JPH0340992A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、反応ガスとして有機金属ガスを用いる気相
成長装置などの反応装置に有機金属ガスを供給するガス
供給装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図１ここの槙ガス供給装置の従来の構成例を示す。

有機金属は通常液体であり、これを反応装置に移送する
ため、水素で代表されるキャリアガスｌをマス７０−コ
ントローラ３で流量制御した後、有機金属を溜めたバプ
ラ８中に導きバブリングさせ、キャリアガスの飽和蒸気
２として取り出す。ニードルの進退により流量の微細ｖ
４整可能な手動ｖ４！１弁として形成されたニードルバ
ルブ５の開度を調整して、通常このバルブの流入口側が
大気圧あるいは目標圧力となるようにしている。図中、
符号６および７はこの装置の調整準備段階で操作される
バルブであり、６は手動開閉弁、７はガスの流量を調整
する手動調整弁である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成されたガス供給装置において、有機金属
ガスのモル分率すなわち反応装置に供給される。他のプ
ロセスガスを含む全ガス流量（モル表示）に対する有機
金属ガス流量（モル表示）の割合を変えたいときは、マ
スフローコントローラ３の流量設定を変え、キャリアガ
ス１の流量を変えることによりこれに対応する。この場
合、次のような問題が生ずる。すなわち、ニードルバル
ブ５を介して流出するガス流量が変化し、これにより反
応装置に供給される有機金属ガスのモル分率は変わるが
、同時に、反応装置に供給される全ガス流量も変化して
反応装置内の条件が変化するため、所定の条件で反応さ
せるための装置運転が複雑となり、例えば反応装置が気
相成長装置である場合は、正確な組成の成膜ができなく
なる。また、ニードルバルブ５の流入口側圧力も変化し
、この圧力を一定ｌこ保持するための開度ｙ４整が必要
となる。

この発明の目的は、有機金属ガスのモル分率のみを可変
とし、他のプロセスガスの条件やバブラ出口圧力など、
他の条件が変化しない、ニードルバルブから流出するガ
ス流量制御精度の高いガス供給装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上配線題を解決するため（こ、この発明においては、マ
スフローコントローラのキャリアガス源側とニードルバ
ルブの流入口側とを、マスフローコントローラを介して
ガスを供給する副ラインで接続し、両マス７０−コント
ローラの流！和が一定となるように副ラインのマスフロ
ーコントローラを制御するものとし、共通のキャリアガ
ス源からそれぞれマスフローコントローラを介して個別
に供給されたキャリアガスのバブリングによりそれぞれ
ガス化された複数の有機金属を共通のニードルバルブを
介して反応装置内に供給するガス供給装置の場合には、
前記マスフローコントローラのキャリアガス源とニード
ルバルブの流入口側とを、並列接続された複数のマスフ
ローコントローラ３介してガスを供給装置において、前
記マスフローコントローラのマスフローコントローラの
流入口側とを，並列接続された複数の小さいものから優
先的ｌこキャリアガスを流しつつ全マスフローコントロ
ーラの流量和が一定となるように副ラインのマスフロー
コントローラを制御するものとする。

〔作用〕

ガス供給装置をこのように構成すると、有機金属を溜め
たバブラＥこ供給するキャリアガスの流量を変え、ニー
ドルバルブから流出する有機金属ガスの流量を変えても
、パブリンク１こ使われたキャリアガスと、副ラインか
らニードルバルブ流入口側に供給されるキャリアガスと
の流量和が一定となるため、ニードルバルブ流入口側圧
力が一定に保たれ、ニードルバルブの開度調整を必要と
しない。また、複数の有機金属ガスを供給するガス供給
装置の場合は次の通りである。すなわち、まず。

マスフローコントローラはその挿入された管路の流量が
入力信号（通常Ｏ〜５■の電圧）に対応した量（こなる
よう、みずから内蔵する制御弁を操作する流量検出制御
器であり、一般に入力信号ｆこ比例した流量を示す。そ
してそれぞれ個別の使用ガスＩこ対応して最大入力信号
（通常５■）のときフルスケール流量となるよう校正さ
れる。式で示すと、設定イぎ号Ｅと流ｔＱとの関係はＱ
　＝　ａ　Ｂ　　となる（ａは比例係数）。また、マス
フローコントローラは一般にフルスケール流量の±１．
０％の設定誤差を有しており、同じ流量設定をした場合
でも、フルスケール流量がその設定流量に近いほど誤差
が少なくなる。そこで、副ライン中に並列ｔこ接続され
ているマスフローコントローラの流入口側とを，並列接
続された複数のマスフローコントローラを流すことによ
り、副ラインを介してニードルバルブ流入口側に供給さ
れるキャリアガスの流量が精度高く制御され、この制御
を、バブラに供給されるキャリアガスの流量と副ライン
を介して供給されるキャリアガス流量との総和が一定と
なるように副ラインのマスフローコントローラを制御す
る際に適用すること１こより、ニードルバルブ流入口側
圧力とニードルバルブから流出するガス流量とがともＩ
こ精度よく一定ｌこ保たれ、反応装置内ｆこ供給される
全ガス流量が一定に維持されるため、反応装置内の条件
は有機金属ガスのモル分率が変わるのみｌこて反応装置
の新たな運転操作を必要としない。

