去除硫酸中双的方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 驳回;
专利有效性 无效专利 当前状态 驳回
申请号 CN202011011342.5 申请日 2020-09-23
公开(公告)号 CN114249303A 公开(公告)日 2022-03-29
申请人 净宝化工股份有限公司; 申请人类型 企业
发明人 黄建铭; 第一发明人 黄建铭
权利人 净宝化工股份有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 净宝化工股份有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:中国台湾高雄市大寮区建业路9号 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 C01B17/90 所有IPC国际分类 C01B17/90C01G3/12C01G5/00C01G13/00
专利引用数量 10 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理有限公司 专利代理人 仲伯煊;
摘要 本 发明 公开了一种去除 硫酸 中双 氧 水 的方法,包含有下列步骤:进料、加入触媒、降温、去除硫酸中的金属、过滤后取得高纯度稀硫酸。借由本发明最后可生成金属硫化物以及高纯度稀硫酸(完全不含双氧水),而两者皆可提供回收再次利用,所以可达成多元产物回收再利用的效果,而且本发明不会生成氯离子,减少设备可能受到 腐蚀 的额外 风 险;更进一步的是,本发明可完全去除双氧水进而生成高纯度稀硫酸,高纯度稀硫酸可以直接提供多种化学反应进行加工的原料,达成将废硫酸高度纯化并高效率的回收再利用,提高废硫酸的利用率。
权利要求

1.去除硫酸中双的方法,其特征在于,包含有下列步骤:
S1、进料步骤:
以含有双氧水0.1%~10%的硫酸为原料进料;
S2、加入触媒步骤:
加入金属或金属化合物作为触媒进行化学反应以去除步骤S1硫酸中的双氧水;
S3、降温步骤:
使用降温设备对硫酸与触媒进行的化学反应进行温度控制;
S4、去除金属步骤:
向反应物中加入二价硫物质,与金属离子进行化学反应生成金属硫化物;
S5、过滤步骤:
将反应生成的的产物进行过滤分离,可分离出金属硫化物以及高纯度稀硫酸。
2.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,步骤S2中的触媒为或铜的化合物。
3.如权利要求2所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,所述铜的化合物包括氧化铜、氢氧化铜、酸铜、硫酸铜。
4.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,步骤S2中的触媒为或银的化合物。
5.如权利要求4所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,所述银的化合物包括氧化银、氢氧化银、硫酸银、碳酸银。
6.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,步骤S2中的触媒为汞或汞的化合物。
7.如权利要求6所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,所述汞的化合物包括氧化汞、氢氧化汞、碳酸汞、硫酸汞。
8.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,S5过滤步骤后还能够通过加入活性碳的方式进行除味。
9.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,步骤S4中的二价硫物质是通过氧化还原电位控制装置控制其输入的剂量。
10.如权利要求1所述去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,步骤S4中的二价硫物质包括硫氢化钠、硫化钠、有机硫、硫化氢

