TWM559886U - 電子級氨水的製造系統 - Google Patents

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Abstract

一種電子級氨水的製造系統，包含：混合槽，用以混合氨水溶液(NH4OH)與強鹼以獲得混合液體，氨水溶液為不飽和溶液；氣提單元，設置於混合槽下游且包含換熱單元以加熱混合溶液及氣提塔以混合氮氣與加熱後之混合液體進行氣提，以獲得混合氣體；第一吸收單元，設置於氣提單元下游且包含第一冷凝單元以降溫混合氣體及第一吸收塔以混合飽和氨水與降溫後之混合氣體進行吸提，以獲得淨化氣體；以及第二吸收單元，設置於第一吸收單元下游且包含第二冷凝單元以降溫超純水及第二吸收塔以混合降溫後的超純水與淨化氣體，以獲得電子級氨水。

Description

電子級氨水的製造系統
本創作是有關一種電子級氨水的製造系統，特別是有關於一種使用不飽和氨水產生電子級氨水的製造系統。
在現今的半導體工業中，IC製造的過程所進行之蝕刻或清洗製程常會產生大量的含氨廢液，常見的含氨廢液處理方式是使用氣提脫除的方式，將硫酸吸附於含氨廢水以轉換為硫酸銨的液態廢液，接著再將其乾燥而進行後續的應用。然而，在上述使用硫酸為吸收液的處理方法中，不僅需要考量硫酸銨副產物的後續處理，且因其為工業級產物，並無法作為農業用的肥料，因此在後續的應用另有所限制。因此，若能提供一種更加簡化的氨水廢液處理方法，因可避免多餘的副產物處理步驟，進而降低整體廢液處理成本，亦能對於半導體工業污染防治有所裨益。
本創作的目的係提供一種電子級氨水的製造系統，其包含：混合槽，用以混合氨水溶液(NH4OH)與強鹼以獲得混合液體，其中，氨水溶液為不飽 和溶液；氣提單元，設置於混合槽之下游且包含換熱單元及氣提塔，換熱單元用以加熱混合液體，氣提塔混合氮氣與加熱後之混合液體進行氣提以獲得混合氣體；第一吸收單元，設置於氣提單元之下游且包含第一冷凝單元及第一吸收塔，第一冷凝單元用以降溫混合氣體，第一吸收塔混合飽和氨水與降溫後之混合氣體進行吸提以獲得淨化氣體，；以及第二吸收單元，設置於第一吸收單元之下游且包含第二冷凝單元及第二吸收塔，第二冷凝單元用以降溫一超純水，第二吸收塔混合降溫後的超純水與淨化氣體以獲得電子級氨水。
較佳地，氨水溶液的濃度可為20~30%。
較佳地，飽和氨水的溫度可為10℃~30℃，且壓力可為1~5atm。
較佳地，第一冷凝單元之冷凝溫度可為25~40℃，而第二冷凝單元之冷凝溫度可為7~20℃。
較佳地，電子級氨水的金屬離子濃度可約為1~10ppt。
較佳地，混合液體之pH值可為10~12。
本創作的另一目的係提供一種電子級氨水的製造系統，其包含：混合槽，用以混合氨水溶液(NH4OH)與強鹼以獲得混合液體，其中，氨水溶液為不飽和溶液；氣提單元，設置於混合槽之下游且包含換熱單元及氣提塔，換熱單元用以加熱混合液體，氣提塔混合氮氣與加熱後之混合液體進行氣提以獲得混合氣體；純化單元，設置於氣提單元之下游且包含第一冷凝單元及脫氧膜，第一冷凝單元用以降溫混合氣體，降溫後之混合氣體通過脫氧膜以獲得淨化氣體，；以及吸收單元，設置於純化單元之下游且包含第二冷凝單元及吸收塔，第二冷凝單元用以降溫超純水，吸收塔混合降溫後超純水與淨化氣體以獲得電子級氨水。
較佳地，氨水溶液的濃度可為20~30%。
較佳地，飽和氨水的溫度可為10℃~30℃，且壓力可為1~5atm。
較佳地，第一冷凝單元之冷凝溫度可為25~40℃，而第二冷凝單元之冷凝溫度可為7~20℃。
較佳地，電子級氨水的金屬離子濃度可約為1~10ppt。
較佳地，混合液體之pH值可為10~12。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
10‧‧‧氨水溶液
20‧‧‧強鹼
30‧‧‧混合液體
40‧‧‧氮氣
50‧‧‧混合氣體
60‧‧‧飽和氨水
70‧‧‧淨化氣體
80‧‧‧超純水
90‧‧‧尾氣
100‧‧‧混合槽
110‧‧‧電子級氨水
200‧‧‧氣提單元
201‧‧‧換熱單元
202‧‧‧氣提塔
300‧‧‧第一吸收單元
301、501‧‧‧第一冷凝單元
302‧‧‧第一吸收塔
400‧‧‧第二吸收單元
401、601‧‧‧第二冷凝單元
402‧‧‧第二吸收塔
500‧‧‧純化單元
502‧‧‧脫氧膜
600‧‧‧吸收單元
602‧‧‧吸收塔
1000、2000‧‧‧電子級氨水的製造系統
圖1為根據本創作一實施例所繪示之電子級氨水的製造系統。
圖2為根據本創作另一實施例所繪示之電子級氨水的製造系統。
以下將詳述本創作之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本創作亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本創作之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本創作有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本創作形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖 式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。
