TWI335307B - Apparatus and method for minimizing the generation of particles in ultrapure liquids - Google Patents

Description

1335307 含高量之微粒，則微粒會沈積於固體表面上，因而需要此 種規格。此依序會使產品對於預計用途有缺陷，或甚至無 用。 此規格的一般用意在於如流體潔淨，及流體處理組件亦 潔淨’則流過組件之流體將可保持潔淨。或者，如流體容 器潔淨，及將容器塡裝潔淨流體，則流體將可在塡裝過程 中保持潔淨。潔淨容器中之潔淨流體當傳送給顧客時仍應 潔淨。剛由製造操作而得之流體處理組件在包裝之前通常 潔淨’及淸潔操作的固有假設係淸潔系統的本身不會污染 淸潔液體。相對地，一般亦知曉一些流體處理組件，像是 泵’將會持續地將微粒剝落至泵所傳送的流體中。 然而，一般並不知曉微粒會視流體通過組件或傳送至容 器之方式而於流體中以或多或少的程度存在。舉例來說， 經發現如將潔淨容器部分裝塡潔淨水，加蓋，並劇烈搖動， 則水中之微粒濃度將會大大地提高。需要新穎的步驟，以 確保液體中之微粒濃度夠低，而可滿足嚴格的工業規格β 因此，技藝中有需要一種在塡裝容器，輸送塡裝容器， 及自容器分配液體之過程中使液體中之微粒產生減少至最 低量的系統。 【發明內容】 本發明係關於以使於液體中產生之微粒量減少至最低 量之方式將容器裝塡超純淨液體之系統及方法。經證實於 容器中存在空氣-液體界面會使於液體中觀察得之微粒濃 度增加。本發明係關於當裝塡、輸送、及自容器分配液體 7 幻2/發明說明書(補件)/92-07/92109044 ^35307 時，使空氣-液體界面減少至最低量之系統及方法。 降低超純淨液體中之微粒產生的第一個方法爲使用底 部塡裝法填裝容器。底部塡裝法係經由利用具有浸沒尖端 之浸管所達成，其中液體係自浸沒尖端進入容器中。在容 器之裝塡過程中使浸管之尖端浸沒於液體表面下方可使液 體以降低的飛濺、擾動、及空氣之輸送而進入容器中。避 免飛濺、擾動、及空氣之輸送可確保使空氣-液體界面減少 至最低量，及因此而使於液體中產生之微粒降低。 降低超純淨液體中之微粒產生的第二種方法係將包括 襯裡及硬質外包裝之類型之容器，經由先使襯裡消癟 (collapsing)，及將消癟的襯裡塡裝而裝塡液體。根據此方 法裝塡容器將襯裡中之空氣-液體界面移除，及產生沒有頂 部空間之空氣的經塡裝容器。 降低超純淨液體中之微粒產生的其他方法包括使利用 噴嘴於塡裝容器或作爲淸潔噴射之系統中的噴嘴浸沒。使 噴嘴浸沒於液體表面下方使空氣·液體界面降低及導致較 少微粒產生。 此外，在具有堰，而液體可自堰落入至池中的再循環槽 中，當液體落入至池中時會發生微粒的產生’及造成飛濺、 氣泡、及擾動。經由降低在堰與池中液體之間的溢出距離’ 以致液體以最少的飛濺進入池中，則可獲致液體中之微粒 濃度的降低。 在虹吸系統中，利用智慧虹吸管亦可降低微粒濃度°智 慧虹吸管係經控制成在虹吸作用被空氣之輸送中斷’及導 8 312/發明說明書(補件)/92·〇7/92109044 1335307 致虹吸管中之殘餘液體落回至槽中之前’使虹吸作用停止 的虹吸管。 最後，在運送之前確定將任何頂部空間之空氣自容器移 除可降低容器中之液體中的微粒濃度。在使用襯裡的容器 中，可經由將容器加壓及將頂部空間之空氣排出，而將頂 部空間自襯裡移除。此外，在硬式容器中，可插入一嵌入 氣囊（inert bladder)，以移除頂部空間。 【實施方式】 圖1係將容器塡裝超純淨液體之標準上方塡裝設置的說 明。圖1所示者爲容器1、液體2、插口（spigot)3、塡裝管 線4、閥5、及超純淨液體源6。閥5係設置於在超純淨液 體源6與插口 3之間的塡裝管線4上。當閥5打開時，超 純淨液體2於插口 3進入容器1。插口係設置於在容器1 之頂端的開口上方。 當超純淨液體離開插口 3時，液體2自由落入至容器1 中，而造成飛濺、起泡、及空氣之輸送。飛濺、起泡、及 空氣之輸送使液體之表面積增加，因此而使容器中之液體 的空氣-液體界面增加。經發現以此方式塡裝容器於儲存於 容器1中之液體2中造成顯著的微粒產生，而導致液體2 中之增加的微粒濃度。 底部塡裝方法 圖2說明圖1之塡裝系統的改良，其使液體2中之微粒 濃度降低。圖2所示者爲具有連接至塡裝管線4、閥5、及 超純淨液體源6之插口 3的容器7,其與圖1之系統類似。 9 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 然而，不同於圖I之系統，圖2之塡裝系統更包括連接至 插口 3之塡裝管8。塡裝管8終止於浸沒尖端9’並於容器 7之內部體積中向下延伸，以致浸沒尖端9係設置於靠近 容器7之底部。 當塡裝容器7時，浸沒尖端9在實質上整個塡裝循環中 係浸沒於液體2之表面下方，而使來自尖端9之液體流動 可在液體表面2下方保持相連。結果，液體離開浸沒尖端 9，而未落入至容器7中。反之，液體2之引入至容器1 中更爲平順，且造成甚少飛濺、起泡、或擾動。 經發現使用具有浸沒尖端9之塡裝管8塡裝容器可於液 體7中產生較低的微粒濃度。尤其，當與圖1中之習知之 上方塡裝方法比較時，圖2之底部塡裝方法於液體2中導 致甚低的微粒產生。經由使塡裝管8之尖端9浸沒，空氣-液體界面維持較少擾動，且液體之總表面積減小。此減小 的空氣-液體界面接著延緩微粒自容器7的剝落，及使於液 體中觀察到之微粒濃度減少至最低量。 消癟襯裡塡裝方法 圖3說明使用於包裝超純淨液體之另一類型的容器。圖 3中之容器10包括硬式外部容器12、可消癟的襯裡14、 中間區域16，浸管18、及配件20。塡裝容器1〇之標準方 法係將襯裡14插入至硬式外部容器12中。接著使襯裡14 膨脹’直至襯裡14壓於外部容器12上爲止。一旦襯裡14 膨脹’則可接著以習知之方式將容器10塡裝液體。 可修改此塡裝圖3中之容器之方法，以使塡裝過程中之 10 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 微粒產生減少至最低量。更特定言之，可以大大降低在容 器塡裝過程中之空氣-液體界面之方式塡裝圖3所示之容 器10。 連接至容器10者爲超純淨液體源22、潔淨乾燥的空氣 源24、排氣口 26、分配管線28、及襯裡空氣排氣口 30。 流體塡裝及分配管線32將液體源22於浸管18連接至襯裡 14之內側。塡裝及分配管線32亦連接至分配管線28。將 塡裝閥34設置於塡裝及分配管線32上，以使流體可自液 體源22流至襯裡14。同樣地，將分配閥36設置於塡裝及 分配管線32上，以使流體可自容器10流出至分配管線28<) 空氣供給管線3 8將潔淨乾燥的空氣源2 4連接至在襯裡 14與硬式容器12之間的中間區域16。設置於空氣供給管 線38上者爲空氣入口閥40及空氣排氣閥42。空氣入口閥 4 0控制空氣自空氣源2 4之流入至中間區域1 6中。同樣 地，空氣排氣閥·42使中間區域16中之空氣可自容器1〇 排出至排氣口 2 6。 空氣排氣管線44將襯裡14之內側連接至襯裡空氣排氣 口 3〇。將襯裡排氣閥46設置於空氣排氣管線44上，及使 空氣可自襯裡14內側經由空氣排氣管線44排出至襯裡空 氣排氣口 3 0。 