一種ppt級超純氨水的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超凈高純電子化學品技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種ΡΡΤ級超純氨水的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導體行業(yè)中，在純凈的半導體產(chǎn)品中摻入極微量的雜質(zhì)元素，就會使產(chǎn)品的 電阻率發(fā)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214000 Ω · 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(yè)對化學材料的純凈度要求極高。
[0003]超純氨水是半導體行業(yè)常用的八大超純化學材料之一，消耗量位居1C行業(yè)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(1C)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(nèi)生產(chǎn)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(fù)雜，吸收時間較長，設(shè)備裝置較多等缺陷， 所得到的氨水中雜質(zhì)含量仍然較高，而且仍然不能有效去除氨水中的頑固雜質(zhì)硼元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種PPT級超純氨水的制備方法，能夠有效解 決現(xiàn)有高純氨水生產(chǎn)存在的上述問題，制備出產(chǎn)品純度較高的氨水。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種PPT級超純氨水的 制備方法，包括依次且連續(xù)進行的如下步驟： (1) 汽化:利用壓縮機將液態(tài)氨從原料罐壓送至蒸發(fā)器內(nèi)利用熱蒸汽蒸發(fā)成為氨氣； (2) 凈化過濾:將步驟(1)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(jīng)過吸附樹脂吸附除油處理； (4) 洗滌:將經(jīng)步驟(3)中樹脂吸附后的氨氣用去超純水和飽和氨水洗滌除雜； (5) 水氣分離:將步驟(4)中洗滌除雜后的氨氣用水氣分離器分離成水氣和氨氣； (6) 多級吸收:將步驟(5)中水氣分離后的氨氣通過吸收塔，并用超純水進行多級吸收， 形成氨水； (7) 超濾:將步驟(6)中得到的氨水進行超濾處理，得到所述PPT級超純氨水。
[0007] 在本發(fā)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(jīng)過冷 卻設(shè)備進行降溫、降壓處理，然后進行步驟(7)的超濾處理;經(jīng)所述冷卻設(shè)備處理后的氨水 溫度小于20°C，壓力小于0· IMPa。
[0008] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（1)中，所述蒸發(fā)器為間壁換熱式降壓蒸發(fā) 器，其內(nèi)襯材質(zhì)為PFA材質(zhì)。
[0009] 在本發(fā)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。
[0010] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述吸附樹脂的孔徑為0.005~Ο.ΟΙμπι。
[0011] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（6)中，所述超純水的電阻率大于18.2Μ Ω · cm〇
[0012] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述超純水為無硼超純水。
[0013] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述水氣分離器和吸收塔的內(nèi)襯均為PFA材質(zhì)，其 中，所述吸收塔為單塔多級吸收塔。
[0014] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述PPT級超純氨水中，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，單項金屬離子含量小于30ppt。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種PPT級超純氨水的制備方法，工藝流程簡單，容 易實現(xiàn)，其先通過合理的除雜工藝，得到純凈的氨氣，再通過超純水多級吸收得到ppt級超 純氨水，且該制備方法所用設(shè)備少，易于操作，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明一種PPT級超純氨水的制備方法的流程示意圖； 圖2是所示生產(chǎn)設(shè)備的連接示意圖； 附圖中各部件的標記如下：1.原料罐，2.蒸發(fā)器，3.熱水罐，4.排水分離器，5.活性炭吸 附器，6.過濾器，7 .洗滌塔，8.第一冷凝器，9.水氣分離器，10.吸收塔，11.第二冷凝器，12. 循環(huán)冷凝器，13.存儲罐。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)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(fā)明實施例包括： 本發(fā)明一種PPT級超純氨水的制備方法，包括依次且連續(xù)進行的如下步驟： (1) 汽化：以工業(yè)液氨為原料，利用壓縮機將液態(tài)氨從原料罐1內(nèi)壓送至蒸發(fā)器2內(nèi)，該 蒸發(fā)器為含有蛇形換熱管的間壁換熱式降壓蒸發(fā)器，其內(nèi)襯材質(zhì)為PFA，其通過熱水循環(huán)系 統(tǒng)與熱水罐3連通，并將熱水罐3內(nèi)的熱蒸汽通入蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)作為熱源，使液氨蒸發(fā) 為氨氣； (2) 凈化過濾:經(jīng)步驟(1)中氣化后的氨氣通過與蒸發(fā)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(zhì)、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 附除油處理，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) 洗滌:將經(jīng)步驟(3)中樹脂吸附后的氨氣通入洗滌塔7內(nèi)用超純水和飽和氨水洗滌， 以進一步去除雜質(zhì)粒子，并形成質(zhì)量濃度為20~25%的氨水;該洗滌塔內(nèi)襯為PFA材質(zhì)，并與 第一冷凝器8連通，用于對氨氣進行冷凝降壓處理； (5) 水氣分離:將步驟(4)中洗滌除雜后的氨水用內(nèi)襯為PFA材質(zhì)的水氣分離器9分離成 水氣和氨氣； (6) 多級吸收:將步驟(5)中水氣分離后的氨氣通過吸收塔10,并用電阻率大于18.2M Ω · cm的超純水進行多級吸收，形成氨水;其中，該吸收塔10為PFA內(nèi)襯的單塔多級吸收塔； (7) 降溫、降壓處理:將多級吸收后的氨水先經(jīng)過第二冷凝器11和循環(huán)冷凝器12進行降 溫、降壓處理，形成溫度小于20°C，壓力小于O.IMPa的氨水； (8) 超濾:將步驟(6)中得到的氨水進行超濾處理，并存入存儲罐13內(nèi)，得到所述超純氨 水，該超純氨水中，大于等于〇. 