外延生长用气体的供给装置制造方法及图纸

公开了一种外延生长用气体的供给装置。在气化器１９中将液体原料加热至该液体的沸点以上的温度以使其气化，将气化的原料气与载气在混合器４３中按预定的浓度混合，将该混合气在其露点以上的温度下加热保温，同时调节该温合气的流量，然后在将该混合气加热保温在其露点以上温度的条件下供入外延生长用反应炉５１中。在气化器内将加热介质的温度保持恒定以使液体原料气化，根据气化器内的气压来调节供入气化器内的液体原料的供给量，这样能够将气化器的液位经常地保持恒定。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以液体原料气化而生成的气体作为原料气，并将该原料气作为反应气而供给到外延生长用反应炉中的装置。作为这种供给到外延生长用反应炉中的反应气，主要是使用那些以二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)、四氯硅烷(SiHCl4)等液体原料进行气化而生成的气体。除了二氯硅烷之外，上述的其他原料在室温和大气压下均为液体。过去，原料气是以与载气混合的形式供给到反应炉中。作为这种混合气的供给方法，例如象图4所示那样，向贮存在高压储气瓶1内的液体原料2中吹入载气3，通过向液体原料2鼓泡以生成一种由液体原料气化而形成的原料气与载气3的混合气4，然后将这种混合气4直接地供给到外延生长用反应炉6中。作为其他方法，虽然图中没有示出，但是可以举出，进而向混合气中混入稀释用的氢气使其达到预定的原料气浓度，然后将该混合气供入反应炉的方法，或者向混合气中注入磷等掺杂剂并将其供给入反应炉中的方法等。通过将混合气供给到反应炉中，从而使得在反应炉内设置的单晶硅基片上外延生长成一层硅单晶薄膜。然而，上述通过鼓泡来供给混合气的方法存在如下问题。①考虑到作业员的操作，当使用一种内部装有25kg液体原料，其总重约为50kg的上述高压储气瓶时，在用一个高压储气瓶向数台反应炉供给混合气的情况下，混合气中所含原料气的浓度容易发生变化，从而导致反应炉中的反应速度发生变化。因此，通常1个高压储气瓶只能用来向1台反应炉供给混合气。②原料气的流量分别地与按液温变化的液体原料的蒸气压、高压储气瓶内的压力、载气的流量有关，从而使原料气的浓度控制变得复杂化。③随着液体原料的消耗，高压储气瓶内液体原料的残留量逐步减少，使得鼓泡气体与液体的接触时间逐渐变短，另外，由于鼓泡时蒸发的液体原料的潜热而使液温降低，这些都导致了产生的原料气浓度的降低。其结果，反应炉中的反应速度逐渐降低。④通过鼓泡而由液体原料制备原料气的操作是一种蒸馏操作，因此在液体原料中所含的极微量的重金属和高沸点杂质在液相中偏析，随着液体原料的蒸发，使得杂质浓度相对地增高。其结果，在通过鼓泡获得的原料气中的杂质量随着液体量的减少而增加。⑤每逢更换高压储气瓶时，高压储气瓶与反应炉的连接口都向大气开放，因此，这时在大气中的水分等就进入供气系统中，从而使外延生长的薄膜的质量下降。⑥在每次更换高压储气瓶之后和在反应炉内进行外延生长的操作之前，必须重新确认反应条件，为此必须进行试运转。本专利技术的目的是提供一种能够对外延生长用气体容易地设定其所需浓度和所需压力的方法及其装置。本专利技术的另一个目的是提供一种能由1台气体供给装置向多台反应炉供给一定浓度外延生长用气体的方法及其装置。本专利技术还有一个目的是提供一种在更换高压储气瓶时可以不中断操作，能连续地供给高纯度的外延生长用气体的方法及其装置。本专利技术的第1项专利技术是一种外延生长用气体的供给方法，该方法包括下列工序在气化器中将液体原料加热至该液体的沸点以上的温度以使其气化的工序；一边将被气化器气化的原料气在其露点以上的温度下加热保温，一边调节原料气流量的工序；一边将该已调节好流量的原料气在其露点以上的温度下加热保温，一边将其供给到外延生长用反应炉中的工序。由于不采用过去的鼓泡法而是使用气化器将液体原料气化成预定浓度的气体并调节其流量，因此能容易地将外延生长用气体控制在一定浓度，而且能用1台供给装置向多台反应炉供给。本专利技术的第2项专利技术是一种外延生长用气体的供给方法，该方法包括下列工序在气化器中将液体原料加热至该液体的沸点以上的温度以便其气化的工序；将被气化器气化的原料气与载气按预定浓度混合的工序；一边将原料气与载气的混合气在其露点以上的温度下加热保温，一边调节混合气流量的工序；一边将该调整好流量的混合气在其露点以上的温度下加热保温，一边将其供给到外延生长用反应炉中的工序。由于不采用过去的鼓泡法而是使用气化器将液体原料气化成预定浓度的气体，将气化的原料气与载气混合并调节原料气的浓度，因此能容易地将外延生长用气体控制在一定浓度，而且能用1台供给装置向多台反应炉供给。本专利技术的第3项专利技术是上述1或2所述专利技术的方法，其中，在气化器中用于加热液体原料的介质是温度在该液体沸点以上的一定温度的水。由于使用在该液体原料的沸点以上的一定温度的水来加热气化器，因此加热温度的偏差较小，可以使由该温度决定的原料气的蒸气压稳定化。本专利技术的第4项专利技术是一种外延生长用气体的供给装置，如附图说明图1～图3所示，该装置具有用于将液体原料20在该液体沸点以上的温度下加热以使其气化的气化器19、用于把被该气化器19气化而形成的原料气控制在预定质量流量的第1质量流量控制器36、用于将载气控制在预定质量流量的第2质量流量控制器41、用于把分别控制在预定质量流量的原料气和载气相混合的混合器43、用于调节原料气与载气二者的混合气流量的第1流量调节阀48、用于将该已调节好流量的混合气供入外延生长用反应炉51中的管路49以及用于在气化器19的原料气输出用管路25至管路49之间将原料气和混合气在其露点以上的温度下加热保温的装置53。由于气化的原料气与载气在分别用质量流量控制器控制其质量流量之后再进行混合，因此可以将所需浓度的外延生长用气体稳定地供入反应炉中。本专利技术的第5项专利技术是上述4所述专利技术的装置，其中多个气化器19并列地设置，由选自这些多个气化器中的单一气化器产生的原料气通过第1质量流量控制器36送出。由于许多个气化器并列设置并将其交替使用，因此可以预防在长时间蒸发时在液体原料中偏析的重金属或高沸点杂质对原料气的污染，从而可以连续地通过质量流量控制器36送出高纯度的原料气。本专利技术的第6项专利技术是上述4所述专利技术的装置，该装置具有一个能够使被气化器19气化的原料气滞留的第1缓冲罐33，从该第1缓冲罐33送出的原料气被第1质量流量控制器36控制在预定的质量流量。由于设置了缓冲罐33，因此能够吸收原料气的压力变动。本专利技术的第7项专利技术是上述4或6所述专利技术的装置，如图3所示，在气化器19中用于加热液休原料20的介质是温度在该液体沸点以上的一定温度的水24，并且该装置具有用于检测在气化器19或第1缓冲罐33内部的原料气压力的压力传感器27、用于调节向气化器19供应的液体原料20供给量的第2流量调节阀18以及用于根据压力传感器27的检测输出来控制第2流量调节阀18的控制器28。在加热到一定温度的状态下，在气化器内液体原料的蒸发气体的蒸气压成为预定的数值。当气化器内的气体消耗时，气化器内的压力随之下降。由于压力降低，贮存在气化器内的液体原料重新蒸发直至达到上述预定的蒸气压为止，这时的液体量就减少了。也就是说，当气化器内的气体压力低于预定值时，压力传感器27将这一信号检出，气化器的气体就送出到缓冲罐33中，而随着液体原料的蒸发而使液体量减少时，控制器28对此作出判断，开启流量调节阀18，从而使液体原料供入气化器19中。当气化器的气体没有消耗而使气化器内的气体压力(蒸气压)超过预定值时，该气体就冷凝直至压力恢复至其预定值为止。也就是说，当压力传感器27检出气化器内的气体压力上升恢复到预定值时，停止气体从气化器的送出并引起气化器内气体的冷凝，当控制器28判断出液体量有增加的倾向时，关闭流量调节阀18，从而停止向气化器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延生长用气体的供给装置，该装置具有：用于将液体原料（２０）在上述液体的沸点以上的温度下加热以使其气化的气化器（１９）、用于把被上述气化器（１９）气化而形成的原料气控制在预定质量流量的第１质量流量控制器（３６）、用于将载 气控制在预定质量流量的第２质量流量控制器（４１）、用于把分别控制在预定质量流量的上述原料气和上述载气相混合的混合器（４３）、用于调节上述原料气与上述载气二者的混合气流量的第１流量调节阀（４８）、用于将上述已调节好流量 的混合气供入外延生长用反应炉（５１）中的管路（４９）、用于在气化器（１９）的原料气输出用管路（２５）至上述管路（４９）之间将原料气和混合气在其露点以上的温度下加热保温的装置（５３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1998-1-27 14420/19981.一种外延生长用气体的供给装置，该装置具有用于将液体原料(20)在上述液体的沸点以上的温度下加热以使其气化的气化器(19)、用于把被上述气化器(19)气化而形成的原料气控制在预定质量流量的第1质量流量控制器(36)、用于将载气控制在预定质量流量的第2质量流量控制器(41)、用于把分别控制在预定质量流量的上述原料气和上述载气相混合的混合器(43)、用于调节上述原料气与上述载气二者的混合气流量的第1流量调节阀(48)、用于将上述已调节好流量的混合气供入外延生长用反应炉(51)中的管路(49)、用于在气化器(19)的原料气输出用管路(25)至上述管路(49)之间将原料气和混合气在其露点以上的温度下加热保温的装置(53)。2.如权利要求1所述的供给装置，其中多个气化器(19)并列地设置，由选自上述多个气化器中的单一气化器产生的原料气通过上述第1质量流量控制器(36)送出。3.如权利要求1所述的供给装置，该装置具有一个能够使被气化器(19)气化的原料气滞留的第1缓冲罐(33)，从上述第1缓冲罐(33)送出的原料气被第1质量流量控制器(36)控制在预定的质量流量。4.如权利要求1所述的供给装置，在气化器(19)中用于加热液体原料(20)的介质是温度在上述液体沸点以上的一定温度的水(24)，并且该装置具有用于检测在上述气化器(19)或第1缓冲罐(33)内部的原料气压力的压力传感器(27)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：远山美晴，黑田明寿，木山德二，木田纯生，吉田俊治，山本孝，渥美彻弥，
申请(专利权)人：三菱住友硅晶株式会社，三菱综合材料多晶硅股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]