專利名稱：一種用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)超凈高純鹽酸的生產(chǎn)工藝。高純鹽酸主要適用于微電子工業(yè)制造大規(guī)模集成電路半導體器件行業(yè)中作為清洗之用。屬微電子化學試劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導體技術(shù)的迅速發(fā)展，對超凈高純試劑的要求越來越高。在集成電路(IC)的加工過程中，超凈高純試劑主要用于芯片及硅圓片表面的清洗和刻蝕，其純度和潔凈度對集成電路的成品率、電性能及可靠性有著十分重大的影響。超凈高純鹽酸作為一種重要的微電子化學品已經(jīng)廣泛用于半導體、大規(guī)模集成電路加工過程中的清洗、干燥等方面。隨著IC的加工尺寸己進入亞微米、深亞微米時代，對與之配套的超凈高純鹽酸提出了更高的要求，要求顆粒和雜質(zhì)含量降低廣3個數(shù)量級，達到國際半導體設(shè)備和材料組織制定的SEMI C12標準，其中金屬陽離子含量小于0.1 ppb，顆粒大小控制在0.5μπι以下。目前，超凈高純鹽酸通常是以工業(yè)級鹽酸為原料純化精制而成。精餾是工業(yè)化提純鹽酸的主要方法，包括共沸精餾、萃取精餾等。但是用于微電子化學品工業(yè)的超凈高純鹽酸對其中金屬雜質(zhì) ，顆粒大小含量和陰離子的要求十分苛刻，現(xiàn)有的精餾工藝已經(jīng)無法滿足要求。中國專利CN1488750A公開了一種超純鹽酸的制備方法，以工業(yè)鹽酸為原料，以碳酸鹽調(diào)節(jié)PH值，加入脫水劑，進行回流反應，經(jīng)精餾、蒸餾、膜過濾，得到符合國際半導體設(shè)備和材料組織制定的SBO C12標準的超純鹽酸。這一公開報道的制備方法無法穩(wěn)定控制產(chǎn)品質(zhì)量，特別是產(chǎn)品中金屬離子含量以及顆粒雜質(zhì)大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的高純鹽酸產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，不能滿足超大規(guī)模集成電路加工要求的不足，提供一種工藝連續(xù)性強、分離效果好、純度高、雜質(zhì)含量低的超凈高純鹽酸的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下工藝步驟:
第一步選料，選用濃度為36 38%的精制級鹽酸溶液為原料；
第二步稀釋，用去離子水將所述原料的濃度稀釋至35% ；
第三步精餾，將稀釋后的原料添加到內(nèi)熱式的精餾設(shè)備中，其中所述精餾的設(shè)備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設(shè)定液面的± IOmm后，向所述鹽酸吸收器內(nèi)的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內(nèi)熱裝置開始對原料加熱；
第四步吸收，當原料被加熱蒸發(fā)生成氣態(tài)鹽酸與水蒸氣后，所述氣態(tài)鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內(nèi)重新形成鹽酸溶液，此時再持續(xù)向精餾設(shè)備中添加所述原料，同時打開排渣閥；
第五步拼配，再將鹽酸吸收器內(nèi)的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內(nèi)進行拼配處理，通過拼配將鹽酸溶液的濃度控制在37%左右；
第六步過濾分裝，將拼配后的鹽酸溶液通過過濾器過濾成成品鹽酸溶液，然后進行分裝。優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述精餾工藝至少要經(jīng)過一級精餾。進一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述精餾設(shè)備為內(nèi)部電加熱式石英精餾設(shè)備。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，在所鹽酸吸收器內(nèi)設(shè)有密度計或密度傳感器，依據(jù)密度的設(shè)定值1.18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設(shè)備中的流量。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，在所述混合罐內(nèi)設(shè)有四氟聚乙烯內(nèi)襯。