專利名稱：半導(dǎo)體制造用氨的現(xiàn)場純化的制作方法
背景技術(shù)：
和概述本發(fā)明涉及為半導(dǎo)體制造提供超高純氨體系和方法。
在IC制造中的污染污染通常是在集成電路制造中所關(guān)心的頭等重要的事情。在現(xiàn)代集成電路制造中的大部分步驟是這類或那類清洗步驟；這些清洗步驟可能需要除去有機(jī)污染物、金屬污染物、光刻蝕劑(或其無機(jī)殘留物)、刻蝕的副產(chǎn)物、原生氧化物等。
根據(jù)1995年的資料，一套前期制作設(shè)備(集成電路晶片制造工廠)的費用通常大于10億美元，其中大部分用于顆粒控制、清洗和污染控制的措施。
造成污染的一個重要來源是工藝化學(xué)品中的雜質(zhì)。因為清洗是如此頻繁和重要，由于清洗化學(xué)造成的污染是十分不希望的。
氨的純化氨(NH3)在半導(dǎo)體制造中是一種重要的工藝化學(xué)品。它最常用于使氮化硅沉積，它也可用來氮化或使其它氮化物沉積。氨(以氫氧化銨的形式)也廣泛用于標(biāo)準(zhǔn)的RCA清洗中的堿清洗部分(RCA清洗包括1)溶劑洗滌除去全部有機(jī)物-用四氯乙烯或類似的溶劑；2)堿清洗-NH4OH+H2O2+H2O，其比例為1∶1∶5或1∶2∶7；以及3)酸清洗-HCl+H2O2+H2O，其比例為1∶1∶6或1∶2∶8)。參見W.Runyan和K.Bean，半導(dǎo)體集成電路加工工藝(1990)，在這里引入作為參考。對于半導(dǎo)體制造來說，這樣的清洗試劑通常作為包裝物購得。但是，這就意味著必需在制造商的生產(chǎn)工廠和使用地對這些包裝物中的溶液進(jìn)行某些處理。超高純化學(xué)器的這種處理總是不希望的。
氨存在特殊的困難性，因為液氨含有固體雜質(zhì)和揮發(fā)性雜質(zhì)，其中許多，如果在制造過程中存在的話，對電子元件是有害的。這些雜質(zhì)的含量可能會有很大的變化，這與氨的來源以及處理方法有關(guān)；在氨用于電子元件生產(chǎn)線以前，所有這些雜質(zhì)都必需除去。
為了滿足這一標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠必需以相當(dāng)高的費用從能提供合格品級氨的有限供貨來源得到高質(zhì)量的氨。只能使用考察合格的供應(yīng)商，而新的供應(yīng)商在其產(chǎn)品可接受以前必需經(jīng)過考核。這一費用以及供貨靈活性差大大增加了元件的成本。
另一限制是運輸部提出的一些條例，在此條例下含水氨必需以不大于30％的氨濃度運輸。
顯然需要一種可靠的方法來供應(yīng)這樣一種純度的氨它使得能得到高產(chǎn)率的合格超高精密元件產(chǎn)品，并可滿足先進(jìn)的電子工藝的要求。
氨的純化現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，可使用現(xiàn)場體系將氨以超高純度的形式提供給高精密電子設(shè)備的生產(chǎn)線，該現(xiàn)場體系從液氨儲蓄器中抽出氨蒸氣，使氨蒸氣通過微濾器，并用高pH值的純水洗滌經(jīng)過濾的氨蒸氣。這一發(fā)現(xiàn)的獨特性在于，它可將商業(yè)級的氨轉(zhuǎn)變成適用于高精密制造的有足夠高純度的氨，而不需要傳統(tǒng)的蒸餾塔。氨蒸氣從供氣儲蓄器抽出本身可作為單級蒸餾，從而除去不揮發(fā)性的和高沸點的雜質(zhì)，如堿金屬和堿土金屬的氧化物、碳酸鹽和氫化物，過渡金屬的鹵化物和氫化物，以及高沸點烴類和鹵化碳。以前認(rèn)為可在商業(yè)級氨中找到的反應(yīng)性揮發(fā)性雜質(zhì)如某些過渡金屬鹵化物、第III族金屬的氫化物和鹵化物、某些第IV族金屬的氫化物和鹵化物以及鹵素需要蒸餾除去，而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它們可通過洗氣除去，達(dá)到適合用于高精密操作的程度。這是一個十分不平常的發(fā)現(xiàn)，因為洗氣工藝傳統(tǒng)用于除去常量雜質(zhì)，而不是用于除去微量雜質(zhì)。在本發(fā)明中，滌氣器可使對半導(dǎo)體晶片制造有害的雜質(zhì)含量降到1ppb以下(對一種元素)或30ppb以下(對全部元素)。對于甚至有更高純度要求的操作來說，也可在洗滌以后進(jìn)行蒸餾。但是，本發(fā)明的一個優(yōu)點是，如果包括蒸餾，那么滌氣器大大降低了對蒸餾塔的負(fù)荷和設(shè)計要求，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的純度。其沸點相當(dāng)接近氨沸點的雜質(zhì)如反應(yīng)性氫化物、氟化物和氯化物被除去使蒸餾塔的設(shè)計大大簡化。
