JPH081484Y2 - パーティクルカウンター - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はパーティクルカウンターに関し、特に半導体
製造用の気体の如き可燃性，自燃性ガスに含まれる金属
粉や塵埃，霧滴等の微粒子（パーティクル）を計量する
のに適したパーティクルカウンターに関する。

〔従来の技術〕

近年進歩が著しい半導体製品では、その製品の品質を
向上せしめるため、半導体製品を製造する際に使用する
シラン，ジボラン，アルシン，ホスフィン等を含むガス
の純度が厳しくチェックされている。

その一つとして、これらのガス中に含まれるパーティ
クルの数量もまた厳しく制限されている。そしてこのパ
ーティクルの量を計量する装置、即ちパーティクルカウ
ンターとして、従来は第２図に示されているような、大
気中や室内の塵埃を観測するために開発された装置が使
用されていた。

即ち、上記パーティクルを計量する検出セル１には、
レーザ光等の強力なライトビームを発する光源Ｌと、こ
のライトビームがパーティクルによって散乱された光量
を受光する受光器Ｄとを備えた測定用の光学系が設けら
れるとともに、該検出セル１内には、その先端に狭隘な
開口2aを有する試料ガス導入管２と、該試料ガス導入管
２の開口2aと同軸上に沿って所定の間隙Ｓを隔てて対向
する開口3aを有する導出管３とが設けられている。この
導出管３は検出セル１外に伸びて、圧力緩衝用のガス溜
め４を経てポンプ５に連結されており、該ポンプ５の排
出口は、フィルター６を経てガス溜７に連結されてい
る。さらにガス溜７の出口には管８が連結され、管９及
び管10に二分されている。分岐した一方の管９は、流量
調整用ニードル弁11,流量計12を経て前記試料ガス導入
管２の周囲を囲繞し、その尖端が前記導入管２の開口2a
より先に延びて絞りノズル口13aを有するシース管13と
して配されている。このシース管13には、試料ガスの流
れを乱さないように一定流量のシースガスが流される。
一方前記分岐された他方の管10は、流量調整用ニードル
弁14及び流量計15経て開口16で大気に開放している。

以上のような従来のパーティクルカウンターは、次の
如く運転される。

まず、前記試料ガス導入管２を閉止した状態で、前記
管10に配したニードル弁14及び管９に配したニードル弁
11を所望開度に開き、前記ダイヤフラムポンプ５を作動
させて、管10の開口16より所望流量の空気又は窒素ガス
をシースガスとして系内に導入する。

この結果、ダイヤフラムポンプ５の吸引により、前記
管10より導入されたシースガスは、管９のニードル弁11
で系に必要な流量に調整された後、前記シース管13に導
かれ、その尖端の絞りノズル13aから検出セル１内に噴
出するとともに導出管３に吸引され、次いで前記ガス溜
め４を経てダイヤフラムポンプ５に吸入される。そして
ダイヤフラムポンプ５から吐出されたシースガスは、エ
アフィルター６を経てガス中の塵埃が除去された後、ガ
ス溜め７に導入される。そしてさらに管８を通って前記
管10より導入されるシースガスと合流し、管９を経て循
環される。

このようにして、前記経路に沿って流れるシースガス
量が一定流量に達したら、ニードル弁14を閉じて管10か
らのシースガスの導入を停止する。この結果、この装置
に導入されたシースガスは、ダイヤフラムポンプ５の作
動により、管９のニードル弁11,流量計12,シース管13,
検出セル1,導出管3,ガス溜め4,ダイヤフラムポンプ5,フ
ィルター6,ガス溜め7,管8,管９の経路を繰り返し循環す
る。この間、シースガスに同伴される塵埃は、前記フィ
ルター６により除去され、シースガス中の塵埃が低減化
されると共に、系内の汚れが洗浄される。そして所定の
無塵化が達成された後、前記試料ガス導入管２を開いて
試料ガスを検出セル１内に導入する。

試料ガスは、前記試料ガス導入管２の開口2aから、前
記シースガスに含まれた状態で検出セル１内に導入さ
れ、前記間隔Ｓを通過する時に光源Ｌの光を受ける。そ
して、このとき試料ガス中に含まれるパーティクルによ
って散乱する光を受光器Ｄで受光することによってパー
ティクルの数を測定する。パーティクル計量後の試料ガ
スは、シースガスと共に導出管３からガス溜め４を経て
ダイヤフラムポンプ５に吸引され、続いてエアフィルタ
ー６を通って含有するパーティクルが除去された後、前
記循環経路を通り、シースガスとしてシース管13へと送
給される。また、上記測定中、試料ガスの導入により、
系を循環するガスの量が次第に増加してくるので、適宜
ニードル弁14を開いてガスの一部を管10から放出する。

