TWI223606B - An improved process and apparatus for the isolation of pure, or substantially pure, organometallic compounds - Google Patents

Description

1223606 月 曰 皇號 901Π 2:¾ 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種純或相者 用連續過程及其器具，尤其是^金機金屬化合物分離 之有機化合物。 /、疋3巧金屬’特別是三甲基銦 有機金屬如三甲基銦、三甲 長之半導體生成及/或加h 1 “將:乙基蘇在配向成 薄膜堆積，例如有機化學蒸氣堆積J(:c二，電,堆積或 遍使用為金屬來源。化合物通常使用 ）t f域中普 放入容器以正確實驗狀態下收集。2去，其中反應物 體原料分離’在製造過程中形成#金屬通常由液 配位基（ligand)，例如四.二乙^有^群化合物及適當 溫和狀態下釋放所要產品而在主容哭、▲:料的熱分離在 物。此過程提供所獲之化合物十分：逍〗不揮：性化合 型的反應容器才能產生足夠的產σ旦=而要配5使用大 前’由於必須在主容器下料，收；二=下批生產之 污染出速率，…次之間的設備清洗亦容易增加產物的 吨的i!明的目的是在提供克服上述缺點之分離純或相當 器具。 疋刀離二甲基銦之改良過程及其 續過::以：發=一 ‘點是提供分離有機金屬化合物之連 到加：二t ϊ運送内含有機金屬化合物之液體原料 液體原料產生熱分裂作用，達成被分 離的=金屬化合物以蒸氣形式在蒸鶴㈣被收集。 機金ί:: 弟：：是提供器具用於連續分離相當純的有 機金屬化合物，含有送原料之入〇，至少有一出口 ____________________ —*——___ 第4頁 mimb 五、發明說明（2) 的蒸餾柱，而蒸餾柱至少具有可控制一熱源，如：— 熱區可用以使該液體原料產生熱分裂作用及該產品茱 氣化作用’以及上加熱區用以防止已蒸氣化的產品凝= ，如此，使該蒸氣化的產品得以經由上出口而被連續收 集。 本發明之過程可使用於從液體原料分離任何有 化合物，而其中產品具揮發性而副產σ 9 " ft:要原料供入蒸餾柱，供入蒸餾柱的中心部較 好；出或靠近蒸館柱頂收集被分離產品’並再有一 = 德柱基部用於取除廢產& ;較好是為了 品連結下出口具有第二收…為了收集廢產 第一收集容器要開始該過· 這容器冷卻至少到-价，還、更V是冷二 車.寺Π定溫度以便控制由蒸館柱頂的產品取出 :中續運送原料入蒸顧柱中，以及維持蒸顧 成I】續4力差異’如此可使純有機金屬化合物達 較好是液體流量里控制2料之加入率藉著適當流動控制器， 該過程以直处者# b h L , ⑴好’在9%少1τ。-(壓力單位） 好。 又嵯力較好，至少2 T〇rr( 2 66· 64Nm-2)更 柱上ΐ = 所設=平衡以致產品往蒸潑 例如柱的^ ΐ 下移動；一些會影響此平衡的因素， -d統壓力、原料加入率及由柱取除原料2 第5頁 1223606

較 兩個加 屬化合 持蒸氣 熱區在 熱區視 任 閉式的 從原料 品自柱 反 離及穩 在蒸餾 柱中觀 止收集 好是， 熱區； 物之第 狀態而 柱中央 溫度所 何適當 或板蒸 取出最 頂出去 應中心 定狀態 部得到 察到溫 產品。 本發明之過 分裂液體原 程及器 料與釋 一加熱區及另一要 其他成分為 或以下較好 用之原料及 蒸餾柱都可 餾柱。柱應 大置產品， 要開始供入 :產品之收 恆定溫度後 度上升表示 凝固狀 ，第二 要分離 使用於 該在分 及在蒸 具中所使用 放過程中所 確保有機金 態之第二加 加熱區在中 之有機金屬 施行本發明 解部中具備 餾部中有充 之蒸餾 需要之 属在過 熱區。 央上部 化合物 過程， 有充分 分板確 柱具有 有機金 程中保 第一加 ;各加 而定。 例如封 板確保 保純產 原料前加熱才好獲得有效產品分 集在加入原料就立即可開始，但 開始較好。較好是，如果在蒸餾 ’弗騰的揮發性化合物較少時就停 、、日本發明過程特別適用於以連續方式準備三曱基銦；原 料是adduct (addition compound加成物）三曱基銦及四· —乙醇鱗，較好。三曱基銦及四·二乙醇醚之比率在2 ； 1至3 ·· 1之範圍較好。下加熱區較好加熱至丨〇 〇 〇c〜丨4 〇它’更好是120 C〜130 °C才可得adduct的分裂使三甲基銦蒸 發。上加熱區加熱至3 0 °C〜6 0 °C較好，更好是至少4 〇。〇以 上以防止三曱基銦在柱内上昇時凝固。

第6頁 1223606 1 號 901imfi 五、發明說明（4) 月 曰 修正 、^發月以下面貫施例例示說明使用本發明之過程及器 具連:準備二甲基銦並參照本發明一實施例之圖面： 實施例1 、主要瘵，柱2被裝好置放在非活性大氣下，而使用一 連串真工/氮循環通過蒸餾柱頂之上出口4 ;下加熱區6 加熱至j 2 0 C而上加熱區8加熱至6 〇乞；原先產品收集容器 (沒圖不）冷卻至—20°C ;經過大— )之 收集谷為之糸統抽成真空。 旦達到穩定狀態時，以7 m 1 / m i η之速度開始將原料 經入口 1 0加入蒸餾柱的加熱反應中心丨2 ;原料是三曱基銦 (ΤΓΜ I )及四·二乙醇醚以2 · 2 5 : j的比率形成的加成物 (adduct) ’過幾分鐘一但在柱中建立液體平衡後，固體 TMI被觀察經由上出口4收集在收集容器中。 3小時後’約1 · 2 5公升的原料就已加入在蒸餾柱中， 且從柱頂可收集了 50 0公克的固體TMI。比率減少的廢產品 Tetraglyme adduct經由下出口14從蒸餾柱底部排出至另 一個獨立的谷器（圖示未顯示）。 因1 :1的TMI及四.二乙醇醚的加成物（adduct)對埶 具穩定性的，所以不會再釋放出更多的TMI ’故從原料中 所呈現的自由TMI (數量）就可計算出此過程 84°/。。 貫施例2 於貝把例1中使用的|§具不清潔就使用了；所以從開 始於蒸館柱就形同注入了原料/廢產;下加熱區6加教 至120 C的溫度而上加熱區8加至4〇t ;所有其他過程都相 1223606 --- 案號90111236 今）年尸月，ϋ日 修正 _ 五、發明說明（5) 同’除了通過收集容器之系統中設定的真空是約2. 4 Torr (3 1 9· 9 6 8Nm-2 )，而 TM I · Tet rag 1 yme 原料是以速率 4m 1/m i n 比率2 · 3 ·· 1開始加入；柱中達到液體平衡時立即觀察到固 體ΤΜΙ被收集了。 經6 · 5小時後約1 · 5公升的原料就已加入了蒸餾柱中， 且從蒸餾柱頂端可收集了 4 5 0公克的固體ΤΜ I產品。比率較 小的廢產品ΤΜΙ及Tetraglyme的加成物（adduct)從蒸館柱 底部排出。 因1 :1的TMI及Tetraglyme的adduct對熱具穩定性 的，所以不會再釋放出更多的Τ Μ I，故從原料中所呈現的 自由ΤΜ I (數量）就可計算出此過程之效率證實為70%。 實施例3 上述實施例1中的過程再重複。下加熱區加熱至1 2 〇 °C 而上加熱區至40°C ;達成約2Torr(266.64Nm-2)的真空而 一旦達到穩定狀態時，以2m 1 /m i η之速度開始將ΤΜ I及 Tetraglyme形成的原料（以2. 3 : 1之比率）加入蒸餾柱的加 熱反應中心；在柱中達成了液體平衡幾分鐘後觀察到收集 固體TMI 〇 在8小時之後約有一公升的原料加入了蒸餾柱中而從 柱頂收集到了 3 9 0公克固體ΤΜ I產品；廢產品，比率小的 TMI及Tetraglyme的adduct從柱底排出。 因1 ·· 1的TMI及Tetragi yme的加成物（adduct)對熱具 穩定性的，所以不會再釋放出更多的ΤΜ I，故從原料中所 呈現的自由Τ Μ I (數量）就可計算出過程之效率證實為9 6 %。 本發明之過程及器具可使有機金屬化合物之連續分離

1223606 修正 案號 90111236 五、發明說明（6) ，獲得充分的產品生成率。這可使本過程現有的規模增大 ，而不需要用到工廠用的大容器及增加的加工步驟。此連 續的過程可使用更小的容器，例如：相對於使用2 0 0 L的容 器，現在只需1 0 L的容器，即可生產出相近的生產率，並 具有相關的安全利益；加上該過程避免頻繁拆除及設備清 潔，因此減少潛在產品污染並增加生產率及改進安全等級 ;本過程及器具使用適當液體原料可應用於固體以及液體 產品。

綜上所述，本發明確實已達到所預期之使用目的與功 效，且於申請前更未見於同類物品公開、公用在先，當已 符合發明專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請早 曰審結，並賜准專利，實深任感荷。

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Claims (1)

1. MM 90111236 六、申請專利範圍 1 · 一種純或相當純有 其步驟包含有： 首先，運送内含有機 反應中心，該反應中心之 再使此液體原料在下加熱 =相的有機金屬化合物， 2二裂所產生的廢產品較 二維持蒸氣相通過上加 、 化合物收集起來。 化八物t申請專利範圍第 〇物y刀離用連續過程， &之中心。 修正 月匕曰 機金屬化合物分離用連續過程， 金屬化合物之液體原料到一加熱 了加熱區之溫度較上加熱區高， 區進行熱分裂作用，以釋放出蒸 其中被分離的產品具揮發性，而 不具揮發性，又把此有機金屬化 熱區’然後將此已被分離之有機 1項所述之純或相當純有機金屬 其中該液體原料是運送到一蒸餾 金^如申請專利範圍第 i屬化合％、 物以-物分離用連續過 7氣形式在蒸餾柱的 化八铷t申請專利範圍第 二物分離用連續過程， 近收集。 1或2項所述之純或相當純有機 程，其中被分裂的有機金屬化合 頂端或其附近被收集。 2 項所述之純或相當純有機金屬 其中廢產品在蒸餾柱底部或其附 化入札如申請專利範圍第3項所述之純或相當純有機金屬 的收集办!!用連續過程’其中被分離的產品要收集在獨立 6、各器中’該收集容器的溫度冷卻到至少_ 1 5 °C。 化合物t申§青專利範圍第5項所述之純或相當純有機金屬 7分離用連續過程，其中該收集容器冷卻至-2 0 °C。 士申凊專利範圍第1或2項所述之純或相當純有機金

   1223606 _案號90111236_年<Ρ月（。曰 修正_ 六、申請專利範圍 屬化合物分離用連續過程，其中該過程維持一定溫度以控 制產品從蒸餾柱取出之速率。 8. 如申請專利範圍第1或2項所述之純或相當純有機金 屬化合物分離用連續過程，其中該液體原料是以預定的速 率連續運送入蒸餾柱内，並且蒸餾柱内維持特定的溫度及 壓力差，即使該被分離的有機金屬化合物達到連續生產。 9. 如申請專利範圍第1項所述之純或相當純有機金屬 化合物分離用連續過程，其中該熱分裂作用及分離作用係 在真空狀態下進行。

   I 0 .如申請專利範圍第9 項所述之純或相當純有機金 屬化合物分離用連續過程，其中該熱分裂作用及分離作用 作在至少1Τογγ(133·32Νπγ2 )以上之壓力下進行。 II .如申請專利範圍第8 項所述之純或相當純有機金 屬化合物分離用連續過程，其中該溫度及/或該壓力維持 固定，而主要控制產品之分離作用是在於原料的加入速 率〇

   1 2.如申請專利範圍第1項所述之純或相當純有機金屬 化合物分離用連續過程，其中在開始運送該液體原料之 前，就要把該加熱反應中心先行加熱。 1 3 .如申請專利範圍第1或2項所述之純或相當純有機 金屬化合物分離用連續過程，其中在該蒸顧柱達到悝溫之 後，該產品才開始被收集。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之純或相當純有機金屬 化合物分離用連續過程，其是用以製備三甲基銦者。

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   1 5 ·如申請專利範圍第i或i 4項所述之純或相當純有機 金屬化合物分離用連續過程，其中該液體原料是指三曱基 銦及四·二乙醇醚之加成物（adduct)。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之純或相當純有機金 屬化合物分離用連續過程，其中三曱基銦及四·二乙醇醚 之比率是在2 :1至3 :1之範圍内。 1 7 ·如申請專利範圍第1項所述之純或相當純有機金 屬化合物分離用連續過程，其中下加熱區的溫度維持在 1 0 0 C至1 4 0 °C之間，而上加熱區的溫度維持在3 〇。〇至6 〇 °C 之間。 1 8 · —種純或相當純有機金屬化合物連續分離用的器 具，包含有送入液體原料之入口，一蒸餾柱及至少一上出 口 ’該蒸德柱設有至少一可控制熱源’一下加熱區可用以 使該液體原料產生熱分裂作用及該產品產生蒸氣化作用， 以及上加熱區用以防止已蒸氣化的產品凝成液態’如此’ 使該蒸氣化的產品得以經由上出口而被連續收集 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之純或相當純有+機金 屬化合物連續分離用的器具，其中該上出口是設在蒸顧^ 的頂端或附近用以收集被分離之產品以及下出 系又 在蒸餾柱底端或其附近用以排出廢虞品。i^ A & ^ Λ d所述之純或相當純有 20 ·如申請專利範圍第1 8或1 9項所 機金屬化合物連續分離用的器具 該上出口連接，用以收集該產品。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述 ，其中設有收集谷裔係與 &純或相當純有機金

   第13頁 1223606 _案號90111236 今？年f月曰 修正_ 六、申請專利範圍 屬化合物連續分離用的器具，其中該收集容器的溫度，冷 卻到至少-1 5 °C。 2 2 .如申請專利範圍第1 8或1 9項所述之純或相當純有 機金屬化合物連續分離用的器具，其中下加熱區是設在於 該蒸餾柱的中心或其中心下方，而上加熱區是設在於蒸餾 柱中心之上方。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項所述之純或相當純有機金 屬化合物連續分離用的器具，其中設有液體流量控制器， 用以控制該液體原料加入該蒸餾柱内的速率。 2 4.如申請專利範圍第1 8或1 9項所述之純或相當純有 機金屬化合物連續分離用的器具，其是用來分離三甲基銦 者。 2 5 .如申請專利範圍第1 8項所述之純或相當純有機金 屬化合物連續分離用的器具，其中該液體原料指三甲基銦 及四·二乙醇醚的加成物。 2 6.如申請專利範圍第1 8或1 9項所述之純或相當純有 機金屬化合物連續分離用的器具，其中下加熱區的溫度維 持在1 0 0 °C至1 4 0 °C的範圍内，而上加熱區的溫度維持在3 0 °C至6 0 °C的範圍内。

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