KR20180051887A - Method for removing metallic impurity present in NaOH - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가성소다(NaOH) 수용액을 80℃ 내지 100℃로 가열하여 48% 수준까지 농축시키는 단계; 상기 농축된 가성소다에 800ppm 내지 1200ppm의 염소(Cl) 가스를 5 내지 8초간 주입하여 버블링하는 단계; 상기 버블링 된 가성소다 내의 금속성분들이 수산화금속(Metal-Hydroxide)에서 염화금속(Metal-Chloride) 형태로 전환하는 단계; 가성소다를 마이크로 필터에 여과시켜 염화금속(Metal-Chloride)을 제거하는 단계; 및 상기 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다를 이온교환수지에 정제시켜 이온형태의 금속성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 가성소다(NaOH)에 존재하는 Ni, Cu를 마이크로 필터를 이용하여 가성소다로부터 선택적으로 제거할 수 있으며, 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다에 포함된 이온형태의 금속성분은 이온교환수지에 정제시켜 제거함으로써, 반도체 웨이퍼 식각용에서 요구하는 수준의 초고순도 48% 가성소다(NaOH)를 생산할 수 있다.The present invention relates to a process for the production of aqueous sodium hydroxide (NaOH) by heating an aqueous solution of caustic soda (NaOH) to 80 to 100 < 0 > Bubbling chlorine (Cl) gas of 800 ppm to 1200 ppm into the concentrated caustic soda for 5 to 8 seconds; Converting the metallic components in the bubbling caustic soda into a metal-chloride form from a metal-hydroxide; Filtering the caustic soda with a microfilter to remove metal chloride; And purifying the caustic soda filtered through the microfilter into an ion exchange resin to remove metal components in an ionic form. The present invention also provides a method for removing metallic impurities present in caustic soda.
According to the present invention, Ni and Cu present in caustic soda (NaOH) can be selectively removed from caustic soda using a microfilter, and the metal component in the ionic form contained in caustic soda filtered through the microfilter is ion (NaOH), which is required for semiconductor wafer etching, by ultra-high-purity sodium hydroxide (NaOH).
Description
본 발명은 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가성소다(NaOH, 수산화나트륨)에 존재하는 Ni, Cu를 선택적으로 분리할 수 있는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing metallic impurities existing in caustic soda, and more particularly, to a method for removing metallic impurities existing in caustic soda capable of selectively separating Ni and Cu present in caustic soda (NaOH, sodium hydroxide) .
본 발명은 [중소기업청]의 국가연구개발사업의 일환으로 [케이에스티주식회사]가 주관기관인 과제고유번호: [S2359953], 연구사업명: 창업성장-기술개발사업, 연구과제명: “ 반도체 및 태양광 실리콘 웨이퍼 식각용 고순도 가성소다 개발”에 관한 것이다.The present invention relates to a technology development project for a semiconductor industry and a photovoltaic device such as a photovoltaic device and a photovoltaic device, Quot; development of high purity caustic soda for wafer etching ".
국내에서는 대기업들이 수산화나트륨(NaOH)을 많은 양 생산 및 판매하고 있지만, 실제로 반도체 식각공정에서 필요로 하는 불순물 함량에 미치지 못하고 있는 실정이다.In Korea, large companies produce and sell a large amount of sodium hydroxide (NaOH), but in reality they are far below the impurity content required for semiconductor etching processes.
현재 일부 반도체 공정에서 사용되고 있는 공업용 수산화나트륨(NaOH)의 경우 Ni이나 Cu 금속과 같이 실리콘(Silicon) 내에서의 확산속도(Diffusion Rate)가 높은 불순물이 이들 수산화나트륨(NaOH)에 포함되어 있을 경우 실리콘 웨이퍼 내부에 빠르게 침투하여 결정불량(Crystal Defect)을 유발하는 경우가 많이 증가하고 있다. 이러한 경향은 실리콘에 전기적 특성을 부여하기 위해 투입되는 붕소 불순물(Boron Dopant)의 함량이 높은 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)일 일수록 커지는 현상이 뚜렷하다. In industrial sodium hydroxide (NaOH), which is currently used in some semiconductor processes, when an impurity having a high diffusion rate in silicon such as Ni or Cu metal is contained in sodium hydroxide (NaOH) There are many cases in which crystal defects are caused to penetrate rapidly into the wafer. This tendency is remarkable in silicon wafers having a high content of boron dopant to impart electrical characteristics to silicon.
