JPH11226341A - 気体の浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廉価で、簡易な手段によりケミカルフィルタ
の寿命を監視し、その破過を予測することができる気体
の浄化方法と装置を提供する。 【解決手段】 汚染性ガスを含有する気体６をケミカル
フィルタ４を通して処理する気体の浄化方法において、
該ケミカルフィルタの上流に配置した汚染性ガス検知器
５により前記気体中の汚染性ガス濃度を測定する工程
と、前記汚染性ガス検知器の出力に基づいて該ケミカル
フィルタへの汚染性ガス成分の負荷量の積算値を算出す
る工程と、前記算出値に基づいてケミカルフィルタの寿
命を予測する工程とを行なう液体を移送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリーンルーム、ク
リーンブース、クリーンベンチあるいは半導体製造装置
内空間のような清浄閉空間の汚染を防止するための気体
の浄化方法、並びにそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化が進むに
伴い、その製造空間に供給する空気、あるいはその空間
内の大気に含まれる各種の化学物質が半導体装置の製造
プロセスに与える様々な悪影響が解明されてきている。
例えば、半導体製造工程で用いられる有機溶剤や酸及び
アルカリ性ガスの漏洩、施設の壁面の仕上げ材等の建設
材料からの揮発性ガスの拡散などが問題とされている。
また、レジスト工程では化学増幅型レジストが使用され
るようになり、これに伴ってアミンやＮ−メチルピロリ
ドンのような塩基性有機物質やアンモニアのような物質
が半導体製造プロセスに対して深刻な悪影響を与える。

【０００３】このような問題を解決するために、従来か
ら用いられてきたＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ等の粒子除去フィ
ルタに加えてケミカルフィルタを設けて、処理空間に供
給する空気、あるいはその処理空間内の大気中のガス状
化学汚染物質を除去する方法が提案されている。これら
のケミカルフィルタの寿命は粒子除去フィルタに比べ短
く、平均的に見て１年程度であり、寿命が来たフィルタ
は交換しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
ケミカルフィルタの寿命を廉価に監視する方法は提案さ
れていない。ケミカルフィルタの寿命を監視する１つの
方法として、イオンセンサをフィルタの下流に設置する
方法が提案されている。しかしながら、この方法ではフ
ィルタの破過を確認するのみでフィルタの寿命を予測す
ることはできない。したがって、フィルタが破過してし
まった後からフィルタを交換することになり、フィルタ
が破過する前にフィルタを交換して清浄閉空間内の清浄
度を維持することはできない。

【０００５】また、フィルタを複数段重ね、上流から一
段目と最終段のフィルタの下流の雰囲気中の汚染性ガス
成分をイオンクロマトグラフ、ガスクロマトグラフ等を
用いて測定し、一段目下流の雰囲気中に汚染性ガス成分
が検出されたところでフィルタを交換する方法も提案さ
れているが、装置が複雑で、後段のフィルタの寿命監視
が行えない。また、イオンクロマトグラフ、ガスクロマ
トグラフ等は、キャリアガスや溶離液の管理、あるいは
検量線の作成等の作業を日常的に行なわなければなら
ず、日常管理用のモニターとしては現実的ではない。

【０００６】また、クリーンルームのような清浄閉空間
雰囲気中の汚染性ガス成分の監視用として、拡散スクラ
バーと一体になったイオンクロマトグラフ分析装置が市
販され始めているが、ケミカルフィルタ上流の雰囲気中
の汚染性ガス成分は数ｐｐｂから数百ｐｐｂ程度と言わ
れており、例えばアンモニアについて記せば、１０から
２０ｐｐｂ程度と言われているが、さらに漏洩等の事故
を考慮すると１０００ｐｐｂ程度まで計測できる必要が
あり、拡散スクラバー付きのイオンクロマトグラフの
０．１から１０ｐｐｂ程度の測定範囲では対応しきれな
い。

【０００７】また、イオンクロマトグラフ、ガスクロマ
トグラフ等の分析装置は容積が大きく、クリーンルーム
等の清浄閉空間内に設置することが難しい。一方、清浄
空間外にこれら分析装置を設置した場合、数十ｍのサン
プリング用配管が必要となり、分析値のタイムラグや配
管内に付着する汚染性ガス成分により分析値の引き摺り
が生じたりする。

