JPH07174676A - 気中不純物捕集方法、並びに気中不純物量測定方法、並びに気中不純物捕集装置、並びに気中不純物量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリーンルーム等内で発生した不純物につい
て、分析装置にかけるのに必要な量を短時間で捕集でき
る気中不純物捕集方法を得る。 【構成】 気体中の不純物６１を捕集する不純物捕集部
１を冷却して、気体中の不純物６１を含んで結露１２さ
せた後、不純物捕集部１を加熱して結露成分を蒸発さ
せ、不純物捕集部１に不純物６１を残留させて捕集す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガス状の試料に含ま
れる不純物を捕集する技術、および不純物濃度を測定す
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体素子製造プロセスにおいて
は、ガス状の試料に含まれるより小さな不純物の付着に
よるデバイスへの影響が無視できなくなっている。ま
た、化学薬品製造プロセス、腐食性ガス製造プロセスに
おいては、製造物に不純物が付着し製造物の劣化を導い
ている。これらを防ぐには製造場所で発生する不純物を
捕集し、分析し、発生源をつきとめる必要がある。

【０００３】図１８は、例えば半導体工場の製造現場で
あるクリーンルームにおいて実施されている従来の不純
物捕集方法を示す図である。図において、７０は半導体
工場で使用されている半導体製造装置、６１はクリーン
ルーム中に浮遊している不純物、６２は不純物を捕集す
る半導体ベアウエハである。

【０００４】つぎに、この捕集方法によりクリーンルー
ム中に浮遊している不純物を測定する手順について説明
する。主面が汚染されていない半導体ベアウエハ６２を
装置７０の所定の捕集場所に載置し、所定の時間放置し
ておく。この放置の間に、不純物６１はクリーンルーム
の気流に載って半導体ベアウエハ６２に付着していく。
一般的に、この捕集方法は放置ウエハと呼ばれている。
放置終了後、半導体ベアウエハ６２を分析装置にかけ
て、主面に付着した不純物それぞれの濃度と不純物それ
ぞれが何かをつきとめている。分析装置としては、全反
射蛍光Ｘ線分析装置等を利用することが多いが、全反射
蛍光Ｘ線分析装置は、検出感度の高い金属元素の場合で
も１０¹⁰ａｔｍ／ｃｍ²が検出限界であり、この放置ウ
エハの方法でクリーンルームの清浄度を管理しようとし
た場合の放置時間は、１週間程度を要する。

【０００５】図１９は、図１８と異なる方法の例とし
て、半導体工場の製造現場であるクリーンルームにおい
て実施されている従来の不純物捕集方法を示す図であ
る。図において、６３は容器、６４は超純水である。

【０００６】つぎに、この捕集方法の手順について説明
する。汚染されていない上面開放の容器６３に超純水６
４を所定の量蓄えておき、この容器６３を装置７０の所
定の捕集場所に載置し、所定の時間放置しておく。この
放置の間に、不純物６１はクリーンルームの気流に載っ
て容器６３内の超純水６４に取り込まれていく。一般的
に、この捕集方法は放置純水と呼ばれている。放置終了
後、超純水６４を分析装置にかけて、取り込まれた不純
物それぞれの濃度を測定し、また不純物それぞれが何か
をつきとめる。分析装置としては、イオンクロマトグラ
フィー等を利用することが多いが、イオンクロマトグラ
フィーは検出感度の高いイオンでも数十ｐｐｂが検出限
界であり、この放置純水の方法でクリーンルームの清浄
度を管理しようとした場合、空気中の不純物の絶対濃度
が０．１μｇ／ｃｍ³であれば、一般的な放置時間は、
前記従来例と同様に１週間程度を要する。

【０００７】図２０は、図１９に示した従来例に放置時
間を短縮する工夫を加えた例として、半導体工場の製造
現場であるクリーンルームにおいて実施されている従来
の不純物捕集方法を示す図である。図２０において、６
５は試料導入配管、６６はポンプの吸引管、６７はポン
プ、６８は容器６３を密閉する蓋である。

【０００８】次に、この捕集方法によりクリーンルーム
中に浮遊している不純物を測定する手順について説明す
る。汚染されていない容器６３に超純水６４を所定の量
蓄えておく。容器の蓋６８は、容器を密閉している。試
料導入配管６５は、前記蓋を介して超純水６４に通じ、
ポンプの吸引管６６は、前記蓋を介して容器６３内の空
気中に通じている。この容器６３を装置７０の所定の捕
集場所に載置する。ポンプ６７を作動させると、容器６
３内の空気は減圧になり、クリーンルームの空気は試料
導入配管６５を介して容器６３内の超純水に強制的に導
入され、超純水６４をバブリングしながら容器６３上部
から吸引管６６及びポンプ６７を介して容器６３外に排
気される。この状態で所定の時間作動させておく。この
作動の間に、不純物６１はクリーンルームの気流に載っ
て容器６３内の超純水６４に取り込まれていく。ポンプ
６７としては−２４０ｍｍＨｇの吸引圧能力、ポンプの
流量は約７ｌ／ｍｉｎのものを使用するとし、試料導入
配管６５においては流量が最大になる管を使用し、ニー
ドルバルブで流量が一定になるよう調節する。試料導入
配管６５の流量を例えば、約７ｌ／ｍｉｎとすると、空
気中の不純物の絶対濃度が０．１μｇ／ｃｍ³であれ
ば、捕集日数は４日程度となり、また、捕集開始時に超
純水は容器６３に数日は溜めておくことが必要である。
一般的に、この捕集方法は純水バブリングと呼ばれてい
る。作動終了後、超純水６４を分析装置にかけて、取り
込まれた不純物それぞれの濃度を測定し、また不純物そ
れぞれが何かをつきとめる。分析装置としては、前記従
来例と同様にイオンクロマトグラフィー等を利用するこ
とが多い。この純水バブリングの方法でクリーンルーム
の清浄度を管理しようとした場合、空気中の不純物の絶
対濃度が０．１μｇ／ｃｍ³であれば、一般的な作動時
間は前記従来例よりも短いが、それでも数日間を要す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法でこれだ
け長時間を要するのは、単に不純物が半導体ベアウエハ
や超純水と接触する確率が非常に低いことが原因であ
る。これらの分析装置では、従来の捕集方法では、分析
の必要が生じた際、少なくとも数日間の捕集後でないと
分析することができず、また、分析結果は、分析が必要
な時点の結果でなく捕集の間の累積不純物に対する結果
であるという問題点がある。また、クリーンルーム内
で、不純物発生原因となるトラブルが発生した際、発生
源をつきとめるには、不純物全体の量がどの時間帯に急
激に増えたかを調べるので充分であるが、これらの分析
装置では、数分から数時間ごとの不純物発生量の把握
は、従来の捕集方法では行うことができない。これらの
分析装置より高感度であるＩＣＰ−ＭＳ（Inductivity
Coupled Plasma-Mass Spectroscopy）装置、あるいはＩ
ＣＰ−ＡＥＳ（Inductivity Coupled Plasma-Atomic Em
ission Spectroscopy）装置を利用すれば、短時間ごと
の不純物発生量の把握は従来の捕集方法で可能だが、装
置が高感度ゆえ扱いが困難である。また、短時間ごとに
人間が分析装置で調べるのは手間がかかる。

【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためのものであり、不純物を結露とともに捕集し、数分
から数時間で、分析装置で分析するのに必要な濃度の分
析試料を得る気中不純物捕集方法と気中不純物捕集装置
を得ることを目的とする。また、短時間ごとに不純物全
体の量の変化をリアルタイムで連続的に把握することが
できる気中不純物量測定装置および気中不純物量測定方
法を得ることを目的とする。さらに、気中不純物の捕集
が結露をしない雰囲気中ならびに有害な雰囲気等の悪条
件でも可能な気中不純物捕集方法と気中不純物捕集装置
を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の気中不純物捕集方法は、気体中の不純物を捕集する不
純物捕集部を冷却して、気体中の不純物を含んで結露成
分を結露させた後、不純物捕集部に不純物を残留させて
捕集するものである。

【００１２】また、請求項２の気中不純物捕集方法は、
請求項１において、結露成分を結露させた後、不純物捕
集部を加熱して結露成分を蒸発させるものである。

【００１３】また、請求項３の気中不純物捕集方法は、
請求項１および２において、冷却および加熱時に、不純
物捕集部の所定部分の冷却および加熱を独立に温度制御
することによって、所定部分に不純物を捕集するもので
ある。

【００１４】また、請求項４の気中不純物捕集方法は、
試料気体を冷却して、試料気体中に含まれる成分を結露
させて得られた結露液中に、不純物を捕集するものであ
る。

【００１５】また、請求項５の気中不純物量測定方法
は、試料気体を冷却して、試料気体中に含まれる成分を
結露させて得られた結露液の不純物濃度を測定するもの
である。

【００１６】また、請求項６の気中不純物捕集装置は、
不純物捕集部と、不純物捕集部を加熱および冷却する加
熱および冷却手段と、加熱および冷却手段を温度制御す
る制御装置で構成するものである。

【００１７】また、請求項７の気中不純物捕集装置は、
試料気体が通る第１の管と、第１の管を通る試料気体を
冷却する冷却手段と、冷却された成分が結露したものを
溜める第１の容器と、第１の容器中の空気を吸引するポ
ンプとで構成するものである。

【００１８】また、請求項８の気中不純物量測定装置
は、試料気体が通る第１の管と、第１の管を通る試料気
体を冷却する冷却手段と、試料気体中に含まれる成分の
結露液を溜める第１の容器と、第１の容器に溜まる結露
液の液面の高さを感知するセンサーと、第１の容器中の
気体を吸収する第１のポンプと、第１の容器に備わって
いる結露液が流出する第２の管と、第２の管に備わった
液中不純物濃度測定手段と、第２の管から流出する結露
液をためる第２の容器と、第２の容器中の気体を吸収す
る第２のポンプと、センサーに基づいて、冷却温度と第
１および第２のポンプの吸引流量を制御する制御手段と
で構成するものである。

【００１９】また、請求項９の気中不純物捕集方法は、
気体中の不純物を捕集する不純物捕集部を冷却して気体
と不純物捕集部との間に所定の温度差をつくり、気体で
結露をしない雰囲気中の不純物を不純物捕集部に捕集す
るものである。

【００２０】また、請求項１０の気中不純物捕集装置
は、不純物捕集部と、該不純物捕集部を冷却する冷却手
段と、不純物捕集部の冷却側と冷却手段を密閉して覆う
外壁とで構成したものである。

【００２１】また、請求項１１の気中不純物捕集装置
は、請求項１０において、冷却手段を不純物捕集部の冷
却側に隣接する熱電半導体素子としたものである。

【００２２】また、請求項１２の気中不純物捕集装置
は、請求項１０において、冷却手段を不純物捕集部の冷
却側に隣接する部位を冷媒が循環する冷媒用経路で構成
したものである。

【００２３】

【作用】この発明の請求項１ないし４の気中不純物捕集
方法および請求項６，７の気中不純物捕集装置において
は、結露により、試料気体中の不純物が濃度の高い状態
で結露液に存在する。さらに、冷却および加熱の温度制
御を、不純物捕集部分の所定部分と周辺部分に対し、別
々に独立に行うことで、所定部分と周辺部分に温度差を
もたせ、所定部分の温度を周辺部分の温度より低くする
ため、周辺部分の結露液の揮発が所定部分の揮発よりも
はやく進み、周辺部分の結露液は所定部分の結露液に集
約されながら揮発していく。周辺部分の結露液に含まれ
ていた不純物も所定部分に集約して残留させることがで
きるため、結露液の堆積量を少なくして捕集時間全体を
短縮させることができる。

【００２４】また、この発明における請求項５の気中不
純物量測定方法および請求項８の気中不純物量測定装置
においては、生成された結露液を一旦、第１の容器に溜
めることで、空気が混じることなく第２の管では連続的
に結露液が流れるようにする。第２の容器の空気流量を
制御手段で調節して、第２の管に一定流量で結露液が流
れるようにする。センサーで第１の容器に溜まる結露液
の水位を把握し、第１のポンプの空気流量と冷却温度を
調節して、第１の容器に常に一定量の結露液が溜まるよ
うにする。第１の容器には常に一定量の結露液がたま
り、第２の管からは一定流量の結露液がでるので、発生
時間毎の不純物については、その発生量を調べることが
できる。

【００２５】また、この発明における請求項９の気中不
純物捕集方法および請求項１０の気中不純物捕集装置に
おいては、不純物捕集部が気体と所定温度差を有するよ
う冷却されているので、気中不純物自体が熱泳動によっ
て不純物捕集部に吸着し捕集を容易にする。さらに、密
閉して覆う外壁が、有害な雰囲気等の悪条件下における
不純物捕集を可能とする。

