JP4929823B2 - 有機物ガスの濃度測定方法及びその濃度測定装置 - Google Patents
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Description
この場合、有機物ガス除去フィルタを、その寿命に至る前に能力的に余裕を持った状態で交換しなければならず、ランニングコストが高騰していた。また、上記したように、有機物ガスの吸着捕集操作と測定操作とを異なる場所で行うことから、全体としての操作が煩雑になるのみならず、測定コストも大幅に増大する、という問題もあった。
またアミンに関しては種類が多く、明確にはフィルタの寿命計算ができないため、寿命を判断することが困難であった。しかもアミンは分解し易く、雰囲気中の濃度を測定することは困難であった。
請求項3に係る発明は、有機物ガスを除去するフィルタを通過した後の測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を測定する有機物ガスの濃度測定装置において、前記測定対象雰囲気を導入する気体導入口を有する捕集容器と、前記捕集容器内に収容されて前記有機物ガスを捕集する捕集剤と、前記捕集剤に捕集された有機物ガスを脱離させるために前記捕集剤を必要に応じて加熱する加熱手段と、前記有機物ガスを捕集する際に前記捕集容器内の雰囲気を排出させるための排気ポンプが介設された排気系と、前記捕集剤から脱離した有機物ガスを搬送するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給系と、前記脱離した有機物ガスを前記キャリアガスと共に搬送する混合ガス搬送系と、前記混合ガス搬送系に設けられて前記キャリアガス中の前記脱離した有機物ガスの濃度を測定する濃度測定部と、前記脱離した有機物ガスの濃度に基づいて前記フィルタの寿命を判断する寿命判断機能を有すると共に装置全体の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内に加熱すると共に前記測定対象雰囲気を前記捕集容器内に通過させて前記測定対象雰囲気中に含まれる有機物ガスを捕集させ、その後、前記捕集剤を200〜400℃の範囲内で高温加熱して有機物ガスを脱離させるようにし、前記高温加熱時に脱離した有機物ガスの濃度を測定すると共に得られた測定値に基づいて前記フィルタの寿命を判断するように制御することを特徴とする有機物ガスの濃度測定装置である。
また例えば請求項5に規定するように、前記気体導入口には、複数の前記測定対象雰囲気の中から一つを選択するための選択開閉弁が設けられている。
また例えば前記処理容器の気体導入口には開閉弁が設けられており、該開閉弁は前記キャリアガスを供給する時には閉じられる。
また例えば前記捕集容器の気体導入口には、半導体製造装置内における被処理体を搬送するための大気圧の搬送領域の雰囲気、或いはクリーンルーム内の雰囲気を取り込んで導くための単数、または複数の雰囲気導出管が共通に連通されており、前記雰囲気導出管には、選択的に開閉される選択開閉弁が設けられている。
このように、複数の異なる領域の測定対象雰囲気を選択的に取り込んで、その測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を選択的に、且つリアルタイムで測定することができる。
また例えば前記雰囲気導出管には、該雰囲気導出管に流れる有機物ガスの液化を防止するための加温機構が設けられている。
また例えば前記測定対象雰囲気は、有機物ガスを除去する有機物ガス除去フィルタを通過した後の雰囲気であり、前記制御部は、前記濃度測定部の測定結果に応じて前記有機物ガス除去フィルタの寿命を判断する寿命判断機能を有している。
このように、濃度測定部の測定結果に応じて有機物ガス除去フィルタの寿命を判断することができる。
この場合、例えば前記制御部は、前記判断結果が寿命の到来を示した時にはその旨をオペレータに知らせるアラーム部を有する。
この場合、例えば前記アミンガスの捕集時に前記捕集容器を冷却する冷却手段が設けられる。
また、この場合には、特に低沸点のアミンガスを捕集してその濃度をリアルタイムで測定することができる。
この場合、例えば前記冷却手段は、0℃以下に冷却する。
また例えば前記捕集されたアミンガスを脱離させる時の前記所定の温度の最大値は300℃である。
また例えば前記冷却手段と前記加熱手段とは、熱電変換手段により兼用される。
また例えば前記処理容器の気体導入口には開閉弁が設けられており、該開閉弁は前記キャリアガスを供給する時には閉じられる。
また例えば前記混合ガス搬送系には、該混合ガス搬送系に流れるアミンガスの液化を防止するための加温機構が設けられている。
また例えば前記選択開閉弁は、前記雰囲気導出管が共通に連結される部分に設けられる多方弁よりなる。
また例えば前記測定対象雰囲気は、アミンガスを除去するアミンガス除去フィルタを通過した後の雰囲気であり、前記制御部は、前記濃度測定部の測定結果に応じて前記アミンガス除去フィルタの寿命を判断する寿命判断機能を有している。
また例えば前記制御部は、前記判断結果が寿命の到来を示した時にはその旨をオペレータに知らせるアラーム部を有する。
この場合、例えば請求項7に規定するように、前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内にて所定時間加熱する際に、前記捕集剤から脱離した有機物ガスを排気するように制御する。
この場合、例えば請求項9に規定するように、前記フィルタは、沸点が200〜400℃の範囲内の有機物ガスに対する寿命が、沸点が60〜200℃未満の範囲内の有機物ガスに対する寿命よりも長いフィルタである。
この場合、例えば前記測定対象雰囲気は、アミンガスを除去するアミンガス除去フィルタを通過した後の雰囲気であり、前記測定工程の後に、前記測定工程の測定結果に基づいて前記アミンガス除去フィルタの寿命を判断する寿命判断工程を有する。
本発明によれば、捕集剤を収容した捕集容器内に測定対象雰囲気を流して有機物ガスを捕集し、この後に捕集剤を加熱して上記捕集した有機物ガスを加熱して脱離させてこの有機物ガスの濃度を測定するようにしたので、特定の物性を有する有機物ガスの濃度のみを測定し、測定対象雰囲気中の有機物ガスをリアルタイムで測定することができるのみならず、フィルタの寿命を的確に判断することができる。
<有機物ガスの濃度測定>
まず、有機物ガスの濃度測定について説明する。
図1は本発明に係る有機物ガスの濃度測定装置と半導体製造装置を設置したクリーンルームとの関係を示す構成図、図2は有機物ガスの濃度測定装置を示す構成図である。
図1に示すように、この有機物ガスの濃度測定装置2は、ここで半導体製造装置内やこれを設置するクリーンルーム4内の雰囲気の有機物ガスの濃度を検出するものであり、まず上記クリーンルーム4について説明する。
そして、上記有機物ガス除去フィルタ6の上方には送風ファン10が設けられており、このクリーンルーム4内に、パーティクルや有機物ガスが除去された清浄度の高い清浄空気のダウンフローを形成するようになっている。この清浄空気は、床面に形成した多数の排気穴(図示せず)より排出されて行く。
まず上記濃度測定装置2の動作の概略について説明すると、測定対象雰囲気中の有機物ガスを捕集する場合には、図2に示す矢印Aに示すように、排気系36の排気ポンプ52を駆動することにより、気体導入管26から導入した測定対象雰囲気を捕集容器20内の捕集剤22中に通過させ、この雰囲気を排気系36を介して排出する。そして、上記捕集剤22中に測定対象雰囲気が通過する時に有機物ガスが捕集剤22に吸着除去される。
この場合、各雰囲気導出管64A〜64Eの共通連結部に設けた6方弁66を適宜選択することにより、測定すべき雰囲気を、各半導体製造装置12A〜12D及びクリーンルーム4の内から選択する。尚、この際、キャリアガス供給系32の開閉弁36を閉じてキャリアガスは供給せず、また混合ガス搬送系38の開閉弁54を閉じて雰囲気が濃度測定部56へ流れないようにする。
次に、本発明方法の第1実施例について説明する。
図3は有機物ガス除去フィルタの除去率の有機物沸点の依存性を示すグラフ、図4は有機物ガスの濃度と検査体シリコンウエハ上に付着した有機物ガスの付着総量との関係を示すグラフ、図5は有機物ガスのリテンション時間(有機物の沸点に対応)とシリコンウエハへの有機物ガスの付着レートとの関係を示すグラフ、図6は捕集剤の加熱温度と有機物ガスの残存比率との関係の有機物の沸点依存性を示すグラフ、図7は本発明方法の第1実施例の流れを示す工程図である。
一般に、有機物ガス除去フィルタは、有機物ガスを吸着してトラップする際に、その有機物自体の沸点に関係なく、沸点が比較的低い有機物ガスも沸点が比較的高い有機物ガスも全てが吸着されてトラップされる。しかし、有機物ガス除去フィルタの寿命に関しては、有機物の沸点が異なることにより、大きく異なる。図3は経過日数と有機物ガス除去フィルタの有機物ガスの除去率との関係を示すグラフであり、特性曲線Lに示すように、沸点が比較的低い有機物のガスに対しては比較的早目に除去率が劣化して破過に到り、寿命は短い。
ここで半導体ウエハの表面に付着する有機物ガスに関しては、沸点が比較的高い有機物のガスは濃度に応じてウエハ表面に付着し易く、沸点が比較的低い有機物のガスは濃度に関係なくウエハ表面には付着し難い、という特性を有している。換言すれば、ウエハ表面に付着し易い沸点が比較的高い有機物のガスの吸着量、或いは濃度を測定すれば、その測定結果によって有機物ガス除去フィルタの寿命を的確に判断できることになる。すなわち、沸点が比較的低い有機物のガスに関しては、測定の対象外とすればよいことになる。
