JPH0989734A - 気中不純物捕集装置、気中不純物測定装置、および、気中不純物捕集方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気中不純物の捕集効率を高める。 【解決手段】 ピストン３２が上死点から所定位置Ａま
で移動する期間に第１電磁弁３５が開放され、吸気管３
３からシリンダ３１内へ気体が吸入される。その後、第
１電磁弁３５は閉塞し、ピストン３２が下死点へいたる
までに気体は露点以下にまで断熱膨張する。ピストン３
２が下死点を通過し、上死点へと向かう際に、シリンダ
３１内に生じた結露液がピストン３２によって掃引され
る。ピストン３２が所定位置Ｂから上死点へと向かう間
に、第２電磁弁３６が開放され、結露液は排気管３４へ
と排出される。結露液には気体中の不純物が混入してい
る。ピストン３２の運動によって気体が強制的に吸引さ
れ、しかも、熱の伝達によらずに断熱膨張によって気体
全体が一気に冷却されるので、不純物の捕集の効率が高
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハプ
ロセスにおける雰囲気中の不純物の分析に好適な気中不
純物捕集装置および方法、並びに気中不純物測定装置に
関し、特に、捕集効率および分析作業の能率を高めるた
めの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハプロセスでは、ウェハを取
り巻く雰囲気の中に、例えばミスト状の塩酸、フッ酸、
アンモニアなどの微量の不純物が含まれていると、この
不純物がウェハに付着することによってウェハが汚染さ
れ、その結果、ウェハに作り込まれるデバイスに悪影響
が現れることがある。

【０００３】また、半導体ウェハプロセスだけでなく、
例えば化学薬品製造プロセス、腐食性ガス製造プロセス
等においても同様に、ガス中に不純物が存在すると、製
造物にこの不純物が付着し製造物の劣化が引き起こされ
る場合がある。これらの悪影響を防止するためには、ま
ず、気体中の不純物を捕集し、さらに分析することによ
って、その発生源を突き止めることが必要とされる。

【０００４】図１１は、この目的に使用される従来の気
中不純物捕集方法の一例を示す説明図である。この方法
は、いわゆる放置純水法として知られるもっとも単純な
方法である。すなわち、上面開放の容器１０１に所定量
の超純水１０２を蓄え、例えばクリーンルーム内におい
て、気流が容器１０１の開放された上面に向かうような
測定場所を選んで設置し、所定の時間放置しておく。放
置されている間に、気体中の不純物１０３が気流に乗っ
て超純水１０２の中に取り込まれるので、超純水１０２
の中には不純物１０３が徐々に蓄積される。

【０００５】放置が終了した後、イオンクロマトアナラ
イザ、ＩＣＰプラズマ発光分析器、原子吸光分析器など
の分析装置に、容器１０１の中の超純水１０２を入力す
ることによって、超純水１０２の中の不純物１０３の分
析を定性的あるいは定量的に実行する。

【０００６】図１２は、純水バブリング法として知られ
る気中不純物捕集方法を実施するための従来装置の構成
を示す断面図である。図１２において、１１１は容器、
１１２は吸気ポンプ、１１３は排気ポンプ、１１４は超
純水、１１５はバブラ、１１６は吸気管、そして、１１
７は排気管である。容器１１１は汚染されていないこと
が必要である。

【０００７】この装置を用いて気中不純物を捕集するに
は、まず、吸気ポンプ１１２、排気ポンプ１１３をとも
に起動する。そうすると、捕集すべき気体が吸気管１１
６へ吸入され、バブラ１１５へと送出される。吸入され
た気体はバブラ１１５の働きによって、超純水１１４の
中をバブリングしつつ通過する。そして、超純水１１４
を抜け出た気体は、排気ポンプ１１３の働きによって、
排気管１１７を通して外部へと排出される。

【０００８】バブリングの過程で、気体中に含まれる不
純物が、超純水１１４の中に取り込まれる。所定の時
間、装置を動作させることによって、超純水１１４の中
に気体中の不純物を蓄積する。その後、超純水１１４を
イオンクロマトアナライザなどの分析装置に入力するこ
とによって、不純物の分析を実行する。

【０００９】図１３は、気中不純物捕集方法を実施する
ための従来装置のさらに別の例を示す正面断面図であ
る。この装置は、冷却ミスト捕集器として知られるもの
である。図１３において、１１は捕集部材として機能す
る半導体ウェハ、１２はステージ、１３は捕集部材を吸
着するためにステージ１２の上面に設けられた吸着溝、
１４はステージ１２の表面（上面）温度を測定する熱電
対、１５はステージ１２を冷却する熱電半導体素子、１
６は熱電半導体素子１５と冷却用の乾空との間の熱伝達
を高めるためのフィン、１７はフィン１６に乾空を吹き
付けるための配管、１８は吹き付けられた乾空を外部へ
排出するための排気管、１９は半導体ウェハ１１をステ
ージ１２へと吸着させるために吸着溝１３内を減圧する
減圧ポンプ、２０は熱電対１４および熱電半導体素子１
５を制御する制御装置、２１は配管１７に介挿され乾空
の圧力を調整する圧力調整弁、そして、２２は容器であ
る。

