JP2019121629A - Vapor growth device and vapor growth system - Google Patents
Vapor growth device and vapor growth system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019121629A JP2019121629A JP2017253463A JP2017253463A JP2019121629A JP 2019121629 A JP2019121629 A JP 2019121629A JP 2017253463 A JP2017253463 A JP 2017253463A JP 2017253463 A JP2017253463 A JP 2017253463A JP 2019121629 A JP2019121629 A JP 2019121629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- source
- chamber
- source gas
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 938
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 260
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 260
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 171
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 129
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 110
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 67
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 61
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 41
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 18
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 58
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 50
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 23
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 23
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 9
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 4
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 4
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009643 growth defect Effects 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010909 process residue Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/16—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/38—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
Abstract
Description
本発明は、異なる複数の原料ガスの化学反応を起こして基板上に物質を形成する気相成長装置及び気相成長システムに関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth system that cause chemical reactions of a plurality of different source gases to form a substance on a substrate.
特許文献1には、窒化物半導体結晶製造装置が記載されている。窒化物半導体結晶製造装置は、第1反応管と第2反応管とを備え、第1工程と第2工程と第3工程とを実行する。第1反応管と第2反応管とは連結される。第1工程は第1反応管中の第1ゾーンで実行され、第2工程は第1反応管中の第2ゾーンで実行される。第3工程は第2反応管中の第3ゾーンで実行される。第1ゾーンと第2ゾーンと第3ゾーンとのそれぞれで温度制御が実行される。
第1工程では、金属ガリウムと塩素ガスとを反応させて一塩化ガリウムガスを生成する。第2工程では、一塩化ガリウムガスと塩素ガスとを反応させて三塩化ガリウムガスを生成する。第3工程では、三塩化ガリウムガスとアンモニアガスとを原料ガスとして用い、基体上に、気相成長法により、ガリウムを含む窒化物半導体結晶を成長させる。 In the first step, metal gallium and chlorine gas are reacted to generate gallium monochloride gas. In the second step, gallium monochloride gas and chlorine gas are reacted to produce gallium trichloride gas. In the third step, gallium trichloride gas and ammonia gas are used as source gases, and a nitride semiconductor crystal containing gallium is grown on the substrate by vapor phase growth.
しかしながら、特許文献1に記載された窒化物半導体結晶製造装置では、原料ガス(塩素ガス、一塩化ガリウムガス、三塩化ガリウムガス、及びアンモニアガス)を、反応管の供給口から供給しつつ、排出口から排出することによって、原料ガスを常に流通させながら、窒化物半導体結晶を成長させる。従って、多くの原料ガスが利用されずに排出されるため、原料ガスの利用効率が低い。
However, in the nitride semiconductor crystal manufacturing apparatus described in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、原料ガスの利用効率を向上できる気相成長装置及び気相成長システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth system capable of improving the utilization efficiency of a source gas.
本発明の第1の観点によれば、気相成長装置は、異なる複数の原料ガスの化学反応を起こして基板上に物質を形成する。気相成長装置は、チャンバーと、保持部と、加熱部とを備える。保持部は、前記チャンバーの内部に配置され、前記基板を保持する。加熱部は、前記基板を加熱する。前記チャンバーは、前記原料ガスを前記チャンバーに導入する少なくとも1つの原料導入ポートを含む。前記物質を前記基板上に形成している期間の一部又は全部において、前記チャンバーの内部から外部への前記原料ガスの流出が遮断される。 According to a first aspect of the present invention, a vapor deposition apparatus causes a chemical reaction of a plurality of different source gases to form a substance on a substrate. The vapor deposition apparatus includes a chamber, a holding unit, and a heating unit. A holder is disposed inside the chamber to hold the substrate. The heating unit heats the substrate. The chamber includes at least one source introduction port for introducing the source gas into the chamber. During part or all of the period in which the substance is formed on the substrate, the flow of the source gas from the inside to the outside of the chamber is blocked.
本発明の気相成長装置は、副産物排気部をさらに備えることが好ましい。副産物排気部は、前記複数の原料ガスが化学反応を起こして生成される副産物を、前記チャンバーの内部から外部に排気することが好ましい。 Preferably, the vapor deposition apparatus of the present invention further comprises a byproduct exhaust part. The by-product exhaust unit preferably exhausts by-products generated by a chemical reaction of the plurality of source gases from the inside to the outside of the chamber.
本発明の気相成長装置は、副産物検出部をさらに備えることが好ましい。副産物検出部は、前記チャンバーの内部の前記副産物の濃度を検出することが好ましい。前記副産物排気部は、前記副産物の濃度に応じて前記副産物を排気することが好ましい。 The vapor deposition apparatus of the present invention preferably further comprises a by-product detection unit. Preferably, the by-product detection unit detects the concentration of the by-product inside the chamber. The by-product exhaust unit preferably exhausts the by-product according to the concentration of the by-product.
本発明の気相成長装置において、前記原料ガスが、前記チャンバーの内部での化学反応に起因する前記原料ガスの減少量に応じて前記原料導入ポートから補充されることが好ましい。前記原料ガスが補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが補充されることが好ましい。 In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, preferably, the source gas is replenished from the source introduction port in accordance with a reduction amount of the source gas caused by a chemical reaction inside the chamber. It is preferable that the source gas be replenished so that the mole fraction of each of the source gas is maintained constant in the chamber when the source gas is replenished.
本発明の気相成長装置において、前記原料ガスごとに所定量が定められることが好ましい。前記所定量の前記原料ガスが前記チャンバーに導入された後に、前記原料ガスの流路が遮断されて、前記原料導入ポートからの前記原料ガスの導入が停止されることが好ましい。前記原料ガスが、前記チャンバーの内部での化学反応に起因する前記原料ガスの減少量に応じて前記原料導入ポートから補充されることが好ましい。前記原料ガスが補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが補充されることが好ましい。 In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that a predetermined amount be determined for each of the source gases. Preferably, after the predetermined amount of the source gas is introduced into the chamber, the flow path of the source gas is shut off to stop the introduction of the source gas from the source introduction port. It is preferable that the raw material gas be replenished from the raw material introduction port in accordance with a reduction amount of the raw material gas caused by a chemical reaction inside the chamber. It is preferable that the source gas be replenished so that the mole fraction of each of the source gas is maintained constant in the chamber when the source gas is replenished.
本発明の気相成長装置において、前記原料ガスごとに所定量が定められることが好ましい。前記所定量の前記原料ガスが前記チャンバーに導入された後において、前記原料ガスが、前記チャンバーの内部での化学反応に起因する前記原料ガスの減少量に応じて前記原料導入ポートから常時補充されることが好ましい。前記原料ガスが常時補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが常時補充されることが好ましい。 In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that a predetermined amount be determined for each of the source gases. After the predetermined amount of the raw material gas is introduced into the chamber, the raw material gas is constantly replenished from the raw material introduction port according to the amount of reduction of the raw material gas due to a chemical reaction inside the chamber. Is preferred. It is preferable that the source gas be constantly replenished so that the mole fraction of each of the source gas is maintained constant inside the chamber when the source gas is constantly replenished.
本発明の気相成長装置において、前記チャンバーは、複数の前記原料導入ポートを含むことが好ましい。前記複数の原料導入ポートは、それぞれ、前記複数の原料ガスを前記チャンバーに導入することが好ましい。 In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the chamber preferably includes a plurality of the material introduction ports. Each of the plurality of raw material introduction ports preferably introduces the plurality of raw material gases into the chamber.
本発明の気相成長装置において、前記原料導入ポートは、前記複数の原料ガスを混合した混合ガスを前記チャンバーに導入することが好ましい。 In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the raw material introduction port introduce a mixed gas in which the plurality of raw material gases are mixed into the chamber.
本発明の気相成長装置において、前記チャンバーは、キャリアガスを前記チャンバーに導入するキャリア導入ポートをさらに含むことが好ましい。 In the vapor deposition apparatus according to the present invention, preferably, the chamber further includes a carrier introduction port for introducing a carrier gas into the chamber.
本発明の気相成長装置において、前記チャンバーは、エッチングガスを前記チャンバーに導入するエッチング導入ポートをさらに含むことが好ましい。 In the vapor deposition apparatus of the present invention, the chamber preferably further includes an etching introduction port for introducing an etching gas into the chamber.
本発明の気相成長装置は、開口を有する壁部をさらに備えることが好ましい。壁部は、前記加熱部が配置された前記保持部と、前記チャンバーの内壁面との間に配置されることが好ましい。前記開口は、前記基板を露出させることが好ましい。 Preferably, the vapor deposition apparatus of the present invention further comprises a wall having an opening. Preferably, the wall portion is disposed between the holding portion in which the heating portion is disposed and an inner wall surface of the chamber. The opening preferably exposes the substrate.
本発明の第2の観点によれば、気相成長システムは、上記第1の観点による気相成長装置と、前記気相成長装置に気体を供給する気体供給装置とを備える。前記気体供給装置は、原料容器と、希釈容器と、導入部とを備える。原料容器は、前記原料ガスを収容する。希釈容器は、前記原料容器から導入された前記原料ガスと、前記原料ガスを希釈するキャリアガスとを混合して、希釈原料ガスとして収容する。導入部は、前記原料ガスと前記キャリアガスとを異なるタイミングで前記希釈容器に導入するとともに、前記原料ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈原料ガスを前記希釈容器から放出する。 According to a second aspect of the present invention, a vapor deposition system includes the vapor deposition apparatus according to the first aspect, and a gas supply apparatus for supplying a gas to the vapor deposition apparatus. The gas supply device includes a raw material container, a dilution container, and an introduction unit. The source container accommodates the source gas. The dilution container mixes the raw material gas introduced from the raw material container with a carrier gas for diluting the raw material gas, and stores it as a diluted raw material gas. The introducing unit introduces the source gas and the carrier gas into the dilution container at different timings, and releases the diluted source gas from the dilution container after the source gas and the carrier gas are mixed.
本発明によれば、原料ガスの利用効率を向上できる。 According to the present invention, the utilization efficiency of the source gas can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る気相成長システム100を示す図である。図1に示すように、気相成長システム100は、気相成長装置1と、気体供給装置60と、残留物排出装置80とを備える。なお、図1では、理解の便宜のため、気相成長装置1の一部については断面を表している。断面には斜線を付している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a view showing a vapor
気相成長装置1は、チャンバー3を備える。そして、気相成長装置1は、チャンバー3の内部において、化学気相成長法を実行して、基板S上で物質を成長させ、基板S上に物質(以下、「目的物質」と記載する。)を形成する。つまり、気相成長装置1は、チャンバー3の内部において、異なる複数の原料ガスGnの化学反応を起こして基板S上に目的物質を形成する。目的物質は、例えば、III−V族化合物半導体である。目的物質は、例えば、固体である。原料ガスGnは、化学反応によって目的物質を形成する気体である。つまり、原料ガスGnは、化学反応によって目的物質を生成する気体である。なお、複数の原料ガスGnを区別して説明するときは、原料ガスG1、…、GN(Nは2以上の整数)と記載する。例えば、N=2のとき、原料ガスG1は、第III族(第13族)元素を含む化合物であり、原料ガスG2は、第V族(第15族)元素を含む化合物である。
The
気相成長装置1は、目的物質を基板S上に形成している期間RP(以下、「反応期間RP」と記載する。)の一部又は全部において、チャンバー3の内部から外部への原料ガスGnの流出を遮断する。従って、反応期間RPの一部又は全部では、チャンバー3が密閉される。つまり、気相成長装置1は、チャンバー3の内部に異なる複数の原料ガスGnを滞留させて化学反応を起こし、基板S上に目的物質を形成する。
In the vapor
その結果、実施形態1によれば、特許文献1に記載された製造装置(以下、「従来技術」と記載する。)のように原料ガスを流通させて目的物質を形成する場合と比較して、原料ガスGnの利用効率を向上できる。原料ガスGnの利用効率とは、チャンバー3に導入した原料ガスGnの量に対する反応原料ガスの量の比率のことである。反応原料ガスとは、原料ガスGnのうち化学反応を起こして目的物質の形成に寄与した原料ガスGnのことである。「量」は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。
As a result, according to the first embodiment, as compared with the case where the source gas is circulated to form the target substance as in the manufacturing apparatus described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “prior art”). The utilization efficiency of the source gas Gn can be improved. The utilization efficiency of the source gas Gn is the ratio of the amount of the reaction source gas to the amount of the source gas Gn introduced into the
また、実施形態1では、従来技術と比較して、気相成長装置1を小型化でき、ひいては気相成長装置1のコストを低減できる。なお、従来技術では、原料ガスを流通させるため、複数のゾーンを有する比較的長い反応管が必要であり、製造装置の小型化が困難である。
Further, in the first embodiment, the vapor
さらに、実施形態1では、加熱部7によって基板Sの温度を制御すれば足りるため、従来技術のように反応管中のゾーンごとに温度を制御する場合と比較して、容易に温度制御を実行できる。
Further, in the first embodiment, since it is sufficient to control the temperature of the substrate S by the
さらに、実施形態1では、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3の内部に導入及び滞留させて目的物質を形成するため、従来技術と比較して、原料ガスGnをチャンバー3の内部に導入する際の制御が容易である。なお、従来技術では、反応管中の複数のゾーンに原料ガスを流通させて複数の工程を実行することによって目的物質を形成するため、原料ガスを反応管に流通させる制御が複雑である。
Furthermore, in the first embodiment, when a plurality of different source gases Gn are introduced and retained inside the
さらに、実施形態1では、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3の内部に滞留させて目的物質を形成するため、従来技術と比較して、目的物質の成長速度がチャンバー3の構造の影響を受け難い。なお、従来技術では、複数のゾーンを有する比較的長い反応管によって目的物質を形成するため、目的物質の成長速度が反応管の構造の影響を受け易い。
Furthermore, in the first embodiment, since the plurality of different source gases Gn are retained inside the
さらに、実施形態1では、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3の内部に導入及び滞留させて目的物質を形成するため、従来技術のように原料ガスを流通させて複数の工程を実行する場合と比較して、残留物の量及び副産物の生成量を削減できる。従って、残留物の排出処理及び副産物の排気処理が容易である。
Furthermore, in the first embodiment, a plurality of different source gases Gn are introduced into and retained in the
気相成長装置1は、反応期間RPの全部において、チャンバー3の内部から外部への原料ガスGnの流出を遮断することが好ましい。また、気相成長装置1は、反応期間RPの一部又は全部において、チャンバー3の内部から外部への複数の原料ガスGnの流出を遮断することが好ましい。さらに、気相成長装置1は、反応期間RPの全部において、チャンバー3の内部から外部への複数の原料ガスGnの流出を遮断することが更に好ましい。なお、気相成長装置1は、複数の原料ガスGnのうち、単数の原料ガスGnの流出を遮断してもよい。
The
具体的には、気相成長装置1は、チャンバー3に加えて、保持部5と、加熱部7と、複数の壁部8と、温度制御部9と、電源線11と、副産物検出部13と、副産物排気部15と、冷却部17と、複数の原料導入管Anと、キャリア導入管19と、エッチング導入管21と、電源線引出管23と、残留物排出管25と、副産物排気管27とをさらに備える。なお、複数の原料導入管Anを区別して説明するときは、原料導入管A1、…、AN(Nは2以上の整数)と記載する。
Specifically, in addition to the
チャンバー3は、反応炉であり、内部空間SPを有する。チャンバー3は、例えば、中空の略円柱状形状を有するが、チャンバー3の形状は特に限定されない。チャンバー3は、複数の原料導入ポートGPnと、キャリア導入ポートCPと、エッチング導入ポートEPと、残留物排出ポートZPと、副産物排気ポートFPとを含む。チャンバー3は、例えば、石英により形成される。なお、複数の原料導入ポートGPnを区別して説明するときは、原料導入ポートGP1、…、GPN(Nは2以上の整数)と記載する。また、チャンバー3は、互いに対向する一対の窓WDを有する。窓WDは、透明部材によって形成され、気密状態でチャンバー3に設けられる。
The
複数の原料導入ポートGPnは、それぞれ、複数の原料導入管Anに対応して配置される。原料導入ポートGPnは、対応する原料導入管Anに気密状態で接続される。そして、複数の原料導入管Anは、それぞれ、互いに異なる複数の原料ガスGnを供給する。従って、複数の原料導入ポートGPnは、それぞれ、互いに異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入する。
The plurality of raw material introduction ports GPn are respectively arranged corresponding to the plurality of raw material introduction pipes An. The raw material introduction port GPn is airtightly connected to the corresponding raw material introduction pipe An. The plurality of raw material introduction pipes An respectively supply a plurality of different raw material gases Gn. Therefore, the plurality of raw material introduction ports GPn respectively introduce a plurality of different raw material gases Gn into the
その結果、実施形態1によれば、複数の原料ガスGnに対してそれぞれ用意された複数の原料容器から、複数の原料ガスGnをそれぞれチャンバー3に導入できる。特に、複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入する前に予め混合する手順を削減できるため、複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入する前の手順を簡素化できる。
As a result, according to the first embodiment, the plurality of source gases Gn can be introduced into the
キャリア導入ポートCPは、キャリア導入管19に対応して配置される。キャリア導入ポートCPは、キャリア導入管19に気密状態で接続される。そして、キャリア導入管19は、キャリアガスCGを供給する。従って、キャリア導入ポートCPは、キャリアガスCGをチャンバー3に導入する。キャリアガスCGは、例えば、不活性ガスである。不活性ガスは、例えば、窒素ガスである。実施形態1によれば、キャリアガスCGをチャンバー3に導入するため、チャンバー3の内部の複数の原料ガスGnを均一に混合できる。
Carrier introduction port CP is arranged corresponding to
エッチング導入ポートEPは、エッチング導入管21に対応して配置される。エッチング導入ポートEPは、エッチング導入管21に気密状態で接続される。そして、エッチング導入管21は、エッチングガスEGを供給する。従って、エッチング導入ポートEPは、エッチングガスEGをチャンバー3に導入する。エッチングガスEGは、例えば、ハロゲンガスである。実施形態1によれば、エッチングガスEGをチャンバー3に導入するため、チャンバー3の内壁、保持部5の表面、基板Sの表面、及び基板S上で成長している目的物質の表面を洗浄できる。
The etching introduction port EP is disposed corresponding to the
残留物排出ポートZPは、チャンバー3の内部の残留物ZGをチャンバー3の外部に排出する。残留物ZGは、例えば、気体、液体、及び/又は固体であり、基板S上で目的物質の形成が完了した後に、チャンバー3の内部に残留している物質である。具体的には、残留物排出ポートZPは、残留物排出管25に対応して配置される。残留物排出ポートZPは、残留物排出管25に気密状態で接続される。そして、残留物排出ポートZPは、残留物排出管25を通して残留物ZGをチャンバー3の内部から外部に排出する。
The residue discharge port ZP discharges the residue ZG inside the
副産物排気ポートFPは、チャンバー3の内部の副産物FGをチャンバー3の外部に排気する。副産物FGは、例えば、気体であり、複数の原料ガスGnが化学反応を起こして生成される物質であり、目的物質と異なる。副産物FGは、例えば、目的物質の成長を阻害する気体である。目的物質の成長を阻害する気体は、例えば、物質をエッチングする気体であり、三塩化ガリウムガスとアンモニアガスとを化学反応させて、窒化ガリウムを生成する際に生成される塩化水素である。
The byproduct exhaust port FP exhausts the byproduct FG inside the
具体的には、副産物排気ポートFPは、副産物排気管27に対応して配置される。副産物排気ポートFPは、副産物排気管27に気密状態で接続される。そして、副産物排気ポートFPは、副産物排気管27を通して副産物FGをチャンバー3の内部から外部に排気する。
Specifically, the by-product exhaust port FP is disposed corresponding to the by-
電源線引出管23は、チャンバー3に気密状態で接続される。一方、電源線11は加熱部7に接続される。そして、電源線11は、電源線引出管23を通して、チャンバー3の内部から外部に引き出される。
The power supply
保持部5は、チャンバー3の内部に配置される。実施形態1では、保持部5は、チャンバー3の内底面4aに設置される。保持部5は、基板Sを保持する。具体的には、保持部5は保持面HSを有する。そして、保持面HSに基板Sが設置される。保持部5は、例えば、サセプターである。サセプターは、例えば、炭化ケイ素によって形成される。基板Sは、例えば、種基板である。種基板は、例えば、種結晶基板である。基板Sは、例えば、サファイア基板である。
The
加熱部7は、チャンバー3の内部に配置される。加熱部7は、保持面HSに対向して、保持部5に配置される。実施形態1では、加熱部7は保持部5に固定される。そして、加熱部7は保持部5を加熱する。つまり、加熱部7は保持部5を介して基板Sを加熱する。加熱部7は、例えば、ヒーターである。なお、加熱部7は、誘導加熱によって保持部5を加熱してもよい。
The
加熱部7には、電源線11の一方端が接続される。従って、加熱部7には、電源線11を介して、温度制御部9から電源電圧及び電源電流が供給される。具体的には、温度制御部9は電源9aを含む。そして、電源線11の他方端は電源9aに接続される。従って、加熱部7には、電源9aから、電源電圧及び電源電流が供給される。
