JPH1028855A - ガス供給装置及び気相成長用設備 - Google Patents
ガス供給装置及び気相成長用設備Info
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- JPH1028855A JPH1028855A JP8202959A JP20295996A JPH1028855A JP H1028855 A JPH1028855 A JP H1028855A JP 8202959 A JP8202959 A JP 8202959A JP 20295996 A JP20295996 A JP 20295996A JP H1028855 A JPH1028855 A JP H1028855A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
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- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 品質バラツキが小さい薄膜を安定して、かつ
優れた生産性及び運転操作性のもとで製造する。 【解決手段】 高圧ガスのボンベ２を複数本配備し、ガ
ス供給配管を複数段にわたってトーナメント式に合流さ
せて接続し、最終段の合流・接続部により１本に絞られ
た配管３ｆを１台以上の化学処理装置に接続する。この
とき、各ボンベから最終段の合流・接続部までのガス供
給配管におけるガスの圧力損失を均等化することによ
り、各ボンベからのガス供給量を均一にする。
優れた生産性及び運転操作性のもとで製造する。 【解決手段】 高圧ガスのボンベ２を複数本配備し、ガ
ス供給配管を複数段にわたってトーナメント式に合流さ
せて接続し、最終段の合流・接続部により１本に絞られ
た配管３ｆを１台以上の化学処理装置に接続する。この
とき、各ボンベから最終段の合流・接続部までのガス供
給配管におけるガスの圧力損失を均等化することによ
り、各ボンベからのガス供給量を均一にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボンベに充填した
高圧のガスを減圧して化学処理装置に供給するガス供給
装置に関するものである。また本発明は、ボンベに充填
した高圧のドーパントガスを減圧して薄膜の気相成長装
置に供給するガス供給装置を備えた気相成長用設備に関
するものである。
高圧のガスを減圧して化学処理装置に供給するガス供給
装置に関するものである。また本発明は、ボンベに充填
した高圧のドーパントガスを減圧して薄膜の気相成長装
置に供給するガス供給装置を備えた気相成長用設備に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】化学処理用のガスを圧縮ガスまたは液化
ガスとしてボンベに充填し、これらを減圧弁が設けられ
た配管により化学処理容器内に供給するようにしたガス
供給装置はすでに知られている。その具体例として、図
４のフローシートに示されるような気相成長用設備が挙
げられる。
ガスとしてボンベに充填し、これらを減圧弁が設けられ
た配管により化学処理容器内に供給するようにしたガス
供給装置はすでに知られている。その具体例として、図
４のフローシートに示されるような気相成長用設備が挙
げられる。
【０００３】この設備は、ボンベ６１に充填したドーパ
ントガス（例えばＨ2 により希釈されたＢ2 Ｈ6 ：ジボ
ランガス）６２を、減圧弁６３が備えられたドーパント
ガス供給配管６４を介して薄膜の気相成長装置６５の成
長容器６５ａ内に供給し、該成長容器６５ａ内で基板上
にドーパントガス６２を添加しながら薄膜を気相成長す
る気相成長用設備である。
ントガス（例えばＨ2 により希釈されたＢ2 Ｈ6 ：ジボ
ランガス）６２を、減圧弁６３が備えられたドーパント
ガス供給配管６４を介して薄膜の気相成長装置６５の成
長容器６５ａ内に供給し、該成長容器６５ａ内で基板上
にドーパントガス６２を添加しながら薄膜を気相成長す
る気相成長用設備である。
【０００４】ドーパントガス供給配管６４には、ボンベ
６１の交換時に配管６４内に周辺から侵入した不純物を
除去するために、パージ用ガス供給配管６６及びパージ
用ガス排気配管６７からなるパージ用ガス置換設備が接
続されている。パージ用ガスとしては、窒素ガス
（Ｎ2 ）または希ガス（Ａｒ、Ｈｅ等）が使用される。
図４において破線で囲った部分は、ボンベ６１を内部に
配置するシリンダーキャビネット６８を示している。
６１の交換時に配管６４内に周辺から侵入した不純物を
除去するために、パージ用ガス供給配管６６及びパージ
用ガス排気配管６７からなるパージ用ガス置換設備が接
続されている。パージ用ガスとしては、窒素ガス
（Ｎ2 ）または希ガス（Ａｒ、Ｈｅ等）が使用される。
図４において破線で囲った部分は、ボンベ６１を内部に
配置するシリンダーキャビネット６８を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記気相成長用設備で
は、シリンダーキャビネット６８が気相成長装置６５と
１対１に設けられている。これは次の理由によるもので
ある。すなわち、通常使用される市販のボンベにおいて
は、ボンベ間のドーパントガス濃度にバラツキがあるの
で、ボンベの交換毎に気相成長装置に供給されるドーパ
ントガス濃度が少しずつ変動し、同一の製造条件で気相
成長した薄膜のドーパント原子濃度がボンベの交換毎に
変動してしまう。この為、薄膜中のドーパント原子濃度
がボンベの交換前後で変化しないように、薄膜の製造条
件を各ボンベのドーパントガス濃度に応じて気相成長装
置毎に設定する必要があった。
は、シリンダーキャビネット６８が気相成長装置６５と
１対１に設けられている。これは次の理由によるもので
ある。すなわち、通常使用される市販のボンベにおいて
は、ボンベ間のドーパントガス濃度にバラツキがあるの
で、ボンベの交換毎に気相成長装置に供給されるドーパ
ントガス濃度が少しずつ変動し、同一の製造条件で気相
成長した薄膜のドーパント原子濃度がボンベの交換毎に
変動してしまう。この為、薄膜中のドーパント原子濃度
がボンベの交換前後で変化しないように、薄膜の製造条
件を各ボンベのドーパントガス濃度に応じて気相成長装
置毎に設定する必要があった。
【０００６】しかしながら、従来の気相成長用設備では
シリンダーキャビネット６８と気相成長装置６５とを１
対１で設けていたため、以下の問題点があった。 （１）ボンベ６１と気相成長装置６５が１対１であるた
め、該気相成長装置６５の台数が増えるほどシリンダー
キャビネット６８の数が増え、設備コストが上昇する。 （２）ボンベ交換毎に、気相成長された薄膜の品質（ド
