[发明专利]使用纯化过的氟制造电子器件的方法

说明书

本申请要求于2010年4月8日提交的欧洲专利申请号10159285.5的优先权，为所有的目的将本申请的全部内容通过引用结合在此。

本发明涉及一种使用纯化的元素氟来制造电子器件的方法。

元素氟(F₂)经常是在一种电解质盐的存在下、通常在KF的一种熔融HF加合物(具有近似化学式KF·(1.8至2.3)HF)的存在下在至少2.9V(在实际中是在8和10或11V之间)的电压下根据方程(1)由氟化氢(HF)电解地进行生产：

2HF→H₂+F₂                                       (1)

F₂作为制造电子器件尤其是半导体、光电池、微机电系统(“MEMS”)、TFT(用于平板显示器或液晶显示器的薄膜晶体管)等等的蚀刻剂，并且作为在电子器件的制造过程中所使用的处理室的清洁剂是有用的。对于半导体、光电池、MEMS以及TFT的制造，在处理室中进行几个顺序的步骤：沉积多个层并且蚀刻它们的一部分；氟可以用来蚀刻由非常不同的成分所构成的层，例如用于蚀刻含硅的层。经常，在这些处理室-经常是CVD室(在其中将多个层通过化学气相沉积如等离子体增强的CVD、金属有机CVD或低压CVD而沉积到物品上的室)中进行的沉积过程中，不希望的沉积物形成于室的壁上以及室的内部构造部件上并且必须定期除去。这通过使用元素氟作为室清洁剂来热致地或等离子体增强地处理这些沉积物来实现。

氟是一种非常反应性的分子，并且因此对于具有相应地大要求的设备，元素氟优选地在现场进行生产。这意味着将一个或多个氟发生器定位在用于制造电子器件的工具的位置上、并且优选地在这些工具(CVD室、蚀刻室)附近。尤其优选的是这一个或多个氟发生器与这些工具中的一个或多个是流体接触的这样使得没有必要将氟填充到一个存储罐中或压力瓶中并且将其在使用位置上进行运输或运输到使用位置。

尤其是对于使用元素氟作为蚀刻剂、并且还有在用作室清洁剂时，令人希望的是元素氟是非常纯的。夹带的固体以及氟化氢(HF)被认为是尤其不希望的杂质。

WO 2006/043125披露了一种布置在半导体设备的气体进料系统中的氟气发生器。这些电解池中的压力被设定在环境压力至820托并且优选地设定在环境压力至770托，并且在缓冲罐中的压力被设定至例如高于环境压力0.18MPa(即，至约2.8Bara)。

美国专利5,589,148披露了一种用于纯化氟的方法，其中将不纯的氟与一种碱土金属氢氧化物以及一种铁氧化物相接触。

美国专利2,960,835以及WO 02/50334(对应于美国专利申请公开2002/0074013)披露了通过一种低温处理从F₂中除去HF。

本发明的目的是提供将纯化的氟作为试剂递送给一种在其中希望使用纯试剂的用于制造电子器件的工艺的一种改进方法。

本发明涉及一种用于制造电子器件尤其是半导体、光电池、MEMS或TFT的方法，该方法包括至少一个选自下组的步骤，该组的构成为：使用元素氟作为蚀刻剂在一个室中蚀刻物品并且使用元素氟作为室清洁剂来清洁一个室，包括至少一个通过电解来制造元素氟的步骤，其中在其制造之后、并且在其作为蚀刻剂或室清洁剂施用之前使该氟在高于环境压力的一个压力下经受一个低温处理以除去至少一部分的夹带的氟化氢。

术语“低温处理”表示该有待纯化的氟与一种冷却器具(如一个冷阱或冷却的热交换器)的冷却的表面的一种接触，其中这些冷却的表面被冷却到等于或低于-50℃的温度。优选地，将它们冷却到等于或低于-60℃的温度。该温度优选地等于或高于-185℃，因为在环境压力下，氟的沸点是约-188℃。用于这个温度范围的冷却液体是普遍已知的，例如从R.E.Rondeau，J.Chem.Eng.Data，II，124(1966)中。美国专利申请公开2009-0026410提供了包含一种醚以及一种烷基苯的热传递流体，这些流体适合于在低至-115℃的温度下运行的热交换器。HF在标准压力(100kPa)下的熔点是-83.6℃。因此，在本发明的方法的条件下并且取决于该压力，如果温度对应地低的话，在阱中的HF将固化；压力越高，HF固化的温度越低。