用于从气体中除去羰基金属和水分的方法和装置制造方法及图纸

一种用于从气体中除去羰基金属和水分的方法和组合物，其中将所述气体与一种还原电位高于约０．１７５伏的金属氧化物、有机金属氧化物或它们的混合物以及与一种能够除去该气体中的水分的组合物接触。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种用于从气体中除去羰基金属和水分的方法和装置。更具体地说，本专利技术涉及一种用于从气体中除去羰基金属组合物和该气体中存在本身的水分、以及用于除去在从所述气体中除去金属羰基组合物的过程中形成的水分的方法和装置。现有技术目前，许多工业在它们的加工工艺中都要求使用净化的气体。即使百万分之一(ppm)或十亿分之一(ppb)级的杂质也可对某些产品的外观或性能产生有害影响。针对半导体加工的1994年半导体工业协会推荐技术标准确立了对于0.25μm加工用的普通和专用气体的主要不纯度规格分别为0.1-1.0和1-100ppb。将相同尺寸的硅晶片上的单种金属的技术条件设定为2.5×1010原子/cm2。因为这些要求和使用不纯气体所观察到其它副效应，发现加工工艺和清洗气体的净化在微电子工业中被普遍采纳和使用。理想的净化材料将除去不想要的杂质且不产生将污染所述气体的挥发性副产物。而且，所述净化材料在真空或加压工艺流程条件下将不是挥发性的。将更受欢迎的是，所述净化材料将任何有毒杂质化学转变成为较少毒性、非挥发性的副产物。理想地，所述净化材料将在室温下加工且不要求电力驱动。Lindley等人在固态技术(Solid State Technol.)1997，40(8)，93中公开了当将CO引入至蚀刻化学反应中时，介电蚀刻的选择性提高。这个选择性是制备尺寸≤0.35μm的半导体设备时所要求的。不幸地是，CO与某些金属例如铁和镍反应，在热力学上有利于形成挥发性羰基金属，该羰基金属能够沉积在晶片上而发生不希望有的金属污染。这在Cooper，G.，半导体国际动态(Semiconductor intl.)1997，20(8)，301中提及，该篇文献中介绍了当将CO装在钢与铝气瓶中进行比较时，试验结果表明晶片上的金属例如铁、铬和镍的含量、污染度都增加了。然而，使用铝气瓶与非蚀刻的对照硅晶片进行比较时，仍然观察到镍污染程度的增加，据认为这是由于CO与在该研究中使用的哈斯特洛伊管中的镍和镍密封圈反应的结果。Xu等人在分子催化剂杂志(J.mol.catal.)1993，83，391中介绍了由CO与FTIR容器中的不锈钢表面反应而立即形成五羰铁Fe(CO)5。另外，Fe(CO)5和四羰镍(Ni(CO)4)两者是极毒的，其阀限值(TLV)分别为100ppb和50ppb。Golden等人在Ind.Eng.Chem.Res.1991，30(3)，502中介绍了使用五种市售吸收剂，也就是活性炭、硅胶、活性铝土、甲醇催化剂和HY沸石吸收痕量的Fe(CO)5和Ni(CO)4。活性炭和沸石对羰基表现出最大的吸收能力且进一步调查了它们在高温下对羰基的吸收。在沸石上观察到对Fe(CO)5的吸收且活性炭对Fe(CO)5仅有微量(＜0.1％)的吸收；然而，在升高的温度下活性炭完全吸收了Ni(CO)4。另外，在所述气体中其它杂质例如二氧化碳(CO2)的存在显示出降低了吸收剂对羰基金属的吸收能力。在一个净化器内通过物理吸附方法除去这些羰基金属时产生相应浓度的毒性杂质，在替换净化器时，将产生安全和健康潜在事故。美国专利4608239介绍了使用一种由碱金属氢氧化物与高沸点羟基溶剂所组成的净化剂从含有CO的气体中除去Fe(CO)5的一种方法。使用溶剂是不受欢迎的，因为这些溶剂中的蒸气在真空或加压的工艺条件下将污染带有碳或氧杂质的下游产物。国际专利申请出版号WO 94/25142介绍了一种氧化铅PbO的净化剂，其分散在一载体上以从气体中除去羰基金属。在该申请中，对于是通过化学方法或是物理方法除去所述羰基，存在一些不确定性。然而，从所得数据看来，主要是由物理吸附的方法得到，因为仅在温度超过100℃时，才观察到黑色沉淀，也就是羰基化合物的降解。从安全的观点考虑，通过化学吸附方法不可逆地除去毒性的羰基化合物是受欢迎的。