公开了一种降低三氟化氮中的杂质二氟化二氮和四氟化二氮的浓度的蒸馏方法。该方法包括：（ａ）在蒸馏塔中在具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物存在下蒸馏包括三氟化氮和二氟化二氮和／或四氟化二氮的混合物；（ｂ）将包括二氟化二氮和／或四氟化二氮的混合物作为侧馏分从蒸馏塔中除去；（ｃ）从蒸馏塔的底部除去包括具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物的混合物；和（ｄ）从蒸馏塔的顶部除去具有降低了二氟化二氮和／或四氟化二氮的浓度的三氟化氮产物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】降低三氟化氮中二氟化二氮和四氟化二氮浓度的蒸馏方法 相关申请的交叉参考本申请要求2003年4月14日提交的美国临时专利申请60/462,756的优先权权益。 专利技术背景
本专利技术涉及降低三氟化氮中杂质二氟化二氮和四氟化二氮的浓度的蒸馏方法。该方法包括在具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物存在下蒸馏三氟化氮，并将基本上不含所述杂质的三氟化氮作为蒸馏塔塔顶流除去，将包括所述杂质的浓缩物流作为蒸馏塔侧馏分除去，并将所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物作为蒸馏塔底流除去。
技术介绍
多种气态含氟化合物被用于等离子蚀刻硅型材料以制造半导体器件的制造过程。三氟化氮(NF3)的主要用途是作为半导体器件制造中的“化学气相沉积”(CVD)室清洗气体。CVD室清洗气体用于形成等离子体，后者对半导体制造装置的内表面产生影响以除去随时间而累积的各种不希望的沉积物。全氟化的化学品，如在半导体制造应用中用作清洗气体的NF3，更通常地被称作“电子气体”。具有高纯度的电子气体对于这样的应用是关键性的。已知，即使进入半导体器件制造工具的这些气体中非常少量的杂质也会导致线宽加宽，并因此导致每器件信息量减少(lessinformation per device)。此外，这些杂质的存在，包括但不限于等离子体蚀刻剂或清洗气体中的微粒、金属、湿气和其它卤代烃，即使仅以ppm级存在时，也增加这些高密度集成电路生产中的缺陷率。结果，存在对更高纯度的蚀刻剂和清洗气体的日益增长的需要，和具有所要求纯度的材料的日益增长的市场价值。杂质的鉴定及其去除方法也因此代表了这类应用中含氟化合物制备的一个重要方面。-->通过多种方法如US 3,235,474中公开的方法制备的NF3会含有相对大量的杂质，如一氧化二氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、二氟化二氮(N2F2-cis和/或N2F2-trans)和四氟化二氮(N2F4)。二氟化二氮和四氟化二氮是三氟化氮电子气体产品中尤其不希望的杂质。在某些条件下和在相对低的浓度，这些化合物可形成不稳定、甚至爆炸性的组合物。因此，为了获得不含二氟化二氮和四氟化二氮的用作电子气体的高纯度三氟化氮，使得这些杂质被完全除去的方法是必需的。有多种已知的可用于减少NF3产品中的N2F2、N2F4和其它杂质的方法，从蒸馏、化学和热处理、到在沸石、硅胶和活性矾土上吸附。已知硅胶和活性矾土既可作为在低温下去除杂质的吸附剂，又可作为在较高的温度下去除杂质的反应剂。
技术实现思路
本专利技术提供从NF3减少氟化的杂质以便制备纯化的NF3产品的蒸馏方法。更具体地说，本专利技术包括一种降低选自二氟化二氮和四氟化二氮的至少一种杂质在包括三氟化氮和所述至少一种杂质的第一混合物中的浓度的方法，该方法包括：(a)在蒸馏塔中在具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物存在下蒸馏所述第一混合物；(b)从所述蒸馏塔在所述蒸馏塔的顶部和底部之间的点除去包括所述至少一种杂质的第二混合物；(c)从所述蒸馏塔的底部除去包括所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物的第三混合物；和(d)从所述蒸馏塔的顶部除去降低了所述至少一种杂质的浓度的三氟化氮产物。附图说明图1是可用于实施本专利技术的一个方面的蒸馏系统的示意图。图2是可用于实施本专利技术的一个方面的蒸馏系统的示意图。具体实施方式处于其分离和纯态的NF3显示出对于集成电路制造有价值的性能并典型地用在相关的制造步骤中。对于其在集成电路制造过程中具有的效果的更高的精度和一致性的期望已为这样的应用制定了极高的纯度标准(critical)。NF3中任何其它化合物的存在对于其大多数预期的-->用途都是有害的。例如，当NF3作为化学蒸气沉积(CVD)室清洗气体出售时即使1ppm-摩尔浓度的另一种化合物也会被认为是NF3中的杂质。允许生产具有接近99.999摩尔％纯度的NF3产品的方法是希望的，但是为电子气体应用提供至少99.9999摩尔％纯度的方法是优选的。测定NF3中这样的低浓度杂质的分析方法是可以得到的。例如，适合于分析NF3中的其它化合物的低浓度的方法公开在1995年的SEMI标准，第149-153页，用于三氟化氮的SEMIC3.39.91-Standard中，在此引入作为参考。制造NF3的常规方法在NF3产品流中常常生成作为杂质的至少一种N2F2和N2F4。N2F2意指顺式异构体(N2F2-cis，在本文中也称为N2F2-c)或反式异构体(N2F2-trans，在本文中也称为N2F2-t)。这样的化合物在NF3产品流中的存在对于其大多数的期望的用途是有害的。分离并回收基本上不含这样的杂质的NF3产品的技能是相当有价值的。在本文中，“基本上不含”意指在NF3中至少一种杂质N2F2和N2F4以小于10ppm-摩尔的浓度存在，优选小于1ppm-摩尔，最优选小于0.1ppm-摩尔。