Inventors: 小川　祐一; 祐一小川
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: JP2018176082A

Description

本発明はｐＨ及び酸化還元電位の少なくとも一方が特定範囲となるように調整された水質調整水（以下、ｐＨ／酸化還元電位調整水ということがある。）を製造する方法及び装置に関する。

電子産業分野のウエハ処理に使用される水溶液（例えば特許文献１）には、低微粒子であることが求められている。そこで、ｐＨ／酸化還元電位調整水溶液中の微粒子を除去する方法として、ユースポイント直近にＭＦ膜モジュールを設置する方法が一般的となっている。

ＭＦ膜モジュールを長く使用すると、ＭＦ膜に微粒子が積層し圧力損失が上昇するので、ＭＦ膜モジュールを交換する必要がある。ＭＦ膜モジュールを交換するためには、一度装置を停止しなければならないこと、また交換直後のＭＦ膜モジュールからは膜自体からの微粒子吐き出しがあるため、交換後に所定量通水してから使用開始する必要があり、ウエハの生産性に影響を与える。

特開２０１６−１３９７６６号公報

本発明は、洗浄機などの下流側の機器の稼動を停止することなく膜モジュールを交換できると共に、膜モジュールの交換直後から良好な水質の水質調整水が供給され、ウエハ洗浄等を実施できる水質調整水の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の水質調整水の製造方法は、ｐＨ及び酸化還元電位の少なくとも一方が所定値に調整された水質調整水を膜モジュールに通水する工程を有する水質調整水の製造方法において、複数の膜モジュールを並列又は直列に配置し、一部の膜モジュールに水質調整水を通水している間に、他の膜モジュールの交換を行うことを特徴とする。

本発明の水質調整水の製造装置は、並列又は直列に設置された複数の膜モジュールと、各膜モジュールに水質調整水を個別に通水しうるように設けられた水質調整水の通水ラインとを有する。

本発明によると、膜モジュールを有した通水系列を複数系列設け、１つの系列を使用して膜透過水をユースポイント等に供給している間に、その他の系列で膜モジュールを新しいものに交換して当該膜モジュールのコンディショニング等を行うので、洗浄機などの下流側機器の稼働を停止せずに膜モジュールを交換できると共に、交換直後からウエハ洗浄等を実施できる。本発明によると、ユースポイント等へｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給する膜モジュールの交換の際に、ロスタイムなく、ｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給することができる。

本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。比較例の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。本発明の水質調整水の製造方法及び装置の説明図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。なお、本発明を特に限定するものではないが、本発明のｐＨ／酸化還元電位調整水のｐＨ調整水としては、アンモニア、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、アミンなどのアルカリ水溶液、ＨＣｌ，Ｈ_２ＳＯ_４，ＨＦ，ＣＯ_２などの酸水溶液が例示される。酸化還元電位調整水としては、過酸化水素、オゾン、水素などの酸化性又は還元性物質の溶解水が例示される。

以下の実施の形態では、膜モジュールとして２個のＭＦ膜モジュールＩ，IIが並列設置されており、ｐＨ／酸化還元電位調整水がいずれにも通水可能とされている。また、各ＭＦ膜モジュールＩ，IIの透過水がユースポイントへの送水及びドレイン排出のいずれも可能とされている。

図１は第１の実施の形態を示すフロー図である。図１（１）では、ｐＨ／酸化還元電位調整水が配管１、２、バルブ３を介して第１ＭＦ膜モジュールＩに供給され、透過水が配管４、バルブ５、配管６、バルブ７、配管８を介してユースポイントに送水されている。第１ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなったときには、第２ＭＦ膜モジュールIIへ、配管１、１０、バルブ１１を介してｐＨ／酸化還元電位調整水が供給され、その透過水は、配管１２、バルブ１３、配管１４、バルブ１５、配管１６を介してドレインとして排出される。

配管４は、配管２０及びバルブ２１を介して配管１４に連通可能とされている。また、配管１２は、配管２２及びバルブ２３を介して配管６に連通可能とされている。図１（１）では、バルブ２１、２３は閉とされ、その他のバルブは開とされている。

図１（１）の通り、ＭＦ膜モジュールＩでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、ユースポイントに処理水を供給する。ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなった際には、ＭＦ膜モジュールIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水しドレインし、ＭＦ膜モジュールＩの処理水と同等の処理水が出るまでドレインする（コンディショニング工程）。

ＭＦ膜モジュールIIを交換する際には、図１（２）の通り、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替える。そしてＭＦ膜モジュールＩとＭＦ膜モジュールIIIとを交換する。