따라서 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)의 알칼리 식각액(Caustic Etchant)으로서 수산화칼륨(KOH) 대체를 위해서는 불순물 함유를 최저로 하는 초고순도의 수산화나트륨(NaOH) 개발이 대두되고 있다.Therefore, in order to replace potassium hydroxide (KOH) as a caustic etchant of silicon wafers, ultra-high purity sodium hydroxide (NaOH) has been developed to minimize impurity content.
국내에서 초고순도 수산화나트륨(NaOH) 시장에 대해 독과점을 형성하고 있는 일본 업체들의 초고순도 수산화나트륨(NaOH) 생산기술은 CA(Chlor-Alkali) 공정의 부산물을 이용해 재결정법과 멤브레인 전기영동 방식을 이용해 금속원소 특히 Ni과 Cu에 대해 추가 정제를 실시하고 있다. 그러나 재결정법과 멤브레인 전기연동 방식에 의한 정제기술은 다음과 같은 문제점을 안고 있다.Japanese companies that are monopolizing the ultra-high purity sodium hydroxide (NaOH) market in Korea are using the by-products of CA (Chlor-Alkali) process to produce ultrahigh-purity sodium hydroxide (NaOH) by recrystallization and membrane electrophoresis The elements, especially Ni and Cu, are further refined. However, the recrystallization method and the membrane refining method using the electric interlocking method have the following problems.
먼저, 대량 상업생산을 위해서는 연속생산 방식이 불가능하므로 배치식 생산설비의 도입이 필요하고, 이에 따라 배치식 생산설비의 크기가 매우 커져야하며, 따라서 초기 설비 투자와 운전비용이 매우 높다.First, since continuous production is not possible for large-scale commercial production, it is necessary to introduce a batch type production facility, and accordingly, the size of the batch type production facility must be very large, and thus the initial facility investment and operation cost are very high.
또한, 재결정을 위해서는 수산화나트륨(NaOH)을 빙점온도로 냉각하기 위한 냉동 설비가 필요하고, 전기영동을 위해서는 막대한 전기에너지를 요하므로 운전을 위한 에너지의 소모가 매우 크다.In addition, refrigeration equipment for cooling sodium hydroxide (NaOH) to the freezing point temperature is required for recrystallization, and energy consumption for operation is very high because electrophoresis requires enormous electric energy.
마지막으로, 공정의 복잡성과 적용기술의 복잡성으로 인해 공정조건을 최적화하기 어렵고, 최적화된 공정조건을 유지하기 또한 매우 어렵다. 따라서 안정적인 품질의 제품을 생산하기에는 한계가 있다.Finally, process complexity and application complexity make it difficult to optimize process conditions and maintain optimized process conditions. Therefore, there is a limit to producing stable quality products.
본 발명은 상기의 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 가성소다(NaOH)에 염소(Cl) 가스를 주입하여 가성소다 내 Ni, Cu 금속성분들을 수산화금속(Metal-Hydroxide)에서 염화금속(Metal-Chloride) 형태로 전환시킨 후 가성소다를 마이크로 필터(Micro-filter)에 여과시킴으로써 염화금속을 제거할 수 있는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a metal- The present invention is directed to a method for removing metallic impurities present in caustic soda which is capable of removing metal chloride by converting caustic soda into a micro-filter after conversion into a hydrochloride form.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법은 가성소다(NaOH) 수용액을 80℃ 내지 100℃로 가열하여 48% 수준까지 농축시키는 단계; 상기 농축된 가성소다에 800ppm 내지 1200ppm의 염소(Cl) 가스를 5 내지 8초간 주입하여 버블링하는 단계; 상기 버블링 된 가성소다 내의 금속성분들이 수산화금속(Metal-Hydroxide)에서 염화금속(Metal-Chloride) 형태로 전환하는 단계; 가성소다를 마이크로 필터에 여과시켜 염화금속(Metal-Chloride)을 제거하는 단계; 및 상기 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다를 이온교환수지에 정제시켜 이온형태의 금속성분을 제거하는 단계를 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for removing metallic impurities from caustic soda, comprising the steps of: heating an aqueous solution of caustic soda (NaOH) to 80 to 100 ° C to a concentration of 48%; Bubbling chlorine (Cl) gas of 800 ppm to 1200 ppm into the concentrated caustic soda for 5 to 8 seconds; Converting the metallic components in the bubbling caustic soda into a metal-chloride form from a metal-hydroxide; Filtering the caustic soda with a microfilter to remove metal chloride; And purifying the caustic soda filtered through the microfilter into an ion exchange resin to remove the ionic metal component.