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述的過濾器為一容器，在所述容器內(nèi)鋪設(shè)有微孔聚四氟乙烯薄膜，所述微孔的孔徑為0.1-0.2 μ m ;所述容器通過管路與氮氣源連接，鹽酸溶液在過濾的過程中將容器內(nèi)氮氣的壓力控制在小于0.1Mpa0優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述容器在使用前必須事先用二次去離子水洗凈，抽干積水，再用無水乙醇清去表面的水分，用氮氣吹干，再用待過濾的鹽酸溶液刷洗三至四次。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述分裝是將過濾后的鹽酸溶液裝入成品瓶內(nèi)，將成品瓶內(nèi)的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內(nèi)的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內(nèi)墊的蓋子蓋上并擰緊，再用去離子水沖洗瓶口容器的外壁。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述成品瓶在使用前需進行清洗處理，所述清洗的工藝過程包括:粗洗與酸泡，將粗洗后的成品瓶放到酸儲器中加入15 20%鹽酸浸泡至少12小時；機械清洗，將經(jīng)過酸 泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經(jīng)機械毛刷內(nèi)外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質(zhì)；去離子清洗，將機械清洗后的成品瓶再用去離子水清洗一次；超純水超洗，將經(jīng)去離子水清洗的成品瓶用超純水清洗一次后放入超聲槽中，放滿超純水，調(diào)節(jié)超聲波后超聲波超洗5 10分鐘，同時將所需瓶蓋、墊一起超洗。優(yōu)選的技術(shù)方案還有，將超純水超洗的成品瓶再用終端水清洗3次后倒置干余水，放入周轉(zhuǎn)箱，然后將周轉(zhuǎn)箱放入烘箱中烘至少12小時，然后經(jīng)檢驗合格后用于分裝成品鹽Ife溶液。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:與現(xiàn)有的技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用的精餾、過濾工藝是一種新的鹽酸溶液提純工藝，具有易加工，價格低廉，毒性小，便于回收的優(yōu)點?？梢源蟠蠼档彤a(chǎn)品中金屬離子的含量。通過微孔過濾膜可以系統(tǒng)地、有效的脫除產(chǎn)品中包括有機大分子，細菌、病毒、陰離子雜質(zhì)。本發(fā)明克服了其它制備鹽酸工藝的分離雜質(zhì)困難、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點，有效的去除了工業(yè)級鹽酸中的有機碳、陰陽離子和顆粒雜質(zhì)，制得的產(chǎn)品鹽酸主體含量大于99.99% ,單個陽離子含量低于0.1ppb ,單個陰離子含量低于50ppb,(彡0.2 μ m,彡0.5 μ m)的塵埃顆粒低于10個/ml,質(zhì)量符合國際半導體設(shè)備與材料組織SEM1-C12標準。所用的工藝裝置還具有占地面積小，易自動化操作，質(zhì)量穩(wěn)定和連續(xù)生產(chǎn)等特點。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明是一種用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下工藝步驟:
第一步選料，選用濃度為36 38%的精制級鹽酸溶液為原料；
第二步稀釋，用去離子水將所述原料的濃度稀釋至35% ；
第三步精餾，將稀釋后的原料添加到內(nèi)熱式的精餾設(shè)備中，其中所述精餾的設(shè)備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設(shè)定液面的±10mm后，向所述鹽酸吸收器內(nèi)的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內(nèi)熱裝置開始對原料加熱；
第四步吸收，當原料被加熱蒸發(fā)生成氣態(tài)鹽酸與水蒸氣后，所述氣態(tài)鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內(nèi)重新形成鹽酸溶液，此時再持續(xù)向精餾設(shè)備中添加所述原料，同時打開排渣閥；
