(57)【要約】【課題】硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の硫黄含有化合物を自動的に分析することが可能な不純物分析装置を提供する。【解決手段】不純物分析装置１００は、純水を貯留し、ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を純水に通して溶解する気体中の第１の成分を捕集するための第１の純水処理槽２と、第１の純水処理槽２の純水に溶解されずに残存する気体中の成分を酸化させる酸化装置４と、純水を貯留し、酸化装置４により処理された気体中の成分をこの純水に通し溶解する第２の成分を捕集するための第２の純水処理槽６と、第２の純水処理槽の純水に溶解した第２の成分を分析するイオンクロマトグラフ９と、を備える。【選択図】図１
2008180589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水を貯留し、ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を前記純水に通して溶解する前記気体中の第１の成分を捕集するための第１の純水処理槽と、
前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存する気体中の成分を酸化させる酸化装置と、
純水を貯留し、前記酸化装置により処理された気体中の成分をこの純水に通し溶解する第２の成分を捕集するための第２の純水処理槽と、
前記第２の純水処理槽の純水に溶解した前記第２の成分を分析するイオンクロマトグラフと、を備える
ことを特徴とする不純物分析装置。
【請求項２】
前記酸化装置は、前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存した前記気体に紫外線を照射して酸素を励起させ、この励起した酸素と前記第１の純水処理槽で捕集されずに残存した前記気体中の成分とを反応させて酸化する
ことを特徴とする請求項１に記載の不純物分析装置。
【請求項３】
ＣＯＳを含み得る気体中の成分を酸化させる酸化装置と、
純水を貯留し、前記酸化装置により処理された前記気体中の成分をこの純水に通し溶解する成分を捕集するための純水処理槽と、
前記純水処理槽の純水に溶解した成分を分析するイオンクロマトグラフと、を備える
ことを特徴とする不純物分析装置。
【請求項４】
前記酸化装置は、前記純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存した前記気体に紫外線を照射して酸素を励起させ、この励起した酸素と前記純水処理槽で捕集されずに残存した前記気体中の成分とを反応させて酸化する
ことを特徴とする請求項３に記載の不純物分析装置。
【請求項５】
前記酸化装置は、前記気体中に酸素またはオゾンを添加することを特徴とする請求項１または３に記載の不純物分析装置。
【請求項６】
ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を第１の純水処理槽に貯留された純水に通して、前記気体中の第１の成分を溶解させ、
前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存する気体中の成分を、酸化装置により酸化し、
前記酸化装置により処理された気体中の成分を第２の純水処理槽に貯留された純水に通して、溶解する第２の成分を捕集し、
捕集された前記第２の成分をイオンクロマトグラフにより分析する
ことを特徴とする不純物分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中の硫化カルボニル等の硫黄含有化合物を分析する不純物分析装置および不純物分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡｒＦ露光装置ではレーザ照射に伴い光学部品上に付着物が生成し、照度低下や照度ムラを引き起こす。
【０００３】
主な付着物として、硫酸アンモニウムがあり、原因となるのは大気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）、ＮＨ３のほかに、硫化カルボニル(ＣＯＳ)などの硫黄含有化合物が考えられる。
【０００４】
付着物生成を抑制するためには、これらの大気中不純物を制御する必要があり、定期的な大気中濃度の測定が必要である。
【０００５】
従来、硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、ＮＨ３に対しては、自動モニタ装置が開発されており、定期的な測定が容易である。
【０００６】
しかし、従来、硫化カルボニル(ＣＯＳ)に対しては、大気をキャニスター捕集し、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）で測定する方法が用いられている。
