JP7482621B2 - Method for producing a quaternary ammonium hydroxide solution in an organic solvent - Google Patents

Method for producing a quaternary ammonium hydroxide solution in an organic solvent Download PDF

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Description

本発明は、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法、および、半導体製造用処理液組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide, and a method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing.

水酸化第4級アンモニウムを含有する溶液は、半導体素子、液晶表示装置等の製造工程において、フォトレジスト(単に「レジスト」ということがある。)の現像液、変性フォトレジスト(例えばイオン注入プロセス後のフォトレジスト、アッシング後のフォトレジスト等。)の剥離液および洗浄液、シリコンエッチング液等として用いられている。 Solutions containing quaternary ammonium hydroxide are used in the manufacturing process of semiconductor devices, liquid crystal display devices, etc. as a developer for photoresist (sometimes simply called "resist"), a stripper and cleaning solution for modified photoresist (e.g. photoresist after an ion implantation process, photoresist after ashing, etc.), a silicon etching solution, etc.

例えば、フォトレジストの現像プロセスにおいては、基板表面に例えばノボラック樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂を含有するネガ型又はポジ型のフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストに対してパターン形成用のフォトマスクを介して光を照射することにより、光照射を受けたフォトレジストを硬化または可溶化させ、未硬化の又は可溶化したフォトレジストを現像液を用いて除去することにより、フォトレジストのパターンが形成される。 For example, in the photoresist development process, a negative or positive photoresist containing a resin such as novolac resin or polystyrene resin is applied to the surface of a substrate, and the applied photoresist is irradiated with light through a photomask for pattern formation, causing the irradiated photoresist to harden or solubilize, and the unhardened or solubilized photoresist is removed using a developer to form a photoresist pattern.

形成されたフォトレジストのパターンは、その後のプロセス(例えばエッチング、ドーピング、イオン注入等。)において、フォトレジストのパターンで被覆されていない箇所が選択的に処理されるようにする役割を果たす。その後、不要となったフォトレジストパターンは、必要に応じてアッシング処理を経た後、レジスト剥離液により基板表面から除去される。必要に応じて、レジスト残渣を除去するため、基板は洗浄液でさらに洗浄される。 The photoresist pattern thus formed allows the areas not covered by the photoresist pattern to be selectively processed in subsequent processes (e.g., etching, doping, ion implantation, etc.). The photoresist pattern, which is no longer needed, is then removed from the substrate surface using a resist stripper, after an ashing process if necessary. If necessary, the substrate is further washed with a cleaning solution to remove resist residues.

これらの用途には従来、水酸化第4級アンモニウムの水溶液が用いられてきた。しかしながら、フォトレジストパターンがイオン注入等のプロセスを経ると、フォトレジストパターンが変質し、その表面に炭素質のクラストが形成される。表面にクラストが形成された変性フォトレジストは、従来の水酸化第4級アンモニウム水溶液では除去することが容易でない。またフォトレジストパターンのアッシング残渣も炭素質に近い性質を有しており、従来の水酸化第4級アンモニウム水溶液では除去することが容易でない。 Traditionally, aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxide have been used for these applications. However, when a photoresist pattern undergoes processes such as ion implantation, the photoresist pattern is altered and a carbonaceous crust forms on its surface. Modified photoresist with a crust formed on its surface is not easy to remove with conventional aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxide. Furthermore, ashing residues of photoresist patterns also have properties similar to those of carbonaceous materials, and are not easy to remove with conventional aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxide.

そこで、このような変性フォトレジスト又はフォトレジストのアッシング残渣をより効果的に除去することを目的として、水酸化第4級アンモニウムの水溶液に代えて、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を用いることが提案されている。水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液は、水溶液に比較して、配線に用いられる金属材料、及び、Si、SiO、SiN、Al、TiN、W、Ta等の無機質基体材料を腐食させにくい点においても有利である。 Therefore, in order to more effectively remove such modified photoresist or photoresist ashing residues, it has been proposed to use an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide instead of an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide. The organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide is also advantageous in that it is less likely to corrode metal materials used in wiring and inorganic substrate materials such as Si, SiO x , SiN x , Al, TiN, W, and Ta, compared to aqueous solutions.

特許第4673935号公報Japanese Patent No. 4673935 特許第4224651号公報Patent No. 4224651 特許第4678673号公報Patent No. 4678673 特許第6165442号公報Patent No. 6165442 国際公開2016/163384号パンフレットInternational Publication No. 2016/163384 国際公開2017/169832号パンフレットInternational Publication No. 2017/169832 Brochure

変性フォトレジスト又はフォトレジストのアッシング残渣に対する除去能力を高める観点、及び、金属材料および無機質基体材料に対する適合性の観点からは、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液中の水分量は低いことが望ましい。また、半導体素子の製造歩留りを高める観点からは、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液中の金属不純物の含有量は低いことが望ましい。 From the viewpoint of enhancing the ability to remove modified photoresist or photoresist ashing residues, and from the viewpoint of compatibility with metal materials and inorganic substrate materials, it is desirable for the water content in the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide to be low. Also, from the viewpoint of increasing the manufacturing yield of semiconductor devices, it is desirable for the content of metal impurities in the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide to be low.

しかしながら例えば、水酸化第4級アンモニウムの一種である水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)は、濃度2.38~25質量%の水溶液、又はTMAH・5水和物の結晶性固体(純度97~98質量%程度)として商業的に入手可能であるが、実質的に水分を含まない無水のTMAHは商業的に流通していない。 However, for example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), a type of quaternary ammonium hydroxide, is commercially available as an aqueous solution with a concentration of 2.38 to 25% by mass, or as a crystalline solid of TMAH pentahydrate (with a purity of about 97 to 98% by mass), but anhydrous TMAH, which is substantially free of water, is not commercially available.

一般に水酸化第4級アンモニウムは、塩化テトラメチルアンモニウム(TMAC)等の、第4級アンモニウムハライドの水溶液を電気分解することにより製造される(電解法)。この電気分解により、第4級アンモニウムイオンの対イオンであるハライドイオンが水酸化物イオンに交換され、水酸化第4級アンモニウムの水溶液が製造される。例えば電解法により製造されるTMAH水溶液の濃度は通常20~25質量%程度である。電解法によれば、金属不純物の含有量が各金属について概ね0.1質量ppm以下の高純度な水酸化第4級アンモニウム水溶液が製造可能であり、特にTMAHについては金属不純物の含有量が各金属について0.001質量ppm以下(すなわち1質量ppb以下)の高純度な水酸化第4級アンモニウム水溶液が製造可能である。 Quaternary ammonium hydroxide is generally produced by electrolyzing an aqueous solution of a quaternary ammonium halide such as tetramethylammonium chloride (TMAC) (electrolysis method). This electrolysis exchanges the halide ions, which are the counterions of the quaternary ammonium ions, for hydroxide ions, producing an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide. For example, the concentration of the TMAH aqueous solution produced by the electrolysis method is usually about 20 to 25 mass %. The electrolysis method makes it possible to produce a high-purity aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide with a metal impurity content of approximately 0.1 mass ppm or less for each metal, and in particular, for TMAH, it is possible to produce a high-purity aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide with a metal impurity content of 0.001 mass ppm or less (i.e., 1 mass ppb or less) for each metal.

しかしながら、水酸化第4級アンモニウム水溶液から無水の水酸化第4級アンモニウムを得ることは極めて困難である。例えばTMAH水溶液の濃度が高くなると、TMAH・5水和物(TMAH含有量:約50質量%)の結晶性固体が析出する。TMAH・5水和物の結晶性固体を加熱しても、TMAH・3水和物(TMAH含有量:約63質量%)が生成することはあっても同時にTMAHの分解(トリメチルアミンの発生及び遊離)が進行してしまう。 However, it is extremely difficult to obtain anhydrous quaternary ammonium hydroxide from an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide. For example, when the concentration of the aqueous TMAH solution becomes high, a crystalline solid of TMAH pentahydrate (TMAH content: approximately 50% by mass) precipitates. Heating a crystalline solid of TMAH pentahydrate may produce TMAH trihydrate (TMAH content: approximately 63% by mass), but at the same time, the decomposition of TMAH (generation and liberation of trimethylamine) progresses.

水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造する方法として、塩交換法が知られている。例えばメタノール中で塩化テトラメチルアンモニウム(TMAC)と水酸化カリウム(KOH)とを混合することにより、TMAH及び塩化カリウム(KCl)が生成するとともに、メタノール中の溶解度が低いKClが析出する。析出したKClを濾別することにより、TMAHメタノール溶液が得られる。塩交換法によれば水分量の比較的低いTMAHメタノール溶液を得ることは可能であるが、該溶液には0.5~数質量%程度のKCl及び水等の不純物が含まれる。このように塩交換法では、半導体の製造プロセスにおいて有用な高純度のTMAHメタノール溶液を得ることはできない。 The salt exchange method is known as a method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide. For example, by mixing tetramethylammonium chloride (TMAC) and potassium hydroxide (KOH) in methanol, TMAH and potassium chloride (KCl) are produced, and KCl, which has low solubility in methanol, precipitates. The precipitated KCl is filtered off to obtain a TMAH-methanol solution. Although the salt exchange method can produce a TMAH-methanol solution with a relatively low water content, the solution contains impurities such as KCl and water at a level of 0.5 to several mass percent. Thus, the salt exchange method cannot produce a high-purity TMAH-methanol solution that is useful in semiconductor manufacturing processes.

水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の他の製造方法として、特許文献1には、水酸化第4級アンモニウムの濃縮液の製造方法であって、含水結晶又は水溶液の形態の水酸化第4級アンモニウムと、グリコールエーテル類、グリコール類、及びトリオール類からなる群から選択される水溶性有機溶剤とを混合して混合液を調製し、その混合液を減圧下に薄膜蒸留して留出物を留去することを特徴とする製造方法が記載されている。特許文献1には、例えば、25質量%TMAH水溶液を出発物質として用いて、薄膜蒸留によりTMAHのプロピレングリコール溶液(TMAH含有量12.6質量%、含水量2.0質量%)を得た旨が記載されている。 As another method for producing a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent, Patent Document 1 describes a method for producing a concentrated solution of quaternary ammonium hydroxide, which is characterized by mixing quaternary ammonium hydroxide in the form of hydrous crystals or an aqueous solution with a water-soluble organic solvent selected from the group consisting of glycol ethers, glycols, and triols to prepare a mixed solution, and subjecting the mixed solution to thin-film distillation under reduced pressure to remove the distillate. Patent Document 1 describes, for example, that a propylene glycol solution of TMAH (TMAH content 12.6% by mass, water content 2.0% by mass) was obtained by thin-film distillation using a 25% by mass aqueous TMAH solution as the starting material.

しかしながら、本発明者らが、高純度の水酸化第4級アンモニウム水溶液を出発物質として用いて、特許文献1に記載の方法を追試したところ、薄膜蒸留により得られた水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液からは、0.1質量ppmを大幅に上回る金属不純物が検出された。半導体素子の製造プロセスに用いる観点からは、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液中の金属不純物含有量は、少なくとも各金属について0.1質量ppm以下であることが望ましい。 However, when the present inventors retested the method described in Patent Document 1 using a high-purity aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide as the starting material, metal impurities significantly exceeding 0.1 ppm by mass were detected in the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide obtained by thin-film distillation. From the viewpoint of use in the manufacturing process of semiconductor devices, it is desirable that the metal impurity content in the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide is at least 0.1 ppm by mass or less for each metal.

このように、半導体製造プロセス用途の観点から見て十分高い純度を有する水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液は、未だ得られていない。 As such, a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent with a purity high enough for use in semiconductor manufacturing processes has not yet been obtained.

本発明は、半導体製造プロセス用途に有用な水準の高い純度を有する、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法を提供することを課題とする。また、半導体製造用処理液組成物の製造方法を提供する。 The present invention aims to provide a method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide with a high level of purity useful for semiconductor manufacturing process applications. It also provides a method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing.

本発明は、下記[1]~[8]の形態を包含する。
[1] 水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造する方法であって、
(a)原料混合液を、流下膜式の薄膜蒸留装置を用いて薄膜蒸留する工程
を含み、
前記原料混合液は、水酸化第4級アンモニウム、水、及び、前記水酸化第4級アンモニウムを溶解する第1の有機溶媒を含み、
前記第1の有機溶媒は、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒であり、
前記薄膜蒸留装置が、
蒸発容器と、
前記蒸発容器の上部から前記蒸発容器に前記原料混合液を導入する、第1の流路と、
を備え、
前記第1の流路から前記蒸発容器に導入された前記原料混合液は、液膜となって前記蒸発容器の内壁面に沿って流下し、
前記薄膜蒸留装置はさらに、
前記内壁面に沿って流下する前記液膜を加熱する、前記内壁面に配置された加熱面と、
前記蒸発容器の内部に配置され、前記液膜から発生した蒸気を冷却して液化させる、凝縮器と、
前記凝縮器によって液化された留出液を前記蒸発容器から回収する、第2の流路と、
前記加熱面で蒸発せずに前記加熱面から流下した残渣液を前記蒸発容器から回収する、第3の流路と
を備え、
前記薄膜蒸留が、
原料混合液の、前記蒸留容器に入る直前の温度が、70℃以下の第1の温度であり、
前記加熱面の温度が、60~140℃の第2の温度であり、前記第2の温度は前記第1の温度より高温であり、
前記蒸発容器内の真空度が、600Pa以下である
条件で行われることを特徴とする、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
The present invention includes the following embodiments [1] to [8].
[1] A method for producing a solution of a quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent, comprising the steps of:
(a) subjecting the raw material mixture to thin-film distillation using a falling film type thin-film distillation apparatus,
The raw material mixture contains quaternary ammonium hydroxide, water, and a first organic solvent capable of dissolving the quaternary ammonium hydroxide,
the first organic solvent is a water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxy groups,
The thin film distillation apparatus comprises:
An evaporation vessel;
a first flow path that introduces the raw material mixture into the evaporation container from an upper portion of the evaporation container;
Equipped with
the raw material mixture introduced into the evaporation vessel from the first flow path flows down along an inner wall surface of the evaporation vessel in the form of a liquid film,
The thin film distillation apparatus further comprises:
a heating surface disposed on the inner wall surface for heating the liquid film flowing down along the inner wall surface;
a condenser disposed inside the evaporation container to cool and liquefy the vapor generated from the liquid film;
a second flow path for recovering the distillate liquefied by the condenser from the evaporation vessel;
a third flow path for recovering from the evaporation container a residual liquid that does not evaporate on the heating surface and flows down from the heating surface;
The thin film distillation
the temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation vessel is a first temperature of 70° C. or less;
the temperature of the heating surface is a second temperature of 60 to 140° C., the second temperature being higher than the first temperature;
A method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide, characterized in that the method is carried out under conditions in which the degree of vacuum in the evaporation vessel is 600 Pa or less.

本明細書において、薄膜蒸留装置の「加熱面の温度」とは、液膜が熱せられる熱源の温度を意味する。 In this specification, the "temperature of the heating surface" of the thin-film distillation apparatus means the temperature of the heat source that heats the liquid film.

[2] 前記薄膜蒸留装置が、
前記蒸発容器内に配置され、前記内壁面に沿って回転するワイパー
をさらに備え、
前記第1の流路から前記蒸発容器内に導入された前記原料混合液が、前記ワイパーによって前記内壁面に塗布されて前記液膜を形成する
ことを特徴とする、[1]に記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
[2] The thin film distillation apparatus is
The evaporation container further includes a wiper that is disposed in the evaporation container and rotates along the inner wall surface.
The method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide according to [1], characterized in that the raw material mixture introduced into the evaporation container from the first flow path is applied to the inner wall surface by the wiper to form the liquid film.

[3] 前記第1の有機溶媒が、炭素原子、水素原子、及び酸素原子からなる沸点150~300℃の2価アルコール及び3価アルコールから選ばれる1種以上の有機溶媒である、[1]又は[2]に記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。 [3] The method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide according to [1] or [2], wherein the first organic solvent is one or more organic solvents selected from dihydric alcohols and trihydric alcohols that are composed of carbon atoms, hydrogen atoms, and oxygen atoms and have a boiling point of 150 to 300°C.

[4] 前記原料混合液が、該混合液の全量を基準として、
前記第1の有機溶媒を、40~85質量%と、
前記水酸化第4級アンモニウムを、2.0~30質量%と、
前記水を、10~30質量%と
を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
[4] The raw material mixture is, based on the total amount of the mixture,
The first organic solvent is 40 to 85% by mass,
The quaternary ammonium hydroxide is 2.0 to 30% by mass,
The method for producing an organic solvent solution of a quaternary ammonium hydroxide according to any one of [1] to [3], wherein the water is contained in an amount of 10 to 30 mass%.

[5] 前記原料混合液中のNa、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量が、原料混合液全量基準でそれぞれ50ppb以下であり、
前記原料混合液中のClの含有量が、原料混合液全量基準で50ppb以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
[5] The contents of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn in the raw material mixture are each 50 ppb or less based on the total amount of the raw material mixture,
The method for producing an organic solvent solution of a quaternary ammonium hydroxide according to any one of [1] to [4], wherein the Cl content in the raw material mixture is 50 ppb or less based on the total amount of the raw material mixture.

[6] 半導体製造用処理液組成物の製造方法であって、
(i)[1]~[5]のいずれかに記載の方法で水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を得る工程、
(ii)前記有機溶媒溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を把握する工程、及び
(iii)溶媒全量基準で、水分含有量が1.0質量%以下、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量がそれぞれ100質量ppb以下、かつClの含有量が100質量ppb以下である有機溶媒を前記有機溶媒溶液に加えることにより、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの濃度を調整する工程
を含み、
前記組成物は、前記水酸化第4級アンモニウムと、前記第1の有機溶媒とを含み、
前記組成物中の水分含有量が、組成物全量基準で1.0質量%以下であり、
前記組成物中のNa、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量が、組成物全量基準でそれぞれ100質量ppb以下であり、
前記組成物中のClの含有量が、組成物全量基準で100質量ppb以下である、半導体製造用処理液組成物の製造方法。
[6] A method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing, comprising the steps of:
(i) obtaining a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent by the method according to any one of [1] to [5];
(ii) determining the concentration of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution; and (iii) adjusting the concentration of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution by adding to the organic solvent solution an organic solvent having a water content of 1.0 mass% or less, a content of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn of 100 mass% or less, and a content of Cl of 100 mass% or less, based on the total amount of the solvent,
The composition comprises the quaternary ammonium hydroxide and the first organic solvent,
The water content in the composition is 1.0% by mass or less based on the total amount of the composition,
The content of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn in the composition is 100 ppb by mass or less, based on the total amount of the composition;
The method for producing a processing solution composition for semiconductor manufacturing, wherein the Cl content in the composition is 100 ppb by mass or less based on the total amount of the composition.

[7] 前記工程(iii)において、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの含有量が、溶液全量基準で5.0質量%以上に調整される、[6]に記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。 [7] The method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to [6], wherein in the step (iii), the content of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution is adjusted to 5.0 mass% or more based on the total amount of the solution.

[8] 前記工程(iii)において、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの含有量が、溶液全量基準で2.38~25.0質量%に調整される、[6]に記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。 [8] The method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to [6], wherein in the step (iii), the content of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution is adjusted to 2.38 to 25.0 mass % based on the total amount of the solution.

本発明の第1の態様に係る水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法によれば、半導体製造プロセス用途に有用な水準の高い純度を有する、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造することができる。 The method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide according to the first aspect of the present invention makes it possible to produce an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide having a high level of purity useful for semiconductor manufacturing process applications.

本発明の第2の態様に係る半導体製造用処理液組成物の製造方法によれば、半導体製造プロセス用途に有用な水準の高い純度を有する、水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液系の半導体製造用処理液組成物を製造することができる。 According to the method for producing a processing solution composition for semiconductor manufacturing according to the second aspect of the present invention, it is possible to produce a processing solution composition for semiconductor manufacturing based on a quaternary ammonium hydroxide organic solvent solution, which has a high level of purity useful for semiconductor manufacturing process applications.

一の実施形態に係る薄膜蒸留装置10Aを模式的に説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a thin film distillation apparatus 10A according to one embodiment. 装置10Aにおける蒸発容器37の詳細を模式的に説明する断面図である。2 is a cross-sectional view for explaining the details of an evaporation container 37 in the device 10A. FIG. 他の実施形態に係る薄膜蒸留装置10Bを模式的に説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a thin film distillation apparatus 10B according to another embodiment. 他の実施形態に係る薄膜蒸留装置10Cを模式的に説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a thin film distillation apparatus 10C according to another embodiment.

本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号およびハッチングを省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値A及びBについて「A~B」という表記は「A以上B以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Bのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Aにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。また要素E及びEについて「E及び/又はE」という表記は「E若しくはE、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとし、要素E、…、E(Nは3以上の整数)について「E、…、EN-1、及び/又はE」という表記は「E、…、EN-1、若しくはE、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとする。 The above-mentioned effects and benefits of the present invention will be made clear from the following description of the embodiment of the invention. Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. The drawings do not necessarily reflect accurate dimensions. In addition, some symbols and hatching may be omitted in the drawings. In this specification, unless otherwise specified, the notation "A to B" for numerical values A and B means "A or more and B or less". In such notation, when a unit is added only to numerical value B, the unit is also applied to numerical value A. In addition, the words "or" and "or" mean a logical sum unless otherwise specified. Furthermore, with respect to elements E1 and E2 , the expression " E1 and/or E2 " means " E1 or E2 , or a combination thereof", and with respect to elements E1 , ..., E N (N is an integer of 3 or more), the expression " E1 , ..., E N-1 , and/or E N " means " E1 , ..., E N-1 , or E N , or a combination thereof".

<1.水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法>
本発明の第1の態様に係る水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法(以下において「溶液製造方法」ということがある。)は、(a)原料混合液を、流下膜式の薄膜蒸留装置を用いて薄膜蒸留する工程(以下において「工程(a)ということがある。)を含む。
<1. Method for producing a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent>
The method for producing an organic solvent solution of a quaternary ammonium hydroxide according to the first aspect of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "solution producing method") includes a step (a) of thin-film distilling a raw material mixture using a falling film type thin-film distillation apparatus (hereinafter, may be referred to as "step (a)").

(1.1 原料混合液)
原料混合液は、水酸化第4級アンモニウム(以下において「QAH」ということがある。)、水、及び、該水酸化第4級アンモニウムを溶解する第1の有機溶媒を含む。第1の有機溶媒は、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒(以下において「水溶性有機溶媒」ということがある。)である。
(1.1 Raw Material Mixture)
The raw material mixture contains quaternary ammonium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as "QAH"), water, and a first organic solvent that dissolves the quaternary ammonium hydroxide. The first organic solvent is a water-soluble organic solvent having multiple hydroxy groups (hereinafter sometimes referred to as "water-soluble organic solvent").

