JPH11315391A - Method for refining cobalt - Google Patents

Method for refining cobalt

Info

Publication number
JPH11315391A
JPH11315391A JP7543899A JP7543899A JPH11315391A JP H11315391 A JPH11315391 A JP H11315391A JP 7543899 A JP7543899 A JP 7543899A JP 7543899 A JP7543899 A JP 7543899A JP H11315391 A JPH11315391 A JP H11315391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cobalt
nickel
concentration
iron
electrolytic
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.)
Granted
Application number
JP7543899A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3151195B2 (en
Inventor
Yuichiro Shindo
裕一郎 新藤
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.)
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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 Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
Priority to JP07543899A priority Critical patent/JP3151195B2/en
Publication of JPH11315391A publication Critical patent/JPH11315391A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3151195B2 publication Critical patent/JP3151195B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for obtaining cobalt of extremely high purity (higher than 5N level) suitable for use for a target or the like. SOLUTION: This electrolytic refining method is the one in which crude cobalt metal is used as an anode, an aq. soln. of cobalt sulfate is used as an electrolytic soln., the electrolytic conditions are controlled to pH: 1 to 3, cobalt concn.: 40 to 160 g/l and cathode current density: 0.01 to 0.1 A/cm<2> , and the refined cobalt metal is electrodeposited on a cathode board. The concns. of nickel and iron in the electrodeposited cobalt are reduced to 1 ppm, particularly to <=0.5 ppm. Preferably, the average concn. of nickel in the aq. soln. of cobalt is controlled to <=1.3 mg/l, and the average concn. of iron is controlled to <=0.1 mg/l.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コバルトの水溶液
電解精製方法に関するものであり、特に半導体デバイス
製造用のコバルト・スパッタリングターゲット材等とし
て重要である5N以上の高純度のコバルトの生成のため
の電解精製方法及び半導体デバイス製造用高純度コバル
トスパッタリングターゲットに関する。本発明により精
製された高純度コバルトは、半導体デバイスに有害な金
属不純物、特に鉄及びニッケルが1ppm以下、特には
0.5ppm以下に低減されており、半導体デバイス製
造用のコバルト・スパッタリングターゲット材等として
好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for electrolytically refining an aqueous solution of cobalt, and more particularly to a method for producing high purity cobalt of 5N or more which is important as a cobalt sputtering target material for manufacturing semiconductor devices. The present invention relates to an electrolytic refining method and a high-purity cobalt sputtering target for manufacturing semiconductor devices. The high-purity cobalt purified according to the present invention has a metal impurity harmful to semiconductor devices, particularly iron and nickel, reduced to 1 ppm or less, particularly 0.5 ppm or less. It is suitable as.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリングターゲットは、スパッタ
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、配
線、素子、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタ
リング源となる、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Al合金ターゲット、高融点金属及び合金ターゲッ
ト、シリサイドターゲット等が代表的に使用されてい
る。こうしたものの内、有用性の高いターゲットの一つ
がコバルト及びコバルト合金ターゲットである。
2. Description of the Related Art A sputtering target is a generally disk-shaped plate that serves as a sputtering source for forming electrodes, gates, wirings, elements, protective films and the like of various semiconductor devices on a substrate by sputtering. When the accelerated particles collide with the target surface, the atoms constituting the target are released into space by the exchange of momentum and are deposited on the opposing substrate. As the sputtering target, an Al alloy target, a refractory metal and alloy target, a silicide target, and the like are typically used. Among these, one of the highly useful targets is a cobalt and cobalt alloy target.

【0003】スパッタリング後に生成される半導体デバ
イス部材は、信頼性のある半導体動作性能を保証するた
めには、半導体デバイスに有害な金属不純物が最小限し
か含まれていないことが重要である。こうしたコバルト
系ターゲットは一般に、コバルト粉末を粉末冶金法によ
り、すなわち冷間プレス後焼結するか或いは熱間プレス
することにより生成されるので、コバルトターゲットの
純度を確保するにはターゲット原料自体の高純度化が必
須である。
It is important that a semiconductor device member formed after sputtering contains a minimum of harmful metallic impurities in the semiconductor device in order to guarantee reliable semiconductor operation performance. Such a cobalt-based target is generally produced by powder metallurgy of a cobalt powder, that is, by sintering after cold pressing or hot pressing. Therefore, in order to ensure the purity of the cobalt target, a high level of the target raw material itself is required. Purification is essential.

【0004】一般的に入手されるコバルト、いわゆる粗
コバルト塊は数十ppmの鉄そして数百ppmのニッケ
ルを不純物として含有している。高純度コバルトの製造
方法としては、純度の低いコバルトを電気化学的に溶解
し、イオン交換法を用いて、コバルト水溶液中の不純物
を取り除き、溶液を濃縮して、さらに電解採取により高
純度電解コバルトを製造する方法が、Bourahl
a,Acad.Sci,Ser,C.278(10)6
79−680(1974)に記載されている。しかし、
この方法は、バッチ式であり、従って少量生産向きであ
リ、工程が多くコストが高い等の問題があった。
[0004] Commonly available cobalt, the so-called crude cobalt mass, contains as impurities tens of ppm of iron and hundreds of ppm of nickel. As a method for producing high-purity cobalt, low-purity cobalt is electrochemically dissolved, impurities in an aqueous cobalt solution are removed using an ion-exchange method, the solution is concentrated, and high-purity electrolytic cobalt is collected by electrolytic extraction. Is a method of producing Bourahl
a, Acad. Sci, Ser, C.I. 278 (10) 6
79-680 (1974). But,
This method has a problem that it is of a batch type, is therefore suitable for small-quantity production, has many steps, and is expensive.

【0005】電解採取は、目的金属を含む溶液を電解液
として、不溶性のアノードを用いて電解液を電気分解し
てカソードに目的金属を析出させる方法である。そのた
め、例えば硫酸コバルト水溶液からのコバルトの電解採
取法においては、アノードにおける酸素ガス発生のため
の過電圧が必要であり、目的金属を可溶性アノードとし
て電解してカソードに目的金属を析出させる電解精製法
と比較して、上記の問題以外にも槽電圧が約2V程度高
くなり、又コバルト濃度及びpH調整が必要である等種
々の問題点があった。
[0005] Electrowinning is a method in which a solution containing a target metal is used as an electrolytic solution, and an electrolytic solution is electrolyzed using an insoluble anode to deposit the target metal on a cathode. Therefore, for example, in the method of electrolytically collecting cobalt from an aqueous solution of cobalt sulfate, an overvoltage for generating oxygen gas at the anode is required, and an electrolytic purification method in which the target metal is electrolyzed as a soluble anode to deposit the target metal on the cathode, and In addition to the above-mentioned problems, there were various problems other than the above-mentioned problems, such as the increase of the cell voltage by about 2 V and the necessity of adjusting the cobalt concentration and the pH.

