TW201930643A - 氣體供給裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種氣體供給裝置(60)，其具備原料容器(Zn)、稀釋容器(Xn)、閥部(Yn)。原料容器(Zn)係收容原料氣體(Gn)。稀釋容器(Xn)係混合自原料容器(Zn)所導入的原料氣體(Gn)及稀釋原料氣體(Gn)的載體氣體(CG)，並作為稀釋原料氣體(Dn)而收容。閥部(Yn)係將原料氣體(Gn)及載體氣體(CG)以不同的時間點導入稀釋容器(Xn)。閥部(Yn)係在原料氣體(Gn)及載體氣體(CG)被混合之後，將稀釋原料氣體(Dn)自稀釋容器(Xn)排出。

Description

氣體供給裝置
本發明係有關一種氣體供給裝置。
在發明專利文獻1所記載的成膜裝置中，將原料供給至起泡器(Bubbler)內。接著，一邊以加熱器加熱起泡器，一邊使載體氣體流至起泡器，藉此在起泡器內由原料生成原料氣體。進一步地，原料氣體係透過載體氣體而自起泡器供給至成膜室。原料氣體為被供給至成膜室的對象。
[先前技術文獻] [發明專利文獻]
[發明專利文獻1]日本特開第2002-167672號公報。
然而，在發明專利文獻1所記載的成膜裝置中，流量控制器(Mass Flow Controller)藉由邊使載體氣體流動邊控制載體氣體的流量，以調整原料氣體的供給量。此外，在起泡器內自原料生成原料氣體，並由起泡器直接將原 料氣體供給至成膜室。因此，難以高精度地調整原料氣體的供給量。
本發明係有鑑於上述問題，以提供可高精度地調整被供給之氣體的供給量之氣體供給裝置為目的。
根據本發明的一態樣，氣體供給裝置係具備氣體容器、稀釋容器以及導入部。氣體容器係收容氣體。稀釋容器係混合自該氣體容器所導入的該氣體及稀釋該氣體的載體氣體，並作為稀釋氣體而收容。導入部係將該氣體及該載體氣體以不同的時間點導入該稀釋容器。該導入部係在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
在本發明的氣體供給裝置中，較佳地，該氣體容器係收容作為該氣體之原料氣體。較佳地，該原料氣體係藉由化學反應而產生物質之氣體。
在本發明的氣體供給裝置中，較佳地，係具備複數個該氣體容器、分別對應於該複數個氣體容器的複數個該稀釋容器，以及分別對應於該複數個稀釋容器的複數個該導入部。較佳地，該複數個氣體容器係分別收容彼此不同的複數個該氣體。較佳地，各個該稀釋容器係混合自該對應的氣體容器所導入之該氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容。較佳地，各個該導入部係將該氣體及該載體氣體以不同的時間點導入該對應的稀釋容器，且在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該對應的稀 釋容器排出。
在本發明的氣體供給裝置中，較佳地，係具備對應於該氣體容器的複數個該稀釋容器。較佳地，各個該稀釋容器係混合自該氣體容器所導入之該氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容。較佳地，該導入部係在該複數個稀釋容器被各自分配的不同之複數個時段中，針對每一個該稀釋容器，將該氣體及該載體氣體以不同時間點導入該稀釋容器。較佳地，該導入部係針對每一個該稀釋容器，在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
在本發明的氣體供給裝置中，較佳地，係具備複數個該氣體容器。較佳地，該複數個氣體容器係分別收容彼此不同之複數個該氣體。較佳地，該稀釋容器係混合自該複數個氣體容器所導入之該複數個氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容。較佳地，該導入部係將該複數個氣體以不同時間點導入該稀釋容器，且在該複數個氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
較佳地，本發明的氣體供給裝置係進一步具備容積變更部。較佳地，容積變更部係變更該稀釋容器之氣體收容空間的容積。較佳地，該氣體收容空間係可收容氣體之空間。較佳地，該容積變更部係配置於該稀釋容器的內部，並透過變更該容積變更部的大小而變更該氣體收容空間的容積。
較佳地，本發明的氣體供給裝置係進一步具備控制該氣體容器的溫度之第1溫度控制部，以及控制該導入部的溫度之第2溫度控制部。
較佳地，本發明的氣體供給裝置係進一步具備流量控制部，其用以控制該導入部所排出的該稀釋氣體的流量。
較佳地，本發明的氣體供給裝置係進一步具備量測該稀釋容器的內部之溫度的溫度計，以及量測該稀釋容器的內部之壓力的壓力計。
藉由本發明，可高精度地調整被供給之氣體的供給量。
1‧‧‧氣相成長裝置
3‧‧‧腔室
4a‧‧‧內底面
4b‧‧‧內壁面
4c‧‧‧內頂面
5‧‧‧保持部
7‧‧‧加熱部
8‧‧‧壁部
8a‧‧‧最內側的壁部
8b‧‧‧最外側的壁部
9‧‧‧溫度控制部
9a‧‧‧電源
10‧‧‧開口
11‧‧‧電源線
13‧‧‧副產物偵測部
15‧‧‧副產物排氣部
15a‧‧‧閥部
15b‧‧‧吸引幫浦
15c‧‧‧控制部
17‧‧‧冷卻部
19‧‧‧載體導入管
21‧‧‧蝕刻導入管
23‧‧‧電源線引出管
25‧‧‧殘留物排出管
27‧‧‧副產物排氣管
60、60A‧‧‧氣體供給裝置
61‧‧‧真空幫浦
62‧‧‧控制部
63‧‧‧恆溫槽
63A‧‧‧第1恆溫槽
63Bn‧‧‧第2恆溫槽
64A、64n、64nA、64nB‧‧‧壓力調整單元
72‧‧‧第2流量控制部
73‧‧‧第3流量控制部
75、75a‧‧‧第1閥單元
77、77n‧‧‧第2閥單元
80‧‧‧殘留物排出裝置
90‧‧‧容積變更部
91‧‧‧壓力調整部
92‧‧‧氣體收容空間
100‧‧‧氣相成長系統
An、A1、A2‧‧‧原料導入管
BG‧‧‧驅動用氣體
b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b8n‧‧‧閥
CG‧‧‧載體氣體
CP‧‧‧載體導入口
Dn、D1、D2‧‧‧稀釋原料氣體
EG‧‧‧蝕刻氣體
EP‧‧‧蝕刻導入口
EX‧‧‧氣體
FG‧‧‧副產物
FP‧‧‧副產物排氣口
Gn‧‧‧原料氣體
GPn、GP1‧‧‧原料導入口
HS‧‧‧保持面
MG‧‧‧混合氣體
PM1‧‧‧第1壓力計
PM2‧‧‧第2壓力計
Qn、Q1、Q2‧‧‧第1流量控制部
S‧‧‧基板
SP‧‧‧內部空間
TM‧‧‧溫度計
t1、t2、t3、t4、t5、t5n‧‧‧管
UM‧‧‧稀釋混合氣體
WD‧‧‧窗部
WT‧‧‧冷卻液體
Xn、Xmn、X1、X2‧‧‧稀釋容器
Yn、Y1‧‧‧閥部(導入部)
Zn‧‧‧原料容器
ZG‧‧‧殘留物
ZP‧‧‧殘留物排出口
圖1係有關於本發明實施態樣1的氣相成長系統之示意圖。
圖2係有關於實施態樣1的氣體供給裝置之示意圖。
圖3係有關於實施態樣1的氣體供給裝置之一部分的示意圖。
圖4係有關於實施態樣1的氣相成長系統之一部分的示意圖。
圖5係有關於實施態樣1之第1變形例的氣體供給裝置之一部分的示意圖。
圖6係有關於實施態樣1之第2變形例的氣體供給裝置之一部分的示意圖。
圖7係有關於本發明的實施態樣2之氣相成長系統之示意圖。
圖8係有關於實施態樣2之氣體供給裝置之示意圖。
圖9係有關於實施態樣2之氣體供給裝置之一部分的示意圖。
圖10係有關於實施態樣2之氣相成長系統之一部分的示意圖。
圖11係有關於實施態樣2之變形例的氣體供給裝置之一部分的示意圖。
以下將對於本發明的實施態樣，邊參考圖式邊作說明。順帶一提的是，對於圖中相同或是同等部分，係標上相同的參考符號而不重複說明。
(實施態樣1)
圖1係有關於本發明實施態樣1的氣相成長系統100之示意圖。如圖1所示，氣相成長系統100具備氣相成長裝置1、氣體供給裝置60以及殘留物排出裝置80。順帶一提的是，在圖1中為便於理解，氣相成長裝置1的一部分係以截面表示。截面係以斜線標示。
氣相成長裝置1係具備腔室3。接著，氣相成長裝置1係在腔室3的內部執行化學氣相成長法，使物質成長在基板S上，以在基板S上形成物質(以下稱為「目的物質」)。亦即，氣相成長裝置1在腔室3的內部，使不同之複數個原料氣體Gn產生化學反應並在基板S上形成目的物質。目的物質係，例如III-V族化合物半導體。目的物質係，例如固體。原料氣體Gn係，藉由化學反應而形成目的物質之氣體。亦即，原料氣體Gn係，藉由化學反應而生成目的物質之氣體。此外，區別並說明複數個原料氣體Gn時，係以原料氣體 G1、...、GN(N為2以上之整數)描述。例如，N=2時，原料氣體G1係含有第III族(第13族)元素之化合物；原料氣體G2係含有第V族(第15族)元素之化合物。
當氣相成長裝置1在基板S上形成目的物質的一部分或是全部之期間RP(以下係稱為「反應期間RP」。)，阻斷原料氣體Gn自腔室3的內部向外部的流出。因此，在一部分或是全部的反應期間RP之時，腔室3係被密閉。亦即，氣相成長裝置1係使不同之複數個原料氣體Gn滯留於腔室3的內部而產生化學反應，並在基板S上形成目的物質。
其結果為，相較於如一般的氣相成長裝置係使原料氣體流通而形成目的物質的情況下，藉由實施態樣1可提升原料氣體Gn的利用效率。原料氣體Gn的利用效率係指相對於導入至腔室3之原料氣體Gn的量，反應原料氣體的量之比率。反應原料氣體係指在原料氣體Gn中，有參與產生化學反應以形成目的物質之原料氣體Gn。「量」係表示例如物質量(莫耳)、質量或是體積。
再者，相較於一般的氣相成長裝置，在實施態樣1中，可使氣相成長裝置1小型化，藉此可降低氣相成長裝置1的成本。此外，在一般的氣相成長裝置中，為使原料氣體流通，需要具有複數個區域之較長的反應管，因而難以使其小型化。
更進一步，相較於如一般的氣相成長裝置之控制反應管中的每一個區域之溫度的情況下，在實施態樣1中，藉由加熱部7來控制基板S的溫度即足夠，因而能夠容易地執行溫度控制。
更進一步，相較於一般的氣相成長裝置，在實施態樣1中，由於係使不同之複數個原料氣體Gn導入以及滯留於腔室3的內部而形成目的物質，藉此在將原料氣體Gn導入腔室3的內部時，更容易控制。此外，在一般的氣相成長裝置中，為了形成目的物質，需透過原料氣體流通於反應管中的複數個區域而執行複數個步驟以形成目的物質，使得原料氣體流通於反應管的控制變得複雜。
更進一步，相較於一般的氣相成長裝置，在實施態樣1中，由於係使不同之複數個原料氣體Gn滯留於腔室3的內部而形成目的物質，藉此目的物質的成長速度不易受到腔室3的結構之影響。此外，在一般的氣相成長裝置中，由於目的物質係透過在具有複數個區域之較長的反應管而形成，使得目的物質的成長速度易受到反應管結構的影響。
更進一步，相較於如一般的氣相成長裝置之使原料氣體流通而執行複數個步驟的情況下，在實施態樣1中，由於係使不同之複數個原料氣體Gn導入以及滯留於腔室3的內部而形成目的物質，藉此可降低殘留物的量以及副產物的生成量。因此，使得殘留物的排出處理以及副產物的排氣處理更為容易。
較佳地，氣相成長裝置1係於全部之反應期間RP阻斷原料氣體Gn自腔室3的內部向外部的流出。又，較佳地，氣相成長裝置1係於一部分或全部之反應期間RP阻斷複數個原料氣體Gn自腔室3的內部向外部的流出。進一步更佳地，氣相成長裝置1係於全部之反應期間RP阻斷複數個原料氣體Gn自腔室3的內部向外部的流出。此外，氣相成長裝置1亦可阻斷複數個原料氣體Gn之中的單數個原料氣體Gn的流出。
具體而言，氣相成長裝置1除了腔室3之外，還進一步具備保持部5、加熱部7、複數個壁部8、溫部控制部9、電源線11、副產物偵測部13、副產物排氣部15、冷卻部17、複數個原料導入管An、載體導入管19、蝕刻導入管21、電源線引出管23、殘留物排出管25以及副產物排氣管27。此外，區別並說明複數個原料導入管An之時，係描述為原料導入管A1、...、AN(N為2以上之整數)。
腔室3係反應爐，具有內部空間SP。腔室3係具有例如中空之大致呈圓柱狀的形狀，但腔室3的形狀並不特別限定。腔室3係包括複數個原料導入口GPn、載體導入口CP、蝕刻導入口EP、殘留物排出口ZP以及副產物排氣口FP。腔室3係由例如石英形成。此外，區別並說明複數個原料導入口GPn時，係以原料導入口GP1、...、GPN(N為2以上之整數)描述。再者，腔室3具有互為對向之一對窗部WD。窗部WD係由透明元件形成，其以氣密狀態設置於腔室3。
複數個原料導入口GPn係分別對應於複數個原料導入管An而配置。原料導入口GPn係以氣密狀態連接相對應之原料導入管An。接著，複數個原料導入管An係分別供給彼此不同之複數個原料氣體Gn。因此，複數個原料導入口GPn係分別導入彼此不同之複數個原料氣體Gn至腔室3。
