CN111172517B - 气相生长装置 - Google Patents

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Abstract

气相生长装置具备：n个反应室，n为2以上的整数；主气体供给通路，对n个反应室供给第一气体与第二气体的混合气体；n条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，与反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路和(n－1)条第二副气体供给通路；第一压力计，测定主气体供给通路中的压力；1个第一流量控制器，设置于第一副气体供给通路；(n－1)个第二流量控制器，分别设置于第二副气体供给通路；第一控制电路，基于第一压力计的测定结果，对第一流量控制器指示第一流量值；以及第二控制电路，计算由第一流量控制器测定的流量值与由第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一即第二流量值，对第二流量控制器分别指示第二流量值。

Description

气相生长装置
技术领域
本发明涉及供给气体而在基板上形成膜的气相生长装置。
背景技术
作为形成高品质的半导体膜的方法，有通过气相生长使单晶膜在晶片等基板上生长的外延生长技术。在使用外延生长技术的气相生长装置中，将晶片载置于被保持为常压或者减压的反应室内的支撑部上。然后，一边对该晶片加热，一边从反应室上部的例如喷淋板向晶片表面供给作为半导体膜的原料的源气体等工艺气体。在晶片表面发生源气体的热反应，而在晶片表面成膜出外延单晶膜。
近年来，作为发光器件、功率器件的材料，GaN(氮化镓)类的半导体器件受到关注。作为成膜出GaN类半导体的外延生长技术，存在有机金属气相生长法(MOCVD法)。在有机金属气相生长法中，作为源气体，使用例如三甲基镓(TMG)、三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)等有机金属、氨气(NH3)等。
并且，为了提高生产率，有时使用具备多个反应室的气相生长装置。在日本专利公开公报2017－45927号中记载了具备多个反应室的气相生长装置。为了在多个反应室中同时形成均匀的特性的膜，希望将对各个反应室供给的工艺气体的流量控制为一定。
发明内容
本发明提供能够在多个反应室中同时形成均匀的特性的膜的气相生长装置。
本发明的一个方式的气相生长装置具备：n个反应室，n为2以上的整数；主气体供给通路，对所述n个反应室供给第一气体与第二气体的混合气体；n条副气体供给通路，从所述主气体供给通路分支，与所述反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路和(n－1)条第二副气体供给通路；第一压力计，测定所述主气体供给通路中的压力；1个第一流量控制器，设置于所述第一副气体供给通路；(n－1)个第二流量控制器，分别设置于所述第二副气体供给通路；第一控制电路，基于所述第一压力计的测定结果，对所述第一流量控制器指示第一流量值；以及第二控制电路，计算由所述第一流量控制器测定的流量值与由所述第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一即第二流量值，对所述第二流量控制器分别指示所述第二流量值。
本发明的另一个方式的气相生长装置具备：n个反应室，n为2以上的整数；主气体供给通路，对所述n个反应室供给气体；n条副气体供给通路，从所述主气体供给通路分支，与所述反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路和(n－1)条第二副气体供给通路；第一压力计，测定所述主气体供给通路中的压力；1个第一流量控制器，设置于所述第一副气体供给通路；(n－1)个第二流量控制器，分别设置于所述第二副气体供给通路；第一控制电路，基于所述第一压力计的测定结果，对所述第一流量控制器指示第一流量值；以及第二控制电路，计算由所述第一流量控制器测定的流量值与由所述第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一的流量值，对所述第二流量控制器分别指示所述n分之一的流量值。
附图说明
图1是第一实施方式的气相生长装置的构成图。
图2是第一实施方式的气相生长装置的反应室的示意剖视图。
图3是第二实施方式的气相生长装置的构成图。
图4是第三实施方式的气相生长装置的构成图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
此外，在本说明书中，将气相生长装置被设置为能够成膜的状态下的重力方向定义为“下”，将其反方向定义为“上”。因此，“下部”是相对于基准而言表示重力方向的位置，“下方”是相对于基准而言表示重力方向。而且，“上部”是相对于基准而言表示与重力方向相反方向的位置，“上方”是相对于基准而言表示与重力方向相反方向。另外，“纵向”是指重力方向。
另外，在本说明书中，“工艺气体”是指为了在基板上成膜而使用的气体的总称，是包含例如源气体、运载气体等的概念。
(第一实施方式)
第一实施方式的气相生长装置具备：n个反应室，n为2以上的整数；主气体供给通路，对n个反应室供给第一气体与第二气体的混合气体；n条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，与n个反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路及(n－1)条第二副气体供给通路；第一压力计，测定主气体供给通路中的压力；1个第一流量控制器，设置于第一副气体供给通路；(n－1)个第二流量控制器，分别设置于第二副气体供给通路；第一控制电路，基于第一压力计的测定结果，对第一流量控制器指示第一流量值；以及第二控制电路，计算第一流量值与由第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一的流量值，对第二流量控制器分别指示n分之一的流量值。
第一实施方式的气相生长装置，通过具备上述构成，在多个反应室中同时在基板上形成膜时，能够以对各反应室供给的工艺气体的流量变得均匀的方式进行控制。因此，能够在各反应室中同时形成均匀的特性的膜。膜的特性例如是指膜厚、组分。
图1是第一实施方式的气相生长装置的构成图。第一实施方式的气相生长装置是使用MOCVD法(有机金属化学气相生长法)的外延生长装置。外延生长装置的反应室的数量能够表示为n(n为2以上的整数)个。以下，以n＝4，即外延生长装置具备4个反应室的情况为例进行说明。反应室的数量不限于4个，能够设为2个以上的任意的数量。
第一实施方式的气相生长装置具备：4个反应室10a、10b、10c、10d；第一气体供给通路11；第二气体供给通路21；第三气体供给通路31；第一主质量流量控制器12；第二主质量流量控制器22；第三主质量流量控制器32；主气体供给通路13；第一副气体供给通路14a；第二副气体供给通路14b；第三副气体供给通路14c；第四副气体供给通路14d；第一副质量流量控制器15a(第一流量控制器)；第二副质量流量控制器15b(第二流量控制器)；第三副质量流量控制器15c(第二流量控制器)；第四副质量流量控制器15d(第二流量控制器)；第一副气体排出通路16a；第二副气体排出通路16b；第三副气体排出通路16c；第四副气体排出通路16d；主气体排出通路17；排气泵18；第一压力计41；第二压力计42；压力调整阀45；第一控制电路51；第二控制电路52；以及第三控制电路53。
4个反应室10a、10b、10c、10d例如分别是纵型的片页式的反应室。
第一气体供给通路11、第二气体供给通路21及第三气体供给通路31与主气体供给通路13连接。在第一气体供给通路11上设置第一主质量流量控制器12。在第二气体供给通路21上设置第二主质量流量控制器22。在第三气体供给通路31上设置第三主质量流量控制器32。
第一气体供给通路11对主气体供给通路13供给第一工艺气体(第一气体)。第一气体供给通路11例如对主气体供给通路13供给包含III族元素的有机金属及运载气体的第一工艺气体。第一工艺气体例如是用于在晶片上形成III－V族半导体的膜的、包含III族元素的气体。
此外，例如，III族原料的话，经常使用供给使运载气体与原料接触(发泡)而获得的饱和了原料的气体的方法。在该方法的情况下，原料气体的流量根据运载气体的流量来决定。在该方法的情况下，例如代替第一主质量流量控制器12，而设置将第一气体供给通路11内的压力保持为一定的压力控制阀。
III族元素例如是镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)。另外，有机金属例如是三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)。
第一主质量流量控制器12具有控制第一工艺气体的流量的功能。
第二气体供给通路21对主气体供给通路13供给第二工艺气体(第二气体)。第二气体供给通路21例如对主气体供给通路13供给包含作为氮(N)的来源的氮化合物在内的第二工艺气体。
氮化合物例如是氨气(NH3)。第二工艺气体例如是用于在晶片上形成III－V族半导体的膜的、V族元素的源气体。V族元素是氮(N)。
此外，氮化合物只要是活性的氮化合物即可，不限于氨气，可以使用肼、烷基肼、烷基胺等的其他的氮化合物。
第二主质量流量控制器22具有控制第二工艺气体的流量的功能。
第三气体供给通路31对主气体供给通路13供给第三工艺气体。第三工艺气体例如是将第一工艺气体及第二工艺气体稀释的稀释气体。通过用稀释气体将第一工艺气体及第二工艺气体稀释，由此调整对反应室10a、10b、10c、10d供给的III族元素及V族元素的浓度。稀释气体例如是氢气、氮气或者氩气等惰性气体或者它们的混合气体。
