一种提纯电子气体的方法与流程

本发明属于有机气体纯化，具体涉及一种提纯电子气体的方法。

背景技术：

1、电子级1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(hfc-236fa)，在半导体工业中是新一代等离子刻蚀用气体，主要用于先进制程中3d nand刻蚀工艺，电子级1,1,1,3,3,3-六氟丙烷可以实现刻蚀工艺中高深宽比，与传统刻蚀气体八氟环丁烷、四氟化碳、六氟丁二烯、氟甲烷等含氟类电子气体相比，其深宽比可达到20并具有更好的刻蚀图案垂直度。美国专利us 5395997和us 5414165公开1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的制备过程中不可避免的会产生氟碳烃杂质，例如1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯。这些氟碳烃杂质在半导体生产中会直接影响深宽比与刻蚀图案的垂直度，其中1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯通常会与1,1,1,3,3,3-六氟丙烷形成共沸物，经过精馏手段难以将1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯脱除。美国专利us 6274779b1和中国专利cn101356144a公开在紫外光存在条件下1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯和氯气发生加成反应，从而破坏原有的共沸状态，进而通过精馏方式使1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的纯度得以提升。此外，美国专利us 7161049b2还公开使用双金属催化剂在较高的温度下对1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯进行加氢及氟化反应提升1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的纯度。上述两种纯化方式需要的反应条件较为苛刻，并需要引入其他反应物质，最重要的是经化学转化后的产品纯度为4n5，仍然不能满足3d nand刻蚀工艺使用需求(卤代烃杂质含量小于5ppm)。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种提纯电子气体的方法，经本发明提供的提纯方法得到的纯化电子气体具有较高的纯度，能够满足3d nand刻蚀工艺使用需求。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提纯电子气体的方法，包括以下步骤：

3、利用改性吸附剂对电子气体进行吸附，得到纯化的电子气体；所述改性吸附剂包括改性炭材料或改性分子筛；

4、所述改性炭材料按照方法1或方法2进行改性，所述改性分子筛按照方法3进行改性；

5、方法1：在保护气氛下对炭材料进行第一热处理；

6、方法2：在保护气和弱氧化气体的混合气氛下将炭材料进行第二热处理；所述弱氧化剂为水蒸气和/或二氧化碳，弱氧化气体与保护气的体积比为1:10～100；

7、方法3：将分子筛浸泡改性溶液后在保护气氛下进行烘干、焙烧。

8、优选的，所述第一热处理的温度为700～1200℃，保温时间为1～10h。

9、优选的，当所述弱氧化气体为水蒸气和二氧化碳时，所述二氧化碳和水蒸气的体积比为0.1～10:1；

10、所述第二热处理的温度为700～1200℃，保温时间为1～10h。

11、优选的，所述改性溶液包括酸溶液、无机碱溶液或有机碱溶液；

12、所述酸溶液为硝酸溶液、硫酸溶液或盐酸溶液，所述酸溶液中h+的摩尔浓度为5～14mol/l；

13、所述无机碱溶液为naoh溶液、koh溶液或lioh溶液，所述无机碱溶液中oh-的摩尔浓度为0.01～1mol/l；

14、所述有机碱溶液为四丙基氢氧化铵溶液、四乙基氢氧化铵溶液、乙二胺溶液或正丁胺溶液，所述有机碱溶液中oh-的摩尔浓度为0.02～0.50mol/l。

15、优选的，所述浸泡的温度为25～200℃，时间为10～20h；

16、所述分子筛和改性溶液的固液比为1:1～20。

17、优选的，所述焙烧的温度为500～700℃，压力为0～0.1mpa，保温时间为6～24h。

18、优选的，所述炭材料为树脂基炭、椰壳炭、竹炭、煤炭或木炭；

19、所述分子筛为zsm-5分子筛、s-1分子筛、y分子筛、13x分子筛、beta分子筛、mcm-22分子筛、ts-1分子筛、ti-mww分子筛或5a分子筛。

20、优选的，所述吸附前还包括：利用氮气对所述改性吸附剂进行吹扫后进行抽真空处理；

21、所述吹扫的温度为200～500℃，时间为2～10h；

22、所述吹扫用氮气的流量为100～1000ml/min；

23、所述抽真空的时间为1～5h。

24、优选的，所述电子气体包括1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、八氟环丁烷、六氟丁二烯或氟甲烷；

