JPH10298675A - Method for refining high purity titanium - Google Patents
Method for refining high purity titaniumInfo
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- JPH10298675A JPH10298675A JP12351897A JP12351897A JPH10298675A JP H10298675 A JPH10298675 A JP H10298675A JP 12351897 A JP12351897 A JP 12351897A JP 12351897 A JP12351897 A JP 12351897A JP H10298675 A JPH10298675 A JP H10298675A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヨード法による高
純度チタンの精製方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for purifying high-purity titanium by an iodine method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年LSI,ULSI等の半導体素子に
おけるゲート電極材、拡散バリア材、配線材料等として
高純度チタンの薄膜が使用され始めた。この高純度チタ
ンの薄膜は通常スパッタリングにより形成され、そのス
パッタリングターゲットとしては、ヨード法により精製
された高純度チタンから溶解、鍛造、圧延、熱処理の各
工程を経て製造されたものが一般的である。2. Description of the Related Art In recent years, thin films of high-purity titanium have begun to be used as gate electrode materials, diffusion barrier materials, wiring materials and the like in semiconductor devices such as LSIs and ULSIs. This high-purity titanium thin film is usually formed by sputtering, and its sputtering target is generally manufactured from melting, forging, rolling, and heat-treating a high-purity titanium purified by an iodine method. .
【0003】ここで用いられるヨード法による高純度チ
タンの精製は、反応容器内に純度の低い粗チタンと純度
の高いチタン基体を収容し、合成反応と熱分解反応によ
り、種々の加熱形態で加熱したチタン基体上に高純度の
チタンを析出させるというものである。ここにおけるヨ
ード反応は、拡散律速反応であるから、析出基体の表面
積を大きくすることは、熱分解速度を促進させる意味で
大きな効果がある。In the purification of high-purity titanium by the iodine method used here, crude titanium having a low purity and a titanium substrate having a high purity are accommodated in a reaction vessel and heated in various heating modes by a synthesis reaction and a thermal decomposition reaction. Is to deposit high-purity titanium on the titanium substrate thus formed. Since the iodine reaction here is a diffusion-controlled reaction, increasing the surface area of the deposition substrate has a great effect in terms of accelerating the thermal decomposition rate.
【0004】この観点から、本出願人は析出基体を従来
の線状フィラメントから管状に変更することを先に提案
し(特公平7−62183号公報)、生産性の大幅な増
大に成功している。[0004] From this viewpoint, the present applicant has previously proposed changing the deposition substrate from a conventional linear filament to a tube (Japanese Patent Publication No. 7-62183), and succeeded in significantly increasing the productivity. I have.
【0005】一方、粗チタンについては、スポンジ状の
チタンを反応容器の内面に沿って装填し、反応容器内の
中心部に配置された析出基体を包囲するのが一般的な配
置形態であるが、粗チタンとしてスポンジ状のチタンを
用いた場合、熱による変形収縮、ヨウ化速度の不安定化
という問題があるため、本出願人は図5に示すように、
スポンジ状のチタンを鋳造−圧延して得た溶製材からな
る複数枚の板状の粗チタン7,7・・を、前述した管状
の析出基体5の周囲に配置した形で操業を実施してい
る。On the other hand, in the case of coarse titanium, it is a general arrangement that sponge-like titanium is charged along the inner surface of a reaction vessel and surrounds a deposition substrate disposed at a central portion in the reaction vessel. However, when sponge-like titanium is used as coarse titanium, there is a problem of deformation shrinkage due to heat and instability of the iodination rate.
A plurality of plate-like crude titanium 7, 7,... Made of ingot material obtained by casting and rolling sponge-like titanium are arranged around the above-mentioned tubular precipitation substrate 5 to operate. I have.
【0006】管状の析出基体5の周囲に複数枚の板状の
粗チタン7,7・・を配置することにより、場所的に均
一なヨウ化反応を進行させる事ができることとなり、ス
ポンジ状のチタンを配置する場合と比べて充填密度を大
きくすることができる。By arranging a plurality of plate-like crude titanium 7, 7,... Around the tubular deposition substrate 5, a uniform iodination reaction can be progressed locally, and a sponge-like titanium , The packing density can be increased as compared with the case of disposing.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管状の
析出基体5の周囲に複数枚の板状の粗チタン7,7・・
を配置すると、個々の粗チタン7から析出基体5までの
距離が粗チタン7の板幅方向で不均一となり、その結
果、粗チタン7は、図5に破線で示すように、析出基体
5までの距離が最も小さい板幅方向の中央部で局部的な
消耗を生じ、2回も使用を繰り返すと、両側部では十分
な厚みが残っているにもかかわらず、使用不能となる。However, a plurality of plate-like crude titanium 7, 7,...
