KR20070112114A - 초순수 중의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과장치, 그 제조 방법 및 그 장치에 사용되는 중공사막 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 초순수 중의 미립자수 측정 방법은 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막으로 초순수를 내압 여과하는 공정, 상기 중공사막의 내표면을 노출시키는 공정, 및 상기 노출시킨 내표면의 미립자수를 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 초순수(超純水) 중에 포함되는 미립자수를 측정하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과 장치, 그 제조 방법 및 그 장치에 사용되는 중공사막 유닛에 관한 것이다.
종래, 초순수 제조 설비 등에서 요구 수질이 유지되고 있는 것을 확인하기 위해, 예를 들어 레이저 산란이나 음파를 응용하는 온라인법, 직접 검경법(예를 들어, JISK0554-1990, 반도체 기반 기술 연구회, 12년 위원회편 「UCS12년-반도체 산업의 발전과 UCS12년의 성과」 가부시키가이샤 리아라이즈사, 2000년 9월 30일, 1, 190-1, 198페이지)등에서 초순수 중의 미립자수가 측정되어 있다.
직접 검경법을 사용한 초순수 중의 미립자수 측정방법으로서, 예를 들어 초순수 제조 장치의 출구수가 흐르는 배관으로부터 샘플링 배관을 분기시켜 초순수의 일부를 미립자수 측정용 여과막으로 여과하여 초순수 중의 미립자를 막 표면에 포 착(捕捉)한 후, 그 막 표면을 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope) 등으로 촬영, 화상 처리하여 미립자수를 계수하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 공개특허공보 소59-83036호 참조). 그러나, 미립자를 계수할 때, 여과막은 직경 25 ㎜ 정도이므로, 주사형 전자 현미경 등으로 전체의 막면을 직접 관찰하는 것은 실상 곤란하다. 따라서, 통상 시야를 이동시켜 유효 여과 면적의 0.001 % 내지 0.1 % 전후를 실제 관찰하고, 전체 유효막 면적에서의 여과에서 포착된 초순수 중의 미립자수(포착 입자수)를 계산하여 구하고 있다.
최근, 한층 더한 수질의 향상이 요구되고 있고, 초순수의 수질 관리 항목 중 하나인 초순수 중의 미립자수에 관해서도 고도의 요구가 이루어지고 있다. 그 요구 수질은 예를 들어 초순수 1 ㎖ 당 입자경 0.05 ㎛ 이상의 미립자가 1 개 이하, 또는 입자경 0.03 ㎛ 이상의 미립자가 10 개 이하라는 높은 레벨의 경우도 있다.
이와 같은 초순수의 보다 높은 수질이 요구됨에 따라서, 종래의 미립자수 측정 방법에서는 이하와 같은 문제가 있었다. 예를 들어, 여과막으로서 평막을 사용한 경우, 막 표면이 벗겨져 나오게 되므로, 평막 표면에는 막 제조 공정이나 취급 공정 등에서 측정 대상의 초순수에 유래하지 않는 블랭크 입자(오염 미립자)가 불가피적으로 부착되기 쉽다. 그 결과, 신품이어도 그 사용전의 단계에서 예를 들어 특정 대상을 입자경 0.05 ㎛ 이상의 입자로 한 경우에 105개/㎠ 내지 106 개/㎠, 입자경 0.03 ㎛ 이상의 입자로 한 경우에는 105개/㎠ 내지 107 개/㎠의 블랭크 입자(오염 미립자)가 평막에 부착되어 있다.
그 때문에, 분석 정밀도를 확보하여 분석 하한값을 끌어 내리기 위해서는 포착 입자수가 블랭크 입자수(오염 미립자)와 동수 또는 그 이상이 되는 수량을 통수(通水)하지 않으면 안된다. 예를 들어 입자경 0.05 ㎛ 이상의 입자를 1 개/㎖의 레벨로 측정하는 경우에는 106 ㎖=1 ㎥의 여과수량이 필요해진다. 또한, 입자경 0.03 ㎛ 이상의 입자를 10 개/㎖의 레벨에서 측정하는 경우에는 106 ㎖=1 ㎥의 여과수량이 필요해진다. 이와 같이 다량의 여과수량이 필요해지고 여과 시간도 장시간이 되는 경향이 있었다.
또한, 이러한 미세한 입자경의 미립자를 종래의 방법을 사용하여 측정하는 경우에는 보다 구멍의 직경이 작은 여과막을 사용할 필요가 있지만, 초순수를 통수시키는 여과막은 그 구멍 직경이 작아질수록 여과 속도가 늦어지기 쉽다. 예를 들어, 구멍 직경 0.1 ㎛의 평막 멤브레인 필터(MF막)의 여과 속도는 4.0 ㎖/min(25 ℃, 0.75 ㎏f/㎠)인 것에 대해, 구멍 직경 0.03 ㎛의 평막 MF막의 경우에는 0.1 ㎖/min(25 ℃, 0.75 ㎏f/㎠)로 여과 속도는 대폭 늦어진다.
그래서, 예를 들어 가압 수단으로서 원심력을 사용함으로써 여과 시간을 단축한 여과 장치가 시판되고 있다. 그러나, 이와 같은 장치에서는 표준 회전수 12,000 rpm의 고회전 원심력이 발생하므로, 장치 자체가 고가이고 복잡해진다. 또한, 막 표면에 부착된 블랭크 입자수(오염 미립자수)에도 편차가 있으므로, 샘플링에 사용한 여과막과 동일한 제조 로트의 여과막의 블랭크 입자수(오염 미립자수)를 복수 측정하여 여과막의 블랭크 입자수(오염 미립자수)의 평균값과 표준 편차를 산 출해 둘 필요가 있었다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명의 목적은 이들의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로 측정 가능 입자경의 극소화, 분석 정밀도의 향상, 여과 시간의 단축 및 간편화가 가능한 초순수 중의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과 장치, 그 제조 방법 및 그 장치에 사용하는 중공사막 유닛을 제공하는 데에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 초순수 중의 미립자수를 측정할 때, 보다 미세한 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막을 사용함으로써, 측정 가능 입자경의 극소화, 분석 정밀도의 향상, 여과 시간의 단축 및 간편화가 가능한 것을 발견하고 본 발명에 도달했다.
즉, 본 발명의 제 1 태양의 초순수 중의 미립자수 측정 방법은 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막으로 초순수를 내압 여과하는 공정과, 상기 중공사막의 내표면을 노출시키는 공정과, 상기 노출시킨 내표면의 미립자수를 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 태양의 초순수 중의 미립자수 측정 방법은 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 일단이 밀봉되고, 밀봉 부분과 개구 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 중공사막 유닛과, 상기 고정 부재의 일방측에 상기 중공사막의 밀봉 부분을 내장하여 접속된 배수부 외부통과, 상기 고정 부재의 타방측에 상기 중공사막의 개구 부분을 내장하여 접속되고, 급수구와 상기 급수구로부터 공급된 초순수를 배출하는 방출수 배수구를 갖는 급수부 외부통을 구비하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법에 있어서, 상기 급수부 외부통의 급수구로부터 방출수 배수구를 향하여 초순수를 통수하는 공정과, 상기 급수부 외부통의 급수구로부터 급수되는 초순수의 일부를 방출수 배수구로 배출하면서 중공사막으로 초순수를 내압 여과하는 공정과, 상기 중공사막의 내표면을 노출시키는 공정과, 상기 노출시킨 내표면의 미립자수를 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 1 태양의 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치는 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 일단이 밀봉되고, 밀봉 부분과 개구 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 중공사막 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 태양의 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치의 제조 방법은 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 양단을 밀봉하고, 중앙 부분의 외주에 수지 몰드로 고정 부재를 고정하여 양단 밀봉의 중공사막 유닛을 형성하는 공정과, 상기 양단이 밀봉된 중공사막 유닛의 고정 부재를, 중공사막을 내장하는 배수부 외부통에 접속하고, 상기 배수부 외부통의 배수구측으로부터 제균 효과를 갖는 압출수를 역통수(逆通水)함과 동시에 중공사막의 일단을 절단하는 공정과, 상기 절단된 중공사막의 일단측에 급수부 외부통을 접속하고, 상기 제균 효과를 갖는 압출수를 역통수하여 여과 장치 내부를 만수(滿水)로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 1 태양의 중공사막 유닛은 초순수 중의 미립자 측정용 여과 장치에 사용하는 중공사막 유닛으로서, 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 양단이 밀봉되고, 양단의 밀봉 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
상기의 구성에 의해 초순수 중의 미립자수를 측정할 때, 측정 가능 입자경의 극소화, 분석 정밀도 향상, 여과 시간의 단축 및 간편화가 가능한 초순수 중의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과 장치, 그 제조 방법 및 그 장치에 사용하는 중공사막 유닛을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 제 1 실시형태에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시한 미립자 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례를 도시한 개요도,
도 3은 제 2 실시형태에 관한 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도,
도 4는 제 3 실시형태에 관한 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치에 사 용하는 중공사막 유닛의 구성을 도시한 단면도,
도 5는 제 4 실시형태에 관한 초순수 중의 미립자수 측정 방법을 도시한 개요도,
도 6은 제 5 실시형태에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도,
도 7은 도 6에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례를 도시한 개요도,
도 8은 실시예 6에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도, 및
도 9는 실시예 7에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시형태의 중공사막은 적어도 내표면에 스킨층을 갖고 있다. 스킨층은 포착된 미립자수를 후공정에서 계측하기 위해, 여과 통수했을 때 그 표면에서 대상 입자경의 미립자를 포착하는 구조이다. 중공사막은 적어도 내표면에 스킨층을 구비하고 있으면 좋지만, 내압 여과 또는 외압 여과 중 어느 것도 사용 가능한 점, 구조적으로 파열 강도 및 압축 강도가 우수하고, 높은 여과 압력이 설정 가능한 점, 여과 시간이 대폭 단축 가능한 점에서, 내외 양 표면에 스킨층을 갖고 있 는 것이 바람직하다. 또한, 스킨층을 갖지 않고 그 표면에서 미립자를 포착하는 스크린 여과는 아니고 다층(depth) 여과에 의해 미립자를 포착하는 중공사막에서는 막 표면을 관찰하여 포착된 미립자를 계수하는 것이 불가능하고, 본 발명에는 사용할 수 없다.
