JP3040298B2 - 超純水中の微粒子数測定用のろ過装置および微粒子数測定用ろ過膜 - Google Patents

超純水中の微粒子数測定用のろ過装置および微粒子数測定用ろ過膜

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JP3040298B2 JP5316543A JP31654393A JP3040298B2 JP 3040298 B2 JP3040298 B2 JP 3040298B2 JP 5316543 A JP5316543 A JP 5316543A JP 31654393 A JP31654393 A JP 31654393A JP 3040298 B2 JP3040298 B2 JP 3040298B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超純水中の微粒子数測
定用のろ過装置および微粒子数測定用ろ過膜に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体産業で各種工程用水として利用さ
れている超純水においては、近年の急速な要求水質の高
まりに伴い、それらに含まれているごくわずかな不純物
を測定するための高度な分析技術が求められている。
【0003】それら不純物の測定項目の中で、特に重要
視されている項目として、超純水中の微粒子数が挙げら
れる。超純水中の微粒子は、露光−エッチング工程にお
いてパターンの欠陥原因となるためである。
【0004】超純水中の微粒子数測定方法として、レー
ザー散乱や音波を応用するオンライン法と、超純水をろ
過膜で捕捉し、膜面を光学式顕微鏡または走査型電子顕
微鏡で観察して微粒子数を計数する直接検鏡法がある。
【0005】図8に、従来の直接検鏡法による測定方法
を示す。超純水が通水されている供給配管7から、バル
ブ8を設けた試料導入配管9を介して超純水を、ホルダ
ー20の内部にろ過膜1を保持してなる、ろ過装置10
に導き、供給配管7の管内圧力を利用して常温(25
℃)で試料水を一定水量ろ過して超純水中の微粒子を捕
捉する。
【0006】図7(A)は、ろ過装置の内部の概略を説
明する断面図である。ろ過膜1は、セラミックス、焼結
金属等の多孔性の円板または穴やスリット等の多数の流
路がほぼ全面にわたって形成されたろ過膜支持体5によ
り支持されており、試料となる超純水はろ過膜でろ過さ
れ、超純水中の微粒子4はろ過膜表面に捕捉される。図
7(B)で示したように、ろ過は周辺部を除いたろ過膜
1のほぼ全面で行なわれる。
【0007】ろ過後、ろ過膜表面に一定の処理を施し、
光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡により、写真撮影ま
たは画像処理等を行い、ろ過膜上の微粒子数を計測す
る。図6に示すように、光学顕微鏡または走査型電子顕
微鏡による膜面の観察は、視野11を移動して行う。観
察する視野数は、有効ろ過面積の0.01%前後を観察
できるように、一視野の面積から決定する。
【0008】しかしながら、通常使用するろ過膜の表面
には、もともと微粒子が105〜106個存在しており、
計測される微粒子は、ろ過により捕捉された超純水中の
微粒子、測定以前から膜の表面に付着していた微粒子お
よび測定に必要な操作によりに付着した微粒子の合計で
ある。
【0009】したがって、計測された微粒子数を、ろ過
膜により捕捉された超純水中の微粒子数のみに補正する
必要がある。補正をするために、空試験として実試験の
ろ過前後に、別のろ過膜を用いて、無ろ過、あるいは少
量(例えば10L)のろ過を行った後にそのろ過膜面上
の微粒子数を計測し、その計測値で補正することにより
ろ過で捕捉された超純水中の微粒子のみの微粒子数を算
出している。また、図9に示したように、実試験用のろ
過装置10aと空試験用のろ過装置10bを装着し、ろ
過を同時に開始し、空試験のろ過を先に終了させる方法
もある。
【0010】実試験と空試験を行って微粒子数を計測し
た後、以下の(1)式により補正し、超純水中の微粒子
数を算出する。
【0011】
【数1】
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直接検鏡法には以下のような問題点があった。
【0013】すなわち、ろ過膜上に元来存在する微粒子
数は、ろ過膜毎に異なっており、同一ロットのろ過膜で
も1桁以上のバラツキがあることがある。したがって、
空試験による補正を行っても、超純水中の微粒子数の測
定結果は必ずしも、満足すべき信頼性を有しているとは
いいがたかった。
【0014】また、近年の超LSIの製造に用いられる
超純水は、存在する微粒子が極めて少ないため、ろ過に
より捕捉される微粒子が少ない。そのために、微粒子数
の測定は、ろ過膜にもともと存在する微粒子数のバラツ
キの影響を強く受けることになる。
【0015】本発明の目的は、精度よく微粒子数を測定
することのできる、微粒子数測定用ろ過装置および微粒
子数測定用ろ過膜を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超純水中
の微粒子数測定の精度を高めるべく鋭意研究を重ねた結
果、1枚のろ過膜上に、超純水を透過して超微粒子を捕
捉する領域と、空試験用にろ過膜の一部を不透過とし、
微粒子が捕捉されない領域とが生じるようにろ過装置あ
るいはろ過膜自身を工夫することにより、精度よく空試
験を行うことができることを見いだし、本発明を完成す
るに至った。
【0017】すなわち、本発明は、(1)ろ過膜とろ過
膜支持体からなる超純水中の微粒子数測定用ろ過装置に
おいて、空試験用としてろ過膜の一部を不透過領域とす
ることを特徴とする超純水中の微粒子数測定用のろ過装
置、(2)ろ過膜の裏面に、耐水性樹脂を塗布まはシー
ト状の耐水性部材を貼着することによりろ過膜の一部を
不透過領域とすることを特徴とする(1)項記載のろ過
装置、(3)ろ過膜支持体の一部を不透過とすることに
より、ろ過膜の一部を不透過領域とすることを特徴とす
る(1)項記載のろ過装置、(4)ろ過膜とろ過膜支持
体の間にシート状の耐水性部材を挿入することによりろ
過膜の一部を不透過領域とすることを特徴とする(1)
項記載のろ過装置、(5)ろ過膜の裏面に、耐水性樹脂
を塗布またはシート状の耐水性部材を貼着することによ
りろ過膜の一部を不透過領域とする超純水中の微粒子数
測定用ろ過膜、を要旨とするものである。
【0018】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。
【0019】図1は、本発明のろ過装置に用いられるろ
過膜の平面図である。1はろ過膜であり、2は微粒子を
捕捉するろ過領域、3は空試験用の不透過領域である。
図1の例ではろ過を行わない不透過領域3の面積をろ過
膜面積の約50%として示したが、無論この割合により
本発明が制限されるものではない。
【0020】本発明のろ過装置に用いられるろ過膜は、
1枚のろ過膜に、超純水をろ過して微粒子を捕捉するろ
過領域2と、空試験用に不透過領域3を設けてあるた
め、超純水が透過するろ過領域2では、微粒子が捕捉さ
れるが、不透過領域3では、実質的に超純水が透過しな
いため超純水中の微粒子は捕捉されない。したがって、
不透過領域3上の微粒子は、超純水中に存在する微粒子
ではなく、ろ過膜面上にもともと存在していた微粒子で
あり、ろ過操作終了後に不透過領域3の微粒子を計測す
ることにより、ろ過膜面上にもともと存在する微粒子の
補正を正確に行うことができる。原理的には、同一のろ
過膜で、実試験と空試験を行うため、補正は完全に行う
ことができるが、実際には、同一ろ過膜面上でも、もと
もと存在する微粒子のバラツキがあるため、多少の誤差
は生じる。
【0021】ろ過後の膜の表面は、一定の処理を施した
後、図5に示すように、視野11を移動して、走査型電
子顕微鏡等を用いて、写真撮影、画像処理等を行い膜表
面の微粒子数を計測する。前述のように実際に観察され
る表面の割合は0.0l%程度であるので、不透過領域
を設けることによってろ過面積が減少しても、観察時の
移動間隔を小さく取れば、従来法と同等の割合でろ過膜
表面を観察することができる。図5中、ろ過領域2の計
測結果は従来法のサンプルに、不透過領域3の計測結果
は空試験の結果に対応する。このようにして得た測定結
果に基づき、前記(1)式により、空試験のろ過量Vb
をゼロとして超純水中の微粒子数を計算する。
【0022】図2は、ろ過膜の一部に不透過領域を設け
るための一実施例の断面図である。1はろ過膜、5はろ
過膜支持体である。ろ過膜支持体5は、ろ過膜を支持
し、超純水を通水しうる構造であれば特に限定されない
が、例えば、多孔質のセラミックや、穴やスリット等か
らなる多数の流路を形成したものである。図2の例は、
ろ過膜の一部を不透過領域とするために、ろ過膜1の裏
面に、耐水性樹脂3aを塗布したものである。耐水性樹
脂を塗布する他に、耐水性の高分子シート等のシート状
の耐水性部材をろ過膜1の裏面に貼着してもよい。ろ過
膜1に超純水を通水すると、不透過処理を施していない
領域では超純水がろ過されて微粒子4はろ過膜面上に捕
捉されるが、不透過領域では、超純水が実質的にろ過さ
れないため、不透過領域のろ過膜面上に超純水の微粒子
が捕捉されることはない。
【0023】図3は、ろ過膜の一部に不透過領域を設け
るための他の実施例の説明図である。図3の例では、ろ
過膜1には不透過とするための処理を行わず、ろ過膜支
持体5の一部を不透過構造5aとして、この部分と接触
しているろ過膜部分においては実質的に超純水がろ過さ
れないようにしたものである。ろ過膜支持体の一部を不
透過構造とする方法としては、例えば、ろ過膜支持体の
約半分に前述のような水の流路を形成し、他の半分には
流路を形成しない構造としたり、あるいはろ過膜支持体
の流路の一部に前述ような耐水性樹脂を注入して閉塞す
る方法が挙げられる。
【0024】図4は、ろ過膜の一部に不透過領域を設け
るためのさらに他の実施例の説明図である。ろ過膜1と
ろ過膜支持体5には不透過処理を行わず、シート状の耐
水性部材6をろ過膜1とろ過膜支持体5の間に挿入した
ものである。
【0025】本発明のろ過装置は、従来のろ過装置と同
様に、超純水が通水されている供給配管に、バルブを設
けた試料導入配管を介して接続すればよい。なお、本発
明のろ過装置を用いて超純水中の微粒子を計測する際
に、必要に応じて供給配管と微粒子数測定用ろ過装置の
間にポンプやガスによる加圧手段等を設けたり、ろ過後
の液体を減圧することによりろ過速度を増加させ、ろ過
時間を短縮することができる。
【0026】
【実施例】
実施例1 オルガノ総合研究所の超純水供給ラインを用いて実験を
行った。微粒子数測定用ろ過膜はポアサイズ0.1μの
ニュークリポア(有効ろ過面積320mm2)を用い
た。ろ過膜の一部を不透過領域とするために、ろ過膜裏
面の50%に市販の耐水性接着テープを貼付した。超純
水を50リットルろ過した後、ろ過膜をスパッタリング
処理し、走査型電子顕微鏡で微粒子を計測した。ろ過領
域上の微粒子数を、実試験とし、不透過領域上の微粒子
数を空試験として計測し、前記(1)式により、超純水
中の微粒子数を計算した(但し、Vb=0として計
算)。試験は、5回繰り返し、微粒子数の平均値と標準
偏差を求めた。結果を表1に示す。
【0027】比較例1 比較例として、実施例1と同じ超純水ライン中の微粒子
を従来法により計測した。すなわち、実施例1で用いた
ものと同一ポアサイズのろ過膜を用い、実施例1と同様
に実試験(但し、超純水のろ過水量は100リットルと
して)を行った後、ろ過膜を交換し、空試験として、超
純水を5リットルろ過して空試験の測定値を求めた。前
記(1)式により、超純水中の微粒子数を計算した。試
験は、5回繰り返し、微粒子数の平均値と標準偏差を求
