DE8801787U1

DE8801787U1 - Deckel zum Verschluß eines als thermostatische Anordnung dienenden Gehäuses zur sicheren und kontrollierten Verdampfung von giftigen oder an der Luft hochreaktiven flüssigen Reaktionsmedien, vorzugsweise für Niederdruckdampfabscheideanlagen in der Halbleitertechnik

Info

Publication number: DE8801787U1
Application number: DE8801787U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1988-04-21

Description

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Siemens Aktiengesellschaft VPA 88 G 1053 OE

Deckel zum Verschluß eines als thermostatisierte Anordnung dienenden Gehäuses zur sicheren und kontrollierten Verdampfung von giftigen oder an der Luft hochreaktiven flüssigen Reaktionsmedien, vorzugsweise für Niederdruckdampfabscheideanlagen in der Halbleitertechnik.

Die Neuerung betrifft einen Deckel zum Verschluß eines als thermostatisierte Anordnung dienenden Gehäuses zur sicheren und kontrollierten Verdampfung von giftigen oder an der Luft hochreaktiven flüssigen Reaktionsmedien, wie sie insbesondere in Niederdruckdampfabscheideanlagen (= LPCVD-Anlagen) bei der Herstellung von für die Halbleitertechnik erforderlichen dotierten und undotierten Isolations- und Kontaktmetallst'hichten oder für Ätzprozesse verwendet werden, mit im Deckel angeordneter Gaszuführung und Gasableitung für das Trägergas, einem Ventil zur Einstellung der Gasdurchleitungen und einer Durchführung für die Temperaturanzeige.

Solche thermostatisierten Verdampfer-Anordnungen für flüssige Reaktionsmedien, sogenannte Bubbler, sind von verschiedenen Firmen (Firma I. C. Schuhmacher, USA, Firma Olin Hunt, USA), angeboten worden und im Handel erhältlich. Dazu wird beispielsweise auf Prospekte der Firma Olin Hunt Specialty Products Incorporation, Apache Chemical, Seward, Illinois 61077, USA, hingewiesen.

Diese Verdampfer werden verwendet in sogenannten LPCVD-Anlagen (= 3,OW pressure ehemical yapor deposition) in Halbleiterfertigungen und spielen eine große Rolle bei der Herstellung von Schichten aller Art, bei denen es auf besonders hohe Reinheit, Homogenität und kontrollierte Dotierung ankommt.

Eine LPCVD-Anlage, mit der Schichtabscheideverfahren durchgeführt werden können, ist beispielsweise aus der europäischen Patentan-

Edt 1 Plr/14.03.1988
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2 VPA 88 G 1053 DE meldung 0 204 182 bekannt. Ein weiteres Verfahren dieser Art 1st In der europäischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen G-.■ 118 186.3 vorgeschlagen worden. Dabei handelt es sich um die Herstellung undotierter SiO₂-Schlchten aus Tetraethylorthosillkat (TEOS), arsendotierte SiO₂-Schichten aus Triethylarsenit bzw. Triethylarsenat mit Tetraethylorthosilikat, bor- und phosphordotierte SiO₂-Schichten aus Trimethylborat und Trimethylphosphat bzw. -phosphin und Tetraethylorthosilikat oder reine bordotierte SiO₂-Schichten oder reine phosphordotierte SiO₂-Schichten. Außerdem lassen sich mit diesen Anlegen auch in-situ-Ätzungen mit Trichlorethan oder Phosphorbelegungen mit Phosphoroxychlorid realisieren.

Die bekannten und im Handel erhältlichen Verdampferanordnungen sind problematisch, weil bislang eine kontrollierte und sichere Verdampfung der flüssigen Reaktionsmedien bei gleichzeitiger Kenntnis der Füllmenge der Verdampfergefäße nicht möglich ist.

Bislang werden in den LPCVD-Anlagen Verdampfergefäße aus Quarz verwendet. Diese Quarzgefäße können mittels Lichtschranken bezüglich ihres Füllstandes kontrolliert werden, weisen aber folgende Nachteile auf:

1. Die Behälter müssen zum Befüllen aus den LPCVD-Anlagen ausgebaut werden; dadurch entsteht Gefahr von Bruch, Vergiftung und Kontamination.

