【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开能够制备超高纯度氟化氢的提纯方法及装置。
技术介绍
1、氟化氢(hf)在多种产业领域中使用。上述氟化氢在氟化合物中最普遍地生产，以无水(anhydrous)形态的氟化氢及包含超纯水的水溶液(hydrous)状态的氢氟酸状态来供给。
2、氢氟酸通过利用氟化氢原料的蒸馏法、电解法、吸附法以及膜分离法等多种提纯工序来生产(专利文献1至专利文献3)，其中，利用分馏工序的蒸馏法被广泛使用。
3、氟化氢通过在向萤石(氟化钙(caf2))加入硫酸的同时加热的过程来制备。通过上述反应生产的粗(crude)氟化氢除氟化氢以外还包含二氧化硅(so2)以及极微量的三氟化砷(asf3)、三氟化硼(bf3)、五氟化磷(pf5)、四氟化硅(sif4)、三氟化铁(fef3)、六氟化硫(sf6)等多种杂质。上述杂质通过包括预处理工序在内的多种提纯工序被去除，这样才能够利用通常99.9％纯度的氟化氢来生产工业用氢氟酸。
4、工业用氢氟酸等低纯度氢氟酸以工业用途来使用，而半导体与显示屏的蚀刻及清洁用用途中需要超高纯度的氢氟酸。
5、蚀刻及清洁用途中使用的超高纯度氢氟酸使用将无水氢氟酸以规定比例稀释在超纯水中的氢氟酸，若这样的半导体制备工序用氢氟酸中存在杂质，则在蚀刻及清洁时残留在晶圆中成为发生图案形成缺陷(defect)的原因而导致半导体生产收率的降低。于是，为了降低不合格率，使用超高纯度氟化氢，其中还使用金属杂质的浓度控制在万亿分之(ppt)几的超高纯度氟化氢。然而，氟化氢的纯度越高，提纯成本也随之增
6、氟化氢内含有的杂质大部分都可以通过蒸馏提纯来去除，但杂质中的砷(as)等杂质在无水氢氟酸内以三氟化砷存在，这样的杂质的沸点为57.13℃，与氢氟酸(hf)19.5℃的沸点差异不大，因形成共沸点(azeopropic)而难以通过蒸馏提纯来分离。
7、砷的氟化物不仅给半导体元件带来不利影响，还在设备腐蚀及环保方面诱发问题，因此，优选地，必须在超高纯度氟化氢制备工序中去除。
8、过去，提出过将过氧化氢或高锰酸钾等氧化剂水溶液与氟化氢混合以去除上述氟化氢内砷的氟化物来制备高纯度氟化氢的方法。然而，这样的方法因一部分氟化氢溶解在使用的氧化剂水溶液的水中而导致生产量的损失(loss)并产生大量的反应副产物，相对于氟化氢，上述包含水分的氟化氢的腐蚀性急剧增加，因缩短生产设备的预防性维修(pm，preventive maintenance)周期而同时引起降低工序的生产性等工序上的问题以及由氟化氢引起的稳定性问题。
9、进而，在从氟化氢生产氢氟酸的工序之前进行去除砷等杂质的预处理工序，从而带来由预处理工序引起的装置的追加及工序成本的增加。并且，即使进行预处理也不易在提纯工序中去除氟化氢内残留的杂质，因此，难以生产高纯度，尤其是超高纯度的氟化氢。
10、专利文献1：韩国公开专利第10-2006-0014138号
11、专利文献2：韩国公开专利第10-2013-0141402号
12、专利文献3：日本公开专利第1994-144805号
技术实现思路
1、技术问题
2、在现有技术中，从萤石(氟化钙,caf2)中制备氟化氢，但因产生大量环境性废弃物而大幅增加生产费用，为了解决上述问题，持续进行着高纯度氟化氢的生产相关的研究。
3、用于生产超高纯度氟化氢的工序依次进行粗氟化氢的预处理工序及提纯工序，而本专利技术提出能够排除预处理工序而以粗氟化氢为原料进行提纯工序来制备超高纯度氟化氢的方法。并且，本专利技术是为了在没有预处理工序的情况下生产超高纯度氟化氢而进行多方面研究的结果。
4、结果，向气相和液相共存的多级蒸馏塔内部放入能够氧化去除粗氟化氢中的杂质的气体流，可以采用高级工序控制(advanced process control，apc)模块作为放入工序的处理器根据作为原材料的粗氟化氢的质量即刻应用在提纯工序中来以高的量产转化率连续制备超高纯度氟化氢。
5、因此，本专利技术的目的在于，提供能够以粗氟化氢为原料来制备超高纯度氟化氢的提纯方法及装置。
6、技术方案
