特開 2024-124864 水供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124864

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】水供給システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/42 20230101AFI20240906BHJP

   B24B 55/03 20060101ALI20240906BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20240906BHJP

   B23Q 11/10 20060101ALI20240906BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

C02F1/42 A

B24B55/03

B24B49/10

B23Q11/10 E

H01L21/78 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032815

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】ダン ヴァン トアン

【テーマコード（参考）】

3C011

3C034

3C047

4D025

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C011EE02

3C011EE09

3C034AA07

3C034AA13

3C034AA19

3C034CA30

3C034DD10

3C034DD20

3C047FF03

3C047FF06

3C047GG13

3C047GG15

3C047GG17

4D025AA04

4D025AB02

4D025BA08

4D025BA13

4D025BB04

4D025BB09

4D025BB19

4D025CA04

4D025CA06

4D025CA10

4D025DA03

4D025DA04

4D025DA05

5F063AA15

5F063FF28

5F063FF35

(57)【要約】

【課題】純度の高い水を製造する装置からの距離に関わらず、所定のレベルよりも高い純度の水を加工装置に供給することができる水供給システムを提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係る水供給システムは、加工装置で使用される水を供給する水供給システムであって、該水が接触する第１イオン交換樹脂を含む第１イオン交換樹脂塔と、該第１イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第１比抵抗計と、を有する水製造装置と、該水製造装置から供給される該水が接触する第２イオン交換樹脂を含む第２イオン交換樹脂塔と、該第２イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第２比抵抗計と、を有する水調整装置と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工装置で使用される水を供給する水供給システムであって、
該水が接触する第１イオン交換樹脂を含む第１イオン交換樹脂塔と、該第１イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第１比抵抗計と、を有する水製造装置と、
該水製造装置から供給される該水が接触する第２イオン交換樹脂を含む第２イオン交換樹脂塔と、該第２イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第２比抵抗計と、を有する水調整装置と、を備える、水供給システム。

【請求項2】

該水製造装置は、該加工装置が設置されるクリーンルームの外部に配置され、該水調整装置は、該クリーンルームの内部に配置される、請求項１に記載の水供給システム。

【請求項3】

該水調整装置は、該加工装置の筐体の内部に設置される、請求項１又は請求項２に記載の水供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造に使用される研削装置、切削装置等の加工装置において、被加工物を洗浄したり、加工ツールを冷却したりするために、純度の高い水が使用される。このような高純度の水は、一般に、加工装置の外部に設置される装置により、純度の低い水の中に含まれる不純物を所定のレベルまで除去することにより製造される。

【0003】

高純度の水を製造する装置として、例えば特許文献１には、切削装置に隣接して配置され、この切削装置に純水を供給することができる純水精製装置が記載されている。また、特許文献２には、ウェーハ等の被洗浄物の洗浄に使用された後の水を浄化して純水を生成する浄化ユニットを備えた洗浄装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－９６２５４号公報

【特許文献2】特開２０２２－１８６３７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

加工装置の設置環境によっては、種々の制約から、高純度な水を製造する装置を加工装置の付近に設置できない場合がある。例えば、加工装置が設置されるクリーンルームの外に高純度な水を製造する装置を設置し、この水を製造する装置から配管等を介して加工装置に水を供給することがある。

【0006】

しかしながら、この場合には、水を製造する装置から加工装置まで水を運ぶための配管が長くなるので、配管内を流れる水に不純物等が混入する可能性も高くなる。つまり、この場合には、水を製造する装置が加工装置の付近に設置される場合に比べて、純度の低い水が加工装置に供給される可能性が高かった。

【0007】

よって、本発明の目的は、純度の高い水を製造する装置からの距離に関わらず、所定のレベルよりも高い純度の水を加工装置に供給することができる水供給システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一側面によれば、加工装置で使用される水を供給する水供給システムであって、水が接触する第１イオン交換樹脂を含む第１イオン交換樹脂塔と、該第１イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第１比抵抗計と、を有する水製造装置と、該水製造装置から供給される該水が接触する第２イオン交換樹脂を含む第２イオン交換樹脂塔と、該第２イオン交換樹脂と接触した該水の比抵抗値を測定する第２比抵抗計と、を有する水調整装置と、を備える、水供給システムが提供される。

