KR20190005843A - 초순수 제조 장치의 기동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초순수 제조 개시 후의 미립자수의 헌팅 현상을 억제하여, 미립자 농도가 매우 낮은 초순수를 안정적으로 얻을 수 있는 초순수 제조 장치(1)의 기동 방법을 제공하는 것으로, 1차 순수를 처리하여 초순수를 제조하고, 사용 장소에 공급하는 초순수 제조 장치(1)에 있어서, 상기 초순수를 상기 사용 장소에 공급하기에 앞서 상기 초순수 제조 장치(1) 계내를 세정하는 초순수 제조 장치(1)의 기동 방법으로서, 상기 초순수 제조 장치(1)의 유로에 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수를 체류 내지 통류시켜, 상기 유로의 적어도 일부에 외부로부터 진동을 가하고, 상기 유로의 내표면에 부착된 미립자를 제거한다.

Description

초순수 제조 장치의 기동 방법

본 발명은 초순수 제조 장치의 기동 방법에 관한 것이다.

종래부터 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 실리콘 웨이퍼, 프린트 기판 등의 전자 부품 제조 공정에서는 이온성 물질, 미립자, 유기물, 용존 가스 및 생균 등의 불순물 함유량이 매우 적은 초순수가 사용되고 있다. 최근, 반도체 디바이스의 집적도 향상에 수반하여 초순수의 순도에 대한 요구는 더욱 엄격해지고 있다. 예를 들면, 최첨단 반도체 제조용 초순수의 사양은 저항률 18.2MΩ·㎝ 이상, 0.05㎛ 이상의 미립자수는 1개/mL 이하, 전체 유기 탄소(TOC) 농도는 1㎍C/L 이하로 요구 수질은 보다 엄격해지는 경향에 있다.

이러한 초순수는 일반적으로는 전처리 장치, 1차 순수 시스템, 2차 순수 시스템(서브 시스템)으로 구성되는 초순수 제조 시스템에서 공업용수, 수돗물, 우물물 등의 원수를 처리하여 제조된다. 제조된 초순수는 사용 장소로서의 유스 포인트(Use Point)에 공급된다.

전처리 장치는 응집 침전 장치나 모래 여과 장치 등을 이용해 원수를 제탁하여 전처리수를 얻는 것이다. 1차 순수 시스템은 활성탄 장치, 역침투막 장치, 2상 3탑식 이온 교환 수지 장치, 진공 탈기 장치, 자외선 산화 장치, 혼상식 이온 교환 수지 장치, 정밀 필터 등을 적절히 선택해 사용하고, 전처리수 중의 불순물을 제거해 1차 순수를 얻는 것이다. 2차 순수 시스템(서브 시스템)은 1차 순수를 일시적으로 저류하는 (1차) 순수 탱크의 하류측에, 예를 들면, 열 교환기, 자외선 산화 장치, 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher), 탈기막 장치, 한외 여과 장치 등을 구비하여 구성된다.

초순수 제조 장치의 신규 설치 후의 기동시 혹은 정기 검사 등에 의한 휴지 후 재기동시에는 계내에 혼입 혹은 발생하는, 상기와 같은 불순물을 제거하여 유스 포인트에서의 초순수가 원하는 수질에 이르기까지 초순수 제조 장치를 세정하는 기동 운전을 행한다. 이 때문에, 초순수 제조 장치의 기동시에서 원하는 수질의 초순수를 유스 포인트에서 사용할 수 있을 때까지는 기동 기간이 필요하지만, 최근 공장의 가동 효율 향상을 목적으로서, 장치의 기동 기간 단축이 강하게 요구되고 있다.

초순수 제조 장치의 기동 운전시의 세정 방법으로는 초순수에 의한 플러싱· 블로우, 초순수의 순환, 온수 세정, 과산화수소수 세정, 알칼리 세정(염기성 수용액 세정) 등이 행해지고 있다. 또한, 오존이나 수소 등의 기능성 가스를 용해시킨 초순수(기능수)나 계면 활성제를 사용한 세정 방법 등도 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 초순수 제조 장치 내의 초순수와의 접촉면에 부착된 미립자의 표면 전위를 변화시킴으로써 미립자를 제거하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 염기성 세정액에 의한 순환 세정을 행하는 공정, 순수에 의한 염기성 세정액의 압출과 린스를 행하는 공정, 과산화수소 세정액에 의한 순환 및/또는 침지 세정을 행하는 공정 및 순수에 의한 과산화수소 세정액의 압출과 린스를 행하는 공정을 순차적으로 행하는 초순수 제조 공급 장치의 세정 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2002-052322호 일본 공개특허공보 2006-297180호

