[发明专利]现场超高纯度化学品或气体的纯化

说明书

发明背景

本发明一般而言涉及供应高纯度（HP）和超高纯度（UHP）化学品、工业和特种气体的现场纯化设备。

在半导体制造工业中，在制造过程中每个阶段的主要担忧之一是污染物。引入到制造过程中的污染物可能大大改变最终产品特性。因此，为了去除污染，可能会停止和关闭生产线。这会导致：首先，显著量的已经制造的电子设备的不合格，以及其次，它可能会使生产陷于一段时间的停顿。这两种情况都会转为电子设备生产工厂收入的大量损失。这就是为什么从电子设备生产过程中的每个初始步骤解决生产线污染问题是重要的。

许多公开出版物涉及化学品和特种气体的现场纯化设备以及供应。一些公开出版物涉及更好地混合化学品，例如US6616014、EP1127658、US6923568、EP1305107和US6200414B1中所述。提供了不同的系统和方法来最小化电子设备制造过程中递送和使用的化学溶液的组成变化。此外，例如，US6200414B1提供了用于控制晶片蚀刻过程中使用的化学品的温度和压力的系统和方法。该专利建议当工具在更换晶片时，通过旁路对化学品进行连续再循环，并且应当停止化学品的流动。所述的系统被设计成具有高的调节比。另一方面，所建议的系统利用可重复使用并且可以一再地重新收集在主化学罐中的化学溶液。可能需要对返回的溶液进行少量的清洁，但没有讨论大量纯化设备和系统。

其他公开出版物涉及化学品和气体的纯化。

例如，US7371313专利提供了氨纯化的发明。在氨生产设备上生产氨流并且按照纯化步骤的顺序直至它达到所需的纯度水平。所有纯化步骤可以是分开的或彼此结合来在纯化过程结束时处理所需的UHP产品纯度。所述系统针对恒流的粗氨流进行工作，并且就最终产品纯度的保持而言，具有有限的调节比。

US2007007879A中提供了另一种系统。该系统基于产品液体级分的蒸发并向使用点递送产品蒸气级分，给使用点供应纯化的产品。该系统利用一步纯化阶段，并且当液体级分已经是UHP水平时适用于UHP递送，并且只需要避免可能的浓缩的重质杂质（如，重质烃）意外递送至制造过程中。这样的系统更适于从运输单元（如，ISO模块、气缸等）递送产品。现场纯化系统最可能使用持久性纯化单元，如吸附床和蒸馏塔，来纯化粗产品流。

EP0949470和US6032483建议了用于将纯化的液体化学品的蒸气流递送至使用点的系统。该系统建议彼此连接的多个塔，其中一种布置是下一个（第二个）塔从前一个塔接收重质液体级分用于进一步产品纯化。如TW306021中所述，通过从液体HCl储罐抽取HCl蒸气，并且在低pH含水洗涤器中洗涤滤过的蒸气，从而在现场制备用于半导体制造过程中的UHP HCl。在进入将其供应给制造过程的线路之前，使蒸气流通过洗涤器。

专利US2002128148A1描述了一种用于纯化流体氨或净化流体氨的系统。该系统由多个积聚污染物的吸附床组成。一部分氨流分解成氢和氮，并且将氢用于再生吸附剂。所述系统没有使人们基于制造过程需求来调节系统改变生产，而是在系统具有许多这样的床时关闭多个吸附床。假如系统仅有一个床时保持设定产品纯度范围，则系统的调节比可能不会在宽范围中变化。此外，一部分产品用于床的净化，这使得系统效率不高。

US6372022B1描述了一种基于离子型净化器来纯化和生产UHP化学品的方法和设备。该发明建议了纯化和生产用于制造过程中的UHP化学品流的连续过程，并且从产品流中除去携带污染物的污染水流。该系统获得产品的连续递送，并没有解决系统调节比的问题。

US6395064和WO0145819提供了一种用于将气体蒸发和纯化至用于半导体制造过程中的UHP水平的系统。将纯化的气体运送至缓冲罐，然后运送至制造过程的使用点。

US7297181和WO06005990介绍了一种用于氨纯化的系统，其中该系统使用不同的氨纯化手段，如吸附和蒸馏，以纯化氨。该系统还建议了装备有蒸发器的纯化产品存储罐，所述蒸发器用于蒸发液体产品并将其供应给需要的使用点。通常，一旦存储罐满了并且不再需要产品，系统必须停止UHP氨生产，因为没有地方来放置产品。通常，系统的重启涉及产品纯度的急骤变化（spike），这对于半导体制造过程可能是不可接受的。因此，该产品部分，以及最重要的重启产品供应时间，对于最终用户可能是不适当的。