半导体级正辛烷的制备方法与流程

1.本发明涉及半导体技术中使用的清洗高纯溶剂，尤其涉及一种半导体级正辛烷的制备方法，属于高纯化学品制备技术领域。


背景技术：

2.正辛烷是一种无色低毒的易挥发液体，主要用作溶剂、有机合成、分析色谱标准物质。
3.市面上销售的正辛烷试剂，品质较好的其有效含量约为99.3％，其中含有少量的有机杂质如异辛烷、正辛烯和水，颗粒度超标；此类正辛烷不能直接作为半导体行业清洗剂，在半导体行业中，正辛烷作为清洗锆源的溶剂，要求水含量＜2ppm，有机纯度大于100％，无机纯度达到99.999999％，且液体颗粒度必须符合指标。
4.正辛烷通常含有与其沸点相近的有机杂质和水杂质，常温常压下，正辛烷的沸点为126℃；作为一种优良的溶剂，正辛烷可以和很多种常见的有机物互溶，导致其通过精馏的方法难去除有机杂质和水杂质。
5.在14或7纳米芯片制程中用到一种高沸点、高粘度的锆源，加热、真空置换管路的方法不能彻底清洗掉管路残留的锆源，在拆卸管路时，管路中的锆源遇空气被氧化，形成一种粘度高、更难以清洗的氧化物，造成管路污染。
6.因此，需要制备一种半导体级的能溶解锆源的化学物质来置换清洗管路就显得很迫切。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种半导体级正辛烷的制备方法。
8.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
9.半导体级正辛烷的制备方法，特点是：半导体级正辛烷的化学结构式为：
[0010][0011]
其制备方法包含以下步骤：
[0012]
(1)原料除水，通过p2o5吸附去除正辛烷的水分；
[0013]
分子筛吸附杂质，采用4a分子筛吸附微量杂质，将精馏不能去除的杂质吸附掉；
[0014]
(2)惰性气氛下过滤精馏纯化，经过滤精馏去除掉无机金属离子，得到不含无机金属离子杂质的纯化品；
[0015]
(3)经惰性气氛下加压过滤去除颗粒，得到半导体级的正辛烷。
[0016]
进一步地，上述的半导体级正辛烷的制备方法，其中，步骤(2)，于惰性设备惰性气氛下纯化。
[0017]
进一步地，上述的半导体级正辛烷的制备方法，其中，所述惰性设备为vigor惰性
气体手套箱。
[0018]
进一步地，上述的半导体级正辛烷的制备方法，其中，所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的一种。
[0019]
进一步地，上述的半导体级正辛烷的制备方法，其中，步骤(3)，采用孔径0.02um的聚四氟过滤器过滤去除颗粒。
[0020]
进一步地，上述的半导体级正辛烷的制备方法，其中，4a分子筛为4a钠型分子筛。
[0021]
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0022]
本发明制备方法操作易行，先对原料除水，再由分子筛吸附杂质，惰性气氛下过滤精馏，最后惰性气氛下加压过滤，制备获得的正辛烷达到芯片制程清洗原料的使用要求，成本较低。经gc检测，可除去正辛烷中的有机杂质，并且通过icp-ms的全元素检测，所有的无机杂质含量＜1ppm，有机纯度达到99.9％，水含量＜2ppm，液体颗粒度符合指标。
[0023]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0024]
图1：本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0025]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。
[0026]
本发明研发一种含水量、溶解性、颗粒度指标达到半导体制程要求的正辛烷的制备方法。
[0027]
半导体级正辛烷用于清洗管路残留的高粘度锆源，半导体级正辛烷的化学结构式为：
[0028][0029]
如图1，制备工艺步骤如下：
[0030]
(1)原料除水，通过p2o5吸附去除正辛烷的水分；
[0031]
分子筛吸附杂质，采用4a钠型分子筛吸附微量杂质，将精馏不能去除的杂质吸附掉；
[0032]
(2)于惰性设备惰性气氛下过滤精馏纯化，惰性设备为vigor惰性气体手套箱，惰性气氛为氮气、氩气或氦气中的一种，经过滤精馏去除掉无机金属离子，得到不含无机金属离子杂质的纯化品；
[0033]
(3)惰性气氛下采用孔径0.02um的聚四氟过滤器加压过滤去除颗粒，得到半导体级的正辛烷。
[0034]
实施例
[0035]
采购ar级的正辛烷，经gc检测，原料中正辛烷的有效含量为98.5％，水分为25ppm。
[0036]
取5l正辛烷装入圆底烧瓶中，将0.15％(以正辛烷的重量计算)的ar级p2o5和4a分
子筛加入到正辛烷原料中，密封后摇匀，转移至无水无氧的惰性气体手套箱中，静置24小时。因为产品要求水含量＜2ppm，通过每24小时取样测试来监测水分含量，如24小时后水分不达标，继续加入适量p2o5，再静止24小时后取样测试，直至水分合格才进行下一步工作，测试水分的方法为为卡尔费休法，测试精度为1ppm。
[0037]
在惰性气体手套箱中，将正辛烷过滤，使用含有θ型不锈钢填料的精馏柱对滤液进行精馏，去除15％低沸点馏分和15％高沸点杂质，收集中间段70％的馏分。经gc检测，正辛烷的有效含量提升至99.5％，同时含有5种有机杂质，占0.5％。这0.5％的杂质不能够通过精馏方法除去。
[0038]
将若干4a分子筛和活性炭通过真空烘箱中以150℃高温抽烘8小时进行活化再生，冷却后直接加入正辛烷中作为吸附剂，通过吸附的方法除去剩余的微量有机杂质。有机杂质的分子尺寸基本都小于通过4a钠型分子筛，可以吸附掉尺寸以下的有机杂质，大于该尺寸的有机杂质被活性炭吸附，该活性炭能有效吸附分子尺寸在之间的有机杂质。
[0039]
吸附时间随温度、有机杂质含量、混合方式而定，比如加了搅拌的吸附效果比静置的效果好。一般先加入10％的吸附剂(以正辛烷的重量计算)。
[0040]
隔段时间对正辛烷进行取样，若24h后还有有机杂质未被除去，应适量再加入吸附剂吸附。当有机杂质被完全吸附后，可进行下一步操作。吸附剂的加入带来了微量无机杂质，如si元素和al元素进入正辛烷中，需要在手套箱中将正辛烷过滤，分离掉吸附剂，通过简单蒸馏，收集中间馏分，除去无机杂质。得到的馏分经icp-oes全元素检测，所有的无机杂质含量＜1ppm；通过gc检测，有效成分为100％，成功获得高纯正辛烷。
[0041]
分离开的吸附剂可通过减压抽烘的方式，分离出吸附的有机物和正辛烷，经干燥后可以重复使用。
[0042]
将正辛烷经过滤器加压过滤，得到不含直径大于0.02um的颗粒的高纯正辛烷，灌装到钢瓶中即可发给客户使用。
[0043]
半导体级正辛烷产品的icp-oes分析数据(单位：ppb)，如表1。
[0044]
正辛烷，分子量：114.23，检测仪器：icp-oes(ultima2)
[0045]
表1
[0046][0047]
综上所述，本发明制备方法操作易行，先对原料除水，再由分子筛吸附杂质，惰性气氛下过滤精馏，最后惰性气氛下加压过滤，制备获得的正辛烷达到芯片制程清洗原料的使用要求，成本较低。经gc检测，可除去正辛烷中的有机杂质，并且通过icp-ms的全元素检测，所有的无机杂质含量＜1ppm，有机纯度达到99.9％，水含量＜2ppm，液体颗粒度符合指
标。
[0048]
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。