(57)【要約】【課題】特殊な水素濃度センサ等を用いずに、安価で簡易な構成により、生産工程における水素濃度管理を容易に可能とする技術を提供する。【解決手段】水素ガスが導入され、室内ガス中の水素濃度が可変に構成されるチャンバ室２内における水素濃度管理方法であって、チャンバ室２内のガスをサンプリングする工程（工程Ａ）と、サンプリングしたガスを燃焼させる工程（工程Ｂ）と、燃焼させたガスの燃焼温度を検知する工程（工程Ｃ）と予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、検知したガスの燃焼温度から、チャンバ室内のガスの水素濃度を求める工程（工程Ｄ）とを含む構成とする。【選択図】図２
2008197069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスが導入され、室内ガス中の水素濃度が可変に構成されるチャンバ室内における水素濃度管理方法であって、
前記チャンバ室内のガスをサンプリングする工程と、
サンプリングしたガスを燃焼させる工程と、
燃焼させたガスの燃焼温度を検知する工程と
予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、検知したガスの燃焼温度から、チャンバ室内のガスの水素濃度を求める工程とを含む、
ことを特徴とする水素濃度管理方法。
【請求項２】
前記水素濃度管理方法は、
さらに、前記チャンバ室内のガス圧力を検出する工程と、
前記検出したガス圧力、および前記求めた水素濃度の値に基づいて、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を調節する工程を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の水素濃度管理方法。
【請求項３】
前記水素濃度管理方法は、
水素ガスおよび窒素ガスが導入されるチャンバ室と、
前記チャンバ室へ水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、
前記チャンバ室へ窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバ室内のガスの水素濃度を検出する水素濃度検知手段と、
前記チャンバ室内のガス圧力を検出するチャンバ室圧検出手段と、
制御手段と、
前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する水素ガス流量調整手段と、
前記制御手段により制御され、前記窒素ガス供給手段からチャンバ室への窒素ガス供給量を調節する窒素ガス流量調整手段とを備え、
前記水素濃度検知手段が、
前記チャンバ室内のガスをサンプリングするサンプリングガス採取手段と、
前記サンプリングガス採取手段によるサンプリングガスを燃焼させるサンプリングガス燃焼手段と、
前記サンプリングガス燃焼手段にて燃焼されたサンプリングガスの燃焼温度を検知する燃焼温度検知手段と、
前記燃焼温度検知手段にて検知されたサンプリングガスの燃焼温度を用いて前記チャンバ室内のガスの水素濃度を算出する水素濃度演算手段とを備えるチャンバ装置における水素濃度管理方法であって、
前記サンプリングガス採取手段によりサンプリングガスを採取する工程と、
前記サンプリングガス燃焼手段により前記サンプリングガスを燃焼させる工程と、
前記燃焼温度検知手段により前記サンプリングガスの燃焼温度を検知する工程と、
前記水素濃度演算手段に前記燃焼温度を入力し、該水素濃度演算手段により、予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、前記サンプリングガスの水素濃度を演算する工程と、
演算された水素濃度を濃度フィードバック情報として前記制御手段に入力する工程と、
前記濃度フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する工程と、
前記チャンバ室圧検出手段により前記チャンバ室の室圧変化を室圧フィードバック情報として前記制御手段に入力する工程と、
前記室圧フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する工程を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の水素濃度管理方法。
【請求項４】
水素ガスおよび窒素ガスが導入されるチャンバ室と、
前記チャンバ室へ水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、
