JPS62292618A - 超高純度沃化チタンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ６発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は不純物が極めて低減された超高純度沃化チタン
の製造方法に関するものである。

超高純度沃化チタンは、本来の沃化物の性質を研究する
上で当然必要とされている他、最近では特に集積回路の
電極材として有望なチタンシリサイドおよび高純度金属
チタンを製造するための原料として有要な物質である。

〔従来の技術及びその間照点〕

沃化チタンの製法としては以下の方法が知られているが
、それらのいずれによっても純度の良い沃化チタンを得
ることはできない。

１、　金属チタンと沃素の混合物を加熱する。

２、塩化チタンに乾燥した沃化水素を反応させる。

五　塩化チタンと水素および沃素を暗赤熱させる。

４、　沃化アルミと酸化チタンを反応させろ。

また、上記の方法で得られた沃化チタンを精密蒸溜で精
製する方法は、非常に複雑な設備を必要とする上に、蒸
溜温度によっては沃化チタン（Ｔｌｒ、）が低級沃化物
（Ｔｉ工３　ｎｒ　Ｔｉｒ、）に分解し蒸気圧が変動す
るため、その蒸溜渇度には上限があり完全に不純物が除
去されないばかりか、逆に濃縮してしまう不純物さえ存
在する。

さらに、減圧蒸溜法も考えられるが、これも設備的にか
なりしっかりしたものが必要でハンドリングも難しい上
に蒸溜に多大な時間がかかるので実用的でない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこの様に従来法では容易に製造し得なかった超
高純度沃化チタンを簡単な装置で収率良く製造する方法
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨は不純物を含む沃化チタンを蒸溜温度と捕
集温度を段階的に変化させ、初期揮発物をすみやかに系
外に排気し、高純度の沃化チタンを捕集することを特徴
とするものである。

〔発明の作用・効果〕

現在、市販されている沃化チタンの代表的なもので純度
の良いものでもその不純物として少なくとも以下の成分
を含有している。

このように不純物を含有している場合は、沃化チタン本
来の特性に関する研究は不可能であるし、超高純度金属
Ｔ１の原料としても不適当である。

また、単純な蒸溜を行っても沃化チタンと蒸気圧の類似
している５ｎｘ４．　Ａ４Ｔ４などは沃化チタンが低級
化しやすいこととあいまって完全に除去することはでき
ず、逆に濃縮することさえありうる。

そこで本発明者らは、沃化チタンの蒸溜精製時において
蒸溜温度と捕集温度を段階的に変化させ初期揮発物をす
みやかに系外に排気し、沃化チタンのみを捕集すること
Ｋより超高純度な沃化チタンを製造することを見出した
。

沃化チタンはどの様な方法で製造しても良く、製法に特
に限定はないが、以下説明する方法により連続的にこれ
を製造するのが純度的に経済的にも好ましい。

まず、金属粗チタンを過剰の沃素と反応させ生成した沃
化チタンおよび不純物沃化物は捕集器の温度制御により
分離する。反応温度は３００℃以上であれば良いが５０
０〜６００℃が反応速度からは好ましい温度である。こ
の時、特に重要な事は捕集器の温度および沃化チタンの
分圧が沃化チタンの逆昇華（気体→固体）条件を満足す
ることである。この条件が満たされると他の不純物沃化
物のほとんどの分圧は極めて低いため、捕集器の温度は
不純物沃化物の逆昇華点以上になり、凝縮されず気体と
して捕集器外に排出されてしまう。

これでほとんどの不純物は沃化チタンと分離されるが、
ｐｅ、　Ｓｎ、　Ａｔが若干混入してしまう。そこで得
られた沃化物中の７８．　Ｓｎ、　Ａｔを除去するため
には蒸溜を行わなければならない。しかし、単純に蒸溜
したのでは蒸気圧が極めて類似しているため高度な精密
蒸溜が必要となる。また、沃化チタンは蒸溜時に低級化
し蒸気圧が変動することがあるため、この蒸溜は非常に
難しい。ところが、本発明者らが鋭意検討した結果、沃
化チタシと不純物沃化物の蒸発速度が著しく異なり不純
物沃化物の方がかなり速い速度で蒸発することが確認さ
れた。

そこで第１図に示す様な温度制御の下に蒸溜を行い、同
時に捕集器の温度も第２図に示す様な温度制御を行うこ
とにより、容易に分離できることを見出した。すなわち
、不純物沃化物は温度Ｔ１１時間ちの初期蒸溜時にほと
んど気化され捕集器も温度）に加熱されているため通過
し系外に排気され、温度１１時間ちの本蒸溜に移行した
時点で捕集器の温度を１　に下げ捕集を開始することで
沃化チタン以外の不純物沃化物を１　ｐｐｍ以下にまで
低減された超高純度沃化チタンが得られた。

この方法によれば精密蒸溜の様な装置も必要とせず、ま
た、沃化チタンが低級化する温度（２２００℃）以下で
初期蒸溜すれば不純物を効率よく除去できる。

次に本発明を図面に基づき説明する。第３図は本発明の
沃素化反応において用いられる連続沃素化装置の一例を
示すものであり、第４図は蒸溜装置の一例を示すもので
ある。

第３図において１は補充用の沃素ポットであり、沃化物
として消費された沃素を供給するものである。２は沃素
溜ポット、３は密閉された沃素フィーダー（例えば電磁
フィーダー）であり、粉体状の沃素を定量的に４の沃素
気化器内に供給する。

ここでガス状となった沃素は反応器６に送られ、粗金属
チタン用ボット７から定量的に供給され、５のメザラに
落下する粗金属チタンと反応し沃素チタンを生成する。

生成した沃化チタンは９の沃化チタン精製塔内で析出し
、精製沃化チタンのみが８の沃化チタン用捕集ボット内
に捕集され、未反応の沃素および不純物沃化物は１１の
沃素蒸溜塔に入り、不純物沃化物は１０のボットに、そ
して精製沃素ガスは冷媒により冷却されている沃素急冷
トラ、プ１２内に入る。ここで沃素ガスは冷却器１３で
冷却された不活性ガスにより急冷され、粉末となり再び
この沃素溜ポ、トにフィードバックされ、連続的に高純
度沃化チタンを製造するとともに、沃素も完全にクロー
ズド化される。

更に、具体的な操作方法としては、全系内を１０−２ｔ
ｏｒｒ以下に排気し、約３００℃以上に加熱し、長時間
保持することにより、脱気・脱水を行う。次に沃素を沸
点以上に加熱された沃素気化器に適量供給し、全系内を
沃素雰囲気にする。さらに各部が所定の温度に達した後
、粗金属チタンを供給し沃素化を開始する。

第４図においては、第３図の装置を用いて製造された高
純度沃化チタンを２１の沃化チタン気化器に送入し、所
定の温度制御により気化させる。

２２の蒸溜塔の温度により精製度が変動するので特に塔
頂温度の制御は注意を要する。気化した沃化物は蒸溜塔
を通過し、２３の精製沃化チタン用トラ、プに入るが、
初期点間時には、ここは２９のヒーターにより加熱され
ているため、沃化物は気体として通過し、２５の揮発性
不純沃化物トラれる。これらはすべて２８の流量計によ
り流量を制御した不活性ガスのキャリアーのもとでおこ
なわれる。排ガスは２６のクッションタンク、２７の沃
化カリウム溶液（吸収液）を通過後、大気に放出される
。得られた精製沃化チタンは不活性ガス雰囲気（例えば
、グローブボックス）内で取り出される。

〔本発明の効果〕

以上の様に、本発明の超高純度沃化チタンの製造法によ
れば、連続的に高純度沃化チタンが製造でき、所定の温
度制御をした点滴を行えば、簡単な装置（例えば単蒸溜
）で収率良く、不純物を各々Ｉ　Ｔｌｐｍ以下Ｋまで低
減した超高純度沃化チタンを得ろことができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により説明する。

