CN106996513A - 气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法 - Google Patents

气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106996513A
CN106996513A CN201610892358.9A CN201610892358A CN106996513A CN 106996513 A CN106996513 A CN 106996513A CN 201610892358 A CN201610892358 A CN 201610892358A CN 106996513 A CN106996513 A CN 106996513A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
concentration
flow
dilution
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610892358.9A
Other languages
English (en)
Inventor
西里洋
泷尻兴太郎
南雅和
寺岡温子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Stec Co Ltd
Original Assignee
Horiba Stec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Stec Co Ltd filed Critical Horiba Stec Co Ltd
Publication of CN106996513A publication Critical patent/CN106996513A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • C23C16/4482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material by bubbling of carrier gas through liquid source material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/18—Arrangements for supervising or controlling working operations for measuring the quantity of conveyed product
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00—Control of flow ratio
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
    • G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/54—Providing fillings in containers, e.g. gas fillings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8578—Gaseous flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2499—Mixture condition maintaining or sensing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2499—Mixture condition maintaining or sensing
    • Y10T137/2509—By optical or chemical property

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种气体控制系统，其可以防止出现由材料气体再液化的液滴或材料的热分解所产生的微粒对浓度或流量控制的影响，以预先设定的浓度或流量供给混合气体。该气体控制系统包括：第一阀，其设置在所述载气管线上或设置在所述供气管线上；流量控制机构，其设于稀释气体管线上，具有流量传感器及第二阀；非接触式的第一浓度传感器；第一阀控制部；稀释气体设定流量计算部，其基于预先设定的所述稀释后混合气体的总设定流量以及所述稀释后测定浓度，计算应该在所述稀释气体管线中流动的稀释气体的流量即稀释气体设定流量；第二阀控制部，其为使所述稀释气体设定流量与所述流量传感器所测定的测定流量的偏差减小而控制所述第二阀的开度。

