JP2003315245A - 超純水中微粒子の測定装置および超純水中微粒子の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超純水中の微細でかつ含有量がごく少ない微
粒子の測定を可能にする新しい測定方法を提供する 【解決手段】 超純水製造システムのユースポイントの
超純水が含有する微粒子が対数正規分布を有することに
着目し、０．１μｍ以上の微粒子について個数頻度を測
定することにより、この超純水が含有する微粒子の対数
正規分布を決定し、この分布から超純水が含有する計測
粒子径未満の微粒子の個数を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超純水中に含まれ
る０．１μｍ未満の微粒子の個数測定が可能な超純水中
微粒子測定装置および超純水中微粒子の測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超純水は、各種の不純物を含む水から不
純物を取り除く操作を重ねることによって得られる非常
に高度に精製され純度の高められた水である。特に大規
模化と微細化が著しく進んだ半導体デバイスの製造にお
いては、極めて純度の高い超純水が要求されるようにな
った。半導体デバイスの微細加工のザインルールは既に
０．１３μｍに達し、このデザインルールでの半導体デ
バイス製造に用いられる超純水としては、含まれる微粒
子の粒子径が０．１３μｍの１０分の１以下であること
が要求され、このような超純水において、超純水中に含
まれる０．０５μｍ以上の微粒子は、例えば１００個／
Ｌ以下に規定される。

【０００３】このような規定を満たす超純水を安定して
供給するためには、超純水中に含まれるこうしたごく少
数の微粒子を常に計数しモニターすることができること
が必要である。

【０００４】図１０は超純水の製造システムの一例につ
いて、その概要を示したものである。図１０において、
１次純水処理システム１１１は、市水などの原水を濾過
し、陽イオン交換、脱気、陰イオン交換、ＲＯ膜などに
よって原水中の不純物を除去した純水１１２を製造する
もので、製造された純水は２次純水タンク１１３に貯え
られる。

【０００５】２次純水処理システム１１４は、この純水
１１２をさらに精製し、超純水を製造するものである。
２次純水タンク１１３からポンプ１１５によって送出さ
れた純水１１２は、ＵＶ酸化処理装置１１６で有機物が
酸化分解され、イオン交換塔１１７でイオン交換され、
限外濾過装置１１８で限外濾過された後、滞留させるこ
となく配管１１９によってユースポイント１２０にて超
純水１２１として供給され、各種の使用に供される。使
用されない残りの超純水は、滞留させることなく再び２
次純水タンク１１３に戻される。

【０００６】このようにして製造される超純水の純度を
測定し管理するために、超純水中に不純物として含まれ
る微粒子の測定を必要とする。超純水中に含まれる粒径
０．１μ以上の微粒子の従来の測定方法については、Ｊ
ＩＳ Ｋ０５５４に規定され、測定方法の詳しい解説が
なされている。

【０００７】こうした従来の超純水中微粒子の測定方法
は、大きく２種類に分けることができる。その１つは図
１０に示した超純水配管１１９から、一部の超純水流を
濾過膜に導き、超純水をここで濾過することによって超
純水中に含まれる微粒子を捕捉し、この捕捉された微粒
子を走査電子顕微鏡などの顕微鏡観察により計数する方
法である。もう１つは、超純水中の微粒子を直接自動計
測する微粒子自動計測器を用いる方法で、例えば図１０
純水配管１１９から一部の超純水流をフローセルに導
き、このフローセルの超純水流にレーザ光を照射し、超
純水中の微粒子によるレーザー光の散乱を利用して微粒
子の測定を行なうものである。

【０００８】このうち、濾過膜にて超純水中の微粒子を
捕捉し、捕捉した微粒子を電子顕微鏡により観察し計数
する方法は、綿密に観察と計数を行なうことができ、直
接粒子を計数できるので、従来は信頼性高く粒子測定を
行うことができる方法として用いられてきた。ところが
測定対象となる微粒子の大きさが例えば０．０５μｍと
微細化すると、観察の際の顕微鏡倍率を高くしなければ
ならず、また微粒子の数が少ないことから、計数に要す
る労力や時間が著しく増大してしまう。