상기 전환하는 단계는 Ni, Cu 금속불순물이 염화금속 형태로 전환되는 것을 특징으로 한다.The converting step is characterized in that Ni, Cu metal impurities are converted into metal chloride form.
상기 마이크로 필터는 여과되는 입자의 크기가 다른 복수 개의 필터가 서로 연결되어 구성되며, 가성소다가 복수 개의 필터를 통과할 때 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 단계적으로 여과되는 것을 특징으로 한다.The microfilter is configured such that a plurality of filters having different sizes of particles to be filtered are connected to each other, and when caustic soda passes through a plurality of filters, the microfilters are filtered step by step in order of large particles to small particles.
상기 복수 개의 필터 후단에는 이와 동일하게 구성되는 또 다른 복수 개의 필터가 추가로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.And another plurality of filters having the same configuration are further connected to the downstream ends of the plurality of filters.
상기 마이크로 필터는 0.2㎛ 필터, 0.1㎛ 필터 그리고 0.04㎛ 필터의 세 개가 서로 차례로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The microfilter is characterized in that three of a 0.2 mu m filter, a 0.1 mu m filter and a 0.04 mu m filter are sequentially connected to each other.
상기 세 개의 필터 후단에는 0.2㎛ 필터, 0.1㎛ 필터 그리고 0.04㎛ 필터의 세 개가 차례로 추가 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.And three filters of 0.2 mu m filter, 0.1 mu m filter and 0.04 mu m filter are additionally connected in succession to the rear ends of the three filters.
상기 염화금속을 제거하는 단계는 가성소다의 온도를 85℃ 이하, 마이크로 필터의 압력은 4kgf/cm2 이하로 하는 것을 특징으로 한다.The step of removing the metal chloride is characterized in that the temperature of the caustic soda is 85 DEG C or lower and the pressure of the microfilter is 4 kgf / cm < 2 > or less.
본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 의하면, 가성소다(NaOH)에 존재하는 Ni, Cu를 마이크로 필터를 이용하여 가성소다로부터 선택적으로 제거할 수 있으며, 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다에 포함된 이온형태의 금속성분은 이온교환수지에 정제시켜 제거함으로써, 반도체 웨이퍼 식각용에서 요구하는 수준의 초고순도 48% 가성소다(NaOH)를 생산할 수 있다.According to the method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention, Ni and Cu existing in caustic soda (NaOH) can be selectively removed from caustic soda using a microfilter, The ionic metal component contained in the soda can be purified and removed by ion exchange resin to produce an ultra high purity 48% caustic soda (NaOH) of the level required for semiconductor wafer etching.
필터링(Filtering)과 이온교환수지의 특성상 소규모 설비로 대량생산이 가능한 상업생산 설비의 구축이 가능하며, 통상 재결정법과 전기영동 방식과 동일한 생산량을 기준 시 생산 설비의 투자는 이들 대비 1/50 수준으로 구축이 가능하다.Due to the nature of filtering and ion exchange resins, it is possible to construct a commercial production facility capable of mass production with small scale facilities. Based on the same production amount as the ordinary recrystallization method and electrophoresis method, investment in production facilities is 1/50 It is possible to build.
운전 비용 또한 가성소다(NaOH)의 이송에 필요한 전기에너지와 이온교환수지의 재생에 필요한 재생용 약품(Chemical)의 적용뿐이므로 재결정과 전기연동 방식 대비 극적인 수준의 감소를 기대할 수 있을 것이다.Operation costs are also only applied to the electrical energy required to transport caustic soda (NaOH) and the regenerative chemicals required for the regeneration of the ion exchange resin, and thus a dramatic reduction in recycling and electrical interlocking can be expected.
