TWI825190B - 洗淨液 - Google Patents

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Abstract

提供一種高純度異丙醇，其碳數7~12的縮醛化合物的濃度以質量基準計為100ppb以下，當在氮氣氣氛中進行在80℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100ppb以下的值。此外，提供這樣的高純度異丙醇的製造方法。

Description

洗淨液
本發明是有關一種高純度異丙醇及其製造方法。
異丙醇(亦稱為2-丙醇)為在各種用途中使用的有機溶劑，且目前是藉由水合法等來製造，該水合法是使丙烯進行水合反應來製造。
通常，異丙醇是由能夠供給作為原料的丙烯的石化廠所製造，且在製造後會運送至需求地為止並在儲存槽中保管。像這樣，異丙醇經常在製造後長期保存直到使用為止。因此，長期保存時異丙醇中的雜質增加成為嚴重的問題。
特別是，若將已因長期保存而雜質增加的異丙醇用於半導體元件等電子元件的洗淨用途，則有時在洗淨及乾燥後源自異丙醇中的雜質的殘渣會殘留在電子元件的表面。
例如，專利文獻1中記載有下述：溶於異丙醇中的有機雜質會隨著異丙醇的蒸發而凝集，成為相對較大的顆粒，且該顆粒會殘留在待處理物上而產生粒子狀污染(粒子狀缺陷)。
像這樣，洗淨及乾燥後的殘渣由於會成為電子元件產生缺陷的主要原因，故正期望將作為洗淨液使用的異丙醇中的有機雜質的濃度、特別是會成為處理後的殘渣的沸點較異丙醇更高的有機雜質的濃度，盡可能降低。此外，正期望一種異丙醇，其即使將異丙醇長期保存，會成為洗淨及乾燥後的殘渣的原因的有機雜質亦不會增加。
有關異丙醇的保存中的雜質增加，例如專利文獻2中記載有下述：藉由使針對過氧自由基的電子予體存在於異丙醇中，即能夠高度地抑制氧化劣化進行，而能夠顯著減少在異丙醇的保存中產生的酮類，該過氧自由基是因異丙醇的氧化反應而產生。
此外，專利文獻3中記載有下述：藉由將異丙醇蒸餾來將較異丙醇更高沸點的雜質去除。此外，專利文獻3中記載有下述：與將高沸點雜質的去除加以組合，藉由蒸餾來將較異丙醇更低沸點的有機雜質去除。此外，專利文獻3中暗示有下述：此等異丙醇中的雜質，會在半導體製造操作中殘留在晶圓而成為缺陷的原因。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2016-004902號公報 專利文獻2：日本特開2016-179956號公報 專利文獻3：國際公開第01/094284號
[發明所欲解決的問題] 然而，專利文獻3中，高沸點雜質及低沸點雜質的具體種類並無任何明確揭示，且此等雜質的任何物以何種方式相互產生作用而造成上述半導體用途中的不良情形亦無任何揭示。因此，有機雜質的去除目前正停留在獲得作為異丙醇為一般品質的等級，而僅已意識到一般工業製程中進行的常壓蒸餾。結果，有機雜質的總量成為200～500 ppm這樣的大量(參照第[0018]段)。
本發明人進行研究後的結果，得知若僅使針對過氧自由基的電子予體存在於異丙醇中，則有無法抑制濃度上升的雜質。特別是，即使已以成為以質量基準計為50 ppb以下的範圍的方式進行製造及出貨時的品質管理，有時在運送及保管中，源自有機物的雜質的濃度仍會上升，上述範圍為近年來電子工業用的異丙醇所要求的沸點120℃以上的雜質的管理值。
並且，本發明人進行研究後得知，上述源自有機物的雜質中存在縮醛化合物，且此縮醛化合物在保存中會經時增加，該縮醛化合物是因醛類化合物與醇類化合物縮合而產生。
本發明所欲解決的問題在於提供一種高純度異丙醇及其製造方法，該高純度異丙醇的雜質亦即縮醛化合物的濃度低且此縮醛化合物的濃度的經時增加受到抑制，因而長期保存安定性優異。 [解決問題的技術手段]
本發明人為了解決上述所欲解決的問題而致力進行研究。結果發現藉由下述方式即能夠解決上述所欲解決的問題遂完成本發明：不僅直接減少在異丙醇(組成物)中作為雜質含有的縮醛化合物，且亦將碳數1～6的醛類化合物的濃度控制在以質量基準計為1500 ppb以下。此外，本發明人藉由將碳數3～6的酮類化合物的濃度控制在以質量基準計為2000 ppb以下，即能夠更顯著降低縮醛化合物的濃度。我們認為：碳數1～6的醛類化合物、或是該醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物，會因某種影響而在保存中變化為縮醛化合物。藉由減少此等雜質，即能夠抑制縮醛化合物經時增加，而能夠獲得一種異丙醇，其縮醛化合物的濃度維持在低濃度。
以往，醛類化合物及酮類化合物之中，碳數1～6的化合物、其中尤其是碳數1～3的化合物，其沸點大多較異丙醇更低，且被認為即便用於電子元件的洗淨用途仍不會殘留在待處理物。因此，實際情況是：此等的含量未受到嚴密管理，而僅減少了以一般工業製程中進行的常壓蒸餾來去除的量，該常壓蒸餾是用以將低沸點有機雜質去除。
在這樣的狀況下，本發明人首次成功發現一種異丙醇，其藉由將高沸點有機雜質高度地去除，即能夠將縮醛化合物的濃度作成以質量基準計為100 ppb以下的低濃度，並且亦將在保存中會使該縮醛化合物產生的原因物質高度地去除，而即使經過已設想長期保存的加速測試，仍能夠將該縮醛化合物的濃度維持在以質量基準計為100 ppb以下的低濃度。
解決上述問題的具體技術手段中，包含下述實施態樣。 >1>一種高純度異丙醇，其碳數7～12的縮醛化合物的濃度以質量基準計為100 ppb以下， 當在氮氣氣氛中進行在80℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100 ppb以下的值。
>2>如>1>所述的高純度異丙醇，其中，當在氮氣氣氛中進行在120℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100 ppb以下的值。
>3>如>1>或>2>所述的高純度異丙醇，其中，碳數1～6的醛類化合物的濃度以質量基準計為1500 ppb以下。
>4>如>1>至>3>中任一項所述的高純度異丙醇，其中，碳數3～6的酮類化合物的濃度以質量基準計為2000 ppb以下。
>5>如>1>至>4>中任一項所述的高純度異丙醇，其中，水分量以質量基準計為0.1～100 ppm。
>6>如>1>至>5>中任一項所述的高純度異丙醇，其中，異丙醇是藉由丙烯的直接水合法來獲得。
>7>一種高純度異丙醇的製造方法，其是製造>1>所述的高純度異丙醇的方法，該方法對粗製異丙醇組合實施下述步驟： 減壓蒸餾步驟，其藉由減壓蒸餾來將低沸點餾份餾除，而進行精製直到碳數1～6的醛類化合物的濃度降低至以質量基準計為1500 ppb以下為止；及， 常壓蒸餾步驟，其藉由常壓蒸餾來將底部物(bottoms)去除，而進行精製直到碳數7～12的縮醛化合物的濃度降低至以質量基準計為100 ppb以下為止。
>8>如>7>所述的高純度異丙醇的製造方法，其在前述減壓蒸餾步驟中，以使碳數3～6的酮類化合物的濃度降低至以質量基準計為2000 ppb以下的方式進行精製。
>9>如>7>或>8>所述的高純度異丙醇的製造方法，其中，前述粗製異丙醇是藉由丙烯的直接水合法來獲得。 [功效]
根據本發明，能夠提供一種高純度異丙醇及其製造方法，該高純度異丙醇的雜質亦即縮醛化合物的濃度低且此縮醛化合物的濃度的經時增加受到抑制，因而長期保存安定性優異。
縮醛化合物由於沸點較異丙醇更高，故若使用一種包含縮醛化合物之異丙醇來作為洗淨液，則有在洗淨及乾燥後會成為殘渣的原因的可能性。對於此點，本發明的高純度異丙醇，由於碳數7～12的縮醛化合物的濃度被維持在以質量基準計為100 ppb以下，故能夠特別合適地作為半導體製造步驟中的洗淨液來使用。
以下，詳細地說明本發明的實施形態。下述說明中，包含實施例在內，用以表示濃度的「％」、「ppm」及「ppb」任一種皆為質量基準。
>高純度異丙醇> 本實施形態的高純度異丙醇，除了碳數7～12的縮醛化合物的濃度以質量基準計為100 ppb以下以外，且當在氮氣氣氛中進行在80℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100 ppb以下的值。
此處，縮醛化合物的濃度(縮醛化合物的合計濃度)、後述醛類化合物的濃度(醛類化合物的合計濃度)、後述酮類化合物的濃度(酮類化合物的合計濃度)、及後述水分量，是以高純度異丙醇整體為基準時的濃度或量。此等濃度或量是藉由後述測定方法來進行測定。
再者，本實施形態的高純度異丙醇是意指：當藉由使用氣相層析法來進行的質量分析(GC/MS)，以將水去除後的濃度來表示時，異丙醇的濃度為99.99％以上、較佳為99.999％以上。
(雜質：縮醛化合物) 本實施形態的縮醛化合物是由下述式(1)表示的化合物，且是碳數1～6的醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物，在酸觸媒或鹼觸媒存在下，與醇類縮合而產生。例如：碳數9的縮醛化合物是由丙醛及異丙醇所產生。
式(1)中，R1 及R2 分別獨立地表示烷基；R3 及R4 分別獨立地表示氫原子或烷基。
作為碳數7～12的縮醛化合物的具體例，可舉例如：二乙醇縮丙酮、二異丙醇縮丙酮、二異丙醇縮乙醛、二異丙醇縮丙醛、二異丙醇縮丁醛、二異丙醇縮戊醛、二異丙醇縮己醛、二異丙醇縮丙酮、二異丙醇縮丁酮、二異丙醇縮2-戊酮、二異丙醇縮2-甲基-3-戊酮等。
