JPH0472717A - Semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that is applied to a semiconductor crystal growth apparatus or the like having an organometallic gas supply line.
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。FIG. 5 shows a first conventional example, which is a flow rate control device used in a raw material supply line using evaporation or sublimation of a liquid source (for example, trimethyl gallium) or a solid source (for example, trimethyl indium). That is, it shows a mass flow controller. This mass flow controller 31 includes a flow rate measuring section 32 and a flow rate setting section 33.
, a display section 34, a calculation section 35, and a flow rate control section 36. This mass flow controller 31 is
The flow rate measurement unit 32 captures the flow rate of the gas as the movement of heat flowing through the capillary tube, converts the amount of heat movement into voltage, and measures it. 37
is a heater that heats gas through a capillary tube. The voltage difference between this measured voltage and the voltage corresponding to the flow rate of the flow rate setting unit 33 is calculated by the calculation unit 35, and the flow rate control unit 3 consisting of a diaphragm valve or a solenoid valve calculates the voltage difference so that the voltage difference becomes 0.
6 to adjust the gas flow rate. Note that a linear relationship is established between the voltage corresponding to the set flow rate and the actual gas flow rate.
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。Figure 6 shows a second conventional example, which is a device for keeping the supply source concentration constant in a raw material supply line using evaporation or sublimation of liquid or solid sources (Miyamoto et al.: Journal of Crystal Growth 93). 1988)
35.3-358). This device includes a carrier gas line 41, a mass flow controller 42, a source 43, a bubbler 44 for source supply, and a needle valve 4.
5. It consists of a main gas line 46, a vent gas line 47, a source line 48, and a dummy line 49.
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。This device has two features: the source line 48 between the first point
A dummy line 49 is provided to flow the same 2ii amount of carrier gas, and before growth, the source line 48 and the dummy line 49 are connected to the vent gas line 47 and the main gas line 46, respectively, by switching the changeover switches (valves) 50 to 52. In addition, during growth, they are connected to the main gas line 46 and vent gas line 47, respectively.
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。That is, even when performing epitaxial growth with different compositions, the main gas line 46 and the vent gas line 4
As a result of the same flow rate of gas always flowing into the main line 46 and the vent line 47, pressure fluctuations and pressure differences between the main line 46 and the vent line 47 can be reduced, and compositional fluctuations at the epitaxial interface can be reduced. Second, by providing the needle valve 45 on the source side of the main gas line 46 and vent gas line 47 of the source line 48, a predetermined pressure can be obtained in the bubbler 44.
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。Further, it is difficult to sufficiently reduce the pressure fluctuation and pressure difference between the main gas line 46 and the vent gas line 47 by improving only the first point due to the viscosity of the fluid, but by using the needle valve 45, the It has the feature of reducing pressure fluctuations. For example, vent gas line 4
It is possible to prevent gas from flowing back toward the source line 48 when the pressure of the main gas line 46 is higher than that of 7, and it is possible to reduce compositional fluctuations at the epitaxial interface.
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。The third conventional example uses the calculation formula shown in equation (1) (Miyamoto et al.: Journal of Crystal Growth 93 (1988)
353-358).
(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。(The following is a blank space) LxPB Here, L = 22400 cc/mol, PS is the pressure of the source, PB is the pressure inside the source supply bubbler 44, and F is the carrier gas flow rate (cc/win).
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。From this 2fi+, the molar flow rate of the source is calculated and the growth conditions are determined. Furthermore, when a solid source is used as the source, as the remaining amount of the source decreases, the molar flow rate decreases with respect to the calculated value M, so the molar flow rate has been determined from a conversion diagram as shown in FIG.
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。We have been developing semiconductor lasers with a superlattice structure in which semiconductor crystals of various compositions are stacked in the form of a Fi[film. There was a need.
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
。In particular, in crystal growth using the MOVPE method, the raw material source is a liquid or solid, and a method is used in which a carrier gas is flowed inside the source to dissolve the vapor of the raw material source into the carrier gas and take it out. There is.
