JPS583905B2 - 材料処理方法および容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、材料を大気に露呈することなく輸送および
使用するための改良された容器および方法に関するもの
であり、かつより特定的には、半導体装置の製造におい
て用いられる高純度の液体母材を処理するためのシステ
ムに関するものである。

半導体装置の成功した製造は、高純度の原料の使用に基
づくということが充分に確立されている。

より高純度な原料を用いれば用いるほど、たとえば、オ
ペレータの間違いや、純度の助けとなる製造や、装置の
清潔さなどの収量に影響を与える多数の変量のために、
連続的な収量の改良（原材料のロフトあたり受け入れる
ことができる装置の数）がなされるということを証明す
ることはより一層難ししいけれども、この考えば一般に
産業界を通じて保たれている。

しかしながら、純度を改良した直接の結果としての信頼
性の改良は、たとえば、接合漏れ、フラットバンド電圧
シフト、少数キャリア寿命などの基本的な物理的パラメ
ータにおける改良として簡単に証明できる。

このように原材料の最適な使用は、原材料が達成するこ
とができる最終的純度のものであるということを必要と
する。

半導体装置の製造は大量、低単価プロセスである。

競争による圧力によって、大量、低単価平衡状態が達成
されるまで、与えられた半導体装置に対して時間ととも
に思い切った値段の食込みを生じる。

上に規定されたような装置の収量は、原材料の純度に基
づくので、平衡または有益な状態は一定の原材料純度を
要求する。

半導体装置の製造において用いられる液体母材のあるも
のは、三臭化ホウ素、塩化ホスホリル、三臭化リン、四
臭化けい素、三塩化ヒ素、三臭化ヒ素、五塩化アンチモ
ンおよびこれらの任意の組合せである。

これらの液体母材は危険な程度が変わるので、それらは
作業者がそれらを処理するのに最少なまたはゼロの露呈
状態を必要とする。

また、そのような腐食性のＢ級の毒物などは、そのよう
な材料の輸送に関する政府運輸部および他の政府規則を
受けなければならない。

このように、これらの要因はまた、これらの液体母材を
輸送しかつ用いる際にもまた考慮されなければならない
。

現在、最も幅広く用いられているシステムは、液体母材
がフレームで封止されたガラス容器またはアンプルでそ
れに積み込まれる。

運輸部の規則はさらに、そのような容器は１５ｐｓｉゲ
ージを保持することができなければならないということ
を特定している。

その規則はまた、特定化された特性を有するスチールド
ラムの使用を許しており、しかしながら、そのような容
器は上述された液体母材に対しては満足できるものでは
ない。

アルカリ金属およびアルカリ土金属並びに遷移金属のよ
うな金属性不純物は、半導体装置の信頼できる製造に対
して特に有害である。

フレームで封止されたガラス容器でさえも、金属容器に
対しては好ましいけれども、時間がたつと液体母材によ
ってそれらのマ 不純物原子の「浸出」によって液体母材の程度を下げる
ことができる。

この浸出プロセスは、大気の水分に対して露呈する結果
液体内に類似体酸を形成することによって順次加速され
る。

たとえば臭化水素酸は大気に対して三臭化ホウ素の露呈
に基づいて急速に形成される。

２ＢＢｒ３＋３Ｈ２０→Ｂ２０３＋６ＨＢｒ液体母材が
処理された態様は、純度に対して有害であるのみならず
、人を危険な材料にさらす大気に対して或る種の露呈を
許した。

より特定的に説明すると、液体母材がカラスアンプルに
分配された後、ユーザはアンプルの先端を切り取りかつ
母材を「バブラ（ ｂｕｂｂｌｅｒ ）Ｊ容器へ注入す
る，「バブラ」は容器の上端を介して延びかつ下端近く
で終端する入口管を有し、かつまた出口管を有する。

窒素またはアルゴンなどの不活性「キャリアガス」は液
体母材内へあわ立てられ、この液体母材によって、キャ
リアガスが母材の蒸気で飽和されるようになる。

飽和されたキャリアガスはそのとき、一連のバルブを介
してバブラからの流れを下へ供給されかつ管を「拡散」
炉または薄膜反応器へ送り、半導体装置の製造における
その所望機能を遂行する。

このプロセスにおいて、重要な動作は、ガラスアンプル
からバブラへの移送である。

ここで大気への露呈が生じ、これによって類似体酸が、
ガラスアンプルおよびガラスバブラによって、母材の迅
速な、かつ連続された汚染を導くように形成される。

この両者は純度を低下させかつ平衡が得られるまでそれ
を時間依存させ、それは延長された期間を必要とすると
いうことが注目される。

これらの条件の両者はともに不所望なものである。

この発明によれば、そのような材料を処理する改良され
た容器および方法が開示され、それは、汚染を回避し、
作業者を危険にさらすことを回避し、かつ輸送規則に適
合する種々の要求を満足する。

これは、同じ容器の母材を輸送しかつ用い、大気への露
呈を回避しかつ、安全基準に適合するであろう密封構成
を備えた容器を提供することによって達成される。

この容器は２重のシールが設けられており、その外側の
シールは輸送規則の圧力に対する要求を満足し、かつ内
側のシールは容器に対する接続がなされたあとに簡単に
はがすことができる。

より特定的に説明すると、従来の「バブラ」のような容
器は、容器の上方部分の壁を介して延びかつその容器の
底の壁近くで終わる入口管と、出口管とを有する。

薄いこわれやすい壁が、２つの管が容器へ取付けられる
点近くでその入口および出口管を横切って形成される。

管の外側の両端は、輸送規則の要求に合致するフレーム
密封または他の態様によって閉じられている。

バブラが使用者によって受けられるとき、外側のシール
が除去されかつバブラが使用しているシステムへ接続さ
れる。

とめ栓バルブおよび第２の破損しやすいシール間の入口
および出口の管の空間は、外部シールを除去しかつバブ
ラをシステムへ結合している接続を行なっている時間の
間に、きれない乾燥した不活性ガスが流し込まれてそこ
に集まった大気の水分を除去する。

破損自在なシールは適当な手段によって破損される。

たとえば、水晶包含金属ハンマがその破損自在なシール
の上で入口および出口管に位置決めされても良い。

これは、バブラおよび液体母材を市場で売買している人
によってなされることができ、または外側のシールが除
去された後使用者によってなされることができる。

そのようなハンマは、たとえばハンマを持ち上げるよう
に管の外側に隣接する小さな磁石を移動しかつそれから
その磁石を除去しまたリハンマが、第２のシールを形成
する水晶の薄い壁を破るようにさせるためそれをすばや
く下方へ移動することによって、磁気的に移動すること
ができる。

この態様で、液体母材は大気に触れさせることなく輸送
されかつ用いられる。

バブラおよびハンマの容器は好ましくは水晶から作られ
るけれども、必要な条件に合致する限り他の材料が用い
られても良い。

より一層完全な理解のために、図面を参照して以下に詳
細に説明する。

今第１図を参照して、円筒状容器１０が示されており、
この容器１０は、入口管１２を備えた密封チャンバを形
成しており、前記入口管１２は容器１０の上部壁１４を
介して延びかつこの壁１４に固定されている。

管１２の下端１２ａは、容器の底の壁１６近くで終端し
かつその下方端に１またはそれ以上の開口１８を有する
。

管１２の上方部は上部容器壁１４の上に延びかつ上端１
２ｂが閉じられている。

容器および管は好ましくは水晶で作られておりかつした
がって、上端はうまくフレーム密封されている。

薄い内部輛２０は上部壁１４に隣接しまたはその壁１４
よりもわずかに上の方の点で管を横切って延びており、
かつ上端１２ｂから離隔されて小さな隔室２２を形成す
る。

壁２０はこのように入口管１２を介して容器への内部侵
入を阻止する内部の第２のシールを形成する。

その壁２０は全く薄く作られているので簡単にこわされ
または破損されることができる。

水晶内に入れられた小さな一片の磁気的にひきつけられ
た金属からなる小さなハンマ２４が、壁２０の上に位置
決めされて示されている。

出口管３０が示されており、この管３０は、容器の上部
壁１４に取付けられかつ容器の内側に対して開かれてい
る下方端を有する。

管の上端３０ｂはフレーム密封または他の適当な手段に
よって閉じられている。

入口管にも設けられているように、管３０を介して容器
に対する第２のシールを形成する薄い内部壁３２が設け
られる。

また、入口管に設けられたように、壁３２を管３０の上
端３０ｂとの間の隔室３６において壁３２の上に配置さ
れる小さなハンマ３４が設けられる。

容器を満たすために用いられる第３の管３８が，容器の
上部壁１４に取付けられ、管３８の上端３８ａは充填作
業後閉成状態にあるように示されている。

上で説明したように、容器１０に対する主たる目的は、
半導体装置の製造に関して用いられる超高純度液体母材
を保つことである。

そのような液体のほとんどはそれらの腐食性または毒性
のゆえに危険である。

したがって、その純度を維持しかつ正しく人間を保護す
べき態様で容器内に液体４０を位置決めするのに注意が
払われる。

液体は図示の容器で使用者へ輸送され、したがって、管
の上端のシール１２ｂ，３０ｂおよび３８ａ並びに容器
の外側部分の残りは少なくとも１５ｐｓｉゲージ圧力で
耐えることができなければならない、なぜならばそれは
アメリカ合衆国政府の運輸部によってそのような材料に
対する現行の要請であるからである。

入口管および出口管の内部シール２０および３２は、そ
れぞれに、外側のシールが設けられる理由の１つである
そのような圧力を取扱うのに充分でないかもしれない。

容器が使用者の所へ到達してから、それは半導体装置製
造プロセスにおいて液体４０を用いる際のバブラさして
用いられることができる。

まず、入口および出口管の上端１２ｂおよび３０ｂがあ
けられる。

ハンマ２４および３４がシール２０および３２の上の位
置において受けられなければ、そのときハンマ２４およ
び３４はシール２０および３２の上に位置決めされる。

バルブ４４を有する入口連結部４２は入口管１２の開放
上端に連結され、かつバルブ４８を有する類似の連結部
４６は、第２図に示されるように出口管３０の開放上端
へ連結される。

管の連結部および開放上端はそのとき、窒素またはアル
ゴンのような不活性ガスでおおわれて、連結がなされて
いる間にその領域へ入ったであろう伺らかの水分を取去
る。

入口および出口管の内部シール２０および３２は、今、
液体４０が大気にさらされるという懸念なく安全にこわ
されることができる。

これらの壁は、磁気ハンマ２４に隣接する磁石５０を位
置決めしかつその磁石を上昇させ、それによってハンマ
が従かうことによってこわされ、かつ除去によってハン
マがそのシールへ落ちかつそのシールをこわす。