【０００９】例えば１Ｌあたり０．０５μｍ以上の微粒
子が１００個以下の超純水について、濾過膜を用いて超
純水を濾過し、直径が２５ｍｍで実効直径約２０ｍｍの
フィルタ面に微粒子を捕捉して計数しようとすると、約
１トンの超純水を通過させる必要がある。ところが濾過
膜は孔径が小さくなるとフィルタの単位面積あたりの流
量が急激に減少し、濾過時間が著しく増大する。このた
め孔径が０．０５μｍの濾過膜では濾過の速度が遅く、
１トンの超純水の通過には数ヶ月かかってしまう。超純
水に含まれる微粒子をモニターして超純水の品質を維持
するためには、結果が直ちに得られることが望ましく、
時間をかけて信頼性の高い計数を行うとしても、数日で
結果が得られることが望まれている。

【００１０】フィルタで捕捉した微粒子の粒子径が小さ
くなると、電子顕微鏡観察によって観察し測定する場合
の倍率を高倍率にし、１度に観察できる視野を狭くし、
観察する視野の数を増やして観察を行うことになるの
で、多くの時間と労力を必要とするようになる。しかも
フィルタの表面にはブランク粒子と呼ばれる微細な初期
汚染粒子が存在し、測定しようとする微粒子の大きさが
ブランク粒子の粒子径の範囲に入るようになり、このブ
ランク粒子の存在が粒子径の小さい超純水中微粒子の測
定をさらに困難にする。

【００１１】微粒子自動計測器を用いる方法、すなわ
ち、超純水流をフローセルに導き、このフローセルの超
純水流にレーザ光を照射し、超純水中の微粒子によるレ
ーザー光の散乱を利用して超純水中の微粒子の測定を行
なう方法は、フィルタにて超純水中の微粒子を捕捉し電
子顕微鏡を用いて観察し測定する方法に比べ、測定結果
が短時間で得られる点に大きな利点がある。従ってこの
方法は超純水中の微粒子を常時測定し、結果を超純水の
管理にフィードバックすることのできる測定方法として
有用である。

【００１２】しかしながら、微粒子からの散乱光の強度
は粒子径の６乗に比例するので、粒子径が小さくなると
検出信号である微粒子による散乱光は急激に小さくな
る。他方で散乱光を受光する受光器の出力には、装置自
体のノイズや試料の超純水そのものによる散乱などのバ
ックグラウンドノイズが伴う。このバックグラウンドの
ために、微粒子からの散乱光信号として取出すことので
きる超純水中の微粒子の最小粒子径は約０．０５μｍで
あって、これよりも小さい粒子径を持つ超純水中の微粒
子は、測定することができなかった。

【００１３】特開平３−３９６３５号公報には、散乱光
を光軸に対して対称な位置に配置した２つの検出器が同
時に検出したものを信号とし、信号をバックグラウンド
ノイズと区別することにより、粒子径が０．０７μｍ以
下の測定を可能にすることが記載されている。しかしな
がら、最近においては超純水の高度化が急激進んだた
め、微粒子の粒子径はこうした粒子径範囲を超えてさら
に小さくなり、またその数が少なくなっていることか
ら、このような超純水中の微粒子の測定手段として、従
来の測定方法を超えた新しい測定方法が望まれている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、超純水
中の微細でかつ含有量がごく少ない微粒子の測定は、従
来の測定手段では測定が極めて困難になっており、この
ような微粒子の測定を可能にする新しい測定方法が望ま
れている。本発明はこのような課題を解決し、超純水中
の計測粒子径未満の微細な微粒子を安価に測定すること
を可能にする新しい測定装置と測定方法を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の超純水中微粒子の測定装置は、超純水が含
有する微粒子の個数頻度分布のうち、０．１μｍ以上の
微粒子の個数頻度分布を測定する個数頻度分布測定部
と、前記個数頻度分布測定部が測定した前記０．１μｍ
以上の微粒子の個数頻度分布を分布の一部として持つ対
数正規分布を算出する対数正規分布算出部とを備え、前
記対数正規分布算出部が算出した対数正規分布により、
前記超純水が含有する微粒子の計測粒子径未満の個数頻
度分布を得ることを特徴とする。

【００１６】本発明において、微粒子の個数頻度測定を
行う粒子径を０．１μｍ以上としたのは、粒子径が０．
１μｍ以上であれば、測定を比較的容易に行うことがで
き、比較的誤差の少ない粒度分布導出ができるのに対
し、０．１μｍ未満では急激に測定が困難になることに
よる。

【００１７】本発明は、定常運転している超純水製造の
実プラントのユースポイントにおける微粒子について、
電子顕微鏡観察による粒子径の測定を重ねた結果、超純
水中の微粒子の粒度分布が対数正規分布を示すという重
要な結果を見出し、さらに研究を進めた結果、上記本発
明をなすに至ったものである。

【００１８】図１は定常運転している超純水製造の実プ
ラントから濾過採取された超純水中微粒子について、走
査電子顕微鏡により撮像し、これを画像解析して粒子径
の計測を行って得た微粒子の個数積算分布の１例であ
る。この計測は、ＪＩＳ Ｋ−０５５４（１９９５年）
「超純水中の微粒子測定方法」に準じて行ない、濾過膜
にはＪＩＳとは異なる孔径０．０３μｍのものを用い、
計測対象の粒径を粒径０．０３μｍ以上の微粒子とし
た。孔径０．０３μｍの濾過膜では、濾過速度が１〜数
ｍＬ／分程度であり、このため約３ヶ月をかけて濾過を
行なって粒子を捕捉し、濾過後の濾過膜面を走査形電子
顕微鏡で観察して粒径（画面上の最長径）と粒子数の計
測を行なった。この計測結果より個数積算分布を算出
し、対数正規確率紙にプロットしたものである。なお、
図１では粒径の小さい側から微粒子の個数の積算を行っ
ている。

【００１９】図１に例示したように、超純水製造プラン
トのユースポイントにおける超純水の含有する微粒子の
個数積算分布を対数正規確率紙にプロットすると、ほぼ
一直線上に並ぶ。従って微粒子の粒度分布は対数正規分
布を示している。

【００２０】ユースポイントにおける超純水の含有する
微粒子が対数正規分布を示すことから、その超純水の含
有する微粒子の粒度分布測定は、分布のすべてを測定す
る代りに、粒度分布の一部の測定結果から粒度分布全体
を導き出すことができる。

【００２１】超純水中の微粒子が対数正規分布を有して
いれば、粒度分布の小粒径側の困難な測定を行って誤差
の大きい測定値を用いる代りに、０．１μｍ以上の粒子
の側の測定を精度よく測定して用いることにより、計測
粒子径未満の微粒子の個数をより正確に導き出すことが
できる。

【００２２】なお、対数正規分布を示す微粒子は、液相
や気相から相変化によって生成した粒子をはじめ、エア
ロゾル科学、コロイド科学などの多くの分野で、人為的
な操作を加えない自然発生状態の粒子で多く見出されて
いる。超純水中の微粒子は、これらの粒子と同様に自然
発生的な確率事象によって生じていると考えられる。

【００２３】本発明の超純水中微粒子の測定装置の個数
頻度分布測定部には、濾過膜によって超純水の含有する
微粒子を捕捉する微粒子捕捉部と、濾過膜によって捕捉
された前記超純水の含有する前記微粒子を顕微鏡観察に
より計測する計測部とを備えることができる。

【００２４】ここで用いる濾過膜としては、孔径の制御
されたメンブレンフィルターであって、濾過膜（メンブ
レンフィルター）の素材に高エネルギー粒子を照射後、
エッチングを行うことにより、孔径をサブミクロンオー
ダーまで精密に制御したものが好ましい。

【００２５】また上記顕微鏡装置としては、サブミクロ
ン粒子の観察ができる倍率の得られる透過式光学顕微鏡
や電子顕微鏡を用いることができ、特に濾過膜面を直接
観察できる走査型電子顕微鏡を好ましく用いることがで
きる。また上記顕微鏡装置として他の走査型の顕微鏡、
例えば走査型原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡な
どを用いることもできる。

