JP2008166397A - Vapor phase growth device and vapor phase growth method - Google Patents
Vapor phase growth device and vapor phase growth method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008166397A JP2008166397A JP2006352558A JP2006352558A JP2008166397A JP 2008166397 A JP2008166397 A JP 2008166397A JP 2006352558 A JP2006352558 A JP 2006352558A JP 2006352558 A JP2006352558 A JP 2006352558A JP 2008166397 A JP2008166397 A JP 2008166397A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- line
- phase growth
- vapor phase
- run
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 109
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、気相成長による成膜を行う気相成長装置および気相成長方法に関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method for performing film formation by vapor phase growth.
気相成長により2種類以上の結晶構造を続けて成長させる場合には、当該気相成長による成膜を行うための反応管内に、第1の結晶層に必要な原料ガスを供給した後、その原料ガスを第2の結晶層に必要なものに切り換えればよい。このような2種類以上の結晶構造の成長を行うのに適した気相成長装置としては、いわゆるラン/ベント方式のものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
When two or more types of crystal structures are continuously grown by vapor phase growth, a source gas necessary for the first crystal layer is supplied into a reaction tube for film formation by the vapor phase growth, and then The source gas may be switched to that required for the second crystal layer. As a vapor phase growth apparatus suitable for growing such two or more types of crystal structures, a so-called run / vent type apparatus is known (for example, see
図4は、従来におけるラン/ベント方式の気相成長装置の構成例を示す説明図である。図例のように、ラン/ベント方式の気相成長装置は、反応管1に接続するランライン2と、反応管1をバイパスするベントライン3とを備えている。これらランライン2およびベントライン3には、流路切換機構4を介して、原料ガスの供給機構5に繋がる原料ライン6が接続されている。そして、流路切換機構4における流路切り換えによって、原料ライン6は、気相成長時にはランライン2に連通され、気相成長を停止するときにはベントライン3に連通される。これにより、ランライン2は反応管1への原料ガスの供給経路として機能し、ベントライン3は原料ガスの排気経路として機能することになる。また、ランライン2およびベントライン3には、各原料ライン6のそれぞれに対応して設けられたダミーライン7も、流路切換機構4を介して接続されている。ダミーライン7には、通常、対応する原料ライン6中のガスの流量と同じ流量のガスが流される。そして、流路切換機構4における流路切り換えによって、このダミーライン7を、対応する原料ライン6がランライン2に連通されているときにはベントライン3に、逆に原料ライン6がベントライン3に連通されているときにはランライン2に連通させるのである。このような構成により、ラン/ベント方式の気相成長装置では、反応管1への原料ガスの供給を切り換えた瞬間に、前の原料ガスは速やかに排気されてその気相成長反応はただちに終了し、新たに供給された別種の原料ガスに基づく気相成長反応だけがただちに進行し始めることになる。
FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration example of a conventional run / vent type vapor phase growth apparatus. As shown in the figure, the run / vent type vapor phase growth apparatus includes a run line 2 connected to the
ところで、ラン/ベント方式の気相成長装置では、流路切換機構4における流路切り換えによって反応管1へ供給する原料ガスの種類が変化した場合であっても、その反応管1への供給ガスの総流量が変化しないようにすること、すなわち反応管1内や配管におけるガスの圧力変動が起こらないようにガス流量を制御することが必要である。
ただし、ランライン2とベントライン3では、流れるガスの粘性の違い等により、流路切換機構4における流路切り換え時に差圧が発生する。このような圧力差が発生している状況で流路切り換えを行うと、圧力が高い側と低い側とで流れ易さに差が生じることから、安定した反応管1へのガス供給ができなくなるおそれがある。
このことから、従来、ラン/ベント方式の気相成長装置には、ランライン2とベントライン3との圧力差を差圧計12等によりリアルタイムに検知しながら、その検知信号をベントライン3上に設けられたマス・フロー・コントローラ(以下「MFC」と略す)9へ送り、そのMFC9を用いてベントライン3におけるガス流量を変化させることで、ランライン2とベントライン3との圧力差を打ち消す、いわゆるフィードバック制御を行うように構成されたものがある。
By the way, in the run / vent type vapor phase growth apparatus, even if the type of the raw material gas supplied to the
However, in the run line 2 and the vent line 3, a differential pressure is generated when the flow path is switched in the flow path switching mechanism 4 due to a difference in the viscosity of the flowing gas. If the flow path is switched in a situation where such a pressure difference occurs, there is a difference in the ease of flow between the high pressure side and the low pressure side, so that stable gas supply to the
