CS259206B1

CS259206B1 - Sp&sob výroby kyseliny dusičnej pre mikroelektroniku

Info

Publication number: CS259206B1
Application number: CS85781A
Authority: CS
Inventors: Ivan Gaspierik; Stefan Husar; Jozef Benza
Original assignee: Ivan Gaspierik; Stefan Husar; Jozef Benza
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS78185A1

Abstract

Koncentrovaná kyselina sírová sa přidává k vodnému roztoku kyseliny dusičnej, pričom je zo zmesi oddestilovávana a/alebo rektifikovaná kyselina dusičná za súčasného skrápania jej pár koncentrovanou kyselinou sírovou. Destiláciu a/alebo rektifikáciu je možné realizovat za zníženého tlaku. Koncentrovaná kyselina sírová slúži ako činidlo na vazanie kovových katiónov /predovšetkým alkalických kovov/ i ako dehydratačné činidlo. Po filtrácii sa riedi na požadovanú končen- ' tráciu vodou čistoty pre mikroelektroniku. Riešenie je možné použit v elektrotechnickom priemysle.

Description

Vynález sa týká výroby kyseliny dusičnej pre mikroelektroniku, ktorá je vhodná predovšetkým na využitie v planárnej technologii výroby integrovaných obvodoch.

Výroba kyseliny dusičnej je jedna z najrozšírenejších výrob v chemickom priemysle.

V súčasnosti sa kyselina dusičná vyrába z amoniaku termickou oxidáciou cez rozpálený katalyzátor z platiny alebo paládia s rodiom podlá rovnice

NHj + 50₂—5» 4 NO + 6 H₂O + 870 kJ

NO sa 3alej oxiduje vzdušným kyslíkom na NO₂, ktorý sa absorbuje za přítomnosti vzdušného kyslíka do vody podlá rovnice

NO₂ + 2 H₂O + O₂ ->· 4 HNO₃

Takto vzniká roztok disociovanej kyseliny dusičnej, ktorá však nesplňa požiadavky na čistotu nutnú pre použitie v planárnej technologii výrobě integrovaných obvodov.

Ďalšie čistenie kyseliny dusičnej sa vykonává viacnásobnou destiláciou a filtráciou cez filtračně zariadenie o pórovitosti 0,2 alebo 0,45 mikrometra. Uvedený spósob je velmi pracný a energeticky náročný.

Uvedené poznatky boli čerpané z nasledovných práč a materiálov: H. Remy-Anorganická chémia I-SNTL Praha 1961, J. Gažo a kol. - Všeobecná a anorganická chémia - Alfa Bratislava 1981, E. D. Stepům a kol. - Metody polučenja osobo čistých neorganičeskich veščestv. - Moskva 1969, Katalog fy Sartorius 1984, Katalog fy Millipore 1983, Katalog fy Merck-selectipur MOS 1983 a katalog fy Carlo Erba-Montedison 1963.

Hoře uvedené nedostatky odstraňuje spósob výroby kyseliny dusičnej kvality pre mikroelektroniku, podstata ktorého je v tom, že sa kyselina dusičná destiluje v zmesi s koncentrovanou kyselinou sírovou a/alebo je ňou pri rektifikácii skrápaná čo je možné vykonávat za zníženého tlaku. Koncentrovaná kyselina sírová vystupuje v procese ako dehydratačné činidlo, ale hlavně po absorbčii vody a vylúčení zmiešavacieho tepla pósobí i ako činidlo, ktoré na seba viaže kationy kovov/hlavně alkalických kovov/, ktoré sú obzvlášť nežiaduce v kyselině dusičnej pre mikroelektroniku.

Kyselina dusičná, ktorá je vo vodnom rozotku ionizovaná ako silná kyselina podlá rovnice HNOj + H₂O ^Η3θ^{+ +} NO* je ^v zmesi s kyselinou sírovou naopak ionizovaná ako zásada. Ióny NO₂ v zmesi kyseliny dusičnej a sírovej spósobujú jej silný nitridačný účinok. Uvedené poznatky vysvětluje skutočnosť, že kyselina dusičná oddestilovaná zo zmesi kyseliny dusičnej je takmer stopercentná a přitom obsah kovových kationov /obzvlášť alkalických kovov/ je pod hranicu přípustných hodnót pre kyselinu dusičnú kvality pre mikroelektroniku. Takto připravená kyselina dusičná sa používá ako koncentrovaná a/alebo sa riedi na koncentráciu požadovaná odberatelom vodou čistoty pre mikroelektroniku /s parametrami 18 megaohm.cm ¹ a filtrovanej cez filtračně zariadenie s pórmi 0,2 mikrometra/.

Vynález je možné využít na výrobu kyseliny dusičnej pre mikroelektroniku, ktorá najde využitie hlavně pri výrobě integrovaných obvodov a iných mikroelektronických súčiastok v elektrotechnickom priemysle.

