【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，具体涉及一种整体式单块活性炭吸附材料及其应用，用于在半导体晶圆制备过程中吸附和脱附特种气体。
技术介绍
1、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。特种气体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一些化学气体，也就是气体类别中的电子气体，比如高纯度的sih4、ph3、ash3、b2h6、n2o、nh3、sf6、nf3、cf4、bcl3、bf3、hcl、cl2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。
2、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，以高密度的形态储存于特定的容器中，比如高压气体钢瓶的方式运输。运输过程中一旦发生意外，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对附近人员造成严重的伤害甚至死亡。因此需要对那些具有高毒性或是危险性的特种气体采取较为安全的储存和运输方式。
3、cn1132662专利描述了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的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减低，减低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来实现。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
4、为了提高负压气体钢瓶对高毒性特种气体的吸附量，活性炭由于其具有比分子筛较高表面积和丰富的纳米尺寸的孔结构而用于填充负压气体钢瓶从而提高对高毒性特种气体的吸附。us5704965专利描述了一种采用填充活性炭小球作为吸附剂的负压气体钢瓶。对比cn1132662中使用分子筛作为吸附材料，us5704965专利中描述的负压气体钢瓶利用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。
5、cn1723072专利描述了一种通过在负压气体钢瓶采用填充单块碳物理吸附剂的方式提高对高毒性特种气体的吸附量。cn1723072专利描述了单块碳物理吸附剂的特征，即通过对一些聚合物的热解和活化形成具有大于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的单块碳物理吸附剂。该单块碳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。
6、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。通过对一些聚合物的热解和活化形成单块碳吸附剂由于其制备条件的限制其对高毒性特种气体的吸附量的提高主要通过制备过程参数或不同的聚合物前提的选择而没有很大提高。本专利技术通过在单块活性炭吸附剂中引入一定含量的金属杂离子用于提高单块活性炭吸附剂材料对特种气体的吸附量。
7、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
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种整体式单块活性炭吸附材料，通过引入金属离子来提高单块活性炭吸附剂材料对特种气体的吸附量。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种整体式单块活性炭吸附材料，用于半导体晶圆制备过程中对特种气体进行吸附和脱附，所述活性炭吸附材料中含有质量百分比为0.005-10％的金属离子，所述金属离子选自第一主族、第二主族、第三主族、ib副族和iib副族中的一种金属离子或多种混合离子。
3、作为一种具体的实施方式，所述活性炭吸附材料是由高分子聚合物、多糖的糖类化合物或纤维素经过挤压成型、热解及活化过程制备得到。
4、所述的高分子聚合物包括生物聚合物、共聚合物、导电聚合物、天然高分子或合成聚合物，所述的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、bs树脂、环氧树脂中的至少一种或多种的混合。
5、所述的糖类化合物包括双糖和多糖化合物。所述的糖类化合物包括麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖、蜜二糖、纤维糊精、果寡糖、低聚半乳糖、异麦芽低聚糖、麦芽糖糊精、甘露聚糖寡糖、蜜三糖、琼脂、支链淀粉、直链淀粉、阿拉伯木聚糖、壳质糖、壳聚糖、葡萄聚糖、糊精、果聚糖、半乳甘露聚糖、葡聚糖、糖原、瓜尔胶、半纤维素、香菇多糖、地衣淀粉、甘露聚糖、天然树胶、果胶、多糖肽、琼脂糖、韦兰胶、黄原胶及木聚糖等。
6、所述纤维素包括木浆、锯屑、新闻纸、椰子壳、橄榄石、桃花石、杏核、粘胶纤维、粘胶人造丝、棉花、棉绒、阿瓜坚果壳、澳洲坚果壳、醋酸纤维素、细菌纤维素、木质素、黑刺石、核桃壳、枣木、稻壳、咖啡羊皮纸、咖啡渣、甘蔗渣、高粱黍、竹材、芒果核、杏仁壳、玉米芯、樱桃石及葡萄籽。
7、作为一种具体的实施方式，所述活性炭吸附材料采用了聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、酚醛树脂中的一种或多种的混合。所述活性炭吸附材料优选采用聚偏二氟乙烯和/或聚偏二氯乙烯。所述活性炭吸附材料更优选采用聚偏二氯乙烯。
8、作为另外一种具体的实施方式，所述活性炭吸附材料由活性炭颗粒直接挤压成型或者和粘结剂混合后经挤压成型、热解、活化制备得到，其中，在所述活性炭吸附材料中，粘结剂的投加质量在0-99％，所述活性炭颗粒由木屑类活性炭、果壳类活性炭、椰壳类活性炭、生物质类活性炭、沥青基微球活性炭中的至少一种制备得到。所述活性炭颗粒具有至少比表面积为100m2/g,优选大于500m2/g，更优选大于800m2/g，更优选大于1000m2/g，更优选大于1500m2/g.所述活性炭颗粒具有至少孔体积大于0.05cm3/g,优选大于0.1cm3/g，更优选大于0.3cm3/g，更优选大于0.5cm3/g，更优选大于0.8cm3/g.更优选大于1.0cm3/g.所述活性炭颗粒具有孔直径小于20纳米，优选小于15纳米，更优选小于10纳米，更优选小于8纳米，更优选小于5纳米.更优选小于3纳米。
9、所述粘结剂在单块活性炭材料吸附剂的投加质量为0-99％。在一些实施例中粘结剂的投加质量为至少1％，优选为至少10％，优选为至少30％，更优选为至少60％。在一些实施例中所述粘结剂在单块活性炭材料吸附剂的投加质量在0-99％，1-99％，10-99％，20-99％，30-99％，40-99本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种整体式单块活性炭吸附材料，用于半导体晶圆制备过程中对特种气体进行吸附和脱附，其特征在于，所述活性炭吸附材料中含有质量百分比为0.005-10%的金属离子，所述金属离子选自第一主族、第二主族、第三主族、IB副族和IIB副族中的一种金属离子或多种混合离子。
2.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料是由高分子聚合物、多糖的糖类化合物或纤维素经过挤压成型、热解及活化过程制备得到。
3.根据权利要求2所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料采用了聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、酚醛树脂中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料由活性炭颗粒直接挤压成型或者由活性炭颗粒和粘结剂混合后经挤压成型、热解及活化制备得到，其中，在所述活性炭吸附材料中，粘结剂的投加质量在0-99%，所述活性炭颗粒由木屑类活性炭、果壳类活性炭、椰壳类活性炭、生物质类活性炭、沥青基微球活性炭中的至少一种制备得到。
5.根据权利要求4所述的
6.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述金属离子选自第一主族和/或第二主族。
7.根据权利要求6所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述金属离子采用了镁离子和/或钙离子。
8.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述金属离子以金属离子盐、氧化物、氢氧化物或金属离子混合物的形式加入到活性炭吸附材料中。
9.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料中金属离子的含量在0.05%-2%。
10.一种如权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料的应用，其特征在于，所述吸附剂应用于负压气体钢瓶中的特种气体储存和分配系统中。
...【技术特征摘要】
1.一种整体式单块活性炭吸附材料，用于半导体晶圆制备过程中对特种气体进行吸附和脱附，其特征在于，所述活性炭吸附材料中含有质量百分比为0.005-10%的金属离子，所述金属离子选自第一主族、第二主族、第三主族、ib副族和iib副族中的一种金属离子或多种混合离子。
2.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料是由高分子聚合物、多糖的糖类化合物或纤维素经过挤压成型、热解及活化过程制备得到。
3.根据权利要求2所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料采用了聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、酚醛树脂中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种整体式单块活性炭吸附材料，其特征在于，所述活性炭吸附材料由活性炭颗粒直接挤压成型或者由活性炭颗粒和粘结剂混合后经挤压成型、热解及活化制备得到，其中，在所述活性炭吸附材料中，粘结剂的投加质量在0-99%，所述活性炭颗粒由木屑类活性炭、果壳类活性炭、椰壳类活性炭、生物...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀岩，郭磊，渠深圳，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。