JP4389078B2 - Method for measuring organic volatiles in organic materials - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機材料の有機揮発物測定方法に係り、特に有機材料から微量に揮発する吸着性の強い有機化合物を測定する場合に好適な手法に関する。
【0002】
【従来の技術】
クリーンルーム雰囲気中に存在する有機化合物が半導体ウェハ表面に吸着し、その電気特性に影響を与える問題がある。有機化合物はさまざまな有機材料から発生するが、代表的なものとしてジオクチルフタル酸(DOP)がある。このジオクチルフタル酸はプラスチック材中の可塑性の添加剤として多く使用される。ジオクチルフタル酸の性質は沸点が360℃であり、常温ではわずかに揮発する。このためジオクチルフタル酸は通常クリーンルーム雰囲気中には0.1から1ng/Lの微量含まれている。そこで、このような有機化合物のうちウェハ表面に吸着するものを評価する必要がある。
【0003】
現在プラスチック材からの揮発有機化合物測定は日本空気清浄協会の「クリーンルーム構成材料から発生する分子状汚染物質の測定方法指針(案)」で記述されている方法が使用されている。その概要図を図6に示した。この測定は、試験片から揮発する有機化合物を吸引ポンプにより気流が一定方向に流通する雰囲気中で、積算流量計で測定時間を調整し、気流にのせて吸引ポンプ手前の捕集管で捕集する方法である。まず測定対象となる有機化合物が揮発するプラスチック材などの試験片1をチャンバー2に入れる。このチャンバー2の材質はステンレス製又はガラス製容器を使用している。チャンバー2内上部の注入口を通した配管から清浄空気又は窒素ガスなどの不活性ガスを注入し、試験片から揮発する有機化合物を気流に乗ってチャンバー2上部の排出口に接続された配管を通じて、インビンジャー3又は捕集剤4などの捕集管に捕集する。捕集後その捕集管を熱脱着式ガスクロマトグラフで揮発有機化合物の種類及び量を測定している。
【0004】
特許文献1はガスクロマトグラフの質量分析装置に直接装着可能な吸着管容器を用いる構造とし、汚染物質が吸着する試験片を収容したまま、吸着管容器ごと質量分析装置に装着して熱脱着を行い、汚染物質材料および汚染物質量を測定して被測定個所の汚染度を評価している。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−264295号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記測定方法指針の問題点はプラスチック材から発生した有機化合物のうち吸着性の強いものは、チャンバー内部、または気流が流れる配管内壁に吸着されてしまい、捕集管に到達できない。このため発生した有機化合物の種類・量を精度良く測定することは困難である。
【0007】
本発明の目的は、有機材料から揮発する吸着性の強い有機化合物に対しても精度良く測定することが可能な、有機材料の有機揮発物測定方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高分子有機材料の有機揮発物測定方法は、予め捕集剤を充填した揮発容器の注入口と前記捕集剤のあいだに有機材料のサンプルを挿入して、有機材料から揮発する揮発有機化合物を捕集した後、前記揮発有機化合物が付着した前記揮発容器ごと質量分析装置に装着することにより、前記揮発容器と前記捕集剤を含めた形態で前記揮発有機化合物の測定をなす有機材料の有機揮発物測定方法であって、前記揮発容器を揮発部と捕集剤を収容した吸着部とに分別し、前記揮発部と前記吸着部の排出口どうしを直に接続し、前記揮発部内に前記有機材料のサンプルを収容して前記揮発有機化合物を揮発させ、後段の前記吸着部により有機材料から揮発する前記揮発有機化合物を捕集し、前記揮発部及び前記吸着部とを別々に質量分析装置に装着して測定し、その合計値を有機化合物の分析値とすることを特徴としている。
また予め有機化合物の捕集剤を充填してなる揮発容器を熱加熱方式により清浄化処理した後、前記揮発容器の注入口と前記捕集剤のあいだに有機材料のサンプルを挿入して、前記揮発容器にて有機材料から揮発する揮発有機化合物を捕集し、前記揮発有機化合物が付着した前記揮発容器ごと質量分析装置に装着することにより、前記揮発容器と前記捕集剤を含めた形態で前記揮発有機化合物の測定をなす有機材料の有機揮発物測定方法であって、前記揮発容器を揮発部と捕集剤を収容した吸着部とに分別し、前記揮発部と前記吸着部の排出口どうしを直に接続し、前記揮発部内に前記有機材料のサンプルを収容して前記揮発有機化合物を揮発させ、後段の前記吸着部により有機材料から揮発する前記揮発有機化合物を捕集し、前記揮発部及び前記吸着部とを別々に質量分析装置に装着して測定し、その合計値を有機化合物の分析値とする構成としている。
【0009】
本発明は、吸着性の強い有機化合物をすべて捕集管に捕集することは大変むずかしいので、揮発させる容器を小型化、および捕集剤も結合した形にする。そしてプラスチック材からの揮発サンプリング後、その容器および捕集剤ごと熱脱着式ガスクロマトグラフに挿入し測定する方式である。これにより、吸着性の強い有機化合物を含めて、精度良く測定することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機材料の有機揮発物測定方法の実施形態を添付図面に従って説明する。
