【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は清浄室内の環境分析用システムおよび環境分析方法に関するもので、より詳しくは、空気の中に含まれた水蒸気を凝縮することで凝縮水に含まれた水溶性汚染物質を分析する清浄室内の環境分析用システムおよび環境分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に特殊な目的によって大気中に含まれた埃、微生物、静電気、イオン粒子等の汚染物質を除去した空間を清浄室とし、特に、ウェーハ上に非常に微細なパターンを形成する半導体工程では、ウェーハ汚染による不良を防止するようにこのような清浄室で大部分の作業が行われる。 しかし、半導体清浄室の大気中にはウェーハに直接的な悪影響を与える埃（浮遊粒子）等の微細なパーティクルが常に存在し、これによって清浄室のパーティクルを除去する技術は半導体工程の基本的な必修条件であった。

【０００３】特に、半導体工程や、各種の汚染源で発生する水溶性汚染物質（例えば、アンモニア、窒酸化物、
硫酸化物等）の分子は、大気中の湿性パーティクルと長時間放置され混合状態が維持されると、これらの相互間にイオン結合が形成され、水溶性汚染物質はウェーハの表面に容易に固着する。 したがって、このようなパーティクルおよび水溶性汚染物質は、ウェーハの表面が曇るヘーズ現象およびフォトレジストの変質現象等を誘発する原因となり、拡散工程で望まないドパントの機能を遂行する等の副作用があった。

【０００４】上記ような水溶性汚染物質の除去するために、大気中に含まれたこれらの水溶性汚染物質を分析する多様な形態の分析システムが開発されてきた。 その中で世界的に一番広く使われている方法として、清浄室の大気中に超純水を入れたジャーを一定の期間放置した後、ジャーの超純水に吸着されたパーティクルを分析するジャーテスト、あるいは清浄室の大気の中の一部を超純水を通過するように強制循環させパーティクルが吸着された超純水を分析するインピンジャー法等がある。

【０００５】しかし、前記のように別に準備された溶媒（例えば、超純水等）を使用して溶質になる水溶性汚染物質を集める清浄室内の環境分析方法は、構成および適用が比較的簡単であるが、水溶性汚染物質を集めるために必要な時間が非常に長く、集める効率および正確度が落ち、溶媒の分析を容易にするために溶媒を濃縮する後処理作業が必要であるので、単発性分析のみが可能であり、清浄室に捕集器を設置して毎瞬間いくつかの種類の水溶性汚染物質を分析する分析作業のオンライン化が不可能であるという問題点があった。

【０００６】また、１回に使用される溶媒の量が時間によって不変で、溶媒に溶解された水溶性汚染物質は一定の期間累積されるので溶解時間による溶媒の濃度の増加量を正確に予測することができず、清浄室の環境分析作業を時間による絶対評価ではない相対評価のみで判断するしかないという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような従来の問題点を解決するためのもので、その目的は水溶性汚染物質の集める時間を大きく短縮し、集める効率および正確度が高く、後処理作業が不要で、分析作業のオンライン化を可能にする清浄室内の環境分析用システムおよび環境分析方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、いくつかの種類の水溶性汚染物質を分析することが可能で、清浄室大気に含まれた水溶性汚染物質の濃度絶対値を測定することができる清浄室内の環境分析用システムおよび環境分析方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明請求項１〜３８記載の清浄室内の環境分析用システムは、分析対象になる清浄室内の試料空気を冷却表面と接触させることで、試料空気の中に含まれた水溶性汚染物質を同時に凝縮することができる凝縮器と、
凝縮器から得られた凝縮水の供給を受け分析する分析器とを含んでいる。

【００１０】好ましくは、凝縮器は分析対象となる試料空気を内部に形成された通路を通じて通過させながら、
試料空気の中に含まれる水蒸気を通路壁と接触させることで水蒸気を冷却凝縮させる凝縮管と、凝縮管を冷却させる冷却手段と、凝縮管内部の試料空気の流れを誘導する真空圧形成装置と、凝縮管に凝縮された凝縮水を収集する凝縮水収集手段と、凝縮水収集手段に収集された凝縮水を分析器に供給する凝縮水供給手段を含んでいる。
冷却手段は、冷却槽と冷却器とを備えている。

【００１１】冷却槽は、外気と密閉され、凝縮管と接触される冷却流体が収容される。 また、冷却槽は、凝縮管の分解および組立てが容易であるように前方に開閉される開きドアを設置し、開きドアと冷却槽の動体の間に凝縮管を垂直下方にはさんで立たせることで凝縮管の分解時、開きドアを開いて凝縮管を分解することが可能な形態である。

