JPH0648833Y2

JPH0648833Y2 - 半導体工業での有機溶剤蒸気の検出装置

Info

Publication number: JPH0648833Y2
Application number: JP3257787U
Authority: JP
Inventors: 利浩宇高; 克之田中; 進安永; 秀夫松崎
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2002-03-05
Also published as: JPS63140629U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の利用分野］この考案は、半導体の洗浄時及び乾燥時に生ずる有機溶
剤蒸気の検出に関する。なおこの明細書では、半導体の
洗浄と乾燥とを総称して単に半導体の洗浄という。

［従来技術］考案者らは、半導体の洗浄時に発生する有機溶剤蒸気を
ガスセンサで検出することを検討した。シリコンやゲル
マニウム等の半導体は、各工程毎に有機溶剤で洗浄して
製造される。用いられる有機溶剤は、主としてイソプロ
パノールやアセトンである。そこでこれらの溶剤蒸気を
検出し、爆発等を防止する必要が生ずる。

考案者はここで、以下の問題に直面した。発生する溶剤
濃度は極めて高く、検出に余裕がない。即ち正常時でも
爆発下限濃度（LEL）の1/4程度の溶剤蒸気が発生してい
る。次ぎに高濃度の有機溶剤にセンサが常時さらされる
ため、センサの劣化が生じる。

［考案の課題］この考案の課題は、半導体の洗浄時に生ずる有機溶剤蒸
気を高精度で検出し得る装置を提供することに有る。

［考案の構成］この考案の装置は、半導体を有機溶剤で洗浄及び乾燥す
る際生じる溶剤蒸気を、ガスセンサで検出するための装
置において、ガスセンサ出力を第１の検出濃度に対応す
る第１の基準信号と比較し、センサ出力がこの基準信号
以上で信号を発する第１の比較手段と、この比較手段の
信号が生じた後のセンサ出力の波形を検出して信号を発
するための波形検出手段と、ガスセンサ出力を第１の検
出濃度より高濃度の第２の検出濃度に対応する第２の基
準信号と比較し、センサ出力がこの基準信号以上で信号
を発する第２の比較手段と、波形検出手段の信号と第２
の比較手段の信号とのいずれかで検出信号を発する検出
信号発生手段とを設けたことを特徴とする。

ここで第２図に、溶剤として用いたイソプロパノール濃
度の典型的挙動を示す。正常時のイソプロパノール濃度
は図の実線のように変化し、1000〜5000ppmの範囲を周
期的に変化する。イソプロパノールの爆発下限は２％
で、検出の許容幅は狭い。ここで洗浄装置に異常が生ず
ると、イソプロパノール濃度は破線のように変化する。
正常時と異常時との本質的な差は、イソプロパノール濃
度の絶対値ではなく、その波形である。

波形の検出は、例えばイソプロパノールが所定の時間、
一定の濃度を越えていることから行う。しかしこの検出
には時間を要し、急激にイソプロパノールが増加する場
合には危険である。そこでこれとは別に第２の検出レベ
ルを設け、検出のデッドタイムを補う。

この考案において、ガスセンサには、SnO₂やIn₂O₃、ZnO
等の金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用したの、あ
るいは白金等の酸化触媒で溶剤蒸気を燃焼させ、この燃
焼熱を測温抵抗体で検出するようにしたもの、等を用い
る。

波形の検出は、例えば溶剤濃度が所定の時間、第１の検
出濃度を越えていることから行う。この時間は一定とす
る必要はなく、ガス濃度の時間積算値から波形を検出し
ても良い。また例えば、センサ出力の時間微分値から波
形を検出しても良い。この場合は例えば、第１の比較手
段の信号が生じた後、所定の間隔でセンサ出力の微分値
をサンプリングする。そして微分値からガス濃度が低下
していないこと等を確認し、波形検出を行えば良い。な
お波形の検出で重要な点は、第１の検出濃度以上での波
形に意味が有るという点であり、波形検出手段の動作開
始時期を第１の比較手段の信号に同期させる点ではな
い。