第三主质量流量控制器32具有控制第三工艺气体的流量的功能。
第一气体供给通路11、第二气体供给通路21及第三气体供给通路31在合流后与主气体供给通路13连接。第一工艺气体、第二工艺气体及第三工艺气体的混合气体在主气体供给通路13中流通。主气体供给通路13对反应室10a、10b、10c、10d供给第一工艺气体、第二工艺气体及第三工艺气体的混合气体。
第一压力计41与主气体供给通路13连接。第一压力计41具有测定主气体供给通路13中的压力的功能。第一压力计41所设置的配管系统内的位置，只要是不隔着具有较大的压损的阀、流量控制装置等地与主气体供给通路13连接的部分即可，哪里都可以。具体而言，在图1的配管系统内，是用第一主质量流量控制器12、第二主质量流量控制器22、第三主质量流量控制器32、第一副质量流量控制器15a、第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c及第四副质量流量控制器15d包围的范围。
第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d从主气体供给通路13分支。第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d，对反应室10a、10b、10c、10d中的每个反应室供给混合气体。
在第一副气体供给通路14a上设置第一副质量流量控制器15a(第一质量流量控制器)。在第二副气体供给通路14b上设置第二副质量流量控制器15b。在第三副气体供给通路14c上设置第三副质量流量控制器15c。在第四副气体供给通路14d上设置第四副质量流量控制器15d。
第一副质量流量控制器15a具有控制向第一副气体供给通路14a流通的混合气体的流量的功能。第二副质量流量控制器15b具有控制向第二副气体供给通路14b流通的混合气体的流量的功能。第三副质量流量控制器15c具有控制向第三副气体供给通路14c流通的混合气体的流量的功能。第四副质量流量控制器15d具有控制向第四副气体供给通路14d流通的混合气体的流量的功能。另外，这些副质量流量控制器计测在自身的内部流通的气体流量并将该值输出至第二控制电路52。
优选的是，第一副质量流量控制器15a(第一质量流量控制器)、第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d全部使用同一规格的质量流量控制器。
第一控制电路51具有基于第一压力计41的测定结果，对作为4个副质量流量控制器内的一个的第一副质量流量控制器15a指示流量值的功能。第一控制电路51具有对第一副质量流量控制器15a指示流量值以使主气体供给通路13中的压力达到规定的值的功能。第一控制电路51例如具有对第一副质量流量控制器15a指示第一流量值以使主气体供给通路13中的压力达到规定的值的功能。
第一副质量流量控制器15a控制的对象不是质量流量(massflow，质量流量)而是压力。因此，如果准确地说，不是质量流量控制器，而是压力控制器。但是，由于为了控制压力而控制在第一副质量流量控制器15a内流通的气体的流量，因此为了简便而称为质量流量控制器。
第一副质量流量控制器15a所追求的功能是：按照第一控制电路51的指示来控制在自身的内部流通的气体的流量从而将第一压力计41的压力保持为一定、以及计测在自身的内部流通的气体的流量并将其传递至第二控制电路52。作为第一副质量流量控制器15a，能够采取能够实现上述功能的任意的构成。例如能够利用具有将在内部流通的气体流量计测并传递的功能的压力控制器。
第一控制电路51例如进行比例-积分-微分控制(PID控制)。
第一控制电路51例如通过硬件或者硬件与软件的组合来构成。第一控制电路51例如是微型计算机。
第二控制电路52具有计算4个副质量流量控制器的流量值的总和的四分之一的流量值的功能。即，第二控制电路52具有计算第一副质量流量控制器15a、第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d的流量值的总和的四分之一的流量值的功能。
第二控制电路52具有对4个副质量流量控制器内的第一副质量流量控制器15a以外的3个副质量流量控制器指示计算出的四分之一的流量值的功能。即，具有对第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d指示计算出的四分之一的流量值来作为设定值的功能。
第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d，将上述四分之一的流量值作为设定值而动作。
第二控制电路52例如通过硬件或者硬件与软件的组合构成。第二控制电路52例如是微型计算机。
第一副气体排出通路16a、第二副气体排出通路16b、第三副气体排出通路16c、第四副气体排出通路16d分别与反应室10a、10b、10c、10d连接。第一副气体排出通路16a、第二副气体排出通路16b、第三副气体排出通路16c、第四副气体排出通路16d成为从反应室10a、10b、10c、10d排出的排出气体的流路。
