(57)【要約】      （修正有）【課題】リアクタ内に相互に異なるプロセスガスを供給する時、それぞれに対して異なる排ガス装置を切り換えて用いる場合に、相互に交差流れの生じない装置を提供する。【解決手段】第１及び第２の排ガス装置１０、２０が弁装置１１、２１により選択的に排ガス配管５と流動結合・切離し可能で、第１及び第２の排ガス装置１０、２０それぞれを異なるプロセスガスに対してを用いるものであり、両方の排ガス装置１０、２０内のそれぞれ１つの全圧ＰＦ、ＰＴを決定するための圧力センサ１３、２３とを有する、リアクタ３を有する装置であって、制御装置９が設けられる。制御装置９の制御変数は両方の排ガス装置１０、２０内の全圧ＰＦ、ＰＴ間の圧力差であり、制御装置９は、少なくとも弁装置１１、２１を切り換えるときに前記圧力差がほぼ０に制御されているように設計されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ（３）内に相互に異なるプロセスガスが供給可能であり、およびリアクタ（３）が排ガス配管（５）を有し、相互に異なるプロセスステップにおいて、相互に異なる排ガスが排ガス配管（５）を介してリアクタ（３）から排出可能である、該リアクタ（３）を有する装置であって、
第１の排ガス装置（１０）が弁装置（１１、２１）により排ガス配管（５）と流動結合可能且つ排ガス配管（５）から切離し可能な該第１の排ガス装置（１０）と、相互に異なるプロセスステップの第１のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第１の洗浄機構（１８）と、弁装置（１１、２１）と第１の洗浄機構（１８）との間に配置された、第１の均衡ガスを供給するための第１のガス供給装置（１２）と、第１の排ガス装置（１０）内の第１の全圧（ＰＦ）を決定するための第１の圧力センサ（１３）と、および
第２の排ガス装置（２０）が弁装置（１１、２１）により排ガス配管（５）と流動結合可能且つ排ガス配管（５）から切離し可能な該第２の排ガス装置（２０）と、相互に異なるプロセスステップの第２のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第２の洗浄機構（２８）と、弁装置（１１、２１）と第２の洗浄機構（２８）との間に配置された、第２の均衡ガスを供給するための第２のガス供給装置（２２）と、第２の排ガス装置（２０）内の第２の全圧（ＰＴ）を決定するための第２の圧力センサ（２３）とを有する、リアクタ（３）を有する装置において、
制御装置（９）が設けられ、制御装置（９）の制御変数は第１の排ガス装置（１０）内の全圧（ＰＦ）と第２の排ガス装置（２０）内の全圧（ＰＴ）との間の圧力差であり、および制御装置（９）は、少なくとも弁装置（１１、２１）を切り換えるときに前記圧力差がほぼ０に制御されているように設計されている、リアクタ（３）を有する装置。
【請求項２】
相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ（３）内に相互に異なるプロセスガスが供給され、およびリアクタ（３）において、相互に異なるプロセスステップにおいて相互に異なる排ガスが排ガス配管（５）を介してリアクタ（３）から排出可能である、該リアクタ（３）を、特にデータ記憶装置内に記憶されている制御プログラムとして運転する方法であって、
この場合、第１のプロセスステップにおいて、第１の排ガス装置（１０）が弁装置（１１、２１）により排ガス配管（５）と流動結合され且つ少なくとも１つの第２の排ガス装置（２０）が排ガス配管（５）から切り離され、この場合、第１の排ガスが第１の排ガス装置（１０）の第１の洗浄機構（１８）により処理され、および特に第１の質量流量制御器（１２′）を有する第１のガス供給装置（１２）により弁装置（１１、２１）と第１の洗浄機構（１８）との間に第１の均衡ガスが供給され且つ第１の圧力センサ（１３）により第１の排ガス装置（１０）内の全圧（ＰＦ）が決定され、
この場合、第２のプロセスステップにおいて、第２の排ガス装置（２０）が弁装置（１１、２１）により排ガス配管（５）と流動結合され且つ少なくとも１つの第１の排ガス装置（１０）が排ガス配管（５）から切り離され、この場合、第２の排ガスが第２の排ガス装置（２０）の第２の洗浄機構（２８）により処理され、および特に第２の質量流量制御器（２２′）を有する第２のガス供給装置（２２）により弁装置（１１、２１）と第２の洗浄機構（２８）との間に第２の均衡ガスが供給され且つ第２の圧力センサ（２３）により第２の排ガス装置（２０）内の全圧（ＰＴ）が決定される、リアクタ（３）の運転方法において、
制御装置（９）により、少なくとも弁装置（１１、２１）を切り換えるときに第１の排ガス装置（１０）内の全圧（ＰＦ）と第２の排ガス装置（２０）内の全圧（ＰＴ）との間の圧力差がほぼ０に制御されている、リアクタ（３）の運転方法。
【請求項３】
第１または第２の均衡ガスがそれぞれ、不活性ガス、特に窒素であることを特徴とする請求項１に記載の装置または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
制御装置（９）の操作部が、質量流量制御器（１２′、２２′）、および／またはポンプ（１６、２６）の上流側に配置された１つまたは複数の絞り弁（１５、２５）であることを特徴とする請求項２または３に記載の方法または請求項１または３に記載の装置。
【請求項５】
第１の洗浄機構（１８）がフィルタであり、および／または第２の洗浄機構（２８）が冷却トラップである、ことを特徴とする請求項１、３ないし４のいずれかに記載の装置または請求項２ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
