JP2000319233A - ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液の精製方法 - Google Patents

ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液の精製方法

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JP2000319233A JP11128268A JP12826899A JP2000319233A JP 2000319233 A JP2000319233 A JP 2000319233A JP 11128268 A JP11128268 A JP 11128268A JP 12826899 A JP12826899 A JP 12826899A JP 2000319233 A JP2000319233 A JP 2000319233A
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Masanori Takahashi
政憲 高橋
Hiroto Imai
博人 今井
Shigeru Yamashita
茂 山下
Takao Tomono
孝雄 友野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属系不純物が極低濃度にまで除去された高
純度のハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液を提供する
こと。 【解決手段】 ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液を
精製するにあたり、該ハロゲン化第四級アンモニウム塩
溶液を強酸性陽イオン交換樹脂に接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン化第四級
アンモニウム塩溶液の精製方法に関するものである。本
発明により精製したハロゲン化第4級アンモニウム塩溶
液は、半導体製造用薬品の水酸化第4級アンモニウム塩
の原料として特に有用である。他に、界面活性剤及びそ
の原料、医薬品原料、化粧品原料等の用途がある。
【0002】
【従来の技術】ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液
は、半導体製造時のレジスト現像液の水酸化第4級アン
モニウム塩の原料として重用されてきている。しかる
に、近年LSIの集積度が増し、配線の線幅が細くなる
に伴い、該アンモニウム塩溶液中における金属系不純物
の存在が極度に嫌われるようになってきた。これは金属
系不純物がLSIの不良化をきたすためであり、最近は
ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液中の金属系不純
物、例えばNa、K、Ca、Fe、Cuなどの金属イオ
ンの含有濃度がそれぞれ1ppb以下という極低濃度を
要求されるようになった。ところが、一般的なハロゲン
化第四級アンモニウム塩溶液の製造方法をもってしては
こうした高い品質を満たすことは出来ない。すなわち、
ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液は一般に溶媒中
で、アミン、特に第三級アミンをハロゲン化アルキルに
て四級化することにより製造されるが、注意深く製造し
たにしても、原料や溶媒、製造装置、さらには雰囲気に
由来する金属系不純物、例えばNa、K、Ca、Fe、
Cuなどの金属イオンをそれぞれ数ppbから数百pp
b含み、到底レジスト現像液の原料として使用するに値
しない。
【0003】この問題を解決するために、反応缶や配管
をテフロンでコーティングあるいはライニングし、装置
からの金属系不純物の混入を防ぐ方法や、液状ハロゲン
化アルキルを気化させて四級化反応に供し原料からの混
入を防ぐなどの手段が採られるが、単一の方法だけでは
金属系不純物の濃度を充分に低くすることはできない
し、種々の手段を組み合わせると設備費用がかさみ不経
済である。
【0004】また、ハロゲン化第四級アンモニウム塩で
はないが、他の対アニオンを有する第四級アンモニウム
塩についても金属系不純物の濃度を下げる工夫はなされ
ている。例えば、特開昭57−139042には、水酸
化第四級アンモニウム塩をポリアクリルゲル系の弱酸性
イオン交換樹脂を用いて精製する方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法ではNaが2〜5ppb、
Kが2〜10ppb程度残存し未だ不満足なものであ
る。また、特開平6−173054には炭酸テトラアル
キルアンモニウム塩水溶液あるいは炭酸水素テトラアル
キルアンモニウム塩水溶液をキレート樹脂および陽イオ
ン交換樹脂と接触させて精製する方法が開示されている
が、ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液を高度に精製
する方法はいまだ知られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかる現状に鑑み、本
発明が解決しようとする課題は、金属系不純物が極低濃
度にまで除去された高純度のハロゲン化第四級アンモニ
ウム塩溶液を得る方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するべく鋭意検討した結果、ハロゲン化第四級
アンモニウム塩溶液を強酸性陽イオン交換樹脂に接触処
理させることにより、通常は除去困難な金属系不純物が
極めて低い濃度にまで除去されることを見いだし、本発
明を完成するに至った。すなわち、本発明は、一般式
(I)で表されるハロゲン化第四級アンモニウム塩の溶
液を強酸性陽イオン交換樹脂に接触させることを特徴と
するハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液の精製方法に
係るものである。
【化2】 (式中、R1、R2、R3、R4は炭素数1〜22の直鎖ま
たは分岐アルキル基もしくはアルケニル基、ベンジル
基、ヒドロキシアルキル基、フェニル基を意味し、それ
ぞれ同一でも異なっていても良く、Xはハロゲン原子を
示す。)
【0007】
【発明の実施の形態】以下、詳細に本発明を説明する。
本発明にいうハロゲン化第四級アンモニウム塩は、一般
式(I)で表され、式中R1、R2、R3、R4は炭素数1
〜22、好ましくは1〜5の直鎖または分岐アルキル基
もしくはアルケニル基、ベンジル基、ヒドロキシアルキ
ル基、フェニル基を意味し、それぞれ同一でも異なって
いても良い。また、Xは、Cl、Br、Iなどのハロゲ
ン原子を示す。主なアルキル基またはアルケニル基とし
てはメチル、エチル、プロピル、ブチル、2−エチルヘ
キシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、
ヘキサデシル、オクタデシル、オレイル、エルシル、ベ
ヘニルの各基があげられる。本発明のハロゲン化第四級
アンモニウム塩の例としては、テトラメチルアンモニウ
ムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テト
ラプロピルアンモニウムクロリドなどがあげられる。こ
のような第四級アンモニウム塩は種々の方法で製造する
ことができるが、特開平10-287630号公報に記載の方法
で製造するのが好ましい。この公報に記載の内容は、本
明細書の記載内容に含まれるものとする。本発明におけ
るハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液における溶媒と
しては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、
イソプロパノール、ブタノール、アセトニトリルもしく
はそれらの混合溶媒があげられる。前記第四級アンモニ
ウム塩は、溶液の重量を基準として5〜70重量%、好
ましくは10〜60重量%の濃度となるようにこれらの
溶媒に溶解させるのがよい。また、本発明に用いるイオ
ン交換樹脂は、強酸性陽イオン交換樹脂であり、ハイポ
ーラス型、ポーラス型又はマクロポーラス型のものが好
ましい。具体的な例としては三菱化学社製Diaion
HPK55Hやオルガノ社製Amberlite 2
00CT(H)HGがあげられる。強酸性陽イオン交換
樹脂の対アニオンの型はNa型でもH型でも良いが、コ
ンディショニングや廃液処理の手間と費用を考慮すると
H型が望ましい。また、本発明においてはハロゲン化第
四級アンモニウム塩溶液を強酸性陽イオン交換樹脂に接
触させることを必須とし、好ましくは通液させるが、そ
の後陰イオン交換樹脂に通液させること、あるいは当初
から強酸性陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の混合
床に通液することを妨げるものではない。
【0008】次にハロゲン化第四級アンモニウム塩の精
製方法について詳細に記す。まず、陽イオン交換樹脂を
カラムに充填しコンディショニングを行う。H型として
市販されている樹脂についても、特別なコンディショニ
ングが施されていない限り、Naに代表される金属イオ
ンが残留しているのでさらにコンディショニングを行う
必要がある。コンディショニングは2N程度の塩酸水溶
液あるいは臭化水素酸水溶液を連続的に充填カラムに通
液することにより行う。通液量は残留金属イオンの量に
もよるがH型の樹脂を用いる場合で充填樹脂容量の3〜
20倍で充分である。コンディショニング時にカラムに
残存した塩酸または臭化水素酸水溶液を追い出す必要が
ある場合は、続けて超純水を充填樹脂容積の3〜20倍
ほど通液する。その後、ハロゲン化第四級アンモニウム
塩溶液の通液を開始し、精製工程に入る。空搭速度(S
V)は精製すべきハロゲン化第四級アンモニウム塩の物
性、樹脂による圧力損失にもよるが1〜100hr-1
適当である。通液温度は樹脂の耐久性を考慮すると80
℃以下が望ましい。以下、実施例により本発明を詳細に
説明するが、本発明の範囲はこれらによって制限される
ものではない。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、金属系不純物が極低濃
度にまで除去された高純度のハロゲン化第四級アンモニ
ウム塩溶液を得る方法を提供することができる。
【0010】
【実施例】実施例1 30%トリメチルアミン水溶液1500gをオートクレ
ーブに仕込み、窒素置換後塩化メチルを導入し、反応温
度55℃、4Kg/cm2G以下で8時間反応させた。
反応後、水を減圧留去し、超純水を加え50重量%の粗
塩化テトラメチルアンモニウム水溶液を得た。この水溶
液中の金属不純物濃度を表1に処理前濃度として示し
た。マクロポーラス型でH型の強酸性陽イオン交換樹脂
(商品名:オルガノ社製Amberlite 200C
T(H)HG)100mLをイオン交換カラムに充填
し、1000mLの2N塩酸水溶液でコンディショニン
グし、さらに超純水で洗浄した。これに上記の粗塩化テ
トラメチルアンモニウム水溶液を室温にてSV=1hr
-1で通液した。500mL通液後の溶出液中液中の金属
不純物濃度を表1に示した。表1から、記載した全ての
金属が高度に除去されていることがわかる。
【0011】実施例2 30%トリメチルアミンメタノール溶液500gをオー
トクレーブに仕込み、窒素置換後塩化メチルを導入し、
反応温度55℃、4Kg/cm2G以下で8時間反応さ
せた。反応後、メタノールを減圧留去し、メタノールを
加え、30重量%粗塩化テトラメチルアンモニウムメタ
ノール溶液を得た。このメタノール溶液中の金属不純物
濃度を表2に処理前濃度として示した。このメタノール
溶液を実施例1と同様に処理した。500mL通液後の
液中の金属不純物濃度を表2に示した。表2から、記載
した全ての金属が高度に除去されていることがわかる。
【0012】実施例3 ハイポーラス型でH型の強酸性陽イオン交換樹脂(商品
名:三菱化学社製Diaion RCP160M)5L
を樹脂筒に充填し、2N塩酸水溶液50Lでコンディシ
ョニング後、超純水で洗浄した。ここに約40℃の50
重量%塩化テトラメチルアンモニウム水溶液(商品名:
ライオンアクゾ社製TMAC−50)(金属不純物濃度
を表3に処理前濃度として示した。)をSV=20hr
-1で通液した。通液前、100Lおよび1000L通液
後のそれぞれの溶出液中の金属不純物濃度を表3に示し
た。表3から、記載した全ての金属が高度に除去されて
いることがわかる。
【0013】比較例1 陽イオン交換樹脂としてH型の弱酸性陽イオン交換樹脂
(商品名:オルガノ社製アンバーライトIRC−50)
を使用した他は実施例1と同様に粗塩化テトラメチルア
ンモニウム水溶液を処理した。通液処理後の液中に含ま
れる金属不純物濃度を表1に示した。表1に示すよう
に、この方法ではNa、Kの除去が不十分であった。
【0014】表1(単位:ppb)
【0015】表2(単位:ppb)
【0016】表3(単位:ppb)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 茂 東京都墨田区両国1−12−8 ムネカワビ ル ライオン・アクゾ株式会社内 (72)発明者 友野 孝雄 東京都墨田区両国1−12−8 ムネカワビ ル ライオン・アクゾ株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AD32 BB14 BB21 BB31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)で表されるハロゲン化第四
    級アンモニウム塩の溶液を強酸性陽イオン交換樹脂に接
    触させることを特徴とするハロゲン化第四級アンモニウ
    ム塩溶液の精製方法。 【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4は炭素数1〜22の直鎖ま
    たは分岐アルキル基もしくはアルケニル基、ベンジル
    基、ヒドロキシアルキル基、フェニル基を意味し、それ
    ぞれ同一でも異なっていても良く、Xはハロゲン原子を
    示す。)
  2. 【請求項2】 強酸性陽イオン交換樹脂が、ハイポーラ
    ス型、ポーラス型又はマクロポーラス型である請求項1
    記載のハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液の精製方
    法。
  3. 【請求項3】 ハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液に
    おける溶媒が、水、メタノール、エタノール、プロパノ
    ール、イソプロパノール、ブタノール、アセトニトリル
    もしくはそれらの混合溶媒である請求項1または2記載
    のハロゲン化第四級アンモニウム塩溶液の精製方法。
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