JP5652179B2 - Method for producing semiconductor gas - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C17/395Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound

Description

本発明は、モノフルオロメタン(CHF、HFC−41)の製造方法に関し、より詳しくは、液体との接触による精製を含む方法に関する。 The present invention relates to a process for producing monofluoromethane (CH 3 F, HFC-41), and more particularly to a process involving purification by contact with a liquid.

モノフルオロメタンは半導体工業等の薄膜製造プロセスにおけるエッチング剤、クリーニング剤として利用されている。
トリフルオロメタン(CHF、HFC−23)などのフッ素化メタンの製造方法としては、対応する塩素化メタンを触媒存在下フッ化水素でフッ素化する方法が工業的に実施され、塩化メチルからモノフルオロメタンを製造する方法も知られている(例えば、特許文献1)。この方法で得られる反応生成物には、塩化水素、フッ化水素、未反応塩化メチルのほかフッ素化や不均化により生成した多フッ素化物が含まれるのが一般的であり、選択率を高めるためには転化率を犠牲にすることも多く、特許文献1の実施例では20%程度の収率に過ぎない。また、有機成分についての精製は通常蒸留で行われ、特許文献1においても同様の実施例が示されている。
Monofluoromethane is used as an etching agent and a cleaning agent in thin film manufacturing processes such as semiconductor industry.
As a method for producing fluorinated methane such as trifluoromethane (CHF 3 , HFC-23), a method in which the corresponding chlorinated methane is fluorinated with hydrogen fluoride in the presence of a catalyst is industrially implemented. A method for producing methane is also known (for example, Patent Document 1). The reaction products obtained by this method generally contain hydrogen chloride, hydrogen fluoride, unreacted methyl chloride, as well as polyfluorinated products generated by fluorination or disproportionation, and increase the selectivity. For this purpose, the conversion rate is often sacrificed, and in the example of Patent Document 1, the yield is only about 20%. In addition, purification of organic components is usually performed by distillation, and Patent Document 1 shows a similar example.

このようなハロゲン化炭化水素のフッ化水素によるハロゲン交換法と異なる製造方法として、メチル基を有する化合物の分解・フッ素化反応による方法が知られ、例えば、ヨウ化メチルをテトラ−n−ブチルアンモニウムのフッ素塩によりフッ素化する方法などが報告されている。また、1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを触媒と接触させてジフルオロ酢酸フルオリドまたはジフルオロ酢酸エステルを合成する際の副生物としてモノフルオロメタンが生成することも知られている(特許文献3、特許文献4)。しかしながら、何れの方法においても半導体工業用のモノフルオロメタンを製造するには通常は精製が欠かせないが、有機成分の分離には特許文献1で開示されるような蒸留や固体への吸着以外の方法は知られていない。   As a production method different from the halogen exchange method using hydrogen fluoride for such a halogenated hydrocarbon, a method using a decomposition / fluorination reaction of a compound having a methyl group is known. For example, methyl iodide is converted to tetra-n-butylammonium. A method of fluorinating with a fluorine salt of has been reported. It is also known that monofluoromethane is produced as a by-product when 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane is contacted with a catalyst to synthesize difluoroacetic acid fluoride or difluoroacetic acid ester. (Patent Literature 3, Patent Literature 4). However, in any method, purification is usually indispensable for producing monofluoromethane for the semiconductor industry, but separation of organic components other than distillation or adsorption to a solid as disclosed in Patent Document 1 is required. The method is not known.

この様に、従来、モノフルオロメタンの製造方法として何れの方法を採用するにしても蒸留は欠かせず、また、いずれの方法によっても副生成物としてトリフルオロメタン、ジフルオロメタンなどが生成し、とりわけトリフルオロメタンは、比較的安定であることから生成しやすく、しかも沸点(−82.1℃)がモノフルオロメタン(沸点、−78.2℃)と近接しているので蒸留分離が困難である。   In this way, distillation is indispensable in any conventional method for producing monofluoromethane, and trifluoromethane, difluoromethane, etc. are produced as by-products by any method, Since trifluoromethane is relatively stable, it is easy to produce, and its boiling point (−82.1 ° C.) is close to monofluoromethane (boiling point, −78.2 ° C.), so that distillation separation is difficult.

なお、トリフルオロメタンは、有機化学の分野では、トリフルオロメチル化剤として知られている(非特許文献1、特許文献5など)が、CHFとCHFの反応性の違いやCHF中のCHF分離除去方法に関する記述は見あたらない。 Trifluoromethane is known as a trifluoromethylating agent in the field of organic chemistry (Non-patent Document 1, Patent Document 5, etc.), but the reactivity difference between CH 3 F and CHF 3 and CH 3 F There is no description about the separation and removal method of CHF 3 in the medium.

WO2005/026090WO2005 / 026090 特開2006-111611号公報JP 2006-111611 A 特開平8-92162号公報JP-A-8-92162 特開2010-064999号公報JP 2010-064999 米国特許第6355849号明細書U.S. Patent No. 6355849

J.Org.Chem.1991,56(1),2-4J. Org. Chem. 1991, 56 (1), 2-4

気相において製造または処理されたモノフルオロメタンは、平衡、フッ素化反応または不均化反応によりトリフルオロメタンを伴うことがあるが、これらの沸点は近接するので蒸留では効率的に分離することはできない。   Monofluoromethane produced or processed in the gas phase may be accompanied by trifluoromethane due to equilibrium, fluorination or disproportionation reactions, but their boiling points are close and cannot be separated efficiently by distillation. .

そこで、蒸留に代えて、実質上トリフルオロメタンを含まないモノフルオロメタンを製造できる工業的に適用可能な方法を提供する。   Then, it replaces with distillation and provides the industrially applicable method which can manufacture the monofluoromethane which does not contain trifluoromethane substantially.

本発明者らは、高純度のモノフルオロメタンの製造方法について鋭意検討したところ、トリフルオロメタンを含むモノフルオロメタンをアミドと塩基の混合物に接触させることで容易にトリフルオロメタンが除去されることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors diligently studied a method for producing high-purity monofluoromethane, and found that trifluoromethane can be easily removed by contacting monofluoromethane containing trifluoromethane with a mixture of amide and base. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、次の通りである。   That is, the present invention is as follows.

[発明1]
トリフルオロメタンを少なくとも含有するモノフルオロメタン組成物を下記一般式(1)で表されるアミドおよび塩基を含むトリフルオロメタン処理液と接触させる工程を含む精製モノフルオロメタンの製造方法。
[Invention 1]
A method for producing purified monofluoromethane, comprising a step of bringing a monofluoromethane composition containing at least trifluoromethane into contact with a trifluoromethane treatment liquid containing an amide and a base represented by the following general formula (1).

(式中、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表し、互いに結合して環を形成してもよく、環炭素は酸素原子、窒素原子もしくは硫黄原子で置換してもよい。)
[発明2]
アミドが、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジプロピルホルムアミド、N,N’−ジメチルエチレンウレア、N,N’−ジメチルプロピレンウレア、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピロリジン、N−ホルミルピペリジン、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジプロピルアセトアミドから選ばれる一種以上のアミンである発明1。
(Wherein R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may be bonded to each other to form a ring, and the ring carbon is substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom or a sulfur atom) You may do it.)
[Invention 2]
Amide is formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dipropylformamide, N, N′-dimethylethyleneurea, N, N′-dimethylpropyleneurea, N-formylmorpholine, Invention 1 which is at least one amine selected from N-formylpyrrolidine, N-formylpiperidine, acetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, and N, N-dipropylacetamide.

