CN1189451A - 超高纯度过氧化氢的就地制造 - Google Patents
超高纯度过氧化氢的就地制造 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1189451A CN1189451A CN97126185A CN97126185A CN1189451A CN 1189451 A CN1189451 A CN 1189451A CN 97126185 A CN97126185 A CN 97126185A CN 97126185 A CN97126185 A CN 97126185A CN 1189451 A CN1189451 A CN 1189451A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stream
- heap
- subsystem
- reagent
- spot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及一个为使用点就地提供包括H2O2的超高纯试剂的就地子系统及其方法。这个子系统包括:(a)一个用于接受含水H2O2并从此提供H2O2流的容器;(b)一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆,用于接受从容器流出的H2O2流,并从此处生成离子沾污水平降低的净化H2O2流。阳离子交换堆用酸预处理而阴离子交换堆用碳酸氢根预处理;(c)一个过滤器位于阴离子交换堆和阳离子交换堆的下游;以及(d)用于将含水H2O2从过滤器输送到使用点的管道。本发明的系统和方法特别适用于半导体生产,用于为使用点提供超高纯度过氧化氢和含有过氧化氢的试剂,例如晶片清洗/腐蚀工作区。
Description
本发明涉及各种为使用点提供包括过氧化氢的超高纯度试剂的就地子系统。本发明还涉及为使用点就地提供包括过氧化氢的超高纯度试剂的方法。本发明特别适用于半导体生产，为半导体制造提供超高纯度材料。
a.沾污控制
在集成电路(IC)制造中，沾污一般是最为关注的问题。现代集成电路制造的步骤中很大部分是一类或另一类清洗步骤。所使用的这些清洗步骤是为了去除诸如有机沾污、金属沾污、光刻胶(或其中的无机残留物)、刻蚀副产物、自然氧化物等。
如1995年，一个新的典型的前工序生产线(IC晶片生产设备)的成本超过十亿美元($1,000,000,000)。用于这些设备的大部分成本是直接用来对微粒控制，清洗和沾污控制的测量。
半导体生产中一个重要而又基本的沾污源是化学加工中的杂质。由于在IC生产中所进行的清洗步骤是很频繁的也是很关键的，所以化学清洗引起的沾污是极其不希望的。
b.湿法与干法工艺
在半导体工艺中，长期以来的技术变化之一就是在干法和湿法工艺之间的改变(并试图改变)。在干法工艺中，只有气态或等离子体状态的反应物与晶片或正被处理的晶片接触。在湿法工艺中，各种液态反应物被用作多种用途，例如二氧化硅、氮化硅和硅的腐蚀，以及自然氧化层、有机物、微量有机或无机沾污和金属的去除。
虽然等离子刻蚀具有许多吸引人的能力，但是它不能满足清洗工艺的要求。很简单，因为在等离子刻蚀中没有可用于去除一些诸如金这样的最不希望的杂质的化学反应物。因此，湿法清洗工艺对现代半导体工艺是必须的，并且在可预测的将来将继续保留。
等离子刻蚀是利用对应位置的光刻胶掩膜而进行的，随后并不立刻进行高温工艺。等离子刻蚀之后，用诸如O2等离子处理将光刻胶从晶片表面清除。然后需要对去除了光刻胶的晶片进行清洗。
清洗工艺需要去除的材料包括，例如，光刻胶残留物(有机聚合物)、钠、碱土金属(如，钙、镁)和重金属(如，金)。这些沾污物中的大部分并不形成可挥发性卤化物。其结果是，等离子刻蚀无法将这些沾污物从晶片表面去除。因此，需要使用湿化学物的清洗工艺。
因为任何来源于等离子刻蚀工艺的危险性沾污物是在高温工艺步骤之前用湿法化学处理去除的，所以等离子刻蚀工艺的化学物质(也就是液化的或压缩的气体)的纯度并不象用于清洗工艺的液态的化学物质的纯度那样关键。这种差异是由于在半导体表面液态化学物质的碰撞率通常比等离子刻蚀中的等离子体的碰撞率高一百万多倍。而且由于紧接着液体清洗步骤之后是高温处理工艺，晶片表面的沾污物易于进入(也就是扩散)晶片。