【０００８】さらに、通常のガス検知に使用されるガス
検知器には、電気化学的センサ、半導体センサや熱伝導
度センサなどが知られているが、これらのガス検知器で
は、ｐｐｍオーダーでのガス検知が限界であり、ケミカ
ルフィルタの管理には全く対応できない。

【０００９】このように、ケミカルフィルタの寿命を廉
価に監視する手段が無いので、現状では経験的に決めた
交換周期で交換しているだけである。したがって、まだ
充分使用できるケミカルフィルタを破棄してしまった
り、寿命を過ぎて機能が低下したフィルタを使用し続け
てしまうおそれがあった。

【００１０】本発明は上記のような従来技術に鑑み、廉
価で、簡易な手段によりケミカルフィルタの寿命を監視
し、その破過を予測することができる気体の浄化方法と
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、汚染性ガスを含有する気体をケミカルフィルタを通
して処理する気体の浄化方法において、該ケミカルフィ
ルタの上流に配置した汚染性ガス検知器により前記気体
中の汚染性ガス濃度を測定する工程と、前記汚染性ガス
検知器の出力に基づいて該ケミカルフィルタへの汚染性
ガス成分の負荷量の積算値を算出する工程と、前記算出
値に基づいてケミカルフィルタの寿命を予測する工程と
を行なうことを特徴とする気体の浄化方法である。

【００１２】これにより、簡単な構成と自動化された手
順により、精度の高い寿命の予測をリアルタイムで行な
うことができる。したがって、ケミカルフィルタ交換の
準備のために充分な時間を得ることができ、ケミカルフ
ィルタが破過する前に新しいケミカルフィルタと交換が
できるので、半導体製造装置等の清浄空間を円滑に維持
することができる。予測された寿命は、通常は、適当な
ディスプレイに表示したり、警報を発したりするように
用いる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、汚染性ガスを含
有する気体をケミカルフィルタを通して処理する気体の
浄化装置において、該ケミカルフィルタの上流に配置し
た汚染性ガス検知器と、前記汚染性ガス検知器の出力に
基づいて該ケミカルフィルタへの汚染性ガス成分の負荷
量の積算値を算出し、前記算出値に基づいてケミカルフ
ィルタの寿命を予測する制御装置を有することを特徴と
する気体の浄化装置である。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記汚染性ガス
検知器としてテープ光電光度法を用いたテープ式検知器
を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体
の浄化方法又は装置である。テープ式検知器は、容積が
少ないので、高度清浄閉空間内に設置したり、浄化装置
に搭載することが可能であり、長いサンプリング配管は
不必要となる。またその運用も月に１回程度、カセット
式の検知テープを交換するのみで簡易であり、価格もイ
オンクロマトグラフ等の分析機器と比較すると廉価であ
る。

【００１５】請求項４に記載の発明は、該気体中の汚染
性ガス成分濃度を検知し、前記テープ式検知器への前記
気体の供給流量を変化させることにより、汚染性ガス濃
度の測定範囲を拡大することを特徴とする請求項３に記
載の気体の浄化方法又は装置である。これにより、一種
類の感度のテープでも、ケミカルフィルタの管理に利用
できるほど充分に広範囲な濃度にわたってモニターする
ことができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、前記気体中の汚
染性ガス成分濃度を検知し、気体中の汚染性ガスを希釈
することにより、汚染性ガス濃度の測定範囲を拡大する
ことを特徴とする請求項３に記載の気体の浄化方法又は
装置である。これによっても、一種類の感度のテープで
も、ケミカルフィルタの管理に利用できるほど充分に広
範囲な濃度にわたってモニターすることができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、前記汚染性ガス
検知器を浄化装置本体内に搭載していることを特徴とす
る請求項４又は５に記載の気体の浄化方法又は装置であ
る。これにより、装置全体をコンパクトな構成として、
狭い高価な空間を有効に活用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１はレジスト処理装置の
ような半導体製造装置に本発明を適用した場合の一例で
ある。本発明は、半導体製造装置にのみ適用されるもの
ではなく、クリーンルーム、クリーンブース、クリーン
ベンチ等の清浄閉空間の汚染防止、即ちイオン状物質、
揮発性有機物等の汚染物質を含む気体の浄化装置に適用
される。

【００１９】図１において、１は半導体製造装置、２は
粒子状物質を除去するＨＥＰＡフィルタ、３はファンで
あり、ファン３の外気６の取り入れ側にケミカルフィル
タ４が設置されている。制御部７を伴った汚染性ガス検
知器５は、ケミカルフィルタ４とは別に設けられてい
る。外気６中の汚染性ガス成分はケミカルフィルタ４に
捕捉され、汚染性ガス成分が除去された清浄な空気が半
導体製造装置１内部に供給される。制御部７は汚染性ガ
ス検知器５の制御等を行なうもので、制御部７から計測
スタートの信号を受けた汚染性ガス検知器５は外気６中
の汚染性ガス成分濃度を測定し、測定結果を制御部７へ
送る。制御部７では測定結果を基に、ケミカルフィルタ
４への汚染性ガス成分の積算負荷量、フィルタ消費率等
を計算、表示する。

【００２０】制御部７に、ケミカルフィルタ４の処理風
量、目的汚染性ガス成分の１当量の値をあらかじめ入力
しておくことにより、汚染性ガス検知器５より送られて
くる外気６中の汚染性ガス成分濃度や測定時間から、制
御部７が、ケミカルフィルタ４への汚染性ガス成分の積
算負荷量を計算し、表示する。また使用するケミカルフ
ィルタ４の新品時の処理容量は既知であるので、これを
あらかじめ制御部７に入力しておくことにより、制御部
７が汚染性ガス成分の積算負荷量と新品時の処理容量か
ら、適時ケミカルフィルタ４の消費率を計算し、表示す
る。新品時のケミカルフィルタ４の消費率は０％であ
り、使用とともに徐々にケミカルフィルタ４の消費率は
増加し、消費率１００％でケミカルフィルタ４は破過す
るので、経時的にケミカルフィルタ４の消費率を常時モ
ニターすることにより、ケミカルフィルタ４の破過を事
前に予想し、ケミカルフィルタ４の破過前に、余裕を充
分持ってケミカルフィルタ４を交換する。

【００２１】汚染性ガス検知器５は、必ずしも半導体製
造装置１に搭載されている必要はなく、半導体製造装置
とは分離して設置してもよい。また、汚染性ガス成分濃
度、積算負荷量、フィルタ消費率を計算・表示する制御
部７の設置場所はどこでもよく、必ずしも図１のように
汚染性ガス検知器５と制御部７とにわかれている必要は
ない。また、計算・表示機能は分割して設置してもよ
い。例えば、汚染性ガス検知器５に制御機能を組み込ま
せ、制御部７を削除したり、汚染性ガス検知器５に計算
機能を持たせ、表示のみを外部に出力するようなもので
もよい。

【００２２】本発明に用いる汚染性ガス検知器５は、測
定濃度範囲などの性能を充分備えていれば、半導体式セ
ンサなど、どのような種類の検知器でもよいが、特にテ
ープ光電光度法を利用したテープ式検知器が本発明に適
している。テープ式検知器は、図２に示すように、カセ
ット式の検知テープ１１を間欠的に走行させ、これに目
的汚染性ガス成分を含む被測定ガス６を通過させて、テ
ープ１１に含有させた発色反応成分と反応させ、変色部
１２の反応した目的汚染性ガスの成分量によって異なる
変色度合いを、光源１３及びフォトダイオード１４のよ
うな光学的手段を有するセンサ１５で計測するものであ
る。変色の度合いを事前のキャリブレーションに従って
汚染性ガス成分の絶対量に換算し、流速と通過時間から
被測定ガスのテープ通過流量を算出し、汚染性ガス成分
の濃度を測定している。