〔考案が解決しようとする課題〕

このような従来のパーティクルカウンターでは、上記
した通り、測定後にパーティクルを除去した試料ガスも
シースガスとして使用し、かつ循環使用するように閉じ
た流路を形成しているため、試料ガスとして空気のよう
な無害なガスを対象とした場合には有効に使用し得るも
のである。

しかしながら、前述の半導体製造に使用されるシラ
ン，アルシン，ホスフィン，ジボラン等を含むガスにお
いては、これらのガスが可燃性あるいは自燃性であるの
で、上記従来のパーティクルカウンターでは、空気（酸
素）が系内に残存すると、これらが酸化されて酸化固型
物を生成し、これがパーティクルとなって測定誤差の原
因となったり、さらには爆発を惹起する原因ともなる。

従って、上記半導体製造用ガス中のパーティクルを測
定するにあたっては、あらかじめ系内を真空にするか、
または系内に窒素ガス等の不活性ガスを流して空気を排
除し、系内を不活性雰囲気にする必要がある。しかし経
路が循環流路を形成していることから、空気を充分に排
除するには多くの時間（約24時間）を必要としていた。
このため少しでも時間を節減しようとすると、しばしば
上記危険を惹起することとなっていた。また、前記した
従来のパーティクルカウンターでは、測定後の試料ガス
をシースガスとして循環使用しているので、上記した半
導体製造用ガスの測定では、測定の進行にともない危険
なガスが流路に蓄積されるという問題もあった。

一方、近来の半導体製造にあたっては、使用するガス
中のパーティクルの存在によって製品の品質を損うこと
から、業界ではこれらガス中に含まれるパーティクルの
管理が益々厳しくなり、これを安全かつ作業よく管理す
ることができるパーティクルカウンターの出現が望まれ
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記した現状に鑑みなされたもので、その
特徴は、光源及び受光器を有する検出セルと、該検出セ
ルの壁を貫通して先端が検出セル内に開口する試料ガス
導入管と、一端が前記試料ガス導入管の開口と間隙を隔
てて相対向して開口し、他端が検出セルの壁を貫通する
ガス導出管と、該ガス導出管に連設する、吸引ポンプ及
び除害装置を有する排気管と、前記ガス導出管から分岐
した、放出弁を有するガス放出管と、前記検出セル内の
試料ガス導入管を囲繞し、その先端が前記試料ガス導入
管の開口より先方に位置してノズル状に狭隘に形成した
開口を設けたシース管と、該シース管にフィルターを介
して不活性ガスを供給する不活性ガス導入管と、前記排
気管の吸引ポンプを囲繞する不活性ガス雰囲気室とを備
えたことにある。

〔作用〕

本考案は、上記した特徴を有するパーティクルカウン
ターであって、窒素ガスの如き不活性ガスを、シース管
を介して検出セル内に流し、かつシラン等の半導体製造
用に使用する危険なガスを含む試料ガスを試料ガス導入
管より検出セル内に導入してパーティクルを測定し、パ
ーティクル測定後は、吸引ポンプによりガス導出管及び
排気管を介して吸引し、さらに除害装置を経て有害なガ
スを除去して大気に排出する。したがって、測定中は、
試料ガスが不活性ガスと同伴して排出され、かつ除害さ
れて大気に放出されるので、安全性が確保される。

また、ガス導出管には放出弁を備えたガス放出管を分
岐して設けたので、系内の圧力が万一が所定圧力以上に
なった場合には、放出弁の操作によって直ちに系内のガ
スを大気へ放出することにより圧力上昇による不都合を
解消でき、しかも、このとき放出される試料ガスは、圧
力を調整するためのものであるから少量であり、かつ不
活性ガスに同伴されて希釈された状態で放出されるの
で、大気に放出されても安全面での問題はほとんど無
い。

さらに、試料ガスの導入に先がけて、測定に重要な検
出セル及び該検出セルへのガス導入経路の空気排除及び
洗浄を行う場合は、放出弁を開いて不活性ガス導入管か
ら窒素ガスの如き不活性ガスを系内に導入し、試料ガス
導入管，検出セル，ガス導出管，ガス放出管の経路内に
存在する空気を排除し、この系内を洗浄する。したがっ
て、吸引ポンプの吸引によらずに、不活性ガスを導入・
導出できるので、測定に重要な検出セル及び該検出セル
へのガス導入経路の空気排除及び洗浄を極めて短時間で
行うことができる。さらに吸引ポンプは、その周囲を不
活性ガス雰囲気としているので、ガスの漏洩が生じ易い
ダイヤフラムポンプを用いても安全に運転ができるもの
であり、特に半導体製造に用いられるシラン等の発火し
易いガスや毒性ガスに含まれるパーティクルを測定する
のに適している。

〔実施例〕

以下、本考案を第１図に示す一実施例に基づいてさら
に詳細に説明する。

検出セル21は、気密容器に光源Ｌと受光器Ｄを配設し
たので、この検出セル21には、試料ガス導入管22と、ガ
ス導出管23と、シース管24とが接続されている。

上記試料ガス導入管22は、検出セル21の壁を気密に貫
通し、その先端に検出セル21内で開口する開口22aを有
している。また上記ガス導出管23は、その一端の開口23
aが検出セル21内で前記試料ガス導入管22の開口22aと所
定の間隔Ｓを隔てて相対向した位置に配され、他端は検
出セル21の壁を気密に貫通して外部に伸びている。該検
出セル21から外部に伸びているガス導出管23の管端に
は、排気管25の一端が連設されている。該排出管25は、
ダイヤフラムポンプ27等の吸引ポンプの吸入側に連設さ
れ、ダイヤフラムポンプ27の吐出側からは、流量調整弁
28、流量計29を経て除害装置30に接続されており、他端
は大気に開放されている。また、前記ガス導出管23の管
端からガス放出管26が分岐し、該ガス放出管26は、放出
弁31を経て大気に開放されている。

前記シース管24は、不活性ガス導入管32から流量調整
弁33,流量計34,フィルター35を経て前記検出セル21内に
伸び、前記試料ガス導入管22の外周を囲繞して同軸に配
置されており、シース管24の尖端には、前記試料ガス導
入管22の開口22aの先方に位置して狭隘な絞りノズル状
の開口24aが形成されている。

そして前記ダイヤフラムポンプ27の周囲には、不活性
ガス導入管36を有する気密な不活性雰囲気室37が形成さ
れ、該ダイヤフラムポンプ27が不活性雰囲気下に配置さ
れている。

次に上記パーティクルカウンターの運転手順について
述べる。

まず試料ガスの導入に先がけて、前記放出弁31と不活
性ガス導入管32の流量調整弁33を開いて窒素ガスの如き
不活性ガスを系内に導入し、試料ガス導入管22,検出セ
ル21,ガス導出管23,ガス放出管26の経路内に存在する空
気を排除し、この系内を洗浄する。したがって、ダイヤ
フラムポンプ27の吸引によらずに、不活性ガスを導入・
導出できるので、測定に重要な検出セル21及び該検出セ
ル21へのガス導入経路の空気排除及び洗浄を極めて短時
間で行うことができる。続いて放出弁31を閉じて流量調
整弁28を開くとともに前記ダイヤフラムポンプ27を駆動
し、排気管25の系内を、前記シース管24から導入される
不活性ガスの雰囲気にするとともに、前記不活性雰囲気
室37に不活性ガスを導入し、これを不活性雰囲気にす
る。さらに、シース管24に配置した流量調整弁33の開度
を調整し、シースガスとして使用する不活性ガスの流量
を所定流量、例えば3l/分にする。また、排気管25に配
した流量調整弁28を調整して排気ガス量を所定流量、例
えば3.3l/分にし、試料ガス導入管22から試料ガスを300
cc/分導入する。

このようにして系内に試料ガスとシースガスを流す
と、検出セル21内で試料ガス導入管22の開口22aから流
出する試料ガスは、シース管24からその周囲に供給され
るシースガスに同伴され、安定な流れ状態を保持して検
出セル21内を流れ、ダイヤフラムポンプ27の吸引力によ
りガス導出管23から排気管25へに吸引される。

このような状態で前記光源Ｌを発光させ、前記隙間Ｓ
を通過する試料ガスに光を放射せしめ、試料ガス中に存
在する粉塵、霧滴等のパーティクルによって散乱する光
を検出器Ｄで検出することにより、該ガス中のパーティ
クルの数を計量することができる。