Příklad .1

V destilačnej baňke uzavretej sklenenej aparatúry pre jednoduchú destiláciu bola zmiešaná v pomere 1:1 50 % hmot. kyselina dusičná s 96 % hmot. kyselinou sírovou, ktorá bola přidávaná do zmesi postupné cez bočný vstup za pomoci oddelovacieho lieviku. Po premiešaní a ustálení teploty bola zo zmesi oddestilovaná kyselina dusičná, ktorá po přefiltrovaní na filtračnom zariadení o velkosti pórov 0,2 mikrometra a/alebo 0,45 mikrometra mala následovně technické

2arametre: koncentrácia HNOj-99,4 % hmot., zbytok po žíhání 3 ppm, SO^ menej ako 0,5 ppm, O*^- menej ako 0,1 ppm, Pb menej ako 0,02 ppm, Cl menej ako 0,5 ppm, Fe 0,07 ppm. As menej .ko 0,01 ppm. Li menej ako 0,02 ppm. Na menej ako 0,1 ppm, K menej ako 0,1 ppm, Ca menej ako 1,1 ppm. Mg menej ako 0,1 ppm

Počet častíc v 1 litri:

velikost počet až 5 mikrometra 17 530 až 25 mikrometra 2 740 nad 25 mikrometra 380

Příklad 2

V rektifikačnej aparatúre s klobúčikovou kolonou o 10-tich poschodiach bola destilovaná 50 % hmot. kyselina dusičná. Na siedme poschodie kolony bola kontinuálně dávkovaná 96 % hmot. kyselina sírová tak, aby v závislosti na zádrži a zpátnom toku bol poměr priepustnosti kolony k dávkovanéj kyselině sírovej 1:1. Odoberaný destilát bol následné filtrovaný na filtračnom zariadení o velkosti pórov 0,2 mikrometra a mal následovně parametre: koncentrácia HNO,-99,6 %

2~ 3- J hmot., zbytok po žíhaná 2 ppm, SO^ menej ako 0,5 ppm, PO^ menej ako 0,1 ppm, Pb menej ako 0,02 ppm, Cl” menej ako 0,05 ppm, Fe 0,08 ppm, As menej ako 0,01 ppm. Li menej ako 0,02 ppm,

Na menej ako 0,1 ppm, K menej ako 0,1 ppm, Ca menej ako 0,1 ppm, Mg menej ako 0,1 ppm,a počet častíc v 1 litri:

velikost počet až 5 mikrometra 13 450 až 25 mikrometra 1 700 nad 25 mikrometra 420

Příklad 3

Postupovalo sa ako v příklade č. 1 ale s tým rozdielom, že po ustálení rovnováhy po zmiešaní kyseliny dusičnéj a sírovej bola destilačná aparatúra evakuovaná na tlak 8,5 Pa a kyselina dusičná mala následovně parametre po odestilovaná: koncentrát HNO, 99,5 % hmot.,

2- 3- ^J zbytok po žíhaná 1 ppm, SO^ menej ako 0,05 ppm, PO^ menej ako 0,1 ppm, Pb menej ako 0,02 ppm, Cl menej ako 0,05 ppm, Fe 0,04 ppm. As menej ako 0,01 ppm, Li menej ako 0,02 ppm, Na menej ako 0,1 ppm, K menej ako 0,1 ppm, Ca menej ako 0,1 ppm, Mg menej ako 0,1 ppm.a počet častíc v jednom litri:

velkost	počet
1 až 5 mikrometra	7 240
5 až 25 mikrometra	870
nad 25 mikrometra	230

Příklad 4

Postupovalo sa podlá příkladu č. 1 s tým rozdielom, že získaná kyselina dusičná bola riedená vodou čistoty pre mikroelektroniku /měrný odpor 18 megaohn. cm ¹ a filtrovaná cez filtračně zariadinie o póroch 0,2 mikrometra/ na koncentráciu cca 70 % hmot.

Takto získaná kyselina dusičná mala následovně technické parametre: koncentrácia HNO,

2- 3- ³

69,8 % hmot., zbytok po žíhaní 2 ppm, SO₄ menej ako 0,5 ppm, PO^ menej ako 0,1 ppm, Pb menej ako 0,02 ppm, Cl^- menej ako 0,05 ppm, Fe 0,06 ppm, As menej ako 0,01 ppm, Li menej ako 0,02 ppm, Na menej ako 0,1 ppm, K menej ako 0,1 ppm, Ca menej ako 0,1 ppm, Mg menej ako 0,1 ppm a počet častíc v jednom litri:

Claims

1. Spdsob výroby kyseliny dusičnej pre mikroelektroniku vyznačujúci sa tým, že sa zmes kyseliny dusičnej a koncentrovanéj kyseliny sírovej destiluje a/alebo rektifikuje za súčasného skrápaňia koncentrovanou kyselinou sírovou, pričom kyselina sírová slúži ako činidlo viažúce kationy kovov přítomné v pdvodnej kyselině dusičnej a súčasne pĎsobí i ako dehydratačné činidlo pri jej zakoncentrovávaní a takto získana koncentrovaná kyselina dusičná sa přefiltruje na filtračnom zariadení o póroch od 0,05 do 5 /um.

2. Spdsob podlá bodu 1 vyznačujúci sa tým, že destilácia a/alebo rektifikácia sa vykonává za zníženého tlaku.

3. Spdsob podlá bodu 1 alebo 2 vyznačujúci sa tým, že získaná koncentrovaná kyselina dusičná sa riedi na požadovanú koncentráciu vodou čistoty pre mikroelektroniku.