JP2007009254A - 気化プロセス用薄膜原料及び水分分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 分子構造中にSi−Hを有するシラン化合物、亜燐酸エステル、銅(II)錯体、銅(I)錯体、金属アミド化合物、金属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物及び金属ハイドライド化合物からなる群から選択される少なくとも1種のプレカーサを含有してなり、水分含有量が1ppm以下である気化プロセス用薄膜原料。
【選択図】 なし
Description
しかし、ALD用原料又はCVD用原料に用いられるプレカーサには、カールフィッシャー試薬と反応してしまうため、カールフィッシャー法を用いることができないものが多く、このようなプレカーサを用いた薄膜原料は高いレベルでの水分管理がなされていない。
また、本発明は、気化プロセス用薄膜原料中の水分含有量の定量分析を、近赤外分光法を用いて水のスペクトル吸収を検知することにより行う気化プロセス用薄膜原料の水分分析方法を提供するものである。
また、本発明の気化プロセス用薄膜原料は、製造される薄膜のパーティクル汚染を低減又は防止するために、0.3μmより大きい粒子の数が液相1ml中に100個以下であることが好ましく、0.2μmより大きい粒子の数が液相1ml中に1000個以下であることがより好ましく、0.2μmより大きい粒子の数が液相1ml中に100個以下であることが更に好ましい。
本発明の水分分析方法においては、水分含有量既知の試料について近赤外分光法によるスペクトル吸収測定を行なって予め検量線を作成し、該検量線を用いて、分析対象である気化プロセス用薄膜原料のスペクトル吸収測定結果から、水分含有量を算出する。検量線の作成や測定結果のデータ処理等も、常法に従って行なうことができる。
また、上記領域以外では、7400〜7000cm-1、8600〜8000cm-1又は10300〜10000cm-1の領域においても、水のスペクトル吸収の検知が可能である。
ジメチルフェニルシランに、水分含有量1000ppmのアニソールを加え、1ppm、5ppm、10ppm、25ppm、50ppmの含水量のサンプルをそれぞれ調製した。これらについて、下記図1に示す近赤外分光装置を用いて、以下の条件により近赤外線スペクトル吸収を11000〜2500cm-1の範囲で測定した。測定は、各サンプルについてそれぞれ5回行い、各サンプルそれぞれの平均の吸収曲線を標準スペクトルとした。標準スペクトルの内、5600〜4700cm-1の範囲のスペクトルを切り出し、二次微分を行い、続いて、Sabitzky-Golay法(data-point:7 / Polynomial order:3)でスムージングを施した。5510cm-1の強度を基準として、PLS(Partial least squares)法を用いて検量線を作成した。検出限界は0.003ppmであった。
尚、図2に標準スペクトルの5340〜5200cm-1の範囲を示す。5300〜5200cm-1の範囲において、各サンプル間では、水の吸収によるスペクトル差異があることが確認できる。上記の処理は、この部分のスペクトル吸収について、5510cm-1の吸収を基準として、検量線化するものである。
分光器:Thermo Electron社製 Nexus
ミラー:Al
検出器:InGaAs検出器
分解能:8cm-1
Sweep数:100回
測定波数域:11000〜2500cm-1(ターゲットは5300〜5200cm-1付近のOHの吸収(倍音,結合音))
石英セル:内容積(H40×W40×D15mm),板厚1.25mm
ジメチルフェニルシランについて、段数10の精留器を用いて、還流比1:1、温度100±5℃、圧力100〜150torr、初留分5質量%カット、釜残7質量%の条件で蒸留を行って主留分aを得た。得られた主留分aについて、上記実施例1で使用した近赤外分光装置を用い、上記実施例1で得た検量線により、水分分析を行ったところ、水分含有量は2.18ppmであった。
そこで、主留分aについて再度同様の条件で蒸留を行い、主留分bを得た。主留分bについて上記と同様にして水分分析を行った結果、水分含有量は0.034ppmであった。
次に、この主留分bについて、図3で示す装置を用いてパーティクル除去を行った。ここで用いたフィルターAは、ハウジング;SUS−316L、フィルター;SUS−316L(有効濾過面積43.8cm2、定格濾過精度(ガス)0.05μm)であり、フィルターBは、ハウジング;SUS−316L、フィルター;SUS−316L(有効濾過面積3.14cm2、定格濾過精度(ガス)0.003μm)である。フィルターAにおける濾過速度は、10ml/min、フィルターBにおける濾過速度は、10ml/minに設定した。パーティクル除去して得たジメチルフェニルシランからなる気化プロセス用薄膜原料について、再度、上記と同様にして、水分分析を行ったところ、水分含有量は0.054ppmであった。また、この気化プロセス用薄膜原料のパーティクル測定を図4に示す装置を用いて下記条件1及び2それぞれにより行った結果、0.5μmより大きい粒子は検出限界以下であり、0.3μmより大きい粒子は4.4pcs/mlであり、0.2μmより大きい粒子は7.6pcs/mlであった。
検出粒子:>0.5μm
光散乱式液中粒子測定装置:KS−40B(リオン社製)
最大定格粒子濃度:1200pcs/ml(0.5μm粒子の計数損失5%)
検出限界:0.1個/ml
