一種超純無硼氨水的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超凈高純電子化學品技術領域，特別是涉及一種超純無硼氨水的制備方法。
【背景技術】
[0002]在半導體行業中，在純凈的半導體產品中摻入極微量的雜質元素，就會使產品的電阻率發生極大的變化。例如，在純硼中摻入百萬分之一的硼元素，其電阻率就會從214000Ω.cm—下子減小到0.4Ω.cm，也就是硼的導電能為提高了50多萬倍。由此可見，半導體行業對化學材料的純凈度要求極高。
[0003]超純氨水是半導體行業常用的八大超純化學材料之一，消耗量位居IC行業第三，主要用于硅晶片的擴散、腐蝕、清洗等工藝。芯片工藝中使用的超純化學品的純度和潔凈度對集成電路(IC)的成品率、電性能及可靠性有著十分重要的影響。
[0004]目前，國內生產廠商有采用間歇精餾法、膜過濾吸收法、樹脂過濾法等工藝制備高純氨水，這些方法在一定程度上存在工藝流程復雜，吸收時間較長，設備裝置較多等缺陷，所得到的氨水中雜質含量仍然較高，而且仍然不能有效去除氨水中的頑固雜質硼元素。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題是提供一種超純無硼氨水的制備方法，能夠有效解決現有高純氨水生產存在的上述問題，制備出產品純度較高的無硼氨水。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，包括依次且連續進行的如下步驟:
(1)汽化:利用壓縮機將液態氨從原料罐壓送至蒸發器內利用熱蒸汽蒸發成為氨氣；
(2)凈化過濾:將步驟(I)中汽化后的氨氣依次通過排水分離器和活性碳吸附器得到凈化后的氨氣；
(3)樹脂吸附:將步驟(2)中凈化過濾后的氨氣經過吸附樹脂吸附處理；
(4)多級吸收:將步驟(3)中樹脂吸附后的氨氣通過吸收塔，并用超純水進行多級吸收，形成超純氨水；
(5)除硼工藝:將步驟(4)得到的超純氨水通過多級硼特效樹脂除硼，得到無硼氨水；
(6)超濾:將步驟(5)中得到的無硼氨水進行超濾處理，得到所述超純無硼氨水。
[0007]在本發明一個較佳實施例中，所述制備方法還包括將多級吸收后的氨水先經過冷卻設備進行降溫、降壓處理，然后進行步驟(5)的除硼工藝;經所述冷卻設備處理后的氨水溫度小于20°C，壓力小于0.1MPa。
[0008]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(I)中，所述蒸發器為間壁換熱式降壓蒸發器，其內襯材質為PFA材質。
[0009]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(3)中，所述吸附樹脂為聚苯乙烯吸附樹脂，其孔徑為0.005?0.Ο?μπι。
[0010]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(4)中，所述無硼超純水的電阻率大于18MΩ.cm0
[0011]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(5)中，所述硼特效樹脂為2，3_二羥基-6-磺酸鈉接枝強堿性陰離子交換樹脂。
[0012]在本發明一個較佳實施例中，所述硼特效樹脂的設置級數為2?5級。
[0013]在本發明一個較佳實施例中，所述水氣分離器和吸收塔的內襯均為PFA材質，其中，所述吸收塔為單塔多級吸收塔。
[0014]在本發明一個較佳實施例中，所述超純無硼氨水中，大于等于0.5μπι顆粒濃度小于3p/ml，大于等于0.2μπι顆粒濃度小于30 p/ml，硼元素含量100PPT，單項金屬離子含量小于30ppto
[0015]本發明的有益效果是:本發明一種超純無硼氨水的制備方法，工藝流程簡單，容易實現，其通過硼特效樹脂進行多級除硼操作，有效去除氨水中的硼元素，且該制備方法所用設備少，易于操作，生產成本低，為無硼化學品的開發奠定了基礎。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明一種超純無硼氨水的制備方法的流程示意圖；
圖2是所示生產設備的連接示意圖；
附圖中各部件的標記如下:I.原料罐，2.蒸發器，3.熱水罐，4.排水分離器，5.活性炭吸附器，6.過濾器，7.吸收塔，8.除硼槽，9.冷凝器，10.循環冷凝器，11.超濾裝置，12.存儲罐。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0018]請參閱圖1和圖2，本發明實施例包括:
本發明一種超純無硼氨水的制備方法，包括依次且連續進行的如下步驟:
(1)汽化:以工業液氨為原料，利用壓縮機將液態氨從原料罐I內壓送至蒸發器2內，該蒸發器為含有蛇形換熱管的間壁換熱式降壓蒸發器，其內襯材質為PFA，其通過熱水循環系統與熱水罐3連通，并將熱水罐3內的熱蒸汽通入蒸發器的換熱管內作為熱源，使液氨蒸發為氨氣；
(2)凈化過濾:經步驟(I)中氣化后的氨氣通過與蒸發器2連通的排水分離器4分離去除水分和油分，然后再通入活性碳吸附器5，去除顆粒性雜質、色素等；
