JPH1164316A - クリーンルーム空気中の有機ガス分析方法 - Google Patents

クリーンルーム空気中の有機ガス分析方法

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JPH1164316A
JPH1164316A JP21632097A JP21632097A JPH1164316A JP H1164316 A JPH1164316 A JP H1164316A JP 21632097 A JP21632097 A JP 21632097A JP 21632097 A JP21632097 A JP 21632097A JP H1164316 A JPH1164316 A JP H1164316A
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JP
Japan
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gas
clean room
organic gas
hydrocarbons
organic
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JP21632097A
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Reiko Hiruta
玲子 蛭田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】クリーンルーム中の汚染の原因になりうる有機
ガスの迅速で、高感度な分析および総合的な評価を可能
にする。 【解決手段】試料採取方法として、吸着剤捕集方法とそ
れを熱脱着法とを組み合わせ、ガスクロマトグラフ−質
量分析計(GC−MS)により定性分析した後、ガスク
ロマトグラフにより検出されたクロマトグラムを、炭化
水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸素化合物類、シロ
キサン類の4種類に分類し、それぞれに対応する4種類
の標準物質、例えばトルエン、フッ素系溶剤、2−プロ
ペニルオキシベンゼン、デカメチルシクロペンタシロキ
サンを用いて定量化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造等のた
めのクリーンルーム空気中に存在する有機ガスの分析方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体産業をはじめ、精密機器産
業、薬品、食品産業などにおいても、高品質の製品のた
めには、製品に影響を及ぼす空気汚染物質を制御し、清
浄な製造環境を維持するクリーンルームが不可欠になっ
ている。クリーンルームにおいて、制御すべき空気汚染
物質の種類としては、微粒子(金属粒子,無機塩)、無
機ガス(SOX,NOX,アンモニア)、有機ガス(炭
化水素類,シロキサン類)等が主なものとして上げられ
る。
【0003】最近のクリーンルーム内汚染の制御技術と
しては、高性能な粒子除去フィルターの開発により、粒
子汚染物質についてはかなりの程度の除去が可能になっ
てきている。一方、新たな問題としてガス汚染物質の制
御が課題となってきている。化学汚染物質の低減を図る
ため、クリーンルームの建設においては、建設材料の選
定に関わる評価方法を展開させている程である。
【0004】ガス汚染物質には大別して、有機ガスとイ
オン性成分を含む無機ガスがある。無機ガスは、それほ
ど種類が多くなく、分析方法も比較的確立されている。
無機ガスの捕集方法としては、大別して溶液吸収法とろ
過捕集法の2方法があり、分析方法としては、誘導結合
プラズマ四重極質量分析計(ICP−MS)またはフレ
ームレス原子吸光法(FLASS)とイオンクロマトグ
ラフ法があり、これらの組み合わせで4分析法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】クリーンルーム内に存
在する可能性のある有機ガスとしては、外気からの炭化
水素類、ハロゲン化炭化水素類、製品製造に使用される
有機溶剤、人体から発生するアミン類やシロキサン類、
さらに製造ラインの機器やクリーンルーム用建材から揮
発する物質など、極めて多種類におよんでいる。それら
に、一般的に適用される明確な基準(有害性の上限や規
制値など)はない。
【0006】そのため、通常の分析としては、対象とす
る有機物に応じた捕集方法と分析計の組み合わせによっ