虽然PbO具有足够的还原电位以用于将羰基铁和羰基镍氧化成它们各自的盐类，而PbO将同时被还原成铅金属并产生水分杂质，对于Fe(CO)5的情况如下式所示所述氢离子通常发现存在于载体材料和气体中作为一种伴生物。将水分杂质释放至净化的气体流中是不受欢迎的，因为水分在某些制备工艺中例如半导体加工中具有有害的影响。捷克专利号CS187947B介绍了一种用于从气体混合物中除去Fe(CO)5和含硫化合物的净化剂，其由一种作为其主要成分的催化剂、Cu和/或CuO和ZnO组成。与国际专利申请号WO 94/25142所述的净化剂一样，这些净化剂具有相同的不理想的特点，也就是释放出水分杂质。美国专利号4853148介绍了用于除去水分杂质的净化剂，其是分散在一种载体上的通式为MXy的金属卤化物，其中M是选自于锂(I)、铍(II)、镁(II)、钙(II)、锶(II)、钡(II)、镉(II)、镍(I)、铁(II)、铁(III)、锌(II)和铝(III)的y-价的金属；且y是1-3的整数。这个净化剂相对于其它吸收剂例如沸石和氧化铝具有优势，因为它不存在与待净化的气体或其它气体杂质如CO2竞争吸收水分。由该专利公开的净化剂仅能够除去水分但不能除去其它杂质例如羰基金属和含硫化合物。提供一种适于仅能除去挥发性羰基金属或也能除去气体中的其它杂质如含硫化合物，同时避免有水分释放至所述气体中的组合物将是受欢迎的。更受欢迎的是降低所述气体中的水分浓度。还受欢迎的是这类净化过程由化学吸附而不是由物理吸附完成，由此防止了被吸收的组合物的逆向释放。此外，提供一种在正常的操作压力和室温下能够有效地使用的组合物将是受欢迎的。专利技术综述本专利技术提供一种从原料气之中除去羰基金属，同时避免了有水分释放至所述气体中的方法和装置。另外，本专利技术提供了也可除去在初始原料气中存在的水分的一种方法和装置。本专利技术的装置包含一个壳体，该壳体含有作为用于从气体中除去羰基金属和水分的活性净化剂的一种颗粒组合物。所述壳体包括供原料气进入的入口和处理后气体的出口。所述颗粒组合物是由一种颗粒混合物制成，该颗粒混合物包含由羰基金属净化剂涂布的载体制成的颗粒和/或一种羰基金属净化剂的颗粒以及由水分净化剂涂布的载体制成的颗粒和/或一种水分净化剂的颗粒。从气体中除去羰基金属通过下述步骤施行在对所述羰基金属实施氧化并释放出从所述羰基金属衍生的一氧化碳的条件下，使气体通过颗粒层。当在所述气体中或在处理气体的装置中存在氢离子时，在氧化过程中形成的任何水分将由所述的水分净化剂截住。因为氢离子通常在大多数气体中存在，它甚至在低浓度下也能与氧化反应的过程中制得的氧原子容易地反应形成水分。由此，为了除去在氧化反应过程中形成的水分，将所述水分净化剂放置在羰基金属净化剂的下游或与羰基金属用净化剂混合在一起。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术的装置的示意图。图2显示了含有羰基镍的CO气体的吸收光谱和根据本专利技术制备的不含有羰基镍的经净化的CO气体的吸收光谱。图3显示了根据本专利技术和现有技术方法处理除去了羰基铁和水分的CO气体的吸收光谱之间的差别。具体实施方案的介绍根据本专利技术的方法，将含有羰基金属的一种气体与包括有羰基金属净化剂和水分净化剂的一种混合物接触，或者将气体先与羰基金属的净化剂接触，随后与水分的净化剂接触。本专利技术的羰基金属净化剂由下列组分组成a)一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合用于从气体中除去羰基金属组合物和水分、以及用于除去在从所述气体中除去羰基组合物的过程中形成的水分副产物的颗粒状组合物，其包含一种颗粒状混合物， 该颗粒状混合物包括含有由还原电位高于约０．１７５伏并选自于金属氧化物、有机金属氧化物和它们的混合物的第一种组合物制成的一个表面的第一种颗粒，以及含有由可从所述气体中除去水分的第二种组合物制成的一个表面的第二种颗粒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯T斯诺，
申请(专利权)人：迈克里斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]