微粒子洗浄用機能水(アルカリ還元水)製造装置の紹介
ApplicationofActive

theProduction(Alkaline Reducing

Water

SystemforParticleWater)

Cleaning(環)製品開発室

杉揮

政宣

Masanori
Sugisawa(環)技術部第3技術室

去来川

辰

Tatsuhikolsagawa

彦

神鋼パンテツクは電子部品の洗浄工程に供給する機能水(アルカリ還元水)の製造･供給システムを完成した｡このシステムは連続して安定した水質,水量でアルカリ還元水を供給できる｡アルカ
リ還元水とは超純水に水素ガスとアンモニアを溶解させた溶液であり,超音波洗浄等との組合せにより微粒子の除去に効果がある｡このアルカリ還元水を使用した洗浄法により廃液,排水の減容化や製造関連設備の簡略化が期待され,本装置は環境負荷の低減にも貢献できるものと考えられる｡

The

activesupplywater

Theindustry.
withammonia

Thissystemutilities
canandcontribute(alkalinewaterinstableactiveisalso

qualitywater,

ultra

reduce機能ofForenvironmental

還

境

負

particle

that

we

theof
gas

to

electronics

andultrasonicwithdeveloped

alkalized
etc.

energyandreducedconsumption

believealkaline

reducingofwater

impact.

水

Active元Reduction

荷Environmental(Advanced)

除去

Particle

音 波

洗

浄

Ultrasonic

ま えがき

used

Systemreasonbeenhydrogenwith

when

敬 粒 子
超

processes

rinse

dissolved

manufacturlng

wastewater.

tofor

quantity

purewater

simplified

resultant環

andhassystemproduction

water)

in removal

effective
offersreducing

water

impactremovalrinslng

ダーの酸や過酸化水素,アンモニアを用いて洗浄を

従来から電子部品洗浄工程において微粒子や金属,行っており,これら薬液は洗浄後,廃液となり排出有機成分を除去するために種々の洗浄･が行われていされる｡また被洗浄物に残留した薬液を洗い流すリる｡

ンス工程では大量の超純水が使用され,この超純水

例えば半導体分野では一般的に第1図に示すRCA洗浄が採用されている｡
ββもリンス排水となる｡

RCA洗浄では%オー

このようにして発生した排水は次に示す処理が行

神鋼パンテツク技報

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No.

1(1999/9)

われている｡

化が進み使用超純水量や排水量が増加している｡

フッ素,硝酸イオン

前述のように電子部品の製造においては大量の超アン

過酸 化 水 素: 活性炭による分解

ニ

モ

ア:

逆浸透膜による分離･濃縮

純水の供給,大量の廃液や排水の処理,作業環境維

イオン交換樹脂による吸着持のための設備が必要であり,運転費用の増加とともに環境負荷も増加している｡

高濃度有機成分:

生物処理

低濃度有機成分:

紫外線照射による酸化分解を常温で使用して従来以上の洗浄効率を得ることの生物処理できる機能水洗浄が,運転経費の低減や環境負荷低蒸発(蒸留)濃縮減の観点からも注目されている｡

その他高濃度廃液:
また,

このような状況において近年では,低濃度の薬品

RCA洗浄では第1図で示すとおり濃度が1.機能水洗浄とは高い薬品を高温で使用しているため酸やアンモニアJ?などの蒸気が発生する｡このため作業環境を維持す

一般的定義はまだ確立されていないが,近年電子部品洗浄において注目されている機能水洗浄とは,るため大がかりな製造設備や排気設備が必要になる｡

水(H20)にガスおよび薬品(いずれも50mg/

一方,液晶分野においても近年,画面の大型化や従来のアモーファスシリコン型TFT液晶から電子下)を溶解させた溶液(機能水)を使用して超音波なの移動速度の速い低温ポ.)シリコン型TFTへの移ことが多い｡

どの物理的エネルギーを作用させた洗浄を意味する

行が進んでいる｡このため液晶製造での洗浄の高度Cleaning

efficiency

Organic

matterParticle

Metal

第1図

具体的には微粒子除去に効果のある還元性機能水

Cleaning

solution

Temperature

SPM

H2SO4

H202‑4:1

150℃

DFF

fJF=0,5%Room

APM
SC‑1NH40H: E202DHF

EF=0.5%

Room

fiPM
SC‑2

HCl:H202:E20=1:1:6

90 oC

DHF

HF‑0.5Room)

L以:

: H20

temperature

90℃=0.05‑1:1:5%

temperaturetemperature

RCA洗浄Fig.