7、为了实现上述目的，本专利技术提供超高纯度氟化氢的提纯方法，包括如下步骤：从原料供给部供给粗氟化氢；执行连续式蒸馏工序，向多级蒸馏塔供给上述粗氟化氢并分馏后，抽出去除上述蒸馏塔内的杂质，将蒸馏的氟化氢移送到下一个多级蒸馏塔；以及向放入上述粗氟化氢的多级蒸馏塔注入包含用于去除杂质中的三氟化砷的氟(f2)气与非活性气体的气体流。上述气体流根据通过上述多级蒸馏塔的氟化氢气体中所含的三氟化砷的含量来调节。
8、而且，包含上述氟气与非活性气体的气体流还被注入到未放入粗氟化氢的其他多级蒸馏塔。
9、并且，本专利技术提供超高纯度氟化氢提纯装置，包括：原料供给部，用于供给粗氟化氢原料；蒸馏提纯部，具有用于进行连续式蒸馏工序的多个多级蒸馏塔；气体供给部，用于向上述多级蒸馏塔内供给包含氟气与非活性气体的气体流；回收部，用于回收超高纯度氟化氢；以及高级工序控制部，用于控制工序以能够进行连续的工序。通过上述高级工序控制部将根据通过上述多级蒸馏塔的氟化氢气体中所含的三氟化砷的含量其浓度得到调节的气体流供给至放入粗氟化氢的多级蒸馏塔。
10、专利技术的效果
11、本专利技术的超高纯度氟化氢提纯工序实现为连续供给，在需要检查或预防性维修生产设备的情况下，可以连续重复进行上述工序直到需要停止氟化氢的流动而终止为止。
12、并且，无需进行氟化氢的预处理而使用粗氟化氢作为原料，从而在精简工序的同时节约预处理成本。尤其，可以通过向导入粗氟化氢的第一个多级蒸馏塔内导入气体流来使杂质最少化。
13、并且，即使粗氟化氢中的杂质的组成或含量不恒定，也能够高效地制备质量稳定的超高纯度氟化氢。
14、这样的方法使工序精简化，因此，可以既经济又有效率地生产超高纯度氟化氢。
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1.一种超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述粗氟化氢未进行预处理。
3.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，以液体或气体状态放入上述粗氟化氢。
4.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，在上述气体流中，根据重量百分比，氟气∶非活性气体为10∶90至90∶10。
5.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述非活性气体为选自由氦、氮及氩组成的组中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，包含上述氟气与非活性气体的气体流还被注入到未放入粗氟化氢的其他多级蒸馏塔。
7.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述超高纯度氟化氢中存在ppt以下的三氟化砷。
8.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述气体流还被放入到剩余的多级蒸馏塔。
9.一种超高纯度氟化氢提纯装置，其特征在于，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述粗氟化氢未进行预处理。
3.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，以液体或气体状态放入上述粗氟化氢。
4.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，在上述气体流中，根据重量百分比，氟气∶非活性气体为10∶90至90∶10。
5.根据权利要求1所述的超高纯度氟化氢的提纯方法，其特征在于，上述非活...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉竣仍，张涌守，李环平，
申请(专利权)人：蓝泰科电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：
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