Description

气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种气体控制系统，其用于以预先设定的规定浓度及流量供给含有材料被汽化了的材料气体的混合气体。
背景技术
例如，在生产半导体时，要求以预先设定的规定浓度及流量向成膜装置内供给含有使液体或固体材料被汽化了的材料气体的混合气体。
向存积在罐内的材料导入载气，并通过例如起泡使之发生汽化而生成所述材料气体。在所述罐内汽化了的所述材料气体与所述载气共同形成混合气体，在从所述罐连接到所述成膜装置的供气管线中流动。以往，通过具有设于该供气管线上的浓度传感器及质量流量控制器的气体控制系统，控制所述混合气体的浓度及流量使其达到规定值(参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1：日本专利特开2004-363271号公报
发明内容
技术问题
然而，如果在所述供气管线上设置有所述质量流量控制器，则在为使所述材料容易汽化所述罐附近的所述供气管线处于高温环境时或者材料气体的反应性较高时，利用设于所述供气管线上的所述质量流量控制器的流量传感器很难准确地测定混合气体的流量。这是由于在高温环境中形成用于利用例如热式流量传感器测定流量的温度差较为困难，或者流量传感器的传感器机构会受到反应性较高的材料气体的侵蚀。其结果，预先设定的浓度及流量的混合气体无法供给到所述成膜装置，有时引起膜厚度或膜组成的变化。
此外，在直接测定混合气体的总压及材料气体的分压而测定混合气体中的材料气体的浓度的浓度传感器设于所述供气管线上时也会发生同样的问题。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种气体控制系统及用于气体控制系统的方法，在汽化了的材料气体为高温或为反应性较高的气体时也能够以预先设定的浓度及流量供给混合气体。
技术方案
即，本发明为一种气体控制系统，其用于汽化装置，该汽化装置具备：罐，其能容纳材料；载气管线，其向所述罐内导入载气；供气管线，其供所述材料汽化而从所述罐中导出的材料气体以及所述载气流动；稀释气体管线，其与供气管线合流，并向该供气管线导入稀释气体；其特征在于，具备：第一阀，其设置在所述载气管线上，或者在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在上游侧；流量控制机构，其设置在所述稀释气体管线上，具有流量传感器及第二阀；第一浓度传感器，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设于下游侧，测定含有所述材料气体、所述载气以及所述稀释气体在内的稀释后混合气体中的所述材料气体的浓度；第一阀控制部，其以使预先设定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的设定浓度与所述第一浓度传感器所测定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的稀释后测定浓度的偏差减小的方式控制所述第一阀的开度；稀释气体设定流量计算部，其基于预先设定的所述稀释后混合气体的总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述稀释前混合气体中的所述材料气体的预测或实测的浓度，计算应该在所述稀释气体管线中流动的稀释气体的流量即稀释气体设定流量；第二阀控制部，其以使所述稀释气体设定流量与所述流量传感器所测定的测定流量的偏差减小的方式控制所述第二阀的开度。
这样一来，可以在所述供气管线上不设置用于与材料气体直接接触而测定流量或浓度的传感器。因此，即使材料气体处于高温或反应性较高，传感器也不会受到这些不良影响。此外，由材料气体再液化的液滴或材料的热分解产生的微粒，在原则上也不会附着在传感器上。即，液滴或微粒不会妨碍对流量或浓度的控制动作。
另一方面，由于所述第一浓度传感器在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设于下游侧，因此即使所述稀释前混合气体处于高温或反应性较高，也能够通过所述稀释气体进行充分冷却或稀释。因此，在所述第一浓度传感器中，很难发生因受热影响使测定精度下降或传感器机构劣化的现象。另外，由于设于所述稀释气体管线上的流量传感器也只测定稀释气体，因此不会受到材料气体的影响，能够保证长期准确的测定。
此外，所述稀释后混合气体的浓度通过所述第一阀被控制，以所述稀释后混合气体的流量满足总设定流量的方式通过所述第二阀来控制稀释气体的流量，由此进行独立地控制。也就是说，能够同时独立地控制所述稀释后混合气体的流量及浓度。
