专利名称：高纯度氟气、其生产和用途、以及用于监测氟气中杂质的方法
技术领域：
本发明要求于2009年10月16日提交的EP申请号09173332. 9的优先权，为所有目的将该申请的全部内容通过引用结合在此，本发明涉及一种高纯度氟气及其生产、一种生产氟气的装置、一种监测并且控制氟气中杂质的方法及其用途。
背景技术：
氟气是一种不可缺少的碱性气体，并且因为其反应特性而在半导体行业中作为一种蚀刻气体或清洁气体用于制造光电池和液晶显示器的TFT(薄膜晶体管)。具体来说，在用于光学材料的金属氟化物退火用途中或作为准分子激光器的一种气体，氟的光学特性也是重要的并且用于此目的的氟气的量日益增加。伴随着这些需要，强烈地要求一种高纯度氟气。例如，在半导体的生产领域，需要具有99. 7%或更高的高纯度的氟气。具体来说，对于光学用途，需要杂质(例如氟烷，尤其是CF4)减少的并且具有99.9V01%至99.99V01% 纯度的高纯度氟气。因此，为此目的，对于降低高纯度氟气中的氟烷(尤其是CF4)的量的要求日益增加。总体而言，在商业基础上供应的氟气包含了约1. 5Vol%的杂质。这些杂质中多数是N2、02、CO2、氟烷如CF4、以及诸如SF6、SiF4和HF的气体。在工业制造中，F2是通过含KF 和HF的熔融组合物的电解来产生的，并且往往使用碳阳极。在最佳操作条件下，产生F2的电解池产生了小于IOOppmv的CF4。但是有时候，在来自氟工厂的氟中氟烷(尤其是CF4) 的含量高得多，而没有可预测的或明显的原因。日常实践显示，多数时候仅仅一个池是对增加的CF4的产生负责的，其影响是整个氟生产受到污染。氟烷(尤其是CF4)可以直接使用 FIlR(傅里叶变换IR)光谱学、TDL(可调谐二极管激光)光谱学、GC(气相色谱法)以及在广的浓度范围内具有低检出限的方法来直接进行检测。但是这些仪器是昂贵、复杂的并且需要大的空间或者不能用作快速在线分析装置(GC)或只能在安装上(关于小样品的区室) 具有困难或者需要外部检测器(FTIR)。由一种典型的工业的氟产生电解池，生产了一种气体混合物，它由约94to 1 %至 97vol %的氟组成，剩余物是仅具有痕量的其他杂质的HF。如果发生了阳极的“燃烧”，则CF4 浓度最经常是升高到1V01%与10Vol%之间的值；COF2升高到几千个ppmv的浓度；HF轻微地升高。如果存在OF2，则其浓度降低。在US 6，955，801B2中描述的方法是用于生产一种高纯度氟气并且分析其中杂质的方法，包括将氟代镍化合物(fluoronickel compound)填充到包括一种金属材料或具有镍膜的金属材料的一个容器中，所述容器具有一个形成在该金属材料或镍膜表面上的氟化的层；将一个将该氟代镍化合物加热到250°C至600°C、并将该容器内的压力降低到 0. OlMPa(绝对压力)或更小的步骤，以及一个允许将氟化氢含量减小到了 500vol ppm或更小的氟气封留在经过了第一步骤的氟代镍化合物之中的步骤分别进行至少一次并进一步进行所述第一步骤；然后使含杂质气体的一种氟气与该氟代镍化合物在200°C至350°C相接触以固定并且去除该氟气；并且通过GC或顶对杂质进行分析。
然而，使用此方法，后处理处理以及需要的这些说明是非常复杂并且昂贵的。此外，使用此方法，不可能简单地，尤其是在线、半在线地或于生产线处(at-line)分析氟气并且控制所得氟气的品质。现在已经发现了一种用于生产此种高纯度氟气的装置、一种用于制造高纯度氟气的方法以及用于该氟气的一种分析方法(尤其是在线分析方法)。本发明的披露现在本发明使之可得到用于生产高纯度氟气的一种装置。本发明的另一个目的是提供一种用于生产高纯度氟气的方法，连同一种用于分析所得氟气的组成的方法。此外，本发明还涉及它们的用途。现已经具体地发现一种快速、可靠、廉价并且较小的分析仪或分析方法，它可以靠近各个F2产生电解池而在线地、半在线或在生产线处运行，从而立即检测一个或多个氟烷(尤其是CF4)产生池。