[发明专利]用于精制碱性溶液的装置和方法

说明书

                       发明领域

本发明涉及用于精制碱性溶液，例如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液的装置和方法。

                       背景技术

在作为半导体基础的硅片的制造工艺期间，已经在抛光和清洁晶片的步骤中使用碱化学品，和由于目前的工业已经高度开发和精细开发，已经要求具有特别高纯度和高浓度的NaOH溶液，当氢氧化钠溶液(NaOH溶液)用作碱化学品时，它的浓度例如是约10-50wt％和它的杂质浓度例如等于或小于约10ppb。

作为NaOH溶液的通常制造方法，已知这样的方法：将盐溶液送到电解槽的阳极室，电解槽由阳离子交换膜分成阳极室和阴极室，和钠离子通过阳离子交换膜从阳极室侧到达阴极室，以在阴极室进行产生NaOH溶液的反应。以上获得的NaOH溶液的浓度至多为30-35wt％，和当试图从此物质制备高浓度溶液时，例如可使用浓缩以将溶液浓缩，然而这样的方法要求大的装置和长的处理时间。

因此，本发明人研究了这样的技术，例如其中电解槽1由阳离子交换膜11分成阳极室12和阴极室13，如图3所示，和将高杂质浓度的基础NaOH溶液提供到阳极室12中以进行电解，因此在阴极室13中获得和基础NaOH溶液相比具有更低杂质浓度的精制NaOH溶液和具有更高浓度的精制NaOH溶液。在此方法中，在阳极室12产生的钠离子(Na⁺)通过阳离子交换膜11到达阴极室13，和因此在阴极室13产生氢氧化钠，它是钠的氢氧化物，以便通过在水中溶解此氢氧化钠而产生氢氧化钠溶液。

此时在阳极室12存在作为杂质的金属，但由于此金属在碱性环境中以阴离子或以氢氧化物的沉淀物存在，金属不能通过阳离子交换膜11。因此，由于杂质不能进入阴极室13，获得的氯氧化钠溶液会具有特别低的杂质浓度，和由于Na⁺迁移到阴极室13中以便逐渐增加阴极室13中NaOH溶液的浓度，精制NaOH溶液会具有比基础NaOH溶液更高的浓度。

顺便提及，在上述方法中，当电解在某些电流密度下进行时，仅有一定量的离子从阳极室12，通过阳离子交换膜11迁移到阴极室13中。然而，已知根据浓度，与NaOH水合的H₂O分子数目不同，和因此根据阳极室12中NaOH溶液的浓度，与Na⁺一起从阳极室12迁移的H₂O分子数目不同。因此，当提供到阳极室12的基础NaOH溶液浓度改变时，阴极室13中精制NaOH溶液的浓度也改变。

在此，尽管使用计量泵，将一定量的基础NaOH溶液提供到阳极室12中，阳极室12中的NaOH溶液浓度并不总是恒定的，这样存在精制NaOH溶液浓度不稳定的问题。

                        发明概述

考虑到这些问题而构思本发明，和本发明的目的是提供用于精制碱性溶液的装置，采用该装置可以获得稳定的精制浓度。

本发明的目的也是提供用于精制碱性溶液的方法，采用该方法可以获得稳定的精制浓度。

根据本发明，一种用于精制碱性溶液的装置，它使用电解槽以精制碱性溶液，包括：

电解槽，由阳离子交换膜分成阳极室和阴极室，

电源，用于在阳极和阴极之间施加电压，阳极和阴极分别在阳极室和阴极室提供，

供应通道，用于将高杂质浓度的基础碱性溶液提供到阳极室，

在提供通道处提供的体积流量调节器，

循环通道，用于将从阳极室溢流的高杂质浓度碱性溶液再次提供到阳极室，

检测器，用于检测从阳极室溢流的、通过循环通道循环的高杂质浓度碱性溶液的浓度，

控制器，当检测器的检测浓度值低于预先设定的数值时，用于控制体积流量调节器以增加基础碱性溶液的提供量，和当检测的浓度值高于预先设定的数值时，用于控制体积流量调节器以减少基础碱性溶液的提供量，和

用于从阴极室取出在阴极室获得的精制溶液的设备，

其中在阴极室中，将从阳极室通过阳离子交换膜的金属阳离子与水反应，以获得与基础碱性溶液相比，具有更低杂质浓度(每种杂质的浓度)和更高浓度的精制碱性溶液。

一种精制碱性溶液用方法在此装置中进行，该方法包括如下：

将高杂质浓度基础碱性溶液提供到电解槽中阳极室的步骤，电解槽由阳离子交换膜分成阳极室和阴极室，

向阳极室提供高杂质浓度碱性溶液和将溢流的高杂质浓度碱性溶液从阳极室再次循环到阳极室的步骤，

检测高杂质浓度循环碱性溶液的浓度的步骤，