JP4135862B2 - Ｉｃｐ発光分光分析装置の溶液試料供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置の溶液試料供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＩＣＰ発光分析装置においては、プラズマトーチに分析対象試料を供給するのに、前記プラズマトーチの前段に、ネブライザを備えたスプレーチャンバを設け、試料溶液をネブライザによってスプレーチャンバ内に吹きつけて霧化し、この霧化された試料を選別して前記プラズマトーチに試料ガスとして供給している。この場合、前記溶液試料をネブライザに供給するのに、従来においては、試料溶液を収容した容器とネブライザとの間の溶液試料供給路をフッ素樹脂など耐薬品性に優れた素材よりなるチューブで構成し、自然吸引によって溶液試料をネブライザに導入するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶液試料によっては溶解物により粘性が大きくなることがあり、安定に測定することが困難となる。そこで、前記溶液試料供給路にペリスタポンプを設けることが行われているが、フッ素樹脂製のチューブは可撓性に乏しいので、ペリスタポンプにおける被押圧チューブとして用いることはできない。これに対して、タイゴンチューブやバイトンチューブは適当な可撓性を有するので、前記被押圧チューブとして用いることができるが、これらのタイゴンチューブやバイトンチューブは、ＤＭＡＣ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）やＰＧＭＥ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）といった溶解力に優れた有機溶媒に対する耐蝕性がきわめて弱く、耐久性に欠けるといった課題がある。そして、一般的に、有機溶媒は水に不溶のものが多く、そのため標準試料の選択肢が狭くならざるを得なかった。
【０００４】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、スプレーチャンバの前段に設けられるネブライザに対して溶液試料を安定して供給することができ、かつ、溶解力に優れたＤＭＡＣまたはＰＧＭＥを有機溶媒とする溶液試料に対して十分な耐蝕性を有し、その耐久性の向上を図ることができるＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法は、プラズマトーチの前段に設けられたスプレーチャンバにネブライザを設け、このネブライザに対して有機溶媒に分析対象試料を溶解させてなる溶液試料をペリスタポンプによって供給するＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法において、前記ペリスタポンプにおけるチューブ押圧具による押圧作用を受ける被押圧チューブを、ポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブで形成し、このポリオレフィン系合成ゴムチューブの押圧作用により前記有機溶媒としてのＤＭＡＣ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）またはＰＧＭＥ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）に前記分析対象試料を溶解させてなる溶液試料を前記ネブライザに供給することを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
上記ＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法においては、ペリスタポンプにおけるチューブ押圧具による押圧作用を受ける被押圧チューブがポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブで形成されているので、ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥといった腐食性の強い有機溶媒に分析対象試料を溶解させてなる溶液試料に対しても十分な耐蝕性を十分発揮し、長期間腐食されることがなく使用することができる。したがって、前記ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥを有機溶媒とし、これに分析対象試料を溶解させた溶液試料であってもこれをネブライザに対して安定して供給することができる。
【０００７】
そして、前記溶液試料供給方法において、そのペリスタポンプに、ネブライザへの溶液試料供給路とスプレーチャンバから排出されるドレンの回収路とを並列的に形成して前記ネブライザへの前記溶液試料の供給とドレンの回収とを一台のペリスタポンプによって行う場合（請求項２）は、一台のペリスタポンプを溶液試料の供給とドレンの回収とに共用することができ、それだけ、溶液試料供給方法の実施に用いる装置を小型コンパクトに構成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の一つの実施の形態を示すもので、図１は、この発明のＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法の実施に用いる溶液試料供給装置（以下、単に溶液試料供給装置という）の構成の一例を概略的に示している。この図において、１はスプレーチャンバで、その前段にはネブライザ２が連設されている。スプレーチャンバ１は、例えばネブライザ２側が上方になるように傾斜して設けられている。そして、ネブライザ２は、溶液試料２０（後述する）を供給するための供給路２３ｂ（後述する）の下流側の端部が挿入されてなる試料溶液ノズル３とキャリアガスノズル４とを同心配置してなり、スプレーチャンバ１には試料溶液ノズル３から噴射されて霧化した試料（霧状試料）５を導出する霧状試料導出口６が形成され、この霧状試料導出口６は、接続管７を介してプラズマトーチ１２（後述する）の試料ガス流路１４に接続されている。なお、８はキャリアガス９の導入部、１０は霧状試料５を選別するためのラッパ状部材、１１はドレン排出口である。
