JP3646389B2 - Switching device for gas analyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス分析装置に装着され複数の試料ガスなどを選択的に分析する際にガス流路を切り換えるために用いるガス分析装置用切換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5はガス分析装置用切換装置の従来例を示す構成説明図であり、この図において、複数の測定ガス流路は切換装置51によって選択的に切り換えられ、ガス分析装置52へ接続される。制御装置(マイクロコンピュータ等)53は、ガス分析装置52および切換装置51の動作を制御する。
【0003】
切換装置51は、複数のガス導入口54と、1個の測定ガス導出口55とを備え、電磁弁56の切換によって、ガス導入口54のうちいずれかが、共通流路58を介して測定ガス導出口55へ導通される。電磁弁56の開閉は、制御装置53からの指令に基づき駆動回路57を介して制御される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構成の切換装置51においては、各測定ガスが、共通流路58を介してガス導出口55へ流通するため、直前に測定されたガスの影響を受けるという欠点があった。即ち、アンモニアガスの測定を例に取ると、直前に測定したアンモニアガスの濃度が比較的高く、その次に別のガス導入口54から、アンモニアガス濃度が比較的低い測定ガスを導入する場合、共通流路58における残留ガスの影響を受けてコンタミネーション(汚染)が発生し、低濃度アンモニアガスの測定値に大きな誤差を生ずるという欠点があった。
【0005】
このようなコンタミネーションは、特に低濃度のガスを測定(たとえば半導体装置製造用クリーンルーム内のアンモニアガス測定)する際に大きな問題となっていたが、従来、効果的な解決策は提案されていなかった。
【0006】
本発明は上述のような従来例の欠点などに鑑みてなされたもので、コンタミネーションを抑え低濃度ガスを正確に測定できるようにするためのガス分析装置用切換装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、複数の流体導入口を有し、そのうちの少なくとも1つを選択的にガス分析装置へ導通させる切換手段を備え、測定ガス流路を洗浄するための洗浄液を前記流体導入口のうちの少なくとも1つに導入するガス分析装置用切換装置において、前記洗浄液は容器に収納された純水であって、該純水をポンプとイオン交換樹脂装置により循環し再生するように構成したことを特徴としている。
【0008】
ガス分析装置における測定ガスが酸性ガスまたは塩基性ガスである場合は、洗浄液としては、水を用いることができる。
【0009】
洗浄液は、試料ガスが切り換る毎に流すようにしてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照しながら詳しく説明する。
ここでは、本発明実施例を、クリーンルーム内のアンモニアガスを測定するアンモニアガス測定装置として用いた例について説明する。半導体装置の製造プロセスにおいては、アンモニア等のガス状汚染物質がパターン不良の原因となることが知られており、その対策のため、クリーンルーム内のアンモニア濃度を精度良く測定することが求められている。そして、クリーンルーム内のアンモニア成分は極めて低濃度であるため、アンモニアガス測定装置におけるコンタミネーションの抑制が強く求められる。
【0011】
図1は本発明実施例の構成説明図であり、この図において、アンモニアガス測定装置1はクリーンルーム2内の隅に配置される。半導体装置の製造工程ごとに設けられた加工室A,B,…,Nの各室の空気およびクリーンルーム2内の空気は、流体導入管a,b,…,nおよび流体導入管zによってそれぞれアンモニアガス測定装置1へ導入される。
【0012】
アンモニアガス測定装置1は、図2に示すように、アンモニアガスを測定するガス分析部21と、測定ガスをガス分析部21へ選択的に導入する切換装置22と、ガス分析部21および切換装置22を制御する制御装置23(シーケンサ、パーソナルコンピュータ等)と、イオンクロマトグラフ28の出力を制御装置23を介して受け測定結果を出力する出力装置24(CRT、LCD、プリンタ等)とを備えている。
【0013】
図3は切換装置22の一例としてのロータリーバルブユニットを示し、このユニットは、複数の流体導入口31と、1つの流体排出口32とを備えている。ユニット内部には、回転自在の円板状回転板33が配置され、この回転板33には溝34が形成されている。溝34は、流体排出口32と、流体導入口31のうちのいずれか1つとを連通させる。回転板33はギアドモータ35によって回転され、この回転により、流体排出口32と連通される流体導入口が選択される。尚、切換装置22としては、たとえば、レオダイン社製「ロータリーバルブユニット」や株式会社フロム製「オートマチックバルブユニット401シリーズ」等を使用することもできる。
【0014】
ガス分析部21は、図2に示すように、拡散スクラバー25とイオンクロマトグラフ28とを備えている。拡散スクラバー25は、フッ素系多孔質膜で構成された多孔質中空管25aを備え、中空管25aの外側に吸収液としての純水が導入され、中空管25aの内側は流体導入管pによって切換装置22の流体排出口32と接続されている。拡散スラバー25の出口側にはポンプ26が配置されて、測定ガスを吸入し、測定ガス中のアンモニア成分は、中空管25aを通過する間に吸収液に吸収される。一方、測定ガス中の水分は弁27を介して排出される。アンモニア成分を吸収した吸収液はイオンクロマトグラフ28に送られ、そこにおいてアンモニアが分離分析される。この分析結果は制御装置23を介して出力装置24に送出されアンモニア濃度として出力(表示)される。
【0015】
図3に示す切換装置22の複数の流体導入口31のうちの1つには流体導入管xを介して洗浄液としての純水41が供給される。さらに、純水41は図2のポンプ42によってイオン交換樹脂装置43を通して循環され再生される。
【0016】
次に図4に示す本発明実施例のタイミングチャート及び図3などを用いて本発明実施例の動作を説明する。
【0017】
