[发明专利]连续法制备电子级氢氟酸的方法及系统

说明书

本发明属于电子化学品制备技术领域，具体涉及一种连续法制备电子级氢氟酸的方法及系统。方法包括如下步骤：(1)一级精馏：主要去除原料中的重组分杂质及轻组分气相杂质；(2)二级精馏：进一步去除前段精馏未能去除干净的金属离子及杂质；(3)吸收：最大程度的将氟化氢吸收完全，提高氟化氢的利用率；(4)过滤：得到合格的UPSS级氢氟酸水溶液。本发明采用连续性生产方式，原料氟化氢液体不间断地输入一级精馏塔内，超纯水连续不间断地输入吸收塔内，电子级氢氟酸连续不间断地从装置中输出。相较于间歇法生产，本连续法工艺参数稳定，生产效率高，工人操作强度低。

技术领域

本发明属于电子化学品制备技术领域，具体涉及一种连续法制备电子级氢氟酸的方法及系统。

背景技术

电子级氢氟酸是氟精细化学品的一种，主要用于去除氧化物，是半导体制作过程中应用最多的电子化学品之一。电子级氢氟酸上游原料为萤石，在经过一系列的加工后形成氢氟酸。

近年来随着中国半导体产业快速成长，对电子级氢氟酸的需求增加，带动电子级氢氟酸产业快速发展。由于半导体中的金属离子杂质会影响半导体中少子的寿命、表面的导电性、门氧化物的完整性和稳定性等参数，且金属离子杂质在高温下或电场下会向半导体本体扩散或在表面扩大分布，导致半导体性能下降，因此半导体级氢氟酸对其中金属离子含量有非常严格的要求，且使用的晶圆半径越大，制程越先进，对金属离子含量的要求越高。

从全球范围来看，电子级氢氟酸生产技术主要掌握在日本企业手中，而我国电子级氢氟酸主要以中低端为主。目前国内制备电子级氢氟酸的常用提纯技术有精馏、蒸馏、亚沸蒸馏、减压蒸馏、气体吸收等技术，这些提纯技术各有所长。其中大部分提纯技术为间歇法生产，不仅生产效率低、工人操作强度大，而且工艺参数不够稳定，容易影响产品纯度等级，无法生产得到G4级(UPSS级)氢氟酸。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种简单可靠的连续法制备电子级氢氟酸的方法，该方法能有效去除氟化氢中金属离子及杂质，得到符合国际标准SEMI-2中G4级(UPSS级)氢氟酸。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

连续法制备电子级氢氟酸的方法，包括如下步骤：

(1)一级精馏：将脱砷后的氟化氢液体通入一级精馏塔，通过一级再沸器进行加热气化，气化后的氟化氢在一级精馏塔内的填料表面进行气液相传热、传质与分离，利用氟化氢中各物质的沸点不同，各类金属、非金属离子等重组分杂质在塔底富集，并排入残液罐内；经过一级净化提纯后的氟化氢气体在一级冷凝器内被冷凝成液体，不凝性气体排入尾气处理系统；

(2)二级精馏：经一级精馏后的氟化氢液体进入二级精馏塔，经过二级再沸器进行加热气化，气化后的氟化氢在二级精馏塔4内的填料表面进行气液相传热、传质与分离，一级精馏未去除的各类离子杂质在塔底富集，并排入残液罐内；再次净化提纯后的氟化氢气体进入二级冷凝器，在二级冷凝器内，氟化氢气体部分冷凝并回流至二级精馏塔内，其余的氟化氢气体进入吸收塔；

(3)吸收：经二次精馏后的氟化氢气体从下部进入吸收塔，用电子级超纯水进行吸收，吸收液通过循环泵输送至吸收塔中部，由分布器向下喷淋吸收，塔顶用电子级超纯水再次进行吸收；氟化氢气体向塔顶上升，气液两相在填料表面上进行逆流溶解吸收，吸收溶解热由液相带出，进入吸收塔底部，通过循环泵输送至冷却器降温后，再次从塔中部进入塔内喷淋吸收，如此循环往复；

(4)过滤：从吸收塔排出的氢氟酸水溶液，经过过滤后，得到合格的UPSS级氢氟酸水溶液。

作为优选，吸收液的循环管上设置有在线酸浓仪，这样根据酸浓仪测试的氢氟酸浓度，可以自动调节加入吸收塔的超纯水量，从而维持氢氟酸浓度在设定的范围内。

作为优选，步骤(3)中，电子级超纯水的电阻值≥18.2MΩ·cm。