ーパント原子濃度）がボンベ交換前後で変化しないよう
に製造条件を調整する必要があり、その調整時間分だけ
生産性が低下する。 （３）ボンベ交換毎に、ドーパントガス供給配管をパー
ジ用ガスで置換するなどの煩雑な操作が必要になる。 （４）ボンベの容量が小さいので、連続操業可能な時間
が短い。
シリンダーキャビネット６８と気相成長装置６５とを１
対１で設けていたため、以下の問題点があった。 （１）ボンベ６１と気相成長装置６５が１対１であるた
め、該気相成長装置６５の台数が増えるほどシリンダー
キャビネット６８の数が増え、設備コストが上昇する。 （２）ボンベ交換毎に、気相成長された薄膜の品質（ド
ーパント原子濃度）がボンベ交換前後で変化しないよう
に製造条件を調整する必要があり、その調整時間分だけ
生産性が低下する。 （３）ボンベ交換毎に、ドーパントガス供給配管をパー
ジ用ガスで置換するなどの煩雑な操作が必要になる。 （４）ボンベの容量が小さいので、連続操業可能な時間
が短い。
【０００７】したがって本発明の第一の目的は、濃度と
圧力を高度に均一化した高圧のガスを化学処理装置に安
定かつ長時間連続して供給することができるガス供給装
置を提供することである。本発明の第二の目的は、化学
処理装置の生産性を向上させることである。本発明の第
三の目的は、ガス供給装置の運転操作を簡略化すること
である。本発明のさらに具体的な目的は、品質のバラツ
キが小さい薄膜を安定して製造することができる気相成
長用設備を提供することである。
圧力を高度に均一化した高圧のガスを化学処理装置に安
定かつ長時間連続して供給することができるガス供給装
置を提供することである。本発明の第二の目的は、化学
処理装置の生産性を向上させることである。本発明の第
三の目的は、ガス供給装置の運転操作を簡略化すること
である。本発明のさらに具体的な目的は、品質のバラツ
キが小さい薄膜を安定して製造することができる気相成
長用設備を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガス供給装
置は、ボンベに充填した高圧のガスを、減圧弁が備えら
れた配管により１台以上の化学処理装置に供給するガス
供給装置において、ガスを同時に供給する複数本のボン
ベを配備し、各ボンベのガス供給口に接続したガス供給
配管をガスの流下方向に沿って複数段にわたって順次合
流・接続することにより配管本数を漸減させるととも
に、最終段の合流・接続部により１本に絞られた配管
を、減圧弁を介して１台以上の前記化学処理装置に接続
してなり、各ボンベから前記最終段の合流・接続部まで
のガス供給配管におけるガスの圧力損失を均等化するこ
とにより、各ボンベからのガス供給量を均一にしたこと
を特徴とするものである。本発明の具体例としては、前
記ガス供給配管をトーナメント式に合流・接続させたこ
とを特徴とするものが好ましい。また、高圧のガスの具
体例としては、薄膜を気相成長する場合に原料となるガ
スのジクロルシランやモノシランがあり、薄膜を気相成
長する場合に該薄膜に添加されるドーパントガスのホス
フィン、ジボラン、アルシン等がある。
置は、ボンベに充填した高圧のガスを、減圧弁が備えら
れた配管により１台以上の化学処理装置に供給するガス
供給装置において、ガスを同時に供給する複数本のボン
ベを配備し、各ボンベのガス供給口に接続したガス供給
配管をガスの流下方向に沿って複数段にわたって順次合
流・接続することにより配管本数を漸減させるととも
に、最終段の合流・接続部により１本に絞られた配管
を、減圧弁を介して１台以上の前記化学処理装置に接続
してなり、各ボンベから前記最終段の合流・接続部まで
のガス供給配管におけるガスの圧力損失を均等化するこ
とにより、各ボンベからのガス供給量を均一にしたこと
を特徴とするものである。本発明の具体例としては、前
記ガス供給配管をトーナメント式に合流・接続させたこ
とを特徴とするものが好ましい。また、高圧のガスの具
体例としては、薄膜を気相成長する場合に原料となるガ
スのジクロルシランやモノシランがあり、薄膜を気相成
長する場合に該薄膜に添加されるドーパントガスのホス
フィン、ジボラン、アルシン等がある。
【０００９】また、本発明では、前記減圧弁の下流側に
バッファータンクを接続することが好ましく、さらに、
前記各ボンベから前記減圧弁までの配管に、パージ用ガ
ス供給配管とパージ用ガス排気配管と減圧排気配管とか
らなるパージ用ガス置換装置を接続することが好まし
い。また、本発明は、各ボンベから各合流・接続部まで
に設けられたガス供給配管の圧力損失を均等化するため
に、該ガス供給配管の内径と長さと曲がり方を同一にし
たことを特徴とする。本発明の具体例として、例えば、
前記高圧のガスはドーパントガスであり、前記化学処理
装置は気相成長装置である。
バッファータンクを接続することが好ましく、さらに、
前記各ボンベから前記減圧弁までの配管に、パージ用ガ
ス供給配管とパージ用ガス排気配管と減圧排気配管とか
らなるパージ用ガス置換装置を接続することが好まし
い。また、本発明は、各ボンベから各合流・接続部まで
に設けられたガス供給配管の圧力損失を均等化するため
に、該ガス供給配管の内径と長さと曲がり方を同一にし
たことを特徴とする。本発明の具体例として、例えば、
前記高圧のガスはドーパントガスであり、前記化学処理
装置は気相成長装置である。
【００１０】さらに、本発明に係る気相成長用設備は、
ボンベに充填した高圧のドーパントガスを減圧弁が備え
られた配管により１台以上の気相成長装置に供給し、該
気相成長装置内で基板上にドーパントガスを添加しなが
ら薄膜を気相成長する気相成長用設備において、ドーパ
ントガスを同時に供給する複数本のボンベを配備し、各
ボンベのガス供給口に接続したガス供給配管をガスの流
下方向に沿って複数段にわたって順次合流・接続するこ
とにより配管本数を漸減させるとともに、最終段の合流
・接続部により１本に絞られた配管を、減圧弁を介して
１台以上の気相成長装置に接続してなり、各ボンベから
前記最終段の合流・接続部までのガス供給配管における
ガスの圧力損失を均等化することにより、各ボンベから
のガス供給量を均一にしたことを特徴とするものであ
る。前記半導体薄膜は、例えばシリコン単結晶薄膜であ
る。
ボンベに充填した高圧のドーパントガスを減圧弁が備え
られた配管により１台以上の気相成長装置に供給し、該
気相成長装置内で基板上にドーパントガスを添加しなが
ら薄膜を気相成長する気相成長用設備において、ドーパ
ントガスを同時に供給する複数本のボンベを配備し、各
ボンベのガス供給口に接続したガス供給配管をガスの流
下方向に沿って複数段にわたって順次合流・接続するこ