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。In order to stably supply the raw material gas, it was necessary to keep the flow rate, pressure and temperature of the carrier gas, and the temperature of the raw material source constant. Furthermore, in order to obtain semiconductor crystals in each layer constituting the superlattice structure with good reproducibility, it was necessary to actually measure the amount of source contained in the carrier gas.
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。The mass flow controller 31 shown in the first conventional example is
The flow rate control unit 36 uses a diaphragm valve or an i-magnetic valve to control the flow rate, but because the gauging area is small, there is a problem in that pressure fluctuations on the mass flow gas outflow side cause pressure fluctuations on the mass flow gas inflow side. .
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。In addition, the conventional mass flow controller 31 exists only as a single constant flow mass flow device that keeps the flow rate constant, and when configuring a constant pressure mass flow device that keeps the pressure constant on the gas outlet side of the mass flow device, the pressure detection unit and Separate products such as flow rate controllers must be combined, and there is no integrated product like a constant flow mass flow device. moreover,
When constructing a low-pressure mass flow device, if the pressure detection section and the flow rate control section are separated, it is not possible to simultaneously measure the gas flow rate, temperature, and pressure and calculate the molar flow rate of the source. This is because correct results cannot be obtained unless measurements are taken at the same location due to effects such as adiabatic expansion. Furthermore, if the pressure detection section and flow rate control section are separated, it is necessary to incorporate a pressure gauge into the piping system, which complicates the piping and increases the possibility of leaks. Since the wiring between the control parts is long, it is easily affected by external noise, making it difficult to measure with high precision.
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。In addition, in the feature of the second fish of the second conventional example, a needle valve 45- is used to prevent gas backflow, but in order to keep the molar flow rate of the source constant, the source line 45- is used.
It is necessary to control the flow rate of the carrier gas B and the pressure inside the bubbler 44 independently and at constant values. For this purpose, a needle valve 45 is used to maintain the pressure inside the bubbler 44 at a constant value.
It is necessary to continuously make fine adjustments to the source, but it is difficult to improve the accuracy of the adjustment and this results in fluctuations in the amount of sauce supplied. Furthermore, when growing crystals with different compositions, it is necessary to change the flow rate of the carrier gas, but the difference between the flow rate of the carrier gas and the source mole 2I! When the L amount is made proportional, it is necessary to keep the pressure inside the bubbler 44 constant regardless of changes in the flow rate of the carrier gas.
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。Further, in order for Equation (1) of the third conventional example to hold true, the source must be sufficiently sublimated and the molar flow rate of the source in the gas must be in a saturated state. However, especially in the case of a solid source, when the flow rate of the carrier gas is increased, the gas flows out of the bubbler 44 before the source molar flow rate of the carrier gas reaches the plate pressure, and the PSO value of 1+ decreases. Therefore, the actual molar flow rate decreases with respect to the calculated value, and the actual molar flow rate cannot be grasped.Also, when a solid source is used as the source, as the residual amount of the source decreases, the actual molar flow rate decreases. Because the source molar flow rate decreases, a conversion diagram showing the relationship between the source residual amount and the source molar flow rate is used.However, it is difficult to accurately grasp the residual amount of the source, and the bubbler 44
Because the flow of gas in the source changes depending on the filling state of the source, the molar flow rate often deviates from the value in the conversion chart.
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。Further, when the remaining amount of sauce in the bubbler 44 becomes 40% or less, the molar flow rate suddenly decreases as shown in FIG. The remaining amount of the source when the molar flow rate decreases is greatly affected by the filling state, and the remaining amount varies from 50% to 10%.
%, it is difficult to predict when the molar flow rate will decrease. Therefore, at present, the source has no choice but to be converted when the remaining capacity of the source is about 80%. Similarly, it is difficult to determine the remaining amount of liquid sauce.
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。Therefore, an object of the present invention is to provide source supply piping for a raw material supply line that can supply source gas at a constant concentration, calculate the molar amount of sauce, and predict when to replace the bong. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus having a system.
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。The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 11 includes a first pressure measuring section and a first pressure measuring section that uses a measured value of the first pressure measuring section as a human power signal.
