CN111108069A

CN111108069A - 超纯水制造系统的微粒管理方法

Info

Publication number: CN111108069A
Application number: CN201880060242.6A
Authority: CN
Inventors: 宫地绿; 宫崎洋一
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-05-05
Also published as: JP7143595B2; TW201936513A; KR102613112B1; JP2019136628A; KR20200117972A; WO2019155672A1

Abstract

子系统(1)具有：用于储存一次纯水(W)的子罐(2)、在该子罐(2)中储存的一次纯水(W)的供给线(3)的根端部设置的泵(4)、在该泵(4)的后段设置的热交换器(5)、低压紫外线(UV)照射氧化装置(6)、非再生型混床式离子交换装置(7)和作为微粒去除膜装置的超滤膜(UF膜)分离装置(8)。另外，连接有能分别切换至UF膜分离装置(8)的出口侧和非再生型混床式离子交换装置(7)的出口侧对微粒个数进行测量的机构即微粒计(PC)(9)。根据所述超纯水制造系统的微粒管理方法，能够将超纯水中的微粒个数维持在已被减少化后的状态下。

Description

超纯水制造系统的微粒管理方法

技术领域

本发明涉及超纯水制造系统的微粒管理方法，特别涉及能将超纯水中的微粒个数维持在已被减少化后的状态下的超纯水制造系统的微粒管理方法。

背景技术

电子工业领域中使用的超纯水的制造装置大致分为：从工业用水、自来水等常用的水中去除悬浊物等的前处理装置；对前处理装置的处理水进行精制来制造去除了大部分杂质后的纯水的一次纯水装置；以及对一次纯水进一步高度地精制来制造几乎完全去除杂质后的超纯水的二次纯水装置(子系统)。

其中，二次纯水装置(子系统)基本上作为基础构成具备分解有机物的低压紫外线(UV)照射氧化装置、填充了吸附去除离子型杂质的离子交换树脂的非再生型混床式离子交换装置以及用于完全去除微粒的超滤膜(UF膜)分离装置，将水的纯度进一步提高而制成超纯水。在此，在低压UV照射氧化装置中，通过低压UV灯发射的波长185nm的紫外线将TOC分解为有机酸并进一步成为CO₂。分解生成的有机酸以及CO₂通过后段的离子交换树脂被去除。在UF膜分离装置中，从离子交换树脂中流出的粒子等微小粒子被去除。如此地，以往通过在子系统的末端设置UF膜等微粒去除膜，从而进行纳米尺寸的微粒去除处理，但是，近年来，随着半导体产品走向高性能化、微细化，对微粒的管理变得更严格，例如，在半导体工场，多数情况下将管理值设为

以上的粒子为1个/mL以下。因此，当前实施的是在子系统的UF膜分离装置的出口测定超纯水中的微粒个数来进行管理。

该子系统的代表性示例示于图5。在图5中，子系统21具有：用于储存一次纯水W的子罐22、在该罐22中储存的一次纯水W的供给线23的根端部设置的泵24、在该泵24的后段设置的热交换器25、低压UV照射氧化装置26、非再生型混床式离子交换装置27以及UF膜分离装置28。另外，在UF膜分离装置28的出口侧设置有作为离线式监测器的微粒计(PC)29。

上述的子系统21的运行中，让泵24工作，使子罐22内的一次纯水W依次通入热交换器25、低压UV照射氧化装置26、非再生型混床式离子交换装置27以及UF膜分离装置28，将得到的超纯水W1送至用水点POU。另一方面，在用水点POU未使用过的超纯水W1经由循环线23A被回送至子罐22，进行再次处理。

发明内容

发明要解决的课题

在现有的图5所示的子系统21中，通过UF膜分离装置28的出口侧的微粒计29管理超纯水W1中的微粒个数，同时通过电导率计、比电阻计等测量非再生型混床式离子交换装置27的出口侧的粒子负荷，当测定结果大于规定值时定期地更换非再生型混床式离子交换装置27。然而，即使进行这样的管理方法，也存在以下问题点：微粒泄露在超纯水W1中，不能将超纯水W1中的微粒个数维持在已被减少化后的状态下。

本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的是提供一种能将超纯水中的微粒个数维持在已被减少化后的状态下的超纯水制造系统的微粒管理方法。

