CN100383074C - 超临界二氧化碳的回收 - Google Patents

Abstract

从二氧化碳提纯装置向一或多种应用供应二氧化碳流体物料的方法和系统。所述物料在应用中与杂质混合形成流出物，并将至少一种流出物返回所述提纯装置来回收二氧化碳。来自二氧化碳源的二氧化碳与系统中的二氧化碳混合，这样来自二氧化碳源的二氧化碳的纯度在应用前得到提高。

Description

超临界二氧化碳的回收

相关申请

本申请要求2001年10月17日提交的美国临时申请NO.60/330,150的优先权，其全部内容在此引入作为参考。本申请还要求2001年10月17日提交的美国临时申请NO.60/330,203和2002年1月22日提交的美国临时申请NO.60/350,688和2002年2月19日提交的60/358,065的优先权，所有这些申请的全部内容在此引入作为参考。

发明背景

集成电路的制造通常涉及大量在晶片上进行的不连续的步骤。典型的步骤包括薄膜的沉积或生长，采用光刻法在晶片上制作布线图案和蚀刻。这些步骤进行多次以构建所需电路。其它的工艺步骤可以包括离子注入，化学或机械平面化和渗滤。为实施这些步骤或从这些步骤中除去废物，使用了多种有机和无机化学物质。设计了水基清洁体系以削减一些对有机溶剂的需要，但是它们产生了大量的废物，必须在排放或回收前对其进行处理。对大量水的需求经常是选择半导体制造设施地点的主要因素。此外，水的高表面张力降低了其在需要清洁精细结构的应用中的效用，而且在工艺中必须要有干燥步骤以除去所有痕量的水分。

近年来，对超临界二氧化碳作为现在使用的一些有机溶剂和水基化学品的潜在替代品进行了研究。数十年来，已知超临界二氧化碳体系用在简单的提取工艺中，如从咖啡中除去咖啡因。术语“超临界流体”是指处在临界温度和压力(例如对二氧化碳而言，分别是处在或高于31℃和1070磅/平方英寸绝对压力(psia))以上的流体。超临界流体兼具类气体和类液体的性质。作为温度和压力的函数，超临界流体的密度可以进行变化。因为溶剂化能力是密度的强函数(strongfunction)，这也意味着溶剂化性能同样可以变化。纯超临界二氧化碳的溶剂能力与非极性有机溶剂如己烷类似。可以向二氧化碳中加入改性剂如助溶剂、表面活性剂和螯合剂以提高其清洁能力。

半导体的加工通常产生出一些蒸气压高于或低于二氧化碳的杂质。较轻质的、较高蒸气压的组分可以是某些氟、轻质氟代烃和空气所含的气体如氮气和氧气的混合物。二氧化碳还会被非挥发性抗蚀剂残留化合物和助溶剂污染，这些物质难于转移，因为它们可以与气相的二氧化碳组合起来以固/液混合物的形式存在。还有，对许多半导体制造应用中的二氧化碳的纯度要求超过了当前可获得的散装供应的二氧化碳的纯度。而且，如果超临界二氧化碳工艺被广泛应用于半导体工业，则消耗量在经济可行性上无法全部依赖于可供应的二氧化碳。

然而，现有技术没有指出一种可以解决这些问题的系统或方法。因此，需要一种将二氧化碳用于半导体制造工艺的方法和设备，其能够使这些问题最小化或消除这些问题。

发明概述

本发明一般涉及提纯和回收二氧化碳的方法和系统。

本发明的方法包括将包含二氧化碳成分的流体物料从第一二氧化碳提纯装置送往一个或多个应用之中，由此，一种或多种杂质与所述流体在应用时混合。由此，在每个应用中形成了一种流出物，其中所述流出物包含至少一部分二氧化碳组分和至少一部分杂质。将至少一部分该流出物送往第一提纯装置，在这里将流出物的二氧化碳成分提纯，形成流体物料。第一提纯装置除去至少一部分蒸气压与二氧化碳不同的成分，所采用的是以下方式中的至少一种：催化氧化，蒸馏和吸收，然后将除去的成分部分送往至少一个废物流。还包括通过选自以下的一个步骤从二氧化碳源添加二氧化碳。一个步骤将来自所述源的二氧化碳与流出物合并，由此，通过第一提纯装置提纯来自所述源的二氧化碳。另一个步骤从所述源将二氧化碳加入到第一提纯装置中，同时在第一提纯装置中提纯流出物的二氧化碳成分，由此，来自所述源的二氧化碳被第一提纯装置提纯。还有一个步骤包括在第二二氧化碳提纯装置中提纯来自所述源的二氧化碳，这样生成经预提纯的物料；将经过预提纯的物料加入到流体物料、至少一种应用、流出物和第一提纯装置中的至少一种当中。第二提纯装置包括至少一种蒸馏、吸收和催化氧化装置。

本发明的系统包括第一二氧化碳提纯装置，其提纯流出物中的二氧化碳成分，由此，将至少一部分蒸气压与二氧化碳的蒸气压不同的成分除去。形成了至少一种废物流，并形成了一种流体物料，其包含二氧化碳作为该流体物料的成分。第一提纯装置包括催化氧化器、蒸馏塔和吸收床中的至少一种。供料导管将流体物料从第一提纯装置送往一个或多个应用中，由此，一种或多种杂质与所述流体混合，这样在每个应用中形成一种流出物。每种流出物包含至少一部分二氧化碳成分和至少一部分杂质。返回导管将流出物从至少一种应用送往第一提纯装置。包括二氧化碳源和提纯并从所述源添加更多的二氧化碳的装置，其中所述装置选自以下装置。一种装置将二氧化碳从所述源送往第一提纯装置、流出物和返回导管中的至少一种，由此来自所述源的二氧化碳在送往各种应用之前被第一提纯装置提纯。通过包括将二氧化碳从所述源送往第二二氧化碳提纯装置的装置，另一个装置提纯并添加来自所述源的二氧化碳。生成提纯物料的第二二氧化碳提纯装置包括蒸馏塔、吸收床和催化氧化器中的至少一种；和将提纯的物料加入供料导管、至少一种应用、返回导管和第一提纯装置中的至少一种的装置。

本文公开的发明的优点是有重要意义的。实施本发明可显著地降低为半导体制造设备供应高纯度二氧化碳的成本和复杂性。通过回收二氧化碳，降低了供应的二氧化碳的量以及由此产生的成本。通过在使用前提纯供应的二氧化碳，降低了成本，因为这样供应的二氧化碳就可以以较低的纯度购买。通过提供集中式提纯设备，通过独立的提纯和供应单元就能实现规模经济。通过除去蒸气压高于或低于二氧化碳的杂质，可以除去多种在半导体制造工艺中产生的杂质，以生产出其纯度足以再用于所述工艺中的回收的二氧化碳流。预计这些优点的组合可以使超临界二氧化碳成为现存的有机溶剂和含水化学工艺的可行的替代品，结果是降低了半导体的生产成本。

附图简述

图1描绘了本发明一个实施方案的设备。

图2描绘了本发明的一个可选实施方案的设备。

图3描绘了本发明的一个可选实施方案的设备。

图4描绘了本发明的一个可选实施方案的设备。

图5描绘了本发明的一个可选实施方案的设备，其采用了二氧化碳循环压缩技术。

图6显示了本发明的一个实施方案的细节部分。

发明详述

藉以下对本发明优选实施方案的更详细的描述，本发明上述的和其它的目标、特点和优点将变得显而易见，如附图中所示，其中相似的参考符号指的是通过不同视图看到的相同部件。不必使附图符合比例，其强调的是说明本发明的原理。

本发明一般涉及二氧化碳的提纯和回收的方法和系统，其从二氧化碳流中除去了重质和轻质的杂质并使需要补充的二氧化碳量最小化。

本发明中定义的“高纯度”二氧化碳是这样的二氧化碳流：其中每种杂质均低于约100份/100万份(ppm)。或者，每种杂质均低于约10ppm。优选地，每种杂质均低于约1ppm。可以通过以下步骤获得所述高纯度流：1)在将所述流送往蒸馏操作之前从二氧化碳流中分离出大部分助溶剂和重质杂质，这样得到的蒸气流不含固体和液体杂质，它们对流体向蒸馏操作的输送会有不利的影响，和2)蒸馏所得经预提纯的、富含二氧化碳的蒸气以形成高纯度二氧化碳。

图1是设备10的简图，本发明的一个实施方案。该设备包括第一二氧化碳提纯装置11，该装置通过除去蒸气压与二氧化碳不同的成分来提纯流出物的二氧化碳成分。提纯装置11包括至少一个蒸馏塔，一个催化氧化器，一个相分离器或一个吸收床。可以形成包含二氧化碳成分的流体物料，以及至少一个废物流12。将流体物料从第一提纯装置经由供料管14送往一个或多个应用16。在所述应用中杂质会与所述流体混合，这样在每种应用中形成一种流出物。每种流出物由二氧化碳和一种或多种杂质组成。返回导管18将至少一部分所述流出物送回第一提纯装置11以回收二氧化碳。

在图1的实施方案中还包括外部二氧化碳源20。二氧化碳源的实例是储气罐，二氧化碳发生设备，轨道式气罐车和卡车拖挂车。可以将所述源的二氧化碳加入到系统中以补充在正常加工中的损失，或在有在线的额外应用时用来增加系统中二氧化碳的量。添加的二氧化碳在应用前经几种设备之一进行提纯。所述源20可以包括第二二氧化碳提纯装置，其包括至少一个蒸馏塔，一个催化氧化器，一个相分离器或一个吸收床。当来自所述源的二氧化碳以这种方式充分预提纯后，可以将其加入到系统中的任何位置。但是，优选将所述源的二氧化碳加入到系统中诸如返回导管18或第一提纯装置11的位置，这样由所述源加入的二氧化碳可经过第一提纯装置11提纯，因此无需额外的外部提纯设备。

图2描述了设备19，即本发明的一个实施方案，其中可以通过供料导管14将二氧化碳流体物料向半导体应用16给料。应用16可以是，例如光刻胶清除工艺，化学流体沉积工艺，光刻胶沉积工艺或光刻胶生长工艺。还加入一种第二组分22，其可以包含一种或多种助溶剂，表面活性剂，螯合剂或其它添加剂以促进所述清洁工艺。可以按图示将所述第二组分加入到所述应用中或将其在应用前加入到流体物料导管14中。

可以在定制单元24中采用热交换器和压力控制器来改变包括温度和压力的流体物料的物理性能。如本文中所用的，热交换器是可以升高或降低物料温度的任何装置，如电热器，制冷单元，热泵，水浴和本领域已知的其它装置。如本文中所用的，压力控制器是可以改变物料压力的任何装置，包括泵，压缩机，阀门和本领域已知的其它装置。定制单元可以如图所示在导管14中对流体物料实施操作或者可以加入到所述应用本身之中。如果存在一种以上的应用，每种应用可以有其自身的定制单元。在优选实施方案中，所述定制单元使流体物料中的二氧化碳组分形成了超临界流体。

从应用16排放出含有二氧化碳，第二组分和杂质的流出物，压力高于回收系统压力的那部分流出物可以在流经阀门26后作为物流28送往回收系统。可以使用压力控制装置30进一步降低或升高压力。压力控制装置30可以是例如阀门，泵或压缩机，这取决于应用16排放的物料流的状态。一般，30下游的压力为约200-约800psia。压力低于回收系统压力的那部分流出物可以例如送往废物流27，然后将其送往消除系统如半导体制造设备的排气系统32。

在一个实施方案中，流出物28可以是多相混合物。可以进行局部汽化，如通过在热交换器34中利用另一种工艺流来加热或冷却物流28。

将物流36送往第三提纯装置38，通过降低压力将物流36分离成至少两相。第三提纯装置38可以是相分离器如简易分离鼓，多级接触器或本领域已知的其它装置。或者，第三提纯装置38可以是蒸馏塔，催化氧化器，或吸收床。一般上，定制单元24和第三提纯装置38位于应用16附近。根据杂质和第二组分的成分，可能会存在固相。通常，在例如应用产生的杂质和第二组分中富含液相。根据杂质和第二组分，可能会有一个以上的液相。所有的相都可能含有二氧化碳，但通常最富含二氧化碳的相是气流40，接下来将其送往第一提纯装置。将富含非二氧化碳成分的相送往至少一个废物流42。

在另一个实施方案中，采用化学反应器44可以实现进一步的提纯，该反应器包括催化氧化、水洗、酸洗、碱洗、吸收和干燥用的装置。反应器44可以用来降低应用中放出的杂质如水、窄沸点烃、氧化烃、卤素、或卤代烃。在一个实施方案中，反应器44包括水或碱洗塔，用来除去氯化物或含硫物质，然后催化氧化和吸收。优选实施方案依赖蒸馏工序和助溶剂的选择标准，这样可以省去反应器44。

在反应器44中预处理之后，在富集蒸馏塔46中除去任何蒸气压低于二氧化碳的剩余组分。例如可以将源20的二氧化碳加入到塔46中，以浓缩二氧化碳源20的散装液态二氧化碳。如果二氧化碳源20的压力低于富集蒸馏塔46，则可以使用任选的泵21来泵送散装的液态二氧化碳。源20可以包括任选的加热器，这样添加的二氧化碳可以以蒸气或气态的形式添加。塔46可以包含适当的填充物或塔板以实现液体和蒸气的紧密接触。塔顶冷凝器48生成回流液。冷凝器48通过制冷剂流50驱动，其由制冷系统52供应。

塔46的塔顶气体基本不含高沸点杂质。在容器54中可以将部分冷凝的塔顶馏出物相分离，将一部分冷凝液以回流液的形式返回塔46中。可以通过阀门56将塔顶蒸气排放到大气中。含有浓的杂质和助溶剂的废物流42可以从塔46和分离器38的底部提取出来并送往其它的废物处理设备。

废物流42的处理可以包括多个步骤，包括助溶剂的回收，焚烧或进一步蒸馏，这取决于所用的设备。然而，为提高二氧化碳回收量的一个可能的选择可以包括连续的再加热，减压和相分离的组合。从这些分离操作放出的气体可能充分地富含二氧化碳以确保再次压缩回二氧化碳蒸馏塔组中。

从塔46中提取出的二氧化碳液流可以经由控制装置56送往塔58。装置56可以是阀门或机械泵。塔58排出轻质气体杂质(蒸气压高于二氧化碳的气体)，如甲烷，氮，氟和氧。塔58可以是充满了适当的填充物或塔板的容器，以方便液体和蒸气的接触。塔的再沸可以通过热交换器60来进行。

可以从塔58取出二氧化碳流体物料并在泵62中压缩至高压，然后送往任选的提纯组件64。组件64可以除去由于各组分从管道、衬垫材料和在旋转/往复的机械中浸取出而引入到系统中的重质杂质，其可以是例如吸收床如活性碳床。在其它的实施方案中，组件64可以位于系统中任何其它位置。

然后将流体物料送往组件66，其可以是一套过滤装置，以除去颗粒，使其达到合用于半导体加工的水平。

可以通过热交换器24和34调节高压二氧化碳的温度以调节其过冷的程度。

在另一个实施方案中采用了支路导管68，包括阀门70和72。这使第一提纯装置从所述应用和第三提纯装置中独立出来，这样可以以连续方式操作第一提纯装置，所述应用可以以间歇方式进行操作。

提纯系列装置的操作压力优选为约90-900psia，并更优选为约100-400psia。泵62和应用16之间的导管14中的压力优选为约750-约5000psia，并更优选为约900-约3000psia。

对于上述排列可以有多种集成方案。例如，24中的热交换器和热交换器60和73可以与制冷系统52整合。作为一个实例，再沸热交换器60可以为系统52中的液体制冷剂流提供低温冷却作用。定制单元24中的热交换器将其热负载排到制冷系统中或通过间接热交换排到环境温度的空气或水(或冷水)中。此外，热交换器60可以用来再沸塔58以及冷却气体物料。

为了从塔58中产生极高纯度的二氧化碳，应选择具有多种物理性能的第二组分以有助于经由分离器38和塔46排出溶剂，所述物理性能如在二氧化碳中的溶解度和高于约-20°F的标准沸点。通过采用标准沸点超过约-20°F的助溶剂和添加剂，采用相分离和蒸馏的分离操作就能在无须额外的设备操作的情况下产生高纯度二氧化碳。即使这样的操作需要除去由工具引入的杂质，在这些设备上的负荷也大大降低了。

还有，可以通过选择助溶剂使任何在应用中使用时产生的分解物质不具有接近二氧化碳的蒸气压，或者，不具有约-20°F至约-155°F的标准沸点。避免使用其分解产物在这一范围的助溶剂，可导致轻质杂质经由塔58更有效地排出。在当前已知的半导体加工中的温度适中的优选助溶剂可包括二甲基亚砜(DMSO)，二甲基甲酰胺(DMF)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，四氢呋喃(THF)和碳酸丙烯酯，以及许多其它种类。

图3示范了图2中塔的可选塔构型。如图2所示，离开反应器44的蒸气可以进料到富集塔46中。含有助溶剂和杂质的废物流42可以从塔底除去。塔顶冷凝器48产生回流液。可以将离开该容器的蒸气送往蒸馏塔58。塔58排出高蒸气压杂质并具有与之相连的冷凝器和再沸器/热交换器60。轻质杂质从冷凝器排出，同时不含杂质的二氧化碳可以从重沸器60中收回。

图4显示了作为可选实施方案的设备75。在设备75中，液态二氧化碳可以用做排放蒸气压低于二氧化碳的杂质的吸收流体。适当的流体可以是极高纯度的液态二氧化碳，至少已经将其中的高蒸气压杂质提纯掉了，或者经常压分离/高压分离，接着蒸馏掉高蒸气压杂质。高纯度二氧化碳流的吸收能力可以大大高于从塔顶蒸气直接冷凝获得的二氧化碳，其接下来可以形成高纯度塔顶二氧化碳。

在热交换器34中冷却后，可以将流出物流直接引入塔46中，其排出低蒸气压杂质。可以将通过侧流76取得的一部分高纯度二氧化碳经由控制阀78送入塔46的顶部。此外，来自二氧化碳源20的补给二氧化碳也可以在塔46的上部引入。或者，或另外，可以在上述的其它位置引入二氧化碳。这些物流用来冷却物料流和吸收重质杂质。然后可以将塔46的塔顶馏出物送往反应器44，其可以是例如常压或高压净化器如催化反应器，在此除去标准沸点高于-155°F的剩余杂质。可以在热交换器80中进一步冷却离开反应器44的经提纯的物料流至接近饱和。然后将气体在热交换器82中基本上冷凝并引入塔58中。冷凝器48可以与热交换器82串联操作。或者，可以将两个热交换器合并成一个设备。

可以将反应器44分配在塔46和58之间，以确保除去在应用中引入的任何杂质(例如来自助溶剂分解或来自水本身)，它们在优选的助溶剂蒸气压范围以外。应用16可能会排出污染程度为百分数级(或更高)的含杂质的二氧化碳流。塔46的运行有助于将杂质典型地降低至1000ppm或更低。通过在塔46和58之间包含分离反应器44，可以使对反应器44的要求大大低于必须在其中除去加入应用中的所有助溶剂时的要求，这导致了显著的成本节约。将反应器44包括在内降低了吸收的杂质的标准，如上所述，应当构建该反应器以解决应用中特定的污染问题。

图2和3描绘了在制冷的热交换器48中进行的二氧化碳的初级冷凝。对每个塔而言，采用各自的冷凝器和相分离器是可能的，这样在可控制性方面提供了优势。所示的每个塔的冷凝器可以位于地表高度，以便于维护。在这些情况下，可以包含用来将液体输送回塔顶的冷凝液泵。或者，回流型冷凝器可以取代热交换器48和相分离器54。不必要提取级间的液体馏分用作塔58的初级物料；在重质杂质排出点以上的任何位置都是可接受的。这些位置包括直接从冷凝器取液或直接从容器54取得部分冷凝液。塔46或58可以经冷却气体物料流来再沸。或者，可以采用去过热作用或冷凝从制冷系统52提取的制冷剂流来操作热交换器60。

图5演示了设备77，本发明的一个实施方案，其采用了二氧化碳循环压缩回路。在该实施方案中，二氧化碳循环回路提供了设备制冷和塔再沸功能。可以将塔46的塔顶气体在压缩器84中压缩至一般超过500psia的压力。压缩器84优选是往复式的并且如果必要的话可以添加除油器(未显示)。可以在热交换器86(冷却水或强制空气)中冷却压缩器排出物。然后，可以在热交换器60中冷凝一部分高压气体为汽提塔58提供再沸蒸气。剩余部分的压缩二氧化碳气可以用冷水或适当的制冷剂(未显示)在热交换器88中冷凝。然后可以将每个二氧化碳冷凝液流经由减压阀90送往塔46的顶部。冷凝液用来使塔46回流。纯液体离开塔58，其可以在泵62中泵送以提供压力。在该实施方案中，可以采用二氧化碳本身作为制冷功能流体，而不是采用独立的制冷剂如氨。

图6描述了设备91，即反应器44的一种实施方式的细节。在该排列中，可以将已经通过蒸馏或相分离(如采用图2中的分离器38和塔46)基本除去助溶剂的流出物47送往吸收塔92。在塔92中，气体与来自源94的水和从源96获得的碱性添加剂(如苛性钠)接触。一部分高蒸气压杂质(具有高于-155°F的标准沸点的那些)排放到废物流98中，可以将其送往适当的污水道或废物加工设备。然后，可以将吸收塔92的塔顶馏出物与从系统100获得的氧源(例如空气或富氧空气)混合。系统100可以包括液氧罐，泵和蒸发器，或者，空气压缩机。接下来将混合的物料气在气/气热交换器102中加温至高温(通常高于约400)。可以在热交换器104中进一步加热所述气体，该热交换器可以是电加热的。然后通过催化氧化单元106从所述物料气中除去氧化烃和小分子烃。反应器106可以由填充了在载体上的贵金属催化剂的容器组成。氧化作用后，接下来依次在热交换器102和108中冷却该气体。热交换器108可以采用环境手段如空气或冷却水从去过热二氧化碳流吸热。然后在相分离器110中除去气流中的冷凝水。然后在氧化铝床112中进一步干燥该二氧化碳气。可以使阀门系统114经结构设计以改变气流路径的周期性转换，以再生所述吸收床。再生流116可以是热空气或干燥储藏气的任何组合。

实施例

表1给出了对应于图4所示工艺过程的各材料流的流动条件和组成的值。在该实施例中，物料流膨胀后在容器38中于降温条件下经历了相分离，并在进入第一蒸馏塔46之前加温至环境温度。考虑到的杂质应包括氧、氮、甲烷(与加入的液体一起引入)，水，己烷，碳酸丙烯酯，丙酮和乙酸乙酯。对于这些杂质，在塔46和58之间不需要反应器44和热交换器80。此外，冷凝器48和82最好是在同一个设备中运行。

各能量流列于表2中。制冷功率可以根据氨制冷环路的使用情况来估算。可以假设该环路能提供给再沸器41和44能量并假设冷凝制冷环路中的高压氨蒸气的冷水在4℃获得。

表1：与图4所示的工艺周期有关的材料流

物流          28    36    42    19      81     76    14

温度，℃      25    0.3   0.1   -13.00  -13.9  -5.3  8.5

压力，psia    356   355   355   355     350    2000  2000

流速1bmol/hr  9.51  9.51  0.05  0.84    10.90  0.60  9.97

组成：

CO₂，％          98.727  98.727  60.659  99.997  99.073  100.00  100.00

氮，ppm          8506    8506    376     0       7420    0.95    0.95

氧，ppm          2120    2120    181     5       1849    1.00    1.00

甲烷，ppm        0       0       0       20      2       0.01    0.01

水，ppm          4.5     4.5     855     1.0     0.0     0.01    0.01

己烷，ppm        1342    1342    250329  0       0       0.20    0.20

碳酸丙烯酯，ppm  1.5     1.5     287     0.0     0.0     0.00    0.00

乙酸乙酯，ppm    14      14      2688    0       0       0.00    0.00

丙酮ppm          744     744     138692  0       0       0.00    0.00

表2：与图3所示的工艺周期有关的能量流

序号	描述	负载，BTU/hr
			62	提供给泵的能量	3030
14	重杂质再沸器	3517
			60	轻杂质再沸器	7292
48+82	冷凝器负载	-61266
			52	提供给制冷系统的功率	25171

已经参考着优选实施方案对本发明进行了特别地演示和描述，本领域技术人员将认识到可以进行各种形式和细节上的改变，而无需背离所附权利要求包含的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种向一种或多种应用供应二氧化碳的方法，其包含的步骤有：

a、将包含二氧化碳组分的流体物料从第一二氧化碳提纯装置送往一种或多种应用，由此，在所述应用中一种或多种杂质与所述流体混合，这样在每个所述的应用中形成一种流出物，其中每种所述流出物包含至少一部分二氧化碳组分和至少一部分所述杂质；

b、将至少一部分所述流出物送往所述第一提纯装置；

c、在第一提纯装置中提纯所述流出物中的二氧化碳组分，由此，通过以下步骤生成所述流体物料：

i)通过采用催化氧化、蒸馏和吸收装置中的至少一种除去至少一部分蒸气压与二氧化碳不同的组分；和

ii)将该部分这样除去的组分送往至少一种废物流；和

d、通过选自以下的方法从二氧化碳源添加二氧化碳：

i)将来自所述源的二氧化碳与所述流出物混合，由此，来自所述源的二氧化碳通过第一提纯装置提纯；

ii)向所述第一提纯装置中加入来自所述源的二氧化碳，同时在该第一提纯装置提纯所述流出物中的二氧化碳组分，由此，通过所述第一提纯装置提纯来自所述源的二氧化碳；和

iii)预提纯和添加二氧化碳，包括以下步骤：

(1)在第二二氧化碳提纯装置中提纯来自所述源的二氧化碳，这样生成了预提纯物料，其中所述第二提纯装置包括蒸馏、吸收和催化氧化中的至少一种；和

(2)将所述预提纯的物料加入流体物料、至少一种所述应用、流出物和所述第一提纯装置中的至少一种之中。

2.权利要求1的方法，其进一步包括向流体物料和至少一种所述应用中的至少一种之中加入第二组分的步骤，其中所述第二组分选自助溶剂、表面活性剂和螯合剂。

3.权利要求2的方法，其进一步包括在至少一种所述应用之前改变流体物料的至少一种物理性质的步骤，所述性质选自温度和压力。

4.权利要求3的方法，其将所述流体物料中的至少一部分二氧化碳组分形成超临界流体。

5.权利要求3的方法，其中一个或多个第三二氧化碳提纯装置通过以下步骤部分地提纯了所述流出物中的至少一部分二氧化碳组分：

a、使所述流出物压力充分降低以将其分离成多个相，包括至少一个富含二氧化碳的相和至少一个富含非二氧化碳组分的相；

b、将至少一个富含二氧化碳的相送往所述第一提纯装置，由此，所述富含二氧化碳的相中的二氧化碳组分得到提纯；和

c、将至少一个富含非二氧化碳组分的相送往至少一个废物流。

6.权利要求5的方法，其中所述应用选自化学流体沉积、光刻胶沉积、光刻胶清除和光刻胶生长。

7.权利要求6的方法，其中所述第一提纯装置包括一个或多个蒸馏步骤。

8.权利要求7的方法，其中所述第一提纯装置还包括一个选自以下的步骤：吸收蒸气压低于二氧化碳的杂质和过滤固体杂质。

9.权利要求8的方法，其中所述第一提纯装置包括通过氧化、还原、酸洗和碱洗中的至少一种使流出物中的非二氧化碳组分发生化学反应。

10.权利要求9的方法，其还包括将一部分所述流体物料送回所述第一提纯装置的装置，这样绕过了所述应用和所述第三提纯装置，由此，第一提纯装置以连续工艺进行操作。

11.权利要求10的方法，其中所述第二组分包括至少一种标准沸点高于-20的组分。

12.一种向一种或多种半导体制造工艺中的应用供应二氧化碳的方法，其包含的步骤有：

a、将包含二氧化碳组分的流体物料从第一二氧化碳提纯装置送往一种或多种应用，由此，在所述应用中一种或多种杂质与所述流体物料混合，这样在每个所述的应用中形成一种流出物，其中每种所述流出物包含至少一部分二氧化碳组分和至少一部分所述杂质；

b、在至少一种所述应用前和在至少一种所述应用中，向至少一种流体物料中加入第二组分，其中所述第二组分选自助溶剂、表面活性剂和螯合剂；

c、在至少一种所述应用之前改变流体物料的至少一种物理性质，所述性质选自温度和压力；

d、通过一个或多个第三二氧化碳提纯装置通过以下步骤部分提纯至少一种所述流出物中的至少一部分二氧化碳组分：

i)使所述流出物压力充分降低以将其分离成多个相，包括至少一个富含二氧化碳的相和至少一个富含非二氧化碳组分的相；

ii)将至少一个富含二氧化碳的相送往所述第一提纯装置，由此，所述富含二氧化碳的相中的二氧化碳组分得到提纯；和

iii)将至少一个富含非二氧化碳组分的相送往至少一个废物流；和

e、在所述第一提纯装置中提纯所述流出物中的二氧化碳组分和所述富含二氧化碳的相中的至少一种，这样，通过以下步骤生成所述流体物料：

i)通过采用一个或多个蒸馏装置除去至少一部分蒸气压与二氧化碳不同的组分；和

ii)将该部分这样除去的组分送往至少一个废物流；和

f、通过选自以下的方法从二氧化碳源添加二氧化碳：

i)将来自所述源的二氧化碳与所述流出物混合，由此，来自所述源的二氧化碳通过所述第一提纯装置提纯；

ii)向所述第一提纯装置中加入来自所述源的二氧化碳，同时在该第一提纯装置提纯所述流出物中的二氧化碳组分，由此，通过所述第一提纯装置提纯来自所述源的二氧化碳；和

iii)预提纯二氧化碳，包括以下步骤：

(1)在第二二氧化碳提纯装置中提纯来自所述源的二氧化碳，这样生成了预提纯物料，其中所述第二装置包括蒸馏、吸收和催化氧化中的至少一种方法；和

(2)将所述预提纯的物料加入流体物料、至少一种所述应用、流出物和所述第一提纯装置中的至少一种当中；和

g、将一部分所述流体物料送回所述第一提纯装置，这样绕过了所述应用和所述第三提纯装置，由此，第一提纯装置以连续工艺进行操作。

13.一种向一种或多种半导体制造应用供应二氧化碳的系统，其包含

a.  第一二氧化碳提纯装置，其提纯流出物中的二氧化碳组分，

由此除去了至少一部分蒸气压比二氧化碳高的所述流出物并除去了至少一部分蒸气压比二氧化碳低的所述流出物，

这样形成了至少一种废物流，

这样形成了一种流体物料，其包含作为该流体物料组分的二氧化碳，

其中所述第一提纯装置包括催化氧化器、蒸馏塔和吸收床中的至少一种；

b.将所述流体物料从第一提纯装置送往一种或多种应用的供料导管，由此一种或多种杂质与所述流体混合，这样在每个所述的应用中形成一种流出物，其中每种所述流出物包含至少一部分二氧化碳组分和至少一部分所述杂质；

c.将所述流出物从至少一种所述应用送往所述第一提纯装置的返回导管；

d.二氧化碳源；和

e.提纯和添加来自所述源的额外二氧化碳的装置，所述装置包括：

i)将二氧化碳从所述源送往第一提纯装置、流出物和返回导管中的至少一种的装置，由此来自所述源的二氧化碳在送往所述应用之前被所述第一提纯装置提纯；和

ii)提纯和添加来自所述源的额外二氧化碳的装置，包括

(1)将二氧化碳从所述源送往第二二氧化碳提纯装置的装置；

(2)第二二氧化碳提纯装置，这样生成了提纯的物料，其中所述第二提纯装置包括蒸馏塔、吸收床和催化氧化器中的至少一种；

(3)向供料导管、至少一种所述应用、返回导管和所述第一提纯装置中的至少一种添加提纯了的物料的装置。

14.权利要求13的系统，其还包括将第二组分加入供料导管和至少一种所述应用中的至少一种之中的装置。

15.权利要求14的系统，其还包括选自热交换器和压力控制器的装置，其中所述装置位于选自供料导管和至少一种所述应用中的位置。

16.权利要求13的系统，其还包括一个或多个第三二氧化碳提纯装置，它通过以下步骤部分提纯了所述流出物中的至少一部分二氧化碳组分：

a.使所述流出物压力充分降低以将其分离成多个相，包括至少一个富含二氧化碳的相和至少一个富含非二氧化碳组分的相；

b.将至少一个富含二氧化碳的相送往所述第一提纯装置，由此，所述富含二氧化碳的相中的二氧化碳组分得到提纯；和

c.将至少一个富含非二氧化碳组分的相送往至少一个废物流。

17.权利要求16的系统，其还包括至少一种选自吸收床和过滤器的装置，其中所述装置位于供料导管和第一提纯装置其中之一的位置上。

18.权利要求17的系统，其中所述第一提纯装置包括选自催化氧化器、酸洗器和碱洗器中的至少一种组件。

19.权利要求18的系统，其还包含支路导管，由此将一部分所述流体物料送回所述第一提纯装置，这样就绕过了所述应用和所述第三提纯装置，由此，第一提纯装置以连续工艺操作。

20.一种向一种或多种半导体制造应用供应二氧化碳的系统，其包含

a.  第一二氧化碳提纯装置，其提纯流出物中的二氧化碳组分，形成了一种流体物料，其包含作为该流体物料组分的二氧化碳；并将至少一部分蒸气压与二氧化碳不同的组分送往至少一个废物流，该装置包括

i)至少一个蒸馏塔，其除去至少一部分蒸气压高于二氧化碳的组分；和

ii)至少一个蒸馏塔，其除去至少一部分蒸气压低于二氧化碳的组分；和

b.将所述流体物料从第一提纯装置送往一种或多种应用的供料导管，由此一种或多种杂质与所述流体混合，这样在每个所述的应用中形成一种流出物，其中每种所述流出物包含至少一部分二氧化碳组分和至少一部分所述杂质；

c.选自热交换器和压力控制器的装置，其中所述装置位于选自供料导管和至少一种所述应用的位置；

d.添加第二组分的装置，其中所述装置位于选自供料导管和一种应用的位置上。

e.将所述流出物从至少一个所述应用送往所述第一提纯装置和第三提纯装置中的至少一种的返回导管；

f.至少一个第三提纯装置，其通过以下步骤部分地提纯流出物中的至少一部分二氧化碳组分：

i)使所述流出物压力充分降低以将其分离成多个相，包括至少一个富含二氧化碳的相和至少一个富含非二氧化碳组分的相；

ii)将至少一个富含二氧化碳的相送往所述第一提纯装置，由此，所述富含二氧化碳的相中的二氧化碳组分得到提纯；和

iii)将至少一个富含非二氧化碳组分的相送往至少一个废物流；和

g.将一部分所述流体物料送回所述第一提纯装置的支路导管，这样就绕过了所述应用和所述第三提纯装置，由此，第一提纯装置以连续工艺操作。

h.二氧化碳源；和

i.提纯和添加来自所述源的额外二氧化碳的装置，所述装置选自以下：

i)将二氧化碳从所述二氧化碳源送往第一提纯装置、流出物和返回导管中的至少一种的装置，由此来自所述源的二氧化碳在送往所述应用之前被所述第一提纯装置提纯；和

ii)添加来自二氧化碳源的提纯了的二氧化碳的装置，包括

(1)将二氧化碳从所述源送往第二二氧化碳提纯装置的装置；

(2)第二二氧化碳提纯装置，这样生成了提纯的物料，其中所述第二提纯装置包括蒸馏塔、吸收床和催化氧化器中的至少一种；和

(3)向供料导管、至少一种所述应用、返回导管和所述第一提纯装置中的至少一种添加提纯了的物料的装置。

Images