JPH0797561B2 - Vapor phase impurity diffusion method - Google Patents
Vapor phase impurity diffusion methodInfo
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- JPH0797561B2 JPH0797561B2 JP61031858A JP3185886A JPH0797561B2 JP H0797561 B2 JPH0797561 B2 JP H0797561B2 JP 61031858 A JP61031858 A JP 61031858A JP 3185886 A JP3185886 A JP 3185886A JP H0797561 B2 JPH0797561 B2 JP H0797561B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体ウエハー、半導体デバイス又はその中間
製品製造プロセス用ガスの内、ドーピング(不純物拡
散)工程に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a doping (impurity diffusion) process in a gas for manufacturing a semiconductor wafer, a semiconductor device or an intermediate product thereof.
[従来の技術] 最近のエレクトロニクス分野に於る技術開発競争を著し
く、急速な進歩を遂げているが、その中でも技術の核を
形成するものの1つに半導体ウエハー及び半導体デバイ
スがある。これらの製造プロセスや、これらの素材の製
造プロセスに於ては、高純度の窒素、水素、アルゴン、
酸化窒素等のバランスガス、シリコンやガリウムヒ素等
の半導体ウエハーの上にミクロン単位の薄い膜を形成す
る為に用いられるエピタキシャルガス、微細な回路を形
成する為、シリコンやレジスト膜等を除去するエッチン
グガス、シリコンやガリウムヒ素等の半導体ウエハーに
微量の不純物を添加するドーピングガス、又、CVD(化
学的堆積方法−熱分解法、水素還元法、封管法等)のみ
でなく、PVD(物理的堆積方法−真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等)や、プラズマCV
D、プラズマPVD、MOCVD(有機金属CVD)用ガス等があ
る。[Prior Art] Recent technological development competition in the electronics field has remarkably advanced and has made rapid progress. Among them, one of the cores of the technology is a semiconductor wafer and a semiconductor device. In these manufacturing processes and in the manufacturing process of these materials, high purity nitrogen, hydrogen, argon,
Balance gas such as nitric oxide, epitaxial gas such as silicon or gallium arsenide used to form a thin film of micron unit on a semiconductor wafer, etching to remove silicon or resist film to form a fine circuit Gas, a doping gas that adds a trace amount of impurities to semiconductor wafers such as silicon and gallium arsenide, and PVD (physical deposition method) as well as CVD (chemical deposition method-pyrolysis method, hydrogen reduction method, sealed tube method, etc.) Deposition method-vacuum evaporation method, sputtering method, ion plating method, etc.) or plasma CV
D, plasma PVD, MOCVD (organic metal CVD) gas, etc.
一方、現在半導体デバイス製造プロセスは高集積化(超
微細化)が急速に進んでいる状況にある。この為、上述
の半導体ウエハー及び半導体デバイス製造用の種々のガ
スについても、高純度で、然も浮遊塵のないガスが要求
されるようになった。On the other hand, in the present semiconductor device manufacturing process, high integration (ultra-miniaturization) is rapidly progressing. Therefore, also for the above-mentioned various gases for manufacturing the semiconductor wafer and the semiconductor device, a gas having high purity and no floating dust has come to be required.
現在市販されている腐蝕性を有するドーピングガスで水
分含有率10ppm前後から更に多くの水分を含む製品が見
受けられるが、このガスに含まれる水分に起因して、半
導体ウエハー又は半導体デバイスの製造時に品質が低下
したり、収率が低下することがある。With the corrosive doping gas currently on the market, products containing more water can be found with a water content of around 10 ppm.However, due to the water contained in this gas, the quality during the production of semiconductor wafers or semiconductor devices is high. May decrease or the yield may decrease.
現在これら半導体ウエハー及び半導体デバイスの製造プ
ロセスに於るガスの乾燥には、一部モレキュラシーブに
よる吸着法が用いられている。モレキュラシーブは一般
のガスを乾燥させる事は比較的容易であり又潮解や膨潤
等の障害は起こさない物理的乾燥剤として広く利用され
ている。At present, an adsorption method using a molecular sieve is partially used for drying gas in the manufacturing process of these semiconductor wafers and semiconductor devices. The molecular sieve is relatively easy to dry general gas, and is widely used as a physical desiccant which does not cause troubles such as deliquescent and swelling.
然し、欠点は一般に行われる加熱再生において200〜400
℃の高温を長時間必要とし、加熱再生に繰り返し使用に
より、浮遊塵が発生する。又塩化水素ガス等の酸性ガス
によりモレキュラシーブの破砕が起こり、それが浮遊塵
の原因となる。However, the drawback is that it is 200-400 in the general heating regeneration.
High temperature of ℃ is required for a long time, and floating dust is generated by repeated use for heating and regeneration. Further, the acidic gas such as hydrogen chloride gas causes the molecular sieve to be crushed, which causes suspended dust.
