JPH0474285B2 - - Google Patents

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JPH0474285B2
JPH0474285B2 JP27504989A JP27504989A JPH0474285B2 JP H0474285 B2 JPH0474285 B2 JP H0474285B2 JP 27504989 A JP27504989 A JP 27504989A JP 27504989 A JP27504989 A JP 27504989A JP H0474285 B2 JPH0474285 B2 JP H0474285B2
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gas
natural zeolite
zeolite
adsorption
adsorbent
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は三弗化窒素ガスの精製方法に関する。
更に詳しくは、三弗化窒素ガス中に含まれる亜酸
化窒素(N2O)、二酸化炭素(CO2)及び二弗化
窒素(N2F2)の除去方法に関する。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 三弗化窒素(NF3)ガスは、半導体のドライエ
ツチング剤やCVD装置のクリーニングガスとし
て近年注目されている。これらの用途に使用され
るNF3ガスは、高純度のものが要求されている。 NF3ガスは、種々の方法で製造される。たとえ
ば、アンモニウム酸弗化物の溶融塩を電解する方
法、アンモニウム酸弗化物を溶融状態において気
相状の弗素と反応させる方法、固体状の金属弗化
物のアンモニウム錯体と元素状弗素を反応させる
方法、弗化アンモニウムまたは酸性弗化アンモニ
ウムと弗化水素を原料とするNH4F・HFや、さ
らにこれに弗化カリウムまたは酸性弗化カリウム
を該原料に加えたKF・NH4F・HF系での溶融塩
電解法などがある。しかしながら、何れの方法で
得られたガスも殆どの場合、N2O、CO2、N2F2
などの不純物を比較的多量に含んでいるので、上
記用途としての高純度のNF3ガスを得るためには
精製が必要である。 従来、NF3ガス中のこれらの不純物を除去する
精製方法としては、合成ゼオライト、活性炭、活
性アルミナ等の吸着剤を使用して、これらの不純
物を吸着除去する方法がよく知られている。 特に、U.S.Pat.Nos.4156598が開示している合
成ゼオライト(synthetic zeolite)は上記不純物
を効率よく吸着するので、この点では一応好まし
い吸着剤ではある。しかしながら合成ゼオライト
は、例えば、モレキユラシーブ5AはN2Oの吸
着能力は大きいが、CO2の吸着能力が小さいとい
う問題があり、モレキユラシーブ13Xは逆に
CO2の吸着能力は大きいが、N2Oの吸着能力が小
さいというように、その種類によつて不純物の吸
着能力を異にする。 従つて、本発明者らは、合成ゼオライトを上記
不純物の吸着剤に使用する場合には、2種類以上
の合成ゼオライトを併せ使用しなければならない
と云う厄介な問題があることを発見した。 また加うるに、合成ゼオライトは、上記不純物
を吸着すると同時に製品であるNF3も大きく吸着
するので、NF3ガスの大きな損失を招くという極
めて不都合な問題があることも発見した。 これに対し活性炭、活性アルミナを吸着剤とし
て使用する場合、NF3の吸着は比較的少ないもの
の、合成ゼオライトと比較すると、吸着剤単位体
積当たりの不純物の吸着量が非常に小さいので、
吸着能力をきわめて早く喪失する。従つて、吸着
剤の更新または再生頻度が多くなり、この更新ま
たは再生時におけるNF3ガスの損失のため、結局
全体的に見るとNF3ガスの損失が多くなるという
大きな問題があることを本発明者らは見出した。 また、吸着剤の更新または再生頻度の増加は、
それだけ人手を要すると共に、NF3ガスの精製能
力を時間的に大きく阻害することになる。 〔課題を解決するための手段〕 本発明者等はかかる状況に鑑み、NF3ガス中に
含まれているN2O、CO2またはN2F2の除去方法
について種々の吸着剤を用いて鋭意検討を重ねた
結果、驚くべきとに、予め特定の温度に加熱処理
した天然ゼオライト層へ特定の温度でNF3ガスを
通気させれば、NF3が天然ゼオライトに吸着され
る量が大幅に少なく、かつ、NF3ガス中のN2O、
CO2、N2F2の吸着能力も大きいため、上記不純
物を効率よく経済的に除去できると云うことを見
出し、本発明を完成するに至つたものである。 即ち、予め250〜700℃の範囲の温度に加熱して
天然ゼオライト層へ、三弗化窒素ガスを−125〜
50℃の温度でかつ実質的に水分の混入しない状態
で通気させることを特徴とする三弗化窒素ガスの
精製方法である。 〔発明の詳細な開示〕 以下本発明を詳細に説明する。 天然ゼオライトには鉱物学的に種々の種類のも
のがあり、本発明において使用する天然ゼオライ
トは特にその種類に限定はない。しかしながら埋
蔵量が豊富であることと採掘費用が低廉であるこ
とから、ホウフツ石(analcime or analcine)、
クリノプチロライト(cinoptilolite)、モルデナ
イト(mordenite)、フエリライト(ferrierite)、
カイジユウジ石(phillipsite)、シヤバサイト