とにより配管本数を漸減させるとともに、最終段の合流
・接続部により１本に絞られた配管を、減圧弁を介して
１台以上の気相成長装置に接続してなり、各ボンベから
前記最終段の合流・接続部までのガス供給配管における
ガスの圧力損失を均等化することにより、各ボンベから
のガス供給量を均一にしたことを特徴とするものであ
る。前記半導体薄膜は、例えばシリコン単結晶薄膜であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、高圧のガ
スがドーパントガスであり、化学処理装置が気相成長装
置である場合について、図面を参照しながら具体的に説
明する。図１は、ドーパントガス供給装置と、気相成長
装置とからなる薄膜の気相成長用設備の構成を示すフロ
ーシートである。
スがドーパントガスであり、化学処理装置が気相成長装
置である場合について、図面を参照しながら具体的に説
明する。図１は、ドーパントガス供給装置と、気相成長
装置とからなる薄膜の気相成長用設備の構成を示すフロ
ーシートである。
【００１２】高圧のドーパントガス１を充填したボンベ
２を複数本配備し、ボンベ２，２，…と複数の気相成長
装置４１ａ〜４１ｄのそれぞれの成長容器（図示せず）
を接続するドーパントガス供給配管３ａ〜３ｆを、ドー
パントガス１の流下方向に沿って３段にわたって順次ト
ーナメント式に合流させて接続することにより配管本数
を漸減させる。４は一次合流部、５は二次合流部、６は
三次合流部（最終段合流部）である。図示の例ではボン
ベ２の本数は８本であるが、例えば２０本以上配置して
もよい。気相成長装置は通常複数台配備するが、その台
数は限定されない。
２を複数本配備し、ボンベ２，２，…と複数の気相成長
装置４１ａ〜４１ｄのそれぞれの成長容器（図示せず）
を接続するドーパントガス供給配管３ａ〜３ｆを、ドー
パントガス１の流下方向に沿って３段にわたって順次ト
ーナメント式に合流させて接続することにより配管本数
を漸減させる。４は一次合流部、５は二次合流部、６は
三次合流部（最終段合流部）である。図示の例ではボン
ベ２の本数は８本であるが、例えば２０本以上配置して
もよい。気相成長装置は通常複数台配備するが、その台
数は限定されない。
【００１３】最終段の合流・接続により１本に絞られた
後のドーパントガス供給配管３ｆを前記成長容器に接続
し、最終段合流部６の上流側に位置する２本の配管３
ｂ，３ｄに全開・全閉が可能な開閉弁７，８と一次減圧
弁９，１０を直列に設ける。図１では一次減圧弁９，１
０を開閉弁７，８の上流側に設けたが、これらの一次減
圧弁を前記開閉弁の下流側に設けてもよい。最終段合流
部６の下流側に位置する配管３ｅに二次減圧弁１１を、
二次減圧弁１１と前記反応炉を接続する配管３ｆにバッ
ファータンク１２をそれぞれ設ける。また、図示されて
いないが一次減圧弁９と並列に、および一次減圧弁１０
と並列に、それぞれ全開・全閉可能な開閉弁を設ける。
このような配管により、ドーパントガスを一次減圧弁
９，１０を介して供給することもできるし、前記開閉弁
を介して供給することもできる。
後のドーパントガス供給配管３ｆを前記成長容器に接続
し、最終段合流部６の上流側に位置する２本の配管３
ｂ，３ｄに全開・全閉が可能な開閉弁７，８と一次減圧
弁９，１０を直列に設ける。図１では一次減圧弁９，１
０を開閉弁７，８の上流側に設けたが、これらの一次減
圧弁を前記開閉弁の下流側に設けてもよい。最終段合流
部６の下流側に位置する配管３ｅに二次減圧弁１１を、
二次減圧弁１１と前記反応炉を接続する配管３ｆにバッ
ファータンク１２をそれぞれ設ける。また、図示されて
いないが一次減圧弁９と並列に、および一次減圧弁１０
と並列に、それぞれ全開・全閉可能な開閉弁を設ける。
このような配管により、ドーパントガスを一次減圧弁
９，１０を介して供給することもできるし、前記開閉弁
を介して供給することもできる。
【００１４】各ボンベと開閉弁７，８を接続する配管３
ａ〜３ｄにパージ用ガス供給配管２２、パージ用ガス排
気配管２３及び減圧排気配管２４からなるパージ用ガス
置換装置を接続する。２２ａ〜２２ｄはパージ用ガス供
給配管２２に設けた開閉弁、２３ａ〜２３ｄはパージ用
ガス排気配管２３に設けた開閉弁、２４ａ〜２４ｄは減
圧排気配管２４に設けた開閉弁、２５〜２７は圧力計で
ある。５１は減圧排気装置、例えばターボ分子ポンプで
ある。
ａ〜３ｄにパージ用ガス供給配管２２、パージ用ガス排
気配管２３及び減圧排気配管２４からなるパージ用ガス
置換装置を接続する。２２ａ〜２２ｄはパージ用ガス供
給配管２２に設けた開閉弁、２３ａ〜２３ｄはパージ用
ガス排気配管２３に設けた開閉弁、２４ａ〜２４ｄは減
圧排気配管２４に設けた開閉弁、２５〜２７は圧力計で
ある。５１は減圧排気装置、例えばターボ分子ポンプで
ある。
【００１５】配管３ａ〜３ｆ、配管２２〜２４、これら
の配管に設ける弁類、ならびにバッファータンク１２等
としては、内面を電解研磨したＳＵＳ３１６材で構成す
るのが望ましい。これにより、これら配管等の内面の腐
食を防止することができるうえ、前記配管等の内面から
の不純物が該配管内のガスに混入しなくなる利点があ
る。このようにして、ドーパントガス供給装置３１と、
複数の気相成長装置４１ａ〜４１ｄとにより気相成長用
設備が構成される。
の配管に設ける弁類、ならびにバッファータンク１２等
としては、内面を電解研磨したＳＵＳ３１６材で構成す
るのが望ましい。これにより、これら配管等の内面の腐
食を防止することができるうえ、前記配管等の内面から
の不純物が該配管内のガスに混入しなくなる利点があ
る。このようにして、ドーパントガス供給装置３１と、
複数の気相成長装置４１ａ〜４１ｄとにより気相成長用
設備が構成される。
【００１６】次に、この実施の形態の作用効果について
説明する。以下のドーパントガス供給方法は、８本のボ
ンベ全てを同時に使用するものである。この場合、一次
減圧弁９，１０は使用しないで、これらと並列に設けた
前記開閉弁を用いる。８本のボンベを全て同時に使用し
た場合に一次減圧弁９，１０を使用すると、圧力計で両
減圧弁の圧力を正確に調整しても、両減圧弁間の微妙な
圧力誤差に応じて、わずかでも圧力の高い側の減圧弁か
らの流出ガス量が、圧力の低い側の減圧弁からの流出ガ
ス量に比べて多くなるために、８本のボンベからドーパ
ントガスを均一流量で供給することができなくなること
がある。
説明する。以下のドーパントガス供給方法は、８本のボ
ンベ全てを同時に使用するものである。この場合、一次
減圧弁９，１０は使用しないで、これらと並列に設けた
前記開閉弁を用いる。８本のボンベを全て同時に使用し
た場合に一次減圧弁９，１０を使用すると、圧力計で両
減圧弁の圧力を正確に調整しても、両減圧弁間の微妙な