【0009】

好ましくは、該水製造装置は、該加工装置が設置されるクリーンルームの外部に配置され、該水調整装置は、該クリーンルームの内部に配置される。

【0010】

好ましくは、該水調整装置は、該加工装置の筐体の内部に配置される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一側面に係る水供給システムでは、水製造装置及び水調整装置のそれぞれにイオン交換樹脂塔及び比抵抗計が備えられており、水製造装置から供給された水は、水調整装置により調整された上で加工装置へと供給される。そのため、水供給システム内の水調整装置を加工装置の近くに配置することにより、水製造装置から加工装置までの距離に関わらず、所定のレベルよりも高い純度に調整された水を水調整装置から加工装置に提供することができる。

【0012】

水調整装置は、イオン交換樹脂塔及び比抵抗計を少なくとも備えていれば良く、水製造装置に設けられる可能性のある水を貯留するタンクや紫外光源等が不要である。つまり、水調整装置を配置するために必要なスペースは水製造装置を配置するためのスペースより小さくて済むため、水調整装置をクリーンルームの内部や加工装置の筐体の内部等、水製造装置に比べて加工装置から近い位置に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、水供給システムの第１実施形態を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１の水製造装置の構成を模式的に示す図である。

【図3】図３は、図１の水調整装置の構成を模式的に示す図である。

【図4】図４は、加工装置及び水調整装置を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、水供給システム２の第１実施形態を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態に係る水供給システム２は、水製造装置４と、水調整装置６と、を備える。水製造装置４には、流路２０を介して水供給システム２の外部から水（加工装置からの洗浄廃液等）が供給される。

【0015】

また、水調整装置６には、水製造装置４で製造された水が流路４４を介して供給される。そして、水は、水調整装置６により所定のレベルよりも高い純度に調整された上で、流路５４を介して加工装置８に供給される。ここで、所定のレベルよりも高い純度の水（純水）とは、本明細書では、比抵抗が１２ＭΩ・ｃｍ以上の水のことを指す。

【0016】

水製造装置４及び水調整装置６には、制御ユニット１２が接続されている。この制御ユニット１２は、例えば、処理装置１４と、記憶装置１６と、を含むコンピュータによって構成され、水製造装置４及び水調整装置６を電気信号１８により制御する。

【0017】

処理装置１４は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、上記した要素を制御するために必要な種々の処理を行う。記憶装置１６は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含む。制御ユニット１２の機能は、例えば、記憶装置１６に記憶されているプログラムに従い処理装置１４が動作することによって実現される。

【0018】

次に、上記した本実施形態に係る水供給システム２を構成する水製造装置４及び水調整装置６について詳述する。図２は、図１の水製造装置４を示す模式的に示す図である。図２では、説明の便宜のため流路の一部が線状に簡略化されて示されている。流路は、例えば、金属又は樹脂製の配管、チューブ等で構成される。

【0019】

水製造装置４は、流路２０の末端に接続された第１タンク２２を備える。本実施形態では、例えば、加工装置８から排出され流路２０を介して水製造装置４に供給される使用後の洗浄水（廃液）が、高純度の水の原料となる。加工装置８から排出された洗浄水（廃液）は、流路２０を介して第１タンク２２に供給され、貯留される。具体的には、薬剤や微生物、加工屑等の異物を含む水が、廃液として第１タンク２２に供給される。

【0020】

第１タンク２２には、流路６０を介して第１ポンプ２４が接続されており、第１ポンプ２４には、流路６２を介してフィルター２６が接続されている。第１ポンプ２４は、第１タンク２２に貯留された水（廃液）を汲み上げて、流路６２を介してフィルター２６に供給するポンプである。この第１ポンプ２４によって、第１タンク２２からフィルター２６に供給される水の量が制御される。

【0021】

フィルター２６は、例えば、活性炭、ゼオライト、布、樹脂製ファイバー、グラスファイバー、金属メッシュ、逆浸透膜（Reverse Osmosis Membrane：ＲＯ膜）等で形成される。そして、フィルター２６は、第１ポンプ２４で汲み上げられた廃液に含まれる加工屑等の不純物を吸着することで、又は、濾しとることで、水から分離する。すなわち、フィルター２６は、廃液を濾過して清水に精製する。フィルター２６には、流路６４を介して第２タンク２８が接続されている。フィルター２６で濾過された清水は、流路６４を介して清水を収容できる第２タンク２８に収容される。

【0022】

第２タンク２８の内部には、第２タンク２８に収容された清水に紫外線を照射する紫外光源３０が設けられている。紫外光源３０は、例えば、紫外線ランプ、紫外線蛍光灯、紫外線ＬＥＤ等である。加工装置８の洗浄に使用された水には、例えば、大気中に浮遊する微生物が不純物として混入している。そこで、紫外光源３０は、清水の殺菌処理のために清水に紫外線を照射する。また、清水に紫外線を照射すると、清水に含まれるその他の有機物等を分解できる。

【0023】

ここで、紫外光源３０から清水に対して照射される紫外線は、波長２５４ｎｍの成分と、波長１８５ｎｍの成分と、を含むと良い。清水に波長２５４ｎｍの紫外線を照射すると、清水が殺菌される。微生物が死滅すると、その死骸が有機物として水中に残る。また、該清水にはその他の有機物も混入している。波長１８５ｎｍの紫外線は、清水に含まれるオゾンを活性化し、微生物の死骸を構成する有機物やその他の有機物のオゾンによる分解を促進する。

【0024】

第２タンク２８には、流路６６を介して第２ポンプ３２が接続されている。第２ポンプ３２は、第２タンク２８から清水を汲み上げて下流側の流路６８に送る機能を有する。なお、紫外光源３０は、第２ポンプ３２で汲み上げられた清水が流れる流路６６や流路６８に設けられてもよく、流路６６や流路６８を流れる清水に紫外光源３０から紫外線が照射されても良い。

【0025】

流路６８の下流側の端には、第１イオン交換樹脂を含む第１イオン交換樹脂塔３４が接続されている。第１イオン交換樹脂塔３４は、紫外光源３０により紫外線が照射された後の清水に含まれるイオンを交換する。第１イオン交換樹脂塔３４は、例えば、円筒状の容器と、容器に充填された第１イオン交換樹脂と、を有する。容器の内部には、粒状に形成された複数のイオン交換樹脂が水の流路となる隙間をもって充填されており、第１イオン交換樹脂塔３４に進入する清水は、容器中で第１イオン交換樹脂の間を通過する。

【0026】

例えば、容器には、カチオンを交換するイオン交換樹脂（カチオン交換樹脂）と、アニオンを交換するイオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）と、を混合したものが、第１イオン交換樹脂として収容される。そして、第１イオン交換樹脂塔３４に供給される水に含まれるイオンのうちで、水素イオン及び水酸化物イオン以外のイオンは、水素イオン又は水酸化物イオンに交換される。

【0027】

すなわち、第１イオン交換樹脂塔３４は、第２ポンプ３２で汲み上げられた清水をイオン交換樹脂に接触させることで、高純度の水（純水）を精製する。なお、第１イオン交換樹脂の構成は上記構成に限られるものではなく、清水を純水に精製できれば、どのような構成を有していても良い。

【0028】

第１イオン交換樹脂塔３４の出口は、流路１０を介して、精密フィルター３６に接続されている。よって、第１イオン交換樹脂によるイオンの交換により得られた純水は、流路１０を進行して精密フィルター３６に至る。精密フィルター３６は、第１イオン交換樹脂塔３４によりイオンが交換された水（純水）を濾過する機能を有する。

【0029】

精密フィルター３６は、フィルター２６と同様に、例えば、活性炭、ゼオライト、布、樹脂製ファイバー、グラスファイバー、金属メッシュ及び逆浸透膜（ＲＯ膜）等で形成されたフィルター（不図示）を備える。

【0030】

流路２０から水製造装置４に供給された水は、流路６０、６２、６４、６６、６８及び１０を進行する過程で、この水の浄化が進み、浄化の最終段階では、水が精密フィルター３６に到達する。精密フィルター３６を通る純水に含まれる不純物は極めて小さく微量であるため、精密フィルター３６には、そのような不純物を除去するのに適した性能が要求される。例えば、精密フィルター３６には、フィルター２６よりも目が細かい膜が使用されると良い。

【0031】

そして、精密フィルター３６は、流入する水に含まれる極微量の不純物を吸着することで、又は、濾しとることで、第１イオン交換樹脂塔３４から供給される純水をさらに浄化する。精密フィルター３６の出口は、流路７０を介して、純水の比抵抗値を測定する第１比抵抗計３８に接続されている。そのため、精密フィルター３６で濾過された純水は、流路７０を下流側に向かって進行し、第１比抵抗計３８に至る。

【0032】

水の比抵抗値は、水に含まれる不純物の量が少ないほど高くなる。そのため、水（純水）の比抵抗値を第１比抵抗計３８で測定すると、精製された純水が洗浄水等として加工装置８で再び使用できる水質であるか否かを判定することができる。例えば、第１比抵抗計３８は、制御ユニット１２に接続されており、制御ユニット１２の記憶装置１６には、洗浄水として使用可能な水質であると判定できる比抵抗値の判定閾値が登録されている。本明細書において、加工装置８に供給される純水の比抵抗値は、１２ＭΩ・ｃｍ以上であるため、判定閾値は、例えば１２ＭΩ・ｃｍに設定される。

【0033】

第１比抵抗計３８の出口側には、流路７２を介して、切り替えバルブ４０の入り口側が接続されている。そのため、第１比抵抗計３８で比抵抗値が測定された水（純水）は、流路７２を介して、切り替えバルブ４０に流れ込む。

【0034】

切り替えバルブ４０の出口側には、第１タンク２２に通じる流路４２と、水調整装置６に通じる流路４４と、が接続されている。切り替えバルブ４０は、例えば、制御ユニット１２に接続されたソレノイドバルブである。切り替えバルブ４０は、流路７２から流入する水の流出先を、流路４２と、流路４４と、の一方に切り替える機能を有する。

【0035】

ところで、第１比抵抗計３８で測定された水（純水）の比抵抗値が所定の閾値を超えていないことは、水（純水）の水質が加工装置８に供給される水として使用可能な水準を満たしていないことを意味する。そこで、例えば、制御ユニット１２は、第１比抵抗計３８で測定された水（純水）の比抵抗値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。

【0036】

制御ユニット１２は、第１比抵抗計３８で測定された水（純水）の比抵抗値が所定の閾値を超えていないと判定した場合に、切り替えバルブ４０を制御して、水の流出先を流路４２に切り替え、水を第１タンク２２に送る。すなわち、所定の水準に満たない水質の水は、第１タンク２２に貯留されていた水とともに水製造装置４で再び浄化される。これにより、第１タンク２２に貯留される水が徐々に浄化される。

【0037】

一方で、制御ユニット１２は、第１比抵抗計３８で測定された水（純水）の比抵抗値が所定の閾値を超えていると判定した場合に、切り替えバルブ４０を制御して、水の流出先を流路４４に切り替える。これにより、所定の水準の水質であることが確認された純水が水調整装置６に供給される。

【0038】

次に、水調整装置６について説明する。図３は、図１の水調整装置６の構成を模式的に示す図である。図３に示されるように、水製造装置４の流路４４の下流側の端には、第２イオン交換樹脂を含む第２イオン交換樹脂塔４６が接続されている。第２イオン交換樹脂塔４６は、水製造装置４により生成され流路４４を通じて水調整装置６へと供給される際に純水に混入する可能性がある不純物等に起因するイオンを交換する。

【0039】

第２イオン交換樹脂塔４６は、第１イオン交換樹脂塔３４と同様に、例えば、円筒状の容器と、容器に充填された第２イオン交換樹脂と、を有する。容器の内部には、粒状に形成された複数のイオン交換樹脂が水の流路となる隙間をもって充填されており、第２イオン交換樹脂塔４６に進入する純水は、容器中で第２イオン交換樹脂の間を通過する。なお、第１イオン交換樹脂と同様に、第２イオン交換樹脂の構成は上記構成に限られるものではなく、純水に混入した不純物を除去して所定のレベルの純度に精製できれば、どのような構成を有していても良い。

【0040】

第２イオン交換樹脂塔４６の出口は、流路４８を介して、精密フィルター５０に接続されている。そのため、第２イオン交換樹脂によるイオンの交換により得られた純水は、流路４８を進行して精密フィルター５０に至る。精密フィルター５０は、第２イオン交換樹脂塔４６によりイオンが交換された水（純水）を最終的に濾過する機能を有する。

【0041】

精密フィルター５０は、精密フィルター３６と同様に、例えば、活性炭、ゼオライト、布、樹脂製ファイバー、グラスファイバー、金属メッシュ又は逆浸透膜（ＲＯ膜）等で形成されたフィルター（不図示）を備える。精密フィルター５０を通る純水に混入している不純物は極めて小さく微量であるため、精密フィルター５０には、そのような不純物を除去するのに適した性能が要求される。例えば、精密フィルター５０には、精密フィルター３６と同様に、フィルター２６よりも目が細かい膜が使用されると良い。

【0042】

そして、精密フィルター５０は、流入する水に含まれる極微量の不純物を吸着することで、又は、濾しとることで、水をさらに浄化する。精密フィルター５０の下流は、流路７４を介して第２比抵抗計５２に接続されている。精密フィルター５０で濾過された純水は、流路を下流側に進行し、加工装置８へ供給の直前に純水の比抵抗値を測定する第２比抵抗計５２に至る。