그러나, 상기한 종래의 세정 방법에서는 0.05㎛ 이상의 미립자수를 대략 1pcs./mL(1000pcs./L) 이하 정도까지 저감할 수 있지만, 1pcs./mL 이하에서 소정 시간 미립자수가 단속적으로 상승하는 헌팅 현상이 발생하고 있으며, 기동 운전 후에 제조되는 초순수 중의 미립자수가 안정적으로 저하되어 있지 않은 것을 알아내었다. 즉, 상기 종래의 세정 방법 등에 의한 기동 운전 후에 미립자수의 측정을 계속한 결과, 미립자수가 일시적으로 급상승하는 헌팅 현상이 수시간 내지 수일에 1회 정도 계속 나타나는 것을 알 수 있었다. 이 경우, 헌팅 현상을 소실시키기 위해 초순수 제조 장치 계내에 순수를 통류시키는 것이 행해지지만, 헌팅 현상의 소실에는 약 1개월 내지 수개월 정도 걸리는 것을 알 수 있었다.

또한, 최근 초순수의 수질로서, 0.02㎛ 이상의 미립자수 1pcs./mL 이하가 요구되고 있다. 상기한 수질을 얻기 위해서는 종래의 세정 방법에 의한 초순수 제조 장치의 기동 운전 후의 헌팅 현상이 완전히 사라질 때까지 빨라도 수개월∼반년 정도, 경우에 따라서는 반년∼1년 정도의 장기간이 걸리는 것을 알 수 있게 되었다. 이 때문에, 보다 기동 기간을 단축할 수 있는 기동 방법이 필요해졌다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 초순수 제조 개시 후의 미립자수의 헌팅 현상을 억제하여, 미립자 농도가 매우 낮은 초순수를 안정적으로 얻을 수 있는 초순수 제조 장치의 기동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법은 1차 순수를 처리하여 초순수를 제조하고, 사용 장소에 공급하는 초순수 제조 장치에 있어서, 상기 초순수를 상기 사용 장소에 공급하기에 앞서, 상기 초순수 제조 장치 계내를 세정하는 초순수 제조 장치의 기동 방법으로서, 상기 초순수 제조 장치의 유로에 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수를 체류 내지 통류시켜, 상기 유로의 적어도 일부에 외부로부터 진동을 가하고, 상기 유로의 내표면에 부착된 미립자를 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 진동은 600갤 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 기체는 질소, 이산화탄소 및 수소에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 유로에 통류되는 순수의 수압은 상기 초순수 제조 장치에서 초순수를 제조할 때의 수압 이상, 또한 초순수를 제조할 때의 수압의 2배 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 유로에 통류되는 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수의 온도는 10℃∼45℃인 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 초순수 제조 장치는 미립자 제거 수단을 구비하고, 상기 미립자 제거 수단의 유로에 상기 진동을 가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 초순수 제조 장치의 유로를 구성하는 조인트, 밸브, 곡관부 및 분기부에서 선택되는 1종 이상에 상기 진동을 가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 과산화수소에서 발생하는 산소 또는 상기 기체가 상기 순수 중에 과포화로 용해되는 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수 중에 기포가 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 있어서, 상기 미립자를 제거한 후, 상기 유로에 순수를 통수하여 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수를 상기 초순수 제조 장치 계외로 배출시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 초순수 제조 장치의 기동 방법에 의하면, 초순수 제조 개시 후의 미립자수의 헌팅 현상을 억제하여 미립자 농도가 매우 낮은 초순수를 안정적으로 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 기동 세정 대상인 초순수 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 초순수 제조 장치(1)를 2차 순수 시스템으로서 구비하는 초순수 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시예에서 세정이 충분히 행해진 경우의 경과 시간과 미립자수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 비교예에서 세정이 충분히 행해지지 않은 경우의 경과 시간과 미립자수의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 기동 세정 대상인 초순수 제조 장치(1)는 1차 순수를 일시적으로 저류하는 1차 순수 탱크(TK)(10)의 하류측에 수처리 단위 장치로서, 수온 조절을 위한 열 교환기(HEX)(11), 유기물을 분해하는 자외선 산화 장치(TOC-UV)(12), 막식 탈기 장치(MDG)(13), 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(14), 미립자를 제거하는 미립자 제거 수단으로서의 한외 여과 장치(15)를 구비하여 구성된다. 초순수 제조 장치(1)는 초순수의 사용 장소로서의 유스 포인트(POU)(16)에 접속되어, 제조된 초순수를 유스 포인트(16)에 공급한다. 또한, 초순수 제조 장치(1)는 유스 포인트(16)에서 사용되지 않은 초순수를 1차 순수 탱크(10)에 순환시키는 순환 배관(19)을 구비하고 있다.

