JP2007176770A - Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas - Google Patents

Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas Download PDF

Info

Publication number
JP2007176770A
JP2007176770A JP2005379636A JP2005379636A JP2007176770A JP 2007176770 A JP2007176770 A JP 2007176770A JP 2005379636 A JP2005379636 A JP 2005379636A JP 2005379636 A JP2005379636 A JP 2005379636A JP 2007176770 A JP2007176770 A JP 2007176770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorine gas
gas
pressure
manganese fluoride
purity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005379636A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Fukuyo
知行 福世
Naoki Asaga
直樹 浅賀
Haruo Yabuki
晴夫 矢吹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2005379636A priority Critical patent/JP2007176770A/en
Publication of JP2007176770A publication Critical patent/JP2007176770A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing high purity fluorine gas used, for example, as an etching gas and a cleaning gas for the manufacture of a semiconductor or a liquid crystal and an apparatus for producing the high purity fluorine gas which is used for the production method. <P>SOLUTION: The method of producing the high purity fluorine gas is carried out by treating manganese fluoride with a process including a step (1) for reducing the pressure while heating manganese fluoride at 250-340°C, a step (2) for releasing fluorine gas while heating the manganese fluoride at 340-500°C under the reduced pressure, a step (3) for bringing the manganese fluoride into contact with fluorine gas while heating the manganese fluoride at 340-500°C then reducing the pressure and a step (4) for absorbing fluorine gas, and the resultant manganese fluoride is heated to produce the high purity fluorine gas. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、フッ化マンガンを加熱して高純度フッ素ガスを製造する方法およびこれに用いる高純度フッ素ガス製造装置に関する。より詳しくは、フッ化マンガン中に含まれるケイ素成分や炭素成分などの不純物をフッ化ケイ素やフッ化炭素として除去したフッ化マンガンを加熱して高純度フッ素ガスを製造する方法およびこれに用いる高純度フッ素ガス製造装置に関する。   The present invention relates to a method for producing high-purity fluorine gas by heating manganese fluoride and a high-purity fluorine gas production apparatus used therefor. More specifically, a method for producing high-purity fluorine gas by heating manganese fluoride obtained by removing impurities such as silicon component and carbon component contained in manganese fluoride as silicon fluoride or carbon fluoride and The present invention relates to a purity fluorine gas production apparatus.

フッ素ガスは、各種フッ化物の合成原料に使用されるとともに、最近では半導体や液晶などの電子部品のクリーニングガスやエッチングガスとして使用され始めている。一般的なフッ素ガスの工業的製造はKF・2HF溶融塩の電気分解によって行われる。この方法で得られたフッ素ガスには、HF、O2、N2、CO2、CF4、SiF4等の電極や原料由来の不純物ガスが含まれることがあり、高純度のフッ素ガスを得るには、これらの不純物ガスを除去する必要があるが、容易ではない。たとえば、これらの不純物ガスのうち、HFは多孔性のNaFを用いることにより比較的簡単に除去することができるが、その他の不純物ガスは蒸留精製を繰り返す必要がある。ところが、フッ素は非常に高活性な物質であり、蒸留精製のために液化とガス化のプロセスを繰り返すことは非常に危険であり、工業的に実施することは困難である。また、フッ素電解槽はそのメンテナンスや安定運転が難しい。これに加えて、蒸留塔の材質もフッ素に対して耐性のある非常に高価な材料が必要となり、また極低温での蒸留が必要なことから経済的に不利である。さらに、付帯設備が必要なことから設備投資が高く、ある程度の使用量がないとフッ素ガスが非常に高価になり、これまで安価な高純度フッ素ガスを供給することは難しかった。 Fluorine gas is used as a raw material for synthesizing various fluorides, and recently has begun to be used as a cleaning gas and etching gas for electronic parts such as semiconductors and liquid crystals. General industrial production of fluorine gas is performed by electrolysis of KF · 2HF molten salt. The fluorine gas obtained by this method may contain impurity gases derived from electrodes and raw materials such as HF, O 2 , N 2 , CO 2 , CF 4 , SiF 4, etc., and a high-purity fluorine gas is obtained. However, it is necessary to remove these impurity gases, but it is not easy. For example, among these impurity gases, HF can be removed relatively easily by using porous NaF, but other impurity gases need to be repeatedly distilled and purified. However, fluorine is a highly active substance, and it is very dangerous to repeat the process of liquefaction and gasification for distillation purification, and it is difficult to implement industrially. In addition, the fluorine electrolytic cell is difficult to maintain and stably operate. In addition to this, the material of the distillation tower is also very disadvantageous because it requires a very expensive material resistant to fluorine and requires distillation at a very low temperature. Furthermore, since ancillary facilities are required, the capital investment is high, and the fluorine gas becomes very expensive if there is no amount of use, so far it has been difficult to supply inexpensive high-purity fluorine gas.

また、フッ素ガスは最も強い酸化性を持つ支燃性ガスであり、毒性も高く材料腐食性も強いため、日本においては特別な場合を除き、商業ベースでは希釈されていない圧縮ガスボンベとしてほとんど流通していない。   In addition, fluorine gas is the most oxidative combustion-supporting gas, and is highly toxic and highly corrosive to materials. Therefore, in Japan, except for special cases, it is almost circulated as a compressed gas cylinder that is not diluted on a commercial basis. Not.

ボンベ以外のフッ素ガスの供給方法として、特表平5−502981号公報(特許文献1)には、フッ素ガスを固体に吸蔵させた状態で保存し、フッ素ガスを使用する際にその固体を収めた容器を加熱して、下記式(1)の反応によりフッ素ガスを発生させるフッ素ガス発生器が開示されている。   As a method for supplying fluorine gas other than a cylinder, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-502981 (Patent Document 1) stores fluorine gas in a solid state and stores the solid when fluorine gas is used. A fluorine gas generator is disclosed in which a container is heated to generate fluorine gas by the reaction of the following formula (1).

3NiF7 → K3NiF6 + 1/2F2 ・・・(1)
この文献ではフッ素ガスの純度について検討されていないが、K3NiF7にはケイ素成分や炭素成分など微量の不純物が含まれており、条件によっては、これに由来するフッ化ケイ素類やフッ化炭素類がフッ素ガス中に不純物として混入する可能性があると考えられる。
K 3 NiF 7 → K 3 NiF 6 + 1 / 2F 2 (1)
Although this document does not discuss the purity of fluorine gas, K 3 NiF 7 contains a small amount of impurities such as silicon component and carbon component. It is considered that carbons may be mixed as impurities in the fluorine gas.

また、フッ素ガスを発生できるフッ化金属としては、CoF3やMnF4等が知られているが、CoF3からのフッ素ガス発生温度は500℃以上であり、装置の材質などの制約があり、工業的に使用することは困難である。一方、MnF4については、フッ素ガス発生温度はCoF3に比べて低温であるが、発生するフッ素ガスの純度やフッ素ガスの高純度化についてはこれまで検討されていなかった。たとえば、ソ連特許第1432001号明細書(特許文献2)には、フッ素ガス発生剤としてフッ化マンガンを使用する方法が記載されているが、純度については検討されていない。また、この方法ではフッ素ガスの発生量が少なく、フッ化マンガンにはケイ素成分や炭素成分など微量の不純物が含まれており、これに由来するフッ化ケイ素類やフッ化炭素類がフッ素ガス中に不純物として混入す
ることが考えられる。
Further, as metal fluoride capable of generating fluorine gas, CoF 3 and MnF 4 are known, but the fluorine gas generation temperature from CoF 3 is 500 ° C. or more, and there are restrictions on the material of the device, etc. It is difficult to use industrially. On the other hand, although the fluorine gas generation temperature of MnF 4 is lower than that of CoF 3 , the purity of the generated fluorine gas and the high purity of the fluorine gas have not been studied so far. For example, US Pat. No. 143,0011 (Patent Document 2) describes a method of using manganese fluoride as a fluorine gas generating agent, but purity is not studied. In addition, this method generates a small amount of fluorine gas, and manganese fluoride contains trace amounts of impurities such as silicon components and carbon components. Silicon fluorides and fluorocarbons derived from these impurities are contained in fluorine gas. It is conceivable to be mixed in as impurities.

さらに、これらの方法でフッ素ガス発生剤として用いられている高原子価フッ化金属中に含まれるケイ素成分や炭素成分は、高原子価フッ化金属を合成する際の原料や使用する容器の材質に由来し、これらの不純物を含まないようにフッ化金属を合成することは困難である。   Furthermore, the silicon component and carbon component contained in the high-valent metal fluoride used as the fluorine gas generator in these methods are the raw materials used to synthesize the high-valent metal fluoride and the material of the container used. It is difficult to synthesize metal fluoride so as not to contain these impurities.

このように、これまでフッ化ケイ素類やフッ化炭素類の含有量が少ない高純度のフッ素ガスを得ることについて検討されていない。しかしながら、半導体等の電子産業の分野では年々微細加工化が進んでおり、エッチングガスとしてフッ素ガスを使用する技術の開発も進められ、さらに、フッ素ガスが地球温暖化係数の少ないガスであることからCVDチャンバーのクリーニングガスとしての利用も期待されている。フッ素ガス中の不純物は製品の歩留まりを悪化させ、生産効率を低下させるため、不純物含有量が少ない高純度のフッ素ガスが求められている。
特表平5−502981号公報 ソ連特許第1432001号明細書
Thus, it has not been studied so far to obtain a high-purity fluorine gas having a small content of silicon fluorides and fluorocarbons. However, in the field of electronic industries such as semiconductors, microfabrication is progressing year by year, and the development of technology that uses fluorine gas as an etching gas is also progressing. Furthermore, fluorine gas is a gas with a low global warming potential. Use as a cleaning gas for the CVD chamber is also expected. Since impurities in the fluorine gas deteriorate the product yield and reduce the production efficiency, a high-purity fluorine gas with a low impurity content is required.
Japanese National Patent Publication No. 5-502981 Soviet Patent No. 143001

本発明は上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、解決すべき課題は、例えば、半導体や液晶を製造する際にエッチングガス及びクリーニングガスとして使用することができる高純度フッ素ガスの製造方法およびこの製造方法に用いることができる高純度フッ素ガス製造装置を提供することにある。   The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and the problem to be solved is, for example, a high level that can be used as an etching gas and a cleaning gas when manufacturing semiconductors and liquid crystals. An object of the present invention is to provide a method for producing a pure fluorine gas and a high-purity fluorine gas production apparatus that can be used in this production method.

本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、フッ化マンガンを加熱してフッ素ガスを発生させる際に、予め、フッ素ガス発生圧力が大気圧以下となる温度にフッ化マンガンを加熱しながら減圧してフッ化マンガンに含まれるケイ素成分をフッ化ケイ素類として除去し、次いで、フッ素ガス存在下でフッ化マンガンを加熱することによりフッ化マンガンに含まれる炭素成分をフッ素と反応させてフッ化炭素類として除去することにより、発生したフッ素ガスはフッ化ケイ素類やフッ化炭素類の含有量が少なく、高純度であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of earnest research to solve the above problems, the present inventor has preliminarily set manganese fluoride to a temperature at which the fluorine gas generation pressure becomes atmospheric pressure or lower when the manganese fluoride is heated to generate fluorine gas. The silicon component contained in manganese fluoride is removed as silicon fluorides under reduced pressure while heating, and then the carbon component contained in manganese fluoride reacts with fluorine by heating manganese fluoride in the presence of fluorine gas. By removing them as fluorocarbons, the inventors have found that the generated fluorine gas has a low content of silicon fluorides and fluorocarbons and has high purity, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、下記[1]から[13]で構成される。
[1]フッ化マンガンを、(1)250〜340℃に加熱しながら減圧する工程、(2)減圧下で340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスを放出させる工程、(3)340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスと接触させた後、減圧する工程、および(4)フッ素ガスを吸収させる工程を含む方法により処理し、得られたフッ化マンガンを加熱して高純度のフッ素ガスを発生させることを特徴とする高純度フッ素ガスの製造方法。
That is, the present invention includes the following [1] to [13].
[1] Step of depressurizing manganese fluoride while heating to 250 to 340 ° C., (2) Step of releasing fluorine gas while heating to 340 to 500 ° C. under reduced pressure, (3) 340 to 500 It is processed by a method including a step of reducing pressure after contacting with fluorine gas while heating to ° C., and (4) a step of absorbing fluorine gas, and heating the obtained manganese fluoride to convert high purity fluorine gas A method for producing high-purity fluorine gas, characterized in that it is generated.

[2]前記フッ化マンガンが平均組成式MnFx(3<x≦4)で表されることを特徴とする上記[1]に記載の高純度フッ素ガスの製造方法。
[3]前記工程(1)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする上記[1]または[2]に記載の高純度フッ素ガスの製造方法。
[2] The method for producing high-purity fluorine gas according to [1], wherein the manganese fluoride is represented by an average composition formula MnF x (3 <x ≦ 4).
[3] The method for producing high-purity fluorine gas according to the above [1] or [2], wherein in the step (1), the absolute pressure is reduced to 0.005 MPa or less.

[4]前記工程(2)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。
[5]前記工程(3)において、フッ素ガスと接触させる際の圧力が絶対圧で0.1MPa以上1.0MPa以下であることを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。
[4] The method for producing high-purity fluorine gas according to any one of the above [1] to [3], wherein in the step (2), the absolute pressure is reduced to 0.005 MPa or less.
[5] In any one of the above [1] to [4], in the step (3), the pressure when contacting with the fluorine gas is 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less in absolute pressure. Of high purity fluorine gas.

[6]前記工程(3)を2回以上繰り返すことを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法に使用した後のフッ化マンガンにフッ素ガスを吸収させ、得られたフッ化マンガンを加熱して高純度のフッ素ガスを発生させることを特徴とする高純度フッ素ガスの製造方法。
[6] The method for producing high-purity fluorine gas according to any one of [1] to [5], wherein the step (3) is repeated twice or more.
[7] Fluorine gas is absorbed into manganese fluoride after being used in the production method according to any one of [1] to [6], and the resulting manganese fluoride is heated to produce high-purity fluorine gas. A method for producing high-purity fluorine gas, characterized in that it is generated.

[8](1)250〜340℃に加熱しながら減圧する工程、(2)減圧下で340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスを放出させる工程、(3)340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスと接触させた後、減圧する工程、および(4)フッ素ガスを吸収させる工程を含む方法により処理したフッ化マンガンを含むことを特徴とする高純度フッ素ガス製造装置。   [8] (1) Step of depressurizing while heating to 250 to 340 ° C, (2) Step of releasing fluorine gas while heating to 340 to 500 ° C under reduced pressure, (3) While heating to 340 to 500 ° C An apparatus for producing high-purity fluorine gas, comprising manganese fluoride treated by a method comprising: a step of reducing pressure after contacting with fluorine gas; and (4) a step of absorbing fluorine gas.

[9]前記フッ化マンガンが平均組成式MnFx(3<x≦4)で表されることを特徴とする上記[8]に記載の高純度フッ素ガス製造装置。
[10]前記工程(1)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする上記[8]または[9]に記載の高純度フッ素ガス製造装置。
[9] The high-purity fluorine gas production apparatus according to [8], wherein the manganese fluoride is represented by an average composition formula MnF x (3 <x ≦ 4).
[10] The high-purity fluorine gas production apparatus according to [8] or [9], wherein in the step (1), the absolute pressure is reduced to 0.005 MPa or less.

[11]前記工程(2)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする上記[8]〜[10]のいずれかに記載の高純度フッ素ガス製造装置。
[12]前記工程(3)において、フッ素ガスと接触させる際の圧力が絶対圧で0.1MPa以上1.0MPa以下であることを特徴とする上記[8]〜[11]のいずれかに記載の高純度フッ素ガス製造装置。
[11] The high-purity fluorine gas production apparatus according to any one of [8] to [10], wherein in the step (2), the absolute pressure is reduced to 0.005 MPa or less.
[12] In any one of the above [8] to [11], in the step (3), the pressure when contacting with the fluorine gas is 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less in absolute pressure. High purity fluorine gas production equipment.

[13]前記工程(3)を2回以上繰り返すことを特徴とする上記[8]〜[12]のいずれかに記載の高純度フッ素ガス製造装置。   [13] The high-purity fluorine gas production apparatus according to any one of [8] to [12], wherein the step (3) is repeated twice or more.