て行われる。例えば、捕集方法としては、直接捕集法、
溶液吸収法、吸着剤捕集法などがあり、分析方法として
は、ガスクロマトグラフ法(GC)、ガスクロマトグラ
フ−質量分析法(GC−MS)、イオンクロマトグラフ
法(IC)、液体クロマトグラフ法(HPLC)、吸光
光度法などがある。
【0007】クリーンルーム内に、どの様な有機物がど
の程度存在するのかを明らかにすることは、製品の製造
プロセス上で非常に重要なことであり、その総量を定量
するには、膨大な手数と、非常に長期間を要することに
なる。そのため従来は、特に短時間で結果を得るには、
例えば、予め製品に対する悪影響の程度等から目的成分
を重要と思われるものについてだけ特定し、分析してい
た。
【0008】この発明は、上述の点に鑑みてなされ、そ
の目的はクリーンルーム中の有機ガスを、迅速に精度よ
く定量できる分析方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため本
発明は、クリーンルーム空気中の有機ガス分析方法にお
いて、ガスクロマトグラフによるクロマトグラムを、炭
化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸素化合物類、シ
ロキサン類の4種類に分類して、それぞれに対応する4
種類の標準物質により検量して定量するものとする。
【0010】そのようにすれば、分類した4種類に対応
する標準物質により検量することによって、クリーンル
ーム空気中の有機ガスの全量を容易に定量することがで
きる。炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸素化合
物類、シロキサン類の4種類に対応する4種類の標準物
質としては、トルエン、フッ素系溶剤、2−プロペニル
オキシベンゼン、デカメチルシクロペンタシロキサンを
用いるものとする。
【0011】これらは、後述の実施例で説明するよう
に、相関係数が大きく正確な定量化が可能である。分析
ガスの採取方法としては、クリーンルーム空気に含まれ
る有機ガスを吸着剤に捕集し、熱脱着させて分析装置に
導入するものとする。吸着、熱脱着法であれば、採取量
の範囲が広く、濃度レベルも低いところまで分析可能で
ある。
【0012】また、ガスクロマトグラフ質量分析計で定
性分析して、クリーンルーム空気に含まれる有機ガスを
上記4種に分類するものとする。ガスクロマトグラフ質
量分析計では、定性分析が迅速にでき、4種類の分類が
容易におこなえる。
【0013】
【発明の実施の形態】上記の課題を達成するため、本発
明のクリーンルーム空気中の有機ガス分析方法として
は、有機ガスを系統ごとに4種類に分類し、それぞれを
代表する標準物質をもとに定量化するものである。以
下、本発明の実施の形態を、実施例をもとに図面を参照
しながら説明する。
【0014】[実施例]図1は、本発明に係るクリーン
ルーム空気中の有機ガス分析のためのガス採取から分析
に到る手順を示す流れ図である。ガス採取方法として
は、吸着剤捕集法をとり、分析方法としては、ガスクロ
マトグラフ−質量分析計法(GC−MS)およびガスク
ロマトグラフ法(GC)をとることにした。以下、この
手順に従って、本発明の分析方法の詳細を説明する。
【0015】先ず、ガス捕集の準備段階として、ガス採
取に使用する吸着管1の十分な加熱エージングと、ブラ
ンク測定をおこない、密封保管する。吸着剤としてはグ
ラファイトカーボンを使用し、エージングは260℃で
5時間以上おこなった。図2は試料空気採取装置および
採取方法の説明図である。吸着管1を吸引ポンプ2に取
付けた後、クリーンルーム内の空気を吸引し、汚染ガス
を吸着管1に吸着させる。その際、積算流量計3で吸引
した空気量(採取量)を計測する。
【0016】本実施例においては、100リットル(以
下Lと記す)採取した。クリーンルーム空気の採取にお
いては、予想されるガス濃度(ppm,ppb,pp
t)に対応して採取量を適宜決め、吸引ポンプ2と積算
流量計3を選定する。採取時間は、1日のうちで複数回
実施して終日の平均を求めるのがよい。本実施例の吸着
剤捕集法と、一般的な作業環境測定などでおこなわれる
直接捕集法との比較を表1に示す。
【0017】
【表1】 直接捕集法は、真空捕集びんやサンプリングバッグにガ
スを採取したのち、注射器などを用いて分析計に導入す
る方法である。採取後直ちに分析する必要があり、分析
までの滞留時間をできる限り短くしなければならず、ま
た濃度変化に留意しなければならない点で分析精度の問