【０００９】
１２はプラズマ１３を発生させるプラズマトーチで、スプレーチャンバ１と接続管７を介してスプレーチャンバ１より上方に位置するように設けられている。このプラズマトーチ１２には、試料ガスが流れる試料ガス流路１４、補助ガスが流れる補助ガス流路１５およびプラズマガスが流れるプラズマガス流路１６がこの順に内部から外部に同心配置されるとともに、その先端部近傍の外周には高周波電源（図示していない）に接続された誘導コイル１７が周設されており、この誘導コイル１７による高周波磁界によって、プラズマトーチ１２に供給されるガスがプラズマ化し、プラズマ発光する。
【００１０】
１８は前記スプレーチャンバ１のネブライザ２に対して溶液試料を供給する溶液試料供給装置で、この溶液試料供給装置１８は次のように構成されている。すなわち、図１において、１９はネブライザ２に供給される溶液試料２０を収容する試料容器、２１はスプレーチャンバ１における選別の結果、ドレンとして排出される余剰の溶液試料２２を収容するドレン回収容器である。前記試料容器１９とネブライザ２との間には溶液試料供給路２３が形成され、ドレン回収容器２１とスプレーチャンバ１のドレン排出口１１との間にはドレン回収路２４が形成されている。そして、２５はペリスタポンプで、前記溶液試料供給路２３およびドレン回収路２４が跨がるようにしてこれらの途中に設けられている。したがって、前記溶液試料供給路２３は、試料容器１９からペリスタポンプ２５までの供給路２３ａ、後述する被押圧チューブ３０ａおよびペリスタポンプ２５からネブライザ２までの供給路２３ｂからなり、前記ドレン回収路２４は、ドレン排出口１１からペリスタポンプ２５までの回収路２４ａ、後述する被押圧チューブ３０ｂおよびペリスタポンプ２５からドレン回収容器２１までの回収路２４ｂからなり、前記供給路２３ａ，２３ｂおよび回収路２４ａ，２４ｂは、いずれも例えばフッ素樹脂など耐薬品性に優れたチューブよりなる。
【００１１】
前記ペリスタポンプ２５は、図２および図３に示すように構成されている。すなわち、これらの図において、２６はポンプケースで、その内部には、モータ（図示していない）によって回転駆動される回転軸２７が横設され、この回転軸２７に適宜の間隔をおいて一対の円盤状の回転体２８が固着されている。そして、これらの回転体２８には例えばローラよりなるチューブ押圧具２９が回転軸２７を中心にして所定間隔おきに複数（図示例では５個）、回転自在に支軸２９ａに軸架されている。そして、ポンプケース２６の内周面２６ａは、前記チューブ押圧具２９と共働して、被押圧チューブ３０を押圧するため、回転軸２７を中心とする球面よりなる押圧面に形成されている。
【００１２】
前記被押圧チューブ３０は、この実施の形態において、二つの互いに並列的なチューブ３０ａ，３０ｂよりなり、一方の被押圧チューブ３０ａは、溶液試料供給路２３の一部を、また他方の被押圧チューブ３０ｂは、ドレン回収路２４の一部を、それぞれ構成するように形成されている。そして、前記被押圧チューブ３０ａ，３０ｂは、いずれもポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブで形成されている。
【００１３】
前記ポリオレフィン系合成ゴムよりなる被押圧チューブ３０ａ，３０ｂとしては、例えば、米国ノートン社のファーメドチューブ（登録商標）がある。このポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブは、ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥといった腐食性の強い有機溶媒に分析対象試料を溶解させてなる溶液試料２０に対しても十分な耐蝕性（耐溶解性）を発揮し、長期間腐食されることなく使用することができる。そして、シリコンゴムチューブの５〜１０倍の寿命を有するとともに、シリコンゴムチューブに比べて、酸素、窒素、二酸化炭素の透過率が１／６０ときわめて小さく、したがって、溶液試料へのガス混入やチューブからのガス透過による分析結果への影響が大幅に低減することができる。さらに、オゾン、次亜塩素酸塩、過酸化水素などの酸化物質による劣化影響を受けにくく、酸、アルカリ、動物または植物オイルに対しても優れた耐蝕性を備えている。
【００１４】
そして、前記ペリスタポンプ２５のポンプケース２６の一側（上部側）には、溶液試料２０を搬送するための被押圧チューブ３０ａの両端を溶液試料供給路２３ａ，２３ｂに、また、スプレーチャンバ１からのドレン２２を搬送するための被押圧チューブ３０ｂをドレン回収路２４ａ，２４ｂに、それぞれ接続するためのチューブ接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが設けられている。すなわち、前記被押圧チューブ３０ａの一端は、チューブ接続部３１ａを介して溶液試料供給路２３ａに、また、他端は、チューブ接続部３１ｂを介して溶液試料供給路２３ｂに分離自在に接続されている。そして、前記被押圧チューブ３０ｂの一端は、チューブ接続部３２ａを介してドレン回収路２４ａに、また、他端は、チューブ接続部３２ｂを介してドレン回収路２４ｂに分離自在に接続されている。
【００１５】
