JPWO2017188209A1 - 精製装置、精製方法、製造装置、薬液の製造方法、容器、及び薬液収容体 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、上記溶剤に含まれる金属成分等の不純物をより低減することが求められている。また、10nmノード以下の半導体デバイスの製造が検討されており更に上記要求が強まっている。
また、特許文献2には、「酸触媒、及び水と共沸混合物を形成する化合物の存在下でアルコールとカルボン酸のエステル化反応を行うエステル系溶剤の製造方法であって、アルコールとカルボン酸を反応させる蒸留缶、蒸留缶に連結された蒸留塔、蒸留塔塔頂部に連結されたデカンターを有するバッチ式蒸留装置を使用」し、所定の方法によりエステル化反応を進行させるエステル系溶剤の製造方法が記載されている。
また、特許文献3には、「酸触媒存在下でアルコールとカルボン酸とをエステル化反応させることにより得られたエステル化反応粗液を、蒸留塔を用いて蒸留精製するエステル系溶剤の製造方法であって、反応粗液を中和処理することなしに蒸留精製に供し、低沸点成分を留去した後、蒸留塔の中間部分に設けたサイドカットラインよりエステル系溶剤を留出させる、エステル系溶剤の製造方法。エステル系溶剤の製造方法」が記載されている。
本発明者らは、特許文献1〜3に記載された方法で蒸留された、酢酸ブチル等の溶剤について検討したところ、公知の容器内で保管した場合に、溶剤中の不純物含有量が経時的に増加する問題があることを明らかにした。
また、本発明は、精製方法、製造装置及び薬液の製造方法を提供することも課題とする。
そこで、本発明は、薬液を充填して所定期間保管した場合にも、薬液中の不純物含有量が増加しにくい、容器を提供することを課題とする。
また、本発明は、薬液収容体を提供することも課題とする。
[2] 蒸留塔の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、蒸留塔の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、蒸留塔の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[1]に記載の精製装置。
[3] 蒸留塔の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、蒸留塔の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[1]に記載の精製装置。
[4] 蒸留塔の内部に充填物が配置され、充填物が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、充填物が材料から形成される、[1]〜[3]のいずれかに記載の精製装置。
[5] 充填物がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、充填物がフッ素樹脂から形成される場合、充填物の最表面における、水接触角が90°以上である、[4]に記載の精製装置。
[6] 充填物が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、又は、充填物が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、充填物の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[4]に記載の精製装置。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の精製装置を用いて、薬液を蒸留して、精製物を得る工程を有する、薬液の精製方法。
[8] 原料を反応させて、薬液である反応物を得るための反応部と、反応物を蒸留して精製物を得るための蒸留塔と、反応部及び蒸留塔を連結し、反応部から蒸留塔へ反応物を移送するための第一の移送管路と、を備える、薬液を製造するための製造装置であって、 蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料の全質量に対して25質量%超である、製造装置。
[9] 蒸留塔の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、蒸留塔の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、蒸留塔の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[8]に記載の製造装置。
[10] 蒸留塔の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、蒸留塔の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[8]に記載の製造装置。
[11] 第一の移送管路の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成される、[8〜10のいずれかに記載の製造装置。
[12] 第一の移送管路の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、第一の移送管路の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、第一の移送管路の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[11]に記載の製造装置。
[13] 第一の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、又は、第一の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、第一の移送管路の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[11]に記載の製造装置。
[14] 精製物を容器に充填するための充填部と、蒸留塔及び充填部を連結し、蒸留塔から充填部へ精製物を移送するための第二の移送管路と、を更に備える、[8]〜[13]のいずれかに記載の製造装置。
[15] 第二の移送管路の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成される、[14]に記載の製造装置。
[16] 第二の移送管路の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、第二の移送管路の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、第二の移送管路の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[15]に記載の製造装置。
[17] 第二の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、又は、第二の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、第二の移送管路の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[15]に記載の製造装置。
[18] 第二の移送管路の途中に配置され、精製物をフィルタでろ過するためのフィルタ部を更に備える、[14]〜[17]のいずれかに記載の製造装置。
[19] 蒸留塔の内部に充填物が配置され、充填物が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、
充填物が材料から形成される、[8]〜[18]のいずれかに記載の製造装置。
[20] 充填物がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は充填物がフッ素樹脂から形成される場合、充填物の最表面における、水接触角が90°以上である、[19]に記載の製造装置。
[21] 充填物が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、又は、充填物が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、充填物の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[19]に記載の製造装置。
[22] 反応部が、原料が供給され、反応が進行する反応槽を備え、反応槽の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成される、[8]〜[21]のいずれかに記載の製造装置。
[23] 反応槽の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、反応槽の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、反応槽の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[22]に記載の製造装置。
[24] 反応槽の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、反応槽の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、反応槽の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[22]に記載の製造装置。
[25] 原料を反応させて、薬液である反応物を得る反応工程と、蒸留塔を用いて、反応物を蒸留して、精製物を得る精製工程と、を有する薬液の製造方法であって、蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料の全質量に対して25質量%超である、薬液の製造方法。
[26] 蒸留塔の内壁がフッ素樹脂で被覆され、フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、蒸留塔の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、蒸留塔の内壁の最表面における、水に対する接触角が90°以上である、[25]に記載の薬液の製造方法。
[27] 蒸留塔の内壁が電解研磨され、金属材料からなる被覆層が形成され、金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、又は、蒸留塔の内壁が電解研磨された金属材料から形成される場合、蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[25]に記載の薬液の製造方法。
[28] 精製工程の後に、更に、精製物を容器に充填する、充填工程を有する、[25]〜[27]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
[29] 精製工程の後に、精製物をフィルタでろ過する、ろ過工程を更に有する、[25]〜[27]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
[30] フィルタの材料が、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体からなる群から選択される少なくとも1種からなる、[29]に記載の薬液の製造方法。
[31] ろ過工程において、異なる種類のフィルタを用いて複数回に渡って精製物をろ過する、[29]又は[30]に記載の薬液の製造方法。
[32] ろ過工程の後に、更に、精製物を容器に充填する、充填工程を有する、[29]〜[31]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
[33] 薬液が、半導体製造用のプリウェット液、現像液、及びリンス液からなる群から選択される少なくとも1種に用いられる、[25]〜[32]のいずれかに記載の薬液の製造方法。
[34] 薬液を収容する容器であって、容器の内壁が、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、金属材料、及び電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料の全質量に対して25質量%超である、容器。