配件20連接至硬式容器12之頂端開口。可消癟的襯裡 14係經構造成置於硬式容器12內，並延伸至配件2〇中。 將浸管18設置於可消癟的襯裡14內，並實質上突出至有 襯容器10之底部。浸管18亦經構造成延伸至配件2〇中， 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 並如前所述暴露至流體塡裝管線3 2。中間區域1 6係在可 消癟的襯裡1 4與硬式容器1 2之間之區域，且其之大小係 視可消癟的襯裡14是否經膨脹或壓縮而改變。 有襯容器10及其連接至管線32、38、及44之方式使容 器10可被塡裝，而當將硬式容器塡裝液體時，使—般存在 的空氣-液體界面減少至最低量。使空氣-液體界面減少至 最低量接著將導致使液體中之任何微粒產生減少至最低 量。 此塡裝容器10之程序以使襯裡14消癟作爲開始。一開 始將所有的閥34、36、40、42、及46關閉，經由打開空 氣入口閥40及襯裡排氣閥46使襯裡14消癟。一旦將空氣 入口閥40打開，則其可使潔淨乾燥的空氣自空氣源24經 由空氣供給管線3 8流入至中間區域1 6中。潔淨乾燥空氣 之來源24可爲任何經適當構造的來源，且其係以習知之方 式連接至空氣供給管線38。此空氣流動使中間區域16中 之壓力提高’並將可消癟的襯裡14壓縮。襯裡排氣閥46 亦經打開，以致當空氣被壓入至中間區域1 6中而使襯裡 1 4消癘時，由襯裡1 4之內側被壓出之空氣可經由空氣排 氣管線44離開容器1〇’並於襯裡空氣排氣口 3〇排出。一 旦實質上所有的空氣皆自襯裡14之內側排出，且其經適當 地消癟’則將空氣入口閥40及襯裡排氣閥46關閉。 於使襯裡14消癟之後’可使用保持設置於經消癟襯裡 I4內側之浸管18塡裝容器1〇。爲塡裝容器1〇,將塡裝閥 34以及空氣排氣閥42打開。打開塡裝閥34使液體可自液 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 12 1335307 體源22經由塡裝及分配管線32流入至可消癟的襯裡14 中。當塡裝有襯容器10時’可消癟的襯裡14膨脹。將空 氣排氣閥42打開可使中間區域16中之空氣當襯裡14塡裝 流體及膨脹時，經由管線38於排氣口 26離開容器10。 由於自經消癟襯裡14將大部分空氣移除的結果，當經 由浸管18將液體引入至襯裡14中時，空氣-液體界面大大 地降低’因而相應地使自容器1 0剝落之微粒降低。使用消 癟襯裡塡裝方法塡裝容器10經證實可使液體中之微粒產 生降低，而提供用於工業用途之較純淨的液體。 有襯容器10中之液體亦可以使微粒產生減少至最低量 之方式分配。此係經由打開空氣入口閥40，以使潔淨乾燥 的空氣可經由空氣供給管線38流入至中間區域16中而達 成。空氣流動使中間區域16中之壓力提高，且可使用其於 壓縮可消癟的襯裡14。當可消癟的襯裡14經壓縮時，包 含於可消癟的襯裡14中之液體被經由塡裝及分配管線32 自容器10壓出通過分配閥36及至分配管線28。以此方式 分配容器1〇之內容物可免除對泵（其會不斷地將微粒剝落 至栗所傳送的液體中）的需求。此外，此分配方法使分配過 程中之空氣-液體界面降低，其經證實可降低液體中之微粒 產生。 儘管前述之消癟襯裡塡裝方法包括使用底部塡裝方法 將液體引入至容器中之浸管，但可經由使用不包括浸管之 上方塡裝方法而獲致相同的效益。經由使用消癟襯裡塡裝 方法所產生之微粒濃度甚低於習知之塡裝方法。尤其，經 13 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 顯示利用此種消癟襯裡塡裝方法一致地獲致對〇·2微米直 徑之微粒每毫升低於2微粒之微粒濃度。事實上，在特定 具體例中之消癟襯裡塡裝方法獲致對0.2微米直徑之微粒 每毫升低於1微粒之微粒濃度。現今的工業規格需要對〇.2 微米直徑之微粒每毫升低於50微粒。 雖然圖3在以上經說明爲具有包含於可消癟的襯裡14 內之空氣，但本發明並不限於空氣，且可消癟的襯裡可包 含其他氣體，例如氮、氬、或任何其他適當的氣體或氣體 之組合。圖3的容器塡裝方法亦經說明爲利用潔淨乾燥的 空氣源2 4。然而，本發明並不限於潔淨乾燥的空氣，且來 源24可將任何其他適當的氣體或氣體之組合供給至系 統，其諸如氮、氬等等。此外，儘管前述之系統及說明於 後之系統係經論述爲使用超純水，但其他須要嚴格控制微 粒含量之流體亦將可由本發明而獲益》 經由槪述於下表1及參照圖4Α至6D而說明之以下實驗 說明圖2及3所說明之另類塡裝方法改良液體中之微粒數 之程度。表1顯示根據四種不同方法塡裝容器，然後再將 容器之內容物分配通過光學微粒計數器，以測量於液體中 生成之微粒濃度的結果。 表1中之第一塡裝方法結果係關於上方塡裝容器，反轉 容器’及測得生成的微粒數。圖4Α及4Β中說明用於得到 此數據的塡裝及分配方法。圖4Α顯示容器5〇、塡裝管52、 塡裝管線54、閥56、及超純水源58。當將閥56打開時， 超純水自超純水源58行進通過塡裝管線54而至容器5〇。 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 14 1335307 超純水於塡裝管52進入容器50。由於塡裝管52係設置於 容器50中之開口上方，因而當超純水進入容器時，其自容 器上方落至底部，而造成飛濺、起泡、及空氣之輸送。 圖4B顯示接著分配容器50中之超純水的方式。圖4B 顯示設置於壓力容器60中之容器50。連接至壓力容器60 者爲潔淨乾燥的空氣源62、調節閥64、及壓力指示器66。 在容器50中者爲分配探針68。分配探針68係連接至分配 管線70，沿此管線設置微粒計數器72、浮沈流量計74、 及閥76。容器50之內容物可經由打開分配管線70上之閥 76,及供給壓力容器60潔淨乾燥的空氣而分配。潔淨乾燥 的空氣係以習知之方式使用潔淨乾燥的空氣源62、閥64、 及壓力指示器6 6而供給。 當分配超純水時，其通過經構造成可測得液體之微粒濃 度的微粒計數器72。一適當的微粒計數器係微粒測量系統 (Particle Measuring Systems) M-100 光學微粒計數器"此 外’浮沈流量計74係經構造成測量超純水的分配流率。 使用圖4A及4B中說明之系統於測得表1之第1及2列 的數據。在測得第1列的數據時，將1 0個容器塡裝超純水 至根據說明於圖4A之方法之塡裝容量的約9 0% »當各容 器達到期望的塡裝程度時，將各容器加蓋，並緩慢反轉一 次使其混合。然後以分配探針替換容器上之蓋，並如圖4B 中之說明，將容器置於壓力容器中進行分配。將各容器在 3 00毫升/分鐘下分配通過微粒計數器。 第2列的數據係以類似的方式測得。將1〇個容器塡裝 15 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 維持其他的閥34、30、及42關閉，而進行使可消癟的襯 裡丨4消癟的起始步驟。打開入口閥40及襯裡排氣閥46 經由使潔淨乾燥的空氣可自潔淨乾燥的空氣源24經由管 線38進入中間區域16而使襯裡14消癟。在此同時，中間 區域16經加壓’襯裡14中之空氣經由襯裡排氣閥46被壓 出至襯裡空氣排氣口 30。