その後、ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときには、図１（３）の通り、ＭＦ膜モジュールIIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水及びドレインして、コンディショニングし、ＭＦ膜モジュールIIの処理水と同等の処理水が出るまでドレインする。

その後、ＭＦ膜モジュールIIを交換する際は、図１（４）の通り、ＭＦ膜モジュールIIへの通水を止めると同時に、ＭＦ膜モジュールIIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替える。そして、ＭＦ膜モジュールIIとＭＦ膜モジュールIＶを交換する。

図２は、図１において、さらにＭＦ膜モジュールを超純水（ＵＰＷ）でも洗浄できるように構成した実施の形態を示している。

図２（１）では、バルブ５０，５２は閉、バルブ３１，３３，３６，３８は開とされ、ｐＨ／酸化還元電位調整水が配管３０、バルブ３１、配管３２、バルブ３３、配管３４を介して第１ＭＦ膜モジュールＩに供給され、透過水が配管３５、バルブ３６、配管３７、バルブ３８、配管３９を介してユースポイントに送水される。

第１ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなったときには、バルブ４１，４５，４７が開とされ、第２ＭＦ膜モジュールIIへ、配管３０、３２、４０、バルブ４１、配管４２を介してｐＨ／酸化還元電位調整水が供給され、その透過水は配管４４、バルブ４５、配管４６、バルブ４７、配管４８を介してドレインとして排出される。

配管３５は、配管４９及びバルブ５０を介して配管４６に連通可能とされている。また、配管４４は、配管５１及びバルブ５２を介して配管３７に連通可能とされている。

また、図２では、図２（１）の通り、超純水が配管６０、バルブ６１、配管６２、バルブ６３、配管６４、３４を介して第１ＭＦ膜モジュールＩに供給可能とされていると共に、配管６２から分岐した配管６５、バルブ６６及び配管４２を介して第２ＭＦ膜モジュールIIに供給可能とされている。

図２（１）の通り、ＭＦ膜モジュールＩでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、ユースポイントに処理水を供給する。ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなった際には、ＭＦ膜モジュールIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水しドレインする。ＭＦ膜モジュールＩの処理水と同等の処理水が出るまでこのドレインを行う。

次にＭＦ膜モジュールＩを交換する際には、図２（２）の通り、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替える。そしてＭＦ膜モジュールＩとＭＦ膜モジュールIIIとを交換する。

その後、図２（３）の通り、ＭＦ膜モジュールIIIに超純水を通水してＭＦ膜を洗浄する。ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときには、図２（４）の通り、ｐＨ／酸化還元電位調整水をＭＦ膜モジュールIIIに通水及びドレインして、コンディショニングし、ＭＦ膜モジュールIIの処理水と同等の処理水が出るまでこのドレインを行う。ＭＦ膜モジュールIIとIＶとを交換する際は、図２（５）の通りＭＦ膜モジュールIIへの通水を止めると同時に、ＭＦ膜モジュールIII処理水をユースポイントに供給するように切り替える。

図４〜１２は、図２において、ＭＦ膜モジュールＩ，IIを直列に設置した実施の形態を示している。この実施の形態では、ｐＨ／酸化還元電位調整水がＭＦ膜モジュールＩ，IIの順又はII，Ｉの順に直列に通水可能とされていると共に、ｐＨ／酸化還元電位調整水がＭＦ膜モジュールＩのみ又はＭＦ膜モジュールIIのみに通水可能とされている。また、超純水がＭＦ膜モジュールＩのみ又はＭＦ膜モジュールIIのみに通水可能とされている。

図４では、バルブ１０１，１０３，１０５，１０７，１０９，１１３は閉、バルブ３１，３３，３６，３８，９１，９３，９５は開とされ、ｐＨ／酸化還元電位調整水が配管３０、バルブ３１、配管３２、バルブ３３、配管３４を介して第１ＭＦ膜モジュールＩに供給され、透過水が配管３５、バルブ３６、配管３７、バルブ３８、配管３９、バルブ９１を介して第２ＭＦ膜モジュールIIに供給され、透過水が配管９２、バルブ９３、配管９４、バルブ９５、配管９６を介してユースポイントに送水される。また、図５の通り、バルブ１０１，９１，９３，１０７を開、バルブ３１，３８，９５を閉とすることにより、ｐＨ／酸化還元電位調整水を配管１００を介して、ＭＦ膜モジュールIIに通水し、その透過水を配管１０６を介してＭＦ膜モジュールＩに通水するというＭＦ膜モジュールII→ＭＦ膜モジュールＩの順の通水も可能となっている。

