(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水を、水素ガス溶解工程、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解工程に、この順序又はこの逆の順序で順次供給することを特徴とする洗浄用機能水製造方法。
【請求項２】
前記アルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解工程に用いるイオン交換樹脂が、アンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂と、水酸化物イオン型を含む強塩基性陰イオン交換樹脂の混床式又は複床式であることを特徴とする請求項１記載の洗浄用機能水製造方法。
【請求項３】
前記水素ガス溶解工程が、純水に、溶存酸素と反応して酸化水素を生成させる量よりも過剰の水素ガスを溶解させ、次いで、白金族金属触媒に接触させることにより脱酸素と水素ガス溶解を共に行うことを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄用機能水製造方法。
【請求項４】
純水製造手段と、水素ガス溶解手段と、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解手段と、を有することを特徴とする洗浄用機能水製造装置。
【請求項５】
前記アルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解手段が、アンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂と、水酸化物イオン型を含む強塩基性陰イオン交換樹脂の混床式又は複床式であることを特徴とする請求項４記載の洗浄用機能水製造装置。
【請求項６】
前記水素ガス溶解手段が、水素ガスを溶解する手段と、白金族金属触媒接触による脱酸素手段とを有するものである請求項４記載の洗浄用機能水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体デバイスや液晶デバイスなどの電子部品製造工程で使用される洗浄用の機能水製造方法及びこれを用いた機能水製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスや液晶デバイスなどの電子部品製造における基板洗浄工程は、高濃度の酸、アルカリや洗剤などによる薬品洗浄工程と、超純水によるすすぎ工程の組み合わせが一般的である。特に、基板上の微粒子状の汚染物質を除去するための洗浄薬液としては、アンモニア（約３％）と過酸化水素（約３％）の混合溶液を約８０℃に加熱したアンモニア過酸化水素洗浄液（ＡＰＭ洗浄液又はＳＣ−１洗浄液）が多用されてきた。
【０００３】
これらの洗浄手段には、高濃度の薬液をすすぐために大量の超純水が消費される；薬液購入コストが高い；排薬液処理コストが高く、かつ環境への負荷が大きい；高温、高濃度の薬液からの蒸気を排気する設備が必要である；高濃度薬液によるエッチングなどにより基板にダメージを与える、などの問題があった。
【０００４】
近年、これらの諸問題を解決するものとして、従来の洗浄薬液よりも希薄な溶液でも十分な洗浄効果が得られる、いわゆる機能水が使用され始めている。特に、微粒子状の汚染物質を除去する洗浄用途には、還元性で且つ極微量のアルカリを含む機能水が有効であることが知られており、この機能水の製造方法として、例えば、特開平８−１２７８８７号公報には、三槽式の電気分解装置のカソード室からの排出配管にアルカリ添加手段を設け、アルカリ性で還元性の水溶液を製造する電解水製造方法が開示されている。また、特開平９−２５５９９８号公報には、純水中に水素ガスを気泡式あるいは充填塔式の溶解方法により溶解させ、さらにアルカリ性溶液を混合させた洗浄水が開示されている。これらの機能水は、そのアルカリ添加量が、ｐＨ８〜１０程度となるような非常に低濃度でも十分な洗浄能力を有し、むしろ基板へのダメージを抑制するためには、ｐＨ８前後の超低アルカリ濃度の機能水が必要となるプロセスも多い。例えば、ベアのシリコン表面をｐＨ９以上のアルカリ水で洗浄すると表面平坦度が損なわれたり、アルミニウム配線が露出している表面をｐＨ８．５以上のアルカリ水で洗浄するとアルミニウムが腐食するという問題などが知られている。
【０００５】
