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検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置
説明

検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置

【課題】 半導体製造工程等から排出されるガスに含まれるトリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム等の金属化合物等を、アンモニア等の同伴ガスに影響されることなく、高感度で容易に検知あるいは濃度測定できる手段を提供する。
【解決手段】 シート状の担体に、変色成分としてピリジルアゾ化合物を含浸させてなる検知テープを用いる。また、この検知テープを用いた濃度測定装置を使用して、半導体製造工程等から排出されるガスを測定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属化合物を含むガスの検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置に関する。さらに詳細には、半導体製造工程等から排出されるガスに含まれる金属化合物を高感度で検知あるいは濃度測定できる検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体が、発光ダイオードやレーザーダイオード等の素子として、光通信分野を中心に急速に需要が高まっている。窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法としては、例えばトリメチルガリウム、トリメチルインジウム、またはトリメチルアルミニウム等の金属化合物ガスをIIIb族元素源として、アンモニア等を窒素源として用い、あらかじめ反応管内にセットされたサファイヤ等の基板上に窒化ガリウム系化合物の半導体膜を気相成長させて成膜する方法が知られている。
【0003】
これらのIIIb族元素を含む金属化合物を使用した際には、半導体製造工程からは、窒素、水素、ヘリウム等のガスで希釈された状態で未反応の前記金属化合物がアンモニアとともに排出されるが、これらの金属化合物は極めて毒性が高く、大気にそのまま放出した場合は人体及び環境に悪影響を与えるので、大気に放出するに先立ってこれらを除去する必要がある。また、例えば乾式浄化法によりこれらの金属化合物を除去する場合は、浄化筒の破過を検知する必要がある。
【0004】
このため、取り扱いが容易で感度が高い金属化合物を検知するための手段が開発されてきた。
例えば、有機金属化合物を検知するための検知剤として、モリブデン酸またはその塩、若しくはモリブデン酸またはその塩と第二銅塩を変色成分とする検知剤(特開平10−19872号公報)、フェノサフラニンを変色成分とする検知剤(特開平11−264815号公報)が知られている。また、光電光度法を利用したテープ式検知器(特開平11−226341号公報)、さらに検知試薬を用いない金属化合物の検知方法として、排出ガスの一部をサンプリングし、FT−IRを用いて検知する方法等が一般的に用いられている。
【特許文献1】特開平10−19872号公報
【特許文献2】特開平11−264815号公報
【特許文献3】特開平11−226341号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、モリブデン酸またはその塩を変色成分とする検知剤は、アンモニアとの接触によって変色するので、前記のような窒化ガリウム系化合物半導体の製造装置から排出される排ガスに対しては、アンモニアを除去した後でなければ、金属化合物を選択的に検知することができないという不都合があった。また、フェノサフラニンを変色成分とする検知剤は、金属化合物との接触によりピンクから色合いがこれに近い紫に変色するので、変色がわかりにくい場合があった。光電光度法を利用したテープ式検知器に関しては、現在まで金属化合物を選択的に検知することができるものが開発されていない。また、FT−IRを用いて検知する方法は、分析に手間がかかるほか、検知対象ガスがアンモニアを含む場合は、金属化合物とアンモニアの赤外線吸収スペクトルが重なることがあり、金属化合物を検知できなくなる虞があった。
【0006】
従って、本発明が解決しようとする課題は、半導体製造工程等から排出されるガスに含まれるトリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム等の金属化合物等を、アンモニア等の同伴ガスに影響されることなく、高感度で容易に検知あるいは濃度測定できる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、変色成分として1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトール等のピリジルアゾ化合物を用いることにより、半導体製造工程等から排出される排ガス中の金属化合物を、アンモニア等の同伴ガスに影響されることなく、高感度で容易に検知あるいは濃度測定できること、及び、ピリジルアゾ化合物は、容易に紙、合成樹脂等に含浸できること等を見出し、本発明の検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置に到達した。
【0008】
すなわち本発明は、シート状の担体に、変色成分としてピリジルアゾ化合物を含浸させてなることを特徴とする金属化合物を含むガスの検知テープである。
また、本発明は、検知テープとして、シート状の担体に、変色成分としてピリジルアゾ化合物を含浸させてなる検知テープを用いたことを特徴とする濃度測定装置である。