One end of a
温度制御部9は、加熱部7に供給する電源電圧又は電源電流を制御して、加熱部7を制御する。具体的には、温度制御部9は、加熱部7を制御して、保持部5の温度を制御する。更に具体的には、温度制御部9は、加熱部7を制御して、保持部5を介して基板Sの温度を制御する。そして、温度制御部9は、加熱部7を制御して、保持部5を介して基板Sの温度を所定温度に保持する。なお、温度制御部9はプロセッサー及び記憶装置を含む。従って、プロセッサーが記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、加熱部7を制御する。
The
なお、気相成長装置1は、温度センサー(例えば、サーミスタ)を備えていてもよい。温度センサーは、保持部5(例えば、保持面HS)に固定される。温度センサーは、保持部5の温度を検出する。保持部5の熱伝導性が高く、更に熱平衡状態では、保持部5の温度は、基板Sの温度と等しい。従って、温度制御部9は、温度センサーから、保持部5の温度を示す信号を受信して、基板Sの温度を監視する。温度制御部9は、基板Sの温度を監視しながら加熱部7を制御して、基板Sの温度を所定温度に保持する。なお、温度センサーは、基板Sの温度を直接検出してもよい。
The
壁部8の各々は、加熱部7が配置された保持部5と、チャンバー3の内壁面4bとの間に配置される。壁部8の各々は、基板Sを露出させる開口10を有する。実施形態1では、開口10は、チャンバー3の内天面4cに向かって、基板Sを露出させる。壁部8の各々は、例えば、略円筒状形状を有する。壁部8の材質は、例えば、カーボン、ボロンナイトライド、又は石英である。内底面4aに対する複数の壁部8の高さは、異なっていてもよいし、同じでもよい。内底面4aに対する壁部8の高さは、内底面4aに対する保持部5の高さより高いことが好ましい。隣接する壁部8は間隔をあけて配置される。壁部8は、保持部5の側面を囲む。具体的には、複数の壁部8のうち最も内側の壁部8aは、間隔をあけて保持部5の側面を囲む。複数の壁部8のうち最も外側の壁部8bは、間隔をあけてチャンバー3の内壁面4bに対向する。なお、壁部8の数は、2個に限定されず、3個以上であってもよい。また、1個の壁部8を設けてもよい。
Each of the wall portions 8 is disposed between the holding
実施形態1によれば、壁部8を設けているため、加熱部7、保持部5、及び基板Sからの熱がチャンバー3に直接伝達されることを抑制できる。その結果、チャンバー3が高温になることを抑制でき、チャンバー3の耐久性を向上できる。また、壁部8を設けているため、基板S及び保持部5からの熱の流出が抑制され、基板Sの温度を更に精度良く一定に保持できる。
According to the first embodiment, since the wall portion 8 is provided, direct transfer of heat from the
冷却部17はチャンバー3を冷却する。具体的には、冷却部17は、チャンバー3に冷却液体WT(例えば、冷却水)を循環させて、チャンバー3を冷却する。その結果、実施形態1によれば、加熱部7、保持部5、及び基板Sからの熱の影響を軽減でき、チャンバー3の耐久性を更に向上できる。
The cooling
気体供給装置60は、複数の原料導入管Anに接続される。そして、気体供給装置60は、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、原料ガスGnをチャンバー3に供給する。
The
そして、気体供給装置60は、第1所定量M1(所定量)の原料ガスGnをチャンバー3に供給した後に、原料ガスGnの流路を遮断して、チャンバー3への原料ガスGnの供給を停止する。換言すれば、第1所定量M1の原料ガスGnがチャンバー3に導入された後に、原料ガスGnの流路が遮断されて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnからの原料ガスGnの導入が停止される。
Then, after supplying the source gas Gn of the first predetermined amount M1 (predetermined amount) to the
従って、実施形態1によれば、原料ガスGnがチャンバー3の外部に流出することを更に抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the first embodiment, the source gas Gn can be further suppressed from flowing out of the
第1所定量M1は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。第1所定量M1は、異なる複数の原料ガスGnが化学反応する際の化学反応式に基づいて、原料ガスGnごとに定められる。つまり、チャンバー3の内部において、原料ガスGnの各々のモル分率が一定に保持されるように、第1所定量M1は、原料ガスGnごとに定められる。本明細書において、化学反応式は、目的物質を生成するための化学反応式を示す。
The first predetermined amount M1 indicates, for example, the amount of substance (mol), mass, or volume. The first predetermined amount M1 is determined for each source gas Gn based on a chemical reaction formula when a plurality of different source gases Gn chemically react. That is, the first predetermined amount M1 is determined for each source gas Gn so that the mole fraction of each source gas Gn is maintained constant inside the
従って、実施形態1によれば、複数の原料ガスGnの過不足が抑制され、適正な量の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、原料ガスGnの無駄を抑制できる。原料ガスGnのモル分率は、複数の原料ガスGnの物質量の合計に対する原料ガスGnの物質量の比率を示す。
Therefore, according to the first embodiment, excess and deficiency of the plurality of source gases Gn can be suppressed, and an appropriate amount of source gases Gn can be introduced into the
また、気体供給装置60は、チャンバー3の内部での化学反応に起因する原料ガスGnの減少量に応じて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、原料ガスGnをチャンバー3に補充する。
Further, the
従って、実施形態1によれば、原料ガスGnが不足する事態を回避できるため、目的物質の成長不良を抑制できる。 Therefore, according to the first embodiment, a situation in which the source gas Gn runs short can be avoided, so that growth defects of the target material can be suppressed.
また、気体供給装置60は、原料ガスGnを補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように原料ガスGnを補充する。
Further, when replenishing the source gas Gn, the
従って、実施形態1によれば、複数の原料ガスGnの過不足が更に抑制され、更に適正な量の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、原料ガスGnの無駄を更に抑制できる。
Therefore, according to the first embodiment, the excess and deficiency of the plurality of source gases Gn can be further suppressed, and an appropriate amount of the source gases Gn can be further introduced into the
具体的には、気体供給装置60は、チャンバー3の内部の原料ガスGnの減少量に応じて、第2所定量M2の原料ガスGnをチャンバー3に供給する。
Specifically, the
第2所定量M2は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。第2所定量M2は、例えば、原料ガスGnの減少量と等しいことが好ましい。また、第2所定量M2は、異なる複数の原料ガスGnが化学反応する際の化学反応式に基づいて、原料ガスGnごとに定められる。つまり、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように、第2所定量M2は、原料ガスGnごとに定められる。
The second predetermined amount M2 indicates, for example, a substance amount (mol), a mass, or a volume. The second predetermined amount M2 is preferably equal to, for example, the amount of reduction of the source gas Gn. In addition, the second predetermined amount M2 is determined for each source gas Gn based on a chemical reaction formula when a plurality of different source gases Gn chemically react. That is, the second predetermined amount M2 is determined for each source gas Gn such that the mole fraction of each source gas Gn is maintained constant inside the
そして、気体供給装置60は、第2所定量M2の原料ガスGnが補充された後に、原料ガスGの流路を遮断して、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通したチャンバー3への原料ガスGnの補充を停止する。
Then, after the source gas Gn of the second predetermined amount M2 is replenished, the
従って、実施形態1によれば、原料ガスGnがチャンバー3の外部に流出することを更に抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the first embodiment, the source gas Gn can be further suppressed from flowing out of the
なお、気体供給装置60は、第1所定量M1の原料ガスGnが供給された後において、チャンバー3の内部での化学反応に起因する原料ガスGnの減少量に応じて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、原料ガスGnを常時補充してもよい。この場合、原料ガスGnが減少した分だけ原料ガスGnを常時補充することで、原料ガスGnがチャンバー3の内部で常時一定量に保持される。従って、目的物質の成長を精度良く制御できる。また、原料ガスGnを補充する一方、原料ガスGnがチャンバー3の外部に流出することもないため、原料ガスGnの利用効率を向上できる。
Note that the
例えば、気体供給装置60は、チャンバー3の内部の原料ガスGnの量が閾値Th1より少なくなった場合に、チャンバー3の内部の原料ガスGnの減少量に応じて、原料ガスGnを原料導入ポートGPnから常時補充してもよい。閾値Th1は、例えば、第1所定量M1と同一値に設定されることが好ましい。この場合、チャンバー3の内部において、原料ガスGnを第1所定量M1に保持できる。その結果、目的物質の成長を精度良く制御できる。
For example, when the amount of the raw material gas Gn in the
また、例えば、気体供給装置60は、原料ガスGnを常時補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように原料ガスGnを常時補充してもよい。この場合、複数の原料ガスGnの過不足が抑制され、適正な量の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、原料ガスGnの無駄を抑制できる。
Also, for example, when constantly replenishing the source gas Gn, the
さらに、気体供給装置60は、キャリア導入管19と接続される。そして、気体供給装置60は、キャリア導入管19及びキャリア導入ポートCPを通して、キャリアガスCGをチャンバー3に供給する。
Further, the
具体的には、気体供給装置60は、第3所定量M3のキャリアガスCGをチャンバー3に供給した後に、キャリアガスCGの流路を遮断して、チャンバー3へのキャリアガスCGの供給を停止する。
Specifically, after supplying the carrier gas CG of the third predetermined amount M3 to the
従って、実施形態1によれば、原料ガスGnがキャリア導入管19からチャンバー3の外部に流出することを抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the first embodiment, the source gas Gn can be prevented from flowing out of the
第3所定量M3は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。なお、気体供給装置60は、チャンバー3の内部のキャリアガスCGの減少量に応じて、キャリア導入管19及びキャリア導入ポートCPを通して、一定量のキャリアガスCGを補充してもよい。一定量は、例えば、キャリアガスCGの減少量と等しいことが好ましい。また、気体供給装置60は、原料ガスGnを常時補充する際に、キャリアガスCGを常時補充してもよい。
The third predetermined amount M3 indicates, for example, a substance amount (mol), a mass, or a volume. Note that the
さらに、気体供給装置60は、エッチング導入管21と接続される。そして、気体供給装置60は、エッチング導入管21及びエッチング導入ポートEPを通して、エッチングガスEGをチャンバー3に供給する。
Further, the
具体的には、気体供給装置60は、第4所定量M4のエッチングガスEGをチャンバー3に供給した後に、エッチングガスEGの流路を遮断して、チャンバー3へのエッチングガスEGの供給を停止する。
Specifically, after supplying the etching gas EG of the fourth predetermined amount M4 to the
従って、実施形態1によれば、原料ガスGnがエッチング導入管21からチャンバー3の外部に流出することを抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the first embodiment, the source gas Gn can be suppressed from flowing out of the
第4所定量M4は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。なお、気体供給装置60は、チャンバー3の内部のエッチングガスEGの減少量に応じて、エッチング導入管21及びエッチング導入ポートEPを通して、一定量のエッチングガスEGを補充してもよい。一定量は、例えば、エッチングガスEGの減少量と等しいことが好ましい。また、気体供給装置60は、原料ガスGnを常時補充する際に、エッチングガスEGを常時補充してもよい。
The fourth predetermined amount M4 indicates, for example, the amount of substance (mol), mass, or volume. The
残留物排出装置80は、残留物排出管25に接続される。そして、残留物排出装置80は、基板S上で目的物質の形成が完了した後に、残留物排出管25及び残留物排出ポートZPを通して、残留物ZGをチャンバー3の内部から外部に排出する。その結果、実施形態1によれば、チャンバー3の内部を効果的に洗浄できる。
The
具体的には、残留物排出装置80は、単数又は複数のバルブと、真空ポンプとを有する。そして、残留物排出装置80は、反応期間RPでは、バルブを閉じて残留物排出管25を閉鎖し、チャンバー3の内部から外部への気体(原料ガスGn、キャリアガスCG、エッチングガス、及び副産物FG)の流出を遮断する。従って、実施形態1によれば、反応期間RPにおいて、原料ガスGnが残留物排出管25からチャンバー3の外部に流出することを抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Specifically, the
そして、残留物排出装置80は、基板S上で目的物質の形成が完了した後に、真空ポンプを駆動するとともに、バルブを開いて残留物排出管25を開放し、残留物ZGを排出する。なお、残留物排出装置80はプロセッサー及び記憶装置を含む。従って、プロセッサーが記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、バルブ及び真空ポンプを制御する。
Then, after the formation of the target substance on the substrate S is completed, the
副産物検出部13は、チャンバー3の内部の副産物FGの濃度を検出する。具体的には、副産物検出部13は、一対の窓WDのうちの一方の窓WDを通して、内部空間SPに存在する気体(原料ガスGn、キャリアガスCG、エッチングガス、及び副産物FG)に光を照射する。そして、副産物検出部13は、内部空間SPに存在する気体を透過して他方の窓WDから出射する光を検出する。さらに、副産物検出部13は、検出した光を処理及び分析して、副産物FGの濃度を算出する。副産物検出部13は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)を含む。
The by-
副産物排気部15は、副産物排気管27に接続される。そして、副産物排気部15は、副産物排気ポートFP及び副産物排気管27を通して、副産物FGをチャンバー3の内部から外部に排気する。
The by-
実施形態1によれば、副産物FGを排気するため、目的物質の成長速度を向上できる。特に、副産物FGが目的物質の成長を阻害する性質(例えば、目的物質をエッチングする性質)を有する場合は、副産物FGを排気することで、目的物質の成長速度を更に向上できる。 According to the first embodiment, since the by-product FG is exhausted, the growth rate of the target material can be improved. In particular, when the by-product FG has the property of inhibiting the growth of the target substance (for example, the property of etching the target substance), the growth rate of the target substance can be further improved by evacuating the by-product FG.
具体的には、副産物排気部15は、副産物検出部13から副産物FGの濃度を示す情報を取得する。そして、副産物排気部15は、副産物FGの濃度に応じて副産物FGを排気する。例えば、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、副産物排気部15は、副産物FGの濃度が閾値Th2以下になるまで副産物FGを排気する。その結果、チャンバー3の内部において、副産物FGの濃度が閾値Th2以下に維持されるため、目的物質の成長速度を更に向上できる。
Specifically, the
特に、実施形態1によれば、副産物排気部15は、副産物検出部13から取得した副産物FGの濃度に基づいて副産物FGを排気するため、無駄に動作することなく、副産物FGの量が増大したときだけ動作することが可能である。その結果、副産物排気部15の消費電力を抑制できる。
In particular, according to the first embodiment, the by-
更に具体的には、副産物排気部15は、バルブ部15aと、吸引ポンプ15bと、制御部15cとを含む。バルブ部15aは、単数又は複数のバルブを含む。
More specifically, the
制御部15cは、副産物FGの濃度が閾値Th2以下の場合に、バルブを閉じて副産物排気管27を閉鎖し、チャンバー3の内部から外部への気体(原料ガスGn、キャリアガスCG、エッチングガス、及び副産物FG)の流出を遮断する。
When the concentration of the by-product FG is equal to or lower than the threshold Th2, the
一方、制御部15cは、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、吸引ポンプ15bを駆動するとともに、バルブを開いて副産物排気管27を開放し、副産物FGを排気する。そして、制御部15cは、副産物FGの濃度が閾値Th2以下になった場合に、バルブを閉じて副産物排気管27を閉鎖し、吸引ポンプ15bを停止する。その結果、副産物FGの排気が停止される。
On the other hand, when the concentration of the by-product FG becomes higher than the threshold Th2, the
例えば、制御部15cは、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、吸引ポンプ15bを駆動するとともに、バルブを開いて副産物排気管27を開放し、チャンバー3の内部の気体(原料ガスGn、キャリアガスCG、エッチングガス、及び副産物FG)を排気する。その結果、副産物FGが、原料ガスGn、キャリアガスCG、及びエッチングガスとともに排気される。
For example, when the concentration of the by-product FG becomes higher than the threshold Th2, the
この例では、原料ガスGn、キャリアガスCG、及びエッチングガスが副産物排気管27から排気される。そこで、気体供給装置60は、原料ガスGnの減少量に応じて、原料ガスGnをチャンバー3に補充する。気体供給装置60は、原料ガスGnを補充する際に、原料ガスGnのモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように原料ガスGnを補充する。また、気体供給装置60は、キャリアガスCGの減少量に応じて、キャリアガスCGをチャンバー3に補充する。さらに、気体供給装置60は、エッチングガスEGの減少量に応じて、エッチングガスEGをチャンバー3に補充する。
In this example, the source gas Gn, the carrier gas CG, and the etching gas are exhausted from the
特に、この例においても、実施形態1によれば、副産物排気部15は、副産物検出部13から取得した副産物FGの濃度に基づいて副産物FGを排気するため、副産物FGの量が増大したときだけ動作することが可能である。従って、副産物FGとともに排気される原料ガスGnの量を抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
In particular, also in this example, according to the first embodiment, the by-
以上、図1を参照して説明したように、実施形態1によれば、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3の内部に導入及び滞留させて目的物質を形成するため、原料ガスGnの各々が、目的物質を生成するための化学反応式に基づくモル分率を有するように、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。つまり、チャンバー3の内部において、原料ガスGnの各々のモル分率が一定に保持されるように、異なる複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、残留物の量を抑制できる。なお、従来技術では、原料ガスを流通させるため、原料ガスの各々のモル分率が一定に保持されるように、原料ガスを反応管に導入することは困難である。
As described above with reference to FIG. 1, according to the first embodiment, each of the source gases Gn is a plurality of different source gases Gn introduced and retained inside the
なお、制御部15cはプロセッサー及び記憶装置を含む。従って、プロセッサーが記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、バルブ部15a及び吸引ポンプ15bを制御する。
The
ここで、気体供給装置60は、異なる複数の原料ガスGnに代えて、異なる複数の希釈原料ガスDnを気相成長装置1に供給することが好ましい。希釈原料ガスDnは、原料ガスGnとキャリアガスCGとを混合し、キャリアガスCGによって原料ガスGnを希釈した気体である。例えば、複数の希釈原料ガスDnにおいて、原料ガスGnは互いに異なる一方、キャリアガスCGは同一である。なお、複数の希釈原料ガスDnを区別して説明するときは、希釈原料ガスD1、…、DN(Nは2以上の整数)と記載する。
Here, it is preferable that the
次に、図1を参照して、原料ガスGnに代えて希釈原料ガスDnを気相成長装置1に供給する形態について、原料ガスGnを気相成長装置1供給する形態と異なる点を主に説明する。
Next, referring to FIG. 1, the mode of supplying diluted source gas Dn to vapor
すなわち、複数の原料導入管Anは、それぞれ、互いに異なる複数の希釈原料ガスDnを供給する。従って、複数の原料導入ポートGPnは、それぞれ、互いに異なる複数の希釈原料ガスDnをチャンバー3に導入する。
That is, the plurality of source introduction pipes An respectively supply a plurality of dilution source gases Dn different from each other. Therefore, the plurality of raw material introduction ports GPn respectively introduce a plurality of dilution raw material gases Dn different from each other into the
気体供給装置60は、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、希釈原料ガスDnをチャンバー3に供給する。
The
具体的には、気体供給装置60は、第1所定量M1の原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnをチャンバー3に供給した後に、希釈原料ガスDnの流路を遮断して、チャンバー3への希釈原料ガスDnの供給を停止する。換言すれば、第1所定量M1の原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnがチャンバー3に導入された後に、希釈原料ガスDnの流路が遮断されて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnからの希釈原料ガスDnの導入が停止される。
Specifically, the
また、気体供給装置60は、チャンバー3の内部での化学反応に起因する原料ガスGnの減少量に応じて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、希釈原料ガスDnをチャンバー3に補充する。また、気体供給装置60は、希釈原料ガスDnを補充する際に、原料ガスGnのモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈原料ガスDnを補充する。
Further, the
具体的には、気体供給装置60は、チャンバー3の内部の原料ガスGnの減少量に応じて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、第2所定量M2の原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnをチャンバー3に供給する。
Specifically, the
そして、気体供給装置60は、第2所定量M2の原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnが補充された後に、希釈原料ガスDnの流路を遮断して、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通したチャンバー3への希釈原料ガスDnの補充を停止する。
Then, after the diluted source gas Dn containing the source gas Gn of the second predetermined amount M2 is replenished, the
なお、気体供給装置60は、第1所定量M1の原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnが供給された後において、チャンバー3の内部での化学反応に起因する原料ガスGnの減少量に応じて、原料導入管An及び原料導入ポートGPnを通して、希釈原料ガスDnを常時補充してもよい。
In addition, the
例えば、気体供給装置60は、チャンバー3の内部の原料ガスGnの量が閾値Th1より少なくなった場合に、チャンバー3の内部の原料ガスGnの減少量に応じて、原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnを原料導入ポートGPnから常時補充してもよい。
For example, when the amount of the raw material gas Gn in the
また、例えば、気体供給装置60は、希釈原料ガスDnを常時補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈原料ガスDnを常時補充してもよい。
Also, for example, when constantly replenishing the diluted source gas Dn, the
さらに、気体供給装置60は、希釈原料ガスDnを常時補充する際に、キャリアガスCGを常時補充してもよい。さらに、気体供給装置60は、希釈原料ガスDnを常時補充する際に、エッチングガスEGを常時補充してもよい。
Furthermore, the
なお、副産物排気部15が、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、原料ガスGn、キャリアガスCG、及びエッチングガスとともに副産物FGを排気する場合、気体供給装置60は、原料ガスGnの減少量に応じて、希釈原料ガスDnをチャンバー3に補充する。気体供給装置60は、希釈原料ガスDnを補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈原料ガスDnを補充する。
When the
以下、実施形態1では、特に明示しない限り、気体供給装置60は、原料ガスGnに代えて、希釈原料ガスDnを気相成長装置1に供給する。
Hereinafter, in the first embodiment, the
次に、図2を参照して、気体供給装置60について説明する。図2は、気体供給装置60を示す図である。図2に示すように、気体供給装置60は、真空ポンプ61と、制御部62と、恒温槽63(温度制御部)と、複数の圧力調整ユニット64nと、複数の第1流量制御部Qn(複数の流量制御部)と、第2流量制御部72と、第3流量制御部73とを備える。圧力調整ユニット64nの各々は、希釈容器Xnと、バルブ部Yn(導入部)と、原料容器Zn(ガス容器)とを備える。そして、気体供給装置60は、気相成長装置1(図1)に気体(希釈原料ガスDn、キャリアガスCG、及びエッチングガスEG)を供給する。なお、本明細書において、バルブ部Ynは導入部の一例であり、原料容器Znはガス容器の一例である。
Next, the
なお、複数の圧力調整ユニット64nを区別して説明するときは、圧力調整ユニット641、…、64N(Nは2以上の整数)と記載する。複数の第1流量制御部Qnを区別して説明するときは、第1流量制御部Q1、…、QN(Nは2以上の整数)と記載する。複数の希釈容器Xnを区別して説明するときは、希釈容器X1、…、XN(Nは2以上の整数)と記載する。複数のバルブ部Ynを区別して説明するときは、バルブ部Y1、…、YN(Nは2以上の整数)と記載する。複数の原料容器Znを区別して説明するときは、原料容器Z1、…、ZN(Nは2以上の整数)と記載する。
When the plurality of
制御部62は、真空ポンプ61、恒温槽63、複数のバルブ部Yn、複数の第1流量制御部Qn、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73を制御する。つまり、真空ポンプ61、恒温槽63、複数のバルブ部Yn、複数の第1流量制御部Qn、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73は、制御部62の制御を受けて動作する。なお、制御部62はプロセッサー及び記憶装置を含む。従って、プロセッサーが記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、真空ポンプ61、恒温槽63、複数のバルブ部Yn、複数の第1流量制御部Qn、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73を制御する。
The
恒温槽63は、複数の圧力調整ユニット64nの温度を制御し、複数の圧力調整ユニット64nの温度を一定温度に保持する。複数の圧力調整ユニット64nは、恒温槽63の内部に配置される。
The
圧力調整ユニット64nは、原料ガスGnをキャリアガスCGによって希釈して、希釈原料ガスDnを生成する。そして、圧力調整ユニット64nは、原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnを放出する。また、圧力調整ユニット64nは、希釈原料ガスDnを生成する際に、希釈容器Xnの内部でのキャリアガスCGの分圧と原料ガスGnの分圧とを調整する。
The
具体的には、複数の希釈容器Xnは、それぞれ、複数の原料容器Znに対応して設けられる。複数のバルブ部Ynは、それぞれ、複数の原料容器Znに対応して設けられる。つまり、複数のバルブ部Ynは、それぞれ、複数の希釈容器Xnに対応して設けられる。 Specifically, the plurality of dilution containers Xn are provided corresponding to the plurality of source containers Zn, respectively. The plurality of valve portions Yn are provided corresponding to the plurality of raw material containers Zn, respectively. That is, the plurality of valve portions Yn are provided corresponding to the plurality of dilution containers Xn, respectively.