主气体排出通路17与第一副气体排出通路16a、第二副气体排出通路16b、第三副气体排出通路16c、第四副气体排出通路16d连接。
排气泵18与主气体排出通路17连接。排气泵18具有从反应室10a、10b、10c、10d吸引气体的功能。排气泵18例如是真空泵。
第二压力计42与主气体排出通路17连接。第二压力计42具有测定主气体排出通路17中的压力的功能。
压力调整阀45设置于排气泵18与第二压力计42之间。压力调整阀45具有调整反应室10a、10b、10c、10d及主气体排出通路17的压力的功能。压力调整阀45例如是蝶形阀。
第三控制电路53具有基于第二压力计42的测定结果，对压力调整阀45进行指示，将反应室10a、10b、10c、10d及主气体排出通路17中的压力控制为规定的值的功能。
本来通过压力调整阀45应当控制的压力，是实际地进行成膜的各反应炉(10a、10b、10c及10d)内的压力，但如果第二压力计42的设置位置处的压力与上述各反应炉内的压力之差一定，则通过预先考虑该差，能够将上述各反应炉内的压力控制为规定的值。更优选的是，使第二压力计42的设置位置处的压力与上述各反应炉内的压力的差小到能够无视的程度。上述的压力的差的优选的范围是0.5kPa以下，更优选的是0.1kPa以下。
为了实现上述的优选的压力差，考虑所使用的气体流量、种类，来进行使各反应炉与第二压力计42之间的配管的直径充分大的处理、或者使配管的长度充分短的处理等。另外，也能够使用使从各反应炉一直到第二压力计42的配管的长度尽可能均匀等的方法。另外，可以将各反应炉内的一个反应炉的压力计作为第二压力计42。
第三控制电路53例如通过硬件或者硬件与软件的组合构成。第三控制电路53例如是微型计算机。
图2是第一实施方式的气相生长装置的反应室的示意剖视图。示出了4个反应室10a、10b、10c、10d中的一个例如反应室10a。此外，希望4个反应室10a、10b、10c、10d全部具备相同的构成。
如图2所示那样，第一实施方式的反应室10a例如具备不锈钢制且为圆筒状中空体的壁面100。在反应室10a的上部设置喷淋板101。喷淋板101对反应室10a内供给工艺气体。
另外，在反应室10a内设置支撑部112。支撑部112能够载置半导体晶片(基板)W。支撑部112例如是在中心部设有开口部的环状支架或者是未设有开口部的基座。
第一副气体供给通路14a与喷淋板101连接。在喷淋板101的反应室10a侧，设置有用于将混合气体向反应室10a内喷出的多个气体喷出孔。
另外，反应室10a具备旋转体单元114。在旋转体单元114的上部设置支撑部112。旋转体单元114的旋转轴118与旋转驱动机构120连接。通过旋转驱动机构120，能够使载置于支撑部112的半导体晶片W以例如50rpm以上且3000rpm以下的转速旋转。
另外，在旋转体单元114内，具备对载置于支撑部112的晶片W进行加热的加热部116。加热部116例如是加热器。
加热部116固定地设置于旋转体单元114内。对加热部116，经由在旋转轴118的内部贯通的电极122供给电力，能够通过加热部116对晶片W进行加热控制。另外，为了使半导体晶片W相对于支撑部112进行拆装，而设置有贯通加热部116的顶出销(未图示)。
并且，在反应室10a底部具备气体排出部126。气体排出部126将源气体在半导体晶片W表面发生反应后的反应生成物及残留于反应室10a的工艺气体向反应室10a的外部排出。气体排出部126与第一副气体排出通路16a(图1)连接。
在反应室10a的壁面100，设置有未图示的晶片出入口及闸阀。通过晶片出入口及闸阀，能够将半导体晶片W搬入到反应室10a内或搬出到反应室10a外。
第一实施方式的气相生长方法使用图1及图2的外延生长装置。以下，对第一实施方式的气相生长方法进行说明。以在硅基板的上方形成氮化镓膜(GaN膜)的情况为例进行说明。
首先，对4个反应室10a、10b、10c、10d分别搬入1枚硅晶片W。
从第一气体供给通路11将包含TMG的第一工艺气体供给至主气体供给通路13。第一工艺气体的流量通过第一主质量流量控制器12被控制为期望的流量。
从第二气体供给通路21将包含氨的第二工艺气体供给至主气体供给通路13。第二工艺气体的流量通过第二主质量流量控制器22被控制为期望的流量。
从第三气体供给通路31将包含氢的第三工艺气体供给至主气体供给通路13。第三工艺气体的流量通过第三主质量流量控制器32被控制为期望的流量。
第一工艺气体、第二工艺气体及第三工艺气体，在主气体供给通路13中成为混合气体。混合气体在第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d通过后，被供给至4个反应室10a、10b、10c、10d。
气相生长装置进行控制，以在第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d的每个供给通路中流通相等流量的混合气体。