나아가, 단순화된 제조 공정으로 인해 운전조건을 최적화하기 쉽고 운전조건의 변경 또한 쉽게 이루어질 수 있어 안정적인 제품을 생산하기에는 매우 적합한 공정이 될 것이다.Furthermore, the simplified manufacturing process makes it easy to optimize the operating conditions and easily change the operating conditions, making it a very suitable process for producing stable products.
도 1은 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 사용되는 가성소다 농축기의 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 사용되는 염화가스 주입기의 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 사용되는 마이크로 필터 시스템의 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 사용되는 마이크로 필터 시스템의 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법에 사용되는 이온교환수지 정제장비의 예시도.
도 7은 염화금속(Metal-Chloride)화를 이용한 가성소다 내 금속불순물 제거 효율을 비교하여 나타낸 그래프.
도 8은 이온교환기술을 이용한 가성소다 내 금속불순물 제거 효율을 비교하여 나타낸 그래프.1 is a flowchart of a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
2 is an illustration of a caustic soda concentrator used in a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
3 is an illustration of a chlorinated gas injector used in a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
4 is an exemplary view of a microfilter system used in a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
5 is a conceptual diagram of a microfilter system used in a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
6 is an illustration of an ion exchange resin purification apparatus used in a method for removing metallic impurities present in caustic soda according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a comparison of metal impurity removal efficiency in caustic soda by metal-chloride conversion. FIG.
8 is a graph comparing the removal efficiency of metal impurities in caustic soda by ion exchange technology.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various other forms.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.And the present invention is only defined by the scope of the claims.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, throughout the specification, like reference numerals refer to like elements, and the terms (mentioned) used herein are intended to illustrate the embodiments and not to limit the invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise, and the constituents and acts referred to as " comprising (or having) " do not exclude the presence or addition of one or more other constituents and actions .
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 가성소다(NaOH)에 존재하는 금속불순물 제거 방법은, Referring to FIGS. 1 to 6, a method for removing metal impurities existing in caustic soda (NaOH)
먼저, 가성소다 농축기(100)를 이용하여 가성소다(NaOH) 수용액을 80℃ 내지 100℃로 가열하여 48% 수준까지 농축시킨다(S100). 가성소다(NaOH) 알칼리 수용액 내에 존재하는 금속성분의 입도 크기는 가성소다(NaOH)의 농도에 영향을 받는 것으로 농도가 높을수록 입도의 크기가 커지는 것으로 연구된바 있다. 본 발명에 의하면 반도체 웨이퍼 제조공정에서 요구하는 48% 가성소다를 생산할 수 있다.First, an aqueous solution of caustic soda (NaOH) is heated to 80 to 100 캜 using a
염소가스 주입기(200)를 이용하여 농축된 가성소다에 800ppm 내지 1200ppm의 염소(Cl)가스를 5 내지 8초간 주입하여 버블링(bubbling)한다(S200). 바람직하게는, 1000ppm의 염소가스를 5초간 주입하여 버블링한다. 도 3을 참고하면, 용기(230) 내에 든 농축된 가성소다에 염소가스 주입기(200)를 이용하여 1000ppm의 염소가스를 5초간 주입하여 버블링한다. Between 800 and 1200 ppm of chlorine (Cl) gas is bubbled into the concentrated caustic soda using the
버블링 된 가성소다 내의 금속성분들이 수산화금속(Metal-Hydroxide)에서 염화금속(Metal-Chloride) 형태로 전환한다(S300). 농축된 가성소다에 염소가스를 주입시 가성소다 내 금속성분들이 염화금속 형태로 순식간에 전환된다. 구체적으로는, 가성소다 내의 Ni, Cu 금속불순물이 염화금속 형태로 전환된다.The metallic components in the bubbling caustic soda are converted from Metal-Hydroxide to Metal-Chloride (S300). When chlorine gas is injected into the concentrated caustic soda, the metallic components in the caustic soda are instantly converted into the metal chloride form. Specifically, Ni and Cu metal impurities in caustic soda are converted into metal chloride form.