これら微量のアルカリを添加する方法としては、注入手段として往復動式定量ポンプ、シリンジ（プランジャー）ポンプ又は加圧不活性ガスを用い、注入ラインにマスフローコントローラーなどの流量計や流量調節弁を設けて注入量を監視、制御する方法；背圧弁を設けて注入量がメインラインの圧力変動の影響を受けにくくする方法；メインラインにも流量計を設けてメインラインの流量変動に追従してアルカリ注入量を制御する方法；注入点より下流のメインラインにｐＨ計や抵抗率計を設けてアルカリ注入量をフィードバック制御する方法などが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来のアルカリ注入、制御方法では、半導体、液晶デバイスのようなダメージを受けやすい敏感な表面を持つ電子部品洗浄液のアルカリ濃度調整方法としては不十分であった。すなわち、最も一般的に使用されている往復動式定量ポンプによるアルカリ注入方法では、アルカリ濃度がポンプ脈動によりゼブラ状の濃度分布となり、一定濃度が得られない；メインラインの圧力変動や流量変動に対処するため、流量計、流量調節弁、ｐＨ計、抵抗率計、制御装置など機器類が必要となり、コストが膨大になるなどの問題がある。また、上記方法は所詮外部変動に対する受動的な制御方法であり、一定の微量濃度のアルカリ注入を達成することは不可能である。さらに、急激な流量変動などの何らかの事故で制御不能になると、設定以上の高濃度の薬液が被洗浄基板に達する可能性があるという大きな問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、純水又は還元性水に、極めて簡易で且つ低コストの手段で、メインラインの圧力変動や流量変動の影響をうけず、常に、一定の微量アルカリ濃度を注入することができる洗浄用の機能水製造方法及びこれを用いた機能水製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、純水に水素ガスを溶解した水、あるいは純水を電気分解して陰極側から得られる水素が溶解された還元性水を、アルカリイオン型又はアンモニウム型強酸性イオン交換樹脂に接触させれば、圧力変動や流量変動の影響を全く受けずに常に一定の微量アルカリ濃度の機能水が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、純水を、水素ガス溶解工程、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解工程に、この順序又はこの逆の順序で順次供給する洗浄用機能水製造方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、純水製造手段と、水素ガス溶解手段と、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解手段と、を有することを特徴とする洗浄用機能水製造装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、純水としては、通常の方法により製造されたものであればよく、例えば、水道水、川の水、工業用水などの原水からイオン及び非イオン性物質を除去する純水製造装置により処理された抵抗率１ＭΩ・ｃｍ以上の純水が挙げられる。
【００１２】
水素ガス溶解工程は、純水に水素ガスを溶解させる工程又は水の電気分解により水素ガスを含む還元性水を得る工程であり、具体的には、純水に、２５℃、１気圧下での溶存水素濃度が０．１ｐｐｍ以上、特に、１〜２ｐｐｍとなるような水素ガス溶解水を得る工程である。溶存水素濃度が０．１ｐｐｍ未満であると、液の酸化還元電位を確実に負の値とすることができなくなる場合がある。なお、最終的に還元性の機能水を得るために、予め、公知の脱ガス装置によって純水に残存する溶存酸素を濃度０．１ｐｐｍ以下となるように除去しておくことが好ましい。
【００１３】
純水に水素ガスを溶解させる方法としては、特に制限されず、純水にガス透過膜を介して水素ガスを注入して溶解させる方法、配管内に直接水素ガスをバブリングして溶解させる方法、水素注入後にスタティクミキサーなどの分散手段を設けて溶解させる方法、ガス溶解槽に純水を供給するポンプの上流側に水素ガスを供給し、ポンプ内の撹拌によって溶解させる方法などの水素ガスを外部より導入し溶解させる方法；純水を電気分解して陰極側から水素ガスを溶解した還元水を得る方法などが挙げられる。前記水素ガスを外部より注入する方法で用いる水素ガスとしては、例えば、水素ボンベからの水素や、超純水を電気分解して生成させた高純度水素ガスが挙げられる。
【００１４】
また、前記水素ガス溶解工程は、純水に、溶存酸素と反応して酸化水素を生成させる量よりも過剰の水素ガスを溶解させ、次いで、白金族金属触媒に接触させることにより脱酸素と水素ガス溶解を共に行う工程としてもよい。すなわち、溶存酸素と溶存水素は、触媒の存在により反応して酸化水素を生成することにより脱酸素を行う一方、過剰分の水素ガスは純水に溶解される。これにより、脱酸素と水素ガスの溶解が同時に達成される。
【００１５】
前記純水を電気分解して陰極側から水素ガスを溶解した還元水を得る方法としては、例えば、特開平８−１２７８８７号公報に記載の三槽式電解装置を用いる方法が挙げられる。すなわち、アノード電極を配したアノード室、カソード電極を配したカソード室、及びその間に一対の隔膜により区分された中間室の三室で構成された水の電気分解装置と、当該装置の各三室に各々原水を供給する供給配管と、当該三室から各々処理液を排出する排出配管を備えた電解装置を用い、カソード室から排出されるカソード水を水素ガスを溶解した還元水として得ればよい。
【００１６】
