專利名稱：：半導體加工用超高純鹽酸的現(xiàn)場制備的制作方法
背景技術：
：和概述本發(fā)明涉及為半導體制造提供超高純鹽酸的體系和方法。污染通常是在集成電路制造中所關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污染物、金屬污染物、光刻蝕劑(或其無機殘留物)、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?？刂?、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品中的雜質。因為清洗是如此頻繁和重要，由于清洗化學造成的污染是十分不希望的。在半導體加工中長期發(fā)生的工藝變更之一是在干加工和濕加工之間的變化(以及試圖進行的變化)。在干加工中，只有氣態(tài)反應物或等離子體相反應物與晶片接觸。在濕加工中，各種液體試劑用于不同的用途，如刻蝕二氧化硅或除去天然的氧化物層、除去有機物質或微量的有機污染物、除去金屬或微量有機污染物、刻蝕氮化硅、刻蝕硅。等離子體刻蝕雖然有許多吸引人的能力，但它不適合用于清洗。還沒有簡便可得的化學方法用來除去某些最不希望有的雜質，如金。因此，對于現(xiàn)代半導體加工來說，濕法清洗是很重要的；而且在可預見的未來，可能仍然如此。等離子體刻蝕通過在適當位置使用光刻蝕劑來進行，它后面不能直接采用高溫步驟。否則刻蝕劑剝離，則必需清洗。清洗必需除去的物質可包括光刻蝕劑殘留物(有機聚合物)；鈉；堿土金屬(如鈣或鎂)；以及重金屬(如金)。其中許多物質不能形成揮發(fā)性鹵代物，因此等離子體刻蝕不能將它們帶走。用濕化學法清洗是需要的。其結果是，在等離子體刻蝕時工藝化學品的純度不那么重要，因為在高溫步驟進行以前等離子體刻蝕步驟以后總是有清洗步驟，清洗步驟可在高溫步驟作用這些污染物以前從表面上除去這些有害的污染物。但是，液體化學品的純度要重要得多，因為在半導體表面上的碰撞速率通常比在等離子體刻蝕中高百萬倍，以及因為液體清洗步驟后直接接著高溫步驟。但是，濕加工有一個主要的缺點，即離子污染。集成電路結構物只使用很少幾種摻雜物物種(硼、砷、磷和有時還有銻)，以形成所需的P型和N型摻雜區(qū)。但是，許多其它的物質種在電子上也是活性摻雜物，它們是十分不希望有的污染物。其中許多污染物可能有有害的影響，例如在濃度低于1013個/cm3時就產(chǎn)生高的結漏電流，而且，一些較不希望有的污染物會熔析入硅中；即在硅與水溶液接觸的場合下，污染物在硅中的平衡濃度比在溶液中的高。而且，一些較不希望有的污染物有很高的擴散系數(shù)，以致這樣的摻雜物引入硅晶片的任何部分都傾向于使這些污染物擴散到整個晶片，包括這些污染物將引起漏電的半導體結。因此，用于半導體晶片上的所有液體溶液中所有金屬離子優(yōu)選有極低的含量。優(yōu)選的是，所有金屬合起來的濃度應小于300ppt(億萬(trillion)分之一)；而對于任何一種金屬，濃度應小于10ppt，而且越小越好。而且，因陰離子和陽離子造成的污染也都必需控制。(一些陰離子可能有壞的影響，例如絡合金屬離子可使金屬原子或離子在硅晶格中的移動性下降。)前期制造設備通常包括制備高純水(稱為“DI”水，即去離子水)的現(xiàn)場純化體系。但是，要得到所需純度的工藝化學品更加困難。母案申請公開了一種在半導體晶片生產(chǎn)地的現(xiàn)場體系中制備超高純氨的方法從液體氨儲蓄器中抽出氨蒸氣；使氨蒸氣通過微濾器；以及用高pH值純化水(優(yōu)選去離子水，它已與氨流平衡過)洗滌經(jīng)過濾的蒸氣。這一發(fā)現(xiàn)可使商業(yè)級氨轉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。氨蒸氣從供料儲蓄器抽出本身被用作為單級蒸餾，除去了非揮發(fā)性的雜質和高沸點的雜質，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。以前認為可在商業(yè)級氨中找到的反應性揮發(fā)性雜質，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)，它們可通過滌氣除去，達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)，因為滌氣工藝傳統(tǒng)用于除去常量雜質，而不是用于除去微量雜質。半導體制造所需的極純含量是各種工業(yè)工藝中極少見的或獨特的。在這樣的極純含量下，化學品的處理本來是不希望的(當然，雖然這一點是不能完全避免的)。必需盡量減少超純化學品暴露到空氣中(特別是還有工人存在的環(huán)境中)。這樣的暴露有引入顆粒物的風險，從而產(chǎn)生污染。超純化學品在封閉的容器中的貨運也是不希望的，因為在制造商或在用戶處都固有很高的污染物風險。而且，未檢測出的污染物可能損壞大量昂貴的晶片。