5μηι顆粒濃度小于3p/ml，大于等于0.2μηι顆粒濃度小于30 p/ ml，單項金屬離子含量小于30ppt，實測小于20ppt。
[0019] 實施例2 與實施例1的區(qū)別在于，所述超純水為無硼超純水。該無硼超純水的制備方法為:在現(xiàn) 有超純水的基礎(chǔ)上，通過除硼工藝進行除硼;所述除硼工藝包括多元醇絡(luò)合反滲透除硼和 兩級硼特效樹脂除硼。
[0020] 其中，多元醇絡(luò)合反滲透除硼的具體方法為：向自來水中加入稀鹽酸，調(diào)節(jié)其pH值 為3~6.5,然后向每升自來水中加入1~lOppm的多元醇(包括D-山梨醇、甘露醇、D-果糖和 木糖醇中的至少一種），攪拌均勻后，多元醇與自來水中的硼酸形成大分子的絡(luò)合物，然后 再將該含有大分子絡(luò)合物的自來水以一定的壓力引入反滲透裝置，去除大分子絡(luò)合物，從 而實現(xiàn)去除硼元素的目的，該方法硼酸的去除率為80%。
[0021 ]兩級硼特效樹脂除硼，具體方法為:將經(jīng)多元醇絡(luò)合反滲透除硼后的自來水引入 一級硼特效樹脂，為沒食子酸接枝強酸性陰離子交換樹脂，恒溫攪拌20~60min，使樹脂充 分吸附自來水中的硼酸，實現(xiàn)對自來水體除硼的目的，同時將吸附后的一級硼特效樹脂進 行解析，該過程可以除去自來水中95%以上的硼元素;然后加入稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)自來水 的pH值為8.5~9.5，再引入二級硼特效樹脂，為2，3-二羥基-6-磺酸鈉接枝強堿性陰離子交 換樹脂，恒溫攪拌20~60min，使樹脂充分吸附自來水體中的硼酸，實現(xiàn)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。
[0022]上述超純氨水檢測所得結(jié)果如下表：

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說 明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種PPT級超純氨水的制備方法，其特征在于，包括依次且連續(xù)進行的如下步驟： (1) 汽化:利用壓縮機將液態(tài)氨從原料罐壓送至蒸發(fā)器內(nèi)利用熱蒸汽蒸發(fā)成為氨氣； (2) 凈化過濾:將步驟(1)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(jīng)過吸附樹脂吸附除油處理； (4) 洗滌:將經(jīng)步驟(3)中樹脂吸附后的氨氣用超純水和飽和氨水洗滌除雜； (5) 水氣分離:將步驟(4)中洗滌除雜后的氨氣用水氣分離器分離成水氣和氨氣； (6) 多級吸收:將步驟(5)中水氣分離后的氨氣通過吸收塔，并用超純水進行多級吸收， 形成氨水； (7) 超濾:將步驟(6)中得到的氨水進行超濾處理，得到所述ΡΡΤ級超純氨水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，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(jīng)過冷卻設(shè)備進行降溫、降壓處理，然后進行步驟(7)的超濾處理;經(jīng)所 述冷卻設(shè)備處理后的氨水溫度小于20°C，壓力小于O.IMPa。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟（1)中，所述蒸發(fā) 器為間壁換熱式降壓蒸發(fā)器，其內(nèi)襯材質(zhì)為PFA材質(zhì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，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。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述吸附樹脂的孔徑為 0 · 005 ~0 · Ο?μπ?ο6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中，所述超純 水的電阻率大于18.2ΜΩ ·〇ιι〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述超純水為無硼超純 水。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述水氣分離器和吸收塔 的內(nèi)襯均為PFA材質(zhì)，其中，所述吸收塔為單塔多級吸收塔。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超純氨水的制備方法，其特征在于，所述ΡΡΤ級超純氨水中，大 于等于0.5μηι顆粒濃度小于3p/ml，大于等于0.2μηι顆粒濃度小于30 p/ml，單項金屬離子含 量小于30ppt。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PPT級超純氨水的制備方法，包括依次且連續(xù)進行的如下步驟：（1）汽化；（2）凈化過濾；（3）樹脂吸附；（4）洗滌；（5）水氣分離；（6）多級吸收；（7）超濾。上述方法所得的超純氨水中，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，單項金屬離子含量小于30ppt，實測小于20ppt。本發(fā)明一種PPT級超純氨水的制備方法，工藝流程簡單，容易實現(xiàn)，其先通過合理的除雜工藝，得到純凈的氨氣，再通過超純水多級吸收得到ppt級超純氨水，且該制備方法所用設(shè)備少，易于操作，生產(chǎn)成本低。
【IPC分類】C01C1/02
【公開號】CN105523570
【申請?zhí)枴緾N201610086184
【發(fā)明人】曹文明, 吳國新, 張海
【申請人】江蘇達諾爾科技股份有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年2月16日