【００１０】ステージ１２、熱電半導体素子１５、およ
びフィン１６は容器２２に収納され、特にステージ１２
は容器２２の側壁に密着固定されている。さらに、配管
１７および排気管１８は容器２２の側壁に連結されてい
る。

【００１１】この装置は、配管１７の一端に乾空を供給
する装置を接続して使用される。また、半導体ウェハ１
１には、切出しおよび研磨後でデバイスの形成前のもの
（いわゆる「ベアウェハ」）が使用される。そして、半
導体ウェハ１１の表面は、鏡面状に研磨が施されてい
る。試料捕集材として半導体ウェハ１１が使用されるの
は、鏡面仕上げが施された部材として容易に入手可能で
あるためである。半導体ウェハ１１は、減圧ポンプ１９
の働きでステージ１２へと吸着保持されるので、減圧ポ
ンプ１９を停止させることによって容易にステージ１２
から取り外して、洗浄等を行うことが可能である。すな
わち、半導体ウェハ１１は脱着自在である。

【００１２】この装置を使用するには、まず、減圧ポン
プ１９を作動させることによって、半導体ウェハ１１を
ステージ１２へと吸着保持する。つぎに、制御装置２０
を作動させることによって、熱電半導体素子１５に電力
を供給する。その結果、ステージ１２が冷却されると同
時に、フィン１６が加熱される。また、外部の乾空供給
装置を作動させることによって配管１７に乾空を供給
し、この乾空をフィン１６へ吹き付けることによって、
フィン１６を冷却する。その結果、ステージ１２の温度
が降下する。

【００１３】ステージ１２の表面の温度は熱電対１４に
よってモニタされており、この温度が気中水分の露点以
下を維持するように、制御装置２０によって熱電半導体
素子１５の動作が制御される。このため、半導体ウェハ
１１の表面において周囲の気体中の水分が結露する。こ
のとき、気体中の不純物が結露液に混じって半導体ウェ
ハ１１の表面に付着する。

【００１４】所定の時間にわたって装置を動作させた後
に、装置を停止させ、半導体ウェハ１１をステージ１２
から取り外して加熱する。そうして、半導体ウェハ１１
の表面に付着した結露液の水分を蒸発させ、不純物だけ
を表面に残す。その後、分析装置にかけることによっ
て、表面上の不純物の分析が行われる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置および方法
は、以上のように構成され実施されるので、つぎのよう
な問題点を有していた。まず、図１１の方法では、単純
であるという利点はあるものの、必要量の気中不純物の
捕集を完了するまでに、長時間を要するという問題点が
あった。また、図１２の方法では、図１１の方法よりは
捕集効率が良好であるが、なお数日間という長時間を要
するという問題点があった。また、図１３の装置では、
半導体ウェハ１１を加熱することによって結露液の水分
を蒸発させる工程を必要とするために、不純物の分析作
業の能率が悪いという問題点があった。

【００１６】この発明は、従来の装置および方法におけ
る上記した問題点を解消するためになされたもので、気
中不純物の捕集効率の高い気中不純物捕集技術を得るこ
とを第１の目的としており、分析作業の能率を高め得る
気中不純物捕集技術および気中不純物測定技術を得るこ
とを第２の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明の気中不純物
捕集装置は、冷媒を流すための冷媒配管と、当該冷媒配
管に介挿される冷媒吸入ポンプと、前記冷媒配管の下方
に取り付けられ当該冷媒配管の表面に生じる結露液を自
然落下によって収集するための受け皿と、を備え、前記
受け皿の底部には、収集された結露液を排出する排出口
が設けられており、前記冷媒配管および前記受け皿のそ
れぞれの少なくとも表面が、フッ素樹脂から成ることを
特徴とする。

【００１８】好ましくは、前記冷媒配管はコイル状に形
成されている。

【００１９】第２の発明の装置は、平坦面に溝が設けら
れたステージと、前記ステージの平坦面に載置される捕
集部材と、前記ステージを冷却する冷却手段と、前記溝
を減圧することによって前記捕集部材を前記ステージに
吸着保持する減圧手段と、を備える気中不純物捕集装置
において、前記捕集部材が前記ステージに当接する主面
とは反対側にフィンを備えることを特徴とする。

