超纯硫酸的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超纯硫酸的制备方法。以工业三氧化硫为原料，在圆形气化器中气化，经冷凝后在圆形气化器中进行二次气化，得到纯化的三氧化硫气体，用稀硫酸循环吸收，收集目标产物超纯硫酸。用本发明专利技术方法得到的超纯硫酸主体含量达到９６ｗｔ％以上，金属离子的杂质含量符合ＳＥＭＩ?Ｃ１２标准。并且本发明专利技术采用二次气化来提高三氧化硫原料的纯度，用不同浓度稀硫酸循环吸收纯化的三氧化硫，克服了传统生产方法中产品质量不稳定、产品金属离子杂质含量偏高、能耗大、成本高、易污染的不足，因而本发明专利技术方法更适于大规模连续化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种用于半导体元件生产过程中晶片 清洗和刻蚀符合SEMI C12标准的超纯硫酸的连续化制备方法。
技术介绍
超纯硫酸又称电子级硫酸，是一种十分重要的微电子化学试剂，随着电子工业的 迅猛发展，其在半导体工业中的消耗量约占超纯试剂总量的30 %。广泛用于半导体、超大规 模集成电路装配和加工过程中。超纯硫酸的纯度对被清洗、被刻蚀物的成品率、电性能及可 靠性有着重要的影响，如超纯硫酸对晶片的清洗、刻蚀时可有效除去晶片上的杂质颗粒，无 机残留物和碳沉积物。通常要求超纯硫酸的纯度达到国际半导体设备和材料组织制定的化 学材料部分12级-SEMI C12标准(简称SEMI C12标准)，金属杂质含量控制在质量分数小 于 0. Ippb (1 X 1(Γ10 到 1 X ICT11)以下。现有技术中，传统的方法是将工业硫酸直接蒸馏，去除沸点高的杂质制备得到高 纯度硫酸。该制备方法产品中存在蒸馏方法难以去除的杂质，杂质含量不符合SEMI C12的 标准，由于硫酸沸点高达330°C，蒸馏能耗大，成本高，产生的废气、酸雾对人体有损害，不利 于环境保护。中国专利200510018925. X公开了一种以三氧化硫气体为原料，运用三氧化硫和 水反应制备得到分析纯硫酸，该方法虽然降低了能耗，但产品杂质含量偏高，无法达到SEMI C12标准的要求。目前国内还尚未见符合SEMI C12标准的超纯硫酸产品制备方法的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种，以克服传统生产 方法中易污染，能耗大，成本高等不足，以及现有方法中以三氧化硫为原料，所得产品杂质 含量偏高的缺陷。本专利技术的技术方案如下一种，以工业三氧化硫为原料，在圆形气化器中气化，经冷凝 后在圆形气化器中进行二次气化，得到纯化的三氧化硫气体，然后用不同浓度稀硫酸循环 吸收，最后收集符合SEMI C12标准的目标产物超纯硫酸。上述制备方法具体包括如下步骤1)将5_20°C工业三氧化硫料液，在0. 1-0. 15MPa压力下通入圆形气化器中，以2-5 米7小时空塔速度，在40-55°C的条件下气化，得到的气体经冷却塔冷凝为液体，相同条件 下通入圆形气化器中进行二次气化，得到纯化的三氧化硫气体。2)循环吸收器中，用质量百分浓度为10-50%的稀硫酸循环吸收步骤1)得到的纯 化三氧化硫气体，然后收集目标产物超纯硫酸。所述稀硫酸循环吸收的温度为0-10°C。所述收集目标产物超纯硫酸时，循环吸收的稀硫酸通过加入口进行补充，实现连 续化制备，测定产品主体含量合格后，进入成品容器。所述稀硫酸采用净化水吸收经纯化的三氧化硫气体制备得到，通过测定产品的主 体含量，得到不同浓度的稀硫酸。用本专利技术方法得到的超纯硫酸，其主体含量达到96_97wt%，经ICP-MS分析检测， 金属离子杂质的含量均低于0. Ippb,大于0. 5 μ m的尘埃颗粒均低于5个/ml，符合SEMI C12标准。本专利技术与稀硫酸，超纯硫酸接触的容器、管道内壁采用含氟材料涂覆进行保护。本专利技术与现有技术相比较，具有如下优点本专利技术采用二次气化，有效地提高了三氧化硫原料的纯度，解决了现有技术硫酸 产品中金属离子杂质含量偏高的缺点。并且本专利技术还可采用不同浓度稀硫酸循环吸收纯 化的三氧化硫，降低了生产成本，操作简便，避免了传统工艺中易污染，能耗大，成本高的缺 陷。其中，循环吸收的稀硫酸无浓度限制，通过加入口进行补充，可实时测定循环吸收液中 主体产品的含量，克服了传统生产方法中产品质量不稳定的难题，适于大规模连续化的生 产。附图说明图1为本专利技术方法的生产工艺流程图。其中1为原料槽，2为圆形气化器，3为冷却塔，4为二级圆形气化器，5为循环吸 收器，6稀硫酸补充口，7为检测与出料口。