说明书全文

去除硫酸中双的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种去除硫酸中双氧水的方法。

背景技术

[0002] 半导体晶圆代工厂在晶圆制程中以高纯度 的硫酸清洗晶圆表面,主要用于光阻去除后的 硅晶圆清洗,使用的硫酸(H2SO4)加入双氧水 (H2O2),形成为一强氧化剂,而将芯片中的有机物 氧化分解为CO2和H2O,最后产生了所谓废硫 酸;而该废硫酸中主成份含有硫酸(H2SO4)约 40%-85%、双氧水(H2O2)约4%~8%左右,余量为水 分。
[0003] 然而,废硫酸中的杂质过多,尤其是废硫酸 含有的双氧水(H2O2)为强氧化剂,所以会限制硫酸 (H2SO4)的再利用性,因此废硫酸无法直接回到晶 圆制程再次使用。
[0004] 晶圆代工厂对于废硫酸处理的再利用做法, 通常都会将废硫酸中的双氧水(H2O2)去除并生成 其他再利用的产物,以此作为对于废硫酸的处理 方式。
[0005] 现有的去除废硫酸中双氧水的方法很多种, 目前以下列两种最广为使用:
[0006] 一种方法是将废硫酸中加入盐酸(HCl)进行 化学反应,盐酸(HCl)是反应物也是催化物,其主 要化学反应为:H2O2+2HCl→Cl2(g)+2H2O;
[0007] 另一种方法是将废硫酸中加入活性或是酵 素,而后达成分解双氧水(H2O2)的效果。
[0008] 然而,现有的去除废硫酸中双氧水的方法具 有下列缺失:
[0009] 1.废硫酸中加入盐酸(HCl),虽然可去除废硫 酸中的部分双氧水(H2O2),但是最后的产物会产生 含氯离子(Cl-)的稀硫酸(H2SO4),氯离子(Cl-)会造 成产品加工过程出现问题,制程设备可能因此容 易受到腐蚀,最后导致加工产品质量不佳。
[0010] 2.废硫酸中加入酵素,虽然可去除废硫酸中 的部分双氧水,但其去除率不高,而且化学反应 时间很长,最后导致处理成本提高许多。