[発明3]
塩基が、金属アルコキシド、金属水素化物またはシリルアミン化合物である発明1または2。
[Invention 3]
Invention 1 or 2 wherein the base is a metal alkoxide, metal hydride or silylamine compound.

[発明4]
トリフルオロメタン処理液が、さらにアニオン捕捉剤を含むトリフルオロメタン処理液である発明1〜3。
[Invention 4]
Inventions 1 to 3 wherein the trifluoromethane treatment liquid is a trifluoromethane treatment liquid further containing an anion scavenger.

[発明5]
アニオン捕捉剤が、カルボニル化合物、チオカルボニル化合物、ジサルファイド化合物またはジセレナイド化合物である発明4。
[Invention 5]
Invention 4 wherein the anion scavenger is a carbonyl compound, a thiocarbonyl compound, a disulfide compound or a diselenide compound.

[発明6]
トリフルオロメタン処理液が、さらに処理条件において不活性な溶媒を含むトリフルオロメタン処理液である発明1〜5。
[Invention 6]
Inventions 1 to 5 wherein the trifluoromethane treatment liquid is a trifluoromethane treatment liquid further containing a solvent inert under the treatment conditions.

[発明7]
発明1〜6いずれかの精製モノフルオロメタンの製造方法で得られたモノフルオロメタンを含む半導体用ガス組成物。
[Invention 7]
The gas composition for semiconductors containing the monofluoromethane obtained with the manufacturing method of the refinement | purification monofluoromethane in any one of invention 1-6.

本発明の製造方法は、実質上トリフルオロメタンを含まない高純度のモノフルオロメタンを容易に製造することができる。本発明の製造方法は、簡便な操作で足り工業的規模で安定して生産可能である。さらに、本反応で得られたモノフルオロメタンはエッチング剤として市販品と同等以上の性能を有し、半導体用ガスとして使用できる。   The production method of the present invention can easily produce high-purity monofluoromethane substantially free of trifluoromethane. The production method of the present invention is sufficient with a simple operation and can be stably produced on an industrial scale. Furthermore, the monofluoromethane obtained by this reaction has a performance equal to or higher than that of a commercially available product as an etching agent, and can be used as a semiconductor gas.

(a)は、実施例11、比較例1で用いたエッチング用試料の断面模式図を示し、(b)は、エッチング後の断面模式図を示す。(A) shows the cross-sectional schematic diagram of the sample for etching used in Example 11 and Comparative Example 1, and (b) shows the cross-sectional schematic diagram after etching. 実施例11、比較例1で用いたリモートプラズマ装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the remote plasma apparatus used in Example 11 and Comparative Example 1. 実施例10で使用した装置の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of an apparatus used in Example 10.

本発明は、トリフルオロメタンを少なくとも含有するモノフルオロメタン組成物(本明細書において、「粗モノフルオロメタン」と称する。)をアミドおよび塩基を含む組成物(本明細書において、「トリフルオロメタン処理液」または単に「処理液」と称することがある。)と接触させる工程を含む精製モノフルオロメタンの製造方法である。精製モノフルオロメタンとは、処理前と比較してトリフルオロメタン含有量の少ないモノフルオロメタン組成物をいい、半導体工業において使用される高純度のモノフルオロメタンを含む概念である。   The present invention relates to a monofluoromethane composition (herein referred to as “crude monofluoromethane”) containing at least trifluoromethane and a composition containing an amide and a base (herein referred to as “trifluoromethane treatment liquid”). Or simply referred to as “treatment liquid”.), A process for producing purified monofluoromethane. Purified monofluoromethane refers to a monofluoromethane composition having a lower trifluoromethane content than before treatment, and is a concept that includes high-purity monofluoromethane used in the semiconductor industry.

非特許文献1によると、本発明の方法にかかる反応は、塩基により活性化されたアミドのカルボニル炭素にトリフルオロメタンから生じたCFアニオンが付加して付加体Iが形成されるものと推測される。付加体Iおよび後記する付加体IIにはそれぞれ鏡像体が存在するが、これらの構造図は鏡像体の一方を特定することを意図しない。 According to Non-Patent Document 1, the reaction according to the method of the present invention is presumed that the adduct I is formed by adding the CF 3 anion generated from trifluoromethane to the carbonyl carbon of the amide activated by the base. The Although the adduct I and the adduct II described later each have an enantiomer, these structural drawings are not intended to specify one of the enantiomers.

[トリフルオロメタンを少なくとも含有する粗モノフルオロメタン]
本発明で使用する、トリフルオロメタンを少なくとも含有する粗モノフルオロメタンは、どのような方法で得られたものであってもよく、例えば、メタンまたはメタノールを触媒の存在下でフッ化水素によりフッ素化する方法、モノクロロメタンを触媒の存在下でフッ化水素によりハロゲン交換する方法、メタン、ジフルオロメタンなどのフッ素化メタンを触媒の存在下で不均化する方法、1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを接触熱分解してジフルオロ酢酸フルオライドと共に得る方法などが例示できる。いずれの方法によって製造した場合でも、副生成物を伴うが、本発明にかかる処理方法を適用する前に、予めトリフルオロメタン以外の成分は除去しておくことが好ましい。特に、フッ化水素や塩化水素、ジフルオロ酢酸フルオライドなどの酸性成分は、本発明の方法で使用する塩基の必要量を増加させることになるので本発明の方法の適用前に除去しておくのが好ましい。
[Rough monofluoromethane containing at least trifluoromethane]
The crude monofluoromethane containing at least trifluoromethane used in the present invention may be obtained by any method, for example, fluorination of methane or methanol with hydrogen fluoride in the presence of a catalyst. A method in which monochloromethane is halogen-exchanged with hydrogen fluoride in the presence of a catalyst, a method in which fluorinated methane such as methane or difluoromethane is disproportionated in the presence of a catalyst, 1-methoxy-1,1,2, , 2-tetrafluoroethane may be exemplified by a method of catalytic pyrolysis to obtain with difluoroacetic acid fluoride. Even if it manufactures by any method, although a by-product is accompanied, before applying the processing method concerning this invention, it is preferable to remove components other than trifluoromethane previously. In particular, acidic components such as hydrogen fluoride, hydrogen chloride, and difluoroacetic acid fluoride increase the necessary amount of base used in the method of the present invention, and therefore should be removed before application of the method of the present invention. preferable.