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，但实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例11)将5°C的工业三氧化硫料液在0. 15MPa压力下通入圆形气化器中，保持气化器 温度45+2°C，以2米7小时空塔速度进行气化，将得到的三氧化硫气体通入冷却塔，控制冷 却塔温度0-10°C进行冷凝，冷凝液通入二级圆形气化器中，控制温度小于50°C的条件下进行第二次气化。2)将二次气化后得到纯化的三氧化硫气体通入循环吸收器，用冰盐水控制循环吸 收器温度，在O-ICTC下用质量百分浓度为10%稀硫酸进行循环吸收，得到超纯硫酸，经测 定产品主体含量合格后进入成品容器，循环吸收的同时可补充10°c以下的稀硫酸进行连续 化制备。检验分析结果超纯硫酸主体含量96. 76wt%，单个阳离子含量低于0. Ippb,单个 阴离子含量低于0. Ippm,大于0. 5 μ m的尘埃颗粒2. 8个/ml (参见表1)。实施例21)将10°C的工业三氧化硫料液在0. 12MPa压力下通入圆形气化器中，保持气化器 温度50+2°C，以4米7小时空塔速度进行气化，将得到的三氧化硫气体通入冷却塔，控制冷 却塔温度0-10°C进行冷凝，冷凝液通入二级圆形气化器中，控制温度小于55°C的条件下进 行第二次气化。42)将二次气化后得到纯化的三氧化硫气体通入循环吸收器，用冰盐水控制循环吸 收器温度，0-10°C下用质量百分浓度为30%稀硫酸进行循环吸收，得到超纯硫酸，经测定产 品主体含量合格后进入成品容器，循环吸收的同时补充10°C以下的稀硫酸进行连续化制备。检验分析结果超纯硫酸主体含量96. 51wt%，单个阳离子含量低于0. lppb，单个 阴离子含量低于0. Ippm,大于0. 5 μ m的尘埃颗粒2. 6个/ml (参见表1)。实施例31)将20°C的工业三氧化硫料液在0. IMPa压力下通入圆形气化器中，保持气化器 温度55°C以下，以5米7小时空塔速度进行气化，将得到的三氧化硫气体通入冷却塔，控制 冷却塔温度0-10°C进行冷凝，冷凝液通入二级圆形气化器中，控制温度小于55°C的条件下 进行第二次气化。2)将二次气化后得到纯化的三氧化硫气体通入循环吸收器，用冰盐水控制循环吸 收器温度，0-10°C下用质量百分浓度为50%稀硫酸进行循环吸收，得到超纯硫酸，经测定产 品主体含量合格后进入成品容器，循环吸收的同时补充10°C以下的稀硫酸进行连续化制备。检验分析结果超纯硫酸主体含量96. 50wt%，单个阳离子含量低于0. Ippb,单个 阴离子含量低于0. Ippm,大于0. 5 μ m的尘埃颗粒3. 5个/ml (参见表1)。表1超纯硫酸标准与分析结果 超纯硫酸含量分析采用自动滴定仪进行分析，阳离子采用ICP-MS分析，阴离子采 用浊度计及紫外分光光度计进行分析，尘埃颗粒采用激光颗粒计数仪进行测定(具体机器 型号见表2)。表2测试仪器的名称及型号 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对专利技术的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的范围，其均应涵盖在本专利技术 的权利要求范围中。权利要求一种，其特征在于，包括如下步骤1)将5 20℃工业三氧化硫料液，在0.1 0.15MPa压力下通入圆形气化器中，以2 5米3/小时的空塔速度，在40 55℃条件下气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超纯硫酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：１）将５－２０℃工业三氧化硫料液，在０．１－０．１５ＭＰａ压力下通入圆形气化器中，以２－５米↑［３］／小时的空塔速度，在４０－５５℃条件下气化，得到的气体经冷却塔冷凝为液体，相同条件下通入圆形气化器中进行二次气化，得到纯化的三氧化硫气体；２）循环吸收器中，用质量百分浓度为１０－５０％的稀硫酸循环吸收步骤１）得到的三氧化硫气体，然后收集目标产物超纯硫酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹家荣，杨光，汤剑波，
申请(专利权)人：上海华谊微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]