25、所述吸附的质量空速为0.1～2h-1。

26、优选的，所述吸附用装置包括原料瓶1，与所述原料瓶1并联的氮气瓶2，分别与所述原料瓶1和氮气瓶2串联的吸附柱8，所述吸附柱8的出口与真空泵13连通。

27、本发明提供了一种提纯电子气体的方法，包括以下步骤：利用改性吸附剂对电子气体进行吸附，得到纯化的电子气体；所述改性吸附剂包括改性炭材料或改性分子筛；所述改性炭材料按照方法1或方法2进行改性，所述改性分子筛按照方法3进行改性；方法1：在保护气氛下对炭材料进行第一热处理；方法2：在保护气和弱氧化气体的混合气氛下将炭材料进行第二热处理；所述弱氧化剂为水蒸气和/或二氧化碳，弱氧化气体与保护气的体积比为1:10～100；方法3：将分子筛浸泡改性溶液后在保护气氛下进行烘干、焙烧。在本发明中，所述改性吸附剂具有较高的比表面和孔容，从而提高了改性吸附剂对电子气体中杂质例如1,1,1,3,3-五氟-2-氯丙烯的吸附深度和容量，进而提高了电子气体的纯度。

技术特征：

1.一种提纯电子气体的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为700～1200℃，保温时间为1～10h。

3.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，当所述弱氧化气体为水蒸气和二氧化碳时，所述二氧化碳和水蒸气的体积比为0.1～10:1；

4.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述改性溶液包括酸溶液、无机碱溶液或有机碱溶液；

5.根据权利要求1或4所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述浸泡的温度为25～200℃，时间为10～20h；

6.根据权利要求5所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述焙烧的温度为500～700℃，压力为0～0.1mpa，保温时间为6～24h。

7.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述炭材料为树脂基炭、椰壳炭、竹炭、煤炭或木炭；

8.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述吸附前还包括：利用氮气对所述改性吸附剂进行吹扫后进行抽真空处理；

9.根据权利要求1所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述电子气体包括1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、八氟环丁烷、六氟丁二烯或氟甲烷；

10.根据权利要求1或9所述提纯电子气体的方法，其特征在于，所述吸附用装置包括原料瓶(1)，与所述原料瓶(1)并联的氮气瓶(2)，分别与所述原料瓶(1)和氮气瓶(2)串联的吸附柱(8)，所述吸附柱(8)的出口与真空泵(13)连通。

技术总结
本发明属于有机气体纯化技术领域，具体涉及一种提纯电子气体的方法。本发明提供的提纯电子气体的方法，包括以下步骤：利用改性吸附剂对电子气体进行吸附，得到纯化的电子气体；改性吸附剂包括改性炭材料或改性分子筛；改性炭材料按照方法1或方法2进行改性，改性分子筛按照方法3进行改性；方法1：在保护气氛下对炭材料进行第一热处理；方法2：在保护气和弱氧化气体的混合气氛下将炭材料进行第二热处理；所述弱氧化剂为水蒸气和/或二氧化碳，弱氧化气体与保护气的体积比为1:10～100；方法3：将分子筛浸泡改性溶液后在保护气氛下进行烘干、焙烧。改性吸附剂对电子气体中杂质具有较高的吸附深度和容量，从而提高了电子气体的纯度。

技术研发人员：任少科,祝全仁,高天龙,董涛,赵鹏德,刘志韬,王刚,方建朝,李子宽
受保护的技术使用者：中昊光明化工研究设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8