JPH06174612A

JPH06174612A - 不純物捕集装置

Info

Publication number: JPH06174612A
Application number: JP32214292A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Harada; 宙幸原田; Terufumi Iwata; 照史岩田; Tsutomu Koinuma; 努鯉沼; Michio Nitta; 道夫新田
Original assignee: Mitsubishi Corp; Tokico Ltd
Current assignee: Mitsubishi Corp; Tokico Ltd
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】捕集液に高い濃度の不純物を含有させること
ができ、これによって誤差を発生させることなく不純物
を正確に分析することが可能な不純物捕集装置の提供を
目的とする。【構成】試料気体導入管３０の途中に試料気体に対し
て除去液を散水するスクラバー装置３３を設け、このス
クラバー装置３３を通過した試料気体を捕集器２に導
き、該捕集器２において、該試料気体に気化状態でかつ
飽和状態で含まれる除去液を凝結させて、該除去液を試
料気体から気液分離するようにしたので、該除去液の凝
結に伴い、試料気体中に含まれる不純物も除去液に移る
ことになり、その結果、捕集器２内には不純物を含む凝
結液が捕集液として貯留されることになる。すなわち、
この不純物捕集装置では、捕集器２にて、不純物が溶け
込んでいる除去液を凝結させて貯留するようにしたの
で、この凝結液である捕集液には高い濃度の不純物を含
ませることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、不純物捕集装置に係
り、特に、半導体クリーニングルーム内から排出される
途中で散水処理によりガス中の不純物が除去された廃ガ
ス中に残留する不純物濃度を正確にモニタリングするこ
とができる不純物捕集装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスで使用された廃ガス
中には、ガス・微粒子等の人体に有害となる不純物成分
（以下、有害不純物という）が含まれる場合がある。従
って、この廃ガスを外部に放出する場合には、廃ガス移
送配管の途中に、有害物質除去装置としての散水手段
（ウォータスクラバ）を設け、これにより廃ガス中の有
害不純物を取り除き、しかも、取り除いたガス中に有害
不純物が残留していないことを監視する必要がある。そ
して、このような監視を正確に行うためには、ガス中に
含まれている有害不純物を確実に捕集しうる不純物捕集
装置が必要となる。

【０００３】この種の不純物捕集装置として本出願人ら
は特願昭４−２２８９６７号に示すものを既に提供して
いる。この不純物捕集装置は、半導体クリーンルーム内
の清浄空気や半導体ガス等の試料気体が搬送される試料
気体導入管と、内部に捕集液としての純水が貯留され、
試料気体導入管からの試料気体が該捕集液内に導入さ
れ、かつ試料気体中の不純物を捕集液に溶解させる捕集
器と、該捕集器内の試料気体を排出する試料気体排出管
と、この試料気体排出管の途中に設けられて、捕集器で
気化された捕集液を液化して前記捕集器内に還流させる
還流器と、前記還流器の下流側に位置する試料気体排出
管に設けられて、試料気体を輸送するための真空ポン
プ、ブロア等の輸送手段と、前記捕集器内の捕集液に溶
解された不純物を定量する分析手段とから構成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された不純物捕集装置では、捕集器内に予め貯留
した捕集液中に試料気体を直接導き、該試料気体により
捕集液をバブリングするようにしており、従って、上記
不純物捕集装置では、バブリングによって試料気体中の
不純物を捕集液中に確実に捕集することができるが、バ
ブリング効果を高めるために捕集器に予め所定量の捕集
液を貯留しておかなければならない。ところが、予め
貯留している所定量の捕集液に試料気体を吹き込んで、
該捕集液に捕集された不純物を分析する場合には、この
捕集液自体に予め含まれている不純物が分析結果に悪影
響を及ぼすことがあり、これによって前述のように、捕
集の対象となる試料気体が散水手段によって予め有害不
純物が取り除かれている場合には、当然、該試料気体中
に含まれている不純物の割合は、ごく微量となり、分析
結果が不正確となる虞がある。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑み、かつ、捕
集の対象となる試料気体が散水処理されている場合に
は、散水処理後の廃ガスは、湿度が１００％の状態とな
るので、これを冷却することによって含まれる水分を結
露させれば液体として回収できることに着目し、これに
よって誤差を発生させることなく不純物を正確に分析す
ることが可能な不純物捕集装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、試料気体を導入するための試料気体導入
路と、該試料気体導入路の途中に設けられて、該試料気
体に対して不純物を除去するための除去液を散水する散
水手段と、該散水手段を通過した試料気体を導き、該試
料気体に気化した状態で含まれる除去液を凝結させて貯
留する捕集器とを具備するようにしている。