这样一来，所述第一浓度传感器所测定的所述稀释后测定浓度、所述流量传感器所测定的所述测定流量始终是准确的値，可以基于其准确的测定値独立地控制稀释后混合气体的流量及浓度，因此可以长期稳定地获得所期望流量或浓度的稀释后混合气体。因此，在例如成膜装置中可以不改变膜压或膜组成而始终生产出相同质量的半导体。
为了能够不与所述稀释后混合气体接触而高精度地测定材料气体的稀释后测定浓度，且简单地设置在所述供气管线上，所述第一浓度传感器可以是红外线吸收式浓度传感器。
为了能够高精度地控制所述稀释后混合气体的总流量与材料气体的浓度二者，还具备在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设于上游侧，测定包含所述材料气体及所述载气在内的的稀释前混合气体中的所述材料气体的浓度的非接触式的第二浓度传感器，所述稀释气体设定流量计算部可以构成为基于所述总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述第二浓度传感器所测定的所述稀释前混合气体中的所述材料气体的稀释前测定浓度而计算所述稀释气体设定流量。
为了以设定浓度持续保持所述稀释后混合气体中的材料气体的浓度，所述第一阀控制部可以构成为，在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度大时，向闭合所述第一阀的方向改变开度，在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度小时，向开启所述第一阀的方向改变开度。
若要对在所述罐中产生的材料气体的量也设置成可以独立地控制，并且一边以总设定流量保持所述稀释后混合气体的总流量一边能够响应良好地控制所述稀释后混合气体中的材料气体的浓度，为此还可以具备：第三阀，其设于所述载气管线上；压力传感器，其设于所述罐中，测定所述罐内的压力；以及第三阀控制部，其以使预先设定的设定压力与所述压力传感器所测定的测定压力的偏差减小的方式控制所述第三阀的开度。
为使能够向例如成膜装置等半导体生产装置的腔室内均匀地导入稀释后混合气体，能够从多处导入口导入相同流量或浓度的稀释后混合气体的具体结构，可以列举出，多个所述供气管线从所述罐并联地分支设置，并且在各供气管线上分别独立地与所述稀释气体管线合流，在各供气管线上分别独立地设有所述第一阀、所述第一浓度传感器，在各稀释气体管线上独立地设有所述流量控制机构的结构。
在现有的气体控制系统中为了得到与本发明同样的效果，在现有的气体控制系统中可以采用以下控制方法。即，所述方法为用于气体控制系统的控制方法，其用于汽化装置，该汽化装置具备：罐，其容纳材料；载气管线，其向所述罐内导入载气；供气管线，其供使所述材料汽化并从所述罐中导出的材料气体以及所述载气流动；稀释气体管线，其与供气管线合流，并向该供气管线导入稀释气体；所述气体控制系统具备：第一阀，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设于上游侧；流量控制机构，其设于所述稀释气体管线上，具有流量传感器及第二阀；以及第一浓度传感器，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设于下游侧，测定由所述材料气体、所述载气以及所述稀释气体构成的稀释后混合气体中的所述材料气体的浓度；所述控制方法可以具备：第一阀控制工序，其以使预先设定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的设定浓度与所述第一浓度传感器所测定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的稀释后测定浓度的偏差减小的方式控制所述第一阀的开度；稀释气体设定流量计算工序，其基于预先设定的所述稀释后混合气体的总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述稀释前混合气体中的所述材料气体的预测或实测的浓度，计算应该在所述稀释气体管线中流动的稀释气体的流量即稀释气体设定流量；以及第二阀控制工序，其以使所述稀释气体设定流量与所述流量传感器所测定的测定流量的偏差减小的方式控制所述第二阀的开度。
旨在实现这种气体控制方法的用于气体控制系统的程序，可以通过电子形式传送，也可以存储在CD、DVD、闪存等存储介质中。
这样一来，本发明的气体控制系统，由于在所述供气管线上不存在用于测定流量或浓度的测定机构，因此在原则上不会因传感器受到高温影响或材料气体侵蚀的影响而产生测定误差。此外，也不会因材料气体再液化的液滴或微粒附着在测定机构上而产生测定误差。因此，本发明的气体控制系统很难随时间而变化，能够长期持续地供给高精度保证总设定流量或设定浓度的稀释后混合气体。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的气体控制系统的示意图；
图2是表示第一实施方式的气体控制系统中的材料气体控制机构的构成的示意性控制框图；
