JPH0472717A

JPH0472717A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0472717A
Application number: JP2185927A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Otsuka; 信之大塚; Naoki Takenaka; 直樹竹中; Masaaki Oshima; 大島　正晃
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-06

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、有機金属ガスの供給ラインを有する半導体
結晶成長装置等に適用される半導体製造装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第５図は第１の従来例であり、液体ソース（例えば、ト
リメチルガリうム）または固体ソース（例えば、トリメ
チルインジウム）の、蒸発または昇華を利用した原料供
給ラインにおいて用いられている流量制御装置すなわち
マスフローコントローラを示している。このマスフロー
コントローラ３１は、流量測定部３２、流量設定部３３
、表示部３４、演算部３５、流量制御部３６の４つの部
分で構成される。このマスフローコントローラ３１は、
流量測定部３２でガスの流量を毛細管を流れる熱の移動
としてとらえ熱の移動量を電圧に変換し測定する。３７
は毛細管を介してガスを加熱するヒータである。この測
定電圧と流量設定部３３の流量に対応した電圧との間の
電圧差を演算部３５で計夏し、電圧差が０となるように
ダイアフラムバルブまたは電磁弁よりなる流量制御部３
６でガス流量を調節する。なお、設定流量に対応した電
圧と実際のガスの流量との間には直線関係が成立してい
る。

第６図は第２の従来例であり、液体ソースまたは固体ソ
ースの、蒸発または昇華を利用した原料供給ラインにお
いて供給ソース濃度を一定にする装置（宮本他：ジャー
ナル・オブ・クリスタル・グロース９３　（１９８８）
３５．３−３５８）を示している。本装置は、キャリア
ガスライン４１、マスフローコントローラ４２、ソース
４３、ソース供給用のバブラー４４、ニードルバルブ４
５、メインガスライン４６、ベントガスライン４７、ソ
ースライン４８、ダミーライン４９よりなる。

本装置の特長は２点あり、第１点間はソースライン４８
と同２ｉｉ量のキャリアガスを流すダミーライン４９を
設け、成長前には切換スイッチ（バルブ）５０〜５２の
切換によりソースライン４８とダミーライン４９をそれ
ぞれベントガスライン４７とメインガスライン４６とに
接続しておき、成長時にはそれぞれをメインガスライン
４６とベントガスライン４７とに繋ぎ換える点である。

すなわち、組成の異なるエピタキシャル成長を行う場合
においてもメインガスライン４６とベントガスライン４
７につねに同し流量のガスが流れ込む結果、メインライ
ン４６とベントライン４７の圧力変動および圧力差を小
さくすることが可能となり、エピタキシャル界面におけ
る組成の変動を小さくすることができる。第２点目とし
てはソースライン４８のメインガスライン４６およびベ
ントガスライン４７のソース側にニードルバルブ４５を
設けることによりバブラー４４内に所定の圧力が得られ
る。

また、第１点間の改良だけでは流体の粘性などのため十
分にメインガスライン４６とベントガスライン４７の圧
力変動および圧力差を小さくすることが難しいがニード
ルバルブ４５を用いることでバブラー４４内の圧力変動
を小さくできる特徴がある。例えばベントガスライン４
７よりメインガスライン４６の圧力が高かった場合のソ
ースライン４８側へのガスの逆流を防くことができ、エ
ピタキシャル界面における組成の変動を小さくすること
ができる。

第３の従来例は、キャリアガス中に蒸発または昇華した
ソース（例えば有機金属ソース）のモル流量Ｍを求める
手段として、式（１）に示す計算式（宮本他：ジャーナ
ル・オプ・クリスタル・グロース９３　（１９８８）　
３５３−３５８）を通用するものである。

（以下余白）ＬｘＰＢここで、Ｌ　＝　２２４００ｃｃ／ｍｏｌ、ＰＳはソー
スの鉋和遺気圧、ＰＢはソース供給用バブラー４４内の
圧力、Ｆはキャリアガス流量（ｃｃ／ｗｉｎ）である。

この弐ｆｉ＋よりソースのモル流量が計算され成長条件
が決定されることとなる。また、ソースとして固体ソー
スを用いる場合にはソースの残量が減少するにつれてモ
ル流量が計算値Ｍに対して低下するために第７図に示す
ような換算図よりモル流量を決定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

我々は従来より、各種組成の半導体結晶をＦｉ［膜状に
積層した超格子構造を有する半導体レーザの開発を行っ
ているが、良好な超格子構造を実現するには安定に原料
ソースを供給する必要があった。

特に、ＭＯＶＰＥ法による結晶成長においては、原料ソ
ースが液体または固体であり、その内部にキャリアガス
を流すことにより原料ソースの蒸気正分だけキャリアガ
ス中にソースをとけ込ませて取り出す方法を用いている
。

安定に原料ガスを供給するためにはキャリアガスの流量
、圧力および温度、ならびに原料ソースの温度を一定に
する必要があった。また超格子構造を構成する各層の半
導体結晶を再現性よく得るには、キャリアガス中に含ま
れるソース量を実測する必要があった。

第１の従来例に示したマスフローコントローラ３１は、
流量制御部３６の流量制御をダイアフラムバルブまたは
ｉ磁弁で行なっているが、検流面積が小さいためにマス
フローガス流出側の圧力変動によりマスフローガス流入
側が圧力変動を生してしまうという問題がある。

また従来のマスフローコントローラ３１は、流量を一定
とする定流量マスフロー装置単体でしか存在しておらず
、マスフロー装置のガス流出側の圧力を一定とする定圧
マスフロー装置を構成する場合、圧力検出部や流量制御
部など別々の製品を組み合わせねばならず、定流量マス
フロー、装置のように一体化したものはない。さらに、
低圧マスフロー装置を構成する場合、圧力検出部と流量
制御部が分離していると、ガスの流量、温度、圧力を同
時に測定してソースのモル流量を計算することはできな
い。これは、断熱膨張などの影響で同し場所で測定しな
い限り正しい結果が得られないためである。さらに、圧
力検出部と流量制御部が分離している場合には、配管系
内に圧力計を組み込む必要があり、配管が複雑となって
リークの可能性が増大するうえ、圧力検出部と流量制御
部間の配線が長くなるために外部のノイズの影響を受は
易く高精度の測定は難しい。

また、第２の従来例の第２魚目の特長において、ガスの
逆流を防ぐためにニードルバルブ４５−を使用している
が、ソースのモル流量を一定にするにはソースライン４
Ｂのキャリアガスの流量とバブラー４４内の圧力を独立
にかつ一定値に制御する必要がある。これにはバブラー
４４内の圧力が一定値になるようにニードルバルブ４５
の微調整を連続して行なう必要があるが、調整の精度向
上は難しくソースの供給量に変動を生じてしまう。また
、組成の異なる結晶を成長する場合キャリアガスの流量
を変化させる必要があるが、キャリアガスの流量とソー
スのモル２Ｉ！Ｌ量を比例させる場合には、キャリアガ
スの流量の変化に関わらずバブラー４４内の圧力が一定
となるようにする必要がある。

また、第３の従来例の式（１）が成立するには、ソース
が十分に著発また番よ昇華し、ガス中のソースモル流量
は飽和状態にある必要がある。ところが特に固体ソース
の場合、キャリアガスの流量を大きくしていくと、キャ
リアガスのソースモル流量が版気圧に達しないうちにガ
スはバブラー４４の外に出てしまい式（１＋のＰＳＯ値
が低下するために、計算値に対して実際のモル流量は低
下し、実際のモル流量を把握することはできない。また
、ソースとして固体ソースを用いた場合、ソースの残留
量が減少するにしたがって供給されるソースモル流量が
減少するために、ソース残留量とソースモル流量の関係
を示した換算図を用いている。しかしながらソースの残
留量を正確に把握することば難しく、またバブラー４４
内のソースの充填状態によりソース中のガスの流れ方が
変化するために、モル流量は換夏図の値からずれてくる
場合が多い。

また、バブラー４４内のソースの残量が４０％以下にな
ってくると第７図で示したように急激にモル流量が低下
してしまう。モル流量が低下する時のソースの残量は充
填状態により大きく影響を受け、残量が５０％から１０
％の場合においてはモル流量が低下する時期の予測は困
難である。従って現状ではソースの残量が８０％程度で
ソースを変換せざるを得ない。また、液体ソースにおい
ても同様にソースの残量の見極めは難しい。