Therefore, in the conventional run / vent type vapor phase growth apparatus, the pressure difference between the run line 2 and the vent line 3 is detected in real time by the differential pressure gauge 12 or the like, and the detection signal is sent to the vent line 3. The pressure difference between the run line 2 and the vent line 3 is canceled by changing the gas flow rate in the vent line 3 using the
しかしながら、フィードバック制御を行うラン/ベント方式の気相成長装置では、例えば図5に示すように、ランライン2とベントライン3との圧力差を収束するために、MFC9の流量が振動するように変化する。そのため、圧力差の収束までに、数秒程度の時間を必要としてしまう。したがって、例えば成長時間が圧力の収束時間よりも短い薄い膜を成長させる場合を考えると、その場合には、気相成長による成膜の際の組成や膜厚等が狙い通りに得られなくなるおそれがある。
However, in the run / vent type vapor phase growth apparatus that performs feedback control, for example, as shown in FIG. 5, the flow rate of the
また、上述した従来におけるフィードバック制御では、ベントライン3上に設けられたMFC9を用いてベントライン3におけるガス流量を制御しているため、実際に反応が行われる反応管1と繋がるランライン2の圧力変動については制御することができない。したがって、成長中にランライン2の側での圧力変化が起こるために、反応管1への原料ガスの供給が安定的に行われなくなる可能性がある。
Further, in the conventional feedback control described above, the gas flow rate in the vent line 3 is controlled using the
そこで、本発明は、ラン/ベント方式における流路切り換え時に発生し得るラン側配管内の圧力変動を無くし、原料ガスを安定的に反応管内に供給することを可能にするとともに、短い間隔で連続して流路切り換えを行った場合であっても、流量収束までの時間がかからずに反応管内にて急峻な界面の成長を可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention eliminates the pressure fluctuation in the run side pipe that may occur when the flow path is switched in the run / vent system, makes it possible to stably supply the source gas into the reaction tube, and continuously at a short interval. To provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of growing a steep interface in a reaction tube without taking time to converge the flow rate even when the flow path is switched. With the goal.
本発明は、上記目的を達成するために案出された気相成長装置である。すなわち、気相成長による成膜を行うための反応管と、前記反応管へのガスの供給経路として機能するランラインと、前記ガスの排気経路として機能するベントラインと、前記気相成長に必要な原料ガスを前記ランラインへ流しつつ前記ベントラインにダミーガスを流すか、あるいは前記原料ガスを前記ベントラインへ流しつつ前記ランラインに前記ダミーガスを流すかを切り換える切換手段とを具備する気相成長装置において、前記切換手段による流路切り換えに起因して生じる前記ランラインにおけるガス流量の変動値を検出する変動値検出手段と、前記変動値検出手段が検出した変動値または当該変動値から一意に導き出せる補正値を記憶する記憶手段と、前記切換手段による流路切り換えタイミングにて、前記記憶手段が記憶する変動値または補正値を基に、当該変動値を相殺するように前記ランラインにおけるガス流量の調整を行うシーケンシャル制御手段とを備えることを特徴とする。 The present invention is a vapor phase growth apparatus devised to achieve the above object. That is, it is necessary for the vapor phase growth, a reaction tube for film formation by vapor phase growth, a run line that functions as a gas supply path to the reaction tube, a vent line that functions as an exhaust path for the gas, and Vapor phase growth comprising switching means for switching between flowing a dummy gas to the vent line while flowing a raw material gas to the run line, or switching the dummy gas to flow to the run line while flowing the raw material gas to the vent line In the apparatus, the fluctuation value detecting means for detecting the fluctuation value of the gas flow rate in the run line caused by the flow path switching by the switching means, the fluctuation value detected by the fluctuation value detecting means, or the fluctuation value uniquely. A storage means for storing a correction value that can be derived, and a change stored by the storage means at a flow path switching timing by the switching means. Based on the value or the correction value, characterized in that it comprises a sequential control unit for adjusting the gas flow rate in the run line so as to cancel the fluctuation value.
