(57)【要約】【課題】大気中の各種ガス成分の影響を排除してアルシンをパルス放電型検出器で確実に分析することができるアルシンの分析方法を提供する。【解決手段】試料ガスを脱水剤に接触させて試料ガス中の水分を除去し、分離カラムで試料ガス中のアルシンを含む分析用ガスと他のガス成分とを分離し、分離した分析用ガスと共に、準安定状態を有する原子からなる第１のガスと、該第１のガスよりイオン化ポテンシャルの低い原子からなる第２のガスとをパルス放電型検出器の放電室に供給し、準安定状態に励起された前記第１のガスが前記第２のガスをイオン化して形成されたプラズマを用いて前記分析用ガス中のアルシンをイオン化し、該イオン化したアルシンのイオン強度を測定することにより、前記試料ガス中のアルシンの濃度を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガス中のアルシンを分析する方法であって、前記試料ガスを脱水剤に接触させて試料ガス中の水分を除去し、分離カラムで試料ガス中のアルシンを含む分析用ガスと他のガス成分とを分離し、分離した分析用ガスと共に、準安定状態を有する原子からなる第１のガスと、該第１のガスよりイオン化ポテンシャルの低い原子からなる第２のガスとをパルス放電型検出器の放電室に供給し、準安定状態に励起された前記第１のガスが前記第２のガスをイオン化して形成されたプラズマを用いて前記分析用ガス中のアルシンをイオン化し、該イオン化したアルシンのイオン強度を測定することにより、前記試料ガス中のアルシンの濃度を求めるアルシンの分析方法。
【請求項２】
前記第１のガスがヘリウムである請求項１記載のアルシンの分析方法。
【請求項３】
前記第２のガスがアルゴン又はクリプトンである請求項１又は２記載のアルシンの分析方法。
【請求項４】
前記脱水剤が五酸化リンである請求項１乃至３のいずれか１項記載のアルシンの分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルシンの分析方法に関し、詳しくは、大気中に微量に存在するアルシンを分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルシンを原料として使用する半導体製造設備では、設備周辺の大気中にアルシンが漏洩していないことを確認する必要があることから、大気をサンプリングして各種分析装置によりアルシンを分析している（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４６１６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の分析装置では高感度でアルシンを分析することが困難であり、検出器としてパルス放電型検出器を用いることによって感度を向上させることは可能であるが、大気中の各種ガス成分がアルシンと重なって検出されることがあるため、大気中のアルシンを高感度で分析することはできなかった。
【０００５】
そこで本発明は、大気中の各種ガス成分の影響を排除することにより、大気中のアルシンをパルス放電型検出器によって高感度に分析することができるアルシンの分析方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のアルシンの分析方法は、試料ガス中のアルシンを分析する方法であって、前記試料ガスを脱水剤に接触させて試料ガス中の水分を除去し、分離カラムで試料ガス中のアルシンを含む分析用ガスと他のガス成分とを分離し、分離した分析用ガスと共に、準安定状態を有する原子からなる第１のガスと、該第１のガスよりイオン化ポテンシャルの低い原子からなる第２のガスとをパルス放電型検出器の放電室に供給し、準安定状態に励起された前記第１のガスが前記第２のガスをイオン化して形成されたプラズマを用いて前記分析用ガス中のアルシンをイオン化し、該イオン化したアルシンのイオン強度を測定することにより、前記試料ガス中のアルシンの濃度を求めることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明のアルシンの分析方法は、前記第１のガスがヘリウムであること、前記第２のガスがアルゴン又はクリプトンであること、前記脱水剤が五酸化リンであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアルシンの分析方法によれば、試料ガス中の各種ガス成分に影響されることなく、アルシンを高感度で確実に分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアルシンの分析方法を実施するための分析装置の一例を示す説明図である。
【図２】大気成分の影響を受けたときのピーク強度の一例を示す図である。