測定流量:10ml/min
(条件2)
検出粒子:>0.2μm及び>0.3μm
光散乱式液中粒子測定装置:KS−28E(リオン社製)
最大定格粒子濃度:1200pcs/ml(検出最小粒子の計数損失5%)
検出限界:0.1個/ml
測定流量:10ml/min
2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサンに、水分含有量1000ppmのアニソールを加え、1ppm、5ppm、30ppmの含水量のサンプルを調製した。これらのサンプルを用いて、上記実施例1と同様の装置と手法を用いて検量線を得た。検出限界は0.005ppmであった。
2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサンについて、段数10の精留器を用いて、還流比1:1、温度30±3℃、圧力10〜15torr、初留分5質量%カット、釜残5質量%の条件で蒸留を行った。上記の検量線による主留分の水分分析の値が1ppm以下になるまで同条件での蒸留を繰り返し、水分含有量が0.084ppmの2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサンからなる気化プロセス用薄膜原料を得た。なお、蒸留前の水分含有量は26.7ppmであった。
テトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウムに、水分含有量1000ppmのテトラヒドロフランを加え、0.5ppm、1.0ppm、3ppm、12ppmの含水量のサンプルを調製した。これらのサンプルを用いて、上記実施例1と同様の装置と手法を用いて検量線を得た。検出限界は0.01ppmであった。
テトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウムについて、段数10の精留器を用いて、還流比1:1、温度80±8℃、圧力1〜1.5torr、初留分5質量%カット、釜残5質量%の条件で蒸留を行った。上記の検量線による主留分の水分分析の値が1ppm以下になるまで同条件での蒸留を繰り返し、水分含有量が0.15ppmのテトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウムを主留分として得た。次に、この主留分について、図3で示す装置を用いてパーティクル除去を行った。ここで用いたフィルターAは、ハウジング;PFA、フィルター;PTFE(有効濾過面積0.07m2、定格濾過精度(液)0.1μm)であり、フィルターBは、ハウジングSUS−316L、フィルター;SUS−316L(有効濾過面積7.54cm2、定格濾過精度0.003μm)である。フィルターAにおける濾過速度は、10ml/min、フィルターBにおける濾過速度は、10ml/minに設定した。パーティクル除去して得たテトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウムからなる気化プロセス用薄膜原料について、水分分析を行ったところ、水分含有量は、0.18ppmであった。なお、蒸留前の水分含有量は4.82ppmであった。
また、この気化プロセス用薄膜原料のパーティクル測定を図4に示す装置を用いて上記実施例2と同様の条件により行った結果、0.5μmより大きい粒子は検出限界以下であり、0.3μmより大きい粒子は6.2pcs/mlであり、0.2μmより大きい粒子は29.6pcs/mlであった。
上記実施例4と同様の水分測定方法による水分分析値が2.44ppmであるテトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウムについて、上記実施例4と同様の濾過操作によるパーティクル除去を行い、これについて、実施例4と同様にパーティクル測定を行った。結果は、0.5μmより大きい粒子は検出限界以下であり、0.3μmより大きい粒子は8.5pcs/mlであり、0.2μmより大きい粒子は46.6pcs/mlであった。
Claims (6)
- 分子構造中にSi−Hを有するシラン化合物、亜燐酸エステル、銅(II)錯体、銅(I)錯体、金属アミド化合物、金属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物及び金属ハイドライド化合物からなる群から選択される少なくとも1種のプレカーサを含有してなり、水分含有量が1ppm以下である気化プロセス用薄膜原料。
- 上記プレカーサが、分子構造中にSi−Hを有するシラン化合物である請求項1に記載の気化プロセス用薄膜原料。
- 上記プレカーサが、金属アミド化合物である請求項1に記載の気化プロセス用薄膜原料。
- 気化プロセス用薄膜原料中の水分含有量の定量分析を、近赤外分光法を用いて水のスペクトル吸収を検知することにより行う気化プロセス用薄膜原料の水分分析方法。
- 5600〜4700cm-1の領域において上記水のスペクトル吸収を検知する請求項4に記載の水分分析方法。
- 上記気化プロセス用薄膜原料が、分子構造中にSi−Hを有するシラン化合物、亜燐酸エステル、銅(II)錯体、銅(I)錯体、金属アミド化合物、金属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物及び金属ハイドライド化合物からなる群から選択される少なくとも1種のプレカーサを含有してなる請求項4又は5に記載の水分分析方法。
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