また、本発明は、上記目的を達成するために案出された気相成長方法である。すなわち、反応管へのガスの供給経路として機能するランラインと、前記ガスの排気経路として機能するベントラインとを用い、原料ガスを前記ランラインへ流しつつ前記ベントラインにダミーガスを流すか、あるいは前記原料ガスを前記ベントラインへ流しつつ前記ランラインに前記ダミーガスを流すかの流路切り換えを経て、前記反応管内にて気相成長による成膜を行う気相成長方法において、前記気相成長による成膜を行う際と同条件で前記流路切り換えを行い、当該流路切り換えに起因して生じる前記ランラインにおける圧力変動またはガス流量変動を検出する変動検出ステップと、前記変動検出ステップでの検出結果または当該検出結果から一意に導き出せる値を記憶する記憶ステップと、前記気相成長による成膜を行う際の流路切り換えタイミングに合わせて前記記憶ステップによる記憶内容を基にした前記ランラインにおけるガス流量の調整を行うシーケンシャル制御ステップとを含むことを特徴とする。 The present invention is also a vapor phase growth method devised to achieve the above object. That is, using a run line that functions as a gas supply path to the reaction tube and a vent line that functions as an exhaust path for the gas, a dummy gas is allowed to flow through the vent line while flowing a source gas to the run line, or In the vapor phase growth method in which film formation is performed by vapor phase growth in the reaction tube by switching the flow path of flowing the dummy gas to the run line while flowing the source gas to the vent line, A change detection step for switching the flow path under the same conditions as when forming a film and detecting pressure fluctuation or gas flow fluctuation in the run line caused by the flow path change, and detection in the fluctuation detection step A storage step for storing a result or a value that can be uniquely derived from the detection result, and a flow path for film formation by vapor deposition Characterized in that it comprises a sequential control step of adjusting the gas flow rate in the run line based on a stored content by said storing step in accordance with the Rikae timing.
上記構成の気相成長装置および上記手順の気相成長方法では、ベントラインの側ではなく、ランラインにおけるガス流量を調整することから、反応管内へのガス供給の安定化を直接的に図ることになる。しかも、事前に圧力変動またはガス流量変動を検出しておき、その検出結果を用いて、気相成長による成膜を行う際のランラインにおけるガス流量について、いわゆるシーケンシャル制御を行うようになっている。したがって、流路切り換えタイミングに合わせてガス流量を調整することになり、流路切り換え後から反応管内へのガス供給が安定するまでに要する時間が、圧力変動またはガス流量変動の検出結果に応じてフィードバック制御を行う場合に比べて短くなる。 In the vapor phase growth apparatus configured as described above and the vapor phase growth method according to the above procedure, the gas flow rate in the run line is adjusted instead of the vent line side, so the gas supply into the reaction tube can be stabilized directly. become. In addition, pressure fluctuations or gas flow fluctuations are detected in advance, and so-called sequential control is performed on the gas flow in the run line when film formation by vapor phase growth is performed using the detection result. . Therefore, the gas flow rate is adjusted in accordance with the flow channel switching timing, and the time required for the gas supply to the reaction tube to be stabilized after the flow channel switching depends on the detection result of the pressure fluctuation or the gas flow fluctuation. This is shorter than when feedback control is performed.
本発明によれば、反応管内へのガス供給の安定化を直接的に図ることで、ラン/ベント方式における流路切り換え時に発生し得るラン側配管内の圧力変動を無くし、原料ガスを安定的に反応管内に供給することを可能になるので、反応管内での気相成長による成膜を良好に行うことが実現可能となる。しかも、事前の圧力変動またはガス流量変動の検出結果を用いてランラインのガス流量をシーケンシャルに制御するので、流路切り換えタイミングに合わせて調整すべき流量を瞬時に決定することができ、従来のようなフィードバック制御の場合に比べてガス供給が安定するまでの時間が短くて済む。したがって、短い間隔で連続して流路切り換えを行えるので、気相成長による成膜の際の組成や膜厚等が狙い通りに得られ、その結果、反応管内にて急峻な界面の成長を実現することが可能となる。 According to the present invention, by directly stabilizing the gas supply into the reaction tube, pressure fluctuations in the run-side piping that may occur when switching the flow path in the run / vent system are eliminated, and the raw material gas is stabilized. Therefore, it is possible to achieve good film formation by vapor phase growth in the reaction tube. In addition, since the gas flow rate in the run line is controlled sequentially using the detection result of pressure fluctuation or gas flow rate fluctuation in advance, the flow rate to be adjusted according to the flow path switching timing can be instantly determined. Compared to such feedback control, the time until the gas supply is stabilized can be shortened. Therefore, the flow path can be switched continuously at short intervals, so the composition and film thickness at the time of film formation by vapor phase growth can be obtained as intended, and as a result, sharp interface growth is realized in the reaction tube. It becomes possible to do.
以下、図面に基づき本発明に係る気相成長装置および気相成長方法について説明する。 Hereinafter, a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、気相成長装置の概略構成例を説明する。図1は、本発明に係る気相成長装置の構成例を示す説明図である。なお、図中において、従来のもの(図4参照)と同様の構成要素については、同一の符号を付している。 First, a schematic configuration example of the vapor phase growth apparatus will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a vapor phase growth apparatus according to the present invention. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the conventional thing (refer FIG. 4).
