JPH08201370A - 微量水分の測定方法 - Google Patents

微量水分の測定方法

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Abstract

(57)【要約】 0.1〜10ppm程度の微量の水分を含有するアンモ
ニアガス中の微量水分を高い精度で測定する方法を提供
する。 【構成】 微量水分を含むアンモニアガスを、貴金属触
媒を用いて熱分解し、窒素と水素と水分とからなる分解
混合ガスとし、前記分解混合ガス中の水分を測定するア
ンモニアガス中の微量水分の測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造分野等にお
いて用いられる高純度アンモニアガスの純度測定方法に
関し、更に詳しくは、上記アンモニアガスに含まれる微
量水分の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アンモニアガス中に含まれる水分
の測定方法としては、ガスクロマトグラフィー法(GC
法)、赤外線吸収スペクトル法(FT−IR法)、SE
MIスタンダード(SEMIジャパンスタンダード刊
行)等によるアンモニアガス熱分解法等が知られてい
る。
【0003】GC法は、検出下限界が約10ppmであ
るので、微量又は極微量の水分の測定には適当ではな
い。FT−IR法では、NHの吸収ノイズが入るので、
OHの伸縮振動に基づく水分の分析に誤差が入り易く、
アンモニアガス中に含まれる水分が微量であればある
程、分析精度の信頼性に欠ける欠点があった。
【0004】SEMIスタンダード(SEMI C3、
12−94)による方法は、水分を含むアンモニアガス
を約950℃に加熱して、ニッケル系触媒を充填した触
媒槽に通し、アンモニアを熱分解して窒素と水素に分解
したうえで、分解されなかった水分を、露点を計測する
ことにより測定する方法である。
【0005】しかし、SEMIスタンダードによる方法
では、ニッケル系触媒中に含まれる酸化ニッケルが水素
によって還元され、その結果、生成した水分も同時に測
定されるので、元来アンモニアガスに含まれていた水分
よりも常に高い水分量を示すこととなる問題があった。
従って、現在、特に半導体製造分野で必要とされる高純
度アンモニアガス中の0.1〜10ppm程度の微量の
水分を簡単かつ正確に測定する方法は知られていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、0.1〜10ppm程度の微量の水分を含有するア
ンモニアガス中の水分を高い精度で測定する方法を提供
することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、微量水
分を含むアンモニアガスを、貴金属触媒を用いて熱分解
し、窒素と水素と水分とからなる分解混合ガスとし、前
記分解混合ガス中の水分を測定するところにある。貴金
属触媒は、本来実質的に酸化物を含むことがないため、
上記ニッケル系触媒を用いた場合のように水素還元によ
り水分を生成することがなく、アンモニウムガス中に含
まれている微量水分のみを測定することができる。
【0008】以下に、本発明の実施態様を図1を用いて
具体的に説明する。アンモニアガスボンベ1を出たアン
モニアガスは、減圧弁2によって、0.1〜3kg/c
2 の所定圧力に調整され、流量指示計3で所定流量、
即ち、空間速度(SV)が300〜1000hr-1の範
囲に調節され、触媒槽4に入る。触媒槽4には、600
〜1000℃、好ましくは700〜1000℃に加熱さ
れた貴金属触媒が充填してあり、アンモニアガスは触媒
槽4を通過する間に、熱分解される。上記熱分解によ
り、窒素、水素及び水分の3成分となった混合ガスは、
冷却装置5で冷却され、水分測定装置6に導かれ、水分
が測定される。
【0009】本発明において用いられる貴金属触媒とし
ては特に限定されず、例えば、パラジウム、ルテニウ
ム、白金、オスミウム、イリジウム、ロジウム等を挙げ
ることができ、なかでも、アンモニアを実質的にすべて
分解することから、パラジウム、ルテニウム、白金が好
ましい。
【0010】上記貴金属触媒としてパラジウムを用いる
場合は、例えば、パラジウム0.5重量%をアルミナ、
シリカ等に担持させたもの等の市販のパラジウム触媒を
用いることができる。上記貴金属触媒としてルテニウム