【００１２】また、冷却器は、冷却槽の内部の冷却流体を一定な温度に冷却および低温状態に維持させるために冷媒を圧縮する圧縮器と、冷媒を膨張させる膨張器を含み、圧縮器と膨張器の間を冷媒が循環するようにすることで冷却サイクルを構成する。 冷却器は、凝縮管の内壁温度が０℃〜１０℃の温度中いずれかの温度を選択し特定の範囲内で一定に維持するように圧縮器を制御する冷却器制御部をさらに含むことができる。

【００１３】真空圧形成装置は、凝縮管の一端部の空気を吸入することで凝縮管の他の一端部を通じ分析の対象になる試料空気が吸入できるように一端部が凝縮管の一端部の内壁を貫通し凝縮管の内部に設置される空気吸入管と、空気吸入管の他の一端部と連結され、空気吸入管に真空圧を形成する真空ポンプとを含む。

【００１４】空気吸入管の一端部は、上方を向いており、空気が吸入される入口部が凝縮管の内壁と一定の距離に離隔すると同時に、凝縮管の内壁に沿って重力移動しながら流動する凝縮水の流れを妨害しないようにその形態がＬ字型とすることが可能である。 また、真空圧形成装置は、空気吸入管に設置され、空気吸入管を通じ吸入される試料空気の量を確認および調節する空気吸入量調節器をさらに含むことが可能である。

【００１５】凝縮水収集手段は、凝縮管の下方に設置され、凝縮管の内壁に沿って重力移動する凝縮水を低い所に誘導し、１ヶ所に集める漏斗形態の凝縮水受け、および一端部が凝縮水受けの底面と連結され、一端部が分析器と連結され凝縮水受けに収集された凝縮水を分析器に移動させる凝縮水管とを含んでいることが好ましい。 また、凝縮水収集手段は、凝縮水管に設置され、凝縮手段を開閉するバルブ、および凝縮水管を選択的に開閉することができるようにバルブに制御信号を与えてバルブを制御する制御部をさらに含むことが可能である。

【００１６】分析器は、イオンクロマトグラフィで、試料の媒質になる溶媒を混合する溶媒供給手段と、溶媒と混合された試料の供給を受け試料を特定物質群別にイオン分離するカラムと、試料と混合された溶媒の電導性を抑制するサプレッサーと、サプレッサーを通過した試料に含まれる特定物質の電導度を測定して試料の成分を分析する電導度測定器と、電導度測定器で分析を終えた試料および溶媒を排出する排出ラインとを含んでいる。

【００１７】本発明の請求項３９〜４３に記載の清浄室内の環境分析用システムは、分析の対象になる清浄室内の試料空気を冷却表面と接触させることで、試料空気の中に含まれた水溶性汚染物質を同時に凝縮させることができる凝縮器と、凝縮器から得られた凝縮水の供給を受け分析する分析器、および凝縮器と分析器の間に位置し凝縮器の凝縮水を分析器に一定量に供給させることができる凝縮水供給手段とを含んでいる。

【００１８】凝縮水供給手段は、一端が凝縮器の下側に形成される凝縮水管に連結され、凝縮水を中間集積するインジェクターループ、およびインジェクターループに集められた一定量の凝縮水を加圧して分析器に供給するシリンジポンプとを含んでいる。

【００１９】分析器は、イオンクロマトグラフィで、試料に電導度測定の媒質になる溶媒を混合する溶媒供給手段と、溶媒と混合した試料の供給を受け試料を特定物質群別にイオン分離するカラムと、カラムから分離された特定物質群の中で試料と混合された溶媒を抑制するサプレッサーと、サプレッサーを通過した試料に含まれる特定物質の電導度を測定して試料の成分を分析する電導度測定器と、電導度測定器で分析を終えた試料および溶媒を排出する排出ラインとを含んでいる。

【００２０】本発明の請求項４４〜５０に記載の清浄室内の環境分析方法は、システム分析の対象になる清浄室内の試料空気を冷却表面と接触させることで試料空気の中に含まれる水溶性汚染物質を同時に凝縮させることができる凝縮器と、凝縮器から得られた凝縮水の供給を受け分析する分析器を含んでいる環境分析用システムを利用した清浄室内の環境分析方法において、分析の対象になる試料空気を冷却させ試料空気の中に含まれた水溶性汚染物質を同時に凝縮させる凝縮段階と、凝縮水を分析器に一定量で供給する供給段階、および供給された凝縮水を分析器が分析する分析段階を含んでいる。

