半导体加工用超高纯盐酸的现场制备的制作方法

专利名称：：半导体加工用超高纯盐酸的现场制备的制作方法
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：和概述本发明涉及为半导体制造提供超高纯盐酸的体系和方法。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。在半导体加工中长期发生的工艺变更之一是在干加工和湿加工之间的变化(以及试图进行的变化)。在干加工中，只有气态反应物或等离子体相反应物与晶片接触。在湿加工中，各种液体试剂用于不同的用途，如刻蚀二氧化硅或除去天然的氧化物层、除去有机物质或微量的有机污染物、除去金属或微量有机污染物、刻蚀氮化硅、刻蚀硅。等离子体刻蚀虽然有许多吸引人的能力，但它不适合用于清洗。还没有简便可得的化学方法用来除去某些最不希望有的杂质，如金。因此，对于现代半导体加工来说，湿法清洗是很重要的；而且在可预见的未来，可能仍然如此。等离子体刻蚀通过在适当位置使用光刻蚀剂来进行，它后面不能直接采用高温步骤。否则刻蚀剂剥离，则必需清洗。清洗必需除去的物质可包括光刻蚀剂残留物(有机聚合物)；钠；碱土金属(如钙或镁)；以及重金属(如金)。其中许多物质不能形成挥发性卤代物，因此等离子体刻蚀不能将它们带走。用湿化学法清洗是需要的。其结果是，在等离子体刻蚀时工艺化学品的纯度不那么重要，因为在高温步骤进行以前等离子体刻蚀步骤以后总是有清洗步骤，清洗步骤可在高温步骤作用这些污染物以前从表面上除去这些有害的污染物。但是，液体化学品的纯度要重要得多，因为在半导体表面上的碰撞速率通常比在等离子体刻蚀中高百万倍，以及因为液体清洗步骤后直接接着高温步骤。但是，湿加工有一个主要的缺点，即离子污染。集成电路结构物只使用很少几种掺杂物物种(硼、砷、磷和有时还有锑)，以形成所需的P型和N型掺杂区。但是，许多其它的物质种在电子上也是活性掺杂物，它们是十分不希望有的污染物。其中许多污染物可能有有害的影响，例如在浓度低于1013个/cm3时就产生高的结漏电流，而且，一些较不希望有的污染物会熔析入硅中；即在硅与水溶液接触的场合下，污染物在硅中的平衡浓度比在溶液中的高。而且，一些较不希望有的污染物有很高的扩散系数，以致这样的掺杂物引入硅晶片的任何部分都倾向于使这些污染物扩散到整个晶片，包括这些污染物将引起漏电的半导体结。因此，用于半导体晶片上的所有液体溶液中所有金属离子优选有极低的含量。优选的是，所有金属合起来的浓度应小于300ppt(亿万(trillion)分之一)；而对于任何一种金属，浓度应小于10ppt，而且越小越好。而且，因阴离子和阳离子造成的污染也都必需控制。(一些阴离子可能有坏的影响，例如络合金属离子可使金属原子或离子在硅晶格中的移动性下降。)前期制造设备通常包括制备高纯水(称为“DI”水，即去离子水)的现场纯化体系。但是，要得到所需纯度的工艺化学品更加困难。母案申请公开了一种在半导体晶片生产地的现场体系中制备超高纯氨的方法从液体氨储蓄器中抽出氨蒸气；使氨蒸气通过微滤器；以及用高pH值纯化水(优选去离子水，它已与氨流平衡过)洗涤经过滤的蒸气。这一发现可使商业级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。氨蒸气从供料储蓄器抽出本身被用作为单级蒸馏，除去了非挥发性的杂质和高沸点的杂质，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，它们可通过涤气除去，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，因为涤气工艺传统用于除去常量杂质，而不是用于除去微量杂质。半导体制造所需的极纯含量是各种工业工艺中极少见的或独特的。在这样的极纯含量下，化学品的处理本来是不希望的(当然，虽然这一点是不能完全避免的)。必需尽量减少超纯化学品暴露到空气中(特别是还有工人存在的环境中)。这样的暴露有引入颗粒物的风险，从而产生污染。超纯化学品在封闭的容器中的货运也是不希望的，因为在制造商或在用户处都固有很高的污染物风险。而且，未检测出的污染物可能损坏大量昂贵的晶片。因为通常有许多有腐蚀性的和/或有毒性的化学品用于半导体加工，试剂的供应地通常都与前期制作工人所在地分开。用于超高纯气体和液体的管线体系的建设和维护在半导体工业是很好被理解的，这样大多数气体和液体才可从相同建筑的任何地方(或者甚至相同地点)输送到晶片制造点。本申请公开了在半导体制造工厂现场制备超纯化学品的体系和方法，以致它们可直接用管线送到使用点。所公开的体系是很紧凑的装置，它们可在与前期制作相同的建筑物中(或在相邻的建筑物中)，以致可避免处理。盐酸一类重要的半导体加工用化学品是气态形式和含水形式的HCl。液体盐酸也广泛用于标准RCA清洗中的酸清洗部分。如上所述，母案申请公开了制备超高纯氨的方法和体系。现已发现，这些方法和体系的改进可用于制备超高纯HCl。原料为商业级无水HCl。通过简单的汽化提供第一纯化步骤。(在70°F下HCl的蒸气压为613磅/英寸2，而在124.5°F下为1185磅/英寸2，因此这一蒸气压始终为从大贮罐抽出提供了充分输送压力。)优选HCl蒸气直接从贮罐抽出。(在另一实施方案中，液体HCl分批从大贮罐中转移，并在受控的温度和压力下在汽化室中汽化。)盐酸的制备现可将经纯化的气态HCl溶于水中，制得浓盐酸。超纯混合清洗溶液的现场制备本申请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(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买。但是，这就意味着在制造商的工厂和使用地需要对这些包装物中的溶液进行某些处理。如上所述，对超高纯化学品这样的处理总是不希望的。已提出其它各种清洗化学方法。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。