또한, 초순수 제조 장치(1)는 상기 수처리의 각 단위 장치를 접속하고, 피처리수를 통류시키는 처리수 배관(17)과, 처리수 배관(17)에 삽입되어, 1차 순수 탱크(10) 내의 1차 순수를 하류측에 송액하는 펌프(P1)와, 처리수 배관(17)의 펌프(P1)의 하류측에 삽입되어, 초순수 제조 장치(1)에 대한 1차 순수의 공급 및 정지를 전환하기 위한 밸브(V1)를 구비하고 있다. 처리수 배관(17)의, 한외 여과 장치(15)의 후단에는 수중의 미립자수를 측정하는 미립자계(25)가 접속되어 있다. 또한, 순환 배관(19)에는 계외로 물을 배출하는 드레인 배관(18)이 삼방 밸브(V2)를 통해 접속되어 있다.

초순수 제조 장치(1) 내의 유로는 배관이나 튜브로 구성되지만, 본 실시형태에서는 유로의 도중에 적절히 탱크, 펌프, 조인트, 밸브 및 그 밖의 설비가 배치된 것도 포함하여 유로라고 칭한다. 이러한 피처리수의 유로를 구성하는 재료로는 초순수 중에 대한 성분의 용출이 적은 재료이면 되고, 예를 들면, 폴리염화비닐 (PVC), 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 섬유 강화 플라스틱(FRP), 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 스테인리스강 등을 사용할 수 있다.

본 실시형태의 초순수 제조 장치의 기동 방법은 초순수 제조 장치(1)의 상기 유로의 내표면에 부착된 미립자를 제거할 목적으로 상기 초순수 제조에 앞서 다음과 같이 세정 공정, 탈약 공정, 플러싱 공정을 거쳐 행해진다.

우선, 삼방 밸브(V2)를 드레인 배관(18)측에서 1차 순수 탱크(10)측으로 전환하고, 밸브(V1)를 열어 펌프(P1)를 가동시킨다. 이로써, 1차 순수 탱크(10) 내에 저류된 1차 순수(순수)를 초순수 제조 장치(1) 내에 통류시키고, 또한, 순환 배관(19)을 통해 순환시킨다.

그리고, 초순수 제조 장치(1)에 통류시키는 1차 순수에 과산화수소 또는 기체를 용해시킨다. 또한, 초순수 제조 장치(1)의 유로 내에 상기 과산화수소 또는 기체를 용해시킨 1차 순수(이하, 「기체 용해수」라고도 함)를 체류 내지 유통시키고 있는 상태에서 초순수 제조 장치(1)의 유로의 적어도 일부에 외부로부터 진동을 가한다(세정 공정).

초순수 제조 장치(1)의 유로에 상기 진동을 인가함으로써, 유로의 내표면에 부착된 미립자에 진동 에너지가 가해지고, 이로써 미립자를 유로의 내표면으로부터 박리시켜 기체용해수 중에 분산시켜 제거할 수 있다. 또한, 상기 기체용해수 중의 기체가 기포가 됨으로써, 유로의 내표면으로부터의 미립자의 박리를 촉진시킬 수 있다.

또한, 1차 순수 중의 기체는 진동에 의한 미립자의 제거 효과를 향상시키는 효과가 있다. 즉, 본 발명자들의 다양한 검토 결과, 1차 순수 중의 기체가 과포화 혹은 과포화에 가까운 상태이면, 그 상태에서 진동이 가해짐으로써, 미립자의 제거 효과를 향상시킬 것으로 생각되는 것을 알 수 있었다. 또한, 과산화수소는 수중에서 분해되어 산소가 되어, 동일한 상황을 만들어 내고 있는 것으로 생각된다.

상기 1차 순수에 용해시키는 기체로는 질소, 수소, 이산화탄소를 들 수 있다. 그 중에서도 질소인 것이 바람직하다.

1차 순수에 과산화수소 또는 기체를 용해시키는 방법으로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 기체를 용해시키는 방법으로는 막식 탈기 장치(13)를 기체 용해 장치로서 사용하고, 탈기막을 용해막으로 하여 기체를 용해시키는 방법이 있다. 또한, 1차 순수 탱크(10)의 상부는 기밀하게 봉지되고, 질소 퍼지되어 있는 것이 통상적이기 때문에, 1차 순수 탱크(10) 내의 1차 순수에는 질소가 용해되어 있다. 막식 탈기 장치(13)를 정지한 상태에서 1차 순수 탱크(10)로부터 1차 순수를 공급하면 질소 용해수를 공급할 수 있다.

