專利名稱：超純過氧化氫的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種超純過氧化氫的制備方法，更具體的指一種用于半導體、超大規模集成電路，符合SEMI C12標準的超純過氧化氫的制備方法。
背景技術：
超凈高純過氧化氫作為一種重要的微電子化學品，廣泛用于半導體、超大規模集成電路裝配和加工過程中的清洗、腐蝕等方面，隨著電子工業的迅猛發展，對過氧化氫純度的要求也越來越高，由高純過氧化氫(單個陽離子含量為ppm級)發展到超純過氧化氫(單個陽離子含量為ppb級)，各項指標要求達到國際半導體設備和材料組織制定的化學材料部分12級-SEMI C12標準(以下簡稱SEMI C12標準)。
過氧化氫為爆炸危險品，超純過氧化氫制備過程中，受到溫度、流速、壓力、離子交換樹脂的順序等各種因素的影響離子交換過程中會產生熱量，若操作溫度高，易使過氧化氫分解，隨著溫度上升，分解反應加劇，發生危險事故，最終導致爆炸，溫度必須控制在安全的范圍內；另據測定，超純過氧化氫制備過程中過氧化氫流速在3.8-6.4米/時，溫度控制比較穩定，具有可操作性；操作壓力應合理，壓力過大會引起過氧化氫流速的變動，離子交換柱內產生的阻力使過氧化氫在柱內靜置分解，導致事故的發生。
現有技術中，工業級過氧化氫大多采用成本低，技術成熟的蒽醌法生產，產品中含有大量的有機，無機雜質。為消除這些雜質，工業過氧化氫的提純一般使用減壓蒸餾法，或使用反滲透法，離子交換法等，由于其分離效果差，生產成本高，質量不穩定，產品純度達不到使用要求。
中國專利CN1699144A公開了一種高純過氧化氫純化連續生產工藝，以過氧化氫為原料，利用大孔吸附樹脂柱吸附有機碳(TOC)，經陰、陽單個離子交換柱進行離子交換，再經陰陽離子混合柱的離子交換，去除陰、陽離子雜質，通過聚偏氟乙烯(PVDF)微孔過濾器，去除塵埃顆粒。按照這一公開的報道可以得到符合國際半導體設備和材料組織SEMI C8標準的高純過氧化氫產品。
離子交換樹脂的順序組合十分重要。由于工業過氧化氫產品中含大量的有機，無機雜質，用陰、陽單個離子交換柱加陰陽離子混合柱離子交換的方法，不能使雜質離子的含量達到SEMI C12標準的要求。
目前國內未見符合SEMI C12標準的工業化生產超純過氧化氫產品的報道。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種超純過氧化氫的制備方法，以克服現有技術中高純過氧化氫產品指標低于SEMIC12標準，質量不能滿足使用要求的不足。
本發明的技術方案是這樣的以工業過氧化氫為原料，先經過離子交換法或蒸餾法預處理，達到試劑級標準，再采用大孔吸附樹脂吸附去除有機碳，經離子交換樹脂柱兩段離子交換去除雜質離子，膜過濾器過濾去除塵埃顆粒的集成方法，獲得本發明的目標產物。
本發明的方法將試劑級的過氧化氫料液經過離子交換樹脂兩段離子交換，得到本發明的超純過氧化氫，包括如下步驟在溫度1-15℃、壓力0.1-0.15MP的條件下，將30-35％工業過氧化氫經預處理達到試劑級的料液，以3.8-6.4米/小時空塔速度分別通過大孔吸附樹脂，離子交換樹脂兩段離子交換，以0.01-0.08MP的壓力進入膜過濾器過濾，收集目標產物超純過氧化氫。
按照本發明，所說的離子交換樹脂兩段離子交換為過氧化氫料液分別通過陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，進行一段離子交換；再通過陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，混合陰陽離子交換柱，進行二段離子交換。
本發明所說的離子交換樹脂兩段離子交換中，陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，混合陰陽離子交換柱的柱長為0.8-1.5米，長徑比為8-15米/米。
本發明所說的混合陰陽離子交換柱中，陰陽離子的體積比為1∶1-1∶2，離子交換樹脂選用H+型陽離子樹脂，OH-型陰離子樹脂。
本發明的膜過濾器采用0.1μm規格的氟材料膜過濾器；材質為聚四氟乙烯、聚氟乙烯中的一種，優選聚四氟乙烯，本發明用二臺膜過濾器串聯的方式進行過濾。
用本發明制備方法得到的超純過氧化氫主體含量大于30％，有機碳含量低于20ppm，單個陽離子含量低于0.1ppb，單個陰離子含量低于30ppb，大于0.5μm的塵埃顆粒低于25個/毫升，符合SEMI C12標準。
本發明所使用的工業過氧化氫原料主體含量為30％以上，陽離子在10ppm以上，陰離子在3000-5000ppm。
本發明方法的工藝過程在現有技術上進行組合，使用的離子交換柱，陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂以及設備除注明外，可按過氧化氫設備采購得到，本發明不再贅述。
本發明采用離子交換樹脂兩段離子交換得到的超純過氧化氫，避免了雜質離子對產品質量的影響，產品符合SEMI C12標準。
用本發明制備方法得到的超純過氧化氫，安全性好，質量穩定，適于工業化大規模生產。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步說明，但實施例并不限制本發明的保護范圍。
