JPH05217901A - 気相成長装置とその方法 - Google Patents

気相成長装置とその方法

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JPH05217901A
JPH05217901A JP5418392A JP5418392A JPH05217901A JP H05217901 A JPH05217901 A JP H05217901A JP 5418392 A JP5418392 A JP 5418392A JP 5418392 A JP5418392 A JP 5418392A JP H05217901 A JPH05217901 A JP H05217901A
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JP
Japan
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gas
raw material
exhaust
compensating
flow rate
Prior art date
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Application number
JP5418392A
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English (en)
Inventor
Masakiyo Ikeda
正清 池田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の原料ガス系統と複数の補償ガス系統
を、それぞれ反応炉に接続した原料供給ラインと排気ラ
インとに連通してなる気相成長装置において、補償ガス
系統の数を減らして装置コストの低減を図る。 【構成】 原料ガス系統の数をN、補償ガス系統の数を
n(N>n)とし、任意の原料ガス系統kに供給する原
料ガスの流量をある流量(Q)の自然数(nk )倍と
し、かつ任意の補償ガス系統kに供給するキャリアガス
の流量をQの自然数(mk )倍とした際に、{nk }及
び{mk }の部分和をそれぞれΣ´nk 及びΣ´mk
すると、任意の部分和Σ´nk に対して下記の(1) 式を
満足する部分和Σ´mk が存在するようにn個の補償ガ
ス系統を設けた気相成長装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体薄膜を気相成長さ
せる装置及びその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この気
相成長装置における反応炉への原料ガスの供給と排出の
系統を図1に示す。なお図では要部のみを示してある。
【0003】即ち従来の気相成長装置は、反応炉(1) に
キャリアガスを混合した原料ガスを供給する原料供給ラ
イン(2) を該反応炉(1) の上部に接続し、さらに反応炉
(1)からガスを排気する排気口(3) を該反応炉(1) の下
部に設けてある。そして上記排気口(3) は圧力コントロ
ーラ(5) を介して排気ポンプ(4) に接続しており、一定
流量で反応炉(1) 中のガスを排気するものである。さら
に排気ポンプ(4) は他の圧力コントローラ(5) を介して
排気ライン(6) に接続している。
【0004】さらにキャリアガスを含んだ複数の種類の
原料ガス X1 ,X2 , …,XN は、それぞれの流路を分岐し
て原料ガス供給バルブ(R X1 , R X2 , … ,R XN
を介して原料供給ライン(2) と、原料ガス排気バルブ
(V X1 , V X2 , … ,V XN)を介して排気ライン(6)
に接続してある。従ってこれら1組の供給バルブ(RX
k )と排気バルブ(VX k )とで構成される原料ガス
系統(Yk )により、供給ライン(2) と排気ライン(6)
とにそれぞれの原料ガスを切り換えられる構成である。
そして複数の原料ガス X1 ,X2 , …,XN は、常に所定量
が原料供給ライン(2) 又は排気ライン(6) のいずれかに
流れている。
【0005】なお各原料ガスは図2又は図3のような構
成でキャリアガスと混合して供給される。即ち図2に示
すように原料X が気体の場合は、該気体を収納したボン
ベ(7) からマスフローコントローラー(8) を介し、同じ
くマスフローコントローラ(8) を介して供給されるキャ
リアガスを添加した後上記装置のガスラインに導入す
る。また図3に示すように原料X が液体の場合は、該液
体を収納したバブラー(9)にマスフローコントローラー
(8) を介してキャリアガスを送り込み、原料をガス状に
して発生させ、これにマスフローコントローラー(8) を
介して供給されるキャリアガスを添加し、圧力コントロ
ーラー(5) を介した後上記装置のガスラインにに供給す
る。
【0006】しかしながら上記原料ガスの切り換えを行
う際に、原料供給ライン(2) と排気ライン(6) とにガス
圧の差があると、原料ガスの供給量に変動が生じて成長
した半導体の薄膜の界面の急峻性が損なわれてしまう。
そこでこれを回避するための方法として供給ライン(2)
と排気ライン(6) 間に差圧計(10)を設け、排気ライン
(6) の圧力コントローラ(5) にフィードバックをかけて
両ライン間の差圧がゼロとなるように調節している。
【0007】また単純に原料ガスを両ライン間で切り換
えた場合でもライン間での流量変動が生ずることにな
り、やはり圧力変動の原因となる。
【0008】このため図1のような補償ライン(G)を
設けて流量変動を防止している。即ちキャリアガスを上
記原料ガス系統の数と同数Nだけ分岐し、それぞれの分
岐路を開閉バルブ( A1 ,A2 …,AN )とマスフローコン
トローラー(8) を介して、原料供給ライン(2) に接続す
る補償ガス供給バルブ( R1 ,R2 …,RN )と排気ライン
(6) に接続する補償ガス排気バルブ( V1 ,V2 …,VN
とから構成される補償ガス系統(Z1 , Z2 … ,Zk
,ZN )に連通する。
【0009】このような補償ガス系統(Zk )を設ける
ことにより、例えば原料ガス X1 を原料ガス系統Y1
通して原料供給ライン(2) にQ1 の流量で流している際
には補償ガスを補償ガス系統Z1 を通して排気ライン
(6) に同じくQ1 の流量で流すように設定しておく。そ
して原料ガス X1 の反応炉(1) への供給を停止する場合
は、原料ガス系統Y1 にある原料ガス供給バルブR X1
を閉じて原料ガス排気バルブV X1 を開き、同時に補償
ガス系統Z1 にある補償ガス供給バルブ R1 を開いて補
償ガス排気バルブ V1 を閉じるような操作を行うことに
より、原料供給ライン(2) と排気ライン(6) にはいずれ
も常にQ1 の流量が流れていることになり、原料ガスの
停止や供給の際にも流量の変動をなくしている。なおこ
の操作は他の原料ガスの場合も同様である。従って複数
の原料ガスをラインに供給している際の原料供給ライン
(2) に流れる原料ガスと補償ガスの全流量と排気ライン
(6)に流れる原料ガスと補償ガスの全流量とは常に同一
である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
では原料ガス系統の数と同じ数だけ補償ガス系統を設置
してある。しかしながら1組の補償ガス供給バルブと補
償ガス排気バルブとから構成される補償ガス系統にはそ
れぞれマスフローコントローラーや開閉バルブが必要で
あり、これら部品点数が多くなると装置コストが上昇
し、かつ装置が大型化するといった問題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、原料供給ラインと排気ラインとで常に流量
変動がないにもかかわらず、補償ガス系統の数を減らし
た気相成長装置とその方法を開発したものである。
【0012】即ち本発明装置は、原料供給ラインと排気
ポンプに接続した排気口を設けた反応炉を有し、キャリ
アガスを含んだ複数の原料ガスのそれぞれの流路を分岐
して一方は各々原料ガス供給バルブを介して上記原料供
給ラインに接続し、他方は原料ガス排気バルブを介して
上記排気ポンプに連通してキャリアガスを流通させてい
る排気ラインに接続し、かつキャリアガスを補償ガスと
して複数の流路に分岐し、さらに各々の流路を分岐して
一方は補償ガス供給バルブ介して上記原料供給ラインに
接続し、他方は補償ガス排気バルブを介して上記排気ラ
インに接続してなる気相成長装置において、一組の原料
ガス供給バルブと原料ガス排気バルブとで構成した原料
ガス系統の数をN、一組の補償ガス供給バルブと補償ガ
ス排気バルブとで構成した補償ガス系統の数をn(N>
n)とし、任意の原料ガス系統kに供給するキャリアガ
スを含んだ原料ガスの流量をある流量(Q)の自然数
(nk )倍とし、かつ任意の補償ガス系統kに供給する
キャリアガスの流量をQの自然数(mk )倍とした際
に、nk の任意の集合{nk }及びmk の任意の集合
{mk }の部分和をそれぞれΣ´nk 及びΣ´mk とす
ると、任意の部分和Σ´nk に対して下記の(1) 式を満
足する部分和 Σ´mk が存在するようにn個の補償ガ
ス系統を設けたことを特徴とするものである。
【0013】また本発明の方法は、上記の気相成長装置
を用いて気相成長する方法において、上記(1) 式を満た
す部分和Σ´nk 及びΣ´mk で表される原料ガス系統
の原料ガス及び補償ガス系統のキャリアガスを原料供給
ライン又は排気ラインに流し、その他の原料ガス系統の
原料ガス及び補償ガス系統のキャリアガスを排気ライン
又は原料供給ラインに流すことを特徴とするものであ
る。
【0014】
【作用】本発明により図1の気相成長装置において、N
個の原料ガス系統を設置する場合に、補償ガス系統の数
をこれより少ないn個で賄えることを説明する。先ずこ
のような装置では前記のように、供給する原料ガスの流
量の変動を抑えるため原料供給ラインと排気ラインには
常に同量のガスを流しておくことが前提である。
【0015】そして任意の原料ガス系統Yk に供給する
原料ガス Xk の流量を、ある流量Qのnk (自然数)倍
となるように係数nk を設定し、且つ任意の補償ガス系
統Zk に供給する補償ガスの流量を上記Qのmk (自然
数)倍となるように係数mkを設定しておく。このよう
に設定することにより、全原料ガス系統に供給される全
原料ガスの流量は、 であり、また全補償ガス系統に供給される全補償ガスの
流量は、 となる。従って上記の前提から次式(2) を満たす必要が
ある。
【0016】次に原料供給ラインを流れるガス(全流量
はS・Qである)について考察する。N個の原料ガス系
統のうち、原料ガスを原料供給ラインに流しているガス
系統に係る上記係数の集合を{nk }で表し、この{n
k }の和をΣ´nk とする。他方この時n個の補償ガス
系統のうち、原料供給ラインに流すべき補償ガスのガス
系統に係る上記係数の集合を{mk }で表し、この{m
k }の和をΣ´mk とする。このようにしたときに、N
>nで且つ上記(2) 式を満たし、さらに下式(3) を必ず
満足するような{mk }を選ぶことにより、補償ガス系
統の数を原料ガス系統の数より少なくすることが可能と
なる。 Σ´nk +Σ´mk =S……(3)
【0017】そしてこの際上記{nk }で表される原料
ガス系統以外の原料ガス系統に供給される原料ガスと、
上記{mk }で表される補償ガス系統以外の補償ガス系
統に供給される補償ガスは共に排気ラインに流し、これ
らの流量は合計でS・Qであるから各ライン間で完全に
流量の補正が行われていることになる。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【0019】(実施例1)原料ガス系統の数をN=10
とし、各原料ガス系統に供給する原料ガスの流量に関す
る係数をnk =1(k=1,2,……,10)とする。
この時補償ガス系統の数は下記の表からn=4で十分で
ある。即ち各補償ガス系統に供給する補償ガスの流量に
関する係数はそれぞれm1 =1,m2 =2,m3 =3,
4 =4に設定すればよい。なおこの際 であるから、部分和Σ´nk は0〜10のすべての値を
とる。即ち上記式(3) から、下表においてΣ´nk とΣ
´mk との和は常に10である。よって本実施例では、
原料ガス系統の数10に対して補償ガス系統の数は4で
流量補正が行えることになる。
【0020】 従ってこの場合は補償ガス系統は従来に比較して6個減
らしても実機能上では何ら問題はない。
【0021】(実施例2)N=12、nk =1(k=
1,2,……,12)とする。この場合は下表からn=
4で足り、さらにm1 =1,m2 =2,m3 =3,m4
=6とすればよい。なお である。
【0022】 従ってこの場合は従来装置に比べ補償ガス系統の数は8
個減らすことができる。
【0023】(実施例3)N=15、nk =1(k=
1,2,……,15)とする。この場合は下表からn=
5で足り、さらにm1 =m2 =1,m3 =2,m4
4,m5 =7とすればよい。なお である。
【0024】 従ってこの場合は従来装置に比べて補償ガス系統の数は
10個減らすことができる。
【0025】(実施例4)N=10、nk =1(k=
1,2,……,8),n9 =n10=3とする。この場合
は下表からn=4で足り、さらにm1 =1,m2 =2,
3 =4,m4 =7とすればよい。なお である。
【0026】 従ってこの場合は補償ガス系統の数を6個減らすことが
できる。
【0027】(実施例5)N=12、nk =1(k=
1,2,……,9),n10=n11=n12=3とする。こ
の場合は下表からn=5で足り、さらにm1 =m2
1,m3 =2,m4 =5,m5 =9とすればよい。なお である。
【0028】 従ってこの場合は補償ガス系統の数は7個減らすことが
できる。
【0029】(実施例6)N=15、nk =1(k=
1,2,……,11),n12=n13=n14=n15=3とす
る。この場合は下表からn=5で足り、さらにm1
1,m2 =2,m3 =3,m4 =5,m5 =12とすれば
よい。なお である。
【0030】 従ってこの場合は補償ガス系統を10個減らすことがで
きる。
【0031】なお以上のバルブ切り換えの操作は実際は
シーケンサ等により制御するので、人的な操作が煩雑に
なることはない。
【0032】
【発明の効果】このように本発明によれば、何れの場合
でも1系統当たり現状で約100万円程度のコストがか
かる補償ガス系統の数を減らすことが可能となるので、
大幅な装置コストの低減が図れ、さらにこれら補償ガス
系統の組み込みスペースが不要となるので装置の小型
化、省スペース化が可能となる等顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】気相成長装置のガスラインを説明する説明図で
ある。
【図2】原料が気体の場合のキャリアガスとの混合の方
法を説明する説明図である。
【図3】原料が液体の場合のキャリアガスとの混合の方
法を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 反応炉 2 原料供給ライン 3 排気口 4 排気ポンプ 5 圧力コントローラ 6 排気ライン 7 ボンベ 8 マスフローコントローラ 9 バブラー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料供給ラインと排気ポンプに接続した
    排気口を設けた反応炉を有し、キャリアガスを含んだ複
    数の原料ガスのそれぞれの流路を分岐して一方は各々原
    料ガス供給バルブを介して上記原料供給ラインに接続
    し、他方は原料ガス排気バルブを介して上記排気ポンプ
    に連通してキャリアガスを流通させている排気ラインに
    接続し、かつキャリアガスを補償ガスとして複数の流路
    に分岐し、さらに各々の流路を分岐して一方は補償ガス
    供給バルブ介して上記原料供給ラインに接続し、他方は
    補償ガス排気バルブを介して上記排気ラインに接続して
    なる気相成長装置において、一組の原料ガス供給バルブ
    と原料ガス排気バルブとで構成した原料ガス系統の数を
    N、一組の補償ガス供給バルブと補償ガス排気バルブと
    で構成した補償ガス系統の数をn(N>n)とし、任意
    の原料ガス系統kに供給するキャリアガスを含んだ原料
    ガスの流量をある流量(Q)の自然数(nk)倍とし、
    かつ任意の補償ガス系統kに供給するキャリアガスの流
    量をQの自然数(mk )倍とした際に、nk の任意の集
    合{nk }及びmk の任意の集合{mk }の部分和をそ
    れぞれΣ´nk 及びΣ´mk とすると、任意の部分和Σ
    ´nkに対して下記の(1) 式を満足する部分和Σ´mk
    が存在するようにn個の補償ガス系統を設けたことを特
    徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 上記の気相成長装置を用いて気相成長す
    る方法において、上記(1) 式を満たす部分和Σ´nk
    びΣ´mk で表される原料ガス系統の原料ガス及び補償
    ガス系統のキャリアガスを原料供給ライン又は排気ライ
    ンに流し、その他の原料ガス系統の原料ガス及び補償ガ
    ス系統のキャリアガスを排気ライン又は原料供給ライン
    に流すことを特徴とする気相成長方法。
JP5418392A 1992-02-06 1992-02-06 気相成長装置とその方法 Pending JPH05217901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200780A (ja) * 1998-06-01 2000-07-18 Tadahiro Omi 半導体又は液晶製造用装置並びに液体材料ガスの気化方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200780A (ja) * 1998-06-01 2000-07-18 Tadahiro Omi 半導体又は液晶製造用装置並びに液体材料ガスの気化方法

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