高纯度镱、包含高纯度镱的溅射靶、含有高纯度镱的薄膜及高纯度镱的制造方法技术

本发明专利技术涉及高纯度镱(Yb)、包含高纯度镱的溅射靶及含有高纯度镱的薄膜。本发明专利技术提供一种高纯度镱的制造方法，其特征在于，将粗氧化镱在真空中用包含蒸气压低的金属的还原性金属进行还原，并且选择性地将镱蒸馏，从而得到高纯度镱。本发明专利技术的目的在于提供能够有效且稳定地提供将蒸气压高、金属熔融状态下难以纯化的镱高纯度化的方法以及由该方法得到的高纯度镱以及包含高纯度材料镱的溅射靶以及含有高纯度材料镱的金属栅用薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及高纯度镱(Yb)、包含高纯度镱的溅射靶及含有高纯度镱的薄膜。本专利技术提供一种高纯度镱的制造方法，其特征在于，将粗氧化镱在真空中用包含蒸气压低的金属的还原性金属进行还原，并且选择性地将镱蒸馏，从而得到高纯度镱。本专利技术的目的在于提供能够有效且稳定地提供将蒸气压高、金属熔融状态下难以纯化的镱高纯度化的方法以及由该方法得到的高纯度镱以及包含高纯度材料镱的溅射靶以及含有高纯度材料镱的金属栅用薄膜。【专利说明】高纯度镱、包含高纯度镱的溅射靶、含有高纯度镱的薄膜及 高纯度镱的制造方法 本申请是申请日为2008年9月24日、申请号为20〇8801130〇 7. 7的中国专利申请 的分案申请。
本专利技术涉及高纯度镱（Yb)、包含高纯度镱的涵射靶、含有高纯度镱的薄膜及高纯 度镜的制造方法。
技术介绍
镱包含在稀土元素中，作为矿物资源以混合复合氧化物形式包含在地壳中。稀土 元素是从比较稀有地存在的矿物中分离出来的，因此具有这样的名称，但是从地壳整体来 看决不稀少。 镱是原子序数为70,原子量为173. 0的灰色金属，常温下具有立方细密结构。熔 点为819°C，沸点为1194°C，密度为6. 97g/cm3,在空气中表面被氧化而可溶于酸中。稀土元 素一般而言是氧化数3的化合物稳定，镱具有3价、但也具有2价。本申请专利技术包含这些形 式。 近来，将镱作为金属栅材料、高k用途等电子材料的研究开发正在推进，使镱受到 关注。 但是，镱金属是蒸气压高，难以纯化的材料，另外，含有大量挥发性元素等作为杂 质。因此存在的问题是，不能采用像一般的金属精炼那样在真空中纯化的工序。 以往，并未考虑过将镱作为电子部件使用，因此，有关镱的实用提取方法的文献不 多。稀土金属的提取中，仅在其一部分中有列举，以下进行介绍。 公开了将Sm、Eu、Yb的氧化物粉末与混合稀土混合后制成坯块状，利用真空热还 原法以混合稀土为还原材料制造 Sm、Eu、Yb的稀土元素的方法，在该方法中公开了预先对 混合稀土进行氢化处理得到粒粉状的氢化混合稀土，将其混合制成坯块状，从而防止混合 稀土的粒粉化工序的氧化燃烧的技术（例如，参考专利文献1)。 t〇〇〇9] 此时，作为还原材料的混合稀土的使用很有创新性，但是，存在来自混合稀土的污 染或制造时的气氛污染，存在难以高纯度化的问题。 提出了用钙或氢化钙将稀土元素的卤化物还原，将得到的稀土金属与矿渣分离 时，将矿渣分离夹具放入熔融的矿渣中，使矿渣凝固，将该夹具与矿渣一起除去的技术。 另外，作为该稀土，选择了镧、铈、镨、钕（例如，参考专利文献2)。但是，该技术存 在矿渣的除去不充分，因此难以实现高纯度化的问题。 提出了通过在稀土金属的氟化物原料中添加还原剂并进行高温加热的热还原法 制造稀土金属的方法，作为原料使用稀土金属氟化物与氟化锂的混合组合物，或者在其中 添加氟化钡、氟化钙的一种以上。此时，提出了可以使用熔融盐电解溶剂浴，由此氧含量达 到lOOOppm(例如，参考专利文献3)。 该技术的基础是使用熔融盐电解浴，需要复杂的工序，另外存在氧除去效果不充 分的问题。另外，存在所使用的锂、钡、钙等作为杂质伴随的问题。 将稀土金属的氟化物、氟化锂的混合组合物或在其中添加氟化钡、氟化钙的一种 以上得到的混合组合物与稀土金属混合，进行加热熔融提取稀土，因此稀土类使用热还原 的市售品，作为混合组合物则提出使用稀土金属与铁族过渡金属的合金制造用熔融盐电 解。 