在需要关注离子沾污的范围内，湿法工艺有一个显著的不足。集成电路器件一般只使用一些掺杂物质(如，硼、砷、磷和锑)来形成器件所需的p型或n型掺杂区域。然而许多其它物质也是电特性活跃的杂质，它们是极其不希望的沾污物质。这些沾污物质会给IC器件带来致命的影响，例如在浓度低于1013cm-3时结的漏电会增加。
另外，一些不太希望的沾污物质会分凝进入硅衬底。这种情况的发生是当硅与液态溶液接触时，硅中的这种杂质的平衡浓度高于溶液中这种杂质的平衡浓度。还有，一些不太希望的沾污物质具有非常高的扩散系数。因此，这些沾污物质进入晶片的任何部分都会导致沾污物质在整个晶片中的扩散，包括发生漏电的结的区域。
因此，用于半导体晶片处理的液态溶液必须使金属离子的浓度在非常低的水平。最好是所有金属离子的浓度低于300ppt(万亿分之一)，而任何单一金属离子浓度低于10ppt，甚至于最好是更低的浓度。另外还要控制阴离子和阳离子的沾污。一些阴离子可以有相反的影响，例如复合金属离子，它们降低了硅晶格中的金属或离子的运动。
前工序设备通常包括用于提供高纯度水(也就是“去离子”或“DI”水)的就地净化系统。然而在所要求的纯度范围内获得液体处理化学物质更困难。
c.半导体生产中的净化
没有检测到的化学物质的沾污会增大严重损害大量晶片的机率。在工业生产中，半导体对绝对纯度的要求是独一无二的。由于这种绝对纯度的要求，化学物质的处理是不希望的(不过这又是无法完全避免的)。超纯化学物质应减少在空气中(特别是工人也在场的环境中)暴露的机会。这种暴露有将微粒引入化学物质的危险，这将导致化学物质的沾污。还有，在密封容器中运输超纯化学物质是不理想的，因为这些容器增加了产生于生产者或用户方的沾污的危险性。
由于在半导体工艺中使用了许多腐蚀性与(或)有毒的化学物质，通常供应试剂的地方与前工序的工人所在地方是分离的。在半导体工业中，用于提供超高纯度(UHP)气体和液体的管道的结构和维护得到了很好的考虑，而且大部分气体和液体能够从同一建筑中(或同一地点)的任何地方运输到晶片生产地。
d.过氧化氢
在半导体制造工业中，过氧化氢(H2O2)是一种重要的工艺试剂。它常用于清洗溶液中。例如，广泛使用的“piranha”清洗溶液通常使用H2O2+H2SO4，其比例是30∶70；而广泛应用的“RCA”清洗包括三步，其中两步用到了过氧化氢。
因此，超高纯度(UHP)含水过氧化氢对集成电路(IC)制造来说是一种常用品。然而，过氧化氢不是一种易于净化的化学物质，因为它的分解是放热的，是温度敏感的，并且可被各种金属和沾污物质催化。还有，众所周知H2O2是强氧化剂。在这方面已经做过实际工作。例如，由于在一些环境中其它常用的阴离子(如OH-和Cl-)会催化H2O2的分解，所以有文献报道用于过氧化氢净化的阴离子交换树脂最好拥有碳酸氢根(HCO3 -)离子。
文献中也报道过对存在于H2O2中的有机酸成分的清除。如见法国专利申请No.1,539,843(使用非功能性树脂和中性基酸)；美国专利No.3,294,488(碱性树脂[HCO3]+CO2)；日本专利No.6,725,845(1967)(非功能性树脂)；美国专利No.3,297,404(碱性树脂[HC3]和CO)；美国专利No.3,305,314(碱性树脂[HCO3]和CO2/3 -)；和美国专利No.4,792,403(卤化树脂)。
在一些专利中描述了在阳离子和阴离子树脂上的H2O2净化，如法国专利申请No.10,431(1953)(磺酸型树脂的应用)；波兰专利No.50,982(1961)(阳离子+阴离子树脂)；波兰专利No.55,378(1968)；西班牙专利No.328,719(磺酸型树脂，丙烯酸，强碱和酸[凝胶型])；美国专利No.3,297,404(1967)(混合型树脂阳离子和阴离子[HCO3])；和美国专利No.4,999,179(磺酸型树脂+阴离子树脂[HCO3]，CO2/3+溴化)。描述了各种组合，如法国专利No.2,677,010(1992)(强阳离子树脂+中强度凝胶型阴离子树脂+非功能性树脂)；法国专利No.2,677,011(1992)(中强度阴离子树脂)；以及PCT申请No.92/06918(1992)(阳离子和阴离子树脂，流化堆技术的描述)。
在诸如瑞典专利No.1,643,452(1991)(阳离子树脂+2，5甲基碱性树脂-吡啶乙烯[HCO3 -])；以及日本专利No.62,187,103(1966)(阳离子树脂+吡啶阴离子结构)中描述了在磺酸型和吡啶型树脂上的H2O2净化。