总体来说，氟的生产可以在氟产生池中进行，其中在一个氟产生池启动时(在调节模式下)氟的含量由一个检测器系统进行测量，尤其在本发明中是通过FIlR和/或UV。 术语“氟产生池”(为简单起见而使用)表示一种产生氟的电解池，即，在其中以电解方式 (经常是通过KF和HF的一种熔体组合物的电解)产生氟的一种池。在这些池内，碳阳极经常被用于传输电流。此类阳极有时候不可预料地经受阳极燃烧。氟产生池中的阳极燃烧是由轻微升高的HF含量(例如通过FIlR测量)以及极度升高的CF4含量(C2F6和COF2的含量也增加，同时OF2的量降低，均是通过检测器系统来监测， 尤其在本发明中是通过UV)所指示。在电流效率的测量(在本发明中是优选使用UV光谱学进行)过程中，已经出人意料地发现UV光谱学作为仅针对氟的直接测量装置显示了在发生阳极燃烧时氟浓度的急剧降低。因此，这种燃烧很容易通过燃烧过程中F2浓度的急剧降低进行检测，在这个过程中形成了杂质(主要是CF4和COF2)。这种燃烧的结果(更多的CF4，、 C2F6、COF2, HF、更少的OF2)不仅是杂质含量的改变而且还有通过检测器系统(尤其在本发明中是通过UV光谱学)所监测的氟含量的急剧降低。在通过UV光谱学的测量过程中，可以将整个UV光谱用于测量。优选地，不是将整个光谱而仅仅将这个特定波长处的吸收(具体是波长在200和400nm之间、更优选250至330nm、非常优选270至^Onm之间、尤其优选在275和之间并且甚至在约^Onm处的UV光谱学)用于测量，因为它差不多是F2的 UV吸收的最大值。该光谱可以包括所述范围内的所有波长、或仅仅包括选定的波长。还有可能使用仅仅发射出该范围内的一个单一波长、若干个单一波长或一个非常窄的谱带(例如具有1至5nm宽度的一个UV光谱带)的一种UV光源。潜在的杂质，例如CF4、C2F6、COF2、 HF和OF2在此波长范围内并不吸收，所以可以对F2浓度的降低/增加选择性地进行监测； 出人意料的特征是阳极燃烧不是通过产生的气体中CF4浓度的增加而是通过F2含量的降低而检出。当这种燃烧结束时，CF4(C2F6、⑶F2、和HF)浓度再次开始降低，同时OF2的量再次开始增加。阳极燃烧的结束通过离开该池的气体混合物中氟含量的增加也是可检测的。从氟的生产中的相看出，如果避免了阳极燃烧，可以减少例如CF4、C2F6、⑶F2、HF以及类似这些杂质。具体来说，为了生产高纯度氟，在检测到所测氟含量的降低(例如，大于 0. Ivol %，特别是大于0. 3vol%、或大于0. 5vol%、甚至大于Ivol % )之后立刻将该氟产生池从纯氟的生产中分离。这防止了产生的氟被来自发生故障的电解池中的杂质所污染。 然后观察氟的含量是否进一步降低。如果氟含量继续降低，将该氟产生池关闭并且进行纠正(修复)；替代地，保持该池生产氟，然后将该氟在一个涤气器中销毁、或者使它穿过一个纯化器以去除所含杂质。在以此方式(具有所产生的不纯的氟的销毁或纯化)保持该池生产氟时，如果氟含量不降低、而是再次达到初始的氟含量水平，则将其再次用于纯氟的生产 (例如通过阀门开关)。因此，本发明中用于氟制造的装置和方法不同于现有技术的方法之处在于杂质造成的污染得到防止，这排除了否则将是必要的相应纯化步骤。此外，在这个生产过程中，对于每个池的电流效率，可以通过独立地测量氟产生池的电流效率的装置(例如一个流量计)进行测量。电流效率的降低应该指示了池中的短路。至于电流效率的测量，必要的是知道在一个时间段内投入电解中的电流(这给出了在这个时间段内应该产生的氟的理论量)。通过测量气体混合物的流量以及其中的F2含量， 确定了一个时间段内氟的产生量。将该时间段内氟的产生量与氟的理论产生量之间的关系乘以100，给出了以％计的电流效率。损失的百分比是由于该氟产生池的内部F2和H2之间的再化合反应、以及A和OF2的电解形成、以及所有的F2和/或电流损失(可能是因为短路)。当该氟产生池中电流效率降低时，可以将所述氟产生池从递送产生的F2的线路中分离。可以将该池关闭用于维护或修复，或者可以将该池保持运行并且可以丢弃产生的F2直至规律地生产出F2，然后可以将该池重新连接上。在一个方面，本发明提供了一种用于产生高纯度氟气的装置，该装置包括至少一个氟产生池、以及用于检测通过该氟产生池所获得的产物的多种组分的至少一个氟产生池检测器，其中这些氟产生池中至少一个与该氟产生池检测器相连。如以上指出的必须注意的是这些氟产生池是电解池。优选地，该装置包括至少2个电解池。更优选地，它包括至少6个电解池。具有至少8个电解池的装置是非常适合的。该装置可以甚至包括更多电解池，例如十个或更多。该装置优选地构造为使得(如果希望的话)若氟气的需求量增加时可以增加另外的电解池。 这些池优选地包括多个夹套，可以穿过它们循环冷却水。提供若干个电解池的优点在于为了维护或修理而进行的一个或甚至多个池的分离以及可能的关闭可以通过提高其他池的输出而进行补偿。在本发明中，该氟气优选地是一种高纯度氟气。根据本发明的装置任选地进一步包括用于独立地打开或关闭所述氟产生池的控制装置。阀门非常适合于打开或分离各个池。至于该氟产生池，本领域中常规使用的所有类型的氟产生池可以用在本发明中。 优选地，该氟产生池是一种通过熔融电解质的电解来生产氟的电解池。总体上，氟气是产生自该氟产生池。该氟产生池体一般是由耐冊和&的金属或金属合金，尤其是Ni、蒙乃尔合金、碳钢或类似物制成的。该氟产生池体中填充了一种熔融电解质，例如一种包括例如氟化钾-氟化氢体系(即，“KF-HF体系”)的混合熔融盐作为一种电解浴，它可以通过进料合适的原料特别是HF而被再生。这种氟产生池体一般包括一个阳极室和一个阴极室。当通过在置于阳极室内的一个阳极与置于阴极室内的一个阴极之间施加电压进行电解时，产生了氟气，其中原料的进料可以连续地或周期性地进行。在本发明的一个实施方案中，该氟产生池包括一个阳极，优选是一个碳阳极。
这些电解池被连接至所产生的F2和H2的收集器上。典型地，每个池包括20至30 个阳极。电力通过整流器供给这些阳极。该装置通常具有一个冷却水回路将冷却水供给这些池的夹套。任选地，将一个用于F2的沉降箱和一个用于H2的沉降箱与每个池相连。这些沉降箱用来减小池中产生的F2和H2的气体速度，以避免电解质粉尘被带走。优选地，这些沉降箱包括一个振动器以及一个加热装置来熔化这些分离的电解质粉尘以便于去除。在本发明的另一个实施方案中，该氟产生池检测器是用于检测通过该氟产生池所获得的氟中存在的杂质。如果在该装置中包括若干个氟产生池(这是优选的实施方案)，则给每个氟产生池分配一个池检测器，或使用一个允许同时地或至少快速依次地检测几个池或所有池的检测器。在本发明的另一个实施方案中，该氟产生池检测器包括(a) 一个采样器，该采样器可操作地来从氟产生池中得到的产物中抽出一个样
品；(b) 一个涤气器，该涤气器用于销毁来自该样品的任何氟和HF并且产生一种任选包含杂质(特别是CF4)的气体流；(c)用于检测从涤气器中回收的气体流中所含杂质的装置，特别是一个GC检测器，例如火焰离子化检测器、热导检测器、TDL-光谱学、FIlR或其他在此领域常规使用的检测器。例如，可以使用一个多镜式FT-IR装置来分析同时从几个池中产生的气流中取出的样品。 在本发明的一个实施方案中，该氟产生池检测器是用于检测在通过该氟产生池所得的氟中存在的CF4。如以上所描述的，对该氟气流进行处理使得氟以及HF被去除而CF4仍在该气流中；它是主要的组分并且可以进行分析，例如通过GC检测器、火焰离子化检测器、 热导检测器、TDL-光谱学、FTIR或其他本领域常规使用的检测器。在本发明的另一个实施方案中，该氟产生池检测器是一种UV分析仪。通过对每个氟产生池提供UV测量，可行的是产生几乎没有杂质的氟气，尽管使用了碳阳极但是没有中断，其中这些杂质具体是指CF4。