【発明の効果】
【0009】
本発明の検知テープ及びそれを用いた濃度測定装置により、半導体製造工程等から排出されるガスに含まれる金属化合物を、アンモニア等の同伴ガスに影響されることなく、高感度で容易に検知あるいは濃度測定することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明は、半導体製造工程等から排出される窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等をベースガスとして含むガス中に存在する金属化合物を検知する検知テープあるいは濃度測定装置に適用されが、特に水素、アンモニアを含むガス中の金属化合物の検知に効果が発揮される。
本発明における検知あるいは濃度測定の対象化合物は、トリメチルガリウム(Ga(CH33)、トリエチルガリウム(Ga(C253)、トリメチルインジウム(In(CH33)、トリエチルインジウム(In(C253)、トリメチルアルミニウム(Al(CH33)、トリエチルアルミニウム(Al(C253)等の窒化ガリウム系化合物半導体に用いられるアルキル金属化合物を挙げることができる。その他、ジメチル亜鉛(Zn(CH3)、ジエチル亜鉛(Zn(C25)、テトラメチル錫(Sn(CH3)、テトラエチル錫(Sn(C25)等のアルキル金属化合物を挙げることができる。
【0011】
また、前記のほかに、三塩化ホウ素(BCl)、六フッ化タングステン(WF)、四塩化チタン(TiCl)等の金属ハロゲン化物を検知あるいは濃度測定することも可能である。さらに、以上のような半導体製造工程に使用される原料に含まれる金属化合物だけでなく、原料ガスに含まれる金属化合物が、半導体製造工程において反応して生成した金属ハロゲン化物等も検知することができる。
【0012】
本発明における前記金属化合物中の金属としては、ホウ素、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、セリウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、鉛、ビスマスを挙げることができる。
【0013】
本発明においては、ピリジルアゾ化合物が担体に担持せしめられて検知テープとされる。担体としては、セルロース、ビスコースレーヨン、ビニリデン(繊維)、ポリエチレン(繊維)、ポリプロピレン(繊維)、ポリ塩化ビニル(繊維)、ポリジノック(繊維)、ガラス繊維等の紙または合成樹脂等を例示することができる。担体は、これらの2種以上のものから構成されていてもよい。しかし、これらの担体の中で、より長期間変色することなく安定して保存できる点で、セルロースを使用することが好ましい。また、担体はシート状あるいはテープ状である。
【0014】
本発明の検知テープにおけるピリジルアゾ化合物としては、ピリジルアゾフェノール化合物、ピリジルアゾナフトール化合物、またはピリジルアゾレゾルシノール化合物を挙げることができるが、金属化合物を検知しやすく、また容易に入手できることから、1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトールを用いることが好ましい。ピリジルアゾ化合物の含有量は、担体に対して、通常は0.01〜10wt%、好ましくは0.05〜2.0wt%である。ピリジルアゾ化合物の含有量が担体に対して0.01wt%未満の場合は、検知テープの変色成分の色が薄すぎて検知しにくくなる不都合を生じる。また、ピリジルアゾ化合物の含有量が担体に対して10wt%を超える場合は検知テープの検出感度が悪くなる不都合を生じる。
ピリジルアゾ化合物を担体に担持させる方法について特に制限されることはないが、例えばピリジルアゾ化合物をエタノール等の有機溶媒に溶かし、担体に含浸させた後、乾燥する方法を挙げることができる。
【0015】
次に本発明の金属化合物を含むガスの濃度測定装置について説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
本発明における濃度測定装置は、光電光度法の原理を用いた濃度測定装置であり、図1に示すような、検知テープ2の供給手段、検知テープ2の表面に被測定ガスを供給する手段(ガス供給管)5、ガスを排出する手段(ガス排出管)6、光源3、及び受光部4を有する検出部1を内蔵するものである。半導体製造工程等から排出される金属化合物を含有するガスを、検知テープと接触させることにより、ガスに含まれる金属化合物が検知される。金属化合物がピリジルアゾ化合物と接触すると、ピリジルアゾ化合物が変色するので、この間のテープの変色度あるいは時間を測定することによりガス中の金属化合物の濃度を測定することができる。例えば、金属化合物が、白色のセルロースシートに1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトールを含浸させた検知テープと接触した場合、検知テープは橙色から赤色に鋭敏に変色する。
【0016】
本発明においては、水素、あるいはアンモニア、ヒドラジン等の分子内に金属を有しない塩基性ガスの存在下でもこれらにより変色しないので、これらを含むガス中の金属化合物を選択的に高感度で検知することができる。また、半導体製造工程から排出されるガスに含まれる金属化合物を乾式浄化法により浄化する場合、金属化合物と浄化剤が反応して水素、あるいは分子内に金属を有しない塩基性ガスを発生するような浄化筒の破過も高感度で検知することができる。
【0017】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【実施例1】
【0018】
(検知テープの製作)
