[发明专利]三氟化氮的纯化装置及纯化方法

说明书

本发明公开了一种三氟化氮的纯化装置及纯化方法，该纯化装置包括一冷凝吸收器及一加热脱附器，其中该冷凝吸收器包括一冷凝壳体及至少一冷凝导管，而该加热脱附器则包括一加热壳体及至少一加热导管。该冷凝吸收器将接收的吸收水及待纯化气体传送至该冷凝导管，并通过该冷凝壳体内的冷却液冷却吸收水及待纯化气体，以产生纯化气体及排出水。该加热脱附器将由该冷凝吸收器接收的排出水传送至该加热导管，并通过该加热壳体内的加热液加热排出水，产生杂质气体及该吸收水，并将该吸收水输送回至冷凝吸收器。通过本发明所述的纯化装置及纯化方法，将可以较低的制作成本及较高效率得到纯化的三氟化氮。

技术领域

本发明涉及一种三氟化氮的纯化装置及纯化方法，并可以较低的制作成本及较高效率得到纯化的三氟化氮。

背景技术

三氟化氮(NF3)是半导体及面板制程中相当重要的工业用气体，主要用来清洁化学气相沉积(CVD)以及蚀刻制程的硅化物或其他金属材料。具体来说可通过三氟化氮清洁反应室或芯片上的二氧化硅，以避免累积的二氧化硅形成微尘粒子，并影响晶圆或面板的合格率。

在纯化三氟化氮的过程中，最困难的便是将三氟化氮与四氟化碳(CF4)分离。主要是因为三氟化氮与四氟化碳的物理性质相当接近，两者具有相近的分子大小及沸点。

即使在三氟化氮仅仅混合了少量的四氟化碳，仍旧可能会形成半导体或面板制程合格率的下降。因此半导体厂或面板厂对三氟化氮纯度的要求非常高，基本上三氟化氮的含量要求通常会高于99.99％，其中杂质的含量要低于100ppm以下。

目前通常采用低温吸附法来纯化三氟化氮，主要是通过液态氮降低三氟化氮与四氟化碳的温度，并利用分子筛或天然沸石吸附四氟化碳或其他的杂质气体。然而此纯化方式的效率不高，且需要耗费相当多的成本，进而导致三氟化氮的制作成本无法降低。

发明内容

本发明提出一种三氟化氮的纯化装置及纯化方法，该纯化装置主要包括冷凝吸收器及加热脱附器。所述冷凝吸收器用来降低其接收的吸收水及待处理气体的温度，以提高待处理气体在吸收水中的溶解度，并产生纯化气体及排出水。所述加热脱附器则用来提高其接收的排出水的温度，以降低气体在排出水中的溶解度，并产生吸收水及杂质气体。此外，所述加热脱附器可进一步将产生的排出水输送回至所述冷凝吸收器，使所述冷凝吸收器及所述加热脱附器形成循环管线。

本发明提出一种三氟化氮的纯化装置及纯化方法，主要是将多个壳管式冷凝装置串接，并依序对待纯化气体及/或纯化气体进行多次的纯化，以产生纯度较高的三氟化氮。

具体而言，本发明提供一种三氟化氮的纯化装置，包括：

一冷凝吸收器，包括一冷凝壳体及至少一冷凝导管，该冷凝壳体包覆该冷凝导管，其中该冷凝吸收器将接收的吸收水及待纯化气体传送至该冷凝导管，并通过该冷凝壳体内的冷却液冷却该冷凝导管内的该吸收水及该待纯化气体，使得部分该待纯化气体溶于该吸收水中，并产生纯化气体及排出水，其中该待纯化气体包括三氟化氮及四氟化碳；及

一加热脱附器，连接该冷凝吸收器，并包括一加热壳体及至少一加热导管，该加热壳体包覆该加热导管，其中该加热脱附器将从该冷凝吸收器接收的该排出水传送至加热导管，并通过该加热壳体内的加热液加热该加热导管内的该排出水，使得大部分溶于该排出水的气体与该排出水分离，以产生杂质气体及该吸收水，并将该吸收水输送至该冷凝吸收器中。

在上述三氟化碳的纯化装置的基础上，本发明还提供一种三氟化氮的纯化方法，包括：

将吸收水及待纯化气体传送至一冷凝导管；

将冷却液输送至一冷凝壳体，并通过该冷却液冷却位于该冷凝壳体内的该冷凝导管内的该吸收水及该待纯化气体；

通过冷凝，部分该待纯化气体溶于该吸收水，并产生纯化气体及排出水；

将该排出水输送至一加热导管；