JPH10111283A

JPH10111283A - イオン交換樹脂の能力判定方法およびイオン交換樹脂を用いた超純水の製造方法ならびに超純水の製造装置

Info

Publication number: JPH10111283A
Application number: JP8287373A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yoshimi; 年弘吉見; Hitoshi Okuda; 仁奥田; Tatsuya Osada; 達弥長田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂ＣＰの性能を確実に判断す
る。ＣＰを安定して使用する。純水中の不純物濃度を正
確に測定する。純水中の不純物濃度を低減する。ＣＰの
通水テストを簡単に行える超純水の製造装置を得る。【解決手段】超純水製造装置のサブシステムで、イオ
ン交換樹脂ＣＰを迂回するバイパスライン１２を設け
る。ライン１２途中に介装したカラム１４にテスト用Ｃ
Ｐを入れ、１リットル／分を越えた一次純水をＣＰに連
続通水する。２０時間以上の連続通水後ディップテスト
する。これは、テスト用清浄ウェーハ２１を純水槽１１
内に約３分間ディップし、スピンナ乾燥し、さらに、Ａ
ＡＳなどで分析する。ウェーハ表面のＮａ濃度が急激に
低下したＣＰを良品とし、これを用いて超純水を製造す
る。純水中Ｎａ濃度は２ｐｐｔ程度に管理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン交換樹脂
の能力判定方法およびイオン交換樹脂を用いた超純水の
製造方法ならびに超純水の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超純水の原水として使用している井水や
工業用水の中には多種類の物質が含まれており、これら
を単一の方法で除去することはできない。したがって、
各物質に合った単位除去技術を効率よく組み合わせたシ
ステム構成で超純水を製造している。すなわち、超純水
の製造は、前処理システムと、一次純水システムと、サ
ブシステムとを含んでいた。前処理システムは、原水に
凝集剤を注入し、水中の濁質をフロック形成沈殿させて
除去するとともに、これから流出する小さなフロックを
重力ろ過器で取り除いている。

【０００３】次に、一次純水システムでは、活性炭塔で
高分子量の有機物および残留塩素を除去する。次に、陽
イオン交換塔で水中に溶解している陽イオン成分を除去
し、脱炭酸塔では、後段の陰イオン交換塔のイオン負荷
を低減するため、酸性水中で炭酸イオンがガス化したと
ころに、真空中に水を通すことによって溶存酸素を除去
している。続いて、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹
脂とを混合して通水することで、効果的にイオン成分を
除去し、最終的に、逆浸透装置で主にイオン、有機物、
微粒子の除去を行っている。

【０００４】さらに、サブシステムでは、一次純水中に
残存する微量不純物を除去してユースポイントに供給す
る。すなわち、紫外線酸化装置では紫外線を照射し残存
する有機物を分解除去し、イオン交換樹脂ＣＰ（Ｃａｒ
ｔｒｉｇｅＰｏｌｉｓｈｅｒ）では、紫外線酸化装置
で生成した有機酸および二酸化炭素、他の微量イオン成
分を除去している。

【０００５】このように、従来の超純水の製造システム
にあっては、殺菌手段である紫外線酸化装置の下流にイ
オン交換樹脂ＣＰが介装されていた。このイオン交換樹
脂ＣＰは、水中に存在するイオンを吸着除去する能力を
有するビーズ状または繊維状の合成樹脂である。したが
って、超純水を製造するには、イオン交換樹脂について
高い能力が要求される。ところが、従来より使用するイ
オン交換樹脂は、製造メーカで製造されたイオン交換樹
脂について以下の簡単なテストを行っているのみであっ
た。

