(57)【要約】【課題】物品が配置された加熱室を通流したガスの分析を、低コストで行う。【解決手段】物品１７３が配置された加熱室１７４を通流したガスを分析する昇温脱離ガス分析方法において、加熱室１７４を通流したガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて脱離ガスの分析を行う。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品が配置された加熱室を通流したガスを分析する昇温脱離ガス分析方法において、前記加熱室を通流したガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて脱離ガスの分析を行うことを特徴とする昇温脱離ガス分析方法。
【請求項２】
前記加熱室を通流したガスを前記放電室に導入する前に燃焼室で燃焼させ、燃焼後のガスを前記放電室に導入することを特徴とする請求項１記載の昇温脱離ガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品が配置された加熱室を通流したガスを分析する昇温脱離ガス分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造工程に用いられる高純度ガスの測定において、電圧が印加される２つの電極間の放電の変化により測定ガスの不純物濃度を測定する技術が提供されている（下記特許文献１乃至７）。このように、従来は、電圧が印加される２つの電極間の放電の変化を測定ガスの不純物濃度の測定のみに利用すべきものであると考えられていた。
【０００３】
そして、従来は、このような放電現象を利用した測定技術は、単に、測定ガスの不純物濃度を測定するに留まり、その特質を生かした応用技術は何ら提供されていなかった。
【特許文献１】特開平９−２２６８０号公報
【特許文献２】特開平９−６１４０２号公報
【特許文献３】特開平９−１６６５７７号公報
【特許文献４】特開平９−２４３６０３号公報
【特許文献５】特開平９−２４３６０４号公報
【特許文献６】特開平６−２８１６２４号公報
【特許文献７】特開平６−３１７５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、研究の結果、ガス中の不純物濃度の変化のみならず、他の雰囲気の変化（例えば、圧力変化、温度変化、微粒子量の変化、荷電粒子の変化、電磁波の変化）によっても、電極間の放電の状態が変化し、その感度は非常に高いことを見出した。
【０００５】
本発明は、このような知見に基づいて、雰囲気に複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを高感度で検出することができる雰囲気の変化の検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、放電現象を利用した測定技術を用いた種々の応用技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここでは、前記課題を解決する技術手段として、以下の各態様を提示する。なお、下記第１１及び第１２の態様が請求項１及び２に係る発明に相当している。
【０００８】
第１の態様による雰囲気の変化の検出方法は、電圧が印加される２つの電極間の放電の変化により、雰囲気に複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを検出するものである。前記雰囲気は、例えば、流路を通流する気体であってもよいし、通流していないある室内の気体であってもよい。また、放電の変化としては、例えば、電位差の変化、放電電圧値を放電電流値で除算した値の変化、放電電圧値を放電電流値と電極間距離の積算値で除算した値の変化などを挙げることができる。この点は、後述する態様についても同様である。
【０００９】
この第１の態様によれば、前述した知見からわかるように、雰囲気に複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを高感度で検出することができる。したがって、この検出方法は、例えば、流路を通流するガスの異常を検出する方法や、防犯等のため室内に人が侵入したことを検出する方法や、ガスが燃焼している際に不完全燃焼が発生したことを検出する方法などとして用いたり、後述する第２及び第３の態様などにおいて用いることができる。
【００１０】
第２の態様によるガス分析装置は、複数の流路をそれぞれ流れるガスに対してそれぞれ複数種の分析を行うガス分析装置において、互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計と、前記複数の流路をそれぞれ流れるガスにそれぞれ対応して設けられ当該ガスの変化をそれぞれ検出する複数のガス変化検出装置であって、各々が、導入口から導入されたガスが通流する放電室と、該放電室内に配置され電圧が印加される２つの電極とを有し、前記２つの電極間の放電の変化により前記導入されたガスの変化を検出する複数のガス変化検出装置と、前記複数のガス変化検出装置により変化が検出されたガスの流路を前記複数のガス分析計に選択的に接続させる切替手段と、を備えたものである。前記複数のガス変化検出装置によりいずれかのガスに変化が生じたことが検出されない場合には、前記複数のガス分析計を作動させなくてもよいし、あるいは、前記複数の流路の各々を順次巡回的に前記複数のガス分析計に接続して、前記複数のガス分析計により各流路を流れるガスを順次巡回的に分析してもよい。
【００１１】
前記第２の態様によれば、各流路のガスの変化が各ガス変化検出装置によって検出され、変化が検出されたガスが、互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計によって選択的に分析されることになる。ガスに変化が生ずることは当該ガスに異常等が生じたことを意味するので、各流路のガスの異常等が各ガス変化検出装置によりモニタされ、異常等が生じたガスが互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計によって分析されることになる。したがって、前記第２の態様によれば、各流路のガスが同時にガス分析計によって分析されるわけではないが、異常等が生じたガスがガス分析計によって分析されるので、何ら不都合は生じない。
