JP3345121B2 - Method and apparatus for analyzing trace components of solid sample - Google Patents
Method and apparatus for analyzing trace components of solid sampleInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体工業用材料中の超
微量不純物の分析方法とその分析装置に関する。特に高
感度分析が可能な高周波誘導結合プラズマ質量分析装置
(以下ICP−MSという)による石英ガラスやシリコ
ン等の固体材料中の超微量不純物を分析する方法とその
分析装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing ultra-trace impurities in materials for semiconductor industry. In particular, the present invention relates to a method for analyzing ultra-trace impurities in a solid material such as quartz glass or silicon by a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer (hereinafter referred to as ICP-MS) capable of high-sensitivity analysis, and an analyzer thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体工業の進展とともに半導体
工業用材料の高純度化が進み、該半導体工業用材料中に
含まれる不純物量はpptオーダーの純度が要求される
ようになった。そのため前記半導体工業用材料を分析す
る装置もpptオ−ダ−の分析が可能な装置が用いられ
るようになった。ところが、前記分析装置が置かれてい
る分析室には半導体素子が最も嫌うアルカリ、鉄、銅等
の不純物の発生源が多数あり、そこから発生した不純物
が分析試料を汚染するため、分析室は一般的に例えばT
HE TRC NEWS No.40 Jul.199
2、27乃至31頁や「ぶんせき」2月号1992年
110乃至118頁に記載されているようなクリ−ンル
−ムやクリ−ンラボラトリ−とされてきた。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of the semiconductor industry, the purity of semiconductor industrial materials has been increased, and the amount of impurities contained in the semiconductor industrial materials has been required to be of the order of ppt. For this reason, an apparatus capable of analyzing a ppt order has been used as an apparatus for analyzing the semiconductor industrial material. However, there are many sources of impurities such as alkali, iron, and copper that the semiconductor device dislikes most in the analysis room in which the analysis device is placed, and impurities generated therefrom contaminate the analysis sample. Generally, for example, T
HE TRC NEWS No. 40 Jul. 199
2, pages 27-31 and "Bunseki", February 1992
Cleanrooms and clean laboratories as described on pages 110-118 have been described.
【0003】しかしながら、上記クリ−ンル−ムやクリ
−ンラボラトリ−は、前記文献にも記載されているよう
にその設備費や運転費に莫大な費用がかかり、加えて半
導体工業用製品の分析では腐食性の強いフッ酸や硝酸等
が試薬として使用されるためクリ−ンル−ムやクリ−ン
ラボラトリ−を循環してきたエア−は再使用ができずド
ラフト等の局所排気設備で大量に捨てなければならず、
その排気を除害する費用も大きいものがあった。However, as described in the above-mentioned literature, the above-mentioned clean room and clean laboratory require enormous equipment and operation costs, and in addition, the analysis of products for the semiconductor industry. Since highly corrosive hydrofluoric acid and nitric acid are used as reagents, the air circulating through the clean room and clean laboratory cannot be reused and is discarded in large quantities by local exhaust equipment such as a draft. Must be
The cost of removing the exhaust was expensive.
【0004】そこで、グロー放電質量分析機(GDM
S)とかレーザー気化装置で固体試料を気化して直接I
CP−MSで分析する等の固体試料を直接分析する方法
が注目されだした。確かに、前記分析装置は、分析試料
が試料室に密閉的に設置され環境からの汚染は試料表層
に限定されるので、表層を揮散させながら分析して行け
ばやがて固体バルクの分析を行うことになるので、クリ
ーンルーム設備は不要であり、その上毒性や腐食性のあ
る試薬を使用しないですむ利点がある。しかしながら、
これらの分析装置による分析では超微量領域たとえば1
ppbとかpptオーダーの既知量の添加成分を含む標
準試料を必要とし、その入手が困難なこと、検量線を引
くのに必要な数だけの微量濃度の標準試料を調達するこ
とが困難なこと、標準試料の均一性に付いて常に気配り
が必要なこと、等の欠点があった。Therefore, a glow discharge mass spectrometer (GDM)
S) or direct vaporization of solid sample by laser vaporizer
Attention has been paid to a method of directly analyzing a solid sample, such as analysis by CP-MS. Indeed, in the analysis device, since the analysis sample is hermetically installed in the sample chamber and contamination from the environment is limited to the sample surface layer, if the analysis is performed while the surface layer is volatilized, the analysis of the solid bulk will be performed soon. Therefore, there is an advantage that a clean room facility is not required, and that no toxic or corrosive reagent is used. However,
In the analysis by these analyzers, a very small area, for example, 1