又これら半導体関係のガスの除湿とは全く関係ないが、
一般にガスの除湿方法として高分子薄膜を使う方法は特
開昭53−97246号、特開昭54−152679号に知られている
が、これらの方法を半導体製造用ガスの除湿に用いると
いう記載は一切ない。Also, it has nothing to do with dehumidification of these semiconductor-related gases,
Generally, a method of using a polymer thin film as a method of dehumidifying gas is known in JP-A-53-97246 and JP-A-54-152679, but there is no description that these methods are used for dehumidifying gas for semiconductor manufacturing. Not at all.
又、これらに開示されている膜では、半導体関係のドー
ピングガスに必要な高度の乾燥状態に除湿することはで
きない。Further, the films disclosed therein cannot be dehumidified to a high degree of dryness required for a semiconductor-related doping gas.
[発明が解決しようとする問題点] 使い捨て方式のモレキュラシーブ吸着法はランニングコ
ストが高価で、且つゴミが発生する恐れがある。又乾燥
剤がない場合は、ガスボンベから出て来るガスの品質に
経時変化を起こす場合があり、工程コントロールが難し
く、ひいては製品である半導体ウエハー、半導体デバイ
ス及びその中間製品の品質に悪影響を及ぼすものであ
る。更に従来の乾燥剤の無い製造工程では、品質や収率
のみでなく、ガスに微量の水分が混入しても、ガスボン
ベから反応装置まで、ガスを導く金属性配管や金属性ガ
ス流量調整器等が腐蝕する原因となり、半年から少なく
とも2年に1回程度取り替えねば、金属の腐蝕により重
金属やゴミが飛散する発生源となる。同時にこの費用も
大きくコストアップの要因の1つである。[Problems to be Solved by the Invention] The disposable molecular sieve adsorption method has a high running cost and may generate dust. In the absence of a desiccant, the quality of the gas that comes out of the gas cylinder may change over time, making it difficult to control the process and eventually adversely affecting the quality of the product semiconductor wafer, semiconductor device and intermediate products. Is. Furthermore, in the conventional manufacturing process without a desiccant, not only the quality and yield, but even if a small amount of water is mixed in the gas, metallic pipes and metallic gas flow rate regulators that guide the gas from the gas cylinder to the reactor. Cause corrosion, and if replaced every six months to at least every two years, become a source of heavy metal and dust scattering due to metal corrosion. At the same time, this cost is also a major factor in cost increase.
従ってランニングコストが廉価で、ゴミや不純物が発生
せず、且つ高度に乾燥したドーピングガスを得る方法
は、広く半導体市場に於て開発が期待されるニーズの強
い技術であった。Therefore, the method of obtaining a highly dry doping gas which is low in running cost, does not generate dust and impurities, and has a strong need to be developed in the semiconductor market has been a strong technique.
[問題点を解決するための手段及び作用] 本発明によれば、ドーピングガスを用いて半導体ウエハ
ー、半導体デバイス又はその中間製品を製造する時に70
〜250℃で熱処理した陽イオン交換基を有するフッ素系
重合体の膜の一方の側にドーピングガスを接触させ、他
方の側に乾燥したパージガスを接触させるか又は他方の
側を減圧させることにより除湿したドーピングガスを使
用して半導体ウエハー上に不純物拡散することを特徴と
るす気相不純物拡散方法が提案される。[Means and Actions for Solving Problems] According to the present invention, when a semiconductor wafer, a semiconductor device, or an intermediate product thereof is manufactured by using a doping gas, 70
Dehumidification by contacting a doping gas with one side of a fluoropolymer film having a cation-exchange group heat-treated at ~ 250 ° C and contacting a dry purge gas with the other side or depressurizing the other side. A vapor phase impurity diffusion method is proposed, which is characterized in that impurities are diffused on a semiconductor wafer using the doping gas.
本発明の被乾燥ガスであるドーピングガスとは、B2H6,A
SH3,PH3,BCl3,SiH4,GeH4,H2Se,PCl3,PF2,ASCl3,H2S,SiF
4,SF6,POCl3,BF3,BBr3,SeH2,SbH3,ASF3,(CH3)2Te,(C
2H5)2Te,(CH3)2Cd,(C2H5)2Cdガス等、又はこれら
の混合ガス等を指すが特にこのうち、ジボランガス、ア
ルシンガス、ホスフィンガス、三塩化硼素ガス、又はこ
れらの混合ガスが一般によく使用される。また、これら
のガスの使用の前後において使用されるN2ガス、Heガス
の如き置換ガスや、キャリヤーガスとして使用されるH2
ガス等も本発明のドーピングガスに含まれる。The doping gas that is the gas to be dried of the present invention means B 2 H 6 , A
S H 3 , PH 3 , BCl 3 , SiH 4 , GeH 4 , H 2 Se, PCl 3 , PF 2 , A S Cl 3 , H 2 S, SiF
4 , SF 6 , POCl 3 , BF 3 , BBr 3 , SeH 2 , SbH 3 , A S F 3 , (CH 3 ) 2 Te, (C
2 H 5 ) 2 Te, (CH 3 ) 2 Cd, (C 2 H 5 ) 2 Cd gas or the like, or a mixed gas thereof or the like, but among these, diborane gas, arsine gas, phosphine gas, boron trichloride gas, Alternatively, a mixed gas of these is commonly used. Further, N 2 gas used before and after the use of these gases, a replacement gas such as He gas, and H 2 used as a carrier gas.
Gases and the like are also included in the doping gas of the present invention.
本発明の方法において乾燥の対象となるガスは、通常は
一般に市場で得られるボンベに充填されたガスであり、
水分含有率はそれ程高くないガスである。ボンベに充填
されているガスについては通常数十ppm程度であるが場
合により100ppm以上のものもある。The gas to be dried in the method of the present invention is usually a gas filled in a cylinder generally obtained on the market,
The water content is not so high. The gas filled in the cylinder is usually about several tens of ppm, but in some cases, it is 100 ppm or more.
対象ガスの濃度に応じて水分分離器の膜面積を変えたり
多段にしたりして目的の除湿レベルのものを得ることが
できる。It is possible to obtain the target dehumidification level by changing the membrane area of the water separator or making it in multiple stages according to the concentration of the target gas.
本発明において用いる陽イオン交換基を有するフッ素系
共重合体としてはスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸
基の如き陽イオン交換基を有するものが好ましい。製造
の容易さ、膜の含水率の大きさ、熱安定性の点でスルホ
ン酸基を有するフッ素系共重合体を用いることが最も優
れている。The fluorinated copolymer having a cation exchange group used in the present invention is preferably one having a cation exchange group such as a sulfonic acid group, a carboxylic acid group or a phosphoric acid group. The use of a fluorinated copolymer having a sulfonic acid group is the best in terms of easiness of production, high water content of the membrane, and thermal stability.
スルホン酸基を有するフッ素系共重合体としては、種々
の構造のものがあるが、そのうち、特に一般式 (式中m=0又は1、n=2〜5の整数) で示される繰り返し単位を含むフッ素系共重合体が好ま
しい。There are various structures of the fluorine-based copolymer having a sulfonic acid group, and among them, the general formula (In the formula, m = 0 or 1, n = integer of 2 to 5) A fluorine-based copolymer containing a repeating unit is preferable.
上記フッ素系共重合体としてはテトラフルオロエチレ
ン、トリフルオロエチレン、パーフルオロビニルエーテ
ル、ビニリデンフロライド、フッ化ビニル等のフッ素化
オレフィンと一般式(II) で表わされるパーフルオロビニルエーテルモノマーを共
重合して得られるものが好ましい。Examples of the above-mentioned fluorine-based copolymer include fluorinated olefins such as tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, perfluorovinyl ether, vinylidene fluoride, vinyl fluoride and the general formula (II) Those obtained by copolymerizing the perfluorovinyl ether monomer represented by
また、上記フッ素系共重合体のスルホン酸基はイオン交
換容量として共重合体中0.5〜2.5ミリ当量/グラムH型
乾燥樹脂となる量として導入されているのが好ましい。
フッ素系共重合体のイオン交換容量が0.5〜2.5ミリ当量
/グラムH型乾燥樹脂の範囲内にすることにより、水蒸
気の透過速度は著しく低下したりせず、また、共重合体
の融点が高くなり過ぎず、高分子薄膜の製造が容易であ
り、かつ、物理的強度が低下することなく、高分子薄膜
の形状保持も確保される。イオン交換容量が0.8〜1.8ミ
リ当量/グラムH型乾燥樹脂であるのがより好ましい。The sulfonic acid group of the fluorine-based copolymer is preferably introduced as an ion exchange capacity in an amount of 0.5 to 2.5 meq / g H-type dry resin in the copolymer.
By setting the ion exchange capacity of the fluorine-based copolymer within the range of 0.5 to 2.5 meq / g H-type dry resin, the permeation rate of water vapor is not significantly reduced, and the melting point of the copolymer is high. The polymer thin film can be easily manufactured, and the physical strength of the polymer thin film can be maintained without lowering the physical strength. More preferably, the ion exchange capacity is 0.8 to 1.8 meq / g H-type dry resin.
本発明に用いるフッ素系共重合体のスルホン酸基の塩型
としては金属塩、アンモニア塩型を用いることも可能で
あるが、SO3H型が最も含水率が高く水蒸気の透過速度が
大きく、熱安定性も十分あり好ましい。Metal salts as salt of a sulfonic acid group of the fluorine-based copolymer used in the present invention, it is possible to use the ammonia salt form, SO 3 H type most permeation rate of the water content is high water vapor is large, It has sufficient thermal stability and is preferable.
フッ素系共重合体の形状としては平膜、チューブ状、中
空糸状膜いずれでもよいが特に単位体積あたりの膜面積
が大きく、処理能力の高い中空糸状膜が好ましい。例え
ば、水分含有率10ppm以下、特に水分含有率5ppm以下と
いう高い乾燥度を達成するには装置の機密性も重要でそ
の点からも中空糸状膜は好ましい。The shape of the fluorine-based copolymer may be any of a flat membrane, a tubular shape and a hollow fiber membrane, but a hollow fiber membrane having a large membrane area per unit volume and a high treatment capacity is particularly preferable. For example, the airtightness of the device is important for achieving a high degree of dryness with a water content of 10 ppm or less, and particularly a water content of 5 ppm or less, and the hollow fiber membrane is preferable also from that point.
本発明において使用される、70〜250℃で熱処理した陽
イオン交換基を有するフッ素系共重合体の膜としては、
上記一般式(I)で示される繰り返し単位を含むフッ素
系共重合体の膜を加熱前処理したものが好ましい。この
膜の加熱前処理とは、一般式(II)で示されるモノマー
とフッ素化オレフィンとを共重合して得られるフッ素系
共重合体を薄膜に成形後、アルカリで加水分解し、強酸
処理することにより、末端基SO2FをSO3Hに変換した後、
該重合体を加熱処理することである。The film of the fluorinated copolymer having a cation exchange group heat-treated at 70 to 250 ° C. used in the present invention,
It is preferable that the fluorine-containing copolymer film containing the repeating unit represented by the general formula (I) is pretreated by heating. The heating pretreatment of this membrane is a fluorine-based copolymer obtained by copolymerizing a monomer represented by the general formula (II) and a fluorinated olefin into a thin film, which is then hydrolyzed with alkali and treated with a strong acid. Thus, after converting the end group SO 2 F to SO 3 H,
Heat treatment of the polymer.
該加熱処理は必要に応じてトライガス、例えば水分含有
率5ppm以下の窒素ガス等をパージしながら、あるいは減
圧下で実施できる。加熱処理温度は70〜250℃である。
温度が高すぎるとイオン交換基の脱離が生じ性能が低下
する恐れがある。加熱処理温度は70〜200℃が特に好ま
しい。The heat treatment can be carried out, if necessary, while purging a trigas, for example, nitrogen gas having a water content of 5 ppm or less, or under reduced pressure. The heat treatment temperature is 70 to 250 ° C.
If the temperature is too high, the ion-exchange group may be eliminated and the performance may be deteriorated. The heat treatment temperature is particularly preferably 70 to 200 ° C.
上記共重合体は上記加熱処理により数十%の収縮を起こ
し、又吸水率も低下する。The heat treatment causes the copolymer to shrink by several tens of percent, and the water absorption rate is also reduced.
上記一般式(I)で表わされる繰返し単位を含むフッ素
系共重合体の膜を加熱処理することにより得られる膜は
吸水率Wとイオン交換容量Qの関係が式(III) を有する膜であり、特に気体の高度乾燥に優れた性能を
発現する。A film obtained by heat-treating a film of a fluorocopolymer containing a repeating unit represented by the general formula (I) has a relationship between the water absorption rate W and the ion exchange capacity Q of the formula (III). It has excellent properties, and particularly exhibits excellent performance in highly drying gas.
式(III)の関係を有する加熱処理膜は常温において水
分含有率1ppm以下という高度な除湿が可能となる。従っ
て、必要に応じて条件を設定すれば水分含有率10ppm以
下、5ppm以下といった任意の値に除湿するのは当然に可
能である。実際の気相不純物拡散において、10ppm以下
でよい場合もあれば、5ppm以下、更には3ppm以下や1ppm
以下ではないとだめな場合もあるが、本発明はこれらの
いずれの場合にも適用可能である。The heat-treated film having the relationship of the formula (III) enables a high degree of dehumidification with a water content of 1 ppm or less at room temperature. Therefore, it is naturally possible to dehumidify the moisture content to any value such as 10 ppm or less and 5 ppm or less by setting the conditions as necessary. In actual vapor phase impurity diffusion, 10 ppm or less may be sufficient, 5 ppm or less, and further 3 ppm or less or 1 ppm
The present invention is applicable to any of these cases, although it may be useless unless the following.
上記加熱処理された膜のうち、平膜の場合は加熱処理に
より作られたか否かは吸水率を測定すれば簡単に判定で
きる。In the case of a flat membrane among the above-mentioned heat-treated membranes, it can be easily determined by measuring the water absorption whether or not it is produced by the heat treatment.
しかし、膜が細い中空糸状の場合は、吸水率は測定しに
くいので、その判定は以下に説明する熱収縮開始温度を
測定することによって行うことができる。However, if the membrane is a thin hollow fiber, the water absorption rate is difficult to measure, so that the determination can be made by measuring the heat shrinkage start temperature described below.