したがって、この発明の目的は、一定の濃度のソースガ
スを供給できるとともに、ソースのモル量の計算が可能
となり、しかもボンへの交換時期を予測することが可能
な原料供給ラインのソース供給用配管系を有する半導体
製造装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１１の半導体製造装置は、第１の圧力測定部と
、この第１の圧力測定部の測定値を人力信号とする第１
の演算部と、この第１の演算部の出力信号に応動する第
１の流量制御部とを設けた第１の圧力側？Ｉ装置と、第１の流量測定部と、この第１の流量測定部の測定値を
入力信号とする第２の演算部と、前記第１の流量測定部
の下流側にあって前記第２の演算部の出力信号に応動す
る第２の流量制御部とを設けた第１の流量制御装置とを
備え、前記第１の圧力制御装置および前記第１の流量側
？１１装置の一方をソースガス供給用のバブラーの上流
側に配置し、他方を下流側に配置したものである。

請求項（２）の半導体製造装置は、第１の温度測定部と
、この第１の温度測定部の下流例にある第２の流量測定
部と、この第２の流量測定部の下流側にある第３の流量
制御部と、第２の圧力測定部と、前記第１の温度測定部
、前記第２の流量測定部および前記第２の圧力測定部の
各測定値を入力信号とし前記第３の流量制御部に出力信
号を与える第３の演算部とを設けた第２の圧力制御装置
と、第２の温度測定部と、この第２の温度測定部の下流
側にある第３の流量測定部と、この第３の流量測定部の
下流側にある第４の流量制御部と、第３の圧力測定部と
、前記第２の温度測定部、前記第３の流量測定部および
前記第３の圧力測定部の各測定値を入力信号とし前記第
４の流量制御部に出力信号を与える第４の演算部とを設
けた第２の流量制御装置と、前記第２の圧力側Ｗ装置と前記第２の流量制御装置とに
流れる流体の流量の差よりソースのモル流量を算出する
第５の演算部と、測定値および演算結果を表示する表示部とを備え、前記第２の圧力制御装置および前記第２の流量ｍｓ装置
の一方をソースガス供給用のバブラーの上流側に配置し
、他方を下流側に配置するとともに、前記第２の圧力測
定部を前記第３の流量制御部に対して前記バブラー側に
位置し、また前記第３の圧力測定部を前記第４の流量制
御部に対して前記バブラー側に位置し、さらに前記第５
の演算部の出力信号により前記第２の流量制御装置を制
御するようにしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

請求項ｆ１）の半導体製造装置によれば、第１の圧力測
定部でソースガス供給用のバブラーの上流側または下流
側の圧力を測定し、第１の演算部の出力により圧力が一
定になるように第１の流量制御部により流量が制御され
る。また第１の流量測定部で流量を測定し、第２の演算
部で演算し流量が一定になるように第２の流量制御部に
より流量が制御される。このように、バブラーのキャリ
アガス流入側または流出側に第１の圧力制御装置または
第１の流量制御装置を設けたため、これらを同時に動作
することでキャリアガスの圧力と体積が一定となり、原
料供給ラインにおいて供給ソースの濃度の変動をなくし
、常に一定の濃度のソースガスを供給することができる
。さらに、第２の流量ｗＩＩ１１部を第１の流量測定部
の下流側に設けることにより第１の流量測定部は第２の
流量制御部の下流側のガスラインの圧力の影響を受けな
い。

請求項（２）の半導体製造袋！によれば、第２の圧力制
御装置および第２の流量側？Ｉ装置によりそれぞれ温度
、圧力および流量を同時に測定することができるため、
モル流量の計算が可能になる。またバブラーのガス流出
側で測定した混合ガスの流量と、バブラーのガス流入側
で測定されたキャリアガスの流量の差にガスの温度差な
どの補正項を加えることによりソースのモル流量を逆算
することが可能となり、つねに目的のモル流量の混合ガ
スを供給することができる。さらに、混合ガスのソース
のモル流量を表示部によりモニタしておくことで、ボン
への交換磁気を予測することが可能になる。さらに流量
測定部を流量制御部の上流側に設けたため、流量測定部
が流量制御部の下流側の圧力の影響を受けないとともに
、温度測定部を流量測定部の上流側に設けたため流量測
定部のヒータ加熱の影響や流量制御部におけるガスの断
熱膨張・断熱収縮の影響を排除することができる。

さらに、圧力測定部、流量測定部、温度測定部。

演算部および流量制御部を一体化することにより、ソー
スのモル流量δＭの測定のほか、装置の小型化、制御の
安定化を図ることができ配管の簡素化が可能となる。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第１図により説明する。すな
わち、第１図は供給ソース濃度の変動をなくすための制
御装置を原料供給ラインに有する半導体製造装置を示し
ている。この装置は、キャリアガスライン１１、定圧マ
スフローである第１の圧力制御装置１２ａ、ソース１３
、ソース供給用のバブラー１４、定流量マスフローであ
る第１の流量制御装置１５ａ、恒温槽１６、メインガス
ライン１７、切換スイッチ（パルプ）１９、ベントガス
ライン２０よりなる。

キャリアガスライン１１はソース蒸気を運ぶキャリアガ
スを供給するラインであり、大部分が水素ガスか窒素ガ
スのラインとなっている。このキャリアガスライン１１
の圧力はレギュレータ等により第１の圧力制御装置１２
ａで制御する圧力より高い圧力に制御しておく必要があ
る。

第１の圧力制御Ｉ装ｆ１２ａはバブラー１４内の圧力を
一定とするよう制御するものである。この第１の圧力制
御装置１２は第１の圧力測定部２ａと、この第１の圧力
測定部２ａの測定値を入力信号とする第１の演算部７ａ
と、この第１の演算部７ａの出力信号に応動する第１の
流量制御部８ａとを設けている。第１の圧力測定部２ａ
はハラトロン圧力計などと同様であり、例えばダイヤフ
ラムゲージよりなり測定圧力を電圧として出力する。

第１の流量制御部８ａはニードルバルブの開閉を自動的
に行う構造を取っている。また第１の演算部７ａは圧力
の設定値と実際の測定値とを比較してその差が０となる
ように第１の流量制御部８ａを制御するよう出力する。

第１の圧力制御装置１２ａにより制御する制御圧力とし
ては７６０酊Ｈｇが大半である。この第１の圧力制御装
置１２の圧力制御のばらつきは供給ソースの濃度の変動
に直接影響してくるためにきわめて高精度の圧力制御が
必要となる。

ソース１３はＭＯＶＰＥ成長などにおいて構成ガスまた
はドーピングガスを供給するもので、通常固体または液
体よりなる。バブラー１４はソース１３を効率的にガス
中に蒸発させるための容器である。恒温槽１６ではバブ
ラー１４の温度制御を行う。

第１の流量制御装置１５ａは一定量のソース１３がとけ
込んだ混合ガスを一定流量補給するものである。この第
１の流量制御装置１５ａは第１の流量測定部３ａと、こ
の第１の流量測定部３ａの測定値を入力信号とする第２
の演算部７ｂと、前記第１の流量測定部３ａの下流側に
あって前記第２の演算部７ｂの出力信号に応動する第２
の流量制御部８ｂとを設けている。第１の流量測定部３
ａは毛細管を流れる熱の移動としてとらえ熱の移動量を
電圧に変換し出力する。１８は毛細管を介してガスを加
熱するヒータである。第１の流量測定部３ａは第２の流
量制御部８ｂの後段のガスラインの圧力変動の影響を受
けないように第２の流量制御部８ｂの前段に設ける。第
２の演算部７ｂは流量の設定値と実際の測定値とを比較
してその差が０となるように第２の流量制御部８ｂに出
力する。またこの第１の流量制御装置１５ａは第１の圧
力制御装置１２ａのための圧力を発生させるとともにメ
インガスライン１７の圧力変動によるバブラー１４内の
圧力変動を抑制する。

メインガスラインＩ７とベントガスライン２０との切換
スイッチ１９による切換えは第６図と同様である。

この実施例によれば、第１の圧力測定部２ａでソースガ
ス供給用のバブラー１４の上流側の圧力を測定し、第１
の演箕部７ａの出力により圧力が一定になるように第１
の流量制御部８ａにより流量が制御される。また第１の
流量測定部３ａで流量を測定し、第２の演夏部７ｂで演
夏し流量が一定になるように第２の流量制御部８ｂによ
り流量が制御される。

このように、バブラー１４のキャリアガスの流入側およ
び流出側に第１の圧力制御装ｆ１２ａおよび第１の流量
制御Ｉ装置１５ａを設けたため、キャリアガスの流量を
一定としかつバブラー内の圧力を一定として、常に一定
の濃度のソースガスを供給することができる。