図1に示すように、本実施形態で例に挙げて説明する気相成長装置は、気相成長による成膜を行うための反応管1へのガスの供給経路として機能するランライン2と、そのガスの排気経路として機能するベントライン3とを備えた、ラン/ベント方式のものである。そして、ランライン2およびベントライン3には、例えば電磁バルブからなる流路切換機構4が設けられており、その流路切換機構4が、反応管1での気相成長に必要な原料ガス、すなわち原料ガスの供給機構5に繋がる原料ライン6からの原料ガスをランライン2へ流しつつ、その原料ライン6に対応するダミーライン7からのダミーガスをベントライン3に流すか、あるいは原料ライン6からの原料ガスをベントライン3へ流しつつ、ランライン2にダミーライン7からのダミーガスを流すかを切り換えるようになっている。
As shown in FIG. 1, the vapor phase growth apparatus described as an example in this embodiment includes a run line 2 that functions as a gas supply path to a
原料ガスの供給機構5としては、有機金属やガスソース等が用いることが考えられる。このような供給機構5からの原料ガスを反応管1に供給することで、その反応管1内では、例えばIII−V族化合物半導体を形成するための成膜を行うことが可能となる。さらに詳しくは、反応管1内にて、例えば有機金属化学気相成長による成膜を行って、レーザ発光素子として機能するIII−V族化合物半導体を形成することが可能となるのである。
As the source
このような供給機構5からの原料ガスを反応管1内へ運ぶために、ランライン2には、キャリアガスが流れるようになっている。キャリアガスとしては、例えば水素ガスを用いることが考えられるが、これに限定されるものではない。また、ランライン2だけではなく、ベントライン3にも、同様のキャリアガスが流れるものとする。
In order to carry the raw material gas from the
また、ランライン2には、流路切換機構4よりもガス流れ方向の上流側に、当該ランライン2におけるガス流量を調整するためのMFC8が設けられている。なお、これと同様にベントライン3上にもMFC9を設けておくことが考えられるが、このベントライン3におけるMFC9については必須ではない。このことは、原料ライン6およびダミーライン7におけるMFC10、11についても同様である。
Further, the run line 2 is provided with an
さらに、ランライン2には、流路切換機構4よりもガス流れ方向の下流側で、かつ、反応管1よりもガス流れ方向の上流側にて、流路切換機構4による流路切り換えに起因して生じる当該ランライン2における圧力変動を検出するための圧力計12が設けられている。圧力計12は、ランライン2とベントライン3とにおける圧力差をリアルタイムに検出する差圧計を用いることが考えられるが、絶対圧計をランライン2に取り付けてその絶対圧計が計測する絶対圧を検出結果としてもよい。また、絶対圧計の差分を採るような構成であってもよい。つまり、圧力計12は、反応管1に供給されるガスの圧力変動を検出し得るものであればよい。圧力変動を検出するのは、ランライン2における圧力変動とガス流量の変動とが一意に対応しており、理想気体の状態方程式や質量保存則等を利用したり、あるいは後述するフィードバック制御を利用することで、圧力変動値からガス流量の変動値を導き出せるからである。このことは、圧力計12の代わりに、ランライン2とベントライン3とに流量計を設け、それぞれの総流量をモニターして、ランライン2におけるガス流量の変動値を特定したり、あるいは圧力計と流量計を併用してランライン2におけるガス流量の変動値を特定してもよいことを意味する。つまり、ランライン2上における流路切換機構4と反応管1の間には、当該ランライン2における圧力変動またはガス流量変動の少なくとも一方を検出するための手段が設けられていればよい。なお、このようなランライン2における変動を検出する手段の一例である圧力計12は、その検出結果を、当該圧力計12と有線または無線による通信線を介して接続する制御部20に対して通知するようになっている。
Further, the run line 2 is caused by the flow path switching by the flow path switching mechanism 4 on the downstream side in the gas flow direction from the flow path switching mechanism 4 and on the upstream side in the gas flow direction from the
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の組み合わせにより実現される、所定プログラムを実行するコンピュータ装置としての機能を有したものであり、当該所定プログラムを実行することにより、フィードバック制御手段21、記憶手段22およびシーケンシャル制御手段23として機能するようになっている。
The
フィードバック制御手段21は、圧力計12が検出する圧力変動を相殺するようにランライン2におけるガス流量の調整を行うべく、当該ランライン2上に設けられているMFC8に対して動作指示を与えるものである。すなわち、フィードバック制御手段21は、圧力計12による検出結果を基に、ランライン2から反応管1内へのガス流量を常に一定にするようなフィードバック制御を行う。なお、フィードバック制御自体については、公知技術を利用すればよいため、ここではその説明を省略する。
また、フィードバック制御手段21は、フィードバック制御を通じて、ランライン2におけるガス流量変動の値を得るようになっている。すなわち、フィードバック制御手段21では、圧力計12が検出する圧力変動を相殺するためのMFC8におけるガス流量の調整量を、流路切換機構4による流路切り換えに起因して生じるランライン2におけるガス流量変動量とする。
The feedback control means 21 gives an operation instruction to the
Further, the feedback control means 21 obtains the value of the gas flow rate fluctuation in the run line 2 through the feedback control. That is, in the feedback control means 21, the gas flow rate adjustment amount of the gas flow rate in the
記憶手段22は、圧力計12による検出結果が制御部20に通知されると、その検出結果についての記憶保持を行うものである。ここでいう検出結果は、圧力計12が検出する圧力変動の値の他に、当該圧力変動の値から一意に導き出せる値をも含む。一意に導き出せる値としては、圧力計12による検出結果に基づきフィードバック制御手段21がフィードバック制御を行って得られるガス流量変動の値や、詳細を後述する補正値等が挙げられる。
When the detection result from the pressure gauge 12 is notified to the
シーケンシャル制御手段23は、気相成長により2種類以上の結晶構造を続けて成長させるべく、流路切換機構4に流路切り換えの動作指示を与えるとともに、その流路切り換えタイミングに合わせて、ランライン2上に設けられているMFC8に対して、記憶手段22の記憶内容を基にした動作指示を与えるものである。すなわち、シーケンシャル制御手段23は、予め記憶手段22に記憶されている記憶内容を用いて、ランライン2におけるガス流量を調整するシーケンシャル制御を行うのである。