因為通常有許多有腐蝕性的和/或有毒性的化學品用于半導體加工，試劑的供應地通常都與前期制作工人所在地分開。用于超高純氣體和液體的管線體系的建設和維護在半導體工業(yè)是很好被理解的，這樣大多數(shù)氣體和液體才可從相同建筑的任何地方(或者甚至相同地點)輸送到晶片制造點。本申請公開了在半導體制造工廠現(xiàn)場制備超純化學品的體系和方法，以致它們可直接用管線送到使用點。所公開的體系是很緊湊的裝置，它們可在與前期制作相同的建筑物中(或在相鄰的建筑物中)，以致可避免處理。鹽酸一類重要的半導體加工用化學品是氣態(tài)形式和含水形式的HCl。液體鹽酸也廣泛用于標準RCA清洗中的酸清洗部分。如上所述，母案申請公開了制備超高純氨的方法和體系。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這些方法和體系的改進可用于制備超高純HCl。原料為商業(yè)級無水HCl。通過簡單的汽化提供第一純化步驟。(在70°F下HCl的蒸氣壓為613磅/英寸2，而在124.5°F下為1185磅/英寸2，因此這一蒸氣壓始終為從大貯罐抽出提供了充分輸送壓力。)優(yōu)選HCl蒸氣直接從貯罐抽出。(在另一實施方案中，液體HCl分批從大貯罐中轉移，并在受控的溫度和壓力下在汽化室中汽化。)鹽酸的制備現(xiàn)可將經(jīng)純化的氣態(tài)HCl溶于水中，制得濃鹽酸。超純混合清洗溶液的現(xiàn)場制備本申請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，半導體集成電路加工工藝(1990)，在這里引入作為參考。對于半導體制造來說，這樣的清洗試劑通常作為包裝物購買。但是，這就意味著在制造商的工廠和使用地需要對這些包裝物中的溶液進行某些處理。如上所述，對超高純化學品這樣的處理總是不希望的。已提出其它各種清洗化學方法。例如，Shiraki清洗是一種腐蝕性預外延(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。參見Ishizaki和Shiraki，“硅的低溫表面清洗及其在硅MBE中的應用”，133，電子化學學會雜志(J.ELECTROCHEM.Soc.)666(1986)，在這里引入作為參考。RCA酸清洗溶液通常為HCl+H2O2+H2O，其比例為1∶1∶6或1∶2∶8。根據(jù)在這里所公開的創(chuàng)新內容之一，RCA酸清洗溶液(或類似的清洗溶液)在晶片制造工廠通過將已現(xiàn)場純化的超純HCl與已現(xiàn)場純化的超純過氧化氫混合來現(xiàn)場制備。從而純度提高，而未檢測出的偶然污染的風險下降。附圖簡述現(xiàn)參考附圖來說明所公開的發(fā)明，這些本發(fā)明重要的例舉實施方案，因此在這里作為參考并入本說明書，其中圖1為制備超純鹽酸裝置的一個實施例的工藝流程圖。圖2為可包括圖1的純化裝置的半導體制造生產(chǎn)線的方塊圖。圖3為在晶片制造工廠中半導體清洗工段的方塊圖，其中可包括圖1的鹽酸純化。優(yōu)選實施方案的詳述將特別參考目前優(yōu)選的實施方案對本申請的許多創(chuàng)新性內容進行描述(該實施方案僅作為本發(fā)明的例子，而不作為本發(fā)明的限制)，其中HCl的純化根據(jù)本發(fā)明，首先從液體HCl供料儲蓄器的蒸氣空間抽出HCl蒸氣。用這一方法抽出蒸氣用作為單級蒸餾，讓某些固體雜質和高沸點雜質留在液相中。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HCl的儲蓄器，HCl可為無水形式或含水溶液形式(優(yōu)選無水形式)。儲蓄器可保持在常壓下，或者如果需要提高HCl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、優(yōu)選約15至約35℃、最優(yōu)選約20至約25℃。通過從汽相抽出HCl蒸氣可除去的雜質包括周期表第I和II族金屬，以及由于它們與HCl接觸生成的絡合形式的雜質。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加合物；過渡金屬氫化物；以及重質烴類和鹵化碳類如泵用油。從儲蓄器中抽出的HCl通過過濾裝置，以除去蒸氣夾帶的任何固體物質。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一步過濾。經(jīng)過濾的蒸氣然后通過滌氣器，在那里蒸氣用低pH值純水(優(yōu)選去離子水)洗滌。低pH值水優(yōu)選為HCl水溶液，通過滌氣器循環(huán)使?jié)舛壬咧溜柡汀Ｔ摐鞖馄骱苋菀鬃鳛閭鹘y(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)，內徑約7英寸(18厘米)，使填料體積達到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)，氣體進口在填料下方，液體進口在填料上方，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)的結構。