其結果為，藉由實施態樣1，複數個原料氣體Gn可自針對複數個原料氣體Gn所分別準備的複數個原料容器各自導入腔室3。特別是，由於可減少在將複數個原料氣體Gn導入腔室3前的預先混合之步驟，藉此可簡化將複數個原料氣體Gn導入腔室3前之步驟。
載體導入口CP係對應載體導入管19而配置。載體導入口CP係以氣密狀態連接載體導入管19。接著，載體導入管19係供給載體氣體CG。因此，載體導入口CP係將載體氣體CG導入腔室3。載體氣體CG係例如非活性氣體。 非活性氣體係例如氮氣。藉由實施態樣1，由於係將載體氣體CG導入腔室3，藉此可均一地混合腔室3的內部之複數個原料氣體Gn。
蝕刻導入口EP係對應蝕刻導入管21而配置。蝕刻導入口EP係以氣密狀態連接蝕刻導入管21。接著，蝕刻導入管21係供給蝕刻氣體EG。因此，蝕刻導入口EP係將蝕刻氣體EG導入腔室3。蝕刻氣體EG係例如鹵素氣體。藉由實施態樣1，由於係將蝕刻氣體EG導入腔室3，藉此可洗淨腔室3的內壁、保持部5的表面、基板S的表面以及在基板S上成長的目的物質之表面。
殘留物排出口ZP係將腔室3的內部之殘留物ZG排出至腔室3的外部。殘留物ZG係例如氣體、液體以及/或是固體，其為目的物質在基板S上形成完畢之後，殘留在腔室3的內部之物質。具體而言，殘留物排出口ZP係對應殘留物排出管25而配置。殘留物排出口ZP係以氣密狀態連接殘留物排出管25。接著，殘留物排出口ZP係透過殘留物排出管25而將殘留物ZG自腔室3的內部排出至外部。
副產物排氣口FP係將腔室3的內部之副產物FG排氣至腔室3的外部。副產物FG係例如氣體，其為複數個原料氣體Gn產生化學反應所生成之物質，不同於目的物質。副產物FG係例如妨礙目的物質之成長的氣體。妨礙目的物質之成長的氣體係例如蝕刻物質之氣體，其為使三氯化鎵氣體與氨氣產生化學反應而生成氮化鎵時，所生成的氯化氫。
具體而言，副產物排氣口FP係對應副產物排氣管27而配置。副產物排氣口FP係以氣密狀態連接副產物排氣管27。接著，副產物排氣口FP係透過副產物排氣管27而將副產物FG自腔室3的內部排氣至外部。
電源線引出管23係以氣密狀態連接腔室3。另一方面，電源線11係連接加熱部7。接著，電源線11係通過電源線引出管23自腔室3的內部引出至外部。
保持部5係配置於腔室3的內部。在實施態樣1中，保持部5係設置於腔室3之內底面4a。保持部5係保持基板S。具體而言，保持部5具有保持面HS。接著，基板S係設置於保持面HS。保持部5係例如承受體(Susceptor)。承受體係由例如碳化矽(Silicon Carbide)所形成。基板S係例如種基板(Seed Substrate)。種基板係例如種結晶基板(Seed Crystal Substrate)。基板S係例如藍寶石基板(Sapphire Substrate)。
加熱部7係配置於腔室3的內部。加熱部7係與保持面HS呈對向而配置於保持部5。在實施態樣1中，加熱部7係被保持部5所固定。接著，加熱部7係對保持部5加熱。亦即，加熱部7係透過保持部5對基板S加熱。加熱部7係例如加熱器。此外，加熱部7亦可藉由感應加熱而對保持部5加熱。
加熱部7係連接有電源線11的一端。因此，加熱部7係透過電源線11經由溫度控制部9而被供給電源電壓及電源電流。具體而言，溫度控制部9係包括電源9a。接著，電源線11的另一端係連接有電源9a。因此，加熱部7係經由電源9a而被供給電源電壓及電源電流。
溫度控制部9係控制供給至加熱部7之電源電壓及電源電流以控制加熱部7。具體而言，溫度控制部9係控制加熱部7以控制保持部5之溫度。更具體而言，溫度控制部9係控制加熱部7，並透過保持部5以控制基板S之溫度。接著，溫度控制部9係控制加熱部7，並透過保持部5以將基板S之溫度保持在預定溫度。此外，溫度控制部9係包括處理器(Processor)及記憶裝置。因 此，處理器係藉由執行貯存在記憶裝置之電腦程式(Computer Program)以控制加熱部7。
此外，氣相成長裝置1亦可具備溫度感測器(例如熱阻器(thermistor))。溫度感測器係固定於保持部5(例如保持面HS)。溫度感測器係偵測保持部5之溫度。保持部5之導熱性高，復於熱平衡狀態下，保持部5的溫度係與基板S的溫度相等。因此，溫度控制部9係經由溫度感測器接收表示保持部5之溫度的信號，以監視基板S之溫度。溫度控制部9係一邊監視基板S之溫度一邊控制加熱部7，以使基板S的溫度保持在預定溫度。此外，溫度感測器亦可直接偵測基板S之溫度。
每一壁部8係配置於配置有加熱部7的保持部5與腔室3之內壁面4b之間。每一壁部8具有露出基板S的開口10。在實施態樣1中，開口10係朝向腔室3的內頂面4c露出基板S。每一壁部8係具有例如大致呈圓筒狀的形狀。壁部8的材質係例如碳(Carbon)、氮化硼(Boron Nitride)或是石英。相對於內底面4a之複數個壁部8的高度可為不同或相同。較佳地，相對於內底面4a之壁部8的高度，係高於相對於內底面4a之保持部5的高度。鄰接的壁部8係以間隔隔開而配置。壁部8係包圍保持部5的側面。具體而言，複數個壁部8之中之最內側的壁部8a係以間隔隔開，以包圍保持部5的側面。複數個壁部8之中之最外側的壁部8b係以間隔隔開，並與腔室3的內壁面4b呈對向。此外，壁部8之數量不限於2個，亦可為3個以上。再者，亦可設有1個的壁部8。
藉由實施態樣1，由於設有壁部8，藉此可抑制來自於加熱部7、保持部5以及基板S的熱直接傳達至腔室3。其結果為，可抑制腔室3變得高溫，還可提升腔室3的耐久性。再者，由於設有壁部8，來自於基板S及保持部5的熱之流出可被抑制，藉此可更高精度地使基板S的溫度保持恆定。
冷卻部17係冷卻腔室3。具體而言，冷卻部17係使冷卻液體WT(例如冷卻水)在腔室3中循環，以冷卻腔室3。其結果為，藉由實施態樣1，可減輕來自於加熱部7、保持部5以及基板S的熱之影響，故可更提升腔室3之耐久性。
氣體供給裝置60係連接複數個原料導入管An。接著，氣體供給裝置60係透過原料導入管An及原料導入口GPn將原料氣體Gn供給至腔室3。
接著，氣體供給裝置60係在將第1預定量M1(預定量)之原料氣體Gn供給至腔室3之後，阻斷原料氣體Gn的流道，以停止向腔室3供給原料氣體Gn。換言之，第1預定量M1之原料氣體Gn被導入腔室3之後，原料氣體Gn之流道被阻斷，來自於原料導入管An及原料導入口GPn之原料氣體Gn的導入被停止。
因此，藉由實施態樣1，可更進一步地抑制原料氣體Gn流出腔室3的外部。其結果可進一步地提升原料氣體Gn之利用效率。
第1預定量M1係以例如物質量(莫耳)、質量或是體積表示。第1預定量 M1可基於不同之複數個原料氣體Gn在進行化學反應時的化學反應式，而針對每種原料氣體Gn加以設定。亦即，在腔室3的內部係以各種原料氣體Gn之莫耳分率保持恆定的方式，使第1預定量M1可針對每種原料氣體Gn加以設定。在本說明書中，化學反應式係表示為了生成目的物質之化學反應式。
因此，藉由實施態樣1，複數個原料氣體Gn之過與不足係被抑制，因而能夠將正確量的原料氣體Gn導入腔室3。其結果係可抑制原料氣體Gn的浪費。原料氣體Gn之莫耳分率係表示複數個原料氣體Gn之物質量的合計對原料氣體Gn之物質量的比率。
再者，氣體供給裝置60係依據由腔室3的內部之化學反應所引起之原料氣體Gn的減少量，透過原料導入管An及原料導入口GPn，將原料氣體Gn補充至腔室3。
因此，藉由實施態樣1，由於可避免原料氣體Gn發生不足之狀況，藉此可抑制目的物質之成長不良。
再者，氣體供給裝置60在補充原料氣體Gn時，係以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而補充原料氣體Gn。
因此，藉由實施態樣1，複數個原料氣體Gn之過與不足係更進一步地被抑制，也因而能夠更進一步地將正確量的原料氣體Gn導入腔室3。其結果係 可更進一步地抑制原料氣體Gn的浪費。
具體而言，氣體供給裝置60係依據腔室3的內部之原料氣體Gn的減少量，將第2預定量M2之原料氣體Gn供給至腔室3。
第2預定量M2係以，例如物質量(莫耳)、質量或是體積表示。較佳地，第2預定量M2係與例如原料氣體Gn的減少量相等。再者，第2預定量M2可基於不同之複數個原料氣體Gn在進行化學反應時的化學反應式，而針對每種原料氣體Gn加以設定。亦即，各種原料氣體Gn之莫耳分率以在腔室3的內部保持恆定的方式，使第2預定量M2針對每種原料氣體Gn加以設定。
接著，氣體供給裝置60係在第2預定量M2之原料氣體Gn被補充之後，阻斷原料氣體Gn的流道，以停止原料氣體Gn通過原料導入管An及原料導入口GPn向腔室3的補充。
因此，依據實施態樣1，可更進一步地抑制原料氣體Gn流出腔室3的外部。其結果可進一步地提升原料氣體Gn之利用效率。
此外，氣體供給裝置60在第1預定量M1之原料氣體Gn被供給之後，可依據由腔室3的內部之化學反應所引起之原料氣體Gn的減少量，透過原料導入管An及原料導入口GPn而隨時補充原料氣體Gn。此情況下，藉由僅對於原料氣體Gn所減少的份量而隨時地補充原料氣體Gn，使得原料氣體Gn在腔 室3的內部能夠隨時保持一定的量。因此，可高精度地控制目的物質的成長。再者，在補充原料氣體Gn的另一方面，由於原料氣體Gn不會流出腔室3的外部，藉此可提升原料氣體Gn之利用效率。
例如，氣體供給裝置60係當腔室3的內部之原料氣體Gn的量變得較閾值Th1少的情況下，可依據腔室3的內部之原料氣體Gn的減少量而隨時自原料導入口GPn補充原料氣體Gn。較佳地，閾值Th1係與例如第1預定量M1設定為同一值。此情況下，係可使原料氣體Gn在腔室3的內部保持於第1預定量M1。其結果可高精度地控制目的物質之成長。
再者，例如氣體供給裝置60可在隨時補充原料氣體Gn時，以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而隨時補充原料氣體Gn。此情況下，複數個原料氣體Gn之過與不足係被抑制，因而能夠將正確量的原料氣體Gn導入腔室3。其結果係可抑制原料氣體Gn的浪費。
更進一步，氣體供給裝置60係與載體導入管19連接。接著，氣體供給裝置60係透過載體導入管19及載體導入口CP，以將載體氣體CG供給至腔室3。
具體而言，氣體供給裝置60係將第3預定量M3之載體氣體CG補充至腔室3之後，阻斷載體氣體CG的流道，以停止向腔室3供給載體氣體CG。
因此，依據實施態樣1，係可抑制原料氣體Gn自載體導入管19流出腔室3的外部。其結果係可更進一步提升原料氣體Gn之利用效率。
第3預定量M3係以，例如物質量(莫耳)、質量或是體積表示。此外，氣體供給裝置60係可依據腔室3的內部之載體氣體CG的減少量，透過載體導入管19及載體導入口CP，補充一定量的載體氣體CG。較佳地，一定量係與例如載體氣體CG的減少量相等的量。再者，氣體供給裝置60係可在隨時補充原料氣體Gn時，亦隨時補充載體氣體CG。
更進一步，氣體供給裝置60係與蝕刻導入管21連接。接著，氣體供給裝置60係透過蝕刻導入管21及蝕刻導入口EP，將蝕刻氣體EG供給至腔室3。
具體而言，氣體供給裝置60係將第4預定量M4之蝕刻氣體EG補充至腔室3之後，阻斷蝕刻氣體EG的流道，以停止向腔室3供給蝕刻氣體EG。
因此，藉由實施態樣1，係可抑制原料氣體Gn自蝕刻導入管21流出腔室3的外部。其結果係可更進一步提升原料氣體Gn之利用效率。
第4預定量M4係以例如物質量(莫耳)、質量或是體積表示。此外，氣體供給裝置60係可依據腔室3的內部之蝕刻氣體EG的減少量，透過蝕刻導入管21及蝕刻導入口EP，補充一定量的蝕刻氣體EG。較佳地，一定量係與例如蝕刻氣體EG的減少量相等的量。再者，氣體供給裝置60係可在隨時補充原 料氣體Gn時，亦隨時補充蝕刻氣體EG。
殘留物排出裝置80係連接有殘留物排出管25。接著，殘留物排出裝置80係在基板S上完成目的物質之形成後，透過殘留物排出管25及殘留物排出口ZP，將殘留物ZG自腔室3的內部排出至外部。其結果為，藉由實施態樣1，可有效地洗淨腔室3的內部。
具體而言，殘留物排出裝置80係具有單數個或複數個閥以及真空幫浦。接著，殘留物排出裝置80係在反應期間RP中，關閉閥以封閉殘留物排出管25，以阻斷氣體(原料氣體Gn、載體氣體CG、蝕刻氣體EG以及副產物FG)自腔室3的內部向外部之流出。因此，藉由實施態樣1，係可抑制反應期間RP中之原料氣體Gn自殘留物排出管25流出至腔室3的外部。其結果係可更進一步地提升原料氣體Gn之利用效率。
接著，殘留物排出裝置80係在基板S上完成目的物質之形成之後，在驅動真空幫浦時，並打開閥以開放殘留物排出管25，而排出殘留物ZG。此外，殘留物排出裝置80係包括處理器及記憶裝置。因此，處理器係藉由執行貯存在記憶裝置之電腦程式，以控制閥及真空幫浦。