【０００７】
このように、従来、硫化カルボニル(ＣＯＳ)に対する自動的なモニタ装置がなく、測定が困難だった。
【０００８】
ここで、従来技術には、ＵＶＦ法によりＳＯ２の濃度を自動的に測定する場合に、測定精度に影響のあるＮＯ２を除去するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかし、上記従来技術は、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物を定量分析することを開示するものではない。
【特許文献１】特開２００４−１３８４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の硫黄含有化合物を自動的に定量分析することが可能な不純物分析装置および不純物分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る不純物分析装置は、
純水を貯留し、ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を前記純水に通して溶解する前記気体中の第１の成分を捕集するための第１の純水処理槽と、
前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存する気体中の成分を酸化させる酸化装置と、
純水を貯留し、前記酸化装置により処理された気体中の成分をこの純水に通し溶解する第２の成分を捕集するための第２の純水処理槽と、
前記第２の純水処理槽の純水に溶解した前記第２の成分を分析するイオンクロマトグラフと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る不純物分析装置は、
ＣＯＳを含み得る気体中の成分を酸化させる酸化装置と、
純水を貯留し、前記酸化装置により処理された前記気体中の成分をこの純水に通し溶解する成分を捕集するための純水処理槽と、
前記純水処理槽の純水に溶解した成分を分析するイオンクロマトグラフと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る不純物分析方法は、
ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を第１の純水処理槽に貯留された純水に通して、前記気体中の第１の成分を溶解させ、
前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存する気体中の成分を、酸化装置により酸化し、
前記酸化装置により処理された気体中の成分を第２の純水処理槽に貯留された純水に通して、溶解する第２の成分を捕集し、
捕集された前記第２の成分をイオンクロマトグラフにより分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様に係る不純物分析装置および不純物分析方法によれば、硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の硫黄含有化合物を自動的に定量分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一態様である実施例１に係る不純物分析装置の要部構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、不純物分析装置１００は、純水を貯留し、第１の配管１から供給された気体を該純水に通してバブリングし、溶解する該気体中の成分を捕集するための第１の純水処理槽２を備える。
【００１８】
この第１の純水処理槽２により、例えば、第１の配管１から供給された硫黄酸化物（ＳＯｘ）および硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含み得る気体を該純水に通してバブリングし、溶解する該気体中の第１の成分（既に気体中に存在していたＳＯｘ）を捕集することができる。
【００１９】
この第１の純水処理槽２には、例えば、純水インピンジャー等が選択される。
【００２０】
さらに、不純物分析装置１００は、第２の配管３を介して供給される気体中の成分を酸化させる酸化装置４を備える。該気体中の成分には、第１の純水処理槽２の該純水に溶解されずに該気体中に残存する硫化カルボニル(ＣＯＳ)等の硫黄含有化合物が含まれ得る。
【００２１】
後述するように、この酸化装置４により、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物が酸化され硫黄酸化物（ＳＯｘ）が生成する。
【００２２】
なお、硫黄含有化合物には、ＳＯｘ、ＣＯＳの他に、例えば、H２Ｓ、ＣＳ２、ＣＨ３ＳＨ、ＣＨ３ＳＣＨ３、ＣＨ３ＳＳＣＨ３などがある。
【００２３】
また、不純物分析装置１００は、純水を貯留し、第３の配管５を介して供給された気体中の成分をこの純水に通してバブリングし、溶解する該気体中の成分を捕集するための第２の純水処理槽６を備える。