It requires a standard sample containing a known amount of an additional component in the order of ppb or ppt, and it is difficult to obtain the standard sample, and it is difficult to procure a standard sample having a trace concentration required for drawing a calibration curve. There are drawbacks such as the necessity of always paying attention to the uniformity of the standard sample.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者等はこうした
現状に鑑み、クリ−ンル−ムやクリ−ンラボラトリ−な
しで固体試料を超高感度に定量分析する手段について検
討してきたところ、分析装置としてICP−MSを用い
ると、分析装置に供給する試料溶液等は、細い管を通し
て注入されるだけであり、分析装置全体をクリ−ンル−
ムに設置する必要がないところからこのICP−MSを
改良すれば、前記クリ−ンル−ムやクリ−ンラボラトリ
−なしで高感度分析ができるとの結論に達した。しかし
ながら、分析装置としてICP−MSを利用しても半導
体材料の分析には腐食性の強い酸が多く使用されるとこ
ろからこれらの酸の有害蒸気を排除するためクリ−ンエ
ア−は不可欠なものである。そこで、本発明者等はこの
有害蒸気等の処理についてさらに検討を続けたところ、
分析用の溶液準備や標準溶液の調製に大量のクリーンエ
アを必要とするのは発生する酸等の有害蒸気を排気する
ためであり、人体と作業域を隔離すれば排気に必要な容
積を小さくできること、および前記隔離により雰囲気濃
度の上限を人体への安全性の配慮からではなく設備機器
の耐食性の配慮からのみ決定できることを見出した。そ
して、これらの要件を満たす装置としてグロ−ブボック
スが最適であり、このグロ−ブボックスを用いて分析の
ための準備を行えば、必要なクリ−ン度を保った状態で
高感度の分析が行えることもわかった。In view of these circumstances, the present inventors have studied means for performing ultra-sensitive quantitative analysis of solid samples without a clean room or a clean laboratory. When an ICP-MS is used as an apparatus, a sample solution or the like to be supplied to the analyzer is simply injected through a thin tube, and the entire analyzer is cleaned.
It has been concluded that if this ICP-MS is improved because it does not need to be installed in a room, high-sensitivity analysis can be performed without the clean room or clean laboratory. However, even when ICP-MS is used as an analyzer, since highly corrosive acids are often used for analyzing semiconductor materials, clean air is indispensable to eliminate harmful vapors of these acids. is there. Therefore, the present inventors continued further study on the treatment of this harmful vapor and the like,
A large amount of clean air is required to prepare solutions for analysis and to prepare standard solutions in order to exhaust harmful vapors such as generated acid.If the work area is isolated from the human body, the volume required for exhaust is reduced. It has been found that the separation can be performed and that the upper limit of the atmospheric concentration can be determined not only from consideration of safety to human body but also from consideration of corrosion resistance of facility equipment. A glove box is most suitable as an apparatus satisfying these requirements. If preparation for analysis is performed using this glove box, high-sensitivity analysis can be performed while maintaining the required cleanness. I found that I could do it.
【0006】しかしながら、前記ICP−MSは細い管
を通して測定物をICPトーチに供給する必要があるた
め測定物は溶液状態のものでなければならない。ところ
が、半導体工業で用いられる材料は、石英ガラスやシリ
コンウエハ−等にみられるように固体試料である。その
ためこれら石英ガラスやシリコンウエハ−等から分析対
象である微量不純物を取り出し溶液化する必要がある。
石英ガラスやシリコンウエハ−等の微量不純物の溶液化
について本発明者等は既に開発し提案しているが、この
溶液化手段をクリ−ン度の高いグロ−ブボックス内で行
い試料溶液を調製してICP−MSに導入し、分析する
ことにより本発明者等は、クラス10000程度の準ク
リーンルームでも固体試料中の超微量不純物を容易にし
かも高感度に分析きることを発見し、本発明を完成した
ものである。However, since the ICP-MS needs to supply the measurement object to the ICP torch through a thin tube, the measurement object must be in a solution state. However, materials used in the semiconductor industry are solid samples as found in quartz glass, silicon wafers and the like. For this reason, it is necessary to remove trace impurities to be analyzed from these quartz glass, silicon wafers, and the like to form a solution.
The present inventors have already developed and proposed the solutionization of trace impurities such as quartz glass and silicon wafers, but this solution is prepared in a glove box with a high degree of cleanness to prepare a sample solution. The present inventors have found that ultra-trace impurities in a solid sample can be easily and highly sensitively analyzed even in a semi-clean room of class 10000 by introducing into ICP-MS and analyzing the present invention. It is completed.