プロセスステップ特に第１のプロセスステップが、リアクタ（３）内に特に水素化物特にＮＨ３が供給される基板成膜ステップであることを特徴とする、方法の経過を制御するための制御装置を有する請求項１、３ないし５のいずれかに記載の装置または請求項２ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
プロセスステップ特に第２のプロセスステップが、リアクタ（３）内に洗浄ガス特にハロゲンを含むガス特にＣｌ２が供給される洗浄ステップであることを特徴とする、方法の経過を制御するための制御装置を有する請求項１、３ないし６のいずれかに記載の装置または請求項２ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
弁装置（１１、２１、３１）により排ガス配管（５）と流動結合可能且つ排ガス配管（５）から切離し可能な、第３の洗浄機構（３８）を有する第３の排ガス装置（３０）であって、特に第３の質量流量制御器（３２′）を有する、第３の均衡ガスを供給するためのガス供給装置（３２）と、および第３の排ガス装置（３０）内の全圧を決定するための第３の圧力センサ（３３）とを有し、この場合、制御装置（９）が、第３の排ガス装置（３０）内の全圧を、第１または第２の排ガス装置（１０、２０）内の全圧に対して制御する、該第３の排ガス装置（３０）を特徴とする請求項１、３ないし７のいずれかに記載の装置または請求項２ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
全ての排ガス装置（１０、２０、３０）がそれぞれ１つの絞り弁（１５、２５、３５）を有すること、および／または少なくとも１つの排ガス装置（１０、２０、３０）が絞り弁（１５、２５、３５）を有さないこと、を特徴とする請求項１、３ないし８のいずれかに記載の装置または請求項２ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
弁装置（１１、２１、３１）が、個別に切換可能な２つないし３つの個別弁（１１、２１、３１）を有し、個別弁（１１、２１、３１）は、上流側で排ガス配管（５）と、および下流側で排ガス装置（１０、２０、３０）と結合されていることを特徴とする請求項１、３ないし９のいずれかに記載の装置または請求項２ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
圧力センサ（１３、２３、３３）が、洗浄機構（１８、２８、３８）の上流側に、特にガス供給装置（１２、２２、３２）と洗浄機構（１８、２８、３８）との間に配置されていることを特徴とする請求項１、３ないし１０のいずれかに記載の装置または請求項２ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
排ガス装置（１０、２０、３０）内の全圧を決定するための、洗浄機構（１８、２８、３８）の下流側に配置された他の圧力センサ（１３′、２３′、３３′）を特徴とする請求項１、３ないし１１のいずれかに記載の装置または請求項２ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
排ガス装置（１０、２０、３０）の各々が、流動方向においてそれぞれの真空ポンプ（１６、２６、３６）の後方に配置されたガス洗浄（１７、２７、３７）を有することを特徴とする請求項１、３ないし１２のいずれかに記載の装置または請求項２ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
第１のプロセスステップの間に、制御装置（９）により、圧力センサ（４）によって決定されたプロセスチャンバ圧力（ＰＲ）が特に絞り弁（１５）の位置の変化により目標値に保持されること、第１のプロセスステップから第２のプロセスステップへ切り換える前に、第１の排ガス装置（１０）の全圧（ＰＦ）および第２の排ガス装置（２０）の全圧（ＰＴ）がそれぞれ同じ目標値に制御されること、両方の排ガス装置（１０、２０）内の全圧（ＰＦ、ＰＴ）が安定したのちに、はじめに、第２の排ガス装置（２０）を排ガス配管（５）と結合する弁装置の遮断弁（２１）が開放され、それに続いて、第１の排ガス装置（１０）を排ガス配管（５）と結合する弁装置の遮断弁（１１）が閉鎖されること、およびその後に、制御装置（９）が、圧力センサ（４）により決定されたプロセスチャンバ圧力（ＰＲ）を、絞り弁（２５）の位置の変化によって目標値に制御すること、を特徴とする、方法の経過を制御するための制御装置を有する請求項１、３ないし１３のいずれかに記載の装置または請求項２ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかの特徴的な特性を特徴とする装置または方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤリアクタにおける排ガス洗浄装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
相互に異なるプロセスステップにおいて相互に異なるプロセスガスがリアクタ内に供給可能な該リアクタを有する装置ないしは相互に異なるプロセスステップにおいて相互に異なるプロセスガスがリアクタ内に供給される方法が、従来技術から既知である。即ち、特許文献１は、相互に異なるプロセスステップにおいて複数のガス源から相互に異なるプロセスガスが供給されるプロセスチャンバを有する。プロセスガスはガス入口機構を介してプロセスチャンバ内に流入する。プロセスチャンバ内において、加熱されたサセプタ上に、成膜されるべき基板が存在する。この場合、プロセスガスは特に熱分解により分解し且つ層および排ガスを形成する。排ガスは排ガス配管を介してプロセスチャンバから流出し且つ排ガス洗浄装置である第１の排ガス装置内において洗浄される。第２のプロセスガス、例えばプロセスガスに寄生する被膜がそれにより壁から剥離されるべき洗浄ガスを使用するとき、同様に排ガス洗浄装置である第２の排ガス装置が使用される。両方の排ガス洗浄装置は相互に異なる洗浄機構を有し、洗浄機構においてそれぞれ１つの排ガスまたは反応生成物がフィルタリングされる。
【０００３】
２つの排ガス装置を有する装置が特許文献２に記載されている。両方の排ガス装置の各々は、ポンプと、およびスクラブ洗浄装置の形のガス洗浄と、を有する。この装置において、両方の排ガス装置内にすすぎガスが供給可能である。
【０００４】
特許文献３から、それぞれ冷却トラップおよび圧力制御弁を有する、相互に並列に配置された２つの排ガス装置が使用される装置ないしは方法が既知である。
【０００５】
２つのポンプおよび共通の洗浄装置を有する、排ガス洗浄装置の配置を特許文献４もまた記載する。
【０００６】
特許文献５は、ＣＶＤプロセスを実行するためのプロセスチャンバ装置を記載し、この場合、排ガス配管内に質量流量制御器を介してバラストガスが供給可能であり、一定に保持されたポンプ装置の吸込能力において、バラストガスによりプロセスチャンバ内の全圧が変化ないしは制御可能である。
【０００７】
ＣＶＤリアクタの運転において、ガス入口機構を介して、プロセスガスがＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ内に供給される。プロセスガスは相互に反応する個別ガスから構成可能である。例えば、プロセスガスは金属有機ＩＩＩ成分およびＩＩＩ水素化物を有してもよい。例えば、プロセスチャンバ内に金属有機ガリウム化合物、金属有機インジウム化合物または金属有機アルミニウム化合物が供給されてもよい。ＩＩＩ−Ｖ層を堆積させるために、さらに、水素化物、例えばアルシン、ホスフィンまたはアンモニアが供給される。化学反応生成物は、プロセスチャンバ内の加熱されたサセプタ上に存在する基板上に、好ましくは単結晶の層を形成する。ガス状反応生成物または分解されなかったプロセスガスが、排ガス配管を介して、ガス気密リアクタの内部に存在するプロセスチャンバから排出される。成長ステップの間においては、第１の洗浄機構例えば粒子フィルタを有する第１の排ガス装置が排ガス配管と結合されている。粒子フィルタ内において、プロセスチャンバ内またはガス流出配管内においてプロセスガス相互の反応により形成された粒子がフィルタリングされる。堆積プロセスの間には、１つまたは複数の基板上にのみ層が形成されるだけではない。プロセスチャンバの壁上および特に加熱されたサセプタの表面の、基板により覆われていない場所上にもまた寄生被膜が形成される。基板がプロセスチャンバから取り除かれたのちに、成膜ステップ後に実行される洗浄ステップにおいて、洗浄ガスがプロセスチャンバ内に導入される。典型的には、洗浄ガスは塩素である。洗浄ガスにより、プロセスチャンバの壁またはサセプタの表面上の寄生被膜が除去される。排ガス配管を介して、洗浄ガスと被膜との間の反応生成物例えば塩化ガリウムのみならずＣｌ２もまた流動する。フィルタ内における洗浄ガスと残渣との反応を回避させるために、ないしは洗浄ガスを排ガス流れから切り離すために、弁装置により第１の排ガス装置が排ガス配管から切り離される。弁装置により、その中に第２の洗浄機構が配置されている第２の排ガス装置が、排ガス配管と結合される。洗浄ガスを凍結させるために、例えば７７°Ｋに冷却された冷却トラップが使用されてもよい。このような方法ないしはこのような装置において、弁装置により、第１の排ガス装置または第２の排ガス装置が選択的に排ガス配管と結合される。しかしながら、切換のときに交差流れが発生することがある。これは、堆積プロセスにおいてプロセスガスの洗浄のために使用される例えば塩素ガスが排ガス洗浄装置内に流入すること、ないしは洗浄ガスの凍結のために使用されるＮＨ３が排ガス洗浄装置内に流入することを意味する。いずれの場合もＣｌがＮＨ３と反応してＮＨ４Ｃｌが形成され、これにより、洗浄機構の使用寿命が低下することになる。このような相互汚染は、従来技術に付属する装置において、弁装置を切り換えるとき、安全上の理由から、両方の遮断弁が短時間同時に開放され、これにより、それぞれの排ガス装置が排ガス配管と結合されたときに発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７６４７８８６Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２０７６２５Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０３０４９３０Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０２３７０６３Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第４８１７５５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ＣＶＤ装置の排ガス洗浄装置ないしは方法を使用上有利なように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、はじめに、相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ内に相互に異なるプロセスガスが供給可能であり、およびリアクタが排ガス配管を有し、相互に異なるプロセスステップにおいて、相互に異なる排ガスが排ガス配管を介してリアクタから排出可能である、該リアクタを有する装置であって、第１の排ガス装置が弁装置により排ガス配管と流動結合可能且つ排ガス配管から切離し可能な該第１の排ガス装置と、相互に異なるプロセスステップの第１のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第１の洗浄機構と、弁装置と第１の洗浄機構との間に配置された、第１の均衡ガスを供給するための第１のガス供給装置と、第１の排ガス装置内の第１の全圧を決定するための第１の圧力センサおよび特に均衡ガスの