2. Ventile und Verschraubungen können nicht aus Edelstahl bestehen. Aus diesem Grunde ist eine Vakuumdichtigkeit nicht 100 «ig gewährleistet, da die Ventile mit Edelstahlverschraubungen in der LPCVD-Anlage verbunden werden müssen.

3. Die Behälter haben kein zusätzliches Füllventil. Bekanntlich ist der Be^üllvorgang eine große Gefahrenquelle»

4. Die Behälter haben gleichgroße Ventile für Trägergaseinlaß und -auslaß zur LPCVD-Anlage; dadurch sind Verwechslungen möglich; außerdem ist das Absaugen des gesamten Gefäßinhal-

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3 VPA 88 G 1053 DE tea möglich.

Hochglflige Substanzen wie Triethylafsenit und Triethylarsenat werden bisher aus Edelstahlverdampfergefäßen in die Anlagen eingebracht, für die die Beheizungs- und Thermostatisiereinhelt modifiziert werden muß. Edelstahlbehälter können aber nicht auf einfache Weise wie zum Beispiel Quarzbehälter mit Lichtschranken auf ihren Füllstand überprüft werden. Die überprüfung des Füllstandes erfolgt bei Edelstahlgefäßen durch:

1. Ausbauen des Verdampfersystems aus der LPCVD-Anlage und Differenzwägung. Das erfordert einen hohen Zeitaufwand.

2. Mechanische Füllstandsmessung (zum Beispiel durch Schwimmer). Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, daß Partikelabrieb und Kontamination des Reaktionsmediums auftritt.

3. Kapazitive Füllstandsmessung. Bei dieser Messung können elektrische Einflüsse zum Beispiel durch Zersetzung des Reaktions mediums durch Stromfluß nicht ausgeschlossen werden.

4. Gammastrahlermethode. Hier droht Gefahr durch austretende Strahlung.

5. Füllstandsmessung mittels Lichtleiter. Es ist möglich, daß eine Belegung der Grenzflächen mit Substanz veränderte Reflexion und damit Fehlmessungen ergeben.

Handelsübliche Edelstahlgefäße haben zudem kein zusätzliches Befüllventil. Wie schon angedeutet, stellt der Befüllvorgang eine Gefahrenquelle dar. Handelsübliche Edelstahlgefsße haben auch keine unterschiedlichen Ventilgrößen. Dadurch sind Verwechslungen möglich und ein Absaugen des gesamten Gefäßinhaltes.

Die Aufgabe, die der Neuerung zugrundeliegt, besteht nun darin, eine Verdampferanordnung anzugeben, die die eben aufgeführten Mangel nicht aufweist. Außerdem soll eine Erhöhung der Prozeßsicherheit durch Kenntnis der Restmenge des Reaktionsmediums ge-

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geben sein. Die Gefahr e&nus Austritts von flössigen Reaktionsmedien bei BehMltei- oder Ventilbruch sowie beim Ein- oder Ausbau des Verdampfersystems aus der Anlage für Wartungs- oder Reinigungsarbeiten soll minimiert werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Deckel der eingangs genannten Art gslöst, der gekennzeichnet ist durch Durchführungen für

a) ein absperrbares Trägergaseinlaßventil,

b) ein absperrbares Trägergasauslaßventil mit zum Trägergaseinlaßventil unterschiedlicher Normgröße,

c) ein Ventil oder ein Befüllstutzen für das Befüllen des Gehäuses ,

d) einen Temperaturfühler,

e) ein integriertes Meßsystem zur Anzeige der Mindestfüllstandshöhe.

Weitere Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Vorteile dieser Deckelanordnung gegenüber den handelsüblichen Verdampfer-Deckeln sind folgende:

1. Dadurch, daß Trägergaseinlaß- und -auslaßventil zur LPCVD-

Anlage absperrbar ausgebildet sind, ist ein leichter Ein- und Ausbau ohne Belüftung des Verdampfergefäßes und eine erleichterte Dichtigkeitsprüfung gegeben.