【0007】本発明は、半導体工業で使用される材料に
含まれる超微量不純物を簡単にしかも経済的に実施する
ための分析方法およびその分析装置を提供することを目
的とする。An object of the present invention is to provide an analytical method and an analytical apparatus for easily and economically performing ultra-trace impurities contained in materials used in the semiconductor industry.
【0008】また、本発明は、ICP−MSを用いて不
純物含量をpptオ−ダ−で分析する方法およびその装
置を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for analyzing the impurity content on a ppt order using ICP-MS.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、固体試料中の
微量成分を分析する方法において、固体試料を分解溶解
した後、蒸発、乾固して得た不純物残渣から試料溶液を
調製する分析準備をクリ−ン度が上がったグロ−ブボッ
クス内で行うことを特徴とする固体試料の微量成分分析
方法およびその分析装置に係る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of analyzing a trace component in a solid sample, which comprises decomposing and dissolving the solid sample, and evaporating and drying to prepare a sample solution from an impurity residue. The present invention relates to a method for analyzing a trace component of a solid sample, wherein the preparation is performed in a glove box having an increased cleanness, and an analyzer therefor.
【0010】上記「分析準備」とは、固体試料中の不純
物を分離し、溶液化して試料溶液を調製するための作
業、および定量分析に必須な検量線用の標準溶液の調製
や内部標準の添加等を意味する。The above "preparation for analysis" refers to an operation for preparing a sample solution by separating impurities in a solid sample and converting it into a solution, and for preparing a standard solution for a calibration curve essential for quantitative analysis and for preparing an internal standard. Means addition and the like.
【0011】本発明の分析装置は、ICP−MSとそれ
に試料溶液を調製するための分析準備用グローブボック
スとオ−ブンとからなる。前記ICP−MSはその概略
図を図1に示すように試料溶液をICPト−チ部6にア
ルゴンガス貯蔵容器9から供給されるアルゴンガスを媒
体として霧化されて供給し、イオン化して検出部に送
り、該イオン化元素をイオンレンズで収束し、四重極質
量分析部7に導き、イオンの質量毎に分離し、イオン数
を計数して質量分析を行う分析装置である。前記ICP
ト−チ部6への試料溶液の供給は試料導入細管8を通じ
て行なわれ、それが図2で示すサンプル台13上に突出
している。また、前記分析準備用グローブボックスは、
固体試料を洗浄する洗浄用グローブボックス5、洗浄し
た固体試料を分解・乾固容器に装填するための乾固用グ
ローブボックス4、蒸発、乾固した不純物を試料溶液に
調製するための調製用グローブボックス3および試料溶
液、標準液等をICP−MSに供給するための測定溶液
供給用グローブボックス2からなり、この順に接続され
ている。洗浄用グローブボックス、乾固用グローブボッ
クス、調製用グロ−ブボックス内には図3に示すように
エアが天井のHEPAフィルタ−10を通してダウンフ
ローに給気され、図5に示す下端部の排気ダクト16か
ら屋外のガス洗浄塔(図示せず)に接続されている。前
記洗浄用グローブボックスには、超純水の蛇口とシンク
(図示せず)が納められ、分析試料を弗酸で洗浄し表層
の汚染物質を除去する。洗浄用グロ−ブボックスで洗浄
した排水は排水管27を通して廃棄される。前記超純水
の配管18はル−プ状になっていて、蛇口を閉じていて
も流れが溜まらないようになっている。洗浄された固体
試料は乾固用グローブボックス4内に移され、図8に示
す分解・乾固容器22の内容器23に入れられる。外容
器24の液だめ25には、弗酸溶液が満たされている。
固体試料の入った分解・乾固容器は図7に示す扉17を
開けてオ−ブン15中に移され加熱され、固体試料の分
解溶解が図られる。オ−ブン内はエアフィルタ−28を
とおったクリ−ンエアで換気されている。固体試料が完
全に溶解分解した段階で、図8に示す冷却コイル26に
水を通し、内容器23と液だめ25とに温度差を設け内
容器23内の分解溶液を蒸発、乾固する。蒸発、乾固し
た残留物を乾固用グローブボックス4経由で調製用グロ
ーブボックス3に移し、クリ−ン度をモニタしながら容
器22を開けて内容器23に残った残留物を溶解し試料
溶液を調製する。得られた試料溶液は測定溶液供給用グ
ローブボックス2に移され、そこに開口するICP−M
Sの試料導入細管8を通してICP−MSに供給され
る。測定溶液供給用グローブボックス2は調製用グロー
ブボックス3に片持的に把持され、ICP−MSのサン
プル台13に嵌め込み可能になっている。そして、該測
定溶液供給用グロ−ブボックス2には調製用グロ−ブボ
ックス3と反対側から圧縮空気が0.01μm程度のメ
ンブランフィルタ−(図示せず)で濾過され、デフュ−
ザ−14で水平方向に流れ、測定溶液供給用グロ−ブボ
ックス内を加圧状態に維持する。これにより調製用グロ
−ブボックス内から試料溶液の入った容器に不純物が混
入することがないし、測定溶液供給用グロ−ブボックス
を他のボックスに較べて一段と清浄に保つことができ
る。The analyzer of the present invention comprises an ICP-MS, an analysis preparation glove box for preparing a sample solution and an oven. In the ICP-MS, a sample solution is atomized and supplied to the ICP torch 6 using an argon gas supplied from an argon gas storage container 9 as a medium, and ionized and detected as shown in FIG. This is an analyzer that converges the ionized element with an ion lens, guides the ionized element to a quadrupole mass analyzer 7, separates each ion by mass, counts the number of ions, and performs mass analysis. The ICP
The supply of the sample solution to the torch section 6 is performed through a sample introduction capillary 8, which protrudes above a sample table 13 shown in FIG. Further, the analysis preparation glove box,
A cleaning glove box 5 for washing a solid sample, a drying glove box 4 for loading a washed solid sample into a decomposition / drying container, and a preparation glove for preparing evaporated and dried impurities in a sample solution. It comprises a box 3 and a measuring solution supply glove box 2 for supplying a sample solution, a standard solution and the like to the ICP-MS, and they are connected in this order. In the cleaning glove box, the drying glove box, and the preparation glove box, air is supplied to the down flow through the HEPA filter 10 on the ceiling as shown in FIG. The duct 16 is connected to an outdoor gas cleaning tower (not shown). The cleaning glove box contains a faucet and a sink (not shown) of ultrapure water, and cleans an analysis sample with hydrofluoric acid to remove surface contaminants. The waste water washed in the cleaning glove box is discarded through the drain pipe 27. The ultrapure water pipe 18 is loop-shaped so that the flow does not accumulate even when the faucet is closed. The washed solid sample is transferred into the drying glove box 4 and placed in the inner container 23 of the disassembling / drying container 22 shown in FIG. The reservoir 25 of the outer container 24 is filled with a hydrofluoric acid solution.
The decomposition / drying container containing the solid sample is moved into an oven 15 with the door 17 shown in FIG. 7 opened, and heated, so that the solid sample is decomposed and dissolved. The inside of the oven is ventilated with clean air passing through an air filter 28. At the stage where the solid sample is completely dissolved and decomposed, water is passed through the cooling coil 26 shown in FIG. 8 to provide a temperature difference between the inner container 23 and the reservoir 25, and the decomposition solution in the inner container 23 is evaporated and dried. The evaporated and dried residue is transferred to the preparation glove box 3 via the drying glove box 4, and while monitoring the degree of cleanness, the container 22 is opened to dissolve the residue remaining in the inner container 23, and the sample solution is dissolved. Is prepared. The obtained sample solution is transferred to the measurement solution supply glove box 2 and the ICP-M opening there is opened.
The S is supplied to the ICP-MS through the sample introduction capillary 8. The measurement solution supply glove box 2 is cantilevered by the preparation glove box 3 and can be fitted into a sample table 13 of ICP-MS. Compressed air is filtered through the glove box 2 for measuring solution supply from the opposite side of the glove box 3 for preparation with a membrane filter (not shown) of about 0.01 μm, and the diffused air is diffused.
The liquid flows in the horizontal direction at the nozzle 14, and the inside of the glove box for supplying the measuring solution is maintained in a pressurized state. This prevents impurities from entering the container containing the sample solution from the inside of the preparation glove box, and keeps the measurement solution supply glove box more clean as compared with other boxes.
【0012】調製用グロ−ブボックス3では試料溶液調
製のため、酸や純水、標準試料用原液、メスフラスコ、
ピペット等が予め納められ、乾固用グローブボックス4
から移された分解・乾固容器22の内容器23から乾固
物を取り出し、前記酸や純水を用いて溶解し、試料溶液
の調製が図られる。In the preparation glove box 3, an acid, pure water, a stock solution for a standard sample, a volumetric flask,
Glove box 4 for drying
The dried product is taken out from the inner container 23 of the decomposition / drying container 22 transferred from the container and dissolved using the acid or pure water to prepare a sample solution.
【0013】乾固用グローブボックス4は扉17を介し
てオ−ブン15と接続されている。オ−ブンは電気的2
1に加熱されその内圧は乾固用グローブボックスに対し
て負圧で、オ−ブン内の汚染が移行しないようになって
いる。The drying glove box 4 is connected to an oven 15 through a door 17. Oven is electrical 2
1, the internal pressure is negative with respect to the drying glove box, so that the contamination in the oven is not transferred.
