JPH04108587A - 超純水の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超純水の製造法に間するものである。

詳しくは、被処理水中に存在する微生物、土壌成分、金
属酸化物等の微粒子を効果的に吸着除去することにより
、例えば半導体製造工程のウェハーの洗浄用として好適
な超純水を製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、超純水は半導体工業、医薬品工業等の広い分野に
使用されており、特に半導体工業においては、主力製品
である半導体素子がＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳＩへとその集
積度、いわゆるビット数が経年的に上昇し、このため極
めて高純度の超純水が要求されるようになった。

半導体素子の製造工程におけるウェハーの洗浄用に使用
される超純水の純度の管理指標としては、電気伝導率（
又は比抵抗）はもとより、その他の管理指標として全有
機炭素、生菌数、微粒子数、溶存酸素量等にまで及んで
いる。特に超純水中に存在する微生物、土壌成分、金属
酸化物等により構成される微粒子数を極力微量化するこ
とは、半導体素子製造における製品歩留り向上の大きな
要因となるため、微粒子数が極めて少ない、例えば粒径
０．１μ−以上の粒子として数個〜数十個／−１程度ま
での超純水を製造することが望まれている。

従来、超純水を製造するには、被処理水として上水、河
川水、地下水等を使用し、これらを、凝集濾過器、２床
２塔式乃至２床ａ塔式のイオン交換塔及び混床式イオン
交換塔等のイオン交換ａｍ、逆浸透膜及び精密源ｊ！ｆ
ｕｌ１等の膜装置から構成される−次続水系システムと
、紫外線殺菌器、イオン交換塔、限外濾過膜及び逆浸透
膜等の膜装置から構成される二次純水系システムとから
なる超純水製造システムにより処理し、被処理水中のイ
オン性不純物、有機物、及び微生物、土壌成分、金属酸
化物、並びに溶存酸素等の不純物を極限近くまで除去す
る方法が採用されている。

この方法では、被処理水中のイオン性不純物は主として
イオン交換塔で除去され、微生物、土壌成分、金属酸化
物等の微粒子は主として逆浸透膜、限外濾過膜等の膜装
置により除去される。このため、超純水製造システムに
よる処理では、イオン交換塔から流出する処理水につい
ては、専ら処理水中に漏出するイオン性不純物が注目さ
れ、処理水の純度管理の指標としては主として電気伝導
率が採用されており、処理水中に同伴して漏出する微粒
子については全く顧慮されていないのが実状であった。

イオン交換塔から流出する処理水中に微粒子が漏出する
と、イオン交換塔に後続する膜装置の負荷が増大し、結
果として、最終的に得られる超純水中に漏出する微粒子
が増加することになる。また、漏出した微粒子により膜
装置が閉塞するのを阻止するために、膜装置を定期的に
洗浄又は交換することが必要であるが、これにより、超
純水の供給が中断されるという不都合を生じる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来技術による上述の問題点を解決し、イオ
ン交換塔から流出する処理水への微粒子の漏出を極力制
御することにより、微粒子の漏洩による支障を生ずるこ
とのない超純水製造プロセスを提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、上記の目的を達成するために、超純水製
造システムにおける不純物の挙動、特にイオン交換塔の
周辺における微粒子の挙動について検討した結果、イオ
ン交換塔に充填されるイオン交換樹脂はイオン交換能力
の外に微粒子に対する吸着能力をも併せ有し、またイオ
ン交換塔から処理水中に漏出する微粒子はイオン性不純
物より先行して漏出することを見い出した。

本発明は上記の知見に基づいて更に検討を重ねた結果達
成されたもので、その要旨は、被処理水を、イオン交換
樹脂処理次いで膜処理を含む工程により処理して超純水
を製造する方法において、イオン交換樹脂処理後の処理
水中の微粒子数を測定し、該微粒子数が所定の値に達し
た時点でイオン交換樹脂の再生処理を行うことを特徴と
する超純水の製造法に存する。

以下に本発明の詳細な説明する。

超純水の製造システムとしては、種々の方式が検討され
ているが、代表的な超純水製造システムの一例のフロー
チャートを第１図に示す。第１図の製造システムは、凝
集濾過器、２床３塔式イオン交換塔、逆浸透膜装置及び
混床式イオン交換塔から構成される一次系純水システム
と、−次系純水システムによる処理水を更に高純度化す
るための、紫外線殺菌器、混床式イオン交換塔及び限外
濾過ＩＩＩ＠置から構成される二次系純水システムとか
らなる０本発明は第１図に示す超純水製造システムに適
用されるが、他の如何なるシステムにも適用することが
できる。

第１図の超純水製造システムにおける２床３塔式イオン
交換塔は、強酸性陽イオン交換樹脂充填塔、脱炭酸塔及
び強塩基性陰イオン交換樹脂充填塔からなり、また混床
式イオン交換塔は、強酸性層イオン交換樹脂と強塩基性
陰イオン交換樹脂とを混合状態で充填した塔からなるも
のである。これらイオン交換塔の機能としては、主とし
て被処理水中のイオン性不純物を除去することを目的し
、イオン性不純物の漏出が可及的に少ない処理水が得ら
れるように、イオン交換容量及び機械的強度の大きいイ
オン交換樹脂が使用される。

このようなイオン交換樹脂としては、例えばスチレンと
ジビニルベンゼン（架橋剤）とを共重合して得られる架
橋共重合体を母体とする市販の各種強酸性陽イオン交換
樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂が使用される０強酸
性陽イオン交換樹脂の例としては、ダイヤイオンＳにＩ
Ｂ、Ｓに１１０．　ＳＫＮ等が挙げられ、また強塩基性
陰イオン交換樹脂の例としてはダイヤイオン５ＡＩＯＡ
、　ＰＡ３１２（ダイヤイオンは三菱化成社の登録商標
）等が挙げられる。

上記の超純水製造システムにおいては、イオン交換塔に
上記のイオン交換樹脂を充填し常法により樹脂を再生し
た後、被処理水を通液する。被処理水の流通を継続する
につれて、イオン交換樹脂のイオン交換能力及び微粒子
に対する吸着能力は漸次減少し、これに伴ってイオン交
換塔から流出する処理水中に漏出するイオン性不純物及
び微粒子数も漸次増大する。この場合、イオン交換塔か
ら処理水中に漏出する微粒子は、イオン性不純物よりも
先行して流出する。また電気伝導率の測定による水質管
理では漏出する微粒子数を把握することができない。

本発明の方法は、イオン交換塔から流出する処理水の出
口付近に微粒子計を設置し、処理水中に漏出する微粒子
数が所定の値に達した時点で通液を停止してイオン交換
樹脂の再生処理を実施するものである。微粒子計の設置
場所としては、２床２塔式又は２床３塔式イオン交換塔
では、後段の陰イオン交換塔の出口付近が好ましい。ま
た、混床式イオン交換塔において塔の出口近傍に設置す
るのがよい。微粒子計としては、例えばＰＬＣＡ−３１
０（堀場製作所ｉ１）、ＺＲＶ（富士電機社製）、ＴＫ
−２００（日本斂水社１１）等の市販品が使用される。

イオン交換樹脂処理後、処理水中の微粒子数が所定の値
に達した時点でのイオン交換樹脂の再生には、通常の超
純水製造システムにおけるイオン交換樹脂の再生処理が
適用される。またカートリッジ式のイオン交換塔の場合
は、予め再生済のイオン交換樹脂を充填したカートリッ
ジと交換すればよい、再生処理後のイオン交換塔は、処
理水で充分に洗浄した後、再び超純水の製造に供される
。

（実施例） 次に本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ 直径３０−１長さ２０００　ａｓＯカラムに７２０　ｍ
ｌの強酸性陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫＮを充填
し、上記と同一容量の別のカラムに再生処理した７２０
１１のゲル型強塩基性陰イオン交換樹脂ダイヤイオン５
ＡＩＯ＾を充填し、両者カラムを直列に連結して２床２
塔式イオン交換塔を形成させた。被処理水として横浜市
水に亜硫酸ナトリウムを添加して残留塩素を除去して得
られた次の表１に示す組成を有する水を、陽イオン交換
カラム次いで陰イオン交換カラムの順に流速４０■／ｈ
ｒで流通し、陰イオン交換カラムから流出する処理水中
の粒径０．１μ−以上の微粒子数す月ｏ、ｏｏｏ個／１
になるまで通水した時点で通水を停止した。

表　　１ 陰イオンイオン交換カラムから流出した処理水中の微粒
子数を微粒子計（堀場製作所製ＰＬＣＡ−３１０）を用
いて測定し、同時に電気伝導率をカスタムレコーダー（
東亜電波工業社製ＥＰＲ−２２１Ｅ）を用いて測定した
。その結果を第２図に示す、第２図は通水量と処理水の
電気伝導率及び微粒子数との関係を表し、通水量の増大
に伴って処理水中の微粒子数が増加し、特に通水量がイ
オン交換樹脂量の２００倍（容量）を超えると微粒子数
が著しく増大することを示している。

通水処理後の陽イオン交換カラム及び陰イオン交換カラ
ムは、常法により塩酸及び苛性ソーダ水溶液で夫々再生
処理した。再生処理後のイオン交換カラムに、上記と同
様にして通水処理した場合も第２図とほぼ同様の結果が
得られた。

実施例２ ４００１０強酸性陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫＮ
及び９００１の強塩基性陰イオン交換樹脂ダイヤイオン
５ＡＩＯＡをカラムに充填して混床式イオン交換塔を形
成させた。このイオン交換塔を常法により再生処理した
後、２５℃での抵抗値が４．１ＭΩ・ｃｍて粒径０．１
μ−以上の微粒子数１８００個／■１を含む組成の被処
理水を通水流量２２．５ｍ３／ｈｒで通水した。温床式
イオン交換カラムから流出する処理水中の微粒子数及び
比抵抗値を実施例１で用いた微粒子計及びカスタムレコ
ーダーにより測定した。その結果を第３図に示す、第３
図は通水量と処理水の比抵抗及び微粒子数との関係を表
し、通水量がイオン交換樹脂量の１０００倍（容量）を
超えると処理水中の微粒子数が増加することを示してい
る。

（発明の効果） 本発明の方法は、超純水製造システムにおけるイオン交
換塔から流出する処理水中の微粒子数を、塔の出口付近
に設置した微粒子計で測定し、微粒子数が所定の値に達
した時点でイオン交換樹脂を再生することにより後続す
る膜装置の負荷を軽減し、微粒子の混入が極めて微量の
高純度の超純水を得ることができる。また膜装置の洗浄
又は交換の頻度を低減することができるので超純水の工
業的製造に寄与するところは大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は超純水製造システムの一例のフローチャート、
第２図は通水量と電気伝導率及び微粒子数との関係を示
し、第２図中の曲線１は電気伝導率を、曲線２は微粒子
数を夫々示す。第３図は通水量と比抵抗値及び微粒子数
との間係を示し、第３図中の曲線ｌは比抵抗値を、曲線
２は微粒子数を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理水を、イオン交換樹脂処理次いで膜処理を
   含む工程により処理して超純水を製造する方法において
   、イオン交換樹脂処理後の処理水中の微粒子数を測定し
   、該微粒子数が所定の値に達した時点でイオン交換樹脂
   の再生処理を行うことを特徴とする超純水の製造法。