【0006】一方、電解精製法も考慮しうるが、電解精
製法では不純物であるニッケル及び鉄とコバルトとの標
準電極電位が非常に近いため、電解精製法による高純度
化は難しいとされ、これまでほとんど検討されたことが
ないといっていいのが現状であった。
On the other hand, although the electrolytic refining method can be considered, it is said that it is difficult to achieve high purity by the electrolytic refining method because the standard electrode potentials of nickel, iron and cobalt as impurities are very close. It has been said that there has been little consideration until now.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ター
ゲット等の用途に適したニッケル及び鉄等の不純物を最
小限しか含まない5N(99.999%、以下単に5N
と記す)レベル以上の水準の高純度のコバルト精製する
ための方法を開発することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a 5N (99.999%, hereinafter simply referred to as 5N) which contains only a minimum of impurities such as nickel and iron suitable for applications such as a target.
To develop a method for purifying cobalt at a high level or higher.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高純度の
コバルトが大量に安定して生成できるように鋭意検討し
た結果、電解精製法によっても、電解条件をうまく選択
することにより、各金属の過電圧の差が生じて精製可能
であり、さらに、この精製率も水溶液中の不純物濃度に
大きく依存することを究明するに至った。即ち、不純物
であるニッケル及び鉄とコバルトとの標準電極電位が非
常に近いため電解精製は難しいとされてきた従来からの
定説を覆し、電解液のpH、コバルト濃度及びカソード
電流密度を特定範囲に限定することにより鉄及びニッケ
ルの析出を回避しつつコバルトの電析が可能であること
が判明した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies so as to stably produce a large amount of high-purity cobalt. The inventors have found that the metal can be purified due to a difference in overvoltage, and that the purification rate also largely depends on the impurity concentration in the aqueous solution. In other words, the standard electrode potentials of nickel and iron and cobalt, which are impurities, are very close to each other, and it is difficult to perform electrolytic refining. It has been found that by limiting, electrodeposition of cobalt is possible while avoiding precipitation of iron and nickel.

【0009】この知見に基づいて、本発明は、(1)粗
コバルト金属をアノードとしそして硫酸コバルト水溶液
を電解液としてカソード板上に精製コバルト金属を電析
させるに際して、電解液のpHを1〜3、電解液のコバ
ルト濃度を40〜160g/l、そしてカソード電流密
度を0.001〜0.1A/cm2 の条件としたことを
特徴とする5N以上のコバルトを生成するためのコバル
トの電解精製方法を提供するものである。精製率は、硫
酸コバルト水溶液中の不純物濃度に大きく依存すること
も判明した。そこで、本発明は更には、(2)硫酸コバ
ルト水溶液中の不純物ニッケルの平均濃度を1.3mg
/l以下とし、そして不純物鉄の平均濃度を0.1mg
/l以下とすることを特徴とする前記(1)に記載のコ
バルトの電解精製方法及び(3)不純物ニッケル及び不
純物鉄を低減する方法が溶媒抽出法またはイオン交換法
であることを特徴とする前記(2)に記載のコバルトの
電解精製方法をも提供する。本発明は更に、(4)純度
5N以上で、不純物である鉄及びニッケルが1ppm以
下であることを特徴とする半導体デバイス製造用高純度
コバルトスパッタリングターゲット及び(5)純度5N
以上で、不純物である鉄及びニッケルが0.5ppm以
下であることを特徴とする半導体デバイス製造用高純度
コバルトスパッタリングターゲットを提供する。尚、本
発明において平均濃度とは、初期濃度と終了時濃度との
和の平均した値を意味する。
Based on this finding, the present invention provides (1) a method of depositing purified cobalt metal on a cathode plate using a crude cobalt metal as an anode and an aqueous solution of cobalt sulfate as an electrolyte, and adjusting the pH of the electrolyte to 1 to 3. Electrolysis of cobalt to produce 5N or more cobalt, characterized in that the electrolyte has a cobalt concentration of 40 to 160 g / l and a cathode current density of 0.001 to 0.1 A / cm 2. It provides a purification method. It was also found that the purification rate greatly depends on the impurity concentration in the aqueous cobalt sulfate solution. Therefore, the present invention further provides (2) an average nickel impurity concentration of 1.3 mg in the aqueous cobalt sulfate solution.
/ L or less, and the average concentration of impurity iron is 0.1 mg.
/ L or less, wherein the method for electrolytically refining cobalt according to (1) and the method for reducing (3) impurity nickel and iron are solvent extraction or ion exchange. The present invention also provides a method for electrolytically refining cobalt according to the above (2). The present invention further provides (4) a high-purity cobalt sputtering target for manufacturing a semiconductor device, wherein (4) a purity of 5 N or more and iron and nickel as impurities are 1 ppm or less, and (5) a purity of 5 N.
As described above, the present invention provides a high-purity cobalt sputtering target for manufacturing a semiconductor device, wherein iron and nickel as impurities are 0.5 ppm or less. In the present invention, the average density means an average value of the sum of the initial density and the end density.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明で用いる電解液は、硫酸酸
性とした硫酸コバルト水溶液である。その電解液中の最
適コバルト濃度は、一般に40〜160g/lであり、
より好ましくは、70〜130g/lである。40g/
l未満では、水素の発生量が多くなるため電流効率が非
常に悪くなり、また電析コバルト中の不純物濃度も上が
るため好ましくない。160g/lを超えると、硫酸コ
バルトが析出して電析状態に悪影響を及ぼすため好まし
くない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrolytic solution used in the present invention is an aqueous solution of cobalt sulfate which has been acidified with sulfuric acid. The optimum cobalt concentration in the electrolyte is generally between 40 and 160 g / l,
More preferably, it is 70 to 130 g / l. 40g /
If it is less than 1, the amount of generated hydrogen is increased, so that the current efficiency is extremely deteriorated, and the impurity concentration in the deposited cobalt is undesirably increased. If it exceeds 160 g / l, it is not preferable because cobalt sulfate precipitates and adversely affects the electrodeposition state.

【0011】電解液の最適pHの範囲は、一般に1〜3
であり、より好ましくは1.5〜2.5である。pH1
未満では、水素の発生量が多くなり電流効率が非常に低
下するため好ましくない。pH3を超えると、電析コバ
ルト中の不純物、特にニッケルの含有量が急激に増加す
るため好ましくない。
The optimum pH range of the electrolyte is generally 1 to 3.
And more preferably 1.5 to 2.5. pH1
If it is less than 1, the amount of generated hydrogen is increased, and the current efficiency is extremely lowered. If the pH exceeds 3, the content of impurities, especially nickel, in the deposited cobalt increases rapidly, which is not preferable.

【0012】最適カソード電流密度の範囲は0.001
〜0.1A/cm2 である。0.001A/cm2 未満
であれば、生産性が低下し、効率的でない。他方、0.
1A/cm2 を超えると、電析コバルト中の不純物濃度
が上がりさらに電流効率も低くなり好ましくない。
The optimum cathode current density range is 0.001.
0.10.1 A / cm 2 . If it is less than 0.001 A / cm 2 , the productivity will be reduced and it will not be efficient. On the other hand, 0.
If it exceeds 1 A / cm 2 , the impurity concentration in the deposited cobalt increases, and the current efficiency also decreases, which is not preferable.

【0013】電解温度は、10〜65℃の範囲が好まし
く、より好ましくは、35〜55℃である。10℃未満
であれば、電流効率が低下し、好ましくない。65℃を
超えると、電解液の蒸発が多くなり、電解液中のコバル
ト濃度が変動したり、硫酸コバルトが析出したりして好
ましくない。
[0013] The electrolysis temperature is preferably in the range of 10 to 65 ° C, more preferably 35 to 55 ° C. If the temperature is lower than 10 ° C., the current efficiency decreases, which is not preferable. When the temperature exceeds 65 ° C., evaporation of the electrolytic solution increases, and the cobalt concentration in the electrolytic solution fluctuates and cobalt sulfate is undesirably deposited.

【0014】以上の電解条件で用いる電解液中の不純物
濃度は、電析コバルト中の不純物含有量に予想以上に強
く影響を及ぼすことが判明した。図1及び図2は、初期
電解液中のニッケル及び鉄濃度と電析コバルト中のニッ
ケル及び鉄濃度の関係をそれぞれ示したグラフである。
It has been found that the impurity concentration in the electrolytic solution used under the above-mentioned electrolysis conditions has an unexpectedly strong influence on the impurity content in the deposited cobalt. 1 and 2 are graphs respectively showing the relationship between the nickel and iron concentrations in the initial electrolyte and the nickel and iron concentrations in the deposited cobalt.

【0015】液中のニッケル濃度と電析コバルト中のニ
ッケル含有量の関係式を求めたところ、Y=0.78X
で表わされることが判明した。これより、5N以上を目
指すには、電析コバルト中のニッケル含有量を1ppm
以下にするため、液中の初期ニッケル濃度を1.3mg
/l以下、すなわち平均濃度においても1.3mg/l
以下にしなければならないことがわかる。
When a relational expression between the nickel concentration in the liquid and the nickel content in the deposited cobalt was determined, Y = 0.78X
It was found that From this, to achieve 5N or more, the nickel content in the deposited cobalt should be 1 ppm.
The initial nickel concentration in the solution was 1.3 mg
/ L or less, that is, 1.3 mg / l even at the average concentration.
It turns out that you have to:

【0016】鉄も同様にして求めた所Y=10Xで表わ
されることが判明した。これより、鉄濃度を1ppm以
下にするためには、液中の初期濃度を0.1mg/l以
下、すなわち平均濃度においても0.1mg/l以下に
する必要があることがわかる。
It has been found that iron is expressed by Y = 10X similarly. This shows that in order to reduce the iron concentration to 1 ppm or less, the initial concentration in the solution must be 0.1 mg / l or less, that is, the average concentration must be 0.1 mg / l or less.

【0017】こうしたニッケル及び鉄等の不純物の低減
は、溶媒抽出法、イオン交換法等の使用によりなしう
る。
Such reduction of impurities such as nickel and iron can be achieved by using a solvent extraction method, an ion exchange method or the like.

【0018】コバルト源は市販入手される電析コバルト
塊或いはスクラップを使用することができる。それらは
通常10〜30pmの鉄及び100〜500ppmのニ
ッケルを含有している。電解は隔膜でアノードボックス
(アノライト)とカソードボックス(カソライト)を仕
切った隔膜電解を採用するのが不純物混入を防止するた
めに好ましい。コバルト源を適宜の網目状の容器に入れ
アノードボックスに装入するのが便宜である。カソード
の母板の材質には、コバルト、チタン板等を用いる。電
解精製の容器は、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等製とする。
As the cobalt source, a commercially available electrodeposited cobalt lump or scrap can be used. They usually contain 10-30 pm of iron and 100-500 ppm of nickel. For the electrolysis, it is preferable to employ a diaphragm electrolysis in which an anode box (anolyte) and a cathode box (catholyte) are separated by a diaphragm in order to prevent contamination with impurities. It is convenient to place the cobalt source in a suitable meshed container and charge the anode box. As the material of the cathode base plate, a cobalt, titanium plate, or the like is used. The container for electrolytic refining is made of vinyl chloride, polypropylene, polyethylene or the like.

【0019】以上の電解条件により製造した電析コバル
ト中には、不純物、特にニッケル及び鉄含有量が1pp
m以下、特には0.5ppm以下に低減され、特に半導
体デバイス用のスパッタリングターゲット材料として好
ましい。
The deposited cobalt produced under the above electrolytic conditions contains impurities, particularly nickel and iron, of 1 pp.
m, especially 0.5 ppm or less, which is particularly preferable as a sputtering target material for a semiconductor device.

【0020】[0020]

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を呈示す
る。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below.