實施例11)溫度1～4℃，壓力0.10MPa的條件下，將料液溫度2～3℃的35％工業過氧化氫料液經預處理質量達到試劑級后，以3.8米/小時的空塔速度通過大孔吸附樹脂(漂來特公司MNm-220])，分析有機碳含量；2)溫度1～4℃，壓力0.10MPa的條件下，將步驟1得到的溫度2～3℃的料液，以3.8米/小時空塔速度，進入陽離子交換樹脂柱(漂來特公司SGC-650，柱高1米)離開陽離子樹脂交換柱后進入陰離子交換樹脂柱(漂來特公司SGA-550，柱高1米)，得到一段離子交換的料液依次進入陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，混合陰陽離子交換樹脂柱(混合陰陽離子交換柱中陰陽離子的體積比為1∶1，柱高1米)，得到二段離子交換的過氧化氫料液，進入中間槽；4)保持中間槽料液溫度10-15℃，將經中控分析合格后的二段離子交換料液用全氟磁力泵以0.03MPa的壓力壓入兩臺串聯的聚四氟乙烯膜過濾器(密科理公司，0.1μm規格)進行過濾，過濾后的過氧化氫進入產品槽，以2噸為一批次進行檢驗分析，確認質量符合SEMI C12指標后包裝；5)檢驗分析結果過氧化氫主體含量30.88％，有機碳含量5.429ppm，單個陽離子含量低于0.1ppb，單個陰離子含量低于30ppb，大于0.5μm的塵埃顆粒6個/毫升(見表1)。
實施例2溫度1～5℃，壓力0.10～0.14MPa的條件下，將料液溫度2～3℃的35％工業過氧化氫料液預處理質量達到試劑級后，以6.4米/小時的空塔速度通過大孔吸附樹脂，去除有機碳，與實施例1方法相同，得到超純過氧化氫產品，其中混合陰陽離子交換柱中陰陽離子的體積比為1∶1.2，柱高1米，檢驗分析結果過氧化氫主體含量31.09％，有機碳含量8.736ppm，單個陽離子含量低于0.1ppb，單個陰離子含量低于30ppb，大于0.5μm的塵埃顆粒8個/毫升(見表1)。
表1過氧化氫標準與分析結果
超純過氧化氫含量分析采用化分方法，有機碳采用TOC分析儀分析，陽離子采用ICP-MS分析，陰離子采用離子色譜分析，塵埃顆粒采用激光顆粒計數儀進行測定(見表2)。
表2測試儀器的名稱型號
權利要求
1.一種超純過氧化氫的制備方法，其特征在于試劑級的過氧化氫料液經過離子交換樹脂兩段離子交換，得到本發明的超純過氧化氫。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步驟在溫度1-15℃、壓力0.1-0.15MP的條件下，將30-35％工業過氧化氫經預處理達到試劑級的料液，以3.8-6.4米/小時空塔速度分別通過大孔吸附樹脂，離子交換樹脂兩段離子交換，以0.01-0.08MP的壓力進入膜過濾器過濾，收集目標產物超純過氧化氫。
3.根據權利要求1或2任一項所述的方法，其特征在于所說的離子交換樹脂兩段離子交換為過氧化氫料液分別通過陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，進行一段離子交換；再通過陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，混合陰陽離子交換柱，進行二段離子交換。
4.根據權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于所說的離子交換樹脂兩段離子交換中，陽離子樹脂交換柱，陰離子交換樹脂柱，混合陰陽離子交換柱的柱長為0.8-1.5米，長徑比為8-15米/米。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所說的混合陰陽離子交換柱中陰陽離子的體積比為1∶1-1∶2。
6.根據權利要求4或5任一項所述的方法，其特征在于所說離子交換樹脂選用H+型陽離子樹脂，OH-型陰離子樹脂。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所說的膜過濾器為0.1μm規格的氟材料膜過濾器。
8.根據權利要求2或7任一項所述的方法，其特征在于，所說的氟材料膜過濾器為二臺串聯過濾。
9.根據權利要求2、7、8任一項所述的方法，其特征在于，所說的氟材料膜過濾器的材質為聚四氟乙烯、聚氟乙烯中的一種。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所說的氟材料膜過濾器的材質為聚四氟乙烯。
全文摘要
本發明公開了一種超純過氧化氫的制備方法。本發明以工業過氧化氫為原料，先經過離子交換法或蒸餾法預處理，達到試劑級標準，再采用大孔吸附樹脂吸附去除有機碳，經離子交換樹脂柱兩段離子交換去除雜質離子，膜過濾器過濾去除塵埃顆粒的集成方法，獲得本發明的目標產物。用本發明制備方法得到的超純過氧化氫主體含量大于30％，有機碳含量低于20ppm，單個陽離子含量低于0.1ppb，單個陰離子含量低于30ppb，大于0.5μm的塵埃顆粒低于25個/毫升，符合SEMI C12標準。
文檔編號C01B15/00GK1919724SQ20061003021
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月18日 優先權日2006年8月18日
發明者沈麗萍, 湯慧, 吳家白, 惠紹樑, 顧松美 申請人:上海華誼微電子化學品有限公司