또한, 산화수소 또는 기체를 1차 순수에 용해시키는 방법으로는 초순수 제조 장치(1)에 공급하는 1차 순수 또는 초순수 제조 장치(1) 계내를 순환하는 1차 순수에 과산화수소 또는 기체를 용해시키는 방법이어도 된다. 이 경우, 예를 들면, 세정 대상으로 하는 단위 장치 혹은 단위 장치군의 직전의 처리수 배관(17)에, 약주 펌프 등에 의해 과산화수소 또는 기체가 용해된 순수를 주입하는 방법 등을 채용 할 수 있다. 또한, 미리 과산화수소 또는 기체를 용해시킨 1차 순수를 초순수 제조 장치(1)에 공급하여 계내를 순환시켜도 된다.

과산화수소 또는 기체의 농도는 기포를 발생시킬 수 있는 양이면 특별히 한정되지 않지만, 과산화수소 또는 기체의 당해 온도에서의 용해도에 대해 1∼3배의 기체가 용해된 상태가 되면 된다. 과산화수소 또는 기체의 농도는 통류시키는 1차 순수에 대해, 질소의 경우 24mg/L∼60mg/L인 것이 바람직하다. 수소의 경우, 1.2mg/L∼3mg/L인 것이 바람직하다. 과산화수소의 경우는 1질량％∼5질량％의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 이로써, 과산화수소의 분해에 의해 발생된 산소가 8mg/L∼25mg/L 용해된 상태가 된다. 또한, 기포란, 수 미크론 내지 수백 미크론의 기포이며, 상기 산소 또는 기체가 과포화로 용해된 1차 순수에 진동을 가함으로써 발생시킬 수 있다.

펌프(P1)에 의한 기체용해수 공급시의 압력은 특별히 한정되지 않지만, 초순수 제조시에서의 초순수 제조 장치(1)에 대한 1차 순수의 공급압의 30∼40％ 작은 압력 이상에서 2배 이하의 압력 정도인 것이다. 또한, 기체용해수 공급시의 압력은 순환 배관(19) 내의 한외 여과 장치(15)의 투과측의 압력이 초순수 제조시에서의 동일 부분의 압력의 30∼40％ 작은 압력 이상에서 2배 이하의 압력 정도인 것이 바람직하다. 기체용해수 공급압이 지나치게 작으면 용해수의 농도가 충분하지 않게 되고, 유로로부터의 미립자의 박리 촉진 효과가 저하되는 경우가 있다. 또한, 지나치게 크면 진동을 가할 때, 기포량이 지나치게 많기 때문에, 거대 기포가 발생하여 미립자의 박리 촉진 효과가 저하되는 경우가 있다. 구체적으로는 기동 운전시의 펌프(P1)에 의한 기체용해수의 공급압은 예를 들면, 0.2MPa∼0.5MPa이다.

또한, 기체용해수 중의 기체를 과포화 또는 과포화에 가까운 상태로 하기 위해, 초순수 제조 장치(1) 내에 순환되는 기체용해수의 수온을 상승시키는 것이 바람직하다. 열 교환기에 의해 순환계 내의 물을 냉각하고 있는 경우에는 이를 정지시킴으로써, 수온을 상승시킬 수 있다. 또한, 열 교환기에 열원을 공급하여 수온을 상승시켜도 된다.

유로 내를 통류하는 기체용해수의 온도는 10℃∼45℃인 것이 바람직하고, 10℃∼40℃인 것이 보다 바람직하며, 25℃∼40℃인 것이 더욱 바람직하다. 이로써, 기체의 용해도가 저하됨으로써, 상기 기체로부터의 기포의 발생을 촉진하여 유로로부터의 미립자의 박리 촉진 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 기체용해수 중의 기체를 과포화 또는 과포화에 가까운 상태로 하기 위해, 상기 진동을 가할 때, 또는 진동을 가하기 직전에 밸브(V1), 삼방 밸브(V2) 또는 초순수 순환계 내에 설치된 그 밖의 밸브의 개도를 조정하는 것이나, 펌프의 출력을 조정하는 것 등에 의해 순환계 내의 압력을 낮추는 것이 바람직하다.

기체용해수의 통류 시간은 초순수 제조 장치(1)를 구성하는 유로의 길이나 내경에 따라 다르지만, 예를 들면, 5분∼60분이면 된다. 또한, 기체용해수의 유속에 대해서도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 바람직하게는 0.001m/s∼3.0m/s,보다 바람직하게는 0.5m/s∼2.0m/s이면 된다.

이렇게 하여, 상기 과산화수소 또는 기체가 소정의 농도로 과포화 상태에 도달하면 과산화수소 또는 질소 공급을 정지한다. 그리고, 상기 기체용해수를 초순수 제조 장치(1) 계내에 순환시키고 있는 상태에서 초순수 제조 장치(1)의 유로의 적어도 일부에 외부로부터 진동을 가한다.

