(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-20
(45)【発行日】2022-09-29
(54)【発明の名称】気相成長装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20220921BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20220921BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20220921BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/455
C23C16/52
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018211261
(22)【出願日】2018-11-09
(65)【公開番号】P2020077806
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2021-10-27
(73)【特許権者】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100178984
【弁理士】
【氏名又は名称】高下 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 英樹
【審査官】桑原 清
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１１０５７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４５９２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２４２８７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｃ２３Ｃ １６／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、前記ｎ個の反応室に第１のガスと第２のガスとの混合ガスを供給する主ガス供給路と、
前記主ガス供給路から分岐され前記反応室のそれぞれに接続され、１本の第１の副ガス供給路と、（ｎ－１）本の第２の副ガス供給路と、を含むｎ本の副ガス供給路と、
前記主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、
前記第１の副ガス供給路に設けられた１個の主流量コントローラと、
前記第２の副ガス供給路のそれぞれに設けられた（ｎ－１）個の副流量コントローラと、
前記第１の圧力計の測定結果に基づき、前記主流量コントローラに第１の流量値を指令する第１の制御回路と、
前記主流量コントローラで測定される流量値と前記副流量コントローラで測定される流量値の総和のｎ分の１である第２の流量値を算出し、前記副流量コントローラのそれぞれに前記第２の流量値を指令する第２の制御回路と、
を備える気相成長装置。
【請求項2】
前記ｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の第２のガス排出路と、前記ｎ本の第２のガス排出路に接続された第１のガス排出路と、
前記第１のガス排出路に接続された排気ポンプと、
前記第１のガス排出路の中の圧力を測定する第２の圧力計と、
前記排気ポンプと前記第２の圧力計との間に設けられた圧力調整バルブと、
前記第２の圧力計の測定結果に基づき、前記圧力調整バルブに指令し、前記第１のガス排出路の中の圧力を制御する第３の制御回路と、
を更に備える請求項１記載の気相成長装置。
【請求項3】
前記主ガス供給路に前記第１のガスを供給する第１のガス供給路と、前記主ガス供給路に前記第２のガスを供給する第２のガス供給路と、
を更に備える請求項１又は請求項２記載の気相成長装置。
【請求項4】
前記第１の制御回路は、前記主ガス供給路の中の圧力が所定の値となるように前記主流量コントローラに前記第１の流量値を指令する請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の気相成長装置。
【請求項5】
ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、前記ｎ個の反応室にガスを供給する主ガス供給路と、
前記主ガス供給路から分岐され前記反応室のそれぞれに接続され、１本の第１の副ガス供給路と、（ｎ－１）本の第２の副ガス供給路と、を含むｎ本の副ガス供給路と、
前記主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、
前記第１の副ガス供給路に設けられた１個の主流量コントローラと、
前記第２の副ガス供給路のそれぞれに設けられた（ｎ－１）個の副流量コントローラと、
前記第１の圧力計の測定結果に基づき、前記主流量コントローラに第１の流量値を指令する第１の制御回路と、
前記主流量コントローラで測定される流量値と前記副流量コントローラで測定される流量値の総和のｎ分の１である第２の流量値を算出し、前記副流量コントローラのそれぞれに前記第２の流量値を指令する第２の制御回路と、
を備える気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスを供給して基板上に膜を形成する気相成長装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高品質な半導体膜を形成する方法として、ウェハ等の基板に気相成長により単結晶膜を成長させるエピタキシャル成長技術がある。エピタキシャル成長技術を用いる気相成長装置では、常圧又は減圧に保持された反応室内の支持部にウェハを載置する。そして、このウェハを加熱しながら、半導体膜の原料となるソースガス等のプロセスガスを、反応室上部の、例えば、シャワープレートからウェハ表面に供給する。ウェハ表面ではソースガスの熱反応が生じ、ウェハ表面にエピタキシャル単結晶膜が成膜される。
【0003】
近年、発光デバイスやパワーデバイスの材料として、ＧａＮ（窒化ガリウム）系の半導体デバイスが注目されている。ＧａＮ系の半導体を成膜するエピタキシャル成長技術として、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）がある。有機金属気相成長法では、ソースガスとして、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属や、アンモニア（ＮＨ３）等が用いられる。
【0004】
そして、生産性を向上させるために、複数の反応室を備える気相成長装置が用いられる場合がある。特許文献１には、複数の反応室を備える気相成長装置が記載されている。複数の反応室で、均質な特性の膜を同時形成するためには、それぞれの反応室に供給するプロセスガスの流量を一定に制御することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－４５９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、複数の反応室で均質な特性の膜を同時形成することが可能な気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、前記ｎ個の反応室に第１のガスと第２のガスとの混合ガスを供給する主ガス供給路と、前記主ガス供給路から分岐され前記反応室のそれぞれに接続され、１本の第１の副ガス供給路と、（ｎ－１）本の第２の副ガス供給路と、を含むｎ本の副ガス供給路と、前記主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、前記第１の副ガス供給路に設けられた１個の主流量コントローラと、前記第２の副ガス供給路のそれぞれに設けられた（ｎ－１）個の副流量コントローラと、前記第１の圧力計の測定結果に基づき、前記主流量コントローラに第１の流量値を指令する第１の制御回路と、前記主流量コントローラで測定される流量値と前記副流量コントローラで測定される流量値の総和のｎ分の１である第２の流量値を算出し、前記副流量コントローラのそれぞれに前記第２の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
