JP2002179689A - メチルシラン類の精製 - Google Patents

メチルシラン類の精製

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JP2002179689A JP2001284326A JP2001284326A JP2002179689A JP 2002179689 A JP2002179689 A JP 2002179689A JP 2001284326 A JP2001284326 A JP 2001284326A JP 2001284326 A JP2001284326 A JP 2001284326A JP 2002179689 A JP2002179689 A JP 2002179689A
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パトリック・ジェイ・ヘリー
Masud Akhtar
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Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 メチルシランから、不純物を取り除く方
法を提供する。 【解決手段】 メチルシラン源シリンダ12から、二酸化
炭素、クロロシラン及び大気ガスなど不純物を含むメチ
ルシランを、マグネシウムシリケート、アルミナ、シリ
カゲル、モレキュラシーブ及びゼオライトなどの吸着剤
を含む吸着ユニット22に送る。吸着ユニット22は、ステ
ンレススチールデュアー瓶24内で-40℃に保持されてい
る。吸着ユニット22で精製されたメチルシランをレシー
バユニット35に送る。レシーバユニット35は、ステンレ
ススチールデュアー瓶33内で、-190℃に保持されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メチルシランの精
製方法に関する。特に、本発明は、低温吸着技術(cryo
genic adsorption techniques)を介してメチルシラン
を精製し凝縮する方法に関する。
【0002】
【発明の背景】オルガノシランガス、特にメチルシラン
は、半導体産業において、コーティング及びフィルムと
して用いられる。典型的なメチルシラン製造方法は、い
わゆる「直接方法」である。これは、銅触媒の存在下で
のメチルクロライド及びシリコンの反応である。しか
し、反応器からの流出物は、未だ、メチルシラン類と、
ジシラン類、ポリシロキサン類、シリルメチレン類など
の高沸点物質と、の混合物である。この流出物を次いで
蒸留して、存在する他のシラン類からメチルシランを分
離しなければならない。
【0003】加えて、これらの合成方法は、結果的に、
オレフィン性炭化水素及び塩素化炭化水素を発生させ
る。これらの個々の種は、上述の蒸留工程に関する分離
問題、並びに得られる生成物の冷却及び安定性に関する
問題を引き起こす。
【0004】メチルシランガスの典型的なサンプルは、
メチルシランガス中の種々の不純物を有し、これら不純
物は、半導体製造及び処理におけるメチルシランの使用
に影響を与える。これらの不純物は、例えば、水素、窒
素、アルゴン、酸素、メタン、エタン、二酸化炭素、シ
ラン、クロロシラン及びジメチルシランを含む。
【0005】本出願人らは、低温吸着方法(cryo-adsor
ption process)を用いることで、蒸留などの方法より
も良好に、不純物、特にクロロシラン類及び二酸化炭素
を取り除くことを知見した。
【0006】
【発明の概要】本発明は、メチルシランの精製方法を提
供する。この方法は、不純物を含むメチルシラン源を準
備する工程と、メチルシランを吸着用の吸着容器に送る
工程と、ガス抜きして、精製メチルシランを収集容器に
送る工程と、を備える。
【0007】吸着容器は、マグネシウムシリケートなど
の適切な吸着剤を含み、約-40℃の温度に維持される。
メチルシランガス中に見出される不純物は、典型的に
は、水素、窒素、アルゴン、酸素、メタン、エタン、二
酸化炭素、シラン、クロロシラン及びジメチルシランで
ある。
【0008】
【発明の詳細な記述】図1は、精製装置10全体の概略代
表図である。容器12は、精製されるべきメチルシランを
含む。典型的には、容器12はライン13に取りつけられ、
ライン13を介して隔離弁14に接続しているシリンダ及び
弁の配置からなる。
【0009】ヘリウムは、容器15から装置に供給され
る。ヘリウムは、グレード6など装置をパージするため
に有効なものであれば如何なるグレードのものであって
もよい。容器15は、典型的には、シリンダ・レギュレー
タであり、ライン16を介して吸気弁17に接続する。ライ
ン18及び19は、吸気弁17及び隔離弁14をそれぞれ吸着ユ
ニット22に対する吸気弁であるバルブ20に接続させる。
【0010】吸気弁20は、ライン21を介して吸着ユニッ
ト22に取りつけられる。このラインは、吸着ユニット22
に直接接続していても、あるいは吸着ユニット22に接続
