JPH0625880A - 水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製造方法 - Google Patents

水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製造方法

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JPH0625880A
JPH0625880A JP4184998A JP18499892A JPH0625880A JP H0625880 A JPH0625880 A JP H0625880A JP 4184998 A JP4184998 A JP 4184998A JP 18499892 A JP18499892 A JP 18499892A JP H0625880 A JPH0625880 A JP H0625880A
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aqueous solution
tetraalkylammonium hydroxide
chamber
tetraalkylammonium
hydroxide aqueous
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JP4184998A
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Satoshi Taguchi
敏 田口
Masumi Suetsugu
益実 末次
Tsutomu Nagase
勉 長瀬
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 陽イオン交換膜で隔離された陽極室と陰極室
を有する電解槽を用い、陽極室に塩化テトラアルキルア
ンモニウム水溶液を電気分解して得られる粗水酸化テト
ラアルキルアンモニウム水溶液を供給・通液し、陰極室
に水を供給・通液し、陽極と陰極の間に直流電流を通電
することにより、陰極室に高純度の水酸化テトラアルキ
ルアンモニウム水溶液を得る水酸化テトラアルキルアン
モニウム水溶液の製造方法であって、下式(1)を満足
する水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製造方
法。 X2 /Y<5 (1) X:陽極室液中の塩素イオン濃度(重量ppm) Y:陽イオン交換膜表面での陽極室液の線速度(mm/
秒) 【効果】 高価な原料及び反応装置を用いる必要がな
く、塩素イオンの濃度が極めて低い、高純度の水酸化テ
トラアルキルアンモニウム水溶液の製造方法を提供する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水酸化テトラアルキル
アンモニウム水溶液の製造方法に関するものである。更
に詳しくは、本発明は、塩素イオン濃度が極めて低い、
高純度の水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製
造方法に関するものである。本発明により得られる水酸
化テトラアルキルアンモニウム水溶液は、半導体製造時
のリソグラフィー工程におけるレジスト膜の現像又は剥
離用の処理剤として、好適に利用され得る。
【0002】
【従来の技術】半導体製造時のリソグラフィー工程に用
いられる水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製
造法としては、塩化テトラアルキルアンモニウムを電気
分解する方法が知られている。ところが、この方法によ
り得られる水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液中
には、原料に由来する塩素イオンが必然的に含まれるこ
ととなる。ところが、近年のLSIの高集積度化に伴な
い、塩素イオンによるアルミニウム配線への孔食の問題
が無視できなくなってきた。これに対し、特開昭60−
131985号公報には、水酸化テトラアルキルアンモ
ニウム水溶液を陽イオン交換膜を隔膜とする二室式電解
槽を用いて電気分解することにより、得られる水酸化テ
トラアルキルアンモニウム水溶液中の塩素イオン濃度を
減少させる方法が開示されている。しかしながらこの方
法でも、該公報の実施例にもあるとおり、水酸化テトラ
アルキルアンモニウム水溶液中の塩素イオン濃度は0.
6重量ppm程度に達し、超LSIの製造用のための処
理剤として用いるには不都合であった。また、特公昭6
3−15355号公報には、トリアルキルアミンと炭酸
ジアルキルとの反応により得られる炭酸テトラアルキル
アンモニウムを、陽イオン交換膜を隔膜とする二室電解
槽で電気分解することにより、塩素イオン濃度の低い水
溶液を得る方法が開示されている。しかしながら、この
方法は、工業原料としては高価な炭酸ジアルキルを原料
とすること、及びその製造には100℃以上、十数kg
/cm2 という高温高圧に耐える高価な反応装置が必要
であり、得られる水酸化テトラアルキルアンモニウム水
溶液も当然高価にならざるを得ないという問題があっ
た。更にこの方法は、上記の厳しい反応条件下、反応装
置から金属イオンが溶出し、よって電気分解の後のイオ
ン交換処理の負荷が高くなり、通常のイオン交換法で
は、十分に低い金属イオン濃度を維持し難いという問題
もあった。
【0003】
【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、従来の技術の問題点を
解消し、高価な原料及び反応装置を用いる必要がなく、
塩素イオンの濃度が極めて低い、高純度の水酸化テトラ
アルキルアンモニウム水溶液の製造方法を提供すること
に存する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討の結果、本発明に到達した。す
