[发明专利]一氧化氮的精制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于精制一氧化氮的方法和系统。

背景技术

一氧化氮例如能够作为用于在半导体工艺中在硅表面形成氮氧化膜（oxynitride film或SiON film）的材料气体利用。一氧化氮通过氨氧化法、使亚硝酸钠与氯化亚铁反应的方法、使硝酸与二氧化硫反应的方法等各种方法生成得到，但是，一般而言，在粗制一氧化氮气体中，作为杂质或者副产物含有水分、如二氧化氮和二氧化硫这样的酸性气体。特别是在用二氧化硫还原硝酸制造一氧化氮的方法中，在粗制一氧化氮中作为杂质含有二氧化硫。在半导体工艺中为了形成上述氮氧化膜，对于作为材料气体的一氧化氮，期望是高纯度的。

作为用于将一氧化氮高纯度化或精制的方法中比较简易的方法，已知有在活性氧化铝、沸石、硅胶等无机类吸附剂中以规定条件流通粗制一氧化氮气体（混合气体）的方法。根据该方法，混合气体中主要是水分被无机类吸附剂吸附而除去。利用无机类吸附剂的这样的方法，例如，在下述的专利文献1和专利文献2中有记载。在专利文献1中，为了对含有水、二氧化氮、二氧化硫的一氧化氮进行精制，使用不含有金属阳离子的二氧化硅、氧化铝、沸石类和这些的混合物作为吸附剂。专利文献2中，为了从气流中吸附除去水分、氮氧化物，用二氧化硅进行脱水，用含有8～30%的金属阳离子的沸石Y除去氮氧化物。

然而，使用了无机类吸附剂的上述现有的一氧化氮精制方法，有效地吸附除去混合气体中的水分，但是，已知存在由于一氧化氮的杂质副产反应（例如，3NO→N₂O+NO₂）导致混合气体中二氧化氮、一氧化二氮的量增大的情况。因此，在现有技术中，即使使用特殊的吸附剂，也得不到足够高纯度的一氧化氮。

另外，作为比较简易的其它的一氧化氮精制方法，以前已知有使混合气体接触碱性水溶液的方法。根据该方法，混合气体中主要是二氧化氮和二氧化硫被碱性水溶液吸收除去。

但是，例如作为碱性水溶液使用氢氧化钠水溶液的现有的一氧化氮精制方法中，虽然混合气体中的二氧化氮和二氧化硫被除去，但是水分残留在精制气体中，需要除去水分。

另外，在专利文献3中，作为其它一氧化氮精制方法，公开了使用液氮在-164℃进行深冷分离的方法。但是，该方法中，利用液氮的冷却操作复杂且装置也昂贵，并且存在液体一氧化氮爆炸的可能性，不能说适于工业化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-319104号公报

专利文献2：日本特开昭51-141784号公报

专利文献3：韩国专利20100007188（A）号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述事实考虑作出的，目的在于提供一种抑制副产物的生成、适于得到高纯度的一氧化氮气体的一氧化氮精制方法和精制系统。

用于解决课题的方法

根据本发明的第一方面，提供一种一氧化氮精制方法，其特征在于：包括用于使至少含有一氧化氮和水分的混合气体在无机类吸附剂中流通从而使水分吸附于该吸附剂的吸附工序，作为上述无机类吸附剂，使用预先实施了用于生成无机酸盐的前处理的前处理过的吸附剂。这里所说的无机酸盐，以硝酸盐为代表，除此以外还可以例示硫酸盐、磷酸盐、盐酸盐等。

本发明的发明人等发现，使粗制一氧化氮气体（以下称为混合气体）在吸附剂中流通从而从该混合气体中吸附除去杂质时，预先对无机类吸附剂实施规定的前处理，则可以抑制一氧化氮的杂质副产反应。具体而言，例如，作为前处理，使极性比较强的无机酸水溶液与无机类吸附剂接触时，无机酸的一部分与无机类吸附剂发生化学吸附，生成无机酸盐，由此，可以认为形成无机类吸附剂的一氧化氮的杂质副产反应中的催化活性位点处于被封闭的状态。这样，利用本发明的一氧化氮精制方法，通过该吸附工序，能够实现一氧化氮的杂质副产反应产生的副产物的生成量的降低。因此，本方法适于得到更高纯度的一氧化氮。

优选上述前处理包括使无机酸水溶液与上述无机类吸附剂接触的操作。此时，优选上述无机酸水溶液为硝酸水溶液。

优选上述前处理包括使酸性气体与上述无机类吸附剂接触的操作。

根据本发明的一个实施方式，上述混合气体中，作为杂质还含有二氧化氮和二氧化硫中的至少一种，将上述混合气体进行上述吸附工序之前，还包括用于使该混合气体与碱性水溶液接触从而吸收除去上述杂质的碱洗净工序。