JP2768732B2

JP2768732B2 - 加熱脱気超純水装置

Info

Publication number: JP2768732B2
Application number: JP1112886A
Authority: JP
Inventors: 忠弘大見; 章彦宝月; 健一牛越
Original assignee: 神鋼パンテック株式会社
Priority date: 1989-05-01
Filing date: 1989-05-01
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: KR900017925A; US5139623A; KR940003209B1; US5124033A; JPH02293003A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は半導体製造技術分野で素子の最終洗浄性を向
上させるために、特に溶存酸素、TOCを極限にまで低下
させた高温超純水を供給することを可能にする装置に関
する。

（従来の技術）高度に集積された半導体製造の最終洗浄工程では、加
熱アルゴン、窒素ガス等により洗浄に用いた超純水を乾
燥させる。この工程のパフオーマンスを一層効率的にす
るにはウエハの温度を80〜90℃に保って洗浄を行うこと
が望ましいとされ、これに伴い洗浄用超純水も洗浄性の
向上を図り、ウエハの温度の保持を図るため80°〜90℃
前後に加温して使用される。

第３図はこの目的の従来技術の超純水装置の１例を示
す。その２次超純水装置系（ａ）では、超純水タンク
（ｂ）に１次純水装置系（ｃ）の前処理装置（ｄ）、１
次純水装置（ｅ）からの純水を受入れ、超純水ポンプ
（ｆ）によりTOC分解装置（ｇ）、ポリシヤ（ｈ）、限
外濾過器（ｉ）を通過させて常温のままの超純水として
ユースポイント（ｊ）に送給し、使用されなかった分は
超純水タンク（ｂ）に帰流させて循環させる他に、２次
超純水を分岐経路（ｋ）に分流させ超純水加熱装置
（ｌ）で熱源（ｍ）により加熱し高温ユースポイント
（ｎ）に送給する。

超純水加熱装置（ｌ）としては、従来、接水部の材質
として４弗化樹脂、合成石英等を用いて構成し、加熱超
純水の配管として２弗化樹脂等が用いられて来た。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前記従来技術の装置では、いずれの場合も高
温超純水に対して弗素樹脂からのTOC（有機物）、弗素
等の溶出が起こること、また超純水加熱装置（ｌ）には
２次超純水中の溶存酸素の脱気機能がないために残存す
る溶存酸素が高温ユースポイント（ｎ）でウエハ表面に
自然酸化膜を形成することは避けられなかった。この自
然酸化膜はコンタクトレジスタンスを増加させるので、
半導体の集積度が進み超微細な加工が必要となるのに伴
って、無視できないほど機能を阻害する原因となってい
る。

本発明は従来技術の上記問題点に解決を与えて高温ユ
ースポイントでの高密度集積回路の洗浄用としても最も
満足すべき加熱超純水を供給できる装置を提供すること
を課題とする。

（課題を解決するための手段）上記課題解決のため、本発明においては、超純水加熱
装置は加熱だけでなく上昇温度での脱気機能も発揮する
ものとして構成して超純水中の溶存酸素を2ppb以下程度
まで極減させるようにし、さらにオーステナイト系ステ
ンレス鋼を電解研磨後に高温酸化雰囲気下で加熱処理し
て不動態膜を形成した材料により加熱脱気装置以降の高
温超純水に接触する部分のなるべく多くの部分を構成し
て高温下であるに拘わらず超純水中に素材からのTOC、
金属イオンの溶出を殆ど無視できる程度の極小にまで低
下させるようにする。

またこのことを実現するための装置構成としては、２
次超純水装置系のイオン交換樹脂を有するポリシャの出
口部より下流から高温ユースポイントに至る経路内に脱
気機能を有する加熱脱気装置を設けて、上記の加熱脱気
装置を経由したのち高温ユースポイントに直接供給する
か、あるいはさらに昇圧ポンプおよび／または限外濾過
器等のフアイナルフイルタを経たのち高温ユースポイン
トに供給するようにする。