진동을 가할 때는 펌프(P1)의 토출압을 예를 들면, 기체용해수 공급시의 펌프(P1)의 토출압 이하, 바람직하게는 기체용해수 공급시의 펌프(P1)의 토출압의 25∼75％로 운전하여, 기체용해수를 초순수 제조 장치(1) 계내에 순환시켜도 된다. 이는 진동을 가할 때의 기체용해수의 공급압이 지나치게 높으면 기포의 발생이 충분하지 않게 되어, 유로로부터의 미립자의 박리 촉진 효과가 저하되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 진동을 가할 때는 기체용해수는 초순수 제조 장치(1)의 유로 내에 체류시켜도 되고, 이 경우는 펌프(P1)를 정지시키면 된다.

유로에 가하는 진동으로는 600갤(Gal) 이상인 것이 바람직하고, 700Gal 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 유로에 가하는 진동은 100000Gal 이하인 것이 바람직하다. 유로에 가해지는 진동은 큰 쪽이 미립자를 유로의 내표면으로부터 박리시키는 효과는 크지만, 진동이 지나치게 크면 배관의 열화나 파손이 발생할 우려가 있기 때문이다.

진동을 가하는 시간은 진동을 가하는 장소나 진동의 크기에 따라 다르지만, 대략 1분∼5분 정도이다.

진동을 가하는 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 맨손 또는 나무 망치나 해머 등의 공구로 유로를 두드리는 방법, 초음파 진동을 가하는 방법 등을 들 수 있다. 여기서, 예를 들면, 맨손으로 두드린 경우에 유로에 가하는 진동은 800Gal 이상, 나무 망치로는 1400Gal 이상, 초음파로는 5000Gal 이상 정도이다. 유로에 가해지는 진동은 예를 들면, 진동 분석계에 의해 측정할 수 있다.

진동을 가하는 장소로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 펌프(P1)의 입구측으로부터 유스 포인트(16)까지의 처리수 배관(17), 순환 배관(16) 및 각 단위 장치에서 피처리수가 통류되는 유로의, 상기 밸브나 조인트 등의 접속 부분이나, 곡관부 또는 분기부인 것이 바람직하다. 이러한 접속 부분이나, 곡관부 또는 분기부의 유로 내표면에는 미립자가 체류하여 부착되기 쉽다. 본 실시형태의 기동 방법에 의하면, 이러한 미립자에 대해서도 우수한 박리, 제거 효과를 얻을 수 있다.

또한, 진동을 가하는 장소로는 초순수 제조 장치(1)에 구비되는 미립자 제거 수단, 예를 들면, 한외 여과 장치(15)의 유로인 것이 바람직하다. 미립자 제거 수단으로는 한외 여과 장치(15) 이외에도 마이크로 필터(MF)나, 나노 필터(NF)가 구비되는 경우가 있는데, 이 경우, 상기 마이크로 필터(MF)나, 나노 필터(NF)의 유로에 진동을 가해도 된다. 한외 여과 장치(15)나, 상기 마이크로 필터, 나노 필터 등의 미립자 제거 수단의 유로의 내표면에는 초순수 제조 장치(1)의 상류측에서 흘러온 미립자가 체류하여 부착되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 한외 여과 장치(15)의 유로를 구성하는 밸브나 조인트 등의 접속 부분이나, 곡관부 또는 분기부에는 특히 미립자가 체류하기 쉽다. 이 체류한 미립자에 의해 초순수 제조 개시시에 헌팅 현상을 일으키기 쉽기 때문에, 이러한 접속 부분이나 곡관부에 상기 진동을 가하는 것이 바람직하다.

진동을 가하는 장소로서 구체적으로, 미립자 제거 수단을 구성하는 장치 내의 유로와, 당해 장치 내의 유로의 전후(상류측 및 하류측)의 각각 1m 이내의 유로에 진동을 가하면 초순수 제조 장치(1)의 기동 기간 단축에 대해 보다 효과적이다.

또한, 상기 초순수 제조 장치(1)의 기동 운전시에는 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(14)를 바이패스하는 바이패스관(도시하지 않음)을 설치하고, 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(14)를 바이패스하여 기체용해수를 통류시키는 것이 바람직하다.

이렇게 하여, 세정 공정을 행한 후, 진동을 정지하고, 그 후, 초순수 제조 장치(1) 내의 기체용해수를 배출하는 탈약 공정을 행한다. 예를 들면, 초순수 제조 장치(1) 내에 과산화수소도 기체도 포함하지 않는 1차 순수를 공급하고, 또한, 순환 배관(19)에 삽입된 삼방 밸브(V2)를 1차 순수 탱크(10)측으로부터 드레인 배관(18)측으로 전환하여, 드레인 배관(18)을 통해 기체용해수를 계외로 배출하여 탈약 공정이 행해진다.