題がある。採取量が容器の種類により限定されるため、
ガス濃度によっては定量下限値が評価レベルより悪い場
合も有り得る。
【0018】これに対して吸着剤捕集法は、採取量の範
囲が広く、濃度レベルも直接捕集法による濃度レベル
(ppm)より低いところ(ppb〜ppt)まで分析
可能であり、高感度で、微量分析に適する方法といえ
る。試料の保管が必要な場合には、クーラーボックスや
冷凍庫で保管する。次に、ガス採取した吸着管1を熱脱
着装置4内に入れ、熱脱着させて、GC−MS5および
GCと組み合わせて分析する。
【0019】図3は熱脱着装置と分析装置(GC−M
S)との接続を示す概略図である。吸着管1を熱脱着装
置4内に入れて加熱し、液体窒素で冷却した二次トラッ
プ管6に冷却捕集した後、その二次トラップ管6を加熱
して(358℃)熱脱着させて、GC−MS5にガスを
導入する。キャリアガスはヘリウムを用いた。二次トラ
ップ管6に冷却捕集するのは、GC−MS5に試料を導
入する速度を制御するためである。
【0020】有機ガスを吸着剤に捕集した後の脱離の方
法として、本実施例の熱脱着法と、一般的な作業環境測
定などで実施する溶媒脱離法(溶媒に溶解させる方法)
との得失の比較を表2に示す。
【0021】
【表2】 溶媒脱離法は、吸着剤と溶媒の種類を選定する必要があ
り、濃度によってはさらに濃縮作業などを実施したり、
溶媒の純度による汚染の影響に留意したりしなくてはな
らない。このため作業がやや煩雑であり、迅速性に欠
け、広範囲なガス分析に適当な方法とは言えない。
【0022】これに対し熱脱着法は、吸着剤の選定によ
って低沸点成分から高沸点成分まで広範囲において分析
できる点で有利であり、溶媒脱離法などの脱着方法と比
較すると、温度制御のみの設定によりおこなうことがで
き、オンラインシステムの分析が可能なため煩雑さもな
く迅速な分析ができる。GC−MS5で得られたマスス
ペクトルをもとに標準スペクトルを検索して有機ガス成
分を特定する(定性分析)。
【0023】次に、GC−MSの場合と同様に吸着管の
熱脱着をおこない、ガスクロマトグラフ(GC)による
定量分析を行う。この際のGCの検出器は、目的成分に
よってTCD(熱伝導度検出器)、FID(水素炎イオ
ン化検出器)、FPD(炎光光度検出器)、PID(光
イオン化検出器)などを適宜選択するが、本実施例にお
いては、FIDを使用し、ガス成分ごとの面積を求め
た。そして、定性分析の結果をもとに検出された有機ガ
スを炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸素化合物
類、シロキサン類の4種類に分類し、標準試料により定
量化して総ガス量を求めた(定量分析)。4種類に分類
したのは、標準試料による定量化の作業を迅速に進める
ためである。
【0024】先に分類した4種類を代表する標準試料と
しては、炭化水素類がトルエン、ハロゲン化炭化水素類
がフッ素系溶剤、含酸素化合物類が2−プロペニルオキ
シベンゼン、シロキサン類がデカメチルシクロペンタシ
ロキサンとした。これらに、検量線法を適用して空気中
濃度を求め、各成分毎に換算する。この時の実験式を表
3に示す。式中のSはピーク面積である。
【0025】
【表3】
【0026】ガス成分濃度とピークの面積の相関係数r
は、0.994から0.999で良好である。このよう
にして、4種類に分類した有機ガスの総量(ng/L)
を評価できるようにした。なお、ハロゲン化炭化水素類
の標準物質としては、クロロホルムでもよかった。
【0027】図4は、実試料として100L採取したク
リーンルーム空気中の有機ガスを分析したガスクロマト
グラムである。クロマトグラム内数値は、リテンション
タイムを示す検出された有機ガスとその分類した種類を
表4に示し、定量した4種類の成分の結果を表5に示
す。
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】実試料のクリーンルーム中の有機ガスの分
析の結果、検出された有機ガスの総ガス量は1362n
g/Lである。本発明の4種分類方法で総ガス量を求め
た場合と、4種分類なしで全成分毎に求めた総ガス量の
値に大差はなかった。すなわち、上記の分類をすれば、
各分類中で用いた標準物質の検量線を用いても大きな誤
差なく定量できることになる。
【0031】なお、検出した有機ガスのうちで、製品製
造に使用されているイソプロピルアルコール等の有機溶
剤を除外すると127ng/Lになり、クリーンルーム
の汚染レベルとしては低いと言える。本発明の4種分類