第１ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなったときには、図６の通り、バルブ３１，３３，３６，３８が閉、バルブ１０１，９１，９３，９５が開とされ、第２ＭＦ膜モジュールIIへ、配管３０，１００，３９、バルブ９１を介してｐＨ／酸化還元電位調整水が供給され、その透過水がユースポイントに供給される。この間にＭＦ膜モジュールＩとIIIとが交換される。

このように、ＭＦ膜モジュールＩとIIIとを交換する際には、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIのみを透過した処理水をユースポイントに供給するように切り替え、ＭＦ膜モジュールＩとＭＦ膜モジュールIIIとを交換する。

その後、図７の通り、バルブ１０５，３３，１０９を開とし、配管１０４，３２，３４，３５，１０８を介してＭＦ膜モジュールIIIに超純水を通水してＭＦ膜モジュールＩを洗浄する。

ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときには、図８の通り、バルブ１０５，１０７，３６，３８を閉とし、バルブ３１，３３，１０９を開とし、配管３０，３２，３４，３５，１０８を介してｐＨ／酸化還元電位調整水をＭＦ膜モジュールIIIに通水及びドレインして、コンディショニングし、ＭＦ膜モジュールIIの処理水と同等の処理水が出るまでこのドレインを行う。
ＭＦ膜モジュールIIとIＶとを交換する際は、図９の通り、バルブ３８，９１，９３，９５，１１３を閉として、ＭＦ膜モジュールIIへの通水を止めると同時に、バルブ１１１を開とし、ＭＦ膜モジュールIII処理水を配管１１０，９６を介してユースポイントに供給するように切り替える。そして、図１０の通り、ＭＦ膜モジュールIIとIVとを交換する。

このように、ＭＦ膜モジュールIIとIVとを交換する際には、ＭＦ膜モジュールIIのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIIのみを透過した処理水をユースポイントに供給するように切り替え、ＭＦ膜モジュールIIとＭＦ膜モジュールIVとを交換する。

その後、図１１の通り、バルブ１０３，９１，１１３を開とし、配管１０２，１００，３９，９２，１１２を介してＭＦ膜モジュールIVに超純水を通水してＭＦ膜を洗浄する。ＭＦ膜モジュールIVの交換時期が近くなったときには、図１２の通り、バルブ１０１，９１，１１３を開とし、配管３０，１００，３９，９２，１１２を介してｐＨ／酸化還元電位調整水をＭＦ膜モジュールIVに通水及びドレインして、コンディショニングし、ＭＦ膜モジュールIIIの処理水と同等の処理水が出るまでこのドレインを行う。

このように、図１，２、図４〜１２のいずれにおいても、ＭＦ膜モジュールを有した通水系列を並列又は直列に複数系列設け、１つの系列を使用してＭＦ膜透過水をユースポイントに供給している間に、その他の系列でＭＦ膜モジュールを新しいものに交換して当該ＭＦ膜モジュールの通水洗浄を行うので、洗浄機を停止せずにＭＦ膜モジュールを交換できると共に、交換直後からウエハ洗浄を実施できる。また、ユースポイントへｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給するＭＦ膜モジュールの交換の際に、ロスタイムなく、ｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給することができる。

なお、本発明では、ＭＦ膜モジュールの代わりにＵＦ膜モジュール等を用いてもよい。

ＭＦ膜モジュールとして、ポール社製２０ｎｍフィルターを用い、ｐＨ／酸化還元電位調整水として１００ｐｐｍＮＨ_３＋１００ｐｐｍＨ_２Ｏ_２を溶解した超純水を通水する実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
図１の装置を用い、図１（１）の通り、ＭＦ膜モジュールＩでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、ユースポイント（ウェハ洗浄処理工程）に処理水を供給した。ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くなった際に、ＭＦ膜モジュールIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水しドレインした。ＭＦ膜モジュールＩ処理水と同等の処理水が出るまでドレインを行った。

次にＭＦ膜モジュールを交換する際に、図１（２）の通り、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替えた。そしてＭＦ膜モジュールＩとIIIを交換した。その後、ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときに、図１（３）の通り、ＭＦ膜モジュールIIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水してドレインし、ＭＦ膜モジュールII処理水と同等の処理水が出るまでドレインした。その後、ＭＦ膜モジュールIIを交換する際は、ＭＦ膜モジュールIIへの通水を止めると同時に、ＭＦ膜モジュールIII処理水をユースポイントに供給するように切り替えた。