複数の原料容器Znは、それぞれ、互いに異なる複数の原料ガスGn(互いに異なる複数のガス)を収容する。原料ガスGnは、希釈されていない純粋な原料の気体であり、原料容器Znの内部で一定の圧力(蒸気圧)を有する。具体的には、原料容器Znは、固体原料を気化して、原料ガスGnを生成し、原料ガスGnを収容する。なお、原料容器Znは、液体原料を気化して、原料ガスGnを生成し、原料ガスGnを収容してもよい。例えば、恒温槽63が原料容器Znの温度を制御して、原料容器Zn内の固体原料を気化したり、原料容器Zn内の液体原料を気化したりする。
The plurality of source containers Zn respectively store a plurality of source gases Gn (a plurality of different gases) different from each other. The source gas Gn is a non-diluted pure source gas, and has a constant pressure (vapor pressure) inside the source container Zn. Specifically, the source container Zn vaporizes the solid source to generate the source gas Gn, and stores the source gas Gn. The source container Zn may vaporize the liquid source to generate the source gas Gn and store the source gas Gn. For example, the
なお、本明細書において、原料ガスGnは、気体供給装置60による気相成長装置1への供給対象であるガスの一例である。従って、原料容器Znは、供給対象であるガスとしての原料ガスGnを収容している。また、気相成長装置1は、気体供給装置60によるガス供給先の一例である。さらに、キャリアガスCGは、供給対象であるガスとは異なり、例えば、供給対象であるガスを輸送したり、供給対象であるガスを希釈したり、あるいは、供給対象であるガスを攪拌したりする。
In the present specification, the source gas Gn is an example of a gas to be supplied to the vapor
バルブ部Ynの各々は、原料ガスGnと、原料ガスGnを希釈するキャリアガスCGとを異なるタイミングで、対応する希釈容器Xnに導入する。その結果、希釈容器Xnにおいて、原料ガスGnとキャリアガスCGとを混合した希釈原料ガスDnが生成される。また、バルブ部Ynは、希釈容器Xnでの原料ガスGnの分圧とキャリアガスCGの分圧とを調整する。その結果、希釈容器Xnでは、希釈原料ガスDnの全圧pが所定全圧値に設定され、原料ガスGnの分圧pgが第1分圧値に設定され、キャリアガスCGの分圧pcが第2分圧値に設定される。p=pg+pc、である。 Each of the valve portions Yn introduces the source gas Gn and the carrier gas CG for diluting the source gas Gn into the corresponding dilution container Xn at different timings. As a result, in the dilution container Xn, a diluted source gas Dn is generated by mixing the source gas Gn and the carrier gas CG. Further, the valve unit Yn adjusts the partial pressure of the source gas Gn and the partial pressure of the carrier gas CG in the dilution container Xn. As a result, in the dilution container Xn, the total pressure p of the diluted source gas Dn is set to a predetermined total pressure value, the partial pressure pg of the source gas Gn is set to the first partial pressure value, and the partial pressure pc of the carrier gas CG is It is set to the second partial pressure value. It is p = pg + pc.
希釈容器Xnの各々は、対応する原料容器Znから導入された原料ガスGnとキャリアガスCGとを混合して、希釈原料ガスDn(希釈ガス)として収容する。そして、バルブ部Ynの各々は、原料ガスGnとキャリアガスCGとが混合された後に、希釈原料ガスDnを、対応する希釈容器Xnから放出する。つまり、バルブ部Ynの各々は、原料ガスGnとキャリアガスCGとが混合されて、原料ガスGnの分圧pgとキャリアガスCGの分圧pcとが調整された後に、希釈原料ガスDnを、対応する希釈容器Xnから放出する。 Each of the dilution containers Xn mixes the source gas Gn introduced from the corresponding source container Zn with the carrier gas CG, and stores it as a diluted source gas Dn (dilution gas). Then, each of the valve parts Yn releases the diluted source gas Dn from the corresponding dilution container Xn after the source gas Gn and the carrier gas CG are mixed. That is, in each of the valve portions Yn, after the source gas Gn and the carrier gas CG are mixed and the partial pressure pg of the source gas Gn and the partial pressure pc of the carrier gas CG are adjusted, the diluted source gas Dn is Release from the corresponding dilution container Xn.
なお、本明細書において、希釈原料ガスDnは、気体供給装置60による気相成長装置1への供給対象であるガス(具体的には原料ガスGn)と、キャリアガスCGとを混合した希釈ガスの一例である。
In the present specification, the dilution source gas Dn is a dilution gas obtained by mixing the gas (specifically, the source gas Gn) to be supplied to the vapor
複数の第1流量制御部Qnは、それぞれ、複数のバルブ部Ynに対応して設けられる。また、複数の第1流量制御部Qnは、それぞれ、複数の原料導入管An(図1)に対応して設けられる。 The plurality of first flow rate control units Qn are provided corresponding to the plurality of valve units Yn, respectively. In addition, the plurality of first flow rate control units Qn are provided corresponding to the plurality of raw material introduction pipes An (FIG. 1).
第1流量制御部Qnは、対応するバルブ部Ynが放出した希釈原料ガスDnの流量を制御する。そして、第1流量制御部Qnは、対応する原料導入管Anを通して、希釈原料ガスDnをチャンバー3に供給する。具体的には、第1流量制御部Qnは、層流素子(具体的には多孔質部材)を有している。層流素子は流路を上流側と下流側とに仕切る。そして、第1流量制御部Qnは、ハーゲンポアゼイユの原理を利用し、層流素子の上流側と下流側との差圧に基づいて、希釈原料ガスDnの体積流量又は質量流量を制御する。
The first flow rate control unit Qn controls the flow rate of the diluted source gas Dn released by the corresponding valve unit Yn. Then, the first flow rate control unit Qn supplies the diluted material gas Dn to the
第2流量制御部72は、キャリアガスCGの流量を制御する。そして、第2流量制御部72は、キャリア導入管19(図1)を通して、キャリアガスCGをチャンバー3に供給する。第2流量制御部72の構成は、第1流量制御部Qnの構成と同様である。
The second flow
第3流量制御部73は、エッチングガスEGの流量を制御する。そして、第3流量制御部73は、エッチング導入管21(図1)を通して、エッチングガスEGをチャンバー3に供給する。第3流量制御部73の構成は、第1流量制御部Qnの構成と同様である。
The third flow
以上、図2を参照して説明したように、実施形態1によれば、希釈容器XnにキャリアガスCGを導入しているため、原料ガスGnだけを希釈容器Xnに導入した場合と比較して、希釈原料ガスDnの全圧pを大きくできる。従って、原料ガスGnだけを希釈容器Xnに導入した場合と比較して、原料ガスGnは第1流量制御部Qn及び気相成長装置1に向けて容易に移動する。つまり、希釈容器Xnでの希釈原料ガスDnの全圧pによって、原料ガスGnを移動する力を確保している。一方、原料容器Znから希釈容器Xnに導入する原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を調整することにより、希釈容器Xn中の希釈原料ガスDnに含める原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を精度良く調整できる。
As described above with reference to FIG. 2, according to the first embodiment, since the carrier gas CG is introduced into the dilution container Xn, compared with the case where only the source gas Gn is introduced into the dilution container Xn. The total pressure p of the diluted source gas Dn can be increased. Therefore, the source gas Gn easily moves toward the first flow rate control unit Qn and the vapor
その結果、一般的な成膜装置のようにキャリアガスを流しつつキャリアガスの流量を制御して原料ガスの供給量を調整する場合と比較して、第1流量制御部Qn及び気相成長装置1に向けてキャリアガスCGとともに移動させる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)、つまり、原料ガスGnの供給量を精度良く調整できる。また、希釈容器Xnから希釈原料ガスDnを放出するため、一般的な成膜装置のようにバブラーからガス供給先に原料ガスを直接供給する場合と比較して、原料ガスGnの供給量を精度良く調整できる。原料ガスGnの供給量を精度良く調整できるため、気相成長装置1は、品質の良い目的物質(例えば、欠陥が少なく、純度の高い目的物質)を形成できる。
As a result, compared to the case where the flow rate of the carrier gas is controlled to flow the carrier gas and the supply amount of the source gas is adjusted, as in a general film forming apparatus, the first flow rate control unit Qn and the vapor phase growth apparatus The amount (quantity of substance, volume, or mass) of the source gas Gn to be moved together with the carrier gas CG toward 1, the supply amount of the source gas Gn can be accurately adjusted. Further, in order to discharge the diluted source gas Dn from the dilution container Xn, the supply amount of the source gas Gn is more accurate than in the case where the source gas is directly supplied from the bubbler to the gas supply destination like a general film forming apparatus. It can be adjusted well. Since the supply amount of the source gas Gn can be accurately adjusted, the
また、実施形態1によれば、希釈容器Xnでの希釈原料ガスDnの全圧pによって原料ガスGnを移動する力を確保しているとともに、原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnを希釈容器Xnから放出している。従って、一般的な成膜装置と比較して、原料ガスGnの供給量が温度の影響を受け難く、温度管理が容易である。また、原料ガスGnの供給量が温度の影響を受け難いため、原料ガスGnの供給量を更に精度良く調整できる。さらに、温度管理が容易であるため、気体供給装置60のコストを低減できる。
Further, according to the first embodiment, the force to move the source gas Gn is secured by the total pressure p of the dilution source gas Dn in the dilution container Xn, and the dilution source gas Dn containing the source gas Gn is used as the dilution container Xn. Released from Therefore, compared to a general film forming apparatus, the supply amount of the source gas Gn is less affected by the temperature, and the temperature management is easy. Further, since the supply amount of the source gas Gn is not easily influenced by the temperature, the supply amount of the source gas Gn can be adjusted with higher accuracy. Furthermore, since the temperature management is easy, the cost of the
なお、一般的な成膜装置では、バブラーにキャリアガスを流して原料ガスを生成して、キャリアガスによってガス供給先に原料ガスを直接供給するため、原料ガスの流量は、バブラー内温度(原料の蒸気圧)とバブラー内圧力とキャリアガスの流量とで決定される。従って、原料ガスの流量が温度の影響を受け易い。その結果、バブラー内温度を精密に制御しないと、原料ガスの流量を精度良く制御できない。つまり、温度管理が困難である。また、一般的な成膜装置において、バブラー内温度を精密に制御する場合は、バブラーの温度を制御するための温度制御装置(例えば、電子恒温槽)が高価になりコストが上昇する。また、このような温度制御装置の消費電力が比較的大きくなる可能性があり、維持コストが上昇する可能性がある。これに対して、実施形態1では、維持コストの上昇を抑制できる。さらに、このような温度制御装置の内部形状が特別な形状に限定される可能性があり、温度制御装置の内部に配置されるバブラーの形状が制限される可能性がある。これに対して、実施形態1では、原料容器Znの形状が制限されることを抑制でき、任意の形状の原料容器Znを採用できる。 In a general film forming apparatus, the carrier gas is supplied to the bubbler to generate the source gas, and the source gas is directly supplied to the gas supply destination by the carrier gas. Pressure), the pressure in the bubbler, and the flow rate of the carrier gas. Therefore, the flow rate of the source gas is susceptible to the temperature. As a result, the flow rate of the source gas can not be accurately controlled unless the temperature in the bubbler is precisely controlled. That is, temperature control is difficult. Further, in a general film forming apparatus, when the internal temperature of the bubbler is precisely controlled, a temperature control device (for example, an electronic thermostat) for controlling the temperature of the bubbler becomes expensive and the cost increases. In addition, the power consumption of such a temperature control device may be relatively large, and the maintenance cost may increase. On the other hand, in the first embodiment, the increase in the maintenance cost can be suppressed. Furthermore, the internal shape of such a temperature control device may be limited to a special shape, and the shape of the bubbler disposed inside the temperature control device may be limited. On the other hand, in the first embodiment, the restriction of the shape of the raw material container Zn can be suppressed, and the raw material container Zn of any shape can be adopted.
また、実施形態1によれば、希釈容器Xnでの希釈原料ガスDnの全圧pによって原料ガスGnを移動する力を確保しているとともに、原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnを希釈容器Xnから放出している。従って、一般的な成膜装置と比較して、少量の原料ガスGnを容易に供給できる。 Further, according to the first embodiment, the force to move the source gas Gn is secured by the total pressure p of the dilution source gas Dn in the dilution container Xn, and the dilution source gas Dn containing the source gas Gn is used as the dilution container Xn. Released from Therefore, a small amount of the source gas Gn can be easily supplied as compared with a general film forming apparatus.
なお、一般的な成膜装置では、原料ガスの流量は、バブラー内温度(原料の蒸気圧)とバブラー内圧力とキャリアガスの流量とで決定されるため、少量の原料ガスを供給する場合は、キャリアガスの流量を減少させるか、又は、バブラー内温度を下降させる必要がある。しかしながら、キャリアガスの流量を減少させると、連続的なバブル発生を実現できず、間欠的なバブル発生になり、原料ガスの供給量が不安定になる可能性がある。これに対して、実施形態1では、原料ガスGnを含む希釈原料ガスDnを希釈容器Xnから放出するため、原料ガスGnの供給量が安定している。また、一般的な成膜装置では、バブラー内温度を下降させる場合、少量の原料ガスの供給が、温度制御装置(例えば、電子恒温槽)の冷却能力に依存し、少量の原料ガスの供給に限界が生じる可能性がある。これに対して、実施形態1によれば、希釈容器Xnでの希釈原料ガスDnの全圧pによって原料ガスGnを移動する力を確保しているため、少量の原料ガスGnを容易に供給できる。 In a general film forming apparatus, the flow rate of the source gas is determined by the temperature inside the bubbler (the vapor pressure of the source), the pressure inside the bubbler, and the flow rate of the carrier gas. It is necessary to reduce the flow rate of the carrier gas or to lower the temperature in the bubbler. However, if the flow rate of the carrier gas is reduced, continuous bubble generation can not be realized, intermittent bubble generation may occur, and the supply amount of the source gas may become unstable. On the other hand, in the first embodiment, since the diluted source gas Dn including the source gas Gn is released from the dilution container Xn, the supply amount of the source gas Gn is stable. In a general film forming apparatus, when lowering the temperature inside the bubbler, the supply of a small amount of source gas depends on the cooling capacity of a temperature control device (for example, an electronic thermostat), and the supply of a small amount of source gas Limits can occur. On the other hand, according to the first embodiment, since the force for moving the source gas Gn is secured by the total pressure p of the diluted source gas Dn in the dilution container Xn, a small amount of the source gas Gn can be easily supplied. .
また、実施形態1によれば、希釈容器XnへのキャリアガスCGの導入量を調整することによって、希釈原料ガスDnの全圧pを調整できる。つまり、原料ガスGnを移動する力を調整できる。 Further, according to the first embodiment, the total pressure p of the diluted source gas Dn can be adjusted by adjusting the amount of introduction of the carrier gas CG into the dilution container Xn. That is, the force of moving the source gas Gn can be adjusted.