以下に実施例に示すが、回路構成は適宜に変更できる。
また波形の検出信号、第２の比較手段の信号のいずれか
で、検出信号発生手段を動作させることが重要である。
勿論この考案の検出装置は、較正その他の適宜の誤差補
償方法と組み合わせて用いても良い。

［実施例］第１図において、（02）は純水槽、（04）はイソプロパ
ノールやアセトン等の有機溶剤槽で、半導体を図の黒抜
き矢印のように各槽に浸し洗浄する。（06）はダクト
で、溶剤槽（04）からの蒸気を図示しない溶剤回収装置
へと送るものである。（２）はSnO₂やIn₂O₃、ZnO等の金
属酸化物半導体の抵抗値の変化を用いたガスセンサで、
例えばダクト（06）内に配置する。ガスセンサ（２）を
図示しないヒータで動作温度に保つ。なおここではセン
サ（２）として、フィガロ技研株式会社の“TGS109"を
用いた。このセンサの特性は周知である。

センサ（２）には負荷抵抗（４）を接続し、電源（＋Vc
c）から検出電圧を加え、負荷抵抗（４）の電圧をセン
サの信号とする。抵抗（６），（８）で第１の検出濃
度、（例えばLELの1/4、イソプロパノールでは5000pp
m）、に対応した第１の基準信号を発生させる。（10）
は第１の比較手段で、コンパレータ等の適宜のものを用
い得る。抵抗（12）、（14）で第２の検出濃度、（例え
ばLELの12、イソプロパノールでは１％）、に対応した
第２の基準信号を発生させる。（16）は第２の比較手段
で、例えばコンパレータとする。

（18）はカウンターで、比較手段（10）の信号の立ち上
がりパルスでカウントを開始し、クロック回路（20）の
クロック信号をカウントする。また比較手段（10）の信
号の立ち下がりパルスで、カウンター（18）をリセット
する。カウンター（18）は、カウント値が所定値以上で
波形検出信号を発する。カウンター（18）とクロック回
路（20）とで波形検出手段を構成する。なお比較手段
（10）とカウンター（18）との間に平滑回路を挿入し、
３〜５秒程度の一時的な信号では、カウンター（18）が
リセットされないようにしても良い。

（22）はオア回路で、カウンター（18）の波形検出信号
と比較手段（16）の信号のいずれかで動作する。（24）
はマルチバイブレータで、セットされると例えば手動で
リセットされるまで、あるいはセット後10分程度の期間
が経過するまで、セット信号を発する。（26）はブサー
やLED等の警報手段で、オア回路（22），マルチバイブ
レータ（24），警報手段（26）とで、検出信号発生手段
を構成する。

なお負荷抵抗（４）の電圧はガス濃度の0.8乗程度に比
例するので、これをべき乗回路（28）でガス濃度に比例
させ、レコーダ（30）に記録させる。

第２図の実線にイソプロパノール濃度の挙動を示す。濃
度は10分程度の周期で変化し、半値幅１分程度のピーク
が存在する。このピークは半導体のイソプロパノール槽
（04）からの引き上げに対応する。また第２の検出濃度
をレベル81として、第１の検出濃度をレベル82として示
す。これらのレベルはセンサの劣化に伴い、図の鎖線へ
と変化する。ここで何等かの異常が生ずると、イソプロ
パノール濃度は破線のように変化する。このような波形
変化はイソプロパノール槽（04）の温度上昇、ダクト
（06）の故障等の任意の異常に対して認められた。従っ
て実線と破線との差は、波形の変化としてとらえること
ができる。

第３図に装置の動作波形を示す。図の（ａ）に負荷抵抗
（４）への電圧を示し、各検出濃度に対応した目盛りを
入れた。センサ出力が第１検出濃度を越えると、カウン
ター（18）が動作し、比較手段（10）の信号が消えるま
でカウントする（図（ｂ））。ガス濃度の増加が一時的
な場合には、比較手段（10）の信号の反転によりカウン
ター（18）をリセットする。ガス濃度が低下せず濃度の
増加が一時的なものでない場合には、カウント値は時間
に比例して増し、例えば３分程度カウントした時点で、
マルチバイブレータ（24）をセットし、警報手段（26）
を動作させる（図の（ｄ））。次ぎにガス濃度が急激に
増し第２の検出濃度を越えた場合には、比較手段（16）
が動作し（図の（ｃ））、同様に警報手段（26）を動作
させる。

