JP6955260B2 - 気体供給装置 - Google Patents
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Description
本発明は、気体供給装置に関する。
特許文献１に記載された成膜装置では、バブラー内に原料を供給する。そして、バブラーをヒーターで温めながら、バブラーにキャリアガスを流すことによって、バブラー内で原料から原料ガスを生成する。さらに、原料ガスが、キャリアガスによってバブラーから成膜室へ供給される。原料ガスは、成膜室への供給対象である。
しかしながら、特許文献１に記載された成膜装置では、マスフローコントローラーが、キャリアガスを流しつつキャリアガスの流量を制御することにより、原料ガスの供給量を調整する。加えて、バブラー内の原料から原料ガスを生成して、バブラーから原料ガスを成膜室に直接供給している。従って、原料ガスの供給量を精度良く調整することが困難である。
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、供給対象であるガスの供給量を精度良く調整できる気体供給装置を提供することにある。
本発明の一局面によれば、気体供給装置は、ガス容器と、希釈容器と、導入部とを備える。ガス容器は、ガスを収容する。希釈容器は、前記ガス容器から導入された前記ガスと、前記ガスを希釈するキャリアガスとを混合して、希釈ガスとして収容する。導入部は、前記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。前記導入部は、前記ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出する。
本発明の気体供給装置において、前記ガス容器は、前記ガスとしての原料ガスを収容することが好ましい。前記原料ガスは、化学反応によって物質を生成する気体であることが好ましい。
本発明の気体供給装置において、複数の前記ガス容器と、前記複数のガス容器にそれぞれ対応する複数の前記希釈容器と、前記複数の希釈容器にそれぞれ対応する複数の前記導入部とが備えられることが好ましい。前記複数のガス容器は、それぞれ、互いに異なる複数の前記ガスを収容することが好ましい。前記希釈容器の各々は、前記対応するガス容器から導入された前記ガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容することが好ましい。前記導入部の各々は、前記ガスと前記キャリアガスとを異なるタイミングで前記対応する希釈容器に導入し、前記ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記対応する希釈容器から放出することが好ましい。
本発明の気体供給装置において、前記ガス容器に対応する複数の前記希釈容器が備えられることが好ましい。前記希釈容器の各々は、前記ガス容器から導入された前記ガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容することが好ましい。前記導入部は、前記複数の希釈容器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、前記希釈容器ごとに、前記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ことが好ましい。前記導入部は、前記希釈容器ごとに、前記ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出することが好ましい。
本発明の気体供給装置において、複数の前記ガス容器が備えられることが好ましい。前記複数のガス容器は、それぞれ、互いに異なる複数の前記ガスを収容することが好ましい。前記希釈容器は、前記複数のガス容器から導入された前記複数のガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容することが好ましい。前記導入部は、前記複数のガスを異なるタイミングで前記希釈容器に導入し、前記複数のガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出することが好ましい。
本発明の気体供給装置は、容積変更部をさらに備えることが好ましい。容積変更部は、前記希釈容器の気体収容空間の容積を変更することが好ましい。前記気体収容空間は、気体を収容可能な空間であることが好ましい。前記容積変更部は、前記希釈容器の内部に配置され、前記容積変更部の大きさを変更して、前記気体収容空間の容積を変更することが好ましい。
本発明の気体供給装置は、前記ガス容器の温度を制御する第１温度制御部と、前記導入部の温度を制御する第２温度制御部とをさらに備えることが好ましい。
本発明の気体供給装置は、前記導入部が放出した前記希釈ガスの流量を制御する流量制御部をさらに備えることが好ましい。
本発明の気体供給装置は、前記希釈容器の内部の温度を計測する温度計と、前記希釈容器の内部の圧力を計測する圧力計とをさらに備えることが好ましい。
本発明によれば、供給対象であるガスの供給量を精度良く調整できる。
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。
（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。
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。
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。
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。
その結果、実施形態１によれば、一般的な気相成長装置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。
また、実施形態１では、一般的な気相成長装置と比較して、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、一般的な気相成長装置では、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、小型化が困難である。
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、一般的な気相成長装置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。
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、一般的な気相成長装置と比較して、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、一般的な気相成長装置では、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。
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、一般的な気相成長装置と比較して、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、一般的な気相成長装置では、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。
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、一般的な気相成長装置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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、一般的な気相成長装置では、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
その結果、特許文献１に記載された成膜装置（以下、「従来技術」と記載する。）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、従来技術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。
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、従来技術と比較して、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。
なお、従来技術では、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、従来技術において、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。
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、従来技術と比較して、少量の原料ガスＧｎを容易に供給できる。
なお、従来技術では、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、従来技術では、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［真空引き及びパージ］
第１手順：真空ポンプ６１を起動する。
第１手順：真空ポンプ６１を起動する。
第２手順：バルブｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ７を開く。
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。
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）。
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。
［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。
第５手順：バルブｂ２、ｂ６、ｂ７を閉じ、バルブｂ８を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
第８手順：バルブｂ４、ｂ８を閉じ、バルブｂ２、ｂ３、ｂ７を開く。
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。
第１０手順：バルブｂ２、ｂ６を閉じ、バルブｂ１を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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）。
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）。
第１４手順：バルブｂ１、ｂ５、ｂ７を閉じ、バルブｂ２を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ＧａＣｌ3＋ＮＨ3→ＧａＮ＋３ＨＣｌ …（ｒ１）
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
その結果、従来技術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、従来技術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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
［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。
第５手順：バルブｂ２、ｂ６、ｂ７を閉じ、バルブｂ８１を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
第８手順：バルブｂ４、ｂ８１を閉じ、バルブｂ２、ｂ３、ｂ７を開く。
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。
［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。
第１０手順：バルブｂ２、ｂ３、ｂ６、ｂ７を閉じ、バルブｂ８２を開く。
第１１手順：バルブｂ４を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
第１４手順：バルブｂ４、ｂ８２を閉じ、バルブｂ２、ｂ３、ｂ７を開く。
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。
第１６手順：バルブｂ２、ｂ６を閉じ、バルブｂ１を開く。
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。
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。
ｎ＝ｎｇ１＋ｎｇ２＋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。
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。
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。
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。
［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）。
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）。
第２０手順：バルブｂ１、ｂ５、ｂ７を閉じ、バルブｂ２を開く。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
（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。
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。
（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。
（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。
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。
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。
本発明は、気体供給装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
６０、６０Ａ 気体供給装置
６３Ａ 第１恒温槽（第１温度制御部）
６３Ｂｎ 第２恒温槽（第２温度制御部）
９０ 容積変更部
Ｑｎ、Ｑ１ 第１流量制御部（流量制御部）
Ｘｎ、Ｘｍｎ、Ｘ１ 希釈容器
Ｙｎ、Ｙ１ バルブ部（導入部）
Ｚｎ 原料容器（ガス容器）
ＴＭ 温度計
ＰＭ１ 第１圧力計（圧力計）
６３Ａ 第１恒温槽（第１温度制御部）
６３Ｂｎ 第２恒温槽（第２温度制御部）
９０ 容積変更部
Ｑｎ、Ｑ１ 第１流量制御部（流量制御部）
Ｘｎ、Ｘｍｎ、Ｘ１ 希釈容器
Ｙｎ、Ｙ１ バルブ部（導入部）
Ｚｎ 原料容器（ガス容器）
ＴＭ 温度計
ＰＭ１ 第１圧力計（圧力計）
Claims (12)
- ガス供給先に希釈ガスを供給する気体供給装置であって、
ガスを収容するガス容器と、
前記ガス容器から導入された前記ガスと、前記ガスを希釈するキャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容する希釈容器と、
前記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導入部と
を備え、
前記導入部は、前記希釈容器の内部での前記希釈ガスの全圧によって前記ガスを移動する力を確保し、前記ガス供給先からの気体の流出が遮断された期間に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出し、
前記導入部は、前記キャリアガスと前記ガスと前記希釈ガスとがそれぞれ異なるタイミングで通る管を含み、
前記管は、真空ポンプに接続される、気体供給装置。 - 前記希釈容器の内部の圧力を計測する圧力計をさらに備え、
前記導入部は、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記希釈容器の内部での前記希釈ガスの全圧を所定全圧値に設定し、
前記ガスと前記キャリアガスとが混合されて、前記希釈ガスの全圧が前記所定全圧値に設定された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出する、請求項１に記載の気体供給装置。 - 前記ガス容器は、前記ガスとしての原料ガスを収容し、
前記原料ガスは、化学反応によって物質を生成する気体である、請求項１又は請求項２に記載の気体供給装置。 - 複数の前記ガス容器と、
前記複数のガス容器にそれぞれ対応する複数の前記希釈容器と、
前記複数の希釈容器にそれぞれ対応する複数の前記導入部と
が備えられ、
前記複数のガス容器は、それぞれ、互いに異なる複数の前記ガスを収容し、
前記希釈容器の各々は、前記対応するガス容器から導入された前記ガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容し、
前記導入部の各々は、
前記ガスと前記キャリアガスとを異なるタイミングで前記対応する希釈容器に導入し、
前記ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記対応する希釈容器から放出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 前記ガス容器に対応する複数の前記希釈容器が備えられ、
前記希釈容器の各々は、前記ガス容器から導入された前記ガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容し、
前記導入部は、
前記複数の希釈容器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、前記希釈容器ごとに、前記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し、
前記希釈容器ごとに、前記ガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 複数の前記ガス容器が備えられ、
前記複数のガス容器は、それぞれ、互いに異なる複数の前記ガスを収容し、
前記希釈容器は、前記複数のガス容器から導入された前記複数のガスと、前記キャリアガスとを混合して、前記希釈ガスとして収容し、
前記導入部は、
前記複数のガスを異なるタイミングで前記希釈容器に導入し、
前記複数のガスと前記キャリアガスとが混合された後に、前記希釈ガスを前記希釈容器から放出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 前記希釈容器の気体収容空間の容積を変更する容積変更部をさらに備え、
前記気体収容空間は、気体を収容可能な空間であり、
前記容積変更部は、前記希釈容器の内部に配置され、前記容積変更部の大きさを変更して、前記気体収容空間の容積を変更する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 前記希釈容器の温度を制御する第１温度制御部と、
前記ガス容器の温度を制御する第２温度制御部と
をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 前記導入部が放出した前記希釈ガスの流量を制御する流量制御部をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の気体供給装置。
- 前記希釈容器の内部の温度を計測する温度計をさらに備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の気体供給装置。
- 前記導入部は、
前記真空ポンプによる排気後に、前記ガス容器から前記管を経由して、前記ガスを前記希釈容器に導入し、
前記真空ポンプによる排気後に、前記管を経由して、前記キャリアガスを前記希釈容器に導入し、
前記真空ポンプによる排気後に、前記希釈容器から前記管を経由して、前記希釈ガスを放出する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の気体供給装置。 - 前記導入部は、前記希釈容器から、前記ガス供給先である気相成長装置のチャンバーに前記希釈ガスを供給し、
前記気相成長装置では、物質を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ガスの流出が遮断される、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の気体供給装置。
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