[發明專利]一種高純硝酸的連續生產方法

有效

• 申請號: 202210003433.7
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114014282B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 王濤;王升高;徐慢;熊禮威;王簫;張雪梅
• 申請（專利權）人: 蘇州香榭軒表面工程技術咨詢有限公司
• 主分類號: C01B21/46
• 分類號: C01B21/46
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;向亞蘭

本發明公開了一種高純硝酸的連續生產方法，該生產方法為采用循環載氣方法進行提純工業硝酸，該循環載氣方法為利用不同溫度下硝酸的飽和蒸汽壓不同，將載氣氣體鼓入硝酸物料中，獲得硝酸飽和的混合氣，而后在換熱器中降溫，實現硝酸的過飽和析出，進而實現硝酸物料的傳輸與提純工作，載氣氣體在工藝中循環使用。采用本發明工藝制備的超高純硝酸各單項金屬離子含量低于10ppt，除硝酸根外，各單項陰離子小于50ppb。與已有方法相比，本發明工藝和設備簡單，生產效率高，產品質量穩定，能耗低，產品滿足甚至超過SEMI C12標準的要求，可用于高集成度芯片的清洗和刻蝕。

技術領域

本發明涉及超純高凈電子化學品的制備方法，具體涉及一種高純硝酸的生產方法。

背景技術

隨著我國電子工業快速發展，芯片制造水平迅猛提升，國際半導體設備材料產業協會制定更苛刻的SEMI C12標準。作為芯片制造的關鍵性技術材料——超純高凈電子化學品的技術要求逐步提升，電子化學品的純凈度直接影響芯片的電性能、成品率和可靠性。硝酸作為一種具有氧化性的強酸，可以去除大部分金屬、金屬氧化物以及有機物，被大量用于芯片的清洗和蝕刻。

目前，國內生產廠商采用精餾法、樹脂過濾、濾膜過濾等工藝降低硝酸原料中金屬含量，產品符合SEMI C8標準。采用上述生產工藝，操作工藝復雜，難以控制生產質量進而難以獲得穩定性產品。隨著IC存貯容量逐步增大，作為絕緣層的氧化膜變得更薄，電子化學品種中的堿金屬雜質會溶入氧化膜中，從而導致絕緣電壓降低；重金屬雜質會附著在硅晶片表面上并使P-N結耐電壓降低。對不同線寬的IC工藝技術，需配套不同級別的高純電子化學試劑。

現有技術中，生產超高純的硝酸的工藝主要是工業硝酸精餾法。該精餾法需要把工業硝酸物料加熱到約120℃。該方法存在的問題包括：第一，硝酸有遇熱分解、遇光分解的特性，因此，需要采取進一步的吹白工藝，工藝比較復雜，同時還導致大量含氮廢氣排放；第二，需要高溫加熱、能耗高；第三，硝酸具有強腐蝕性，符合高溫下加熱硝酸要求的加熱器的技術要求非常高，因而制作成本高。總之，現有的方法不利于節能減排，與國家倡導的綠色節能環保政策相違背，同時設備要求高，不適于推廣應用。

有專利文獻提出，將試劑原料與載氣分別加熱到原料的沸點以下2-30℃，在相對較低的溫度下使原料被蒸發，之后，原料蒸汽與載氣一起進入冷凝器，原料蒸汽被冷凝，獲得產品。但是，該方法對于溫度的降低程度較小，能耗仍然高，對于設備的要求沒有降低，同時，也仍然存在廢氣排放問題。而且該方法只獲得了符合SEMI C8標準的產品。

發明內容

本發明所要解決的問題是克服現有技術的不足，提供一種設備要求降低、節能、廢氣排放減少、生產效率提高、適于推廣與應用的高純硝酸的連續生產方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高純硝酸的連續生產方法，所述高純硝酸中，各項金屬陽離子質量含量在10ppt以下，除硝酸根外，各項陰離子質量含量在50ppb以下，所述生產方法以工業硝酸為原料，其中，所述生產方法為采用循環載氣方法進行提純所述工業硝酸，所述循環載氣方法包括如下工序：

工序（1）：采用載氣加熱器對載氣進行加熱；

工序（2）：將加熱后的載氣鼓入所述工業硝酸中使硝酸蒸發，獲得硝酸飽和的混合氣，然后使硝酸飽和的混合氣通過填料，去除工業級硝酸飛沫；

工序（3）：使經工序（2）處理后的硝酸飽和的混合氣通過一級換熱器進行冷卻，部分硝酸將過飽和析出，析出的硝酸經所述填料的表面回流至所述工業硝酸中；

工序（4）：將經工序（3）處理后剩下的硝酸飽和的混合氣通過二級換熱器進行冷卻，使所述混合氣中的硝酸過飽和析出，得到純化的硝酸；