質量流量を調節するための第１の質量流量制御器と、および第２の排ガス装置が弁装置により排ガス配管と流動結合可能且つ排ガス配管から切離し可能な該第２の排ガス装置と、相互に異なるプロセスステップの第２のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第２の洗浄機構と、弁装置と第２の洗浄機構との間に配置された、第２の均衡ガスを供給するための第２のガス供給装置と、第２の排ガス装置内の第２の全圧を決定するための第２の圧力センサおよび特に第２の均衡ガスの質量流量を調節するための第２の質量流量制御器とを有する、リアクタを有する装置において、制御装置が設けられ、制御装置の制御変数は第１の排ガス装置内の全圧と第２の排ガス装置内の全圧との間の圧力差であり、および制御装置は、はじめに弁装置を切り換えるときに前記圧力差がほぼ０に制御されるように設計されている、リアクタを有する装置により解決される。
【００１１】
この課題は、さらに、相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ内に相互に異なるプロセスガスが供給され、およびリアクタにおいて、相互に異なるプロセスステップにおいて相互に異なる排ガスが排ガス配管を介してリアクタから排出可能である、該リアクタの運転方法、ないしはデータ記憶装置内に記憶されている制御プログラムであって、この場合、第１のプロセスステップにおいて、第１の排ガス装置が弁装置により排ガス配管と流動結合され且つ少なくとも１つの第２の排ガス装置が排ガス配管から切り離され、この場合、第１の排ガスが第１の排ガス装置の第１の洗浄機構により処理され、および特に第１の質量流量制御器を有する第１のガス供給装置により弁装置と第１の洗浄機構との間に第１の均衡ガスが供給され且つ第１の圧力センサにより第１の排ガス装置内の全圧が決定され、この場合、第２のプロセスステップにおいて、第２の排ガス装置が弁装置により排ガス配管と流動結合され且つ少なくとも１つの第１の排ガス装置が排ガス配管から切り離され、この場合、第２の排ガスが第２の排ガス装置の第２の洗浄機構により処理され、および特に第２の質量流量制御器を有する第２のガス供給装置により弁装置と第２の洗浄機構との間に第２の均衡ガスが供給され且つ第２の圧力センサにより第２の排ガス装置内の全圧が決定される、リアクタの運転方法ないしは制御プログラムにおいて、制御装置により、はじめに弁装置を切り換える間に第１の排ガス装置内の全圧と第２の排ガス装置内の全圧との間の圧力差がほぼ０に制御される、リアクタの運転方法ないしは制御プログラムにより解決される。本発明の好ましい変更態様において、プロセスチャンバ内の全圧がそれにより決定可能な圧力センサが設けられている。さらに少なくとも１つの真空ポンプが設けられ、真空ポンプにより、排ガス装置のいずれかを介してプロセスチャンバを真空にすることが可能である。少なくとも１つの真空ポンプの上流側に絞り弁が存在する。絞り弁はサーボモータを有し、サーボモータは制御装置により駆動される。サーボモータにより、絞り弁の開口断面、したがってポンプ能力が変化可能である。プロセスステップの間に、圧力センサにより測定されたプロセスチャンバ内部の全圧は、例えば絞り弁の位置を目標値に変化させることにより制御される。しかしながら、プロセスチャンバ内の全圧の制御のために、ここではバラストガスとして作動する均衡ガスの質量流量が使用されてもよい。上記の方法は、少なくとも１つのプロセスステップから次のプロセスステップへの切換の間に使用される。切換過程の開始時に、絞り弁の位置の変化により、および／または両方の排ガス装置内への均衡ガスないしはバラストガスの質量流量の変化により、そのときの全圧が同じ値に制御される。これは、一方の排ガス装置が遮断弁の開放により排ガス配管と結合され且つ他方の排ガス装置が遮断弁の閉鎖により排ガス配管から切り離される運転時点の間に行われる。両方の排ガス装置内の全圧が安定したのち、それまで閉鎖されていた遮断弁が開放され、これにより、両方の排ガス装置が排ガス配管と流動結合されている。同じ値に保持された、両方の排ガス装置内の全圧により、従来技術において問題となった交差流れが抑制される。しかしながら、それにもかかわらず、いかなる時点においても全ての遮断弁が閉鎖されていないので、プロセスチャンバは絶えず吸引されることが保証されている。例えば第２の排ガス装置の遮断弁の開放直後に、第１の排ガス装置の遮断弁が閉鎖される。それに続くプロセスステップにおいて、プロセスチャンバ内の全圧を目標値に保持するために、制御装置は、再び、プロセスチャンバ内の全圧を決定する圧力センサと協働する。遮断弁は一般に１００％気密ではないので、特に第１および／または第２の均衡ガスの質量流量の変化により、両方の排ガス装置内の全圧間の圧力差はプロセスステップの間においてもできるだけ一定に保持される。排ガス配管から切り離されている排ガス装置において、供給される均衡ガスの質量流量の変化により圧力制御が行われる。均衡ガスは不活性ガス例えば窒素であることが好ましい。水素または適切な希ガスが使用されてもよい。供給は、弁装置とそれぞれの洗浄機構との間に位置する排ガス機構の領域内において行われる。この領域内において、全圧の決定もまた行われることが好ましい。洗浄機構は粒子フィルタであってもよい。しかしながら、冷却トラップであってもよい。第１の洗浄機構が粒子フィルタであり且つ第２の洗浄機構が塩素を凍結させるための冷却トラップであることが好ましい。洗浄機構の下流側に、同様に、圧力センサが配置されていてもよい。この圧力センサは洗浄機構内の圧力低下により低減された全圧を測定する。１つまたは複数の排ガス装置の各々は絞り弁を有していてもよく、絞り弁により、流動方向において絞り弁の後方に配置された真空ポンプのポンプ能力を制御可能である。排ガス装置の内部の全圧を制御するために、絞り弁が一定弁位置に保持されてもよい。この結果、ポンプは一定排出能力で作動する。