を用いる場合は、例えば、ルテニウム0.5重量%をア
ルミナ、シリカ等に担持させたもの等の市販のルテニウ
ム触媒を用いることができる。
【0011】上記水分測定装置6は特に限定されず、例
えば、水晶発振式水分計、静電容量式水分計、光学式露
点計、赤外分光光度計等の公知のものを使用することが
でき、なかでも、測定の簡便さ、正確さ等の見地から、
光学式露点計、赤外分光光度計が好ましい。
【0012】本発明は、アンモニアガスを熱分解すると
きに、ニッケル系触媒に代えて、パラジウム、ルテニウ
ム、白金、オスミウム、イリジウム、ロジウム等の貴金
属触媒を用いるので、ニッケル系触媒を用いた場合のよ
うに水素還元によってアンモニアガス由来以外の水分を
生成することがなく、アンモニアガス中に含まれている
水分のみを測定することができる。
【0013】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0014】実施例1 予め、ガスクロマトグラフィー法により水分含有量を5
0ppmと測定されたアンモニアガスを、加圧精留及び
吸着剤による水分除去を交互に数回繰り返して得られた
実質的に水分を含まない無水アンモニアガスを用いて5
倍に希釈し、水分10ppmを含むアンモニアガスを調
製した。このガスを0.1Nl/min(SV=300
hr-1)の流量で、パラジウムを0.5重量%担持させ
た触媒20gを均一充填し、900℃に加熱した触媒槽
に導入した。アンモニアの熱分解を行った後、分解ガス
を光学ミラー式露点計に導き分解ガスの露点を測定した
ところ、−65.7℃で、水分は4.8ppmと計測さ
れた。アンモニア分解ガスはその体積が分解前の体積の
2倍量となることから、アンモニアガス中の水分に換算
すると9.6ppmとなり、高い精度で測定された。
【0015】実施例2 実施例1で用いた水分10ppmのアンモニアガスを、
無水アンモニアガスにて希釈し、水分4ppmを含むア
ンモニアガスを調製した。このガスを0.3Nl/mi
n(SV=900hr-1)の流量で、ルテニウムを0.
5重量%担持させた触媒25gを均一充填し、850℃
に加熱した触媒槽に導入した。アンモニアの熱分解を行
った後、分解ガスを光学ミラー式露点計に導き分解ガス
の露点を測定したところ、−71.7℃で、水分は2.
0ppmと計測された。アンモニア分解ガスはその体積
が分解前の体積の2倍量となることから、アンモニアガ
ス中の水分に換算すると4.0ppmであった。
【0016】実施例3 実施例1で用いた水分10ppmのアンモニアガスを、
無水アンモニアガスにて希釈し、水分1ppmを含むア
ンモニアガスを調製した。このガスを0.3Nl/mi
n(SV=900hr-1)の流量で、ルテニウムを0.
5重量%担持させた触媒28gを均一充填し、950℃
に加熱した触媒槽に導入した。アンモニアの熱分解を行
った後、分解ガスを光学ミラー式露点計に導き分解ガス
の露点を測定したところ、−79.2℃であった。実施
例1と同様にして、アンモニアガス中の水分に換算した
ところ1.2ppmであった。
【0017】実施例4 予め、実質的に水分を含まない無水窒素ガスを拡散管式
水分発生装置に導入し水分含有量10ppmの窒素ガス
を得、これをフーリエ変換赤外分光装置(FT−IR)
の10mの長光路ガスセルに導き、OHの伸縮振動に基
づく3740cm-1付近の吸光度を測定した。吸光度
は、0.0160と計測され、これにより一点検量線を
作成した。一方、実施例1で用いた水分10ppmのア
ンモニウムガスを、無水アンモニウムガスにて希釈し、
水分4ppmを含むアンモニウムガスを調製した。この
ガスを、0.3Nl/分(SV=900h-1)の流量
で、ルテニウムを0.5重量%担持させた触媒25g均
一充填し、850℃に加熱した触媒槽に導入した。アン
モニアの熱分解を行った後、分解ガスをフーリエ変換赤
外分光装置の10mの長光路ガスセルに導き、OHの伸
縮振動に基づく3740cm-1付近の吸光度を測定した
ところ、0.0032と計測された。検量線からその時
のガス中水分は2.0ppmと定量された。アンモニウ
ム分解ガスはその体積が分解前の体積の2倍量となるの
で、アンモニウムガス中の水分に換算すると4.0pp
mとなり、供試ガスの水分とよい一致をみた。
【0018】比較例1 実施例1で用いた水分10ppmのアンモニアガスを、