【0008】
上記態様の気相成長装置において、前記ｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の第２のガス排出路と、前記ｎ本の第２のガス排出路に接続された第１のガス排出路と、前記第１のガス排出路に接続された排気ポンプと、前記第１のガス排出路の中の圧力を測定する第２の圧力計と、前記排気ポンプと前記第２の圧力計との間に設けられた圧力調整バルブと、前記第２の圧力計の測定結果に基づき、前記圧力調整バルブに指令し、前記第１のガス排出路の中の圧力を制御する第３の制御回路と、を更に備えることが望ましい。
【0009】
上記態様の気相成長装置において、前記主ガス供給路に前記第１のガスを供給する第１のガス供給路と、前記主ガス供給路に前記第２のガスを供給する第２のガス供給路と、を更に備えることが望ましい。
【0010】
上記態様の気相成長装置において、前記第１の制御回路は、前記主ガス供給路の中の圧力が所定の値となるように前記主流量コントローラに前記第１の流量値を指令することが望ましい。
【0011】
本発明の別の一態様の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、前記ｎ個の反応室にガスを供給する主ガス供給路と、前記主ガス供給路から分岐され前記反応室のそれぞれに接続され、１本の第１の副ガス供給路と、（ｎ－１）本の第２の副ガス供給路と、を含むｎ本の副ガス供給路と、前記主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、前記第１の副ガス供給路に設けられた１個の主流量コントローラと、前記第２の副ガス供給路のそれぞれに設けられた（ｎ－１）個の副流量コントローラと、前記第１の圧力計の測定結果に基づき、前記主流量コントローラに第１の流量値を指令する第１の制御回路と、前記主流量コントローラで測定される流量値と前記副流量コントローラで測定される流量値の総和のｎ分の１である第２の流量値を算出し、前記副流量コントローラのそれぞれに前記第２の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、複数の反応室で均質な特性の膜を同時形成することが可能な気相成長装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１の実施形態の気相成長装置の構成図である。
【図2】第１の実施形態の気相成長装置の反応室の模式断面図である。
【図3】第２の実施形態の気相成長装置の構成図である。
【図4】第３の実施形態の気相成長装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【0015】
なお、本明細書中では、気相成長装置が成膜可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。
【0016】
また、本明細書中、「プロセスガス」とは、基板上への成膜のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、キャリアガス等を含む概念とする。
【0017】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、ｎ個の反応室に第１のガスと第２のガスとの混合ガスを供給する主ガス供給路と、主ガス供給路から分岐されｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の副ガス供給路と、主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、ｎ本の副ガス供給路のそれぞれに設けられたｎ個のマスフローコントローラと、第１の圧力計の測定結果に基づき、ｎ個のマスフローコントーラの内の一つである第１のマスフローコントローラに流量値を指令する第１の制御回路と、ｎ個のマスフローコントローラの流量値の総和のｎ分の１の流量値を算出し、ｎ個のマスフローコントローラの内の第１のマスフローコントローラ以外のマスフローコントローラにｎ分の１の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
第１の実施形態の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、ｎ個の反応室に第１のガスと第２のガスとの混合ガスを供給する主ガス供給路と、主ガス供給路から分岐されｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の副ガス供給路と、主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、ｎ本の副ガス供給路のそれぞれに設けられたｎ個のマスフローコントローラと、第１の圧力計の測定結果に基づき、ｎ個のマスフローコントーラの内の一つである第１のマスフローコントローラに流量値を指令する第１の制御回路と、ｎ個のマスフローコントローラの流量値の総和のｎ分の１の流量値を算出し、ｎ個のマスフローコントローラの内の第１のマスフローコントローラ以外のマスフローコントローラにｎ分の１の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
【0018】
第１の実施形態の気相成長装置は、上記構成を備えることにより、複数の反応室で同時に基板上に膜を形成する際に、各反応室に供給されるプロセスガスの流量が均一になるように制御可能となる。したがって、各反応室で均質な特性の膜を同時形成する可能となる。膜の特性とは、例えば、膜厚や組成である。
【0019】
図１は、第１の実施形態の気相成長装置の構成図である。第１の実施形態の気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を用いるエピタキシャル成長装置である。エピタキシャル成長装置の反応室の数は、ｎ（ｎは２以上の整数）個と表すことができる。以下、ｎ＝４、すなわち、エピタキシャル成長装置が４個の反応室を備える場合を例に説明する。反応室の数は、４個に限られず、２個以上の任意の数とすることが可能である。
【0020】