(chabazite)、エリオナイト(erionite)、ダワフ
ツ石(laumontite)等が好ましい。 更にまた、これらの中でもクリノプチロライト
(Na6〔AlO26(SiO230〕・24H2O)及びモルデナ
イト(Na8〔AlO28(SiO240〕・24H2O)はNa型
であり、吸着剤単位体積当たりのNF3ガス中の不
純物の吸着量が大きいので特に好ましい。 なお、その他、ジユウジユウジフツ石
(harmotome)、ジスモンドフツ石
(gismondine)、ガロナイト(garronite)、レビ
ナイト(levyne)、ホージヤサイト(faujasite)、
スコレスフツ石(scolesite)、トムソンフツ石
(thomsonite)、エジントンフツ石
(edingtonite)、ダチヤーダイト(dachiardite)、
ハクフツ石(epistilbite)、キフツ石
(heulandine)、タバフツ石(stilbite)、バレーラ
イト(barrerite)、カウレサイト(cowlesite)、
ワイラカイト(wairakite)、アシユクロテイン
(ashcrofine)、マーリオナイト(merlinite)、ア
シサイト(amicite)、ポーリンジヤイト
(paulingite)、ユガワラフツ石(yugawaralite)、
オフレタイト(offretite)、マジヤイト
(mazzite)、グメリンフツ石(gmelinite)、ソー
ダフツ石(natrolite)、メソライト(mesolite)、
ゴナルドフツ石(gonnardite)、ビキタイト
(bikitite)、ステラーライト(stellerite)、ブリユ
ースターフツ石(brewsterite)、ポリユサイト
(pollucite)等も均等物質として使用可能であ
る。 これらの天然ゼオライトは、堆石岩中に産出す
る鉱物であるので、本発明においてこれを吸着剤
として使用するためには、岩石状として採取され
た天然ゼオライトを適当な粒度、例えば4〜100
メツシユ、好ましくは8〜60メツシユ程度に粉砕
することが好ましい。 本発明においては、かくして粉砕され、所望の
粒度分布を有する天然ゼオライトを、次に250℃
〜700℃好ましくは250〜500℃に加熱処理する。 上記規定の温度範囲においてゼオライトを加熱
処理することによつてのみ、吸着剤としての能力
が格段に向上し、本発明の目的を達成する吸着剤
とすることができるのである。 加熱処理温度がこれ未満であると、いくら長時
間加熱処理しても天然ゼオライトの吸着能力が操
作開始後急激に低下し破過時間が大幅に短くなる
と共に、通気後のNF3ガス中のN2O、CO2
N2F2等の不純物の含有量が大幅に高くなるから
である。 その理由は必ずしも明確ではないが、一つは、
結晶水を含有している天然ゼオライトの場合、こ
れを本発明の吸着剤として使用すると、上記結晶
水(以下、水分と記す)が残存し、該天然ゼオラ
イト層へNF3ガスを通気した際に、ゼオライト単
位体積当たりのN2O、CO2、N2F2の除去能力が
低下するためと考えられる。したがつて、天然ゼ
オライト中の水分を実質的に完全に除去するため
にも、上記温度における加熱処理を行うのであ
る。 一方、ゼオライトをこれを越える温度に加熱す
ると、天然ゼオライトの結晶構造が変化したり崩
れたりする。その結果、吸着能力が著しく損なわ
れて仕舞い、吸着が行われなかつたり、またガス
通気後短時間で破過したりするのである。 天然ゼオライトの加熱処理は、水分を実質的に
含有しない窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、
クリプトン、キセノンガス等の不活性ガス気流中
で行うことが好ましい。また、該処理は、CO2
予め除去した乾燥空気中で行うことも出来る。ま
た、減圧下に、これらのガスを吸引しながら加熱
処理を行つてもよい。 加熱処理は、上記の加熱温度及びガス気流雰囲
気中で10分〜80時間、好ましくは1時間〜40時
間、さらに好ましくは3時間〜10時間行われる。 なお、加熱処理の態様としては、粉砕され、所
望の粒度分布を有する天然ゼオライトを乾燥器内
に薄く敷き詰めて、この薄層の表面上に不活性ガ
スを流してもよいが、より好ましくは、ゼオライ
トにより充填層を形成し、不活性ガスを、該充填
層中に通気しつつ加熱するものである。 かくして加熱処理が終了した天然ゼオライト
は、次の吸着処理にそなえて、放冷または強制冷
却され、30℃以下の温度に冷却される。勿論、冷
却時には、ゼオライト中への水分の混入を回避す
ることが好ましい。 本発明においては、該加熱処理したゼオライト
により充填層を形成し、不純物ガスを含む三弗化
窒素ガスを、該充填層に、−125℃〜50℃の温度に
おいて通気し、精製処理を行う。 本発明のもつとも好ましい実施の態様は、加熱
処理とNF3ガスの吸着精製を同一の容器で行うも
のである。すなわち、適当な容器またはカラムに
粉砕され、所望の粒度分布を有する天然ゼオライ
トを充填して充填層を形成する。つぎに、不活性
ガスを、該充填層中に通気しつつ加熱処理する。
加熱処理後、ゼオライトを容器外へ取り出すこと
なく、そのままの状態で冷却し、引続きこの天然
ゼオライトの充填層へNF3ガスを−125℃〜50℃
の温度において通気する方法が好ましい。 NF3ガスの精製は、上記の通りカラム等に充填
された天然ゼオライト層に通気する方法で実施さ
れるが、この際の通気温度は重要で50℃以下の温
度であることが好ましい。この温度を越えると、