中空糸膜に、軽いおもり(糸が真直ぐになるに充分だ
が、糸が伸びてしまわない程度の重量)をつけて、空気
槽中につるす。その状態で空気槽の温度を徐々に上昇さ
せ、糸の長さの変化を読取り望遠鏡で測定する。測定結
果の一例を、横軸に温度、縦軸に長さをとりグラフに書
くと第5図にようになる。L25は25℃の長さ、Ltは温度
t℃における長さである。第5図において矢印の温度即
ち、昇温により寸法変化のない最高温度を「熱収縮のな
い最高温度」と定義する。熱処理温度(t)を変化させ
た中空糸を数点用意し、その「熱収縮のない最高温度
(T)」を測定し、その結果をグラフにプロットしたと
ころ第6図にようになった。即ち、 T=t ……(1) となり、中空糸膜の熱処理温度(t)は熱収縮のない最
高温度(T)を測定することにより知ることが出来る。Attach a light weight (sufficient to straighten the thread but not enough to stretch it) to the hollow fiber membrane and hang it in the air tank. In that state, the temperature of the air tank is gradually raised, and the change in the yarn length is read and measured with a telescope. An example of the measurement results is shown in FIG. 5 when the temperature is plotted on the horizontal axis and the length is plotted on the vertical axis. L 25 is a length of 25 ° C. and L t is a length at a temperature of t ° C. In FIG. 5, the temperature indicated by the arrow, that is, the maximum temperature at which there is no dimensional change due to temperature rise is defined as the "maximum temperature at which there is no heat shrinkage." Several hollow fibers having different heat treatment temperatures (t) were prepared, the "maximum temperature (T) without heat shrinkage" was measured, and the results were plotted on a graph, as shown in FIG. That is, T = t (1), and the heat treatment temperature (t) of the hollow fiber membrane can be known by measuring the maximum temperature (T) without heat shrinkage.
被乾燥ガスは該フッ素系共重合体の薄膜のいずれの側に
供給してもよい。膜をへだてて水分の透過側に水分含有
率の低い乾燥したパージガスを流したり真空ポンプ等で
減圧する事によって膜透過の駆動力である分圧差を生じ
させ、除湿の目的を達成することができる。The gas to be dried may be supplied to either side of the thin film of the fluorocopolymer. By depressing the membrane and flowing a dry purge gas with a low moisture content to the moisture permeation side, or by reducing the pressure with a vacuum pump, etc., a partial pressure difference, which is the driving force for membrane permeation, is generated, and the purpose of dehumidification can be achieved. .
本発明で使用する膜は、厚さ数〜数百ミクロンの薄膜で
あるのが好ましい。膜厚については薄ければ薄い程水蒸
気の透過性が大きくなり、性能が向上し好ましいが、形
成性、耐圧性から制限を受ける。The film used in the present invention is preferably a thin film having a thickness of several to several hundreds of microns. Regarding the film thickness, the thinner the film, the higher the water vapor permeability and the better the performance, which is preferable, but it is limited by the formability and pressure resistance.
中空糸膜の場合は、中空糸の径にもよるが、内径400〜5
00μmのものについては膜厚40〜60μmが好ましい。In the case of a hollow fiber membrane, the inner diameter is 400 to 5 depending on the diameter of the hollow fiber.
The film thickness of 00 μm is preferably 40 to 60 μm.
水分含有率の低い乾燥したパージガスとは、ドーピング
ガスに含まれる水分を膜をへだてて除湿する為に供給さ
れるガスで、不活性で、温度が上っても出来るだけ反応
し難いガスが好ましい。減圧とは、供給する原料ガスの
圧力にもよるが、大気圧より低い圧力を意味する。The dry purge gas having a low water content is a gas supplied to dehumidify the water contained in the doping gas by dehumidifying the film, and is preferably an inert gas that is difficult to react even if the temperature rises. . The reduced pressure means a pressure lower than the atmospheric pressure, although it depends on the pressure of the supplied source gas.
なお、本発明における半導体デバイスの中には太陽電池
も含まれる。太陽電池は シリコンウエハーへのP(リン)、AS(ヒ素)等の
n型不純物のドーピング n−ドープされたウエハーへのp型不純物であるB
(ホウ素)等の表層へのドーピング p型領域へのAu,Ni,Sn等の金属の蒸着、加熱合金化 受光面に設けられるSiOの如き反射防止膜の蒸着 等の工程を経て製造されるが、上記ドーピング工程に本
発明が適用される。Note that the semiconductor device in the present invention also includes a solar cell. A solar cell is a silicon wafer doped with n-type impurities such as P (phosphorus) and A S (arsenic). A p-type impurity is added to an n-doped wafer B.
Doping of surface layer of (boron) etc. Vapor deposition of metal such as Au, Ni, Sn etc. on p-type region, heat alloying It is manufactured through processes such as vapor deposition of antireflection film such as SiO provided on the light receiving surface. The present invention is applied to the above doping process.
[実施例] 以下製造例、参考例及び実施例によって本発明を更に詳
細に説明するが、本発明は実施例に限られるものではな
い。[Examples] The present invention will be described in more detail with reference to production examples, reference examples and examples, but the present invention is not limited to the examples.
なお、製造例、参考例、実施例及び比較例の気体の水分
含有率の測定は露点計又は水分計、ガスによってはカー
ルフィッシャー法で行なった。In addition, the measurement of the water content of gas in the production examples, reference examples, examples and comparative examples was performed by a dew point meter or a moisture meter, and depending on the gas, the Karl Fischer method.