Is arranged, the distance from the individual coarse titanium 7 to the deposition substrate 5 becomes non-uniform in the plate width direction of the coarse titanium 7, and as a result, the coarse titanium 7 Is locally consumed in the central portion in the plate width direction where the distance is the shortest, and if the device is used twice, the device becomes unusable despite having sufficient thickness on both sides.
【0008】このため、粗チタンの使用効率は非常に低
いものであった。For this reason, the use efficiency of crude titanium is very low.
【0009】また、析出基体5の側では、析出基体5を
包囲する粗チタン7,7・・の内側と外側で反応容器1
内の空間が分断され、有効な反応空間が狭くなるため、
生産性が低下するという問題があった。On the side of the deposition substrate 5, the inside and outside of the crude titanium 7 surrounding the deposition substrate 5,
Because the space inside is divided and the effective reaction space is narrowed,
There was a problem that productivity fell.
【0010】更に、粗チタン7,7・・はそれぞれの板
幅方向中央部しか析出に効果的に寄与しないので、析出
基体5の周囲に隙間なく配列したとしても、有効配列密
度は小さい。そのため、粗Tiの単位充填量当りの析出
速度が低下する。Furthermore, since the coarse titanium 7, 7... Effectively contributes to the deposition only in the central portion in the plate width direction, the effective array density is small even if it is arranged around the deposition substrate 5 without gaps. Therefore, the deposition rate per unit filling amount of crude Ti decreases.
【0011】本発明の目的は、粗チタンの使用効率を向
上させ、合わせて、粗チタンによる反応空間の分断に起
因するヨウ化反応の疎外を回避すると共に、有効配列密
度の制限による析出速度の低下を回避することができる
高純度チタンの精製方法を提供することにある。An object of the present invention is to improve the use efficiency of crude titanium, to avoid the alienation of the iodination reaction due to the division of the reaction space by the crude titanium, and to reduce the deposition rate by limiting the effective array density. An object of the present invention is to provide a method for purifying high-purity titanium, which can avoid the reduction.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の高純度チタンの
精製方法は、反応容器内に粗チタン及び析出基体を配置
し、ヨード法により基体表面に高純度チタンを析出させ
る高純度チタンの精製方法において、前記析出基体の周
囲に複数本の棒状の粗チタンを配置することを特徴とす
る。According to the present invention, there is provided a method for purifying high-purity titanium, comprising the steps of: placing crude titanium and a deposition substrate in a reaction vessel; and depositing the high-purity titanium on the substrate surface by an iodine method. The method is characterized in that a plurality of rod-shaped crude titanium are arranged around the deposition substrate.
【0013】棒状の粗チタンとしては、その断面が円
形,半円形,扇形,楕円形,ひし形,正方形あるいは台
形等のものの使用が可能であるが、表面を均一に消費さ
せる点からは、断面が円形の丸棒材が好ましく、また、
その組織については、表面より反応させるという点か
ら、単にスポンジ状のチタンを押し固めたものよりも、
鋳造材やこれを圧延したいわゆる溶製材が好ましい。As the rod-shaped coarse titanium, those having a circular, semi-circular, sectoral, elliptical, rhombic, square or trapezoidal cross section can be used. A circular round bar is preferred, and
In terms of the structure, the reaction from the surface, rather than simply pressing the sponge-like titanium,
A cast material and a so-called ingot material obtained by rolling the cast material are preferable.
【0014】析出基体としては、従来から使用されてい
る線状のフィラメントの使用も可能であるが、生産量を
増大させる点から表面積が大きい中空形状のものが好ま
しく、とりわけ複数の中空析出基体を並列配置すること
が好ましい。As the deposition substrate, a conventionally used linear filament can be used. However, a hollow substrate having a large surface area is preferable from the viewpoint of increasing the production amount. Preferably, they are arranged in parallel.
【0015】複数の中空析出基体を並列配置すると、反
応容器内の有効な反応空間を狭くすることなく、析出基
体の表面積が増大し、生産量が増大する。しかし、その
一方では、析出基体の配置位置によって反応条件が異な
り、その結果、粗チタンの配置位置による消費量のバラ
ツキも大きくなるが、粗チタンが棒状の場合は、後述す
るように、配置位置による消費量のバラツキは生じる
が、個々の粗チタンおいては消費が均一に進行し、全体
が使用限界に達するまで繰り返し使用することが可能と
なるので、配置位置による消費量のバラツキが大きくな
る中空析出基体の並列配置の場合に、棒状の粗チタンは
特に有効である。When a plurality of hollow deposition substrates are arranged in parallel, the surface area of the deposition substrates increases without reducing the effective reaction space in the reaction vessel, and the production amount increases. However, on the other hand, the reaction conditions vary depending on the arrangement position of the deposition substrate, and as a result, the variation in the consumption depending on the arrangement position of the coarse titanium increases. However, since the consumption of individual coarse titanium is uniform and it is possible to use the whole titanium repeatedly until the usage limit is reached, the fluctuation of the consumption depending on the arrangement position increases. Rod-shaped coarse titanium is particularly effective when the hollow deposition substrates are arranged in parallel.
【0016】本発明の高純度チタンの精製方法では、析
出基体の周囲に配置される粗チタンが棒状であるので、
板状の粗チタンを使用した場合のような局部的な消耗が
生じず、個々の粗チタンの全体が使用限界に達するま
で、繰り返し使用することが可能となる。即ち、ミクロ
的に見た場合は、析出基体に面する側の消費が進むとい
うこともあるが、次の操業で裏側を析出基体に向けるよ
うな操作を行えば、個々の粗チタンの全体が使用限界に
達するまで、繰り返し使用することが可能となるのであ
る。従って、粗チタンの使用効率が飛躍的に向上する。In the method for purifying high-purity titanium according to the present invention, since the coarse titanium disposed around the deposition substrate is rod-shaped,
Local consumption such as when plate-like coarse titanium is used does not occur, and individual titanium can be repeatedly used until the entire coarse titanium reaches a use limit. That is, when viewed microscopically, the consumption of the side facing the deposition substrate may proceed, but if the operation of turning the back side to the deposition substrate is performed in the next operation, the entire crude titanium will be entirely removed. It can be used repeatedly until the usage limit is reached. Therefore, the use efficiency of crude titanium is dramatically improved.
【0017】また、板状の粗チタンを析出基体の周囲に
配置する場合は、粗チタンの板幅方向中央部しか析出に
有効に寄与しないので、この場合と同じような有効配列
密度を選択しても、棒状の粗チタンを析出基体の周囲に
配置する場合は、隣接する粗チタン間の隙間が大きくな
り、その粗チタンによる反応空間の分断が回避される。
従って、単位時間、単位充填粗Ti量あたりの生産性が
向上する。Further, when plate-like coarse titanium is arranged around the deposition substrate, only the center portion of the coarse titanium in the plate width direction effectively contributes to the deposition. Therefore, the same effective array density as in this case is selected. However, when the rod-shaped coarse titanium is disposed around the precipitation substrate, the gap between the adjacent coarse titanium becomes large, and the separation of the reaction space by the coarse titanium is avoided.
Therefore, productivity per unit time and per unit amount of filled Ti is improved.
【0018】また、隣接する粗チタン間に隙間を確保し
つつ、有効配列密度を大きくすることができるので、反
応領域単位体積あたりの生産性が向上する。Further, since the effective array density can be increased while securing a gap between adjacent coarse titanium, the productivity per unit volume of the reaction region is improved.
【0019】棒状の粗チタンの太さは、断面積で表して
10〜200cm2 が好ましい。粗チタンが細すぎる場
合は短時間で破断生産性が低くなり、太すぎる場合は析
出管との面積比が大きくなり、析出速度が低下する。The thickness of the rod-shaped coarse titanium is preferably 10 to 200 cm 2 in terms of a sectional area. If the coarse titanium is too thin, the breaking productivity will be reduced in a short time, and if it is too thick, the area ratio with the precipitation tube will increase, and the deposition rate will decrease.
【0020】隣接する粗チタンの間隔については、10
〜50mmが好ましい。この間隔が小さすぎる場合は反
応途中に付着、汚染が発生する。大きすぎる場合は析出
速度が低下する。The interval between adjacent coarse titanium is 10
~ 50 mm is preferred. If the interval is too small, adhesion and contamination occur during the reaction. If it is too large, the deposition rate will decrease.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の高純度チタンの精製
方法を実施するのに適した精製装置の概略構造を示す縦
断面図、図2は反応容器内における粗チタン及び中空析
出基体の配置形態を示す横断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a purification apparatus suitable for carrying out the method for purifying high-purity titanium of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an arrangement of coarse titanium and a hollow precipitation substrate in a reaction vessel. FIG.
【0022】反応容器1は、ステンレス鋼等からなる円
筒状の気密容器であり、加熱炉2内に挿入されている。
反応容器1の上には、排気用チャンバ3を介して蓋体4
が連結されている。蓋体4は後述する中空析出基体の排
気用チャンバを兼ねる中空構造である。反応容器1の底
部には四ヨウ化チタン供給装置8が接続され、排気用チ
ャンバ3にはトラップ9が接続されている。The reaction vessel 1 is a cylindrical airtight vessel made of stainless steel or the like, and is inserted into the heating furnace 2.
A lid 4 is placed on the reaction vessel 1 via an exhaust chamber 3.
Are connected. The lid 4 has a hollow structure which also serves as an exhaust chamber for a hollow deposition substrate described later. A titanium tetraiodide supply device 8 is connected to the bottom of the reaction vessel 1, and a trap 9 is connected to the exhaust chamber 3.
【0023】反応容器1の内部には、高純度チタンの円
管からなる3本の中空析出基体5,5,5が設けられる
と共に、各中空析出基体5を取り囲むように丸棒状をし
た多数本の粗チタン7,7・・・が設けられている。Inside the reaction vessel 1, there are provided three hollow deposition substrates 5, 5, and 5 each formed of a circular pipe of high-purity titanium, and a large number of round rod-shaped substrates surrounding each of the hollow deposition substrates 5. Are provided.
【0024】3本の中空析出基体5,5,5は、反応容
器1内の中心周囲に120°の間隔で対称的に配置さ
れ、蓋体4に吊り下げられることにより反応容器1内に
保持されている。各中空析出基体5の内部は、排気用チ
ャンバを兼ねる中空構造の蓋体4内に連通しており、そ
の内部にはカーボンヒータ等のヒータ6が設けられてい
る。ヒータ6は、中空構造の蓋体4内を介して外部電源
と接続されている。The three hollow deposition substrates 5, 5, 5 are symmetrically arranged at 120 ° intervals around the center of the reaction vessel 1, and are held in the reaction vessel 1 by being suspended from the lid 4. Have been. The inside of each hollow precipitation substrate 5 communicates with a cover 4 having a hollow structure also serving as an exhaust chamber, and a heater 6 such as a carbon heater is provided inside the cover 4. The heater 6 is connected to an external power supply via the inside of the lid 4 having a hollow structure.
【0025】多数本の粗チタン7,7・・は、低純度の
スポンジ状チタンを溶解して得た鋳造材(インゴット)
であり、3本の中空析出基体5,5,5の各周囲に等間
隔で対称配置されるように、3本の中空析出基体5,
5,5と共に蓋体4に吊り下げられている。A large number of crude titanium 7, 7,... Are cast materials (ingots) obtained by dissolving low-purity sponge-like titanium.
And three hollow deposition substrates 5, 5 are arranged symmetrically around each of the three hollow deposition substrates 5, 5, 5 at equal intervals.
It is hung on the lid 4 together with 5 and 5.
【0026】操業では、図1及び図2のように精製装置
を組み立てた後、排気用チャンバ3及びトラップ9を介
して反応容器1内を所定の真空度に排気すると共に、排
気用チャンバを兼ねる中空構造の蓋体4を介して、中空
析出基体5,5,5の各内部を所定の真空度に排気す
る。In operation, after assembling the refining apparatus as shown in FIGS. 1 and 2, the inside of the reaction vessel 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum through the exhaust chamber 3 and the trap 9 and also serves as an exhaust chamber. The inside of each of the hollow deposition substrates 5, 5, 5 is evacuated to a predetermined degree of vacuum through the lid 4 having a hollow structure.