【００２１】凝縮段階は、冷媒を循環させることで試料空気を冷却させる冷却段階と、真空圧を形成して空気の流れを誘導する真空ポンプを稼動させることで試料空気を吸入する試料空気吸入段階とを含んでいる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な一実施例を添付した図面を参照に詳しく説明する。 図１を参照して説明すると、本発明の清浄室内の環境分析用システムは、大きく凝縮器と分析器に分けることができる。 すなわち、凝縮器は分析の対象になる試料空気の中に含まれた水蒸気を冷却させて凝縮水に液化させることで試料空気中に含まれた水溶性汚染物質が凝縮水に溶解するようにする。 また、分析器は凝縮水を試料として試料の成分を分析し、これをデータ化して表示する。

【００２３】分析器は試料中に含まれた水溶性物質をイオン化し、特定物質群別に区分した後、これらの電導度を測定することで試料の成分を分析するイオンクロマトグラフィである。

【００２４】図１に示すように、本発明の清浄室内の環境分析用システムの凝縮器は、その構成において、分析対象になる試料空気を内部に形成された通路を通じて通過させながら、試料空気の中に含まれた水蒸気を通路壁と接触させることで水蒸気を冷却凝縮させる多数個（ここでは発明の一実施例として凝縮管５個を図示するが、
通常１個〜２０個まで連続して設置されることが可能である）のお互い平行な凝縮管１０を含む構成である。

【００２５】すなわち、大気中の水蒸気を冷却させ凝縮水に凝縮させる原理は、経験的に分かるように、例えば、冷たい水をコップに入れ、大気中に一定の期間放置すると、大気と接するコップの表面に水滴が凝結されることと同じ原理で、大気中の飽和水蒸気の量は温度が低いほど少ないということを利用したものである。

【００２６】したがって、このような凝縮管１０には、
凝縮管１０を冷却させるための冷却手段が設置され、また、附随的に凝縮過程が連続的に行われるように、凝縮管１０の内部の試料空気の流れを誘導するための真空圧形成装置と、凝縮管１０に凝縮された凝縮水を収集する凝縮水収集手段および凝縮水収集手段に収集された凝縮水を分析器に供給する凝縮水供給手段が設置される。 凝縮水が凝縮される場所である凝縮管１０は、凝縮水の収集が容易に形成されることが好ましい。 すなわち、垂直下方に設置されて上方に試料空気が吸入され、下方を試料空気が排出されるように設置する形態である。

【００２７】また、凝縮管１０は、多様な材質を使用することが可能であるが、化学的耐久性および耐熱性に優れた硼珪酸ガラス系列であるパイレックス（Ｐｙｒｅ
ｘ）を使用することが凝縮水の凝縮および収集を容易にする利点がある。 透明材質の凝縮管は、内部の肉眼観察が容易であるので管理が容易である。

【００２８】冷却手段は、外部と密閉され、内部に凝縮管１０と接触される冷却流体１２を収容する冷却槽１１
および冷却流体１２を冷却させる冷却器を備える構成である。 冷却器は、冷却槽１１の内部の冷却流体を一定な温度に冷却および維持させるように冷媒を圧縮させる圧縮器２３と、冷媒を膨張させる膨張器２４を含んでおり、圧縮器２３と膨張器２４の間を冷媒が循環するようにする一般的な冷却サイクルを有する冷却装置を使用する。 冷却流体１２は、冷却水を使用することも可能であるが冷却水は管理が難しく、熱伝達が遅く適合ではないので冷却流体１２は、特定ガスを使用するか、別に他の供給装置が不要な空気を使用する。

【００２９】このような冷却槽１１の構成は、図２に示すように、内部の一側の壁に冷却流体１２である空気を冷却させる膨張器２４が設置され、凝縮管１０の分解および組立てが容易であるように前方に開閉される開きドア１８を設置する。 開きドア１８と冷却槽の動体の間に、開きドアを開くと開放される上下貫通型の貫通ホールを形成し、貫通ホールに凝縮管１０を垂直下方にはさんで立たせることで開きドア１８が閉じられると凝縮管１０の上側および下側が貫通ホールに固定される構成である。 貫通孔と凝縮管１０の間にはパッキング部材１３
を設置する。

【００３０】パッキング部材１３は、凝縮管１０を冷却槽１１に固定させるように凝縮管１０の一段に凝縮管１
０を包む形態に設置され、凝縮管１０を加圧する方向に復元力が作用し、凝縮管１０を支持し、冷却槽１１を外部と密閉させる役割をする。 パッキング部材１３の材質は、伸縮性が良いゴム類を使用することが良い。 パッキング部材１３の代わりに各種の連結部材が使用されることは当業者において容易に理解されるものである。