本實施形態的高純度異丙醇，其這樣的縮醛化合物的合計濃度為100 ppb以下，以50 ppb以下為佳，以20 ppb以下較佳。當使用本實施形態的高純度異丙醇來作為半導體製造步驟中的洗淨液時，從能夠不使殘渣殘留在洗淨及乾燥後的待處理物上的觀點來看，其沸點較異丙醇更高的縮醛化合物越少(亦即越接近0 ppb)越佳。但是，考慮到異丙醇的工業上的製造、保管及運送，縮醛化合物的合計濃度的下限值以0.1 ppb為佳，以0.5 ppb較佳。
本實施形態的高純度異丙醇，不僅碳數7～12的縮醛化合物的濃度為100 ppb以下的低濃度，且亦已高度地減少會在其保存中使該縮醛化合物產生的原因物質，而當在氮氣氣氛中進行在80℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在100 ppb以下的值。此處，上述加速測試幾乎等同於嚴苛地將異丙醇在室溫(25℃)、暗處保管6個月時異丙醇所遭受到的對於縮醛化合物的增加作用。
此外，本實施形態的高純度異丙醇，較佳是：當在氮氣氣氛中進行在120℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100 ppb以下的值。即使在這樣的更嚴苛條件下仍抑制縮醛化合物增加的性質狀態是意指：即使異丙醇經過在夏季期間的高溫的商品運送和長期保管，上述縮醛化合物仍抑制在低濃度，而能夠大幅改善在用於半導體元件等電子元件的洗淨用途時的由殘渣所造成的不良情形。
本實施形態中，加速測試後的縮醛化合物的濃度的增加量，較佳是相對於加熱前的值為10倍以內，更佳是相對於加熱前的值為5倍以內。
加速測試後的縮醛化合物的濃度，具體而言是，是利用下述方法來進行測定。換言之，在約20 mL的不鏽鋼(SUS)管中加入高純度異丙醇10 mL，並以100 mL/min來供給氮氣30分鐘而進行脫氧。脫氧後，以不使氧氣進入的方式密閉，並在80℃或120℃的油浴中將上述SUS管加熱4小時。然後，加速測試結束後，對SUS管中的異丙醇測定縮醛化合物濃度。
即使藉由這樣的嚴苛的加速測試，仍不會在異丙醇中使縮醛化合物大幅增加的性質狀態，是藉由減少下述化合物來達成：碳數1～6的醛類化合物、或是該醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物。我們認為：縮醛化合物是藉由在製造異丙醇時不可避免地含有的碳數1～6的醛類化合物、或是該醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物來產生，且會從製造後開始經時增加。因此，藉由高度地減少此等特定的低沸點有機雜質，即能夠滿足上述加速測試中的性質狀態。
(雜質：醛類化合物及酮類化合物) 本實施形態中，從抑制縮醛化合物增加的觀點來看，高純度異丙醇中所含的碳數1～6的醛類化合物的合計濃度以1500 ppb以下為佳，以500 ppb以下較佳，以150 ppb以下更佳。此外，該醛類化合物的濃度的下限值，由於我們認為越少則越能夠抑制縮醛化合物產生，故以0 ppb以下為佳。但是，考慮到異丙醇的工業上的生產時，下限值以1 ppb為佳，以10 ppb較佳，以50 ppb更佳。
此外，本實施形態中，從抑制縮醛化合物增加的觀點來看，高純度異丙醇中所含的碳數3～6的酮類化合物的合計濃度以2000 ppb以下為佳，以1000 ppb以下較佳，以500 ppb以下更佳。此外，該酮類化合物的濃度的下限值，由於我們認為越少則越能夠抑制縮醛化合物產生，故以0 ppb以下為佳。但是，考慮到異丙醇的工業上的生產時，下限值以10 ppb為佳，以50 ppb較佳，以100 ppb更佳。再者，酮類化合物較醛類化合物更不容易變化為縮醛化合物，而即使為相同濃度，產生的縮醛化合物的量仍通常為1/10以下的較低量。
本實施形態中，較佳是設為上述醛類化合物與上述酮類化合物不會共存的狀態，且較佳是即使共存，兩者的濃度皆較低。
以往，即使在異丙醇中含有醛類化合物及酮類化合物(特別是醛類化合物)，此等雜質亦即較異丙醇更低沸點的化合物亦較多，即便用於洗淨液，仍未被認為會造成不良影響。然而，根據本發明人的研究得知，將此等化合物、特別是醛類化合物的濃度設為上述範圍，則會抑制縮醛化合物增加，即使進行加速測試，仍能夠容易地將該縮醛化合物的濃度控制在100 ppb以下。因為相同的理由，較佳是將酮類化合物的濃度設為上述範圍。
如上所述，醛類化合物由於較酮類化合物更容易變化為縮醛化合物，故管理醛類化合物的濃度範圍特別重要。作為碳數1～6的醛類化合物的具體例，可舉例如：甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、2-甲基丁醛、異戊醛、己醛等。