【００１２】
ところで、半導体製造プラントなどにおいて、複数の流路をそれぞれ流れるガスに対してそれぞれ複数種の分析を行う従来のガス分析装置は、互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計を一組として、この組を前記複数の流路のそれぞれに設けた構成とされていた。すなわち、この従来のガス分析装置では、同じ種類の分析を行うガス分析計が前記流路の数だけ設けられていた。したがって、前記複数のガス分析計は、例えばパーティクルカウンタや大気圧質量分析計（ＡＰＩＭＳ）などで高価なものであることから、前記従来のガス分析装置は極めて高価なものとなっていた。
【００１３】
これに対し、前記第２の態様によれば、複数の流路をそれぞれ流れるガスに対して互いに異なる種類の分析を行う一組のガス分析計を設けておけばよいので、ガス分析計の数を大幅に低減することができる。また、ガス変化検出装置は、放電室内に配置され電圧が印加される２つの電極を有し、前記２つの電極間の放電の変化により前記導入されたガスの変化を検出するものであるため、高感度でガスの変化を検出することができるにもかかわらず、通常のガス分析計に比べてかなり安価なものとなる。したがって、前記第２の態様によるよるガス分析装置は、従来のガス分析装置に比べて大幅にコストを低減することができる。
【００１４】
第３の態様によるガス分析方法は、複数の流路をそれぞれ流れるガスに対してそれぞれ複数種の分析を行うガス分析方法において、前記複数の流路をそれぞれ流れるガスを、電圧が印加される２つの電極を配置したそれぞれ対応する放電室に導入し、前記各放電室内の前記２つの電極間の放電の変化により前記導入されたガスの変化を検出し、変化が検出されたガスを、互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計によって選択的に分析するものである。
【００１５】
この第３の態様によるガス分析方法は、前記第２の態様によるガス分析装置に対応するものであり、従来のガス分析方法に比べて大幅にコストを低減することができる。
【００１６】
第４の態様による雰囲気の検出方法は、電圧が印加される２つの電極間の放電の変化により、雰囲気に変化が生じたこと又は雰囲気の特性値を検出する雰囲気の検出方法であって、前記電圧を間欠的に前記２つの電極間に印加するものである。前記特性値としては、例えば、不純物濃度を挙げることができる。
【００１７】
２つの電極間に電圧を常時印加すると電極の劣化の進行が早いが、この第４の態様のように電圧を間欠的に印加すれば、電極の劣化の進行が遅くなり、その寿命を延ばすことができる。
【００１８】
第５の態様によるガス純化器の寿命モニタ方法は、ガス純化器を完全に又は途中まで通流したガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記ガス純化器の寿命をモニタするものである。
【００１９】
ガス純化器が寿命に近づく又は達すると、ガスの純化の程度が低下してその不純物濃度が高くなるので、前記２つの電極間の放電の状態が変化することとなる。したがって、第５の態様では、２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記ガス純化器の寿命をモニタすることができる。ガス純化器のエレメント等は、破瓜領域（不純物の除去能力を失った領域）がガス流入口側からガス流出口側へ向けて徐々に拡大していって全体に至ると寿命が尽きることになる。このため、ガス純化器の途中のガスを放電室に導入すれば、ガス純化器の寿命が尽きる前にその寿命が近いことを確実に知ることができ、好ましい。
【００２０】
ところで、従来は、ガス純化器の寿命をモニタする方法は全くなく、ガス純化器を定期的に交換していた。このため、交換時期までにガス純化器の寿命が尽きてしまうと、ガスを十分に純化することができず、その後の半導体製造工程等に重大な影響を及ぼしてしまうおそれがあった。そして、これを避けるために、早期にガス純化器を交換すると、ガス純化器の劣化がほとんど進行しておらず未だ十分に使用可能であるのに、当該ガス純化器を交換することとなり、不経済であった。
【００２１】
これに対し、前記第５の態様によれば、ガス純化器の寿命に近づいたこと又は達したことを知ることができるので、適切な時期にガス純化器を交換することができ、純化したガスを用いる後の工程等に重大な影響を与えることを未然に防止することができるとともに、経済的である。
【００２２】
第６の態様による流路のリーク検出方法は、流路を流れる第１のガスと異なる成分を有する第２のガスを前記流路に外側から吹き付け、前記流路における前記第２のガスの吹き付け箇所に対する下流を流れるガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記流路のリークを検出するものである。
【００２３】
この第６の態様によれば、流路を流れる第１のガスと異なる成分を有する第２のガスを前記流路に外側から吹き付けているので、当該流路にリークがあれば、流路内の第１のガスに第２のガスが混入し、吹き付け箇所に対する下流を流れるガスの成分が変化し、それにより前記２つの電極の間の放電の状態が変化する。したがって、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記流路のリークを検出することができる。
【００２４】
ところで、従来のリーク検出方法では、流路の外側に石鹸水等を塗り、泡が発生するか否かを観察することにより流路のリークを検出していたが、微少なリークを検出することは困難であった。