請參照圖1，根據本創作之實施例，電子級氨水的製造系統1000包含混合槽100、氣提單元200、第一吸收單元300以及第二吸收單元400。混合槽100是用於混合氨水溶液(NH4OH)10與強鹼(NaOH)20以獲得混合液體30，混合液體30之pH值可為10~12。其中，氨水溶液10為不飽和溶液，其濃度可為20~30%，較佳地，其濃度可為25%。不飽和氨水溶液在低pH值的環境下，需要較高的溫度方能進行氣化(氨水轉變為氨氣)，而本創作將混合液體的pH值調整至一特定值(10~12)，可以在不需要太高溫度的情況下將氨水轉變為氨氣進行氣提，增加製程效率並降低溫控的成本。氣提單元200可設置於混合槽100之下游且包含換熱單元201及氣提塔202，換熱單元201用以加熱混合液體30，其溫度可為60~90℃。接著，氣提塔202混合氮氣40與加熱後之混合液體30進行氣提以獲得混合氣體50，藉由氣提塔去氣提氨氣可增加氣體與液體之間的接觸面積，因此可更易於氨氣的氣提。
接著，混合氣體50可被通入第一吸收單元300中，第一吸收單元300是設置於氣提單元200之下游且包含第一冷凝單元301及第一吸收塔302。第一冷凝單元301用以降溫混合氣體50，其冷凝溫度可為25~40℃，使得部分的水分在此階段先行被移除。而後，第一吸收塔302混合飽和氨水60與降溫後之混合氣體50進行吸提以獲得淨化氣體70。於此，飽和氨水60的溫度可為10℃~30℃，且壓力為1~5atm，較佳地，飽和氨水60的濃度可為29%。於此，可透過飽和氨水將混合氣體中的水及金屬離子等不純物吸收，達到良好的分離效果。
接著，淨化氣體70可被通入第二吸收單元400中，第二吸收單元400可設置於第一吸收單元300之下游且包含第二冷凝單元401及第二吸收塔402。第二冷凝單元401可用以降溫超純水80，其冷凝溫度可為7~20℃。而後， 第二吸收塔402將降溫後的超純水80與淨化氣體70混合而獲得電子級氨水110，其中，電子級氨水的金屬離子濃度約為1~10ppt，較佳地，電子級氨水的金屬離子濃度約為1~10ppt。此外，尾氣90會另外於第二吸收塔402的塔頂排出。
而在本創作之另一實施例中，請參照圖2，電子級氨水的製造系統2000包含混合槽100、氣提單元200、純化單元500以及吸收單元600。混合槽100是用於混合氨水溶液(NH4OH)10與強鹼(NaOH)20以獲得混合液體30，混合液體30之pH值可為10~12。其中，氨水溶液10為不飽和溶液，其濃度可為20~30%，較佳地，其濃度可為25%。不飽和氨水溶液在低pH值的環境下，需要較高的溫度方能進行氣化(氨水轉變為氨氣)，而本創作將混合液體的pH值調整至一特定值(10~12)，可以在不需要太高溫度的情況下將氨水轉變為氨氣進行氣提，增加製程效率並降低溫控的成本。氣提單元200可設置於混合槽100之下游且包含換熱單元201及氣提塔202，換熱單元201用以加熱混合液體30，其溫度可為60~90℃。接著，氣提塔202混合氮氣40與加熱後之混合液體30進行氣提以獲得混合氣體50，藉由氣提塔去氣提氨氣可增加氣體與液體之間的接觸面積，因此可更易於氨氣的氣提。
接著，混合氣體50可被通入純化單元500中，純化單元500可設置於氣提單元200之下游且包含第一冷凝單元501及脫氧膜502，第一冷凝單元501用以降溫混合氣體50，其冷凝溫度可為25~40℃，使得部分的水分在此階段先行被移除。降溫後之混合氣體50可被通過脫氧膜502以獲得淨化氣體70，於此，可透過脫氧膜502分離混合氣體50中的金屬離子等不純物分離。
接著，淨化氣體70可被通入吸收單元600中，吸收單元600可設置於純化單元500之下游且包含第二冷凝單元601及吸收塔602。第二冷凝單元601可用以降溫超純水80，其冷凝溫度可7~20℃。而後，吸收塔602將降溫後的超純水80與淨化氣體70混合而獲得電子級氨水110，其中，電子級氨水的金屬離子濃 度約為1~10ppt，較佳地，電子級氨水的金屬離子濃度約為1~10ppt。此外，尾氣90會另外於吸收塔602的塔頂排出。
承上所述，本創作所請之電子級氨水的製造系統使將濃度為20~30%之不飽和氨水溶液依序地通過氣提單元、第一吸收單元及第二吸收單元，其中使用飽和氨水以吸提水分及金屬離子等不純物質，藉此可獲得低金屬離子濃度的電子級氨水。在本創作之另一實施例中，電子級氨水的製造系統使將濃度為20~30%之不飽和氨水溶液依序地通過氣提單元、純化單元及吸收單元，其中透過脫氧膜將氨氣和不純物質分離，藉此以獲得低金屬離子濃度的電子級氨水。
一般來說，由於製程越來越精密，目前業界使用的電子級氨水的需求及精度也越發提升。以半導體產業來說，對於電子級氨水的要求為金屬離子濃度10ppt以下。故而，本創作利用飽和氨水進行吸收可獲得金屬離子濃度較低的電子級氨水，其金屬離子濃度約為1~10ppt，能滿足業界的需求。
以上所述之實施例僅是為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