圧力誤差に応じて、わずかでも圧力の高い側の減圧弁か
らの流出ガス量が、圧力の低い側の減圧弁からの流出ガ
ス量に比べて多くなるために、８本のボンベからドーパ
ントガスを均一流量で供給することができなくなること
がある。
【００１７】気相成長する薄膜を製造する際には、開閉
弁７，８を全開し、ドーパントガス１としてジボランガ
ス（Ｂ2 Ｈ6 ）を１２０ｋｇ／ｃｍ2 に充填したボンベ
２，２，…について全てのコックを開き、図面左側の４
本のボンベからのドーパントガス１を配管３ａを流下す
る間に合流させて混合する。同様にして、図面右側の４
本のボンベからのドーパントガス１を配管３ｃを流下す
る間に混合する。さらに、上記両混合ガスを配管３ｂ，
３ｄ及び３ｅを流下する間に合流させて混合し、この混
合ガスを二次減圧弁１１で４ｋｇ／ｃｍ2 に減圧する。
減圧後のガスをバッファータンク１２を介して気相成長
装置４１ａ〜４１ｄに分配供給する。
弁７，８を全開し、ドーパントガス１としてジボランガ
ス（Ｂ2 Ｈ6 ）を１２０ｋｇ／ｃｍ2 に充填したボンベ
２，２，…について全てのコックを開き、図面左側の４
本のボンベからのドーパントガス１を配管３ａを流下す
る間に合流させて混合する。同様にして、図面右側の４
本のボンベからのドーパントガス１を配管３ｃを流下す
る間に混合する。さらに、上記両混合ガスを配管３ｂ，
３ｄ及び３ｅを流下する間に合流させて混合し、この混
合ガスを二次減圧弁１１で４ｋｇ／ｃｍ2 に減圧する。
減圧後のガスをバッファータンク１２を介して気相成長
装置４１ａ〜４１ｄに分配供給する。
【００１８】上記実施の形態において、８本のボンベか
らのドーパントガスをトーナメント式に合流させて混合
することにより、各ボンベから流出するドーパントガス
の流量を一定にすることができる。これは、合流点まで
の各配管の内径と長さと曲がり方を均一にすることによ
って、合流点までのドーパントガスの圧力損失を均等化
することができるからである。この結果、各ボンベから
のドーパントガスがその濃度バラツキを互いに相補する
ので、濃度バラツキのより小さいドーパントガスを供給
することができる。そのうえ、このような配管を、より
コンパクトに構成することが可能で、配管スペースを有
効に生かすことができる。
らのドーパントガスをトーナメント式に合流させて混合
することにより、各ボンベから流出するドーパントガス
の流量を一定にすることができる。これは、合流点まで
の各配管の内径と長さと曲がり方を均一にすることによ
って、合流点までのドーパントガスの圧力損失を均等化
することができるからである。この結果、各ボンベから
のドーパントガスがその濃度バラツキを互いに相補する
ので、濃度バラツキのより小さいドーパントガスを供給
することができる。そのうえ、このような配管を、より
コンパクトに構成することが可能で、配管スペースを有
効に生かすことができる。
【００１９】このような配管によれば、各ボンベからの
ドーパントガスを均一流量で合流・接続部に供給するこ
とができると同時に、この合流・接続部においては、各
ボンベからのドーパントガスがその濃度バラツキを互い
に相補して平均化するため、濃度バラツキのより小さい
ドーパントガスを供給することができる。この結果、長
時間安定して、目標とする濃度のドーパントガスを気相
成長装置４１ａ〜４１ｄに供給することができる。
ドーパントガスを均一流量で合流・接続部に供給するこ
とができると同時に、この合流・接続部においては、各
ボンベからのドーパントガスがその濃度バラツキを互い
に相補して平均化するため、濃度バラツキのより小さい
ドーパントガスを供給することができる。この結果、長
時間安定して、目標とする濃度のドーパントガスを気相
成長装置４１ａ〜４１ｄに供給することができる。
【００２０】各ボンベから合流点までのドーパントガス
の圧力損失を均等化するための配管要領としては、平面
図として図２または図３に示されるものが有効である。
図２は、ボンベ２を３本配置し、それぞれ同一内径の配
管２ａを合流・接続部２ｂの周りに、ボンベ２〜合流・
接続部２ｂ間の配管２ａが均等な長さかつ同一の曲がり
方になるように設けた場合である。図３はボンベ２を８
本配置した場合である。また、一次減圧弁と二次減圧弁
とを直列に設けることにより、気相成長装置へのドーパ
ントガス圧力を、より安定して所定値に制御できる。
の圧力損失を均等化するための配管要領としては、平面
図として図２または図３に示されるものが有効である。
図２は、ボンベ２を３本配置し、それぞれ同一内径の配
管２ａを合流・接続部２ｂの周りに、ボンベ２〜合流・
接続部２ｂ間の配管２ａが均等な長さかつ同一の曲がり
方になるように設けた場合である。図３はボンベ２を８
本配置した場合である。また、一次減圧弁と二次減圧弁
とを直列に設けることにより、気相成長装置へのドーパ
ントガス圧力を、より安定して所定値に制御できる。
【００２１】図１のガス供給装置では、２系列の配管を
並列配備した形態となっているから、以下のような切替
え供給方法を行うことにより、連続運転も可能である。
この場合、一次減圧弁９，１０を使用する。この方法
は、８本のボンベ全てを同時に使用する上記供給方法に
比べて操作性に優れている。この方法では、前半の供給
操作において開閉弁７を開、開閉弁８を閉として図面左
側４本のボンベを同時に使用し、ボンベの残圧が約１０
ｋｇ／ｃｍ2 になった時点で開閉弁７を閉めると同時に
開閉弁８を開き、後半は図面右側４本のボンベを同時に
使用する。そして、後半のドーパントガス供給を行う間
に、使用済のボンベ４本を圧力１２０ｋｇ／ｃｍ2 のボ
ンベに交換する。このようにして、ボンベの交換を交互
に行いながら、図面左側の４本と右側の４本を交互に使
用する。
並列配備した形態となっているから、以下のような切替
え供給方法を行うことにより、連続運転も可能である。
この場合、一次減圧弁９，１０を使用する。この方法
は、８本のボンベ全てを同時に使用する上記供給方法に
比べて操作性に優れている。この方法では、前半の供給
操作において開閉弁７を開、開閉弁８を閉として図面左
側４本のボンベを同時に使用し、ボンベの残圧が約１０
ｋｇ／ｃｍ2 になった時点で開閉弁７を閉めると同時に
開閉弁８を開き、後半は図面右側４本のボンベを同時に
使用する。そして、後半のドーパントガス供給を行う間
に、使用済のボンベ４本を圧力１２０ｋｇ／ｃｍ2 のボ
ンベに交換する。このようにして、ボンベの交換を交互
に行いながら、図面左側の４本と右側の４本を交互に使
用する。
【００２２】上記２系列の供給配管の切替え操作を自動
的に行うためには、一次減圧弁９，１０の一次側に指示
調節圧力計（ＰＩＣ）を設け、開閉弁７，８を電磁弁と