しかしながら、全圧をそれぞれの絞り弁により制御し且つ一定バラスト流量を排ガス装置内に供給することもまた可能である。本発明の好ましい変更態様において、切換過程の開始時に、排ガス配管から切り離されているが切換過程の終了時には排ガス配管と結合されるべき排ガス装置内への均衡ガス流量が、切換過程の開始時に排ガス配管と結合されているが切換過程の終了後には排ガス配管から切り離される排ガス装置を介して流動するガス流量に対応する値に上昇される。両方の排ガス装置はそれぞれ１つの絞り弁を有し、絞り弁によりプロセスチャンバ内の全圧が調節可能である。このとき、両方のこれらの絞り弁は、閉鎖された遮断弁を開放する直前においてはほぼ同じ弁位置を有する。したがって、それまで閉鎖されていた遮断弁が開放され且つそれまで開放されていた遮断弁が閉鎖されたのちは、このとき排ガス配管と結合された排ガス装置内への均衡ガス流量のみが低減されるだけでよく、これは、絞り弁の調節よりもより急速に実行可能である。これは、遮断弁が閉鎖されたとき、プロセスチャンバの内部のきわめて僅かな圧力上昇をもたらす。排ガス装置の内部における全圧の制御は、圧力センサと、および質量流量制御器を介して均衡ガスの質量流量を変化させる制御装置とによる全圧の決定によって行われる。本発明の一変更態様において、１つの真空ポンプのみが存在し、その真空ポンプに２つまたは複数の排ガス装置が接続されているように設計されていてもよい。さらに、排ガス装置の各々が個々に真空ポンプを有するように設計されていてもよく、この場合、真空ポンプは洗浄機構の上流側または下流側に配置されていてもよい。しかしながら、いずれの場合も、全圧決定は、弁装置のすぐ下流側において行われ、これにより、弁装置の全ての弁の開放位置においていかなる交差流れも発生しない。２つまたは複数の排ガス装置の各々は、弁装置の一部である個別の遮断弁を有してもよい。遮断弁の上流側において、排ガス装置はリアクタの排ガス配管と結合されている。スクラブ洗浄装置の形の少なくとも１つのガス洗浄が設けられていることが好ましい。複数の真空ポンプまたは１つの真空ポンプから流出する各ガス流れを洗浄する共通のスクラブ洗浄装置が設けられていてもよい。しかしながら、排ガス装置の各々がそれぞれ個別の付属スクラブ洗浄装置を有するように設計されていてもよい。さらに、各排ガス装置が絞り弁を有するように設計されていてもよい。しかしながら、少なくとも１つの排ガス装置が調節可能な絞り弁を有さず、一定絞りのみを有し、これにより、この排ガスシステムの内部の全圧が均衡ガスを介してのみ調節されるように設計されていてもよい。
【００１２】
本発明の実施例が以下に添付図面により説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、相互に並列に配置された排ガス洗浄装置１０、２０を有する第１の実施例をブロック回路図として示す。
【図２】図２は、相互に並列に配置された３つの排ガス洗浄装置１０、２０、３０を有する図１に類似の図を示す。
【図３】図３は、それぞれ１つの絞り弁１５、２５の下流側に共通の真空ポンプ１６が配置された第３の実施例の、図１に類似の図を示す。
【図４】図４は、洗浄機構１８、２８が真空ポンプ１６、２６の下流側に配置された、本発明の第４の実施例を示す。
【図５】図５は、調節可能な１つの絞り弁１５のみが設けられ且つ排ガス洗浄装置２０内に一定絞り２５が位置する、第５の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例は、ＣＶＤ成長プロセスを実行したときに発生される種々の排ガスを洗浄するための排ガス洗浄装置を記載する。ＣＶＤ成長プロセスはリアクタ３内において行われる。リアクタ３は外部に対してガス気密をなすように閉鎖されたハウジングであり、ハウジング内にガス入口機構６が存在する。シャワヘッド状に形成されたガス入口機構６はガス流出開口を有し、ガス流出開口を介して、ガス源１、２、２′から供給されたプロセスガスがプロセスチャンバ内に流入し、プロセスチャンバの底部は加熱されたサセプタ７により形成される。サセプタ７上に、１つまたは複数の基板８、例えばＩＩＩ−Ｖ基板またはＩＶ基板例えばケイ素基板が位置する。基板８上に、ＩＩＩ−Ｖ層、例えばヒ化ガリウム層、ヒ化インジウム層、リン化インジウム層または亜硝酸ガリウム層が堆積される。プロセスチャンバの内部に、ガリウム、インジウム、アルミニウム、リン、ヒ素および／または窒素を含む層が堆積されることはきわめて一般的である。層は、さらに、添加剤が配量されていてもよい。金属有機化合物または水化物例えばＮＨ３の形のプロセスガスが使用される。プロセスガスはキャリヤガスと共にガス入口機構を介してプロセスチャンバ内に導入される。キャリヤガスとして、水素、窒素または希ガスが使用されてもよい。
【００１５】
１つまたは複数の異なる組成を有する層が基板８上に堆積し且つ基板８がプロセスチャンバから取り除かれたのちに、プロセスチャンバは洗浄されなければならない。このために、洗浄ガスがプロセスチャンバ内に供給される。典型的な洗浄ガスは塩素である。洗浄ガスはキャリヤガスと共にプロセスチャンバ内に供給される。塩素が使用されたとき、キャリヤガスとして、特に窒素が使用される。
【００１６】
プロセスガスまたは排ガスは排ガス配管５を介してリアクタ３から排出される。排ガス配管の内部ないしはプロセスチャンバの内部の全圧ＰＲを測定するために、排ガス配管５内に圧力センサ４が存在する。排ガス配管５は第１の排ガス装置１０の第１の遮断弁１１に分岐する。排ガス装置１０は、粒子フィルタの形の洗浄機構１８を有する排ガス洗浄装置である。第１の遮断弁１１のすぐ下流側に、均衡ガス例えばＮ２を供給するためのガス供給位置１２が存在する。均衡ガスの質量流量は質量流量制御器１２′を介して制御可能である。遮断弁１１のすぐ下流側に、即ち洗浄機構１８と遮断弁１１との間に圧力センサ１３が存在し、圧力センサ１３により、排ガス装置１０の内部の全圧ＰＦが測定可能である。全圧ＰＦは遮断弁１１のすぐ下流側の全圧であることが好ましい。