尤其优选的是使用带有一种UV检测器的一种装置，该检测器可以用以上给定的范围内的、尤其是约^Onm波长的UV光来运行。如以上所描述的，在该波长范围内的UV光用来监测F2含量，但是尽管如此，它可用来以污染物(例如，CF4)的相应增加而识别阳极燃烧。优点是可以通过分析并且监测F2含量来间接确定CF4含量而不需要对以上替代实施方案所描述的纯化操作。在本发明的另一个优选实施方案中，该氟产生池检测器是一种在线、半在线或生产线处的检测器。在本发明中，“在线”意思是全部氟气穿过该检测器；“半在线”意思是氟气的一部分被迫使穿过该检测器并且在分析之后这个部分与主流结合；“生产线处”意思是将产生的氟气的一部分从主流中取出并且在分析后将该氟流的分析过的部分进行处理、收集或者另外使用。在本发明的优选的实施方案中，每个氟产生池独立地与一个氟产生池检测器相连，或者几个池与如上提到的能够同时或快速依次地监测几个样品的一个检测器相连。
在本发明的另一个实施方案中，这个或这些氟产生池检测器与该控制装置相连。 至于这些控制装置，本领域中常规使用的所有类型的装置都可以用在本发明中，特别是一个阀门或开关。例如，这个或这些池检测器可以连接到一个控制板上，该板还连接到一个或多个阀门、一个或多个开关、该整流器以及该装置的其他部分上。在检测到F2含量降低的情况下(这是对应的氟产生池的不规则性能的一种指示，有可能是由阳极燃烧造成)，该控制板可以发出光学的和/或声学的警告，或者它可以自动关闭这个或这些阀门并且因此将对应的池与其他的分离并且因此防止所产生的F2被其他以规则的方式起作用的池污染。在本发明的一个实施方案中，该装置进一步包括一个NaF塔。在该NaF塔中，可以通过将气体穿过它而吸收HF。尤其可以将产生的F2气体穿过这些NaF塔以从中去除HF。 这些塔可以通过施加热量并且将一种清扫气体穿过它而再生。在本发明的一个实施方案中，该装置进一步包括一个颗粒过滤器。观察到产生的氟气经常包含被夹带的凝固的电解质盐。这种颗粒过滤器可以是由耐HF以及氟的材料制成的多孔体。具有直径(例如)达IOnm的孔的过滤器是非常合适的。可以另外将该氟气在用液体HF操作的洗涤器(例如，一种喷射涤气器)中进行处理。在本发明的另一个实施方案中，该装置包括用于监测并且控制氟产生池的电流效率的装置(例如一个流量计)。通过以上装置测量每个池的优选的电流效率。在氟气的生产过程中，如果电流效率降低，则可以例如通过使用该控制装置来关闭所述氟产生池(与其他池分离)。根据另一个方面，本发明还涉及一种用于制造氟的方法，包括使用如此前描述的根据本发明的装置。具体来说，本发明涉及一种用于生产高纯度氟气的方法，包括使用如此前描述的根据本发明的装置。此外，本发明涉及根据本发明的装置在半导体加工系统、在用于加工光电池的系统中、或用于加工TFT(用于液晶显示器的薄膜晶体管)的系统中的用途，尤其是上述装置在处理腔室的清洁系统中的用途。众所周知，在用于所述目的的腔室中，在腔室的内壁、内部部件以及连接至该腔室的管线上经常形成所不希望的沉积物。这些沉积物可以通过用氟气(任选地用惰性气体例如N2、02和/或Ar稀释过)的处理热致地或在等离子体的辅助下被去除。在本发明的另一个实施方案中，与一个NaF塔结合的氟产生池检测器(尤其是UV 分析仪)可以用作一种指示器，即在该氟产生池中仅有氟和HF(无CF4、C2F6等)离开。在另一方面，本发明涉及通过使用氟产生池检测器(例如，UV分析仪)来在制造高纯度氟气的过程中监测杂质(例如CF4)的一种方法。可以用氟浓度来监测CF4含量这个事实是出人意料的并且也是有利的，因为人们必须进行一种测量来检测两种杂质，这在其他情况下将需要两个检测器。在又一个方面，本发明涉及使用氟产生池检测器(例如，UV分析仪)来在制备高纯度氟气过程中检测阳极燃烧的一种方法。在又一个方面，本发明涉及一种用于制造半导体、光电池或TFT的方法，该方法包括(a)通过如此前描述的本发明或如此前描述的本发明的装置来制造氟；(b)将得到的氟进料到一个半导体加工系统中、一个用于加工光电池的系统或一个用于加工TFT的系统。