〔実施例〕

第１図Ｅこ、送出される有機金属ガスが１種類の場合の
本発明によるガス供給装置構成の一実施例を示す。バブ
ラ８に供給されるキャリアガス１の流量を制御するマス
フローコントローラ３のキャリアガス源側とニードルバ
ルブ５の流入口側とを、マスフローコントローラ３の設
定流量変化範囲をカバーするフルスケール流量を有する
マスフローコントローラ４が挿入された副ライン１０で
接続する。さきに述べたようにマスフローコントローラ
を通過するガス流量は設定信号ｌこ比例するから、マス
フローコントローラ４に与える設定信号を、マスフロー
コントローラ３と４とのフルスケール流量と関連させて
両マスフローコントローラの流量和が一定となるように
する。すなわち、両マスフローコントローラのフルスケ
ール流量を等しくしたときは、フルスケール流量を与え
る設定信号ヲ５〔ｖ〕，マスフローコントローラ３ｆこ
与えた設定信号ヲＥ［Ｖ）とすれば、マスフローコント
ローラ４１こ与える設定信号を（　５−Ｅ　）　（Ｖ）
−すなわちＥに対する反転信号としたときｌこ流量和を
一定とすることができることから、フルスケール流量が
異なる場合は、それぞれのフルスケール流量をＶｓｏ。

Ｖ２Ｏとして、マスフローコントローラ４（こ与える設
定信号が、前記反転信号をフルスケール流量に反比例し
で変化させた，（５−屯）　ｘ　Ｖ２Ｏ　／　Ｖ２Ｏ　
となるように信号源を構成することにより、精度の高い
流量和一定制御が可能となる。

第２図に、送出される有機金属ガスが複数の場合の本発
明によるガス供給装置の実施例を示す。

この実施例では、有機金属ガスをＮｆｉ類とし、それぞ
れ１種類の有機金属を溜めたバブラ８とマスフローコン
トローラＡＩ，Ａ２，・・・・・・、ＡＮとをそれぞれ
直列ｆこした有機金属ガス発生ユニツ）Ｕｌ，Ｕｚ。

・・・・・・、ＵＮが並列に接続され、副ライン１１に
互（こ並列に挿入される複数のマスフローコントローラ
の数をＭ個としている。主ラインのマスフローコントロ
ーラの個数Ｎと副ラインのマスフローコントローラの個
数Ｍとは必ずしも等しくする必要はないが、主ラインの
ツルスケ−ルミｔの総和と副ラインのツルスケ−ルミｔ
の総和とは等しいものにする。副ライン１１に互に並列
に挿入されるマスフローコントローラｆｈ，　Ｂ２，・
・・・・・、ＢＭはフルスケール流量の小さいものから
順に並べ、ニードルバルブ流入口側圧力を一定に保つた
めのキャリアガスの全流量Ｑｔから主ラインのキャリア
ガス総光１ｋＱｆｆｉを差引いた残りの流量をマスフロ
ーコントローラＢｒのフルスケール流量まで流す。残必
要流量があるときは次のマスフローコントローラＢ２ｆ
Ｃ　流ｆ。マスフローコントローラＢ２でも残必要流量
がある場合ｔこは、さらにマスフローコントローラＢ３
を使用する。ｉ＆後の１つ前のマスフローコントローラ
にはフルスケール流量に対応したフルスケール入力信号
を設定する。最後のマスフローコントローラには残余の
流量に対応した信号が設定される。当然のことながら、
同じフルスケールのマスフローコントローラが含まれて
いる場合には並び願に使用する。なお、一般にマスフロ
ーコントローラは、そのフルスケール流量の０〜５％の
範囲では流量設定ができないのが普通なので、並び順使
用に当り、この範囲の設定は除外できるように配慮する
ことが必要である。

以上のことから分るように、送出される有機金属ガスが
複数の場合のガス供給装置では、第１図に示す構成のガ
ス供給装置を複数並列に並べる方式に較べて副ラインの
マスフローコントローラの個数が少なくなり、また、各
マスフローコントローラはそれぞれフルスケール流量に
近い使用がなされるため、設定流量の誤差も小さくなる
。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明Ｉこおいては、マス７ｏ−
コントローラを介して供給されるキャリアガスのバブリ
ング１こよりガス化された有機金属をニードルバルブを
介して反応装置内に供給するガス供給装置の構成を、前
記マスフローコントローラのキャリアガス源側とニード
ルバルブの流入口側とを、マスフローコントローラを介
してガスを供給する副ラインで接続し、両マスフローコ
ントローラの流量和か一定となるように副ラインのマス
フローコントローラを制御する構成としたので、有機金
属を溜めたバブラに導入されるキャリアガスの流量を変
えて反応装置に送り込まれる有機金属ガスのモル分率を
変える場合にも、ニードルバルブから流出するガスの総
流量は一定ｌこ保たれ、反応装置に供給される他のプロ
セスガスの条件や反応装置の運転状態を変えることなく
所定の反応条件のもとに反応を進行させることができる
。また、共通のキャリアガス源からそれぞれマスフロー
コントローラを介して個別に供給されたキャリアガスの
パブリンク１こよりそれぞれガス化された複数の有機金
属を共通のニードルバルブを介して反応装置内に供給す
る供給装置の場合には、前記マスフローコントローラの
キャリアガス源とニードルバルブの流入口側とを、並列
接続された複数のマスフローコントローラを介してガス
を供給装置において、前記マスフローコントローラのマ
スフローコントローラの流入口側とを，並列接続された
複数のマスフローコントローラを流しつつ全マスフロー
コントローラの流量和が一定となるように副ラインのマ
スフローコントローラを制御する構成としたので、副ラ
インに互いに並列に挿入された各マスフローコントロー
ラがそれぞれそのフルスケール流量に近い流量で使用さ
れるため、流量の設定誤差が小さくなり、複数の有機金
属ガスを供給するガス供給装置を１種類の有機金属ガス
を送出するガス供給装置を複数並列に並べて形成する場
合と比較してキャリアガス総流量一定制御を高精度ｌこ
、かつ少ないマスフローコントローラを用いて実現する
ことができる。

なお、複数の有機金属ガスを送出するガス供給装置の場
合でも、１つあるいは２つの有機金属ガスを送出する小
規模装置としての運用は勿ｍａｒ能であり、この場合に
も副ライン中の複数のマスフローコントローラのうち、
フルスケール流量の祁が、１つあるいは２つの有機金属
ガスに対応した流量となる複数のマスフローコントロー
ラヲ選フことにより、キャリアガス総流量一定制御を高
精度に行うことができる。

このように、本発明の構成ｌこよれば、ニードルバルブ
を介して送出されるガス流量を高精度に一定ｔこ保ちつ
つ有機金属ガスのモル分率のみを変化させることができ
、反応装置ｆこ供給される他のプロセスガスの条件や反
応装置の運転状態を変えることなく所定の反応条件のも
とで反応を進行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ、送出される有機金属ガ
スが１つおよび複数の場合のガス供給装置構成の本発明
の一実施例を示す装置構成図、第３図は従来のガス供給
装置構成の一例を示す装置構成図である。 １：キャリアガス、３　、４　、ＡＩ、Ａｍ、・・・、
ＡＮ、Ｂｌ。 Ｂ２．・・・、　ＢＭ　　：マスフローコントローラ、
５：ニードルバルブ、８：バブラ、１０，１１　：副ラ
イン。 系 Ｚ 四

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マスフローコントローラを介して供給されるキャリ
   アガスのバブリングによりガス化された有機金属をニー
   ドルバルブを介して反応装置内に供給するガス供給装置
   において、前記マスフローコントローラのキャリアガス
   源側とニードルバルブの流入口側とを、マスフローコン
   トローラを介してガスを供給する副ラインで接続し、両
   マスフローコントローラの流量和が一定となるように副
   ラインのマスフローコントローラを制御することを特徴
   とするガス供給装置。 ２）共通のキャリアガス源からそれぞれマスフローコン
   トローラを介して個別に供給されたキャリアガスのバブ
   リングによりそれぞれガス化された複数の有機金属を共
   通のニードルバルブを介して反応装置内に供給するガス
   供給装置において、前記マスフローコントローラのキャ
   リアガス源側とニードルバルブの流入口側とを，並列接
   続された複数のマスフローコントローラを介してガスを
   供給する副ラインで接続し、副ラインのマスフローコン
   トローラのうちフルスケール流量の小さいものから優先
   的にキャリアガスを流しつつ全マスフローコントローラ
   の流量和が一定となるように副ラインのマスフローコン
   トローラを制御することを特徴とするガス供給装置。