TWI434954B - 用於單氯矽烷的筒表面處理 - Google Patents

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Description

用於單氯矽烷的筒表面處理 相關申請案之相互參照
本專利申請案請求06/11/2010申請的先前美國臨時專利申請案序號第61/353,870號的利益。
本發明為用於使該容器的內表面鈍化以便能以安定方式儲存單氯矽烷而不會使該單氯矽烷降解的容器及方法。
已經確認單氯矽烷(化學式ClSiH3，後文中稱為MCS)為微晶片裝配時的低溫氮化矽膜沉積之有希望的前驅物。
MCS係呈液體在其本身的蒸氣壓(於68℉下74psig，於20℃下612kPa)之下儲存於密封容器中。為了抑制該MCS的蒸氣壓而且照慣例其運輸也必需使用鋼製容器。
高品質氮化矽膜沉積方法需要同樣具有高純度的前驅物。然而，頃發現MCS在金屬容器中於周遭溫度(20℃)下會迅速分解成二氯矽烷(化學式H2SiCl2，後文中稱為DCS)及甲矽烷(後文中稱為SiH4)。分解產物代表MCS中的“雜質”。以痕量存在的DCS在該氮化物膜沉積方法危害特別大。再者，從儲存容器遞送的MCS的DCS含量有變動將會不利地影響該沉積製程的安定性。從該容器抽出的MCS中的雜質量會隨時間變化相當大。此變動是由MCS分解及雜質的蒸氣/液相分佈聯合產生的結果。於特定時間在該容 器中的雜質量由分解速率及儲存時間決定。
從該容器抽出MCS經常從蒸氣相於該容器頂部處進行。然而，由於該混合物中的MCS及雜質的沸點不同，在所抽出的蒸氣中傾向以較低沸點的化合物，例如MCS及SiH4雜質，為主，而較高沸點的化合物，例如DCS，則優先分佈於液相。
結果，DCS在該容器的“液體根部(liquid heel)”隨時間變濃。因此當MCS從該容器移出時使該抽出的蒸氣中的DCS量提高而造成MCS純度的變化。因為高品質氮化物薄膜的沉積需要非常一致的MCS純度，所以將儲存期間的MCS分解速率減至最小很重要。這樣接著能將從該容器抽出MCS期間的DCS量增加減至最少。
在本發明一般領域中的先前技藝包括：US 2003/0068434；US 5,009,963；US 5,480,677；US 5,259,935；US 5,479,727；US 2,900,225；US 3,968,199；Su, Ming-Der及Schlegel, Bernhard “An ab Initio MO Study of the Thermal Decomposition of Chlorinated Monosilanes, SiH4-nCln (n = 0-4)”, J. Phys. Chem. 1993, 97, 9981-9985； Walker, K. L.、Jardine, R. E.、Ring, M. A.及O’Neal, H. E., “Mechanisms and Kinetics of the Thermal Decompositions of Trichlorosilane, Dichlorosilane, and Monochlorosilane”, Int. J. Chem. Kinet. 1998, 30, 69；Swihart, Mark T.及Carr, Robert W., “On the Mechanism of Homogeneous Decomposition of the Chlorinated Silanes. Chain Reactions Propagated by Divalent Silicon Species”, J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1542-1549；Walch, Stephen及Datco, Christopher, “Thermal Decomposition Pathways and Rates for Silane, Chlorosilane, Dichlorosilane, and Trichlorosilane”, J. Phys. Chem. A 2001, 105, 2015-2022；Nitodas, Stephanos F.及Scotirchos, Stratis V., “Methematical Modeling of the Gas-Phase Chemistry in the Decomposition of Chlorosilanes in Mixtures of Carbon Dioxide及Hydrogen at High Temperatures”, J. Electrochem. Soc., 149 (2) C112-C119 (2002)；Vaughan, Stephen, “Nitric Oxide and Nitrogen Dioxide Gas Standards”, Gases and Instrumentation, November/December, 2007；Guangquan Lu、Rubloff, G. W.及Durham, J. “Contamination Control for Gas Delivery from a Liquid Source in Semiconductor Manufacturing”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, 10(4), 425-432, (1997)；
本發明為一種經內表面改質的容器，其能以穩定狀態容納單氯矽烷，其中該內表面係選自由下列所組成的群組：(a)由機械拋光產生的表面；(b)由電拋光產生的表面；(c)由有機分子疏水性保護層的形成產生的表面；(d)由提供不銹鋼內表面產生的表面；(e)由提供鋁內表面產生的表面；(f)由提供鎳內表面產生的表面；(g)由聚合物塗層產生的表面；(h)具有氧化矽塗層的表面；(i)具有以分子方式鍵結於金屬的結晶性碳層的表面；(j)具有金屬氟化物鈍化層的表面；(k)具有藉由曝露於矽烷類而鍵結於金屬的矽烷鈍化層的表面；(l)具有去活化羥基的表面；及，含有一定容量的單氯矽烷。
本發明亦為一種製備以安定方式儲存單氯矽烷的容器的方法，其包含： (A)提供具有一入口及一出口的金屬容器，其中該入口及出口可為單一孔口；(B)藉由選自由下列所組成的群組的方法處理該容器的內表面：(a)以微粒狀研磨劑機械拋光該內表面；(b)電拋光該內表面；(c)藉由矽烷化形成有機分子的疏水性保護層；(d)提供一不銹鋼內表面；(e)提供一鋁內表面；(f)提供一鎳內表面；(g)以聚合物塗層塗佈該內表面；(h)以氧化矽塗層塗佈該內表面；(i)以依分子方式鍵結於金屬的結晶性碳層塗佈該內表面；(j)藉由使該內表面與含氟的鈍化流體接觸而以金屬氟化物層使該內表面鈍化；(k)以藉由曝露於矽烷類而鍵結於金屬的矽烷層使該內表面鈍化；(l)藉由該內表面上的去活化羥基使該內表面鈍化；(m)使該容器及該單氯矽烷保持於不高於20℃的溫度；及，(a)至(m)的組合。
已經確認純的(>99.5%)單氯矽烷(MCS，ClSiH3)為低溫氮化矽薄膜沉積之有希望的前驅物。然而，MCS於鋼製容器儲存期間以超過其他氯矽烷類的速率分解。這樣的分解造成MCS純度於使用期間的高變化性。
舉例來說，於20℃的典型分解速率將使44公升鋼製容器中的MCS含量以每個月約10%降低。一種反應產物(二氯矽烷，DCS，H2SiCl2)對該膜沉積製程特別不利。
反應模型製作揭露MCS歧化變成DCS及矽烷(SiH4)的速率在氣相中並不明顯，反而是於室溫只會從亞鐵金屬表面的催化反應進行。與SiH4及其他氯矽烷類相比此反應機構對於MCS係特有的，使MCS能維持純度順利儲存於鋼製容器中。
己經確認多種不同容器表面改質能將表面反應降至可接受的程度。這樣的改質包括多種不同組合：透過機械拋光及/或電拋光降低的表面粗糙度；從碳鋼至不銹鋼的表面組成交替；利用，舉例來說，三甲基氯矽烷(氯三甲基矽烷，CTMS)及/或六甲基氯二矽氮烷(HMDS)矽烷化以將表面OH基團去活化；利用聚合物例如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、環氧樹脂、酚樹脂、聚芳醚(PAE)或派拉綸(paralene)塗佈表面；利用，舉例來說，鎳、鑽石狀碳或氧化矽經由電鍍、無電鍍敷或化學氣相沉積(例如，化學氣相沉積(CVD)、電漿強化化學氣相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)))塗佈表面；於筒製備期間使用代用沖洗液，例如2-丙醇，及利用DCS、甲矽烷或氟進行表面鈍化使表面曝露 於水的情況減至最少。頃發現最成功的表面改質組合使分解速率降低超過兩個數量級，藉以能儲存及輸送高純度MCS至終端使用者。
氯矽烷分解機構當未完全被了解。已知的是MCS於比SiH4及高級氯矽烷類，亦即DCS及三氯矽烷(化學式Cl3SiH，後文中稱作TCS)，高許多的速率下分解。MCS於20℃及0℃下的分解速率差異夠大以致於可藉由使速率常數擬合阿瑞尼士式(阿瑞尼士式)而估算分解的活化能Ea為22kcal/mole(82kJ/mole)。分解機構分成經由高溫(亦即>450℃)氣相及矽表面分解反應中所涉及之眾所周知的亞甲矽基(亞甲矽基)中間物進行處理的分解機構，及經由在或接近周遭溫度會發生的表面催化反應進行處理的分解機構。
亞甲矽基中間物分解機構
氯矽烷類的亞甲矽基中間物分解途徑已經藉由其他方式透過分子軌域(MO)計算及實驗測試研究出來。經預測並觀察到MCS分解成DCS及TCS產物。在那些研究中假設亞甲矽基中間物在主要分解反應中形成。咸信這些反應包括中間物形成於石英反應器壁上。石英反應器中的分解典型於高於周遭溫度(20℃)相當多的溫度下才觀察得到。所記載的活化能(典型為68kcal/mole的等級，由觀察到的反應速率算出來)的確夠高以致於該製程極不易於室溫下進行。舉例來說，由該阿瑞尼士式計算預測於25℃ 時這些反應的半生期為4.8 x 1030天。再者，當在石英反應器中時，MCS在鋼製容器中分解的期間並未觀察到反應產物DCS。因此，對於在接近周遭溫度的鋼製容器中觀察到的迅速分解製程而言這樣的亞甲矽基中間物機構可能不是很重要。
表面催化機構
在鋼製容器中儲存期間的MCS分解機構不同於SiH4及其他氯矽烷類例如DCS及TCS的分解機構。當保持高純度在鋼或不銹鋼製容器中儲存及輸送時眾人皆知其他氯矽烷類[亦即DCS、TCS及四氯化矽(STC)]皆為安定的。
當曝露於金屬容器表面時SiH4會分解而形成氫(H2)及高級矽烷寡聚物[例如二矽烷(Si2H6)、三矽烷(Si3H8)，等等]的混合物。然而，因為該聚矽烷寡聚物最終形成覆蓋於表面反應性部位的保護膜，所以這個SiH4反應屬於自限性。對照之下，MCS分解主要包含經由表面催化反應歧化(也被稱作不均化)成SiH4及DCS。MCS歧化成SiH4及DCS會受到路易士酸類(路易士酸，例如AlCl3)或受到鹼類，例如三級胺類或鹼性大網狀聚合物(macroreticular polymer)的催化作用大幅加速。(此等催化性製程習慣上係用以合成供商業應用用的SiH4)。路易士酸類及鹼類會降低MCS安定性。
當“碳鋼”，通稱為鉻鉬鋼(chromoly)或CRMO低合金鋼，含有少於1.1%的Cr及Mo，各自為佔多數鐵基質中(在41xx族鋼中)的主要合金化金屬，被用作為該容器材料時， 據推論下列反應將發生於氧化表面上：ClSiH3+FeO→SiH3-O-SiH3+FeCl2
ClSiH3+Fe2O3→SiH3-O-SiH3+FeCl3
FeCl2及FeCl3二者為非常有效的路易士酸觸媒。在沒有鐵的氯化物之拋光鋼表面上，據推論氯化亞鐵及氯化鐵的產生需要如下的溼氣及/或氧之涉入：ClSiH3+H2O→SiH3-O-SiH3+HCl
Fe+HCl→FeCl2+H2
FeCl2+O2→FeCl3+Fe2O3
沒有溼氣及氧，MCS中的痕量HCl雜質也可能形成觸媒氯化鐵。在一些案例中，有痕量HCl雜質呈MCS合成方法的副產物存在於MCS中。
另外據推論該路易士酸觸媒可通過下列類型的中間錯合物，造成從金屬中心分離時兩個MCS分子之間的H及Cl的交換。
或，依下列分段機構：ClSiH3+FeCl3→[H2ClSi][FeHCl3]→H2SiCl2+[FeHCl2] [FeHCl2]+ClSiH3→SiH4+FeCl3
上述反應鏈的計算活化能為25kcal/mole。這接近22 kcal/mole的測量值，並且表示可能於周遭溫度(20℃)下進行的反應途徑。
DCS的歧化依下列方式進行：2 H2SiCl2→H3SiCl-+HSiCl3
鍵結於矽的氯原子數越多，分子的安定性越高，而且歧化的可能性越低。此現象可藉由數個因素的組合來解釋，例如取代基的立體效應、分子極性(偶極距)、電子密度分佈，等等。
因此認為碳鋼製容器中觀察到的高MCS分解速率為獨具的問題，其必需要有MCS與亞鐵金屬表面的交互作用。不像其他氯矽烷類，其不會在已經依據鋼製容器的慣例清潔及製備的容器中進行顯著分解。此外，不像SiH4，MCS在鋼製容器中被歧化分解，而且此反應本質上不會受到形成寡聚合表面塗層而自限。此問題的修正需要認出此反應機構及適當手段以打斷反應鏈。
實驗數據指示MCS在儲存期間分解的過程為該容器的內表面狀態的強函數。參數，例如容器供應商、容器表面組成(碳鋼對比於不銹鋼，或聚合物、氧化矽或鎳塗層，等等)、表面化學(氧化鐵類、氯化鐵類、羥基或OH基團，等等存在)、表面積(表面粗糙度、透過容器尺寸和幾何形狀算出來的表面對體積比)、露出的晶粒邊界、容器製備方法(酸及去離子水清洗，及熱N2乾燥，等等)、容器歷史資料、先前用途，等等，的變化對於MCS分解速率有非常重大的效應。(其他會影響分解速率的參數包括：存在於MCS 中的痕量雜質，例如；HCl、H2O、O2，等等，及周遭溫度。)
MCS分解速率因此可藉由該容器表面狀態的控制減至最小。材料選擇、表面處理及表面製備為控制表面狀態的主要手段。舉例來說，對於表面的改質，其使羥基去活化或免去上述催化性反應鏈，傾向於降低MCS分解速率。
一般，用於使這些材料安定化的輔助處理方法隨著製造該混合物的公司而變。可利用且目前在使用中的鈍化方法包括許多不同筒酸洗、研磨劑拋光技術、非反應性金屬塗層(例如鎳)、聚合物塗層、從氣體層析管柱調節工藝吸取的去活化技術、陽極電鍍及以感興趣的成分做簡單筒預處理(亦即，浸漬)。與其他材料，包括其他氯矽烷類或氫化矽類相比，此等控制方法唯獨影響MCS分解。
本發明由該MCS容器內表面的改質構成，該改質使用下列方法之一或組合：
(a)透過機械拋光方法降低該容器內表面的粗糙度。這樣的拋光可利用噴砂處理、玻璃珠噴擊清理或較佳地研磨漿料拋光處理進行。該研磨漿料可由不銹鋼或陶瓷球、土星形柱狀粒或其他形狀物體在腐蝕抑制液體，例如可自Precision Finishing有限公司購得的液體Chemtrol®群組之一者，中構成。在該拋光方法之一具體實施例中，在一多步驟方法中可進行噴砂處理三次，隨後以陶瓷柱狀粒進行研磨漿料拋光，隨後以不銹鋼形柱狀粒進行研磨漿料拋光。該腐蝕抑制液體留在該容器的內表面上直到進行過後續容器製備步驟為止。研磨漿料處理冷加工該鋼表面以降低巨 觀粗糙度並且提供將近1微米Ra表面修飾。此拋光處理降低MCS分解能用的總表面積並且磨掉局部反應部位，例如；表面凹凸不平及晶粒邊緣縫隙。除了磨光之外，這樣的拋光處理也藉著在接近表面區域加入惰性雜質及/或壓縮應力而給予較不具反應性的表面。
(b)透過電拋光方法改變該容器內表面的粗糙度及表面組成。電拋光處理傾向於鋼表面中產生較低碳含量。不用其他先前步驟，例如機械拋光，電拋光處理將降低該鋼表面微觀粗糙度以提供將近2.6微米Ra表面修飾。此拋光處理降低MCS分解能用的總表面積。當在電拋光之前進行機械拋光時，該Ra表面粗糙度可達到將近0.2微米的低值。
(c)依據上述分解機構，MCS分解速率可透過有機分子疏水性保護層的形成阻礙MCS或HCl與鋼的接觸而降低。這個效應可透過特定單氯-有機矽烷類，例如；二甲基氯矽烷、三甲基氯矽烷(氯三甲基矽烷，CTMS)及六甲基二矽烷(HMDS)，的矽烷化表面處理獲得。其他有機氯矽烷類，例如；十八基三氯矽烷等也可用以給予強疏水性表面。
(d)將該容器內表面的材料組成從“碳鋼”換成不銹鋼、鋁或鎳。這個可藉由從不銹鋼、鋁或鎳管製造該容器，或將不銹鋼、鋁或鎳片塑成容器的形狀，或利用熔接不銹鋼或鋁容器完成。也可使用內部包不銹鋼、鋁或鎳的容器，而其帶有運用輔助外鞘加強的承壓外殼(pressure envelope)。這樣的鞘件包括：碳醯胺-或玻璃-纖維包覆材料，以製造複合材料容器。包層容器也可在將不同金屬片 形成一容器之前，藉由爆炸焊接不同金屬片製成。同樣地，可將藉由共押出製成的內部包層輸送管製成適合的壓力容器，其適用於加壓之下容納MCS。
(e)該容器的內表面係以聚合物塗佈，例如；聚(乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE，例如Tefzel®)、環氧樹脂、酚樹脂、聚芳醚(PAE)或聚(對-二甲苯)(例如，派拉綸；paralene)。這樣的內塗層可以下列方式應用：聚合物的含溶劑溶液或分散液，藉由粉末狀聚合物的轉注成形，藉由化學氣相沉積，及藉由其他此技藝中眾所周知的方法。任意用以改善對容器內表面的黏附力之鍵結層均可運用。此類聚合物於MCS與鋼面之間形成物理阻障層。其後透過上述的矽烷化表面處理將具有活性羥基的聚合物去活化。
(f)藉由塗佈非亞鐵金屬，例如鎳，改變該容器的內表面的組成。該鎳可透過無電塗佈方法或透過電鍍方法應用。該塗層可實質為純金屬或可為與其他金屬或類金屬的合金。舉例來說，較佳具體實施例包括，NiP非晶形合金的無電沉積。此材料材料變換剔除氧化鐵類及氯化鐵類的存在，氧化鐵類及氯化鐵類會造成MCS分解。
(g)透過化學氣相沉積(CVD)方法塗佈該容器的內表面以產生以分子鍵結於金屬的氧化矽或鑽石狀碳層。此方法可由SilcoTek所提供的Silkonert®處理構成，而且係為一般應用於耐熱鋼類，例如不銹鋼，的高溫氧化矽沉積方法。該金屬對矽的鍵結方法之後可接著使用任何氯矽烷類的表面鈍化方法。或者沉積方法包括電漿強化化學氣相沉 積(PECVD)法及原子層沉積(ALD)法，彼等在膜沉積技藝中均為眾所周知。
(h)使用氟(F2)使該容器的內表面鈍化以產生金屬氟化物層。F2係於惰性氣體例如氮(N2)的稀釋混合物，例如5%，中應用於該鋼表面。該氟化方法於周遭溫度下應用歷經選定的時間周期。
(i)藉由曝露於氯矽烷類或氫化矽類，例如；SiH4、MCS或DCS，“浸漬”該容器的內表面或使其鈍化。該曝露較佳於提高的溫度，例如55℃，下進行選擇的周期，例如一個月。這樣的處理具有使該容器表面上的羥基去活化的有益效果，而且在SiH4鈍化的案例中，提供如上述對MCS不具反應性的表面膜。
本發明另外依下列方式由上述表面改質步驟前後進行表面製備步驟構成：利用維持於周遭溫度之不含水的液體，例如異丙醇(IPA)，沖洗該容器的內表面多次，隨後利用惰性氣體，例如N2，洗淨該容器，並且維持於提高的溫度歷經選定的時間周期。較佳地，在該容器上進行三次IPA沖洗。接著對該容器加蓋或加閥以使進一步曝露於周遭溼氣或其他雜質減至最低。
這樣的改善使44公升容器中的MCS分解速率降至於周遭溫度(20℃)每個月<0.1%，改善超過兩個數量級。
本發明另外由在MCS儲存的期間使已填充的容器保持於接近或低於20℃構成。該容器較佳為透過眾所周知的 冷凍方法保持於0℃。低溫儲存聯合該表面改質及上述表面製備步驟以將儲存期間的MCS分解減至最少。這樣降低溫度T儲存將依下列阿瑞尼士反應速率式所述的方式降低該MCS分解方法的反應速率：k=A exp{-Ea/RT}
其中“k”為反應速率常數，“A”為由反應動力學決定的前指數因子(pre-exponential factor)，而且“R”為通用氣體常數。儲存溫度降至<10℃可使44公升容器中的分解速率進一步降至每個月<0.01%，總共改善超過三個數量級。
本發明因此包含圖1所述的步驟1-6，如下：利用一或更多方法將MCS容器1改質，該等方法2包括表面改質及/或表面製備，接著3以MCS填充該容器，及/或接著4該容器在5儲存及運輸該容器中的MCS期間的溫度控制，接著6從該容器移除安定且高純度的MCS。
本發明所述的表面改質、表面製備步驟及溫度變換並不限於儲存容器，還可適用於任何其他在可用壽命期間接觸MCS的表面，該等表面包括但不限於；反應器容器、輸送管道、沉積艙、多種不同沿線組件，例如閥、流量計及壓力感應器等。本發明的這類應用進一步保持該MCS純度並且改善從MCS合成點到其應用位置，適宜的話到其回收及再利用的MCS安定性。
實施例1
於大約20℃的周遭溫度下使用10個碳鋼氣體容器儲存MCS。該等容器具有44公升的內部容積。所有容器均有儲存液相及蒸氣相MCS二者。該等容器均沒有對內表面狀態或本發明所述的類型之表面製備方法進行調整。在該等容器中的MCS儲存期間介於6天至80天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從各自容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在各自容器儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起所有容器的MCS平均測量損失速率為每個月7.2%。將此MCS換算成反應產物SiH4及DCS。這代表關於沒有本發明之益處的容器的大約基線分解速率。
於大約20℃的同一周遭溫度下使用另外兩個碳鋼製容器儲存MCS。這些容器也具有44公升的內部容積。該等容器均有儲存液相及蒸氣相MCS二者。這兩個容器均在MCS儲存之前使用漿料機械拋光其內表面，該漿料包括根據本發明的方法的腐蝕抑制劑。在該等容器中的儲存時期為37天及15天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從各自容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在各自容器儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該二容器的MCS測量損失速率分別為每個月0.025%及每個月0%。
實施例2
於大約20℃的同一周遭溫度下使用兩個碳鋼製容器儲存MCS。這些容器也具有44公升的內部容積。該等容器均有儲存液相及蒸氣相MCS二者。這兩個容器均使用研磨漿料機械拋光其內表面，該研磨漿料包括根據本發明的方法的腐蝕抑制劑，並且接著在MCS儲存之前以根據本發明的方法的CTMS將其內表面矽烷化。關於各自容器的MCS儲存時期為15天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從各自容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在各自容器儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該二容器的MCS測量損失速率二容器均為每個月0%。
實施例3
於大約20℃的同一周遭溫度下使用一碳鋼製容器儲存MCS。此容器也具有44公升的內部容積。此容器有儲存液相及蒸氣相MCS二者。此容器利用本發明的無電塗層法以塗佈其內表面，並且接著在MCS儲存之前根據本發明的方法將其內表面矽烷化。該MCS儲存時期為40天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在該容器儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該容器的MCS測量損失速率為每個月0%。
實施例4
使用19個碳鋼氣體容器儲存MCS。這些容器均沒有 對內表面狀態或本發明所述的類型之表面製備方法進行調整，但是卻保持於大約0℃的降低周遭溫度下。這些容器也具有44公升的內部容積。該等容器均有儲存液相及蒸氣相MCS二者。在該等容器中的MCS儲存期間介於18天至53天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從各自容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在各自容器儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起所有容器的MCS平均測量損失速率為每個月0.44%。
實施例5
於大約20℃的周遭溫度下使用一碳鋼製氣體容器儲存MCS。這個小容器為通稱為“細壓縮氣瓶(lecture bottle)”的類型。在此試驗中，只有蒸氣相MCS儲存於該細壓縮氣瓶中。該細壓縮氣瓶沒有對內表面狀態或本發明所述的類型之表面製備方法進行調整。關於該細壓縮氣瓶的MCS儲存時期為31天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該細壓縮氣瓶測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該細壓縮氣瓶的MCS測量損失速率為每個月20%。將此MCS換算成反應產物SiH4及DCS。這代表關於沒有本發明之益處的細壓縮氣瓶的大約基線分解速率。
於大約20℃的同一周遭溫度下使用一不同碳鋼製細壓縮氣瓶儲存MCS。此細壓縮氣瓶在MCS儲存之前根據本發明利用Silconert® CVD方法以氧化矽塗佈其內表面。關 於這個經塗佈的細壓縮氣瓶的MCS儲存時期為45天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該經塗佈的細壓縮氣瓶測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該經塗佈的細壓縮氣瓶的MCS測量損失速率為每個月0.6%。
實施例6
於大約20℃的周遭溫度下使用一不銹鋼製氣體容器儲存MCS。該容器具有3.8公升的內部容積。該容器有儲存液相及蒸氣相MCS二者。該容器在MCS儲存之前根據本發明利用研磨漿料拋光，電拋光並且利用Silconert® CVD方法以氧化矽塗佈其內表面。關於該細壓縮氣瓶的MCS儲存時期為50天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該容器的MCS測量損失速率為每個月0.015%。
實施例7
於大約20℃的周遭溫度下使用二個不銹鋼製氣體容器儲存MCS。該等容器具有3.8公升的內部容積。該等容器有儲存液相及蒸氣相MCS二者。該等容器在MCS儲存之前根據本發明利用研磨漿料拋光並且電拋光其內表面。關於該等容器的平均MCS儲存時期為52天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該等容器測量蒸氣相MCS純 度。於儲存時期開始時及在儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該等容器的平均MCS測量損失速率為每個月0.045%。
實施例8
於大約20℃的周遭溫度下使用一不銹鋼製氣體容器儲存MCS。該容器具有3.8公升的內部容積。該容器有儲存液相及蒸氣相MCS二者。該容器在MCS儲存之前根據本發明利用研磨漿料拋光，電拋光並且利用CTMS將其內表面矽烷化。關於該容器的MCS儲存時期為53天。利用裝配熱傳導度偵測器的氣體層析儀從該容器測量蒸氣相MCS純度。於儲存時期開始時及在儲存過程中的多個不同時間進行測量。由於分解引起該容器的MCS測量損失速率為每個月0.045%。
1,2,3,4,5,6‧‧‧步驟
圖1為本發明的具體實施例的流程圖。
1,2,3,4,5,6‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種含有一定容量的單氯矽烷之具有一內表面的容器，其中該內表面包含碳鋼或不銹鋼且於容納單氯矽烷之前經過機械拋光及接著曝露於氯矽烷或氫化矽而被改質，其中該容器能夠穩定地容納單氯矽烷，使得單氯矽烷於周遭溫度下的分解速率低於每月0.1%。
  2. 如申請專利範圍第1項的容器，其中該機械拋光係選自噴砂處理、玻璃珠噴擊清理及研磨漿料拋光處理所組成群組的方法來進行。
  3. 如申請專利範圍第2項的容器，其中該機械拋光係以研磨漿料來進行。
  4. 如申請專利範圍第3項的容器，其中該研磨漿料包含不銹鋼或陶瓷球。
  5. 如申請專利範圍第3項的容器，其中該研磨漿料包含一腐蝕抑制劑。
  6. 如申請專利範圍第2項的容器，其中該機械拋光藉由噴砂處理該表面三次、接著以陶瓷球進行研磨漿料拋光處理、及以不銹鋼成型的柱狀粒進行研磨漿料拋光處理。
  7. 如申請專利範圍第2項的容器，其中該機械拋光提供一將近1微米的Ra表面修飾。
  8. 如申請專利範圍第2項的容器，其中該氫化矽為單氯矽烷(化學式ClSiH3)或二氯矽烷(H2SiCl2)。
  9. 如申請專利範圍第1項的容器，其中該容器為44升容器。
  10. 如申請專利範圍第1項的容器，其中該容器在容納單氯矽烷後被維持於低於20℃的溫度。
  11. 如申請專利範圍第1項的容器，其中該容器在容納單氯矽烷後被維持於低於0℃的溫度。
  12. 如申請專利範圍第1項的容器，其中該單氯矽烷具有高於99.5%的純度。
  13. 如申請專利範圍第1項的容器，其中曝露於氯矽烷或氫化矽而去活化表面羥基係在提高的溫度發生。
  14. 如申請專利範圍第13項的容器，其中該提高的溫度是55℃。
  15. 如申請專利範圍第1項的容器，其中在容納該單氯矽烷之前於氯矽烷或氫化矽的曝露去活化了表面羥基。
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