【００３１】冷却器は、凝縮管の内壁の温度が０℃〜１
０℃の温度中のいずれかの温度を選択し特定の範囲内で一定に維持するように圧縮器を制御する冷却器制御部（図示しない）を備える。 これは凝縮管の内壁に凝縮される凝縮水が結氷しないようにするためである。

【００３２】図１に示すように、真空圧形成装置は、空気の吸入管と、真空ポンプおよび流量調節器を含んでいる。 空気吸入管は、凝縮管１０の一端部の空気を吸入することで凝縮管１０の他の一端部を通じて分析の対象になる試料空気が吸入されるように一端部が凝縮管１０の一端部の内壁を貫通して凝縮管１０の内部に設置される。 真空ポンプは、空気吸入管２０の他の一端部と連結され、空気吸入管２０に真空圧を形成する。 流量調節器２１は、空気吸入管２０に設置され、空気吸入管２０を通じて吸入される試料空気の量を確認および調節する役割をする。

【００３３】ここで、図３に示すように空気吸入管２０
は、凝縮管１０に沿って移動する凝縮水１が空気吸入管２０に吸入されることを防止するように一端部が凝縮管１０の内壁と一定な距離に離隔するように設置される。
すなわち、空気吸入管２０の一端部は、上方を向いて、
試料空気が吸入される入口部１７が凝縮管１０の内壁と一定の距離に離隔されると同時に凝縮管１０の内壁に沿って重力移動して流動する凝縮水１の流れを妨害しないようにその形態がＬ字型の構造である。

【００３４】図１の真空ポンプ２２は、一つの空気吸入手段として理解され得るし、通常の電動モータとインペーラーの組合せて構成され、空気の流れを誘発させる送風器を使用することも可能で、通常の空気吸入手段が全て使用されることは当業者にとって容易に理解されることである。

【００３５】凝縮器の凝縮水収集手段は、図３に示すように凝縮管１０の下方に設置され、凝縮管１０の内壁に沿って重力移動する凝縮水１を低い所に誘導し、１ヶ所に集める漏斗形態の凝縮水受け１４、および一端部が凝縮水受け１４の底面と連結され、一端部が分析器と連結されて凝縮水受け１４に収集された凝縮水１を分析器に移動させる凝縮水管１５を備える構成である。 凝縮水受け１４は、多様な材質が可能で、軟質チューブや凝縮管の材質と同一な材質を使用することが全て可能である。

【００３６】図１に示すように凝縮水収集手段の構成は、凝縮水管１５に設置され、凝縮水管１５を開閉するバルブ２５、２６、２７、２８、２９および凝縮水管１
５を選択的に開閉することができるように、バルブ２
５、２６、２７、２８、２９に制御信号を与えバルブ２
５、２６、２７、２８、２９を制御する制御部５０を備える構成である。 バルブ２５、２６、２７、２８、２９
は多様なバルブを設置することが可能で、制御が容易であるソレノイドバルブを設置することが好ましい。

【００３７】制御部５０は、分析器に凝縮管１０の凝縮水が連続的に供給されるように５つの凝縮管１０にそれぞれ１個ずつ連結され設置された５個のバルブ２５、２
６、２７、２８、２９を一定な順によって次々に開閉されるように制御する。 したがって、分析器は一定期間収集された凝縮水の連続的な供給を受けて分析することが可能で、いくつかの種類の水溶性汚染物質を分析することができる。

【００３８】凝縮水供給手段は、凝縮水収集手段と、分析器を連結する凝縮水管１５に設置され、凝縮水受けに収集された凝縮水が分析器に供給される前に中間集積されるインジェクターループ３５およびインジェクターループ３５に集められた一定量の凝縮水を加圧して分析器に供給させるシリンジポンプ３６を備える構成である。
シリンジポンプ３６の代わりに一般的な遠心ポンプや連動ポンプを使用することが可能であるが、これらのポンプはパーティクルおよび汚染物質等の残留可能性が高く、ポンプの正確な供給量を制御し難いため、比較的試料になる凝縮水に対する汚染が少なく、正確な供給量の制御が容易である容積型ポンプ中の一つである往復運動型シリンジポンプを設置する。

【００３９】凝縮水供給手段は、インジェクターループに集められた凝縮水を分析器を通さずに外部に直接排出させる排出ラインをさらに備える構成である。 すなわち、排出ラインは、シリンジポンプ３６の出力側に設置され、凝縮器の内部の古い残留凝縮水を凝縮段階で凝縮された新しい凝縮水で洗浄するように一定量の凝縮水を分析器を通さずに凝縮器の外部に排出する凝縮水排出管４３および排出水（排出された凝縮水）を収容する排出水受け４４を備える。 排出水受けは、排出水の量を感知する水位センサーおよび水位センサーの水位信号を受けて排出水の排出時期を出力する制御部が設置され得る。

