[發(fā)明專利]電子級正硅酸乙酯的制備裝置及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110432044.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113121583A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙宇;袁振軍;郭樹虎;萬燁;趙雄;常欣;劉見華;毛西辰;徐家揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽中硅高科技有限公司;中國恩菲工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: C07F7/04
• 分類號: C07F7/04
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 白雪

本發(fā)明提供了一種電子級正硅酸乙酯的制備裝置及制備方法。該制備裝置包括工業(yè)級正硅酸乙酯供應(yīng)單元、多級微孔膜耦合吸附柱、脫輕精餾塔和脫重精餾塔；多級微孔膜耦合吸附柱包括柱狀中空殼體，柱狀中空殼體中填充有螯合吸附樹脂，中空殼體的兩端設(shè)置有微孔膜；各級微孔膜耦合吸附柱按物料流動順序串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置，且位于第一級的微孔膜耦合吸附柱的進(jìn)口與工業(yè)級正硅酸乙酯供應(yīng)單元相連；本發(fā)明將微孔膜與液相吸附耦合工藝應(yīng)用到電子級正硅酸乙酯制備中，并進(jìn)一步結(jié)合脫輕、脫重精餾除雜，取得了很好的除雜效果，能夠提純制備電子級正硅酸乙酯，且生產(chǎn)成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料提純技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電子級正硅酸乙酯的制備裝置及制備方法。

背景技術(shù)

高純電子氣體是集成電路制造過程中必不可少的原料，廣泛應(yīng)用于光電子、化合物半導(dǎo)體、太陽能光伏電池、液晶顯示器、光導(dǎo)纖維制造等其它諸多領(lǐng)域。高純電子氣體的純度直接影響集成電路的性能、集成度、成品率。隨著集成電路制造工藝及技術(shù)的發(fā)展，芯片尺寸的不斷增大，特征尺寸線寬不斷減小，要求集成電路制程用的各種電子氣體質(zhì)量純度、特定技術(shù)指標(biāo)不斷提高。電子級正硅酸乙酯(TEOS)作為諸多電子氣體中的一種，主要用于IC晶圓制造過程中的化學(xué)氣相沉積制程，對其純度要求比較嚴(yán)格，純度需8N以上，各項雜質(zhì)需小于1個ppb，尤其是金屬離子雜質(zhì)(Na、K、Mg、Fe、Ca、Al等)，金屬離子是電活性雜質(zhì)，會降低沉積在半導(dǎo)體器件二氧化硅薄膜層絕緣性能，會導(dǎo)致微米級的電路互相聯(lián)通，從而導(dǎo)致電路板報廢。其中的非電活性雜質(zhì)，如水分、有機(jī)物、顆粒會影響沉積的膜層均勻和平整性。一般工業(yè)級正硅酸乙酯的組分為99.8％，包含較多離子雜質(zhì)(Na、K、Mg、Al、Fe、Ca、B、P)和顆粒，因此開發(fā)電子級正硅酸乙酯的制備工藝迫在眉睫。

目前，國內(nèi)企業(yè)主要采用的制備工藝為絡(luò)合精餾、吸附精餾、減壓精餾以及多種耦合技術(shù)相結(jié)合。專利號為CN 109748931 A的文中提到了一種高純正硅酸乙酯的制備方法及生產(chǎn)系統(tǒng)，其工藝步驟為：將高純四氯化硅與高純乙醇混合進(jìn)行反應(yīng)精餾，得到粗TEOS與粗HCl；之后將粗TEOS經(jīng)脫色吸附處理，堿性吸附處理后，進(jìn)行脫輕減壓精餾，將脫輕減壓精餾后的TEOS經(jīng)硼磷吸附樹脂及金屬離子吸附樹脂處理后，進(jìn)行脫重減壓精餾，得到高純TEOS(5N+)。專利號為CN 103772424 B的文中提到了一種8N電子級正硅酸乙酯的制備方法，它是先采用絡(luò)合劑(乙二胺四乙酸)絡(luò)合原料中大部分金屬雜質(zhì)后，用0.1μm的微孔過濾器過濾；通過陽離子交換塔、石英板式蒸餾塔、亞沸蒸餾器，嚴(yán)格控制溫度，去除微量金屬雜質(zhì)、乙醇及其有機(jī)雜質(zhì)和水分，得到的TEOS產(chǎn)品純度不低于99.999999％，有機(jī)雜質(zhì)含量＜1ppm，水含量＜0.3ppm。CN 109575065 A的文件中提到了一種高純正硅酸乙酯的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)系統(tǒng)，首先將純度99％的正硅酸乙酯粗品汽化后，在電場環(huán)境(1000～2000伏/米)下，通過兩級串聯(lián)吸附除去醇類雜質(zhì)及醚類雜質(zhì)，吸附劑均為4A分子篩和/或5A分子篩；經(jīng)3A分子篩干燥除水后，再經(jīng)負(fù)載金屬氧化物改性的硅鋁凝膠吸附除去金屬離子，得到吸附后的氣態(tài)正硅酸乙酯，冷凝后得到高純正硅酸乙酯，產(chǎn)品組分99.999％，氯化物含量50ppb，水含量5ppm，金屬離子雜質(zhì)＜0.5ppb。

然而，目前電子級正硅酸乙酯的制備工藝中的主要缺點(diǎn)為：添加進(jìn)入的相關(guān)絡(luò)合反應(yīng)后再進(jìn)行提純，雖然可以達(dá)到除雜效果，但絡(luò)合劑本身潔凈度可能達(dá)不到要求，會引入新的雜質(zhì)，為后續(xù)的提純分離帶來一定的難度；絡(luò)合劑與原料的絡(luò)合反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時間長，不能連續(xù)進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；此外，采用減壓精餾、亞沸精餾工藝，一方面不可避免出現(xiàn)氣液夾帶，氣體與液體不可能完全分開，雜質(zhì)去除較難；另一方面對設(shè)備、自動化控制要求較高，增大生產(chǎn)成本，不宜工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種電子級正硅酸乙酯的制備裝置及制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提純生產(chǎn)電子級正硅酸乙酯時，反應(yīng)精餾絡(luò)合時間長且條件不易控制、金屬雜質(zhì)和顆粒去除較難、成本偏高等問題。