탈약 공정은 초순수 제조 장치(1)의 크기나 초순수의 유량에 따라 다르지만, 30∼300분 정도 행한다. 탈약 공정에 의해 기체용해수를 계내로부터 충분히 배출시킨 후, 이어서 플러싱 공정을 행한다. 플러싱 공정에서는 상기 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(14)를 바이패스시킨 경우에는 상기 바이패스관으로부터 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(14)로 유로가 전환된다. 순환 배관(19)에 삽입된 삼방 밸브(V2)를 드레인 배관(18)측으로부터 1차 순수 탱크(10)측으로 전환하여 초순수를 순환시킨다. 플러싱 공정에서 계내를 순환하는 초순수의 일부는 예를 들면, 한외 여과 장치(15)의 농축수로서 초순수 제조 장치(1) 계외로 배출되는 것이 바람직하다.

플러싱 공정시에 미립자계(25)에 의해, 초순수 중의 미립자를 계속적으로 측정하는 것이 바람직하다. 초순수 제조 장치(1) 내가 충분히 세정되어 있는 경우에는 미립자의 측정값은 점차 감소하여, 최종적으로 미립자수는 0pcs./L이 된다. 이 경우에는 계속해서 초순수 제조를 개시할 수 있다. 미립자계로는 온라인에서 미립자수를 측정할 수 있는 것이 바람직하며, 예를 들면, Particle Measuring Systems 제조의 UDI-20 등을 사용할 수 있다.

한편, 세정 공정에서의 미립자 세정이 충분히 행해지지 않은 경우에는 미립자수는 0pcs./L에 도달하지 않을 뿐만 아니라, 일시적으로 미립자수가 급증하는 현상 (헌팅 현상)이 단속적으로 발생한다. 이는 유로 내에 세정이 불충분한 부분이 존재하고, 이 부분으로부터 미립자가 배출되기 때문인 것으로 추측된다. 이 경우에는 초순수 수질이 열화되기 때문에, 초순수 제조를 개시하지 않고, 헌팅 현상이 감소 할 때까지 플러싱을 계속할 필요가 생기는 경우가 있다.

이렇게 하여, 초순수 제조 장치(1)의 기동 운전을 행한 후에 초순수의 제조가 개시된다.

도 2는 도 1에 나타내는 초순수 제조 장치(1)를 2차 순수 시스템으로서 구비하는 초순수 제조 시스템(2)을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 초순수 제조 시스템(2)은 전처리 장치(20)와, 1차 순수 시스템(30)을 구비하고 있다. 1차 순수 시스템(30)의 후단에는 1차 순수 탱크(10)가 접속되고, 이 1차 순수 탱크(10)를 통해 초순수 제조 장치(2차 순수 시스템)(1)가 접속되어 있다.

초순수 제조 시스템(2)에 의한 초순수의 제조는 다음과 같이 행해진다. 예를 들면, 수돗물, 우물물, 공업용수 등의 원수가 전처리 장치(20) 및 1차 순수 시스템 (30)에서 순서대로 처리되어 1차 순수가 제조된다.

전처리 장치(20)는 원수를 제탁하여 전처리수를 제조하는 것으로, 예를 들면, 응집 침전 장치나 모래 여과 장치 등을 구비하고 있다. 1차 순수 시스템(30)은 전처리수를 처리하여 1차 순수를 제조하는 것으로, 활성탄 장치, 역침투막 장치, 양이온 교환 수지 장치, 음이온 교환 수지 장치, 2상 3탑식 이온 교환 수지 장치, 진공 탈기 장치, 자외선 산화 장치, 혼상식 이온 교환 수지 장치, 정밀 필터 등을 적절히 선택하여 구성된다. 1차 순수는 예를 들면, 비저항값이 17MΩ·㎝ 이상, TOC 농도가 3㎍C/L 이하이며, 0.02㎛ 이상의 미립자수가 1pcs./mL 이하이다.

이어서, 이 1차 순수는 1차 순수 탱크(10)에 일단 저류된 후, 2차 순수 시스템(1)(도 1에 나타내는 초순수 제조 장치(1))에 공급되고, 여기서, 초순수가 제조된다. 제조된 초순수는 유스 포인트(16)에 공급된다.

이 때, 상기 실시형태의 기동 방법에 의해, 2차 순수 시스템(1)(초순수 제조 장치(1))의 유로의 내표면에 부착된 미립자가 제거되어 있기 때문에, 초순수 제조 개시 후에도 비저항값이 18.2MΩ·㎝ 이상, TOC 농도가 1㎍C/L 이하이고, 미립자수가 1pcs./mL 이하의 수질이 안정적으로 유지된 초순수를 유스 포인트(16)에 공급할 수 있다.