2. Da Trägergaseinlaß- und -auslaßventil zur LPCVD-Anlage *"f!

unterschiedlichen Normgroßen ausgefertigt sind, ist axe Verwechslungsgefahr aufgehoben.

3. Das zusätzliche Befullventil (absperrbar) für Verdampfergefäße von ungiftigen Substanzen oder der zusätzliche Befüll-

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5 VPA 88 G 1053 DE stutzen fur Verdampfergefäße von giftigen Substanzen (externe Befüllung erfolgt durch Fremdfirma) gewährleistet ein Füllen des Verdampfergefäßes ohne längeren Stillstand der LPCVD-Anlage bzw. ohne Gefährdung von Mitarbeitern. Mit Befüllventil beträgt die Befüllzeit weniger als 5 Minuten.

4. Die Anzeige der Mindestföllstandshöhe durch den in den Verdampferbehälterdeckel integrierte Meßsystem (Schwingquarzsystem; Länge je nach Mindestfüllstand variabel) schließt eine Kontaminationsgefahr des Reaktionsmediums durch Abrieb eines mechanisches Füllstandsmesser aus. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird nicht durch elektrische Einflüsse oder durch Strahlung in ihrer Konsistenz oder ihren Eigenschaften verändert. Außerdem ist eine zusätzliche Prozeßsicherheit dadurch gegeben, daß das Meßsystem mit vorgegebener Mindestfullstandshöhe optischen oder akustischen Alarm bei Unterschreiten der Mindestfullstandshöhe anzeigt.

5. Der Behälterdeckel ist abnehmbar, zum Beispiel O-Ring-gedichtet, ausgebildet. Der Vorteil ist, bei ungiftigen Substanzen läßt sich das Verdampfergefäß leicht entleeren bzw. säubern.

6. Durch die Ausführung des gesamten Verdampfergefäßes in Edelstahl ist die Bruchgefahr und damit Austreten korrosiver bzw. giftiger Substanzen oder deren Dämpfe bzw. Zersetzungsprodukte minimiert. Ein Lecktest der Anlage ist bis hin zum Verdampf i?rge faß möglich. Außerdem ist zusätzliche Prozeßsicherhelt für die Prozeßführung und die Prozeßbetreuer gewährleistet.

7. Die Ausfertigung 1st kostengünstiger als die kommerziell

verfügbaren Verdampfersysterne.
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Weitere Einzelheiten der Neuerung werden nachfolgend anhand eines AusfUhrungebeleplele und der Figuren 1 und 2 noch näher erläutert« Dabei zeigt

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6 VPA 88 G 1053 DE

die Figur 1 in schematischer Darstellung die Vordersicht einer Verdampferanordnung (Gehäuse bzw. Gefäß mit Deckel) und
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die Figur 2 den Gehäusedeckel in Draufsicht.

Figur 1; Die aus Gehäuse 1 und Deckel 2 bestehende Verdampferanordnung aus Edelstahl wird bei der Verdampfung nichttoxischer Substanzen wie Tetraethylorthosilikat zur Befüllung im Unterdruck belassen. Das Einlaßventil 5 mit dem Einleitungsrohr 3 für das Trägergas, das Auslaßventil 6 zur LPCVD-Anlage (nicht dargestellt) mit dem Gasauslaßrohr 4, das Absperrventil 7 zum Trägergas und das Absperrventil 8 zum Reaktor werden geschlossen. Mittels eines flexiblen Schlauches wird von einem Vorratsbehälter (in der Figur nicht dargestellt) das flüssige Reaktionsmedium über das geöffnete Befüllventil 11 durch den im Gehäuse 1 herrschenden Unterdruck eingesaugt. Nach dem Füllen wird das Eefüllventil 11 geschlossen und nach Entfernen des Befüllschlauches über eine Dichtung eine Blindkappe aufgesetzt (nicht dargestellt). Nun werden Einlaßventil 5, Auslaßventil 6 und die Absperrventile 7 und 8 zum Reaktor (LPCVD-Anlage) geöffnet und die Anordnung ist einsatzbereit. Die Befüllzeit beträgt weniger als 10 Minuten.