【００２６】また、請求項１１および１２の気中不純物
捕集装置における冷却手段は、熱電半導体素子または冷
媒用経路が不純物捕集部を効率良く冷却する。

【００２７】

【実施例】以下にこの発明における実施例を図について
説明する。 実施例１．図１は、この発明における不純物捕集装置の
実施例１の構成を示す正面図である。図において、１は
試料捕集部材としての半導体ベアウエハ、２はステー
ジ、２ａはステージ２に設けられた半導体ベアウエハ１
の吸着溝、２ｂはステージ２の表面温度を測定する温度
測定部材としての熱電対、３はステージを冷却および加
熱する熱電半導体素子で、図示してないがＰ型素子とＮ
型素子からなる２種類の熱電半導体を、金属電極で接合
したπ型直列回路をなし、Ｐ，Ｎ対のＮ→Ｐの方向に電
流を流すとペルチェ効果によってπ型の上部で吸熱、下
部で発熱が起こり、熱が上部から下部へ向かってポンピ
ングするものである。４は熱電半導体素子３と外気との
間で熱伝達を行うフィン、５はフィン４に外気を照射す
るファン、６は半導体ベアウエハ１を吸着溝２ａを介し
てステージ２に吸着するポンプ、７は制御装置、８は１
次供給電源、８ａは熱電半導体素子３の制御電源、８ｂ
はファン５の制御電源、８ｃはポンプ６の駆動電源、９
は熱電対２ｂの信号線、１０は吸着配管、１１は外気で
ある。ステージ２，熱電半導体素子３，ファン４，ファ
ン５，ポンプ６で加熱および冷却手段を構成する。

【００２８】次に、不純物捕集装置の動作手順について
説明する。まずは、空気中の水分を結露させる手順を示
す。１次供給電源８を供給して制御装置７を立上げ、半
導体ベアウエハ１をステージ２に載置する。次に制御電
源８ｂと駆動電源８ｃを供給してファン５とポンプ６を
駆動し、半導体ベアウエハ１を吸着溝２ａからの吸引に
よってステージ２に密着させて保持する。熱電半導体素
子３がステージ２側を冷却するように極性を合わせて制
御電源８ａを供給する。この状態で、熱電半導体素子３
のステージ２側は冷却され反対のフィン４側は加熱され
ていき、熱電半導体素子３の両面の間には制御電源８ａ
から供給する電力と両面の放熱効率に対応した温度差が
生じる。ファン５を駆動してフィン４に外気１１を照射
することで、フィン４からの放熱を効率よく外気１１に
伝達し、ステージ２側の温度を水分の露点以下に下げて
いく。ステージ２側の温度は熱電対２ｂによって測定さ
れており、水分の露点以下を維持するように熱電半導体
素子３の能力やファン５の風量を制御電源８ａや制御電
源８ｂで制御しながら半導体ベアウエハ１の主面上に所
定の時間で水分を結露させていく。

【００２９】次に結露した水滴を揮発させる手順を示
す。結露後、今度は熱電半導体素子３がステージ２側を
加熱するように極性を合わせて制御電源８ａを供給す
る。この状態で、熱電半導体素子３のステージ２側は加
熱され反対のフィン４側は冷却されていき、熱電半導体
素子３の両側の間には制御電源８ａから供給する電流と
両面の放熱効率に対応した温度差が生じる。ファン５を
駆動してフィン４に外気を照射することで、フィン４か
らの吸熱を効率よく外気１１に伝達し、ステージ２側の
温度を水分の露点以上に上げていく。ステージ２側の温
度は熱電対２ｂによって測定されており、水分の露点以
上を維持するように熱電半導体素子３の能力やファン５
の風量を制御電源８ａや制御電源８ｂで制御しながら、
半導体ベアウエハ１の主面上の水滴を揮発させていく。

【００３０】図２は、この発明における不純物捕集装置
で空気中の水分を結露させている様子を示す図である。
図において、１２は半導体ベアウエハ１の主面上に結露
した水滴である。結露が始まると、水滴１２は半導体ベ
アウエハ１の主面上の温度分布に応じて低温の部分から
粒状に現れ始め、次第に成長して互いに結合し合うよう
になる。そのうちに全体的に結合して半導体ベアウエハ
１の主面上を覆うようになり、次第に堆積されていく。
図３は、この発明における不純物捕集装置で結露した水
滴を揮発させている様子を示す図である。図において、
１２ａは半導体ベアウエハ１の主面上で揮発していく水
滴、１２ｂは揮発した水分である。揮発が始まると、水
滴１２は堆積量が減少し始め、主面上を覆っていた水滴
１２は水滴１２ａのように互いに分離するようになる。
次第に水滴１２ａは小さくなりながら無くなってしま
い、半導体ベアウエハ１の主面上には不純物だけが残留
する。尚、結露した水滴を揮発する方法として、結露
後、自然乾燥で水滴を揮発させて不純物を残留させても
よい。

【００３１】次に冷却能力について説明する。０℃にお
いて、乾燥空気密度は０．００１２９３ｇ／ｃｍ³であ
るから、モル体積は２２．４３Ｌ（モル質量：２９ｇと
して）であり、２５℃において、乾燥空気密度は０．０
０１１８５ｇ／ｃｍ³であるからモル体積は２４．４７
Ｌ（モル質量：２９ｇとして）である。また、定圧モル
熱容量は２９．１４９Ｊ／Ｋ・ｍｏｌであるから、乾燥
空気０．７７〜０．８３Ｌから１Ｊの熱を奪えば１℃下
げることができる。例えば１ｍ³の乾燥空気を２５℃下
げるには２９，７６２〜３２，４６８Ｊの熱を奪えばよ
いことになる。実際の空気には水分等も含まれているた
め、空気や水分等の分圧と熱容量を勘案して算出する必
要がある。一方で、１ｍ³の８．５℃の露点の空気を０
℃まで下げると２．５７ｇの水滴が得られるから、１０
ｍ³の空気から約３５０，０００Ｊの熱を奪って２５℃
から０℃に冷却すれば、２５ｇの水滴を得ることができ
る。捕集部材を介した状態でのステージと空気との間の
熱伝達効率を仮に２０％とし、１時間で２５ｇの水滴を
得ようとすると、ステージの冷却能力は約５００Ｗでよ
いことになり、現在の冷却技術では容易に実現できるレ
ベルである。

【００３２】次に捕集時間について説明する。空気中に
水分が結露する過程で空気中に含まれる不純物は水の分
子間結合とともにその中に引き込まれる。このとき、結
露した水滴の中には濃度の高い状態で不純物が存在す
る。空気中の不純物の絶対濃度が０．１μｇ／ｃｍ³で
あれば、結露した２．５７ｇの水滴の中にその５０％の
不純物が引き込まれたとしても１ｇの水滴の中に０．０
２μｇの不純物が存在することになり、例えば不純物な
Ｎａであると考えた場合、０．９ｐｐｂの不純物濃度が
得られることになる。仮にこの水滴を１００倍濃縮して
イオンクロマトグラフィーで分析すれば、十分な検出感
度で分析できることになる。また、イオンクロマトグラ
フィーで１００倍濃縮後に分析する際に必要な試料液の
量は数十ｇであり、仮に５０ｇ必要とすると、ステージ
の冷却能力が約５００Ｗのとき、捕集時間は約２時間で
よいことになる。また、０．９ｐｐｂの不純物濃度の水
滴１ｇの中にはＮａが５．４×１０¹⁴ａｔｍ存在してい
る。全反射蛍光Ｘ線分析装置の検出限界が１０¹⁰ａｔｍ
／ｃｍ^２であるとすると、捕集部材の主面上に高さ１ｍ
ｍもの水滴があれば、揮発によって１０％の不純物しか
残留しなかったとしても、十分な検出感度で分析できる
ことになる。高さ１ｍｍの水滴を集めるには、ステージ
の冷却能力が約５００Ｗのときで１時間もかからない。