このような予め行う予備精製としては、特に限定されず、モノフルオロメタンを生成する各製造方法により異なるが、何れも公知の技術を当業者の知識をもって適用すればよい。例えば、前記製造方法で得られたモノフルオロメタンが、トリフルオロメタンなどの炭化水素のハロゲン化物と塩化水素またはフッ化水素等の酸性成分を含む場合には、水または/およびアルカリ性水溶液と接触させ、次いで乾燥し、必要に応じて蒸留でトリフルオロメタン以外の成分についても可能な限り含有量を低減させておくことが好ましい。ここで、蒸留によりトリフルオロメタン以外の成分を十分に除去できない場合は、本発明にかかる処理方法によりトリフルオロメタンを除去した後、再度蒸留することもできる。   Such pre-purification performed in advance is not particularly limited and varies depending on each production method for producing monofluoromethane, but any known technique may be applied with the knowledge of those skilled in the art. For example, when the monofluoromethane obtained by the production method contains a hydrocarbon halide such as trifluoromethane and an acidic component such as hydrogen chloride or hydrogen fluoride, it is brought into contact with water or / and an alkaline aqueous solution, Then, it is preferably dried, and the content other than trifluoromethane is preferably reduced as much as possible by distillation as necessary. Here, when components other than trifluoromethane cannot be sufficiently removed by distillation, it can be distilled again after removing trifluoromethane by the treatment method according to the present invention.

また、1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを接触熱分解して得られたモノフルオロメタンにはジフルオロ酢酸フルオライドが等モル量含まれている。この混合ガス(熱分解ガス)を冷却すると、ジフルオロ酢酸フルオライドは凝縮して容易にモノフルオロメタンから気液分離される。また、混合ガスを水、アルコールなどの活性水素化合物と接触させると、ジフルオロ酢酸フルオライドは高沸点のジフルオロ酢酸またはジフルオロ酢酸エステルに転換され、気体のモノフルオロメタンが得られる。このような処理において、通常、モノフルオロメタンは分解等の作用を受けることはない。粗モノフルオロメタンに未反応の1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンが含まれる場合には、処理液中に滞留するので、予め前記気液分離等の処理をするかまたは蒸留で除去しておくのが好ましい。   Further, monofluoromethane obtained by catalytic pyrolysis of 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane contains an equimolar amount of difluoroacetic acid fluoride. When this mixed gas (pyrolysis gas) is cooled, the difluoroacetic acid fluoride is condensed and easily separated into gas and liquid from monofluoromethane. Further, when the mixed gas is brought into contact with an active hydrogen compound such as water or alcohol, difluoroacetic acid fluoride is converted into high-boiling difluoroacetic acid or difluoroacetic acid ester to obtain gaseous monofluoromethane. In such treatment, normally, monofluoromethane is not subjected to decomposition or the like. When the unreacted 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane is contained in the crude monofluoromethane, it stays in the treatment liquid, so that the treatment such as gas-liquid separation is performed in advance or It is preferable to remove it by distillation.

前記の予備精製処理で得られた粗モノフルオロメタンには、空気等の炭素化合物以外の成分を含むこともあるが、組成については特に注記しない限り空気等は除外して表示する。粗モノフルオロメタンに含まれるトリフルオロメタンの含有量は特に限定されないが、50モル%以下であり、10モル%以下が好ましく、5モル%以下がより好ましい。50モル%を超えても適用できるが、高含有量の場合、予め蒸留等で予備的に精製しておくことがモノフルオロメタンの製造方法として効率がよい。   The crude monofluoromethane obtained by the pre-purification treatment may contain components other than carbon compounds such as air, but the composition is displayed excluding air and the like unless otherwise noted. The content of trifluoromethane contained in the crude monofluoromethane is not particularly limited, but is 50 mol% or less, preferably 10 mol% or less, and more preferably 5 mol% or less. Even if it exceeds 50 mol%, it can be applied, but in the case of a high content, preliminary purification by distillation or the like is efficient as a method for producing monofluoromethane.

[トリフルオロメタン処理液]
トリフルオロメタン処理液は、少なくともアミドと塩基を含む液体であり、任意にアニオン捕捉剤を含む。また、トリフルオロメタン処理液は、処理条件において不活性な溶媒を含んでもよい。
[Trifluoromethane treatment solution]
The trifluoromethane treatment liquid is a liquid containing at least an amide and a base, and optionally contains an anion scavenger. Further, the trifluoromethane treatment liquid may contain a solvent inert under the treatment conditions.

本発明の方法で用いるアミドは、一般式(1)で表されるアミドである。アミドは環状(ラクタム)であってもよい。   The amide used in the method of the present invention is an amide represented by the general formula (1). The amide may be cyclic (lactam).

式中、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表し、互いに結合して環を形成してもよく、環炭素は酸素原子、窒素原子もしくは硫黄原子で置換してもよい。 In the formula, each of R 1 , R 2 and R 3 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may combine with each other to form a ring, and the ring carbon is substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom or a sulfur atom. May be.

アルキル基としては炭素数1〜4の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基などが挙げられる。酸素原子、窒素原子もしくは硫黄原子を介するかまたは介しないで互いに結合して環を形成したものとしては、ピロリジン環、ピロリドン環、モルホリン環などが挙げられる。この様なアミドの具体例としては、ホルムアミド(HNCOH)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジプロピルホルムアミド、N,N’−ジメチルエチレンウレア(DMEU)、N,N’−ジメチルプロピレンウレア(DMPU)、N−ホルミルモルホリン、ピロリジン−1−カルバルデヒド(N−ホルミルピロリジン)、ピペリジン−1−カルバルデヒド(N−ホルミルピペリジン)、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジプロピルアセトアミド、などが例示できる。これらの混合物も使用できる。常温で固体であるホルムアミド等のアミドは、処理温度で液体である前記アミドまたは後記する溶媒とともに用いるのが好ましい。これらのアミドのうち、N,N−ジメチルホルムアミドは入手が容易であり、かつ、取り扱いやすいので特に好ましい。 The alkyl group is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, and a t-butyl group. Examples of the ring formed by bonding to each other with or without an oxygen atom, nitrogen atom or sulfur atom include a pyrrolidine ring, a pyrrolidone ring, and a morpholine ring. Specific examples of such amides include formamide (H 2 NCOH), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-diethylformamide, N, N-dipropylformamide, N, N′-dimethylethyleneurea. (DMEU), N, N′-dimethylpropyleneurea (DMPU), N-formylmorpholine, pyrrolidine-1-carbaldehyde (N-formylpyrrolidine), piperidine-1-carbaldehyde (N-formylpiperidine), acetamide, N , N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dipropylacetamide, and the like. Mixtures of these can also be used. An amide such as formamide that is solid at room temperature is preferably used together with the amide that is liquid at the treatment temperature or a solvent described later. Of these amides, N, N-dimethylformamide is particularly preferable because it is easily available and easy to handle.

アミドは、トリフルオロメタン処理液において、触媒として機能すると共に溶媒としても機能する。したがって、アミドは、処理液100重量部のうち1〜99重量部を占めることができ、5〜90部であるのが好ましく、10〜80部であるのがより好ましい。1重量部未満では、処理液単位容積あたりの粗モノフルオロメタンの処理量が少なく装置の大型化を招き、99重量部を超えるのは、塩基の量が減ることによる処理量の減少をもたらし好ましくない。   The amide functions as a catalyst and a solvent in the trifluoromethane treatment liquid. Therefore, the amide can occupy 1 to 99 parts by weight out of 100 parts by weight of the treatment liquid, preferably 5 to 90 parts, and more preferably 10 to 80 parts. If the amount is less than 1 part by weight, the amount of crude monofluoromethane treated per unit volume of the processing liquid is small, leading to an increase in the size of the apparatus. Absent.

本発明の方法で用いる塩基は、特に限定されないが、金属アルコキシド、金属水素化物、シリルアミン化合物などが挙げられる。金属アルコキシドおよび金属水素化物の金属としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が好ましく、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む複合アルコキシドまたは金属水素化物であってもよい。   Although the base used by the method of this invention is not specifically limited, A metal alkoxide, a metal hydride, a silylamine compound, etc. are mentioned. The metal of the metal alkoxide and metal hydride is preferably an alkali metal or alkaline earth metal, and may be a composite alkoxide or metal hydride containing an alkali metal or alkaline earth metal.

アルカリ金属またはアルカリ土類金属のアルコキシドは、ROMで表され、ここで、Rは、アルキル基を表し、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を表す。Rは炭素数1〜8の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、ぺプチル基、オクチル基およびこれらの異性体、シクロヘキシル基、シクロペンチル基などが挙げられる。Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムである。具体的には、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロキシド、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロキシド、ナトリウムt−ブトキシドなどが例示できる。アルカリ金属水素化物としては水素化ナトリウム、水素化カリウムを具体的に例示できる。これらのアルコキシドまたは水素化物は二種以上を併用することができる。アルカリ金属水素化物はアルコールと共に用いることができ、その場合処理液中においてアルカリ金属アルコキシドが生成していると考えられる。アルコキシドは、市販のものが使用できるが、前記したようにアルカリ金属アルコキシドはその場(in situ)で調製することも好ましい。   The alkali metal or alkaline earth metal alkoxide is represented by ROM, where R represents an alkyl group, and M represents an alkali metal or an alkaline earth metal. R is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i- Examples thereof include a butyl group, a s-butyl group, a t-butyl group, a hexyl group, a peptyl group, an octyl group and isomers thereof, a cyclohexyl group, and a cyclopentyl group. M is lithium, sodium, potassium, calcium, or magnesium. Specifically, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium isoproxide, potassium t-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium isoproxide, sodium t-butoxide and the like can be exemplified. Specific examples of the alkali metal hydride include sodium hydride and potassium hydride. Two or more of these alkoxides or hydrides can be used in combination. The alkali metal hydride can be used together with alcohol. In that case, it is considered that an alkali metal alkoxide is generated in the treatment liquid. Commercially available alkoxides can be used, but it is also preferable that the alkali metal alkoxide is prepared in situ as described above.

また、シリルアミン化合物としては、トリス(トリメチルシリル)アミン((TMS)N)、カリウムビス(トリメチルシリル)((TMS)NK)、(TMS)NNaなどを用いることができる。また、これらのトリメチルシリルアミン類は前記したアルカリ金属アルコキシドと併用することもできる。(TMS)Nは、テトラメチルアンモニウムフルオライド((CHNF)や前記アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のアルコキシドまたはフッ化物と共に使用することができる。このフッ化物としては、フッ化セシウム、フッ化カリウムなどが挙げられる。 As the silylamine compound, tris (trimethylsilyl) amine ((TMS) 3 N), potassium bis (trimethylsilyl) ((TMS) 2 NK), (TMS) 2 NNa, or the like can be used. These trimethylsilylamines can also be used in combination with the alkali metal alkoxide described above. (TMS) 3 N can be used together with tetramethylammonium fluoride ((CH 3 ) 4 NF), the alkali metal or alkaline earth metal alkoxide or fluoride. Examples of the fluoride include cesium fluoride and potassium fluoride.

塩基としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のアルコキシドが好ましく、安全性、取り扱い性、入手の容易さで、カリウムt−ブトキシドが特に好ましい。   As the base, an alkali metal or alkaline earth metal alkoxide is preferable, and potassium t-butoxide is particularly preferable in view of safety, handleability, and availability.

塩基は、本発明の方法において固定されるトリフルオロメタンのモル数と等しいモル数を必要とする。したがって、粗モノフルオロメタンの処理量により処理液に含まれる塩基の量を調整することが好ましいが、処理液100重量部に対し0.1〜30重量部であり、0.5〜20重量部が好ましく、1〜10重量部がより好ましい。0.1重量部未満では、接触効率が低くトリフルオロメタンの吸収速度が小さいので好ましくない。30重量部を超える溶解度を有する場合、その飽和溶解度まで添加することも可能であるが、使用後の処理液からアミドを回収するのが困難であり30重量部を超えるのは好ましくない。溶解度の低いものはその飽和溶解度未満の濃度で使用することができる。   The base requires a number of moles equal to the number of moles of trifluoromethane fixed in the process of the invention. Therefore, it is preferable to adjust the amount of the base contained in the treatment liquid by the treatment amount of the crude monofluoromethane, but it is 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the treatment liquid, and 0.5 to 20 parts by weight. 1 to 10 parts by weight is more preferable. Less than 0.1 parts by weight is not preferable because the contact efficiency is low and the absorption rate of trifluoromethane is small. When the solubility exceeds 30 parts by weight, it is possible to add to the saturated solubility, but it is difficult to recover the amide from the treatment liquid after use, and it is not preferable to exceed 30 parts by weight. Those with low solubility can be used at concentrations below their saturation solubility.

[アニオン捕捉剤]
前記したスキーム1が示す通り、トリフルオロメタンは処理液中で付加体Iを生成して粗モノフルオロメタン中のトリフルオロメタンを等モルのアミドで固定することができるが、後記する実施例から明らかにように、過剰量のアミドと塩基の存在下においても十分にトリフルオロメタンを除去できないことがある。ところが、本発明の方法において使用する処理液に、さらにアニオン捕捉剤を加えることでより多くのトリフルオロメタンを固定することができる。処理液に吹き込まれたモノフルオロメタンはスキーム1に示すとおりアミドと塩基により捕捉されて付加体Iが形成され、処理液に捕捉される。非特許文献1では、付加体Iは、処理液中に前記したカルボニル化合物などの親電子剤がアニオン捕捉剤として存在すると、トリフルオロメチルアニオンが見かけ上アニオン捕捉剤に移動して溶解度の大きな中間体IIとなると推測している。例としてカルボニル化合物をアニオン捕捉剤とした場合の反応についてスキーム2に例示する。
[Anion scavenger]
As shown in Scheme 1 above, trifluoromethane can form adduct I in the treatment liquid and fix trifluoromethane in the crude monofluoromethane with an equimolar amount of amide. Thus, trifluoromethane may not be sufficiently removed even in the presence of an excessive amount of amide and base. However, more trifluoromethane can be fixed by adding an anion scavenger to the treatment liquid used in the method of the present invention. Monofluoromethane blown into the treatment liquid is captured by an amide and a base as shown in Scheme 1 to form adduct I, and is captured by the treatment liquid. In Non-Patent Document 1, the adduct I is an intermediate having a high solubility because the trifluoromethyl anion apparently moves to the anion scavenger when an electrophilic agent such as the carbonyl compound is present in the treatment liquid as an anion scavenger. Presumed to be Body II. As an example, the reaction when a carbonyl compound is used as an anion scavenger is illustrated in Scheme 2.

アニオン捕捉剤とは、本発明にかかる反応の条件においてトリフルオロメチルアニオンが求核的に付加し得る原子を有する化合物を言う。アニオン捕捉剤としては、求核剤としてのフルオロメチルアニオンを受容できる部位を有する化合物であればよく、カルボニル化合物、チオカルボニル化合物またはジサルファイド化合物、ジセレナイド化合物などが使用できる。これらのうち、下記一般式(2)で表されるカルボニル化合物が取り扱いやすく好ましい。   The anion scavenger refers to a compound having an atom to which a trifluoromethyl anion can be nucleophilically added under the reaction conditions according to the present invention. The anion scavenger may be a compound having a site capable of accepting a fluoromethyl anion as a nucleophile, and a carbonyl compound, a thiocarbonyl compound, a disulfide compound, a diselenide compound, or the like can be used. Among these, a carbonyl compound represented by the following general formula (2) is preferable because it is easy to handle.

式中のRおよびRは、互いにおよびそれぞれ独立に水素原子、置換基を有するかもしくは有しない芳香族基または置換基を有するかもしくは有しない脂肪族基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。置換基を有するかもしくは有しない芳香族基としては、フェニル基、o−、m−もしくはp−トリル基、o−、m−もしくはp−エチルフェニル基、o−、m−もしくはp−フルオロフェニル基、o−、m−もしくはp−クロルフェニル基、o−、m−もしくはp−メトキシフェニル基、p−フェニルフェニル基などが挙げられる。置換基を有するかもしくは有しない脂肪族基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基などのアルキル基、エテニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、2−フェニルエチニル基、3−フェニルプロペニル基などのアルキレン基、エチニル基などのアルキン基が挙げられる。 R X and R Y in the formula each independently and independently represent a hydrogen atom, an aromatic group having or not having a substituent, or an aliphatic group having or not having a substituent, and bonded to each other to form a ring. It may be formed. Aromatic groups with or without substituents include phenyl, o-, m- or p-tolyl, o-, m- or p-ethylphenyl, o-, m- or p-fluorophenyl. Group, o-, m- or p-chlorophenyl group, o-, m- or p-methoxyphenyl group, p-phenylphenyl group and the like. Examples of the aliphatic group having or not having a substituent include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group and i-propyl group, ethenyl group, propenyl group, isopropenyl group, 2-phenylethynyl group, An alkylene group such as a 3-phenylpropenyl group and an alkyne group such as an ethynyl group can be mentioned.

具体的には、次のものが例示できるが、これらには限られない。   Specifically, the following can be exemplified, but not limited thereto.

これらのうち、カルボニル基に隣接する炭素(α炭素)に水素原子を有しない化合物は、トリフルオロメチルアニオンとの反応性が高く好ましい。   Among these, a compound having no hydrogen atom on the carbon adjacent to the carbonyl group (α carbon) is preferable because of its high reactivity with the trifluoromethyl anion.

アニオン捕捉剤としてベンゾフェノンまたはベンズアルデヒドは好ましく、ベンゾフェノンは特に好ましい。   Benzophenone or benzaldehyde is preferred as the anion scavenger, and benzophenone is particularly preferred.

アニオン捕捉剤として用いられるチオカルボニル化合物は、前記カルボニル化合物のカルボニル酸素原子を硫黄原子で置き換えたものが挙げられる。ジサルファイド化合物としては、一般式(R−S−)で表される化合物であり、Rとしては、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基または芳香族環が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜20程度の直鎖状アルキル基が例示でき、芳香族環としてはフェニル基またはフェニル基に置換基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基など)が置換した基が例示できる。ジセレナイド化合物としては、ジサルファイド化合物の硫黄原子をセレン原子で置き換えたものが例示できる。 Examples of the thiocarbonyl compound used as the anion scavenger include those obtained by replacing the carbonyl oxygen atom of the carbonyl compound with a sulfur atom. The disulfide compound is a compound represented by the general formula (R—S—) 2 , and examples of R include a linear, branched or cyclic alkyl group or an aromatic ring. Examples of the alkyl group include straight-chain alkyl groups having about 1 to 20 carbon atoms. As the aromatic ring, a phenyl group or a phenyl group is substituted with a substituent (such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group). Can be exemplified. Examples of the diselenide compound include those obtained by replacing the sulfur atom of the disulfide compound with a selenium atom.

[溶媒]
本発明の方法においては、処理条件において不活性な溶媒(処理液成分と化学結合を形成しない溶媒をいう。)を用いることができる。例えば、脂肪族もしくは芳香族の炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒などが好適に使用でき、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、メチルt−ブチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等が例示できる。溶媒は、ホルムアミドなどの固体の試剤を用いる際には使用することが好ましい。溶媒の使用はアミドおよび塩基の濃度を低下させることになるので、溶媒は処理液100質量部に対し50重量部未満が好ましく、通常は使用しないでよい。
[solvent]
In the method of the present invention, a solvent that is inert under the processing conditions (referring to a solvent that does not form a chemical bond with the processing solution component) can be used. For example, aliphatic or aromatic hydrocarbon solvents, ether solvents and the like can be suitably used. Diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, methyl t-butyl ether, toluene, benzene, xylene, pentane, hexane, heptane , Cyclohexane, cyclopentane and the like. The solvent is preferably used when a solid reagent such as formamide is used. Since the use of a solvent lowers the amide and base concentrations, the solvent is preferably used in an amount of less than 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the treatment liquid, and usually not used.

上述のアミン、塩基、溶媒、アニオン捕捉剤等の試薬類は特に高純度である必要はなく、工業的に入手できるものでよい。これらは使用にあたり、予め脱水しておくことが好ましい。   The reagents such as amine, base, solvent, and anion scavenger described above do not have to be particularly high in purity, and may be commercially available. These are preferably dehydrated in advance.

[処理温度、圧力]
本発明の方法では、処理温度は−78〜+50℃であり、好ましくは−20℃〜0℃である。−78℃以下の場合は、冷却にコストが掛かる上に、アミド、処理液等の粘性が高くなり、または固化することがあるので好ましくない。さらに、このような低温ではモノフルオロメタンが液化するので、圧力や温度をスィングして処理液から回収する等の操作が必要となり、取り扱いが煩雑になるという不利益もある。処理温度が+50℃を超えると中間体Iの溶解度が低下し、トリフルオロメタン処理量が減るので好ましくない。スキーム1または2に示す反応は圧力に依存しないので、処理圧力は任意でよく0.01〜1MPa程度の加圧下または減圧下で操作できるが、装置、操作の点から大気圧近傍で行うのが便利であり好ましい。
[Processing temperature and pressure]
In the method of the present invention, the treatment temperature is -78 to + 50 ° C, preferably -20 ° C to 0 ° C. When the temperature is −78 ° C. or lower, cooling is costly and viscosity of the amide, the treatment liquid or the like becomes high or may solidify, which is not preferable. Furthermore, since monofluoromethane is liquefied at such a low temperature, operations such as swinging the pressure and temperature to recover from the processing liquid are required, and there is a disadvantage that handling becomes complicated. When the treatment temperature exceeds + 50 ° C., the solubility of the intermediate I is lowered and the amount of trifluoromethane treated is reduced, which is not preferable. Since the reaction shown in Scheme 1 or 2 does not depend on pressure, the treatment pressure may be arbitrary, and can be operated under a pressure of about 0.01 to 1 MPa or under reduced pressure. Convenient and preferred.

[接触方法]
本発明の方法は、通常ガスとして供給される粗モノフルオロメタンと処理液を接触させることで行われる。モノフルオロメタンと処理液との接触は、公知のガス−液接触手段を用いることができ、たとえば、液中吹き込み式、液滴ガス接触式等を用いることができる。前記接触を行う装置は、特に限定されないが、空塔または内部に充填物を備えた充填塔を用いたガス洗浄塔、スクラバー装置等の向流もしくは並流の気液接触装置、液中への吹き込みによるバブリング装置などを例示できる。また、接触方法としては、予めガス洗浄塔で処理した後、さらにバブリング装置を用いる等の組み合わせも有効である。バブリング方式の場合は、マイクロバブル、ナノバブルのような微細な泡を発生する装置を用いることで処理効率を高めることができる。
[Contact method]
The method of the present invention is carried out by bringing crude monofluoromethane, which is usually supplied as a gas, into contact with the treatment liquid. For contacting the monofluoromethane with the treatment liquid, a known gas-liquid contact means can be used. For example, a submerged blow type, a droplet gas contact type, or the like can be used. The apparatus for performing the contact is not particularly limited, but a counter-current or co-current gas-liquid contact apparatus such as an empty tower or a gas cleaning tower using a packed tower with a packing inside, a scrubber apparatus, etc. A bubbling device by blowing can be exemplified. Further, as a contact method, a combination of using a bubbling device after treating in a gas washing tower in advance is also effective. In the case of the bubbling method, the processing efficiency can be increased by using an apparatus that generates fine bubbles such as microbubbles and nanobubbles.

接触を行う際に使用する容器は、ガラス、グラスライニング、フッ素樹脂、フッ素樹脂ライニング、ステンレス鋼等で作成された通常の化学反応容器を使用できる。   As the container used for the contact, a normal chemical reaction container made of glass, glass lining, fluororesin, fluororesin lining, stainless steel, or the like can be used.

本発明の方法を槽式において行う場合について説明する。予めアミドと塩基を事前に混合するかまたは仕込み後混合して調製したトリフルオロメタン処理液を仕込んだ容器を所定の温度に冷却し、そこへ粗モノフルオロメタンを吹き込み管から導入して気液接触させ、処理後のモノフルオロメタンを容器から留出させる。処理液には、アミド以外の処理条件において不活性な溶媒溶媒を加えることもできる。アニオン捕捉剤は、アミド、塩基および任意に溶媒と共に処理操作の前から加えておくこともできるが、処理の進行と共に断続的または連続的に加えることもでき、または、処理液を外部に取り出して別の容器中で添加することもできる。留出した精製モノフルオロメタンは、乾燥して捕集され、必要に応じて蒸留、空気除去等の他の精製処理を行うことができる。   The case where the method of this invention is performed in a tank type is demonstrated. Cool the vessel containing the trifluoromethane treatment liquid prepared by mixing amide and base in advance or mixing after charging to a predetermined temperature, and then introduce crude monofluoromethane from the blowing tube into the gas-liquid contact. The treated monofluoromethane is distilled from the vessel. A solvent that is inert under the processing conditions other than amide can be added to the processing solution. The anion scavenger can be added together with the amide, base and optionally a solvent before the treatment operation, but can be added intermittently or continuously with the progress of the treatment, or the treatment liquid is taken out to the outside. It can also be added in a separate container. The purified purified monofluoromethane is collected by drying, and other purification treatments such as distillation and air removal can be performed as necessary.

[用途]
本発明の方法で得られたモノフルオロメタンは、高純度であり、半導体工業における薄膜製造工程でのエッチング剤やクリーニング剤等の半導体用ガスとして使用できる。使用にあたっては、被処理物の種類、処理条件、処理装置形状等に応じて、酸素、オゾン、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、三フッ化窒素、三フッ化塩素、アルゴン、窒素、ヘリウム、フッ化水素、塩化水素、一酸化窒素、アンモニア、水素などのガスを混合した半導体用ガス組成物として使用することができる。
[Usage]
Monofluoromethane obtained by the method of the present invention has high purity and can be used as a gas for semiconductors such as an etching agent and a cleaning agent in a thin film manufacturing process in the semiconductor industry. In use, oxygen, ozone, carbon monoxide, carbon dioxide, fluorine, chlorine, bromine, iodine, nitrogen trifluoride, chlorine trifluoride, It can be used as a semiconductor gas composition in which gases such as argon, nitrogen, helium, hydrogen fluoride, hydrogen chloride, nitric oxide, ammonia, and hydrogen are mixed.

モノフルオロメタンなどの有機物の分析はガスクロマトグラフ(GC、FID検出器)で行い、組成は面積%で表示した。   Analysis of organic substances such as monofluoromethane was performed by a gas chromatograph (GC, FID detector), and the composition was expressed in area%.

[実施例1]
大気側を窒素シールしたドライアイスコンデンサー、ボールフィルター付きの吹き込み管、温度計を備え、出口にソーダライム管を設けた容量100mlの3口ガラス容器にN,N−ジメチルホルムアミド(DMF、70ml)、カリウムt−ブトキシド(t-BuOK、5.0g)、ベンズアルデヒド(1.5g)を仕込んで処理液とし、攪拌しながら氷水バスで冷却した。処理液の温度を−5〜0℃に保ちながらモノフルオロメタン(CHF):98.890面積%とトリフルオロメタン(CHF):1.110面積%の混合ガスを吹き込み管から導入し(10ml/分=約0.45mmol/分)、ソーダライム管の出口でサンプリングしたガスを所定時間経過毎にガスクロマトグラフ分析した。結果を表1に示す。処理後のモノフルオロメタン中には、痕跡量のイソブチレン((CHC=CH)が検出されたが、そのほかの成分としては除去されなったトリフルオロメタンが含まれていた。
[Example 1]
N, N-dimethylformamide (DMF, 70 ml) in a 100 ml three-necked glass container equipped with a dry ice condenser sealed with nitrogen on the atmosphere side, a blow pipe with a ball filter, a thermometer, and a soda lime pipe at the outlet, Potassium t-butoxide (t-BuOK, 5.0 g) and benzaldehyde (1.5 g) were charged to prepare a treatment liquid, which was cooled in an ice-water bath with stirring. While maintaining the temperature of the treatment liquid at −5 to 0 ° C., a mixed gas of monofluoromethane (CH 3 F): 98.890 area% and trifluoromethane (CHF 3 ): 1.110 area% was introduced from the blowing tube ( The gas sampled at the outlet of the soda lime tube was subjected to gas chromatographic analysis every predetermined time. The results are shown in Table 1. In the treated monofluoromethane, a trace amount of isobutylene ((CH 3 ) 2 C═CH 2 ) was detected, but the other components contained trifluoromethane that had not been removed.

[実施例2−9]
表1に示す各条件で実施例1と同様の実験を行った結果を表1に示す。
[Example 2-9]
Table 1 shows the results of experiments similar to Example 1 performed under the conditions shown in Table 1.

[実施例10]
図3の概略図に示す装置を用いた。フッ化水素でフッ素化したアルミナ300mlを充填し180℃に保った内径37mmφ長さ500mmのステンレス鋼製反応管に1−メトキシ−1,1,2,2−テトラフルオロエタンを1g/分の流量で流し反応管出口ガス(熱分解生成物)をバイパス管から排ガス処理装置へ放出した。2時間経過し熱分解生成物の組成が安定した後、50gの水酸化カリウムを250mlのエタノールに溶解した吸収液が仕込まれ−30℃の恒温槽に漬けて冷却された1LのPFA製第一ガス洗浄瓶に反応管出口ガスを吹き込み、次いで洗浄瓶からの出口ガスを200mlのDMFを仕込んだ1LのPFA製第二ガス洗浄瓶に吹き込み、さらにその出口ガスを第一ソーダライム管に通じた。吸収液への吹き込み開始後6時間経過してから、第一ソーダライム管を通過したガスをトリフルオロメタン処理槽に吹き込み管を通して導入した。第一ソーダライム管出口直後に設けたサンプリング口Aで得られたガスをガスクロマトグラフ分析したところ、メタン:0.004面積%、エチレン:0.048面積%、CHF:0.111面積%、CHF:99.781面積%、プロピレン:0.057面積%であった。
[Example 10]
The apparatus shown in the schematic diagram of FIG. 3 was used. A flow rate of 1 g / min of 1-methoxy-1,1,2,2-tetrafluoroethane in a stainless steel reaction tube with an inner diameter of 37 mm and a length of 500 mm filled with 300 ml of alumina fluorinated with hydrogen fluoride and maintained at 180 ° C. The reaction tube outlet gas (pyrolysis product) was discharged from the bypass pipe to the exhaust gas treatment device. After the composition of the pyrolysis product was stabilized after 2 hours, an absorption liquid prepared by dissolving 50 g of potassium hydroxide in 250 ml of ethanol was charged, immersed in a -30 ° C. constant temperature bath, and cooled with a 1 L PFA first The reaction tube outlet gas was blown into the gas washing bottle, then the outlet gas from the washing bottle was blown into a 1 L PFA second gas washing bottle charged with 200 ml of DMF, and the outlet gas was passed through the first soda lime pipe. . After 6 hours from the start of blowing into the absorbent, the gas that passed through the first soda lime pipe was introduced into the trifluoromethane treatment tank through the blow pipe. Gas chromatograph analysis of the gas obtained at the sampling port A provided immediately after the outlet of the first soda lime tube revealed that methane: 0.004 area%, ethylene: 0.048 area%, CHF 3 : 0.111 area%, CH 3 F: 99.781 area%, propylene: 0.057 area%.

トリフルオロメタン処理槽は、DMF250mlにt−BuOK15gとベンゾフェノン25を溶解して調製した処理液が仕込まれ、内部に攪拌子を備え外部から氷浴で冷却された1Lのガラス製洗浄瓶であり、先端がガラス製ボールフィルターの吹き込み管、ドライアイス粒で外部を冷却したコールドフィンガーに通じるガス出口、温度計を備えている。第一ソーダライム管からの流出ガスは、トリフルオロメタン処理槽で−5〜0℃の処理液と接触した後、コールドフィンガー、第二ソーダライム管を経てから、液体窒素で冷却したステンレス鋼製トラップ管で冷却・捕集した。トラップ管の出口部には風船を設けて系内をほぼ大気圧に保つと共に外気と遮断した。   The trifluoromethane treatment tank is a 1 L glass washing bottle charged with a treatment solution prepared by dissolving 15 g of t-BuOK and benzophenone 25 in 250 ml of DMF, and equipped with a stirrer inside and cooled with an ice bath from the outside. Is equipped with a glass ball filter blow tube, a gas outlet leading to a cold finger cooled outside with dry ice grains, and a thermometer. The effluent gas from the first soda lime pipe is contacted with the treatment liquid at -5 to 0 ° C. in the trifluoromethane treatment tank, and after passing through the cold finger and the second soda lime pipe, the stainless steel trap cooled with liquid nitrogen Cooled and collected with a tube. A balloon was provided at the exit of the trap tube to keep the system at atmospheric pressure and shut it off from the outside air.

第二ソーダライム管の出口直後に設けたサンプリング口Bで得られたガスをガスクロマトグラフで分析したところ、メタン:0.004面積%、エチレン:0.049面積%、CHF:検出されず、CHF:99.935面積%、プロピレン:0.012面積%であった。 When the gas obtained at the sampling port B provided immediately after the outlet of the second soda lime tube was analyzed by gas chromatography, methane: 0.004 area%, ethylene: 0.049 area%, CHF 3 : not detected, CH 3 F: 99.935 area%, propylene: 0.012 area%.

処理操作開始2時間後、トリフルオロメタン処理液を2N塩酸水溶液で処理してから19FNMR分析したところ、1,1−ジフェニル−2,2,2−トリフルオロエタノール(Ph−C(CF)(OH)−Ph)は検出されたが、1,1−ジフェニル−2−フルオロエタノール(Ph−C(CHF)(OH)−Ph)は検出されなかった。 Two hours after the start of the treatment operation, the trifluoromethane treatment solution was treated with a 2N aqueous hydrochloric acid solution and analyzed by 19 FNMR. As a result, 1,1-diphenyl-2,2,2-trifluoroethanol (Ph-C (CF 3 ) ( OH) -Ph) it was detected, but 1,1-diphenyl-2-fluoro-ethanol (Ph-C (CH 2 F ) (OH) -Ph) was detected.

[参考例1]
実施例10と同様の条件において粗モノフルオロメタンに代えて純モノフルオロメタン市販品、100.000面積%)を使用した。125分後に分析したところ、100.000面積%であった。ガス洗浄瓶内の溶液(処理液)を2N塩酸水溶液で処理してから19FNMR分析したところ、1,1−ジフェニル−2,2,2−トリフルオロエタノール(Ph−C(CF)(OH)−Ph)および1,1−ジフェニル−2−フルオロエタノール(Ph−C(CHF)(OH)−Ph)は何れも検出されなかった。
[Reference Example 1]
A pure monofluoromethane commercial product (100.000 area%) was used in place of the crude monofluoromethane under the same conditions as in Example 10. When analyzed after 125 minutes, it was 100.000 area%. The solution (treatment liquid) in the gas washing bottle was treated with 2N aqueous hydrochloric acid and analyzed by 19 FNMR. As a result, 1,1-diphenyl-2,2,2-trifluoroethanol (Ph—C (CF 3 ) (OH ) -Ph) and 1,1-diphenyl-2-fluoro-ethanol (Ph-C (CH 2 F ) (OH) -Ph) were detected both.

[実施例11]
実施例10において液体窒素で冷却したトラップ管に捕集されたモノフルオロメタン(CHF)について真空引き、加熱融解、液体窒素による固結からなる脱気処理を5回繰り返した。このガスを使用してコンタクトホール加工で層間絶縁膜(SiO)をエッチングした。図1にエッチング前(a)、エッチング後(b)の試料の断面を模式的に示す。単結晶シリコンウエハ1上にSiO層間絶縁膜2を形成し、そのSiO膜の上にエッチングマスクとして開口部を設けたレジスト・マスク3を形成した。
[Example 11]
In Example 10, monofluoromethane (CH 3 F) collected in a trap tube cooled with liquid nitrogen was evacuated, heated and melted, and degassed by solidification with liquid nitrogen was repeated five times. The interlayer insulating film (SiO 2 ) was etched by contact hole processing using this gas. FIG. 1 schematically shows a cross section of a sample before etching (a) and after etching (b). An SiO 2 interlayer insulating film 2 was formed on the single crystal silicon wafer 1, and a resist mask 3 having an opening as an etching mask was formed on the SiO 2 film.

