[go: up one dir, main page]

RU2375480C1 - Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации - Google Patents

Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2375480C1
RU2375480C1 RU2008125865/02A RU2008125865A RU2375480C1 RU 2375480 C1 RU2375480 C1 RU 2375480C1 RU 2008125865/02 A RU2008125865/02 A RU 2008125865/02A RU 2008125865 A RU2008125865 A RU 2008125865A RU 2375480 C1 RU2375480 C1 RU 2375480C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tungsten
zone
trioxide
temperature
tungsten trioxide
Prior art date
Application number
RU2008125865/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Вадим Георгиевич Глебовский (RU)
Вадим Георгиевич Глебовский
Николай Сергеевич Сидоров (RU)
Николай Сергеевич Сидоров
Original Assignee
Вадим Георгиевич Глебовский
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 Вадим Георгиевич Глебовский filed Critical Вадим Георгиевич Глебовский
Priority to RU2008125865/02A priority Critical patent/RU2375480C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2375480C1 publication Critical patent/RU2375480C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней. Способ включает очистку раствора паравольфрамата аммония от примесей сульфидом аммония и последующую очистку раствора ионным обменом на анионите АМ-п. Затем ведут термическое разложение паравольфрамата аммония при температуре 600-800°С до получения трехокиси вольфрама и очистку трехокиси вольфрама зонной сублимациией при температуре 900-950°С в постоянном потоке кислорода. После сублимации ведут гетерогенное восстановление водородом при температуре 700-750°С трехокиси вольфрама до образования порошка вольфрама и прессование порошка вольфрама до получения прутка. Затем ведут электронную вакуумную зонную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов высокочистого вольфрама и электронную вакуумную плавку в плоском кристаллизаторе с проплавлением плоского слитка с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз. Предлагается также устройство для зонной сублимации трехокиси вольфрама. Техническим результатом является резкое повышение чистоты вольфрама, предназначенного для тонкопленочной металлизации магнетронным распылением мишеней. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых магнетронных мишеней в технологии кремниевых интегральных схем в микроэлектронике.
Известен способ ионно-обменной очистки с получением высокочистого вольфрама, в соответствии с которым производят очистку раствора вольфрамата аммония от двух- и трехвалентных металлов-примесей, а также от молибдена. Из уровня техники также известен (Зеликман А.Н., Никитина Л.С. Вольфрам. М.: Металлургия, 1978, с.196-201) способ получения высокочистого вольфрама, включающий вакуумное рафинирование металлического вольфрама первым переплавом электронно-лучевой плавкой и вторым переплавом электродуговой вакуумной плавкой с затвердеванием расплавов в кристаллизаторах с получением слитков.
Недостатком известных способов является то, что применяемые для этой цели известные физико-химические методы либо весьма трудоемки, либо малоэффективны, в силу чего содержание, например, молибдена в сырье квалификации ОСЧ обычно находится на уровне не менее 5·10-3 %. При исследовании избирательных свойств ионно-обменных материалов различной природы по отношению к примесям, отрицательно влияющим на физические свойства вольфрама, при сорбции их из раствора вольфрамата аммония установлено, что наибольшую селективность к ионам двух- и трехвалентных металлов (Fe, Pb, Co, Ni, Сu и др.) проявляют аминокарбоксильные амфолиты. Исследование сорбции вольфрама из растворов вольфрамата аммония показало их повышенную селективность к молибдену. Получение вольфрама с помощью многократных вакуумных переплавов не позволяет избавиться от таких примесей, как углерод, молибден, тантал и др., содержание которых может значительно превышать допустимые пределы. Кроме того, не вызывает сомнения и тот факт, что высокочистый вольфрам невозможно получить, используя только один, возможно весьма мощный, способ очистки, самым разумным представляется применение комплекса химико-металлургических методов.
Техническая задача - повышение чистоты вольфрама для распыляемых мишеней, используемых для тонкопленочной металлизации, поскольку чистота вольфрама в значительной мере определяет электрофизические параметры наносимых тонких слоев.