【００３３】実施例２．図４は、この発明における気中
不純物捕集装置の実施例２を示すステージ上部の断面図
である。図において、１３は半導体ベアウエハ１の主面
の周辺部分に０リング１３ａを介して密着し、半導体ベ
アウエハ１を囲む枠部材である。

【００３４】枠部材１３を備えることによって、半導体
ベアウエハ１上での表面張力だけでは支えきれない多量
の水滴１２を堆積させることができるようになる。水滴
１２を揮発させた後に残留する不純物の面積当たりの量
は堆積量にほぼ比例するため、枠部材１３を備えること
で結露時の堆積量を多くするほど、空気中の不純物濃度
が小さいときでも分析装置で感度よく分析でき、より検
出しやすくなる。本実施例では枠部材１３と半導体ベア
ウエハ１とで不純物捕集部を構成する。

【００３５】実施例３．図５は、この発明における不純
物捕集装置の実施例３の一部を示す断面図である。図に
おいて、１４は枠部材１３に連設された排気カバー、１
５は試料導入管、１５ａは試料導入管１５の試料導入
口、１５ｂは試料導入管１５の試料供給口、１６はポン
プ、１７は排気管である。この実施例では、枠部材１
３、排気カバー１４、ポンプ１６、排気管１７、試料導
入管１５、半導体ベアウエハ１で不純物捕集部を形成し
ている。

【００３６】排気カバー１４と試料導入管１５の間の空
気ポンプ１６で吸入すると、試料導入管１５に試料空気
が入り込み、半導体ベアウエハ１の表面に新しい試料空
気が当たるように試料空気の流れが作られる。ポンプの
吸引により流れが安定し、半導体ベアウエハの主面に常
に新しい試料空気が供給し続けられ、結露が安定する。
これにより、短時間で確実に結露が実現できるようにな
る。さらに、空気温度と冷却温度の差が大きいために目
的の結露量に満たない場合は、空気供給口１５ｂの位置
の高さと、ポンプ１６の排気量を調節して、半導体ベア
ウエハ１の主面近傍での試料空気の流れを層流にし、新
しい試料空気がより確実に半導体ウエハ１に当たるよう
にして、より効率よく結露を実現し、目的の結露量を得
る。加熱により揮発の場合でも同様である。尚、空気温
度を測定する温度測定部材を新たに付加すれば、調節を
自動化することは容易に実現できる。

【００３７】実施例４．図６は、この発明における気中
不純物捕集装置の実施例４の一部を示す断面図、図７は
図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
図において、１８は、実施例３における試料導入管１５
の代わりに設けられた多角柱状の試料導入管、１９は試
料導入管１８の側面に張り付けられ、制御装置７で制御
されて、試料導入管１８を通る試料空気を露点よりも数
℃の範囲で高い温度に冷やす熱電半導体素子、２０ａは
試料導入管１８の内部に設けられ、管内を通る試料空気
と熱電半導体素子１９との熱伝達を行うフィン、２０ｂ
は、熱電半導体素子１９と排気カバー１４の間に設けら
れ、熱電半導体素子１９と排気カバー１４の間を通る試
料空気との熱伝達を行うフィンである。次に動作につい
て説明する。実施例３と同様に試料空気を強制的に試料
導入管１８に送られる。制御装置７で熱電半導体素子１
９によって、送られた試料空気が試料導入管１８で露点
よりも数℃の範囲で高い温度にまで下げられるように制
御される。これにより、半導体ベアウエハ１の主面まで
の試料空気の温度勾配をゆるやかにでき、半導体ベアウ
エハ１の主面の露点以下に下げることができる試料空気
の体積を増加させることができる。フィン２０ｂからの
放熱は、効率良く、熱電半導体素子１９と排気カバー１
４の間を通る試料空気に伝達される。実施例４において
は実施例３中の不純物捕集部において試料導入管１５の
かわりに試料導入管１８をとり入れ、さらに、フィン２
０ａ、フィン２０ｂ、熱電半導体素子１９を加えたもの
を不純物捕集部とする。

【００３８】実施例５．図８はこの発明の気中不純物捕
集装置の実施例５を示す断面図である。図において、２
１ａは半導体ベアウエハ１と枠部材１３を取り囲むカバ
ー、２１ｂはフィン２０ｂを取り囲むカバー、２１ｃは
通気口、２２はカバー内を通気するファン、２３はカバ
ー２１ａ内の気体を吸引するポンプである。次に動作に
ついて説明する。ポンプ２３がカバー２１ａ内の空気を
吸引し、試料導入管１８に試料空気を導入する。これに
より、半導体ベアウエハ１の主面に常に新しい試料空気
が供給し続けられ、結露が安定する。これにより短時間
で確実に結露が実現できるようになる。また、ファン２
２でカバー２１ｂ内を通気する。これによりカバー２１
ｂ内に気体の流れが生じ、フィン２０ｂからの放熱が、
効率良く熱電半導体素子１９とカバー２１ｂの間を通る
気体に伝達される。実施例４と同様に、制御装置７で、
熱電半導体素子１９によって、入ってきた試料空気が試
料導入管１８で露点よりも数℃の範囲で高い温度にまで
下げるよう制御される。実施例４ではフィン２０ｂを通
る気体の流れと、試料導入管１８内を通る試料空気の流
れは同じポンプの吸引により生じているが、フィン２０
ｂを通る気体の流量が多いほうが、フィン２０ｂからの
放熱がより効率良く空気に伝達される。本実施例ではフ
ィン２０ｂを通る気体の流れをファン２２で、試料導入
管１８内を通る試料空気の流れをポンプ２３でと、それ
ぞれ別々手段で実現し、フィン２０ｂを通る気体の流量
をより多くする。実施例５にくらべ、実施例４では試料
供給のためのポンプが１台でよく、装置を小型化できる
という利点がある。実施例５では、熱電半導体素子１
９、フィン２０ｂ、カバー２１ａ、カバー２１ｂ、ファ
ン２２、試料導入管１８、通気口２１ｃ、枠部材１３、
ポンプ２３、半導体ベアウエハ１で不純物捕集部を形成
する。

【００３９】実施例６．図９は、この発明における不純
物捕集装置の実施例６として、空気中の水分を結露させ
ている様子とベアウエハ１の主面の温度分布を示す図で
ある。図において、立軸は温度の上下を示す温度軸、２
４は半導体ベアウエハ１の主面で不純物を十分に確保す
べき所定部分、２５は所定部分２４の周辺部分、２６は
空気中の露点、２７は結露時の半導体ベアウエハ１の主
面の温度分布である。