前記チャンバ室へ窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、
前記チャンバ室内のガスの水素濃度を検出する水素濃度検知手段と、
前記チャンバ室内のガス圧力を検出するチャンバ室圧検出手段と、
制御手段と、
前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する水素ガス流量調整手段と、
前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する窒素ガス流量調整手段を備えるチャンバ装置において、
前記水素濃度検知手段は、
前記チャンバ室内のガスをサンプリングするサンプリングガス採取手段と、
前記サンプリングガス採取手段によるサンプリングガスを燃焼させるサンプリングガス燃焼手段と、
前記サンプリングガス燃焼手段にて燃焼されたサンプリングガスの燃焼温度を検知する燃焼温度検知手段と、
前記燃焼温度検知手段にて検知されたサンプリングガスの燃焼温度に基づき、予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を算出する水素濃度演算手段とを備える、
ことを特徴とするチャンバ装置。
【請求項５】
前記チャンバ装置においては、
前記水素濃度演算手段にて算出された水素濃度を濃度フィードバック情報として前記制御手段に入力するとともに、
前記チャンバ室圧検出手段により検出された前記チャンバ室の室圧変化を室圧フィードバック情報として前記制御手段に入力して、
前記濃度フィードバック情報、および室圧フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載のチャンバ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素濃度管理方法およびチャンバ装置の技術に関し、より詳しくは、水素濃度センサを使用せずに容易に水素濃度を検知し、水素濃度を管理する技術およびこの技術を採用したチャンバ装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素濃度を検知する水素濃度センサや、質量分析計を水素濃度の定量分析部として備える水素濃度測定装置等が開発されている。
例えば、光学的に透過光量の増減を検知することにより、水素濃度を検知する水素濃度センサに関する技術が公知となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１９６５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した光学的に検知する水素濃度センサや水素濃度測定装置は高価であるとともに、例えば、大気圧近傍でしか正確な測定ができない、大気中の水素による影響を排除するために不活性ガス等によるリフレッシュを行う必要がある、またこれにより長時間のリフレッシュ時間を要する、測定時にはセンサ付近を高温に加熱する必要がある等、多くの問題点を有している。このため、前記各水素濃度センサ等は分析用機器の用途としては活用できるものの、維持管理の困難性や使用環境の制限等の問題があるため、生産工程の現場に導入して水素濃度管理等に活用することが困難であった。
そこで本発明では、このような現状を鑑み、特殊な水素濃度センサ等を用いずに、安価で簡易な構成により、生産工程における水素濃度管理を容易に可能とする技術を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、水素ガスが導入され、室内ガス中の水素濃度が可変に構成されるチャンバ室内における水素濃度管理方法であって、前記チャンバ室内のガスをサンプリングする工程と、サンプリングしたガスを燃焼させる工程と、燃焼させたガスの燃焼温度を検知する工程と予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、検知したガスの燃焼温度から、チャンバ室内のガスの水素濃度を求める工程とを含む、ことを特徴としたものである。
【０００６】
請求項２においては、前記水素濃度管理方法は、さらに、前記チャンバ室内のガス圧力を検出する工程と、前記検出したガス圧力、および前記求めた水素濃度の値に基づいて、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を調節する工程を含む、ことを特徴としたものである。
【０００７】
請求項３においては、前記水素濃度管理方法は、水素ガスおよび窒素ガスが導入されるチャンバ室と、前記チャンバ室へ水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、前記チャンバ室へ窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を検出する水素濃度検知手段と、前記チャンバ室内のガス圧力を検出するチャンバ室圧検出手段と、制御手段と、前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する水素ガス流量調整手段と、前記制御手段により制御され、前記窒素ガス供給手段からチャンバ室への窒素ガス供給量を調節する窒素ガス流量調整手段とを備え、前記水素濃度検知手段が、前記チャンバ室内のガスをサンプリングするサンプリングガス採取手段と、前記サンプリングガス採取手段によるサンプリングガスを燃焼させるサンプリングガス燃焼手段と、前記サンプリングガス燃焼手段にて燃焼されたサンプリングガスの燃焼温度を検知する燃焼温度検知手段と、前記燃焼温度検知手段にて検知されたサンプリングガスの燃焼温度を用いて前記チャンバ室内のガスの水素濃度を算出する水素濃度演算手段とを備えるチャンバ装置における水素濃度管理方法であって、前記サンプリングガス採取手段によりサンプリングガスを採取する工程と、前記サンプリングガス燃焼手段により前記サンプリングガスを燃焼させる工程と、前記燃焼温度検知手段により前記サンプリングガスの燃焼温度を検知する工程と、前記水素濃度演算手段に前記燃焼温度を入力し、該水素濃度演算手段により、予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、前記サンプリングガスの水素濃度を演算する工程と、演算された水素濃度を濃度フィードバック情報として前記制御手段に入力する工程と、前記濃度フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する工程と、前記チャンバ室圧検出手段により前記チャンバ室の室圧変化を室圧フィードバック情報として前記制御手段に入力する工程と、前記室圧フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する工程を含む、ことを特徴としたものである。
【０００８】
請求項４においては、水素ガスおよび窒素ガスが導入されるチャンバ室と、前記チャンバ室へ水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、前記チャンバ室へ窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を検出する水素濃度検知手段と、前記チャンバ室内のガス圧力を検出するチャンバ室圧検出手段と、制御手段と、前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する水素ガス流量調整手段と、前記制御手段により制御され、前記水素ガス供給手段からチャンバ室への水素ガス供給量を調節する窒素ガス流量調整手段を備えるチャンバ装置において、前記水素濃度検知手段は、前記チャンバ室内のガスをサンプリングするサンプリングガス採取手段と、前記サンプリングガス採取手段によるサンプリングガスを燃焼させるサンプリングガス燃焼手段と、前記サンプリングガス燃焼手段にて燃焼されたサンプリングガスの燃焼温度を検知する燃焼温度検知手段と、前記燃焼温度検知手段にて検知されたサンプリングガスの燃焼温度に基づき、予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を算出する水素濃度演算手段とを備える、ことを特徴としたものである。
【０００９】
請求項５においては、前記チャンバ装置においては、前記水素濃度演算手段にて算出された水素濃度を濃度フィードバック情報として前記制御手段に入力するとともに、前記チャンバ室圧検出手段により検出された前記チャンバ室の室圧変化を室圧フィードバック情報として前記制御手段に入力して、前記濃度フィードバック情報、および室圧フィードバック情報に基づき前記制御手段により水素ガス流量調整手段および窒素ガス制御手段を制御する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知することができ、水素濃度を容易に管理することができる。
【００１２】
請求項２においては、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができる。
【００１３】
請求項３においては、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができる。
【００１４】
請求項４においては、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知することができ、水素濃度を容易に管理することができる。
