DE10228997A1

DE10228997A1 - System und Verfahren zum Verringern der chemischen Reaktivität von Wasser und anderen Chemikalien, die bei der Herstellung integrierter Schaltungen verwendet werden

Info

Publication number: DE10228997A1
Application number: DE10228997A
Authority: DE
Inventors: Axel Preusse; Gerd Marxsen; Johannes Groschopf
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-22
Also published as: US20040000234A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, die eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration und/oder einer Konzentration anderer natürlicher Gase in Prozessflüssigkeiten, die bei der Bearbeitung von Substraten verwendet werden, vorzugsweise von Substraten, die freigelegte Metalloberflächen aufweisen und/oder erhalten, etwa Kupferoberflächen, verwendet werden, ermöglichen. Durch Einführen eines inerten Gases in ein Wassersystem oder in einen Chemikalienaufbewahrungstank für Prozessflüssigkeit wird bereits gelöster Sauerstoff entfernt und das weitere Lösen von Sauerstoff kann im Wesentlichen verhindert werden. Somit ist die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Korrosion und Verfärbung auf Kupferoberflächen deutlich reduziert.

Description

GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere Systeme und Prozesse, die Wasser, beispielsweise in Form von ultrareinem Wasser (UPW) erfordern, um Substrate während und nach Prozessabläufen mit Verwendung chemisch reaktiver Materialien, etwa von Elektrolyten, Schleifmittellösungen und dergleichen, die bei der elektrochemischen Behandlung von Substraten oder dem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) von Substraten eingesetzt werden, zu spülen und zu reinigen.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Bei der Herstellung integrierter Schaltungen müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien abgeschieden werden auf einem Substrat oder davon teilweise oder vollständig entfernt werden, wie dies die Prozesserfordernisse vorgeben. Häufig wird das Abscheiden und/oder das Entfernen von Materialien unter Anwendung nass-chemischer Prozesse ausgeführt, die das Reinigen des Substrats, beispielsweise durch Spülen des Substrats, vor, nach oder während dieser chemischen Prozesse erfordern. Im Hinblick auf die Kontamination wird für gewöhnlich ultrareines Wasser als ein Medium für das Spülen des Substrats verwendet.
Da die kritischen Strukturgrößen moderner integrierter Schaltungen Abmessungen unterhalb eines Mikrometers erreicht haben, ersetzen die Halbleiterhersteller gegenwärtig das häufig verwendete Aluminium durch ein Metall mit einer höheren Leitfähigkeit, um der reduzierten Größe der Metallleitungen Rechnung zu tragen, da somit eine höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit erforderlich ist. In dieser Hinsicht hat sich Kupfer als praktikable Lösung erwiesen, wodurch sich die Bauteilleistungsfähigkeit aufgrund der überlegenen Eigenschaften von Kupfer hinsichtlich der Leitfähigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen Elektromigration im Vergleich zu Aluminium verbessert. Trotz der vielen Vorteile zieht die Kupferverarbeitung in einer Halbleiterlinie viele Probleme nach sich, die neue Prozessstrategien erfordern. Einige dieser Probleme stehen im Zusammenhang mit chemischen Oberflächenreaktionen von Metallen und insbesondere von Kupfer in Gegenwart von Chemikalien, Feuchtigkeit, Sauerstoff und Schwefeldioxid. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Metallisierungsschichten technisch weit entwickelter integrierter Schaltungen vorzugsweise eine sogenannte Damaszener-Prozesssequenz ausgeführt, um Kupfermetallleitungen und Kontaktöffnungen in einer dielektrischen Schicht zu bilden. Da Kupfer nicht sehr effizient auf einem Substrat mit der erforderlichen Dicke im Bereich von einigen hundert Nanometern bis einige Mikrometer abgeschieden werden kann, ist das Galvanisieren von Kupfer in Form von Elektroplattieren oder stromlosen Plattieren das bevorzugte Verfahren zum Aufbringen von Kupfer. Da eine gewisse Menge an Überschussmetall während des Abscheidens von Kupfer vorzusehen ist, um die Gräben und Durchführungen, die in der dielektrischen Schicht gebildet sind, zuverlässig aufzufüllen, muss das Überschussmetall anschließend entfernt werden. Da für gewöhnlich mehrere Metallisierungsschichten aufeinander hergestellt werden, muss die Oberfläche jeder Metallisierungsschicht eingeebnet werden und daher ist das chemisch-mechanische Polieren von Substraten ein bevorzugtes Verfahren zur Entfernung des Überschussmetalls und zur gleichzeitigen Einebnung der Substratoberfläche.
Das chemisch-mechanische Polieren eines Substrats erfordert für gewöhnlich das Bereitstellen einer äußerst komplexen Schleifmittellösung mit Schleifpartikeln und chemischen Mitteln in einer wässrigen Lösung, um eine chemische Reaktion mit den zu entfernenden Materialien zu bewirken und anschließend das Reaktionsprodukt mechanisch zu entfernen. Da das Polieren einer Oberfläche mit äußerst kleinen Gräben und Durchführungen bei Anwesenheit zweier oder mehrerer Materialien typischerweise mehr als einem CMP-Prozessschritt erfordert, wird das Substrat zwischen den einzelnen Prozessschritten gespült.
Es ist somit offensichtlich, dass insbesondere bei der Herstellung von Metallisierungsschichten die Substratoberfläche in Kontakt mit diversen Arten von chemischen Mitteln ist, etwa von Elektrolyten, aggressiven Inhaltsstoffen der Schleifmittellösung, von Wasser und der Umgebungsatmosphäre. Es hat sich gezeigt, dass Metalle und insbesondere Kupfer dazu neigen, eine große Menge an Korrosion und Verfärbung an exponierten Oberflächen während der Prozesssequenzen mit "nassen" Bedingungen zu bilden. Die se Verfärbung kann andererseits zu einer verringerten Zuverlässigkeit von Produkten führen und kann ebenso nachteilig den Durchsatz und die Produktionsausbeute beeinflussen.
Angesichts der obengenannten Probleme wäre es daher höchst wünschenswert, Verfahren und Vorrichtungen bereit zu stellen, die das Bearbeiten von Substraten erlauben, die empfindliche Materialoberflächen enthalten oder erhalten, etwa Kupferoberflächen, bei nassen Bedingungen, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Korrosion an den freigelegten Metalloberflächen reduziert ist.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an Prozesse und Systeme, die eine deutliche Verringerung der Wahrscheinlichkeit für eine chemische Reaktion freigelegter Metalloberflächen unter nassen Bedingungen erlauben, indem der Gehalt an Sauerstoff und/oder Schwefeldioxid und/oder Kohlendioxid, und dergleichen in Wasser, etwa ultrareinem Wasser, und anderen Chemikalien, die in diesen Prozessen verwendet werden, reduziert wird Der Begriff ultrareines Wasser, der üblicherweise auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung verwendet wird, soll entsalztes Wasser bezeichnen, das zusätzlich durch Sterilisieren, Entgasen und Entfernen von organischen Verunreinigungen behandelt ist.
Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Reduzierung der Ausbildung von Korrosion von Metalloberflächen das Bereitstellen eines Wasserversorgungssystems und das Einführen eines inerten Gases in das Wasserversorgungssystem, um im Wesentlichen ein Lösen von Sauerstoff in dem Wasser zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Aufbewahren und Bereitstellen von Chemikalien, die bei der Bearbeitung in einer Halbleiterherstellungslinie verwendet werden, das Bereitstellen eines Chemikalienaufbewahrungs- und Zuführungssystems und das Einführen eines inerten Gases in das Chemikalienaufbewahrungs- und Zuführsystem, um im Wesentlichen das Lösen von Sauerstoff in den Chemikalien zu verhindern.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wasserversorgungssystem ein Wasserreservoir und ein Wasserzufuhrsystem. Ferner umfasst das Wasserzufuhrsystem mindestens einen Auslass, um Wasser zu einer Prozessanlage zu liefern. Des Weiteren ist ein Inertgaszufuhrsystem vorgesehen, das mit dem Wasserreservoir und/oder dem Wasserzufuhrsystem und/oder dem mindestens einen Auslass verbunden ist, um ein inertes Gas zuzuführen.
Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aufbewahrungs- und Zufuhrsystem für Chemikalien, die bei der Bearbeitung von Metall enthaltenden und/oder Metall erhaltenden Substraten verwendet werden, einen Chemikalienaufbewahrungstank und ein Chemikalienzufuhrsystem. Ferner umfasst das System ein Gaszufuhrsystem, um ein inertes Gas zu dem Chemikalienaufbewahrungstank und/oder dem Chemikalienzufuhrsystem zuzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen aus der folgenden detailliertem Beschreibung deutlicher hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird; es zeigen:
1 ein Pourbaix-Diagramm von Kupfer;
2a schematisch ein System zur Versorgung mit ultrareinem Wasser mit einer Inertgaszufuhr gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2b schematisch einen Chemikalienaufbewahrungstank mit einer Inertgaszufuhr gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform; und
3a–3b einen Auslass eines Reinstwasserzufuhrsystems mit einer Gaszufuhr, um ein inertes Gas während der Abgabe von ultrareinem Wasser bereit zu stellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen offenbarten anschaulichen Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
Im Folgenden wird die Chemie, die bei der Bearbeitung von Metallen beteiligt ist, detaillierter mit Kupfer als Beispielmetall erläutert, wobei Bezug genommen wird zu 1, das ein Pourbaix-Diagramm von Kupfer zeigt. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als auf Kupfer beschränkt betrachtet werden, sofern nicht derartige Einschränkungen ausdrücklich in den angefügten Patentansprüchen enthalten sind.
Bekanntlich wird Kupfer (Cu) in Luft oxidiert, um Kupfer(I)-oxid (Cu₂O) zu bilden. Bei Anwesenheit von Kohlendioxid (CO₂) kann Kupfer den sogenannten Grünspan (Kupfercarbonat) bilden. Bei Anwesenheit von Schwefeldioxid (SO₂), das in Luft vorhanden sein kann, kann Kupfer ein Sulfat bilden. Daher wird eine Kupferschicht auf einem Substrat höchstwahrscheinlich diversen Oxidationsprozessen, die Kupferionen (Cu⁺ oder Cu⁺⁺) als Teil einer Verbindung entsprechend den Beziehungen, die in Gleichung 1a gegeben sind, unterworfen. Diese Reaktionen finden vorzugsweise bei Anwesenheit von Sauerstoff und Wasser statt, die im Allgemeinen auch in der Umgebungsluft vorhanden sind. O₂ + 2 H₂O + 4e^- → 4 OH^- Gleichung 1 2Cu → 2Cu²⁺ + 4e^- Gleichung 1a 2H⁺ + 2e^- → H₂ Gleichung 2.
Gleichung 1 zeigt die chemische Reaktion, die die sogenannte Sauerstoffkorrosion ergibt. Die Gleichung zeigt, dass Sauerstoff, der in Luft vorhanden ist oder in Wasser gelöst ist, zu einem Oxidationsprozess führt. Die in Gleichung 1 erforderlichen Elektronen werden beispielsweise durch den Prozess aus Gleichung 1a geliefert und Kupfer wird in Cu²⁺ übergeführt.
