(57)【要約】  この発明のタンタル塩化物は、ＴａＣｌ5を含有し、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下である。
2019187836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴａＣｌ5を含有し、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下であるタンタル塩化物。
【請求項２】
ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、０．１質量％以下である請求項１に記載のタンタル塩化物。
【請求項３】
Ｔａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９質量％以上である請求項１又は２に記載のタンタル塩化物。
【請求項４】
Ｔａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９９質量％以上である請求項３に記載のタンタル塩化物。
【請求項５】
不純物であるＮａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの合計含有量が、１質量ｐｐｍ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のタンタル塩化物。
【請求項６】
塩素雰囲気下でタンタル原料を加熱し、タンタル原料を塩化してタンタル塩化物を製造する方法であって、
タンタル塩化装置を用いて、前記タンタル塩化装置の原料反応管にタンタル原料を充填してタンタル原料の充填層を形成し、原料反応管に塩素ガスを供給して当該原料反応管を塩素雰囲気とする工程と、
加熱時のタンタル原料の反応温度を２００℃〜７００℃とし、タンタル原料の加熱時に、原料反応管に供給する塩素ガスの流速を０．０５ｃｍ／ｓ〜０．８２ｃｍ／ｓとする工程とを含む、タンタル塩化物の製造方法。
【請求項７】
塩素ガスを、原料反応管でタンタル原料の充填方向と同方向に流動させる、請求項６に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項８】
原料反応管でのタンタル原料の充填方向が、水平面に対して傾斜もしくは直交する方向になるように、原料反応管を立てて設置し、塩素ガスを、タンタル原料の充填層の下方側から上方側に向けて流動させる、請求項７に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項９】
タンタル原料の加熱時に、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流入するガス流入側部分を前記反応温度とし、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流出する側の残部を２３４℃〜４６８℃とする、請求項７又は８に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項１０】
原料反応管でのタンタル原料の充填密度を、０．１ｇ／ｃｍ3〜５．０ｇ／ｃｍ3とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タンタル塩化物および、タンタル塩化物の製造方法に関するものであり、特には、ＴａＣｌ5の純度を高めることのできる技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
五塩化タンタルを含むタンタル塩化物は、たとえば、冷却剤の製造に使用されるフッ素化炭化水素生成の共触媒や、耐腐食性導電体の添加剤の他、マイクロプロセッサやメモリチップ製造用の超高純度化学蒸着前駆体等として用いられることがある。【０００３】
上述した用途のなかでも特に、五塩化タンタルを有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）や原子層堆積法（ＡＬＤ）等に用いる場合は、五塩化タンタルを極めて高い純度で含むタンタル塩化物が必要になる場合がある。【０００４】
なお、特許文献１は、タンタルスクラップから高純度タンタル及びタンタル誘導体を回収する技術に関するものであるが、その回収過程で、タンタルスクラップを２５０℃以上に加熱して直接塩素ガスと反応させ無水塩化物を得ることが記載されている。また、それにより得られる塩化物の沸点差を利用し、タンタル以外の低沸点物及び高沸点物を蒸留精製により除去することが記載されている。そしてこれによれば、高純度の五塩化タンタルが得られるとされている。