通気後のNF3ガス中のN2O、CO2、N2F2の含有
量が十分低下せず、かつ、天然ゼオライト単位体
積当たりのNF3ガス中のN2O、CO2、N2F2の吸
着量が大きく低下するので不都合である。 また、温度は低温ほど好ましいが、NF3の沸点
は−129℃であるので、この温度以下では操作が
事実上困難であり、−125℃以上の範囲で実施され
る。 容器やカラムの材質としては、ステンレススチ
ール、銅、ニツケル、鉄等の通常の材料が使用可
能である。なお、鉄は空気に常時接触するカラム
外面が腐食され、錆易いので防錆処理を施すこと
が好ましい。 ゼオライト充填層の通気条件についてさらに詳
しく述べると以下の如くである。 ゼオライト充填層の層径は1cm〜1mφ程度が
好ましい。所望により、細い径の充填カラムを複
数束ねて使用することも可能である。ここで、層
径が50cmを越える場合には、通気時に発生する吸
着熱等を効率よく除熱出来るように、伝熱フイン
をカラム表面に設けたり、熱交換器を充填層内に
挿入することが好ましい。充填層高は10cm〜3m
程度であり、ガス流量は10cc/min〜100/
min程度である。なお、層径、層高、ガス流量の
組合せは1〜500cm/min好ましくは1〜200cm/
minと云うガス線速度を満足する範囲で自由に選
択することが可能である。 通気時のNF3ガスの圧力は特に限定はないが、
例えば0〜5Kg/cm2−G程度の圧力が操作しやす
いので好ましい。 本発明の対象とするNF3ガス中の不純物ガス量
は、N2O 0.1〜2.0%、CO2 0.3〜2.0%、N2F2 0.2
〜0.6%程度であり、これを処理後それぞれ、
10ppm未満にすることが要請される。本発明の精
製処理を施されると、ガス中の不純物量は、
N2O ND〜5ppm、CO2 ND〜5ppm、N2F2 ND
〜5ppmとすることが出来る。なお、分析法は、
ガスクロマトグラフイー(検出器:PID)によつ
ておこなつた値であり、NDは検出限界以下
(1ppm未満)であることを示す。 〔実施例〕 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明
するが、これらはあくまで発明のよりよき理解を
目的とするものであり、その範囲を限定する意図
にでたものでないことは明確に理解されなければ
ならない。 尚、以下において%及びppmは特記しない限り
容量基準を表わす。 また、実施例及び比較例において、破過時間と
は下記することを意味する。即ち、不純物を含有
するガスを吸着剤層に通気して不純物を吸着除去
する場合、ガスの通気開始直後は得られるガス中
の不純物含有量は少なく、かつ一定含有量かまた
は僅かに漸増する状態で推移する。吸着剤が吸着
能力を喪失する頃になると、不純物含有量が急激
に増加し始める。この急激に増加し始めるまでの
通気時間を破過時間という。実施例及び比較例に
おいて、比較例1〜4以外は通気後のNF3ガス中
のN2O、CO2、N2F2の何れかが10ppmを越える
時間までの通気時間を破過時間とした。また、比
較例1〜4においては上記不純物の何れかが
20ppmを越える時間までの通気時間を破過時間と
した。 実施例 1〜4 内径10mmのステンレス製カラムに粒度が24〜48
メツシユの粒状の天然ゼオライト(モルデナイ
ト)を充填(充填高さ200mm)した後、該モルデ
ナイトの加熱処理を第1表に示す条件で行なつ
た。しかる後該モルデナイト層を冷却し、第1表
に示す分析値のNF3ガスを第1表に示す条件で、
破過時間まで通気した。 破過時間、破過時間までのN2O、CO2、N2F2
及びNF3の吸着量は第1表に示す通りであり、本
発明の方法で精製すれば、NF3の吸着による損失
量は後記する比較例5〜7との比較でも分かる通
り、合成ゼオライトの一種であるモレキユラシー
ブを使用するよりも格段に少なく、かつ、NF3
ス中のN2O、CO2、N2F2は極めて良好に除去さ
れる。 また、活性炭、活性アルミナを使用する場合と
比較すると、破過時間が格段に長く、しかもNF3
の吸着による損失量も更に少ないことが分かる。 尚、NF3ガスの分析はガスクロマトグラフイー
にて行なつた。(以下同様) 実施例 5〜8 実施例1〜4で使用したステンレス製カラムを
使用し、天然ゼオライトの種類を粒度が24〜48メ
ツシユの粒状のクリノブチロライトに変更して、
実施例1〜4と同様にして、該クリノブチロライ
トの加熱処理とNF3ガスの通気による精製を、第
2表に示す条件で破過時間まで行なつた(クリノ
ブチロライトのステンレス製カラムへの充填量は
実施例1〜4と同じ)。 その結果は第2表に示す通りであり、実施例1
〜4と同様にNF3の吸着による損失量は少なく、
かつ、NF3ガス中のN2O、CO2、N2F2は極めて
良好に除去される。しかも破過時間も長いことが
分かる。 比較例 1〜4 第3表に示す種類の粒度が24〜48メツシユの天
然ゼオライトを使用して、実施例1〜4と同様に
該天然ゼオライトの加熱処理とNF3ガスの通気に
よる精製を、第3表に示す条件で破過時間まで行
なつた(天然ゼオライトのステンレス製カラムへ
の充填量は実施例1〜4と同じ)。 結果は第3表に示す通りであり、比較例1及び
比較例2のように本発明で特定する条件未満の温
度で加熱処理した天然ゼオライトを使用した場合
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for purifying nitrogen trifluoride gas.