【００４０】一方、凝縮管の形態および試料空気の吸入量は、凝縮管で凝縮される凝縮水の量と試料ガスの中に含まれる水溶性汚染物質の種類によって最適化され得る。 すなわち、図３に示すように本発明の凝縮管１０
は、凝縮水の表面張力および試料空気の対流現象を考慮して凝縮管内径Ｄが３ｍｍ以上であることが好ましく、
さらに好ましくは、凝縮管内径Ｄが４ｍｍ〜１０ｍｍである。 凝縮管１０は、熱伝達効率が向上するように凝縮管の厚さｔが４ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは凝縮管の厚さｔが０．５ｍｍ〜２ｍｍである。 凝縮管１０は、試料空気が内部を通過する間、十分な接触が行われるように冷却槽１１を通過する冷却の長さＬが１００ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは冷却槽を通過する冷却の長さＬが６００ｍｍ〜
１０００ｍｍである。

【００４１】凝縮管の内部の空気の流れを誘導する図１
の真空ポンプ２２は、前述した凝縮管１０の形態によって容量が毎分１ｌ〜２００ｌであるものを使用し、合わせてフローメートルまたは流量調節器２１は、１個当りの容量が毎分１ｌ〜２０ｌであるものを使用することが好ましい。

【００４２】また、図３に示すように凝縮管で凝縮される凝縮水の量によって凝縮水管１５は、凝縮水管内径ｄ
が１ｍｍ〜１０ｍｍであり、厚さが４ｍｍ以下すなわち、０．５ｍｍ〜２ｍｍであるものを使用することが好ましい。 凝縮水を分析器に供給する、図１のシリンジポンプは、容量が毎分０．１ｍｌ〜２ｍｌであるものを使用する。

【００４３】このような凝縮管によって凝縮される凝縮水の量は、その量がとても少ないことに反し、すでにパーティクルまたは水溶性イオン粒子と結合され大気中に存在していた水蒸気が直接凝縮水に凝縮されて水溶性イオン粒子の溶解度が非常に高いので濃縮作業のような後処理作業が不必要である。 したがって、凝縮水をそのまま分析器に供給して試料として使用することができるのである。

【００４４】一方、図１を参照して説明すると、本発明の清浄室内の環境分析用システムの分析器は、試料に電導度測定の媒質になる溶媒を混合する溶媒供給手段と、
溶媒と混合された試料の供給を受け試料を特定物質群別にイオン分離するカラム３９と、カラム３９で分離された特定物質群の中で試料と混合された溶媒を抑制するサプレッサー４０と、サプレッサー４０を通過した試料に含まれた特定物質の電導度を測定して試料の成分を分析する電導度測定器および電導度測定器４１で分析を終えた試料および溶媒を排出させる排出ラインを備えているイオンクロマトグラフィである。

【００４５】ここで、溶媒供給手段は、溶媒が貯蔵された溶媒供給源３７および溶媒を溶媒供給管を通じてインジェクターループ３５に供給することができるように流圧を形成する溶媒供給ポンプ３８を備えている。 溶媒供給源３７は、溶媒の量を感知する水位センサーおよび水位センサーの水位信号を受け溶媒の充填時期を出力する制御部（図示しない）を設置することが好ましい。 溶媒は、イオンの電導度抑制が容易で、試料との混合性が優秀である溶離剤を使用する。 溶離剤は、製品化された使用物質で当業者にとって公知されたものであるので詳しい説明は省略する。 溶媒は、凝縮器で凝縮した凝縮水を分析器に供給する凝縮水供給手段のインジェクターループ３５を通過しながら凝縮水と混合される。

【００４６】イオンクロマトグラフィの排出ラインは、
電導度測定器４１に設置され、分析を終えた試料および溶媒を放出する試料排出管４２および排出水（排出された試料および溶媒）を収容する排出水受け４４を備える。 排出水受け４４は、排出水の量を感知する水位センサーおよび水位センサーの水位信号を受け本排出水の排出時期を出力する制御部（図示しない）が設置されている。 本発明の実施例では、凝縮器の洗浄時、分析器を通さずに凝縮水を排出する凝縮水供給手段の排出水受けを共用で使用する構成である。

【００４７】イオンクロマトグラフィは、電導度測定器の初期化情報をデータ化する場合、データに必要な測定の対象になる陽イオンまたは陰イオンの標準溶液（ここではアメリカＡｌｌｔｅｃｈ社のイオンクロマトグラフィ用ＳＯ ₄ ^2-標準溶液１０００ｐｐｍ）を分析器に供給する凝縮水供給手段のインジェクターループ３５に供給する標準溶液供給手段をさらに備えている。