发明内容

[0011] 针对上述现有技术的不足之处,本发明的 主要目的在于一种去除硫酸中双氧水的方法,更 进一步而言是提供可使具有双氧水的废硫酸产生 更充分再利用的去除硫酸中双氧水的方法。
[0012] 技术方案:去除硫酸中双氧水的方法,包含 有下列步骤S1~S5:
[0013] S1进料步骤:以含有双氧水(H2O2)0.1%~10% 的硫酸(H2SO4)为原料进料;
[0014] S2加入触媒步骤:加入金属类或金属氧化物作 为触媒进行化学反应以去除双氧水(H2O2);
[0015] S3降温步骤:硫酸(H2SO4)与触媒进行化学反应 产生放热现象,使用降温设备进行温度控制;
[0016] S4去除金属步骤:硫酸(H2SO4)与触媒进行化学 反应后生成含有金属离子的硫酸(H2SO4),因此加入 二价硫(S2-)物质将金属进行化学反应生成金属硫 化物;
[0017] S5过滤步骤:将反应生成的产物进行过滤分 离,可分离出高纯度金属硫化物以及高纯度稀硫酸 (H2SO4)。
[0018] 其中,S5过滤步骤后可加入活性碳进行除味, 使过滤后所生成的产品减少异味,以维持产品质 量。
[0019] 其中,S4去除金属步骤中的二价硫(S2-)物质在 输入进行化学反应时,可以透过ORP(氧化还原电 位)控制装置控制其输入的剂量;而二价硫(S2-)物 质可以为硫氢化钠(NaHS)、硫化钠(Na2S)、有机硫 或硫化氢(H2S)等二价硫(S2-)物质,该二价硫(S2-) 物质的2-
供应来源可以透过市售的二价硫(S )物质 作为供应使用,以确保含有金属离子的硫酸(H2SO4) 有稳定及适当的二价硫(S2-)物质来源,以此达到稳 定进行去除金属离子的化学反应目的。
[0020] 借由本发明去除硫酸中双氧水的方法,最后可 生成高纯度金属硫化物以及高纯2-
度稀硫酸(H2SO4), 其化学反应时间可透过加入的触媒剂量、降温设 备、二价硫(S )物质剂量控制,因此可有效率的进 行化学反应,而且最后生成的两个产物皆可作为其 它加工制程的原料或是其他用途使用,因此提高制 程加工后的产物利用率,尤其是本发明最后生成可 直接进行许多化学反应加工应用的高纯度稀硫酸 (H2SO4),因此使得原本含有双氧水的废硫酸经过本 发明处理后,可使用的用途范围更为广泛。
附图说明
[0021] 图1:本发明公开的去除硫酸中双氧水的方法的流程图
[0022] 图2:本发明较佳实施例去除硫酸中双氧水的方法的实施示意图;
[0023] 其中:
[0024] 1-去除硫酸中双氧水的方法
[0025] S1-进料步骤
[0026] S2-加入触媒步骤
[0027] S3-降温步骤
[0028] S4-去除金属步骤
[0029] S5-过滤步骤
[0030] S101-原料(含双氧水的硫酸)
[0031] S201-加入触媒(氧化)
[0032] S202-去除双氧水生成硫酸铜
[0033] S401-加入硫化氢生成硫化铜及高纯度硫酸
[0034] S501-收集硫化铜再利用
[0035] S502-收集高纯度硫酸再利用具体实施方式:
[0036] 为期许了让本发明之的目的、功效、特征 及结构能够被有更为详尽之的了解,兹下面举 较佳实施例并配合图式附图说明如后。
[0037] 首先请同时参阅图1、图2,图1为本发明较 佳实施例公开的去除硫酸中双氧水的方法之的流 程图,图2为本发明较佳实施例去除硫酸中双氧水 的方法之的实施示意图。
[0038] 去除硫酸中双氧水的方法1,包含有下列步骤 S1~S5(如图1所示),而本实施例系以氧化铜(CuO) 为触媒为例说明(如图2所示):
[0039] S1进料步骤:如图2中的S101所示,以含有双 氧水(H2O2)0.1%~10%的硫酸(H2SO4)为原料进料;
[0040] S2加入触媒步骤:加入金属类或金属类化合物 做为触媒进行化学反应以去除双氧水(H2O2);该触 媒可以为铜类或铜类的化合物,例如氧化铜(CuO)、 氢氧化铜(Cu(OH)2)、碳酸铜(CuCO3)、硫酸铜( CuSO4)、金属铜(Cu)等;该触媒也可以为(Ag)或 银类的化合物,例如氧化银、氢氧化银、硫酸银、 碳酸银、金属银;该触媒也可以为汞(Hg)或汞类的 化合物,例如氧化汞、氢氧化汞、碳酸汞、硫酸汞、 金属汞,而其中以氧化铜(CuO)做触媒为最佳,因 此本实施例系以氧化铜(CuO)做触媒进行说明;
[0041] 如图2中的S201、S202所示,当含有双氧水 (H2O2)的硫酸(H2SO4)加入氧化铜(CuO)做触媒时,可 使双氧水(H2O2)分解的化学反应加速并生成硫酸铜(CuSO4),而氧化铜(CuO)投入的剂量可以按照双氧 水(H2O2)在硫酸(H2SO4)中的比例浓度进行调整,以 使双氧水(H2O2)得以完全分解而去除,而且不会产 生非必要的生成物,主要只有金属离子以及硫酸 (H2SO4)。