超純混合清洗溶液的現(xiàn)場制備本申請書公開了在晶片制造工廠現(xiàn)場，由本身已在相同地點被超純化的各成分制備混合清洗溶液，如RCA酸清洗溶液和RCA堿清洗溶液的方法。
RCA清洗包括1)溶劑洗滌除去全部有機(jī)物-用四氯乙烯或類似溶劑；2)堿清洗-NH4OH+H2O2+H2O；以及3)酸清洗-HCl+H2O2+H2O。參看W.Runyan和K.Bean，半導(dǎo)體集成電路加工工藝(SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT PROCESSINGTECHNOLOGY)(1990)，在這里引入作為參考。
RCA堿清洗溶液通常為NH4OH+H2O2+H2O，其比例為1∶1∶5或1∶2∶7。根據(jù)這里公開的創(chuàng)新之一，RCA堿清洗溶液(或類似的清洗溶液)在晶片制造工廠現(xiàn)場通過已現(xiàn)場純化的超純氨與已現(xiàn)場純化的超純過氧化氫混合來制備。因此純度增加，未檢測出的偶然污染的危險減少。
附圖簡述參考附圖來說明本發(fā)明，這些


本發(fā)明重要的例舉實施方案，它們作為參考并入本說明書，其中圖1為一生產(chǎn)超純氨裝置的實施例的工藝流程圖。
圖2為晶片制造廠中的半導(dǎo)體清洗工段的方塊圖，其中可并入圖1的氨純化。
圖3說明在一晶片制造廠中使用在相同的工廠中已現(xiàn)場超純化的兩種組分(除超純水外)，現(xiàn)場制備RCA清洗溶液。
圖3A說明目前優(yōu)選的實施方案的制備體系的工藝流程。
圖3B1+3B2為整套純化和制備體系大圖的一部分。
優(yōu)選實施方案的詳述特別參考目前優(yōu)選的實施方案(它作為例子，而不作為限制)來說明本發(fā)明眾多的創(chuàng)新，其中氨的純化根據(jù)本發(fā)明，首先從液氨供料儲蓄器的蒸氣空間抽出氨蒸氣。用這一方法抽出蒸氣用作單級蒸餾，讓某些固體雜質(zhì)和高沸點雜質(zhì)留在液相中。供料儲蓄器可為任何傳統(tǒng)的供料貯罐或其它適合用于裝氨的儲蓄器，氨可為無水形式或含水溶液形式。儲蓄器可保持在常壓下，或者如果需要提高氨通過體系的流速，也可保持在高于常壓的壓力下。儲蓄器優(yōu)選是溫度控制的，以致使溫度保持在約10至約50℃范圍內(nèi)、優(yōu)選約15至約35℃、最優(yōu)選約20至約25℃。
通過從汽相抽出氨蒸氣可除去的雜質(zhì)包括周期表第I和II族金屬，以及由于它們與氨接觸生成的氨化形式的雜質(zhì)。也除去了這些金屬的氧化物和碳酸鹽，以及氫化物如氫化鈹和氫化鎂；第III族元素及其氧化物，以及這些元素的氫化物和鹵化物的氨加合物；過渡金屬氫化物；以及重質(zhì)烴類和鹵化碳類如泵用油。
從儲蓄器中抽出的氨通過過濾裝置，以除去蒸氣夾帶的任何固體物質(zhì)。微濾裝置和超濾裝置以及薄膜可商購和被使用。過濾器的品牌和類型可根據(jù)需要來選擇。目前優(yōu)選的實施方案使用一種粗過濾器，接著在離子純化器前面使用0.1微米過濾器，而在離子純化器以后無進(jìn)一步過濾。
經(jīng)過濾的蒸氣然后通過滌氣器，在那里蒸氣用高pH，值純水(優(yōu)選去離子水)洗滌。高pH值水優(yōu)選為氨水溶液，通過滌氣器循環(huán)使?jié)舛壬咧溜柡?。該滌氣器很容易作為傳統(tǒng)的逆流方式的滌氣塔操作。雖然操作溫度并不重要，但滌氣塔優(yōu)選在約10至約50℃、優(yōu)選約15至約35℃下操作。同樣，操作壓力并不重要，盡管優(yōu)選在約常壓至高于大氣壓約30磅/英寸2的壓力下操作。滌氣塔通常裝有傳統(tǒng)的塔填料，使液體和氣體之間充分接觸，并優(yōu)選有一去霧段。