(1.1.1 水酸化第4級アンモニウム)
水酸化第4級アンモニウムは、窒素原子に4つの有機基が結合したアンモニウムカチオンと、水酸化物イオン(アニオン)とから構成されるイオン性化合物である。原料混合液は水酸化第4級アンモニウムを1種のみ含んでいてもよく、2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含んでいてもよい。水酸化第4級アンモニウムの例としては、下記一般式(1)で表される化合物を挙げることができる。
(1.1.1 Quaternary ammonium hydroxide)
Quaternary ammonium hydroxide is an ionic compound composed of an ammonium cation in which four organic groups are bonded to a nitrogen atom, and a hydroxide ion (anion). The raw material mixture may contain only one type of quaternary ammonium hydroxide, or may contain two or more types of quaternary ammonium hydroxide. An example of the quaternary ammonium hydroxide is a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0007482621000001
一般式(1)において、R~Rはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基を有していてもよい炭化水素基であり、好ましくはヒドロキシ基を有していてもよいアルキル基である。レジスト及び変性レジストの除去性能及びエッチング性能等の観点からは、R~Rは特に好ましくはヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基である。R~Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、2-ヒドロキシエチル基等を挙げることができる。
Figure 0007482621000001
In general formula (1), R 1 to R 4 are each independently a hydrocarbon group which may have a hydroxyl group, and preferably an alkyl group which may have a hydroxyl group. From the viewpoint of the removal performance and etching performance of the resist and modified resist, R 1 to R 4 are particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a hydroxyl group. Specific examples of R 1 to R 4 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a 2-hydroxyethyl group.

一般式(1)において、R~Rは同一であってもよく、相互に異なっていてもよい。一の実施形態において、R~Rは同一の基、好ましくは炭素数1~4のアルキル基であり得る。他の実施形態において、R~Rが同一の基(第1の基)であり、RがR~Rと異なる基(第2の基)であり得る。一の実施形態において、第1の基および第2の基はそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基であり得る。他の実施形態において、第1の基は炭素数1~4のアルキル基であり、第2の基は炭素数1~4のヒドロキシアルキル基であり得る。 In general formula (1), R 1 to R 4 may be the same or different from each other. In one embodiment, R 1 to R 4 may be the same group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. In another embodiment, R 1 to R 3 may be the same group (first group), and R 4 may be a group (second group) different from R 1 to R 3. In one embodiment, the first group and the second group may each independently be an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. In another embodiment, the first group may be an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the second group may be a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

水酸化第4級アンモニウムの具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAH)、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)、トリメチル-2-ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド(別名:水酸化コリン)等を挙げることができる。 Specific examples of quaternary ammonium hydroxides include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), and trimethyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide (also known as choline hydroxide).

これらの中でもTMAHは、レジスト及び変性レジストの除去性能、エッチング性能等が特に優れ、安価で用途が広いため、特に好ましい。またTMAHのメチル基の一部または全部をエチル基、プロピル基、ブチル基等の他の基に置換した化合物、即ち上記TEAH、TPAH、TBAH、水酸化コリン等は、レジスト及び変性レジストの除去性能、エッチング性能等はTMAHには劣るものの、毒物ではないこと、及び、用いられるレジスト材料との相性の観点から、半導体素子の製造現場で好まれる場合もある。 Among these, TMAH is particularly preferred because it has excellent performance in removing resist and modified resist, excellent etching performance, and is inexpensive and versatile. Compounds in which some or all of the methyl groups in TMAH have been replaced with other groups such as ethyl groups, propyl groups, and butyl groups, i.e., the above-mentioned TEAH, TPAH, TBAH, and choline hydroxide, are inferior to TMAH in terms of performance in removing resist and modified resist, excellent etching performance, and the like, but are sometimes preferred at semiconductor device manufacturing sites because they are not toxic and are compatible with the resist materials used.

(1.1.2 第1の有機溶媒)
第1の有機溶媒は、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒である。原料混合液において、第1の有機溶媒としては、1種の溶媒を単独で用いてもよく、2種以上の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
1.1.2 First Organic Solvent
The first organic solvent is a water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxy groups. In the raw material mixture, as the first organic solvent, one type of solvent may be used alone, or two or more types of solvents may be used in combination.

ヒドロキシ基を2つ以上有する水溶性有機溶媒は水よりも高沸点であるため、組成物から水を留去することにより組成物中の水分量を低減することが可能である。圧力0.1MPaにおける第1の有機溶媒の沸点は好ましくは150~300℃、より好ましくは150~200℃である。第1の有機溶媒の沸点が150℃以上であることにより、水分を留去する際に第1の有機溶媒が留出しにくいため、組成物中の水分量を低減することが容易になる。また沸点が上記上限値以下である第1の有機溶媒は、粘度がそれほど高くないため、水分を留去する際の効率を高めることが可能である。 Since a water-soluble organic solvent having two or more hydroxyl groups has a higher boiling point than water, it is possible to reduce the amount of water in the composition by distilling off water from the composition. The boiling point of the first organic solvent at a pressure of 0.1 MPa is preferably 150 to 300°C, more preferably 150 to 200°C. When the boiling point of the first organic solvent is 150°C or higher, the first organic solvent is less likely to be distilled off when water is distilled off, making it easier to reduce the amount of water in the composition. In addition, a first organic solvent having a boiling point equal to or lower than the above upper limit does not have a very high viscosity, making it possible to increase the efficiency of distilling off water.

第1の有機溶媒としては、炭素原子、水素原子、及び酸素原子からなる沸点150~300℃の2価又は3価アルコール、より好ましくは2価又は3価の脂肪族アルコールから選ばれる1種以上のアルコールを好ましく用いることができる。第1の有機溶媒の融点は好ましくは25℃以下、より好ましくは20℃以下である。 As the first organic solvent, it is preferable to use one or more alcohols selected from dihydric or trihydric alcohols consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, and oxygen atoms and having a boiling point of 150 to 300°C, more preferably dihydric or trihydric aliphatic alcohols. The melting point of the first organic solvent is preferably 25°C or lower, more preferably 20°C or lower.

好ましい第1の有機溶媒の具体例としては、エチレングリコール(沸点197℃)、プロピレングリコール(沸点188℃)、ジエチレングリコール(沸点244℃)、ジプロピレングリコール(沸点232℃)、トリプロピレングリコール(沸点267℃)、ヘキシレングリコール(2-メチル-2,4-ペンタンジオール)(沸点198℃)等の2価アルコール;及び、グリセリン(沸点290℃)等の3価アルコール;並びにそれらの組み合わせを挙げることができる。 Specific examples of preferred first organic solvents include dihydric alcohols such as ethylene glycol (boiling point 197°C), propylene glycol (boiling point 188°C), diethylene glycol (boiling point 244°C), dipropylene glycol (boiling point 232°C), tripropylene glycol (boiling point 267°C), and hexylene glycol (2-methyl-2,4-pentanediol) (boiling point 198°C); and trihydric alcohols such as glycerin (boiling point 290°C); and combinations thereof.

これらの中でも、組成物の保存安定性の観点から、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール等の、第2級又は第3級炭素原子に結合したヒドロキシ基を有するアルコールを第1の有機溶媒として好ましく用いることができる。なかでもプロピレングリコール及びヘキシレングリコールは、上記説明した沸点及び組成物の保存安定性の観点から特に好ましく、さらには入手可能性及びコストの観点からも好ましい。 Among these, from the viewpoint of storage stability of the composition, alcohols having a hydroxyl group bonded to a secondary or tertiary carbon atom, such as propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and hexylene glycol, can be preferably used as the first organic solvent. Among these, propylene glycol and hexylene glycol are particularly preferable from the viewpoint of the boiling point and storage stability of the composition described above, and are also preferable from the viewpoint of availability and cost.

(1.1.3 原料混合液の組成)
原料混合液における上記3成分の割合は特に限定されるものではないが、水は可能な範囲で少ないことが望ましい。現在工業的な規模で商業的に入手可能な水酸化第4級アンモニウムは、通常、電解法によって製造されており、しばしば水溶液の形態で流通している。例えば現在商業的に入手可能なTMAHの濃厚水溶液のTMAH濃度は、典型的には20~25質量%程度である。また例えば、現在商業的に入手可能なTEAH、TPAH、TBAH、及び水酸化コリンの濃厚水溶液の濃度は、典型的には10~55質量%程度である。原料混合液は例えば、水酸化第4級アンモニウム水溶液と、上記水溶性有機溶媒とを混合することにより調製することができる。そのように調製された原料混合液中の水酸化第4級アンモニウムと水との混合比は、用いた水酸化第4級アンモニウム水溶液の濃度を反映する。薄膜蒸留において留去すべき水の量を低減する観点からは、原料混合液の調製に用いる水酸化第4級アンモニウム水溶液の濃度は高いことが望ましい。例えばTMAH・5水和物等の結晶性固体を水溶性有機溶媒に溶解して用いることもできるが、高濃度の水酸化第4級アンモニウム水溶液や結晶性固体はしばしば高価である。原料混合液中の水分量は、水酸化第4級アンモニウム水溶液や結晶性固体の入手コスト、不純物含有量等を考慮して決めることができる。
(1.1.3 Composition of raw material mixture)
The ratio of the above three components in the raw material mixture is not particularly limited, but it is desirable that the amount of water is as small as possible. Quaternary ammonium hydroxides that are currently commercially available on an industrial scale are usually produced by electrolysis and are often distributed in the form of an aqueous solution. For example, the TMAH concentration of a concentrated aqueous solution of TMAH that is currently commercially available is typically about 20 to 25% by mass. Also, for example, the concentrations of concentrated aqueous solutions of TEAH, TPAH, TBAH, and choline hydroxide that are currently commercially available are typically about 10 to 55% by mass. The raw material mixture can be prepared, for example, by mixing an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide with the above water-soluble organic solvent. The mixing ratio of quaternary ammonium hydroxide and water in the raw material mixture thus prepared reflects the concentration of the aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide used. From the viewpoint of reducing the amount of water to be distilled off in thin film distillation, it is desirable that the concentration of the aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide used in the preparation of the raw material mixture is high. For example, a crystalline solid such as TMAH pentahydrate can be dissolved in a water-soluble organic solvent and used, but highly concentrated aqueous quaternary ammonium hydroxide solutions and crystalline solids are often expensive. The water content in the raw material mixture can be determined in consideration of the cost of obtaining the aqueous quaternary ammonium hydroxide solution and the crystalline solid, the impurity content, and the like.

原料混合液中の第1の有機溶媒の含有量は、原料混合液全量基準で例えば好ましくは30~85質量%、より好ましくは40~85質量%、さらに好ましくは40~80質量%、特に好ましくは60~80質量%であり得る。 The content of the first organic solvent in the raw material mixture may be, for example, preferably 30 to 85% by mass, more preferably 40 to 85% by mass, even more preferably 40 to 80% by mass, and particularly preferably 60 to 80% by mass, based on the total amount of the raw material mixture.

原料混合液中の水酸化第4級アンモニウムの含有量は、原料混合液全量基準で例えば好ましくは2.0~40質量%、より好ましくは2.0~30質量%、さらに好ましくは2.0~25%、特に好ましくは5.0~10質量%であり得る。原料混合液中の水分量は、原料混合液全量基準で例えば好ましくは10~30質量%、より好ましくは15~30質量%であり得る。 The content of quaternary ammonium hydroxide in the raw material mixture may be, for example, preferably 2.0 to 40 mass%, more preferably 2.0 to 30 mass%, even more preferably 2.0 to 25%, and particularly preferably 5.0 to 10 mass%, based on the total amount of the raw material mixture. The water content in the raw material mixture may be, for example, preferably 10 to 30 mass%, more preferably 15 to 30 mass%, based on the total amount of the raw material mixture.

原料混合液中の不純物量は少ないことが望ましい。特に金属不純物、及び塩化物イオンや炭酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等の不揮発性の不純物は、薄膜蒸留によって取り除くことが難しいので、少ないことが望ましい。 It is desirable that the amount of impurities in the raw material mixture be small. In particular, it is desirable that the amount of impurities be small, since it is difficult to remove metal impurities and non-volatile impurities such as chloride ions, carbonate ions, nitrate ions, and sulfate ions by thin-film distillation.

金属不純物は、溶液中ではイオン又は微粒子として存在する。本明細書において金属不純物とは金属イオンおよび金属粒子の両方を包含する。上記説明した高純度の組成物を得る観点からは、原料混合液中の各金属不純物の含有量は、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、原料混合液全量基準で、例えば好ましくは50質量ppb以下、より好ましくは20質量ppb以下、更に好ましくは10質量ppb以下であり得る。 Metal impurities exist as ions or fine particles in the solution. In this specification, metal impurities include both metal ions and metal particles. From the viewpoint of obtaining the high purity composition described above, the content of each metal impurity in the raw material mixture may be, for example, preferably 50 ppb by mass or less, more preferably 20 ppb by mass or less, and even more preferably 10 ppb by mass or less for each of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn, based on the total amount of the raw material mixture.

原料混合液中の塩素不純物の含有量は、原料混合液全量基準で、例えば好ましくは50質量ppb以下、より好ましくは30質量ppb以下、更に好ましくは20質量ppb以下であり得る。 The content of chlorine impurities in the raw material mixture may be, for example, preferably 50 ppb by mass or less, more preferably 30 ppb by mass or less, and even more preferably 20 ppb by mass or less, based on the total amount of the raw material mixture.

原料混合液の調製に用いる水酸化第4級アンモニウム水溶液中の各金属不純物の含有量は、該水溶液全量基準で好ましくは100質量ppb以下、より好ましくは1質量ppb以下である。また水酸化第4級アンモニウム源として水溶液ではなくTMAH・5水和物等の結晶性固体原料を用いる場合も、各金属不純物の含有量が当該結晶性固体原料全量基準で100質量ppb以下であることが好ましい。 The content of each metal impurity in the aqueous quaternary ammonium hydroxide solution used to prepare the raw material mixture is preferably 100 ppb by mass or less, more preferably 1 ppb by mass or less, based on the total amount of the aqueous solution. Also, when a crystalline solid raw material such as TMAH pentahydrate is used as the quaternary ammonium hydroxide source instead of an aqueous solution, it is preferable that the content of each metal impurity is 100 ppb by mass or less, based on the total amount of the crystalline solid raw material.

原料混合液の調製に用いる第1の有機溶媒中の各金属不純物の含有量は、第1の有機溶媒全量基準で好ましくは50質量ppb以下、より好ましくは10質量ppb以下である。商業的に入手可能な第1の有機溶媒中の不純物含有量が多い場合には、当該第1の有機溶媒を単独で蒸留することにより純度を高めることができる。 The content of each metal impurity in the first organic solvent used to prepare the raw material mixture is preferably 50 ppb by mass or less, more preferably 10 ppb by mass or less, based on the total amount of the first organic solvent. When the impurity content in a commercially available first organic solvent is high, the purity can be increased by distilling the first organic solvent alone.

原料混合液の調製に用いる第1の有機溶媒は無水溶媒でなくてもよいが、薄膜蒸留の効率を高める観点からは、原料混合液の調製に用いる第1の有機溶媒中の水分量は、第1の有機溶媒全量基準で好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下である。 The first organic solvent used to prepare the raw material mixture does not have to be an anhydrous solvent, but from the viewpoint of increasing the efficiency of thin-film distillation, the water content in the first organic solvent used to prepare the raw material mixture is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, based on the total amount of the first organic solvent.

(1.2 工程(a):薄膜蒸留)
工程(a)においては、上記説明した原料混合液を、流下膜式の薄膜蒸留装置を用いて薄膜蒸留する。薄膜蒸留とは、減圧下で、原料液の薄膜を形成し、該薄膜を加熱し、原料液に含まれる成分の蒸気圧に応じてその一部を蒸発させるとともに蒸気を冷却して凝縮させ、留出液と残渣液(溶解物も含む)とに分離する方法である。上記説明した原料混合液を薄膜蒸留に供することにより、原料混合液から水を留去し、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を残渣液として回収することができる。水とともに有機溶媒の一部が留去されてもよい。原料混合液から留去された水(及び有機溶媒の一部)は留出液として回収される。薄膜蒸留によれば、水酸化第4級アンモニウムの熱分解を抑制しながら水を留去することが可能である。
(1.2 Step (a): Thin-film distillation)
In step (a), the raw material mixture described above is thin-film distilled using a falling film type thin-film distillation apparatus. Thin-film distillation is a method in which a thin film of the raw material liquid is formed under reduced pressure, the thin film is heated, a part of the raw material liquid is evaporated according to the vapor pressure of the components contained in the raw material liquid, and the vapor is cooled and condensed, and the raw material liquid is separated into a distillate and a residual liquid (including a dissolved substance). By subjecting the raw material mixture described above to thin-film distillation, water can be distilled from the raw material mixture, and an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide can be recovered as a residual liquid. A part of the organic solvent may be distilled together with the water. The water (and a part of the organic solvent) distilled from the raw material mixture is recovered as a distillate. According to thin-film distillation, it is possible to distill water while suppressing the thermal decomposition of the quaternary ammonium hydroxide.

(1.2.1 薄膜蒸留装置)
図1は、工程(a)において用いることが可能な、一の実施形態に係る流下膜式の薄膜蒸留装置10A(以下において「薄膜蒸留装置10A」又は単に「装置10A」ということがある。)を模式的に説明する図である。装置10Aは流下膜式の短行程式薄膜蒸留装置である。
(1.2.1 Thin Film Distillation Apparatus)
1 is a schematic diagram illustrating a falling film type thin film distillation apparatus 10A (hereinafter, sometimes referred to as "thin film distillation apparatus 10A" or simply "apparatus 10A") according to one embodiment that can be used in step (a). The apparatus 10A is a falling film type short-path thin film distillation apparatus.

薄膜蒸留装置10Aは、原料混合液を貯留する原料容器31と、実際に蒸留が行われる蒸発容器(蒸発缶)37と、原料容器31から蒸発容器37に原料混合液を移送する原料配管33とを備える。図1に示すように、原料配管33の途中には、ニードルバルブ32が設けられている。装置10Aはさらに、蒸発容器37に接続され蒸留残渣液を受け容れる残渣液回収容器12と、蒸発容器37に接続され留出液を受け容れる留出液回収容器13と、蒸発容器37から蒸留残渣を残渣液回収容器12に導く流路の途中に設けられた流量確認用ガラス配管8及び(残渣液側)ギアポンプ(送液ポンプ)10と、蒸発容器37から留出液を留出液回収容器13に導く流路の途中に設けられた流量確認用ガラス配管9及び(留出液側)ギアポンプ(送液ポンプ)11と、蒸発容器37の内部を減圧する真空ポンプ15と、蒸発容器37から真空ポンプ15に至る流路の途中に設けられたコールドトラップ14と、を備えている。 The thin-film distillation apparatus 10A includes a raw material container 31 for storing the raw material mixture, an evaporation container (evaporator) 37 in which the actual distillation is performed, and a raw material pipe 33 for transferring the raw material mixture from the raw material container 31 to the evaporation container 37. As shown in FIG. 1, a needle valve 32 is provided midway along the raw material pipe 33. The device 10A further includes a residue liquid recovery container 12 connected to the evaporation container 37 for receiving the distillation residue liquid, a distillate recovery container 13 connected to the evaporation container 37 for receiving the distillate, a flow rate confirmation glass pipe 8 and a (residue liquid side) gear pump (liquid delivery pump) 10 provided in the middle of the flow path leading from the evaporation container 37 to the distillate liquid recovery container 12, a flow rate confirmation glass pipe 9 and a (distillate liquid side) gear pump (liquid delivery pump) 11 provided in the middle of the flow path leading from the evaporation container 37 to the distillate liquid recovery container 13, a vacuum pump 15 for reducing the pressure inside the evaporation container 37, and a cold trap 14 provided in the middle of the flow path leading from the evaporation container 37 to the vacuum pump 15.

原料混合液は、原料容器31を出て、ニードルバルブ32及び原料配管33を通り、蒸発容器(蒸発缶)37に流入する。真空ポンプ15、ニードルバルブ32、並びに(残渣液側および留出液側)ギアポンプ(送液ポンプ)10、11の作用により、蒸発容器37を含む系内が一定の真空度に保たれる。原料容器31内の原料混合液は、系内の真空度と大気圧との差圧によって、ニードルバルブ32を介して原料配管33内に自発的に流入する。 The raw material mixture leaves the raw material container 31, passes through the needle valve 32 and raw material piping 33, and flows into the evaporation container (evaporator) 37. A constant degree of vacuum is maintained in the system including the evaporation container 37 by the action of the vacuum pump 15, needle valve 32, and gear pumps (liquid delivery pumps) 10, 11 (on the residue liquid side and distillate side). The raw material mixture in the raw material container 31 spontaneously flows into the raw material piping 33 through the needle valve 32 due to the pressure difference between the vacuum in the system and atmospheric pressure.

薄膜蒸留装置10Aにおいて、原料容器31から蒸発容器37に至るまでの原料混合液の流路における接液部、具体的には、原料容器31の内面の接液部、及び、(ニードルバルブ32の接液部を含む)原料配管33の接液部は、樹脂で構成されていることが好ましい。上記接液部が樹脂で構成されていることにより、該接液部からの金属材料の溶出を抑制することが可能になる。原料として入手可能な水酸化第4級アンモニウムは水を含まざるを得ない。そして一般に金属材料の溶出反応には水が関与する。原料容器31から蒸発容器37に至るまでの原料混合液の流路における接液部が樹脂で構成されていることにより、水酸化第4級アンモニウムと水が共存する原料混合液が金属材料と接触する時間を短縮できるので、当該接液部から金属材料が液中に溶出して液中の金属不純物となる反応を抑制することが可能になる。接液部からの金属材料の溶出をさらに抑制する観点からは、蒸発容器37から残渣液回収容器12に至るまでの流路における接液部も樹脂で構成されていることが好ましい。 In the thin-film distillation apparatus 10A, the liquid contacting parts in the flow path of the raw material mixture from the raw material container 31 to the evaporation container 37, specifically, the liquid contacting parts of the inner surface of the raw material container 31 and the liquid contacting parts of the raw material pipe 33 (including the liquid contacting parts of the needle valve 32), are preferably made of resin. By making the liquid contacting parts from resin, it is possible to suppress the elution of metal materials from the liquid contacting parts. Quaternary ammonium hydroxide available as a raw material must contain water. Generally, water is involved in the elution reaction of metal materials. By making the liquid contacting parts in the flow path of the raw material mixture from the raw material container 31 to the evaporation container 37 from resin, the time during which the raw material mixture in which quaternary ammonium hydroxide and water coexist comes into contact with the metal material can be shortened, and it is possible to suppress the reaction in which the metal material elutes from the liquid contacting parts into the liquid and becomes a metal impurity in the liquid. From the viewpoint of further suppressing the elution of metal materials from the liquid contacting parts, it is preferable that the liquid contacting parts in the flow path from the evaporation container 37 to the residue liquid recovery container 12 are also made of resin.