스킨층은 입자경 10 ㎚ 이상, 바람직하게는 5 ㎚ 이상의 초순수 중의 미립자를 포착 가능하다. 그 구멍 직경은 측정 대상 미립자의 입자경 이하이면 좋고, 10 ㎚ 이하, 바람직하게는 5 ㎚ 이하이다. 스킨층의 두께는 얇을수록 투과 속도가 커지므로 성능면에서는 바람직하지만, 강도나 내구성의 점에서 0.1 ㎜ 내지 0.3 ㎜인 것이 바람직하다. 또한, 포착 가능한 미립자의 입자경을 판단하는 방법으로서는 예를 들어 이하에 나타내는 방법을 들 수 있다. 우선, 공지된 입자경의 미립자를 포함하는 시료를 미립자수 측정용 여과 장치에 공급한다. 이 때, 여과 장치를 직렬로 2개 접속한다. 1 단째의 포착 입자와 2 단째의 포착 입자(1 단째의 빠져 나온 입자)를 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)에 의해 관찰하고, 비교하는 방법을 들 수 있다. 또는 공지된 입자경의 미립자를 공지된 농도로 포함하는 시료를 미립자수 측정용 여과 장치에 공급하고, 포착 입자수를 주사형 전자 현미경에 의해 관찰, 계측하는 방법을 사용해도 좋다.
중공사막 직경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 필요 여과량을 저감하여 여과 시간을 단축하기 위해 유효막 면적은 작을수록 좋은 점에서, 내부 직경은 0.8 ㎜ 이하 특히 0.5 ㎜ 내지 0.8 ㎜인 것이 바람직하다. 또한, 포착 미립자의 계수시에서 작업성을 높이기 위해, 외부 직경은 1.0 ㎜ 이상, 특히 1.0 ㎜ 내지 1.9 ㎜ 인 것이 바람직하다. 그 막 구조는 대칭막(균질막)이어도 비대칭막(불균질막)이어도 좋고, 스킨층과 코어층이 동일한 재질로 이루어진 로브형 비대칭막이어도, 스킨층과 코어층이 다른 재질로 이루어진 복합막이어도 좋다. 또한, 중공사막의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리페닐렌설폰, 폴리페닐렌설파이드설폰, 폴리플루오르화비닐리덴, 아세트산 셀룰로스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 들 수 있고, 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리플루오르화비닐리덴, 아세트산 셀룰로스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 바람직하다. 그 중에서도 미소한 구멍 직경을 갖는 중공사막을 제조하기 쉽고, 여과 시간을 단축하기 쉬운 점에서 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리플루오르화비닐리덴 등의 파열 강도, 압축 강도가 높고, 0.5 ㎫ 이상의 내압성을 갖는 재질이 보다 바람직하다. 또한, 여과 시간 단축을 위해 0.8 ㎖/min/㎠ 이상(0.1 ㎫, 25 ℃)의 여과 능력을 갖는 것이 바람직하다.
중공사막은 그 구조 상 지지체가 불필요하고, 예를 들어 블랭크 입자(오염 미립자)를 제거하기 위해 세정하는 경우에도, 모듈화함으로써 용이하게 취급할 수 있다. 그리고, 중공사막이 밀봉되어 있으므로, 세정후의 재오염을 방지하기 위해 분위기 중의 미립자가 관리된 클린룸 내에서 세정하지 않아도 좋다. 이에 대해서, 평막은 여과 저항을 적게 하기 위해 막 두께가 수 ㎛ 내지 10 ㎛로 매우 얇고, 사용시에 지지체를 필요로 하고 취급이 번거롭다. 또한, 그 형상이나 강도의 점에서 미립자 오염을 방지하면서 블랭크 입자(오염 미립자)를 세정, 제거하는 것은 곤란하다. 또한, 세정 후의 재오염을 방지하는 측면에서 클린룸 내에서 세정하지 않으 면 안된다.
또한, 중공사막은 종래의 평막의 MF막 등과 비교하여, 내표면에 부착된 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 적다. 즉, 평막은 내외 양표면 모두 노출되어 있어, 제막 공정 등에서 분위기 중의 미립자가 부착되기 쉽고 막표면이 오염되는 경향이 있다.
이에 대해서, 중공사막은, 외표면측은 노출되어 있지만 내표면측은 노출되어 있지 않으므로, 제막 공정 등에서의 미립자의 부착을 방지할 수 있다. 예를 들어, 측정 대상을 입자경 0.03 ㎛ 이상의 미립자로 한 경우에, 평막의 막표면에는 105 개/㎠ 내지 107 개/㎠의 블랭크 입자(오염 미립자)가 부착되어 있다. 이에 대해서, 내외 양표면에 스킨층을 갖는 중공사막의 외표면에 부착한 블랭크 입자수(오염 미립자수)는 105 개/㎠ 내지 106 개/㎠, 내표면에 부착된 블랭크 입자수(오염 미립자수)는 104 개/㎠ 내지 105 개/㎠, 바람직하게는 103 개/㎠ 내지 104 개/㎠까지 감소시킬 수 있다. 따라서, 중공사막의 내표면에서 미립자를 포착한 경우, 평막과 동일한 분석 정밀도를 확보하기 위해서는 1/1000의 여과수량으로 충분하고, 여과 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 동일한 여과수량을 여과하면, 검출 하한 레벨을 끌어내리는 것이 가능하고, 10 개/L라는 미립자의 정량 분석이 가능하다.
따라서, 여과 방향은 외압 여과 또는 내압 여과 중 어느 것도 사용 가능하지만 중공사막은 상술한 바와 같고, 그 내표면의 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 외 표면과 비교하여 적으므로, 내표면의 스킨층에서 미립자를 포착하는 내압 여과를 사용하는 것이 바람직하다. 내압 여과함으로써, 중공사막으로의 초순수의 통수량을 감소시키고, 여과 시간을 단축할 수 있다. 또한, 여과 방식은 데드 엔드(Dead-end) 여과(전량 여과), 교차 흐름(cross-flow) 여과 중 어느 것도 사용 가능하지만, 공급된 초순수 중의 모든 미립자를 포착하기 위해 데드 엔드(전량 여과)가 바람직하다.
또한, 여과막에 통수되는 샘플수는 액중에 미립자를 포함하고, 여과함으로써 중공사막에서 포착된 미립자수를 계수 가능한 것이면 초순수에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 의한 중공사막을 사용한 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치 및 미립자수 측정 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시 형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례를 도시한 개요도이다.
미립자수 측정용 여과 장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 에폭시 수지 등의 접착제(2)로 일단이 밀봉된 중공사막(3)을 닙플(5) 등의 고정 부재에 접착제(2)(수지 몰드부)로 고정하고, 닙플(5)의 일방측[중공사막(3)의 개구단측]에 급수부 외부통(6)을 접속하고, 타방측[중공사막(3)의 밀봉측]에 배수부 외부통(4)(홀더)를 접 속함으로써 제작된다. 배수부 외부통(4)에는 배수부 이음매(7)가 접속되어 있다. 상기 미립자수 측정용 여과 장치(1)는 막 표면에 부착된 블랭크 입자(오염 미립자)를 세정 제거하기 위해 여과 방향(내압 여과)과는 반대 방향으로 통수 가능한[역세정(逆洗) 가능한]구조를 갖고 있다. 즉, 미리 중공사막(3)을 역세정해도 좋다. 중공사막(3)을 역세정함으로써, 중공사막의 내표면에 부착된 블랭크 입자(오염 미립자)를 세정 제거할 수 있으므로 통수량을 더욱 감소시키고 여과 시간을 보다 단축하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 1에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례에 대해서 도 2를 사용하여 설명한다.
