DE19619738A1

DE19619738A1 - Verfahren zur Bestimmung der Organoaminkonzentration in Chlorsilan

Info

Publication number: DE19619738A1
Application number: DE19619738A
Authority: DE
Inventors: Robert Gerald Brink; David Martin Muller; Guy Leo Reggio
Original assignee: Hemlock Semiconductor Corp
Current assignee: Hemlock Semiconductor Operations LLC
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1996-11-21
Also published as: US5529935A; JPH08313511A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Organoaminkonzentration in Chlorsilan. Das Verfahren umfaßt, daß man eine Mischung, die als Hauptanteil Chlorsilan und in einem geringeren Anteil ein Organoamin mit einem Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsilans, umfaßt, in eine Dampfphase, die das Chlorsilan umfaßt, und eine feste Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, auftrennt. Dabei wird das Organoamin in situ in dem Chlorsilan komplexiert unter Bildung eines Organo aminkomplexes, der bei einer Temperatur verdampft, die höher ist als der Siedepunkt des Chlorsilans. Eine wäßrige Lösung der festen Phase wird dann gebildet und mit Ionenaustauschchromatographie auf den Organoamingehalt analysiert. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für die Analyse von Chlorsilanen auf Dimethyl amin und Trimethylamin, wobei das Chlorsilan oder restlicher Chlorwasserstoff in dem Chlorsilan dazu dienen, das Organoamin zu komplexieren.

Die Herstellung von Silicium mit Halbleiterqualität beinhal tet typischerweise die Zersetzung eines Chlorsilangases, zum Beispiel Trichlorsilan, um Silicium auf einem erhitzten Element abzuscheiden mit einem Verfahren, das als chemische Gasphasenab scheidung (CVD) bezeichnet wird. Die kontinuierliche Verbesserung der Technologie, um integrierte Schaltkreise auf Siliciumwafern zu verdichten, hat einen fortdauernden Bedarf erzeugt, die Reinheit von Chlorsilangas, das für dieses Abscheidungsverfahren verwendet wird, zu verbessern. Organoamine stellen eine wesentliche Quelle für schädliche Verunreinigungen in Chlorsilanen dar. Daher ist es wünschenswert, ein zuverlässiges Verfahren zum Messen des Gehaltes an Organoaminen in Chlorsilanen zur Verfügung zu haben.

Typische kommerzielle Verfahren zur Herstellung von Chlorsi lanen betreffen den Kontakt von Chlorwasserstoff mit einem Siliciummetalloid in einem Wirbelbettreaktor. Das Produkt dieser Reaktion ist eine Mischung, die Chlorsilane, einschließlich Silan (SiH₄), Chlorsilan, Dichlorsilan, Trichlorsilan und Tetrachlorsi lan, umfaßt. Außerdem kann die Mischung Chlorwasserstoff enthal ten. In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, diese Mischung zu disproportionieren, um den Anteil an kommerziell wünschenswerteren Chlorsilanen, wie Trichlorsilanen, zu erhöhen. Weiterhin wird während der Durchführung des CVD-Verfahrens zur Herstellung von Silicium mit Halbleiterqualität ein gasförmiges Produkt erzeugt, das stärker reduzierte Chlorsilane umfaßt, das heißt Chlorsilane mit mehr Wasserstoff. Es ist oft wünschenswert, diese stärker reduzierten Chlorsilane zu disproportionieren zu kommerziell wünschenswerteren Chlorsilanen, wie Trichlorsilan.

Die Disproportionierung von Chlorsilanen tritt ohne Katalysa tor nur langsam ein. In Gegenwart eines Katalysators, zum Beispiel eines Organoamins, erfolgt die Disproportionierung jedoch schnell. Bevorzugt ist es, wenn das Organoamin an einen festen Träger gebunden ist. Beispiele für Organoaminkatalysatoren auf einem Träger für die Disproportionierung von Chlorsilanen werden in US-A 4 113 845; US-A 3 968 199; US-A 3 928 542; US-A 4 548 917 und US-A 4 395 389 beschrieben. Auch US-A 5 118 485 betrifft ein Verfahren, mit dem niedriger siedende Silane, die ein bei einem CVD-Verfahren austretendes Gas umfassen, in Gegenwart eines stick stoffhaltigen Materials an einem festen Träger disproportioniert werden können. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet, um das Produkt solcher Disproportionierungsverfahren auf Organo amine zu analysieren, die durch die Zersetzung der stickstoff haltigen Katalysatoren entstehen.