これにより、半田付に適した酸化還元雰囲気を容易に作り出すことができ、安定した半田付の品質を確保することができる。
【００１５】
請求項５においては、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができる。
これにより、半田付に適した酸化還元雰囲気を容易に作り出すことができ、安定した半田付の品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は実験結果により得た水素濃度と燃焼温度の相関を示すグラフ、図２は本発明の第一実施例に係るチャンバ装置の構成を示す模式図、図３は同じくチャンバ装置の運用手順（その１）を示す模式図、図４は同じくチャンバ装置の運用手順（その２）を示す模式図、図５は同じくチャンバ装置の運用手順（その３）を示す模式図、図６は同じくチャンバ装置の運用手順（その４）を示す模式図、図７は本発明の第二実施例に係るチャンバ装置の構成を示す模式図、図８は本発明の一実施例に係る半田付用チャンバ装置の全体構成を示す模式図である。
【００１７】
まず始めに、本発明に係る水素濃度の推定原理について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、実験により、水素を含むガス（本実施例では、水素と窒素の混合気体としている）を燃焼させる場合、燃焼されるガスの水素濃度と燃焼温度には対数的な相関があり、対数グラフ上に略直線状のグラフとして表されることが判明している。
つまり、本発明では、水素を燃焼させて燃焼温度を検知することにより、実験結果により得られた水素濃度と燃焼温度の相関関係から、水素濃度を推定するようにしている。
この方法によれば、高価で取り扱いがデリケートである水素濃度センサ等を用いることなく、汎用的な防爆仕様の温度センサを用いることにより安価な構成で、容易に水素濃度を推定することが可能となるものである。
【００１８】
但し、実験により、図１中に示す領域Ｘにおいては、燃焼に用いるガスの流量が過大となると、燃焼温度の計測が不可能となり、水素濃度を推定することができないという問題点が判明している。本実施例においては、燃焼に用いるガスの流量の上限値を設定し、ガスの流量を調節することにより、水素濃度が推定できないという問題を回避するようにしている。
【００１９】
次に、本発明の第一実施例に係るチャンバ装置１の全体構成について、図２を用いて説明をする。
図２に示す如く、本発明の第一実施例に係るチャンバ装置１は、水素ガスおよび窒素ガスが導入されるチャンバ室２、前記チャンバ室２を減圧可能な減圧ユニット３、前記チャンバ室２内におけるガスの水素濃度の管理を行う水素濃度管理ユニット４、前記チャンバ室２内のガス圧力を検出する室圧センサ５、各機器の制御手段となるコントローラ１４等により構成している。
さらに、チャンバ室２には、ユーティリティ配管として、水素ガス（Ｈ２）供給配管６および不活性ガスの供給手段たる窒素ガス（Ｎ２）供給配管７が接続されており、チャンバ室２内に水素および窒素を供給可能な構成としている。
尚、本実施例では、不活性ガスの供給手段として、窒素ガス供給配管７を用いているが、本発明に用いる不活性ガスの種類を窒素に限定するものではなく、ガスの性質上、水素との反応性がなく、チャンバ室２内での加工処理に影響を及ぼさない性質の不活性ガスであればよい。
【００２０】
チャンバ室２は、気密性を有する空間であり、前記減圧ユニット３等により、チャンバ室２内の室圧を大気圧以下に維持しつつ、前記水素濃度管理ユニット４や前記水素ガス供給配管６等により、室内に水素ガスおよび窒素ガスが導入されており、室内を水素雰囲気に維持することができるものである。
つまり、チャンバ室２内においては、該チャンバ室２の室圧や水素濃度を所望する条件に維持しながら、半田付処理等を行うことができる。
【００２１】
減圧ユニット３は、減圧ポンプ８、燃焼室９、イグナイタ１０、吸気管１１、排気管１２等により構成している。
減圧ポンプ８は、防爆仕様の真空ポンプやブロア等により構成され、チャンバ室２内から一定量の吸気を行うものであり、これにより、チャンバ室２内を負圧化することができる。また、減圧ポンプ８から排気される水素を含む混合気体（ガス）は燃焼性があるため、そのままでは排気せず、燃焼室９内でイグナイタ１０により着火して、水素を燃焼させた上で排気する構成としている。
【００２２】
水素濃度管理ユニット４は、サンプリングポンプ１３、コントローラ１４、燃焼室１５、イグナイタ１６、温度センサ１７、サンプリング管１８、排気管１９、流量調整弁２０・２１等により構成している。