さらに、実施形態1によれば、希釈容器Xnでの原料ガスGnの分圧pgを調整することにより、希釈原料ガスDnに含まれる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を調整できる。その結果、第1流量制御部Qn及び気相成長装置1に向けて、キャリアガスCGとともに移動させる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を更に精度良く調整できる。
Furthermore, according to
さらに、実施形態1によれば、複数の希釈容器Xnを備えているため、希釈容器Xnごとに、希釈容器Xnに導入する原料ガスGnの量を調整できる。従って、原料ガスGnの各々が、目的物質を生成するための化学反応式に基づくモル分率を有するように、希釈容器Xnの各々に原料ガスGnを導入できる。つまり、原料ガスGnを気相成長装置1に供給する際に原料ガスGnのモル分率を容易に調整できる。この場合、例えば、複数の希釈容器Xnにおいて、希釈原料ガスDnの全圧pが互いに略同一になるように、希釈容器Xnの各々にキャリアガスCGを導入する。
Furthermore, according to the first embodiment, since the plurality of dilution containers Xn are provided, the amount of the source gas Gn to be introduced into the dilution container Xn can be adjusted for each dilution container Xn. Therefore, the source gas Gn can be introduced into each of the dilution containers Xn such that each of the source gases Gn has a mole fraction based on a chemical reaction formula for producing the target substance. That is, when the source gas Gn is supplied to the vapor
さらに、実施形態1によれば、複数の希釈容器Xnを備えているため、希釈容器Xnごとに、希釈原料ガスDnの全圧pを調整できる。従って、原料ガスGnの各々が、目的物質を生成するための化学反応式に基づくモル分率を有するように、希釈容器Xnの各々から、第1流量制御部Qn及び気相成長装置1に向けて、原料ガスGnを移動できる。つまり、原料ガスGnを気相成長装置1に供給する際に原料ガスGnのモル分率を容易に調整できる。この場合、例えば、目的物質を生成するための化学反応式に基づく各原料ガスGnのモル分率に基づいて、各希釈容器Xnでの希釈原料ガスDnの全圧pが決定される。そして、決定された全圧pになるように、希釈容器Xnの各々にキャリアガスCGを導入する。
Furthermore, according to the first embodiment, since the plurality of dilution containers Xn are provided, the total pressure p of the dilution source gas Dn can be adjusted for each of the dilution containers Xn. Therefore, from each of the dilution containers Xn to the first flow rate control unit Qn and the vapor
さらに、実施形態1によれば、原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を利用して、原料ガスGnを原料容器Znから希釈容器Xnに移動できる。従って、原料ガスGnを原料容器Znから希釈容器Xnに移動させるための能動的な装置を装備することを抑制できる。その結果、気体供給装置60の簡素化を図ることができるとともに、気体供給装置60のコストを低減できる。
Furthermore, according to the first embodiment, the source gas Gn can be moved from the source container Zn to the dilution container Xn using the pressure (vapor pressure) of the source gas Gn inside the source container Zn. Therefore, it is possible to suppress the provision of an active device for moving the source gas Gn from the source container Zn to the dilution container Xn. As a result, the
さらに、実施形態1によれば、複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入する前に予め混合する手順を削減できるため、複数の原料ガスGnをチャンバー3に導入する前の手順を簡素化できる。
Furthermore, according to the first embodiment, since the procedure for mixing the plurality of source gases Gn into the
さらに、実施形態1によれば、第1流量制御部Qnは、希釈原料ガスDnの全圧pを利用して、希釈原料ガスDnを気相成長装置1に容易に供給できる。
Furthermore, according to the first embodiment, the first flow rate control unit Qn can easily supply the diluted source gas Dn to the vapor
なお、第1流量制御部Qnは、対応するバルブ部Ynが原料容器Znから放出した原料ガスGnの流量を制御することもできる。そして、第1流量制御部Qnは、対応する原料導入管Anを通して、原料ガスGnをチャンバー3に供給することもできる。具体的には、第1流量制御部Qnは、ハーゲンポアゼイユの原理を利用し、層流素子の上流側と下流側との差圧に基づいて、原料ガスGnの体積流量又は質量流量を制御することもできる。
The first flow rate control unit Qn can also control the flow rate of the source gas Gn released from the source container Zn by the corresponding valve Yn. Then, the first flow rate control unit Qn can also supply the source gas Gn to the
次に、図3を参照して、圧力調整ユニット64nについて説明する。図3は、圧力調整ユニット64nを示す図である。図3に示すように、圧力調整ユニット64nの各々は、温度計TMと、第1圧力計PM1(圧力計)と、第2圧力計PM2とをさらに含む。温度計TMは、希釈容器Xnの内部の温度を計測する。第1圧力計PM1は、希釈容器Xnの内部の圧力を計測する。第2圧力計PM2は圧力を計測する。第2圧力計PM2は、例えば、第1圧力計PM1よりも、低い圧力を計測できる。
Next, with reference to FIG. 3, the
バルブ部Ynは、第1バルブユニット75と、第2バルブユニット77とを含む。第1バルブユニット75は、バルブb1〜バルブb7及び管t1〜管t4を含む。第2バルブユニット77は、バルブb8及び管t5を含む。バルブb1〜バルブb8は、例えば、ストップバルブである。
The valve portion Yn includes a
管t1は、希釈容器Xnとバルブb4とを接続する。管t2は、バルブb3〜バルブb7を相互に接続する。管t3は、バルブb1〜バルブb3を相互に接続する。管t4は、バルブb7とバルブb8とを接続する。管t5は、バルブt8と原料容器Znとを接続する。なお、バルブt8と原料容器Znとが直接接続されていてもよい。バルブb4と希釈容器Xnとが直接接続されていてもよい。 The pipe t1 connects the dilution container Xn and the valve b4. The pipe t2 interconnects the valve b3 to the valve b7. The pipe t3 mutually connects the valve b1 to the valve b3. The pipe t4 connects the valve b7 and the valve b8. The pipe t5 connects the valve t8 and the raw material container Zn. The valve t8 may be directly connected to the raw material container Zn. The valve b4 and the dilution container Xn may be directly connected.
引き続き図3を参照して、バルブ部Ynの制御手順を説明する。制御手順は、第1手順〜第16手順を含む。バルブ部Ynの初期状態では、バルブb1〜バルブb8は閉じている。 Continuing to refer to FIG. 3, the control procedure of the valve portion Yn will be described. The control procedure includes first to sixteenth procedures. In the initial state of the valve portion Yn, the valves b1 to b8 are closed.
[真空引き及びパージ]
第1手順:真空ポンプ61を起動する。
[Vacuum evacuation and purge]
First procedure: The
第2手順:バルブb2、b3、b4、b7を開く。 Second procedure: Open the valves b2, b3, b4 and b7.
第3手順:バルブb6を開き、バルブb3を閉じる。第2圧力計PM2は、希釈容器Xnの内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、希釈容器Xnの内部の真空の程度を確認する。 Third procedure: Open the valve b6 and close the valve b3. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the dilution container Xn. The operator confirms the degree of vacuum inside the dilution container Xn by the second pressure gauge PM2.
第4手順:バルブb2、b6を閉じ、バルブb1、b3を開く。そして、キャリアガスCGをバルブb1から希釈容器Xnに導入する。その結果、キャリアガスCGによって希釈容器Xnの内部が洗浄される(パージ)。 Fourth procedure: Close the valves b2 and b6 and open the valves b1 and b3. Then, the carrier gas CG is introduced into the dilution container Xn from the valve b1. As a result, the inside of the dilution container Xn is cleaned by the carrier gas CG (purge).
そして、バルブ部Ynを初期状態に戻し、初期状態及び第2手順〜第4手順を繰り返す。その結果、キャリアガスCGによって希釈容器Xnの内部が繰り返し洗浄される(サイクルパージ)。希釈容器Xnの内部を繰り返し洗浄することによって、希釈容器Xnの内部の残留ガスの物質量(又は濃度)を減少させることができる。初期状態及び第2手順〜第4手順を繰り返した後、バルブ部Ynを初期状態に戻し、再び第2手順及び第3手順を実行する。 Then, the valve portion Yn is returned to the initial state, and the initial state and the second to fourth procedures are repeated. As a result, the inside of the dilution container Xn is repeatedly cleaned by the carrier gas CG (cycle purge). By repeatedly washing the inside of the dilution container Xn, the amount of substance (or concentration) of the residual gas inside the dilution container Xn can be reduced. After repeating the initial state and the second to fourth procedures, the valve portion Yn is returned to the initial state, and the second and third procedures are executed again.
[原料ガスGnの希釈容器Xnへの導入]
第5手順:バルブb2、b6、b7を閉じ、バルブb8を開く。
[Introduction of raw material gas Gn into dilution container Xn]
Fifth procedure: Close the valves b2, b6 and b7 and open the valve b8.
第6手順:バルブb7の開閉を繰り返して、原料ガスGnを原料容器Znから希釈容器Xnに導入する。原料ガスGnを希釈容器Xnに導入する際に、バルブb7の開時間と閉時間とを調整して、希釈容器Xnの内部での原料ガスGnの圧力pgを第1分圧値に設定する。圧力pgは式(1)で表される。「V」は希釈容器Xnの内部の体積を示し、「ng」は原料ガスGnの物質量(モル)を示し、「R」は気体定数を示し、「T」は希釈容器Xnの内部の温度を示す。 Sixth procedure: The opening and closing of the valve b7 is repeated to introduce the source gas Gn from the source container Zn into the dilution container Xn. When the source gas Gn is introduced into the dilution container Xn, the pressure pg of the source gas Gn inside the dilution container Xn is set to the first partial pressure value by adjusting the opening time and closing time of the valve b7. The pressure pg is expressed by equation (1). “V” indicates the internal volume of the dilution container Xn, “ng” indicates the amount of substance (moles) of the raw material gas Gn, “R” indicates the gas constant, and “T” indicates the temperature inside the dilution container Xn Indicates
pg×V=ng×R×T …(1) pg × V = ng × R × T (1)
体積V及び温度Tは既知であり、圧力pgは第1圧力計PM1で計測できるため、希釈容器Xnの内部での原料ガスGnの物質量は、式(1)に基づいて算出できる。 The volume V and the temperature T are known, and the pressure pg can be measured by the first pressure gauge PM1, so the amount of substance of the source gas Gn inside the dilution container Xn can be calculated based on the equation (1).
実施形態1によれば、温度計TMで希釈容器Xnの温度を監視するとともに、第1圧力計PM1で希釈容器Xnの圧力を監視することによって、希釈容器Xnの温度及び原料ガスGnの分圧pgを所望の値に制御できる。その結果、所望の物質量の原料ガスGnを希釈容器Xnに導入できる。 According to the first embodiment, the temperature of the dilution container Xn and the partial pressure of the raw material gas Gn are monitored by monitoring the temperature of the dilution container Xn with the thermometer TM and monitoring the pressure of the dilution container Xn with the first pressure gauge PM1. We can control pg to the desired value. As a result, it is possible to introduce a desired amount of material gas Gn into the dilution container Xn.
なお、原料ガスGnの圧力pgが低い場合は、バルブb6を開けて、第2圧力計PM2によって、圧力pgを計測してもよい。 When the pressure pg of the source gas Gn is low, the valve pg may be opened to measure the pressure pg by the second pressure gauge PM2.
第7手順:原料ガスGnの圧力pgが第1分圧値になった時点で、バルブb7を閉じる。 Seventh procedure: When the pressure pg of the source gas Gn reaches the first partial pressure value, the valve b7 is closed.
[キャリアガスCGの希釈容器Xnへの導入]
第8手順:バルブb4、b8を閉じ、バルブb2、b3、b7を開く。
[Introduction of carrier gas CG into dilution vessel Xn]
Eighth procedure: Close the valves b4 and b8 and open the valves b2, b3 and b7.
第9手順:バルブb6を開く。第2圧力計PM2は、管t2、t3、t4の内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、管t2、t3、t4の内部の真空の程度を確認する。 Ninth procedure: Open the valve b6. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the tubes t2, t3 and t4. The operator confirms the degree of vacuum inside the tubes t2, t3 and t4 by the second pressure gauge PM2.
第10手順:バルブb2、b6を閉じ、バルブb1を開く。 Tenth procedure: Close the valves b2 and b6 and open the valve b1.
第11手順:バルブb4の開閉を繰り返して、キャリアガスCGを希釈容器Xnに導入する。キャリアガスCGを希釈容器Xnに導入する際に、バルブb4の開時間と閉時間とを調整して、希釈容器Xnの内部での希釈原料ガスDnの全圧pを所定全圧値に設定する。全圧pは式(2)で表される。「V」は希釈容器Xnの内部の体積を示し、「n」は希釈原料ガスDnの物質量(モル)を示し、「R」は気体定数を示し、「T」は希釈容器Xnの内部の温度を示す。具体的には、「n」は、希釈容器Xnの内部でのキャリアガスCGの物質量(モル)と原料ガスGnの物質量(モル)との和である。 Eleventh procedure: The carrier gas CG is introduced into the dilution container Xn by repeating the opening and closing of the valve b4. When the carrier gas CG is introduced into the dilution container Xn, the opening time and closing time of the valve b4 are adjusted to set the total pressure p of the diluted material gas Dn inside the dilution container Xn to a predetermined total pressure value. . The total pressure p is expressed by equation (2). “V” indicates the internal volume of the dilution container Xn, “n” indicates the amount of substance (moles) of the diluted raw material gas Dn, “R” indicates the gas constant, and “T” indicates the inside of the dilution container Xn Indicates the temperature. Specifically, “n” is the sum of the substance mass (mol) of the carrier gas CG and the substance mass (mol) of the source gas Gn inside the dilution container Xn.
p×V=n×R×T …(2) p × V = n × R × T (2)
体積V及び温度Tは既知であり、全圧pは第1圧力計PM1で計測できるため、希釈容器Xnの内部での希釈原料ガスDnの物質量nは、式(2)に基づいて算出できる。さらに、原料ガスGnの物質量ngが分かっているため、キャリアガスCGの物質量ncは、式(3)に基づいて算出できる。 The volume V and the temperature T are known, and the total pressure p can be measured by the first pressure gauge PM1, so the substance mass n of the dilution source gas Dn inside the dilution container Xn can be calculated based on the equation (2) . Furthermore, since the substance mass ng of the source gas Gn is known, the substance mass nc of the carrier gas CG can be calculated based on the equation (3).
n=ng+nc …(3) n = ng + nc ... (3)
実施形態1によれば、温度計TMで希釈容器Xnの温度を監視するとともに、第1圧力計PM1で希釈容器Xnの圧力を監視することによって、希釈容器Xnの温度及び希釈原料ガスDnの全圧pを所望の値に制御できる。その結果、所望の物質量のキャリアガスCGを希釈容器Xnに導入できる。 According to the first embodiment, the temperature of the dilution container Xn is monitored by the thermometer TM, and the pressure of the dilution container Xn is monitored by the first pressure gauge PM1, the temperature of the dilution container Xn and the total amount of the diluted source gas Dn. The pressure p can be controlled to a desired value. As a result, it is possible to introduce a carrier gas CG having a desired amount of substance into the dilution container Xn.
また、式(4)から、キャリアガスCGの分圧pcを算出できる。「pg」は、希釈容器Xnの内部での原料ガスGnの圧力、つまり、原料ガスGnの分圧を示す。 Further, the partial pressure pc of the carrier gas CG can be calculated from the equation (4). “Pg” indicates the pressure of the source gas Gn inside the dilution container Xn, that is, the partial pressure of the source gas Gn.
p=pg+pc …(4) p = pg + pc (4)
全圧p、分圧pg、及び分圧pc、又は、物質量n、物質量ng、及び物質量ncに基づいて、原料ガスGnのモル分率及びキャリアガスCGのモル分率を算出できる。 Based on the total pressure p, the partial pressure pg, and the partial pressure pc, or the substance mass n, the substance mass ng, and the substance mass nc, the mole fraction of the source gas Gn and the mole fraction of the carrier gas CG can be calculated.
第12手順:希釈原料ガスDnの全圧pが所定全圧値になった時点で、バルブb4を閉じる。つまり、キャリアガスCGの分圧pcが第2分圧値になった時点で、バルブb4を閉じる。 Twelfth procedure: When the total pressure p of the diluted raw material gas Dn reaches a predetermined total pressure value, the valve b4 is closed. That is, when the partial pressure pc of the carrier gas CG reaches the second partial pressure value, the valve b4 is closed.
[希釈原料ガスDnの気相成長装置1への供給]
第13手順:バルブb5を開いてもよい。その結果、キャリアガスCGによって、バルブb5から第1流量制御部Qnまでの流路が洗浄される(パージ)。
[Supply of diluted source gas Dn to vapor phase growth apparatus 1]
Thirteenth procedure: The valve b5 may be opened. As a result, the flow path from the valve b5 to the first flow rate control unit Qn is cleaned (purge) by the carrier gas CG.
第14手順:バルブb1、b5、b7を閉じ、バルブb2を開く。 Fourteenth Procedure: Close the valves b1, b5 and b7 and open the valve b2.
第15手順:バルブb6を開く。第2圧力計PM2は、管t2、t3の内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、管t2、t3の内部の真空の程度を確認する。なお、管t2、t3の流路容積が希釈容器Xnの容積よりも小さい場合は、第15手順は不要である。 15th procedure: Open valve b6. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the tubes t2 and t3. The operator confirms the degree of vacuum inside the tubes t2 and t3 by the second pressure gauge PM2. When the flow path volume of the tubes t2 and t3 is smaller than the volume of the dilution container Xn, the fifteenth procedure is unnecessary.
第16手順:バルブb2、b3、b6を閉じ、バルブb4、b5を開く。その結果、希釈原料ガスDnが希釈容器Xnから第1流量制御部Qn(図2)に向けて放出される。 Sixteenth procedure: Close the valves b2, b3 and b6 and open the valves b4 and b5. As a result, the diluted material gas Dn is released from the dilution container Xn toward the first flow rate control unit Qn (FIG. 2).