副產物偵測部13係偵測腔室3的內部之副產物FG的濃度。具體而言，副產物偵測部13係透過一對的窗部WD之中的一邊之窗部WD，使光照射存在於內部空間SP之氣體(原料氣體Gn、載體氣體CG、蝕刻氣體EG以及副產物 FG)。接著，副產物偵測部13係透過存在於內部空間SP之氣體，偵測自另一邊的窗部WD所射出的光。更進一步而言，副產物偵測部13係處理及分析已偵測到的光，並算出副產物FG之濃度。副產物偵測部13係包括例如傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR，Fourier ransform infrared spectrophotometer)。
副產物排氣部15係連接有副產物排氣管27。接著，副產物排氣部15係透過副產物排氣口FP及副產物排氣管27，將副產物FG自腔室3的內部排出外部。
藉由實施態樣1，由於對副產物FG進行排氣，藉此可提升目的物質之成長速度。特別是，當副產物FG具有妨礙目的物質的成長之性質(例如蝕刻目的物質之性質)的情況下，藉由對副產物FG進行排氣，能夠更進一步地提升目的物質之成長速度。
具體而言，副產物排氣部15係自副產物偵測部13取得顯示有副產物FG之濃度的資訊。接著，副產物排氣部15係依據副產物FG之濃度而對副產物FG進行排氣。例如，當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，副產物排氣部15係對副產物FG進行排氣，直到副產物FG之濃度降至閾值Th2以下為止。其結果為，由於在腔室3的內部之副產物FG的濃度被維持在閾值Th2以下，藉此能夠更進一步地提升目的物質的成長速度。
特別是，藉由實施態樣1，由於副產物排氣部15係基於由副產物偵測部 13所取得之副產物FG的濃度而對副產物FG進行排氣，藉此不會作出無意義的操作，而可使得僅有在副產物FG的量增大時才需操作。其結果係可抑制副產物排氣部15之消耗電力。
更具體而言，副產物排氣部15係包括閥部15a、吸引幫浦15b以及控制部15c。閥部15a係包括單數個或複數個的閥。
控制部15c係當副產物FG之濃度在閾值Th2以下的情況下，關閉閥以封閉副產物排氣管27，以阻擋氣體(原料氣體Gn、載體氣體CG、蝕刻氣體EG以及副產物FG)自腔室3的內部向外部的流出。
另一方面，控制部15c係當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，在驅動吸引幫浦15b時，並打開閥以開放副產物排氣管27，而對副產物FG進行排氣。接著，控制部15c係當副產物FG之濃度變成閾值Th2以下的情況下，關閉閥以封閉副產物排氣管27，使吸引幫浦15b停止。其結果為，可停止副產物FG之排氣。
例如，控制部15c係當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，在驅動吸引幫浦15b時，並打開閥以開放副產物排氣管27，對腔室3的內部之氣體(原料氣體Gn、載體氣體CG、蝕刻氣體EG以及副產物FG)進行排氣。其結果為，副產物FG係與原料氣體Gn、載體氣體CG以及蝕刻氣體EG同時被排氣。
在此例之中，原料氣體Gn、載體氣體CG以及蝕刻氣體EG係由副產物排氣管27被排氣。在此，氣體供給裝置60係依據原料氣體Gn之減少量補充原料氣體Gn至腔室3。氣體供給裝置60在補充原料氣體Gn時，係以原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部被保持恆定的方式而補充原料氣體Gn。再者，氣體供給裝置60係依據載體氣體CG之減少量補充載體氣體CG至腔室3。更進一步，氣體供給裝置60係依據蝕刻氣體EG之減少量補充蝕刻氣體EG至腔室3。
特別是，即便在此例之中，藉由實施態樣1，副產物排氣部15係基於自副產物偵測部13所取得之副產物FG的濃度而對副產物FG進行排氣，藉此可使得僅有在副產物FG的量增大時才需操作。因此，可抑制與副產物FG同時被排氣的原料氣體Gn的量。其結果可更進一步地提升原料氣體Gn之利用效率。
如以上參考圖1所述，藉由實施態樣1，由於係使不同之複數個原料氣體Gn導入及滯留於腔室3的內部以形成目的物質，可使得各種原料氣體Gn係以具有基於為了生成目的物質之化學反應式的莫耳分率之方式，而將不同之複數個原料氣體Gn導入腔室3。亦即，係以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式，將不同之複數個原料氣體Gn導入腔室3。其結果係可抑制殘留物的量。此外，在一般的氣相成長裝置中，為使原料氣體流通，係難以使各種原料氣體之莫耳分率保持恆定的方式將原料氣 體導入反應管。
此外，控制部15c係包括處理器及記憶裝置。因此，處理器係藉由執行貯存在記憶裝置之電腦程式，以控制閥部15a以及吸引幫浦15b。
在此，較佳地，氣體供給裝置60係將取代了不同之複數個原料氣體Gn之不同之複數個稀釋原料氣體Dn供給至氣相成長裝置1。稀釋原料氣體Dn係混合原料氣體Gn與載體氣體CG，並藉由載體氣體CG稀釋原料氣體Gn之氣體。例如，在複數個稀釋原料氣體Dn中，原料氣體Gn雖係彼此不同，但載體氣體CG係相同。此外，區別並說明複數個稀釋原料氣體Dn時，係以稀釋原料氣體D1、...、DN(N為2以上之整數)描述。
接下來，參考圖1主要針對將取代了原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn供給至氣相成長裝置1之態樣與將原料氣體Gn供給至氣相成長裝置1之態樣的不同之處進行說明。
亦即，複數個原料導入管An係分別供給彼此不同之複數個稀釋原料氣體Dn。因此，複數個原料導入口GPn係分別將彼此不同之複數個稀釋原料氣體Dn導入腔室3。
氣體供給裝置60係透過原料導入管An及原料導入口GPn，將稀釋原料氣體Dn供給至腔室3。
具體而言，氣體供給裝置60係在將含有第1預定量M1之原料氣體Gn的稀釋原料氣體Dn供給至腔室3之後，阻斷稀釋原料氣體Dn的流道，以停止稀釋原料氣體Dn向腔室3之供給。換言之，在含有第1預定量M1之原料氣體Gn的稀釋原料氣體Dn被導入腔室3之後，稀釋原料氣體Dn的流道被阻斷，來自原料導入管An及原料導入口GPn的稀釋原料氣體Dn之導入被停止。
再者，氣體供給裝置60係依據由腔室3的內部之化學反應所引起之原料氣體Gn的減少量，透過原料導入管An以及原料導入口GPn，而將稀釋原料氣體Dn補充至腔室3。再者，氣體供給裝置60係在補充稀釋原料氣體Dn時，以原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而補充稀釋原料氣體Dn。
具體而言，氣體供給裝置60係依據腔室3的內部之原料氣體Gn的減少量，透過原料導入管An以及原料導入口GPn，將含有第2預定量M2之原料氣體Gn的稀釋原料氣體Dn供給至腔室3。
接著，氣體供給裝置60係在含有第2預定量M2之原料氣體Gn的稀釋原料氣體Dn被補充之後，阻斷稀釋原料氣體Dn的流道，以停止透過原料導入管An以及原料導入口GPn向腔室3補充稀釋原料氣體Dn。
此外，氣體供給裝置60在含有第1預定量M1之原料氣體Gn的稀釋原料 氣體Dn被供給之後，亦可依據由腔室3的內部之化學反應所引起之原料氣體Gn的減少量，透過原料導入管An以及原料導入口GPn，隨時補充稀釋原料氣體Dn。
例如，氣體供給裝置60係當腔室3的內部之原料氣體Gn的量變得較閾值Th1少的情況下，亦可依據腔室3的內部之原料氣體Gn的減少量而隨時自原料導入口GPn補充含有原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn。
再者，例如，氣體供給裝置60係亦可在隨時補充稀釋原料氣體Dn時，以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而隨時補充稀釋原料氣體Dn。
更進一步，氣體供給裝置60係在隨時補充稀釋原料氣體Dn時，亦可隨時補充載體氣體CG。更進一步，氣體供給裝置60係在隨時補充稀釋原料氣體Dn時，亦可隨時補充蝕刻氣體EG。
此外，副產物排氣部15係當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，使原料氣體Gn、載體氣體CG及蝕刻氣體EG排氣時對副產物FG亦進行排氣，在此情況下，氣體供給裝置60係依據原料氣體Gn的減少量而將稀釋原料氣體Dn補充至腔室3。氣體供給裝置60係在補充稀釋原料氣體Dn時，以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而補充稀釋原料氣體Dn。
在以下的實施態樣1中，若無特別說明，氣體供給裝置60係將取代了原料氣體Gn的稀釋原料氣體Dn供給至氣相成長裝置1。
接下來，參考圖2針對氣體供給裝置60作說明。圖2係氣體供給裝置60之示意圖。如圖2所示，氣體供給裝置60係具備真空幫浦61、控制部62、恆溫槽63(溫度控制部)、複數個壓力調整單元64n、複數個第1流量控制部Qn(複數個流量控制部)、第2流量控制部72及第3流量控制部73。各個壓力調整單元64n係具備稀釋容器Xn、閥部Yn(導入部)及原料容器Zn(氣體容器)。接著，氣體供給裝置60係供給氣體(稀釋原料氣體Dn、載體氣體CG及蝕刻氣體EG)至氣相成長裝置1(圖1)。此外，在本說明書中，閥部Yn為導入部的一示例，且原料容器Zn為氣體容器的一示例。
此外，區別並說明複數個壓力調整單元64n之時，係描述為壓力調整單元641、...、64N(N為2以上之整數)。區別並說明複數個第1流量控制部Qn之時，係描述為第1流量控制部Q1、...、QN(N為2以上之整數)。區別並說明複數個稀釋容器Xn之時，係描述為稀釋容器X1、...、XN(N為2以上之整數)。區別並說明複數個閥部Yn之時，係描述為閥部Y1、...、YN(N為2以上之整數)。區別並說明複數個原料容器Zn之時，係描述為原料容器Z1、...、ZN(N為2以上之整數)。
控制部62係控制真空幫浦61、恆溫槽63、複數個閥部Yn、複數個第1 流量控制部Qn、第2流量控制部72及第3流量控制部73。亦即，真空幫浦61、恆溫槽63、複數個閥部Yn、複數個第1流量控制部Qn、第2流量控制部72及第3流量控制部73係受到控制部62的控制而動作。此外，控制部62係包括處理器及記憶裝置。因此，處理器係藉由執行貯存在記憶裝置之電腦程式，以控制真空幫浦61、恆溫槽63、複數個閥部Yn、複數個第1流量控制部Qn、第2流量控制部72及第3流量控制部73。
恆溫槽63係控制複數個壓力調整單元64n之溫度，使複數個壓力調整單元64n之溫度保持在一定溫度。複數個壓力調整單元64n係配置於恆溫槽63的內部。
壓力調整單元64n係藉由載體氣體CG將原料氣體Gn進行稀釋而產生稀釋原料氣體Dn。接著，壓力調整單元64n係排放含有原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn。再者，壓力調整單元64n係在產生稀釋原料氣體Dn時，調整稀釋容器Xn的內部之載體氣體CG的分壓及原料氣體Gn的分壓。
具體而言，複數個稀釋容器Xn係分別對應於複數個原料容器Zn而設置。複數個閥部Yn係分別對應於複數個原料容器Zn而設置。亦即，複數個閥部Yn係分別對應於複數個稀釋容器Xn而設置。
複數個原料容器Zn係分別收容彼此不同之複數個原料氣體Gn(彼此不同之複數個氣體)。原料氣體Gn係未被稀釋的單純之原料的氣體，其在原料 容器Zn的內部具有一定的壓力(蒸氣壓)。具體而言，原料容器Zn係氣化固體原料以產生原料氣體Gn，並收容原料氣體Gn。此外，原料容器Zn亦可氣化液體原料以產生原料氣體Gn，並收容原料氣體Gn。例如，恆溫槽63係控制原料容器Zn的溫度，以氣化原料容器Zn內的固體原料，亦或是氣化原料容器Zn內的液體原料。
此外，在本說明書中，原料氣體Gn係透過氣體供給裝置60而向氣相成長裝置1所供給的供給對象之氣體的一示例。因此，原料容器Zn係收容作為供給對象之氣體的原料氣體Gn。再者，氣相成長裝置1係透過氣體供給裝置60而供給的氣體被供給處之一示例。更進一步，載體氣體CG係與作為供給對象之氣體不同，例如運送作為供給對象之氣體，亦或是稀釋作為供給對象之氣體，又或者是攪拌作為供給對象之氣體。
各個閥部Yn係在不同的時間點，將原料氣體Gn及稀釋原料氣體Gn之載體氣體CG導入所對應的稀釋容器Xn。其結果係在稀釋容器Xn中產生混合了原料氣體Gn及載體氣體CG之稀釋原料氣體Dn。再者，閥部Yn係調整在稀釋容器Xn中之原料氣體Gn的分壓以及載體氣體CG的分壓。其結果係在稀釋容器Xn中，稀釋原料氣體Dn之總壓p被設定為預定總壓值，原料氣體Gn的分壓pg被設定為第1分壓值，以及載體氣體CG的分壓pc被設定為第2分壓值。即，p=pg+pc。