ここでは有機物ガスを捕集するために、清浄度がクラス10のクリーンルーム雰囲気中(風速0.3m/sec)に検査体シリコンウエハを設置し、この近傍に有機物ガスを捕集する有機物ガス捕集剤(本実施例の捕集剤22と同種のもの)を配置して空気中の有機物ガスのサンプリングを行っている。
そして、本発明方法の第1実施例では、上記特性を利用して沸点の比較的大きい有機物のガス濃度のみを測定し、この測定結果に基づいて有機物ガス除去フィルタが寿命に至ったか否かを判断している。
まず、各雰囲気導出管64A〜64Eが共通に接続されている6方弁を適宜切り替えることにより、測定対象の装置を選択する(S1)。これにより半導体処理装置12A〜12D及びクリーンルーム4の内から、1つの測定対象雰囲気が選択される。
次に、排気系36の排気ポンプ52を駆動し、上記選択した装置内の測定対象雰囲気を吸引し、これを捕集容器20内の捕集剤22中に通過させて雰囲気中に含まれる有機物ガスを全て吸着して捕集(トラップ)し、捕集後の雰囲気を排気管44より系外へ排出する(S2)。そして、この捕集操作を所定の時間、例えば雰囲気を10リットル程度排気するに要する時間、例えば30分間程度行ったならば(S3)、排気ポンプ52の駆動を停止して上記測定対象雰囲気の吸引を停止する(S4)。
この第1の温度での加熱により、図6に示したように、第1の温度の設定温度にもよるが、沸点の比較的低い有機物の大部分がガスとなって脱離して排出されるようになる。
このように、捕集剤22を収容した捕集容器20内に測定対象雰囲気を流して有機物ガスを捕集し、この後に捕集剤を加熱して上記捕集した有機物ガスを加熱して脱離させてこの有機物ガスの濃度を測定するようにしたので、測定対象雰囲気中の有機物ガスをリアルタイムで測定することができる。
この場合、特定の物性を有する有機物ガスは、沸点が比較的高くてウエハ表面に付着し易い傾向のある有機物のガスであり、この有機物ガスの濃度を測定することにより、有機物ガス除去フィルタの寿命が到来したか否か、すなわち破過状態になったか否かをリアルタイムで判断することができる。
上記のように有機物ガス濃度の測定操作及び有機物ガス除去フィルタの寿命の判断操作を、人手を煩わすことなく簡単に行うことができるので、装置コストやランニングコストを大幅に削減することができる。
次に、本発明方法の第2実施例について説明する。
先の第1実施例では捕集剤22で全ての有機物ガスを捕集し、ガス濃度の測定時に脱離したガスの内の沸点が比較的高い有機物ガスのみの濃度を測定するようにしたが、この第2実施例では有機物ガスの捕集時に捕集剤22を所定の温度に加熱しておき、特定の物性のガス、すなわち沸点が比較的高い有機物ガスのみを捕集するようにしている。
具体的には、有機物ガスの捕集時に、捕集剤22を第3の温度に加熱維持しておき、これに沸点の比較的低い有機物のガスが捕集されないで、沸点の比較的高い有機物のガスのみの捕集がなされるようにする。この第3の温度は、例えば60〜200℃の範囲内である。
まず、第1実施例の場合と同様に、6方弁を適宜切り替えることによって、測定対象の装置を選択する(S1)。次に加熱手段24により捕集容器20内の捕集剤22を第3の温度で加熱する(S1−1)。この第3の温度は例えば60〜200℃であり、この捕集剤22に沸点が比較的低い有機物のガスがトラップされないようにし、且つ沸点が比較的高い有機物のガスがトラップされるようにする。
この第2実施例の場合にも、先の第1実施例の場合と同様な作用効果を発揮することができる。
また先の第1及び第2実施例では、捕集剤22を2段階の温度で加熱し、沸点の比較的高い有機物ガスの濃度を測定するようにしたが、これに代えて第3実施例に示すように沸点の比較的低い有機物ガスの濃度を測定するようにしてもよい。すなわち、第3実施例では、排気系36の排気ポンプ52を駆動して、測定対象雰囲気を吸引し、雰囲気中に含まれる有機物ガスを全て捕集剤22でトラップする。そして、加熱手段24により捕集剤22を第1の温度(60〜200℃未満)で加熱してこの捕集剤22から沸点が比較的低い有機物ガスのみを脱離させ、脱離した有機物ガスをキャリアガスと共に、濃度測定部56に導いて、有機物ガスの濃度を測定する。このように、沸点の低い有機物ガスの濃度を測定することができるので、例えば現像液のような有機溶媒の濃度を管理したり、有機溶媒の漏れを検出するのに用いることができる。