次に、水素ガス溶解工程を経た水素ガス溶解水は、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解工程に供給され、ｐＨが調整される。当該イオン交換樹脂としては、アルカリイオン型又はアンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂が挙げられ、アルカリイオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオン及びテトラメチルアンモニウムイオン、コリンなどの有機アルカリイオンが挙げられる。このうち、アンモニウムイオン型が揮発性であるため、電子デバイスの電気的特性に対する影響が比較的小さく、且つ安価である点で好ましい。
【００１７】
前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂は、樹脂の総交換容量の少なくとも一部がアルカリイオン型又はアンモニウム型に調整されている強酸性陽イオン交換樹脂をいう。アルカリ型又はアンモニウム型以外の交換基のイオン形としては、水素イオン型である。また、該樹脂中には、ナトリウムイオンやその他の陽イオンなどの微量の不純物が含まれていてもよいが、不純物イオンは樹脂中に存在すると水中に放出され、機能水を汚染することから極力少ないことが好ましい。総交換容量は、イオン交換基の量を示す。
【００１８】
前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂を、水素ガス溶解水に接触させる形態としては、特に制限されず、例えば、前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂単独からなる単床式、前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂と水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂を混合した混床式又は複床式が挙げられ、このうち、機能水中に微量に残存する陰イオン性不純物を同時に除去できることから、アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂と水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂を混合した混床式又は複床式が好ましい。
【００１９】
また、前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂を、水素ガス溶解水に接触させる方法としては、特に制限されず、例えば、前記樹脂を充填した再生機能を有した樹脂塔又はカートリッジに水を通水する方法が挙げられる。前記樹脂塔及びカートリッジのいずれかの選択は、機能水の処理方法及び目的により異なるが、再生処理が不要であり、且つ長期間に亘り安定したｐＨ値を実現できることから、カートリッジとすることが好ましい。また、前記アルカリイオン又はアンモニウムイオンを含む強酸性陽イオン交換樹脂の寿命及び交換時期を管理するために、前記樹脂塔又はカートリッジを２つ以上に分割して直列に接続し、前記樹脂塔又はカートリッジの出口にｐＨ計又は抵抗率計を設けて連続測定による管理方法とすることが好ましい。例えば、２つのカートリッジを直列に接続する場合、前段出口側のｐＨ計が設定された範囲を越え寿命と判断されたら、前段カートリッジを取り去り、後段を前段として、さらに後段に新しいカートリッジを設置して通水し、順次これを繰り返す、所謂メリーゴーランド通水方式を採用することもできる。
【００２０】
また、機能水のｐＨをより中性付近にするためには、前記混合する水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂の総交換容量の一部を重炭酸イオンなどの弱電解性陰イオン型に調整して用いればよい。これにより、前記強酸性陽イオン交換樹脂から放出されるアルカリイオン又はアンモニウムイオンと前記強塩基性陰イオン交換樹脂から放出される弱電解性陰イオンからなる緩衝溶液を機能水として得ることができる。
【００２１】
前記強酸性陽イオン交換樹脂の総交換容量の少なくとも一部をアルカリイオン又はアンモニウムイオン型に調整する方法としては、例えば、アンモニウムイオン型については、次の方法が挙げられる。
（１）重炭酸アンモニウム水溶液又は塩化アンモニウム水溶液（例えば、１モル／ｌ）を水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂に、その体積の２〜５倍量接触させ、１００％アンモニウムイオン型強酸性陽イオン交換樹脂とし、これと１００％水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂を所望の割合で物理混合して調整する方法。
（２）希薄濃度の重炭酸アンモニウム水溶液又は塩化アンモニウム水溶液と水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂の平衡関係から、一部がアンモニウム型となるように調整する方法。
（３）水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂にアンモニアガスを所定量接触させて、一部がアンモニウムイオン型となるように調整する方法。