A first pressure side, which is provided with a calculation section and a first flow rate control section that responds to the output signal of the first calculation section. I device, a first flow rate measurement section, a second calculation section which receives the measured value of the first flow rate measurement section as an input signal, and a second calculation section located downstream of the first flow rate measurement section; a first flow rate control device including a second flow rate control unit that responds to an output signal of a calculation unit of the first pressure control device and the first flow rate side? One of the No. 11 devices is placed upstream of the bubbler for supplying source gas, and the other is placed downstream.
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。The semiconductor manufacturing apparatus according to claim (2) includes a first temperature measurement section, a second flow rate measurement section located downstream of the first temperature measurement section, and a second flow rate measurement section downstream of the second flow rate measurement section. The measured values of a third flow rate control section, a second pressure measurement section, the first temperature measurement section, the second flow rate measurement section, and the second pressure measurement section are used as input signals, and a second pressure control device including a third calculation section that provides an output signal to the third flow rate control section, a second temperature measurement section, and a third pressure measurement section downstream of the second temperature measurement section; a flow rate measurement section, a fourth flow rate control section located downstream of the third flow rate measurement section, a third pressure measurement section, the second temperature measurement section, the third flow rate measurement section, and the a second flow rate control device including a fourth calculation unit that receives each measured value of the third pressure measurement unit as an input signal and provides an output signal to the fourth flow rate control unit; and the second pressure side W a fifth calculation unit that calculates the molar flow rate of the source from the difference in the flow rate of the fluid flowing through the device and the second flow rate control device; and a display unit that displays the measured value and the calculation result, One of the pressure control device and the second flow rate ms device is arranged on the upstream side of the bubbler for supplying the source gas, and the other one is arranged on the downstream side, and the second pressure measurement unit is arranged to control the third flow rate. the third pressure measuring section is located on the bubbler side with respect to the fourth flow rate control section;
The second flow rate control device is controlled by the output signal of the arithmetic unit.
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。According to the semiconductor manufacturing apparatus of claim f1), the first pressure measuring section measures the pressure on the upstream side or the downstream side of the bubbler for supplying the source gas, and the pressure is made constant by the output of the first calculating section. The flow rate is controlled by the first flow rate control section as follows. Further, the first flow rate measurement section measures the flow rate, the second calculation section calculates the flow rate, and the second flow rate control section controls the flow rate so that the flow rate is constant. In this way, since the first pressure control device or the first flow rate control device is provided on the carrier gas inflow side or the outflow side of the bubbler, by operating these devices simultaneously, the pressure and volume of the carrier gas are kept constant, and the raw material supply is controlled. Fluctuations in the concentration of the supply source in the line can be eliminated, and source gas at a constant concentration can always be supplied. Furthermore, by providing the second flow rate wII11 section on the downstream side of the first flow rate measurement section, the first flow rate measurement section is not affected by the pressure of the gas line downstream of the second flow rate control section.
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。Semiconductor manufacturing bag according to claim (2)! According to the second pressure control device and the second flow rate side? Since the I device can measure temperature, pressure and flow rate simultaneously,
Allows calculation of molar flow rate. In addition, the molar flow rate of the source is calculated backwards by adding correction terms such as gas temperature difference to the difference between the mixed gas flow rate measured at the gas outflow side of the bubbler and the carrier gas flow rate measured at the gas inflow side of the bubbler. This makes it possible to always supply a mixed gas at the desired molar flow rate. Furthermore, by monitoring the molar flow rate of the mixed gas source using the display unit, it becomes possible to predict the exchange magnetism to the bong. Furthermore, since the flow rate measurement section was provided upstream of the flow rate control section, the flow rate measurement section was not affected by the pressure downstream of the flow rate control section, and since the temperature measurement section was provided upstream of the flow rate measurement section, the flow rate measurement section It is possible to eliminate the effects of heater heating and adiabatic expansion/contraction of gas in the flow rate control section.
さらに、圧力測定部、流量測定部、温度測定部。Furthermore, a pressure measurement section, a flow measurement section, and a temperature measurement section.
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。By integrating the arithmetic unit and the flow rate control unit, in addition to measuring the molar flow rate δM of the source, it is possible to downsize the device, stabilize the control, and simplify the piping.