【００２０】第３の発明の装置は、第２の発明の気中不
純物捕集装置において、前記捕集部材の少なくとも外側
に露出する表面が、フッ素樹脂から成ることを特徴とす
る。

【００２１】第４の発明の気中不純物捕集装置は、シリ
ンダと、当該シリンダ内に密着して摺動可能なピストン
と、前記シリンダに連通する吸気管および排気管と、こ
れらの吸気管および排気管にそれぞれ介挿される第１弁
および第２弁と、前記ピストンを前記シリンダ内で往復
運動させる駆動手段と、前記第１弁および前記第２弁を
それぞれ制御する制御手段とを備え、前記吸気管および
前記排気管は、いずれも、前記ピストンが上死点にある
ときを除いては当該ピストンによって閉塞されず、しか
も、前記シリンダ内に生じる結露液が前記排気管に収集
可能で前記吸気管には逆流しないような位置において前
記シリンダ内へ開口しており、前記制御手段は、前記ピ
ストンが上死点に達すると前記第１弁を開放するととも
に前記第２弁を閉塞し、前記ピストンが上死点から下死
点へと移動する過程で第１の所定位置に達したときに前
記第１弁を閉塞し、前記ピストンが下死点から上死点へ
と移動する過程で第２の所定位置に達したときに前記第
２弁を開放し、前記第１の所定位置は、前記吸気管から
前記シリンダ内に吸入される気体が、前記ピストンが下
死点に達するまでに、露点以下にまで断熱膨張可能な位
置に設定されていることを特徴とする。

【００２２】第５の発明の装置は、気中不純物捕集装置
であって、水を貯留可能な水槽と、当該水槽内を通過す
るように設けられた吸気管と、当該吸気管に介挿される
吸気ポンプと、を備え、前記吸気管は、前記水槽内で下
方に湾曲した部分を有しており、前記気中不純物捕集装
置は、前記湾曲した部分の最下部に連通し前記水槽の外
部へと導かれる結露液回収管と、当該結露液回収管に介
挿される弁と、をさらに備えることを特徴とする。

【００２３】第６の発明の気中不純物捕集装置は、水を
貯留可能で密閉された水槽と、当該水槽の上方部分に開
口する吸気管および脱気管と、これらの吸気管および脱
気管にそれぞれ介挿される吸気弁および脱気弁と、前記
吸気管および前記脱気管にそれぞれ介挿される吸気ポン
プおよび脱気ポンプと、を備えることを特徴とする。

【００２４】第７の発明の気中不純物捕集装置は、冷却
ミスト捕集器と、当該冷却ミスト捕集器を保持する保持
台と、を備え、前記冷却ミスト捕集器は、平坦面に溝が
設けられたステージと、当該ステージの平坦面に載置さ
れる平板状の捕集部材と、前記ステージを冷却する冷却
手段と、前記溝を減圧することによって前記捕集部材を
前記ステージに吸着保持する減圧手段と、を備え、前記
保持台は、前記捕集部材の主面が傾斜するように前記冷
却ミスト捕集器を保持することを特徴とする。

【００２５】好ましくは、前記保持台は固定台と可動台
とを備えており、前記冷却ミスト捕集器は前記可動台に
保持されており、当該可動台は前記固定台に鉛直方向に
摺動可能に支持されている。

【００２６】第８の発明の装置は、平坦面に溝が設けら
れたステージと、当該ステージの平坦面に載置される平
板状の捕集部材と、前記ステージを冷却する冷却手段
と、前記溝を減圧することによって前記捕集部材を前記
ステージに吸着保持する減圧手段と、を備える気中不純
物捕集装置において、前記捕集部材の前記ステージに当
接する主面とは反対側の主面を掃引可能なワイパーと、
当該ワイパーを駆動する駆動手段と、前記捕集部材の周
囲に沿って設置され一部に排出口が設けられた溝と、を
さらに備える。

【００２７】第９の発明の気中不純物測定装置は、第
１、第４、第５、第７または第８の発明の気中不純物捕
集装置と、液中に混入する不純物を分析可能な分析装置
と、前記気中不純物捕集装置と前記分析装置とを連結す
る配管と、当該配管に介挿されるポンプと、を備え、前
記配管は、前記気中不純物捕集装置で捕集された結露液
を前記分析装置へ入力するように連結されていることを
特徴とする。

【００２８】第１０の発明の方法は、気体中の不純物を
捕集する方法であって、超純水を密閉水槽内に貯留する
工程と、前記密閉水槽内を減圧することによって前記超
純水を脱気する脱気工程と、当該脱気工程後に前記気体
を前記超純水に吹き付ける工程と、を備える。

【００２９】

【発明の実施の形態】

＜実施の形態１＞図１は、実施の形態１の気中不純物捕
集装置の構成を示す正面断面図である。図１において、
１はコイル状に形成されたフッ素樹脂製の冷媒配管、２
は冷媒吸入ポンプ、３はフッ素樹脂製の受け皿、４はフ
ッ素樹脂製の捕集容器、５は冷却媒体（冷媒）、そし
て、６は気体中の不純物である。受け皿３の底部には、
排出口７が設けられている。また、この装置を使用する
際には、外部の冷媒供給装置が冷媒配管１に接続され
る。

【００３０】この装置はつぎのように動作する。まず、
冷媒吸入ポンプ２を起動することによって、冷媒配管１
の中に冷媒を流す。その結果、冷媒配管１が冷却される
ので、冷媒配管１の表面には、装置の周囲の気体中の水
分が結露して得られる結露液が付着する。この結露液に
は気中の不純物が混入している。結露液は冷媒配管１の
表面からさらに受け皿３へと自然落下し、排出口７を通
過して最終的に捕集容器４へと収集される。収集された
結露液をイオンクロマトアナライザなどの分析装置へ入
力することによって、気中不純物の分析が行われる。