本発明によると、高純度のフッ素ガスを、安価で、安全かつ工業的に製造することができる。さらに、本発明に用いられる方法で一度処理したフッ化マンガンは、高純度フッ素ガスの製造に使用したものでも、フッ素ガスを吸蔵させることにより、再度、高純度フッ素ガスの製造に使用することができる。   According to the present invention, high-purity fluorine gas can be produced inexpensively, safely and industrially. Furthermore, manganese fluoride once treated by the method used in the present invention may be used again for the production of high purity fluorine gas by occluding the fluorine gas even if it was used for the production of high purity fluorine gas. it can.

以下、本発明について詳しく説明する。
本発明に用いられるフッ化マンガンは、従来公知のフッ化マンガンであって、従来公知の方法によって調製することができ、たとえば、HF等のフッ素化剤でマンガンまたはマンガン塩をフッ素化することにより得られるフッ化物を、さらに、酸化力の強いフッ素化剤で処理した高原子価のフッ化マンガンを用いることができる。このような従来の方法により調製されたフッ化マンガンには、上述したように、ケイ素成分や炭素成分などの不純物が含まれている。
The present invention will be described in detail below.
Manganese fluoride used in the present invention is a conventionally known manganese fluoride, and can be prepared by a conventionally known method. For example, by fluorinating manganese or a manganese salt with a fluorinating agent such as HF. Further, high-valent manganese fluoride obtained by treating the obtained fluoride with a fluorinating agent having strong oxidizing power can be used. Manganese fluoride prepared by such a conventional method includes impurities such as a silicon component and a carbon component as described above.

また、本発明では、上記の従来公知のフッ化マンガンのうち、加熱によるフッ素ガス発生量が多くなる、具体的にはフッ化マンガンに対するフッ素ガス発生割合が10質量%以上である点で、高原子価のフッ化マンガンが好ましく、平均組成式MnFx(3<x≦4)で表されるフッ化マンガンがより好ましい。通常、フッ化マンガンMnFx(3<x≦4)は、MnF3で表される結晶とMnF4で表される結晶との混合物として得られる。上記平均組成式は、このような混合物の平均組成を表し、たとえば、MnF3を50%、MnF4を50%含有するフッ化マンガンの場合には、MnF3.5と表される。 Further, in the present invention, among the conventionally known manganese fluorides described above, the amount of fluorine gas generated by heating increases, specifically, the fluorine gas generation rate with respect to manganese fluoride is 10% by mass or more. Valent manganese fluoride is preferable, and manganese fluoride represented by an average composition formula MnF x (3 <x ≦ 4) is more preferable. Usually, manganese fluoride MnF x (3 <x ≦ 4) is obtained as a mixture of crystals represented by MnF 3 and crystals represented by MnF 4 . The above average composition formula represents the average composition of such a mixture. For example, in the case of manganese fluoride containing 50% MnF 3 and 50% MnF 4 , it is expressed as MnF 3.5 .

また、上記「フッ化マンガンに対するフッ素ガス発生割合」とは、フッ素ガス生成反応式から理論的に求められる値である。たとえば、MnF4の場合、下記式(2)
MnF4 → MnF3 + 1/2F2 ・・・(2)
のように、MnF41モル(131g)からF2が1/2モル(19g)が生成する。従って、MnF4からのフッ素ガス発生割合は19/131×100=15質量%となる。
The “fluorine gas generation ratio with respect to manganese fluoride” is a value theoretically determined from the fluorine gas generation reaction formula. For example, if the MnF 4, the following formula (2)
MnF 4 → MnF 3 + 1 / 2F 2 (2)
As described above, ½ mol (19 g) of F 2 is produced from 1 mol (131 g) of MnF 4 . Therefore, the fluorine gas generation ratio from MnF 4 is 19/131 × 100 = 15 mass%.

本発明では、上記フッ化マンガンをガス発生容器に装入し、下記工程(1)〜(4)に従って処理する。ガス発生容器の容量は、下記工程で発生するガスの量により適宜設定することができる。容器の材質は、ニッケル、モネル、ステンレス等の耐食性の金属材料を選択することが好ましく、これらの金属材料の表面をフッ素ガスで予め不動態化することが好ましい。また、金属材料の表面にニッケルメッキを施した後、その表面をフッ素ガスで不動態化してもよい。   In the present invention, the above manganese fluoride is charged into a gas generating container and processed according to the following steps (1) to (4). The capacity | capacitance of a gas generation container can be suitably set with the quantity of the gas generated at the following process. The container material is preferably selected from corrosion-resistant metal materials such as nickel, monel, and stainless steel, and the surface of these metal materials is preferably passivated with fluorine gas in advance. Alternatively, after nickel plating is applied to the surface of the metal material, the surface may be passivated with fluorine gas.

<工程(1)>
まず、ケイ素成分や炭素成分などの不純物を含むフッ化マンガンをガス発生容器に装入し、これを250〜340℃に加熱しながら減圧する。上記ケイ素成分がフッ化マンガン中で酸化ケイ素などケイ素化合物の状態で含まれている場合、上記加熱によりフッ化マンガンからフッ素ガスが発生し、このフッ素ガスが上記ケイ素成分と反応してフッ化ケイ素類が生成する。また、上記ケイ素成分がフッ化マンガン中にフッ化マンガンとフッ化ケイ素との複合フッ化物として存在する場合もある。上記加熱温度を250℃以上にすると、この複合フッ化物を熱分解してフッ化ケイ素として除去することができ、フッ化マンガン中のケイ素成分の含有量を低減することができる。特に、フッ化マンガンはマンガンの原子価が高いほど活性が高いため、原子価がより高いマンガンを含む複合フッ化物はより熱分解しやすいため好ましい。また、上記複合フッ化物は加熱温度が高いほど熱分解しやすいが、加熱温度が340℃を超えると、フッ化マンガンから発生するフッ素ガスの圧力が大気圧を超え、必要以上にフッ素ガスが発生し、フッ化マンガンの活性が低下するため好ましくない。
<Step (1)>
First, manganese fluoride containing impurities such as a silicon component and a carbon component is charged into a gas generation container, and the pressure is reduced while heating to 250 to 340 ° C. When the silicon component is contained in the state of a silicon compound such as silicon oxide in manganese fluoride, fluorine gas is generated from the manganese fluoride by the heating, and the fluorine gas reacts with the silicon component to generate silicon fluoride. A kind is generated. In addition, the silicon component may be present in manganese fluoride as a composite fluoride of manganese fluoride and silicon fluoride. When the heating temperature is 250 ° C. or higher, the composite fluoride can be thermally decomposed and removed as silicon fluoride, and the content of the silicon component in manganese fluoride can be reduced. In particular, since manganese fluoride has higher activity as the valence of manganese is higher, a composite fluoride containing manganese having a higher valence is more preferable because it is more easily decomposed by heat. In addition, the higher the heating temperature, the easier the thermal decomposition of the above composite fluoride, but when the heating temperature exceeds 340 ° C, the pressure of fluorine gas generated from manganese fluoride exceeds atmospheric pressure, and more fluorine gas is generated than necessary. However, it is not preferable because the activity of manganese fluoride decreases.

このようにして生成したフッ化ケイ素類は上記減圧操作により除去される。減圧時の圧力は、フッ化ケイ素類を効率的に除去できる点で、絶対圧で0.005MPa以下が好ましく、0.002MPa以下がより好ましい。また、加熱時間は6時間以上が好ましく、12時間以上がより好ましい。   The silicon fluorides thus produced are removed by the above depressurization operation. The pressure during decompression is preferably 0.005 MPa or less, more preferably 0.002 MPa or less in terms of absolute pressure, from the viewpoint of efficiently removing silicon fluorides. The heating time is preferably 6 hours or longer, more preferably 12 hours or longer.

上記のように減圧下で加熱処理することにより、フッ化マンガン中のケイ素成分の含有量を、好ましくは100ppm以下、より好ましくは60ppm以下に低減することができ、フッ化ケイ素類の含有量が少ないフッ素ガスを得ることができる。なお、フッ化マンガン中のケイ素成分の含有量は、たとえば、超純水にフッ化マンガンを溶解してICP発光分光法により定量分析することができる。   By performing heat treatment under reduced pressure as described above, the content of the silicon component in manganese fluoride can be reduced to preferably 100 ppm or less, more preferably 60 ppm or less, and the content of silicon fluorides is reduced. Less fluorine gas can be obtained. The content of the silicon component in manganese fluoride can be quantitatively analyzed by ICP emission spectroscopy after dissolving manganese fluoride in ultrapure water, for example.

<工程(2)>
次に、ケイ素成分が除去された上記フッ化マンガンを減圧下で340〜500℃、好ましくは380〜450℃に加熱ながら上記フッ化マンガンからフッ素ガスを放出させる。これにより、上記フッ化マンガンをMnF3にすることができ、下記工程(3)でフッ化マンガン(MnF3)を高温に加熱しても高圧のフッ素ガスが発生せず、より安全にフッ化マンガン(MnF3)とフッ素とを接触させることができる。一方、この工程(2)を実施せずに工程(3)で高原子価のフッ化マンガン(MnFx(3<x≦4))を加熱すると、高圧のフッ素ガスが発生し、容器の耐圧性を高める必要があり、安全性、経済性の面で好ましくない。
<Step (2)>
Next, fluorine gas is released from the manganese fluoride while heating the manganese fluoride from which the silicon component has been removed to 340 to 500 ° C., preferably 380 to 450 ° C. under reduced pressure. As a result, the manganese fluoride can be changed to MnF 3, and even when the manganese fluoride (MnF 3 ) is heated to a high temperature in the following step (3), high-pressure fluorine gas is not generated, and fluorination can be performed more safely. Manganese (MnF 3 ) and fluorine can be contacted. On the other hand, if high-valent manganese fluoride (MnF x (3 <x ≦ 4)) is heated in step (3) without carrying out this step (2), high-pressure fluorine gas is generated, and the pressure resistance of the container is increased. It is necessary to increase the safety, which is not preferable in terms of safety and economy.

減圧時の圧力は、上記フッ化マンガンを十分にMnF3にすることができる点で、絶対
圧で0.005MPa以下が好ましく、0.002MPa以下がより好ましい。
加熱時間は加熱温度により適宜設定されるが、フッ素ガスの放出がなくなるまで加熱することが好ましい。
The pressure at the time of depressurization is preferably 0.005 MPa or less, more preferably 0.002 MPa or less in terms of absolute pressure, from the viewpoint that the above-mentioned manganese fluoride can be made sufficiently MnF 3 .
The heating time is appropriately set depending on the heating temperature, but it is preferable to heat until the fluorine gas is not released.

<工程(3)>
上記MnF3を340〜500℃、好ましくは350〜450℃、より好ましくは380〜450℃に加熱しながらフッ素ガスと接触させる。これにより、フッ化マンガン中の炭素成分とフッ素ガスとが反応してフッ化炭素類が生成する。その後、減圧処理してこのフッ化炭素類を除去する。
<Step (3)>
The MnF 3 is brought into contact with fluorine gas while being heated to 340 to 500 ° C., preferably 350 to 450 ° C., more preferably 380 to 450 ° C. As a result, the carbon component in the manganese fluoride reacts with the fluorine gas to produce fluorocarbons. Thereafter, the fluorocarbons are removed by a reduced pressure treatment.

上記加熱温度は、炭素成分とフッ素との反応を促進する点でより高温が好ましい。しかし、上記範囲を超えると、ガス発生容器の耐性が低下するため好ましくない。また、加熱接触時のフッ素ガスの圧力は、絶対圧で0.1MPa以上1.0MPa以下が好ましく、0.3MPa以上1.0MPa以下がより好ましい。加熱時間は特に限定されず、炭素成分とフッ素との反応の進行度によって適宜設定することができる。   The heating temperature is preferably higher in terms of promoting the reaction between the carbon component and fluorine. However, exceeding the above range is not preferable because the resistance of the gas generating container decreases. Moreover, the pressure of the fluorine gas at the time of heating contact is preferably 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less in absolute pressure, and more preferably 0.3 MPa or more and 1.0 MPa or less. The heating time is not particularly limited, and can be set as appropriate depending on the degree of progress of the reaction between the carbon component and fluorine.

減圧時の圧力は、絶対圧で0.005MPa以下が好ましく、0.002MPa以下がより好ましい。また、このときの温度は、340〜450℃が好ましく、380〜450℃がより好ましい。   The pressure during decompression is preferably 0.005 MPa or less, more preferably 0.002 MPa or less in absolute pressure. Moreover, 340-450 degreeC is preferable and the temperature at this time has more preferable 380-450 degreeC.

また、上記加熱接触および減圧操作を2回以上繰り返すことが好ましく、3回以上繰り返すことがより好ましい。これにより、フッ化マンガン中の炭素成分を十分に除去することができ、フッ化炭素類の含有量が少ないフッ素ガスを得ることができる。   Moreover, it is preferable to repeat the said heating contact and pressure reduction operation 2 times or more, and it is more preferable to repeat 3 times or more. Thereby, the carbon component in manganese fluoride can be removed sufficiently, and a fluorine gas with a low content of fluorocarbons can be obtained.

上記のようにフッ化マンガンを高温に加熱しながらフッ素ガスと接触させ、減圧処理することにより、フッ化マンガン中の炭素成分の含有量を、好ましくは0.02質量%以下、より好ましくは0.005質量%以下に低減することができ、フッ化炭素類の含有量が少ないフッ素ガスを得ることができる。なお、フッ化マンガン中の炭素成分の含有量は、たとえば、フッ化マンガンを酸素気流中で加熱することにより上記炭素成分を酸化し、発生したCOガスおよびCO2ガスを赤外吸光法により定量分析することができる。 As described above, the content of the carbon component in the manganese fluoride is preferably 0.02% by mass or less, more preferably 0 by bringing the manganese fluoride into contact with the fluorine gas while heating it to a high temperature and performing a reduced pressure treatment. The fluorine gas can be reduced to 0.005% by mass or less and the content of fluorocarbons is small. The content of the carbon component in the manganese fluoride is determined by, for example, oxidizing the carbon component by heating the manganese fluoride in an oxygen stream and quantifying the generated CO gas and CO 2 gas by the infrared absorption method. Can be analyzed.

<工程(a)>
本発明では、上記工程(1)〜(3)を施して、フッ化マンガン中のケイ素成分と炭素成分とを除去することに加えて、ガス発生容器内の圧力が絶対圧で0.01MPa以下の条件でフッ化マンガンを温度300℃未満に加熱することが好ましい。これにより、フッ化マンガン中に含まれる他の不純物ガスを除去することができ、高純度のフッ素ガスを製造できる。
<Process (a)>
In the present invention, in addition to removing the silicon component and the carbon component in the manganese fluoride by performing the above steps (1) to (3), the pressure in the gas generating container is 0.01 MPa or less in absolute pressure. It is preferable to heat manganese fluoride to a temperature of less than 300 ° C. under the following conditions. Thereby, the other impurity gas contained in manganese fluoride can be removed, and a highly purified fluorine gas can be manufactured.

上記加熱温度は、20℃以上300℃未満がより好ましく、100℃以上300℃未満が特に好ましい。また、上記圧力は絶対圧で0.001MPa以下がより好ましい。また、上記加熱操作は2回以上繰り返すことが好ましく、3回以上繰り返すことがより好ましい。これにより、フッ化マンガン中の他の不純物ガスを十分に除去することができ、他の不純物ガスの含有量が少ないフッ素ガスを得ることができる。   The heating temperature is more preferably 20 ° C. or higher and lower than 300 ° C., particularly preferably 100 ° C. or higher and lower than 300 ° C. The pressure is more preferably 0.001 MPa or less in absolute pressure. The heating operation is preferably repeated twice or more, more preferably three or more times. Thereby, other impurity gases in manganese fluoride can be sufficiently removed, and a fluorine gas having a small content of other impurity gases can be obtained.

<工程(4)>
ケイ素成分および炭素成分を除去したフッ化マンガン(MnF3)にフッ素ガスを吸収させ、高原子価のフッ化マンガン、具体的にはMnFx(3<x≦4)を形成させる。MnF3とフッ素ガスとを接触させると、たとえば、下記式(3)に示すように、MnF4が形成される。
<Process (4)>
Fluorine gas is absorbed into manganese fluoride (MnF 3 ) from which the silicon component and carbon component have been removed to form high-valent manganese fluoride, specifically MnF x (3 <x ≦ 4). When MnF 3 and fluorine gas are brought into contact, for example, MnF 4 is formed as shown in the following formula (3).