サンプリングポンプ１３は、防爆仕様の真空ポンプやブロア等により構成され、チャンバ室２内から室内雰囲気のガスを一定量吸気するものであり、水素を含むガスをサンプリングし、燃焼室１５側へと送気するものである。サンプリングポンプ１３の容量選定に留意したり、または、排気管１９にバルブ等を配設して流量を制限したりすることにより、サンプリングするガスの流量が過大にならないように設定することができる。あるいは、サンプリングポンプ１３の回転数（排気速度）をインバータ等により制御することにより、ガスのサンプリング量を調整する構成とすることもできる。このように、燃焼されるガスの流量を調節し、上限を設けることにより、水素濃度が推定できないという問題を回避するようにしている。
【００２３】
また、減圧ユニット３の場合と同様に、サンプリングポンプ１３からの排気は、燃焼室１５内でイグナイタ１６により着火して、水素を燃焼させた上で排気する構成としている。ここでは、燃焼温度の計測を行うために、水素を含むガスを燃焼するようにしている。
【００２４】
排気管１９には、ダクト挿入型の防爆仕様の温度センサ１７を配設しており、燃焼室１５後の排気温度（即ち、燃焼温度）を検知するようにしている。そして、温度センサ１７が検知した燃焼温度の情報をコントローラ１４の演算部１４ａに入力している。尚、温度センサ１７は、排気管１９内の排気に偏流がなく、かつ、温度降下が無視できる範囲内（燃焼室１５に極力近づけて）に配設することが望ましい。もちろん、前記条件が整えば燃焼室１５に直接温度センサ１７を挿入する構成としてもよい。
演算部１４ａには、実験結果に基づく燃焼温度と水素濃度の相関がマップ情報や計算式として予め記憶されており、入力された燃焼温度の情報から水素濃度の推定値を算出するようにしている。
【００２５】
水素ガス供給配管６および窒素ガス供給配管７の途中には流量調整弁２０・２１がそれぞれ設けられている。
そして、コントローラ１４により、所望する水素濃度の設定値と導出された水素濃度の推定値を比較し、この偏差に基づいて、流量調整弁２０・２１を調整している。例えば、水素濃度の推定値が水素濃度の設定値に比して高い場合には、水素ガス供給配管６側の流量調整弁２０の開度を下げて、かつ、窒素ガス供給配管７側の流量調整弁２１の開度を上げるようにしている。反対に、水素濃度の推定値が水素濃度の設定値に比して低い場合には、水素ガス供給配管６側の流量調整弁２０を上げて、かつ、窒素ガス供給配管７側の流量調整弁２１の開度を下げるようにしている。このように、導出した水素濃度の推定値をコントローラ１４にフィードバックすることにより、水素濃度を所望する設定値に調整し、チャンバ室２内の水素濃度を所望する濃度に維持する構成としている。
【００２６】
室圧センサ５は、防爆仕様の圧力センサ等で構成しており、チャンバ室２内の室圧を検知し、検知した室圧情報をコントローラ１４に出力している。
チャンバ装置１は、室圧の変動要因になる要素として、減圧ポンプ８、サンプリングポンプ１３、水素ガス供給配管６および窒素ガス供給配管７を備えている。本実施例では、減圧ポンプ８およびサンプリングポンプ１３は一定量の排気をする構成としているため、水素ガス供給配管６および窒素ガス供給配管７からの水素および窒素の供給量に応じてチャンバ室２内の室圧が変動する構成としている。
つまり、チャンバ室２の室圧は、減圧ポンプ８およびサンプリングポンプ１３による排気量と、水素ガス供給配管６および窒素ガス供給配管７による水素および酸素の供給量とのバランスによって決定づけられており、水素および窒素の供給量が変化することにより、チャンバ室２内の室圧も変化するものである。
【００２７】
本発明では、コントローラ１４により、所望するチャンバ室２の室圧設定値と室圧センサ５により検知する室圧を比較し、この偏差に基づいて、各流量調整弁２０・２１の開度を調整している。例えば、チャンバ室２の室圧設定値が室圧センサ５の検知値に比して高い場合には、各流量調整弁２０・２１の開度を上げて加圧し、反対に、チャンバ室２の室圧設定値が室圧センサ５の検知値に比して低い場合には、各流量調整弁２０・２１の開度を下げて減圧するようにしている。
このように、室圧センサ５により検知したチャンバ室２の室圧をコントローラ１４にフィードバックすることにより、チャンバ室２内の室圧を所望する室圧設定値に調整し、室圧を一定に維持する構成としている。尚、減圧ポンプ８およびサンプリングポンプ１３の回転数（排気速度）をインバータ等により制御することにより、チャンバ室２の室圧（負圧度）を調整する構成とすることもできる。
【００２８】
次に、水素濃度の管理方法について、図３乃至図６を用いて説明をする。
図３に示す如く、まず始めに、水素ガス供給配管６および窒素ガス供給配管７の各流量調整弁２０・２１を「開」とし、チャンバ室２内に水素および窒素を供給する。