1000mlのエタノールに、変色成分として1.0gの1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトール(PAN)を加えた溶液5ccを、縦20mm、横30mm、厚さ0.2mmのシート状セルロースに含浸させた後、80℃の温度で乾燥させて検知テープを製作した。
【0019】
(検知テープの試験)
この検知テープを内径20mmのガラス管に入れ、10%の水素を含有する窒素ガスを、25℃、常圧、空筒線速度5cm/secの条件で流通し検知テープに接触させた結果、検知テープは50時間経過しても橙色を維持し変色しないことが確認された。また、同様にして、10%のアンモニアを含有する窒素ガス、10%のヒドラジンを含有する窒素ガスに対しても、検知テープは50時間経過しても橙色を維持し変色しないことが確認された。次にこのガラス管に、300ppmのトリメチルガリウムを含有する窒素ガスを、25℃、常圧、空筒線速度12cm/secの条件で流通し、検知テープが橙色から赤色に変色し始めるまでの時間を測定した。その結果を表1に示す。
【0020】
実施例2
実施例1における検知対象ガスを、300ppmのトリメチルガリウム及び15%の水素を含有する窒素ガスに替えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0021】
実施例3
実施例1における検知対象ガスを、300ppmのトリメチルガリウム及び15%のアンモニアを含有する窒素ガスに替えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0022】
実施例4
実施例1における検知対象ガスを、300ppmのトリメチルガリウム及び15%のヒドラジンを含有する窒素ガスに替えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0023】
実施例5
実施例1における変色成分を、4−(2−ピリジルアゾ)レゾルシノールに替えたほかは実施例1と同様にして検知テープを製作した。
この検知テープを用いたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。但し、検知テープは橙色から赤紫色に変色した。
【0024】
実施例6、7
実施例1における検知対象ガス中のトリメチルガリウムの濃度を、各々100ppm、1000ppmに変えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0025】
実施例8、9
実施例1における検知対象ガスの空筒線速度を、各々5cm/sec、30cm/secに変えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0026】
実施例10〜13
実施例1における検知対象成分を各々トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛、六フッ化タングステンに替えたほかは実施例1と同様にして測定を行なった。その結果を表1に示す。
【0027】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の濃度測定装置の検出部の一例を示す構成図
【符号の説明】
【0029】
1 検知部
2 検知テープ
3 光源
4 感光部
5 ガス供給管
6 ガス排出管


【特許請求の範囲】
【請求項1】
シート状の担体に、変色成分としてピリジルアゾ化合物を含浸させてなることを特徴とする金属化合物を含むガスの検知テープ。
【請求項2】
ピリジルアゾ化合物が、ピリジルアゾフェノール化合物、ピリジルアゾナフトール化合物、またはピリジルアゾレゾルシノール化合物である請求項1に記載の検知テープ。
【請求項3】
ピリジルアゾ化合物が、1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトールである請求項1に記載の検知テープ。
【請求項4】
担体が、紙及び/または合成樹脂である請求項1に記載の検知テープ。
【請求項5】
金属化合物が、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムである請求項1に記載の検知テープ。
【請求項6】
金属化合物中の金属が、ホウ素、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、セリウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、鉛、またはビスマスである請求項1に記載の検知テープ。
【請求項7】
ピリジルアゾ化合物の含有量が、担体に対して0.01〜10wt%である請求項1に記載の検知テープ。
【請求項8】
検知テープとして、シート状の担体に、変色成分としてピリジルアゾ化合物を含浸させてなる検知テープを用いたことを特徴とする濃度測定装置。
【請求項9】
少なくとも検知部に、検知テープの供給手段、該検知テープの表面に被測定ガスを供給する手段、該ガスを排出する手段、光源、及び受光部を有する請求項8に記載の濃度測定装置。

【図1】
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【公開番号】特開2006−105840(P2006−105840A)
【公開日】平成18年4月20日(2006.4.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−294438(P2004−294438)
【出願日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【出願人】(000229601)日本パイオニクス株式会社 (96)
【Fターム(参考)】