製造例 テトラフルオロエチレンと を共重合してイオン交換容量が0.94ミリ当量/グラムH
型乾燥樹脂を得た。得られた樹脂を成形温度250℃で500
μmのフィルムを作成し、このフィルムをアルカリ性ア
ルコール溶液で加水分解した後、塩酸水溶液でイオン交
換を行ない側鎖の末端をスルホン酸型(H型)にし風乾
した。得られたフィルムを真空で乾温処理後25℃で平衡
吸水率を求めた(第1図)。Production example With tetrafluoroethylene And ion-exchange capacity of 0.94 meq / g H
A mold dry resin was obtained. The resin obtained is molded at a molding temperature of 250 ° C.
A film having a thickness of μm was prepared, and after hydrolyzing this film with an alkaline alcohol solution, ion exchange was performed with a hydrochloric acid aqueous solution to make the end of the side chain a sulfonic acid type (H type) and air-dried. The obtained film was subjected to dry temperature treatment in vacuum, and the equilibrium water absorption was determined at 25 ° C (Fig. 1).
第1図に示すように乾熱処理温度が約70℃以上では吸水
率が大幅に低下した。それ以上の温度では吸水率はほぼ
一定であった。As shown in Fig. 1, the water absorption rate decreased significantly when the dry heat treatment temperature was about 70 ° C or higher. At higher temperatures, the water absorption was almost constant.
同様にして表−Aに示すようにモノマー種を変え、イオ
ン交換容量0.8〜1.1meq/gのポリマーフィルムを作成
し、表−Aに示す吸水率を示すものをつくった。表−A
の結果より本発明の膜のイオン交換容量と吸水率の関係
は第2図の斜線部分となる。Similarly, the monomer species were changed as shown in Table-A to prepare a polymer film having an ion exchange capacity of 0.8 to 1.1 meq / g, and a polymer film having the water absorption rate shown in Table-A was prepared. Table-A
From the results, the relation between the ion exchange capacity and the water absorption rate of the membrane of the present invention is shown by the shaded area in FIG.
参考例 テトラフルオロエチレンと を共重合して、イオン交換容量が0.9ミリ当量/グラム
H型乾燥樹脂を得た。得られた樹脂を中空糸製造用口金
を備えた成形機で紡糸温度250℃、紡速88mmにて溶融紡
糸し、内径500μm、膜厚60μmの中空糸膜を得た。 Reference example with tetrafluoroethylene Was copolymerized to obtain an H type dry resin having an ion exchange capacity of 0.9 meq / g. The obtained resin was melt-spun at a spinning temperature of 250 ° C. and a spinning speed of 88 mm using a molding machine equipped with a hollow fiber manufacturing die to obtain a hollow fiber membrane having an inner diameter of 500 μm and a film thickness of 60 μm.
この中空糸をアルカリ性アルコール溶液で加水分解した
後、塩酸水溶液でイオン交換を行ない側鎖を末端をスル
ホン酸型(H型)にし風乾した。得られた糸を長さ40cm
にしたものを400本束ね、SUS製の分離器に両端エポキシ
樹脂で固定し、第3図にような水分分離器をつくった。
該水分分離器に水分含有率1ppm(露点−76℃)以下に調
整したN2ガスを5kg/cm2Gに加圧して、0.5/minの流量
(流量は大気圧換算。以下同じ)で中空糸の内側に流し
た。After hydrolyzing this hollow fiber with an alkaline alcohol solution, ion exchange was carried out with an aqueous solution of hydrochloric acid, and the side chain was made to have a sulfonic acid type (H type) at the terminal and air dried. 40 cm length of the obtained thread
400 pieces of the dried product were bundled and fixed to the separator made of SUS with epoxy resin at both ends to make a water separator as shown in FIG.
N 2 gas adjusted to have a water content of 1 ppm (dew point −76 ° C.) or less was pressurized to 5 kg / cm 2 G in the water separator, and was hollow at a flow rate of 0.5 / min (flow rate converted to atmospheric pressure; the same applies below). I shed it inside the thread.
外側には同じく水分含有率1ppm(露点−76℃)以下に調
整したN2ガスを0.75/min流した。これを70℃の恒温槽
に入れ3時間加熱処理後、該水分分離器を室温にもど
し、水分含有率31ppm(露点−52℃)、圧力5kg/cm2Gに
調整したN2ガス(サンプルガス)を0.5/min中空糸の
内側に流し、中空糸の外側には水分含有率1ppm(露点−
76℃)以下に調整したN2ガスを0.75/min流した。該水
分分離器サンプルガス出口露点を測定したところ水分含
有率1ppm(露点−76℃)以下であった。そのまま連続運
転し、24時間後もサンプルガス出口水分含有率1ppm(露
点−76℃)以下のままであった。Similarly, N 2 gas adjusted to have a water content rate of 1 ppm (dew point −76 ° C.) or less was flowed at 0.75 / min. This was placed in a constant temperature bath at 70 ° C. and heat-treated for 3 hours, then the water separator was returned to room temperature, and the water content was 31 ppm (dew point −52 ° C.) and the pressure was adjusted to 5 kg / cm 2 G N 2 gas (sample gas ) Is flowed inside the hollow fiber at a rate of 0.5 ppm and a water content of 1 ppm (dew point −
N 2 gas adjusted to 76 ° C.) or less was flowed at 0.75 / min. When the dew point of the sample gas at the outlet of the water separator was measured, the water content was 1 ppm (dew point −76 ° C.) or less. The continuous operation was continued as it was, and the water content of the sample gas outlet remained 1 ppm (dew point −76 ° C.) or less even after 24 hours.