第４図に、センサ出力の積算値を利用した実施例を示
す。図において、（42）は差動増幅器、（44）はADコン
バータ、（46）は発振回路、（48）は加算回路である。
第１の比較手段（10）の信号により発振回路（46）が動
作し、その出力パルスでADコンバータ（44）の出力を加
算回路（48）に積算する。また比較手段（10）の信号が
消えると、加算回路（48）をリセットする。加算回路
（48）の出力は、ガス濃度と第１の検出濃度との差の積
算値に等しい。そしてこの信号でオア回路（22）を駆動
する。

第５図に、接触燃焼式ガスセンサを用いた実施例を示
す。この場合はガスセンサと負荷抵抗の直列片に代え、
検知片と補償片とを直列に接続すれば良い。他の点で
は、第１図の実施例と同様に構成すれば良い。図におい
て、（３）はPtコイルを用いた測温抵抗体をPt−Rh触媒
でコートした検知片である。（５）は、検知片（３）と
同じ熱容量で同じ放熱係数のアルミナ等の不活性材料
で、同じ白金コイルをコートした補償片である。検知片
（３）がガスに触れると、白金コイルの抵抗値が増す。
なおこの場合、センサは経時変化により出力が低下する
ので、第１及び第２の検出濃度の初期値を経時変化に見
合った値だけ、低濃度側に設定するのが好ましい。

参照のため第６図に、センサの経時劣化の状況を示す。
実線は金属酸化物半導体ガスセンサ（２）の結果を示
し、破線は接触燃焼式ガスセンサ（３）の結果を示す。
最初に5000ppmのイソプロパノールで警報するように付
帯回路をセットすると、接触燃焼式センサの場合90日間
で警報濃度は8000ppm以上へと変化した。また金属酸化
物半導体センサの場合、90日間で警報濃度は3000ppm程
度へシフトした。これらの経時劣化は、高濃度の溶剤蒸
気との接触による発熱や材料の還元によるものであろ
う。しかしセンサ出力の絶対値ではなく、波形に着目し
て検出を行えば経時劣化の影響を避けることができる。

［考案の効果］この考案では、センサ出力の波形に着目することによ
り、検出レベルの許容幅が狭く、かつセンサが経時劣化
する環境でも、検出確度を保っている。また波形検出に
伴う検出遅れを、第２の比較手段により補っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の回路図、第２図は溶剤蒸気の挙動を示
す特性図、第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ実施例の動
作を示す波形図である。第４図は他の実施例の回路図、
第５図は更に他の実施例の回路図、第６図はガスセンサ
の挙動を示す特性図である。図において（04）……イソプロパノール槽、（２）……ガスセンサ、（10）……第１の比較手段、（16）……第２の比較手段、（18）……カウンター、（26）……警報手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者安永進大阪府箕面市船場西１丁目５番３号フィガロ技研株式会社内 (72)考案者松崎秀夫東京都港区西新橋１丁目４番５号徳山曹達株式会社東京支店内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】半導体を有機溶剤で洗浄及び乾燥する際に
生じる溶剤蒸気を、ガスセンサで検出するための装置に
おいて、ガスセンサ出力を、第１の検出濃度に対応する第１の基
準信号と比較し、センサ出力がこの基準信号以上で信号
を発する第１の比較手段と、この比較手段の信号が生じた後の、センサ出力の波形を
検出して信号を発するための波形検出手段と、ガスセンサ出力を、第１の検出濃度より高濃度の、第２
の検出濃度に対応する第２の基準信号と比較し、センサ
出力がこの基準信号以上で信号を発する第２の比較手段
と、波形検出手段の信号と、第２の比較手段の信号とのいず
れかで検出信号を発する検出信号発生手段とを設けたこ
とを特徴とする、半導体工業での有機溶剤蒸気の検出装
置。
【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置
において、波形検出手段を、第１の比較手段の信号が所定時間以上
持続したことを検出して信号を発するものとしたことを
特徴とする、半導体工業での有機溶剤蒸気の検出装置。