Die Analyse der wäßrigen Lösungen auf Organoamine mit Hilfe von Ionenaustauschchromatographie (IEC) wurde früher beschrieben. Zum Beispiel liefert Bouyoucos, Analytical Chemistry 49: 401 bis 403, 1977, eine IEC-Technik zur Analyse wäßriger Lösungen zur Bestimmung von Ammoniak, Monomethylamin, Dimethylamin und Trime thylamin. Buechele et al. offenbaren in Anal. Chem. 54: 2114 bis 2115, 1982, ein Verfahren zur Analyse einer wäßrigen Lösung auf Ethylendiamin mit IEC. Bouyoucos et al., Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 44: 119 bis 122, 1983, liefern auch ein IEC-Verfahren zur Analyse einer wäßrigen Lösung auf Ammoniak, Monomethylamin, Dimethylamin und Trimethylamin, wobei das Amin aus der Luft durch Adsorption an Silicagel gesammelt wird. Gilbert et al., Anal. Chem. 56: 106 bis 109, 1984, berichten über ein Verfahren zur IEC-Bestimmung von Morpholin und Cyclohexylamin in wäßrigen Lösungen, die Ammoniak und Hydrazin enthalten. US-A 4 242 097 beansprucht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Analyse von schwach ioni sierten Anionen, zum Beispiel Organoaminen, mit IEC. Daigle et al, Chromatographia 32: 143 bis 147, 1991, führen ein Verfahren ein zur Bestimmung der Konzentration verschiedener Organoamine in einer wäßrigen Lösung mit IEC. Diagle et al. berichten über Nach weisgrenzen, die nur zehntel Teile pro Million (ppm) für Organo amine betragen.

Über die Fähigkeit der Chlorsilane, mit Trimethylamin bei niedrigen Temperaturen Komplexe zu bilden, wird von Burg in J. Am. Chem. Soc. 76: 2674 bis 2675, 1954, berichtet. Burg gibt an, daß der Komplex von Tetramethylsilan mit Trimethylamin bei -54,1°C zu dissoziieren beginnt; der Komplex von Trichlorsilan mit Trimethyl amin bei -30°C zu dissoziieren beginnt und der Komplex von Di chlorsilan mit Trimethylamin bei Temperaturen bis unter etwa 38°C stabil sein kann. Ring et al. offenbaren in J. Am. Chem. Soc. 93: 265 bis 267, 1971, die Bildung eines 1 : 1 Adduktes von Trichlor silan mit Trimethylamin durch mehrfache Kondensationsverfahren bei einer Temperatur von -78°C. Es wurde angegeben, daß das Salz HN(CH₃)₃⁺SiCl₃⁻ thermisch stabil ist mit einem Hinweis auf eine gewisse Zersetzung bei 38°C. Jeng et al. zeigen in Inorg. Chem. 29: 837 bis 842, 1990, eine Matrixisolierungstechnik und ein Doppelstrahl-Abscheidungsverfahrens um die Reaktionsprodukte der gleichzeitigen Ablagerung von Trichlorsilan mit stickstoffhaltigen Basen zu isolieren und zu charakterisieren. Jeng et al. schließen daraus, daß die gleichzeitige Ablagerung der getesteten stick stoffhaltigen Basen mit Trichlorsilan zu der Bildung von isolier ten 1 : 1 Molekülkomplexen führt. Jeng et al. nahmen an, daß die Base mit dem zentralen Silicium des Tetrachlorsilans eine Wechsel wirkung eingeht unter Bildung eines koordinierten Komplexes.

Das mit dem vorliegenden Verfahren gelöste Problem besteht darin, ein Chlorsilan auf Verunreinigungen mit Organoamin zu analysieren, wobei mindestens eines der Organoamine einen Siede punkt hat, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsi lans, und das Problem wird schwieriger dadurch, daß Chlorsilan Organoaminkomplexe enthalten kann, die sublimieren und anschlie ßend kondensieren können, wodurch die analytischen Vorrichtungen verschmutzt werden.

Die Fähigkeit, die Konzentration von Organoaminen in Chlorsi lanen zu analysieren, wird weiter kompliziert durch die Reaktivi tät der Chlorsilane. Chlorsilane hydrolysieren bei Kontakt mit Wasser; daher sind Techniken wie IEC unter Verwendung eines wäßrigen Trägers nicht geeignet. Das Chlorsilan wird außerdem, wenn es einer starken Hitze ausgesetzt ist, zum Beispiel bei der Atomemission oder Atomadsorption, möglicherweise in teilchenförmi ges Siliciumdioxid zersetzt. Weiterhin versagen wahrscheinlich allgemeine Techniken, wie Infrarotadsorption und Gaschromatogra phie, da sich die Komplexe des Organoamins möglicherweise in dem Gerät ansammeln, was die Ergebnisse unzuverlässig macht.

Unerwarteterweise wurde gefunden, daß Organoamine mit einem Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des zu analysierenden Chlorsilans, leicht mit einer Lewis-Säure einen Komplex bilden können. Der entstehende Komplex aus Organoamin und Lewis-Säure hat eine ausreichende Stabilität, damit das Chlorsilan verdampft werden kann, wobei ein Rückstand zurückbleibt, der das komplexierte Organoamin umfaßt. Einen wäßrige Lösung des Rück standes, der das komplexierte Organoamin umfaßt, wird dann zufäl lig gebildet und auf den Organoamingehalt mit IEC analysiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestim mung der Organoaminkonzentration in Chlorsilan. Das Verfahren umfaßt, daß man eine Mischung, die als Hauptanteil ein Chlorsilan und in geringerem Anteil ein Organoamin mit einem Siedepunkt, der kleiner oder etwa gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsilans, umfaßt, wobei das Organoamin in situ in dem Chlorsilan komplexiert wurde, um einen Organoaminkomplex zu bilden, der bei einer Tempe ratur verdampft, die höher ist als der Siedepunkt des Chlorsilans, in eine Dampfphase, die das Chlorsilan umfaßt, und eine feste Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, auftrennt. Dann wird eine wäßrige Lösung der festen Phase gebildet und mit Ionenaustausch chromatographie auf den Organoamingehalt analysiert. Die vorlie gende Erfindung ist besonders geeignet zur Analyse von Chlorsila nen auf Dimethylamin und Trimethylamin, wobei das Chlorsilan oder restlicher Chlorwasserstoff in dem Chlorsilan dazu dient, mit dem Organoamin einen Komplex zu bilden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestim mung von verunreinigenden Konzentrationen an Organoamin in Chlor silan. Das Verfahren umfaßt, daß man (A) eine Mischung, die als Hauptanteil ein Chlorsilan der Formel Cl_nSiH_4-n (1), worin n = 2, 3 oder 4 ist, und in geringerem Anteil ein Organoamin mit einem Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlor silans, umfaßt, wobei das Organoamin in situ mit dem Chlorsilan komplexiert wurde unter Bildung eines Organoaminkomplexes, der bei einer Temperatur verdampft, die höher ist als die Siedetemperatur des Chlorsilans, in eine Dampfphase, die das Chlorsilan umfaßt, und eine feste Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, auftrennt, (B) eine wäßrige Lösung der festen Phase, die den Organoamin komplex umfaßt, bildet und (C) die wäßrige Lösung auf den Organo amingehalt mit Ionenaustauschchromatographie analysiert.

Das Chlorsilan, das mit dem vorliegenden Verfahren analysiert wird, wird durch Formel (1) beschrieben. Dieses Chlorsilan ist Dichlorsilan, Trichlorsilan, Tetrachlorsilan oder eine Mischung von zwei oder mehr der beschriebenen Chlorsilane. Ein bevorzugtes Chlorsilan ist eines, das als Hauptanteil Trichlorsilan umfaßt. Noch bevorzugter ist ein Destillat, das als Hauptanteil Trichlor silan umfaßt, wobei das Destillat ein Destillationsprodukt einer Chlorsilanmischung ist, die in Gegenwart eines Aminkatalysators disproportioniert wurde. Solche Disproportionierungsverfahren werden zum Beispiel in US-A 4 113 845 und US-A 5 118 485 beschrie ben.