また、第4実施例として有機物ガス除去フィルタ6、14A〜14Dの寿命を判断する必要がない場合、つまり、例えばクリーンルーム4内の雰囲気中の有機物濃度を測定したい場合には、次のようにして実現することができる。すなわち、例えばクリーンルーム4内の雰囲気中に含まれる有機物ガスを全て捕集剤22でトラップした後、加熱手段24により捕集剤22を第2の温度(例えば200℃以上)で加熱し、全ての有機物ガスを脱離させて、濃度測定部56で濃度を測定する。
またここでは、5つの測定対象雰囲気から1つずつ選択的に選んでその有機物ガス除去フィルタの寿命を判断するようにしたが、1つの測定対象雰囲気のみを専用に測定する場合には、雰囲気導出管や6方弁は設けないで、この捕集容器20に連結されている気体導入管26の気体導入口28を、その測定対象領域に望ませて設置すればよい。
次にアミンガスの濃度測定について説明する。
アミンは一般的には、IC等の半導体装置の製造工程で使用される現像液等に含まれているが、このアミン成分は、特に化学増幅型レジストの解像度を劣化させるので、クリーンルーム内や半導体製造装置内からは除去する必要がある。このアミンの種類としては、例えばトリメチルアミンやジメチルアミン等が挙げられる。
図10は本発明に係るアミンガスの濃度測定装置と半導体製造装置を設置したクリーンルームとの関係を示す構成図である。尚、図1及び図2に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
この場合、冷却温度は、使用する冷媒にもよるが、例えば0℃以下に設定すればよく、特に冷媒をして液体窒素を用いれば、−160℃程度まで冷却することができる。
4 クリーンルーム
6 有機物ガス除去フィルタ
8 ULPAフィルタ
10 送風ファン
12A〜12D 半導体製造装置
14A〜14D 有機物ガス除去フィルタ
16A〜16D ULPAフィルタ
18A〜18D 送風ファン
20 捕集容器
22 捕集剤
24 加熱手段
26 気体導入管
28 気体導入口
32 キャリアガス供給系
36 排気系
38 混合ガス搬送系
42 排出管
44 排気管
46 混合ガス管
52 排気ポンプ
56 濃度測定部
58 制御部
62 アラーム部
64A〜64E 雰囲気導出管
66 6方弁(多方弁)
82,84A〜84D アミンガス除去フィルタ
86 濃度測定装置(アミンガス用)
88 濃度測定部
90 冷却手段
92 熱電変換手段
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (9)
- 有機物ガスを除去するフィルタを通過した後の測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を測定する有機物ガスの濃度測定装置において、
前記測定対象雰囲気を導入する気体導入口を有する捕集容器と、
前記捕集容器内に収容されて前記有機物ガスを捕集する捕集剤と、
前記捕集剤に捕集された有機物ガスを脱離させるために前記捕集剤を必要に応じて加熱する加熱手段と、
前記有機物ガスを捕集する際に前記捕集容器内の雰囲気を排出させるための排気ポンプが介設された排気系と、
前記捕集剤から脱離した有機物ガスを搬送するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給系と、
前記脱離した有機物ガスを前記キャリアガスと共に搬送する混合ガス搬送系と、
前記混合ガス搬送系に設けられて前記キャリアガス中の前記脱離した有機物ガスの濃度を測定する濃度測定部と、
前記脱離した有機物ガスの濃度に基づいて前記フィルタの寿命を判断する寿命判断機能を有すると共に装置全体の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記測定対象雰囲気を前記捕集容器内に通過させて前記測定対象雰囲気中に含まれる有機物ガスを捕集させ、その後、前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内で所定の時間だけ加熱して有機物ガスを脱離させ、その後、前記捕集剤を200〜400℃の範囲内で高温加熱して有機物ガスを脱離させるようにし、前記高温加熱時に脱離した有機物ガスの濃度を測定すると共に得られた測定値に基づいて前記フィルタの寿命を判断するように制御することを特徴とする有機物ガスの濃度測定装置。 - 前記制御部は、前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内にて所定時間加熱する際に、前記捕集剤から脱離した有機物ガスを排気するように制御することを特徴とする請求項1記載の有機物ガスの濃度測定装置。