[0042] 其中化学反应式主要如下:
[0043] CuO(s)+H2SO4(l)→CuSO4(l)+H2O(l)
[0044]
[0045] S3降温步骤:硫酸(H2SO4)与触媒进行化学反应 产生放热现象,使用降温设备进行温度控制;由于 硫酸(H2SO4)与触媒进行化学反应系属连反应,该 反应过程的温度会不断的升高到反应物完全反应 耗尽为止,因此若不对反应温度进行控制,当温度 过高时就可能产生设备受损、甚至引发爆炸的危 险,因此透过降温设备将该反应温度维持在60℃~ 90℃为佳,以保持温度稳定进而使化学反应稳定进 行。
[0046] S4去除金属步骤:硫酸(H2SO4)与触媒进行化学 反应后生成含有金属离子的硫酸(H2SO4),因此加入 二价硫(S2-)物质将金属进行化学反应生成金属硫 化物;如图2中的S401所示,以氧化铜(CuO)做触媒、 以硫化氢(H2S)气体作为二价硫(S2-)物质为例,硫 酸(H2SO4)经过反应后生成硫酸铜(CuSO4),而该硫 化氢(H2S)气体可与硫酸铜(CuSO4)化学反应生成硫 化铜(CuS),以此化学反应来去除硫酸铜(CuSO4)中 的铜离子(Cu2+)。
[0047] 其中化学反应式主要如下:
[0048] H2S(g)+CuSO4(l)→CuS(s)↓+H2SO4(l)
[0049] S5过滤步骤:如图2中的S501、S502所示,将 反应生成的产物进行过滤分离,可分离出金属硫化 物以及高纯度稀硫酸(H2SO4);以该反应生成的产物 硫酸铜(CuSO4)为例,硫酸铜(CuSO4)与硫化氢(H2S) 气体反应生成高纯度硫化铜(CuS)以及高纯度稀硫 酸(H2SO4),此化学反应最后生成物单纯,最后该高 纯度硫化铜(CuS)以及高纯度稀硫酸(H2SO4)可分别 进行收集再次利用,前述高纯度硫化铜(CuS)可以 提供作为分析实验的制剂及其他用途,而高纯度稀 硫酸(H2SO4)可以直接提供各种加工制程的化学反 应原料,形成多元化回收再利用的功效(如图2中的 S501、S502)。
[0050] 其中,S5过滤步骤后可加入活性碳进行除味, 使过滤后所生成的产品减少异味,以维持产品质 量。
[0051] 其中,S4去除金属步骤中的二价硫(S2-)物质在 输入进行化学反应时,可以透过ORP(氧化还原电 位)控制装置控制其输入的剂量;而二价硫(S2-)物 质可以为硫氢化钠(NaHS)、硫化钠(Na2S)、有机硫 或硫化氢(H2S)等二价硫(S2-)物质,也可透过市售 的二价硫(S2-)物质作为来源使用,以确保含有金属 离子的硫酸(H2SO4)有稳定及适当的二价硫(S2-)物 质来源,以此达到稳定进行去除金属离子的化学反 应目的(本实施例系以为硫酸铜(CuSO4)为例)。
[0052] 借由本发明去除硫酸中双氧水的方法,最后可 生成高纯度金属硫化物以及高纯-度稀硫酸(H2SO4), 不会生成氯离子(Cl),而是生成得两种产物皆可作 为其它加工制程的原料或是其他用途使用,达成提 高制程加工后的产物利用率,尤其是本发明最后生 成可直接进行许多化学反应加工应用的高纯度稀 硫酸(H2SO4),使得原本含有双氧水的废硫酸经本发 明处理后的用途范围更为广泛。
[0053] 经过请参阅下表,下表为本发明较佳实施例去 除硫酸中双氧水的方法处理的含有双氧水的硫酸 的检验报告如下表所示;前述经本发明处理后生成 的稀硫酸(H2SO4)的的纯度可由下表得知,该硫酸中 双氧水已经几乎完全被去除,因此完全将最后生成 的高纯度稀硫酸(H2SO4)可以直接回收再次使用。
[0054]
[0055]
[0056] 综合上述,本发明去除硫酸中双氧水的方法, 其优点在于:
[0057] 1.生成高纯度稀硫酸(H2SO4)进行高比例回收 再利用:本发明最后可生成高纯度金属硫化物以及 高纯度稀硫酸(H2SO4),而且两种主要生成物皆可再 次回收利用,达成提高制程加工后的产物利用率, 尤其是本发明最后生成可直接进行许多化学反应 加工应用的高纯度稀硫酸(H2SO4),使得原本含有双 氧水(H2O2)的废硫酸经本发明处理后的用途范围更 为广泛。
[0058] 2.多元化回收再利用的产物:本发明会将含有 双氧水(H2O2)的废硫酸最后生成两种以上的可回收 产物,例如高纯度硫化铜(CuS)、高纯度稀硫酸 (H2SO4),可提供更多元化回收再利用。
[0059] 3.因以铜离子作为触媒不会产生其他氯离子: 本发明以铜离子作为触媒,最后主要生成物为金属 硫化物以及高纯度稀硫酸,所以不会产生氯离子, 因此可保持设备较不易受到腐蚀,以避免发生非必 要的制程险。
[0060] 以上所述的技术方案仅为本发明的较佳实 施例,举凡应用本发明说明书权利要求书所 为的其它等效结构变化者,理应包含在本发明 的申请专利范围内。
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