【００２５】
これに対し、前記第６の態様によれば、２つの電極間の放電の変化を検出することによりガスの成分の変化を高感度で検出することができるので、リークを高感度で検出することができ、微少なリークであっても容易に検出することができる。
【００２６】
第７の態様による流路のリーク検出方法は、前記第６の態様によるリーク検出方法において、前記第２のガスを前記流路内の圧力よりも所定圧力だけ陽圧に保つものである。
【００２７】
この第７の態様のように、流路に吹き付ける第２のガスを流路内の第１のガスよりかなり高い圧力にすれば、通常の状態では生じないリークを検出することができ、流路のリークに対する耐性を事前に評価することができる。
【００２８】
第８の態様によるガス混合方法は、複数のガスを複数の流量制御装置により混合して混合ガスを得るガス混合方法において、前記混合ガスを電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記混合ガスの濃度が一定となるように前記複数の流量制御装置のうちの少なくとも１つをフィードバック制御するものである。
【００２９】
複数のガスを複数の流量制御装置により混合して混合ガスを得る従来のガス混合方法では、混合ガスの濃度を何ら検出することなく、流量制御装置に対してフィードバック制御を行わずに単にオープンループ制御を行っていた。しかしながら、流量制御装置は、これに所望の流量を指令する流量指令信号を与えても、直ちにガスの流量が所望の流量となるわけではなく、一旦オーバーシュートして所望の流量より大きくなった後に所望の流量に安定する特性を有している。このため、前記従来のガス混合方法によれば、ガスの流量を当初から所望の流量とすることはできず、その結果、混合ガスの濃度を当初から所望の濃度にすることはできなかった。したがって、混合ガスを例えば半導体製造工程に用いる場合、問題が生ずる場合があった。
【００３０】
これに対し、前記第８の態様によれば、混合ガスの濃度を前記２つの電極間の放電の状態として検出し、これに基づいて複数の流量制御装置のうちの少なくとも１つをフィードバック制御しているので、混合ガスの濃度を当初から所望の濃度にすることができる。しかも、電極間の放電の変化によるガスの濃度の検出は高感度で行うことができるので、混合ガスの濃度を当初から精度良く所望の濃度にすることができる。したがって、混合ガスを、何ら問題が生ずることなく、例えば半導体製造工程に用いることができる。
【００３１】
第９の態様による混合ガス供給方法は、複数のガスを複数の流量制御装置により混合して混合ガスを所定箇所に供給する混合ガス供給方法において、前記混合ガスを電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて前記混合ガスの濃度が安定した後に前記混合ガスを前記所定箇所に供給するものである。
【００３２】
前述したように、流量制御装置は、一旦オーバーシュートして所望の流量より大きくなった後に所望の流量に安定する特性を有しているが、この第９の態様によれば、混合ガスの濃度を前記２つの電極間の放電の状態として検出し、これに基づいて混合ガスの濃度が安定した後に所定箇所に供給しているので、精度良く所望の濃度となった混合ガスを所定箇所に供給することができる。したがって、混合ガスを、何ら問題が生ずることなく、例えば半導体製造工程に用いることができる。
【００３３】
第１０の態様による物品等の出し入れ方法は、物品又は人を出し入れする室から排気されるガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号が所定範囲になった後に前記物品又は人を前記室から出し入れするものである。前記室の例としては、半導体製造に関連するものとして、クリーンルームの前に設置された人が出入りするエアーシャワー室や、前記物品としてウエハーを出し入れするロードロック室又は処理室（プロセスチャンバー）などを挙げることができる。
【００３４】
従来は、これらの室に物品等を出し入れする場合、これらの室に滞留させる一定時間を予め定め、その時間が経過すれば、物品等が清浄化されたものとみなしていた。しかしながら、物品等の汚れ具合によって清浄化に必要な時間は当然に変わってくる。したがって、十分な清浄度を確保しようとすれば、前記一定時間を長く設定せざるを得ず効率が悪化する一方、効率化を図るべく前記一定時間を短く設定すれば、十分な清浄度を確保することができない場合がある。
【００３５】
これに対し、前記第１０の態様によれば、室から排気されるガスの不純物濃度に応じて前記２つの電極間の放電の状態が変化することから、前記室の清浄度（すなわち、物品等の汚れのパージ状態）が、電極間の放電の状態としてモニタされることになる。そして、電極間の放電の状態に応じた信号が所定の範囲になった後に物品等を出し入れするので、物品等が前記室内に滞留する時間に関わらず、所定の清浄度となったとき物品等を出し入れすることになる。したがって、前記第１０の態様によれば、物品等を効率良く清浄化することができるとともに、常に十分な清浄度を確保することができる。
【００３６】
第１１の態様による昇温脱離ガス分析方法は、物品が配置された加熱室を通流したガスを分析する昇温脱離ガス分析方法において、前記加熱室を通流したガスを、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて脱離ガスの分析を行うものである。
【００３７】
従来の昇温脱離ガス分析方法では、物品が配置された加熱室を通流したガスを、大気圧質量分析計（ＡＰＩＭＳ）などの非常に高価なガス分析計により分析していた。
【００３８】
これに対し、前記第１１の態様では、電圧が印加される２つの電極を配置した放電室に導入し、前記２つの電極間の放電の状態に応じた信号を得て、該信号に基づいて脱離ガスの分析を行うので、この放電を利用した装置は、高感度でガスの変化を検出することができるにもかかわらず、通常のガス分析計に比べてかなり安価なものとなることから、コストを低減することができる。
【００３９】
第１２の態様による昇温脱離ガス分析方法は、前記第１１の態様による昇温脱離ガス分析方法において、前記加熱室を通流したガスを前記放電室に導入する前に燃焼室で燃焼させ、燃焼後のガスを前記放電室に導入するものである。
【００４０】
この第１２の態様によれば、脱離ガスをそのまま測定するのではなく、脱離ガスを燃焼室で燃焼させた後に測定するので、加熱室を通流させるガス（キャリアガス）としてＯ２や空気等を用いれば、脱離成分の有機物をＣＯ２ガスに変換して測定することになる。有機物を含む脱離ガスをそのまま放電室に導けば、有機物は電極を汚染し易いことから、電極を頻繁にクリーニングしなければならないが、前記第１２の態様では有機物がＣＯ２ガスに変換されるので、電極の汚染が少なくなり、電極のクリーニングの頻度が少なくなり、好ましい。また、有機物をＣＯ２に変換して測定すると、濃度計算が容易となり、好ましい。
【００４１】
なお、前記第１１及び第１２の態様による方法は、例えば、ウエハーなどの物品の清浄度や乾燥度を評価するために使用することができる。また、大気等の測定ガスを分析する場合、当該測定ガスをフィルタ等を介して吸引することにより、当該測定ガス中の不純物等をフィルタ等に付着させ、このフィルタ等を前記物品として用いることにより、前記第１１及び第１２の態様による方法によって、当該測定ガスの分析を行うことも可能である。この場合、測定ガスが分析場所に対して遠隔地に存在していても、当該測定ガスの分析が可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、雰囲気に複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを高感度で検出することができる雰囲気の変化の検出方法を提供することができる。また、放電現象を利用した測定技術を用いた種々の応用技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の種々の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本発明において使用し得る検出装置の一例を示す概略断面図である。図１において、板状の電極１は、フランジ部２とこれと一体にＬ形に延設された電極部３とを有し、フランジ部２には、絶縁端子５を介して放電電極４が取り付けられ、これら電極１と放電電極４は、外部に露出して設けられている。
【００４５】
放電電極４は、筐体６内に設けられた可変抵抗器７を介して放電の電圧値を測定する電圧測定手段（電圧モニタ）８と並列接続されるとともに、放電の電流値を測定する電流測定手段（電流モニタ）９を介して電源１０と直列接続され、電源１０により電極４と電極１との間に印加された放電の電圧値と電流値は、電圧測定手段８と電流測定手段９により測定され、その値はコンピュータ（図示せず）に出力されるようになっている。
【００４６】
なお、必要に応じて、電圧に印加された放電電極４に直接手でさわれないよう、安全上の面から放電電極４と電極部３を囲繞する金網等の網目状カバー（図示せず）をフランジ部２に取り付けてもよい。
【００４７】
以上の構成において、変化を検出しようとする雰囲気中で、放電電極４と電極１との間に電源１０により例えば約１ＫＶ〜３ＫＶ程度の電圧が印加されると、放電電極４と電極１との間でコロナ放電が起き、該コロナ放電の電流値は電流測定手段９により測定され、また、電圧値は電圧測定手段１０により測定され、これらの測定値はコンピュータにより処理されて、その得られた数値によって雰囲気の変化が検出される。この数値としては、例えば、放電電圧値を放電電流値で除算した値や、放電電圧値を放電電流値と電極間距離の積算値で除算した値であってもよい。なお、電源１０として定電流電源を用いた場合には、電流測定手段９を取り除き、電圧測定手段１０により測定された電圧値によって雰囲気の変化を検出することができる。雰囲気中の不純物濃度の変化のみならず、圧力変化、温度変化、微粒子量の変化、荷電粒子の変化、電磁波の変化などによっても、コンピュータ処理により得られた数値や定電流電源を用いた場合における電圧値は変化し、その感度は非常に高い。
【００４８】
したがって、図１に示す検出装置を用いれば、雰囲気に複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを検出することができる。このため、この検出方法は、例えば、流路を通流するガスの異常を検出する方法や、防犯等のため室内に人が侵入したことを検出する方法や、ガスが燃焼している際に不完全燃焼が発生したことを検出する方法などとして用いたりすることができる。
【００４９】
図２は、本発明において使用し得る検出装置の他の例を示す概略断面図である。図２において、ステンレススチール等の金属製ブロック２１は、その中央を貫通して略Ｈ形の放電室２２を有している。放電室２２は、その一方に測定ガスの流入口２３と連なるガス流入室部２４を有するとともに、その他方にはガス流出口２５と連なるガス流出室部２６を有し、これらの室部２４，２６は狭い筒状の通路２７で連通され、通路２７の内周壁面４１が筒状電極となっている。ガス流入室部２４側には、金属パッキン２８を介してガス流入口２３を有するフランジ２９が密閉的に固着されるとともに、ガス流出室部２６側にも、金属パッキン３０を介してガス流出口２５を有するフランジ３１が密閉的に固着されている。ブロック２１とフランジ２９，３１は接地され、これらにより放電室２２が形成されている。放電室２２における通路の中央には、放電電極３２としての１本のワイヤー電極が設けられている。この電極３２は、その一端がブロック２１に絶縁端子３３を介して取り付けられた端子３４に溶着されるとともに、他端は同じくブロック２１に絶縁端子３５を介して取り付けられた端子３６に溶着されて、水平に張設されている。また、ガス流入口２３及びガス流出口２４には、放電室２２内において火炎が発生した場合に当該火炎が外部に出るのを防止する火炎防止用の金網等のメッシュ４２，４３が設けられている。以上の要素２１〜３６，４１〜４３が、当該検出装置の放電部３７を構成している。
【００５０】
放電電極（ワイヤー電極）３２を溶着している端子３４は、放電の電流値を測定する電流測定手段（電流モニター）３８を介して電源３９と直列接続されるとともに、放電の電圧値を測定する電圧測定手段（電圧モニター）４０と並列接続されている。そして、電源３９により放電電極３２と電極４１との間に印加された放電の電圧値と電流値は、電圧測定手段４０と電流測定手段３８により測定され、その値はコンピュータ（図示せず）に出力されるようになっている。以上の要素３８〜４０が、当該検出装置の電源部４５を構成している。
【００５１】
以上の構成において、ガス流入口２３よりガス（雰囲気）が放電室２２内に導入されるとともに、電極３２，４１間に電源３９により例えば約１ＫＶ〜３ＫＶ程度の電圧が印加されると、電極３２，４１間でコロナ放電が起き、該コロナ放電の電流値は電流測定手段３８により測定され、また、電圧値は電圧測定手段４０により測定され、これらの測定値はコンピュータにより処理されて、その得られた数値によって雰囲気の変化が検出される。この数値としては、例えば、放電電圧値を放電電流値で除算した値や、放電電圧値を放電電流値と電極間距離の積算値で除算した値であってもよい。また、電源４０として定電流電源を用いた場合には、電流測定手段３８を取り除き、電圧測定手段４０により測定された電圧値によって雰囲気の変化を検出することができる。放電室２２に導入されたガスの濃度や当該ガス中の不純物濃度の変化のみならず、圧力変化、温度変化などによっても、コンピュータ処理により得られた数値や定電流電源を用いた場合における電圧値は変化し、その感度は非常に高い。また、導入されるガスの圧力や温度を所定値に調整しておくことにより、コンピュータ処理により得られた数値や定電流電源を用いた場合における電圧値から、当該ガスの濃度や不純物濃度を測定することができる。
【００５２】
したがって、図２に示す検出装置を用いれば、導入されたガスに複数種の変化のうちの何らかの変化が生じたことを検出することができ、また、導入されたガスの濃度や不純物を測定することができる。
【００５３】
なお、図１に示すような外部に露出した２つの電極３，４や図２に示すような放電室内に設けられた２つの電極２７，４１は、図示した形態に限定されるものではない。例えば、電極２７，４１に代えて、針状の電極とこれに対向する対向電極を用いることができる。
【００５４】
図３は、本発明の一実施の形態によるガス分析装置を示す。このガス分析装置は、流路５１〜５３をそれぞれ流れるＮ２ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスに対して複数種の分析を行う。このガス分析装置は、互いに異なる種類の分析を行う複数のガス分析計Ａ、Ｂ・・・を備えている。これらのガス分析計としては、例えば、パーティクルカウンタ、酸素計、露点計、ガスクロマトグラフ、質量分析計、大気圧質量分析計（ＡＰＩＭＳ）などを挙げることができる。流路５１〜５３をそれぞれ流れる各ガスにそれぞれ対応して、各ガスの変化をそれぞれ検出するガス変化検出装置５４〜５６が設けられている。本実施の形態では、ガス変化検出装置５４〜５６としてそれぞれ図２に示した検出装置が用いられている。流路５１〜５３は、検出装置５４〜５６のガス流入口（図２中の２３に相当）にそれぞれ接続されるとともに、ガス分析計Ａ、Ｂ・・・に接続された流路６０に電磁バルブ５７〜５９を介してそれぞれ接続されている。検出装置５４〜５６のガス流出口（図２中の２５に相当）は大気に開放されている。検出装置５４〜５６からの信号は、バルブ制御部６１に入力されている。バルブ制御部６１は、バルブ５７〜５９を制御して、検出装置５４〜５６のいずれかからガスに変化が生じたことを示す信号が得られた場合には、バルブ５７〜５９のうちの対応するバルブを開き、他のバルブを閉じる。
【００５５】
このガス分析装置によれば、各流路５１〜５３のガスが各検出装置５４〜５６によってモニタされてそのガスの変化が検出され、変化が検出されたガスの流路が制御部６１Ｎ制御下でバルブ５７〜５９により流路６０に選択的に接続され、変化が検出されたガスがガス分析計Ａ、Ｂ・・・によって選択的に分析されることになる。各流路５１〜５３のガスが同時にガス分析計によって分析されるわけではないが、変化が検出されたガス（すなわち、異常等が生じたガス）がガス分析計によって分析されるので、何ら不都合は生じない。このガス分析装置では、複数の流路５１〜５３に対して一組のガス分析計Ａ、Ｂ・・・を設けておけばよく、また、検出装置５４〜５６はガス分析装置に比べてかなり安価であるので、このガス分析装置は全体として大幅にコストを低減することができる。
【００５６】
なお、いずれの検出装置５４〜５６からもガスが変化したことを示す信号が得られない場合には、制御部６１により全てのバルブ５７〜５９を閉じて（開いていてもよい）、ガス分析計Ａ、Ｂ・・・を作動させなくてもよいし、あるいは、制御部６１によりバルブ５７〜５９を制御して、流路５１〜５３の各々を順次巡回的にガス分析計Ａ、Ｂ・・・に接続して、ガス分析計Ａ、Ｂ・・・により各流路５１〜５３を流れるガスを順次巡回的に分析してもよい。
【００５７】
ところで、図１や図２に示した検出装置を使用する際には、電極３，４間又は電極３２，４１間に印加する電圧は、連続的にではなく、図４に示すように間欠的に印加して（例えば、１時間当たり１０秒間のみ印加して）検出又は測定に必要な時にのみ印加することが好ましい。これは、電極の劣化の進行を遅らせてその寿命をのばすことができるからである。なお、図４の横軸は経過時間を示し、縦軸は２つの電極間への電圧印加の状態を示している。
【００５８】