- 有機物ガスを除去するフィルタを通過した後の測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を測定する有機物ガスの濃度測定装置において、
前記測定対象雰囲気を導入する気体導入口を有する捕集容器と、
前記捕集容器内に収容されて前記有機物ガスを捕集する捕集剤と、
前記捕集剤に捕集された有機物ガスを脱離させるために前記捕集剤を必要に応じて加熱する加熱手段と、
前記有機物ガスを捕集する際に前記捕集容器内の雰囲気を排出させるための排気ポンプが介設された排気系と、
前記捕集剤から脱離した有機物ガスを搬送するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給系と、
前記脱離した有機物ガスを前記キャリアガスと共に搬送する混合ガス搬送系と、
前記混合ガス搬送系に設けられて前記キャリアガス中の前記脱離した有機物ガスの濃度を測定する濃度測定部と、
前記脱離した有機物ガスの濃度に基づいて前記フィルタの寿命を判断する寿命判断機能を有すると共に装置全体の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内に加熱すると共に前記測定対象雰囲気を前記捕集容器内に通過させて前記測定対象雰囲気中に含まれる有機物ガスを捕集させ、その後、前記捕集剤を200〜400℃の範囲内で高温加熱して有機物ガスを脱離させるようにし、前記高温加熱時に脱離した有機物ガスの濃度を測定すると共に得られた測定値に基づいて前記フィルタの寿命を判断するように制御することを特徴とする有機物ガスの濃度測定装置。 - 前記フィルタは、沸点が200〜400℃の範囲内の有機物ガスに対する寿命が、沸点が60〜200℃未満の範囲内の有機物ガスに対する寿命よりも長いフィルタであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機物ガスの濃度測定装置。
- 前記気体導入口には、複数の前記測定対象雰囲気の中から一つを選択するための選択開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機物ガスの濃度測定装置。
- 有機物ガスを除去するフィルタを通過した後の測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を測定する有機物ガスの濃度測定方法において、
前記測定対象雰囲気を捕集剤に所定の時間だけ接触させて前記測定対象雰囲気中の有機物ガスを捕集する捕集工程と、
前記捕集剤にキャリアガスを流しつつ前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内の温度に加熱して前記捕集剤に捕集されている沸点が比較的低い有機物のガスを脱離させる工程と、
前記捕集剤にキャリアガスを流しつつ前記捕集剤を200〜400℃の範囲内の温度に加熱して前記捕集剤に捕集されている全ての有機物ガスを脱離させて前記キャリアガス中の有機物ガスの濃度を測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて前記有機物ガス除去フィルタの寿命を判断する寿命判断工程と、
を備えたことを特徴とする有機物ガスの濃度測定方法。 - 前記捕集剤を60〜200℃未満の範囲内にて所定時間加熱する際に、前記捕集剤から脱離した有機物ガスを排気するように制御することを特徴とする請求項6記載の有機物ガスの濃度測定方法。
- 有機物ガスを除去するフィルタを通過した後の測定対象雰囲気中の有機物ガスの濃度を測定する有機物ガスの濃度測定方法において、
前記捕集剤を比較的沸点の低い有機物の多くが捕集されないような60〜200℃未満の範囲内の温度に加熱しつつ前記測定対象雰囲気を捕集剤に所定の時間だけ接触させて前記測定対象雰囲気中の有機物ガスを捕集する捕集工程と、
前記捕集剤にキャリアガスを流しつつ前記捕集剤を200〜400℃の範囲内の温度に加熱して前記捕集剤に捕集されている全ての有機物ガスを脱離させて前記キャリアガス中の有機物ガスの濃度を測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて前記有機物ガス除去フィルタの寿命を判断する寿命判断工程と、
を備えたことを特徴とする有機物ガスの濃度測定方法。 - 前記フィルタは、沸点が200〜400℃の範囲内の有機物ガスに対する寿命が、沸点が60〜200℃未満の範囲内の有機物ガスに対する寿命よりも長いフィルタであることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の有機物ガスの濃度測定方法。
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