In Mischung mit dem Chlorsilan liegt ein geringer Anteil eines Organoamins vor mit einem Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsilans. Unter "geringerem Anteil" wird verstanden, daß das Organoamin in dem Chlorsilan in einem Gehalt vorhanden ist, der normalerweise als Verunreinigung betrachtet würde. Jedoch ist die Konzentration des Organoamins in dem Chlorsilan für die vorliegende Erfindung nicht kritisch, und mit geeigneten Verdünnungs- oder Konzentrationsverfahren wird das Organoamin in einem breiten Konzentrationsbereich nachgewiesen. Das vorliegende Verfahren ist besonders geeignet, um die Organo aminkonzentration in dem Chlorsilan in einer Konzentration von Teilen pro Million (ppm) und weniger zu messen.

Das Organoamin hat einen Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsilans. Die Verwendung des Ausdrucks "gleich" in diesem Zusammenhang bedeutet, daß das Organoamin einen Siedepunkt hat, der dem des Chlorsilans ähnlich genug ist, daß ein Fachmann es als schwierig ansehen würde, die zwei Verbindungen mit üblichen Methoden zu trennen, die auf unterschieden in den Siede temperaturen beruhen. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß das Organoamin einen Siedepunkt in einem Bereich hat von einer Tempe ratur, die geringer ist als der Siedepunkt des Chlorsilans bis 10°C über dem Siedepunkt des Chlorsilans.

Das Organoamin wird in situ in dem Chlorsilan komplexiert unter Bildung des Organoaminkomplexes, der bei einer Temperatur verdampft, die höher ist als die Siedepunkttemperatur des Chlorsi lans. Unerwarteterweise wurde gefunden, daß Organoamine mit Siede punkten, die kleiner oder gleich dem Siedepunkt des Chlorsilans sind, nicht mit den Chlorsilanen bei dem Siedepunkt des Chlorsi lans verdampfen. Diese Tatsache läßt es zu, das Trennverfahren einer Mischung, die Chlorsilan und einen geringeren Anteil eines Organoamins umfaßt, auf der Bildung einer Dampfphase, die das Chlorsilan umfaßt, und einer getrennten festen Phase, die das Organoamin umfaßt, aufzubauen. Eine wäßrige Lösung, die die feste Phase umfaßt, wird dann hergestellt und anschließend mit IEC analysiert, um den Organoamingehalt zu bestimmen. Es wird angenom men, daß der Grund dafür, daß die beanspruchte Trennung durch geführt wird, darin besteht, daß das Organoamin, wenn es in dem Chlorsilan vorhanden ist, einen Komplex mit anderen in der Mi schung vorhandenen Materialien bildet unter Bildung eines höher siedenden Komplexes. Die Art der Verbindung, die das Organoamin komplexiert, ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung, und es kann jedes Material sein, das einen Komplex mit einem als Verunreinigung in Chlorsilan vorliegenden Organoamin bilden kann, wobei der Komplex eine Verdampfungstemperatur hat, die ausreicht, um die Abtrennung des Chlorsilans durch Verdampfen des Chlorsilans zuzulassen.

Der höher siedende Komplex kann ein komplexes Organoamin mit einer Lewis-Säure sein. Es wird angenommen, daß mindestens ein Teil der Lewis-Säure, die das Organoamin komplexiert, Chlorsilan sein kann. Die Lewis-Säure ist typischerweise Chlorwasserstoff. Der Chlorwasserstoff kann restlicher Chlorwasserstoff sein, der typischerweise in dem Chlorsilan vorhanden ist, oder Chlorwasser stoff kann direkt zu dem Chlorsilan zugegeben werden.

Das Verdampfen des Chlorsilans wird mit Standardverfahren zur Verdampfung von Flüssigkeiten durchgeführt. Es ist bevorzugt, daß das Verdampfen des Chlorsilans unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt wird, da Chlorsilane unter Bildung von Gelen hydroly sieren können, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen. Die Ver dampfung des Chlorsilans wird bewirkt durch Verwendung von erhöh ter Temperatur, vermindertem Druck oder einer Kombination von erhöhter Temperatur und vermindertem Druck, verbunden mit einem Verfahren, um den Chlorsilandampf, wenn er sich bildet, zu entfer nen. Die Verdampfung des Chlorsilans wird auch bewirkt, indem ein strömendes Inertgas, wie Stickstoff, Argon oder Helium, mit dem Chlorsilan in Kontakt kommt. Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Verdampfung des Chlorsilans bewirkt, indem ein strömendes Lewis-Säuregas mit dem Chlorsilan in Kontakt kommt. Ein bevorzug tes Lewis-Säuregas ist wasserfreier Chlorwasserstoff. Das wasser freie Chlorwasserstoffgas kann auch mit einem Inertgas, wie Stick stoff, verdünnt werden.

Nachdem die Mischung in die Dampfphase, die das Chlorsilan umfaßt, und die feste Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, aufgetrennt wurde, wird anschließend eine wäßrige Lösung der festen Phase gebildet. Dies soll jedoch nicht bedeuten, daß die Bildung einer echten wäßrigen Lösung der festen Phase erforderlich ist. Der Ausdruck "wäßrige Lösung" soll alle Zustände einschlie ßen, in denen das Organoamin in der festen Phase in wäßrigen Medien in einer Weise gewonnen wird, die es zuläßt, daß das wäß rige Medium mit IEC auf Organoamine analysiert wird. Die zur Bildung der wäßrigen Lösung verwendete Wassermenge ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung und wird durch die in der festen Phase vorhandene Menge an Organoamin und den Nachweisbe reich des zur Analyse der aus dem Ionenaustauschchromatographen ausfließenden Lösung verwendeten Detektors bestimmt.

Die wäßrige Lösung der festen Phase wird mit IEC auf den Organoamingehalt analysiert. Das Verfahren zur Durchführung der IEC ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung und kann irgendeines im Stand der Technik zur Analyse von wäßrigen Lösungen auf Organoamine bekanntes sein. Ein Verfahren zur Analyse einer wäßrigen Lösung auf Organoamine wird in den Beispielen angegeben. Außerdem wird ein IEC-Verfahren, das für das vorliegende Verfahren geeignet ist, zum Beispiel bei Daigle et al. in Chromatographia 32: 143 bis 147, 1991, beschrieben.

Beispiel 1

Eine Mischung, die 22 Teile pro Million (ppm) Trimethylamin (TMA) in Trichlorsilan (TCS) umfaßt, wurde in einem Zylinder aus rostfreiem Stahl gebildet. Die Mischung wurde in ein Trocknungs gefäß aus Teflon^TM in drei getrennten Anteilen überführt. Das erste Aliquot wurde bis zur Trockene eingedampft, indem trockenes Stickstoffgas über den oberen Anteil des Aliquots bei Raumtem peratur geleitet wurde. Das zweite Aliquot wurde zur Trockene eingedampft, indem eine Mischung von wasserfreiem Chlorwasser stoffgas und Stickstoff über den oberen Teil des Aliquots bei Raumtemperatur geleitet wurde. Das dritte Aliquot wurde behandelt, indem es in dem Zylinder aus rostfreiem Stahl mit Chlorwasser stoffgas mehrere Minuten bei Raumtemperatur unter Druck gesetzt wurde. Dann wurde die mit Chlorwasserstoff behandelte Mischung von TMA in TCS in ein Teflon^TM-Trocknungsgefäß überführt. Dieses Aliquot wurde zur Trockene eingedampft, indem trockenes Stick stoffgas über den oberen Teil des Aliquots bei Raumtemperatur geleitet wurde. Nachdem jedes Aliquot zur Trockene eingedampft worden war, wurden 25 ml deionisiertes Wasser in das Teflon^TM- Trocknungsgefäß gegeben, um den entstehenden Rückstand zu solubi lisieren. Das deionisierte Wasser, das den solubilisierten Rück stand enthielt, wurde mit Ionenaustauschchromatographie (IEC) analysiert. Die Analyse wurde an einem Dionex^TM 2120 Ionenchroma tograph (Dionex Corporation, Westmont, IL) durchgeführt unter Verwendung einer CS10 Chromatographiesäule, einer CG10 Schutzsäule (sulfonierte Polystyrolkationperlen), einer CMMS Suppressorsäule unter Verwendung von Tetrabutylammoniumhydroxid als chemischem Regenerierungsmittel und eines Leitfähigkeitsdetektors (IEC-CD). Das Elutionsmittel für die Säule war eine Mischung, die 40 mmol HCl und 4 mmol Diaminpropionsäure umfaßte. Die Konzentration des Trimethylaminions wurde in den Wasserlösungen bestimmt und ist in Tabelle 1 angegeben als Prozent der theoretischen Menge an TMA in jedem Aliquot. Der Zylinder aus rostfreiem Stahl, in dem die Mischung aus TMA und TCS hergestellt wurde, wurde dann zweimal mit jeweils 20 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Diese Waschlösungen wurden auch auf TMA mit IEC-CD analysiert, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben als Prozent TMA, das ursprünglich in dem Zylinder aus rostfreiem Stahl vorhanden war.

Tabelle 1

Bestimmung der TMA-Konzentration in TCS

Die Ergebnisse zeigen, daß im wesentlichen 100% des zu dem TCS zugegebenen TMA in der wäßrigen Lösung zurückgewonnen wurden. Es scheint, daß das TMA in Trichlorsilan schnell komplexiert wird in eine nicht flüchtige, wasserlösliche Form, wovon ein wesentlicher Anteil in der Mischkammer zurückgehalten werden kann und durch Waschen mit Wasser entfernt werden muß.

Beispiel 2

Mischungen, die TMA in TCS enthielten, wurden in einem Zylin der aus rostfreiem Stahl gebildet. Die Konzentration von TMA in jeder Mischung ist in Tabelle 2 unter der Kopfzeile "ppm TMA" angegeben. Jede Mischung wurde in ein Teflon^TM-Trocknungsgefäß überführt und zur Trockene eingedampft, indem ein trockenes Gas über die Mischung geleitet wurde. Für Mischung 1 war das trockene Gas Stickstoff. Für Mischung 2 war das trockene Gas eine Mischung aus Stickstoff und 10 Volumenprozent Chlorwasserstoff. Für Mi schung 3 wurde der Zylinder aus rostfreiem Stahl, der die Mischung aus TMA in TCS enthielt, mit wasserfreiem Chlorwasserstoff unter Druck gesetzt und die entstehende Mischung in ein Teflon^TM-Trock nungsgefäß überführt. Diese Mischung wurde zur Trockene einge dampft unter Verwendung von trockenem Stickstoff. Der Rückstand von jeder der Mischungen wurde in deionisiertem Wasser solu bilisiert und mit IEC-CD, wie in Beispiel 1 beschrieben, analy siert. Außerdem wurde der Zylinder aus rostfreiem Stahl, in dem die Mischung gebildet worden war, mit einem Aliquot Wasser ge waschen und das Wasser mit IEC-CD analysiert. Die Ergebnisse der Analyse sind in Tabelle 2 angegeben. Die Ergebnisse sind angegeben als Prozentanteil des zu dem Zylinder aus rostfreiem Stahl zu gegebenen TMA.

Tabelle 2

Bestimmung der TMA-Konzentration in TCS

Beispiel 3

Mischungen, die TMA in TCS enthielten, wurden in einem Teflon^TM-Zylinder gebildet. Die Konzentration von TMA in jeder Mischung ist in Tabelle 3 unter der Kopfzeile "ppm TMA" angegeben. Jede Mischung wurde in ein Teflon^TM-Trocknungsgefäß überführt und zur Trockene eingedampft, indem ein trockenes Gas über die Mi schung geleitet wurde. Für Mischung 1 war das trockene Gas Stick stoff, für Mischung 2 war das trockene Gas eine Mischung aus Stickstoff und 10 Volumenprozent Chlorwasserstoff. Für Mischung 3 wurde der das TMA in TCS enthaltende Teflon^TM-Zylinder mit wasser freiem Chlorwasserstoff unter Druck gesetzt. Diese Mischung wurde dann in ein Teflon^TM-Trocknungsgefäß überführt und unter Verwen dung von trockenem Stickstoff zur Trockene eingedampft. Alle drei Mischungen wurden bei Raumtemperatur zur Trockene eingedampft. Der Rückstand von jeder der Mischungen wurde in deionisiertem Wasser solubilisiert und mit IEC-CD, wie in Beispiel 1 beschrieben, analysiert. Außerdem wurde der Teflon^TM-Zylinder, in dem die Mischung gebildet worden war, mit einem Aliquot Wasser gewaschen und das Wasser mit IEC-CD auf den Organoamingehalt analysiert. Die Ergebnisse der Analyse sind in Tabelle 3 angegeben als Prozent anteil des zu dem Teflon^TM-Zylinder zugegebenen TMA.

Tabelle 3

Bestimmung der TMA-Konzentration in TCS

Beispiel 4

Mischungen, die TMA in TCS enthielten, wurden in einem Teflon^TM-Zylinder gebildet. Die Konzentration von TMA in jeder Mischung ist in Tabelle 4 unter der Kopfzeile "ppm TMA" angegeben. Jede Mischung wurde in ein Teflon^TM-Trocknungsgefäß überführt und zur Trockene eingedampft, indem ein trockenes Gas über die Mi schung bei Raumtemperatur geleitet wurde. Für Mischung 1 war das trockene Gas Stickstoff, für Mischung 2 war das trockene Gas eine Mischung aus Stickstoff und 10 Volumenprozent Chlorwasserstoff. Für Mischung 3 wurde der die Mischung aus TMA in TCS enthaltende Teflon^TM-Zylinder mit wasserfreiem Chlorwasserstoff unter Druck gesetzt. Die Mischung wurde dann in eine Teflon^TM-Trockenschale überführt und unter Verwendung von trockenem Stickstoff zur Trockene eingedampft. Der Rückstand von jeder der Mischungen wurde in deionisiertem Wasser solubilisiert und mit IEC-CD, wie in Beispiel 1 beschrieben, analysiert. Außerdem wurde der Teflon^TM- Zylinder, in dem die Mischung gebildet worden war, mit einem Aliquot deionisiertem Wasser gewaschen und das Wasser mit IEC-CD auf den Organoamingehalt analysiert. Die Ergebnisse der Analyse sind in Tabelle 4 angegeben als Prozentanteil des zu dem Teflon^TM- Zylinder zugegebenen TMA.

Tabelle 4

Bestimmung der TMA-Konzentration in TCS

Beispiel 5

420 g einer Chlorsilanmischung, die 95 Gewichtsprozent Tetra chlorsilan, 4% Trichlorsilan und weniger als 1% Dichlorsilan enthielt, wurde in ein Teflon^TM-Becherglas gegeben. Die Chlorsi lanmischung wurde zur Trockene eingedampft, indem trockenes Stick stoffgas über die Mischung bei Raumtemperatur geleitet wurde. Der Feststoff, der in dem Teflon^TM-Kolben zurückblieb, wurde mit 20 ml deionisierten Wasser solubilisiert. Die entstehende wäßrige Lösung wurde mit IEC-CD, wie in Beispiel 1 beschrieben, analysiert. Es wurde bestimmt, daß die Chlorsilanmischung, bezogen auf das Ge wicht, 42 ppb (Teile pro Milliarde) Trimethylamin, 448 ppb Ammonium und 46 ppb Dimethylamin enthielt.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Organoaminen als Verunreinigung in Chlorsilan, wobei das Verfahren umfaßt, daß man (A) eine Mischung, die als Hauptanteil ein Chlorsilan der Formel Cl_nSiH_4-n enthält, worin n = 2, 3 oder 4 ist, und in ge ringerem Anteil ein Organoamin mit einem Siedepunkt, der kleiner oder gleich ist dem Siedepunkt des Chlorsilans, umfaßt, wobei das Organoamin in situ in dem Chlorsilan komplexiert wurde, um einen Organoaminkomplex zu bilden, der bei einer Temperatur verdampft, die höher ist als der Siedepunkt des Chlorsilans, in eine Dampf phase, die das Chlorsilan umfaßt, und eine feste Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, auftrennt, (B) eine wäßrige Lösung der festen Phase, die den Organoaminkomplex umfaßt, bildet, und (C) die wäßrige Lösung auf den Organoamingehalt mit Ionenaustausch chromatographie analysiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organoamin in situ in dem Chlor silan mit einer Lewis-Säure komplexiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lewis-Säure ausgewählt ist aus Chlorsilanen oder Chlorwasserstoff.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organoamin ausgewählt ist aus Dimethylamin oder Trimethylamin.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung, die das Chlorsilan umfaßt, ein Destillationsprodukt einer Chlorsilanmischung ist, die in Gegenwart eines Aminkatalysators disproportioniert wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftrennen der Mischung durch Verdampfen des Chlorsilans mit einem strömenden Lewis-Säuregas bewirkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lewis-Säuregas wasserfreier Chlor wasserstoff ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorsilan Trichlorsilan ist, das Organoamin ausgewählt ist aus Dimethylamin oder Trimethylamin und das Organoamin in situ in dem Chlorsilan mit einer Verbindung komplexiert wurde ausgewählt aus Chlorwasserstoff oder Trichlor silan.