図５は、図２に示した検出装置の使用方法の一例を示す。この使用方法は、複数の流路７１〜７３をそれぞれ流れるガスについて、必要に応じてその変化やその特性値（濃度や不純物濃度等）の検出を行う場合の使用方法である。この使用方法では、図２中の放電部３７にそれぞれ相当する放電部７４〜７６を流路７１〜７３にそれぞれ常時設けておき、図２中の電源部４５に相当する電源部７７を１台だけ用意しておく。そして、各流路７１〜７３のガスについて検出を行う場合には、１台の電源部７７を放電部７４〜７６に対してつなぎ変えていく。このようにすれば、電源部７７が１台だけですむので、コストを大幅に低減できる。また、放電部７４〜７６は常時流路７１〜７３に設けられているので、ガスが常にその放電室を通流することになることから、電源部７７を接続すれば直ちにガスの変化や特性値の検出を開始することができる。通常は流路７１〜７３に放電部を設けておかず、検出時のみ放電部を流路７１〜７３に接続することとすれば、放電部の数も１つですむが、放電室内の不純物等がパージされるまで正確な検出を行うことができず、迅速な検出を行うことができない。
【００５９】
図６は、本発明の一実施の形態によるガス純化器の寿命モニタ方法を示す。この方法では、ガス純化器８０を設けた流路８１におけるガス純化器８０に対する下流側に、図２に示した検出装置に相当する検出装置８２を設けている。これにより、ガス純化器８０を完全に通流したガスが検出装置８２の放電室に導入される。ガス純化器８０が寿命に近づく又は達すると、ガスの純化の程度が低下するので、検出装置８２の２つの電極間の放電の状態が変化することとなる。したがって、検出装置８２から得られるその２つの電極間の放電の状態に応じた信号に基づいて、ガス純化器８０の寿命をモニタすることができる。なお、図６中、８０ａはガス純化器８０のガス流入口、８０ｂはガス流出口、９０はガス純化器８０のエレメント等の破瓜領域である。
【００６０】
図７は、本発明の他の実施の形態によるガス純化器の寿命モニタ方法を示す。図７において、図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。この方法では、検出装置８２のガス流入口をガス純化器８０の途中に接続して、ガス純化器８０を途中まで通流したガスをガス純化器８０の放電室に導入している。検出装置８２のガス流出口は大気に開放されている。ガス純化器８０のエレメント等は、破瓜領域９０がガス流入口側８０ａからガス流出口８０ｂ側へ向けて徐々に拡大していって全体に至ると寿命が尽きることになる。したがって、図７に示す方法によれば、図６に示す方法に比べて早期に寿命が近いことを知ることができ、ガス純化器８０の寿命が尽きる前にその寿命が近いことを確実に知ることができる。
【００６１】
なお、前記ガス純化器８０は、吸着剤を用いたもの、ゲッター式のもの、触媒式のものなど、いずれのタイプのものでもよい。
【００６２】
図８は、ガスの流路における継手部分１００の一例を示す縦断面図である。図８において、１０１は継手本体、１０２はガスケット、１０３はスリーブ、１０４はスリーブ１０２に溶接されたチューブ、１０５はユニオンナットである。ユニオンナット１０５を継手本体１０１に螺合することにより、スリーブ１０３がガスケット１０２を介して継手本体１０１に圧接され、これにより流路１００の気密性が保たれている。ガスケット１０２の付近においてリークが生じ易いことから、ユニオンナット１０５には、その上下の面にリークを検出するための孔１０５ａ，１０５ｂが形成されている。
【００６３】
図９は、本発明の一実施の形態による流路のリーク検出方法を示す。図９において、第１のガスの流路１１０は、その途中に、前述した図８に示す継手部分１００を有している。この方法では、流路１００を流れる第１のガスと異なる成分を有する第２のガスを貯蔵するボンベ１１１に接続されたノズル１１２の先端を、継手部分１００のユニオンナット１０５の孔１０５ａに挿入し、図示しないバルブを開いて孔１０５ａから第２のガスを吹き付ける。なお、ノズル１１２の先端の大きさを孔１０５ａとほぼ同じであることが好ましい。そして、流路１１０における継手部分１００に対する下流を流れるガスを、図２に示した検出装置に相当する検出装置１１３の放電室にそのガス流入口から導入する。検出装置１１３のガス流出口は大気に開放されている。なお、図面には示していないが、ボンベ１１３には圧力調節器が設けられており、第２のガスの圧力を所望の圧力に調節することができるようになっている。流路１１０を流れる第１のガスと異なる成分を有する第２のガスを流路１１０の継手部分１００に外側から吹き付けているので、流路１１０の継手部分１００にリークがあれば、流路１１０内の第１のガスに第２のガスが混入し、継手部分１００に対する下流を流れるガスの成分が変化し、それにより検出装置１１３の２つの電極の間の放電の状態が変化する。
したがって、検出装置１１３から得られるその２つの電極間の放電の状態に応じた信号に基づいて、流路１１０の継手部分１００のリークを検出することができる。
【００６４】
図１０は、本発明の他の実施の形態による流路のリーク検出方法を示す。図１０において、図９中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。図１０に示す方法が図９に示す方法と異なる所は、図９ではノズル１１２の先端を直接に継手部分１００の孔１０５ａに挿入していたのに対し、図１０では、継手部分１００をカバー１１４で気密となるように覆い、ノズル１１２の先端がカバー１１４内に挿入されている点のみである。したがって、この方法では、カバー１１４内において、ノズル１１２からの第２のガスが流路１１０内の圧力よりも所定圧力だけ陽圧に保たれる。流路１１０に吹き付ける第２のガスを流路１１０内の第１のガスよりかなり高い圧力にすれば、通常の状態では生じないリークを検出することができ、流路１１０のリークに対する耐性を事前に評価することができる。
【００６５】
図１０において、ノズル１１２、ボンベ１１１及びカバー１１４に代えて、図１１に示すような治具１２０及びボンベ１１１を用いることができる。この治具は、継手部分１００のユニオンナット１０５の上面及び下面を挟持する一対の挟持部１２２，１２３と、一対の柄１２４，１２５とを備えている。挟持部１２２と柄１２４とが一体化され、挟持部１２３と柄１２５とが一体化され、これらが支点部１２６で回動自在に連結されている。図面には示しないバネによって、支点部１２６には挟持部１２２，１２３間の距離が狭まる方向に付勢されている。一方の挟持部１２２には、凹部１２２ａが形成されるとともに、外側から凹部１２２ａにかけて給気路１２３ｂが形成されている。挟持部１２２，１２３のユニオンナット１０５への当接面には、パッキン１２７，１２８がそれぞれ設けられている。ボンベ１２１と給気路１２２ｂとの間は、可撓性を有する管１２９によって接続されている。なお、ボンベ１２１には、図９や図１０の場合と同様に、図面には示しないバルブ及び圧力調節器が設けられている。この治具１２０によれば、柄１２４，１２５を手に持ってその間隔を狭めて挟持部１２２，１２３の間隔を広げ、柄１２４，１２５から手を離すだけで、挟持部１２２，１２３をユニオンナット１０５に挟持させることができる。このとき、継手部分１００のユニオンナット１０５の孔１０５ａが凹部１２２ａに開口し、孔１０５ｂがパッキン１２８により閉塞されるようにする。これにより、図１０と実質的に同じ状況となる。
【００６６】
図１２は、本発明の一実施の形態によるガス混合方法を示す。この方法では、ガスａとガスｂとが流量制御装置１３１，１３２によって混合され、この混合ガスが流路１３３によって所定箇所に供給される。この混合ガスの一部は、図２に示した検出装置に相当する検出装置１３４の放電室に導入される。検出装置１３４のガス流出口は大気に開放されている。混合ガスの濃度が変化すると、検出装置１３４の２つの電極の間の放電の状態が変化するので、検出装置１３４から得られる検出信号（２つの電極の間の放電の状態を示す信号）は混合ガスの濃度を示すことになる。制御部１３５は、混合ガスの濃度が所定の値となるように、この信号に基づいて流量制御装置１３１，１３２をフィードバック制御する。制御部１３５がこのようなフィードバック制御を行わずにオープンループ制御を行うとすれば、検出装置１３４からの検出信号すなわち混合ガスの濃度は、図１３（ｂ）に示すように、混合開始当初にオーバーシュート１３６が生じてしまうが、図１２に示す混合方法によれば、前述したフィードバック制御によって、図１３（ｂ）に示すように、当初から精度良く所望の濃度にすることができる。
【００６７】
図１４は、本発明の他の実施の形態によるガス混合方法を示す。図１４において、図１２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。この混合方法では、流量制御装置１３１，１３２により得られた混合ガスの流路１３３は、混合ガスを所定の箇所に供給する流路１４１に電磁バルブ１４２を介して接続されるとともに、電磁バルブ１４３を介して大気に開放されている。この方法では、流量制御装置１３１，１３２をフィードバック制御していないので、検出装置１３４からの検出信号すなわち混合ガスの濃度は、図１５（ａ）に示すように、混合開始当初にオーバーシュート１３６が生ずる。制御部１４０は、図１５（ｂ）に示すように、検出装置１３４からの検出信号すなわち混合ガスの濃度が安定した後にバルブ１４１を開いて、混合ガスを流路１４１に流して所定の箇所に供給する。また、制御部１４０は、バルブ１４３を、その開閉がバルブ１４２の開閉と逆になるように制御する。この方法では、このように、流路１３３に得られる混合ガスの濃度にはオーバーシュート１３６が生ずるものの、この濃度が安定するまでは混合ガスはバルブ１４３を介して廃棄して所定の箇所に供給せず、この濃度が安定した後にバルブ１４２を介して所定の箇所に供給するので、所定の箇所に供給される混合ガスの濃度は、図１５（ｃ）に示すように、精度良く所望の濃度となる。
【００６８】
図１６は、本発明の一実施の形態による物品の出し入れ方法を示す。図１６において、１５０はウエハ、１５１はロードロック室、１５２は半導体製造工程を行う処理室（プロセスチャンバ）、１５３はロードロック室１５１にパージガスを供給する給気路、１５４はロードロック室１５１からガスの排気を行う排気路、１５５は処理室１５２にパージガスを供給する給気路、１５６は処理室１５２からガスの排気を行う排気路である。この方法では、ロードロック室１５１及び処理室１５６からそれぞれ排気されたガスの一部は、図２に示した検出装置に相当する検出装置１５７，１５８の放電室にそれぞれ導入される。各室１５１，１５２から排気されるガスの不純物濃度に応じて検出装置１５７，１５８の２つの電極間の放電の状態が変化することから、各室１５１，１５２の清浄度（すなわち、ウエハ１５０の汚れのパージ状態）が、各検出装置１５７，１５８の電極間の放電の状態としてモニタされることになる。そして、この方法では、各検出装置１５７，１５８からの電極間の放電の状態に応じた信号がウエハ１５０の搬送を行う搬送装置（図示せず）に与えられ、前記信号が所定の範囲になった（すなわち、所定の清浄度となった）後に搬送装置によって各室１５１，１５２にウエハ１５０が出し入れされる。したがって、ウエハ１５０が室１５１，１５２内に滞留する時間に関わらず、所定の清浄度となったとき物品等を出し入れすることになる。このため、ウエハ１５０を効率良く清浄化することができるとともに、常に十分な清浄度を確保することができる。
【００６９】