汚染を避けるために水晶内に入れられたハンマは管１２
の下端へ害を与えることなく落ちまたは出口管３０の場
合には容器１０の中へ落ちることができる。

容器の内側は今、入口および出口連結部４２および４６
へ開かれており、かつ容器内の液体母材４０は大気にさ
らされていない。

窒素またはいくつかの他の不活性ガスが今入口管１２を
介して容器へ与えられ、そのためそのガスは液体母材を
介して上方へあわ立ち、その材料で飽和され、かつそれ
から出口管３０を経由してその容器を離れて半導体装置
の製造工程において用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の容器が輸送されるときのその容器の
断面図である。 第２図は、容器に対する入口および出口連結がなされか
つ内部シールがこわされた後の容器を示す断面図である
。 第３図は内部シールがこわされる態様を示す管の１つの
拡大された断面図である。 図において、１０は容器、１２は入口管、３０は出口管
、２０および３２は内部壁、２２および３６は隔室、４
２および４６は連結部、１８は開口を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大気への露呈を避けるような態様で積込みかつ使用
   している間に材料を処理する方法であって前記材料を容
   器内に位置決めしかつその容器の壁の出入管を横切って
   、薄くて簡単に破損し得る内側のシールを形成し、 前記内側のシールから外方へ離隔される前記管を横切っ
   て外側のシールを形成し、前記外側のシールは前記内側
   のシールよりも強く、かつ安全積込み規則に適合し、そ
   のためその積み荷が使用者のもとへ到着した後外側のシ
   ールが破損されることができ、管へ連結され、前記内側
   のシールのまわりの領域が大気から浄化されかつ前記内
   側のシールが、管の内側へ入り込む必要のない適当な手
   段によって破損される、材料の処理方法。 ２ 前記外側のシールを破損し、 前記管の外側の端部への入口連結を作り、かつ管の内側
   へ手を近付けることなく前記内側のシールを破損するス
   テップをさらに含む、特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３ 前記外側のシールが破損されかつ前記入口連結がな
   された後、前記連結部の内側および前記管の内部上端へ
   不活性ガスを与えて水分を除去することを特徴とする、
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 前記破損ステップは、前記内側のシール上に前もっ
   て位置決めされた磁気的に引付けられたハンマを磁気的
   に移動することによって行なわれることを特徴とする、
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５ 前記管は容器の内側へ延びかつ容器の底近くで終端
   し、前記管はその下端において開口を有し、そのためガ
   スがその管の上端へ与えられ、かつその管の下端から逃
   げ出て、液体状態の前記材料を介して上方へ泡立つこと
   ができるようにされており、前記容器はさらに、その容
   器の上端に連結される出口管を有し、 前記入口管上で行なわれたステップを前記出口管上で行
   ないその結果入口および出口管が、積込みおよび使用の
   間前記液体を大気に露呈させることなく前記液体を用い
   るためのシステムへ連結されるステップをさらに含むこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 材料の積込み、貯蔵および使用の間にその環境から
   分離されるべき材料のための容器であって、密封された
   チャンバを規定する壁と、チャンバ壁の一方に連結され
   る、チャンバへ出入りするための管とを含み、 破損されたときのみ前記チャンバへの出入りを許容する
   ため前記管を横切って延びて内側のシールを形成する壁
   手段と、 前記内側のシールが外方へ離隔される前記管を横切って
   延びて、外側のシールを最初に破損することなく前記内
   側のシールへの出入りを避けるために前記外側のシール
   を形成するための手段と、前記チャンバ内に含まれかつ
   前記内側のシールの一方側上に維持される液体材料とを
   備え、前記シール間の間隔には液体がなく、 前記外側のシールは前記材料の積込みに関する安全基準
   に応ずるのに充分なほど強く、かつ前記内側のシールは
   簡単に破損されることができ、そのためそれは外側のシ
   ールが破損されかつ材料を用いるため管への連結がなさ
   れた後に、その管の内部へ手を近付けることなく破損さ
   れることができ、前記容器およびシールは、その容器内
   の材料に対して高度に不活性である材料から作られるこ
   とを特徴とする、容器。 ７ 前記管はその容器の上方部分の近くで前記チャンバ
   に入りかつその管の下端はチャンバ内へ延びておりかつ
   容器の下端近くで終端して液体材料に浸され、 管が液体材料へ与えられるべきガスのための入口として
   役に立つことができるようにその管の下方端に１または
   それ以上の開口を形成する手段、および 容器の上方部分へ取付けられる出口管をさらに備え、前
   記出口管は、容易に破損し得る内部シールを形成する壁
   手段と、容器内に積込まれるべき材料のための積込み条
   件に耐えることができる外部シールを形成する手段とを
   有することを特徴とする、特許請求の範囲第６項記載の
   容器。 ８ 容易に破損し得るシールを形成する壁手段上に支持
   される入口管および出口管に位置決めされるハンマを備
   え、前記ハンマは外部手段によって移動されることがで
   き、他方そのシステムは前記内側のシールを破損するよ
   うに閉じられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第７項記載の容器。 ９ 前記内側のシール上に位置決めされる小さなハンマ
   をさらに備え、前記ハンマは磁気的に移動することがで
   きる材料から作られ、かつ容器内に貯蔵されまたは積込
   まれるべき材料に対して不活性である材料内に入れられ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第６項記載の
   容器。 １０ 前記管および前記出口管は前記チャンバヘ融合
   される水晶から形成され、かつ前記内部および外側シー
   ルは水晶から形成されかつ前記管と一体的である、特許
   請求の範囲第８項記載の容器。