【００４０】捕集時間をさらに短縮させるには、より多
くの結露する水滴１２を、例えば所定部分２４に集中さ
せ、不純物を十分に確保すればよい。そこで、熱電半導
体素子３で、所定部分２４と周辺部分２５の冷却の温度
制御を独立に行うことによって、結露時の半導体ベアウ
エハ１の主面に空気中の水分の露点以下の範囲で温度分
布２７を持たせ、所定部分２４の温度を周辺部分２５よ
りも数℃低く設定しておく。このようにすると、所定部
分２４の結露が最も早く進み周辺部分２５の水滴１２を
引き込みながら所定部分２４の水滴１２は堆積してい
く。周辺部分２５に水滴１２を堆積させる必要が無い場
合は、この方法で水滴の堆積時間を短くして捕集時間全
体を短縮させることができる。

【００４１】実施例７．図１０は、この発明における不
純物捕集装置の実施例７として、結露した水滴を揮発さ
せている様子と半導体ベアウエハ１の主面の温度分布を
示す図である。図において、２８は揮発時の半導体ベア
ウエハ１の主面の温度分布である。別の方法で、さらに
捕集時間を短縮するには、揮発時にさらに多くの結露し
た水滴１２ａを所定部分２４に集中させればよい。そこ
で、熱電半導体素子３で所定部分２４と周辺部分２５の
加熱の温度制御を独立に行うことによって、揮発時の半
導体ウエハ１の主面に空気中の水分の露点以上の範囲で
温度分布２８を持たせ、所定部分２４の温度を周辺部分
２５よりも数℃〜数十℃低く設定しておく。このように
すると、周辺部分２５の揮発が最も早く進み、周辺部分
２５の水滴１２ａは所定部分２４の水滴１２ａに集約さ
れながら揮発していく。周辺部分２５の水滴１２に含ま
れていた不純物も所定部分２４に集約して残留させるこ
とができるため、この方法で水滴の堆積量を少なくして
捕集時間全体を短縮させることができる。

【００４２】尚、この発明における前記各実施例では、
空気中の水分での結露と揮発による不純物捕集を取り上
げたが、それだけに留まらず、気体状の試料中に含まれ
るいずれかの成分での結露と揮発を利用して不純物を捕
集することは、当然のことながらこの発明に含まれるも
のである。例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
蒸気乾燥装置の内部に浮遊する不純物をＩＰＡの結露と
揮発を利用して捕集部材に残留させて捕集したり、減圧
状態で半導体ウエハの主面に処理を施す半導体製造装置
の内部に浮遊する不純物をＮ_２等のガスでパージする際
に、ガスの結露と揮発を利用して捕集部材に残留させて
捕集したりすることは、現状での実現性にかかわらずこ
の発明に含まれることになる。また、この発明における
前記各実施例では、冷却および加熱する手段として熱電
半導体素子を取り上げたが、伝熱媒体を利用する等の他
の手段をもって冷却および加熱する手段は容易に実現で
き、それらもこの発明に含まれるものである。さらに、
試料捕集部材として半導体ベアウエハを取り上げたが、
不純物を捕集することにおいて表面反応等での支障が出
ない部材であればよく、例えば、石英板やステンレス板
等であってもよい。

【００４３】また、不純物捕集部は着脱可能である。ま
た、結露と揮発を別々の手段で行うことも考えられる
が、この発明のように、結露と揮発において、同じ不純
物捕集部、および、冷却および加熱手段を使うほうが、
別々に備えつけると、結露液を移すとき結露液がこぼれ
てしまうといったことが起こらず、また、装置が小型に
なり、便利である。

【００４４】実施例８．以下、この発明の実施例８を表
す図１１について説明する。図１１はこの発明の不純物
捕集装置の実施例８を表す断面図である。図１１におい
て、２９は熱電半導体素子の熱効率を上げるフィン、３
０は試料が通る第１の管として試料空気を取り込む為の
もので、途中、螺旋状に曲がっている管、３１は管３０
の螺旋の内側に入る円筒、３２は円筒３１とで管３０を
はさむ容器で、多角柱状になっている。３３は容器３２
と円筒３１の間で溜められる冷媒で、管３０を冷却して
いる。３４は管３０を固定するとともに冷媒３３のもれ
を防止する０リング、３５は容器３２の側面に張り付け
られる管の中の試料空気を露点以下に冷却する熱電半導
体素子、３６はカバーで、その側面と熱電半導体素子３
５との間に空気が通るようになっている。３７はその空
気を吸引し、冷却する冷却ファン、３８は冷却ファンの
吸気口を差し込む穴で、カバー３６の側面の上部に２箇
所対向するようにあいている。３９は第１の容器とし
て、管３０より出てくる結露液を集める容器、４０は容
器３９内の空気を吸引するポンプである。冷媒３３，熱
電半導体素子３５，フィン２９，カバー３６，冷却ファ
ン３７で冷却手段を形成する。実施例８の動作について
説明する。ポンプ４０が容器３９の空気を吸引すると管
３０に試料空気が入る。冷却ファン３７で、カバー３６
と熱電半導体素子１９の間に新しい空気を取り込み、熱
電半導体素子３５の冷却効率を上げる。熱電半導体素子
３５の低温面で容器３２の側面を冷やし、冷媒３３が冷
え、管３０を介して、管３０の中の試料空気が冷やされ
結露液となる。結露液は管３０を流れ出て容器３９に溜
まる。例えば、熱電半導体素子全部の冷却能力を約５０
０Ｗとし、捕集時間数分から数時間で溜まった結露液を
イオンクロマトグラフィーにかける。イオンクロマトグ
ラフィーにかけることで、不純物の成分と成分毎の濃度
が分析できる。冷媒としては、例えば、エチレングリコ
ールを含む水、あるいはアルコールを２０％含む水を用
いる。管６１の材質としては、例えば、薬品に強く、不
純物の析出が少ない石英あるいは、内壁面を研磨したス
テンレスを用いる。また、試料空気を取り入れる容器と
しての管３０は、平面状の容器では結露液が通る道が１
つになり冷却効率が下がってしまい、また、洗浄も困難
であるところを、この実施例８では、管内は凹凸がなく
液の通る箇所が一様で、特に螺旋状の管にしているため
熱電半導体素子の面積に対し距離が十分に確保でき、空
気が通る面積が全体にいきわたるので、冷却能力が上が
る。洗浄も行い易い。

