(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料気体と純水とを導入し、噴霧口から霧化状態で放出する噴霧手段と、
該噴霧口が内部に開口するミストチャンバと、
該ミストチャンバ内に取り付けられたＵＶランプと、
該ミストチャンバ内の流体を内部に導入する回収容器と、
試料気体を前記噴霧手段に供給し、ミストチャンバ及び回収容器を経て外部に排出する気体給排手段と
を備えてなる気体中の微量成分の捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体中の微量成分を短時間で効率的に捕集することができる捕集装置に係り、特に、半導体製造分野におけるクリーンルームの空気中の微量成分の評価に有用な気体中の微量成分の捕集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造分野等で設置されるクリーンルームでは、空気中の微量成分が製造工程及び製品品質に影響を及ぼすことから、これを捕集して評価し、微量成分を制御する必要がある。特に、近年の半導体の高集積化に伴い、クリーンルーム中の微量成分の及ぼす影響が大きくなっていることから、迅速かつ高感度な微量成分の評価方法が求められ、また、このような評価を行うために、空気中の微量成分を効率的に捕集する手段が求められている。
【０００３】
空気中の成分を捕集する手段は対象成分によって異なり、例えば、粒子やエアロゾルの捕集にはメンブレンフィルターやサイクロン集塵機による捕集法が、アンモニアやイオウ酸化物などのガス成分の捕集にはバブリング、ケミカルフィルター等による捕集法等が適用されている。
【０００４】
また、空気中の粒子成分に関しては、近年、レーザー光線を利用した監視装置が普及し、迅速かつ容易に濃度傾向を把握することが可能となっている。
【０００５】
また、空気中の微量ガス成分は、現場で空気を純水または当該ガスが溶解し易い溶液にバブリングする等の方法で溶解させて補集し、捕集溶液を回収して分析装置にかけることで濃度把握をしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空気中の微量ガス成分の捕集方法では、捕集溶液を分析する分析装置の感度が不十分である場合、捕集量を増やすか或いは捕集効率を上げる工夫が必要になる。捕集量を増やすために通気量を増やすことは容易ではあるが、捕集に長時間を要するため評価結果を得るまでに時間を要する。捕集効率を改善するために、例えば純水を蒸気にして接触表面積を拡大する工夫がなされているが、加熱装置などの付帯装置が必要になるという不具合がある。
【０００７】
空気中に存在する揮発性有機塩素化合物などの水難溶解性有機物質の分析に紫外線（以下、ＵＶ）を利用した方法がある。これは、例えば、次のようにして行われる。即ち、まずＵＶ照射前の試料空気を水にバブリングしてこの水を分析する。これとは別に、試料空気にＵＶを照射し有機物質を低分子量の水易溶解性物質に分解し、これを水にバブリングし、該水易溶解性物質を水に吸収させ、この水を分析する。この２つの分析結果を対照することにより、ＵＶ照射の結果生成した水易溶解性物質を特定し、この空気中の水難溶解性有機物質を定量する。
【０００８】
この方法は、難溶解性有機物質の定量が可能であるが、ＵＶを空気に照射するためのチャンバと、ＵＶ照射後の空気を水と接触させる機構とを別々に設けたものであり、装置全体が嵩ばるという短所がある。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、付帯装置を用いることなく、気体中の微量成分を短時間で効率的に捕集することができるコンパクトな構成の捕集装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の気体中の微量成分の捕集装置は、試料気体と純水とを導入し、噴霧口から霧化状態で放出する噴霧手段と、該噴霧口が内部に開口するミストチャンバと、該ミストチャンバ内に取り付けられたＵＶランプと、該ミストチャンバ内の流体を内部に導入する回収容器と、試料気体を前記噴霧手段に供給し、ミストチャンバ及び回収容器を経て外部に排出する気体給排手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の気体中の微量成分の捕集装置では、試料気体と純水とを霧状に噴霧させて試料気体中の微量成分を純水中に捕集する。
【００１２】
この噴霧による気液接触方法は、噴霧器と気体吸引ポンプで作動できるため、バブリンング装置と殆ど変わらない簡易な装置とすることができ、しかもバブリング法に比べて非常に効率良く気液接触を図ることができる。このため、回収液は気体中の微量成分を高濃度に捕集濃縮でき、分析装置の感度が不足している場合でも短時間のサンプリングで対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の気体中の微量成分の捕集装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の気体中の微量成分の捕集装置の実施の形態を示す構成図である。
【００１５】
この気体中の微量成分の捕集装置は、ＵＶランプ１０が取り付けられたミストチャンバ９内において水ミストと試料気体とを接触させて試料気体中のガス成分や微粒子を水ミストに溶解ないし捕捉させるようにしたものである。
【００１６】
即ち、このミストチャンバ９には、気体ノズル５の周囲を水ノズル６で取り巻いてなる噴霧器４が取り付けられており、この噴霧器４に対し試料気体導入用パイプ１，３及び粗大粒子除去用のフィルタ２を介して試料気体が導入される。水ノズル６には水の吸引チューブ７が接続されており、この吸引チューブ７は純水を貯えた瓶８内の底部に差し込まれている。
【００１７】
ミストチャンバ９の底面部には液回収用のチューブ１３が接続され、このチューブ１３の下端は密閉された回収室１４内の回収瓶１５の底部に差し込まれている。この回収瓶１５内には純水が貯えられており、チューブ１３の下端はこの純水中に浸っている。
【００１８】
このチューブ１３には冷却装置１２から冷媒が循環供給される冷却コイル１１が巻き付けられており、該チューブ１３内を通る蒸気が冷却され凝縮するよう構成されている。
【００１９】
該回収室１４内はフローメータ１７を有した吸気管１６を介してポンプ１８によって減圧される。
【００２０】
このように構成された気体中の微量成分の捕集装置において、ポンプ１８を作動させて回収室１４内を連続的に減圧すると、回収室１４内が負圧になり、ミストチャンバ９内の気体がチューブ１３を介して回収室１４内に吸引され、回収室１４内も負圧となる。これにより、試料気体はフィルタ２を通過し気体ノズル５からミストチャンバ９内に噴出する。
【００２１】
また、ミストチャンバ９内が負圧になることにより、瓶８内の純水もチューブ７を介して水ノズル６内に吸い上げられる。そして、ミストチャンバ９内の負圧と、気体ノズル５から気体が噴出することによるベンチュリー負圧とにより、水ノズル６の先端から水がミストチャンバ９内に噴出し、水がミスト状に拡散する（一部は気化する。）この水ミストと気体ノズル５からの気体とが接触することにより、該気体中の水溶解性成分がミスト中に溶解すると共に、微粒子がミストに捕捉される。
【００２２】
このミスト及び水蒸気は、ミストチャンバ９から回収室１４に向かう流れと共にチューブ１３を通り、その途中で水蒸気の凝縮及びミストの会合、成長が生じ、次いで瓶１５内でバブリングされる。これにより、水溶解性成分及び微粒子が瓶１５内の水に捕集される。なお、ミストチャンバ９及びチューブ１３内では吸収しきれなかった成分も、このバブリングによって瓶１５内の水に吸収される。
【００２３】
所定時間経過した後、瓶１５内の水を採取し、捕集物質の分析を行う。
【００２４】
この捕集及び分析を行うことにより、ＵＶランプ１０の点灯の有無に関らず元の試料気体中の水溶解性物質が瓶１５内の水に捕集され、定量的に分析される。
【００２５】
ＵＶランプ１０を点灯しない場合、水難溶解性有機物質は瓶１５内の水に殆ど捕集されず、ポンプ１８を通って排出される。
【００２６】
ＵＶランプ１０を点灯した場合、有機物質がＵＶによって水易溶解性の低分子化合物に分解し、瓶１５内の水に捕集される。そこで、ＵＶランプ１０を点灯したときに瓶１５から採取した水の分析結果と、ＵＶランプを点灯しなかったときに瓶１５から採取した水の分析結果とを対照することにより、元の試料空気中に含まれていた水難溶解性の有機物質を定量的に分析することができる。
【００２７】
本発明において、試料気体としては、例えば、クリーンルームなど特定場所の微量成分を含む空気が例示されるが、これ以外の各種気体であっても良い。この微量成分としてはアンモニア、硝酸等の窒素化合物、硫酸、硫黄酸化物等の硫黄化合物、塩酸等の塩素化合物、揮発性有機塩素化合物等の有機物などが例示される。
【００２８】
上記のフィルタ２は必須ではないが、あった方がよい。このフィルタ２によって試料気体中の粗粒子を分離除去することにより、噴霧器４の粗粒子による目詰まりを防止することができる。
【００２９】
上記の噴霧器４としては任意の噴霧手段が使用できるが、図示のように霧吹きのような構成のものが好ましい。この噴霧器４の先端部の先細状の噴霧口（例えば、内径０．５〜２ｍｍ程度）から気体の流れが噴出する際、気液流が該噴霧口から円錐状に広がって放出され、水がミスト（液粒）となって飛散する。なお、噴霧口の孔径、気体送給圧等によっても異なるが、水は１０〜２００μｍに微粒化される。
【００３０】
ミストチャンバ９としては、噴霧口を包囲する容器であればよい。このミストチャンバ９内で霧化した水と気体との気液接触が行われるが、ミストと気体との接触面積は非常に大きく、気体中の微量成分等は水側にきわめて効率良く吸収される。
【００３１】
このミストチャンバ９内で、液粒の一部はチャンバ内面に結露状に付着して該壁面を流れ落ちる。また、液粒同士が会合して成長し、チャンバ底部に落下する。チャンバ９底面の液体はチューブ１３に流出する。
【００３２】
なお、前記フローメータ１７により、採取した気体量を測定することができる。この気体量と回収容器の水の分析値とから、気体単位量当たりの気体含有成分の量を定量的に求めることができる。
【００３３】
フローメータ１７は任意の位置に設けることができるが、図示のように、回収室１４の下流側に設置することが、フローメータ１７からの汚染を防止する点から好ましい。
【００３４】
ポンプ１８の位置も任意であり、フィルタ２の上流側に設け、試料気体を噴霧器に圧送してもよいが、最終段に設けることにより、ポンプ１８に起因する気体の汚染が無くなり、好ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の気体中の微量成分の捕集装置によれば、付帯装置を必要とすることなく、簡易な構成の装置により、気体中の微量成分を短時間で効率的に捕集することができる。
【００３６】
このような本発明の気体中の微量成分の捕集装置は、特に、半導体製造分野等に使用されるクリーンルームの微量成分を捕集して評価する場合に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気体中の微量成分の捕集装置の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
２  フィルタ
４  噴霧器
５  気体ノズル
６  水ノズル
９  ミストチャンバ
１０  ＵＶランプ
１１  冷却コイル
１２  冷却装置
１４  回収室
１５  回収瓶
１６  吸気管
１７  フローメータ
１８  ポンプ
【図１】
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