2MnF3 + F2 → 2MnF4 ・・・(3)
ここで用いられるフッ素ガスは、純度95%以上の希釈されていないフッ素ガスであれば、その調製方法は特に限定されない。たとえば、電解槽での電気分解により発生させたフッ素ガスをNaFに通してフッ化水素を除去したフッ素ガスや、ボンベに充填された市販のフッ素ガスをNaFに通して精製したフッ素ガス、フッ素発生装置により発生させた高純度フッ素ガスが挙げられる。特に、上記フッ素ガス中のフッ化水素の含有量は500体積ppm以下が好ましく、100体積ppm以下がより好ましい。フッ化水素の含有量が上記範囲を超えるフッ素ガスを用いると、フッ化水素がフッ化マンガンに物理吸着し、フッ化マンガンへのフッ素ガスの吸収を妨げるとともに、フッ化水素が物理吸着したフッ化マンガンはO2ガスやCO2ガス、SiF4などの不純物ガスを取り込みやすく、フッ化マンガンを加熱してもこれらの不純物ガスを放散除去させることが困難になるため好ましくない。
2MnF 3 + F 2 → 2MnF 4 (3)
If the fluorine gas used here is an undiluted fluorine gas having a purity of 95% or more, the preparation method is not particularly limited. For example, fluorine gas generated by electrolysis in an electrolytic cell is passed through NaF to remove hydrogen fluoride, or commercially available fluorine gas filled in a cylinder is passed through NaF to purify fluorine gas, fluorine generation High purity fluorine gas generated by the apparatus can be mentioned. In particular, the content of hydrogen fluoride in the fluorine gas is preferably 500 ppm by volume or less, and more preferably 100 ppm by volume or less. When fluorine gas with a hydrogen fluoride content exceeding the above range is used, hydrogen fluoride is physically adsorbed on manganese fluoride, preventing fluorine gas from being absorbed into manganese fluoride, and hydrogen fluoride is physically adsorbed. Manganese is not preferred because it easily takes in impurity gases such as O 2 gas, CO 2 gas, and SiF 4, and it becomes difficult to diffuse and remove these impurity gases even when manganese fluoride is heated.

また、上記例示した方法で調製したフッ素ガス以外に、フッ化水素の含有量が500体積ppm以下であれば上記工程(2)で放出させたフッ素ガスをこの工程で用いることもできる。   In addition to the fluorine gas prepared by the above exemplified method, the fluorine gas released in the above step (2) can also be used in this step if the content of hydrogen fluoride is 500 ppm by volume or less.

MnF3にフッ素ガスを吸収させる際の温度は100〜400℃が好ましく、フッ素ガスの圧力は絶対圧で0.2MPa以上が好ましい。
<フッ素ガスの製造>
上記のようにして処理してケイ素成分や炭素成分などの不純物を除去したフッ化マンガン、好ましくMnFx(3<x≦4)を加熱することにより、下記式のようにフッ化マンガンからフッ素ガスが発生する。
The temperature at which MnF 3 absorbs fluorine gas is preferably 100 to 400 ° C., and the pressure of fluorine gas is preferably 0.2 MPa or more in absolute pressure.
<Production of fluorine gas>
By heating manganese fluoride, preferably MnF x (3 <x ≦ 4), which has been treated as described above to remove impurities such as silicon component and carbon component, fluorine gas is converted from manganese fluoride to the following formula. Will occur.

2MnF4 → 2MnF3 + F2 ・・・(4)
上記加熱温度は、340〜400℃が好ましく、360〜400℃がより好ましく、370〜400℃が最も好ましい。加熱温度を340℃以上にすると、フッ素ガスの発生圧力が大気圧以上になり、フッ素ガス供給先の圧力よりもフッ素ガス発生装置の圧力を高くすることができ、フッ素ガスの供給圧力を容易に調整することができる。しかし、フッ素ガスの発生圧力は加熱温度に対して指数関数的に増加するため、高圧になりやすい。加熱温度が上記範囲、特に450℃を超えると高圧のフッ素ガスが発生し、安全面において好ましくなく、また、ガス発生容器の耐圧を高めるために容器の肉厚を厚くする必要があり、経済的にも好ましくない。
2MnF 4 → 2MnF 3 + F 2 (4)
The heating temperature is preferably 340 to 400 ° C, more preferably 360 to 400 ° C, and most preferably 370 to 400 ° C. When the heating temperature is set to 340 ° C. or higher, the generation pressure of the fluorine gas becomes equal to or higher than the atmospheric pressure, the pressure of the fluorine gas generator can be made higher than the pressure of the fluorine gas supply destination, and the supply pressure of the fluorine gas can be easily Can be adjusted. However, since the generation pressure of fluorine gas increases exponentially with respect to the heating temperature, it tends to be high pressure. When the heating temperature exceeds the above range, particularly 450 ° C., high-pressure fluorine gas is generated, which is not preferable in terms of safety, and it is necessary to increase the thickness of the container in order to increase the pressure resistance of the gas generating container. Also, it is not preferable.

このようにして製造した高純度フッ素ガスは、フッ化水素、O2、N2、CO2、CF4、SiF4の含有量が少なく、純度が99.9体積%以上、好ましくは99.99体積%以上である。特に、この高純度フッ素ガスのフッ化ケイ素含有量は10体積ppm以下、フッ化炭素含有量は10体積ppm以下、CO2ガス含有量は10体積ppm以下である。なお、フッ素ガス中のフッ化ケイ素、フッ化炭素、O2ガス、CO2ガス等の不純物ガスの含有量は、フッ素ガスをフルオロニッケル化合物であるK3NiF6に吸蔵させ、吸蔵されない不純物ガスをガスクロマトグラフィで定量分析することにより求められる。また、フッ素ガスの純度は100体積%から不純物ガスの含有量を差し引いた値である。 The high-purity fluorine gas produced in this way has a low content of hydrogen fluoride, O 2 , N 2 , CO 2 , CF 4 , SiF 4 and a purity of 99.9% by volume or more, preferably 99.99. Volume% or more. In particular, the high-purity fluorine gas has a silicon fluoride content of 10 volume ppm or less, a fluorocarbon content of 10 volume ppm or less, and a CO 2 gas content of 10 volume ppm or less. The content of impurity gas such as silicon fluoride, carbon fluoride, O 2 gas and CO 2 gas in the fluorine gas is such that the fluorine gas is occluded in K 3 NiF 6 which is a fluoronickel compound and is not occluded. Is obtained by quantitative analysis by gas chromatography. The purity of the fluorine gas is a value obtained by subtracting the impurity gas content from 100% by volume.

<フッ化マンガンの再利用>
上記のように高純度フッ素ガスの製造に使用したフッ化マンガン(MnF3)に再度工程(4)と同様にしてフッ素ガスを吸収させることによって、高原子価のフッ化マンガンを得ることができ、再度、高純度フッ素ガスの製造に用いることができる。
<Reuse of manganese fluoride>
As described above, the manganese fluoride (MnF 3 ) used for the production of the high-purity fluorine gas is again absorbed in the same manner as in the step (4) to obtain a high-valence manganese fluoride. Again, it can be used for the production of high purity fluorine gas.

この再利用を繰り返すことにより、フッ化マンガンに含まれる不純物の含有量はさらに低減され、発生するフッ素ガスの純度をさらに向上させることができる。
[実施例]
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。
By repeating this reuse, the content of impurities contained in manganese fluoride is further reduced, and the purity of the generated fluorine gas can be further improved.
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited at all by this Example.

[参考例1]
従来のボンベに充填されたフッ素ガスを分析したところ、その純度は、99.69体積%、フッ化水素の含有量は1500体積ppm、O2ガスの含有量は200体積ppm、CO2ガスの含有量は250体積ppm、N2ガスの含有量は500体積ppm、CF4の含有量は400体積ppm、SiF4の含有量は250体積ppmであった。
[Reference Example 1]
When the fluorine gas filled in the conventional cylinder was analyzed, its purity was 99.69 vol%, the hydrogen fluoride content was 1500 vol ppm, the O 2 gas content was 200 vol ppm, and the CO 2 gas content was The content was 250 ppm by volume, the N 2 gas content was 500 ppm by volume, the CF 4 content was 400 ppm by volume, and the SiF 4 content was 250 ppm by volume.

図1に示すフッ素ガス製造装置を用いた。内容積18LのNi製ガス発生容器10(φ150mm×1000mm)に未処理のMnF3.8を10kg装入した。図1に示すようにガス発生容器10を接続した後、バルブ3とバルブ8とを操作してガス発生容器10の接続口を真空蓄圧パージし、接続口を乾燥した。その後、バルブ3を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10を300℃に加熱しながら真空ポンプ11にて絶対圧0.002MPaまで減圧して、この状態を12時間保持した(工程(1))。 The fluorine gas production apparatus shown in FIG. 1 was used. 10 kg of untreated MnF 3.8 was charged into a Ni gas generation container 10 (φ150 mm × 1000 mm) having an internal volume of 18 L. After connecting the gas generation container 10 as shown in FIG. 1, the valve 3 and the valve 8 were operated to vacuum-accumulate the connection port of the gas generation container 10 and dry the connection port. Thereafter, the valve 3 was closed and the valve 8 was opened. While the gas generating container 10 was heated to 300 ° C., the pressure was reduced to an absolute pressure of 0.002 MPa by the vacuum pump 11 and this state was maintained for 12 hours (step (1) )).

次いで、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.005MPaに減圧しながら400℃に加熱し、この状態を6時間保持してMnF3.8から発生するガスを除去した(工程(2))。その後、継続して加熱してもガスは発生しなかった。このことから、MnF3.8がMnF3に変化したことがわかる。 Subsequently, the inside of the gas generation container 10 was heated to 400 ° C. while reducing the absolute pressure to 0.005 MPa by the vacuum pump 11, and this state was maintained for 6 hours to remove gas generated from MnF 3.8 (step (2)). ). Thereafter, no gas was generated even when the heating was continued. This indicates that MnF 3.8 has changed to MnF 3 .

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を400℃に加熱しながらバルブ4を開放し、フッ素ガスを絶対圧0.5MPaまで導入し、この状態を12時間保持した。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、バルブ4を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.001MPaに減圧して発生したガスを除去した(工程(3))。この工程(3)を3回繰り返した。   Next, the valve 8 was closed, the valve 4 was opened while the gas generation container 10 was heated to 400 ° C., and fluorine gas was introduced to an absolute pressure of 0.5 MPa, and this state was maintained for 12 hours. At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the valve 4 was closed and the valve 8 was opened, and the generated gas was removed by reducing the pressure in the gas generation container 10 to an absolute pressure of 0.001 MPa by the vacuum pump 11 (step (3)). This step (3) was repeated three times.

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を350℃に加熱しながらバルブ4を開放し、マスフローコントローラー5により流量制御しながらフッ素ガスを絶対圧0.4MPaでガス発生容器10に導入してMnF3にフッ素を吸収させた(工程(4))。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、ガス発生容器10内のフッ化マンガンの重量を測定し、MnF3.8に変化したことを確認した。 Next, the valve 8 is closed, the valve 4 is opened while the gas generating container 10 is heated to 350 ° C., and fluorine gas is introduced into the gas generating container 10 at an absolute pressure of 0.4 MPa while controlling the flow rate by the mass flow controller 5. Fluorine was absorbed in MnF 3 (step (4)). At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the weight of manganese fluoride in the gas generation container 10 was measured, and it was confirmed that the weight was changed to MnF 3.8 .

このようにして処理したMnF3.8が装入されたガス発生容器10を400℃に加熱してフッ素ガスを製造した。得られたフッ素ガスを分析したところ、HFは50体積ppm、CF4は検出限界以下(1体積ppm以下)、SiF4は検出限界以下(3体積ppm以下)であった。 The gas generating container 10 charged with MnF 3.8 thus treated was heated to 400 ° C. to produce fluorine gas. When the obtained fluorine gas was analyzed, HF was 50 ppm by volume, CF 4 was below the detection limit (1 volume ppm or less), and SiF 4 was below the detection limit (3 volume ppm or less).

[比較例1]
実施例1と同様にして、ガス発生容器10に未処理のMnF3.8を10kg装入した後、ガス発生容器10の接続口を真空蓄圧パージして乾燥した。その後、このガス発生容器10を400℃に加熱してフッ素ガスを製造した。得られたフッ素ガスを分析したところ、HFは5000体積ppm、CF4は300体積ppm、SiF4は300体積ppmであった。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, 10 kg of untreated MnF 3.8 was charged into the gas generation container 10, and then the connection port of the gas generation container 10 was vacuum-accumulated purged and dried. Thereafter, the gas generating container 10 was heated to 400 ° C. to produce fluorine gas. When the obtained fluorine gas was analyzed, HF was 5000 ppm by volume, CF 4 was 300 ppm by volume, and SiF 4 was 300 ppm by volume.

[比較例2]
実施例1と同様にして、ガス発生容器10に未処理のMnF3.8を10kg装入した後、ガス発生容器10の接続口を真空蓄圧パージして乾燥した。その後、バルブ3を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.005MPaに減圧しながら400℃に加熱し、この状態を6時間保持してMnF3.8から発生するガスを除去した(実施例1の工程(2)に相当)。その後、継続して加熱してもガスは発生しなかった。このことから、MnF3.8がMnF3に変化したことがわかる。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Example 1, 10 kg of untreated MnF 3.8 was charged into the gas generation container 10, and then the connection port of the gas generation container 10 was vacuum-accumulated purged and dried. Thereafter, by opening the valve 8 by closing the valve 3, the gas generator vessel 10 and heated in a vacuum while 400 ° C. to an absolute pressure of 0.005MPa with a vacuum pump 11, from MnF 3.8 This state was kept for 6 hours The generated gas was removed (corresponding to step (2) in Example 1). Thereafter, no gas was generated even when the heating was continued. This indicates that MnF 3.8 has changed to MnF 3 .

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を350℃に加熱しながらバルブ4を開放し、マスフローコントローラー5により流量制御しながらフッ素ガスを絶対圧0.4MPaでガス発生容器10に導入してMnF3にフッ素を吸収させた(実施例1の工程(4)に相当)。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、ガス発生容器10内のフッ化マンガンの重量を測定し、MnF3.8に変化したことを確認した。 Next, the valve 8 is closed, the valve 4 is opened while the gas generating container 10 is heated to 350 ° C., and fluorine gas is introduced into the gas generating container 10 at an absolute pressure of 0.4 MPa while controlling the flow rate by the mass flow controller 5. Fluorine was absorbed in MnF 3 (corresponding to step (4) in Example 1). At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the weight of manganese fluoride in the gas generation container 10 was measured, and it was confirmed that the weight was changed to MnF 3.8 .

このようにして処理したMnF3.8が装入されたガス発生容器10を400℃に加熱してフッ素ガスを製造した。得られたフッ素ガスを分析したところ、HFは50体積ppm、CF4は40体積ppm、SiF4は30体積ppmであった。 The gas generating container 10 charged with MnF 3.8 thus treated was heated to 400 ° C. to produce fluorine gas. When the obtained fluorine gas was analyzed, HF was 50 ppm by volume, CF 4 was 40 ppm by volume, and SiF 4 was 30 ppm by volume.

[比較例3]
実施例1と同様にして、ガス発生容器10に未処理のMnF3.8を10kg装入した後、ガス発生容器10の接続口を真空蓄圧パージして乾燥した。その後、バルブ3を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.005MPaに減圧しながら400℃に加熱し、この状態を6時間保持してMnF3.8から発生するガスを除去した(実施例1の工程(2)に相当)。その後、継続して加熱してもガスは発生しなかった。このことから、MnF3.8がMnF3に変化したことがわかる。
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 1, 10 kg of untreated MnF 3.8 was charged into the gas generation container 10, and then the connection port of the gas generation container 10 was vacuum-accumulated purged and dried. Thereafter, by opening the valve 8 by closing the valve 3, the gas generator vessel 10 and heated in a vacuum while 400 ° C. to an absolute pressure of 0.005MPa with a vacuum pump 11, from MnF 3.8 This state was kept for 6 hours The generated gas was removed (corresponding to step (2) in Example 1). Thereafter, no gas was generated even when the heating was continued. This indicates that MnF 3.8 has changed to MnF 3 .

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を400℃に加熱しながらバルブ4を開放し、フッ素ガスを絶対圧0.5MPaまで導入し、この状態を12時間保持した。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、バルブ4を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.001MPaに減圧して発生したガスを除去した(実施例1の工程(3)に相当)。この工程を3回繰り返した。   Next, the valve 8 was closed, the valve 4 was opened while the gas generation container 10 was heated to 400 ° C., and fluorine gas was introduced to an absolute pressure of 0.5 MPa, and this state was maintained for 12 hours. At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the valve 4 was closed and the valve 8 was opened, and the generated gas was removed by reducing the pressure in the gas generation vessel 10 to an absolute pressure of 0.001 MPa with the vacuum pump 11 (corresponding to step (3) of Example 1). ). This process was repeated three times.

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を350℃に加熱しながらバルブ4を開放し、マスフローコントローラー5により流量制御しながらフッ素ガスを絶対圧0.4MPaでガス発生容器10に導入してMnF3にフッ素を吸収させた(実施例1の工程(4)に相当)。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、ガス発生容器10内のフッ化マンガンの重量を測定し、MnF3.8に変化したことを確認した。 Next, the valve 8 is closed, the valve 4 is opened while the gas generating container 10 is heated to 350 ° C., and fluorine gas is introduced into the gas generating container 10 at an absolute pressure of 0.4 MPa while controlling the flow rate by the mass flow controller 5. Fluorine was absorbed in MnF 3 (corresponding to step (4) in Example 1). At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the weight of manganese fluoride in the gas generation container 10 was measured, and it was confirmed that the weight was changed to MnF 3.8 .

このようにして処理したMnF3.8が装入されたガス発生容器10を400℃に加熱してフッ素ガスを製造した。得られたフッ素ガスを分析したところ、HFは50体積ppm、CF4は検出限界以下(1体積ppm以下)、SiF4は20体積ppmであった。 The gas generating container 10 charged with MnF 3.8 thus treated was heated to 400 ° C. to produce fluorine gas. When the obtained fluorine gas was analyzed, HF was 50 ppm by volume, CF 4 was below the detection limit (1 ppm by volume), and SiF 4 was 20 ppm by volume.

[比較例4]
実施例1と同様にして、ガス発生容器10に未処理のMnF3.8を10kg装入した後、ガス発生容器10の接続口を真空蓄圧パージして乾燥した。その後、バルブ3を閉じてバルブ8を開放し、ガス発生容器10を300℃に加熱しながら真空ポンプ11にて絶対圧0.002MPaまで減圧して、この状態を12時間保持した(実施例1の工程(1)に相当)。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Example 1, 10 kg of untreated MnF 3.8 was charged into the gas generation container 10, and then the connection port of the gas generation container 10 was vacuum-accumulated purged and dried. Thereafter, the valve 3 was closed and the valve 8 was opened. While the gas generation container 10 was heated to 300 ° C., the pressure was reduced to an absolute pressure of 0.002 MPa by the vacuum pump 11 and this state was maintained for 12 hours (Example 1). Step (1)).

次いで、ガス発生容器10内を真空ポンプ11にて絶対圧0.005MPaに減圧しながら400℃に加熱し、この状態を6時間保持してMnF3.8から発生するガスを除去した(実施例1の工程(2)に相当)。その後、継続して加熱してもガスは発生しなかった。このことから、MnF3.8がMnF3に変化したことがわかる。 Subsequently, the inside of the gas generation container 10 was heated to 400 ° C. while reducing the absolute pressure to 0.005 MPa by the vacuum pump 11, and this state was maintained for 6 hours to remove the gas generated from MnF 3.8 (in Example 1). Equivalent to step (2)). Thereafter, no gas was generated even when the heating was continued. This indicates that MnF 3.8 has changed to MnF 3 .

次に、バルブ8を閉じ、ガス発生容器10を350℃に加熱しながらバルブ4を開放し、マスフローコントローラー5により流量制御しながらフッ素ガスを絶対圧0.4MPaでガス発生容器10に導入してMnF3にフッ素を吸収させた(実施例1の工程(4)に相当)。このとき、フッ素ガスとして、ボンベのフッ素ガスをNaF充填塔7に通してHFを除去したものを使用した。その後、ガス発生容器10内のフッ化マンガンの重量を測定し、MnF3.8に変化したことを確認した。 Next, the valve 8 is closed, the valve 4 is opened while the gas generating container 10 is heated to 350 ° C., and fluorine gas is introduced into the gas generating container 10 at an absolute pressure of 0.4 MPa while controlling the flow rate by the mass flow controller 5. Fluorine was absorbed in MnF 3 (corresponding to step (4) in Example 1). At this time, as the fluorine gas, the one obtained by passing the fluorine gas in the cylinder through the NaF packed tower 7 and removing HF was used. Thereafter, the weight of manganese fluoride in the gas generation container 10 was measured, and it was confirmed that the weight was changed to MnF 3.8 .

このようにして処理したMnF3.8が装入されたガス発生容器10を400℃に加熱してフッ素ガスを製造した。得られたフッ素ガスを分析したところ、HFは70体積ppm、CF4は30体積ppm、SiF4は検出限界以下(3体積ppm以下)であった。 The gas generating container 10 charged with MnF 3.8 thus treated was heated to 400 ° C. to produce fluorine gas. When the obtained fluorine gas was analyzed, HF was 70 ppm by volume, CF 4 was 30 ppm by volume, and SiF 4 was below the detection limit (3 ppm by volume).

実施例および比較例で実施した工程および得られたフッ素ガスの不純物ガス含有率を表1に示す。   Table 1 shows the impurity gas content of the fluorine gas and the steps carried out in the examples and comparative examples.

Figure 2007176770
Figure 2007176770

本発明によると、高価で危険なフッ素電解層やフッ素ガスボンベを使用することなく、高純度のフッ素ガスを大量に得ることができ、本発明は様々な分野で工業的に利用できる。特に、本発明により得られるフッ素ガスは、半導体の製造に適用できる程の高純度のフッ素ガスであり、本発明はこのような高純度のフッ素ガスを安全かつ大量に供給することができる。また、無機化合物や有機化合物のフッ素化においても、高純度フッ素ガスを使用することにより、副反応による不純物の生成がなく、より高品質な製品を製造することができる。   According to the present invention, a large amount of high-purity fluorine gas can be obtained without using an expensive and dangerous fluorine electrolytic layer or fluorine gas cylinder, and the present invention can be industrially used in various fields. In particular, the fluorine gas obtained by the present invention is a high-purity fluorine gas that can be applied to the manufacture of semiconductors, and the present invention can supply such a high-purity fluorine gas safely and in large quantities. Also, in the fluorination of inorganic compounds and organic compounds, the use of high-purity fluorine gas does not produce impurities due to side reactions, and a higher quality product can be produced.

図1は、本発明に用いるフッ素ガス製造装置の一例の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an example of a fluorine gas production apparatus used in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 容器元弁
2 圧力計
3 ストップバルブ
4 ストップバルブ
5 マスフローコントローラー
6 クッションタンク
7 NaF充填塔
8 ストップバルブ
9 ヒーター
10 ガス発生容器
11 真空ポンプ
12 除害筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container source valve 2 Pressure gauge 3 Stop valve 4 Stop valve 5 Mass flow controller 6 Cushion tank 7 NaF filling tower 8 Stop valve 9 Heater 10 Gas generating container 11 Vacuum pump 12 Detoxification cylinder

Claims (13)