【００３１】この装置は、以上のように構成され動作す
るので、従来の放置純水法（図１１）、あるいは、純水
バブリング法（図１２）に比べて捕集の効率が高いとい
う利点がある。しかも、結露液は捕集容器４へと収集さ
れるので、図１３の従来装置のように加熱工程を必要と
しない。すなわち、分析作業の能率が良好であるという
利点がある。

【００３２】また、装置の各部材がフッ素樹脂で構成さ
れるので、これらの部材が汚染され難いために、洗浄に
要する手間を軽減することができるという利点がある。
なお、装置の各部材の外側に露出する表面のみをフッ素
樹脂で構成しても同様の利点を得ることができる。

【００３３】＜実施の形態２＞図２は、実施の形態２の
気中不純物捕集装置の外観斜視図である。また、図３
は、この装置の正面断面図である。これらの図におい
て、図１３に示した従来装置と同一部分には同一符号を
付して、その詳細な説明を略する。この装置では、ステ
ージ１２の上に、フッ素樹脂製の捕集部材２３が吸着保
持される。ステージ１２への吸着が良好なように捕集部
材２３の底面は平坦であり、他方の上面には捕集効率を
高めるためのフィンが配列している。

【００３４】以上のように、この装置では、捕集部材２
３の上面にフィンが設けられているので、短時間で多量
の結露液が捕集部材２３に付着する。すなわち、図１３
に示した従来装置に比べて、捕集効率が高いという利点
がある。

【００３５】また、多量の結露液が短時間で得られるの
で、加熱工程によって結露液の水分を蒸発させる必要が
ない。すなわち、捕集部材２３をステージ１２から外し
た後に傾斜させるなどの方法によって、捕集部材２３に
付着した結露液を別途準備された捕集容器に収集し、イ
オンクロマトアナライザなどの分析装置に直接入力する
ことで分析を実行することができる。すなわち、分析作
業の能率が高いという利点がある。

【００３６】捕集部材２３がフッ素樹脂で構成されるの
で、結露液は捕集部材２３の表面から捕集容器へと円滑
に移動する。また、捕集部材２３が汚染され難いので、
洗浄に要する手間を軽減することができるという利点が
ある。なお、捕集部材２３の外側に露出する表面のみを
フッ素樹脂で構成しても同様の利点を得ることができ
る。

【００３７】＜実施の形態３＞図４は、実施の形態３の
気中不純物捕集装置の構成を示す断面図である。図４に
おいて、３１はシリンダ、３２はシリンダ３１の内壁に
密着して摺動するピストン、３３はシリンダ３１に連通
する吸気管、３４は同じくシリンダ３１に連通する排気
管、３５は吸気管３３を開閉する第１電磁弁、３６は排
気管３４を開閉する第２電磁弁、３７は排気管３４の端
部に設置された捕集容器、４２はクランク、３８はクラ
ンク４２の回転をピストン３２の往復運動へ転換する連
接棒、３９はクランク４２を回転駆動するステッピング
モータ、４０はコンピュータを内蔵し電磁弁３５、３６
およびステッピングモータ３９の動作を制御する制御装
置、そして、４１は制御装置４０と電磁弁３５，３６お
よびステッピングモータ３９とを接続する配線である。

【００３８】吸気管３３および排気管３４は、いずれも
シリンダ３１の頭部（ピストン３２の頭部に対向する壁
面）ないしその近傍に開口しており、しかも、シリンダ
３１は水平に設置され、吸気管３３はシリンダ３１の頭
部の上方部分（鉛直方向に沿った上方部分）に開口し、
排気管３４はシリンダ３１の側壁の下方部分（鉛直方向
に沿った下方部分）に開口している。すなわち、吸気管
３３および排気管３４はいずれも、少なくともピストン
３２が上死点にあるとき以外は、ピストン３２によって
閉塞されず、しかも、シリンダ内に生じる結露液が、排
気管３４に収集可能で、吸気管３３には逆流しないよう
に構成されている。

【００３９】この装置はつぎのように動作する。ステッ
ピングモータ３９が制御装置４０の指示にもとづいて回
転し、それにともなってクランク４２および連接棒３８
の働きによってピストン３２がシリンダ３１の中で往復
運動する。ステッピングモータ３９が制御装置４０の指
示で動作するために、制御装置４０はピストン３２の位
置を常時把握可能である。

【００４０】ピストン３２が上死点に達すると、制御装
置４０は第１電磁弁３５を開放し第２電磁弁３６を閉塞
する。ピストン３２が上死点からある程度離れた所定位
置Ａに達すると、制御装置４０は第１電磁弁３５を閉塞
する。すなわち、ピストン３２が上死点から所定位置Ａ
の間を移動する期間に、吸気管３３を通じて気体がシリ
ンダ３１の内部に吸入される。そして、ピストン３２が
所定位置Ａに達した後、下死点へ達するまでの期間で
は、シリンダ３１の内部は断熱膨張し、吸入された気体
の圧力および温度は低下してゆく。この過程のなかで、
気体の結露が引き起こされる。