【００２３】このようなテープ式検知器５は、その容積
が少ないので、高度清浄閉空間内に設置したり、浄化装
置に搭載することが可能であり、数十ｍのサンプリング
配管は不必要となる。またその運用も月に１回程度、カ
セット式の検知テープ１１を交換するのみで簡易であ
る。また価格もイオンクロマトグラフ等の分析機器と比
較すると廉価である。

【００２４】但しテープ式検知器は、汚染性ガス成分の
種類によっては、一種類の感度のテープ１１ではケミカ
ルフィルタの管理に利用できるほど充分に広範囲な濃度
にわたってモニターすることが難しい場合がある。その
場合、検知テープ１１に供給する被測定ガス流量をその
汚染性ガス成分の濃度により段階的に変化させたり、検
知テープ１１の上流で検知テープに供給する汚染性ガス
を段階的に希釈することで、ケミカルフィルタ４の上流
における予想される目的汚染性ガス成分濃度に対し、充
分余裕をもたせた測定濃度範囲を設定するのがよい。

【００２５】前者の、検知テープ１１に供給される被測
定ガス流量を段階的に変化させる方法は、いくつかの自
動弁とオリフィスとの組み合わせや、マスフローコント
ローラーなどを利用したものなど、どのようなものでも
よいが、流量を二段階に切り替える場合には、図３のよ
うな自動弁とオリフィスを組み合わせたものが簡易で実
用的である。この場合、テープ式検知器はセンサ１５、
検知テープ１１、自動弁１６、流量表示部１７、ポンプ
１８の順に配置されており、自動弁１６をバイパスする
ようにオリフィス１９が配置されている。

【００２６】これにより、自動弁１６が閉じている時に
は、オリフィス１９の配置されているバイパスラインの
みを通って汚染性ガスがポンプ１８に引かれるため、被
測定ガス６が低流量で検知テープ１１を通過する。した
がって、一定時間に検知テープ１１を通過する汚染性ガ
ス成分量が低くなり、高濃度の汚染性ガス成分であって
も測定することが可能である。逆に、自動弁１６を開く
と、サンプルガス流量が増えて単位時間に検知テープ１
１を通過する汚染性ガス成分量が増加するため、低濃度
の汚染性物質を測定することが可能となる。測定してい
る汚染性ガス成分濃度により、この自動弁１６の開閉を
適時自動的に行なうことにより、広い濃度範囲にわたっ
て汚染性ガス成分をモニターすることができる。

【００２７】後者の汚染性ガスを段階的に希釈する方法
は、マスフローコントローラーを利用したものや、オリ
フィスと目的汚染物質吸着剤を利用したものなど、どの
ようなものでもよいが、図４に示すように、オリフィス
と目的汚染性物質吸着剤とを組み合わせたものを検知テ
ープ１１の上流に設置するのが簡易で実用的である。こ
れは、三段階に汚染性ガスを希釈する場合の希釈部の一
例を示すもので、被測定ガス６を３つの流路２０，２
１，２２に分岐させており、第１及び第２の流路２０，
２１には、それぞれ自動弁２３，２４と、異なるサイズ
のオリフィス２５，２６及び目的汚染性ガス成分吸着剤
２７，２８が設けられ、第３の流路２２には自動弁２９
とオリフィス３０のみが配置されている。

【００２８】このような構成においては、汚染性ガス成
分を含む被測定ガス６は自動弁側の配管より流入してく
る。目的汚染性ガス成分吸着剤２７，２８を通過した被
測定ガス中には汚染性ガス成分は含まれていないので、
第１及び第２の流路２０，２１の自動弁２３，２４と、
第３の流路２２の自動弁２９との開閉を適当に設定する
ことにより、目的汚染性ガス成分を適宜に希釈すること
ができる。図４のような希釈部を検知テープ１１の上流
に設置することにより、テープ式検知器５は広い濃度範
囲にわたって汚染性ガス成分をモニターすることができ
る。