0.1Nl/min(SV=300hr-1)の流量で、
ニッケルを10重量%担持させた触媒25gを均一充填
し、950℃に加熱した触媒槽に導入した。アンモニア
の熱分解を行った後、分解ガスを光学ミラー式露点計に
導き分解ガスの露点を測定したところ、−20℃以上で
あった。実施例1と同様にして、アンモニアガス中の水
分に換算したところ2000ppm以上であった。
【0019】
【発明の効果】本発明は、0.1〜10ppm程度の微
量水分を含有するアンモニアガスを、貴金属触媒を用い
て熱分解し、分解混合ガス中の水分を測定するので、微
量水分を高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微量水分の測定方法の概略図。
【符号の説明】
1 アンモニアガスボンベ 2 減圧弁 3 流量指示計 4 触媒槽 5 冷却装置 6 水分測定装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年6月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、微量水
分を含むアンモニアガスを、貴金属触媒を用いて熱分解
し、窒素と水素と水分とからなる分解混合ガスとし、前
記分解混合ガス中の水分を測定するところにある。貴金
属触媒は、本来実質的に酸化物を含むことがないため、
上記ニッケル系触媒を用いた場合のように水素還元によ
り水分を生成することがなく、アンモニアガス中に含ま
れている微量水分のみを測定することができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】実施例4 予め、実質的に水分を含まない無水窒素ガスを拡散管式
水分発生装置に導入し水分含有量10ppmの窒素ガス
を得、これをフーリエ変換赤外分光装置(FT−IR)
の10mの長光路ガスセルに導き、OHの伸縮振動に基
づく3740cm−1付近の吸光度を測定した。吸光度
は、0.0160と計測され、これにより一点検量線を
作成した。一方、実施例1で用いた水分10ppmのア
ンモニアガスを、無水アンモニアガスにて希釈し、水分
4ppmを含むアンモニアガスを調製した。このガス
を、0.3Nl/分(SV=900h−1)の流量で、
ルテニウムを0.5重量%担持させた触媒25g均一充
填し、850℃に加熱した触媒槽に導入した。アンモニ
アの熱分解を行った後、分解ガスをフーリエ変換赤外分
光装置の10mの長光路ガスセルに導き、OHの伸縮振
動に基づく3740cm−1付近の吸光度を測定したと
ころ、0.0032と計測された。検量線からその時の
ガス中水分は2.0ppmと定量された。アンモニア分
解ガスはその体積が分解前の体積の2倍量となるので、
アンモニアガス中の水分に換算すると4.0ppmとな
り、供試ガスの水分とよい一致をみた。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微量水分を含むアンモニアガスを、貴金
    属触媒を用いて熱分解し、窒素と水素と水分とからなる
    分解混合ガスとし、前記分解混合ガス中の水分を測定す
    ることを特徴とするアンモニアガス中の微量水分の測定
    方法。
  2. 【請求項2】 微量水分が、0.1〜10ppmである
    請求項1記載のアンモニアガス中の微量水分の測定方
    法。
  3. 【請求項3】 貴金属触媒が、パラジウムである請求項
    1又は2記載のアンモニアガス中の微量水分の測定方
    法。
  4. 【請求項4】 貴金属触媒が、ルテニウムである請求項
    1又は2記載のアンモニアガス中の微量水分の測定方
    法。
  5. 【請求項5】 熱分解の温度が、600〜1000℃で
    ある請求項1、2、3又は4記載のアンモニアガス中の
    微量水分の測定方法。
  6. 【請求項6】 分解混合ガス中の水分測定が、光学式露
    点計を用いてするものである請求項1、2、3、4又は
    5記載のアンモニアガス中の微量水分の測定方法。
  7. 【請求項7】 分解混合ガス中の水分測定が、赤外線吸
    収スペクトル法を用いてするものである請求項1、2、
    3、4又は5記載のアンモニアガス中の微量水分の測定
    方法。
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