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。A first embodiment of this invention will be explained with reference to FIG. That is, FIG. 1 shows a semiconductor manufacturing apparatus having a control device in a raw material supply line for eliminating fluctuations in supply source concentration. This device includes a carrier gas line 11, a first pressure control device 12a which is a constant pressure mass flow, and a source 13.
, a bubbler 14 for sauce supply, a first flow rate control device 15a which is a constant mass flow, a constant temperature bath 16, a main gas line 17, a changeover switch (pulp) 19, and a vent gas line 20.
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。The carrier gas line 11 is a line that supplies a carrier gas that carries source vapor, and is mostly a hydrogen gas or nitrogen gas line. This carrier gas line 11
The pressure is controlled by the first pressure control device 12 using a regulator or the like.
It is necessary to control the pressure to be higher than the pressure controlled by a.
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。The first pressure control unit f12a controls the pressure inside the bubbler 14 to be constant. This first pressure control device 12 includes a first pressure measuring section 2a and a first calculating section 7a which receives the measured value of the first pressure measuring section 2a as an input signal.
and a first flow rate control section 8a that responds to the output signal of the first calculation section 7a. First pressure measuring section 2a
It is similar to a Halatron pressure gauge, for example, and is made of a diaphragm gauge and outputs the measured pressure as a voltage.
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。The first flow rate control section 8a has a structure that automatically opens and closes a needle valve. Further, the first calculation section 7a compares the set pressure value and the actual measured value and outputs an output to control the first flow rate control section 8a so that the difference becomes zero.
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。The control pressure controlled by the first pressure control device 12a is mostly 760 Hg. Variations in the pressure control of the first pressure control device 12 directly affect fluctuations in the concentration of the supply source, so extremely high precision pressure control is required.
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。The source 13 supplies a constituent gas or doping gas in MOVPE growth, etc., and is usually made of solid or liquid. The bubbler 14 is a container for efficiently vaporizing the source 13 into gas. A constant temperature bath 16 controls the temperature of the bubbler 14.
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。The first flow rate control device 15a supplies a constant flow rate of the mixed gas in which a constant amount of the source 13 has been dissolved. The first flow rate control device 15a includes a first flow rate measuring section 3a and a second flow rate measuring section 3a which receives the measured value of the first flow rate measuring section 3a as an input signal.
a calculation section 7b, and a second calculation section 7b located downstream of the first flow rate measurement section 3a and responsive to the output signal of the second calculation section 7b.
A flow rate control section 8b is provided. First flow rate measuring section 3
A is regarded as the movement of heat flowing through the capillary tube, and the amount of heat movement is converted into voltage and output. 18 is a heater that heats gas through a capillary tube. The first flow rate measurement section 3a is provided upstream of the second flow rate control section 8b so as not to be affected by pressure fluctuations in the gas line downstream of the second flow rate control section 8b. The second calculation section 7b compares the set value of the flow rate and the actual measured value and outputs the result to the second flow rate control section 8b so that the difference becomes zero. Further, the first flow rate control device 15a generates pressure for the first pressure control device 12a and suppresses pressure fluctuations in the bubbler 14 due to pressure fluctuations in the main gas line 17.
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。Switching between the main gas line I7 and the vent gas line 20 by the changeover switch 19 is the same as that shown in FIG.
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。According to this embodiment, the first pressure measuring section 2a measures the pressure on the upstream side of the bubbler 14 for supplying source gas, and the first
The first
The flow rate is controlled by a flow rate control section 8a. Further, the flow rate is measured by the first flow rate measurement section 3a, and the flow rate is controlled by the second flow rate control section 8b so that the flow rate is compensated for by the second compensating section 7b and the flow rate is constant.
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。In this way, since the first pressure control device f12a and the first flow rate control device 15a are provided on the carrier gas inflow side and outflow side of the bubbler 14, the flow rate of the carrier gas is kept constant and the pressure inside the bubbler is kept constant. As a result, the source gas can always be supplied at a constant concentration.