まず、制御装置23は、図3のギアドモータ35を駆動させて回転板33を回転させ、A室の測定ガスが流通するように切換装置22を制御する(図4(a))。A室からの測定ガスは図2のポンプ26によって吸入され、この測定ガスに含まれるアンモニア成分は図2の拡散スクラバー25の吸収液に捕集され、吸収液はガス分析部21へ送られて分析される(図4(e))。所定時間(たとえば20分)経過後、切換装置22の流体導入口は洗浄液側に切り換えられ微量(たとえば0.1cc)の洗浄液が切換装置22内に導入される(図4(b))。これにより切換装置22内に残留するアンモニア成分は洗浄液(水)に捕集され、コンタミネーションが抑制される。洗浄液はポンプ42の圧力により押し出され、切換装置22を経て拡散スクラバーの中空管25a内を通過し、弁27を介して排出される。
【0018】
次に切換装置22はB室の測定ガスを導入し(図4(c))、以下N室の測定ガス導入まで同様の動作を繰り返す(図4(d))。
【0019】
上記のような本発明のガス分析装置を用いれば、切換装置におけるコンタミネーションを最小限に抑えることができる。本発明者の実験によれば、従来装置を用いた場合と比較してコンタミネーションを大幅に抑えることができた。具体的には、図5に示した従来の切換装置と、上記本発明実施例の切換装置(8方ロータリーバルブを使用)とを比較試験したところ、図5の装置を用いたときのコンタミネーションは23%であった。つまり、1つの流体導入口から20ppbのアンモニアを含む測定ガスを流し、その後別の流体導入口からアンモニア0ppbの測定ガスを流したときの測定値は、コンタミネーションが無ければ、0ppbとなるべきところ、4.6ppbとなった(20×0.23ppb)。上記実施例の切換装置について同様に試験したところ、洗浄液なしの場合はコンタミネーション4.0%、洗浄液を導入した場合はコンタミネーション0.9%であった。
【0020】
切換装置としてロータリバルブを使用した場合、共通流路(図5の58参照)を短くできるため、コンタミネーションを大幅に抑えることができる。さらに、ロータリーバルブの流路を洗浄液で洗浄した場合、コンタミネーションをほとんど抑制することができる。
【0021】
上記装置において、洗浄液の導入のタイミングは任意であり、たとえば、特に濃度が高い測定ガスを測定した後だけ洗浄液を導入するようにしてもよいし、測定ガスを切り換えるごとに洗浄するようにしてもよい。測定ガスの切換ごとに洗浄すれば、すべての測定ガスの測定においてコンタミネーションを抑制して正確な測定値を得ることができる。
【0022】
本発明の切換装置としては、従来装置(図5)のような電磁弁式のものを使用してもよいが、上記実施例のようなロータリーバルブを用いることにより、コンタミネーションの抑制効果が大きいうえ、切り換えの周期も短くすることができる。
【0023】
また、本発明実施例においては洗浄液として純水を用いたが、洗浄液としてはそれに限らず、測定ガスの性質に応じて、例えば有機溶剤等の流体を使用してもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の流体導入口を有し、そのうちの少なくとも1つを選択的にガス分析装置へ導通させる切換手段を備え、測定ガス流路を洗浄するための洗浄液を前記流体導入口のうちの少なくとも1つに導入するガス分析装置用切換装置において、前記洗浄液は容器に収納された純水であって、該純水をポンプとイオン交換樹脂装置により循環し再生するように構成したので、純水の劣化を防止することができコンタミネーションを抑えて正確な測定ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガス分析装置用切換装置を用いたクリーンルーム用アンモニアガス測定装置のクリーンルーム内における配置を示す図。
【図2】アンモニアガス測定装置の構成を示す本発明実施例の構成説明図。
【図3】切換装置としてのロータリバルブユニットの斜視図。
【図4】実施例の動作を示すタイミングチャート。
【図5】従来の切換装置を示す従来例構成説明図。
【符号の説明】
1 アンモニアガス測定装置
21 ガス分析部
22 切換装置
31 流体導入口
41 洗浄液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching device for a gas analyzer used for switching a gas flow path when selectively analyzing a plurality of sample gases or the like attached to a gas analyzer.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional example of a gas analyzer switching device. In this figure, a plurality of measurement gas flow paths are selectively switched by a switching device 51 and connected to a
[0003]
The switching device 51 includes a plurality of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the switching device 51 having the above-described configuration, each measurement gas flows to the gas outlet 55 via the
[0005]
Such contamination has been a major problem especially when measuring low concentration gas (for example, measuring ammonia gas in a clean room for manufacturing semiconductor devices), but no effective solution has been proposed in the past. It was.
