[發明專利]含有聚酰亞胺的濾膜、過濾器和方法

在審

• 申請號: 202010125213.2
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111617643A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 大屋敷靖;坂野明広
• 申請（專利權）人: 恩特格里斯公司
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64;B01D67/00;B01D46/54;B01D46/52;B01D46/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 李婷

本發明描述包括多孔聚酰亞胺膜和熱穩定離子基團的濾膜；包括這些濾膜的過濾器和過濾器組件；制造所述濾膜、過濾器和過濾器組件的方法；和使用濾膜、過濾器組件或過濾器從流體去除非所需材料的方法。

本申請要求2019年2月27日提交的美國申請第62/811,334號的權益，所述申請以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

以下說明書涉及含有聚酰亞胺的多孔濾膜(“聚酰亞胺膜”或“聚酰亞胺濾膜”)；包括聚酰亞胺濾膜的過濾器和過濾器組件(即，過濾器的任何部分、零件、子組件或結構)；制造過濾器組件和過濾器的方法；和使用濾膜、包括聚酰亞胺膜的過濾器組件或過濾器的方法。

背景技術

濾膜和過濾器產品是現代工業必不可少的工具，用于從有用的流體材料分離非所需的材料。非所需材料包括雜質和污染物，如粒子、微生物和溶解的化學物質，其可從適用流體去除，如：水；液體工業溶劑、原料或處理流體；或具有醫療或醫藥價值的液體溶液。例示性過濾器用于從溶液(如緩沖液和制藥業中的含有治療劑的溶液)去除粒子和細菌，用于處理用于微電子和半導體加工的超純水溶液和有機溶劑溶液，和用于水純化工藝。在一種特定用途中，用于半導體加工的光刻步驟的液體必須使用過濾器處理以去除雜質。

為了執行過濾功能，過濾器產品包括負責從流體去除非所需材料的濾膜。濾膜可視需要呈平薄片形式，其可為卷繞(例如以螺旋方式)或褶狀的等。濾膜可替代地呈中空纖維或毛細管形式。濾膜可含于包括入口和出口的外殼內，以使得過濾的流體通過入口進入且在穿過出口之前穿過濾膜。

流體中的非所需材料通過以機械或靜電方式被濾膜捕獲，例如通過篩分或“非篩分”機制，或兩者從流體去除。篩分機制為借以從液體流去除粒子的一種過濾模式，其通過歸因于粒子移動對膜孔的機械干擾而將粒子保留于膜孔中。在此機制中，粒度的至少一個維度大于孔徑。“非篩分”過濾機制為借以使濾膜保留流動穿過濾膜的液體中所含的懸浮粒子或溶解材料的過濾模式，其不僅以機械的方式，例如其包括靜電機制，以使粒子或溶解材料靜電吸引至和保留于濾膜的外表面或內表面(深度過濾)。

濾膜可為多孔聚合膜，其平均孔徑可基于過濾器的預期用途，即，將使用過濾器進行的過濾類型而選擇。典型孔徑在微米或亞微米范圍內，例如為約0.001微米至約10微米。具有約0.001至約0.05微米的平均孔徑的膜有時被分類為超濾膜。孔徑在約0.05與10微米之間的膜有時被分類為微孔膜。

對于商業使用，濾膜還必須展現有效和可靠的過濾功能性，例如必須能夠從穿過濾膜的連續流體流有效地去除高量的雜質。通常通過包括通量和保留率的兩個參數來評估過濾性能。通量評估流體通過過濾器或濾膜的流動速率，且必須足夠高以反映穿過過濾器的高流量水平是可能的，因此過濾器為經濟上可行的。保留率一般是指從穿過過濾器的流體流去除的雜質的量(以％計)且為過濾器效率的示度。膜通量和保留率均顯著取決于膜微觀結構。具有較小孔的膜以較低通量為代價而具有較高泡點和較好篩分保留能力(假設相同膜形態和厚度)。假設相同膜形態和厚度，較大孔徑對應于較低泡點和較低篩分保留率，但通量較高。膜的非篩分保留能力是一種更復雜的特性，除膜微觀結構和孔徑以外，其還取決于膜表面特性(如電荷)。

膜過濾的主要商業興趣的一個領域為半導體工業中從光致抗蝕劑溶液去除污染。隨著半導體工業走向較小節點，污染問題變得更難以解決，因為較小尺寸的粒子變為可在半導體襯底中產生缺陷的潛在污染物。光致抗蝕劑流體中的潛在污染物包括有機或無機性質凝膠、離子或納米粒子。

在較大加工系統內適用的過濾器(例如用于半導體裝置制造)將包括含有濾膜和其它非膜結構的外殼。非膜結構的材料應優選為惰性的且對被過濾器處理的流體沒有影響。非膜結構不應以任何方式影響流體，如通過向流體中呈現污染物而改變流體的組成。隨著微電子裝置特征和相關加工特征的尺寸持續減小，允許越來越小的材料變為半導體加工中的潛在污染物，用于制備過濾器外殼和其它非膜過濾器結構的材料可以從那些材料去除(提取)且變得存在于穿過過濾器的流體中的有機材料的形式促進污染物。