【００２４】
この第２の純水処理槽６により、例えば、第３の配管５を介して供給され、酸化装置４により処理された気体中の成分をこの純水に通してバブリングし、溶解する第２の成分（酸化により新たに生成したＳＯｘ）を捕集することができる。
【００２５】
この第２の純水処理槽２には、第１の純水処理槽２と同様に、純水インピンジャー等が選択される。
【００２６】
さらに、不純物分析装置１００は、第１の純水処理槽２から第４の配管７を介して溶液が供給されるとともに第２の純水処理槽６から第５の配管８を介して溶液が供給され、第１の純水処理槽２の純水に溶解した第１の成分、および第２の純水処理槽６の純水に溶解した第２の成分を分析するイオンクロマトグラフ９を備える。
【００２７】
このイオンクロマトグラフ９により、第２の純水処理槽６の純水に第２の成分（例えば、酸化により新たに生成したＳＯｘ）が溶解した溶液のＳＯｘの濃度を測定する。これにより、大気中の硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物の濃度を測定することができる。
【００２８】
同様に、イオンクロマトグラフ９により、第１の純水処理槽２の純水に第１の成分（既に気体中に存在していたＳＯｘ）が溶解した溶液のＳＯｘの濃度を測定する。これにより、大気中のＳＯｘ濃度を測定することができる。
【００２９】
不純物分析装置１００は、一定時間ごとに大気を取り込み測定するプログラム（図示せず）を設定することにより、大気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）および硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物の濃度を自動的にモニタすることができる。
【００３０】
ここで、既述の酸化装置４により、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物を酸化して硫黄酸化物（ＳＯｘ）を生成する具体例について検討する。
【００３１】
式（１）に示すように、硫化カルボニル(ＣＯＳ)は、紫外線を照射することにより光解離され、硫黄が分離されることが知られている（例えば、参考文献１：岡田一俊、南部伸孝、青柳睦、“OCS分子の全自由度波束ダイナミックス計算”２００１年分子構造総合討論会  要旨集、Ｐ７５８、を参照。）。
ＣＯＳ＋ｈν→ＣＯ＋Ｓ・・・（１）
【００３２】
なお、硫化カルボニル(ＣＯＳ)に照射する紫外線の波長が、２００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲で式（１）に示される反応が起きる（同参考文献１参照。）。
【００３３】
また、式（２）に示すように、硫化カルボニル(ＣＯＳ)は、励起した酸素と反応し、一酸化硫黄が生成されることが知られている（例えば、参考文献２：Paul J. Crutzen、“THE POSSIBLE IMPORTANCE OF CSO FOR THE SULFATE LAYER OF THE STRATOSPHERE”、Geophysical Research Letters FebruaryVol.3, No.2, pp.73-76.1976、を参照。）。
ＣＯＳ＋Ｏ＊→ＣＯ＋ＳＯ・・・（２）
【００３４】
なお、酸素は、１７５ｎｍ〜２０５ｎｍの範囲の波長の紫外線を照射することにより励起することが知られている（例えば、参考文献３：K.YOSHINO, D.E.FREEMAN,J.R.ESMOND and W.H.PARKINSON, “HIGH RESOLUTION ABSORPTION CROSS SECTION MEASURMENTS AND BAND OSCILLATOR STRENGTHS OF THE (1, 0)-(12, 0) SCHUMANN-RUNGE BANDS OF O2“ , Planet.Space Sci., Vol.31, pp. 339-353.1983、を参照。）。
【００３５】
また、式（３）に示すように、硫黄は、酸素と反応し、一酸化硫黄が生成される（上記参考文献２参照。）。
Ｓ＋Ｏ２→ＳＯ＋Ｏ・・・（３）
【００３６】
さらに、式（４）に示すように、一酸化硫黄は、酸素と反応し、二酸化硫黄が生成される（同参考文献２参照。）。
ＳＯ＋Ｏ２→ＳＯ２＋Ｏ・・・（４）
【００３７】
さらに、式（５）に示すように、一酸化硫黄は、オゾンと反応し、二酸化硫黄が生成される（同参考文献２参照。）。
ＳＯ＋Ｏ３→ＳＯ２＋Ｏ２・・・（５）
【００３８】
また、式（６）に示すように、オゾンは、分解されると、励起した酸素を生成する。
Ｏ３→Ｏ２＋Ｏ＊・・・（６）
【００３９】