【０００７】

【作用】この発明によれば、まず、試料気体導入路を通
じて導入された試料気体に対して除去液を散水するよう
にしたので、この試料気体に対する除去液の散水によ
り、試料気体中に、散水された除去液の一部が気化した
水蒸気の状態でかつ飽和状態で含まれる。また、除去液
が気化状態となって試料気体に含まれた場合には、試料
気体中にある不純物が除去液に溶け込み除去される。こ
の後、散水手段を通過した試料気体を捕集器に導き、該
捕集器において、該試料気体に水蒸気の状態で含まれる
除去液を凝結させて、該除去液を試料気体から気液分離
するようにしたので、該除去液の凝結に伴い、試料気体
中に含まれる不純物も除去液とともに試料気体から分離
され、その結果、捕集器内には不純物を含む凝結液が捕
集液として貯留されることになる。すなわち、本発明の
不純物捕集装置では、捕集器にて、不純物が溶け込んで
いる除去液を凝結させて貯留するようにしたので、この
凝結液である捕集液には効果的に不純物が捕集されるこ
とになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５により
説明する。まず、図１を参照して、試料気体中に純水で
ある捕集液を飽和させるための試料気体供給洗浄装置１
００について説明する。図において符号３０で示すもの
は半導体クリーンルーム（図示略）内の半導体製造装置
等から発生する廃ガスが試料気体として導入される第１
の試料気体導入管であって、この試料気体導入管３０の
起端部には半導体製造装置やドラフトチャンバー等の廃
ガス発生装置３１が設けられている。廃ガス発生装置３
１は、一定の容積を有し、前面側に半導体クリーンルー
ムに面する開口部３１Ａが形成された容器であって、こ
の開口部３１Ａを経由して試料気体が内部に取り込まれ
るようになっていたり、半導体製造プロセスで使用した
ガスを廃ガスとして排出する。

【０００９】また、前記第１の試料気体導入管３０の途
中には、廃ガス発生装置３１内の試料気体を強制的に搬
送させる排気ブロア３２が設けられ、この排気ブロア３
２によって搬送された試料気体は、最終的に第１の試料
気体導入管３０の末端部に設けられたスクラバー装置３
３に案内される。このスクラバー装置３３は、容器３３
Ａの上部に試料気体中より人体に有害なガスや微粒子成
分を取り除くための除去液である純水をシャワー状に散
水するノズル３３Ｂが設けられたものであって、容器３
３Ａの下部には第１の試料気体導入管３０が接続され、
該容器３３Ａの上部には、試料気体を排出するための試
料気体排出管３４が接続されている。また、このスクラ
バー装置３３の上方側には、ノズル３３Ｂに対して配管
３５を介して一定流量の純水を供給するための流量制御
弁３６が設けられ、また、このスクラバー装置３３の下
方側には、容器３３Ａ内に貯留された純水を外部に排出
するための排出管３７及び排水ポンプ３８が設けられて
いる。ここで、除去液は、一度使用したら外部に放出せ
ずに、分析結果に悪影響を与えない範囲で流量制御弁３
６部分に排出管３７を介してフィードバックし、再利用
することもできる。

【００１０】そして、以上のような構成のスクラバー装
置３３では、第１の試料気体導入管３０を通じて導入さ
れた試料気体に対して、ノズル３３Ｂにより純水を散水
するようにしたので、この試料気体に対する純水の散水
により、純水の一部が気化され水蒸気となる。試料気体
中に、気化された水蒸気が飽和状態で含まれることにな
る。このように、純水が水蒸気の状態で試料気体に含ま
れた場合には、試料気体中にある不純物が水蒸気中に溶
け込むことになる。そして、試料気体中に、純水が水蒸
気の状態で含まれた後には、この試料気体は、起端部が
試料気体排出管３４の途中に配置された第２の試料気体
導入管１を通じて不純物分析装置１０１に案内される。

【００１１】なお、上記のように構成された試料気体供
給洗浄装置１００では、排気ブロア３２、流量制御弁３
６、排水ポンプ３８が制御装置Ｃにより制御され、これ
ら排気ブロア３２、流量制御弁３６、排水ポンプ３８と
制御装置Ｃとの間には、制御装置Ｃとの間で制御信号の
入出力を行うための信号線３９〜４１が設けられてい
る。また、前記スクラバー装置３３に、ノズル３３Ｂに
供給する純水の温度を一定とするためのヒータを設ける
ようにしても良い。

【００１２】次に、第２の試料気体導入管１を介して試
料気体供給洗浄装置１００に接続される不純物分析装置
１０１について、図２を参照して詳細に説明する。な
お、以下の説明では、試料気体中に飽和状態で含まれる
水蒸気を捕集媒体と表現する。試料気体供給洗浄装置１
００から至る第２の試料気体導入管１は、捕集器２の中
に上部から下部へ向けて設置され、かつその先端が、該
捕集器２の底部近傍に配置されている。また、第２の試
料気体導入管１の途中には流路を開閉するための電磁弁
１Ａが設けられている。

【００１３】ここで、捕集媒体が結露して水分となった
ものを捕集液と表現する。捕集器２は上部に蓋２Ａを有
する密閉容器であり、この捕集器２には、捕集液排出ポ
ンプ３を途中に有し、この捕集液排出ポンプ３の駆動に
より捕集器２内の捕集液Ａを外部に排出するための捕集
液排出管４が設けられている。この捕集液排出管４の末
端には不純物分析計５が設けられており、この不純物分
析計５により、該捕集液排出管４を通じて送られた、捕
集器２内の捕集液Ａ中に含まれる不純物の量が測定でき
るようになっている。また、捕集器２の上部には、該捕
集器２内を洗浄するための洗浄液（純水）を取り入れる
ための洗浄液導入管６が設けられており、この洗浄液導
入管６の途中には電磁弁７が設けられている。また、こ
の洗浄液導入管６の途中には、捕集器２内に入れた捕集
液Ａの流量を測定するための捕集液流量計（図示略）が
設けられている。また、捕集器２内の上部位置には、該
捕集器２内に、予め定められた一定量の捕集液Ａが貯留
されたことを検出する非接触式のレベルセンサ２Ｂ（例
えば光センサ）が設けられている。

【００１４】更に、捕集器２には、該捕集器２を経由し
た試料気体を排出するためのガス輸送管８の一端が取り
付けられ、該ガス輸送管８の他端にはガス冷却器９が取
り付けられている。このガス冷却器９は、冷却器（図示
略）からの冷却熱を伝達するヒートブロック１０を有
し、このヒートブロック１０により、捕集器２におい
て、第２の試料気体導入管１を通じて供給された試料気
体中の捕集媒体、及び気化した捕集液Ａを液化させるよ
うにしている。そして、このガス冷却器９内で液化され
た捕集液Ａは、該ガス冷却器９の下部に設けられた捕集
液戻り管１１（図３、図４参照）及びガス輸送管８を通
じて、捕集器２に還流されるようになっている。

【００１５】ここで、ガス冷却器９の構成を図３〜図５
を参照して詳細に説明する。このガス冷却器９は、図３
〜図５で示されるように外筒２５、中筒２６、内筒２７
の３重管を成す円筒の組合せであって、外筒２５と中筒
２６との間、中筒２６と内筒２７との間、内筒２７内に
は、試料気体が流れるようになっている。また、外筒２
５と中筒２６との間には、これら外筒２５と中筒２６と
を連結するように伝熱板２８ａ、２８ｂ、２８ｃ……
が、円周方向に一定の間隔をおいて設けられ、これら外
筒２５、中筒２６、伝熱板２８ａ、２８ｂ、２８ｃ……
で囲まれた部分を試料気体が流通するようになってい
る。また、外筒２５には、ヒートブロック１０を介して
冷却器（ペルチェ素子など、図示せず）からの冷却熱が
伝達され、更にこの冷却熱が、外筒２５及び伝熱板２８
ａ、２８ｂ、２８ｃ……を介して、中筒２６、内筒２７
にまで伝達されるようになっている。

【００１６】そして、以上のように構成されたガス冷却
器９では、ガス輸送管８を順次通じて供給された試料気
体が、図４で示すように外筒２５、中筒２６、伝熱板２
８ａ、２８ｂ、２８ｃ……で囲まれた部分を上方に流れ
（矢印で示す）、上部に達した時点で下方に向きを転
換して、中筒２６と内筒２７との間に入り（矢印で示
す）、更にこれら中筒２６と内筒２７との間を下方に流
れ、下部に達した時点で再度上方に向きを転換して、内
筒２７内に入り、該内筒２７内を上方に向けて流れ（矢
印で示す）、最終的に試料気体排出管１２に排出され
る。そして、上記矢印〜で示すようにガス冷却器９
内を試料気体が流れた場合には、該試料気体が、外筒２
５、中筒２６、内筒２７及び伝熱板２８ａ、２８ｂ、２
８ｃ……により冷却されて、該試料気体中に気化状態で
含まれている捕集媒体及び捕集液Ａが強制的に凝結され
る。そして、凝結した捕集液Ａは、外筒２５内壁や、該
中筒２６の底部に該中筒２６と一体に設けられた捕集液
戻り管１１、ガス輸送管８を通じて捕集器２へと環流さ
れる。

【００１７】ガス冷却器９の上部には、試料気体を排出
する試料気体排出管１２が設けられ、この試料気体排出
管１２の途中には、試料気体の流量を測定するためのマ
スフローメータ１３と、該試料気体を、前述の第２の試
料気体導入管１を通じて装置内に吸引するための真空ポ
ンプ１４とが順次設けられている。また、図において符
号Ｃ（図１で示すものと共通）で示すものは、非接触式
のレベルセンサ２Ｂ、マスフローメータ１３の検出信号
に基づき、電磁弁１Ａ、捕集液排出ポンプ３、電磁弁
７、冷却器（１０）、ブロア１４を制御する駆動信号を
出力する制御装置であり、これら各構成要素と制御装置
との間には、信号の送受信を行う信号線１５〜２１が設
けられている。

【００１８】そして、以上のように構成された不純物分
析装置１０１では以下の（一）〜（三）で示す動作が行
われる。（一）まず、真空ポンプ１４が駆動されると、試料気
体供給洗浄装置１００を経由した試料気体が第２の試料
気体導入管１を通じて捕集器２に吸引され、この捕集器
２にて、該試料気体が空冷されて、該試料気体中に水蒸
気の状態で含まれる捕集媒体が凝結される。そして、こ
の捕集器２にて、試料気体中の捕集媒体が凝結されるこ
とにより、該捕集媒体が試料気体から気液分離され、か
つ凝結した捕集液Ａが捕集器２内に貯留されることにな
る。また、捕集液Ａの凝結に伴い、試料気体中に含まれ
る不純物も捕集媒体とともに試料気体から分離されるこ
とになり、その結果、捕集器２内には不純物を含む凝結
液が捕集液Ａとして貯留されることになる。また、この
捕集器２内に、第２の試料気体導入管１の先端部の高さ
位置を越えて捕集液Ａが貯留された場合には、この貯留
された捕集液Ａが、第２の試料気体導入管１から供給さ
れた試料気体によりバブリングされることになる。

【００１９】（二）また、捕集器２を経由した試料気
体は、ガス輸送管８を通ってガス冷却器９に入った後、
ガス冷却器９内で強制冷却され、これによって該試料気
体中に含まれる捕集媒体、及び捕集器２で気化された捕
集液Ａが液化される。なお、このガス冷却器９では、捕
集器２にて液化できなかった捕集媒体を、強制冷却によ
り液化する。

【００２０】（三）ガス冷却器９にて液化された捕集
液Ａは、捕集液戻り管１１及びガス輸送管８を順次通じ
て、捕集器２に還流され、一方、捕集媒体が取り除かれ
た試料気体は真空ポンプ１４で押し出される。捕集器２
内に設けられたレベルセンサ２Ｂにより、捕集器２内に
一定量の捕集液Ａの貯留が検出された場合には、捕集液
排出ポンプ３が一定時間（５分程度）駆動される。これ
によって捕集器２内の全捕集液Ａが捕集液排出管４を通
じて不純物分析計５に供給され、不純物分析計５におい
て捕集液Ａ中の不純物の量が検出される。また、捕集液
Ａを捕集液排出管４から排出した後には、捕集液排出ポ
ンプ３が停止される。なお、捕集器２から捕集液Ａを排
出した後には、洗浄液導入管６を通じて洗浄液を供給
し、この洗浄液により捕集器２の内部を洗浄しても良い
が、これは任意である。

