(57)【要約】【課題】２種類以上の排気ガスを十分に除害する。【解決手段】本発明に係る排ガス処理部（ガス処理装置）１０８は、第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理部１１４と、第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理部１１５とを備えているそして、第１のガス処理部１１４において、第１のガス除害部１１６は、第２のガス除害部１１７に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されており、第２のガス処理部１１５において、第２のガス除害部１１８は、第１のガス除害部１１９に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されている。したがって、排気ガス中に第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方が含まれていたとしても、十分に排気ガスを除害することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の排気ガスを処理する排ガス処理装置であって、
第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理部と、
第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理部とを備え、
第１のガス処理部および第２のガス処理部は、それぞれ、第１の排気ガスを除害する第１のガス除害部と、第２の排気ガスを除害する第２のガス除害部とを包含し、
第１のガス処理部において、第１のガス除害部は、第２のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されており、
第２のガス処理部において、第２のガス除害部は、第１のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
第１のガス処理部において、第１のガス除害部の除害能力は、第２のガス除害部の除害能力よりも高く、
第２のガス処理部において、第２のガス除害部の除害能力は、第１のガス除害部の除害能力よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
排気ガスを処理するガス処理部を第１のガス処理部と第２のガス処理部との間において切り替える処理系統切替部をさらに備え、
前記処理系統切替部は、
排気ガス中に主に含有されている排気ガスが第１の排気ガスである場合に、ガス処理部を第１のガス処理部に切り替る一方、
排気ガス中に主に含有されている排気ガスが第２の排気ガスである場合に、ガス処理部を第２のガス処理部に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
排気ガス中に主に含有されている排気ガスの種類を検知する検知部と、前記処理系統切替部によるガス処理部の切り替えを制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記検知部において検知した排気ガスの種類に応じて、排気ガスを処理するガス処理部を切り替えるように前記処理系統切替部を制御することを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、第１のガス処理部および第２のガス処理部に流入する排気ガスの総流量を一定に保った状態においてガス処理部を切り替えるように、前記処理系統切替部を制御することを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
第１の排気ガスおよび第２の排気ガスのいずれか一方がアンモニアガスであり、他方がアリシンガスであることを特徴とする請求項１〜５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
２種類以上の材料ガスを用いて基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガス処理装置を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】
２種類以上の排気ガスを処理する排ガス処理方法であって、
第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理工程、または第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理工程の少なくともいずれか一方を包含し、
第１のガス処理工程においては、第１の排気ガスに対する除害処理を行った後に第２の排気ガスに対する除害処理を行い、
第２のガス処理工程においては、第２の排気ガスに対する除害処理を行った後に第１の排気ガスに対する除害処理を行うことを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法、ならびに薄膜形成装置に関するものであり、より具体的には、複数の材料ガスを用いて基板上に薄膜を形成するときに発生する排気ガスを処理する排ガス処理装置および排ガス処理方法、ならびに当該排ガス処理装置を備えた薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ、半導体レーザー等の半導体発光素子の発光層を製造する方法として、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスと、アンモニア（ＮＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、アリシン（ＡｓＨ３）等の水素化合物を含む材料ガスを用いて化合物半導体薄膜を形成するＭＯＣＶＤ法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着法)が知られている。ＭＯＣＶＤ法は、材料ガスを反応炉内に導入して加熱し、基板上において気相化学反応させることによって、基板上に薄膜を形成する方法である。
