一种单块多孔无机材料吸附剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种单块多孔无机材料吸附剂，所述吸附剂的原料中包括分子筛及金属离子Ⅰ，按照吸附剂总质量百分比100%计，吸附剂原料中所述分子筛的投加量不少于50%，所述金属离子Ⅰ的投加量不少于0.001%，所述金属离子Ⅰ的投加量不包含分子筛所携带的金属离子的含量。该吸附剂通过在分子筛中引入新的金属离子Ⅰ从而提高了分子筛吸附材料对特种气体的吸附量。提高了分子筛吸附材料对特种气体的吸附量。

【技术实现步骤摘要】
一种单块多孔无机材料吸附剂及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种半导体晶圆制备过程中用于吸附和脱附特种气体的单块多孔无机材料吸附剂。

技术介绍

[0002]在超大规模半导体集成电路生产制造过程中，常会使用具有危害性及毒性的特种气体。这种特种气体主要指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到的一些化学气体，也就是电子气体，比如高纯度的S iH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl 3
、BF3、HCl、Cl 2
等，这些特种气体对半导体集成电路的性能、集成度以及成品率都有很重要的作用。
[0003]在半导体的制造过程中，这些特种气体的运输通常都是通过压缩或液化等方法，以高密度的形态于特定容器中，如高压气体钢瓶。但是在一些意外情况下，这些具有危害性和毒性的特种气体会发生泄露，比如高压气体的意外释放，气瓶本身泄漏等。这些有毒气体的意外泄漏会导致附近的人员的严重伤害甚至死亡。因此需要提供一种对于这些具有高毒性或是危险性的特种气体较为安全的储存和运输方式。
[0004]CN1132662C(气体化合物的储存和释放系统)中提到一种采用填充分子筛吸附剂的负压气体钢瓶，实现安全而有效率地用于高毒性特种气体相关操作。该负压气体钢瓶利用分子筛特有的规则的纳米孔结构提供对气体分子的吸附力从而吸附具有高毒性的特种气体，因而使得钢瓶内压力降低，从而降低了气体意外泄漏的机会。分子筛吸附剂上吸附的特种气体的释放可通过压力差而进行，由在容器外提供一个低于容器内部压力的压力得以实现。吸附的特种气体的释放也可以通过对物理吸附剂介质进行加热而实现，使被吸附的气体和物理吸附剂介质之间的低联合键断开。另外吸附的特种气体的释放也可以由一种运载气体在气缸容器的内部流过，从而在被吸附的气体上作用一个浓度差，使被吸附的气体大量流入到运载气体流中。
[0005]US5704965专利描述了一种采用填充活性炭吸附剂的负压气体钢瓶，该负压气体钢瓶利用活性炭的高表面积和纳米尺寸的丰富孔结构提供对气体分子的吸附力从而吸附具有高毒性的特种气体。该活性炭吸附剂具有比分子筛吸附剂对高毒性特种气体的高的吸附量。
[0006]CN1723072(具有单块碳吸附剂的气体储存和分配系统)中描述了一种采用填充单块碳物理吸附剂的负压气体钢瓶，通过对一些聚合物的热解和活化形成大于20％的2纳米以下的微孔和大于30％的0.3纳米到0.7纳米的裂缝形状的孔。该吸附材料具有以基于气瓶容积计算的高于50％的特种气体AsH3的吸附量。
[0007]在这些基于分子筛或者活性炭物理吸附剂的气体储存和分配系统中，吸附剂介质对高毒性特种气体的吸附和脱附容量在实际应用中是一个主要的限制条件。因此如何更加提高物理吸附剂的吸附和脱附容量的技术问题，是本领域技术人员致力于研究的方向。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种单块多孔无机材料吸附剂。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种单块多孔无机材料吸附剂，所述吸附剂的原料中包括分子筛及金属离子I，按照吸附剂总质量百分比100％计，吸附剂原料中所述分子筛的投加量不少于50％，所述金属离子I的投加量不少于0.001％，所述金属离子I的投加量不包含分子筛所携带的金属离子的含量。
[0010]分子筛材料具有相对密度低、比强度高、比表面积大、透过性好、吸附性强、孔隙率大和重量轻等诸多优点。所述分子筛材料的孔径包括微孔、介孔和大孔材料。所述的微孔、介孔和大孔材料和通用的孔径分类一致，例如孔径尺寸在2nm以下的材料称为微孔材料；孔径尺寸在2
‑
50nm的材料称为介孔材料；孔径尺寸大于50nm的材料称为大孔材料。
[0011]所述的分子筛材料包括天然分子筛和人工合成分子筛。最具代表性的分子筛材料包括A型，X型，Y型，丝光沸石，ZSM型及SAPO型分子筛。所述分子筛可具有不同的孔结构和孔径。例如由LTA型的骨架结构组成的A型分子筛，典型的A型分子筛具有八元环结构主晶孔结构。其中A型分子筛的孔径是3A的0.3纳米；4A的0.3纳米；5A的孔径0.5纳米；13X的0.9纳米；10X的0.8纳米。Y型分子筛具有超大的内孔径，其笼内空腔的孔径约1.3nm，而且其内部环的孔口直径约为0.74nm，并且是十二元环结构。具有不同孔径的MOR型分子筛或丝光沸石，如孔径约为0.7纳米的大孔型LPM型丝光沸石分子筛和孔径约为0.4纳米的小孔径SPM型丝光沸石。
[0012]人工合成的分子筛有具有高硅铝比、三维直通孔道结构的硅铝酸盐沸石ZSM
‑
5分子筛、磷酸硅铝SAPO型分子筛等。
[0013]作为一种具体的实施方式，所述分子筛优选4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛、10X分子筛；优选5A型和/或13X型分子筛；更优选5A分子筛。
[0014]作为一种具体的实施方式，所述分子筛的投加量在60
‑
90％、60
‑
85％、70
‑
80％、60
‑
70％中的任一范围内，优选地，所述分子筛的投加量在60
‑
85％之间。
[0015]所述分子筛挤压成型，最终成型的整体式单块分子筛材料可以是圆柱型、方柱型、多边柱型、大球型、大多角型等形状。优选圆柱型和方柱型，更优选圆柱型。
[0016]所述圆柱型分子筛具有直径至少5毫米，高至少1毫米的形状。所述圆柱型分子筛的直径可选自在5毫米到1000毫米，10毫米到500毫米，10毫米到400毫米，10毫米到300毫米，10毫米到200毫米，10毫米到100毫米，10毫米到50毫，20毫米到500毫米，20毫米到400毫米，20毫米到300毫米，20毫米到200毫米，20毫米到100毫米，20毫米到50毫米，40毫米到500毫米，40毫米到400毫米，40毫米到300毫米，40毫米到200毫米，40毫米到100毫米.优选20毫米到300毫米，30毫米到300毫米，更优选40毫米到200毫米。所述圆柱型分子筛的高可选自1毫米到500毫米，5毫米到500毫米，5毫米到300毫米，5毫米到200毫米，5毫米到100毫米50毫米到50毫米，5毫米到40毫米，5毫米到30毫米，5毫米到20毫米，5毫米到10毫米20毫米到500毫米，10毫米到300毫米，10毫米到200毫米，10毫米到100毫米，10毫米到50毫米，10毫米到40毫米，10毫米到30毫米，10毫米到20毫米.优选5毫米到40毫米，5毫米到20毫米，更优选5毫米到30毫米.
[0017]作为一种具体的实施方式，所述金属离子I为新添加的金属离子，不包括分子筛自身所带的金属离子，如不包含5A分子筛中已存在的约10％的钙离子和其他金属离子。所述
金属离子I选自第一主族、第二主族、第三主族、IB副族、ⅡB副族中的至少一种金属离子，优选锂离子、钠离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单块多孔无机材料吸附剂，其特征在于，所述吸附剂的原料中包括分子筛及金属离子Ⅰ，按照吸附剂总质量百分比100%计，吸附剂原料中所述分子筛的投加量不少于50%，所述金属离子Ⅰ的投加量不少于0.001%，所述金属离子Ⅰ的投加量不包含分子筛所携带的金属离子的含量。2.根据权利要求1所述的单块多孔无机材料吸附剂，其特征在于，所述分子筛选自A型、X型、Y型、丝光沸石、ZSM型及SAPO型中的至少一种，优选地，所述分子筛选自5A型和/或13X型分子筛。3.根据权利要求1所述的单块多孔无机材料吸附剂，其特征在于，所述分子筛的投加量在60
‑
90%之间。4.根据权利要求1所述的单块多孔无机材料吸附剂，其特征在于，所述金属离子Ⅰ选自第一主族、第二主族、第三主族、ⅠB副族、ⅡB副族中的至少一种金属离子，优选地，所述金属离子Ⅰ选自第一主族和第二主族中的金属离子。5.根据权利要求4所述的单块多孔无机材料吸附剂，其特征在于，所述金属离子Ⅰ选自镁离子和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀岩，张辉，
申请(专利权)人：张家港安储科技有限公司，
类型：发明
国别省市：