このとき、同時に減圧ポンプ８についても起動するとともに、減圧ポンプ８の排気ガス（水素と窒素の混合気体）をイグナイタ１０により着火して燃焼させて、排気中に含まれる水素を除去した上で、屋外等に排気するようにしている。
またこのとき、チャンバ室２内の室圧を室圧センサ５により検知し、検知した室圧情報をコントローラ１４にフィードバックしている。そして、コントローラ１４により、チャンバ室２の室圧が予め設定されている室圧設定値となるように各流量調整弁２０・２１の開度を調整している。
尚、この時点では、未だチャンバ室２内の水素濃度は不明である。
【００２９】
図４に示す如く、次にコントローラ１４の指令によりサンプリングポンプ１３を起動して、チャンバ室２内よりガス（水素および窒素の混合気体）のサンプリングを開始する（工程Ａ）。
それと同時にサンプリングポンプ１３の排気ガス（水素と窒素の混合気体）をコントローラ１４の指令によりイグナイタ１６を用いて着火して、排気中に含まれる水素を燃焼させて除去した上で、屋外等に排気するようにしている（工程Ｂ）。
【００３０】
そして、図５に示す如く、温度センサ１７により、サンプリングポンプ１３の排気の燃焼温度を検知し（工程Ｃ）、燃焼温度の検知情報をコントローラ１４の演算部１４ａに入力するようにしている。
演算部１４ａでは、入力された燃焼温度の検知情報と、該演算部１４ａに予め記憶されている水素濃度と燃焼温度の相関情報（マップ情報や演算式）に基づき、水素濃度の推定値を導出するようにしている（工程Ｄ）。
つまり、この時点で、チャンバ室２内の水素濃度の推定値を得ることができる。
【００３１】
即ち、水素ガスが導入され、室内ガス中の水素濃度が可変に構成されるチャンバ室２内における水素濃度管理方法であって、チャンバ室２内のガスをサンプリングする工程（工程Ａ）と、サンプリングしたガスを燃焼させる工程（工程Ｂ）と、燃焼させたガスの燃焼温度を検知する工程（工程Ｃ）と予め設定されているガスの燃焼温度と水素濃度との関係を用いて、検知したガスの燃焼温度から、チャンバ室内のガスの水素濃度を求める工程（工程Ｄ）とを含む構成としている。
これにより、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知することができ、水素濃度を容易に管理することができるのである。
【００３２】
そして、図５に示す如く、導出したチャンバ室２内の水素濃度の推定値をコントローラ１４に入力し（工程Ｅ）、該推定値とコントローラ１４に予め設定されているチャンバ室２内の水素濃度設定値を比較し、この偏差に応じて、各流量調整弁２０・２１を調整するようにしている（工程Ｆ）。これにより、チャンバ室２内の水素濃度を、所望する濃度に維持するようにしている。
【００３３】
ところでこのとき、水素および窒素の供給量が変動すると、チャンバ室２内の室圧も変動するため、チャンバ室２の室圧を再度調整する必要が生じてくる。
このため、図６に示す如く、チャンバ室２内の室圧変動を室圧センサ５により検知し、検知した室圧情報の変動をコントローラ１４に再度フィードバックするようにしている（工程Ｇ）。
そして、コントローラ１４により、チャンバ室２の室圧が予め設定されている室圧設定値となるように再度各流量調整弁２０・２１の開度を調整している。
その後、流量調整弁２０・２１の開度調整により、水素濃度および室圧の調整を繰り返して、水素濃度および室圧の設定値との偏差が、双方とも許容範囲内に収束するのを待って、水素濃度および室圧の制御が安定したものと判断するようにしている（工程Ｈ）。そして、この状態に至ると、チャンバ装置１が使用可能な状態であると判断するようにしている。
【００３４】
即ち、本実施例の水素濃度管理方法は、さらに、チャンバ室２内のガス圧力を検出する工程（工程Ｇ）と、検出したガス圧力、および前記求めた水素濃度の値に基づいて、前記チャンバ室内のガスの水素濃度を調節する工程（工程Ｈ）を含む構成としている。
これにより、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができるのである。
【００３５】
次に、本発明の第二実施例に係るチャンバ装置２２の全体構成について、図７を用いて説明をする。
図７に示す如く、本発明の第二実施例に係るチャンバ装置２２は、前記第一実施例に係る減圧ユニット３と水素濃度管理ユニット４を統合し、水素濃度管理ユニット４０のみとする構成としている。
【００３６】
第二実施例に係る水素濃度管理ユニット４０は、サンプリングポンプ１３、コントローラ１４、燃焼室１５、イグナイタ１６、温度センサ１７、サンプリング管１８、排気管１９、流量調整弁２０・２１等により構成しており、前記減圧ユニット３の機能を併せ持つ構成としている。
サンプリングポンプ１３は、第一実施例の場合と同様に、真空ポンプやブロア等により構成され、チャンバ室２内から室内雰囲気のガスを一定量吸気するものであり、チャンバ室２内の室圧を減圧しつつ、水素を含むガスをサンプリングし、燃焼室１５側へと送気するものである。
つまり、サンプリングポンプ１３を減圧ポンプとして機能させることにより、別途減圧ユニット３を設けずにチャンバ室２内の室圧を調整する構成としている。
そして、第一実施例の場合と同様に、サンプリングポンプ１３からの排気は、燃焼室１５内でイグナイタ１６により着火して、水素を燃焼させた上で排気する構成とし、燃焼温度の計測を行いつつ、水素を除去した上でガスを排気するようにしている。
また、第二実施例に係るチャンバ装置２２は、第一実施例に係るチャンバ装置１をより簡略化した構成としているが、第一実施例に係るチャンバ装置１と同様の運用により水素濃度管理を行うことが可能である。
【００３７】
即ち、本実施例の水素濃度管理方法は、チャンバ室２と、水素ガス供給配管６と、窒素ガス供給配管７と、水素濃度管理ユニット４と、室圧センサ５と、コントローラ１４と、コントローラ１４により制御する流量調整弁２０・２１を備えるチャンバ装置１（あるいはチャンバ装置２２）における水素濃度管理方法であって、水素濃度管理ユニット４（あるいは水素濃度管理ユニット４０）が、サンプリングポンプ１３と、燃焼室１５およびイグナイタ１６と、温度センサ１７と、演算部１４ａを備えるとともに、前記水素濃度管理方法が、サンプリングポンプ１３によりサンプリングガスを採取する工程（工程Ａ）と、燃焼室１５およびイグナイタ１６により前記サンプリングガスを燃焼させる工程（工程Ｂ）と、温度センサ１７により前記サンプリングガスの燃焼温度を検知する工程（工程Ｃ）と、演算部１４ａに前記燃焼温度を入力し水素濃度を演算する工程と（工程Ｄ）、演算された水素濃度を濃度フィードバック情報としてコントローラ１４に入力する工程（工程Ｅ）と、前記濃度フィードバック情報に基づきコントローラ１４により流量調整弁２０・２１を制御する工程（工程Ｆ）と、室圧センサ５によりチャンバ室２の室圧変化を室圧フィードバック情報としてコントローラ１４に入力する工程（工程Ｇ）と、前記室圧フィードバック情報に基づきコントローラ１４により流量調整弁２０・２１を制御する工程（工程Ｈ）を含んでいる。
これにより、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成で、チャンバ室２内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室２内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができるのである。
【００３８】
次に、本発明の一実施例に係る半田付用チャンバ装置３１について、図８を用いて説明をする。
半田付用チャンバ装置３１は、チャンバ室内を半田付に適した酸化還元雰囲気とするために、該チャンバ室内の水素濃度を所望する濃度に維持しつつ、該チャンバ室内で半田付処理を行うための装置である。
図８に示す如く、半田付用チャンバ装置３１は、前記第一実施例および第二実施例に係るチャンバ装置１・２２と同様の構成であり、かつ、同様の水素濃度管理方法により運用されるものであって、さらに、チャンバ室２内に加熱装置３２および冷却装置３３を備えるものである。
【００３９】
加熱装置３２は、電気ヒータ等により構成しており、通電することによりヒータ温度が上昇し、対象部品Ｘ（基盤３４・素子３５・半田３６等）を適温に加熱することができるものである。
冷却装置３３は、冷却コイル等により構成しており、冷却水を通水することにより、加熱処理された前記対象物等を適温に冷却することができるものである。
【００４０】
加熱装置３２および冷却装置３３により対象部品Ｘを加熱および冷却するタイミングにおいては、チャンバ室２内が半田付に適した酸化還元雰囲気であることが望ましいため、本発明に係る半田付用チャンバ装置３１では、加熱装置３２および冷却装置３３の作動タイミングを水素濃度管理ユニット４により制御する構成としており、簡易な構成で、容易に半田付に適した酸化還元雰囲気下で半田付処理を行うことが可能となっている。
【００４１】
次に、半田付用チャンバ装置３１の運用方法について、図８を用いて説明をする。
図８に示す如く、コントローラ１４が半田付用チャンバ装置３１が使用可能な状態であると判断すると、コントローラ１４より調整部３７に指令を与えて、加熱装置３２に通電をし、ヒータ温度を上昇させるようにしている。これにより、半田付に適した酸化還元雰囲気下で容易に半田付を行うことができる。
