CN1086319C - 为半导体制造提供超高纯氨的体系和方法 - Google Patents

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Abstract

用于半导体制造的高纯度氨用以下步骤来现场制备：从液氨储蓄器中抽出氨蒸气；使所述的蒸气通过能过滤出粒度小于0.005微米的颗粒的过滤器；以及将经过滤的蒸气在高pH值含水涤气器中洗涤。

Description

为半导体制造提供超高纯氨的体系和方法
发明背景和概述
本发明涉及为半导体制造提供超高纯氨体系和方法。
在IC制造中的污染
污染通常是在集成电路制造中所关心的头等重要的事情。在现代集成电路制造中的大部分步骤是这类或那类清洗步骤；这些清洗步骤可能需要除去有机污染物、金属污染物、光刻蚀剂(或其无机残留物)、刻蚀的副产物、原生氧化物等。
根据1995年的资料，一套前期制作设备(集成电路晶片制造工厂)的费用通常大于10亿美元，其中大部分用于颗粒控制、清洗和污染控制的措施。
造成污染的一个重要来源是工艺化学品中的杂质。因为清洗是如此频繁和重要，由于清洗化学造成的污染是十分不希望的。
氨的纯化
氨(NH3)在半导体制造中是一种重要的工艺化学品。它最常用于使氮化硅沉积，它也可用来氮化或使其它氮化物沉积。氨(以氢氧化铵的形式)也广泛用于标准的RCA清洗中的碱清洗部分(RCA清洗包括：1)溶剂洗涤除去全部有机物-用四氯乙烯或类似的溶剂；2)碱清洗-NH4OH+H2O2+H2O，其比例为1∶1∶5或1∶2∶7；以及3)酸清洗-HCl+H2O2+H2O，其比例为1∶1∶6或1∶2∶8)。参见W.Runyan和K.Bean，半导体集成电路加工工艺(1990)，在这里引入作为参考。对于半导体制造来说，这样的清洗试剂通常作为包装物购得。但是，这就意味着必需在制造商的生产工厂和使用地对这些包装物中的溶液进行某些处理。超高纯化学器的这种处理总是不希望的。
氨存在特殊的困难性，因为液氨含有固体杂质和挥发性杂质，其中许多，如果在制造过程中存在的话，对电子元件是有害的。这些杂质的含量可能会有很大的变化，这与氨的来源以及处理方法有关；在氨用于电子元件生产线以前，所有这些杂质都必需除去。
为了满足这一标准，生产厂必需以相当高的费用从能提供合格品级氨的有限供货来源得到高质量的氨。只能使用考察合格的供应商，而新的供应商在其产品可接受以前必需经过考核。这一费用以及供货灵活性差大大增加了元件的成本。
另一限制是运输部提出的一些条例，在此条例下含水氨必需以不大于30％的氨浓度运输。
显然需要一种可靠的方法来供应这样一种纯度的氨：它使得能得到高产率的合格超高精密元件产品，并可满足先进的电子工艺的要求。
氨的纯化
现已发现，可使用现场体系将氨以超高纯度的形式提供给高精密电子设备的生产线，该现场体系从液氨储蓄器中抽出氨蒸气，使氨蒸气通过微滤器，并用高pH值的纯水洗涤经过滤的氨蒸气。这一发现的独特性在于，它可将商业级的氨转变成适用于高精密制造的有足够高纯度的氨，而不需要传统的蒸馏塔。氨蒸气从供气储蓄器抽出本身可作为单级蒸馏，从而除去不挥发性的和高沸点的杂质，如碱金属和碱土金属的氧化物、碳酸盐和氢化物，过渡金属的卤化物和氢化物，以及高沸点烃类和卤化碳。以前认为可在商业级氨中找到的反应性挥发性杂质如某些过渡金属卤化物、第III族金属的氢化物和卤化物、某些第IV族金属的氢化物和卤化物以及卤素需要蒸馏除去，而现在发现它们可通过洗气除去，达到适合用于高精密操作的程度。这是一个十分不平常的发现，因为洗气工艺传统用于除去常量杂质，而不是用于除去微量杂质。在本发明中，涤气器可使对半导体晶片制造有害的杂质含量降到1ppb以下(对一种元素)或30ppb以下(对全部元素)。对于甚至有更高纯度要求的操作来说，也可在洗涤以后进行蒸馏。但是，本发明的一个优点是，如果包括蒸馏，那么涤气器大大降低了对蒸馏塔的负荷和设计要求，进一步提高了产品的纯度。其沸点相当接近氨沸点的杂质如反应性氢化物、氟化物和氯化物被除去使蒸馏塔的设计大大简化。
超纯混合清洗溶液的现场制备
本申请书公开了在晶片制造工厂现场，由本身已在相同地点被超纯化的各成分制备混合清洗溶液，如RCA酸清洗溶液和RCA碱清洗溶液的方法。
RCA清洗包括：1)溶剂洗涤除去全部有机物-用四氯乙烯或类似溶剂；2)碱清洗-NH4OH+H2O2+H2O；以及3)酸清洗-HCl+H2O2+H2O。参看W.Runyan和K.Bean，半导体集成电路加工工艺(SEMICONDUCTOR  INTEGRATED  CIRCUIT  PROCESSINGTECHNOLOGY)(1990)，在这里引入作为参考。