各個稀釋容器Xn係混合自相對應的原料容器Zn所導入之原料氣體Gn 及載體氣體CG，並作為稀釋原料氣體Dn(稀釋氣體)而收容。接著，各個閥部Yn係在原料氣體Gn及載體氣體CG被混合之後，自相對應的稀釋容器Xn排放稀釋原料氣體Dn。亦即，各個閥部Yn係在原料氣體Gn及載體氣體CG被混合，且原料氣體Gn的分壓pg及載體氣體CG的分壓pc被調整之後，將稀釋原料氣體Dn自相對應的稀釋容器Xn進行排氣。
此外，在本說明書中，稀釋原料氣體Dn為混合了透過氣體供給裝置60而向氣相成長裝置1所供給對象之氣體(具體而言為原料氣體Gn)與載體氣體CG的稀釋氣體之一示例。
複數個第1流量控制部Qn係分別對應於複數個閥部Yn而設置。再者，複數個第1流量控制部Qn係分別對應於複數個原料導入管An(圖1)而設置。
第1流量控制部Qn係控制由對應的閥部Yn所排放之稀釋原料氣體Dn的流量。接著，第1流量控制部Qn係透過對應的原料導入管An，將稀釋原料氣體Dn供給至腔室3。具體而言，第1流量控制部Qn係具有層流元件(Laminar Flow Element)(具體而言係多孔組件)。層流元件係將流道劃分成上游及下游。接著，第1流量控制部Qn係利用哈根-佰意索意流(Hagen-Poiseuille Flow)之原理，以層流元件之上游與下游的差壓為基礎而控制稀釋原料氣體Dn之體積流量或質量流量。
第2流量控制部72係控制載體氣體CG之流量。接著，第2流量控制部72 係透過載體導入管19(圖1)而將載體氣體CG供給至腔室3。第2流量控制部72的結構係與第1流量控制部Qn的結構相同。
第3流量控制部73係控制蝕刻氣體EG之流量。接著，第3流量控制部73係透過蝕刻導入管21(圖1)，將蝕刻氣體EG供給至腔室3。第3流量控制部73的結構係與第1流量控制部Qn的結構相同。
如以上參考圖2所述，藉由實施態樣1，由於係將載體氣體CG導入稀釋容器Xn中，相較於僅將原料氣體Gn導入稀釋容器Xn的情況下，可增大稀釋原料氣體Dn之總壓p。因此，相較於僅將原料氣體Gn導入稀釋容器Xn的情況下，原料氣體Gn易朝向第1流量控制部Qn及氣相成長裝置1移動。亦即，藉由在稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p，係確保移動原料氣體Gn的力量。另一方面，藉由調整由原料容器Zn導入至稀釋容器Xn之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)，可高精度地調整稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn所含有之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。
其結果為，相較於如發明專利文獻1所記載之成膜裝置(以下稱為「先前技術」。)係以一邊使載體氣體流動一邊控制載體氣體的流量以調整原料氣體之供給量的情況下，可高精度地調整使與載體氣體CG一起朝向第1流量控制部Qn及氣相成長裝置1移動之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)，亦即，原料氣體Gn的供給量。再者，相較於如先前技術係由起泡器直接供給原料氣體至氣體被供給處的情況下，因自稀釋容器Xn排放稀釋原料氣體 Dn，藉此可高精度地調整原料氣體Gn之供給量。由於可高精度地調整原料氣體Gn之供給量，使得氣相成長裝置1可形成品質良好之目的物質(例如缺陷少、純度高之目的物質)。
再者，根據實施態樣1，係藉由在稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p而確保使原料氣體Gn移動之力量，並自稀釋容器Xn排放含有原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn。因此，相較於先前技術，原料氣體Gn的供給量不易受溫度的影響，容易進行溫度管理。再者，由於原料氣體Gn之供給量不易受溫度的影響，藉此可更高精度地調整原料氣體Gn的供給量。更進一步，由於溫度管理容易，可降低氣體供給裝置60的成本。
此外，在先前技術中，由於使載體氣體流至起泡器以產生原料氣體，並透過載體氣體將原料氣體直接供給至氣體被供給處，故原料氣體之流量是由起泡器內溫度(原料之蒸氣壓)、起泡器內壓力以及載體氣體之流量而決定。因此，原料氣體之流量易受到溫度的影響。其結果為，若不精密地控制起泡器內的溫度，即無法高精度地控制原料氣體的流量。亦即，溫度管理變得困難。再者，在先前技術中，在精密地控制起泡器內溫度的情況下，用以控制起泡器溫度的溫度控制裝置(例如電子恆溫槽)變得高價而使成本提高。再者，由於此種溫度控制裝置所消耗的電力可能會變得較大，故有提高維護成本的可能性。相對於此，在實施態樣1中，係可抑制維護成本的提高。更進一步，此種溫度控制裝置的內部形狀可能受限於特別的形狀，故配置在溫度控制裝置的內部之起泡器的形狀可能受到限制。相對於此， 在實施態樣1中，可抑制原料容器Zn的形狀受到限制，故可採用任意形狀的原料容器Zn。
再者，根據實施態樣1，藉由在稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p而確保使原料氣體Gn移動的力量，並自稀釋容器Xn排放含有原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn。因此，相較於先前技術，可容易地供給少量的原料氣體Gn。
此外，在先前技術中，由於原料氣體的流量是由起泡器內溫度(原料之蒸氣壓)、起泡器內壓力以及載體氣體之流量所決定，故在供給少量的原料氣體的情況下，必須減少載體氣體的流量，亦或是降低起泡器內的溫度。然而，若是減少載體氣體的流量，則無法生成連續的氣泡，而變為生成間歇的氣泡，故有使原料氣體的供給量變得不安定的可能性。相對於此，在實施態樣1中，由於係自稀釋容器Xn排放含有原料氣體Gn之稀釋原料氣體Dn，故使原料氣體Gn的供給量安定。再者，在先前技術中，欲降低起泡器內溫度的情況下，少量的原料氣體之供給會依賴溫度控制裝置(例如電子恆溫槽)的冷卻能力，故有對少量的原料氣體之供給產生極限的可能性。相對於此，根據實施態樣1，由於藉由稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p而確保使原料氣體Gn移動的力量，故可容易地供給少量的原料氣體Gn。
再者，根據實施態樣1，藉由調整導入至稀釋容器Xn之載體氣體CG的導入量，則可調整稀釋原料氣體Dn之總壓p。亦即，可調整移動原料氣體 Gn的力量。
更進一步，根據實施態樣1，藉由調整稀釋容器Xn中之原料氣體Gn的分壓pg，則可調整稀釋原料氣體Dn所含有之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。其結果係可更高精度地調整使與載體氣體CG一起朝向第1流量控制部Qn及氣相成長裝置1移動之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。
更進一步，藉由實施態樣1，因具備複數個稀釋容器Xn，可針對每一個稀釋容器Xn調整導入稀釋容器Xn之原料氣體Gn的量。因此，各種原料氣體Gn係以具有基於為了生成目的物質之化學反應式的莫耳分率之方式，而可將原料氣體Gn導入至各個稀釋容器Xn。亦即，在將原料氣體Gn供給至氣相成長裝置1時，可容易地調整原料氣體Gn的莫耳分率。在此情況下，例如，以複數個稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p成為彼此大致相同的方式，而將載體氣體CG導入至各個稀釋容器Xn。
更進一步，藉由實施態樣1，因具備複數個稀釋容器Xn，故可針對每一個稀釋容器Xn調整稀釋原料氣體Dn的總壓p。因此，各種原料氣體Gn係以具有基於為了生成目的物質之化學反應式的莫耳分率之方式，而可使原料氣體Gn自各個稀釋容器Xn朝向第1流量控制部Qn及氣相成長裝置1移動。亦即，在將原料氣體Gn供給至氣相成長裝置1時，可容易地調整原料氣體Gn的莫耳分率。在此情況下，例如，以基於為了生成目的物質之化學反應式 的各原料氣體Gn之莫耳分率為基礎，決定各稀釋容器Xn中之稀釋原料氣體Dn的總壓p。接著，以成為所決定的總壓p之方式，將載體氣體CG導入各個稀釋容器Xn。
更進一步，藉由實施態樣1，利用原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)，則可使原料氣體Gn自原料容器Zn移動至稀釋容器Xn。因此，可抑制裝設為使原料氣體Gn自原料容器Zn移動至稀釋容器Xn的主動裝置。其結果係可簡化氣體供給裝置60，亦可降低氣體供給裝置60之成本。
更進一步，藉由實施態樣1，由於可減少在將複數個原料氣體Gn導入腔室3前的預先混合之步驟，藉此可簡化將複數個原料氣體Gn導入腔室3前之步驟。
更進一步，藉由實施態樣1，第1流量控制部Qn係利用稀釋原料氣體Dn的總壓p，而可容易地將稀釋原料氣體Dn供給至氣相成長裝置1。
此外，第1流量控制部Qn亦可控制其對應之閥部Yn自原料容器Zn所排放的原料氣體Gn之流量。接著，第1流量控制部Qn亦可透過所對應的原料導入管An以將原料氣體Gn供給至腔室3。具體而言，第1流量控制部Qn亦可利用哈根-佰意索意流之原理，基於層流元件之上游與下游的差壓而控制原料氣體Gn之體積流量或質量流量。
接下來，係參考圖3而對壓力調整單元64n作說明。圖3係壓力調整單元64n之示意圖。如圖3所示，各個壓力調整單元64n係進一步包括溫度計TM、第1壓力計PM1(壓力計)以及第2壓力計PM2。溫度計TM係量測稀釋容器Xn的內部之溫度。第1壓力計PM1係量測稀釋容器Xn的內部之壓力。第2壓力計PM2係量測壓力。第2壓力計PM2係可量測例如較第1壓力計PM1低之壓力。
閥部Yn係包括第1閥單元75以及第2閥單元77。第1閥單元75係包括閥b1至閥b7及管t1至管t4。第2閥單元77係包括閥b8及管t5。閥b1至閥b8係例如停止閥(Stop Valve)。
管t1係連接於稀釋容器Xn及閥b4。管t2係使閥b3至閥b7相互連接。管t3係使閥b1至閥b3相互連接。管t4係連接於閥b7及閥b8。管t5係連接於閥b8及原料容器Zn。此外，閥b8亦可直接連接於原料容器Zn。閥b4亦可直接連接於稀釋容器Xn。
繼續參考圖3針對閥部Yn的控制步驟作說明。控制步驟係包括第1步驟至第16步驟。在閥部Yn的初期狀態中，閥b1至閥b8係關閉狀態。
[真空吸引及沖洗]
第1步驟：啟動真空幫浦61。
第2步驟：開啟閥b2、閥b3、閥b4及閥b7。
第3步驟：開啟閥b6，且關閉閥b3。第2壓力計PM2量測稀釋容器Xn的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認稀釋容器Xn的內部之真空的程度。
第4步驟：關閉閥b2、閥b6，且開啟閥b1、閥b3。接著，將載體氣體CG自閥b1導入至稀釋容器Xn。其結果可透過載體氣體CG洗淨(Purge，沖洗)稀釋容器Xn的內部。
接著，將閥部Yn回復至初期狀態，重複初期狀態及第2步驟至第4步驟。其結果可透過載體氣體CG重複洗淨(Cycle Purge，循環沖洗)稀釋容器Xn的內部。藉由重複洗淨稀釋容器Xn的內部，可減少稀釋容器Xn的內部之殘留氣體的物質量(或是濃度)。重複初期狀態及第2步驟至第4步驟之後，將閥部Yn回復至初期狀態，再執行第2步驟及第3步驟。
[原料氣體Gn向稀釋容器Xn的導入]
第5步驟：關閉閥b2、閥b6、閥b7，且開啟閥b8。
第6步驟：重複閥b7的開啟關閉，將原料氣體Gn自原料容器Zn導入稀釋容器Xn。將原料氣體Gn導入稀釋容器Xn時，調整閥b7的開啟時間與關閉時間，將稀釋容器Xn的內部之原料氣體Gn的壓力pg設定至第1分壓值。壓力 pg係以式(1)表示。「V」係表示稀釋容器Xn的內部之體積；「ng」係表示原料氣體Gn的物質量(莫耳)；「R」係表示氣體常數；「T」係表示稀釋容器Xn的內部之溫度。
pg×V=ng×R×T...(1)
由於體積V及溫度T為已知，且壓力pg可透過第1壓力計PM1量測，藉此可基於式(1)算出稀釋容器Xn的內部之原料氣體Gn的物質量。
依據實施態樣1，藉由以溫度計TM監視稀釋容器Xn的溫度時，並以第1壓力計PM1監視稀釋容器Xn的壓力，可將稀釋容器Xn的溫度及原料氣體Gn的分壓pg控制在所欲的數值。其結果係可將所欲的物質量之原料氣體Gn導入至稀釋容器Xn。