解决课题的技术方案

鉴于上述目的，本发明提供一种超纯水制造系统的微粒管理方法，其是以子系统对由一次纯水系统制造的一次纯水进行处理的超纯水制造系统的微粒管理方法，所述子系统依次具备非再生型混床式离子交换装置和微粒去除膜装置，所述超纯水制造系统的微粒管理方法中，通过利用微粒个数测量机构测量所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数来进行监控，另一方面，利用微粒个数测量机构测量所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数，当所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数超过了规定值时，更换所述非再生型混床式离子交换装置(发明1)。

根据上述发明(发明1)，通过利用微粒个数测量机构测量非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数并进行管理，从而能够稳定地使微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数减少化。其理由推测如下。即，仅在微粒去除膜装置的出口侧对超纯水中的微粒进行管理的情况下，虽然能够在微粒从微粒去除膜装置泄露的时间点检测到微粒的增加，但是这不能及早防止发生微粒个数相较于基准值增加的超纯水被供给的情况。因此，本发明人考察了非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数与以微粒去除膜装置处理而得到的超纯水中的微粒个数之间的关联性，结果知道了一旦非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数增加，在微粒去除膜装置的出口的超纯水中就容易有微粒的泄露。因此，通过对该非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒的增加进行管理，并且对微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数进行确认，从而能够在得到的超纯水中的微粒个数已被减少化后的状态下稳定地进行供给。

在上述发明(发明1)中，优选所述子系统依次具备低压紫外线(UV)照射氧化装置、非再生型混床式离子交换装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜(UF膜)分离装置(发明2)。另外，在上述发明(发明1)中，优选的是，所述子系统依次具备低压紫外线(UV)照射氧化装置、催化剂树脂(过氧化氢去除)装置、膜式脱气装置、非再生型混床式离子交换装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜(UF膜)分离装置(发明3)。进一步，在上述发明(发明1)中，优选的是，所述子系统依次具备低压紫外线(UV)照射氧化装置、非再生型混床式离子交换装置、膜式脱气装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜(UF膜)分离装置(发明4)。

根据上述发明(发明2～4)，由于在配置在超滤膜(UF膜)分离装置的前段的非再生型混床式离子交换装置中，相比于钠、氯等离子，胶体二氧化硅等微粒容易穿透，该微粒从超滤膜(UF膜)分离装置的破裂部分流出而导致超纯水中的微粒个数的增加，所以要对非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数进行管理，当该微粒个数大于规定值时，更换非再生型混床式离子交换装置，并对微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数进行确认，由此能够及早防止发生微粒个数增加的超纯水被供给的情况。

在上述发明(发明1～4)中，优选的是，所述微粒个数测量机构是微粒计，通过切换一台微粒计来测量所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数和所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数(发明5)。

根据上述发明(发明5)，能够以一台微粒计测量非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数与微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数。

在上述发明(发明1～4)中，优选的是，所述微粒个数测量机构为微粒计，分别在所述非再生型混床式离子交换装置的出口侧和所述微粒去除膜装置的出口侧设置微粒计，分别测定所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数和所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数(发明6)。

根据上述发明(发明6)，能够分别独立地测量非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数和微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数。

发明效果

本发明通过测量非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数，当该微粒个数超过了规定值时更换非再生型混床式离子交换装置，并对微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数进行确认，从而能够及早防止发生微粒个数增加的超纯水被供给的情况。

附图说明

图1是表示能适用基于本发明的第一实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法的超纯水制造系统的概要图。

图2是表示能适用基于本发明的第二实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法的超纯水制造系统的概要图。

图3是表示能适用基于本发明的第三实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法的超纯水制造系统的概要图。

图4是表示能适用基于本发明的第四实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法的超纯水制造系统的概要图。

图5是表示能适用以往的超纯水制造系统的微粒管理方法的超纯水制造系统的概要图。

具体实施方式

以下，参照图1对基于本发明的第一实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法进行详细说明。

能适用本实施方式的超纯水制造系统的微粒管理方法的子系统基本上具有与前述图5所示的系统相同的构成。即，在图1中，子系统1具有：用于储存一次纯水W的子罐2、在该子罐2中储存的一次纯水W的供给线3的根端部设置的泵4、在该泵4的后段设置的热交换器5、低压UV照射氧化装置6、非再生型混床式离子交换装置7以及作为微粒去除膜装置的超滤膜(UF膜)分离装置8。另外，连接有能分别切换至UF膜分离装置8的出口侧和非再生型混床式离子交换装置7的出口侧对微粒个数进行测量的机构即微粒计(PC)9。作为该微粒计9，能够使用日本栗田工业公司制的“K-LAMIC”(商品名)、PMS公司制的“UDI-50”(商品名)等。

