本稿では、比抵抗18.2MΩ・cmを超える超純水を製造する設備の実際の構築をもとに、超純水製造の基本的なプロセスを紹介します。水処理の各段階で使用される配管材料に特に重点を置き、超純水の配管施工について実務経験に基づいて詳しく解説しています。
I. 超純水システムの概要
エレクトロニクス産業の発展に伴い、チップの製造および加工中の水質に対する要件はますます厳しくなっています。超-大規模-集積回路の製造を確実に行うには、高-純水-と高純度の原材料、ガス、化学物質-が重要です。-超純水システムは、標準的な都市水を、イオン含有量と粒子サイズに関する厳しい基準を満たす超純水に変換します。
一般に、超純水システムは 3 つの主要なセクションで構成されます。
超純水製造エリア（CUBセクション）、
超純水研磨・循環エリア（FAB部）、
超純水配水配管網（FAB内の各種使用エリア）。
超純水の製造領域は最も複雑で、さらに 3 つの部分に分割できます。
前処理、-
一次精製、
超純水処理。
前処理セクションには主に砂ろ過と活性炭塔が含まれます（一部のメーカーでは、砂ろ過の前に反応タンクや溶解空気浮選タンクも追加しています）。
一次精製セクションには主に、陰イオン / 陽イオン交換塔、脱気塔 (DG)、安全フィルター、UV 滅菌器、多段逆浸透装置が含まれます。-
超純水セクションには主に、MDG（膜脱酸素モジュール）、TOC-UV 滅菌器、混合床（MB）イオン交換器、-ポイントオブユース フィルタ-が含まれます。
ただし、プロセス機器への輸送中に配管によって水が再汚染される可能性があるため、通常は研磨および循環システムが FAB 内に設置されます。{0}このシステムは、生産ラインへの配送中に配管ネットワークから水に浸出する不純物を除去するための限外濾過 (UF) 装置を備えた混合床 (MB) ユニットを中心としています。
II.超純水システムの各段で共通に使用される配管材料
超純水システムでは、適切な配管材料を選択することが重要です。その選択は、経済的に合理的でありながら、水質を確保する必要があります。超純水システムの配管材質としては、PVC、SGP、SGP(RL)、SUS304、CPVC、SUS316、PVDFなどが一般的です。超純水製造の前処理段階では、PVC または SUS304 の配管が一般的に使用されます。機器側の接続には一般にゴムライニング鋼管（SGP-RL）が使用されます。-、ウォーターポンプなどの振動機械の周囲には SUS304 配管が使用されます。一次精製段階のメインフローラインにはCPVCまたはSUS304配管が使用されます。高圧のため、高圧ポンプと逆浸透 (RO) ユニットの間のセクションには、定格 2.0 MPa の SCH80 SUS304 配管とフランジが必要です。 RO プロセスには特定の水温要件があるため、通常は RO 装置の上流に熱交換器が設置され、その付近に SUS304 配管が使用されます。超純水製造段階のメインフローラインにはSUS316配管やCPVC配管が一般的に使用されます。研磨循環ゾーンのメインフローラインには通常、SUS316 配管（完全溶け込み/両面溶接ビード形成が必要な溶接接続）と PVDF 配管が使用されますが、超純水回収ラインには CPVC 配管が使用されます。標準的な PVC 配管は、前述の水処理段階すべてにわたる廃水排出ラインに使用されます。純水製造プロセス内の化学薬品投与ライン（酸やアルカリ用など）には、耐衝撃性の PVC 配管が必要です。-。純水系の窒素系にはSUS304配管、超純水研磨系の窒素ラインにはSUS316配管を使用しています。空気圧バルブに動力を供給する圧縮空気システムには、SUS304 または SGP 配管が一般に使用されます。 SGP 配管を使用する場合は、ラインが電気制御パネルに入る前にフィルターを取り付ける必要があります。
Ⅲ．超純水システム構築
超純水ステーションの建設は最大の課題であり、機器の配送と設置、共用パイプラックの製作と設置、配管の設置という 3 つの主要なコンポーネントで構成されます。機器を搬入する場合は、-特に重量超過、サイズ超過、または壊れやすい機器については-、無謀または危険な設置行為を厳密に避けるため、詳細な吊り上げ計画を作成する必要があります。共有サポート ラックの建設では、2 つの重要な側面に注意が必要です。まず、ラックと土木構造物の接続は堅牢でなければならず、理想的には埋め込まれた鋼板を使用する必要があります。何らかの理由で事前埋め込みが不可能な場合は、ケミカルアンカーボルトを使用してサポートを梁に固定する必要があります。-標準の単純な拡張ボルトは使用できません。いかなる場合でも、鉄板や単純な拡張ボルトを使用してサポートを床スラブに固定してはなりません。次に、パイプとラックの接触点における不均一な応力によるパイプの曲がりや損傷を防ぐために、パイプ ラック セクション全体を水平に保つ必要があります。給水ステーションの配管設置に関しては、CDA、窒素、熱交換器の蒸気または温水/冷水ラインはシステムごとに設置できますが、他のステーションの配管の設置は、ラック配管と機器隣接配管の 2 つの主要な部分に分かれています。-これら 2 つの部分は、建設の初期段階で同時に進めることができます。ラック上の直線部分と機器のすぐ周囲の配管が完了したら、機器に隣接する配管とラック配管の間の接続を実行して、閉じた配管システムを形成する必要があります。{14}}超純水システムの配管は、一般のユーティリティ配管とは施工方法が大きく異なります。システムの気密性を確保すること以上に、設置プロセス全体を通じてパイプの清浄度を維持することが重要な要件となります。以下では、超純水システムにおける CPVC (塩素化ポリ塩化ビニル) および PVDF (ポリフッ化ビニリデン) 配管の具体的な設置テクニックについて説明します。
