連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置及連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)等中所使用的用于產(chǎn)生原料的連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置及連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅外延晶片及使用它的集成設(shè)備等的制造工序中會用到三氯氫硅(SiHC13、沸點31.8°C )、四氯硅烷(SiC14、沸點57.6°C )、四氯化鍺(GeC14、沸點84°C )，這些物質(zhì)在常溫下為液態(tài)，通常是氣化后再被利用。
[0003]上述制造工序中用到的一種三氯氫硅消費設(shè)備，其包括:原料氣體導(dǎo)入手段、紅外線燈等熱源、切斷外部空氣的石英玻璃制反應(yīng)容器、氣體排氣手段。
[0004]反應(yīng)容器內(nèi)具有涂有SiC的碳制基座，硅晶片被放置在該基座的上面。該硅晶片連同基座一起被紅外線燈等外部熱源加熱到既定溫度并保持。
[0005]預(yù)先氣化的三氯氫硅和作為載氣的氫氣及控制電阻用摻雜氣體一起通過保持高溫并旋轉(zhuǎn)的碳制基座上面的硅晶片表面。此時，因熱分解反應(yīng)及氫還原反應(yīng)，在硅晶片上形成新的硅層。這就是所謂的硅外延晶片，用于IC為首的許多硅設(shè)備中。
[0006]三氯氫硅在常溫下為液體，三氯氫硅的氣化方法中用到連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置，該裝置包括:蒸發(fā)器，使液體三氯氫硅氣化;冷凝器，位于該蒸發(fā)器的正上方，并且通過設(shè)有一個閘門閥的連接部連接到該蒸發(fā)器;控制器和減壓器，該減壓器依據(jù)控制器的指示進(jìn)行電性調(diào)壓操作，使設(shè)定壓力與裝置內(nèi)壓力相同，該裝置具有如下特征，該冷凝器具有足夠的熱交換面積使三氯氫硅的超飽和部分幾乎全部凝結(jié)，在閘門閥打開的狀態(tài)下，該蒸發(fā)器使超過硅外延生長裝置所需要的量的過剩的三氯氫硅氣化，氣化的三氯氫硅通過該連接部送到冷凝器，該冷凝器幾乎將超飽和的三氯氫硅全部凝結(jié)，凝結(jié)的三氯氫硅通過該連接部因重力作用返回到蒸發(fā)器。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)I:日本特許4505077號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特許4542643號公報
[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]上述連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置能源損失嚴(yán)重。更具體地，冷凝器為連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置的構(gòu)成部分，在冷凝器中凝結(jié)液化的三氯氫硅液保持低溫狀態(tài)下滴落到位于直下方的蒸發(fā)器中，使蒸發(fā)器內(nèi)三氯氫硅液的溫度瞬間降低。
[0013]如果蒸發(fā)器內(nèi)三氯氫硅液的溫度顯著降低，有可能無法達(dá)到所需的三氯氫硅蒸發(fā)量，這將導(dǎo)致三氯氫硅-氫氣混合氣體的濃度降低，引發(fā)硅外延生長層的生長速度降低、電阻下降等憂患。
[0014]為了避免發(fā)生上述情況，需要將蒸發(fā)器內(nèi)三氯氫硅液的溫度提高到所需溫度以上或者增加蒸發(fā)器的容量，通過增加熱容量使溫度降低最小限度，從而確保三氯氫硅的蒸發(fā)量。
[0015]然而，通過提高蒸發(fā)器內(nèi)三氯氫硅液的溫度來增加總的蒸發(fā)量，雖然可以防止達(dá)不到蒸發(fā)量，但是冷凝器的能力及傳熱面積需要同時增大。如此一來，增加蒸發(fā)器容量的同時擴(kuò)大裝置規(guī)模，不僅增加了成本，根據(jù)規(guī)模法(消防法?危險物、勞動安全衛(wèi)生法?壓力容量)將受到更加嚴(yán)格的監(jiān)管，甚至周邊設(shè)備等也因此需要增加成本。
[0016]因此，相比傳統(tǒng)方式的裝置，本發(fā)明的目的是提供一種具有相同能力但小型化的設(shè)備，從而
[0017]I)降低設(shè)備成本及運行成本；
[0018]2)輕型裝置不受法律限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置，其包括:蒸發(fā)器，具備作為載氣的氫氣的導(dǎo)入口，還具有使液體三氯氫硅氣化的加熱裝置;冷凝器，具有用低于氣化的三氯氫硅氣體的蒸氣壓的飽和蒸氣壓對應(yīng)的溫度使氣體凝結(jié)的冷卻裝置，其中，蒸發(fā)器的中心線和冷凝器的中心線不在同一線上，且冷凝器的下端和蒸發(fā)器的下端通過管道連通。
[0020]所述連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置進(jìn)一步包括冷凝器的精密溫度控制機(jī)構(gòu)及冷凝器的精密壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0021 ]所述冷凝器具有對多個裝置供給三氯氫硅的手段。
[0022]所述冷凝器的上端設(shè)有分配部，分配部可以將通過冷凝器的三氯氫硅分配給多個
目.ο
[0023]所述冷凝器具有多個氣體導(dǎo)通管，所述分配部具有分割板，以便將多個氣體導(dǎo)通管的出口分成多個裝置所對應(yīng)的數(shù)。
[0024]被分割的多個氣體導(dǎo)通管的各個出口連接調(diào)節(jié)混合氣體送氣管，以便向多個裝置運送三氯氫硅。
[0025]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給方法，使三氯氫硅.氫氣混合氣體消費設(shè)備的發(fā)送該混合氣體使用信號的啟動臺數(shù)和蒸發(fā)器內(nèi)液體三氯氫硅的溫度比例聯(lián)動。
[0026]發(fā)明效果
[0027]在冷凝器凝結(jié)的低溫三氯氫硅液不會直接滴落到蒸發(fā)器中，而是經(jīng)過管道環(huán)流到蒸發(fā)器底部，因此，不會使蒸發(fā)器內(nèi)的三氯氫硅液面溫度驟然下降。
[0028]由此可見，容易控制蒸發(fā)器內(nèi)三氯氫硅的液溫，其結(jié)果，可以減小蒸發(fā)器的容量。
[0029]因此，冷凝器的能力雖小也足夠用，其結(jié)果，能源成本降低，裝置設(shè)置面積縮小，裝置成本降低。
[0030]另外，根據(jù)規(guī)模，以蒸發(fā)器為監(jiān)管對象的對壓力容器和危險物的限制要求變小。這是因為壓力容器的容積越小監(jiān)管要求越低(容積從大到小依次是第一種壓力容器—小型壓力容器—簡易容器—指定外)。由于危險物的指定數(shù)量的倍數(shù)也降低，從而可以期待較松的消防法監(jiān)管(指定數(shù)量以上—指定數(shù)量的1/5以上—指定數(shù)量的1/5以下)。
[0031]解放檢查蒸發(fā)器時，因為冷凝器等重量物體不在正上方，從而迅速安全，且可以進(jìn)tx尚品質(zhì)的檢查。
[0032]使被調(diào)節(jié)濃度的三氯氫硅.氫氣混合氣體總送氣流量和蒸發(fā)器內(nèi)液體三氯氫硅的溫度比例聯(lián)動，即使在裝置能力較低的流量范圍，也可進(jìn)行較高精度的濃度調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明三氯氫硅氣化供給裝置的一實施例的構(gòu)成圖；
[0034]圖2為本發(fā)明所用的蒸發(fā)器的一實施例的示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明所用的冷凝器的一實施例的示意圖。
[0036]圖4為任意啟動硅外延生長裝置時的啟動臺數(shù)(10臺的情況)的舉例示意圖。
[0037]圖5為本發(fā)明所用的蒸發(fā)器的溫度設(shè)定例的示意圖。
[0038]圖6為本發(fā)明的溫度控制模塊圖。
[0039]圖7為外延生長處方的示意圖。
[0040]圖8為表示本發(fā)明實施例提供的實驗例的結(jié)果的圖表。
[0041 ]圖9為表示三氯氫硅濃度的示意圖。
[0042]圖10為本發(fā)明三氯氫硅氣化供給裝置的另一實施例的構(gòu)成圖。
[0043]圖11為本發(fā)明所用的冷凝器的另一實施例的示意圖。
[0044]圖12為本發(fā)明所用的冷凝器的再一實施例的示意圖。
[0045]主要元件符號說明
[0046]I蒸發(fā)器
[0047]2冷凝器
[0048]3載氣氫氣供給管
[0049]4載氣氫氣閘閥
[0050]5壓力調(diào)節(jié)器
[0051]6壓力釋放閥(安全閥)
[0052]7壓力表.壓力傳感器
[0053]8氣化混合氣體送氣閥
[0054]9氣體連通管
[0055]10蒸發(fā)器底閥
[0056]11檢修閥I
[0057]12檢修閥2
[0058]13三氯氫硅冷凝液采集管
[0059]14三氯氫硅液連通管
[0060]15三氯氫硅補給閥[0061 ]16加熱裝置
[0062]17液體三氯氫硅
[0063]18 氣泡
[0064]19三氯氫硅.氫氣混合氣體
[0065]20冷卻裝置
[0066]21調(diào)節(jié)混合氣體送氣管
[0067]22流量測量器、濃度測量器
[0068]23蒸發(fā)器夾套螺旋流路形成部件
[0069]24蒸發(fā)器夾套
[0070]25蒸發(fā)器下部端口
[0071]26蒸發(fā)器上部套圈
[0072]27氣泡螺旋上升導(dǎo)軌
[0073]28氣泡微細(xì)化部件
[0074]29支撐物
[0075]30冷凝器套圈
[0076]31固定管板
[0077]32 管
[0078]33 擋板
[0079]34制冷劑輸入管
【具體實施方式】
[0080]關(guān)于本發(fā)明實施例提供的連續(xù)蒸餾式三氯氫硅氣化供給裝置，下面