【００２２】
本発明において、水素ガス溶解水を、アルカリイオン型又はアンモニウムイオン型強酸性陽イオン交換樹脂に接触させると、水のｐＨが上昇する。これは、例えば、抵抗率１８ＭΩ・ｃｍの超純水には水そのものの解離により水素イオンが１０−７モル／ｌ存在しており、これを例えば、アンモニウム型強酸性陽イオン交換樹脂に通水すると、水中の水素イオンが樹脂中のアンモニウムイオンと陽イオン交換して、アンモニウムイオンが樹脂中から水中に移動するからである。樹脂中から水中へ移動するアンモニウムイオンの濃度は、水の流量や圧力とは無関係で、イオン交換平衡関係に基づく一定濃度となるので、出口水のｐＨは、樹脂中のアンモニウムイオン濃度を０〜１００％の範囲で変化させることにより、例えば、アンバーライトＩＲ−１２４を用いた場合は７〜８．６の範囲で任意に調整することができる。また、使用する強酸性陽イオン交換樹脂の種類により、ｐＨ９．０以上にすることも可能である。従って、本発明におけるアンモニウムイオン型強酸性陽イオン交換樹脂中のアンモニウムイオン型の割合は、特に制限されず、目的とする機能水のｐＨ及び接触条件等により定めればよい。
【００２３】
本発明の方法は、前述の如く、純水を、水素ガス溶解工程、イオン交換樹脂との接触によるアンモニウムイオンなどの溶解工程にこの順序で順次供給するものであるが、純水の供給順序はこれに限定されず、この逆の順序である、イオン交換樹脂との接触によるアンモニウムイオンなどの溶解工程、水素ガス溶解工程の順序で順次供給してもよい。
【００２４】
本発明の方法により得られる機能水のｐＨ値の範囲としては、特に制限されないが、具体的には、ｐＨ７〜９．０の範囲、好ましくは、７．５〜８．６の範囲である。
【００２５】
また、本発明の洗浄用機能水製造装置は、純水製造手段と、水素ガス溶解手段と、イオン交換樹脂との接触によるアルカリイオン又はアンモニウムイオン溶解手段とを有するが、好ましい第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１の機能水製造装置２０は、ブロック図で示す概略図であり、上流側から下流側に向けて純水製造装置１、水素ガス溶解槽２、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３、ｐＨ計４及びｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ５を順次配し、接続管１８により直列に連接されている。
【００２６】
次に、機能水製造装置２０を用いてアルカリ還元性機能水を製造する方法について説明する。まず、工業用水等の原水は図では省略する送液ポンプにより純水製造装置１に送られる。該純水製造装置１では凝集濾過、脱イオン及び脱気等の処理を行い、抵抗率が約１ＭΩ・ｃｍ以上の純水を製造する。次いで、純水は水素ガス溶解槽２に送られる。ここでは、中空糸状の膜を介して水素ガスを純水に溶解させ、溶存水素濃度約１．５ｐｐｍの水素ガス溶解水を得る。得られた水素ガス溶解水はｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３に送られる。ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３には、アンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂と、水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂が混合して充填されている。ここでは、水素ガス溶解水中の水素イオンと強酸性陽イオン交換樹脂中のアンモニウムイオンが交換されてアルカリ性の水素ガス溶解水が得られる。また、樹脂中のアンモニウムイオンは徐々に消費されてその量が減少するので、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３の寿命をｐＨ計４で監視する。ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３の寿命が尽きて交換時期に達しても、後段に設置したｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ５によって、最末端のｐＨ値は保障される。また、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジの交換は、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３を系外に取り外した後に、後段のｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ５を設置し前段とし、後段に新品のｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３を設置し、以後、この操作を繰り返して行えば、効率良くイオン交換容量を利用できる。
【００２７】
