[发明专利]高纯度元素磷的制造方法以及高纯度磷酸的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是可适宜用作半导体用途的高纯度干式磷酸的原料的高纯度元素磷的制造方法以及使用所述高纯度元素磷的高纯度磷酸的制造方法。

背景技术

于黄磷中含有Fe、Sb、As、Zn等微量金属杂质。该些金属杂质源自作为黄磷原料的磷矿石，于由黄磷而制造磷酸时，于磷酸中以杂质的形式同时存在。近年来，关于作为黄磷原料的磷矿石，于资源方面亦开始品质下降，随之存在如下的倾向：黄磷中的杂质、特别是砷或锑的杂质量增加。

粗磷酸中的砷虽然可以通过于粗磷酸中吹入硫化氢气体使其成为硫化砷而不溶化，通过过滤而将其除去直至30ppb以下的级别，但若粗磷酸中的砷变多，则硫化砷的过滤步骤变得必须长时间，且由于硫化砷的网眼堵塞所造成的过滤速度降低或者由于炉布的交换作业的繁杂化而造成的磷酸纯化步骤的作业效率降低成为大的问题。

粗磷酸中的锑也可以通过于粗磷酸中吹入硫化氢气体而使其不溶化，通过过滤而将其除去，但于磷中大量含有锑的情况时，存在变得难以降低至200ppb以下的情况。

高纯度磷酸被用作半导体用硅片(silicon wafer)的SiN膜的蚀刻剂，但于半导体用途中，减低高纯度磷酸中的杂质的要求严格，有时要求将锑减低至200ppb以下。

因此，于原料的黄磷阶段而将砷以及锑预先除去这一方法于工业上而言有利。

作为自粗制黄磷中除去砷的方法，提出了利用硝酸清洗除去(例如参照专利文献1)。于该方法中，虽然砷的除去效率高，但存在如下的问题：磷溶出至硝酸中，因此清洗后的黄磷的产率变得低至50％前后，另外产生大量的混有磷酸的硝酸废液。

而且还提出了如下的方法：于粗制黄磷中混合氧化碘或碘酸等碘化合物，其次进行加热而使磷中的砷变化为氧化砷后，加热至氧化砷的沸点以下而回收元素磷(例如参照专利文献2)，但可除去的仅仅是砷，并未确认锑的除去效果。

而且，作为黄磷的纯化方法，于下述专利文献3中记载了：将黄磷于含有过氧化氢的水相中搅拌1小时以上，由此可使黄磷中的锑减低至200ppb以下。然而，根据本发明人等人的研究结果，完全未确认砷的除去效果。

另一方面，于下述专利文献4中提出了如下的方法：于水的存在下，使液状粗制黄磷与碘、碘酸或碘酸盐等碘化合物以及过氧化氢等氧化剂接触，由此而将砷以及锑这两者除去；但关于将砷与锑同时除去的技术的报告极其少，需要研究多种多样的方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开昭49-95891号公报。

[专利文献2]日本专利特开平06-40710号公报。

[专利文献3]美国专利第5989509号公报。

[专利文献4]日本专利特表2002-516809号公报。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提供一种可自含有较多的砷以及锑作为杂质的粗制黄磷中，一举使砷以及锑减低的高纯度元素磷的制造方法。而且，本发明的第二目的是提供一种使用该高纯度元素磷而制造砷以及锑的含量极其少的高纯度磷酸的制造方法。

本发明人等人为了解决该些问题而进行锐意研究，结果发现如下现象而完成本发明：1)于水溶剂中，使液状粗制黄磷仅仅与选自碘酸以及碘酸盐的含碘酸化合物接触的情况时，虽然砷的除去效果高，然而锑虽被暂时萃取至水相中，但会随着时间的经过而再次渗入至液状黄磷相中，结果导致锑的除去效果变低。2)相对于此，于使含碘酸化合物、螯合剂共存的情况时，暂时被萃取至水中的锑由于螯合剂而形成稳定的螯合化合物而存在于水中，因此并不再次渗入至液状黄磷相中，可一举将砷以及锑同时除去。3)而且，通过使用该高纯度元素磷可制造砷以及锑的含量极其少的高纯度磷酸。

亦即，本发明所欲提供的第一发明是一种高纯度元素磷的制造方法，其特征在于：于螯合剂的存在下，于水溶剂中进行液状粗制黄磷、与选自碘酸以及碘酸盐的含碘酸化合物的接触处理。

而且，本发明所欲提供的第二发明是一种高纯度磷酸的制造方法，其特征在于：将上述第一发明中所得的高纯度元素磷燃烧而生成五氧化二磷气体后，对该气体进行水合。

[发明的效果]

根据本发明的高纯度元素磷的制造方法，可自含有较多的砷以及锑作为杂质的粗制黄磷中，一举同时除去砷以及锑。而且，通过使用该高纯度元素磷作为原料，可利用工业上有利的方法而提供砷以及锑的含量极其少的高纯度磷酸。

附图说明

图1是表示由本发明的元素磷而制造高纯度磷酸的装置的一实施形态的概略图。