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。As a result, according to equation (1), by keeping the pressure PB in the bubbler 14 and the carrier gas flow rate F constant, it is possible to eliminate fluctuations in the molar flow rate M of the mixed gas, and it is possible to always maintain a stable molar flow rate of the mixed gas. In order to be able to supply
Multicomponent systems, such as 1nGaAsP/InP, AlGaAs
/GaAs, AlGa1nP/Ga1nP, etc., with different compositions, especially MOV
PE (organic metal vapor phase epitaxy) growth can be achieved continuously and with good reproducibility.
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。Also, as shown in Figure 2, the experimental results show that the first pressure system?
It can be seen that by simultaneously automatically controlling the No. 11 device 12a and the first flow rate control device 15a, fluctuations in source pressure at the time of gas switching are suppressed. That is, Pl
is the flow rate in the case of the conventional example, and when the changeover switch is used to switch from the vent gas line 20 to the main gas line I7 from time T1 to T2, the flow rate fluctuates at each time T, T2. P2 is the flow rate in this example, and there is no change at time T, . . . T2. Q is the pressure of the main gas line 17, and Q2 is the pressure of the vent gas line 20.
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。Furthermore, the second flow rate control section 8b is connected to the first flow rate measurement section 3a.
By providing it downstream of the second flow rate control section 8a, it is possible to prevent the influence of the pressure of the gas line downstream of the second flow rate control section 8a.
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。Further, in this embodiment, the first flow rate control section 8a and the first
Since a pressure valve with a large galvanometric area, such as a needle valve, is used in the flow rate control unit 8b of the first flow rate control unit 15, gas pressure can be controlled and gas backflow can be suppressed.
It is possible to prevent fluctuations in the pressure on the gas inflow side of the first flow rate control device 15a from occurring due to fluctuations in the pressure on the gas outflow side of the first flow rate control device 15a.
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。Therefore, this embodiment is a semiconductor manufacturing equipment that has a 'f11m device that can independently control pressure and flow rate and controls the pressure and flow rate to a constant value, and uses seven sources of liquid or solid source. Alternatively, it can be applied as a source supply piping system to control fluctuations in source concentration in a raw material supply line using sublimation.
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。Note that a first pressure control device 12a is installed on the gas inflow side of the bubbler 14, and a first flow rate control device 12a is installed on the gas outflow side. 11 device 15a is installed, but conversely, the first flow rate control device 15a may be installed on the gas inflow side, and the first pressure control device 12a may be installed on the gas outflow side.
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。In this case, the first pressure measurement section 2a of the first pressure control device 12a needs to be installed on the bubbler 14 side of the first flow rate control section 8a with respect to the gas flow.
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。Further, although the pressure measuring section 2 is a diaphragm gauge, other pressure gauges may be used, and although the setting position is set at the last stage of the gas flow, it may be located anywhere.
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。Further, although the first flow rate measuring section 3a is based on heat transfer in a capillary tube, other measuring means may be used. Further, a first flow rate 1tIIIl11 section 8a and a second flow rate control section 8b
Although needle pulp is used, other flow rate control devices having a pressure control function may be used as long as the galvanic area is large.
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。A second embodiment of the invention will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. In other words, Fig. 3 shows the raw material supply line,
FIG. 2 is a configuration diagram of a source supply piping system of a semiconductor manufacturing apparatus that measures the molar flow rate of a source gas and supplies the source gas at a predetermined constant molar flow rate. In this figure, carrier gas line 11, source 13, bubbler 14
, a constant temperature bath 16, a main gas line 17, a gas line 20, and a changeover switch 19 are the same as those in the first embodiment.
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
。The second pressure control device 12b controls the pressure inside the bubbler 14 to be constant as in the first embodiment, and includes a first temperature measuring section 4a and a first temperature measuring section 4a.
a second flow rate measurement section 3b located downstream of the second flow rate measurement section 3b; and a third flow rate control section 8C located downstream of the second flow rate measurement section 3b.
a second pressure measuring section 2b, the first temperature measuring section 4a,
The third flow rate control unit 8 uses the measured values of the second flow rate measurement unit 3b and the second pressure measurement unit 2b as input signals.
A third arithmetic unit 7C that provides an output signal to C is provided.
