JPH0531489B2 - - Google Patents

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JPH0531489B2
JPH0531489B2 JP62208269A JP20826987A JPH0531489B2 JP H0531489 B2 JPH0531489 B2 JP H0531489B2 JP 62208269 A JP62208269 A JP 62208269A JP 20826987 A JP20826987 A JP 20826987A JP H0531489 B2 JPH0531489 B2 JP H0531489B2
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JP
Japan
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silicon tetrafluoride
container
tetrafluoride gas
torr
pressure
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62208269A
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JPS6452604A (en
Inventor
Nobuhiko Koto
Hiroyuki Momotake
Isao Harada
Yukihiro Yoda
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.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Priority to JP20826987A priority Critical patent/JPS6452604A/ja
Publication of JPS6452604A publication Critical patent/JPS6452604A/ja
Publication of JPH0531489B2 publication Critical patent/JPH0531489B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は四弗化ケイ素ガスの精製方法に関し、
更に詳しくは、四弗化ケイ素ガス中に含まれる水
素(H2)、窒素(N2)、酸素(O2)、メタン
(CH4)、一酸化炭素(CO)などの低沸点成分の
除去方法に関する。 〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕 四弗化ケイ素ガスは、アモルフアスシリコン薄
膜半導体用の原料ガスやドライエツチング剤とし
て近年注目されてきているが、これらの用途とし
ての四弗化ケイ素ガスは高純度のものが要求され
ている。 四弗化ケイ素ガスは例えば、ケイ弗化水素酸ま
たはケイ弗化物の酸分解法、ケイ弗化物の熱分解
法、弗化水素と二酸化ケイ素との反応による方法
など種々の方法で製造されるが、上記何れの方法
でも、製造された四弗化ケイ素ガス中には、殆ん
どの場合、かなり多量の硫化水素(H2S)や二
酸化硫黄(SO2)などの硫黄化合物、炭酸ガス
(CO2)、含酸素弗化ケイ素(SiOF2、(SiF32Oな
ど)及びH2、N2、O2、CH4、CO、などの低沸
点成分を、不純物として含有している。従つて上
記用途に使用するためにはこれらの不純物は生成
する必要があり、特にアモルフアスシリコン薄膜
半導体用の原料として使用する場合には、H2
N2、O2、CH4、COなどの低沸点成分の存在もま
た、生成したシリコン薄膜の半導体特性に悪影響
を及ぼすので、ppmレベルまで除去する必要があ
る。 これらの不純物を除去する方法として、各種の
吸着剤を使用することが常套手段として考えら
れ、四弗化ケイ素ガスの精製にも適用されてい
る。例えば、活性炭を使用する方法(特公昭60−
4126号公報)、ゼネライトを使用する方法(特開
昭59−50016号公報)、活性アルミナを使用する方
法(特開昭59−162122号公報)などが挙げられ
る。 しかしながら、四弗化ケイ素をこれら各種の吸
着剤と接触させる精製方法では、含有する硫黄化
合物、CO2、含酸素弗化ケイ素などの不純物は効
率よく除去できるものの、H2、N2、O2、CH4
COなどの低沸点成分は殆ど除去されず、高純度
の四弗化ケイ素を得る上での大きな課題となつて
おり、その効果的な除去方法は未だ知られていな
い。上記低沸点成分を除去する他の方法として、
四弗化ケイ素との沸点差を利用した深冷蒸留法が
考えられるが、四弗化ケイ素は常圧では昇華性物
質であるので、液体状態にするためには加圧状態
で操作する必要がある。このため操作が非常に煩
雑となるという問題があり、しかも上記不純物の
除去効率も満足できるものではない。 〔問題を解決するための手段及び作用〕 本発明者らは、各種吸着剤を用いて四弗化ケイ
素ガス中に含まれる数1000ppm程度のH2、N2
O2、数100ppm程度のCH4、COなどの除去を試
みたが、何れも好結果は得られなかつた。そこで
吸着剤を使用する方法以外の方法について鋭意検
討を重ねた結果、驚くべきことに、四弗化ケイ素
ガスを容器内で冷却固化した後該容器を真空排気
すれば極めて効率よく上記不純物が除去できるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至つたもので
ある。 すなわち本発明は、四弗化ケイ素ガスを容器内
で冷却固化した状態で、該容器内圧力を2Torr以
下の圧力に真空排気することを特徴とする四弗化
ケイ素ガスの精製方法を提供するものである。 本発明を詳細に説明する。 四弗化ケイ素ガス中には、前記の如く数10〜数
100ppm程度のH2S、SO2、数100ppm程度の
CO2、含酸素弗化ケイ素などの低沸点成分ではな
い不純物も含まれていることが多いが、本発明の
方法では、これらの不純物を直接対象としておら
ず、また、これらの不純物は本発明の方法によつ
ては、殆んど除去されないのである。 しかしながら、これら非低沸成分は、常法によ
り容易に除去されうる。従つて、四弗化ケイ素ガ
スは、所望により従来公知の方法である活性炭な
どの吸着剤を用いる精製法により、含有されてい
る非低沸成分たるH2S、SO2、CO2、含酸素弗化
ケイ素などを除去した後、本発明の方法により、
H2、N2、O2、CH4、COなどの低沸点成分を除
去する。もちろん、これらの非低沸不純物が殆ど
含有されていないガスを使用する場合は、かかる
予備的な精製は必要はない。 本発明では、以上のごとくして、先ず所望によ
りH2Sなどを除去した四弗化ケイ素ガスを容器
内で冷却固化する。 四弗化ケイ素は前述の通り昇華性物質であり、
その昇華温度は−95.5℃である。従つて、四弗化
ケイ素ガスは常圧下では−95.5℃以下の温度で固
化するわけであるが、本発明では固化された四弗
化ケイ素の雰囲気を2Torr以下の圧力まで真空排
気する必要があるので、四弗化ケイ素ガスはこの
圧力で固化する温度まで冷却する必要がある。 この冷却固化温度について更に説明すると、四
弗化ケイ素の蒸気圧は温度が低い程小さくなるの
で、本発明では冷却固化温度は低い程好ましい。
但し上記除去すべき低沸点不純物成分の凝固点よ
り高い温度でなければならない。その理由は、四
弗化ケイ素の冷却温度が上記低沸点成分の凝固点
以下であると、低沸点成分の除去が困難となり本
発明の目的を達成できないからである。 更に本発明では、真空排気時の圧力を低くする
に従い、四弗化ケイ素ガスの冷却固化温度は上記
の範囲内で低くすることが四弗化ケイ素の損失を
防止する上で好ましい。すなわち、冷却固化温度
は真空排気時の圧力が2Torrでは−140℃以下、
0.1Torrでは−155℃以下が好ましい。 また、上記の理由により、操作温度の下限は、
低沸点成分の凝固点以上であることが要求される
ので、少なくとも最も低い低沸成分、例えば水素
の凝固点たる−259℃以上であることが好ましい
のである。 本発明では、冷却固化の方法は特に限定しない
が、通常次の方法が好ましい実施の態様である。
すなわち、先ず容器を100〜200℃に加熱した後、
この容器内のガスを真空排気する。真空排気は真
空ポンプを用いて行ない、容器内圧力が0.1Torr
以下になる迄排気を行なう。真空排気が終了した
容器は冷媒浴中に浸漬して冷却し、しかる後、上
記のごとくして、非低沸点成分たるH2Sなどを
予め除去した四弗化ケイ素を充填してこれを冷却
固化する。冷却固化温度は上述の通り−140〜−
259℃好ましくは−155〜−259℃である。この温
度まで冷却するに適する冷媒としては沸点がこの
範囲内の液化ガスが用いられるが、この中でも液
体窒素、液体空気などが入手しやすくかつ廉価で
もあるので好ましく、液体窒素は不活性でもある
ので更に好ましい。 かくして固化された四弗化ケイ素を内容した容
器は、四弗化ケイ素が固化された状態で内部圧力
が2Torr以下、好ましくは0.1Torr以下、更に好
ましくは1×10-2Torr以下、更には1×10-3
Torr以下、1×10-7Torr程度以上になる迄真空
排気する。勿論、これ以下の真空度まで真空排気
することはなんら排除するものではないが、本発
明においては、基本的に、四弗化ケイ素を固体に
保持するため、冷却温度における四弗化ケイ素固
体の蒸気圧以上の減圧にすることが要請されるの
であるから、それ以下の圧力にすることは、当然
のことながら好ましくないのである。このように
容器内圧力は、低い程H2、N2、O2などの低沸点
成分の除去率が高くなるので好ましいとは云える
が、四弗化ケイ素固体の蒸気圧より低くして無闇
に圧力をさげることは、四弗化ケイ素の昇華によ
る損失が増加し、また真空ポンプの印加動力が矢
鱈に増加することにも繋がるので、目的とする、
若しくは要求される不純物の濃度スペツクに応じ
て、適当な真空度を選択すべきである。要する
に、適当な温度・圧力を採用することにより、こ
の真空排気工程において、H2、N2、O2などの低
沸点成分不純物ガスが四弗化ケイ素固化体外に吸
引され、排気と共に容器外に除去されるのであ
る。 本発明では、容器内圧力をこのような圧力迄真
空排気する手段として、通常真空ポンプが使用さ
れる。 真空排気の時間は、容器の容積、処理すべき四
弗化ケイ素の充填量、四弗化ケイ素ガス中のH2
などの低沸点成分の含有量、真空ポンプの排気能
力などによつて異なるので一概に断定出来ない
が、概ね10分〜5時間、好ましくは30分〜2時間
程度の間で実施される。 かくして真空排気が終了すると、容器は密閉さ
れたまま冷媒浴より取り出し、常温に戻して内容
されている四弗化ケイ素を気化すれば、H2
N2、O2、CH4、COなどの低沸不純物が除去され
た高純度の四弗化ケイ素ガスを容易に得ることが
できるのである。 尚、このようにして得られた高純度の四弗化ケ
イ素ガスは、所望により、再度本発明の方法を繰
返すことによつて、上記低沸点成分が更に除去さ
れ、極めて高純度とすることも可能である。 〔実施例〕 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、実施例中のppmは容量基準を表わす。 実施例 1〜4 第1図に示す装置を用いて四弗化ケイ素ガスの
精製を実施した。 先ず容器1(容積5、材質ステンレス)を約
200℃に加熱した後、該容器1を内圧が0.1Torr
に達する迄真空ポンプ4にて排気した。しかる後
第1図に示す如く、容器1を冷媒層2(冷媒3は
液体窒素を使用)中に浸漬して冷却後、弁9及び
弁10を開け、予め吸着剤と接触させてH2S、
SO2、含酸素弗化ケイ素、CO2などを除去したH2
などの低沸点成分含有量が表−1に示す組成の四
弗化ケイ素ガスを、表−1に示す量だけ容器1内
に充填し
〔発明の効果〕
以上詳細に説明した如く、本発明の四弗化ケイ
素ガスの精製方法は、含有する不純物のうち、
H2S、SO2などの硫黄化合物、CO2、含酸素弗化
ケイ素などを、所望により、従来公知の活性炭な
どの吸着剤を使用する精製方法で除去した、H2
N2、O2、CH4、CO等を主たる不純物成分として
含有する四弗化ケイ素ガスを、容器内で冷却固化
した後該容器内圧力を、2Torr以下好ましくは
0.1Torr以下に真空排気するという、極めて簡単
な精製方法である。 そして本発明の方法を採用すれば、従来公知の
精製方法では殆んど除去し得なかつた、四弗化ケ
イ素ガス中のH2、N2、O2などの低沸点成分は実
施例1〜4が示す如く極めて効率良く除去され
る。特に真空排気時の圧力が0.1Torr以下であれ
ば、実施例1、2及び4が示す如くppmのオーダ
ーまで除去可能である。 また、実施例5が示す如く本発明の方法を更に
繰返せば、低沸点成分の含有量は微量にまで除去
され、極めて高純度の四弗化ケイ素が得られるの
である。 すなわち、従来公知の精製方法と本発明の精製
方法を組合せることにより、四弗化ケイ素ガスの
純度を、例えば99.99%以上という従来の精製方
法では到底なし得なかつた、極めて高純度のもの
を得ることを可能にしたものである。 このような高純度の四弗化ケイ素ガスは、アモ
ルフアスシリコン薄膜半導体用の原料やドライエ
ツチング剤として極めて好適であり、最近の最先
端技術たるマイクロエレクトロニクスの発展に寄
与するところ大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、各実施例で使用した本発明の四弗化
ケイ素ガスの精製に用いた装置を示す模式図であ
る。図において、 1……容器、2……冷媒槽、3……冷媒、4…
…真空ポンプ、5……四弗化ケイ素ガス供給管、
6……配管、7,8……排気管、9,10,11
……弁、を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 低沸点成分を主たる不純物として含有する四
    弗化ケイ素ガスを容器内で冷却固化した状態で、
    該容器内圧力を2Torr以下に圧力に真空排気する
    ことを特徴とする四弗化ケイ素ガスの精製方法。 2 四弗化ケイ素ガスの冷却固化温度が−140〜
    −259℃、好ましくは−155〜−259℃である特許
    請求の範囲第1項記載の四弗化ケイ素ガスの精製
    方法。 3 四弗化ケイ素ガスを冷却固化後の容器内圧力
    が0.1Torr以下である特許請求の範囲第1項ない
    し第2項記載の四弗化ケイ素ガスの精製方法。
JP20826987A 1987-08-24 1987-08-24 Method for purifying silicon tetrafluoride gas Granted JPS6452604A (en)

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JPS6452604A JPS6452604A (en) 1989-02-28
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SG174814A1 (en) * 2007-09-21 2011-10-28 Memc Electronic Materials Processes for purification of silicon tetrafluoride

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOUNAL OF APPLIED PHYSICS=1965 *
MATHESON GAS DATA BOOK=1971 *

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