腐蝕性電子氣體HF作為微納電子制造中的關(guān)鍵氣體之一,主要被用于半導體工業(yè)中硅晶片的刻蝕以及表面清洗。隨著微納電子制造向著高集成度、大的晶圓尺寸、更窄的線寬和更高的完整性發(fā)展,對HF電子氣體純度的要求也越來越高,其中,水分雜質(zhì)是導致下游產(chǎn)品缺陷、二次污染物釋出和HF氣體純度降低的根源。因此,對HF電子氣體雜質(zhì)水含量的要求也越來越嚴苛。MgF₂和CaF₂對水分子有強吸附作用,且能耐受HF和水蒸氣的協(xié)同腐蝕,可作為HF氣體中痕量水去除的吸附劑。但已報道的CaF₂吸水容量較小,而有關(guān)MgF₂的吸水性能研究甚少。基于此,本文系統(tǒng)地研究了具有高比表面積、高熱穩(wěn)定性MgF₂和CaF₂的合成方法及其吸水性能,主要研究內(nèi)容如下:1.通過共沉淀法,以SiO₂為模板劑制備了硅、鎂復合氧化物,再與氫氟酸反應,制得多孔MgF₂,考察了鎂源、硅源以及金屬摻雜的種類和用量等因素對MgF₂中孔結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明,以醋... 

【文章來源】：浙江師范大學浙江省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

膜分離法除水模型[9]

第一章緒論41.2.2反應-精餾法在工業(yè)生產(chǎn)中，單獨使用某一種純化方法往往具有一定的局限性，會存在除雜深度不夠，除雜效率低等問題。如果采用多種方法聯(lián)用的方式，能夠彌補單一操作的不足，具有更好的除雜效果。2015年，柳彤等人[18]報道了一種反應-精餾組合的方法來脫除HF氣體中痕量水。由于HF會與水形成共沸混合物，采用簡單的精餾法已無法達到深度脫水的目的，需采用反應-精餾組合的方法，其裝置示意圖見圖1.2。首先，通過進料口2加入到反應釜1中，對整個反應裝置抽真空，接著用氦氣吹掃，重復抽真空氦氣吹掃操作十次，液化后的HF通過進料口6加入到反應釜1中，接著對反應釜1加熱，利用冷凝器3保持回流，使反應釜1與冷凝器3之間保持5-10℃的溫度差以及0.01-0.02MPa的壓力差，接著進行精餾，取樣分析精餾產(chǎn)物的含水量低于1ppm后，收集餾分至低溫存儲器7中。該方法的原理是利用精餾來使水分富集，然后水分再與WF4反應，利用反應-精餾的方法將HF中水分含量降低至1ppm以下。該方法除水效率高、操作安全、工藝簡單、利于雜質(zhì)分離，但該方法能耗較高，對操作環(huán)境的要求也比較嚴格。圖1.2反應精餾除水工藝流程圖[18]1.2.3吸附分離法吸附分離法是利用吸附作用，將樣品中的雜質(zhì)氣體吸附到固體吸附劑的表面，

第一章緒論6HF氣體中的除水時，材料中的Al2O3和SiO2易與HF發(fā)生反應，導致分子篩骨架坍塌的同時，也會生成AlF3、SiF4和H2O等雜質(zhì)，造成二次污染。1.2.3.2活性炭利用活性炭在去除HF氣體中痕量水的方法主要是利用活性炭的吸附能力，包括物理吸附和化學吸附兩種吸附方式，其中物理吸附作用的強弱主要取決于吸附劑的孔道結(jié)構(gòu)，因為活性炭材料相較于其他吸附材料，具有特別發(fā)達的多孔結(jié)構(gòu)，這也是導致活性炭材料吸附容量大，吸附效率高的主要原因[26,27]。而化學吸附是一種化學反應的過程，其吸附作用的強弱取決于活性炭表面的官能團化學性質(zhì)。在除雜過程中，活性炭表面存在的含氧官能團會發(fā)生脫羥基或脫羧基反應，產(chǎn)生少量的水蒸氣。所以，活性炭吸附材料使用之前需要先進行預處理來消除含氧官能團。Millwaid[28]和Funke等人[29]各自獨立報道了一種合成超低排放碳材料的方法，該材料能用于吸附腐蝕性電子氣體中水雜質(zhì)。首先在溫度為473K-673K及超高純惰性體氣體氣氛下，對活性炭進行預處理，除去其吸附的H2O和CO2等雜質(zhì)，然后將待凈化氣體通入凈化器開始凈化，見圖1.3。盡管活性炭具有很好的耐腐蝕性，但在低含水量（ppm級）的條件下對水的吸附能力較弱，無法達到脫除腐蝕性氣體中痕量水的目的。圖1.3凈化系統(tǒng)示意圖[27]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國含氟電子氣體發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)進展[J]. 徐嬌,張建君,史婉君,潘晉亨,鬲春利.  低溫與特氣. 2018(03)
[2]含氟電子氣體純化方法探討與展望[J]. 齊仲龍,楊會娥,任昊,馬立博.  有機氟工業(yè). 2018(01)
[3]我國電子氣體發(fā)展概況[J]. 何暉,包漢波.  杭氧科技. 2017(04)
[4]電子氣體凈化器現(xiàn)狀與趨勢[J]. 葉向榮,陳剛,周黎旸.  低溫與特氣. 2015(02)
[5]高比表面積氟化鎂的合成及其在催化中的應用研究進展[J]. 牛懷成,李利春,李瑛,韓文峰,唐浩東,劉化章.  化工進展. 2012(07)
[6]MgF2表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子特性的密度泛函理論研究[J]. 張莉莉,韓培德,張彩麗,董明慧,楊艷青,古向陽.  物理化學學報. 2011(07)
[7]活性炭的吸附機理及其在水處理方面的應用[J]. 包金梅,凌琪,李瑞.  四川環(huán)境. 2011(01)
[8]我國氟化工現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 李大志.  有機氟工業(yè). 2009(01)
[9]特氣業(yè)與半導體業(yè)的發(fā)展近況[J]. 林剛.  低溫與特氣. 2009(01)
[10]新型介孔凈化材料與活性炭的性能對比及其制備方法和應用[J]. 李天昕,谷為民,林海,宋存義.  中國非金屬礦工業(yè)導刊. 2004(06)



本文編號：3139125