Это достигается тем, что используется способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней, который включает очистку паравольфрамата аммония в виде раствора от примесей сульфидом аммония для перевода примеси молибдена в тиокомплекс [MoS42-] и осаждения примесей, последующую очистку раствора ионным обменом на анионите АМ-n, термическое разложение паравольфрамата аммония при температуре 600-800°С до получения трехокиси вольфрама, очистку трехокиси вольфрама зонной сублимацией при температуре 900-950°С в постоянном потоке кислорода, при этом высшую летучую трехокись вольфрама собирают в дальней части реактора, а нелетучие низшие окислы примесей собирают в начальной части реактора, гетерогенное восстановление водородом трехокиси вольфрама при температуре 700-750°С до образования порошка вольфрама, прессование порошка вольфрама до получения прутка, электронную вакуумную зонную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов высокочистого вольфрама и электронную вакуумную плавку в плоском кристаллизаторе с проплавлением плоского слитка с каждой стороны на всю глубину не менее двух раз.
Это достигается тем, что используется устройство для зонной сублимационной очистки трехокиси вольфрама для получения из него высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней, включающее реактор, перемещаемый зонный нагреватель, систему подачи кислорода, перемещаемую зону шириной 50 мм вдоль засыпки из трехокиси вольфрама длиной 500 мм при соотношении длины засыпки и ширины зоны 10:1 и скорости перемещения зоны 20 мм/ч.
На фиг.1 и фиг.2 представлена схема лабораторного устройства для зонной сублимации трехокиси вольфрама в начале и конце процесса зонной сублимационной очистки, соответственно: 1 - кварцевый реактор; 2 - зонный нагреватель; 3 - трехокись вольфрама.
Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней осуществляется следующим образом. Раствор паравольфрамата аммония очищают от различных примесей, в том числе от молибдена, в одну стадию, но проводят предварительную обработку раствора паравольфрамата аммония сульфидом аммония для перевода примеси молибдена в тиокомплекс [MoS42-] и осаждения примесей, содержащихся в растворе в виде нерастворимых сульфидов (Fe, Pb, Co, Ni, Сu и др.). Очистку проводят на анионите АМ-n. Затем паравольфрамат аммония подвергают термическому разложению при температуре 600-800°С до получения трехокиси вольфрама, трехокись вольфрама 3 подвергают зонной сублимации в реакторе 1 при температуре 900-950°С, скорости перемещения нагревателя 2 20 мм/ч и десяти проходах зоны, в результате чего трехокись вольфрама 3, подвергаемая зонной очистке, перемещается из ближней по ходу движения нагревателя части реактора 1 в дальнюю его часть, причем в процессе зонной сублимации происходит очистка от летучих оксидов примесей, производят гетерогенное восстановление трехокиси вольфрама водородом при температуре 700-750°С до получения мелкодисперсного порошка металлического вольфрама, который прессуют в пруток и подвергают электронной вакуумной зонной перекристаллизации до получения кристаллов вольфрама. Необходимое по массе число кристаллов вольфрама переплавляют в охлаждаемом плоском кристаллизаторе в вакууме с помощью аксиального электронного луча, причем плоский слиток с каждой стороны проплавляют на всю глубину не менее двух раз.
Пример реализации способа.
В качестве исходных материалов использовали паравольфрамат аммония, который подвергали очистке от молибдена и других примесей в одну стадию, однако проводили предварительную обработку раствора паравольфрамата аммония сульфидом аммония для перевода примеси молибдена в тиокомплекс [MoS42-] и осаждения примесей, содержащихся в растворе в виде нерастворимых сульфидов (Fe, Pb, Со, Ni, Сu и др.). Очистку проводили на анионите АМ-n. Далее паравольфрамат аммония подвергали термическому разложению при температуре 600-800°С и получали трехокись вольфрама, которую подвергали зонной сублимации на установке с кварцевым реактором и зонным нагревателем, в результате чего получали очищенную трехокись вольфрама. Скорость потока кислорода 50-60 мл/мин, скорость перемещения зоны 20 мм/ч, температура 900-950°С. Затем трехокись вольфрама подвергали гетерогенному восстановлению водородом при температуре 700-750°С в течение 3-5 часов при загрузке 0,5-1 кг. В результате получали мелкодисперсный порошок металлического вольфрама, который прессовали в пруток для электронно-лучевой зонной плавки. Вакуумную зонную плавку проводили по технологии в установке ЭЛЗП с предварительным вакуумным отжигом в этой же установке. По данным масс-спектрального анализа содержание примесей в монокристаллах вольфрама было следующим (ррm): Сu 0,08; Al<0,1; Mg<0,3; Mn<0,3; Pb<0,06; Fe<0,1; Ni<0,06; Co<0,3; Si<0,3; Nb 0,1; V 0,3; Mo<1,0. Отношение сопротивлений для монокристаллов вольфрама составляло R300K/R4.2K=70000, лучшие образцы имели величину 100000. Из результатов анализа и величины остаточного электросопротивления видно, что комплекс химических и вакуумно-металлургических методов позволяет получать вольфрам высокой чистоты. Насколько нам известно, пока в литературе нет сообщений относительно образцов вольфрама такой высокой чистоты и с таким высоким показателем остаточного электросопротивления.