【0021】(実施例1)表1に示すような純度の粗コ
バルト塊2kgを、約100リットルの硫酸水溶液を収
納する電解槽のアノードボックスに装入した。カソード
板(母板)は、2mm厚さのコバルト板を用いた。電解
液中の初期ニッケル及び鉄濃度はいずれも0.01mg
/l未満(分析下限値以下)であった。電解条件を、 (1)pH:2、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 、 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:870g として実施した。この時の液中の平均ニッケル濃度は
0.8mg/lそして平均鉄濃度は0.1mg/lであ
った(平均濃度=初期濃度と終了時濃度との和の平均
値)。
(Example 1) 2 kg of a crude cobalt lump having a purity as shown in Table 1 was charged into an anode box of an electrolytic cell containing about 100 liters of a sulfuric acid aqueous solution. As the cathode plate (base plate), a 2 mm-thick cobalt plate was used. The initial nickel and iron concentrations in the electrolyte were 0.01 mg
/ L (less than or equal to the lower limit of analysis). The electrolysis conditions were as follows: (1) pH: 2, (2) cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l, (3) cathode current density: 0.02 A / cm 2 , (4) temperature: 50 ° C., (5) electrolysis Time: 40 hr (6) Electrodeposition: 870 g At this time, the average nickel concentration in the liquid was 0.8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l (average concentration = average value of the sum of the initial concentration and the end concentration).

【0022】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は0.5
ppmまで低減されそして鉄含有量は0.4ppmまで
低減された。収率も98%の水準を有している。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the thus obtained electrodeposited cobalt. Nickel content is 0.5
ppm and the iron content was reduced to 0.4 ppm. The yield is also at the level of 98%.

【0023】(実施例2)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:2.5、 (2)電解液中のコバルト濃度:50g/l、 (3)カソード電流密度:0.005A/cm2 (4)温度:20℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:875g として実施した。液中の平均ニッケル濃度は0.8mg
/lでありそして平均鉄濃度は0.1mg/lであっ
た。
Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions include (1) pH: 2.5, (2) cobalt concentration in the electrolyte: 50 g / l, (3) cathode current density: 0.005 A / cm 2 (4) temperature: 20 ° C., (5) ) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 875 g The average nickel concentration in the liquid is 0.8mg
/ L and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0024】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は0.5
ppmまで低減されそして鉄含有量は0.5ppmまで
低減された。収率も90%の水準を維持している。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the cobalt deposit thus obtained. Nickel content is 0.5
ppm and the iron content was reduced to 0.5 ppm. The yield is also maintained at a level of 90%.

【0025】(比較例1)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:4.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:870g として実施した。pHが本発明の指定条件より高い。液
中の平均ニッケル濃度は0.8mg/lそして平均鉄濃
度は、0.1mg/lであった。
(Comparative Example 1) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 4.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l (3) Cathode current density: 0.02 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 870 g pH is higher than specified in the present invention. The average nickel concentration in the solution was 0.8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0026】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。Ni濃度が70ppmと
高いことがわかる。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the cobalt deposit thus obtained. It can be seen that the Ni concentration is as high as 70 ppm.

【0027】(比較例2)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:4.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.2A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:520g として実施した。pH及びカソード電流密度が本発明の
指定する条件より高い。液中の平均ニッケル濃度は0.
8mg/lでありそして平均鉄濃度は0.1mg/lで
あった。
(Comparative Example 2) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 4.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l (3) Cathode current density: 0.2 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 520 g The pH and cathode current density are higher than the conditions specified by the present invention. The average nickel concentration in the solution was 0.1.
It was 8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0028】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は100
ppmでありそして鉄含有量は10ppmであった。収
率も70%と低い。
Table 1 shows the content and yield of impurities in the cobalt deposit thus obtained. Nickel content is 100
ppm and the iron content was 10 ppm. The yield is as low as 70%.

【0029】(比較例3)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:2.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:10g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:610g として実施した。電解液中のコバルト濃度は本発明指定
範囲より低い。液中の平均ニッケル濃度は0.8mg/
lそして平均鉄濃度は平均0.1mg/lであった。
(Comparative Example 3) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 2.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 10 g / l (3) Cathode current density: 0.02 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 610 g The cobalt concentration in the electrolyte is lower than the range specified in the present invention. The average nickel concentration in the solution is 0.8 mg /
and the average iron concentration was 0.1 mg / l on average.

【0030】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は200
ppmでありそして鉄含有量は10ppmであった。収
率も低い。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the thus obtained electrodeposited cobalt. Nickel content is 200
ppm and the iron content was 10 ppm. The yield is also low.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【発明の効果】5N以上の、特にニッケル及び鉄を低減
した高純度コバルトが、電解精製により容易に得ること
ができ、得られた高純度コバルトは、半導体デバイス製
造用のターゲット用材料として好適である。
According to the present invention, high purity cobalt of 5N or more, particularly reduced nickel and iron, can be easily obtained by electrolytic refining, and the obtained high purity cobalt is suitable as a target material for semiconductor device production. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】電解液中の初期ニッケル不純物濃度と電析コバ
ルト中のニッケル含有量の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the initial nickel impurity concentration in an electrolytic solution and the nickel content in electrodeposited cobalt.

【図2】電解液中の初期不純物濃度と電析コバルト中の
鉄含有量の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an initial impurity concentration in an electrolytic solution and an iron content in electrodeposited cobalt.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年3月19日[Submission date] March 19, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 コバルトの精製方法[Title of the Invention] Cobalt purification method

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コバルトの水溶液
電解精製方法に関するものであり、特に半導体デバイス
製造用のコバルト・スパッタリングターゲット材等とし
て重要である5N以上の高純度のコバルトの生成のため
の電解精製方法に関する。本発明により精製された高純
度コバルトは、半導体デバイスに有害な金属不純物、特
に鉄及びニッケルが1ppm以下、特には0.5ppm
以下に低減されており、半導体デバイス製造用のコバル
ト・スパッタリングターゲット材等として好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for electrolytically refining an aqueous solution of cobalt, and more particularly to a method for producing high purity cobalt of 5N or more which is important as a cobalt sputtering target material for manufacturing semiconductor devices. about the electrolytic refining how. The high-purity cobalt purified according to the present invention contains metal impurities harmful to semiconductor devices, particularly iron and nickel, of 1 ppm or less, particularly 0.5 ppm.
It is reduced as follows, and is suitable as a cobalt sputtering target material or the like for manufacturing semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリングターゲットは、スパッタ
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、配
線、素子、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタ
リング源となる、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Al合金ターゲット、高融点金属及び合金ターゲッ
ト、シリサイドターゲット等が代表的に使用されてい
る。こうしたものの内、有用性の高いターゲットの一つ
がコバルト及びコバルト合金ターゲットである。
2. Description of the Related Art A sputtering target is a generally disk-shaped plate that serves as a sputtering source for forming electrodes, gates, wirings, elements, protective films and the like of various semiconductor devices on a substrate by sputtering. When the accelerated particles collide with the target surface, the atoms constituting the target are released into space by the exchange of momentum and are deposited on the opposing substrate. As the sputtering target, an Al alloy target, a refractory metal and alloy target, a silicide target, and the like are typically used. Among these, one of the highly useful targets is a cobalt and cobalt alloy target.