The sequential control means 23 gives a flow switching operation instruction to the flow switching mechanism 4 to continuously grow two or more types of crystal structures by vapor phase growth, and in accordance with the flow switching timing, The operation instruction based on the storage contents of the storage means 22 is given to the
次に、以上のような構成の気相成長装置における処理動作例、すなわち当該気相成長装置を用いて実行する気相成長方法について説明する。 Next, an example of processing operation in the vapor phase growth apparatus having the above configuration, that is, a vapor phase growth method executed using the vapor phase growth apparatus will be described.
気相成長装置の利用にあたっては、当該気相成長装置を用いた気相成長による成膜処理を行うのに先立ち、先ず、流路切換機構4による流路切り換え時の圧力変動および流量変動のデータ取りを行う。 In using the vapor phase growth apparatus, before performing the film forming process by vapor phase growth using the vapor phase growth apparatus, first, data of pressure fluctuation and flow rate fluctuation when the flow path switching mechanism 4 switches the flow path. Take.
データ取りは、気相成長による成膜処理を行う場合と全く同じ条件によるシーケンス動作中に行う。すなわち、制御部20は、成膜処理を行う場合と同じ動作タイミングで、流路切換機構4に流路切り換えを行わせる。また、ランライン2およびベントライン3並びに原料ライン6およびダミーライン7を流れるガス流量についても、全て、成膜処理を行う場合と同じにする。このとき、ベントライン3にMFC9が設けられていれば、そのMFC9を用いてベントライン3におけるガス流量が常時一定となるようにしておく。一方、ランライン2におけるガス流量については、圧力計12から通知される検出結果を基にしつつ、フィードバック制御手段21が当該ランライン2上のMFC8に対して動作指示を与え、これによりベントライン3との差圧が常に「0」となるようにしておく。そして、フィードバック制御手段21からに指示に応じたMFC8によるガス流量の調整結果、すなわちランライン2に対するガス流量の調整量については、例えば制御部20内におけるデータコレクタとしての機能を用いて、その記録を行い得るようにしておく。
Data collection is performed during a sequence operation under exactly the same conditions as in the case of performing film formation by vapor phase growth. That is, the
このような状況下で、成膜処理を行う場合と同じ動作タイミングで流路切換機構4が流路切り換えを行うと、その流路切り換え時にはランライン2とベントライン3を流れるガス粘性の違い等に起因してそれぞれの間に圧力差が生じるが、その圧力差を無くすために、MFC8は、フィードバック制御手段21からに指示に従いつつ、ランライン2におけるガス流量を調整することになる。そして、この調整によって、データコレクタには、ガス流量の調整量が時系列で記録されるのである。
Under such circumstances, when the flow path switching mechanism 4 switches the flow path at the same operation timing as when the film forming process is performed, the difference in the viscosity of the gas flowing through the run line 2 and the vent line 3 at the time of the flow path switching, etc. In order to eliminate the pressure difference, the
図2は、ガス流量の変動量の記録結果の一具体例を示す説明図である。図例では、時間「0」の時点で流路切換機構4による流路切り換えがあり、その流路切り換えに起因するランライン2とベントライン3の差圧を無くすために、フィードバック制御手段21からに指示に従いつつ、MFC8がランライン2におけるガス流量を調整している場合を示している。この調整によって、ランライン2におけるガス流量は、例えば0[a.u.]→1[a.u.]に増大する。ただし、その増大は、フィードバック制御によるものであるため、振動しながらやがて収束点に安定する、といった変化の過程を経る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of the recording result of the fluctuation amount of the gas flow rate. In the illustrated example, there is a flow path switching by the flow path switching mechanism 4 at time “0”, and in order to eliminate the differential pressure between the run line 2 and the vent line 3 due to the flow path switching, the feedback control means 21 The
このようにして、ランライン2におけるガス流量の調整量が記録されると、フィードバック制御手段21は、その記録結果から一意に導き出せる補正値を特定する。図3は、ガス流量変動から一意に導き出せる補正値の一具体例を示す説明図である。補正値は、例えば、データコレクタにおける記録結果のうち、流路切り換え前の値と、流路切り換え後に流量が安定した状態での値との差分に基づいて特定することが考えられる。具体的には、図2のようなガス流量の調整結果がデータコレクタに記録されている場合であれば、図3に示すように、時間「0」の時点で+1[a.u.]、という導き出すことが考えられる。 When the adjustment amount of the gas flow rate in the run line 2 is recorded in this way, the feedback control means 21 specifies a correction value that can be uniquely derived from the recorded result. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific example of the correction value that can be uniquely derived from the gas flow rate fluctuation. For example, it is conceivable that the correction value is specified based on the difference between the value before switching the flow channel and the value when the flow rate is stable after switching the flow channel in the recording result in the data collector. Specifically, if the gas flow rate adjustment result as shown in FIG. 2 is recorded in the data collector, as shown in FIG. 3, +1 [au] at the time “0” is derived. Can be considered.