此外，作為碳數3～6的酮類化合物，可舉例如：丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基丙基酮、甲基異丙基酮、4-甲基-2-戊酮、3-甲基-2-戊酮、2-甲基-3-戊酮等。
通常，異丙醇是藉由下述方法來製造：丙酮還原法，其是將丙酮還原來合成異丙醇；間接水合法，其是使用濃硫酸來使丙烯酯化後再水解；直接水合法，其是利用觸媒來對丙烯進行直接水合等。其中，本實施形態中，較佳是將以下述方式獲得的異丙醇設為對象：使用容易產生醛類化合物的方法、原料等。具體而言，是將以直接水合法來製得的異丙醇設為對象。
以直接水合法來製得的異丙醇，在精製前含有碳數7～12的縮醛化合物超過100 ppb，大致上含有超過300 ppb。此外，碳數1～6的醛類化合物含有超過1500 ppb，大致上含有超過3000 ppb。並且，碳數3～6的酮類化合物含有超過2000 ppb，大致上含有超過4000 ppb。
作為異丙醇中含有碳數1～6的醛類化合物及/或碳數3～6的酮類化合物的主要原因，可舉例如：「異丙醇的原料亦即丙烯/丙酮中所含的雜質」、「異丙醇的合成反應的副產物」、「製造後的異丙醇中所含的醇類化合物」等。
因為此等主要原因，通常，工業上製得的異丙醇中不可避免地混入碳數1～6的醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物。
例如：在原料亦即丙烯中作為雜質含有的乙烯會氧化而產生乙醇。我們認為：乙醇會受到異丙醇中所含的溶氧的影響而氧化，而變化為乙醛，並在異丙醇中含有來作為上述醛類化合物。此外，我們認為：會不可避免地有1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇等醇類存在來作為反應副產物，並產生丙醛、丁醛、甲基乙基酮、甲基丙基酮、4-甲基-2-戊酮、3-甲基-2-戊酮、2-甲基-3-戊酮等來作為上述醇類的氧化反應物。
像這樣，醛類化合物及酮類化合物由於作為反應的副產物，並且為藉由反應步驟、精製步驟、保管中的氧化反應等來產生的雜質，且在異丙醇中大量含有，故至今尚未嚴格管理濃度範圍。
然而，根據本發明人的研究，我們認為例如：若異丙醇中含有醛類化合物，則異丙醇與醛類化合物會像下述反應式這樣進行反應，而縮醛化合物會經時增加。再者，下述反應式為在由上述式(1)表示的縮醛化合物中，R1 及R2 為異丙基的情形的例示。
根據上述反應式，管理異丙醇中所含的乙醛的濃度，即能夠抑制碳數8的縮醛化合物的增加。
其它，異丙醇中由於除了乙醛以外還含有碳數不同的醛類化合物，故例如：若碳數3的丙醛與異丙醇進行反應，則碳數9的縮醛化合物會經時增加。
因此，我們推測：藉由將異丙醇中所含的碳數1～6的醛類的濃度管理在特定範圍內，即能夠抑制縮醛化合物的經時增加。我們認為：當上述式(1)中的R3 及R4 為烷基時，作為原料的雜質會成為酮類化合物，但此時縮醛化合物當然亦會因相同的反應機構而增加。
再者，有時作為雜質含有的醛類化合物彼此會縮合而在保存中產生高沸點的有機物，而此等縮合物亦有會成為洗淨及乾燥後的殘渣的可能性。因此，藉由將碳數1～6的醛類化合物的濃度管理在特定範圍內，亦能夠防止醛類化合物彼此縮合。
(其它雜質) 本實施形態的高純度異丙醇，亦可包含在製造上會不可避免地混入的其它雜質。作為會不可避免地混入的其它雜質，可舉例如：水、有機雜質、無機雜質等。其中，有機雜質為在將異丙醇蒸餾的步驟中不會分離而會混入的有機雜質。
(水) 本實施形態的高純度異丙醇，較佳是其水分量為0.1～100 ppm。異丙醇中的水分，我們認為會成為洗淨及乾燥後的殘渣和水印的原因，並且亦有會產生觸媒的作用之虞。因此，水分量以100 ppm以下為佳。另一方面，我們認為：縮醛化合物產生的反應由於為脫水反應，故考慮到化學平衡時，水分存在於異丙醇中較能夠抑制縮醛化合物產生。因此，水分量以0.1 ppm以上為佳。從作為高純度異丙醇的洗淨液來使用、及抑制縮醛化合物產生這樣的觀點來看，水分量以1～50 ppm較佳，以3～25 ppm更佳。
並且，本實施形態的高純度異丙醇中所含的醛類化合物及酮類化合物的總質量與水分量，較佳是滿足下述關係。具體而言，較佳是由下述式(1)表示的比例p為0.001～1，更佳是由下述式(1)表示的比例p為0.01～0.1。 p＝(醛類化合物及酮類化合物的總質量)/(水分量)・・・(1)
如上所述，我們認為：縮醛化合物產生的反應為脫水反應，考慮到化學平衡時，能夠藉由異丙醇中存在的水分來抑制縮醛化合物產生。另一方面，我們認為：因為異丙醇中存在的水分，而使異丙醇氧化而供給作為縮醛化合物的原料的醛類化合物和酮類化合物。因此，若上述比例p超過1，則有水會減少而增加縮醛化合物產生的傾向。另一方面，當上述比例p未達0.001時，有醛類化合物會增加的傾向，而有最後縮醛化合物會增加之虞。
