CN207153396U - 一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，包括至少一级吸附筒，每级所述吸附筒设有传导其内部热量至其外部的冷却机构。在吸附过程中伴随有大量的吸附热，释放的热量将使筒内的温度升高，而且高温会制约吸附，通过冷却机构对吸附过程中的吸附筒降温，从而促进吸附过程的发生。

Description

一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置

技术领域

本实用新型涉及纯化回收领域，具体涉及一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置。

背景技术

在现今社会，超大规模集成电路、平板显示器、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业蓬勃发展，而被广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散、清洗等工艺的电子气体是上述工业不可缺少的原料。随着电子消费品的升级换代，产品制造尺寸越来越大，产品合格率和缺陷控制越来越严格，整个电子工业对电子气体气体纯度的要求也越来越高。

六氟乙烷因其无毒无臭、高稳定性而被广泛应用在半导体制造过程中，例如作为刻蚀剂（Dry Etch）、化学气相沉积（CVD）后的清洗腔体。特别是随着集成电路精度越来越高，常规的事发腐蚀不能满足0.18～0.25um的深亚微米集成电路高精度细线蚀刻的要求，而六氟乙烷作为干腐蚀剂具有边缘侧向侵蚀现象极微、高蚀刻率及高精确性的优点，可以极好的满足此类线宽较小的制程要求。特别是当接触到孔径为140nm或更小的元件时原先的八氟丁烷无法起到刻蚀作用，而六氟乙烷可以在小到110nm的元件上产生一条深凹槽。

高纯度三氟甲烷也是重要的电子材料电子材料刻蚀和清洗剂。但用作电子刻蚀剂和清洗剂对三氟甲烷纯度要求很高，需要加大提纯、回收技术的研发力度。中芯国际（上海）、中芯国际（天津）在集成电路制造中应用(CF4)和三氟甲烷(三氟甲烷)的混合气体作为主刻蚀气体。氮化镓（GaN）是一种广泛应用于制造蓝光、紫光和白光二极管、紫外线监测器和高功率微波晶体管的材料。MOVCD法是生产LED得到高品质的GaN薄膜的主要沉淀方法。在MOCVD工艺过程中，GaN薄膜或其它反应产物也会生长或沉积在反应腔内的其它反应腔部件上。这些不希望出现的反应腔内的沉积物残余会在反应腔内产生杂质。三氟甲烷为含H并含F的清洁气体，形成的等离子体可有效地清除如GaN的第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余。RIBE技术最显著的特点就是具有较高的刻蚀图形线宽分辨率、优良的轮廓控制能力以及刻蚀各项异性；同时添加了化学气体后，校准的反应离子束可以控制侧壁刻蚀面貌和再沉积物质的去除，RIBE工艺可用于氮化硅和二氧化硅的刻蚀。采用三氟甲烷为刻蚀气体对氮化硅薄膜的刻蚀取得了较好的效果，得到较为理想的刻蚀速率（约142nm/min），且刻蚀后氮化硅薄膜表面的残余光刻胶容易湿法去除，微图形表面平整，线条尺寸均匀。

六氟乙烷和三氟甲烷作为等离子蚀刻工作气体在发展微电子工业方面起着重要作用，是加工超大规模集成块工艺中所必需的介质。此外，六氟乙烷和三氟甲烷还广泛应用于制冷空调、化学和电力等行业。

六氟乙烷及三氟甲烷作为电子刻蚀剂和清洗剂，对其纯度要求很高，需要加大提纯、回收技术的研发力度。现有纯化技术中，采用分子筛吸附工艺气体中的水份及二氧化碳，由于吸附过程中分子筛对工艺气体也有吸附作用,并且过程中伴随着大量的热量,因此,纯化效率较低,工艺气体损失较多。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，冷却机构用来对吸附过程中的吸附筒降温，从而促进吸附过程的发生。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，包括至少一级吸附筒，每级所述吸附筒设有传导其内部热量至其外部的冷却机构。

优选的，所述冷却机构包括设于所述吸附筒内部的冷却管，所述冷却管的输入端与设于所述吸附筒外部的冷却介质源连接，输出端连接至吸附筒的外部空间。

优选的，所述冷却介质源为低温氮气源。

优选的，所述冷却介质源为精馏装置，所述精馏装置的低温氮气出口与所述冷却管的输入端连接。

优选的，所述吸附筒内部设有分子筛。

优选的，所述纯化装置包括依次串联的三级所述吸附筒。

优选的，所述吸附筒还分别连接有吹扫气源和真空泵。

优选的，所述吹扫气源为常温氮气源。

优选的，所述吸附筒与所述真空泵之间还串联有抽真空缓冲罐。

优选的，每级所述吸附筒设有向其内部传导热量的加热机构，所述吸附筒还依次串联有压缩设备和储气容器。

优选的，所述加热机构设于所述吸附筒之外。

优选的，所述加热机构为包裹在所述吸附筒外壁的加热毯。

优选的，所述压缩设备为膜式压缩机。

优选的，所述吸附筒与所述压缩设备之间还串联有回收缓冲罐。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

（1）本实用新型公开的纯化装置，在吸附过程中伴随有大量的吸附热，释放的热量将使筒内的温度升高，而且高温则会制约吸附，吸附过程中通过冷却机构对吸附筒降温，从而促进吸附过程的发生。