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。The second pressure measuring section 2b and the second flow rate measuring section 3b are the same as those in the first embodiment. The first temperature measuring section 4a measures the temperature of the gas and outputs it as a voltage. Further, the third calculation unit 7c compares the set pressure value and the actual measured value and outputs the difference to be O to the third flow rate control unit 8c. In this case, if the measured pressure is smaller than the set pressure, the flow rate is increased.
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。Variations in the pressure control of the second pressure control device 12b directly affect the fluctuations in the molar flow rate of the source of the supply gas, so extremely high precision pressure control is required as in the first embodiment6. Further, the flow rate of the carrier gas is also measured by the second flow rate measurement unit 3b in the second pressure control bag f12b, and the measured flow rate of the carrier gas is transferred to the fifth calculation unit 28 that calculates the concentration of the source gas. is input.
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。The second flow rate control device 15b controls to supply a constant flow rate of the mixed gas in which a constant amount of sauce has been dissolved. This second flow control section! 15b is a second temperature measuring section 4b, a third flow rate measuring section 3C located downstream of this second temperature measuring section 4b, and a fourth flow rate measuring section 3C located downstream of this third flow rate measuring section 3C. The measurement values of the control unit 8d, the third pressure measurement unit 2C, the second temperature measurement unit 4b, the third flow rate measurement unit 3C, and the third pressure measurement unit 2C are input signals, and the A fourth calculation section 7d that provides an output signal to the fourth flow rate control section 8d is provided.
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。The fourth calculation section 7d compares the set value of the flow rate with the actual measured value and outputs the difference to be O to the fourth flow rate control section 8d. In this case, when the actual measured value is smaller than the set value, the flow rate is increased.
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。Similarly to the first embodiment, the second flow rate control device 15b generates pressure for the second pressure control device 12b, and also controls the pressure in the source supply bubbler 14 due to pressure fluctuations in the main gas line 17. suppress fluctuations in
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。The fifth calculation unit 28 operates between the second pressure control device 12b and the second pressure control device 12b.
The molar flow rate of the source is calculated from the difference in the flow rate of the fluid flowing between the flow rate control device 15b and the flow rate control device 15b. The fifth calculation unit 28 receives the signals from the second flow rate measurement unit 3b and the third pressure measurement unit 2C, and receives the mixed gas flow rate set by the second flow rate control device 15b on the gas outflow side of the bubbler 14. and Bubbler 1
By adding a correction term such as a gas temperature difference to the difference in carrier gas flow rate measured by the second pressure control device 12b on the gas inflow side of No. 4, the source molar flow rate at that time is calculated from equation (1). If there is a difference between the set source molar flow rate and the actual source molar flow rate, the second flow rate controller 15b is controlled to change the mixed gas flow rate so that the difference is reduced to O. The mixed gas is supplied so that the molar flow rate of the source gas flowing through the line 17 takes a constant value.
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。The display unit 6 displays actually measured values such as flow rate and pressure, and calculation results.
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。Note that the setting unit 5 is provided in the second pressure control device 12b and the second flow rate control device 15b, and outputs a voltage corresponding to a set value of the flow rate or pressure.
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。According to this embodiment, the pressure, temperature, and flow rate can be measured simultaneously by the second flow rate control device 15b, making it possible to calculate the molar flow rate. That is, by simultaneously measuring the temperature, flow rate, and pressure of the gas at the same point, the molar flow rate δM of the source can be calculated from the following equation (21).
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。P・δF=σMRT (2) Here, P is the gas pressure, and δF is the gas flow rate change due to the melting of the source! , δM is the molar flow rate of the dissolved sauce,
R is the gas constant and T is the temperature of the gas.
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。In addition, by adding correction terms such as gas temperature difference to the difference between the flow rate of the mixed gas measured at the gas outflow side of the bubbler 14 and the flow rate of the carrier gas measured at the gas inflow side of the bubbler 14, the molar flow rate of the source can be calculated. This makes it possible to move the mixed gas at the desired molar flow rate at all times.
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。Furthermore, by monitoring the molar flow rate of the mixed gas source using the display unit 6, it becomes possible to predict when to replace the source cylinder.