上記接液部を構成する樹脂としては、アルカリ水溶液及び水溶性有機溶媒に対して耐久性を有する樹脂材料を好ましく用いることができる。そのような樹脂材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂;アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合合成樹脂(ABS樹脂)、ナイロン、アクリル樹脂、アセタール樹脂、硬質塩化ビニル等の熱可塑性樹脂;及び、メラミン樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、等を挙げることができる。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びフッ素樹脂は、加工が容易であり、また金属不純物の溶出量が少ないため、特に好ましく用いることができる。 As the resin constituting the liquid contact portion, a resin material having durability against alkaline aqueous solutions and water-soluble organic solvents can be preferably used. Examples of such resin materials include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFA), perfluoroethylenepropene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF); polyolefin resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); thermoplastic resins such as acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin (ABS resin), nylon, acrylic resin, acetal resin, and rigid polyvinyl chloride; and thermosetting resins such as melamine resin, furan resin, and epoxy resin. Among them, polyethylene, polypropylene, and fluororesins are particularly preferably used because they are easy to process and have a low amount of elution of metal impurities.

構造材としての強度をそれほど必要としない小口径の配管としては、樹脂のみからなる配管を用いてもよい。その一方で、強度を必要とする大口径の配管や原料容器31においては、構造部材を金属材料(例えばステンレス鋼等。)で構成し、接液部を上記樹脂材料で被覆することが好ましい。接液部の樹脂被覆は、剥がれない程度の厚さを有していればよく、好ましくは例えば0.5~5mm程度の厚さとすることができる。 For small-diameter piping that does not require much structural strength, piping made only of resin may be used. On the other hand, for large-diameter piping and the raw material container 31 that require strength, it is preferable to construct the structural members from a metal material (such as stainless steel) and to cover the liquid-contacting parts with the above-mentioned resin material. The resin coating on the liquid-contacting parts only needs to be thick enough to prevent peeling, and can be preferably about 0.5 to 5 mm thick, for example.

なお、ガラスも化学薬品に侵されにくい材質として知られているが、水酸化第4級アンモニウムのような塩基性の高い物質と水とが共存する原料混合液は、ガラスであっても少しずつ浸食する可能性があるため、上記接液部を構成する材料としてはガラスよりも樹脂を用いることが好ましい。 Glass is also known to be resistant to chemicals, but a raw material mixture in which highly basic substances such as quaternary ammonium hydroxide coexist with water can gradually corrode even glass, so it is preferable to use resin rather than glass as the material for the liquid contact parts.

樹脂材料が多孔質構造を有する場合には樹脂の内部からも金属不純物が溶出する可能性があるため、上記樹脂材料としては多孔質でない樹脂材料が好ましい。接液部を構成する樹脂材料中の金属不純物の含有量は、Na、Ca、Al、Feのそれぞれについて、樹脂全量基準で好ましくは1質量ppm以下、より好ましくは0.1質量ppm以下である。そのような高純度の樹脂は商業的に入手可能である。 When the resin material has a porous structure, metal impurities may leach from inside the resin, so a non-porous resin material is preferred. The content of metal impurities in the resin material constituting the liquid-contacting part is preferably 1 mass ppm or less, more preferably 0.1 mass ppm or less, for each of Na, Ca, Al, and Fe, based on the total amount of resin. Such high-purity resins are commercially available.

ここで樹脂中の金属不純物としてNa、Ca、Al、及びFeを挙げた理由は、第1に、これら4種類の金属不純物が樹脂に混入する代表的な不純物であり、これら4種類の金属不純物のそれぞれについて樹脂中の含有量が0.1質量ppm以下であれば、一般には当該樹脂中の他の金属不純物の含有量も大抵の場合0.1質量ppm以下であること、及び、第2に、あらゆる種類の金属不純物についてその含有量を悉く把握することは容易でなく、商業的に入手可能な樹脂においては製造者から十分なデータが得られることが稀であることによる。厳密には、上記説明したNa、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、樹脂中の含有量が1質量ppm以下であることが好ましく、0.1質量ppm以下であることがより好ましい。 Here, Na, Ca, Al, and Fe are listed as metal impurities in resin because, first, these four types of metal impurities are typical impurities that are mixed into resin, and if the content of each of these four types of metal impurities in a resin is 0.1 mass ppm or less, the content of other metal impurities in the resin is generally 0.1 mass ppm or less in most cases; and second, it is not easy to grasp the content of all types of metal impurities, and it is rare to obtain sufficient data from manufacturers for commercially available resins. Strictly speaking, the content of each of the above-mentioned Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn in a resin is preferably 1 mass ppm or less, and more preferably 0.1 mass ppm or less.

図2は、装置10Aにおける蒸発容器37の詳細を模式的に説明する断面図である。図2において、図1に既に表れた要素には図1における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。装置10Aは、蒸発容器37と、蒸発容器37の上部から蒸発容器37内部に原料混合液を導入する第1の流路(原料配管33)とを備える。第1の流路(原料配管33)から蒸発容器37内部に導入された原料混合液は、液膜となって蒸発容器37の内壁面に沿って流下する。装置10Aはさらに、内壁面に沿って流下する液膜を加熱する、内壁面に配置された加熱面24と、蒸発容器37の内部に配置され、液膜から発生した蒸気を冷却して液化させる凝縮器(内部コンデンサー)22と、凝縮器22によって液化された留出液を蒸発容器37から留出液回収容器13に回収する第2の流路と、加熱面24で蒸発せずに加熱面24から流下した残渣液を蒸発容器37から残渣液回収容器12に回収する第3の流路と、を備えている。装置10Aはまた、蒸発容器37内部に配置され、蒸発容器37の内壁面に沿って回転するワイパー(ローラーワイパー)21を備えている。第1の流路(配管33)から蒸発容器37内部に導入された原料混合液は、回転するワイパー21によって内壁面に塗布されて液膜を形成する。 Figure 2 is a cross-sectional view that illustrates the details of the evaporation container 37 in the apparatus 10A. In Figure 2, elements that have already appeared in Figure 1 are given the same reference numerals as in Figure 1, and their explanations are omitted. The apparatus 10A includes an evaporation container 37 and a first flow path (raw material piping 33) that introduces the raw material mixture from the top of the evaporation container 37 into the evaporation container 37. The raw material mixture introduced from the first flow path (raw material piping 33) into the evaporation container 37 flows down along the inner wall surface of the evaporation container 37 as a liquid film. The apparatus 10A further includes a heating surface 24 arranged on the inner wall surface to heat the liquid film flowing down along the inner wall surface, a condenser (internal condenser) 22 arranged inside the evaporation container 37 to cool and liquefy the vapor generated from the liquid film, a second flow path to collect the distillate liquefied by the condenser 22 from the evaporation container 37 to the distillate recovery container 13, and a third flow path to collect the residual liquid that does not evaporate on the heating surface 24 and flows down from the heating surface 24 from the evaporation container 37 to the residual liquid recovery container 12. The apparatus 10A also includes a wiper (roller wiper) 21 arranged inside the evaporation container 37 and rotates along the inner wall surface of the evaporation container 37. The raw material mixture introduced into the evaporation container 37 from the first flow path (pipe 33) is applied to the inner wall surface by the rotating wiper 21 to form a liquid film.

加熱面24は、循環する熱媒25によって加熱されている。原料混合液23を蒸発容器37に導入する際の流量は、ニードルバルブ32又は流量調節器(不図示)によって調整することができる。ローラーワイパー21により蒸発容器37の内壁に液膜が形成され、蒸発容器37の内壁面に配置された加熱面24において熱交換が行われ、水が蒸発する。通常、これと同時に、有機溶媒の一部も該有機溶媒の蒸気圧に応じて蒸発する。蒸発した水及び有機溶媒は、蒸発容器37の中心部付近に上記液膜から離隔して配置された凝縮器(内部コンデンサー)22で凝縮され、留出液となる。凝縮器22は、循環する冷媒26によって冷却されている。 The heating surface 24 is heated by the circulating heat medium 25. The flow rate of the raw material mixture 23 when introduced into the evaporation container 37 can be adjusted by the needle valve 32 or a flow rate regulator (not shown). A liquid film is formed on the inner wall of the evaporation container 37 by the roller wiper 21, and heat exchange occurs on the heating surface 24 arranged on the inner wall surface of the evaporation container 37, evaporating water. Usually, at the same time, a part of the organic solvent also evaporates according to the vapor pressure of the organic solvent. The evaporated water and organic solvent are condensed in a condenser (internal condenser) 22 arranged near the center of the evaporation container 37 and separated from the liquid film, to become a distillate. The condenser 22 is cooled by a circulating refrigerant 26.

蒸発容器37の内壁は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性、熱伝導性、及び強度等の材料特性の総合的な観点から、一般的にはステンレス鋼等の耐食性の高い金属材料で構成することが好ましい。金属不純物の溶出をさらに抑制する観点からは、蒸発容器37の内壁を樹脂製部材または樹脂被覆された金属製部材で構成することも考えられるが、蒸発容器37の内壁も樹脂製部材または樹脂被覆された部材とした場合には、加熱面24における液膜と熱媒25との熱交換の効率が低下するため、加熱面24の温度をより高温に制御することが必要になり、結果として薄膜蒸留中に水酸化第4級アンモニウムの熱分解が進行するおそれがある。また蒸発容器37内部ではローラーワイパー21が回転するため、蒸発容器37の内壁も樹脂製部材または樹脂被覆された部材の場合には、ローラーワイパー21が蒸発容器37の内壁と接触した際に蒸発容器37の内壁から樹脂が剥落し、回収される残渣液に樹脂片が混入するおそれがある。 From the viewpoint of the overall material properties such as heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, thermal conductivity, and strength, it is generally preferable that the inner wall of the evaporation container 37 is made of a highly corrosion-resistant metal material such as stainless steel. From the viewpoint of further suppressing the elution of metal impurities, it is also possible to make the inner wall of the evaporation container 37 out of a resin member or a resin-coated metal member. However, if the inner wall of the evaporation container 37 is also made of a resin member or a resin-coated member, the efficiency of heat exchange between the liquid film on the heating surface 24 and the heat medium 25 decreases, so it becomes necessary to control the temperature of the heating surface 24 to a higher temperature, and as a result, there is a risk that the thermal decomposition of the quaternary ammonium hydroxide will progress during thin-film distillation. In addition, since the roller wiper 21 rotates inside the evaporation container 37, if the inner wall of the evaporation container 37 is also made of a resin member or a resin-coated member, resin may peel off from the inner wall of the evaporation container 37 when the roller wiper 21 comes into contact with the inner wall of the evaporation container 37, and resin pieces may be mixed into the residual liquid to be collected.

蒸発容器37の内壁を金属材料で構成しても、得られる組成物(残渣液)中の金属不純物の含有量はさほど悪化しない。その理由は完全には理解されていないが、以下の三つが考えられる:(1)蒸発容器の内壁面における液膜の滞在時間が数秒~数分であり、金属不純物が溶出するには短い時間である;(2)アルカリ液中に金属材料が溶出する反応には水が必要であるが、薄膜蒸留においては短時間で液膜から水がほとんど取り除かれるため、金属不純物が溶出する条件が満たされる時間が非常に短い;(3)本発明の製造方法により得られる組成物は通常、該組成物中の水溶性有機溶媒より高い粘度を有する。また原料混合液は水溶性有機溶媒の粘度および水酸化第4級アンモニウムの濃度に応じて比較的高い粘度を有するが、水が留去されることにより粘度がさらに増大する。すなわち、原料混合液が蒸発容器37の加熱面24を通過する際、加熱面24と液膜との界面では短時間で水のほとんどが失われるとともに液の粘度が増大することによって、液膜内部で液を撹拌する流れが生じにくくなるため、加熱面24に水が接触し難くなり、結果として金属不純物の溶出が抑制されると考えられる。 Even if the inner wall of the evaporation vessel 37 is made of a metal material, the content of metal impurities in the resulting composition (residual liquid) does not deteriorate significantly. The reasons for this are not fully understood, but the following three are considered: (1) The residence time of the liquid film on the inner wall surface of the evaporation vessel is several seconds to several minutes, which is a short time for metal impurities to dissolve; (2) Water is required for the reaction in which the metal material dissolves in the alkaline liquid, but in thin film distillation, most of the water is removed from the liquid film in a short time, so the time for the conditions for dissolving metal impurities to be met is very short; (3) The composition obtained by the manufacturing method of the present invention usually has a higher viscosity than the water-soluble organic solvent in the composition. In addition, the raw material mixture has a relatively high viscosity depending on the viscosity of the water-soluble organic solvent and the concentration of the quaternary ammonium hydroxide, but the viscosity increases further as the water is distilled off. That is, when the raw material mixture passes through the heated surface 24 of the evaporation container 37, most of the water is lost in a short time at the interface between the heated surface 24 and the liquid film, and the viscosity of the liquid increases, making it difficult for a flow to stir the liquid inside the liquid film to occur, making it difficult for water to come into contact with the heated surface 24, which is thought to result in suppression of the elution of metal impurities.

ローラーワイパー21としては、樹脂製のものを用いることができるが、ローラーワイパー21を構成する樹脂材料中にはガラス繊維などの強化部材が配合されていないことが好ましい。ローラーワイパー21は薄膜蒸留中に原料混合液および液膜と接触し続けるため、ローラーワイパー21を構成する樹脂中にガラス繊維が含まれていると、ガラス繊維中のAlやCaなどの金属不純物が液中に溶出する可能性がある。また、ローラーワイパー21を構成する樹脂中にガラス繊維が含まれていると、ローラーワイパー21が蒸発容器37内壁面に接触した際に、ガラス繊維の破片や内壁面から発生する微細な粒子が残渣液に混入するおそれがある。 The roller wiper 21 may be made of resin, but it is preferable that the resin material constituting the roller wiper 21 does not contain reinforcing materials such as glass fibers. Since the roller wiper 21 is in continuous contact with the raw material mixture and the liquid film during thin-film distillation, if the resin constituting the roller wiper 21 contains glass fibers, metal impurities such as Al and Ca in the glass fibers may dissolve into the liquid. In addition, if the resin constituting the roller wiper 21 contains glass fibers, when the roller wiper 21 comes into contact with the inner wall surface of the evaporation container 37, glass fiber fragments and fine particles generated from the inner wall surface may be mixed into the residual liquid.

ローラーワイパー21を構成する樹脂材料の好ましい例としては、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、超高分子量ポリエチレン(UHPE)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)等の汎用エンジニアリングプラスチック;並びに、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、フッ素樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチック等の、耐熱性を有し比較的高強度の樹脂を挙げることができる。中でもPEEK、PI、フッ素樹脂等は耐熱性、強度、純度等の観点から好ましく用いることができる。 Preferred examples of the resin material constituting the roller wiper 21 include general-purpose engineering plastics such as polyacetal (POM), polyamide (PA), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), ultra-high molecular weight polyethylene (UHPE), and syndiotactic polystyrene (SPS); as well as heat-resistant and relatively high-strength resins such as super engineering plastics such as polyether ether ketone (PEEK), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), and fluororesin. Among these, PEEK, PI, fluororesin, etc. are preferably used from the viewpoints of heat resistance, strength, purity, etc.

凝縮器22によって凝縮された留出液は、(留出液側)ギアポンプ(送液ポンプ)11を備える第2の流路を通じて留出液回収容器13へ導かれ回収される。また凝縮されなかった蒸気は、コールドトラップ14で捕捉され、回収される。水が留去されて加熱面24から流下した残渣液は、(残渣液側)ギアポンプ(送液ポンプ)10を備える第3の流路を通じて残渣液回収容器12に導かれ回収される。 The distillate condensed by the condenser 22 is guided to the distillate recovery container 13 through a second flow path equipped with a gear pump (liquid delivery pump) 11 (distillate side) and recovered. The uncondensed steam is captured and recovered by a cold trap 14. The residual liquid that flows down from the heating surface 24 after the water is distilled off is guided to the residual liquid recovery container 12 through a third flow path equipped with a gear pump (liquid delivery pump) 10 (residue liquid side) and recovered.

薄膜蒸留装置10A(図1)においては、蒸留後の液の流れを確認する等の目的で、残渣液を回収する第3の流路に残渣液側流量確認用ガラス配管8(以下において「ガラス配管8」ということがある。)が、及び、留出液を回収する第2の流路に留出液側流量確認用ガラス配管9(以下において「ガラス配管9」ということがある。)が、それぞれ設けられている。しかしながら、ガラス配管8及び9は必ずしも必要ではない。むしろガラス配管8及び9はガラス製であることから汚染源(金属不純物の溶出源)となる可能性がある。製造される組成物(残渣液)中の金属不純物の含有量をさらに低減する観点からは、例えば、薄膜蒸留装置10A(図1)に代えて、薄膜蒸留装置10Aの第3の流路からガラス配管8を取り除いた薄膜蒸留装置10B(図3)を好ましく用いることができる。 In the thin-film distillation apparatus 10A (FIG. 1), a glass pipe 8 for checking the flow rate of the residue liquid side (hereinafter sometimes referred to as "glass pipe 8") is provided in the third flow path for recovering the residue liquid, and a glass pipe 9 for checking the flow rate of the distillate liquid side (hereinafter sometimes referred to as "glass pipe 9") is provided in the second flow path for recovering the distillate, for example. However, the glass pipes 8 and 9 are not necessarily required. Rather, the glass pipes 8 and 9 are made of glass and may be a source of contamination (a source of elution of metal impurities). From the viewpoint of further reducing the content of metal impurities in the composition (residual liquid) to be produced, for example, a thin-film distillation apparatus 10B (FIG. 3) in which the glass pipe 8 is removed from the third flow path of the thin-film distillation apparatus 10A can be preferably used instead of the thin-film distillation apparatus 10A (FIG. 1).

薄膜蒸留装置10A(図1)は、蒸発容器37内部を含む系内の気密を保つための要素として、蒸発容器37から残渣液回収容器12に残渣液を導く第3の流路の途中に設けられた(残渣液側)ギアポンプ(送液ポンプ)10、及び、蒸発容器37から留出液回収容器13に留出液を導く第2の流路の途中に設けられた(留出液側)ギアポンプ(送液ポンプ)11を備えている。ギアポンプ(送液ポンプ)10及び11は、系内の気密を保ちつつ、残渣液側または留出液側の液を回収容器12又は13に向けて押し出す送液ポンプである。これらの気密を兼ねた送液ポンプの接液部に使用される各部品(ケーシング、歯車など)の材質は、十分な耐食性を有する金属材料(例えばステンレス鋼等。)であってもよい。その理由は、蒸発容器の内壁を樹脂で被覆しなくてよい理由と同様である。すなわち、残渣液側の送液ポンプ10の接液部が接触する残渣液の水含有量は十分低く、且つ残渣液が送液ポンプ10の接液部に接触する時間は十分短いため、送液ポンプ10の接液部が例えばステンレス鋼等の金属材料で構成されていても、送液ポンプ10の接液部から残渣液への金属不純物の溶出はほとんど生じないと考えられる。ただし、製造される組成物中の金属不純物の含有量をさらに低減する観点から、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等の樹脂製の接液部を有する送液ポンプを残渣液側の送液ポンプ10として用いることも可能である。 The thin-film distillation apparatus 10A (FIG. 1) is provided with a gear pump (liquid delivery pump) 10 (on the residue side) provided in the middle of the third flow path that guides the residue liquid from the evaporation container 37 to the residue liquid recovery container 12, and a gear pump (liquid delivery pump) 11 (on the distillate side) provided in the middle of the second flow path that guides the distillate from the evaporation container 37 to the distillate recovery container 13, as elements for maintaining airtightness in the system including the inside of the evaporation container 37. The gear pumps (liquid delivery pumps) 10 and 11 are liquid delivery pumps that push the liquid on the residue side or the distillate side toward the recovery container 12 or 13 while maintaining airtightness in the system. The material of each part (casing, gears, etc.) used in the liquid contact parts of these airtight liquid delivery pumps may be a metal material (e.g., stainless steel, etc.) having sufficient corrosion resistance. The reason is the same as the reason why the inner wall of the evaporation container does not need to be covered with resin. That is, the water content of the residual liquid that comes into contact with the liquid contact part of the liquid delivery pump 10 on the residue liquid side is sufficiently low, and the time that the residual liquid comes into contact with the liquid contact part of the liquid delivery pump 10 is sufficiently short, so that even if the liquid contact part of the liquid delivery pump 10 is made of a metal material such as stainless steel, it is considered that there is almost no elution of metal impurities from the liquid contact part of the liquid delivery pump 10 into the residual liquid. However, from the viewpoint of further reducing the content of metal impurities in the composition produced, it is also possible to use a liquid delivery pump having a liquid contact part made of resin such as engineering plastic or super engineering plastic as the liquid delivery pump 10 on the residue liquid side.

真空ポンプ15の例としては、油回転式ポンプ(ロータリーポンプ)、油拡散式ポンプ、クライオポンプ、揺動ピストン型真空ポンプ、メカニカルブースターポンプ、ダイアフラムポンプ、ルーツ型ドライポンプ、スクリュー型ドライポンプ、スクロール型ドライポンプ、ベーン型ドライポンプなどの公知の真空ポンプを挙げることができる。真空ポンプ15としては1つの真空ポンプを単独で用いてもよく、複数の真空ポンプを組み合わせて用いてもよい。 Examples of the vacuum pump 15 include known vacuum pumps such as an oil rotary pump, an oil diffusion pump, a cryopump, an oscillating piston type vacuum pump, a mechanical booster pump, a diaphragm pump, a roots type dry pump, a screw type dry pump, a scroll type dry pump, and a vane type dry pump. As the vacuum pump 15, one vacuum pump may be used alone, or multiple vacuum pumps may be used in combination.

コールドトラップ14は、凝縮器22で凝縮されなかった蒸気を液体または固体に凝縮ないし固化させ、蒸発した水や有機溶媒が真空ポンプ15に達することを防ぐとともに、油回転式ポンプなどの真空ポンプ15から気化したオイル又はオイルミストが蒸発容器37側に流入して系内を汚染することを防ぐ役割を果たす。コールドトラップ14としては、公知のコールドトラップ装置を用いることができる。コールドトラップ14の冷却は例えば、ドライアイス、ドライアイスと有機溶媒(アルコール、アセトン、ヘキサン等)とを混合した冷却剤、液体窒素、循環式の冷媒等を用いて行うことができる。 The cold trap 14 condenses or solidifies the vapor that was not condensed in the condenser 22 into a liquid or solid, prevents the evaporated water or organic solvent from reaching the vacuum pump 15, and prevents the evaporated oil or oil mist from the vacuum pump 15, such as an oil rotary pump, from flowing into the evaporation vessel 37 and contaminating the system. A known cold trap device can be used as the cold trap 14. The cold trap 14 can be cooled using, for example, dry ice, a coolant made of a mixture of dry ice and an organic solvent (alcohol, acetone, hexane, etc.), liquid nitrogen, a circulating refrigerant, etc.