データ取りでは、一連のシーケンス動作中において、流路切換機構4が流路切り換えを行う全てのタイミングについて、上述したようなガス流量変動に対する調整量の記録および当該調整量から一意に導き出せる補正値の特定を行う。そして、これら調整量および補正値のうち、少なくとも補正値については、それ以降に行う気相成長による成膜処理の際に活用すべく、記憶手段22内に記憶保持しておく。 In data acquisition, during a series of sequence operations, for all timings at which the flow path switching mechanism 4 performs flow path switching, the adjustment amount for the gas flow rate fluctuation as described above is recorded and correction values that can be uniquely derived from the adjustment amount are recorded. Identify. Of these adjustment amounts and correction values, at least the correction values are stored and held in the storage means 22 so as to be used in film formation processing by vapor phase growth performed thereafter.
このような手順によるデータ取りを行った後は、気相成長装置を用いた気相成長による成膜処理を行うことが可能となる。 After collecting data according to such a procedure, it becomes possible to perform a film formation process by vapor phase growth using a vapor phase growth apparatus.
気相成長による成膜処理を行う際には、MFC8によるランライン2のガス流量の調整について、フィードバック制御手段21が制御を行うのではなく、シーケンシャル制御手段23が制御を行うようにする。すなわち、シーケンシャル制御手段23は、気相成長により2種類以上の結晶構造を続けて成長させるべく、流路切換機構4に流路切り換えの動作指示を与えるとともに、その流路切り換えタイミングに合わせて、ランライン2上に設けられているMFC8にガス流量の調整を行わせるのである。このとき、シーケンシャル制御手段23は、記憶手段22に記憶されている記憶内容を用いて、MFC8にガス流量の調整を行わせる。具体的には、図3に示す補正値が記憶手段22内に記憶されている場合であれば、シーケンシャル制御手段23は、時間「0」の時点で+1[a.u.]だけ流量を増大させるように、MFC8におけるガス流量調整を制御する。これにより、MFC8は、流路切換機構4による流路切り換えタイミングに同期して、ランライン2におけるガス流量を瞬時に変動させることになる。
When the film formation process by vapor phase growth is performed, the
以上のように、本実施形態で説明した気相成長装置および気相成長方法では、安定した反応管1へのガス供給を行うために、ベントライン3の側ではなく、ランライン2におけるガス流量を調整する。したがって、反応管1内へのガス供給の安定化を直接的に図ることになるので、ラン/ベント方式における流路切り換え時に発生し得るランライン2の側における圧力変動を無くし、原料ガスを安定的に反応管1内に供給することを可能になり、その結果、反応管1内での気相成長による成膜を良好に行うことが実現可能となる。
As described above, in the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method described in the present embodiment, in order to supply gas to the
しかも、本実施形態で説明した気相成長装置および気相成長方法では、ランライン2におけるガス流量の調整にあたり、事前に圧力変動またはガス流量変動を検出しておき、その検出結果を用いて、気相成長による成膜を行う際のランライン2におけるガス流量について、いわゆるシーケンシャル制御を行う。したがって、流路切り換えタイミングに合わせて調整すべき流量を瞬時に決定することができ、フィードバック制御の場合のようにガス流量の振動→収束という過程を経ないので、フィードバック制御の場合に比べてガス供給が安定するまでの時間が短くて済む。つまり、短い間隔で連続して流路切り換えを行うことが可能となり、気相成長による成膜の際の組成や膜厚等が狙い通りに得られ、その結果、反応管1内にて急峻な界面の成長を実現することが可能となるのである。 In addition, in the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method described in the present embodiment, when adjusting the gas flow rate in the run line 2, pressure fluctuation or gas flow rate fluctuation is detected in advance, and the detection result is used. So-called sequential control is performed on the gas flow rate in the run line 2 when performing film formation by vapor phase growth. Therefore, the flow rate to be adjusted according to the flow path switching timing can be determined instantaneously, and the process of oscillation and convergence of the gas flow rate does not go through as in the case of feedback control. It takes less time to stabilize the supply. That is, the flow path can be continuously switched at a short interval, and the composition, film thickness, and the like at the time of film formation by vapor phase growth can be obtained as intended. It is possible to realize the growth of the interface.