또한, 상기에서는 일반적인 초순수 제조 시스템에 구비되는 순환 배관계, 즉 POU(사용 장소)에 초순수를 공급하는, 순환 배관을 갖는 초순수 제조 장치의 유로의 세정 방법에 대해 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 통상 초순수 제조 시스템에서 1차 순수 탱크(10)의 상류측에 구비되는 1차 순수 제조 장치나 상기에서 설명한 초순수 제조 장치의 하류측에 필요에 따라 구비되는 3차 순수 제조 장치의 기동에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

(실시예 1)

도 1에 나타내는 초순수 제조 장치와 동일한 2차 순수 시스템을 이용하여 기동 운전을 다음과 같이 행하였다.

실시예 및 비교예에서 사용한 장치의 사양은 다음과 같다.

열 교환기(HEX)

플레이트식 열 교환기, 티탄제, (주)히사카 제작소사 제조

자외선 산화 장치(TOC-UV)

상품명: SUV-ST, 니혼 포토 사이언스(주)사 제조

비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)

폴리테트라플루오로에틸렌으로 라이닝한 내경 φ400㎜의 용기에 양이온 수지와 음이온 수지를 혼합하여 210L 충전, 노무라 마이크로·사이언스(주)사 제조

탈기막 장치(MDG)

상품명: G284, 폴리포어 제조

한외 여과 장치(UF)

상품명: OLT-6036HA, 아사히카세이 케미컬즈(주)사 제조

온라인 미립자계

상품명: UDI-20, Particle Measuring Systems 제조

우선, 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치를 바이패스하는 바이패스 배관을 설치하고, 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치를 바이패스시켰다. 1차 순수 탱크의 후단에 설치된 밸브를 열고, 1차 순수 탱크 하류측의 펌프를 가동시켜, 1차 순수 탱크 내에 저류된 1차 순수를 2차 순수 시스템 내에 통류시켰다. 이 때, 유스 포인트로부터 1차 순수 탱크를 접속하는 순환 배관을 설치하고, 1차 순수를 1차 순수 탱크에 순환시켰다. 펌프의 토출압은 0.3MPa로 하였다.

또한, 열 교환기의 입구측 배관에 분기 배관을 설치하고, 이에 약주 펌프를 접속하여, 이 약주 펌프에 의해 과산화수소를 용해시킨 초순수(과산화수소)를 1차 순수 탱크로부터 공급되는 1차 순수에 공급하였다. 과산화수소 농도는 초순수 제조 장치(1) 내에 통류시키는 1차 순수에 대해 1질량％가 되도록 공급하였다. 과산화수소수를 공급할 때의, 상기 펌프의 토출압은 0.3MPa로 하였다. 그 후, 과산화수소의 공급을 정지하였다. 1차 순수의 순환 운전은 계속하였다.

또한, 동시에 2차 순수 시스템의, 한외 여과 장치에 구비된 유로의 공급수측, 투과수측의 배관, 밸브 및 분기 부분을 나무 망치로 두드려 진동을 가하였다. 진동을 가한 시간은 5분, 나무 망치에 의한 진동은 디지털 진동계 OH-580A(주식회사 테스토 제조)에 의한 측정에서 1400Gal이었다. 진동을 가할 때, 펌프의 토출압은 변경하지 않고, 0.3MPa로 하였다.

이어서, 진동을 정지한 후, 순환 배관의 삼방 밸브를 1차 순수 탱크측으로부터 드레인 배관측으로 전환하여, 과산화수소를 포함하는 초순수를 계외로 배출하고 동시에 1차 순수 탱크로부터 2차 순수 시스템 계내에 1차 순수의 공급을 행하고, 2차 순수 시스템을 린스하여 탈약 공정을 행하였다. 그 후, 상기 바이패스관으로부터 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치에 대한 통수로 전환하고, 삼방 밸브를 드레인 배관측에서 1차 순수 탱크측으로 전환해 플러싱 공정을 60시간 행한 후, 초순수 제조를 개시하였다. 초순수 제조시의 펌프의 토출압은 0.3MPa로 하였다.

플러싱 공정의 개시 후의 초순수 중의 0.02㎛ 이상의 미립자수를 측정하고, 2일째, 4일째 및 7일째의 헌팅 현상이 발생한 횟수를 계측하였다. 결과를 기동 운전 조건과 함께 표 1에 나타낸다. 또한, 0.02㎛ 이상의 미립자수가 전후 기간에 비해 증가된 것을 헌팅 현상으로 하여 그 횟수를 계측하였다. 헌팅 현상시의 미립자수는 예를 들면, 10pcs./L 이상이다.