반도체 공정에 범용적으로 적용되는 알칼리 계열의 웨이퍼 식각을 위한 알칼리 식각액(Caustic Etchant)로는 KOH, NaOH, TMAH 그리고 Amine계열 등이 대체적으로 적용되고 있는데, 특히 반도체 소자의 고집적화의 진행과 더불어 실리콘 웨이퍼의 평탄도에 대한 요구 수준이 동반하여 높아짐에 따라 수산화칼륨(KOH)을 적용함에 있어서의 한계에 직면하게 되었고 이를 대체할 수단으로 초고순도 수산화나트륨(NaOH)의 필요성도 날로 커져가고 있다. KOH, NaOH, TMAH, and Amine series are generally applied as alkaline etchant for wafer etching of alkaline series which is generally applied to semiconductor processing. In particular, with progress of high integration of semiconductor devices, As the demand for flatness increases, the application of potassium hydroxide (KOH) is limited. As an alternative, the need for ultra-high purity sodium hydroxide (NaOH) is increasing.
과거부터 적용되어 왔던 수산화칼륨(KOH)를 대체함에 있어서 수산화나트륨(NaOH)의 가장 큰 장애물은 수산화나트륨(NaOH)의 금속 불순물의 함량이 매우 높다는 점이다. 순도가 높지 못한 수산화나트륨(NaOH)의 경우 수산화나트륨(NaOH) 중에 존재하는 Ni이나 Cu와 같이 Silicon에서의 확산속도 (Diffusion Rate)가 매우 큰 금속의 경우 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer) 내부로 알칼리 식각(Caustic Etching) 과정에서 빠르게 침투하여 실리콘(Silicon) 내부에서 결정결함(Crystal Defect) 불량을 유발하는 결과를 가져올 수 있다. The biggest obstacle to sodium hydroxide (NaOH) in replacing potassium hydroxide (KOH), which has been applied in the past, is the high content of metallic impurities in sodium hydroxide (NaOH). In the case of sodium hydroxide (NaOH), which has a low purity, in the case of metal such as Ni or Cu present in sodium hydroxide (NaOH) having a very high diffusion rate in the silicon, Caustic Etching) process, resulting in crystal defects in the inside of the silicon.
이와 같이 가성소다(NaOH)를 웨이퍼 식각에 사용함에 있어 실리콘의 불량을 유발하는 Ni와 Cu를 제거하기 위하여 염화금속 형태로 전환시키는 과정을 거치는 것이다.In this way, the use of caustic soda (NaOH) for wafer etching is a process of conversion to a metal chloride form to remove Ni and Cu which cause defective silicon.
가성소다(NaOH) 내에 존재하는 제거 대상 금속성분(Ni, Cu)이 이온형태로 다량 존재하거나 입자들의 입도가 현재 기술로 상업생산 중인 30nm 크기 Filter 공극크기(Pore Size) 이하에 해당되어 필터링 효율의 저하가 발생하는 문제가 있다.(Ni, Cu) present in caustic soda (NaOH) is present in a large amount in ionic form or the particle size of particles falls below 30 nm in size of commercially produced commercial pore size, There is a problem that deterioration occurs.
가성소다(NaOH)에 존재하는 금속 성분들의 입도의 크기는 수산화금속(Metal Hydroxide)일 경우보다는 염화금속(Metal Chloride) 형태일 경우 더 큰 입도를 가지는 것을 연구를 통해 확인하였다.The size of metal components present in caustic soda (NaOH) was confirmed to be larger than that of metal hydroxide (Metal Chloride).
가성소다(NaOH)에 Ni, Cu 금속불순물은 금속의 수산화물 형태의 입자물로 또는 금속의 이온형태로 존재하게 되는데 이때 가성소다에 소량의 염소(Cl) 가스를 주입하게 되면 염소의 강력한 산화력에 의해 수산화물 또는 이온형태의 Ni, Cu 금속불순물이 염화금속(Metal-Chloride) 형태의 입자로 대부분 전환되는 것이다.Ni and Cu metal impurities in caustic soda (NaOH) are present in the form of hydroxide water in the form of hydroxide of metal or ion form of metal. When a small amount of chlorine (Cl) gas is injected into caustic soda, Ni, and Cu metal impurities in the form of hydroxide or ion are mostly converted into particles in the form of metal-chloride.
강력한 산화력을 가진 염소가스에 의해 전환된 염화금속(Metal-Chloride)은 통상 0.05um 이상의 마이크로 필터(Micro-filter)에 의해 제거될 수 있을 만큼 큰 입자사이즈를 가지므로 효과적으로 가성소다로부터 선택적으로 Ni, Cu를 분리할 수 있게 되는 것이다.Metal-Chloride converted by chlorine gas with strong oxidizing power has a particle size large enough to be removed by a micro-filter of 0.05um or more, Cu can be separated.
다음으로, 가성소다 내 금속성분들이 염화금속 형태로 전환된 가성소다를 마이크로 필터(300)에 여과시켜 염화금속(Metal-Chloride)을 제거한다(S400).Next, caustic soda whose metallic components in caustic soda are converted into a chloride metal is filtered through the
마이크로 필터(300)는 여과되는 입자의 크기가 다른 복수 개의 필터가 서로 연결되어 구성되며, 가성소다가 복수 개의 필터를 통과할 때 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 단계적으로 여과된다. 복수 개의 필터 후단에는 이와 동일하게 구성되는 또 다른 복수 개의 필터가 추가로 연결되어 구성될 수 있다.The
염화금속을 제거할 때 마이크로 필터(300) 여과 시 큰 입자부터 작은 입자의 마이크로 필터 순서로 여과시킨다. 처음부터 작은 입자의 마이크로 필터 여과 시 필터막이 쉽게 막힐 수 있다.When the metal chloride is removed, the microfilter (300) is filtered through the microfilter order of the large particles to the small particles upon filtration. From the beginning, the filter membrane can be easily clogged when filtering small particles of microfilters.
또한, 가성소다의 온도를 85℃ 이하, 마이크로 필터(300)의 압력은 4kgf/cm2 이하로 한다. 이를 초과시 마이크로 필터의 형태가 변형되어 제대로 된 역할을 못하거나 마이크로 필터막이 찢어질 수 있다.Further, the temperature of the caustic soda is 85 DEG C or less, and the pressure of the
도 4 및 도 5를 참조하면, 예를 들어 마이크로 필터(300)는 0.2㎛ 필터(310), 0.1㎛ 필터(320) 그리고 0.04㎛ 필터(330)의 세 개가 서로 차례로 연결되어 구성되며, 이러한 세 개의 필터(310, 320, 330) 후단에는 0.2㎛ 필터(310), 0.1㎛ 필터(320) 그리고 0.04㎛ 필터(330)의 세 개가 차례로 추가 연결되어 구성될 수 있다. 즉, 필터를 여섯 개까지 구성할 수 있으며, 필터를 중복하여 구성함으로써 염화금속 형태로 전환된 Ni와 Cu를 효과적으로 필터링 할 수 있다.4 and 5, for example, the
마지막으로, 마이크로 필터(300)를 통해 여과된 가성소다를 이온교환수지 정제장비(400)를 이용하여 정제시켜 이온형태의 금속성분을 제거한다(S500). 마이크로 필터(300)를 통해 염화금속을 제거하였다면, 이온교환수지를 이용하여 가성소다 내에 최종적으로 남아있는 이온형태의 금속성분을 제거하는 것이다. 이온교환수지 정제장비(400)는 이온 교환 칼럼(410)과 메쉬 필터(420)로 구성된다. 이온교환수지는 당업자라면 잘 알 수 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.Finally, the caustic soda filtered through the
도 7을 참고하면, 단순 필터링을 할 때보다 염화금속 형태로 전환 후 필터링 할 때 Ni, Cu 및 Fe의 여과 효율이 훨씬 높은 것을 확인하였다.Referring to FIG. 7, it was confirmed that the filtration efficiency of Ni, Cu, and Fe was much higher when the filter was converted into the chloride form than when the simple filtration was performed.
도 8을 참고하면, 마이크로 필터를 이용하여 여과된 가성소다를 이온교환수지(Ion Exchange Resin)를 이용하여 추가적으로 정제시 가성소다 내에 남아있는 Ni, Cu 및 Fe가 거의 없음을 확인하였다.Referring to FIG. 8, it was confirmed that the residual caustic soda, Ni, Cu and Fe, were not substantially removed when the filtered caustic soda was further purified using an ion exchange resin (Ion Exchange Resin).
본 발명에 의하면, 가성소다(NaOH)에 존재하는 Ni, Cu를 마이크로 필터를 이용하여 가성소다로부터 선택적으로 제거할 수 있으며, 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다에 포함된 이온형태의 금속성분은 이온교환수지에 정제시켜 제거함으로써, 반도체 웨이퍼 식각용에서 요구하는 수준의 초고순도 48% 가성소다(NaOH)를 생산할 수 있다.According to the present invention, Ni and Cu existing in caustic soda (NaOH) can be selectively removed from caustic soda using a microfilter, and an ionic metal component contained in caustic soda filtered through a microfilter is ion (NaOH), which is required for semiconductor wafer etching, by ultra-high-purity sodium hydroxide (NaOH).
본 발명은 상기한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것임은 자명하다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Obviously, such modifications are intended to be within the scope of the claims.
100: 가성소다 농축기
200: 염소가스 주입기
210: 압력 조절기
221, 222: On/Off 밸브
230: 용기
300: 마이크로 필터
310: 0.2㎛ 필터
320: 0.1㎛ 필터
330: 0.04㎛ 필터
400: 이온교환수지 정제장비
410: 이온 교환 칼럼
420: 메쉬 필터
100: caustic soda concentrator
200: Chlorine gas injector
210: Pressure regulator
221, 222: On / Off valve
230: container
300: Micro filter
310: 0.2 탆 filter
320: 0.1 탆 filter
330: 0.04 μm filter
400: Ion exchange resin purification equipment
410: ion exchange column
420: Mesh filter
Claims (7)
상기 농축된 가성소다에 800ppm 내지 1200ppm의 염소(Cl) 가스를 5 내지 8초간 주입하여 버블링하는 단계;
상기 버블링 된 가성소다 내의 금속성분들이 수산화금속(Metal-Hydroxide)에서 염화금속(Metal-Chloride) 형태로 전환하는 단계;
가성소다를 마이크로 필터에 여과시켜 염화금속(Metal-Chloride)을 제거하는 단계; 및
상기 마이크로 필터를 통해 여과된 가성소다를 이온교환수지에 정제시켜 이온형태의 금속성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
Heating a caustic soda (NaOH) aqueous solution to 80 to 100 < 0 > C to a concentration of 48%;
Bubbling chlorine (Cl) gas of 800 ppm to 1200 ppm into the concentrated caustic soda for 5 to 8 seconds;
Converting the metallic components in the bubbling caustic soda into a metal-chloride form from a metal-hydroxide;
Filtering the caustic soda with a microfilter to remove metal chloride; And
And purifying the caustic soda filtered through the microfilter into an ion exchange resin to remove the ionic metal component.
상기 전환하는 단계는 Ni, Cu 금속불순물이 염화금속 형태로 전환되는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the converting step converts Ni, Cu metal impurities into a metal chloride form.
상기 마이크로 필터는 여과되는 입자의 크기가 다른 복수 개의 필터가 서로 연결되어 구성되며, 가성소다가 복수 개의 필터를 통과할 때 큰 입자부터 작은 입자의 순서로 단계적으로 여과되는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the micro filter is formed by connecting a plurality of filters having different sizes of particles to be filtered to each other, and when the caustic soda passes through the plurality of filters, the micro filter is filtered step by step in order of large particles to small particles. A method for removing metal impurities present.
상기 복수 개의 필터 후단에는 이와 동일하게 구성되는 또 다른 복수 개의 필터가 추가로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
The method of claim 3,
Wherein a plurality of filters having the same configuration are further connected to the downstream ends of the plurality of filters.
상기 마이크로 필터는 0.2㎛ 필터, 0.1㎛ 필터 그리고 0.04㎛ 필터의 세 개가 서로 차례로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the microfilter is formed by sequentially connecting three 0.2 μm filters, a 0.1 μm filter, and a 0.04 μm filter.
상기 세 개의 필터 후단에는 0.2㎛ 필터, 0.1㎛ 필터 그리고 0.04㎛ 필터의 세 개가 차례로 추가 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein three of the three filters are sequentially connected to each other in order of a 0.2 탆 filter, a 0.1 탆 filter and a 0.04 탆 filter.
상기 염화금속을 제거하는 단계는 가성소다의 온도를 85℃ 이하, 마이크로 필터의 압력은 4kgf/cm2 이하로 하는 것을 특징으로 하는 가성소다에 존재하는 금속불순물 제거 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the step of removing the metal chloride comprises setting the temperature of the caustic soda to 85 DEG C or less and the pressure of the microfilter to 4 kgf / cm < 2 > or less.
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