膜モジュールの交換開始からウエハ処理再開までに要した時間は、１ｍｉｎであった。

［実施例２］
図２の装置を用い、図２（１）の通り、ＭＦ膜モジュールＩでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、ユースポイントに処理水を供給した。ＭＦ膜モジュールＩの交換時期が近くになった際に、ＭＦ膜モジュールIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水しドレインした。ＭＦ膜モジュールＩの処理水と同等の処理水が出るまでドレインを行った。

次にＭＦ膜モジュールを交換する際に、図２（２）の通り、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替えた。そしてＭＦ膜モジュールＩとIIIを交換した。

その後、図２（３）の通り、ＭＦ膜モジュールIIIに超純水を通水してＭＦ膜を洗浄した。

ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときに、図２（４）の通り、ｐＨ／酸化還元電位調整水をＭＦ膜モジュールIIIに通水及びドレインしてコンディショニングし、ＭＦ膜モジュールII処理水と同等の処理水が出るまでドレインした。膜モジュールの交換開始からウエハ処理再開までに要した時間は、１ｍｉｎであった。

［実施例３］
図４〜１２の装置を用い、図４の通り、ＭＦ膜モジュールＩ，IIでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、ユースポイント（ウェハ洗浄処理工程）に処理水を供給した。

次にＭＦ膜モジュールＩを交換する際に、図６の通り、ＭＦ膜モジュールＩのラインを止めると同時にＭＦ膜モジュールIIの処理水をユースポイントに供給するように切り替えた。そしてＭＦ膜モジュールＩとIIIを交換した。
その後、ＭＦ膜モジュールIIの交換時期が近くなったときに、図７，８の通り、ＭＦ膜モジュールIIIに超純水及びｐＨ／酸化還元電位調整水を通水してドレインし、ＭＦ膜モジュールII処理水と同等の処理水が出るまでドレインした。
その後、ＭＦ膜モジュールIIを交換する際は、ＭＦ膜モジュールIIへの通水を止めると同時に、ＭＦ膜モジュールIII処理水をユースポイントに供給するように切り替えた。

［比較例１］
図３（１）の通り、配管７０、バルブ７１、配管７２を介してＭＦ膜モジュールＩにｐＨ／酸化還元電位調整水を供給し、ＭＦ膜モジュールＩでｐＨ／酸化還元電位調整水を処理し、配管７３、バルブ７４、配管７５を介してユースポイントに処理水を供給した。

ＭＦ膜モジュールＩを交換する際に、図３（２）の通り、ＭＦ膜モジュールＩへの供給を止め、ＭＦ膜モジュールIIと交換した。次に図３（３）の通り、ＭＦ膜モジュールIIに超純水を通水し、膜をフラッシングした。即ち、超純水を配管７６、バルブ７７、配管７８、７２を介してＭＦ膜モジュールIIに供給し、フラッシング排水を配管７３、７９、バルブ８０、配管８７を介して排出した。

その後、図３（４）の通り、ＭＦ膜モジュールIIにｐＨ／酸化還元電位調整水を通水し、コンディショニングした。コンディショニング終了後、図３（５）の通りＭＦ膜モジュールIIに通水した処理水をユースポイントに供給し、ウエハ処理を再開した。膜モジュールの交換開始からウエハ処理再開までに要した時間は、２４時間であった。

以上の実施例及び比較例より、本発明によると、ユースポイントへｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給するＭＦ膜モジュールの交換の際に、ロスタイムなく、ｐＨ／酸化還元電位調整水溶液を供給することができることが認められた。

Ｉ，II，III，IＶＭＦ膜モジュール

Claims

ｐＨ及び酸化還元電位の少なくとも一方が所定値に調整された水質調整水を水質調整水製造装置の膜モジュールに通水し、該膜モジュールの透過水をユースポイントに送水する水質調整水の製造方法において、
該水質調整水製造装置には複数の膜モジュールが並列又は直列に配置されており、
一部の膜モジュールに水質調整水を通水し、その透過水をユースポイントに送水するとともに、他の膜モジュールの交換を行う、送水及び膜モジュール交換工程を有する水質調整水の製造方法であって、
該送水及び膜モジュール交換工程では、
該一部の膜モジュールへの水質調整水の通水及びその透過水のユースポイントへの送水を行っている間に、
該他の膜モジュールには水質調整水を通水せず該他の膜モジュールの交換を行い、
次いで、交換されて該水質調整水製造装置に配置された膜モジュールに超純水を通水して洗浄し、
次いで、該超純水で洗浄された該膜モジュールに水質調整水を通水し、その透過水をドレインとして排出する
ことを特徴とする水質調整水の製造方法。
請求項１において、膜モジュールはＭＦ膜モジュールであることを特徴とする水質調整水の製造方法。