【００２６】本発明によれば、超純水が含有する微粒子
のうち、０．１μｍ以上のものを捕捉すればよいので、
メンブレンフィルターの孔径を大きめに設定でき、メン
ブレンフィルターを通過する純水の流量を大きくでき
る。このため超純水の含有する微粒子を捕捉する濾過時
間が長くなるのを防ぐことができる。また微粒子の個数
頻度分布の測定においても、０．１μｍ以上の微粒子に
限定することで、顕微鏡による微粒子を観察し計測する
に要する時間や労力が過大になるのを防ぐことができ
る。

【００２７】本発明の超純水中微粒子の測定装置におい
ては、前記個数頻度分布測定部は、ユースポイントに供
給される前記超純水を取水して流すフローセル部と、前
記フローセル部を流れる前記超純水にレーザ光ビームを
照射する照射部と、前記超純水中の微粒子によって散乱
された前記レーザ光ビームの散乱光を検出し計数する散
乱光検出計数部とを備えることができる。

【００２８】本発明によれば超純水が含有する微粒子の
うち、０．１μｍ以上のものだけをを測定すればよいの
で、レーザ光散乱を用いた粒子計数装置によって測定可
能な粒子径の微粒子を測定することにより、比較的に短
時間で計測粒子径未満の微粒子の測定結果を得ることが
できる。従って超純水プラント運転中のおよそ０．０３
μｍから０．５μmまでの微粒子の測定をこの装置で常
時行い、その結果をプラントの管理に用いることができ
る。

【００２９】上記超純水中微粒子の測定装置において、
レーザ光散乱を用いた粒子計数装置は、しきい値を異に
する複数の信号識別部を備えることができる。こうする
ことによって、このしきい値に相当する粒子径以上の微
粒子の個数積算値を複数個測定することができる。この
個数積算値を必要な個数揃えることにより、超純水中の
微粒子の対数正規分布を算出することができる。

【００３０】本発明の超純水中微粒子の測定方法は、超
純水が含有する微粒子の個数頻度分布のうち、０．１μ
ｍ以上の微粒子の個数頻度分布を測定する個数頻度分布
測定段階と、前記個数頻度分布測定部が測定した０．１
μｍ以上の微粒子の個数頻度分布を分布の一部として持
つ対数正規分布を算出する対数正規分布算出段階とを備
え、前記対数正規分布算出部が算出した対数正規分布に
より、前記超純水が含有する微粒子の計測粒子径未満の
個数頻度分布を得ることを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）大粒径側の個数
頻度分布データによる粒度分布の決定 対数正規分布を示す粒子は、粒径Ｄまでの粒子の積算個
数をｎとしたとき、ｎのｌｏｇＤに対する変化率である
対数個数頻度分布ｄｎ／ｄ（ｌｏｇＤ）が、次の数１の
式で表される。

【数１】 ここにＮは粒子の総数であり、また次の数２の式

【数２】 で与えられるＤ_ｇは、粒径Ｄの相乗平均粒径であり、ま
た幾何平均粒径とも呼ばれる量である。さらに次の数３
の式

【数３】 で与えられるlogσ_ｇは対数標準偏差である。

【００３２】上記数１で示される個数頻度分布を、横軸
に対数目盛を選んで模式的に示すと図２（ａ）のように
なる。また粒子の個数積算値ｎを、横軸に対数目盛を選
んで模式的に示すと図２（ｂ）のようになる。

【００３３】本発明においては、対数正規分布を示す超
純水中の０．１μｍ以上の微粒子の大粒径側について粒
度分布を測定し、この測定データが上記数１で与えられ
る対数正規分布の式に従うことを利用して、数４の式中
のパラメータＮ、Ｄ_ｇおよびσ_ｇを決定し、超純水中の
微粒子の分布を決定する。測定データからこれらパラメ
ータの決定するには、例えば測定値と対数正規分布で与
えられる値との偏差平方和が最小になるようにすればよ
い。