Bei Verwendung stark toxischer Substanzen wie Triethylarsenit oder Triethylarsenat müssen beim Befüllen die Bubbler (1, 2) aus sicherheitstechnischen Gründen ausgebaut und an den Hersteller der Substanzen versandt werden. Die drei Ventile: Einlaßventil 5, Auslaßventil 6 und Befüllstut7en 11 werden dann für den Versand mit Blindkappen versehen (nicht dargestellt). Ausbau und Wiedereinbau in die Anlage erfolgt in bekannter Welse. Mit den Bezugszeichen 9 und 10 sind Verschraubungen in den Gasleitungen bezeichnet zum leichteren Wechseln und für die Wartung der Anordnung. Mit dem Bezugszeichen 12 ist die Füllstandsanzeige, die mit Einschraubgawinde eingeführt wird, mit 13 der Temperaturfühler, der über ein Rohr eingeführt wird, und mit 14 die Heizung des Bubbler bezeichnet. Die geraden Pfeile zeigen die DuicnfiüSfiehuüng des Trägergssss an, dia Drefrpfsiie die

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7 VPA 88 G 1053 DE Schließrichtung der Ventile.

Figur 2 zeigt die Anordnung der einzelnen Funktionsteile und Meßeinrichtung im Deckel zueinander. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1. Mit dem Bezugszeichen 15 sind die Schrauben angedeutet, die das Verschrauben des Deckels (2) mit dem Gehäuseteil (1) bewirken.

7 Schut^anspröche 2 Figuren

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Claims

8 VPA 88 G 1053 DE Schutzansprüche

1. Deckel zum Verschluß eines als thermostatlsierte Anordnung dienenden Gehäuses zur sicheren und kontrollierten Verdampfung von giftigen oder an der Luft hochreaktiven flüssigen Reaktionsmedien, wie sie insbesondere in Niederdruckdampfabscheideanlagen (= LPCVD-Anlagen) bei der Herstellung von für die Halbleitertechnik erforderlichen dotierten und undotierten Isolations- und Kontaktmetallschichten oder für Ä'tzprozesse verwendet werden, mit im Deckel angeordneter Gaszuführung und Gasableitung für das Trägergas, einem Ventil zur Einstellung der Gasdurchleitung und einer Durchführung für die Temperaturanzeige, gekennzeichnet durch Durchführungen für

a) ein absperrbares Trägergaseinlaßventil (5, 7),

b) ein ausperrbares Trägergasauslaßventil mit zum Trägergaseinlaßventil (5, &Iacgr;) unterschiedlicher Normgröße (6, 8),

c) ein Ventil oder einen Befüllstutzen (11) für das Befallen des Gehäuses (1),

d) einen Temperaturfühler (13) und
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e) ein integriertes Meßsystem (12) zur Anzeige der Mindestfüllstandshöhe.

2. Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er abnehmbar, vorzugsweise mit O-Ring gedichtet ist (15).

3. Deckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Einlaß- (5) bzw. Auslaß- (6) und den Absperr-Ventilen (7, 8) für das Trägergas Verschraubungen (9, 10) in den Trägergasleitungen vorgesehen sind.

4. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 04 01

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9 VPA 88 G 1053 DE gekennzeichnet, daß das Befiillventil (11) absperrbar ausgebildet ist.

5. Deukel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsystem (12) für die Mindestfüllstandshohe ein in bezug auf seine Länge dem Mindestfüllstand angepaßtes Schwingquarzsystem angebracht ist.

6. Deckel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, durch welche bei Unterschreiten der Mindestfüllstandshohe optischer oder akustischer Alarm gegeben wird.

7. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß Deckel (2) und Gehäuse (1) sowie Durchführungen (3, 4), Ventile (5, 6, 7, 8, 11) und Verschraubungen (9, 10, 15) überwiegend aus Edelstahl bestehen.

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