JPS62161736A - 有機溶剤の精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパーティクル（＠粒子）および水を含有し且つ
水と共沸点を有する有機溶剤の精製方法に関する。

［従来の技術および問題点］ シリコーンウェハーなどの半導体基材の加工において、
研磨処理、エツチング処理、水洗処理等によって該基材
表面に付着する研磨粉、空気中の浮遊粒子等のパーティ
クル、水分等を除去する目的で有ａ溶剤による洗浄が行
われている。上記洗浄では、半導体基材を使用する半導
体装置の高集積化に伴い、極めて高純度の有機溶剤を使
用することが要求される。従って、洗浄後の有機溶剤を
再生使用する場合には、洗浄により含有されるパーティ
クル、水等の不純物を極めて高精度で除去する精製技術
が必要である。ところが、前記洗浄において、半導体基
材表面に付着した水、酸分等を効率よく除去するため、
イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）のよう
な極性を有する有Ｓ！溶剤を使用した場合、該有機溶剤
は不純物として含まれる水と共沸点を有し、通常の蒸Ｗ
／では水を容易に分離することが困難となる。

従来、上記した水とＩＰＡのような共沸点を有する有機
溶剤と水との液体混合物から水を選択的に分離する方法
として、分離膜により処理液室と透過蒸気室とに区画さ
れたセルの処理液室に該混合物を供給し、分離膜を透過
する水を蒸気として蒸気透過室より選択的に取り出す、
いわゆるパーベーパレーション法が知られている。

しかしながら、一般に分１１１１′Ｐｉは、有機溶剤濃
度の＾い液体混合物から水を除去する場合、原水を選択
的に除去する能力、すなわち分離係数の低下が激しくな
るという性質を有する。そのため、かかる方法によって
有機溶剤濃度が比較的高い廃液から水を除去して精製さ
れた有機溶剤を得ようとした場合には、分離効率が極め
て悪く、有機溶剤の損失量および精製コストの増大を招
くという問題を有する。また、上記方法においては、水
を分離した有機溶剤は処理液室から取り出されるため、
不純物として含有されるパーティクルの除去がほとんど
できない。

従って、パーティクルおよび水を含有し且つ水と共沸点
を有する有機溶剤から、パーティクルおよび水を効率よ
く除去する精製方法の開発が望まれていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、上記問題を解決すべく研究を重ねた。そ
の結果、パーベーパレーション法と特定の蒸留方法を組
合せることにより、前記したパーティクルおよび水を含
有する有機溶剤を極めて効率よく精製し得ることを見い
出し、本発明を完成した。

本発明は、パーティクルおよび水を含有し且つ水と共沸
点を有する粗有機溶剤（以下、単に粗有機溶剤という）
を精留し、釜残液として水が除去された有機溶剤と、留
出液として水を含有する有機溶剤とをそれぞれ得る精留
工程、該精留工程の留出液をパーベーパレーション法に
より処理して水を選択的に除去し、有機溶剤の濃度が共
沸組成より高い液組成を有する有機溶剤を得るパーベー
バレーション工程、該パーベーパレーション工程より得
られる有機溶剤を前記精留工程に循環する循環工程、お
よび精留工程の釜残液を単蒸留してパーティクルの除去
された精製有機溶剤を留出液として得る単蒸留工程より
なる有機溶剤の精製方法である。

本発明において精製の対象となる粗有機溶剤は、パーテ
ィクルおよび水を含有し且つ水と共沸点を有する有機溶
剤である。上記有機溶剤としては、例えばＩＰＡ、エタ
ノール、ｎ−プロパツール。

イソブタノール、イソアミルアルコール等のアルコール
類などが代表的である。上記粗有機溶剤のうち、本発明
の方法が特に効果的なものは、有機溶剤と水との共沸組
成より水の含有竜が少ない粗有ａ溶剤である。即ち、有
機溶剤の濃度が高い粗有機溶剤を直接パーベーパレーシ
ョン法によって処理する場合には、分離膜の分離特性が
一般に有機溶剤の濃度の上昇に伴い急激に低下するため
、有機溶剤の損失量の増大、装置の大型化を招く。

本発１す口こあっては、後述するように、かかる粗有機
溶剤を先ず精留して共沸組成付近まで有機溶剤濃度を下
げた後、パーベーパレーション法によって処理するため
、上記問題もなく、有機溶剤濃度の高い粗有機溶剤を効
率的に処理できるのである。

上記有機溶剤濃度の高い粗有機溶剤として、たとえばシ
リコーンウェハーのスプレー洗浄、浸漬洗浄等において
廃液として得られる粗［ＰＡがある。

上記洗浄においては、充分な洗浄効果を得るために、廃
液中の水含有量は一般に１０重量％以下、好ましくは５
重量％以下に抑えられる。

本発明において、粗有機溶剤は先ず精留工程に供給され
る。精留工程は粗有機溶剤を精留塔を用いて精留し、釜
残液として水を除去された有機溶剤と、留出液として共
沸剤１成あるいは共沸組成に近い高濃度の水を含む有機
溶剤く以下含水有機溶剤ともいう）とをそれぞれ得る工
程である。上記釜残液として取り出される有機溶剤中の
水の気は可及的に少なくすることが、最終的に得られる
精製有機溶剤の純度をＬげるために好ましく、一般に５
重電％以下、特に１重量％以下となるように精留条件を
設定することが望ましい。また、留出液として取り出さ
れる含水有機溶剤は、可及的に共沸矧成に近い水含量と
なるように精留条件を設定することが、次のパーベーパ
レーション工程における処理量を低減すると共に、該処
理効率を高めるために好ましい。

精留工程において、精留塔は公知の構造を有するものが
特に制限なく使用される。例えば、棚段塔、充填塔等が
一般的である。また、精留塔の段数あるいは充填層の高
さ、液の供給位置等は、前記した釜残液および留出液が
目的の有機溶剤濃度となるように適宜決定すればよい。

本発明において、パーベーパレーション工程は、精留工
程より留出液とし得られる含水有機溶剤をパー−バレー
ジョン法により処理して水を選択的に除去し、有機溶剤
の濃度が共沸組成より高い液組成を有する有機溶剤を得
る工程である。パーベーパレーション工程における水の
除去率は、高いはど精留工程の負担を軽減できるが、水
の除去率を高くした場合には、前記した如く有機溶剤濃
度の上昇に伴い分離特性が低下するという問題が生じる
。そのため、パーベーパレーション工程から取り出され
る有機溶剤は水の含有量が８５〜９９重量％、好ましく
は９０〜９５％となるように処理条件を決定することが
望ましい。

上記パーベーパレーション工程において、パーベーパレ
ーション装置は、分ａｔ膜を介して処理液室と透過蒸気
室とを有する構造であればよく、公知のパーベーパレー
ション装置が特に制限なく使用される。例えば、分離膜
を縦方向に配列した縦型２分離膜を水平方向に配列した
水平型等の構造が一般的である。また、パーベーパレー
ション法の条件も特に制限されないが、一般に処理液室
温度が０〜２００℃、特に室温〜１００℃、透過蒸気室
の圧力が１〜１００Ｔｏｒｒ、特に１〜５０　Ｔｏｒｒ
となるように設定することが望ましい、また、処理液の
含水有機溶剤中の有機溶剤の比重が水より小さい場合に
は、縦型のパーベーパレーション装置を用い、処理液室
の下方から含水有機溶剤を供給し且つ上方から取り出す
ことが、水の除去に伴う処理液室内の液の比重差による
混合を防止し、より高濃度の有機溶剤を効率よく取り出
すことができ好ましい。

また、−上記バーベーパレージコン装置に使用する分離
膜は、有機溶剤に対して水を選択的に透過し得る膜であ
れば特に制限されない。例えば、陽イオン交換基、陰イ
オン交換基を有する膜、ポリビニール膜、ポリビニルア
セタール膜、セルロース系高分子膜等が一般に使用され
る。上記分離膜は、セルの構造に合わせてシート状、管
状等の公知の形状のものが使用される。

パーベーパレーション工程において水を除去された有機
溶剤は循環工程により精留工程に循環される。上記循環
工程はパーベーパレーション工程と精留工程とをライン
で直結して構成してもよいし、粗有機溶剤を精留工程に
供給するラインとをラインで結んで構成してもよい。

本発明において、単蒸留工程は前記した精留工程の釜残
液として得られる、水を実質的に含まない有ａ溶剤を単
蒸留する工程である。該単蒸留工程により、パーティク
ルおよび水を除去された高純度の有機溶剤が留出液とし
て得られる。

単蒸留工程に用いる単蒸留装置は特に制限されず、公知
の単蒸留装置が制限なく使用される。そのうち、気相部
にデミスタ−を有するものは、有機溶剤蒸気に同伴され
るパーティクルをカットし精製効率をより向上すること
ができ好ましい。また、釜残液に蓄積するパーティクル
を除去するため、外部にマイクロフィルター等の濾過器
を設けて釜残液の一部を循環させるようにした構造は、
釜残の有ａ溶剤を廃棄することなく蒸留を行うことがで
き好ましい。

第１図は本発明の方法の代表的な態様を示すフローシー
トである。水分およびパーティクルを含む粗有機溶剤は
、ライン１より精留工程ｌに供給されて精留塔２で精留
され、留出液として含水有機溶剤が取り出される。該含
水有機溶剤はライン７によりパーベーパレーション工程
ＩＩの処理液室６に供給され、分離膜５を選択的に透過
する水は透過蒸気室４よりライン９を経て除去される。

上記処理液室６に供給される含水有機溶剤は精留工程で
パーティクルを除去されたものであり、長期間の運転に
より処理液室内にパーティクルが蓄積する現象を完全に
防止できるというメリットをも有する。処理液室６より
取り出される高濃度の有機溶剤は循環工程ｌ旧こより精
留工程Ｉに循環される。一方、精留工程より釜残液とし
て得られる水を実質的に含まない有機溶剤はライン８よ
り単蒸留工程■に供給されて単蒸留装置３で単蒸留され
、留出液としてパーティクルおよび水を含まない高度に
精製された有機溶剤がラインｌＯより得られる。

［効果］ 以、ヒの説明より理解される如く、本発明によれば、パ
ーティクルおよび水を含有し巨つ水と共沸点を有する有
機溶剤から、高純度の有機溶剤を濃度の高い上記粗有機
溶剤を処理する場合、パーベーパレーション法における
分離特性の低下を防止し、極めて効率的に精製を行うこ
とが可能である。

［実施例］ 以下、本発明を更に具体的に説明するため実施例を示す
が、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例 フ’７　＊　１００　ｐｐＨオｔ及びパーティクル（０
，５７１以上）８０００個／ｃｃを含み、蒸発残分が７
ｐｐｍであるＴＰＡ濃度９５重量％のＩＰＡ−水混合液
を前記第１図のフローシートに従フて処理した。

先ず、上記ＩＰＡ−水混合液をライン１より精留工程Ｉ
の理論段数４４段を有する精留塔２の上から１０段目に
９，８ｉ／ｈｒの流量で供給して精留を行った。精留は
還流比５、塔底における蒸発液量３１　、５　ｕ／ｈｒ
、凝縮液量３Ｂ、６ＪＩＬ／ｈｒとなる条件下に行い、
塔頂よりｔＰＡ’１度９０重量％の留出液を４．８λ／
ｈｒで得た。精留工程より得られた留出液はライン７よ
りパーベーパレーション工程Ｈの処理液室６に供給して
処理した。パーベーパレーション装置は２０ｄｔｒｒの
ピリジニウム型陰イオン交換膜を分離膜５とする縦型セ
ルを使用し、処理液室温度６０℃、透過蒸気室４の圧力
１０Ｔｏｒｒとなる条件で処理を行った。処理液室６か
らはＩＰＡ濃度９５重量％のｔＰＡ−水混合液が４−８
９．／ｈｒで得られ、該［ＰＡ−水混合液は循環工程■
により精留工程１に循環した。また、透過蒸気室４から
はＩＰＡ濃度６．９重量％のＩＰＡ−水混合液が０．２
ｕ／ｈｒで取り出された。

一方、精留工程の精留塔２から釜残液としてＩＰＡ１１
＆９９　、９１ｉｔｊ１％）Ｉ　ＰＡ　５　、　］　ｕ
／ｈｒヲ取り出し、単蒸留工程ｔＶの単重量装置３に供
給し、単蒸留を行った。単蒸留工程３の塔頂からは、■
ＰＡＩ１１度９９．９Ｉｌ量％、パーティクル（０，５
μ以上）９３個／ｃｃ、フッ酸−トレース、蒸発残分１
　ｐｐｍ＋以下の高純度ＩＰＡが５Ｑ／ｈｒで得られた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の代表的な態様を示すフローシー
トである。また、図において■は精留工程、１１はパー
ベーパレーション工程、Ｉｎは循環工程、■は単蒸留工
程、２は精留塔、３は単蒸留装置、４は透過蒸気室、５
は分離膜、６は処理液室、１．７，８，９および１０は
ラインをそれぞれ示徳山曹達株式会社 第１図 （Ｉ）　　　　（ｘ＞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パーティクルおよび水を含有し且つ水と共沸点を有
   する粗有機溶剤を精留し、釜残液として水を除去した有
   機溶剤と、留出液として水を含有する有機溶剤とをそれ
   ぞれ得る精留工程、該精留工程の留出液をパーベーパレ
   ーシヨン法により処理して水を選択的に除去し、有機溶
   剤の濃度が共沸組成より高い液組成を有する有機溶剤を
   得るパーベーパレーシヨン工程、該パーベーパレーシヨ
   ン工程より得られる有機溶剤を前記精留工程に循環する
   循環工程、および前記精留工程の釜残液を単蒸留してパ
   ーティクルが除去された有機溶剤を留出液として得る単
   蒸留工程よりなる有機溶剤の精製方法。