Claims (11)

  1. 一種電子級氨水的製造系統，包含：一混合槽，用以混合一氨水溶液(NH4OH)與一強鹼以獲得一混合液體，其中，該氨水溶液為不飽和溶液；一氣提單元，設置於該混合槽之下游且包含一換熱單元及一氣提塔，該換熱單元用以加熱該混合液體，該氣提塔混合一氮氣與加熱後之該混合液體進行氣提以獲得一混合氣體；一第一吸收單元，設置於該氣提單元之下游且包含一第一冷凝單元及一第一吸收塔，該第一冷凝單元用以降溫該混合氣體，該第一吸收塔混合一飽和氨水與降溫後之該混合氣體進行吸提以獲得一淨化氣體；以及一第二吸收單元，設置於該第一吸收單元之下游且包含一第二冷凝單元及一第二吸收塔，該第二冷凝單元用以降溫一超純水，該第二吸收塔混合該降溫後的超純水與該淨化氣體以獲得一電子級氨水。
  2. 如請求項1所述之電子級氨水的製造系統，其中該氨水溶液的濃度為20~30%。
  3. 如請求項1所述之電子級氨水的製造系統，其中該飽和氨水的溫度為10℃~30℃，且壓力為1~5atm。
  4. 如請求項1所述之電子級氨水的製造系統，其中該第一冷凝單元之冷凝溫度為25℃~40℃，而該第二冷凝單元之冷凝溫度為7℃~20℃。
  5. 如請求項1所述之電子級氨水的製造系統，其中該電子級氨水的金屬離子濃度約為1~10ppt。
  6. 如請求項1所述之電子級氨水的製造系統，其中該混合液體之pH值為10~12。
  7. 一種電子級氨水的製造系統，包含：一混合槽，用以混合一氨水溶液(NH4OH)與一強鹼以獲得一混合液體，其中，該氨水溶液為不飽和溶液；一氣提單元，設置於該混合槽之下游且包含一換熱單元及一氣提塔，該換熱單元用以加熱該混合液體，該氣提塔混合一氮氣與加熱後之該混合液體進行氣提以獲得一混合氣體；一純化單元，設置於該氣提單元之下游且包含一第一冷凝單元及一脫氧膜，該第一冷凝單元用以降溫該混合氣體，降溫後之該混合氣體通過該脫氧膜以獲得一淨化氣體，；以及一吸收單元，設置於該純化單元之下游且包含一第二冷凝單元及一吸收塔，該第二冷凝單元用以降溫一超純水，該吸收塔混合該降溫後之該超純水與該淨化氣體以獲得一電子級氨水。
  8. 如請求項7所述之電子級氨水的製造系統，其中該氨水溶液的濃度為20~30%。
  9. 如請求項7所述之電子級氨水的製造系統，其中該第一冷凝單元之冷凝溫度為25~40℃，而該第二冷凝單元之冷凝溫度為7~20℃。
  10. 如請求項7所述之電子級氨水的製造系統，其中該電子級氨水的金屬離子濃度約為1~10ppt。
  11. 如請求項7所述之電子級氨水的製造系統，其中該混合液體之pH值為10~12。
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