초순수는 초순수 제조 설비의 출구수가 흐르는 공급 배관(21)으로부터 샘플링 밸브(23)를 설치한 샘플 도입 튜브(22)를 거쳐 중공사막이 장진된 미립자수 측정용 여과 장치(1)에 통수된다. 여과 장치(1)에서, 상온(25 ℃) 내지 고온(80 ℃ 이하)에서 초순수 중의 미립자를 포착하고, 여과액 계량조(24)에 일정 수량이 축적될 때까지 통수를 실시한다. 여과액 계수조(24)는 계량 수단으로서의 계량조이다. 계량 수단으로서는 일정량의 여과량을 계측할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들어 계량조 외에 유량 적산계 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 샘플 도입 튜브(22)와 여과 장치(1) 사이에 펌프나 가스에 의한 가압 수단 등을 설치해도 좋다. 가압 수단을 사용함으로써, 여과 속도를 증가시키고, 여과 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 여과 장치(1)의 바로 앞의 샘플 도입 튜브(22)에 히터 등의 가열 수단을 설치하고, 샘플 도입 튜브(22)를 가열하여 여과해도 좋다.
샘플링이 종료된 후, 면도칼 등에 의해 중공사막(3)을 길이 방향으로 재단하고, 초순수 중의 미립자가 포착되어 있는 내표면을 노출시킨다. 노출시킨 내표면을 광학 현미경으로 관찰한 경우, 막 상의 미립자를 푹신-메틸렌블루-염색액으로 염색하여, 주사형 전자 현미경으로 관찰하는 경우에는 스패터링 처리를 실시한다. 이와 같은 전처리를 실시한 후, 광학 현미경 또는 주사형 전자 현미경으로 내표면을 확대하고, 계수 시야 내의 미립자수를 계수한다. 상술한 현미경에 의해 시야를 이동시켜 유효 여과 면적의 0.01 % 전후를 실제 관찰하여 포착 미립자수를 계수하고, 하기 수학식 1(입자수 농도 계산식)에 의해 단위 체적당 초순수 중의 미립자수를 산출한다.
N: 초순수 1 ㎖ 당의 미립자수(개/㎖)
Ns: 계수 시야의 미립자수(개)
Nb: 공시험의 계수 시야의 미립자수(개)
ns: 계수 시야수
nb: 공시험에서의 시야수
A: 유효 여과 면적(㎟)
a: 1 시야의 면적(㎟)
Vs: 여과량(㎖)
Vb: 공시험의 여과량(㎖)
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다.
미립자수 측정용 여과 장치는 분리가 용이한 이음매(고정 부재)에 중공사막을 접착제(수지 몰드부)에 의해 액밀하게 접착 고정하여 이루어진 중공사막 유닛을 구비한 중공사막 모듈이다. 분리가 용이한 이음매(고정 부재)로서는 예를 들어 시판의 닙플, 소켓, 유니온, 부싱 등의 나사 삽입 이음매를 들 수 있다. 상황에 따라서 둥근 봉 등을 절삭 가공하여 임의의 나사를 부여한 가공물 또는 페룰(ferrule) 이음매 등이어도 좋다. 이음매(고정 부재)의 재질은 샘플링 포인트에 따라서, 예를 들어 스텐레스, 폴리염화비닐 수지, 폴리플루오르화비닐리덴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 플라스틱을 들 수 있다. 특히, 내압, 내열 특성이 양호한 점에서, 예를 들어 스텐레스, 폴리플루오르화비닐리덴 수지 등이 바람직하다.
중공사막을 이음매(고정 부재)에 고정하는 접착제로서는 내압, 내열 특성의 점에서, 예를 들어 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
중공사막 모듈(미립자수 측정용 여과 장치)의 구조는 중공사막 다발의 한쪽의 말단 개구부를 접착제로 밀봉한 편단 개구 구조이어도 좋고, 양측이 개구된 양단 개구 구조이어도 좋다. 단, 양단 개구 구조의 경우에는 초순수를 모두 여과하 므로, 중공사막 모듈의 편측에 밸브 등을 부여할 필요가 있지만, 플러싱이나 린스를 용이하게 실시할 수 있다.
이음매(고정 부재)에 중공사막을 액밀하게 접착 고정하는 방법으로서는 예를 들어 직선 형상의 중공사막을 이음매(고정 부재)에 필요한 수를 넣어 접착제로 고정하는 방법, 이음매(고정 부재)에 중공사막의 막 직경 보다 큰 구멍을 설치하여 그곳에 중공사막을 삽입하여 접착제로 고정하는 방법 등이 있다.
또한, 긴 직선 형상의 중공사막이 있는 경우에는 이하에 나타낸 방법으로 이음매(고정 부재)에 고정하여 도 3에 도시한 바와 같은 미립자수 측정용 여과 장치(31)를 제작할 수도 있다. 우선, 긴 직선 형상의 중공사막(32)을 1 개 준비하고, O자 형상으로 절곡하여 링을 만들고, 링이 각각 포개어지도록 복수로 만든다. 이 상태에서 중공사막(32)을 이음매(33)(고정 부재)에 통과시켜 접착제(34)로 고정한다. 사용시에는 초순수가 도입되는 측(도 3에서는 상방측)을 절단한다. 예를 들어 링을 2 회 만든 경우에는, 사용시에 중공사막(32)의 초순수가 도입되는 측을 절단하면, 개구한 중공사막(32)의 단부가 6개 집속하게 된다. 이 방법에 의하면, 중공사막(32)을 용이하게 고정 가능하고, 또는 개구하고 있는 부분이 사용 직전까지 양단의 2 부분뿐이므로, 내표면으로의 오염 미립자의 부착이 적다. 또한, 중공사막(32)의 양단은 그 내표면으로의 오염 미립자의 부착을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 사용 직전까지 접착제로 밀봉해 두는 것이 바람직하다.
(제 3 실시형태)
본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제 3 실시형태에 관한 미립자수 측정용 여과 장치에 사용하는 중공사막 유닛의 구성을 도시한 단면도이다.
중공사막 유닛(201)은 양단이 밀봉 수지(202)(접착제)로 밀봉된 중공사막(203)을 갖고 있다. 또한, 중공사막 유닛(201)은 양단의 밀봉 부분을 노출시킨 상태에서 닙플(204) 등의 고정 부재에 에폭시 수지 등의 접착제(205)(수지 몰드부)에서 접착 고정되어 있다. 이와 같이 중공사막(203)의 양단을 밀봉 수지(202) 등으로 미리 밀봉함으로써, 미립자의 포착면인 내표면을 사용시까지 청정한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 중공사막(203)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니고, 단수이어도 복수이어도 좋다.
사용시에는 상기 중공사막 유닛(201)을 홀더(외부통)에 장진하고, 양단의 밀봉부분 중 어느 한쪽(초순수를 중공사막에 도입하는 측)을 절단하여 중공사막(203)을 개구시켜 여과 장치를 제작한다.
(제 4 실시형태)
본 발명의 제 4 실시형태에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 제 4 실시형태에 관한 초순수 중의 미립자수 측정 방법을 도시한 개요도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 초순수 제조 장치의 샘플링구에 접속된 접속 지그(301), 초순수 제조 장치로부터 유스 포인트를 향하여 초순수가 흐르는 배관으로부터 분기된 초순수의 공급수 라인(302), 공급 밸브(303), 중공사막(304), 하우징(305)(외부통), 중공사막을 고정하는 접착제(306), 농축수 라인(307), 농축밸브(308), 여과수 라인(309), 여과 밸브(310), 방출수 공급 라인(311), 방출수 공급 밸브(312), 방출수 배출 라인(313), 방출수 배출 밸브(314), 적산 여과수량(여과량)을 측정하는 수단(315), 미립자수 측정용 여과 장치(316)를 구비하고 있다. 또한, 여과 장치(316) 내에 장진되는 중공사막(304)의 수는 단수이어도 복수이어도 좋지만, 분석 정밀도의 향상을 도모하는 측면에서 5 개 이상인 것이 바람직하다.
우선, 샘플링 개시전에 초순수 제조 장치의 샘플링구의 방출을 충분하게 실시하고, 접속 지그(301)에 의해 샘플링구에 접속한다. 다음에, 농축 밸브(308) 및 방출수 배출 밸브(314)를 개방하고, 방출수 공급 밸브(312)를 천천히 열고, 여과 장치(316) 내의 치환을 일정량 실시한다. 계속해서, 방출수 공급 밸브(312)를 천천히 닫으면, 농축 밸브(308) 및 방출수 배출 밸브(314)를 닫는다. 이 후, 여과 밸브(310)를 개방하고, 공급 밸브(303)를 천천히 개방함으로써, 미립자를 포함하는 초순수는 초순수 제조 장치의 샘플링구의 수압에 의해, 접속 지그(301), 초순수의 공급수 라인(302), 공급 밸브(303)를 통하여 여과 장치(316) 내의 중공사막(304)에 공급된다.
초순수는 수압에 의해 중공사막(304)에 스크린 여과되고, 내표면의 스킨층에 초순수 중의 미립자가 포착된다. 미립자가 제거된 초순수는 여과수 라인(309), 여과수 밸브(310)를 통하여 적산 여과수량(여과량)을 측정하는 수단(315)에 공급되고, 적산 여과 수량(여과량)이 측정된다. 소정의 적산 여과수량(여과량)이 수득된 후 공급 밸브(303)를 닫고, 여과 밸브(310)를 닫아 샘플링을 종료한다. 샘플링이 종료되면 여과 장치(316)는 5군데의 밸브(303, 308, 310, 312, 314)를 닫음으로써 밀봉되고, 분위기로부터 중공사막(304)으로의 오염 미립자의 부착(미립자 오염)은 완전히 방지된다. 여과 장치(316)로부터 중공사막(304)을 취출할 때, 중공사막(304) 내에 잔존한 홀드업액은 고농도의 미립자를 포함하고 있다. 이 때문에, 여과 밸브(310)를 열고 상온 또는 고온(각종 부재의 상한 사용 온도 이하)에서 건조시키는 방법, 에어 필터를 투과시킨 미립자 오염이 없는 청정한 N2가스 등으로 여과측에 압출하는 방법, 또는 이들을 병용하여 홀드업액 중의 미립자가 유출되지 않도록 한다.
다음에, 클린벤치(클린룸) 등의 청정한 환경에서 여과 장치(316) 내로부터 중공사막(304)을 취출한다. 이 후, 오염 미립자의 부착(미립자 오염)을 방지하기 위해 사용기구 등에 배려하고, 포착 미립자를 계수하는 기기에 따라서 시료를 작성하여 중공사막의 스킨층 표면의 미립자수를 계측 기기에 의해 계수한다. 계속해서, 적산 여과수량(여과량), 스킨층 면적(유효 여과 면적), 관찰 시야 면적(1 시야의 면적), 관찰 시야수(계수 시야수)등으로부터 초순수 중의 미립자수를 계산한다. 또한, 여과 장치(316)에 사용되는 각 구성 기기나 부재는 오염 미립자의 부착(미립자 오염)이 없는 구조, 재질, 등급의 것을 사용하는 것이 필요하다. 특히 초순수 전용으로 시판되고 있는 부재가 바람직하다. 스킨층 표면의 미립자수를 계수하는 방법으로서는, 측정 대상이 되는 입자경에 따라서, 예를 들어 광학식 현미경, 주사형 전자 현미경, 레이저광 산란 방식에 의한 표면 검사 장치 또는 이를 병용하여 측정한다. 특히 고배율, 광시야, 자동 계수가 가능한 방법이 바람직하다. 또한, 샘플링 종료 후, 장치(316) 내에 잔존한 홀드업액량은 전 여과수량의 극히 미량이 므로, 상기 적산 여과 수량으로부터 제외해도 상관없다.
(제 5 실시형태)
본 발명의 제 5 실시형태에 대해서 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 실시형태에 관한 미립자수 측정용 여과 장치의 구성을 도시한 단면도이다. 도 7은 도 6에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
미립자수 측정용 여과 장치(41)는 중공사막 유닛(43)을 갖고 있다. 중공사막 유닛(43)은 중공사막(51)을 갖고, 중공사막(51)은 일방의 단부가 밀봉 수지(52)(접착제)로 밀봉되고, 타방의 단부는 개구 상태이다. 또한, 중공사막 유닛(43)에는 중공사막(51)의 밀봉 부분과 개구 부분 사이에 설치된 에폭시 수지 등의 수지 몰드부(42)(접착제)를 통하여 닙플(44) 등의 고정 부재가 고정되어 있다. 상기 닙플(44)에는 배수부 외부통(45)이 접속되어 있다. 배수부 외부통(45)은 중공사막(51)의 덮개로서 기능하는 것이고, 배수부 외부통(45)에는 배수구(48)를 갖는 배수부 이음매(49)가 접속되어 있다. 또한, 닙플(44)의 타방에는 급수구(46)을 갖는 급수구 외부통(47)이 접속되고, 급수부 외부통(47)에는 급수구(46)측으로부터 초순수를 공급했을 때, 상기 초순수를 장치(41) 밖으로 배수하는 방출수 배수구(50)가 설치되어 있다.
상기 중공사막 유닛(43), 배수부 외부통(45), 급수부 외부통(47) 및 배수부 이음매(49)는 각각 착탈 자유롭게 부착하는 것이 가능하다. 이들의 부재는 예를 들어 나사 구조의 끼워 맞춤 방법으로 끼워 맞추어지고, 급수부 외부통(47)의 급수 구(46) 및 방출수 배수구(50), 배수부 이음매(49)의 배수구(48) 이외의 부분에서 장치(41) 내의 밀봉성이 확보되어 있다. 배수부 외부통(45), 급수부 외부통(47) 및 배수부 이음매(49)의 재질은 먼지 발생, 용출이 없으면 좋고, 예를 들어 PVDF(폴리플루오르화비닐리덴), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PEEK(폴리에테르에테르케톤) 등의 합성 수지를 들 수 있다.
미립자수 측정용 여과 장치(41)는 닙플(44) 등에 의해, 중공사막(51)의 개구단을 통하여 중공사막(51)의 내표면측과 연통하는 1차측(53)과, 중공사막(51)의 외표면측과 접하는 2차측(54)으로 구분된다. 1차측(53)과 2차측(54) 사이에서의 초순수 중의 미립자 등의 이동은, 중공사막(51)의 막면만을 통하여 실시된다.
또한, 도 6에서 중공사막(51)은 그 일단이 밀봉되어 타방의 단부를 개구한 상태에서 고정되어 있지만, 중공사막(51)의 고정 방법은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 중공사막(51)을 U자 형상으로 절곡한 상태에서 수지 등의 접착제로 고정해도 좋다. 중공사막 유닛(43)은 배수부 외부통(45)의 일단 가장자리에 설치되어 있지만, 예를 들어 외부통(45)의 내벽에 밀접시킨 상태에서 내장해도 좋다. 또한, 도 6에서 급수부 외부통(47)에는 급수구(46)와 방출수 배수구(50)가 설치되어 있지만, 이와 같은 초순수의 급배수구가 2 개 이상 설치되어 있는 것이 바람직하다. 배수부 외부통(45)에는 배수구(48)를 갖는 배수부 이음매(49)가 접속되어 있지만, 이와 같은 초순수의 급배수구가 1 개 이상 설치되어 있는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시형태의 미립자수 측정용 여과 장치의 제조 방법의 일례에 대해서, 도 6을 사용하여 설명한다.
우선, 초순수 중의 미립자를 포착하는 중공사막(51)의 내표면측이 외부로부터 오염되는 것을 방지하기 위해, 중공사막(51)의 양단을 에폭시 수지 등으로 밀봉해 둔다. 중공사막(51)의 수는 1 개 내지 10 개가 바람직하고, 중공사막(51)의 길이는 여과 장치(41)의 조립 완료시에 30 ㎜ 내지 100 ㎜가 바람직하다.
양단이 밀봉된 중공사막(51)을 SUS(Steel Use Stainless: 스텐레스강)제조 또는 PEEK제의 닙플(44) 등에 통과시켜, 에폭시 수지 등으로 중공사막(51)과 닙플(44)을 밀착 고정하여 중공사막 유닛(43)을 제작한다. 이 때, 닙플(44) 등의 고정 부재에는 오염 미립자가 부착되어 있을 가능성이 높고, 샘플링시의 측정오차의 요인이 되므로 초음파 조사 등에서 미리 세정 처리해 둔다. 세정 방법으로서는 초음파 조사 이외에, 예를 들어 에탄올 침지, 계면활성제 세정, 초순수 세정 등을 들 수 있다.
계속해서, 제작한 중공사막 유닛(43)을 친수화처리한다. 친수화 처리함으로써 중공사막(51)의 건조에 수반되어 저하되는 투과수성을 회복시킬 수 있다. 또한, 중공사막(51)은 무수한 가는 구멍을 갖고 있고, 막 표면은 미시적으로는 매우 요철이 심하다. 블랭크 입자(오염 미립자)는 물에 젖기 어려운 가는 구멍이나 요철의 틈, 가는 구멍 내부에 흡착되어 있는 경우가 많으므로, 친수화 작용이 있는 약제 또는 열순수에 의해 이들의 부분에 침투시켜 흡착하고 있는 블랭크 입자(오염 미립자)를 제거하는 것이 바람직하다. 친수화하는 방법으로서는 예를 들어 40 ℃ 이상의 순수 또는 약제에 0.5 시간 내지 12 시간, 바람직하게는 1 시간 내지 4 시간 침지하는 방법, 25 ℃ 이상의 순수에서 가압 통수하는 방법 등을 들 수 있다. 순수 또는 약제에 침지할 때에는 블랭크 입자(오염 미립자)의 제거 효과를 향상시키기 위해, 또한 초음파나 가온 등을 조합해도 좋다. 초음파의 주파수에 특별히 한정은 없지만, 주파수 0.8 ㎒ 내지 3 ㎒의 초음파가 바람직하고, 보다 높은 블랭크 입자(오염 미립자)의 제거 효과를 수득할 수 있다. 한편, 가온하는 경우에는 블랭크 입자(오염 미립자)의 제거 효과를 높이는 측면에서, 40 ℃ 내지 80 ℃가 바람직하다. 상기 약제로서는 중공사막(51)에 대해서 막 성능의 저하, 열화 등의 영향을 받지 않고, 친수화 작용을 발휘하는 것이면 좋고, 예를 들어 알콜, 계면활성제 등을 들 수 있다. 알콜을 사용하는 경우에는 그 종류에 특별히 한정은 없지만, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 이들의 혼합액 등을 적합하게 사용할 수 있다. 계면활성제를 사용하는 경우에는 그 종류에 특별히 한정은 없지만, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양성 계면활성제를 적합하게 사용할 수 있다. 그 농도는 0.1 % 내지 5 %인 것이 바람직하고, 0.1 % 내지 1 %인 것이 보다 바람직하다. 또한, 농도 조정하여 사용하는 경우, 미립자수의 함유량이 측정 대상인 초순수와 동등, 또는 그보다 적은 초순수를 사용한다.
친수화 처리후, 배수부 외부통(45)과 배수부 이음매(49)를 끼워 맞춘 여과 장치(41)의 2차측(54)에 압출수를 채우고, 친수화 처리된 중공사막 유닛(43)을 장착하고, 또한 압출수를 배수부 이음매(49)의 배수구(48)로 공급하여 역세정한다. 이 때, 배수부 외부통(45)이나 배수부 이음매(49) 등의 2차측 부재는 초음파 조사 등으로 미리 오염 미립자를 세정 처리해 둔다. 압출수로서는 적어도 살균 효과·제균효과를 갖는 제균제, 즉 균의 증식을 억제하는 약제를 사용할 수 있고, 또한 친수성을 높이는 등의 효과를 함께 가지면 좋다. 제균제로서는 중공사막(51)에 대해 막성능의 저하, 열화 등의 영향을 받지 않고, 제균 작용을 발휘하는 것이면 좋고, 예를 들어 알콜, 환원제 등을 들 수 있다. 알콜을 사용하는 경우에는 그 종류에 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 이들의 혼합액 등을 적절하게 사용할 수 있다. 환원제를 사용하는 경우에는 그 종류에 특별히 한정은 없지만 예를 들어 아황산 나트륨, 아황산 수소나트륨 등을 사용할 수 있다. 그 농도는 0.1 % 내지 10 %인 것이 바람직하고, 0.1 % 내지 1 % 인 것이 보다 바람직하다. 제균제에 의한 역세 공정에서 중공사막(51)의 1차측에서 제균제의 스며듦을 확인한 후, 상기 중공사막(51)의 일단을 청정한 면도칼으로 절단하여 개구하고, 제균제를 계속하여 역통수한 상태에서, 미리 오염 미립자가 제거된 급수부 외부통(47)을 장착한다. 제균제에 의한 역세정 압력으로서는 0.5 ㎏f/㎠ 내지 3 ㎏f/㎠가 바람직하고 1 ㎏f/㎠ 내지 2 ㎏f/㎠이 보다 바람직하다. 이 때, 급수부 외부통(47)의 급수구(46)로부터 제균제가 넘칠 때까지 실시한다. 중공사막(51) 내의 공기 배출을 확인한 후, 제균제를 봉입시킨 상태에서 배수구(48) 및 급수구(46)에 캡을 하여 밀봉 상태로 한다. 이와 같이 제균제를 중공사막(51)에 역통수한 상태에서 미립자 포착 장치(41)를 조립함으로써 중공사막(51)의 내표면측 및 장치(41)내로의 오염 미립자의 부착과 미생물의 번식을 회피하고, 높은 청정도를 유지할 수 있다. 또한, 중공사막(51)을 보관, 반송할 때, 중공사막(51)이 외부로부터 오염될 가능성이 있지만, 제균제를 중공사막(51) 표면에 부착시킨 상태로 장치(41)를 보관, 반송하므로, 중공사막(51)으로의 오염 미립자의 부착을 피할 수 있 다. 따라서, 제균제를 사용하여 중공사막(51)을 역세정함으로써, 블랭크 입자(오염 미립자)를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 중공사막(51)으로의 오염 미립자의 부착과 미생물의 번식 등을 방지하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 실시형태의 초순수 중의 미립자수 측정 방법의 일례에 대해서 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은 도 6에 도시한 여과 장치를 사용한 본 실시형태의 초순수 중의 미립자수 측정 방법을 도시한 개요도이다.
우선, 검사 대상이 되는 초순수 제조 장치의 공급 배관(61)에 부착된 샘플링 밸브(62)로부터 초순수를 샘플 도입 튜브(63)에 통과시켜, 제균제가 봉입된 여과 장치(41)의 배수부 이음매(49)로부터 공급 배관(61) 압력을 이용하여 역통수한다. 역세정 시간으로서는 1 분 내지 60 분이 바람직하고, 5 분 내지 20 분이 보다 바람직하다. 초순수에서 중공사막(51)의 외표면측으로부터 내표면측으로 역세함으로써 여과 장치(41) 내부에 봉입한 제균제를 배출하여 초순수로 치환함과 동시에 중공사막(51)의 내표면측의 세정 효과를 높일 수 있다.
초순수에 의해 역세한 후, 배수부 이음매(49)에 캡을 하고, 급수부 외부통(47)의 방출수 배수구(50)에 유량 조정용 밸브(64)를 부착하고, 급수구(46)에 초순수를 공급하고, 방출수 배수구(50)를 향하여 배출시킨다. 이에 의해, 여과 장치(41)의 부착시에 부착한 미립자(오염 미립자)를 제거할 수 있다. 이 때, 유량(방출량)으로서는 200 ㎖/min 이상, 특히 300 ㎖/min 내지 600 ㎖/min가 바람직하다. 또한, 통수 시간으로서는 5 분 이상이 바람직하다.
다음에, 초순수의 샘플링을 실시한다. 즉, 초순수를 중공사막 유닛(43)이 장진된 여과 장치(41)에 통수하여 내압 여과하고 초순수 중의 미립자를 중공사막(51)의 내표면에 포착한다. 이 때, 방출수 배수구(50)에 부착한 유량 조정용 밸브(64)로 블로우량을 조정하고, 상기 방출량과 여과 유량의 비(유량비)를 3 : 1 내지 100 : 1, 특히 20 : 1 내지 50 : 1로 하는 것이 바람직하다. 여과 장치(41)의 중공사막(51) 내표면에서 초순수 중의 미립자를 포착하고, 여과액 계량조(65)에 일정수량이 축적될 때까지 통수를 실시한다. 여과액 계량조(65)는 계량 수단으로서의 계량조이지만, 계량 수단으로서는 일정량의 여과량을 계측할 수 있는 것이면 어떤 것이어도 좋고, 예를 들어 계량조 이외에 유량 적산계 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라서 공급 배관(61)에 펌프, 가스에 의한 가압 수단 등을 설치해도 좋다. 가압 수단을 사용함으로써 여과 속도를 증가시키고, 여과 시간을 더욱 단축시킬 수 있다. 또한, 공급 배관(21)에 히터 등의 가열 수단을 설치하고, 공급 배관(61)을 가열하여 초순수를 최고 온도 80 ℃ 이하로 가온하여 여과해도 좋다.
샘플링을 종료한 후, 면도칼 등에 의해 중공사막(51)을 길이 방향으로 재단하고, 초순수 중의 미립자가 포착되어 있는 내표면측을 노출시킨다. 노출시킨 내표면측을 광학 현미경으로 관찰하는 경우에, 막 상의 미립자를 푹신 메틸렌블루 염색액으로 염색하고, 주사형 전자 현미경으로 관찰하는 경우에는 스패터링 처리를 실시한다.
이와 같은 전처리를 실시한 후, 광학 현미경 또는 주사형 전자 현미경으로 내표면측을 확대하고 계수 시야 내의 미립자수를 계수한다. 상술한 현미경에 의해 시야를 이동시켜 유효 여과 면적의 0.01 % 전후를 실제 관찰하여 포착 미립자를 계 수하고, 상기한 수학식 1에 의해 단위 체적 당의 초순수 중의 미립자수를 산출한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1, 비교예 1, 비교예 2)
도 1에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(1)를 사용하여 초순수 중의 미립자수를 측정했다. 우선, 내부 직경 0.6 ㎜, 외부 직경 1.1 ㎜, 길이 3 ㎝, 유효막 면적 3.1 ㎠의 폴리설폰제 중공사막(3)(OLT5026 아사히 가세이샤 제조)를 6 개 묶어 접착제(2)(에폭시 수지)로 닙플(5)에 고정했다. 이 후, 배수부 외부통(4)(홀더)에 수납하고, 급수부 외부통(6)과 배수부 이음매(7)를 각각 접속하여 도 1에 도시한 여과 장치(1)를 제작했다. 다음에, 초순수 제조 장치의 샘플 도입 튜브에 부착된 샘플링 밸브로부터 초순수를 여과 장치(1)에 직접 도입하고, 여과 압력 0.2 ㎫, 25 ℃의 조건에서 내압 여과했다. 샘플링을 종료한 후, 상기 중공사막(3)을 취출하고, 면도칼로 길이 방향으로 재단하여 내표면을 노출시키고 스패터링을 실시했다. 다음에, 중공사막(3)의 내표면의 미립자수를 주사형 전자 현미경으로 20,000배로 관찰하고, 계수 시야 내에서 중공사막(3)의 내표면에 부착되어 있는 미립자수를 계수했다. 측정 대상을 입자경 0.02 ㎛ 이상의 미립자, 여과일수를 10 일, 계수 시야수를 1000 시야로 하고, 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자수 계수값, 계수 시야수, 계수 시야 면적 및 여과량 등을 계수하여 표 1에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유되는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수 (입자수 농도)는 5 개/㎖였다.
비교예로서 구멍 직경 0.03 ㎛, 폴리카보네이트제의 평막의 MF막(비교예 1), 재생 셀룰로스제의 평막의 UF막(비교예 2)를 사용했다.
비교예 1로서 사용한 평막의 MF막은 측정 대상이 되는 미립자보다도 구멍 직경이 크므로, 본 발명에는 부적당했다.
비교예 2로서 사용한 평막의 UF막은 실시예 1의 측정 결과인 0.02 ㎛ 이상의 미립자수 농도가 5 개/㎖가 되므로 필요한 여과 수량, 여과 일수가 팽대해지는 것을 생각할 수 있으므로, 본 발명에는 부적당했다.
이하에, 여과 수량과 여과 일수의 상정 계산값의 산출 방법을 나타낸다. 우선, 단순화하기 위해 공시험의 여과량(Vb)을 0으로 간주했다. 여과막의 계수 시야수와 공시험의 계수 시야수는 동일한 300 시야로 했다. 입자수 농도 산출에 필요한 입자수는 블랭크 입자수(오염 미립자수)와 동일한 수이다. 즉, 여과막 상의 미립자 계수값(블랭크 입자 포함)은 블랭크 입자수(오염 미립자수)의 2 배가 된다. 상술한 수학식 1에 N=5, Ns=Nb×2=1000, Nb=500, ns=nb=300, A=314 ㎟, a=0.0000332 ㎟를 대입한 결과, 여과량(Vs)은 3150ℓ였다. 상기 여과량을 여과 유속, 유효 여과 면적 등으로부터 산출한 1 일 당 여과량으로 나눔으로써, 여과 일수를 산출한 결과, 여과 일수는 약 280 일이었다.
(실시예 2, 비교예 3, 비교예 4)
실시예 2로서 측정 대상을 입자경 0.03 ㎛ 이상의 미립자, 여과 일수를 10 일, 계수 시야수를 1000 시야로 한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 실시했다. 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자 계수값, 계수 시야수, 계수 시야 면적 및 여과량 등을 계수하여 표 2에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유하는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수(입자수 농도)는 3 개/㎖였다. 또한, 동일한 중공사막에 대해서, 계수 시야수를 300 시야로서 실시했지만, 포착 입자수는 입자수 농도 산출에 필요한 입자수를 만족하지 않았으므로, 입자수 농도 산출에 필요한 미립자수를 수학식 1에 대입하여, 초순수 중 1 ㎖ 중의 미립자수(미립자수 농도)를 산출하고, 결과의 표기는 그 값 미만으로 하여, 표 2에 나타냈다.
이하에, 미립자수 농도의 산출 방법을 나타낸다. 미립자수 농도 산출에 필요한 미립자수는 최저 20 개이고, 블랭크 입자 보정을 한 포착 입자수가 이에 만족하지 않는다.
미립자수 계수값(블랭크 입자 포함)=7
블랭크 입자수(오염미립자수)=1
포착 입자수=7-1=6＜20
이 때문에, 포착 입자수를 20 개로 가정하고, 수학식 1에 대입하여 수득된 미립자수 농도 미만이라는 결과로 했다. 따라서, 300 시야 계수에서는 입자수 농도가 8 개/㎖ 미만이 되었다. 이상으로부터, 실시예 2에서 상기 중공사막은 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 적으므로, 1000 시야계수에 의해 필요한 미립자수 20 개를 계수할 수 있고, 3 개/㎖라는 측정 결과를 수득할 수 있었다.
또한, 비교예로서 구멍 직경 0.03 ㎛, 폴리카보네이트제의 평막의 MF막(비교 예 3), 재생 셀룰로스제의 평막의 UF막(비교예 4)를 사용했다.
비교예 3으로서 평막의 MF막을 사용하여 여과일수를 10 일, 계수 시야수를 300 시야로 하고, 실시예 2와 동일하게 하여 실시했지만, 포착 입자수는 입자수 농도 산출에 필요한 입자수에 만족하지 않았다. 따라서, 입자수 농도 산출에 필요한 미립자수를 상술한 수학식 1에 대입하여 초순수 중 1 ㎖ 중의 미립자수를 산출하고, 결과의 표기는 그 값 미만으로서 표 2에 나타냈다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 막 표면에 부착된 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 실시예 2와 비교하여 많으므로, 계수 시야수를 증가시키는 장점은 기대할 수 없다.
비교예 4로서 평막의 UF막을 사용하여, 여과 일수를 10 일, 계수 시야수를 300 시야로 하고, 실시예 2와 동일하게 하여 실시했지만, 포착 입자수는 입자수 농도 산출에 필요한 입자수를 만족하지 않았다. 따라서, 입자수 농도 산출에 필요한 미립자수를 수학식 1에 대입하여 초순수 중 1 ㎖ 중의 미립자수를 산출하고, 결과의 표기는 그 값 미만으로 하여, 표 2에 나타냈다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 막 표면에 부착된 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 실시예 2와 비교하여 많으므로, 계수 시야수를 증가시키는 장점은 기대할 수 없다.
(실시예 3, 비교예 5, 비교예 6)
실시예 3으로서 측정 대상을 입자경 0.03 ㎛ 이상의 미립자, 여과 일수를 3일, 계수 시야수를 300 시야로 한 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 실시했다. 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자 계수값, 계수 시야수, 계수 시야 면적 및 여과량 등을 계수하여 표 3에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유하는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수는 25 개/㎖였다.
또한, 비교예로서 구멍 직경 0.03 ㎛, 폴리카보네이트제의 평막의 MF막(비교예 5), 재생 셀룰로스제의 평막의 UF막(비교예 6)을 사용했다.
비교예 5로서 평막의 MF막을 사용하여, 여과 일수를 28 일, 계수 시야수를 300 시야로 하여, 실시예 3과 동일하게 하여 실시했다. 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자 계수값, 계수 시야수, 계수 시야 면적 및 여과량 등을 계수하여 표 3에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유하는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수는 28 개/㎖였다.
비교예 6으로서 평막의 UF막을 사용하여 여과 일수를 22 일, 계수 시야수를 300 시야로 하고, 실시예 3과 동일하게 하여 실시했다. 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자 계수값, 계수 시야수, 계수 시야 면적 및 여과량 등을 계수하여 표 3에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유하는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수는 27 개/㎖였다.
표 1 내지 표 3으로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예는 비교예와 비교하여 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 적고, 미립자 포착시에서의 여과막으로의 통수량은 감소되고, 여과 시간은 대폭 단축되었다.
(실시예 4, 비교예 7 내지 비교예 9)
도 6에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(41)를 사용하여 초순수 중의 미립자수를 측정했다. 우선, 내부 직경 0.6 ㎜, 외부 직경 1.1 ㎜, 길이 50 ㎜, 여과막 면적 94 ㎟의 폴리설폰제의 UF 중공사막(OLT5026, 아사히가세이샤 제조)을 1 개, 1/8SUS닙플(44)에 삽입하고, 삽입 몰드부(42)(에폭시 수지)로 고정했다. 또한, 중공사막의 양단을 에폭시 수지로 밀봉하고, 양단 밀봉의 중공사막 유닛을 제작했다. 양단이 밀봉된 중공사막 유닛을 계면 활성제에 침지하여 친수화했다.
이 후, 배수부 외부통(45)과 배수부 이음매(49)를 접속하여 이루어진 2차측 부재 내에 아황산 수소나트륨을 만족하고, 친수화된 양단 밀봉의 중공사막 유닛을 삽입했다. 배수부 이음매(49)에서 아황산 수소나트륨을 공급했다. 중공사막 상부에서, 아황산 수소나트륨이 스미는 것을 확인한 후, 청정한 면도칼로 중공사막 상부[닙플(44)보다 5 ㎜ 내지 10 ㎜ 상부]를 절단했다. 또한, 아황산 수소나트륨의 역통액(逆通液)을 실시하고, 중공사막 내의 공기를 뺐다. 계속해서, 아황산 수소나트륨을 가압한 상태에서 역통수하면서 급수부 외부통(47)을 부착했다. 급수부 외부통(47)의 급수구(46)에서 아황산 수소나트륨이 넘치는 것을 확인한 후, 급수구(46)에 캡을 닫았다. 배수부 이음매(49)의 배수구(48)에 캡을 닫고 여과장치(41)를 밀봉 상태로 했다.
다음에, 검사 대상의 초순수 제조 장치의 배관에 부착한 샘플링 밸브로부터, 초순수를 청정한 샘플 도입 튜브에 의해 도 6에 도시한 바와 같이 여과 장치(41)로 도입했다. 여기에서 사용하는 샘플링 밸브는 부착 직전에 열순수로 살균을 실시하고, 12 시간 이상의 방출을 실시한 것이다. 배수부 이음매(49)의 배수구(48)에 초순수를 공급하고, 장치(41) 내에 밀봉하고 있는 아황산 수소나트륨을 역통액에 의해 배출하고, 초순수로 치환했다. 그 후, 배수부 이음매(49)에 캡을 하고, 급수부 외부통(47)의 급수구(46)에 초순수를 공급했다. 급수부 외부통(47)의 방출수 배수 구(50)에 유량 조정용 밸브를 부착하고 600 ㎖/min으로 방출을 개시했다. 5 분 방출한 후, 유량 조정용 밸브에서 방출량을 100 ㎖/min으로 조정했다. 조정한 후, 배수부 이음매(49)의 배수구(48)의 캡을 벗겼다.
이 후, 초순수의 샘플링을 개시하고, UF 중공사막(51)으로 초순수를 여과 압력 0.5 ㎫, 온도 25 ℃에서 내압 여과했다. 여과 유량은 4 ㎖/min이었다. 급수부 외부통의 방출수 배수구의 방출량과 여과 유량의 비는 25 : 1이었다. 여과 기간은 30 일이었다. 30 일 후, 배수부 이음매(49)의 배수구(48)에 캡을 닫았다. 그 후, 유량 조정 밸브를 분리한 방출수 배수구(50)에 캡을 닫고, 샘플링 밸브에서 급수부 외부통(47)의 급수구(46)에 캡을 한 후, 밀봉 상태로 클린룸에 여과 장치(41)를 반송했다.
클린룸 내에서 장치(41)로부터 중공사막 유닛(43)을 취출하고, 면도칼로 중공사막(51)을 길이 방향으로 절단하여 내표면을 노출시키고 스패터링을 실시했다. 다음에, 중공사막(51)의 내표면을 주사형 전자 현미경으로 40,000배로 관찰하고 계수 시야 내에서 내표면에 부착되어 있는 미립자수를 계수했다. 측정 대상을 입자 직경 0.01 ㎛ 이상의 미립자, 여과 기간을 30 일, 계수 시야수를 1200 시야로 하고 블랭크 입자수(오염 미립자수), 미립자 계수값, 계수 시야수 및 여과량 등을 계산하여 표 4에 나타냈다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유되는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수 농도는 1 개/㎖였다.
또한, 이하에 나타낸 비교예 7 내지 비교예 9를 실시했다.
비교예 7로서 재생 셀룰로스제의 평막의 UF막을 사용하여, 여과 일수를 30 일, 계수 시야수를 1200 시야로 하고 초순수의 샘플링을 실시했다. 구체적으로는 실시예 4와 동일한 초순수 제조 장치의 샘플 도입 튜브에 부착한 샘플링 밸브로부터 초순수를 사용하여 여과했다. 필요 여과량을 여과한 후, 밀봉 상태에서 클린룸에 반송했다. 클린룸 내에서 평막을 스패터링하고, 막표면의 미립자수를 주사형 전자 현미경 40,000배로 관찰하고, 계수 시야수 내에서 막 표면에 부착되어 있는 미립자수를 계수했다. 실시예 4와 동일한 여과 일수(30일)에서는 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 많고 포착 입자수는 입자수 농도 산출에, 필요한 입자수를 만족하지 않았다. 그 때문에, 입자수 농도 산출에 필요한 미립자수를 포착 입자수라고 가정하여 상술한 수학식 1에 대입하여, 초순수 중 1 ㎖ 중의 미립자수(미립자수 농도)를 산출하고, 결과의 표기는 그 값 미만으로 하여 표 4에 나타냈다. 표 4에 도시한 바와 같이, 미립자수 농도가 20 개/㎖ 미만이지만, 미립자수 농도를 특정할 수 없었다. 다음에, 동일한 평막의 UF막을 사용하여, 실시예 4의 측정 결과인 측정 대상의 미립자수 농도가 1 개/㎖가 되므로 필요한 여과수량, 여과 일수를 상술한 수학식 1을 사용하여 산출했다. 그 결과, 필요한 여과수량은 12600ℓ(단, 22 ℓ/일)이고, 여과 일수는 580일간이었다.
비교예 8로서 여과 장치(41)의 급수부 외부통(47)의 방출수 배수구(50)로 방출을 하지 않는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 실시했다. 장치(41)를 초순수 제조 장치의 배관에 부착된 샘플링 밸브에 부착했을 때, 급수부 외부통(47)의 급수구(46)로부터 방출수 배수구(50)로 초순수를 방출시키지 않고, 부착 직후에 배수부 이음매(49)의 배수구(48)에 부착한 캡을 분리하여 샘플링을 개시했다. 여과 유속 은 4 ㎖/min이었다. 초순수 1 ㎖ 중에 함유하는 미립자수를 산출한 결과, 초순수 1 ㎖ 중의 미립자수 농도는 5 개/㎖였다.
비교예 9로서 여과 장치(41)의 제조시에 제균 효과가 없는 역통액을 실시하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 실시했다. 중공사막(51)의 내표면의 미립자를 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 생균의 번식에 의해 계수가 불가능했다.
표 4에서 밝혀진 바와 같이, UF 중공사막을 사용한 실시예 4는 평막을 사용한 비교예 7과 비교하여 블랭크 입자수(오염 미립자수)가 적고, 미립자 포착시에서의 여과막으로의 초순수의 통수량을 감소시키고 여과 시간을 대폭 단축시킬 수 있었다. 또한, 실시예 4는 급수부 외부통(47)의 급수구(46)로부터 방출수 배수구(50)를 향하여 초순수 방출을 함으로써, 비교예 8 내지 비교예 9와 비교하여, 샘플링 밸브를 포함하는 여과 장치(41)의 도입계 유래의 미립자 오염을 억제할 수 있었다.
(실시예 5)
도 5에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(316)를 사용하여 초순수 중의 0.03 ㎛ 이상의 미립자수를 측정했다.
우선, 초순수 제조 장치(도시하지 않음)의 샘플링 포인트에 도 5에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(316)를 설치하고, 이하의 샘플링을 실시했다. 우선, 샘플링 포인트의 샘플링콕으로부터의 오염 미립자수의 부착(미립자 오염)을 방지하기 위해, 충분히 세정 및 살균을 실시했다. 다음에, 미립자수 측정용 여과 장치(316)를 상기 샘플링 포인트에 부착하고 미립자를 포착하는 면과 반대측의 면(본 실시예의 경우, 외표면측)으로부터 초순수를 공급하여 장치(316) 내의 봉입수(封入水)를 치환하고, 중공사막(304) 내의 유로 공간 및 장치(316) 홀드업량의 100 배 상당(약 100 ㎖)의 방출을 실시했다. 방출 완료 후, 공급수압 0.5 ㎫, 순간 여과 수량을 250 ㎖/Hr/㎠ 상당으로, 내압 전체 여과를 실시하여 중공사막(304)의 내표면에 미립자를 포착했다. 또한, 중공사막(304)은 아사히 가세이 케미카르즈 가부시키가이샤 제조의 폴리설폰제의 내외 양표면에 스킨층을 갖는 UF 중공사막(공칭 분획 분자량 10,000)이다. 중공사막(304)의 외경/내경=1.4/0.6 ㎜인 것을 사용하고, 1 개 당의 유효막 면적이 1 ㎠가 되도록, 중공사막(304)의 전체 길이를 조정한 것을 10 개, 미립자수 측정용 여과 장치(316) 내에 장진했다. 시판의 적산 유량계에 의해 적산 여과 수량(여과량)의 측정을 실시했다.
한편, 샘플링에 앞서, 샘플링에 사용한 중공사막(304)과 동일한 제조 로트의 중공사막 및 A 내지 E의 복수의 별도 로트를 사용하여, 블랭크 입자수(오염 미립자수)를 측정했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
본 실시예에서 여과량의 기준은 사용하는 중공사막의 블랭크 입자(오염 미립자)와 목표로 하는 측정 하한값으로부터 수득된다. 즉, 여과에 의해 포착되는 미립자수는 추정되는 농도×여과량에서 구해지므로, 상기 값이 중공사막의 블랭크 입자수(오염 미립자수)보다 대폭 상회하도록 여과량을 정한다. 구체적으로는 상기 블랭크 입자수의 100배 정도의 포착이 이상적이므로, 1000 개/ℓ 레벨의 미립자를 포함하는 초순수 중의 미립자수를 측정하기 위해서는 10 ℓ 정도의 여과수량이 필요해진다. 본 실시예에서는 정량 하한 1 개/㎖로 하기 위해, 10 개의 중공사막에 통수하기 위해 필요한 전체 여과량을 100ℓ로 구했다. 적산 여과 수량이 상기 소정 여과수량에 도달하는 데에 필요한 시간은 40 시간 정도로, 매우 단시간에서 초순수의 미립자수 포착을 완료했다. 표 6에, 중공사막의 내표면에서 관찰된 미립자수를 나타낸다.
중공사막의 내표면에 포착된 미립자수의 평균값(N)은 이하와 같이 구해진다.
초순수 중의 미립자 농도(C)는 다음식에 의해 계산된다.
C: 초순수 중의 미립자 농도(개/㎖)
Vs: 중공사막 1 개 당의 초순수의 여과량(ℓ)
Ns: 블랭크 입자수(오염 미립자수)의 평균값
따라서, 본 실시예에서의 초순수 중의 미립자 농도는
또한, 100 개 이상/ℓ 레벨을 측정하기 위해서는 100 ℓ/㎟ 이상의 여과를 실시할 수 있으면 신뢰성 있는 측정 결과가 수득된다. 또한, 본 실시예는 0.03 ㎛ 이하의 미립자에 대해서도 동일한 결과이고, 현재 측정이 곤란한 0.01 ㎛, 0.02 ㎛의 극소 입자경의 미립자에 대해서도 적절한 구멍 직경의 중공사막을 사용함으로써 측정할 수 있었다.
(실시예 6)
도 8에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(601)를 사용하여 초순수 중의 미립자수를 측정했다.
초순수 제조 설비의 샘플링 포인트에 도 8에 도시한 아사히 가세이 케미카르즈 가부시카기이샤 제조의 내외 양표면에 스킨층을 갖는 폴리설폰제 UF 중공사막(602)(공칭 분획 분자량 10,000, 중공사막의 외부 직경/내부 직경=1.4/0.6 ㎜)을 사용한 미립자수 측정용 여과 장치(601)(중공사막 모듈)을 설치했다. 중공사막(602)은 그 일단이 접착제(604)(우레탄 수지)로 밀봉되고, 폴리플루오르화비닐리덴 제조 닙플(PT1/2)(603)에 접착제(604)(우레탄 수지)로 접착 고정되어 있다. 닙플(603)은 나사 A부(605), 나사 B부(606)를 갖고 있다. 본 실시예에서는 나사 A부(605)는 통상의 1/2 인치 크기의 PT 나사이므로, 샘플링 포인트에 용이하게 부착할 수 있었다. 또한, 나사 B부(606)는 미립자를 포착한 후의 여과액을 포집하는 외부통으로서 이용해도 좋다.
다음에, 초순수를 중공사막(602)의 개구부측으로부터 규정량 통수하고, 마지작으로 여과수측으로부터 중공사막(602)의 내표면측에 남는 물을 다 흡인했다. 이 후, 장치(601)의 설치와 동일한 수순으로 분리하여 블랭크 입자수를 전자 현미경으 로 측정했다. 그 결과, 1×104 개/100 ㎟였다. 이 값은 샘플링에 앞서, 샘플링에 사용한 중공사막(602)과 동일한 제조 로트의 중공사막 및 A 내지 E의 복수의 별도 로트를 사용하여 블랭크 입자수(오염 미립자수)를 측정한 표 5와 거의 동등하다. 이는 샘플 도입 라인에 용이하게 부착·분리가 가능하므로 오염이 극단적으로 적어진 것을 나타내고 있다.
(실시예 7)
도 9에 도시한 미립자수 측정용 여과 장치(701)를 사용하여 초순수 중의 미립자수를 측정했다.
초순수 제조 장치의 샘플링 포인트에 도 9에 도시한 바와 같이 아사히 가세이 케미카르즈 가부시키가이샤 제조의 내외 양 표면에 스킨층을 갖는 폴리설폰제 UF 중공사막(702)(공칭 분획 분자량 10,000, 중공사막의 외부 직경/내부 직경=1.4/0.6 ㎜)을 사용한 여과 장치(701)(중공사막 모듈)를 설치했다. 중공사막(702)은 그 일단이 접착제(705)(에폭시 수지)로 밀봉되고, 1S 스텐레스제 페룰 이음매(704)에 접착제(705)(에폭시 수지)로 접착 고정되어 있다. 상기 페룰 이음매(704)에 접착 고정된 중공사막(702)은 1S 페룰 패킹(703)을 통하여, 샘플링 포인트에 부착하기 위한 1S 스텐레스 제조 페룰 이음매(706)(PT1/4, 나사 부착)에 고정되어 있다. 본 실시예에서는 1S 페룰 패킹(703)을 통하여 장치(701)를 원터치로 샘플링 포인트에 부착할 수 있어 더욱 간편해졌다.
다음에, 초순수를 중공사막(702)의 개구단측으로부터 규정량 통수하고, 마지 막으로 과수측(過水側)에서 중공사막(702)의 내표면측에 남는 물을 흡인한 후, 장치(701)의 설치와 동일한 순서로 분리하고, 실시예 6과 동일하게 블랭크 입자수를 전자 현미경으로 측정했다. 그 결과, 1×104 개/100 ㎟ 였다. 이 값은 샘플링에 앞서, 샘플링에 사용한 중공사막(702)과 동일한 제조 로트의 중공사막과 A 내지 E의 복수의 별도 로트를 사용하여 블랭크 입자수(오염 미립자수)를 측정한 표 5와 거의 동등하다. 이는 샘플 라인에 장치(701)를 용이하게 부착·분리 가능하므로 오염이 극단적으로 적어진 것을 나타내고 있다.
본 발명의 초순수 중의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과 장치, 그 제조 방법 및 그 장치에 사용하는 중공사막 유닛은 측정 가능 입자경의 극소화, 분석 정밀도 향상, 여과 시간의 단축 및 간편화가 가능하다. 따라서, 보다 미세한 입자경의 미립자를 포함하는 초순수의 미립자수 측정 방법, 미립자수 측정용 여과 장치, 그 장치에 사용하는 중공사막 유닛으로서 바람직하다.
Claims (11)
- 초순수(超純水) 중의 미립자수 측정 방법으로서,초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막으로 초순수를 내압 여과하는 공정;상기 중공사막의 내표면을 노출시키는 공정; 및상기 노출시킨 내표면의 미립자수를 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 중공사막은 이의 내외 양 표면에 스킨층을 갖는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 중공사막의 외부 직경은 1.0 ㎜ 이상이고, 내부 직경은 0.8 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 중공사막의 재질은 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰 또는 폴리플루오르화비닐리덴인 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 일단이 밀봉되고, 밀봉 부분과 개구 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 중공사막 유닛;상기 고정 부재의 일방측에 상기 중공사막의 밀봉 부분을 내장하여 접속된 배수부 외부통; 및상기 고정 부재의 타방측에 상기 중공사막의 개구 부분을 내장하여 접속되고, 급수구와 상기 급수구로부터 공급된 초순수를 배출하는 방출수 배수구를 갖는 급수부 외부통을 구비하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치를 사용한 초순수 중의 미립자수 측정 방법에 있어서,상기 급수부 외부통의 급수구로부터 방출수 배수구를 향하여 초순수를 통수(通水)하는 공정;상기 급수부 외부통의 급수구로부터 급수되는 초순수의 일부를 방출수 배수구로 배출하면서 중공사막으로 초순수를 내압 여과하는 공정;상기 중공사막의 내표면을 노출시키는 공정; 및상기 노출시킨 내표면의 미립자수를 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 중공사막은 이의 내외 양 표면에 스킨층을 갖는 것을 특징으로 하는 초 순수 중의 미립자수 측정 방법.
- 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치로서,초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 일단이 밀봉되고, 밀봉 부분과 개구 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 중공사막 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 고정 부재의 일방측에 상기 중공사막의 밀봉 부분을 내장하여 접속된 배수부 외부통; 및상기 고정 부재의 타방측에 상기 중공사막의 개구 부분을 내장하여 접속되고, 급수구와 상기 급수구로부터 공급된 초순수를 배출하는 방출수 배수구를 갖는 급수부 외부통을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 배수부 외부통 및 급수부 외부통의 재질은 합성 수지인 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치.
- 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치의 제조 방법으로서,초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 양단을 밀봉하고, 중앙 부분의 외주에 수지 몰드로 고정 부재를 고정하여 양단 밀봉의 중공사막 유닛을 형성하는 공정;상기 양단이 밀봉된 중공사막 유닛의 고정 부재를 중공사막을 내장하는 배수부 외부통에 접속하고, 상기 배수부 외부통의 배수구측으로부터 제균 효과를 갖는 압출수를 역통수(逆通水)함과 동시에 중공사막의 일단을 절단하는 공정; 및상기 절단된 중공사막의 일단측에 급수부 외부통을 접속하고, 상기 제균 효과를 갖는 압출수를 역통수하여 여과 장치 내부를 만수(滿水)로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초순수 중의 미립자수 측정용 여과 장치의 제조 방법.
- 초순수 중의 미립자 측정용 여과 장치에 사용하는 중공사막 유닛으로서,초순수 중의 미립자를 포착 가능한 스킨층을 적어도 내표면에 갖는 중공사막의 양단이 밀봉되고, 양단의 밀봉 부분 사이의 외주에 수지 몰드부를 통하여 고정 부재를 고정하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막 유닛.
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