專利名稱：一種用于生產超凈高純鹽酸的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產超凈高純鹽酸的生產工藝。高純鹽酸主要適用于微電子工業制造大規模集成電路半導體器件行業中作為清洗之用。屬微電子化學試劑技術領域。
背景技術：
隨著半導體技術的迅速發展，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廣泛用于半導體、大規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，要求顆粒和雜質含量降低廣3個數量級，達到國際半導體設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級鹽酸為原料純化精制而成。精餾是工業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的超凈高純鹽酸對其中金屬雜質 ，顆粒大小含量和陰離子的要求十分苛刻，現有的精餾工藝已經無法滿足要求。中國專利CN1488750A公開了一種超純鹽酸的制備方法，以工業鹽酸為原料，以碳酸鹽調節PH值，加入脫水劑，進行回流反應，經精餾、蒸餾、膜過濾，得到符合國際半導體設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定控制產品質量，特別是產品中金屬離子含量以及顆粒雜質大小。
發明內容
本發明的目的在克服現有技術生產的高純鹽酸產品質量不穩定，不能滿足超大規模集成電路加工要求的不足，提供一種工藝連續性強、分離效果好、純度高、雜質含量低的超凈高純鹽酸的制備方法。為實現上述目的，本發明的技術方案是提供了一種用于生產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熱式的精餾設備中，其中所述精餾的設備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設定液面的± IOmm后，向所述鹽酸吸收器內的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內熱裝置開始對原料加熱；
第四步吸收，當原料被加熱蒸發生成氣態鹽酸與水蒸氣后，所述氣態鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內重新形成鹽酸溶液，此時再持續向精餾設備中添加所述原料，同時打開排渣閥；
第五步拼配，再將鹽酸吸收器內的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內進行拼配處理，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。優選的技術方案是，所述精餾工藝至少要經過一級精餾。進一步優選的技術方案是，所述精餾設備為內部電加熱式石英精餾設備。優選的技術方案還有，在所鹽酸吸收器內設有密度計或密度傳感器，依據密度的設定值1.18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設備中的流量。優選的技術方案還有，在所述混合罐內設有四氟聚乙烯內襯。優選的技術方案還有，所述的過濾器為一容器，在所述容器內鋪設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氮氣的壓力控制在小于0.1Mpa0優選的技術方案還有，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。優選的技術方案還有，所述分裝是將過濾后的鹽酸溶液裝入成品瓶內，將成品瓶內的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內墊的蓋子蓋上并擰緊，再用去離子水沖洗瓶口容器的外壁。優選的技術方案還有，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，將經過酸 泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經機械毛刷內外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質；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，調節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。優選的技術方案還有，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，放入周轉箱，然后將周轉箱放入烘箱中烘至少12小時，然后經檢驗合格后用于分裝成品鹽Ife溶液。本發明的優點和有益效果在于:與現有的技術相比，由于本發明采用的精餾、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，便于回收的優點。可以大大降低產品中金屬離子的含量。通過微孔過濾膜可以系統地、有效的脫除產品中包括有機大分子，細菌、病毒、陰離子雜質。本發明克服了其它制備鹽酸工藝的分離雜質困難、產品質量不穩定等缺點，有效的去除了工業級鹽酸中的有機碳、陰陽離子和顆粒雜質，制得的產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,質量符合國際半導體設備與材料組織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，質量穩定和連續生產等特點。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。本發明是一種用于生產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熱式的精餾設備中，其中所述精餾的設備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設定液面的±10mm后，向所述鹽酸吸收器內的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內熱裝置開始對原料加熱；
第四步吸收，當原料被加熱蒸發生成氣態鹽酸與水蒸氣后，所述氣態鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內重新形成鹽酸溶液，此時再持續向精餾設備中添加所述原料，同時打開排渣閥；
第五步拼配，再將鹽酸吸收器內的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內進行拼配處理，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。在本發明中，所述精餾工藝可以經過一級精餾。在本發明中，所述精餾設備為內部電加熱式石英精餾設備。在本發明中，在所鹽酸吸收器內設有密度計或密度傳感器，依據密度的設定值
1.18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設備中的流量。在本發明中，在所述混合罐內鋪設有四氟聚乙烯內襯。在本發明中，所述的過濾器為一容器，在所述容器內鋪設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氮氣的壓力控制在小于0.1Mpa0在本發明中，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。在本發明中，所述分裝是將過濾后的鹽酸溶液裝入成品瓶內，將成品瓶內的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內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，將經過酸泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經機械毛刷內外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質；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，調節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，放入周轉箱，然后將周轉箱放入烘箱中烘至少12小時，然后經檢驗合格后用于分裝成品鹽酸溶液。該超凈高純鹽酸產品性質名稱:鹽酸分子式:HCL 分子量:36.46 無色透明的氯化氫水溶液 ，在空氣中發煙，具有刺激性酸味；能與水相混溶，比重約1.18。產品用途酸性腐蝕劑.原料名稱、規格，理論消耗、計劃消耗。