IV.超純水システムへの CPVC および PVDF 配管の設置
CPVC および PVDF 配管材料は、金属イオンと有機炭素の浸出、微粒子の不存在、および生菌の増殖の防止に関する超純水システムの厳しい要件を満たしています。配管材料と付属品は超クリーンな環境で処理および梱包されるため、設置には特別な手順が必要です。- CPVC 配管の場合は、日本製の「No. 85」プラスチック パイプ用接着剤を使用してください。-パイプの切断には電動バンドソーまたはロータリーパイプカッターを使用してください。手鋸の使用は可能な限り避けてください（切断端にバリを除去するのが困難になるためです）。--切断端のバリを徹底的に取り除き、パイプ端部に2～3mmの面取りを施します。これにより、接着中に接着剤がソケット内に削り取られ、接着表面積が減少して接合部での漏れが発生する可能性のあるエラーを防ぐことができます。{12}}接着剤は管継手とパイプの接着面に均一に塗布する必要があります。塗布する前に、白い布を使用して継手の内面とパイプの外面から表面の埃を取り除き、アセトンで湿らせた糸くずの出ない布で脱脂してきれいにします。-これに加えて、設置中に清浄度を維持することが非常に重要です。-これが CPVC 配管の設置と標準的な PVC 配管の主な違いです。厳密に言えば、CPVC パイプの接合はクリーンルーム環境で実行する必要があり、最終的な接続は現場でフランジを使用して行われます。-ただし、特定の現場条件により、切断、接着、設置が現場で行われることがよくあります。-このような場合、作業エリアは比較的清潔に保たれている必要があります（ひどい粉塵がない）。接着作業は地上で直接実行してはなりません。代わりに、専用の製造プラットフォームを使用する必要があります。作業者はクリーンルーム専用の使い捨て手袋を着用する必要があります。パイプ内壁は素手で触らないでください（内壁についた皮脂が落ちにくいため）。パイプを挿入するときは、ケーブルプーラーまたは同様のツールを使用し、パイプに印を付けて、十分な挿入深さを確認します。フランジ間のシール材として PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) を使用する必要があります。パイプは保管中、防水シートまたはプラスチック シートの上に置いて保護する必要があります。
PVDF 配管システムは完全に溶接接続に依存しています。動作中の清潔さと設置環境の厳格な管理が最も重要です。 PVDF パイプの溶接は、専用の清潔な筐体内で実行する必要があります。一般的な室内環境は不適切です。クリーン製造エリアに入る担当者は専用の靴に履き替える必要があり、パイプの端と継手はクリーンエリア内に入るまで密閉されたままにしておく必要があります。継手の梱包材は、設置の直前にのみ取り除いてください。溶接中は使い捨ての清潔な PVC 手袋を着用する必要があり、溶接を開始する前にパイプの端をイソプロピル アルコール、エタノール、またはアセトンで脱脂および洗浄する必要があります。清掃には糸くずの出ないクリーンルーム用の布のみを使用し、汚れた布はすぐに交換する必要があります。{6}}溶接プロセスを支援する担当者も、清潔な綿手袋を着用する必要があります。各溶接が完了したらすぐに目視検査を実行する必要があります。接合部の周囲の溶接ビードは高さが均一で、パイプの外面より上に突き出ている必要があります。 PVDF 配管が溶接されたら、設置場所に運ぶ前に直ちに配管の端をシールする必要があります。設置場所では、{10}}PTFE ガスケットを使用する-フランジ接続が使用されます。設置中、正確な現場測定が行われ、詳細な製作および設置図面が作成され、その後、専門の担当者が溶接と製作を行います。-溶接および設置チームは、業務効率を最大化するために明確に定義された責任を持って業務を遂行します。
V. 結論
要約すると、超純水システムの構築には、システムの厳格な気密性基準を遵守するだけでなく、より重要なことに、建設担当者の「清潔さの意識」を高めることに重点を置く必要があります。{0}作業員は、清潔な配管設置のための手順を誠実に遵守し、水処理の各段階の特定の要件に従って作業を実行する必要があります。このアプローチにより、不適切な建設行為によって引き起こされる汚染を防ぎます。-そうしないと、水質が損なわれ、クライアントの仕様を満たさず、品質関連の事故につながる可能性があります。-
