專利名稱：：將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)一種將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法，尤指一種利用低碳醇萃取該氫氧化鉀水溶液，且分成水相層及含硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層的方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)今化學(xué)機(jī)械研磨(ChemicalMechanicalPolishing;CMP)制程已經(jīng)廣泛使用于半導(dǎo)體業(yè)硅晶圓的制造程序。而CMP制程中所使用的氫氧化鉀溶液會因硅雜質(zhì)累積濃度的升高而使化學(xué)研磨速率減慢，因此當(dāng)硅雜質(zhì)含量累積到一定程度時就必須更換氫氧化鉀溶液。若從氫氧化鉀溶液損耗角度來計算，實際上因應(yīng)用而損耗的氫氧化鉀溶液只占全部氫氧化鉀溶液的一小部分，而其余大部分的氫氧化鉀溶液卻是因硅雜質(zhì)累積含量過高以致效能降低而被當(dāng)成廢液淘汰浪費掉。此CMP廢水的產(chǎn)出量在整個半導(dǎo)體工廠廢水的總產(chǎn)出量中占了為數(shù)不小的比例，且不易處理，因此若能將CMP制程所排放的廢棄溶液中的氫氧化鉀萃取出來與硅雜質(zhì)分離而使氫氧化鉀溶液達(dá)到純化的功能，必能省下不少成本及減少資源的浪費。目前關(guān)于氫氧化鉀廢液的純化的相關(guān)研究極少，且欠缺有效且合乎利益的處理方式。例如US-6747065B1,是利用離子交換(ionexchange),薄膜超過濾(ultrafiltration),及電透析(electrodialysis)以得到較純化的氫氧化鉀溶液。然而此方法步驟繁瑣，且所需成本亦高。本發(fā)明經(jīng)過長時間的研究，意外發(fā)現(xiàn)可利用低碳醇類(尤其是乙醇)將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液分層且純化。此發(fā)現(xiàn)與廣為大眾所熟知的乙醇與水溶液可以任何比例互溶而不會分層的印象有所不同。但經(jīng)過反復(fù)研究，已發(fā)展出一套程序簡單，且經(jīng)濟(jì)實惠的制造流程以提供產(chǎn)業(yè)實用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一，在于提供一種將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法。本發(fā)明的另一目的，在于提供一種利用低碳醇萃取富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中的氫氧化鉀的方法。本發(fā)明的再一目的，在于提供一種利用低碳醇降低富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中硅雜質(zhì)含量的方法。本發(fā)明的將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法，其包含以低碳醇和富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液混合，以萃取該氫氧化鉀水溶液，而獲得一下層水相層及一上層含硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層；取該上層低碳醇相層；及移除該上層低碳醇相層中的低碳醇，獲取純化的氫氧化鉀水溶液。上述富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的純化方法所運用的技術(shù)手段中，移除低碳醇的方法可由低碳醇一水共溶劑中去除低碳醇的任意已知的技術(shù)，諸如蒸發(fā)法、蒸餾法、吸附法、薄膜逆滲透法、液體萃取法、超臨界流體萃取法、perstraction法。例如參見中國臺灣專利TW-057382所述。其中尤以蒸發(fā)法與蒸餾法為較佳。上述的低碳醇類是指碳數(shù)為2至4的碳醇或其混合溶劑，諸如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或其混合溶劑，其中以乙醇、乙醇與正丙醇混合溶劑或乙醇與異丙醇混合溶劑為較佳，尤以乙醇為最佳。上述的乙醇與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的體積重量比(V/Wt)的比例不宜低于0.5，其中乙醇的比例太高也不具經(jīng)濟(jì)效益，而不宜高于2.5，尤以V/Wt的比例1.02.0為較佳。上述富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的純化方法所運用的技術(shù)手段中所用的乙醇其重量百分比濃度越低，萃取效果越差，一般而言其濃度為不宜低于50wt。/。為較佳，以70wm95wtW的濃度范圍為更佳，以95wt。/。的濃度為最佳。本發(fā)明能夠降低富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中硅雜質(zhì)含量，獲取純化的氫氧化鉀水溶液。具體實施例方式為進(jìn)一步說明本發(fā)明方法，茲以實施例說明如下實施例17:分別將19.9克(實施例1)、29.4克(實施例2)、35.4克(實施例3)、39.6克(實施例4)、60.4克(實施例5)、79.2克(實施例6)、100克(實施例7)的重量百分比濃度為95wtW的乙醇溶劑加入到50克的富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中混合攪拌，亦即乙醇對富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀溶液的體積重量比(V/Wt)分別為0.5,0.75，0.9，1.0，1.5，2.0，2.5，參見表1。上述的氫氧化鉀水溶液中的硅雜質(zhì)含量均為2040ppm，而其氫氧化鉀的重量百分比濃度均為52.24wt%。在乙醇溶劑與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液混合攪拌后，其溶液分成上下兩層。上層為含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的乙醇相層;下層為水相層。取含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的乙醇相層并將其中的乙醇移除。移除的方法是采用蒸餾法。分離后的氫氧化鉀溶液中氫氧化鉀的重量百分比濃度及硅雜質(zhì)濃度分別列于表1。表1.50克，濃度52.24wt%，Si含量2040ppm的氫氧化鉀水溶液經(jīng)乙醇溶劑純化處理后的Si濃度含量<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由實施例17數(shù)據(jù)可知氫氧化鉀水溶液經(jīng)純化處理后的硅雜質(zhì)濃度含量比大幅降低；且隨著添加的乙醇的量越高，所萃取出純化的氫氧化鉀水溶液實施例81'3:分別將20.4克(實施例8)、30.0克(實施例9)、40.2克(實施例10)、60.6克(實施例11)、79.8克(實施例12)、84.8克(實施例13)的重量百分比濃度為95wt。