【０００３】
このようなＭＯＣＶＤ法によって薄膜を形成するＭＯＣＶＤ装置においては、装置内に残留する残留ガスを排気する場合に、有害な残留ガスを無害化処理するための排気ガス処理システムが必要となる。一般的なＭＯＣＶＤ装置は、材料ガスを反応させる反応炉と、反応炉に材料ガスを供給する材料ガス源、および反応炉から排出されたガスを無害化処理する排ガス処理装置を備えている。
【０００４】
従来のＭＯＣＶＤ装置の構成を、図３を参照して以下に説明する。図３は、従来のＭＯＣＶＤ装置３００の構成を示す概略図である。図３に示すように、従来のＭＯＣＶＤ装置３００は、反応炉３０１、第１のガス供給部３０２、第２のガス供給部３０３、第１の流量制御部３０４、第２の流量制御部３０５、供給管３０６、排ガス輸送管３０７、排ガス処理部３０８および排気管３０９を備えている。また、反応炉３０１は、サセプタ３１１およびヒータ３１２を備えている。サセプタ３１１の中央部には、基板３１０の裏面側を支持するために、基板３１０の外周大のザグリが設けられており、当該ザグリ中に基板３１０が載置される。ヒータ３１２は、サセプタ３１１を介して基板３１０を加熱する。
【０００５】
反応炉３０１には、供給管３０６を介して第１のガス供給部３０２および第２のガス供給部３０３、ならびに第１の流量制御部３０４および第２の流量制御部３０５が接続されている。第１のガス供給部３０２から反応炉３０１に供給される材料ガスの流量は、第１の流量制御部３０４により制御されており、第２のガス供給部３０３から反応炉３０１に供給される材料ガスの流量は、第２の流量制御部３０５により制御されている。そして、反応炉３０１に供給されたガスのうち、消費されずに残留した残留ガスは、反応炉３０１から排ガス輸送管３０７を介して排ガス処理部３０８に排出される。
【０００６】
基板３１０上に薄膜を形成するとき、第１のガス供給部３０２または第２のガス供給部３０３から反応炉３０１内に供給されたガスが、基板３１０に対して垂直方向に導入されるようになっており、基板３１０および供給された材料ガスは、ヒータ３１２によって所望の成長温度に加熱され、基板３１０上における気相化学反応が促進されるようになっている。
【０００７】
ここで排ガス処理部３０８について説明する。排ガス処理部３０８は、ガス除害部３１３を備えている。排ガス処理部３０８は、ガス除害部３１３において排ガスを除害し、無害化されたガスを排気管３０９から外部に排気するものである。除害部３１３による除害方法は、除害原理または構造の違いによって、一般に、湿式除害、乾式除害および燃焼式除害の３つのタイプに分類される。
【０００８】
湿式除害による除害方法は、除害剤として酸性またはアルカリ性の溶液を使用し、処理すべき排ガスをその溶液に接触させることによって、排ガスと溶液との中和反応により分解処理するものである。湿式除害による除害方法は低コストであり、処理可能なガスの種類も多い。しかしながら湿式除害による除害方法は、一般に、除害効率が低いことが知られており、高濃度の毒性ガスの除害には適さない。
【０００９】
次に、乾式除害による除害方法は、活性炭、セラミックス等の多孔質物中に中和剤または触媒を付着させたものを除害剤として使用し、処理すべき排ガスを除害剤により物理吸着または化学反応させることによって分解するものである。乾式除害による除害方法は、多孔質物と、中和剤または触媒とを適宜組み合わせることによって、あらゆる種類のガスに対して適用可能である。このように乾式除害による除害方法は汎用性があるため処理可能なガスの種類が多く、除害効率も高いため、最もポピュラーな除害方式である。しかしながら、乾式除害において用いられる除害剤は、破過寿命が比較的短く、さらに排ガスの処理量に依存して除害剤としての交換時期が早まるため、メンテナンスの回数が増加する。
【００１０】
また、燃焼除害による除害方法は、処理すべき排ガスをバーナー、ヒータ等により加熱し、排ガスを燃焼させて除害するものである。燃焼除害による除害方法は、除害効率が高く、比較的低コストが実現できるが、処理可能なガスの種類は可燃性ガスに限られるため、汎用性が低い。
【００１１】
一般に、ＭＯＣＶＤ装置においては、材料ガスとして複数種類のガスを用いる場合、これらの材料ガスを同時に供給する、または順次切り替えて供給する。したがって、このようなＭＯＣＶＤ装置において排ガスを除害する排ガス処理部は、材料ガスの種類、装置全体での除害効率、コスト面等を考慮した上で、上記各除害方法の長所および短所を加味し、複数の除害方法を組み合わせて構成することが多い。
【００１２】
特に乾式除害の除害方法においては、耐熱性かつ耐腐食性の除害塔と呼ばれる容器に除害剤を充填し、当該除害塔内に処理すべき排ガスを通過させて使用するが、一般に、複数種類の材料ガスを使用する場合には、１個の除害塔に複数種類の除害剤を混合して充填している。したがって、使用する材料ガスの種類が多くなると、除害塔内において各除害剤が互いに悪影響を及ぼし、除害塔内における各排ガスに対する処理能力が低下してしまう。このような問題を解決するためには、除害塔を大規模にする、または除害塔の交換頻度を増大させる必要性が生じる。
【００１３】
また、材料ガスの種類によっては、他の材料ガスを除害するための除害剤と反応することもあり、除害剤の除害処理能力を著しく低下させる場合がある。このため、使用する材料ガスの種類に応じた除害剤の組み合わせの選定、メンテナンス管理等が必要となる。
【００１４】