原料名稱、規格、鹽酸36%，精制級。理論消耗、計劃消耗生產試劑級:理論消耗25%，計劃消耗28%。 生產高純級:理論消耗30%，計劃消耗32%。超凈高純鹽酸的生產工藝采用內熱電式蒸餾提純鹽酸，主要是除去固體顆粒和揮發性小的雜物，以及高沸點雜物，內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主體經塔柱冷凝器冷卻，HCL主體被水吸收后形成鹽酸。主要設備及工藝流程。主要設備 石英精餾設備一套。HCL吸收容器。成品接收混合罐(襯四氟)。過濾系統:見過濾分裝工藝規程
包裝容器清洗系統:見包裝容器清洗工藝規程。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%(由生產人員用密度計采用標準對比法自配)。精餾
在加熱器內注入經配制好的35%鹽酸，使其液面保持在設備液面± IOmm后即可通冷卻水，并開始通電生產。待正常出酸后，開始進料，控制其進料速度，應保持液面相對穩定，防止液面過低，造成減產或液面過高，造成氯化氫外逸影響產品得率。精餾過程中要每2小時記錄一次，保持出酸量穩定在每組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品的包裝容器清洗按《超凈高純試劑包裝容器清洗工藝規程》中的普通試劑產品容器清洗。超凈高純級產品的包裝容器清洗按《超凈高純試劑包裝容器清洗工藝規程》中的超凈高純試劑產品容器清洗。
過濾分裝過濾分裝試劑級產品按《超凈高純試劑過濾(分裝)生產工藝操作規程》中的普通試劑產品(過濾)分裝。過濾分裝超凈高純級產品按《超凈高純試劑過濾(分裝)生產工藝操作規程》中的超凈高純試劑產品過濾分裝。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之規定。
原料、中間產品、成品的危險性質及控制措施，生產中容易出現異常現象及處理意見。原料、中間產品、成品的危險性質不可與堿類、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，并保持操作環境的通風。生產中容易出現異常現象及處理意見。在生產過程中，防止鹽酸泄漏及停冷卻水。如遇停冷卻水,要立即停止生產。如遇鹽酸泄漏要及時修復,方能恢復生產。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境。生產過程中保持冷卻水的暢通，嚴禁斷水。整個設備不得碰撞，敲擊設備系統以免造成人為的不應有的損壞。環境溫度不得低于5°C，驟冷時設備不運轉管道設備內不得有氣液儲存。嚴防凍
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ο修理與更換設備部件，一定要清洗除去設備管上的污染物，使修理焊接截面清潔，排除設備管道系統內的有害氣體，方可開搶修復工作業，以免發生爆炸危險事故。“三廢”物質的狀況、處理意見。“三廢”物質主要是鹽酸殘液及氯化氫氣體，殘液收集后作刻料出售，氯化氫氣體生產過程中應盡量避免外逸。包裝規范、標志。包裝規范按GB/T—15346之規定:其中:內包裝形式: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之規定，注明“腐蝕性物品”貯存溫度不大于30°C，保質期一年。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提 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明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于生產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熱式的精餾設備中，其中所述精餾的設備通過管路與鹽酸吸收器連接，將原料添加到到設定液面的±10mm后，向所述鹽酸吸收器內的螺旋盤管中通入冷卻水，同時啟動內熱裝置開始對原料加熱； 第四步吸收，當原料被加熱蒸發生成氣態鹽酸與水蒸氣后，所述氣態鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內重新形成鹽酸溶液，此時再持續向精餾設備中添加所述原料，同時打開排渣閥； 第五步拼配，再將鹽酸吸收器內的鹽酸溶液抽到混合罐中，在混合罐內進行拼配處理，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.如權利要求I所述的用于生產超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述精餾工藝至少要經過一級精餾。
3.如權利要求I所述的用于生產超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述精餾設備為內部電加熱式石英精餾設備。
4.如權利要求I所述的用于生產超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，在所鹽酸吸收器內設有密度計或密度傳感器，依據密度的設定值I. 18g/ml，通過人工或自動地控制原料加入到精餾設備中的流量。
5.如權利要求I所述的用于生產超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，在所述混合罐內設有四氟聚乙烯內襯。
6.如權利要求I所述的用于生產超凈高純鹽酸的工藝，其特征在于，所述的過濾器為一容器，在所述容器內鋪設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氮氣的壓力控制在小于O. IMpa0
7.如權利要求6所述的用于生產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.如權利要求I所述的用于生產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，將成品瓶內的分裝量嚴格控制在所裝體積±2%，成品瓶內的鹽酸溶液被分裝好后，將裝好內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.如權利要求8所述的用于生產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，將經過酸泡的成品瓶，用自來水洗去酸液，再經機械毛刷內外刷洗，以除去肉眼可見機械雜質；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，調節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.如權利要求9所述的用于生產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，放入周轉箱，然后將周轉箱放入烘箱中烘至少`12小時，然后經檢驗合格后用于分裝成品鹽酸溶液。
全文摘要
本發明公開了一種用于生產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熱式的精餾設備中，并向鹽酸吸收器內通入冷卻水，同時啟動內熱裝置開始對原料加熱；吸收，當原料被加熱蒸發生成氣態鹽酸與水蒸氣后，氣態鹽酸與水蒸氣通過管路在鹽酸吸收器內重新形成鹽酸溶液，此時再持續向精餾設備中添加原料，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。該工藝是連續性強、提純度高、雜質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 優先權日2013年5月28日
發明者戈士勇 申請人:江陰潤瑪電子材料股份有限公司