なわち、本発明は、陽イオン交換膜で隔離された陽極室
と陰極室を有する電解槽を用い、陽極室に塩化テトラア
ルキルアンモニウム水溶液を電気分解して得られる粗水
酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液を供給・通液
し、陰極室に水を供給・通液し、陽極と陰極の間に直流
電流を通電することにより、陰極室に高純度の水酸化テ
トラアルキルアンモニウム水溶液を得る水酸化テトラア
ルキルアンモニウム水溶液の製造方法であって、下式
(1)を満足する水酸化テトラアルキルアンモニウム水
溶液の製造方法に係るものである。 X2 /Y<5 (1) X:陽極室液中の塩素イオン濃度(重量ppm) Y:陽イオン交換膜表面での陽極室液の線速度(mm/
秒)
【0005】以下、詳細に説明する。本発明において
は、陽イオン交換膜で隔離された陽極室と陰極室を有す
る電解槽が用いられる。陽イオン交換膜としては、スル
フォン酸基、カルボン酸基などの陽イオン交換基を有す
るスチレン−ジビニルベンゼン共重合体膜又はフッ素樹
脂膜を用いることができる。陽極としては、白金、パラ
ジウム、イリジウムなどの白金族金属又はチタンなどの
上に白金族金属を被覆した電極(白金族金属被覆電極)
を用いることができる。陰極としては、鉄、ニッケル、
ステンレススチール、白金族金属など又は白金族金属被
覆電極を用いることができる。
【0006】本発明においては、原料として、塩化テト
ラアルキルアンモニウム水溶液を電気分解して得られる
粗水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液が用いられ
る。塩化テトラアルキルアンモニウム水溶液を電気分解
して水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液を得る方
法としては、特に制限はなく、たとえば陽極室/陽イオ
ン交換膜/陰極室からなる二室式電解槽を用いてもよ
く、又は陽極室/陰イオン交換膜/中間室/陽イオン交
換膜/陰極からなる三室式電解槽を用いてもよい。な
お、粗水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液を得る
方法としては、塩化テトラアルキルアンモニウム水溶液
を電気分解する方法の他に、塩化テトラアルキルアンモ
ニウムと水酸化アルカリを反応させる方法などがある
が、かかる方法により得られる粗水酸化テトラアルキル
アンモニウム水溶液を本発明の原料として用いた場合に
は、塩素イオン濃度が高過ぎるため、陽イオン交換膜表
面での陽極液の線速度を極めて高くする必要を生じ、こ
の場合には陽イオン交換膜の機械的劣化を招くこととな
る。
【0007】本発明においては、原料である粗水酸化テ
トラアルキルアンモニウム水溶液を陽極室に供給する。
該水溶液中の水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液
の濃度は通常1〜50重量%である。一方、陰極室へ
は、水を供給する。ここで、該水へ少量、たとえば0.
05重量%以上、好ましくは0.05〜0.5重量%の
水酸化テトラアルキルアンモニウムを添加しておくこと
が好ましい。このことにより、本発明の通電を開始した
初期に電圧が異常に高くなることを防止できる。通電す
る直流電流の電流密度は、通常1〜100A/dm2
好ましくは5〜50A/dm2 である。
【0008】本発明における最大の特徴は、前記式
(1)を満足する条件下に実施する点に存する。このこ
とにより、はじめて、極めて塩素イオン濃度が低い、高
純度の水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液を、効
率的に得ることができるのである。すなわち、X2 /Y
の値が5以上であると、得られる水酸化テトラアルキル
アンモニウム水溶液中に塩素イオン濃度が増加し、本発
明の目的が達成されない。なお、X(陽極室液中の塩素
イオン濃度)としては、50重量ppm以下であること
が好ましい。また、Y(陽イオン交換膜表面での陽極室
液の線速度)としては、0.2〜500mm/秒が好ま
しく、更に好ましくは5〜300mm/秒である。該線
速度が遅過ぎると通電時に液温が上昇し、冷却が必要と
なり、装置面及びエネルギー面から不利である。一方、
線速度が速過ぎるとイオン交換膜の機械的劣化が促進さ
れて不都合である。ここで、Y(陽イオン交換膜表面で
の陽極室液の線速度)は、陽極室の通液流量の陽イオン
交換膜に直交する成分流量(m 3 /秒)/陽イオン交換
膜に直交する通液断面積(m2 )で算出される。通液の
方法としては、たとえば陽極室の外部に設置した循環ポ
ンプにより、陽極室の液を連続的に抜き出し・再供給す
る、いわゆる循環方式があげられる。
【0009】本発明の陰極室へは、前記の水が供給・通
液されるが、通液速度に制限はなく、陽極室における通
液速度と同程度でよい。本発明の高純度の水酸化テトラ
アルキルアンモニウム水溶液は、陰極室から回収され
る。
【0010】陽極室及び陰極室の液温は、60℃以下が
好ましい。液温が高過ぎると目的物である水酸化テトラ
アルキルアンモニウムの分解反応が起こる場合がある。
通電は、陰極液中の水酸化テトラアルキルアンモニウム
が適当な濃度、たとえば3〜30重量%程度に上昇する
まで実施し、そこで通電を終了するバッチ法でおこなっ
てもよく、又は陰極液中の水酸化テトラアルキルアンモ
ニウムが適当な濃度になった後、製品である陰極液を一
部抜き出すと共に純水を添加し、一方陽極室へは原料で
ある粗水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液を追加
して連続的に通電をおこなう連続式で実施してもよい。
工業的観点からは連続式でおこなうことが好ましい。
【0011】本発明によると、得られる水酸化テトラア
ルキルアンモニウム水溶液中の塩素イオン濃度は、0.