その結果、式（１）よりバブラー１４内の圧力ＰＢとキ
ャリアガスの流量Ｆを一定にすることで混合ガスのモル
流量Ｍの変動をなくすことが可能となり、つねに安定し
たモル流量の混合ガスを供給することができるために、
多元系、例えば１ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ、、ＡｌＧａ１ｎＰ／Ｇａ１ｎＰなどで、そ
れぞれの組成の異なるエピタキシャル成長、特にＭＯＶ
ＰＥ（有機金属気相成長法）成長が連続してかつ再現性
よく得られることになる。

また第２図に示すように、実験の結果、第１の圧力制？
１１装置１２ａおよび第１の流量制御装置１５ａを同時
に自動制御することで、ガス切り替え時のソースの圧力
の変動が抑制されていることがわかる。すなわち、Ｐｌ
は従来例の場合の流量であり、切換スイッチにより時点
Ｔ１からＴ２の間ベントガスライン２０からメインガス
ラインＩ７に切り換えたとき、各時点Ｔ、、Ｔ２で流量
が変動している。Ｐ２はこの実施例の場合の流量であり
、時点Ｔ、、Ｔ２でも変動がない。Ｑ、はメインガスラ
イン１７の圧力、Ｑ２はベントガスライン２０の圧力で
ある。

さらに、第２の流量制御部８ｂを第１の流量測定部３ａ
の下流側に設けることにより第２の流量制御部８ａの下
流側のガスラインの圧力の影響を防止できる。

また、この実施例は、第１の流量制御部８ａおよび第１
の流量制御部８ｂに検流面積の大きい圧力弁、例えばニ
ードルバルブを使用したため、ガスの圧力制御が可能と
なり、ガスの逆流を抑制でき、第１の流量制御装置１５
ａのガス流出側の圧力の変動により第１の流量制御装置
１５ａのガス流入側の圧力の変動が生ずることを防止す
ることができる。

したがってこの実施例は、半導体製造装置において、圧
力と流量を独立に制御可能で、かつ圧力と流量を一定の
値に制御する′ｆ１１ｍ装置を有するものであり、液体
ソースまたは固体ソースの、７発または昇華を利用した
原料供給ラインにおいて供給ソース濃度の変動を制御す
るソース供給用配管系として応用できる。

なお、バブラー１４のガス流入側に第１の圧力制御装置
１２ａを設置し、ガス流出側に第１の流量制？１１装置
１５　ａを設置したが、逆にガス流入側に第１の流量制
御装置１５ａを設置し、ガス流出側に第１の圧力制御装
置１２ａを設置してもよい。

この場合、第１の圧力制御装置１２ａの第１の圧力測定
部２ａはガスの流れに対して第１の流量制御部８ａのバ
ブラー１４側に設置する必要がある。

また、圧力測定部２をダイヤフラムゲージとしたが、そ
のほかの圧力計でもよく、設定位置をガスの流れの最後
段としたがどこに位置してもよい。

また第１の流量測定部３ａを毛細管の熱の移動によると
したが、その他の測定手段でもよい。さらに、第１の流
量１ｔＩＩＩｌ１１部８ａおよび第２の流量制御部８ｂ
をニードルパルプとしたが、検流面積が大きければその
他の圧力制御機能をもつ流量制御装置でもよい。

この発明の第２の実施例を第３図および第４図により説
明する。すなわち、第３図は原料供給ラインにおいて、
ソースガスのモル流量を測定するとともに、あらかしめ
設定した一定のモル流量のソースガスを供給する半導体
製造装置のソース供給配管系の構成図である。この図で
、キャリアガスライン１１、ソース１３、バブラー１４
、恒温槽１６、メインガスライン１７、ヘントガスライ
ン２０および切換スイッチ１９は第１の実施例と同様で
ある。

第２の圧力制御装置１２ｂは第１の実施例と同様にバブ
ラー１４内の圧力を一定とするよう制御するものであり
、第１の温度測定部４ａと、この第１の温度測定部４ａ
の下流側にある第２の流量測定部３ｂと、この第２の流
量測定部３ｂの下流側にある第３の流量制御部８Ｃと、
第２の圧力測定部２ｂと、前記第１の温度測定部４ａ、
前記第２の流量測定部３ｂおよび前記第２の圧力測定部
２ｂの各測定値を入力信号とし前記第３の流量制御部８
Ｃに出力信号を与える第３の演算部７Ｃとを設けている
。

第２の圧力測定部２ｂおよび第２の流量測定部３ｂは第
１の実施例と同様である。第１の温度測定部４ａはガス
の温度を測定し電圧として出力する。また第３の演算部
７ｃは圧力の設定値と実際の測定値とを比較してその差
がＯとなるように第３の流量制御部８ｃに出力する。こ
の場合、設定圧力に対して実測圧力が小さい場合には流
量を増加させる。

この第２の圧力制御装置１２ｂの圧力制御のばらつきは
供給ガスのソースのモル流量変動に直接影響してくるた
め第１の実施例と同様にきわめて高精度の圧力制御が必
要となってくる６また、第２の圧力制御袋ｆ１２ｂにお
いて第２の流量測定部３ｂによりキャリアガスの流量も
測定しており、この測定されたキャリアガスの流量はソ
ースガスの濃度を演算する第５の演算部２８に入力され
る。

第２の流量制御装置１５ｂは一定量のソースがとけ込ん
だ混合ガスを一定流量補給するように制御する。この第
２の流量制御部！１５ｂは第２の温度測定部４ｂと、こ
の第２の温度測定部４ｂの下流側にある第３の流量測定
部３Ｃと、この第３の流量測定部３Ｃの下流側にある第
４の流量制御部８ｄと、第３の圧力測定部２Ｃと、前記
第２の温度測定部４ｂ、前記第３の流量測定部３Ｃおよ
び前記第３の圧力測定部２Ｃの各測定値を入力信号とし
前記第４の流量制御部８ｄに出力信号を与える第４の演
算部７ｄとを設けている。

第４の演算部７ｄは流量の設定値と実際の測定値とを比
較してその差がＯとなるように第４の流量制御部８ｄに
出力する。この場合、設定値に対して実測値が小さいと
きには流量を増加させる。

また第２の流量制御装置１５ｂは第１の実施例と同様に
第２の圧力制御装置１２ｂのための圧力を発生させると
ともにメインガスライン１７の圧力の変動によるソース
供給用のバブラー１４内の圧力の変動を抑制する。

第５の演算部２８は、第２の圧力制御装置１２ｂと第２
の流量制御装置１５ｂとに流れる流体の流量の差よりソ
ースのモル流量を算出する。この第５の演算部２８では
、第２の流量測定部３ｂおよび第３の圧力測定部２Ｃの
信号を受け、バブラー１４のガス流出側の第２の流量制
御装置１５ｂで設定した混合ガスの流量と、バブラー１
４のガス流入側で第２の圧力制御装置１２ｂにより測定
されたキャリアガスの流量の差にガスの温度差などの補
正項を加えることにより、そのときのソースモル流量を
式（１）より計算し、設定したソースモル流量と実際の
ソースモル流量との間に差が存在すればその差をＯにす
るように、第２の流量制御装置１５ｂを制御して混合ガ
ス流量を変化させることで、メインガスライン１７を流
れるソースガスのモル流量が一定の値を取るように混合
ガスを供給する。

表示部６は、実際に測定された流量および圧力等の測定
値および演算結果を表示する。

なお、設定部５は、第２の圧力制御装置１２ｂおよび第
２の流量制御装置１５ｂに設けられ、流量または圧力の
設定値に対応した電圧を出力する。

この実施例によれば、第２の流量制御装置１５ｂにより
圧力、温度および流量をそれぞれ同時に測定できるため
、モル流量の計算が可能になる。すなわち、ガスの温度
、流量および圧力を同一地点で同時に測定することによ
り、次式（２１から、ソースのモル流量δＭが計算でき
る。

Ｐ・δＦ＝σＭＲＴ　　　　　　・・・・・・（２）こ
こでＰはガスの圧力、δＦはソースのとけ込みによるガ
スの流量変化！、δＭはとけ込んだソースのモル流量、
Ｒは気体定数、Ｔはガスの温度である。

またバブラー１４のガス流出側で測定した混合ガスの流
量と、バブラー１４のガス流入側で測定されたキャリア
ガスの流量の差にガスの温度差などの補正項を加えるこ
とによりソースのモル流量を遊軍することが可能となり
、つねに目的のモル流量の混合ガスを供給することがで
きる。

さらに、混合ガスのソースのモル流量を表示部６により
モニタしておくことで、ソースのボンベの交換時期を予
測することが可能になる。

また第１の温度測定部４ａをガス流入部の最前段に設け
たため第２の流量測定部３ｂにおけるヒータ加熱の影響
や第２の流量制御部３ｂにおけるガスの断熱膨張・断熱
収縮の影響を排除することができる。