【0027】また、反応容器1の内部を加熱炉2により
外側から所定の温度に加熱すると共に、3本の中空析出
基体5,5,5を各ヒータ6により内側から所定の温度
に加熱する。The inside of the reaction vessel 1 is heated to a predetermined temperature from the outside by the heating furnace 2, and the three hollow deposition substrates 5, 5, 5 are heated to the predetermined temperature from the inside by the heaters 6.
【0028】この状態で、蒸留精製した四ヨウ化チタン
(融点428K)を四ヨウ化チタン供給装置8で蒸発さ
せて反応容器1内に導入する。このとき、反応容器1の
内部の真空排気を続けて、その内部を所定の真空度に維
持する。In this state, titanium tetraiodide (melting point: 428 K) distilled and purified is evaporated by the titanium tetraiodide supply device 8 and introduced into the reaction vessel 1. At this time, the inside of the reaction vessel 1 is continuously evacuated to maintain a predetermined degree of vacuum.
【0029】反応容器1内に導入された四ヨウ化チタン
は、反応容器1内の粗チタン7,7・・をヨウ化し、二
ヨウ化チタンとなった後、3本の中空析出基体5,5,
5の各表面で熱分解し、高純度チタンとしてその各表面
に析出する。チタンのヨウ化反応及び熱分解反応は、そ
の温度差により一方向的に進行し、中空析出基体5,
5,5の各表面に高純度チタンを析出させ続ける。The titanium tetraiodide introduced into the reaction vessel 1 converts the crude titanium 7,7,... In the reaction vessel 1 into titanium diiodide, and then the three hollow precipitated substrates 5,5. 5,
5 is thermally decomposed on each surface and deposited on each surface as high-purity titanium. The iodination reaction and the thermal decomposition reaction of titanium proceed unidirectionally due to the temperature difference, and the hollow precipitation substrate 5,
Continue to deposit high-purity titanium on each surface of 5,5.
【0030】反応後のチタンヨウ化物及びヨウ素はトラ
ップ9にて冷却回収され、四ヨウ化チタンのみが蒸留
後、再使用される。The titanium iodide and iodine after the reaction are cooled and recovered in the trap 9, and only titanium tetraiodide is reused after distillation.
【0031】操業が終了した時点で、多数本の粗チタン
7,7・・は消費され、操業前と比べて細くなってい
る。ここで、反応容器1内の中心部近傍に配置された粗
チタン7は、反応温度が高く、且つ、複数の中空析出基
体5・・に挟まれ複数方向から消費されるので、その消
費量は多い。一方、反応容器1内の周辺部に配置された
粗チタン7は、反応温度が低く、しかも、1方向のみか
ら消費されるので、その消費量は少ない。At the end of the operation, a large number of coarse titaniums 7, 7,... Have been consumed and are thinner than before the operation. Here, the crude titanium 7 disposed near the center in the reaction vessel 1 has a high reaction temperature and is consumed from a plurality of directions by being sandwiched by the plurality of hollow deposition substrates 5. Many. On the other hand, the crude titanium 7 arranged in the peripheral portion in the reaction vessel 1 has a low reaction temperature and is consumed only in one direction, so that its consumption is small.
【0032】そこで、次の操業では、消費量の多かった
細い粗チタン7を反応容器1内の周辺部に配置し、消費
量の少なかった太い粗チタン7を反応容器1内の中心部
近傍に配置する。また、一方の側の消費が進んだ粗チタ
ン7は、消費の進んでいない側を中空析出基体5に向け
る。Therefore, in the next operation, the thin coarse titanium 7 having consumed a large amount is arranged in the peripheral portion in the reaction vessel 1, and the thick coarse titanium 7 having small consumption is located in the vicinity of the central portion in the reaction container 1. Deploy. Further, the coarse titanium 7 whose consumption has progressed on one side is directed to the hollow precipitation substrate 5 on the side where the consumption has not progressed.
【0033】このような配慮をしながら操業を繰り返す
ことにより、多数本の粗チタン7,7・・は比較的均等
に消費され、各粗チタン7も均等に消費される。その結
果、粗チタン7,7・・の繰り返し使用が可能な回数が
大幅に増大する。なお、全体の消費量によっては、新し
い粗チタン7を追加したり、古い粗チタン7を新しいも
のと置き換えることが可能であり、古い粗チタン7は新
しい粗チタン7と混ぜて別の操業で使用することができ
る。By repeating the operation with such considerations, a large number of coarse titanium 7, 7,... Are consumed relatively uniformly, and each coarse titanium 7 is also consumed uniformly. As a result, the number of times that the coarse titanium 7, 7,... Can be repeatedly used is greatly increased. Depending on the total consumption, it is possible to add new coarse titanium 7 or replace old coarse titanium 7 with new one. Old coarse titanium 7 is mixed with new coarse titanium 7 and used in another operation. can do.
【0034】また、この実施形態では、反応容器1の内
部に3本の中空析出基体5,5,5が配置されるため
に、析出基体の全表面積が増大し、生産性が向上する。
即ち、析出基体の高さを同一(H)とし、その析出基体
が占める空間の体積を同一(V)とすると、析出基体の
全表面積は、析出基体が1個の場合は2×(V/πH)
1/2 ×π×Hであるが、析出基体が3個の場合は3×2
×(V/3πH)1/2 ×π×Hとなり、後者は前者の
1.73倍となる。In this embodiment, since the three hollow deposition substrates 5, 5, 5 are arranged inside the reaction vessel 1, the total surface area of the deposition substrates is increased, and the productivity is improved.
That is, when the height of the deposition substrate is the same (H) and the volume of the space occupied by the deposition substrate is the same (V), the total surface area of the deposition substrate is 2 × (V / V πH)
1/2 × π × H, but 3 × 2 when there are three precipitation substrates
× (V / 3πH) 1/2 × π × H, and the latter is 1.73 times the former.
【0035】操業は数日間にわたって行われ、その間に
不良析出精製品を発生する危険があるが、仮に1つの中
空析出基体5で不良品が発生しても、他の2つの中空析
出基体5,5では健全な析出精製品が得られるために、
長時間の操業が無駄にならず、歩留りが向上する。The operation is carried out for several days, during which there is a risk that defective and purified products will be produced. Even if one hollow deposition substrate 5 produces a defective product, the other two hollow deposition substrates 5 In order to obtain a healthy precipitated product in 5,
Long operation time is not wasted, and the yield is improved.
【0036】更に、精製反応では、四ヨウ化チタンを直
接熱分解する代わりに、低級ヨウ化物である二ヨウ化チ
タンを熱分解しているので、四ヨウ化チタンを直接熱分
解する場合と比べて反応温度が低下し、不純物が一緒に
熱分解する可能性も小さい。なお、四ヨウ化チタンを直
接熱分解する通常のヨード法を用いることも無論可能で
ある。Further, in the purification reaction, titanium diiodide, which is a lower iodide, is thermally decomposed instead of directly pyrolyzing titanium tetraiodide. Thus, the reaction temperature is lowered, and the possibility that impurities are thermally decomposed together is small. It is of course possible to use a normal iodine method for directly pyrolyzing titanium tetraiodide.
【0037】図3は反応容器内における粗チタン及び中
空析出基体の別の配置形態を示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another arrangement of the coarse titanium and the hollow precipitation substrate in the reaction vessel.
【0038】ここでは、4本の中空析出基体5,5,
5,5が反応容器1の中心周囲に等間隔で対称的に配置
されると共に、各中空析出基体5を包囲するように、多
数本の丸棒状の粗チタン7,7・・が反応容器1内に分
散配置されている。Here, four hollow deposition substrates 5, 5,
Are arranged symmetrically around the center of the reaction vessel 1 at equal intervals, and a large number of round rod-shaped crude titanium 7, 7,. Are distributed within.
【0039】4個の中空析出基体5,5,5,5を使用
した場合は、その全表面積は4×2×(V/4πH)
1/2 ×π×Hとなり、1個の析出基体を使用する場合の
約2倍に増大する。When four hollow deposition substrates 5, 5, 5, 5 are used, the total surface area is 4 × 2 × (V / 4πH)
1/2 × π × H, which is about twice as large as when one deposition substrate is used.