第１の実施形態の気相成長装置は、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、第１のガス供給路１１、第２のガス供給路２１、第３のガス供給路３１、第１の主マスフローコントローラ１２、第２の主マスフローコントローラ２２、第３の主マスフローコントローラ３２、主ガス供給路１３、第１の副ガス供給路１４ａ（第１の副ガス供給路）、第２の副ガス供給路１４ｂ（第２の副ガス供給路）、第３の副ガス供給路１４ｃ（第２の副ガス供給路）、第４の副ガス供給路１４ｄ（第２の副ガス供給路）、第１の副マスフローコントローラ１５ａ（主流量コントローラ）、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ（副流量コントローラ）、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ（副流量コントローラ）、第４の副マスフローコントローラ１５ｄ（副流量コントローラ）、第１の副ガス排出路１６ａ（第２のガス排出路）、第２の副ガス排出路１６ｂ（第２のガス排出路）、第３の副ガス排出路１６ｃ（第２のガス排出路）、第４の副ガス排出路１６ｄ（第２のガス排出路）、主ガス排出路１７（第１のガス排出路）、排気ポンプ１８、第１の圧力計４１、第２の圧力計４２、圧力調整バルブ４５、第１の制御回路５１、第２の制御回路５２、第３の制御回路５３、を備える。
【0021】
４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、例えば、それぞれが、縦型の枚葉式の反応室である。
【0022】
第１のガス供給路１１、第２のガス供給路２１、及び、第３のガス供給路３１は、主ガス供給路１３に接続される。第１のガス供給路１１には、第１の主マスフローコントローラ１２が設けられる。第２のガス供給路２１には、第２の主マスフローコントローラ２２が設けられる。第３のガス供給路３１には、第３の主マスフローコントローラ３２が設けられる。
【0023】
第１のガス供給路１１は、主ガス供給路１３に第１のプロセスガス（第１のガス）を供給する。第１のガス供給路１１は、例えば、主ガス供給路１３にＩＩＩ族元素の有機金属とキャリアガスを含む第１のプロセスガスを供給する。第１のプロセスガスは、例えば、ウェハ上にＩＩＩ－Ｖ族半導体の膜を形成するための、ＩＩＩ族元素を含むガスである。
【0024】
なお、例えば、ＩＩＩ族原料では、キャリアガスを原料に接触（バブリング）させて得られる、原料を飽和させたガスを供給する方法をよく用いる。この方法の場合、原料ガスの流量はキャリアガスの流量によって決まる。この方法の場合、例えば第１の主マスフローコントローラ１２の代わりに、第１のガス供給路１１内の圧力を一定に保つ圧力制御バルブが設けられる。
【0025】
ＩＩＩ族元素は、例えば、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）である。また、有機金属は、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）である。
【0026】
第１の主マスフローコントローラ１２は、第１のプロセスガスの流量を制御する機能を有する。
【0027】
第２のガス供給路２１は、主ガス供給路１３に第２のプロセスガス（第２のガス）を供給する。第２のガス供給路２１は、例えば、主ガス供給路１３に窒素（Ｎ）のソースとなる窒素化合物を含む第２のプロセスガスを供給する。
【0028】
窒素化合物は、例えば、アンモニア（ＮＨ３）である。第２のプロセスガスは、例えば、ウェハ上にＩＩＩ－Ｖ族半導体の膜を形成するための、Ｖ族元素のソースガスである。Ｖ族元素は窒素（Ｎ）である。
【0029】
なお、窒素化合物は、活性な窒素化合物であればよく、アンモニアに限らず、ヒドラジン、アルキルヒドラジン、アルキルアミンなどの他の窒素化合物を用いてもよい。
【0030】
第２の主マスフローコントローラ２２は、第２のプロセスガスの流量を制御する機能を有する。
【0031】
第３のガス供給路３１は、主ガス供給路１３に第３のプロセスガスを供給する。第３のプロセスガスは、例えば、第１のプロセスガス、及び、第２のプロセスガスを希釈する希釈ガスである。希釈ガスで、第１のプロセスガス、及び第２のプロセスガスを希釈することにより、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに供給されるＩＩＩ族元素及びＶ族元素の濃度を調整する。希釈ガスは、例えば、水素ガス、窒素ガス、又は、アルゴンガス等の不活性ガス又はこれらの混合ガスである。
【0032】
第３の主マスフローコントローラ３２は、第３のプロセスガスの流量を制御する機能を有する。
【0033】
第１のガス供給路１１、第２のガス供給路２１、及び、第３のガス供給路３１は、合流した後、主ガス供給路１３に接続される。第１のプロセスガス、第２のプロセスガス、及び、第３のプロセスガスの混合ガスが、主ガス供給路１３を流れる。主ガス供給路１３は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、第１のプロセスガス、第２のプロセスガス、及び、第３のプロセスガスの混合ガスを供給する。
【0034】
第１の圧力計４１は、主ガス供給路１３に接続される。第１の圧力計４１は、主ガス供給路１３の中の圧力を測定する機能を有する。第１の圧力計４１の設置される配管系内での位置は、大きな圧損を持つバルブや流量制御装置などを隔てることなく主ガス供給路１３に連接される部分であればどこであってもよい。具体的には、図１の配管系内で、第１の主マスフローコントローラ１２、第２の主マスフローコントローラ２２、第３の主マスフローコントローラ３２、第１の副マスフローコントローラ１５ａ、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、および第４の副マスフローコントローラ１５ｄで囲まれる範囲である。
【0035】
第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄは、主ガス供給路１３から分岐される。第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄは、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのそれぞれに混合ガスを供給する。
【0036】
第１の副ガス供給路１４ａには、第１の副マスフローコントローラ１５ａ（第１のマスフローコントローラ）が設けられる。第２の副ガス供給路１４ｂには、第２の副マスフローコントローラ１５ｂが設けられる。第３の副ガス供給路１４ｃには、第３の副マスフローコントローラ１５ｃが設けられる。第４の副ガス供給路１４ｄには、第４の副マスフローコントローラ１５ｄが設けられる。
【0037】
第１の副マスフローコントローラ１５ａは、第１の副ガス供給路１４ａに流れる混合ガスの流量を制御する機能を有する。第２の副マスフローコントローラ１５ｂは、第２の副ガス供給路１４ｂに流れる混合ガスの流量を制御する機能を有する。第３の副マスフローコントローラ１５ｃは、第３の副ガス供給路１４ｃに流れる混合ガスの流量を制御する機能を有する。第４の副マスフローコントローラ１５ｄは、第４の副ガス供給路１４ｄに流れる混合ガスの流量を制御する機能を有する。また、これらの副マスフローコントローラは、自身の内部を流れるガス流量を計測してその値を第２の制御回路５２に出力する。
【0038】
第１の副マスフローコントローラ１５ａ（第１のマスフローコントローラ）、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄには、すべて同一の仕様のマスフローコントローラを用いることが好ましい。
【0039】
第１の制御回路５１は、第１の圧力計４１の測定結果に基づき、４個の副マスフローコントーラの内の一つである第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する機能を有する。第１の制御回路５１は、主ガス供給路１３の中の圧力が所定の値となるように第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する機能を有する。第１の制御回路５１は、例えば、主ガス供給路１３の中の圧力が所定の値となるように、第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する機能を有する。