但し、特許文献１は、加熱する際の温度の適正化や装置内でのタンタルスクラップの実際の配置態様等については何ら記載されておらず、具体的なタンタルの塩化方法が検討されているとは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在市場で入手可能な一般的なタンタル塩化物は、五塩化タンタルよりも低級の四塩化タンタルその他の低級塩化タンタルが比較的多い量で含まれ、五塩化タンタルの純度の低いものであった。【０００７】
また現状では、五塩化タンタルを高い純度で含むタンタル塩化物を有効に製造することのできる方法について十分に検討されているとは言い難い。
特許文献１には、タンタルスクラップを加熱する際の温度を２５０℃以上とすることが記載されているも、このような温度条件を設定するだけでは、所定の高い純度の五塩化タンタルを得ることはできなかった。【０００８】
この発明は、従来のこのような問題を解決することを課題とするものであり、その目的とするところは、五塩化タンタルより低級の塩化タンタルの含有量が少ないタンタル塩化物および、タンタル塩化物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は鋭意検討の結果、タンタル塩化物を製造する際に、塩素雰囲気下でタンタル原料を加熱してタンタル原料を塩化するに当り、次のような知見を得た。すなわち、タンタル原料の塩化では、タンタル塩化装置を用いて、その原料反応管にタンタル原料の充填層を形成することが重要である。その上で、発明者は、加熱時のタンタル原料の反応温度及び、原料反応管に供給する塩素ガスの流速を、それぞれ所定の範囲とすることにより、製造されるタンタル塩化物中の低級塩化タンタルの含有量を有効に低減できることを見出した。【００１０】
このような知見の下、この発明のタンタル塩化物は、ＴａＣｌ5を含有し、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下である。
ここで、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量は、０．１質量％以下であることが好ましい。【００１１】
この発明のタンタル塩化物は、Ｔａ及びＣｌの合計含有量が、好ましくは９９．９９９質量％以上、より好ましくは９９．９９９９質量％以上である。
この発明のタンタル塩化物は、不純物であるＮａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの合計含有量が、１質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。【００１２】
この発明のタンタル塩化物の製造方法は、塩素雰囲気下でタンタル原料を加熱し、タンタル原料を塩化してタンタル塩化物を製造する方法であって、タンタル塩化装置を用いて、前記タンタル塩化装置の原料反応管にタンタル原料を充填してタンタル原料の充填層を形成し、原料反応管に塩素ガスを供給して当該原料反応管を塩素雰囲気とする工程と、加熱時のタンタル原料の反応温度を２００℃〜７００℃とし、タンタル原料の加熱時に、原料反応管に供給する塩素ガスの流速を０．０５ｃｍ／ｓ〜０．８２ｃｍ／ｓとする工程とを含むものである。【００１３】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、塩素ガスは、原料反応管でタンタル原料の充填方向と同方向に流動させることが好適である。【００１４】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、原料反応管でのタンタル原料の充填方向が、水平面に対して傾斜もしくは直交する方向になるように、原料反応管を立てて設置し、塩素ガスを、タンタル原料の充填層の下方側から上方側に向けて流動させることが好ましい。【００１５】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、タンタル原料の加熱時に、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流入するガス流入側部分を前記反応温度とし、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流出する側の残部を２３４℃〜４６８℃とすることが好ましい。【００１６】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、原料反応管でのタンタル原料の充填密度を、０．１ｇ／ｃｍ3〜５．０ｇ／ｃｍ3とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下と少ないタンタル塩化物を製造することができる。このような低級塩化タンタルの含有量が少なく、主としてＴａＣｌ5からなるタンタル塩化物は、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）や原子層堆積法（ＡＬＤ）等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】低級塩化タンタルの含有量を求めるための加熱減量試験に用いる試験装置を示す断面図である。