1 zeigt diese Situation deutlicher, in der das sogenannte Pourbaix-Diagramm von Kupfer dargestellt ist. Das Pourbaix-Diagramm zeigt die elektrochemischen Potentiale von Kupfer, seiner Oxide, Cu₂O und CuO, und des Kupferions (Cu⁺⁺) als eine Funktion des pH-Wertes. Das Diagramm zeigt vier verschiedene Bereiche, die als Cu, Cu₂O, CuO und Cu²⁺ bezeichnet sind. Die Bereiche sind durch Linien getrennt, die den Gleichgewichtszustand der Verbindungen der angrenzenden Bereiche darstellen. Der Gleichgewichtszustand kann zwischen zwei Verbindungen entlang einer Linie in dem Diagramm oder zwischen drei Verbindungen um eine Kreuzung von Linien herum, die unterschiedliche Paare von Verbindungen trennen, existieren. Die Redox-Potentiale der Sauerstoffreduzierung gemäß Gleichung 1 sind ebenfalls in dem Pourbaix-Diagramm aus 1 gezeigt. Die Redox-Potentiale der Sauerstoffreduktion sind über den gesamten pH-Bereich hinweg über dem Kupfer (Cu) Gleichgewicht, wo Cu₂O und CuO als Schutzschicht gebildet werden. Folglich wird bei Anwesenheit von Sauerstoff gemäß Gleichung 1 Kupfer (Cu) oxidiert, um Kupferoxid (CuO) oder Kupferionen (Cu⁺⁺) abhängig von dem pH-Wert zu bilden.
Eine weitere mögliche Situation wird durch Gleichung 2 dargestellt und das entsprechende elektrochemische Potential dieser Gleichung ist ebenfalls in dem Pourbaix-Diagramm aus 1 dargestellt. Der Prozess entsprechend Gleichung 2 wird im Allgemeinen als Wasserstoffkorrosion bezeichnet, die durch Reduzieren von 2H⁺ zu H₂ stattfindet. Wie von den elektrochemischen Potentialen bekannt ist, ist Kupfer (Cu) edler als Wasserstoff. Diese Tatsache wird durch die Redox-Funktion aus Gleichung 2 in dem Pourbaix-Diagramm aus 1 dargestellt. Entlang dem gesamten pH-Bereich liegt die Redox-Potentialkurve gemäß Gleichung 2 innerhalb des Bereichs von elementarem Kupfer (Cu).
Es kann gezeigt werden, dass vorzugsweise bei Anwesenheit von Sauerstoff und Wasser ein Oxidationsprozess von Kupfer (Cu) stattfindet. 4CuO + SO₂ + 3N₂O + 0,5 O₂ → CuSO₄ ⋅ 3Cu(OH)₂ Gleichung 3
Gleichung 3 zeigt das Bilden von kaustischem Kupfer bei Vorhandensein von Schwefeldioxid (SO₂), Wasser und Sauerstoff. Kaustisches Kupfer besitzt eine gute Lösbarkeit in Wasser. Daher entfernt die Reaktion nach Gleichung 3 die Kupferoxid-(CuO)-Schutzschicht und kann zu einer weiteren Reaktion der Kupferschicht führen. In ähnlicher Weise kann ein Carbonat des Kupfers bei Anwesenheit von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Kohlendioxid (CO₂) erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis des Erfinders, dass das Minimieren der Menge von Sauerstoff und anderen natürlichen Gasen, etwa Schwefeldioxid, die in ultrareinem Wasser und/oder bei der Verarbeitung von Substraten verwendeten Chemikalien gelöst sein können, zu einer Verringerung von Korrosion und Verfärbung von freigelegten Kupferoberflächen führt.
Die vorliegende Erfindung beruht daher auf dem Konzept, ultrareines Wasser und Chemikalien zu dem Substrat zuzuführen, die eine deutlich reduzierte Menge an Sauerstoff und anderen natürlichen Gasen enthalten. Bereitstellen des ultrareinen Wassers mit einem verringerten Gehalt an reaktiven Umgebungskomponenten kann erreicht werden, indem ein inertes Gas in das Wasserzufuhrsystem eingeführt wird und/oder durch Bereitstellen des ultrareinen Wassers in Verbindung mit einem Inertgasstrom. In ähnlicher Weise können Chemikalien, die für die Bearbeitung von Metallen, etwa von Kupfer, verwendet werden, in einer Atmosphäre aufbewahrt und zugeführt werden, die im Wesentlichen aus einem inerten Gas besteht, so dass im Wesentlichen kein Sauerstoff oder andere natürliche Gase in den Chemikalien gelöst sind.
Mit Bezug zu den 2a und 2b werden nunmehr anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die ein Reinstwassersystem und ein Chemikalienaufbewahrungs- und Zufuhrsystem zeigen.