[35] 容器の内壁が、ポリオレフィン樹脂、及び、フッ素樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂材料で被覆され、樹脂材料からなる被覆層が形成される場合、被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、又は、容器の内壁が樹脂材料から形成される場合、容器の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、[34]に記載の容器。
[36] 材料が、電解研磨された金属材料である、[34]に記載の容器。
[37] 金属材料が、クロムと、更に鉄を含有する場合、容器の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、[34]又は[36]に記載の容器。
[38] [34]〜[36]のいずれかに記載の容器と、容器内に収容された薬液と、を含有する薬液収容体。
[39] 薬液が、Al、Ca、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Li、Mg、Mn、Ni、K、Ag、Na、Ti、及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、金属成分のうち、元素を含有する金属粒子の含有量が、薬液の全質量の100質量ppt以下である、[38]に記載の薬液収容体。
[40] 薬液が、Na、K、Ca、Fe、Cr、Ti、及びNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、金属成分のうち、元素を含有する金属粒子の含有量が、薬液の全質量の50質量ppt以下である、[38]に記載の薬液収容体。
[41] 金属粒子の含有量が、薬液の全質量の10質量ppt以下である、[39]又は[40]に記載の薬液収容体。
[42] 薬液が、Feを含有する金属成分を含有し、金属成分のうち、Feを含有する金属粒子の含有量が、薬液の全質量の10質量ppt以下である、[38]〜[41]のいずれかに記載の薬液収容体。
[43] 充填工程において、精製物を[34]〜[37]のいずれかに記載の容器に充填する、[28]又は[32]に記載の薬液の製造方法。
[44] 充填工程の前に、更に容器の内壁を洗浄液を用いて洗浄する工程を有し、
洗浄液は、内壁に対する接触角が10〜120度である、[43]に記載の薬液の製造方法。
[45] 薬液が、水、及び有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種を含有し、
洗浄液が、薬液、有機溶剤、水、及び、これらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種である、[44]に記載の薬液の製造方法。
本発明によれば、薬液を充填して所定期間保管した場合にも、薬液中の不純物含有量が増加しにくい、容器を提供することができる。また、本発明によれば、薬液収容体を提供することができる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含有する範囲を意味する。
また、本明細書において、「ppm」は「parts-per-million(10−6)」を意味し、「ppb」は「parts-per-billion(10−9)」を意味し、「ppt」は「parts-per-trillion(10−12)」を意味し、「ppq」は「parts-per-quadrillion(10−15)」を意味する。
本発明の一実施態様に係る精製装置は、薬液を精製する、蒸留塔を備える精製装置であって、蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が上記材料から形成され、上記金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である、精製装置である。
その結果、蒸留塔を備える精製装置を用いて薬液を精製する際、蒸留塔の内壁が、蒸気、反応物、及び凝縮液等との接触を繰り返すことに着目し、上記内壁からの金属成分の溶出を低減することで不純物含有量が低減された薬液が得られるとの発想のもと、内壁が所定の材料で被覆される、又は、内壁が所定の材料から形成される蒸留塔を用いた精製装置によれば上記課題が解決されることを見出した。
まず、蒸留塔101の内部では、供給口102から供給された被蒸留物の一部が加熱されて蒸気が発生する。その蒸気は、取出口105から、凝縮器106に供給され、凝縮液となり、その一部が還流され、蒸留塔101内に戻される。供給口102から供給された被蒸留物の一部及び還流した凝縮液は、蒸留塔101内を下降しながら、蒸気と接触し、加熱され、一部が再度蒸発する。そのうち蒸発しなかった液は、流出口103から再沸器104に供給され、蒸気として蒸留塔101に戻される。上記一連の気液接触が繰り返され、その後、所望の濃度に精製された精製物が、凝縮器106から精製装置100外へと排出される。
なお、本明細書において「被覆」とは、上記内壁が上記材料で覆われていることを意図する。上記内壁が上記材料で覆われている態様としては、内壁の全表面積の70%以上が上記材料で覆われることが好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましく、内壁の全表面積が上記材料で覆われることが特に好ましい。
材料(耐腐食材料)は、フッ素樹脂、及び電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種である。
上記電解研磨された金属材料の製造に用いられる金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料の全質量に対して25質量%超である金属材料であれば特に制限されず、例えばステンレス鋼、及びニッケル−クロム合金等が挙げられる。
金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計は、金属材料全質量に対して25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
なお、金属材料におけるクロム及びニッケルの含有量の合計の上限値としては特に制限されないが、一般的に90質量%以下が好ましい。
なお、上記括弧中のNi含有量及びCr含有量は、金属材料の全質量に対する含有割合である。
ニッケル−クロム合金としては、例えば、ハステロイ(商品名、以下同じ。)、モネル(商品名、以下同じ)、及びインコネル(商品名、以下同じ)等が挙げられる。より具体的には、ハステロイC−276(Ni含有量63質量%、Cr含有量16質量%)、ハステロイ−C(Ni含有量60質量%、Cr含有量17質量%)、ハステロイC−22(Ni含有量61質量%、Cr含有量22質量%)等が挙げられる。
また、ニッケル−クロム合金は、必要に応じて、上記した合金の他に、更に、ホウ素、ケイ素、タングステン、モリブデン、銅、及びコバルト等を含有していてもよい。
を得ることができるものと推測される。
なお、金属材料はバフ研磨されていてもよい。バフ研磨の方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。バフ研磨の仕上げに用いられる研磨砥粒のサイズは特に制限されないが、金属材料の表面の凹凸がより小さくなりやすい点で、#400以下が好ましい。
なお、バフ研磨は、電解研磨の前に行われることが好ましい。
Cr/Feが0.80〜3.0だと、不純物含有量がより低減された薬液が得られる。
Cr/Feが0.80〜3.0だと、不純物含有量がより低減された薬液が得られる。
測定方法:Arイオンエッチングを併用したX線光電子分光分析
<測定条件>
X線源:Al−Kα
X線ビーム径:φ200μm
信号の取り込み角度:45°
<イオンエッチング条件>
イオン種:Ar
電圧:2kV
面積:2×2mm
速度:6.3nm/min(SiO2換算)
<計算方法>
最表面から深さ5nmの方向に0.5nmごとに測定データを取得し、データごとにCr/Feを算出し、それを算術平均する。
上記フッ素樹脂としては、フッ素原子を含有する樹脂(ポリマー)であれば特に制限されず、公知のフッ素樹脂を用いることができる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、及びパーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)の環化重合体(サイトップ(登録商標))等が挙げられる。
また、最表面とは、内壁又は被覆層と、空気(又は、薬液等)との界面を意図する。
また、蒸留塔の内壁がフッ素樹脂で被覆される場合、被覆層の厚みとしては特に制限されないが、一般に0.01〜10μmが好ましい。
また、例えば、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料により形成された蒸留塔の内壁を電解研磨する方法等によれば、内壁が、材料(耐腐食材料)で形成された蒸留塔を製造することができる。
蒸留塔101の内部に充填物が配置される場合、充填物は、材料で被覆される、又は材料から形成されることが好ましい。上記充填物が配置された蒸留塔101によれば、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
なお、材料(耐腐食材料)の態様は上記のとおりである。
本発明の一実施態様に係る薬液の精製方法は、上記精製装置を用いて、薬液を蒸留して、精製物を得る工程を含有する。
上記精製装置を用いて蒸留することができる薬液としては、特に制限されず、公知の薬液を蒸留することができる。
薬液(半導体用薬液)としては、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程、及び剥離工程等を含有する半導体デバイスの製造工程において、各工程の終了後、あるいは次の工程に移る前に、有機物を処理するために使用される処理液が挙げられる。具体的には、現像液、リンス液、プリウェット液、及び剥離液等として用いられる処理液及びその製造に用いられる原料溶剤である。
上記薬液の一態様としては、例えば、下記要件(a)を満たす化合物(A)を一種と、不純物として金属成分とを含有する薬液であってもよい。
要件(a):アルコール化合物、ケトン化合物及びエステル化合物から選択され、薬液中の含有量が90.0〜99.9999999質量%である化合物。
しかし、本発明者らにより、金属成分は蒸留塔の内壁からも溶出し、溶出した金属成分は蒸留塔の塔頂の取出口から蒸気とともに排出され、精製物に混入することが見出されている。
本発明者らは、上記のうち、金属粒子の含有量が、金属イオンの含有量と比較して、より上記欠陥の原因となり易いことを知見している。
上記薬液における金属粒子の含有量としては、薬液の全質量を基準として、1〜100質量pptが好ましく、1〜50質量pptがより好ましい。
なお、本明細書において、金属粒子とは、SP−ICP−MS法(Single Nano Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)で測定した金属粒子の合計の含有量を意図する。
ICP−MSでは、測定対象とされた金属成分の含有量が、その存在形態に関わらず、測定される。従って、測定対象とされた金属元素を含有する粒子性メタルと、イオン性メタルの合計質量が、金属成分の含有量として定量される。
本発明者は、SP−ICP−MS法を用いた測定により識別して定量することが可能となった薬液中に処理液中に含有される金属原子由来のイオン性金属と金属粒子(非イオン性金属)の各々が欠陥に及ぼす影響について鋭意研究した。その結果、欠陥発生には薬液中における金属粒子の含有量の影響が極めて大きいこと見出した。すなわち、薬液中における金属粒子の含有量と欠陥発生との間には相関関係があることを見出したものである。
また、上記薬液は、粗大粒子を実質的に含まないことが好ましい。
なお、薬液に含まれる粗大粒子とは、原料に不純物として含まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等;薬液の調製中に汚染物として持ち込まれる塵、埃、有機固形物、及び無機固形物等;からなる粒子であり、最終的に薬液中で溶解せずに粒子として存在するものが該当する。薬液中に存在する粗大粒子の量は、レーザを光源とした光散乱式液中粒子測定方式における市販の測定装置を利用して液相で測定することができる。
薬液の一態様として、Cu、Fe及びZnから選択される1種又は2種以上の金属原子を含有し、上記金属原子の少なくとも1種を含有する粒子性メタルの合計の含有量が、薬液の全質量に対し、0.01〜100質量ppt(parts per trillion)である薬液であってもよい。
有機系現像液は、酢酸ブチルであることが好ましい。
有機系リンス液には、上述の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、薬液の別の態様としては、組成物であって、過酸化水素と、酸と、Fe成分と、を含み、上記Fe成分の含有量が、上記酸の含有量に対して質量比で10−5〜102である組成物(薬液)であってもよい。
なお、Fe成分は、溶剤又は後述するアントラキノンを含む原料成分に一定程度存在しており、これらの溶剤又は原料を通じて組成物中に混入すると考えられる。本態様において、Fe成分にはFeイオン又はFeの金属粒子の形態が含まれる。また、Fe粒子には、金属粒子の形態のほかにも、コロイド状態のものも含まれる。つまり、Fe成分とは、組成物中に含まれる全てのFe原子を意味し、Fe成分の含有量とは総メタル量を意味する。
なお、上記組成物の調製過程では、Fe成分を上記所定の数値範囲の下限未満に精製除去した後、Fe成分を所定の数値範囲となるように添加する形態であってもよい。
また、上述の不純物除去精製は、過酸化水素を合成する過程で使用される溶剤又は原料成分に対して実施してもよく、過酸化水素を合成後に過酸化水素を含有する組成物に対して実施してもよい。
一方、酸の含有量が組成物全質量に対して1000質量ppbを超えると、相対的に組成物中におけるFe成分の含有量が少なくなりすぎる場合がある。酸の含有量が組成物全質量に対して1000質量ppb以下であれば、液中にコロイド粒子が形成されにくく、半導体デバイス製造工程に適用した際に半導体基板への欠陥を抑制することができる。
組成物中、アントラキノン類化合物の含有量は、組成物全質量に対して0.01質量ppb〜1000質量ppbであることが好ましい。アントラキノン類化合物の含有量が組成物全質量に対して0.01質量ppb以上であれば、欠陥性能の改良に効果がある。一方、アントラキノン類化合物の含有量が組成物全質量に対して1000質量ppb以下であれば、半導体デバイス製造工程に適用した際に半導体基板への欠陥影響が少ない。
(過酸化水素)
組成物中、過酸化水素の含有量は0.001〜70質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましく、15〜60質量%であることが更に好ましい。
組成物は、酸を含有する。なお、ここでいう「酸」には過酸化水素は含まれない。
酸としては、液中に存在する金属イオンを吸着(吸着の形態としては、イオン結合又は配位結合が挙げられる。)できれば特に限定されないが、水溶性酸性化合物であることが好ましい。
水溶性酸性化合物としては、水に溶解して酸性を示す解離可能な官能基を有すれば特に制限はなく、有機化合物であっても、無機化合物であってもよい。またここでいう水溶性とは、25℃において水100gに5g以上溶解することである。
中でも、上記水溶性酸性化合物としては、不純物を効果的にキレート化し除去できる観点から、リン酸誘導体又はリン酸であることが好ましい。
リン酸誘導体としては、例えば、ピロリン酸又はポリリン酸が挙げられる。
ポリアミノポリカルボン酸は、複数のアミノ基及び複数のカルボン酸基を有する化合物であり、例えば、モノ−又はポリアルキレンポリアミンポリカルボン酸、ポリアミノアルカンポリカルボン酸、ポリアミノアルカノールポリカルボン酸、及びヒドロキシアルキルエーテルポリアミンポリカルボン酸が含まれる。
組成物は、Fe成分を含有する。
上述した通り、組成物中、Fe成分の含有量は、酸の含有量に対して質量比で10−5〜102が好ましく、10−3〜10−1であることがより好ましい。
組成物は、溶剤として水を含有してもよい。
水の含有量は、特に限定されないが、組成物全質量に対して、1〜99.999質量%であればよい。
水としては、半導体デバイス製造に使用される超純水が好ましい。特に限定されるものではないが、Fe、Co、Na、K、Ca、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、及び、Znの金属元素のイオン濃度が低減されているものが好ましく、組成物の調液に用いる際に、pptオーダー若しくはそれ以下に調整されているものがより好ましい。調整の方法としては、ろ過膜若しくはイオン交換膜を用いた精製、又は、蒸留による精製が好ましい。調整の方法としては、例えば、特開2011−110515号公報段落[00
74]から[0084]に記載の方法が挙げられる。
組成物は、アントラキノン類化合物を含有していてもよい。
アントラキノン類化合物としては、例えば、アントラキノン法による過酸化水素の合成過程で用いられるものが挙げられる。具体的には、アルキルアントラキノン及びアルキルテトラヒドロアントラキノンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましい。
アルキルアントラキノン及びアルキルテトラヒドロアントラキノンに含まれるアルキル基は、例えば、炭素数1〜8であることが好ましく、炭素数1〜5であることがより好ましい。アルキルアントラキノンとしては、中でも、エチルアントラキノン又はアミルアントラキノンが好ましい。また、アルキルテトラヒドロアントラキノンとしては、中でも、エチルテトラヒドロアントラキノン又はアミルテトラヒドロアントラキノンであることが好ましい。
組成物は、Ni、Pt、Pd及びAlからなる群より選ばれる元素を含む金属成分を少なくとも1種以上含んでいてもよい。
組成物がNi、Pt、Pd及びAlからなる群より選ばれる元素を含む金属成分を含有する場合、その含有量は、上述した通り、組成物全質量に対して0.01質量ppt〜1質量ppbであることが好ましく、0.01質量ppt〜800質量pptであることがより好ましく、0.01質量ppt〜500質量pptであることが更に好ましい。
また、薬液の別の態様としては、エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤(以下、「特定有機溶剤」ともいう。)と、水と、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Ti、及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属成分(以下、「特定金属成分」ともいう。)と、を含有する薬液であって、上記薬液中の上記水の含有量が、100質量ppb〜100質量ppmであり、上記薬液中の上記金属成分の含有量が、10質量ppq〜10質量ppbである、態様であってもよい。
上記薬液は、特定有機溶剤を含有する。特定有機溶剤とは、上記のように、エーテル類、ケトン類及びラクトン類からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤である。
特定有機溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、薬液中に2種以上の特定有機溶剤を含有する場合において、上記特定有機溶剤の含有量は、2種以上の特定有機溶剤の含有量の合計を意味する。
エーテル類とは、エーテル結合を有する有機溶剤の総称である。エーテル類としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート及びプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどが好ましく用いられる。
上記のエーテル類の中でも、残渣改良という観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルがより好ましい。
エーテル類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ケトン類とは、ケトン構造を有する有機溶剤の総称である。ケトン類としては、メチルエチルケトン(2−ブタノン)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、N−メチル−2−ピロリドン、メチルプロピルケトン(2−ペンタノン)、メチル−n−ブチルケトン(2−ヘキサノン)及びメチルイソブチルケトン(4−メチル−2−ペンタノン)などが好ましく用いられる。
上記ケトン類の中でも、半導体デバイスの欠陥の発生をより改良できるという観点から、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノンが好ましく、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、及び、シクロヘキサノンがより好ましい。
ケトン類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラクトン類とは、炭素数3〜12の脂肪族環状エステルのこという。ラクトン類としては、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン及びε−カプロラクトンなどが好ましく用いられる。
上記ラクトン類の中でも、半導体デバイスの欠陥の発生をより改良できるという観点から、γ−ブチロラクトン、及び、γ−カプロラクトンが好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。
ラクトン類は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
2種以上のエーテル類を組み合わせる場合には、組み合わせるエーテル類としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。
これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、プロピレングリコールモノメチルエーテルと、の組み合わせ(混合溶剤)が好ましい。この場合において、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと、プロピレングリコールモノメチルエーテルと、の混合割合は、1:5〜5:1の範囲であることが好ましい。
上記薬液は、水を含有する。水は、薬液に含まれる各成分(原料)に不可避的に含まれる水分であってもよいし、薬液の製造時に不可避的に含まれる水分であってもよいし、意図的に添加したものであってもよい。
薬液中の水の含有量は、100質量ppb〜100質量ppmであり、100質量ppb〜10質量ppmが好ましく、100質量ppb〜1質量ppmがより好ましい。水の含有量が100質量ppb以上であることで、薬液の濡れ性が良好となり、半導体デバイスの欠陥の発生も抑制できる。また、水の含有量が100質量ppm以下であることで、薬液の耐食性が良好となる。
薬液中の水の含有量は、カールフィッシャー水分測定法(電量滴定法)を測定原理とする装置を用いて、後述する実施例欄に記載の方法で測定される。
薬液中の水の含有量を上記範囲内にする方法の一つとしては、窒素ガスで置換されたデシケータ内に薬液を載置し、デシケータ内を陽圧で保持しながら、薬液をデシケータ内で加温する方法が挙げられる。また、後述する精製工程で挙げる方法によっても、薬液中の水を所望の範囲に調整することができる。
上記薬液は、特定金属成分を含有する。特定金属成分とは、上述したように、Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を含有する金属成分である。
特定金属成分は、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。
ここで、特定金属成分は、イオン、錯化合物、金属塩及び合金など、いずれの形態であってもよい。また、特定金属成分は、粒子(パーティクル)状態であってもよい。
特定金属成分は、薬液に含まれる各成分(原料)に意図せず含有される金属成分であってもよいし、薬液の製造時に意図せず含有される金属成分であってもよいし、意図的に添加したものであってもよい。
薬液中の特定金属成分の含有量は、10質量ppq〜10質量ppbであり、10質量ppq〜300質量pptが好ましく、10質量ppq〜100質量pptがより好ましく、20質量ppt〜100質量pptが更に好ましい。特定金属成分の含有量が上記範囲内にあることで、半導体デバイスの欠陥の発生を抑制できる。
なお、薬液中に2種以上の特定金属成分を含有する場合において、上記特定金属成分の含有量は、2種以上の特定金属成分の含有量の合計を意味する。
アルケン類としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘプテン、オクテン、ノネン及びデセンなどが挙げられる。アルケン類は、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
薬液中にアルケン類が含有される場合には、薬液中のアルケン類の含有量は、0.1質量ppb〜100質量ppbが好ましく、0.1質量ppb〜10質量ppbがより好ましい。アルケン類の含有量が上記範囲内にあることで、金属成分とアルケン類との相互作用を抑制でき、薬液の性能がより良好に発揮される。
なお、薬液中に2種以上のアルケン類が含有される場合において、上記アルケン類の含有量は、2種以上のアルケン類の含有量の合計を意味する。
薬液中のアルケン類の含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析装置(GC−MS;Gas Chromatograph Mass Spectrometers)によって測定される。
なお、薬液中のアルケン類の含有量を上記範囲内にする方法については、後述する。
有機溶剤がラクトン類を含む場合には、薬液は、更に無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種の酸成分を含有してもよい。
酸成分は、上述した有機溶剤のうちラクトン類を製造する際の酸触媒として用いられるため、ラクトン類に混入していることがある。そのため、有機溶剤としてラクトン類を使用した際に、ラクトン類に混入した酸成分が薬液に含まれる場合がある。
酸成分としては、無機酸及び有機酸から選択される少なくとも1種が挙げられる。無機酸としては、これに限定されないが、例えば、塩酸、リン酸、硫酸及び過塩素酸などが挙げられる。有機酸としては、これに限定されないが、例えば、ギ酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸及びp−トルエンスルホン酸などが挙げられる。
薬液中に酸成分が含有される場合には、薬液中の酸成分の含有量は、0.1質量ppb〜100質量ppbが好ましく、0.1質量ppb〜10質量ppbがより好ましく、0.1質量ppb〜1質量ppbが更に好ましい。酸成分の含有量が上記範囲内にあることで、金属成分と酸成分との相互作用を抑制でき、薬液の性能がより良好に発揮される。
なお、薬液中に2種以上の酸成分が含有される場合において、上記酸成分の含有量は、2種以上の酸成分の含有量の合計を意味する。
薬液中の酸成分の含有量は、中和滴定法により測定される。中和滴定法による測定は、具体的には、電位差自動滴定装置(製品名「MKA−610」、京都電子工業社製)を用いて測定される。
なお、薬液中の酸成分の含有量を上記範囲内にする方法については、電気脱イオン、及び、後述する精製工程における蒸留処理を繰り返すことが挙げられる。
薬液は、その用途に応じて、上記以外の成分(以下、「他の成分」ともいう。)を含有してもよい。他の添加剤としては、例えば、界面活性剤、消泡剤、及び、キレート剤などが挙げられる。
薬液は、有機不純物の含有量が少ないことが好ましい。なお、有機不純物の含有量の測定には、ガスクロマトグラフ質量分析装置(製品名「GCMS−2020」、島津製作所社製)を用いる。なお、測定条件は、実施例に記載したとおりである。また、特に制限されないが、有機不純物が高分子量化合物の場合には、Py−QTOF/MS(パイロライザー四重極飛行時間型質量分析)、Py−IT/MS(パイロライザーイオントラップ型質量分析)、Py−Sector/MS(パイロライザー磁場型質量分析)、Py−FTICR/MS(パイロライザーフーリエ変換イオンサイクロトロン型質量分析)、Py−Q/MS(パイロライザー四重極型質量分析)、及び、Py−IT−TOF/MS(パイロライザーイオントラップ飛行時間型質量分析)等の手法で分解物から構造の同定や濃度の定量をしても良い。例えば、Py−QTOF/MSは島津製作所社製等の装置を用いることができる。
薬液は、半導体製造の際に用いられる処理液、及びその原料として用いることができる。原料として用いる場合の態様としては、他の原料を別途添加するキットが挙げられる。この場合、使用の際に別途添加する他の原料として、水、有機溶剤、及び薬液からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。また、用途に応じて他の化合物を混合して使用してもよい。
また、薬液を処理液として用いる場合の一態様として、濃縮液として用いる態様が挙げられる。この場合、使用の際に、水、有機溶剤及び/又はその他の化合物等を添加して用いることができる。
本発明の一実施態様である製造装置は、原料を反応させて、薬液(半導体用薬液)である反応物を得るための反応部と、反応物を蒸留して精製物を得るための蒸留塔と、反応部及び蒸留塔を連結し、反応部から蒸留塔へ反応物を移送するための第一の移送管路と、を備える、薬液を製造するための製造装置であって、蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料(耐腐食材料)で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である、製造装置である。
図2において、製造装置200は、原料を反応させて、薬液である反応物を得るための反応部201と、反応物を精製して精製物を得るための蒸留塔202とを備え、蒸留塔202の内壁は材料で被覆され、又は内壁が材料から形成される。
更に、反応部201と蒸留塔202は第一の移送管路203により連結されている。
また、製造装置200は、精製物を容器に充填するための充填部204を更に備え、上記蒸留塔202と上記充填部204は第二の移送管路205により連結されている。
また、製造装置200は、精製物をフィルタでろ過するためのフィルタ部206を更に備え、フィルタ部206が、第二の移送管路205の途中位置に配置されている。
また、製造装置200は、反応部201に原料を供給するための原料供給部207を更に備え、反応部201と原料供給部207は第三の移送管路208により連結されている。
反応部201は、供給された原材料を(必要に応じて触媒の存在下で)反応させて薬液である反応物を得る機能を有する。反応部201としては特に制限されず、公知の反応部を用いることができる。
反応部201としては、例えば、原料が供給され、反応が進行する反応槽と、反応槽内部に設けられた攪拌部と、反応槽に接合された蓋部と、反応槽に原料を注入するための注入部と、反応槽から反応物を取り出すための反応物取出し部と、を備える態様が挙げられる。上記反応部に、原料を連続又は非連続に注入し、注入した原材料を(触媒の存在下で)反応させて薬液である反応物を得ることができる。
また、反応部201は所望により反応物単離部、温度調整部、並びにレベルゲージ、圧力計及び温度計等からなるセンサ部等を含有してもよい。
なかでも、不純物含有量がより低減された薬液が得られる点で、反応槽の内壁は、電解研磨された金属材料で被覆される、又は、電解研磨された金属材料で形成されることがより好ましく、電解研磨されたステンレス鋼で被覆される、又は、電解研磨された金属材料で形成されることが更に好ましい。
上記反応槽を含有する製造装置200によれば、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
蒸留塔202の内壁は、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料(耐腐食材料)で被覆される、又は、内壁が材料から形成される。材料の態様は上記のとおりである。
なお、蒸留塔202の内部には、上述した蒸留塔101と同様に、充填物が配置されていてもよい。
上記反応部201と蒸留塔202は第一の移送管路203により連結されている。反応部201と蒸留塔202とは第一の移送管路203により連結されているため、反応部201から蒸留塔202への反応物の移送が閉鎖系内にて行われ、金属成分を含め、不純物が環境中から反応物に混入することが防止される。これにより、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
第一の移送管路203としては特に制限されず、公知の移送管路を用いることができる。移送管路としては、例えば、パイプ、ポンプ、及び弁等を備えた態様が挙げられる。
なかでも、不純物含有量がより低減された薬液が得られる点で、第一の移送管路の内壁はフッ素樹脂で被覆され、又は、内壁はフッ素樹脂から形成されることがより好ましく、内壁は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体で被覆され、又は、内壁はテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から形成されることが更に好ましい。
上記第一の移送管路203を備える製造装置200によれば、不純物の含有量がより低減された薬液を得ることができる。
製造装置200は、充填部204を備える。充填部204は、精製物を容器に充填する機能を有する。充填部204としては特に制限されず、液体の充填用として公知の充填装置を用いることができる。
充填部204としては、例えば、精製物の貯留槽と、貯留槽に連結され、容器に精製物を注入するための注入部と、を備える態様が挙げられる。上記貯留槽に精製物を連続又は非連続に注入し、貯留槽に連結された注入部により、容器に精製物が注入される。上記充填部204は、所望により、容器の計量装置、及び容器の搬送装置等を備えてもよい。
上記充填部204を備える製造装置200によれば、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
上記充填部204において用いられる容器としては特に制限されず、公知の容器を用いることができる。容器としては、例えば、コンテナ、ドラム、ペール、及びボトル等が挙げられ、腐食性等が問題とならない限り、任意の容器を用いることができる。
なかでも、薬液向けの、クリーン度が高く、不純物の溶出が少ないものが好ましい。クリーン度が高く、不純物の溶出が少ない容器としては、例えば、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、及びコダマ樹脂工業(株)製の「ピュアボトル」等が挙げられるが、これらに限定されない。
なかでも、不純物含有量がより低減された薬液が得られる点で、上記容器の内壁は、フッ素樹脂で被覆され、又は、内壁は、フッ素樹脂から形成されることがより好ましく、内壁は、ポリテトラフルオロエチレンで被覆され、又は、ポリテトラフルオロエチレンから形成されることが更に好ましい。
上記容器を用いることで、他の樹脂、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、ポリエチレン−ポリプロピレン樹脂等からなる容器を用いる場合と比べて、エチレン及び/又はプロピレンのオリゴマーの溶出という不具合の発生を抑制できる。
蒸留塔202と充填部204は、第二の移送管路205により連結されている。蒸留塔202と充填部204とが第二の移送管路205により連結されていると、蒸留塔202から充填部204への精製物の移送が閉鎖系内にて行われるため、金属成分を含め、不純物が環境中から精製物に混入することが防止される。これにより、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
なお、第二の移送管路205の態様は上記第一の移送管路203と同様である。
製造装置200は、フィルタ部206を備える。フィルタ部206は第二の移送管路205の途中位置に配置され、精製物をフィルタに通過させてろ過する機能を有する。フィルタ部206としては、特に制限されず、公知のろ過装置を用いることができる。
フィルタ部206としては、例えば、一つ又は複数のフィルタと、フィルタハウジングとを備えるフィルタユニットが挙げられる。
なお、図2において、フィルタ部206は第二の移送管路205の途中位置に一つ配置されている。しかし、上記製造装置200のフィルタ部206の態様としては、これに限定されず、第二の移送管路205の途中位置に、直列及び/又は並列に複数のフィルタ部206が配置された態様も、上記実施態様に係る製造装置に含有される。
フィルタの材料は特に制限されないが、薬液に含有される不純物及び/又は凝集物等の微細な異物を効率よく除去することができる点で、ポリテトラフルオロエチレンのフッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、並びにポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等が挙げられる。なかでも、ナイロン、ポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体からなる群から選択される少なくとも1種からなることが好ましい。
上記材料からなるフィルタによれば、残渣欠陥及び/又はパーティクル欠陥の原因となり易い極性の高い異物を効果的に除去できる他、薬液中の金属成分の含有量を効率的に減らすことができる。
なお、臨界表面張力の値は、メーカーの公称値である。臨界表面張力が上記範囲のフィルタを使用することで、残渣欠陥及び/又はパーティクル欠陥の原因となり易い極性の高い異物を効果的に除去できる他、薬液中の金属成分の量を効率的に減らすことができる。
更に、薬液中の金属成分の含有量を低減する観点からは、フィルタの平均孔径は0.05μm以下が好ましい。薬液中の金属成分の含有量を調整する場合のフィルタの平均孔径としては、0.005μm以上0.05μm以下が好ましく、0.01μm以上0.02μm以下がより好ましい。上記の範囲内であると、ろ過に必要な圧力が低く維持ができ、効率良く濾過することができる。
ここでの平均孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照できる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択できる。
製造装置200は、原料供給部207を備える。原料供給部207は、固体、液体、又は気体の原料を、連続又は不連続に反応部201に供給することができれば特に制限されず、公知の原料供給装置を用いることができる。
原料供給部207としては、例えば、原料の受入槽と、レベルゲージ等のセンサ、ポンプ、及び原料の供給を制御するバルブ等を含有する態様が挙げられる。
また、原料供給部207と反応部201は第三の移送管路208により連結されている。
なお、図2において、製造装置200は、原料供給部207は一つ備える。しかし、上記製造装置200の態様としては、これに限定されず、例えば、原料の種類ごとに複数の原料供給部207を並列に備える態様も、上記実施態様に係る製造装置200に含有される。
上記原料供給部207を含有する製造装置によれば、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
原料供給部207と反応部201は第三の移送管路208により連結されている。原料供給部207と反応部201とが第三の移送管路208により連結されていると、原料供給部207から反応部201への原料の移送が閉鎖系内にて行われるため、金属成分を含め、不純物が環境中から原料に混入することが防止される。これにより、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
第三の移送管路208の態様については、第一の移送管路203と同様である。
本発明に係る製造装置としては、少なくとも反応部201、蒸留塔202、及び第一の移送管路203を備え、蒸留塔202の内壁が材料(耐腐食材料)で被覆され、又は内壁が材料で形成されていればよい。
製造装置において用いられる原料としては、特に制限されず、薬液の製造に用いられるものとして公知の原料を用いることができる。なかでも、不純物含有量がより低減された薬液が得られる点で、原料は純度が高いことが好ましく、いわゆる高純度グレード品を用いることが好ましい。原料の純度としては、特に制限されないが、99.99%以上が好ましく、99.999%以上が好ましい。
なお、上記不純物の含有量の測定方法としては、上記SP−ICP−MS法が挙げられる。
精製方法としては、例えば、フィルタリング、イオン交換及び蒸留等が挙げられる。なお、蒸留を行う場合には、上記精製装置を用いてもよい。
本発明の一実施態様に係る薬液の製造方法は、原料を反応させて、薬液である反応物を得る反応工程と、蒸留塔を用いて、反応物を蒸留して、精製物を得る精製工程と、を含有する薬液の製造方法であって、蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である、薬液の製造方法である。
反応工程は、原料を反応させて薬液である反応物を得る工程である。
反応物としては特に制限されないが、例えば、上記で薬液として説明した態様が挙げられる。すなわち、化合物(A)を含有する薬液を得るために化合物(A)を合成する工程が挙げられる。
反応物を得る方法としては特に制限されず、公知の方法を用いることができる。例えば、触媒の存在下において、一又は複数の原料を反応させて、反応物を得る方法が挙げられる。
より具体的には、例えば、酢酸とn−ブタノールを硫酸の存在下で反応させ、酢酸ブチルを得る工程、エチレン、酸素、及び水をAl(C2H5)3の存在下で反応させ、1−ヘキサノールを得る工程、シス−4−メチル−2−ペンテンをIpc2BH(Diisopinocampheylborane)の存在下で反応させ、4−メチル−2−ペンタノールを得る工程、プロピレンオキシド、メタノール、及び酢酸を硫酸の存在下で反応させ、PGMEA(プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセタート)を得る工程、アセトン、及び水素を酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウムの存在下で反応させて、IPA(isopropyl alcohol)を得る工程、並びに乳酸、及びエタノールを反応させて、乳酸エチルを得る工程等が挙げられる。
精製工程は、反応物を蒸留して、精製物を得る工程である。精製工程は上記蒸留塔を用いて行われる。上記蒸留塔を用いて反応物を蒸留して、精製物を得る方法については、すでに説明したとおりである。
上記製造方法によれば、蒸留塔の内壁が材料で被覆される、又は、内壁が材料から形成されるため、不純物の含有量が低減された薬液を得ることができる。
ろ過工程としては、精製物をフィルタに通過させる工程が好ましい。精製物をフィルタに通過させる方法としては特に制限されず、精製物を移送する移送管路の途中に、フィルタと、フィルタハウジングとを備えるフィルタユニットを配置し、上記フィルタユニットに、加圧又は無加圧で精製物を通過させる方法が挙げられる。
なお、使用されるフィルタの態様に関しては、上述の通りである。
その際、第一のフィルタでのろ過は、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。異なるフィルタを組み合わせて2回以上ろ過を行う場合は1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が同じ、又は、大きい方が好ましい。また、すでに述べた平均孔径の範囲内で異なる孔径のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照できる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択できる。
第二のフィルタの孔径は、0.01〜1.0μm程度が適しており、好ましくは0.1〜0.5μm程度である。この範囲とすることにより、薬液に成分粒子が含有されている場合には、この成分粒子を残存させたまま、薬液に混入している異物を除去できる。
第二のフィルタの孔径が第一のフィルタより小さいものを用いる場合には、第二のフィルタの孔径と第一のフィルタの孔径との比(第二のフィルタの孔径/第一のフィルタの孔径)が0.01〜0.99であることが好ましく、0.1〜0.9であることがより好ましく、0.3〜0.9であることが更に好ましい。
上記薬液の製造方法は、精製物を容器に充填する充填工程を更に含んでもよい。充填方法としては特に制限されず、公知の充填方法を用いることができる。なお、充填工程で用いることができる容器の態様は上記のとおりである。
具体的には、蒸留塔202、及び反応部201の内壁は、電解研磨された金属材料で被覆され、又は内壁は、電解研磨された金属材料から形成されることが好ましい。
第一及び第二の移送管路(203、205)の内壁は、フッ素樹脂で被覆され、又はフッ素樹脂から形成されることが好ましい。
上記態様によれば、各工程が閉鎖系内にて行われるため、金属成分を含め、不純物が環境中から精製物に混入することが防止されるとともに、製造装置の各部から金属成分が溶出しにくいため、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
原料供給工程は、反応工程に用いられる原料を供給する工程である。反応工程に用いられる原料を供給する方法としては特に制限されないが、例えば、原料供給部207を用いて、反応部201に原料を供給する方法等が挙げられる。
上記原料供給工程を上記原料供給部207を備える上記製造装置200を用いて行う場合、原料供給部207から反応部201への原料の移送が閉鎖系内にて行われるため、原料に対し、金属成分を含め、不純物が環境中から混入することが防止される。従って、不純物含有量がより低減された薬液を得ることができる。
このとき、原料供給部207の受入槽、及び充填部204の貯留槽の内壁は、材料で被覆され、又は内壁は、材料から形成されることが好ましい。
第三の移送管路208の内壁は、フッ素樹脂で被覆され、又はフッ素樹脂から形成されることが好ましい。
除電工程は、原料、反応物、及び精製物からなる群から選択される少なくとも1種(以下「精製物等」という。)を除電することで、精製物等の帯電電位を低減させる工程である。
除電方法としては特に制限されず、公知の除電方法を用いることができる。除電方法としては、例えば、上記精製液等を導電性材料に接触させる方法が挙げられる。
上記精製液等を導電性材料に接触させる接触時間は、0.001〜60秒が好ましく、0.001〜1秒がより好ましく、0.01〜0.1秒が更に好ましい。導電性材料としては、ステンレス鋼、金、白金、ダイヤモンド、及びグラッシーカーボン等が挙げられる。
精製液等を導電性材料に接触させる方法としては、例えば、導電性材料からなる接地されたメッシュを管路内部に配置し、ここに精製液等を通す方法等が挙げられる。
例えば、原料供給部207が備えてもよい受入槽、反応部201が備えてもよい反応槽、蒸留塔202、及び充填用の容器等に、精製物等を注入する前に、除電工程を行うことが好ましい。上記のようにすることで、容器等に由来する不純物が、精製物等に混入するのを抑制することができる。
薬液を半導体用処理液の原料として用いる場合、他の原料と混合する前に、薬液及び他の原料の精製を行うことが好ましい。精製方法の態様としては、原料の精製方法として既に説明したとおりである。
更に、薬液を半導体用処理液の原料として用いる場合、他の原料と混合した後に、半導体用処理液の精製を行うことがより好ましい。精製方法の態様としては上記のとおりである。
更に、薬液の製造方法としては、原料を精製する工程を更に含有することが更に好ましい。
一態様において、半導体製造過程のパターン形成において、現像液、リンス液又はプリウェット液として用いられることが好ましい。
