(57)【要約】【課題】化合物半導体の気相成長装置に関する技術を提供すること。【解決手段】化合物半導体の気相成長装置は、反応容器と、反応容器内に格納されるサセプタであってウェハを保持可能なサセプタと、分析装置と、反応容器の内部と分析装置とを接続する第１配管であって反応容器側の先端にガス採取口を備えた第１配管と、を備える。反応容器内には、ガリウムを含む第１原料ガスと、第１原料ガスと反応する第２原料ガスとが供給される。第１配管のガス採取口はウェハの近傍に位置しており、第１配管内の圧力は反応容器内の圧力に比して負圧である。【選択図】図１
2019110197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、
反応容器内に格納されるサセプタであってウェハを保持可能な前記サセプタと、
分析装置と、
前記反応容器の内部と前記分析装置とを接続する第１配管であって前記反応容器側の先端にガス採取口を備えた前記第１配管と、
を備えた化合物半導体の気相成長装置であって、
前記反応容器内には、ガリウムを含む第１原料ガスと、前記第１原料ガスと反応する第２原料ガスとが供給され、
前記第１配管の前記ガス採取口は前記ウェハの近傍に位置しており、
前記第１配管内の圧力は前記反応容器内の圧力に比して負圧であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記分析装置は、マルチターン型の飛行時間型質量分析器であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記ガス採取口は、前記サセプタの前記ウェハを保持する面に対して垂直上方から見たときに、前記サセプタの存在領域内に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記サセプタは前記ウェハを加熱するための第１ヒータを備えており、
前記ガス採取口は、前記ガス採取口から採取されるガスの温度と加熱状態の前記ウェハの表面に存在するガスの温度との差が１００℃以内となる領域内に位置していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記第１および第２原料ガスが前記反応容器内を流れる方向は水平方向であり、
前記ガス採取口は、前記サセプタの前記ウェハを保持する面の垂直上方に位置していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記第１および第２原料ガスが前記反応容器内を流れる方向は垂直方向であり、
前記第１配管の先端部は前記反応容器内に水平方向に挿入可能であり、
前記ガス採取口は、前記サセプタの前記ウェハを保持する面の垂直上方に位置していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記第１配管の先端部の前記反応容器内への挿入量を調整する調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記第１および第２原料ガスが前記反応容器内を流れる方向は水平方向であり、
前記第１配管の先端部は前記反応容器内に水平方向に挿入可能であり、
前記ガス採取口は、前記サセプタの前記ウェハを保持する面の垂直上方に位置していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項９】
前記第１および第２原料ガスが前記反応容器内を流れる方向は垂直方向であり、
前記第１配管の先端部は前記反応容器内に垂直方向に挿入可能であり、
前記ガス採取口は、前記サセプタの前記ウェハを保持する面の垂直上方に位置していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１０】
前記第１配管の先端部の前記反応容器内への挿入量を調整する調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項８または９に記載の気相成長装置。
【請求項１１】
前記反応容器内への前記第１および第２原料ガスの供給量に対する、前記ガス採取口を介して前記第１配管内に採取されるガス量の比率は、１％以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１２】
前記第１配管は、前記反応容器と前記分析装置との接続経路上に配置された分岐部を備え、
前記気相成長装置は、前記分岐部を介して前記第１配管に接続しているポンプであって、前記負圧を発生する前記ポンプをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１３】
前記第１配管の少なくとも一部を加熱するための第２ヒータをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１４】
前記第１配管の少なくとも一部は、配管の周囲を真空状態に維持するための２重配管構造を備えていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１５】
前記第１原料ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を含んでおり、
前記第２原料ガスはアンモニアを含んでおり、
前記化合物半導体はＧａＮであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、化合物半導体の気相成長装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
反応容器内に原料ガスを供給することで、ウェハ上に化合物半導体を気相成長させる技術がある。また、化合物半導体を成長させるための化学反応を解析する手法として、反応容器の排気ガスを質量分析器で分析する技術がある。なお、関連する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-298760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反応容器の排気ガスを分析する手法では、ウェハ表面近傍で実際に発生している化学反応を正確に分析することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、気相成長装置を開示する。この気相成長装置は、反応容器と、反応容器内に格納されるサセプタであってウェハを保持可能なサセプタと、分析装置と、反応容器の内部と分析装置とを接続する第１配管であって反応容器側の先端にガス採取口を備えた第１配管と、を備えることを特徴とする。また、反応容器内には、ガリウムを含む第１原料ガスと、第１原料ガスと反応する第２原料ガスとが供給されることを特徴とする。また、第１配管のガス採取口はウェハの近傍に位置しており、第１配管内の圧力は反応容器内の圧力に比して負圧であることを特徴とする。
【０００６】
本明細書の気相成長装置では、ウェハ近傍のガスを圧力差を用いて採取することができる。そして採取したガスを分析装置で分析することができる。よって、例えば反応容器の排気ガスを分析する場合に比して、ウェハ表面近傍で実際に発生している化学反応を正確に分析することが可能となる。
【０００７】
分析装置は、マルチターン型の飛行時間型質量分析器であってもよい。
【０００８】
ガス採取口は、サセプタのウェハを保持する面に対して垂直上方から見たときに、サセプタの存在領域内に位置していてもよい。
【０００９】
サセプタはウェハを加熱するための第１ヒータを備えていてもよい。ガス採取口は、ガス採取口から採取されるガスの温度と加熱状態のウェハの表面に存在するガスの温度との差が１００℃以内となる領域内に位置していてもよい。
【００１０】
第１および第２原料ガスが反応容器内を流れる方向は水平方向であってもよい。ガス採取口は、サセプタのウェハを保持する面の垂直上方に位置していてもよい。
【００１１】
第１および第２原料ガスが反応容器内を流れる方向は垂直方向であってもよい。第１配管の先端部は反応容器内に水平方向に挿入可能であってもよい。ガス採取口は、サセプタのウェハを保持する面の垂直上方に位置していてもよい。
【００１２】
気相成長装置は、第１配管の先端部の反応容器内への挿入量を調整する調整機構をさらに備えていてもよい。
【００１３】
第１および第２原料ガスが反応容器内を流れる方向は水平方向であってもよい。第１配管の先端部は反応容器内に水平方向に挿入可能であってもよい。ガス採取口は、サセプタのウェハを保持する面の垂直上方に位置していてもよい。
【００１４】
第１および第２原料ガスが反応容器内を流れる方向は垂直方向であってもよい。第１配管の先端部は反応容器内に垂直方向に挿入可能であってもよい。ガス採取口は、サセプタのウェハを保持する面の垂直上方に位置していてもよい。
【００１５】
気相成長装置は、第１配管の先端部の反応容器内への挿入量を調整する調整機構をさらに備えていてもよい。
【００１６】
反応容器内への第１および第２原料ガスの供給量に対する、ガス採取口を介して第１配管内に採取されるガス量の比率は、１％以下であってもよい。
【００１７】
第１配管は、反応容器と分析装置との接続経路上に配置された分岐部を備えていてもよい。気相成長装置は、分岐部を介して第１配管に接続しているポンプであって、負圧を発生するポンプをさらに備えていてもよい。
【００１８】
気相成長装置は、第１配管の少なくとも一部を加熱するための第２ヒータをさらに備えていてもよい。
【００１９】
第１配管の少なくとも一部は、配管の周囲を真空状態に維持するための２重配管構造を備えていてもよい。