此外，在原料氣體Gn的壓力pg低的情況下，可開啟閥b6，並藉由第2壓力計PM2而量測壓力pg。
第7步驟：當原料氣體Gn的壓力pg成為第1分壓值的時點，關閉閥b7。
[載體氣體CG向稀釋容器Xn的導入]
第8步驟：關閉閥b4、閥b8，且開啟閥b2、閥b3、閥b7。
第9步驟：開啟閥b6。第2壓力計PM2量測管t2、管t3、管t4的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認管t2、管t3、管t4的內部之真空的程度。
第10步驟：關閉閥b2、閥b6，且開啟閥b1。
第11步驟：重複閥b4的開啟關閉，並將載體氣體CG導入至稀釋容器Xn。將載體氣體CG導入稀釋容器Xn時，調整閥b4的開啟時間與關閉時間，將稀釋容器Xn的內部之稀釋原料氣體Dn的總壓p設定至預定總壓值。總壓p係以式(2)表示。「V」係表示稀釋容器Xn的內部之體積；「n」係表示稀釋原料氣體Dn的物質量(莫耳)；「R」係表示氣體常數；「T」係表示稀釋容器Xn的內部之溫度。具體而言，「n」係稀釋容器Xn的內部之載體氣體CG的物質量(莫耳)和原料氣體Gn的物質量(莫耳)之總合。
p×V=n×R×T...(2)
由於體積V及溫度T為已知，且總壓p可透過第1壓力計PM1量測，藉此可基於式(2)算出稀釋容器Xn的內部之稀釋原料氣體Dn的物質量n。更進一步，因已知原料氣體Gn的物質量ng，載體氣體CG的物質量nc係可基於式(3)而算出。
n=ng+nc...(3)
依據實施態樣1，藉由以溫度計TM監視稀釋容器Xn的溫度時，並以第1壓力計PM1監視稀釋容器Xn的壓力，可將稀釋容器Xn的溫度及稀釋原料氣體Dn的總壓p控制在所欲的數值。其結果係可將所欲的物質量之載體氣體CG導入至稀釋容器Xn。
再者，可由式(4)算出載體氣體CG的分壓pc。「pg」係表示稀釋容器Xn的內部之原料氣體Gn的壓力，亦即，原料氣體Gn的分壓。
p=pg+pc...(4)
基於總壓p、分壓pg及分壓pc，或是物質量n、物質量ng及物質量nc，可算出原料氣體Gn的莫耳分率及載體氣體CG的莫耳分率。
第12步驟：當稀釋原料氣體Dn的總壓p成為預定總壓值的時點，關閉閥b4。亦即，載體氣體CG的分壓pc成為第2分壓值的時點，關閉閥b4。
[稀釋原料氣體Dn向氣相成長裝置1的供給]
第13步驟：亦可開啟閥b5。其結果係可藉由載體氣體CG，洗淨(Purge，沖洗)閥b5直至第1流量控制部Qn為止的流道。
第14步驟：關閉閥b1、閥b5、閥b7，且開啟閥b2。
第15步驟：開啟閥b6。第2壓力計PM2量測管t2、管t3的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認管t2、管t3的內部之真空的程度。此外，在管t2、管t3的流道容積較稀釋容器Xn的容積小的情況下，則不需第15步驟。
第16步驟：關閉閥b2、閥b3、閥b6，且開啟閥b4、閥b5。其結果為稀釋原料氣體Dn係自稀釋容器Xn朝向第1流量控制部Qn(圖2)排放。
接下來參考圖4說明在基板S上形成作為目的物質之氮化鎵(GaN)的示例。圖4係氣相成長系統100之一部分的示意圖。如圖4所示，稀釋原料氣體D1係被收容於稀釋容器X1。稀釋原料氣體D1係含有作為原料氣體G1之三氯化鎵(GaCl3)以及作為載體氣體CG之氮氣(N2)。再者，稀釋原料氣體D2係被收容於稀釋容器X2。稀釋原料氣體D2係含有作為原料氣體G2之氨氣(NH3)以及作為載體氣體CG之氮氣(N2)。再者，作為載體氣體CG之氮氣(N2)係被供給至第2流量控制部72。作為蝕刻氣體EG之氯氣(Cl2)係被供給至第3流量控制部73。
在初期狀態中，第1流量控制部Q1係關閉原料導入管A1；第1流量控制部Q2係關閉原料導入管A2；第2流量控制部72係關閉載體導入管19；第3流量控制部73係關閉載蝕刻導入管21；殘留物排出裝置80係關閉殘留物排出管25；副產物排氣部15係關閉副產物排氣管27。
第1流量控制部Q1、第1流量控制部Q2、第2流量控制部72以及第3流量 控制部73係分別開放原料導入管A1、原料導入管A2、載體導入管19以及蝕刻導入管21。其結果為，稀釋原料氣體D1係自稀釋容器X1被導入腔室3；稀釋原料氣體D2係自稀釋容器X2被導入腔室3；載體氣體CG及蝕刻氣體EG係被導入腔室3。
在腔室3的內部之中，依據反應式(r1)，三氯化鎵(G1)係與氨氣(G2)產生化學反應。其結果係在基板S上生成作為目的物質的氮化鎵(GaN)。
GaCl3+NH3→GaN+3HCl...(r1)
在腔室3中，由於不具有三氯化鎵(G1)及氨氣(G2)的流出通道，藉此抑制三氯化鎵(G1)及氨氣(G2)自腔室3的流出。因此，可提升三氯化鎵(G1)及氨氣(G2)的利用效率。
另一方面，副產物排氣部15係對作為副產物FG之氯化氫(HCl)進行排氣。因此，可提升氮化鎵的生成速度。再者，殘留物排出裝置80在基板S上完成氮化鎵的形成之後，係將腔室3的內部之殘留物ZG排出，以洗淨腔室3的內部。
(第1變形例)
接下來參考圖5針對本發明之實施態樣1的第1變形例之壓力調整單元64nA作說明。圖5係壓力調整單元64nA的示意圖。如圖5所示，第1變形例 之壓力調整單元64nA因具有可變更容積的稀釋容器Xn，故與圖3所示之壓力調整單元64n不同。在其它方面，壓力調整單元64nA的結構係與壓力調整單元64n的結構相同。以下主要針對第1變形例與實施態樣1之不同之處作說明。
各個壓力調整單元64nA係包括容積變更部90以及壓力調整部91。稀釋容器Xn具有氣體收容空間92。氣體收容空間92係可收容氣體的空間。
容積變更部90係配置於稀釋容器Xn的內部。接著，容積變更部90係透過變更容積變更部90的容積而變更氣體收容空間92的容積。其結果係依據氣體收容空間92的容積而使稀釋容器Xn的內部之壓力產生變更。
具體而言，壓力調整部91係調整容積變更部90的內部之壓力以變更容積變更部90的容積。例如，壓力調整部91係將驅動用氣體BG送進容積變更部90的內部，以擴大容積變更部90的容積之方式驅動容積變更部90。此情況下，會增加稀釋容器Xn的內部之壓力。例如，壓力調整部91係使氣體EX自容積變更部90的內部排出，並以會縮小容積變更部90的容積之方式驅動容積變更部90。此情況下，會降低稀釋容器Xn的內部之壓力。此外，由於容積變更部90係自稀釋容器Xn的內部分離，因此不與驅動用氣體BG及稀釋原料氣體Dn接觸。
容積變更部90係例如伸縮管(Bellows)。容積變更部90係包括，例如有 底筒狀元件以及***有底筒狀元件之活塞(Piston)。壓力調整部91係例如電動氣動轉換器(Electropneumatic Converter)。
如以上參考圖5所述，藉由實施態樣1之第1變形例，係可藉由容積變更部90，將稀釋容器Xn的內部之壓力調整至所欲的數值。亦即，即便將載體氣體CG及原料氣體Gn導入稀釋容器Xn後，亦可使稀釋原料氣體Dn的總壓p調整至所欲的數值。再者，在將載體氣體CG導入稀釋容器Xn之前，即便在將原料氣體Gn導入至稀釋容器Xn後，亦可使稀釋容器Xn中之原料氣體Gn的壓力，亦即分壓pg調整至所欲的數值。
再者，壓力調整部91亦可接收來自於第1壓力計PM1的表示氣體收容空間92的壓力之資訊。因此，壓力調整部91亦可基於氣體收容空間92的壓力，變更容積變更部90之容積。其結果係因回饋控制(Feedback)被執行，故可高精度地調整氣體收容空間92的壓力。亦即，可高精度地調整稀釋原料氣體Dn的總壓p。再者，可高精度地調整原料氣體Gn的分壓pg。
此外，在第1變形例中，氣體供給裝置60係具備圖5所示之壓力調整單元64nA以取代圖3所示之壓力調整單元64n。亦即，在第1變形例中，氣體供給裝置60係具備複數個壓力調整單元64nA以取代複數個壓力調整單元64n。此外，區別複數個壓力調整單元64nA時，可表示為壓力調整單元641A、...、64NA(N為2以上之整數)。
(第2變形例)
接下來，參考圖6針對本發明之實施態樣1的第2變形例之壓力調整單元64nB作說明。圖6係壓力調整單元64nB的示意圖。如圖6所示，第2變形例之壓力調整單元64nB由於相對於1個原料容器Zn係具有複數個稀釋容器Xmn，故與圖3所示之壓力調整單元64n不同。其它方面，壓力調整單元64nB的結構係與壓力調整單元64n的結構相同。以下主要針對第2變形例與實施態樣1之不同之處作說明。
各個壓力調整單元64nB係對應1個原料容器Zn具備複數個稀釋容器Xmn，以取代圖3所示之稀釋容器Xn，且每一個稀釋容器Xmn具備溫度計TM及第1壓力計PM1(壓力計)。再者，各個壓力調整單元64nB係具備第1閥單元75a以取代圖3所示之第1閥單元75。第1閥單元75a係具備分別對應於複數個稀釋容器Xmn的複數個閥b4，以取代圖3所示之閥b4。再者，第1閥單元75a係具備分別對應於複數個稀釋容器Xmn的複數個管t1，以取代圖3所示之管t1。此外，區別並說明複數個稀釋容器Xmn之時，係描述為稀釋容器X1n、…、XMn(M為2以上之整數)。
各個稀釋容器Xmn係藉由所對應的管t1連接於所對應的閥b4。管t2係與閥b3、複數個閥b4、閥b5、閥b6以及閥b7相互連接。各個稀釋容器Xmn係混合自原料容器Zn所導入之原料氣體Gn及載體氣體CG，並作為稀釋原料氣體Dn而收容。
閥部Yn(導入部)的控制步驟係與參考圖3而作說明的閥部Yn之控制步驟相同。
然而，閥部Yn係在複數個稀釋容器Xmn分別被分配的不同之複數個時時段當中，針對每一個稀釋容器Xmn，將原料氣體Gn及載體氣體CG以不同的時間點導入稀釋容器Xmn中。例如，在將原料氣體Gn及載體氣體CG導入稀釋容器X1n時，僅有稀釋容器X1n所對應的閥b4被開啟，而稀釋容器X2n至稀釋容器XMn所各自對應的閥b4則被關閉。
再者，針對每一個稀釋容器Xmn，閥部Yn係在原料氣體Gn及載體氣體CG被混合之後，將稀釋原料氣體Dn自稀釋容器Xmn排放。例如，將稀釋原料氣體Dn自稀釋容器X1n排放之時，僅有稀釋容器X1n所對應的閥b4被開啟，而稀釋容器X2n至稀釋容器XMn所各自對應的閥b4則被關閉。
如以上參考圖6所述，藉由實施態樣1之第2變形例，每一個壓力調整單元64nB係設置有複數個稀釋容器Xmn。接著，複數個稀釋容器Xmn係被導入相同的原料氣體Gn。因此，例如在複數個稀釋容器Xmn所收容的原料氣體Gn的濃度為相同的情況下，可將某個稀釋容器Xmn利用作為使用中的稀釋容器Xmn之備用容器。再者，例如在複數個稀釋容器Xmn所收容的原料氣體Gn的濃度為不同的情況下，可自一個壓力調整單元64nB放出濃度不同的稀釋原料氣體Dn。
此外，在第2變形例中，氣體供給裝置60係具備圖6所示之壓力調整單元64nB，以取代圖3所示之壓力調整單元64n。亦即，在第2變形例中，氣體供給裝置60係具備複數個壓力調整單元64nB以取代複數個壓力調整單元64n。此外，區別複數個壓力調整單元64nB時，可表示為壓力調整單元641B、...、64NB(N為2以上之整數)。再者，對每一個壓力調整單元64nB區別稀釋容器Xmn時，可相對於壓力調整單元641B、...、64NB而分別表示為稀釋容器Xm1、...、XmN(N為2以上之整數)。
(實施態樣2)
參考圖7至圖11針對本發明之實施態樣2之氣相成長系統100作說明。在實施態樣2中，因氣相成長裝置1係導入混合了複數個原料氣體Gn之混合氣體MG，故與氣相成長裝置1個別導入複數個原料氣體Gn的實施態樣1不同。以下主要針對實施態樣2與實施態樣1之不同之處作說明。
圖7係有關於本發明的實施態樣2之氣相成長系統100之示意圖。如圖7所示，氣相成長系統100係具備氣體供給裝置60A以取代圖1所示的氣體供給裝置60。再者，氣相成長系統100係具備單數個原料導入管A1。原料導入管A1係供給混合氣體MG。混合氣體MG係混合了不同之複數個原料氣體Gn之氣體。在導入腔室3之前的混合氣體MG中，複數個原料氣體Gn未產生化學反應。
氣相成長裝置1係具備與單數個原料導入管A1相對應的單數個原料導 入口GP1。因此，原料導入口GP1係透過原料導入管A1，將混合氣體MG導入腔室3。
接著，氣相成長裝置1係在一部分或是全部之反應期間RP中，阻斷原料氣體Gn自腔室3的內部向外部的流出。因此，在一部分或是全部的反應期間RP中，腔室3係被密閉。亦即，氣相成長裝置1係使混合氣體MG(亦即，不同之複數個原料氣體Gn)滯留於腔室3的內部而產生化學反應，並在基板S上形成目的物質。
其結果為，藉由實施態樣2，相較於使混合氣體流通而形成目的物質的情況下，可提升混合氣體MG所含有的原料氣體Gn的利用效率。另外，藉由實施態樣2，由於具有與實施態樣1相同的結構，故具有與實施態樣1相同的效果。