【図３】大気成分の影響を排除したときのピーク強度の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本形態例に示す分析装置は、試料ガス（ＳＧ）に含まれるアルシンを分析するものであって、パルス放電型検出器１０で分析を行う前に、試料ガス中に含まれるアルシン以外の成分、例えば、試料ガスが大気の場合は、大気中の水分を除去したり、大気中の主成分である窒素を分離したり、分析対象成分であるアルシンを濃縮したりする前処理を行うようにしている。
【００１１】
分析装置における前処理部には、試料ガス導入経路１１から試料ガスが導入され、キャリアガス導入経路１２からキャリアガス（ＣＧ）が導入されるとともに、パルス放電型検出器１０には、放電ガス経路１３から放電用ガス（ＰＧ）が導入される。
【００１２】
試料ガス導入経路１１から導入される試料ガスは、水分除去器１４に充填された脱水剤、例えば五酸化リンによって試料ガス中の水分を除去され、計量管１５で計量され、濃縮管１６で濃縮された後、プレカットカラム１７でアルシンを含む分析用ガスと他のガス成分とに分離され、さらに、メインカラム１８で前記分析用ガス中のガス成分が単成分に分離された後、パルス放電型検出器１０の放電室に導入される。試料ガス導入経路１１、キャリアガス導入経路１２、計量管１５、濃縮管１６、プレカットカラム１７及びメインカラム１８は、流路抵抗調整用のダミーカラム１９，２０を含めて、一つの六方切替弁２１と二つの四方切替弁２２，２３を介して接続されている。
【００１３】
まず、各切替弁２１，２２，２３が、図１に実線で示す経路に切り替えられている状態で試料ガス及びキャリアガスを導入すると、水分除去器１４で水分を除去された試料ガスは、試料ガス導入経路１１から六方切替弁２１を通って前記計量管１５を通過し、六方切替弁２１に戻ってから第１排気経路２４に排出される。キャリアガス導入経路１２から導入されたキャリアガスの一部（第１キャリアガス）は、第１キャリアガス経路２５から六方切替弁２１を通り、更に、第１四方切替弁２２を通ってプレカットカラム１７に導入される。
【００１４】
プレカットカラム１７から導出された第１キャリアガスは、第２四方切替弁２３を通り、第１ダミーカラム１９を通って第２排気経路２６に排出される。また、キャリアガス導入経路１２から導入されたキャリアガスの残部（第２キャリアガス）は、第２キャリアガス経路２７から第２ダミーカラム２０を経て第２四方切替弁２３を通り、メインカラム１８を通過してパルス放電型検出器１０に導入され、パルス放電型検出器１０から第３排気経路２８に排出される。
【００１５】
この状態で六方切替弁２１及び第１四方切替弁２２を図１に破線で示す経路に切り替えると、試料ガスは、六方切替弁２１を通ってそのまま第１排気経路２４に排出され、計量管１５内に満たされた一定量の試料ガスは、第１キャリアガス経路２５から六方切替弁２１を通って計量管１５に導入される第１キャリアガスに押し出され、第１キャリアガスに同伴された状態で計量管１５から六方切替弁２１を通り、更に、第１四方切替弁２２を通って濃縮管１６に導入される。濃縮管１６では、所定温度に冷却された充填剤に試料ガスが吸着することによって試料ガスの濃縮が行われる。濃縮管１６内の低温の充填剤に吸着しない第１キャリアガスは、濃縮管１６から導出され、第１四方切替弁２２、プレカットカラム１７、第２四方切替弁２３、第１ダミーカラム１９、第２排気経路２６を通って排出される。
【００１６】
上述の六方切替弁２１及び第１四方切替弁２２の切り替えを複数回繰り返し、計量管１５で複数回計量した試料ガスを濃縮管１６に濃縮させた後、濃縮管１６の充填剤を所定温度に加熱して吸着していた試料ガスを充填剤から脱着させて第１キャリアガスに同伴させ、プレカットカラム１７に導入して試料ガス中の主成分、例えば大気中の窒素をプレカットすることにより、分析対象であるアルシンを更に濃縮した状態とする。プレカットカラム１７からアルシンが流出するタイミングで第２四方切替弁２３を図１における破線側に切り替え、プレカット後のガスをメインカラム１８に導入し、メインカラム１８でアルシンを単成分に分離した分析用ガスをパルス放電型検出器１０に導入する。
【００１７】
パルス放電型検出器１０に放電ガス経路１３から導入される放電用ガス（ＰＧ）は、準安定状態を有する原子からなる第１のガス、例えばヘリウムと、該準安定状態を有する原子よりイオン化ポテンシャルの低い第２のガス、例えば前記ヘリウムに対してはアルゴン又はクリプトンを含むガスが導入され、前記第１のガスがドーパントガスとなり、前記第２のガスが放電時のペニングガスとして機能する。このように、放電用ガスとしてペニングガスを含むガスを使用して放電を行うことにより、準安定状態に励起されたヘリウムがクリプトンをイオン化して形成されたプラズマで前記分析用ガス中のアルシンをイオン化することができ、いわゆるペニング効果によって低い電圧で放電が起きることから、他の成分ガスのイオン化を抑えてアルシンのみを確実にイオン化させることができる。