また、本実施形態で説明した気相成長装置および気相成長方法では、事前のデータ取りが必須となるが、そのデータ取りの際に、フィードバック制御手段21によるフィードバック制御の結果を利用している。したがって、そのデータ取りを、圧力計12による圧力変動の検出結果を基にして容易に行うことができ、しかも高精度に行うことが可能となるのである。
In addition, in the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method described in the present embodiment, it is essential to collect data in advance, but the result of feedback control by the
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。
例えば、本実施形態で図示した原料ライン6やダミーライン7等の設置数については、気相成長により成長させる結晶構造の層数に対応したものであればよく、特に限定されるものではない。
また、反応管1内で行う気相成長による成膜処理についても、本実施形態で例に挙げたIII−V族化合物半導体を形成するためのものに限定されることはなく、他の半導体装置に適用することが考えられる。
さらに、本実施形態では、事前のデータ取りの際にフィードバック制御を利用し、その後に行う気相成長の際にシーケンシャル制御を行う場合を例に挙げたが、当該気相成長による成膜の際に、シーケンシャル制御に加えて、フィードバック制御手段21によるフィードバック制御を併用し、これにより更なる制御性の向上を図るようにすることも考えられる。
このように、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
In addition, although this embodiment demonstrated the suitable Example of this invention, this invention is not limited to the content.
For example, the number of
Further, the film formation process by vapor phase growth performed in the
Furthermore, in this embodiment, the case where feedback control is used at the time of preliminary data acquisition and sequential control is performed at the time of subsequent vapor deposition is taken as an example. In addition to the sequential control, it is also conceivable to use feedback control by the feedback control means 21 together, thereby further improving controllability.
Thus, the present invention can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
1…反応管、2…ランライン、3…ベントライン、4…流路切換機構、5…供給機構、6…原料ライン、7…ダミーライン、8,9,10,11…MFC、12…圧力計、20…制御部、21…フィードバック制御手段、22…記憶手段、23…シーケンシャル制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記反応管へのガスの供給経路として機能するランラインと、
前記ガスの排気経路として機能するベントラインと、
前記気相成長に必要な原料ガスを前記ランラインへ流しつつ前記ベントラインにダミーガスを流すか、あるいは前記原料ガスを前記ベントラインへ流しつつ前記ランラインに前記ダミーガスを流すかを切り換える切換手段とを具備する気相成長装置において、
前記切換手段による流路切り換えに起因して生じる前記ランラインにおける圧力変動またはガス流量変動を検出する変動検出手段と、
前記変動検出手段による検出結果または当該検出結果から一意に導き出せる値を記憶する記憶手段と、
前記切換手段に流路切り換えの動作指示を与えるとともに当該切換手段による流路切り換えタイミングに合わせて前記記憶手段の記憶内容を基にした前記ランラインにおけるガス流量の調整を行うシーケンシャル制御手段と
を備えることを特徴とする気相成長装置。 A reaction tube for film formation by vapor phase growth;
A run line that functions as a gas supply path to the reaction tube;
A vent line that functions as an exhaust path for the gas;
Switching means for switching between flowing a dummy gas to the vent line while flowing the source gas necessary for the vapor phase growth, or flowing the dummy gas to the run line while flowing the source gas to the vent line; In a vapor phase growth apparatus comprising:
Fluctuation detecting means for detecting pressure fluctuations or gas flow fluctuations in the run line caused by flow path switching by the switching means;
Storage means for storing a detection result by the fluctuation detection means or a value that can be uniquely derived from the detection result;
A sequential control unit that gives a flow path switching operation instruction to the switching unit and adjusts the gas flow rate in the run line based on the stored contents of the storage unit in accordance with the flow path switching timing by the switching unit. A vapor phase growth apparatus characterized by that.