【0040】
第１の副マスフローコントローラ１５ａは制御する対象が質量流量（マスフロー）ではなく圧力である。したがって、正確に言えば、マスフローコントローラではなく、圧力コントローラである。しかし、圧力を制御するために、第１の副マスフローコントローラ１５ａ内を流れるガスの流量を制御するため、簡便のためにマスフローコントローラと称する。
【0041】
第１の副マスフローコントローラ１５ａに求められる機能は、第１の制御回路５１の指令に従い自身の内部を流れるガスの流量を制御することで第１の圧力計４１の圧力を一定に保つことと、自身の内部を流れるガスの流量を計測してこれを第２の制御回路５２に伝達することである。第１の副マスフローコントローラ１５ａとしては、これらの機能を実現できる任意の構成をとることができる。例えば内部を流れるガス流量を計測して伝達する機能を持つ圧力コントローラを利用することができる。
【0042】
第１の制御回路５１は、例えば、Ｐｒｏｐｏｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ制御（ＰＩＤ制御）を行う。
【0043】
第１の制御回路５１は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。第１の制御回路５１は、例えば、マイクロコンピュータである。
【0044】
第２の制御回路５２は、４個の副マスフローコントーラの流量値の総和の４分の１の流量値を算出する機能を有する。すなわち、第２の制御回路５２は、第１の副マスフローコントローラ１５ａ、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄの流量値の総和の４分の１の流量値を算出する機能を有する。
【0045】
第２の制御回路５２は、４個の副マスフローコントーラの内の第１の副マスフローコントローラ１５ａ以外の３個の副マスフローコントローラに算出した４分の１の流量値を指令する機能を有する。すなわち、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄに、算出した４分の１の流量値を設定値として指令する機能を有する。
【0046】
第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄは、上記４分の１の流量値を設定値として動作する。
【0047】
第２の制御回路５２は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。第２の制御回路５２は、例えば、マイクロコンピュータである。
【0048】
第１の副ガス排出路１６ａ、第２の副ガス排出路１６ｂ、第３の副ガス排出路１６ｃ、第４の副ガス排出路１６ｄは、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのそれぞれに接続される。第１の副ガス排出路１６ａ、第２の副ガス排出路１６ｂ、第３の副ガス排出路１６ｃ、第４の副ガス排出路１６ｄは、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから排出される排出ガスの流路となる。
【0049】
主ガス排出路１７は、第１の副ガス排出路１６ａ、第２の副ガス排出路１６ｂ、第３の副ガス排出路１６ｃ、第４の副ガス排出路１６ｄに接続される。
【0050】
排気ポンプ１８は、主ガス排出路１７に接続される。排気ポンプ１８は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからガスを吸引する機能を有する。排気ポンプ１８は、例えば、真空ポンプである。
【0051】
第２の圧力計４２は、主ガス排出路１７に接続される。第２の圧力計４２は、主ガス排出路１７の中の圧力を測定する機能を有する。
【0052】
圧力調整バルブ４５は、排気ポンプ１８と第２の圧力計４２との間に設けられる。圧力調整バルブ４５は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ及び主ガス排出路１７の圧力を調整する機能を有する。圧力調整バルブ４５は、例えば、バタフライバルブである。
【0053】
第３の制御回路５３は、第２の圧力計４２の測定結果に基づき、圧力調整バルブ４５に指令し、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ及び主ガス排出路１７の中の圧力を所定の値に制御する機能を有する。
【0054】
本来、圧力調整バルブ４５により制御されるべき圧力は、実際に成膜が行われる各反応炉（１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄ）内の圧力であるが、第２の圧力計４２の設置位置での圧力と上記各反応炉内の圧力の差が一定であれば、その差をあらかじめ考慮することで、上記各反応炉内の圧力を所定の値に制御することができる。さらに好ましくは、第２の圧力計４２の設置位置での圧力と上記各反応炉内の圧力の差を無視できるほど小さくすることである。上記の圧力の差の好ましい範囲は、０．５ｋＰａ以下、さらに好ましくは０．１ｋＰａ以下である。
【0055】
上記の好ましい圧力差を実現するためには、用いるガス流量や種類を勘案して、各反応炉と第２の圧力計４２との間の配管の径を十分大きくすること、あるいは、配管の長さを十分短くすることなどを行う。また各反応炉から第２の圧力計４２にまでの配管の長さをなるべく均一にするなどの方法を用いることもできる。また各反応炉の内の一つの反応炉の圧力計を第２の圧力計４２としてもよい。
【0056】
第３の制御回路５３は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。第３の制御回路５３は、例えば、マイクロコンピュータである。
【0057】
図２は、第１の実施形態の気相成長装置の反応室の模式断面図である。４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのうちの一個、例えば、反応室１０ａを示す。なお、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、すべて同一の構成を備えることが望ましい。
【0058】
図２に示すように、第１の実施形態の反応室１０ａは、例えば、ステンレス製で円筒状中空体の壁面１００を備える。反応室１０ａの上部には、シャワープレート１０１が設けられる。シャワープレート１０１は、反応室１０ａ内に、プロセスガスを供給する。
【0059】
また、反応室１０ａ内に、支持部１１２が設けられる。支持部１１２は、半導体ウェハ（基板）Ｗを載置可能である。支持部１１２は、例えば、中心部に開口部が設けられる環状ホルダ、又は、開口部の設けられないサセプタである。
【0060】
第１の副ガス供給路１４ａは、シャワープレート１０１に接続される。シャワープレート１０１の反応室１０ａ側には、混合ガスを、反応室１０ａ内に噴出するための複数のガス噴出孔が設けられている。
【0061】
また、反応室１０ａは、回転体ユニット１１４を備える。回転体ユニット１１４の上部に支持部１１２が設けられる。回転体ユニット１１４は、その回転軸１１８が、回転駆動機構１２０に接続される。回転駆動機構１２０により、支持部１１２に載置される半導体ウェハＷを、例えば、５０ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転数で回転させることが可能となっている。
【0062】
また、回転体ユニット１１４内には、支持部１１２に載置されたウェハＷを加熱する加熱部１１６を備えている。加熱部１１６は、例えば、ヒーターである。
【0063】
加熱部１１６は、回転体ユニット１１４内に固定して設けられる。加熱部１１６には、回転軸１１８の内部を貫通する電極１２２を介して電力が供給され、加熱部１１６によりウェハＷを加熱制御することができる。また、半導体ウェハＷを支持部１１２から脱着させるために、加熱部１１６を貫通する突き上げピン（図示せず）が設けられている。
【0064】
更に、反応室１０ａ底部に、ガス排出部１２６を備える。ガス排出部１２６は、半導体ウェハＷ表面でソースガスが反応した後の反応生成物、及び、反応室１０ａに残留したプロセスガスを反応室１０ａの外部に排出する。ガス排出部１２６は、第１の副ガス排出路１６ａ（図１）に接続される。
【0065】
反応室１０ａの壁面１００には、図示しないウェハ出入口及びゲートバルブが設けられている。ウェハ出入口及びゲートバルブにより、半導体ウェハＷを反応室１０ａ内に搬入したり、反応室１０ａ外に搬出したりすることが可能である。
【0066】
第１の実施形態の気相成長方法は、図１及び図２のエピタキシャル成長装置を用いる。以下、第１の実施形態の気相成長方法について説明する。シリコン基板の上に窒化ガリウム膜（ＧａＮ膜）を形成する場合を例に説明する。
【0067】
まず、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのそれぞれに、１枚のシリコンウェハＷを搬入する。
【0068】
第１のガス供給路１１からＴＭＧを含む第１のプロセスガスを、主ガス供給路１３に供給する。第１のプロセスガスの流量は、第１の主マスフローコントローラ１２で所望の流量に制御される。
【0069】
第２のガス供給路２１からアンモニアを含む第２のプロセスガスを、主ガス供給路１３に供給する。第２のプロセスガスの流量は、第２の主マスフローコントローラ２２で所望の流量に制御される。
【0070】
第３のガス供給路３１から水素を含む第３のプロセスガスを、主ガス供給路１３に供給する。第３のプロセスガスの流量は、第３の主マスフローコントローラ３２で所望の流量に制御される。
【0071】
第１のプロセスガス、第２のプロセスガス、及び、第３のプロセスガスは、主ガス供給路１３の中で混合ガスとなる。混合ガスは、第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄを通って、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに供給される。
【0072】
第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄのそれぞれに、等しい流量の混合ガスが流れるように、気相成長装置は制御される。
【0073】
第１の制御回路５１は、第１の圧力計４１の測定結果に基づき、４個の副マスフローコントーラの内の一つである第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する。第１の制御回路５１は、主ガス供給路１３の中の圧力が所定の値となるように第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する。
【0074】
反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの中の圧力は、ＧａＮ膜の形成に必要な所定の圧力に保たれる。反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの中の圧力は、排気ポンプ１８、圧力調整バルブ４５、第２の圧力計４２、及び、第３の制御回路５３を用いて、所定の圧力に保たれる。
【0075】
第１の副マスフローコントローラ１５ａ、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄの４個の副マスフローコントローラを動作させるために、副マスフローコントローラの上流側と下流側の圧力には所定の差圧が必要となる。具体的には、第１の圧力計４１で測定される第１の圧力Ｐ１と、第２の圧力計４２で測定される第２の圧力Ｐ２との差分（Ｐ１－Ｐ２）が、所定の圧力範囲に収まることが要求される。
【0076】
第１の制御回路５１は、ＰＩＤ制御により、主ガス供給路１３の中の圧力Ｐ１が所定の値となるように、第１の副マスフローコントローラ１５ａを制御する。
【0077】
第１の副マスフローコントローラ１５ａ、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄの４個の副マスフローコントローラからは、それぞれの副マスフローコントローラで測定される流量値が、第２の制御回路５２に伝達される。
【0078】
第２の制御回路５２は、４個の副マスフローコントーラから伝達された流量値の総和の４分の１の流量値を算出する。そして、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄに、算出した４分の１の流量値を設定値として指令する。
【0079】
上記制御方法により、第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄを通る混合ガスは、均等に４分割されることになる。したがって、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに供給される混合ガスは、均等に４分割されることになる。４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに供給される混合ガスの流量が均一になる。
【0080】
各反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄについて設定されるプロセスパラメータの設定値は、各反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで、成長する膜の膜厚及び組成が同一になる値に設定される。例えば、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの４枚のシリコンウェハＷは、同一の回転数、同一の温度に制御される。
【0081】
以上の気相成長方法で、各反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、混合ガスが供給され、４枚のシリコンウェハＷの上にＧａＮ膜が同時形成される。
【0082】
以下、第１の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法の作用及び効果について説明する。
【0083】
複数の反応室を用いて、複数の基板上に同時に同じ特性の膜を成長させる場合、各反応室のプロセスパラメータを同じ設定値に設定する。各反応室のプロセスパラメータを同じ設定値に設定することにより、理論的には、複数の基板上に同時に同じ特性の膜を成長させることが可能となる。
【0084】
しかし、各反応室のプロセスパラメータを同じ設定値に設定したとしても、各反応室で成長する膜の特性にばらつきが生じる場合がある。例えば、各反応室に供給されるプロセスガスの流量がばらつくと、各反応室で成長する膜の特性にばらつきが生じる。このため、各反応室に供給されるプロセスガスの流量を均一に制御する必要がある。
【0085】
例えば、プロセスガスを４分割して４個の反応室に供給する場合を考える。主ガス供給路は、４個の副ガス供給路に分割される。主ガス供給路に設けられた主マスフローコントローラでプロセスガスの総流量を所望の流量に制御する。また、４個の副ガス供給路に設けられた副マスフローコントローラで、副ガス供給路に流れるプロセスガスの流量を制御する。
【0086】
例えば、プロセスガスの総流量を４分割した流量値を４個の副マスフローコントローラに設定する。主マスフローコントローラや副マスフローコントローラには、流量制御精度に一定の誤差がある。このため、場合によっては実際の総流量が、４分割した流量値の総和を下回る事態が発生する。この場合、副マスフローコントローラの上流側と下流側の圧力に差がなくなり、副マスフローコントローラが正常に動作せず、流量制御ができなくなる。したがって、各反応室に供給されるプロセスガスの流量が大きくばらつくことになる。よって、少なくとも、副マスフローコントローラの上流側と下流側の圧力には所定の差圧が確保される必要がある。所定の差圧は、例えば、５０ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下である。
【0087】
第１の実施形態の気相成長装置では、第１の制御回路５１は、主ガス供給路１３の中の圧力Ｐ１が所定の値となるように、第１の副マスフローコントローラ１５ａに流量値を指令する。主ガス供給路１３の中の圧力Ｐ１の設定値は、上記の所定の差圧を満たすように決められる。したがって、４個の副マスフローコントローラの上流側と下流側の圧力には所定の差圧が常に確保される。よって、副マスフローコントローラが正常に動作せず、流量制御ができなくなるという事態は生じない。
【0088】
更に、第１の実施形態の気相成長装置では、第２の制御回路５２は、４個の副マスフローコントーラから伝達された流量値の総和の４分の１の流量値を算出する。そして、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄに、算出した４分の１の流量値を設定値として指令する。したがって、第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄを通る混合ガスは、均等に４分割されることになる。
【0089】
また、第１の実施形態の気相成長装置では、主ガス供給路１３を流れるプロセスガスが混合ガスである。一般にマスフローコントローラは、混合ガスの流量を正確に制御することが困難である。これは、以下の理由による。
【0090】
マスフローコントローラは、細管の中を流れるプロセスガスの流量を、細管に生じる流量に応じた物理的変化を検出して求める。上記の物理的変化の例としては、細管の上流部と下流部での温度差が挙げられる。具体的には、加熱した細管内をプロセスガスが流れない場合には、細管の上流部と下流部で温度差が発生せず、また細管内をプロセスガスが流れる場合にはその流量に比例して上記の温度差が大きくなるのが一般的である。上記の物理的変化を用いて細管内を流れるプロセスガスの流量を求める際、プロセスガスに固有のコンバージョンファクターを用いる。例えば、細管の上流部と下流部の温度差を検出する方式の場合、窒素ガスのコンバージョンファクターを基準値である１とした場合、ヘリウムガスのコンバージョンファクターは１．４となる。このコンバージョンファクターを用いて、測定された流量値を補正しヘリウムガスの流量を求める。
【0091】
プロセスガスが混合ガスの場合、混合ガスの割合や種類により上記コンバージョンファクターが変化する。つまり混合ガスの割合や種類を変化させる場合について上記コンバージョンファクターの決定することは困難になり、したがって混合ガスの流量を正確に求めることが困難となる。
【0092】
上記のような理由から副マスフローコントローラ内の流れるプロセスガスが混合ガスである場合、その流量を正確に求めることはできない。ただし、あるコンバージョンファクターを用いて求めた副マスフローコントローラ内を流れるプロセスガスの流量は、混合ガスの成分比率が変わらなければ正確な流量に比例する。言い換えると、正確な流量は求めることができなくても、副マスフローコントローラ間で流量の比較が可能である。
【0093】
そこで、正確な流量はわからないものの、同じコンバージョンファクターを使って求めた各副マスフローコントローラの流量の総和の４分の１を各副マスフローコントローラの制御値とすることで、正確な流量を知ることなく、総流量の４分の１の流量で各副マスフローコントローラを制御することができる。ただし、第１の副マスフローコントローラ１５ａは主ガス供給路１３の中の圧力Ｐ１が定められた設定値になるように第１の副マスフローコントローラ内を流れるガス流量を制御する。
【0094】
具体的には、第２の制御回路５２は、４個の副マスフローコントーラから伝達された流量値の総和の４分の１の流量値を算出する。そして、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄに、算出した４分の１の流量値を設定値として指令する。
【0095】
上記のように副マスフローコントローラを制御することで、混合ガスのコンバージョンファクターが未知であったとしても、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄの制御が可能である。言い換えれば、コンバージョンファクターで補正していない流量値を用いた制御が可能となる。
【0096】
なお、上記のように副マスフローコントローラの制御を行う場合、各副マスフローコントローラの流量検出方式が同じものでなければならない。流量検出方式が異なっていると、ガス種が変化する場合に同じコンバージョンファクターを用いることができず、副マスフロー間での混合ガスの流量の比較ができない。さらに好ましくは、各副マスフローコントローラが、最大流量、応答性、ガス流量制御法式、などが同じ仕様のものを用いる。
【0097】
したがって、第１の実施形態の気相成長装置によれば、複数の反応室で同時に複数の基板上に膜を形成する際に、各反応室に供給されるプロセスガスの流量が均一になるように制御可能となる。よって、各反応室で均質な特性の膜を同時形成することが可能となる。
【0098】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、ｎ個の反応室にガスを供給する主ガス供給路と、主ガス供給路から分岐されｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の副ガス供給路と、主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、ｎ本の副ガス供給路のそれぞれに設けられたｎ個のマスフローコントローラと、第１の圧力計の測定結果に基づき、ｎ個のマスフローコントーラの内の一つである第１のマスフローコントローラに流量値を指令する第１の制御回路と、ｎ個のマスフローコントローラの流量値の総和のｎ分の１の流量値を算出し、ｎ個のマスフローコントローラの内の第１のマスフローコントローラ以外のマスフローコントローラにｎ分の１の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
