JPH0610142B2

JPH0610142B2 - 有機溶剤の精製方法

Info

Publication number: JPH0610142B2
Application number: JP61002289A
Authority: JP
Inventors: 徹野仲; 安弘鍵山; 勇次石山
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS62161736A

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（微粒子）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］シリコーンウエハーなどの半導体基材の加工において、
研磨処理，エッチング処理，水洗処理等によつて該基材
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機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
な極性を有する有機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、通常の蒸留で
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、一般に分離膜は、有機溶剤濃度の高い液
体混合物から水を除去する場合、該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
パレーション工程，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−プロパノール，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量が少ない
粗有機溶剤である。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。本発明にあっては、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
ーンウエ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ＩＰＡ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
沸組成あるいは共沸組成に近い高濃度の水を含む有機溶
剤（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
の量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上げるために好ましく、一般に５重
量％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、可及的に共沸組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、高いほ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、分離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，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１〜５０Torr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、上記パーベーパレーショ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機溶剤を単
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
にデミスター（飛沫フイルター）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ツトし精製効率
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
イ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、釜残の有機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Ｉ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IIIにより精
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IV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１０より得られる。

［効果］以上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且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。

実施例フッ酸１００ppmおよびパーティクル（０．５μ以上）
８０００個／ccを含み、蒸発残分が７ppmであるＩＰＡ
濃度９５重量％のＩＰＡ−水混合液を前記第１図のフロ
ーシートに従って処理した。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９．８／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／hr、凝縮液量３６．６／hrとなる条
件下に行い、塔頂よりＩＰＡ濃度９０重量％の留出液を
４．８／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II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２０ｄ
m²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ＩＰＡ−水混合液が４．６
／hrで得られ、該ＩＰＡ−水混合液は循環工程IIIに
より精留工程Ｉ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
／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ＩＰＡ濃度
９９．９重量％のＩＰＡ５．１／hrを取り出し、単蒸
留工程IVの気相部にデミスターを有する単蒸留装置３に
供給し、単蒸留を行った。単蒸留工程３の塔頂からは、
ＩＰＡ濃度９９．９重量％、パーティクル（０．５μ以
上）９３個／cc、フッ酸−トレース、蒸発残分１ppm以
下の高純度ＩＰＡが５／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Ｉは精留工程、IIはパーベ
ーパレーション工程、IIIは循環工程、IV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す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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パレーション工程，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。