以上の式（１）、（３）〜（４）により、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む気体に紫外線（波長が２００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲）を照射することにより酸化し、二酸化硫黄（ＳＯ２）を生成することができると考えられる。
【００４０】
すなわち、この原理を利用して、酸化装置４を、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含み得る気体に２００ｎｍから２５０ｎｍの範囲の波長を有する紫外線を照射して、該気体中の成分である硫化カルボニル(ＣＯＳ)を酸化するように構成してもよい。
【００４１】
また、式（２）〜（４）により、硫化カルボニル(ＣＯＳ)、酸素を含む気体に紫外線（波長が１７５ｎｍ〜２０５ｎｍの範囲）を照射することにより酸素を励起して硫化カルボニル(ＣＯＳ)を酸化し、二酸化硫黄（ＳＯ２）を生成することができると考えられる。
【００４２】
すなわち、この原理を利用して、酸化装置４を、第１の純水処理槽２の該純水に溶解されずに残存した気体に１７５ｎｍから２０５ｎｍの範囲の波長を有する紫外線を照射して気体中の該酸素を励起させ、この励起した酸素と第１の純水処理槽２で捕集されずに残存した該気体中の成分（ＣＯＳ）とを反応させて酸化して硫黄酸化物（ＳＯｘ）を生成するように構成してもよい。
【００４３】
このように、酸化装置４は、第１の純水処理槽２の該純水に溶解されずに残存した気体に１７５ｎｍから２５０ｎｍの範囲の少なくとも一部と重複する波長を有する紫外線を照射して、該気体中の成分を酸化するように構成してもよい。
【００４４】
また、式（２）〜（６）により、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む気体中にオゾンを添加することにより硫化カルボニル(ＣＯＳ)を酸化し、二酸化硫黄（ＳＯ２）を生成することができると考えられる。
【００４５】
すなわち、この原理を利用して、酸化装置４を、第１の純水処理槽２の該純水に溶解されずに残存する気体中に酸素、またはオゾンを添加しこの酸素、またはオゾンと反応させて、該気体中に含まれ得る硫化カルボニル(ＣＯＳ)を酸化するように、構成してもよい。
【００４６】
また、酸化装置４は、硫化カルボニル(ＣＯＳ)の酸化を促進させるため、気体中に酸素、水蒸気を添加するようにしてもよい。
【００４７】
ここで、H２Ｓ、ＣＳ２、ＣＨ３ＳＨ、ＣＨ３ＳＣＨ３、ＣＨ３ＳＳＣＨ３などの大気中に存在する硫黄含有化合物は、酸化されると硫化カルボニル(ＣＯＳ)を生成することが知られている（例えば、参考文献４：陽  捷行、“６．温室効果ガス等の発生”、No21、環境保全型農業技術、農林水産研究文献解題、AGROPEDIA／農学情報システム、［online］、平成７年３月、［平成１８年１月１１日検索］、インターネット〈URL：http://rms1.agsearch.agropedia.affrc.go.jp/menu_ja.html〉、を参照。）
【００４８】
そして、酸化装置４により上記硫黄含有化合物が酸化されれば、大気中に含まれる硫化カルボニル(ＣＯＳ)と同様に、硫黄酸化物（ＳＯｘ）として第２の純水処理槽６により捕集される。
【００４９】
以上のように、本実施例１では、大気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）とそれ以外の硫黄含有化合物とを分けて測定することができる。この場合、大気中の硫化カルボニル(ＣＯＳ)が酸化装置４によってＳＯｘに変換される変換効率を予めガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）で測定し把握する。これにより、変換効率を考慮した精度のよい硫化カルボニル(ＣＯＳ)の定量分析が可能となる。
【００５０】
また、第１の純水処理槽２の液中のＮＨ４をイオンクロマトグラフ９で測定する。これにより、大気中のＮＨ３濃度を測定することもできる。したがって、硫酸アンモニウムの生成原因物質を、1台の装置で測定することができる。
【００５１】
このように、ＡｒＦ露光措置の硫酸アンモニウム付着の原因となる大気中不純物を自動で測定できる。これにより、露光装置の環境管理が容易になり、照度低下等のトラブル発生を低減させることができる。
【００５２】
以上のように、本実施例に係る不純物分析装置によれば、硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の硫黄含有化合物を自動的に分析することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例１では、大気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）を定量分析するとともに、大気中に含まれる非水溶性の硫化カルボニル(ＣＯＳ)等の硫黄含有化合物を定量分析する構成について述べた。
【００５４】
