JP2000119024A - 六弗化タングステンの製造方法 - Google Patents

六弗化タングステンの製造方法

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JP2000119024A
JP2000119024A JP10291056A JP29105698A JP2000119024A JP 2000119024 A JP2000119024 A JP 2000119024A JP 10291056 A JP10291056 A JP 10291056A JP 29105698 A JP29105698 A JP 29105698A JP 2000119024 A JP2000119024 A JP 2000119024A
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gas
moisture
sulfuric acid
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temperature
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JP10291056A
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Isao Harada
功 原田
Takeshi Yasutake
剛 安武
Sadaichi Kohara
定一 菰原
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度六弗化タングステンを安定して
得る。 【解決手段】 三弗化窒素ガス中の水分の濃度が、1
容量ppm以下であり、該三弗化窒素ガスを用い、反応
容器内で金属タングステンと200〜400℃で接触さ
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、高純度の六弗化タ
ングステン(WF)の製造方法に関する。特に、高純
度六弗化タングステンは、半導体製造用の配線材料とし
て注目されている。
【0002】
【従来技術】原料として使用する三弗化窒素(NF
ガスは、NHF・χHF(χ=1〜2)の電解液を用
い、これを電気分解する直接電解法と、HFを電解液と
する電気分解で発生するFガスにNHを接触させる
化学法によって得ることができる。しかしこれらの方法
で得られたNFには不純物を多く含んでいるので、こ
れを除去する必要がある。
【0003】そこで、直接電解法や化学法によって得ら
れたNF中に含まれる、HFやOF、N、N
、CO、NOなどの不純物を、アルカリ水溶
液を用いて除去する方法や、NOをチオ硫酸ナトリウ
ム水溶液を用いて除去する方法(特公平5−05372
5号公報)等によって除去し、このNFを用い金属タ
ングステンと反応させた場合もやはり、反応管から捕集
器の間に設けられた金属製のガス配管と反応して内部に
青色の生成物が確認される。また捕集したWF 中に
も、ガス配管に使用する金属の成分が微量含まれる結果
となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高純
度WFを安定的に製造することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、WF
安定的に高純度に精製する方法について鋭意検討を重ね
た結果、洗浄処理された後のNFガス中に微量の水分
が含まれていることに着目し、この水分を限界まで除去
することことで、純度の高いWFが得られることを見
いだし、本発明を完成させるに至った。
【0006】即ち、本発明は三弗化窒素ガス中の水分の
濃度が、1容量ppm以下であり、該三弗化窒素ガスを
用い、反応容器内で金属タングステンと200〜400
℃で接触させることを特徴とする高純度六弗化タングス
テンの製造方法に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明は、NFガスと金属タングステン(W)の
主反応で高純度WF6を得る方法である。使用する金属
材料のうち、白金、ニッケル、モネル等の高価な金属材
料を接ガスする全ての部分に用いれば何ら問題はない
が、設備費用に膨大なコストがかかる。NFガスと金
属タングステン(W)の反応部分は200〜400℃と
比較的高温であることから、反応器には、白金、ニッケ
ル、モネルを使用せざるを得ないが、配管、バルブ、捕
集容器等の接ガス部には安価なステンレス製の金属の使
用が好まれる。
【0008】しかし、このステンレスの場合、反応で得
られるWF中に水分を含むと、ステンレスを侵し、こ
のステンレスの金属成分がWFにコンタミし、純度低
下の原因となってしまうことが明らかとなった。WF
中に水分が混入する原因は、金属タングステンの付着
水、反応管、配管、バルブ内のパージ不足、空気の漏れ
込み等も原因の一つであり、十分な注意が必要である。
が、最も重要なことは、原料であるNF中の水分量を
1容量ppm以下、好ましくは0.1容量ppm以下と
することである。NF中の水分量が1容量ppmを越
える場合、前述したようにステンレスの金属成分がWF
にコンタミし、純度低下の原因となってしまうので好
ましくない。
【0009】また、コンタミした金属を除去するため
に、精密蒸留や高性能フィルターを使用し除去すること
も可能であるが、コストアップとなるので好ましい方法
とは言えない。むしろ、精密蒸留塔に使用される材質、
フィルターの材質によっては更に純度低下を招く恐れが
ある。
【0010】次に、NF中の水分の除去方法について
説明する。水分の除去方法には種々の方法があり、大別
すると低温で凝縮させる方法と、乾燥剤を用いた化学的
吸湿または物理的吸着による方法の2種類がある。本発
明は、これらのいずれの方法でも実施可能であるが、特
に除去効果の優れている以下の方法が好適に採用され
る。
【0011】一つは低温で凝縮させる方法であるが、N
を−78〜−130℃の温度で冷却した凝集器に通
気することによって水分を除去する。冷却温度が−78
℃を越えると水分濃度を1容量ppm以下に低減するこ
とが出来ない。また、−130℃未満で凝集器を冷却す
ると、NFが液化するので好ましくない。
【0012】もう一つの方法は、乾燥剤による方法であ
るが、乾燥剤には優れた吸湿力をもつ五酸化リン、過塩
素酸マグネシウム、濃硫酸、合成ゼオライトが好適に使