これらを総合して、本発明は、１次純水装置と２次超
純水装置系とからなりユースポイントに超純水を供給す
るようにした超純水装置において、２次超純水装置系の
イオン交換樹脂を有するポリシャの出口部から下流から
高温ユースポイントに至る経路内に脱気機能を有する加
熱脱気装置を設けて昇温脱気超純水を高温ユースポイン
トに向けて供給するようにしたことを特徴とする加熱脱
気超純水装置を第一の発明とし、上記第一の発明におい
て、前記経路における高温超純水に接触する部材のすべ
てまたは少なくとも一部として、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の表面を電解研磨したのち高温酸化雰囲気下で
加熱処理して不動態膜を形成した材料を充当する加熱脱
気超純水装置を第二の発明とする。

以下、本発明を第１図および第２図の具体例により詳
細に説明する。第１図はその全般的構成を示すフロー図
で、第２図はその加熱脱気装置の代表的１例を示す。

１次純水装置系（１）では、原水は先ず前処理装置
（２）の凝集沈澱処理、濾過処理等により除濁される。
次いで１次純水装置（３）でpH調整、逆浸透装置、真空
脱気装置、イオン交換装置、ミクロンフイルター等によ
り処理されて１次純水となり、超純水タンク（４）に供
給され、２次超純水装置系（５）でさらにポリシングさ
れることになる。

２次超純水装置（５）では、超純水タンク（４）内の
純水は、超純水ポンプ（６）により加圧され、短波長の
紫外線を用いたTOC分解装置（７）で処理され、イオン
交換樹脂を有するポリシャ（８）で脱イオン処理されて
超純水となる。超純水を常温で使用する場合にはそのま
まさらに限外濾過器（９）またはサブミクロンフイルタ
ーで濾過され、ループ経路（10）を通じてユースポイン
ト（11）に供給される。ユースポイント（11）で使用さ
れなかった残りの超純水は超純水タンク（４）にリサイ
クルされる。

本発明装置としては、超純水を高温として使用するた
め、この例ではポリシャ（８）の出口側の下流のところ
から分岐経路（12）を設け、超純水を加熱脱気装置（1
3）に供給する。

ポリシャはイオン交換樹脂を有するため、高温の超純
水を受け入れることはできない。従って、ポリシャの上
流側に加熱脱気装置を設けると、加熱脱気された超純水
を一旦冷却してポリシャに導入しなければならないとい
う不利な点がある。ところが、本発明ではポリシャの下
流に加熱脱気装置を設けるため、加熱脱気された高温超
純水を高温のまま高温のユースポイントに導入して使用
することができる。

第３図は加熱脱気装置（13）の１例を示し、経路（1
2）から供給された超純水はスプレイ弁（14）から器内
にスプレイされて、ここで加熱と１次脱気とが行われ
る。１次脱気された超純水はスクラバ（15）に導入さ
れ、ここでは分岐経路（12）から分流させた一部の超純
水が蒸気発生装置（16）で熱源（17）により高温高圧水
蒸気に変換されて、蒸気入口（18）を経て吹込まれ、強
く攪拌され、溶存酸素濃度2ppb以下に最終脱気されて、
下部の貯槽（19）に入る。この加熱脱気超純水は熱交換
器（20）で80°〜90℃の所望温度に調整され、前記系統
とは別の高温の限外濾過器（21）を経て高温ユースポイ
ント（22）に供給される。

一方、加熱脱気装置内で脱気された酸素を含むガスは
ベントコンデンサ（23）を通り、水蒸気は凝縮してもと
の超純水に戻り、非凝縮性ガスを多く含む状態でベント
（24）から放出される。

加熱脱気装置（13）としては、各種の形式を用いるこ
とができるが、なるべく大気圧以上の飽和温度以上に加
熱して、加熱脱気超純水の温度を105〜130℃程度とす
る。このようにすることによって、脱気効果が向上し低
沸点の有機物等も除去されるとともに、有圧の処理水と
なって処理水ポンプを設けなくても高温ユースポイント
（22）に送水することが可能になる。

