JP2705285B2 - Integrated valve structure - Google Patents

Integrated valve structure

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JP2705285B2
JP2705285B2 JP17059490A JP17059490A JP2705285B2 JP 2705285 B2 JP2705285 B2 JP 2705285B2 JP 17059490 A JP17059490 A JP 17059490A JP 17059490 A JP17059490 A JP 17059490A JP 2705285 B2 JP2705285 B2 JP 2705285B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は半導体装置の製造等に利用される気相成長装
置のガス流路に関し、 複数のバルブを含む流路構造の簡略化と汚染機会の減
少を目的とし、 原料ガス流入口と第1のバルブを接続する第1のガス
流路と、 第1のバルブとガス送出口を接続する第2のガス流路
と、 第1のガス流路から分岐して第2のバルブに接続され
るガス流路と、 第3のバルブに接続され該第2のガス流路に結合され
るガス流路と、 第2のバルブと第1の原料容器接続口を接続する第3
のガス流路と、 第3のガス流路から分岐して第4のバルブに接続され
るガス流路と、 第2の原料容器接続口と第4のバルブを接続する第4
のガス流路と、 第4のガス流路から分岐して第5のバルブに接続され
るガス流路とが設けられていると共に、 前記第1〜第5の5個のバルブが1個のバルブ支持体
30に固定された構造を備えて構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] The present invention relates to a gas flow path of a vapor phase growth apparatus used for manufacturing a semiconductor device and the like, and aims at simplifying a flow path structure including a plurality of valves and reducing a chance of contamination. A first gas flow path connecting the raw material gas inlet to the first valve, a second gas flow path connecting the first valve to the gas outlet, and a branch from the first gas flow path. A gas flow path connected to the second valve, a gas flow path connected to the third valve and coupled to the second gas flow path, a connection port between the second valve and the first raw material container. Third to connect
A gas flow path branched from the third gas flow path and connected to the fourth valve; and a fourth gas path connecting the second raw material container connection port and the fourth valve.
And a gas flow path branched from the fourth gas flow path and connected to the fifth valve, and the first to fifth five valves are one Valve support
It is configured with a structure fixed to 30.

これ等のバルブの役割は、第1のバルブはキャリアガ
ス配管系と反応室配管系の間を直結する経路を開閉する
もの、第2および第3のバルブは夫々原料容器とキャリ
アガス配管系および反応室配管系を接続する経路を開閉
するもの、第4および第5のバルブはこれ等2つの原料
容器接続経路と真空排気装置との接続を開閉するもので
ある。
The role of these valves is that the first valve opens and closes a path directly connecting the carrier gas piping system and the reaction chamber piping system, and the second and third valves respectively serve as the raw material container and the carrier gas piping system. The fourth and fifth valves open and close a path connecting the reaction chamber piping system, and open and close the connection between these two raw material container connection paths and the vacuum exhaust device.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は半導体装置の製造等に利用される気相成長装
置のガス流路構成に関わるものであり、特にバルブを用
いた流路切り換え機構に関わるものである。
The present invention relates to a gas flow path configuration of a vapor phase growth apparatus used for manufacturing a semiconductor device and the like, and particularly to a flow path switching mechanism using a valve.

半導体装置の製造には、半導体結晶のエピタキシャル
成長や、多結晶或いはアモルファスの半導体材料、絶縁
材料の堆積形成といった気相成長の処理工程が不可欠で
ある。気相成長装置には原料ガスを反応室に輸送し或い
は反応室から排出する配管系が含まれるが、特性の優れ
た半導体装置を実現するには気相成長用原料物質に高品
質のものを使用する他、反応室や配管系に於ける汚染を
抑制することが必要である。
In the manufacture of a semiconductor device, processing steps of vapor phase growth such as epitaxial growth of a semiconductor crystal and deposition formation of a polycrystalline or amorphous semiconductor material and an insulating material are indispensable. The vapor phase growth apparatus includes a piping system for transporting a source gas to the reaction chamber or discharging the source gas from the reaction chamber. In addition to use, it is necessary to suppress contamination in the reaction chamber and piping system.

特に配管系は原料物質やキャリアガス(以下これ等を
原料ガスと総称する)の接触する面積が大であり、管壁
からの不純物放出による汚染が生じやすい。このような
不都合を回避するには配管経路を短縮し、汚染機会を減
ずることが要求されるが、原料ガスを適正速度で供給す
るためには配管系がある程度複雑化することは避けられ
ないことである。
In particular, the piping system has a large area in contact with a raw material or a carrier gas (hereinafter, these are collectively referred to as a raw material gas), and is likely to be contaminated by emission of impurities from the pipe wall. To avoid such inconveniences, it is necessary to shorten the piping route and reduce the chance of contamination.However, in order to supply the raw material gas at an appropriate speed, the piping system must be complicated to some extent. It is.

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

気相成長の原料物質が通常の使用条件下で液体である
場合、キャリアガスのバブリングによって該物質を容器
から搬出し、反応室に輸送するための最も単純な配管構
成は第4図のようなものとなる。同図で10はキャリアガ
スの容器、11,16,17はバルブ、20が原料物質の容器で21
が反応室である。
When the source material for vapor phase growth is a liquid under normal use conditions, the simplest piping configuration for carrying the material out of the container by bubbling a carrier gas and transporting it to the reaction chamber is as shown in FIG. It will be. In the figure, 10 is a carrier gas container, 11, 16, 17 are valves, and 20 is a raw material container.
Is a reaction chamber.

バルブ11はキャリアガスを直接反応室に送るためのも
ので、このバルブを閉じ、12と13のバルブを開ければ、
バブリングにより気化された原料物質が原料容器から反
応室に輸送される。反応室内は減圧状態に保たれること
が多く、該図では省略されているが、その場合には反応
室の排気口は圧力調整のためのバルブを介して真空ポン
プに接続される。
The valve 11 is for sending the carrier gas directly to the reaction chamber, and if this valve is closed and the valves 12 and 13 are opened,
The raw material vaporized by bubbling is transported from the raw material container to the reaction chamber. The reaction chamber is often kept under reduced pressure and is not shown in the figure. In this case, however, the exhaust port of the reaction chamber is connected to a vacuum pump via a valve for adjusting the pressure.

現実の装置にこのような構成を適用した場合を考える
と、16と17のバルブは非接続時に原料容器を密封するの
に必要であるから、容器着脱のための継手はこれ等のバ
ルブと配管系側の間に設けられることになる。
Considering the case where such a configuration is applied to an actual device, the valves 16 and 17 are necessary to seal the raw material container when not connected. It will be provided between the system side.

しかしながらこのバルブ構成では、該容器を取り外し
た時に配管系が大気に解放されるから、それを避けるた
めに第5図のようにバルブ12及び13を追加することが必
要である。継手22は図示の如く配管系から見てバルブ12
及び13の外側に設けられる。
However, in this valve configuration, since the piping system is released to the atmosphere when the container is removed, it is necessary to add valves 12 and 13 as shown in FIG. 5 to avoid this. The joint 22 is connected to the valve 12 as viewed from the piping system as shown.
And 13 are provided outside.

このような配管系に於いて、バルブの部分を集積して
一体化しようとすれば12、13、14の3個を一つにまとめ
られることになる。現実にこれ等のバルブを一体化した
配管系を用いた場合には原料ガスの汚染低減の効果が認
められる。
In such a piping system, if the valve portions are to be integrated and integrated, the three components 12, 13, and 14 can be integrated into one. Actually, when a piping system in which these valves are integrated is used, an effect of reducing contamination of the source gas is recognized.

一方このような管内表面積の減少とは別に原料物質が
大気中に放出されることを避けなければならない場合が
ある。これは原料物質がアルキル金属のように極めて活
性な場合に相当し、容器交換時に大気に解放される配管
部分には原料ガスを残留させないように、内部を排気除
去する機能を備えたものとすることが必要になる。この
ような構造とすることは、容器交換の際に管内に入り込
んだガスを速やかに排除する機能を備えることでもあ
り、気相成長装置には不可欠である。
On the other hand, apart from such a decrease in the surface area inside the tube, there is a case where it is necessary to prevent the raw material from being released into the atmosphere. This corresponds to the case where the raw material is extremely active like an alkyl metal, and has a function to exhaust and remove the inside so that the raw material gas does not remain in the piping part that is released to the atmosphere when the container is replaced. It becomes necessary. Such a structure also has a function of quickly removing gas that has entered the tube when the container is replaced, and is indispensable for a vapor phase growth apparatus.

上記第5図のバルブ11,12,13に相当するものを一体に
集積し、さらに排気装置への接続口を開閉するためのバ
ルブ16,17を追加した配管系を、バルブ接続部分だけを
取り出して模式的に示すと第3図のようになる。3個の
バルブ11,12,13を含み破線で囲まれた部分31が一体化さ
れ、ボックスにまとめて取り付けられる。
The valves corresponding to the valves 11, 12, and 13 in Fig. 5 are integrated together, and the piping system to which valves 16 and 17 for opening and closing the connection port to the exhaust device are added, and only the valve connection portion is taken out. FIG. A portion 31 enclosed by a broken line including three valves 11, 12, and 13 is integrated and attached together in a box.