我們認為：因為上述理由，而本實施形態的高純度異丙醇中，藉由將上述比例p管理在0.001～1的範圍內，即能夠進一步抑制縮醛化合物的產生。
本實施形態的高純度異丙醇，藉由管理水分量，保存安定性更優異，因而能夠進行長期的運送和儲存。而且，能夠合適地作為例如半導體製造步驟中的洗淨液來使用。
(其它雜質：游離酸) 我們推測：游離酸在產生縮醛化合物時會作為觸媒而發揮作用。因此，本實施形態的高純度異丙醇中的有機酸的濃度以10 ppm以下為佳，以100 ppb以下較佳，以10 ppb以下更佳。下限值越低越佳，考慮到工業上的製造、保管及運送時，通常為0.1 ppb以上。
>高純度異丙醇的製造方法> 本實施形態的高純度異丙醇，只要能夠獲得滿足上述性質狀態之物，即能以任何方法來製得。作為合適的製造方法，可舉例如：對粗製異丙醇組合實施下述步驟：減壓蒸餾步驟，其藉由減壓蒸餾來將低沸點餾份餾除，而進行精製直到碳數1～6的醛類化合物的濃度降低至以質量基準計為1500 ppb以下為止；及，常壓蒸餾步驟，其藉由常壓蒸餾來將底部物去除，而進行精製直到碳數7～12的縮醛化合物的濃度降低至以質量基準計為100 ppb以下為止。
如上所述，作為異丙醇中的雜質，有碳數7～12的縮醛化合物存在的事實，是由本發明人首次發現。像專利文獻3等之中所記載這樣，在製造異丙醇時進行蒸餾精製的事實已為習知，但由於未將該縮醛化合物認知作為應去除的有害的有機雜質，故未進行一種操作，其是使此縮醛化合物以超過以一般蒸餾來實施的程度的方式減少至微少等級。此外，碳數1～6的醛類化合物會在異丙醇中存在的事實亦未為人所知，且除了丙酮以外還有碳數3～6的酮類化合物會在異丙醇中存在的事實亦未為人所知。並且，此等碳數1～6的醛類化合物和碳數3～6的酮類化合物會成為使縮醛化合物產生的原因物質的事實亦未為人所知。因此，對於此等原因物質，亦仍未進行一種操作，其是使此縮醛化合物以超過以一般蒸餾來實施的程度的方式減少至微少等級。
而且，上述碳數1～6的醛類化合物與異丙醇之間的相溶性高，而若以在常壓進行的蒸餾，則難以將此化合物高度地餾除。因此，即使反覆對粗製異丙醇進行常壓蒸餾，仍難以使該醛類化合物的濃度降低至1500 ppb以下為止。特別是丁醛若以常壓蒸餾，則與異丙醇之間的分離性顯著不良，而極難以使此丁醛成為低濃度。同樣地，碳數3～6的酮類化合物亦與異丙醇之間的相溶性高，而難以藉由常壓蒸餾來使該酮類化合物的濃度降低至2000 ppb以下為止。特別是，甲基丙基酮與異丙醇之間的分離性顯著不良，而極難以使此甲基丙基酮成為低濃度。
相對地可知，當對異丙醇進行減壓蒸餾時，碳數1～6的醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物之中的任一種皆能夠高效率地去除。換言之，在減壓蒸餾步驟中將低沸點餾份餾除，即能夠使碳數1～6的醛類化合物及碳數3～6的酮類化合物減少至上述各濃度為止。
減壓蒸餾的壓力以20 kPa以下為佳，以10 kPa以下較佳，以5 kPa以下更佳。從裝置的機密性、經濟性的觀點來看，壓力的下限以1 kPa以上為佳，以3 kPa以上較佳。
用以進行減壓蒸餾的蒸餾塔，能夠無限制地使用本發明所屬技術領域中已知的蒸餾塔，較佳可舉例如層塔或填充塔。減壓蒸餾是為了減少會使縮醛化合物產生的原因物質(碳數1～6的醛類化合物和碳數3～6的酮類化合物)的目的，且會特別進行常壓及減壓的蒸餾，因此能夠設定為較少的層數。層塔的層數、或換算成層塔後的蒸餾塔的相當層數無限制，若過多，則蒸餾設備的費用會增加，因此以2～30層為佳，以3～20層較佳，以5～10層更佳。
減壓蒸餾時的回流比無限制，若過多，則蒸餾設備的費用會增加，因此以1～100為佳，以5～50較佳，以10～20更佳。作為層塔，能夠使用十字流板、淋洗板等。當使用填充塔時，作為填充物，可舉例如：拉西環(Raschig ring)、勒辛陶圈(Lessing ring)等習知填充物。塔的材質、填充物的材質無限制，能夠使用：鐵、不鏽鋼、 赫史特合金(hastelloy)、硼矽玻璃、石英玻璃、氟樹脂(例如聚四氟乙烯)等各種金屬、各種樹脂。
此外，上述高純度異丙醇的製造方法中，在常壓蒸餾步驟中，必須將底部物去除而使碳數7～12的縮醛化合物的濃度降低至100 ppb以下為止。碳數7～12的縮醛化合物若不進行常壓蒸餾則無法高度地去除。
蒸餾塔中的層塔的層數、或換算成層塔後的蒸餾塔的相當層數無限制，以10～300為佳。此外，常壓蒸餾時的回流比無限制，以0.5～50為佳，以1～10較佳。其它，常壓蒸餾的各種條件與在減壓蒸餾中所說明的條件相同。
減壓蒸餾步驟與常壓蒸餾步驟，只要組合實施此等，即不限制其實施順序，可先實施減壓蒸餾步驟後再實施常壓蒸餾步驟，且亦可相反。從所使用的材質溶出、減壓蒸餾時雜質混入的觀點來看，較佳是先實施減壓蒸餾步驟後再實施常壓蒸餾步驟。
再者，減壓蒸餾步驟中，可不僅將低沸點餾份去除而降低碳數1～6的醛類化合物(進一步亦降低碳數3～6的酮類化合物)的濃度，且亦一併實施作為高沸點餾份的底部物的去除。此時，經精製的異丙醇只要從蒸餾塔側部取出即可。由於即使像這樣在減壓蒸餾步驟中實施作為高沸點餾份的底部物的去除，仍無法將碳數7～12的縮醛化合物高度地去除，故需要實施常壓蒸餾步驟。
並且，常壓蒸餾步驟中，將底部物去除，不僅降低碳數7～12的縮醛化合物的濃度，且亦一併實施低沸點餾份的餾除。此時，高純度異丙醇只要從蒸餾塔側部取出即可。即使像這樣在常壓蒸餾步驟中實施低沸點餾份餾除，仍無法將碳數1~6的醛類化合物(進一步亦將碳數3~6的酮類化合物)高度地去除，故需要實施減壓蒸餾步驟。
[實施例]
以下，藉由實施例來更具體說明本發明，但本發明並不受此等實施例所限定。
首先，說明雜質等的分析及定量方法。
(縮醛化合物的測定方法：定性分析)
異丙醇中所含的縮醛化合物是使用GC-MS(氣相層析-質譜法)，並在如下所示的測定條件下進行測定。
-測定條件-
裝置：7890A/5975C(Agilent Technologies股份有限公司製)
分析管柱：SUPELCO WAX-10(60m×0.25mm，0.25μm)
管柱溫度：35℃(保持2分鐘)→以5℃/分鐘來升溫→100℃→以10℃/分鐘來升溫→240℃(保持6分鐘)
載氣：氦氣
載氣流量：2mL/分鐘
注入口溫度：240℃
樣品注入法：脈衝式不分流法
注入時脈衝壓：90psi(2分鐘)
分流孔流量：50mL/分鐘(2分鐘)
使用載氣節省模式：20mL/分鐘(5分鐘)
轉移線溫度：240℃
離子源、四極溫度：230℃、150℃
掃描離子：m/Z=25~250
當未將異丙醇濃縮時，只要在依照上述條件來獲得的圖表中，在保持時間較異丙醇更長的區域無法偵測到峰，則能夠評估為縮醛化合物的濃度為偵測下限亦即500ppb以下。
(縮醛化合物的測定方法：定量分析)
當在依照上述定性分析的方法來獲得的圖表中能夠確認到峰時，從該峰的質譜進行譜庫檢索來鑑定結構。然後，準備該經鑑定的縮醛化合物的標準物質，並與經預先定量的標準物質的峰面積進行比較，而藉由選擇離子監測法(SIM)來對定性分析中偵測到的縮醛化合物的濃度進行定量。
-SIM監測離子-
群組1開始時間：12.7分鐘，m/Z：101、131、145(duel 60)
(醛類化合物的測定方法：定性分析)
異丙醇中所含的醛類化合物是使用GC-MS，在如下所示的測定條件下進行測定。
-測定條件-
裝置：7890A/5975C(Agilent Technologies股份有限公司製)
分析管柱：SUPELCO WAX-10(60m×0.25mm，0.25μm)
管柱溫度：35℃(保持2分鐘)→以5℃/分鐘來升溫→100℃→以10℃/分鐘來升溫→240℃(保持6分鐘)
載氣：氦氣
載氣流量：2mL/分鐘
注入口溫度：240℃
樣品注入法：分流法
分流比：1對10
轉移線溫度：240℃
離子源、四極溫度：230℃、150℃
掃描離子：m/Z=25~250
當未將異丙醇濃縮時，只要在依照上述條件來獲得的圖表中，在保持時間較異丙醇更短的區域無法偵測到峰，則能夠評估為醛類化合物的濃度為偵測下限亦即5000ppb以下。
(醛類化合物的測定方法：定量分析)
與縮醛化合物的定量分析同樣地，當在依照上述定性分析的方法來獲得的圖表中能夠確認到峰時，從該峰的質譜進行譜庫檢索來鑑定結構。然後，準備該鑑定出的醛類化合物的標準物質，並與經預先定量的標準物質的峰面積進行比較，而藉由選擇離子監測法(SIM)來對定性分析中偵測到的醛類化合物的濃度進行定量。
-SIM監測離子-
m/Z：29(乙醛分析) m/Z：58(丙酮、丙醛分析) m/Z：72(丁醛、甲基乙基酮分析)
(水分量的測定方法) 機器：卡爾費雪(Karl Fischer)水分計AQ-7(平沼產業股份有限公司製) 方法：在露點－80℃以下的套手工作箱中，將測定樣品0.25 g、脫水乙腈0.75 g混合。在套手工作箱中，使用充分乾燥的TERUMO Syringe(商品名，2.5 mL)來採取混合溶液0.5 g，並使用卡爾費雪水分計來進行測定。
>實施例1> 準備TOKUYAMA股份有限公司的電子工業用異丙醇(經藉由常壓蒸餾來實施將底部物去除的操作)，並進行如下所示的蒸餾操作。
(蒸餾操作) 將2 L的燒瓶放入水浴中，並設置長度2 m的已放入有玻璃珠之填充塔。在燒瓶中加入2 L的異丙醇。減壓至5 kPa，並在水浴50℃、塔頂溫度15～25℃、冷卻器的溫度－5～0℃的條件下進行蒸餾。蒸餾操作後，依照上述醛類化合物的測定方法來進行測定後，偵測到作為醛類化合物的乙醛、丙醛、及丁醛。乙醛、丙醛及丁醛的合計濃度為100 ppb以下。我們認為：乙醛、丙醛及丁醛未凝結而被排出至系統外。
