半導体用超純水（UPW）システムソリューション

1．原水の水源、典型的な汚染物質および水質特性

半導体用超純水（UPW）システムの原水は、通常、市町村の給水または敷地内の地下水から供給されます。生成された超純水は、ウエハーのエッチング、薄膜堆積、化学機械研磨（CMP）、ウエハー洗浄、フォトリソグラフィーなど、半導体製造工程の重要なプロセスに使用されます。これらの工程では、水質がデバイスの歩留まりおよび製品の信頼性に直接影響します。

原水に含まれる典型的な汚染物質には、カルシウムおよびマグネシウムによる硬度成分、浮遊物質、コロイド粒子、残留塩素、硫酸塩、ケイ酸塩、微量の重金属があります。水源によっては、微量の微生物および全有機炭素（TOC）も存在する場合があります。

半導体用超純水（UPW）システムは、現代の製造工程において最も厳しい水質基準の一つを要求します。溶解イオン、浮遊粒子、微生物、有機性汚染物質などは、事実上すべて除去する必要があります。製品水には、電気抵抗率18.25 MΩ·cmの達成が求められるとともに、粒子状汚染物、全有機炭素（TOC）、シリカ、微量金属イオンについても極めて低いレベルでの管理が不可欠です。

太陽電池、リチウムイオン電池、その他の産業用途で使用される超純水システムと比較して、半導体用UPWシステムは、はるかに高い水純度、優れた運転安定性、および途切れることのない連続運転性能を要求します。

2．お客様が直面する主な課題

半導体用超純水の製造における最大の課題は、極めて高い純度レベルを維持しつつ、水質を一貫して安定させることです。

原水の水質変動は、電気抵抗率やシリカ濃度、微量イオン濃度に直接影響を及ぼし、ウエハー収率の低下や製造不良の増加を招く可能性があります。

従来の産業用純水システムは、微量のイオン、溶解性有機物（TOC）、超微細粒子を完全に除去するには十分な精製能力を備えておらず、高度な半導体製造工程には不適切です。

さらに、フィルターカートリッジ、イオン交換樹脂、膜要素は目詰まりや性能劣化を起こしやすく、連続生産を中断する頻繁な保守停止が発生します。

標準的な装置では、耐食性や清浄性が不十分な配管系および貯槽が用いられることが多く、材料からの溶出による二次汚染のリスクが高まります。

半導体製造工場のファブ（製造施設）が拡大を続け、プロセス技術が急速に進化する中で、従来型の固定設計水処理システムでは、工場のアップグレードや増設に対応する柔軟性が十分ではありません。メーカー各社は、最先端の半導体製造工程に特化した、高度にカスタマイズ可能でスケーラブルかつ国際規格に準拠した超純水（UPW）システムを、ますます強く求めています。

3．処理プロセスおよび主要機器の構成

半導体製造における極めて厳しい水質要件を満たすため、当社では実績のある多段階超純水製造プロセスを採用しています。そのプロセスは以下の通りです。

前処理 → 二段階逆浸透膜（RO） → 電気脱イオン化（EDI） → 混合床ポリッシング → 最終精密フィルトレーション

原水はまず、多層媒体ろ過、活性炭ろ過、および精密カートリッジろ過による前処理を経て、懸濁物質、残留塩素、コロイド状汚染物質、大きな有機分子などを除去します。

前処理済みの水は、溶解塩類、シリカ、金属イオンの大部分を除去するため、二段階逆浸透（RO）システムを通過します。

高度な電気脱イオン化（EDI）システムにより、化学再生を必要とせずに残留するイオン性不純物を連続的に除去し、従来のイオン交換再生に伴う二次汚染のリスクを排除します。

最終段階では、ポリッシング用混合ベッド式イオン交換システムと終端超濾過装置を組み合わせることで、抵抗率が安定して18.25 MΩ・cmの超純水を生成し、先端半導体製造工程の要件を完全に満たします。

主要な装置には以下が含まれます：

• 完全自動前処理システム
• 二段階防汚逆浸透（RO）装置
• EDI方式超純水システム
• ポリッシング用混合ベッド式イオン交換装置
• 終端精密フィルター装置
• インテリジェント電気制御システム
• 高精度オンライン水質モニタリング装置

4．ソリューションのメリット

このソリューションは、先端半導体製造プロセス向けに特別に設計されており、業界最高水準の規格を満たす超純水を安定して供給します。

TOC、粒子状汚染物質、シリカ、微量金属イオンなど、水質のキーパラメーターを厳密に制御することで、ウエハー収率および製造の信頼性を最大化します。

クリーンルームのレイアウト、プロセス技術ノード、生産能力、原水の特性に基づき、完全にカスタマイズされたエンジニアリングソリューションをご提供します。高純度耐食性配管、コンパクトなスキッド式設備、モジュール式の拡張設計により、二次汚染を効果的に防止するとともに、将来的な増設にも柔軟に対応できます。

すべての主要機器、電気制御システム、水処理部品はCE、UL、ISO規格への適合認証を取得しており、世界中の国際的安全基準および半導体製造要件を確実に満たします。

多段階の浄水プロセスは、水質のスマートモニタリングと自動プロセス制御を採用しており、原水の変動に対する優れた耐性を発揮するとともに、膜・イオン交換樹脂・フィルターなどの部品の寿命を延長します。

モジュール式の統合設計により、設置スペースを最小限に抑え、迅速な導入が可能であり、半導体ファブの増設や工程アップグレードにも極めて柔軟に対応できます。

5．実績事例および関連資料

当社は、複数のウェーハ製造施設および半導体組立・検査工場向けに、半導体用超純水システムを実績豊かに納入しています。

代表的な事例として、12インチ先端半導体ファブ向け超純水（UPW）システムがあり、製品水の比抵抗値は常に18.25 MΩ·cmを維持し、半導体業界で最も厳しい超純水規格を完全に満たしています。

本システムは、年間を通じた信頼性の高い連続運転を実証しており、安定した大規模半導体生産を支えるとともに、工場受入試験（FAT）および業界規格適合性検査をいずれも無事に通過しています。

添付資料には以下が含まれます：

• 半導体用超純水プロセスに関する独自特許
• CE認証、UL認証、ISO認証証明書
• 第三者機関が発行した水質検査報告書
• プロジェクト完了および受入文書
• 代表的な半導体プロジェクトにおける実績データ

6．サービス範囲および協力プロセス

半導体製造向け超純水システムについて、現地調査・原水水質分析・カスタマイズ設計によるプロセスエンジニアリング・非標準設備の設計・製造・据付・立ち上げ・システムバリデーション・運用・保守サービス・システムアップグレード・消耗品の生涯供給までを含む、包括的なEPC一括請負ソリューションを提供します。

標準協力プロセス

• 現地調査および原水分析――現場での実地調査を実施し、水試料を採取して、包括的な原水水質評価報告書を作成します。
• カスタマイズエンジニアリング設計 – 半導体製造プロセスの要件に基づき、専用の超純水（UPW）システムソリューション、機器構成および商業提案を作成します。
• 設備製造および工事――契約確定後、カスタマイズ設備の製造および現場への据付工事を開始します。
• 据付・試運転およびシステム検証 – システムの据付、パラメーター調整、および継続的な試運転を完了し、すべての水質規格が一貫して達成されるまで確認します。
• プロジェクト受入および技術トレーニング – プロジェクト受入手続きを支援するとともに、オペレーター向けの包括的な技術トレーニングを実施します。
• 長期技術サポート – 予防保全、定期点検、システム最適化、性能向上および生涯にわたる技術サポートを提供します。