【００４５】実施例９．以下、実施例９を表す図１２に
ついて説明する。図１２はこの発明の不純物量測定装置
を表す断面図である。図中、４１は第２の管が付いてい
る管つき容器、４２は液中不純物濃度測定手段としての
導電率測定器、４３は第２の容器として、測定後の結露
液を溜める容器、４４は容器４１に溜まっている結露液
の水位を把握するセンサー、４５は容器４１内の空気を
吸引するために使用する第１のポンプ、４６は容器４３
の空気を吸引するために使用する第２のポンプ、４７は
容器４１内の気中の温度を把握する熱電対、４８は、捕
集する部屋の温度計４９と、熱電対４７、センサー４４
を入力とし、熱電半導体素子３５の電圧や電流、ポンプ
４５、ポンプ４６のそれぞれの空気吸引流量を制御する
制御手段としての制御装置、５０は該管に差し込んで使
用する導電率測定器４２の端子である。導電率測定器４
２は、代わりに、ＰＨ測定器、比抵抗計を用いて良い。
つぎに実施例９の動作について説明する。実施例８と同
様にして容器４１に結露液を溜めていく。その際、容器
４１にたまっている結露液の水位をセンサー４４で監視
し、常に結露液の水位が一定になるように熱電半導体素
子３５の冷却温度とポンプ４５の空気吸引流量を、ま
た、常に一定量の結露液が容器４１の管を通るようにポ
ンプ４６の空気吸引流量をそれぞれ制御装置４５で制御
する。一旦、容器４１に結露液を溜めることで、途中で
空気が入ることなく連続的に容器４１の管を結露液が通
る。管を通る液の導電率を導電率測定器４２で一定時間
毎に測定する。また、ここで測定される液の導電率は単
位液量あたりの不純物の割合である。単位試料体積あた
りの不純物の量は、導電率×湿度で求まり、知ることが
できる。これにより発生した導電率の時間変化から単位
試料体積あたりの不純物量の時間変化を知ることができ
る。また、湿度は、冷却前の試料空気の温度と冷却温度
からわかる。尚、当然、容器４３に溜まった結露液をイ
オンクロマトグラフィーにかけることにより、不純物成
分との成分毎の分析もできる。

【００４６】また、実施例８、実施例９における装置は
簡単に洗浄出来る。それぞれのポンプは空気も水も吸引
できるものとして、例えば管３０の試料導入口に、洗浄
液をたくわえた容器から洗浄液を供給し、ポンプで該洗
浄液を吸引して管および容器内に洗浄液を取り込み、流
せばよい。この手順で洗浄を行えば、管および容器内の
汚れは、ポンプから排出される洗浄液に取り込まれ、コ
ンタミネーションの発生を簡単な洗浄で防止できる。洗
浄後の管内の乾燥は、数分間ポンプで空気だけの吸引を
行うことができる。

【００４７】また、実施例１から９で、冷却手段およ
び、冷却および加熱手段は、エチレングリコールを含む
純水、もしくはアルコールを含む純水を用いる恒温水循
環装置を代わりに用いても良い。

【００４８】実施例１０．図１３において、この発明の
実施例１０を示す全体図である。図１３において、５１
は配管である。実施例８において、試料空気を取り込む
管３０に配管５１を接続し、配管の端部を、例えば測定
したい箇所である半導体製造装置７０の内部などの試料
空間の特定の部分に配置する。これにより試料空間の特
定の部分のみの不純物を捕集でき、不純物の発生源を特
定することや、特定箇所の不純物の確度を上げて、測
定、分析することができる。また実施例９においても、
試料を取り込む管３０に配管５１を接続し、使用するこ
とで同様の効果が得られる。これらの場合、試料を取り
込む管３０と配管５１とで試料が通る第１の管を構成す
る。また、実施例３，実施例４，実施例５においても、
試料導入管に配管５１を接続し、使用することで、同様
の効果が得られる。この場合、実施例３，４，５中の不
純物捕集部においては、さらに、配管５１を加えたもの
を不純物捕集部とする。

【００４９】実施例１１．以下、この発明の実施例１１
を図に基づいて説明する。図１４はこの発明の実施例１
１における気中不純物捕集装置の構成を示す断面図であ
る。図において、１〜４（２ａ，２ｂを含む），６〜１
０（８ａ，８ｃを含む）は図１と同様でありその説明は
省略する。５２はステージ２，熱電半導体素子３，フィ
ン４を覆い半導体ベアウエハ１の載置面を有し且つ、耐
酸，耐薬品ガスである樹脂製の外壁、５３はシール材、
５４はフィン４に乾燥空気（以下乾空と略す）を供給す
る乾空配管、５５は乾空配管５４を接続するための中板
である。ステージ２，半導体素子３，フィン４，外壁５
２，乾空配管５４で冷却手段を構成する。

【００５０】次に動作について説明する。実施例１と同
様１次供給電源８を供給して制御装置７を立上げ、半導
体ベアウエハ１をステージ２に載置する。次に駆動電源
８ｃを供給してポンプ６を駆動し、半導体ベアウエハ１
を吸着溝２ａからの吸引によってステージ２に密着させ
て保持する。同時にシール材５３が外部との遮蔽をす
る。熱電半導体素子３はステージ２側を冷却するように
極性を合わせて制御電源８ａを供給する。この状態で、
熱電半導体素子３のステージ２側は冷却され反対のフィ
ン４側は加熱されていき、熱電半導体素子３の両面の間
には制御電源８ａから供給する電力と両面の放熱効率に
対応した温度差が生じる。また、乾空配管５４よりフィ
ン４に乾空を供給し、フィン４からの放熱を効率よく乾
空に伝達することで、ステージ２側の温度を効率よく雰
囲気温度よりも低い温度に下げてゆく。それにともない
雰囲気と半導体ベアウエハ１に温度勾配が存在し、粒子
は高温側の媒質気体分子から低温側よりも大きな運動量
を与えられ、高温側から低温側に向かって力を受けて移
動する（熱泳動の原理）為、雰囲気ガスや水分が結露す
るまで冷却することなく、半導体ベアウエハ１に不純物
は吸着する。ステージ２側の温度は熱電対２ｂによって
測定されており、雰囲気温度以下を維持するように熱電
半導体素子３や乾空流量を制御しながら半導体ベアウエ
ハ１の主面上に所定の時間で不純物を吸着させていく。
なお、この構成では熱電半導体素子３の気中不純物捕集
面を除いて装置が外壁に覆われ密閉されているため、酸
や薬品ガス雰囲気等の悪条件下での不純物捕集も可能で
ある。

【００５１】実施例１２．実施例１１で冷却用のフィン
４について乾空を供給しフィン４からの放熱を乾空に伝
達する構成を示しましたが、実施例１２としてフィン４
の具体的構成について図１５を基に説明する。図１５は
図１４における線ＸＶ−ＸＶに沿った断面図であり、図
において、５６ａはフィン４の放射部、５６ｂはフィン
放射部５６ａの周辺にある周辺排気部、５７は乾空の供
給孔である。次に動作について説明する。実施例１と同
様に不純物捕集は行われるが、乾空供給孔５７からの乾
空は放射部５６ａを放射状にして周辺５６ｂから排気す
る。これにより、乾空は放射状に均一に排気されるた
め、放射部４ａからの放熱を効率よく同心円状均一に乾
空に伝達でき、ステージ２側の温度を同心円状均一に下
げてゆくことができる。

