KR100635960B1 - 불순물을 포함하는 수소화물 기체를 정화시키는 정화 물질, 이의 제조 방법, 수소화물 기체의 정화 방법 및 이 정화 방법에 의해 정화된 수소화물 기체 - Google Patents

불순물을 포함하는 수소화물 기체를 정화시키는 정화 물질, 이의 제조 방법, 수소화물 기체의 정화 방법 및 이 정화 방법에 의해 정화된 수소화물 기체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제, 및 건조제를 포함하는 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질에 관한 것이다. 상기 다공성 지지체는 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 환원된 금속 산화물은 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 건조제는 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
다공성 지지체, 환원된 금속 산화물, 흡착제, 건조제, 수소화물, 정화 물질

Description

불순물을 포함하는 수소화물 기체를 정화시키는 정화 물질, 이의 제조 방법, 수소화물 기체의 정화 방법 및 이 정화 방법에 의해 정화된 수소화물 기체{A PURIFICATION MATERIAL FOR PURIFYING IMPURE HYDRIDE GASES, A METHOD OF MAKING THE SAME, A METHOD FOR PURIFYING THE HYDRIDE GASES AND PURIFIED HYDRIDE GASES PRODUCED BY THE PURIFICATION METHOD}
도 1은 암모니아 내 0.45 ppmv 산소와 0.38 ppmv 물의 혼합물로부터 MnO 함침된 활성탄 상에 산소의 흡착에 대한 산소 누출 곡선이다.
도 2는 도 1의 산소 누출 동안 유입부와 유출부에서의 물 농도의 플랏이다.
도 3은 암모니아 내 0.5 ppmv 산소와 0.2 ppmv 물의 혼합물로부터 벌크 MnO 상에 물의 흡착에 대한 물 누출 곡선이다.
도 4는 Cs2O 함침된 활성탄을 암모니아 내 0.45 ppmv 산소와 0.38 ppmv 물의 피드 기체 혼합물과 함께 함유하는 흡착제의 유입부 및 유출부에서의 산소 농도의 플랏이다.
기체 수소화물 화합물은 마이크로전자 성분의 제조를 위한 화학기상증착(CVD) 공정에서 전구체로 폭넓게 사용된다. 기체 수소화물 전구체로부터 형성된 박막의 성장 및 품질은 전구체 화합물의 순도에 크게 의존하고, 따라서, 전구체 내 매우 낮은 불순물 농도를 요구한다. 산소, 이산화탄소 및 물과 같은 불순물을 ppb(parts per billion) 범위의 농도로 제거하는 것이 여러 초고순도 전구체에서 요구된다. 불순물을 ppb 범위로 비용 효율적으로 제거하는 것은 매우 어렵다.
초고순도 암모니아 및 관련된 수소화물 기체, 예컨대, 아르신 및 포스핀은 CVD 공정에서 중요한 전구체이다. 예컨대, 암모니아는 전구체로 사용되어 층간 유전층 및 패시베이션층으로 질화규소를 형성하며, 고성능 트랜지스터, 광발산 다이오드, 레이저 및 포토다이오드에 대한 금속 질화물을 증착한다. 반전도체 장치의 전기적 성질은 질화물 층의 불순물 값에 매우 의존하며, 이들 불순물 값은 직접적으로 층 제조 공정에서 사용되는 암모니아 공급원의 순도와 관계된다. 산소는 산소의 높은 반응성으로 인해 특히 암모니아 중의 불리한 불순물이며, 초고순도 암모니아 중의 허용가능한 산소의 최대 농도는 전형적으로 약 100 ppbv(parts per billion by volume)이다.
여러 수소화물 기체 정화 공정들은 수소화물 기체를 다공성 흡착제 및 다양한 금속 산화물을 함유하는 게터(getter) 물질과 접촉시킴으로써 불순물을 제거한다. 이들 공정들은 사이클 공정에서 흡착제와 게터 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 사용된 흡착제와 게터 물질은 오프라인 재생되어 서비스로 돌아간다. 재생은 전형적으로 수소나 기타 환원제를 함유하는 환원 대기에서 가열함으로써 달성된다.
CVD 공정에서 사용되는 금속 수소화물 전구체에 대한 순도 요구가 점차 엄격해짐에 따라, 전구체 피드 물질로부터 불순물을 제거하기 위한 개선된 흡착제, 게터 및 공정이 요구되며, 이는 특히 불순물에 산소, 이산화탄소 및 물이 포함되는 경우 그러하다. 이들 개선된 공정들은 더욱 단순하고 더욱 효과적인 재생 방법은 물론, 재생간에 더 긴 조업 시간을 포함해야만 한다. 이들 요구는 이하 서술된 본 발명의 구체예에 의해 다루어지며, 이후 뒷따르는 청구항에 의해 정의된다.
본 발명의 개요
본 발명의 구체예는 (a) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제, 및 (b) 건조제를 포함하는 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질에 관한 것이다. 상기 다공성 지지체는 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 바람직한 구체예에서는 활성탄이 다공성 지지체로 사용된다. 상기 환원된 금속 산화물은 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 건조제는 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
흡착제 및 건조제는 (1) 흡착제를 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 흡착제와 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합될 수 있다. 바람직하게, 흡착제는 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가진다.
본 발명의 구체예는
(a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
(b) 다공성 지지체를 상기 금속 염 용액과 접촉시켜 함침된 다공성 지지체를 제공하는 단계;
(c) 상기 함침된 다공성 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
(d) 상기 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기에서 가열하여 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질을 제공하는 단계
를 포함하는, 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질의 제조 방법을 포함한다.
이 구체예에서, 상기 다공성 지지체는 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 환원된 금속 산화물은 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐) 으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 건조제는 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질 및 건조제는 (1) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질과 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합될 수 있다. 바람직하게, 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질은 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가진다.
본 발명의 다른 구체예는
(a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
(b) 상기 금속 염 용액을 활성탄 지지체와 접촉시켜 함침된 활성탄 지지체를 제공하는 단계;
(c) 상기 함침된 활성탄 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
(d) 상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 가열하여 활성탄 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
를 포함하는, 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질의 제조 방법을 포함한다.
상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물의 가열은 (1) 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물로부터 기체를 배출시키는 조업 조건, (2) 활성탄 상에 증착된 금속 산화물을 불활성 대기와 접촉시키는 조업 조건, 및 (3) 활성탄 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기와 접촉시키는 조업 조건으로 구성된 군에서 선택된 조업 조건에서 달성될 수 있다.
이 구체예에서, 상기 환원된 금속 산화물은 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 건조제는 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 환원된 금속 산화물 흡착제 물질 및 건조제는 (1) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질과 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합될 수 있다.
선택적 구체예에서, 본 발명은
(a) (1) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제 및 (2) 건조제를 포함하는 정화 물질을 제공하는 단계;
(b) 수소화물 기체를 상기 정화 물질과 접촉시켜 적어도 일부분의 오염물을 제거하는 단계; 및
(c) 상기 수소화물 기체를 상기 정화 물질로부터 분리하여 정화된 수소화물 기체 및 사용된 정화 물질을 제공하는 단계
를 포함하는, 적어도 하나의 오염물이 함유된 수소화물 기체의 정화 방법에 관한 것이다.
이 구체예에서, 상기 다공성 지지체는 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 환원된 금속 산화물은 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 건조제는 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 흡착제 및 건조제가 (1) 흡착제를 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 흡착제와 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합될 수 있다. 바람직하게, 상기 흡착제는 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가진다.
상기 적어도 하나의 오염물은 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 이 구체예에서, 정화 물질은
(a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
(b) 다공성 지지체를 상기 금속 염 용액과 접촉시켜 함침된 다공성 지지체를 제공하는 단계;
(c) 상기 함침된 다공성 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
(d) 상기 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기에서 가열하여 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
에 의해 제공될 수 있다.
이 구체예에서, 상기 사용된 정화 물질은 환원 대기에서 가열함으로써 재생될 수 있다.
정화 물질을 제공하는 선택적인 방법은
(a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
(b) 상기 금속 염 용액을 활성탄 지지체와 접촉시켜 함침된 활성탄 지지체를 제공하는 단계;
(c) 상기 함침된 활성탄 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
(d) 상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 가열하여 활성탄 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
를 포함한다.
이 선택적 방법에서, 상기 사용된 정화 물질은 (1) 사용된 정화 물질로부터 기체를 배출시키는 조업 조건, (2) 사용된 정화 물질을 불활성 대기와 접촉시키는 조업 조건, 및 (3) 사용된 정화 물질을 환원 대기와 접촉시키는 조업 조건으로 구성된 군에서 선택된 조업 조건의 조합에서 가열함으로써 재생될 수 있다.
정화되어지는 수소화물 기체는 수소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 제르만, 실란, 디실란, 디보란 및 이들의 알킬 또는 할라이드 유도체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 적어도 하나의 오염물은 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
마지막 구체예에서, 본 발명은
(a) (1) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제 및 (2) 건조제를 포함하는 정화 물질을 제공하는 단계;
(b) 적어도 하나의 오염물을 함유하는 오염된 수소화물 기체를 제공하는 단계;
(c) 상기 오염된 수소화물 기체를 상기 정화 물질과 접촉시켜 적어도 일부분의 오염물을 제거하는 단계; 및
(d) 상기 수소화물 기체를 상기 정화 물질로부터 분리하여 정화된 수소화물 기체 및 사용된 정화 물질을 제공하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 제조된 정화된 수소화물 기체를 포함한다.
상기 수소화물 기체는 수소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 제르만, 실란, 디실란, 디보란 및 이들의 알킬 또는 할라이드 유도체로 구성된 군에서 선택되 수 있다. 상기 적어도 하나의 오염물은 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 바람직하게, 상기 흡착제는 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가진다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명의 구체예는 산소, 이산화탄소 및 물과 같은 불순물을 수소화물 기체로부터 100 ppbv 이하의 수치로 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 구체예를 사용하여 정화될 수 있는 수소화물 기체에는 예컨대, 수소(H2), 암모니아(NH3), 아르신(AsH3), 포스핀(PH3), 제르만(GeH4), 실란(SiH4), 디실란(Si 2H6), 디보란(B2H6) 및 이들의 알킬 또는 할라이드 유도체가 포함된다. 소소화물 기체는 기체를 환원된 금속 산화물 흡착제 및 건조제를 포함하는 정화 물질과 접촉시킴으로써 정화되며, 이 때, 금속 산화물은 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물에서 선택된 고 표면적 지지체 상에 지지 되는 것이 바람직하다.
지지된 금속 산화물은 침지, 초기 습도 기술(incipient wetness technique) 또는 진공 함침과 같은 잘 알려진 함침 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 탄소의 소수성 성질로 인해, 진공 함침이 탄소 지지체에 추천할 만하다. 금속 산화물은 1알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.
니트레이트, 옥살레이트, 벤조에이트, 락테이트, 타르트레이트, 아세테이트, 숙시네이트 또는 포르메이트와 같은 금속 염들은 적절한 용매에 용해되어, 대응되는 금속 산화물의 전구체로 사용될 수 있다. 적절한 용매에는 예컨대, 물, 메탄올, 에탄올 또는 아세톤이 포함될 수 있다. 금속 산화물 부하(loading)는 약 10 내지 약 90 중량%일 수 있으며, 30 내지 40 중량%가 바람직한 범위이다. 지지체의 표면적은 적어도 100 m2/g이여야만 하고, 800 내지 1500 m2/g의 범위일 수 있다.
선택된 다공성 지지체 상에 적어도 하나의 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제는 하기 대표적인 단계를 사용하여 제조될 수 있다:
(1) 적어도 하나의 선택된 금속 산화물을 물 또는 기타 적절한 용매, 예컨대, 메탄올, 에탄올 또는 아세톤에 용해한다. 금속 염의 농도는 염 용해도 및 지지체 상에 소정의 금속 산화물 부하에 따라 선택된다.
(2) 선택된 다공성 지지체를 단계 1에서 제조된 용액과 접촉시키고, 과량의 용액을 혼합물로부터 경사 분리하여 염 용액으로 함침된 다공성 지지체를 제공한다.
(3) 함침된 지지체를 건조 기체로 약 50 내지 약 120℃의 온도에서 약 2 내지 24시간 동안 퍼징(purging)함으로써 초기 건조시킨다. 진공은 초기 건조 공정의 속도 및 효율을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
(4) 건조된 지지체를 약 100 내지 500℃의 온도에서 적어도 1시간 동안 진공하에서 또는 질소나 헬륨과 같은 불활성 대기하에서 활성화한다. 활성화 온도는 200 내지 500℃의 범위일 수 있으며, 상기 염을 대응되는 산화물로 분해하기 위해 충분히 높아야만 하고, 금속 소결을 피하기 위해 충분히 낮아야만 한다.
선택적으로 또는 부가적으로, 금속 산화물은 수소, 이산화탄소, 암모니아, 히드라진 또는 기타 적절한 환원제(들)을 함유하는 환원 기체에서, 약 100 내지 약 500℃의 온도에서 적어도 1시간 동안 활성화될 수 있다. 상기 온도는 상기 염을 대응되는 산화물로 분해하기 위해 충분히 높아야만 하고, 금속 소결을 피하기 위해 충분히 낮아야만 한다.
따라서, 전술된 바와 같이 제조된 흡착제는 다공성 지지체 상에 적어도 하나의 환원된 금속 산화물을 포함한다. 환원된 금속 산화물은 본 명세서에서 하나 이상의 산화 상태의 산화물종을 갖는 금속 산화물로 정의되며, 여기서, 적어도 일부분의 산화물종이 금속의 가능한 가장 높은 산화 상태보다는 더 낮은 산화 상태 또는 상태들, 및 금속의 가능한 가장 낮은 산화 상태(즉, 이는 전체적으로 환원된 원소 금속임)보다는 더 높은 산화 상태 또는 산화 상태들로 존재한다. 환원된 금속 산화물은 가능한 가장 높은 산화 상태의 일부 금속 및/또는 일부 금속 원소를 포함할 수 있다. 상기 정의된 환원된 금속 산화물은 이의 가장 낮은 산화 상태의 완전한 금속 원소로 구성되지 않는다.
부정 관사 "a" 및 "an"의 사용은 본 명세서 및 청구항에서 서술된 본 발명의 어떠한 특징에 적용되는 경우 하나 이상을 의미한다. "a" 및 "an"의 사용은 이러한 제한이 상세히 언급되지 않는 한 단일 특징만을 의미하도록 제한되지 않는다.
다공성 지지체 상에 적어도 하나의 환원된 금속 산화물을 포함하는, 전술된 바와 같이 제조된 흡착제의 표면적은 100 내지 1500 m2/g의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 250 내지 1200 m2/g의 범위이다. 상기 표면적은 표준 BET 방법을 사용하여 77°K에서 질소 흡착에 의해 측정될 수 있다.
전술된 흡착제는 예컨대, 암모니아로부터 산소와 이산화탄소를 제거하는 데 사용될 수 이다. 이 응용에서, 불순물이나 오염물로서 적어도 산소와 이산화탄소를 함유하는 불순물이 섞인 암모니아를 상온 및 1 atm과 암모니아 기체 실린더 압력(21℃에서 8.8 atm) 사이의 압력에서 흡착제와 접촉시킨다. 산소와 이산화탄소가 환원된 금속 산화물과의 반응에 의해 제거된다고 여겨진다. 이 반응 이후, 금속 산화물은 과산화물이나 초과산화물을 포함하는 것이 가능한, 더 높은 산화 상태를 형성한다.
본 발명을 지지하는 실험을 하는 동안, 암모니아를 환원된 금속 산화물과 접 촉함으로써 암모니아로부터 산소를 제거하는 동안 물이 형성될 수 있음이 밝혀졌다. 유사한 물 형성은 또한 기체 금속 수소화물과의 접촉에 의해서도 일어날 수 있다. 이 물은 환원된 금속 산화물 흡착제를 건조제 물질과 배합하여 배합된 정화 물질을 제공하고, 이 배합된 정화 물질이 적어도 산소와 물을 수소화물 기체로부터 제거하여 100 ppbv 이하의 불순물을 함유하는 정화된 수소화물 기체를 형성함으로써 제거될 수 있다. 흡착제(즉, 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물) 및 건조제는 (1) 흡착제를 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 흡착제와 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합될 수 있다. 상기 층이 있는 구조에서, 정화 물질은 흡착제 층과 이에 뒷따르는 흡착제 용기에 함유된 건조제 층을 포함하는 것이 바람직하다. 선택적으로, 각각의 층은 소정의 경우 분리된 용기에 하우징(housing)될 수 있다.
전형적으로, 정화 물질은 10 내지 50 부피%의 흡착제 물질 및 50 내지 90 부피%의 건조제 물질을 함유할 수 있다. 바람직하게, 정화 물질은 10 내지 30 부피%의 흡착체 물질 및 70 내지 90 부피%의 건조제 물질을 함유한다.
어떠한 적절한 건조제는 흡착제(즉, 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물)와 배합되어, 전술된 정화 물질을 제공하는 데 사용될 수 있다. 건조제는 본 명세서에서 기체 흐름으로부터 물을 제거할 수 있는 고체 기재로 정의되며, 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물(이들로 제한되는 것은 아님)에서 선택될 수 있다. 건조제는 환원된 금속 산화물 흡착제를 재생하는 데 요구되는 조건에서 재생가능하다.
무수 황산칼슘(예컨대, 상표명 Drierite로 판매)은 이 응용에 유용한 건조제이다. 물은 수화물로 흡착되며, 황산칼슘에 화학적으로 결합한다; 적어도 200 내지 250℃의 온도로의 가열이 이들 결합을 끊을 것이며, 흡착된 수분을 방출시킬 것이다. 유형 4A 및 5A 제올라이트가 본 발명에 사용될 수 있는 선택적 건조제이며, 400 내지 550℃의 온도에서 재생될 수 있다.
단일 또는 혼합 금속 산화물이 건조제로 사용될 수 있으며, 여기서, 금속 산화물은 알루미나와 같은 다공성 지지체에 적용된다. 산화바륨이 대표적인 금속 산화물이며, 산화마그네슘과 산화칼륨의 배합물이 이 공정에서 건조제로 사용될 수 있는 대표적인 혼합 금속 산화물이다. 이들 지지된 금속 산화물은 흡착제 물질에 대해 전술된 방법과 금속 산화물이 건조제로 사용된 것만 제외하고는 동일하게 제조될 수 있다. 다공성 지지체는 무기 물질인 것이 바람직하다.
재생 불가능하거나 재생하기 어려운 건조제는 전술된 환원된 금속 산화물 흡착제와 배합하여 사용될 수 있으나, 이 구체예에서, 배합된 정화 물질은 제2 용기에 함유된 건조제와 배합된 제1 용기에 함유된 흡착제 물질을 포함할 것이다. 이 용기는 연속적으로 작동되며, 흡착제 물질은 제2 용기의 건조제가 대체되는 동안 제1 용기에서 재생될 수 있다.
흡착제로 산소가 제거되면 환원된 금속 산화물을 더 높은 산화 상태 또는 상태들로 전환시키며, 결과적으로, 금속 산화물은 흡착 능력을 잃게 되고, 즉, 산소 및 기타 불순물을 요구되는 낮은 농도로 제거할 수 없게 된다. 사용된 흡착제는 예컨대, 수소, 일산화탄소, 암모니아, 히드라진 또는 어떠한 기타 적절한 환원제(들)을 포함하는 환원 기체로 퍼징하면서, 100 내지 500℃ 범위의 온도로 가열함으로써 재생될 수 있다. 비탄소 지지체 물질, 예컨대, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아 및 지르코니아를 갖는 흡착제를의 재생을 위해서는 환원제가 바람직하며, 활성탄과 같은 탄소 지지체 물질을 갖는 흡착제의 재생을 위해서는 환원 기체가 바람직하다. 활성탄계 금속 산화물 흡착제는 불활성 가스로 퍼징 및/또는 배출함으로써 재생될 수 있으며, 재생 동안 환원 기체의 사용이 요구되지 않을 수 있다.
정화 물질에서 사용되는 재생가능한 건조제(예컨대, 흡습성 금속 염 또는 제올라이트)는 가열 및 건조 기체로 퍼징함으로써 재생될 수 있으므로, 흡착제 재생을 위해 사용된 어떠한 건조 퍼지 기체는 건조제를 재생하기에 충분할 것이다. 전형적으로, 흡착제 재생에 요구되는 재생 조건은 건조제도 재생할 것이다. 본 명세서에 서술된 배합된 흡착제-건조제 정화 물질은 400 내지 500℃ 범위의 온도에서 건조 불활성 기체(탄소계 흡착제의 경우) 또는 건조 환원 기체(비탄소계 흡착제의 경우)로 퍼징함으로써 재생될 수 있다. 전형적으로, 적어도 4시간 동안의 지속을 위해 요구되는 퍼지 기체의 양은 0.1 내지 5 cc/(분-g 흡착제)의 범위이다.
이하 실시예는 본 발명의 구체예를 설명하나, 본 발명이 이하 서술된 특정 세부 사항들 중 어떤 것으로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
지지된(supported) 금속 산화물 흡착제를 40 g의 6x12 메쉬 코코넛 쉘 탄소 (Calgon 유래 유형 PCB)를 28 cc의 50 중량% Mn(NO3)2 용액으로 함침하여 제조하였다. 시료를 상온에서 공기 건조한 후, 400℃, N2에서 16시간 동안 활성화 하였다. 활성화 처리는 니트레이트를 산화물로 분해시키며, 탄소의 환원 퍼텐셜은 탄소 상에 지지된 환원된 MnO를 초래한다. 탄소 상에 Mn의 최종 부하는 2.0 mmol/g이었다.
O2의 흡착을 이 물질 상에서 표준 부피 흡착 장치로 30℃에서 수행하였다. 0.0002 atm의 O2 압력에서, O2 흡입 속도 및 평형 용량을 결정하였다. 평형 용량은 0.21 mmol O2/g 흡착제이었다. Mn의 부하에 기초하여, 이 물질은 0.105 mol O2/mol Mn을 흡착하였다. 사용된 흡착제는 400℃, 흐르는 질소에서, 2 cc/g-분으로 재생되며, 산소 흡착을 상기와 같이 반복하였다. 재생/흡착 사이클을 2번 이상 반복하였다. 결과 흡입 데이타를 표 1에 나타내며, 산소 용량이 흡착제의 각각의 재생에서 회복됨을 나타낸다.
활성탄 상에 연속적으로 재생된 MnO에 대한 산소 흡입 대 시간 (흡착된 양/평형에서 흡착된 양으로 흡입)
시간(분) 제1 재생 제2 재생
0.08 0.199 0.211
0.17 0.336 0.340
0.25 0.468 0.451
0.33 0.556 0.544
0.50 0.649 0.653
0.75 0.757 0.761
1.00 0.821 0.824
1.50 0.891 0.898
2.00 0.924 0.931
3.00 0.957 0.965
4.00 0.972 0.978
5.00 0.982 0.983
6.00 0.985 0.986
7.00 0.988 0.988
10.00 0.991 0.991
15.00 0.992 0.992
20.00 0.994 0.994
25.00 0.995
30.00 0.995 0.995
40.00 0.997 0.997
50.00 0.998 0.998
실시예 2
본질적으로 비지지된(unsupported) 금속 산화물 물질인 시판중인 MnO-계 촉매를 N2 내 4 부피%의 H2에서 400℃로 16시간 동안 활성화하고, O2의 흡착을 전술한 바와 같이 수행하였다. 0.0002 atm에서 측정된 O2 용량은 0.23 mmol Mn/g이었다. 이 물질이 순수한 MnO이기 때문에, 이 물질 상에 Mn 부하는 0.014 mol Mn/g 촉매이었다. Mn 부하에 기초하여, 이 물질은 0.016 mol O2/mol Mn을 흡착하였다. 명확하게, 실시예 1의 지지된 MnO 흡착제가 비지지된 산화물 물질보다 더 높은 O2/Mn 비를 제 공한다. 표 2에서 나타낸 바와 같이, 지지된 MnO 흡착제의 MnO 부하 기초 상에 O2 용량은 비지지된 MnO 물질보다 약 7.5배 높다. 덧붙여, 실시예 1의 활성탄-지지된 물질은 활성화를 위해 단지 N2만을 요구하는 반면, 비지지된 MnO 물질은 활성화를 위해 H2 내 환원을 요구한다.
지지된 MnO 흡착제 및 비지지된 MnO 흡착제의 비교
흡착제 30℃, 0.0002 atm에서의 산소 용량
(mmol/g 흡착제) (mol O2/mol Mn)
활성탄 상에 MnO(실시예 1) 0.21 0.105
비지지된 MnO(실시예 2) 0.23 0.016
실시예 1 및 2의 결과는 지지된 MnO 흡착제가 비지지된 Mn 촉매에 비교할 때, 이용 가능한 전체 Mn 중량에 기초하여 더 높은 O2 용량을 가짐을 보여준다. 이는 지지된 흡착제 내의 MnO 입자 크기가 비지지된 MnO의 입자 크기보다 더 작다는 사실과 관련될 수도 있다. O2의 제거가 표면 MnO 분자로 제한됨이 예측되기 때문에, 더 작은 MnO 입자가 O2와 반응할 수 있는 더 많은 표면 MnO 분자를 가질 수 있으므로 더욱 바람직하다. CO2 표면적 측정은 Cs2O 및 MnO 활성탄-지지된 흡착제 둘 모두 상에서 수행하였다. 이들 두 가지 물질 모두 5 내지 10 nm의 금속 산화물 입자 크기를 나타내었다. 다른 한편으로, 비지지된 벌크 산화물 내 MnO 입자 크기는 1 미크론(1000 nm)이다. 실시예 1 및 2의 결과는 지지된 작은 입자 MnO가 사용가능한 전체 금속 산화물에 기초하여 개선된 O2 용량을 가짐을 나타낸다.
실시예 3
지지된 MnO 흡착제 물질을 50 g의 활성 알루미나(Alcan AA-300)를 18 cc의 50 중량% Mn(NO3)2 용액으로 함침하여 제조하였다. 이 물질을 70℃에서 공기 건조한 후, 400℃, N2 내 4% H2에서 16시간 동안 활성화 하였다. 결과 물질은 1.2 mmol/g의 Mn 부하를 가졌다. 0.078 mmol/g 흡착제의 O2 용량을 표준 부피 흡착 장치로 30℃에서 수행하였으며, 이는 0.065의 O2의 Mn에 대한 몰비에 대응된다. 이 값이 탄소계 흡착제 상에서 측정된 값보다 작으나, 알루미나계 흡착제는 여전히 벌크 MnO보다 더 높은 O2/Mn 비를 갖는데(4.6배 더 높음), 이는 미세하게 분산된 작은 입자의 MnO가 O2를 흡착하는 능력이 증강되었음을 나타낸다. 알루미나계 게터는 좋은 건조제라는 부가적인 장점을 가지므로, 물과 O2를 동시에 흡수할 수 있다.
실시예 4
실시예 1의 활성탄-지지된 MnO 흡착제 1.76 g을 16-20 메쉬(1.19-0.84 mm)로 마쇄하고, 0.85 cm의 내부 직경을 갖는 5 cm 길이의 스테인레스 스틸에 팩킹하였다. 이 용기는 길이를 따라 9개의 시료 탭을 갖는다. 누출 데이타를 5번째 시료 탭(용기 주입부에서 2.5 cm 떨어짐)으로부터 회수하였다. 이 용기를 345℃, N2에서 14시간 동안 가열하여 흡착제를 재활성화 하였다. 잔류 N2를 흡착제로부터 진공 제거 한 후, 0.45 ppmv 산소와 0.38 ppmv 물을 함유하는 암모니아 흐름을 250 sccm의 유속으로 용기를 관통시켰다. 이 시스템은 6.7 atm 압력 및 상온(약 25℃)에서 작동하였다. 유출부 산소 농도를 20 ppbv의 최저 검출 한계를 갖는 디스차지 이온화 검출기(GC-DID)가 장착된 기체 크로마토그래피로 분석하였다. 도 1의 산소 누출 데이타에서 나타낸 바와 같이, 용기로부터의 초기 유출부 산소 농도는 GC 최저 검출 한계보다 낮았다. 이들 누출 시험 조건에서, 흡착제는 0.21 mmol/g 흡착제의 다이나믹 산소 용량을 가졌다.
유출부 물 농도를 40 ppb 물의 최저 검출 한계를 갖는 Fourier Transform Infrared(FTIR) 분석기로 결정하였다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 누출 동안, 약 0.45 ppm의 물이 실제로 용기 내에서 발생하였다. 이 물의 발생 메카니즘이 완전히 밝혀지지는 않았지만, 암모니아로부터 산소를 흡착하는 금속 산화물과 NH3 사이의 반응에서 물이 발생한다고 여겨진다. 전체 불순물이 100 ppbv 이하로 유지됨을 확인하기 위해, 앞서 서술한 바와 같이 건조제가 O2 제거 흡착제와 함께 요구된다.
실시예 5
실시예 2에 서술된 벌크 MnO 촉매를 16-20 메쉬(1.19-0.84 mm)로 마쇄하고, 0.79 g의 마쇄된 물질을 0.85 cm의 내부 직경 및 5 cm 길이를 갖는 스테인레스 스틸에 팩킹하였다. 시료 탭은 존재하지 않았다. 0.5 ppmv 산소와 0.2 ppmv 물을 함유하는 암모니아 흐름을 250 sccm으로 6.7 atm 압력 및 상온하에서 용기를 관통시켰다. 용기의 유출부 H2O 농도 프로파일을 도 3에 나타내었으며, 벌크 MnO가 초기에 H2O를 제거함을 나타낸 준다. 약 130시간에서의 누출 이후, H2O 발생이 관찰되며, 유출부 농도는 약 0.5 ppmv 값에 도달하였다. 이들 조건에서 H2O 발생은 환원된 금속 산화물을 사용하는 경우 선행 기술에서는 인식하지 못했던 것이다. 이 발견은 정화된 NH3 내 전체 불순물이 최대 100 ppbv 임을 확인하는 데 결정적이다. H2O 발생의 결과로, 앞서 서술한 바와 같이 건조제가 O2/CO2 제거 흡착제와 함께 요구된다.
실시예 6
초기 습도 기술을 사용하여, 40 g의 할성탄(Calgon 유래 유형 PSC)을 20 g의 세슘 포르메이트를 함유하는 수용액 28 ml로 함침하였다. 이 혼합물을 110℃에서 16시간 동안 건조하고, 300℃, N2 내에서 16시간 동안 활성화 하였다. 금속 산화물 부하는 약 30 중량%이었다. 표준 부피 흡착 단위를 이 흡착제 상에 산소의 흡착을 측정하는 데 사용하였다. 0.0002 atm의 산소 부분압에서, 흡착제 상의 산소 용량은 0.15 mmol/g 흡착제이었다. 사용된 흡착제는 300℃, 흐르는 질소에서, 2 cc/g-분에서 재생되었으며, 산소 흡착을 상기와 같이 반복하였다. 재생-흡착 사이클은 4번 이상 반복하였다. 표 3의 결과 흡입 데이타는 산소 용량이 흡착제의 각각의 재생에서 회복됨을 나타낸다.
실시예 7
실시예 6에서 제조된 활성탄-지지된 Cs2O 흡착제 시료를 16-20 메쉬(1.19- 0.84 mm)로 마쇄하고, 0.79 g의 마쇄된 흡착제를 0.85 cm의 내부 직경 및 5 cm 길이를 갖는 스테인레스 스틸에 팩킹하였다. 이 용기는 시료 탭을 가지지 않았다. 흡착제를 250℃에서 12시간 동안 250 sccm NH3 유속으로 가열함으로써 활성화 하였다. 실시예 4에서와 동일한 불순물이 섞인 암모니아 흐름을 250 sccm으로 6.7 atm 압력 및 상온하에서 용기를 관통시켰으며, 유출부 O2 농도를 GC로 측정하였다. 용기로부터의 초기 유출부 O2 농도는 GC의 20 ppbv의 최저 검출 한계 이하이였다. 도 4는 활성탄-지지된 Cs2O로 팩킹된 용기의 유입부 및 유출부로부터의 농도 변화를 나타내며, 이는 O2가 이 흡착제에 의해 효과적으로 제거됨을 확인시켜 준다. 앞선 실시예에서 관찰되는 바와 같이, H2O는 암모니아 흐름이 흡착제를 관통하는 경우 발생하였다.
활성탄 상에 연속적으로 재생된 Cs2O에 대한 산소 흡입 대 시간 (흡착된 양/평형에서 흡착된 양으로 흡입)
시간(분) 초기 등온 1차 재생 2차 재생 3차 재생 4차 재생
0.5 0.473 0.475 0.521 0.478 0.480
0.75 0.602 0.603 0.611 0.576 0.608
1.0 0.678 0.679 0.685 0.674 0.694
1.5 0.786 0.786 0.771 0.760 0.776
2.0 0.847 0.846 0.859 0.839 0.853
5.0 0.965 0.963 0.939 0.948 0.952
10.0 0.990 0.988 0.966 0.975 0.977
20.0 0.994 0.992 0.983 0.990 0.987
30.0 0.998 0.996 0.992 0.994 0.992
실시예 8
표준 부피 흡착 장치를 사용하여, 실시예 6에 서술된 활성탄-지지된 Cs2O 상에서 CO2의 흡착을 30℃에서 수행하였다. 0.0037 atm의 CO2 압력에서, CO2 용량은 0.17 mmol CO2/g 흡착제이었다. 동일한 조건에서 비처리된 활성탄에 대한 CO2 용량은 0.013 mmol CO2/g 흡착제이었다. 명확하게, 탄소 지지체를 금속 산화물로 함침하는 것이 물질의 CO2 용량을 크게 증가시킨다. 이 결과는 이들 지지된 금속 산화물이 또한 미량의 CO2 제거를 위해 사용될 수도 있음을 확인시켜 준다.
본 발명은 CVD 공정에서 사용되는 금속 수소화물 전구체에 대한 엄격한 순도 요구에 부합하는 개선된 정화 물질, 정화 물질의 제조 방법, 정화 방법 및 정화된 수소화물 기체를 제공한다.

Claims (35)

  1. 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한, (a) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제; 및 (b) 건조제를 포함하는 정화 물질.
  2. 제1항에 있어서, 다공성 지지체가 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 물질.
  3. 제2항에 있어서, 다공성 지지체가 활성탄인 것인 정화 물질.
  4. 제1항에 있어서, 환원된 금속 산화물이 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 정화 물질.
  5. 제1항에 있어서, 건조제가 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 물질.
  6. 제1항에 있어서, 흡착제 및 건조제가 (1) 흡착제를 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 흡착제와 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합되는 것인 정화 물질.
  7. 제1항에 있어서, 흡착제가 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가지는 것인 정화 물질.
  8. (a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
    (b) 다공성 지지체를 상기 금속 염 용액과 접촉시켜 함침된 다공성 지지체를 제공하는 단계;
    (c) 상기 함침된 다공성 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
    (d) 상기 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기에서 가열하여 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
    (e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질을 제공하는 단계
    를 포함하는, 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 다공성 지지체가 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 환원된 금속 산화물이 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 건조제가 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 환원된 금속 산화물 흡착제 물질 및 건조제가 (1) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질과 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 환원된 금속 산화물 흡착제 물질이 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가지는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  14. (a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
    (b) 상기 금속 염 용액을 활성탄 지지체와 접촉시켜 함침된 활성탄 지지체를 제공하는 단계;
    (c) 상기 함침된 활성탄 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
    (d) 상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 가열하여 활성탄 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
    (e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
    를 포함하는, 불순물이 섞인 수소화물 기체로부터 오염물을 제거하기 위한 정화 물질의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물의 가열이 (1) 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물로부터 기체를 배출시키는 조업 조건, (2) 활성탄 상에 증착된 금속 산화물을 불활성 대기와 접촉시키는 조업 조건, 및 (3) 활성탄 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기와 접촉시키는 조업 조건으로 구성된 군에서 선택된 조업 조건에서 달성되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 환원된 금속 산화물이 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 건조제가 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서, 환원된 금속 산화물 흡착제 물질 및 건조제가 (1) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 환원된 금속 산화물 흡착제 물질과 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합되는 것인 정화 물질의 제조 방법.
  19. (a) (1) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제 및 (2) 건조제를 포함하는 정화 물질을 제공하는 단계;
    (b) 수소화물 기체를 상기 정화 물질과 접촉시켜 적어도 일부분의 오염물을 제거하는 단계; 및
    (c) 상기 수소화물 기체를 상기 정화 물질로부터 분리하여 정화된 수소화물 기체 및 사용된 정화 물질을 제공하는 단계
    를 포함하는, 적어도 하나의 오염물이 함유된 수소화물 기체의 정화 방법.
  20. 제19항에 있어서, 다공성 지지체가 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 방법.
  21. 제19항에 있어서, 환원된 금속 산화물이 1족 알칼리 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘), 2족 알칼리 토금속(마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 전이 금속(망간, 니켈, 아연, 철, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 바나듐, 코발트 및 로듐)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 정화 방법.
  22. 제19항에 있어서, 건조제가 흡습성 금속 염, 제올라이트, 단일 금속 산화물, 혼합 금속 산화물 및 이들의 배합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 방법.
  23. 제19항에 있어서, 흡착제 및 건조제가 (1) 흡착제를 건조제와 혼합하여 혼합된 정화 물질을 제공하거나, 또는 (2) 흡착제와 건조제의 층을 형성하여 층이 있는 정화 물질을 제공함으로써 배합되는 것인 정화 방법.
  24. 제19항에 있어서, 흡착제가 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가지는 것인 정화 방법.
  25. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 오염물이 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 방법.
  26. 제19항에 있어서, 정화 물질이
    (a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
    (b) 다공성 지지체를 상기 금속 염 용액과 접촉시켜 함침된 다공성 지지체를 제공하는 단계;
    (c) 상기 함침된 다공성 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
    (d) 상기 다공성 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 환원 대기에서 가열하여 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
    (e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
    에 의해 제공되는 것인 정화 방법.
  27. 제26항에 있어서, 사용된 정화 물질이 환원 대기에서 가열함으로써 재생되는 것인 정화 방법.
  28. 제19항에 있어서, 정화 물질이
    (a) 하나 이상의 금속 염을 용매에 용해하여 금속 염 용액을 제공하는 단계;
    (b) 상기 금속 염 용액을 활성탄 지지체와 접촉시켜 함침된 활성탄 지지체를 제공하는 단계;
    (c) 상기 함침된 활성탄 지지체를 가열하여 과량의 용매를 제거하고 상기 금속 염을 금속 산화물로 분해함으로써, 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 제공하는 단계;
    (d) 상기 활성탄 지지체 상에 증착된 금속 산화물을 가열하여 활성탄 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 제공하며, 상기 금속 산화물을 냉각하여 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 수득하는 단계; 및
    (e) 상기 환원된 금속 산화물 흡착제 물질을 건조제 물질과 배합하여 정화 물질을 제공하는 단계
    에 의해 제공되는 것인 정화 방법.
  29. 제28항에 있어서, 사용된 정화 물질이 (1) 사용된 정화 물질로부터 기체를 배출시키는 조업 조건, (2) 사용된 정화 물질을 불활성 대기와 접촉시키는 조업 조건, 및 (3) 사용된 정화 물질을 환원 대기와 접촉시키는 조업 조건으로 구성된 군에서 선택된 조업 조건의 조합에서 가열함으로써 재생되는 것인 정화 방법.
  30. 제19항에 있어서, 수소화물 기체가 수소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 제르만, 실란, 디실란, 디보란 및 이들의 알킬 또는 할라이드 유도체로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 방법.
  31. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 오염물이 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화 방법.
  32. (a) (1) 다공성 지지체 상에 환원된 금속 산화물을 포함하는 흡착제 및 (2) 건조제를 포함하는 정화 물질을 제공하는 단계;
    (b) 적어도 하나의 오염물을 함유하는 오염된 수소화물 기체를 제공하는 단계;
    (c) 상기 오염된 수소화물 기체를 상기 정화 물질과 접촉시켜 적어도 일부분의 오염물을 제거하는 단계; 및
    (d) 상기 수소화물 기체를 상기 정화 물질로부터 분리하여 정화된 수소화물 기체 및 사용된 정화 물질을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 제조된 정화된 수소화물 기체.
  33. 제32항에 있어서, 수소화물 기체가 수소, 암모니아, 아르신, 포스핀, 제르만, 실란, 디실란, 디보란 및 이들의 알킬 또는 할라이드 유도체로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화된 수소화물 기체.
  34. 제32항에 있어서, 적어도 하나의 오염물이 산소, 이산화탄소 및 물로 구성된 군에서 선택되는 것인 정화된 수소화물 기체.
  35. 제32항에 있어서, 흡착제가 약 250 내지 약 1200 m2/g 범위의 표면적을 가지는 것인 정화된 수소화물 기체.
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