【0014】上記各グローブボックスには図2〜4に示
す蓋11が設けられ、器具や容器が蓋を開けて入れられ
るようになっている。そして、蓋には図6に示すグロ−
ブ12が取付けられ、ボックス内の作業はこのグロ−ブ
を使用して行われる。Each of the above glove boxes is provided with a lid 11 shown in FIGS. 2 to 4, so that instruments and containers can be put in with the lid opened. The cover shown in FIG.
The glove 12 is mounted, and the work in the box is performed using this glove.
【0015】洗浄、乾固および調製用の各グローブボッ
クスの大きさは内容積が約100〜200lあれば十分
である。この大きさであれば、例えば内容積100lの
グローブボックスの場合、10m3/時の風量で毎時1
00回の換気を行えばクラス100のクリ−ン度を容易
に保つことができる。そして、蓋を開けてクリ−ン度が
破れたとしても前記条件を採用すれば、30分でクラス
100に回復できる。The size of each glove box for washing, drying and preparation is sufficient if the inner volume is about 100 to 200 l. With this size, for example, in the case of a glove box with an internal volume of 100 l, the air volume is 10 m 3 / hour and the air volume is 1 hour / hour.
If the ventilation is performed 100 times, the cleanness of the class 100 can be easily maintained. Then, even if the degree of cleanliness is broken by opening the lid, if the above conditions are adopted, it is possible to recover to class 100 in 30 minutes.
【0016】[0016]
【作用】本発明の分析手順は次のとおりである。すなわ
ち、先ず、洗浄用グロ−ブボックス5の蓋11を開けて
固体試料、弗酸洗浄液を入れ、エアを給気してクリ−ン
度100以下にした後、グロ−ブ12に手を入れ、固体
試料を弗酸洗浄液で洗浄する。洗浄した固体試料をクリ
−ン度100以下の乾固用グローブボックス4に移し、
そこで分解・乾固容器22の内容器23に前記固体試料
を入れ、それを扉を通してオ−ブン15に入れ加熱し
て、固体試料を分解溶解する。分解が完了したところで
分解・乾固容器の冷却コイル26に水を通して冷却し、
分解・乾固容器の内容器23と液だめ25とに温度差を
設け前記分解液を蒸発、乾固する。乾固したところで内
容器を乾固用グローブボックス内で取り出し、それをク
リ−ン度100以下の調製用グロ−ブボックス3に移
し、予め作成しておいた希硝酸液で溶解し、試料溶液を
調製する。同時に標準原液から作成された検量線用溶液
をも調製する。次いでこれら測定溶液をクリ−ン度10
0以下の測定溶液供給グロ−ブボックス2に移し、そこ
に開口するICP−MSの試料導入細管8を通してIC
Pト−チ部6に導入し、定量分析を行ない、検量線用溶
液の分析結果から検量線図を作成し、この検量線図に会
わせて、固体試料中の不純物料を定量する。The analysis procedure of the present invention is as follows. That is, first, the lid 11 of the cleaning glove box 5 is opened, a solid sample and a hydrofluoric acid cleaning liquid are put therein, and air is supplied to make the cleaning degree 100 or less. Then, the solid sample is washed with a hydrofluoric acid washing solution. The washed solid sample is transferred to a dry glove box 4 having a cleanness of 100 or less.
Then, the solid sample is put into the inner container 23 of the decomposition / drying container 22, and the solid sample is put into an oven 15 through a door and heated to decompose and dissolve the solid sample. When the decomposition is completed, water is passed through the cooling coil 26 of the decomposition / drying container to cool the container.
A temperature difference is provided between the inner container 23 and the reservoir 25 of the decomposition / drying container to evaporate and dry the decomposition liquid. After drying, the inner container was taken out in the drying glove box, transferred to a preparation glove box 3 having a cleanness of 100 or less, dissolved in a dilute nitric acid solution prepared in advance, and a sample solution was prepared. Is prepared. At the same time, a calibration curve solution prepared from the standard stock solution is also prepared. Next, these measurement solutions were cleaned at a degree of cleanliness of 10.
The solution is transferred to a glove box 2 for supplying a measuring solution of 0 or less, and the IC is passed through a sample introduction capillary 8 of ICP-MS which is opened there.
The sample is introduced into the P-torch section 6 and quantitative analysis is performed. A calibration curve is created from the analysis results of the solution for the calibration curve, and the impurity material in the solid sample is quantified according to the calibration curve.
【0017】[0017]
【実施例】図3に示した洗浄、乾固および調製用の各1
00lのグローブボックスに10m3/時の風量のエア
を毎時100回の換気で30分間給気しクリ−ン度をク
ラス100以下とした。EXAMPLES Each of the washing, drying and preparation shown in FIG.
A 100-liter glove box was supplied with air having an air volume of 10 m 3 / hour at a rate of 100 ventilations / hour for 30 minutes to reduce the cleanness to class 100 or less.
【0018】上記洗浄用グロ−ブボックス5の蓋11を
開けて使用済の高純度合成石英ガラス製のウエハボ−ト
からサンプリングした1.3gのガラス塊を入れる。こ
の時、使用する弗酸、硝酸、標準原液、ピペット等全て
の薬品と器具もボックス内の所定の場所に入れて置く。
この作業でボックス内のクリーン度が悪化するので、蓋
をとじてから30分以上待ってクリ−ン度がクラス10
0以下になることを確認し、洗浄用グロ−ブボックスの
グロ−ブ12から手を入れ、前記合成石英ガラスを38
%の弗酸溶液で1.0gとなるまで繰り返し洗浄する。
洗浄した合成石英ガラスを乾固用グローブボックス4に
移し、該ボックス内の分解・乾固容器22の内容器23
に入れる。前記分解・乾固容器を乾固用グローブボック
スに隣接しているオ−ブンに扉を開けて入れ、105℃
で13時間加熱する。これによって合成石英ガラスの分
解が完了するので、次に図7に示す道管20に通水し、
液だめ25を冷却する。この冷却により内容器23と液
だめ25の38%の弗酸溶液との間に温度差が生じ、分
解溶液が蒸発、乾固する。蒸発乾固が完了したところで
分解・乾固容器22を乾固用グローブボックス4に戻
し、30分まってクリーン度が100以下になったのを
確認した後、内容器を取り出し、それを調製用グロ−ブ
ボックス3移し、0.07規定の希硝酸を1ml加えて
不純物残渣を回収し、試料溶液を調製する。得られた試
料溶液と標準原液から調製された表2のS検量線用溶液
とを測定溶液供給用グローブボックス2に移し、そこに
開口する試料導入細管8を通じてICP−MSのICP
ト−チ6に供給し、検量線作成と試料溶液中のFe、N
i、Cu分析をおこなった。前記分析の結果、使用済の
高純度合成石英ガラス製のウエハボ−トが、この例で1
00pptのNiと200pptのCuを含むことがわ
かった。Feは100ppt以下であった。The lid 11 of the cleaning glove box 5 is opened, and 1.3 g of a glass lump sampled from a used high purity synthetic quartz glass wafer boat is placed. At this time, all chemicals and instruments such as hydrofluoric acid, nitric acid, standard stock solution, pipette, etc. to be used are also put in predetermined places in the box.
Since the cleanliness inside the box is deteriorated by this work, wait at least 30 minutes after closing the lid to reduce the cleanliness to class 10.
After confirming that the value was 0 or less, the glove 12 of the cleaning glove box was put into a hand to remove the synthetic quartz glass from the glove.
Wash repeatedly with 1.0% hydrofluoric acid solution to 1.0 g.
The washed synthetic quartz glass is transferred to the drying glove box 4 and the inner container 23 of the disassembly / drying container 22 in the box is dried.
Put in. Open the door of the disassembly / drying container in an oven adjacent to the glove box for drying, and place it at 105 ° C.
For 13 hours. As a result, the decomposition of the synthetic quartz glass is completed, and then water is passed through the pipe 20 shown in FIG.
The reservoir 25 is cooled. This cooling causes a temperature difference between the inner container 23 and the 38% hydrofluoric acid solution in the reservoir 25, and the decomposition solution evaporates to dryness. When the evaporation and drying were completed, the disassembling / drying container 22 was returned to the glove box 4 for drying, and after 30 minutes, it was confirmed that the cleanliness level was 100 or less. Then, the inner container was taken out and prepared. Transfer to glove box 3 and add 1 ml of 0.07 N dilute nitric acid to collect impurity residues to prepare a sample solution. The obtained sample solution and the solution for the S calibration curve in Table 2 prepared from the standard stock solution were transferred to the measurement solution supply glove box 2 and the ICP of ICP-MS was passed through the sample introduction capillary 8 opening there.
It is supplied to the torch 6 to prepare a calibration curve and to determine the Fe and N in the sample solution.
i, Cu analysis was performed. As a result of the analysis, the used high-purity synthetic quartz glass wafer boat was found to be 1 in this example.
It was found to contain 00 ppt Ni and 200 ppt Cu. Fe was 100 ppt or less.
【0019】上記分析に用いた試薬、試料等を表1に、
また調製した試料溶液および検量線用溶液の内訳を表2
に示す。Table 1 shows the reagents, samples, and the like used in the above analysis.
Table 2 shows the breakdown of the prepared sample solution and calibration solution.
Shown in
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】[0021]
【表2】 [Table 2]
【0022】上記分析とは別に本発明方法の定量下限値
を調べるため、表2の100ppt検量線用溶液を20
回繰返し分析したところ、その標準偏差σは10ppt
であり、10σで定義した定量下限は4元素ともに10
0pptであった。In order to investigate the lower limit of quantification of the method of the present invention separately from the above analysis, 20 parts of the 100 ppt standard curve solution shown in Table 2 were used.
Times, the standard deviation σ is 10 ppt
And the lower limit of quantification defined by 10σ is 10 for all four elements.
It was 0 ppt.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明は、100〜200l程度の小さ
な容量のグロ−ブボックスを4台使用することにより半
導体材料である石英ガラスやシリコンウエハ等に含有さ
れる不純物をpptのオ−ダ−で正確に分析することが
できる。According to the present invention, the use of four glove boxes having a small capacity of about 100 to 200 l can reduce impurities contained in quartz glass, silicon wafers and the like as semiconductor materials in the order of ppt. Can be accurately analyzed.
【図1】ICP−MSの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of ICP-MS.
【図2】本発明装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the device of the present invention.
【図3】本発明装置のグロ−ブボックスの斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view of a glove box of the device of the present invention.
【図4】測定溶液供給用グロ−ブボックスの透視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view of a glove box for supplying a measurement solution.
【図5】本発明装置の背面斜視図である。FIG. 5 is a rear perspective view of the device of the present invention.
【図6】グロ−ブの透視図である。FIG. 6 is a perspective view of a glove.
【図7】オ−ブンの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of an oven.
【図8】分解・乾固容器の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a disassembly / drying container.
1 ICP−MS 2 測定溶液供給用グロ−ブボックス 3 調製用グロ−ブボックス 4 乾固用グロ−ブボックス 5 洗浄用グロ−ブボックス 6 ICPト−チ 7 四重極質量分析部 8 試料導入細管 9 アルゴンガス貯蔵容器 10 HEPAフィルタ− 11 蓋 12 グロ−ブ 13 サンプル台 14 デフュ−ザ− 15 オ−ブン 16 排気ダクト 17 扉 18 超純水用ル−プ 19 圧縮空気供給管 20 冷却水用給・排管 21 加熱電源 22 分解・乾固容器 23 内容器 24 外容器 25 液だめ 26 冷却コイル 27 排水管 28 エアフィルタ−(0.1μm) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ICP-MS 2 Glove box for supply of measurement solution 3 Glove box for preparation 4 Glove box for drying 5 Glove box for washing 6 ICP torch 7 Quadrupole mass spectrometer 8 Sample introduction Narrow tube 9 Argon gas storage container 10 HEPA filter 11 Lid 12 Glove 13 Sample table 14 Diffuser 15 Oven 16 Exhaust duct 17 Door 18 Loop for ultrapure water 19 Compressed air supply pipe 20 For cooling water Supply / discharge pipe 21 Heating power supply 22 Decomposition / drying container 23 Inner container 24 Outer container 25 Liquid reservoir 26 Cooling coil 27 Drain pipe 28 Air filter (0.1 μm)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−229428(JP,A) 特開 平2−28533(JP,A) 特開 平5−149847(JP,A) 特開 平7−39769(JP,A) 特開 平6−174716(JP,A) 実開 昭60−91247(JP,U) 平塚豊,“クリーンラボラトリー”, ぶんせき,日本,社団法人日本分析化学 会,1992年2月5日,第2号,p.110 −118 須志田一義,“半導体材料等における 極微量不純物元素分析”,THE TR C NEWS,日本,株式会社東レリサ ーチセンター,1992年7月1日,第11巻 第3号,p.27−31 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/00 - 1/44 G01N 27/62 H01J 49/04 G21F 7/00 - 7/06 B25J 21/00 - 21/02 B01L 1/00 - 1/04 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-229428 (JP, A) JP-A-2-28533 (JP, A) JP-A 5-149847 (JP, A) JP-A-7- 39769 (JP, A) JP-A-6-174716 (JP, A) JP-A-60-91247 (JP, U) Yutaka Hiratsuka, "Clean Laboratory", Bunseki, Japan, Japan Society for Analytical Chemistry, 1992 February 5, Issue 2, p. 110-118 Kazuyoshi Sushida, "Analysis of Trace Elements in Semiconductor Materials, etc.", THE TR C NEWS, Japan, Toray Research Center Co., Ltd., July 1, 1992, Vol. 11, No. 3, p. 27-31 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 1/00-1/44 G01N 27/62 H01J 49/04 G21F 7 /00-7/06 B25J 21/00-21 / 02 B01L 1/00-1/04 JICST file (JOIS)
Claims (9)
して得た不純物残渣を溶解し試料溶液に調製する分析準
備を行い、次いで分析する微量成分分析方法において、
前記分析準備をクリ−ン度が上がったグロ−ブボックス
内で行うとともに、蒸発、乾固をオーブン中の分解・乾
固容器内で同時に行うことを特徴とする固体試料の微量
成分分析方法。 After decomposing and dissolving a solid sample, evaporation and drying
Analytical solution for dissolving the impurity residue obtained by
In the trace component analysis method to prepare and then analyze,
Glove box with increased cleanliness for the analysis preparation
And evaporate to dryness in an oven.