【0003】スパッタリング後に生成される半導体デバ
イス部材は、信頼性のある半導体動作性能を保証するた
めには、半導体デバイスに有害な金属不純物が最小限し
か含まれていないことが重要である。こうしたコバルト
系ターゲットは一般に、コバルト粉末を粉末冶金法によ
り、すなわち冷間プレス後焼結するか或いは熱間プレス
することにより生成されるので、コバルトターゲットの
純度を確保するにはターゲット原料自体の高純度化が必
須である。
It is important that a semiconductor device member formed after sputtering contains a minimum of harmful metallic impurities in the semiconductor device in order to guarantee reliable semiconductor operation performance. Such a cobalt-based target is generally produced by powder metallurgy of a cobalt powder, that is, by sintering after cold pressing or hot pressing. Therefore, in order to ensure the purity of the cobalt target, a high level of the target raw material itself is required. Purification is essential.

【0004】一般的に入手されるコバルト、いわゆる粗
コバルト塊は数十ppmの鉄そして数百ppmのニッケ
ルを不純物として含有している。高純度コバルトの製造
方法としては、純度の低いコバルトを電気化学的に溶解
し、イオン交換法を用いて、コバルト水溶液中の不純物
を取り除き、溶液を濃縮して、さらに電解採取により高
純度電解コバルトを製造する方法が、Bourahl
a,Acad.Sci,Ser,C.278(10)6
79−680(1974)に記載されている。しかし、
この方法は、バッチ式であり、従って少量生産向きであ
リ、工程が多くコストが高い等の問題があった。
[0004] Commonly available cobalt, the so-called crude cobalt mass, contains as impurities tens of ppm of iron and hundreds of ppm of nickel. As a method for producing high-purity cobalt, low-purity cobalt is electrochemically dissolved, impurities in an aqueous cobalt solution are removed using an ion-exchange method, the solution is concentrated, and high-purity electrolytic cobalt is collected by electrolytic extraction. Is a method of producing Bourahl
a, Acad. Sci, Ser, C.I. 278 (10) 6
79-680 (1974). But,
This method has a problem that it is of a batch type, is therefore suitable for small-quantity production, has many steps, and is expensive.

【0005】電解採取は、目的金属を含む溶液を電解液
として、不溶性のアノードを用いて電解液を電気分解し
てカソードに目的金属を析出させる方法である。そのた
め、例えば硫酸コバルト水溶液からのコバルトの電解採
取法においては、アノードにおける酸素ガス発生のため
の過電圧が必要であり、目的金属を可溶性アノードとし
て電解してカソードに目的金属を析出させる電解精製法
と比較して、上記の問題以外にも槽電圧が約2V程度高
くなり、又コバルト濃度及びpH調整が必要である等種
々の問題点があった。
[0005] Electrowinning is a method in which a solution containing a target metal is used as an electrolytic solution, and an electrolytic solution is electrolyzed using an insoluble anode to deposit the target metal on a cathode. Therefore, for example, in the method of electrolytically collecting cobalt from an aqueous solution of cobalt sulfate, an overvoltage for generating oxygen gas at the anode is required, and an electrolytic purification method in which the target metal is electrolyzed as a soluble anode to deposit the target metal on the cathode, and In addition to the above-mentioned problems, there were various problems other than the above-mentioned problems, such as the increase of the cell voltage by about 2 V and the necessity of adjusting the cobalt concentration and the pH.

【0006】一方、電解精製法も考慮しうるが、電解精
製法では不純物であるニッケル及び鉄とコバルトとの標
準電極電位が非常に近いため、電解精製法による高純度
化は難しいとされ、これまでほとんど検討されたことが
ないといっていいのが現状であった。
On the other hand, although the electrolytic refining method can be considered, it is said that it is difficult to achieve high purity by the electrolytic refining method because the standard electrode potentials of nickel, iron and cobalt as impurities are very close. It has been said that there has been little consideration until now.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ター
ゲット等の用途に適したニッケル及び鉄等の不純物を最
小限しか含まない5N(99.999%、以下単に5N
と記す)レベル以上の水準の高純度のコバルト精製する
ための方法を開発することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a 5N (99.999%, hereinafter simply referred to as 5N) which contains only a minimum of impurities such as nickel and iron suitable for applications such as a target.
To develop a method for purifying cobalt at a high level or higher.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高純度の
コバルトが大量に安定して生成できるように鋭意検討し
た結果、電解精製法によっても、電解条件をうまく選択
することにより、各金属の過電圧の差が生じて精製可能
であり、さらに、この精製率も水溶液中の不純物濃度に
大きく依存することを究明するに至った。即ち、不純物
であるニッケル及び鉄とコバルトとの標準電極電位が非
常に近いため電解精製は難しいとされてきた従来からの
定説を覆し、電解液のpH、コバルト濃度及びカソード
電流密度を特定範囲に限定することにより鉄及びニッケ
ルの析出を回避しつつコバルトの電析が可能であること
が判明した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies so as to stably produce a large amount of high-purity cobalt. The inventors have found that the metal can be purified due to a difference in overvoltage, and that the purification rate also largely depends on the impurity concentration in the aqueous solution. In other words, the standard electrode potentials of nickel and iron and cobalt, which are impurities, are very close to each other, and it is difficult to perform electrolytic refining. It has been found that by limiting, electrodeposition of cobalt is possible while avoiding precipitation of iron and nickel.