上述的子系统1在运行时，让泵4工作，使子罐2内的一次纯水W依次通入热交换器5、低压UV照射氧化装置6、非再生型混床式离子交换装置7，再将非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2通入UF膜分离装置8获得超纯水W1。然后，将得到的超纯水W1供给至用水点POU。另一方面，在用水点POU未使用过的超纯水W1经由循环线3A被回送至子罐2，进行再次处理。

此外，作为本实施方式中的超纯水W1，优选的水是，电阻率：18.1MΩ·cm以上、微粒：粒径50nm以上且1000个/L以下、活菌：1个/L以下、TOC(总有机碳量，Total OrganicCarbon)：1μg/L以下、总硅：0.1μg/L以下、金属类：1ng/L以下、离子类：10ng/L以下、过氧化氢：30μg/L以下、水温：25±2℃。

下面，对上述超纯水制造系统的微粒管理方法进行说明。

[通常情况下的运行]

在上述的超纯水的制造工序中，通过将微粒计9在规定的时刻分别适宜地切换至UF膜分离装置8的出口侧和非再生型混床式离子交换装置7的出口侧，从而测定UF膜分离装置8的出口侧的超纯水W1的微粒个数和非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数。然后，只要超纯水W1的微粒个数为1个/mL以下，并且非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数为10个/mL以下，就可继续子系统1的运行，将超纯水W1供给到用水点POU。

[微粒个数的管理运行]

另一方面，在通过作为离线式监测器的微粒计9测量的UF膜分离装置8的出口侧的超纯水W1的微粒个数为1个/mL以下，而非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数超过了10个/mL时，暂时停止子系统1的运行，更换非再生型混床式离子交换装置7。由此，能够使UF膜分离装置8的出口侧的超纯水W1的微粒个数保持在1个/mL以下，能够防止发生微粒个数超过基准值的超纯水W1被供给至用水点POU的情况。此外，在进行了上述管理而UF膜分离装置8的出口侧的超纯水W1的微粒个数仍超过1个/mL的情况下，判断为UF膜分离装置8中发生了破裂，更换UF膜分离装置8等即可。

＜作用机理＞

能得到上述效果是基于下述的作用机理。即，据报道：通常，在离子交换装置中，溶解性二氧化硅非常容易去除，而胶体二氧化硅相比于硼而言非常难以去除(容易穿透)(“UPW Micro 2017，UPW IRDS and SEMI update”Slava Libman等)。另外，该硼相比于一次纯水W中含有的钠离子(Na⁺)、氯离子(Cl^-)或碳酸根离子(HCO₃ ^-)而言非常难以去除(容易穿透)。即，胶体二氧化硅远远比钠离子(Na⁺)、氯离子(Cl^-)、碳酸根离子(HCO₃ ^-)更容易穿透。

因此，本发明人探讨的结果阐明了，位于非再生型混床式离子交换装置7的出口侧、即UF膜分离装置8的入口侧的微粒个数的增加主要起因于胶体二氧化硅粒子。以往，虽然在非再生型混床式离子交换装置7的出口侧设置了电导率计、比电阻计等测量离子负荷的机构来测量离子负荷，当测量值大于规定值时定期地更换非再生型混床式离子交换装置7，但是即使如此胶体二氧化硅微粒仍会流入UF膜分离装置8。针对此，通过如本实施方式这样地基于以非再生型混床式离子交换装置7的处理水的微粒个数为视点进行管理，从而能够在微粒到达UF膜分离装置8出口之前就更换非再生型混床式离子交换装置7，因此，能够有望使UF膜分离装置8的出口处的超纯水W1的微粒个数稳定化。然后，只要利用微粒计9测量并确认超纯水W1的微粒个数没有增加即可。

以上，参照附图说明了本发明的第一实施方式，但本发明并不限于上述实施方式而能实施各种变形。例如，设置成如下如图2所示的构成也行，即在UF膜分离装置8的出口侧设置第一微粒计9A并在非再生型混床式离子交换装置7的出口侧设置第二微粒计9B，分别独立地测量非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数和UF膜分离装置8的出口的超纯水W1的微粒个数。另外，对于微粒个数测量机构，微粒计9等可以设成利用了离心过滤法的在线式监测器而不是离线式监测器。