本発明の一の実施態様に係る容器は、薬液(半導体用薬液)を収容する容器であって、容器の内壁が、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、金属材料及び電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料(特定材料)で被覆される、又は、内壁が材料から形成され、金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である、容器である。
材料(特定材料)は、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、金属材料、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種である。
金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料であり、その態様は、既に説明したとおりである。
Cr/Feが0.80〜3.0だと、薬液を所定期間保管した場合にも、不純物含有量が増加しにくい。
フッ素樹脂の態様は、既に説明したとおりである。
ポリオレフィン樹脂としては特に制限されず公知のポリオレフィン樹脂を用いることができる。なかでも、ポリエチレン、又はポリプロピレンが好ましい。なおポリオレフィン樹脂は、高密度ポリオレフィン樹脂、及び超高分子量ポリオレフィン樹脂であってもよい。
上記容器に保管することが好ましい薬液の一態様としては、Al、Ca、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Li、Mg、Mn、Ni、K、Ag、Na、Ti、及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、上記金属成分のうち、上記元素を含有する金属粒子の含有量が、薬液全質量の100質量ppt以下である、薬液であってもよい。
薬液中に含まれる金属粒子の含有量が薬液全質量の100質量ppt以下に制御された薬液は、半導体用処理液として用いた場合に、より欠陥が発生しにくい。また、上記薬液における金属粒子の含有量は、半導体用処理液として用いた場合により欠陥が発生しにくい点で、薬液全質量の50質量ppt以下がより好ましく、薬液全質量の10質量ppt以下が更に好ましい。
また、上記容器に保管することが好ましい薬液の別の一態様としては、Na、K、Ca、Fe、Cr、Ti、及びNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、上記金属成分のうち、上記元素を含有する金属粒子の含有量が、薬液全質量の50質量ppt以下である、薬液収容体であってもよい。
また、上記薬液における金属粒子の含有量は、半導体用処理液として用いた場合により欠陥が発生しにくい点で、薬液全質量の10質量ppt以下がより好ましい。
なお、Na、K、Ca、Fe、Cr、Ti、及びNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属粒子とは、典型的には、Naを含有する金属粒子、Kを含有する金属粒子、Caを含有する金属粒子、Feを含有する金属粒子、Crを含有する金属粒子、Tiを含有する金属粒子、及び、Niを含有する金属粒子等を表す。
薬液中に、上記の粒子が1種類含有される場合には、上記金属粒子の含有量は、薬液の全質量の50質量ppt以下であり、10質量ppt以下が好ましく、上記金属粒子が複数含有される場合には、薬液の全質量に対し、それぞれの粒子の含有量が50質量ppt以下であり、それぞれの粒子の含有量が10質量ppt以下が好ましい。
また、上記容器に保管することが好ましい薬液の別の一態様としては、薬液が、Feを含有する金属成分を含有し、金属成分のうち、Feを含有する金属粒子の含有量が、薬液全質量の10質量ppt以下である、薬液収容体であってもよい。
また、薬液は、半導体製造用以外の他の用途でも好適に用いることができ、ポリイミド、センサ用レジスト、レンズ用レジストなどの現像液、リンス液としても使用することができる。
また、薬液は、洗浄用途でも使用することができ、容器、配管、基板(例えば、ウエハー、ガラス等)などの洗浄に好適に用いることができる。具体的には洗浄液、除去液、剥離液等として好適に用いられる。
具体的には、薬液は、シリコン基板上の無機金属イオンを除去する目的で塩酸と混合し、SC(standard clean)−2と呼ばれる薬液処理によってシリコン基板上から金属イオンの除去をするのに好適に用いられる。又、薬液は、シリコン基板上のパーティクルを除去する目的でアンモニアと混合し、SC(standard clean)−1と呼ばれる薬液処理によってシリコン基板上からシリコンパーティクルの除去をするのに好適に用いられる。更には、薬液は、基板上のレジストを除去する目的で硫酸と混合し、SPM(Sulfuric. Acid Hydrogen Peroxide Mixture)と呼ばれる薬液処理によって基板上からレジストの除去をするのに好適に用いられる。中でも、薬液は、上述の通り、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程を含む半導体デバイスの製造工程において、各工程の終了後、あるいは次の工程に移る前に、有機物を処理するために使用される薬液であり、例えば、現像液、リンス液、エッチング液、洗浄液、剥離液等として用いられる薬液である。
これらのフィルタ及び、液体の組み合わせとしては、特に限定されないが、米国US2016/0089622号公報のものが挙げられる。
上記容器の製造方法としては特に制限されず、公知の方法により製造することができる。例えば、金属又は樹脂等により形成された容器の内壁にフッ素樹脂のライニングを貼付する方法、及び、金属又は樹脂等により形成された蒸留塔の内壁にフッ素樹脂又はポリオレフィン樹脂を含有する組成物を塗布して被膜を形成する方法等によれば、内壁が材料で被覆された容器を製造することができる。
また、例えば、クロム及びニッケルの含有量の合計が金属材料全質量に対して25質量%超である金属材料により形成された容器の内壁を電解研磨する方法等によれば、内壁が、電解研磨金属材料で形成された容器を製造することができる。
本発明の一の実施態様に係る薬液の製造方法は、上記充填工程において、精製物を上記容器に充填する、薬液の製造方法である。
容器の内壁を洗浄液を用いて洗浄する方法としては、例えば、下記に示す例1、例2が挙げられる。
内容積20Lの容器に5Lの洗浄液を充填後、密閉する。次いで、振とう攪拌を1分間行うことにより容器内の接液部表面全体に対し満遍なく洗浄液を行き渡らした後、蓋を開け洗浄液を排出する。続いて、超純水によって3回置換を行い十分すすいだ後、乾燥させる。必要な清浄度に応じて、洗浄液による洗浄の回数及び時間及び/又は必要に応じてその後の超純水によるすすぎの回数及び時間を決める。
容器の開口部を下側に向け、開口部から吐出ノズルなどにより容器内面へ洗浄液を吐出して洗浄する。容器の内面全体を洗浄できるよう、拡散ノズルを使用する、複数のノズルを配置する、容器及び/又は洗浄ノズルを動かしながら洗浄するなど、適宜行う。必要な清浄度に応じて、洗浄時間を決める。
上記内壁の洗浄に用いる洗浄液は、上記容器の内壁に対する接触角が10〜120度である。
ここで接触角とは、ある物質の表面の、ある液体に対する濡れ性に関する指標であり、物質(収容部の内壁)上に付着した液体(洗浄液)の周縁部における接線が物質の表面に対してなす角θによって表される。よって、接触角θが大きいほど物質は液体をはじきやすく、液体に対する濡れ性が低い。逆に、接触角θが小さいほど物質は液体をはじきにくく、液体に対する濡れ性が高い。接触角θの大小は、表面エネルギーの大小に左右され、表面エネルギーが小さいほど接触角θが大きくなる。本明細書における接触角は、θ/2法で測定した値である。
また、洗浄液の内壁に対する接触角が120度以下だと、収容部の微細な隙間等に残留する汚染物の除去率を高めることができる。
一般に、高純度の薬液の製造においては、洗浄液自体が不純物となり得るが、上記の製造方法によれば、充填工程の前に、容器を薬液、有機溶剤、水、及び、これらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種で洗浄するため、洗浄液が不純物の発生原因となることをより抑制することができる。言い換えれば、薬液中の成分と同じ成分を含有する洗浄液を使用することにより、不純物の発生をより抑制することができる。
なお、洗浄液として用いることができる薬液及び有機溶剤の態様は、既に説明したとおりである。
上記薬液収容体によれば、所定期間保管した場合にも、薬液中の不純物(例えば、金属粒子及び/又は粗大粒子等)が増加しにくい。
なお、上記容器の態様については既に説明したとおりである。
また、上記薬液の態様としては、本明細書の「薬液の態様1」〜「薬液の態様4」として、既に説明したとおりである。
上記薬液については、薬液の態様Aとしてすでに説明したとおりである。
以下に、薬液の調製方法を説明する。
以下に示す各実施例で使用される各原料、各触媒は、純度99質量%以上の高純度グレードを用い、更に事前に蒸留、イオン交換、ろ過等によって精製したものである。
各実施例及び比較例の薬液は、反応槽と、蒸留塔と、1〜4段のフィルタ部と、を備える製造装置を用いて調製した。
なお、反応槽、蒸留塔、フィルタ部、及び容器は移送管路で連結した。
各部(反応槽、蒸留塔、及び移送管路等)の内壁は、表1に示した材料とした。なお、表1中の各略号は、以下の材料を示す。
なお、PTFE又はPFAを用いる場合は、各部の内壁面上に該当する材料の被膜を形成した。また、SUS316EP又はSUS316バフ研磨を用いる場合は、各部の内壁自体を該当する材料で形成した。
・SUS316バフ研磨+EP:SUS316(ステンレス鋼;Ni含有量10質量%、Cr含有量16質量%)を#400バフ研磨した後、電解研磨したもの
・SUS316バフ研磨:SUS316を#400バフ研磨したもの
・SUS316EP:SUS316を電解研磨したもの
・PTFE:ポリテトラフルオロエチレン
・PFA:テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
また、フィルタ部における1〜4段の各フィルタの種類及び平均孔径(カタログ値)を表1に示した。なお、表1中の各略号は、以下のフィルタを示す。
・PP:ポリプロピレン製フィルタ(日本3M社製、NanoSHIELD)
・HDPE:高密度ポリエチレン製フィルタ(日本ポール社製、PEクリーン)
・ナイロン:66ナイロン製フィルタ (日本ポール社製、ウルチプリーツ)
・PTFE:ポリテトラフルオロエチレン製フィルタ:(日本インテグリス社製、トレント)
<電解研磨条件>
電解研磨液:佐々木化学薬品社製「エスクリーンEP」
温度:50〜60℃
時間:2〜10分
電流密度:10〜20A/dm3
極間距離:5〜50cm
各実施例及び比較例の薬液は、以下に記載した方法により調製した後、容器に充填した。使用した容器の材料を表1に示した。なお、表1中の各略号は、以下の容器を示す。
・PTFE:(ポリテトラフルオロエチレン製容器)
・SUS316EP:(電解研磨されたSUS316製容器)
・SUS316バフ研磨+EP:SUS316(ステンレス鋼;Ni含有量10質量%、Cr含有量16質量%)を#400バフ研磨した後、電解研磨したもの
・SUS316バフ研磨:SUS316を#400バフ研磨したもの
(工程1)
酢酸及びn−ブタノールを、触媒としての硫酸の存在下、反応槽で反応させた。次いで、得られた反応物を、蒸留塔に導入し、酢酸ブチル/n−ブタノール/水の共沸混合物として副生する水を蒸留塔の塔頂の取出口から系外に除去しながら反応させることにより、酢酸ブチルを含有する粗液(以下、「酢酸ブチル粗液」という。)1bを得た。
工程1で得られた酢酸ブチル粗液1bについて、硫酸分をアルカリ中和した。次いで、水で洗浄した後、水分の除去を行うことにより、酢酸ブチル粗液1cを取り出した。
工程2で得られた酢酸ブチル粗液1cを中和水洗し、デカンターにより大部分の水及び硫酸を分離した。次いで、酢酸ブチル、n−ブタノール、水、硫酸及び微量の副生成物を含有する酢酸ブチル粗液1dを、不純物のn−ブタノール及び水等の低沸物を除去する目的で蒸留塔に供給した。その後、蒸留を複数回繰り返し、薬液を得た。
なお、蒸留を複数回繰り返す方法としては、蒸留後の精製物を上記移送管路の途中位置から取り出し、蒸留塔の手前の移送管路に戻す方法を用いた。