【００４１】ピストン３２は下死点を経過した後は、シ
リンダ３１の内部に生じた結露液を集めつつ、上死点へ
と向かう。そして、上死点からある程度離れた所定位置
Ｂに達すると、制御装置４０は第２電磁弁３６を開放す
る。その結果、気体とともに結露液がシリンダ３１の内
部から排気管３４へと排出される。そして、排出された
結露液は捕集容器３７へと収集される。ピストン３２の
往復動作に同期して、以上の動作が反復される。

【００４２】この装置は、以上のように気体を強制的に
吸引し、しかも、熱の伝達によらずに断熱膨張によって
気体の全体が一気に冷却されることで結露が引き起こさ
れるので、従来の放置純水法（図１１）、純水バブリン
グ法（図１２）のみでなく、従来の冷却ミスト捕集器
（図１３）に比べても捕集の効率が高いという利点があ
る。しかも、結露液は、捕集容器３７へと収集されるの
で、図１３の従来装置のように加熱工程を必要としな
い。すなわち、分析作業の能率が良好であるという利点
がある。

【００４３】なお、クランク４２を駆動する手段として
ステッピングモータ３９を用いる例を示したが、ステッ
ピングモータ３９に代わって通常のモータを使用し、ピ
ストンの位置を検出する位置センサを別途設置して、制
御装置４０がこの位置センサの出力に応答して電磁弁３
５，３６を制御するように構成してもよい。

【００４４】＜実施の形態４＞図５は、実施の形態４の
気中不純物捕集装置の構成を示す正面断面図である。図
５において、５０は気体を吸入するための吸気管、５１
は吸気ポンプ、５２は氷水、５３は氷水を貯留する水
槽、５４は結露液回収管、５５はバルブコック、そし
て、５６は捕集容器である。吸気管５０は水槽５３の内
側において、Ｕ字型に湾曲しており、しかも、結露液回
収管５４は吸気管５０の最下部に連結されている。

【００４５】この装置はつぎのように動作する。吸気ポ
ンプ５１を起動させると、吸気管５０には気体が吸入さ
れる。吸入された気体は、氷水５２によって露点まで冷
却され、吸気管５０の内部で結露する。そして、結露液
は吸気管５０の内壁を伝ってその底部へと移動する。結
露液回収管５４は吸気管５０の底部に連結されているの
で、底部へ移動した結露液はさらに結露液回収管５４へ
と移動する。

【００４６】バルブコック５５は、あらかじめ閉塞され
ている。このため、結露液は結露液回収管５４の内部に
蓄積される。そして、結露液が適度な量に溜まったら、
バルブコック５５を開放することによって、蓄積された
結露液を捕集容器５６へと収集する。収集された結露液
は、イオンクロマトアナライザなどの分析装置に入力さ
れて、気体中の不純物の分析が行われる。

【００４７】この装置は、以上のように気体を強制的に
吸引し、冷却によって結露を促すので、従来の放置純水
法（図１１）、純水バブリング法（図１２）のみでな
く、従来の冷却ミスト捕集器（図１３）に比べても捕集
の効率が高いという利点がある。しかも、結露液は、捕
集容器５６へと収集されるので、図１３の従来装置のよ
うに加熱工程を必要としない。すなわち、分析作業の能
率が良好であるという利点がある。

【００４８】また、冷却は氷水という手軽に入手可能な
材料を用いて行われ、超純水などの高価な材料を必要と
しない。加えて、装置の構成が単純であり、容易に組立
可能であるという利点がある。

【００４９】＜実施の形態５＞図６は、実施の形態５の
気中不純物捕集装置の構成を示す正面断面図である。図
６において、６２は超純水、６１は超純水６２を貯留可
能な水槽、６３は脱気管、６４は吸気管、６５は脱気ポ
ンプ、６６は吸気ポンプ、６７は脱気弁、そして、６８
は吸気弁である。水槽６１に連通する吸気管６４および
脱気管６３は、水槽６１の上方部分において開口してい
る。

【００５０】この装置はつぎのように動作する。まず、
水槽６１の中に所定量の超純水６２を入れておく。超純
水６２の量は、水面が脱気管６３および吸気管６４の開
口部よりも下方に位置するように調節される。そうし
て、吸気弁６８を閉塞したままで、脱気ポンプ６５を起
動させ脱気弁６７を開放することによって、水槽６１の
内部を減圧する。そうすることによって、超純水６２を
脱気する。すなわち、超純水６２の中にはじめに溶け込
んでいる気体を除去する。

【００５１】脱気が完了すると、吸気弁６８を開放し、
吸気ポンプ６６を起動することによって、気体を吸気管
６４へと吸入する。吸入された気体は、吸気管６４の開
口端から超純水６２の水面へ向かって吹き付けられる。
超純水６２は、脱気されているために、脱気された分量
の気体を容易に吸収する。気体を吸収した超純水６２
は、イオンクロマトアナライザなどの分析装置に入力さ
れ、気体中の不純物の分析が行われる。