上記説明では、蒸発容器37の下流側にのみ送液ポンプ10、11を備える形態の薄膜蒸留装置10A(図1)及び10B(図3)を例に挙げたが、薄膜蒸留装置は蒸発容器37の上流側にも送液ポンプを備えていてもよい。図4は、そのような他の実施形態に係る薄膜蒸留装置10C(以下において単に「装置10C」ということがある。)を模式的に説明する図である。図4において、図1~3に既に表れた要素には図1~3における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。薄膜蒸留装置10Cは、原料容器31から蒸発容器37に原料混合液を導く原料配管33に代えて原料配管3を有し、原料配管3の途中であってニードルバルブ32下流側に、原料ギアポンプ4、プレヒーター(予備加熱器)5、及びデガッサー(脱ガス装置)6を上流側からこの順にさらに有する点において、薄膜蒸留装置10A(図1)と異なっている。装置10Cにおいて、原料容器31から蒸発容器37に至るまでの原料混合液の流路における接液部、すなわち、(ニードルバルブ32を含む)原料配管3、原料ギアポンプ4、プレヒーター(予備加熱器)5、及びデガッサー(脱ガス装置)6の接液部は、樹脂材料で構成されることが好ましい。ただし、原料ギアポンプ4、プレヒーター(予備加熱器)5、及びデガッサー(脱ガス装置)6の接液部を全て樹脂材料で構成することは一般に装置コストの増大を招くため、上記説明した装置10A及び10Bにおけるように、原料ギアポンプ4、プレヒーター(予備加熱器)5、及びデガッサー(脱ガス装置)6を備えない形態の薄膜蒸留装置を好ましく採用できる。 In the above description, thin-film distillation apparatuses 10A (FIG. 1) and 10B (FIG. 3) are shown as examples in which the liquid delivery pumps 10 and 11 are provided only downstream of the evaporation container 37. However, the thin-film distillation apparatus may also be provided with a liquid delivery pump upstream of the evaporation container 37. FIG. 4 is a schematic diagram of a thin-film distillation apparatus 10C (hereinafter, simply referred to as "apparatus 10C") according to another embodiment. In FIG. 4, the elements already shown in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and their description is omitted. The thin-film distillation apparatus 10C differs from the thin-film distillation apparatus 10A (FIG. 1) in that it has a raw material pipe 3 instead of the raw material pipe 33 that guides the raw material mixture from the raw material container 31 to the evaporation container 37, and further has a raw material gear pump 4, a preheater (preheater) 5, and a degasser (degasser) 6 in this order from the upstream side, in the middle of the raw material pipe 3 and downstream of the needle valve 32. In the apparatus 10C, the liquid-contacting parts in the flow path of the raw material mixture from the raw material container 31 to the evaporation container 37, i.e., the liquid-contacting parts of the raw material pipe 3 (including the needle valve 32), the raw material gear pump 4, the preheater 5, and the degasser 6, are preferably made of a resin material. However, since making all of the liquid-contacting parts of the raw material gear pump 4, the preheater 5, and the degasser 6 out of a resin material generally leads to an increase in the cost of the apparatus, it is preferable to adopt a thin-film distillation apparatus that does not include the raw material gear pump 4, the preheater 5, and the degasser 6, as in the apparatuses 10A and 10B described above.

なお上記説明では、バルブ32としてニードルバルブを備える形態の薄膜蒸留装置10A(図1)、10B(図3)、及び10C(図4)を例に挙げたが、バルブ32は必ずしもニードルバルブである必要はなく、バルブ32としてニードルバルブに代えてダイヤフラムバルブ、バタフライバルブ、ボールバルブ、ゲートバルブ等の他の公知のバルブを採用することも可能である。 In the above explanation, thin film distillation apparatuses 10A (FIG. 1), 10B (FIG. 3), and 10C (FIG. 4) are given as examples in which valve 32 is provided with a needle valve. However, valve 32 does not necessarily have to be a needle valve, and other known valves such as a diaphragm valve, butterfly valve, ball valve, or gate valve can be used as valve 32 instead of a needle valve.

工程(a)において用いることのできる商業的に入手可能な薄膜蒸留装置の例としては、短行程式蒸留装置(UIC社製);ワイプレン(登録商標)、エクセバ(登録商標)(いずれも神鋼環境ソリューション社製);コントロ、セブコン(登録商標)(いずれも日立プラントメカニクス社製);ビスコン、フィルムトルーダー(いずれもBuss-SMS-Canzler GmbH製、木村化工機社より入手可能);エバリアクター、Hi-Uブラッシャー、ウォールウェッター(いずれも関西化学機械製作社製);NRH(日南機械社製)、等を挙げることができる。水酸化第4級アンモニウムは長時間加熱されると分解するため、蒸留効率を高める観点から、流下膜式の薄膜蒸留装置の中でも、短行程式の薄膜蒸留装置を好ましく用いることができる。
なお本明細書において、流下膜式の薄膜蒸留装置とは、蒸発容器内部に導入した液の薄膜(液膜)を蒸発容器内部の加熱面に(例えば回転翼等により)形成し、加熱面に沿って液膜を流下させながら蒸留を行う形態の薄膜蒸留装置を意味する。短工程式の薄膜蒸留装置(短工程蒸留装置)は、分子蒸留の技術思想を出発点として、分離性能を高めるように開発されてきた薄膜蒸留装置である。短工程蒸留装置においては、凝縮器の冷却面が蒸発容器の加熱面と向かい合うように、円筒形の蒸発容器の内部に凝縮器が配置されている。短工程蒸留装置を用いた蒸留(短工程蒸留)は、中真空(10-1~10Paのオーダ)程度の圧力下で行われることが多い。
Examples of commercially available thin film distillation apparatuses that can be used in step (a) include short-path distillation apparatus (manufactured by UIC); Wiplen (registered trademark), Exeva (registered trademark) (both manufactured by Kobelco Environmental Solutions); Contro, Sebcon (registered trademark) (both manufactured by Hitachi Plant Mechanics); Viscon, Filmtruder (both manufactured by Buss-SMS-Canzler GmbH, available from Kimura Kakoki); Ebaracter, Hi-U Brusher, Wallwetter (all manufactured by Kansai Chemical Machinery Manufacturing Co., Ltd.); NRH (manufactured by Nichinan Machinery Co., Ltd.), etc. Since quaternary ammonium hydroxide decomposes when heated for a long time, from the viewpoint of increasing the distillation efficiency, among falling film type thin film distillation apparatuses, a short-path type thin film distillation apparatus can be preferably used.
In this specification, the falling film type thin film distillation apparatus means a thin film distillation apparatus in which a thin film (liquid film) of a liquid introduced into an evaporation vessel is formed on a heated surface inside the evaporation vessel (for example, by a rotor or the like), and distillation is performed while the liquid film flows down along the heated surface. The short-step type thin film distillation apparatus (short-step distillation apparatus) is a thin film distillation apparatus that has been developed to improve separation performance based on the technical concept of molecular distillation. In the short-step distillation apparatus, a condenser is arranged inside a cylindrical evaporation vessel so that the cooling surface of the condenser faces the heating surface of the evaporation vessel. Distillation using a short-step distillation apparatus (short-step distillation) is often performed under a pressure of about medium vacuum (on the order of 10 −1 to 10 2 Pa).

なお商業的に入手可能な上記の薄膜蒸留装置を用いるにあたっては、蒸発容器よりも上流側の接液部が樹脂製となるように改変した装置を用いることが好ましい。 When using the commercially available thin-film distillation apparatus described above, it is preferable to use an apparatus that has been modified so that the liquid-contacting part upstream of the evaporation vessel is made of resin.

(1.2.2 蒸留条件)
薄膜蒸留によって得られる水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の性状は、原料混合液の蒸発容器37に入る直前の温度(第1の温度)、蒸発容器37の加熱面24の温度(第2の温度)、及び系の真空度によって主に影響を受け得る。
(1.2.2 Distillation conditions)
The properties of the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide obtained by thin-film distillation can be mainly affected by the temperature of the raw material mixture immediately before it enters the evaporation vessel 37 (first temperature), the temperature of the heating surface 24 of the evaporation vessel 37 (second temperature), and the degree of vacuum of the system.

原料混合液の蒸発容器37に入る直前の温度(第1の温度)は、70℃以下であることが必要であり、より好ましくは60℃以下である。第1の温度が上記上限値以下であることにより、水分量が多い状態の原料混合液が蒸発容器37の内壁面に触れた際の蒸発容器37からの金属不純物の溶出を低減することが可能になる。また第1の温度は好ましくは5℃以上、より好ましくは15℃以上である。第1の温度が上記下限値以上であることにより、水酸化第4級アンモニウムを含む析出物の生成を抑制するとともに、蒸発効率をさらに高めることが可能になる。 The temperature of the raw material mixture immediately before entering the evaporation container 37 (first temperature) must be 70°C or lower, and more preferably 60°C or lower. By having the first temperature be equal to or lower than the upper limit value, it is possible to reduce the elution of metal impurities from the evaporation container 37 when the raw material mixture with a high moisture content comes into contact with the inner wall surface of the evaporation container 37. In addition, the first temperature is preferably 5°C or higher, and more preferably 15°C or higher. By having the first temperature be equal to or higher than the lower limit value, it is possible to suppress the generation of precipitates containing quaternary ammonium hydroxide and further increase the evaporation efficiency.

加熱面24の温度(第2の温度)は、上記第1の温度より高温であって、60~140℃であることが必要であり、より好ましくは70~120℃である。第2の温度が上記下限値以上であることにより、蒸発効率を高め、液膜中の水分量を素早く減少させることができるので、蒸発容器37からの金属不純物の溶出を低減することが可能になる。また第2の温度が上記上限値以下であることにより、有機溶媒の蒸発を低減するとともに、蒸発容器37からの金属不純物の溶出を低減することが可能になる。本明細書において、薄膜蒸留装置の「加熱面の温度」とは、液膜が熱せられる熱源の温度を意味する。 The temperature of the heating surface 24 (second temperature) must be higher than the first temperature, 60 to 140°C, and more preferably 70 to 120°C. By making the second temperature equal to or higher than the lower limit, the evaporation efficiency can be increased and the amount of water in the liquid film can be quickly reduced, making it possible to reduce the elution of metal impurities from the evaporation container 37. Furthermore, by making the second temperature equal to or lower than the upper limit, it is possible to reduce the evaporation of the organic solvent and to reduce the elution of metal impurities from the evaporation container 37. In this specification, the "temperature of the heating surface" of the thin-film distillation apparatus means the temperature of the heat source that heats the liquid film.

系の真空度(蒸発容器37内部または蒸発容器37から真空ポンプ手前までの真空度)は、600Pa以下であることが必要であり、好ましくは550Pa以下、より好ましくは400Pa以下であり、一の実施形態において200Pa以下であり得る。系の真空度が上記上限値以下であることにより、蒸発効率を高め、液膜中の水分量を素早く減少させることができるので、蒸発容器37からの金属不純物の溶出を低減することが可能になる。真空度の下限は特に制限されるものではないが、一の実施形態において0.1Pa以上、他の実施形態において1Pa以上であり得る。系の真空度が上記下限値以上であることにより、コールドトラップ14に凝縮ないし凝固する蒸発物による排気系配管の閉塞を避けることが容易になる。系の真空度は、蒸発容器37と真空ポンプ15とを接続する排気系配管の途中に設けられたマノメータ、真空計などの圧力測定器(不図示)を用いて測定することができる。一の実施形態において、圧力測定器はコールドトラップ14と真空ポンプ15との間に設けることができる。 The degree of vacuum of the system (the degree of vacuum inside the evaporation container 37 or from the evaporation container 37 to the vacuum pump) must be 600 Pa or less, preferably 550 Pa or less, more preferably 400 Pa or less, and in one embodiment, may be 200 Pa or less. By having the degree of vacuum of the system be equal to or less than the above upper limit, the evaporation efficiency can be increased and the amount of water in the liquid film can be quickly reduced, so that it is possible to reduce the elution of metal impurities from the evaporation container 37. The lower limit of the degree of vacuum is not particularly limited, but may be 0.1 Pa or more in one embodiment, and 1 Pa or more in another embodiment. By having the degree of vacuum of the system be equal to or more than the above lower limit, it becomes easy to avoid clogging of the exhaust system piping due to the evaporant condensing or solidifying in the cold trap 14. The degree of vacuum of the system can be measured using a pressure measuring device (not shown) such as a manometer or vacuum gauge installed in the middle of the exhaust system piping connecting the evaporation container 37 and the vacuum pump 15. In one embodiment, the pressure measuring device can be installed between the cold trap 14 and the vacuum pump 15.

蒸発容器37への原料混合液の好ましい供給量(フィードレート)は、薄膜蒸留装置の規模によって異なり得る。フィードレートが高すぎると蒸発効率が低下し、フィードレートが低すぎると生産性が低下する。加熱面24の温度や蒸発容器37内の真空度等の蒸留条件が同一であれば、薄膜蒸留装置の伝熱面積(加熱面24の面積)が大きいほど、フィードレートを高めることが可能になる。例えば、伝熱面積が0.1mの薄膜蒸留装置を用いる場合、フィードレートは例えば好ましくは1~10kg/時間とすることができる。原料混合液の蒸発容器37に入る直前の温度(第1の温度)、加熱面24の温度(第2の温度)、及び系の真空度(蒸発容器37内部または蒸発容器37から真空ポンプ手前までの真空度)が上記範囲内である場合には、加熱面24の単位面積あたりのフィードレートを、例えば10~100kg/時間・mとすることができる。 The preferred supply amount (feed rate) of the raw material mixture to the evaporation vessel 37 may vary depending on the scale of the thin film distillation apparatus. If the feed rate is too high, the evaporation efficiency decreases, and if the feed rate is too low, the productivity decreases. If the distillation conditions such as the temperature of the heating surface 24 and the degree of vacuum in the evaporation vessel 37 are the same, the larger the heat transfer area (area of the heating surface 24) of the thin film distillation apparatus, the higher the feed rate can be. For example, when using a thin film distillation apparatus with a heat transfer area of 0.1 m 2 , the feed rate can be preferably 1 to 10 kg/hour. When the temperature (first temperature) of the raw material mixture just before entering the evaporation vessel 37, the temperature (second temperature) of the heating surface 24, and the degree of vacuum of the system (the degree of vacuum inside the evaporation vessel 37 or from the evaporation vessel 37 to just before the vacuum pump) are within the above ranges, the feed rate per unit area of the heating surface 24 can be, for example, 10 to 100 kg/hour·m 2 .

工程(a)を経ることにより、原料混合液から水を蒸発除去して、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を得ることができる。 By going through step (a), water can be removed by evaporation from the raw material mixture to obtain an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide.

(1.3 工程(b):洗浄工程)
一の好ましい実施形態において、本発明の溶液製造方法は、工程(a)の前に予め、原料容器31から蒸発容器37に至るまでの原料混合液の流路における接液部(例えば上記装置10Aにおいては、原料容器31の内面の接液部、及び、(ニードルバルブ32の接液部を含む)原料配管33の接液部。)を洗浄する工程(以下において「工程(b)」ということがある。)をさらに有し得る。工程(b)において当該洗浄に用いる溶液(洗浄液)の好ましい例としては、超純水、純水等の金属不純物が非常に少ない水;及び、原料の一部として用いる水酸化第4級アンモニウム水溶液、原料混合液等の、上記水酸化第4級アンモニウムを含む溶液、を挙げることができる。これらの中でも水酸化第4級アンモニウムを含む溶液を洗浄液として好ましく用いることができ、原料混合液に含まれる水酸化第4級アンモニウムと同一の水酸化第4級アンモニウムを含む溶液を洗浄液として特に好ましく用いることができる。洗浄液中の金属不純物の含有量は、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、溶液全量基準で好ましくは0.05質量ppm以下、より好ましくは0.02質量ppm以下、更に好ましくは0.01質量ppm以下である。
(1.3 Step (b): Washing step)
In a preferred embodiment, the solution producing method of the present invention may further include a step (hereinafter sometimes referred to as "step (b)") of cleaning the liquid-contacting parts in the flow path of the raw material mixed solution from the raw material container 31 to the evaporation container 37 (for example, in the above-mentioned apparatus 10A, the liquid-contacting parts of the inner surface of the raw material container 31 and the liquid-contacting parts of the raw material pipe 33 (including the liquid-contacting parts of the needle valve 32)) before the step (a). Preferable examples of the solution (cleaning solution) used for the cleaning in the step (b) include water with very little metal impurities such as ultrapure water and pure water; and a solution containing the above-mentioned quaternary ammonium hydroxide, such as an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide used as a part of the raw material and the raw material mixed solution. Among these, a solution containing quaternary ammonium hydroxide can be preferably used as the cleaning solution, and a solution containing the same quaternary ammonium hydroxide as the quaternary ammonium hydroxide contained in the raw material mixed solution can be particularly preferably used as the cleaning solution. The content of metal impurities in the cleaning solution is preferably 0.05 ppm by mass or less, more preferably 0.02 ppm by mass or less, and even more preferably 0.01 ppm by mass or less, based on the total amount of the solution, for each of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn.

接液部の洗浄は、例えば、接液部を構成する(例えば樹脂製の)部分に上記洗浄液を10分~2時間程度流通させる、又は接液部を構成する(例えば樹脂製の)部分に上記洗浄液を溜めて保持する等により行うことができる。工程(a)の前に工程(b)を行うことによって、溶出可能な状態にある金属不純物が接液部を構成する部材の表面から低減ないし除去されるので、薄膜蒸留中に接液部から溶出する金属不純物をさらに低減することが可能になる。一の好ましい実施形態において、水酸化第4級アンモニウム水溶液または原料混合液で接液部を洗浄した後、さらに超純水や純水等の金属不純物含有量が非常に少ない水で接液部を短時間洗浄(リンス)してもよい。かかる形態の工程(b)によれば、工程(a)における接液部からの金属不純物の溶出量をさらに低減することが可能になる。なお、例えば溶出可能な金属不純物が接液部を構成する(例えば樹脂製の)部材表面から既に低減ないし除去されていることが明らかである場合には、工程(b)を行わない形態の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法とすることも可能である。 The washing of the liquid contact part can be carried out, for example, by circulating the above-mentioned washing liquid through the (e.g., resin) part constituting the liquid contact part for about 10 minutes to 2 hours, or by storing and holding the above-mentioned washing liquid in the (e.g., resin) part constituting the liquid contact part. By carrying out step (b) before step (a), metal impurities in a state capable of eluting are reduced or removed from the surface of the member constituting the liquid contact part, so that it is possible to further reduce the metal impurities eluted from the liquid contact part during thin-film distillation. In one preferred embodiment, after washing the liquid contact part with a quaternary ammonium hydroxide aqueous solution or a raw material mixture, the liquid contact part may be further washed (rinsed) for a short time with water having a very low metal impurity content, such as ultrapure water or pure water. According to this form of step (b), it is possible to further reduce the amount of metal impurities eluted from the liquid contact part in step (a). Note that, for example, when it is clear that elutable metal impurities have already been reduced or removed from the surface of the (e.g., resin) member constituting the liquid contact part, it is also possible to make a method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide in a form in which step (b) is not carried out.

接液部の洗浄を酸水溶液によって行うことも可能であるが、酸水溶液を接液部に接触させると、酸水溶液中に含まれるアニオンが樹脂表面に残留しやすいため、該アニオンを超純水や純水等で洗浄して除去する処理に時間が掛かる。したがって、接液部の洗浄には酸水溶液を用いないことが好ましく、接液部の洗浄は水酸化第4級アンモニウムを含む溶液、及び/又は、純水や超純水等の金属不純物含有量が非常に少ない水を用いて行うことが好ましい。 It is possible to wash the liquid-contacting parts with an acid aqueous solution, but when the acid aqueous solution is brought into contact with the liquid-contacting parts, the anions contained in the acid aqueous solution tend to remain on the resin surface, and it takes time to wash and remove the anions with ultrapure water or pure water. Therefore, it is preferable not to use an acid aqueous solution to wash the liquid-contacting parts, and it is preferable to wash the liquid-contacting parts with a solution containing quaternary ammonium hydroxide and/or water with a very low content of metal impurities, such as pure water or ultrapure water.

(1.4 水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の性状)
(1.4.1 水酸化第4級アンモニウム含有量)
一の実施形態において、本発明の溶液製造方法によって得られる水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液(以下において単に「有機溶媒溶液」又は単に「溶液」ということがある。)中の水酸化第4級アンモニウムの含有量は、溶液全量基準で好ましくは5.0質量%以上、より好ましくは8.0質量%以上であり得る。溶液中の水酸化第4級アンモニウムの含有量が上記下限値以上であることにより、溶液の流通コストを節約できる。当該含有量の上限値は特に制限されるものではないが、一の実施形態において72質量%以下、他の実施形態において55質量%以下であり得る。溶液中の水酸化第4級アンモニウムの含有量が上記上限値以下であることにより、溶液の高粘度化が抑制されるので、溶液を使用する際のハンドリング、送液、混合等が容易になる。
(1.4 Properties of Quaternary Ammonium Hydroxide Solutions in Organic Solvents)
(1.4.1 Quaternary Ammonium Hydroxide Content)
In one embodiment, the content of quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide obtained by the solution production method of the present invention (hereinafter, sometimes simply referred to as "organic solvent solution" or simply "solution") may be preferably 5.0 mass% or more, more preferably 8.0 mass% or more, based on the total amount of the solution. When the content of quaternary ammonium hydroxide in the solution is equal to or more than the above lower limit, the distribution cost of the solution can be saved. The upper limit of the content is not particularly limited, but may be 72 mass% or less in one embodiment and 55 mass% or less in another embodiment. When the content of quaternary ammonium hydroxide in the solution is equal to or less than the above upper limit, the viscosity of the solution is suppressed from increasing, and handling, delivery, mixing, etc., when using the solution are facilitated.

溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度は、電位差滴定装置、液体クロマトグラフィー等によって正確に測定することが可能である。これらの測定手段は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。これらの測定方法は、原料混合液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度の測定にも適用できる。 The concentration of quaternary ammonium hydroxide in a solution can be accurately measured using a potentiometric titrator, liquid chromatography, etc. These measurement methods may be used alone or in combination. These measurement methods can also be applied to measuring the concentration of quaternary ammonium hydroxide in a raw material mixture.

一の実施形態において、溶液中の水酸化第4級アンモニウムの含有量は、溶液全量基準で2.38~25.0質量%であり得る。一の好ましい実施形態において、水酸化第4級アンモニウムとしてTMAHを用いることができ、溶液中のTMAHの含有量は、溶液全量基準で2.38~25.0質量%とすることができる。 In one embodiment, the content of quaternary ammonium hydroxide in the solution may be 2.38 to 25.0 mass% based on the total amount of the solution. In one preferred embodiment, TMAH may be used as the quaternary ammonium hydroxide, and the content of TMAH in the solution may be 2.38 to 25.0 mass% based on the total amount of the solution.

(1.4.2 水分含有量)
本発明の溶液製造方法によって得られる有機溶媒溶液中の水分含有量は、組成物全量基準で1.0質量%以下であり、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。溶液中の水分含有量が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を高めるとともに、金属材料および無機質基体材料に対する腐食性を低減することが可能になる。溶液中の水分含有量の下限は特に制限されるものではないが、例えば0.05質量%以上であり得る。
1.4.2 Moisture Content
The water content in the organic solvent solution obtained by the solution manufacturing method of the present invention is 1.0 mass% or less, preferably 0.5 mass% or less, more preferably 0.3 mass% or less, based on the total amount of the composition. By making the water content in the solution equal to or less than the above upper limit, it is possible to improve the removal performance of the modified photoresist and the ashing residue of the photoresist, and to reduce the corrosiveness to metal materials and inorganic substrate materials. The lower limit of the water content in the solution is not particularly limited, but may be, for example, 0.05 mass% or more.

有機溶媒溶液中の水分量は、ガスクロマトグラフィーによって測定できるほか、カールフィッシャー法(以下において「カールフィッシャー滴定」ということがある。)を用いたカールフィッシャー水分計と、ガスクロマトグラフィーとを組み合わせることによっても測定可能である。カールフィッシャー水分計によれば簡単な操作で測定が可能であるが、カールフィッシャー滴定による測定値はアルカリ存在下では妨害反応による誤差を含み得る。他方、ガスクロマトグラフィーによれば、アルカリの存在の有無に関わらず水分量の正確な測定が可能であるが、測定操作は必ずしも簡便ではない。当該有機溶媒溶液と同程度のアルカリ濃度を有する溶液について、カールフィッシャー水分計による水分量測定値を縦軸に、ガスクロマトグラフィーによる水分量測定値を横軸に、それぞれプロットした検量線を予め作成し、カールフィッシャー水分計による測定値を該検量線を用いて補正することで、水分量を簡単な操作で正確に定量することが可能である。なお、ガスクロマトグラフィー及びカールフィッシャー水分計としては商業的に入手可能な装置をそれぞれ用いることができる。 The amount of water in an organic solvent solution can be measured by gas chromatography, or by combining a Karl Fischer moisture meter using the Karl Fischer method (hereinafter sometimes referred to as "Karl Fischer titration") with gas chromatography. The Karl Fischer moisture meter allows for simple measurements, but the measurements obtained by Karl Fischer titration may contain errors due to interference reactions in the presence of alkali. On the other hand, gas chromatography allows for accurate measurements of the amount of water regardless of the presence or absence of alkali, but the measurement procedure is not necessarily simple. For a solution having an alkali concentration similar to that of the organic solvent solution, a calibration curve is prepared in advance, plotting the moisture amount measured by the Karl Fischer moisture meter on the vertical axis and the moisture amount measured by gas chromatography on the horizontal axis, and the moisture amount can be accurately quantified by simple procedures by correcting the measurements by the Karl Fischer moisture meter using the calibration curve. Commercially available devices can be used for the gas chromatography and the Karl Fischer moisture meter.

カールフィッシャー水分計による水分量測定値を検量線を用いて補正する操作は、次の(1)~(6)の手順により好ましく行うことができる。
(1)測定すべき溶液中の有機溶媒と同一の有機溶媒中の水分量をカールフィッシャー滴定により測定する。該有機溶媒に水を加えることにより、水分量の異なる、例えば5種類の溶液(以下において「水/有機溶媒溶液」ということがある。)を調製する。有機溶媒に加える水の量は、水/有機溶媒溶液中の水分量の範囲に、測定すべき溶液中の水分量が包含されるように選択する。例えば、測定すべき溶液中の水分量が0.05~5.0質量%であると考えられる場合には、水/有機溶媒溶液中の水分量が0.05~5.0質量%の5段階になるように、有機溶媒に加える水の量を決定することができる。なお、調製した5種類の水/有機溶媒溶液中の水分量をカールフィッシャー滴定により測定し、得られた値が有機溶媒中の水分量および加えた水の量から算出される理論値と良好な一致を示すことを確認することが望ましい。
(2)上記(1)で調製した5種類の水/有機溶媒溶液のそれぞれについて、ガスクロマトグラフィー(以下において「GC」ということがある。)により分析を行い、水および有機溶媒のピークを含むGCチャートを得る。得られたGCチャート中の水のピークの面積を縦軸(Y)にとり、水/有機溶媒溶液中の水分量(有機溶媒中の水分量および加えた水の量から算出される理論値)を横軸(X)にとってプロットする。Yを目的変数、Xを説明変数として最小二乗法により回帰直線を算出することにより、GCチャート中の水のピークの面積から水分量を与える検量線(以下において「第1の検量線」ということがある。)を得る。
(3)標準液として、測定すべき溶液中の有機溶媒と同一の有機溶媒に、測定すべき溶液中の水酸化第4級アンモニウム(QAH)と同一のQAHの濃厚水溶液(濃厚水溶液中のQAH濃度は、入手可能な範囲で高ければよく、例えば10~25質量%とすることができる。)を加えることにより、5種類の混合液を調製する。有機溶媒中の水分量は上記(1)においてカールフィッシャー滴定により正確に測定されている。QAH濃厚水溶液中のQAH濃度は電位差自動滴定装置により正確に測定する。これによりQAH濃厚水溶液中の水分量も同時に決定される。有機溶媒とQAH濃厚水溶液との混合質量比は、混合液中の水分量が上記(1)と同じ5段階となるように選択する。
(4)上記(3)で調製した5種類の標準液をそれぞれガスクロマトグラフィーで分析し、上記(2)で得た第1の検量線を用いて、GCチャート中の水のピークの面積から各標準液中の水分量を得る。一般に、GCによる水分量の測定値は、有機溶媒中の水分量、QAH濃厚水溶液中の水分量、および有機溶媒とQAH濃厚水溶液との混合質量比から算出される標準液中の水分量の理論値と良好な一致を示す。
(5)上記(3)で調製した5種類の標準液について、それぞれカールフィッシャー滴定により水分量を測定する。各標準液について、カールフィッシャー滴定によって測定された水分量を縦軸(Y)にとり、上記(3)でGCにより測定した標準液中の水分量を横軸(X)にとってプロットする。Yを目的変数、Xを説明変数として最小二乗法により回帰直線を算出することにより、QAH及び水を含む有機溶媒溶液についてカールフィッシャー滴定による水分量測定値をGCによる水分量測定値に補正する検量線(以下において「第2の検量線」ということがある。)を得る。
(6)測定すべき実際の溶液の水分量をカールフィッシャー滴定によって測定し、得られた測定値を、上記(5)で得た第2の検量線を用いて、GCによって測定される水分量に補正する。
The operation of correcting the moisture content measured by the Karl Fischer moisture meter using a calibration curve can be preferably carried out by the following steps (1) to (6).
(1) The amount of water in the same organic solvent as that in the solution to be measured is measured by Karl Fischer titration. For example, five types of solutions (hereinafter sometimes referred to as "water/organic solvent solutions") with different amounts of water are prepared by adding water to the organic solvent. The amount of water added to the organic solvent is selected so that the amount of water in the solution to be measured is included in the range of the amount of water in the water/organic solvent solution. For example, if the amount of water in the solution to be measured is considered to be 0.05 to 5.0% by mass, the amount of water added to the organic solvent can be determined so that the amount of water in the water/organic solvent solution is in five stages from 0.05 to 5.0% by mass. It is desirable to measure the amount of water in the five types of water/organic solvent solutions prepared by Karl Fischer titration and confirm that the obtained value shows good agreement with the theoretical value calculated from the amount of water in the organic solvent and the amount of water added.
(2) Each of the five types of water/organic solvent solutions prepared in (1) above is analyzed by gas chromatography (hereinafter sometimes referred to as "GC") to obtain a GC chart containing peaks of water and organic solvent. The area of the water peak in the obtained GC chart is plotted on the vertical axis (Y) and the amount of water in the water/organic solvent solution (theoretical value calculated from the amount of water in the organic solvent and the amount of water added) on the horizontal axis (X). A regression line is calculated by the least squares method using Y as the objective variable and X as the explanatory variable to obtain a calibration curve (hereinafter sometimes referred to as "first calibration curve") that gives the amount of water from the area of the water peak in the GC chart.
(3) Five types of mixed solutions are prepared as standard solutions by adding a concentrated aqueous solution of the same quaternary ammonium hydroxide (QAH) as the QAH in the solution to be measured (the QAH concentration in the concentrated aqueous solution may be as high as possible within the available range, for example, 10 to 25% by mass) to the same organic solvent as the organic solvent in the solution to be measured. The water content in the organic solvent is accurately measured by Karl Fischer titration in the above (1). The QAH concentration in the concentrated QAH aqueous solution is accurately measured by an automatic potentiometric titrator. This simultaneously determines the water content in the concentrated QAH aqueous solution. The mixing mass ratio of the organic solvent to the concentrated QAH aqueous solution is selected so that the water content in the mixed solution is in the same five stages as in the above (1).
(4) The five kinds of standard solutions prepared in (3) above are analyzed by gas chromatography, and the water content in each standard solution is obtained from the area of the water peak in the GC chart using the first calibration curve obtained in (2) above. In general, the measured water content by GC shows good agreement with the theoretical value of the water content in the standard solution calculated from the water content in the organic solvent, the water content in the concentrated aqueous solution of QAH, and the mixture mass ratio of the organic solvent and the concentrated aqueous solution of QAH.
(5) The water content of each of the five standard solutions prepared in (3) above is measured by Karl Fischer titration. For each standard solution, the water content measured by Karl Fischer titration is plotted on the vertical axis (Y) and the water content in the standard solution measured by GC in (3) above is plotted on the horizontal axis (X). A regression line is calculated by the least squares method using Y as the objective variable and X as the explanatory variable, to obtain a calibration curve (hereinafter sometimes referred to as a "second calibration curve") that corrects the water content measurement value by Karl Fischer titration to the water content measurement value by GC for the organic solvent solution containing QAH and water.
(6) The water content of the actual solution to be measured is measured by Karl Fischer titration, and the measured value is corrected to the water content measured by GC using the second calibration curve obtained in (5) above.

なお、水酸化アンモニウムの有機溶媒溶液中の水分量をカールフィッシャー滴定により測定することは必須ではない。上記手順(1)~(2)により得られる第1の検量線を用いれば、アルカリを含む溶液中の水分量をガスクロマトグラフィー分析により正確に測定することができる。上記の測定方法は、原料混合液中の水分量の測定にも適用できる。 It is not essential to measure the amount of water in the organic solvent solution of ammonium hydroxide by Karl Fischer titration. By using the first calibration curve obtained by steps (1) and (2) above, the amount of water in the solution containing an alkali can be accurately measured by gas chromatography analysis. The above measurement method can also be applied to measuring the amount of water in a raw material mixture.

溶液中の水分含有量(単位:質量%)の、溶液中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(水分含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、好ましくは0.42以下、より好ましくは0.21以下、更に好ましくは0.10以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、金属材料および無機質基体材料に対する腐食性をさらに低減することが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではないが、例えば0.0007以上であり得る。 The ratio of the water content (unit: mass %) in the solution to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass %) in the solution (water content/quaternary ammonium hydroxide content) is preferably 0.42 or less, more preferably 0.21 or less, and even more preferably 0.10 or less. By keeping this ratio below the upper limit, it becomes possible to further reduce corrosiveness to metal materials and inorganic substrate materials while maintaining or improving the performance of removing modified photoresist and ashing residues of photoresist. The lower limit of this ratio is not particularly limited, but can be, for example, 0.0007 or more.

(1.4.3 不純物含有量)
本発明の溶液製造方法によって得られる有機溶媒溶液中の金属不純物の含有量は、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、溶液全量基準で好ましくは100質量ppb以下、より好ましくは50質量ppb以下、さらに好ましくは20質量ppb以下である。本明細書において、溶液中の金属不純物の含有量は、0価の金属であるか金属イオンであるかに関わらず、当該金属元素の総含有量を意味する。
1.4.3 Impurity Content
The content of metal impurities in the organic solvent solution obtained by the solution producing method of the present invention is preferably 100 mass ppb or less, more preferably 50 mass ppb or less, and even more preferably 20 mass ppb or less, based on the total amount of the solution, for each of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn. In this specification, the content of metal impurities in the solution means the total content of the metal element, regardless of whether it is a zero-valent metal or a metal ion.

溶液中の塩素不純物(Cl)の含有量は、溶液全量基準で好ましくは100質量ppb以下、より好ましくは80質量ppb以下、さらに好ましくは50質量ppb以下である。本明細書において、溶液中の塩素不純物の含有量は、塩素元素の総含有量を意味する。なお溶液中において、塩素不純物は通常、塩化物イオン(Cl)の形で存在する。 The content of chlorine impurities (Cl) in the solution is preferably 100 mass ppb or less, more preferably 80 mass ppb or less, and further preferably 50 mass ppb or less, based on the total amount of the solution. In this specification, the content of chlorine impurities in the solution means the total content of chlorine element. In the solution, the chlorine impurities are usually present in the form of chloride ions (Cl - ).

溶液中の金属不純物の含有量は、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)等の微量分析装置により測定可能である。また塩素不純物の含有量は、イオンクロマトグラフィー等の微量分析装置により測定可能である。これらの金属不純物および塩素不純物含有量の測定方法は、原料混合液中の金属不純物および塩素不純物含有量の測定にも適用できる。 The content of metal impurities in a solution can be measured using a microanalytical device such as an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The content of chlorine impurities can be measured using a microanalytical device such as ion chromatography. These methods for measuring the content of metal impurities and chlorine impurities can also be applied to measuring the content of metal impurities and chlorine impurities in a raw material mixture.

溶液中の上記金属不純物の含有量(単位:質量ppb)の、溶液中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(金属不純物の含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、上記金属元素のそれぞれについて好ましくは42以下、より好ましくは21以下、更に好ましくは10以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、半導体素子の製造歩留りをさらに高めることが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではなく、低いほど好ましいが、金属不純物の測定装置の定量限界などを考慮すると、例えば0.0001以上であり得る。 The ratio of the content of the above metal impurities in the solution (unit: mass ppb) to the content of quaternary ammonium hydroxide in the solution (unit: mass %) (content of metal impurities/content of quaternary ammonium hydroxide) is preferably 42 or less for each of the above metal elements, more preferably 21 or less, and even more preferably 10 or less. By keeping this ratio below the upper limit, it becomes possible to further increase the manufacturing yield of semiconductor devices while maintaining or improving the removal performance of modified photoresist and ashing residue of photoresist. There is no particular lower limit for this ratio, and the lower the better, but taking into account the quantitative limit of the measuring device for metal impurities, it may be, for example, 0.0001 or more.

溶液中の塩素不純物の含有量(単位:質量ppb)の、溶液中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(塩素含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、好ましくは42以下、より好ましくは34以下、更に好ましくは21以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、半導体素子の製造歩留りをさらに高めることが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではなく、低いほど好ましいが、塩素不純物の測定装置の定量限界などを考慮すると、例えば0.001以上であり得る。 The ratio (chlorine content/quaternary ammonium hydroxide content) of the chlorine impurity content in the solution (unit: mass ppb) to the quaternary ammonium hydroxide content in the solution (unit: mass %) is preferably 42 or less, more preferably 34 or less, and even more preferably 21 or less. By keeping this ratio below the upper limit, it becomes possible to further increase the manufacturing yield of semiconductor devices while maintaining or improving the performance of removing modified photoresist and ashing residues of photoresist. There is no particular lower limit for this ratio, and the lower the better, but taking into account the quantitative limit of the chlorine impurity measuring device, it may be, for example, 0.001 or more.

(1.4.4 用途)
本発明の溶液製造方法により得られる溶液は例えば、半導体素子の製造工程において使用されるフォトレジストの現像液、変性フォトレジストの剥離液及び洗浄液、並びにシリコンエッチング液等の薬液として好ましく用いることができる。加えて、上記薬液を製造するための原料である濃厚液としても好ましく用いることができる。例えば、本発明の溶液製造方法により得られる有機溶媒溶液を、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒(第1の有機溶媒)、もしくはヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒以外の有機溶媒(以下において「第2の有機溶媒」ということがある。)、またはそれらの組み合わせで希釈することにより、所望の水酸化第4級アンモニウム濃度を有する薬液を得ることができる。
1.4.4 Uses
The solution obtained by the solution producing method of the present invention can be preferably used as a chemical solution such as a photoresist developer, a stripping solution and a cleaning solution for modified photoresist, and a silicon etching solution used in the manufacturing process of semiconductor devices. In addition, it can be preferably used as a concentrated liquid that is a raw material for producing the above-mentioned chemical solution. For example, a chemical solution having a desired quaternary ammonium hydroxide concentration can be obtained by diluting the organic solvent solution obtained by the solution producing method of the present invention with a water-soluble organic solvent having multiple hydroxyl groups (first organic solvent), or an organic solvent other than the water-soluble organic solvent having multiple hydroxyl groups (hereinafter sometimes referred to as the "second organic solvent"), or a combination thereof.

また、本発明の溶液製造方法により得られる溶液に水を加えることにより、水分含有量が制御された各種薬液を製造することも可能である。すなわち、本発明の溶液製造方法により得られる有機溶媒溶液を、制御された水分含有量を有する薬液を製造するための原料として用いることも可能である。上記1.1.3節において説明したような工業的な規模で商業的に入手可能な水酸化第4級アンモニウム水溶液を有機溶媒で希釈するだけでは、水酸化第4級アンモニウム濃度および有機溶媒濃度が所望の範囲内である組成を有する溶液が得られない場合がある。そのような組成の水酸化第4級アンモニウム溶液を得るための原料として、本発明の溶液製造方法により得られる溶液は有用である。
例えば、シリコンエッチング液などのエッチング液は、水分含有量によってエッチング速度を制御することが求められる場合がある。そのような用途においては、薬液中の水分含有量を厳密に制御することが求められる。本発明の溶液製造方法により得られる溶液に超純水などの高純度の水を添加することにより、厳密に水分含有量が制御された溶液を得ることができる。このような用途における水の添加は、例えば、溶液中の水分含有量が溶液の全量基準で好ましくは1.0~40質量%、より好ましくは2.0~30質量%、更に好ましくは3.0~20質量%となるように行うことができる。水添加後の溶液が有するべき水分含有量は、例えば、所望のエッチング速度によって決定される。水分含有量および水酸化第4級アンモニウムの濃度の両方を調整するために、有機溶媒(ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒(第1の有機溶媒)、もしくはヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒以外の有機溶媒(第2の有機溶媒)、又はそれらの組み合わせ)を水とともに添加してもよい。
In addition, by adding water to the solution obtained by the solution production method of the present invention, it is possible to produce various chemical solutions with a controlled water content. That is, the organic solvent solution obtained by the solution production method of the present invention can also be used as a raw material for producing a chemical solution having a controlled water content. As described in Section 1.1.3 above, simply diluting an aqueous quaternary ammonium hydroxide solution commercially available on an industrial scale with an organic solvent may not produce a solution having a composition in which the quaternary ammonium hydroxide concentration and the organic solvent concentration are within the desired range. The solution obtained by the solution production method of the present invention is useful as a raw material for obtaining a quaternary ammonium hydroxide solution with such a composition.
For example, in the case of an etching solution such as a silicon etching solution, it may be required to control the etching rate by the water content. In such applications, it is required to strictly control the water content in the chemical solution. By adding high-purity water such as ultrapure water to the solution obtained by the solution production method of the present invention, a solution with a strictly controlled water content can be obtained. In such applications, water can be added, for example, so that the water content in the solution is preferably 1.0 to 40 mass%, more preferably 2.0 to 30 mass%, and even more preferably 3.0 to 20 mass% based on the total amount of the solution. The water content that the solution should have after the addition of water is determined, for example, by the desired etching rate. In order to adjust both the water content and the concentration of the quaternary ammonium hydroxide, an organic solvent (a water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxyl groups (first organic solvent), or an organic solvent other than a water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxyl groups (second organic solvent), or a combination thereof) may be added together with water.

<2.半導体製造用処理液組成物の製造方法>
本発明の第2の態様に係る半導体製造用処理液組成物の製造方法(以下において「組成物製造方法」ということがある。)は、水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液系の半導体製造用処理液組成物(以下において「半導体製造用処理液組成物」又は単に「組成物」ということがある。)を製造する方法である。本発明の組成物製造方法は、(i)上記本発明の第2の態様に係る溶液製造方法により、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を得る工程(以下において「工程(i)」ということがある。)、(ii)該有機溶媒溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を把握する工程(以下において「工程(ii)」ということがある。)、及び、(iii)該有機溶媒溶液に有機溶媒を加えることにより、該有機溶媒溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を調整する工程(以下において「工程(iii)」ということがある。)、を含む。
2. Method for producing processing liquid composition for semiconductor manufacturing
The method for producing a processing solution composition for semiconductor manufacturing according to the second aspect of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as "composition production method") is a method for producing a processing solution composition for semiconductor manufacturing based on a quaternary ammonium hydroxide organic solvent solution (hereinafter, sometimes referred to as "processing solution composition for semiconductor manufacturing" or simply as "composition"). The composition production method of the present invention includes (i) a step of obtaining an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide by the solution production method according to the second aspect of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as "step (i)"), (ii) a step of determining the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution (hereinafter, sometimes referred to as "step (ii)"), and (iii) a step of adjusting the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution by adding an organic solvent to the organic solvent solution (hereinafter, sometimes referred to as "step (iii)").

(2.1 工程(i):溶液製造工程)
工程(i)は、上記本発明の第1の態様に係る溶液製造方法により、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を得る工程であり、その詳細は上記1.節で説明した通りである。
(2.1 Step (i): Solution Preparation Step)
Step (i) is a step of obtaining a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent by the solution producing method according to the first aspect of the present invention, the details of which are as described in Section 1 above.

(2.2 工程(ii):濃度把握工程)
工程(ii)は、工程(i)で得られた溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を把握する工程である。該溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度の測定は、上記本発明の第1の態様に係る溶液製造方法に関連して上記1.4.1節で説明した方法と同様の方法により好ましく行うことができる。なお、工程(i)を行った条件と同一の条件(原料混合液の組成および蒸留条件)で本発明の第1の態様に係る溶液製造方法により水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造し、得られた溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を測定した実績が過去にある場合には、その過去の運転実績で測定された溶液中の水酸化第4級アンモニウム濃度を工程(i)で得られた溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度とみなしてもよい。
(2.2 Step (ii): Concentration determination step)
Step (ii) is a step of grasping the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution obtained in step (i). The measurement of the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution can be preferably performed by the same method as described in Section 1.4.1 above in relation to the solution producing method according to the first aspect of the present invention. In addition, if there is a past record of producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide by the solution producing method according to the first aspect of the present invention under the same conditions (composition of the raw material mixture and distillation conditions) as those under which step (i) was performed, and measuring the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the obtained solution, the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution measured in the past operation record may be regarded as the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution obtained in step (i).

溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度は、電位差滴定装置、液体クロマトグラフ等の商業的に入手可能な測定装置によって正確に測定することが可能である。これらの測定手段は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。測定に用いる試料としては、溶液から採取した試料をそのまま用いてもよく、溶液から採取した試料を溶媒(例えば水等。)で正確に希釈した希釈試料を用いてもよい。 The concentration of quaternary ammonium hydroxide in a solution can be accurately measured using commercially available measuring devices such as potentiometric titrators and liquid chromatographs. These measuring methods may be used alone or in combination. The sample used for the measurement may be a sample taken from the solution as is, or a diluted sample obtained by accurately diluting a sample taken from the solution with a solvent (e.g., water, etc.) may be used.

電位差滴定装置は、JIS K0113に規定の電位差滴定法により測定を行う装置である。自動で測定を行うことが可能な電位差滴定装置が商業的に入手可能であり、好ましく用いることができる。電位差滴定法は、被滴定溶液中の目的成分の濃度(活量)に応答する指示電極と参照電極との間の電極電位差の変化に基づいて、容量分析の当量点を決定する、電気化学的測定法である。
電位差滴定装置は、被滴定溶液が入れられる滴定槽と、滴定槽に標準溶液を加えるためのビュレットと、溶液中に入れるべき指示電極および参照電極と、両電極間の電位差を測定するための電位差計とを備えてなる。電位差滴定装置を用いた測定は例えば以下のように行われる。被滴定溶液を滴定槽に入れ、適当な指示電極および参照電極をその中に差し入れて、両電極間の電位差を電位差計によって測定する。次に所定量の標準溶液をビュレットから滴定槽中に滴下し、よく撹拌して標準溶液と被滴定溶液とを反応させた後、両極間の電位差を測定する。この操作を繰り返して、標準溶液の添加量に対応する両極間の電位差を記録することにより、電位差-標準溶液添加量曲線(以下において「電位差滴定曲線」ということがある。)が得られる。得られた電位差滴定曲線において、電位差が急変する点に対応する標準溶液添加量を求めることにより、滴定の終点を決定できる。滴定の終点までに滴下した標準溶液の添加量および濃度、ならびに滴定反応の反応モル比などから、被滴定溶液中の目的成分の濃度を算出できる。水酸化第4級アンモニウムの濃度を測定する場合、標準溶液としては通常、硫酸、塩酸などの酸(例えば1.0規定以下)が用いられる。溶液が水酸化第4級アンモニウムを1種類のみ含む場合には、電位差滴定法により溶液中の水酸化第4級アンモニウム濃度(mol/L)を迅速かつ簡便に測定できる。また、溶液が2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含む場合であっても、溶液中の水酸化第4級アンモニウムの合計濃度(mol/L)は、電位差滴定法により迅速かつ簡便に測定できる。
A potentiometric titrator is a device that performs measurements by the potentiometric titration method specified in JIS K0113. Potentiometric titrators that can perform measurements automatically are commercially available and can be preferably used. Potentiometric titration is an electrochemical measurement method that determines the equivalent point of volumetric analysis based on the change in the electrode potential difference between an indicator electrode and a reference electrode that responds to the concentration (activity) of the target component in the titrated solution.
A potentiometric titrator comprises a titration tank in which the solution to be titrated is placed, a burette for adding a standard solution to the titration tank, an indicator electrode and a reference electrode to be placed in the solution, and a potentiometer for measuring the potential difference between the two electrodes. Measurements using a potentiometric titrator are performed, for example, as follows. The solution to be titrated is placed in the titration tank, and an appropriate indicator electrode and reference electrode are inserted therein, and the potential difference between the two electrodes is measured by the potentiometer. Next, a predetermined amount of standard solution is dropped from the burette into the titration tank, and the solution to be titrated is reacted with the standard solution by stirring well, and then the potential difference between the two electrodes is measured. This operation is repeated to record the potential difference between the two electrodes corresponding to the amount of standard solution added, thereby obtaining a potential difference-standard solution added amount curve (hereinafter sometimes referred to as a "potentiometric titration curve"). The end point of the titration can be determined by determining the amount of standard solution added corresponding to the point where the potential difference changes suddenly on the obtained potentiometric titration curve. The concentration of the target component in the titrated solution can be calculated from the amount and concentration of the standard solution dropped by the end point of the titration, and the reaction molar ratio of the titration reaction. When measuring the concentration of quaternary ammonium hydroxide, an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid (for example, 1.0 normal or less) is usually used as the standard solution. When the solution contains only one type of quaternary ammonium hydroxide, the concentration of quaternary ammonium hydroxide (mol/L) in the solution can be measured quickly and easily by potentiometric titration. Even when the solution contains two or more types of quaternary ammonium hydroxide, the total concentration of quaternary ammonium hydroxide (mol/L) in the solution can be measured quickly and easily by potentiometric titration.

2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含む溶液中の水酸化第4級アンモニウムの混合比が未知である場合には、液体クロマトグラフィーを用いることにより溶液中の水酸化第4級アンモニウムの混合モル比を正確に測定できる。例えば、それぞれの水酸化第4級アンモニウムについて濃度が既知の標準試料を調製し(標準試料中の水酸化第4級アンモニウム濃度(mol/L)は電位差滴定法により正確に測定できる);標準試料を複数の異なる混合比で混合して得られる混合物のそれぞれについて液体クロマトグラフィーによる測定を行って、クロマトグラム中のピーク強度の比を混合比に対してプロットすることにより検量線を作成し;混合比が未知の2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含む水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液について、液体クロマトグラフィーによる測定を行い;クロマトグラム中のピーク強度の比から検量線を用いて、溶液中の水酸化第4級アンモニウムの混合モル比を求めることができる。溶液中の水酸化第4級アンモニウムの合計濃度(mol/L)は上記の通り電位差滴定法により測定できるので、電位差滴定法による測定と液体クロマトグラフィーによる測定とを組み合わせることにより、2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含む溶液中の各水酸化第4級アンモニウムの濃度を正確に測定することができる。
但し、2種以上の水酸化第4級アンモニウムを含む原料混合液を調製した時点で、原料混合液中の水酸化第4級アンモニウムの混合比はわかっていることが多い。さらに、工程(i)において原料混合液を薄膜蒸留に供しても水酸化第4級アンモニウムは蒸発しない。よって実際には、液体クロマトグラフィーによる測定を行う必要はない場合が多い。
When the mixture ratio of quaternary ammonium hydroxide in a solution containing two or more kinds of quaternary ammonium hydroxide is unknown, the mixture molar ratio of quaternary ammonium hydroxide in the solution can be accurately measured by using liquid chromatography.For example, prepare a standard sample with a known concentration for each quaternary ammonium hydroxide (the quaternary ammonium hydroxide concentration (mol/L) in the standard sample can be accurately measured by potentiometric titration); perform liquid chromatography measurement for each mixture obtained by mixing the standard samples in a plurality of different mixture ratios, and plot the ratio of peak intensity in the chromatogram against the mixture ratio to create a calibration curve; perform liquid chromatography measurement for an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide containing two or more kinds of quaternary ammonium hydroxide with unknown mixture ratio; use the calibration curve to determine the mixture molar ratio of quaternary ammonium hydroxide in the solution from the ratio of peak intensity in the chromatogram. The total concentration (mol/L) of quaternary ammonium hydroxides in a solution can be measured by potentiometric titration as described above. Therefore, by combining measurement by potentiometric titration with measurement by liquid chromatography, the concentration of each quaternary ammonium hydroxide in a solution containing two or more types of quaternary ammonium hydroxides can be accurately measured.
However, when the raw material mixture containing two or more kinds of quaternary ammonium hydroxides is prepared, the mixing ratio of the quaternary ammonium hydroxides in the raw material mixture is often known. Furthermore, even if the raw material mixture is subjected to thin film distillation in step (i), the quaternary ammonium hydroxides do not evaporate. Therefore, in practice, it is often not necessary to perform measurement by liquid chromatography.

上記説明した測定方法は、本発明の第1の態様に係る組成物中の水酸化第4級アンモニウムの濃度の測定、及び、原料混合液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度の測定にも適用できる。 The measurement method described above can also be applied to measuring the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the composition according to the first aspect of the present invention, and to measuring the concentration of quaternary ammonium hydroxide in a raw material mixture.

(2.3 工程(iii):希釈工程)
工程(iii)は、工程(i)で得られた溶液に有機溶媒を加えることにより、該溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を調整する工程である。すなわち、工程(i)で得られた溶液を有機溶媒で希釈する工程である。工程(i)~(iii)を経ることにより、半導体製造用処理液組成物が製造される。
(2.3 Step (iii): Dilution Step)
Step (iii) is a step of adjusting the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution obtained in step (i) by adding an organic solvent to the solution obtained in step (i). That is, step (iii) is a step of diluting the solution obtained in step (i) with an organic solvent. Through steps (i) to (iii), a processing liquid composition for semiconductor manufacturing is produced.

(2.3.1 希釈溶媒)
工程(iii)において用いる有機溶媒(以下において「希釈溶媒」ということがある。)としては、上記工程(i)で得られた溶液に含まれる第1の有機溶媒と混合可能な有機溶媒を用いることができる。好ましい希釈溶媒の例としては、本発明の第1の態様に係る溶液製造方法に関連して上記1.1.2節において説明した、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒(第1の有機溶媒)を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。一の実施形態において、工程(i)で得られた溶液に含まれる第1の有機溶媒と同一の水溶性有機溶媒を、希釈溶媒として特に好ましく用いることができる。
また本発明の第2の態様に係る組成物製造方法により製造される組成物は、溶媒として、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒(第1の有機溶媒)に加えて、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒以外の有機溶媒(第2の有機溶媒)をさらに含んでいてもよい。このような第2の有機溶媒を含む組成物を得るために、工程(iii)における希釈溶媒として、第1の有機溶媒と、第2の有機溶媒とを組み合わせて用いてもよい。第2の有機溶媒としては、例えば、半導体製造用処理液組成物に配合される有機溶媒として既知の有機溶媒を挙げることができる。第2の有機溶媒の好ましい例としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノールなどの、ヒドロキシ基を1個のみ有する水溶性有機溶媒(水溶性1価アルコール)を挙げることができる。これらのヒドロキシ基を1個のみ有する水溶性1価アルコールは、例えば組成物の粘度を調整するために好ましく用いることができる。
2.3.1 Diluent Solvent
As the organic solvent used in step (iii) (hereinafter sometimes referred to as "dilution solvent"), an organic solvent that is miscible with the first organic solvent contained in the solution obtained in step (i) above can be used. A preferred example of the dilution solvent is the water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxy groups (first organic solvent) described in section 1.1.2 above in relation to the solution producing method according to the first aspect of the present invention, and the preferred aspects thereof are the same as those described above. In one embodiment, the same water-soluble organic solvent as the first organic solvent contained in the solution obtained in step (i) can be particularly preferably used as the dilution solvent.
The composition produced by the composition production method according to the second aspect of the present invention may further contain, as a solvent, an organic solvent (second organic solvent) other than the water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxyl groups, in addition to the water-soluble organic solvent (first organic solvent) having a plurality of hydroxyl groups. In order to obtain a composition containing such a second organic solvent, the first organic solvent and the second organic solvent may be used in combination as a dilution solvent in the step (iii). As the second organic solvent, for example, an organic solvent known as an organic solvent blended in a processing liquid composition for semiconductor manufacturing can be mentioned. As a preferred example of the second organic solvent, a water-soluble organic solvent (water-soluble monohydric alcohol) having only one hydroxyl group, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, or n-butanol, can be mentioned. These water-soluble monohydric alcohols having only one hydroxyl group can be preferably used, for example, to adjust the viscosity of the composition.

本発明の組成物製造方法により製造される組成物中の全有機溶媒に占める、第1の有機溶媒の割合は、有機溶媒全量基準で50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましく、実質的に100質量%であることが特に好ましい。ここで、第1の有機溶媒が組成物中の全有機溶媒の「実質的に100質量%」を占めるとは、組成物中の全有機溶媒が上記第1の有機溶媒のみからなるか、又は、組成物中の全有機溶媒が上記第1の有機溶媒と不可避的不純物とからなることを意味する。 The proportion of the first organic solvent in the total organic solvent in the composition produced by the composition production method of the present invention is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably substantially 100% by mass, based on the total amount of organic solvent. Here, the fact that the first organic solvent accounts for "substantially 100% by mass" of the total organic solvent in the composition means that the total organic solvent in the composition consists only of the first organic solvent, or that the total organic solvent in the composition consists of the first organic solvent and unavoidable impurities.

工程(iii)においては、製造される組成物中の各成分の濃度が所望の範囲内となるように、希釈溶媒を構成する各有機溶媒の添加量を決定することができる。 In step (iii), the amount of each organic solvent constituting the dilution solvent to be added can be determined so that the concentration of each component in the composition produced falls within the desired range.

希釈溶媒中の水分含有量は、希釈溶媒全量基準で1.0質量%以下であり、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。希釈溶媒中の水分含有量が上記上限値以下であることにより、例えば剥離液や洗浄液の用途においては、得られる組成物の変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を高めるとともに、金属材料および無機質基体材料に対する腐食性を低減することが可能になる。希釈溶媒中の水分含有量の下限は特に制限されるものではないが、例えば0.05質量%以上であり得る。 The water content in the dilution solvent is 1.0% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, based on the total amount of the dilution solvent. By having the water content in the dilution solvent be equal to or less than the above upper limit, it is possible to improve the performance of the resulting composition in removing modified photoresist and ashing residues of photoresist, and to reduce the corrosiveness to metal materials and inorganic substrate materials, for example, in applications such as stripping solutions and cleaning solutions. The lower limit of the water content in the dilution solvent is not particularly limited, but may be, for example, 0.05% by mass or more.

希釈溶媒中の金属不純物の含有量は、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、希釈溶媒全量基準で100質量ppb以下であり、好ましくは50質量ppb以下、より好ましくは20質量ppb以下である。本明細書において、希釈溶媒中の金属不純物の含有量は、0価の金属であるか金属イオンであるかに関わらず、当該金属元素の総含有量を意味する。 The content of metal impurities in the dilution solvent is 100 ppb by mass or less, preferably 50 ppb by mass or less, and more preferably 20 ppb by mass or less, for each of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn, based on the total amount of the dilution solvent. In this specification, the content of metal impurities in the dilution solvent means the total content of the metal element, regardless of whether it is a zero-valent metal or a metal ion.

希釈溶媒中のCl(塩素不純物)の含有量は、希釈溶媒全量基準で100質量ppb以下であり、好ましくは80質量ppb以下、より好ましくは50質量ppb以下である。本明細書において、希釈溶媒中の塩素不純物の含有量は、塩素元素の総含有量を意味する。なお希釈溶媒中において、塩素不純物は通常、塩化物イオン(Cl)の形で存在する。 The content of Cl (chlorine impurity) in the dilution solvent is 100 mass ppb or less, preferably 80 mass ppb or less, more preferably 50 mass ppb or less, based on the total amount of the dilution solvent. In this specification, the content of chlorine impurities in the dilution solvent means the total content of chlorine element. In the dilution solvent, the chlorine impurity is usually present in the form of chloride ion (Cl - ).

希釈溶媒中の金属不純物の含有量は、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)等の微量分析装置により測定可能である。また塩素不純物の含有量は、イオンクロマトグラフィー等の微量分析装置により測定可能である。 The metal impurity content in the dilution solvent can be measured using a microanalytical device such as an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The chlorine impurity content can be measured using a microanalytical device such as ion chromatography.

(2.3.2 希釈条件)
工程(iii)において、工程(i)で得られた溶液に加える希釈溶媒の量は、製造すべき半導体製造用処理液組成物の水酸化第4級アンモニウム濃度と、工程(i)で得られた溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度とから決定することができる。
(2.3.2 Dilution Conditions)
In step (iii), the amount of dilution solvent to be added to the solution obtained in step (i) can be determined from the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the processing liquid composition for semiconductor manufacturing to be produced and the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution obtained in step (i).

(2.4 半導体製造用処理液組成物)
本発明の第2の態様に係る組成物製造方法により製造される半導体製造用処理液組成物は、上記説明した、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒、および、水酸化第4級アンモニウムを含んでなる。
(2.4 Processing liquid composition for semiconductor manufacturing)
The treating liquid composition for semiconductor manufacturing produced by the composition producing method according to the second aspect of the present invention comprises the above-described water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxy groups, and a quaternary ammonium hydroxide.

(2.4.1 水酸化第4級アンモニウム含有量)
一の実施形態において、組成物中の水酸化第4級アンモニウムの含有量は、組成物全量基準で好ましくは5.0質量%以上、より好ましくは8.0質量%以上であり得る。組成物中の水酸化第4級アンモニウムの含有量が上記下限値以上であることにより、組成物の流通コストを節約できる。当該含有量の上限値は特に制限されるものではないが、一の実施形態において72質量%以下、他の実施形態において55質量%以下であり得る。組成物中の水酸化第4級アンモニウムの含有量が上記上限値以下であることにより、組成物の高粘度化が抑制されるので、組成物を使用する際のハンドリング、送液、混合等が容易になる。
(2.4.1 Quaternary Ammonium Hydroxide Content)
In one embodiment, the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition may be preferably 5.0% by mass or more, more preferably 8.0% by mass or more, based on the total amount of the composition. When the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition is equal to or more than the above lower limit, the distribution cost of the composition can be saved. The upper limit of the content is not particularly limited, but may be 72% by mass or less in one embodiment, and 55% by mass or less in another embodiment. When the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition is equal to or less than the above upper limit, the viscosity of the composition is suppressed from increasing, and handling, delivery, mixing, etc., when using the composition are facilitated.

組成物中の水酸化第4級アンモニウムの濃度は、電位差滴定装置、液体クロマトグラフィー等によって正確に測定することが可能である。これらの測定手段は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。 The concentration of quaternary ammonium hydroxide in the composition can be accurately measured using a potentiometric titrator, liquid chromatography, etc. These measurement methods may be used alone or in combination.

一の実施形態において、組成物中の水酸化第4級アンモニウムの含有量は、2.38~25.0質量%であり得る。一の好ましい実施形態において、水酸化第4級アンモニウムとしてTMAHを用いることができ、組成物中のTMAHの含有量は、組成物全量基準で2.38~25.0質量%とすることができる。 In one embodiment, the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition may be 2.38 to 25.0% by mass. In one preferred embodiment, TMAH may be used as the quaternary ammonium hydroxide, and the content of TMAH in the composition may be 2.38 to 25.0% by mass based on the total amount of the composition.

(2.4.2 組成物中の水分含有量)
組成物中の水分含有量は、組成物全量基準で1.0質量%以下であり、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。組成物中の水分含有量が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を高めるとともに、金属材料および無機質基体材料に対する腐食性を低減することが可能になる。組成物中の水分含有量の下限は特に制限されるものではないが、例えば0.05質量%以上であり得る。
(2.4.2 Water content in the composition)
The water content in the composition is 1.0% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, based on the total amount of the composition. By making the water content in the composition equal to or less than the upper limit, it is possible to improve the performance of removing modified photoresist and ashing residue of photoresist, and to reduce the corrosiveness to metal materials and inorganic substrate materials. The lower limit of the water content in the composition is not particularly limited, but may be, for example, 0.05% by mass or more.

組成物中の水分量は、本発明の第1の態様に係る溶液製造方法に関連して上記1.4.2節で説明した方法と同様の方法により好ましく測定できる。 The water content in the composition can be preferably measured by a method similar to that described in Section 1.4.2 above in relation to the solution production method according to the first aspect of the present invention.

組成物中の水分含有量(単位:質量%)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(水分含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、好ましくは0.42以下、より好ましくは0.21以下、更に好ましくは0.10以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、金属材料および無機質基体材料に対する腐食性をさらに低減することが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではないが、例えば0.0007以上であり得る。 The ratio of the water content (unit: mass %) in the composition to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass %) in the composition (water content/quaternary ammonium hydroxide content) is preferably 0.42 or less, more preferably 0.21 or less, and even more preferably 0.10 or less. By having this ratio be equal to or less than the above upper limit, it becomes possible to further reduce corrosiveness to metal materials and inorganic substrate materials while maintaining or improving the performance of removing modified photoresist and ashing residues of photoresist. The lower limit of this ratio is not particularly limited, but may be, for example, 0.0007 or more.

(2.4.3 組成物中の不純物)
組成物中の金属不純物の含有量は、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnのそれぞれについて、組成物全量基準で100質量ppb以下であり、好ましくは50質量ppb以下、より好ましくは20質量ppb以下である。本明細書において、組成物中の金属不純物の含有量は、0価の金属であるか金属イオンであるかに関わらず、当該金属元素の総含有量を意味する。
2.4.3 Impurities in the composition
The content of metal impurities in the composition is 100 mass ppb or less, preferably 50 mass ppb or less, more preferably 20 mass ppb or less, based on the total amount of the composition, for each of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn. In this specification, the content of metal impurities in the composition means the total content of the metal element, regardless of whether it is a zero-valent metal or a metal ion.

組成物中の塩素不純物(Cl)の含有量は、組成物全量基準で100質量ppb以下であり、好ましくは80質量ppb以下、より好ましくは50質量ppb以下である。本明細書において、組成物中の塩素不純物の含有量は、塩素元素の総含有量を意味する。なお組成物中において、塩素不純物は通常、塩化物イオン(Cl)の形で存在する。 The content of chlorine impurities (Cl) in the composition is 100 mass ppb or less, preferably 80 mass ppb or less, more preferably 50 mass ppb or less, based on the total amount of the composition. In this specification, the content of chlorine impurities in the composition means the total content of chlorine element. In the composition, the chlorine impurities are usually present in the form of chloride ions (Cl - ).

組成物中の金属不純物の含有量は、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)等の微量分析装置により測定可能である。また塩素不純物の含有量は、イオンクロマトグラフィー等の微量分析装置により測定可能である。 The content of metal impurities in the composition can be measured using a microanalytical device such as an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The content of chlorine impurities can be measured using a microanalytical device such as ion chromatography.

組成物中の上記金属不純物の含有量(単位:質量ppb)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(金属不純物の含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、上記金属元素のそれぞれについて好ましくは42以下、より好ましくは21以下、更に好ましくは10以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、半導体素子の製造歩留りをさらに高めることが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではなく、低いほど好ましいが、金属不純物の測定装置の定量限界などを考慮すると、例えば0.0001以上であり得る。 The ratio of the content of the above metal impurities in the composition (unit: mass ppb) to the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition (unit: mass %) (content of metal impurities/content of quaternary ammonium hydroxide) is preferably 42 or less, more preferably 21 or less, and even more preferably 10 or less for each of the above metal elements. By having this ratio be equal to or less than the above upper limit, it becomes possible to further increase the manufacturing yield of semiconductor devices while maintaining or improving the removal performance of the modified photoresist and the ashing residue of the photoresist. There is no particular restriction on the lower limit of this ratio, and the lower the better, but taking into account the quantitative limit of the measuring device for metal impurities, it may be, for example, 0.0001 or more.

組成物中の塩素不純物の含有量(単位:質量ppb)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(塩素含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)は、好ましくは42以下、より好ましくは34以下、更に好ましくは21以下である。当該比が上記上限値以下であることにより、変性フォトレジスト及びフォトレジストのアッシング残渣の除去性能を維持ないし向上しながら、半導体素子の製造歩留りをさらに高めることが可能になる。当該比の下限は特に制限されるものではなく、低いほど好ましいが、塩素不純物の測定装置の定量限界などを考慮すると、例えば0.001以上であり得る。 The ratio (chlorine content/quaternary ammonium hydroxide content) of the content of chlorine impurities in the composition (unit: mass ppb) to the content of quaternary ammonium hydroxide in the composition (unit: mass %) is preferably 42 or less, more preferably 34 or less, and even more preferably 21 or less. By keeping this ratio below the upper limit, it becomes possible to further increase the manufacturing yield of semiconductor devices while maintaining or improving the performance of removing modified photoresist and ashing residues of photoresist. There is no particular lower limit for this ratio, and the lower the better, but taking into account the quantitative limit of the measuring device for chlorine impurities, it may be, for example, 0.001 or more.

(2.4.4 用途)
本発明の組成物製造方法により製造される組成物は例えば、半導体素子の製造工程において使用されるフォトレジストの現像液、変性レジストの剥離液及び洗浄液、並びにシリコンエッチング液等の薬液として好ましく用いることができる。
2.4.4 Uses
The composition produced by the composition production method of the present invention can be preferably used as a chemical liquid such as a developer for photoresist, a stripping liquid or cleaning liquid for modified resist, or a silicon etching liquid used in the production process of semiconductor devices.

なお半導体製造の分野においては、上記各種薬液そのものだけでなく、溶媒等で希釈することにより上記各種薬液を調製するために用いられる濃厚液もまた処理液と称される。本明細書においても、上記各種薬液としてそのまま使用可能な濃度を有する組成物だけでなく、このような希釈を前提とした濃厚液もまた「半導体製造用処理液組成物」に該当するものとする。本発明の組成物製造方法により得られる組成物は、上記濃厚液としても好ましく用いることができる。例えば、本発明の組成物製造方法により得られる組成物を上記第1の有機溶媒、上記第2の有機溶媒、水、もしくは水酸化第4級アンモニウム水溶液、又はそれらの組み合わせによって希釈(濃度調整)することにより、所望の水酸化第4級アンモニウム濃度及び溶媒組成を有する薬液を得ることができる。 In the field of semiconductor manufacturing, not only the various chemical solutions themselves but also the concentrated solutions used to prepare the various chemical solutions by diluting them with a solvent or the like are referred to as processing solutions. In this specification, not only compositions having a concentration that can be used as the various chemical solutions as they are, but also concentrated solutions that are based on such dilution are considered to fall under the category of "processing solution composition for semiconductor manufacturing". The composition obtained by the composition manufacturing method of the present invention can be preferably used as the concentrated solution. For example, a chemical solution having a desired quaternary ammonium hydroxide concentration and solvent composition can be obtained by diluting (adjusting the concentration) the composition obtained by the composition manufacturing method of the present invention with the first organic solvent, the second organic solvent, water, or an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide, or a combination thereof.

上記説明した本発明の組成物製造方法は、上記1.4.4節において説明したエッチング液等の、水分含有量が組成物全量基準で1.0質量%を超えるように改変した組成物(薬液)の製造にも応用できる。上記2.3節において説明した工程(iii)(希釈工程)において、必要に応じた量の水(例えば超純水など。)をさらに加えることにより、水分含有量が組成物全量基準で1.0質量%を超えるように改変した組成物を製造することが可能である。かかる改変された形態の製造方法において、工程(iii)(希釈工程)で使用する有機溶媒(希釈溶媒)は、その金属不純物および塩素不純物の濃度が上記2.3.1節で説明した範囲内である限りにおいて、その水分含有量が1.0質量%を超えていてもよい。 The composition production method of the present invention described above can also be applied to the production of a composition (chemical solution) modified so that the water content exceeds 1.0 mass% based on the total amount of the composition, such as the etching solution described in Section 1.4.4 above. In step (iii) (dilution step) described in Section 2.3 above, a composition modified so that the water content exceeds 1.0 mass% based on the total amount of the composition can be produced by further adding an amount of water (e.g., ultrapure water, etc.) as necessary. In such a modified production method, the organic solvent (dilution solvent) used in step (iii) (dilution step) may have a water content of more than 1.0 mass%, as long as the concentrations of metal impurities and chlorine impurities are within the ranges described in Section 2.3.1 above.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明についてさらに詳細に説明する。但し、以下の実施例は本発明を説明するための例に過ぎず、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using examples and comparative examples. However, the following examples are merely examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to these examples.

(測定方法)
実施例および比較例において、溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度は、電位差自動滴定装置AT-610(京都電子工業製)を用いて、電位差滴定により測定した。
(Measuring method)
In the examples and comparative examples, the concentration of quaternary ammonium hydroxide in the solution was measured by potentiometric titration using an automatic potentiometric titrator AT-610 (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.).

得られた溶液中の水分量は、カールフィッシャー滴定により測定した値を、検量線を用いて補正することにより得た。カールフィッシャー滴定による水分量の測定は、カールフィッシャー水分計MKA-510(京都電子工業製)を用いて行った。ガスクロマトグラフィー(以下において単に「GC」ということがある。)による水分量の測定は、島津製作所製ガスクロマトグラフGC-2014(カラム:DB-WAX(Agilent Technologies社製)、検出器:熱伝導度型検出器)を用いて行った。 The water content in the resulting solution was obtained by correcting the value measured by Karl Fischer titration using a calibration curve. The water content was measured by Karl Fischer titration using a Karl Fischer moisture meter MKA-510 (Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.). The water content was measured by gas chromatography (hereinafter sometimes simply referred to as "GC") using a Shimadzu gas chromatograph GC-2014 (column: DB-WAX (Agilent Technologies), detector: thermal conductivity detector).

カールフィッシャー滴定による水分量測定値の検量線による補正は、次の(1)~(6)の手順により行った。
(1)測定すべき溶液中の有機溶媒と同一の有機溶媒(溶液中の有機溶媒がプロピレングリコール(PG)ならプロピレングリコール、溶液中の有機溶媒がヘキシレングリコール(HG)ならヘキシレングリコール。)中の水分量をカールフィッシャー滴定により測定した。続いて、該有機溶媒に少量の水を加えることにより、水分量の異なる5種類の溶液(以下において「水/有機溶媒溶液」ということがある。)を調製した。有機溶媒に加える水の量は、水/有機溶媒溶液中の水分量が0.25~5.0質量%の5段階(0.25質量%、0.50質量%、1.0質量%、2.0質量%、及び5.0質量%)になるように選択した。調製した5種類の水/有機溶媒溶液中の水分量をカールフィッシャー滴定により測定したところ、得られた値が有機溶媒中の水分量および加えた水の量から算出される理論値と良好な一致を示すことが確認された。
(2)上記(1)で調製した5種類の水/有機溶媒溶液のそれぞれについて、ガスクロマトグラフィー(GC)により分析を行い、水および有機溶媒のピークを含むGCチャートを得た。得られたGCチャート中の水のピークの面積を縦軸(Y)にとり、水/有機溶媒溶液中の水分量(有機溶媒中の水分量および加えた水の量から算出される理論値)を横軸(X)にとってプロットしたところ、両者は直線性の良い相関を示した。Yを目的変数、Xを説明変数として最小二乗法により回帰直線を算出することにより、GCチャート中の水のピークの面積から水分量を与える検量線(第1の検量線)を得た。
(3)標準液として、測定すべき溶液中の有機溶媒と同一の有機溶媒に、測定すべき溶液中の水酸化第4級アンモニウム(QAH)と同一のQAHの濃厚水溶液(溶液中のQAHがTMAHなら25質量%TMAH水溶液、溶液中のQAHがTEAHなら20質量%TEAH水溶液、溶液中のQAHがTPAHなら10質量%TPAH水溶液、溶液中のQAHがTBAHなら10質量%TBAH水溶液。)を少量加えることにより、5種類の混合液を調製した。有機溶媒中の水分量は上記(1)においてカールフィッシャー滴定により正確に測定されている。QAH濃厚水溶液中のQAH濃度は電位差自動滴定装置により正確に測定した(これによりQAH濃厚水溶液中の水分量も同時に決定された。)。有機溶媒とQAH濃厚水溶液との混合質量比は、混合液中の水分量が上記(1)と同じ0.25~5.0質量%の5段階となるように選択した。
(4)標準液中の水分量をGCにより測定した。すなわち、上記(3)で調製した5種類の標準液をそれぞれガスクロマトグラフィーで分析し、上記(2)で得た第1の検量線を用いて、GCチャート中の水のピークの面積から各標準液中の水分量を得た。このGCによる水分量の測定値は、有機溶媒中の水分量、QAH濃厚水溶液中の水分量、および有機溶媒とQAH濃厚水溶液との混合質量比から算出される標準液中の水分量の理論値と良好な一致を示すことが確認された。
(5)上記(3)で調製した5種類の標準液について、それぞれカールフィッシャー滴定により水分量を測定した。各標準液について、カールフィッシャー滴定によって測定された水分量を縦軸(Y)にとり、上記(3)でGCにより測定した標準液中の水分量を横軸(X)にとってプロットした。Yを目的変数、Xを説明変数として最小二乗法により回帰直線を算出することにより、QAH及び水を含む有機溶媒溶液についてカールフィッシャー滴定による水分量測定値をGCによる水分量測定値に補正する検量線(第2の検量線)を得た。
(6)測定すべき実際の溶液の水分量をカールフィッシャー滴定によって測定し、得られた測定値を、上記(5)で得た第2の検量線を用いて、GCによって測定される水分量に補正した。
The water content measured by Karl Fischer titration was corrected using a calibration curve according to the following steps (1) to (6).
(1) The amount of water in the same organic solvent as the organic solvent in the solution to be measured (propylene glycol if the organic solvent in the solution is propylene glycol (PG), or hexylene glycol if the organic solvent in the solution is hexylene glycol (HG)) was measured by Karl Fischer titration. Then, five types of solutions with different amounts of water (hereinafter sometimes referred to as "water/organic solvent solutions") were prepared by adding a small amount of water to the organic solvent. The amount of water added to the organic solvent was selected so that the water content in the water/organic solvent solution would be five levels from 0.25 to 5.0% by mass (0.25% by mass, 0.50% by mass, 1.0% by mass, 2.0% by mass, and 5.0% by mass). The amount of water in the five types of water/organic solvent solutions prepared was measured by Karl Fischer titration, and it was confirmed that the obtained value showed good agreement with the theoretical value calculated from the water content in the organic solvent and the amount of water added.
(2) Each of the five water/organic solvent solutions prepared in (1) above was analyzed by gas chromatography (GC) to obtain a GC chart containing water and organic solvent peaks. The area of the water peak in the obtained GC chart was plotted on the vertical axis (Y) and the amount of water in the water/organic solvent solution (theoretical value calculated from the amount of water in the organic solvent and the amount of water added) on the horizontal axis (X), and the two showed a good linear correlation. A regression line was calculated by the least squares method using Y as the objective variable and X as the explanatory variable to obtain a calibration curve (first calibration curve) that gives the amount of water from the area of the water peak in the GC chart.
(3) Five types of mixed solutions were prepared as standard solutions by adding a small amount of concentrated aqueous solution of the same quaternary ammonium hydroxide (QAH) as the QAH in the solution to be measured (25% by mass TMAH aqueous solution if the QAH in the solution is TMAH, 20% by mass TEAH aqueous solution if the QAH in the solution is TEAH, 10% by mass TPAH aqueous solution if the QAH in the solution is TPAH, and 10% by mass TBAH aqueous solution if the QAH in the solution is TBAH) to the same organic solvent as the organic solvent in the solution to be measured. The water content in the organic solvent was accurately measured by Karl Fischer titration in (1) above. The QAH concentration in the concentrated QAH aqueous solution was accurately measured by an automatic potentiometric titrator (the water content in the concentrated QAH aqueous solution was also determined at the same time). The mixing mass ratio of the organic solvent and the concentrated QAH aqueous solution was selected so that the water content in the mixed solution was in the five stages of 0.25 to 5.0% by mass, the same as in (1) above.
(4) The water content in the standard solution was measured by GC. That is, the five kinds of standard solutions prepared in (3) above were analyzed by gas chromatography, and the water content in each standard solution was obtained from the area of the water peak in the GC chart using the first calibration curve obtained in (2) above. It was confirmed that the measured water content by GC showed good agreement with the theoretical value of the water content in the standard solution calculated from the water content in the organic solvent, the water content in the concentrated QAH aqueous solution, and the mixture mass ratio of the organic solvent and the concentrated QAH aqueous solution.
(5) The water content of each of the five standard solutions prepared in (3) above was measured by Karl Fischer titration. For each standard solution, the water content measured by Karl Fischer titration was plotted on the vertical axis (Y) and the water content in the standard solution measured by GC in (3) above was plotted on the horizontal axis (X). A regression line was calculated by the least squares method using Y as the objective variable and X as the explanatory variable, to obtain a calibration curve (second calibration curve) for correcting the water content measurement value by Karl Fischer titration to the water content measurement value by GC for the organic solvent solution containing QAH and water.
(6) The water content of the actual solution to be measured was measured by Karl Fischer titration, and the measured value was corrected to the water content measured by GC using the second calibration curve obtained in (5) above.

得られた溶液中の各金属不純物の含有量は、アジレントテクノロジー製ICP-MS 7500cxを用いて、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)により測定した。得られた溶液中の塩化物イオン量は、陽イオン除去用前処理カートリッジを用いて溶液を前処理した後、サーモフィッシャーサイエンティフィック製イオンクロマトグラフィーICS-1100(カラム:Dionex(登録商標)Ionpac(登録商標)AS7陰イオン交換カラム、溶離液:添加剤含有NaOH水溶液、検出器:電気伝導度検出器)を用いて、イオン交換クロマトグラフィーにより測定した。 The content of each metal impurity in the obtained solution was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) using an Agilent Technologies ICP-MS 7500cx. The amount of chloride ions in the obtained solution was measured by ion exchange chromatography using a Thermo Fisher Scientific ion chromatography ICS-1100 (column: Dionex (registered trademark) Ionpac (registered trademark) AS7 anion exchange column, eluent: additive-containing NaOH aqueous solution, detector: electrical conductivity detector) after pretreating the solution using a cation removal pretreatment cartridge.

(薄膜蒸留装置)
薄膜蒸留装置としては、商業的に入手可能な流下膜式の短行程薄膜蒸留装置(UIC社製、KD-10、伝熱面積0.1m)を購入時の状態のままで又は改造して用いた。各実施例および比較例での装置構成は以下の通りである。
(Thin film distillation apparatus)
As the thin-film distillation apparatus, a commercially available falling-film type short-path thin-film distillation apparatus (UIC Corporation, KD-10, heat transfer area 0.1 m 2 ) was used either as purchased or after modification. The apparatus configuration in each example and comparative example is as follows:

装置C:図4(薄膜蒸留装置10C)に示すように、上流側から順に、原料容器31、バルブ32、配管3、原料ギアポンプ4、プレヒーター5、デガッサー6、蒸発容器(ローラーワイパー21及び内部コンデンサー22を含む)37、(残渣液側及び留出液側)流量確認用ガラス配管8及び9、(残渣液側及び留出液側)ギアポンプ10及び11、残渣液回収容器12、留出液回収容器13、真空ポンプ(ロータリーポンプ及びルーツポンプ)15、コールドトラップ14、並びにそれらを接続する他の配管類及びバルブ等を有する。 Apparatus C: As shown in FIG. 4 (thin film distillation apparatus 10C), from the upstream side, it has a raw material container 31, a valve 32, a pipe 3, a raw material gear pump 4, a preheater 5, a degasser 6, an evaporation container (including a roller wiper 21 and an internal condenser 22) 37, glass pipes 8 and 9 for checking flow rates (residue liquid side and distillate side), gear pumps 10 and 11 (residue liquid side and distillate side), a residue liquid recovery container 12, a distillate recovery container 13, a vacuum pump (rotary pump and roots pump) 15, a cold trap 14, and other pipes and valves connecting them.

装置Cにおける接液部の材質については、ローラーワイパー21がPTFEとガラス繊維との複合材料により構成され、それ以外の接液部はステンレス鋼(SUS304、SUS316L、SUS316Ti、SUS630又は同等品)で構成され、残渣液回収容器12及び留出液回収容器13はPE製である。加熱面24の面積は0.1mである。 Regarding the materials of the liquid-contacting parts in the device C, the roller wiper 21 is made of a composite material of PTFE and glass fiber, the other liquid-contacting parts are made of stainless steel (SUS304, SUS316L, SUS316Ti, SUS630 or equivalent), and the residual liquid recovery container 12 and the distillate recovery container 13 are made of PE. The area of the heating surface 24 is 0.1 m2 .

装置A:図1(薄膜蒸留装置10A)に示すように、装置Cの構成から原料ギアポンプ4、プレヒーター5、及びデガッサー6を取り除いたほか、バルブ32をニードルバルブに変更した。 Apparatus A: As shown in Figure 1 (thin film distillation apparatus 10A), the raw material gear pump 4, preheater 5, and degasser 6 were removed from the configuration of apparatus C, and the valve 32 was changed to a needle valve.

装置Aにおける接液部の材質については、原料容器31をPE製、配管33をPFA製、流量調節用のニードルバルブ32をPTFE製とした。また蒸発容器37の内部のローラーワイパー21の材質は、PTFEとガラス繊維との複合材料からPEEK製(ガラス繊維無し)に変更した。 As for the materials of the liquid-contacting parts in device A, the raw material container 31 was made of PE, the piping 33 was made of PFA, and the flow rate adjusting needle valve 32 was made of PTFE. In addition, the material of the roller wiper 21 inside the evaporation container 37 was changed from a composite material of PTFE and glass fiber to PEEK (without glass fiber).

なお装置Aの接液部に用いたPE、PFA、PTFE、及びPEEKの各樹脂から、小片サンプルを切り出し、分解処理して、ICP-MSで各樹脂中のNa、Ca、Al、Feの各金属不純物を測定した結果、いずれも1質量ppm以下であった。 Small samples were cut from the PE, PFA, PTFE, and PEEK resins used in the liquid-contacting parts of device A, decomposed, and the metal impurities of Na, Ca, Al, and Fe in each resin were measured using ICP-MS, and all were found to be below 1 ppm by mass.

装置B:図3(薄膜蒸留装置10B)に示すように、装置Aから更に、(残渣液側)流量確認用ガラス配管8を取り除いた。また、蒸発容器37の出口から残渣液回収容器12、留出液回収容器13までの配管38をそれぞれPFA製とした。 Apparatus B: As shown in Figure 3 (thin film distillation apparatus 10B), the glass pipe 8 for checking the flow rate (on the residue liquid side) was removed from apparatus A. In addition, the pipes 38 from the outlet of the evaporation vessel 37 to the residue liquid recovery vessel 12 and the distillate recovery vessel 13 were each made of PFA.

装置A~Cのいずれにおいても、系内の真空度は、コールドトラップ14と真空ポンプ15との間に設けられた真空計(不図示)により測定した。 In each of the devices A to C, the degree of vacuum within the system was measured using a vacuum gauge (not shown) installed between the cold trap 14 and the vacuum pump 15.

各実施例、比較例において用いた材料の略号及び入手先は以下の通りである。
25質量%TMAH水溶液:水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)濃度が25質量%のTMAH水溶液(トクヤマ製)
PG:プロピレングリコール(AGC製)
HG:ヘキシレングリコール(三井化学製)
The abbreviations and sources of materials used in each of the examples and comparative examples are as follows.
25% by mass TMAH aqueous solution: Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution having a TMAH concentration of 25% by mass (manufactured by Tokuyama)
PG: Propylene glycol (AGC)
HG: Hexylene glycol (Mitsui Chemicals)

また、TEAH水溶液、TPAH水溶液、及びTBAH水溶液(いずれも和光純薬製)を、水溶液系の2槽型の電解法によってそれぞれ精製し、TEAH濃度が20質量%のTEAH水溶液(20質量%TEAH水溶液)、TPAH濃度が10質量%のTPAH水溶液(10質量%TPAH水溶液)、及びTBAH濃度が10質量%のTBAH水溶液(10質量%TBAH水溶液)をそれぞれ調製して、原料の水酸化第4級アンモニウム水溶液として用いた。また、原料の水酸化第4級アンモニウム水溶液及び水溶性有機溶媒は、室温23℃の部屋に保管し、その後、原料混合液の調製に用いた。 In addition, TEAH aqueous solution, TPAH aqueous solution, and TBAH aqueous solution (all manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were each purified by a two-tank electrolysis method using an aqueous solution system to prepare a TEAH aqueous solution with a TEAH concentration of 20% by mass (20% by mass TEAH aqueous solution), a TPAH aqueous solution with a TPAH concentration of 10% by mass (10% by mass TPAH aqueous solution), and a TBAH aqueous solution with a TBAH concentration of 10% by mass (10% by mass TBAH aqueous solution), which were used as the raw material quaternary ammonium hydroxide aqueous solution. In addition, the raw material quaternary ammonium hydroxide aqueous solution and the water-soluble organic solvent were stored in a room at room temperature of 23°C, and then used to prepare the raw material mixture.

各実施例および比較例において用いた原料混合液の金属不純物の含有量を表1に示す。表1中、「<1」は1質量ppb未満の値であったことを意味する。 The metal impurity contents of the raw material mixtures used in each Example and Comparative Example are shown in Table 1. In Table 1, "<1" means that the value was less than 1 ppb by mass.

<比較例1>
装置C(薄膜蒸留装置10C(図4))を用いて薄膜蒸留を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
<Comparative Example 1>
A solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent was produced by thin-film distillation using apparatus C (thin-film distillation apparatus 10C (FIG. 4)).

装置の配管類は、予め分解、洗浄し、組み立てた後、TMAH濃度が25質量%のTMAH水溶液および超純水を交互に2回ずつ流通させることにより洗浄した。 The piping of the device was disassembled, cleaned, and reassembled, and then cleaned by alternately passing an aqueous TMAH solution with a TMAH concentration of 25% by mass and ultrapure water twice each.

25質量%TMAH水溶液4kg、PG20kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、SUS304製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/PG混合質量比=1/5)。プレヒーター温度70℃、蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度68℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)100℃、真空度1900Pa、フィードレート7.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:70kg/時間・m)の条件で薄膜蒸留を行い、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約8kg)を得た。各条件を表2に示す。表2中、原料混合液について「混合比」とは、水酸化第4級アンモニウム水溶液と水溶性有機溶媒との混合質量比(水酸化第4級アンモニウム水溶液/水溶性有機溶媒)を意味する。得られた溶液中のTMAH濃度、水分量、各金属不純物の含有量、及び塩化物イオン量を表3に示す。表3中、「TXAH濃度」とは水酸化第4級アンモニウム濃度を意味し、「<1」は1質量ppb未満の値であったことを意味する。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25% by mass TMAH aqueous solution and 20 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a raw material container made of SUS304 (TMAH aqueous solution/PG mixed mass ratio = 1/5). Thin film distillation was performed under the conditions of a preheater temperature of 70°C, a temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container of 68°C, a temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature) of 100°C, a vacuum degree of 1900 Pa, and a feed rate of 7.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 70 kg/hour·m 2 ), and a PG solution (about 8 kg) containing TMAH was obtained in a residual liquid recovery container. Each condition is shown in Table 2. In Table 2, the "mixing ratio" of the raw material mixture means the mixing mass ratio of the quaternary ammonium hydroxide aqueous solution and the water-soluble organic solvent (quaternary ammonium hydroxide aqueous solution/water-soluble organic solvent). The TMAH concentration, water content, content of each metal impurity, and chloride ion content in the obtained solution are shown in Table 3. In Table 3, "TXAH concentration" means the concentration of quaternary ammonium hydroxide, and "<1" means that the value was less than 1 ppb by mass.