(실시예 2)

본 예에서는 유로에 진동을 가하는 방법을 나무 망치로 두드리는 방법에서 맨손으로 두드리는 방법으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기동 운전을 행하였다. 진동을 가한 시간은 5분, 맨손으로 두드렸을 때의 진동은 상기 디지털 진동계에 의한 측정에서 800Gal이었다.

(실시예 3)

본 예에서는 유로에 진동을 가하는 방법을 울트라 소닉 제너레이터 ET-30S-7 (시마다 이화 공업사 제조)에 의해 초음파를 인가하는 방법으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기동 운전을 행하였다. 진동을 가한 시간은 5분, 초음파에 의한 진동은 상기 디지털 진동계에 의한 측정에서 5000Gal이었다.

(실시예 4∼11, 비교예 1∼8)

기동 운전 조건을 표 1과 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 기동 운전을 행하였다. 상기 예에서는 필요에 따라 열 교환기를 작동시켜, 1차 순수를 표 1에 나타내는 온도로 가온하였다. 또한, 과산화수소 및 기체 중 전부 사용하지 않는 예에서는 탈기막 장치를 운전하면서 기동 운전을 행하였다.

또한, 질소를 사용한 예에서는 1차 순수 탱크의 상부에 봉입되어 있는 질소를 이용하여 질소를 용해시킴과 함께, 막식 탈기 장치의 운전을 정지함으로써 질소를 용해시킨 1차 순수를 유로 내에 통류시켰다.

기동 운전 후, 실시예 1과 동일하게 초순수 제조를 개시하고, 플러싱 공정의 개시 후 2일째, 4일째 및 7일째의, 제조된 초순수 중의 0.02㎛ 이상의 미립자수를 측정하고, 헌팅 현상이 발생된 횟수를 계측한 결과를 실시예 1과 함께 표 1에 나타낸다.

또한, 실시예 1 및 비교예 1에서의 세정 공정으로부터 플러싱 공정까지의 경과 시간과 미립자수의 관계를 각각 도 3, 4의 그래프에 나타낸다.

표 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 초순수 제조 장치의 기동 방법에서는 헌팅 현상을 억제하여, 미립자수가 1pcs./mL 이하로 안정적으로 유지된 초순수를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 이에 비해, 비교예 1∼8에서는 헌팅 현상이 억제되지 않는 것을 알 수 있었다.

1…초순수 제조 장치(2차 순수 시스템), 2…초순수 제조 시스템, 10…1차 순수 탱크(TK), 11…열 교환기(HEX), 12…자외선 산화 장치(TOC-UV), 13…막식 탈기 장치(MDG), 14…비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher), 15…한외 여과 장치(UF), 16…유스 포인트(POU), 17…처리수 배관, 18…블로우 배관, 19…순환 배관, 20…전처리 장치, 30…1차 순수 시스템, 25…미립자계, P1…펌프, V1…밸브, V2…삼방 밸브.

Claims (10)

1차 순수를 처리하여 초순수를 제조하고, 사용 장소에 공급하는 초순수 제조 장치에 있어서, 상기 초순수를 상기 사용 장소에 공급하기에 앞서 상기 초순수 제조 장치 계내를 세정하는 초순수 제조 장치의 기동 방법으로서,
상기 초순수 제조 장치의 유로에 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수를 체류 내지 통류시켜,
상기 유로의 적어도 일부에 외부로부터 진동을 가하고,
상기 유로의 내표면에 부착된 미립자를 제거하는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항에 있어서,
상기 진동은 600갤 이상인, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기체는 질소, 이산화탄소 및 수소에서 선택되는 1종 이상인, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로에 통류되는 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수의 수압은 상기 초순수 제조 장치에서 초순수를 제조할 때의 수압 이상, 또한 초순수를 제조할 때의 수압의 2배 이하인, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로에 통류되는 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수의 온도는 10℃∼45℃인, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초순수 제조 장치는 미립자 제거 수단을 구비하고,
상기 미립자 제거 수단의 유로에 상기 진동을 가하는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초순수 제조 장치의 유로를 구성하는 조인트, 밸브, 곡관부 및 분기부에서 선택되는 1종 이상에 상기 진동을 가하는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 과산화수소에서 발생하는 산소 또는 상기 기체가 상기 순수 중에 과포화로 용해되는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수 중에 기포가 함유되는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립자를 제거한 후, 상기 유로에 순수를 통수하여 상기 과산화수소 또는 기체를 함유하는 순수를 상기 초순수 제조 장치 계외로 배출시키는, 초순수 제조 장치의 기동 방법.

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