另外，子系统1并不限于前述的第一和第二实施方式中的构成，可适用于各种子系统。例如，也能适用于如下的子系统，即如图3所示地在低压紫外线(UV)照射氧化装置6的后段设置填充了负载有铂族金属等的离子交换树脂的催化剂树脂(过氧化氢去除)装置10、膜式脱气装置11，在这之后的后段依次具备非再生型混床式离子交换装置7和超滤膜(UF膜)分离装置8。再者，子系统1还能适用于如下的子系统，例如，如图4所示地在非再生型混床式离子交换装置7与超滤膜(UF膜)分离装置8之间设置膜式脱气装置12。此种情况下，微粒计9等微粒个数测量机构只要是在非再生型混床式离子交换装置7的出口侧并比UF膜分离装置8更靠前，就可以间隔有膜式脱气装置12等其他组件，在该种情况下，可以在其他组件的出口侧测量微粒个数，也可以紧接在非再生型混床式离子交换装置7的后面测量。

实施例

下面，通过具体的实施例更详细地说明本发明。

[实验例1]

利用图1所示的超纯水制造系统，以城市用水为原水进行了超纯水的制造。需要说明的是，构成子系统1的低压UV照射氧化装置6使用了日本照片科学公司(PhotoscienceJapan Corp.，日本フォトサイエンス社)的产品，非再生型混床式离子交换装置7使用了日本栗田工业公司制的“KR-FM”(商品名)，UF膜分离装置8使用了日本栗田工业公司制的“KU-1510-HP-H”(商品名)，微粒计9使用了日本栗田工业公司制的“K-LAMIC”(商品名)。

在基于上述超纯水的制造系统的超纯水的制造工序中，对非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2和UF膜分离装置8的出口的超纯水W1的微粒个数进行监控，当非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数超过了10个/mL时，更换非再生型混床式离子交换装置7，重复进行以上作业，结果是UF膜分离装置8的出口的超纯水W1的微粒个数没有超过1个/mL。认为其原因是能够抑制由流入UF膜分离装置8的处理水W2中的胶体二氧化硅等引起的微粒个数。

[比较例1]

在实施例1中，不测量非再生型混床式离子交换装置7的处理水W2的微粒个数，而是利用比电阻计测定比电阻值，根据该比电阻值判断离子负荷，当离子负荷超过了规定值时更换非再生型混床式离子交换装置7，重复以上作业，结果显示UF膜分离装置8的出口的超纯水W1的微粒个数随时间推移有超过1个/mL的趋势。认为其原因是由于UF膜分离装置8随时间劣化产生了部分破裂，胶体二氧化硅泄露。

附图标记的说明

1 子系统；

2 子罐；

3 供给线；

3A 循环线；

4 泵；

5 热交换器；

6 低压紫外线(UV)照射氧化装置；

7 非再生型混床式离子交换装置；

8 超滤膜(UF膜)分离装置(微粒去除膜装置)；

9、9A、9B 微粒计(微粒个数测量机构)；

POU 用水点；

W 一次纯水；

W1 超纯水；

W2 非再生型混床式离子交换装置的处理水。

Claims

1.一种超纯水制造系统的微粒管理方法，其是用子系统对由一次纯水系统制造的一次纯水进行处理的超纯水制造系统的微粒管理方法，所述子系统依次具备非再生型混床式离子交换装置和微粒去除膜装置，所述超纯水制造系统的微粒管理方法中，

通过利用微粒个数测量机构测量所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数来进行监控，

另一方面，利用微粒个数测量机构测量所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数，当所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数超过了规定值时，更换所述非再生型混床式离子交换装置。

2.如权利要求1所述的超纯水制造系统的微粒管理方法，其中，所述子系统依次具备低压紫外线照射氧化装置、非再生型混床式离子交换装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜分离装置。

3.如权利要求1所述的超纯水制造系统的微粒管理方法，其中，所述子系统依次具备低压紫外线照射氧化装置、催化剂树脂装置、膜式脱气装置、非再生型混床式离子交换装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜分离装置，所述催化剂树脂装置是过氧化氢去除装置。

4.如权利要求1所述的超纯水制造系统的微粒管理方法，其中，所述子系统依次具备低压紫外线照射氧化装置、非再生型混床式离子交换装置、膜式脱气装置和作为所述微粒去除膜装置的超滤膜分离装置。

5.如权利要求1～4中任一项所述的超纯水制造系统的微粒管理方法，其中，所述微粒个数测量机构为微粒计，通过切换一台微粒计来测量所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数和所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数。

6.如权利要求1～4中任一项所述的超纯水制造系统的微粒管理方法，其中，所述微粒个数测量机构为微粒计，分别在所述非再生型混床式离子交换装置的出口侧和所述微粒去除膜装置的出口侧设置微粒计，以分别测量所述非再生型混床式离子交换装置的处理水的微粒个数和所述微粒去除膜装置的出口的超纯水中的微粒个数。