（2）本实用新型公开的纯化装置，将冷却介质源设置为精馏装置，精馏装置产生的废氮气得到了回收利用。

（4）本实用新型公开的纯化装置，在六氟乙烷工艺气体或三氟甲烷工艺气体经过吸附筒时，分子筛吸附工艺气体中的水份及二氧化碳，纯化后的工艺气体进入下级精馏装置，分子筛吸附工艺气体中的水份及二氧化碳的过程中，也会吸附较大量的六氟乙烷或三氟甲烷，吸附筒通过设置加热机构，使吸附筒内吸附的六氟乙烷或三氟乙烷解吸释放，然后再用膜式压机压缩至储气容器中回收，从而节约了原料成本。

附图说明

图1是本实用新型公开的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置的组成示意图。

图2是本实用新型公开的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置的工作流程图。

其中：1、吸附筒；2、加热机构；3、膜式压缩机；4、储气容器；5、盘管；6、冷却介质源；7、回收缓冲罐；8、吹扫气源；9、抽真空缓冲罐；10、真空泵；A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、阀门。

具体实施方式

结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一

参见图1，如其中的图例所示，一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，包括依次串联的三级吸附筒1，每级吸附筒还设有传导其内部热量至其外部的冷却机构。

一种实施方式中，冷却机构包括设于吸附筒内部的盘管5，盘管5的输入端与设于吸附筒之外的冷却介质源6连接，输出端连接至吸附筒的外部空间。

一种实施方式中，冷却介质源6为低温氮气源。

一种实施方式中，冷却介质源6为精馏装置，精馏装置的低温氮气出口与盘管5的输入端连接。

一种实施方式中，每级吸附筒设有向其内部传导热量的加热机构2，每级吸附筒的输出端还与膜式压缩机3连接，膜式压缩机3与储气容器4连接。

一种实施方式中，加热机构2设于吸附筒之外。

一种实施方式中，加热机构2为包裹在吸附筒外壁的加热毯。

一种实施方式中，吸附筒与膜式压缩机3之间还设有回收缓冲罐7。

一种实施方式中，每级吸附筒的输入端还与吹扫气源8连接，输出端与抽真空缓冲罐9连接，所述抽真空缓冲罐9的输出端与真空泵10连接。

一种实施方式中，吹扫气源8为常温氮气源。

以下为本实用新型较优实施方式的阀门设置情况，工艺气体源与第一级吸附筒之间设置阀门A，第一级吸附筒与第二级吸附筒之间设置阀门B，第二级吸附筒与第三级吸附筒之间设置阀门C，第三级吸附筒与下级精馏装置之间设置阀门D，每级吸附筒分别与回收缓冲罐之间设置阀门E，回收缓冲罐与压缩设备之间设置阀门F，压缩设备与储气容器之间设置阀门G，冷却介质源与冷却管之间设置阀门H，吹扫气源与每级吸附筒之间设置阀门I，每级吸附筒与抽真空缓冲罐之间设置阀门J，抽真空缓冲罐与真空泵之间设置阀门K。

参见图2，以下为本实用新型较优实施方式的工作过程：

吸附过程：

1、工艺气(六氟乙烷或三氟甲烷)进入吸附筒1，水份及二氧化碳被除去，之后工艺气输出；

2、低温氮气从低温氮气源6进入冷却盘管5，将吸附过程中产生的热量移走；

其中，上述步骤1和步骤2同步进行。

解吸回收过程：

1、开启加热机构2，将吸附筒1温度加热至280℃左右；

2、打开回收缓冲罐7进口阀，解吸的六氟乙烷或三氟甲烷工艺气进入回收缓冲罐7；

3、开启膜式压缩机3；

4、开启储气容器4的阀门；

分子筛再生过程：

1、回收结束后，关闭加热机构2，停止膜式压缩机3，关闭回收缓冲罐7入口阀；

2、打开常温氮气源8的进口阀，对吸附筒1进行冷吹；

3、冷吹结束后，开启真空泵10进行置换吹扫；

4、关闭真空泵10，吸附筒1解吸及回收过程结束。

图1所示为一组吸附筒,本纯化装置包括两组吸附筒,两组吸附筒结构相同,当有一组(包括三级吸附筒)进行解析回收及再生过程时，另一组(包括三级吸附筒)进行吸附纯化，两组吸附筒交替进行此过程。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，包括至少一级吸附筒，其特征在于，每级所述吸附筒设有传导其内部热量至其外部的冷却机构，所述冷却机构包括设于所述吸附筒内部的冷却管，所述冷却管的输入端与设于所述吸附筒外部的冷却介质源连接，输出端连接至吸附筒的外部空间，所述冷却介质源为低温氮气源，所述吸附筒内部设有分子筛。

2.根据权利要求1所述的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，其特征在于，所述冷却介质源为精馏装置，所述精馏装置的低温氮气出口与所述冷却管的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，其特征在于，所述纯化装置包括依次串联的三级所述吸附筒。

4.根据权利要求1所述的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，其特征在于，所述吸附筒还分别连接有吹扫气源和真空泵。

5.根据权利要求4所述的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，其特征在于，所述吹扫气源为常温氮气源。

6.根据权利要求4所述的六氟乙烷或三氟甲烷的纯化装置，其特征在于，所述吸附筒与所述真空泵之间还串联有抽真空缓冲罐。