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過氧化氫被認(rèn)為是半導(dǎo)體工業(yè)的關(guān)鍵化學(xué)品。半導(dǎo)體材料的制備和印刷電路板的制造使用過氧化氫水溶液來清洗硅晶片、去除光刻膠或蝕刻印刷電路板上的銅。用于硅晶片表面清洗的最常用的清洗浴(S(1，S(2或SPM)在其配方中包括過氧化氫。所述浴從硅表面去除顆粒、有機(jī)和金屬污染物，避免了由污染引起的電不可操作性和少數(shù)載流子壽命的降低。為了避免因鍍液本身造成的污染，所有成分都需要極高的純度，因此必須嚴(yán)格控制這些化學(xué)物質(zhì)中的雜質(zhì)濃度。
半導(dǎo)體設(shè)備和材料國際(SEMI)組織是一個全球性的行業(yè)協(xié)會，為微電子、顯示和光伏產(chǎn)業(yè)的制造供應(yīng)鏈提供服務(wù)。該組織促進(jìn)該領(lǐng)域全球最受尊重的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。在所有受管制的主題中，有些涉及工藝化學(xué)品，并指出要被接受為電子化學(xué)品。對于過氧化氫的特殊情況，SEMI (30文件是適用的[3]，其中六個不同的電子等級被定義為允許的最大污染物濃度的函數(shù)，如表1所示。
盡管通常商業(yè)化等級的過氧化氫水溶液已經(jīng)通過傳統(tǒng)的純化技術(shù)(L-L萃取、吸附、膜技術(shù)、蒸餾...)為了降低雜質(zhì)水平[4]，用于電子設(shè)備的過氧化氫要求污染物含量非常低。因此，需要超純工藝從標(biāo)準(zhǔn)級產(chǎn)品中達(dá)到電子級要求。
雖然過氧化氫超純化的技術(shù)可行性已經(jīng)很好地解決了，因為不同電子等級的商業(yè)化已經(jīng)證明了這一點，但是還找不到提示工藝基礎(chǔ)的科學(xué)論文。因此，專利成為唯一可用的書目來源。
作為過去二十年文獻(xiàn)綜述的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了超過25項與過氧化氫純化相關(guān)的專利。根據(jù)注意到的參考文獻(xiàn)，當(dāng)需要電子級化學(xué)品時，蒸餾、吸附、離子交換和膜技術(shù)是最相關(guān)的技術(shù)。
無論選擇哪種技術(shù)，盡可能避免環(huán)境和材料污染的預(yù)防措施是取得成功的關(guān)鍵。潔凈室的使用是維持低水平環(huán)境的解決方案。
根據(jù)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在所有超凈化替代技術(shù)中，反滲透是最理想的技術(shù)。不需要輔助化學(xué)品，并且實現(xiàn)了幾乎零廢物產(chǎn)生(只有損壞的膜在壽命結(jié)束后更換時才變成殘留物)，因為滯留物流可以再循環(huán)或作為非電子級商業(yè)化用于其它工業(yè)用途。此外，用于增加進(jìn)料流壓力的大部分能量可以通過不同的系統(tǒng)從滯留物中回收。
考慮到缺乏關(guān)于應(yīng)用于過氧化氫水溶液超純化的膜技術(shù)基礎(chǔ)的公開論文，目前的工作集中在這一目標(biāo)上，研究反滲透以進(jìn)一步純化工業(yè)級過氧化氫溶液，以達(dá)到電子規(guī)格。對離子金屬雜質(zhì)的截留率和滲透通量進(jìn)行了評估，特別關(guān)注了膜滲透參數(shù)的評估。
預(yù)選的膜用于超純水和摻雜水的初步實驗，以便對它們進(jìn)行比較，并為超純過程選擇最合適的膜。超純水實驗有助于建立滲透通量(Iv)對施加壓力(flP)的依賴性。如圖2所示，水通量隨著壓力的增加而增加，獲得了具有高相關(guān)系數(shù)的線性關(guān)系。通量的線性演化表明達(dá)西定律得到了驗證。這條直線的斜率是溶劑滲透率Lp，其定義為Iv除以flP 。
當(dāng)比較兩種膜的滲透產(chǎn)量時，由制造的兩種膜(BE和CRM)脫穎而出。其他聚酰胺基膜顯示出非常相似的LP值，但它與BE膜的LP值不可比，因為它是BE膜的兩倍多。醋酸纖維素膜的CE滲透性介于熊津化學(xué)膜和其余聚酰胺膜之間。
當(dāng)用摻雜水進(jìn)行實驗時，觀察到相同的線性關(guān)系，并且可以計算斜率。超純水和摻雜水的溶劑滲透率值在兩種基質(zhì)中非常相似，如表4所示(這兩個值之間的一致性是意料之中的，因為與這些低水平溶質(zhì)濃度相關(guān)的滲透壓可以忽略不計)，其中還包括文獻(xiàn)中報告的其他平板反滲透膜的溶劑滲透率值的一些信息[29-。用摻雜水進(jìn)行的實驗也適用于測定預(yù)選膜在低ppm濃度下去除金屬的效率。
市售RO聚酰胺膜BE已成功應(yīng)用于降低35%工業(yè)級過氧化氫的金屬含量，壓力范圍為10-40巴，暴露時間長達(dá)64小時。大多數(shù)金屬的截留系數(shù)均高于0.9。當(dāng)Kedem-Katchalsky模型用于從工業(yè)級到電子級的過氧化氫水溶液的超純化時，該模型可被認(rèn)為適合于代表反滲透過程的性能，因為該系統(tǒng)總變化的94.4%可由所提出的模型解釋。