Claims (2)

1. Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней, который включает очистку паравольфрамата аммония в виде раствора от примесей сульфидом аммония для перевода примеси молибдена в тиокомплекс [MoS42-] и осаждения примесей, последующую очистку раствора ионным обменом на анионите АМ-п, термическое разложение паравольфрамата аммония при температуре 600-800°С до получения трехокиси вольфрама, очистку трехокиси вольфрама зонной сублимациией при температуре 900-950°С в постоянном потоке кислорода, при этом высшую летучую трехокись вольфрама собирают в дальней части реактора, а нелетучие низшие окислы примесей собирают в начальной части реактора, гетерогенное восстановление водородом при температуре 700-750°С трехокиси вольфрама до образования порошка вольфрама, прессование порошка вольфрама до получения прутка, электронную вакуумную зонную перекристаллизацию прутка до получения кристаллов высокочистого вольфрама и электронную вакуумную плавку в плоском кристаллизаторе с проплавлением плоского слитка с каждый стороны на всю глубину не менее двух раз.
2. Устройство для зонной сублимационной очистки трехокиси вольфрама для получения из него высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней, включающее реактор, перемещаемый зонный нагреватель, систему подачи кислорода, перемещаемую зону шириной 50 мм вдоль засыпки из трехокиси вольфрама длиной 500 мм при соотношении длины засыпки и ширины зоны 10:1 и скорости перемещения зоны 20 мм/ч.
RU2008125865/02A 2008-06-26 2008-06-26 Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации RU2375480C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008125865/02A RU2375480C1 (ru) 2008-06-26 2008-06-26 Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008125865/02A RU2375480C1 (ru) 2008-06-26 2008-06-26 Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2375480C1 true RU2375480C1 (ru) 2009-12-10

Family

ID=41489594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008125865/02A RU2375480C1 (ru) 2008-06-26 2008-06-26 Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375480C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434960C1 (ru) * 2010-09-10 2011-11-27 Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2178059A (en) * 1985-06-03 1987-02-04 Mitsubishi Metal Corp Process for preparing an ingot from metal scrap
US5224534A (en) * 1990-09-21 1993-07-06 Nippon Mining And Metals Company, Limited Method of producing refractory metal or alloy materials
US5722034A (en) * 1994-12-09 1998-02-24 Japan Energy Corporation Method of manufacturing high purity refractory metal or alloy
WO2002052051A3 (en) * 2000-12-27 2002-09-12 Rmi Titanium Co Methods of melting titanium and other metals and alloys by plasma arc or electron beam
RU2263721C2 (ru) * 2003-12-25 2005-11-10 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) Способ получения слитков

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2178059A (en) * 1985-06-03 1987-02-04 Mitsubishi Metal Corp Process for preparing an ingot from metal scrap
US5224534A (en) * 1990-09-21 1993-07-06 Nippon Mining And Metals Company, Limited Method of producing refractory metal or alloy materials
US5722034A (en) * 1994-12-09 1998-02-24 Japan Energy Corporation Method of manufacturing high purity refractory metal or alloy
WO2002052051A3 (en) * 2000-12-27 2002-09-12 Rmi Titanium Co Methods of melting titanium and other metals and alloys by plasma arc or electron beam
RU2263721C2 (ru) * 2003-12-25 2005-11-10 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) Способ получения слитков

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗЕЛИКМАН А.Н., НИКИТИНА Л.С. Вольфрам. - М.: Металлургия, 1978, с.196-201. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434960C1 (ru) * 2010-09-10 2011-11-27 Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002516918A (ja) タンタルスパッタリングターゲット及び製造方法
US6007597A (en) Electron-beam melt refining of ferroniobium
Hu et al. Synthesis of Fe-based bulk metallic glasses with low purity materials by multi-metalloids addition
JP3825984B2 (ja) 高純度マンガンの製造方法
RU2375480C1 (ru) Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней и устройство для его реализации
CN1818109A (zh) 一种具备高强度和高导电性能的铜合金材料及其制备工艺
RU2434959C1 (ru) Способ получения высокочистого молибдена для распыляемых мишеней
KR101678334B1 (ko) 고순도 망간의 제조 방법
CN108220664A (zh) 一种高强度铜丝的制备工艺
CN103740954A (zh) 一种含In99.999%等级铟的生产方法
Zhou et al. Remarkable effect of Ce base element purity upon glass forming ability in Ce–Ga–Cu bulk metallic glasses
JPWO2015060018A1 (ja) 高純度マンガンの製造方法及び高純度マンガン
RU2375479C1 (ru) Способ получения высокочистого молибдена для распыляемых мишеней и устройство для его реализации
EP2480497A1 (en) Method for producing high purity silicon
CN104831079B (zh) 偏析法精铝提纯中有效去除钒的方法
CN110499480A (zh) 一种Cu-M-O非晶合金及其制备方法
Uchikoshi et al. Mass production of high-purity iron using anion-exchange separation and plasma arc melting
RU2434960C1 (ru) Способ получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней
RU2434955C1 (ru) Способ получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней
CN103114213A (zh) 蓝宝石生长炉用高纯钼制备方法
JP2710049B2 (ja) 高純度モリブデン酸アンモニウム結晶の製造方法
Morvan et al. Preparation of photovoltaic silicon by purification of metallurgical grade silicon with a reactive plasma process
CA2068437A1 (en) Copper oxide whiskers and process for producing the same
RU2446219C1 (ru) Способ получения высокочистого никеля для распыляемых мишеней
Yi et al. Fabrication of Fe-based bulk amorphous alloys using hot metal and commercial ferro-alloys