【００５２】実施例１３．図１６はこの発明の実施例１
３における気中不純物捕集装置の構成を示す断面図であ
る。図において、１〜４、５２〜５４は図１４と同様で
ありその説明は省略する。図において、５８は半導体ベ
アウエハ１と対面する上部に設けられたファン、５９は
ファン５８を保持し位置が可変可能な支柱であり、ここ
では１，５８，５９で不純物捕集部を構成する。次に動
作について説明する。実施例１２と同様に不純物捕集は
行われるが、捕集を行う際に、ファン５８を駆動させ雰
囲気ガスを半導体ベアウエハ１の主面に吹き付けるよう
にする。これにより、半導体ベアウエハ１の表面には常
に新しい雰囲気ガスが当たるように雰囲気ガスの流れが
作られる。雰囲気ガスは半導体ベアウエハ１に積極的に
吸着され、目的とする量の不純物が短時間に捕集可能と
なる。

【００５３】実施例１４．図１７はこの発明の実施例１
４における気中不純物捕集装置の構成を示す断面図であ
る。図において、１，６〜８，５２，５３は図１５と同
様でありその説明は省略する。６０は冷媒用経路６０ａ
を内装したステージ、６０ｂは冷媒供給配管、６０ｃは
冷媒排出配管である。ステージ６０，冷媒用経路６０
ａ，冷媒供給配管６０，冷媒排出配管６０ｃで冷却手段
を構成する。次に動作について説明する。実施例１１で
は半導体ベアウエハ１の冷却を熱電半導体素子、フィン
で行っていたが、熱電半導体素子、フィンを装備せず、
ステージ６０に冷媒用経路６０ａを設ける。そして冷媒
供給配管６０ｂよりサーキュレーター（図示せず）で冷
却された冷却水を循環させてステージ６０を冷却し、ス
テージ６０に保持された半導体ベアウエハ１を効率よく
雰囲気温度よりも低い温度に下げてゆく。ステージ６０
側の温度は熱電対２ｂによって測定されており、雰囲気
温度以下を維持するようにサーキュレーターを制御しな
がら半導体ベアウエハ１の主面上に所定の時間で不純物
を吸着させていく。これにより、実施例１１と同様の効
果を奏する。

【００５４】また、前記実施例１１，１２および１４で
は、冷媒として乾空，冷却水について説明したが、液体
窒素等の冷媒でも同様の効果を奏する。

【００５５】また、前記実施例１１，１２および１４に
おいては、不純物捕集部材として半導体ウエハについて
説明したが、石英板、ＳＵＳ板等を不純物捕集部材とし
て使用しても同様の効果を奏する。

【００５６】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、気体中の不純物を捕集する不純物捕集部を冷却し
て、気体中の不純物を含んで結露成分を結露させた後、
不純物捕集部に不純物を残留させて捕集するようにした
ので、短時間で気中不純物を捕集することを可能とする
気中不純物捕集方法が得られる効果がある。

【００５７】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、結露成分を結露させた後、不純物捕集部
を加熱して結露成分を蒸発させるようにしたので、請求
項１の効果に加え、さらに検出感度の良い状態で気中不
純物を捕集できる。

【００５８】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１および２において、冷却および加熱時に、不純物捕
集部の所定部分の冷却および加熱を独立に温度制御する
ことによって、所定部分に不純物を捕集するようにした
ので、捕集時間全体を短縮させることができる。

【００５９】また、この発明の請求項４によれば、試料
気体を冷却して、試料気体中に含まれる成分を結露させ
て得られた結露液中に、不純物を捕集するようにしたの
で、結露液が容易に捕集できる。

【００６０】また、この発明の請求項５によれば、試料
気体を冷却して、試料気体中に含まれる成分を結露させ
て得られた結露液の不純物濃度を測定するようにしたの
で、不純物を的確かつ迅速に分析できる。

【００６１】また、この発明の請求項６によれば、不純
物捕集部と、不純物捕集部を加熱および冷却する加熱お
よび冷却手段と、加熱および冷却手段を温度制御する制
御装置で構成したので、短時間でかつ、検出感度の良い
状態で気中不純物を捕集できる気中不純物捕集装置が得
られる効果がある。

【００６２】また、この発明の請求項７によれば、試料
気体が通る第１の管と、第１の管を通る試料気体を冷却
する冷却手段と、冷却された成分が結露したものを溜め
る第１の容器と、第１の容器中の空気を吸引するポンプ
とで構成したので結露液が容易に捕集できる気中不純物
捕集装置が得られる効果がある。

【００６３】また、この発明の請求項８によれば、試料
気体が通る第１の管と、第１の管を通る試料気体を冷却
する冷却手段と、試料気体中に含まれる成分の結露液を
溜める第１の容器と、第１の容器に溜まる結露液の液面
の高さを感知するセンサーと、第１の容器中の気体を吸
収する第１のポンプと、第１の容器に備わっている結露
液が流出する第２の管と、第２の管に備わった液中不純
物濃度測定手段と、第２の管から流出する結露液をため
る第２の容器と、第２の容器中の気体を吸収する第２の
ポンプと、センサーに基づいて、冷却温度と第１および
第２のポンプの吸引流量を制御する制御手段とで構成し
たので、短時間ごとの不純物全体の量の変化を測定場所
でリアルタイムに把握することができ、クリーンルーム
内の不純物によるトラブル発生の管理を容易に行うこと
ができる気中不純物量測定装置が得られる効果がある。

【００６４】また、この発明の請求項９によれば、気体
中の不純物を捕集する不純物捕集部を冷却して気体と不
純物捕集部との間に所定の温度差をつくり、気体で結露
をしない雰囲気中の不純物を不純物捕集部に捕集するよ
うにしたので、気中不純物自体が熱泳動によって不純物
捕集部に吸着し捕集を容易にする気中不純物捕集方法が
得られる効果がある。

【００６５】また、この発明の請求項１０によれば、不
純物捕集部と、該不純物捕集部を冷却する冷却手段と、
不純物捕集部の冷却側と冷却手段を密閉して覆う外壁と
で構成したので、気中不純物自体が熱泳動によって不純
物捕集部に吸着し捕集を容易にするとともに外壁が有害
な雰囲気等の悪条件下における不純物捕集を可能にする
気中不純物捕集装置が得られる効果がある。

【００６６】また、この発明の請求項１１によれば、請
求項１０において、冷却手段を不純物捕集部の冷却側に
隣接する熱電半導体素子としたので、熱電半導体素子で
不純物捕集部を効率良く冷却できる。