在诸如法国专利No.2,624,500(1988)(在碱性树脂中添加羧基或磷化螯合物)；德国专利No.3,822,248(1990)(碱性树脂中添加EDTA)；欧洲专利No.502,466(1992)(H2O2中添加螯合物并通过非功能性树脂)；美国专利No.5,200,166(H2O2中添加稳定酸并与碱性树脂[HCO3 -，CO2/3 -]相互作用)；欧洲专利No.626,342(1994)(含磷螯合物树脂＜0.1ppm A-或A-/C-+螯合Al和Fe)中描述了在树脂和螯合物上的H2O2净化。
几项专利也描述了成功获取纯度低于十亿分之一的结果。如见法国专利No.624,500(使用树脂和混合试剂)；WO90/11967(使用SnO2+超过滤)；以及法国专利申请No.3,045,504(使用硅石处理)。所有上面所引用的文献在此作为参考。
e.本发明的目的和优点
为了满足半导体加工工业的要求并克服相关技术的不足，本发明的一个目的是为使用点提供包括H2O2的超高纯度试剂的新型就地子系统，其中过氧化氢可以直接管道输运到使用点。这个系统非常紧凑，并且可以与使用点位于同一建筑物中(或在相邻建筑物中)，以便可以避免化学处理。其结果是可以获得半导体晶片表面低不纯净度。最终实现器件性能改善和产量的提高。
本发明的进一步的目的是为使用点就地提供包括过氧化氢的超高纯度试剂的方法。
本发明的再一个目的是在半导体器件生产厂中为半导体生产操作提供包括过氧化氢的超高纯度试剂的就地子系统和方法。
对本领域的一般技术人员来说，通过说明书、附图和权利要求书，本发明的其它目的和方面是显而易见的。
本发明的系统和方法可实现前述目的。根据本发明的第一个方面，为使用点提供包括H2O2的超高纯度试剂的新型就地子系统。这个子系统包括：(a)一个用于接受含水H2O2并从中提供H2O2流的被连接的容器；(b)一个被连接的阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，以接受从容器来的H2O2流，并由此生成离子沾污水平降低的净化的H2O2流。阳离子交换堆用酸预处理，阴离子堆用碳酸氢根离子预处理；(c)一个阴离子交换堆和阳离子交换堆的下游过滤器；以及(d)从过滤器到使用点输运含水H2O2的管道。
根据本发明的第二个方面，为使用点提供包括H2O2的超高纯度试剂的新型就地子系统，其中使用了混合的阴离子/阳离子交换堆。
根据本发明的第三个方面，为使用点提供包括H2O2的超高纯度试剂的就地子系统。这种子系统包括以下特征：(a)一个用于接受含水H2O2并从中提供H2O2流的被连接的容器；(b)一个被连接的阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，以接受从容器来的H2O2流，并由此生成离子沾污水平降低的净化的H2O2流。(c)一个离子净化系统，以气体试剂前体通过气体/液体接触区产生超纯气体试剂的方式被连接；(d)发生和混合子系统，以超纯气体试剂与去离子水和净化的H2O2流相混合从而产生超纯清洗溶液的方式被连接；以及(e)将超纯清洗溶液输运到使用点的管道。
根据本发明的第四个方面，为使用点提供包括H2O2的超高纯度试剂的新型方法。该方法包括的步骤有：(a)从容器提供含水H2O2流，该容器与使用点位于同一地点；(b)H2O2流通过阴离子交换堆和阳离子交换堆，由此生成离子沾污水平降低的净化的H2O2流，其中阳离子交换堆用酸预处理，阴离子堆用碳酸氢根离子预处理；(c)过滤净化的H2O2流，产生超纯含水H2O2溶液；以及(d)通过管道将超纯含水H2O2溶液输运到使用点。
根据本发明的第五个方面，为使用点就地提供包括H2O2的超高纯度试剂的方法，其中H2O2流过混合的阴离子/阳离子交换堆。
根据本发明的第六个方面，为使用点就地提供包括H2O2的超高纯度试剂的新方法。该方法包括的步骤有：(a)从容器提供含水H2O2流，该容器与使用点位于同一地点；(b)H2O2流通过阴离子交换堆和阳离子交换堆，由此生成离子沾污水平降低的净化的H2O2流，其中阳离子交换堆用酸预处理，阴离子堆用碳酸氢根离子预处理；(c)在离子净化系统中气体试剂前体经过气体/液体接触区，产生超纯气体试剂；(d)超纯气体试剂与去离子水和净化的H2O2流相混合从而产生超纯清洗溶液；以及(e)将超纯清洗溶液输运到使用点。
本发明的目的和优点将通过下面最佳实施例及其相关附图的详细描述来清楚说明，其中：