【図２】この発明の一の実施形態のタンタル塩化物を製造することのできるタンタル塩化装置の一例を示す断面図である。
【図３】実施例５で用いたタンタル塩化装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態のタンタル塩化物は、主としてＴａＣｌ5からなり、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下である。このタンタル塩化物は、好ましくはＴａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９質量％以上である。このタンタル塩化物は、不純物としてＮａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈからなる群から選択される少なくとも一種を含有することがあるが、それらの合計含有量は１質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
（五塩化タンタル）
ＴａＣｌ5の含有量は、９９質量％以上、特に９９．９質量％以上であることが好適である。ＴａＣｌ5の含有量がこれより低い場合、タンタル塩化物を前駆体としてＭＯＣＶＤもしくはＡＬＤ等で成膜した場合に、その膜の特性が所期したものにならないこと、またそれを用いて製造された半導体基板の性能低下を招くおそれがある。一方、ＴａＣｌ5の含有量は高ければ高いほど望ましいので、その上限値はない。
タンタル塩化物の構成物質は、ＴａＣｌ5、低級塩化物及び不純物であるので、ＴａＣｌ5の含有量は、１００質量％から低級塩化タンタル及び不純物の含有量を差し引いて算出することができる。低級塩化タンタル及び不純物の含有量の各測定方法については後述する。
【００２１】
（低級塩化タンタル）
ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルとしては、たとえば、ＴａＣｌ3、ＴａＣｌ4、Ｔａ6Ｃｌ14、ＴａＣｌ2等を挙げることができる。タンタル塩化物中のこのような低級塩化タンタルは、高純度前駆体の製造での歩留り悪化の理由より、できる限り少ないことが望ましい。したがって、低級塩化タンタルの合計含有量は、１質量％以下とし、好ましくは０．１質量％以下とする。
【００２２】
低級塩化タンタルの含有量は、加熱減量試験を行って残渣率を求めることにより測定する。この加熱減量試験は、図１に示すような試験装置５１を用いて行うことができる。図１に示す試験装置５１は、直径３０ｍｍの管状容器５２の各端部に、排気口５３及びアルゴン投入管５４を設け、その管状容器５２の周囲にヒーター５５を配置したものである。
図１の試験装置５１で加熱減量試験を行うには、３ｇのタンタル塩化物の試料をボート５６上に載せて、これを管状容器５２内に配置する。次いで、アルゴン投入管５４から管状容器５２内にアルゴンを０．１Ｌ／ｍｉｎで投入しながら、ヒーター５５で試料を加熱し、管状容器５２の内部温度を３００℃で１時間にわたって保持する。このとき、内部温度は、図示しない熱電対より測定可能である。昇温速度は１６℃／ｍｉｎとする。その後、自然冷却により降温して内部温度が５０℃以下に低下してから、ボート５６とともに試料を回収して秤量する。秤量値より、低級塩化タンタルの含有量は、式：低級塩化タンタル含有量（質量％）＝試料の加熱後の質量／加熱前の質量×１００で算出することができる。なおこの試験は、水分が０．１質量ｐｐｍ未満のグローブボックス内で実施する。
【００２３】
（組成）
タンタル塩化物は、Ｔａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９質量％以上、さらに９９．９９９９質量％以上であることが好ましい。また、Ｔａ及びＣｌ以外の、不純物であるＮａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈからなる群から選択される少なくとも一種を含有することがあるが、その場合、Ｎａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの合計含有量は、１質量ｐｐｍ以下であることが好適である。これらの元素の含有量は誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）により測定する。