再者，藉由實施態樣2，單數個原料導入口GP1係透過單數個原料導入管A1，將混合氣體MG導入腔室3。亦即，不同之複數個原料氣體Gn係自單數個原料導入口GP1被導入腔室3。因此，相較於分別自複數個原料導入口GPn導入複數個原料氣體Gn的情況，係可簡化腔室3的結構。其結果係可降低氣相成長裝置1的成本。再者，相較於設置有複數個原料導入管An的情況，因設置單數個原料導入管A1，故可簡化氣相成長系統100的結構。其結果係可降低氣相成長系統100的成本。
繼續參考圖7針對氣體供給裝置60A作說明。氣體供給裝置60A係透過原料導入管A1及原料導入口GP1，將混合氣體MG供給至腔室3。
具體而言，氣體供給裝置60A係在將第5預定量M5之混合氣體MG供給至腔室3之後，阻斷混合氣體MG的流道，以停止混合氣體MG向腔室3的供給。換言之，第5預定量M5之混合氣體MG被導入腔室3之後，混合氣體MG的流路被阻斷，自原料導入管A1及原料導入口GP1的混合氣體MG之導入係被停止。
因此，依據實施態樣2，可進一步抑制原料氣體Gn流出至腔室3的外部。其結果係可更進一步提升原料氣體Gn的利用效率。
第5預定量M5係表示例如物質量(莫耳)、質量或是體積。第5預定量M5係針對複數個原料氣體Gn所分別設定的複數個第1預定量M1之合計。第1預定量M1係與實施態樣1的第1預定量M1相同。
因此，依據實施態樣2，混合氣體MG之過與不足係被抑制，故可將正確量的混合氣體MG導入腔室3。其結果係可抑制混合氣體MG之浪費。
再者，氣體供給裝置60A係依據腔室3的內部之化學反應所引起之混合氣體MG的減少量，透過原料導入管A1及原料導入口GP1將混合氣體MG補充至腔室3。
因此，依據實施態樣2，因可避免腔室3內之原料氣體Gn不足的狀況，而可抑制目的物質之成長不良。
再者，氣體供給裝置60A在補充混合氣體MG時，係以各種原料氣體Gn的莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式，而補充混合氣體MG。
因此，依據實施態樣2，原料氣體Gn的過與不足係被抑制，故可將正確量的原料氣體Gn導入腔室3。其結果係可抑制原料氣體Gn的浪費。
具體而言，氣體供給裝置60A係依據腔室3的內部之混合氣體MG的減少量，將第6預定量M6之混合氣體MG供給至腔室3。
第6預定量M6係表示例如物質量(莫耳)、質量或是體積。第6預定量M6係針對複數個原料氣體Gn所分別設定的複數個第2預定量M2之合計。第2預定量M2係與實施態樣1的第2預定量M2相同。較佳地，第6預定量M6係與例如混合氣體MG的減少量相等。
接著，氣體供給裝置60A在第6預定量M6的混合氣體MG被補充之後，係阻斷混合氣體MG的流道，以停止透過原料導入管A1及原料導入口GP1之混合氣體MG向腔室3的補充。
因此，藉由實施態樣2，可進一步抑制原料氣體Gn流出腔室3的外部。其結果係可進一步提升原料氣體Gn的利用效率。
此外，氣體供給裝置60A亦可在第5預定量M5的混合氣體MG被供給之後，依據腔室3的內部之化學反應所引起的混合氣體MG的減少量，透過原料導入管A1及原料導入口GP1，而隨時補充混合氣體MG。此情況下，由於僅依據混合氣體MG所減少的分量而隨時補充混合氣體MG，藉此使混合氣體MG在腔室3的內部隨時被保持在一定量。因此，可高精度地控制目的物質的成長。再者，在補充混合氣體MG的另一方面，因混合氣體MG亦不會流出至腔室3的外部，藉此可提升混合氣體MG的利用效率。
例如，氣體供給裝置60A係當腔室3的內部之混合氣體MG的量變得較閾值Th3少的情況下，亦可依據腔室3的內部之混合氣體MG的減少量而隨時自原料導入口GP1補充混合氣體MG。較佳地，閾值Th3係與例如第5預定量M5設定為同一數值。此情況下，係可在腔室3的內部，使混合氣體MG保持在第5預定量M5。其結果係可高精度地控制目的物質的成長。
再者，例如氣體供給裝置60A亦可在隨時補充混合氣體MG時，以各種原料氣體Gn的莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式，而隨時補充混合氣體MG。此情況下，腔室3內的原料氣體Gn的過與不足係被抑制，故可將正確量的原料氣體Gn導入腔室3。其結果係可抑制原料氣體Gn的浪費。
此外，氣體供給裝置60A亦可在隨時補充混合氣體MG時，隨時補充載體氣體CG。再者，氣體供給裝置60A亦可在隨時補充混合氣體MG時，隨時補充蝕刻氣體EG。
再者，副產物排氣部15係當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，使原料氣體Gn、載體氣體CG及蝕刻氣體EG與副產物FG一起進行排氣時，氣體供給裝置60A係依據原料氣體Gn的減少量，而將混合氣體MG補充至腔室3。氣體供給裝置60A係在補充混合氣體MG時，以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而補充混合氣體MG。
較佳地，在此，氣體供給裝置60A係將取代了混合氣體MG之稀釋混合氣體UM供給至氣相成長裝置1。稀釋混合氣體UM係將混合氣體MG及載體氣體CG進行混合，並藉由載體氣體CG稀釋混合氣體MG而得之氣體。
接下來，參考圖7針對將取代了混合氣體MG之稀釋混合氣體UM供給至氣相成長裝置1的態樣與將混合氣體MG供給至氣相成長裝置1的態樣的不同之處作說明。
原料導入管A1係供給稀釋混合氣體UM。因此，原料導入口GP1係透過原料導入管A1，將稀釋混合氣體UM導入腔室3。亦即，氣體供給裝置60A係透過原料導入管A1及原料導入口GP1，將稀釋混合氣體UM供給至腔室3。
具體而言，氣體供給裝置60A在將含有第5預定量M5之混合氣體MG的稀釋混合氣體UM供給至腔室3後，阻斷稀釋混合氣體UM的流道，以停止向腔室3供給稀釋混合氣體UM。換言之，在含有第5預定量M5之混合氣體MG的稀釋混合氣體UM被導入腔室3之後，稀釋混合氣體UM的流道被阻斷，來自原料導入管A1及原料導入口GP1之稀釋混合氣體UM的導入係被停止。
再者，氣體供給裝置60A係依據在腔室3的內部因化學反應所引起的混合氣體MG的減少量，透過原料導入管A1及原料導入口GP1，將稀釋混合氣體UM補充至腔室3。再者，氣體供給裝置60A在補充稀釋混合氣體UM時，以原料氣體Gn的莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式補充稀釋混合氣體UM。
具體而言，氣體供給裝置60A係依據腔室3的內部之混合氣體MG的減少量，透過原料導入管A1及原料導入口GP1，將含有第6預定量M6之混合氣體MG的稀釋混合氣體UM供給至腔室3。
接著，氣體供給裝置60A在含有第6預定量M6之混合氣體MG的稀釋混合氣體UM被補充之後，阻斷稀釋混合氣體UM的流道，以停止透過原料導入管A1及原料導入口GP1向腔室3補充稀釋混合氣體UM。
此外，氣體供給裝置60A亦可在含有第5預定量M5之混合氣體MG的稀釋混合氣體UM被供給之後，依據在腔室3的內部因化學反應所引起的混合 氣體MG的減少量，透過原料導入管A1及原料導入口GP1隨時補充稀釋混合氣體UM。
例如，氣體供給裝置60A係當腔室3的內部之混合氣體MG的量變得較閾值Th3少的情況下，亦可依據腔室3的內部之混合氣體MG的減少量而隨時自原料導入口GP1補充含有混合氣體MG的稀釋混合氣體UM。
再者，例如，氣體供給裝置60A亦可在隨時補充稀釋混合氣體UM時，以各種原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而隨時補充稀釋混合氣體UM。
此外，氣體供給裝置60A亦可在隨時補充稀釋混合氣體UM時，隨時補充載體氣體CG。再者，氣體供給裝置60A亦可在隨時補充稀釋混合氣體UM時，隨時補充蝕刻氣體EG。
再者，副產物排氣部15係當副產物FG之濃度變得較閾值Th2大的情況下，使原料氣體Gn、載體氣體CG及蝕刻氣體EG與副產物FG一起進行排氣時，氣體供給裝置60A係依據原料氣體Gn的減少量將稀釋混合氣體UM補充至腔室3。氣體供給裝置60A係在補充稀釋混合氣體UM時，以原料氣體Gn之莫耳分率在腔室3的內部保持恆定的方式而補充稀釋混合氣體UM。
以下若無特別說明，在實施態樣2中，氣體供給裝置60A係將取代了混 合氣體MG的稀釋混合氣體UM供給至氣相成長裝置1。
接下來，參考圖8針對氣體供給裝置60A作說明。圖8係氣體供給裝置60A之示意圖。如圖8所示，氣體供給裝置60A係具備真空幫浦61、控制部62、恆溫槽63(溫度控制部)、壓力調整單元64A、第1流量控制部Q1(流量控制部)、第2流量控制部72以及第3流量控制部73。壓力調整單元64A係具備稀釋容器X1、閥部Y1(導入部)以及複數個原料容器Zn(複數個氣體容器)。接著，氣體供給裝置60A係向氣相成長裝置1(圖7)供給氣體。此外，在本說明書中，閥部Y1為導入部的一示例，原料容器Zn為氣體容器的一示例。
控制部62係控制真空幫浦61、恆溫槽63、閥部Y1、第1流量控制部Q1、第2流量控制部72以及第3流量控制部73。亦即，真空幫浦61、恆溫槽63、閥部Y1、第1流量控制部Q1、第2流量控制部72及第3流量控制部73係受到控制部62的控制而動作。此外，控制部62係包括處理器及記憶裝置。因此，處理器係藉由執行貯存在記憶裝置之電腦程式，以控制真空幫浦61、恆溫槽63、閥部Y1、第1流量控制部Q1、第2流量控制部72及第3流量控制部73。
恆溫槽63係控制壓力調整單元64A之溫度，使壓力調整單元64A之溫度保持在一定溫度。壓力調整單元64A係配置於恆溫槽63的內部。
壓力調整單元64A係藉由載體氣體CG將混合了複數個原料氣體Gn之混合氣體MG進行稀釋而產生稀釋混合氣體UM。接著，壓力調整單元64A係 排放含有混合氣體MG之稀釋混合氣體UM。再者，壓力調整單元64A係在產生稀釋混合氣體UM時，調整稀釋容器X1的內部之載體氣體CG的分壓及各種原料氣體Gn的分壓。
具體而言，複數個原料容器Zn係分別收容彼此不同之複數個原料氣體Gn(彼此不同之複數個氣體)。原料氣體Gn係未被稀釋的單純之原料的氣體，其在原料容器Zn的內部具有一定的壓力(蒸氣壓)。
閥部Y1係將不同之複數個原料氣體Gn在不同時間點自複數個原料容器Zn導入稀釋容器X1，並以不同於複數個原料氣體Gn之時間點將用以稀釋複數個原料氣體Gn的載體氣體CG導入稀釋容器X1。其結果係在稀釋容器X1中產生混合了複數個原料氣體Gn及載體氣體CG的稀釋混合氣體UM。
例如，閥部Y1係將不同之複數個原料氣體Gn在不同時間點自複數個原料容器Zn導入稀釋容器X1。其結果係在稀釋容器X1中收容有混合了複數個原料氣體Gn的混合氣體MG。接著，閥部Y1係將載體氣體CG以不同於複數個原料氣體Gn的時間點導入稀釋容器X1。其結果係在稀釋容器X1中產生有混合了混合氣體MG及載體氣體CG的稀釋混合氣體UM。
再者，閥部Y1係調整稀釋容器X1中之各原料氣體Gn的分壓以及載體氣體CG的分壓。其結果係在稀釋容器X1中，稀釋混合氣體UM之總壓p被設定為預定總壓值、原料氣體Gn的分壓pgn被設定為第1分壓值，以及載體氣體 CG的分壓pc被設定為第2分壓值。第1分壓值基於不同之複數個原料氣體Gn在產生化學反應時的化學反應式，而針對每種原料氣體Gn被設定。此外，區別並說明複數個分壓pgn時，係描述為分壓pg1、...、pgN(N為2以上之整數)。因此，即p=pg1+、...、+pgN+pc、。
稀釋容器X1係混合自複數個原料容器Zn所分別導入的複數個原料氣體Gn及載體氣體CG，並將其作為稀釋混合氣體UM(稀釋氣體)而收容。接著，閥部Y1在複數個原料氣體Gn及載體氣體CG被混合之後，係將稀釋混合氣體UM自稀釋容器X1排放。亦即，閥部Y1係在複數個原料氣體Gn及載體氣體CG被混合，且各種原料氣體Gn的分壓pgn及載體氣體CG的分壓pc被調整之後，將稀釋混合氣體UM自稀釋容器X1排放。
此外，在本說明書中，稀釋混合氣體UM係混合了對於透過氣體供給裝置60A之氣相成長裝置1的供給對象之氣體(具體而言為混合氣體MG)與載體氣體CG的稀釋氣體之一示例。
第1流量控制部Q1可對應閥部Y1而設置。再者，第1流量控制部Q1可對應原料導入管A1(圖7)而設置。
第1流量控制部Q1係控制閥部Y1所排放的稀釋混合氣體UM的流量。接著，第1流量控制部Q1係透過原料導入管A1將稀釋混合氣體UM供給至腔室3。具體而言，第1流量控制部Q1係利用哈根-佰意索意流之原理，基於層流 元件之上游與下游的差壓而控制稀釋混合氣體UM之體積流量或質量流量。
