[發(fā)明專利]BOE廢液制備氟化氫的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111460496.7
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN113955720A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周貞鋒;應(yīng)悅;應(yīng)盛榮;姜戰(zhàn);聞濤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江容躍環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C01B7/19
• 分類號: C01B7/19;C01C1/02
• 代理公司: 上海洞鑒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31346
• 代理人: 劉少偉

本發(fā)明提出了一種BOE廢液制備氟化氫的方法及裝置，其中方法包括：BOE廢液與堿反應(yīng)，生成氟化鹽溶液和氨水；汽提蒸出氨氣；所述氟化鹽溶液經(jīng)過雙極膜電滲析分解為氫氟酸稀液和稀堿液；所述稀堿液加熱濃縮為濃堿液和廢水，所述濃堿液回用；所述氫氟酸稀液加熱蒸餾濃縮為濃氫氟酸和廢水；所述氫氟酸濃液與濃硫酸混合，得到氟化氫氣體和稀硫酸；所述稀硫酸加熱濃縮為濃硫酸和廢水，所述濃硫酸回用。本發(fā)明以芯片蝕刻BOE廢液為原料，經(jīng)過一系列處理后得到氟化氫產(chǎn)品，該過程中堿液、濃硫酸都進(jìn)行了循環(huán)利用，整個反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，循環(huán)經(jīng)濟(jì)，綠色環(huán)保的價值取向，適合工業(yè)化推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢液再利用領(lǐng)域，特別是指一種BOE廢液制備氟化氫的方法及裝置。

背景技術(shù)

BOE(Buffered Oxide Etch)，緩沖氧化物蝕刻液，簡稱“緩沖蝕刻液”。由氫氟酸(HF)與氟化銨(NH4F)依不同比例混合而成。用于半導(dǎo)體元件(例如芯片)的蝕刻，HF主要起蝕刻反應(yīng)作用，NH₄F則作為緩沖劑使用；HF與硅反應(yīng)，NH₄F固定H+的濃度，使之保持一定的蝕刻率。

各工廠的BOE配比并不完全相同。6：1的BOE緩沖蝕刻液即表示49％HF水溶液與40％NH₄F水溶液按照體積比1：6的成分混合而成，HF和NH₄F混合后，部分形成氟化氫銨(NH₄HF₂)。正常情況下，對半導(dǎo)體元件的刻蝕速度約為10nm/sec。

當(dāng)BOE蝕刻液使用一定時間后，就作為廢液排出，成為BOE廢液。

BOE廢液主要成分為氟化銨(NH₄F)和氟化氫銨(NH₄HF₂)，同時含有少量的氟硅酸銨；屬于危廢！大部分半導(dǎo)體工廠委托有資質(zhì)的危廢處置單位進(jìn)行無害化處理，即：通過加入石灰或消石灰，反應(yīng)成氟化鈣和氨水；有條件的處置單位會回收氨水，氟化鈣成為污泥，作無害化填埋。這種處置方式成本高、污染大、污泥處置費(fèi)用高，關(guān)鍵是資源沒有得到有效利用，是一種得不償失的方法。

氟化氫(Hydrogen Fluoride)，化學(xué)分子式為HF，分子量20.01，易溶于水、乙醇。無水氟化氫(簡稱AHF)低溫或壓力下為無色透明液體，沸點(diǎn)19.4℃，熔點(diǎn)-83.37℃，密度1.008g/cm3(水＝1)。在室溫和常溫下極易揮發(fā)成白色煙霧。它的化學(xué)性質(zhì)極活潑，能與堿、金屬、氧化物以及硅酸鹽等反應(yīng)。氟化氫是現(xiàn)代氟化工的基礎(chǔ)，是制取元素氟、各種氟致冷劑、含氟新材料、無機(jī)氟化鹽、各種有機(jī)氟化物等的最基本原料。氟化氫與水可以在任何質(zhì)量比例混合，成為氫氟酸(簡稱HF)。

氟化氫或氫氟酸是生產(chǎn)BOE蝕刻液的原料，如果BOE廢液能重新回到氟化氫或氫氟酸的狀態(tài)，其有效資源可得到全面的循環(huán)利用！不僅解決半導(dǎo)體行業(yè)的廢液出路問題，更是利國利民的好事。

因此，有必要研發(fā)一種BOE廢液制備氟化氫的方法，使BOE廢液的有效資源得到全面的回收利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種BOE廢液制備氟化氫的方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中BOE廢液后處理的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種BOE廢液制備氟化氫的方法，包括：

BOE廢液與堿反應(yīng)，生成氟化鹽溶液和氨水；

高溫蒸出氨氣；

所述氟化鹽溶液經(jīng)過雙極膜電滲析分解為氫氟酸稀液和稀堿液；

所述稀堿液加熱濃縮為濃堿液和廢水，所述濃堿液返回與所述BOE廢液反應(yīng)；

所述氫氟酸稀液蒸餾濃縮為濃氫氟酸和廢水；

所述濃氫氟酸與濃硫酸混合，得到氟化氫氣體和稀硫酸；