术语“处理”尤其包括以下步骤用元素氟蚀刻该半导体、光电池和TFT并且在制造半导体、 光电池以及TFT的过程中清洁该处理腔室。本发明还涉及用于清洁一种处理腔室的方法，该方法包括(a)通过如此前描述的本发明来制造氟；(b)将所得到的氟进料到一个处理腔室的清洁系统中。此外，在另一方面，本发明提供了用FIlR和/或UV来监测氟产生池所生产的氟的一种方法，尤其是通过生产线处、半在线或在线的测量来进行。简要
图1是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的一种装置的一个实施方案，使用了在线的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。图2是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的一种装置的另一个实施方案，使用了半在线的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。图3是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的一种装置的另一个实施方案，使用了生产线处的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。图4是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的一种装置的另一个实施方案，使用了氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。图5是该氟气的UV光谱图的一个实施方案。实施本发明的方式下面对本发明进行相当详细的描述。以下实例是以解说的方式提供，用于帮助本领域的普通技术人员理解本发明，而无意限制本发明的范围。本发明的装置图1是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的装置的一个实施方案，使用了在线的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。在图 1中，该用于生产高纯度氟气的装置包括用于加入原料的一个系统1 ；系统1优选地包括至少一个HF (氟化氢)存储罐，用来存储HF并且将其递送到电解池。该装置包括至少一个氟产生池2、以及用于检测通过该氟产生池所得到的产物组分的一个氟产生池检测器6 ；任选地，用于独立地打开或关闭所述氟产生池2的一种控制装置3、用于独立地测量氟产生池2的电流效率的一种装置5、一个颗粒过滤器4、用于处理或纯化所产生的氟的一个系统7、用于处理或纯化不纯氟气并且然后收集它的一个系统8。具体来说，用于加入原料的系统1与该氟产生池2相连；该氟产生池2与一个任选的控制装置3相连；该控制装置3与一个任选的颗粒过滤器4相连；该颗粒过滤器4与一种用于独立地测量氟产生池的电流效率的装置5相连；该装置5与一个氟产生池检测器6相连；该氟产生池检测器6分别与一个用于处理或纯化产生的氟的系统7以及一个用于处理或纯化不纯氟气并且然后收集它的系统8相连。此外，一个系统7与一个用于排出并且收集氟的系统9相连。此外，该系统7或系统8可以是例如一个含水性碱溶液的涤气器。图2是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的装置的另一个实施方案，使用了半在线的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。 在图2中，该用于生产高纯度氟气的装置包括至少一个氟产生池2、以及用于检测通过该氟产生池所获得的产物组分的一个氟产生池检测器6;任选地，用于独立地打开或关闭所述氟产生池2的一种控制装置3、用于独立地测量氟产生池2的电流效率的一个装置5、一个颗粒过滤器4、用于处理或纯化所产生的氟的一个系统7、用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的一个系统8。具体来说，一个用于加入原料的系统1与该氟产生池2相连；该氟产生池2与一个任选的控制装置3相连；该控制装置3与一个任选的颗粒过滤器4相连；该颗粒过滤器4与一个用于独立地测量氟产生池的电流效率的装置5相连；该装置5分别与一个用于处理或纯化所产生的氟的系统7、一个用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的系统8、以及一个氟产生池检测器6 (任选地通过一个任选的颗粒过滤器4)相连；该氟产生池检测器6分别与一个用于处理或纯化所产生的氟的系统7以及一个用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的系统8相连。此外，一个系统7与一个用于排出并且收集氟的系统9相连。图3是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的装置的另一个实施方案，使用了生产线处的氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分。在图3中，该用于生产高纯度氟气的装置包括至少一个氟产生池2、以及该氟产生池检测器6 ；任选地，用于独立地打开或关闭所述氟产生池2的一个控制装置3、用于独立地测量氟产生池2的电流效率的一个装置5、一个颗粒过滤器4、用于处理或纯化所产生的氟的一个系统7、用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的一个系统8;以及用于处理或收集氟的一个系统10。具体来说，一个用于加入原料的系统1与该氟产生池2相连；该氟产生池2与一个任选的控制装置3相连；该控制装置3与一个任选的颗粒过滤器4相连；该颗粒过滤器4与一个用于独立地测量氟产生池的电流效率的装置5相连；该装置5分别与一个用于处理或纯化所产生的氟的系统7、一个用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的系统8、以及一个氟产生池检测器6 (任选地通过一个任选的颗粒过滤器4)相连；该氟产生池检测器6与一个用于处理或收集氟的系统10相连。此外，一个系统7与一个用于排出并且收集氟的系统 9相连。图4是一个简图，示意性地示出了用于生产本发明的高纯度氟气的装置的一个另外的实施方案，使用了氟产生池检测器来监测通过该氟产生池所得到的产物的组分，其中该氟产生池检测器(尤其是UV分析仪)还可以用作一种指示器，即在该氟产生池中仅有氟和HF(无CF4、C2F6等)离开。在图4中，该用于生产高纯度氟气的装置包括至少一个氟产生池2、以及用于检测通过该氟产生池所得到的产物组分的一个氟产生池检测器6 ；任选地，用于独立地打开或关闭所述氟产生池2的一个控制装置3、用于独立地测量氟产生池2 的电流效率的一个装置5、一个颗粒过滤器4、一个NaF塔11、用于处理或纯化所产生的氟的一个系统7、用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的一个系统8。具体来说，一个用于加入原料的系统1与该氟产生池2相连；该氟产生池2与一个任选的控制装置3相连；该控制装置3与一个任选的颗粒过滤器4相连；该颗粒过滤器4与一个用于独立地测量氟产生池的电流效率的装置5相连；该装置5分别与一个用于处理或纯化所产生的氟的系统7、一个用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的系统8、以及一个氟产生池检测器6 (任选地通过一个NaF塔11、一个任选的颗粒过滤器4以及一个装置5) 相连；该氟产生池检测器6分别与一个用于处理或纯化所产生的氟的系统7、一个用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它的系统8相连。此外，一个系统7与一个用于排出并且收集氟的系统9相连。图5是该氟气的UV光谱图。如从图5中看到的，在约^Onm处，没有潜在的氟杂质(CF4, C2F6, C3F8. · ·、02、N2, N2O, COF2, CO2, OF2, SO2F2, SF6, SiF4, HF...)具有显著的 UV 吸收。所以在本发明中，F2UV吸收谱带中(特别是在270-四0歷、甚至是约^Onm的波长处) 的UV检测是特别优选的。在图1至4中示意性描述的装置可以包括多于1个的产生F2的电解池。例如，该装置可以包括8个氟产生电解池加、213、2(3、2(1、加、2厂28和2h，它们连接到递送原料(例如 HF)的系统1上。这些池加至池中的每一个都可以连接到系统1上。向这些池加至池中的每个都分配了一个相应的控制装置3a至池，例如一个阀门。这允许关闭池加至池中的一个而其他池可以继续产生F2。该装置可以进一步包括1或多个颗粒过滤器。优选地， 如果该装置包括许多电解池，则它可以包括检测器6a、6b、6C、6d、6e、6f、6g和他，其中每一个对这些池加....2h之一所产生的氟气进行分析；替代地，检测器6可以包括一个可以单独地并且快速依次地分析来自这些池加至池的氟气的检测器。可以使离开池加至池的氟气穿过一个歧管然后进入一个公共管线。具有许多电解池加至池的装置的一种相当的安排在图2至4的装置中是优选的。本发明的方法为了描述本发明的方法，使用图1作为参照。在图1中，将原料HF独立地通过一个用于加入原料的系统1送入至少一个氟产生池2中，然后在这个或这些池2中得到了氟气。所得氟气穿过一个用于独立地打开或关闭所述一个或多个氟产生池2的控制装置3、一个颗粒过滤器4以及一个用于独立地测量该氟产生池的电流效率的装置5，并接着被送入该氟产生池检测器6之中，该检测器独立地检测并且分析来自每个氟产生池2的氟气；优选地，对每个氟产生池分配一个氟产生池检测器6，并且因此，一个检测器6检测来自一个氟产生池的氟气。该氟产生池检测器6是用来监测所产生的氟的组成。当该氟产生池检测器6检测到一种阳极燃烧时，例如轻微升高的HF含量、极度升高的CF4含量(C2F6和COF2也增大，而 OF2的量降低)或所测氟含量的降低(例如大于0. lvol% -0. 5vol% )(是通过FTIR、GC和 /或UV测量的)时，将这一个或多个氟产生池从纯氟的生产中分离，并且观察氟含量是否进一步降低，例如将系统8(用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它)的阀门打开、同时将系统7(用于处理或纯化所产生的氟)的阀门关闭。如果其氟含量继续降低，则将这个或这些氟产生池2关闭(例如电流=OA)，任选地可将其修复，例如用氟产生池、阳极等更换。如果氟含量没有继续降低而是又达到初始的氟含量水平，则将这个或这些氟产生池2再次用于纯氟的生产，例如将系统7(用于处理或纯化所产生的氟)的阀门再次打开、同时将系统 8 (用于处理或纯化不纯氟气并然后收集它)的阀门关闭。然后，将产生的氟从系统7中排出到用于排出并且收集氟的系统9之中。实例1十个氟产生池2中填充了 KHF2电解质，并且在这10个池2中通过电解来生产氟气。所获得的氟气穿过一个用于独立地打开或关闭所述氟产生池2的开关3、一个颗粒过滤器4以及一个用于独立测量氟产生池的电流效率的流量计5，并且然后被送入一个用于检测^Onm处的UV吸收的UV分析仪6之中，该UV分析仪6独立地检测每个氟产生池。当该氟产生池检测器(UV分析仪)6检测到所测氟含量的降低大于0. lVol%时，将用于销毁不纯氟气的涤气器系统8上的阀门打开、同时将纯化区段7上的阀门关闭。如果其氟含量继续降低，则通过开关3将这些氟产生池2关闭(例如电流=0A)。如果氟含量没有继续降低而是在维修或者修复之后又达到了初始的氟含量水平，将纯化区段7的阀门再次打开、同时将用于销毁不纯氟气的涤气器系统8的阀门关闭，其中该系统8填充有水性碱溶液。然后， 将产生的氟从涤气器7中排出到用于排出并且收集氟的系统9之中。结果在表1中示出。实例2与实例1相同，除了使用五个氟产生池2，如表1中指明的。实例3与实例1相同，除了所测氟含量的降低是大于0. 5Vol%，如表1中指明的。实例 4与实例2相同，除了所测氟含量的降低是大于0. 5Vol%，如表1中指明的。表 权利要求
1.一种用于生产氟气的装置，该生产氟气的装置包括至少一个氟产生池、以及至少一个用于检测由该氟产生池得到的产物的组分的氟产生池检测器，其中所述氟产生池的至少一个与该氟产生池检测器相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其中该氟产生池检测器用于检测由该氟产生池获得的氟中所存在的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中该氟产生池检测器包括(a)采样器，该采样器可操作为从由该氟产生池中所获得的产物中取出样品；(b)涤气器，该涤气器用于销毁来自该样品的任何氟和HF并且产生任选包含杂质、特别是CF4的气体流；(c)用于检测从该涤气器中回收的气体流中所含杂质的装置，特别是GC检测器，例如火焰离子化检测器、热导检测器、TDL-光谱、或FI1R。
4.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其中该氟产生池检测器用于检测由该氟产生池所获得的氟中存在的CF4。
5.根据权利要求1所述的装置，其中该氟产生池检测器是UV分析仪。
6.根据权利要求5所述的装置，其中该UV分析仪利用在200至400nm范围内、优选在 250至330nm范围内的UV光来运行。
7.根据以上权利要求中任一项所述的装置，包括两个或更多个氟产生池，其中每个氟产生池独立地与该氟产生池检测器相连。
8.根据以上权利要求中任一项所述的装置，进一步包括(a)用于独立地打开或关闭所述氟产生池的控制装置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中该氟产生池检测器独立地与该控制装置分别相连。
10.一种用于生产氟气的方法，包括使用根据权利要求1至9中任一项所述的装置。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的装置在半导体加工系统、在加工光电池的系统或加工TFT的系统中的用途。
12.根据权利要求1-9中任一项所述的装置用于清洁处理腔室的用途。
13.一种用于制造半导体、光电池或TFT的方法，其中(a)通过根据权利要求10所述的方法来生产氟，和(b)将所得的氟用于半导体加工系统中、用于加工光电池的系统中或用于加工TFT的系统中。
14.一种用于清洁处理腔室的方法，其中(a)通过根据权利要求10所述的方法来生产氟，和(b)使用所得的氟来清洁该处理腔室。
15.一种在用于制备氟气的方法中检测阳极燃烧的方法，该方法包括使用UV分析仪。
全文摘要
一种用于生产氟气的装置，该装置包括至少一个氟产生池、以及至少一个用于对该氟产生池所得到的产物的组分进行检测的氟产生池检测器，其中这些氟产生池中至少一个是与该氟产生池检测器相连。
文档编号C01B7/20GK102574682SQ201080046889
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月16日
发明者克里斯托弗·萨默, 哈拉尔德·克鲁格, 多米尼克·巴尔塔萨尔特, 弗朗西斯·费斯, 约翰内斯·艾歇尔, 霍尔格·珀尼斯 申请人:苏威氟有限公司