上記第１の実施の形態における機能水製造装置２０において、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジとして、例えば、アンバーライトＩＲ−１２４を用いた場合はｐＨ７〜８．６の範囲で任意に調整することができる。また、上記イオン交換の平衡状態はＳＶ６００以下の全ての流量と圧力条件下で達成できるため、機能水製造装置の設計の際、かかる範囲においては流量の変化によるｐＨの変動を考慮する必要はなく、濃度調整のための制御装置も不要である。また、最初に目的とする機能水のｐＨが決まれば、これに基づきイオン交換樹脂中のアンモニウムイオン型の割合を定めるだけで、長期間安定して一定のｐＨ値の機能水を製造することができる。すなわち、水素ガス溶解水に、極めて簡易で且つ低コストの手段で、メインラインの圧力変動や流量変動の影響をうけず、常に、一定の微量アルカリ濃度を注入することができ、特に、半導体デバイスなどの電子部品製造における基板洗浄用として有用なアルカリ還元性水を得ることができる。また、設定値以上のｐＨの水が供給されることがないため、被洗浄体へのダメージの心配は全くない。
【００２８】
また、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３及び５は、アンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂と、水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂が混合されているので、水素イオンとアンモニウムイオンのイオン交換反応と同時に、その他のイオン性不純物の除去も行われる。したがって、純水装置出口の脱イオン水の抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ程度であっても、抵抗率１８ＭΩ・ｃｍの超純水と遜色のない不純物の少ない機能水を得ることができる。
【００２９】
次に、本発明における第２の実施の形態を図２を参照して説明する。第２の実施の形態において、図１と同一構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略し、図１と異なる点についてのみ主に説明する。すなわち、図２の機能水製造装置３０において、図１と異なる点は、純水製造装置１と水素ガス溶解槽２の間に循環タンク６及び循環ポンプ７を順次設けた点並びにｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３の出口の接続管１８を分岐弁８、９を経由して、循環タンク６の入口側に戻した点にある。
【００３０】
図２に示す機能水製造装置３０において、純水は循環タンク６に供給され、循環ポンプ７を介して水素ガス溶解槽２及びｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３に通水される。得られたアルカリ還元性機能水の一部は分岐弁８、分岐弁９で分岐され、必要な量だけ洗浄工程で使用される。残った機能水は循環タンク６に戻され、再度循環される。次に、機能水として消費された量の純水が循環タンク６に供給される。
【００３１】
本第２の実施の形態における機能水製造装置３０では、循環タンク６から送り出される水のｐＨがユースポイントにおける機能水使用量によって常に変動するが、本実施の形態におけるｐＨ調整方法を採用すれば、原水のｐＨ変動の影響を受けることが無い。これは、ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３の出口のｐＨは入口水のｐＨとは無関係であり、充填されているイオン交換樹脂のアンモニウムイオンと水素イオンの比率にのみ規定されるからである。このように、入口水のｐＨ変動に完全にしかも瞬時に追従させることは、従来のｐＨ調整手段では全く不可能であった。さらに、イオン交換樹脂カートリッジはｐＨ調整だけではなく、不純物除去機能も有するため、図では省略するが、洗浄に使用された後の使用済機能水を循環タンク６に戻し、再利用することが可能である。
【００３２】
次に、本発明における第３の実施の形態を図３を参照して説明する。第３の実施の形態において、図１と同一構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略し、図１と主に異なる点についてのみ説明する。すなわち、図３の機能水製造装置４０において、図１と異なる点は、図１の水素ガス溶解槽２で示される水素ガス溶解手段内において、純水に、純水中の溶存酸素と反応して酸化水素（Ｈ２Ｏ  、水）を生成する理論量を越える量まで水素ガスを溶解させ、且つ該水素ガス溶解手段の後段に設けた白金族金属触媒と接触させて、溶存酸素を酸化水素の形として除去する手段を設けた点にある。すなわち、純水の溶存酸素濃度を溶存酸素計１０で測定し、制御装置１１で前記理論値より約１ｐｐｍ越える量の溶存水素濃度となるような注入量を計算する。計算された注入量となるようにマスフローコントローラー１２で調節された水素ガスを純水に注入した後に、例えば、パラジウムを固定したイオン交換樹脂などの白金族金属触媒１３と接触させる。このような第３の実施の形態における機能水製造装置４０によれば、機能水製造と同時に溶存酸素除去も達成できるため、より高性能な洗浄効果が期待できる。