05重量ppm以下に維持することができる。なお、ナ
トリウム、カルシウムなどの金属イオンについては、本
発明で得られた水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶
液を、スルフォン酸基を有するカチオン交換樹脂に通液
することにより、除去することができる。
【0012】上記の塩化テトラアルキルアンモニウム及
び水酸化テトラアルキルアンモニウムの代表的な具体例
としては、塩化テトラメチルアンモニウム及び水酸化テ
トラメチルアンモニウムをあげることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例1 白金陽極、ステンレススチール陰極及び陽イオン交換膜
としてスルフォン酸基を有するスチレン−ジビニルベン
ゼン共重合体膜を有する小型(膜面積0.2dm2 )二
室式電解槽の陽極室に、塩化テトラメチルアンモニウム
水溶液の電気分解で得られた粗水酸化テトラアルキルア
ンモニウム水溶液(濃度5重量%)を供給・通液し、一
方陰極室に水酸化テトラアルキルアンモニウム0.1重
量%水溶液を供給・通液し、液温30℃、電流密度7.
5A/dm2 で5時間通電した。ここで、X(陽極室液
中の塩素イオン濃度)は0.8重量ppmであり、Y
(陽イオン交換膜表面での陽極室液の線速度)は0.2
3mm/秒であり、X2 /Yは2.8であった。陰極室
に得られた水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の
水酸化テトラアルキルアンモニウム濃度は4.9重量%
であり、塩素イオン濃度は0.01重量ppm以下であ
った。
【0014】実施例2 陽イオン交換膜として、スルフォン酸基を有するフッ素
樹脂を用いたこと、X=3、Y=2、X2 /Y=4.5
としたこと及び通電時間を6時間としたこと以外は、実
施例1と同様におこなった。その結果、陰極室に得られ
た水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の水酸化テ
トラアルキルアンモニウム濃度は5.9重量%であり、
塩素イオン濃度は0.01重量ppmであった。
【0015】実施例3 白金被覆陽極を有する中型(膜面積25dm2 )電解槽
を用いたこと、X=5、Y=100、X2 /Y=0.2
5としたこと、電流密度を15A/dm2 で8時間通電
したこと以外は、実施例1と同様におこなった。その結
果、陰極室に得られた水酸化テトラアルキルアンモニウ
ム水溶液の水酸化テトラアルキルアンモニウム濃度は
4.6重量%であり、塩素イオン濃度は0.01重量p
pm以下であった。
【0016】参考例1 実施例3で得られた水酸化テトラアルキルアンモニウム
水溶液を、塩酸で再生処理したスルフォン酸型陽イオン
交換樹脂に通液(空塔速度2hr-1)した。その結果、
通液前の液中に含まれていたナトリウムイオン17pp
b、カルシウムイオン63ppb、アルミニウムイオン
5ppbは、通液後、それぞれ定量限界である1ppb
以下になった。なお、イオンの検出は、ICP−AES
(誘導結合プラズマ原子発光分析法)でおこなった。
【0017】比較例1 X=3、Y=0.23、X2 /Y=39としたこと、通
電時間を6時間としたこと以外は、実施例1と同様にお
こなった。その結果、陰極室に得られた水酸化テトラア
ルキルアンモニウム水溶液の水酸化テトラアルキルアン
モニウム濃度は5.9重量%であり、塩素イオン濃度は
0.1重量ppmであった。
【0018】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、高
価な原料及び反応装置を用いる必要がなく、塩素イオン
の濃度が極めて低い、高純度の水酸化テトラアルキルア
ンモニウム水溶液の製造方法を提供することができた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽イオン交換膜で隔離された陽極室と陰
    極室を有する電解槽を用い、陽極室に塩化テトラアルキ
    ルアンモニウム水溶液を電気分解して得られる粗水酸化
    テトラアルキルアンモニウム水溶液を供給・通液し、陰
    極室に水を供給・通液し、陽極と陰極の間に直流電流を
    通電することにより、陰極室に高純度の水酸化テトラア
    ルキルアンモニウム水溶液を得る水酸化テトラアルキル
    アンモニウム水溶液の製造方法であって、下式(1)を
    満足する水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液の製
    造方法。 X2 /Y<5 (1) X:陽極室液中の塩素イオン濃度(重量ppm) Y:陽イオン交換膜表面での陽極室液の線速度(mm/
    秒)
  2. 【請求項2】 塩化テトラアルキルアンモニウム水溶液
    が塩化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、水酸化
    テトラアルキルアンモニウム水溶液が水酸化テトラメチ
    ルアンモニウム水溶液である請求項1記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990013475A1 (fr) * 1989-05-11 1990-11-15 Pascal Brongniart Procede et dispositif d'assistance aux personnes dans l'eau
FR2740426A1 (fr) * 1995-10-31 1997-04-30 Delattre Bertrand Dispositif de communication et d'alerte pour plongeur sous-marin
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