上述したようなＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理部に関する問題点を解決するために、排ガスの除害処理を効率的に行う方法が、例えば特許文献１および２に開示されている。特許文献１および２に記載の方法においては、２種類以上の材料ガスをそれぞれ個別に除害する除害処理部を並列に設け、供給される材料ガスの種類に応じて、使用する排ガス処理部を切り替えて処理している。
【特許文献１】特開２００５−２６６０２号公報（２００５年１月２７日公開）
【特許文献２】特開２００４−１２４１９３号公報（２００４年４月２２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１および２に記載の方法においては、供給される材料ガスの切り替えに応じて使用する排ガス処理部の切り替えを行っている。したがって、供給される材料ガスの切り替え直後には、切り替え前に供給されていた材料ガスが装置内に残った状態となる。このような状態においては、処理されるべき排ガスが装置内に複数存在することになり、処理される排ガス処理部をガス毎に切り替えたとしても、装置内に存在する排ガスを完全に除害することができず、有害なガスが漏洩してしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の種類の排ガスを処理する排ガス処理装置において、各排ガスを効率よく処理することが可能な排ガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る排ガス処理装置は、上記課題を解決するために、２種類以上の排気ガスを処理するガス処理装置であって、第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理部と、第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理部とを備え、第１のガス処理部および第２のガス処理部は、それぞれ、第１の排気ガスを除害する第１のガス除害部と、第２の排気ガスを除害する第２のガス除害部とを包含し、第１のガス処理部において、第１のガス除害部は、第２のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されており、第２のガス処理部において、第２のガス除害部は、第１のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る排ガス処理方法は、上記課題を解決するために、２種類以上の排気ガスを処理する排ガス処理方法であって、第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理工程、または第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理工程の少なくともいずれか一方を包含し、第１のガス処理工程においては、第１の排気ガスに対する除害処理を行った後に第２の排気ガスに対する除害処理を行い、第２のガス処理工程においては、第２の排気ガスに対する除害処理を行った後に第１の排気ガスに対する除害処理を行うことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、第１のガス処理部および第２のガス処理部は、それぞれ、第１の排気ガスを除害する第１のガス除害部および第２の排気ガスを除害する第２のガス除害部を備えている。このように、第１のガス処理部は、第１のガス除害部と共に、補助的な除害部として、第２のガス除害部を備えているので、第１のガス処理部に送られてきた第１の排気ガス中に第２の排気ガスが含まれていたとしても、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方を除害することが可能である。また、同様に、第２のガス処理部は、第２のガス処理部と共に、補助的な除害部として、第２のガス処理部を備えているので、第２のガス処理部に送られてきた第２の排気ガス中に第１のガスが含まれていたとしても、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方を除害することが可能である。その結果、排気される排気ガスを十分に除害することが可能である。
【００２０】
また、第１のガス処理部は、第１のガス除害部を、第２のガス除害部に対して、排気ガスの流入方向上流側に備えている。また、第２のガス処理部１１５は、第２のガス除害部を、第１のガス除害部に対して、排気ガスの流入方向上流側に備えている。したがって、第１の排気ガスを主に含む排気ガスを第１のガス処理部において除害することによって、第１の排気ガスを除害する第１の除害部において先行して第１の排気ガスを除害し、その後残存している第２の排気ガスを第２の除害部において除害するため、排気ガスを効率よく除害することが可能である。同様に第２の排気ガスを主に含む排気ガス排気ガスを第２のガス処理部において除害することによって、第２の排気ガスを除害する第２の除害部において先行して第２の排気ガスを除害し、その後残存している第１の排気ガスを第１の除害部において除害するため、排気ガスを効率よく除害することが可能である。
【００２１】
本発明に係る排ガス処理装置は、第１のガス処理部において、第１のガス除害部の除害能力は、第２のガス除害部の除害能力よりも高く、第２のガス処理部において、第２のガス除害部の除害能力は、第１のガス除害部の除害能力よりも高いことが好ましい。
【００２２】
排気ガスの種類によっては、他の種類の排気ガスを除害の対象とする除害剤と反応して、当該除害剤の除害能力を著しく低下させる場合がある。第１のガス処理部において、第１の除害部の除害能力が第２の除害部の除害能力よりも高くすることによって、第２の排気ガスの影響により第１の除害部の除害能力が低下したとしても、もともとの第１の除害部の除害能力が高いため、第１の排気ガスを十分に除害することが可能である。同様に、第２のガス処理部において、第２の除害部の除害能力が第１の除害部の除害能力よりも高くなるように構成することによって、排気ガス中に残存する第１の排気ガスの影響により第２の除害部の除害能力が低下したとしても、もともとの第２の除害部の除害能力が高いため、第２の排気ガスを十分に除害することが可能である。