図１７は、本発明の一実施の形態による人の出し入れ方法を示す。図１７において、１６０は人、１６１はエアシャワー室、１６２は半導体製造等のためのクリーンルーム、１６３はエアシャワーのためのエアの給気路、１６４はエアシャワー室１６１からのエアを排気する排気路である。この方法では、エアシャワー室１６１から排気されたエアの一部は、図２に示した検出装置に相当する検出装置１６５の放電室に導入される。排気されたエアの不純物濃度に応じて検出装置１６５の２つの電極間の放電の状態が変化することから、エアシャワー室１６５の清浄度（すなわち、人１６０の汚れのパージ状態）が、検出装置１６５の電極間の放電の状態としてモニタされることになる。そして、この方法では、検出装置１６５からの電極間の放電の状態に応じた信号がエアシャワー室１６１のドア装置（図示せず）及び表示装置（図示せず）に与えられ、前記信号が所定の範囲になった（すなわち、所定の清浄度となった）後に人１６０がエアシャワー室１６１及び１６２に出入りするように、ドア装置及び表示装置によって、ドアの開閉及びロック状態が制御されるとともに、出入りの可・不可の表示等を行う。したがって、人１６０が室１６０内に滞留する時間に関わらず、所定の清浄度となったとき人１６０が出入りすることになる。このため、人１６０を効率良く清浄化することができるとともに、常に十分な清浄度を確保することができる。
【００７０】
図１８は、本発明の一実施の形態による昇温脱離ガス分析方法を示す図である。図１８において、ボンベ１７０からのガスは、圧力調節器１７１及び流量制御装置１７２によってその圧力及び流量が所定の値とされた上で、ウエハ等の物品１７３が配置された加熱室１７４を通過し、更に、前記図２に示した検出装置に相当する検出装置１７５の放電室に導入される。検出装置１７５のガス流出口は大気に開放されている。図１８中、１７６は、加熱室１７４を加熱するための加熱源としての赤外線ランプ等である。加熱室１７４を通過したガスには、物品１７３から脱離した成分が含まれる。その成分によって検出装置１７５の２つの電極間の放電の状態が変化するので、検出装置１７５から得られる放電状態に応じた信号に基づいて脱離成分を分析することができる。
【００７１】
図１９は、本発明の他の実施の形態による昇温脱離ガス分析方法を示す図である。図１９において、図１８中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。図１９の方法が図１８の方法と異なる所は、加熱室１７４と検出装置１７５との間に燃焼室１８０を設けた点のみである。この方法では、加熱室１７４を通過した脱離ガスをそのまま測定するのではなく、脱離ガスを燃焼室１８０で燃焼させた後に測定する。このため、加熱室１７４を通流させるガス（キャリアガス）としてＯ２や空気等を用いれば、脱離成分の有機物をＣＯ２ガスに変換して測定することになる。有機物を含む脱離ガスをそのまま検出装置１７５の放電室に導けば、有機物は電極を汚染し易いことから、電極を頻繁にクリーニングしなければならないが、図１９の方法によれば、有機物がＣＯ２ガスに変換されるので、電極の汚染が少なくなり、電極のクリーニングの頻度が少なくなり、好ましい。また、有機物をＣＯ２に変換して測定すると、濃度計算が容易となり、好ましい。
【００７２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明において使用し得る検出装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明において使用し得る検出装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるガス分析装置を示す概略構成図である。
【図４】放電電極への電圧印加の様子の一例を示す図である。
【図５】図２に示す検出装置の使用方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるガス純化器の寿命モニタ方法を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態によるガス純化器の寿命モニタ方法を示す図である。
【図８】ガスの流路における継手部分の一例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態による流路のリーク検出方法を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態による流路のリーク検出方法を示すである。
【図１１】流路のリーク検出方法において用い得る治具を示す一部切欠図である。
【図１２】本発明の一実施の形態によるガス混合方法を示す図である。
【図１３】図１２に示すガス混合方法の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態によるガス混合方法を示す図である。
【図１５】図１４に示すガス混合方法の動作を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施の形態による物品の出し入れ方法を示す図である。
【図１７】本発明の一実施の形態による人の出し入れ方法を示す図である。
【図１８】本発明の一実施の形態による昇温脱離ガス分析方法を示す図である。
【図１９】本発明の他の実施の形態による昇温脱離ガス分析方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
３，４，３２，４１  電極
２２  放電室
１０，３９  電源
８，４０  電圧測定手段
９，３８  電流測定手段
５４，５５，５６，８２，１１３，１３４  検出装置
５７，５８，５９，１４２，１４３  バルブ
６１  バルブ制御部
８０  ガス純化器
１３１，１３２  流量制御装置
１３５，１４０  制御部
１５０，１７３  ウエハ
１５１  ロードロック室
１５２  処理室
１５７，１５８，１６５，１７５  検出装置
１６１  エアシャワー室
１６２  クリーンルーム
１７４  加熱室
１８０  燃焼室
【図１】
2008261886.tif 000003
【図２】
2008261886.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008261886.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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