本実施例では、実施例１よりも構成を簡略化し、大気中に含まれる、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、硫化カルボニル(ＣＯＳ)等の硫黄含有化合物の総量を分析する構成について述べる。
【００５５】
図２は、本発明の一態様である実施例２に係る不純物分析装置の要部構成を示す図である。
【００５６】
なお、図２において、実施例１と同じ符号は、実施例１と同様の構成を示している。
【００５７】
図２に示すように、不純物分析装置２００は、第１の配管２０１を介して供給される気体中の成分を酸化させる酸化装置４を備える。該気体中の成分には、大気中に存在する、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、硫化カルボニル(ＣＯＳ)等の硫黄含有化合物が含まれ得る。この酸化装置４により、実施例１と同様、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物が酸化され硫黄酸化物（ＳＯｘ）が生成する。
【００５８】
なお、この酸化装置４には、実施例１において検討した、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物を酸化して硫黄酸化物（ＳＯｘ）を生成する構成が適用される。
【００５９】
また、不純物分析装置２００は、純水を貯留し、第２の配管２０２を介して供給された気体中の成分をこの純水に通してバブリングし、溶解する該気体中の成分を捕集するための純水処理槽２０５を備える。
【００６０】
この純水処理槽２０５により、例えば、第２の配管２０２を介して供給され、酸化装置４により処理された気体中の成分をこの純水に通してバブリングし、溶解する成分（大気中に既に存在したＳＯｘ、および酸化により新たに生成したＳＯｘ）を捕集することができる。
【００６１】
なお、純水処理槽２０５の該純水に溶解されずに残存する気体は、第３の配管２０３を介して外部に排出される。
【００６２】
この純水処理槽２０５には、実施例１と同様に、純水インピンジャー等が選択される。
【００６３】
さらに、不純物分析装置２００は、純水処理槽２０５から第４の配管２０４を介して溶液が供給され、純水処理槽２０５の純水に溶解した成分を分析するイオンクロマトグラフ９を備える。
【００６４】
このイオンクロマトグラフ９により、純水処理槽２０５の純水に該成分（例えば、大気中に既に存在したＳＯｘ、および酸化により新たに生成したＳＯｘ）が溶解した溶液のＳＯｘの濃度を測定する。これにより、大気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）、硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物の濃度を測定することができる。
【００６５】
不純物分析装置２００は、一定時間ごとに大気を取り込み測定するプログラム（図示せず）を設定することにより、大気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）および硫化カルボニル(ＣＯＳ)を含む硫黄含有化合物の濃度を自動的にモニタすることができる。
【００６６】
以上のように、本実施例に係る不純物分析装置によれば、硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の硫黄含有化合物を自動的に分析することができる。
【００６７】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
【００６８】
（付記１）ＳＯｘおよびＣＯＳを含み得る気体を第１の純水処理槽に貯留された純水に通して、前記気体中の第１の成分を溶解させ、前記第１の純水処理槽の前記純水に溶解されずに残存する気体中の成分を、酸化装置により酸化し、前記酸化装置により処理された気体中の成分を第２の純水処理槽に貯留された純水に通して、溶解する第２の成分を捕集し、捕集された前記第２の成分をイオンクロマトグラフにより分析することを特徴とする不純物分析方法。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一態様である実施例１に係る不純物分析装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の一態様である実施例２に係る不純物分析装置の要部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２０１  第１の配管
２  第１の純水処理槽
３、２０２  第２の配管
４  酸化装置
５、２０３  第３の配管
６  第２の純水処理槽
７、２０４  第４の配管
８  第５の配管
９  イオンクロマトグラフ
１００、２００  不純物分析装置
２０５  純水処理槽
【図１】
2008180589.tif 000003
【図２】
2008180589.tif 000004