【００２３】
本発明に係る排ガス処理装置は、排気ガスを処理するガス処理部を第１のガス処理部と第２のガス処理部との間において切り替える処理系統切替部をさらに備え、上記処理系統切替部は、排気ガス中に主に含有されている排気ガスが第１の排気ガスである場合に、ガス処理部を第１のガス処理部に切り替る一方、排気ガス中に主に含有されている排気ガスが第２の排気ガスである場合に、ガス処理部を第２のガス処理部に切り替えることが好ましい。
【００２４】
このように、排気ガス中に主に主に含有されている排気ガスの種類に応じて、ガス処理部を切り替えるため、ガス処理部の切り替えを容易に行うことができる。また、例えば処理系統切替部によるガス処理部の切り替えを、排気ガス中における排気ガスの濃度に基づいて行うことによって、ガス処理部の切り替えをより容易に行うことができる。
【００２５】
本発明に係る排ガス処理装置は、排気ガス中に主に含有されている排気ガスの種類を検知する検知部と、上記処理系統切替部によるガス処理部の切り替えを制御する制御部とをさらに備え、上記制御部は、上記検知部において検知した排気ガスの種類に応じて、排気ガスを処理するガス処理部を切り替えるように上記処理系統切替部を制御することが好ましい。ここで、検知部による排気ガスの種類の検知は、例えば、排気ガス中における排気ガスの濃度が最も高いものを検知することによって行われ得る。これにより、より高精度にガス処理部の切り替えを行うことが可能であり、人的操作ミスの発生を抑えて安全性を確保することができる。
【００２６】
本発明に係る排ガス処理装置は、上記制御部は、第１のガス処理部および第２のガス処理部に流入する排気ガスの総流量を一定に保った状態においてガス処理部を切り替えるように、上記処理系統切替部を制御することが好ましい。これにより、排気ガスの総流量の急激な変化による装置内の圧力の変動を抑えることが可能である。その結果、薄膜形成過程中の装置内のガスの流れを乱すことがないため、成膜品質を低下させることなくガス処理部の切り替えを行うことができる。
【００２７】
本発明に係る排ガス処理装置において、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスのいずれか一方がＮＨ３ガスであり、他方がＡｓＨ３ガスであることが好ましい。また、本発明に係る薄膜形成層値は、２種類以上の材料ガスを用いて基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、上述したいずれかの排ガス処理装置を備えていることが好ましい。本発明に係る排ガス処理装置においては、多様な種類の排気ガスを十分に除害することが可能であるため、多様な薄膜形成装置に適用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る排ガス処理装置は、以上のように、２種類以上の排気ガスを処理する排ガス処理装置において、第１の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第１のガス処理部と第２の排気ガスを主に含有する排気ガスを処理する第２のガス処理部とを備え、第１のガス処理部において、第１のガス除害部は、第２のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されており、第２のガス処理部において、第２のガス除害部は、第１のガス除害部に対して排気ガスの流入方向上流側に配設されているので、例えば、排気ガス中に複数の種類の排ガスが混在していたとしても、１つの排気ガスに対するガス処理部内において、排気ガス中に含まれる主な排ガスに対する処理を先行して行い、ついで他の排ガスに対する処理を行うことができるので、複数の種類の排気ガスをそれぞれ十分に処理することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態について、図１を参照して以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜形成装置１００を示す概略構成図である。図１に示すように、薄膜形成装置１００は、反応炉１０１、第１のガス供給部１０２、第２のガス供給部１０３、第１の流量制御部１０４、第２の流量制御部１０５、供給管１０６、排ガス輸送管１０７、排ガス処理部（排ガス処理装置）１０８、および排気管１０９を備えている。反応炉１０１内には、サセプタ１１１およびヒータ１１２が備えられており、サセプタ１１１中央部に基板１１０の外周大に形成されたザグリ上に基板１１０を載置し、ヒータ１１２がサセプタ１１１と共に基板１１０を加熱するようになっている。
【００３０】
排ガス処理部１０８は、処理系統切替部１１３、第１のガス処理部１１４および第２のガス処理部１１５を備えており、第１のガス処理部１１４は、第１のガス除害部１１６および第２のガス除害部１１７を備え、第２のガス処理部１１５は、第２のガス除害部１１８および第１のガス除害部１１９を備えている。
【００３１】
第１のガス供給部１０２および第２のガス供給部１０３は、基板１１０上に薄膜を形成するための材料ガスを反応炉１０１に供給するものであり、供給管１０６を介して反応炉１０１に接続されている。そして、第１のガス供給部１０２から反応炉１０１に供給される材料ガスの流量は、第１の流量制御部１０４により制御されており、第２のガス供給部１０３から反応炉１０１に供給される材料ガスの流量は、第２の流量制御部１０５により制御されている。第１の流量制御部１０４および第２の流量制御部１０５は、第１のガス供給部１０２または第２のガス供給部１０３から反応炉１０１に供給される材料ガスの供給流量を制御するものであり、マスフローコントローラ等を好適に使用できる。
【００３２】
本実施形態において、第１のガス供給部１０２から反応炉１０１に供給される第１の材料ガスと、第２のガス供給部１０３から反応炉１０１に供給される第２の材料ガスとは異なる種類の材料ガスであり、例えば、一方がＮＨ３ガスであり、他方がＡｓＨ３ガスであってもよいが、これに限定されない。本実施形態においては、材料ガスを２種類用いた構成について説明しているが、３種類以上の材料ガスを用いても同様の効果が得られる。この場合、ガス供給部、流量制御部、ガス処理部、ガス除害部等を材料ガスの種類に応じて設置する。
【００３３】
第１のガス供給部１０２または第２のガス供給部１０３から反応炉１０１に供給された材料ガスは、反応炉１０１内において基板１１０上に薄膜を形成する材料として用いられる。反応炉１０１内において、サセプタ１１１の中央部に基板１１０の裏面側を指示するように形成されたザグリ中に、基板１１０が載置されている。基板１１０上に薄膜を形成するとき、反応炉１０１内に供給された材料ガスが、基板１１０に対して垂直方向に導入される。このとき基板１１０は、ヒータ１１２によって所望の成長温度に加熱されており、基板１０１上における材料ガスの気相反応が促進されて薄膜が形成される。
【００３４】
基板１０１上にＭＯＣＶＤ法によって薄膜を形成する場合、２種類以上の材料ガスを適宜切り替えて基板１０１上に供給することによって、所望の薄膜を形成する。本発明に係る薄膜形成装置１００においては、基板１０１上に所望の薄膜を形成し得るように、第１の材料ガスおよび第２の材料ガスを適宜切り替えて反応炉１０１内の基板１１０上に供給する。本実施形態において、材料ガスの供給の切り替えは、第１の流量制御部１０４または第２の流量制御部１０５によって、反応炉１０１に供給される材料ガスの供給流量を調整することによって実現することができる。また、材料ガスの供給の切り替えは、材料ガスを反応炉１０１に供給するためのバルブの開閉状態を調整することによって実現してもよい。
【００３５】
また反応炉１０１は、排ガス輸送管１０７を介して排ガス処理部１０８とを接続されている。そして、反応炉１０１内において薄膜の形成に用いられなかった未反応の材料ガスは、排ガス輸送管１０７を介して排ガス処理部１０８に送られる。このような未反応の材料ガスには有害物質が含まれているため、装置外に排気する前に、排ガス処理部１０８において除害される。そして、排ガス処理部１０８において除害処理された排気ガスは、排気管１０９から装置外部に排気される。
【００３６】
また本明細書において、排気ガスの除害は、排気ガスに含まれる有害物質を無害化することを意図しており、排気ガスに含まれる有害物質を完全に無害化することだけでなく、排気ガス中における有害物質の含有量を所望の割合にまで低下させることも意図している。
【００３７】
ここで、排ガス処理部１０８における排気ガスの除害処理について説明する。上述したように、反応炉１０１には、第１の材料ガスおよび第２の材料ガスの２種類が供給されるため、薄膜の形成に用いられずに排気される排気ガスも、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの２種類存在する。本実施形態における排ガス処理部１０８は、２種類の排気ガスをそれぞれ個別に除害するものである。
【００３８】
排ガス処理部１０８に送られた排気ガスは、処理系統切替部１１３を介して第１のガス処理部１１４または第２のガス処理部１１５に送られる。処理系統切替部１１３から各ガス処理部への配管が分岐している。処理系統切替部１１３は、反応炉１０１から送られてきた排気ガスの種類に応じて、処理を行うガス処理部を切り替えるものである。処理系統切替部１１３によるガス処理部の切り替えは、例えば排気ガス中における濃度が最も高いガスを主に処理するガス処理部に切り替えることによって行われる。処理系統切替部１１３は、排気ガスの種類に応じて、第１のガス処理部１１４または第２のガス処理部１１５へと分岐した配管に排気ガスを流入させるものであればよく、例えばバルブ等を好適に使用可能である。
【００３９】
第１のガス処理部１１４は、第１のガス供給部１０２から供給された第１の材料ガスのうち、未反応のまま排ガス処理部１０８に排気された第１の排気ガスを処理するものである。また、第２のガス処理部１１５は、第２のガス供給部１０３から供給された第２の材料ガスのうち、未反応のまま排ガス処理部１０８に排気された第２の排気ガスを処理するものである。したがって、処理系統切替部１１３は、排気ガスの処理をする処理系統を、反応炉１０１から第１の排気ガスが排気された場合には第１のガス処理部１１４に切り替え、第２の排気ガスが排気された場合には第２のガス処理部１１５に切り替えるようになっている。
【００４０】
薄膜の形成時には、複数の材料ガスを順次切り替えて反応炉１０１に供給し、反応に用いられなかった排気ガスは順次排ガス処理部１０８に送られるが、材料ガスの切り替え直後には、切り替え前に供給されていた材料ガスが反応炉１０１内および排ガス輸送管１０７に残存している。したがって、排ガス処理部１０８に送られる排気ガスには、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方が存在する場合がある。このような場合、いずれか一方の排気ガスのみを除害するガス処理部では、他方の排気ガスを除害することができず、有害な物質を大量に含んだまま外部に排気されてしまう。
【００４１】
本実施形態に係る排ガス処理部１０８において、第１のガス処理部１１４および第２のガス処理部１１５は、それぞれ、第１の排気ガスを除害する第１のガス除害部１１６・１１９、および第２の排気ガスを除害する第２のガス除害部１１７・１１８を備えている。このように、第１のガス処理部１１４は、第１のガス除害部１１６と共に、補助的な除害部として、第２のガス除害部１１７を備えているので、第１のガス処理部１１４に送られてきた第１の排気ガス中に第２の排気ガスが含まれていたとしても、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方を除害することが可能である。また、同様に、第２のガス処理部１１５は、第２のガス除害部１１８と共に、補助的な除害部として、第２のガス除害部１１９を備えているので、第２のガス処理部１１５に送られてきた第２の排気ガス中に第１のガスが含まれていたとしても、第１の排気ガスおよび第２の排気ガスの両方を除害することが可能である。その結果、反応炉１０１から排気される排気ガスを十分に除害することが可能である。
【００４２】
本実施形態において、第１のガス除害部１１６・１１９および第２のガス除害部１１７・１１８は、それぞれ処理対象となる排気ガスを除害するための除害剤を備えている。このような除害剤は、湿式除害における酸性、アルカリ性等の溶液であってもよく、乾式除害における中和剤、触媒、吸着剤等であってもよいが、これらに限定されない。除害方法、除害剤の種類、除害剤の使用量等は、排気ガスの種類（薄膜形成に使用される材料ガスの種類）に応じて適宜選択し得る。
【００４３】
また、第１のガス処理部１１４は、第１のガス除害部１１６を、第２のガス除害部１１７に対して、排気ガスの流入方向上流側に備えている。すなわち、第１のガス処理部１１４に送られた排気ガスは、まず第１のガス除害部１１６において除害処理され、その後第２のガス除害部１１７において除害処理される。また、第２のガス処理部１１５は、第２のガス除害部１１８を、第１のガス除害部１１９に対して、排気ガスの流入方向上流側に備えている。すなわち、第２のガス処理部１１５に送られた排気ガスは、まず第２のガス除害部１１８において除害処理され、その後第１のガス除害部１１９において除害処理される。
【００４４】
したがって、第１の排気ガスを主に含む排気ガスを第１のガス処理部１１４において除害することによって、第１の排気ガスを除害する第１の除害部１１６において先行して第１の排気ガスを除害し、その後残存している第２の排気ガスを第２の除害部１１７において除害するため、排気ガスを効率よく除害することが可能である。同様に第２の排気ガスを主に含む排気ガス排気ガスを第２のガス処理部１１５において除害することによって、第２の排気ガスを除害する第２の除害部１１８において先行して第２の排気ガスを除害し、その後残存している第１の排気ガスを第１の除害部１１９において除害するため、排気ガスを効率よく除害することが可能である。
【００４５】
さらに、第１のガス処理部１１４において、第１のガス除害部１１６のガス除害能力を、第２のガス除害部１１７のガス除害能力よりも高くすることが好ましい。同様に、第２のガス処理部１１５において、第２のガス除害部１１８のガス除害能力を、第１のガス除害部１１９のガス除害能力よりも高くすることが好ましい。ここで、除害能力とは、除害効率または除害性能を意図しており、ガスを除害し得る力を意図している。使用する除害剤を適宜選択することによって、ガス除害部のガス除害能力を変化させることができる。例えば、より除害能力の高い除害剤を選択する、除害剤の使用量を増やす、より除害能力の高い除害方法を選択する等によって、ガス除害部の除害能力を大きくすることができる。
【００４６】
排気ガスの種類によっては、他の種類の排気ガスを除害の対象とする除害剤と反応して、当該除害剤の除害能力を著しく低下させる場合がある。すなわち、主に第１の排気ガスが含まれた排気ガスを除害するときに、第１のガス処理部１１４において、第１の除害部１１６の除害能力が第２の除害部１１７の除害能力よりも低い場合、第１の除害部１１６において使用される除害剤と、排気ガス中に残存する第２の排気ガスとが反応し、第１の除害部１１６の除害能力を著しく低下させる可能性がある。
【００４７】
このとき、第１の除害部１１６の除害能力が第２の除害部１１７の除害能力よりも高ければ、第２の排気ガスの影響により第１の除害部１１６の除害能力が低下したとしても、もともとの第１の除害部１１６の除害能力が高いため、第１の排気ガスを十分に除害することが可能である。また、第１のガス処理部１１４において処理される排気ガス中に含まれる第２の排気ガスの含有量は第１の排気ガスの含有量と比較して低いため、第２のガス除害部１１７の除害能力が第１のガス除害部１１６の除害能力よりも低くても、十分に第２の排気ガスを除害することができる。
【００４８】
第２のガス処理部１１５についても同様に構成することによって、排気ガス中に残存する第１の排気ガスの影響により第２の除害部１１８の除害能力が低下したとしても、もともとの第２の除害部１１８の除害能力が高いため、第２の排気ガスを十分に除害することが可能である。
【００４９】
（第２の実施形態）
本発明に係る薄膜形成装置の他の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、本発明の他の実施形態に係る薄膜形成装置２００を示す概略構成図である。図２に示す薄膜形成装置２００は、図１に示す薄膜形成装置１００と同様に、反応炉１０１、第１のガス供給部１０２、第２のガス供給部１０３、第１の流量制御部１０４、第２の流量制御部１０５、供給管１０６、排ガス輸送管１０７、排ガス処理部１０８、および排気管１０９を備えている。反応炉１０１内には、サセプタ１１１およびヒータ１１２が備えられており、サセプタ１１１中央部に基板１１０の外周大に形成されたザグリ上に基板１１０を載置し、ヒータ１１２がサセプタ１１１と共に基板１１０を加熱するようになっている。
【００５０】