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。Furthermore, since the first temperature measurement section 4a is provided at the forefront of the gas inflow section, the influence of heater heating in the second flow rate measurement section 3b and the influence of adiabatic expansion and contraction of the gas in the second flow rate control section 3b are eliminated. can do.
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。In addition, the flow rate measurement unit (3b, 3C) includes a flow rate control unit (8c,
8d) is provided on the previous stage side of the flow rate control section (8c, 8d) so as not to be affected by the pressure of the gas line on the latter stage side. Therefore, the equipment arrangement is a temperature measurement section (4a4b), a flow rate measurement section (3b, 3c), and a flow rate control section (8c, 8d).
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。Furthermore, the pressure measuring section (2b, 2C) and the flow rate measuring section (3b
, 3c), temperature measurement section (4a, 4b), calculation section (7c,
By integrating 7d) and the flow rate control unit (8C98d), the molar flow rate δM of the source can be measured using equation (2), and the device can be made smaller and the control more stable. Simplification becomes possible.
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。Furthermore, assuming that the molar flow rate δM of the source obtained here is M', equation (3) is used for the set molar flow rate M of the source.
The source gas flow rate F' can be adjusted so that a constant molar flow rate of the mixed gas always flows in the main gas line 17.
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。F' = F x M/M'...
...131 Here, F' is the newly set flow rate of the mixed gas, F is the flow rate of the mixed gas before setting, M is the set value of the molar flow rate, and M' is the actual value of the molar flow rate.
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。As a result, it is possible to always supply a mixed gas with a stable molar flow rate.
/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。In epitaxial growth of different compositions such as AlGa InP/Ga InP, especially in MOVPE growth, the epitaxial growth conditions can be controlled as a function of the source supply amount, making it possible to always perform epitaxial growth under constant conditions even during long-term use.
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。In the second embodiment, the second pressure control device 12b was installed on the inflow side of the bubbler 14, and the second flow rate control device 15b was installed on the outflow side. The control device 15b may be installed, and the second pressure control device 12b may be installed on the outflow side. In this case, the second pressure measurement section 2b of the second pressure control device 12b needs to be installed on the bubbler 14 side of the third flow rate control section 8c with respect to the gas flow, and the second pressure measurement section 2b of the second pressure control device 12b needs to be installed on the bubbler 14 side of the third flow rate control section 8c. The third pressure measuring section 2C of 15b controls the fourth flow rate control section 8 for the gas flow.
It is necessary to install it on the bubbler 14 side of d.
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。Although FIG. 4 shows the configuration of the second pressure control device 12b, the same configuration can be used in common with the second flow rate control device 15b by changing the connection order of internal devices. Further, by simply stopping the functions of the first temperature measuring section 43 and the like, it can be used in common as the first pressure control device and the first flow rate control device of the first embodiment. In this case, the setting unit 5 not only sets the flow rate and pressure, but also determines whether the mass flow controller is used as a constant pressure mass flow or a constant flow mass flow, and if the molar flow rate is to be constant, the calculation result is input externally. A usage changeover switch is provided to determine whether to use the external input section for input.
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。Furthermore, a first pressure control device 12a and a second pressure control device i
An alarm circuit may be provided in consideration of the case where the set pressure is not reached even if the flow rate is maximized during control of the il device f12b.
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。In the semiconductor device of claim (1), the first pressure control is provided on the carrier gas inflow side or the outflow side of the bubbler. Since the IIl device or the first flow rate control device is installed, by operating these devices simultaneously, the pressure and volume of the carrier gas are kept constant, eliminating fluctuations in the concentration of the supply source in the raw material supply line, and ensuring that the source gas always has a constant concentration. can be supplied. Furthermore, by providing the second flow rate control section downstream of the first flow rate measurement section, the first flow rate measurement section is not affected by the pressure of the gas line downstream of the second flow rate control section. There is.
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。In the semiconductor manufacturing apparatus according to claim (2), since the second pressure control device and the second flow rate control device can measure temperature, pressure, and flow rate simultaneously, it is possible to measure the molar flow rate. In addition, the molar flow rate of the source is calculated backwards by adding correction terms such as gas temperature difference to the difference between the mixed gas flow rate measured at the gas outflow side of the bubbler and the carrier gas flow rate measured at the gas inflow side of the bubbler. This makes it possible to always supply a mixed gas at the desired molar flow rate. Furthermore, by monitoring the molar flow rate of the mixed gas source using the display unit, it becomes possible to predict the exchange magnetism of the cylinder.
