一種超純磷烷的分析方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及超純磷烷的分析方法及裝置，取樣：采用等壓進樣方式，伴隨大流量吹掃置換取樣，將超純磷烷以0.05～0.15MPa、60～120mL/min的流量置換定量管，確保快速檢出雜質濃度變化，并能在很短的時間內給出平衡的分析值；分離痕量雜質：將上述取樣后的待測樣品氣用20～50mL/min流量的載氣送入分離系統進行分離痕量雜質；檢測：將經過分離痕量雜質的待測樣品氣輸入檢測器得出分析結果。通過防腐防吸附處理的高氣密性管路系統、大流量置換吹掃、等壓進樣以及三閥三柱切割反吹氣路系統使超純磷烷中的痕量雜質得以分離，并用直流放電氦離子化檢測器分析雜質氣體。能在很短的時間內給出平衡的分析值，定量準確。
【專利說明】一種超純磷烷的分析方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超純磷烷的分析方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]磷烷在半導體制備工藝中被用來作為氣相淀積、外延、擴散和離子注入等工序中不可缺少的氣體。化合物半導體GaP、InP的制備，也需要磷烷作“源”料。如用磷烷生長的磷硅玻璃純化膜，對硅片中雜質有吸著特性而起終端保護作用；用磷烷和硅烷生長的摻雜多晶硅，用作太陽能電池及擴散源；摻雜磷的砷化鎵制成的發光二極管，可作為低溫測試的敏感元件；另外，磷烷還用作標準氣、校正氣及標準混合氣；磷烷與二氧化碳的混合氣可作為糧食熏蒸劑和設備阻火劑等。因此，積極進行超純磷烷氣體的開發研究對促進電子工業及其它有關技術的發展有著十分重要的意義。與此同時，對超純磷烷檢測技術的發展也帶來了更高的要求。
[0003]直流放電氦離子化檢測器(DID)是非選擇性、通用性很強的檢測器，除了載氣He以外，對任何氣體都有十分靈敏的響應，最低檢測限可至10_9 (ppb級)是目前應用在超純電子氣體檢測領域中應用最為廣泛的檢測器。
[0004]在超純磷烷痕量分析中，最重要是能夠將所有待測組分分離、設計應能很快檢出雜質濃度變化，能在很短的時間內給出平衡的(穩定狀態)分析值、以及定量準確、檢測限低和分析周期短等特點。
[0005]目前，在國內的文獻中還未見有關于磷烷分析方法的報道，在GB/T 14851-1993和GB/T 14851-2009新老國標中采用的方法都為雙檢測器(TCD+FID、PDD+FID)、雙氣路的分析方案。上述方法的缺點是:1)雙檢測器、雙氣路易造成分析方案復雜、死體積大、分析周期長的不利因素，已不適合高純電子氣體的痕量分析和現代色譜發展的趨勢；2)氫火焰離子化檢測器(FID)在分析CO、CO2時需要先轉換為甲烷才能檢測，因為存在轉化率、轉化機理的問題，從而帶來二次誤差；3)氣路復雜不能實現一次進樣全分析，延長分析周期、降低分析效率；4)在分析磷燒中微量砷燒不宜采用Porapak QS填充柱,微量砷燒易被不可逆吸附，可采用毛細管柱或其他分析儀器定量分析。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種超純磷烷的分析方法及其裝置。
[0007]本發明的目的通過以下技術方案來實現:
一種超純磷烷的分析裝置，特點是:包括預分離柱、第一分析柱、第二分析柱、十通閥、六通閥和四通閥，十通閥的其中兩端口分別與定量管的進口和出口相連，十通閥的其中兩端口分別與預分離柱的進口和出口相連，十通閥的其中兩端口分別與進氣管路相連，十通閥的其中兩端口分別與載氣管路相連，十通閥的其中一端口與放空管路相連，十通閥的其中一端口與六通閥的其中一端口相連，六通閥的其中兩端口分別與載氣管路相連，六通閥的其中一端口與放空管路相連，六通閥的其中一端口與第一分析柱相連，第一分析柱與四通閥的其中一端口相連，六通閥的其中一端口與第二分析柱相連，第二分析柱與四通閥的其中一端口相連，四通閥的其中一端口與DID檢測器相連，四通閥的其中一端口與放空管路相連。
[0008]進一步地，上述的一種超純磷烷的分析裝置，所述預分離柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的⑶X-501填充柱。
[0009]更進一步地，上述的一種超純磷烷的分析裝置，所述第一分析柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的5A分子篩填充柱。
[0010]更進一步地，上述的一種超純磷烷的分析裝置，所述第二分析柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的Hays印Q填充柱。
[0011]本發明超純磷烷的分析方法，特點是:
首先，取樣:采用等壓進樣方式，伴隨大流量吹掃置換取樣，將超純磷烷以0.05?
0.15MPa、60?120mL/min的流量置換定量管，確保快速檢出雜質濃度變化，并能在很短的時間內給出平衡的分析值；
然后，分離痕量雜質:將上述取樣后的待測樣品氣用20?50mL/min流量的載氣送入分離系統進行分離痕量雜質；
最后，檢測:將經過分離痕量雜質的待測樣品氣輸入檢測器得出分析結果。
[0012]再進一步地，上述的一種超純磷烷的分析方法，采用超純磷烷作為樣品，樣品置換定量管，置換后，打開十通閥，載氣將樣品氣送入預分離柱，樣品氣在預分離柱中得到分離，分離順序依次為混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4]、C02、PH3,混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4]最先通過預分離柱，在第一分析柱中得到分析，并通過DID檢測器檢測，待確保混合峰中最后一個組分CH4進入第一分析柱且CO2未從預分離柱中流出來時，打開六通閥將CO2引入第二分析柱中，待CO2進入第二分析柱后，關閉十通閥，將停留在預分離柱中的PH3通過載氣反吹出去，待第一分析柱中的所有組分經DID檢測器檢測完畢后，打開四通閥，使第二分析柱中的CO2進入DID檢測器得到檢測，最后待所有預分析的組分都得到檢測后關閉六通閥和四通閥。
[0013]本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在:
本發明通過防腐防吸附處理的高氣密性管路系統、大流量置換吹掃、等壓進樣以及三閥三柱切割反吹氣路系統使超純磷烷中的痕量雜質得以分離，并用直流放電氦離子化檢測器(DID)分析雜質氣體。能在很短的時間內給出平衡的(穩定狀態)分析值，定量準確，檢測限低，分析周期短。采用單一儀器測定超純磷烷中至少六種關鍵雜質的方法，其靈敏度小于十億分之一。采用一種系統，可以用單一儀器測定超純磷烷中至少六種關鍵雜質，其靈敏度小于十億分之一。從而有效降低了分析的時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明:
圖1:本發明裝置的構造示意圖。
【具體實施方式】[0015]如圖1所示，一種超純磷烷的分析裝置，包括預分離柱3、第一分析柱4、第二分析柱5、十通閥2、六通閥7和四通閥8，十通閥2的其中兩端口分別與定量管I的進口和出口相連，十通閥2的其中兩端口分別與預分離柱3的進口和出口相連，十通閥2的其中兩端口分別與進氣管路相連，十通閥2的其中兩端口分別與載氣管路相連，十通閥2的其中一端口與放空管路相連，十通閥2的其中一端口與六通閥7的其中一端口相連，六通閥7的其中兩端口分別與載氣管路相連，六通閥7的其中一端口與放空管路相連，六通閥7的其中一端口與第一分析柱4相連,第一分析柱4與四通閥8的其中一端口相連,六通閥7的其中一端口與第二分析柱5相連，第二分析柱5與四通閥8的其中一端口相連，四通閥8的其中一端口與DID檢測器6相連，四通閥8的其中一端口與放空管路相連。
[0016]分離系統為三閥三柱結構，包括:一個預分離柱3、兩個分析柱、一個十通閥2、一個六通閥7、一個四通閥8，通過氣動閥門進行兩次切割一次反吹將樣品氣中的混合峰、CO2與PH3先后通過預分離柱分離,混合峰混合有H2、02+Ar+N2+C0、CH4,混合峰進入第一分析柱4，CO2進入第二分析柱5，PH3經預分離柱3反吹進入尾氣處理裝置。
[0017]管路閥門系統:所有與樣氣接觸的管路均采用在316L (EP)的基礎上內壁做磷化處理的1/8"不銹鋼管線，磷化劑采用&Η3Ρ04，防止管壁的吸附影響定量分析。所有與樣氣接觸的閥門選用吹掃型閥門，閥門平面始終處于高純氦氣的保護中，確保切換時無空氣滲漏而混入樣品之中。
[0018]色譜條件:定量管0.5~1.0mL、載氣壓力0.3~0.5MPa、驅動氣壓力0.2~
0.4MPa、載氣流量20~50mL/min、柱溫50~70°C、檢測器溫度120~180°C。
[0019]預分離柱:長1~3m，內徑1/8"的不銹鋼管，內裝80~100目的⑶X-501 第一分析柱:長1~3m，內徑1/8"的不銹鋼管，內裝80~100目的5A分子篩；
第二分析柱:長1~3m,內徑1/8"的不銹鋼管，內裝80~100目的Haysep Q ；
檢測系統:采用直流放電氦離子化檢測器(DID)檢測經分離系統分離的雜質含量，平均檢測極限5Χ10-9.
[0020]采用超純磷烷作為樣品，樣品以0.lMPa、180mL/min的流量置換定量管1，置換Imin后，啟動操作程序，0.0Omin打開十通閥2，載氣將樣品氣送入預分離柱3，樣品氣在預分離柱3中得到分離，分離順序依次為混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4]、CO2, PH3,混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4]最先通過預分離柱3，在第一分析柱4中得到分析，并通過DID檢測器6檢測，待確保混合峰中最后一個組分CH4進入第一分析柱4且CO2未從預分離柱3中流出來時，2.55~3.05min打開六通閥7將CO2引入第二分析柱5中，待CO2進入第二分析柱5后，2.95~3.45min關閉十通閥2，將停留在預分離柱3中的PH3通過載氣反吹出去，待第一分析柱4中的所有組分經DID檢測器6檢測完畢后，4.55~5.05min打開四通閥8，使第二分析柱5中的CO2進入DID檢測器6得到檢測，最后待所有預分析的組分都得到檢測后6.25~6.75min關閉六通閥7和6.75~7.25min關閉四通閥8。
[0021]分析譜圖，得到分析結果。操作程序如下:
【權利要求】
1.一種超純磷烷的分析裝置，其特征在于:包括預分離柱、第一分析柱、第二分析柱、十通閥、六通閥和四通閥，十通閥的其中兩端口分別與定量管的進口和出口相連，十通閥的其中兩端口分別與預分離柱的進口和出口相連，十通閥的其中兩端口分別與進氣管路相連，十通閥的其中兩端口分別與載氣管路相連，十通閥的其中一端口與放空管路相連，十通閥的其中一端口與六通閥的其中一端口相連，六通閥的其中兩端口分別與載氣管路相連，六通閥的其中一端口與放空管路相連，六通閥的其中一端口與第一分析柱相連，第一分析柱與四通閥的其中一端口相連，六通閥的其中一端口與第二分析柱相連，第二分析柱與四通閥的其中一端口相連，四通閥的其中一端口與DID檢測器相連，四通閥的其中一端口與放空管路相連。
2.根據權利要求1所述的一種超純磷烷的分析裝置，其特征在于:所述預分離柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的⑶X-501填充柱。
3.根據權利要求1所述的一種超純磷烷的分析裝置，其特征在于:所述第一分析柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的5A分子篩填充柱。
4.根據權利要求1所述的一種超純磷烷的分析裝置，其特征在于:所述第二分析柱為長I?3m、內徑1/8"、內裝80?100目的Haysep Q填充柱。
5.利用權利要求1所述裝置實現超純磷烷的分析方法，其特征在于: 首先，取樣:采用等壓進樣方式，伴隨大流量吹掃置換取樣，將超純磷烷以0.05?0.15MPa、60?120mL/min的流量置換定量管，確保快速檢出雜質濃度變化，并能在很短的時間內給出平衡的分析值； 然后，分離痕量雜質:將上述取樣后的待測樣品氣用20?50mL/min流量的載氣送入分離系統進行分離痕量雜質； 最后，檢測:將經過分離痕量雜質的待測樣品氣輸入檢測器得出分析結果。
6.根據權利要求5所述的一種超純磷烷的分析方法，其特征在于:采用超純磷烷作為樣品，樣品置換定量管，置換后，打開十通閥，載氣將樣品氣送入預分離柱，樣品氣在預分離柱中得到分離，分離順序依次為混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4], CO2, PH3,混合峰[H2、02+Ar+N2+C0、CH4]最先通過預分離柱，在第一分析柱中得到分析，并通過DID檢測器檢測，待確保混合峰中最后一個組分CH4進入第一分析柱且CO2未從預分離柱中流出來時，打開六通閥將CO2引入第二分析柱中，待CO2進入第二分析柱后，關閉十通閥，將停留在預分離柱中的PH3通過載氣反吹出去，待第一分析柱中的所有組分經DID檢測器檢測完畢后，打開四通閥，使第二分析柱中的CO2進入DID檢測器得到檢測，最后待所有預分析的組分都得到檢測后關閉六通閥和四通閥。
【文檔編號】G01N30/02GK103645253SQ201310583161
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】李英輝, 朱顏, 王陸平, 馬瀟, 許從應, 王仕華, 王智 申請人:蘇州丹百利電子材料有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