【００２０】
第１原料ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を含んでいてもよい。第２原料ガスはアンモニアを含んでいてもよい。化合物半導体はＧａＮであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る気相成長装置を側面からみた概略構成図である。
【図２】実施例１に係る気相成長装置を上方からみた概略構成図である。
【図３】各種生成物の質量の一例を示す表である。
【図４】実施例２に係る気相成長装置の概略構成図である。
【図５】実施例３に係る気相成長装置の概略構成図である。
【図６】実施例４に係る気相成長装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
＜気相成長装置の構成＞
図１に、本明細書の技術に係る気相成長装置１を側面から見た概略構成図を示す。気相成長装置１は、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法を実施するための装置構成の一例である。気相成長装置１は、リアクタ１０を備えている。
【００２３】
リアクタ１０の構造を説明する。リアクタ１０は、反応管１１、サセプタ１２、第１配管２０、ガス採取口２１、ガス供給管１５および１６、ガス排気管３１、を備えている。反応管１１は、リアクタ１０内に配置されている。サセプタ１２は、反応管１１内に格納されている。サセプタ１２のウェハ保持面にはウェハ１４が保持されている。サセプタ１２は、気相成長中にウェハ１４を回転させることが可能である。ウェハ１４には、ＧａＮ層が気相成長される。サセプタ１２の裏面には、ヒータ１３が配置されている。ヒータ１３は、ウェハ１４を裏面から加熱する装置である。
【００２４】
反応管１１には、第１原料ガスＧ１を供給するガス供給管１５、および、第２原料ガスＧ２を供給するガス供給管１６が接続されている。第１原料ガスＧ１は、ガリウムを含むガスである。本実施例では、第１原料ガスＧ１として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３））（ＴＭＧとも記載する）および水素（Ｈ２）の混合ガスを供給する場合を説明する。第２原料ガスＧ２は、第１原料ガスＧ１と反応するガスである。本実施例では、第２原料ガスＧ２としてアンモニア（ＮＨ３）を供給する場合を説明する。反応管１１に供給された第１原料ガスＧ１および第２原料ガスＧ２は、反応管１１内を矢印Ａ１方向に水平方向に流れる。
【００２５】
また反応管１１には、ガス排気管３１が接続されている。ガス排気管３１は、圧力制御装置３２を介して第１ポンプ３３に接続されている。第１ポンプ３３のガス排出口は、ガス排気管３４を介してベントラインへ接続している。ＧａＮの気相成長に使用された原料ガスは、ガス排気管３１、第１ポンプ３３を介して、ガス排気管３４からベントラインへ排出される。
【００２６】
第１配管２０は、反応管１１の内部と飛行時間型質量分析器２２とを接続する配管である。第１配管２０は、反応管１１側の先端にガス採取口２１を備えている。ガス採取口２１は、ガスを吸入するための穴である。ガス採取口２１は、サセプタ１２のウェハを保持する面の垂直上方に位置している。また図２に、本明細書の技術に係る気相成長装置１を、サセプタ１２のウェハを保持する面に対して垂直上方から見た概略構成図を示す。ガス採取口２１は、サセプタ１２の存在領域内に位置している。すなわち図２において、ガス採取口２１は、サセプタ１２を示す円の範囲内に位置している。以上より、ガス採取口２１は、ウェハ１４の近傍に位置していることが分かる。これにより、ガスのフロー状態を乱すことなく、ウェハ１４の表面近傍を流れているガスを採取することが可能となる。
【００２７】
ガス採取口２１の形状は様々であってよい。円形、多角形、スリット形状、などであってもよい。またガス採取口２１の穴数は１つに限られず、複数あってもよい。ガス採取口２１の開口面積は、ガスの必要採取量や、ガスフロー状態に与える影響など、様々なパラメータに基づいて決定することができる。本実施例では、ガス採取口２１が、直径１ｍｍの円形の１つの穴である場合を説明する。また、図１においてガス採取口２１は反応管１１の天井部に配置されるとしたが、この形態に限られない。後述する図６のように、ガス採取口２１の垂直方向位置を調整可能としてもよい。
【００２８】
第１配管２０は、反応管１１と飛行時間型質量分析器２２との接続経路上に配置された分岐部２３を備えている。分岐した第１配管２０の一方は、第２ポンプ２５に接続している。分岐した第１配管２０の他方は、飛行時間型質量分析器２２に接続している。第２ポンプ２５は、負圧を発生するポンプである。第２ポンプ２５は、オイルを使用しないポンプ、または、ミストトラップを備えたポンプである。これにより、オイルミストが飛行時間型質量分析器２２で分析されてしまうことがない。また第２ポンプ２５は、腐食性ガスに耐性のあるポンプである。腐食性ガスの一例としては、アンモニア、塩化水素、有機金属などが挙げられる。これにより、第２原料ガスＧ２によってポンプが故障してしまうことがない。第２ポンプ２５のガス排出口は、ガス排気管３４を介してベントラインへ接続している。
【００２９】
第２ポンプ２５によって、第１配管２０内の圧力は、反応管１１内の圧力に比して負圧とされる。よって、ウェハ１４近傍に存在しているガスがガス採取口２１を介して急激に吸入され、第１配管２０、第２ポンプ２５、ガス排気管３４を介してベントラインへ排出される。また、ベントラインへ排出されるガスの一部が、分岐部２３を介して飛行時間型質量分析器２２へ供給される。これにより、ガス採取口２１から採取したガスを、負圧を用いて短時間で飛行時間型質量分析器２２まで輸送することができる。よって、採取したガスの反応状態を維持したまま、飛行時間型質量分析器２２まで輸送することが可能となる。これにより、ウェハ１４表面で発生している化学反応をｉｎ−ｓｉｔｕで測定することが可能となる。なお、第１配管２０内の圧力を、反応管１１内の圧力に対して負圧側に大きくするほど、ガス採取口２１で採取したガスを飛行時間型質量分析器２２まで輸送する時間を短くすることが可能となる。
【００３０】
反応管１１内への第１原料ガスＧ１および第２原料ガスＧ２の合計供給量に対する、ガス採取口２１を介して第１配管２０内に採取されるガス量の比率は、１％以下である。採取されるガス量をごく僅かにすることで、ウェハ１４表面を流れるガスのフロー状態に与える影響を最小限にすることができる。これにより、ウェハ１４表面で発生している化学反応をｉｎ−ｓｉｔｕで測定することが可能となる。
【００３１】
リアクタ１０から分岐部２３までの第１配管の表面には、リボンヒータ２６が巻きつけられている。リボンヒータ２６により、第１配管の表面を１００〜２００℃程度に加熱することができる。第１配管内を移動中にガス温度が低下してしまうことを防止することが可能である。これによっても、採取したガスの反応状態を維持したまま、飛行時間型質量分析器２２まで輸送することが可能となる。
【００３２】
飛行時間型質量分析器２２は、マルチターン型である。マルチターン型では、同一軌道を複数回周回することで、飛行距離を伸ばすことができる。よって、通常型の飛行時間型質量分析器に比して、高い分解能を維持しながら、装置サイズを小型化することができる。飛行時間型質量分析器２２を小型化できることで、飛行時間型質量分析器２２のレイアウトの自由性が高まるため、飛行時間型質量分析器２２とリアクタ１０との距離を近づけることが可能となる。その結果、リアクタ１０から飛行時間型質量分析器２２までの第１配管２０の距離を、マルチターン型でない通常型の飛行時間型質量分析器を用いる場合に比して、短くすることができる。これによっても、採取したガスの反応状態を維持したまま、飛行時間型質量分析器２２まで輸送することが可能となる。
【００３３】
＜気相成長方法＞
ＭＯＶＰＥ法によって、ウェハ１４上にＧａＮ層の気相成長を行う方法について説明する。気層成長条件の一例を列挙する。ＮＨ３/ＴＭＧの供給量は、モル比を1000とした。ＴＭＧの流量は430μmol/min、リアクタに流すトータルのガス流量は30slm、とした。反応管１１内の圧力は200Torr、第１配管２０内の圧力は成長リアクタから検出器までの間で圧力差が生じており検出器側では＜1Torrとした。ウェハ表面の加熱温度は1050℃とした。
【００３４】
ＭＯＶＰＥ法では、第１原料ガスＧ１と第２原料ガスＧ２を熱化学反応によって分解し、分解物をウェハ１４上に体積させることで、ウェハ１４上に単結晶ＧａＮを成長させることができる。熱化学反応では、ＴＭＧとＮＨ３との反応によって、様々な生成物が生成される。ＴＭＧの分解反応によって、ＤＭＧ（ジメチルガリウム）、ＭＭＧ（モノメチルガリウム）、Ｇａ、等が生成される。また錯体形成反応によって、ＴＭＧ：ＮＨ３、ＤＭＧ：ＮＨ３、ＭＭＧ：ＮＨ３、等が生成される。またＮＨ３−ＣＨ３間水素引抜反応によって、ＣＨ４やＮＨ２等が生成される。これらの生成物の種類や、そのモル比は、反応条件によって変化する。反応条件としては、加熱温度、ＴＭＧおよびＮＨ３のモル比、原料ガスのガス流量やガス流速などが挙げられる。
【００３５】
これらの生成物の一部は、ガス採取口２１を介して採取され、飛行時間型質量分析器２２へ輸送される。そして、ウェハ１４近傍での生成物の種類や、そのモル比の成分を、飛行時間型質量分析器２２でｉｎ−ｓｉｔｕ分析することができる。これにより、ＧａＮを結晶成長させるための化学反応を解析することができるため、適切なＧａＮの成長条件を導き出すことが可能になる。
