[發(fā)明專利]將氟化氫送入電解池中的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280070218.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104126031A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.佩尼塞;P.M.普雷迪坎特;O.迪亞納;P.莫雷勒;H.克魯伊格;C.索梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索爾維公司
• 主分類號(hào): C25B1/24
• 分類號(hào): C25B1/24;C25B15/08
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐厚才;林森

本發(fā)明要求在2011年12月22日提交的歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?1195430.1的權(quán)益，出于所有的目的將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。

本發(fā)明涉及一種將氟化氫作為進(jìn)料材料供應(yīng)到用于電解產(chǎn)生單質(zhì)氟的一種電解池(電解器)的改進(jìn)的方法。特別地，這種單質(zhì)氟旨在用于在一種用于制造電子器件的方法中的供應(yīng)(遞送)。

氟化氫值得注意地作為化學(xué)制造工藝如通過(guò)分子氟(F₂)的電解的制造的進(jìn)料材料是有用的，例如作為半導(dǎo)體工業(yè)中的室清潔氣體是有用的、并且用于制造其他氟化的化學(xué)物如氟化烴類。

單質(zhì)氟(F₂)不具有GWP(全球變暖潛勢(shì))并且對(duì)臭氧層沒(méi)有影響。單質(zhì)氟作為氟化劑是有用的，例如用于制造在表面上被氟化的聚合物、用于制造尤其用于Li離子電池的氟化溶劑、作為用于制造電子器件的室清潔劑以及蝕刻劑，這些電子器件尤其是半導(dǎo)體、光伏電池、微機(jī)電系統(tǒng)(“MEMS”)、TFT(用于平板顯示器或液晶顯示器的薄膜晶體管)等。

關(guān)于作為用于制造電子器件(尤其是半導(dǎo)體、光伏電池、MEMS以及TFT)的蝕刻劑的用途，沉積多個(gè)層以及對(duì)它們的一部分進(jìn)行蝕刻的幾個(gè)連續(xù)步驟是必需的。氟可以用于蝕刻由非常不同的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的多個(gè)層，例如用于蝕刻含有硅的層或具有會(huì)形成揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物如鎢的化合物的其他層。蝕刻可以熱致地或等離子體輔助地進(jìn)行。

關(guān)于用于室清潔的用途，通常地，在處理室-通常是CVD室(通過(guò)化學(xué)氣相沉積例如等離子體增強(qiáng)的CVD、金屬有機(jī)CVD或低壓CVD將層沉積在物品上的室)中進(jìn)行的沉積過(guò)程中，所不希望的沉積物形成在該室的壁上以及內(nèi)部構(gòu)造部件上并且必須定期地進(jìn)行去除。這通過(guò)使用單質(zhì)氟作為室清潔劑來(lái)熱致地或等離子體增強(qiáng)地處理這些沉積物來(lái)實(shí)現(xiàn)。

尤其是對(duì)于使用單質(zhì)氟作為蝕刻劑、并且還有在用作室清潔劑時(shí)，令人希望的是單質(zhì)氟是非常純的。認(rèn)為水、二氧化碳、氮?dú)夂脱鯕獾那秩胧遣幌Ｍ摹?!-- SIPO -->

單質(zhì)氟可以通過(guò)不同的方法生產(chǎn)，但是經(jīng)常通過(guò)如以上已經(jīng)提及的由作為電解進(jìn)料材料以及單質(zhì)氟來(lái)源的氟化氫(HF)的電解來(lái)生產(chǎn)。在一種電解質(zhì)鹽的存在下，如果施加至少2.9V的電壓，則HF就釋放出氟。實(shí)際上，該電壓通常被保持在8至11伏特的范圍內(nèi)。

典型地，一種通常具有化學(xué)式KF·(1.8-2.3)HF的、KF的熔融HF加合物是優(yōu)選的電解質(zhì)鹽。將HF送入容納有該熔融的電解質(zhì)鹽的反應(yīng)器中，并且通過(guò)施加一個(gè)電壓并且使電流通過(guò)該熔融的鹽而依照等式(1)由HF電解地形成了F₂：

2HF→H₂+F₂?????(1)

在通過(guò)電解制造(或任何其他的方法)制造氟之后，可以將它儲(chǔ)存在加壓氣缸中并且運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)。在對(duì)F₂有更高要求的設(shè)備中，優(yōu)選的是直接現(xiàn)場(chǎng)地或者“場(chǎng)外(over?the?fence)”生產(chǎn)F₂。

WO?2004/009873披露了用于通過(guò)電解氟化氫生產(chǎn)氟的裝置和方法。該氟是在一個(gè)氟發(fā)生盒中由HF通過(guò)電解生產(chǎn)的。該氟可以用在電子器件的制造中，例如用在TFT的生產(chǎn)中。

該裝置包括：多個(gè)單獨(dú)的氟發(fā)生盒；所述單獨(dú)的氟發(fā)生盒可操作地連接到用于所述氟氣體的遠(yuǎn)程使用和消耗的一個(gè)氟氣體分配系統(tǒng)上；所述氟發(fā)生盒單獨(dú)地與所述氣體分配系統(tǒng)隔離并且可從該裝置中移除用于遠(yuǎn)程維護(hù)。根據(jù)對(duì)比文件WO?2004/009873液態(tài)氟化氫的供應(yīng)被保持在一個(gè)罐中。一個(gè)氟化氫蒸發(fā)器將該罐中的液態(tài)氟化氫進(jìn)行蒸發(fā)，并且將它供應(yīng)到這些氟發(fā)生盒中以便保持由前述的KF的熔融HF加合物組成的電解質(zhì)的濃度不變。

在電解以及單質(zhì)氟形成的過(guò)程中，對(duì)應(yīng)量的氟化氫(HF)被消耗。因此，為了氟的連續(xù)形成，新鮮的HF必須不時(shí)地被送入到該電解池中，以便將作為氟的來(lái)源的可用HF的水平保持在一定的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)可以進(jìn)行電解以便產(chǎn)生具有可接受的純度的氟。正常地，例如，就一種KF的熔融HF加合物的優(yōu)選的電解質(zhì)鹽而言，HF的范圍通常是根據(jù)該化學(xué)式KF·(1.8-2.3)HF來(lái)變化的。在現(xiàn)有技術(shù)水平下，相當(dāng)常見(jiàn)的是在短的間隔中送入大量HF，例如以達(dá)到大約80kg/h?HF的進(jìn)料量或每間隔甚至更高的HF進(jìn)料量運(yùn)行該電解池。