上記のような不純物の含有量が多くなると、半導体基板の性能低下となるおそれがある。
【００２４】
（製造方法）
上述したようなタンタル塩化物は、たとえば図２に例示するようなタンタル塩化装置１を用いて製造することができる。
図２に示すタンタル塩化装置１は、内部でメタルのタンタル原料Ｍｔが配置されて、塩素ガスの供給下でタンタル原料Ｍｔを加熱する円管状等の原料反応管２と、原料反応管２の周囲に設けられて原料反応管２を加熱する原料加熱ヒーター（図では省略）と、原料反応管２に連通し、原料反応管２での反応により生じた気体のタンタル塩化物が流入して析出する塩化物回収室４とを備えるものである。
【００２５】
より詳細には、このタンタル塩化装置１では、原料反応管２は、その中心軸線が水平面に対して傾斜もしくは直交する向き、ここでは水平面に対してほぼ９０°をなす向きで立てて配置されている。原料反応管２の内部には、タンタル原料Ｍｔが充填されて、そこにタンタル原料Ｍｔの充填層が形成されている。タンタル原料Ｍｔの充填層の、塩化物回収室４から遠方側に位置する後端部の後方側（図２では下方側）には、粒状の石英が充填されていて、そのさらに後方側には、タンタル原料Ｍｔの充填層に向けて塩素ガスを供給する塩素供給口５が設けられている。なお、塩素供給口５は、図示は省略するが、横断面に等間隔に設けた複数個の小孔からなるもの等として、原料反応管２の横断面で均等に塩素ガスを供給できるものとしてもよい。
【００２６】
原料反応管２内のタンタル原料Ｍｔの前端部の前方側、すなわち、塩化物回収室４に近い側には、原料反応管２と実質的に平行に配置されて原料反応管２での反応により生じたタンタル塩化物を塩化物回収室４へ導く連通管６が、水平通路を介して原料反応管２と連結されて設けられる。
【００２７】
したがって、図示のタンタル塩化装置１では、原料反応管２内で、塩素供給口５からの塩素ガスの供給による塩素雰囲気の下、原料加熱ヒーター（図では省略）によりタンタル原料Ｍｔが加熱されることで、そこでタンタル塩化物が気体として生成される。そして、当該タンタル塩化物は、原料反応管２から水平通路及び連通管６を順次に通過した後、容器状の塩化物回収室４に流入し、塩化物回収室４で冷却により析出する。なお、気体のタンタル塩化物とともに流動する塩素ガスは、連通管６の途中で分岐させて設けた塩素排出口（図では省略）に流れて、その先の図示しない水酸化ナトリウム溶液等に通して捕集される。
【００２８】
タンタル原料Ｍｔは、原料反応管２のタンタル原料Ｍｔの充填層の上方側に設けた原料投入口（図では省略）から投入することが可能である。それにより、反応により減少するタンタル原料Ｍｔの充填層のタンタル原料Ｍｔを原料投入口から補充して、タンタル塩化物を連続的に製造することができる。
【００２９】
このようなタンタル塩化装置１を用いてタンタル塩化物を製造するに当っては、原料反応管２内でのタンタル原料Ｍｔの反応温度が２００℃〜７００℃になるようにタンタル原料Ｍｔを加熱する。これはすなわち、タンタル原料Ｍｔの反応温度が高すぎると、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルが多く生成されるので、製造されるタンタル塩化物中の低級塩化タンタルの合計含有量を十分低減することができない。一方、タンタル原料Ｍｔの反応温度が低すぎると、反応が進まず、ＴａＣｌ5を有効に生成させることができない。このような観点より、タンタル原料Ｍｔの反応温度は、３００℃〜７００℃とすることが好ましく、さらに４００℃〜６００℃とすることがより一層好ましい。
【００３０】
上述したタンタル原料Ｍｔの反応温度にコントロールするには、原料反応管２の周囲の原料加熱ヒーターの設定温度を調整することが重要であることは勿論であるが、その他に、原料反応管２に供給する塩素ガスの流速を調整することもまた肝要である。塩素ガスの流速は、タンタル原料Ｍｔの発熱量を変化させ、タンタル原料Ｍｔの反応温度に影響を及ぼすからである。
具体的には、タンタル原料Ｍｔの加熱時に、原料反応管２に供給する塩素ガスの流速は、０．０５ｃｍ／ｓ〜０．８２ｃｍ／ｓとすることが好ましい。塩素ガスの流速を０．０５ｃｍ／ｓ未満とすれば、生産速度の低下が懸念される。この一方で、塩素ガスの流速を０．８２ｃｍ／ｓより大きくすると、反応熱により反応温度上昇し高温となり低級塩化物が多く発生してしまう可能性がある。それ故に、塩素ガスの流速は、より好ましくは、０．０８ｃｍ／ｓ以上、また０．５７ｃｍ／ｓ以下とする。塩素ガスの流速は、投入塩素流量をタンタル原料Ｍｔの充填層の部分の断面積で除して算出することとする。投入塩素流量は流量計により測定する。