図1に本発明の実施の形態に係る測定方法を説明する図を示す。本実施の形態では分析装置に取付けられる測定容器を、有機材料から揮発する揮発有機化合物を捕集する揮発容器10と捕集剤12とから成る同一の容器として用いている。図2に揮発容器と捕集剤の断面図を示す。熱脱離型ガスクロマトグラフ分析装置14に装着する揮発容器10は一方を容器外径と同径の不活性ガスの注入口11とし、もう一方は容器外径より先細でロート状に形成された排出口13としている石英管である。注入口11には、気流が流れる配管に接続するための孔の開いたキャップ15が取付けられている。この揮発容器10のサイズは、以下に説明する質量分析装置に収容できるサイズに設定すればよい。
【0011】
まず測定前に前記揮発容器を清浄する目的で、容器内部の排出口13側に捕集剤12を充填する。この捕集剤12は本実施の形態では吸着剤(商品名;テナックス)を充填している。つぎに注入口11より不活性ガスを流通させながら容器外周部を覆うヒーター16を用いて280℃で約1〜3時間加熱する。これにより揮発有機物の捕集前に存在する揮発容器10内面および捕集剤中の有機化合物を除去することができ、測定値の精度を上げることができる。
【0012】
図3にサンプルからの揮発有機物サンプリングを示す。清浄にした揮発容器10の注入口11から捕集剤12のあいだにプラスチック剤のサンプル18を挿入する。次に測定温度を室温、または揮発評価したい温度に設定し、清浄な空気または不活性ガスを注入口11から排出口13に向けて流しながら、サンプル18から揮発した有機化合物を捕集剤12に捕集し、揮発有機化合物のサンプリングを行う。このとき吸着力が強い有機化合物の場合、揮発後捕集剤12に捕集される前に揮発容器10内壁に吸着する。揮発有機化合物をサンプリングした後、揮発容器10よりサンプル18を取り出す。
【0013】
図4に揮発容器および捕集剤中の揮発有機化合物が捕集される箇所を示す。揮発した有機化合物は揮発容器10の内壁および捕集剤12に捕集される。
次に捕集した揮発有機物の測定を行う。図1に示すように、揮発容器10の容器ごと熱脱離型ガスクロマトグラフ分析装置14の熱脱着装置に装着する。揮発容器10全体を熱脱着装置(TDT)20で加熱して熱脱着を行い、捕集された有機化合物をガスクロマトグラフ部(GC)22と質量分析部(MS)24に注入し、有機化合物の種類、および量を測定する。
【0014】
以上の説明は揮発容器10内に捕集剤12を充填した構成について説明したが、図5に揮発容器を揮発部と吸着部とで分離した構成を示す。基本的に考え方は前述した捕集方法と同じであるが、分析装置にそのまま装着できる揮発容器25として、サンプル18を収容した揮発部26と、捕集剤12を充填した吸着部28とからなる2つの石英管を用いている。この2つの管の排出口どうしをフッ素系樹脂(登録商標テフロン)管30で対称につなぎ石英管内のみ気流が流れるようにしている。前述同様のサンプリング後、測定方法は揮発部26と吸着部28を別々に前記分析装置で測定し、その合計値を有機揮発物の分析値としている。このためサンプル18からの揮発する有機化合物の捕集面積が広がるとともに、捕集剤12の量を増やすことにより、精度良く測定することができる。
【0015】
本発明に係る実施形態では揮発容器10,25を石英管を用いて説明したが、この石英管をシリコン材料で製作すること、および捕集剤をシリコンの粉末にすることにより、プラスチック材料から揮発する有機化合物のうち、シリコン表面に吸着する有機化合物を測定することができる。またシリコン以外の金属やガラスについてもその材料で揮発容器および捕集剤を形成することにより、製造品の対象となる材質に吸着する有機化合物を測定することができる。
【0016】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、有機材料から揮発する揮発有機化合物を、予め捕集剤を充填した揮発容器で捕集した後、前記揮発有機化合物が付着した前記揮発容器ごと質量分析装置に装着することにより、揮発容器と捕集剤を含めた形態で揮発有機物の測定をなすことを特徴とし、揮発容器に予め有機化合物の捕集剤を充填してなる揮発容器を熱加熱方式により清浄化処理した後、当該揮発容器にて有機材料から揮発する揮発有機化合物を捕集し、前記揮発有機化合物が付着した前記揮発容器ごと質量分析装置に装着することにより、揮発容器と捕集剤を含めた形態で揮発有機物の測定をなす構成とすることで、有機材料から揮発する、特に固体表面に吸着する有機化合物の微量を正確に評価することができる。これによりクリーンルームを構成するプラスチック材などの材料および使用量などの選択と、クリーンルーム雰囲気で許容される有機化合物量との関係を明確にすることができる。よってクリーンルーム構成材料の開発時に含有する有機化合物の影響などへ指針を与えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る測定方法を示す図である。
【図2】 揮発容器と捕集剤の断面図である。
【図3】 サンプルからの揮発有機物サンプリングを示す図である。
【図4】 揮発有機化合物の捕集される箇所を示す図である。
【図5】 揮発部と吸着部の分離型を示す図である。
【図6】 従来法の概要図である。
【符号の説明】
1………試験片、2………チャンバー、3………インビンジャー、4………捕集剤、10………揮発容器、11………注入口、12………捕集剤、13………排出口、14………熱脱離型ガスクロマトグラフ分析装置、15………キャップ、16………ヒーター、18………サンプル、20………熱脱着装置(TDT)、22………ガスクロマトグラフ(GC)、24………質量分析部(MS)、25………揮発容器、26………揮発部、28………吸着部、30………フッ素系樹脂管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring an organic volatile matter of an organic material, and more particularly to a method suitable for measuring a highly adsorbing organic compound that volatilizes in a trace amount from an organic material.
[0002]
[Prior art]
There is a problem in that an organic compound present in a clean room atmosphere is adsorbed on the surface of the semiconductor wafer and affects its electrical characteristics. Although organic compounds are generated from various organic materials, a typical example is dioctylphthalic acid (DOP). Dioctyl phthalic acid is often used as a plastic additive in plastic materials. Dioctyl phthalic acid has a boiling point of 360 ° C. and is slightly volatile at room temperature. For this reason, dioctylphthalic acid is usually contained in a trace amount of 0.1 to 1 ng / L in a clean room atmosphere. Therefore, it is necessary to evaluate those organic compounds that adsorb on the wafer surface.
[0003]
Currently, volatile organic compounds from plastic materials are measured using the method described in the “Measurement Guidelines for Molecular Pollutants Generated from Cleanroom Constituent Materials (draft)” of the Japan Air Cleaners Association. A schematic diagram thereof is shown in FIG. In this measurement, the organic compound that volatilizes from the test piece is collected in the collection tube in front of the suction pump after adjusting the measurement time with an integrating flow meter in an atmosphere where the airflow flows in a certain direction by the suction pump. It is a method to do. First, a test piece 1 such as a plastic material from which an organic compound to be measured volatilizes is placed in a
[0004]
Patent Document 1 has a structure that uses an adsorption tube container that can be directly attached to a mass spectrometer of a gas chromatograph, and performs thermal desorption by attaching the adsorption tube container to the mass spectrometer while containing a test piece that adsorbs contaminants. The pollution material and the amount of pollutant are measured to evaluate the degree of contamination at the location to be measured.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-264295
[Problems to be solved by the invention]
However, the problem of the measurement method guideline is that organic compounds generated from plastic materials that have strong adsorptivity are adsorbed on the inside of the chamber or the inner wall of the pipe through which the airflow flows, and cannot reach the collection tube. For this reason, it is difficult to accurately measure the type and amount of the generated organic compound.
[0007]
The objective of this invention is providing the organic volatile matter measuring method of an organic material which can measure accurately also with respect to the organic compound with strong adsorptivity volatilized from an organic material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for measuring organic volatiles of a polymer organic material according to the present invention inserts a sample of an organic material between an inlet of a volatilization container previously filled with a collecting agent and the collecting agent. Then, after collecting the volatile organic compound that volatilizes from the organic material, by attaching the volatile container with the volatile organic compound attached to the mass spectrometer, the volatile container and the collecting agent are included. wherein an organic volatiles measuring method of the organic material of the measurement of volatile organic compounds, said volatile container fractionated into a suction unit containing a volatile portion and the collection agent, the volatile portion and the discharge port of the suction portion Directly connecting each other, storing the sample of the organic material in the volatile part, volatilizing the volatile organic compound, collecting the volatile organic compound volatilized from the organic material by the adsorption part in the subsequent stage, and Part and said And a wearing portion was measured by mounting the mass spectrometer separately, and characterized in that the total value and analytical values of the organic compound.
Further, after the volatile container previously filled with the organic compound collector is cleaned by a heat heating method, a sample of the organic material is inserted between the inlet of the volatile container and the collector, By collecting the volatile organic compound that volatilizes from the organic material in the volatile container and attaching the volatile organic compound attached to the mass spectrometer together with the volatile container to which the volatile organic compound is attached, in a form including the volatile container and the collector. wherein an organic volatiles measuring method of the organic material of the measurement of volatile organic compounds, said volatile container fractionated into a suction unit containing a volatile portion and the collection agent, the volatile portion and the discharge port of the suction portion Directly connecting each other, storing the sample of the organic material in the volatile part, volatilizing the volatile organic compound, collecting the volatile organic compound volatilized from the organic material by the adsorption part in the subsequent stage, and And A serial suction portion was measured by attaching the separately mass spectrometer, are the sum value as a structure for the analysis of organic compounds.
[0009]
In the present invention, it is very difficult to collect all organic compounds having a strong adsorptivity in a collection tube. Therefore, the container for volatilization is reduced in size, and the collection agent is combined. Then, after volatile sampling from the plastic material, the container and the collection agent are inserted into a thermal desorption gas chromatograph and measured. Thereby, it is possible to measure accurately including an organic compound having strong adsorptivity.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a method for measuring organic volatiles of an organic material according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a measurement method according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the measurement container attached to the analyzer is used as the same container including the
[0011]
First, in order to clean the volatile container before the measurement, the
[0012]
FIG. 3 shows volatile organic matter sampling from the sample. A
[0013]
FIG. 4 shows a location where the volatile organic compound in the volatile container and the collecting agent is collected. Volatile organic compounds are collected on the inner wall of the
Next, the collected volatile organic substances are measured. As shown in FIG. 1, the entire
[0014]
Although the above description demonstrated the structure which filled the
[0015]
In the embodiment according to the present invention, the
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a volatile organic compound that volatilizes from an organic material is collected in a volatile container that has been preliminarily filled with a collecting agent, and then the volatile container to which the volatile organic compound is attached is mass spectrometer. It is characterized in that the volatile organic matter is measured in a form including a volatile container and a collecting agent, and a volatile container formed by previously filling the volatile container with an organic compound collecting agent by a heat heating method. After cleaning, the volatile organic compound that volatilizes from the organic material is collected in the volatile container, and the volatile container to which the volatile organic compound is attached is attached to the mass spectrometer to attach the volatile container and the collecting agent. By adopting a configuration in which volatile organic substances are measured in a form including the above, it is possible to accurately evaluate a trace amount of an organic compound that volatilizes from an organic material, particularly adsorbs on a solid surface. This makes it possible to clarify the relationship between the selection of materials such as plastic materials constituting the clean room and the amount used, and the amount of organic compound allowed in the clean room atmosphere. Therefore, it is possible to give guidelines on the influence of organic compounds contained during the development of clean room components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a measurement method according to the present embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a volatile container and a collecting agent.
FIG. 3 is a diagram showing volatile organic substance sampling from a sample.
FIG. 4 is a diagram showing a location where a volatile organic compound is collected.
FIG. 5 is a diagram showing a separation type of a volatile part and an adsorption part.
FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional method.
[Explanation of symbols]
1 ......... Test specimen, 2 ...... Chamber, 3 ......... Invinger, 4 ......... Collector, 10 ......... Volatile container, 11 ......... Inlet, 12 ......... Collector, 13 ......... Exhaust port, 14 ......... thermal desorption gas chromatograph analyzer, 15 ......... cap, 16 ......... heater, 18 ......... sample, 20 ...... thermal desorption device (TDT), 22 Gas chromatograph (GC) 24 Mass spectrometer (MS) 25
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