【００１７】
第２の圧力センサ１３′により、洗浄機構１８の下流側の全圧ＰＦ′が測定可能である。
【００１８】
洗浄機構１８の下流側に調節可能な絞り弁１５が存在し、絞り弁１５により、絞り弁１５の下流側に配置された真空ポンプ１６の吸込能力が調節可能である。真空ポンプ１６の下流側にガス洗浄のためのスクラブ洗浄装置１７が存在する。
【００１９】
排ガス配管５はさらに第２の排ガス装置２０に分岐し、第２の排ガス装置２０は、第１の排ガス装置１０に類似の構造を有する。第２の排ガス装置２０は、第２の遮断弁２１と、および遮断弁２１のすぐ下流側に配置された、第２の均衡ガスを供給するための第２の供給位置２２を有し、第２の均衡ガスの質量流量は第２の質量流量制御器２２′を介して調節される。第２の圧力センサ２３により、第２の遮断弁２１のすぐ下流側の全圧ＰＴが決定される。遮断弁１１とは独立に操作可能な遮断弁２１により、第２の排ガス装置２０は、排ガス配管５と結合可能または排ガス配管５から切離し可能である。
【００２０】
第２の排ガス装置２０は冷却トラップの形の第２の洗浄機構２８を有し、冷却トラップは、洗浄ガスを凍結させるために７７°Ｋに冷却可能である。排ガス装置２０の内部の全圧ＰＴを決定するために、第２の洗浄機構２８の下流側に他の圧力センサ２３′が位置する。
【００２１】
第２の真空ポンプ２６のポンプ能力を調節するために、第２の真空ポンプ２６の上流側に調節可能な絞り弁２５が存在する。第２の真空ポンプの下流側に第２のスクラブ洗浄装置２７が存在する。
【００２２】
堆積プロセスの間に第２の遮断弁２１が閉鎖され且つ第１の遮断弁１１が開放され、これにより、特にＮＨ３を含む排ガスは、排ガス配管５を介して第１の排ガス洗浄装置１０内に流入する。排ガス流れ内に存在する粒子は粒子フィルタ１８内においてフィルタリングされる。分解されなかった残留ガスは真空ポンプ１６内を通過してガス洗浄１７内に到達する。堆積プロセスの間に、両方の圧力センサ１３、２３は、第１の排ガス装置１０および第２の排ガス装置２０内の全圧に関する圧力値を制御装置９に提供する。制御装置９は、さらに、プロセスチャンバの内部の全圧ＰＲを圧力センサから受け取る。絞り弁１５の絞りフラップの位置を変化させることにより、プロセスチャンバ内の全圧が目標値に保持される。
【００２３】
堆積プロセスののちに切換過程が行われる。切換過程は、遮断弁１１の遮断により第１の排ガス装置１０を排ガス配管５から切り離し且つ遮断弁２１の開放により第２の排ガス装置２０を排ガス配管５と結合することを目的とする。
【００２４】
切換過程の開始時に、圧力制御のガイド変数が変化される。プロセスチャンバ内の全圧ＰＲの代わりに、このとき、第１の排ガス装置内の全圧ＰＦが一定値に保持される。これは、質量流量制御器１２′により供給される均衡ガスの質量流量の変化により、または絞り弁１５の絞りフラップの位置の変化により行われる。
【００２５】
切換過程の開始時に、供給位置２２において質量流量制御器２２′により第２の排ガス装置２０内に供給される均衡ガスの質量流量が、第１の排ガス装置１０の絞り弁１５を介して流動する質量流量に対応する値に設定される。これは、均衡流量が小さいとき、ほぼリアクタ３のプロセスチャンバ内を流動する質量流量である。第２の排ガス装置２０内における全圧ＰＴは、このとき、第１の排ガス装置１０の全圧ＰＦに制御される。言い換えると、両方の排ガス装置１０、２０内の全圧ＰＦ、ＰＴは同じ値に制御される。
【００２６】
両方の排ガス装置１０、２０内の全圧ＰＦ、ＰＴが安定したとき直ちに、遮断弁２１は開放可能である。弁２１が完全に開放されたとき直ちに、第１の排ガス装置１０の遮断弁１１が閉鎖される。したがって、きわめて短時間の間、両方の排ガス装置１０、２０は排ガス配管５と流動結合されている。両側の全圧が同一であることにより、交差流れは最小にされる。
【００２７】
第１の排ガス装置の第１の遮断弁１１の閉鎖と共に、供給位置２２において第２の排ガス装置２０内に供給される均衡ガスの質量流量は最小に低減されるので、弁装置を切り換えたとき、即ち第２の遮断弁２１を開放し且つ第１の遮断弁１１を閉鎖したとき、両方の絞り弁１５、２５の位置はほぼ同じである。
【００２８】
圧力が同じなので切り換えたときに交差流れは発生しない。プロセスチャンバの洗浄において使用される塩素は冷却トラップ２８内において凍結される。洗浄ステップの間、供給位置１２における第１の排ガス装置内への均衡ガスの供給を介して、第１の排ガス装置１０内の全圧が第２の排ガス装置２０内の全圧に保持される。
【００２９】
切換プロセスの終了後、制御装置９はガイド変数として再びプロセスチャンバ内の全圧を受け取り、これにより、圧力制御器４により決定された圧力ＰＲが絞り弁２５の制御のために使用される。この場合もまた、絞り弁２５を一定値に保持し且つ均衡ガスの質量流量の変化を介して圧力制御を実行することが可能である。
【００３０】
洗浄ステップの終了後に再び切換過程が行われ、この切換過程において、はじめに、作動している排ガス装置２０の内部における全圧が一定値に制御され且つ作動していない排ガス装置１０の全圧が同じ全圧に制御される。圧力の安定、即ち両方の排ガス装置１０、２０内に同じ全圧が作用している状態に到達したのちに、作動していない排ガス装置の遮断弁１１が開放され、およびこれが開放されたとき直ちに、作動している排ガス装置２０の遮断弁２１が閉鎖される。それに続いて、再び、プロセスチャンバの内部における全圧の制御への切換が行われる。
【００３１】
作動していない排ガス装置内において、供給位置２２または１２において供給される均衡流れの質量流量が最小値に保持される。しかしながら、それにもかかわらず、制御装置９により、作動していない排ガス装置の内部における全圧が作動している排ガス装置内の全圧の値に保持される。
【００３２】
図２に示された第２の実施例においては、図１に示された実施形態が、その構造がほぼ第１の排ガス洗浄装置１０の構造に対応する第３の排ガス洗浄装置３０だけ補足されている。第３の排ガス装置３０は、遮断弁１１、２１に並列に配置された第３の遮断弁３１を有する。供給位置３２において、第３の質量流量制御器３２′により質量流量が制御されて、第３の均衡ガスが排ガス装置３０内に供給される。第３の洗浄機構３８として、第３の排ガス装置３０は粒子フィルタを有する。粒子フィルタ３８の上流側に、第３の排ガス装置の内部における全圧を決定するための第３の圧力センサ３３が存在する。第３の圧力センサ３３は、その値を制御装置に提供し、制御装置は、一方で、排ガス装置３０の内部の全圧が他の２つの排ガス装置１０、２０の全圧に対応するように第３の質量流量制御器３２′を操作する。
【００３３】
洗浄機構３８の下流側に他の圧力センサ３３′が存在する。洗浄機構３８の下流側に、さらに、第３の真空ポンプ３６のポンプ能力を決定する第３の絞り弁３５が存在する。第３の絞り弁３５もまた調節可能である。第３の真空ポンプ３６の下流側に第３のスクラブ洗浄装置３７が存在する。
【００３４】
図３に示された第３の実施例においては、１つの真空ポンプ１６のみが使用されることが第１の実施例と異なっている。ただ１つの真空ポンプ１６は２つの絞り弁１５、２５の下流側に配置されている。真空ポンプ１６の下流側に共通のスクラブ洗浄装置１７が存在する。
【００３５】
図４に示された第４の実施例においては、真空ポンプ１６、２６は洗浄機構１８、２８の上流側に存在するが、ガス供給位置１２、２２の下流側に存在する。真空ポンプ１６、２６は、この場合、一定ポンプ能力でポンピングする。遮断弁１１、２１の下流側の圧力は、この場合、両方の均衡ガスの質量流量の変化により調節される。
【００３６】
図４に示された実施例は、真空ポンプ１６の上流側または真空ポンプ２６の上流側で、しかも全圧ＰＦまたはＰＴが測定される測定位置の下流側に絞り弁１１、２１が配置され、絞り弁１１、２１を用いて制御装置９により全圧が制御可能なように修正されてもよい。
【００３７】
図５に示された実施例においては、ただ１つの真空ポンプ１６の上流側に調節可能な１つの絞り弁１５のみが使用される。この絞り弁１５を用いて、ほぼ第１の排ガス装置１０内の全圧のみが調節可能である。第２の排ガス装置２０は一定値に調節された絞り弁２５を有する。特に排ガス配管５から切り離された排ガス装置内の全圧を調節可能にするために、この場合もまた、供給位置１２、２２内に、制御装置９により制御された均衡ガスが供給される。
【００３８】
上記の説明は、少なくとも下記の特徴の組み合わせによってそれぞれ独立に従来技術の変更態様を形成する、全て本出願により含まれる発明の説明に使用される。即ち、これらの特徴とは次のものである。
【００３９】
相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ３内に相互に異なるプロセスガスが供給可能であり、およびリアクタ３が排ガス配管５を有し、相互に異なるプロセスステップにおいて、相互に異なる排ガスが排ガス配管５を介してリアクタ３から排出可能であり、
第１の排ガス装置１０が弁装置１１、２１により排ガス配管５と流動結合可能且つ排ガス配管５から切離し可能な該第１の排ガス装置１０と、相互に異なるプロセスステップの第１のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第１の洗浄機構１８と、弁装置１１、２１と第１の洗浄機構１８との間に配置された、第１の均衡ガスを供給するための第１のガス供給装置１２と、第１の排ガス装置１０内の第１の全圧ＰＦを決定するための第１の圧力センサ１３と、および
第２の排ガス装置２０が弁装置１１、２１により排ガス配管５と流動結合可能且つ排ガス配管５から切離し可能な該第２の排ガス装置２０と、相互に異なるプロセスステップの第２のプロセスステップにおいて発生された排ガスを処理するための第２の洗浄機構２８と、弁装置１１、２１と第２の洗浄機構２８との間に配置された、第２の均衡ガスを供給するための第２のガス供給装置２２と、第２の排ガス装置２０内の第２の全圧ＰＴを決定するための第２の圧力センサ２３とを有し、
制御装置９が設けられ、制御装置９の制御変数は第１の排ガス装置１０内の全圧ＰＦと第２の排ガス装置２０内の全圧ＰＴとの間の圧力差であり、および制御装置９は、少なくとも弁装置１１、２１を切り換えるときに前記圧力差がほぼ０に制御されているように設計されていることを特徴とする装置。
【００４０】
相互に異なるプロセスステップにおいて、リアクタ３内に相互に異なるプロセスガスが供給され、およびリアクタ３において、相互に異なるプロセスステップにおいて相互に異なる排ガスが排ガス配管５を介してリアクタ３から排出可能である、該リアクタ３を運転するために、
この場合、第１のプロセスステップにおいて、第１の排ガス装置１０が弁装置１１、２１により排ガス配管５と流動結合され且つ少なくとも１つの第２の排ガス装置２０が排ガス配管５から切り離され、この場合、第１の排ガスが第１の排ガス装置１０の第１の洗浄機構１８により処理され、および特に第１の質量流量制御器１２′を有する第１のガス供給装置１２により弁装置１１、２１と第１の洗浄機構１８との間に第１の均衡ガスが供給され且つ第１の圧力センサ１３により第１の排ガス装置１０内の全圧ＰＦが決定され、
この場合、第２のプロセスステップにおいて、第２の排ガス装置２０が弁装置１１、２１により排ガス配管５と流動結合され且つ少なくとも１つの第１の排ガス装置１０が排ガス配管５から切り離され、この場合、第２の排ガスが第２の排ガス装置２０の第２の洗浄機構２８により処理され、および特に第２の質量流量制御器２２′を有する第２のガス供給装置２２により弁装置１１、２１と第２の洗浄機構２８との間に第２の均衡ガスが供給され且つ第２の圧力センサ２３により第２の排ガス装置２０内の全圧ＰＴが決定されて、