パーティクル計量後の試料ガスは、ガス導出管23から
排出管25,ダイヤフラムポンプ27を通り、流量調整弁28,
流量計29を除て除害装置30で除害処理された後に外気に
放出される。従って、試料ガスが自然性あるいは有害ガ
スである場合にも系内に蓄積されることがない。

また、万一、系の内圧が異常に上昇した時には、圧力
計の指示により放出弁31を適宜開き、所定圧力、例えば
2kg/cm³に保持するようにする。さらに、ダイヤフラム
ポンプ27のダイヤフラムが破損したりして、系のガスが
漏れたりしても、その周囲が不活性ガス雰囲気に保持さ
れているので、試料ガス中にシラン等の如き自然性ガス
が含まれていても、発火したり爆発することもなく安全
に運転することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のパーティクルカウンタ
ーは、不活性ガスをシース管を介して検出セル内に流
し、かつシラン等の半導体製造用に使用する危険なガス
を含む試料ガスを試料ガス導入管より検出セル内に導入
してパーティクルを測定し、パーティクル測定後は、吸
引ポンプによりガス導出管及び排気管を介して吸引し、
さらに除害装置を経て有害なガスを除去して大気に排出
するので、測定中は、試料ガスが不活性ガスと同伴して
排出され、かつ除害されて大気に放出されるから、安全
性が確保される。

また、測定にあたって流す試料ガスも、測定時は、従
来のパーティクルカウンターの如くシースガスとして循
環再使用しないので、試料ガスに半導体製造用に用いら
れるシラン等の自然性ガスが含まれていても、系内にこ
れらが蓄積滞留せず運転が安全であるばかりでなく、こ
れらのガスと酸素との反応による酸化粉の発生が防止で
きて精度の良い測定が可能となる。

さらに、試料ガスと共にシースガスを吸引するダイヤ
フラムポンプ等の吸引ポンプを不活性ガス雰囲気内に収
容したので、特に漏洩が生じ易いポンプ類から前記自然
性ガスを含むガスが漏洩しても、不活性ガスで希釈され
るため発火することがなく安全である。

しかも、計測に先立って、測定に重要な検出セル及び
該検出セルへのガス導入経路の空気排除及び洗浄を行う
際には、放出弁を開いて不活性ガス導入管から不活性ガ
スを系内に導入することにより、不活性ガスの導入・導
出が吸引ポンプの吸引に関係なく行えるので、測定に重
要な系内の空気排除及び洗浄を極めて短時間で遂行で
き、その作業能率を向上させることができる。

また、ガス導出管には放出弁を備えたガス放出管を分
岐して設けたので、系内の圧力が万が一所定圧力以上に
なった場合には、放出弁の操作によって直ちに系内のガ
スを大気へ放出することにより圧力上昇による不都合を
解消でき、しかも、このとき放出される試料ガスは、圧
力を調整するためのものであるから少量であり、かつ不
活性ガスに同伴されて希釈された状態で放出されるの
で、大気に放出されても安全面での問題はほとんど無
い。

従って、本考案のパーティクルカウンターは、特に半
導体製造用のガスのパーティクルカウンターとして安全
かつ有効に使用し得て、品質管理のため極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のパーティクルカウンターの一実施例を
示す系統図、第２図は従来のパーティクルカウンターの
一例を示す系統図である。 21……検出セル、22……試料ガス導入管、23……ガス導
出管、24……シース管、25……排気管、26……ガス放出
管、27……ダイヤフラムポンプ、28……流量調整弁、29
……流量計、30……除害装置、31……放出弁、32……不
活性ガス導入管、33……流量調整弁、34……流量計、35
……フィルター、36……不活性ガス導入管、37……不活
性雰囲気室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光源及び受光器を有する検出セルと、該検
   出セルの壁を貫通して先端が検出セル内に開口する試料
   ガス導入管と、一端が前記試料ガス導入管の開口と間隙
   を隔てて相対向して開口し、他端が検出セルの壁を貫通
   するガス導出管と、該ガス導出管に連設する、吸引ポン
   プ及び除害装置を有する排気管と、前記ガス導出管から
   分岐した、放出弁を有するガス放出管と、前記検出セル
   内の試料ガス導入管を囲繞し、その先端が前記試料ガス
   導入管の開口より先方に位置してノズル状に狭隘に形成
   した開口を設けたシース管と、該シース管にフィルター
   を介して不活性ガスを供給する不活性ガス導入管と、前
   記排気管の吸引ポンプを囲繞する不活性ガス雰囲気室と
   を備えたことを特徴とするパーティクルカウンター。