【００３１】
また、タンタル原料Ｍｔの反応温度を制御するに際しては、原料反応管２でのタンタル原料Ｍｔの充填密度を、０．１ｇ／ｃｍ3〜５．０ｇ／ｃｍ3とすることが好適である。これはすなわち、タンタル原料Ｍｔの充填密度が５．０ｇ／ｃｍ3より大きい場合は、反応箇所が分散せずに局所的となって、反応熱で高温となるおそれがある。また、充填密度が０．１ｇ／ｃｍ3より小さい場合は、均等な充填が難しく、タンタル原料Ｍｔの充填層内で塩素の片流れが生じ、反応箇所が局所的となる可能性がある。タンタル原料Ｍｔの充填密度は、より好ましくは０．８ｇ／ｃｍ3以上、特に好ましくは１．３ｇ／ｃｍ3〜２．４ｇ／ｃｍ3とする。
タンタル原料Ｍｔの充填密度は、容積が判っている容器にタンタル原料Ｍｔを充填し、充填したタンタル原料Ｍｔの質量を測定し求めることとする。上述したような充填密度を得るため、タンタル原料Ｍｔの形状を制御することができる。
【００３２】
図２に示すタンタル塩化装置１では、原料反応管２内で、タンタル原料Ｍｔを、下方側から上方側に向けて充填している。また塩素ガスも、このタンタル原料Ｍｔの充填方向と同じ方向に、原料反応管２内を下方側から上方側に向けて流動する。このように、塩素ガスを、原料反応管２でタンタル原料Ｍｔの充填方向と同方向に流動させることにより、タンタル原料Ｍｔの充填層の後端部側（図２では下方側）から反応が生じ、当該反応により生成したタンタル塩化物は、未反応の前端部側（図２では上方側）を通過することになる。これによって、反応により生成したタンタル塩化物に含まれ得る低級塩化タンタルが、タンタル原料Ｍｔの充填層の未反応の前端部に付着し、これを容易に分離させることができる。その結果として、低級塩化タンタルの含有量がより一層少ないタンタル塩化物を製造することができる。なお、図示のタンタル塩化装置１の場合は、タンタル原料Ｍｔの充填層の、反応が生じる後端部とは逆側の前端部側から、先述した原料投入口９を通じてタンタル原料Ｍｔを供給できるので、より効率的な連続製造が可能になる。
【００３３】
上述したようなタンタル原料Ｍｔの充填層の前端部での低級塩化タンタルの除去をさらに有効に行わせるため、原料反応管２の周囲に配置した原料加熱ヒーターが、原料反応管２の軸線方向の途中に、その周りを取り囲む断熱仕切壁を有することが好ましい。また原料加熱ヒーターは、断熱仕切壁を隔てた原料反応管２の各部分を互いに異なる温度で加熱できるように、断熱仕切壁により分割された高温加熱用ヒーター部（図では省略）と低温加熱用ヒーター（図では省略）を有することが好適である。
【００３４】
この場合、高温加熱用ヒーター部は、タンタル原料Ｍｔの充填層のほぼ軸線方向の全体にわたってその周囲に配置することができる。また、低温加熱用ヒーター部は、原料反応管２のタンタル原料Ｍｔの充填層より前方側の部分の周囲に配置することができる。なお、高温加熱用ヒーター部の下端と低温加熱用ヒーター部の上端にはそれぞれ、断熱部材（図では省略）を配置して内部の加熱空間を区画する。
【００３５】
このような原料加熱ヒーターによれば、タンタル原料Ｍｔの充填層の、主として反応を生じさせようとする後端部（塩素ガスが流入するガス流入側部分）は、高温加熱用ヒーター部により比較的高温に加熱することができる。一方、当該後端部の反応で生じたタンタル塩化物が通過するタンタル原料Ｍｔの充填層の前端部（塩素ガスが流出する側の残部）は、それよりも低温に、好ましくは２３４℃〜４６８℃に加熱することができる。
【００３６】
それにより、タンタル原料Ｍｔの充填層の後端部であるガス流入側部分の反応で生じたタンタル塩化物に含まれ得る低級塩化タンタルは、塩素ガスの流動方向の前方側にあるタンタル原料Ｍｔの充填層の残部で、低級塩化タンタルの沸点である４６８℃以下の温度に冷却されて、そこで液化・固化する。これによって、低級塩化タンタルをより効果的に分離させることができる。
【００３７】
タンタル原料Ｍｔの充填層の残部の温度が４６８℃を上回ると、そこで低級塩化タンタルが有効に液化・固化せず、それによって、製造されるタンタル塩化物中の低級塩化タンタルの含有量を十分に低減させることができない可能性が否めない。また、タンタル原料Ｍｔの充填層の残部の温度を２３４℃未満とした場合は、五塩化タンタルが液化し回収できない懸念がある。
このような観点より、タンタル原料Ｍｔの充填層の残部の温度は、２３４℃〜４６８℃とすることがより好ましく、特に２３４℃〜３００℃とすることがさらに好ましい。
【００３８】