一方、中空糸の外側のパージガスについても該水分分離
器出口露点を24時間測定したところ水分含有率4.6ppm
(露点−66℃)であった。その後同一条件で約1000時間
連続運転後のサンプルガスの出口水分含有率1ppm(露点
−76℃)以下のままで、しかもサンプリングガスの該水
分分離器で減少した水分量とパージガスの該水分分離器
で増加した水分量の比率は1.2:1でほぼ測定誤差内で一
致していた。On the other hand, with respect to the purge gas on the outside of the hollow fiber, the moisture content at the moisture separator outlet dew point was measured for 24 hours, and the moisture content was 4.6 ppm.
It was (dew point -66 ° C). After that, the outlet water content of the sample gas after the continuous operation for about 1000 hours under the same conditions remains 1 ppm (dew point −76 ° C.) or less, and the amount of water reduced by the water separator of the sampling gas and the water separator of the purge gas. The ratio of the amount of water increased in 1.2 was 1.2: 1, which was in agreement within the measurement error.
なお本発明の他の膜についても、表−Aに示すように参
考例と同様の結果が得られた。As for the other films of the present invention, the same results as in the reference example were obtained as shown in Table-A.
比較参考例 参考例と同様の装置で加熱前処理をせずにサンプルガ
ス、パージガスを同じく実施例2と同様の条件で測定し
たところ44時間後サンプルガスの水分含有率10.6ppm
(露点−60℃)まで到達しなかった。Comparative Reference Example When the sample gas and the purge gas were measured under the same conditions as in Example 2 without the heating pretreatment in the same apparatus as the reference example, the moisture content of the sample gas was 10.6 ppm after 44 hours.
It did not reach the (dew point -60 ° C).
実施例1,2,3 参考例と同様な水分分離器を用いてサンプルガス、パー
ジガスの圧力は同一条件、サンプルガスの種類、水分含
有率は変え、更に減圧法を用いて参考例と同様に水分分
離器で処理後の水分含有率を測定し上記の第1表に示す
結果を得た。更にこれらの低い水分含有率のガスを使用
し第4図に示す如きドーピング反応装置を用いて半導体
ウエハー、半導体デバイス及びその中間製品を製造した
ところ、収率で約5%の向上が実現した。Examples 1, 2 and 3 sample gas using the same moisture separator as the reference example, the same conditions for the pressure of the purge gas, the type of sample gas, the moisture content was changed, and the same as the reference example using the decompression method. The water content after treatment was measured with a water separator and the results shown in Table 1 above were obtained. Further, when a semiconductor wafer, a semiconductor device and intermediate products thereof were manufactured by using these gases having a low water content and a doping reaction apparatus as shown in FIG. 4, an improvement of about 5% was realized.
[発明の効果] 本発明の効果をまとめると以下の通りである。 [Effects of the Invention] The effects of the present invention can be summarized as follows.
ガス中に水分があれば、O2とH2に分解するが、この
O2による予期しない酸化不純物の発生が防止される。If there is water in the gas, it decomposes into O 2 and H 2.
Unexpected generation of oxidative impurities due to O 2 is prevented.
ガス中の水分が分解してO2とH2になった場合、この
内O2は炭素との親和力が強い為、O2と炭素は同時に存在
する事が多く、沈着物形成の原因となる。この原因を除
去する効果がある。If moisture in the gas becomes decomposed O 2 and H 2, the inner O 2 because strong affinity for carbon, O 2 and carbon it is often present at the same time, causing deposit formation . This is effective in eliminating this cause.
ドーピング工程で水分が入れば、積層欠陥の原因に
なる場合があり、これは酸素原子の沈着場所となり、不
純物もこの場所に付着することとなる。この積層欠陥を
防止する役目を果す事が出来る。If water enters during the doping process, it may cause stacking faults, which serve as deposition sites for oxygen atoms, and impurities also attach to these sites. It can serve to prevent this stacking fault.