めた。結果を、表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1から明らかなように、従来法では、空
試験による補正を行っても微粒子数に大きなばらつきが
ある。一方、本発明の結果では、測定値には多少の変動
があるものの、算出した微粒子数のばらつきは従来法と
比較するとはるかに小さい。
【0030】従来例の微粒子数にばらつきが大きいの
は、実試験と空試験でろ過模の表面の汚染状況が違うた
めに起こると思われる。すなわち、ろ過膜の表面は製膜
時、またその後の包装などの工程で汚染される。その度
合いは膜毎に一定ではない。したがって、2枚の膜を用
いて空試験の補正を行っても大きな誤差が含まれること
になる。特に、水中の微粒子数が少ない場合にはこの可
能性が高い。
【0031】一方、本発明のように1枚の膜で補正を行
う場合、1枚の膜の部分による汚染の違いはあるもの
の、膜毎の汚染状況の違いが誤差になることはない。し
たがって、遥かに精度の高い微粒子数の計測が可能にな
った。
【0032】また、従来は、測定に必要な操作によりろ
過膜上に付着した微粒子の影響を除くために2回のろ過
操作が必要であったが、本発明によれば1回のろ過操作
で良いなどのメリットもある。
【0033】
【発明の効果】本発明によリ、超純水中の微粒子数の計
測精度が向上すると共に、実試験と空試験を1回の作業
で行えるため、微粒子数計測に必要な作業が滅少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のろ過装置に用いられるろ過膜の平面
図。
【図2】本発明のろ過装置およびろ過膜の一実施例を説
明するための断面図。
【図3】本発明のろ過装置の他の実施例を説明するため
の断面図。
【図4】本発明のろ過装置の他の実施例を説明するため
の断面図。
【図5】本発明のろ過装置を用いた場合のろ過膜の検鏡
方法の説明図。
【図6】従来のろ過装置を用いた場合のろ過膜の検鏡方
法の説明図。
【図7】(A)は、従来のろ過装置を説明するための断
面図、(B)は従来のろ過装置に用いられるろ過膜の平
面図。
【図8】 従来の超純水中の微粒子測定方法の説明図
【図9】 従来の超純水中の微粒子測定方法の説明図
【符号の説明】
1 ろ過膜 2 ろ過領域 3 不透過領域 3a 耐水性樹脂 4 微粒子 5 ろ過膜支持体 6 シート状耐水性部材 7 超純水供給配管 8 バルブ 9 超純水導入管 10 ろ過装置 11 視野
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 15/00 -15/14 G01N 33/18 G06M 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろ過膜とろ過膜支持体からなる超純水中
    の微粒子数測定用ろ過装置において、空試験用としてろ
    過膜の一部を不透過領域とすることを特徴とする超純水
    中の微粒子数測定用のろ過装置。
  2. 【請求項2】 ろ過膜の裏面に、耐水性樹脂を塗布また
    はシート状の耐水性部材を貼着することによりろ過膜の
    一部を不透過領域とすることを特徴とする請求項1記載
    のろ過装置。
  3. 【請求項3】 ろ過膜支持体の一部を不透過とすること
    により、ろ過膜の一部を不透過領域とすることを特徴と
    する請求項1記載のろ過装置。
  4. 【請求項4】 ろ過膜とろ過膜支持体の間にシート状の
    耐水性部材を挿入することにより、ろ過膜の一部を不透
    過領域とすることを特徴とする請求項1記載のろ過装
    置。
  5. 【請求項5】 ろ過膜の裏面に、耐水性樹脂を塗布また
    はシート状の耐水性部材を貼着することによりろ過膜の
    一部を不透過領域とする超純水中の微粒子数測定用ろ過
    膜。
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