應當理解，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HCl飽和去離子水，生成用作開始的洗滌介質。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。用滌氣器除去的雜質的例子包括反應性揮發(fā)性物質，如金屬鹵化物；磷、砷和銻的鹵化物和氫化物；過渡金屬鹵化物；以及第III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。HCl純化體系的體積加工速率并不重要，可在寬范圍內變化。但是，在本發(fā)明使用的大多數(shù)操作中，HCl通過體系的流速在約200毫升/小時至數(shù)千升/小時范圍內。任選的是，離開滌氣器的HCl可在使用前進一步純化，這與HCl純化而用于其中的制造過程的具體類型有關。例如，在某些情況下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，可使用在結構和操作參數(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HCl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HCl溶于純水中(優(yōu)選去離子水)?；旌系谋壤头椒ㄊ浅Ｒ?guī)的。根據(jù)本發(fā)明，描述HCl純化裝置的一個例子的流程圖示于圖1。液體HCl貯存在儲蓄器11中。從儲蓄器的蒸氣空間抽出HCl蒸氣12，然后通過截止閥13，過濾器14。經(jīng)過濾的HCl蒸氣15的流速用壓力調節(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)飽和的含水HCl20向下流動，而HCl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HCl26送往三個供選擇的流程之一。它們是(1)蒸餾塔27，在那里HCl經(jīng)進一步純化。然后將得到的經(jīng)蒸餾的HCl28送到使用點。(2)溶解裝置29，在那里HCl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，HCl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HCl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)任何金屬雜質的含量小于100ppt的HCl。但是，對于某些應用來說，有蒸餾塔27是優(yōu)選的。在這種情況下，蒸餾塔將除去可能干擾清洗的不可凝氣體，如氧和氮。此外，因為離開滌氣器17的HCl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)HCl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HCl送到許多使用點。實驗小結由MathesonGasProducts得到的兩個單獨的HCl鋼瓶用于這一研究。注意到這兩個鋼瓶中的雜質組成有差別，它可能反映一般HCl源的變化。這一研究的目的是開發(fā)實際上用于任何進料的純化方法，而不是優(yōu)化用于特定批料的方法。整個實驗步驟都在有通風的而未控制室內氣氛的通風柜中進行。地板為未經(jīng)處理的混凝土，因此很有可能Ca、K和Na的結果高于在有環(huán)境控制的實際使用點體系中得到的。由CGA制造的取樣裝置有1/4英寸管接頭和帶1/4英寸管連接件的風箱密封閥，兩者都為不銹鋼制造。閥的出口與1/4英寸四氟乙烯短管連接，以致液體或蒸氣可直接進入樣品瓶。用這種方法，可直接在樣品瓶中制備含水HCl樣，而不需要液體在未控制的環(huán)境中轉移。在加入大約100毫升DI并蓋上瓶子以前，通過用DI徹底清洗和排空4次來制得樣品瓶。通過將從所選的來源和方法得到的HCl鼓泡進預先加到樣品瓶中的DI中來制取樣品。在大多數(shù)情況下，持續(xù)加入HCl，一直到樣品瓶中的溶液被飽和為止，這一點可通過經(jīng)溶液并排放到通風柜廢氣中的HCl得到證實。在飽和時，樣品溶液用手摸時感覺很熱，而在蓋緊并冷卻后，樣品瓶會部分凹陷。模擬離子純化器(“IP”)體系由1英寸四氟乙烯管制成。連管的一端焊接到約1英尺高的管子的蓋緊部分。連管的另一部分用帽上有兩個1/4英寸孔的帽蓋上。將1/4英寸四氟乙烯管插入這兩個緊配合的孔，一根管子向下伸到裝置的底部，而另一根管子僅穿過頂部。組件的4英寸下段裝有由1/4英寸薄壁四氟乙烯管切成的拉西環(huán)。在實驗過程中，這一模擬的IP裝入約100毫升DI。HCl氣體通過底部管子通入，可得到氣/液界面。雖然這一組件遠不及精心設計的有填料塔的IP那樣有效，但是可估計最壞情況的IP性能。這一IP的底部樣品需要增加處理，以便將底部樣品轉移到樣品瓶中，用于實驗室實驗。由于這一原因，由于環(huán)境造成的污染，IP底部樣品可能測量得更高。通過將鋼瓶倒置并將液體排入預先準備的樣品容器中，從每一鋼瓶中取HCl液體樣。測量的雜質是真正最壞的情況，因為這種液體取樣技術常常也使樣品有更多的顆粒，而額外的處理會使樣品長時間暴露到室內空氣中。由兩個鋼瓶取出的液體的ICP結果列入表1。這些結果已歸一化到37.25％HCl，它是由HCl使用點體系得到的含水HCl的公稱規(guī)格。Fe和其它污染物的顯著過量使得不需要更加靈敏的ICP/MS測試；因此，較不重要的污染物的實際含量是不知道的。但是，只要這些雜質在產(chǎn)品中可降低到可接受的水平，那么精確的含量只有技術上的意義。幸運地是，所有這些雜質都可用蒸餾和/或IP技術除去。以下元素在所分析的一個或兩個鋼瓶中發(fā)現(xiàn)Al、B、Ba、Cr、Cu、Fe、K和Na。污染濃度以及脫除技術將在以下部分中討論。已進行了許多實驗，以便證實對于HCl的這一純化基本原理。為了簡便和清楚起見，分組描述了類似的一些實驗。液體無水HCl的測量通過將鋼瓶倒置并將無水液體HCl直接吸收在水中來測量無水液體HCl。這代表一種最壞的情況，因為固體雜質也可能進到溶劑中。然后將樣品送去進行金屬的ICP分析。(鋼瓶1樣品號062993602，鋼瓶2樣品號062993605)。蒸氣無水HCl的測量在這些實驗中，用頂部出口管線支承鋼瓶。無水HCl蒸氣從液體中蒸出，并通過噴霧管溶于少量超純水樣中。這一方法代表傳統(tǒng)的單級蒸餾。用這些數(shù)據(jù)與純化器實驗相比較。(鋼瓶1樣品號071293601，鋼瓶2樣品號062993603)。離子純化器測量這些實驗室規(guī)模的實驗用以前所述的設備進行。在將超純水裝入模擬純化器并將純化器的出口接到另一部分超純水后，緩慢將HCl氣送入實驗裝置。隨著HCl吸收入第一階段純化器有相當大的放熱，在達到體系的沸點以前，純化器中的溫度和濃度增加。在達到體系的沸點時，HCl氣體不再吸收在純化器中，而是沿拉西環(huán)填料提供的曲折道路通過液體鼓泡。用這種方法，蒸氣被含水介質洗滌。對含水溶液比蒸氣狀態(tài)有更大親合性的金屬雜質將留在液相中。然后，經(jīng)純化的氣體在下一階段中被吸收以形成鹽酸。留在純化器的液體(“底部”樣品)和“經(jīng)洗滌的”產(chǎn)品樣(“產(chǎn)品”)然后都送去進行ICP/MS法分析。兩個鋼瓶都各用于幾個實驗，并列于表1的其余部分。實驗小結每一鋼瓶得到的液體與從該液體蒸出的蒸氣的比較說明了通過簡單蒸餾(鋼瓶1的液體與鋼瓶1的蒸氣，鋼瓶2的液體與鋼瓶2的蒸氣)可獲得的純化，并表明有良好的純化，其分離因子為10-5000。但是，許多物種的含量仍超過1ppb。若增加連序的或多級的蒸餾能力，雖然能進一步提高純度，但它使費用和復雜性顯著增加。但是，純化器的出口產(chǎn)品的雜質含量比簡單蒸餾方案有顯著下降。此外，對于任何特定的元素來說，任何一次實驗的底部樣品都比產(chǎn)品物流高得多，這說明了這一技術的分離效果。純化器在制造和操作上都比多級蒸餾體系要簡單得多和經(jīng)濟得多。鋼瓶2IP模擬-I實驗工作打開貯罐閥，不漏。打開樣品閥，大量鼓泡和液體帶出到廢液。關閉樣品閥，有一些回吸。以適當?shù)乃俾手匦麓蜷_。在注入到DI中以前幾秒鐘廢棄一些HCl氣。DI樣品仍透明，IP底部變得十分黃。取出樣品注入管，蓋上HClS產(chǎn)品樣品。從樣品閥取出送到IP的樣品管，關閉樣品閥。將IP底部樣品倒入樣品容器。樣品號IP底部063093501，HClS產(chǎn)品063093502。鋼瓶1IP模擬實驗工作打開閥門得到良好的HCl氣流流向IP。當飽和時，HCl氣體通過IP。經(jīng)幾秒鐘達到管線清潔后，將產(chǎn)品管線引入樣品瓶。當樣品飽和后移去產(chǎn)品管線。觀測到，從閥中的放氣口產(chǎn)生泄漏，過早吸回和水洗必腐蝕風箱密封中的孔。從IP貯罐回收樣品。樣品號IP產(chǎn)品071293603，IP底部樣品071293602鋼瓶-2IP試驗實驗工作與以前試驗相同的裝置和步驟，但沒有(NH4)2S。樣品號IP底部樣品071493603，IP產(chǎn)品071493604樣品分析表以下三部分表說明涉及上述各樣品的試驗結果HCl實驗室規(guī)模試驗結果</tables></tables></tables><p>改進和變通方案正如熟悉本專業(yè)的技術人員認識到的，在本申請中公開的創(chuàng)新性基本原理可在很大的應用范圍內改進和變化，因此所要求保護的范圍不受所給出的具體例證性公開內容的限制。例如，所公開的創(chuàng)新技術不嚴格限于集成電路的制造，還可用于制造離散的半導體元件，如光電設備和動力裝置。作為另一例子，所公開的創(chuàng)新技術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液晶顯示器；但主要的應用是在集成電路制造，所公開的技術在其它領域的應用是次要的。作為另一例子，不嚴格要求使用滌氣器來進行液-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備相結合使用。還應當指出，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。這樣的應用所遇到的固有的風險是如上討論的超高純化學品的處理問題；但對于需要包裝化學品的用戶(帶有伴隨的處理)來說，所公開的創(chuàng)新技術為達到高于其它技術可達到的最初純度提供了一條途徑。此外，在這樣的應用中，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體制造最重要的超純含水化學品。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)。還應當指出，在半導體前期制作設備中超純化學品管系可包括在線的或帶壓的儲蓄器。因此在權利要求中的“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。權利要求1.一種在半導體設備制造工廠中為半導體制造操作提供含HCl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體HCl源并由它提供HCl蒸氣流的汽化源；所述的HCl蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度鹽酸的高純水循環(huán)流與所述的HCl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HCl蒸氣流，并使所述的HCl蒸氣與含水液體合并，制得含有HCl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體設備制造工廠的各使用點。2.根據(jù)權利要求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)權利要求1的體系，其中所述的液體HCl源由無水HCl組成。4.根據(jù)權利要求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)權利要求1的體系，其中所述的液體HCl源只有標準商業(yè)級純度。6.根據(jù)權利要求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體HCl。8.一種在半導體設備制造工廠中為半導體制造操作提供含HCl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體HCl并由它提供HCl蒸氣流的汽化源；所述的HCl蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度鹽酸的高純水循環(huán)流與所述的HCl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HCl蒸氣流，并使所述的HCl蒸氣與含水液體合并，制得含HCl的超純含水溶液；從而所述的超純含水溶液可在半導體設備制造工廠內使用，而不需要大量輸送或使液體表面暴露到任何環(huán)境中。9.根據(jù)權利要求8的體系，其中在所述的汽化源和所述的純化裝置之間設有顆粒過濾器。10.根據(jù)權利要求8的體系，其中所述的液體HCl源由無水HCl組成。11.根據(jù)權利要求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)權利要求8的體系，其中所述的液體HCl源只有標準商業(yè)級純度。13.根據(jù)權利要求8的體系，其中所述的汽化器為大貯罐。14.根據(jù)權利要求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體HCl。15.一種在半導體設備制造工廠中為在所述工廠的半導體制造操作提供超高純HCl的現(xiàn)場輔助體系，該體系包括一個被連接以接收液體HCl并由它提供HCl蒸氣流的汽化源；所述的HCl蒸氣流被連接以通過離子純化裝置，它使含有高濃度鹽酸的高純度水循環(huán)流與所述HCl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HCl蒸氣流，并干燥所述的HCl蒸氣；以及一個管系，它將所述的含水溶液送到半導體設備制造工廠的各使用點。16.根據(jù)權利要求15的體系，其中在所述的汽化源和所述的純化裝置之間設有顆粒過濾器。17.根據(jù)權利要求15的體系，其中所述的液體HCl源由無水HCl組成。18.根據(jù)權利要求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)權利要求15的體系，其中所述的液體HCl源只有標準商業(yè)級純度。20.根據(jù)權利要求15的體系，其中所述的汽化器為大貯罐。21.根據(jù)權利要求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體HCl。22.一種制備超高純HCl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體HCl的儲蓄器；(b)從所述的蒸氣空間抽出含HCl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過濾的蒸氣與在去離子水中的HCl水溶液接觸，經(jīng)如此洗滌的蒸氣為純化的HCl氣體。23.根據(jù)權利要求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體材料的晶片上進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)HCl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HCl，所述的輔助裝置包括(i)一個在所貯液體HCl上方有蒸氣空間的液體HCl儲蓄器；(ii)一個從所述的蒸氣空間抽出含HCl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過濾的蒸氣與HCl在去離子水中的含水溶液接觸，如此洗滌的蒸氣為純化的HCl氣體；(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HCl。25.根據(jù)權利要求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HCl氣體與純化水合并以制成HCl水溶液的設備。27.根據(jù)權利要求24的體系，其中用所述的輔助裝置純化的HCl在位于離所述設備大約30厘米之內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HCl氣體。29.根據(jù)權利要求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HCl試劑的方法，所述的方法包括(a)從含HCl的儲蓄器中液體HCl上方的蒸氣空間中抽出HCl氣體；(b)使所述的HCl氣體通過過濾膜，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HCl氣體通過滌氣器，從而使所述的HCl氣體與HCl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HCl氣體，并將所述的HCl氣體送到所述的工作站。31.根據(jù)權利要求30的方法，其中還包括在將所述的HCl氣體送到所述的工作站以前，將來自所述的滌氣器的所述的HCl氣體溶于經(jīng)純化的水中。32.根據(jù)權利要求30的方法，其中還包括在將所述的HCl氣體送到所述的工作站以前，將所述的HCl氣體通過蒸餾塔以便進一步純化。33.根據(jù)權利要求30的方法，其中還包括另一步驟(b’)在將所述的HCl氣體送到所述的工作站以前，將來自所述的滌氣器的所述的HCl氣體通過蒸餾塔以便進一步純化，以及將來自所述的蒸餾塔的所述的HCl氣體溶于純水中。34.根據(jù)權利要求30的方法，其中步驟(b)在約10至約50℃的溫度范圍進行。35.根據(jù)權利要求30的方法，其中步驟(b)在約15至約35℃的溫度范圍進行。36.根據(jù)權利要求33的方法，其中步驟(b)和(b’)在約15至約35℃的溫度范圍進行。37.根據(jù)權利要求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的壓力下進行。38.根據(jù)權利要求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的壓力下進行。全文摘要用以下步驟現(xiàn)場制備用于半導體制造的高度純化的HCl:從液體HCl儲蓄器(11)中抽出HCl蒸氣(12)以及在低pH值的含水滌氣器(17)中洗滌經(jīng)過濾的蒸氣(15)。文檔編號C01B7/19GK1189787SQ96194539公開日1998年8月5日申請日期1996年6月5日優(yōu)先權日1996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