原料の粗金属チタンは表１に示す不純物を含有するもの
を使用した。この原料粗金属チタンとあらかじめ精製し
た沃素を用〜・第５図の装置な用いて沃素化を行った。

沃素化の条件は反応温度６００℃、Ａｒガス流量５００
　ｄ　／　ｍｉｎ　、チタン送入［３９／ｍｉｎ、沃素
流ｉ１５０９　／　ｍｉｎ　、捕集温度ハ１００’Ｃ，
１３０’（：、　　１５００Ｃと変化させ捕集された沃
化チタンの不純物含有量の影響を調べた結果が表２であ
る。値は沃化チタン中に含有する金属不純物の重’ｊｔ
　ｐｐｍである。粗金属チタンに含有されて（・た不純
物のほとんどが除去される。

しかし、スズ、鉄、アルミニウム、マグネシウムが微量
含有されている。そこで１６０°Ｃで捕集した高純度沃
化チタンをＡｒ流量５００　ｄ　／　ｍｉｎのキャリア
ーガスを使用し、＠４図の装置を使用し、初期蒸溜（単
蒸溜）のみを実施し、点滴温度を２５０’Ｃ，３００°
（：、３５０°Ｃと変化させた時、得られた精製沃化チ
タン中に含有している不純物の値を表３に示した。鉄、
アルミニウム、マグネシウムは減少しているが、スズは
除去されず逆ンζ濃縮される場合もある。

次に同じ装置を使用し、初期蒸溜を２００℃で１１５時
間、１時間、２時間と変化させ、この時、精製沃化チタ
ントラップは３５０°Ｃに加熱しておき、気化してきた
不純沃化物を捕集せず、揮発性不純沃化物トラップに捕
集し、本点間（３５０°Ｃ×１時間）が開始されると同
時に精製沃化チタントラップを冷媒により冷却し、精製
沃化チタンのみを捕集した。その結果を表４に示した。

初期点間時間により若干の相異はあるが、不純物は完全
に除去されている。収率も８５％以上と高収率で得られ
る。

以上の様に段階的に点滴温度と捕集温度を変える蒸溜を
おこなうことＫより、金属不純物のすべてが１　ｐｐｍ
以下である超高純度沃化チタンを製造することができる
。

表１ 表２（１鞠制糧単位ｐｐｍ　） 表３−遊歓鮪ｌ単位ｐｐｍ　） 表４（刊陽舗ｌ屹ｐｐｍ　）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸溜における温度制御の方法の一例を
示すものであり、第２図は本発明の捕集器の温度制御の
一例を示すものである。第３図は本発明の沃素化反応で
用いられる沃素化装置の一例を示すものであり、第４図
は本発明で用いられる点間装置の一例を示すものである
。 図中、各記号は次の内容を示すものである。 １、　沃素ボット　　　５　メザラ ２　沃素溜ポ、ト＆　　反応器 五　沃素フィーダー　２　粗金属チタン用ボット４、　
気化器　　　　　　　　ａ　　沃化チタン用捕集ポ、ト
９　沃化チタン精製塔 １α　不純物沃化物用ボット １１、沃素蒸溜塔 １２、沃素急冷トラ、ブ １五　冷却器 ２１、沃化チタン気化器　　２＆　り、シ１ンタンク２
２−　蒸溜塔　　　　　　　　　２７．　　沃化カリウ
ム溶液２五　精製沃化チタントラ、プ２ａ　　流量計２
４、　　冷媒　　　　　　　　　２９．　　ヒーター２
５、　　揮発性不純沃化物トラ、プ 特許出願人　東洋曹達工業株式会社 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 沃化チタンを蒸溜精製する際、蒸溜温度と捕集温度を段
   階的に変化制御することにより、初期揮発物をすみやか
   に系外に排気し、超高純度沃化チタンのみを捕集するこ
   とを特徴とする超高純度沃化チタンの製造方法。