【0040】図4は反応容器内における粗チタン及び中
空析出基体の更に別の配置形態を示す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another arrangement of the coarse titanium and the hollow precipitation substrate in the reaction vessel.
【0041】ここでは、反応容器1内の中心部に配置さ
れた1本の中空析出基体1の周囲に、多数本の丸棒状の
粗チタン7,7・・が等間隔で対称的に配置されてい
る。Here, a number of round rod-shaped crude titaniums 7, 7... Are symmetrically arranged at equal intervals around one hollow deposition substrate 1 arranged in the center of the reaction vessel 1. ing.
【0042】この場合は、多数本の粗チタン7,7・・
は、ほぼ同じ条件下で消費が進むので、粗チタン7,7
・・間での消費量のバラツキは少ない。そのため、粗チ
タン7,7・・の配置位置を操業毎に変える必要はな
い。一方、各粗チタン7は、中空析出基体5に向く側の
消費が進むので、操業毎に向きを変えて消費が均等に進
むようにする。In this case, a large number of coarse titanium 7, 7,.
Is consumed under almost the same conditions.
・ ・ There is little variation in consumption between the two. Therefore, it is not necessary to change the arrangement position of the coarse titanium 7, 7,... Every operation. On the other hand, since the consumption of the coarse titanium 7 on the side facing the hollow precipitation substrate 5 advances, the direction is changed for each operation so that the consumption proceeds evenly.
【0043】図4の配置形態で実際に操業を行った結果
を以下に述べる。The result of the actual operation in the arrangement shown in FIG. 4 will be described below.
【0044】内径が250mmの反応容器内の中心部に
外径が100mmの高純度チタン管からなる中空析出基
体を配置し、その周囲に外径が30mmの鋳造材からな
る8本の粗チタンを等間隔で配置した。粗チタンの中心
から中空析出基体の表面までの距離は20mmである。
この状態で精製操業を100時間続け、基体表面に8m
m厚の高純度チタンを析出させた。A hollow precipitation substrate made of a high-purity titanium tube having an outer diameter of 100 mm is arranged at the center of a reaction vessel having an inner diameter of 250 mm, and eight coarse titanium members made of a cast material having an outer diameter of 30 mm are arranged around the base. They were arranged at equal intervals. The distance from the center of the coarse titanium to the surface of the hollow precipitation substrate is 20 mm.
In this state, the refining operation was continued for 100 hours, and 8 m
An m-thick high-purity titanium was deposited.
【0045】1回の操業で各粗チタンの断面積は平均で
7.1cm2 から4cm2 に減少した。各粗チタンの向き
を変えながら操業を繰り返し、途中から外径が30mm
の新しい粗チタンを当初の粗チタン間に配置して更に操
業を繰り返した。その結果、当初の8本の粗チタンは3
回の操業に使用することができた。使用を停止したとき
の粗チタンの断面積は、棒軸方向の平均で最小0.8cm
2 、最大1.5cm2 であった。この状態で使用を続ける
と破断するおそれがあるので、使用を停止した。In one operation, the cross-sectional area of each coarse titanium is on average
Reduced from 7.1 cm 2 to 4 cm 2 . The operation is repeated while changing the direction of each coarse titanium, and the outer diameter is 30 mm from the middle
The new crude titanium was placed between the original crude titanium and the operation was repeated. As a result, the initial eight crude titanium
It could be used for the operation of times. The cross-sectional area of coarse titanium when use is stopped is a minimum of 0.8 cm in the rod axis direction average.
2 , maximum 1.5 cm 2 . The use was stopped because there is a risk of breaking if continued use in this state.
【0046】同様の操業を従来は板幅50mm、板厚2
5mmの鋳造圧延板からなる4枚の粗チタンを中空析出
基体の周囲に配置することにより実施していたが(図5
参照)、粗チタンは板幅方向中央部が局部的に薄くなる
ため、1回しか使用できなかった。A similar operation is conventionally performed with a plate width of 50 mm and a plate thickness of 2 mm.
This was performed by arranging four pieces of coarse titanium consisting of a 5 mm cast rolled plate around the hollow precipitation substrate (FIG. 5).
), Coarse titanium could be used only once because the central portion in the plate width direction was locally thinned.
【0047】また、丸棒状の粗チタンを使用する操業で
は、隣接する粗チタン間に大きな隙間が形成されること
により、板状の粗チタンを使用する従来操業と比べてヨ
ウ化、析出反応速度が増大した。また、粗チタンの基体
周方向における有効配列密度が増大したことによって
も、ヨウ化反応が進行しやすくなり、析出速度が増大し
た。Further, in the operation using coarse titanium rods, a large gap is formed between adjacent coarse titanium particles, so that the iodination and precipitation reaction rates are higher than those in the conventional operation using plate-like coarse titanium particles. Increased. Also, the increase in the effective arrangement density of the crude titanium in the circumferential direction of the substrate also facilitated the iodination reaction and increased the deposition rate.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の高純度チ
タンの精製方法は、ヨード法による高純度チタンの精製
において、棒状の粗チタンを使用することにより、その
粗チタンの使用効率を飛躍的に向上させることができ、
高純度チタンの製造コスト低減に寄与する。また、十分
な有効配列密度を確保しても、隣接する粗チタン間に大
きな隙間を確保することができ、反応容器内の反応空間
を分断するおそれがないので、ヨウ化、析出反応速度を
大きくすることができる。更に、その有効配列密度を大
きくすることができるので、ヨウ化ガス濃度を高くする
ことができ、ひいては高純度チタンの析出速度を増大さ
せることができる。As described above, the method for purifying high-purity titanium according to the present invention uses rod-like crude titanium in the purification of high-purity titanium by the iodine method, thereby increasing the use efficiency of the crude titanium. Can be improved
It contributes to the reduction of manufacturing cost of high purity titanium. Further, even if a sufficient effective array density is secured, a large gap can be secured between adjacent coarse titanium, and there is no possibility of dividing the reaction space in the reaction vessel. can do. Further, since the effective arrangement density can be increased, the concentration of iodine gas can be increased, and the deposition rate of high-purity titanium can be increased.
【図1】本発明の高純度チタンの精製方法を実施するの
に適した精製装置の概略構造を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a refining apparatus suitable for performing a method for purifying high-purity titanium of the present invention.
【図2】反応容器内における粗チタン及び中空析出基体
の配置形態を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an arrangement of a crude titanium and a hollow precipitation substrate in a reaction vessel.
【図3】反応容器内における粗チタン及び中空析出基体
の別の配置形態を示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another arrangement of the coarse titanium and the hollow precipitation substrate in the reaction vessel.
【図4】反応容器内における粗チタン及び中空析出基体
の更に別の配置形態を示す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another arrangement of the coarse titanium and the hollow precipitation substrate in the reaction vessel.
【図5】反応容器内における従来の粗チタン及び中空析
出基体の配置形態を示す横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an arrangement of a conventional coarse titanium and a hollow precipitation substrate in a reaction vessel.
1 反応容器 2 加熱炉 3 排気用チャンバ 4 蓋体 5 中空析出基体 6 ヒータ 7 粗チタン 8 四ヨウ化チタン供給装置 9 トラップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Heating furnace 3 Exhaust chamber 4 Lid 5 Hollow precipitation base 6 Heater 7 Crude titanium 8 Titanium tetraiodide supply device 9 Trap
Claims (3)
置し、ヨード法により基体表面に高純度チタンを析出さ
せる高純度チタンの精製方法において、前記析出基体の
周囲に複数本の棒状の粗チタンを配置することを特徴と
する高純度チタンの精製方法。1. A method for purifying high-purity titanium in which coarse titanium and a deposition substrate are disposed in a reaction vessel and high-purity titanium is deposited on the surface of the substrate by an iodine method. A method for purifying high-purity titanium, comprising disposing titanium.
溶製材である請求項1に記載の高純度チタンの精製方
法。2. The method for purifying high-purity titanium according to claim 1, wherein the crude titanium is a round bar-shaped ingot having a circular cross section.
1又は2に記載の高純度チタンの精製方法。3. The method for purifying high-purity titanium according to claim 1, wherein the deposition substrate has a hollow shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12351897A JPH10298675A (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Method for refining high purity titanium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12351897A JPH10298675A (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Method for refining high purity titanium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10298675A true JPH10298675A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=14862606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12351897A Pending JPH10298675A (en) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | Method for refining high purity titanium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10298675A (en) |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP12351897A patent/JPH10298675A/en active Pending
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