タンタル原料Ｍｔの充填層のガス流入側部分は、上述したタンタル原料Ｍｔの反応温度（２００℃〜７００℃）とすることにより、ＴａＣｌ5を有効に生成させることができる。なお、タンタル原料Ｍｔの反応温度は、タンタル原料Ｍｔの充填層に挿入して配置した熱電対により測定可能である。
【００３９】
以上に述べた製造方法では、製造しようとするタンタル塩化物の純度を高めるとの観点から、高純度のメタルのタンタル原料Ｍｔを用いることが好適である。具体的には、タンタル塩化物の目標とするＴａ及びＣｌの合計含有量（９９．９９９質量％以上、さらには９９．９９９９質量％以上）に合わせて、金属タンタルの純度が、好ましくは５Ｎ以上、さらに好ましくは６Ｎ以上であるタンタル原料Ｍｔとする。
【００４０】
また同様の観点より、タンタル塩化装置１は、少なくともタンタル塩化物が接触し得る部分、図示の例では原料反応管２、水平通路、連通管６及び塩化物回収室４を石英製とし、タンタル塩化物の製造に先立って当該石英製の部分をフッ酸で洗浄して、付着している不純物を除去することが好ましい。石英製とすることにより密閉性が大きく高まって、水分の混入する可能性が極めて低くなる点でも有利である。なお、アルミナなどのセラミックスは、加工が困難であり、またガス透過性が高いので望ましくない。
【実施例】
【００４１】
次に、この発明のタンタル塩化物を試験的に製造し、その効果を確認したので、以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的としたものであり、それに限定されることを意図するものではない。【００４２】
図２及び図３に示すタンタル塩化装置のそれぞれを用いて、金属のタンタル原料を反応域に配置し、表１に示す各条件の下で、塩素を供給しながら、原料加熱ヒーターでタンタル原料を加熱し、タンタル塩化物を製造した。それにより回収室に得られたタンタル塩化物を分析・定量した結果も表１に示す。なお、各タンタル塩化物の表１に記載した成分以外の成分は、実質的に塩素のみであると考えられる。
なお、表１には、タンタル原料を製造するに当って塩素ガスを供給した間で、タンタル原料の反応温度が最も高くなった反応最高温度を示しているが、いずれの比較例１、２及び実施例１〜５でも、タンタル原料の反応温度が２００℃以上になるようにタンタル原料を加熱した。なお実施例５では、タンタル原料の充填層の残部（塩素ガスが流出する側）のヒーター温度を、２７０℃とした。【００４３】
【表１】
2019187836.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、比較例１及び２ならびに実施例１〜４では、図２に示す先述のタンタル塩化装置を用いたが、実施例５では、図３に示すタンタル塩化装置を用いた。図３のタンタル塩化装置は、図２のものと類似の構成を有するが、図３のタンタル塩化装置では、原料反応管内のタンタル原料の充填層の後端部の後方側である上方側から塩素ガスが供給されて、原料反応管内で生成される気体のタンタル塩化物が原料反応管を下方側に向けて流動し、そこからタンタル塩化物は、傾斜通路を経て連通管内を下方側に向けて流れた後、回収室内で析出する。【００４５】
表１に示す結果より、タンタル原料の反応温度を２００℃〜７００℃とした実施例１〜５はいずれも、五塩化タンタルより低級の塩化タンタルである低級塩化物の含有量が十分に低減されたことが解かる。一方、比較例１、２では、タンタル原料の反応最高温度が高かったことに起因して、低級塩化物が比較的多く生成された。
よって、この発明によれば、五塩化タンタルより低級の塩化タンタルの含有量が少ないタンタル塩化物を有効に製造できることが示唆された。
【符号の説明】
【００４６】
１  タンタル塩化装置
２  原料反応管
４  塩化物回収室
５  塩素供給口
６  連通管
５１  試験装置
５２  管状容器
５３  排気口
５４  アルゴン投入管
５５  ヒーター
５６  ボート
Ｍｔ  タンタル原料
【図１】
2019187836.tif 000004
【図２】
2019187836.tif 000005
【図３】
2019187836.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月28日(2019.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴａＣｌ5を含有し、ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、１質量％以下であるタンタル塩化物。
【請求項２】
ＴａＣｌ5より低級の塩化タンタルの合計含有量が、０．１質量％以下である請求項１に記載のタンタル塩化物。
【請求項３】
Ｔａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９質量％以上である請求項１又は２に記載のタンタル塩化物。
【請求項４】
Ｔａ及びＣｌの合計含有量が９９．９９９９質量％以上である請求項３に記載のタンタル塩化物。
【請求項５】
不純物であるＮａ、Ｋ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの合計含有量が、１質量ｐｐｍ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のタンタル塩化物。
【請求項６】
塩素雰囲気下でタンタル原料を加熱し、タンタル原料を塩化してタンタル塩化物を製造する方法であって、
タンタル塩化装置を用いて、前記タンタル塩化装置の原料反応管にタンタル原料を充填してタンタル原料の充填層を形成し、前記原料反応管に塩素ガスを供給して当該原料反応管を塩素雰囲気とする工程と、
加熱時のタンタル原料の反応温度を２００℃〜７００℃とし、タンタル原料の加熱時に、前記原料反応管に供給する塩素ガスの流速を０．０５ｃｍ／ｓ〜０．８２ｃｍ／ｓとする工程とを含む、タンタル塩化物の製造方法。
【請求項７】
塩素ガスを、前記原料反応管でタンタル原料の充填方向と同方向に流動させる、請求項６に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項８】
前記原料反応管でのタンタル原料の充填方向が、水平面に対して傾斜もしくは直交する方向になるように、前記原料反応管を立てて設置し、塩素ガスを、タンタル原料の充填層の下方側から上方側に向けて流動させる、請求項７に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項９】
タンタル原料の加熱時に、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流入するガス流入側部分を前記反応温度とし、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流出する側の残部を、前記反応温度よりも低温で２３４℃〜４６８℃とする、請求項７又は８に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【請求項１０】
前記原料反応管でのタンタル原料の充填密度を、０．１ｇ／ｃｍ3〜５．０ｇ／ｃｍ3とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載のタンタル塩化物の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明のタンタル塩化物の製造方法は、塩素雰囲気下でタンタル原料を加熱し、タンタル原料を塩化してタンタル塩化物を製造する方法であって、タンタル塩化装置を用いて、前記タンタル塩化装置の原料反応管にタンタル原料を充填してタンタル原料の充填層を形成し、前記原料反応管に塩素ガスを供給して当該原料反応管を塩素雰囲気とする工程と、加熱時のタンタル原料の反応温度を２００℃〜７００℃とし、タンタル原料の加熱時に、前記原料反応管に供給する塩素ガスの流速を０．０５ｃｍ／ｓ〜０．８２ｃｍ／ｓとする工程とを含むものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、塩素ガスは、前記原料反応管でタンタル原料の充填方向と同方向に流動させることが好適である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、前記原料反応管でのタンタル原料の充填方向が、水平面に対して傾斜もしくは直交する方向になるように、前記原料反応管を立てて設置し、塩素ガスを、タンタル原料の充填層の下方側から上方側に向けて流動させることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、タンタル原料の加熱時に、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流入するガス流入側部分を前記反応温度とし、タンタル原料の充填層の、塩素ガスが流出する側の残部を、前記反応温度よりも低温で２３４℃〜４６８℃とすることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明のタンタル塩化物の製造方法では、前記原料反応管でのタンタル原料の充填密度を、０．１ｇ／ｃｍ3〜５．０ｇ／ｃｍ3とすることが好ましい。
【国際調査報告】
2019187836.tif 000007
2019187836.tif 000008