並且，經以蒸餾操作來進行精製的異丙醇中所含的水分量為5 ppm。此外，異丙醇中所含的游離酸(以乙酸的形式算出)為2 ppm。
然後，為了確認經以蒸餾操作來進行精製的異丙醇的保存安定性，而在如下所示的條件下進行加速測試。
(加速測試) 將藉由蒸餾來獲得的樣品10 mL加入至約20 mL的SUS管中，並以100 mL/min來供給氮氣30分鐘而進行脫氧，該樣品的乙醛、丙醛及丁醛的合計濃度為100 ppb以下。脫氧後，以不使氧氣進入的方式密閉。在120℃的油浴中將SUS管加熱4小時。加速測試結束後，依照上述縮醛化合物的測定方法來進行測定後，結果縮醛化合物的濃度為20 ppb(表1)。
像這樣，異丙醇的乙醛、丙醛及丁醛的合計濃度已降低至100 ppb以下，且在加速測試後縮醛化合物的濃度亦為20 ppb，因而顯示優異的長期保存安定性。
>比較例1> 準備TOKUYAMA股份有限公司的工業用異丙醇，除了不對乙醛、丙醛及丁醛進行蒸餾以外，其餘進行與實施例1相同的加速測試，而進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度上升至2000 ppb(表1)。
像這樣，異丙醇的乙醛、丙醛及丁醛的合計濃度未降低，且加速測試後的結果，縮醛化合物的濃度成為2000 ppb，因而長期保存安定性差。
[表1]
  水分量 (ppm) 醛類化合物 的合計濃度 (ppm) 縮醛化合物 的合計濃度 (ppm) 120℃的加速測試後的 縮醛化合物的合計濃度 (ppm)
實施例1 5 0.1以下 0.02 0.02
比較例1 5 5 0.02 2
>實施例2> (粗製異丙醇的製造) 原料的丙烯是準備含有下述來作為雜質之物：39972 ppm的丙烷、20 ppm的乙烷、8 ppm的丁烯、0.1 ppm以下的戊烯、0.1 ppm以下的己烯。此外，原料的水是準備下述物：經添加酸觸媒亦即磷鎢酸來將pH調整至3.0之物。在具有10 L的內容積的反應器中，以18.4 kg/h(因密度為920 kg/m3 ，因此為20 L/h)的供給量來投入經加熱至110℃的水，並且以1.2 kg/h的供給量來投入丙烯。
將反應器內的反應溫度設為280℃、反應壓力設為250 atm，並使丙烯與水進行反應來獲得異丙醇。藉由將包含所產生的異丙醇之反應產物冷卻至140℃為止，並將壓力減壓至18 atm，而以氣體的形式將反應產物中所含的已溶於水的丙烯回收。所回收的丙烯為了再利用來作為原料，而投入至丙烯的回收圓筒中。此時，所供給丙烯的轉化率為84.0％，丙烯轉化成異丙醇的選擇率為99.2％。
然後，藉由蒸餾來脫水，而獲得異丙醇的濃度為99％的粗製異丙醇。對所獲得的粗製異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表2所示。
[表2]
(粗製異丙醇的精製) 將2 L的燒瓶放入水浴中，並準備長度2 m的已放入有玻璃珠之填充塔(換算成層塔後的相當層數為10層)。在燒瓶中加入2 L的粗製異丙醇。在壓力為20 kPa、回流比為3、水浴溫度為70℃、塔頂溫度為35～45℃、冷卻器的溫度為－5～0℃的條件下進行減壓蒸餾，而將低沸點餾份餾除。然後，與上述同樣地，將2 L的燒瓶放入水浴中，並準備長度3 m的已放入有玻璃珠之填充塔(換算成層塔後的相當層數為20層)。在燒瓶中加入藉由上述減壓蒸餾來獲得的異丙醇。在回流比為3、油浴溫度為120℃、塔頂溫度為82℃、冷卻器的溫度為25℃的條件下進行常壓蒸餾。藉由GC/MS來測定餾出液的異丙醇的濃度後，結果將水去除後的濃度為99.999％以上的高純度。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃的加熱溫度進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度為90 ppb(表6)。另外，在室溫(25℃)將容置有高純度異丙醇之SUS管保管6個月，並測定縮醛化合物後，結果為85 ppb。由此能夠確認，80℃的加速測試幾乎等同於嚴苛地將異丙醇在室溫(25℃)、暗處保管6個月時異丙醇所遭受的對於縮醛化合物的增加作用。
並且，將SUS管的油浴的加熱溫度變更成120℃來實施相同的加速測試後的結果，縮醛化合物的濃度為350 ppb(表7)。