【０００６】すなわち、イオン交換樹脂の能力判定は以
下のように行っていた。製造されたイオン交換樹脂ＣＰ
を純水製造ライン（サブシステム）に介装し、１時間、
これに純水を通水していた。そして、この通水後の純水
においてその純水中の不純物（Ｎａ）濃度を測定し、こ
のＮａ濃度が規定値、例えば１０ｐｐｔ（１×１０⁹ａ
ｔｏｍ／ｃｍ²）以下であれば、そのイオン交換樹脂を
良品と判定していた。さらに、この良品のみを純水製造
ラインに介装して使用していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな判定方法では、以下の課題が生じていた。すなわ
ち、１時間の通水テストではイオン交換樹脂の能力は不
明であることが多い。これは、イオン交換樹脂ＣＰから
の不純物の溶出が不安定であるからである。この結果、
従来の判定方法では、イオン交換樹脂の良品を不良品と
して判断することがあった。また、上記純水中のＮａ濃
度を、その純水から直接正確に測定することは困難であ
るという課題も有していた。すなわち、純水を、直接、
ＡＡＳ（ａｔｏｍｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅ
ｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で分析する際、純水の濃縮操作を
必要とする。この操作、取扱では汚染する可能性があ
り、難しい作業になるからである。

【０００８】そこで、発明者は鋭意研究の結果、以下の
知見を得た。すなわち、イオン交換樹脂は流水試験にお
いては当初一定の不純物溶出期間が存在する。この期間
に不純物が溶出し、その後その溶出は減少し、安定す
る。よって、イオン交換樹脂の流水試験を一定期間だけ
行い、そこで、その性能を判定することが好適である。
これにより、そのイオン交換樹脂の能力を正確に判定す
ることができる。また、このような試験合格後のイオン
交換樹脂は、以後、安定して使用することができる。

【０００９】

【発明の目的】この発明の目的は、イオン交換樹脂の性
能を確実に判断することができる方法を提供することで
ある。この発明の別の目的は、安定的に使用することが
できるイオン交換樹脂および超純水の製造装置を提供す
ることである。また、この発明の目的は、純水中の不純
物濃度を正確に測定することができる方法を提供するこ
とである。さらに、この発明の目的は、純水中の不純物
濃度を低減することができる装置を、提供することであ
る。さらにまた、この発明の目的は、この通水テストを
簡単に行うことができる超純水の製造装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、イオン交換樹脂に純水を２０時間以上通水させた
後、このイオン交換樹脂からの不純物の溶出量を検出
し、この溶出量に基づいてイオン交換樹脂の良否を判定
するイオン交換樹脂の能力判定方法である。なお、この
通水量は例えば１リットル／分を越えるものとする。ま
た、２０時間以上としたのは、２０時間の通水で、不純
物の溶出量が最大値を示すことが、実験により確認され
ているからである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、上記不純物の溶
出量の検出は、上記イオン交換樹脂を通った純水にシリ
コンウェーハを浸漬し、このシリコンウェーハ表面の不
純物濃度を検出して行う請求項１に記載のイオン交換樹
脂の能力判定方法である。

【００１２】請求項３に記載の発明は、殺菌した後の原
水をイオン交換樹脂に通水することにより、超純水を製
造する超純水の製造方法において、上記イオン交換樹脂
は２０時間以上の通水テストで良品とされたものを使用
する超純水の製造方法である。

【００１３】請求項４に記載の発明は、上記通水テスト
は、イオン交換樹脂に純水を２０時間以上通水した後の
イオン交換樹脂からの不純物の溶出量に基づいて行う請
求項３に記載の超純水の製造方法である。例えば、通水
テストでの純水中のＮａ濃度が５ｐｐｔ以下の場合を良
品とし、このイオン交換樹脂を用いて超純水を製造す
る。

【００１４】請求項５に記載の発明は、原水を殺菌する
殺菌手段と、殺菌後の原水から不純物を除去するイオン
交換樹脂と、純水を貯える純水槽と、を備えた超純水の
製造装置において、上記イオン交換樹脂をバイパスする
バイパスラインを設け、このバイパスラインにテスト用
のイオン交換樹脂を介装した超純水の製造装置である。