在目前一優(yōu)選的實施例中，塔的填料高度大約3英尺(0.9米)，內(nèi)徑約7英寸(18厘米)，使填料體積達(dá)到0.84立方英尺(24升)，并在壓降約0.3英寸水柱(0.075千帕)和小于10％液泛下操作，其正常條件下循環(huán)流速為約2.5加侖/分鐘(0.16升/秒)，而在20％液泛下為5加侖/分鐘(0.32升/秒)，氣體進(jìn)口在填料下方，液體進(jìn)口在填料上方，但在去霧段下方。對于這一說明的塔來說，優(yōu)選的填料為公稱尺寸小于塔徑八分之一的填料。塔的去霧段有類似的或更密的填料，另外有常規(guī)的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，在這一段中所有的說明和尺寸都只是例子。每一體系參數(shù)都是可變的。
在典型操作中，首先用氨飽和去離子水，生成用作開始的洗滌介質(zhì)。在滌氣器操作過程中，定期取出塔釜中少量液體，以便除去積累的雜質(zhì)。
用滌氣器除去的雜質(zhì)的例子包括反應(yīng)性揮發(fā)性物質(zhì)，如硅烷(SiH4)和砷化三氫(AsH3)；磷、砷和銻的鹵化物和氫化物；過渡金屬鹵化物；以及第1II和VI族金屬的鹵化物和氫化物。
這里所描述的裝置可按間歇式、連續(xù)式或半連續(xù)式操作。連續(xù)式或半連續(xù)式操作是優(yōu)選的。氨純化體系的體積加工速率并不重要，可在寬范圍內(nèi)變化。但是，在本發(fā)明使用的大多數(shù)操作中，氨通過體系的流速在約200毫升/小時至數(shù)千升/小時范圍內(nèi)。
任選的是，離開滌氣器的氨可在使用前進(jìn)一步純化，這與氨純化而用于其中的制造過程的具體類型有關(guān)。當(dāng)氨打算用于化學(xué)蒸氣沉積時，例如體系中有脫水裝置和蒸餾裝置是有利的。蒸餾塔也可按間歇方式、連續(xù)方式或半連續(xù)方式操作。在間歇操作中，典型的操作壓力為300磅/英寸2絕對壓力(2068千帕)，批料量為100磅(45.4公斤)。在這一例子中，塔的直徑為8英寸(20厘米)，塔高為72英寸(183厘米)，在30％液泛下操作，蒸氣速度為0.00221英尺/秒(0.00067米/秒)，相當(dāng)于一個理論板的高度為1.5英寸(3.8厘米)，48塊理論板。在這一例子中，重沸器(boiler)大小為直徑約18英寸(45.7厘米)、長27英寸(68.6厘米)，回流比0.5，循環(huán)冷卻水入口溫度60°F(15.6℃)，出口溫度90°F(32.2℃)。同樣，這只是一個例子，可使用在結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)方面有很寬變化的蒸餾塔。
視其用途而定，不管有沒有蒸餾步驟，經(jīng)純化的氨都可用作純化的氣體或含水溶液，在這后一種情況下，經(jīng)純化的氨溶于純水中(優(yōu)選去離子水)。混合的比例和方法是常規(guī)的。
根據(jù)本發(fā)明，描述氨純化裝置的一個例子的流程圖示于圖1。液氨貯存在儲蓄器11中。從儲蓄器的蒸氣空間抽出氨蒸氣12，然后通過截止閥13，過濾器14。經(jīng)過濾的氨蒸氣15的流速用壓力調(diào)節(jié)器16來控制，然后該蒸氣15被送到裝有填料段18和去霧填塞19的滌氣器17。經(jīng)飽和的氨水20向下流動，而氨蒸氣向上流動，液體用循環(huán)泵21循環(huán)，用液面?zhèn)鞲衅?2來控制液面高度。定期從滌氣器底的殘留液中抽出廢液23。將去離子水24送入滌氣器17，用泵25維持高壓。經(jīng)洗滌的氨26送往三個供選擇的流程之一。它們是(1)蒸餾塔27，在那里氨經(jīng)進(jìn)一步純化。然后將得到的經(jīng)蒸餾的氨28送到使用點。(2)溶解裝置29，在那里氨與去離子水30混合，得到含水溶液31，將它送到使用點。對于有多處使用點的工廠操作來說，含水溶液可收集在一貯罐中，氨從中抽出送到同一工廠的多使用點的各管線中。(3)輸送管線32，管線32將氣體形式氨送到使用點。