【００４８】すなわち、標準溶液供給手段は、標準溶液が貯蔵された標準溶液供給源３４および標準溶液を標準溶液供給管を通じてインジェクターループ３５に供給することができるように流圧素形成する流体ポンプを備える構成である。

【００４９】標準溶液供給源３４は、要求される標準溶液の種類によって多数個（本発明の一実施例として図１
では３個を図示した）が同時に標準溶液供給管に連結されるように設置されている。 標準溶液供給源３４と連結されたそれぞれの標準溶液供給管には、標準溶液供給管を選択的に開閉するバルブ３１、３２、３３を設置し、
制御部５０は標準溶液供給源３４とそれぞれ連結された標準溶液供給管を選択的にそれぞれ開閉することが可能であるようにバルブ３１、３２、３３に制御信号を与えバルブ３１、３２、３３を制御する。 流体ポンプは、凝縮器で凝縮された凝縮水を分析器に供給する凝縮水供給手段のシリンジポンプ３６を一緒に使用する。 シリンジポンプ３６が凝縮水管１５の凝縮水を吸入する際には、
凝縮水管１５とシリンジポンプ３６を連結し、シリンジポンプ３６が標準溶液供給管の標準溶液を吸入するときには、標準溶液供給管とシリンジポンプ３６を連結する流路選択バルブとしてスリーウェーバルブ３０を凝縮水管１５と標準溶液供給管の間に設置する。

【００５０】スリーウェーバルブ３０は制御部５０の制御信号を受け凝縮水または標準溶液が分析器に選択的に供給できる。 スリーウェーバルブ３０を通過した凝縮水、または標準溶液は、インジェクターループ３５に一時的に集積され、シリンジポンプ３６の動作によってカラム３９を経てサプレッサー４０に供給される。 カラム３９は特定試料に対して特定物質群別にイオン分離する装置である。 サプレッサー４０は、溶離剤の電導度を低くし、試料イオンの電導度値を高くするためのもので、
溶離剤と試料の電導度差が相対的に大きくなるようにすることで電導度測定器４１の感度を向上させる役割をする。 サプレッサー４０は、すでに常用化されて製品化されたもので当業者にとって公知された技術であるのでこれに対する詳しい説明は省略する。

【００５１】本発明の分析器の電導度測定器４１は、測定した試料の電導度値を標準溶液の既知の電導度値および濃度値と比較して濃度値に換算し、この濃度値に電導度測定器を通過する試料の流量と大気中の水溶性汚染物質が凝縮水に吸収される程度を示す吸収率を掛算することで、大気中の水溶性汚染物質の濃度を計算する演算装置を備え、演算装置で計算された結果値を表示する表示部（図示しない）を備えている。

【００５２】凝縮管１０内での捕獲区域率を利用した大気中の水溶性汚染物質のガス濃度Ｃ _gas （ｐｐｔｖ）
は、凝縮水を分析して測定された水溶性汚染物質のイオン濃度Ｃ _ion （ｐｐｂ）を使用して、次の計算式１によって求めることも可能である。

^３に含まれる絶対湿度であり、ｍ

_wは分析ガスの分子量である。 捕獲区域率に対して説明すると、図４に図示されたように凝縮管１０に吸入されたガス分子６０は、拡散作用で凝縮管１０の内壁方向に拡散しようとする拡散力Ｆ

_Dおよび空気圧の差によって凝縮管の下方に吸入しようとする吸入力Ｆ

_Sの影響を受けて実際作用する合力Ｆによって内壁方向に緩慢な傾斜を維持しながら凝縮管の内部を進行する途中、試料空気中に含まれた水蒸気が冷却され飽和状態にいたる捕獲区域６

