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 | C01B17/90 ; C01G3/12 ; C01G5/00 ; C01G13/00 |
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.去除硫酸中双氧水的方法,其特征在于,包含有下列步骤: |
||
说明书全文 | 去除硫酸中双氧水的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种去除硫酸中双氧水的方法。 背景技术[0002] 半导体业晶圆代工厂在晶圆制程中以高纯度 的硫酸清洗硅晶圆表面,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; [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(氧化铜) [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;该触媒也可以为银(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锁反应,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 要的制程风险。 |