するとともに、これら電磁弁の操作部に前記指示調節圧
力計を連絡するのが好ましい。このような構成によれ
ば、前記指示調節圧力計による検出圧が例えば１０ｋｇ
／ｃｍ2 に低下すると同時に、前記二つの電磁弁につい
て開閉の切替え操作を行い、どちらか一方の電磁弁が開
いているときに他方の電磁弁が閉まっているように制御
することができる。なお、所望により開閉弁７，８に加
えて、配管３ｅに開閉弁を設けてもよいし、開閉弁７，
８に代えて配管３ｅに開閉弁を設けてもよい。ただし後
者の場合、ドーパントガスの供給を切り替えることはで
きない。
的に行うためには、一次減圧弁９，１０の一次側に指示
調節圧力計（ＰＩＣ）を設け、開閉弁７，８を電磁弁と
するとともに、これら電磁弁の操作部に前記指示調節圧
力計を連絡するのが好ましい。このような構成によれ
ば、前記指示調節圧力計による検出圧が例えば１０ｋｇ
／ｃｍ2 に低下すると同時に、前記二つの電磁弁につい
て開閉の切替え操作を行い、どちらか一方の電磁弁が開
いているときに他方の電磁弁が閉まっているように制御
することができる。なお、所望により開閉弁７，８に加
えて、配管３ｅに開閉弁を設けてもよいし、開閉弁７，
８に代えて配管３ｅに開閉弁を設けてもよい。ただし後
者の場合、ドーパントガスの供給を切り替えることはで
きない。
【００２３】ボンベの交換作業を行う間に、配管３ａま
たは３ｃにおいて、ボンベ２側の開放端から該配管内に
不純物、塵埃あるいは作業員の衣服に付着した汚れ等が
侵入する可能性がある。
たは３ｃにおいて、ボンベ２側の開放端から該配管内に
不純物、塵埃あるいは作業員の衣服に付着した汚れ等が
侵入する可能性がある。
【００２４】そこで、パージ用ガス供給配管２２、パー
ジ用ガス排気配管２３及び減圧排気配管２４からなるパ
ージ用ガス置換装置を使用する。例えば、図１の左側４
本のボンベを交換するに際しては、まず開閉弁７を閉
め、前記ボンベを配管３ａから外す直前、または外した
直後に、開閉弁２２ａ〜２４ｄ（合計１２個）のうち、
２２ａ，２２ｂ，２３ａ及び２３ｂを全開とし、他の弁
は全閉とする。これにより、パージ用ガス供給配管２２
から配管３ａ及び３ｂにパージ用ガスとして窒素ガスを
供給しつつ、配管３ａ及び３ｂ内の窒素ガスの一部をボ
ンベ２側の開放端及びパージ用ガス排気配管２３の開放
端から大気に放出させる。この操作の間に圧力１２０ｋ
ｇ／ｃｍ2 のボンベに交換し、交換後の全てのボンベの
コックを閉めておく。これにより配管３ａ，３ｂ内が窒
素ガスで清浄化されるとともに、配管３ａのボンベ側端
部からボンベ２への不純物等の侵入が防止される。
ジ用ガス排気配管２３及び減圧排気配管２４からなるパ
ージ用ガス置換装置を使用する。例えば、図１の左側４
本のボンベを交換するに際しては、まず開閉弁７を閉
め、前記ボンベを配管３ａから外す直前、または外した
直後に、開閉弁２２ａ〜２４ｄ（合計１２個）のうち、
２２ａ，２２ｂ，２３ａ及び２３ｂを全開とし、他の弁
は全閉とする。これにより、パージ用ガス供給配管２２
から配管３ａ及び３ｂにパージ用ガスとして窒素ガスを
供給しつつ、配管３ａ及び３ｂ内の窒素ガスの一部をボ
ンベ２側の開放端及びパージ用ガス排気配管２３の開放
端から大気に放出させる。この操作の間に圧力１２０ｋ
ｇ／ｃｍ2 のボンベに交換し、交換後の全てのボンベの
コックを閉めておく。これにより配管３ａ，３ｂ内が窒
素ガスで清浄化されるとともに、配管３ａのボンベ側端
部からボンベ２への不純物等の侵入が防止される。
【００２５】開閉弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ及び２３ｂ
を閉めた後、減圧排気装置５１を始動し、配管３ａ，３
ｂ内に残留する窒素ガスを減圧排気配管２４を介して排
気する。そのために、開閉弁２２ａ〜２４ｄのうち、２
４ａ及び２４ｂを全開とし、他の弁は全閉とする。排気
操作は、上記配管内の圧力が例えば１０-4〜１０-5Ｔｏ
ｒｒに到達するまで継続する。次いで、交換後の全ての
ボンベのコックを開放し、配管３ａ内を加圧状態に維持
する。
を閉めた後、減圧排気装置５１を始動し、配管３ａ，３
ｂ内に残留する窒素ガスを減圧排気配管２４を介して排
気する。そのために、開閉弁２２ａ〜２４ｄのうち、２
４ａ及び２４ｂを全開とし、他の弁は全閉とする。排気
操作は、上記配管内の圧力が例えば１０-4〜１０-5Ｔｏ
ｒｒに到達するまで継続する。次いで、交換後の全ての
ボンベのコックを開放し、配管３ａ内を加圧状態に維持
する。
【００２６】図１の気相成長用設備では、ドーパントガ
スボンベを複数本配備し、ドーパントガスの供給配管を
複数段にわたってトーナメント式に合流させることによ
り、各ボンベからのドーパントガスを均一に混合するよ
うに構成し、更に減圧弁を設けるとともにバッファータ
ンクを設けたので、濃度及び圧力が一定のドーパントガ
スを気相成長装置に供給することができる。２系列のガ
ス供給配管を切り替えながら使用する際には、減圧弁を
２段に設けて気相成長装置へのドーパントガス圧力の変
動を抑える。また、バッファータンクを設けたのは、あ
る気相成長装置の運転がＯＮ・ＯＦＦすることによる圧
力変動の影響が他の気相成長装置に及ぶのを防止するた
めである。
スボンベを複数本配備し、ドーパントガスの供給配管を
複数段にわたってトーナメント式に合流させることによ
り、各ボンベからのドーパントガスを均一に混合するよ
うに構成し、更に減圧弁を設けるとともにバッファータ
ンクを設けたので、濃度及び圧力が一定のドーパントガ
スを気相成長装置に供給することができる。２系列のガ
ス供給配管を切り替えながら使用する際には、減圧弁を
２段に設けて気相成長装置へのドーパントガス圧力の変
動を抑える。また、バッファータンクを設けたのは、あ
る気相成長装置の運転がＯＮ・ＯＦＦすることによる圧
力変動の影響が他の気相成長装置に及ぶのを防止するた
めである。
【００２７】このように本発明のガス供給装置によれ
ば、化学処理装置に供給する高圧のガスの濃度を極めて
均一に維持することができ、品質のバラツキが極めて小
さいものを安定して製造することができる。
ば、化学処理装置に供給する高圧のガスの濃度を極めて
均一に維持することができ、品質のバラツキが極めて小
さいものを安定して製造することができる。
【００２８】また、本発明において、ガス供給配管を２
系列設け、供給ガスを交互に切り替えて使用することが
できるように構成したので、前記ガスを使用した化学処
理を長期間連続的に行うことが可能である。また、ガス
供給装置の運転操作が簡略化される。さらに、ガス供給
配管にパージ用ガス置換装置および減圧排気装置を接続
したので、ガスボンベの交換時にガス供給配管に不純物