１にいたると、凝縮水に捕獲され凝縮管１０の内壁に吸収される。 この際、ガス分子６０の拡散量（Ｂを通じるＡの拡散量）をＤ

_AB （ｃｍ

^２ ／ｓｅｃ）と表記すると以下の計算式２のように示される。

【００５３】

_A 、Ｍ

_BはＡとＢの分子量で、Ｐは絶対圧力（ａｔｍ）で、σ

_ABは衝突直径であり、Ω

_Dは分子拡散の衝突積分常数である。

【００５４】従って、衝突直径σ _ABは、以下の計算式３
で示され、分子拡散の衝突積分常数Ω _Dは以下の計算式４のように示される、

^-16 ｅ

ｒｇｓ／Ｋ）、σ,ε；Ｌｅｎｎａｒｄ−Ｊｏｎｅｓ変数）であるので、Ｌｅｎｎａｒｄ−Ｊｏｎｅｓ常数表を参照して得られるので特定温度（Ｔ

₁ ）および特定圧力（Ｐ

₁ ）の時のガス分子の拡散量Ｄ

_ABは、次の計算式５

のように単純化させることができる。

【００５５】

²

／ｓｅｃであり、拡散率は０．２５９ｃｍ／ｓｅｃである。

【００５６】従って、８００ｍｍの冷却の長さを有する凝縮管を空気が通過する時間が０．４秒である場合、即ち空気の通過速度が約２ｍ／ｓｅｃである場合には、凝縮管１０の捕獲区域６１は凝縮管の内壁の表面から１．
０３ｍｍまで近接に形成され、捕獲区域６１は、全体凝縮管１０の面積の約３４％を占める。

【００５７】このような捕獲区域６１の面積比率は、試料空気に含まれるガスの種類によって異なり、各ガスの種類別に計算された拡散係数（Ｄ _AB ）および補正係数を下記の表１に示した。

【００５８】

【表１】

【００５９】図１の電導度測定器４１は、測定値をデータベース化して、必要時に確認が可能であるように記憶装置（図示しない）を備える。

【００６０】本発明の分析システムは、凝縮器に吸入される試料空気のパーティクルを測定するパーティクルカウンター７０を備え、凝縮器の試料空気の状態を確認し、凝縮器に吸入される試料空気の温度および湿度を測定する温度計、湿度計、圧力計（図示しない）をさらに備えている。

【００６１】本発明の清浄室内の環境分析用システムは、清浄室の一般的な温度と湿度（湿度；約３０〜９０
％、温度；２０℃〜４０℃）で使用できるように設置されているが、特に測定対象になる空気が清浄室の一般的な温度および湿度の範囲を離れる場合、または凝縮される凝縮水の量を湿度を調節することで調節しようとする場合等には、試料空気の温度および湿度を人為的に調節することが可能である空調システムを設置することが可能である。 このような空調システムは、一般的に公知された技術で大体加熱器および加湿器または給熱器および除湿器を含むことができる。

【００６２】以上で、説明された構成を有する本発明の清浄室内の環境分析用システムの作動および制御方法を説明すると、本発明の清浄室内の環境分析用システムを利用した環境分析の方法は、分析の対象になる試料空気の中に含まれた水蒸気を冷却させ凝縮水に液化する凝縮段階と、凝縮水を分析器に供給する供給段階および供給された凝縮水を分析器が分析する分析段階を遂行する。
分析段階以前に分析器を準備する標準化段階が先行して実施される。

【００６３】すなわち、分析器の分析基準になる初期化情報をデータ化するために、データに必要な測定の対象になる陽イオンまたは陰イオンの標準溶液を凝縮器で凝縮された凝縮水とともに分析器に供給し分析器がデータを標準化する。 この際、図１の制御部５０が標準溶液供給管に連結されたそれぞれのバルブ３１、３２、３３を制御することで測定の対象になる陽イオンまたは陰イオンの標準溶液を選択的に分析器に供給することができる。 また、制御部５０は、バルブ３１、３２、３３を開放すると同時にシリンジポンプ３６が駆動するようにシリンジポンプ３６を制御することで選択された標準溶液が分析器に供給することができる。 したがって、標準溶液はインジェクターループ３５で溶離剤と混合され分析器に供給され、分析器で供給された標準溶液の標準値が分析される。

【００６４】また、凝縮段階以前に凝縮器を準備する洗浄段階が先行して実施される。 即ち、凝縮器の内部の古い残留凝縮水を凝縮した新しい凝縮水で洗浄するように一定量の凝縮水を分析器を通さずに凝縮器の外部に排出する（ここで、洗浄段階に必要な凝縮水を生成するための凝縮水凝縮段階は後述される凝縮段階と同一である）。 この際、制御部５０は、スリーウェーバルブ３０
を制御し標準溶液供給管を遮断し、凝縮水管１５をインジェクターループと連結した後、インジェクターループ３５を制御し凝縮水を分析器に供給しないようにし、その代わりシリンジポンプ３６の出力側を経て凝縮水排出管４３を通じ排出水受け４４に排出されるようにする。
前述したような過程を経た後に、凝縮器で凝縮した凝縮水を分析器に供給する凝縮段階が遂行される。