1

RCA

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No.

Cleanlng

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神鋼パンテツク技報89

(アルカリ還元水等)や金属除去に効果のある酸化性行うだけでは洗浄効率は向上せず,超音波洗浄等と機能水(酸性酸化水等)による洗浄があげられる｡次の組合せにより初めて洗浄効率の向上が認められた

章に微粒子除去機構について説明する｡との報告がある｡これは被洗浄物と微粒子のゼータ2.微粒子の除去機構

電位が同極となっても単なるシャワー洗浄では微粒微粒子の除去を効率的に行うためには被洗浄物と子が剥離するだけの反発力を得られず洗浄効率は向微粒子のゼータ電位が同極であることが必要である

上しないが,超音波洗浄等を併用することにより微とされている｡被洗浄物と微粒子のゼータ電位が異粒子が一旦剥離し,この微粒子と被洗浄物が反発す極である場合は洗浄により一旦剥離した微粒子は被ることにより再付着を防止するため洗浄効率が向上

洗浄物と電気的に引合い,容易に再付着してしまいすると推測される｡

洗浄効率が悪くなる｡逆にゼータ電位が同極である

4.アルカリ還元水供給装置

場合は一旦剥離した微粒子は被洗浄物と電気的に反4.1装置概要
第4図に当社が納入したアルカリ還元水装置の概発し,再付着を起こし難く洗浄効率が良くなる｡
次章に微粒子除去に効果があるアルカリ還元水につ

略フローを,写真1に外観を示す｡本装置は固体高いて説明する｡

分子膜を使用して超純水を電気分解して得た水素ガ

3.アルカリ還元水とはスを気体透過性を有する膜を介して超純水に溶解さアルカリ還元水とは超純水に水素ガスを溶解し,せている｡超純水を電気分解して得た水素ガスを使アンモニア等でpHをアルカリに調整した溶液であ用するので高圧水素ガスを取り扱う必要がなく安全る｡

であり,さらにオンサイトで必要な量の水素ガスを第2図に示す通り溶存酸素濃度が50FLg/L前後得ることができ,水素ガスを保管する必要もない｡の超純水の酸化還元電位(ORP)は数10mVである｡

この水素を溶解させた超純水(水豪水)に試薬のアン

しかし超純水に水素を溶解させるとORPは急激にモニア水を超純水で希釈した数%のアンモニア水を低下し水素濃度0.5mg/Lでは‑500mVになる｡

添加してpHの調整を行い,アルカリ還元水を製造

その後はORPは緩やかに低下して水素濃度1.2mし,循環槽に一旦貯留する｡

g/ Lでは‑600mVになる｡また第3図に示すと
おり水素濃度1.1mg/Lの水素溶解水はORPがアンモニア水を扱う上での安全性や臭気の漏れ等の約‑600mVであるがアンモニアを添加してpHを問題はない｡

調整するとpH7.5でORPが約‑700mV,pH調整に使用するア
ンモニア水の希釈と注入は全て自動制御されており

アルカ1)還元水は一旦循環槽に貯留された後,循環ラインを構成する供給配管を通して複数のユースpH9.0で‑750mVまで低下する｡
このアルカリ還元水が微粒子の除去効率を向上さポイントに安定した圧力で供給され,使用されなかっせるのはORPが負であるアルカリ還元水が,被洗たアルカリ還元水は循環槽に戻る｡

浄物と微粒子のゼータ電位を両方とも負にするため

なお本装置でのアルカリ還元水供給能力は1.8であると推測される｡

mソhであるが,容易に増量出来るように設計製作してある｡

しかしアルカリ還元水により単にシャワー洗浄･を

2()()
O

E=∈岳>

‑2()0ー200旦

o8,‑400

ELlC､

600‑400:doOoO

‑600
Oo

0.51DH2oO

1.57[mg/且loo8910p口

第2図
Fig.

水素濃度とORPの関係
2

RelationshipDIssolved

90

between
H2第3図
DH2andORP(DH2Fig.