【００５２】この装置では、以上のように気体を吸収す
べき超純水をあらかじめ脱気するので、相当量の気体の
吸収が円滑に進行する。すなわち、従来の放置純水法
（図１１）、純水バブリング法（図１２）に比べて、捕
集効率が高く、しかも、捕集に要する時間が短縮される
という利点がある。

【００５３】＜実施の形態６＞図７は、実施の形態６の
気中不純物捕集装置の構成を示す正面図である。図７に
おいて、７０は図１３に示した従来の冷却ミスト捕集
器、７１は冷却ミスト捕集器７０を保持する保持台、そ
して、７４は捕集容器である。また、保持台７１は、固
定台７３と可動台７２とを備えており、可動台７２は鉛
直方向にスライド可能に固定台７３に支持されている。
そして、冷却ミスト捕集器７０は、その上面に設けられ
た半導体ウェハ１１が傾斜するように可動台７２に固定
されている。また、捕集容器７４は、傾斜する半導体ウ
ェハ１１の下端の下方に位置するように設置される。

【００５４】この装置はつぎのように動作する。冷却ミ
スト捕集器７０を動作させると、半導体ウェハ１１の表
面には、周囲の気体中の水分が結露する。そして、気体
中の不純物が、結露液に混じって半導体ウェハ１１の表
面に付着する。半導体ウェハ１１が傾斜しているため
に、不純物が混入する結露液は、半導体ウェハ１１の表
面を伝わって、その下端から捕集容器７４へと自然落下
する。このようにして、半導体ウェハ１１の表面の結露
液は、捕集容器７４へと蓄積される。捕集容器７４に収
集された結露液は、イオンクロマトアナライザなどの分
析装置へ入力され、気体中の不純物の分析が行われる。

【００５５】この装置では、以上のように、半導体ウェ
ハ１１の表面に生じた結露液が捕集容器７４へと収集さ
れるので、図１３の従来装置のように加熱工程を必要と
しない。すなわち、分析作業の能率が良好であるという
利点がある。また、可動台７２が鉛直方向にスライド可
能であるために、捕集容器７４のサイズ等に合わせて、
冷却ミスト捕集器７０の高さを自在に調節することが可
能である。

【００５６】＜実施の形態７＞図８は、実施の形態７の
気中不純物捕集装置の構成を示す外観斜視図である。こ
の装置は、図１３の従来の冷却ミスト捕集器７０と付属
の部材とによって構成されている。すなわち、冷却ミス
ト捕集器７０の容器２２の外側壁にワイパー駆動モータ
８１が取り付けられている。このワイパー駆動モータ８
１は、半導体ウェハ１１の表面を拭うワイパー８２に連
結し、ワイパー８２を反復的に回動させる。

【００５７】また、容器２２の外側壁の上端部には、半
導体ウェハ１１の外周に沿うように溝８３が取り付けら
れている。そして、溝８３の一部には排出口として機能
する切り込み８４が設けられている。装置を使用する際
には、捕集容器８５が切り込み８４の直下に設置され
る。

【００５８】この装置はつぎのように動作する。冷却ミ
スト捕集器７０を動作させると、半導体ウェハ１１の表
面には、周囲の気体中の水分が結露する。そして、気体
中の不純物が、結露液に混じって半導体ウェハ１１の表
面に付着する。付着する結露液がある程度の量まで達す
ると、ワイパー駆動モータ８１を起動してワイパー８２
を回動させる。

【００５９】その結果、半導体ウェハ１１の表面に付着
した結露液はワイパー８２の作用で溝８３へと掃き出さ
れる。そして、掃き出された結露液は溝８３を伝わっ
て、切り込み８４から捕集容器８５へと自然落下する。
このようにして、半導体ウェハ１１の表面の結露液は、
捕集容器８５へと蓄積される。捕集容器８５に収集され
た結露液は、イオンクロマトアナライザなどの分析装置
へ入力され、気体中の不純物の分析が行われる。

【００６０】この装置では、以上のように、半導体ウェ
ハ１１の表面に生じた結露液が捕集容器８５へと収集さ
れるので、図１３の従来装置のように加熱工程を必要と
しない。すなわち、分析作業の能率が良好であるという
利点がある。

【００６１】＜実施の形態８＞図９は、実施の形態８の
気中不純物測定装置の構成を示す図である。この装置
は、実施の形態６の気中不純物捕集装置９１（図７）と
イオンクロマトアナライザ９３とを配管９２で連結する
ことによって構成されている。すなわち、気中不純物捕
集装置９１に備わる捕集容器７４の底部には、配管９２
の一端が連結されており、配管９２の他端はイオンクロ
マトアナライザ９３の入力に連結されている。そして、
配管９２には電動ポンプ９４が介挿されている。

【００６２】この装置はつぎのように動作する。気中不
純物捕集装置９１を動作させると、捕集容器７４に結露
液が収集される。捕集容器７４にある程度の量の結露液
が蓄積されると、イオンクロマトアナライザ９３と電動
ポンプ９４とを起動する。すると、捕集容器７４に蓄積
された結露液が、配管９２を伝わってイオンクロマトア
ナライザ９３へと入力される。そうして、結露液に混入
した気体中の不純物の分析が行われる。