また、半田付が終了した場合には、コントローラ１４より流量調整弁３８に指令を与えて、冷却装置３３に冷却水を通水し、冷却コイル温度を下降させて、対象部品Ｘを冷却するようにしている。
尚、本実施例では、加熱装置３２および冷却装置３３をそれぞれ電気ヒータ・冷却コイルで構成する例を示しているが、本発明を適用する半田付用チャンバ装置に用いる加熱装置および冷却装置の種類をこれに限定するものではない。
【００４２】
尚、加熱装置３２の作動中（即ち、半田付処理中）においても水素濃度の管理および室圧の検知を継続するようにしており、何らかの不具合により水素濃度および室圧が許容値の範囲から外れるような場合には、速やかに半田付処理を中断することも可能である。係る場合には、加熱装置３２への通電を中止するとともに、冷却装置３３への通水を行い、これにより、対象部品Ｘへの半田付を中止し、不具合品となった対象部品Ｘを冷却した上で除去した後に、次の対象部品Ｘの半田付処理に速やかに移行することができる。
【００４３】
即ち、本実施例の半田付用チャンバ装置３１は、チャンバ室２と、水素ガス供給配管６と、窒素ガス供給配管７と、水素濃度管理ユニット４と、室圧センサ５と、コントローラ１４と、コントローラ１４により制御する流量調整弁２０・２１を備える半田付用チャンバ装置３１において、水素濃度管理ユニット４が、サンプリングポンプ１３と、燃焼室１５およびイグナイタ１６と、温度センサ１７と、演算部１４ａを備えるとともに、水素濃度管理方法が、サンプリングポンプ１３によりサンプリングガスを採取する工程（工程Ａ）と、燃焼室１５およびイグナイタ１６により前記サンプリングガスを燃焼させる工程（工程Ｂ）と、温度センサ１７により前記サンプリングガスの燃焼温度を検知する工程（工程Ｃ）と、演算部１４ａに前記燃焼温度を入力し水素濃度を演算する工程と（工程Ｄ）を含む構成としている。
さらに、演算された水素濃度を濃度フィードバック情報としてコントローラ１４に入力する工程（工程Ｅ）と、前記濃度フィードバック情報に基づきコントローラ１４により流量調整弁２０・２１を制御する工程（工程Ｆ）と、室圧センサ５によりチャンバ室２の室圧変化を室圧フィードバック情報としてコントローラ１４に入力する工程（工程Ｇ）と、前記室圧フィードバック情報に基づきコントローラ１４により流量調整弁２０・２１を制御する工程（工程Ｈ）を含む構成としている。
このように、温度センサ１７を用いて、水素を含むガスの燃焼温度を検知することにより、水素ガス検知用の高価な専用センサ等を用いること無く、安価で簡易な構成の半田付用チャンバ装置３１により、チャンバ室２内のガスの水素濃度を検知するとともに、チャンバ室２内のガスの水素濃度を調節することが可能となり、水素濃度を容易に管理することができるのである。さらに、半田付に適した酸化還元雰囲気を容易に作り出すことができ、安定した半田付の品質を確保することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実験結果により得た水素濃度と燃焼温度の相関を示すグラフ。
【図２】本発明の第一実施例に係るチャンバ装置の構成を示す模式図。
【図３】同じくチャンバ装置の運用手順（その１）を示す模式図。
【図４】同じくチャンバ装置の運用手順（その２）を示す模式図。
【図５】同じくチャンバ装置の運用手順（その３）を示す模式図。
【図６】同じくチャンバ装置の運用手順（その４）を示す模式図。
【図７】本発明の第二実施例に係るチャンバ装置の構成を示す模式図。
【図８】本発明の一実施例に係る半田付用チャンバ装置の全体構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１      チャンバ装置
２      チャンバ室
３      減圧ユニット
４      水素濃度管理ユニット
５      室圧センサ
６      水素ガス供給配管
７      窒素ガス供給配管
１３    サンプリングポンプ
１４    コントローラ
１４ａ  演算部
１５    燃焼室
１６    イグナイタ
１７    温度センサ
２０    流量調整弁
２１    流量調整弁
【図１】
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【図２】
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【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】
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