此導致襯裡14環繞浸管18而消 癟。 圖ό B說明測量流經管線3 2之超純水中之微粒數之基線 之非必需的下一步驟"爲取得基線樣品，將襯裡排氣閥46 關閉，及將塡裝閥34及分配閥36兩者以及空氣入口閥40 打開。打開閥34及36使水可自來源22流經塡裝及分配管 線32直接至微粒計數器90及浮沈流量計92及經由分配管 線2 8離開。打開的空氣入口閥4 0使空氣可自潔淨乾燥的 空氣源24進人至空氣供給管線38中，使襯裡14維持消 癟，及防止任何水自來源22進入襯裡14。 一旦測得水中之基線微粒濃度，則可接著將基線與於容 器經塡裝之後在有襯容器10中之水的微粒濃度作比較。此 步驟亦提供將浸管18塡裝水，因而將任何可能存在於管 18中之輸送空氣移除的效益。 圖6C說明經由將水引入至經消癟的襯裡14中而塡裝容 器10之步驟。爲開始塡裝容器10，將塡裝閥34及空氣排 氣閥42打開，同時將所有其他的閥36、40、46關閉。打 開的塡裝閥34使水可自水源22進入塡裝及分配管線32 及開始經由浸管18塡裝襯裡14。當水進入可消癟的襯裡 17 312/發明說明書(補件)/92-〇7/92109044 1335307 14中時’可消癟的襯裡14膨脹，而將空氣自中間區域16 壓出。打開的空氣排氣閥42使中間區域16中之空氣當可 消癟的襯裡1 4膨脹時可經由管線3 8排出。繼續塡裝程序， 直至將可消癟的襯裡14塡裝至期望程度爲止。一旦塡滿 時，則將塡裝閥3 4關閉。 圖6D說明自有襯容器10分配液體之最終步驟。爲分配 水’將分配閥3 6及空氣入口閥4 0打開，同時將其他閥3 4、 42、46關閉。打開空氣入口閥40使空氣可自空氣源24流 入至中間區域16中》空氣於可消癟的襯裡14上產生壓力， 其將可消癘的襯裡14壓縮，及將水自可消癟的襯裡14壓 出。液體於浸管18離開襯裡14，並流經分配管線32。當 水通過分配管線3 2時，利用光學微粒計數器90測量微粒 濃度，及利用浮沈流量計92測量流率。將空氣壓入至中間 區域16中’直至將期望量（典型上係全部）的水自可消癟的 襯裡14內移除爲止。以此方式分配水不需使用到已知會使 微粒剝落的泵。 下表1槪述由前述四個實驗收集得之數據。表包含四個 實驗的平均結果。如由數據可見，最高的微粒濃度係由上 方塡裝容器及搖動所產生。此外，可看到底部塡裝方法， 及尤其係包括先使襯裡消癟，然後再塡裝經消癟襯裡之塡 裝方法（「消癟襯裡塡裝方法」）於液體中產生顯著較低的 微粒濃度。 18 312/發明說明書(補件)/92-07/92109〇44 1335307 表1 微粒濃度（#/ml) 平均微粒大小 〇 · 1 0 jcz m 0 . \ 5 β m 0 · 2 0 μ m 0.30^ m 上方塡装/反鰱 124 44 12 1.2 上方塡裝/搖動 10 15 1 4 8 2 0 2066 18 1 底部塡裝 2 9 11 4.0 .085 消癟襯裡塡奘 5.2 2.5 1 . 3 0.52 表1中之數據顯示於容器中存在空氣·液體界面會影響 液體中的微粒產生。明確言之，槪述於表1中之結果顯示 當在塡裝過程中不存在空氣-液體界面，諸如在消癟襯裡塡 裝方法中時，實質上不存在微粒產生。當存在空氣-液體界 面’如同在另外三種塡裝方法中時，觀察到微粒產生。 儘管以空氣-液體界面作論述，但對其他的界面亦可得到 類似的結果，包括在液體表面上方存在真空的容器。因此， 術語空氣-液體界面係以廣義使用而涵蓋任何液體界面，包 括與液體表面接觸之空氣、其他氣體或氣體之組合、或甚 至真空》 進行關於消癟襯裡塡裝方法之兩個進一步的實驗。實驗 亦顯示分配容器之內容物之方法會對所造成的微粒產生有 所影響。下表2比較經由根據參照以上圖3所說明之方法 消癟塡裝容器，然後再以兩種不同方式分配內容物而得之 結果。 第一種分配方式包括將消癟襯裡塡裝容器（容器Α)之內 容物倒入至第二個容器（容器Β)中。如由上表1中之數據 所說明，使用消癟襯裡塡裝方法塡裝容器Α導致容器Α中 之水具有非常低的微粒濃度。然後將容器A之水倒入至一 19 312/發明說明書(補件)/92_07/92109〇44 1335307 相同的容器-容器B中。利用標準的分配探針丨 加蓋：並將其分配通過微粒計數器。如下表2所 之微粒濃度於倒入至容器B中之後大大地增加。 所使用之第二種分配方法說明於圖7A-7B。第 包括消癟襯裡塡裝第一容器-容器A ’然後再g 消癟襯裡塡裝第二容器-容器B。圖7A顯示方 步驟-使用消癟襯裡塡裝方法塡裝容器A。與圖 之容器及流路類似，圖7A-C顯示具有硬式外部： 及內部襯裡104之有襯容器1〇〇。內部襯裡104 1 〇 8連接至超純水源1 0 6。塡裝閥1 1 0控制液體自 之通達容器100。 亦經示爲連接至第一容器100者爲氮氣源112 口閥114、及壓力指示器116。氮氣源112係經由 管線120連接至中間區域118。於氮氣供給管線 置四個閥122-128。兩個外部的閥I22、128使管 之氮氣可排出。兩個內部的閥124、126控制氮_ 以致可將其選擇性地導引至第一容器1〇〇或第二 130。第二容器130係經由分配管線132連接至| 100。沿分配管線設置兩個閥134、136。 與第一有襯容器100類似，第二有襯容器132 容器138及可消癟的襯裡140。在硬式容器138 的襯裡140之間之中間區域142亦經由管線120 氣源。第一容器100及第二容器130兩者皆具有 之各別可消癟襯裡104、140內之浸管144。 312/發明說明書(補件)/92-07/92丨09044 夸容器B 示，水中 二種方法 I容器A 法的第一 3所說明 穿器102 經由管線 來源1 06 、氮氣入 氮氣供給 120上設 線120中 之流動， 容器 I —容器 包括硬式 與可消癟 連接至氮 設置於其 20 1335307 在圖7 C中，沿閥1 3 4 ' 1 3 6之間之分配管線1 3 2 粒計數器150及浮沈流量計152。在閥134、136之 微粒計數器〗50及浮沈流量計152可使第二容器1 容物分配通過微粒計數器1 5 0及浮沈流量計1 5 2 ’ 收集關於微粒濃度的數據。 圖7 A說明根據參照圖3而說明於上之方法使第· 100之襯裡消癟，及塡裝容器之第一步驟。接下來 7B所示，使第二容器130之襯裡140消癟》—旦第 130之襯裡140經消癟，則使第一容器100之內容 至第二容器130中。因此，亦使用消癟襯裡塡裝方 第二容器130。然而，將第二容器130塡裝來自第 1 〇 〇之水替代塡裝來自水源之水。此方法可以使空； 界面減少至最低量之方式塡裝第二容器130。 於塡裝第二容器1 3 0之後，如圖7 C所示，經由： 線1 2 0自第二容器分配液體。流經分配管線1 2 0之 光學微粒計數器1 5 0，以致可測定水中之微粒濃度 流經浮沈流量計1 5 2，而測定水流率。 下表2顯示於經進行前述兩種分配方法之超純水 生的微粒濃度。如數據所說明’由單純地將水自一 入至另一容器會造成相當高的微粒產生。 312/發明說明書(補件)/92_〇7/921 〇9〇44 設置微 間設置 30之內 以致可 一容器 ，如圖 二容器 物分配 法塡裝 一容器 I -液體 于配管 水流過 。水亦 中所產 容器倒 21 1335307

