氟纯化的方法技术

本发明专利技术涉及氟纯化的方法。元素氟通常是由KF在氟化氢中的一种溶液以电化学方式制造的并且包含变化量值的处于固体形式的夹带的电解质盐作为杂质。本发明专利技术涉及一种用于纯化此类不纯的元素氟的方法，是通过与液体氟化氢相接触或者通过将原料氟鼓入穿过液体氟化氢。在这个纯化步骤之后，通过吸附来、使其冷凝或二者来去除任何夹带的氟化氢。在穿过一个具有非常小孔的过滤器之后，纯化过的氟尤其适合于半导体工业，在半导体、TFT和太阳能电池的制造中作为蚀刻气体或作为室清洁气体，或者用于制造微机电系统。

Purification of fluorine

The present invention relates to the method of fluorine purification. Elemental fluorine is usually made by an electrochemical solution of KF in a solution of hydrogen fluoride and contains varying amounts of solid entrained electrolyte salts as impurities. The present invention relates to a method for purifying such impure elemental fluorine by contacting with liquid hydrogen fluoride or by blowing raw fluorine into liquid hydrogen fluoride. After this purification step, the hydrogen fluoride is removed by adsorption, condensation, or the two. In a very small hole through the filter, the purified fluoride is especially suitable for the semiconductor industry, in the manufacture of semiconductor, TFT and solar cell as an etching gas or gas as a clean room, or for the manufacture of micro electro mechanical system.

【技术实现步骤摘要】
氟纯化的方法本申请是申请日为2011年8月3日，申请号为201180042028.6，专利技术名称为“氟纯化的方法”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术要求2010年8月5日提交的EP专利申请号10172034.0的权益，为所有目的将该申请的全部内容通过引用结合在此，本专利技术涉及一种用于制造纯化的元素氟的方法。元素氟(F2)除其他之外还在半导体、微机电器件、太阳能电池、TFT(薄膜晶体管)的制造中用作蚀刻剂或掺杂剂，作为用于清洁其中使用的这些室的试剂；用于制造氟化的有机化合物，例如用于制造氟化的碳酸亚乙酯和氟化的碳酸亚丙酯(它们是用于Li离子电池的溶剂)；以及用于制造IF5和SF6。它还用于处理塑料材料的表面，例如用于燃料储箱的内表面、外表面或二者的氟化。氟的另一个应用领域是对聚合物制成的部件进行表面氟化以提供一个最终处理的表面。US3,989,808披露了使用氟镍酸钾络合物对原料氟进行纯化。E.Jacob和K.O.Christe在J.FluorineChem[氟化学期刊]10(1977)第169页至172页披露了70至63K的逐阱蒸馏，结合一种通过加入SbF5来除氧的处理。氟通常是通过氟化氢(HF)在熔融/溶解的氟化物盐的存在下的电解而制造的；尤其是应用化学式为大约KF·(1.8-2.3)HF的HF与KF的加合物作为电解质盐。已观察到由此类熔融/溶解的电解质盐以电解生产的F2包含该电解质盐的颗粒，它们以晶体或糊状形式夹带在离开在其中进行电解的这个槽的F2流中。一般不希望应用包含此类颗粒的氟，例如在以上提及的
中。尤其是对于半导体工业中的应用而言，使用的试剂必须具有高纯度。在用来对产生的氟进行增压的压缩机的潜在损害以及在F2的制造、储存和输送中使用的管线、储箱和器具中的腐蚀问题的意义上，此类颗粒也是普遍不希望的。本专利技术的目的是提供一种用于制造纯化的氟的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种制造尤其适合应用于半导体行业中的纯化的氟的方法。这些目的以及其他目的从以下说明中是清楚的并且这些权利要求通过本专利技术来实现。因此，本专利技术的方法涉及一种用于制造纯化的氟的方法，该方法包括：一个纯化处理，其中使包含固体杂质的氟经受一个去除固体的处理，其中该去除固体的处理包括至少一个使该氟与氟化氢相接触的步骤；以及一个随后的纯化处理，该处理包括至少一个在与液体氟化氢相接触之后从该氟中去除氟化氢的步骤。另外，可以使该氟经受至少一个使它与一种用于HF的固体吸附剂相接触的步骤，并且可以另外使它经受至少一个将它穿过一个颗粒过滤器的步骤。可以使该氟在以上提及的去除固体的处理和净化处理之前和/或之后穿过一个颗粒过滤器。在本专利技术的框架下，术语“固体”和“颗粒”是可互换的。可以使F2与工业级HF相接触。若希望的话，可以应用纯化过的HF。用来从磷化合物、含硫化合物、砷化合物、金属、烃类以及水中纯化氟化氢的方法是所熟知的。参见例如US专利5,362,469以及US专利5,585,085。根据US专利5,362,469，通过使液化的氟化氢与氟化锂和元素氟相接触来从HF中去除水、砷化合物、硼化合物、磷化合物和硫化合物以及碳化合物和金属化合物。然后将氟化氢蒸馏以提供纯的氟化氢。根据US专利5,585,085，通过使氟化氢与元素氟相接触并随后蒸馏来从氟化氢中去除水和烃类。优选地可以使该氟与一种纯化的氟化氢相接触，该氟化氢基本上至少不含磷化合物、硫化合物以及砷化合物。氟化氢可以根据US专利5,362,469的方法来纯化并且将具有小于1ppm的水含量。本专利技术的方法优选地应用于通过溶解在氟化氢中的KF(例如具有化学式KF·(1.8-2.3)HF的加合物，尤其是KF·2HF的熔体(或其在HF中的溶液))的电解所生产的氟。术语“固体杂质”优选是指在通过电解工艺所制造的氟中存在的那些杂质；优选地，这些固体杂质主要由KF与HF的加成产物(大致具有化学式KF·(1.8-2.3)HF)的颗粒组成。因此，在一个步骤中，使原料氟以气态形式与液体HF相接触。可以使该氟以任何常规方式与该液体氟化氢相接触。术语“原料氟”是指在进入用液体HF进行的处理步骤之前的氟。通常，进行一个这样的步骤是足够的。但若希望的话，可以将氟与液体HF之间的接触进行2次或甚至更频繁。为了使含有颗粒的原料氟与液体HF相接触，例如可以将原料氟以小气泡形式引入液体氟化氢中，例如通过使其穿过浸没于一个容器中所含的液体HF之中的一条管线或管道。通过使氟穿过一种由蒙乃尔合金金属或镍制成的玻璃料而进入液体HF中可以提供氟在HF中的良好分散。通过搅拌这些反应物和/或以其他方式提供氟与HF之间的改进的接触(例如通过填料，像拉西环)来改善氟与HF之间的接触。在原料氟与液体HF的接触过程中，夹带在原料氟中的颗粒以及甚至一些HF被该液体HF截留。处理过的F2的离开该容器并经受一个进一步纯化。如上所述的与原料氟接触的液体HF具有低的温度并且因此具有低的蒸汽压力。液体HF在与氟的纯化接触过程中的温度是等于或高于该HF在该容器或气体洗涤器中的对应压力下的熔点。优选地，它是等于或高于-83℃，更优选地它是等于或高于-82℃。它优选是等于或小于-40℃。该液体HF的温度优选是在-60℃与-82℃之间的范围内。可以通过将一种适当冷却的液体提供至热交换器的冷却机来冷却该HF以将该HF保持在所希望的低温下。在一个优选实施方案中，将该容器中的液体HF借助于液体N2间接地冷却，该液体N2在从液态变为气态时提供了所希望的冷却效果。使气泡形式的F2与一个容器中的液体HF相接触具有不必要连续泵送HF的优点。容器中的液体HF的液面趋于增加，因为夹带的HF和固体从原料氟中被吸收。因此，间歇式地或连续地从该容器中抽出某一量值的含有溶解的电解质盐的HF。将所抽出的液体优选地通过蒸馏而再生以得到不含有溶解的电解质盐的HF；替代地，可以将抽出的液体进料到这些电解槽中。这个替代方案非常适合于小的以及中等的氟生产能力的氟生产设备，例如100kgF2/年到100吨F2/年，例如用于半导体应用中在现在生产氟、用于制造MEMS、光伏电池和用于与这些应用相关的室清洁的设备。在一个替代实施方案中还可以使原料氟与一个液体氟化氢流相接触。若希望的话，可以使气态氟与HF以一种逆流模式相接触。在这个实施方案的一个优选模式中，使液体HF与该氟在一个喷射气体洗涤器中相接触。在该喷射气体洗涤器中，优选地将液体HF以液体形式引入该气体洗涤器的上部；将它以小液体颗粒的形式喷雾到待纯化的F2气体流中。在该气体洗涤器的底部收集该液体HF并优选地通过一个冷却器使其循环。如上所述的与原料氟接触的液体HF具有低的温度并且因此具有低的蒸汽压力。同样在这个实施方案中，液体HF在与氟的纯化接触过程中的温度是等于或高于该HF在该容器或气体洗涤器中的对应压力下的熔点。优选地，它是等于或高于-83℃，更优选地它是等于或高于-82℃。它优选是等于或小于-40℃。该液体HF的温度优选是在-60℃与-82℃之间的范围内。可以通过将一种适当冷却的液体提供至热交换器的冷却机来冷却该HF以将该HF保持在所希望的低温下。在一个优选实施方案中，将该HF借助于液体N2间接地冷却，该液体N2在从液态变为气态时提供了所希望的冷却效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体、微机电系统、TFT(平板显示器)或太阳能电池的方法，该方法包括用于制造纯化的氟的过程和用纯化的氟蚀刻物件的步骤；或一种用于制造半导体、微机电系统、TFT(平板显示器)或太阳能电池的方法，该方法包括用于制造纯化的氟的过程和在沉积室中于物件上沉积层的步骤，其中沉积物至少形成在该沉积室内部的一部分上，以及使该沉积室与纯化的氟相接触，以去除该沉积室内部的至少一部分该沉积物；其中，在所述用于制造纯化的氟的过程中，使包含固体杂质的氟经受去除固体的处理，其中该去除固体的处理包括至少一个使该氟与液体氟化氢相接触的步骤，并且其中使该氟随后经受纯化处理，该纯化处理包括至少一个在与液体氟化氢相接触之后从该氟中去除氟化氢的步骤，其中在用液体HF进行处理之后使该氟经受将它与用于HF的吸附剂相接触的步骤，以及随后的至少一个使该氟穿过颗粒过滤器以去除夹带固体的步骤；其中该用于HF的吸附剂是氟化钠，其中连续地或间歇地将该液体HF的至少一部分从该去除固体的处理中抽出，并且其中将抽出的HF引入一个或更多个电解槽中用于F2的生产，并且抽出的HF是不含水的并含有夹带的KF与HF的加合物。