また流量測定部（３ｂ、３Ｃ）は、流量制御部（８ｃ、
　　８　ｄ）の後段側のガスラインの圧力の影響を受け
ないように流量制御部（８ｃ、８　ｄ）の前段側に設け
ている。従って、温度測定部（４ａ４ｂ）、流量測定部
（３ｂ、３ｃ）、流量制御部（８ｃ、　　８　ｄ）の機
器配置となる。

さらに、圧力測定部（２ｂ、２Ｃ）、流量測定部（３ｂ
、３ｃ）、温度測定部（４ａ、４ｂ）演算部（７ｃ、　
　７　ｄ）および流量制御部（８Ｃ９８ｄ）を一体化す
ることで、（２）式によりソースのモル流量δＭの測定
が可能なほか、装置の小型化、制御の安定化を図ること
ができ配管の簡素化が可能となる。

さらに、ここで得られたソースのモル流量δＭをＭ′と
して、設定されたソースのモル流量Ｍに対して式（３）
により比較され、メインガスライン１７においてつねに
一定のモル流量の混合ガスが流れるようにソースガス流
量Ｆ′を調整することができる。

Ｆ　’　＝　Ｆ　Ｘ　Ｍ／Ｍ　’　　　　　　　・・・
・・１３１ここで、Ｆ′は新に設定する混合ガスの流量
、Ｆは設定前の混合ガスの流量、Ｍはモル流量の設定値
、Ｍ′はモル流量の実測値である。

その結果、つねに安定したモル流量の混合ガスを供給す
ることができるために、多元系、例えば１ｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ、、Ａ１ＧａＡｓ／ＧａＡｓ。

ＡｌＧａ　ＩｎＰ／Ｇａ　ＩｎＰなどで、それぞれの組
成の異なるエピタキシャル成長、特にＭＯＶＰＥ成長に
おいて、エピタキシャル成長の条件をソース供給量の関
数として制御でき、長時間の使用においても常に一定の
条件でエピタキシャル成長が可能となる。

なお、第２の実施例において、バブラー１４の流入側に
第２の圧力制御装置１２ｂを設置し、流出側に第２の流
量制御装置１５ｂを設置したが、逆に流入側に第２の流
量制御装置１５ｂを設置し、流出側に第２の圧力制御装
置１２ｂを設置してもよい。この場合、第２の圧力制御
装置１２ｂの第２の圧力測定部２ｂはガスの流れに対し
で第３の流量制御部８ｃのバブラー１４側に設置する必
要があり、第２の流量１１　ｊＢ装置１５ｂの第３の圧
力測定部２Ｃはガスの流れに対して第４の流量制御部８
ｄのバブラー１４側に設置する必要がある。

また、第４図は第２の圧力制御装置１２ｂの構成として
示したが、同し構成で内部の機器相互の接続順序を変え
ることにより第２の流量制御１装置１５ｂに共用するこ
とができ、さらに第１の温度測定部４３等の機能を停止
するだけで第１の実施例の第１の圧力制御装置および第
１の流量制御装置としても共用することができる。この
場合、設定部５は流量の設定および圧力の設定とともに
、マスフローコントローラを定圧マスフローとして使用
するか定流量マスフローとして使用するか、またモル流
量を一定にする場合にはその演夏結果を外部より入力す
る外部入力部とするか、を決定する用途切り替えスイッ
チを設ける。

さらに第１の圧力制御装置１２ａおよび第２の圧力制ｉ
ｉｌ装置ｆ１２ｂの制御中に流量を最大にしても設定圧
力に達しない場合を考慮して警報回路を設けてもよい。

〔発明の効果〕

請求項（１）の半導体装置は、バブラーのキャリアガス
流入側または流出側に第１の圧力制？ＩＩｌ装置または
第１の流量制御装置を設けたため、これらを同時に動作
することでキャリアガスの圧力と体積が一定となり、原
料供給ラインにおいて供給ソースの濃度の変動をなくし
、常に一定の濃度のソースガスを供給することができる
。さらに、第２の流量制御部を第１の流量測定部の下流
側に設けることにより第１の流量測定部は第２の流量制
御部の下流側のガスラインの圧力の影響を受けないとい
う効果がある。

請求項（２）の半導体製造装置は、第２の圧力制御装置
および第２の流量制御装置によりそれぞれ温度、圧力お
よび流量を同時に測定することができるため、モル流量
の計夏が可能になる。またバブラーのガス流出側で測定
した混合ガスの流量と、バブラーのガス流入側で測定さ
れたキャリアガスの流量の差にガスの温度差などの補正
項を加えることによりソースのモル流量を逆算すること
が可能となり、つねに目的のモル流量の混合ガスを供給
することができる。さらに、混合ガスのソースのモル流
量を表示部によりモニタしておくことで、ボンベの交換
磁気を予測することが可能になる。

さらに流量測定部を流量制御部の上流側に設けたため、
流量測定部が流量制御部の下流側の圧力の影響を受けな
いとともに、温度測定部を流量測定部の上流側に設けた
ため流量測定部のヒータ加熱の影響や流量制御部におけ
るガスの断熱膨張・断熱収縮の影響を排除することがで
きる。さらに、圧力測定部、流量測定部、温度測定部、
演算部および流量制御部を一体化することにより、ソー
スのモル流量δＭの測定のほか、装置の小型化、制御の
安定化を回ることができ配管の簡素化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の原料供給ラインの構
成図、第２図は時間に対するマスフローの流量およびガ
スラインの圧力の関係図、第３図は第２の実施例の原料
供給ラインの構成図、第４図は圧力制御装置および流量
制御装置を説明する説明図、第５図は第１の従来例を説
明する説明図、第６図は第２の従来例を説明する説明図
、第７図は有機金属ガスの使用量に対する有機金属ガス
の飽和度の関係図である。２ａ・・・第１の圧力測定部、３ａ・・・第１の流量測
定部、７ａ・・・第１の演算部、７ｂ・・・第２の演算
部、８ａ・・・第１の流量制御部、８ｂ・・・第２の流
量制御部、１２ａ・・・第１の圧力制御装置、１４・・
・バブラー１５ａ・・・第１の流量制御装置％、χ・＼トベ肪゛＼−Ａλ喝３７へ工°ζ区１Ｎ寸・
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Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の圧力測定部と、この第１の圧力測定部の測
定値を入力信号とする第１の演算部と、この第１の演算
部の出力信号に応動する第１の流量制御部とを設けた第
１の圧力制御装置と、第１の流量測定部と、この第１の流量測定部の測定値を
入力信号とする第２の演算部と、前記第１の流量測定部
の下流側にあって前記第２の演算部の出力信号に応動す
る第２の流量制御部とを設けた第１の流量制御装置とを
備え、前記第１の圧力制御装置および前記第１の流量制御装置
の一方をソースガス供給用のバブラーの上流側に配置し
、他方を下流側に配置するとともに、前記第１の圧力制
御装置の前記第１の圧力測定部を前記第１の流量制御部
に対して前記バブラー側に位置した半導体製造装置。
（２）第１の温度測定部と、この第１の温度測定部の下
流側にある第２の流量測定部と、この第２の流量測定部
の下流側にある第３の流量制御部と、第２の圧力測定部
と、前記第１の温度測定部、前記第２の流量測定部およ
び前記第２の圧力測定部の各測定値を入力信号とし前記
第３の流量制御部に出力信号を与える第３の演算部とを
設けた第２の圧力制御装置と、第２の温度測定部と、この第２の温度測定部の下流側に
ある第３の流量測定部と、この第３の流量測定部の下流
側にある第４の流量制御部と、第３の圧力測定部と、前
記第２の温度測定部、前記第３の流量測定部および前記
第３の圧力測定部の各測定値を入力信号とし前記第４の
流量制御部に出力信号を与える第４の演算部とを設けた
第２の流量制御装置と、前記第２の圧力制御装置と前記第２の流量制御装置とに
流れる流体の流量の差よりソースのモル流量を算出する
第５の演算部と、測定値および演算結果を表示する表示部とを備え、前記第２の圧力制御装置および前記第２の流量制御装置
の一方をソースガス供給用のバブラーの上流側に配置し
、他方を下流側に配置するとともに、前記第２の圧力測
定部を前記第３の流量制御部に対して前記バブラー側に
位置し、また前記第３の圧力測定部を前記第４の流量制
御部に対して前記バブラー側に位置し、さらに前記第５
の演算部の出力信号により前記第２の流量制御装置を制
御するようにしたことを特徴とする半導体製造装置。