【００２９】上記のような希釈部を有するテープ式検知
器５を用いる場合、希釈の切り換えは直前の測定結果又
は測定中の途中結果により判断される。図１を例にする
と、汚染性ガス検知器５から送られた測定結果を基に制
御部７が切り換えの判断行ない、汚染性ガス検知器５へ
切り換え信号を出力する。切り換え信号を受けた汚染性
ガス検知器５は所定の自動弁２３，２４，２９を開閉し
て、希釈率を切り換える。

【００３０】次に、図１の本発明の実施の形態の装置を
実施した際の結果を図５に示す。汚染性ガス検知器５に
はテープ式アンモニア検知器を使用し、制御部７にはパ
ソコンを用いた。本実施の形態では、ケミカルフィルタ
４の破過の時期を事前に予想し、フィルタ消費率８０％
のところで交換の準備を始めることができた。ケミカル
フィルタ４の寿命を予測できたことにより、ケミカルフ
ィルタ交換の準備のために充分な時間を得ることがで
き、ケミカルフィルタ４の破過前に新しいケミカルフィ
ルタと交換ができたので、半導体製造装置１の内部をア
ンモニアで汚染することがなかった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単でコンパクトな構成と自動化された手順によ
り、精度の高い寿命の予測をリアルタイムで行なうこと
ができる。したがって、ケミカルフィルタが破過する前
に新しいケミカルフィルタと交換ができ、フィルタを無
駄にすることなく廉価な装置構成によって、半導体製造
装置等の清浄空間を円滑に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態の気体の浄化装置
の構成を示す図である。

【図２】テープ式検知器の構成を示す斜視図である。

【図３】テープ式検知器におけるガスの流路を示す図で
ある。

【図４】被測定ガス検知器におけるガスの流路の他の例
を示す図である。

【図５】本発明の効果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 半導体製造装置 ２ ＨＥＰＡフィルタ ３ ファン ４ ケミカルフィルタ ５ 汚染性ガス検知器 ６ 被測定ガス ７ 制御部 １１ 検知テープ １２ 発色部 １３ 光源 １４ フォトダイオード １５ センサ １６，２３，２４，２９ 自動弁 １７ 流量表示部 １８ ポンプ １９，２５，２６，３０ オリフィス ２７，２８ 汚染性ガス成分吸着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野島 康恵 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 福永 明 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚染性ガスを含有する気体をケミカルフ
   ィルタを通して処理する気体の浄化方法において、 該ケミカルフィルタの上流に配置した汚染性ガス検知器
   により前記気体中の汚染性ガス濃度を測定する工程と、 前記汚染性ガス検知器の出力に基づいて該ケミカルフィ
   ルタへの汚染性ガス成分の負荷量の積算値を算出する工
   程と、 前記算出値に基づいてケミカルフィルタの寿命を予測す
   る工程とを行なうことを特徴とする気体の浄化方法。
2. 【請求項２】 汚染性ガスを含有する気体をケミカルフ
   ィルタを通して処理する気体の浄化装置において、 該ケミカルフィルタの上流に配置した汚染性ガス検知器
   と、 前記汚染性ガス検知器の出力に基づいて該ケミカルフィ
   ルタへの汚染性ガス成分の負荷量の積算値を算出し、前
   記算出値に基づいてケミカルフィルタの寿命を予測する
   制御装置を有することを特徴とする気体の浄化装置。
3. 【請求項３】 前記汚染性ガス検知器としてテープ光電
   光度法を用いたテープ式検知器を用いることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の気体の浄化方法又は装置。
4. 【請求項４】 該気体中の汚染性ガス成分濃度を検知
   し、前記テープ式検知器への前記気体の供給流量を変化
   させることにより、汚染性ガス濃度の測定範囲を拡大す
   ることを特徴とする請求項３に記載の気体の浄化方法又
   は装置。
5. 【請求項５】 前記気体中の汚染性ガス成分濃度を検知
   し、気体中の汚染性ガスを希釈することにより、汚染性
   ガス濃度の測定範囲を拡大することを特徴とする請求項
   ３に記載の気体の浄化方法又は装置。
6. 【請求項６】 前記汚染性ガス検知器を浄化装置本体内
   に搭載していることを特徴とする請求項４又は５に記載
   の気体の浄化方法又は装置。