ガスがガスボンベから出て来る時、ボンベ中のガス
圧力は使用するに従って下って来る。このボンベ中のガ
ス圧力の低下は、ガスの品質にも影響を及ぼし、当初ガ
ス中に僅かしか含まれなかった水分も飛躍的に増加す
る。然し乍ら該膜装置を使用する場合、供給される全て
のガスの水分は極めて少なく且つ一定となり、品質的に
安定したガスを得る事が出来る。As the gas exits the gas cylinder, the gas pressure in the cylinder will drop as it is used. This decrease in gas pressure in the cylinder also affects the quality of the gas, and the amount of water that was initially contained in the gas also increases dramatically. However, when the membrane device is used, the moisture content of all the gas supplied is extremely small and constant, and a gas of stable quality can be obtained.
例えばBCl3のような腐蝕性ガスの水分を除去する事
によって、腐蝕性ガスが通過する配管の腐蝕が防止され
る為、半導体ウエハーや半導体デバイスの収率低下の原
因となる微細な重金属やゴミ等の発生が防止される。同
時に配管やガス流量調整器等の腐蝕を防止する事はこれ
らの付帯器具のライフの延長となり、大幅なコストの下
落に貢献するものである。For example, by removing the water content of corrosive gas such as BCl 3 , the corrosion of the piping through which the corrosive gas passes can be prevented, so that fine heavy metals and dust that cause a decrease in the yield of semiconductor wafers and semiconductor devices can be prevented. And the like are prevented from occurring. At the same time, preventing corrosion of pipes and gas flow rate regulators will extend the life of these incidental devices and contribute to a significant cost reduction.
第1図は製造例で得られた高分子半透膜の乾熱処理温度
と平衡吸水率との関係を示すグラフ、第2図は製造例で
70℃以上で乾熱処理して作製したイオン交換容量0.8〜
1.1の高分子半透膜のポリマー吸水率(W)とイオン交
換容量(Q)との関係を示すグラフ、第3図は本発明の
方法を実施するのに用いる水分分離器の概念図、第4図
はドーピング反応装置において水分分離器が使用される
位置を示すための概念図、第5図は中空糸状膜の熱収縮
のない最高温度を求めるためのグラフで、横軸は温度、
縦軸はt℃における中空糸状膜の長さ(Lt)と温度250
℃における長さ(L25)との比である。第6図は中空糸
状膜の熱処理度(t)と熱収縮のない最高温度との関係
を示すグラフで、このグラフにより熱処理温度を求める
ことができる。 1……中空糸膜、2……サンプルガス入口、 3……サンプルガス出口、 4……パージガス入口(減圧する場合は閉口)、 5……パージガス出口(減圧する場合は減圧口)、 6……セル、7……隔板、8……水分分離器、 9……ドーピング反応装置、10……各種ボンベ、 11……コック(弁)。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the dry heat treatment temperature and the equilibrium water absorption of the polymer semipermeable membrane obtained in the production example, and FIG. 2 is the production example.
Ion exchange capacity 0.8 ~ produced by dry heat treatment at 70 ℃ or higher
A graph showing the relationship between the polymer water absorption rate (W) and the ion exchange capacity (Q) of the polymer semipermeable membrane of 1.1, Fig. 3 is a conceptual diagram of a water separator used for carrying out the method of the present invention, FIG. 4 is a conceptual diagram showing the position where the water separator is used in the doping reaction device, and FIG. 5 is a graph for obtaining the maximum temperature without heat shrinkage of the hollow fiber membrane, where the horizontal axis is the temperature,
The vertical axis represents the length (L t ) of the hollow fiber membrane at t ° C and the temperature of 250.
Ratio with length (L 25 ) in ° C. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the heat treatment degree (t) of the hollow fiber membrane and the maximum temperature at which heat shrinkage does not occur, and the heat treatment temperature can be determined from this graph. 1 ... Hollow fiber membrane, 2 ... Sample gas inlet, 3 ... Sample gas outlet, 4 ... Purge gas inlet (closed when decompressing), 5 ... Purge gas outlet (decompressing when decompressing), 6 ... … Cell, 7 …… Separator, 8 …… Moisture separator, 9 …… Doping reactor, 10 …… Various cylinders, 11 …… Cock (valve).
Claims (1)
半導体デバイス又はその中間製品を製造する時に、70〜
250℃で熱処理した陽イオン交換基を有するフッ素系共
重合体の膜の一方の側にドーピングガスを接触させ、他
方の側に乾燥したパージガスを接触させるか又は他方の
側を減圧させることにより除湿したドーピングガスを使
用して半導体ウエハー上に不純物拡散することを特徴と
する気相不純物拡散方法。1. A semiconductor wafer using a doping gas,
When manufacturing semiconductor devices or their intermediate products,
Dehumidification by contacting the doping gas with one side of the film of the fluorinated copolymer having cation exchange groups heat-treated at 250 ° C and the dry purge gas with the other side or depressurizing the other side. A method for diffusing impurities on a semiconductor wafer using the doping gas as described above.
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JP60-29956 | 1985-04-13 | ||
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Family Cites Families (2)
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JPS6047736B2 (en) * | 1977-07-01 | 1985-10-23 | 沖電気工業株式会社 | Impurity diffusion method |
-
1986
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