JP2006322716A

JP2006322716A - クリーンルーム内空間の汚染状態の評価方法

Info

Publication number: JP2006322716A
Application number: JP2005143578A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Iizuka; 真之飯塚; Takaaki Sakakibara; 孝明榊原; Mikio Hasegawa; 幹男長谷川; Kikuo Takeda; 菊男竹田
Original assignee: Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Current assignee: Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】ホウ素化合物をサンプリングするに際して希酸性溶液を用いることなく、クリーンルーム内空間のホウ素化合物による汚染状態を簡便に評価する方法を提供すること。
【解決手段】クリーンルーム内空間ガスを、セルロース製パウダーを充填したカラムまたはセルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器に、通気することにより、該空間ガスに含まれるホウ素化合物を該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタに吸着させ、次いで、吸着されたホウ素化合物を、該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタから脱離させ、脱離したホウ素化合物を分析することを特徴とするクリーンルーム内空間の汚染状態の評価方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、クリーンルーム内空間の汚染状態の評価方法に関するものである。

半導体ウェーハ、液晶基板、磁気ディスク等の電子基板（以下、基板と称する。）を用いた機器の製造においては、その製造空間中の分子状汚染物質が基板に吸着する等して、製品の歩留まりの低下や品質の低下が生ずる。特にホウ素化合物は、絶縁膜の耐圧特性を劣化させたり、シキイ値電圧を変動させたりするので、このような機器を製造する工程は、クリーンルームで行われている。そして、各製造過程でのクリーンルームにおけるホウ素化合物による汚染状態を評価することが必要であるところ、その手法としては、例えば、インピンジャー内に入れた捕集液中に、吸引ポンプで吸引したクリーンルーム内の空気を通気して、空気中のホウ素化合物を捕集し、捕集液中のホウ素化合物を分析する方法（インピンジャー法）が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

「付属書４クリーンルームおよび関連する制御環境空気中のドーパント類の測定方法」，ＪＡＣＡＮｏ．３５Ａ−２００３クリーンルームおよび関連する制御環境中における分子状汚染物質に関する空気清浄度の表記方法および測定方法指針，社団法人日本空気清浄協会，平成１５年３月１日，ｐ．１２−１４

しかしながら、従来のインピンジャー法では、クリーンルーム内で、捕集液をインピンジャーに入れる、インピンジャーから捕集液を回収するなど、捕集液の移し変え操作が必要であるため、サンプリング操作が煩雑であり、また、ホウ素化合物の分析には捕集液として希酸性溶液を用いることが多く、捕集液によるクリーンルームの汚染の可能性があった。
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、ホウ素化合物をサンプリングするに際して希酸性溶液を用いることなく、クリーンルーム内空間のホウ素化合物による汚染状態を簡便に評価する方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、クリーンルーム内空間ガスを、セルロース製パウダーを充填したカラムまたはセルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器に、通気することにより、該空間ガスに含まれるホウ素化合物を該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタに吸着させ、次いで、吸着されたホウ素化合物を、該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタから脱離させ、脱離したホウ素化合物を分析することを特徴とするクリーンルーム内空間の汚染状態の評価方法に関するものである。

本発明方法により、クリーンルーム内空間のホウ素化合物による汚染状態を、捕集液としての希酸性溶液を用いることなく、簡便に評価する方法を提供することができる。

本発明のクリーンルーム内空間ガスは、空気、クリーンルーム内に設置した製造装置内空間に使用される空気、窒素、アルゴンなどの不活性気体などである。

本発明のセルロース製パウダーは、セルロースを粉末化したものであり、セルロース末や粉末セルロース、市販の該当品を用いることができる。セルロース製パウダーとしては、高純度のセルロース繊維を酸処理し灰分を除去したものがよく、市販品では、例えば、アドバンテック東洋株式会社製濾紙粉末があげられる。また、セルロース製パウダーの粒度としては、１００〜２００メッシュが好ましい。

セルロース製パウダーを充填するカラムとしては、通常、内径が４〜８ｍｍのチューブか用いられ、カラムの材質としては、分析に影響を与えないものを用いることが好ましく、通常、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）が用いられる。また、カラムには、密閉封止ができるように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の継ぎ手および二方コックないし三方コックを取り付けることが好ましい。

本発明のセルロース製メンブレンフィルタは、セルロースからなる多孔性の薄膜である。該セルロース製メンブレンフィルタを装着する濾過器としては、フィルタに空気を通気することができるものであればよく、例えば、ナット部とボルト部とからなるハウジングでフィルタを挟み込んだ構造のものをあげることができる。また、フィルタがハウジング内に封止されているものを用いてもよい。濾過器のハウジングの材質としては、分析に影響を与えないものを用いることが好ましく、通常、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが用いられる。このようなセルロース製メンブレンフィルタおよび濾過器としては、市販の該当品を用いてもよく、例えば、セルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器としては、Schleicher＆Schuell社製、商品名「ＳＰＡＲＴＡＮ３０/０．２ＲＣ」などをあげることができる。

上記のセルロース製パウダーおよびセルロース製メンブレンフィルタの使用においては、あらかじめ、希硝酸、純水等で十分に洗浄し、乾燥したものを用いることが好ましい。特に市販品を用いる場合は、それ自体にホウ素化合物が付着していることがあるので、洗浄および乾燥を行うことが好ましい。

セルロース製パウダーおよびセルロース製メンブレンフィルタの洗浄方法としては、セルロース製パウダーまたはセルロース製メンブレンフィルタを洗浄液中（希硝酸中、純水中等）で振盪する方法、セルロース製パウダーを充填したカラムまたはセルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器に洗浄液（希硝酸、純水等）を通液する方法などをあげることができる。

セルロース製パウダーおよびセルロース製メンブレンフィルタの乾燥方法としては、真空乾燥、不活性ガス（窒素、アルゴン、ヘリウムなど）の通気などをあげることができる。

本発明では、上記のカラムまたは濾過器にクリーンルーム内の空間ガスを通気し、該ガス中のホウ素化合物を、セルロース製パウダーまたはセルロース製メンブレンフィルタに吸着させる。カラムまたは濾過器にクリーンルーム内の空間ガスを通気する方法としては、公知の方法が用いられ、通常、上記のカラムまたは濾過器を通じて、クリーンルーム内の空間ガスを吸引ポンプにより吸引することにより行われる。

上記のカラムまたは濾過器にクリーンルーム内の当該ガスを通気する流速としては、通常、０．５〜１Ｌ／分である。通気する時間は、通気する流速およびクリーンルーム内のホウ素化合物の濃度により、適宜設定されるが、通常、８〜２４時間である。

本発明では、セルロース製パウダーまたはセルロース製メンブレンフィルタに吸着させたホウ素化合物を脱離させ、脱離したホウ素化合物を公知の方法により分析する。ホウ素化合物を脱離させる方法としては、カラムまたは濾過器に酸性溶液（例えば希硝酸溶液）を通液して、ホウ素化合物を溶出させる方法、セルロース製パウダーまたはセルロース製メンブレンフィルタを酸性溶液中（例えば希硝酸溶液中）で振盪し、ホウ素化合物を溶出させる方法などをあげることができる。

本発明において、ホウ素化合物を溶出させた酸性溶液中のホウ素化合物を分析する方法としては、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）、高分解能誘導結合プラズマ分析装置（ＨＲ−ＩＣＰ−ＭＳ）等を用いた誘導結合プラズマ質量分析法があげられる。例えば、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いたホウ素定量法においては、ホウ素化合物を溶出した酸性溶液を試料導入チューブから霧吹き器を経由して誘導結合プラズマに導入して、ホウ素化合物をホウ素イオンとし、質量分析計でホウ素イオンのイオン強度を測定し、該イオン強度と、ホウ素濃度が既知の標準溶液のイオン強度とを比較することによって、酸性溶液中のホウ素濃度を定量する。このとき該装置の霧吹き器はＰＦＡ一体成形のマイクロフローネブライザーであることが、ホウ素化合物を溶出した酸性溶液の液量が少なくてすむ点、ホウ素の流路内メモリー効果の小さい点で好ましい。また、酸性溶液は、分析に供する前に、高純度窒素ガスを吹き付ける等により濃縮処理を行ってもよい。

本発明により分析されるクリーンルーム内空間のホウ素化合物としては、Ｂ₂Ｏ₃、Ｈ₃ＢＯ₃、Ｂ₂Ｈ₆、ＢＦ₃など、インピンジャー法の分析と同様、固体状のホウ素化合物、および気体状のホウ素化合物をあげることができる。特に、本発明で用いたセルロース製パウダーを充填したカラムおよびセルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器は、気体状のホウ素化合物の吸着に優れるため、本発明は、クリーンルーム内空間のガスが気体状のホウ素化合物を含有するガスであるクリーンルーム内空間の汚染状態の評価に好適に用いられる。