[0006]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional example as described above, and it is an object of the present invention to provide a switching device for a gas analyzer for suppressing contamination and accurately measuring a low concentration gas. To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention has a plurality of fluid inlets, and includes switching means for selectively connecting at least one of them to the gas analyzer, for cleaning the measurement gas flow path. In the gas analyzer switching device for introducing a cleaning liquid into at least one of the fluid inlets , the cleaning liquid is pure water stored in a container, and the pure water is circulated by a pump and an ion exchange resin device. It is characterized by being configured to reproduce .
[0008]
When the measurement gas in the gas analyzer is an acidic gas or a basic gas, water can be used as the cleaning liquid.
[0009]
The cleaning liquid may be flowed every time the sample gas is switched.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Here, an example in which the embodiment of the present invention is used as an ammonia gas measuring apparatus for measuring ammonia gas in a clean room will be described. In semiconductor device manufacturing processes, gaseous contaminants such as ammonia are known to cause pattern defects, and it is required to accurately measure the ammonia concentration in a clean room as a countermeasure. . And since the ammonia component in a clean room is very low concentration, suppression of the contamination in an ammonia gas measuring device is calculated | required strongly.
[0011]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an embodiment of the present invention. In this figure, an ammonia gas measuring device 1 is arranged at a corner in a clean room 2. The air in each of the processing chambers A, B,..., N provided for each manufacturing process of the semiconductor device and the air in the clean room 2 are ammonia by the fluid introduction pipes a, b,. It is introduced into the gas measuring device 1.
[0012]
As shown in FIG. 2, the ammonia gas measuring device 1 includes a
[0013]
FIG. 3 shows a rotary valve unit as an example of the
[0014]
As shown in FIG. 2, the
[0015]
[0016]
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to the timing chart of the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 and FIG.
[0017]
First, the
[0018]
Next, the switching
[0019]
If the gas analyzer of the present invention as described above is used, contamination in the switching device can be minimized. According to the experiments of the present inventor, the contamination can be greatly suppressed as compared with the case where the conventional apparatus is used. Specifically, when the conventional switching device shown in FIG. 5 and the switching device of the above-described embodiment of the present invention (using an 8-way rotary valve) were subjected to a comparative test, contamination when using the device of FIG. Was 23%. In other words, when a measurement gas containing 20 ppb of ammonia flows from one fluid inlet and then a measurement gas of 0 ppb of ammonia flows from another fluid inlet, the measured value should be 0 ppb if there is no contamination. It was 4.6 ppb (20 × 0.23 ppb). When the switching device of the above example was tested in the same manner, the contamination was 4.0% when there was no cleaning liquid and 0.9% when the cleaning liquid was introduced.
[0020]
When a rotary valve is used as the switching device, the common flow path (see 58 in FIG. 5) can be shortened, so that contamination can be significantly suppressed. Furthermore, when the flow path of the rotary valve is washed with a washing solution, contamination can be suppressed almost.
[0021]
In the above apparatus, the timing of introducing the cleaning liquid is arbitrary. For example, the cleaning liquid may be introduced only after the measurement gas having a particularly high concentration is measured, or the cleaning liquid may be cleaned every time the measurement gas is switched. Good. If cleaning is performed every time the measurement gas is switched, it is possible to obtain accurate measurement values while suppressing contamination in the measurement of all measurement gases.
[0022]
As the switching device of the present invention, an electromagnetic valve type device as in the conventional device (FIG. 5) may be used, but the use of the rotary valve as in the above embodiment has a great effect of suppressing contamination. In addition, the switching cycle can be shortened.
[0023]
In the embodiments of the present invention, pure water is used as the cleaning liquid. However, the cleaning liquid is not limited thereto, and a fluid such as an organic solvent may be used according to the property of the measurement gas.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there are provided a plurality of fluid introduction ports, including switching means for selectively conducting at least one of them to the gas analyzer, for cleaning the measurement gas flow path. In the gas analyzer switching device for introducing a cleaning liquid into at least one of the fluid inlets , the cleaning liquid is pure water stored in a container, and the pure water is circulated by a pump and an ion exchange resin device. Since it is configured to regenerate, it is possible to prevent the degradation of pure water, and to obtain an effect that accurate measurement can be performed while suppressing contamination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of a clean room ammonia gas measuring apparatus using a gas analyzer switching device according to the present invention in a clean room.
FIG. 2 is a configuration explanatory view of an embodiment of the present invention showing a configuration of an ammonia gas measuring device.
FIG. 3 is a perspective view of a rotary valve unit as a switching device.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the embodiment.
FIG. 5 is a configuration explanatory diagram of a conventional example showing a conventional switching device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ammonia
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