次に、図4を参照して、目的物質として窒化ガリウム(GaN)を基板S上に形成する例を説明する。図4は、気相成長システム100の一部を示す図である。図4に示すように、希釈容器X1に希釈原料ガスD1が収容される。希釈原料ガスD1は、原料ガスG1としての三塩化ガリウム(GaCl3)と、キャリアガスCGとしての窒素(N2)とを含む。また、希釈容器X2に希釈原料ガスD2が収容される。希釈原料ガスD2は、原料ガスG2としてのアンモニア(NH3)と、キャリアガスCGとしての窒素(N2)とを含む。また、第2流量制御部72には、キャリアガスCGとしての窒素(N2)が供給される。第3流量制御部73には、エッチングガスEGとしての塩素(Cl2)が供給される。
Next, an example of forming gallium nitride (GaN) as a target substance on the substrate S will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a part of the vapor
初期状態では、第1流量制御部Q1は原料導入管A1を閉鎖し、第1流量制御部Q2は原料導入管A2を閉鎖し、第2流量制御部72はキャリア導入管19を閉鎖し、第3流量制御部73はエッチング導入管21を閉鎖し、残留物排出装置80は残留物排出管25を閉鎖し、副産物排気部15は副産物排気管27を閉鎖している。
In the initial state, the first flow rate control unit Q1 closes the raw material introduction pipe A1, the first flow rate control unit Q2 closes the raw material introduction pipe A2, and the second flow
第1流量制御部Q1と第1流量制御部Q2と第2流量制御部72と第3流量制御部73とは、それぞれ、原料導入管A1と原料導入管A2とキャリア導入管19とエッチング導入管21とを開放する。その結果、希釈容器X1から希釈原料ガスD1がチャンバー3に導入され、希釈容器X2から希釈原料ガスD2がチャンバー3に導入され、キャリアガスCGとエッチングガスEGとがチャンバー3に導入される。
The first flow control unit Q1, the first flow control unit Q2, the second
チャンバー3の内部では、反応式(r1)に従って、三塩化ガリウム(G1)とアンモニア(G2)とが化学反応する。その結果、基板S上に目的物質としての窒化ガリウム(GaN)が成長する。
In the
GaCl3+NH3→GaN+3HCl …(r1) GaCl 3 + NH 3 → GaN + 3 HCl (r 1)
チャンバー3には、三塩化ガリウム(G1)及びアンモニア(G2)の流出経路がないため、チャンバー3からの三塩化ガリウム(G1)及びアンモニア(G2)の流出が抑制される。従って、三塩化ガリウム(G1)及びアンモニア(G2)の利用効率を向上できる。
Since there is no outflow path of gallium trichloride (G1) and ammonia (G2) in the
一方、副産物排気部15は、副産物FGとしての塩化水素(HCl)を排気する。従って、窒化ガリウムの成長速度を向上できる。また、残留物排出装置80は、基板S上での窒化ガリウムの形成が完了した後に、チャンバー3の内部の残留物ZGを排出して、チャンバー3の内部を洗浄する。
On the other hand, the by-
(第1変形例)
次に、図5を参照して、本発明の実施形態1の第1変形例に係る圧力調整ユニット64nAについて説明する。図5は、圧力調整ユニット64nAを示す図である。図5に示すように、第1変形例に係る圧力調整ユニット64nAは、容積変更可能な希釈容器Xnを有している点で、図3に示す圧力調整ユニット64nと異なる。その他の点では、圧力調整ユニット64nAの構成は、圧力調整ユニット64nの構成と同様である。以下、第1変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
(First modification)
Next, with reference to FIG. 5, a pressure adjustment unit 64nA according to a first modification of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing the pressure adjustment unit 64nA. As shown in FIG. 5, the pressure adjustment unit 64nA according to the first modification differs from the
圧力調整ユニット64nAの各々は、容積変更部90と、圧力調整部91とを含む。希釈容器Xnは気体収容空間92を有する。気体収容空間92は、気体を収容可能な空間である。
Each of the pressure adjustment units 64 nA includes a
容積変更部90は、希釈容器Xnの内部に配置される。そして、容積変更部90は、容積変更部90の容積を変更して、気体収容空間92の容積を変更する。その結果、気体収容空間92の容積に応じて、希釈容器Xnの内部の圧力が変更される。
The
具体的には、圧力調整部91は、容積変更部90の内部の圧力を調整して、容積変更部90の容積を変更する。例えば、圧力調整部91は、容積変更部90の内部に駆動用ガスBGを送り込み、容積変更部90の容積が大きくなるように容積変更部90を駆動する。この場合、希釈容器Xnの内部の圧力は上昇する。例えば、圧力調整部91は、容積変更部90の内部からガスEXを排出し、容積変更部90の容積が小さくなるように容積変更部90を駆動する。この場合、希釈容器Xnの内部の圧力は下降する。なお、容積変更部90は希釈容器Xnの内部で分離されているため、駆動用ガスBGと希釈原料ガスDnとは接触しない。
Specifically, the
容積変更部90は、例えば、ベローズである。容積変更部90は、例えば、有底筒状部材と、有底筒状部材に挿入されるピストンとを含む。圧力調整部91は、例えば、電空変換器である。
The
以上、図5を参照して説明したように、実施形態1の第1変形例によれば、容積変更部90によって、希釈容器Xnの内部の圧力を所望の値に調整できる。つまり、希釈容器XnにキャリアガスCG及び原料ガスGnを導入した後でも、希釈原料ガスDnの全圧pを所望の値に調整できる。また、希釈容器XnにキャリアガスCGを導入する前において、希釈容器Xnに原料ガスGnを導入した後でも、希釈容器Xnでの原料ガスGnの圧力、つまり、分圧pgを所望の値に調整できる。
As described above with reference to FIG. 5, according to the first modification of the first embodiment, the
また、圧力調整部91は、第1圧力計PM1から気体収容空間92の圧力を示す情報を受信してもよい。従って、圧力調整部91は、気体収容空間92の圧力に基づいて、容積変更部90の容積を変更することもできる。その結果、フィードバック制御が実行され、気体収容空間92の圧力を精度良く調整できる。つまり、希釈原料ガスDnの全圧pを精度良く調整できる。また、原料ガスGnの分圧pgを精度良く調整できる。
The
なお、第1変形例では、気体供給装置60は、図3に示す圧力調整ユニット64nに代えて、図5に示す圧力調整ユニット64nAを備える。つまり、第1変形例では、気体供給装置60は、複数の圧力調整ユニット64nに代えて、複数の圧力調整ユニット64nAを備える。なお、複数の圧力調整ユニット64nAを区別するときは、圧力調整ユニット641A、…、64NA(Nは2以上の整数)と表現できる。
In the first modification, the
(第2変形例)
次に、図6を参照して、本発明の実施形態1の第2変形例に係る圧力調整ユニット64nBについて説明する。図6は、圧力調整ユニット64nBを示す図である。図6に示すように、第2変形例に係る圧力調整ユニット64nBは、1個の原料容器Znに対して複数の希釈容器Xmnを有している点で、図3に示す圧力調整ユニット64nと異なる。その他の点では、圧力調整ユニット64nBの構成は、圧力調整ユニット64nの構成と同様である。以下、第2変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
(2nd modification)
Next, with reference to FIG. 6, a pressure adjustment unit 64nB according to a second modified example of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing the pressure adjustment unit 64nB. As shown in FIG. 6, the pressure adjustment unit 64nB according to the second modification has a plurality of dilution containers Xmn for one raw material container Zn, and thus the
圧力調整ユニット64nBの各々は、図3に示す希釈容器Xnに代えて、1個の原料容器Znに対応して複数の希釈容器Xmnを備え、希釈容器Xmnごとに、温度計TMと第1圧力計PM1(圧力計)とを備える。また、圧力調整ユニット64nBの各々は、図3に示す第1バルブユニット75に代えて、第1バルブユニット75aを備える。第1バルブユニット75aは、図3に示すバルブb4に代えて、複数の希釈容器Xmnにそれぞれ対応して複数のバルブb4を備える。また、第1バルブユニット75aは、図3に示す管t1に代えて、複数の希釈容器Xmnにそれぞれ対応して複数の管t1を備える。なお、複数の希釈容器Xmnを区別して説明するときは、希釈容器X1n、…、XMn(Mは2以上の整数)と記載する。
Each of the pressure adjustment units 64nB includes a plurality of dilution containers Xmn corresponding to one raw material container Zn in place of the dilution container Xn shown in FIG. 3, and the thermometer TM and the first pressure for each dilution container Xmn A total of PM1 (pressure gauge) is provided. Further, each of the pressure adjustment units 64nB includes a
希釈容器Xmnの各々は、対応する管t1によって、対応するバルブb4に接続される。管t2は、バルブb3と複数のバルブb4とバルブb5とバルブb6とバルブb7とを相互に接続する。希釈容器Xmnの各々は、原料容器Znから導入された原料ガスGnと、キャリアガスCGとを混合して、希釈原料ガスDnとして収容する。 Each dilution vessel Xmn is connected to a corresponding valve b4 by a corresponding tube t1. The pipe t2 mutually connects the valve b3, the plurality of valves b4, the valve b5, the valve b6 and the valve b7. Each of the dilution containers Xmn mixes the source gas Gn introduced from the source container Zn with the carrier gas CG, and stores it as a diluted source gas Dn.
バルブ部Yn(導入部)の制御手順は、図3を参照して説明したバルブ部Ynの制御手順と同様である。 The control procedure of the valve portion Yn (introduction portion) is the same as the control procedure of the valve portion Yn described with reference to FIG.
ただし、バルブ部Ynは、複数の希釈容器Xmnのそれぞれに割り当てられた異なる複数の時間帯において、希釈容器Xmnごとに、原料ガスGnとキャリアガスCGとを異なるタイミングで希釈容器Xmnに導入する。例えば、希釈容器X1nに原料ガスGnとキャリアガスCGとを導入する際には、希釈容器X1nに対応するバルブb4だけが開かれ、希釈容器X2n〜希釈容器XMnの各々に対応するバルブb4は閉じられる。 However, the valve unit Yn introduces the source gas Gn and the carrier gas CG into the dilution container Xmn at different timings for each of the dilution containers Xmn in different time zones assigned to the plurality of dilution containers Xmn. For example, when the source gas Gn and the carrier gas CG are introduced into the dilution container X1n, only the valve b4 corresponding to the dilution container X1n is opened, and the valve b4 corresponding to each of the dilution container X2n to the dilution container XMn is closed. Be
また、バルブ部Ynは、希釈容器Xmnごとに、原料ガスGnとキャリアガスCGとが混合された後に、希釈原料ガスDnを希釈容器Xmnから放出する。例えば、希釈原料ガスDnを希釈容器X1nから放出する際には、希釈容器X1nに対応するバルブb4だけが開かれ、希釈容器X2n〜希釈容器XMnの各々に対応するバルブb4は閉じられる。 In addition, the valve portion Yn discharges the diluted source gas Dn from the dilution container Xmn after the source gas Gn and the carrier gas CG are mixed for each dilution container Xmn. For example, when releasing the diluted source gas Dn from the dilution container X1n, only the valve b4 corresponding to the dilution container X1n is opened, and the valve b4 corresponding to each of the dilution container X2n to the dilution container XMn is closed.
以上、図6を参照して説明したように、実施形態1の第2変形例によれば、圧力調整ユニット64nBごとに複数の希釈容器Xmnが設けられる。そして、複数の希釈容器Xmnには、同じ原料ガスGnが導入される。従って、例えば、複数の希釈容器Xmnに収容された原料ガスGnの濃度が同じ場合は、ある希釈容器Xmnを、使用中の希釈容器Xmnの予備として利用できる。また、例えば、複数の希釈容器Xmnに収容された原料ガスGnの濃度が異なる場合は、1つの圧力調整ユニット64nBから、濃度の異なる希釈原料ガスDnを放出できる。 As described above with reference to FIG. 6, according to the second modification of the first embodiment, a plurality of dilution containers Xmn are provided for each pressure adjustment unit 64nB. Then, the same source gas Gn is introduced into the plurality of dilution containers Xmn. Therefore, for example, when the concentration of the source gas Gn stored in a plurality of dilution containers Xmn is the same, a certain dilution container Xmn can be used as a reserve for the dilution container Xmn in use. In addition, for example, when the concentrations of the source gases Gn stored in the plurality of dilution containers Xmn are different, it is possible to discharge diluted source gases Dn having different concentrations from one pressure adjustment unit 64nB.
なお、第2変形例では、気体供給装置60は、図3に示す圧力調整ユニット64nに代えて、図6に示す圧力調整ユニット64nBを備える。つまり、第2変形例では、気体供給装置60は、複数の圧力調整ユニット64nに代えて、複数の圧力調整ユニット64nBを備える。なお、複数の圧力調整ユニット64nBを区別するときは、圧力調整ユニット641B、…、64NB(Nは2以上の整数)と表現できる。また、圧力調整ユニット64nBごとに希釈容器Xmnを区別するときは、圧力調整ユニット641B、…、64NBにそれぞれ対応して希釈容器Xm1、…、XmN(Nは2以上の整数)と表現できる。
In the second modification, the
(実施形態2)
図7〜図11を参照して、本発明の実施形態2に係る気相成長システム100について説明する。実施形態2では、複数の原料ガスGnを混合した混合ガスMGを気相成長装置1が導入する点で、複数の原料ガスGnを気相成長装置1が個別に導入する実施形態1と異なる。以下、実施形態2が実施形態1と異なる点を主に説明する。
Second Embodiment
A
図7は、本発明の実施形態2に係る気相成長システム100を示す図である。図7に示すように、気相成長システム100は、図1に示す気体供給装置60に代えて、気体供給装置60Aを備える。また、気相成長システム100は単数の原料導入管A1を備える。原料導入管A1は混合ガスMGを供給する。混合ガスMGは、異なる複数の原料ガスGnを混合した気体である。チャンバー3に導入する前の混合ガスMG中では、複数の原料ガスGnは化学反応を起こしていない。
FIG. 7 is a view showing a
気相成長装置1は、単数の原料導入管A1に対応して、単数の原料導入ポートGP1を備える。従って、原料導入ポートGP1は、原料導入管A1を通して、混合ガスMGをチャンバー3に導入する。
The vapor
そして、気相成長装置1は、反応期間RPの一部又は全部において、チャンバー3の内部から外部への原料ガスGnの流出を遮断する。従って、反応期間RPの一部又は全部では、チャンバー3が密閉される。つまり、気相成長装置1は、チャンバー3の内部に混合ガスMG(つまり、異なる複数の原料ガスGn)を滞留させて化学反応を起こし、基板S上に目的物質を形成する。
Then, the vapor
その結果、実施形態2によれば、混合ガスを流通させて目的物質を形成する場合と比較して、混合ガスMGに含まれる原料ガスGnの利用効率を向上できる。その他、実施形態2によれば、実施形態1と同様の構成に起因して、実施形態1と同様の効果を有する。 As a result, according to the second embodiment, the utilization efficiency of the source gas Gn contained in the mixed gas MG can be improved as compared to the case where the target gas is formed by circulating the mixed gas. In addition, according to the second embodiment, due to the same configuration as the first embodiment, the same effect as the first embodiment is obtained.
また、実施形態2によれば、単数の原料導入ポートGP1が、単数の原料導入管A1を通して、混合ガスMGをチャンバー3に導入する。つまり、複数の異なる原料ガスGnが、単数の原料導入ポートGP1から、チャンバー3に導入される。従って、複数の原料導入ポートGPnのそれぞれから複数の原料ガスGnを導入する場合と比較して、チャンバー3の構成を簡素化できる。その結果、気相成長装置1のコストを低減できる。また、単数の原料導入管A1を設けているため、複数の原料導入管Anを設ける場合と比較して、気相成長システム100の構成を簡素化できる。その結果、気相成長システム100のコストを低減できる。
Further, according to the second embodiment, the single raw material introduction port GP1 introduces the mixed gas MG into the
引き続き図7を参照して、気体供給装置60Aについて説明する。気体供給装置60Aは、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、混合ガスMGをチャンバー3に供給する。
With continued reference to FIG. 7, the
具体的には、気体供給装置60Aは、第5所定量M5の混合ガスMGをチャンバー3に供給した後に、混合ガスMGの流路を遮断して、チャンバー3への混合ガスMGの供給を停止する。換言すれば、第5所定量M5の混合ガスMGがチャンバー3に導入された後に、混合ガスMGの流路が遮断されて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1からの混合ガスMGの導入が停止される。
Specifically, after supplying the mixed gas MG of the fifth predetermined amount M5 to the
従って、実施形態2によれば、原料ガスGnがチャンバー3の外部に流出することを更に抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the second embodiment, the source gas Gn can be further suppressed from flowing out of the
第5所定量M5は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。第5所定量M5は、複数の原料ガスGnのそれぞれに対して定められた複数の第1所定量M1の合計である。第1所定量M1は、実施形態1の第1所定量M1と同様である。 The fifth predetermined amount M5 indicates, for example, the amount of substance (mol), mass, or volume. The fifth predetermined amount M5 is the sum of a plurality of first predetermined amounts M1 determined for each of the plurality of source gases Gn. The first predetermined amount M1 is the same as the first predetermined amount M1 of the first embodiment.
従って、実施形態2によれば、混合ガスMGの過不足が抑制され、適正な量の混合ガスMGをチャンバー3に導入できる。その結果、混合ガスMGの無駄を抑制できる。
Therefore, according to the second embodiment, the excess and deficiency of the mixed gas MG can be suppressed, and an appropriate amount of the mixed gas MG can be introduced into the
また、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部での化学反応に起因する混合ガスMGの減少量に応じて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、混合ガスMGをチャンバー3に補充する。
Further, the
従って、実施形態2によれば、チャンバー3内で原料ガスGnが不足する事態を回避できるため、目的物質の成長不良を抑制できる。
Therefore, according to the second embodiment, a situation in which the source gas Gn runs short in the
また、気体供給装置60Aは、混合ガスMGを補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように混合ガスMGを補充する。
In addition, when replenishing the mixed gas MG, the
従って、実施形態2によれば、原料ガスGnの過不足が抑制され、適正な量の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、原料ガスGnの無駄を抑制できる。
Therefore, according to the second embodiment, excess and deficiency of the source gas Gn can be suppressed, and an appropriate amount of the source gas Gn can be introduced into the
具体的には、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部の混合ガスMGの減少量に応じて、第6所定量M6の混合ガスMGをチャンバー3に供給する。
Specifically, the
第6所定量M6は、例えば、物質量(モル)、質量、又は体積を示す。第6所定量M6は、複数の原料ガスGnのそれぞれに対して定められた複数の第2所定量M2の合計である。第2所定量M2は、実施形態1の第2所定量M2と同様である。第6所定量M6は、例えば、混合ガスMGの減少量と等しいことが好ましい。 The sixth predetermined amount M6 indicates, for example, a substance amount (mol), a mass, or a volume. The sixth predetermined amount M6 is the sum of a plurality of second predetermined amounts M2 determined for each of the plurality of source gases Gn. The second predetermined amount M2 is the same as the second predetermined amount M2 of the first embodiment. The sixth predetermined amount M6 is preferably equal to, for example, the reduction amount of the mixed gas MG.
そして、気体供給装置60Aは、第6所定量M6の混合ガスMGが補充された後に、混合ガスMGの流路を遮断して、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通したチャンバー3への混合ガスMGの補充を停止する。
Then, after the mixed gas MG of the sixth predetermined amount M6 is replenished, the
従って、実施形態2によれば、原料ガスGnがチャンバー3の外部に流出することを更に抑制できる。その結果、原料ガスGnの利用効率を更に向上できる。
Therefore, according to the second embodiment, the source gas Gn can be further suppressed from flowing out of the
なお、気体供給装置60Aは、第5所定量M5の混合ガスMGが供給された後において、チャンバー3の内部での化学反応に起因する混合ガスMGの減少量に応じて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、混合ガスMGを常時補充してもよい。この場合、混合ガスMGが減少した分だけ混合ガスMGを常時補充することで、混合ガスMGがチャンバー3の内部で常時一定量に保持される。従って、目的物質の成長を精度良く制御できる。また、混合ガスMGを補充する一方、混合ガスMGがチャンバー3の外部に流出することもないため、混合ガスMGの利用効率を向上できる。
Note that, after the mixed gas MG of the fifth predetermined amount M5 is supplied, the
例えば、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部の混合ガスMGの量が閾値Th3より少なくなった場合に、チャンバー3の内部の混合ガスMGの減少量に応じて、混合ガスMGを原料導入ポートGP1から常時補充してもよい。閾値Th3は、例えば、第5所定量M5と同一値に設定されることが好ましい。この場合、チャンバー3の内部において、混合ガスMGを第5所定量M5に保持できる。その結果、目的物質の成長を精度良く制御できる。
For example, when the amount of the mixed gas MG in the
また、例えば、気体供給装置60Aは、混合ガスMGを常時補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように混合ガスMGを常時補充してもよい。この場合、チャンバー3内での原料ガスGnの過不足が抑制され、適正な量の原料ガスGnをチャンバー3に導入できる。その結果、原料ガスGnの無駄を抑制できる。
Also, for example, when constantly replenishing the mixed gas MG, the
なお、気体供給装置60Aは、混合ガスMGを常時補充する際に、キャリアガスCGを常時補充してもよい。また、気体供給装置60Aは、混合ガスMGを常時補充する際に、エッチングガスEGを常時補充してもよい。
The
また、副産物排気部15が、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、原料ガスGn、キャリアガスCG、及びエッチングガスとともに副産物FGを排気するときに、気体供給装置60Aは、原料ガスGnの減少量に応じて、混合ガスMGをチャンバー3に補充する。気体供給装置60Aは、混合ガスMGを補充する際に、原料ガスGnのモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように混合ガスMGを補充する。
When the by-
ここで、気体供給装置60Aは、混合ガスMGに代えて、希釈混合ガスUMを気相成長装置1に供給することが好ましい。希釈混合ガスUMは、混合ガスMGとキャリアガスCGとを混合し、キャリアガスCGによって混合ガスMGを希釈した気体である。
Here, it is preferable that the
次に、図7を参照して、混合ガスMGに代えて希釈混合ガスUMを気相成長装置1に供給する形態について、混合ガスMGを気相成長装置1供給する形態と異なる点を主に説明する。
Next, referring to FIG. 7, the mode in which diluted mixed gas UM is supplied to vapor
原料導入管A1は、希釈混合ガスUMを供給する。従って、原料導入ポートGP1は、原料導入管A1を通して、希釈混合ガスUMをチャンバー3に導入する。つまり、気体供給装置60Aは、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、希釈混合ガスUMをチャンバー3に供給する。
The raw material inlet pipe A1 supplies a diluted mixed gas UM. Therefore, the raw material introduction port GP1 introduces the diluted mixed gas UM into the
具体的には、気体供給装置60Aは、第5所定量M5の混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMをチャンバー3に供給した後に、希釈混合ガスUMの流路を遮断して、チャンバー3への希釈混合ガスUMの供給を停止する。換言すれば、第5所定量M5の混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMがチャンバー3に導入された後に、希釈混合ガスUMの流路が遮断されて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1からの希釈混合ガスUMの導入が停止される。
Specifically, the
また、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部での化学反応に起因する混合ガスMGの減少量に応じて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、希釈混合ガスUMをチャンバー3に補充する。また、気体供給装置60Aは、希釈混合ガスUMを補充する際に、原料ガスGnのモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈混合ガスUMを補充する。
Further, the
具体的には、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部の混合ガスMGの減少量に応じて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、第6所定量M6の混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMをチャンバー3に供給する。
Specifically, the
そして、気体供給装置60Aは、第6所定量M6の混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMが補充された後に、希釈混合ガスUMの流路を遮断して、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通したチャンバー3への希釈混合ガスUMの補充を停止する。
Then, after the diluted mixed gas UM containing the mixed gas MG of the sixth predetermined amount M6 is replenished, the
なお、気体供給装置60Aは、第5所定量M5の混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMが供給された後において、チャンバー3の内部での化学反応に起因する混合ガスMGの減少量に応じて、原料導入管A1及び原料導入ポートGP1を通して、希釈混合ガスUMを常時補充してもよい。
Note that, after the diluted mixed gas UM including the mixed gas MG of the fifth predetermined amount M5 is supplied to the
例えば、気体供給装置60Aは、チャンバー3の内部の混合ガスMGの量が閾値Th3より少なくなった場合に、チャンバー3の内部の混合ガスMGの減少量に応じて、混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMを原料導入ポートGP1から常時補充してもよい。
For example, when the amount of the mixed gas MG in the
また、例えば、気体供給装置60Aは、希釈混合ガスUMを常時補充する際に、原料ガスGnの各々のモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈混合ガスUMを常時補充してもよい。
Also, for example, when constantly replenishing the diluted mixed gas UM, the
なお、気体供給装置60Aは、希釈混合ガスUMを常時補充する際に、キャリアガスCGを常時補充してもよい。また、気体供給装置60Aは、希釈混合ガスUMを常時補充する際に、エッチングガスEGを常時補充してもよい。
The
また、副産物排気部15が、副産物FGの濃度が閾値Th2より大きくなった場合に、原料ガスGn、キャリアガスCG、及びエッチングガスとともに副産物FGを排気するときに、気体供給装置60Aは、原料ガスGnの減少量に応じて、希釈混合ガスUMをチャンバー3に補充する。気体供給装置60Aは、希釈混合ガスUMを補充する際に、原料ガスGnのモル分率がチャンバー3の内部で一定に保持されるように希釈混合ガスUMを補充する。
When the by-
以下、特に明示しない限り、実施形態2では、気体供給装置60Aは、混合ガスMGに代えて、希釈混合ガスUMを気相成長装置1に供給する。
Hereinafter, in the second embodiment, the
次に、図8を参照して、気体供給装置60Aについて説明する。図7は、気体供給装置60Aを示す図である。図7に示すように、気体供給装置60Aは、真空ポンプ61と、制御部62と、恒温槽63(温度制御部)と、圧力調整ユニット64Aと、第1流量制御部Q1(流量制御部)と、第2流量制御部72と、第3流量制御部73とを備える。圧力調整ユニット64Aは、希釈容器X1と、バルブ部Y1(導入部)と、複数の原料容器Zn(複数のガス容器)とを備える。そして、気体供給装置60Aは、気相成長装置1(図7)に気体を供給する。なお、本明細書において、バルブ部Y1は導入部の一例であり、原料容器Znはガス容器の一例である。
Next, the
制御部62は、真空ポンプ61、恒温槽63、バルブ部Y1、第1流量制御部Q1、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73を制御する。つまり、真空ポンプ61、恒温槽63、バルブ部Y1、第1流量制御部Q1、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73は、制御部62の制御を受けて動作する。なお、制御部62はプロセッサー及び記憶装置を含む。従って、プロセッサーが記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、真空ポンプ61、恒温槽63、バルブ部Y1、第1流量制御部Q1、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73を制御する。
The
恒温槽63は、圧力調整ユニット64Aの温度を制御し、圧力調整ユニット64Aの温度を一定温度に保持する。圧力調整ユニット64Aは、恒温槽63の内部に配置される。
The
圧力調整ユニット64Aは、複数の原料ガスGnを混合した混合ガスMGをキャリアガスCGによって希釈して、希釈混合ガスUMを生成する。そして、圧力調整ユニット64Aは、混合ガスMGを含む希釈混合ガスUMを放出する。また、圧力調整ユニット64Aは、希釈混合ガスUMを生成する際に、希釈容器X1の内部でのキャリアガスCGの分圧と原料ガスGnの各々の分圧とを調整する。
The
具体的には、複数の原料容器Znは、それぞれ、互いに異なる複数の原料ガスGn(互いに異なる複数のガス)を収容する。原料ガスGnは、希釈されていない純粋な原料の気体であり、原料容器Znの内部で一定の圧力(蒸気圧)を有する。 Specifically, the plurality of source containers Zn respectively store a plurality of source gases Gn (a plurality of gases different from each other) different from each other. The source gas Gn is a non-diluted pure source gas, and has a constant pressure (vapor pressure) inside the source container Zn.
バルブ部Y1は、異なる複数の原料ガスGnを異なるタイミングで、複数の原料容器Znから希釈容器X1に導入するとともに、複数の原料ガスGnを希釈するキャリアガスCGを、複数の原料ガスGnと異なるタイミングで希釈容器X1に導入する。その結果、希釈容器X1において、複数の原料ガスGnとキャリアガスCGとを混合した希釈混合ガスUMが生成される。 The valve portion Y1 introduces a plurality of different source gases Gn at different timings from the plurality of source containers Zn to the dilution container X1, and also differs in the carrier gas CG for diluting the plurality of source gases Gn from the plurality of source gases Gn It is introduced into the dilution container X1 at the timing. As a result, in the dilution container X1, a diluted mixed gas UM in which the plurality of source gases Gn and the carrier gas CG are mixed is generated.
例えば、バルブ部Y1は、異なる複数の原料ガスGnを異なるタイミングで、複数の原料容器Znから希釈容器X1に導入する。その結果、希釈容器X1には、複数の原料ガスGnを混合した混合ガスMGが収容される。そして、バルブ部Y1は、キャリアガスCGを、複数の原料ガスGnと異なるタイミングで希釈容器X1に導入する。その結果、希釈容器X1において、混合ガスMGとキャリアガスCGとを混合した希釈混合ガスUMが生成される。 For example, the valve unit Y1 introduces a plurality of different source gases Gn from the plurality of source containers Zn into the dilution container X1 at different timings. As a result, mixed gas MG obtained by mixing a plurality of source gases Gn is accommodated in dilution container X1. Then, the valve unit Y1 introduces the carrier gas CG into the dilution container X1 at a timing different from that of the plurality of source gases Gn. As a result, in the dilution container X1, a diluted mixed gas UM in which the mixed gas MG and the carrier gas CG are mixed is generated.
また、バルブ部Y1は、希釈容器X1での各原料ガスGnの分圧とキャリアガスCGの分圧とを調整する。その結果、希釈容器X1では、希釈混合ガスUMの全圧pが所定全圧値に設定され、原料ガスGnの分圧pgnが第1分圧値に設定され、キャリアガスCGの分圧pcが第2分圧値に設定される。第1分圧値は、異なる複数の原料ガスGnが化学反応する際の化学反応式に基づいて、原料ガスGnごとに定められる。なお、複数の分圧pgnを区別して説明するときは、分圧pg1、…、pgN(Nは2以上の整数)と記載する。従って、p=pg1+、…、+pgN+pc、である。 In addition, the valve unit Y1 adjusts the partial pressure of each source gas Gn and the partial pressure of the carrier gas CG in the dilution container X1. As a result, in the dilution container X1, the total pressure p of the diluted mixed gas UM is set to a predetermined total pressure value, the partial pressure pgn of the source gas Gn is set to a first partial pressure value, and the partial pressure pc of the carrier gas CG is It is set to the second partial pressure value. The first partial pressure value is determined for each source gas Gn based on a chemical reaction formula when a plurality of different source gases Gn chemically react. In the case where the plurality of partial pressures pgn are described separately, they are described as partial pressure pg1,..., PgN (N is an integer of 2 or more). Therefore, p = pg1 +, ..., + pgN + pc.
希釈容器X1は、複数の原料容器Znからそれぞれ導入された複数の原料ガスGnとキャリアガスCGとを混合して、希釈混合ガスUM(希釈ガス)として収容する。そして、バルブ部Y1は、複数の原料ガスGnとキャリアガスCGとが混合された後に、希釈混合ガスUMを希釈容器X1から放出する。つまり、バルブ部Y1は、複数の原料ガスGnとキャリアガスCGとが混合されて、原料ガスGnの各々の分圧pgnとキャリアガスCGの分圧pcとが調整された後に、希釈混合ガスUMを、希釈容器X1から放出する。 The dilution container X1 mixes the plurality of source gases Gn respectively introduced from the plurality of source containers Zn and the carrier gas CG, and stores the mixture as a diluted mixed gas UM (dilution gas). Then, after the plurality of raw material gases Gn and the carrier gas CG are mixed, the valve unit Y1 releases the diluted mixed gas UM from the dilution container X1. That is, after the plurality of source gases Gn and the carrier gas CG are mixed, and the partial pressure pgn of each source gas Gn and the partial pressure pc of the carrier gas CG are adjusted, the valve portion Y1 is a diluted mixed gas UM. Are discharged from the dilution container X1.
なお、本明細書において、希釈混合ガスUMは、気体供給装置60Aによる気相成長装置1への供給対象であるガス(具体的には混合ガスMG)と、キャリアガスCGとを混合した希釈ガスの一例である。
In the present specification, the diluted mixed gas UM is a diluted gas obtained by mixing the gas (specifically, the mixed gas MG) to be supplied to the vapor
第1流量制御部Q1はバルブ部Y1に対応して設けられる。また、第1流量制御部Q1は原料導入管A1(図7)に対応して設けられる。 The first flow rate control unit Q1 is provided corresponding to the valve unit Y1. Further, the first flow rate control unit Q1 is provided corresponding to the raw material introduction pipe A1 (FIG. 7).
第1流量制御部Q1は、バルブ部Y1が放出した希釈混合ガスUMの流量を制御する。そして、第1流量制御部Q1は、原料導入管A1を通して、希釈混合ガスUMをチャンバー3に供給する。具体的には、第1流量制御部Q1は、ハーゲンポアゼイユの原理を利用し、層流素子の上流側と下流側との差圧に基づいて、希釈混合ガスUMの体積流量又は質量流量を制御する。
The first flow rate control unit Q1 controls the flow rate of the diluted mixed gas UM released by the valve unit Y1. Then, the first flow rate control unit Q1 supplies the diluted mixed gas UM to the
以上、図8を参照して説明したように、実施形態2によれば、希釈容器X1にキャリアガスCGを導入しているため、混合ガスMGだけを希釈容器X1に導入した場合と比較して、希釈混合ガスUMの全圧pを大きくできる。従って、混合ガスMGだけを希釈容器X1に導入した場合と比較して、混合ガスMGは第1流量制御部Q1及び気相成長装置1に向けて容易に移動する。つまり、希釈容器X1での希釈混合ガスUMの全圧pによって、混合ガスMG(つまり、原料ガスGn)を移動する力を確保している。一方、原料容器Znから希釈容器X1に導入する原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を調整することにより、原料ガスGnごとに、希釈容器X1中の希釈混合ガスUMに含める原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を精度良く調整できる。
As described above with reference to FIG. 8, according to the second embodiment, since the carrier gas CG is introduced into the dilution container X1, as compared with the case where only the mixed gas MG is introduced into the dilution container X1. The total pressure p of the diluted mixed gas UM can be increased. Therefore, compared with the case where only the mixed gas MG is introduced into the dilution container X1, the mixed gas MG moves easily toward the first flow rate control unit Q1 and the vapor
その結果、一般的な成膜装置のようにキャリアガスを流しつつキャリアガスの流量を制御して原料ガスの供給量を調整する場合と比較して、第1流量制御部Q1及び気相成長装置1に向けてキャリアガスCGとともに移動させる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)、つまり、原料ガスGnの供給量を精度良く調整できる。また、希釈容器X1から希釈混合ガスUMを放出するため、一般的な成膜装置のようにバブラーからガス供給先に原料ガスを直接供給する場合と比較して、原料ガスGnの供給量を精度良く調整できる。原料ガスGnの供給量を精度良く調整できるため、気相成長装置1は、品質の良い目的物質(例えば、欠陥が少なく、純度の高い目的物質)を形成できる。
As a result, compared to the case where the flow rate of the carrier gas is controlled to flow the carrier gas and the supply amount of the source gas is adjusted, as in a general film forming apparatus, the first flow rate control unit Q1 and the vapor phase growth apparatus The amount (quantity of substance, volume, or mass) of the source gas Gn to be moved together with the carrier gas CG toward 1, the supply amount of the source gas Gn can be accurately adjusted. Further, in order to discharge the diluted mixed gas UM from the dilution container X1, the supply amount of the source gas Gn is more accurate than in the case where the source gas is directly supplied from the bubbler to the gas supply destination like a general film forming apparatus. It can be adjusted well. Since the supply amount of the source gas Gn can be accurately adjusted, the
また、実施形態2によれば、希釈容器X1での希釈混合ガスUMの全圧pによって原料ガスGnを移動する力を確保しているとともに、原料ガスGnを含む希釈混合ガスUMを希釈容器X1から放出している。従って、実施形態1と同様に、原料ガスGnの供給量が温度の影響を受け難く、温度管理が容易である。また、実施形態2では、実施形態1と同様の理由により、原料ガスGnの供給量を更に精度良く調整でき、また、気体供給装置60Aのコストを低減できる。さらに、実施形態2では、実施形態1と同様の理由により、維持コストの上昇を抑制でき、また、原料容器Znの形状が制限されることを抑制できる。
Further, according to Embodiment 2, the force for moving the source gas Gn is secured by the total pressure p of the diluted mixed gas UM in the dilution container X1, and the diluted mixed gas UM containing the source gas Gn is diluted in the dilution container X1. Released from Therefore, as in the first embodiment, the supply amount of the source gas Gn is not easily influenced by the temperature, and the temperature management is easy. Further, in the second embodiment, for the same reason as the first embodiment, the supply amount of the source gas Gn can be adjusted with higher accuracy, and the cost of the
さらに、実施形態2によれば、実施形態1と同様に、少量の混合ガスMG(つまり、少量の原料ガスGn)を容易に供給できる。また、実施形態2では、原料ガスGnを含む希釈混合ガスUMを希釈容器X1から放出するため、実施形態1と同様に、原料ガスGnの供給量が安定している。
Furthermore, according to Embodiment 2, as in
また、実施形態2によれば、希釈容器XnへのキャリアガスCGの導入量を調整することによって、希釈混合ガスUMの全圧pを調整できる。つまり、混合ガスMG(つまり、原料ガスGn)を移動する力を調整できる。 Further, according to the second embodiment, the total pressure p of the diluted mixed gas UM can be adjusted by adjusting the amount of introduction of the carrier gas CG into the dilution container Xn. That is, the force of moving the mixed gas MG (that is, the source gas Gn) can be adjusted.
さらに、実施形態2によれば、希釈容器X1での原料ガスGnの分圧pgnを調整することにより、希釈混合ガスUMに含まれる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を調整できる。その結果、第1流量制御部Q1及び気相成長装置1に向けて、キャリアガスCGとともに移動させる原料ガスGnの量(物質量、体積量、又は質量)を更に精度良く調整できる。
Furthermore, according to the second embodiment, by adjusting the partial pressure pgn of the source gas Gn in the dilution container X1, the amount (quantity, volume or mass) of the source gas Gn contained in the diluted mixed gas UM can be determined. It can be adjusted. As a result, the amount (quantity of substance, volume, or mass) of the source gas Gn to be moved together with the carrier gas CG toward the first flow rate control unit Q1 and the
さらに、実施形態2によれば、複数の原料容器Znを備えているため、原料容器Znごとに、希釈容器X1に導入する原料ガスGnの量を調整できる。従って、原料ガスGnの各々が、目的物質を生成するための化学反応式に基づくモル分率を有するように、希釈容器X1に原料ガスGnを導入できる。つまり、原料ガスGnを気相成長装置1に供給する際に原料ガスGnのモル分率を容易に調整できる。
Furthermore, according to the second embodiment, since the plurality of source containers Zn are provided, the amount of source gas Gn to be introduced into the dilution container X1 can be adjusted for each source container Zn. Therefore, the source gas Gn can be introduced into the dilution container X1 such that each of the source gases Gn has a molar fraction based on a chemical reaction formula for producing the target substance. That is, when the source gas Gn is supplied to the vapor
さらに、実施形態2によれば、複数の原料容器Znからの複数の原料ガスGnを1つの希釈容器X1で混合し、さらにキャリアガスCGを導入することによって、1つの希釈容器X1で希釈混合ガスUMを生成している。従って、複数の原料容器Znに対してそれぞれ複数の希釈容器Xnを設ける場合と比較して、気体供給装置60Aの構成を簡略化できる。例えば、希釈容器Xnの数及びバルブ部Ynの数を削減できる。
Furthermore, according to Embodiment 2, a plurality of source gases Gn from a plurality of source containers Zn are mixed in one dilution container X1, and carrier gas CG is introduced to further dilute the mixed gas in one dilution container X1. UM is generated. Therefore, the configuration of the
さらに、実施形態2によれば、原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を利用して、原料ガスGnを原料容器Znから希釈容器X1に移動できる。従って、原料ガスGnを原料容器Znから希釈容器X1に移動させるための能動的な装置を装備することを抑制できる。その結果、気体供給装置60Aの簡素化を図ることができるとともに、気体供給装置60Aのコストを低減できる。
Furthermore, according to Embodiment 2, the pressure (vapor pressure) of the source gas Gn inside the source container Zn can be used to move the source gas Gn from the source container Zn to the dilution container X1. Therefore, it is possible to suppress the installation of an active device for moving the source gas Gn from the source container Zn to the dilution container X1. As a result, the
さらに、実施形態2によれば、第1流量制御部Q1は、希釈混合ガスUMの全圧pを利用して、希釈混合ガスUMを気相成長装置1に容易に供給できる。
Furthermore, according to the second embodiment, the first flow rate control unit Q1 can easily supply the diluted mixed gas UM to the vapor
なお、希釈容器X1は、キャリアガスCGを導入することなく、複数の原料容器Znからそれぞれ複数の原料ガスGnを導入して、混合ガスMGを収容することもできる。この場合、第1流量制御部Q1は、バルブ部Y1が放出した混合ガスMGの流量を制御することもできる。そして、第1流量制御部Q1は、原料導入管A1を通して、混合ガスMGをチャンバー3に供給することもできる。具体的には、第1流量制御部Q1は、ハーゲンポアゼイユの原理を利用し、層流素子の上流側と下流側との差圧に基づいて、混合ガスMGの体積流量又は質量流量を制御することもできる。
The dilution container X1 can also accommodate the mixed gas MG by introducing a plurality of source gases Gn from a plurality of source containers Zn without introducing the carrier gas CG. In this case, the first flow rate control unit Q1 can also control the flow rate of the mixed gas MG released by the valve unit Y1. Then, the first flow rate control unit Q1 can also supply the mixed gas MG to the
次に、図9を参照して、圧力調整ユニット64Aについて説明する。図9は、圧力調整ユニット64Aを示す図である。図9に示すように、圧力調整ユニット64Aは、温度計TMと、第1圧力計PM1(圧力計)と、第2圧力計PM2と、管t1〜管t4及び複数の管t5nとをさらに含む。
Next, with reference to FIG. 9, the
バルブ部Y1は、第1バルブユニット75と、複数の第2バルブユニット77nとを含む。第1バルブユニット75は、バルブb1〜バルブb7及び管t1〜管t4を含む。第2バルブユニット77nは、バルブb8n及び管t5nを含む。バルブb1〜バルブb7及びバルブb8nは、例えば、ストップバルブである。複数の第2バルブユニット77nは、それぞれ、複数の原料容器Znに対応して設けられる。
The valve portion Y1 includes a
管t1は、希釈容器X1とバルブb4とを接続する。管t2は、バルブb3〜バルブb7を相互に接続する。管t3は、バルブb1〜バルブb3を相互に接続する。管t4は、バルブb7と複数のバルブb8nとを相互に接続する。管t5nは、バルブt8nと原料容器Znとを接続する。なお、バルブt8nと原料容器Znとが直接接続されていてもよい。バルブb4と希釈容器X1とが直接接続されていてもよい。 The pipe t1 connects the dilution container X1 and the valve b4. The pipe t2 interconnects the valve b3 to the valve b7. The pipe t3 mutually connects the valve b1 to the valve b3. The pipe t4 mutually connects the valve b7 and the plurality of valves b8n. The pipe t5n connects the valve t8n and the raw material container Zn. The valve t8 n may be directly connected to the raw material container Zn. The valve b4 and the dilution container X1 may be directly connected.
なお、複数の第2バルブユニット77nを区別して説明するときは、第2バルブユニット771、…、77N(Nは2以上の整数)と記載する。複数のバルブt8nを区別して説明するときは、バルブt81、…、t8N(Nは2以上の整数)と記載する。複数の管t5nを区別して説明するときは、管t51、…、t5N(Nは2以上の整数)と記載する。
In addition, when distinguishing and demonstrating several
引き続き図9を参照して、バルブ部Y1の制御手順を説明する。制御手順は、第1手順〜第22手順を含む。バルブ部Y1の初期状態では、バルブb1〜バルブb7及びバルブb8nは閉じている。以下、理解の便宜のため、2個の原料容器Znと2個の第2バルブユニット77nとを備えるときのバルブ部Y1の制御手順を説明する。
Continuing to refer to FIG. 9, the control procedure of the valve portion Y1 will be described. The control procedure includes first to twenty-second procedures. In the initial state of the valve portion Y1, the valves b1 to b7 and the valve b8 n are closed. Hereinafter, for the convenience of understanding, a control procedure of the valve portion Y1 when the two raw material containers Zn and the two
[真空引き及びパージ]
第1手順〜第4手順は、実施形態1の第1手順〜第4手順と同様である。
[Vacuum evacuation and purge]
The first to fourth procedures are the same as the first to fourth procedures of the first embodiment.
[原料ガスG1の希釈容器X1への導入]
第5手順:バルブb2、b6、b7を閉じ、バルブb81を開く。
[Introduction of raw material gas G1 into dilution container X1]
Fifth procedure: Close the valves b2, b6 and b7 and open the valve b81.
第6手順:バルブb7の開閉を繰り返して、原料ガスG1を原料容器Z1から希釈容器X1に導入する。原料ガスG1を希釈容器X1に導入する際に、バルブb7の開時間と閉時間とを調整して、希釈容器X1の内部での原料ガスG1の圧力pg1を第1分圧値に設定する。圧力pg1は式(5)で表される。「V」は希釈容器X1の内部の体積を示し、「ng1」は原料ガスG1の物質量(モル)を示し、「R」は気体定数を示し、「T」は希釈容器X1の内部の温度を示す。 Sixth procedure: The opening and closing of the valve b7 is repeated to introduce the source gas G1 from the source container Z1 into the dilution container X1. When introducing the source gas G1 into the dilution container X1, the opening time and closing time of the valve b7 are adjusted, and the pressure pg1 of the source gas G1 inside the dilution container X1 is set to the first partial pressure value. The pressure pg1 is expressed by equation (5). “V” indicates the internal volume of the dilution vessel X1, “ng1” indicates the amount of substance (moles) of the source gas G1, “R” indicates the gas constant, and “T” indicates the temperature inside the dilution vessel X1 Indicates
pg1×V=ng1×R×T …(5) pg1 × V = ng1 × R × T (5)
体積V及び温度Tは既知であり、圧力pg1は第1圧力計PM1で計測できるため、希釈容器X1の内部での原料ガスG1の物質量は、式(5)に基づいて算出できる。 The volume V and the temperature T are known, and the pressure pg1 can be measured by the first pressure gauge PM1. Therefore, the amount of substance of the source gas G1 inside the dilution container X1 can be calculated based on the equation (5).
実施形態2によれば、温度計TMで希釈容器X1の温度を監視するとともに、第1圧力計PM1で希釈容器X1の圧力を監視することによって、希釈容器X1の温度及び原料ガスG1の分圧pg1を所望の値に制御できる。その結果、所望の物質量の原料ガスG1を希釈容器X1に導入できる。 According to the second embodiment, the temperature of the dilution container X1 and the partial pressure of the raw material gas G1 are monitored by monitoring the temperature of the dilution container X1 with a thermometer TM and monitoring the pressure of the dilution container X1 with a first pressure gauge PM1. It is possible to control pg1 to a desired value. As a result, it is possible to introduce a desired amount of the raw material gas G1 into the dilution container X1.
なお、原料ガスG1の圧力pg1が低い場合は、バルブb6を開けて、第2圧力計PM2によって、圧力pg1を計測してもよい。 When the pressure pg1 of the source gas G1 is low, the valve b6 may be opened and the pressure pg1 may be measured by the second pressure gauge PM2.
第7手順:原料ガスG1の圧力pg1が第1分圧値になった時点で、バルブb7を閉じる。 Seventh procedure: When the pressure pg1 of the raw material gas G1 reaches the first partial pressure value, the valve b7 is closed.
第8手順:バルブb4、b81を閉じ、バルブb2、b3、b7を開く。 Eighth procedure: Close the valves b4 and b81 and open the valves b2, b3 and b7.
第9手順:バルブb6を開く。第2圧力計PM2は、管t2、t3、t4の内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、管t2、t3、t4の内部の真空の程度を確認する。 Ninth procedure: Open the valve b6. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the tubes t2, t3 and t4. The operator confirms the degree of vacuum inside the tubes t2, t3 and t4 by the second pressure gauge PM2.
[原料ガスG2の希釈容器X1への導入]
第10手順:バルブb2、b3、b6、b7を閉じ、バルブb82を開く。
[Introduction of raw material gas G2 into dilution container X1]
Tenth procedure: Close the valves b2, b3, b6 and b7 and open the valve b82.
第11手順:バルブb4を開く。 Eleventh procedure: Open the valve b4.
第12手順:バルブb7の開閉を繰り返して、原料ガスG2を原料容器Z2から希釈容器X1に導入する。原料ガスG2を希釈容器X1に導入する際に、バルブb7の開時間と閉時間とを調整して、希釈容器X1の内部での混合ガスMGの全圧pmを第1全圧値に設定する。全圧pmは式(6)で表される。「pg1」は、希釈容器X1での原料ガスG1の圧力、つまり、原料ガスG1の分圧を示し、「pg2」は、希釈容器X1での原料ガスG2の分圧を示す。 Twelfth procedure: The source gas G2 is introduced from the source container Z2 into the dilution container X1 by repeating opening and closing of the valve b7. When the source gas G2 is introduced into the dilution container X1, the opening time and closing time of the valve b7 are adjusted to set the total pressure pm of the mixed gas MG inside the dilution container X1 to the first total pressure value. . The total pressure pm is expressed by equation (6). “Pg1” indicates the pressure of the source gas G1 in the dilution container X1, that is, the partial pressure of the source gas G1, and “pg2” indicates the partial pressure of the source gas G2 in the dilution container X1.
pm=pg1+pg2 …(6) pm = pg1 + pg2 (6)
全圧pm及び分圧pg1は計測済みであるため、式(6)に基づいて原料ガスG2の分圧pg2を算出できる。 Since the total pressure pm and the partial pressure pg1 have been measured, the partial pressure pg2 of the source gas G2 can be calculated based on the equation (6).
また、全圧pmは式(7)で表される。「V」は希釈容器X1の内部の体積を示し、「ng1」は原料ガスG1の物質量(モル)を示し、「ng2」は原料ガスG2の物質量(モル)を示し、「R」は気体定数を示し、「T」は希釈容器X1の内部の温度を示す。 Further, the total pressure pm is expressed by equation (7). “V” indicates the internal volume of the dilution container X1, “ng1” indicates the amount of substance (mol) of the source gas G1, “ng2” indicates the amount of substance (mol) of the source gas G2, and “R” indicates The gas constant is indicated, and "T" indicates the temperature inside the dilution vessel X1.
pm×V=(ng1+ng2)×R×T …(7) pm × V = (ng1 + ng2) × R × T (7)
体積V及び温度Tは既知であり、全圧pmは第1圧力計PM1で計測でき、物質量ng1は式(5)に基づいて算出できるため、希釈容器X1の内部での原料ガスG2の物質量ng2は、式(7)に基づいて算出できる。 Since the volume V and the temperature T are known, the total pressure pm can be measured by the first pressure gauge PM1, and the substance mass ng1 can be calculated based on the equation (5), the substance of the raw material gas G2 inside the dilution container X1 The amount ng2 can be calculated based on the equation (7).
実施形態2によれば、温度計TMで希釈容器X1の温度を監視するとともに、第1圧力計PM1で希釈容器X1の圧力を監視することによって、希釈容器X1の温度及び原料ガスG2の分圧pg2を所望の値に制御できる。その結果、所望の物質量の原料ガスG2を希釈容器X1に導入できる。 According to the second embodiment, the temperature of the dilution container X1 and the partial pressure of the raw material gas G2 are monitored by monitoring the temperature of the dilution container X1 with the thermometer TM and monitoring the pressure of the dilution container X1 with the first pressure gauge PM1. It is possible to control pg2 to a desired value. As a result, it is possible to introduce a desired amount of material gas G2 into the dilution container X1.
なお、原料ガスG2の圧力pg2が低い場合は、バルブb6を開けて、第2圧力計PM2によって、全圧pmを計測してもよい。 If the pressure pg2 of the source gas G2 is low, the valve b6 may be opened to measure the total pressure pm by the second pressure gauge PM2.
第13手順:混合ガスMGの全圧pmが第1全圧値になった時点で、バルブb7を閉じる。つまり、原料ガスG2の分圧pg2が第1分圧値になった時点で、バルブb7を閉じる。なお、第1分圧値は、原料ガスG1と原料ガスG2とで個別に定められる。 Thirteenth Procedure: When the total pressure pm of the mixed gas MG reaches the first total pressure value, the valve b7 is closed. That is, when the partial pressure pg2 of the source gas G2 becomes the first partial pressure value, the valve b7 is closed. The first partial pressure value is determined individually for the source gas G1 and the source gas G2.
[キャリアガスCGの希釈容器X1への導入]
第14手順:バルブb4、b82を閉じ、バルブb2、b3、b7を開く。
[Introduction of carrier gas CG into dilution vessel X1]
Fourteenth Procedure: Close the valves b4 and b82 and open the valves b2, b3 and b7.
第15手順:バルブb6を開く。第2圧力計PM2は、管t2、t3、t4の内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、管t2、t3、t4の内部の真空の程度を確認する。 15th procedure: Open valve b6. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the tubes t2, t3 and t4. The operator confirms the degree of vacuum inside the tubes t2, t3 and t4 by the second pressure gauge PM2.
第16手順:バルブb2、b6を閉じ、バルブb1を開く。 Sixteenth procedure: Close the valves b2 and b6 and open the valve b1.
第17手順:バルブb4の開閉を繰り返して、キャリアガスCGを希釈容器X1に導入する。キャリアガスCGを希釈容器X1に導入する際に、バルブb4の開時間と閉時間とを調整して、希釈容器X1の内部での希釈混合ガスUMの全圧pを第2全圧値(つまり、所定全圧値)に設定する。全圧pは式(8)で表される。「V」は希釈容器X1の内部の体積を示し、「n」は希釈混合ガスUMの物質量(モル)を示し、「R」は気体定数を示し、「T」は希釈容器X1の内部の温度を示す。具体的には、「n」は、希釈容器X1の内部でのキャリアガスCGの物質量(モル)と原料ガスG1の物質量(モル)と原料ガスG2の物質量(モル)との和である。 Seventeenth Procedure: The carrier gas CG is introduced into the dilution container X1 by repeating opening and closing of the valve b4. When the carrier gas CG is introduced into the dilution container X1, the opening time and closing time of the valve b4 are adjusted to adjust the total pressure p of the diluted mixed gas UM inside the dilution container X1 to the second total pressure value (that is, , Predetermined total pressure value). The total pressure p is expressed by equation (8). "V" indicates the internal volume of the dilution vessel X1, "n" indicates the amount of substance (moles) of the diluted mixed gas UM, "R" indicates the gas constant, and "T" indicates the interior of the dilution vessel X1 Indicates the temperature. Specifically, “n” is the sum of the substance mass (mol) of the carrier gas CG inside the dilution vessel X1, the substance mass (mol) of the source gas G1, and the substance mass (mol) of the source gas G2 is there.
p×V=n×R×T …(8) p × V = n × R × T (8)
体積V及び温度Tは既知であり、全圧pは第1圧力計PM1で計測できるため、希釈容器X1の内部での希釈混合ガスUMの物質量nは、式(8)に基づいて算出できる。さらに、原料ガスG1の物質量ng1と原料ガスG2の物質量ng2とが分かっているため、キャリアガスCGの物質量ncは、式(9)に基づいて算出できる。 The volume V and the temperature T are known, and the total pressure p can be measured by the first pressure gauge PM1, so the substance mass n of the diluted mixed gas UM inside the dilution container X1 can be calculated based on the equation (8) . Further, since the substance mass ng1 of the source gas G1 and the substance mass ng2 of the source gas G2 are known, the substance mass nc of the carrier gas CG can be calculated based on the equation (9).
n=ng1+ng2+nc …(9) n = ng 1 + ng 2 + nc (9)
実施形態2によれば、温度計TMで希釈容器X1の温度を監視するとともに、第1圧力計PM1で希釈容器X1の圧力を監視することによって、希釈容器X1の温度及び希釈混合ガスUMの全圧pを所望の値に制御できる。 According to the second embodiment, by monitoring the temperature of the dilution container X1 with a thermometer TM and monitoring the pressure of the dilution container X1 with a first pressure gauge PM1, the temperature of the dilution container X1 and all of the diluted mixed gas UM are monitored. The pressure p can be controlled to a desired value.
また、式(10)から、キャリアガスCGの分圧pcを算出できる。「pg1」は、希釈容器X1の内部での原料ガスG1の圧力、つまり、原料ガスG1の分圧を示し、「pg2」は、希釈容器X1の内部での原料ガスG2の圧力、つまり、原料ガスG2の分圧を示す。 Also, the partial pressure pc of the carrier gas CG can be calculated from the equation (10). “Pg1” indicates the pressure of the source gas G1 inside the dilution container X1, that is, the partial pressure of the source gas G1, “pg2” indicates the pressure of the source gas G2 inside the dilution container X1, that is, the source The partial pressure of gas G2 is shown.
p=pg1+pg2+pc …(10) p = pg1 + pg2 + pc (10)
全圧p、分圧pg1、分圧pg2、及び分圧pc、又は、物質量n、物質量ng1、物質量ng2、及び物質量ncに基づいて、原料ガスG1のモル分率、原料ガスG2のモル分率、及びキャリアガスCGのモル分率を算出できる。 The molar fraction of the source gas G1, the source gas G2 based on the total pressure p, partial pressure pg1, partial pressure pg2, and partial pressure pc, or substance mass n, substance mass ng1, substance mass ng2, and substance mass nc And the molar fraction of the carrier gas CG can be calculated.
第18手順:希釈混合ガスUMの全圧pが第2全圧値になった時点で、バルブb4を閉じる。つまり、キャリアガスCGの分圧pcが第2所定値になった時点で、バルブb4を閉じる。 Eighteenth procedure: When the total pressure p of the diluted mixed gas UM reaches the second total pressure value, the valve b4 is closed. That is, when the partial pressure pc of the carrier gas CG becomes the second predetermined value, the valve b4 is closed.
[希釈原料ガスDnの気相成長装置1への供給]
第19手順:バルブb5を開いてもよい。その結果、キャリアガスCGによって、バルブb5から第1流量制御部Q1までの流路が洗浄される(パージ)。
[Supply of diluted source gas Dn to vapor phase growth apparatus 1]
Nineteenth procedure: The valve b5 may be opened. As a result, the flow path from the valve b5 to the first flow rate control unit Q1 is cleaned (purge) by the carrier gas CG.
第20手順:バルブb1、b5、b7を閉じ、バルブb2を開く。 Twentieth procedure: Close the valves b1, b5 and b7 and open the valve b2.
第21手順:バルブb6を開く。第2圧力計PM2は、管t2、t3の内部の圧力を計測する。作業者は、第2圧力計PM2によって、管t2、t3の内部の真空の程度を確認する。なお、管t2、t3の流路容積が希釈容器X1の容積よりも小さい場合は、第15手順は不要である。 Step 21: Open the valve b6. The second pressure gauge PM2 measures the pressure in the tubes t2 and t3. The operator confirms the degree of vacuum inside the tubes t2 and t3 by the second pressure gauge PM2. When the flow path volume of the tubes t2 and t3 is smaller than the volume of the dilution container X1, the fifteenth procedure is unnecessary.
第22手順:バルブb2、b3、b6を閉じ、バルブb4、b5を開く。その結果、希釈混合ガスUMが希釈容器X1から第1流量制御部Q1(図8)に向けて放出される。 Twenty-second procedure: Close the valves b2, b3 and b6 and open the valves b4 and b5. As a result, the diluted mixed gas UM is discharged from the dilution container X1 toward the first flow rate control unit Q1 (FIG. 8).
次に、図10を参照して、目的物質として窒化ガリウム(GaN)を基板S上に形成する例を説明する。図10は、気相成長システム100の一部を示す図である。図10に示すように、希釈容器X1に希釈混合ガスUMが収容される。希釈混合ガスは、原料ガスG1としての三塩化ガリウム(GaCl3)と、原料ガスG2としてのアンモニア(NH3)と、キャリアガスCGとしての窒素(N2)とを含む。また、第2流量制御部72には、キャリアガスCGとしての窒素(N2)が供給される。第3流量制御部73には、エッチングガスEGとしての塩素(Cl2)給される。
Next, with reference to FIG. 10, an example of forming gallium nitride (GaN) as a target substance on the substrate S will be described. FIG. 10 shows a part of the vapor
初期状態では、第1流量制御部Q1は原料導入管A1を閉鎖し、第2流量制御部72はキャリア導入管19を閉鎖し、第3流量制御部73はエッチング導入管21を閉鎖し、残留物排出装置80は残留物排出管25を閉鎖し、副産物排気部15は副産物排気管27を閉鎖している。
In the initial state, the first flow rate control unit Q1 closes the raw material introduction pipe A1, the second flow
第1流量制御部Q1と第2流量制御部72と第3流量制御部73とは、それぞれ、原料導入管A1とキャリア導入管19とエッチング導入管21とを開放する。その結果、希釈容器X1から希釈混合ガスUMがチャンバー3に導入され、キャリアガスCGとエッチングガスEGとがチャンバー3に導入される。
The first flow control unit Q1, the second
図10を参照して説明した実施形態2では、図4を参照して説明した実施形態1と同様に、基板S上に目的物質としての窒化ガリウム(GaN)が成長する。そして、実施形態1と同様に、三塩化ガリウム(G1)及びアンモニア(G2)の利用効率を向上できる。また、実施形態1と同様に、窒化ガリウムの成長速度を向上できる。さらに、実施形態1と同様に、チャンバー3の内部の残留物ZGを排気して、チャンバー3の内部を洗浄できる。
In the second embodiment described with reference to FIG. 10, gallium nitride (GaN) as a target substance is grown on the substrate S, as in the first embodiment described with reference to FIG. Then, as in the first embodiment, the utilization efficiency of gallium trichloride (G1) and ammonia (G2) can be improved. Further, as in the first embodiment, the growth rate of gallium nitride can be improved. Furthermore, as in the first embodiment, the residue ZG in the
(変形例)
次に、図11を参照して、本発明の実施形態2の変形例に係る気体供給装置60Aについて説明する。変形例では、希釈容器X1及び第1バルブユニット75と温度制御と、原料容器Zn及び第2バルブユニット77nの温度制御とを、個別に実行できる点で、個別に実行できない実施形態2と異なる。以下、変形例が実施形態2と異なる点を主に説明する。
(Modification)
Next, a
図11は、気体供給装置60Aの一部を示す図である。図11に示すように、変形例に係る気体供給装置60Aは、図9に示す恒温槽63に代えて、第1恒温槽63A(第1温度制御部)と、複数の第2恒温槽63Bn(第2温度制御部)とを備える。なお、複数の第2恒温槽63Bnを区別して説明するときは、第2恒温槽63B1、…、63BN(Nは2以上の整数)と記載する。
FIG. 11 is a view showing a part of the
第1恒温槽63Aは、希釈容器X1の温度及び第1バルブユニット75の温度を一括して制御し、希釈容器X1の温度及び第1バルブユニット75の温度を一定温度(例えば、第1温度)に保持する。第1恒温槽63Aは、第2恒温槽63Bnとは独立して、希釈容器X1及び第1バルブユニット75の温度を制御する。希釈容器X1及び第1バルブユニット75は、第1恒温槽63Aの内部に配置される。
The first
第1恒温槽63Aは、希釈容器X1の内部の原料ガスGnの分圧に相当する蒸気圧が得られる温度より高い温度に、希釈容器X1及び第1バルブユニット75の温度を保持することが好ましい。原料ガスGnの液化又は固化を抑制するためである。
The first
複数の第2恒温槽63Bnは、それぞれ、複数の原料容器Znに対応して設けられる。つまり、複数の第2恒温槽63Bnは、それぞれ、複数の第2バルブユニット77nに対応して設けられる。原料容器Zn及び第2バルブユニット77nは、対応する第2恒温槽63Bnの内部に配置される。
The plurality of second constant temperature baths 63Bn are provided corresponding to the plurality of raw material containers Zn, respectively. That is, the plurality of second constant temperature baths 63Bn are provided corresponding to the plurality of
第2恒温槽63Bnは、対応する原料容器Znの温度及び対応する第2バルブユニット77nの温度を一括して制御し、対応する原料容器Znの温度及び対応する第2バルブユニット77nの温度を一定温度(例えば、第2温度)に保持する。第2恒温槽63Bnの各々は、互いに独立して、対応する原料容器Zn及び対応する第2バルブユニット77nの温度を制御する。また、第2恒温槽63Bnの各々は、第1恒温槽63Aとは独立して、対応する原料容器Zn及び対応する第2バルブユニット77nの温度を制御する。
The second constant temperature bath 63Bn collectively controls the temperature of the corresponding raw material container Zn and the corresponding
以上、図11を参照して説明したように、実施形態2の変形例によれば、第1恒温槽63Aとは別に、第2恒温槽63Bnを設けているため、希釈容器X1及び第1バルブユニット75の温度に依存することなく、原料容器Znの温度を制御できる。従って、原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を所望の値に調整できる。例えば、第2恒温槽63Bnは、希釈容器X1の温度よりも高い温度に、原料容器Znの温度を設定する。その結果、原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を上昇させることができる。
As described above with reference to FIG. 11, according to the modification of the second embodiment, since the second constant-temperature tank 63Bn is provided separately from the first constant-
原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を所望の値に調整できると、希釈容器X1内での原料ガスGnの圧力範囲を広げることができる。その結果、希釈混合ガスUMの供給量の自由度を向上でき、目的物質を基板S上に形成する際の条件の拡充を図ることができる。また、希釈容器X1内での希釈混合ガスUMの十分な全圧pを確保でき、第1流量制御部Q1に安定して希釈混合ガスUMを供給できる。 When the pressure (vapor pressure) of the source gas Gn inside the source container Zn can be adjusted to a desired value, the pressure range of the source gas Gn in the dilution container X1 can be expanded. As a result, the degree of freedom of the supply amount of the diluted mixed gas UM can be improved, and the conditions for forming the target substance on the substrate S can be expanded. In addition, a sufficient total pressure p of the diluted mixed gas UM in the dilution container X1 can be secured, and the diluted mixed gas UM can be stably supplied to the first flow rate control unit Q1.
また、変形例によれば、複数の第2恒温槽63Bnを設けているため、原料容器Znごとに、原料容器Zの温度を制御できる。従って、原料容器Znごとに、原料容器Znの内部の原料ガスGnの圧力(蒸気圧)を所望の値に調整できる。 Further, according to the modification, since the plurality of second constant temperature baths 63Bn are provided, the temperature of the raw material container Z can be controlled for each raw material container Zn. Therefore, the pressure (vapor pressure) of the source gas Gn in the source container Zn can be adjusted to a desired value for each source container Zn.
なお、複数の原料容器Zn及び複数の第2バルブユニット77nを1つの第2恒温槽63B1の内部に配置してもよい。そして、第2恒温槽63B1が、複数の原料容器Zn及び複数の第2バルブユニット77nの温度を一括して制御してもよい。
Note that the plurality of raw material containers Zn and the plurality of
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である(例えば、下記(1)〜(4))。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, this invention is not limited to said embodiment, It is possible to implement in a various aspect in the range which does not deviate from the summary (for example, following (1)-(4)). In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. The drawings schematically show the respective components mainly for the purpose of easy understanding, and the number of the respective components illustrated may be different from the actual for the convenience of drawing preparation. In addition, each component shown in the above-described embodiment is an example, is not particularly limited, and various modifications can be made without substantially departing from the effects of the present invention.
(1)図5を参照して説明した容積変更部90及び圧力調整部91を、図6を参照して説明した圧力調整ユニット64nBに設けてもよいし、図9及び図11を参照して説明した圧力調整ユニット64Aに設けてもよい。また、図6を参照して説明した複数の希釈容器Xmn及び複数のバルブb4を、図9及び図11を参照して説明した圧力調整ユニット64Aに設けてもよい。さらに、図11を参照して説明した第1恒温槽63A及び第2恒温槽63B1を、図3、図5、及び図6を参照して説明した恒温槽63に代えて、図3、図5、及び図6を参照して説明した気体供給装置60に設けてもよい。その他、実施形態1、実施形態1の第1変形例、実施形態1の第2変形例、実施形態2、及び実施形態2の変形例を適宜組合せることができる。
(1) The
(2)図1〜図11を参照して説明した気相成長装置1において、基板S上に形成する目的物質は、無機化合物でもよいし、有機化合物でもよいし、特に限定されない。また、目的物質は、薄膜でもよいし、バルクでもよいし、特に限定されない。さらに、原料ガスGnの種類も特に限定されない。また、副産物排気部15は、液体又は固体の副産物を排出することもできる。
(2) In the vapor
なお、副産物検出部13及び副産物排気部15は設けなくてもよい。エッチング導入ポートEPからエッチングガスEGをチャンバー3に導入しなくてもよい。キャリア導入ポートCPからキャリアガスCGをチャンバー3に導入しなくてもよい。壁部8及び冷却部17を設けなくてもよい。原料導入ポートGPn、キャリア導入ポートCP、エッチング導入ポートEP、残留物排出ポートZP、及び副産物排気ポートFPの位置は、特に限定されない。保持部5の位置は特に限定されない。また、温度制御部の一例として、恒温槽63、第1恒温槽63A、及び第2恒温槽63Bnを挙げたが、温度制御部は、これらに限定されず、例えば、ヒーターであってもよい。
The by-
(3)図1〜図11を参照して説明した気相成長装置1において、複数の希釈容器Xnの容量は、同じでもよいし、異なっていてもよい。また、複数の原料容器Znの容量は、同じでもよいし、異なっていてもよい。また、図6を参照して説明した気相成長装置1において、複数の希釈容器Xmnの容量は、同じでもよいし、異なっていてもよい。また、複数の希釈容器Xmnに収容される原料ガスGnの濃度は、同じでもよいし、異なっていてもよい。従って、バルブ部Ynは、複数の希釈容器Xmnに収容される原料ガスGnの濃度が同じになるように、希釈容器Xmnごとに原料ガスGn及びキャリアガスCGを導入してもよい。また、バルブ部Ynは、複数の希釈容器Xmnに収容される原料ガスGnの濃度が異なるように、希釈容器Xmnごとに原料ガスGn及びキャリアガスCGを導入してもよい。なお、希釈容器Xn、希釈容器Xmn、又は希釈容器X1に導入するキャリアガスCGは、キャリア導入ポートCPからチャンバー3に導入されるキャリアガスCGと異なっていてもよい。
(3) In the vapor
(4)図2、図3、図5、図6、図8、図9、及び図11を参照して説明した気体供給装置60及び気体供給装置60Aによるガス供給先は、気相成長装置1に限定されず、気体供給装置60及び気体供給装置60Aは、例えば、任意のガス供給先(例えば、装置又は物質)に、供給対象であるガスを供給してもよい。また、原料ガスGnの種類も特に限定されないし、原料ガスGnに代えて様々なガスを供給できる。なお、第1流量制御部Qn、第2流量制御部72、及び第3流量制御部73を、気相成長装置1が有する構成として捉えることもできる。
(4) The gas supply destination by the
例えば、気体供給装置60及び気体供給装置60Aは、様々な分析機器(例えば、マイクロ分析機器)にガスを供給できる。例えば、気体供給装置60及び気体供給装置60Aは、ケミカルバイオロジー分野又は医療分野で利用できる。例えば、気体供給装置60及び気体供給装置60Aは、バイオリアクターにガスを供給したり、細胞培養装置にガスを供給したり、マイクロリアクターにガスを供給したりすることができる。
For example, the
また、図2、図3、図5、及び図6参照して説明した気体供給装置60において、単数の圧力調整ユニット64nを設けてもよいし、単数の圧力調整ユニット64nAを設けてもよいし、単数の圧力調整ユニット64nBを設けてもよいし、単数の第1流量制御部Qnを設けてもよい。図8、図9、及び図11を参照して説明した気体供給装置60Aにおいて、単数の原料容器Znを設けてもよいし、単数の第2恒温槽63Bnを設けてもよい。
In the
本発明は、気相成長装置及び気相成長システムに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus and a vapor deposition system, and has industrial applicability.
1 気相成長装置
3 チャンバー
5 保持部
7 加熱部
10 開口
13 副産物検出部
15 副産物排気部
60、60A 気体供給装置
Xn、Xmn、X1 希釈容器
Yn、Y1 バルブ部(導入部)
Zn 原料容器
GPn、GP1 原料導入ポート
CP キャリア導入ポート
EP エッチング導入ポート
DESCRIPTION OF
Zn material container GPn, GP1 material introduction port CP carrier introduction port EP etching introduction port
Claims (12)
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置され、前記基板を保持する保持部と、
前記基板を加熱する加熱部と
を備え、
前記チャンバーは、前記原料ガスを前記チャンバーに導入する少なくとも1つの原料導入ポートを含み、
前記物質を前記基板上に形成している期間の一部又は全部において、前記チャンバーの内部から外部への前記原料ガスの流出が遮断される、気相成長装置。 A vapor phase growth apparatus for causing a chemical reaction of a plurality of different source gases to form a substance on a substrate,
With the chamber,
A holding unit disposed inside the chamber and holding the substrate;
And a heating unit for heating the substrate.
The chamber includes at least one source introduction port for introducing the source gas into the chamber,
A vapor phase growth apparatus in which the flow of the source gas from the inside to the outside of the chamber is blocked during part or all of a period in which the substance is formed on the substrate.
前記副産物排気部は、前記副産物の濃度に応じて前記副産物を排気する、請求項2に記載の気相成長装置。 It further comprises a by-product detection unit that detects the concentration of the by-product inside the chamber,
The vapor deposition apparatus according to claim 2, wherein the byproduct exhaust unit exhausts the byproduct in accordance with the concentration of the byproduct.
前記原料ガスが補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが補充される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の気相成長装置。 The source gas is replenished from the source introduction port according to the amount of decrease of the source gas due to a chemical reaction inside the chamber.
The raw material gas is replenished so that the mole fraction of each raw material gas is maintained constant inside the chamber when the raw material gas is replenished. The vapor phase growth apparatus according to any one of the preceding claims.
前記所定量の前記原料ガスが前記チャンバーに導入された後に、前記原料ガスの流路が遮断されて、前記原料導入ポートからの前記原料ガスの導入が停止され、
前記原料ガスが、前記チャンバーの内部での化学反応に起因する前記原料ガスの減少量に応じて前記原料導入ポートから補充され、
前記原料ガスが補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが補充される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の気相成長装置。 A predetermined amount is determined for each of the source gases,
After the predetermined amount of the source gas is introduced into the chamber, the flow path of the source gas is shut off, and the introduction of the source gas from the source introduction port is stopped.
The source gas is replenished from the source introduction port according to the amount of decrease of the source gas due to a chemical reaction inside the chamber.
The raw material gas is replenished so that the mole fraction of each raw material gas is maintained constant inside the chamber when the raw material gas is replenished. The vapor phase growth apparatus according to any one of the preceding claims.
前記所定量の前記原料ガスが前記チャンバーに導入された後において、前記原料ガスが、前記チャンバーの内部での化学反応に起因する前記原料ガスの減少量に応じて前記原料導入ポートから常時補充され、
前記原料ガスが常時補充される際に、前記原料ガスの各々のモル分率が前記チャンバーの内部で一定に保持されるように、前記原料ガスが常時補充される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の気相成長装置。 A predetermined amount is determined for each of the source gases,
After the predetermined amount of the raw material gas is introduced into the chamber, the raw material gas is constantly replenished from the raw material introduction port according to the amount of reduction of the raw material gas due to a chemical reaction inside the chamber. ,
The raw material gas is constantly replenished so that the molar fraction of each of the raw material gas is maintained constant inside the chamber when the raw material gas is constantly replenished. The vapor phase growth apparatus according to any one of the above.
前記複数の原料導入ポートは、それぞれ、前記複数の原料ガスを前記チャンバーに導入する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の気相成長装置。 The chamber includes a plurality of the raw material introduction ports,
The vapor deposition apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of source introduction ports introduce the plurality of source gases into the chamber, respectively.
前記壁部は、前記加熱部が配置された前記保持部と、前記チャンバーの内壁面との間に配置され、
前記開口は、前記基板を露出させる、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の気相成長装置。 Further comprising a wall having an opening,
The wall portion is disposed between the holding portion in which the heating portion is disposed and an inner wall surface of the chamber.
The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the opening exposes the substrate.
前記気相成長装置に気体を供給する気体供給装置と
を備え、
前記気体供給装置は、
前記原料ガスを収容する原料容器と、
前記原料容器から導入された前記原料ガスと、前記原料ガスを希釈するキャリアガスとを混合して、希釈原料ガスとして収容する希釈容器と、
前記原料ガスと前記キャリアガスとを異なるタイミングで前記希釈容器に導入するとともに、前記原料ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈原料ガスを前記希釈容器から放出する導入部と
を備える、気相成長システム。 The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 11,
And a gas supply device for supplying a gas to the vapor phase growth apparatus.
The gas supply device
A raw material container for containing the raw material gas;
A dilution container for mixing the source gas introduced from the source container and a carrier gas for diluting the source gas, and storing the mixture as a dilution source gas;
And an introduction unit for introducing the source gas and the carrier gas into the dilution container at different timings and releasing the diluted source gas from the dilution container after the source gas and the carrier gas are mixed. , Vapor phase growth system.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017253463A JP6763577B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Vapor deposition device and vapor deposition system |
TW107146936A TWI683023B (en) | 2017-12-28 | 2018-12-25 | Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth system |
PCT/JP2018/047527 WO2019131614A1 (en) | 2017-12-28 | 2018-12-25 | Vapor phase growth device and vapor phase growth system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017253463A JP6763577B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Vapor deposition device and vapor deposition system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019121629A true JP2019121629A (en) | 2019-07-22 |
JP2019121629A5 JP2019121629A5 (en) | 2019-12-12 |
JP6763577B2 JP6763577B2 (en) | 2020-09-30 |
Family
ID=67067371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017253463A Active JP6763577B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Vapor deposition device and vapor deposition system |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6763577B2 (en) |
TW (1) | TWI683023B (en) |
WO (1) | WO2019131614A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI826581B (en) * | 2019-11-11 | 2023-12-21 | 靖洋科技股份有限公司 | Pressure regulating device and semiconductor production system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63193518A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and device for controlling thickness of thin film |
JP2000216103A (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-04 | Shibaura Mechatronics Corp | Cleaning method for thin-film forming apparatus |
JP2001358137A (en) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
JP2013030752A (en) * | 2011-06-22 | 2013-02-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program |
JP2013102130A (en) * | 2011-10-21 | 2013-05-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Manufacturing method of semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program |
JP2014007378A (en) * | 2012-06-02 | 2014-01-16 | Tokyo Electron Ltd | Film forming method and film forming apparatus |
-
2017
- 2017-12-28 JP JP2017253463A patent/JP6763577B2/en active Active
-
2018
- 2018-12-25 WO PCT/JP2018/047527 patent/WO2019131614A1/en active Application Filing
- 2018-12-25 TW TW107146936A patent/TWI683023B/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63193518A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and device for controlling thickness of thin film |
JP2000216103A (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-04 | Shibaura Mechatronics Corp | Cleaning method for thin-film forming apparatus |
JP2001358137A (en) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
JP2013030752A (en) * | 2011-06-22 | 2013-02-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program |
JP2013102130A (en) * | 2011-10-21 | 2013-05-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Manufacturing method of semiconductor device, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program |
JP2014007378A (en) * | 2012-06-02 | 2014-01-16 | Tokyo Electron Ltd | Film forming method and film forming apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6763577B2 (en) | 2020-09-30 |
TWI683023B (en) | 2020-01-21 |
TW201930632A (en) | 2019-08-01 |
WO2019131614A1 (en) | 2019-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2084304B1 (en) | Method and apparatus for the epitaxial deposition of monocrystalline group iii-v semiconductor material using gallium trichloride | |
EP2094406B1 (en) | Method, apparatus and gate valve assembly for forming monocrystalline group iii-v semiconductor material | |
EP2066496B1 (en) | Equipment for high volume manufacture of group iii-v semiconductor materials | |
EP2038456B1 (en) | System and process for high volume deposition of gallium nitride | |
EP2083935B1 (en) | Method for epitaxial deposition of a monocrystalline Group III-V semiconductor material | |
JP6565645B2 (en) | Raw material gas supply apparatus, raw material gas supply method and storage medium | |
US20110155049A1 (en) | Modern hydride vapor-phase epitaxy system & methods | |
TWI382458B (en) | Method for measuring precursor amounts in bubbler sources | |
WO2019131614A1 (en) | Vapor phase growth device and vapor phase growth system | |
WO2019131615A1 (en) | Gas feed device | |
JP2016145388A (en) | Film thickness calculation method, film deposition apparatus and program | |
JPH0963965A (en) | Organic metal feeding device and organic metal vapor growth device | |
JP2008218760A (en) | Manufacturing method for semiconductor device, and manufacturing apparatus for semiconductor device | |
JP6693106B2 (en) | Raw material supply device, raw material supply method, and storage medium | |
JP4213331B2 (en) | Metal organic vapor phase growth method and metal organic vapor phase growth apparatus | |
JPH0989732A (en) | Method and device for generating gas and vapor-phase growing device using device thereof | |
JPH04261020A (en) | Chemical vapor growing device | |
JP5423832B2 (en) | Crystal growth equipment | |
JP5228286B2 (en) | Crystal growth equipment | |
WO2008064085A2 (en) | Abatement system for gallium nitride reactor exhaust gases | |
JPH09315900A (en) | Production of semiconductor thin film crystal and device therefor | |
KR20060104231A (en) | Canister of semiconductor product device | |
JPH09181004A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191030 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191030 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200818 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200904 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6763577 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |