连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置及连续蒸馏式三氯氢硅气化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在半导体产业等中所使用的用于产生原料的连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置及连续蒸馏式三氯氢硅气化方法。
【背景技术】
[0002]硅外延晶片及使用它的集成设备等的制造工序中会用到三氯氢硅(SiHC13、沸点31.8°C )、四氯硅烷(SiC14、沸点57.6°C )、四氯化锗(GeC14、沸点84°C )，这些物质在常温下为液态，通常是气化后再被利用。
[0003]上述制造工序中用到的一种三氯氢硅消费设备，其包括:原料气体导入手段、红外线灯等热源、切断外部空气的石英玻璃制反应容器、气体排气手段。
[0004]反应容器内具有涂有SiC的碳制基座，硅晶片被放置在该基座的上面。该硅晶片连同基座一起被红外线灯等外部热源加热到既定温度并保持。
[0005]预先气化的三氯氢硅和作为载气的氢气及控制电阻用掺杂气体一起通过保持高温并旋转的碳制基座上面的硅晶片表面。此时，因热分解反应及氢还原反应，在硅晶片上形成新的硅层。这就是所谓的硅外延晶片，用于IC为首的许多硅设备中。
[0006]三氯氢硅在常温下为液体，三氯氢硅的气化方法中用到连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置，该装置包括:蒸发器，使液体三氯氢硅气化;冷凝器，位于该蒸发器的正上方，并且通过设有一个闸门阀的连接部连接到该蒸发器;控制器和减压器，该减压器依据控制器的指示进行电性调压操作，使设定压力与装置内压力相同，该装置具有如下特征，该冷凝器具有足够的热交换面积使三氯氢硅的超饱和部分几乎全部凝结，在闸门阀打开的状态下，该蒸发器使超过硅外延生长装置所需要的量的过剩的三氯氢硅气化，气化的三氯氢硅通过该连接部送到冷凝器，该冷凝器几乎将超饱和的三氯氢硅全部凝结，凝结的三氯氢硅通过该连接部因重力作用返回到蒸发器。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献I:日本特许4505077号公报
[0010]专利文献2:日本特许4542643号公报
[0011]发明要解决的课题
[0012]上述连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置能源损失严重。更具体地，冷凝器为连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置的构成部分，在冷凝器中凝结液化的三氯氢硅液保持低温状态下滴落到位于直下方的蒸发器中，使蒸发器内三氯氢硅液的温度瞬间降低。
[0013]如果蒸发器内三氯氢硅液的温度显著降低，有可能无法达到所需的三氯氢硅蒸发量，这将导致三氯氢硅-氢气混合气体的浓度降低，引发硅外延生长层的生长速度降低、电阻下降等忧患。
[0014]为了避免发生上述情况，需要将蒸发器内三氯氢硅液的温度提高到所需温度以上或者增加蒸发器的容量，通过增加热容量使温度降低最小限度，从而确保三氯氢硅的蒸发量。
[0015]然而，通过提高蒸发器内三氯氢硅液的温度来增加总的蒸发量，虽然可以防止达不到蒸发量，但是冷凝器的能力及传热面积需要同时增大。如此一来，增加蒸发器容量的同时扩大装置规模，不仅增加了成本，根据规模法(消防法?危险物、劳动安全卫生法?压力容量)将受到更加严格的监管，甚至周边设备等也因此需要增加成本。
[0016]因此，相比传统方式的装置，本发明的目的是提供一种具有相同能力但小型化的设备，从而
[0017]I)降低设备成本及运行成本；
[0018]2)轻型装置不受法律限制。
【发明内容】
[0019]为了达成上述目的，本发明提供一种连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置，其包括:蒸发器，具备作为载气的氢气的导入口，还具有使液体三氯氢硅气化的加热装置;冷凝器，具有用低于气化的三氯氢硅气体的蒸气压的饱和蒸气压对应的温度使气体凝结的冷却装置，其中，蒸发器的中心线和冷凝器的中心线不在同一线上，且冷凝器的下端和蒸发器的下端通过管道连通。
[0020]所述连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置进一步包括冷凝器的精密温度控制机构及冷凝器的精密压力调节机构。
[0021 ]所述冷凝器具有对多个装置供给三氯氢硅的手段。
[0022]所述冷凝器的上端设有分配部，分配部可以将通过冷凝器的三氯氢硅分配给多个
目.ο
[0023]所述冷凝器具有多个气体导通管，所述分配部具有分割板，以便将多个气体导通管的出口分成多个装置所对应的数。
[0024]被分割的多个气体导通管的各个出口连接调节混合气体送气管，以便向多个装置运送三氯氢硅。
[0025]为了达成上述目的，本发明提供一种连续蒸馏式三氯氢硅气化供给方法，使三氯氢硅.氢气混合气体消费设备的发送该混合气体使用信号的启动台数和蒸发器内液体三氯氢硅的温度比例联动。
[0026]发明效果
[0027]在冷凝器凝结的低温三氯氢硅液不会直接滴落到蒸发器中，而是经过管道环流到蒸发器底部，因此，不会使蒸发器内的三氯氢硅液面温度骤然下降。
[0028]由此可见，容易控制蒸发器内三氯氢硅的液温，其结果，可以减小蒸发器的容量。
[0029]因此，冷凝器的能力虽小也足够用，其结果，能源成本降低，装置设置面积缩小，装置成本降低。
[0030]另外，根据规模，以蒸发器为监管对象的对压力容器和危险物的限制要求变小。这是因为压力容器的容积越小监管要求越低(容积从大到小依次是第一种压力容器—小型压力容器—简易容器—指定外)。由于危险物的指定数量的倍数也降低，从而可以期待较松的消防法监管(指定数量以上—指定数量的1/5以上—指定数量的1/5以下)。
[0031]解放检查蒸发器时，因为冷凝器等重量物体不在正上方，从而迅速安全，且可以进tx尚品质的检查。
[0032]使被调节浓度的三氯氢硅.氢气混合气体总送气流量和蒸发器内液体三氯氢硅的温度比例联动，即使在装置能力较低的流量范围，也可进行较高精度的浓度调节。
【附图说明】
[0033]图1为本发明三氯氢硅气化供给装置的一实施例的构成图；
[0034]图2为本发明所用的蒸发器的一实施例的示意图；
[0035]图3为本发明所用的冷凝器的一实施例的示意图。
[0036]图4为任意启动硅外延生长装置时的启动台数(10台的情况)的举例示意图。
[0037]图5为本发明所用的蒸发器的温度设定例的示意图。
[0038]图6为本发明的温度控制模块图。
[0039]图7为外延生长处方的示意图。
[0040]图8为表示本发明实施例提供的实验例的结果的图表。
[0041 ]图9为表示三氯氢硅浓度的示意图。
[0042]图10为本发明三氯氢硅气化供给装置的另一实施例的构成图。
[0043]图11为本发明所用的冷凝器的另一实施例的示意图。
[0044]图12为本发明所用的冷凝器的再一实施例的示意图。
[0045]主要元件符号说明
[0046]I蒸发器
[0047]2冷凝器
[0048]3载气氢气供给管
[0049]4载气氢气闸阀
[0050]5压力调节器
[0051]6压力释放阀(安全阀)
[0052]7压力表.压力传感器
[0053]8气化混合气体送气阀
[0054]9气体连通管
[0055]10蒸发器底阀
[0056]11检修阀I
[0057]12检修阀2
[0058]13三氯氢硅冷凝液采集管
[0059]14三氯氢硅液连通管
[0060]15三氯氢硅补给阀[0061 ]16加热装置
[0062]17液体三氯氢硅
[0063]18 气泡
[0064]19三氯氢硅.氢气混合气体
[0065]20冷却装置
[0066]21调节混合气体送气管
[0067]22流量测量器、浓度测量器
[0068]23蒸发器夹套螺旋流路形成部件
[0069]24蒸发器夹套
[0070]25蒸发器下部端口
[0071]26蒸发器上部套圈
[0072]27气泡螺旋上升导轨
[0073]28气泡微细化部件
[0074]29支撑物
[0075]30冷凝器套圈
[0076]31固定管板
[0077]32 管
[0078]33 挡板
[0079]34制冷剂输入管
【具体实施方式】
[0080]关于本发明实施例提供的连续蒸馏式三氯氢硅气化供给装置，下面