第3図の構成でも一体化の効果は認められるが、バル
ブ数増加に伴う配管形状の複雑化は原料ガスが汚染され
る可能性を増し、更に継手使用数の増加はリーク発生の
可能性を増すものである。
Although the effect of integration can be recognized in the configuration shown in FIG. 3, the complexity of the piping with the increase in the number of valves increases the possibility of contamination of the source gas, and the increase in the number of joints increases the possibility of leakage. It will increase.

本発明の目的は、配管系の残留ガス排出用にバルブを
増設した構成に於いても汚染やリークの発生が十分に抑
制された配管系構造を提供することである。
An object of the present invention is to provide a piping system structure in which the occurrence of contamination and leaks is sufficiently suppressed even in a configuration in which a valve is additionally provided for discharging residual gas from the piping system.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため本発明の集積型バルブ構成体
は、 ガス流入口と第1のバルブを接続する第1のガス流路
と、 第1のバルブとガス送出口を接続する第2のガス流路
と、 第1のガス流路から分岐して第2のバルブに接続され
るガス流路と、 第3のバルブに接続され第2のガス流路に結合される
ガス流路と、 第2のバルブと第1の原料容器接続口を接続する第3
のガス流路と、 第3のガス流路から分岐して第4のバルブに接続され
るガス流路と、 第2の原料容器接続口と第3のバルブを接続する第4
のガス流路と、 第4のガス流路から分岐して第5のバルブに接続され
るガス流路とが設けられていると共に、 前記第1〜第5の5個のバルブが1個のバルブ支持体
に固定された構造を採っている。
In order to achieve the above object, an integrated valve structure according to the present invention comprises: a first gas passage connecting a gas inlet and a first valve; and a second gas connecting a first valve and a gas outlet. A flow path, a gas flow path branched from the first gas flow path and connected to the second valve, a gas flow path connected to the third valve and connected to the second gas flow path, Third connecting the second valve and the first raw material container connection port
A gas flow path branched from the third gas flow path and connected to the fourth valve; and a fourth flow path connecting the second material container connection port and the third valve.
And a gas flow path branched from the fourth gas flow path and connected to the fifth valve, and the first to fifth five valves are one The structure is fixed to the valve support.

〔作用〕[Action]

第1図は本発明に於けるバルブ接続形状を模式的に示
す図である。同図を第3図と比較すれば明らかなよう
に、バルブ12とバルブ14の間に存在した継手は本発明で
は使用されておらず、バルブ14は、バルブ12と外部接続
口Eを結合する配管に直結されている。また、バルブ15
とバルブ13との関係も同様である。バルブ11〜15を包含
する配管部分31が集積され、1つの支持体に取り付けら
れる。
FIG. 1 is a view schematically showing a valve connection shape in the present invention. As is clear from the comparison of FIG. 3 with FIG. 3, the joint existing between the valve 12 and the valve 14 is not used in the present invention, and the valve 14 connects the valve 12 and the external connection port E. Directly connected to piping. Also, valve 15
The same applies to the relationship between the valve and the valve 13. The piping section 31 including the valves 11 to 15 is integrated and attached to one support.

このように、継手を使用せず配管から直接分岐する形
状とすることによって、配管系の内部表面積を減じ、リ
ークの発生し易い構造を避けている。その結果、管壁か
らの不純物の放出やリークによる不純物の混入が抑制さ
れ、反応室に供給される原料ガスは高純度に維持され
る。
In this way, by adopting a shape that branches directly from the pipe without using a joint, the internal surface area of the pipe system is reduced, and a structure in which a leak easily occurs is avoided. As a result, the release of impurities from the tube wall and the entry of impurities due to leakage are suppressed, and the source gas supplied to the reaction chamber is maintained at a high purity.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例に於ける配管系の中、バルブの集積構
造に関わる部分の接続構造は第1図に示される通りであ
り、個々のバルブの使用目的やこのような接続構造が有
効な理由は既に述べた通りである。
In the piping system in the embodiment of the present invention, the connection structure of the part related to the integrated structure of the valves is as shown in FIG. 1, and the purpose of use of each valve and the reason why such a connection structure is effective. Is as described above.