第一控制电路51基于第一压力计41的测定结果，对作为4个副质量流量控制器内的一个的第一副质量流量控制器15a指示流量值。第一控制电路51对第一副质量流量控制器15a指示流量值，以使主气体供给通路13中的压力成为规定的值。
反应室10a、10b、10c、10d中的压力保持为GaN膜的形成所必要的规定的压力。反应室10a、10b、10c、10d中的压力使用排气泵18、压力调整阀45、第二压力计42及第三控制电路53而被保持为规定的压力。
为了使第一副质量流量控制器15a、第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d这4个副质量流量控制器动作，副质量流量控制器的上游侧和下游侧的压力需要规定的压差。具体而言，要求由第一压力计41测定的第一压力P1与由第二压力计42测定的第二压力P2之间的差分(P1－P2)收敛于规定的压力范围。
第一控制电路51通过PID控制，对第一副质量流量控制器15a进行控制，以使主气体供给通路13中的压力P1成为规定的值。
从第一副质量流量控制器15a、第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d这4个副质量流量控制器，对第二控制电路52传递由各个副质量流量控制器测定的流量值。
第二控制电路52计算从4个副质量流量控制器传递的流量值的总和的四分之一的流量值。然后，对第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d，指示所计算出的四分之一的流量值作为设定值。
通过上述控制方法，在第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d通过的混合气体被均匀地四等分。因此，对4个反应室10a、10b、10c、10d供给的混合气体被均匀地四等分。对4个反应室10a、10b、10c、10d供给的混合气体的流量变得均匀。
对各反应室10a、10b、10c、10d设定的工艺参数的设定值被设定为，在各反应室10a、10b、10c、10d中生长的膜的膜厚及组分成为相同的值。例如，4个反应室10a、10b、10c、10d的4枚硅晶片W被控制为相同的转速、相同的温度。
通过以上的气相生长方法，对各反应室10a、10b、10c、10d供给混合气体，在4枚硅晶片W之上同时形成GaN膜。
以下，对第一实施方式的气相生长装置及气相生长方法的作用及效果进行说明。
在使用多个反应室在多个基板上同时生长相同的特性的膜的情况下，将各反应室的工艺参数设定为相同的设定值。通过将各反应室的工艺参数设定为相同的设定值，理论上能够在多个基板上同时生长出相同的特性的膜。
但是，有时即使将各反应室的工艺参数设定为相同的设定值，在各反应室内生长的膜的特性也产生偏差。例如，若对各反应室供给的工艺气体的流量有偏差，则在各反应室内生长的膜的特性会产生偏差。因此，需要将对各反应室供给的工艺气体的流量控制为均匀。
例如，考虑将工艺气体四等分并对4个反应室供给的情况。主气体供给通路被分割为4个副气体供给通路。通过设置于主气体供给通路的主质量流量控制器，将工艺气体的总流量控制为期望的流量。另外，通过设置于4个副气体供给通路的副质量流量控制器，控制对副气体供给通路流通的工艺气体的流量。
例如，对4个副质量流量控制器设定将工艺气体的总流量四等分而得到的流量值。主质量流量控制器及副质量流量控制器中，流量控制精度有一定的误差。因此，根据情况，会发生实际的总流量比四等分后的流量值的总和低的状况。在该情况下，副质量流量控制器的上游侧与下游侧的压力将不再有差，副质量流量控制器不正常动作，无法进行流量控制。因此，对各反应室供给的工艺气体的流量较大地发生偏差。因此，至少副质量流量控制器的上游侧与下游侧的压力需要确保规定的压差。规定的压差例如是50kPa以上300kPa以下。
在第一实施方式的气相生长装置中，第一控制电路51对第一副质量流量控制器15a指示第一流量值，以使主气体供给通路13中的压力P1成为规定的值。主气体供给通路13中的压力P1的设定值以满足上述的规定的压差的方式来确定。因此，4个副质量流量控制器的上游侧与下游侧的压力始终被确保规定的压差。因此，不会发生副质量流量控制器不正常动作而无法进行流量控制这一状况。
并且，在第一实施方式的气相生长装置中，第二控制电路52计算从4个副质量流量控制器传递的流量值的总和的四分之一的流量值。然后，对第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d，指示计算出的四分之一的流量值作为设定值。因此，在第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d通过的混合气体被均匀地四等分。
另外，在第一实施方式的气相生长装置中，在主气体供给通路13中流通的工艺气体是混合气体。通常，质量流量控制器难以准确地控制混合气体的流量。这基于以下的理由。
