JP7265867B2 - 加水分解性有機溶媒のための精製プロセス - Google Patents
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Description
イオン性汚染物質を含まない純溶媒は、医薬品及び電子材料の製造などといった多くの工業目的のために必要とされている。特に、金属イオン性汚染物質のレベルがかなり低い有機溶媒が半導体製作プロセスに必要とされており、これは金属イオンの汚染が半導体装置の性能に悪影響を与えることを理由とする。一部の加水分解性有機溶媒は、半導体製作プロセスに有用である。例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)は、半導体製作プロセスにおけるリソグラフィープロセスに一般に使用される。したがって、加水分解性有機溶媒を半導体製作プロセスで使用するのであれば、かかる溶媒がかなり低いレベルの金属イオン性汚染物質を有することが望ましいであろう。
また、本明細書には以下の態様の発明も開示する。
[1]
加水分解性有機溶媒からイオン性汚染物質を除去するための方法であって、前記加水分解性有機溶媒を、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂の混床と接触させることを含み、前記陰イオン交換樹脂が、弱塩基性陰イオン交換樹脂から選択される、前記方法。
[2]
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が第3級アミン基を有する、上記[1]に記載の前記方法。
[3]
前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂中の含水量がそれぞれ5重量%以下である、上記[1]に記載の前記方法。
[4]
前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂中のNa、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの含有量が、前記陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の乾燥重量を基準として5ppm以下である、上記[1]に記載の前記方法。
[5]
前記イオン交換樹脂の混床が、次の方法、即ち、
前記イオン交換樹脂を50BV/時間の超純水流によって2時間洗浄し、前記洗浄したイオン交換樹脂と接触させる前後の水の全有機炭素値を分析し、次に、前記イオン交換樹脂と接触させた後の前記水の全有機炭素値を、前記イオン交換樹脂と接触させる前の前記水の全有機炭素値から減算することで、前記水の前記全有機炭素値の差異を計算する方法、によって測定して、10ppb以下の低分子有機化合物の溶出性種を含む、上記[1]に記載の前記方法。
[6]
前記加水分解性有機溶媒が、エステル結合を有する化合物である、上記[1]に記載の前記方法。
[7]
上記[6]に記載の前記方法によって得られたエステル結合を有し、Na、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの濃度が、それぞれ0.1ppb以下である、化合物。
[8]
加水分解性有機溶媒からイオン性汚染物質を除去するための方法であって、
(a)陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂の混床を調製するステップであって、前記陰イオン交換樹脂が弱塩基性陰イオン交換樹脂である、ステップと、
(b)加水分解性有機溶媒を前記イオン交換樹脂の混床と接触させるステップと、を含む、前記方法。
[9]
前記ステップ(b)が、前記イオン交換樹脂の混床を充填したカラム中で前記加水分解性有機溶媒を流すことによって実施され、前記加水分解性有機溶媒の流速が1~100BV/時間である、上記[8]に記載の前記方法。
[10]
前記方法が、前記含水量が5重量%以下になるまで前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂を乾燥させるステップ(c)を有し、前記ステップ(c)が前記ステップ(a)の前に実施される、上記[8]に記載の前記方法。
[11]
前記ステップ(c)が、前記陰イオン交換樹脂及び前記陽イオン交換樹脂を、減圧条件下で1~48時間、60~120℃のオーブン中で乾燥させることによって実施される、上記[10]に記載の前記方法。
含水湿式陽イオン樹脂MS650 C UPWと、含水湿式陰イオン樹脂UP4000とを、理論混合比では1:1として、39:61の重量比で混合する。120mLの混合樹脂をテフロンカラム中に充填する。DOWANOL(商標)PMA溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、PGMEA)は水との相溶性がないため、まずDOWANOL(商標)PM溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテル、PGME)でのすすぎを3日間行って(6時間/日、15mL/分で流し、夜間は流れを止める)、水をPGMEで置き換え、かつ有機溶出性物質を除去する。113mLで樹脂収縮が停止し、床体積が安定したことを確認する。次に、DOWANOL(商標)PMA溶媒を15mL/分で8時間流し、その後、一晩流れを停止して、DOWANOL(商標)PM溶媒をDOWANOL(商標)PMA溶媒で置き換える。樹脂の床体積は89mLで安定した。次に、種々の流量(12BV/時間、6BV/時間、及び1.5BV/時間)でサンプリングを行う。
120mL(88g)の湿式弱陽イオン樹脂MAC-3をテフロンカラムに充填する。まず、DOWANOL(商標)PM溶媒でのすすぎを1日行う(32mL/分で6時間流す)。樹脂体積が150mLに膨張したことを見出した。次に、DOWANOL(商標)PMA溶媒を32mL/分で2時間流し、一晩流れを停止する。翌日、DOWANOL(商標)PMA溶媒流を16mL/分で再開し、7時間維持する。樹脂体積収縮が100mLで停止したことを確認する。次に、一晩流れを停止する。後日、DOWANOL(商標)PMA溶媒流を再開し、種々の流量(16BV/時間及び4BV/時間)で試料を採取する。
