[发明专利]从真空室或者从气体中除去水的方法

说明书

本发明涉及一种借助于硼酸在真空下或者在干气流中分解而得到的氧化硼从真空室或者从气体中除去水的方法。

虽然本发明的方法可用于吸附液态水，但重要的工业应用涉及水蒸气吸附；在下文中，液态形式的水及其蒸气都用术语“水”表示，尤其是指后者。

已知在抽真空的体系或者在纯气体中，水是主要污染物之一，纯气体主要用于微电子技术工业中。

要求除去水的工业应用是多方面的。水是必须从用于保温层的真空体系除去的气体之一，所述保温层例如有保温瓶中的玻璃隙或金属隙或者填装了聚合物材料用于致冷机的真空板；在这类板内部气体吸附材料的应用例如被公开于美国专利5.544.490中。其它应用有机械微型设备(称为微型机械)中水的吸附，以及聚合物封装的集成电路中水的吸附；在后一类装置中，气体中水的吸附剂的应用的一个实例给出于美国专利4.768.081中。一个重要应用是在激光装置中，例如用于光导纤维通讯的放大器(下面简称为光学放大器)中的动力激光器；这些装置是由密封室(其中包含激光源)构成；所述室内必须保持受控静态惰性气体气氛(通常是氮气)。就在其制造时，光学放大器室包含烃类杂质，该杂质作为生产过程的残余物，影响所述装置的正确操作。为了消除这些杂质，添加含少量氧的氮气，其中的氧通过与烃反应，生成水和CO₂；后者不干扰光学放大器操作，于是水就成为必须从氮气氛中除去的唯一气体。该应用被公开于专利申请EP-A-707.360中。在所有上述装置中，水可作为生产过程的残余物而形成，或者可就地形成(例如在光学放大器的情况下)。

此外，水的除去在纯气体情况下尤为重要，其中这些纯气体主要用于微电子工业中，既作为制造具有电功能性的层(例如，通过氧化SiCl₄而得的SiO₂绝缘层)的试剂，又作为选择性除去这些层的某些部分的试剂以获得集成电子装置的微型结构。要求这些加工气体的纯度越来越高，因为不同于加工气体的气体分子被保留在装置的材料内，于是形成缺陷，这些缺陷局部地改变所述装置的电性能从而导致生产废品。例如，目前要求稀有气体(尤其是氦和氩)的杂质含量低于约十亿分之五(5ppb)。当所述气体是卤素或含卤的气体(例如氯、氟化氢、氯化氢、溴化氢、四氯化硅、三氯硅烷和二氯硅烷)时，痕量水的存在就尤其严重；事实上，广泛用于微电子工业中的这些气体，在水的存在下引起气体管线和反应室的腐蚀现象。

从真空室或者从气体中除去水可借助于化学或物理型式的吸附剂进行。

例如，物理吸附剂有沸石、多孔氧化铝和硅胶。这些吸附剂不适合许多高技术应用，因为它们保持水(以及其它气体)的可逆吸附，并且吸附的气体可在高真空下或者由于加热而被释放；此外，例如在HCl净化的情况下，该气体也被沸石吸附，于是与水竞争，水未被有效地除去。

长久以来人们就知道化学吸湿剂；最有效的是碱土金属氧化物，尤其是氧化钡和氧化钙；高氯酸镁和高氯酸钡；硫酸铜；氯化钙和氯化锌；以及五氧化二磷。这些物质并不都适合所有上述应用；例如，碱土金属氧化物是碱性的，所以不能用于从卤素或卤化气体除去水，因为它们与这些气体反应。

适用于水分的化学吸收的其它物质有基于锆或钛的合金(通常称为非挥发性吸气剂合金)；这些合金吸附宽范围的气体，例如O₂、CO、CO₂和水。但是，在室温下的吸附容量很有限；此外，这些物质不能用于净化反应性气体，例如上面提及的卤素和卤化气体，这是因为它们对这些气体的反应性，而且因为它们通过与这些气体接触而形成金属卤化物，于是在净化器下游物流中发现该金属卤化物。

从卤素或卤化气体中除去水这个特别感到迫切的问题导致研究和开发新材料。专利US4.853.148和US4.925.646公开了通过通式MX_y的负载金属卤化物从HF、HCl、HBr和HI除去水，其中X是卤素，y表示金属M的价，它是一价、二价或三价的。该金属卤化物还可与载体共价键合，呈基团“MX_y-1”的形式。美国专利4.867.960公开了从HCl除去水，是通过任选负载的SiCl₄或至少四价金属的氯化物。美国专利5.057.242公开了通过应用通式R_a-xMCl_x的物质从氯硅烷除去水和复合氯硅氧烷，其中R是烷基，x在o～a的范围内，M是选自碱金属、碱土金属和铝的金属。

本发明的目的是提供从真空室或者从气体中除去水的方法。