用于纯化溶剂的系统及方法技术方案

本公开涉及纯化溶剂的方法及系统。经纯化溶剂可用于在多步骤半导体制造过程中清洁半导体基板。导体基板。导体基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纯化溶剂的系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2020年3月27日申请的美国临时申请序列号63/000,745的优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及用于纯化溶剂(例如有机溶剂)的系统及方法。具体地，本公开涉及可用于获得具有极低量的有机杂质及金属杂质的有机溶剂的系统及方法。

技术介绍

[0004]由于器件尺寸的不断减小，半导体行业在电子器件的集成密度方面实现了快速改进。最终，更多的较小器件被集成至给定区域中。这些改进主要归因于新精确度及高分辨率处理技术的发展。
[0005]在制造高分辨率的集成电路(IC)期间，各种处理液体将与裸晶圆或涂布膜的晶圆接触。例如，制造精细金属互连件通常包括以下程序：用预润湿液体涂布基底材料，之后用复合液体涂布该基底材料，以形成抗蚀膜。已知这些含有专有成分及各种添加剂的处理液体为IC晶圆的污染来源。
[0006]据信，即使痕量污染物混入这些化学液体，诸如晶圆预润湿液体或显影剂溶液中，所得电路图案仍可能具有缺陷。例如，已知极低量的金属杂质的存在可能干扰半导体器件的性能及稳定性。取决于金属污染物的种类，氧化物性质可能恶化，可能会形成不准确图案，可能会损害半导体电路的电气性能，这最终会不利地影响制造良率。
[0007]在制造化学液体的各个阶段，可能将杂质(诸如金属杂质、精细粒子、有机杂质、水分等)的污染不经意地引入化学液体中。实例包括存在于原材料中的杂质，在制造化学液体时所生成的副产物或残留的未反应的反应物，或者从制造装置的表面或从用于运输、储存或反应的容器设备、反应容器等溶离(elude)或提取的异物。因此，从用于生产高度精密及超精细半导体电子电路的这些化学液体中减少或移除不溶性及可溶性污染物是生产无缺陷IC的基本保证。
[0008]就此而言，有必要显著地改进并严格地控制化学液体制造方法及系统的标准及质量以形成高纯度化学液体，这些化学液体在制造超精细且极精密的半导体电子电路中是必不可少的。

技术实现思路

[0009]因此，为了形成高度精密的集成电路，对于超纯化学液体的需求以及对这些液体的质量改进及控制变得极其关键。针对质量改进及控制的特定关键参数包括：液体及晶圆上金属减少、液体及晶圆上粒子计数减少、晶圆上缺陷减少及有机污染物减少。
[0010]鉴于上文，本公开提供一种纯化系统及一种使用该纯化系统来纯化溶剂(例如有机溶剂)以制备用于半导体制造的溶剂的方法，其中，生产的超纯溶剂中的金属杂质、有机
杂质及残余水分在该溶剂中的量被控制在预定范围内，且没有生成或引入未知及不想要的物质。因此，残余物及/或粒子缺陷的出现得以抑制，且半导体晶圆的良率得以提高。另外，专利技术人出乎意料地发现，在溶剂蒸馏之前利用(例如通过使用分子筛塔)脱水及(例如通过使用具有一定孔径的过滤器)过滤来纯化有机溶剂可产生具有极低量(例如至少约99.99％)的有机杂质及/或极低水分含量(例如至多约100ppm)的经纯化有机溶剂。此外，专利技术人出乎意料地发现，在溶剂蒸馏之后使用两种不同类型的带负电的离子交换过滤器(例如，一种为能够移除诸如Fe、Ni、Cr、Zn或Cu的重金属的过滤器，一种为能够移除诸如K、Na或Ca的碱金属或碱土金属的过滤器)纯化有机溶剂可产生具有出人意料地低总量的金属杂质(例如至多约200ppt)的经纯化有机溶剂。
[0011]在一个方面，本公开提供一种纯化有机溶剂的方法，该方法包括(1)使该有机溶剂通过含有吸附剂的至少一个塔以移除该有机溶剂中的水；(2)使该有机溶剂通过第一过滤器单元，其中该第一过滤器单元包括第一壳体及在该第一壳体中的至少一个第一过滤器，且该至少一个第一过滤器包括过滤介质；及(3)在蒸馏塔(distillation column)中蒸馏该有机溶剂以获得经纯化有机溶剂。该第一过滤器单元在该蒸馏塔与该含有吸附剂的至少一个塔之间。
[0012]在另一方面，本公开提供一种系统，其包括(1)含有吸附剂的至少一个塔(column)，(2)第一过滤器单元，其在该含有吸附剂的至少一个塔下游且与该含有吸附剂的至少一个塔成流体连通，其中该第一过滤器单元包括第一壳体及该第一壳体中的至少一个第一过滤器，且该第一过滤器包括过滤介质；及(3)蒸馏塔，其在该第一过滤器单元下游且与该第一过滤器单元成流体连通。
[0013]在另一方面，本公开提供一种纯化有机溶剂的方法，该方法包括(1)在蒸馏塔中蒸馏该有机溶剂以获得经蒸馏有机溶剂；及(2)使该经蒸馏有机溶剂通过离子交换过滤器单元以获得经纯化有机溶剂。该离子交换过滤器单元包括壳体及该壳体中的至少一个第一离子交换过滤器及至少一个第二离子交换过滤器。该至少一个第一离子交换过滤器及该至少一个第二离子交换过滤器为带负电的离子交换过滤器且串联连接。该至少一个第一离子交换过滤器不同于该至少一个第二离子交换过滤器。
[0014]在另一方面，本公开提供一种系统，其包括(1)蒸馏塔；及(2)离子交换过滤器单元，其在该蒸馏塔下游且与该蒸馏塔成流体连通。该离子交换过滤器单元包括壳体及该壳体中的至少一个第一离子交换过滤器及至少一个第二离子交换过滤器。该至少一个第一离子交换过滤器及该至少一个第二离子交换过滤器为带负电的离子交换过滤器且串联连接。该至少第一离子交换过滤器不同于该至少一个第二离子交换过滤器。
[0015]实施例可包括以下特征中的一个或多个。
[0016]在一些实施例中，该有机溶剂包括醇(例如异丙醇)。
[0017]在一些实施例中，该吸附剂包括分子筛、硅胶、活性氧化铝、活性炭或离子交换树脂。
[0018]在一些实施例中，该至少一个第一过滤器中的该过滤介质包括聚烯烃(例如高密度聚乙烯或聚四氟乙烯)、聚酰胺、氟聚合物或其共聚物。
[0019]在一些实施例中，该至少一个第一过滤器中的该过滤介质具有约0.1μm至0.25μm的平均孔径。
[0020]在一些实施例中，该第一过滤器单元包括两个至五个第一过滤器。在一些实施例中，该第一过滤器并联连接。在一些实施例中，该至少一个第一过滤器为粒子移除过滤器。
[0021]在一些实施例中，该方法进一步包括在该蒸馏塔中蒸馏该有机溶剂之前使该有机溶剂再循环。在一些实施例中，该再循环包括将离开该第一过滤器单元的该有机溶剂移动至该含有吸附剂的至少一个塔，且随后使该有机溶剂通过该含有吸附剂的至少一个塔及该第一过滤器单元。
[0022]在一些实施例中，该方法进一步包括使该有机溶剂通过该蒸馏塔下游的第二过滤器单元，其中该第二过滤器单元包括第二壳体及该第二壳体中的至少一个第二过滤器，且该至少一个第二过滤器包括过滤介质。
[0023]在一些实施例中，至少一个第一或第二离子交换过滤器包括过滤介质，该过滤介质包括聚烯烃、聚酰胺、氟聚合物或其共聚物。在一些实施例中，该至少一个第一或第二离子交换过滤器中的该过滤介质包括具有磺酸酯基的聚乙烯或具有磺酸酯基的聚四氟乙烯或其共聚物。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从有机溶剂移除杂质的方法，包括：使所述有机溶剂通过包含吸附剂的至少一个塔，以移除所述有机溶剂中的水，使所述有机溶剂通过第一过滤器单元，其中所述第一过滤器单元包含第一壳体及所述第一壳体中的至少一个第一过滤器，且所述至少一个第一过滤器包含过滤介质；以及在蒸馏塔中蒸馏所述有机溶剂以获得经纯化有机溶剂；其中，所述第一过滤器单元在所述蒸馏塔与所述包含吸附剂的至少一个塔之间。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂包含醇。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂包含异丙醇。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述吸附剂包含分子筛、硅胶、活性氧化铝、活性炭或离子交换树脂。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第一过滤器中的所述过滤介质包含聚烯烃、聚酰胺、氟聚合物或其共聚物。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第一过滤器中的所述过滤介质包含高密度聚乙烯或聚四氟乙烯。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第一过滤器中的所述过滤介质具有约0.1μm至0.25μm的平均孔径。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一过滤器单元包含两个至五个所述第一过滤器。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一过滤器并联连接。10.如权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华多，
申请(专利权)人：富士胶片电子材料美国有限公司，
类型：发明
国别省市：