现场超高纯度化学品或气体的纯化制造技术

提供了一种现场纯化设备/系统，在0%至100%的现场设备调节比内向制备过程递送高和超高纯度产品，例如工艺化学品、工业和特种气体，同时将所供应物质的预先确定的纯度保持在预定的规格范围内。通过将产品重新引回现场纯化设备/系统中来实现保持纯化装置/单元中的至少一个中的液体/蒸气比，以确保产品纯度范围保持不变。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了一种现场纯化设备/系统，在0%至100%的现场设备调节比内向制备过程递送高和超高纯度产品，例如工艺化学品、工业和特种气体，同时将所供应物质的预先确定的纯度保持在预定的规格范围内。通过将产品重新引回现场纯化设备/系统中来实现保持纯化装置/单元中的至少一个中的液体/蒸气比，以确保产品纯度范围保持不变。【专利说明】现场超高纯度化学品或气体的纯化专利技术背景本专利技术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专利技术。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 HCl0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。该专利技术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WOO145819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W006005990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。一些公开出版物涉及提供自动化的适当控制的控制系统来获得所需产品纯度。例如，CN2011006332中建议了一种用于蒸馏塔的控制系统。该系统利用智能检查机DCS系统和现场车，其中检查机从DCS实时数据库获得历史过程数据并且针对蒸馏塔中的液体/蒸气(L/V)比来控制输出值。因此，所述L/V比受到控制并且恒定地变化，以维持和确保通过系统动态控制的高纯度稳定运行。同时，应当注意到如果蒸馏塔中的流速低于最小阈值，纯度范围可能改变。然而，那些教导通常没有提供符合期望的系统，如同时存在的高调节比和供应物质纯度的一致范围。因此，对可以在预定纯度范围内同时以可变产品流速递送HP和UHP产品的现场纯化设备(或系统；设备和系统可以互换)和方法存在显著的需求。也就是说，需要能将这两种期望，即以预定的一致纯度范围递送纯化的产品和高的现场纯化设备调节比，相结合的现场纯化系统和方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种现场纯化设备，其供应预定纯度范围内的纯化化学品、工业和特种气体，同时满足对纯化产品在其最大设计生产能力的0%至100%之间的突然需求变化。 在一个方面，本专利技术提供了一种现场纯化系统，其包括: I)包括待纯化化学品或气体的进料流； 2)至少两个用于接收和纯化所述进料流的纯化单元； 3)至少一个从所述纯化单元流出的纯化流； 4)用于接收所述至少一个纯化流的自动化的流控制系统；其中所述自动化的流控制系统包括:输出产品接点(junction)和反馈接点； 5)至少一个从所述至少一个自动化的流控制系统流出的产品流；和 6)至少一个从所述自动化的流控制系统流出并流入所述至少两个纯化单元中的至少一个中的反馈流。 在另一个方面，本专利技术提供了一种纯化化学品或气体的方法，包括以下步骤: 提供含有所述化学品或气体的进料流； 提供现场纯化系统，所述现场纯化系统包括: I)至少两个纯化单元；和 2)自动化的流控制系统，所述自动化的流控制系统包括:输出产品接点和反馈接占. 使所述进料流流过所述至少两个纯化单元，以从所述至少两个纯化单元中的最后纯化的单元中提供纯化流；和 将所述纯化流送至所述自动化的流控制系统，以根据产品需求将所述纯化流分成输出产品流和反馈流； 其中所述输出产品流维持预定的纯度范围，同时所述产品需求在预定的最大生产能力的0%至100%之间变化。 在又一个方面，本专利技术提供了一种现场纯化NH3的方法，包括以下步骤: 提供含有NH3的进料流； 提供现场纯化系统，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种现场纯化系统，其包括：1）包括待纯化化学品或气体的进料流；2）至少两个用于接收和纯化所述进料流的纯化单元；3）至少一个从所述纯化单元流出的纯化流；4）用于接收所述至少一个纯化流的自动化的流控制系统；其中所述所述自动化的流控制系统包括：输出产品接点和反馈接点；5）至少一个从所述自动化的流控制系统流出的产品流；和6）至少一个从所述自动化的流控制系统流出并流入所述至少两个纯化单元中的至少一个中的反馈流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·E·康威，V·Y·格施泰恩，J·A·霍普金斯，B·M·林登穆斯，T·M·布斯，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US