本発明のバルブ接続構造で特に注目すべき点の第1
は、3方型の導管を使用することによってバルブ12とバ
ルブ14が直結されると共に外部接続口Eを持つ配管も一
体化されている点である。同様の構造はバルブ13とバル
ブ15および外部接続口Fの間にも見られる。これ等の3
方型の導管は溶接等の手段によって成形されたものであ
り、継手による接続に比べて管内の形状が単純化されて
いる。その結果、ガス流のデッドスペースが解消し、更
にリークの発生も無いことから、原料ガスの品質が極め
て高く保たれる。
The first point of particular interest in the valve connection structure of the present invention is
The point is that the valve 12 and the valve 14 are directly connected by using a three-way type conduit, and the pipe having the external connection port E is also integrated. A similar structure can be seen between the valves 13 and 15 and the external connection port F. 3 of these
The rectangular conduit is formed by means such as welding, and the shape inside the pipe is simplified as compared with the connection by a joint. As a result, the dead space of the gas flow is eliminated, and no leak is generated, so that the quality of the raw material gas is kept extremely high.

第2図は本発明の1実施例である集積バルブ構造の外
観を示す斜視図である。5個のバルブ11〜15は箱型の支
持体30の内部に収められており、図ではこれ等のバルブ
のノブだけが見えている。他の配管系に接続される配管
端部A,B,C,D,E,Fは、VCR継手として知られるCAJON社の
規格に合わせたフランジ形状を備えており、配管の外径
は1/4インチである。
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of an integrated valve structure according to one embodiment of the present invention. The five valves 11 to 15 are housed inside a box-shaped support 30 and only the knobs of these valves are visible in the figure. Pipe ends A, B, C, D, E, and F connected to other piping systems have flange shapes conforming to CAJON standards known as VCR joints, and the outer diameter of the pipe is 1 / 4 inches.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の1実施例では、従来の構成に比べて、配管の
内部表面積が15〜20cm2減少することになるが、継手を
使用した場合の複雑な内部形状やリーク発生のおそれが
解消した点も考慮すると、数字に現れた以上の効果が得
られており、気相成長装置に高品位の原料ガスを供給す
ることが可能となった。
In one embodiment of the present invention, the internal surface area of the pipe is reduced by 15 to 20 cm 2 as compared with the conventional configuration, but the complicated internal shape and the risk of leak generation when using a joint are eliminated. In consideration of the above, the effects more than those shown in the figures were obtained, and it became possible to supply a high-quality source gas to the vapor phase growth apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のバルブ集積構成の配管接続を示す図、 第2図は本発明の1実施例の外観を示す斜視図、 第3図は従来のバルブ接続を示す図、 第4図は配管系の基本的なバルブ配置を示す図、 第5図は現実的な最少数のバルブ配置を示す図であっ
て、 図に於いて 10はキャリアガス容器、 11〜17はバルブ、 20は原料容器、 21は反応室、 22は継手、 30は支持体、 31は集積部分 である。
FIG. 1 is a view showing a pipe connection of a valve integrated configuration of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view showing a conventional valve connection, and FIG. Diagram showing the basic valve arrangement of the piping system, FIG. 5 is a diagram showing the realistic minimum number of valve arrangements, in which 10 is a carrier gas container, 11 to 17 are valves, and 20 is raw material. A container, 21 is a reaction chamber, 22 is a joint, 30 is a support, and 31 is an accumulation part.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガス流入口Aと第1のバルブ11を接続する
第1のガス流路と、 第1のバルブ11とガス送出口Bを接続する第2のガス流
路と、 第1のガス流路から分岐して第2のバルブ12に接続され
るガス流路と、 第3のバルブ13に接続され第2のガス流路に結合される
ガス流路と、 第2のバルブ12と第1の原料容器接続口Eを接続する第
3のガス流路と、 第3のガス流路から分岐して第4のバルブ14に接続され
るガス流路と、 第2の原料容器接続口Fと第3のバルブ13を接続する第
4のガス流路と、 第4のガス流路から分岐して第5のバルブ15に接続され
るガス流路とが設けられていると共に、 前記第1〜第5の5個のバルブが1個のバルブ支持体30
に支持されて成ることを特徴とする集積型バルブ構成
体。
A first gas flow path connecting the gas inlet A to the first valve 11; a second gas flow path connecting the first valve 11 to the gas outlet B; A gas flow path branched from the gas flow path and connected to the second valve 12; a gas flow path connected to the third valve 13 and coupled to the second gas flow path; A third gas flow path connecting the first raw material container connection port E, a gas flow path branched from the third gas flow path and connected to the fourth valve 14, and a second raw material container connection port A fourth gas flow path connecting F to the third valve 13; a gas flow path branched from the fourth gas flow path and connected to the fifth valve 15; The first to fifth five valves are connected to one valve support 30.
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