排ガス処理部１０８は、処理系統切替部１１３、第１のガス処理部１１４および第２のガス処理部１１５を備えており、第１のガス処理部１１４は、第１のガス除害部１１６および第２のガス除害部１１７を備え、第２のガス処理部１１５は、第２のガス除害部１１８および第１のガス除害部１１９を備えている。本実施形態に係る薄膜形成装置２００におけるこれら構成については、第１の実施形態に係る薄膜形成装置１００と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態に係る薄膜形成装置２００は、さらに、検知部２０１および制御部２０２を備えている。検知部２０１は、排気ガス中に主に含有されている排気ガスの種類を検知するものであり、制御部２０２は、検知部２０１が検知した排気ガスの種類に応じて、排気ガスを処理するガス処理部を切り替えるように、処理系統切替部１１３を制御するものである。
【００５２】
検知部２０１は、排ガス輸送管１０７を流れる排気ガスの種類を検知する。より詳細には、排ガス輸送管１０７中を流れる排気ガスの存在比率を検知する。これにより、排気ガス中における存在比率が最も高いガスを、排気ガス中に主に含まれるガスとして検出することができる。また、排ガス処理部１０８を通過するガス分子の絶対量を監視するために、検知部２０１は、排気ガスの存在比率と共に排気ガスの流量を検知することが好ましい。さらに、検知部２０１は、排ガス輸送管１０７中を流れるガスの濃度を検知するように構成されていてもよい。
【００５３】
検知部２０１は、さらに、供給管１０６および排ガス輸送管１０７内の圧力、第１のガス供給部１０２および第２のガス供給部１０３からの供給状態（供給開始または供給終了時点、および材料ガスを供給するためのバルブ開閉後の経過時間）等を検知するように構成されていることが好ましい。このような複数の情報に基づくことによって、より正確に排気ガス中に主に含有される排気ガスの種類を検知することができる。
【００５４】
検知部２０１は、供給管１０６および排ガス輸送管１０７を通るガスの濃度を検知する濃度計、検知器等、ガスの流量を検知する流量計、マスフローコントローラ等、圧力を検知する圧力センサー、圧力計等、ガスの存在比率を検知するガスクロマトグラフィー、ＱＭＡＳ等、ガス供給部からの供給状態を検知するバルブ、タイマー等により構成することが可能であり、これらを１つまたは複数備えていてもよい。
【００５５】
制御部２０２は、上述した検知部２０１において検知した各情報に基づいて処理系統切替部１１３を制御する。例えば、検知部２０１において検出した、排気ガス中における濃度が最も高い、またはある一定の濃度に達した排気ガスが第１の排気ガスである場合に、ガス処理部を第１のガス処理部１１４に切り替えるように、処理系統切替部１１３を制御する。そして、検知部２０１において検出した、排気ガス中における濃度が最も高い、またはある一定の濃度に達した排気ガスが第２の排気ガスである場合に、ガス処理部を第２のガス処理部１１５に切り替える。このように、本発明においては、排気ガス中に含まれる排気ガスの種類に応じて排気ガスを除害するガス処理部を切り替えるように制御しているため、より効率よく排気ガスを除害することが可能である。
【００５６】
具体的な処理系統の切り替え条件としては、例えば、排ガス輸送管１０７を主に流れるガスが第１の排気ガスである場合に、第１のガス処理部１１４における第２のガス除害部１１８の処理限界に対して、排ガス輸送管１０７を流れる排気ガス中における第２の排気ガスの含有率が８０〜９０％に達した時点において、ガス処理部を第２のガス処理部１１５に切り替えるように、制御部２０２が処理系統切替部１１３を制御してもよい。ここで、ガス除害部の処理限界は、最大限使用するガスの濃度および流量によって予め設定されている除害能力の限界(仕様)である。すなわち、設定されている処理限界を超える条件でガス除害部を使用すれば、排気ガスを除害しきれずに通過する。
【００５７】
複数のガス処理部を用いて排気ガスを除害する場合、ガス処理部を切り替えるタイミングの調整が困難であり、人的操作ミスが発生しやすく、所望のガス処理部にうまく切り替わらないことによって、排気ガスを除害処理できないまま大気中に有害ガスを放出してしまう危険性があった。本発明によれば、制御部２０２が、検知部２０１から得られる情報に基づいてガス処理部を切り替えることによって、人的操作ミスの発生を抑え、安全性を確保することができる。
【００５８】
また、制御部２０２は、予め設定されたレシピ情報に基づいて処理系統切替部１１３を制御してもよい。レシピ情報には、材料ガスが反応炉１０１に供給されてから排ガス処理部１０８に到達するまでの時間、使用する材料ガスの種類の組み合わせ、材料ガスおよび排気ガスの流量、反応炉１０１内におけるガスの温度等が含まれる。このようなレシピ情報は、薄膜形成装置２００を過去に運転したときの情報に基づいて設定することができる。したがって、薄膜形成装置２００は、レシピ情報、過去の運転情報、過去の運転情報からレシピ情報を設定する条件等を記憶する記憶部（図示せず）をさらに備えていてもよい。
【００５９】
制御部２０２がレシピ情報に基づいて処理系統切替部１１３を制御するとき、例えば、レシピ情報に含まれる第１の材料ガスを使用していることを示すフラグ情報と、検知部２０１からの第１のガス供給部１０２を供給するためのバルブが開いていることを示す情報とに基づいて、制御部２０２は、ガス処理部を第１のガス処理部１１４に切り替えるように処理系統切替部１１３を制御する。これにより、材料ガスの使用条件に応じて、安全性を確保しながら適切にガス処理部の切り替えを行い得る。
【００６０】
また制御部２０２は、処理系統切替部１１３によるガス処理部の切り替え時において、排ガス処理部１０８における排気ガスの総流量が一定に保たれるように、ガス処理部を切り替えることが好ましい。また、制御部２０２は、排ガス処理部１０８における排気ガスの総流量が急激に変化しないように、処理系統切替部１１３を制御することが好ましい。具体的には、制御部２０２は、ガス処理部をゆっくりと切り替えるように、処理系統切替部１１３を制御する。