第２の実施形態の気相成長装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の反応室と、ｎ個の反応室にガスを供給する主ガス供給路と、主ガス供給路から分岐されｎ個の反応室のそれぞれに接続されたｎ本の副ガス供給路と、主ガス供給路の中の圧力を測定する第１の圧力計と、ｎ本の副ガス供給路のそれぞれに設けられたｎ個のマスフローコントローラと、第１の圧力計の測定結果に基づき、ｎ個のマスフローコントーラの内の一つである第１のマスフローコントローラに流量値を指令する第１の制御回路と、ｎ個のマスフローコントローラの流量値の総和のｎ分の１の流量値を算出し、ｎ個のマスフローコントローラの内の第１のマスフローコントローラ以外のマスフローコントローラにｎ分の１の流量値を指令する第２の制御回路と、を備える。
【0099】
第２の実施形態の気相成長装置は、反応室に供給されるガスが単一組成のガスである点で、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0100】
図３は、第２の実施形態の気相成長装置の構成図である。各構成は第１の実施形態に対応しているが、第２のガス供給路２１，第３のガス供給路３１、第２の主マスフローコントローラ２２，第３の主マスフローコントローラ３２を有しない点で異なる。
【0101】
主ガス供給路１３には、第１のガス供給路１１より供給され、第１の主マスフローコントローラ１２で流量が制御された単一組成のプロセスガスが供給される。プロセスガスは、例えば、シランを含むガスである。例えば、第２の実施形態の気相成長装置を用いて、ウェハＷ上に多結晶シリコン膜が形成される。
【0102】
第２の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態の気相成長装置と同様、複数の反応室で同時に基板上に膜を形成する際に、各反応室に供給されるプロセスガスの流量を均一になるように制御可能となる。よって、各反応室で均質な特性の膜を同時形成することが可能となる。
【0103】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の気相成長装置は、異なる種類のプロセスガスが、各反応室内あるいは反応室の直前で混合される点、及び、異なる種類のプロセスガス毎に分流機構を備える点
で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。具体的には、第１の主プロセスガス、第２の主プロセスガス、及び第３の主プロセスガスの各々を分流してｎ個の反応炉へ供給し、各プロセスガスは各反応炉内あるいは反応炉の直前で混合される。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第３の実施形態の気相成長装置は、異なる種類のプロセスガスが、各反応室内あるいは反応室の直前で混合される点、及び、異なる種類のプロセスガス毎に分流機構を備える点
で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。具体的には、第１の主プロセスガス、第２の主プロセスガス、及び第３の主プロセスガスの各々を分流してｎ個の反応炉へ供給し、各プロセスガスは各反応炉内あるいは反応炉の直前で混合される。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0104】
図４は、第３の実施形態の気相成長装置の構成図である。
【0105】
第１のガス供給路１１、第２のガス供給路２１、及び、第３のガス供給路３１は、第１の主ガス供給路１３に接続される。第１のプロセスガス（例えばＩＩＩ族元素の有機金属を含むガス）を供給する第１のガス供給路１１には、第１の主マスフローコントローラ１２が設けられる。第２のプロセスガス（例えば水素ガス）を供給する第２のガス供給路２１には、第２の主マスフローコントローラ２２が設けられる。第３のプロセスガス（例えば窒素ガス）を供給する第３のガス供給路３１には、第３の主マスフローコントローラ３２が設けられる。第１の主ガス供給路１３は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、第１のプロセスガス、第２のプロセスガス、及び、第３のプロセスガスの混合ガスである第１の主プロセスガスを供給する。
【0106】
第４のガス供給路２１１、第５のガス供給路２２１、及び、第６のガス供給路２３１は、第２の主ガス供給路２１３に接続される。第４のプロセスガス（例えばアンモニアＮＨ３）を供給する第４のガス供給路２１１には、第４の主マスフローコントローラ２１２が設けられる。第５のプロセスガス（例えば水素ガス）を供給する第５のガス供給路２２１には、第５の主マスフローコントローラ２２２が設けられる。第６のプロセスガス（例えば窒素ガス）を供給する第６のガス供給路２３１には、第６の主マスフローコントローラ２３２が設けられる。第２の主ガス供給路２１３は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、第４のプロセスガス、第５のプロセスガス、及び、第６のプロセスガスの混合ガスである第２の主プロセスガスを供給する。
【0107】
第７のガス供給路３１１、第８のガス供給路３２１は、第３の主ガス供給路３１３に接続される。第７のプロセスガス（例えば、水素ガス）を供給する第７のガス供給路３１１には、第７の主マスフローコントローラ３１２が設けられる。第８のプロセスガス（例えば、窒素ガス）を供給する第８のガス供給路３２１には、第８の主マスフローコントローラ３２２が設けられる。第３の主ガス供給路３１３は、反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、第７のプロセスガス、及び、第８のプロセスガスの混合ガスであり、例えば第１の主プロセスガス、及び、第２の主プロセスガスを希釈する希釈ガスである第３の主プロセスガスを供給する。
【0108】
第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄは、第１の主ガス供給路１３から分岐される。第１の副ガス供給路１４ａ、第２の副ガス供給路１４ｂ、第３の副ガス供給路１４ｃ、第４の副ガス供給路１４ｄのそれぞれに、流量を制御する第１の副マスフローコントローラ（第１のマスフローコントローラ）１５ａ、第２の副マスフローコントローラ１５ｂ、第３の副マスフローコントローラ１５ｃ、第４の副マスフローコントローラ１５ｄが設けられる。
【0109】
同様に、第５の副ガス供給路２１４ａ、第６の副ガス供給路２１４ｂ、第７の副ガス供給路２１４ｃ、第８の副ガス供給路２１４ｄは、第２の主ガス供給路２１３から分岐される。第５の副ガス供給路２１４ａ、第６の副ガス供給路２１４ｂ、第７の副ガス供給路２１４ｃ、第８の副ガス供給路２１４ｄのそれぞれに、流量を制御する第５の副マスフローコントローラ２１５ａ、第６の副マスフローコントローラ２１５ｂ、第７の副マスフローコントローラ２１５ｃ、第８の副マスフローコントローラ２１５ｄが設けられる。
【0110】
同様に、第９の副ガス供給路３１４ａ、第１０の副ガス供給路３１４ｂ、第１１の副ガス供給路３１４ｃ、第１２の副ガス供給路３１４ｄは、第３の主ガス供給路３１３から分岐される。第９の副ガス供給路３１４ａ、第１０の副ガス供給路３１４ｂ、第１１の副ガス供給路３１４ｃ、第１２の副ガス供給路３１４ｄのそれぞれに、流量を制御する第９の副マスフローコントローラ３１５ａ、第１０の副マスフローコントローラ３１５ｂ、第１１の副マスフローコントローラ３１５ｃ、第１２の副マスフローコントローラ３１５ｄが設けられる。
【0111】
