JP5014565B2 - 高純度ｖ２ｏ５及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、高純度Ｖ_２Ｏ_５及びその製造方法に関する。

Ｎｉ−７ｗｔ％Ｖ合金は電子回路におけるバンプ用材料として注目されている材料である。一般に、このＮｉ−７ｗｔ％Ｖ合金材料はスパッタリングにより微小薄膜回路上に形成されるが、回路が微小化するにしたがって、これらの材料から放出される放射線（α放射）が、わずかな量の電子電荷に悪影響を与えるという問題が指摘されている。

一般に、Ｎｉ−７ｗｔ％Ｖ合金の製造に際し、Ｖ原料はＶ_２Ｏ_５を還元して得るものであるが、このＶ原料となる五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）中に、Ｕ及びＴｈが１０〜０．５ｗｔｐｐｍ程度含有されている。
したがって、これらの原料に含有されるＵ、Ｔｈからの放射線が、薄膜回路に大きな障害となる可能性がある。

従来、Ｎｉ−７ｗｔ％Ｖ合金スパッタリングターゲットのアルファ放射が問題となっているという指摘の文献がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この文献はターゲット中のアルファ放射を問題にするだけで、具体的に原料から低減させる提案はなく、また原料中のアルファ放射を引き起こす材料の除去という問題を提起している訳ではない。

この他、Ｖを５〜２０ｗｔ％含有するＮｉ合金からなるスパッタリングターゲットからなり、環境問題となるＣｒを含まない電極材料の提案（例えば、特許文献２参照）、
不純物を含む五酸化バナジウム及びメタバナジン酸アンモニウムからなる群から選ばれたバナジウム化合物をアルカリ又は中性条件下で溶媒に加熱溶解させた後、酸を加えて酸性条件下でバナジウムイオンを加熱重合させてトリバナジン酸アンモニウムを析出させ、濾液に不純物を抽出分離し、ついで精製されたトリバナジン酸アンモニウムを空気雰囲気下で４００〜６９０°Ｃの温度で処理する提案（例えば、特許文献３参照）、廃触媒からのバナジウム等の回収方法（例えば、特許文献４、５参照）がある。
しかし、いずれもＵ、Ｔｈを極めて微量に低減する具体的方法を提示するものではなく、上記の問題を解決する具体的手段は無いに等しい。
特開２０００−３１３９５４号公報 特開２０００−１６９９５７号公報 特開平１０−１１４５２５号公報 特公昭５８−２４３８３号公報 特開平５−１５６３７５号公報

本発明は、Ｎｉ−７ｗｔ％Ｖ合金等の材料を用いて、スパッタリングにより微小薄膜回路上に形成される電子材料の放射線（α放射）の発生を抑制するため、該材料の原料となる五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）中のＵ、Ｔｈを減少させた高純度Ｖ_２Ｏ_５及びその製造方法を提供するものであり、これによって電子回路等におけるわずかな量の電子電荷に悪影響を与えるアルファ線の問題を解決することを目的とする。

本発明は、１）Ｕ及びＴｈが、それぞれ０．１ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする高純度Ｖ_２Ｏ_５、２）Ｕ及びＴｈが、それぞれ０．０１ｗｔｐｐｍ以下である高純度Ｖ_２Ｏ_５、３）ガス成分を除く、その他の不純物の含有量合計が１００ｗｔｐｐｍ以下である１）又は２）記載の高純度Ｖ_２Ｏ_５、４）原料Ｖ_２Ｏ_５を酸溶解する工程、濾過後溶媒抽出を行う工程、結晶析出させる工程、からなる高純度Ｖ_２Ｏ_５の製造方法、を提供する。

本発明は、Ｎｉ−７ｗｔ％Ｖ合金等のスパッタリングターゲットの原材料となるＶ_２Ｏ_５を高純度化し、Ｕ、Ｔｈを減少させることにより、スパッタリングにより微小薄膜回路上に形成される電子材料の放射線（α放射）の発生を抑制し、それによって電子回路等におけるわずかな量の電子電荷に悪影響を与えるアルファ線発生を防止できるという優れた効果を有する。

本発明は、原料Ｖ_２Ｏ_５を、まず塩酸水溶液又は硝酸水溶液で酸溶解する。Ｖ原料となる五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）は２Ｎ（９９ｗｔ％）レベル程度の純度のものを使用する。通常、この原料中に、Ｕ及びＴｈが１０〜０．５ｗｔｐｐｍ程度含有されている。これを酸で浸出する。酸は塩酸、硝酸などが好ましい。

次に、これを濾過し、濾過後酸化トリオクチルホスフィン（ＴＯＰＯ）等を用いて溶媒抽出を行う。
分液後、必要に応じて活性炭処理して有機物を除去する。次に、アンモニア等を用いて水酸化物を晶出させる。

このようにして得られた結晶を、純水を使用して洗浄及び濾過し、乾燥する。これによって、純度９９．９９ｗｔ％の高純度Ｖ_２Ｏ_５が得られる。
回収率は約５０〜９５％である。不純物のＵは０．１ｗｔｐｐｍ以下、Ｔｈ０．１ｗｔｐｐｍ以下の高純度Ｖ_２Ｏ_５が得られる。
この高純度Ｖ_２Ｏ_５は、金属Ａｌにより還元することにより高純度Ｖを得ることができる。そして、このＶをさらに電子ビーム溶解することにより、揮発性、低融点の不純物を除去できる。

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。

（実施例１）
純度９９ｗｔ％の原料Ｖ_２Ｏ_５１００ｇを、ＨＮＯ_３：６００ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２：３０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ：１４００ｍｌの硝酸水溶液を用いて酸溶解した。この原料中に、Ｕが１．０ｗｔｐｐｍ、Ｔｈが０．５ｗｔｐｐｍ含有されていた。
次に、これを濾過して２０００ｍｌの溶液を得、濾過後ＴＯＰＯ１０ｖｏｌ％−ｎパラフィン１０００ｍｌを使用して溶媒抽出を行った。抽出時１時間攪拌を行った。
分液後、酸洗浄した活性炭処理して有機物を除去した。次に、２５％アンモニア水２５２ｍｌを用いて中和を行い、ｐＨ２とした。これによって、黄土色の結晶（Ｖ_２Ｏ_５）を得た。このようにして得られた結晶を、大気雰囲気炉等を使用して、３００°Ｃ、１０時間焙焼した。
これによって、純度９９．９９ｗｔ％の高純度Ｖ_２Ｏ_５７６．５０ｇが得られた。回収率は７６．５０％であった。Ｕ＜０．００５ｗｔｐｐｍ、Ｔｈ：０．００５ｗｔｐｐｍであった。このように、低Ｕ、ＴｈのＶ_２Ｏ_５を得ることができた。

（実施例２）
純度９８ｗｔ％の原料Ｖ_２Ｏ_５１００ｇを、ＨＮＯ_３：６００ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２：４０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ：１４００ｍｌの硝酸水溶液を用いて酸溶解した。この原料中に、Ｕが１０ｗｔｐｐｍ、Ｔｈが２．０ｗｔｐｐｍ含有されていた。
次に、２５％アンモニア水２００ｍｌを用いてｐＨ調整を行った（３．１６Ｎ→１．８６Ｎ）。これを濾過して２０００ｍｌの溶液を得、濾過後ＴＯＰＯ１０ｖｏｌ％−ｎパラフィン１０００ｍｌを使用して溶媒抽出を５回行った。抽出時１時間攪拌を行った。
分液後、酸洗浄した活性炭処理して有機物を除去した。次に、２５％アンモニア水５００ｍｌを用いて中和を行い、ｐＨ８した。これによって、濃灰色の結晶（Ｖ_２Ｏ_５）を得た。
このようにして得られた結晶を、純水２０００ｍｌを使用して２回洗浄し、濾過した。さらに、大気雰囲気炉等を使用して、５００°Ｃ、５時間焙焼した。
これによって、純度９９．９ｗｔ％の高純度Ｖ_２Ｏ_５４８．５４ｇが得られた。回収率は４８．５４％であった。Ｕ：０．００８ｗｔｐｐｍ、Ｔｈ：０．００７ｗｔｐｐｍであった。このように、低Ｕ、ＴｈのＶ_２Ｏ_５を得ることができた。

（実施例３）
純度９９．９ｗｔ％の原料Ｖ_２Ｏ_５１００ｇを、ＨＣｌ：１０００ｍｌ、Ｈ_２Ｏ_２：１５０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ：１０００ｍｌの硝酸水溶液を用いて酸溶解した。この原料中に、Ｕが０．５ｗｔｐｐｍ、Ｔｈが０．５ｗｔｐｐｍ含有されていた。
次に、これを濾過して２０００ｍｌの溶液を得、濾過後ＴＯＰＯ１０ｖｏｌ％−ｎパラフィン１０００ｍｌを使用して溶媒抽出を行った。抽出時１時間攪拌を行った。
分液後、酸洗浄した活性炭処理して有機物を除去した。次に、２５％アンモニア水２５２ｍｌ＋Ｈ_２Ｏ_２１５０ｍｌを用いて中和を行い、ｐＨ２とした。これによって、黄土色の結晶（Ｖ_２Ｏ_５）を得た。これは濾過性が極めて良好であった。
このようにして得られた結晶を、大気雰囲気炉等を使用して、９００°Ｃ、１時間焙焼した。これによって、純度９９．９９ｗｔ％の高純度Ｖ_２Ｏ_５８１．３４ｇが得られた。回収率は８１．３４％であった。Ｕ＜０．００５ｗｔｐｐｍ、Ｔｈ＜０．００５ｗｔｐｐｍであった。
このように、低Ｕ、ＴｈのＶ_２Ｏ_５を得ることができた。

（比較例１）
実施例１と同様の純度９９ｗｔ％の原料を使用し、この原料を酸溶解後、溶媒抽出を行わずに、中和してＶ_２Ｏ_５を得た。しかし、Ｕ：０．９ｗｔｐｐｍ、Ｔｈ：０．４ｗｔｐｐｍであり、殆ど除去できなかった。

本発明は、上記のように低Ｕ、ＴｈのＶ_２Ｏ_５を得ることができので、この材料を使用してＮｉ−７ｗｔ％Ｖ合金等のスパッタリングターゲットを得ることが可能であり、スパッタリングにより微小薄膜回路上に形成される電子材料の放射線（α放射）の発生を効果的に抑制できる電子回路等の材料に適用できる。

精製高純度Ｖ_２Ｏ_５の製造方法のフローを示す図である。

Claims (2)

1. 原料Ｖ_２Ｏ_５を酸溶解する工程、酸溶解した液を濾過後溶媒抽出する工程、溶媒抽出後活性炭処理して有機物を除去する工程、アンモニア水を用いて水酸化物の結晶を析出させる工程及び大気雰囲気下で焙焼する工程からなり、ガス成分を除く、その他の不純物の含有量合計が１００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする高純度Ｖ_２Ｏ_５の製造方法。
2. Ｕ及びＴｈが、それぞれ０．１ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高純度Ｖ_２Ｏ_５の製造方法。

Images