【００３３】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
強酸性陽イオン交換樹脂アンバーライトＩＲ−１２４を用い、１００％アンモニウムイオン型強酸性陽イオン交換樹脂と１００％水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂をそれぞれ調整した。また、強塩基性陰イオン交換樹脂アンバーライトＩＲＡ−４０２ＢＬ  を使用して、１００％水酸化物イオン型強塩基性陰イオン交換樹脂を調製した。次に、１００％アンモニウムイオン型強酸性陽イオン交換樹脂と、１００％水素イオン型強酸性陽イオン交換樹脂と、１００％水酸化物イオン型強塩基性陰イオン交換樹脂を容積基準で、それぞれ１／４／１の割合で混合したものをカートリッジに２０リットル充填した。これを図１に示した機能水製造装置２０のｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ３とｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ５に使用したところ、ｐＨ８．０±０．１のアルカリ還元性機能水を連続３０日間以上、安定して供給できた。
【００３４】
実施例２
図１で示す機能水製造装置２０を用いた。供給する純水の流量を、図４に示すように、１０リットル／時間〜１，０００  リットル／時間の範囲で、１０分刻みで矩形状に変化させたところ、製造された機能水のｐＨ値は流量変動の影響を全く受けずに常に一定の値（８．０±０．１）を維持した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の洗浄用機能水製造装置において、ｐＨ調整用イオン交換樹脂入口水中の水素イオンと樹脂中のアンモニウムイオンが交換されるが、樹脂中から水中へ移動するアンモニウムイオンの濃度は、イオン交換平衡関係に基づく一定濃度となるので、出口水のｐＨ値は、樹脂中のアンモニウムイオン濃度を０〜１００％の範囲で変化させることにより、例えば、アンバーライトＩＲ−１２４を用いた場合はｐＨ７〜９．５の範囲で任意に調整することができる。また、上記イオン交換の平衡状態はＳＶ６００以下の全ての流量と圧力条件下で達成できるため、機能水製造装置の設計の際、かかる範囲においては流量の変化によるｐＨの変動を考慮する必要はなく、濃度調整のための制御装置も不要である。また、最初に目的とする機能水のｐＨが決まれば、これに基づきイオン交換樹脂中のアンモニウムイオン型の割合を定めるだけで、長期間安定して一定のｐＨ値の機能水を製造することができる。すなわち、純水又は水素ガス溶解水に、極めて簡易で且つ低コストの手段で、メインラインの圧力変動や流量変動の影響をうけず、常に、一定の微量アルカリ濃度を注入することができ、特に、半導体デバイスなどの電子部品製造における基板洗浄用として有用なアルカリ還元性水を得ることができる。また、設定値以上のｐＨの水が供給されることがないため、被洗浄体へのダメージの心配は全くない。
【００３６】
また、アンモニウムイオン型を含む強酸性陽イオン交換樹脂と、水酸化物イオン型の強塩基性陰イオン交換樹脂を混合するｐＨ調整用イオン交換樹脂を用いれば、水素イオンとアンモニウムイオンのイオン交換反応と同時に、その他のイオン性不純物の除去も行われる。したがって、純水装置出口の脱イオン水の抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ程度であっても、抵抗率１８ＭΩ・ｃｍの超純水と遜色のない不純物の少ない機能水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における機能水製造装置のブロック図を示す。
【図２】本発明の第２の実施の形態における機能水製造装置のブロック図を示す。
【図３】本発明の第３の実施の形態における機能水製造装置のブロック図を示す。
【図４】実施例２の機能水供給条件を示す図である。
【符号の説明】
１          純水製造装置
２          水素ガス溶解槽
３          ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ
４          ｐＨ計
５          ｐＨ調整用イオン交換樹脂カートリッジ
６          循環タンク
７          循環ポンプ
８、９      分岐弁
１０          溶存酸素計
１１          制御装置
１２          マスフローコントローラー
１３          白金族金属触媒
１８          接続管
２０、３０、４０        機能水製造装置
【図１】
0003582978.tif 000002
【図２】
0003582978.tif 000003
【図３】
0003582978.tif 000004
【図４】
0003582978.tif 000005