如以上參考圖8所述，藉由實施態樣2，由於係將載體氣體CG導入稀釋容器X1中，相較於僅將混合氣體MG導入稀釋容器X1的情況下，可增大稀釋混合氣體UM之總壓p。因此，相較於僅將混合氣體MG導入稀釋容器X1的情況下，混合氣體MG易朝向第1流量控制部Q1及氣相成長裝置1移動。亦即，藉由在稀釋容器X1中之稀釋混合氣體UM的總壓p，係確保移動混合氣體MG(亦即，原料氣體Gn)的力量。另一方面，藉由調整自原料容器Zn導入至稀釋容器X1之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)，可針對每種原料氣體Gn高精度地調整稀釋容器X1中之稀釋混合氣體UM所含有之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。
其結果為，相較於如先前技術係以一邊使載體氣體流動一邊控制載體氣體的流量以調整原料氣體之供給量的情況下，可高精度地調整使與載體氣體CG一起朝向第1流量控制部Q1及氣相成長裝置1移動之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)，亦即，原料氣體Gn的供給量。再者，相較於如先前技術係自起泡器直接供給原料氣體至氣體被供給處的情況下，因係自稀釋容器X1排放稀釋混合氣體UM，藉此可高精度地調整原料氣體Gn之供給量。由於可高精度地調整原料氣體Gn之供給量，使得氣相成長裝置1可形成品質良好之目的物質(例如缺陷少、純度高之目的物質)。
再者，根據實施態樣2，係藉由在稀釋容器X1中之稀釋混合氣體UM的 總壓p而確保使原料氣體Gn移動之力量，並自稀釋容器X1排放含有原料氣體Gn之稀釋混合氣體UM。因此，同於實施態樣1，原料氣體Gn的供給量不易受溫度的影響，故容易進行溫度管理。再者，在實施態樣2中，依據與實施態樣1相同之理由，可更高精度地調整原料氣體Gn的供給量；再者，可降低氣體供給裝置60A的成本。更進一步，在實施態樣2中，依據與實施態樣1相同之理由，可抑制維護成本的提高；再者，可抑制原料容器Zn的形狀受到限制。
更進一步，藉由實施態樣2，同於實施態樣1，可容易地供給少量的混合氣體MG(亦即，少量的原料氣體Gn)。再者，在實施態樣2中，由於係自稀釋容器X1排放含有原料氣體Gn之稀釋混合氣體UM，故與實施態樣1同樣地使原料氣體Gn的供給量安定。
再者，根據實施態樣2，藉由調整導入至稀釋容器X1之載體氣體CG的導入量，則可調整稀釋混合氣體UM之總壓p。亦即，可調整移動混合氣體MG(亦即，原料氣體Gn)的力量。
更進一步，根據實施態樣2，藉由調整稀釋容器X1中之原料氣體Gn的分壓pgn，則可調整稀釋混合氣體UM所含有之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。其結果係可更高精度地調整使與載體氣體CG一起朝向第1流量控制部Q1及氣相成長裝置1移動之原料氣體Gn的量(物質量、體積量或是質量)。
更進一步，根據實施態樣2，因具備複數個原料容器Zn，可針對每一個原料容器Zn調整導入稀釋容器X1之原料氣體Gn的量。因此，各種原料氣體Gn係以具有基於為了生成目的物質之化學反應式的莫耳分率之方式，而可將原料氣體Gn導入至稀釋容器X1。亦即，在將原料氣體Gn供給至氣相成長裝置1時，可容易地調整原料氣體Gn的莫耳分率。
更進一步，根據實施態樣2，藉由在1個稀釋容器X1中混合來自於複數個原料容器Zn的複數個原料氣體Gn，並進一步將載體氣體CG導入，則在1個稀釋容器X1中產生有稀釋混合氣體UM。因此，相較於對應複數個原料容器Zn而分別設置複數個稀釋容器Xn的情況，可簡化氣體供給裝置60A的結構。例如，可減少稀釋容器Xn的數量及閥部Yn的數量。
更進一步，根據實施態樣2，利用原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)，則可使原料氣體Gn自原料容器Zn移動至稀釋容器X1。因此，可抑制設置為使原料氣體Gn自原料容器Zn移動至稀釋容器X1的主動裝置。其結果係可簡化氣體供給裝置60A，亦可降低氣體供給裝置60A之成本。
更進一步，根據實施態樣2，第1流量控制部Q1係利用稀釋混合氣體UM的總壓p，而可容易地將稀釋混合氣體UM供給至氣相成長裝置1。
此外，稀釋容器X1亦可不導入載體氣體CG，而分別自複數個原料容器 Zn導入複數個原料氣體Gn，並收容混合氣體MG。此情況下，第1流量控制部Q1亦可控制由閥部Y1所排放之混合氣體MG的流量。接著，第1流量控制部Q1亦可透過原料導入管A1以將混合氣體MG供給至腔室3。具體而言，第1流量控制部Q1亦可利用哈根-佰意索意流之原理，基於層流元件之上游與下游的差壓而控制混合氣體MG之體積流量或質量流量。
接下來，參閱圖9針對壓力調整單元64A作說明。圖9係壓力調整單元64A之示意圖。如圖9所示，壓力調整單元64A係進一步包括溫度計TM、第1壓力計PM1(壓力計)、第2壓力計PM2、管t1至管t4以及複數個管t5n。
閥部Y1係包括第1閥單元75以及複數個第2閥單元77n。第1閥單元75係包括閥b1至閥部b7及管t1至管t4。第2閥單元77n係包括閥b8n及管t5n。閥b1至閥b7及閥b8n係例如停止閥。複數個第2閥單元77n係分別對應複數個原料容器Zn而設置。
管t1係連接於稀釋容器X1及閥b4。管t2係使閥b3至閥b7相互連接。管t3係使閥b1至閥b3相互連接。管t4係使閥b7及複數個閥b8n相互連接。管t5n係連接於閥b8n及原料容器Zn。此外，閥b8n亦可直接連接於原料容器Zn。閥b4亦可直接連接於稀釋容器X1。
此外，區別並說明複數個第2閥單元77n時，係描述為第2閥單元771、...、77N(N為2以上之整數)。區別並說明複數個閥b8n時，係描述為閥 b81、...、b8N(N為2以上之整數)。區別並說明複數個管t5n時，係描述為管t51、...、t5N(N為2以上之整數)。
繼續參考圖9針對閥部Y1的控制步驟作說明。控制步驟係包括第1步驟至第22步驟。在閥部Y1的初期狀態中，閥b1至閥b7及閥b8n係關閉狀態。以下為便於理解，係以具備有2個的原料容器Zn及2個的第2閥單元77n時之閥部Y1的操作步驟作說明。
[真空吸引及沖洗]
第1步驟至第4步驟係與實施態樣1的第1步驟至第4步驟相同。
[原料氣體G1向稀釋容器X1的導入]
第5步驟：關閉閥b2、閥b6、閥b7，且開啟閥b81。
第6步驟：重複閥b7的開啟關閉，將原料氣體G1自原料容器Z1導入稀釋容器X1。將原料氣體G1導入稀釋容器X1時，調整閥b7的開啟時間與關閉時間，將稀釋容器X1的內部之原料氣體G1的壓力pg1設定至第1分壓值。壓力pg1係以式(5)表示。「V」係表示稀釋容器X1的內部之體積；「ng1」係表示原料氣體G1的物質量(莫耳)；「R」係表示氣體常數；「T」係表示稀釋容器X1的內部之溫度。
pg1×V=ng1×R×T...(5)
由於體積V及溫度T為已知，且壓力pg1可透過第1壓力計PM1量測，藉此可基於式(5)算出稀釋容器X1的內部之原料氣體G1的物質量。
依據實施態樣2，藉由以溫度計TM監視稀釋容器X1的溫度時，並透過第1壓力計PM1監視稀釋容器X1的壓力，可將稀釋容器X1的溫度及原料氣體G1的分壓pg1控制在所欲的數值。其結果係可將所欲的物質量之原料氣體G1導入至稀釋容器X1。
此外，在原料氣體G1的壓力pg1低的情況下，亦可開啟閥b6，並藉由第2壓力計PM2而量測壓力pg1。
第7步驟：當原料氣體G1的壓力pg1成為第1分壓值的時點，關閉閥b7。
第8步驟：關閉閥b4、閥b81，且開啟閥b2、閥b3、閥b7。
第9步驟：開啟閥b6。第2壓力計PM2係量測管t2、管t3、管t4的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認管t2、管t3、管t4的內部之真空的程度。
[原料氣體G2向稀釋容器X1的導入]
第10步驟：關閉閥b2、閥b3、閥b6、閥b7，且開啟閥b82。
第11步驟：開啟閥b4。
第12步驟：重複閥b7的開啟關閉，將原料氣體G2自原料容器Z2導入稀釋容器X1。將原料氣體G2導入稀釋容器X1時，調整閥b7的開啟時間與關閉時間，將稀釋容器X1的內部之混合氣體MG的總壓pm設定至第1總壓值。總壓pm係以式(6)表示。「pg1」係表示稀釋容器X1中之原料氣體G1的壓力，亦即原料氣體G1的分壓；「pg2」係表示稀釋容器X1中之原料氣體G2的分壓。
pm=pg1+pg2...(6)
由於總壓pm及分壓pg1係已完成量測，故可基於式(6)而算出原料氣體G2的分壓pg2。
再者，總壓pm係以式(7)表示。「V」係表示稀釋容器X1的內部之體積；「ng1」係表示原料氣體G1的物質量(莫耳)；「ng2」係表示原料氣體G2的物質量(莫耳)；「R」係表示氣體常數；「T」係表示稀釋容器X1的內部之溫度。
pm×V=(ng1+ng2)×R×T...(7)
體積V及溫度T為已知，由於總壓pm可透過第1壓力計PM1量測，物質量ng1可基於式(5)算出，故稀釋容器X1的內部之原料氣體G2的物質量ng2係可基於式(7)而算出。
依據實施態樣2，藉由透過溫度計TM監視稀釋容器X1的溫度時，並透過第1壓力計PM1監視稀釋容器X1的壓力，可將稀釋容器X1的溫度及原料氣體G2的分壓pg2控制在所欲的數值。其結果係可將所欲的物質量之原料氣體G2導入至稀釋容器X1。
此外，在原料氣體G2的壓力pg2低的情況下，亦可開啟閥b6，並藉由第2壓力計PM2而量測總壓pm。
第13步驟：當混合氣體MG的總壓pm成為第1總壓值的時點，關閉閥b7。 亦即，原料氣體G2的分壓pg2成為第1分壓值的時點，關閉閥b7。此外，第1分壓值係就原料氣體G1及原料氣體G2個別地設定。
[載體氣體CG向稀釋容器X1的導入]
第14步驟：關閉閥b4、閥b82，且開啟閥b2、閥b3、閥b7。
第15步驟：開啟閥b6。第2壓力計PM2係量測管t2、管t3、管t4的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認管t2、管t3、管t4的內部之真空的程度。
第16步驟：關閉閥b2、閥b6，且開啟閥b1。
第17步驟：重複閥b4的開啟關閉，並將載體氣體CG導入至稀釋容器 X1。將載體氣體CG導入稀釋容器X1時，調整閥b4的開啟時間與關閉時間，將稀釋容器X1的內部之稀釋混合氣體UM的總壓p設定至第2總壓值(亦即，預定總壓值)。總壓p係以式(8)表示。「V」係表示稀釋容器X1的內部之體積；「n」係表示稀釋混合氣體UM的物質量(莫耳)；「R」係表示氣體常數；「T」係表示稀釋容器X1的內部之溫度。具體而言，「n」係稀釋容器X1的內部之載體氣體CG的物質量(莫耳)和原料氣體G1的物質量(莫耳)和原料氣體G2的物質量(莫耳)之總合。
p×V=n×R×T...(8)
由於體積V及溫度T為已知，且總壓p可透過第1壓力計PM1量測，藉此可基於式(8)算出稀釋容器X1的內部之稀釋混合氣體UM的物質量n。更進一步，由於原料氣體G1的物質量ng1及原料氣體G2的物質量ng2為已知，藉此可基於式(9)算出載體氣體CG的物質量nc。
n=ng1+ng2+nc...(9)
依據實施態樣2，藉由透過溫度計TM監視稀釋容器X1的溫度時，並透過第1壓力計PM1監視稀釋容器X1的壓力，可將稀釋容器X1的溫度及稀釋混合氣體UM的總壓p控制在所欲的數值。
再者，可自式(10)計算出載體氣體CG的分壓pc。「pg1」係表示稀釋容 器X1的內部之原料氣體G1的壓力，亦即原料氣體G1的分壓；「pg2」係表示稀釋容器X1的內部之原料氣體G2的壓力，亦即原料氣體G2的分壓。
p=pg1+pg2+pc...(10)
基於總壓p、分壓pg1、分壓pg2及分壓pc，或是物質量n、物質量ng1、物質量ng2及物質量nc，可計算出原料氣體G1的莫耳分率、原料氣體G2的莫耳分率以及載體氣體CG的莫耳分率。
第18步驟：在稀釋混合氣體UM的總壓p達到第2總壓值的時點，關閉閥b4。亦即，在載體氣體CG的分壓pc達到第2預定值的時點，關閉閥b4。
[稀釋原料氣體Dn向氣相成長裝置1的供給]
第19步驟：亦可開啟閥b5。其結果係可藉由載體氣體CG洗淨(沖洗)閥b5直至第1流量控制部Q1為止的流道。
第20步驟：關閉閥b1、閥b5、閥b7，且開啟閥b2。
第21步驟：開啟閥b6。第2壓力計PM2係量測管t2、管t3的內部之壓力。操作者藉由第2壓力計PM2確認管t2、管t3的內部之真空的程度。此外，在管t2、管t3的流道容積較稀釋容器X1的容積小的情況下，則不需第15步驟。
第22步驟：關閉閥b2、閥b3、閥b6，且開啟閥b4、閥b5。其結果為，稀釋混合氣體UM係自稀釋容器X1朝向第1流量控制部Q1(圖8)排放。
接下來參考圖10，說明在基板S上形成作為目的物質之氮化鎵(GaN)的示例。圖10係氣相成長系統100之一部分的示意圖。如圖10所示，稀釋混合氣體UM係被收容於稀釋容器X1。稀釋混合氣體UM係含有作為原料氣體G1之三氯化鎵(GaCl3)、作為原料氣體G2之氨氣(NH3)以及作為載體氣體CG之氮氣(N2)。再者，作為載體氣體CG之氮氣(N2)係被供給至第2流量控制部72。作為蝕刻氣體EG之氯氣(Cl2)係被供給至第3流量控制部73。
在初期狀態中，第1流量控制部Q1係關閉原料導入管A1；第2流量控制部72係關閉載體導入管19；第3流量控制部73係關閉蝕刻導入管21；殘留物排出裝置80係關閉殘留物排出管25；副產物排氣部15係關閉副產物排氣管27。
第1流量控制部Q1、第2流量控制部72以及第3流量控制部73係分別開啟原料導入管A1、載體導入管19以及蝕刻導入管21。其結果為，稀釋混合氣體UM係自稀釋容器X1被導入腔室3；載體氣體CG及蝕刻氣體EG係被導入腔室3。
在參考圖10作說明的實施態樣2中，係與參考圖4作說明的實施態樣1同樣地，作為目的物質之氮化鎵(GaN)在基板S上成長。接著，與實施態樣1同 樣地，可提升三氯化鎵(G1)及氨氣(G2)的利用效率。再者，與實施態樣1同樣地，可提升氮化鎵的成長速度。更進一步地，與實施態樣1同樣地，可將腔室3的內部之殘留物ZG進行排氣以洗淨腔室3的內部。
(變形例)
接下來參考圖11針對本發明的實施態樣2之變形例的氣體供給裝置60A作說明。在變形例中，稀釋容器X1及第1閥單元75之溫度控制與原料容器Zn及第2閥單元77n之溫度控制可分別執行，在此點上係與無法分別執行溫度控制之實施態樣2不同。以下主要以變形例與實施態樣2之不同之處作說明。
圖11係氣體供給裝置60A之一部分的示意圖。如圖11所示，變形例之氣體供給裝置60A係具備第1恆溫槽63A(第1溫度控制部)及複數個第2恆溫槽63Bn(第2溫度控制部)以取代圖9所示之恆溫槽63。此外，區別並說明複數個第2恆溫槽63Bn時，係描述為第2恆溫槽63B1、...、63BN(N為2以上之整數)。
第1恆溫槽63A係統一控制稀釋容器X1的溫度及第1閥單元75的溫度，並將稀釋容器X1的溫度及第1閥單元75的溫度保持在一定溫度(例如第1溫度)。第1恆溫槽63A係與第2恆溫槽63Bn獨立，以控制稀釋容器X1及第1閥單元75的溫度。稀釋容器X1及第1閥單元75係配置於第1恆溫槽63A的內部。
較佳地，第1恆溫槽63A係將稀釋容器X1及第1閥單元75的溫度保持在比起可獲得相當於稀釋容器X1的內部之原料氣體Gn的分壓之蒸氣壓的溫 度還高之溫度。其係為了抑制原料氣體Gn的液化或是固化。
複數個第2恆溫槽63Bn係分別對應複數個原料容器Zn而設置。亦即，複數個第2恆溫槽63Bn係分別對應複數個第2閥單元77n而設置。原料容器Zn及第2閥單元77n係配置於相對應之第2恆溫槽63Bn的內部。
第2恆溫槽63Bn係統一控制所對應的原料容器Zn之溫度及所對應的第2閥單元77n之溫度，並將所對應的原料容器Zn之溫度及所對應的第2閥單元77n之溫度保持在一定溫度(例如第2溫度)。每個第2恆溫槽63Bn係各自獨立，並控制所對應的原料容器Zn及所對應的第2閥單元77n之溫度。再者，每個第2恆溫槽63Bn係與第1恆溫槽63A獨立，並控制所對應的原料容器Zn及所對應的第2閥單元77n之溫度。
如以上參考圖11所述，根據實施態樣2的變形例，由於第2恆溫槽63Bn係與第1恆溫槽63A各自分別設置，因此不會依賴稀釋容器X1及第1閥單元75的溫度，藉此可控制原料容器Zn的溫度。因此，可將原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)調整至所欲的數值。例如，第2恆溫槽63Bn係將原料容器Zn的溫度設定在較稀釋容器X1的溫度還高的溫度。其結果係可增加原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)。
若能將原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)調整至所欲的數值，則可擴大稀釋容器X1內之原料氣體Gn的壓力範圍。其結果可提升稀 釋混合氣體UM的供給量之自由度，故可擴充將目的物質形成在基板S上時的條件。再者，因可確保稀釋容器X1內充足的稀釋混合氣體UM之總壓p，故可穩定地供給稀釋混合氣體UM至第1流量控制部Q1。
再者，根據變形例，由於設置有複數個第2恆溫槽63Bn，故可對每一個原料容器Zn控制其溫度。因此，可針對每一個原料容器Zn，將原料容器Zn的內部之原料氣體Gn的壓力(蒸氣壓)調整至所欲的數值。
此外，亦可將複數個原料容器Zn及複數個第2閥單元77n配置於1個第2恆溫槽63B1的內部。接著，第2恆溫槽63B1亦可統一控制複數個原料容器Zn及複數個第2閥單元77n的溫度。
以上係已邊參考圖式邊說明本發明之實施態樣。然而，本發明並不限於上述實施態樣，在不脫離其要旨的範圍下，可實施各種態樣(例如下述(1)至(4))。再者，藉由將記載於上述之實施態樣的複數個組成元件適當地組合，可形成各種發明。例如，可自實施態樣所示全部的組成元件刪除若干個組成元件。為使圖式容易理解，係將各自的組成元件以主體示意性地表示，由圖所示的各組成元件的個數等亦有因作圖的呈現而與實際有不同的情況。再者，在上述實施態樣所示的各組成元件僅為一示例，並非用以特別限定，在不實質脫離本發明的功效之範圍內，可有各種變化。
(1)可將參考圖5所說明的容積變更部90及壓力調整部91設置於參考圖6 所說明的壓力調整單元64nB，或是設置於參考圖9及圖11所說明的壓力調整單元64A。再者，亦可將參考圖6所說明的複數個稀釋容器Xmn及複數個閥b4設置於參考圖9及圖11所說明的壓力調整單元64A。進一步地，亦可將參考圖11所說明的第1恆溫槽63A及第2恆溫槽63B1取代參考圖3、圖5及圖6所說明的恆溫槽63，而設置於參考圖3、圖5及圖6所說明的氣體供給裝置60。其它方面，可適當地組合實施態樣1、實施態樣1的第1變形例、實施態樣1的第2變形例、實施態樣2及實施態樣2的變形例。
(2)在參考圖1至圖11所說明的氣相成長裝置1中，於基板S上所形成的目的物質可以是無機化合物，亦可以是有機化合物，並無特別限定。再者，目的物質可以是薄膜，亦可以是塊材(Bulk)，並無特別限定。進一步地，原料氣體Gn的種類亦無特別限定。再者，副產物排氣部15亦可將液體或固體之副產物排出。
此外，亦可不設置副產物偵測部13及副產物排氣部15。亦可不自蝕刻導入口EP將蝕刻氣體EG導入腔室3。亦可不自載體導入口CP將載體氣體CG導入腔室3。亦可不設置壁部8及冷卻部17。原料導入口GPn、載體導入口CP、蝕刻導入口EP、殘留物排出口ZP及副產物排氣口FP的位置並無特別限定。保持部5的位置並無特別限定。再者，作為溫度控制部的一示例雖列舉了恆溫槽63、第1恆溫槽63A及第2恆溫槽63Bn，但溫度控制部不受限與此，例如亦可為加熱器。
(3)在參考圖1至圖11所說明的氣相成長裝置中1，複數個稀釋容器Xn的容量可為相同或不同。再者，複數個原料容器Zn的容量可為相同或不同。再者，在參考圖6所說明的氣相成長裝置1中，複數個稀釋容器Xmn的容量可為相同或不同。再者，收容於複數個稀釋容器Xmn的原料氣體Gn的濃度可為相同或不同。因此，閥部Yn為使收容於複數個稀釋容器Xmn的原料氣體Gn的濃度變得相同，亦可將原料氣體Gn及載體氣體CG導入至各個稀釋容器Xmn。再者，閥部Yn為使收容於複數個稀釋容器Xmn的原料氣體Gn的濃度變得不同，亦可將原料氣體Gn及載體氣體CG導入至各個稀釋容器Xmn。此外，導入至稀釋容器Xn、稀釋容器Xmn或是稀釋容器X1的載體氣體CG，亦可與自載體導入口CP導入至腔室3的載體氣體CG不同。
(4)參考圖2、圖3、圖5、圖6、圖8、圖9及圖11所說明的透過氣體供給裝置60及氣體供給裝置60A之氣體被供給處不限於氣相成長裝置1，而氣體供給裝置60及氣體供給裝置60A亦可向任意的氣體被供給處(例如裝置或物質)供給作為供給對象的氣體。再者，原料氣體Gn的種類亦無特別限制，可取代原料氣體Gn而供給各種氣體。此外，亦可將第1流量控制部Qn、第2流量控制部72及第3流量控制部73視為是氣相成長裝置1所具有的結構。
例如，氣體供給裝置60及氣體供給裝置60A可將氣體供給至各種分析儀器(如微量分析儀器)。例如，氣體供給裝置60及氣體供給裝置60A係可利用於化學生物學(Chemical Biology)領域或是醫療領域。例如，氣體供給裝置60及氣體供給裝置60A可將氣體供給至生物反應器(Bioreactor)，或是將氣體 供給至細胞培養裝置，亦或是將氣體供給至微型反應器(Microreactor)。
再者，在參考圖2、圖3、圖5及圖6所說明的氣體供給裝置60中，可設置單數個壓力調整單元64n，亦可設置單數個壓力調整單元64nA，亦可設置單數個壓力調整單元64nB，亦可設置單數個第1流量控制部Qn。在參考圖8、圖9及圖11所說明的氣體供給裝置60A中，可設置單數個原料容器Zn，亦可設置單數個第2恆溫槽63Bn。
【產業上的可利用性】
本發明係有關於一種氣體供給裝置，其具有在產業上的可利用性。

Claims (9)

  1. 一種氣體供給裝置，係具備：氣體容器，係收容氣體；稀釋容器，係混合自該氣體容器所導入之該氣體及稀釋該氣體之載體氣體，並作為稀釋氣體而收容；以及導入部，係將該氣體及該載體氣體以不同的時間點導入該稀釋容器；其中，該導入部係在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
  2. 如請求項1所記載之氣體供給裝置，其中該氣體容器係收容作為該氣體之原料氣體，且該原料氣體係藉由化學反應而產生物質之氣體。
  3. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係具備：複數個該氣體容器；複數個該稀釋容器，係分別對應於該複數個氣體容器；以及複數個該導入部，係分別對應於該複數個稀釋容器；其中，該複數個氣體容器係分別收容彼此不同的複數個該氣體；其中，各個該稀釋容器係混合自該對應的氣體容器所導入之該氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容；其中，各個該導入部係將該氣體及該載體氣體以不同的時間點導入該對應的稀釋容器；其中，在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該對應的稀釋容器排出。
  4. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係具備：對應於該氣體容器的複數個該稀釋容器；其中，各個該稀釋容器係混合自該氣體容器所導入之該氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容；其中，該導入部係在該複數個稀釋容器被各自分配的不同之複數個時段中，針對每一個該稀釋容器，將該氣體及該載體氣體以不同時間點導入該稀釋容器；其中，針對每一個該稀釋容器，在該氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
  5. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係具備：複數個該氣體容器；其中，該複數個氣體容器係分別收容彼此不同之複數個該氣體；其中，該稀釋容器係混合自該複數個氣體容器所導入之該複數個氣體及該載體氣體，並作為該稀釋氣體而收容；其中，該導入部係將該複數個氣體以不同時間點導入該稀釋容器；其中，在該複數個氣體及該載體氣體被混合之後，將該稀釋氣體自該稀釋容器排出。
  6. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係進一步具備：容積變更部，係變更該稀釋容器之氣體收容空間的容積；其中，該氣體收容空間係可收容氣體之空間；其中，該容積變更部係配置於該稀釋容器的內部，並透過變更該容積變更部的大小而變更該氣體收容空間的容積。
  7. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係進一步具備：第1溫度控制部，係控制該氣體容器的溫度；以及第2溫度控制部，係控制該導入部的溫度。
  8. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係進一步具備流量控制部，其用以控制該導入部所排出的該稀釋氣體的流量。
  9. 如請求項1或2所記載之氣體供給裝置，係進一步具備：溫度計，係量測該稀釋容器的內部之溫度；以及壓力計，係量測該稀釋容器的內部之壓力。
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