【００６３】この装置では、以上のように、気中不純物
捕集装置９１によって捕集された結露液が、自動的にイ
オンクロマトアナライザ９３へと送出される。このた
め、分析に要する時間および手間が短縮され、分析が能
率よく行われ得る。

【００６４】＜実施の形態９＞図１０は、実施の形態９
の気中不純物測定装置の構成を示す図である。この装置
は、実施の形態４の気中不純物捕集装置９６（図５）と
イオンクロマトアナライザ９３とを配管９２で連結する
ことによって構成されている。すなわち、気中不純物捕
集装置９６に備わる結露液回収管５４には、配管９２の
一端が連結されており、配管９２の他端はイオンクロマ
トアナライザ９３の入力に連結されている。そして、配
管９２には電動ポンプ９４が介挿されている。

【００６５】この装置はつぎのように動作する。バルブ
コック５５を閉塞して気中不純物捕集装置９６を動作さ
せると、結露液回収管５４等に結露液が蓄積される。あ
る程度の量の結露液が蓄積されると、イオンクロマトア
ナライザ９３と電動ポンプ９４とを起動するとともに、
バルブコック５５を開放する。すると、蓄積された結露
液が、配管９２を伝わってイオンクロマトアナライザ９
３へと入力される。そうして、結露液に混入した気体中
の不純物の分析が行われる。

【００６６】この装置では、以上のように、気中不純物
捕集装置９６によって捕集された結露液が、自動的にイ
オンクロマトアナライザ９３へと送出される。このた
め、分析に要する時間および手間が短縮され、分析が能
率よく行われ得る。

【００６７】＜その他の実施の形態＞実施の形態８、９
では、それぞれ、気中不純物捕集装置９１、９６とイオ
ンクロマトアナライザ９３とを連結した例を示したが、
他の気中不純物捕集装置、例えば実施の形態３または７
の気中不純物捕集装置とイオンクロマトアナライザ９３
とを連結して構成してもよい。このように構成された装
置によっても、分析に要する時間および手間が短縮さ
れ、分析が能率よく行われ得る。また、分析装置として
イオンクロマトアナライザ９３を例示したが、他の分析
装置、例えば、ＩＣＰプラズマ発光分析器、原子吸光分
析器などであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の気中不純物捕集装置の正面断
面図である。