More specifically, the present invention relates to a method for removing nitrous oxide (N 2 O), carbon dioxide (CO 2 ), and nitrogen difluoride (N 2 F 2 ) contained in nitrogen trifluoride gas. [Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas has recently attracted attention as a dry etching agent for semiconductors and a cleaning gas for CVD equipment. The NF 3 gas used in these applications is required to be of high purity. NF3 gas is produced in various ways. For example, a method of electrolyzing a molten salt of ammonium acid fluoride, a method of reacting ammonium acid fluoride with gaseous fluorine in a molten state, a method of reacting an ammonium complex of a solid metal fluoride with elemental fluorine, NH 4 F・HF, which is made from ammonium fluoride or acidic ammonium fluoride and hydrogen fluoride, and KF・NH 4 F・HF, which is made by adding potassium fluoride or acidic potassium fluoride to the raw materials. Examples include molten salt electrolysis. However, in most cases the gases obtained by either method are N 2 O, CO 2 , N 2 F 2
Since it contains relatively large amounts of impurities such as NF3, it is necessary to purify it in order to obtain high-purity NF3 gas for the above uses. Conventionally, as a purification method for removing these impurities from NF 3 gas, a method of adsorbing and removing these impurities using an adsorbent such as synthetic zeolite, activated carbon, or activated alumina is well known. In particular, the synthetic zeolite disclosed in US Pat. No. 4156598 efficiently adsorbs the above impurities, so it is a preferable adsorbent in this respect. However, synthetic zeolites have the problem that, for example, Molecule Sieve 5A has a large adsorption capacity for N 2 O, but has a low adsorption capacity for CO 2 , and Molecule Sieve 13X has the opposite problem.
The adsorption ability of impurities differs depending on the type, for example, the adsorption ability of CO 2 is large, but the adsorption ability of N 2 O is small. Therefore, the present inventors have discovered that when synthetic zeolite is used as an adsorbent for the above-mentioned impurities, there is a troublesome problem in that two or more types of synthetic zeolite must be used in combination. In addition, it was discovered that synthetic zeolite adsorbs a large amount of the product NF 3 at the same time as it adsorbs the impurities mentioned above, resulting in a very inconvenient problem of causing a large loss of NF 3 gas. On the other hand, when activated carbon or activated alumina is used as an adsorbent, although the adsorption of NF 3 is relatively small, compared to synthetic zeolite, the amount of impurities adsorbed per unit volume of adsorbent is very small.
Loses adsorption capacity very quickly. Therefore, it is recognized that there is a major problem in that the frequency of renewing or regenerating the adsorbent increases, and the loss of NF3 gas during this renewal or regeneration results in a large overall loss of NF3 gas. The inventors have discovered. Also, increasing the frequency of sorbent renewal or regeneration
Not only does this require more manpower, but it also greatly impedes the ability to purify NF 3 gas over time. [Means for Solving the Problems] In view of this situation, the present inventors have developed a method for removing N 2 O, CO 2 or N 2 F 2 contained in NF 3 gas using various adsorbents. As a result of extensive research, we surprisingly found that if NF 3 gas is aerated at a specific temperature through a natural zeolite layer that has been heat-treated to a specific temperature in advance, the amount of NF 3 adsorbed by natural zeolite can be significantly increased. Less and less N 2 O in NF 3 gas,
Since the adsorption capacity for CO 2 and N 2 F 2 is large, the above impurities can be efficiently and economically removed, which led to the completion of the present invention. That is, nitrogen trifluoride gas is heated in advance to a temperature in the range of 250 to 700°C and heated to a natural zeolite layer of -125 to 700°C.
This is a method for purifying nitrogen trifluoride gas, which is characterized by aeration at a temperature of 50°C and in a state substantially free of moisture. [Detailed Disclosure of the Invention] The present invention will be described in detail below. There are various types of natural zeolite mineralogically, and the type of natural zeolite used in the present invention is not particularly limited. However, due to its abundant reserves and low mining costs, louftite (analcime or analcine),
clinoptilolite, mordenite, ferrierite,
Preferred are phillipsite, chabazite, erionite, laumontite, and the like. Furthermore, among these, clinoptilolite (Na 6 [AlO 2 ) 6 (SiO 2 ) 30 ]・24H 2 O) and mordenite (Na 8 [AlO 2 ) 8 (SiO 2 ) 40 ]・24H 2 O) is of the Na type, which is particularly preferable because it adsorbs a large amount of impurities in the NF 3 gas per unit volume of the adsorbent. In addition, other minerals include harmotome, gismondine, garronite, levyne, faujasite,
scolesite, thomsonite, edingtonite, dachiardite,
epistilbite, heulandine, stilbite, barrerite, cowlesite,
wairakite, ashcrofine, merlinite, amicite, paulingite, yugawaralite,
offretite, mazzite, gmelinite, natrolite, mesolite,
Gonnardite, bikitite, stellerite, brewsterite, pollucite, etc. can also be used as equivalent materials. These natural zeolites are minerals produced in moraine rocks, so in order to use them as adsorbents in the present invention, natural zeolites collected in the form of rocks must be mixed with an appropriate particle size, e.g.
It is preferable to grind it into meshes, preferably about 8 to 60 meshes. In the present invention, the thus crushed natural zeolite having the desired particle size distribution is then heated at 250°C.
Heat treatment at ~700°C, preferably 250-500°C. Only by heat-treating zeolite in the above-specified temperature range, its ability as an adsorbent can be significantly improved, and an adsorbent that achieves the object of the present invention can be obtained. If the heat treatment temperature is lower than this, no matter how long the heat treatment is, the adsorption capacity of natural zeolite will decrease rapidly after the start of operation, the breakthrough time will be significantly shortened, and the N in the NF3 gas after ventilation will decrease. 2O , CO2 ,
This is because the content of impurities such as N 2 F 2 becomes significantly high. The reason is not necessarily clear, but one is that
In the case of natural zeolite containing water of crystallization, when it is used as an adsorbent in the present invention, the water of crystallization (hereinafter referred to as water) remains, and when NF 3 gas is aerated into the natural zeolite layer, This is thought to be due to a decrease in the removal ability of N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 per unit volume of zeolite. Therefore, heat treatment at the above temperature is performed in order to substantially completely remove the moisture in the natural zeolite. On the other hand, when zeolite is heated to temperatures exceeding this temperature, the crystal structure of natural zeolite changes or collapses. As a result, the adsorption capacity is significantly impaired, and adsorption is not performed or breakthrough occurs in a short period of time after gas ventilation. Heat treatment of natural zeolite uses nitrogen, helium, neon, argon,
It is preferable to carry out in an inert gas flow such as krypton or xenon gas. The treatment can also be carried out in dry air from which CO 2 has been removed beforehand. Alternatively, the heat treatment may be performed under reduced pressure while sucking these gases. The heat treatment is carried out at the above heating temperature and gas flow atmosphere for 10 minutes to 80 hours, preferably 1 hour to 40 hours, and more preferably 3 hours to 10 hours. Note that the heat treatment may be carried out by spreading a thin layer of crushed natural zeolite having a desired particle size distribution in a dryer and flowing an inert gas over the surface of this thin layer, but more preferably, A packed bed is formed of zeolite, and an inert gas is passed through the packed bed while heating. The natural zeolite that has undergone the heat treatment is allowed to cool or is forced to cool to a temperature of 30° C. or lower in preparation for the next adsorption treatment. Of course, it is preferable to avoid mixing water into the zeolite during cooling. In the present invention, a packed bed is formed from the heat-treated zeolite, and nitrogen trifluoride gas containing impurity gas is passed through the packed bed at a temperature of -125°C to 50°C to perform a purification treatment. The most preferred embodiment of the present invention is one in which heat treatment and adsorption purification of NF 3 gas are performed in the same container. That is, a suitable container or column is filled with pulverized natural zeolite having a desired particle size distribution to form a packed bed. Next, heat treatment is performed while an inert gas is passed through the packed bed.
After the heat treatment, the zeolite is cooled as it is without taking it out of the container, and then NF 3 gas is poured into the packed bed of natural zeolite from -125℃ to 50℃.