>實施例3> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的減壓蒸餾的條件變更成壓力為10 kPa、回流比為3、水浴溫度為70℃、塔頂溫度為28～38℃、冷卻器的溫度為－5～0℃以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為40 ppb(表6)，在120℃為85 ppb(表7)。
>實施例4> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的減壓蒸餾的條件變更成壓力為5 kPa、回流比為6、水浴溫度為50℃、塔頂溫度為15～25℃、冷卻器的溫度為－5～0℃以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999質量％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為19 ppb(表6)，在120℃為27 ppb(表7)。
>實施例5> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的減壓蒸餾的條件變更成壓力為5 kPa、回流比為9、水浴溫度為50℃、塔頂溫度為15～25℃、冷卻器的溫度為－5～0℃以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999質量％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為11 ppb(表6)，在120℃為15 ppb(表7)。
>實施例6> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的常壓蒸餾的條件變更成層數為10層、回流比為1、油浴溫度為120℃、塔頂溫度為82℃、冷卻器的溫度為25℃以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999質量％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為89 ppb(表6)，在120℃為100 ppb(表7)。
>比較例2> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的減壓蒸餾變更成在回流比為3、油浴溫度為120℃、塔頂溫度為82℃、冷卻器的溫度為25℃的條件下的常壓蒸餾以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999質量％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為270 ppb(表6)，在120℃為900 ppb(表7)。
>比較例3> 除了將實施例2的(粗製異丙醇的精製)中的常壓蒸餾變更成在壓力為20 kPa、層數為10層、回流比為3、水浴溫度為70℃、塔頂溫度為35～45℃、冷卻器的溫度為－5～0℃的條件下的減壓蒸餾以外，其餘與實施例2同樣地進行，來製造將水去除後的異丙醇的濃度為99.999質量％以上的高純度異丙醇。對所獲得的高純度異丙醇測定縮醛化合物、醛類化合物及酮類化合物的各濃度後，結果是如表3～表5所示。此外，對所獲得的高純度異丙醇測定水分量後，結果是一併如表3所示。
(加速測試) 對由上述所獲得的高純度異丙醇，與實施例1同樣地進行，而在80℃及120℃的各溫度條件下進行加速測試，並進行縮醛化合物的評估。結果，縮醛化合物的濃度在80℃為200 ppb(表6)，在120℃為190 ppb(表7)。
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
本案是藉由參照來將於2018年10月3日所申請的日本專利申請案2018-188017的揭示內容整體援用於本說明書中。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (3)

  1. 一種洗淨液，其是由高純度異丙醇所構成，且在半導體製造步驟中使用，並且，水分量以質量基準計為3~25ppm，碳數1~6的醛類化合物的濃度以質量基準計為500ppb以下，碳數7~12的縮醛化合物的濃度以質量基準計為100ppb以下，當在氮氣氣氛中進行在120℃加熱4小時的加速測試時，前述縮醛化合物的濃度的增加量是相對於該加熱前的值為30倍以內，且維持在以質量基準計為100ppb以下的值。
  2. 如請求項1所述的洗淨液，其中，碳數3~6的酮類化合物的濃度以質量基準計為1000ppb以下。
  3. 如請求項1或2所述的洗淨液，其中，異丙醇是藉由丙烯的直接水合法來獲得。
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