【図２】 実施の形態２の気中不純物捕集装置の外観斜
視図である。

【図３】 図２の装置の正面断面図である。

【図４】 実施の形態３の気中不純物捕集装置の断面図
である。

【図５】 実施の形態４の気中不純物捕集装置の正面断
面図である。

【図６】 実施の形態５の気中不純物捕集装置の正面断
面図である。

【図７】 実施の形態６の気中不純物捕集装置の正面図
である。

【図８】 実施の形態７の気中不純物捕集装置の外観斜
視図である。

【図９】 実施の形態８の気中不純物測定装置の構成を
示す図である。

【図１０】 実施の形態９の気中不純物測定装置の構成
を示す図である。

【図１１】 従来方法を説明する図である。

【図１２】 従来装置の構成を示す断面図である。

【図１３】 別の従来装置の正面断面図である。

【符号の説明】

１ 冷媒配管、２ 冷媒吸入ポンプ、３ 受け皿、７
排出口、１１ 半導体ウェハ（捕集部材）、１２ ステ
ージ、１３ 吸着溝（溝）、１５ 熱電半導体素子（冷
却手段）、１９ 減圧ポンプ（減圧手段）、２３ 捕集
部材、３１ シリンダ、３２ ピストン、３３ 吸気
管、３４ 排気管、３５ 第１電磁弁（第１弁）、３６
第２電磁弁（第２弁）、３９ ステッピングモータ
（駆動手段）、４０ 制御装置（制御手段）、Ａ 所定
位置（第１の所定位置）、Ｂ 所定位置（第２の所定位
置）、５０ 吸気管、５１ 吸気ポンプ、５３ 水槽、
５４結露液回収管、５５ バルブコック（弁）、６１
水槽、６３ 脱気管、６４吸気管、６５ 脱気ポンプ、
６６ 吸気ポンプ、６７ 脱気弁、６８ 吸気弁、７０
冷却ミスト捕集器、７１ 保持台、８１ ワイパー駆
動モータ（駆動手段）、８２ ワイパー、８３ 溝、８
４ 切り込み（排出口）、９１ 気中不純物捕集装置、
９２ 配管、９３ イオンクロマトアナライザ（分析装
置）、９４電動ポンプ（ポンプ）、９６ 気中不純物捕
集装置。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を流すための冷媒配管と、当該冷媒
   配管に介挿される冷媒吸入ポンプと、前記冷媒配管の下
   方に取り付けられ当該冷媒配管の表面に生じる結露液を
   自然落下によって収集するための受け皿と、を備え、前
   記受け皿の底部には、収集された結露液を排出する排出
   口が設けられており、前記冷媒配管および前記受け皿の
   それぞれの少なくとも表面が、フッ素樹脂から成ること
   を特徴とする気中不純物捕集装置。
2. 【請求項２】 平坦面に溝が設けられたステージと、前
   記ステージの平坦面に載置される捕集部材と、前記ステ
   ージを冷却する冷却手段と、前記溝を減圧することによ
   って前記捕集部材を前記ステージに吸着保持する減圧手
   段と、を備える気中不純物捕集装置において、前記捕集
   部材が前記ステージに当接する主面とは反対側にフィン
   を備えることを特徴とする気中不純物捕集装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の気中不純物捕集装置に
   おいて、前記捕集部材の少なくとも外側に露出する表面
   が、フッ素樹脂から成ることを特徴とする気中不純物捕
   集装置。
4. 【請求項４】 シリンダと、当該シリンダ内に密着して
   摺動可能なピストンと、前記シリンダに連通する吸気管
   および排気管と、これらの吸気管および排気管にそれぞ
   れ介挿される第１弁および第２弁と、前記ピストンを前
   記シリンダ内で往復運動させる駆動手段と、前記第１弁
   および前記第２弁をそれぞれ制御する制御手段とを備
   え、 前記吸気管および前記排気管は、いずれも、前記ピスト
   ンが上死点にあるときを除いては当該ピストンによって
   閉塞されず、しかも、前記シリンダ内に生じる結露液が
   前記排気管に収集可能で前記吸気管には逆流しないよう
   な位置において前記シリンダ内へ開口しており、 前記制御手段は、前記ピストンが上死点に達すると前記
   第１弁を開放するとともに前記第２弁を閉塞し、前記ピ
   ストンが上死点から下死点へと移動する過程で第１の所
   定位置に達したときに前記第１弁を閉塞し、前記ピスト
   ンが下死点から上死点へと移動する過程で第２の所定位
   置に達したときに前記第２弁を開放し、 前記第１の所定位置は、前記吸気管から前記シリンダ内
   に吸入される気体が、前記ピストンが下死点に達するま
   でに、露点以下にまで断熱膨張可能な位置に設定されて
   いることを特徴とする気中不純物捕集装置。
5. 【請求項５】 気中不純物捕集装置であって、水を貯留
   可能な水槽と、当該水槽内を通過するように設けられた
   吸気管と、当該吸気管に介挿される吸気ポンプと、を備
   え、 前記吸気管は、前記水槽内で下方に湾曲した部分を有し
   ており、 前記気中不純物捕集装置は、前記湾曲した部分の最下部
   に連通し前記水槽の外部へと導かれる結露液回収管と、
   当該結露液回収管に介挿される弁と、をさらに備えるこ
   とを特徴とする気中不純物捕集装置。
6. 【請求項６】 水を貯留可能で密閉された水槽と、当該
   水槽の上方部分に開口する吸気管および脱気管と、これ
   らの吸気管および脱気管にそれぞれ介挿される吸気弁お
   よび脱気弁と、前記吸気管および前記脱気管にそれぞれ
   介挿される吸気ポンプおよび脱気ポンプと、を備えるこ
   とを特徴とする気中不純物捕集装置。
7. 【請求項７】 冷却ミスト捕集器と、当該冷却ミスト捕
   集器を保持する保持台と、を備え、 前記冷却ミスト捕集器は、平坦面に溝が設けられたステ
   ージと、当該ステージの平坦面に載置される平板状の捕
   集部材と、前記ステージを冷却する冷却手段と、前記溝
   を減圧することによって前記捕集部材を前記ステージに
   吸着保持する減圧手段と、を備え、 前記保持台は、前記捕集部材の主面が傾斜するように前
   記冷却ミスト捕集器を保持することを特徴とする気中不
   純物捕集装置。
8. 【請求項８】 平坦面に溝が設けられたステージと、当
   該ステージの平坦面に載置される平板状の捕集部材と、
   前記ステージを冷却する冷却手段と、前記溝を減圧する
   ことによって前記捕集部材を前記ステージに吸着保持す
   る減圧手段と、を備える気中不純物捕集装置において、 前記捕集部材の前記ステージに当接する主面とは反対側
   の主面を掃引可能なワイパーと、当該ワイパーを駆動す
   る駆動手段と、前記捕集部材の周囲に沿って設置され一
   部に排出口が設けられた溝と、をさらに備える気中不純
   物捕集装置。
9. 【請求項９】 請求項１、請求項４、請求項５、請求項
   ７または請求項８に記載の気中不純物捕集装置と、液中
   に混入する不純物を分析可能な分析装置と、前記気中不
   純物捕集装置と前記分析装置とを連結する配管と、当該
   配管に介挿されるポンプと、を備え、 前記配管は、前記気中不純物捕集装置で捕集された結露
   液を前記分析装置へ入力するように連結されていること
   を特徴とする気中不純物測定装置。
10. 【請求項１０】 気体中の不純物を捕集する方法であっ
    て、超純水を密閉水槽内に貯留する工程と、前記密閉水
    槽内を減圧することによって前記超純水を脱気する脱気
    工程と、当該脱気工程後に前記気体を前記超純水に吹き
    付ける工程と、を備える気中不純物捕集方法。