微粒濃度（#/ml) 平均微粒大小 0.1 0 μ m 0.1 5 μ m 0.20 β m 0.30// m 消癟塡裝A，將A 倒入至B中，分配B 1070 433 127 50 消癟塡裝A，自A 消癟塡裝B，分配B 25.1 9.94 3.02 1.85 在一類似的實驗中，使用標準的HDPE試劑瓶重複相同 的兩分配方法。在此等實驗中，以HDPE瓶取代第一容器 1〇〇。此實驗之結果槪述於下表3。 在表3中，第一列列示根據參照圖2說明於上之方法經 由浸沒浸管塡裝HDPE試劑瓶之微粒濃度。使用浸沒浸管 塡裝及分配方法於得到可與其餘兩個塡裝及分配方法作比 較的基線數據。表3之第二列顯示單純地將HDPE試劑瓶 之內容物倒入至第二容器（容器B)中之結果。表3之最後 一列包含來自使用浸沒浸管塡裝HDPE試劑瓶，及使用與 參照圖7B說明於上者類似之方法自HDPE試劑瓶消癘塡 裝第二容器（容器B)之塡裝及分配步驟的數據。 表3 微粒濃度 平均微粒大小 0.10^ m 0.15^ m 0.20 /z m 0.30 μ m HDPE瓶，經由浸 沒浸管塡裝，分 配（基線數據） 290 138 64.6 27.6 自HDPE倒至B， 分配B 4700 1930 797 178 自HDPE消癟塡 裝B，分配B 305 145 75.7 30.6 如表3所示，在利用浸沒浸管塡裝HDPE瓶時產生大量 的微粒。然而，如可由比較表3之第一及第三列所見，接 22 312/發明說明書(補件)/92·07/92109044 1335307 著在使用消癟塡裝方法自HDPE瓶分配至消癟襯裡容器時 實質上未產生微粒。同樣地，可觀察到當以其中存在空氣-液體界面之典型方式將液體自一容器倒入至另一容器時， 觀察到顯著的微粒產生。當以可降低空氣-液體界面之方式 進行液體轉移時，微粒產生同樣經降低。 下表4槪述經進行於測定自容器分配液體之各種方法的 效果及於液體中之生成微粒濃度的又另一實驗。爲得到表 4之數據，使用與關於圖2而說明於上者類似的浸沒浸管 方法將標準的4公升硬式HDPE試劑瓶塡裝3公升的超純 水。在第一試驗中，將瓶加壓，及經由浸管將瓶中之水直 接分配通過光學微粒計數器。在第二試驗中，在將水分配 通過光學微粒計數器之前，將瓶搖動1分鐘。表4顯示離 開瓶之水中的微粒濃度。 表4 微粒濃度< ；#/ml) 平均微粒大小 0.10^ m 0.15 μ m 0.20 β m 0.30 μ m 塡裝及分配 290 138 64.6 27.6 塡裝，搖動，及分配 15900 7370 3180 739 表4之數據顯示空氣-液體界面對微粒剝落的影響係一 般的聚合容器所常見。在搖動容器與測量液體中之微粒濃 度之間的時間長度並未顯現對測量的影響。 浸沒排出噴嘴 圖8A及8B係比較使用噴嘴170排出超純液體之兩種方 法的說明。圖8A顯示將液體排出至容器172內之噴嘴 口0。噴嘴170係連接至塡裝管線174,其再連接至超純液 23 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 體源176，並由閥178調節。排出噴嘴170係設置於容器 172上方，以致當液體自噴嘴170排出時，液體將噴於容 器丨72中之開放槽上。此導致空氣的輸送，且使在液體塡 裝容器172時之空氣-液體界面面積提高。 圖8B說明使液體中之微粒產生降低之利用噴嘴於塡裝 容器的另一種方法。圖8B顯示用於塡裝容器182之噴嘴 180。噴嘴係連接至塡裝管線184,其再連接至超純液體源 186。利用閥188控制液體之流動通過塡裝管線184。噴嘴 180係設置於容器182中之液體的表面190下方》由於使 噴嘴180浸沒的結果，進入至容器中之流體流動的擾動甚 低，且降低飛濺及空氣輸送》 圖9強調浸沒噴嘴對降低槽中之液體中之微粒濃度的影 響。圖9係說明具有浸沒噴嘴之系統及具有設置於液體表 面上方之噴嘴之系統之微粒濃度隨經過時間之測量的圖。 爲得到圖9之數據，經由噴嘴將超純水噴入至不銹鋼容器 中之開放槽中。將噴霧水導引於槽中之水的表面上，且其 並未撞擊到任何的固體表面。將來自槽之水導引通過光學 微粒計數器，以測量由於噴霧所造成的微粒產生。使用兩 類型的噴嘴-高壓不銹鋼噴嘴及奇納（Kynar)噴嘴。先將 兩類型的噴嘴固定於槽之液體表面上方的3英吋’然後再 浸沒。 圖9之y軸說明經示爲對尺寸低於0.065微米之微粒之 每毫升之微粒數目的微粒濃度。X軸列示以分鐘爲單位的 經過時間。由當將不銹鋼噴嘴固定於液體表面上方時所造 24 312/發明說明書(補件)/92-〇刀921 〇9〇44 1335307 成之微粒濃度係在第一團簇200中，而由當將奇納噴嘴固 定於液體表面上方時所造成之微粒濃度示於團簇202。於 將噴嘴浸沒之後所產生之微粒濃度示於團簇204及206。 圖9中之結果顯示當將噴嘴固定於水之表面上方時之微 粒產生的大大增加。相比之下，當將噴嘴浸沒於表面下方 時，微粒濃度甚低。此等結果顯示諸如由設置於液體表面 上方之噴嘴所造成之增加空氣-液體界面之存在與操作噴 嘴中之強烈的微粒產生相關。 可使用浸沒噴嘴系統，諸如以不同方式說明於前述圖式 中之系統，於傳送液體或產生用於淸潔或其他用途之液體 噴射。由以上實驗顯示的結果，不管噴嘴之用途爲何，即 淸潔或塡裝，爲使微粒產生減少至最低量，應將噴嘴系統 構造成可使噴嘴浸沒。 堰溢出距離之降低 本發明之另一態樣係關於使由堰溢入至溢出區域中之 液體中的微粒產生減少至最低量。此可經由使堰與溢出區 域中之水位之間之距離減少至最低量而達成。圖1 0 A及 10B說明降低堰溢出距離之槪念。圖10A顯示具有堰212 之再循環槽210，其中液體於堰212上溢入至溢流槽或池 214中。溢流槽214連接至再循環泵218,以使液體於槽系 統中再循環。再循環泵218將液體泵送通過過濾器220， 並回到再循環槽210中。 在圖10A中，溢流槽214中之液體222的液位夠低，以 致當液體溢流出堰212時，液體落入至槽中，而造成飛濺、 25 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 起泡、擾動、及空氣之輸送。圖1 OB中之系統顯示溢流槽 214中之液體2 24之液位的高度相對於溢流堰212之頂緣 甚高。結果，液體當其溢流出堰212時所必需落下之距離 大大地降低。如此使液體可以降低飛濺、起泡、擾動、及 空氣之輸送的方式進入溢流槽214。·' 進行硏究以測定在自槽於堰上溢流至池中之水中之微 粒產生的程度。圖Π係使用於進行硏究之試驗系統的說 明。圖11顯示再循環蝕刻槽230、池232、循環泵234、 及過濾器236。在槽230與池232之間設置水可於其上自 槽230溢流至池232中之堰231。此外，系統包括超純水 源238、過濾器旁通閥240、排水管242、及關斷閥244及 244A。亦將樣品泵246、微粒計數器248、及流量計250 連接至槽2 3 0。 圖1 1之系統包括兩流動迴路。主流動迴路252將池232 連接至循環泵234及過濾器236。在試驗過程中使用之一 適當的過濾器2 36係0.2微米等級的UPE過濾器。在試驗 過程中，主流動迴路252係在每分鐘50公升下操作通過槽 230、池232、循環栗234、及過濾器236»槽230係由PVDF 構成之60公升的槽，及泵234中之其餘的濕面材料，諸如 管件及過濾器外殼，係TeflonPFA。流路及閥件240、244、 244A係經構造成使過濾器236在一些試驗中可旁通。 