<実施例1>
装置A(薄膜蒸留装置10A(図1))を用いて薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 1
An organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide was produced by thin-film distillation (step (a)) using apparatus A (thin-film distillation apparatus 10A (FIG. 1)).

装置の配管類は、予め分解、洗浄し、組み立てた後、TMAH濃度が25質量%のTMAH水溶液および超純水を交互に2回ずつ流通させることにより洗浄した(工程(b))。 The piping of the device was disassembled, cleaned, and reassembled in advance, and then cleaned by alternately passing an aqueous TMAH solution with a TMAH concentration of 25% by mass and ultrapure water twice each (step (b)).

25質量%TMAH水溶液4kg、PG16kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/PG混合質量比=1/4)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)100℃、真空度600Pa、フィードレート10.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:100kg/時間・m)の条件で薄膜蒸留を実施することにより、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約5kg)を得た(工程(a))。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25% by mass TMAH aqueous solution and 16 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TMAH aqueous solution/PG mixture mass ratio = 1/4). Thin film distillation was carried out under the following conditions: the temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container was 23°C, the temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature) was 100°C, the vacuum degree was 600 Pa, and the feed rate was 10.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 100 kg/hour·m 2 ), to obtain a PG solution (about 5 kg) containing TMAH in the residual liquid recovery container (step (a)). The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例2>
装置A(薄膜蒸留装置10A(図1))を用いて、実施例1と同様の装置洗浄(工程(b))を行い、その後、薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 2
Using apparatus A (thin film distillation apparatus 10A (FIG. 1)), the same apparatus cleaning (step (b)) as in Example 1 was carried out, and then thin film distillation (step (a)) was carried out to produce a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent.

25質量%TMAH水溶液4kg、PG16kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/PG混合質量比=1/4)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)105℃、真空度500Pa、フィードレート7.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:70kg/時間・m)の条件で薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25% by mass TMAH aqueous solution and 16 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TMAH aqueous solution/PG mixture mass ratio = 1/4). Thin film distillation was carried out under the following conditions: the temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container was 23°C, the temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature) was 105°C, the vacuum degree was 500 Pa, and the feed rate was 7.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 70 kg/hour·m 2 ), and a PG solution (about 4 kg) containing TMAH was obtained in a residue liquid recovery container. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例3>
装置B(薄膜蒸留装置10B(図3))を用いて、実施例1と同様の装置洗浄(工程(b))を行い、その後、薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 3
Using apparatus B (thin film distillation apparatus 10B (FIG. 3)), the same apparatus cleaning (step (b)) as in Example 1 was carried out, and then thin film distillation (step (a)) was carried out to produce a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent.

25質量%TMAH水溶液4kg、PG16kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/PG混合質量比=1/4)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)105℃、真空度500Pa、フィードレート5.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:50kg/時間・m)の条件で、薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25 mass% TMAH aqueous solution and 16 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TMAH aqueous solution/PG mixture mass ratio = 1/4). Thin film distillation was carried out under the following conditions: the temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container was 23°C, the temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature) was 105°C, the vacuum degree was 500 Pa, and the feed rate was 5.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 50 kg/hour·m 2 ), and a PG solution (about 4 kg) containing TMAH was obtained in the residual liquid recovery container. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例4>
真空度を300Paとした以外は実施例3と同様にして、薄膜蒸留を行うことにより、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約3kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。
Example 4
A PG solution (about 3 kg) containing TMAH was obtained in a residual liquid recovery vessel by performing thin-film distillation in the same manner as in Example 3, except that the degree of vacuum was set to 300 Pa. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例5>
加熱面の温度(熱媒温度)80℃、真空度16Pa、フィードレート2.5kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:25kg/時間・m)とした以外は実施例3と同様にして、薄膜蒸留を行うことにより、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。
Example 5
Thin-film distillation was carried out in the same manner as in Example 3, except that the heating surface temperature (heat medium temperature) was 80° C., the vacuum degree was 16 Pa, and the feed rate was 2.5 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 25 kg/hour·m 2 ), to obtain a PG solution (about 4 kg) containing TMAH in the residue liquid recovery vessel. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例6>
装置B(薄膜蒸留装置10B(図3))を用いて、実施例1と同様の装置洗浄を行い(工程(b))、その後、薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 6
Using apparatus B (thin film distillation apparatus 10B (FIG. 3)), the same apparatus cleaning as in Example 1 was carried out (step (b)), and then thin film distillation (step (a)) was carried out to produce a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent.

25質量%TMAH水溶液4kg、PG8kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/PG混合質量比=1/2)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)105℃、真空度16Pa、フィードレート2.5kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:25kg/時間・m)の条件で、薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTMAHを含むPG溶液(約3kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25 mass% TMAH aqueous solution and 8 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TMAH aqueous solution/PG mixture mass ratio = 1/2). Thin film distillation was carried out under the following conditions: the temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container was 23°C, the temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature) was 105°C, the vacuum degree was 16 Pa, and the feed rate was 2.5 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 25 kg/hour· m2 ), and a PG solution (about 3 kg) containing TMAH was obtained in a residue liquid recovery container. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例7>
装置B(薄膜蒸留装置10B(図3))を用いて、実施例1と同様の装置洗浄(工程(b))を行い、その後、薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 7
Using apparatus B (thin film distillation apparatus 10B (FIG. 3)), the same apparatus cleaning (step (b)) as in Example 1 was carried out, and then thin film distillation (step (a)) was carried out to produce a solution of quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent.

25質量%TMAH水溶液4kg、HG16kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TMAH水溶液/HG混合質量比=1/4)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)105℃、真空度500Pa、フィードレート7.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:70kg/時間・m)の条件で、薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTMAHを含むHG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 25 mass% TMAH aqueous solution and 16 kg of HG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TMAH aqueous solution/HG mixture mass ratio = 1/4). Thin film distillation was carried out under the following conditions: temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container: 23°C, temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature): 105°C, degree of vacuum: 500 Pa, feed rate: 7.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 70 kg/hour·m 2 ), and a HG solution (about 4 kg) containing TMAH was obtained in a residue liquid recovery container. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例8>
装置B(薄膜蒸留装置10B(図3))を用いて、実施例1と同様の手順で装置洗浄を行った(工程(b))。但し、TMAH水溶液に代えて、20質量%TEAH水溶液を洗浄液として用いた。その後、以下の手順で薄膜蒸留(工程(a))を行うことにより、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造した。
Example 8
Using the apparatus B (thin film distillation apparatus 10B (FIG. 3)), cleaning of the apparatus was carried out in the same manner as in Example 1 (step (b)). However, instead of the TMAH aqueous solution, a 20% by mass TEAH aqueous solution was used as the cleaning liquid. Then, thin film distillation (step (a)) was carried out in the following manner to produce an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide.

20質量%TEAH水溶液4kg、PG16kgをPE製クリーンボトル内で混合して調製した原料混合液を、PE製の原料容器に入れた(TEAH水溶液/PG混合質量比=1/4)。蒸留容器に入る直前の原料混合液の温度23℃、蒸発容器の加熱面の温度(熱媒温度)105℃、真空度100Pa、フィードレート5.0kg/時間(加熱面の単位面積あたりのフィードレート:50kg/時間・m)の条件で、薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTEAHを含むPG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。 A raw material mixture prepared by mixing 4 kg of 20% by mass TEAH aqueous solution and 16 kg of PG in a PE clean bottle was placed in a PE raw material container (TEAH aqueous solution/PG mixture mass ratio = 1/4). Thin film distillation was carried out under the following conditions: temperature of the raw material mixture immediately before entering the distillation container: 23°C, temperature of the heating surface of the evaporation container (heat medium temperature): 105°C, degree of vacuum: 100 Pa, feed rate: 5.0 kg/hour (feed rate per unit area of the heating surface: 50 kg/hour·m 2 ), and a PG solution (about 4 kg) containing TEAH was obtained in a residue liquid recovery container. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

<実施例9、10>
洗浄及び原料混合液の調製に使用したTEAH水溶液を10質量%TPAH水溶液(実施例9)、又は10質量%TBAH水溶液(実施例10)に変更した以外は実施例8と同様にして、それぞれ薄膜蒸留を実施し、残渣液回収容器にTPAHを含むPG溶液(約4kg)、又はTBAHを含むPG溶液(約4kg)を得た。条件及び結果を表2及び表3にそれぞれ示す。
<Examples 9 and 10>
Thin-film distillation was carried out in the same manner as in Example 8, except that the TEAH aqueous solution used for washing and preparation of the raw material mixture was changed to a 10% by mass TPAH aqueous solution (Example 9) or a 10% by mass TBAH aqueous solution (Example 10), and a PG solution containing TPAH (about 4 kg) or a PG solution containing TBAH (about 4 kg) was obtained in a residue liquid recovery vessel. The conditions and results are shown in Tables 2 and 3, respectively.

比較例1において得られたTMAHのPG溶液は、金属不純物であるNa、Ca、Feの含有量が100質量ppbを超えており、また塩素不純物も100質量ppbを超えていた。
実施例1~10においては、種々の水酸化第4級アンモニウムについて、水分が1.0質量%以下、各金属不純物が100質量ppb以下、且つ塩素不純物が100質量ppb以下の高純度な水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液が得られた。このような高純度の水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液は、従来得られていなかったものである。薄膜蒸留の条件により、水分を0.3質量%以下、各金属不純物を20質量ppb以下、塩素不純物を50質量ppb以下とすることも可能であった(実施例5-6)。上記実施例1~10において得られた水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液は、そのままで半導体製造用処理液組成物として用いることのできる濃度および純度を有していた。上記実施例1~10において得られた水酸化第4級アンモニウム有機溶媒溶液に対して、上記説明した本発明の第2の態様に係る組成物製造方法の工程(iii)(上記2.3節参照。)をさらに行うことにより、半導体製造用処理液組成物を得ることも可能である。
The TMAH PG solution obtained in Comparative Example 1 contained metal impurities, Na, Ca, and Fe, exceeding 100 ppb by mass, and also contained chlorine impurities exceeding 100 ppb by mass.
In Examples 1 to 10, various quaternary ammonium hydroxides were used to obtain high-purity organic solvent solutions of quaternary ammonium hydroxide with a water content of 1.0% by mass or less, metal impurities of 100 ppb by mass or less, and chlorine impurities of 100 ppb by mass or less. Such high-purity organic solvent solutions of quaternary ammonium hydroxide were not previously obtained. Depending on the conditions of thin-film distillation, it was also possible to obtain a water content of 0.3% by mass or less, metal impurities of 20 ppb by mass or less, and chlorine impurities of 50 ppb by mass or less (Examples 5-6). The organic solvent solutions of quaternary ammonium hydroxide obtained in Examples 1 to 10 above had a concentration and purity that allowed them to be used as a treatment liquid composition for semiconductor manufacturing as they are. It is also possible to obtain a treatment liquid composition for semiconductor manufacturing by further subjecting the organic solvent solutions of quaternary ammonium hydroxide obtained in Examples 1 to 10 above to the step (iii) of the composition production method according to the second aspect of the present invention described above (see Section 2.3 above).

3、33 原料配管
4 原料ギアポンプ
5 プレヒーター(予備加熱器)
6 デガッサー(脱ガス装置)
8、9 流量確認用ガラス配管
10 送液ポンプ((残渣液側)ギアポンプ)
11 送液ポンプ((留出液側)ギアポンプ)
12 残渣液回収容器
13 留出液回収容器
14 コールドトラップ
15 真空ポンプ
21 ワイパー(ローラーワイパー)
22 凝縮器(内部コンデンサー)
23 原料混合液
24 加熱面
25 (循環する)熱媒
26 (循環する)冷媒
31 原料容器
32 バルブ(ニードルバルブ)
37 蒸発容器
38 配管
3, 33 Raw material pipe 4 Raw material gear pump 5 Preheater (preheater)
6. Degasser
8, 9 Glass pipe for checking flow rate 10 Liquid delivery pump ((residue liquid side) gear pump)
11 Liquid delivery pump ((distillate side) gear pump)
12 Residual liquid recovery container 13 Distillate recovery container 14 Cold trap 15 Vacuum pump 21 Wiper (roller wiper)
22 Condenser (internal condenser)
23 Raw material mixture 24 Heating surface 25 (circulating) heat medium 26 (circulating) coolant 31 Raw material container 32 Valve (needle valve)
37 Evaporation vessel 38 Piping

Claims (12)

水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を製造する方法であって、
(a)原料混合液を、流下膜式の薄膜蒸留装置を用いて薄膜蒸留する工程
を含み、
前記原料混合液は、水酸化第4級アンモニウム、水、及び、前記水酸化第4級アンモニウムを溶解する第1の有機溶媒を含み、
前記第1の有機溶媒は、ヒドロキシ基を複数個有する水溶性有機溶媒であり、
前記薄膜蒸留装置が、
蒸発容器と、
前記原料混合液を貯留する原料容器と、
前記原料容器から前記蒸発容器に前記原料混合液を移液する原料配管と、
前記蒸発容器の上部から前記蒸発容器に前記原料混合液を導入する、第1の流路と、
を備え、
前記原料容器の内面の接液部、及び、前記原料配管の接液部が樹脂製であり、
前記第1の流路から前記蒸発容器に導入された前記原料混合液は、液膜となって前記蒸発容器の内壁面に沿って流下し、
前記薄膜蒸留装置はさらに、
前記内壁面に沿って流下する前記液膜を加熱する、前記内壁面に配置された加熱面と、
前記蒸発容器の内部に配置され、前記液膜から発生した蒸気を冷却して液化させる、凝縮器と、
前記凝縮器によって液化された留出液を前記蒸発容器から回収する、第2の流路と、
前記加熱面で蒸発せずに前記加熱面から流下した残渣液を前記蒸発容器から回収する、第3の流路と
を備え、
前記薄膜蒸留が、
原料混合液の、前記蒸発容器に入る直前の温度が、70℃以下の第1の温度であり、
前記加熱面の温度が、60~140℃の第2の温度であり、前記第2の温度は前記第1の温度より高温であり、
前記蒸発容器への前記原料混合液のフィードレートが、前記加熱面の単位面積あたりのフィードレート換算で、10~100kg/時間・m であり、
前記蒸発容器内の真空度が、600Pa以下である
条件で行われることを特徴とする、水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
1. A method for preparing a solution of a quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent, comprising the steps of:
(a) subjecting the raw material mixture to thin-film distillation using a falling film type thin-film distillation apparatus,
The raw material mixture contains quaternary ammonium hydroxide, water, and a first organic solvent capable of dissolving the quaternary ammonium hydroxide,
the first organic solvent is a water-soluble organic solvent having a plurality of hydroxy groups,
The thin film distillation apparatus comprises:
An evaporation vessel;
A raw material container for storing the raw material mixture;
a raw material pipe for transferring the raw material mixture from the raw material container to the evaporation container;
a first flow path that introduces the raw material mixture into the evaporation container from an upper portion of the evaporation container;
Equipped with
a liquid-contacting portion of an inner surface of the raw material container and a liquid-contacting portion of the raw material pipe are made of resin,
the raw material mixture introduced into the evaporation vessel from the first flow path flows down along an inner wall surface of the evaporation vessel in the form of a liquid film,
The thin film distillation apparatus further comprises:
a heating surface disposed on the inner wall surface for heating the liquid film flowing down along the inner wall surface;
a condenser disposed inside the evaporation container to cool and liquefy the vapor generated from the liquid film;
a second flow path for recovering the distillate liquefied by the condenser from the evaporation vessel;
a third flow path for recovering from the evaporation container a residual liquid that does not evaporate on the heating surface and flows down from the heating surface;
The thin film distillation
the temperature of the raw material mixture immediately before entering the evaporation vessel is a first temperature of 70° C. or less;
the temperature of the heating surface is a second temperature of 60 to 140° C., the second temperature being higher than the first temperature;
a feed rate of the raw material mixture to the evaporation vessel is 10 to 100 kg/hr· m2 in terms of a feed rate per unit area of the heating surface;
A method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide, characterized in that the method is carried out under conditions in which the degree of vacuum in the evaporation vessel is 600 Pa or less.
前記薄膜蒸留装置が、
前記蒸発容器内に配置され、前記内壁面に沿って回転するワイパー
をさらに備え、
前記第1の流路から前記蒸発容器内に導入された前記原料混合液が、前記ワイパーによって前記内壁面に塗布されて前記液膜を形成する
ことを特徴とする、請求項1に記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
The thin film distillation apparatus comprises:
The evaporation container further includes a wiper that is disposed in the evaporation container and rotates along the inner wall surface.
2. The method for producing an organic solvent solution of quaternary ammonium hydroxide according to claim 1, wherein the raw material mixture introduced into the evaporation container from the first flow path is applied to the inner wall surface by the wiper to form the liquid film.
前記第1の有機溶媒が、炭素原子、水素原子、及び酸素原子からなる沸点150~300℃の2価アルコール及び3価アルコールから選ばれる1種以上の有機溶媒である、
請求項1又は2に記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
The first organic solvent is one or more organic solvents selected from dihydric alcohols and trihydric alcohols consisting of carbon atoms, hydrogen atoms, and oxygen atoms and having a boiling point of 150 to 300° C.;
A method for producing the organic solvent solution of the quaternary ammonium hydroxide according to claim 1 or 2.
前記原料混合液が、該混合液の全量を基準として、
前記第1の有機溶媒を、40~85質量%と、
前記水酸化第4級アンモニウムを、2.0~30質量%と、
前記水を、10~30質量%と
を含む、請求項1~3のいずれかに記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
The raw material mixture is, based on the total amount of the mixture,
The first organic solvent is 40 to 85% by mass,
The quaternary ammonium hydroxide is 2.0 to 30% by mass,
The method for producing an organic solvent solution of a quaternary ammonium hydroxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the water is contained in an amount of 10 to 30 mass%.
前記原料混合液中のNa、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量が、原料混合液全量基準でそれぞれ50ppb以下であり、
前記原料混合液中のClの含有量が、原料混合液全量基準で50ppb以下である、
請求項1~4のいずれかに記載の水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液の製造方法。
the contents of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn in the raw material mixture are each 50 ppb or less based on the total amount of the raw material mixture,
The Cl content in the raw material mixture is 50 ppb or less based on the total amount of the raw material mixture.
A method for producing an organic solvent solution of the quaternary ammonium hydroxide according to any one of claims 1 to 4.
半導体製造用処理液組成物の製造方法であって、
(i)請求項1~5のいずれかに記載の方法で水酸化第4級アンモニウムの有機溶媒溶液を得る工程、
(ii)前記有機溶媒溶液中の水酸化第4級アンモニウムの濃度を把握する工程、及び
(iii)溶媒全量基準で、水分含有量が1.0質量%以下、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量がそれぞれ100質量ppb以下、かつClの含有量が100質量ppb以下である有機溶媒を前記有機溶媒溶液に加えることにより、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの濃度を調整する工程
を含み、
前記組成物は、前記水酸化第4級アンモニウムと、前記第1の有機溶媒とを含み、
前記組成物中の水分含有量が、組成物全量基準で1.0質量%以下であり、
前記組成物中のNa、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、及びZnの含有量が、組成物全量基準でそれぞれ100質量ppb以下であり、
前記組成物中のClの含有量が、組成物全量基準で100質量ppb以下である、
半導体製造用処理液組成物の製造方法。
A method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing, comprising the steps of:
(i) obtaining a solution of a quaternary ammonium hydroxide in an organic solvent by the method according to any one of claims 1 to 5;
(ii) determining the concentration of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution; and (iii) adjusting the concentration of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution by adding to the organic solvent solution an organic solvent having a water content of 1.0 mass% or less, a content of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn of 100 mass% or less, and a content of Cl of 100 mass% or less, based on the total amount of the solvent,
The composition comprises the quaternary ammonium hydroxide and the first organic solvent,
The water content in the composition is 1.0% by mass or less based on the total amount of the composition,
The content of Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn in the composition is 100 ppb by mass or less, based on the total amount of the composition;
The Cl content in the composition is 100 ppb by mass or less based on the total amount of the composition.
A method for producing a processing liquid composition for semiconductor manufacturing.
前記工程(iii)において、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの含有量が、溶液全量基準で5.0質量%以上に調整される、
請求項6に記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。
In the step (iii), the content of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution is adjusted to 5.0 mass% or more based on the total amount of the solution.
A method for producing the processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to claim 6.
前記工程(iii)において、前記有機溶媒溶液中の前記水酸化第4級アンモニウムの含有量が、溶液全量基準で2.38~25.0質量%に調整される、
請求項6に記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。
In the step (iii), the content of the quaternary ammonium hydroxide in the organic solvent solution is adjusted to 2.38 to 25.0 mass% based on the total amount of the solution.
A method for producing the processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to claim 6.
組成物中の水分含有量(単位:質量%)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(水分/水酸化第4級アンモニウム)が、0.42以下である、the ratio of the water content (unit: mass%) in the composition to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass%) in the composition (water/quaternary ammonium hydroxide) is 0.42 or less;
請求項6~8のいずれかに記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。A method for producing the processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to any one of claims 6 to 8.
組成物中のNa含有量(単位:質量ppb)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(Na含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)が、42以下である、the ratio of the Na content (unit: mass ppb) in the composition to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass%) in the composition (Na content/quaternary ammonium hydroxide content) is 42 or less;
請求項6~9のいずれかに記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。A method for producing the processing liquid composition for semiconductor manufacturing according to any one of claims 6 to 9.
組成物中のCa含有量(単位:質量ppb)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(Ca含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)が、42以下である、the ratio of the Ca content (unit: mass ppb) in the composition to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass%) in the composition (Ca content/quaternary ammonium hydroxide content) is 42 or less;
請求項6~10のいずれかに記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。A method for producing the treating liquid composition for semiconductor manufacturing according to any one of claims 6 to 10.
組成物中のClの含有量(単位:質量ppb)の、組成物中の水酸化第4級アンモニウム含有量(単位:質量%)に対する比(Cl含有量/水酸化第4級アンモニウム含有量)が、42以下である、the ratio of the Cl content (unit: mass ppb) in the composition to the quaternary ammonium hydroxide content (unit: mass%) in the composition (Cl content/quaternary ammonium hydroxide content) is 42 or less;
請求項6~11のいずれかに記載の半導体製造用処理液組成物の製造方法。A method for producing the treating liquid composition for semiconductor manufacturing according to any one of claims 6 to 11.
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