図2に実験に使用した装置の概略図を記す。前記ガス(モノフルオロメタン):50SCCMを第一ガス導入口4から、Ar:20SCCMを第二ガス導入口5からそれぞれ導入し、反応チャンバー1の上部に取り付けたサファイア管7内で高周波電源3(13.56MHz、50W)を用いて励起して、生成した活性種をガス流によりチャンバー内に供給し、試料ホルダー10に固定した前記試料12のエッチングを行った。エッチングガスはそれぞれマスフローコントローラー(図示せず。)を介して導入した。基盤(試料ホルダ11)温度25℃、圧力2.67Pa(0.02torr)、RFパワー密度を2.2W/cmに設定した。エッチングの結果を表2に示す。相対エッチング速度は、反応チャンバー1の排気ガスを質量分析器(MS)で分析して得られたSiF(質量数85)の面積と、市販品のCHFを用いたとき(比較例1、後述)のSiFの面積との面積比として求めた。実施例10で得られたモノフルオロメタンの相対エッチング速度は1.000であった。 FIG. 2 shows a schematic diagram of the apparatus used in the experiment. The gas (monofluoromethane): 50 SCCM was introduced from the first gas inlet 4 and Ar: 20 SCCM was introduced from the second gas inlet 5, respectively, and the high frequency power source 3 ( The generated active species were excited into the chamber by a gas flow, and the sample 12 fixed to the sample holder 10 was etched. Each etching gas was introduced through a mass flow controller (not shown). The substrate (sample holder 11) temperature was 25 ° C., the pressure was 2.67 Pa (0.02 torr), and the RF power density was set to 2.2 W / cm 2 . The results of etching are shown in Table 2. The relative etching rate was obtained when the area of SiF 3 (mass number 85) obtained by analyzing the exhaust gas of the reaction chamber 1 with a mass spectrometer (MS) and a commercially available CH 3 F were used (Comparative Example 1). It was determined as an area ratio between the area of SiF 3 below). The relative etching rate of monofluoromethane obtained in Example 10 was 1.000.

[比較例1]
市販の半導体グレード(製品の試験成績票における純分値:99.99容積%)のモノフルオロメタンを実施例11と同じ条件でエッチング試験を行った。その結果を表2に示す。実施例10で得られたモノフルオロメタンは市販のモノフルオロメタンとほぼ同等のエッチング性能であった。
[Comparative Example 1]
An etching test was performed on commercially available semiconductor grade (pure value in product test result sheet: 99.99% by volume) under the same conditions as in Example 11. The results are shown in Table 2. The monofluoromethane obtained in Example 10 had almost the same etching performance as commercially available monofluoromethane.

本発明の方法により得られるモノフルオロメタンは半導体用ガス(ドライエッチング剤、クリーニング剤)として有用である。   Monofluoromethane obtained by the method of the present invention is useful as a gas for a semiconductor (dry etching agent, cleaning agent).

1:チャンバー 2:アース 3:高周波電源 4:第一ガス導入口 5:第二ガス導入口 6:第三ガス導入口 7:サファイア管 8:誘導コイル 9:電子式圧力計 10 排気ガスライン 11:試料ホルダ 12:試料
21:シリコンウエハ 22: SiO層間絶縁膜 23:レジスト・マスク 24:肩落ち部
31・・反応管 32・・バイパス管 33・・第一ガス洗浄瓶 34・・第ニガス洗浄瓶 35・・第一ソーダライム管 36・・サンプリング口A 37・・トリフルオロメタン処理槽 38・・攪拌子 39・・コールドフィンガー 40・・第二ソーダライム管 41・・サンプリング口B 42・・トラップ管 43・・風船
1: Chamber 2: Earth 3: High-frequency power supply 4: First gas inlet 5: Second gas inlet 6: Third gas inlet 7: Sapphire tube 8: Induction coil 9: Electronic pressure gauge 10 Exhaust gas line 11 : Sample holder 12: Sample 21: Silicon wafer 22: SiO 2 interlayer insulating film 23: Resist mask 24: Shoulder dropping part 31 .. Reaction tube 32 .. Bypass tube 33 .. First gas cleaning bottle 34 .. Second gas Washing bottle 35 ・ ・ First soda lime pipe 36 ・ ・ Sampling port A 37 ・ ・ Trifluoromethane treatment tank 38 ・ ・ Stirrer 39 ・ ・ Cold finger 40 ・ ・ Second soda lime pipe 41 ・ ・ Sampling port B 42 ・ ・Trap tube 43 ... Balloon

Claims (6)

トリフルオロメタンを少なくとも含有するモノフルオロメタン組成物を下記一般式(1)で表されるアミドおよび塩基を含むトリフルオロメタン処理液と接触させる工程を含む精製モノフルオロメタンの製造方法。

(式中、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表し、互いに結合して環を形成してもよく、環炭素は酸素原子、窒素原子もしくは硫黄原子で置換してもよい。)
A method for producing purified monofluoromethane, comprising a step of bringing a monofluoromethane composition containing at least trifluoromethane into contact with a trifluoromethane treatment liquid containing an amide and a base represented by the following general formula (1).

(Wherein R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may be bonded to each other to form a ring, and the ring carbon is substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom or a sulfur atom) You may do it.)
アミドが、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジプロピルホルムアミド、N,N’−ジメチルエチレンウレア、N,N’−ジメチルプロピレンウレア、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピロリジン、N−ホルミルピペリジン、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジプロピルアセトアミドから選ばれる一種以上のアミンである請求項1に記載の精製モノフルオロメタンの製造方法。 Amide is formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dipropylformamide, N, N′-dimethylethyleneurea, N, N′-dimethylpropyleneurea, N-formylmorpholine, 2. The purified monoester according to claim 1, which is one or more amines selected from N-formylpyrrolidine, N-formylpiperidine, acetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, and N, N-dipropylacetamide. A method for producing fluoromethane. 塩基が、金属アルコキシド、金属水素化物またはシリルアミン化合物である請求項1または2に記載の精製モノフルオロメタンの製造方法。 The method for producing purified monofluoromethane according to claim 1 or 2, wherein the base is a metal alkoxide, a metal hydride, or a silylamine compound. トリフルオロメタン処理液が、さらにアニオン捕捉剤を含むトリフルオロメタン処理液である請求項1〜3のいずれか1項に記載の精製モノフルオロメタンの製造方法。 The method for producing purified monofluoromethane according to any one of claims 1 to 3, wherein the trifluoromethane treatment liquid is a trifluoromethane treatment liquid further containing an anion scavenger. アニオン捕捉剤が、カルボニル化合物、チオカルボニル化合物、ジサルファイド化合物またはジセレナイド化合物である請求項4に記載の精製モノフルオロメタンの製造方法。 The method for producing purified monofluoromethane according to claim 4, wherein the anion scavenger is a carbonyl compound, a thiocarbonyl compound, a disulfide compound or a diselenide compound. トリフルオロメタン処理液が、さらに処理条件において不活性な溶媒を含むトリフルオロメタン処理液である請求項1〜5のいずれか1項に記載の精製モノフルオロメタンの製造方法。 The method for producing purified monofluoromethane according to any one of claims 1 to 5, wherein the trifluoromethane treatment liquid is a trifluoromethane treatment liquid further containing a solvent inert under the treatment conditions.
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