一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法技术

本发明专利技术提供一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法

【技术实现步骤摘要】
一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法


[0001]本专利技术涉及环保领域，特别是
SPM(Surfuric/Peroxide Mi)
的废液的处理
。

技术介绍

[0002]电子级硫酸在超大规模集成电路
、
液晶显示器
、LED
生产制程使用后成为大量的废硫酸
。
目前，全球电子级硫酸使用量达到
150
万吨
。
在配置
SPM
溶液使用后，其量达到
180
万吨以上，由于其处理难度大
、
环保要求高，其处理成本越来越大，增大了企业的环保负担及生产经营负担
。
电子级硫酸使用后，主要含有金属离子
、
双氧水
、
有机物等杂质，废液成分复杂，产品金属离子高达
100ppb。
[0003]目前芯片厂废硫酸处理方式均为无害化处置
。
但是，
SPM
废液的硫酸浓度高，其质优于工业硫酸，无害化处置造成资源浪费，如何高质化地利用这些大量产生的废液，成为重要研究方向
。
[0004]另一方面，高纯硫酸铜的应用广泛，在半导体工业的特定工艺中，
CuSO4纯度不足导致的孔洞或者缝隙的形成都会导致三维封装芯片严重的可靠性问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]1)
回收清洗晶圆后的
SPM
废液；
[0007]2)
稀释所述
SPM
废液，并对稀释后的
SPM
废液进行离子交换树脂纯化处理；
[0008]3)
将经过步骤
2)
处理的废液送入电解桶，并对其进行电催化氧化；
[0009]4)
将经过步骤
3)
电解后的废液送至电解槽；
[0010]所述电解槽的阳极为金属铜板；电解槽内的电解过程中，溶解阳极金属铜制得硫酸铜
。
[0011]进一步，步骤
1)
中，所述
SPM
废液是芯片制程中，清洗晶圆后的
SPM
溶液；所述
SPM
溶液是采用电子级硫酸与电子级双氧水按照
4:1
或者
5:1
的比例配置
。
[0012]进一步，步骤
1)
中，所述
SPM
废液中含有
60
％
‑
80
％硫酸
、0.02
％双氧水
、
金属离子大于
10ppm
，所述的金属杂质包括铁
、
砷
、
钛
、
锌
、
钨等金属离子中的一种或多种
。
[0013]进一步，在步骤
2)
的稀释前，先对废液进行微孔膜过滤，去除其中
0.1
μ
m
以上颗粒物，再加超纯水进行稀释；进一步，所述的微孔膜过滤尺寸为
200nm、100nm、50nm、30nm
中的两种搭配，过滤后
0.1
μ
m
颗粒度＜
500pcs/ml。
[0014]进一步，步骤
2)
中，加入超纯水将
SPM
废液稀释
。
[0015]进一步，步骤
2)
中，是加入超纯水，将
SPM
废液稀释至硫酸含量为
55
％
‑
65
％
。
进一步，对稀释后的废硫酸溶液进行离子交换树脂纯化，脱除废硫酸那种金属离子；优选的废液体中的硫酸在释后的浓度为
15
％
‑
30
％，采用的超纯水中金属离子＜
0.01ppb
，稀释后的废液中，双氧水含量低于
0.005
％，以满足离子交换树脂要求；
[0016]进一步，步骤
2)
中，所述的离子交换树脂为聚苯乙烯架构的“坚韧胶凝体”强碱型阴离子交换树脂，进一步，树脂型号为
TulsimerA
‑
853E、TulsimerA
‑
32、Fine mesh、Dowex
‑
1、lonacA
‑
540、Diaion
‑
SA10A
中的1‑3种组合，进一步，树脂分别采用5％
、10
％
、15
％电子级硫酸活化，进一步，废液脱除金属离子后品质达到
1ppb。
[0017]进一步，步骤
3)
中，电催化氧化处理前，加入浓度为
32
％的电子级双氧水，加入的电子级双氧水与废液体积比为
1:20
‑
1:30
，电子级双氧水为
G3
等级；
[0018]步骤
3)
中，所述电催化氧化，将多价硫氧化为硫酸根，并产生活性氧，其中的反应包括：
[0019]2SO
32
‑
+O2→
2SO
42
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020]2S2O
32
‑
+3O2→
2S2O
62
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]S2O
82
‑
→
O2+S2O
62
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0022]2S2O
62
‑
+O2+H2O
→
4SO
42
‑
+4H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0023]进一步，步骤
3)
中，所述电催化氧化工艺参数为：电极的电流密度
50A/m2‑
150A/m2，阳极材料为混合金属氧化物
(MMO)
涂层钛阳极
、
石墨电极
、
掺锑二氧化锡点极
、
掺硼金刚石薄层电极中的一种，阴极材料为石墨
。
经过电催化氧化后废液中亚硫酸根
、
连二硫酸根等低价态硫含量在
2ppm
以下
。
[0024]进一步，步骤
3)
中，采用混沌电路对废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
回收所述清洗晶圆后的
SPM
废液；
2)
稀释所述
SPM
废液，并对稀释后的
SPM
废液进行离子交换树脂纯化处理；
3)
将经过步骤
2)
处理的废液送入电解桶，并对其进行电催化氧化；
4)
将经过步骤
3)
电解后的废液送至电解槽；所述电解槽的阳极为金属铜板；电解槽内的电解过程中，溶解阳极金属铜制得硫酸铜
。2.
根据权利要求1所述的一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法，其特征在于：步骤
1)
中，所述
SPM
废液是芯片制程中，清洗晶圆后的
SPM
溶液
。3.
根据权利要求1所述的一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法，其特征在于：步骤
1)
中，所述
SPM
废液中含有
60
％
‑
80
％硫酸
、0.02
％双氧水
、
金属离子大于
10ppm。4.
根据权利要求1所述的一种芯片厂环保回收硫酸制备高纯硫酸铜的方法，其特征在于：步骤
2)
中，加入超纯水将

【专利技术属性】
技术研发人员：郭岚峰，刘仁龙，刘作华，陶长元，杜军，范兴，魏虎，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：