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。Furthermore, since the flow rate measurement unit was installed upstream of the flow rate control unit,
The flow measurement section is not affected by the pressure downstream of the flow control section, and the temperature measurement section is provided upstream of the flow measurement section, so there is no effect of heater heating in the flow measurement section or adiabatic expansion of gas in the flow control section. The influence of adiabatic contraction can be eliminated. Furthermore, a pressure measurement section, a flow measurement section, a temperature measurement section,
By integrating the arithmetic unit and the flow rate control unit, it is possible to measure the molar flow rate δM of the source, downsize the device, stabilize control, and simplify piping.
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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味
々FIG. 1 is a configuration diagram of a raw material supply line according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between mass flow rate and gas line pressure with respect to time, and FIG. 3 is a diagram showing a raw material supply line according to a second embodiment of the present invention. A line configuration diagram, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the pressure control device and the flow rate control device, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the first conventional example, and FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the second conventional example. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the amount of organometallic gas used and the degree of saturation of organometallic gas. 2a...First pressure measurement section, 3a...First flow rate measurement section, 7a...First calculation section, 7b...Second calculation section, 8a...First flow rate Control unit, 8b... second flow rate control unit, 12a... first pressure control device, 14...
・Bubbler 15a...first flow rate control device%,
\ctdQ ward C faction t>K draw q generation- Rei ward taste
Claims (2)
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。(1) A first pressure measurement section, a first calculation section that receives the measured value of the first pressure measurement section as an input signal, and a first flow control that responds to the output signal of the first calculation section. a first pressure control device having a first flow rate measurement unit; a second calculation unit that receives the measured value of the first flow rate measurement unit as an input signal; and the first flow rate measurement unit. and a second flow rate control section that is located downstream of and responds to the output signal of the second calculation section, the first pressure control device and the first flow rate control section. One of the flow rate control devices is disposed upstream of a bubbler for supplying source gas, and the other is disposed downstream of the bubbler, and the first pressure measuring section of the first pressure control device is configured to control the first flow rate. A semiconductor manufacturing apparatus located on the bubbler side with respect to the part.
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。(2) a first temperature measurement section, a second flow rate measurement section downstream of the first temperature measurement section, and a third flow rate control section downstream of the second flow rate measurement section; , the measured values of the second pressure measuring section, the first temperature measuring section, the second flow rate measuring section and the second pressure measuring section are used as input signals, and an output signal is sent to the third flow rate control section. a second pressure control device provided with a third calculation section that gives a second temperature measurement section; a fourth flow rate control section located downstream of the flow rate measurement section, a third pressure measurement section, the second temperature measurement section, the third flow rate measurement section, and the third pressure measurement section; a second flow rate control device including a fourth calculation section that takes a measured value as an input signal and provides an output signal to the fourth flow rate control section; the second pressure control device; and the second flow rate control device. a fifth calculation unit that calculates the molar flow rate of the source from the difference in the flow rate of the fluid flowing between the second pressure control device and the second flow rate; and a display unit that displays the measured value and the calculation result. One of the control devices is disposed on the upstream side of a bubbler for supplying source gas, and the other is disposed on the downstream side, and the second pressure measurement section is disposed on the bubbler side with respect to the third flow rate control section. Further, the third pressure measurement section is located on the bubbler side with respect to the fourth flow rate control section, and the fifth pressure measurement section is located on the bubbler side with respect to the fourth flow rate control section.
A semiconductor manufacturing apparatus characterized in that the second flow rate control device is controlled by the output signal of the calculation section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18592790A JPH0472717A (en) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | Semiconductor manufacturing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18592790A JPH0472717A (en) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | Semiconductor manufacturing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0472717A true JPH0472717A (en) | 1992-03-06 |
Family
ID=16179312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18592790A Pending JPH0472717A (en) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | Semiconductor manufacturing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0472717A (en) |
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