等が侵入する心配がなくなる。このため、ボンベ交換後
に品質が変化しないように製造条件を調整する必要がな
くなり、生産性が著しく向上する。また、ガス供給配管
のパージ用ガス置換操作及び減圧排気操作を多数本のボ
ンベについて一度に行うことができるように構成したの
で、ボンベ交換作業の効率が大幅に向上する。
系列設け、供給ガスを交互に切り替えて使用することが
できるように構成したので、前記ガスを使用した化学処
理を長期間連続的に行うことが可能である。また、ガス
供給装置の運転操作が簡略化される。さらに、ガス供給
配管にパージ用ガス置換装置および減圧排気装置を接続
したので、ガスボンベの交換時にガス供給配管に不純物
等が侵入する心配がなくなる。このため、ボンベ交換後
に品質が変化しないように製造条件を調整する必要がな
くなり、生産性が著しく向上する。また、ガス供給配管
のパージ用ガス置換操作及び減圧排気操作を多数本のボ
ンベについて一度に行うことができるように構成したの
で、ボンベ交換作業の効率が大幅に向上する。
【００２９】
【実施例】図１の気相成長用設備を用いてドーパントが
ボロンであるｐ型のシリコン単結晶薄膜を気相成長する
場合の実施例について説明する。 実施例１ 図１に示すように、水素で希釈したジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）ガスを充填した４７リットル型ガスボンベ８本
を、気相成長用設備にセットした。右系列のガスボンベ
４本のＢ2 Ｈ6 濃度および充填圧は各々（９６．０ppm
，１２２atm ）、（９８．５ppm ，１２１atm ）、
（１０１．０ppm ，１２１atm ）、（１０３．５ppm ，
１２２atm ）であり、左系列のガスボンベ４本のＢ2 Ｈ
6 濃度および充填圧は各々（９６．５ppm ，１２１atm
）、（９９．０ppm ，１２１atm ）、（１００．５ppm
，１２２atm ）、（１０４．５ppm ，１２１atm ）で
あった。
ボロンであるｐ型のシリコン単結晶薄膜を気相成長する
場合の実施例について説明する。 実施例１ 図１に示すように、水素で希釈したジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）ガスを充填した４７リットル型ガスボンベ８本
を、気相成長用設備にセットした。右系列のガスボンベ
４本のＢ2 Ｈ6 濃度および充填圧は各々（９６．０ppm
，１２２atm ）、（９８．５ppm ，１２１atm ）、
（１０１．０ppm ，１２１atm ）、（１０３．５ppm ，
１２２atm ）であり、左系列のガスボンベ４本のＢ2 Ｈ
6 濃度および充填圧は各々（９６．５ppm ，１２１atm
）、（９９．０ppm ，１２１atm ）、（１００．５ppm
，１２２atm ）、（１０４．５ppm ，１２１atm ）で
あった。
【００３０】前半の１ヵ月間は、右系列４本のＢ2 Ｈ6
ガスボンベを使用した。すなわち、減圧弁１０の一次側
圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 、減圧弁１１の二次側圧力を４ｋ
ｇ／ｃｍ2 にそれぞれ設定し、気相成長装置４１ａ〜４
１ｄ（枚葉型、各気相成長装置は各々２つの成長容器を
有する）にＢ2 Ｈ6 ガスを供給した。
ガスボンベを使用した。すなわち、減圧弁１０の一次側
圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 、減圧弁１１の二次側圧力を４ｋ
ｇ／ｃｍ2 にそれぞれ設定し、気相成長装置４１ａ〜４
１ｄ（枚葉型、各気相成長装置は各々２つの成長容器を
有する）にＢ2 Ｈ6 ガスを供給した。
【００３１】気相成長装置４１ａ，４１ｂにおいて、抵
抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７２５μｍ、直
径２００ｍｍのｐ型シリコン単結晶基板上に、ＳｉＨＣ
ｌ3（トリクロロシラン）ガスとＢ2 Ｈ6 ガスを供給し
て温度１１００℃、成長速度４．０μｍ／ｍｉｎで目標
厚さ６μｍ、目標抵抗率６Ω・ｃｍのｐ型シリコン単結
晶薄膜を成長した。また、気相成長装置４１ｃ，４１ｄ
において、上記と同一の抵抗率・厚さ・直径を有するｐ
型シリコン単結晶基板上に、上記と同一の原料ガス・温
度・成長速度で目標厚さ４μｍ、目標抵抗率２Ω・ｃｍ
のｐ型シリコン単結晶薄膜を成長した。この際、目標抵
抗率を達成するため、上記気相成長装置４１ａ〜４１ｄ
に供給するドーパントガスの流量は、これら気相成長装
置の特性表に基づいて、それぞれ６２ｃｃ／ｍｉｎ、６
０ｃｃ／ｍｉｎ、１９１ｃｃ／ｍｉｎ、１８７ｃｃ／ｍ
ｉｎに設定した。
抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７２５μｍ、直
径２００ｍｍのｐ型シリコン単結晶基板上に、ＳｉＨＣ
ｌ3（トリクロロシラン）ガスとＢ2 Ｈ6 ガスを供給し
て温度１１００℃、成長速度４．０μｍ／ｍｉｎで目標
厚さ６μｍ、目標抵抗率６Ω・ｃｍのｐ型シリコン単結
晶薄膜を成長した。また、気相成長装置４１ｃ，４１ｄ
において、上記と同一の抵抗率・厚さ・直径を有するｐ
型シリコン単結晶基板上に、上記と同一の原料ガス・温
度・成長速度で目標厚さ４μｍ、目標抵抗率２Ω・ｃｍ
のｐ型シリコン単結晶薄膜を成長した。この際、目標抵
抗率を達成するため、上記気相成長装置４１ａ〜４１ｄ
に供給するドーパントガスの流量は、これら気相成長装
置の特性表に基づいて、それぞれ６２ｃｃ／ｍｉｎ、６
０ｃｃ／ｍｉｎ、１９１ｃｃ／ｍｉｎ、１８７ｃｃ／ｍ
ｉｎに設定した。
【００３２】前半１ヵ月間のシリコン単結晶薄膜の気相
成長後、Ｂ2 Ｈ6 ガスボンベの使用を左系列４本に切り
替えて、後半１ヵ月間の気相成長を行った。減圧弁９の
一次側圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 に設定し、気相成長装置４
１ａ〜４１ｄにＢ2 Ｈ6 ガスを供給した。気相成長の条
件は、前半１ヵ月間の気相成長と同一にした。
成長後、Ｂ2 Ｈ6 ガスボンベの使用を左系列４本に切り
替えて、後半１ヵ月間の気相成長を行った。減圧弁９の
一次側圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 に設定し、気相成長装置４
１ａ〜４１ｄにＢ2 Ｈ6 ガスを供給した。気相成長の条
件は、前半１ヵ月間の気相成長と同一にした。
【００３３】シリコン単結晶基板（以下、基板と略すこ
とがある。）上に気相成長されたシリコン単結晶薄膜
（以下、薄膜と略すことがある。）の抵抗率を、Ｈｇプ
ローブ法により測定した。測定試料は、各気相成長装置
