作为半导体市场的新贵,韩国在半导体市场的份额越来越大,日韩之间的贸易斗争也是越打越烈,日本深圳实施了对韩国的半导体材料禁售政策,而这其中,氟化氢,也就是我们常说的氢氟酸就是其中非常重要的一项。
氟化氢,CAS号7664-39-3,据化源网资料显示,是一种无色而又带有辛辣气味的刺激性气体,易溶于水,无限溶于水后形成氢氟酸,是一种一元弱酸,有毒,对皮肤有腐蚀作用,也可经吸入途径对人体造成伤寒,因此可能接触到蒸汽或烟雾时,佩戴好面罩,当皮肤被污染时,脱去污染的衣着,用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。如果被灼伤,就医治疗。 眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。
氟化氢在工业上用途极其广泛,常用于各种含氟化合物的制造,也可用作分析试剂,制造高纯氟化物,而在电子工业或者说半导体工业制造中,常用作强酸性腐蚀剂,主要使用在酸洗、腐蚀、灰分处理等工艺上,日本对韩国禁运的则是其中的纯度高达99.999%的氟化氢,用于晶圆、电路和芯片的酸洗和腐蚀。氟化氢主要用来切割半导体基板,半导体产品的制造需要600多道工序,其中十多次工序会需要使用氟化氢。氟化氢在使用中经常与硝酸、乙酸、氨水、双氧水配合使用。
氟化氢由于用途极其广泛,因此其科研价值非常高,一般情况下,可以通过化源商城寻找相关的品牌试剂,但是在有条件的情况下,也可以考虑自制电子级的氢氟酸,这里提供两种方案,
方案一:
1. 首先将无水氢氟酸(AHF)输送到缓冲槽中;
2. 将缓冲槽中无水氢氟酸输送一定的量到投料槽中,然后借助重力的作用,让无水氢氟酸流经缓冲塔进入到计量槽中,并进行准确计量;
3. 以预定的速率让计量槽中的无水氢氟酸流经初级过滤器,最后进入塔釜;
4. 通入50~60℃的热水到塔釜中,利用低温蒸发,获取高纯度无水氢氟酸气体;
5. 将上述的高纯度无水氢氟酸气体通入纯化塔中,并通入氟气和氮气的混合物,与高纯度无水氢氟酸气体反应得到超纯无水氢氟酸气体,可从纯化塔顶部获取。
6. 超纯无水氢氟酸气体经冷凝器冷凝后,通入调配槽中根据需要调整浓度。
方案二:
1. 粗馏:取自贮瓶内的无水氢氟酸原料约350千克,加入到带有换热器的粗馏釜中,小心控制粗馏釜内压力,确保小于0.2Mpa,之后加入高锰酸钾溶液5.25千克,和工业无水氢氟酸中含有的大量二氧化硫和三氟化砷发生反应,生成难以挥发的化合物;然后加入含量30%的过氧化氢7kg,控制粗馏釜内温度在30~50℃左右,其中蒸出的气体会连续上升,经粗馏塔,最后进入塔顶部的水冷凝器,并反复进行冷凝回流、汽化,气、液两相在水冷凝器内及粗馏塔的上部反复密切接触,注意控制确保水冷凝器的顶部出口导出的气体温度位15℃;
2. 吸收:喷淋吸收塔塔顶喷出的吸收液,会将从塔底部进入的水冷凝器顶部出口导出的气体吸收,吸收成50~60%酸溶液;当水冷凝器顶部出口导出的气体达无水氢氟酸重量的1.5%时,将冷凝器出口的温度调整为35℃,气化氢氟酸,气化后的氢氟酸通入吸收塔中进行吸收;吸收塔中用超纯水吸收冷凝器出口的氢氟酸,控制塔釜温度60℃,塔身温度45℃,冷凝器出口温度则控制为30℃,冷凝后的液体吸收为48%~49%的有水氢氟酸溶液;
3. 氟塑脂亚沸蒸馏器精馏:将48%~49%的氢氟酸溶液放入到氟塑脂亚沸蒸馏器进行二次精馏,精馏温度温度为70℃;
4. 膜过滤:将步骤三中获取的氢氟酸半成品,在百级超净间中,先用一级0.2μm微孔滤膜过滤,再使用二级0.05μm微孔滤膜过滤(颗粒数为0.3μm≤100个),过滤后得640kg48%(wt)的超高纯氢氟酸成品。经分析:颗粒数为0.2μm≤50个,纯度:阴离子≤25ppb,阳离子≤0.03ppb。
以上制备方法参考了下述三个专利,特此感谢!
参考文献
1. [中国发明]CN202011444271.8一种饱和氢氟酸制备方法
2. [中国发明]CN202010916637.0电子级氢氟酸的制备方法
3. [中国发明,中国发明授权]CN200810049661.8一种生产电子级氢氟酸的方法
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