RCA碱清洗溶液通常为NH4OH+H2O2+H2O，其比例为1∶1∶5或1∶2∶7。根据这里公开的创新之一，RCA碱清洗溶液(或类似的清洗溶液)在晶片制造工厂现场通过已现场纯化的超纯氨与已现场纯化的超纯过氧化氢混合来制备。因此纯度增加，未检测出的偶然污染的危险减少。
附图简述
参考附图来说明本发明，这些附图说明本发明重要的例举实施方案，它们作为参考并入本说明书，其中：
图1为一生产超纯氨装置的实施例的工艺流程图。
图2为晶片制造厂中的半导体清洗工段的方块图，其中可并入图1的氨纯化。
图3说明在一晶片制造厂中使用在相同的工厂中已现场超纯化的两种组分(除超纯水外)，现场制备RCA清洗溶液。
图3A说明目前优选的实施方案的制备体系的工艺流程。
图3B1+3B2为整套纯化和制备体系大图的一部分。
优选实施方案的详述
特别参考目前优选的实施方案(它作为例子，而不作为限制)来说明本发明众多的创新，其中
氨的纯化
根据本发明，首先从液氨供料储蓄器的蒸气空间抽出氨蒸气。用这一方法抽出蒸气用作单级蒸馏，让某些固体杂质和高沸点杂质留在液相中。供料储蓄器可为任何传统的供料贮罐或其它适合用于装氨的储蓄器，氨可为无水形式或含水溶液形式。储蓄器可保持在常压下，或者如果需要提高氨通过体系的流速，也可保持在高于常压的压力下。储蓄器优选是温度控制的，以致使温度保持在约10至约50℃范围内、优选约15至约35℃、最优选约20至约25℃。
通过从汽相抽出氨蒸气可除去的杂质包括周期表第I和II族金属，以及由于它们与氨接触生成的氨化形式的杂质。也除去了这些金属的氧化物和碳酸盐，以及氢化物如氢化铍和氢化镁；第III族元素及其氧化物，以及这些元素的氢化物和卤化物的氨加合物；过渡金属氢化物；以及重质烃类和卤化碳类如泵用油。
从储蓄器中抽出的氨通过过滤装置，以除去蒸气夹带的任何固体物质。微滤装置和超滤装置以及薄膜可商购和被使用。过滤器的品牌和类型可根据需要来选择。目前优选的实施方案使用一种粗过滤器，接着在离子纯化器前面使用0.1微米过滤器，而在离子纯化器以后无进一步过滤。
经过滤的蒸气然后通过涤气器，在那里蒸气用高pH值纯水(优选去离子水)洗涤。高pH值水优选为氨水溶液，通过涤气器循环使浓度升高至饱和。该涤气器很容易作为传统的逆流方式的涤气塔操作。虽然操作温度并不重要，但涤气塔优选在约10至约50℃、优选约15至约35℃下操作。同样，操作压力并不重要，尽管优选在约常压至高于大气压约30磅/英寸2的压力下操作。涤气塔通常装有传统的塔填料，使液体和气体之间充分接触，并优选有一去雾段。
在目前一优选的实施例中，塔的填料高度大约3英尺(0.9米)，内径约7英寸(18厘米)，使填料体积达到0.84立方英尺(24升)，并在压降约0.3英寸水柱(0.075千帕)和小于10％液泛下操作，其正常条件下循环流速为约2.5加仑/分钟(0.16升/秒)，而在20％液泛下为5加仑/分钟(0.32升/秒)，气体进口在填料下方，液体进口在填料上方，但在去雾段下方。对于这一说明的塔来说，优选的填料为公称尺寸小于塔径八分之一的填料。塔的去雾段有类似的或更密的填料，另外有常规的结构。应当理解，在这一段中所有的说明和尺寸都只是例子。每一体系参数都是可变的。
在典型操作中，首先用氨饱和去离子水，生成用作开始的洗涤介质。在涤气器操作过程中，定期取出塔釜中少量液体，以便除去积累的杂质。
用涤气器除去的杂质的例子包括反应性挥发性物质，如硅烷(SiH4)和砷化三氢(AsH3)；磷、砷和锑的卤化物和氢化物；过渡金属卤化物；以及第III和VI族金属的卤化物和氢化物。
这里所描述的装置可按间歇式、连续式或半连续式操作。连续式或半连续式操作是优选的。氨纯化体系的体积加工速率并不重要，可在宽范围内变化。但是，在本发明使用的大多数操作中，氨通过体系的流速在约200毫升/小时至数千升/小时范围内。
任选的是，离开涤气器的氨可在使用前进一步纯化，这与氨纯化而用于其中的制造过程的具体类型有关。当氨打算用于化学蒸气沉积时，例如体系中有脱水装置和蒸馏装置是有利的。蒸馏塔也可按间歇方式、连续方式或半连续方式操作。在间歇操作中，典型的操作压力为300磅/英寸2绝对压力(2068千帕)，批料量为100磅(45.4公斤)。在这一例子中，塔的直径为8英寸(20厘米)，塔高为72英寸(183厘米)，在30％液泛下操作，蒸气速度为0.00221英尺/秒(0.00067米/秒)，相当于一个理论板的高度为1.5英寸(3.8厘米)，48块理论板。在这一例子中，重沸器(boiler)大小为直径约18英寸(45.7厘米)、长27英寸(68.6厘米)，回流比0.5，循环冷却水入口温度60°F(15.6℃)，出口温度90°F(32.2℃)。同样，这只是一个例子，可使用在结构和操作参数方面有很宽变化的蒸馏塔。
视其用途而定，不管有没有蒸馏步骤，经纯化的氨都可用作纯化的气体或含水溶液，在这后一种情况下，经纯化的氨溶于纯水中(优选去离子水)。混合的比例和方法是常规的。
根据本发明，描述氨纯化装置的一个例子的流程图示于图1。液氨贮存在储蓄器11中。从储蓄器的蒸气空间抽出氨蒸气12，然后通过截止阀13，过滤器14。经过滤的氨蒸气15的流速用压力调节器16来控制，然后该蒸气15被送到装有填料段18和去雾填塞19的涤气器17。经饱和的氨水20向下流动，而氨蒸气向上流动，液体用循环泵21循环，用液面传感器22来控制液面高度。定期从涤气器底的残留液中抽出废液23。将去离子水24送入涤气器17，用泵25维持高压。经洗涤的氨26送往三个供选择的流程之一。它们是：(1)蒸馏塔27，在那里氨经进一步纯化。然后将得到的经蒸馏的氨28送到使用点。(2)溶解装置29，在那里氨与去离子水30混合，得到含水溶液31，将它送到使用点。对于有多处使用点的工厂操作来说，含水溶液可收集在一贮罐中，氨从中抽出送到同一工厂的多使用点的各管线中。(3)输送管线32，管线32将气体形式氨送到使用点。
这些供选择的流程中，不使用蒸馏塔27的第二流程和第三流程适合于生产任何金属杂质的含量小于100ppt的氨。但是，对于某些应用来说，有蒸馏塔27是优选的。例子是氨用于电炉或化学蒸气沉积(CVD)。如果氨用于CVD，蒸馏塔将除去可能干扰CVD的不可凝气体，如氧和氮。此外，因为离开涤气器17的氨被水饱和，作为一种选择，脱水装置可加在涤气器17和蒸馏塔27之间的体系中，视蒸馏塔的特征和效率而定。
就这些供选择的流程中任一个来说，生成的气态氨或含水溶液物流都可分成两个或两个以上支流，每一个送到不同的使用点，因此，纯化装置同时将经纯化的氨送到许多使用点。
含水氨的制备
用图1的装置生产的超纯气态氨优选转变成用于晶片清洗的氨水。图3A说明目前优选的实施方案中制备体系的工艺流。
图3B1+3B2是整套纯化和制备体系大图的一部分。该图为P&ID图，它说明目前优选的实施方案的细节，该方案已证实得到的杂质含量小于100ppt。
混合清洗溶液的制备
图3说明使用两种在相同工厂已现场超纯化的组分(除超纯水外)，在晶片制造工厂中现场制备RCA清洗溶液。在这一例子中，清洗溶液是RCA碱清洗溶液，组分为NH4OH和H2O2。
晶片清洗
图2中描述在半导体制造的常规生产线中的某些清洗工段。在清洗生产线中的第一个装置是防蚀剂剥离(resist stripping)工段41，在那里将过氧化氢水溶液42和硫酸43混合，并施于半导体表面，以剥离防蚀剂。接着是水洗工段44，喷洒去离子水，以清洗掉剥离溶液。紧接着水洗段44的下游是清洗段45，在那里使用氨和过氧化氢的水溶液。以两种方法中的一种使用这种溶液。第一种方法，将来自图1所示的溶解装置29的氨水31与含水过氧化氢46混合，将生成的混合物47送到清洗工段45。第二种方法，将来自图1相同标号管线的纯气态氨32鼓泡到过氧化氢水溶液48中，制得类似的混合物49，同样将它送入清洗工段45。一旦用氨/过氧化氢组合液清洗后，半导体被送至第二水洗工段50，在那里施用去离子水，以除去清洗溶液。下一工段为另一清洗工段54，在那里将盐酸水溶液55和过氧化氢56混合，并施用到半导体表面以便进一步清洗。随后是最后的水洗工段57，在那里施用去离子水，以除去HCl和H2O2，最后是干燥工段58。将晶片或晶片批料51固定在晶片支架52上，并用自动装置63或一些其它将它送到下一处理的传统设备从一个工作站输送到下一个工作站。输送设备可为完全自动的、部分自动的或完全手动的。注意，酸清洗工段54用的纯化HCl可按类似图1的氨纯化体系的方法现场制备和提供。
图2所示的体系仅为半导体制造厂清洗生产线的一个例子。通常，高精密制造的清洗生产线可与图2所示的有较大的差别，或者去掉所示的一个或多个装置，或者增加或替代未示出的装置。但是，根据本发明，高纯度含水氨现场制备的基本原理可用于所有这样的体系。
氨和过氧化氢作为半导体清洗介质在工作站，如图2中所示的清洗工段45的应用在整个电子工业是大家熟悉的。虽然比例会有所变化，但通常的体系由去离子水、29％氢氧化铵(按重量计)和30％过氧化氢(按重量计)组成，按体积比6∶1∶1混合。这种清洗剂用于除去有机残留物，并与频率约为1兆赫的超声振动一起使用，以除去亚微米范围以下的颗粒。
在一类实施方案中，纯化(或纯化和制备)体系位于紧靠近生产线中的氨使用点，在纯化装置和生产线之间仅留很短的运送距离。另一方面，对于纯化氨有多个使用点的工厂来说，由纯化(或纯化和制备)装置得到的氨在到达使用点以前可通过一中间贮罐。然后由这一贮罐的各单个出口管线送至每一使用点。在另一情况下，氨可直接施用于半导体基材，而不需要包装或运输，也不需要除小的在线贮存以外的贮存，从而不会与通常在制造厂以外的地方制造使用的化学品时遇到的可能污染源接触。在这类实施方案中，氨离开纯化体系的地方和它在生产线上使用的地方之间距离通常为数米或更短。在一实施方案中，其中用所述的辅助装置纯化的氨在位于离所述设备大约30厘米之内的地方离开所述的辅助装置，以便将超高纯度形式的氨直接用于所述工件上。当纯化体系是一个中心的工厂范围的体系，要用管道连到两个或两个以上使用站时，这一距离会更长；在这种情况下，这一距离可能为两千英尺或更长。输送可通过不引入污染的材料的超洁输送管线来达到。在大多数应用中，可成功地使用不锈钢或聚合物，如高密度聚乙烯或氟化的聚合物。
由于氨纯化装置与生产线接近，在装置中使用的水可根据半导体制造标准来纯化。这些标准通常用于半导体制造工业，为熟悉本专业的技术人员熟知的，并有工业实践和标准的经验。根据这些标准，纯化水的方法包括离子交换和反渗析。离子交换法通常包括以下手段的大多数或全部：化学处理，如氯化杀死有机生物；砂滤除去颗粒；活性炭过滤除去氯和微量有机物；硅藻土过滤；阴离子交换除去强离子化酸；含有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合床交换(mixed bed polishing)；消毒，包括氯化或紫外线；通过0.45微米或更小的过滤器过滤。代替离子交换法中的一种或多种手段，反渗析法涉及水在压力下通过可选择性渗透薄膜，许多溶解的或悬浮的物质不能通过该膜。由这些方法得到的水的纯度的典型标准是在25℃下电阻至少为约15兆欧-厘米(通常18兆欧-厘米，25℃)，电解质含量小于约25ppb，颗粒含量小于约150个/毫升，颗粒粒度小于0.2微米，微生物含量小于约10个/毫升以及总有机碳含量小于100ppb。
在本发明的方法和体系中，通过使用已知的设备和仪器的精密监测和计量来达到对产物浓度高度控制，从而对流速的高度控制。达到对氨的高度控制的一种方便方法是用蒸气压测量。对于熟悉本专业的技术人员来说，其它一些方法是很容易明白的。
改进和变通方案
正如熟悉本专业的技术人员认识到的，在本申请中公开的创新性基本原理可在很大的应用范围内改进和变化，因此所要求保护的主题的范围不受所给出的具体例证性公开内容的限制。
例如，不太优选的替代方法是使用含水氨(用加热)来提供NH3源。它有这样一个缺点：氨在相当低的浓度(如30％)下饱和，从而是相当稀的气态氨源；但这是公开的创新原理的一个可能的改变，虽然在经济上吸引力小，但它仍保留已公开的创新中的某些优点。
例如，所公开的创新技术不严格限于集成电路的制造，还可用于制造离散的半导体元件，如光电设备和动力装置。
作为另一例子，所公开的创新技术还可用于采纳了集成电路制造方法的其它工艺制造，如薄膜磁头和活性基质液晶显示器；但主要的应用是在集成电路制造，所公开的技术在其它领域的应用是次要的。
作为另一例子，不严格要求使用涤气器来进行液-气接触；可用鼓泡塔(bubbler)来代替涤气器，虽然由于鼓泡塔的气/液接触效率较低，这种代替是不太希望的。
任选的是，其它过滤或过滤段可与所公开的纯化设备相结合使用。
还应当指出，如果需要的话，可将添加剂加到纯化水中，虽然在目前优选的实施方案中未这样做。
正如上述，主要的实施方案是现场纯化体系。另一方面，在次优选的一类实施方案中，所公开的纯化体系也可适用于作为生产供装运的超高纯化学品的制造装置的一部分；但是，这一可供选择的实施方案不能得到如上讨论的现场纯化的优点。这样的应用所遇到的固有的风险是如上讨论的超高纯化学品的处理问题；但对于需要包装化学品的用户(带有伴随的处理)来说，所公开的创新技术为达到高于其它技术可达到的最初纯度提供了一条途径。此外，在这样的应用中，在离子纯化器以后还可使用干燥段。
如上所述，主要的实施方案涉及提供对半导体制造最重要的超纯含水化学品。但是，所公开的体系和方法实施方案也可用于提供经纯化的气体流。(在许多情况下，在纯化器下游使用干燥器是适用的)。
还应当指出，在半导体前期制作设备中超纯化学品管系可包括在线的或带压的储蓄器。因此在权利要求中的“直接”管送不排除使用这样的储蓄器，但它们不能暴露到不受控制的气氛中。
所公开的发明也适用于生产各种用于IC制造的其它清洗化学品。例如，Shiraki清洗是一种腐蚀性预外延(pre-epitaxy)清洗，它在清洗序列中增加了硝酸步骤，使用稍高的温度和浓度。参看Ishizaki和Shiraki，“硅的低温表面清洗及其在硅MBE中的应用”，133电化学学会杂志(J.ELECTROCHEM.SOC.)，666(1986)，在这里引入作为参考。

Claims (38)

1.一种在半导体设备制造工厂中为半导体制造操作提供含氨的超高纯试剂的现场辅助体系，该体系包括：一个连接到液氨源并由它提供氨蒸气流的汽化源；所述的氨蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度氢氧化铵的高纯水循环流与所述的氨蒸气流接触；以及一个连接的制备装置，它接收来自所述的纯化装置的所述氨蒸气流，并使所述的氨蒸气与含水液体合并，制得含有氨的超纯含水溶液；以及一个管系，它将所述的含水溶液送到半导体设备制造工厂的各使用点。
2.根据权利要求1的体系，其中在所述的汽化源和所述的纯化装置之间还有颗粒过滤器。
3.根据权利要求1的体系，其中所述的液氨源由无水氨组成。
4.根据权利要求1的体系，其中所述的循环高纯水不含任何添加剂。
5.根据权利要求1的体系，其中所述的液氨源只有标准商业级纯度。
6.根据权利要求1的体系，其中所述的汽化器为一大贮罐。
7.根据权利要求1的体系，其中所述的汽化器在受控的温度下操作，它被连接以接收来自大贮罐的液氨。
8.一种在半导体设备制造工厂中为半导体制造操作提供含氨的超高纯试剂的现场辅助体系，该体系包括：一个被连接以接收液氨并由它提供氨蒸气流的汽化源；所述的氨蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度氢氧化铵的高纯水循环流与所述的氨蒸气流接触；以及一个连接的制备装置，它接收来自所述的纯化装置的所述氨蒸气流，并使所述的氨蒸气与含水液体合并，制得含氨的超纯含水溶液；从而所述的超纯含水溶液可在半导体设备制造工厂内使用，而不需要大量输送或使液体表面暴露到任何不受控制的气氛中。
9.根据权利要求8的体系，其中在所述的汽化源和所述的纯化装置之间设有颗粒过滤器。
10.根据权利要求8的体系，其中所述的液氨源由无水氨组成。
11.根据权利要求8的体系，其中所述的循环高纯水流不含任何添加剂。
12.根据权利要求8的体系，其中所述的液氨源只有标准商业级纯度。
13.根据权利要求8的体系，其中所述的汽化器为大贮罐。
14.根据权利要求8的体系，其中所述的汽化器在受控的温度下操作，并且被连接以接收来自大贮罐的液氨。
15.一种在半导体设备制造工厂中为在所述工厂的半导体制造操作提供超高纯氨的现场辅助体系，该体系包括：一个被连接以接收液氨并由它提供氨蒸气流的汽化源；所述的氨蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度氢氧化铵的高纯度水循环流与所述氨蒸气流接触，以及一个连接的干燥器装置，它接收来自所述纯化器的所述氨蒸气流，并由所述的干燥器干燥所述的蒸气；以及一个管系，它将所述的氨蒸气送到半导体设备制造工厂的各使用点。
16.根据权利要求15的体系，其中在所述的汽化源和所述的纯化装置之间设有颗粒过滤器。
17.根据权利要求15的体系，其中所述的液氨源由无水氨组成。
18.根据权利要求15的体系，其中所述的高纯水循环流不含任何添加剂。
19.根据权利要求15的体系，其中所述的液氨源只有标准商业级纯度。
20.根据权利要求15的体系，其中所述的汽化器为大贮罐。
21.根据权利要求15的体系，其中所述的汽化器在受控温度下操作，并被连接以接收来自大贮罐的液氨。
22.一种制备超高纯氨的体系，所述的体系包括：
(a)一个在所贮液体上有蒸气空间的液氨的储蓄器；
(b)从所述的蒸气空间抽出含氨气的蒸气的连接管线；
(c)从如此抽出的蒸气中除去颗粒的过滤膜；以及
(d)一涤气器和/或鼓泡塔，在其中通过所述过滤膜经过滤的蒸气与在去离子水中的氨水溶液接触，经如此洗涤的蒸气为纯化的氨气。
23.根据权利要求22的体系，其中还包括一蒸馏塔，用于蒸馏来自所述涤气器的蒸气。
24.一种制造高精密电子元件的体系，所述的体系包括：
(a)一条在电子元件制造中含许多用于在含半导体材料的晶片上进行各种步骤的工作站的生产线，所述的工作站中至少一个使用气态氨作为处理所述工件的气体源；
(b)通过管线与所述工作站相连的纯化辅助装置，以提供所述的超高纯度形式的氨，所述的辅助装置包括：
(i)一个在所贮液氨上方有蒸气空间的液氨储蓄器；
(ii)一个从所述的蒸气空间抽出含氨的蒸气的连接管线；
(iii)一个从如此抽出的蒸气中除去颗粒的过滤膜；以及
(iv)一个涤气器，用于使通过所述的过滤膜的经过滤的蒸气与氨在去离子水中的含水溶液接触，如此洗涤的蒸气为纯化的氨气；
(c)所述的纯化装置通过管线与所述的工作站相连，以提供所述的超高纯度形式的氨。
25.根据权利要求24的体系，其中所述的辅助装置还包括用于蒸馏来自所述的涤气器的蒸气的蒸馏塔。
26.根据权利要求24的体系，其中所述的辅助装置还包括将所述的经纯化的氨气与纯化水合并以制成氨水溶液的设备。
27.根据权利要求24的体系，其中用所述的辅助装置纯化的氨在位于离所述设备大约30厘米之内的地方离开所述的辅助装置，以便将步骤(b)的产品直接用于所述的工件。
28.根据权利要求24的体系，其中所述辅助装置的大小能以约2至约200升/小时的速率生产所述的经纯化的氨气。
29.根据权利要求24的体系，其中安排所述辅助装置的(ii)、(iii)和(iv)部分以用于连续或半连续式操作。
30.一种为制造高精密电子元件生产线中的工作站提供高纯氨试剂的方法，所述的方法包括：
(a)从含氨的储蓄器中液氨上方的蒸气空间中抽出氨气；
(b)使所述的氨气通过过滤膜，以从中除去大于0.005微米的颗粒；
(c)使经如此过滤的所述的氨气通过涤气器，从而使所述的氨气与氨在去离子水中的含水溶液接触；以及
(d)回收来自所述涤气器的所述的氨气，并将所述的氨气送到所述的工作站。
31.根据权利要求30的方法，其中还包括在将所述的氨气送到所述的工作站以前，将来自所述的涤气器的所述的氨气溶于经纯化的水中。
32.根据权利要求30的方法，其中还包括在将所述的氨气送到所述的工作站以前，将所述的氨气通过蒸馏塔以便进一步纯化。
33.根据权利要求30的方法，其中还包括另一步骤：(b’)在将所述的氨气送到所述的工作站以前，将来自所述的涤气器的所述的氨气通过蒸馏塔以便进一步纯化，以及将来自所述的蒸馏塔的所述的氨气溶于纯水中。
34.根据权利要求30的方法，其中步骤(b)在约10至约50℃的温度范围进行。
35.根据权利要求30的方法，其中步骤(b)在约15至约35℃的温度范围进行。
36.根据权利要求33的方法，其中步骤(b)和(b’)在约15至约35℃的温度范围进行。
37.根据权利要求30的方法，其中步骤(b)在约15至约35℃的温度范围和在约常压至高于大气压约30磅/英寸2的压力下进行。
38.根据权利要求33的方法，其中步骤(b)和(b’)在约15至约35℃的温度范围和在约常压至高于大气压约30磅/英寸2的压力下进行。
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6224252B1 (en) 1998-07-07 2001-05-01 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical generator with controlled mixing and concentration feedback and adjustment
JP4074379B2 (ja) * 1998-07-21 2008-04-09 日本エア・リキード株式会社 リサイクル装置及びリサイクル方法
DE19837041A1 (de) * 1998-08-14 2000-02-24 Messer Griesheim Gmbh Erzeugung von gebrauchsfertigen Lösungen
US6719842B2 (en) 1998-09-07 2004-04-13 Showa Denko Kabushiki Kaisha Ammonia for use in manufacture of GaN-type compound semiconductor and method for manufacturing GaN-type compound semiconductor
DE19963283B4 (de) * 1998-12-30 2006-04-06 Showa Denko K.K. Verfahren zur Herstellung eines GaN-Verbindungshalbleiters
US7091043B2 (en) 1999-12-10 2006-08-15 Showa Denko K.K. Method for measuring water concentration in ammonia
DE10004311A1 (de) * 2000-02-01 2001-08-02 Basf Ag Destillative Reinigung von Ammoniak
US6372022B1 (en) * 2000-08-10 2002-04-16 Air Liquide America Corporation Ionic purifier
JP2002131262A (ja) * 2000-10-23 2002-05-09 Japan Organo Co Ltd アンモニア精製水のアンモニア濃度測定方法及びアンモニア回収装置
JP5153980B2 (ja) * 2001-09-27 2013-02-27 パナソニック環境エンジニアリング株式会社 アンモニアの回収装置
JP5074678B2 (ja) * 2005-08-26 2012-11-14 株式会社堀場製作所 塩分ミスト除去装置およびこれを用いた分析装置
JP2007117894A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Seiwa Sangyo Kk ロータリー型ケージ洗浄装置
JP2008007378A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Iwatani Internatl Corp アンモニアガスの回収方法及び回収装置
WO2009121782A2 (de) * 2008-04-04 2009-10-08 Basf Se Verfahren zur entfernung von halogen aus flüssigem ammoniak
CN102275951A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 上海哈勃化学技术有限公司 一种生产超纯氨水的方法
CN102452671B (zh) * 2010-10-28 2015-10-07 联仕(上海)电子化学材料有限公司 一种连续化生产超纯氨水的方法
JP2012171862A (ja) * 2011-02-18 2012-09-10 Mitsubishi Chemicals Corp 窒化物結晶の製造方法
CN103466656B (zh) * 2012-06-06 2015-09-02 华东理工大学 一种膜吸收法制备超净高纯氨水的方法
JP5881167B2 (ja) * 2012-06-26 2016-03-09 日本パイオニクス株式会社 アンモニアの精製方法
JP2012245519A (ja) * 2012-07-17 2012-12-13 Horiba Ltd 塩分ミスト除去装置およびこれを用いた分析装置
CN103466655B (zh) * 2013-09-29 2016-06-22 浙江建业化工股份有限公司 氨吸收装置以及制备超净高纯氨水的方法
CN105786052B (zh) 2014-12-16 2020-09-08 艺康美国股份有限公司 一种用于pH调节的在线控制和反应方法
WO2016133134A1 (ja) 2015-02-17 2016-08-25 味の素株式会社 有機化合物又は微生物の製造システム及び製造方法
TWI734084B (zh) * 2019-03-12 2021-07-21 巫協森 初級液氨純化為高純度液氨的方法
CN112058199B (zh) * 2020-08-25 2022-02-11 福建天甫电子材料有限公司 一种电子级氟化氨的制备系统及工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952386A (en) * 1988-05-20 1990-08-28 Athens Corporation Method and apparatus for purifying hydrogen fluoride
US4980032A (en) * 1988-08-12 1990-12-25 Alameda Instruments, Inc. Distillation method and apparatus for reprocessing sulfuric acid
US5164049A (en) * 1986-10-06 1992-11-17 Athens Corporation Method for making ultrapure sulfuric acid

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383173A (en) * 1965-12-30 1968-05-14 Chevron Res Ammonia purification
US4828660A (en) * 1986-10-06 1989-05-09 Athens Corporation Method and apparatus for the continuous on-site chemical reprocessing of ultrapure liquids
US4756899A (en) * 1987-02-12 1988-07-12 Allied-Signal Inc. Manufacture of high purity low arsenic anhydrous hydrogen fluoride
US4929435A (en) * 1987-02-12 1990-05-29 Allied-Signal Inc. Manufacture of high purity low arsenic anhydrous hydrogen fluoride
SU1650579A1 (ru) * 1988-07-18 1991-05-23 Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова Способ очистки газообразного аммиака от масла и механических примесей
US5288333A (en) * 1989-05-06 1994-02-22 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Wafer cleaning method and apparatus therefore
US5242468A (en) * 1991-03-19 1993-09-07 Startec Ventures, Inc. Manufacture of high precision electronic components with ultra-high purity liquids
JPH05121390A (ja) * 1991-10-29 1993-05-18 Koujiyundo Silicon Kk 酸の除去方法
DE4135918A1 (de) * 1991-10-31 1993-05-06 Solvay Fluor Und Derivate Gmbh, 3000 Hannover, De Herstellung von hochreinem fluorwasserstoff
US5500098A (en) * 1993-08-05 1996-03-19 Eco-Tec Limited Process for regeneration of volatile acids
US5496778A (en) * 1994-01-07 1996-03-05 Startec Ventures, Inc. Point-of-use ammonia purification for electronic component manufacture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164049A (en) * 1986-10-06 1992-11-17 Athens Corporation Method for making ultrapure sulfuric acid
US4952386A (en) * 1988-05-20 1990-08-28 Athens Corporation Method and apparatus for purifying hydrogen fluoride
US4980032A (en) * 1988-08-12 1990-12-25 Alameda Instruments, Inc. Distillation method and apparatus for reprocessing sulfuric acid

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Publication number Publication date
KR19990022229A (ko) 1999-03-25
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AU6329096A (en) 1996-12-24
EP0831978B1 (en) 2001-02-28
EP0831978A4 (en) 1998-09-09

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