【0009】この知見に基づいて、本発明は、(1)粗
コバルト金属をアノードとしそして硫酸コバルト水溶液
を電解液としてカソード板上に精製コバルト金属を電析
させるに際して、電解液のpHを1〜3、電解液のコバ
ルト濃度を40〜160g/l、そしてカソード電流密
度を0.001〜0.1A/cm2 の条件としたことを
特徴とする5N以上のコバルトを生成するためのコバル
トの電解精製方法を提供するものである。精製率は、硫
酸コバルト水溶液中の不純物濃度に大きく依存すること
も判明した。そこで、本発明は更には、(2)硫酸コバ
ルト水溶液中の不純物ニッケルの平均濃度を1.3mg
/l以下とし、そして不純物鉄の平均濃度を0.1mg
/l以下とすることを特徴とする前記(1)に記載のコ
バルトの電解精製方法及び(3)不純物ニッケル及び不
純物鉄を低減する方法が溶媒抽出法またはイオン交換法
であることを特徴とする前記(2)に記載のコバルトの
電解精製方法をも提供する。 尚、本発明において平均濃
度とは、初期濃度と終了時濃度との和の平均した値を意
味する。
Based on this finding, the present invention provides:
Cobalt metal anode and cobalt sulfate aqueous solution
Of purified cobalt metal on the cathode plate by using
The pH of the electrolyte solution to 1 to 3
Filter concentration is 40-160 g / l and the cathode current density
The degree is 0.001-0.1 A / cmTwo That the conditions of
Kobal for producing 5N or more of cobalt
To provide a method for electrolytic purification of The purification rate is
Dependence on impurity concentration in aqueous cobaltate solution
Also turned out. Therefore, the present invention further provides (2)
The average concentration of the nickel impurities in the aqueous solution is 1.3 mg.
/ L or less, and the average concentration of impurity iron is 0.1 mg.
/ L or less.
Baltic electrolytic purification method and (3) impurity nickel and
Solvent extraction method or ion exchange method to reduce pure iron
The cobalt according to the above (2),
An electrolytic purification method is also provided. In the present invention, the average darkness
Degree means the average value of the sum of the initial density and the end density.
To taste.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明で用いる電解液は、硫酸酸
性とした硫酸コバルト水溶液である。その電解液中の最
適コバルト濃度は、一般に40〜160g/lであり、
より好ましくは、70〜130g/lである。40g/
l未満では、水素の発生量が多くなるため電流効率が非
常に悪くなり、また電析コバルト中の不純物濃度も上が
るため好ましくない。160g/lを超えると、硫酸コ
バルトが析出して電析状態に悪影響を及ぼすため好まし
くない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrolytic solution used in the present invention is an aqueous solution of cobalt sulfate which has been acidified with sulfuric acid. The optimum cobalt concentration in the electrolyte is generally between 40 and 160 g / l,
More preferably, it is 70 to 130 g / l. 40g /
If it is less than 1, the amount of generated hydrogen is increased, so that the current efficiency is extremely deteriorated, and the impurity concentration in the deposited cobalt is undesirably increased. If it exceeds 160 g / l, it is not preferable because cobalt sulfate precipitates and adversely affects the electrodeposition state.

【0011】電解液の最適pHの範囲は、一般に1〜3
であり、より好ましくは1.5〜2.5である。pH1
未満では、水素の発生量が多くなり電流効率が非常に低
下するため好ましくない。pH3を超えると、電析コバ
ルト中の不純物、特にニッケルの含有量が急激に増加す
るため好ましくない。
The optimum pH range of the electrolyte is generally 1 to 3.
And more preferably 1.5 to 2.5. pH1
If it is less than 1, the amount of generated hydrogen is increased, and the current efficiency is extremely lowered. If the pH exceeds 3, the content of impurities, especially nickel, in the deposited cobalt increases rapidly, which is not preferable.

【0012】最適カソード電流密度の範囲は0.001
〜0.1A/cm2 である。0.001A/cm2 未満
であれば、生産性が低下し、効率的でない。他方、0.
1A/cm2 を超えると、電析コバルト中の不純物濃度
が上がりさらに電流効率も低くなり好ましくない。
The optimum cathode current density range is 0.001.
0.10.1 A / cm 2 . If it is less than 0.001 A / cm 2 , the productivity will be reduced and it will not be efficient. On the other hand, 0.
If it exceeds 1 A / cm 2 , the impurity concentration in the deposited cobalt increases, and the current efficiency also decreases, which is not preferable.

【0013】電解温度は、10〜65℃の範囲が好まし
く、より好ましくは、35〜55℃である。10℃未満
であれば、電流効率が低下し、好ましくない。65℃を
超えると、電解液の蒸発が多くなり、電解液中のコバル
ト濃度が変動したり、硫酸コバルトが析出したりして好
ましくない。
[0013] The electrolysis temperature is preferably in the range of 10 to 65 ° C, more preferably 35 to 55 ° C. If the temperature is lower than 10 ° C., the current efficiency decreases, which is not preferable. When the temperature exceeds 65 ° C., evaporation of the electrolytic solution increases, and the cobalt concentration in the electrolytic solution fluctuates and cobalt sulfate is undesirably deposited.

【0014】以上の電解条件で用いる電解液中の不純物
濃度は、電析コバルト中の不純物含有量に予想以上に強
く影響を及ぼすことが判明した。図1及び図2は、初期
電解液中のニッケル及び鉄濃度と電析コバルト中のニッ
ケル及び鉄濃度の関係をそれぞれ示したグラフである。
It has been found that the impurity concentration in the electrolytic solution used under the above-mentioned electrolysis conditions has an unexpectedly strong influence on the impurity content in the deposited cobalt. 1 and 2 are graphs respectively showing the relationship between the nickel and iron concentrations in the initial electrolyte and the nickel and iron concentrations in the deposited cobalt.

【0015】液中のニッケル濃度と電析コバルト中のニ
ッケル含有量の関係式を求めたところ、Y=0.78X
で表わされることが判明した。これより、5N以上を目
指すには、電析コバルト中のニッケル含有量を1ppm
以下にするため、液中の初期ニッケル濃度を1.3mg
/l以下、すなわち平均濃度においても1.3mg/l
以下にしなければならないことがわかる。
When a relational expression between the nickel concentration in the liquid and the nickel content in the deposited cobalt was determined, Y = 0.78X
It was found that From this, to achieve 5N or more, the nickel content in the deposited cobalt should be 1 ppm.
The initial nickel concentration in the solution was 1.3 mg
/ L or less, that is, 1.3 mg / l even at the average concentration.
It turns out that you have to:

【0016】鉄も同様にして求めた所Y=10Xで表わ
されることが判明した。これより、鉄濃度を1ppm以
下にするためには、液中の初期濃度を0.1mg/l以
下、すなわち平均濃度においても0.1mg/l以下に
する必要があることがわかる。
It has been found that iron is expressed by Y = 10X similarly. This shows that in order to reduce the iron concentration to 1 ppm or less, the initial concentration in the solution must be 0.1 mg / l or less, that is, the average concentration must be 0.1 mg / l or less.