【技术特征摘要】
2010.08.05 EP 10172034.01.一种用于制造半导体、微机电系统、TFT(平板显示器)或太阳能电池的方法，该方法包括用于制造纯化的氟的过程和用纯化的氟蚀刻物件的步骤；或一种用于制造半导体、微机电系统、TFT(平板显示器)或太阳能电池的方法，该方法包括用于制造纯化的氟的过程和在沉积室中于物件上沉积层的步骤，其中沉积物至少形成在该沉积室内部的一部分上，以及使该沉积室与纯化的氟相接触，以去除该沉积室内部的至少一部分该沉积物；其中，在所述用于制造纯化的氟的过程中，使包含固体杂质的氟经受去除固体的处理，其中该去除固体的处理包括至少一个使该氟与液体氟化氢相接触的步骤，并且其中使该氟随后经受纯化处理，该纯化处理包括至少一个在与液体氟化氢相接触之后从该氟中去除氟化氢的步骤，其中在用液体HF进行处理之后使该氟经受将它与用于HF的吸附剂相接触的步骤，以及随后的至少一个使该氟穿过颗粒过滤器以去除夹带固体的步骤；其中该用于HF的吸附剂是氟化钠，其中连续地或间歇地将该液体HF的至少一部分从该去除固体的处理中抽出，并且其中将抽出的HF引入一个或更多个电解槽中用于F2的生产，并且抽出的HF是不含水的并含有夹带的KF与HF的加合物。2.如权利要求1所述的方法，其中使该氟在喷射气体洗涤器中与液体氟化氢相接触。3.如权利要求1所述的方法，其中通过将该氟鼓入穿过容器中的液体HF而使该氟与液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维耶罗黛安娜，彼得M普雷迪坎特，菲利普莫雷勒，毛里齐奥帕加宁，克里斯托弗萨默，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE