CN112485348B - Nf3中杂质分离分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种NF₃中杂质分离分析方法，采用具有双反吹或双切割系统的气相色谱，以高纯氦为载气，配置氦放电离子化检测器，包括在杂质从预柱流出后做反吹切阀放空主组分的步骤。本发明的NF₃中杂质分离分析方法，分离杂质，分析时间短，分离效果显著。可以防止大量的NF₃进检测器，有效的保护检测器。

Description

NF3中杂质分离分析方法

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，涉及一种NF₃中杂质分离分析方法。

背景技术

三氟化氮（nitrogen trifluoride）化学式NF₃，在电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，对硅和氮化硅蚀刻，采用三氟化氮比四氟化碳和四氟化碳与氧气的混合气体有更高的蚀刻速率和选择性，而且对表面无污染，尤其是在厚度小于1.5um的集成电路材料的蚀刻中，三氟化氮具有非常优异的蚀刻速率和选择性，在被蚀刻物表面不留任何残留物，同时也是非常良好的清洗剂。随着纳米技术的发展和电子工业大规模的发展技术，它的需求量将日益增加.

随着需要量的增加，NF₃的检测尤为重要，需要分析NF₃中的O₂+Ar、N₂、CO、CF₄、CO₂、N₂O SF₆。大量的NF₃进检测器会破坏保护检测器，目前还没有NF₃中杂质分离分析方法的相关报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种分离分析方法，NF₃中杂质分离效果显著，可以防止大量的NF₃进检测器，有效的保护检测器。

本发明公开了一种NF₃中杂质分离分析方法，采用具有双反吹或双切割系统的气相色谱，以高纯氦为载气，配置氦放电离子化检测器，包括以下步骤：

S1，待测试的NF₃气体样品进样；

S2，杂质从预柱流出后做反吹切阀放空主组分；

S3，采用外标法，制作标准曲线；

S4，根据标准曲线，计算样品中各杂质的含量。

在本发明的一些实施方式中，所述杂质从预柱流出后做反吹切阀放空主组分步骤中：

进样的气体分两路，一路经第一预柱和第一分析柱，进行分离和分析O₂+Ar、N₂、CO，在CO出峰峰尾落下时，切换柱选择阀，将NF₃排空；一路经第二预柱和第二分析柱，进行分离和分析CF₄、CO_2、N₂O、SF₆，在SF₆出峰峰尾落下时，切换柱选择阀，将NF₃排空。

在本发明的一些实施方式中，所述第一预柱和第一分析柱分别为SC-ST和13X分子筛。

在本发明的一些实施方式中，所述第二预柱和第二分析柱均为haysep N。

在本发明的一些实施方式中，柱温为65-75℃。

在本发明的一些实施方式中，检测器温度为35-45℃。

在本发明的一些实施方式中，柱流量为25-30ml/min。

在本发明的一些实施方式中，载气种类为纯化器后的超高纯氦气。

在本发明的一些实施方式中，所述气相色谱为GM592/816双反吹系统，分离O₂+Ar、N₂、CO采用6英尺1/8的SC-ST+8英尺1/8的13X分子筛，分析CF₄、CO₂、N₂O、SF₆采用的是15英尺1/8的haysep N和20英尺1/8的haysep N，进样量1ml。

在本发明的一些实施方式中，通过以下方法来确定NF₃的氧化性以考察其对检测器的损坏程度：

S1，在惰性气体保护的含有还原剂溶液的容器中通入NF₃；

S2，控制容器内的温度分别为25、30、35、40、45、50、55、60℃；保持一段时间，冲入2-3倍容器体积的惰性气体驱走NF₃，考察还原剂溶液的被氧化情况；

S3，通过以下公式估算NF₃的氧化系数：

；

其中，a和b为常数，Ci为通入NF₃的量，Ti为温度；

S4，取S3实测的还原剂溶液的被氧化情况来计算S5公式中的常数；把得到常数从高到低进行分组，组内的差异不具显著性，组间的差异有显著性，

S5，从各组中取均值或靠近均值的常数，来估算NF₃的氧化系数；

S6，取最小时的常数来估算NF₃对检测器的破环程度。

本发明的有益技术效果：

本发明的NF₃中杂质分离分析方法，分离杂质，分析时间短，分离效果显著。可以防止大量的NF₃进检测器，有效的保护检测器。

附图说明

图1 为本发明的外标样品的一种实施方式的气相色谱气路图，氦底，出峰顺序为O₂、N₂、CO、CF₄、CO₂、N₂O、SF₆；

图2 为本发明的测试样品的一种实施方式的气相色谱气路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

NF₃中杂质分离分析方法：

柱温：70度

检测器温度：40度

柱流量：25ml/min

载气种类：经过GOW-MAC®纯化器后的超高纯氦气

进样量：1ml

分析仪器使用高麦的592/816系列仪器，分离O₂+Ar、N₂、CO采用6英尺1/8的SC-ST+8英尺1/8的13X分子筛进行分离，可以有效的将NF₃与前面所分析的杂质拉开，再选择合适的时间进行反吹或切割，将NF₃从预柱排空。分析CF₄、CO₂、N₂O、SF₆采用的是15英尺1/8的haysepN和20英尺1/8的haysep N，选择这种色谱柱可以极大限度的将CF₄与NF₃进行分离，在CF₄出峰峰尾落下的那一刻，切换柱选择阀，将NF₃排空，柱1进检测器，防止大量的NF₃进检测器，有效的保护检测器，分离杂质，分析时间短，分离效果显著。

将不同浓度的各杂质（O₂+Ar、N₂、CO、CF₄、CO₂、N₂O、SF₆）的标样混合，制作标准曲线。根据标准曲线，计算样品中各杂质的含量。

外标样品的色谱图如图1所示，测试样品的色谱图如图2所示。

实施例2

NF₃中杂质分离分析方法，与实施例1的区别在于，通过以下方法来确定NF₃的氧化性以考察其对检测器的损坏程度：

S1，在惰性气体保护的含有还原剂溶液的容器中通入NF₃；

S2，控制容器内的温度分别为25、30、35、40、45、50、55、60℃；保持一段时间，冲入2-3倍容器体积的惰性气体驱走NF₃，考察还原剂溶液的被氧化情况；

S3，通过以下公式估算NF₃的氧化系数：

；

其中，a和b为常数，Ci为通入NF₃的量，Ti为温度；

S4，取S3实测的还原剂溶液的被氧化情况来计算S5公式中的常数；把得到常数从高到低进行分组，组内的差异不具显著性，组间的差异有显著性，

S5，从各组中取均值或靠近均值的常数，来估算NF₃的氧化系数；

S6，取最小时的常数来估算NF₃对检测器的破环程度。

本实施例的公式中，a为1-15，优选为，8-10；b为0.1-0.6，优选为0.3-0.5。

经过验证，本实施例的NF₃的氧化性以考察其对检测器的损坏程度的方法，可以比较准确的确定不同NF₃不同浓度和不同温度下的氧化性能，为了解和评价NF₃对检测器的破环程度提供了数据支持。

研究发现，随着温度的逐步升高，NF₃的氧化性能逐渐升高，以室温即25℃为基准的氧化系数如表1所示。

表1 NF₃的氧化性能

标注不同小写字母之间具备显著性差异，P=0.05

以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.NF₃中杂质分离分析方法，采用具有双反吹或双切割系统的气相色谱，以高纯氦为载气，配置氦放电离子化检测器，包括以下步骤：

S1，待测试的NF₃气体样品进样；

S2，杂质从预柱流出后做反吹切阀放空主组分；

S3，采用外标法，制作标准曲线；

S4，根据标准曲线，计算样品中各杂质的含量；

其中，所述杂质从预柱流出后做反吹切阀放空主组分步骤中：

进样的气体分两路，一路经第一预柱和第一分析柱，进行分离和分析O₂+Ar、N₂、CO，在CO出峰峰尾落下时，切换柱选择阀，将NF₃排空；一路经第二预柱和第二分析柱，进行分离和分析CF₄、CO_2、N₂O、SF₆，在SF₆出峰峰尾落下时，切换柱选择阀，将NF₃排空；

所述气相色谱为GM592/816双反吹系统；

所述第一预柱和第一分析柱分别为6英尺1/8的SC-ST和8英尺1/8的13X分子筛；

所述第二预柱和第二分析柱分别为15英尺1/8的haysep N和20英尺1/8的haysep N；

所述气相色谱的分析条件如下：

柱温为65-75℃；

检测器温度为35-45℃；

柱流量为25-30ml/min；

载气种类为纯化器后的超高纯氦气；

进样量为1ml；

通过以下方法来确定NF₃的氧化性以考察其对检测器的损坏程度：

S1，在惰性气体保护的含有还原剂溶液的容器中通入NF₃；

S2，控制容器内的温度分别为25、30、35、40、45、50、55、60℃；保持一段时间，冲入2-3倍容器体积的惰性气体驱走NF₃，考察还原剂溶液的被氧化情况；

S3，通过以下公式估算NF₃的氧化系数：

；

其中，a和b为常数，Ci为通入NF₃的量，Ti为温度；

其中，a为8-10；b为0.3-0.5；

S4，取S3实测的还原剂溶液的被氧化情况来计算S5公式中的常数；把得到常数从高到低进行分组，组内的差异不具显著性，组间的差异有显著性，

S5，从各组中取均值或靠近均值的常数，来估算NF₃的氧化系数；

S6，取最小时的常数来估算NF₃对检测器的破环程度。