【００３４】本発明においては、以下の手順を用いれ
ば、測定データから微粒子の対数正規分布が簡便に決定
できる。

【００３５】図２（ｂ）に示したような対数正規分布を
示す微粒子の個数積算値ｎの曲線について、ｎをＮで割
って規格化することにより微粒子の個数積算分布ｎ／Ｎ
とし、さらにこのＮ／ｎの縦軸を正規分布における積算
分布を表す関数

【数４】 の逆関数ｆ^−１（ｘ）を目盛としてプロットすることに
より、図１の実線Ａで示したような直線で表すことがで
きる。このようにして横軸を対数目盛、縦軸を上記ｆ
^−１（ｘ）目盛にしたものが対数正規確率紙であって、
対数正規分布を持つ微粒子の積算分布は対数正規確率紙
上において直線で表される。

【００３６】従って対数正規分布を持つ微粒子の粒度分
布は、次のようにして決定できる。まず微粒子の個数頻
度分布ｄｎ／ｄ（ｌｏｇＤ）の測定データから積算値ｎ
を求め、次にその積算分布ｎ／Ｎがこの対数正規確率紙
上の直線となるように微粒子の総数Ｎを決定する。こう
して決定したＮによって得られるｎ／Ｎの直線として、
対数正規分布を持つ微粒子の粒度分布が決定できる。

【００３７】この方法において、微粒子の総数Ｎが直接
計数できなくても、粒径の大きい側からの個数積算値を
３個以上の複数個求め、微粒子の総数Ｎを仮定し、個数
積算値をＮで割った値を対数正規確率紙上にプロット
し、これらプロットされた点が対数正規確率紙上で一直
線に最も近づくように、Ｎの値を定めることができる。
また、このときに得られる直線がこの微粒子の対数正規
分布を示す対数正規確率紙上の直線である。この対数正
規分布を示す直線上で、個数積算分布が５０％となる粒
径として粒径Ｄの相乗平均粒径（または幾何平均粒径）
Ｄ_ｇ＝０．１２μｍが得られ、また直線の傾斜（積算分
布８４．１％の粒子径の対数と積算分布５０％の粒子径
の対数との比）から、幾何標準偏差σ_ｇ＝２．７５が得
られる。

【００３８】図３は上記手順を流れ図として簡単に示し
たものであって、超純水製造装置で製造されたユースポ
イントからの超純水４１について、所定粒子径以上の微
粒子の粒子径測定４２を行い、所定粒子径以上の微粒子
の個数積算値ｎ（Ｄ）の算出４３を行う。個々の微粒子
の粒子径測定を経ずに直接所定粒子径以上の微粒子の個
数積算値ｎを得てもよい。続いてＤ＝０．１μｍ以上の
微粒子の個数積算値ｎ（Ｄ）に対し、ｎ（Ｄ）／Ｎが直
線となるような所定体積の超純水中の微粒子総数Ｎの決
定、あるいは対数正規確率紙上の直線とｎ（Ｄ）／Ｎの
プロットとの偏差の平方和が最小となるようなＮと対数
正規確率紙上の直線との決定４４を行う。こうすること
によって、所定体積の超純水中の微粒子総数Ｎが決定さ
れ、得られた直線から超純水中の微粒子の対数正規分布
およびそのパラメータとして平均粒径Ｄ_ｇおよび粒子径
分布の標準偏差σ_ｇの決定４５を得る。

【００３９】（実施の形態２）濾過膜にて微粒子を捕捉
し電子顕微鏡観察を用い計測 濾過膜にて超純水中の微粒子を捕捉し、電子顕微鏡観察
を用い計測する方法は、ＪＩＳ Ｋ−０５５４（１９９
５年）「超純水中の微粒子測定方法」の記載に準じて行
なう。濾過膜には孔径０．１μｍのもの（ニュークリポ
アメンブレンフィルター）を用いて捕捉し、捕捉された
０．１μｍ以上の微粒子について、電子顕微鏡観察によ
り粒子を計測し、個数頻度分布や個数積算値を得る。

