超高純度過氧化氫的就地制造技術

專利名稱：超高純度過氧化氫的就地制造技術
本發明涉及各種為使用點提供包括過氧化氫的超高純度試劑的就地子系統。本發明還涉及為使用點就地提供包括過氧化氫的超高純度試劑的方法。本發明特別適用于半導體生產，為半導體制造提供超高純度材料。
a.沾污控制在集成電路(IC)制造中，沾污一般是最為關注的問題。現代集成電路制造的步驟中很大部分是一類或另一類清洗步驟。所使用的這些清洗步驟是為了去除諸如有機沾污、金屬沾污、光刻膠(或其中的無機殘留物)、刻蝕副產物、自然氧化物等。
如1995年，一個新的典型的前工序生產線(IC晶片生產設備)的成本超過十億美元($1,000,000,000)。用于這些設備的大部分成本是直接用來對微粒控制，清洗和沾污控制的測量。
半導體生產中一個重要而又基本的沾污源是化學加工中的雜質。由于在IC生產中所進行的清洗步驟是很頻繁的也是很關鍵的，所以化學清洗引起的沾污是極其不希望的。
b.濕法與干法工藝在半導體工藝中，長期以來的技術變化之一就是在干法和濕法工藝之間的改變(并試圖改變)。在干法工藝中，只有氣態或等離子體狀態的反應物與晶片或正被處理的晶片接觸。在濕法工藝中，各種液態反應物被用作多種用途，例如二氧化硅、氮化硅和硅的腐蝕，以及自然氧化層、有機物、微量有機或無機沾污和金屬的去除。
雖然等離子刻蝕具有許多吸引人的能力，但是它不能滿足清洗工藝的要求。很簡單，因為在等離子刻蝕中沒有可用于去除一些諸如金這樣的最不希望的雜質的化學反應物。因此，濕法清洗工藝對現代半導體工藝是必須的，并且在可預測的將來將繼續保留。
等離子刻蝕是利用對應位置的光刻膠掩膜而進行的，隨后并不立刻進行高溫工藝。等離子刻蝕之后，用諸如O2等離子處理將光刻膠從晶片表面清除。然后需要對去除了光刻膠的晶片進行清洗。
清洗工藝需要去除的材料包括，例如，光刻膠殘留物(有機聚合物)、鈉、堿土金屬(如，鈣、鎂)和重金屬(如，金)。這些沾污物中的大部分并不形成可揮發性鹵化物。其結果是，等離子刻蝕無法將這些沾污物從晶片表面去除。因此，需要使用濕化學物的清洗工藝。
因為任何來源于等離子刻蝕工藝的危險性沾污物是在高溫工藝步驟之前用濕法化學處理去除的，所以等離子刻蝕工藝的化學物質(也就是液化的或壓縮的氣體)的純度并不象用于清洗工藝的液態的化學物質的純度那樣關鍵。這種差異是由于在半導體表面液態化學物質的碰撞率通常比等離子刻蝕中的等離子體的碰撞率高一百萬多倍。而且由于緊接著液體清洗步驟之后是高溫處理工藝，晶片表面的沾污物易于進入(也就是擴散)晶片。
在需要關注離子沾污的范圍內，濕法工藝有一個顯著的不足。集成電路器件一般只使用一些摻雜物質(如，硼、砷、磷和銻)來形成器件所需的p型或n型摻雜區域。然而許多其它物質也是電特性活躍的雜質，它們是極其不希望的沾污物質。這些沾污物質會給IC器件帶來致命的影響，例如在濃度低于1013cm-3時結的漏電會增加。
另外，一些不太希望的沾污物質會分凝進入硅襯底。這種情況的發生是當硅與液態溶液接觸時，硅中的這種雜質的平衡濃度高于溶液中這種雜質的平衡濃度。還有，一些不太希望的沾污物質具有非常高的擴散系數。因此，這些沾污物質進入晶片的任何部分都會導致沾污物質在整個晶片中的擴散，包括發生漏電的結的區域。
因此，用于半導體晶片處理的液態溶液必須使金屬離子的濃度在非常低的水平。最好是所有金屬離子的濃度低于300ppt(萬億分之一)，而任何單一金屬離子濃度低于10ppt，甚至于最好是更低的濃度。另外還要控制陰離子和陽離子的沾污。一些陰離子可以有相反的影響，例如復合金屬離子，它們降低了硅晶格中的金屬或離子的運動。
前工序設備通常包括用于提供高純度水(也就是“去離子”或“DI”水)的就地凈化系統。然而在所要求的純度范圍內獲得液體處理化學物質更困難。