【００３６】
本実施例において、飛行時間型質量分析器２２を用いる効果を説明する。上述したように、ウェハ１４の表面近傍では、様々な種類の生成物が生成される。これらの生成物のうちには、図３に示すように、互いに質量の近いものが存在する。これらの質量の近い生成物を区別して測定するには、質量分析器の質量スペクトルの半値幅が0.05以下程度となるような、高い分解能が必要である。しかし、四重極質量分析器などを用いる場合には、質量の近い生成物の分圧の違いを測定するための分解能を得ることが困難であった。よって、本来起こっている化学反応を正確に把握することが困難であった。
【００３７】
一方、本実施例の技術では、四重極質量分析器よりも高い分解能を備えた飛行時間型質量分析器２２を用いている。本実施例で用いた飛行時間型質量分析器２２は、質量スペクトルの半値幅が、0.02程度である。よって、図３に示すような質量の近い生成物を互いに区別して測定することが可能となる。また、本実施例で用いた飛行時間型質量分析器２２では、同位体比を分析することが可能である。よって、測定している元素を完全に同定することができるため、測定結果の信頼性を高めることが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図４に、実施例２に係る気相成長装置２０１を側面から見た概略構成図を示す。実施例１の気相成長装置１と同一の構成要素には同一の符号を付与しているため、詳細な説明は省略する。
【００３９】
第１配管２２０は、反応管１１内へ挿入される内部第１配管２２０ａと、反応管１１と飛行時間型質量分析器２２とを接続する外部第１配管２２０ｂと、調整機構２２４と、を備えている。第１配管２２０は、ガス排気管３１側に配置されている。すなわち第１配管２２０は、原料ガスの排気側に配置されている。内部第１配管２２０ａの先端部には、ガス採取口２２１が備えられている。ガス採取口２２１は、原料ガスの排気側から、反応管１１の内部へ水平方向に挿入されている。ガス採取口２２１は、サセプタ１２のウェハ１４を保持する面の垂直上方に位置している。調整機構２２４は、内部第１配管２２０ａの先端部に位置するガス採取口２２１の、反応管１１内への挿入量を調整する機構である。調整機構２２４により、ガス採取口２２１の水平方向位置を調整することが可能となる。調整機構２２４は、外部第１配管２２０ｂ内で内部第１配管２２０ａを水平方向へスライドさせることで、ガス採取口２２１の水平方向位置を制御する。ガス採取口２２１の水平方向位置は、手動で調整可能であってもよい。
【００４０】
効果を説明する。図４の気相成長装置２０１では、ガス採取口２２１の水平方向位置を自由に設定できる。例えば、ガス採取口２２１を位置Ｐ１やＰ２に配置することにより、ガスフローの上流側や下流側での化学反応を解析することができる。これにより、ウェハ１４近傍の様々な位置で実際に発生している化学反応を、位置ごとにｉｎ−ｓｉｔｕで分析することが可能となる。
【実施例３】
【００４１】
図５に、実施例３に係る気相成長装置３０１を側面から見た概略構成図を示す。
実施例１の気相成長装置１と同一の構成要素には同一の符号を付与しているため、詳細な説明は省略する。
【００４２】
気相成長装置３０１は、縦型の反応管３１１を備えている。反応管３１１の上部には、第１原料ガスＧ１を供給するガス供給管１５、および、第２原料ガスＧ２を供給するガス供給管１６が接続されている。反応管３１１に供給された第１原料ガスＧ１および第２原料ガスＧ２は、反応管３１１内を矢印Ａ２方向に、垂直下方方向に流れる。
【００４３】
第１配管３２０は、反応管３１１内へ挿入される内部第１配管３２０ａと、反応管３１１と飛行時間型質量分析器２２とを接続する外部第１配管３２０ｂと、調整機構３２４と、を備えている。第１配管３２０は、反応管３１１の側面に配置されている。内部第１配管３２０ａの先端部には、ガス採取口３２１が備えられている。ガス採取口３２１は、反応管３１１の側面から、反応管３１１の内部へ水平方向に挿入されている。ガス採取口３２１は、サセプタ１２のウェハ１４を保持する面の垂直上方に位置している。調整機構３２４は、内部第１配管３２０ａの先端部に位置するガス採取口３２１の、反応管３１１内への挿入量を調整する機構である。調整機構３２４により、ガス採取口３２１の水平方向位置を調整することが可能となる。調整機構３２４は、外部第１配管３２０ｂ内で内部第１配管３２０ａを水平方向へスライドさせることで、ガス採取口３２１の水平方向位置を制御する。これにより、ウェハ１４近傍の様々な位置で実際に発生している化学反応を、位置ごとにｉｎ−ｓｉｔｕで分析することが可能となる。
【実施例４】
【００４４】
図６に、実施例４に係る気相成長装置４０１を側面から見た概略構成図を示す。