【００６１】
例えば、制御部２０２が、処理系統切替部１１３としてのマスフローコントローラを制御し、流量が所望の設定値になるように自動的に開度を調整することによって、排気ガスの総流量を急激に変化しないように制御する。なお、マスフローコントローラは流量を一定に保つことが可能であるが、急激な変化に対応することが困難である。したがって、処理系統切替部１１３によるガス処理部の切り替えをゆっくりと行うことが好ましい。ガス処理部をゆっくりと切り替えているときには、第１のガス処理部１１４および第２のガス処理部１１５の両方に排気ガスが流れていることになる。また、例えば、バラトロン等の差圧センサー、逃がし弁、パージライン等を組み合わせた圧力調整ラインを用いて、切り替え時の急激な圧力差の発生を吸収してもよい。
【００６２】
ガス処理部の切り替えにより排気ガスの総流量が急激に変化すると、装置内の圧力が変動するため、薄膜形成過程中の反応炉１０１内のガスの流れが乱れ、薄膜成長条件に悪影響を及ぼし、成膜品質が著しく低下するという問題があった。本実施形態に係る薄膜形成装置２００においては、装置の安全性と信頼性を確保し、かつ成膜品質を低下させることなく、高歩留まりの気相成長を行うために、制御部２０２が、排ガス処理部１０８における排気ガスの総流量が急激に変化しないように、処理系統切替部１１３を制御するため、ガス処理部の切り替えによる装置内の圧力変動を抑えることが可能であり、反応炉１０１内におけるガスの乱れの発生を抑え、成膜品質の低下を防ぐことができる。
【００６３】
このように、本発明に係る薄膜形成装置によれば、排気ガス中に複数のガスが含まれていても、これらのガスを十分に除害することが可能である。さらに、本発明に係る薄膜形成装置は、人的操作ミスの発生を抑え、安全性を確保し、さらに成膜品質の低下を防ぐことができる。
【００６４】
本発明を以下のように表現することもできる。
【００６５】
（第１の構成）
２種類以上のガスを供給するガス供給部と、反応炉と、ガス排気部を備えたＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理システムにおいて、ガス排気部は分岐して、ガスＡに対する第１の除害能力を備えた除害装置と、ガスＢに対する第２の除害能力を備えた除害装置とを、流下方向に沿ってこの順に備えたＡガス処理部と、ガスＢに対する第１の除害能力を備えた除害装置と、ガスＡに対する第２の除害能力を備えた除害装置とを、流下方向に沿ってこの順に備えたＢガス処理部に分かれるとともに、ガス排気部を通るガスを、Ａガス処理部あるいはＢガス処理部に切り替える処理系統切り替え装置を設けることを特徴とするＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理システム。
【００６６】
（第２の構成）
前記ガスに対する第１の除害能力は第２の除害能力よりも大きいことを特徴とするＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理システム。
【００６７】
（第３の構成）
前記ＭＯＣＶＤ装置において、使用するガスの設定状態を検知する複数の状態検知装置と、該状態検知装置から得られる情報に基づいて、前述の処理系統切り替え装置を制御する制御部を設け、該制御部により、Ａガス処理部とＢガス処理部との切り替えにおいて、排気されるガスの総流量を一定に保つよう、処理系統が切り替え制御されることを特徴とする第１および第２の構成に記載のＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理システム。
【００６８】
（第４の構成）
前記ガスＡおよびガスＢは、ＮＨ３ガスとＡｓＨ３ガスであることを特徴とする第１〜第３の構成に記載のＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理システム。
【００６９】
（第５の構成）
２種類以上のガスを供給するガス供給部と、反応炉と、ガス排気部を備えたＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理方法において、ガス排気部は分岐して、ガスＡに対する第１の除害能力を備えた除害手段と、ガスＢに対する第２の除害能力を備えた除害手段とを、流下方向に沿ってこの順に備えたＡガス処理部と、ガスＢに対する第１の除害能力を備えた除害手段と、ガスＡに対する第２の除害能力を備えた除害手段とを、流下方向に沿ってこの順に備えたＢガス処理部に分かれるとともに、ガス排気部を通るガスを、Ａガス処理部あるいはＢガス処理部に切り替える処理系統切り替え手段を設けることを特徴とするＭＯＣＶＤ装置の排ガス処理方法。
【００７０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、排気ガスを効率よく除害することが可能であるため、様々な薄膜形成装置に適用することによって、多様な製造分野に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る薄膜形成装置を示す概略構成図である。
【図３】従来の薄膜形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００・２００  薄膜形成装置
１０８          排ガス処理装置
１１３          処理系統切替部
１１４          第１のガス処理部
１１５          第２のガス処理部
１１６・１１９  第１の除害部
１１７・１１８  第２の除害部
２０１          検知部
２０２          制御部
【図１】
2009154091.tif 000003
【図２】
2009154091.tif 000004
【図３】
2009154091.tif 000005