包括NF3、N2F2和N2F4的混合物的物理性质是非理想的并且难以用常规建模技术来建模。本专利技术来源于这样的发现，即当在具有比NF3更高的标准沸点的另一种化合物存在下蒸馏包含NF3和这些杂质的混合物时，N2F2和N2F4被有效地浓缩在蒸馏塔的较低的蒸馏部分内。也就是说，当在具有比NF3更高的标准沸点的另一种化合物存在下蒸馏包含NF3和这些杂质的混合物时，N2F2和N2F4被有效地浓缩在蒸馏塔中理论塔板总数的底部50％内，并更优选，在蒸馏塔中理论塔板总数的底部25％内。具有比NF3更高的标准沸点的另一种化合物是指具有约-90℃至约-20℃的标准沸点的化合物。并且，优选具有比NF3更高的标准沸点的化合物在本方法的条件下不与NF3或氟化的杂质反应。本方法的具有比NF3更高的标准沸点的适合化合物包括来自以下种类的化合物：烃、氟代烃、氯氟代烃、氯代烃、全氟化碳、有机氧化物和无机氧化物。代表性的烃包括乙烷、丙烷和丙烯。代表性的氟代烃包括氟代甲烷(HFC-41)、二氟甲烷(HFC-32)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、五-->氟乙烷(HFC-125)和氟代乙烷(HFC-161)。代表性的氯氟代烃包括氯二氟代甲烷(HCFC-22)。代表性的氯代烃包括氯代甲烷(HCC-40)。代表性的全氟化碳包括六氟乙烷(PFC-116)。代表性的氧化物包括一氧化二氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、碳酰氟(COF2)和全氟乙酰氟(CF3COF)。本方法的具有比NF3更高的标准沸点的优选化合物包括一氧化二氮(N2O)、氯二氟代甲烷(HCFC-22)、二氟甲烷(HFC-32)、氟代乙烷(HFC-161)和氟代甲烷(HFC-41)。在本分离中这些化合物可作为高沸点化合物单独使用或彼此组合使用。例如，已知N2O与HFC-23形成共沸或类共沸物的组合物。各个N2O/HFC-23共沸或类共沸物的组合物在本分离中可以用作具有比NF3更高的标准沸点的化合物。更具体地，当在具有比NF3更高的标准沸点的这些化合物存在下蒸馏NF3和所述杂质时，杂质N2F2和N2F4在蒸馏塔装填料或装塔板的部分内的点而不是在蒸馏塔的塔底或塔顶流中形成最大浓度。这样，从在蒸馏塔的顶部和底部之间的一点抽取侧馏分提供N2F2和N2F4的浓度比在蒸馏塔底或塔顶馏分中更高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降低选自二氟化二氮和四氟化二氮的至少一种杂质在包括三氟化氮和所述至少一种杂质的第一混合物中的浓度的方法，所述方法包括：（ａ）在蒸馏塔中在具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物存在下蒸馏所述第一混合物；（ｂ）从所述蒸馏塔在所述蒸馏塔的顶部和底部之间的点除去包括所述至少一种杂质的第二混合物；（ｃ）从所述蒸馏塔的底部除去包括所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物的第三混合物；和（ｄ）从所述蒸馏塔的顶部除去具有降低了所述至少一种杂质的浓度的三氟化氮产物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-4-14 60/462,7561.一种降低选自二氟化二氮和四氟化二氮的至少一种杂质在包括三氟化氮和所述至少一种杂质的第一混合物中的浓度的方法，所述方法包括：(a)在蒸馏塔中在具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物存在下蒸馏所述第一混合物；(b)从所述蒸馏塔在所述蒸馏塔的顶部和底部之间的点除去包括所述至少一种杂质的第二混合物；(c)从所述蒸馏塔的底部除去包括所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物的第三混合物；和(d)从所述蒸馏塔的顶部除去具有降低了所述至少一种杂质的浓度的三氟化氮产物。2.权利要求1的方法，其中在所述蒸馏步骤期间、以液相、在比所述第一混合物被引入到所述蒸馏塔中的点更高的所述蒸馏塔中的点将所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物引入到所述蒸馏塔中。3.权利要求1的方法，其中所述第一混合物包括至多约5000ppm-摩尔的所述至少一种杂质。4.权利要求1的方法，其中所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物具有约-90℃至约-20℃的标准沸点。5.权利要求4的方法，其中所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物是至少一种选自烃、氟代烃、氯氟代烃、氯代烃、全氟化碳、有机氧化物和无机氧化物的化合物。6.权利要求5的方法，其中所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物是至少一种选自乙烷、丙烷、丙烯、氟代甲烷、二氟甲烷、氟代乙烷、1，1，1-三氟乙烷、五氟乙烷、氯二氟代甲烷、氯代甲烷、六氟乙烷、一氧化二氮、二氧化碳、碳酰氟、三氟乙酰氟的化合物。7.权利要求5的方法，其中所述具有比三氟化氮更高的标准沸点的化合物是至少一种选自氟代甲烷、二氟甲烷、氟代乙烷、氯二氟代甲烷和一氧化二氮的化合物。8.权利要求5的方法，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：RN米勒，BA马莱尔，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。