する前に螺旋形状でユニットを取り巻いていてもよい。
吸着ユニット22は、典型的には、ステンレススチールか
ら作られ、適切な吸着剤を含む。制限するものではない
が、代表例としては、FlorosilとしてAldrige Chemical
sから入手可能なマグネシウムシリケート、アルミナ、
シリカゲル、モレキュラシーブ及びゼオライトを含む。
吸着ユニットは、容器24によって、約-20℃〜約-40℃の
温度、好ましくは-40℃の温度に維持される。容器24
は、典型的には、液体窒素を保持可能なステンレススチ
ールデュアー瓶である。
【0011】排気隔離弁26を有するライン28は、吸着ユ
ニット22を圧力ゲージ30が取り付けられているライン31
に接続する。精製メチルシランは、ライン28及びライン
31を介して、メチルシランレシーバーユニット35に接続
する隔離弁32に搬送される。このユニット35は、典型的
には、ガスを含有可能なシリンダである。レシーバユニ
ット35は、液体窒素を保持可能なステンレススチール容
器33内部にある。レシーバユニット35は、典型的には、
約-170℃〜約-190℃の範囲の温度、好ましくは約-190℃
の温度に保持される。
【0012】ライン28は、さらに、弁40を介してライン
36に接続するライン39に接続する。ライン36は、静電容
量マノメータ真空ゲージに接続する。ライン39は、高真
空隔離弁37を介して、真空装置41に取り付けられている
ライン38に接続する。真空装置41は、ライン42を介して
排気するターボ分子真空ポンプ/ダイアフラムバッキン
グポンプ装置である。
【0013】ライン28は、さらに、ライン52を介して送
り込まれる窒素ガスを利用する真空ベンチュリ54につな
がる真空ベンチュリ隔離弁34に接続する。ライン50は、
ベンチュリ54に対するスクラバ装置に接続する。
【0014】典型的には、この装置の構成要素は、操作
可能で形状付与可能で、装置が遭遇する大きな温度変化
に耐えることができる材料から作られる。この材料は、
ステンレススチールであってもよいが、部分的にはガラ
スであってもよい。
【0015】本発明の一実施形態において、上述の図1
に示す装置について、最初に、真空度の確認を行う。工
程1において、弁14、17、20、26、30、32、34、40及び
37を閉じて、真空装置を開始し、30分間作業する。工
程2において、弁37を開いて、静電容量マノメータメー
タ43のスイッチを入れる。工程3において、静電容量マ
ノメータメータ43を30分間暖機運転させる。
【0016】工程4において、メチルシラン源シリンダ
12をその弁を閉じたまま、マニフォールド弁14に取り付
ける。工程5において、ヘリウムシリンダ15をその弁を
閉じたまま、弁17に取り付ける。工程6において、レシ
ーバシリンダ35をマニフォールド弁32に取り付けて、シ
リンダを開く。30分後、工程7において、弁40、26、
20、17及び19を開き、一方、弁34を閉じたままとする。
工程8において、安定な圧力(stable pressure)が読
み取れるまで、マニフォールド装置を排気する。工程9
において、弁37を閉じて、マノメータメータ43でリーク
の確認を行う。最後に、工程10において、装置全体10
をグレード6のヘリウムで10psigまで10回パージし
て、圧力を30分間保持し、安定な低圧力を読み取れる
まで真空排気する。
【0017】装置を十分にパージして、排気したら、精
製手順を開始してもよい。最初に、デリモネン(delimo
nen)/ドライアイス浴を用いて、ステンレススチール
デュアー瓶内で、メチルシラン源シリンダ12を-40℃ま
で冷却する。次に、デリモネン(delimonen)/ドライ
アイス浴で、ステンレススチールデュアー瓶24内で、吸
着容器22を-40℃まで冷却する。次に、ステンレススチ
ールデュアー瓶33内で液体窒素を用いてレシーバシリン
ダ35を-190℃まで冷却する。すべての温度の測定は、熱
伝対及びメータ(図示せず)を用いて行った。
【0018】工程4は、メチルシラン源シリンダ12及び
弁17、34を閉じたまま、弁14、40及び37を開くことによ
って、マニフォールド装置の真空度を確保する。次に、
弁40及び37を閉じて、30で測定した圧力を上昇させなが
ら、メチルシラン源シリンダ12をゆっくりと開く。
【0019】液体窒素の沸騰は、ガスがメチルシラン源
シリンダ12から吸着容器22を介して流れ、レシーバシリ
ンダ35に集められていることを示す。沸騰が止まると、
冷却浴24をメチルシラン源シリンダ12から取り除き、メ
チルシラン源シリンダ12を室温で暖めるようにする。次
に、メチルシラン源シリンダ12を、レシーバシリンダ35
内で液体窒素の沸騰が観察されなくなるまで、例えば熱
線銃で暖める。
【0020】この工程において、精製移動(purificati
on transfer)が完了し、遮断される。弁32を閉じて、
窒素デュアー瓶へのラインを除き、メチルシラン源シリ
ンダ12を閉じて、弁34を開いて、ライン50を介してスク
ラバーにマニフォールドを排気させる。レシーバシリン
ダ35が室温まで暖まったら、弁32を閉じて、レシーバシ
リンダ35を外して分析する。次に、上述のように、装置
全体をパージして、排気する。
【0021】上記手順を市販のメチルシランサンプルで
行った。受け取られたままのサンプルをガスクロマトグ
ラフィーにかけて分析したところ、Table Iに示すよう
な不純物を含んでいた。
【0022】
【表1】
【0023】精製工程を一度行った後、メチルシランの
サンプルは、Table IIに示すようなレベルで汚染物質を
含んでいた。
【0024】
【表2】
【0025】明らかなように、ただ1種の残留汚染物質
のみが精製工程の後、痕跡量よりも高い値であった。本
発明を特定の実施形態に関して記述してきたが、当業者
には本発明の他の多くの形態や変形例が自明であろう。
本発明は、本発明の範囲を逸脱しない限り、かような自
明の形態及び変形例をすべて含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、メチルシランを精製するために用いら
れる装置の概略代表図である。
【符号の説明】 12:メチルシラン源シリンダ 15:ヘリウム供給容器 22:吸着ユニット 24;33:ステンレススチールデュアー瓶 30:圧力ゲージ 35:レシーバシリンダ 41:真空装置 43:静電容量マノメータメータ 54:真空ベンチュリ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年10月22日(2001.10.
22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
フロントページの続き (72)発明者 パトリック・ジェイ・ヘリー アメリカ合衆国カリフォルニア州,バレ ー・センター,オーク・グレン・ロード 14110 (72)発明者 マスド・アカーター アメリカ合衆国ニュージャージー州08648, ローレンスビル,ファウンタイン・レーン 27 Fターム(参考) 4H049 VN01 VP01 VQ01 VR13 VR21 VT05 VT08 VT22 VU24

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メチルシランから不純物を取り除く方法
    であって、不純物を含むメチルシラン源を準備する工程
    と、該メチルシラン源を吸着ユニットに添加する工程
    と、収集ユニット内で精製メチルシランを収集する工程
    と、を含む方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、吸着ユ
    ニットは、マグネシウムシリケート、アルミナ、シリカ
    ゲル、モレキュラシーブ及びゼオライトからなる群より
    選択される吸着剤を含む方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の方法であって、不純物
    は、水素、窒素、アルゴン、酸素、メタン、エタン、二
    酸化炭素、シラン、クロロシラン及びジメチルシランか
    らなる群より選択されることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の方法であって、メチル
    シラン源及び吸着ユニットは、-40℃の温度にあること
    を特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、収集ユ
    ニットは、約-170℃〜-190℃の温度にあることを特徴と
    する方法。
  6. 【請求項6】 メチルシランの精製方法であって、不純
    物を含むメチルシランを吸着剤を含む吸着ユニットに添
    加する工程を含む方法。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の方法であって、吸着剤
    は、マグネシウムシリケート、アルミナ、シリカゲル、
    モレキュラシーブ及びゼオライトからなる群より選択さ
    れることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載の方法であって、不純物
    は、水素、窒素、アルゴン、酸素、メタン、エタン、二
    酸化炭素、シラン、クロロシラン及びジメチルシランか
    らなる群より選択されることを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 請求項6に記載の方法であって、吸着ユ
    ニットは、約-20℃〜-40℃の温度にあることを特徴とす
    る方法。
  10. 【請求項10】 請求項6に記載の方法であって、メチ
    ルシランを導入する前に、吸着ユニットはヘリウムガス
    でパージされることを特徴とする方法。
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