质量流量控制器检测细管产生的与流量对应的物理的变化，来求出在细管中流通的工艺气体的流量。作为上述的物理的变化的例子，举出细管的上游部与下游部的温度差。具体而言，通常，在工艺气体不在加热过的细管内流通的情况下，在细管的上游部与下游部不会产生温度差，另外工艺气体在细管内流通的情况下，与其流量成比例地、上述的温度差变大。在使用上述的物理的变化而求出在细管内流通的工艺气体的流量时，使用工艺气体固有的转换因子(Conversion Factor)。例如，在为检测细管的上游部与下游部的温度差的方式的情况下，在将氮气的转换因子设为作为基准值的1时，氦气的转换因子为1.4。使用该转换因子，校正所测定到的流量值并求出氦气的流量。
在工艺气体是混合气体的情况下，上述转换因子根据混合气体的比例、种类而变化。也就是说，在使混合气体的比例、种类变化的情况下，上述转换因子的确定变得困难，因此难以准确地求出混合气体的流量。
因为如上所述的理由，当副质量流量控制器内流通的工艺气体是混合气体的情况下，无法准确地求出其流量。但是，对于使用某转换因子求出的在副质量流量控制器内流通的工艺气体的流量而言，如果混合气体的成分比率不变，则与准确的流量成比例。换言之，即使无法求出准确的流量，也能够在副质量流量控制器间进行流量的比较。
因此，准确的流量虽然不知道，但是通过将使用相同的转换因子求出的各副质量流量控制器的流量的总和的四分之一作为各副质量流量控制器的控制值，能够不知道准确的流量地、利用总流量的四分之一的流量来控制各副质量流量控制器。另外，第一副质量流量控制器15a控制在第一副质量流量控制器内流动的气体流量，以使主气体供给通路13中的压力P1成为确定的设定值。
具体而言，第二控制电路52计算从4个副质量流量控制器传递的流量值的总和的四分之一的流量值。然后，对第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d指示计算出的四分之一的流量值作为设定值。
通过如上述那样控制副质量流量控制器，即使混合气体的转换因子未知，也能够进行第二副质量流量控制器15b、第三副质量流量控制器15c、第四副质量流量控制器15d的控制。换言之，能够进行使用了未通过转换因子进行校正的流量值的控制。
此外，在如上述那样进行副质量流量控制器的控制的情况下，必须是各副质量流量控制器的流量检测方式相同。如果流量检测方式不同，则在气体种类变化的情况下无法使用相同的转换因子，无法进行副质量流量控制器间的混合气体的流量的比较。更优选的是，各副质量流量控制器使用最大流量、响应性、气体流量控制方式等为相同规格的控制器。
因此，根据第一实施方式的气相生长装置，在多个反应室内同时在多个基板上形成膜时，能够进行控制以使对各反应室供给的工艺气体的流量变得均匀。由此，能够在各反应室内同时形成均匀的特性的膜。
(第二实施方式)
第二实施方式的气相生长装置具备：n个反应室，n为2以上的整数；主气体供给通路，对n个反应室供给气体；n条副气体供给通路，从主气体供给通路分支，与n个反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路及(n－1)条第二副气体供给通路；第一压力计，测定主气体供给通路中的压力；1个第一流量控制器，设置于第一副气体供给通路；(n－1)个第二流量控制器，分别设置于第二副气体供给通路；第一控制电路，基于第一压力计的测定结果，对第一流量控制器指示第一流量值；以及第二控制电路，计算第一流量值与由第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一的流量值，对第二流量控制器分别指示n分之一的流量值。
第二实施方式的气相生长装置，与第一实施方式的不同点在于，对反应室供给的气体是单一组分的气体。以下，对于与第一实施方式重复的内容，省略一部分记述。
图3是第二实施方式的气相生长装置的构成图。各构成与第一实施方式对应，但不同点在于，不具有第二气体供给通路21、第三气体供给通路31、第二主质量流量控制器22及第三主质量流量控制器32。
对主气体供给通路13供给从第一气体供给通路11供给并通过第一主质量流量控制器12控制了流量的单一组分的工艺气体。工艺气体例如是包括硅烷的气体。例如，使用第二实施方式的气相生长装置，在晶片W上形成多晶硅膜。
根据第二实施方式的气相生长装置，与第一实施方式的气相生长装置同样地，在多个反应室内同时在基板上形成膜时，能够进行控制，以使对各反应室供给的工艺气体的流量变得均匀。因此，能够在各反应室内同时形成均匀的特性的膜。
(第三实施方式)
第三实施方式的气相生长装置，与第一实施方式的气相生长装置的不同点在于，不同种类的工艺气体在各反应室内或者即将到反应室之前被混合这点、以及按不同种类的工艺气体而具备分流机构这点。具体而言，将第一主工艺气体、第二主工艺气体及第三主工艺气体分别分流后对n个反应炉供给，各工艺气体在各反应炉内或者即将到反应炉之前被混合。以下，对于与第一实施方式重复的内容，省略一部分记述。