方法と、分類なしで分析した場合との比較を表6に示
す。
【0032】
【表6】 検出したガス成分は表4および図4に示したように多岐
に渡っている。4種分類なしでは、検出された個々の成
分全種について標準試料を入手し、定量化の作業をしな
ければならず、定量するまでの期間が長期になり、迅速
な分析がおこなえない。4種分類方法では、類似の種類
の有機ガスをまとめ、標準試料を選んで定量化すること
により、定量化の作業が大幅に簡易化、迅速化できる。
【0033】上記の分類方法により、クリーンルーム中
に取り込まれる外気からの炭化水素類、ハロゲン化炭化
水素類、製品製造に使用される有機溶剤、人間活動から
発生するアミン類やシロキサン類、さらに製造ラインの
機器やクリーンルーム用建築材料から揮発する物質な
ど、特にその総量を容易に把握することができる。特
に、製造ラインの機器やクリーンルーム用建築材料から
揮発する有機ガスについては、採取時期による経時変化
を追って分析することができ、製品管理上で極めて実用
的と言える。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
リーンルーム空気中の有機ガスを分析する方法におい
て、有機ガスを炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含
酸素化合物類、シロキサン類の4種類に分類し、それぞ
れを代表する標準物質例えば、トルエン、フッ素系溶
剤、2−プロペニルオキシベンゼン、デカメチルシクロ
ペンタシロキサンを用いて定量化することにより、迅速
かつ高感度な有機ガスの総合的な評価を可能にした。
【0035】特に、試料採取方法として、吸着剤捕集方
法とそれを熱脱着法とを組み合わせ、定性、定量分析方
法として、ガスクロマトグラフ−質量分析計(GC−M
S)およびガスクロマトグラフ(GC)を組み合わせる
ことにより、低沸点成分から高沸点成分まで広範囲なガ
ス成分について簡便に把握できる。本発明の有機系ガス
分析評価方法は、クリーンルームの有機汚染物質の低減
化を図っていく上で極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス採取から分析までの手順の流れ図
【図2】ガス採取方法の説明図
【図3】GC−MS分析装置の概略図
【図4】実試料(100L採取した空気中の汚染物質)
のガスクロマトグラム
【符号の説明】
1 吸着管 2 吸引ポンプ 3 積算流量計 4 脱着装置 5 GC−MS 6 二次トラップ管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クリーンルーム空気中の有機ガス分析方法
    において、ガスクロマトグラフにより検出されたクロマ
    トグラムを、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸
    素化合物類、シロキサン類の4種類に分類し、それぞれ
    に対応する4種類の標準物質により検量して定量するこ
    とを特徴とするクリーンルーム空気中の有機ガス分析方
    法。
  2. 【請求項2】炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、含酸
    素化合物類、シロキサン類の4種類に対応する4種類の
    標準物質として、トルエン、フッ素系溶剤、2−プロペ
    ニルオキシベンゼン、デカメチルシクロペンタシロキサ
    ンを用いることを特徴とする請求項1記載のクリーンル
    ーム空気中の有機ガス分析方法。
  3. 【請求項3】クリーンルーム空気に含まれる有機ガスを
    吸着剤に捕集し、熱脱着させて分析装置に導入すること
    を特徴とする請求項1または2に記載のクリーンルーム
    空気中の有機ガス分析方法。
  4. 【請求項4】ガスクロマトグラフ質量分析計で定性分析
    して、クリーンルーム空気に含まれる有機ガスを上記4
    種に分類することを特徴とする請求項3記載のクリーン
    ルーム空気中の有機ガス分析方法。
JP21632097A 1997-08-11 1997-08-11 クリーンルーム空気中の有機ガス分析方法 Pending JPH1164316A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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