這些供選擇的流程中，不使用蒸餾塔27的第二流程和第三流程適合于生產(chǎn)任何金屬雜質(zhì)的含量小于100ppt的氨。但是，對于某些應(yīng)用來說，有蒸餾塔27是優(yōu)選的。例子是氨用于電爐或化學(xué)蒸氣沉積(CVD)。如果氨用于CVD，蒸餾塔將除去可能干擾CVD的不可凝氣體，如氧和氮。此外，因為離開滌氣器17的氨被水飽和，作為一種選擇，脫水裝置可加在滌氣器17和蒸餾塔27之間的體系中，視蒸餾塔的特征和效率而定。
就這些供選擇的流程中任一個來說，生成的氣態(tài)氨或含水溶液物流都可分成兩個或兩個以上支流，每一個送到不同的使用點，因此，純化裝置同時將經(jīng)純化的氨送到許多使用點。
含水氨的制備用圖1的裝置生產(chǎn)的超純氣態(tài)氨優(yōu)選轉(zhuǎn)變成用于晶片清洗的氨水。圖3A說明目前優(yōu)選的實施方案中制備體系的工藝流。
圖3B1+3B2是整套純化和制備體系大圖的一部分。該圖為P&ID圖，它說明目前優(yōu)選的實施方案的細(xì)節(jié)，該方案已證實得到的雜質(zhì)含量小于100ppt。
混合清洗溶液的制備圖3說明使用兩種在相同工廠已現(xiàn)場超純化的組分(除超純水外)，在晶片制造工廠中現(xiàn)場制備RCA清洗溶液。在這一例子中，清洗溶液是RCA堿清洗溶液，組分為NH4OH和H2O2。
晶片清洗圖2中描述在半導(dǎo)體制造的常規(guī)生產(chǎn)線中的某些清洗工段。在清洗生產(chǎn)線中的第一個裝置是防蝕劑剝離(resist stripping)工段41，在那里將過氧化氫水溶液42和硫酸43混合，并施于半導(dǎo)體表面，以剝離防蝕劑。接著是水洗工段44，噴灑去離子水，以清洗掉剝離溶液。緊接著水洗段44的下游是清洗段45，在那里使用氨和過氧化氫的水溶液。以兩種方法中的一種使用這種溶液。第一種方法，將來自圖1所示的溶解裝置29的氨水31與含水過氧化氫46混合，將生成的混合物47送到清洗工段45。第二種方法，將來自圖1相同標(biāo)號管線的純氣態(tài)氨32鼓泡到過氧化氫水溶液48中，制得類似的混合物49，同樣將它送入清洗工段45。一旦用氨/過氧化氫組合液清洗后，半導(dǎo)體被送至第二水洗工段50，在那里施用去離子水，以除去清洗溶液。下一工段為另一清洗工段54，在那里將鹽酸水溶液55和過氧化氫56混合，并施用到半導(dǎo)體表面以便進(jìn)一步清洗。隨后是最后的水洗工段57，在那里施用去離子水，以除去HCl和H2O2，最后是干燥工段58。將晶片或晶片批料51固定在晶片支架52上，并用自動裝置63或一些其它將它送到下一處理的傳統(tǒng)設(shè)備從一個工作站輸送到下一個工作站。輸送設(shè)備可為完全自動的、部分自動的或完全手動的。注意，酸清洗工段54用的純化HCl可按類似圖1的氨純化體系的方法現(xiàn)場制備和提供。
圖2所示的體系僅為半導(dǎo)體制造廠清洗生產(chǎn)線的一個例子。通常，高精密制造的清洗生產(chǎn)線可與圖2所示的有較大的差別，或者去掉所示的一個或多個裝置，或者增加或替代未示出的裝置。但是，根據(jù)本發(fā)明，高純度含水氨現(xiàn)場制備的基本原理可用于所有這樣的體系。
氨和過氧化氫作為半導(dǎo)體清洗介質(zhì)在工作站，如圖2中所示的清洗工段45的應(yīng)用在整個電子工業(yè)是大家熟悉的。雖然比例會有所變化，但通常的體系由去離子水、29％氫氧化銨(按重量計)和30％過氧化氫(按重量計)組成，按體積比6∶1∶1混合。這種清洗劑用于除去有機(jī)殘留物，并與頻率約為1兆赫的超聲振動一起使用，以除去亞微米范圍以下的顆粒。
在一類實施方案中，純化(或純化和制備)體系位于緊靠近生產(chǎn)線中的氨使用點，在純化裝置和生產(chǎn)線之間僅留很短的運送距離。另一方面，對于純化氨有多個使用點的工廠來說，由純化(或純化和制備)裝置得到的氨在到達(dá)使用點以前可通過一中間貯罐。然后由這一貯罐的各單個出口管線送至每一使用點。在另一情況下，氨可直接施用于半導(dǎo)體基材，而不需要包裝或運輸，也不需要除小的在線貯存以外的貯存，從而不會與通常在制造廠以外的地方制造使用的化學(xué)品時遇到的可能污染源接觸。在這類實施方案中，氨離開純化體系的地方和它在生產(chǎn)線上使用的地方之間距離通常為數(shù)米或更短。當(dāng)純化體系是一個中心的工廠范圍的體系，要用管道連到兩個或兩個以上使用站時，這一距離會更長；在這種情況下，這一距離可能為兩千英尺或更長。輸送可通過不引入污染的材料的超潔輸送管線來達(dá)到。在大多數(shù)應(yīng)用中，可成功地使用不銹鋼或聚合物，如高密度聚乙烯或氟化的聚合物。
由于氨純化裝置與生產(chǎn)線接近，在裝置中使用的水可根據(jù)半導(dǎo)體制造標(biāo)準(zhǔn)來純化。這些標(biāo)準(zhǔn)通常用于半導(dǎo)體制造工業(yè)，為熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員熟知的，并有工業(yè)實踐和標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，純化水的方法包括離子交換和反滲析。離子交換法通常包括以下手段的大多數(shù)或全部化學(xué)處理，如氯化殺死有機(jī)生物；砂濾除去顆粒；活性炭過濾除去氯和微量有機(jī)物；硅藻土過濾；陰離子交換除去強(qiáng)離子化酸；含有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的混合床交換(mixed bedpolishing)；消毒，包括氯化或紫外線；通過0.45微米或更小的過濾器過濾。代替離子交換法中的一種或多種手段，反滲析法涉及水在壓力下通過可選擇性滲透薄膜，許多溶解的或懸浮的物質(zhì)不能通過該膜。由這些方法得到的水的純度的典型標(biāo)準(zhǔn)是在25℃下電阻至少為約15兆歐-厘米(通常18兆歐-厘米，25℃)，電解質(zhì)含量小于約25ppb，顆粒含量小于約150個/毫升，顆粒粒度小于0.2微米，微生物含量小于約10個/毫升以及總有機(jī)碳含量小于100ppb。
在本發(fā)明的方法和體系中，通過使用已知的設(shè)備和儀器的精密監(jiān)測和計量來達(dá)到對產(chǎn)物濃度高度控制，從而對流速的高度控制。達(dá)到對氨的高度控制的一種方便方法是用蒸氣壓測量。對于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員來說，其它一些方法是很容易明白的。
改進(jìn)和變通方案正如熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員認(rèn)識到的，在本申請中公開的創(chuàng)新性基本原理可在很大的應(yīng)用范圍內(nèi)改進(jìn)和變化，因此所要求保護(hù)的主題的范圍不受所給出的具體例證性公開內(nèi)容的限制。
例如，不太優(yōu)選的替代方法是使用含水氨(用加熱)來提供NH3源。它有這樣一個缺點氨在相當(dāng)?shù)偷臐舛?如30％)下飽和，從而是相當(dāng)稀的氣態(tài)氨源；但這是公開的創(chuàng)新原理的一個可能的改變，雖然在經(jīng)濟(jì)上吸引力小，但它仍保留已公開的創(chuàng)新中的某些優(yōu)點。
例如，所公開的創(chuàng)新技術(shù)不嚴(yán)格限于集成電路的制造，還可用于制造離散的半導(dǎo)體元件，如光電設(shè)備和動力裝置。
作為另一例子，所公開的創(chuàng)新技術(shù)還可用于采納了集成電路制造方法的其它工藝制造，如薄膜磁頭和活性基質(zhì)液晶顯示器；但主要的應(yīng)用是在集成電路制造，所公開的技術(shù)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用是次要的。
作為另一例子，不嚴(yán)格要求使用滌氣器來進(jìn)行液-氣接觸；可用鼓泡塔(bubbler)來代替滌氣器，雖然由于鼓泡塔的氣/液接觸效率較低，這種代替是不太希望的。
任選的是，其它過濾或過濾段可與所公開的純化設(shè)備相結(jié)合使用。
還應(yīng)當(dāng)指出，如果需要的話，可將添加劑加到純化水中，雖然在目前優(yōu)選的實施方案中未這樣做。
正如上述，主要的實施方案是現(xiàn)場純化體系。另一方面，在次優(yōu)選的一類實施方案中，所公開的純化體系也可適用于作為生產(chǎn)供裝運的超高純化學(xué)品的制造裝置的一部分；但是，這一可供選擇的實施方案不能得到如上討論的現(xiàn)場純化的優(yōu)點。這樣的應(yīng)用所遇到的固有的風(fēng)險是如上討論的超高純化學(xué)品的處理問題；但對于需要包裝化學(xué)品的用戶(帶有伴隨的處理)來說，所公開的創(chuàng)新技術(shù)為達(dá)到高于其它技術(shù)可達(dá)到的最初純度提供了一條途徑。此外，在這樣的應(yīng)用中，在離子純化器以后還可使用干燥段。
如上所述，主要的實施方案涉及提供對半導(dǎo)體制造最重要的超純含水化學(xué)品。但是，所公開的體系和方法實施方案也可用于提供經(jīng)純化的氣體流。(在許多情況下，在純化器下游使用干燥器是適用的)。
還應(yīng)當(dāng)指出，在半導(dǎo)體前期制作設(shè)備中超純化學(xué)品管系可包括在線的或帶壓的儲蓄器。因此在權(quán)利要求中的“直接”管送不排除使用這樣的儲蓄器，但它們不能暴露到不受控制的氣氛中。
所公開的發(fā)明也適用于生產(chǎn)各種用于IC制造的其它清洗化學(xué)品。例如，Shiraki清洗是一種腐蝕性預(yù)外延(pre-epitaxy)清洗，它在清洗序列中增加了硝酸步驟，使用稍高的溫度和濃度。參看Ishizaki和Shiraki，“硅的低溫表面清洗及其在硅MBE中的應(yīng)用”，133電化學(xué)學(xué)會雜志(J.ELECTROCHEM.SOC.)，666(1986)，在這里引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠中為半導(dǎo)體制造操作提供含氨的超高純試劑的現(xiàn)場輔助體系，該體系包括一個連接到液氨源并由它提供氨蒸氣流的汽化源；所述的氨蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度氫氧化銨的高純水循環(huán)流與所述的氨蒸氣流接觸；以及一個連接的制備裝置，它接收來自所述的純化裝置的所述氨蒸氣流，并使所述的氨蒸氣與含水液體合并，制得含有氨的超純含水溶液；以及一個管系，它將所述的含水溶液送到半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠的各使用點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中在所述的汽化源和所述的純化裝置之間還有顆粒過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述的液氨源由無水氨組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述的循環(huán)高純水不含任何添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述的液氨源只有標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)級純度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述的汽化器為一大貯罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述的汽化器在受控的溫度下操作，它被連接以接收來自大貯罐的液氨。
8.一種在半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠中為半導(dǎo)體制造操作提供含氨的超高純試劑的現(xiàn)場輔助體系，該體系包括一個被連接以接收液氨并由它提供氨蒸氣流的汽化源；所述的氨蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度氫氧化銨的高純水循環(huán)流與所述的氨蒸氣流接觸；以及一個連接的制備裝置，它接收來自所述的純化裝置的所述氨蒸氣流，并使所述的氨蒸氣與含水液體合并，制得含氨的超純含水溶液；從而所述的超純含水溶液可在半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠內(nèi)使用，而不需要大量輸送或使液體表面暴露到任何不受控制的氣氛中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中在所述的汽化源和所述的純化裝置之間設(shè)有顆粒過濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中所述的液氨源由無水氨組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中所述的循環(huán)高純水流不含任何添加劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中所述的液氨源只有標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)級純度。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中所述的汽化器為大貯罐。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的體系，其中所述的汽化器在受控的溫度下操作，并且被連接以接收來自大貯罐的液氨。
15.一種在半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠中為在所述工廠的半導(dǎo)體制造操作提供超高純氨的現(xiàn)場輔助體系，該體系包括一個被連接以接收液氨并由它提供氨蒸氣流的汽化源；所述的氨蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度氫氧化銨的高純度水循環(huán)流與所述氨蒸氣流接觸，以及一個連接的干燥器裝置，它接收來自所述純化器的所述氨蒸氣流，并由所述的干燥器干燥所述的蒸氣；以及一個管系，它將所述的含水溶液送到半導(dǎo)體設(shè)備制造工廠的各使用點。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中在所述的汽化源和所述的純化裝置之間設(shè)有顆粒過濾器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中所述的液氨源由無水氨組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中所述的高純水循環(huán)流不含任何添加劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中所述的液氨源只有標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)級純度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中所述的汽化器為大貯罐。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的體系，其中所述的汽化器在受控溫度下操作，并被連接以接收來自大貯罐的液氨。
22.一種制備超高純氨的體系，所述的體系包括(a)一個在所貯液體上有蒸氣空間的液氨的儲蓄器；(b)從所述的蒸氣空間抽出含氨氣的蒸氣的連接管線；(c)從如此抽出的蒸氣中除去顆粒的過濾膜；以及(d)一氣-液界面接觸室，在其中通過所述過濾膜經(jīng)過濾的蒸氣與在去離子水中的氨水溶液接觸，經(jīng)如此洗滌的蒸氣為純化的氨氣。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的體系，其中還包括一蒸餾塔，用于蒸餾來自所述滌氣器的蒸氣。
24.一種制造高精密電子元件的體系，所述的體系包括(a)一條在電子元件制造中含許多用于在含半導(dǎo)體材料的晶片上進(jìn)行各種步驟的工作站的生產(chǎn)線，所述的工作站中至少一個使用氣態(tài)氨作為處理所述工件的氣體源；(b)通過管線與所述工作站相連的純化輔助裝置，以提供所述的超高純度形式的氨，所述的輔助裝置包括(i)一個在所貯液氨上方有蒸氣空間的液氨儲蓄器；(ii)一個從所述的蒸氣空間抽出含氨的蒸氣的連接管線；(iii)一個從如此抽出的蒸氣中除去顆粒的過濾膜；以及(iv)一個滌氣器，用于使通過所述的過濾膜的經(jīng)過濾的蒸氣與氨在去離子水中的含水溶液接觸，如此洗滌的蒸氣為純化的氨氣；(c)所述的純化裝置通過管線與所述的工作站相連，以提供所述的超高純度形式的氨。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的體系，其中所述的輔助裝置還包括用于蒸餾來自所述的滌氣器的蒸氣的蒸餾塔。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的體系，其中所述的輔助裝置還包括將所述的經(jīng)純化的氨氣與純化水合并以制成氨水溶液的設(shè)備。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的體系，其中用所述的輔助裝置純化的氨在位于離所述設(shè)備大約30厘米之內(nèi)的地方離開所述的輔助裝置，以便將步驟(b)的產(chǎn)品直接用于所述的工件。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的體系，其中所述輔助裝置的大小能以約2至約200升/小時的速率生產(chǎn)所述的經(jīng)純化的氨氣。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的體系，其中安排所述輔助裝置的(ii)、(iii)和(iv)部分以用于連續(xù)或半連續(xù)流。
30.一種為制造高精密電子元件生產(chǎn)線中的工作站提供高純氨試劑的方法，所述的方法包括(a)從含氨的儲蓄器中液氨上方的蒸氣空間中抽出氨氣；(b)使所述的氨氣通過過濾膜，以從中除去大于0.005微米的顆粒；(c)使經(jīng)如此過濾的所述的氨氣通過滌氣器，從而使所述的氨氣與氨在去離子水中的含水溶液接觸；以及(d)回收來自所述滌氣器的所述的氨氣，并將所述的氨氣送到所述的工作站。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中還包括在將所述的氨氣送到所述的工作站以前，將來自所述的滌氣器的所述的氨氣溶于經(jīng)純化的水中。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中還包括在將所述的氨氣送到所述的工作站以前，將所述的氨氣通過蒸餾塔以便進(jìn)一步純化。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中還包括另一步驟(b’)在將所述的氨氣送到所述的工作站以前，將來自所述的滌氣器的所述的氨氣通過蒸餾塔以便進(jìn)一步純化，以及將來自所述的蒸餾塔的所述的氨氣溶于純水中。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中步驟(b)在約10至約50℃的溫度范圍進(jìn)行。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中步驟(b)在約15至約35℃的溫度范圍進(jìn)行。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中步驟(b)和(b’)在約15至約35℃的溫度范圍進(jìn)行。
37.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中步驟(b)在約15至約35℃的溫度范圍和在約常壓至高于大氣壓約30磅/英寸2的壓力下進(jìn)行。
38.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中步驟(b)和(b’)在約15至約35℃的溫度范圍和在約常壓至高于大氣壓約30磅/英寸2的壓力下進(jìn)行。
全文摘要
用于半導(dǎo)體制造的高純度氨用以下步驟來現(xiàn)場制備:從液氨儲蓄器中抽出氨蒸氣;使所述的蒸氣通過能過濾出粒度小于0.005微米的顆粒的過濾器;以及將經(jīng)過濾的蒸氣在高pH值含水滌氣器中洗滌。
文檔編號H01L21/304GK1198110SQ9619540
公開日1998年11月4日 申請日期1996年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月5日
發(fā)明者J·G·霍夫曼, R·S·克拉克 申請人:斯塔泰克文切斯公司