公开了由此得到氧含量为300ppm以下，钙、锂、氟等杂质少的高纯度稀土金属（例 如，参考专利文献4)。该技术的基础与上述同样也在于使用溶融盐电解浴，需要复杂的工 序，另外存在氧除去效果不充分的问题。另外，存在所使用的锂、钡、钙等作为杂质伴随的问 题。 提出了在含有杂质Ta的稀土金属中加入Μη或Zn，在坩锅内熔融并使其凝固，然后 除去坩锅底部存在的含高含量Ta部分，将含低含量Ta部分真空蒸馏，得到高纯度稀土的纯 化方法（例如，参考专利文献5)。但是，该方法存在添加的金属作为杂质伴随的问题，另外 Ta的除去也不充分，因此，存在高纯度化的水平低的问题。 如上述的文献所述，目前存在的问题是镱的纯化效果不一定充分，特别是较少实 现氧的减少，即使实现减少也不充分。 另外，使用熔融盐电解的方法其工序复杂且成本高，另外，存在纯化效果不充分的 问题。因此，关于将蒸气压高、金属熔融状态下的纯化困难的镱高纯度化的技术，目前的情 况是还没有有效且稳定的生产方法。 专利文献1 :日本特开昭61-9533号公报 专利文献2 :日本特开昭63-11628号公报 专利文献3 :日本特开平7-90410号公报 专利文献4 :日本特表平7-90411号公报 专利文献5 :日本特开平8-85833号公报
技术实现思路
本专利技术的课题在于提供能够有效且稳定地得到高纯度镱金属、包含高纯度镱的溅 射靶以及含有高纯度镱的金属栅用薄膜，并且将蒸气压高难以纯化的镱高纯度化的方法。 为了解决上述问题，本专利技术人进行了广泛深入的研究，结果提供了将氧化镱在真 空中与还原性金属一起加热，利用还原性金属进行还原的同时进行蒸馏，从而得到高纯度 镱的高纯度镱制造方法。 上述加热还原时，可以预先将氧化镱与还原性金属混合，将所得混合物加热，由此 进行镱的还原及蒸馏，另外也可以将氧化镱加热并且在其中引入还原性金属并混合，由此 进行镱的还原和蒸馏。这是氧化镱与还原性金属的反应性问题，因此可以选择适当有效的 方法。 在此，还原性金属是指氧化能力比镱强并且蒸气压低的金属。本申请专利技术中，可以 使用符合此条件的全部还原性金属。 通过上述蒸馏得到的镱，在1?100个大气压、优选2?10个大气压的还原性气 氛下或者惰性气氛下进行熔融，根据需要在弱减压下将其凝固，可以得到锭。该锭再切割为 预定尺寸，并经研磨工序，可以得到溅射靶。 作为本申请专利技术中使用的原料，使用纯度2N以上且低于4N的氧化镱原料。也可 以使用通过重复进行纯化而得到的纯度90%以上的氧化镱原料。而且，通过高纯度镱制造 方法将其纯化，可以得到纯度4N以上的高纯度镱。 由上述方法，本申请专利技术可提供一种高纯度镱，其中，除稀土元素和气体成分以外 的纯度为4N以上，并且碱金属和碱土金属各元素分别为50重量ppm以下。另外可提供一 种高纯度镱，其中上述的高纯度镱中的氧含量为200重量ppm以下。这些碱金属和碱土金 属中的各元素如下所示在作为电子材料特别是金属栅材料使用时成为有害的元素，因此这 些元素的降低非常重要。以往，由于使用镱本身的技术非常少，因此以除去镱中的碱金属和 碱土金属中的各元素为目标的技术可以说是没有的。本申请专利技术则实现了这一点。 如上所述，碱金属元素是钠（Na)、钾（K)、锂（Li)、铷（Rb)、铯（Cs)和钫（Fr)，这些 元素是正电性元素，原子半径小的元素容易在元件中迁移，存在使元素的特性不稳定的问 题，在作为电子材料、特别是金属栅材料使用时成为有害元素。因此，需要将各自的混入量 控制在50重量ppm以下。 另外，碱土金属元素是钙（Ca)、锶（Sr)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度镱，其特征在于，除稀土元素和气体成分以外的纯度为4N以上，并且碱金属和碱土金属的各元素分别为50重量ppm以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：新藤裕一朗，八木和人，
申请(专利权)人：JX日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP