專利名稱：蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法
蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法背景技術(shù) 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種從容器蒸發(fā)在常溫下為固體的有機(jī)金屬化合物的 方法。特別是，本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)容器中固體有機(jī)金屬化合物的方 法，其中所述固體有機(jī)金屬化合物以恒定濃度蒸發(fā)，并有效降低了所 述固體有機(jī)金屬化合物在容器中的剩余量?，F(xiàn)有技術(shù)有機(jī)金屬化合物，例如三甲基銦，是有用的，例如，用作化合物 半導(dǎo)體的原料。通常，將裝有有機(jī)金屬化合物的容器在預(yù)定溫度下放 置在溫控浴中，將例如氫氣的載氣引入到容器中，從而與所述容器中 的有機(jī)金屬化合物接觸，然后將包含預(yù)定濃度有機(jī)金屬化合物的氣體 從容器中放出，以向化合物半導(dǎo)體的生產(chǎn)設(shè)備蒸發(fā)所述有機(jī)金屬化合 物。由不銹鋼制成的圓柱體容器通常用作容器，已知在底部結(jié)構(gòu)、載 氣的進(jìn)氣管、氣體的出氣管等方面具有各種特征的容器用于改進(jìn)熱效 率、有機(jī)金屬化合物濃度的可控性、有機(jī)金屬化合物在容器中的使用 率等。從改進(jìn)產(chǎn)率方面，已經(jīng)使用了更大尺寸的容器。在有機(jī)金屬化合物于常溫下是固體的情況下，所述化合物以小顆 粒狀填充到容器中，或者通過旋轉(zhuǎn)惰性載體和熔融的有機(jī)金屬化合物 得到的、在惰性載體上的有機(jī)金屬化合物被填充到容器中。在有機(jī)金屬化合物以小顆粒形狀填充到所述容器中的情況下，不 能實(shí)現(xiàn)要蒸發(fā)的所述有機(jī)金屬化合物在氣體中的恒定濃度，因?yàn)殡y以保持載氣和有機(jī)金屬化合物間的接觸條件一致，這是由于在容器底部 上的蒸發(fā)或聚集變成更小的粒度，從而形成通過載氣的流徑而造成的。在有機(jī)金屬化合物以被惰性載體支承的形狀填充到容器中的情況 下，有機(jī)金屬化合物不能均勻和充分地被支承，從而不能持續(xù)蒸發(fā)恒 定濃度的有機(jī)金屬化合物，以致有時(shí)候會(huì)降低容器中有機(jī)金屬化合物 的使用率。已知一種作為支承方法實(shí)例的方法(參考JPNo. 8-299778 A)， 包括如下步驟將具有50-80體積％孔隙率的支承材料以相對(duì)于容器容 積50-80體積％的量填充到容器中的步驟，將有機(jī)金屬化合物的粒狀固 體材料填充到容器中的步驟，和通過熔融和旋轉(zhuǎn)所述支承材料和有機(jī) 金屬化合物在所述容器中的支承步驟。但是，即使這種方法也不是必定充分的，仍需要一種蒸發(fā)固體有 機(jī)金屬化合物的方法，使得在常溫下是固體的有機(jī)金屬化合物以恒定 濃度被蒸發(fā)，并且可以改進(jìn)有機(jī)金屬化合物的使用率。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中 在常溫下是固體的有機(jī)金屬化合物以恒定濃度蒸發(fā)，并且可改進(jìn)容器 中所述固體有機(jī)金屬化合物的使用率，即，有效降低了所述固體有機(jī) 金屬化合物在容器中的剩余量。通過對(duì)蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物方法的認(rèn)真研究，使得在常溫下 是固體的有機(jī)金屬化合物能夠以恒定濃度蒸發(fā)，可以改善容器中所述 固體有機(jī)金屬化合物的使用率，本發(fā)明的發(fā)明人這樣實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明， 其通過發(fā)現(xiàn)將包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒填充到容器 中，使得在常溫下是固體的有機(jī)金屬化合物能夠以恒定濃度蒸發(fā)，改 進(jìn)容器中所述固體有機(jī)金屬化合物的使用率。這就是說，本發(fā)明是一種蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，所述 有機(jī)金屬化合物在常溫下是固體，其中所述方法包括將固體有機(jī)金屬 化合物填充到容器中，向該容器中引入載氣，并將包含有機(jī)金屬化合 物的氣體放出，其中所述有機(jī)金屬化合物是團(tuán)粒狀，并包含惰性載體。要用的團(tuán)粒是預(yù)先以這樣的方式模制的，即，將惰性載體和固體 有機(jī)金屬化合物填充到在模制板上提供的團(tuán)粒狀的多個(gè)凹陷部分內(nèi)， 然后將固體有機(jī)金屬化合物熱熔融，之后冷卻固化。附圖簡(jiǎn)述圖l是裝有團(tuán)粒的容器實(shí)例的橫截面示意圖；和 圖2是表明實(shí)施例l和對(duì)比例1的結(jié)果圖。優(yōu)選實(shí)施方式的詳述本發(fā)明的固體有機(jī)金屬化合物是有用的，例如，作為通過蒸汽相生長法用于化合物半導(dǎo)體的原料；其例子包括銦化合物，例如三甲基 銦、二甲基氯銦、環(huán)戊二烯基銦、三甲基銦 三甲基砷加成物和三甲 基銦，三甲基膦加成物，鋅化合物，例如乙基碘化鋅、乙基環(huán)戊二烯 基鋅和環(huán)戊二烯基鋅，鋁化合物，例如甲基二氯鋁，鎵化合物，例如 甲基二氯鎵、二甲基氯鎵和二甲基溴鎵、以及二環(huán)戊二烯基鎂?？墒褂玫亩栊暂d體的例子包括陶瓷，例如氧化鋁、二氧化硅、富 鋁紅柱石、玻璃碳、石墨、鈦酸鉀、石英、氮化硅、氮化硼和碳化硅， 和金屬，例如不銹鋼、鋁、鎳和鎢。使用的載體形狀的例子包括但不特別限于各種形狀，例如不確定 態(tài)、球狀、纖維狀、網(wǎng)狀、巻狀、圓柱狀和管狀。載體表面的例子包括光滑的表面、具有微細(xì)不規(guī)則的表面和載體本身具有許多孔(空隙)的表面。這種載體的例子包括鋁球、拉西(Raschig)環(huán)、helipack、 Dickson填料、不銹鋼燒結(jié)元件和金屬毛。團(tuán)粒狀不受特別限制，但其例子仍可包括球形、半球形、梯形、 橢圓形、圓柱形和菱柱形。包含惰性載體的有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒尺寸約3-20mm，優(yōu)選約 5-10mm。該尺寸表示的是代表團(tuán)粒狀的長度中最大的長度，例如，在 球形的情況下表示直徑的尺寸，在橢圓形的情況下是主軸，在梯形的 情況下是底表面的直徑和高度中較長的長度，在圓柱形的情況下是圓 的直徑和柱長中較長的長度。團(tuán)粒以這樣的方式模制，將惰性載體和固體有機(jī)金屬化合物填充 到提供在模制板上團(tuán)粒狀的多個(gè)凹陷部分內(nèi)，然后將固體有機(jī)金屬化 合物熱熔融，之后冷卻固化。比團(tuán)粒狀小的惰性載體被填充到團(tuán)粒狀的多個(gè)凹陷部分中，隨后 將固體有機(jī)金屬化合物的小顆?；蜓兴榈漠a(chǎn)品填入其中。在這種情況 下，可在固體有機(jī)化合物填充之后，填充惰性載體。將頂蓋放置在填充的惰性載體和固體有機(jī)金屬化合物上，并對(duì)其 壓緊固定。固定是通過夾鉗等進(jìn)行的。其凹陷部分被惰性載體和固體有機(jī)金屬化合物填充的模制板，和 凹陷部分被固體有機(jī)金屬化合物填充的其它模制板，可以疊放并固定， 使得所述凹陷部分的位置彼此對(duì)應(yīng)。接著，頂蓋放置在填充的載體和固體有機(jī)金屬化合物上的模制板 放到用于加熱和冷卻的容器中，該容器被密封。將惰性載體和固體有機(jī)金屬化合物填充到模制板的凹陷部分以及 將模制板密封到用于加熱和冷卻的容器中的步驟，在手套箱中于例如 氮?dú)狻鍤夂湍蕷獾亩栊詺怏w氣氛下進(jìn)行，以防止固體有機(jī)金屬化合 物與氧氣或水分接觸。氧氣在氣氛中的濃度約為lppm(體積)或更低，優(yōu)選約O.lppm (體 積)或更低，最好氧氣濃度總受到氧壓計(jì)的監(jiān)測(cè)。氧壓計(jì)可用商購的產(chǎn)品。重要的是氧氣、水分和其它揮發(fā)性雜質(zhì)從要用的惰性載體、設(shè)備 和工具中被充分除去，最好惰性載體、設(shè)備和工具在可允許的溫度范 圍內(nèi)加熱時(shí)進(jìn)行真空脫氣，此后其空隙被惰性氣體例如氮?dú)夂蜌鍤庵?換。將模制板密封的、用于加熱和冷卻的容器放置在加熱爐內(nèi)，通過 加熱熔融內(nèi)部固體有機(jī)金屬化合物。加熱爐的溫度是有機(jī)金屬化合物 的熔點(diǎn)或更高，通常高于熔點(diǎn)約10-25°C，優(yōu)選約15-20°C，該溫度保 持約l-5小時(shí)，優(yōu)選約2-3小時(shí)，以完全熔融所述有機(jī)金屬化合物，該 化合物緊密粘附于惰性載體，形成團(tuán)粒狀。隨后，將包含固體有機(jī)金屬化合物的、用于加熱和冷卻的容器從 加熱爐中取出，并浸入冷介質(zhì)中(通常用水)，以冷卻固化內(nèi)部的固 體有機(jī)金屬化合物。然后，將包含固體有機(jī)金屬化合物的、用于加熱和冷卻的容器放 入惰性氣氛例如手套箱中，將模制板從用于加熱和冷卻的容器中取出， 并拿掉頂蓋，振動(dòng)該模制板，將包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物 的團(tuán)粒從凹陷部分取出。得到的包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物 的團(tuán)粒通常儲(chǔ)存在儲(chǔ)存容器中。將預(yù)先模制的包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒填充到 容器中，引入載氣，并將包含預(yù)定濃度的有機(jī)金屬化合物的氣體從容 器中放出，供應(yīng)該氣體。

圖1顯示填充有團(tuán)粒的容器實(shí)例的橫截面示意圖。將具有彎曲底部的管狀容器用作容器1。將載氣入口管2和載氣 出口管3安裝在容器1的上部，將載氣入口管的末端6以相對(duì)于水平方向斜向下傾斜約20-50°放置，優(yōu)選約25-45° 。載氣出口管的末端7 放置在容器的底部。包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒5從 團(tuán)粒填充口 4被填充到容器中。將載氣入口管2和載氣出口管3安裝在圖1中所述容器的上部， 但也可安裝在所述容器的側(cè)部，如果所述載氣入口管的末端6被放置 在所述容器的上部，而所述載氣出口管的末端7被放置在容器的底部。所述載氣入口管的末端6優(yōu)選以相對(duì)于水平方向斜向下傾斜約 20-50°放置，并從遠(yuǎn)離所述容器中軸的位置向容器的側(cè)壁傾斜。包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒5在容器1中的填充 量通常為預(yù)期從載氣入口管末端向下部分容器容積的約50-90%。具有彎曲底部的容器如所示，但對(duì)容器仍沒有特別限定，圓錐形 容器也是可用的。就容易被制備和能夠以恒定濃度和高效率供應(yīng)氣體 的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用具有彎曲底部的容器。在容器的底部和所述載氣出口管的末端7之間的距離約2-15mm， 優(yōu)選約2-10mm，更優(yōu)選約2-5mm。超過約15mm的距離會(huì)使有機(jī)金屬 化合物的利用率變差。填充有包含惰性載體的固體有機(jī)金屬化合物的團(tuán)粒5的容器1被 轉(zhuǎn)移到一個(gè)位置以對(duì)其利用，載氣出口管3被連接至蒸汽相生長裝置 (圖中未示出)，載氣入口管2通過流量計(jì)(圖中未示出)等連接至 載氣例如氫氣的供應(yīng)源。容器通過溫控浴保持在恒定溫度，以恒定流速供應(yīng)載氣，并通過 固體有機(jī)化合物的團(tuán)粒之間的縫隙將載氣從容器的上部移動(dòng)到下部， 使得在所述溫度下恒定濃度地包含有機(jī)金屬化合物的載氣通過載氣出口管3被供應(yīng)至蒸汽相生長裝置等。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，將在常溫下為固體的有機(jī)金屬化合物能 夠以恒定的濃度蒸發(fā)，有效減少所述固體有機(jī)金屬化合物在容器中的 剩余量。本發(fā)明的方法在大尺寸容器中也是有效的。實(shí)施例本發(fā)明的實(shí)施例描述如下，但本發(fā)明并不限于此。實(shí)施例1 團(tuán)粒的制備使用由聚四氟乙烯(PTFE)制備的模制板，其具有外徑150mmfX厚 度8mm，并在梯形的形狀中(頂表面(盤面)5mmf，底表面(盤內(nèi) 部)4mmf，高度5mm)中具有349片凹陷部分，將Dickson填料 (3mmfX3mm， 0.022g/片)放在各個(gè)凹陷部分中，然后所述凹陷部分 均勻填充有平均0.158g通過研磨固體三甲基銦(以下有時(shí)稱為TMI) 得到的磨碎產(chǎn)品。將外徑144mmfX厚度3mm的由聚四氟乙烯(PTFE) 制成的頂蓋放置到其上，并放在加熱和冷卻容器(由不銹鋼制成)中， 該容器被密封。接著，將用于加熱和冷卻的容器放在加熱爐中，將加熱溫度設(shè)定 在106'C，開始加熱。在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度后，將溫度保持約2.5小時(shí)，以完全熔融TMI，使其侵入Dickson填料的內(nèi)部，然后與其緊密粘合。 將用于加熱和冷卻的容器從加熱爐中取出，浸到水中，經(jīng)過約2小時(shí) 冷卻至室溫，以冷卻固化內(nèi)部TMI。將模制板從用于加熱和冷卻的容器中取出，去掉頂蓋，通過對(duì)模 制板施加振動(dòng)，進(jìn)行模制TMI團(tuán)粒從凹陷部分脫模。將得到的TMI團(tuán) 粒放入到儲(chǔ)存容器中。除了包含TMI的、用于加熱和冷卻的容器的加熱和冷卻之外，所 述過程在用氬氣置換的手套箱中進(jìn)行。手套箱的內(nèi)部重復(fù)用真空和氬 氣置換，以保持氧氣密度在lppm (容積)或更低，并在始終供應(yīng)氬氣 的同時(shí)進(jìn)行所述過程。要用的設(shè)備，例如Dickson填料、模制板、頂蓋、用于加熱和冷 卻的容器和儲(chǔ)存容器，在加熱時(shí)進(jìn)行真空脫氣，以便從中充分除去氧 氣和水分，并且其空隙被氬氣置換后使用。TMI的供應(yīng)將通過模制得到的103.8g上述TMI團(tuán)粒(TMI含量88.4g)放 到用氬氣置換的手套箱中與圖1所示的容器相同的容器(外徑:60.5mm， 高度120mm，容積230ml,載氣入口管末端的傾斜角在中軸方向50 ° )中。所述容器從手套箱中取出，隨后將氫氣汽缸和流量控制裝置連接 至載氣入口管側(cè)，并隨后將氣體密度測(cè)量計(jì)、用于收集TMI的低溫阱、 壓控裝置和真空泵連接至載氣出口管側(cè)。將所述容器放在恒溫浴中，并保持在25。C溫度下。使用epison濃 度計(jì)(由Thomas Swan Scientific Equipment Ltd.制備)作為空氣濃度計(jì)。作為載氣的氫氣從氫氣汽缸大致恒定的400ml/分鐘(就氣壓而言) 供應(yīng)，以蒸發(fā)TMI，并用氣體濃度計(jì)定期測(cè)量在氫氣中的TMI濃度。 TMI的使用率(％)從氫氣流速和TMI濃度來計(jì)算。結(jié)果示于圖2。所述氫氣可以大致恒定的約0.234容積％供應(yīng)，達(dá)到利用率約 85%,而不降低TMI的濃度。對(duì)比例1將作為惰性載體的120.2克4mmf的鋁球(由Fujimi Incorporated 制備)和86.1克磨碎的TMI產(chǎn)品，填充到被氬氣置換的手套箱中與實(shí) 施例l所用相同的容器中。該容器在加熱爐中水平放置，并在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被加熱到106'C的 溫度。在該溫度下保持約2小時(shí)后，停止加熱，經(jīng)過約5小時(shí)將容器 逐漸冷卻至室溫，同時(shí)在這種情況下旋轉(zhuǎn)，然后固化，并將TMI支承 在所述氧化鋁球的表面上。在包括被這些氧化鋁球支承的TMI的容器中，與實(shí)施例1相似， 將氫氣汽缸和流體控制設(shè)備依次與載氣入口管側(cè)連接，將氣體密度測(cè) 量計(jì)、用于收集TMI的低溫阱、壓控裝置和真空泵依次連接至載氣出 口管側(cè)，以大致恒定的400ml/分鐘(就氣壓而言)供應(yīng)氫氣，蒸發(fā)TMI， 并用氣體濃度計(jì)定期測(cè)量TMI在氫氣中的濃度。結(jié)果示于圖2。TMI的濃度漸漸地降低，使用率從約80%起急劇降低。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中所述方法包括將固體有機(jī)金屬化合物填充到容器中，將載氣引入到容器，并放出包含有機(jī)金屬化合物的氣體，其中所述固體有機(jī)金屬化合物是團(tuán)粒狀，并包含惰性載體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中所述團(tuán) 粒是以這樣的方式預(yù)先模制的，即將惰性載體和固體有機(jī)金屬化合物 填充到在模制板上提供的團(tuán)粒狀的多個(gè)凹陷部分內(nèi)，然后將所述固體 有機(jī)金屬化合物熱熔融，之后冷卻固化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中所述團(tuán) 粒的尺寸是3-20mm，由代表團(tuán)粒狀的長度中的最大長度表示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中所述固 體有機(jī)金屬化合物是三甲基銦。
全文摘要
一種蒸發(fā)固體有機(jī)金屬化合物的方法，其中所述方法包括將固體有機(jī)金屬化合物填充到容器中，將載氣引入到容器，并放出包含有機(jī)金屬化合物的氣體，其中所述固體有機(jī)金屬化合物是團(tuán)粒狀，并包含惰性載體。
文檔編號(hào)C23C16/448GK101225512SQ20071016749
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者乾勝美, 井手直行, 高橋基 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社