c.半導體生產中的凈化沒有檢測到的化學物質的沾污會增大嚴重損害大量晶片的機率。在工業生產中，半導體對絕對純度的要求是獨一無二的。由于這種絕對純度的要求，化學物質的處理是不希望的(不過這又是無法完全避免的)。超純化學物質應減少在空氣中(特別是工人也在場的環境中)暴露的機會。這種暴露有將微粒引入化學物質的危險，這將導致化學物質的沾污。還有，在密封容器中運輸超純化學物質是不理想的，因為這些容器增加了產生于生產者或用戶方的沾污的危險性。
由于在半導體工藝中使用了許多腐蝕性與(或)有毒的化學物質，通常供應試劑的地方與前工序的工人所在地方是分離的。在半導體工業中，用于提供超高純度(UHP)氣體和液體的管道的結構和維護得到了很好的考慮，而且大部分氣體和液體能夠從同一建筑中(或同一地點)的任何地方運輸到晶片生產地。
d.過氧化氫在半導體制造工業中，過氧化氫(H2O2)是一種重要的工藝試劑。它常用于清洗溶液中。例如，廣泛使用的“piranha”清洗溶液通常使用H2O2+H2SO4，其比例是30∶70；而廣泛應用的“RCA”清洗包括三步，其中兩步用到了過氧化氫。
因此，超高純度(UHP)含水過氧化氫對集成電路(IC)制造來說是一種常用品。然而，過氧化氫不是一種易于凈化的化學物質，因為它的分解是放熱的，是溫度敏感的，并且可被各種金屬和沾污物質催化。還有，眾所周知H2O2是強氧化劑。在這方面已經做過實際工作。例如，由于在一些環境中其它常用的陰離子(如OH-和Cl-)會催化H2O2的分解，所以有文獻報道用于過氧化氫凈化的陰離子交換樹脂最好擁有碳酸氫根(HCO3-)離子。
文獻中也報道過對存在于H2O2中的有機酸成分的清除。如見法國專利申請No.1,539,843(使用非功能性樹脂和中性基酸)；美國專利No.3,294,488(堿性樹脂[HCO3]+CO2)；日本專利No.6,725,845(1967)(非功能性樹脂)；美國專利No.3,297,404(堿性樹脂[HC3]和CO)；美國專利No.3,305,314(堿性樹脂[HCO3]和CO2/3-)；和美國專利No.4,792,403(鹵化樹脂)。
在一些專利中描述了在陽離子和陰離子樹脂上的H2O2凈化，如法國專利申請No.10,431(1953)(磺酸型樹脂的應用)；波蘭專利No.50,982(1961)(陽離子+陰離子樹脂)；波蘭專利No.55,378(1968)；西班牙專利No.328,719(磺酸型樹脂，丙烯酸，強堿和酸[凝膠型])；美國專利No.3,297,404(1967)(混合型樹脂陽離子和陰離子[HCO3])；和美國專利No.4,999,179(磺酸型樹脂+陰離子樹脂[HCO3]，CO2/3+溴化)。描述了各種組合，如法國專利No.2,677,010(1992)(強陽離子樹脂+中強度凝膠型陰離子樹脂+非功能性樹脂)；法國專利No.2,677,011(1992)(中強度陰離子樹脂)；以及PCT申請No.92/06918(1992)(陽離子和陰離子樹脂，流化堆技術的描述)。
在諸如瑞典專利No.1,643,452(1991)(陽離子樹脂+2，5甲基堿性樹脂-吡啶乙烯[HCO3-])；以及日本專利No.62,187,103(1966)(陽離子樹脂+吡啶陰離子結構)中描述了在磺酸型和吡啶型樹脂上的H2O2凈化。
在諸如法國專利No.2,624,500(1988)(在堿性樹脂中添加羧基或磷化螯合物)；德國專利No.3,822,248(1990)(堿性樹脂中添加EDTA)；歐洲專利No.502,466(1992)(H2O2中添加螯合物并通過非功能性樹脂)；美國專利No.5,200,166(H2O2中添加穩定酸并與堿性樹脂[HCO3-，CO2/3-]相互作用)；歐洲專利No.626,342(1994)(含磷螯合物樹脂＜0.1ppm A-或A-/C-+螯合Al和Fe)中描述了在樹脂和螯合物上的H2O2凈化。
幾項專利也描述了成功獲取純度低于十億分之一的結果。如見法國專利No.624,500(使用樹脂和混合試劑)；WO90/11967(使用SnO2+超過濾)；以及法國專利申請No.3,045,504(使用硅石處理)。所有上面所引用的文獻在此作為參考。
e.本發明的目的和優點為了滿足半導體加工工業的要求并克服相關技術的不足，本發明的一個目的是為使用點提供包括H2O2的超高純度試劑的新型就地子系統，其中過氧化氫可以直接管道輸運到使用點。這個系統非常緊湊，并且可以與使用點位于同一建筑物中(或在相鄰建筑物中)，以便可以避免化學處理。其結果是可以獲得半導體晶片表面低不純凈度。最終實現器件性能改善和產量的提高。
本發明的進一步的目的是為使用點就地提供包括過氧化氫的超高純度試劑的方法。
本發明的再一個目的是在半導體器件生產廠中為半導體生產操作提供包括過氧化氫的超高純度試劑的就地子系統和方法。
對本領域的一般技術人員來說，通過說明書、附圖和權利要求書，本發明的其它目的和方面是顯而易見的。
本發明的系統和方法可實現前述目的。根據本發明的第一個方面，為使用點提供包括H2O2的超高純度試劑的新型就地子系統。這個子系統包括(a)一個用于接受含水H2O2并從中提供H2O2流的被連接的容器；(b)一個被連接的陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，以接受從容器來的H2O2流，并由此生成離子沾污水平降低的凈化的H2O2流。陽離子交換堆用酸預處理，陰離子堆用碳酸氫根離子預處理；(c)一個陰離子交換堆和陽離子交換堆的下游過濾器；以及(d)從過濾器到使用點輸運含水H2O2的管道。
根據本發明的第二個方面，為使用點提供包括H2O2的超高純度試劑的新型就地子系統，其中使用了混合的陰離子/陽離子交換堆。
根據本發明的第三個方面，為使用點提供包括H2O2的超高純度試劑的就地子系統。這種子系統包括以下特征(a)一個用于接受含水H2O2并從中提供H2O2流的被連接的容器；(b)一個被連接的陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，以接受從容器來的H2O2流，并由此生成離子沾污水平降低的凈化的H2O2流。(c)一個離子凈化系統，以氣體試劑前體通過氣體/液體接觸區產生超純氣體試劑的方式被連接；(d)發生和混合子系統，以超純氣體試劑與去離子水和凈化的H2O2流相混合從而產生超純清洗溶液的方式被連接；以及(e)將超純清洗溶液輸運到使用點的管道。
根據本發明的第四個方面，為使用點提供包括H2O2的超高純度試劑的新型方法。該方法包括的步驟有(a)從容器提供含水H2O2流，該容器與使用點位于同一地點；(b)H2O2流通過陰離子交換堆和陽離子交換堆，由此生成離子沾污水平降低的凈化的H2O2流，其中陽離子交換堆用酸預處理，陰離子堆用碳酸氫根離子預處理；(c)過濾凈化的H2O2流，產生超純含水H2O2溶液；以及(d)通過管道將超純含水H2O2溶液輸運到使用點。
根據本發明的第五個方面，為使用點就地提供包括H2O2的超高純度試劑的方法，其中H2O2流過混合的陰離子/陽離子交換堆。
根據本發明的第六個方面，為使用點就地提供包括H2O2的超高純度試劑的新方法。該方法包括的步驟有(a)從容器提供含水H2O2流，該容器與使用點位于同一地點；(b)H2O2流通過陰離子交換堆和陽離子交換堆，由此生成離子沾污水平降低的凈化的H2O2流，其中陽離子交換堆用酸預處理，陰離子堆用碳酸氫根離子預處理；(c)在離子凈化系統中氣體試劑前體經過氣體/液體接觸區，產生超純氣體試劑；(d)超純氣體試劑與去離子水和凈化的H2O2流相混合從而產生超純清洗溶液；以及(e)將超純清洗溶液輸運到使用點。
本發明的目的和優點將通過下面最佳實施例及其相關附圖的詳細描述來清楚說明，其中

圖1表示用于凈化含水過氧化氫的就地系統；圖2表示在晶片生產廠中用于就地產生RCA清洗溶液的工藝流程；圖3是晶片生產廠半導體清洗過程的方框圖，其中含有圖1的凈化系統。
參照圖1來說明本發明的第一個實施例，圖1示出了用于過氧化氫超凈化的就地系統和工藝流程。系統1本身可以簡單地用為UHP H2O2的預處理。該系統還可以用于為半導體工藝處理設備直接或間接提供化學物質。
根據本發明，進入的H2O2被凈化后，其不純凈度可以降低到ppb的水平。根據本發明，典型H2O2不純凈度指標如下-陽離子濃度＜1.0ppb；-陰離子濃度＜20ppb；以及-總的有機沾污物質＜20ppm。
系統中2是含水H2O2的供給部分。所提供的H2O2最好是高純度的(圖1所示表明供給的是濃度為30％H2O2。根據本發明，進入至供給2的含水H2O2在可以與其它試劑混合并隨后流入工藝處理設備之前，還需要進一步在就地凈化單元中凈化。就地凈化單元最好包括一個陰離子交換堆3和一個陽離子交換堆4，并有一個或多個微粒過濾器5。適當的微粒過濾器對本領域的熟練技術人員來說是熟知的。
在超凈化系統中所用的容器和管道最好從與H2O2不反應和不催化的物質中選擇。由于大多數金屬至少在某種程度上催化H2O2分解，惰性的含氟聚合物是最好的。
在就地超凈化系統的一個最佳實施例中，陰離子交換柱3和陽離子交換柱4結合使用。不過，還可以使用其它用于亞ppb拋光的現有技術。
進一步說，超凈化系統最好有一個位于陰離子和陽離子交換樹脂柱3和4的下游的過濾層5。過濾層5可以去除由柱3和4引入的任何微粒。
陰離子交換柱最好在開始時加載碳酸氫根離子進行預處理。如在此作為參照的美國專利No.3,294,488和3,305,314中描述的碳酸氫根離子預處理。碳酸氫根離子預處理步驟最好通過使用濃縮NH4HCO3溶液來實現。使選擇使用NH4HCO3成為可能的原因有，如使用一種堿式碳酸氫，則需要去除堿金屬離子，或者使用CO2，但由于CO2低的溶解度其作用是不夠的。
在一個最佳實施例中，陰離子樹脂是由Dow提供的核級DOWEXMONOSPHERE A550 UPN(聚苯乙烯-DVB凝膠，季胺型，1.0eqOH-/l)。不過，可以使用其它的陰離子樹脂，如由Rohm和Haas提供的AMBERLITE IRA958(聚丙烯一DVB大孔，季胺型，0.8eqCl-/l)。陽離子交換柱4最好用酸預處理。這可以通過諸如用H2SO4(也就是10％溶液)清洗陽離子交換柱來實現。根據一個最佳實施例，陽離子樹脂是由Dow提供的DOWEX MONOSPHERE C650 UPN(聚苯乙烯-DVB凝膠，磺酸型，1.9eq H-/l)。此外，適合的陽離子樹脂包括如由Rohm和Haas提供的IRA963。
圖1所示的超凈化系統中給出了單個陰離子交換柱和單個陽離子交換柱，該系統最好有多個陰離子與/或陽離子交換柱。在這種情況下，多個陰離子交換柱可以串行或并行放置。多個陽離子交換柱可以以類似的方式放置。在一個最佳實施例中，有兩個陰離子和兩個陽離子交換柱串行放置，其中這兩個陰離子交換柱在兩個陽離子交換柱之前。多個交換柱的其它放置方式對本領域的熟練技術人員來說是熟知的。
在附加或交替使用分離的陰離子和陽離子交換堆時，可以使用一個或多個陰離子/陽離子混合堆。當一個混合堆附加到陰離子和陽離子交換柱上使用時，混合堆最好配置在陰離子和陽離子交換柱的下游。
在現有技術中已有適當的混合堆樹脂，包括如50/50 DOWEXMONOSPHERE A550和A650。在使用混合堆時，樹脂不能夠進行原位預處理但是必須在樹脂裝入堆之前進行處理。
下面的示例說明了在H2O2產品中不同樹脂類型或元素不純度的影響。
對每一類樹脂使用相同的條件，并在經過凈化柱之前和之后對H2O2進行分析。
對各種類型的樹脂在H2O2超凈化工藝的適用性進行了研究。樹脂的研究從以下幾個方面進行陽離子樹脂(核級)-DOWEX C75 NGH(聚苯乙烯-DVB大孔20％DVB，磺酸型，1.7eqH-/l.)-DOWEX MONOSPHERE C650 UPN(聚苯乙烯-DVB凝膠，磺酸型，1.9eqH-/l.)陰離子樹脂-DOWEX MONOSPHERE A550 UPN(聚苯乙烯-DVB凝膠，季胺型，1.0eqOH-/l.)核級。
-AMBERLITE IRA 958 de Rohm & Haas(聚丙烯-DVB大孔，季胺型，0.8eqCl-/l.)螯合樹脂-Bio-Rad提供的CHELEX100，氨基酰胺型，0.4 eq Na+/l.
混合堆樹脂-50/50 DOWEX MONOSPHERE A550和C650在離子交換柱中用每種樹脂對750ml H2O2凈化。從每250ml取125ml作為樣品，對這三個125ml樣品進行分析。
分析是通過將H2O2樣品直接引入電感耦合等離子(ICP)/質譜儀(MS)進行的。下表總結了每種樹脂獲得的結果。表中還提供了凈化柱入口處所用HP級H2O2數據。結果見下表。
從研究的單個柱來看，混合堆柱的結果最好。利用混合堆對HP級H2O2(＜100ppb)進行一次凈化，除了Al之外，每種元素的不純濃度值低于200ppt。
除了Al和Fe觀察到增加外，陽離子樹脂能夠凈化H2O2。(這兩種元素不能在陽離子樹脂中保留。)正如所希望的，用陰離子樹脂可凈化Al和Fe。但是所獲得的結果表明水平仍然高(＞200ppt)。另外還觀察到了Mg，K和Ca的增加，這可能是由先于H2O2處理之前的樹脂的化學預處理導致的。螯合樹脂觀察到結果也不好。
本發明還考慮了超高純度混合清洗溶液就地準備的系統和方法。在本發明的這個方面包括就地超凈化過氧化氫與也是就地超凈化的酸和堿的混合。所述的系統和方法特別適合于在半導體生產廠應用。
根據本發明可以準備混合清洗溶液，在半導體生產廠就地準備RCA酸性清洗劑和RCA堿性清洗劑是受到特別關注的。在RCA清洗工藝中所涉及的化學劑包括(1)一種沖洗溶劑，如四氯乙烯或類似的溶劑，去除大部分有機沾污物質；(2)堿性清洗包括用NH4OH+H2O2+H2O處理；(3)用HCL+H2O2+H2O進行酸性清洗。參見在此作為參考的由W.Runyan等所著“半導體集成電路工藝技術”(Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology)(1990)。對半導體生產來說一般購買的這種清洗劑是用容器包裝的。但是這就暗示必須在生產廠和用戶所在地對裝在這些容器中的溶液進行處理。如上所述，超高純度化學試劑的這種處理是不希望的。
還提出了各種其它的清洗化學試劑。例如，Shiraki清洗劑是一種腐蝕性的預外延的清洗劑。這種工藝在清洗程序中加入了硝酸處理步驟，并且使用了比RCA清洗工藝更高的溫度和濃度。參見在此作為參考的Ishizaki和Shiraki的“硅的低溫表面清洗及其在硅分子束外延中的應用”(Low Temperature Surface Cleaning of Silicon and itsApplication to Silicon MBE)133 J.ELECTROCHEM.Soc.666(1986)。
典型RCA堿性清洗溶液由NH4OH+H2O2+H2O組成，它們的比例是1∶1∶5或1∶2∶7。根據本發明，RCA堿性清洗溶液(或類似的清洗溶液)可就地產生。這種溶液通過將超純氨與超純過氧化氫混合而形成，氨和過氧化氫已經就地凈化。通過本發明，化學物質的純度增加了，同時末知的意外沾污的危險性減小了。
典型RCA酸性清洗溶液由HCl+H2O2+H2O組成，它們的比例是1∶1∶6或1∶2∶8。RCA酸性清洗溶液(或類似的清洗溶液)可在晶片生產廠過將超純HCl與超純過氧化氫混合而就地產生，HCl和過氧化氫已經就地凈化。所以純度增加了，而末知的意外沾污的危險性減小了。
圖2所示為在晶片生產廠通過向超純水中添加兩種成分(30％H2O2和29％NH4OHaq或37％HClaq)就地產生RCA清洗溶液。這兩種成分最好是它們在清洗工作臺中混合之前被就地超凈化。
圖3所示為半導體生產線中的晶片清洗系統。根據所示實施例，晶片或一批晶片51放在晶片架52上，并且通過機器人63或其它一些用于實現連續處理的常規工具將其從一個工作臺傳送到下一個工作臺。這里的傳送工具可以是完全自動的，半自動的或根本不是自動的。
清洗流水線的第一個單元是光刻膠清除工作臺41，其中含水過氧化氫42與硫酸43相混合并加到半導體表面去除光刻膠。流水線的下一個是漂洗工作臺44，其中是用去離子水漂洗清除前一步所用的清除溶液。緊拉著漂洗工作臺的是清洗工作臺45。在清洗工作臺45中，對晶片或一批晶片51使用含的水氨和過氧化氫。
可以通過兩種方法提供氨/過氧化氫溶液。按照第一種方法，從溶解單元來的含水的氨31與含水過氧化氫46相混合，并且混合液47直接進入清洗工作臺45。在第二種方法中，將純氣態氨32通入含水過氧化氫溶液48生成混合液49直接進入清洗臺45。
一旦用氨/過氧化氫的混合液清洗之后，半導體就被送入第二個漂洗工作臺50，在此用去離子水清除清洗溶液。下一個工作臺是另外一個清洗工作臺54，在此用HCl 55和H2O256的混合水溶液對半導體表面作進一步的清洗。
用于酸性清洗工作臺54的凈化的HCl可以用類似于圖1中的過氧化氫的凈化系統就地準備和提供。這步之后是最后的漂洗工作臺57，在此用去離子水去除HCl和H2O2，最后是干燥工作臺58，晶片或一批晶片51在此被干燥。
圖3所示系統可作為用于半導體生產的清洗流水線的示范。在實際應用中，清洗流水線與圖3所示的特定系統有很大的變化。例如，可以去掉一個或多個圖3中所示的單元。同時，工藝設備的特定配置可以有變化，根據本發明的用于高純度過氧化氫以及包括過氧化氫的試劑的就地準備的系統和方法可以應用到所有這些系統。
在諸如圖3中的清洗工作臺45這些工作臺中所用的作為半導體清洗介質的氨和過氧化氫是眾所周知的。而清洗介質各組分的比例是可以改變的，在示例系統中是將去離子水，29wt％氫氧化銨和30wt％過氧化氫按體積比例6∶1∶1混合。這種清洗劑用于清除殘存有機物質。當與超聲攪拌器相連，頻率大約在1MHz時，可以清除小到亞微米的顆粒。
用于H2O2超凈化和超純清洗溶液生成的就地系統可以通過管道與生產線上的使用點相連接，這些管道可以防止化學試劑暴露于不受控制的環境，也就不會引入沾污。在許多應用中，不銹鋼或諸如高密度聚乙烯聚合物或氟化聚合物都是適合于作為輸送線的材料。
單元與生產線之間的輸送距離可以縮短(例如，在專用使用點混合設備的情況下)。但是，在更佳的實施例中，超純清洗溶液生成器可以與多個使用點連接。生成系統與使用點可以通過超凈管道連接。
在大系統中，中間的存貯容器可用來平衡流速以補償變化的需要。在任何情況下，清洗溶液保存在超純環境中，而不暴露于沾污的環境中。這樣就可以避免由封裝，運輸和容器之間轉移造成沾污的危險。
清洗溶液離開生成系統的地點與生產線使用地點之間的距離可以變化，例如，從一英尺(30cm)到1000米或更長。當超凈管路在單一生產地的不同建筑物之間分布時通常都使用更長的距離。
由于超純凈化，生成與/或混合單元與生產線鄰近，去離子水(根據已知的半導體生產標準的凈化)容易有效實現諸如濃度調整，沖洗和氣體溶解的目的。
半導體制造工業中所用的一般標準對本領域中熟練技術人員來說是熟知的。例如，在這些半導體制造工藝中所用的凈化水的典型標準包括在25℃時電阻率至少達到大約15兆歐-cm(典型值為25℃，18兆歐-cm)，電解質大約低于25ppb，顆粒數大約低于150/cm3，顆粒尺寸小于0.2微米，微有機物含量大約低于10/cm3，總的有機碳量低于100ppb。如果需要可以向超凈水中添加所需物質。
根據本發明的方法和系統，需要高度控制產品的濃度，因此最好通過使用已有的設備和裝置精確監測和測量從而保持流速。一種方便實現這種控制的方法是用超聲波傳導來監測密度。其它方法對本領域人員來說是顯而易見的。
總之，本發明可以用作給使用點提供超凈化學物質的就地系統。超凈化系統還可以作為生產將被運輸的超高凈化的化學物質的制造單元的一部分而工作。然而，當在這種方式下使用時，就地凈化所獲得的許多優點將無法實現。這是超高純化學物質處理固有的危險性的結果。然而，對于需要封裝的化學物質的用戶，所發明的系統和方法至少提供了最初的化學物質的純度，它比用其它預處理技術所獲得的純度高。另外，在這些應用中于離子凈化后還可以使用干燥步驟。
盡管在此參照特定實施例對本發明進行了詳盡的描述，對那些本領域中的熟練技術人員來說在不超出本權利要求的范圍的情況下實現各種變例、改進例和等效例是顯而易見的。例如，所公開的新技術能夠應用于除了IC之外的其它產品制造中，諸如分立半導體元件(例如，光電和功率器件)，以及其它應用了IC制造方法的制造技術(例如，薄膜磁頭的生產和有源陣列液晶顯示器)。
權利要求
1.一個為使用點提供包括H2O2的超高純試劑的就地子系統，包括(a)一個用于接受含水H2O2并從此提供H2O2流的容器；(b)一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，用于接受從所述容器流出的所述H2O2流，并從此處生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流，其中所述陽離子交換堆用酸預處理而所述陰離子交換堆用碳酸氫根預處理；(c)一個過濾器，位于所述陰離子交換堆和所述陽離子交換堆的下游；以及(d)用于將所述含水H2O2從所述過濾器輸送到使用點的管道。
2.根據權利要求1所述的就地子系統，還包括一個或更多個附加的陰離子交換堆和一個或更多個附加的陽離子交換堆。
3.根據權利要求1所述的就地子系統，其中子系統和使用點位于半導體生產廠。
4.一個為使用點提供包括H2O2的超高純試劑的就地子系統，包括(a)一個用于接受含水H2O2并從此提供H2O2流的容器；(b)一個混合陰離子/陽離子混合交換堆，用于接受從所述容器流出的所述H2O2流，并從此處生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；(c)一個過濾器，位于所述混合陰離子/陽離子交換堆的下游；以及(d)用于將所述含水H2O2從所述過濾器輸送到使用點的管道。
5.根據權利要求4所述的就地子系統，還包括一個或更多個陰離子交換堆和一個或更多個陽離子交換堆。
6.根據權利要求4所述的就地子系統，其中子系統和使用點位于半導體生產廠。
7.一個為使用點提供包括H2O2的超高純試劑的就地子系統，包括(a)一個用于接受含水H2O2并從此提供H2O2流的容器；(b)一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，用于接受從所述容器流出的所述H2O2流，并從此處生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；(c)一個離子凈化系統，使氣體試劑前體通過氣體/液體接觸區以產生超純氣體試劑；(d)產生和混合子系統，用于將所述超純氣體試劑與去離子水以及所述凈化H2O2流混合，生成超純清洗溶液；以及(e)用于將所述超純清洗溶液輸送到使用點的管道。
8.根據權利要求7所述的就地子系統，還包括一個或更多個附加的陰離子交換堆和一個或更多個附加的陽離子交換堆。
9.根據權利要求7所述的就地子系統，其中子系統和使用點位于半導體器件生產廠。
10.根據權利要求7所述的就地子系統，其中產生和混合子系統是分離的。
11.根據權利要求7所述的就地子系統，其中產生和混合子系統是在一起的。
12.根據權利要求7所述的就地子系統，其中氣體試劑是HCl。
13.根據權利要求7所述的就地子系統，其中氣體試劑是NH3。
14.一個為使用點就地提供包括H2O2的超高純試劑的方法，包括下列步驟(a)從一個容器提供含水H2O2流，這個容器與使用點在同一地方；(b)將所述H2O2流通過一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；其中所述陽離子交換堆用酸預處理而所述陰離子交換堆用碳酸氫根預處理；(c)過濾所述凈化流，生成超純含水H2O2溶液流；以及(d)通過管道將所述超純含水H2O2溶液流輸送到使用點。
15.根據權利要求14所述的方法，還包括將所述H2O2流通過一個或更多個附加的陰離子交換堆和一個或更多個附加的陽離子交換堆。
16.根據權利要求14所述的方法，其中使用點位于半導體器件生產廠。
17.一個為使用點就地提供包括H2O2的超高純試劑的方法，包括下列步驟(a)從一個容器提供含水H2O2流，這個容器與半導體生產操作在同一地方；(b)將所述H2O2流通過一個陰離子/陽離子混合交換堆，生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；(c)過濾所述凈化流，生成超純含水H2O2溶液流；以及(d)通過管道將所述超純含水H2O2溶液流從過濾器輸送到使用點。
18.根據權利要求17所述的方法，還包括將所述H2O2流通過一個或更多個陰離子交換堆和一個或更多個陽離子交換堆。
19.根據權利要求17所述的方法，其中使用點位于半導體器件生產廠。
20.一個為使用點就地提供包括H2O2的超高純試劑的方法，包括下列步驟(a)從一個容器提供含水H2O2流，這個容器與使用點在同一地方；(b)將所述H2O2流通過一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；其中所述陽離子交換堆用酸預處理而所述陰離子交換堆用碳酸氫根預處理；(c)在離子凈化系統中使氣體試劑前體通過氣體/液體接觸區以產生超純氣體試劑；(d)將所述超純氣體試劑與去離子水以及所述凈化H2O2流混合，生成超純清洗溶液；以及(e)將所述超純清洗溶液輸送到使用點。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括將所述H2O2流通過一個或更多個附加的陰離子交換堆和一個或更多個附加的陽離子交換堆。
22.根據權利要求21所述的方法，其中使用點位于半導體器件生產廠。
23.根據權利要求21所述的方法，其中氣體試劑是HCl。
24.根據權利要求21所述的方法，其中氣體試劑是NH3。
25.一個用于制備包括H2O2的超高純試劑的方法，包括下列步驟(a)從一個容器提供含水H2O2流；(b)將所述H2O2流通過一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；其中所述陽離子交換堆用酸預處理而所述陰離子交換堆用碳酸氫根預處理；以及(c)過濾所述凈化流，生成超純含水H2O2溶液流。
26.一個用于制備包括H2O2的超高純試劑的方法，包括下列步驟(a)從一個容器提供含水H2O2流；(b)將所述H2O2流通過一個陰離子交換堆和一個陽離子交換堆，生成離子沾污水平降低的凈化H2O2流；其中所述陽離子交換堆用酸預處理而所述陰離子交換堆用碳酸氫根預處理；(c)在離子凈化系統中使氣體試劑前體通過氣體/液體接觸區以產生超純氣體試劑；以及(d)將所述超純氣體試劑與去離子水以及所述凈化H2O2流混合，生成超純清洗溶液。
全文摘要
本發明涉及一個為使用點就地提供包括H
文檔編號C01B15/013GK1189451SQ9712618
公開日1998年8月5日 申請日期1997年12月4日 優先權日1997年12月4日
發明者H·萊登, M·卡瑞, C·狄沃斯, J·G·霍夫曼, R·S·克拉克 申請人:斯塔泰克文切斯公司, 文切斯公司