第二流動迴路254包括通過樣品泵246、微粒計數器 248、及流量計250之第二流動路徑》第二流動迴路254 係在5 0毫升/分鐘之流率下操作，且其被用於測定水中之 26 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 微粒濃度。圖1 1所說明之試驗系統顯示微粒樣品一般係取 自槽23 0。然而，樣品亦可取自池23 2。此外，雖然將液體 源2 3 8描述爲供給超純水，但槽可利用HF、HC1、或要嚴 格控制微粒濃度之任何其他流體運轉。 圖12係說明於裝設新的過濾器23 6之後，使槽2 3 0運 轉隔夜之結果的圖。爲得到用於產生圖12之圖的數據，於 槽2 3 0中進行微粒測量，且過濾器2 3 6爲全新。一開始， 池232中之水位係在槽230中之水位下方的約1英吋運 轉，且當水自槽2 3 0溢出至池2 3 2中時，沒有飛濺或起泡 的證據。如可於圖1 2上所見，對新的過濾器2 3 6在前數小 時的微粒數據中有一般的「沖起（flush-up)」曲線260。 最終，蒸發導致池2 3 2中之水位隨時間下降，而使在堰 23 1上方之溢出距離增加。由於此距離之增加，由於水溢 出於堰231所造成之池232中的擾動亦增加。於約200分 鐘後在槽230中亦有微粒濃度的逐漸增加。此並非歸因於 過濾器2 3 6滯留的損失，而係歸因於由於在池2 3 2中之微 粒產生所致之在過濾器236入口之微粒的增加挑戰濃度。 於操作18小時後，蒸發導致池232之水位的顯著下降， 且溢入至池232中之水造成顯著的飛濺及起泡。使用水源 2 3 8將水加至系統。當將足夠的水加至槽2 3 0，以將池2 3 2 中之液位提高至飛濺及起泡活動消失的程度時，槽230中 之微粒量値在微粒計數器之兩最小尺寸的逋道中大大地減 低。此效應由圖12中之掉落的曲線262所展示。 在用於得到圖1 2之數據的系統中，微粒測量係在過濾 27 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 器236下游之槽230中進行。據推斷微粒產生源係在位於 過濾器236之上游的池232中。因此，至少一些產生的微 粒通過過濾器236，尤其係該等較過濾器之孔隙大小等級 顯著爲小的微粒。結果顯示即使有過滬器保護，及不斷再 循環，即使係在過濾器236之下游亦可觀察到流體中之大 的微粒產生。過濾器236之使用及於數據中所見的尺寸差 別進一步證實由微粒計數器248測得之現象並不僅係進入 計數器2 4 8之流動單元的「氣泡」。 對置於再循環槽系統中之許多及不同類型的過濾器236 記錄此事件順序，包括自新過濾器2 3 6的微粒沖起隨後再 蒸發液體，以致當在堰231上方之溢出高度增加時，產生 增加數目的微粒。其亦見於在槽系統中使用稀薄濃度之HF 及H C 1的情況。 爲強調過濾器236的效果，使用圖11中說明之系統進行 第二個試驗。在第二個試驗中，使主流動迴路25 2運轉， 直至系統淸潔爲止。接下來，將閥244及2 44Α構造成使 系統處於「過濾器旁通模式」中。在過濾器旁通模式中， 系統係再循環水，但水並未通過過濾器2 3 6。結果，並未 藉由過濾器2 3 6將系統中之任何微粒移除。 圖13係說明過濾器旁通模式試驗之結果的圖。圖13中 有兩曲線。第一曲線264指示當水溢出堰231而有飛濺時 之經測試水的微粒數。第二曲線266指示當水溢出堰231 而沒有飛濺時之經測試水的微粒數。如可由第一曲線264 所見，當在槽2 30與池232中之水位之間的距離大時，有 28 312/發明說明書(補件)/92_07/92109044 1335307 由於堰231上溢流及於池232中飛濺之液體所造成 的微粒產生。微粒數於槽230中快速累積至對大於 0.065微米直徑之微粒超過每毫升1 0,000個之濃度 在使用相同過濾器旁通方法、相同流率、及相同 制試驗中，在30分鐘的試驗中，微粒濃度保持對大 於0.065微米直徑之微粒接近每毫升100-2 00個。 驗差異的唯一方式係在槽230與池232中之水位之 離小，且當水溢出堰2 3 1時，於池2 3 2中未觀察到 再次以許多形式重複試驗，以確認結果一致。如由 據所顯示，使用於此系統中之泵係相當潔淨地運轉 幾乎未造成系統中的微粒剝落》 智慧虹吸 圖14係一般虹吸方法的說明。圖14顯示具有塡g 之槽270。與塡裝管272相連者爲調整自超純水供 進入槽中之流動，及將水自水供給276轉向至水回叱 之三通閥274。亦連接至槽270者爲虹吸管280及 品管282。最後，將電容感測器284設置於槽270 在圖1 4所示之虹吸系統上進行實驗，以測定虹 對微粒產生的影響。當進行實驗時，使用15公升的 氟聚合物槽270。使用塡裝管272及虹吸管280使 中之水位上下循環。使用重力進料方法經由微粒樣 282自槽270連續進行微粒取樣。選擇30秒的平均 間隔，以取得微粒數據。 將來自水供給276之填裝流率設於每分鐘1公升 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 之顯著 或等於 〇 泵之控 於或等 控制試 間之距 飛濺》 控制數 ，且其 !管 272 給2 76 Ιί 區 278 微粒樣 上。 &系統 ECTFE 槽270 品管 /樣品 。使用 29 1335307 電容液位感測器2 8 4於偵測槽2 7 0上之高液位。一旦偵測 到高液位，則感測器284使PLC(未示於圖14中）作用，而 將計時控制信號打開4分鐘。使用計時信號於使連接至虹 吸管2 8 0之虹吸管作用，諸如經由打開閥，以致利用虹吸 管將水自槽在每分鐘2.5公升下引出。除了將虹吸管連接 至虹吸管280之外，有時以泵取代。 控制信號亦使三通閥274作用，以在槽270的排水過程 中將超純水供給自試驗槽270移開而轉向至水回收區域 278。於4分鐘到達後 > 接著在每分鐘1公升下將試驗槽 270再塡裝水10分鐘，及開始新的循環順序。以此方式， 槽270中之水位規則而平順地上下循環》 在一些試驗中，使高液位感測器284及控制信號不作 用，及將虹吸管28 0上之閥維持連續打開，以致一旦達到 高水位，則系統將產生虹吸。一旦有足夠的水經虹吸，則 槽270中之水位將相當低，以致虹吸將由於輸送的空氣中 斷，而使虹吸管280中之任何水落回至槽270中。在此等 試驗中，三通閥274經重接，以致一直將每分鐘1公升之 水供給276不斷地將水送至槽270。 另一經調整的變數爲槽270中之塡裝管272的高度。使 用上方塡裝方法進行一些試驗，將塡裝管272設置於槽2 70 中，以致自槽270之頂端塡裝水。其他時間使用底部塡裝 方法，其中將塡裝管272設置於靠近槽270之底部，以致 塡裝管272始終保持浸沒於槽270中之水位下方。 圖15係說明使用虹吸管塡裝槽之最佳情況之情形的 30 31Ζ/發明說明書(補件)/9107/92109044 1335307 圖。在得到圖15之圖的數據時，除了「智慧」虹吸管之外 尙使用底部塡裝的塡裝管。智慧虹吸管係指使用高液位感 測器284於產生使虹吸管可在流體液位到達虹吸管2 8 0之 底部之前，及因此在使虹吸管可中斷虹吸作用之前停止之 計時信號的虹吸系統。 儘管槽270中之水位，及因此空氣-液體界面上下循環， 但所產生之微粒量値相當低。平均微粒量値係對具有低於 或等於0.10微米直徑之大小之微粒接近每毫升1.2個微 粒。此並不如當測量對具有低於或等於0.1 0微米直徑之大 小之微粒具有接近每毫升0.03個之平均微粒量値之進入 水供給時所見之微粒量値佳。 如圖1 5所示，每隔數小時突然產生微粒。然而，對具 有低於或等於0 . 1 0微米直徑之大小之微粒所達到之最大 微粒濃度僅有每毫升約20個微粒。繪於圖15中之試驗的 時間座標涵蓋約1 5小時。 圖16係說明自使用上方塡裝及智慧虹吸管之試驗系統 收集得之數據的圖。關於對圖16所得之數據，塡裝管272 係設置於槽270中之水的表面上方，以致水落入至槽270 中，而造成飛濺及氣泡。在收集此數據之過程中，仍使智 慧虹吸管作用。如可經由比較圖1 5之圖與圖1 6之圖所見， 微粒量値在上方塡裝過程中大約較在底部塡裝過程中高約 100倍。此外，於微粒數據中可見槽循環之頻率。 圖17及18說明使用無動力虹吸管（dumb siphon)收集得 之數據。無動力虹吸管係指可經由空氣輸送而中斷虹吸作 31 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 用之虹吸管。圖17說明利用無動力虹吸管使用底部塡裝之 系統，而圖1 8說明利用無動力虹吸管使用上方塡裝之系 統。 如可於圖17及18中所見，於虹吸管中斷之後即有微粒 量値的尖峰，隨後當將低微粒量値之水加至槽27〇時，有 微粒量値的下降。此循環不斷重複，其每次當虹吸作用中 斷時有微粒的尖峰，及每次將低微粒量値之水加至槽270 時下降。再次地收集數據15小時。數據中極少或沒有明顯 的長期淸除趨勢，且於微粒數據中淸楚可見槽循環順序的 頻率。注意圖17及18中之槽塡裝及分配循環的頻率並未 維持恒定。反之，一些循環較快速，而其他循環則較慢。 下表5係圖15-18所示之實驗結果的數値槪述。數據顯 示自上方塡裝或使空氣輸送以中斷虹吸作用於槽中產生較 高的微粒濃度。 表5 平均微粒濃度（#/ml) 粒大小 方法 ΟΛΟ β m 0· 1 5 # m 0.20 β m 0.30 m 0.50 μ. m 底部塡裝 虹吸管 智慧 1.2 0.51 0.26 0.086 0.019 上方塡裝 虹吸管 智慧 190 81 35 6.9 0.64 底部塡裝 力虹吸管 無動 470 150 56 11 1.5 上方塡裝 力虹’吸管 無動 590 220 82 13 1.3 移除頂部空間 當將半滿容器搖動時，於液體中會產生高微粒濃度。當 32 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 將容器運送時，通常會觀察到此相同的現象。當包裝一些 液體時，可能需要或希望在容器中留下一些量的頂部空 間，以使容器中之液體膨脹。爲產生此頂部空間，並未將 容器塡裝至最大容量，而係塡裝至在液體之頂部與容器之 頂部之間存在一些量之空氣的程度。當運送容器時，容器 中之液體會由於此頂部空間而於容器中飛濺及濺灑。降低 微粒產生的另·一種方法係於塡裝之後自容器將任何的頂部 空間空氣移除，以致使容器中之任何空氣-液體界面降低或 消除，及因而使在運送及容器之其他移動過程中的微粒產 生減少至最低量》 圖19A及19B說明將頂部空間空氣移除之開放塡裝方 法。圖19A及19B顯示與參照圖3而說明於上者類似的有 襯容器300。有襯容器300包括硬式外部容器302與設置 於硬式外部容器302內部之襯裡304。於襯裡304中設置 浸管3 0 6。浸管3 0 6係連接至塡裝管線3 0 8，以供給容器液 體。襯裡304在塡裝之前並未消癟。 圖19A說明將有襯容器300塡裝液體之步驟。液體自塡 裝管線308流經浸管306，及進入襯裡304中。當將有襯 容器300塡裝至期望程度時，在襯裡3〇4中之液位與襯裡 3 0 4之頂部之間存在頂部空間3 1 〇。 圖19B說明自容器3 00移除頂部空間310之步驟。在圖 19B中，除了用於將頂部空間空氣排氣之襯裡空氣排氣口 314之外’尙顯示空氣入口 312。空氣入口 312連接至位於 硬式外部容器302與內部襯裡304之間之中間區域316。 33 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 爲移除頂部空間310，經由空氣入口 312將空 間區域316。在此同時，使內部襯裡304之內 裡空氣排氣口 314。由來自空氣入口 312之空 在硬式容器302與襯裡304之間的增加壓力壓 3〇4。當襯裡304壓縮時’頂部空間空氣使用襯 口 314而自襯裡304之內部排氣。將襯裡304 實質上所有的頂部空間空氣皆自襯裡304移除 器3 00加蓋，且可將襯裡3 04密封，以防止空 除了僅使佔據頂部空間之空氣排出之外，亦 裝較待容納於容器中之液體之期望量大的量。 度塡裝之後，接著可將襯裡排出產生期望容納 最終體積的量。以此方式，同樣可避免任何頂 的存在。 圖20 A及20B說明將用於輸送超純液體之容 空間移除的另一種方法。圖20A顯示使用浸管 部塡裝方法塡裝之容器320。爲將由頂部空間 之空氣液體界面移除，圖20B顯示將嵌入氣囊 襯裡中之其餘的頂部空間中。或者，可經由將 式容器之間之區域加壓，以使頂部空間空氣排 頂部空間空氣^ 嵌入氣囊可佔據頂部空間區域，因此而使空 離。將頂部空間3 24移除使空氣-液體界面除去 使由運送所造成之水中的微粒產生減少至最低 除了使用參照圖19A-B及20A-B而說明於』 312/發明說明書(補件)/92-07/92109〇44 氣供給至中 部暴露至襯 氣所造成之 縮襯裡 裡空氣排氣 壓縮，直至 爲止β將容 氣再進入。 可將襯裡塡 於將襯裡過 於容器中之 部空間空氣 器中之頂部 3 2 2根據底 3 2 4所產生 3 2 6插入至 在襯裡與硬 出，而減少 氣與液體隔 :，其接著再 量。 :之方法外， 34 1335307 亦可經由使用參照圖3 方法塡裝容器而製得具 裝方法除了可在不存在 器之外，其亦提供一種 方法。 由記述於下表6中之 相較於開放塡裝方法的 測試兩種塡裝容器之方 放塡裝方法，其中將膨 表6所見，當接著測試 地增加。對於相同類型 之間稍有改變。此外， 型’例如，P T F E襯裡等 得到表6中數據的第 法。零頂部空間塡裝方 括先將襯裡置於硬式外 脹，以可插入浸管。將 成類似再循環探針，以 (塡裝口及排出口）較佳 間加壓，以經由使襯裡 完全消癟。然後使用附 同樣地使用浸管而分配 此塡裝方法實質上將 除。結果，觀察到在塡 而更完整說明於上之消癟襯裡塡裝 有零頂部空間之襯裡。消癟襯裡塡 空氣·液體界面之下塡裝及分配容 不具有殘餘頂部空間而塡裝容器之 數據明顯可見零頂部空間塡裝方法 優點。爲得到記述於表6之數據， 法。第一種測試的方法係標準的開 脹的襯裡塡裝無微粒的水。如可由 水中的微粒時，水的微粒濃度不變 的襯裡，確切的微粒濃度在各試驗 微粒濃度在自一襯裡類型至另一類 ί PEPE襯裡，會有顯著的變化。 二種測試方法係零頂部空間塡裝方 法與消癟襯裡塡裝方法類似，其包 部容器中。接下來，使襯裡充分膨 探針附接至浸管組件。將探針構造 致探針具有兩個導入至襯裡內之口 。將襯裡與硬式外部容器之間之空 內之空氣自排出口排出，而使襯裡 接至浸管之塡裝口塡裝襯裡。經由 容器。 當塡裝襯裡時的空氣液體界面消 裝過程中的微粒剝落顯著地降低。 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 35 1335307 中之類型之滾筒容器（drumcontainer)中，其中在襯裡之內 部體積中具有不同頂部空間的行爲。 樣品瓶係由以下的不同頂部空間値所組成：〇%、2%、5% 及1 〇%。以手將各樣品瓶劇烈搖動1分鐘，然後使瓶中之 液體於Accusizer 780單一微粒光學大小測定器（Single Particle Optical Sizer)-購自 Sci-Tec Inc. (Santa Barbara，CA)之粒度範圍微粒計數器中進行分析，其測得 可接著規則「整理j爲寬廣微粒分佈之微粒大小範圍的微 粒數。 於此實驗中測得之數據示於下表7 »在0 %、2 %、5 %及 1 〇 %頂部空間體積之不同的頂部空間百分比値（表示爲由 構成頂部空間空隙體積之在液體上方之空氣體積所佔據之 總內部體積的百分比）下顯示各微粒大小0.5 7微米、0.9 8 微米、1.98微米及9.99微米之微粒數。 37 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 表7 樣品瓶中之不同頂部空間體積的粒度範圍微粒數 於將瓶搖動1分鐘後立即測捐 =的粒度菌 5圍微粒數 範圍的 平均微 粒大小 搖動前 的起始 微粒數 微粒數 • 0 %頂部 空間 微粒數 -2 %頂 部空間 微粒數 -5 %頂 部空間 微粒數 -1 0 % 頂 部空間 0.57// m 17 0,617 609,991 134,582 144,703 159,082 〇 . 9 8 // m 13,726 14,836 22,096 20,294 26,429 1.98// m 2,704 2,900 5,298 4,397 6,293 9.98^/ m 296 3 2 1 46 9 45 3 529 於將瓶搖動1分鐘後之2 4小後後測得的粒度範圍微粒數 範圍的 平均微 粒大小 搖動前 的起始 微粒數 微粒數 -0 %頂部 空間 微粒數 -2%頂 部空間 微粒數 -5 %頂 部空間 微粒數 -1 0 % 頂 部空間 0.57^ m 110,771 1 ,1 98,296 191,188 186,847 18 2,-217 0.98^ m 11,720 18,137 2 1,349 20,296 24,472 1 . 9 8 /z m 2,70 1 2,383 4,65 8 4,272 5,704 9.98// m 13 8 2 7 3 544 736 5 7 1 微粒大小分析儀以大尺寸微粒數，以大於以微米（// m) 爲單位之特定微粒大小的每毫升之微粒數爲單位呈現數 據。微粒數數據係經測定於提供在微粒數之大小與當使用 包含此種微粒濃度之試劑於在半導體晶圓上製造微電子元 件時之晶圓瑕疵之間的直接關聯。 於搖動實驗後立即測得之數據顯示隨增加之頂部空間 値而朝向較大微粒數的一些趨勢，尤其係對於微粒20.98 微米而言。24小時後測得之數據顯示朝向較高微粒分佈之 相同趨勢。 數據顯示在製得之瓶中之增加的頂部空間使大尺寸微 粒的聚集增加，其對於半導體製造應用不利，且會破壞積 體電路或使.大略形成於晶圓上之元件對於其之預計用途有 38 31 w發明說明書(補件)/92-07/92109044 1335307 圖1 7係說明底部塡裝無動力虹吸管之微粒數隨經過時 間 之 圖。 圖 18 <系_說明上方塡装無動力虹吸管之微粒數隨經過時 間 之 圖。 圖 1 9 A及1 9B係塡裝容器及將經塡裝容器中之頂部空間 移 除 之方法的說明。 圖 20 A及20B係塡裝容器及使用嵌入氣囊移除頂部空間 之 方 法的說明。 (元 :件符1 號說明） 1 容 器 2 液 體 3 插 □ 4 塡 裝管線 5 閥 6 超 純淨液體源 7 容 器 8 塡 裝管 9 浸 沒尖端 10 容 器 12 外 部容器 14 襯 裡 16 中 間區域 18 浸 管 20 配 件 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 41 1335307 22 超 純 淨 液 體 源 24 潔 淨 乾 燥 的 空 氣 源 26 排 氣 P 28 分 配 管 線 30 襯 裡 空 氣 排 氣 □ 32 塡 裝 及 分 配 管 線 34 塡 裝 閥 36 分 配 閥 3 8 空 氣 供 給 管 線 40 空 氣 入 □ 閥 42 空 氣 排 氣 閥 44 空 氣 排 氣 管 線 46 襯 裡 排 氣 閥 5 0 容 器 5 2 塡 裝 管 54 塡 裝 管 線 56 閥 5 8 超 純 水 源 60 壓 力 容 器 62 潔 淨 乾 燥 的 空 氣 源 64 調 節 閥 66 壓 力 指 示 器 68 分 配 探 針 70 分 配 管 線 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 42 1335307 72 微 粒 計 數 器 74 浮 沈 流 里 計 76 閥 80 容 器 82 浸 管 84 浸 沒 尖 端 86 塡 裝 管 線 88 閥 90 超 純 水 源 (圖 5 A) 90 光 學 微 J/J- 計數器（圖6A-6D) 92 浮 沈 流 Ψ, 計 1 00 有 襯 容 器 1 02 硬 式 外 部 容器 1 04 內 部 襯 裡 10 6 超 純 水 源 1 08 管 線 110 塡 裝 閥 112 氮 氣 源 114 氮 氣 入 □ 閥 116 壓 力 指 示 器 118 中 間 區 域 12 0 氮 氣 供 給 管線 12 2 閥 1 24 閥 312/發明說明書(補件)/92-07/92109〇44 43 1335307 126 閥 128 閥 130 容器 13 2 分配管線 134 閥 1 36 閥 13 8 硬式容器 140 可消癟的襯裡 142 中間區域 144 浸管 150 微粒計數器 15 2 浮沈流量計 1 70 噴嘴 1 72 容器 17 4 塡裝管線 176 超純液體源 1 78 閥 1 80 噴嘴 182 容器 184 塡裝管線 186 超純液體源 18 8 閥 1 9 0 液體表面 200 團簇 312/發明說明書(補件)/92-07/92109044 44 1335307 202 團 簇 204 團 簇 206 團 簇 2 10 再 循 環 槽 2 12 堰 2 14 溢 流 槽 2 18 再 循 rm 場 泵 22 0 過 濾 器 222 液 體 224 液 體 Π2Ζ. 23 0 再 循 環 刻 槽 23 1 堰 23 2 池 23 4 循 環 泵 23 6 過 濾 器 23 8 超 純 水 源 240 過 濾 器 旁 通 閥 242 排 水 管 244 關 斷 閥 244 A 關 斷 閥 246 樣 品 泵 248 微 粒 計 數 器 25 0 流 量 計 25 2 主 流 動 迴 路 312/發明說明書(補件)/92-〇7/92109〇44 45 1335307 254 第 二 流 動 迴 路 260 沖 起 曲 線 262 掉 落 曲 線 270 槽 2 7 2 塡 裝 管 274 —~ 通 閥 276 超 純 水 供 給 2 7 8 水 回 收 丨品 2 8 0 虹 吸 管 282 微 In 樣 品 管 284 電 容 感 測 器 300 有 襯 容 器 302 硬 式 外 部 容 器 304 襯 裡 3 0 6 浸 管 308 塡 裝 管 線 3 10 頂 部 空 間 3 12 空 氣 入 □ 3 14 襯 裡 空 氣 排 氣口 3 16 中 間 區 域 320 容 器 322 浸 管 3 2 4 頂 部 空 間 32 6 嵌 入 氣 曩 46 312/發明說明書(補件)/92·〇7/9210%44

Claims (1)

1. 1335307 第:和〇吁。叫號蔚[J案啊年9月修正

   1. 一種在超純淨液體之操作過程中使微粒產生減少至 最低量之方法，該方法包括： 使一硬式容器內之一襯裡消癟，以將空氣或氣體從該襯 裡中移除； 以該超純淨液體塡裝於該經消癘的襯裡之至少一部份； 將在該襯裡與該硬式容器間之一中間區域加壓，以壓縮 該襯裡；及 使該襯裡排氣，以於壓縮該襯裡時，使該襯裡內部任何 其他的空氣或氣體離開。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含在將該襯 裡消癟之後將其密封。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含當該經消 瘕的襯裡之至少一部份塡裝液體後，使該中間區域排氣。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中於該襯裡中 之該液體對於約0.2微米尺寸之微粒’具有每毫升低於約 2個微粒之微粒濃度。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之方法，其 中將該襯裡塡裝液體之步驟包含使用一浸管。 47 1335.307 6.如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之方法，其 中將該襯裡塡裝液體之步驟包含使用一底部塡裝法。 7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之方法，其 中該頂部空間係被移除。 8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之方法，其 中該超純淨液體係選自由酸、鹼、有機溶劑、微影 (photolithography)化學物質、化學硏磨（CMP)料駿及液 晶顯示器（LCD )市場化學物質所組成之一族群。 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該頂部空間 係被移除。 1〇· —種在超純淨液體之操作過程中將一可消癟襯裡設 置在一硬式容器內使微粒產生減少至最低量之方法，該方 法包括： 將該可消癟襯裡塡裝液體至低於一最大容量，以致在該 可消癟襯裡中有一殘餘的頂部空間，該頂部空間包含空氣 或氣體；及 經由將在該可消癟襯裡與該硬式容器之間之一區域加壓， 且使該頂部空間的空氣或氣體排出，來減小該頂部空間。 11·如申請專利範圍第10項所述之方法，其中將該襯裡 48 1335307 塡裝液體之步驟包含使用一浸管。 12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中將該襯裡 塡裝液體之步驟包含使用一底部塡裝法。 13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該超純淨 液體係選自由酸、鹼、有機溶劑、微影（photolith()graphy) 化學物質、化學硏磨（CMP)料漿及液晶顯示器（lcd) 市場化學物質所組成之一族群》 14. 如申請專利範圍第10或13項所述之方法，其中該 頂部空間係被移除。 15. —種在超純淨液體之操作過程中使超純淨液體中的 微粒產生減少至最低量之方法，該方法包括： 將具有一起始微粒濃度之液體，從一液體源移至一硬式 容器，該硬式容器內設有一可消癟襯裡，其包含將該可消 癟襯裡塡裝液體至低於一最大容量，以致在該可消癘襯裡 中有一殘餘的頂部空間，該頂部空間含有空氣或氣體；及 經由將在該可消癟襯裡與該硬式容器間之一區域加 壓，以使該頂部空間的空氣或氣體排出’來減小該頂部空 1335,307 間；藉此當該液體置於該可消癟襯裡內部時，該液體之一 最終微粒濃度實質上不大於該起始微粒濃度。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中於該襯裡 中之該液體對於約0.2微米尺寸之微粒，具有每毫升低於 約2個微粒之微粒濃度。 17. 如申請專利範圍第15或16項所述之方法，其中將 該襯裡塡裝液體之步驟包含使用一浸管。 18. 如申請專利範圍第15或16項所述之方法，其中將 該襯裡塡裝液體之步驟包含使用一底部塡裝法。 19. 如申請專利範圍第15或16項所述之方法，其中該 頂部空間係被移除。 20. 如申請專利範圍第15或16項所述之方法，其中該 超純淨液體係選自由酸、鹼、有機溶劑、微影 (photolithography)化學物質、化學硏磨（CMP)料發及液 晶顯示器（LCD )市場化學物質所組成之一族群》 21·如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該頂部空 間係被移除。 50 1335307 22. —種在超純淨液體之操作過程中將一可消癟襯裡設 置在一硬式容器內使微粒產生減少至最低量之方法，該可 消癟襯裡裝有液體至低於一最大容量，以致在該可消癟襯 裡中最初殘餘有一頂部空間，該頂部空間包含空氣或氣 體，該方法包括： 經由將在該可消癟襯裡與該硬式容器間之一區域加 壓，且使該頂部空間的空氣或氣體排出，來減小該頂部空 間0 23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，包含下列步 驟：在將一浸管之一尖端浸沒於該襯裡中的液體中時，以 液體塡充該可消癟襯裡至低於一最大容量。 24. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中於該襯裡 中之該液體對於約0.2微米尺寸之微粒，具有每毫升低於 約2個微粒之微粒濃度。 25·如申請專利範圍第24項所述之方法，包含下列步 驟：包含使用一浸管，以液體塡充該可消癟襯裡。 26.如申請專利範圍第24項所述之方法，包含下列步 驟：包含使用一底部塡裝法，以液體塡充該可消癟襯裡。 2 7.如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該頂部空 51 1335307 間係被移除。 2 8.如申請專利範圍第22或24項中任一項所述之方 法，其中該超純淨液體係選自由酸 '鹼、有機溶劑、微影 (photolithography)化學物質、化學硏磨（CMP)料漿及液 晶顯示器（LCD )市場化學物質所組成之一族群。 29. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該頂部空 間係被移除。 30. —種在超純淨液體之操作過程中使微粒產生減少至 最低量之裝置，包含： 一硬式容器； 一可消癟襯裡，設置於該硬式容器中並塡裝一流體； 一流體分配管線，用以自該可消癟襯裡接受該流體；以 及 一氣體供給管線，用以供給一加壓氣體至該硬式容器以 及該可消癟襯裡間之一中間區域，使該可消癟襯裡處於零 頂部空間狀態。 52 1335307 第1耶9。科號朝】案的^

   1335307

   1335307 9PS

   ，寸卜 Id ^Mv It泜释 99 / /s CS9

   ναο 41-峒痗运洗

   DVD 釙4碱 PQ寸丽 09 09入

   V寸丽 铋fi 8ιη 乂Ν^'ιί 1335307

   /.s

   oyo R、 CO 〇 ^ CO GO ^

   as® 2 晒Φ sew

   vs s 1335307

   V9B 1335307

   啉駟喇逛τ m9® 1335307 A s 小_^T JzΪΊ A ^5 /^~"Ml ^ oro lo fe

   9寸 or 31- VLd s H 001 %」

   US 锶案鉍fi ·£ s ~Λ ί V? S/_ 9Z 1335307 ooz s AnNMT^T 9to· A oe to

   9寸 01 cgK 寸一 s 3rolv 7Z ^-/\ί^1糾忘龊祐余禊< \»ο u^s col a9® (〇 ss 92； 1335307

   PQX# v蜮HT犁蘀礫喪 νϋ^φ vs 1335307

   PQt>函 蜮 Ηίνι *PQlrit蟾锼- vll^ 1335307

   «||鉍 vn^ us 1335307

   38® VOOH 1335307 oocvl

   0009 solo 000寸 oooro0003 oi 6® Ο 0000T- 0001 §1 CH (iui/#) ^f^mri590'0< W, 1335307 210 堪

   210 堰

   圖10B 1335307 254

   1335307 ios/Nicuoc---- ulntn90o<- 掉落曲線 262 _) \ •一丨 ι· · · « * a · i 一 M eji ! III· « · · t U.、>〜〜咖:㈣，V、U、ri 1 § I ^ : »<«« 1 1 〇〇 u OOOl 006 §8 oorooo? i 0 <NI® (ti^His^^wiootoooln0? oooooi im sol 001 01 Qra/#) « 1335307

   OOOOO l Π丽 ϊφ^0^1orosCNI8loT—CHloo 1335307

   寸I® 1335307 ios6<- ΕηοΓΟΛ iso<— ilnr? iotoc

   Ο Ο -Ο 〇 τ· 4/10/00 4/10/00 4/10/00 OOOCH 0001 1335307 EnosoA-ios<— isoA. ilnro<· ioloA- 0801 OOCH

   Ο Ο Ο τ- (PW#)系菜薜谫 Μ 1335307 iorodA* ioCNIo<- iln5<— EnoloA— iosdc-

   ο 〇 ^ Ο 〇 (FV#)系Β蹿襟 4/13/00 8:00 4/13/00 7:00 与 4/13/00 6:00 f 4/13/00 5:00 ^4/13/00 4:00 4/13/00 3:00 4/13/00 2:00 4/13/00 1:00 t -800-. oi 4/13/00 0:00 4/12/00 23:00 4/12/00 22:00 4/12/00 21:00 4/12/00 20:00 4/12/00 19:00 .4/12/00 18:00 丽 1335307 Enos个 ion.s…：i Enso<---- εηιο5Λ- iol.o<—.—

   0001 OOOOl

   4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/14/GO 4/14/00 4/14/00 4/14/00 4/13/00 4/13/00 4/13/00 4/13/00 4/13/GO 4/13/00 4/13/00 ^4/13/00 10:00 9:00 8:00 7:00 6:00 5:00 4:00 3:00 2:00 1:00 0:00 23:00 22:00 21:00 20:00 19:00 18:00 17:00 16:00 OO 丽 1335307

   ΡΡ6Ϊ® 疟趔瘗塄哟书澍 寸 olooT—e 9010 π : V6I® ||妙蛾姊 — §ro VfF韜赵 0010 1335307

   圖20B