[发明专利]气体供给装置、气体供给方法

说明书

本发明提供一种能够轻松地且低成本地将气相生长用气体设定为所希望的浓度的气体供给装置及气体供给方法。运算部具备如下控制程序，即至少参考从所述气相生长装置输出的所述混合气体的流量设定值信号，以被导入到所述气相生长装置的所述原料气体的质量变得恒定的方式根据所述混合气体的浓度而运算导入到所述气相生长装置的所述混合气体的流量来获取第1运算结果，并根据该第1运算结果控制所述第1质量流量控制器，在控制所述第1质量流量控制器之后，以所述混合气体流量及所述稀释气体流量的合计流量变得恒定的方式从所述第1运算结果运算所述稀释气体的流量来获取第2运算结果，并根据该第2运算结果控制所述第2质量流量控制器。

技术领域

本发明涉及一种用于将液体原料气化而得到的原料气体作为反应气体而与稀释气体一同供给到气相生长装置的气体供给装置及气体供给方法。

背景技术

例如，关于用于在晶圆形成气相生长膜（外延膜）的气相生长装置，通过导入原料气体（反应气体）及稀释气体，在晶圆等形成气相生长膜。作为供给到这样的气相生长装置的原料气体，例如主要使用将二氯硅烷（SiH₂Cl₂）、三氯硅烷（SiHCl₃）、四氯硅烷（SiCl₄）等液体原料气化而成的气体。除了二氯硅烷以外，上述原料在室温的大气压下是液体。

以往，原料气体与载气混合，且作为混合气体而被供给到气相生长装置。该混合气体的供给方法中，例如存在如下方法，即对进入到气瓶的液体原料吹入载气而使液体原料鼓泡，由此产生将液体原料气化而成的原料气体与载气的混合气体，并将该混合气体供给到气相生长装置。

并且，作为另一方法，存在对混合气体进一步混合稀释用氢而设为规定原料气体的浓度之后，将该混合气体供给到气相生长装置的方法、与混合气体分开地将稀释气体供给到气相生长装置的方法、对混合气体进一步注入磷等掺杂剂而供给到气相生长装置的方法等。通过如此将混合气体供给到气相生长装置，使硅单晶薄膜在设置在气相生长装置的单晶硅基板上气相生长。

专利文献1：日本特开平11-349397号公报。

但是，通过上述鼓泡而供给混合气体的方法中存在如下问题。

考虑到工作人员的操作，使用在上述气瓶中具有25kg液体原料填充用容积的总重量为约50kg的气瓶，并用一个气瓶对多台气相生长装置供给混合气体时，混合气体中所含有的原料气体的浓度易发生变化，且反应炉中的反应速度发生变动。原料气体的流量分别依赖于根据液温而发生变化的液体原料的蒸气压、气瓶内的压力、载气的流量，因此原料气体的浓度控制变复杂。

若液体原料被消耗而气瓶内的液体原料的残留量减少，则基于鼓泡的气体与液体的接触时间变短，并且因鼓泡时蒸发的液体原料的潜热而液的温度降低，且分别产生的原料气体的浓度降低。其结果，存在气相生长装置中的反应速度降低这样的问题。并且，每次更换气瓶时，还需要在于气相生长装置中外延生长之前进行用于确认反应条件的试运行。

另一方面，作为解决鼓泡中的问题的方法，例如，已知有对起泡器进行温度控制，并且利用缓冲罐而吸收起泡器中的浓度变动的方法、从起泡器外部向起泡器供给液体原料而控制起泡器内部的液体原料的液面位置的方法等。

然而，这些解决鼓泡中的问题的方法中都存在为了设置设备而需要较大的成本的问题。并且，即使在进行了液面控制的情况下，通过鼓泡而从液体原料制作原料气体的操作为一种蒸馏，因此液体原料中所含有的非常微量的重金属或高沸点的杂质向液侧偏析，且随着液体原料的蒸发的进展而杂质浓度相对变高。其结果，存在通过鼓泡而得到的原料气体中的杂质量随着时间的经过而增加的问题。