【００６５】分析器の試料になる凝縮水を凝縮する凝縮段階は、まず、制御部５０が入力命令を受けて圧縮器２
３および膨張器２４を制御し冷媒を循環させることで、
試料空気が０℃〜１０℃と一定に冷却できるように冷却槽１１を冷却させる。 続いて、冷却槽１１の温度が適正温度に到達すると、凝縮管１０の一端部に真空圧を形成し空気の流れを誘導する真空ポンプ２２を稼動させることで、試料空気を凝縮管１０に吸入する。 この際、試料空気が凝縮器の外部に排出される前に十分に冷却するために、凝縮器を通過する最適の速度を維持するように試料空気の吸入量を流量調節器２１で調節する。

【００６６】次に、凝縮管１０に吸入された試料空気の水蒸気は冷却され凝縮し、凝縮管の内壁に凝縮された凝縮水が一定の大きさ以上に成長すると、重力によって自然落下するか、内壁に沿って重力方向に流れる。 凝縮水は、図３の凝縮水受け１４に収集され、凝縮水受け１４
と連結された凝縮水管１５を通じて分析器に供給される。 この際、図１の制御部５０が凝縮水管１５に設置されたそれぞれのバルブ２５、２６、２７、２８、２９を一つずつ順番に開放し分析器に連続的に供給を行う。 即ち、５個の凝縮水受けに凝縮水がほぼ１０分〜４０分の間隔で交替に収集されると、バルブ２５、２６、２７、
２８、２９の中のいずれかが開放され収集された凝縮水が次々に分析器に供給される。 従って、清浄室の試料空気を連続的に分析することが可能で、時間によって清浄室の環境変化を分析することができるオンライン化が可能である。

【００６７】続いて、制御部５０が凝縮管１０で凝縮された凝縮水を、分析器に供給するためにシリンジポンプ３６を制御して駆動すると、バルブが開放された凝縮管の凝縮水は凝縮水管１５に沿ってインジェクターループ３５に供給され、シリンジポンプ３６の加圧によって分析器のカラムに供給される。 この際、シリンジポンプ３
６の出力側に連結された排出ラインは閉鎖され、凝縮器は分析器の内部を常に流れる溶離剤と混合され分析器のカラム３９に供給される。

【００６８】次に、分析器に供給された凝縮水を分析する分析段階は、まず、カラム３９で溶離剤と混合された試料の供給を受け試料を特定物質群別にイオン分離した後、これをサプレッサーに供給し、サプレッサーで分離された特定物質群の中で試料と混合された溶離剤の電導度を抑制する。 従って、電導度測定器４１は、サプレッサー４０から試料の供給を受け溶離剤の電導度が抑制された試料に含まれる特定物質の電導度を測定して試料の成分を分析する。 分析段階を全て終えると、分析を終えた試料および溶離剤は分析器の外部に全て排出される。
分析器は試料分析の以前に凝縮器に吸入される試料空気の温度、圧力およびパーティクルの個数を測定しこれをデータ化する。

【００６９】

【発明の効果】以上、本発明による清浄室内の環境分析用システムおよび環境分析方法によると、水溶性汚染物質の捕集時間を大きく短縮し、捕集効率および正確度が非常に高く、後処理作業が不必要で分析作業のオンライン化を可能にし、いくつかの種類の水溶性汚染物質の濃度絶対値を分析することができるようにする効果を有する。

【００７０】以上で本発明は記載された具体例に対してのみ詳しく説明されたが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であることは当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が添付された特許請求の範囲に属することは当然なことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による清浄室の環境分析用システムを示した構成図である。

【図２】図１の冷却槽を示した斜視図である。

【図３】図１の凝縮管およびその下部の部品を示した側断面図である。

【図４】図３の凝縮管内部のガス分子に作用する力を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 凝縮水 １０ 凝縮管 １１ 冷却槽 １２ 冷却流体 １３ パッキング部材 １４ 凝縮水受け １５ 凝縮水管 １７ 入口部 １８ 開きドア ２０ 空気吸入管 ２１ 流量調節器 ２２ 真空ポンプ ２３ 圧縮器 ２５、２６、２７、２８、２９、３１、３２、３３
ソレノイドバルブ ３０ スリーウェーバルブ ３４ 標準溶液供給源 ３５ インジェクターループ ３６ シリンジポンプ ３７ 溶媒供給源 ３８ 溶媒供給ポンプ ３９ カラム ４０ サプレッサー ４１ 電導度測定器 ４２ 試料排出管 ４３ 凝縮水排出管 ４４ 排出水受け ６０ ガス分子 ６１ 捕獲区域 ７０ パーティクルカウンター

フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 30/08 Ｇ０１Ｎ 30/08 Ｌ 30/88 30/88 Ｚ (72)発明者 金 光映 大韓民国大田廣域市儒城区鳳鳴洞535−５ 番地儒城韓進オフィステル501号