第五步拼配，再將鹽酸吸收器內(nèi)的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內(nèi)進行拼配處理，通過拼配將鹽酸溶液的濃度控制在37%左右；
第六步過濾分裝，將拼配后的鹽酸溶液通過過濾器過濾成成品鹽酸溶液，然后進行分裝。在本發(fā)明中，所述精餾工藝可以經(jīng)過一級精餾。在本發(fā)明中，所述精餾設(shè)備為內(nèi)部電加熱式石英精餾設(shè)備。在本發(fā)明中，在所鹽酸吸收器內(nèi)設(shè)有密度計或密度傳感器，依據(jù)密度的設(shè)定值
1.18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設(shè)備中的流量。在本發(fā)明中，在所述混合罐內(nèi)鋪設(shè)有四氟聚乙烯內(nèi)襯。在本發(fā)明中，所述的過濾器為一容器，在所述容器內(nèi)鋪設(shè)有微孔聚四氟乙烯薄膜，所述微孔的孔徑為0.1-0.2 μ m ;所述容器通過管路與氮氣源連接，鹽酸溶液在過濾的過程中將容器內(nèi)氮氣的壓力控制在小于0.1Mpa0在本發(fā)明中，所述容器在使用前必須事先用二次去離子水洗凈，抽干積水，再用無水乙醇清去表面的水分，用氮氣吹干，再用待過濾的鹽酸溶液刷洗三至四次。在本發(fā)明中，所述分裝是將過濾后的鹽酸溶液裝入成品瓶內(nèi)，將成品瓶內(nèi)的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內(nèi)的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內(nèi)墊的蓋子蓋上并擰緊，再用去離子水沖洗瓶口容器的外壁。在本發(fā)明中，所述成品瓶在使用前需進行清洗處理，所述清洗的工藝過程包括:粗洗與酸泡，將粗洗后的成品瓶放到酸儲器中加入15 20%鹽酸浸泡至少12小時；機械清洗，將經(jīng)過酸泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經(jīng)機械毛刷內(nèi)外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質(zhì)；去離子清洗，將機械清洗后的成品瓶再用去離子水清洗一次；超純水超洗，將經(jīng)去離子水清洗的成品瓶用超純水清洗一次后放入超聲槽中，放滿超純水，調(diào)節(jié)超聲波后超聲波超洗5 10分鐘，同時將所需瓶蓋、墊一起超洗。在本發(fā)明中，將超純水超洗的成品瓶再用終端水清洗3次后倒置干余水，放入周轉(zhuǎn)箱，然后將周轉(zhuǎn)箱放入烘箱中烘至少12小時，然后經(jīng)檢驗合格后用于分裝成品鹽酸溶液。該超凈高純鹽酸產(chǎn)品性質(zhì)名稱:鹽酸分子式:HCL 分子量:36.46 無色透明的氯化氫水溶液 ，在空氣中發(fā)煙，具有刺激性酸味；能與水相混溶，比重約1.18。產(chǎn)品用途酸性腐蝕劑.原料名稱、規(guī)格，理論消耗、計劃消耗。
原料名稱、規(guī)格、鹽酸36%，精制級。理論消耗、計劃消耗生產(chǎn)試劑級:理論消耗25%，計劃消耗28%。 生產(chǎn)高純級:理論消耗30%，計劃消耗32%。超凈高純鹽酸的生產(chǎn)工藝采用內(nèi)熱電式蒸餾提純鹽酸，主要是除去固體顆粒和揮發(fā)性小的雜物，以及高沸點雜物，內(nèi)熱電式蒸餾具有較高的分離效果，塔柱上端蒸汽形成汽、水二相回流進行分流提純，高純的水蒸汽及HCL主體經(jīng)塔柱冷凝器冷卻，HCL主體被水吸收后形成鹽酸。主要設(shè)備及工藝流程。主要設(shè)備 石英精餾設(shè)備一套。HCL吸收容器。成品接收混合罐(襯四氟)。過濾系統(tǒng):見過濾分裝工藝規(guī)程
包裝容器清洗系統(tǒng):見包裝容器清洗工藝規(guī)程。工藝流程 精制級鹽酸 稀釋
精餾
拼酸含量 中控分級 過濾分裝
操作步驟。稀釋精制級鹽酸的含量為36-38%，精餾前需將其稀釋至35%(由生產(chǎn)人員用密度計采用標準對比法自配)。精餾
在加熱器內(nèi)注入經(jīng)配制好的35%鹽酸，使其液面保持在設(shè)備液面± IOmm后即可通冷卻水，并開始通電生產(chǎn)。待正常出酸后，開始進料，控制其進料速度，應保持液面相對穩(wěn)定，防止液面過低，造成減產(chǎn)或液面過高，造成氯化氫外逸影響產(chǎn)品得率。精餾過程中要每2小時記錄一次，保持出酸量穩(wěn)定在每組2 3升/小時。接收成品控制進料速度及接收瓶的冷卻水的溫度，使接收瓶中的HCL氣體能充分吸收，并控制接收瓶中的鹽酸含量，保持密度計不小于1.18g/ml。并將接收的成品抽入混合 中。排渣當精餾正常后，打開排渣閥，控制排液量，每小時不大于2 3升(6組)