【００４０】図４は走査型電子顕微鏡による計測装置の
構成を模式的に示した図である。超純水の微粒子を捕捉
したメンブレンフィルタが走査電子顕微鏡のステージ５
１にセットされ、走査電子顕微鏡用コンピュータ５２か
らの信号で制御されたＦＥ電子銃５３によって電子ビー
ム走査される。試料のセットされた走査電子顕微鏡のス
テージ５１は走査電子顕微鏡用コンピュータ５２からの
ステージ制御信号に従ってモータードライブされる。試
料からの２次電子は２次電子検出器５４で捉えられ、そ
の信号は走査電子顕微鏡用コンピュータ５２に画像デー
タとして取り込まれる。取りこまれた画像信号データは
画像処理コンピュータ５５に送られ、画像処理され、そ
の結果が表示部５６に表示される。

【００４１】図５は走査型電子顕微鏡によってメンブラ
ンフィルタ試料表面の画像処理を行なって微粒子の計測
を行なうプロセスの流れを示したものである。微粒子を
捕捉して試料作成６１の行われたフィルタ表面は、電子
ビーム走査によって走査電子顕微鏡画像の取得６２が行
われ、画像処理コンピュータの内部処理により、微粒子
の分離６３が行われ、微粒子数の積算６４が行われ、ま
た微粒子のサンプリングに用いた濾過水量を入力して単
位容積あたりの微粒子数への換算６６が行われ、さらに
小粒径側の微粒子を導出する微粒子数換算６７を行な
い、結果の表示６８がなされる。

【００４２】ここで観察される微粒子の形状は一般に球
状ではないので、微粒子を測定する方向によって測定さ
れる径の値が異なる。このため測定の規則を定めてお
き、例えば各粒子の最大径を測定するという規則を採用
することができる。このほかに、最大径と最小径の平均
値を求めるという規則を採用したり、また一定の方向を
定め、その方向からみた径を測定するという規則を採用
することもできる。目的に合わせ、これらの何れかの条
件を選んで上記の計測を行なえばよい。

【００４３】図１の超純水の対数正規分布を参照する
と、図１の粒度分布の場合には、０．１μｍ以上の微粒
子を測定することにより、粒度分布を形成する全微粒子
の約５８％を測定していることになる。

【００４４】なお、ニュークリポアフィルタの孔径を
０．１μｍからこの１／２の０．０５μｍにすると、フ
ィルタの単位面積あたりの流量は０．１μｍの場合の約
１／６に減少し、濾過に長時間を要することになる。従
ってニュークリポアフィルタの孔径として０．１μｍの
ものを用い、粒度分布の大粒径側を測定して粒度分布を
決定する方法が大変に有利であることがわかる。

【００４５】（実施の形態３）微粒子のレーザ光散乱を
用いた測定 超純水の微粒子の計測は、図６に模式的に示した超純水
の微粒子自動計測器を用いて行うことができる。図６
（ａ）において、計測部のレーザ装置７１から発した光
ビーム７２−１は、投光レンズ７３でフローセル７４の
円形の微粒子検出領域を流れる超純水７５に投光され
る。超純水中の微粒子によって散乱された散乱光７２−
２は、受光レンズ系７６を経て受光器７７に入射し、受
光信号が検出される。

【００４６】図６（ｂ）は超純水の微粒子の外形を模式
的に示した斜視図である。図６（ｂ）において、超純水
はフローセルの入口７４−１から流入し、フローセルの
出口７４−２より流出する。測定結果は表示部７８に表
示され、表示は表示切換えスイッチ７９−１で切り換え
ることができる。なおスイッチ７９−２は電源スイッチ
である。

【００４７】図７は微粒子自動計測器を用いた微粒子測
定のプロセスの流れを示した図である。図７において、
０．１μｍ以上の微粒子の光学的検出８１がなされ、微
粒子数の積算８２がなされ、この積算値の単位試料水量
あたりの微粒子数への換算８３がなされ、この結果を用
いて０．１μｍの小粒径側の微粒子数を導出する微粒子
数変換８４が行なわれ、結果の表示８５がなされる。

【００４８】（実施の形態４）０．１μｍ以上粒子の測
定からの導出と直接測定との比較 超純水製造プラントのユースポイントにおける超純水中
の微粒子について、０．１μｍ以上の粒子を測定し、対
数正規分布に従って０．０５μｍ以上の微粒子を導出し
た結果と、超純水中の０．０５μｍ以上の粒子を直接測
定した結果とを比較した。測定手段はメンブレンフィル
タを用い、長時間の濾過で超純水の微粒子を捕捉し、走
査電子顕微鏡を用いてる方法であり、測定対象とした超
純水試料は、いずれも実際に稼動している超純水プラン
トの超純水である。

【００４９】結果を図８に示す。図９において横軸に超
純水中の０．１μｍ以上の微粒子を計測し、対数正規分
布を用いて間接的に導出した０．０５μｍ以上の微粒子
数ｘをとり、縦軸には実測によって直接に測定した超純
水中の０．０５μｍ以上の微粒子数ｙをとってｘとｙと
の相関を調べたものである。その結果、回帰直線として
ｙ＝１．００９ｘが得られ、また分散Ｒ^２＝０．９５８
３と、ｘとｙのよい一致が得られた。

【００５０】以上の結果から、本発明の微粒子測定によ
って、十分に正しい粒径測定が得られることを確認する
ことができた。

【００５１】なお、本発明は超純水中の微粒子の測定装
置および測定方法であるが、本発明の原理は超純水中の
微粒子の測定だけでなく、広く応用できるものである。
例えば高純度な溶液（薬液）や、高純度なガスや、清浄
なプロセス装置内の微粒子測定装置などにおいて、実施
の形態１に示す原理に整合することが検証できた場合、
本原理に基づく個数頻度分布測定部と対数正規分布分布
算出部に類似する機能を備えた測定機器も可能である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によって、超純水中の微細な微粒
子のうち、測定の容易な大粒径側の測定によって微粒子
の粒度分布が得られるようになり、従来は困難であった
超純水中の微細な微粒子の粒度分布の測定が簡便かつ安
価に迅速に行なえるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 定常運転している超純水製造の実プラントか
ら濾過採取された超純水中の微粒子の個数積算分布を電
子顕微鏡観察によって測定し対数正規確率紙にプロット
した図である。

【図２】 横軸を対数目盛として模式的に示した対数正
規分布を示す微粒子の個数頻度分布（ａ）、および個数
積算値（ｂ）である。

【図３】 本発明の一実施形態における超純水中の微粒
子の対数正規分布決定手順を示した流れ図である。

【図４】 走査型電子顕微鏡による計測装置の構成を模
式的に示した図である。

【図５】 走査型電子顕微鏡を用いた微粒子測定のプロ
セスの流れを示した図である。

【図６】 超純水の微粒子自動計測器を模式的に示した
図である。

【図７】 微粒子自動計測器を用いた微粒子測定のプロ
セスの流れを示した図である。

【図８】 超純水中の微粒子数について０．１μｍ以上
粒子の測定から導出したものと直接測定したものとの相
関を示す図である。

【図９】 超純水の製造プラントの一例を模式的に示し
た図である。

【符号の説明】

４１……超純水、４２……所定粒子径以上の微粒子の粒
子径測定、４３……微粒子の個数積算値算出、４４……
微粒子の総数Ｎ決定、４５……超純水中微粒子の対数正
規分布、５１……走査電子顕微鏡のステージ、５２……
走査電子顕微鏡用コンピュータ、５３……ＦＥ電子銃、
５４……電子顕微鏡用コンピュータ、５５……画像処理
コンピュータ、５６……表示部、６１……微粒子を捕捉
し試料作成、６２……走査電子顕微鏡画像取得、６３…
…微粒子の分離、６４……微粒子数の積算、６５……単
位容積あたりの微粒子数への換算、６７……微粒子数換
算、６８……結果の表示、７１……レーザ装置、７２−
１……光ビーム、７２−２……散乱光、７３……投光レ
ンズ、７４……フローセル、７５……超純水、７６……
受光レンズ系、７７……受光器、８１……微粒子の光学
的検出、８２……微粒子数の積算、８３……微粒子数の
換算、８４……微粒子数変換、８５……結果の表示、１
１１……１次純水処理システム、１１２……純水、１１
３……２次純水タンク、１１４……２次純水処理システ
ム、１１５……ポンプ、１１６……ＵＶ酸化処理装置、
１１７……イオン交換塔、１１８……限外濾過装置、１
１９……配管、１２０……ユースポイント、１２１……
超純水。