本発明を、実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１
（１）カラムの準備
セルロースパウダー（アドバンテック東洋株式会社製、商品名「濾紙粉末Ａタイプ」）５ｇを７％硝酸１００ｍＬ中に投入し、攪拌速度１４０ｒｐｍで２０時間攪拌後、静置し上澄液を捨てることにより、セルロースパウダーの洗浄操作を行った。かかる洗浄操作を繰り返した後、洗浄後のセルロース製パウダーのスラリーの１０％を内径８ｍｍのＰＦＡカラムに充填し、ＰＦＡカラムの両端に、石英ガラス繊維を詰め、ＰＴＦＥ製継ぎ手と二方コックを取り付けた。次に、該カラムに７％硝酸１００ｍｌを通液し、上下の二方コックを閉め、７％硝酸でカラムを封液して１週間放置した。放置後、該カラムに７％硝酸１００ｍＬを通液した後、オールフッ素樹脂タイプのガスラインフィルタ（富士写真フィルム株式会社製、商品名「ミクロフィルタＡｓｔｒａＰｏｒｅ」）を介してアルゴンガスを通気（流速：３Ｌ／分、通気時間：３時間）して、セルロースパウダーを乾燥した。

（２）ホウ素化合物の分析
上記の方法で準備したカラムに、吸引ポンプを用いて、クリーンルーム内の空気を０．５Ｌ／分の流速で２４時間通気した。通気後、セルロースパウダーに吸着したホウ素化合物を希硝酸で溶出し、誘導結合プラズマ質量分析装置（アジレントテクノロジ社製、ＨＰ−４５００型）で分析した。分析結果を表１に示す。
なお、希硝酸を５０ｇずつ入れたインピンジャーを２個連結し、該インピンジャーにも、カラムへの通気と同時に、クリーンルーム内の空気を通気（流速：２Ｌ／分、通気時間：２４時間）し、インピンジャー内の希硝酸を誘導結合プラズマ質量分析装置（アジレントテクノロジ社製、ＨＰ−４５００型）で分析した。

実施例２
（１）濾過器の準備
セルロース製メンブランフィルタを装着した濾過器（Schleicher＆Schuell社製、商品名「ＳＰＡＲＴＡＮ３０／０．２ＲＣ」）に希硝酸２５ｍＬを通液し、続いて超純水２５ｍＬを通液して洗浄した。洗浄した濾過器の前後に夫々１個の濾過器を連結し、温度６０℃で１５時間真空乾燥した。

（２）ホウ素化合物の分析
上記の方法で洗浄・乾燥したセルロース製メンブランフィルタ装着濾過器を３個準備し、準備した濾過器を３個直列に連結し、吸引ポンプを用いて、あらたなクリーンルーム内の空気を０．５Ｌ／分の流速で８時間通気した。通気後、メンブランフィルタに吸着したホウ素化合物を希硝酸で溶出し、誘導結合プラズマ質量分析装置（アジレントテクノロジ社製、ＨＰ−４５００型）で分析した。分析結果を表２に示す。
なお、希硝酸を５０ｇずつ入れたインピンジャーを２個連結し、該インピンジャーにも、濾過器への通気と同時に、クリーンルーム内の空気を通気（流速：２Ｌ／分、通気時間：８時間）し、インピンジャー内の希硝酸を誘導結合プラズマ質量分析装置（アジレントテクノロジ社製、ＨＰ−４５００型）で分析した。

Claims

クリーンルーム内空間ガスを、セルロース製パウダーを充填したカラムまたはセルロース製メンブレンフィルタを装着した濾過器に、通気することにより、該空間ガスに含まれるホウ素化合物を該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタに吸着させ、次いで、吸着されたホウ素化合物を、該セルロース製パウダーまたは該セルロース製メンブレンフィルタから脱離させ、脱離したホウ素化合物を分析することを特徴とするクリーンルーム内空間の汚染状態の評価方法。
クリーンルーム内空間ガスが、気体状のホウ素化合物を含むガスであることを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
脱離したホウ素化合物を、誘導結合プラズマ質量分析法により分析することを特徴とする請求項１または２に記載の評価方法。