実施例１の気相成長装置１および実施例３の気相成長装置３０１と同一の構成要素には同一の符号を付与しているため、詳細な説明は省略する。
【００４５】
気相成長装置４０１は、縦型の反応管３１１を備えている。反応管３１１に供給された第１原料ガスＧ１および第２原料ガスＧ２は、反応管３１１内を矢印Ａ２方向に、垂直下方方向に流れる。第１配管４２０は、反応管３１１内へ挿入される内部第１配管４２０ａと、反応管３１１と飛行時間型質量分析器２２とを接続する外部第１配管４２０ｂと、調整機構４２４と、を備えている。第１配管４２０は、反応管３１１の上面に配置されている。内部第１配管４２０ａの先端部には、ガス採取口４２１が備えられている。ガス採取口４２１は、反応管３１１の上面から、反応管３１１の内部へ垂直下方方向に挿入されている。ガス採取口４２１は、サセプタ１２のウェハ１４を保持する面の垂直上方に位置している。調整機構４２４は、内部第１配管４２０ａの先端部に位置するガス採取口４２１の、反応管３１１内への挿入量を調整する機構である。調整機構４２４により、ガス採取口４２１の垂直方向位置を調整することが可能となる。これにより、ウェハ１４近傍の様々な位置で実際に発生している化学反応を、位置ごとにｉｎ−ｓｉｔｕで分析することが可能となる。
【００４６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４７】
ガス採取口の配置位置の決定方法は様々であってよい。例えば、ガス採取口から採取されるガスの温度と加熱状態のウェハの表面に存在するガスの温度との差が所定温度以内となる位置に、ガス採取口を配置してもよい。所定温度の一例としては、１００℃が挙げられる。効果を説明する。ガス採取口の位置が、ウェハ表面から遠ざかるにつれて、ガス温度は低下する。これは、加熱されたウェハ１４によってガスが加熱されているためである。そして、ガス採取口から採取されるガス温度が、ウェハ表面のガス温度よりも所定温度以上低下すると、ウェハ表面のガスで実際に発生している反応状態と採取したガスで発生している反応状態とが異なってしまうと考えられる。よって、採取したガスとウェハ表面のガスとの温度差が所定温度以内となるようにガス採取口の配置位置を決定することで、ウェハ１４表面で発生している化学反応をｉｎ−ｓｉｔｕで測定することが可能となる。
【００４８】
第１配管内を移動中にガス温度が低下してしまうことを防止するための構造は、実施例１のリボンヒータ２６に限られない。リアクタ１０から分岐部２３までの第１配管の少なくとも一部において、第１配管を２重配管構造にしてもよい。これにより、第１配管の周囲を真空状態に維持できるため、断熱性を高めることが可能となる。
【００４９】
本明細書に記載の技術は、ＭＯＶＰＥ法に限らず、様々な成長法に対して適用することが可能である。例えば、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法に適用することができる。この場合、第１原料ガスＧ１として塩化ガリウムを使用すればよい。
【００５０】
本明細書に記載の技術は、ＧａＮに限らず、様々な化合物半導体の結晶成長に適用することが可能である。例えば、ＧａＡｓ結晶の成長に適用することができる。この場合、第２原料ガスＧ２としてアルシン（ＡｓＨ５）を使用すればよい。
【００５１】
本明細書に記載した数値は一例である。例えば、原料ガスの供給量に対する採取ガス量の比率は１％以下であるとした。また、採取したガスとウェハ表面のガスとの温度差は１００℃以内であるとした。しかし、これらの数値は例示であり、この値に限定されない。
【００５２】
ガリウムを含む有機金属は、ＴＭＧに限らない。トリエチルガリウム（（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）などを使用することも可能である。キャリアガスは、Ｈ２に限られず、Ｎ２なども使用可能である。
【００５３】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【００５４】
反応管１１および３１１は、反応容器の一例である。飛行時間型質量分析器２２は、分析装置の一例である。ＧａＮは、化合物半導体の一例である。ヒータ１３は、第１ヒータの一例である。リボンヒータ２６は、第２ヒータの一例である。
【符号の説明】
【００５５】
１：気相成長装置、１１および３１１：反応管、１２：サセプタ、１４：ウェハ、２０：第１配管、２１：ガス採取口、２２：飛行時間型質量分析器、Ｇ１：第１原料ガス、Ｇ２：第２原料ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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