参见Ishizaki和Shiraki，“硅的低温表面清洗及其在硅MBE中的应用”，133，电子化学学会杂志(J.ELECTROCHEM.Soc.)666(1986)，在这里引入作为参考。RCA酸清洗溶液通常为HCl+H2O2+H2O，其比例为1∶1∶6或1∶2∶8。根据在这里所公开的创新内容之一，RCA酸清洗溶液(或类似的清洗溶液)在晶片制造工厂通过将已现场纯化的超纯HCl与已现场纯化的超纯过氧化氢混合来现场制备。从而纯度提高，而未检测出的偶然污染的风险下降。附图简述现参考附图来说明所公开的发明，这些本发明重要的例举实施方案，因此在这里作为参考并入本说明书，其中图1为制备超纯盐酸装置的一个实施例的工艺流程图。图2为可包括图1的纯化装置的半导体制造生产线的方块图。图3为在晶片制造工厂中半导体清洗工段的方块图，其中可包括图1的盐酸纯化。优选实施方案的详述将特别参考目前优选的实施方案对本申请的许多创新性内容进行描述(该实施方案仅作为本发明的例子，而不作为本发明的限制)，其中HCl的纯化根据本发明，首先从液体HCl供料储蓄器的蒸气空间抽出HCl蒸气。用这一方法抽出蒸气用作为单级蒸馏，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HCl的储蓄器，HCl可为无水形式或含水溶液形式(优选无水形式)。储蓄器可保持在常压下，或者如果需要提高HCl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HCl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HCl接触生成的络合形式的杂质。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HCl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，在那里蒸气用低pH值纯水(优选去离子水)洗涤。低pH值水优选为HCl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HCl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，如金属卤化物；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。HCl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，HCl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HCl可在使用前进一步纯化，这与HCl纯化而用于其中的制造过程的具体类型有关。例如，在某些情况下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HCl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HCl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HCl纯化装置的一个例子的流程图示于图1。液体HCl贮存在储蓄器11中。从储蓄器的蒸气空间抽出HCl蒸气12，然后通过截止阀13，过滤器14。经过滤的HCl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。经饱和的含水HCl20向下流动，而HCl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HCl26送往三个供选择的流程之一。它们是(1)蒸馏塔27，在那里HCl经进一步纯化。然后将得到的经蒸馏的HCl28送到使用点。(2)溶解装置29，在那里HCl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，HCl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HCl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HCl。但是，对于某些应用来说，有蒸馏塔27是优选的。在这种情况下，蒸馏塔将除去可能干扰清洗的不可凝气体，如氧和氮。此外，因为离开涤气器17的HCl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HCl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HCl送到许多使用点。实验小结由MathesonGasProducts得到的两个单独的HCl钢瓶用于这一研究。注意到这两个钢瓶中的杂质组成有差别，它可能反映一般HCl源的变化。这一研究的目的是开发实际上用于任何进料的纯化方法，而不是优化用于特定批料的方法。整个实验步骤都在有通风的而未控制室内气氛的通风柜中进行。地板为未经处理的混凝土，因此很有可能Ca、K和Na的结果高于在有环境控制的实际使用点体系中得到的。由CGA制造的取样装置有1/4英寸管接头和带1/4英寸管连接件的风箱密封阀，两者都为不锈钢制造。阀的出口与1/4英寸四氟乙烯短管连接，以致液体或蒸气可直接进入样品瓶。用这种方法，可直接在样品瓶中制备含水HCl样，而不需要液体在未控制的环境中转移。在加入大约100毫升DI并盖上瓶子以前，通过用DI彻底清洗和排空4次来制得样品瓶。通过将从所选的来源和方法得到的HCl鼓泡进预先加到样品瓶中的DI中来制取样品。在大多数情况下，持续加入HCl，一直到样品瓶中的溶液被饱和为止，这一点可通过经溶液并排放到通风柜废气中的HCl得到证实。在饱和时，样品溶液用手摸时感觉很热，而在盖紧并冷却后，样品瓶会部分凹陷。模拟离子纯化器(“IP”)体系由1英寸四氟乙烯管制成。连管的一端焊接到约1英尺高的管子的盖紧部分。