から２５枚の基板が得られるごとに１枚採取した。抵抗
率の測定箇所は、基板の中央部および、外周１０ｍｍ部
（外周端から直径方向に１０ｍｍ内側に位置する箇所）
４ヵ所であった。測定の結果、合計５ヵ所の抵抗率の平
均値は表１のとおりであった。尚、抵抗率の変化率
（％）は、 〔（後半の平均抵抗率−前半の平均抵抗率）／（前半の
平均抵抗率）〕×１００ より求めた。
とがある。）上に気相成長されたシリコン単結晶薄膜
（以下、薄膜と略すことがある。）の抵抗率を、Ｈｇプ
ローブ法により測定した。測定試料は、各気相成長装置
から２５枚の基板が得られるごとに１枚採取した。抵抗
率の測定箇所は、基板の中央部および、外周１０ｍｍ部
（外周端から直径方向に１０ｍｍ内側に位置する箇所）
４ヵ所であった。測定の結果、合計５ヵ所の抵抗率の平
均値は表１のとおりであった。尚、抵抗率の変化率
（％）は、 〔（後半の平均抵抗率−前半の平均抵抗率）／（前半の
平均抵抗率）〕×１００ より求めた。
【００３４】
【表１】
【００３５】上記のように、薄膜の抵抗率の変化率は最
大＋１．５％であった。このように、図１の装置を使用
することにより、２ヵ月間の気相成長の途中で、ドーパ
ントガスボンベの使用を切り替えたにも関わらず、ドー
パントガスの流量等の製造条件を変更することなく、抵
抗率のバラツキが小さいシリコン単結晶薄膜を安定して
製造できることが分かった。
大＋１．５％であった。このように、図１の装置を使用
することにより、２ヵ月間の気相成長の途中で、ドーパ
ントガスボンベの使用を切り替えたにも関わらず、ドー
パントガスの流量等の製造条件を変更することなく、抵
抗率のバラツキが小さいシリコン単結晶薄膜を安定して
製造できることが分かった。
【００３６】比較例１ 水素で希釈したＢ2 Ｈ6 ガスを充填した４７リットル型
ガスボンベ１本を、図４に示す従来の気相成長用設備に
セットした。このガスボンベのＢ2 Ｈ6 濃度および充填
圧は、１０３ppm ，１２２atm であった。減圧弁６３の
二次側圧力を４ｋｇ／ｃｍ2 に設定し、気相成長装置６
５（枚葉型で、２つの成長容器を有する）にＢ2 Ｈ6 ガ
スを供給した。
ガスボンベ１本を、図４に示す従来の気相成長用設備に
セットした。このガスボンベのＢ2 Ｈ6 濃度および充填
圧は、１０３ppm ，１２２atm であった。減圧弁６３の
二次側圧力を４ｋｇ／ｃｍ2 に設定し、気相成長装置６
５（枚葉型で、２つの成長容器を有する）にＢ2 Ｈ6 ガ
スを供給した。
【００３７】気相成長装置６５において抵抗率０．０１
〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ
のｐ型シリコン単結晶基板上に、ＳｉＨＣｌ3 ガスとＢ
2 Ｈ6 ガスを供給して温度１１００℃、成長速度４．０
μｍ／ｍｉｎで目標厚さ４μｍ、目標抵抗率２Ω・ｃｍ
のｐ型シリコン単結晶薄膜を成長した。この場合、成長
条件を設定するため、あらかじめドーパントガス流量と
薄膜の抵抗率の関係を調査した。３回のテストランの結
果、目標抵抗率を達成するための適切なドーパントガス
流量は、１８１ｃｃ／ｍｉｎであることが分かったの
で、この条件を用いた。
〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ
のｐ型シリコン単結晶基板上に、ＳｉＨＣｌ3 ガスとＢ
2 Ｈ6 ガスを供給して温度１１００℃、成長速度４．０
μｍ／ｍｉｎで目標厚さ４μｍ、目標抵抗率２Ω・ｃｍ
のｐ型シリコン単結晶薄膜を成長した。この場合、成長
条件を設定するため、あらかじめドーパントガス流量と
薄膜の抵抗率の関係を調査した。３回のテストランの結
果、目標抵抗率を達成するための適切なドーパントガス
流量は、１８１ｃｃ／ｍｉｎであることが分かったの
で、この条件を用いた。
【００３８】１ヵ月間の気相成長後、基板上に気相成長
された薄膜の抵抗率を、Ｈｇプローブ法により測定し
た。該基板の試料は、２５枚の気相成長された基板が得
られるごとに１枚採取した。抵抗率の測定箇所は実施例
１と同一にした。合計５ヵ所の抵抗率の平均値は、１．
９９Ω・ｃｍであった。
された薄膜の抵抗率を、Ｈｇプローブ法により測定し
た。該基板の試料は、２５枚の気相成長された基板が得
られるごとに１枚採取した。抵抗率の測定箇所は実施例
１と同一にした。合計５ヵ所の抵抗率の平均値は、１．
９９Ω・ｃｍであった。
【００３９】薄膜の気相成長を１ヵ月間継続した時点
で、Ｂ2 Ｈ6 ガスボンベ６１の圧力が１０atm を下回っ
たので、他のＢ2 Ｈ6 ガスボンベと交換した。このボン
ベのＢ2 Ｈ6 濃度・充填圧は、９７．０ppm ，１２１at
m であった。減圧弁６３の二次側圧力を４ｋｇ／ｃｍ2
に設定し、ドーパントガス流量その他の製造条件を上記
と同等にして、薄膜の気相成長された基板を２５枚製造
した。これらの基板から１枚を試料として採取し、上記
と同様にして薄膜の抵抗率を測定したところ、合計５ヵ
所の抵抗率の平均値は２．１２Ω・ｃｍで、抵抗率の変
化率が＋６．５％と大幅に増加した。
で、Ｂ2 Ｈ6 ガスボンベ６１の圧力が１０atm を下回っ
たので、他のＢ2 Ｈ6 ガスボンベと交換した。このボン
ベのＢ2 Ｈ6 濃度・充填圧は、９７．０ppm ，１２１at
m であった。減圧弁６３の二次側圧力を４ｋｇ／ｃｍ2
に設定し、ドーパントガス流量その他の製造条件を上記
と同等にして、薄膜の気相成長された基板を２５枚製造
した。これらの基板から１枚を試料として採取し、上記
と同様にして薄膜の抵抗率を測定したところ、合計５ヵ
所の抵抗率の平均値は２．１２Ω・ｃｍで、抵抗率の変
化率が＋６．５％と大幅に増加した。
【００４０】このため製造を中止し、テストランを２回
行った結果、新ボンベの適切なドーパントガス流量は１
９２ｃｃ／ｍｉｎであることが確認された。この条件で
更に１０００枚の気相成長された基板を製造した。この
間に２５枚に１枚の割合で合計４０枚の気相成長された
基板の試料を採取し、上記と同様にして抵抗率を測定し
たところ、合計５ヵ所の抵抗率の平均値は２．０１Ω・
ｃｍで、抵抗率の品質は元に戻っていた。
行った結果、新ボンベの適切なドーパントガス流量は１
９２ｃｃ／ｍｉｎであることが確認された。この条件で
更に１０００枚の気相成長された基板を製造した。この
間に２５枚に１枚の割合で合計４０枚の気相成長された
基板の試料を採取し、上記と同様にして抵抗率を測定し
たところ、合計５ヵ所の抵抗率の平均値は２．０１Ω・
ｃｍで、抵抗率の品質は元に戻っていた。
【００４１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
構成によると、濃度と圧力を高度に均一化した高圧のガ
スを化学処理装置に安定かつ長時間連続して供給するこ
とができる。また、品質のバラツキが極めて小さい製品
を安定して製造することができ、ガス供給装置の運転操
作が簡略化され、ボンベ交換後に品質確認のための製造
試験を行う必要がなくなるとともに、化学処理を長期間
連続して行うことができるため生産性が著しく向上し、
さらにガスボンベの交換作業の効率が大幅に向上する。
構成によると、濃度と圧力を高度に均一化した高圧のガ
スを化学処理装置に安定かつ長時間連続して供給するこ
とができる。また、品質のバラツキが極めて小さい製品
を安定して製造することができ、ガス供給装置の運転操
作が簡略化され、ボンベ交換後に品質確認のための製造
試験を行う必要がなくなるとともに、化学処理を長期間
連続して行うことができるため生産性が著しく向上し、
さらにガスボンベの交換作業の効率が大幅に向上する。
【図１】本発明の実施の形態に係る気相成長用設備の構
成を示すフローシートである。
成を示すフローシートである。
【図２】各ボンベからドーパントガスの合流点までのド
ーパントガスの圧力損失を均等化するための配管要領の
具体例を示す平面図であって、ボンベを３本配置した場
合のものである。
ーパントガスの圧力損失を均等化するための配管要領の
具体例を示す平面図であって、ボンベを３本配置した場
合のものである。
【図３】各ボンベからドーパントガスの合流点までのド
ーパントガスの圧力損失を均等化するための配管要領の
別例を示す平面図であって、ボンベを８本配置した場合
のものである。
ーパントガスの圧力損失を均等化するための配管要領の
別例を示す平面図であって、ボンベを８本配置した場合
のものである。
【図４】従来の気相成長装置の構成を示すフローシート
である。
である。
１ ドーパントガス ２ ボンベ ２ａ 配管 ２ｂ 合流・接続部 ３ａ〜３ｆ ドーパントガス供給配管 ４ 一次合流部 ５ 二次合流部 ６ 三次合流部（最終段合流部） ７，８ 開閉弁 ９，１０ 一次減圧弁 １１ 二次減圧弁 １２ バッファータンク ２２ パージ用ガス供給配管 ２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄ 開
閉弁 ２３ パージ用ガス排気配管 ２４ 減圧排気配管 ２５〜２７ 圧力計 ３１ ドーパントガス供給装置 ４１ａ〜４１ｄ 気相成長装置 ５１ 減圧排気装置 ６１ ボンベ ６２ ドーパントガス ６３ 減圧弁 ６４ ドーパントガス供給配管 ６５ 気相成長装置 ６５ａ 成長容器 ６６ パージ用ガス供給配管 ６７ パージ用排気配管 ６８ シリンダーキャビネット
閉弁 ２３ パージ用ガス排気配管 ２４ 減圧排気配管 ２５〜２７ 圧力計 ３１ ドーパントガス供給装置 ４１ａ〜４１ｄ 気相成長装置 ５１ 減圧排気装置 ６１ ボンベ ６２ ドーパントガス ６３ 減圧弁 ６４ ドーパントガス供給配管 ６５ 気相成長装置 ６５ａ 成長容器 ６６ パージ用ガス供給配管 ６７ パージ用排気配管 ６８ シリンダーキャビネット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 裕司 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 ボンベに充填した高圧のガスを、減圧弁
が備えられた配管により１台以上の化学処理装置に供給
するガス供給装置において、ガスを同時に供給する複数
本のボンベを配備し、各ボンベのガス供給口に接続した
ガス供給配管をガスの流下方向に沿って複数段にわたっ
て順次合流・接続することにより配管本数を漸減させる
とともに、最終段の合流・接続部により１本に絞られた
配管を、減圧弁を介して１台以上の前記化学処理装置に
接続してなり、各ボンベから前記最終段の合流・接続部
までのガス供給配管におけるガスの圧力損失を均等化す
ることにより、各ボンベからのガス供給量を均一にした
ことを特徴とするガス供給装置。 - 【請求項２】 前記ガス供給配管をトーナメント式に合
流・接続させたことを特徴とする請求項１に記載のガス
供給装置。 - 【請求項３】 前記減圧弁の下流側にバッファータンク
を接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の
ガス供給装置。 - 【請求項４】 前記各ボンベから前記減圧弁までの配管
に、パージ用ガス供給配管とパージ用ガス排気配管と減
圧排気配管とからなるパージ用ガス置換装置を接続した
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載のガス供
給装置。 - 【請求項５】 各ボンベから各合流・接続部までに設け
られたガス供給配管の圧力損失を均等化するために、該
ガス供給配管の内径と長さと曲がり方を同一にしたこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の
ガス供給装置。 - 【請求項６】 前記高圧のガスがドーパントガスであ
り、前記化学処理装置が気相成長装置であることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一つの項に記載のガス供
給装置。 - 【請求項７】 ボンベに充填した高圧のドーパントガス
を減圧弁が備えられた配管により１台以上の気相成長装
置に供給し、該気相成長装置内で基板上にドーパントガ
スを添加しながら薄膜を気相成長する気相成長用設備に
おいて、ドーパントガスを同時に供給する複数本のボン
ベを配備し、各ボンベのガス供給口に接続したガス供給
配管をガスの流下方向に沿って複数段にわたって順次合
流・接続することにより配管本数を漸減させるととも
に、最終段の合流・接続部により１本に絞られた配管
を、減圧弁を介して１台以上の気相成長装置に接続して
なり、各ボンベから前記最終段の合流・接続部までのガ
ス供給配管におけるガスの圧力損失を均等化することに
より、各ボンベからのガス供給量を均一にしたことを特
徴とする気相成長用設備。 - 【請求項８】 前記半導体薄膜がシリコン単結晶薄膜で
あることを特徴とする請求項７に記載の気相成長用設
備。
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1997
- 1997-07-11 US US08/893,540 patent/US6071349A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-11 EP EP97305140A patent/EP0818565A3/en not_active Withdrawn
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