【００１５】

【作用】請求項１，請求項２に記載の発明によれば、イ
オン交換樹脂からの不純物の溶出が安定した状態でその
良否を判定することができ、その結果その良否を正確に
判定することができる。良品を不良品と誤って判断する
ことがない。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、シリコン
ウェーハ表面の不純物濃度を測定することにより、純水
の不純物濃度を測定することができる。よって、純水か
ら直接測定するよりも、高感度の測定を行うことができ
る。これは、シリコンウェーハを純水中にディップする
ことにより、ウェーハ表面にＮａなどのアルカリイオン
を吸着させることができる。これを分析することによ
り、ＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｉｏｎｍａｓｓ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ），ＡＡＳなどで高感度分
析を行うことができるからである。また、純水から直接
測定する場合に必要な濃縮操作などが不要であり、濃縮
操作などで汚染されるおそれがないからである。

【００１７】請求項３，請求項４に記載の発明によれ
ば、不純物を低濃度にコントロールした超純水を製造す
ることができる。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、バイパス
ラインでイオン交換樹脂をテストすることができる。よ
って、超純水製造ラインをイオン交換樹脂から溶出した
不純物で汚染することがない。このため、イオン交換樹
脂のテストと、超純水の製造とを同時的に行うことがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例に係る
超純水製造装置の一部分を示す模式図である。図２はこ
の発明の一実施例に係る純水中の不純物濃度の測定方法
を示すフローチャートである。図３はこの発明の一実施
例に係るイオン交換樹脂の通水テストの結果を示すグラ
フである。

【００２０】超純水製造装置は、上水道水、井戸水等を
原水とし、その中の不純物を高純度イオン交換樹脂、高
機能膜等を用いて精製分離し、高純度の純水を製造する
ものである。この超純水製造装置は、前処理装置、一次
純水装置、サブシステムにより構成されている。このサ
ブシステムは、一次純水を原水として、超純水を製造す
る装置であって、ユースポイントの近傍に設置される。
また、サブシステムは、低圧紫外線酸化装置ＵＶ、イオ
ン交換樹脂ＣＰ、圧力ろ過膜などにより構成されてい
る。図１には、このサブシステムの一部分を示してい
る。一次純水は、紫外線酸化装置ＵＶ、イオン交換樹脂
ＣＰを介して純水槽１１に供給される構成である。

【００２１】ここで、この装置では、このイオン交換樹
脂ＣＰを迂回するバイパスライン１２を設けている。バ
イパスライン１２の上流端は、バルブ１３を介してイオ
ン交換樹脂ＣＰと紫外線酸化装置ＵＶとの間のラインに
接続されている。バイパスライン１２の下流端は純水槽
１１に連通されている。また、このバイパスライン１２
の途中にはカラム１４が介装されている。このカラム１
４にはテスト用のイオン交換樹脂ＣＰを装着することが
できる。したがって、バイパスライン１２がイオン交換
樹脂のテストライン１５を構成するものである。

【００２２】以上の構成に係る製造装置では、一次純水
を上記紫外線酸化装置ＵＶ、イオン交換樹脂ＣＰなどを
通過させて超純水を製造する。そして、この装置では、
テストライン１５を用いて、製造メーカから受け入れた
イオン交換樹脂ＣＰをテストする。このイオン交換樹脂
ＣＰのテストはロットごと行う。まず、使用するロット
のイオン交換樹脂ＣＰをテスト用のカラム１４に入れ、
以下の手順でテストする。すなわち、カラム１４にテス
ト用イオン交換樹脂ＣＰを取り付けた後、一次純水をテ
ストライン１５に切り替える。この純水は純水槽１１で
オーバフローさせるよう通水した状態にしておく。ここ
で、図２に示すように、テスト用の清浄ウェーハ（洗浄
直後のウェーハ）２１を洗浄バスケット２２に入れ、純
水槽１１内に２〜３分間ディップしておく。この洗浄直
後のウェーハとは、ＳＣ１（ＳｔａｎｄａｒｄＣｌｅ
ａｎｉｎｇ１）液で洗浄した直後のウェーハを意味す
る。このシリコンウェーハは、その表面に自然酸化膜を
有している。

【００２３】そして、このバスケット２２を純水槽１１
から引き上げ、例えばスピンナを使いウェーハ２１を乾
燥させる。または自然乾燥でもよい。この場合、３６時
間を基本として、連続通水後でのこのウェーハディップ
テストを数回行う。このテスト後のウェーハ２１は、Ａ
ＡＳまたはＳＩＭＳなどで分析を行う。その結果を図３
に示す。図３には、通水時間とウェーハ２１のＮａ濃度
との関係を示している。この図に示すように、連続通水
が３０時間で、清浄なイオン交換樹脂ＣＰはＮａ濃度が
激減する。不純物が完全に溶出するものである。このよ
うなテストでＮａ濃度が３０時間経過後急激に低下した
イオン交換樹脂ＣＰを良品と判断する。そして、この良
品を用いて以後超純水を製造する。

【００２４】さらに、通常の超純水製造装置にあって
は、イオン交換樹脂ＣＰの交換時、その３０時間まで連
続通水（空運転）させ、良品のみを使用する。良品を使
用することにより、低不純物濃度の超純水を製造するこ
とができ、この超純水を用いて洗浄したウェーハ表面の
Ｎａレベルを一定に管理することができる。低不純物濃
度の超純水を製造することができるうえに、これを用い
た洗浄レベルを引き上げることができる。なお、上記イ
オン交換樹脂ＣＰとして、３０時間の純水通流後、Ｎａ
濃度が５ｐｐｔ以下のものを使用する。また、上記連続
通水試験において、イオン交換樹脂に通水する純水量
は、１リットル／分を越えるものとする。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、イオン交換樹脂の良
否判定を正確に行うことができる。また、正確に超純水
中の不純物濃度を測定することができる。また、不純物
濃度が低い超純水を安定して製造することができる。ま
た、このことは純水を比抵抗で管理する代わりに、イオ
ン交換樹脂で管理することができることを意味する。例
えば、純水中のＮａ濃度は２ｐｐｔ程度に管理すること
ができる。さらに、イオン交換樹脂のテストに際して超
純水製造ラインが汚染されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る超純水製造装置の一
部を示す模式図である。

【図２】この発明の一実施例に係る純水中の不純物濃度
の測定方法を示すフローチャートである。

【図３】この発明の一実施例に係るイオン交換樹脂の通
水テストの結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長田達弥東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン交換樹脂に純水を２０時間以上通
水させた後、このイオン交換樹脂からの不純物の溶出量
を検出し、この溶出量に基づいてイオン交換樹脂の良否
を判定するイオン交換樹脂の能力判定方法。
【請求項２】上記不純物の溶出量の検出は、上記イオ
ン交換樹脂を通った純水にシリコンウェーハを浸漬し、
このシリコンウェーハ表面の不純物濃度を検出して行う
請求項１に記載のイオン交換樹脂の能力判定方法。
【請求項３】殺菌した後の原水をイオン交換樹脂に通
水することにより、超純水を製造する超純水の製造方法
において、上記イオン交換樹脂は２０時間以上の通水テストで良品
とされたものを使用する超純水の製造方法。
【請求項４】上記通水テストは、イオン交換樹脂に純
水を２０時間以上通水した後のイオン交換樹脂からの不
純物の溶出量に基づいて行う請求項３に記載の超純水の
製造方法。
【請求項５】原水を殺菌する殺菌手段と、殺菌後の原水から不純物を除去するイオン交換樹脂と、純水を貯える純水槽と、を備えた超純水の製造装置にお
いて、上記イオン交換樹脂をバイパスするバイパスラインを設
け、このバイパスラインにテスト用のイオン交換樹脂を
介装した超純水の製造装置。