JPH0963965A - Organic metal feeding device and organic metal vapor growth device - Google Patents
Organic metal feeding device and organic metal vapor growth deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はIII-V 族化合物半導
体の結晶成長に利用される有機金属供給装置および有機
金属気相成長装置に関する。特に原料である有機金属ガ
スの安定な供給を確保するための有機金属供給装置、ま
た複数の原料の供給比を安定に保つことができる有機金
属気相成長装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal-organic supply system and a metal-organic chemical vapor deposition system used for crystal growth of III-V group compound semiconductors. In particular, the present invention relates to an organic metal supply apparatus for ensuring a stable supply of an organic metal gas as a raw material, and an organic metal vapor phase growth apparatus capable of maintaining a stable supply ratio of a plurality of raw materials.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機金属（有機金属化合物）を原料とす
る有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）は、III-V 族化合
物半導体結晶の成長法として広く用いられている。有機
金属気相成長法においては、III 族原料であるＩｎ，Ｇ
ａ，Ａｌを有機金属ガスの形態で反応管に供給する。そ
の有機金属を供給するものが、有機金属供給装置であ
る。また、Ｖ族原料は水素化物ガスの形態で供給する。2. Description of the Related Art A metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method using an organic metal (organic metal compound) as a raw material is widely used as a method for growing a group III-V compound semiconductor crystal. In the metal-organic vapor phase epitaxy, In and G which are group III raw materials
a and Al are supplied to the reaction tube in the form of organometallic gas. An organic metal supply device supplies the organic metal. Further, the group V raw material is supplied in the form of hydride gas.
【０００３】図７を参照して従来の有機金属供給装置１
について説明する。有機金属原料２を充填したバブラー
３を恒温槽４に浸けて、バブラーの温度を一定に保つこ
とにより有機金属の蒸気圧を一定値に保つようにしてい
る。多くの有機金属は、室温付近で液体であるため、マ
スフローコントローラ５で所定の流量のキャリアガス
（主に水素を用いる）をバブラー内に供給し、バブリン
グさせることによりキャリアガス中に有機金属の蒸気を
混合する。この混合したガスを反応管に供給する。実際
の操作では、反応管に原料を供給しない時、例えばパー
ジの時、はエアバルブ９ａを開いてエアバルブ９ｂ，９
ｃを閉じ、原料を供給する時は逆にエアバルブ９ａを閉
じ、９ｂ，９ｃを開く。バブラー内の圧力は隔膜式の圧
力計６により検出され、コントロールバルブ７により所
定の圧力に保たれるように圧力制御装置８により制御さ
れている。単位時間あたりの有機金属ガスの供給量は、
恒温槽の温度により決まる有機金属の蒸気圧と、バブラ
ー内の圧力、およびバブラーに流入するキャリアガスの
量により決まる。現在市販されているマスフローコント
ローラの流量は、環境変化に対し非常に安定性が良いた
め、有機金属ガスの安定供給を妨げる要因は、主にバブ
ラー内の有機金属ガスの蒸気圧変動であると考えられて
いる。実際、バブラー内の有機金属の状態によってはバ
ブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達しな
い場合もあり、また周囲温度の変化によりバブラーの温
度が変化し飽和蒸気圧の値が変動することもある。With reference to FIG. 7, a conventional organometallic feeder 1
Will be described. The bubbler 3 filled with the organic metal raw material 2 is dipped in a constant temperature bath 4 to keep the bubbler temperature constant, thereby keeping the vapor pressure of the organic metal constant. Since many organic metals are liquid near room temperature, a carrier gas (mainly using hydrogen) at a predetermined flow rate is supplied into the bubbler by the mass flow controller 5 to cause bubbling to cause vaporization of the organic metal in the carrier gas. To mix. This mixed gas is supplied to the reaction tube. In an actual operation, when the raw material is not supplied to the reaction tube, for example, when purging, the air valve 9a is opened and the air valves 9b and 9b are opened.
When c is closed and the raw material is supplied, conversely the air valve 9a is closed and 9b and 9c are opened. The pressure inside the bubbler is detected by a diaphragm-type pressure gauge 6 and controlled by a pressure control device 8 so as to be maintained at a predetermined pressure by a control valve 7. The amount of organometallic gas supplied per unit time is
It is determined by the vapor pressure of the organic metal determined by the temperature of the constant temperature bath, the pressure inside the bubbler, and the amount of carrier gas flowing into the bubbler. Since the flow rate of mass flow controllers currently on the market is very stable against environmental changes, it is thought that the factor that hinders the stable supply of organometallic gas is mainly the vapor pressure fluctuation of the organometallic gas in the bubbler. Has been. In fact, depending on the state of the organic metal in the bubbler, the partial pressure of the organic metal in the bubbler may not reach the saturated vapor pressure, and the ambient temperature changes the temperature of the bubbler and changes the saturated vapor pressure. Sometimes.
【０００４】図８を参照して他の有機金属原料の供給法
および供給装置１１について説明する。インジウムリン
（ＩｎＰ）系の成長に用いられるＩｎ原料であるトリメ
チルインジウム（ＴＭＩ）は、室温付近で固体であるた
め、他の液体の有機金属原料に比べ供給量の変動が大き
く、問題となっていた。それは、最初針状結晶であった
ものが長期の使用により針状結晶同士が融合し、結晶の
表面積が変化し次第に小さくなって行くためである。キ
ャリアガスに接する表面積が充分大きくないと、温度で
決まる蒸気圧分だけ、キャリアガスに混合しなくなるた
め、供給量が低下する。その問題を解決するため、図２
のような、キャリアガスを使用せずに蒸気を直接マスフ
ローコントローラで制御する方法が行われている。恒温
槽４にＴＭＩ２Ａを収容したバブラー３とマスフローコ
ントローラ４を入れて、８０℃付近に保つ。マスフロー
コントローラは、出側に対し入側が所定の値だけ圧力差
がないと流量を制御できない。したがって、反応管の圧
力は、有機金属の蒸気圧以下に制限される。ＴＭＩの蒸
気圧は８０℃において、高々５０トールである。多く用
いられている有機金属気相成長装置の反応管内圧力は７
０から１００トールの範囲であるから、図８の供給装置
を用いることは困難である。With reference to FIG. 8, another method and apparatus 11 for supplying an organic metal material will be described. Trimethylindium (TMI), which is an In raw material used for indium phosphide (InP) -based growth, is a solid at around room temperature, and therefore its supply amount fluctuates more than other liquid organometallic raw materials, which is a problem. It was The reason for this is that the needle crystals were initially needle crystals, but due to long-term use, the needle crystals fuse with each other, and the surface area of the crystals changes and gradually decreases. If the surface area in contact with the carrier gas is not sufficiently large, the amount of vapor pressure determined by the temperature will not mix with the carrier gas, and the supply amount will decrease. To solve that problem,
As described above, a method of directly controlling steam with a mass flow controller without using a carrier gas is performed. The bubbler 3 containing the TMI 2A and the mass flow controller 4 are placed in the constant temperature bath 4 and kept at around 80 ° C. The mass flow controller cannot control the flow rate unless the inlet side has a predetermined pressure difference with respect to the outlet side. Therefore, the pressure in the reaction tube is limited to the vapor pressure of the organic metal or less. The vapor pressure of TMI at 80 ° C. is at most 50 Torr. The pressure in the reaction tube of a metal-organic vapor phase epitaxy system that is widely used is 7
Since it is in the range of 0 to 100 Torr, it is difficult to use the feeder of FIG.
【０００５】次に有機金属気相成長装置について説明す
る。図９のように必要な原料の数だけ図７あるいは図８
の有機金属供給装置と、水素化物ガスのボンベ１２ａ，
１２ｂを持つ有機金属気相成長装置を用いて、配管１４
を通して反応管１５に原料を供給し、化合物半導体の成
長が行われている。図９には、それぞれバブラー３ａ，
３ｂ，３ｃ、恒温槽４ａ，４ｂ，４ｃ、マスフローコン
トローラ５ａ，５ｂ，５ｃ、圧力計６ａ，６ｂ，６ｃ、
コントロールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃおよび圧力制御装
置８ａ，８ｂ，８ｃを有する供給装置１ａ，１ｂ，１ｃ
を示してある。エアバルブは図示を省略してある。水素
化物ガスの供給量は、マスフローコントローラ１３ａ，
１３ｂで行われる。化合物半導体膜の組成を制御するた
めには、各原料の供給量の比を制御する必要がある。従
来行われていた供給比を制御する方法は、各有機金属供
給装置および、水素化物ガスボンベについているマスフ
ローコントローラ５ａ〜５ｃ，１３ａ，１３ｂの流量を
それぞれ所定の値に保つことである。恒温槽４ａ〜４ｃ
を一定の温度に保ち、バブラー３ａ〜３ｃ内の圧力を一
定の圧力に保てば、マスフローコントローラの流量に比
例する原料が供給される。Next, an organic metal vapor phase growth apparatus will be described. As shown in FIG. 9, the required number of raw materials is the same as in FIG. 7 or FIG.
The metal-organic supply device, and the hydride gas cylinder 12a,
Using the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus having 12b, the pipe 14
A raw material is supplied to the reaction tube 15 through the via to grow the compound semiconductor. FIG. 9 shows bubblers 3a,
3b, 3c, constant temperature baths 4a, 4b, 4c, mass flow controllers 5a, 5b, 5c, pressure gauges 6a, 6b, 6c,
Supply devices 1a, 1b, 1c having control valves 7a, 7b, 7c and pressure control devices 8a, 8b, 8c.
Is shown. The air valve is not shown. The amount of hydride gas supplied is controlled by the mass flow controller 13a,
13b. In order to control the composition of the compound semiconductor film, it is necessary to control the ratio of the supply amount of each raw material. The conventional method of controlling the supply ratio is to keep the flow rates of the mass flow controllers 5a to 5c, 13a and 13b attached to the respective organometallic supply devices and the hydride gas cylinder at predetermined values. Constant temperature bath 4a-4c
Is maintained at a constant temperature and the pressure inside the bubblers 3a to 3c is maintained at a constant pressure, a raw material proportional to the flow rate of the mass flow controller is supplied.
【０００６】しかし、バブラー内の有機金属の状態によ
ってはバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧
に達しない場合もあり、また周囲温度の変化により飽和
蒸気圧の値が変動することもあるため、供給比が変動す
る。また、配管の温度変化により、供給比が変動する。However, the partial pressure of the organic metal in the bubbler may not reach the saturated vapor pressure depending on the state of the organic metal in the bubbler, and the saturated vapor pressure value may fluctuate due to changes in ambient temperature. Therefore, the supply ratio fluctuates. Further, the supply ratio changes due to the temperature change of the pipe.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、有機金属の供給が安定な、有機金属供給装置を提供
することである。また第２の目的は、有機金属同士の供
給比が安定な有機金属気相成長装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a metal-organic supply device in which the supply of metal-organic is stable. A second object is to provide an organic metal vapor phase growth apparatus in which the supply ratio of organic metals is stable.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による有機金属供
給装置は、有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の
値に保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガスをバ
ブリングすることにより該有機金属ガスを供給するガス
供給手段と、該バブラーの下流にあってキャリアガス中
の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有す
る有機金属供給装置において、前記分圧検出手段からの
信号により前記ガス供給手段におけるバブラー内の圧力
を制御して、キャリアガス中の有機金属ガスの分圧を一
定に保つ手段を備えていることを特徴とする。The metal-organic supply device according to the present invention is characterized in that the pressure in the bubbler containing the metal is kept at a predetermined value while the carrier gas is bubbled in the bubbler. In a metal-organic supply device having a gas supply means for supplying and a partial pressure detection means downstream of the bubbler for detecting a partial pressure of the organic metal gas in the carrier gas, a signal from the partial pressure detection means is used. It is characterized in that a means for controlling the pressure in the bubbler in the gas supply means to keep the partial pressure of the organometallic gas in the carrier gas constant is provided.
【０００９】さらに、有機金属供給装置は、有機金属の
入ったバブラー内の圧力を所定の値に保ちつつ、該バブ
ラー内においてキャリアガスをバブリングすることによ
り該有機金属ガスを供給するガス供給手段と、該バブラ
ーの下流にあってキャリアガス中の有機金属ガスの分圧
を検出する分圧検出手段とを有する有機金属供給装置に
おいて、前記分圧検出手段からの信号により前記ガス供
給手段におけるバブラー内に流入するキャリアガス流量
を制御して、単位時間あたりに供給される有機金属ガス
の流量を一定に保つ手段を備えていることを特徴とす
る。Further, the metal-organic supply device has a gas supply means for supplying the metal-organic gas by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure in the bubbler containing the metal-organic at a predetermined value. In the bubbler in the gas supply means in the gas supply means by a signal from the partial pressure detection means, which is downstream of the bubbler and has partial pressure detection means for detecting the partial pressure of the organic metal gas in the carrier gas. A means for controlling the flow rate of the carrier gas flowing into the chamber to keep the flow rate of the organometallic gas supplied per unit time constant is provided.
【００１０】ここで、分圧検出手段は超音波セルであっ
てもよく、分圧検出手段は四重極質量分析器であっても
よい。Here, the partial pressure detecting means may be an ultrasonic cell, and the partial pressure detecting means may be a quadrupole mass analyzer.
【００１１】本発明による有機金属気相成長装置は、そ
れぞれ有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の値に
保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガスをバブリ
ングすることにより該有機金属ガスを供給する複数のガ
ス供給手段と、前記複数のガス供給手段から供給される
有機金属ガスを合流し反応管まで輸送する配管と、前記
配管に取り付けられて、キャリアガス中に含まれる複数
の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有す
る有機金属気相成長装置において、それぞれの有機金属
ガスの分圧に応じて、対応する有機金属の入ったバブラ
ー内の圧力を制御する手段を備えていることを特徴とす
る。The metal-organic vapor phase epitaxy apparatus according to the present invention supplies the metal-organic gas by bubbling the carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure inside the bubbler containing the metal-organic at a predetermined value. A plurality of gas supply means, a pipe that joins the organometallic gas supplied from the plurality of gas supply means and transports it to a reaction tube, and a plurality of organometallic gases that are attached to the pipe and are contained in a carrier gas. In an organometallic vapor phase growth apparatus having a partial pressure detecting means for detecting a partial pressure, according to the partial pressure of each organometallic gas, a means for controlling the pressure in the bubbler containing the corresponding organometallic is provided. It is characterized by being
【００１２】さらに、有機金属気相成長装置は、それぞ
れ有機金属の入ったバブラー内の圧力を所定の値に保ち
つつ、該バブラー内においてキャリアガスをバブリング
することにより該有機金属ガスを供給する複数のガス供
給手段と、前記複数のガス供給手段から供給される有機
金属ガスを合流し反応管まで輸送する配管と、前記配管
に取り付けられ、キャリアガス中に含まれる複数の有機
金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを有する有機
金属気相成長装置において、それぞれの有機金属ガスの
分圧に応じて、対応する有機金属の入ったバブラー内に
流入するキャリアガス流量を制御する手段を備えている
ことを特徴とする。Further, the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus supplies a plurality of metal-organic gases by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure inside the bubbler containing the metal-organic at a predetermined value. Gas supply means, a pipe for merging the organometallic gases supplied from the plurality of gas supply means and transporting it to a reaction tube, and a partial pressure of the plurality of organometallic gases attached to the pipe and contained in the carrier gas. In the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus having a partial pressure detection means for detecting the, a means for controlling the flow rate of the carrier gas flowing into the bubbler containing the corresponding metal organic is provided according to the partial pressure of each metal-organic gas. It is characterized by having.