图4是第三实施方式的气相生长装置的构成图。
第一气体供给通路11、第二气体供给通路21及第三气体供给通路31与第一主气体供给通路13连接。在供给第一工艺气体(例如包含III族元素的有机金属在内的气体)的第一气体供给通路11上，设置第一主质量流量控制器12。在供给第二工艺气体(例如氢气)的第二气体供给通路21上，设置第二主质量流量控制器22。在供给第三工艺气体(例如氮气)的第三气体供给通路31上，设置第三主质量流量控制器32。第一主气体供给通路13对反应室10a、10b、10c、10d供给第一工艺气体、第二工艺气体及第三工艺气体的混合气体即第一主工艺气体。
第四气体供给通路211、第五气体供给通路221及第六气体供给通路231与第二主气体供给通路213连接。在供给第四工艺气体(例如氨NH3)的第四气体供给通路211上，设置第四主质量流量控制器212。在供给第五工艺气体(例如氢气)的第五气体供给通路221上，设置第五主质量流量控制器222。在供给第六工艺气体(例如氮气)的第六气体供给通路231上，设置第六主质量流量控制器232。第二主气体供给通路213对反应室10a、10b、10c、10d供给第四工艺气体、第五工艺气体及第六工艺气体的混合气体即第二主工艺气体。
第七气体供给通路311、第八气体供给通路321与第三主气体供给通路313连接。在供给第七工艺气体(例如，氢气)的第七气体供给通路311上，设置第七主质量流量控制器312。在供给第八工艺气体(例如，氮气)的第八气体供给通路321上，设置第八主质量流量控制器322。第三主气体供给通路313对反应室10a、10b、10c、10d供给第七工艺气体及第八工艺气体的混合气体即第三主工艺气体，而且该第三主工艺气体例如为将第一主工艺气体及第二主工艺气体稀释的稀释气体。
第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d从第一主气体供给通路13分支。在第一副气体供给通路14a、第二副气体供给通路14b、第三副气体供给通路14c、第四副气体供给通路14d上，分别设置有控制流量的第一副质量流量控制器15a(第一流量控制器)、第二副质量流量控制器15b(第二流量控制器)、第三副质量流量控制器15c(第二流量控制器)、第四副质量流量控制器15d(第二流量控制器)。
同样地，第五副气体供给通路214a、第六副气体供给通路214b、第七副气体供给通路214c、第八副气体供给通路214d从第二主气体供给通路213分支。在第五副气体供给通路214a、第六副气体供给通路214b、第七副气体供给通路214c、第八副气体供给通路214d上，分别设置有控制流量的第五副质量流量控制器215a(第一流量控制器)、第六副质量流量控制器215b(第二流量控制器)、第七副质量流量控制器215c(第二流量控制器)、第八副质量流量控制器215d(第二流量控制器)。
同样地，第九副气体供给通路314a、第十副气体供给通路314b、第十一副气体供给通路314c、第十二副气体供给通路314d从第三主气体供给通路313分支。在第九副气体供给通路314a、第十副气体供给通路314b、第十一副气体供给通路314c、第十二副气体供给通路314d上，分别设置有控制流量的第九副质量流量控制器315a(第一流量控制器)、第十副质量流量控制器315b(第二流量控制器)、第十一副质量流量控制器315c(第二流量控制器)、第十二副质量流量控制器315d(第二流量控制器)。
与第一实施方式同样地，在第一主气体供给通路13上设置第一压力计41，第一控制电路51控制第一副质量流量控制器15a，以使第一主气体供给通路13中的压力保持一定。并且，第一副质量流量控制器15a的流量值被传递至第二控制电路52，通过第二控制电路52，以所计算出的流量设定值对其他的副质量流量控制器进行控制。
同样地，在第二主气体供给通路213上设置第三压力计241，第四控制电路251控制第五副质量流量控制器215a，以使第二主气体供给通路213中的压力保持一定。并且，第五副质量流量控制器215a的流量值被传递至第五控制电路252，通过第五控制电路252，以所计算出的流量设定值对其他的副质量流量控制器进行控制。
同样地，在第三主气体供给通路313上设置第四压力计341，第六控制电路351控制第九副质量流量控制器315a，以使第三主气体供给通路313的压力保持一定。并且，第九副质量流量控制器315a的流量值被传递至第七控制电路352，通过第七控制电路352，以所计算出的流量设定值对其他的副质量流量控制器进行控制。
第一主工艺气体、第二主工艺气体及第三主工艺气体，在4个反应室10a、10b、10c、10d的内部或者即将到达4个反应室10a、10b、10c、10d之前被混合。
根据第三实施方式的气相生长装置，与第一实施方式的气相生长装置同样地，在多个反应室内同时在基板上形成膜时，能够进行控制，以使对各反应室供给的工艺气体的流量变得均匀。因此，能够在各反应室同时形成均匀的特性的膜。