前記気相成長による成膜を行う際と同条件で前記流路切り換えを行い、当該流路切り換えに起因して生じる前記ランラインにおける圧力変動またはガス流量変動を検出する変動検出ステップと、
前記変動検出ステップでの検出結果または当該検出結果から一意に導き出せる値を記憶する記憶ステップと、
前記気相成長による成膜を行う際の流路切り換えタイミングに合わせて前記記憶ステップによる記憶内容を基にした前記ランラインにおけるガス流量の調整を行うシーケンシャル制御ステップと
を含むことを特徴とする気相成長方法。 Using a run line that functions as a gas supply path to the reaction tube and a vent line that functions as an exhaust path for the gas, a dummy gas is allowed to flow through the vent line while a source gas is allowed to flow into the run line, or the raw material In the vapor phase growth method of performing film formation by vapor phase growth in the reaction tube through switching the flow path of flowing the dummy gas to the run line while flowing gas to the vent line,
A change detection step of performing the flow path switching under the same conditions as when performing film formation by the vapor phase growth, and detecting a pressure fluctuation or a gas flow rate fluctuation in the run line caused by the flow path switching,
A storage step for storing a detection result in the variation detection step or a value that can be uniquely derived from the detection result;
And a sequential control step of adjusting the gas flow rate in the run line based on the storage contents of the storage step in accordance with the flow path switching timing when the film formation by the vapor phase growth is performed. Phase growth method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006352558A JP2008166397A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006352558A JP2008166397A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008166397A true JP2008166397A (en) | 2008-07-17 |
Family
ID=39695505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006352558A Pending JP2008166397A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Vapor phase growth device and vapor phase growth method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008166397A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014504679A (en) * | 2011-02-04 | 2014-02-24 | ピヴォット アー.エス. | Magnetron sputtering process |
JP2018526757A (en) * | 2015-08-31 | 2018-09-13 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッドMks Instruments,Incorporated | Method and apparatus for pressure flow measurement in non-critical flow conditions |
-
2006
- 2006-12-27 JP JP2006352558A patent/JP2008166397A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014504679A (en) * | 2011-02-04 | 2014-02-24 | ピヴォット アー.エス. | Magnetron sputtering process |
JP2018526757A (en) * | 2015-08-31 | 2018-09-13 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッドMks Instruments,Incorporated | Method and apparatus for pressure flow measurement in non-critical flow conditions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7041697B2 (en) | Chamber pressure control method and equipment, semiconductor equipment | |
KR101926228B1 (en) | Raw material gas supply apparatus, raw material gas supply method and storage medium | |
KR101988090B1 (en) | Raw material gas supply apparatus, raw material gas supply method and storage medium | |
KR101995610B1 (en) | Adaptive pressure insensitive mass flow controller and method for multi-gas applications | |
JP5174032B2 (en) | Controller gain scheduling for mass flow controllers | |
JP3830670B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
US10113235B2 (en) | Source gas supply unit, film forming apparatus and source gas supply method | |
CN101724828A (en) | Material gas concentration control system | |
CN111690909A (en) | Concentration control device, raw material consumption estimation method, and program storage medium | |
WO2015030097A1 (en) | Flow-rate control device and flow-rate control program | |
US11519070B2 (en) | Vaporization device, film formation device, program for a concentration control mechanism, and concentration control method | |
JP3872776B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
JP2008039513A (en) | Flow rate control compensation method for mass flow controller | |
CN114174706B (en) | Parasitic flow correction method and correction device | |
US10256101B2 (en) | Raw material gas supply apparatus, raw material gas supply method and storage medium | |
KR102470755B1 (en) | Fluid control device, fluid control method, and program recording medium recorded with program for fluid control device | |
CN102791906A (en) | Control for and method of pulsed gas delivery | |
JP6600568B2 (en) | How to find the output flow rate of the flow controller | |
WO2018025713A1 (en) | Gas control system and film formation device provided with gas control system | |
JP2008166397A (en) | Vapor phase growth device and vapor phase growth method | |
US10031007B2 (en) | Method of calculating output flow rate of flow rate controller | |
JP5758740B2 (en) | Gas laser oscillator with laser gas pressure control function | |
US11774989B2 (en) | Pulse shot-type flow rate control device, pulse shot-type flow rate control method, and program | |
WO2019065611A1 (en) | Mass flow rate control system, and semiconductor manufacturing device and vaporizer including said system | |
CN114442478B (en) | Incremental PID method for controlling smoke generating equipment to output stable CO concentration |