拼配含量當混合罐中的成品達到200升時，充分混合，并抽樣檢驗拼配其含量，直至合格為止。

包裝容器的清洗試劑級產(chǎn)品的包裝容器清洗按《超凈高純試劑包裝容器清洗工藝規(guī)程》中的普通試劑產(chǎn)品容器清洗。超凈高純級產(chǎn)品的包裝容器清洗按《超凈高純試劑包裝容器清洗工藝規(guī)程》中的超凈高純試劑產(chǎn)品容器清洗。
過濾分裝過濾分裝試劑級產(chǎn)品按《超凈高純試劑過濾(分裝)生產(chǎn)工藝操作規(guī)程》中的普通試劑產(chǎn)品(過濾)分裝。過濾分裝超凈高純級產(chǎn)品按《超凈高純試劑過濾(分裝)生產(chǎn)工藝操作規(guī)程》中的超凈高純試劑產(chǎn)品過濾分裝。中間控制項目及方法。中間控制項目；
含量、外觀、游離氯、鐵、鈉；
方法按GB622—1989之規(guī)定。
原料、中間產(chǎn)品、成品的危險性質(zhì)及控制措施，生產(chǎn)中容易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象及處理意見。原料、中間產(chǎn)品、成品的危險性質(zhì)不可與堿類、氧化劑等共貯混運。鹽酸具有強烈的腐蝕性，切勿與眼睛、皮膚直接接觸，以免燒傷。注意密封保存，防止氯化氫氣體逸出。控制措施
嚴禁接觸皮膚，戴好防護面具、手套、耐酸飯單、耐酸鞋。精餾過程嚴防泄漏，并保持操作環(huán)境的通風。生產(chǎn)中容易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象及處理意見。在生產(chǎn)過程中，防止鹽酸泄漏及停冷卻水。如遇停冷卻水,要立即停止生產(chǎn)。如遇鹽酸泄漏要及時修復,方能恢復生產(chǎn)。安全注意事項
操作時必須穿戴好防護面具、手套、衣袖、皮裙、耐酸鞋 操作過程必須保持良好的通風環(huán)境。生產(chǎn)過程中保持冷卻水的暢通，嚴禁斷水。整個設(shè)備不得碰撞，敲擊設(shè)備系統(tǒng)以免造成人為的不應有的損壞。環(huán)境溫度不得低于5°C，驟冷時設(shè)備不運轉(zhuǎn)管道設(shè)備內(nèi)不得有氣液儲存。嚴防凍
m
ο修理與更換設(shè)備部件，一定要清洗除去設(shè)備管上的污染物，使修理焊接截面清潔，排除設(shè)備管道系統(tǒng)內(nèi)的有害氣體，方可開搶修復工作業(yè)，以免發(fā)生爆炸危險事故。“三廢”物質(zhì)的狀況、處理意見?！叭龔U”物質(zhì)主要是鹽酸殘液及氯化氫氣體，殘液收集后作刻料出售，氯化氫氣體生產(chǎn)過程中應盡量避免外逸。包裝規(guī)范、標志。包裝規(guī)范按GB/T—15346之規(guī)定:其中:內(nèi)包裝形式:NB — 24.5升聚乙烯桶或用戶特殊要求；外包裝形式:w — 1、鈣塑料箱；包裝單位:第4類。標志按GB/T —15346之規(guī)定，注明“腐蝕性物品”貯存溫度不大于30°C，保質(zhì)期一年。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提 下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下工藝步驟 第一步選料，選用濃度為36 38%的精制級鹽酸溶液為原料； 第二步稀釋，用去離子水將所述原料的濃度稀釋至35% ； 第三步精餾，將稀釋后的原料添加到內(nèi)熱式的精餾設(shè)備中，其中所述精餾的設(shè)備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設(shè)定液面的±10mm后，向所述鹽酸吸收器內(nèi)的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內(nèi)熱裝置開始對原料加熱； 第四步吸收，當原料被加熱蒸發(fā)生成氣態(tài)鹽酸與水蒸氣后，所述氣態(tài)鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內(nèi)重新形成鹽酸溶液，此時再持續(xù)向精餾設(shè)備中添加所述原料，同時打開排渣閥； 第五步拼配，再將鹽酸吸收器內(nèi)的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內(nèi)進行拼配處理，通過拼配將鹽酸溶液的濃度控制在37%左右； 第六步過濾分裝，將拼配后的鹽酸溶液通過過濾器過濾成成品鹽酸溶液，然后進行分裝。
2.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述精餾工藝至少要經(jīng)過一級精餾。
3.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述精餾設(shè)備為內(nèi)部電加熱式石英精餾設(shè)備。
4.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，在所鹽酸吸收器內(nèi)設(shè)有密度計或密度傳感器，依據(jù)密度的設(shè)定值I. 18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設(shè)備中的流量。
5.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，在所述混合罐內(nèi)設(shè)有四氟聚乙烯內(nèi)襯。
6.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述的過濾器為一容器，在所述容器內(nèi)鋪設(shè)有微孔聚四氟乙烯薄膜，所述微孔的孔徑為O. 1-0. 2μπι ;所述容器通過管路與氮氣源連接，鹽酸溶液在過濾的過程中將容器內(nèi)氮氣的壓力控制在小于O. IMpa0
7.如權(quán)利要求6所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述容器在使用前必須事先用二次去離子水洗凈，抽干積水，再用無水乙醇清去表面的水分，用氮氣吹干，再用待過濾的鹽酸溶液刷洗三至四次。
8.如權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述分裝是將過濾后的鹽酸溶液裝入成品瓶內(nèi)，將成品瓶內(nèi)的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內(nèi)的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內(nèi)墊的蓋子蓋上并擰緊，再用去離子水沖洗瓶口容器的外壁。
9.如權(quán)利要求8所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述成品瓶在使用前需進行清洗處理，所述清洗的工藝過程包括粗洗與酸泡，將粗洗后的成品瓶放到酸儲器中加入15 20%鹽酸浸泡至少12小時；機械清洗，將經(jīng)過酸泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經(jīng)機械毛刷內(nèi)外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質(zhì)；去離子清洗，將機械清洗后的成品瓶再用去離子水清洗一次；超純水超洗，將經(jīng)去離子水清洗的成品瓶用超純水清洗一次后放入超聲槽中，放滿超純水，調(diào)節(jié)超聲波后超聲波超洗5 10分鐘，同時將所需瓶蓋、墊一起超洗。
10.如權(quán)利要求9所述的用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，將超純水超洗的成品瓶再用終端水清洗3次后倒置干余水，放入周轉(zhuǎn)箱，然后將周轉(zhuǎn)箱放入烘箱中烘至少`12小時，然后經(jīng)檢驗合格后用于分裝成品鹽酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)超凈高純鹽酸的工藝，該工藝包括選料，選濃度為36~38%的鹽酸溶液為原料；稀釋，用去離子水將原料稀釋至35%；精餾，將稀釋后的原料添加到內(nèi)熱式的精餾設(shè)備中，并向鹽酸吸收器內(nèi)通入冷卻水，同時啟動內(nèi)熱裝置開始對原料加熱；吸收，當原料被加熱蒸發(fā)生成氣態(tài)鹽酸與水蒸氣后，氣態(tài)鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內(nèi)重新形成鹽酸溶液，此時再持續(xù)向精餾設(shè)備中添加原料，同時打開排渣閥；拼配，再將鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內(nèi)進行拼配處理，控制在37%左右；過濾分裝，將拼配后的鹽酸溶液通過過濾器過濾成成品鹽酸溶液，然后進行分裝。該工藝是連續(xù)性強、提純度高、雜質(zhì)含量低的超凈高純鹽酸的制備方法。
文檔編號C01B7/07GK103253634SQ20131020227
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者戈士勇 申請人:江陰潤瑪電子材料股份有限公司