上記構成のＩＣＰ発光分光分析装置においては、ペリスタポンプ２５を動作させることにより、試料容器１９内の溶液試料２０が溶液試料供給路２３ａ、ペリスタポンプ２５内の被押圧チューブ３０ａおよび溶液試料供給路２３ｂを経てネブライザ２に入り、さらに、このネブライザ２を介してスプレーチャンバ１内に噴霧供給され、この噴霧によって生じた霧状試料５のうち所定の径より小さいもの（試料ガス）が接続管７を介してプラズマトーチ１２に対してキャリアガスとともに供給される。プラズマトーチ１２には、補助ガスやプラズマガスが適宜供給されており、前記プラズマトーチ１２に供給された試料ガスはプラズマ中でプラズマ発光する。そして、スプレーチャンバ１内における霧状試料５のうち、所定の径より大きいもの、即ち、余剰の溶液試料２２はドレンとしてドレン排出口１１から排出され、ドレン回収路２４ａ、ペリスタポンプ２５内の被押圧チューブ３０ｂおよびドレン回収路２４ｂを経てドレン回収容器２１内に回収される。
【００１６】
そして、上記溶液試料供給装置においては、ペリスタポンプ２５内の被押圧チューブ３０ａ，３０ｂがいずれも、ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥといった腐食性の強い有機溶媒に対しても十分な耐蝕性を備えているので、溶液試料２０が前記ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥに分析対象試料を溶解させたものであっても、前記被押圧チューブ３０ａ，３０ｂが長期間腐食されることがなく使用することができる。したがって、前記有機溶媒に分析対象試料を溶解させた溶液試料２０をネブライザ２に対して安定して供給することができる。
【００１７】
また、上記溶液試料供給装置においては、ペリスタポンプ２５に、ネブライザ２への溶液試料供給路３０ａとスプレーチャンバ１から排出されるドレンの回収路３０ｂとが並列的に形成されているので、溶液試料供給とドレン回収とを同時に１台のペリスタポンプ２５によって行うことができ、したがって、それだけ、溶液試料供給装置として小型コンパクトなものが得られる。
【００１８】
そして、この発明においては、ペリスタポンプ２５内の溶液試料供給路３０ａとドレン回収路３０ｂとを、外部の溶液試料供給路２３やドレン回収路２４と分離自在に結合できるように構成されているので、溶液試料供給路３０ａやドレン回収路３０ｂの取替えなどメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１９】
なお、外部の溶液試料供給路２３やドレン回収路２４全体をペリスタポンプ２５における溶液試料供給路３０ａやドレン回収路３０ｂと同じ素材で形成してもよい。また、ペリスタポンプ２５に、溶液試料供給路３０ａのみを設けるようにしてあってもよい。
【００２０】
ところで、半導体の製造にはフォトレジストが欠かせないものであるが、このフォトレジストは、フォトレジストをＩＣＰ発光分光分析する場合、ペリスタポンプによってネブライザ２に供給するのが好ましい。このフォトレジストを希釈する有機溶媒として前記ＤＭＡＣ、ＰＧＭＥを用いたとしても、前記ポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブは腐食されることがない。したがって、この発明によれば、溶解力に優れたＤＭＡＣまたはＰＧＭＥといった有機溶媒に対して耐久性を有する溶液試料供給装置を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の溶液試料供給方法によれば、ネブライザに対して安定して溶液試料を供給することができ、ＩＣＰ発光分光分析を行うに際して、ＤＭＡＣまたはＰＧＭＥといった溶解力や腐食性の強い有機溶媒を含む溶液試料であっても、安定に測定を行うことができる。そして、従来の溶液試料供給装置では使用することがほとんど不可能であったＤＭＡＣ、ＰＧＭＥを有機溶媒として用いることができるので、フォトレジストや樹脂の分析を高感度かつ安定に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法の実施に用いる溶液試料供給装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】 前記溶液試料供給装置において用いるペリスタポンプの正面図である。
【図３】 前記ペリスタポンプの構成を展開して示す図である。
【符号の説明】
１…スプレーチャンバ、２…ネブライザ、２０…溶液試料、２５…ペリスタポンプ、２９…チューブ押圧具、３０，３０ａ，３０ｂ…被押圧チューブ。

Claims (2)

1. プラズマトーチの前段に設けられたスプレーチャンバにネブライザを設け、このネブライザに対して有機溶媒に分析対象試料を溶解させてなる溶液試料をペリスタポンプによって供給するＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法において、前記ペリスタポンプにおけるチューブ押圧具による押圧作用を受ける被押圧チューブを、ポリオレフィン系合成ゴムよりなるチューブで形成し、このポリオレフィン系合成ゴムチューブの押圧作用により前記有機溶媒としてのＤＭＡＣ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）またはＰＧＭＥ（ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル）に前記分析対象試料を溶解させてなる溶液試料を前記ネブライザに供給することを特徴とするＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法。
2. ペリスタポンプに、ネブライザへの溶液試料供給路とスプレーチャンバから排出されるドレンの回収路とを並列的に形成して前記ネブライザへの前記溶液試料の供給とドレンの回収とを一台のペリスタポンプによって行う請求項１に記載のＩＣＰ発光分光分析装置の溶液試料供給方法。

Images