用される。中でも、濃硫酸は液体であり循環ポンプを使
用し絶えず高濃度を維持することができるので工業的に
有利な方法である。
【0013】本発明において使用する濃硫酸は、硫酸濃
度80%以上の工薬または試薬が用いられる。また、濃
硫酸中にHSやSOの含まないものが望ましい。濃
硫酸を用いる吸湿操作では、さまざまな形式の装置が使
用されるが、一般的なものでは、バブラー方式、または
スクラバー方式が寛容に用いられ、NFと気液接触さ
せて吸湿させる。
【0014】これらの装置の材質は、ステンレス、ハス
テロイなどの金属材料や、ポリプロピレンやテフロンと
いった樹脂材料が使用できる。濃硫酸とNFを接触さ
せる際の温度は、濃硫酸が凍結しない温度であれば特に
限定はないが、通常室温で行われる。冬場に於いては、
濃硫酸が凍結することがあるので、20℃程度に保温し
ておくなどの処置が必要がある。また脱水された合成ゼ
オライトを用いる方法も工業的に適しており、更にはこ
れらを併用する方法も可能である。
【0015】上記で述べたように、金属タングステンを
接触させる反応容器に、ニッケル、またはモネル製の容
器を用い、NF中の水分を1容量ppm以下、好まし
くは0.1容量ppm以下とすることで、該NFと金
属タングステンを200〜400℃で接触させ高純度六
弗化タングステンを製造することが可能となった。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例をもって説
明する。尚、%は重量基準で、ppm及びppbは容量
基準で表す。 実施例1 1L容量のニッケル製反応容器に金属タングステンを2
00g仕込み、300℃に加熱した。一方6.5ppm
の水分を含むNFガスを100cc/minで−12
0℃に冷却された500ccの脱水用トラップに通気さ
せて水分を0.3ppmまで減少させた。このガスを上
記反応管に通気し、金属タングステンと反応させてWF
を生成させた。この生成ガスを、電解研磨されたSU
S316のステンレス配管を導管に用い、テフロン製の
吸収瓶まで導いた。吸収瓶には、超純水100gを吸収
液として用い、これに2時間吸収させた。この吸収液を
加熱乾固させWO↓を析出させた後、希硝酸にて抽出
した処理液をICP−MSにて分析を行った。結果を表
1に示すが、SUS316のステンレス配管内の腐食は
見られず、また分析結果からも腐食に起因する金属成分
は10ppb以下であった。
【0017】実施例2 6.5ppmの水分を含むNFガスを100cc/m
inで98%硫酸500ccにバブリングさせて水分を
0.7ppmまで減少させた。このガスを実施例1と同
様に上記反応管に通気し、生成ガスを電解研磨されたS
US316のステンレス配管を導管に用い、テフロン製
の吸収瓶まで導いた。吸収瓶には、超純水100gを吸
収液として用い、これに2時間吸収させた。この吸収液
を実施例1と同様の操作で得られた処理液をICP−M
Sにて分析を行った。結果を表1に示すが、SUS31
6のステンレス配管内の腐食は見られず、また分析結果
からも腐食に起因する金属成分は10ppb以下であっ
た。
【0018】実施例3 6.5ppmの水分を含むNFガスを100cc/m
inで98%硫酸500ccにバブリングさせ、更に脱
水された合成ゼオライト(4Å)100ccに通気して
水分を0.08ppmまで減少させた。このガスを実施
例1と同様に上記反応管に通気し、生成ガスを電解研磨
されたSUS316のステンレス配管を導管に用い、テ
フロン製の吸収瓶まで導いた。吸収瓶には、超純水10
0gを吸収液として用い、これに2時間吸収させた。こ
の吸収液を実施例1と同様の操作で得られた処理液をI
CP−MSにて分析を行った。結果を表1に示すが、S
US316のステンレス配管内の腐食は見られず、また
分析結果からも腐食に起因する金属成分は10ppb以
下であった。
【0019】比較例1 6.5ppmの水分を含むNFガスを実施例1と同様
に上記反応管に通気し、生成ガスを電解研磨されたSU
S316のステンレス配管を導管に用い、テフロン製の
吸収瓶まで導いた。吸収瓶には、超純水100gを吸収
液として用い、これに2時間吸収させた。この吸収液を
実施例1と同様の操作で得られた処理液をICP−MS
にて分析を行った。結果を表1に示すが、SUS316
のステンレス配管内には腐食が見られ、また分析結果か
らも腐食に起因する金属成分濃度が高い値を示してい
る。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は、金属タングステンの製造原料
として用いられるNFガス中の水分の管理値を1pp
m以下とすることで、従来のような生成した金属タング
ステン自身による配管の腐食と、これに伴うガス純度の
低下を防止することで高純度な金属タングステンの製造
が可能となった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三弗化窒素ガス中の水分の濃度が、1
    容量ppm以下であり、該三弗化窒素ガスを用い、反応
    容器内で金属タングステンと200〜400℃で接触さ
    せることを特徴とする高純度六弗化タングステンの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 三弗化窒素ガス中の水分の濃度が、
    0.1容量ppm以下である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 三弗化窒素ガスと、金属タングステン
    を接触させる反応容器に、ニッケル、またはモネル製の
    容器を用いる請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 三弗化窒素ガスを、−78〜−130
    ℃の温度で冷却した凝集器に通気する請求項1記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 室温に於いて三弗化窒素ガスを、硫酸
    濃度80%以上の濃硫酸と接触する請求項1記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 三弗化窒素ガスを、脱水した合成ゼオ
    ライトに通気する請求項1記載の方法。
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