A small amount of solid sample characterized by being performed simultaneously in a solid container
Component analysis method .
ス100以下とすることを特徴とする請求項1記載の固
体試料の微量成分分析方法。2. The degree of cleanness in the glove box is determined.
2. The method according to claim 1, wherein the amount is less than or equal to 100 .
洗浄することを特徴とする請求項1または2記載の固体
試料の微量成分分析方法。3. The method according to claim 1, wherein the solid sample is subjected to etching cleaning with an acid before decomposition and dissolution.
分析準備用グロ−ブボックスとオ−ブンとを備え、前記
分析準備用グロ−ブボックスが洗浄用グローブボック
ス、乾固用グローブボックス、調製用グローブボックス
および測定溶液供給用グロ−ブボックスからなることを
特徴とする固体試料の微量成分分析装置。4. A high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer, an analysis preparation glove box and an oven, wherein the analysis preparation glove box is a cleaning glove box, a drying glove box, and a preparation glove box. A trace component analyzer for a solid sample, comprising a glove box and a glove box for supplying a measurement solution.
を介して接続され、該オ−ブン内が前記乾固用グローブ
ボックスに対して負圧に保持されていることを特徴とす
る請求項4記載の固体試料の微量成分分析装置。5. An oven connected to a drying glove box via a door, wherein the inside of the oven is maintained at a negative pressure with respect to the drying glove box. Item 5. An apparatus for analyzing a trace component of a solid sample according to Item 4 .
波誘導結合プラズマ質量分析装置のサンプル台に嵌め込
み可能に調製用グローブボックスに片持的に把持されて
いることを特徴とする請求項4記載の固体試料の微量成
分分析装置。6. The preparation solution glove box according to claim 4, wherein the measurement solution supply glove box is cantilevered by the preparation glove box so as to be fitted into a sample table of the high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer. Trace component analyzer for solid samples.
試料導入細管が測定溶液供給用グロ−ブボックスに気密
的に突出ていることを特徴とする請求項4記載の固体試
料の微量成分分析装置。7. The solid sample trace component analyzer according to claim 4, wherein the sample introduction capillary of the high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer is airtightly protruded from the measuring solution supply glove box.
ーブボックス、乾固用グローブボックスおよび調製用グ
ローブボックスにエアが天井のフィルタ−からダウンフ
ロ−に流れ、一方、測定溶液供給用グロ−ブボックスに
は圧縮空気が調製用グローブボックスの反対側から水平
方向に流れていることを特徴とする請求項4記載の固体
試料の微量成分分析装置。8. The glove box for washing, the glove box for drying and the glove box for preparation of the glove box for analysis preparation, air flows from the ceiling filter to the down flow, while the glove for supplying the measuring solution. The apparatus according to claim 4, wherein compressed air flows in the box in a horizontal direction from the opposite side of the preparation glove box.
圧状態であることを特徴とする請求項8記載の固体試料
の微量成分分析装置。9. An apparatus according to claim 8 , wherein the inside of the glove box for supplying the measuring solution is in a pressurized state.
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|---|---|---|---|
| JP21920193A JP3345121B2 (en) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Method and apparatus for analyzing trace components of solid sample |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0755666A JPH0755666A (en) | 1995-03-03 |
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|---|
| 平塚豊,"クリーンラボラトリー",ぶんせき,日本,社団法人日本分析化学会,1992年2月5日,第2号,p.110−118 |
| 須志田一義,"半導体材料等における極微量不純物元素分析",THE TRC NEWS,日本,株式会社東レリサーチセンター,1992年7月1日,第11巻第3号,p.27−31 |
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