[發明專利]一種單乙醇胺的純化方法

有效

• 申請號: 201210588731.3
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103102279A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 孫江燕;梁重時;黃桂華
• 申請（專利權）人: 上海新陽半導體材料股份有限公司
• 主分類號: C07C215/08
• 分類號: C07C215/08;C07C213/10
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 賈慧琴

技術領域

本發明涉及一種純化工藝，具體地涉及一種提升工業級單乙醇胺（MEA）品質的方法，尤其是針對工業級MEA中金屬離子雜質的去除。

背景技術

單乙醇胺又稱乙醇胺或一乙醇胺，簡稱MEA，分子式為OHCH₂CH₂NH₂，是一種重要的化工生產原料。單乙醇胺的工業生產是通過環氧乙烷與氨反應，以水為催化劑，合成并分離。單乙醇胺主要應用于洗滌劑，溶劑、染料中間體，橡膠促進劑，紡織印染增自劑，乳化劑，油墨助劑，石油添加劑，農藥和醫藥中間體，還用作吸收天然氣中酸性氣體的溶劑。由于其良好的表面活性劑功能，在半導體領域其也有著良好的應用，尤其是在硅片清洗和光刻膠剝離等應用上，例如在中國專利CN101289641A中，單乙醇胺就作為晶圓拋光用清洗劑中的重要組分，此外中國專利CN101251722A，CN102540776A中，單乙醇胺是光刻膠剝離液中的重要組分。眾所周知，由于半導體元件越來越小，集成度越來越高，超大規模集成電路可在30?mm?×?30?mm的芯片上集成上千萬個元件，工藝技術的精密度非常高，因此清洗劑的純度和潔凈度對集成電路的成品率、電性能及可靠性有著十分重要的影響。當晶片上有金屬離子污染時，它將對半導體元器件產生很大的危害。例如：Fe、Cu、Na等金屬會導致OISF（氧化誘生層錯，Oxidation-Induced?Stacking?Faults）的產生，因而增加p-n結合的漏電流，及降低少數載流子的壽命。所以半導體工業對清洗和光刻膠剝離液的純度質量要求也越來越高，尤其是其中金屬離子濃度，稍高就有可能污染晶圓。

現有技術中，大規模工業化生產的單乙醇胺產品含有一定濃度的各種金屬離子雜質，如果未加處理，直接應用于清洗液或光刻膠剝離液，超標的金屬離子將會嚴重影響晶圓功能的質量和穩定性。

先前的研究主要集中于利用精餾法將單乙醇胺從二乙醇胺和三乙醇胺中分離處理，或是除去乙醇胺中的其他有機雜質，例如US3,453,183公開了一種通過添加二氧化硅和三氧化鋁的方法，以去除其中微量的乙醛雜質，從而提高產品穩定性和色度。但是對單乙醇胺中金屬離子去除的研究幾乎未見相關報道。

如果能夠使用簡單方便的方法有效降低MEA中金屬離子含量，對提升MEA的品質，以使其更好的應用于半導體清洗行業，提高晶圓的品質有著至關重要的作用。此外，金屬離子降低的MEA，可以為制備超純MEA提供質量合格的原料，減少精餾的工藝成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種提升工業級MEA品質的方法，以克服現有技術中MEA原材料金屬離子雜質超標的不足。

為達到上述目的，本發明提供了一種單乙醇胺的純化方法，該方法包含：

步驟1，預處理氨基膦酸類螯合樹脂，該螯合樹脂作為離子交換樹脂，并將該樹脂裝填至離子交換柱中；?

步驟2，通過孔徑1μm-5μm的濾膜過濾去除單乙醇胺溶液中的粗大的固體顆粒性雜質；

步驟3，在5℃-50℃條件下，氮氣氛中，將一定濃度的單乙醇胺溶液流過裝有經預處理后的氨基膦酸類螯合樹脂的離子交換柱，控制流速在1-1000?ml/min，采用樣品瓶收集樣品。由于MEA易于吸收空氣中的二氧化碳，所以整個實驗過程需要在氮氣保護下進行，將MEA提純整套設備置于氮氣保護裝置（如，氮氣手套箱）內。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，該方法還包含：步驟4，將步驟3經過螯合樹脂提純的單乙醇胺采用220?nm微濾膜過濾，從而獲得最終產品。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，所述的步驟1的預處理包含：步驟1.1，將干離子交換樹脂用純水浸透使之充分吸水膨脹，因其含有一些雜質，需再用常規酸、堿和有機溶劑洗滌，并采用常規酸進行樹脂轉型。所述的酸為質量分數為3%-10%的鹽酸，優選為5%；所述的堿為質量分數為3%-10%的NaOH溶液，優選為5%，所述的有機溶劑為乙醇。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，所述的步驟1的預處理還包含：步驟1.2，將步驟1.1處理好的離子交換樹脂使用烘箱在40-60℃烘干，并充入氮氣脫去樹脂中夾雜的二氧化碳。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，所述的離子交換柱的材質選擇石英玻璃、聚丙烯、高密度聚乙烯和聚四氟乙烯等不易被污染的材料中的任意一種。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，所述的離子交換柱的直徑在2cm-100cm。

上述的單乙醇胺的純化方法，其中，所述的步驟3中，單乙醇胺溶液在離子交換柱中的流速為3-200ml/min。