(3)樹脂吸附:將步驟(2)中凈化過濾后的氨氣通過填裝有吸附樹脂的過濾器6進行吸附處理，以去除氨氣中的金屬離子和有機雜質，得到凈化后的氨氣;其中，所述吸附樹脂為聚苯乙烯吸附樹脂，其孔徑為0.005?0.Ο?μπι；
(4)多級吸收:將步驟(3)中水氣分離后的氨氣通過吸收塔7，并用電阻率大于18ΜΩ.cm的超純水進行多級吸收，形成無硼氨水;其中，該吸收塔7為PFA內襯的單塔多級吸收塔；
(5)降溫、降壓處理:將多級吸收后的氨水先經過冷凝器9和循環冷凝器10進行降溫、降壓處理，形成溫度小于20°C，壓力小于0.1MPa的氨水；
(7)除硼工藝:將步驟(5)中降溫、降壓處理后的超純氨水依次通過2多級硼特效樹脂除硼，該兩級特效樹脂均為2，3-二羥基-6-磺酸鈉接枝強堿性陰離子交換樹脂，具體除硼方法為:將超純氨水引入硼特效樹脂，室溫恒溫攪拌20?60min，使樹脂充分吸附自來水體中的硼酸，經上述除硼后的氨水再次引入另一個硼特效樹脂，重復上述攪拌工作，使樹脂充分吸附自來水體中的硼酸，實現對自來水體除硼的目的，同時將吸附后的二級硼特效樹脂進行解析，該過程可以除去自來水中全部的硼元素；
(8)超濾:將步驟(7)中得到的無硼氨水進行超濾處理，并存入存儲罐13內，得到所述超純無硼氨水。
[0019]實施例2
與實施例1的區別在于，除硼工藝中，硼特效樹脂的設置基數為5，即重復5次相同的除硼過程，得到所述超純無硼氨水。
[0020]上述方法得到的超純無硼氨水中，大于等于0.5μπι顆粒濃度小于3p/ml，大于等于
0.2μηι顆粒濃度小于30 p/ml，硼元素含量100ΡΡΤ，單項金屬離子含量小于30ppt，實測小于20ppto
[0021]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，包括依次且連續進行的如下步驟: (1)汽化:利用壓縮機將液態氨從原料罐壓送至蒸發器內利用熱蒸汽蒸發成為氨氣； (2)凈化過濾:將步驟(I)中汽化后的氨氣依次通過排水分離器和活性碳吸附器得到凈化后的氨氣； (3)樹脂吸附:將步驟(2)中凈化過濾后的氨氣經過吸附樹脂吸附處理； (4)多級吸收:將步驟(3)中樹脂吸附后的氨氣通過吸收塔，并用超純水進行多級吸收，形成超純氨水； (5)除硼工藝:將步驟(4)得到的超純氨水通過多級硼特效樹脂除硼，得到無硼氨水； (6)超濾:將步驟(5)中得到的無硼氨水進行超濾處理，得到所述超純無硼氨水。2.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括將多級吸收后的氨水先經過冷卻設備進行降溫、降壓處理，然后進行步驟(5)的除硼工藝；經所述冷卻設備處理后的氨水溫度小于20°C，壓力小于0.1MPa。3.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述蒸發器為間壁換熱式降壓蒸發器，其內襯材質為PFA材質。4.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述吸附樹脂為聚苯乙烯吸附樹脂，其孔徑為0.005?0.Ο?μπι。5.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述無硼超純水的電阻率大于18ΜΩ.cm。6.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述硼特效樹脂為2，3-二羥基-6-磺酸鈉接枝強堿性陰離子交換樹脂。7.根據權利要求5所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述硼特效樹脂的設置級數為2?5級。8.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述水氣分離器和吸收塔的內襯均為PFA材質，其中，所述吸收塔為單塔多級吸收塔。9.根據權利要求1所述的超純無硼氨水的制備方法，其特征在于，所述超純無硼氨水中，大于等于0.5μπι顆粒濃度小于3p/ml，大于等于0.2μπι顆粒濃度小于30 p/ml，硼元素含量100PPT，單項金屬離子含量小于30ppt。
【專利摘要】本發明公開了一種超純無硼氨水的制備方法，包括依次且連續進行的如下步驟：（1）汽化；（2）凈化過濾；（3）樹脂吸附；（4）多級吸收；（5）除硼工藝；（6）超濾。上述方法所得的超純無硼氨水中，大于等于0.5μm顆粒濃度小于3p/ml，大于等于0.2μm顆粒濃度小于30？p/ml，硼元素含量100PPT，單項金屬離子含量小于30ppt，實測小于20ppt。本發明一種超純無硼氨水的制備方法，工藝流程簡單，容易實現，其通過硼特效樹脂進行多級除硼操作，有效去除氨水中的硼元素，且該制備方法所用設備少，易于操作，生產成本低，為無硼化學品的開發奠定了基礎。
【IPC分類】C01C1/02
【公開號】CN105621453
【申請號】CN201610096593
【發明人】張海, 吳國新, 曹文明
【申請人】江蘇達諾爾科技股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年4月7日