In 2a umfasst ein Reinstwassersystem 200 ein Reinstwasserreservoir 201, eine Inertgasquelle 202, ein Gaszufuhrsystem 203 mit Zufuhrleitungen 204 und Ventilen 205. Das Reinstwassersystem 200 umfasst ferner ein Wasserzufuhrsystem 206 mit einer oder mehreren Zufuhrleitungen 207 und entsprechenden Ventilelementen 208. Das System 200 kann ferner eine Wasseraufbereitungsstation 209 mit einem Pumpensystem 210 aufweisen. Anzumerken ist, dass das System 200 in einer sehr vereinfachten Weise dargestellt ist, um deutlich das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, wobei weitere Komponenten, die für den Betrieb des Systems 200 erforderlich sind, etwa Pumpen, beliebige Arten von Ventilelementen und dergleichen, die im Stand der Technik gut bekannt sind, nicht gezeigt sind. Ferner kann die Inertgasquelle 202 eine unter Druck stehende Gasquelle, etwa eine Stickstoffquelle, eine Argonquelle oder ein anderes geeignetes Inertgas aufweisen und kann zusätzlich oder alternativ einen chemischen Reaktor beinhalten, der so gestaltet ist, um Sauerstoff und/oder andere Gare, etwa Schwefeldioxid, von einem Trägergas zu entfernen. Derartige chemische Reaktoren und entsprechende Katalysatoren, die in einigen dieser Reaktoren angewendet werden können, sind im Stand der Technik gut bekannt und eine Beschreibung wird daher weggelassen. Das Bereitstellen eines chemischen Reaktors zum Wiederaufbereiten von verwendetem Stickstoff oder anderen inerten Gasen kann vorteilhaft sein, wenn große Gasmengen erforderlich sind, oder wenn relativ teure Gase als das inerte Gas verwendet werden.
Während des Betriebs liefert die Wasseraufbereitungsstation 209 ultrareines Wasser zu dem Reservoir 201, indem Stickstoff von der Inertgasquelle 202 über eine oder mehrere der Zufuhrleitungen 204 zugeführt wird. Somit wird eine im Wesentlichen inerte Gasatmosphäre über dem Wasserspiegel 215 in dem Reservoir 201 erzeugt, so dass Sauerstoff und andere Gase, die in der Umgebungsatmosphäre enthalten sind, im Wesentlichen daran gehindert werden, sich in dem ultrareinen Wasser zu lösen. Durch Bereitstellen einer im Wesentlichen inerten Stickstoffatmosphäre über der Wasseroberfläche werden Sauerstoff und andere natürliche Gase, die sich bereits in dem ultrareinen Wasser während der vorhergehenden Aufbereitung, die möglicherweise in einer offenen Atmosphäre stattgefunden hat, gelöst haben, teilweise aus dem ultrareinen Wasser aufgrund des äußerst geringen Partialdruckes dieser Komponenten in der im Wesentlichen inerten Gasatmosphäre entfernt. Somit kann die Sauerstoffkonzentration und/oder die Schwefeldioxidkonzentration und/oder die Konzentration anderer natürlicher Gase in dem Reinstwasserreservoir 201 deutlich verringert werden. Das ultrareine Wasser kann dann zu einer beliebigen Prozessanlage mittels der Zufuhrleitung 207 transportiert werden. Alternativ oder zusätzlich können andere Gaszufuhrleitungen 204 an die Wasser zufuhrleitung 207 angekoppelt werden, um die Sauerstoffkonzentration des ultrareinen Wassers zu verringern, oder um die geringe Sauerstoffkonzentration des ultrareinen Wassers, das von der Reinstwasserquelle 201 entnommen wird, beizubehalten. Das Vorsehen zusätzlicher Gaszufuhrleitungen 204 für das Wasserzufuhrsystem 206 ist vorteilhaft, wenn mehrere Prozessanlagen versorgt werden müssen und das ultrareine Wasser über relativ weite Strecken zu transportieren ist.