【００１３】ここで、分圧検出手段は四重極質量分析器
であってもよい。Here, the partial pressure detecting means may be a quadrupole mass spectrometer.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明においては、前記第１の課
題を解決するため、バブラーから供給される有機金属ガ
スを含むキャリアガス内の有機金属ガスの分圧を検出
し、それを一定値に保つようにバブラー内の圧力を制御
する。また、バブラーから単位時間あたり供給される有
機金属ガスの量を一定値に保つように、バブラーに流入
するキャリアガス流量を制御する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, in order to solve the first problem, the partial pressure of an organometallic gas in a carrier gas containing an organometallic gas supplied from a bubbler is detected and set to a constant value. Control the pressure in the bubbler to keep it on. Further, the carrier gas flow rate flowing into the bubbler is controlled so that the amount of the organometallic gas supplied from the bubbler per unit time is maintained at a constant value.
【００１５】前記第２の課題を解決するため、各バブラ
ーから供給される原料ガスが合流する配管において各原
料の分圧比を検出し、それに応じて各原料ガス供給手段
を制御する。In order to solve the second problem, the partial pressure ratio of each raw material is detected in the pipe where the raw material gas supplied from each bubbler joins, and each raw material gas supply means is controlled accordingly.
【００１６】有機金属供給装置から供給される有機金属
ガスの供給量［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）は、次式で
表わされる。The supply amount [s] (mole / min.) Of the organic metal gas supplied from the organic metal supply device is represented by the following equation.
【００１７】[0017]
【数１】 [Equation 1]
【００１８】ここでＰs は有機金属ガスの飽和蒸気圧、
ＰB はバブラー内の圧力、ｌ（ｓｃｃｍ）はキャリアガ
スの流量である（ただし、Ｐs ≪ＰB の近似を用い
た）。実際には、バブラー内の有機金属の状態によって
はバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達
しない場合もあり、また周囲温度の変化により飽和蒸気
圧の値が変動することもある。このような変動があった
としても、バブラー内の圧力ＰB を調整しＰs ／ＰB を
一定に保てば、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つこ
とが可能であり、またバブラーに流入するキャリアガス
の流量ｌを調整してｌＰs を一定に保っても有機金属の
供給量［ｓ］を一定に保つことが可能である。有機金属
ガスの分圧を測定する方法は、混合ガス中の超音波速度
がガスの混合比で変化する現象を利用した超音波セルを
用いる方法、四重極質量分析装置を用いる方法がある。Where P s is the saturated vapor pressure of the organometallic gas,
P B is the pressure inside the bubbler, and l (sccm) is the flow rate of the carrier gas (however, the approximation of P s << P B was used). Actually, the partial pressure of the organic metal in the bubbler may not reach the saturated vapor pressure depending on the state of the organic metal in the bubbler, and the saturated vapor pressure value may fluctuate due to changes in ambient temperature. Even if there is such a change, it is possible to keep the supply amount [s] of the organic metal constant by adjusting the pressure P B in the bubbler and keeping P s / P B constant. Even if the flow rate 1 of the carrier gas flowing into the bubbler is adjusted and lP s is kept constant, the supply amount [s] of the organic metal can be kept constant. As a method for measuring the partial pressure of the organometallic gas, there are a method using an ultrasonic cell utilizing a phenomenon in which an ultrasonic velocity in a mixed gas changes depending on a mixing ratio of the gas, and a method using a quadrupole mass spectrometer.
【００１９】本発明の有機金属気相成長装置において、
反応管に流入するガス中の各原料ガスの分圧を測定し、
分圧の比が一定になるように、各有機金属供給装置の供
給量を制御するため、各有機金属の供給比が安定な有機
金属気相成長装置を提供することができる。有機金属ガ
スの分圧を測定する方法として、四重極質量分析装置を
用いる方法がある。各有機金属に対応する信号強度の比
が一定になるように、各有機金属供給装置の供給量を制
御する。In the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus of the present invention,
Measure the partial pressure of each source gas in the gas flowing into the reaction tube,
Since the supply amount of each organic metal supply device is controlled so that the partial pressure ratio becomes constant, it is possible to provide an organic metal vapor phase growth apparatus in which the supply ratio of each organic metal is stable. As a method of measuring the partial pressure of the organometallic gas, there is a method of using a quadrupole mass spectrometer. The supply amount of each organic metal supply device is controlled so that the ratio of the signal intensity corresponding to each organic metal becomes constant.
【００２０】[0020]
【実施例】実施例１ 図１に本発明の第１の実施例を示す。有機金属供給装置
２１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように制御装置２２により制御されている。
バブラーの下流で、圧力計６とコントロールバルブ７の
間に分圧測定器２３がある。混合ガス中の超音波速度が
ガスの混合比で変化する現象を利用して、ガスの分圧を
測定するものである。分圧の情報は制御装置２２に送ら
れ、有機金属ガスの分圧が所定の値になるようにコント
ロールバルブ７によりバブラー３内の圧力を制御する。
この制御方法の特徴は、マスフローコントローラ５の流
量を変更せずに有機金属の供給量を制御できるため、反
応管に流入するキャリアガスの量が変化しないというこ
とである。Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The metal-organic supply device 21 includes a bubbler 3 filled with metal-organic raw material 2 in a constant temperature bath 4.
The vapor pressure of the organic metal is kept constant by immersing it in water and keeping the bubbler temperature constant. The mass flow controller 5 supplies a carrier gas at a predetermined flow rate into the bubbler and causes bubbling to mix the organic metal vapor into the carrier gas. The mixed gas is supplied to the reaction tube. The pressure inside the bubbler is detected by a diaphragm type pressure gauge 6, and is controlled by a control device 22 so as to be kept at a predetermined pressure by a control valve 7.
A partial pressure measuring device 23 is provided downstream of the bubbler and between the pressure gauge 6 and the control valve 7. The partial pressure of the gas is measured by utilizing the phenomenon that the ultrasonic velocity in the mixed gas changes with the mixing ratio of the gas. Information on the partial pressure is sent to the control device 22, and the pressure inside the bubbler 3 is controlled by the control valve 7 so that the partial pressure of the organometallic gas becomes a predetermined value.
The feature of this control method is that the amount of the organometallic supply can be controlled without changing the flow rate of the mass flow controller 5, so that the amount of the carrier gas flowing into the reaction tube does not change.
【００２１】次に、原理について説明する。バブラーに
単位時間あたり流入する水素のモル数を［Ｈ2 ］（ｍｏ
ｌｅ／ｍｉｎ．）とし、バブラー内で該水素に混入する
有機金属のモル数を［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）とす
ると、定常状態においては有機金属の蒸気圧とバブラー
内の全圧力との比Ｐs ／ＰB は［ｓ］／（［ｓ］＋［Ｈ
2 ］）と等しいことから、バブラーから供給される有機
金属ガスの供給量［ｓ］（ｍｏｌｅ／ｍｉｎ．）は、次
式で表わされる。Next, the principle will be described. The number of moles of hydrogen flowing into the bubbler per unit time is [H 2 ] (mo
le / min. ) And the number of moles of the organic metal mixed in the hydrogen in the bubbler is [s] (mole / min.), The ratio P s / of the vapor pressure of the organic metal to the total pressure in the bubbler in a steady state. P B is [s] / ([s] + [H
2 ]), the supply amount [s] (mole / min.) Of the organometallic gas supplied from the bubbler is expressed by the following equation.
【００２２】[0022]
【数２】 [Equation 2]
【００２３】ただし、Ｐs ≪ＰB の近似を用いた。上記
の分圧測定器においては、Ｐs を測定することになる。
キャリアガスの流量はマスフローコントローラで制御さ
れているため、マスフローコントローラの流量を標準状
態の体積で除すと単位時間あたりに流入するモル数が得
られるから、キャリアガスの流量ｌ（ｍｏｌｅ／ｍｉ
ｎ．）に対しては次式が成り立つ。However, the approximation of P s << P B was used. The above partial pressure measuring device measures P s .
Since the flow rate of the carrier gas is controlled by the mass flow controller, the number of moles flowing in per unit time is obtained by dividing the flow rate of the mass flow controller by the volume in the standard state. Therefore, the flow rate of the carrier gas is 1 (mole / mi
n. ), The following equation holds.
【００２４】[0024]
【数３】 (Equation 3)
【００２５】上式から明らかなように、有機金属の蒸気
圧とバブラー内の全圧力との比Ｐs／ＰB を一定に保て
ば、有機金属の供給量は一定に保たれる。何らかの原因
で有機金属の蒸気圧Ｐs が低下しても、バブラーの圧力
ＰB を下げ、Ｐs ／ＰB を一定に保つようにコントロー
ルバルブのコンダクタンスを制御すれば、有機金属の供
給量は一定に保たれる。実際、バブラー内の有機金属の
状態によってはバブラー内における有機金属の分圧が飽
和蒸気圧に達しない場合もあり、また周囲温度の変化に
よりバブラーの温度が変化し飽和蒸気圧の値が変動する
こともある。しかし、このような変動があったとして
も、有機金属の蒸気圧とバブラー内の全圧力との比Ｐs
／ＰB を一定に保てば、有機金属の供給量［ｓ］を一定
に保つことが可能である。As is clear from the above equation, if the ratio P s / P B of the vapor pressure of the organic metal to the total pressure in the bubbler is kept constant, the supply amount of the organic metal is kept constant. Even if the vapor pressure P s of the organic metal decreases for some reason, the pressure P B of the bubbler is lowered and the conductance of the control valve is controlled so as to keep P s / P B constant. Is kept constant. In fact, depending on the state of the organic metal in the bubbler, the partial pressure of the organic metal in the bubbler may not reach the saturated vapor pressure, and the ambient temperature changes the temperature of the bubbler and changes the saturated vapor pressure. Sometimes. However, even if such a change occurs, the ratio P s of the vapor pressure of the organic metal to the total pressure in the bubbler
By keeping / P B constant, it is possible to keep the supply amount [s] of the organic metal constant.
【００２６】実施例２ 図２に本発明の第２の実施例を示す。有機金属供給装置
３１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように圧力制御装置８により制御されてい
る。バブラーの下流で、圧力計６とコントロールバルブ
７の間に分圧測定器２３がある。混合ガス中の超音波速
度がガスの混合比で変化する現象を利用して、ガスの分
圧を測定するものである。分圧の情報は制御装置２２に
送られ、有機金属ガスの分圧とキャリアガス流量との積
が一定値を保つようにマスフローコントローラの流量を
制御する。この制御方法においては、有機金属ガスの供
給量は一定に保たれるものの、マスフローコントローラ
の流量が変化するため、反応管に流入するキャリアガス
の量が変化する。 Embodiment 2 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The metal-organic supply device 31 uses a bubbler 3 filled with metal-organic raw material 2 in a constant temperature bath 4.
The vapor pressure of the organic metal is kept constant by immersing it in water and keeping the bubbler temperature constant. The mass flow controller 5 supplies a carrier gas at a predetermined flow rate into the bubbler and causes bubbling to mix the organic metal vapor into the carrier gas. The mixed gas is supplied to the reaction tube. The pressure inside the bubbler is detected by a diaphragm-type pressure gauge 6 and controlled by a pressure control device 8 so as to be maintained at a predetermined pressure by a control valve 7. A partial pressure measuring device 23 is provided downstream of the bubbler and between the pressure gauge 6 and the control valve 7. The partial pressure of the gas is measured by utilizing the phenomenon that the ultrasonic velocity in the mixed gas changes with the mixing ratio of the gas. The information on the partial pressure is sent to the control device 22, and the flow rate of the mass flow controller is controlled so that the product of the partial pressure of the organometallic gas and the carrier gas flow rate maintains a constant value. In this control method, although the supply amount of the organometallic gas is kept constant, the flow rate of the mass flow controller changes, so that the amount of carrier gas flowing into the reaction tube changes.
【００２７】先に説明した式（３）によれば、有機金属
の分圧Ｐs とバブラーに流入するキャリアガス流量ｌと
の積Ｐs ｌを一定に保てば、有機金属の供給量は一定に
保たれる。何らかの原因で有機金属の蒸気圧Ｐs が低下
しても、キャリアガス流量ｌを増加させ、ｌＰs を一定
に保つようにマスフローコントローラの流量を制御すれ
ば、有機金属の供給量は一定に保たれる。実際、バブラ
ー内の有機金属の状態によってはバブラー内における有
機金属の分圧が飽和蒸気圧に達しない場合もあり、また
周囲温度の変化によりバブラーの温度が変化し飽和蒸気
圧の値が変動することもある。しかし、このような変動
があったとしても、有機金属の分圧Ｐsとバブラーに流
入するキャリアガス流量ｌとの積Ｐs ｌを一定に保て
ば、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つことが可能で
ある。According to the equation (3) described above, if the product P s 1 of the partial pressure P s of the organic metal and the carrier gas flow rate 1 flowing into the bubbler is kept constant, the supply amount of the organic metal is Is kept constant. Even if the vapor pressure P s of the organic metal decreases for some reason, the carrier gas flow rate 1 is increased and the flow rate of the mass flow controller is controlled to keep lP s constant. Be drunk In fact, depending on the state of the organic metal in the bubbler, the partial pressure of the organic metal in the bubbler may not reach the saturated vapor pressure, and the ambient temperature changes the temperature of the bubbler and changes the saturated vapor pressure. Sometimes. However, even if there is such a variation, if the product P s 1 of the partial pressure P s of the organic metal and the carrier gas flow rate 1 flowing into the bubbler is kept constant, the supply amount [s] of the organic metal is increased. It is possible to keep it constant.
【００２８】実施例３ 図３に本発明の第３の実施例を示す。有機金属供給装置
４１は有機金属原料２を充填したバブラー３を恒温槽４
に浸けて、バブラーの温度を一定に保つことにより有機
金属の蒸気圧を一定値に保つようにしている。マスフロ
ーコントローラ５で所定の流量のキャリアガスをバブラ
ー内に供給し、バブリングさせることによりキャリアガ
ス中に有機金属の蒸気を混合する。混合したガスを反応
管に供給する。バブラー内の圧力は隔膜式の圧力計６に
より検出され、コントロールバルブ７により所定の圧力
に保たれるように制御装置４２により制御されている。
バブラー３の下流で、コントロールバルブ７と反応管と
の間に分圧測定器４３がある。四重極質量分析を利用し
たもので、水素に対応する信号強度ＩH2と有機金属に対
応する信号強度ＩMOの比ＩMO／ＩH2を測定する。信号強
度比の情報は制御装置４２に送られ、信号強度比ＩMO／
ＩH2が所定の値になるようにコントロールバルブ７によ
りバブラー３内の圧力を制御する。この制御方法の特徴
は、マスフローコントローラの流量を変更せずに有機金
属の供給量を制御できるため、反応管に流入するキャリ
アガスの量が変化しないということである。 Embodiment 3 FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. The metal-organic supply device 41 includes a bubbler 3 filled with metal-organic raw material 2 in a constant temperature bath 4.
The vapor pressure of the organic metal is kept constant by immersing it in water and keeping the bubbler temperature constant. The mass flow controller 5 supplies a carrier gas at a predetermined flow rate into the bubbler and causes bubbling to mix the organic metal vapor into the carrier gas. The mixed gas is supplied to the reaction tube. The pressure inside the bubbler is detected by the diaphragm type pressure gauge 6, and is controlled by the control device 42 so as to be maintained at a predetermined pressure by the control valve 7.
A partial pressure measuring device 43 is provided downstream of the bubbler 3 between the control valve 7 and the reaction tube. The quadrupole mass spectrometry is used to measure the ratio I MO / I H2 of the signal intensity I H2 corresponding to hydrogen and the signal intensity I MO corresponding to organic metal. Information on the signal strength ratio is sent to the control device 42, and the signal strength ratio I MO /
The control valve 7 controls the pressure in the bubbler 3 so that I H2 becomes a predetermined value. The feature of this control method is that the amount of the organometallic supply can be controlled without changing the flow rate of the mass flow controller, so that the amount of the carrier gas flowing into the reaction tube does not change.
【００２９】次に、原理について説明する。先に説明し
た式（３）によれば、有機金属の蒸気圧とバブラー内の
全圧力との比Ｐs ／ＰB を一定に保てば、有機金属の供
給量は一定に保たれる。四重極質量分析装置において測
定される信号強度比ＩMO／Ｉ H2は、Ｐs ≪ＰB の近似に
おいては、Ｐs ／ＰB に比例する量である。したがっ
て、ＩMO／ＩH2を一定に保つようにコントロールバルブ
のコンダクタンスを制御すれば、Ｐs ／ＰB が一定に保
たれ、その結果有機金属の供給量は一定に保たれる。何
らかの原因で有機金属の蒸気圧Ｐs が低下しても、ＩMO
／ＩH2を一定に保つようにバブラーの圧力ＰB を下げ、
Ｐs ／ＰB を一定に保つようにコントロールバルブのコ
ンダクタンスを制御すれば、有機金属の供給量は一定に
保たれる。実際、バブラー内の有機金属の状態によって
はバブラー内における有機金属の分圧が飽和蒸気圧に達
しない場合もあり、また周囲温度の変化によりバブラー
の温度が変化し飽和蒸気圧の値が変動することもある。
しかし、このような変動があったとしても、水素に対応
する信号強度ＩH2と有機金属に対応する信号強度ＩMOの
比ＩMO／ＩH2を一定に保つようにすれば、有機金属の供
給量［ｓ］を一定に保つことが可能である。Next, the principle will be described. Explained earlier
According to the equation (3), the vapor pressure of the organic metal and the bubbler
Ratio P to total pressures / PB Is kept constant, the supply of organometallic
The salary is kept constant. Measurement with a quadrupole mass spectrometer
Signal strength ratio IMO/ I H2Is Ps ≪PB To the approximation of
In the Ps / PB Is an amount proportional to. Accordingly
IMO/ IH2Control valve to keep constant
If we control the conductance ofs / PB Is kept constant
As a result, the organometallic supply is kept constant. what
Vapor pressure P of organic metal due to some reasons Is lowered, IMO
/ IH2Pressure of the bubbler P to keep the pressure constantB Lower,
Ps / PB Control valve to keep the
If the conductance is controlled, the supply amount of organic metal will be constant.
Will be kept. In fact, depending on the state of the organometallic in the bubbler
Reaches the saturated vapor pressure of the organometallic partial pressure in the bubbler.
In some cases, the bubbler does not work due to changes in ambient temperature.
The value of saturated vapor pressure may fluctuate due to changes in temperature.
However, even if there is such a fluctuation, it will be compatible with hydrogen.
Signal strength IH2And signal strength I corresponding to organic metalMOof
Ratio IMO/ IH2If you keep the
It is possible to keep the supply [s] constant.
【００３０】実施例４ 本発明の第４の実施例として、有機金属気相成長装置の
例について説明する。III 族原料は有機金属ガスを用
い、Ｖ族原料は水素化物ガスを用いている。構成を図４
に示す。この図において、実線５２はガスの配管を示
し、点線５３は制御信号の流れを示す。それぞれマスフ
ローコントローラ５ａ，５ｂ，５ｃとバブラー３ａ，３
ｂ，３ｃ、隔膜式の圧力計６ａ，６ｂ，６ｃ、コントロ
ールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃからなる有機金属供給装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃを複数個と、水素化物ガスのボ
ンベ１２ａ，１２ｂを備えている。水素化物ガスの供給
量は、マスフローコントローラ１３ａ，１３ｂで行われ
る。各有機金属供給装置５１ａ〜５１ｃおよびボンベ１
２ａ〜１２ｂからの配管を一つに纏めて反応管５４に接
続している。配管を一つにした部分に、分圧測定器５５
を配置する。本実施例における分圧測定器５５は、四重
極質量分析器である。各供給装置５１ａ〜５１ｃのバブ
ラー３ａ〜３ｃ内の圧力に関する信号が隔膜式の圧力計
６ａ〜６ｃから制御装置５６に送られる。一方、各原料
ガスに対応する信号強度から、各原料ガスの分圧を推定
することができる。しかし、実際に必要な量は、原料ガ
スの信号強度比である。例えば、ＩｎＧａＡｓＰを成長
する場合においては、Ｉｎの信号強度ＩInとＧａの信号
強度ＩGaの比ＩGa／ＩIn、およびＡｓの信号強度ＩAsと
Ｐの信号強度ＩP の比ＩAs／ＩP が重要となる。この強
度比を一定に保つために、制御装置５６を介してIII 族
原料については各有機金属供給装置のバブラー内の圧力
を制御する信号を各コントロールバルブ７ａ〜７ｃに送
り、Ｖ族原料については、各ボンベについているマスフ
ローコントローラ１３ａ〜１３ｂの流量を制御する信号
を各コントロールバルブ７ａ〜７ｃに送り、Ｖ族原料に
ついては、各ボンベについているマスフローコントロー
ラ１３ａ〜１３ｂの流量を制御する信号を送る。 Example 4 An example of a metal-organic vapor phase epitaxy apparatus will be described as a fourth example of the present invention. An organometallic gas is used as the group III raw material, and a hydride gas is used as the group V raw material. Figure 4
Shown in In this figure, the solid line 52 shows the gas piping, and the dotted line 53 shows the flow of the control signal. Mass flow controllers 5a, 5b, 5c and bubblers 3a, 3 respectively
b, 3c, diaphragm type pressure gauges 6a, 6b, 6c, control valves 7a, 7b, 7c, and a plurality of organic metal supply devices 51a, 51b, 51c, and hydride gas cylinders 12a, 12b. . The amount of hydride gas supplied is controlled by the mass flow controllers 13a and 13b. Each of the organometallic supply devices 51a to 51c and the cylinder 1
The pipes from 2a to 12b are put together and connected to the reaction pipe 54. Partial pressure measuring device 55
Place. The partial pressure measuring instrument 55 in the present embodiment is a quadrupole mass spectrometer. A signal relating to the pressure inside the bubblers 3a to 3c of each of the supply devices 51a to 51c is sent to the control device 56 from the diaphragm type pressure gauges 6a to 6c. On the other hand, the partial pressure of each raw material gas can be estimated from the signal intensity corresponding to each raw material gas. However, the amount actually required is the signal intensity ratio of the source gas. For example, in the case of growing InGaAsP, the signal intensity of an In I an In and the ratio of the Ga of the signal intensity I Ga I Ga / I In, and As signal strength I As the P signal intensity I P ratio I As / I P becomes important. In order to keep this intensity ratio constant, a signal for controlling the pressure inside the bubbler of each organometallic supply device is sent to each control valve 7a to 7c for the group III raw material through the control device 56, and for the group V raw material, , A signal for controlling the flow rate of the mass flow controllers 13a-13b in each cylinder is sent to each control valve 7a-7c, and for the V group raw material, a signal for controlling the flow rate of the mass flow controllers 13a-13b in each cylinder is sent.
【００３１】実施例５ 本発明の第５の実施例として、有機金属気相成長装置の
他の例について説明する。III 族原料は有機金属ガスを
用い、Ｖ族原料は水素化物ガスを用いている。構成を図
５に示す。この図において、実線５２はガスの配管を示
し、点線５３は制御信号の流れを示す。図１に示した有
機金属供給装置、すなわちそれぞれバブラー３ａ，３
ｂ，３ｃ、恒温槽４ａ，４ｂ，４ｃ、マスフローコント
ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ、隔膜式の圧力計６ａ，６ｂ，
６ｃ、コントロールバルブ７ａ，７ｂ，７ｃ、制御装置
２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび超音波セルを用いた分圧
測定器２３ａ，２３ｂ，２３ｃを有する有機金属供給装
置２１ａ，２１ｂ，２１ｃを複数個と、水素化物ガスの
ボンベ１２ａ，１２ｂを備えている。水素化物ガスの供
給量は、マスフローコントローラ１３ａ，１３ｂで行わ
れる。各有機金属供給装置２１ａ〜２１ｃおよびボンベ
１２ａ〜１２ｂからの配管を一つに纏めて反応管５４に
接続している。配管を一つにした部分に、分圧測定器５
５を配置する。本実施例における分圧測定器５５は、四
重極質量分析器である。各原料ガスに対応する信号強度
から、各原料ガスの分圧を推定することができる。しか
し、実際に必要な量は、有機金属ガスの信号強度比であ
る。例えば、ＩｎＧａＡｓＰを成長する場合において
は、Ｉｎの信号強度ＩInとＧａの信号強度ＩGaの比ＩGa
／ＩIn、およびＡｓの信号強度ＩAsとＰの信号強度ＩP
の比ＩAs／ＩP が重要となる。この強度比を一定に保つ
ために、制御装置５７を介して各有機金属供給装置およ
びボンベのマスフローコントローラの流量を制御する信
号を各マスフローコントローラ５ａ〜５ｃ，１３ａ〜１
３ｂに送る。 Embodiment 5 As a fifth embodiment of the present invention, another example of the metal-organic chemical vapor deposition apparatus will be described. An organometallic gas is used as the group III raw material, and a hydride gas is used as the group V raw material. The configuration is shown in FIG. In this figure, the solid line 52 shows the gas piping, and the dotted line 53 shows the flow of the control signal. The metal-organic supply device shown in FIG. 1, that is, the bubblers 3a and 3 respectively.
b, 3c, constant temperature baths 4a, 4b, 4c, mass flow controllers 5a, 5b, 5c, diaphragm type pressure gauges 6a, 6b,
6c, control valves 7a, 7b, 7c, control devices 22a, 22b, 22c and a plurality of organometallic supply devices 21a, 21b, 21c having partial pressure measuring devices 23a, 23b, 23c using ultrasonic cells, and hydrogen. It is equipped with a cylinder 12a, 12b of a compound gas. The amount of hydride gas supplied is controlled by the mass flow controllers 13a and 13b. The pipes from the organometallic supply devices 21a to 21c and the cylinders 12a to 12b are collectively connected to the reaction pipe 54. Partial pressure measuring device 5
Place 5. The partial pressure measuring instrument 55 in the present embodiment is a quadrupole mass spectrometer. The partial pressure of each raw material gas can be estimated from the signal intensity corresponding to each raw material gas. However, the amount actually required is the signal intensity ratio of the organometallic gas. For example, in the case of growing InGaAsP, the ratio I Ga of the signal intensity I In of In and the signal intensity I Ga of Ga is I Ga.
/ I In , and As signal strength I As and P signal strength I P
The ratio I As / I P of is important. In order to keep this intensity ratio constant, signals for controlling the flow rates of the mass flow controllers of the organometallic supply devices and the cylinders are sent via the control device 57 to the mass flow controllers 5a-5c, 13a-1.
Send to 3b.
【００３２】上記の実施例４および実施例５における、
ガス中の各原料ガス分圧を測定する箇所は、反応管入口
に限られるわけではなく、図６に示すように反応管内の
基板付近にキャピラリーを挿入して測定してもよい。図
６は、有機金属気相成長装置の横型反応管６１の断面図
（図６（ａ））と上面図（図６（ｂ））を示したもので
ある。反応管は気密を保持する外管と、その中に納めら
れた原料ガスの流れを規制する内管６１との２重管構成
であるが、図６では内管６１のみを示してある。内管６
１には切欠き部が設けられ、基板６２はその表面が原料
ガスと接するように配置される。基板６２は、回転軸６
３Ａにより回転するサセプタ６３上に乗せられており、
サセプタにより所定の温度に熱せられている。図面左か
ら原料となる、有機金属ガスと水素化物ガスが反応管６
１内に供給される。供給されたガスは基板付近で熱分解
され、基板上に堆積される。基板の上方に石英製のキャ
ピラリー６４を挿入し、基板付近のガスを採取し、それ
を四重極質量分析器で分析することによりガス中の各有
機金属ガスの分圧を測定すれば、基板に堆積する直前の
ガス中の各有機金属ガスの分圧を測定できることになる
から、より安定度の高い制御が可能となる。In the above-mentioned fourth and fifth embodiments,
The location for measuring the partial pressure of each raw material gas in the gas is not limited to the inlet of the reaction tube, and a capillary may be inserted near the substrate in the reaction tube for measurement as shown in FIG. FIG. 6 shows a cross-sectional view (FIG. 6A) and a top view (FIG. 6B) of the horizontal reaction tube 61 of the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus. The reaction tube has a double-tube configuration of an outer tube that maintains airtightness and an inner tube 61 that restricts the flow of the raw material gas contained therein, but only the inner tube 61 is shown in FIG. Inner tube 6
1 is provided with a notch, and the substrate 62 is arranged so that its surface is in contact with the raw material gas. The substrate 62 is the rotating shaft 6
It is placed on the susceptor 63 that rotates by 3A,
It is heated to a predetermined temperature by the susceptor. Organometallic gas and hydride gas, which are raw materials from the left of the drawing, are reaction tubes 6
1 is supplied. The supplied gas is thermally decomposed near the substrate and deposited on the substrate. The quartz capillary 64 is inserted above the substrate, the gas in the vicinity of the substrate is sampled, and the gas is analyzed by a quadrupole mass spectrometer to measure the partial pressure of each organometallic gas in the gas. Since it is possible to measure the partial pressure of each organometallic gas in the gas immediately before being deposited on, the control with higher stability becomes possible.
【００３３】図５に示した気相成長装置において、有機
金属供給装置２１ａ〜２１ｃに替えて、図３に示した供
給装置４１を使用することも可能である。In the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 5, it is possible to use the supply device 41 shown in FIG. 3 instead of the organometallic supply devices 21a to 21c.
【００３４】図４および図５の実施例では、三つのIII
族原料（有機金属）供給装置および二つのＶ族原料（水
素化物ガス）供給用ボンベを示したが、これらは必要と
される原料の種類の数だけ用いればよい。In the embodiment of FIGS. 4 and 5, three III
Although a group raw material (organic metal) supply device and two group V raw material (hydride gas) supply cylinders have been shown, these may be used in the same number as the number of types of raw materials required.
【００３５】上記の説明においては、有機金属の蒸気圧
が、バブラー内の圧力に比べ非常に小さい場合を想定し
て説明した。通常用いられているIII 族の有機金属にお
いては、この近似が十分成り立つ。最近用いられるよう
になった、Ｖ族の有機金属、例えばターシャリーブチル
フォスフィン（ＴＢＰ）やターシャリーブチルアルシン
（ＴＢＡ）などは、室温付近の蒸気圧が１００から２０
０トールにも達するため、Ｐs ≪ＰB の近似が成り立た
ない場合も出てくる。しかし、近似を用いない正確な有
機金属の供給量を算出する下記の式（４）に従い、バブ
ラーの圧力、あるいはマスフローコントローラの流量を
制御すれば、供給量の安定な有機金属供給装置、およ
び、供給比の安定な有機金属気相成長装置を構成できる
ことは明らかである。In the above description, it is assumed that the vapor pressure of the organic metal is much smaller than the pressure inside the bubbler. In the commonly used group III organometallics, this approximation holds well. Recently used group V organic metals such as tertiary butyl phosphine (TBP) and tertiary butyl arsine (TBA) have vapor pressures near room temperature of 100 to 20.
Since it reaches 0 torr, there are cases where the approximation of P s << P B does not hold. However, if the pressure of the bubbler or the flow rate of the mass flow controller is controlled according to the following formula (4) for calculating the accurate supply amount of the organic metal without using the approximation, the supply device of the stable supply amount of the organic metal, and It is obvious that a metal-organic vapor phase epitaxy apparatus having a stable supply ratio can be constructed.
【００３６】[0036]
【数４】 (Equation 4)
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明の有機金属供給装置においては、
有機金属ガスが混合した混合ガス中の有機金属ガスの分
圧を測定する手段と、それを元にバブラー内の圧力ＰB
を調整しＰs ／ＰB を一定に保つ手段を具備しているた
め、有機金属の供給量［ｓ］を一定に保つことができる
という効果がある。また、有機金属ガスが混合した混合
ガス中の有機金属ガスの分圧を測定する手段と、それを
元にバブラーに流入するキャリアガスの流量ｌを調整し
てｌＰs を一定に保つ手段を具備するため、有機金属の
供給量［ｓ］を一定に保つことができるという効果があ
る。In the organometallic supply device of the present invention,
Means for measuring the partial pressure of the organometallic gas in the mixed gas of the organometallic gases and the pressure P B in the bubbler based on the means
Since there is provided means for adjusting P s / P B to keep it constant, it is possible to keep the supply amount [s] of the organic metal constant. Further, it is provided with means for measuring the partial pressure of the organometallic gas in the mixed gas in which the organometallic gas is mixed, and means for adjusting the flow rate l of the carrier gas flowing into the bubbler based on it to keep lP s constant. Therefore, there is an effect that the supply amount [s] of the organic metal can be kept constant.
【００３８】本発明の有機金属気相成長装置において
は、反応管に流入するガス中の各原料ガスの分圧を測定
し、分圧の比が一定になるように、各有機金属供給装置
の供給量を制御するため、各有機金属の供給比が安定に
なるという効果がある。In the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus of the present invention, the partial pressure of each raw material gas in the gas flowing into the reaction tube is measured and the ratio of the partial pressures of each metal-organic supply device is kept constant. Since the supply amount is controlled, there is an effect that the supply ratio of each organic metal becomes stable.
【図１】本発明の第１の実施例を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５の実施例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the present invention.
【図６】基板付近にキャピラリーを挿入した有機金属気
相成長装置を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a metal-organic vapor phase epitaxy apparatus in which a capillary is inserted near the substrate.
【図７】従来の有機金属供給装置を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional organic metal supply device.
【図８】従来の他の有機金属供給装置を説明する図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating another conventional organic metal supply device.
【図９】従来の有機金属気相成長装置を説明する図であ
る。FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional metal-organic vapor phase epitaxy apparatus.
１，１１ 従来の有機金属供給装置 ２ 有機金属原料 ３ バブラー ４ 恒温槽 ５ マスフローコントローラ ６ 隔膜式の圧力計 ７ コントロールバルブ ８ 圧力制御装置 ９ａ，９ｂ，９ｃ エアバルブ １２ａ，１２ｂ ボンベ １３ａ，１３ｂ マスフローコントローラ １４ 配管 １５ 反応管 ２１，３１，４１ 本発明による有機金属供給装置 ２２，４２ 制御装置 ２３，４３ 分圧測定器 ５２ 配管 ５４ 反応管 ５５ 分圧測定器 ５６ 制御装置 ６１ 反応管（内管） ６２ 基板 ６３ サセプタ ６４ キャピラリー 1,11 Conventional organic metal supply device 2 Organic metal raw material 3 Bubbler 4 Constant temperature bath 5 Mass flow controller 6 Diaphragm pressure gauge 7 Control valve 8 Pressure control device 9a, 9b, 9c Air valve 12a, 12b Cylinder 13a, 13b Mass flow controller 14 Piping 15 Reaction tube 21, 31, 41 Organometallic supply device according to the present invention 22,42 Control device 23,43 Partial pressure measuring device 52 Piping 54 Reaction pipe 55 Partial pressure measuring device 56 Control device 61 Reaction pipe (inner pipe) 62 Substrate 63 Susceptor 64 Capillary
Claims (7)
定の値に保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガス
をバブリングすることにより該有機金属ガスを供給する
ガス供給手段と、該バブラーの下流にあってキャリアガ
ス中の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを
有する有機金属供給装置において、 前記分圧検出手段からの信号により前記ガス供給手段に
おけるバブラー内の圧力を制御して、キャリアガス中の
有機金属ガスの分圧を一定に保つ手段を備えていること
を特徴とする有機金属供給装置。1. A gas supply means for supplying the organometallic gas by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure in the bubbler containing the organometallic at a predetermined value, and a gas supply means downstream of the bubbler. In an organometallic supply device having a partial pressure detection means for detecting the partial pressure of the organometallic gas in the carrier gas, the pressure in the bubbler in the gas supply means is controlled by a signal from the partial pressure detection means. An organometallic supply device comprising means for keeping the partial pressure of the organometallic gas in the carrier gas constant.
定の値に保ちつつ、該バブラー内においてキャリアガス
をバブリングすることにより該有機金属ガスを供給する
ガス供給手段と、該バブラーの下流にあってキャリアガ
ス中の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検出手段とを
有する有機金属供給装置において、 前記分圧検出手段からの信号により前記ガス供給手段に
おけるバブラー内に流入するキャリアガス流量を制御し
て、単位時間あたりに供給される有機金属ガスの流量を
一定に保つ手段を備えていることを特徴とする有機金属
供給装置。2. A gas supply means for supplying the organometallic gas by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure in the bubbler containing the organometallic at a predetermined value, and a gas supply means downstream of the bubbler. In an organometallic supply device having a partial pressure detection means for detecting the partial pressure of the organometallic gas in the carrier gas, the flow rate of the carrier gas flowing into the bubbler in the gas supply means in response to a signal from the partial pressure detection means. Is provided to keep the flow rate of the organometallic gas supplied per unit time constant.
とを特徴とする請求項１または２に記載の有機金属供給
装置。3. The metal-organic supply device according to claim 1, wherein the partial pressure detection unit is an ultrasonic cell.
あることを特徴とする請求項１または２に記載の有機金
属供給装置。4. The organometallic supply device according to claim 1, wherein the partial pressure detecting means is a quadrupole mass spectrometer.
圧力を所定の値に保ちつつ、該バブラー内においてキャ
リアガスをバブリングすることにより該有機金属ガスを
供給する複数のガス供給手段と、前記複数のガス供給手
段から供給される有機金属ガスを合流し反応管まで輸送
する配管と、前記配管に取り付けられて、キャリアガス
中に含まれる複数の有機金属ガスの分圧を検出する分圧
検出手段とを有する有機金属気相成長装置において、 それぞれの有機金属ガスの分圧に応じて、対応する有機
金属の入ったバブラー内の圧力を制御する手段を備えて
いることを特徴とする有機金属気相成長装置。5. A plurality of gas supply means for supplying the organometallic gas by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure in the bubbler containing the organometallic at a predetermined value. And a pipe for joining the organometallic gases supplied from the gas supply means and transporting them to the reaction tube, and a partial pressure detecting means attached to the pipe for detecting the partial pressure of a plurality of organometallic gases contained in the carrier gas. In the metal-organic chemical vapor deposition apparatus having a metal-organic chemical vapor deposition apparatus having means for controlling the pressure in the bubbler containing the corresponding metal-organic according to the partial pressure of each metal-organic gas. Phase growth equipment.
圧力を所定の値に保ちつつ、該バブラー内においてキャ
リアガスをバブリングすることにより該有機金属ガスを
供給する複数のガス供給手段と、前記複数のガス供給手
段から供給される有機金属ガスを合流し反応管まで輸送
する配管と、前記配管に取り付けられ、キャリアガス中
に含まれる複数の有機金属ガスの分圧を検出する分圧検
出手段とを有する有機金属気相成長装置において、 それぞれの有機金属ガスの分圧に応じて、対応する有機
金属の入ったバブラー内に流入するキャリアガス流量を
制御する手段を備えていることを特徴とする有機金属気
相成長装置。6. A plurality of gas supply means for supplying the organometallic gas by bubbling a carrier gas in the bubbler while maintaining the pressure in the bubbler containing the organometallic at a predetermined value. A pipe that joins the organometallic gas supplied from the gas supply means and transports it to the reaction tube, and a partial pressure detection means that is attached to the pipe and that detects the partial pressure of a plurality of organometallic gases contained in the carrier gas. In the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus having the above-mentioned structure, means for controlling the carrier gas flow rate flowing into the bubbler containing the corresponding metal-organic is provided according to the partial pressure of each metal-organic gas. Metal-organic vapor phase epitaxy system.
あることを特徴とする請求項５または６に記載の有機金
属気相成長装置。7. The metal-organic vapor phase epitaxy apparatus according to claim 5, wherein the partial pressure detecting means is a quadrupole mass spectrometer.
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Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
| KR20100048895A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-11 | 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 | Material gas concentration control system |
| KR20100048894A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-11 | 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 | Material gas concentration control system |
| JP2010109305A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2010109304A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2011134916A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2012138407A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Horiba Stec Co Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2013145887A (en) * | 2013-02-05 | 2013-07-25 | Horiba Ltd | Material gas concentration controller |
| JP2014030015A (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-13 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | Vapor delivery device, manufacturing method therefor and method of application thereof |
| KR20140098684A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-08 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Raw material gas supply device, film forming apparatus, raw material gas supply method, and storage medium |
| CN105401133A (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-16 | 刘祥林 | Metal organic source feeding apparatus |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP21591095A patent/JP3219184B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100048895A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-11 | 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 | Material gas concentration control system |
| KR20100048894A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-11 | 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 | Material gas concentration control system |
| JP2010109303A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | Material gas concentration controller |
| JP2010109305A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2010109304A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| US8459290B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-06-11 | Horiba, Ltd. | Material gas concentration control system |
| US8800589B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-08-12 | Horiba, Ltd. | Material gas concentration control system |
| JP2011134916A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Horiba Ltd | Material gas concentration control system |
| CN102156489A (en) * | 2009-12-24 | 2011-08-17 | 株式会社堀场制作所 | Source gas concentration control system and program used in the source gas concentration control system |
| JP2012138407A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Horiba Stec Co Ltd | Material gas concentration control system |
| JP2014030015A (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-13 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | Vapor delivery device, manufacturing method therefor and method of application thereof |
| JP2018074166A (en) * | 2012-07-18 | 2018-05-10 | ケレス テクノロジーズ インコーポレイテッド | Vapor delivery device, manufacturing method thereof and method of application thereof |
| US10066296B2 (en) | 2012-07-18 | 2018-09-04 | Ceres Technologies, Inc. | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
| JP2019153805A (en) * | 2012-07-18 | 2019-09-12 | ケレス テクノロジーズ インコーポレイテッド | Vapor delivery device, manufacturing method thereof and method of using the same |
| US10676821B2 (en) | 2012-07-18 | 2020-06-09 | Ceres Technologies, Inc. | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
| US11345997B2 (en) | 2012-07-18 | 2022-05-31 | Ceres Technologies, Inc. | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
| US11680318B2 (en) | 2012-07-18 | 2023-06-20 | Edwards Semiconductor Solutions Llc | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
| KR20140098684A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-08 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Raw material gas supply device, film forming apparatus, raw material gas supply method, and storage medium |
| JP2014150144A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Tokyo Electron Ltd | Source gas supply device, deposition apparatus, material supply method and storage medium |
| US9563209B2 (en) | 2013-01-31 | 2017-02-07 | Tokyo Electron Limited | Raw material gas supply method |
| JP2013145887A (en) * | 2013-02-05 | 2013-07-25 | Horiba Ltd | Material gas concentration controller |
| CN105401133A (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-16 | 刘祥林 | Metal organic source feeding apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3219184B2 (en) | 2001-10-15 |
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