图1表示用于净化含水过氧化氢的就地系统；
图2表示在晶片生产厂中用于就地产生RCA清洗溶液的工艺流程；
图3是晶片生产厂半导体清洗过程的方框图，其中含有图1的净化系统。
参照图1来说明本发明的第一个实施例，图1示出了用于过氧化氢超净化的就地系统和工艺流程。系统1本身可以简单地用为UHP H2O2的预处理。该系统还可以用于为半导体工艺处理设备直接或间接提供化学物质。
根据本发明，进入的H2O2被净化后，其不纯净度可以降低到ppb的水平。根据本发明，典型H2O2不纯净度指标如下：
-阳离子浓度＜1.0ppb；
-阴离子浓度＜20ppb；以及
-总的有机沾污物质＜20ppm。
系统中2是含水H2O2的供给部分。所提供的H2O2最好是高纯度的(图1所示表明供给的是浓度为30％H2O2。根据本发明，进入至供给2的含水H2O2在可以与其它试剂混合并随后流入工艺处理设备之前，还需要进一步在就地净化单元中净化。就地净化单元最好包括一个阴离子交换堆3和一个阳离子交换堆4，并有一个或多个微粒过滤器5。适当的微粒过滤器对本领域的熟练技术人员来说是熟知的。
在超净化系统中所用的容器和管道最好从与H2O2不反应和不催化的物质中选择。由于大多数金属至少在某种程度上催化H2O2分解，惰性的含氟聚合物是最好的。
在就地超净化系统的一个最佳实施例中，阴离子交换柱3和阳离子交换柱4结合使用。不过，还可以使用其它用于亚ppb抛光的现有技术。
进一步说，超净化系统最好有一个位于阴离子和阳离子交换树脂柱3和4的下游的过滤层5。过滤层5可以去除由柱3和4引入的任何微粒。
阴离子交换柱最好在开始时加载碳酸氢根离子进行预处理。如在此作为参照的美国专利No.3,294,488和3,305,314中描述的碳酸氢根离子预处理。碳酸氢根离子预处理步骤最好通过使用浓缩NH4HCO3溶液来实现。使选择使用NH4HCO3成为可能的原因有，如使用一种碱式碳酸氢，则需要去除碱金属离子，或者使用CO2，但由于CO2低的溶解度其作用是不够的。
在一个最佳实施例中，阴离子树脂是由Dow提供的核级DOWEXMONOSPHERE A550 UPN(聚苯乙烯-DVB凝胶，季胺型，1.0eqOH-/l)。不过，可以使用其它的阴离子树脂，如由Rohm和Haas提供的AMBERLITE IRA958(聚丙烯一DVB大孔，季胺型，0.8eqCl-/l)。阳离子交换柱4最好用酸预处理。这可以通过诸如用H2SO4(也就是10％溶液)清洗阳离子交换柱来实现。根据一个最佳实施例，阳离子树脂是由Dow提供的DOWEX MONOSPHERE C650 UPN(聚苯乙烯-DVB凝胶，磺酸型，1.9eq H-/l)。此外，适合的阳离子树脂包括如由Rohm和Haas提供的IRA963。
图1所示的超净化系统中给出了单个阴离子交换柱和单个阳离子交换柱，该系统最好有多个阴离子与/或阳离子交换柱。在这种情况下，多个阴离子交换柱可以串行或并行放置。多个阳离子交换柱可以以类似的方式放置。在一个最佳实施例中，有两个阴离子和两个阳离子交换柱串行放置，其中这两个阴离子交换柱在两个阳离子交换柱之前。多个交换柱的其它放置方式对本领域的熟练技术人员来说是熟知的。
在附加或交替使用分离的阴离子和阳离子交换堆时，可以使用一个或多个阴离子/阳离子混合堆。当一个混合堆附加到阴离子和阳离子交换柱上使用时，混合堆最好配置在阴离子和阳离子交换柱的下游。
在现有技术中已有适当的混合堆树脂，包括如50/50 DOWEXMONOSPHERE A550和A650。在使用混合堆时，树脂不能够进行原位预处理但是必须在树脂装入堆之前进行处理。
下面的示例说明了在H2O2产品中不同树脂类型或元素不纯度的影响。
对每一类树脂使用相同的条件，并在经过净化柱之前和之后对H2O2进行分析。
对各种类型的树脂在H2O2超净化工艺的适用性进行了研究。树脂的研究从以下几个方面进行：
阳离子树脂(核级)：
-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凝胶，磺酸型，1.9eqH-/l.)
阴离子树脂
-DOWEX MONOSPHERE A550 UPN(聚苯乙烯-DVB凝胶，季胺型，1.0eqOH-/l.)核级。
-AMBERLITE IRA 958 de Rohm & Haas(聚丙烯-DVB大孔，季胺型，0.8eqCl-/l.)
螯合树脂
-Bio-Rad提供的CHELEX100，氨基酰胺型，0.4 eq Na+/l.
混合堆树脂
-50/50 DOWEX MONOSPHERE A550和C650
在离子交换柱中用每种树脂对750ml H2O2净化。从每250ml取125ml作为样品，对这三个125ml样品进行分析。
分析是通过将H2O2样品直接引入电感耦合等离子(ICP)/质谱仪(MS)进行的。下表总结了每种树脂获得的结果。表中还提供了净化柱入口处所用HP级H2O2数据。结果见下表。
| ppt (ng/kg) | 阳离子 | 阴离子 | 混合堆 | H2O2(HP级) | 螯合体100 | ||||
| 质量 | 元素 | H2O2(HP级) | C75NGH | C650 | IRA958 | A550 | C650/A550 | ||
| 23 | Na | 34230 | 66 | 99 | 10363 | 34857 | 152 | 37040 | 42660 |
| 24 | Mg | 33 | 3.3 | 6.9 | 193 | 1073 | 15 | 34 | 2.4 |
| 27 | Al | 2096 | 2516 | 2381 | 237 | 354 | 218 | 2774 | 2554 |
| 39 | K | 68 | 18 | 29 | 125 | 83 | 20 | 67 | 4602 |
| 40 | Ca | 84 | 13 | 17 | 164 | 949 | 19 | 121 | 27 |
| 52 | Cr | 47 | 37 | 45 | 10 | 13 | 14 | 55 | 49 |
| 55 | Mn | 6.6 | 3.1 | 2.7 | 20 | 11 | 4.4 | 9.4 | 3.8 |
| 56 | Fe | 209 | 278 | 404 | 74 | 271 | 128 | 261 | 292 |
| 58 | Ni | 50 | 15 | 29 | 59 | 66 | 16 | 53 | 11 |
| 59 | Co | 4.1 | 2.4 | 3.4 | 6.1 | 21 | 2.6 | ||
| 63 | Cu | 7.7 | 6.6 | 16 | 7.0 | 6.8 | 6.3 | 8.9 | 6.1 |
| 66 | Zn | 506 | 3.7 | 3.2 | 535 | 500 | 3.9 | ||
从研究的单个柱来看，混合堆柱的结果最好。利用混合堆对HP级H2O2(＜100ppb)进行一次净化，除了Al之外，每种元素的不纯浓度值低于200ppt。
除了Al和Fe观察到增加外，阳离子树脂能够净化H2O2。(这两种元素不能在阳离子树脂中保留。)
正如所希望的，用阴离子树脂可净化Al和Fe。但是所获得的结果表明水平仍然高(＞200ppt)。另外还观察到了Mg，K和Ca的增加，这可能是由先于H2O2处理之前的树脂的化学预处理导致的。螯合树脂观察到结果也不好。
本发明还考虑了超高纯度混合清洗溶液就地准备的系统和方法。在本发明的这个方面包括就地超净化过氧化氢与也是就地超净化的酸和碱的混合。所述的系统和方法特别适合于在半导体生产厂应用。
根据本发明可以准备混合清洗溶液，在半导体生产厂就地准备RCA酸性清洗剂和RCA碱性清洗剂是受到特别关注的。在RCA清洗工艺中所涉及的化学剂包括：(1)一种冲洗溶剂，如四氯乙烯或类似的溶剂，去除大部分有机沾污物质；(2)碱性清洗包括用NH4OH+H2O2+H2O处理；(3)用HCL+H2O2+H2O进行酸性清洗。参见在此作为参考的由W.Runyan等所著“半导体集成电路工艺技术”(Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology)(1990)。对半导体生产来说一般购买的这种清洗剂是用容器包装的。但是这就暗示必须在生产厂和用户所在地对装在这些容器中的溶液进行处理。如上所述，超高纯度化学试剂的这种处理是不希望的。
还提出了各种其它的清洗化学试剂。例如，Shiraki清洗剂是一种腐蚀性的预外延的清洗剂。这种工艺在清洗程序中加入了硝酸处理步骤，并且使用了比RCA清洗工艺更高的温度和浓度。参见在此作为参考的Ishizaki和Shiraki的“硅的低温表面清洗及其在硅分子束外延中的应用”(Low Temperature Surface Cleaning of Silicon and itsApplication to Silicon MBE)133 J.ELECTROCHEM.Soc.666(1986)。
典型RCA碱性清洗溶液由NH4OH+H2O2+H2O组成，它们的比例是1∶1∶5或1∶2∶7。根据本发明，RCA碱性清洗溶液(或类似的清洗溶液)可就地产生。这种溶液通过将超纯氨与超纯过氧化氢混合而形成，氨和过氧化氢已经就地净化。通过本发明，化学物质的纯度增加了，同时末知的意外沾污的危险性减小了。
典型RCA酸性清洗溶液由HCl+H2O2+H2O组成，它们的比例是1∶1∶6或1∶2∶8。RCA酸性清洗溶液(或类似的清洗溶液)可在晶片生产厂过将超纯HCl与超纯过氧化氢混合而就地产生，HCl和过氧化氢已经就地净化。所以纯度增加了，而末知的意外沾污的危险性减小了。
图2所示为在晶片生产厂通过向超纯水中添加两种成分(30％H2O2和29％NH4OHaq或37％HClaq)就地产生RCA清洗溶液。这两种成分最好是它们在清洗工作台中混合之前被就地超净化。
图3所示为半导体生产线中的晶片清洗系统。根据所示实施例，晶片或一批晶片51放在晶片架52上，并且通过机器人63或其它一些用于实现连续处理的常规工具将其从一个工作台传送到下一个工作台。这里的传送工具可以是完全自动的，半自动的或根本不是自动的。
清洗流水线的第一个单元是光刻胶清除工作台41，其中含水过氧化氢42与硫酸43相混合并加到半导体表面去除光刻胶。流水线的下一个是漂洗工作台44，其中是用去离子水漂洗清除前一步所用的清除溶液。紧拉着漂洗工作台的是清洗工作台45。在清洗工作台45中，对晶片或一批晶片51使用含的水氨和过氧化氢。
可以通过两种方法提供氨/过氧化氢溶液。按照第一种方法，从溶解单元来的含水的氨31与含水过氧化氢46相混合，并且混合液47直接进入清洗工作台45。在第二种方法中，将纯气态氨32通入含水过氧化氢溶液48生成混合液49直接进入清洗台45。
一旦用氨/过氧化氢的混合液清洗之后，半导体就被送入第二个漂洗工作台50，在此用去离子水清除清洗溶液。下一个工作台是另外一个清洗工作台54，在此用HCl 55和H2O2 56的混合水溶液对半导体表面作进一步的清洗。
用于酸性清洗工作台54的净化的HCl可以用类似于图1中的过氧化氢的净化系统就地准备和提供。这步之后是最后的漂洗工作台57，在此用去离子水去除HCl和H2O2，最后是干燥工作台58，晶片或一批晶片51在此被干燥。
图3所示系统可作为用于半导体生产的清洗流水线的示范。在实际应用中，清洗流水线与图3所示的特定系统有很大的变化。例如，可以去掉一个或多个图3中所示的单元。同时，工艺设备的特定配置可以有变化，根据本发明的用于高纯度过氧化氢以及包括过氧化氢的试剂的就地准备的系统和方法可以应用到所有这些系统。
在诸如图3中的清洗工作台45这些工作台中所用的作为半导体清洗介质的氨和过氧化氢是众所周知的。而清洗介质各组分的比例是可以改变的，在示例系统中是将去离子水，29wt％氢氧化铵和30wt％过氧化氢按体积比例6∶1∶1混合。这种清洗剂用于清除残存有机物质。当与超声搅拌器相连，频率大约在1MHz时，可以清除小到亚微米的颗粒。
用于H2O2超净化和超纯清洗溶液生成的就地系统可以通过管道与生产线上的使用点相连接，这些管道可以防止化学试剂暴露于不受控制的环境，也就不会引入沾污。在许多应用中，不锈钢或诸如高密度聚乙烯聚合物或氟化聚合物都是适合于作为输送线的材料。
单元与生产线之间的输送距离可以缩短(例如，在专用使用点混合设备的情况下)。但是，在更佳的实施例中，超纯清洗溶液生成器可以与多个使用点连接。生成系统与使用点可以通过超净管道连接。
在大系统中，中间的存贮容器可用来平衡流速以补偿变化的需要。在任何情况下，清洗溶液保存在超纯环境中，而不暴露于沾污的环境中。这样就可以避免由封装，运输和容器之间转移造成沾污的危险。
清洗溶液离开生成系统的地点与生产线使用地点之间的距离可以变化，例如，从一英尺(30cm)到1000米或更长。当超净管路在单一生产地的不同建筑物之间分布时通常都使用更长的距离。
由于超纯净化，生成与/或混合单元与生产线邻近，去离子水(根据已知的半导体生产标准的净化)容易有效实现诸如浓度调整，冲洗和气体溶解的目的。
半导体制造工业中所用的一般标准对本领域中熟练技术人员来说是熟知的。例如，在这些半导体制造工艺中所用的净化水的典型标准包括在25℃时电阻率至少达到大约15兆欧-cm(典型值为25℃，18兆欧-cm)，电解质大约低于25ppb，颗粒数大约低于150/cm3，颗粒尺寸小于0.2微米，微有机物含量大约低于10/cm3，总的有机碳量低于100ppb。如果需要可以向超净水中添加所需物质。
根据本发明的方法和系统，需要高度控制产品的浓度，因此最好通过使用已有的设备和装置精确监测和测量从而保持流速。一种方便实现这种控制的方法是用超声波传导来监测密度。其它方法对本领域人员来说是显而易见的。
总之，本发明可以用作给使用点提供超净化学物质的就地系统。超净化系统还可以作为生产将被运输的超高净化的化学物质的制造单元的一部分而工作。然而，当在这种方式下使用时，就地净化所获得的许多优点将无法实现。这是超高纯化学物质处理固有的危险性的结果。然而，对于需要封装的化学物质的用户，所发明的系统和方法至少提供了最初的化学物质的纯度，它比用其它预处理技术所获得的纯度高。另外，在这些应用中于离子净化后还可以使用干燥步骤。
尽管在此参照特定实施例对本发明进行了详尽的描述，对那些本领域中的熟练技术人员来说在不超出本权利要求的范围的情况下实现各种变例、改进例和等效例是显而易见的。例如，所公开的新技术能够应用于除了IC之外的其它产品制造中，诸如分立半导体元件(例如，光电和功率器件)，以及其它应用了IC制造方法的制造技术(例如，薄膜磁头的生产和有源阵列液晶显示器)。
Claims (26)
1、一个为使用点提供包括H2O2的超高纯试剂的就地子系统，包括：
(a)一个用于接受含水H2O2并从此提供H2O2流的容器；
(b)一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，用于接受从所述容器流出的所述H2O2流，并从此处生成离子沾污水平降低的净化H2O2流，其中所述阳离子交换堆用酸预处理而所述阴离子交换堆用碳酸氢根预处理；
(c)一个过滤器，位于所述阴离子交换堆和所述阳离子交换堆的下游；以及
(d)用于将所述含水H2O2从所述过滤器输送到使用点的管道。
2、根据权利要求1所述的就地子系统，还包括一个或更多个附加的阴离子交换堆和一个或更多个附加的阳离子交换堆。
3、根据权利要求1所述的就地子系统，其中子系统和使用点位于半导体生产厂。
4、一个为使用点提供包括H2O2的超高纯试剂的就地子系统，包括：
(a)一个用于接受含水H2O2并从此提供H2O2流的容器；
(b)一个混合阴离子/阳离子混合交换堆，用于接受从所述容器流出的所述H2O2流，并从此处生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；
(c)一个过滤器，位于所述混合阴离子/阳离子交换堆的下游；以及
(d)用于将所述含水H2O2从所述过滤器输送到使用点的管道。
5、根据权利要求4所述的就地子系统，还包括一个或更多个阴离子交换堆和一个或更多个阳离子交换堆。
6、根据权利要求4所述的就地子系统，其中子系统和使用点位于半导体生产厂。
7、一个为使用点提供包括H2O2的超高纯试剂的就地子系统，包括：
(a)一个用于接受含水H2O2并从此提供H2O2流的容器；
(b)一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，用于接受从所述容器流出的所述H2O2流，并从此处生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；
(c)一个离子净化系统，使气体试剂前体通过气体/液体接触区以产生超纯气体试剂；
(d)产生和混合子系统，用于将所述超纯气体试剂与去离子水以及所述净化H2O2流混合，生成超纯清洗溶液；以及
(e)用于将所述超纯清洗溶液输送到使用点的管道。
8、根据权利要求7所述的就地子系统，还包括一个或更多个附加的阴离子交换堆和一个或更多个附加的阳离子交换堆。
9、根据权利要求7所述的就地子系统，其中子系统和使用点位于半导体器件生产厂。
10、根据权利要求7所述的就地子系统，其中产生和混合子系统是分离的。
11、根据权利要求7所述的就地子系统，其中产生和混合子系统是在一起的。
12、根据权利要求7所述的就地子系统，其中气体试剂是HCl。
13、根据权利要求7所述的就地子系统，其中气体试剂是NH3。
14、一个为使用点就地提供包括H2O2的超高纯试剂的方法，包括下列步骤：
(a)从一个容器提供含水H2O2流，这个容器与使用点在同一地方；
(b)将所述H2O2流通过一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；其中所述阳离子交换堆用酸预处理而所述阴离子交换堆用碳酸氢根预处理；
(c)过滤所述净化流，生成超纯含水H2O2溶液流；以及
(d)通过管道将所述超纯含水H2O2溶液流输送到使用点。
15、根据权利要求14所述的方法，还包括将所述H2O2流通过一个或更多个附加的阴离子交换堆和一个或更多个附加的阳离子交换堆。
16、根据权利要求14所述的方法，其中使用点位于半导体器件生产厂。
17、一个为使用点就地提供包括H2O2的超高纯试剂的方法，包括下列步骤：
(a)从一个容器提供含水H2O2流，这个容器与半导体生产操作在同一地方；
(b)将所述H2O2流通过一个阴离子/阳离子混合交换堆，生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；
(c)过滤所述净化流，生成超纯含水H2O2溶液流；以及
(d)通过管道将所述超纯含水H2O2溶液流从过滤器输送到使用点。
18、根据权利要求17所述的方法，还包括将所述H2O2流通过一个或更多个阴离子交换堆和一个或更多个阳离子交换堆。
19、根据权利要求17所述的方法，其中使用点位于半导体器件生产厂。
20、一个为使用点就地提供包括H2O2的超高纯试剂的方法，包括下列步骤：
(a)从一个容器提供含水H2O2流，这个容器与使用点在同一地方；
(b)将所述H2O2流通过一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；其中所述阳离子交换堆用酸预处理而所述阴离子交换堆用碳酸氢根预处理；
(c)在离子净化系统中使气体试剂前体通过气体/液体接触区以产生超纯气体试剂；
(d)将所述超纯气体试剂与去离子水以及所述净化H2O2流混合，生成超纯清洗溶液；以及
(e)将所述超纯清洗溶液输送到使用点。
21、根据权利要求20所述的方法，还包括将所述H2O2流通过一个或更多个附加的阴离子交换堆和一个或更多个附加的阳离子交换堆。
22、根据权利要求21所述的方法，其中使用点位于半导体器件生产厂。
23、根据权利要求21所述的方法，其中气体试剂是HCl。
24、根据权利要求21所述的方法，其中气体试剂是NH3。
25、一个用于制备包括H2O2的超高纯试剂的方法，包括下列步骤：
(a)从一个容器提供含水H2O2流；
(b)将所述H2O2流通过一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；其中所述阳离子交换堆用酸预处理而所述阴离子交换堆用碳酸氢根预处理；以及
(c)过滤所述净化流，生成超纯含水H2O2溶液流。
26、一个用于制备包括H2O2的超高纯试剂的方法，包括下列步骤：
(a)从一个容器提供含水H2O2流；
(b)将所述H2O2流通过一个阴离子交换堆和一个阳离子交换堆，生成离子沾污水平降低的净化H2O2流；其中所述阳离子交换堆用酸预处理而所述阴离子交换堆用碳酸氢根预处理；
(c)在离子净化系统中使气体试剂前体通过气体/液体接触区以产生超纯气体试剂；以及
(d)将所述超纯气体试剂与去离子水以及所述净化H2O2流混合，生成超纯清洗溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN97126185A CN1189451A (zh) | 1996-12-05 | 1997-12-04 | 超高纯度过氧化氢的就地制造 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US759,214 | 1996-12-05 | ||
| CN97126185A CN1189451A (zh) | 1996-12-05 | 1997-12-04 | 超高纯度过氧化氢的就地制造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1189451A true CN1189451A (zh) | 1998-08-05 |
Family
ID=5177584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN97126185A Pending CN1189451A (zh) | 1996-12-05 | 1997-12-04 | 超高纯度过氧化氢的就地制造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1189451A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100420625C (zh) * | 2006-08-18 | 2008-09-24 | 上海华谊微电子化学品有限公司 | 超纯过氧化氢的制备方法 |
| CN1863731B (zh) * | 2003-10-02 | 2011-04-20 | 索尔维公司 | 净化过氧水溶液的方法、可由此得到的溶液及其用途 |
-
1997
- 1997-12-04 CN CN97126185A patent/CN1189451A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1863731B (zh) * | 2003-10-02 | 2011-04-20 | 索尔维公司 | 净化过氧水溶液的方法、可由此得到的溶液及其用途 |
| CN100420625C (zh) * | 2006-08-18 | 2008-09-24 | 上海华谊微电子化学品有限公司 | 超纯过氧化氢的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1089616C (zh) | 现场产生用于半导体加工的超高纯度过氧化氢 | |
| CN1086319C (zh) | 为半导体制造提供超高纯氨的体系和方法 | |
| US5722442A (en) | On-site generation of ultra-high-purity buffered-HF for semiconductor processing | |
| US5785820A (en) | On-site manufacture of ultra-high-purity hydrofluoric acid for semiconductor processing | |
| CN1096311C (zh) | 采用连续化学处理制造电子元件的湿处理方法 | |
| CN1163946C (zh) | 清洗电子元件或其制造设备的元件的方法和装置 | |
| JPH0596277A (ja) | 純水の製造方法及び装置 | |
| CN101939262A (zh) | 超纯水制造方法和装置以及电子部件构件类的清洗方法和装置 | |
| CN102037542A (zh) | 用于半导体器件用基板的清洁液 | |
| US5846387A (en) | On-site manufacture of ultra-high-purity hydrochloric acid for semiconductor processing | |
| CN1190913A (zh) | 用于半导体加工的超高纯氢氟酸的现场制造 | |
| KR100379886B1 (ko) | 반도체공정용초순도완충HF의온-사이트(on-site)발생시스템 | |
| CN1189451A (zh) | 超高纯度过氧化氢的就地制造 | |
| EP0846654B1 (en) | On-site manufacture of ultra-high-purity hydrogen peroxide | |
| EP0835168A1 (en) | On-site manufacture of ultra-high-purity nitric acid for semiconductor processing | |
| WO1996039651A1 (en) | System and method for on-site mixing of ultra-high-purity chemicals for semiconductor processing | |
| KR101216198B1 (ko) | 기판 폴리싱 유체의 이용 처리의 포인트를 위한 방법 및 시스템 | |
| CN1189787A (zh) | 半导体加工用超高纯盐酸的现场制备 | |
| WO1996039264A1 (en) | On-site manufacture of ultra-high-purity hydrochloric acid for semiconductor processing | |
| KR19990022280A (ko) | 반도체 처리용 초고순도 플루오르화수소산을 동일계상에서 제조하는 방법 | |
| EP0842737B1 (en) | Drainage structure in polishing plant | |
| JP3413411B2 (ja) | 金属製品の再生洗浄液の製造方法 | |
| JPH11192480A (ja) | アルカリ系シリカ研磨排水の回収処理装置 | |
| JPH10272465A (ja) | 純水製造装置 | |
| US20070051678A1 (en) | Method of removing silicon dioxide from waste liquid, method of cleaning membrane tube and method of processing waste water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CI01 | Correction of invention patent gazette |
Correction item: Co-applicant False: Chess & Co. Number: 31 Page: 28 Volume: 14 |
|
| CI02 | Correction of invention patent application |
Correction item: Co-applicant False: Chess & Co. Number: 31 Page: The title page Volume: 14 |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: CO-APPLICANT; FROM: SANCHEZ CO.,LTD. TO: NONE |
|
| ERR | Gazette correction |
Free format text: CORRECT: CO-APPLICANT; FROM: SANCHEZ CO.,LTD. TO: NONE |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1015340 Country of ref document: HK |