Anzumerken ist, dass in anderen Ausführungsformen ein kontinuierlicher Gasstrom in dem Reinstwasserreservoir 201 erzeug werden kann, indem ständig Stickstoff eingebracht wird und Überschussstickstoff mittels eines Auslasses 211 abgegeben wird, um die Konzentration der reaktiven Umgebungskomponenten über dem Flüssigkeitsspiegel zu verringern, wodurch ebenso die Konzentration dieser Komponenten in dem ultrareinen Wasser reduziert wird. Wenn ferner ein geschlossenes Gaszufuhrsystem verwendet wird mit beispielsweise einem chemischen Reaktor wie dies zuvor erläutert ist, kann eine Auslassleitung 212 vorgesehen sein, um den abgegebenen Stickstoff zu der Inertgasquelle 202 zurückzuführen.
2b zeigt das System 200, wobei ein Chemikalienaufbewahrungstank 221 und ein Chemikalienzufuhrsystem 226 zusätzlich oder anstatt des Reinstwasserreservoirs 201 vorgesehen sind. Der Chemikalienaufbewahrungstank 221 und das Chemikalienzufuhrsystem 226 enthalten eine oder mehrere Zufuhrleitungen 227 und entsprechende Ventilelemente 228. In ähnlicher Weise zu dem in 2a gezeigten System ist der Chemikalienaufbewahrungstank 221 durch entsprechende Zufuhrleitungen 204 und Ventilelemente 205 an die Stickstoffgasquelle 204 angeschlossen, um eine Stickstoffatmosphäre über dem Flüssigkeitsspiegel 225 des in dem Chemikalienaufbewahrungstank 221 enthaltenen chemischen Mittels zu errichten. Ferner kann das Chemikalienzufuhrsystem 226 an die Inertgasquelle 202 durch entsprechende Zufuhrleitungen und Ventile angeschlossen sein, um den Stickstoff in der Zufuhrleitung 227 bereit zu stellen. Der Betrieb und die Wirkung des Systems 200, wie es in 2b dargestellt ist, ist ganz ähnlich zu dem in 2a gezeigten System und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Mit Bezug zu den 3a und 3b werden weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 3a umfasst eine Prozessanlage 300, die durch einen Substrathalter 301, etwa eine Waferhaltevorrichtung, mit einem darauf angeordneten Substrat 302 repräsentiert ist, ein Düsenelement 303, das so ausgestaltet ist, um ultrareines Wasser zu dem Substrat 302 zuzuführen. Das Düsenelement 303 umfasst ferner ein Gaszufuhrelement 304, das mit einer Gaszufuhrleitung 305 verbunden. ist. In der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das Gaszufuhrelement 304 als ein im Wesentlichen ringförmiges Element vorgesehen, das ein oder mehrere Öffnungen 306 enthält, um einen Inertgasstrom gleichzeitig mit dem ultrareinen Wasser bereit zu stellen.
3b zeigt schematisch eine Draufsicht des Düsenelements 303 mit dem Gaszufuhrelement 304.
Anzumerken ist, dass das Düsenelement 303 und insbesondere das Gaszufuhrelement 304 lediglich anschaulicher Natur sind und das Gaszufuhrelement 304 kann eine beliebig geeignete Form und Ausgestaltung aufweisen, solange ein Strom inerten Gases gebildet wird, der das Maß an Kontakt des ultrareinen Wassers mit der Umgebungsatmosphäre verringert. Die Größe der Öffnungen 306 kann ebenso unterschiedlich sein, abhängig von der speziellen Anwendung.
Es gilt also: Die vorliegende Erfindung erlaubt eine deutliche Reduzierung der Konzentration von Sauerstoff und/oder anderen natürlichen Gasen, beispielsweise Schwefeldioxid, Kohlendioxid, und dergleichen, indem ein inertes Gas, etwa Stickstoff, Argon und dergleichen, zu Reservoiren von Chemikalien und Wasser zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das inerte Gas der Zufuhrleitungen zugeführt werden, um diese Leitungen zu "spülen" und um reaktive Umgebungskomponenten zu entfernen. Ferner kann das inerte Gas unmittelbar vor oder im Wesentlichen gleichzeitig mit der Bereitstellung des Wassers für die Prozessanlage geliefert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit für Korrosion von exponierten Metalloberflächen und insbesondere einer Kupferoberfläche, deutlich verringert wird.
Weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Die Beschreibung ist daher lediglich als anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims

Verfahren zum Zuführen von Wasser zu einer Prozessanlage, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Wasserbereitstellungssystems mit einem Wasserreservoir, einem Wasserzufuhrsystem und mindestens einer Zufuhrleitung; und Einführen von inertem Gas in das Wasserreservoir, und/oder das Wasserzufuhrsystem und/oder die mindestens eine Zufuhrleitung, um im Wesentlichen ein Lösen von zumindest Sauerstoff in dem Wasser zu verhindern.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Erzeugen einer im Wesentlichen inerten Gasatmosphäre in dem Wasserreservoir umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das inerte Gas Stickstoff und/oder ein Edelgas aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Erzeugen einer kontinuierlichen Strömung aus inertem Gas in dem Wasserreservoir umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bereitstellen eines Düsenelements, das ausgebildet ist, das Wasser zu der Prozessanlage zu liefern, und Bereitstellen des inerten Gases im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Wasser aus dem Düsenelement.
Verfahren zum Aufbewahren einer Prozesschemikalie, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Aufbewahrungstanks für die Prozesschemikalie, und Einführen eines inerten Gases in den Aufbewahrungstank, um ein Lösen von wenigstens Sauerstoff in der Prozesschemikalie im Wesentlichen zu verhindern.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Erzeugen einer im Wesentlichen inerten Gasatmosphäre in dem Aufbewahrungstank umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das inerte Gas Stickstoff und/oder ein Edelgas aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Erzeugen einer kontinuierlichen Strömung inerten Gases in dem Aufbewahrungstank umfasst.
System zum Bereitstellen von Wasser für eine Prozessanlage, mit: einem Wasserreservoir; einem Wasserzufuhrsystem; mindestens einer Wasserzufuhrleitung; einer Inertgasquelle; und einem Gaszufuhrsystem, das mit der Inertgasquelle verbunden ist, um ein inertes Gas in das Wasserreservoir und/oder das Wasserzufuhrsystem und/oder die mindestens eine Wasserzufuhrleitung einzuführen.
Das System nach Anspruch 10, wobei das inerte Gas Stickstoff und/oder ein Edelgas aufweist.
Das System nach Anspruch 10, wobei die mindestens eine Zufuhrleitung ein Düsenelement mit einem Einlass aufweist, der an das Gaszufuhrsystem gekoppelt ist.
Das System nach Anspruch 12, wobei das Düsenelement ein Gaszufuhrelement aufweist, das mit dem Einlass verbunden ist und mindestens eine Öffnung aufweist, die so ausgebildet ist, um einen inerten Gasstrom im Wesentlichen gleichzeitig mit einem Wasserstrahl zu erzeugen.
Das System nach Anspruch 13, wobei das Gaszufuhrelement mehrere Öffnungen aufweist, die am Rand des Düsenelements angeordnet sind.
Das System nach Anspruch 10, wobei das Gaszufuhrsystem mit der mindestens einen Wasserzufuhrleitung verbunden ist.
Das System nach Anspruch 10, wobei das Gaszufuhrsystem eine Auslassleitung aufweist, die mit dem Reservoir verbunden ist, um das Bilden einer kontinuierlichen Inertgasströmung zu ermöglichen.
System zum Speichern einer Prozesschemikalie, mit: einem Aufbewahrungstank, der ausgebildet ist, die Prozesschemikalie aufzubewahren; einer Inertgasquelle; und einem Gaszufuhrsystem, das mit der Inertgasquelle verbunden ist, um ein inertes Gas in den Aufbewahrungstank einzuführen.
Das System nach Anspruch 17, wobei das Gaszufuhrsystem eine Auslassleitung aufweist, die mit dem Aufbewahrungstank verbunden ist, um das Bilden einer kontinuierlichen Inertgasströmung in dem Aufbewahrungstank zu ermöglichen.