【００１８】
すなわち、水分除去器１４で試料ガス中の水分を除去し、計量管１５及び濃縮管１６を使用して試料ガス中のアルシンを濃縮し、プレカットカラム１７及びメインカラム１８にてアルシンを単成分に分離し、さらに、パルス放電型検出器１０の放電室に、例えばヘリウムとクリプトンとを導入して低電圧で放電させることにより、試料ガス中の各成分ガスの影響を排除してアルシンを正確に分析することができる。
【００１９】
例えば、パルス放電型検出器１０にペニングガスとなるクリプトンを導入せずに放電ガスとしてヘリウムのみを導入した状態で、窒素ガスに微量のアルシンを添加した試験ガスＡをパルス放電型検出器１０に導入した場合は、図２の線Ａに示すように、窒素の影響を受けずにアルシンのピークを確実にとらえることができるが、大気からなる試験ガスＢをパルス放電型検出器１０に導入した場合は、図２の線Ｂに示すように、水分や酸素などの大気成分のピークが極めて大きくなり、アルシンのピークを判別することは不可能である。
【００２０】
また、前処理として、水分除去器１４による水分除去、計量管１５及び濃縮管１６による濃縮、プレカットカラム１７及びメインカラム１８による分離を行った大気からなる試験ガスＣをパルス放電型検出器１０に導入した場合は、図２の線Ｃに示すように、大気成分の影響、特に水分の影響は排除できるが、カラムからの溶出時間がアルシンと同程度の酸素のピークがアルシンのピークと重なって現れるため、アルシンを正確に分析することは困難である。
【００２１】
一方、ペニングガスとなるクリプトンを添加したヘリウムをパルス放電型検出器１０に導入した状態では、大気からなる前記試験ガスＢの場合は、図３の線Ｂｐに示すように、ペニング効果による放電電圧の低下から、前述の図２における線Ｂよりも大気成分由来のピークは小さくなるものの、アルシンのピークを判別することは不可能であるが、前記前処理を施した大気（試験ガスＣ）の場合は、図３の線Ｃｐに示すように、水分の影響を排除できるだけでなく、ペニング効果による放電電圧の低下によって酸素のイオン化を抑えることができるため、酸素のピークが生じていないことが分かる。
【００２２】
したがって、大気にアルシンを添加した試験ガスＤについて前記前処理、すなわち、水分除去器１４による水分除去、計量管１５及び濃縮管１６による濃縮、プレカットカラム１７及びメインカラム１８によるアルシンの分離を行った後、ペニングガスとなるクリプトンを混合したヘリウムを放電室に導入した状態のパルス放電型検出器１０に導入した場合は、図３の線Ｄに示すように、水分や酸素の影響を排除して大気中に存在するアルシンのピークを確実に捉えることができる。これにより、大気中のアルシンを確実に高感度で分析することができ、アルシンを使用する設備の周辺大気中におけるアルシンの濃度を確実に測定することが可能となり、０．５ｐｐｂ程度のアルシンも確実に分析することができる。
【００２３】
なお、キャリアガスは、アルシンの分析に悪影響を与えなければ任意のガスを使用することが可能であり、濃縮管や各カラムに充填する充填剤や分離剤も、アルシンの濃縮やアルシンの分離を行えるものを任意に選択することができる。脱水剤は、五酸化リンを使用することによって大気中の水分を確実に除去することができるが、試料ガス中の水分を除去できれば適宜な脱水剤を用いることが可能である。また、ドーパントガスやペニングガスとなる各ガスも任意であるが、通常は、ドーパントガスにはヘリウム、ペニングガスにはアルゴン又はクリプトンを使用することが好ましく、ドーパントガスとペニングガスとの混合割合は、使用する機器の条件等に応じて適宜設定することができる。また、キャリアガスとしてヘリウムを使用したときには、アルゴン又はクリプトンのみを放電室に導入することもできる。また、大気中のアルシンだけではなく、水分及び酸素を含有する各種ガス中のアルシンを分析する際にも有効である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…パルス放電型検出器、１１…試料ガス導入経路、１２…キャリアガス導入経路、１３…放電ガス経路、１４…水分除去器、１５…計量管、１６…濃縮管、１７…プレカットカラム、１８…メインカラム、１９，２０…ダミーカラム、２１…六方切替弁、２２，２３…四方切替弁、２４…第１排気経路、２５…第１キャリアガス経路、２６…第２排気経路、２７…第２キャリアガス経路、２８…第３排気経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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