【００６７】また、この発明の請求項１２によれば、請
求項１０において、冷却手段を不純物捕集部の冷却側に
隣接する部位を冷媒が循環する冷媒用経路で構成したの
で、簡易な構成で不純物捕集部を効率良く冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１における気中不純物捕集
装置の構成を示す正面図である。

【図２】 この発明の実施例１において空気中の水分の
結露させている様子をしめすウエハの断面図である。

【図３】 この発明の実施例１において結露した水滴を
揮発させている様子を示すウエハの断面図である。

【図４】 この発明の実施例２における気中不純物捕集
装置の一部を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施例３における気中不純物捕集
装置の一部を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施例４における気中不純物捕集
装置の一部を示す断面図である。

【図７】 図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面
図である。

【図８】 この発明の実施例５における気中不純物捕集
装置の一部を示す断面図である。

【図９】 この発明の実施例６において空気中の水分を
結露させている様子と半導体ベアウエハの主面の温度分
布を示す図である。

【図１０】 この発明の実施例７において結露した水滴
を揮発させている様子と半導体ウエハの主面の温度分布
を示す図である。

【図１１】 この発明の実施例８における気中不純物捕
集装置を示す断面図である。

【図１２】 この発明の実施例９における気中不純物捕
集装置を示す断面図である。

【図１３】 この発明の実施例１０における気中不純物
捕集装置を示す断面図である。

【図１４】 この発明の実施例１１における気中不純物
捕集装置の構成を示す断面図である。

【図１５】 この発明の実施例１２を説明するもので、
図１４における線ＸＶ−ＸＶに沿った断面図である。

【図１６】 この発明の実施例１３における気中不純物
捕集装置の構成を示す断面図である。

【図１７】 この発明の実施例１４における気中不純物
捕集装置の構成を示す断面図である。

【図１８】 従来例である放置ウエハ法を示す斜視図で
ある。

【図１９】 従来例である放置純水法を示す斜視図であ
る。

【図２０】 従来例である純水バブリング法を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 半導体ベアウエハ、２ ステージ、３ 熱伝半導体
素子、４ フィン、５ ファン、７ 制御装置、１１
外気、１２ 水滴、１２ａ 揮発していく水滴、１２ｂ
揮発した水分、１３ 枠部材、１４ 排気カバー、１
５ 試料導入管、１５ａ 試料導入口、１５ｂ 試料供
給口、１６ ポンプ、１８ 試料導入管、１９ 熱電半
導体素子、２０ａ，２０ｂ フィン、２４ 所定部分、
２５ 周辺部分、２７ 結露時の半導体ウエハの主面の
温度分布、２８ 揮発時の半導体ベアウエハの主面の温
度分布、２９ フィン、３０ 管、３５ 熱電半導体素
子、３９ 容器、４０ ポンプ、４１ 管付き容器、４
２ 導電率測定器、４３ 容器、４４ センサ、４５，
４６ ポンプ、４８ 制御装置、５１ 配管、５２ 外
壁、５４ 乾空配管、５６ａ 放射部、５６ｂ 周辺排
気部、５８ ファン、５９ 支柱、６０ ステージ、６
０ａ 冷媒用経路、６０ｂ 冷媒供給配管。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/06 Ｚ 9115−2Ｊ (72)発明者 田中 博司 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内 (72)発明者 川合 敦子 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内 (72)発明者 木下 繁治 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社ユー・エル・エス・アイ開発研究所内 (72)発明者 藤野 直彦 尼崎市塚口本町八丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体中の不純物を捕集する不純物捕集部
   を冷却して、上記気体中の不純物を含んで結露成分を結
   露させた後、上記不純物捕集部に上記不純物を残留させ
   て捕集することを特徴とする気中不純物捕集方法。
2. 【請求項２】 結露成分を結露させた後、不純物捕集部
   を加熱して上記結露成分を蒸発させることを特徴とする
   請求項１の気中不純物捕集方法。
3. 【請求項３】 冷却および加熱時において、不純物捕集
   部の所定部分の冷却および加熱を独立に温度制御するこ
   とによって、上記所定部分に不純物を捕集することを特
   徴とする請求項１および２の気中不純物捕集方法。
4. 【請求項４】 試料気体を冷却して、上記試料気体中に
   含まれる成分を結露させて得られた結露液中に、不純物
   を捕集することを特徴とする気中不純物捕集方法。
5. 【請求項５】 試料気体を冷却して、上記試料気体中に
   含まれる成分を結露させて得られた結露液の不純物濃度
   を測定する気中不純物量測定方法。
6. 【請求項６】 不純物捕集部と、上記不純物捕集部を加
   熱および冷却する加熱および冷却手段と、上記加熱およ
   び冷却手段を温度制御する制御装置を備えた気中不純物
   捕集装置。
7. 【請求項７】 試料気体が通る第１の管と、上記第１の
   管を通る試料気体を冷却する冷却手段と、冷却された上
   記成分が結露したものを溜める第１の容器と、第１の容
   器中の空気を吸引するポンプとを備えた気中不純物捕集
   装置。
8. 【請求項８】 試料気体が通る第１の管と、上記第１の
   管を通る試料気体を冷却する冷却手段と、上記試料気体
   中に含まれる成分の結露液を溜める第１の容器と、上記
   第１の容器に溜まる結露液の液面の高さを感知するセン
   サーと、上記第１の容器中の気体を吸収する第１のポン
   プと、上記第１の容器に備わっている結露液が流出する
   第２の管と、上記第２の管に備わった液中不純物濃度測
   定手段と、上記第２の管から流出する結露液をためる上
   記第２の容器と、上記第２の容器中の気体を吸収する第
   ２のポンプと、上記センサーに基づいて、冷却温度と上
   記第１および第２のポンプの吸引流量を制御する制御手
   段とを備えた気中不純物量測定装置。
9. 【請求項９】 気体中の不純物を捕集する不純物捕集部
   を冷却して上記気体と上記不純物捕集部との間に所定の
   温度差をつくり、上記気体で結露をしない雰囲気中の不
   純物を上記不純物捕集部に捕集することを特徴とする気
   中不純物捕集方法。
10. 【請求項１０】 不純物捕集部と、該不純物捕集部を冷
    却する冷却手段と、上記不純物捕集部の上記冷却側と上
    記冷却手段を密閉して覆う外壁とを備えた気中不純物捕
    集装置。
11. 【請求項１１】 冷却手段を不純物捕集部の冷却側に隣
    接する熱電半導体素子としたことを特徴とする請求項１
    ０に記載の気中不純物捕集装置。
12. 【請求項１２】 冷却手段を不純物捕集部の冷却側に隣
    接する部位を冷媒が循環する冷媒用経路で構成したこと
    を特徴とする請求項１０に記載の気中不純物捕集装置。