3

pHとORPの関係(DH2:1.1mg/L)

RelationshipbetweenpHandVol.

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ORPConcentration)

神鋼パンテツク技報No.

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Point of use

Ultra pureGas dissolving equipment

waterMixer

口2 gas ger)eratOr

第4図
Fig･

Circulation tank

NH40Ildilution equipment

waterproduction

UF

アルカリ還元水製造装置フロー
4Flow

diagramofAlkalinereducing

system.P+
第5図
Fig･

Reverse5

systemofor

reversereturnmethodat

Fig･

use

One
6

Pipingofway方式のユースポイント配管
systemof

oneway

methodatpointuse

供給配管系4.2)

第6図

return方式のユースポイント配管

Plpingpoint

Poillt ()fuse

P()illtOf use

本装置の供給配管系は第5図に示す循環方式の一種であるリバースリターン方式を採用している.本方式ではユースポイントでの使用がなくとも,絶えず配管内をアルカリ還元水が流れており配管からの溶出による汚染や,菌の増殖が防止されている｡また多数のユースポイントで同時にアルカリ還元水を使用した場合でも第6図に示すOne

way方式と異なり各ユースポイントの圧力は安定しているため同時に多数のユースポイントへ安定した流量での供給が可能である｡
4.3

運転状況

本装置ではリバースリターン方式でアルカリ還元水を供給しているので循環槽への補給は保持量が減少した時にのみ行なわれる｡従って循環槽への補給がない時には,アルカリ還元水が長時間循環するこ

写真1アルカリ還元水供給装置
Photo･1とになるが,この際水素の放散による溶解水素濃度
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神鋼パンテツク技報

Alkaline

reducingwaterproductionsystem

91

の減少が起こらないよう配慮した設計となっている｡
ユースポイントで,ほとんどアルカリ還元水が使用されない場合,循環槽への補給は4時間に1回程

ooミ().8ooooooooooooB度となる｡この場合が,水素濃度保持にとってもっ0･6⊂とも厳しい条件となるが,水素濃度は第7図に示す

ゴIB‑i:B:> ∈コ

とおり, 0.8‑0.88mg/Lの間で安定した運転が可

表芸o.2o.4能である｡

10

また水質はpH調整のために添加したアンモニア

20OperatingNH3濃度)以外は使による変化(pH,電気伝導率,oo

第7図

用した超純水と同等でありpHについても8.9‑9.030time

4()

[hr]

経過時間と水素濃度の関係

Fig.

7tionで安定している｡

between

Relationshipoperatlngand

H2

dissolved

COnCentra‑time

運転条件は次に示すとおりである｡
による変化(NH3濃度,比抵抗,1.8m3/h

アルカリ還元水製造量:純水と同等である｡

UFでのブロー水量:0.3m3/h
注
む入

NH3

すび

濃④

度:4mg/LI

カリ還元水を供給できる｡⑤

元水製造装置の特徴は下記のとおりである｡(丑 使用する水素ガスはオンサイトで製造するので安定した水素濃度とpHのアルカリ還元水をユースポイントに供給することができる｡[参考文献]

高圧水素ガスの取り扱いや保管を必要としない｡

クT)‑ンテクノロ

1)大見忠弘.森田博志.西山泰史

pH調整に使用するアンモニア水の希釈は自動化しており取り扱い上の安全性や臭気の拡散の防ジー(1996),

p.29.

UCT

2)桜井直明･早水直哉･小寺雅子･松井嘉孝

止が図られている｡③

配管系をリバースリターン方式としたことで多数のユースポイントに同時に安定した水量のアル当社が納入した電子部品製造工程向のアルカリ還②ORP)以外は超Vol,ll,供給水質はpH調整のため添加したアンモニア

No.1,

p.19.

3)大見忠弘ほか監修

超純水の科学,㈱リアライズ社

連絡先
杉;軍

政

宣

環境装置事業部

去来川

辰彦

環境装置事業部

製品開発室

技術部
第3技術室

TE
FAX
E‑mail92L

078‑992‑6532

TE

078‑992‑6503

FAX

m.sugisawa@pantec.co.jp

E‑mailL

し078‑232‑8098
078‑232‑8056

t.isagawa@pantec.co.jp

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