/。的乙醇溶劑加入到50克的富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中混合攪拌,亦即乙醇對富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的體積重量比(V/Wt)分別為0.5,0.75,1.0,1.5，2.0，2.5，參見表2。上述的氫氧化鉀水溶液中的硅雜質(zhì)含量均為1.85wt%，而其氫氧化鉀的重量百分比濃度均為39wt%。在乙醇溶劑與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀溶液混合攪拌后，其溶液分成上下兩層。上層為含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的乙醇相層；下層為水相層。取含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的乙醇相層并將其中的乙醇移除。移除的方法是采用蒸餾法。分離后的氫氧化鉀溶液中氫氧化鉀的重量百分比濃度及硅雜質(zhì)濃度分別列于表2。表2.50克，濃度39wt%，Si含量1.85wtn/。的氫氧化鉀水溶液經(jīng)乙醇溶劑純化處理后的Si濃度含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由實施例813數(shù)據(jù)可知氫氧化鉀水溶液經(jīng)乙醇純化處理后的硅雜質(zhì)濃度含量比大幅降低。且隨著添加的乙醇的量越高，所萃取出純化的氫氧化鉀水溶液的量越多。再者，乙醇與氫氧化鉀水溶液的V/Wt的比例為不低于0.5為較佳，其中以乙醇與氫氧化鉀水溶液的V/Wt的比例為不低于1.0為更佳。此外，若乙醇與氫氧化鉀水溶液的V/Wt的比例低于0.5至0.3之間時，其萃取效果較差，且隨乙醇比例越小，效果越差。再者，若加入富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中混合攪拌的乙醇其重量百分比濃度低于50wt0/。，則氫氧化鉀水溶液分層效果不佳，以致無法有效達(dá)到<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例1821:分別將100克的乙醇95wt%+正丙醇5wt%(實施例18)、100克的乙醇90wt%+正丙醇10wt%(實施例19)、IOO克的乙醇85wt%+正丙醇15wt%(實施例20)、IOO克的乙醇80wt%+正丙醇20wt%(實施例21)的低碳醇類萃取劑加入到50克的富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液中混合攪拌。上述的氫氧化鉀水溶液中硅雜質(zhì)含量為1.85wt%，而其氫氧化鉀的重量百分比濃度為39wt%。在萃取溶液與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀溶液混合攪拌后，其溶液分成上下兩層。上層為含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層；下層為水相層。取含有硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層的溶液并將其中的低碳醇萃取液移除。移除的方法是采用蒸餾法。分離后的氫氧化鉀溶液中氫氧化鉀的重量百分比濃度及硅雜質(zhì)濃度分別列于表4。表4.50克，濃度39wt%，Si含量1.85wt%的氫氧化鉀水溶液經(jīng)乙醇+正丙醇混合溶液純化處理后的Si濃度含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由實施例1821數(shù)據(jù)可知經(jīng)乙醇+正丙醇的混合溶劑純化處理的氫氧化鉀水溶液中硅雜質(zhì)濃度含量比較未經(jīng)處理的氫氧化鉀水溶液的硅雜質(zhì)濃度含量比大幅降低，且萃取出的較純化的氫氧化鉀溶液含量隨乙醇比例的增多而略為增加。權(quán)利要求1.一種將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法，其包含以低碳醇和富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液混合，以萃取該氫氧化鉀水溶液，而獲得一下層水相層及一上層含硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層；取該上層低碳醇相層；及移除該上層低碳醇相層中的低碳醇，獲取純化的氫氧化鉀水溶液。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中移除低碳醇溶液的方法為蒸發(fā)法或蒸餾法。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中低碳醇為乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或它們之間的混合醇。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中低碳醇為乙醇。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中乙醇濃度不低于50wt%。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中乙醇濃度為70wt。/。至95%。7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中乙醇與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的V/Wt比例為不低于0.5。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中乙醇與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的V/Wt比例為0.52.5。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中乙醇與富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液的V/Wt比例為1.02.0。全文摘要本發(fā)明是有關(guān)一種將富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液純化的方法，尤指一種利用低碳醇(例如乙醇)萃取該氫氧化鉀水溶液的方法，包括以低碳醇和富含硅雜質(zhì)的氫氧化鉀水溶液混合，使其分成水相層及含硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液的低碳醇相層，該低碳醇相層經(jīng)分離后將低碳醇移除即可得到硅雜質(zhì)降低的氫氧化鉀水溶液。文檔編號C01D1/34GK101643222SQ20081014732公開日2010年2月10日申請日期2008年8月7日優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日發(fā)明者許世杰,許允雄申請人:友發(fā)化工股份有限公司