【0017】こうしたニッケル及び鉄等の不純物の低減
は、溶媒抽出法、イオン交換法等の使用によりなしう
る。
Such reduction of impurities such as nickel and iron can be achieved by using a solvent extraction method, an ion exchange method or the like.

【0018】コバルト源は市販入手される電析コバルト
塊或いはスクラップを使用することができる。それらは
通常10〜30pmの鉄及び100〜500ppmのニ
ッケルを含有している。電解は隔膜でアノードボックス
(アノライト)とカソードボックス(カソライト)を仕
切った隔膜電解を採用するのが不純物混入を防止するた
めに好ましい。コバルト源を適宜の網目状の容器に入れ
アノードボックスに装入するのが便宜である。カソード
の母板の材質には、コバルト、チタン板等を用いる。電
解精製の容器は、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等製とする。
As the cobalt source, a commercially available electrodeposited cobalt lump or scrap can be used. They usually contain 10-30 pm of iron and 100-500 ppm of nickel. For the electrolysis, it is preferable to employ a diaphragm electrolysis in which an anode box (anolyte) and a cathode box (catholyte) are separated by a diaphragm in order to prevent contamination with impurities. It is convenient to place the cobalt source in a suitable meshed container and charge the anode box. As the material of the cathode base plate, a cobalt, titanium plate, or the like is used. The container for electrolytic refining is made of vinyl chloride, polypropylene, polyethylene or the like.

【0019】以上の電解条件により製造した電析コバル
ト中には、不純物、特にニッケル及び鉄含有量が1pp
m以下、特には0.5ppm以下に低減され、特に半導
体デバイス用のスパッタリングターゲット材料として好
ましい。
The deposited cobalt produced under the above electrolytic conditions contains impurities, particularly nickel and iron, of 1 pp.
m, especially 0.5 ppm or less, which is particularly preferable as a sputtering target material for a semiconductor device.

【0020】[0020]

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を呈示す
る。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below.

【0021】(実施例1)表1に示すような純度の粗コ
バルト塊2kgを、約100リットルの硫酸水溶液を収
納する電解槽のアノードボックスに装入した。カソード
板(母板)は、2mm厚さのコバルト板を用いた。電解
液中の初期ニッケル及び鉄濃度はいずれも0.01mg
/l未満(分析下限値以下)であった。電解条件を、 (1)pH:2、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 、 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:870g として実施した。この時の液中の平均ニッケル濃度は
0.8mg/lそして平均鉄濃度は0.1mg/lであ
った(平均濃度=初期濃度と終了時濃度との和の平均
値)。
(Example 1) 2 kg of a crude cobalt lump having a purity as shown in Table 1 was charged into an anode box of an electrolytic cell containing about 100 liters of a sulfuric acid aqueous solution. As the cathode plate (base plate), a 2 mm-thick cobalt plate was used. The initial nickel and iron concentrations in the electrolyte were 0.01 mg
/ L (less than or equal to the lower limit of analysis). The electrolysis conditions were as follows: (1) pH: 2, (2) cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l, (3) cathode current density: 0.02 A / cm 2 , (4) temperature: 50 ° C., (5) electrolysis Time: 40 hr (6) Electrodeposition: 870 g At this time, the average nickel concentration in the liquid was 0.8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l (average concentration = average value of the sum of the initial concentration and the end concentration).

【0022】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は0.5
ppmまで低減されそして鉄含有量は0.4ppmまで
低減された。収率も98%の水準を有している。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the thus obtained electrodeposited cobalt. Nickel content is 0.5
ppm and the iron content was reduced to 0.4 ppm. The yield is also at the level of 98%.

【0023】(実施例2)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:2.5、 (2)電解液中のコバルト濃度:50g/l、 (3)カソード電流密度:0.005A/cm2 (4)温度:20℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:875g として実施した。液中の平均ニッケル濃度は0.8mg
/lでありそして平均鉄濃度は0.1mg/lであっ
た。
Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions include (1) pH: 2.5, (2) cobalt concentration in the electrolyte: 50 g / l, (3) cathode current density: 0.005 A / cm 2 (4) temperature: 20 ° C., (5) ) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 875 g The average nickel concentration in the liquid is 0.8mg
/ L and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0024】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は0.5
ppmまで低減されそして鉄含有量は0.5ppmまで
低減された。収率も90%の水準を維持している。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the cobalt deposit thus obtained. Nickel content is 0.5
ppm and the iron content was reduced to 0.5 ppm. The yield is also maintained at a level of 90%.

【0025】(比較例1)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:4.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:870g として実施した。pHが本発明の指定条件より高い。液
中の平均ニッケル濃度は0.8mg/lそして平均鉄濃
度は、0.1mg/lであった。
(Comparative Example 1) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 4.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l (3) Cathode current density: 0.02 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 870 g pH is higher than specified in the present invention. The average nickel concentration in the solution was 0.8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0026】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。Ni濃度が70ppmと
高いことがわかる。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the cobalt deposit thus obtained. It can be seen that the Ni concentration is as high as 70 ppm.

【0027】(比較例2)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:4.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:100g/l (3)カソード電流密度:0.2A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:520g として実施した。pH及びカソード電流密度が本発明の
指定する条件より高い。液中の平均ニッケル濃度は0.
8mg/lでありそして平均鉄濃度は0.1mg/lで
あった。
(Comparative Example 2) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 4.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 100 g / l (3) Cathode current density: 0.2 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 520 g The pH and cathode current density are higher than the conditions specified by the present invention. The average nickel concentration in the solution was 0.1.
It was 8 mg / l and the average iron concentration was 0.1 mg / l.

【0028】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は100
ppmでありそして鉄含有量は10ppmであった。収
率も70%と低い。
Table 1 shows the content and yield of impurities in the cobalt deposit thus obtained. Nickel content is 100
ppm and the iron content was 10 ppm. The yield is as low as 70%.

【0029】(比較例3)実施例1と同様な装置を用い
コバルト電解精製を行った。電解条件は、 (1)pH:2.0、 (2)電解液中のコバルト濃度:10g/l (3)カソード電流密度:0.02A/cm2 (4)温度:50℃、 (5)電解時間:40hr (6)電着量:610g として実施した。電解液中のコバルト濃度は本発明指定
範囲より低い。液中の平均ニッケル濃度は0.8mg/
lそして平均鉄濃度は平均0.1mg/lであった。
(Comparative Example 3) Using the same apparatus as in Example 1, cobalt electrolytic purification was performed. The electrolysis conditions are as follows: (1) pH: 2.0, (2) Cobalt concentration in electrolyte: 10 g / l (3) Cathode current density: 0.02 A / cm 2 (4) Temperature: 50 ° C., (5) Electrolysis time: 40 hr (6) Electrodeposition amount: 610 g The cobalt concentration in the electrolyte is lower than the range specified in the present invention. The average nickel concentration in the solution is 0.8 mg /
and the average iron concentration was 0.1 mg / l on average.

【0030】これによって得た電析コバルト中の不純物
含有量及び収率を表1に示す。ニッケル含有量は200
ppmでありそして鉄含有量は10ppmであった。収
率も低い。
Table 1 shows the impurity content and the yield in the thus obtained electrodeposited cobalt. Nickel content is 200
ppm and the iron content was 10 ppm. The yield is also low.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【発明の効果】5N以上の、特にニッケル及び鉄を低減
した高純度コバルトが、電解精製により容易に得ること
ができ、得られた高純度コバルトは、半導体デバイス製
造用のターゲット用材料として好適である。
According to the present invention, high purity cobalt of 5N or more, particularly reduced nickel and iron, can be easily obtained by electrolytic refining, and the obtained high purity cobalt is suitable as a target material for semiconductor device production. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】電解液中の初期ニッケル不純物濃度と電析コバ
ルト中のニッケル含有量の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the initial nickel impurity concentration in an electrolytic solution and the nickel content in electrodeposited cobalt.

【図2】電解液中の初期不純物濃度と電析コバルト中の
鉄含有量の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an initial impurity concentration in an electrolytic solution and an iron content in electrodeposited cobalt.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粗コバルト金属をアノードとしそして硫
酸コバルト水溶液を電解液としてカソード板上に精製コ
バルト金属を電析させるに際して、電解液のpHを1〜
3、電解液のコバルト濃度を40〜160g/l、そし
てカソード電流密度を0.001〜0.1A/cm2
条件としたことを特徴とする5N以上のコバルトを生成
するためのコバルトの電解精製方法。
1. A method for depositing purified cobalt metal on a cathode plate using a crude cobalt metal as an anode and an aqueous solution of cobalt sulfate as an electrolyte, the pH of the electrolyte is 1 to
3. Electrolysis of cobalt to produce 5N or more cobalt, characterized in that the electrolyte has a cobalt concentration of 40 to 160 g / l and a cathode current density of 0.001 to 0.1 A / cm 2. Purification method.
【請求項2】 硫酸コバルト水溶液中の不純物ニッケル
の平均濃度を1.3mg/l以下とし、そして不純物鉄
の平均濃度を0.1mg/l以下とすることを特徴とす
る請求項1に記載のコバルトの電解精製方法。
2. The method according to claim 1, wherein the average concentration of the impurity nickel in the aqueous cobalt sulfate solution is 1.3 mg / l or less, and the average concentration of the impurity iron is 0.1 mg / l or less. Electrolytic purification of cobalt.
【請求項3】 不純物ニッケル及び不純物鉄を低減する
方法が溶媒抽出法またはイオン交換法であることを特徴
とする請求項2に記載のコバルトの電解精製方法。
3. The method for electrolytically refining cobalt according to claim 2, wherein the method for reducing the nickel and iron impurities is a solvent extraction method or an ion exchange method.
JP07543899A 1999-03-19 1999-03-19 Cobalt purification method Expired - Lifetime JP3151195B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07543899A JP3151195B2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Cobalt purification method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07543899A JP3151195B2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Cobalt purification method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4357367A Division JP3066886B2 (en) 1992-12-24 1992-12-24 High purity cobalt sputtering target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11315391A true JPH11315391A (en) 1999-11-16
JP3151195B2 JP3151195B2 (en) 2001-04-03

Family

ID=13576253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07543899A Expired - Lifetime JP3151195B2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Cobalt purification method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3151195B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012092447A (en) * 2010-10-01 2012-05-17 Jx Nippon Mining & Metals Corp Electrolytic extracting method of cobalt
JP2017218648A (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Jx金属株式会社 Electrowinning method for cobalt

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012092447A (en) * 2010-10-01 2012-05-17 Jx Nippon Mining & Metals Corp Electrolytic extracting method of cobalt
JP2017218648A (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Jx金属株式会社 Electrowinning method for cobalt

Also Published As

Publication number Publication date
JP3151195B2 (en) 2001-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3876253B2 (en) Manufacturing method of high purity nickel
KR100512644B1 (en) Method of producing a higher-purity metal
JP4519294B2 (en) Indium recovery method
JP3066886B2 (en) High purity cobalt sputtering target
JP3065193B2 (en) High purity cobalt sputtering target
JP3151194B2 (en) Cobalt purification method
JP3151195B2 (en) Cobalt purification method
JPH10204673A (en) Recovering method of indium
JP3825983B2 (en) Metal purification method
JPH073486A (en) High-purity cobalt and production of thereof
TWI252875B (en) Method and device for producing high-purity metal
US4923579A (en) Electrochemical process for zirconium alloy recycling
JP3111348B2 (en) Metal recovery from waste nickel-cadmium secondary battery
JP3878402B2 (en) Metal purification method
JP3095730B2 (en) Method for producing high purity cobalt
JP2002201025A (en) Method for recovering indium hydroxide or indium
JP3878407B2 (en) Metal purification method
Raynes et al. The Extractive Metallurgy of Zirconium By the Electrolysis of Fused Salts: III. Expanded Scale Process Development of the Electrolytic Production of Zirconium from
JPH06173064A (en) Method for refining ti
US2899369A (en) Special electrolytic processing
US2852452A (en) Electrolytic process
JP2570076B2 (en) Manufacturing method of high purity nickel
JPH0971825A (en) Method for recovering effective component from nickel hydrogen-storing alloy secondary cell
Kuntyi et al. Electrochemical processing of WC-Ni pseudoalloys in sulfuric acid solutions to ammonium paratungstate and nickel (II) sulfate
JP2004083992A (en) Method for producing high purity antimony and high purity antimony

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20001219

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090119

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090119

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100119

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100119

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119

Year of fee payment: 10

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term