ただし、加熱脱気装置としては、上記例示の他、接触
面積を多くするためのトレイ方式、あるいは熱水、スチ
ームまたは電気ヒータを組込む方式等も採用できる。ま
た、100℃以下の温度で加熱脱気処理する場合には、器
内を大気圧以下に保つために、エゼクター、真空ポンプ
等の負圧発生装置が必要になる。そして、通水のために
加熱脱気装置の出口側に昇圧ポンプを設けることも必要
になる。

また加熱脱気を行う超純水は、上記例示の他、ユース
ポイント（11）までの例えば限外濾過器（９）よりも下
流のループ経路（10）から分岐させることもでき、この
場合、高温限外濾過装置（21）は省略することも可能で
ある。

そして本発明の効果を確実なものにするためには、高
温超純水に接触する加熱脱気装置（13）、送水用昇圧ポ
ンプ、熱交換器（20）、高温限外濾過器（21）、ならび
にそれらの下流配管の部分は、全部あるいは少なくとも
一部は、オーステナイト系ステンレス鋼を電解研磨した
のち高温酸化雰囲気下で加熱処理して不動態膜を形成し
た材料により構成して、溶出により加熱脱気超純水の純
度の低下が起こることを極力防止する。

（作用）以上のように、本発明によれば、電子産業の加熱超純
水を用いる工程において、超純水中の溶存酸素を極減す
ることができ、さらに残存する微量の低分子量有機物も
系外に放出することができ、高温水に接触する構成材料
からの溶出により溶出物が入り込むことを防止すること
が可能となるので、高度に集積化された半導体の最終洗
浄の工程を効率化し処理結果を優れたものにすることが
できる効果がある。

（実施例）実施例として第１図の本発明実施例装置の各種特性数
値を第３図の従来技術の装置のそれと比較して示せば、
次のとおりとなる。

（発明の効果）以上のように本発明によると、溶存酸素は常温の真空
脱気に依存する従来技術に較べて格段に少なく殆ど極限
まで低下させることができ、また溶存低分子有機物は系
外に放出されるとともに溶出による取込みも殆どなくな
るので溶存低分子有機物は、従来技術よりはるかに少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の加熱脱気超純水装置の流通線
図、第２図はその加熱脱気装置の１例縦断側面図、第３
図は従来技術の加熱超純水装置の流通線図である。（１）…１次純水装置系、（２）…前処理装置、（３）
…１次純水装置、（４）…超純水タンク、（５）…２次
超純水装置系、（６）…超純水ポンプ、（７）…TOC分
解装置、（８）…ポリシヤ、（９）…限外濾過器、（1
0）…ループ経路、（11）…ユースポイント、（12）…
分岐経路、（13）…加熱脱気装置、（14）…スプレイ
弁、（15）…スクラバ、（16）…蒸気発生装置、（17）
…熱源、（18）…蒸気入口、（19）…貯槽、（20）…熱
交換器、（21）…高温限外濾過器、（22）…高温ユース
ポイント、（23）…ベントコンデンサ、（24）…ベン
ト、（ａ）…２次超純水装置系、（ｂ）…超純水タン
ク、（ｃ）…１次純水装置系、（ｄ）…前処理装置、
（ｅ）…１次純水装置、（ｉ）…超純水ポンプ、（ｇ）
…TOC分解装置、（ｈ）…ポリシヤ、（ｉ）…限外濾過
器、（ｊ）…ユースポイント、（ｋ）…分岐経路、
（ｌ）…超純水加熱装置、（ｍ）…熱源、（ｎ）…高温
ユースポイント。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１次純水装置系と２次超純水装置系とから
なりユースポイントに超純水を供給するようにした超純
水装置において、２次超純水装置系のイオン交換樹脂を
有するポリシャの出口部より下流から高温ユースポイン
トに至る経路内に脱気機能を有する加熱脱気装置を設け
て昇温脱気超純水を高温ユースポイントに向けて供給す
るようにしたことを特徴とする加熱脱気超純水装置。
【請求項２】前記経路における高温超純水に接触する部
材のすべてまたは少なくとも一部として、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面を電解研磨したのち高温酸化雰
囲気下で加熱処理して不動態膜を形成した材料を充当す
る請求項１記載の加熱脱気超純水装置。