制御装置９により、少なくとも弁装置１１、２１を切り換えるときに第１の排ガス装置１０内の全圧ＰＦと第２の排ガス装置２０内の全圧ＰＴとの間の圧力差がほぼ０に制御されていることを特徴とする方法または制御プログラム。
【００４１】
第１または第２の均衡ガスがそれぞれ、不活性ガス、特に窒素であることを特徴とする装置または方法。
【００４２】
制御装置９の操作部が、質量流量制御器１２′、２２′、および／またはポンプ１６、２６の上流側に配置された１つまたは複数の絞り弁１５、２５であることを特徴とする装置または方法。
【００４３】
第１の洗浄機構１８がフィルタであり、および／または第２の洗浄機構２８が冷却トラップであることを特徴とする装置または方法。
【００４４】
プロセスステップ特に第１のプロセスステップが、リアクタ３内に特に水素化物特にＮＨ３が供給される基板成膜ステップであることを特徴とする、方法の経過を制御するための制御装置。
【００４５】
プロセスステップ特に第２のプロセスステップが、リアクタ３内に洗浄ガス特にハロゲンを含むガス特にＣｌ２が供給される洗浄ステップであることを特徴とする制御装置。
【００４６】
弁装置１１、２１、３１により排ガス配管５と流動結合可能且つ排ガス配管５から切離し可能な、第３の洗浄機構３８を有する第３の排ガス装置３０であって、特に第３の質量流量制御器３２′を有する、第３の均衡ガスを供給するためのガス供給装置３２と、および第３の排ガス装置３０内の全圧を決定するための第３の圧力センサ３３とを有し、この場合、制御装置９が、第３の排ガス装置３０内の全圧を、第１または第２の排ガス装置１０、２０内の全圧に対して制御する、該第３の排ガス装置３０を特徴とする装置または方法。
【００４７】
全ての排ガス装置１０、２０、３０がそれぞれ１つの絞り弁１５、２５、３５を有すること、および／または少なくとも１つの排ガス装置１０、２０、３０が絞り弁１５、２５、３５を有さないこと、を特徴とする装置または方法。
【００４８】
弁装置１１、２１、３１が、個別に切換可能な２つないし３つの個別弁１１、２１、３１を有し、個別弁１１、２１、３１は、上流側で排ガス配管５と、および下流側で排ガス装置１０、２０、３０と結合されていることを特徴とする装置または方法。
【００４９】
圧力センサ１３、２３、３３が、洗浄機構１８、２８、３８の上流側に、特にガス供給装置１２、２２、３２と洗浄機構１８、２８、３８との間に配置されていることを特徴とする装置または方法。
【００５０】
排ガス装置１０、２０、３０内の全圧を決定するための、洗浄機構１８、２８、３８の下流側に配置された他の圧力センサ１３′、２３′、３３′を特徴とする装置または方法。
【００５１】
排ガス装置１０、２０、３０の各々が、流動方向においてそれぞれの真空ポンプ１６、２６、３６の後方に配置されたガス洗浄１７、２７、３７を有することを特徴とする装置または方法。
【００５２】
第１のプロセスステップの間に、制御装置９により、圧力センサ４によって決定されたプロセスチャンバ圧力ＰＲが特に絞り弁１５の位置の変化により目標値に保持されること、第１のプロセスステップから第２のプロセスステップへ切り換える前に、第１の排ガス装置１０の全圧ＰＦおよび第２の排ガス装置２０の全圧ＰＴがそれぞれ同じ目標値に制御されること、両方の排ガス装置１０、２０内の全圧ＰＦ、ＰＴが安定したのちに、はじめに、第２の排ガス装置２０を排ガス配管５と結合する弁装置の遮断弁２１が開放され、それに続いて、第１の排ガス装置１０を排ガス配管５と結合する弁装置の遮断弁１１が閉鎖されること、およびその後に、制御装置９が、圧力センサ４により決定されたプロセスチャンバ圧力ＰＲを、絞り弁２５の位置の変化によって目標値に制御すること、を特徴とする、方法の経過を制御するための制御装置。
【００５３】
開示された全ての特徴は（それ自身はもとより、相互の組合せにおいても）発明の進歩性を有している。したがって、付属の／添付の優先権資料の開示内容（先行出願のコピー）もまた、これらの資料の特徴を本出願の特許請求の範囲内に組み込むことを目的としてもまた、その内容が全て本出願の開示内に含められるものである。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて部分出願を可能にするために、それらの特徴により、独自に発明力のある従来技術の変更態様を示している。
【符号の説明】
【００５４】
１  ガス源
２  ガス源
２′  ガス源
３  リアクタ
４  圧力センサ
５  排ガス配管
６  ガス入口機構
７  サセプタ
８  基板
９  制御装置
１０  排ガス洗浄装置
１１  遮断弁／弁装置
１２  ガス供給装置
１２′  質量流量制御器
１３  圧力センサ
１３′  圧力センサ
１５  絞り弁
１６  真空ポンプ
１７  ガス洗浄／スクラブ洗浄装置
１８  フィルタ／洗浄機構
２０  排ガス洗浄装置
２１  遮断弁／弁装置
２２  ガス供給装置
２２′  質量流量制御器
２３  圧力センサ
２３′  圧力センサ
２５  一定絞り／絞り弁
２６  真空ポンプ
２７  ガス洗浄／スクラブ洗浄装置
２８  冷却トラップ／洗浄機構
３０  排ガス洗浄装置
３１  遮断弁／弁装置
３２  ガス供給装置
３２′  質量流量制御器
３３  圧力センサ
３３′  圧力センサ
３５  絞り弁
３６  真空ポンプ
３７  ガス洗浄／スクラブ洗浄装置
３８  フィルタ／洗浄機構
ＰＦ  第１の全圧
ＰＲ  プロセスチャンバ圧力
ＰＴ  第２の全圧
【図１】
2015204461.tif 000003
【図２】
2015204461.tif 000004
【図３】
2015204461.tif 000005
【図４】
2015204461.tif 000006
【図５】
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