连管的另一部分用帽上有两个1/4英寸孔的帽盖上。将1/4英寸四氟乙烯管插入这两个紧配合的孔，一根管子向下伸到装置的底部，而另一根管子仅穿过顶部。组件的4英寸下段装有由1/4英寸薄壁四氟乙烯管切成的拉西环。在实验过程中，这一模拟的IP装入约100毫升DI。HCl气体通过底部管子通入，可得到气/液界面。虽然这一组件远不及精心设计的有填料塔的IP那样有效，但是可估计最坏情况的IP性能。这一IP的底部样品需要增加处理，以便将底部样品转移到样品瓶中，用于实验室实验。由于这一原因，由于环境造成的污染，IP底部样品可能测量得更高。通过将钢瓶倒置并将液体排入预先准备的样品容器中，从每一钢瓶中取HCl液体样。测量的杂质是真正最坏的情况，因为这种液体取样技术常常也使样品有更多的颗粒，而额外的处理会使样品长时间暴露到室内空气中。由两个钢瓶取出的液体的ICP结果列入表1。这些结果已归一化到37.25％HCl，它是由HCl使用点体系得到的含水HCl的公称规格。Fe和其它污染物的显著过量使得不需要更加灵敏的ICP/MS测试；因此，较不重要的污染物的实际含量是不知道的。但是，只要这些杂质在产品中可降低到可接受的水平，那么精确的含量只有技术上的意义。幸运地是，所有这些杂质都可用蒸馏和/或IP技术除去。以下元素在所分析的一个或两个钢瓶中发现Al、B、Ba、Cr、Cu、Fe、K和Na。污染浓度以及脱除技术将在以下部分中讨论。已进行了许多实验，以便证实对于HCl的这一纯化基本原理。为了简便和清楚起见，分组描述了类似的一些实验。液体无水HCl的测量通过将钢瓶倒置并将无水液体HCl直接吸收在水中来测量无水液体HCl。这代表一种最坏的情况，因为固体杂质也可能进到溶剂中。然后将样品送去进行金属的ICP分析。(钢瓶1样品号062993602，钢瓶2样品号062993605)。蒸气无水HCl的测量在这些实验中，用顶部出口管线支承钢瓶。无水HCl蒸气从液体中蒸出，并通过喷雾管溶于少量超纯水样中。这一方法代表传统的单级蒸馏。用这些数据与纯化器实验相比较。(钢瓶1样品号071293601，钢瓶2样品号062993603)。离子纯化器测量这些实验室规模的实验用以前所述的设备进行。在将超纯水装入模拟纯化器并将纯化器的出口接到另一部分超纯水后，缓慢将HCl气送入实验装置。随着HCl吸收入第一阶段纯化器有相当大的放热，在达到体系的沸点以前，纯化器中的温度和浓度增加。在达到体系的沸点时，HCl气体不再吸收在纯化器中，而是沿拉西环填料提供的曲折道路通过液体鼓泡。用这种方法，蒸气被含水介质洗涤。对含水溶液比蒸气状态有更大亲合性的金属杂质将留在液相中。然后，经纯化的气体在下一阶段中被吸收以形成盐酸。留在纯化器的液体(“底部”样品)和“经洗涤的”产品样(“产品”)然后都送去进行ICP/MS法分析。两个钢瓶都各用于几个实验，并列于表1的其余部分。实验小结每一钢瓶得到的液体与从该液体蒸出的蒸气的比较说明了通过简单蒸馏(钢瓶1的液体与钢瓶1的蒸气，钢瓶2的液体与钢瓶2的蒸气)可获得的纯化，并表明有良好的纯化，其分离因子为10-5000。但是，许多物种的含量仍超过1ppb。若增加连序的或多级的蒸馏能力，虽然能进一步提高纯度，但它使费用和复杂性显著增加。但是，纯化器的出口产品的杂质含量比简单蒸馏方案有显著下降。此外，对于任何特定的元素来说，任何一次实验的底部样品都比产品物流高得多，这说明了这一技术的分离效果。纯化器在制造和操作上都比多级蒸馏体系要简单得多和经济得多。钢瓶2IP模拟-I实验工作打开贮罐阀，不漏。打开样品阀，大量鼓泡和液体带出到废液。关闭样品阀，有一些回吸。以适当的速率重新打开。在注入到DI中以前几秒钟废弃一些HCl气。DI样品仍透明，IP底部变得十分黄。取出样品注入管，盖上HClS产品样品。从样品阀取出送到IP的样品管，关闭样品阀。将IP底部样品倒入样品容器。样品号IP底部063093501，HClS产品063093502。钢瓶1IP模拟实验工作打开阀门得到良好的HCl气流流向IP。当饱和时，HCl气体通过IP。经几秒钟达到管线清洁后，将产品管线引入样品瓶。当样品饱和后移去产品管线。观测到，从阀中的放气口产生泄漏，过早吸回和水洗必腐蚀风箱密封中的孔。从IP贮罐回收样品。样品号IP产品071293603，IP底部样品071293602钢瓶-2IP试验实验工作与以前试验相同的装置和步骤，但没有(NH4)2S。样品号IP底部样品071493603，IP产品071493604样品分析表以下三部分表说明涉及上述各样品的试验结果HCl实验室规模试验结果</tables></tables></tables><p>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，因此所要求保护的范围不受所给出的具体例证性公开内容的限制。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。权利要求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HCl的超高纯试剂的现场辅助体系，该体系包括一个连接到液体HCl源并由它提供HCl蒸气流的汽化源；所述的HCl蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度盐酸的高纯水循环流与所述的HCl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HCl蒸气流，并使所述的HCl蒸气与含水液体合并，制得含有HCl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，其中所述的液体HCl源由无水HCl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，其中所述的液体HCl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体HCl。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HCl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体HCl并由它提供HCl蒸气流的汽化源；所述的HCl蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度盐酸的高纯水循环流与所述的HCl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HCl蒸气流，并使所述的HCl蒸气与含水液体合并，制得含HCl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环境中。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，其中所述的液体HCl源由无水HCl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，其中所述的液体HCl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体HCl。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HCl的现场辅助体系，该体系包括一个被连接以接收液体HCl并由它提供HCl蒸气流的汽化源；所述的HCl蒸气流被连接以通过离子纯化装置，它使含有高浓度盐酸的高纯度水循环流与所述HCl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HCl蒸气流，并干燥所述的HCl蒸气；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。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，其中所述的液体HCl源由无水HCl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，其中所述的液体HCl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体HCl。22.一种制备超高纯HCl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体HCl的储蓄器；(b)从所述的蒸气空间抽出含HCl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)一气-液界面接触室，在其中通过所述过滤膜过滤的蒸气与在去离子水中的HCl水溶液接触，经如此洗涤的蒸气为纯化的HCl气体。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HCl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HCl，所述的辅助装置包括(i)一个在所贮液体HCl上方有蒸气空间的液体HCl储蓄器；(ii)一个从所述的蒸气空间抽出含HCl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过滤的蒸气与HCl在去离子水中的含水溶液接触，如此洗涤的蒸气为纯化的HCl气体；(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HCl。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HCl气体与纯化水合并以制成HCl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HCl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HCl气体。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流。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HCl试剂的方法，所述的方法包括(a)从含HCl的储蓄器中液体HCl上方的蒸气空间中抽出HCl气体；(b)使所述的HCl气体通过过滤膜，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HCl气体通过涤气器，从而使所述的HCl气体与HCl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HCl气体，并将所述的HCl气体送到所述的工作站。31.根据权利要求30的方法，其中还包括在将所述的HCl气体送到所述的工作站以前，将来自所述的涤气器的所述的HCl气体溶于经纯化的水中。32.根据权利要求30的方法，其中还包括在将所述的HCl气体送到所述的工作站以前，将所述的HCl气体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HCl气体送到所述的工作站以前，将来自所述的涤气器的所述的HCl气体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HCl气体溶于纯水中。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。全文摘要用以下步骤现场制备用于半导体制造的高度纯化的HCl:从液体HCl储蓄器(11)中抽出HCl蒸气(12)以及在低pH值的含水涤气器(17)中洗涤经过滤的蒸气(15)。文档编号C01B7/19GK1189787SQ96194539公开日1998年8月5日申请日期1996年6月5日优先权日1996年6月5日发明者J·G·霍夫曼,R·S·克拉克申请人:斯塔泰克文切斯公司