A method of aeration at a temperature of . Purification of NF 3 gas is carried out by aeration through a natural zeolite layer packed in a column or the like as described above, but the aeration temperature at this time is important and is preferably a temperature of 50° C. or lower. Once this temperature is exceeded,
The content of N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 in the NF 3 gas after ventilation does not decrease sufficiently, and the content of N 2 O, CO 2 and N 2 in the NF 3 gas per unit volume of natural zeolite This is disadvantageous because the amount of F 2 adsorbed is greatly reduced. Further, the lower the temperature, the more preferable it is, but since the boiling point of NF 3 is -129°C, it is practically difficult to operate below this temperature, so it is carried out in the range of -125°C or higher. As the material for the container and column, common materials such as stainless steel, copper, nickel, and iron can be used. Note that iron is susceptible to corrosion and rust on the outer surface of the column, which is constantly in contact with air, so it is preferable to perform rust prevention treatment. The ventilation conditions for the zeolite packed bed will be described in more detail below. The diameter of the zeolite packed bed is preferably about 1 cm to 1 mφ. If desired, it is also possible to use a plurality of narrow-diameter packed columns in a bundle. If the bed diameter exceeds 50 cm, heat transfer fins should be installed on the column surface or a heat exchanger should be inserted into the packed bed to efficiently remove adsorption heat generated during ventilation. is preferred. Filled bed height is 10cm to 3m
The gas flow rate is about 10cc/min to 100/min.
It is about min. The combination of layer diameter, layer height, and gas flow rate is 1 to 500 cm/min, preferably 1 to 200 cm/min.
It is possible to freely select a gas linear velocity of min within a range that satisfies the gas linear velocity. The pressure of NF 3 gas during ventilation is not particularly limited, but
For example, a pressure of about 0 to 5 kg/cm 2 -G is preferred because it is easy to operate. The amount of impurity gases in the NF3 gas targeted by the present invention is N2O 0.1-2.0%, CO2 0.3-2.0%, N2F2 0.2
It is about ~0.6%, and after processing this, respectively,
It is requested that it be less than 10ppm. When subjected to the purification treatment of the present invention, the amount of impurities in the gas is
N2O ND ~ 5ppm, CO2ND ~5ppm, N2F2ND
~5ppm can be achieved. The analysis method is
This is a value determined by gas chromatography (detector: PID), and ND indicates that it is below the detection limit (less than 1 ppm). [Examples] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but it is clear that these examples are for the purpose of better understanding the invention and are not intended to limit the scope of the invention. must be understood. Note that in the following, % and ppm represent capacity standards unless otherwise specified. Moreover, in Examples and Comparative Examples, breakthrough time means the following. That is, when a gas containing impurities is vented through an adsorbent layer to adsorb and remove impurities, the impurity content in the obtained gas is small immediately after the gas venting starts, and the content remains constant or increases slightly. It will remain at . When the adsorbent loses its adsorption capacity, the impurity content begins to increase rapidly. The time until this sudden increase in ventilation begins is called the breakthrough time. In Examples and Comparative Examples, except for Comparative Examples 1 to 4, the breakthrough time is the ventilation time until any of N 2 O, CO 2 , or N 2 F 2 in the NF 3 gas after ventilation exceeds 10 ppm. did. In addition, in Comparative Examples 1 to 4, any of the above impurities
The aeration time until the temperature exceeded 20 ppm was defined as the breakthrough time. Examples 1-4 Particle size 24-48 in a stainless steel column with an inner diameter of 10 mm
After filling with mesh granular natural zeolite (mordenite) (filling height 200 mm), the mordenite was heat-treated under the conditions shown in Table 1. Thereafter, the mordenite layer was cooled, and NF 3 gas having the analysis values shown in Table 1 was added under the conditions shown in Table 1.
Aerated until breakthrough time. Breakthrough time, N2O , CO2 , N2F2 up to breakthrough time
The amount of adsorption of NF 3 and NF 3 is as shown in Table 1. If the method of the present invention is used for purification, the amount of loss due to NF 3 adsorption will be the same as that of synthetic zeolite, as can be seen from the comparison with Comparative Examples 5 to 7 described later. The amount of N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 in the NF 3 gas can be removed much better than when using a type of molecular sieve. Furthermore, compared to the use of activated carbon or activated alumina, the breakthrough time is much longer, and NF 3
It can be seen that the amount of loss due to adsorption is even smaller. Note that the analysis of NF 3 gas was performed using gas chromatography. (Similarly below) Examples 5 to 8 Using the stainless steel columns used in Examples 1 to 4, changing the type of natural zeolite to granular clinobutyrolite with a particle size of 24 to 48 mesh,
In the same manner as in Examples 1 to 4, the clinobutyrolite was purified by heat treatment and aeration of NF 3 gas until the breakthrough time under the conditions shown in Table 2. The amount packed into the column is the same as in Examples 1 to 4). The results are shown in Table 2, and Example 1
Similar to ~4, the amount of loss due to adsorption of NF 3 is small;
Moreover, N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 in the NF 3 gas are removed extremely well. Furthermore, it can be seen that the breakthrough time is also long. Comparative Examples 1 to 4 Using natural zeolite of the type shown in Table 3 and having a particle size of 24 to 48 mesh, the natural zeolite was purified by heat treatment and aeration of NF 3 gas in the same manner as in Examples 1 to 4. The test was carried out under the conditions shown in Table 3 until the breakthrough time (the amount of natural zeolite packed into the stainless steel column was the same as in Examples 1 to 4). The results are shown in Table 3, and when using natural zeolite heat-treated at a temperature lower than the conditions specified in the present invention as in Comparative Examples 1 and 2.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 は、たとえ長時間加熱処理しても天然ゼオライト
の吸着能力が低下し破過時間が大幅に短くなると
共に、通気後のNF3ガス中の不純物の含有量も高
くなることが分かる。 また、比較例3及び比較例4のようにNF3ガス
の天然ゼオライト層への通気温度が本発明で特定
する温度よりも高いと、比較例1及び比較例2程
ではないものの破過時間が短くなり、かつ、通気
後のNF3ガス中の不純物の含有量も高くなること
が分かる。 比較例 5〜6 加熱処理温度を800℃としたほかは、比較例1
または比較例2と同様な実験を行つた。 結果は第3表に示す通りであり、比較例5及び
6のように本発明で特定する条件を越える高温で
加熱処理した天然ゼオライトを使用した場合は、
おそらくその結晶構造が破壊されるためか、吸着
能力が大幅に低下し破過時間が5分未満と殆ど産
業上の利用可能性はなくなつて仕舞う。また破過
に到るまでに不純物の吸着も殆ど行われないこと
が分かる。 比較例 7〜9 吸着剤として天然ゼオライトの代りに、合成ゼ
オライトの一種であるモレキユラシーブ5Aと1
3Xを容量比で1:1に混合したもの(比較例
7)、活性炭(比較例8)、活性アルミナ(比較例
9)を使用して、実施例1〜4と同様に該吸着剤
の加熱処理とNF3ガスの通気による精製を、第4
表に示す条件で破過時間まで行なつた(吸着剤の
ステンレス製カラムへの充填量は実施例1〜4と
同じ)。 その結果は第4表に示す通りであり、吸着剤と
してモレキユラシーブを使用した場合には、NF3
の吸着による損失が大きい。 活性炭、活性アルミナの場合は不純物の吸着能
力が小さく、従つて破過時間が短い。またNF3
吸着による損失も本発明の天然ゼオライトを使用
する場合よりも大きいことが分かる。 以上詳細に説明したように本発明は、NF3ガス
中のN2O、CO2、N2F2を吸着剤を使用して除去
する方法において、吸着剤として安価な天然ゼオ
ライトを予め特定の温度で加熱処理し、この天然
ゼオライト層にNF3ガスを特定の条件で通気する
という、極めて簡単な方法である。 従来の合成ゼオライトを使用する方法ではNF3
の吸着量が大きく、この吸着による高価なNF3
損失が大であつた。更に、上記不純物を除去する
ためには、2種類以上の合成ゼオライトを併用す
る必要もあつた。 また、吸着剤が活性炭や活性アルミナではNF3
の吸着量は少ないものの、不純物の吸着能力が小
さく、従つて、破過時間が短く吸着剤の更新また
は再生の頻度が多いという問題があつた。 これに対し天然ゼオライトを使用する本発明の
方法は、N2O、CO2、N2F2の吸着能力が大きく、
かつ、NF3の吸着による損失が天然ゼオライトを
使用する方法に比べて格段に少ない。 また、活性炭や活性アルミナを使用する方法よ
りも更にNF3の損失が少ない。 以上のように本発明の方法は、安価な天然ゼオ
[Table] shows that even if heat treated for a long time, the adsorption capacity of natural zeolite decreases, the breakthrough time becomes significantly shorter, and the content of impurities in the NF 3 gas after aeration increases. In addition, when the temperature at which NF 3 gas is aerated into the natural zeolite layer is higher than the temperature specified in the present invention as in Comparative Examples 3 and 4, the breakthrough time is not as high as in Comparative Examples 1 and 2, but the breakthrough time is It can be seen that the length becomes shorter and the content of impurities in the NF 3 gas after ventilation also becomes higher. Comparative Examples 5-6 Comparative Example 1 except that the heat treatment temperature was 800°C
Alternatively, an experiment similar to Comparative Example 2 was conducted. The results are shown in Table 3, and when using natural zeolite heat-treated at a high temperature exceeding the conditions specified in the present invention as in Comparative Examples 5 and 6,
Possibly due to the destruction of its crystal structure, the adsorption capacity is significantly reduced and the breakthrough time is less than 5 minutes, making it almost impossible to use it industrially. It can also be seen that almost no impurities are adsorbed until breakthrough occurs. Comparative Examples 7 to 9 Molecular sieve 5A and 1, which are a type of synthetic zeolite, were used instead of natural zeolite as adsorbents.
Heating the adsorbent in the same manner as in Examples 1 to 4 using a mixture of 3 Processing and purification by aeration of NF3 gas are carried out in the fourth stage.
The experiment was carried out under the conditions shown in the table until the breakthrough time (the amount of adsorbent packed into the stainless steel column was the same as in Examples 1 to 4). The results are shown in Table 4, and when molecular sieve was used as the adsorbent, NF 3
The loss due to adsorption is large. In the case of activated carbon and activated alumina, the ability to adsorb impurities is small, and therefore the breakthrough time is short. It can also be seen that the loss due to NF 3 adsorption is greater than when using the natural zeolite of the present invention. As explained in detail above, the present invention is a method for removing N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 from NF 3 gas using an adsorbent, in which inexpensive natural zeolite is used as an adsorbent in advance in a specified manner. It is an extremely simple method that involves heating the natural zeolite layer at a high temperature and then passing NF 3 gas through the natural zeolite layer under specific conditions. Conventional methods using synthetic zeolites produce NF 3
The adsorption amount of NF 3 was large, and the loss of expensive NF 3 due to this adsorption was large. Furthermore, in order to remove the above-mentioned impurities, it was necessary to use two or more types of synthetic zeolites in combination. In addition, if the adsorbent is activated carbon or activated alumina, NF 3
Although the adsorption amount of adsorbent is small, the ability to adsorb impurities is small, and therefore the breakthrough time is short and the adsorbent has to be renewed or regenerated frequently. On the other hand, the method of the present invention using natural zeolite has a large adsorption capacity for N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 .
Moreover, the loss due to adsorption of NF 3 is much lower than in the method using natural zeolite. Furthermore, the loss of NF 3 is lower than in methods using activated carbon or activated alumina. As described above, the method of the present invention uses inexpensive natural zeolite.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように本発明は、NF3ガス
中のN2O、CO2、N2F2を吸着剤を使用して除去
する方法において、吸着剤として安価な天然ゼオ
ライトを予め特定の温度に加熱して脱水処理し、
この天然ゼオライト層にNF3ガスを特定の条件で
通気するという、極めて簡単な方法である。 従来の合成ゼオライトを使用する方法ではNF3
の吸着量が大きく、この吸着による高価なNF3
損失が大であつた。更に、上記不純物を除去する
ためには、2種類以上の合成ゼオライトを併用す
る必要もあつた。 また、吸着剤が活性炭や活性アルミナではNF3
の吸着量は少ないものの、不純物の吸着能力が小
さく、従つて、破過時間が短く吸着剤の更新また
は再生の頻度が多いという問題があつた。 これに対し天然ゼオライトを使用する本発明の
方法は、N2O、CO2、N2F2の吸着能力が大きく、
かつ、NF3の吸着による損失が天然ゼオライトを
使用する方法に比べて格段に少ない。 また、活性炭や活性アルミナを使用する方法よ
りも更にNF3の損失が少ない。 以上のように本発明の方法は、安価な天然ゼオ
ライトを使用してNF3中のN2O、CO2、N2F2
効率よく、かつ経済的に除去することができ、し
かも高価なNF3の損失も少ないので、本発明の経
済的効果は極めて大なるものがある。
As explained in detail above, the present invention is a method for removing N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 from NF 3 gas using an adsorbent, in which inexpensive natural zeolite is used as an adsorbent in advance in a specified manner. Dehydrated by heating to a high temperature,
This is an extremely simple method in which NF 3 gas is aerated through this natural zeolite layer under specific conditions. Conventional methods using synthetic zeolites produce NF 3
The adsorption amount of NF 3 was large, and the loss of expensive NF 3 due to this adsorption was large. Furthermore, in order to remove the above-mentioned impurities, it was necessary to use two or more types of synthetic zeolites in combination. In addition, if the adsorbent is activated carbon or activated alumina, NF 3
Although the adsorption amount of adsorbent is small, the ability to adsorb impurities is small, and therefore the breakthrough time is short and the adsorbent has to be renewed or regenerated frequently. On the other hand, the method of the present invention using natural zeolite has a large adsorption capacity for N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 .
Moreover, the loss due to adsorption of NF 3 is much lower than in the method using natural zeolite. Furthermore, the loss of NF 3 is lower than in methods using activated carbon or activated alumina. As described above, the method of the present invention can efficiently and economically remove N 2 O, CO 2 and N 2 F 2 in NF 3 using inexpensive natural zeolite, and can also remove expensive natural zeolite. Since the loss of NF 3 is also small, the economic effects of the present invention are extremely large.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 予め250〜700℃の範囲の温度に加熱した天然
ゼオライト層へ、三弗化窒素ガスを−125〜50℃
の温度でかつ実質的に水分の混入しない状態で通
気させることを特徴とする三弗化窒素ガスの精製
方法。
1.Nitrogen trifluoride gas is heated to -125 to 50℃ to a natural zeolite layer that has been heated to a temperature in the range of 250 to 700℃ in advance.
1. A method for purifying nitrogen trifluoride gas, which comprises aeration at a temperature of approximately 100 liters and in a state substantially free of moisture.
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