【００２１】なお、上記不純物分析装置１０１の動作の
説明（三）において、レベルセンサ２Ｂにより、捕集器
２内に一定量の捕集液Ａの貯留が検出された場合に、捕
集液排出ポンプ３を駆動させるようにしたが、これに限
定されず、マスフローメータ１３において、試料気体排
出管１２を通過する試料気体の流量を検出し、この流量
の積算値が予め設定した値になったときに、捕集液排出
ポンプ３を駆動させるようにしても良い。また、これに
限定されず、例えば１時間に５分程度の間隔で捕集液排
出ポンプ３を駆動させるようにしても良い。また、捕集
液排出ポンプ３が駆動されているときには真空ポンプ１
４は停止させず、外部からの試料気体の取り込みは継続
させるようにする。

【００２２】また、上記不純物分析装置１０１では、捕
集器２及びガス冷却器９により捕集媒体の凝結を行わせ
るようにしたが、捕集器２で捕集媒体の凝結が全て行え
るのであれば、ガス冷却器９を必ずしも設ける必要はな
い。

【００２３】以上詳細に説明したように本実施例に示す
不純物捕集装置によれば、スクラバー装置３３におい
て、第１の試料気体導入管３０を通じて導入された試料
気体に対して、ノズル３３Ｂにより純水等の除去液を散
水するようにしたので、この試料気体に対する除去液の
散水により、除去液の一部が気化され水蒸気となり、更
に試料気体中に、気化された除去液である捕集媒体が飽
和状態で含まれることになる。そして、このように、捕
集媒体が気化状態で試料気体に含まれた場合には、試料
気体中にある不純物が捕集媒体中に溶け込み、更に不純
物が捕集媒体中に溶け込んだ試料気体は、図２に示すよ
うに第２の試料気体導入管１を通じて捕集器２に導か
れ、該捕集器２において、該捕集媒体が凝結され、更に
該捕集媒体の凝結に伴い、試料気体中に含まれる不純物
も捕集媒体とともに試料気体から分離されることにな
り、その結果、捕集器２内には不純物を含む凝結液が捕
集液Ａとして貯留されることになる。すなわち、この不
純物捕集装置では、捕集器２にて、不純物が溶け込んで
いる捕集媒体を凝結させて捕集液Ａとして貯留するよう
にしたので、この凝結液である捕集液Ａには高い濃度の
不純物が含まれることになり、これによって従来の不純
物捕集装置と比較のように誤差を発生させること無く不
純物を正確に分析することができる効果が得られる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の不純
物捕集装置では、試料気体導入管の途中に試料気体に対
して除去液を散水する散水装置を設け、この散水装置を
通過した試料気体を捕集器に導き、該捕集器において、
該試料気体に気化状態でかつ飽和状態で含まれる除去液
を凝結させて、該除去液を試料気体から気液分離するよ
うにしたので、この凝結液である捕集液には、効果的に
不純物が捕集されることになり、これによって従来の不
純物捕集装置と比較のように誤差を発生させること無く
不純物を正確に分析することができる効果が得られる。
また、本発明の不純物捕集装置では、捕集器中に予め捕
集液を貯留せず、凝結液から得られた少量の除去液の不
純物を分析するものであるので、従来のように除去液中
に最初から含まれる不純物については、分析結果に微小
な影響しか与えず、この点においても精度の高い分析を
行うことができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試料気体供給洗浄装置１００を示す概略構成
図。

【図２】図１に示す不純物分析装置１０１を詳細に示す
概略構成図。

【図３】捕集器２及びガス冷却器９を示す斜視図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【符号の説明】

Ａ捕集液１第１の試料気体導入管（試料気体導入路）２捕集器３０第２の試料気体導入管（試料気体導入路）３３スクラバー装置（散水装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田照史神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者鯉沼努神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者新田道夫神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料気体を導入するための試料気体導入
路と、試料気体導入路の途中に設けられて、該試料気体に対し
て不純物を除去するための除去液を散水する散水手段
と、該散水手段を通過した試料気体を導き、該試料気体に気
化した状態で含まれる除去液を凝結させて貯留する捕集
器とから構成されていることを特徴とする不純物捕集装
置。