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【手続補正書】

【提出日】平成１５年５月２日（２００３．５．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】図９は超純水の製造システムの一例につい
て、その概要を示したものである。図９において、１次
純水処理システム１１１は、市水などの原水を濾過し、
陽イオン交換、脱気、陰イオン交換、ＲＯ膜などによっ
て原水中の不純物を除去した純水１１２を製造するもの
で、製造された純水は２次純水タンク１１３に貯えられ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】こうした従来の超純水中微粒子の測定方法
は、大きく２種類に分けることができる。その１つは図
９に示した超純水配管１１９から、一部の超純水流を濾
過膜に導き、超純水をここで濾過することによって超純
水中に含まれる微粒子を捕捉し、この捕捉された微粒子
を走査電子顕微鏡などの顕微鏡観察により計数する方法
である。もう１つは、超純水中の微粒子を直接自動計測
する微粒子自動計測器を用いる方法で、例えば図９の純
水配管１１９から一部の超純水流をフローセルに導き、
このフローセルの超純水流にレーザ光を照射し、超純水
中の微粒子によるレーザー光の散乱を利用して微粒子の
測定を行なうものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 精一 神奈川県厚木市岡田２丁目９番８号 野村 マイクロ・サイエンス株式会社内 (72)発明者 広瀬 多郁三 神奈川県厚木市岡田２丁目９番８号 野村 マイクロ・サイエンス株式会社内 (72)発明者 柳 基典 神奈川県厚木市岡田２丁目９番８号 野村 マイクロ・サイエンス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超純水が含有する微粒子の個数頻度分布
   のうち、０．１μｍ以上の微粒子の個数頻度分布を測定
   する個数頻度分布測定部と、 前記個数頻度分布測定部が測定した前記０．１μｍ以上
   の微粒子の個数頻度分布を分布の一部として持つ対数正
   規分布を算出する対数正規分布算出部とを備え、前記対
   数正規分布算出部が算出した対数正規分布により、前記
   超純水が含有する微粒子の計測粒子径未満の個数頻度分
   布を得ることを特徴とする超純水中微粒子の測定装置。
2. 【請求項２】 前記個数頻度分布測定部が、 濾過膜によって超純水の含有する微粒子を捕捉する微粒
   子捕捉部と、 前記濾過膜によって捕捉された前記超純水の含有する前
   記微粒子を顕微鏡観察により計測する計測部とを備えて
   いることを特徴とする請求項１記載の超純水中微粒子の
   測定装置。
3. 【請求項３】 前記個数頻度分布測定部が、 ユースポイントに供給される前記超純水を取水して流す
   フローセル部と、 前記フローセル部を流れる前記超純水にレーザ光ビーム
   を照射する照射部と、 前記超純水中の微粒子によって散乱された前記レーザ光
   ビームの散乱光を検出し計数する散乱光検出計数部とを
   備えていることを特徴とする請求項１記載の超純水中微
   粒子の測定装置。
4. 【請求項４】 超純水が含有する微粒子の個数頻度分布
   のうち、０．１μｍ以上の微粒子の個数頻度分布を測定
   する個数頻度分布測定段階と、 前記個数頻度分布測定部が測定した０．１μｍ以上の微
   粒子の個数頻度分布を分布の一部として持つ対数正規分
   布を算出する対数正規分布算出段階とを備え、 前記対数正規分布算出部が算出した対数正規分布によ
   り、前記超純水が含有する微粒子の計測粒子径未満の個
   数頻度分布を得ることを特徴とする超純水中微粒子の測
   定方法。