国外电子特种气体技术进展□梁国仑    集成电路是微电子技术的核心，其技术水平和产业规模已成为衡量一个国家经济
    集成电路是微电子技术的核心，其技术水平和产业规模已成为衡量一个国家经济发展、技术进步和国防实力的重要标志。    电子特种气体是集成电路制造中必不可少的材料气体，其种类繁多，目前已有１
    电子特种气体是集成电路制造中必不可少的材料气体，其种类繁多，目前已有１００余种。本文将对电子特种气体技术中的“超纯”技术和“超净”技术予以介绍。“超纯”技术进展    为了适应兆位级ＩＣ（集成电路）发展对气体的需求，国外跨国气体公司超前开
    为了适应兆位级ＩＣ（集成电路）发展对气体的需求，国外跨国气体公司超前开发出ＵＬＳＩ（特大规模集成电路）级或Ｍｅｇａｂｉｔ（兆位）级气体供给用户。这些公司有：美国空气产品与化学品公司（ＡＰＣＩ）、日本氧气公司、法国液化空气公司、美国普莱克斯公司、德国Ｓｏｌｋａｔｒｏｎｉｃ化学品公司、英国氧气公司（ＢＯＣ）及其子公司———美国Ａｉｒｃｏ公司、日本大阪酸素、韩国ＫＢＯＣ等。兆位ＩＣ用气体的突出特点是“超纯”和“超净”。对于１６ＭＤＲＡＭ，要求气体中杂质含量小于１０×１０－９。ＵＬＳＩ级气体纯度通常比ＶＬＳＩ（超大规模集成电路）级气体纯度高０．５～１．０Ｎ。    高纯气体，例如Ｎ２、Ｈ２、Ａｒ等气体在电子工业中主要用作稀释气和运载气，
    高纯气体，例如Ｎ２、Ｈ２、Ａｒ等气体在电子工业中主要用作稀释气和运载气，纯度已从６Ｎ提高到７Ｎ甚至８Ｎ。液化空气美国公司已建成可生产７Ｎ产品的１００吨／日空分厂。美国Ａｉｒｃｏ公司于１９９１年推出可在用户制造厂生产８Ｎ氮的低温气体发生装置。ＢＯＣ的ＭＩＣＲＯＮ集装式高纯氮发生器，可在现场提供６～７Ｎ氮气。这就是说，高纯气体中杂质含量已降到１０－９级。Ｓｏｌｋａｔｒｏｎｉｃ化学品公司推出第二代高纯电子气体，即ＭｅｇａｂｉｔⅡ级电子气体，其品种及纯度为：ＡｓＨ３６４Ｎ，ＰＨ３６Ｎ，Ｂ２Ｈ６４Ｎ，ＨＣｌ５５Ｎ，Ｃｌ２５Ｎ，ＮＨ３５７Ｎ，Ｎ２Ｏ５．８Ｎ。ＡＰＣＩ电子分部推出兆位级硅烷，其电阻率已高达１００００Ω·ｃｍ，碳／氧杂质含量在１０－９级范围内，光纤级ＳｉＣｌ４特点是总金属杂质含量＜４０×１０－９。超高纯ＨＢｒ主要用于等离子刻蚀，其中Ｈ２Ｏ＜１×１０－６。据文献报道，已采用高效精馏、吸附工艺生产ＵＨＰ（超高纯）级硅烷和三氯化硼。    ６０年代，世界集成电路制造厂所使用的气体纯化器装置都是美国原动力公司的
    ６０年代，世界集成电路制造厂所使用的气体纯化器装置都是美国原动力公司的产品。目前，气体纯化方式中以触媒方式为主，由于触媒的改进和新触媒的开发，新型纯化装置不断涌现。进入８０年代，日本大阳氧气公司和ＪａｐａｎＰｉｏｎｉｃｓ公司将纯化器打入亚洲、欧美和俄罗斯市场。１９９３年日本纯化器销量７００台，销售额４５５０万美元，市场占有率大阳氧气为５２％，ＪａｐａｎＰｉｏｎｉｃｓ为３８％。由于对降低价格的要求呼声很高，制造厂家着眼于制造特种材料气体专用的更紧凑的可处理型纯化器。随着电子气体用量的增长，这种型式纯化器用量会上升。纯化的气体是Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ２、Ｏ２。所用吸附剂主要是各种分子筛、Ｎｉ型、Ｐｄ型、Ｐｔ型催化剂以及Ｚｒ型吸气剂。    Ｐａｌｌ公司推出流量为１Ｌ／ｍｉｎ或更小的Ｇａｓｋｌｅｅｎ在线纯化器，
    Ｐａｌｌ公司推出流量为１Ｌ／ｍｉｎ或更小的Ｇａｓｋｌｅｅｎ在线纯化器，它是通过不可逆化学吸收从过程气体中脱除Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２等杂质。Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ公司推出ＭｉｎｉＸＬ微型过滤器／纯化器，从ＨＣｌ、ＳｉＨ４、ＡｓＨ３、ＨＢｒ、ＰＨ３及半导体工业用散装气体中除掉粒子、水分、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ。可将Ｈ２Ｏ、Ｏ２这样一些化学杂质除到几个１０－９级，它是利用可在室温下有效工作的活性微基体（ＲＭＭ）实现的。    Ｓｅａｓ纯气公司提供４种系列纯化器，即：ＭＥＧＡＴＯＲＲ厂用纯化器，可
    Ｓｅａｓ纯气公司提供４种系列纯化器，即：ＭＥＧＡＴＯＲＲ厂用纯化器，可提纯Ｎ２、Ａｒ５流量可达６０００ｍ３／ｈ；ＭＥＧＡＴＯＲＲ区域纯化器，可提纯Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｈｅ，有各种流量范围；ＭＯＮＯＴＯＲＲ纯化器，可用于提纯厂用气体和特种气体（流量可达１ｍ３／ｈ），目前有现场用的氢纯化器；新的ＭＩＣＲＯＴＯＲＲ纯化器流量可低至１Ｌ／ｍｉｎ。上述Ｓｅａｓ纯化器可使气体杂质含量降到１０－１２级。Ｍａｔｈｅｓｏｎ气体产品公司的８３９０和８３９５型便携式呼吸空气纯化器，用于需要间歇呼吸空气的场所。该纯化器利用可处理的装有吸附剂、吸收剂、聚结剂和催化转换剂的盒，它能除去呼吸空气中的污染物、味道和嗅味。它没有移动部件，当需要更换盒时有目视指示信号。    Ｍａｔｈｅｓｏｎ推出ＨＢｒ和满钢瓶压力ＨＣｌ的纯化器，ＨＰ８５纯化器
    Ｍａｔｈｅｓｏｎ推出ＨＢｒ和满钢瓶压力ＨＣｌ的纯化器，ＨＰ８５纯化器能将气体中引起腐蚀的水分含量减少到小于１００×１０－９，因而延长了过程气体仪表板、部件和管路的寿命。该纯化器安装在ＨＣｌ钢瓶出口的气体分配汇气排上游。除水分之外，还可从气流中除掉痕量金属杂质。    ＧＯＷＭＡＣ仪器公司推出新的Ｍｏｄｅｌ７５８００氮纯化器，这种新的
    ＧＯＷＭＡＣ仪器公司推出新的Ｍｏｄｅｌ７５８００氮纯化器，这种新的气相色谱配件安装在载气气路上，位于供气钢瓶和仪器之间，以加热的纯化丸捕集气流中杂质，将纯度为５Ｎ的氦气提纯到现代气相色谱应用所需的７Ｎ水平。    超纯系统公司开发出Ｓａｔｕｍ系列气体纯化器，用于将绝大部分工艺气体提纯
    超纯系统公司开发出Ｓａｔｕｍ系列气体纯化器，用于将绝大部分工艺气体提纯到超高纯度。这种壁面安装的纯化器有自动入口／出口阀，小于１０Ｒａ的３１６Ｌ不锈钢结构，０．０１μｍ的粒子过滤器。可将气体中杂质脱除到１０－９级。“超净”技术进展“超净”技术包括电子气体中粒子和金属杂质过滤净除和检测技术以及环境控制技术。    １．气体中粒子的过滤技术
    １．气体中粒子的过滤技术    在超高纯气体或电子气体供气系统中，为了脱除由于振动或气流冲击所造成的脱
    在超高纯气体或电子气体供气系统中，为了脱除由于振动或气流冲击所造成的脱落粒子，应在高速气流入口、纯化器或减压器出口及终端炉前安装粒子过滤器。粒子过滤器的选型及规格视气体控制规范而定。安装过滤器后，可以脱除粒子，有的还可以脱除水分和有机物质。但是，由于滤芯自身磨粒溃落引起粒子增加，过滤器材质脱气或腐蚀性气体对过滤器材质的腐蚀及产生压差等均会导致一系列新问题。随着半导体集成度的提高，选择适合不同气体性质的气体过滤器就具有非常重要的意义。    美国Ｍｏｔｔ冶金公司研制了具有独特性能的烧结的多孔金属滤芯，其粒子集尘
    美国Ｍｏｔｔ冶金公司研制了具有独特性能的烧结的多孔金属滤芯，其粒子集尘性能好，脱气小，无磨粒溃落。Ｍｏｔｔ过滤器不使用树脂类密封材质，采用全金属焊接结构。用于惰性气体时，可在４５０℃高温下工作；用于ＨＣｌ、ＨＢｒ等强腐蚀性气体时，内部过滤元件采用耐腐蚀耐热的镍基合金Ｃ２２；用干ＨＦ、ＷＦ６时，采用１００％镍金属。该公司的过滤可脱除所有大于００１μｍ的粒子。    日本东北大学电子通讯研究所开发了一种铝陶瓷过滤器，其放气速率比在１１０℃
    日本东北大学电子通讯研究所开发了一种铝陶瓷过滤器，其放气速率比在１１０℃下烘烤的膜过滤器低１００倍，这种过滤器在通氮气流条件下２００℃烘烤后不放气。    Ｐａｌｌ公司研制出将纯化与粒子过滤融为一体的Ｇａｓｋｌｅｅｎ纯化过滤器，
    Ｐａｌｌ公司研制出将纯化与粒子过滤融为一体的Ｇａｓｋｌｅｅｎ纯化过滤器，可以取代小型粒子过滤器，将汽相与固相杂质脱除到小于１×１０－９。其中装有０００３μｍ烧结不锈钢纤维粒子过滤器和树脂床，树脂被有效地密封直到被安装在气体管线上为止。该公司推出的ｕｌｔｒａｍｅｔＬＧａｓｋｌｅｅｎ４４００系列过滤器组件，全部３１６Ｌ不锈钢结构，可以过滤半导体制造用惰性气体和特种气体中０００３μｍ粒子，用于惰性气体时温度允许高达４５０℃，用于腐蚀性气体时不能超过３８℃。它的体积小，长度仅为８３８ｍｍ，直径６３５ｍｍ，流速可到５０Ｌ／ｍｉｎ。    微滤膜公司开发的ＷａｆｅｒｐｕｒｅＭｉｎｉＸＬ集成过滤器和纯化器，其有
    微滤膜公司开发的ＷａｆｅｒｐｕｒｅＭｉｎｉＸＬ集成过滤器和纯化器，其有专利权的不锈钢过滤器可将所有大于０．０１μｍ的粒子除掉。    Ｆｉｌｔｅｒｉｔｅ公司推出Ｆｌｕｏｒｙｔｅ系列过滤器，采用１００％Ｔｅ
    Ｆｉｌｔｅｒｉｔｅ公司推出Ｆｌｕｏｒｙｔｅ系列过滤器，采用１００％Ｔｅｆｌｏｎ膜，可用于强腐蚀性化学品，该组件有０．０５、０．１和０．２μｍ型。    德国ＷｉｔｔＧａｓｅｔａｃｈｎｉｋ公司开发出用于高纯气体的金属过滤器，
    德国ＷｉｔｔＧａｓｅｔａｃｈｎｉｋ公司开发出用于高纯气体的金属过滤器，可以除掉大于０．００３μｍ粒子。采用３１６Ｌ不锈钢材质在１０级洁净室内组装，使用温度可高达４５０℃，可以处理有毒、活性和惰性气体，无粒子脱落，内部用电化学抛光。    ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＦｉｌｔｅｒ（美国过滤器公司）推出Ｍｅｍｂｒａ
    ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＦｉｌｔｅｒ（美国过滤器公司）推出Ｍｅｍｂｒａｌｏｘ微型和小型高流速气体过滤器，采用新的陶瓷膜技术。它具有常规聚合物过滤器的流速特性和价格，同时保留优良的粒子捕获、脱出和气密特性。    ＳＣＴ将在ＳＥＭＩＣＯＮ／Ｅｕｒｏｐｅ会议上介绍一种新的陶瓷气体过滤器
    ＳＣＴ将在ＳＥＭＩＣＯＮ／Ｅｕｒｏｐｅ会议上介绍一种新的陶瓷气体过滤器系列，其流速高，可完全除去０．１μｍ粒子。还将展示无粒子脱落的没有聚合物的抗腐蚀陶瓷过滤器。    １９９３年，日本半导体工业用过滤器市场２３６０万美元，比上年增长４％，
    １９９３年，日本半导体工业用过滤器市场２３６０万美元，比上年增长４％，销售量６２０００只，Ｔｅｆｌｏｎ膜型仍占主导地位。为了提高产品质量，金属和陶瓷膜型用量增长，特别是在特种材料气体领域中更为突出。对于产品开发，ＮｉｐｐｏｎＰａｌｌ生产气密型金属过滤器，而日本微滤膜公司转向生产镍过滤器并保持低成本，陶瓷型过滤器主要由ＰｕｒｅｒｏｎＪａｐａｎ生产。    ２．粒子计数
    ２．粒子计数    粒子计数可采用激光粒子计数器或凝聚核粒子计数器。在日本酸素筑波研究所采
    粒子计数可采用激光粒子计数器或凝聚核粒子计数器。在日本酸素筑波研究所采用ＨｅＮｅ激光粒子计数器，可分析气体中０．１μｍ粒径的颗粒杂质，ＡｒＫｒ激光粒子计数器可分析气体中００５μｍ粒径的颗粒杂质。    在摩托罗拉工厂中使用ＬＰＣ１０１和ＬＰＣ１１０型光粒子计数器（ＰＭＳ产
    在摩托罗拉工厂中使用ＬＰＣ１０１和ＬＰＣ１１０型光粒子计数器（ＰＭＳ产品），可检测０．１μｍ粒子。ＴＳＩ公司的３７６０粒子计数器可测量出大于０．０２μｍ粒子总数。    粒子测量系统公司已兼并了ＴＳＩ的活性气体冷凝粒子计数器产品线。７６５１
    粒子测量系统公司已兼并了ＴＳＩ的活性气体冷凝粒子计数器产品线。７６５１型设计用于检测超高纯气体和气体供应系统中０．００５μｍ粒子，为了确保安全，在控制板上装有微机，以检测几个参数，并具有自动断开能力。