第１の実施形態と同様に、第１の主ガス供給路１３には、第１の圧力計４１が設けられ、第１の主ガス供給路１３の中の圧力を一定に保つように、第１の制御回路５１が第１の副マスフローコントローラ１５ａを制御する。そして、第１の副マスフローコントローラ１５ａの流量値は、第２の制御回路５２に伝達され、第２の制御回路５２で算出された流量設定値で他の副マスフローコントローラを制御する。
【0112】
同様に、第２の主ガス供給路２１３には、第３の圧力計２４１が設けられ、第２の主ガス供給路２１３の中の圧力を一定に保つように、第４の制御回路２５１が第５の副マスフローコントローラ２１５ａを制御する。そして、第５の副マスフローコントローラ２１５ａの流量値は、第５の制御回路２５２に伝達され、第５の制御回路２５２で算出された流量設定値で他の副マスフローコントローラを制御する。
【0113】
同様に、第３の主ガス供給路３１３には、第４の圧力計３４１が設けられ、第３の主ガス供給路３１３の圧力を一定に保つように、第６の制御回路３５１が第７９副マスフローコントローラ３１５ａを制御する。そして、第９の副マスフローコントローラ３１５ａの流量値は、第７の制御回路３５２に伝達され、第７の制御回路３５２で算出された流量設定値で他の副マスフローコントローラを制御する。
【0114】
第１の主プロセスガス、第２の主プロセスガス、及び、第３の主プロセスガスは、４個の反応室１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの内部、あるいは直前で混合される。
【0115】
第３の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態の気相成長装置と同様、複数の反応室で同時に基板上に膜を形成する際に、各反応室に供給されるプロセスガスの流量が均一になるように制御可能となる。よって、各反応室で均質な特性の膜を同時形成することが可能となる。
【0116】
さらに、第３の実施形態の気相成長装置によれば、第１の主プロセスガス、第２の主プロセスガス、及び、第３の主プロセスガスを反応室の内部、あるいは直前で混合することにより、主プロセスガスの間での化学反応を抑制するなどの効果が期待できる。
【0117】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせても構わない。
【0118】
また上記の実施形態では、複数の反応炉の圧力を制御するために、複数の反応炉からの排気ガスを集合した後の圧力を１つの圧力制御バルブでおこなう例について説明した。しかし、複数の反応炉からの排気ガスを集合する部分より反応炉に近い部分に、反応炉ごとに圧力制御バルブを設けて、反応炉ごとに設けた圧力計によって計測された圧力をもとに、反応炉ごとに圧力制御を行ってもよい。
【0119】
実施形態では、ＧａＮ膜及び多結晶シリコン膜を形成する場合を例に説明したが、その他の膜の形成にも本発明を適用することは可能である。
【0120】
実施形態では、気相成長装置について、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされる気相成長装置の装置構成等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【0121】
１０ａ～１０ｄ 反応室
１１ 第１のガス供給路
１２ 第１の主マスフローコントローラ
１３ 主ガス供給路、第１の主ガス供給路
１４ａ 第１の副ガス供給路
１４ｂ 第２の副ガス供給路
１４ｃ 第３の副ガス供給路
１４ｄ 第４の副ガス供給路
１５ａ 第１の副マスフローコントローラ（第１のマスフローコントローラ）
１５ｂ 第２の副マスフローコントローラ
１５ｃ 第３の副マスフローコントローラ
１５ｄ 第４の副マスフローコントローラ
１６ａ 第１の副ガス排出路
１６ｂ 第２の副ガス排出路
１６ｃ 第３の副ガス排出路
１６ｄ 第４の副ガス排出路
１７ 主ガス排出路
１８ 排気ポンプ
２１ 第２のガス供給路
２２ 第２の主マスフローコントローラ
３１ 第３のガス供給路
３２ 第３の主マスフローコントローラ
４１ 第１の圧力計
４２ 第２の圧力計
４５ 圧力調整バルブ
５１ 第１の制御回路
５２ 第２の制御回路
５３ 第３の制御回路
２１１ 第４のガス供給路
２１２ 第４の主マスフローコントローラ
２１３ 第２の主ガス供給路
２１４ａ 第５の副ガス供給路
２１４ｂ 第６の副ガス供給路
２１４ｃ 第７の副ガス供給路
２１４ｄ 第８の副ガス供給路
２１５ａ 第５の副マスフローコントローラ
２１５ｂ 第６の副マスフローコントローラ
２１５ｃ 第７の副マスフローコントローラ
２１５ｄ 第８の副マスフローコントローラ
２２１ 第５のガス供給路
２２２ 第５の主マスフローコントローラ
２３１ 第６のガス供給路
２３２ 第６の主マスフローコントローラ
２４１ 第３の圧力計
２５１ 第４の制御回路
２５２ 第５の制御回路
３１１ 第７のガス供給路
３２１ 第８のガス供給路
３１２ 第７の主マスフローコントローラ
３１３ 第３の主ガス供給路
３１４ａ 第９の副ガス供給路
３１４ｂ 第１０の副ガス供給路
３１４ｃ 第１１の副ガス供給路
３１４ｄ 第１２の副ガス供給路
３１５ａ 第９の副マスフローコントローラ
３１５ｂ 第１０の副マスフローコントローラ
３１５ｃ 第１１の副マスフローコントローラ
３１５ｄ 第１２の副マスフローコントローラ
３２２ 第８の主マスフローコントローラ
３４１ 第４の圧力計
３５１ 第６の制御回路
３５２ 第７の制御回路
１１ 第１のガス供給路
１２ 第１の主マスフローコントローラ
１３ 主ガス供給路、第１の主ガス供給路
１４ａ 第１の副ガス供給路
１４ｂ 第２の副ガス供給路
１４ｃ 第３の副ガス供給路
１４ｄ 第４の副ガス供給路
１５ａ 第１の副マスフローコントローラ（第１のマスフローコントローラ）
１５ｂ 第２の副マスフローコントローラ
１５ｃ 第３の副マスフローコントローラ
１５ｄ 第４の副マスフローコントローラ
１６ａ 第１の副ガス排出路
１６ｂ 第２の副ガス排出路
１６ｃ 第３の副ガス排出路
１６ｄ 第４の副ガス排出路
１７ 主ガス排出路
１８ 排気ポンプ
２１ 第２のガス供給路
２２ 第２の主マスフローコントローラ
３１ 第３のガス供給路
３２ 第３の主マスフローコントローラ
４１ 第１の圧力計
４２ 第２の圧力計
４５ 圧力調整バルブ
５１ 第１の制御回路
５２ 第２の制御回路
５３ 第３の制御回路
２１１ 第４のガス供給路
２１２ 第４の主マスフローコントローラ
２１３ 第２の主ガス供給路
２１４ａ 第５の副ガス供給路
２１４ｂ 第６の副ガス供給路
２１４ｃ 第７の副ガス供給路
２１４ｄ 第８の副ガス供給路
２１５ａ 第５の副マスフローコントローラ
２１５ｂ 第６の副マスフローコントローラ
２１５ｃ 第７の副マスフローコントローラ
２１５ｄ 第８の副マスフローコントローラ
２２１ 第５のガス供給路
２２２ 第５の主マスフローコントローラ
２３１ 第６のガス供給路
２３２ 第６の主マスフローコントローラ
２４１ 第３の圧力計
２５１ 第４の制御回路
２５２ 第５の制御回路
３１１ 第７のガス供給路
３２１ 第８のガス供給路
３１２ 第７の主マスフローコントローラ
３１３ 第３の主ガス供給路
３１４ａ 第９の副ガス供給路
３１４ｂ 第１０の副ガス供給路
３１４ｃ 第１１の副ガス供給路
３１４ｄ 第１２の副ガス供給路
３１５ａ 第９の副マスフローコントローラ
３１５ｂ 第１０の副マスフローコントローラ
３１５ｃ 第１１の副マスフローコントローラ
３１５ｄ 第１２の副マスフローコントローラ
３２２ 第８の主マスフローコントローラ
３４１ 第４の圧力計
３５１ 第６の制御回路
３５２ 第７の制御回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】