60mL(46.5g)の含水湿式DOWEX(商標)MAC-3と、60mL(41.0g)の含水湿式AMBERLITE(商標)IRA98とを均質に混合する。当量を基準とする混合比は1:0.28である。混合樹脂を、105~110℃、40mmHgの真空オーブン中に15時間静置して、乾燥樹脂を調製する。残留含水量が1重量%を下回ることを確認する。乾燥樹脂をテフロンカラム中に装填する。DOWANOL(商標)PMA溶媒を8mL/分で8時間流す。一晩流れを停止し、その後再開する。PMA溶媒和状態の樹脂体積は150mLである。種々の流量(18BV/時間、9BV/時間、及び5BV/時間)で試料を採取する。
陽イオン樹脂を40mLの含水湿式AMBERJET(商標)1024 UP Hに変更し、AMBERLITE(商標)IRA98の量を80mLに変更することを除いて、発明実施例1の手順と同一の手順を実施する。当量を基準とする混合比は1:1である。残留含水量が1重量%を下回ることを確認する。金属(Na、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSn)の含有量は、イオン交換樹脂の混床の乾燥重量を基準として、5ppm未満である。ΔTOCは5ppbを下回った。樹脂床体積は、PMA溶媒和状態であり、96mLであった。
試料中の金属の濃度をICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)によって分析し、分析結果を表1及び2に示す。元の金属レベル(濃度)及び金属元素比は、供給溶媒ロット(feed solvent lot)により異なる。除去の難しさは金属元素に影響され得ると考えられる。処置済みの溶媒中に50%超の金属が残留した比較例1及び2においては、金属削減能力は低い。いくつかの金属はほとんど全く除去されない。反対に、発明実施例1及び2では、金属残留物は、10種類の金属の合計で20%未満である。
Claims (11)
- 加水分解性有機溶媒からイオン性汚染物質を除去するための方法であって、前記加水分解性有機溶媒を、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂の混床と接触させることを含み、前記陰イオン交換樹脂が、弱塩基性陰イオン交換樹脂から選択され、
前記イオン交換樹脂の混床と接触後、前記加水分解性有機溶媒中のNa、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの濃度がそれぞれ0.1ppb以下であり、
前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂中のNa、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの含有量が、前記陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の乾燥重量を基準としてそれぞれ5ppm以下である、前記方法。 - 前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が第3級アミン基を有する、請求項1に記載の前記方法。
- 前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂中の含水量がそれぞれ5重量%以下である、請求項1又は2に記載の前記方法。
- 前記イオン交換樹脂の混床が、次の方法、即ち、
前記イオン交換樹脂を50BV/時間の超純水流によって2時間洗浄し、前記洗浄したイオン交換樹脂と接触させる前後の水の全有機炭素値を分析し、次に、前記イオン交換樹脂と接触させた後の前記水の全有機炭素値を、前記イオン交換樹脂と接触させる前の前記水の全有機炭素値から減算することで、前記水の前記全有機炭素値の差異を計算する方法、によって測定して、10ppb以下の低分子有機化合物の溶出性種を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の前記方法。 - 前記加水分解性有機溶媒が、エステル結合を有する化合物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の前記方法。
- 加水分解性有機溶媒からイオン性汚染物質を除去するための方法であって、
(a)陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂の混床を調製するステップであって、前記陰イオン交換樹脂が弱塩基性陰イオン交換樹脂である、ステップと、
(b)加水分解性有機溶媒を前記イオン交換樹脂の混床と接触させるステップと、を含み、
前記イオン交換樹脂の混床と接触後、前記加水分解性有機溶媒中のNa、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの濃度がそれぞれ0.1ppb以下であり、
前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂中のNa、K、Ca、Al、Fe、Ni、Zn、Cu、Cr、及びSnの含有量が、前記陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の乾燥重量を基準としてそれぞれ5ppm以下である、前記方法。 - 前記ステップ(b)が、前記イオン交換樹脂の混床を充填したカラム中で前記加水分解性有機溶媒を流すことによって実施され、前記加水分解性有機溶媒の流速が1~100BV/時間である、請求項6に記載の前記方法。
- 前記方法が、前記含水量が5重量%以下になるまで前記陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン交換樹脂を乾燥させるステップ(c)を有し、前記ステップ(c)が前記ステップ(a)の前に実施される、請求項6又は7に記載の前記方法。
- 前記加水分解性有機溶媒が、エステル、アミド、炭酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1又は6に記載の前記方法。
- 前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、塩基性樹脂ビーズの表面上に第1級、第2級、又は第3級アミン基を有する、請求項1又は6に記載の前記方法。
- 前記陽イオン交換樹脂が、弱陽イオン交換樹脂から選ばれる、請求項1~10のいずれか一項に記載の前記方法。
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