フッ化マンガンを、
(1)250〜340℃に加熱しながら減圧する工程、
(2)減圧下で340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスを放出させる工程、
(3)340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスと接触させた後、減圧する工程、および
(4)フッ素ガスを吸収させる工程
を含む方法により処理し、得られたフッ化マンガンを加熱して高純度のフッ素ガスを発生させることを特徴とする高純度フッ素ガスの製造方法。
Manganese fluoride,
(1) A step of reducing pressure while heating to 250 to 340 ° C.,
(2) releasing fluorine gas while heating to 340 to 500 ° C. under reduced pressure;
(3) Treating by fluorine gas while heating at 340 to 500 ° C., and (4) Treating by a method including a step of absorbing fluorine gas, heating the obtained manganese fluoride A method for producing high-purity fluorine gas, characterized by generating high-purity fluorine gas.
前記フッ化マンガンが平均組成式MnFx(3<x≦4)で表されることを特徴とする請求項1に記載の高純度フッ素ガスの製造方法。 The method for producing high-purity fluorine gas according to claim 1, wherein the manganese fluoride is represented by an average composition formula MnF x (3 <x ≦ 4). 前記工程(1)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする請求項1または2に記載の高純度フッ素ガスの製造方法。   The method for producing high-purity fluorine gas according to claim 1 or 2, wherein in the step (1), the pressure is reduced to 0.005 MPa or less in absolute pressure. 前記工程(2)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。   In the said process (2), it is pressure-reduced to 0.005 Mpa or less with an absolute pressure, The manufacturing method of the high purity fluorine gas in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記工程(3)において、フッ素ガスと接触させる際の圧力が絶対圧で0.1MPa以上1.0MPa以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。   The high purity fluorine gas according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (3), the pressure when contacting with the fluorine gas is 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less in absolute pressure. Production method. 前記工程(3)を2回以上繰り返すことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高純度フッ素ガスの製造方法。   The method for producing high-purity fluorine gas according to any one of claims 1 to 5, wherein the step (3) is repeated twice or more. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法に使用した後のフッ化マンガンにフッ素ガスを吸収させ、得られたフッ化マンガンを加熱して高純度のフッ素ガスを発生させることを特徴とする高純度フッ素ガスの製造方法。   The fluorine fluoride is absorbed in the manganese fluoride after being used in the production method according to any one of claims 1 to 6, and the obtained manganese fluoride is heated to generate high-purity fluorine gas. A method for producing high-purity fluorine gas. (1)250〜340℃に加熱しながら減圧する工程、
(2)減圧下で340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスを放出させる工程、
(3)340〜500℃に加熱しながらフッ素ガスと接触させた後、減圧する工程、および
(4)フッ素ガスを吸収させる工程
を含む方法により処理したフッ化マンガンを含むことを特徴とする高純度フッ素ガス製造装置。
(1) A step of reducing pressure while heating to 250 to 340 ° C.,
(2) releasing fluorine gas while heating to 340 to 500 ° C. under reduced pressure;
(3) containing manganese fluoride treated by a method comprising a step of reducing pressure after contacting with fluorine gas while heating to 340 to 500 ° C., and (4) a step of absorbing fluorine gas Purity fluorine gas production equipment.
前記フッ化マンガンが平均組成式MnFx(3<x≦4)で表されることを特徴とする請求項8に記載の高純度フッ素ガス製造装置。 The high-purity fluorine gas production apparatus according to claim 8, wherein the manganese fluoride is represented by an average composition formula MnF x (3 <x ≦ 4). 前記工程(1)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする請求項8または9に記載の高純度フッ素ガス製造装置。   The high-purity fluorine gas production apparatus according to claim 8 or 9, wherein in the step (1), the pressure is reduced to 0.005 MPa or less in absolute pressure. 前記工程(2)において、絶対圧で0.005MPa以下に減圧することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の高純度フッ素ガス製造装置。   The high-purity fluorine gas production apparatus according to any one of claims 8 to 10, wherein in the step (2), the pressure is reduced to 0.005 MPa or less in absolute pressure. 前記工程(3)において、フッ素ガスと接触させる際の圧力が絶対圧で0.1MPa以上1.0MPa以下であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の高純度フ
ッ素ガス製造装置。
The high purity fluorine gas production according to any one of claims 8 to 11, wherein in the step (3), the pressure when contacting with the fluorine gas is 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less in absolute pressure. apparatus.
前記工程(3)を2回以上繰り返すことを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載の高純度フッ素ガス製造装置。   The said process (3) is repeated twice or more, The high purity fluorine gas manufacturing apparatus in any one of Claims 8-12 characterized by the above-mentioned.
JP2005379636A 2005-12-28 2005-12-28 Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas Pending JP2007176770A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005379636A JP2007176770A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005379636A JP2007176770A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007176770A true JP2007176770A (en) 2007-07-12

Family

ID=38302308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005379636A Pending JP2007176770A (en) 2005-12-28 2005-12-28 Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007176770A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074561A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Solvay Fluor Gmbh Method for recovery of fluorine
WO2009074562A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Solvay Fluor Gmbh Process for the purification of elemental fluorine
JP2011506246A (en) * 2007-12-11 2011-03-03 ゾルファイ フルーオル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for preparing manganese tetrafluoride
JPWO2014129488A1 (en) * 2013-02-21 2017-02-02 日本ゼオン株式会社 High purity 1H-heptafluorocyclopentene
CN111943142A (en) * 2020-08-10 2020-11-17 福建瓮福蓝天氟化工有限公司 Purification process of high-purity anhydrous hydrogen fluoride

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354863A (en) * 1998-06-09 1999-12-24 Toshiba Corp Fluorine supply system, fluorine supply device, and gas reutilization system
JP2003081614A (en) * 2001-06-29 2003-03-19 Showa Denko Kk High purity gaseous fluorine, production method therefor, and its use
EP1580163A1 (en) * 2002-12-20 2005-09-28 Zakrytoye Aktsionernoye Obschestvo "Astor Electronics" Fluorine production method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354863A (en) * 1998-06-09 1999-12-24 Toshiba Corp Fluorine supply system, fluorine supply device, and gas reutilization system
JP2003081614A (en) * 2001-06-29 2003-03-19 Showa Denko Kk High purity gaseous fluorine, production method therefor, and its use
EP1580163A1 (en) * 2002-12-20 2005-09-28 Zakrytoye Aktsionernoye Obschestvo "Astor Electronics" Fluorine production method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074561A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Solvay Fluor Gmbh Method for recovery of fluorine
WO2009074562A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Solvay Fluor Gmbh Process for the purification of elemental fluorine
JP2011506246A (en) * 2007-12-11 2011-03-03 ゾルファイ フルーオル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for preparing manganese tetrafluoride
JPWO2014129488A1 (en) * 2013-02-21 2017-02-02 日本ゼオン株式会社 High purity 1H-heptafluorocyclopentene
JP2018093233A (en) * 2013-02-21 2018-06-14 日本ゼオン株式会社 Dry etching method
CN111943142A (en) * 2020-08-10 2020-11-17 福建瓮福蓝天氟化工有限公司 Purification process of high-purity anhydrous hydrogen fluoride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7524480B2 (en) Process for producing manganese fluoride
JP6867581B2 (en) Fluorine gas purification method
JP6246449B1 (en) Chlorine fluoride supply method
JP2007176770A (en) Method of producing high purity fluorine gas and apparatus for producing high purity fluorine gas
JP5299943B2 (en) Fluorine storage material
JP4828185B2 (en) Method for producing fluorine gas
WO2013145955A1 (en) Method and apparatus for producing fluorine gas
CN103497086A (en) Preparation method of perfluoropropane
JP4145081B2 (en) High-purity fluorine gas, production method thereof and use thereof
JP7029068B2 (en) Tungsten oxide treatment method and tungsten hexafluoride manufacturing method
JP5043836B2 (en) Method for recycling zirconium tetrafluoride to form zirconia
WO2005092786A1 (en) Method of purifying hydrofluoric acid and purification apparatus
JP5423594B2 (en) Method for removing fluorine-containing compound gas
JP4230169B2 (en) Fluorine generation method
JP2007176768A (en) Method for producing fluorine gas
JP4170447B2 (en) Carbon material high-purification processing method and high-purification processing apparatus
WO2017138367A1 (en) Method for purifying fluorine gas
TWI772873B (en) Manufacturing method of fluorine gas
JP5399051B2 (en) Selective immobilization of chlorine and fluorine in flon destruction gas or dry etching exhaust gas and recycling of recovered materials
WO2010067713A1 (en) Method for producing nitrogen trifluoride or chlorine-fluoride compound
JP2006282487A (en) Metal fluoride deoxidizer, method for producing the same, and method for producing gas with hydrogen fluoride concentration reduced
WO2009074562A1 (en) Process for the purification of elemental fluorine
JP2004203630A (en) Method for producing silicon tetrafluoride

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080910

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110301

A02 Decision of refusal

Effective date: 20111004

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02