【0043】

第２比抵抗計５２は、第１比抵抗計３８と同様に、例えば、制御ユニット１２に接続されており、制御ユニット１２の記憶装置１６には、洗浄水として使用可能な水質であると判定できる比抵抗値の判定閾値が登録されている。本明細書において、加工装置８に供給される純水の比抵抗値は、１２ＭΩ・ｃｍ以上であるため、判定閾値は、例えば１２ＭΩ・ｃｍに設定される。

【0044】

第２比抵抗計５２による測定の結果、純水の比抵抗値が判定閾値の１２ＭΩ・ｃｍ以上である場合には、純水は流路５４を流れ、加工装置８に供給される。一方、純水の比抵抗値が判定閾値の１２ＭΩ・ｃｍより小さい場合には、純水が加工装置８に供給されないようにする。

【0045】

水供給システム２は、制御ユニット１２により第１比抵抗計３８で測定された純水の比抵抗値が所定の閾値より小さいと判定された場合に、ユーザーに知らせる手段を備えていても良い。例えば、水供給システム２はモニターを備えており、モニターに第２比抵抗計５２による測定値が判定閾値の１２ＭΩ・ｃｍより小さいことを表示しても良い。あるいは、水供給システム２は警報装置を備えており、第２比抵抗計５２による測定値が判定閾値の１２ＭΩ・ｃｍより小さい場合に警告音を発生しても良い。

【0046】

また、水調整装置６の第２比抵抗計５２と加工装置８とを接続する流路５４の途中に、水の流量を調整できるバルブを設けていても良い。ユーザーは、第２比抵抗計５２による測定値が判定閾値の１２ＭΩ・ｃｍより小さい場合に、このバルブを閉じることで、所定のレベルの純度を有しない純水が加工装置８へ供給されることを防止することができる。

【0047】

上記したように、本実施形態の水供給システム２は、水製造装置４及び水調整装置６のそれぞれにイオン交換樹脂塔及び比抵抗計が備えられており、水製造装置４から供給された水は、水調整装置６により調整された上で加工装置８へと供給される。そのため、水供給システム２内の水調整装置６を加工装置８の近くに配置することにより、水製造装置４から加工装置８までの距離に関わらず、所定のレベルよりも高い純度に調整された水を水調整装置６から加工装置８に提供することができる。

【0048】

例えば、配置スペース等の種々の制約から、加工装置８が設置されている部屋（クリーンルーム等）の外に水製造装置４が設置されている場合であっても、水調整装置６を部屋の中、特に、加工装置８から近い位置に設置されていれば、加工装置８に供給される水が水調整装置６によって所定のレベル以上の純度に調整される。したがって、水製造装置４が加工装置８から離れており、水製造装置４から加工装置８までの配管が長い場合であっても、純度の高い水を加工装置８に供給することができる。

【0049】

図４は、加工装置８及び水調整装置６を模式的に示す斜視図である。図４では、保持テーブル５６及び切削ユニット５８を有する切削装置が、加工装置８の例として記載されている。図４に示されているように、本実施形態に係る水調整装置６は、第２イオン交換樹脂塔４６及び第２比抵抗計５２を備えるものであり、コンパクトな構成を有する。

【0050】

したがって、水調整装置６を加工装置８の筐体内に収納することが可能である。この場合には、水調整装置６から加工装置８までの距離が実質的にゼロになるので、水調整装置６によって所定のレベル以上の純度に調整された水が水調整装置６から加工装置８へと供給される際に、この水が不純物によって汚染される可能性を低く抑えることができる。

【0051】

その他、上記した実施形態及び変形例に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施され得る。

【符号の説明】

【0052】

２ ：水供給システム
４ ：水製造装置
６ ：水調整装置
８ ：加工装置
１０ ：流路
１２ ：制御ユニット
１４ ：処理装置
１６ ：記憶装置
１８ ：電気信号
２０ ：流路
２２ ：第１タンク
２４ ：第１ポンプ
２６ ：フィルター
２８ ：第２タンク
３０ ：紫外光源
３２ ：第２ポンプ
３４ ：第１イオン交換樹脂塔
３６ ：精密フィルター
３８ ：第１比抵抗計
４０ ：切り替えバルブ
４２ ：流路
４４ ：流路
４６ ：第２イオン交換樹脂塔
４８ ：流路
５０ ：精密フィルター
５２ ：第２比抵抗計
５４ ：流路
５６ ：保持テーブル
５８ ：切削ユニット
６０ ：流路
６２ ：流路
６４ ：流路
６６ ：流路
６８ ：流路
７０ ：流路
７２ ：流路
７４ ：流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】