JPH0747721Y2 - 気体中の金属イオン濃度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、LSIなどの製造プロセス上問題となる気体中
の金属イオン濃度を連続的に検出し、イオン濃度が所定
値以上となった場合、警報を出したり所定の制御を行う
ようにした気体中の金属イオン濃度検出装置に関する。

〔従来の技術〕

空気中の金属イオン濃度は、たとえば、ハイボリューム
エアサンプラなどを使用し、ろ紙に捕足された塵埃等と
結合したナトリウムイオンを水に溶かして定量分析して
いた。この方法は、測定時間中の濃度は比較的精度高く
測定できるものの、測定がオフラインなので測定結果が
得られた時点でそのデータは非常に古いデータとなって
しまうという欠点があった。

半導体工場などでは、リアルタイムで空気中の金属イオ
ンを測定し、もし濃度が所定値以上となった場合、LSI
などの製造プロセスを中止し、原因追究と処置によって
所定濃度以下となったらプロセスを再開するなどの対策
が必要となる。従来はオンラインで空気中の金属、イオ
ン濃度を監視する装置がなかった。

〔考案の概要〕

本考案は、金属イオン濃度を監視したい部屋の空気を純
水をたくわえた容器に導き、効率よく気液を接触させて
金属イオン濃度をリアルタイムで連続的に検出する装置
を提供するものである。

〔考案の構成〕

以下、実施例について説明する。第１図は金属イオン濃
度検出装置の構成要素とその配置を示したものである。
製品としての装置は一点鎖線内に示される機器類より構
成される。

イオン濃度測定容器１はプラスチック又はガラス等の材
質で作られ、常に一定水量の純水が純水供給装置２を通
じて供給され、その同量の水がオーバーフロー管６を通
じて排出される。同時に、イオン濃度測定容器１には金
属イオン濃度を検出したいクリーンルーム12などから、
パイプ４とエアポンプ９により吸引されたサンプリング
空気導入部と金属イオン電極５が設けられている。金属
イオン電極５にはイオンメータ７が接続されており、更
に警報器又は被制御機器８が接続されている。

イオン濃度測定容器１に導入された空気と容器内の水が
十分に接触して、サンプリング空気中に含まれている金
属イオンが溶出しやすくするためと、自由水面の波立ち
現象を防ぐために細い穴の多数あいたプラスチックなど
の多孔質板３をサンプリング空気導入部直上と自由水面
直下に設けることは十分効果がある。なお、波立ち現象
を防ぐためには多孔質板３の代わりにプラスチックフィ
ルムを用いることも有効である（図示せず）。なお、金
属イオン測定容器１やバッフル板３あるいはサンプリン
グエアポンプ９とパイプ４などは金属イオンを出さな
い、あるいは出しても非常にわずかな材料で作ることが
肝要である。

クリーンルーム12内で吸引されたサンプリング空気は金
属イオン濃度測定容器１内に導入され、多孔質板３によ
って十分細い空気胞となり、液中を上昇しながら接触し
て空気胞内の金属イオンを水中に溶出する。容器１内の
金属イオン濃度は供給純水量、導入サンプリング空気量
に影響される旧濃度との平均値が観測されることになる
ので、イオン濃度の微小変動を感度よく検知するために
は、サンプリング空気量は可能な限り大きくし、水量は
可能な限り少なくしなければならない。たとえば、空気
中のナトリウムイオン濃度を１μg/m³、イオン電極の精
度を0.1ppm、イオン濃度測定容器の純水量２リットル、
純水供給量10cc/hとすると導入空気量は10m³/hとなる
（ただし、イオン濃度測定容器内の濃度は0.1ppm以上で
あると仮定する）。従って、本考案の金属イオン濃度検
出装置では気液接触を十分効果的に行わなければならな
い。このために多孔質板３を設けているが、更に導入空
気胞を細く砕いて接触効率を高めるために、超音波発振
器の振動子をイオン濃度測定容器１内に浸漬設置するこ
とも有効である（図示せず）。

また、一般にイオンメータ７はイオン電極５の信号を処
理して、その時々のイオン濃度を表示したり所定濃度以
上となったりしたら、警報器又は被制御機器８に信号を
出したりする機能をもたせるが、マイクロコンピュータ
を内蔵させることにより計測時点より前のいくつかの計
測値を記憶しておき、最も新しい計測値と比較して異常
に高い値を示した時に、警報器又は被制御機器８に信号
を出すことにした方が高い信頼性が得られる。

〔考案の効果〕

半導体工場において連続的にリアルタイムで空気中の金
属イオン濃度を検出できるので、もし空気中の金属イオ
ンが急増した場合に、生産プロセスを中止することによ
り歩留りの低下を避けることができる。また、構成機器
も安価に入手することができるので、本考案の金属イオ
ン濃度モニタ装置のコストパフォーマンスは非常に高く
なる。本考案ではナトリウムイオンについてふれたが、
イオン電極を鉄イオン、カルシウムイオン、カリウムイ
オン、アルミニウムイオン用などに変更すれば、それぞ
れのイオンのモニタリングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例を示す構成要素と配置模式図
である。 １……イオン濃度測定容器 ２……純水供給装置（10……純水供給量調節バルブ） ３……多孔質板 ４……サンプリング空気導入パイプ（11……空気供給量
調節バルブ） ５……イオン電極 ６……オーバーフロー管 ７……イオンメータ ８……警報器又は被制御機器 ９……サンプリング空気用エアポンプ 12……クリーンルーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 岩宮 正治 東京都中央区京橋２丁目５番12号 東洋熱 工業株式会社内 審査官 小山 茂 (56)参考文献 特開 昭60−128347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−52776（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−175855（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】常時一定量の純水を容器へ供給する手段
   と、供給された純水の液面を一定に保つ手段と、金属イ
   オンを含有する気体を上記純水と接触させて該金属イオ
   ンを上記純水に溶解させる手段と、上記純水中の上記金
   属イオン濃度を検出する手段を有する気体中の金属イオ
   ン濃度検出装置であって、上記金属イオンを含有する気
   体を多孔質体を介して上記純水と接触させるとともに上
   記純水の液面直下に多孔質板を設け、さらに上記容器中
   の純水に超音波振動を与えることを特徴とする気体中の
   金属イオン濃度検出装置。
2. 【請求項２】上記金属イオンを含有する気体を上記純水
   と接触させて該金属イオンを上記純水に溶解させる手段
   と、上記純水中の上記金属イオン濃度を検出する手段と
   を連動させることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項に記載した気体中の金属イオン濃度検出装置。
3. 【請求項３】上記金属イオンがナトリウムイオンである
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   した気体中の金属イオン濃度検出装置。
4. 【請求項４】検出した上記金属イオン濃度の変化量に応
   じて警報を発する手段を有し、該手段は濃度計測時点よ
   り前の時点の濃度計測値を記憶し、最も新しい計測値と
   記憶された前の計測値とを比較して所定値以上の差があ
   る場合に警報手段に信号を発するように構成したマイク
   ロコンピュータを含むことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載した気体中の金属イオン濃度検出
   装置。