进而，根据第三实施方式的气相生长装置，通过将第一主工艺气体、第二主工艺气体及第三主工艺气体在反应室的内部或者即将到达反应室之前混合，由此能够期待对主工艺气体间的化学反应进行抑制等的效果。
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式终究只是作为例子举出，并不限定本发明。另外，可以将各实施方式的构成要素适当组合。
另外，在上述的实施方式中，对为了控制多个反应炉的压力而用1个压力控制阀来控制将来自多个反应炉的排气气体进行集合后的压力的例子进行了说明。但也可以是，在与将来自多个反应炉的排气气体进行集合的部分相比更靠近反应炉的部分，按每个反应炉设置压力控制阀，并基于通过按每个反应炉设置的压力计计测出的压力，按每个反应炉进行压力控制。
在实施方式中，以形成GaN膜及多晶硅膜的情况为例进行了说明，但在其他的膜的形成中也能够应用本发明。
在实施方式中，关于气相生长装置，对于本发明的说明不直接必要的部分，省略了记载，但能够适当选择并使用必要的气相生长装置的装置构成等。除此以外，具备本发明的要素、且为本领域技术人员能够适当进行设计变更的全部的气相生长装置，包含于本发明的范围。本发明的范围是通过权利要求书及其等价物的范围来定义的。

Claims (11)

1.一种气相生长装置，具备：
n个反应室，n为2以上的整数；
主气体供给通路，对所述n个反应室供给第一气体与第二气体的混合气体；
n条副气体供给通路，从所述主气体供给通路分支，与所述反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路和(n－1)条第二副气体供给通路；
第一压力计，测定所述主气体供给通路中的压力；
1个第一流量控制器，设置于所述第一副气体供给通路；
(n－1)个第二流量控制器，分别设置于所述第二副气体供给通路；
第一控制电路，基于所述第一压力计的测定结果，对所述第一流量控制器指示第一流量值；以及
第二控制电路，计算由所述第一流量控制器测定的流量值与由所述第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一即第二流量值，对所述第二流量控制器分别指示所述第二流量值。
2.如权利要求1所述的气相生长装置，其中，还具备：
n条副气体排出通路，分别与所述n个反应室连接；
主气体排出通路，与所述n条副气体排出通路连接；
排气泵，与所述气体排出通路连接；
第二压力计，测定所述主气体排出通路中的压力；
压力调整阀，设置于所述排气泵与所述第二压力计之间；以及
第三控制电路，基于所述第二压力计的测定结果，对所述压力调整阀进行指示，控制所述主气体排出通路中的压力。
3.如权利要求1所述的气相生长装置，其中，还具备：
第一气体供给通路，对所述主气体供给通路供给所述第一气体；以及
第二气体供给通路，对所述主气体供给通路供给所述第二气体。
4.如权利要求1所述的气相生长装置，其中，
所述第一控制电路对所述第一流量控制器指示第一流量值，以使所述主气体供给通路中的压力成为规定的值。
5.如权利要求1所述的气相生长装置，其中，
所述第一控制电路进行比例-积分-微分控制即PID控制。
6.如权利要求1所述的气相生长装置，其中，
所述第一气体包含III族元素，所述第二气体包含氮化合物。
7.一种气相生长装置，具备：
n个反应室，n为2以上的整数；
主气体供给通路，对所述n个反应室供给气体；
n条副气体供给通路，从所述主气体供给通路分支，与所述反应室分别连接，包括1条第一副气体供给通路和(n－1)条第二副气体供给通路；
第一压力计，测定所述主气体供给通路中的压力；
1个第一流量控制器，设置于所述第一副气体供给通路；
(n－1)个第二流量控制器，分别设置于所述第二副气体供给通路；
第一控制电路，基于所述第一压力计的测定结果，对所述第一流量控制器指示第一流量值；以及
第二控制电路，计算由所述第一流量控制器测定的流量值与由所述第二流量控制器测定的流量值的总和的n分之一的流量值，对所述第二流量控制器分别指示所述n分之一的流量值。
8.如权利要求7所述的气相生长装置，其中，还具备：
n条副气体排出通路，分别与所述n个反应室连接；
主气体排出通路，与所述n条副气体排出通路连接；
排气泵，与所述主气体排出通路连接；
第二压力计，测定所述主气体排出通路中的压力；
压力调整阀，设置于所述排气泵与所述第二压力计之间；以及
第三控制电路，基于所述第二压力计的测定结果，对所述压力调整阀进行指示，控制所述主气体排出通路中的压力。
9.如权利要求7所述的气相生长装置，其中，
所述第一控制电路对所述第一流量控制器指示第一流量值，以使所述主气体供给通路中的压力成为规定的值。
10.如权利要求7所述的气相生长装置，其中，
所述第一控制电路进行比例-积分-微分控制即PID控制。
11.如权利要求7所述的气相生长装置，其中，
所述气体包含硅烷。
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