・フィルタ構成
1段目:ポリテトラフルオロエチレン製 平均孔径20nm
2段目:66ナイロン製 平均孔径10nm
3段目:ポリテトラフルオロエチレン製 平均孔径10nm
4段目:66ナイロン製 平均孔径5nm
各部の内壁が表1に記載の材料から形成され、表1に記載の材料及び平均孔径を有するフィルタを備える製造装置を用いて実施例1の(工程1〜3)に記載された方法と同様の方法により薬液を製造し、薬液を内壁が表1に記載の材料から形成された容器に充填する前に、表1に記載した洗浄液で洗浄して、実施例2〜7、実施例10〜14及び比較例1〜3の薬液収容体を得た。なお、表1の洗浄液欄に「共洗い」とあるものは、洗浄液としてその実施例又は比較例に係る薬液を用いたことを意図する。
なお、実施例11の薬液は、実施例1に記載した薬液と比較して、水分含有量が1/10程度になるまで蒸留を繰り返した。
(工程1)
アセトン及び水素を用い、触媒として酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウムの存在下、公知の方法に従い、アセトンの還元反応を行った。そこでは、100℃で4時間の加熱処理を行い、IPAを含有する粗液(以下、「IPA粗液」という。)2aを得た。
IPA粗液2aは、未反応のアセトン、不純物としての置換異性体及び触媒を含んでいる。このIPA粗液2aを精製する目的で蒸留塔に導入した。その後、蒸留を複数回繰り返し、薬液を得た。
次に、上記薬液を接液部がPFA製の移送管路の途中位置に配置した以下の複数のフィルタを含有するフィルタを通してろ過した。
・フィルタ構成
1段目:ポリテトラフルオロエチレン製 平均孔径10nm
2段目:高密度ポリエチレン製 平均孔径10nm
各部の内壁が表1に記載の材料から形成され、表1に記載の材料及び平均孔径を有するフィルタを備える製造装置を用いて実施例8の(工程1、2)に記載された方法と同様の方法により薬液を製造し、薬液を内壁が表1に記載の材料から形成された容器に充填する前に、表1に記載した洗浄液で洗浄して、実施例9、及び比較例4、5の薬液収容体を得た。
公知の方法に従い、シクロヘキサノン、PGMEA(プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセタート)、乳酸エチル、IAA(酢酸イソアミル)、及び、MIBC(メチルイソブチルカルビノール)をそれぞれ含有する粗液を製造した。次に、各部の内壁が表1に記載の材料から形成され、表1に記載の材料及び平均孔径を有するフィルタを備える製造装置を用いて薬液を製造し、薬液を内壁が表1に記載の材料から形成された容器に充填する前に、表1に記載した洗浄液で洗浄して、実施例15〜19の薬液収容体を得た。
また、金属成分の含有量は、上記薬液1,000mLを合成石英製容器に入れ、マッフル炉を用いて、沸騰状態を維持できるよう加熱して灰化し、上記灰化した試料を超純水で溶解し、試料溶液を作製した。上記試料溶液を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−MS)を用いて測定した。なお、測定結果は、以下の基準により評価し、表1にまとめて示した。各値の単位は、質量ppt(parts per trillion)である。なお、実用上「D」以上が好ましい。
A:金属成分の含有量が50質量ppt未満である。
B:金属成分の含有量が50質量ppt以上100質量ppt未満である。
C:金属成分の含有量が100質量ppt以上500質量ppt未満である。
D:金属成分の含有量が500質量ppt以上10000質量ppt未満である。
E:金属成分の含有量が10000質量ppt以上である。
例えば、実施例1であれば、化合物(A)として酢酸ブチルを用い、反応槽の内壁がSUS316バフ研磨+EP(Cr/Feは2.0)で形成され、蒸留塔の内壁がSUS316バフ研磨+EP(Cr/Feは2.0)で形成され、移送管路の内壁がPFA(C.A.が100°)で形成され、1段目がPTFE製の平均孔径20nmのフィルタ、2断面がナイロン製の平均孔径が10nmのフィルタ、3段目がPTFE製の平均孔径が20nmのフィルタ、4段目がナイロン製の平均孔径5nmのフィルタをそれぞれ有する製造装置を用いて、薬液を作製し、内壁がPTFE(C.A.が115°)の容器を作成した薬液を用いて共洗いした後に充填した。得られた薬液は、溶剤(化合物(A))含有量が99.9999999質量%であり、金属成分として、Na、K、Ca、Fe、Ni、Cr、及び、Tiをそれぞれ含有する金属成分の含有量が、順に7.0質量ppt、3.0質量ppt、3.0質量ppt、1.0質量ppt未満、1.0質量ppt未満、1.0質量ppt未満、2.0質量ppt未満であり、これらの合計が15質量pptで、評価は「A」だったことを表す。その他についても同様である。
また、ろ過工程において、異なる種類のフィルタを用いて複数回に渡って前記精製物をろ過する実施例2の薬液の製造方法は、実施例5の薬液の製造方法と比較して、得られる薬液の不純物含有量がより低減されていた。
また、反応槽の内壁のCr/Feが0.8以上である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例6の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、移送管路の内壁のCr/Feが0.8以上である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例7の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、蒸留塔の内壁のCr/Feが0.8以上である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例21の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、反応槽の内壁のCr/Feが3.0以下である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例23の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、蒸留塔の内壁のCr/Feが3.0以下である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例24の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、移送管路の内壁のCr/Feが3.0以下である製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例25の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、反応槽の内壁が電解研磨されたステンレス鋼から形成された製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例6の薬液と比較して金属成分の含有量がより少なかった。
また、移送管路の内壁がPFAから形成された製造装置を用いて製造された実施例2の薬液は、実施例7の薬液と比較して、金属成分の含有量がより少なかった。
また、異なる材料からなるフィルタでろ過を行った実施例2の薬液は、実施例5の薬液と比較して金属成分の含有量がより少なかった。
また、容器の内壁を薬液を用いて洗浄した実施例2の薬液は、実施例10の薬液と比較して金属成分の含有量が少なかった。
実施例12、13及び14の各薬液を表1に記載の容器に充填し、密閉して50℃の恒温器内で60日間保管した。その後、金属成分の含有量、及び金属粒子の含有量を測定した。金属成分の含有量は上記と同様の方法により、金属粒子の含有量は下記のSP−ICP−MSを用いる方法により測定した。
なお、測定結果は、以下の基準により評価し、表2にまとめて示した。各値の単位は、質量ppt(parts per trillion)である。なお、実用上「C」以上が好ましい。
「A」:50℃の恒温器内で60日間保管した後の、金属粒子の含有量が薬液全質量の10質量ppt未満である。
「B」:50℃の恒温器内で60日間保管した後の、金属粒子の含有量が薬液全質量の10質量ppt以上、50質量ppt未満である。
「C」:50℃の恒温器内で60日間保管した後の、金属粒子の含有量が薬液全質量の50質量ppt以上、100質量ppt未満である。
清浄なガラス容器内へ超純水を計量投入し、メディアン径50nmの測定対象金属粒子を10000個/mlの濃度となるように添加した後、超音波洗浄機で30分間処理した分散液を輸送効率測定用の標準物質として用いた。
メーカー:PerkinElmer
型式:NexION350S
SP−ICP−MSはPFA製同軸型ネブライザ、石英製サイクロン型スプレーチャンバ、石英製内径1mmトーチインジェクタを用い、測定対象液を約0.2mL/minで吸引した。酸素添加量は0.1L/min、プラズマ出力1600W、アンモニアガスによるセルパージを行った。時間分解能は50μsにて解析を行った。
・金属粒子の含有量:ナノ粒子分析“SP−ICP−MS”専用Syngistix ナノアプリケーションモジュール
・金属原子の含有量:Syngistix for ICP−MS ソフトウエア
101 蒸留塔
102 供給口
103 流出口
104 再沸器
105 取出口
106 凝縮器
107 移送管路
201 反応部
202 蒸留塔
203 第一の移送管路
204 充填部
205 第二の移送管路
206 フィルタ部
207 原料供給部
208 第三の移送管路
Claims (45)
- 薬液を精製する、蒸留塔を備える精製装置であって、
前記蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成され、
前記金属材料は、クロム、及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、前記クロム及び前記ニッケルの含有量の合計が前記金属材料の全質量に対して25質量%超である、精製装置。 - 前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記蒸留塔の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項1に記載の精製装置。 - 前記蒸留塔の内壁が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項1に記載の精製装置。 - 前記蒸留塔の内部に充填物が配置され、
前記充填物が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記充填物が前記材料から形成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の精製装置。 - 前記充填物が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記充填物が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記充填物の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項4に記載の精製装置。 - 前記充填物が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記充填物が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記充填物の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項4に記載の精製装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の精製装置を用いて、薬液を蒸留して、精製物を得る工程を有する、薬液の精製方法。
- 原料を反応させて、薬液である反応物を得るための反応部と、
前記反応物を蒸留して精製物を得るための蒸留塔と、
前記反応部及び前記蒸留塔を連結し、前記反応部から前記蒸留塔へ前記反応物を移送するための第一の移送管路と、を備える、薬液を製造するための製造装置であって、
前記蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成され、
前記金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、前記クロム及び前記ニッケルの含有量の合計が前記金属材料の全質量に対して25質量%超である、製造装置。 - 前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記蒸留塔の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項8に記載の製造装置。 - 前記蒸留塔の内壁が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項8に記載の製造装置。 - 前記第一の移送管路の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成される、請求項8〜10のいずれか一項に記載の製造装置。
- 前記第一の移送管路の内壁が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記第一の移送管路の内壁が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記第一の移送管路の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項11に記載の製造装置。 - 前記第一の移送管路の内壁が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記第一の移送管路の内壁が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記第一の移送管路の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項11に記載の製造装置。 - 前記精製物を容器に充填するための充填部と、
前記蒸留塔及び前記充填部を連結し、前記蒸留塔から前記充填部へ前記精製物を移送するための第二の移送管路と、を更に備える、請求項8〜13のいずれか一項に記載の製造装置。 - 前記第二の移送管路の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成される、請求項14に記載の製造装置。
- 前記第二の移送管路の内壁がフッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記第二の移送管路の内壁がフッ素樹脂から形成される場合、前記第二の移送管路の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項15に記載の製造装置。 - 前記第二の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記第二の移送管路の内壁が電解研磨された金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記第二の移送管路の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項15に記載の製造装置。 - 前記第二の移送管路の途中に配置され、前記精製物をフィルタでろ過するためのフィルタ部を更に備える、請求項14〜17のいずれか一項に記載の製造装置。
- 前記蒸留塔の内部に充填物が配置され、
前記充填物が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、
前記充填物が前記材料から形成される、請求項8〜18のいずれか一項に記載の製造装置。 - 前記充填物が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は前記充填物が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記充填物の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項19に記載の製造装置。 - 前記充填物が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記充填物が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記充填物の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項19に記載の製造装置。 - 前記反応部が、前記原料が供給され、反応が進行する反応槽を備え、
前記反応槽の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、
前記内壁が前記材料から形成される、請求項8〜21のいずれか一項に記載の製造装置。 - 前記反応槽の内壁が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記反応槽の内壁が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記反応槽の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項22に記載の製造装置。 - 前記反応槽の内壁が電解研磨された前記金属材料で被覆され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記反応槽の内壁が電解研磨された前記金属材料から形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記反応槽の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項22に記載の製造装置。 - 原料を反応させて、薬液である反応物を得る反応工程と、
蒸留塔を用いて、前記反応物を蒸留して、精製物を得る精製工程と、を有する薬液の製造方法であって、
前記蒸留塔の内壁が、フッ素樹脂、及び、電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成され、
前記金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、前記クロム及び前記ニッケルの含有量の合計が前記金属材料の全質量に対して25質量%超である、薬液の製造方法。 - 前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂で被覆され、前記フッ素樹脂からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が前記フッ素樹脂から形成される場合、前記蒸留塔の内壁の最表面における、水に対する接触角が90°以上である、請求項25に記載の薬液の製造方法。 - 前記蒸留塔の内壁が電解研磨され、前記金属材料からなる被覆層が形成され、前記金属材料がクロムと、更に鉄とを含有する場合、前記被覆層の表面における鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0であるか、
又は、前記蒸留塔の内壁が電解研磨された前記金属材料から形成される場合、前記蒸留塔の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項25に記載の薬液の製造方法。 - 前記精製工程の後に、更に、前記精製物を容器に充填する、充填工程を有する、請求項25〜27のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
- 前記精製工程の後に、前記精製物をフィルタでろ過する、ろ過工程を更に有する、請求項25〜27のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
- 前記フィルタの材料が、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体からなる群から選択される少なくとも1種からなる、請求項29に記載の薬液の製造方法。
- 前記ろ過工程において、異なる種類のフィルタを用いて複数回に渡って前記精製物をろ過する、請求項29又は30に記載の薬液の製造方法。
- 前記ろ過工程の後に、更に、前記精製物を容器に充填する、充填工程を有する、請求項29〜31のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
- 前記薬液が、半導体製造用のプリウェット液、現像液、及びリンス液からなる群から選択される少なくとも1種に用いられる、請求項25〜32のいずれか一項に記載の薬液の製造方法。
- 薬液を収容する容器であって、
前記容器の内壁が、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、金属材料、及び電解研磨された金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料で被覆される、又は、前記内壁が前記材料から形成され、
前記金属材料は、クロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種を含有し、前記クロム及び前記ニッケルの含有量の合計が前記金属材料の全質量に対して25質量%超である、容器。 - 前記容器の内壁が、ポリオレフィン樹脂、及び、フッ素樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂材料で被覆され、前記樹脂材料からなる被覆層が形成される場合、前記被覆層の最表面における水接触角が90°以上であるか、
又は、前記容器の内壁が前記樹脂材料から形成される場合、前記容器の内壁の最表面における、水接触角が90°以上である、請求項34に記載の容器。 - 前記材料が、電解研磨された前記金属材料である、請求項34に記載の容器。
- 前記金属材料が、クロムと、更に鉄を含有する場合、前記容器の内壁の表面における、鉄原子の含有量に対する、クロム原子の含有量の含有質量比が0.80〜3.0である、請求項34又は36に記載の容器。
- 請求項34〜36のいずれか一項に記載の容器と、前記容器内に収容された薬液と、を含有する薬液収容体。
- 前記薬液が、Al、Ca、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Li、Mg、Mn、Ni、K、Ag、Na、Ti、及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、
前記金属成分のうち、前記元素を含有する金属粒子の含有量が、前記薬液の全質量の100質量ppt以下である、請求項38に記載の薬液収容体。 - 前記薬液が、Na、K、Ca、Fe、Cr、Ti、及びNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する金属成分を含有し、
前記金属成分のうち、前記元素を含有する金属粒子の含有量が、前記薬液の全質量の50質量ppt以下である、請求項38に記載の薬液収容体。 - 前記金属粒子の含有量が、前記薬液の全質量の10質量ppt以下である、請求項39又は40に記載の薬液収容体。
- 前記薬液が、Feを含有する金属成分を含有し、
前記金属成分のうち、前記Feを含有する金属粒子の含有量が、前記薬液の全質量の10質量ppt以下である、請求項38〜41のいずれか一項に記載の薬液収容体。 - 前記充填工程において、前記精製物を請求項34〜37のいずれか一項に記載の前記容器に充填する、請求項28又は32に記載の薬液の製造方法。
- 前記充填工程の前に、更に前記容器の内壁を洗浄液を用いて洗浄する工程を有し、
前記洗浄液は、前記内壁に対する接触角が10〜120度である、請求項43に記載の薬液の製造方法。 - 前記薬液が、水、及び有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種を含有し、
前記洗浄液が、前記薬液、前記有機溶剤、前記水、及び、これらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項44に記載の薬液の製造方法。
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