图3是表示第一实施方式的气体控制系统中的浓度控制机构以及稀释控制机构的构成的示意性控制框图；
图4是表示本发明的第二实施方式的气体控制系统的示意图；
图5是表示本发明的第三实施方式的气体控制系统的示意图；
图6是表示第三实施方式的气体控制系统中的浓度控制机构以及稀释控制机构的构成的示意性控制框图；
图7是表示本发明的第四实施方式的气体控制系统的示意图。
符号说明
200 气体控制系统
100 汽化装置
L1 载气管线
L2 供气管线
L3 稀释气体管线
T 罐
M 材料
1 材料气体控制机构
11 压力传感器
12 压力控制阀(第三阀)
13 压力控制部(第三阀控制部)
14 温度控制器
2 浓度控制机构
21 第1浓度传感器
22 浓度控制阀(第一阀)
23 浓度控制部(第一阀控制部)
3 稀释控制机构
31 第二浓度传感器
32 流量传感器
MFC 质量流量控制器
33 流量控制阀(第二阀)
34 流量控制部(第二阀控制部)
35 稀释气体设定流量计算部
具体实施方式
以下，参照各图对本发明的第一实施方式的气体控制系统200进行说明。
图1所示的所述气体控制系统200用于以预先设定的总设定流量及设定浓度向例如成膜装置等半导体生产装置的腔室内供给。更具体地说，所述气体控制系统200是用于通过载气使液体材料M起泡并产生材料气体的汽化装置100。
所述汽化装置100由罐T、向所述罐T内插入的载气管线L1、从所述罐T内导出的供气管线L2、以及向所述供气管线L2合流的稀释气体管线L3构成。
所述罐T容纳液体材料M。所述材料M是例如三甲基镓(Ga(CH3)3)等半导体材料。该材料M在汽化成为材料气体后，如果温度下降或压力上升可能再次液化。在所述罐T的周围设有加热器，通过利用该加热器适当地控制材料M的温度，在所期望的饱和蒸气压下产生材料气体。
所述载气管线L1是用于向所述罐T内导入由氦气、氮气等惰性气体等构成的载气并使所述材料M起泡的导入管。所述载气管线的前端部使所述罐T内的底面附近开口，从液体材料M的底侧起到液面为止使载气的泡沫上升。
所述供气管线L2是连接从所述罐T内到所述腔室的导出管。在该供气管线L2中流动着至少包括材料气体和载气在内的混合气体。
所述稀释气体管线L3是用于向所述供气管线L2导入稀释气体的管道。在第一实施方式中，所述稀释气体与所述载气为相同的成分，但也可以为不同的成分。在所述稀释气体管线L3相对于所述供气管线L2的合流点J的前后，混合气体的浓度或成分发生变化。即，在所述供气管线L2中所述合流点J的上游侧流动着仅由载气和材料气体构成的稀释前混合气体。另一方面，在所述供气管线L2中所述合流点J的下游侧流动着由载气、材料气体以及稀释气体构成的稀释后混合气体。
此外，所述气体控制系统200由设于如此构成的汽化装置100的各部分的流体设备以及对各流体设备进行监视或控制的控制装置4构成。所述流体设备为各种传感器、阀门，所述控制装置4为具有CPU、存储器、A/D及D/A转换器、输入输出装置等的所谓的计算机。所述控制装置4执行所述存储器中存储的用于气体控制系统的程序，通过与各设备的协作实现气体控制系统200的部分功能。
更具体地说，所述气体控制系统200具备：控制所述罐T内的材料气体的产生状态的材料气体控制机构1、控制流过所述供气管线L2的混合气体中的材料气体的浓度的浓度控制机构2以及控制流过所述供气管线L2的混合气体的稀释状态的稀释控制机构3。
以下，对各部分进行说明。
如图2的控制框图所示，所述材料气体控制机构1通过控制所述罐T内的压力及温度，控制从所述罐T内产生的材料气体的量。即，所述材料气体控制机构1包括压力传感器11、压力控制阀12、压力控制部13以及温度控制器14。在这里，压力控制阀12相当于权利要求中的第三阀，压力控制部13相当于权利要求中的第三阀控制部。
所述压力传感器11设置为与所述罐T内的中空部分连通，测定罐T内气体的压力。
所述压力控制阀12设于所述载气管线L1上。通过改变该压力控制阀12的开度，调节流入所述罐T内的载气的流入量，保持所述罐T内的压力恒定。
所述压力控制部13，以减小预先设定的设定压力与所述压力传感器11所测定的测定压力的偏差的方式控制所述压力控制阀12的开度。该压力控制部13通过在控制装置4中执行程序来实现其功能。例如，如图2的控制框图所示，所述压力控制部13构成为用于压力的反馈控制的控制器。
所述温度控制器14是为使罐T内的材料M的温度以预先设定的设定温度保持恒定而进行加热的加热器。
这样一来，通过材料气体控制机构1，罐T内的压力及温度保持恒定，因此材料气体的产生量能够保持在规定的允许范围内。
所述浓度控制机构2包括第一浓度传感器21、浓度控制阀22以及浓度控制部23。所述浓度控制机构2与后述的稀释控制机构3相互影响，但所述浓度控制机构2，如图3的控制框图所示，构成将输入作为设定浓度、将输出作为稀释后混合气体中的材料气体的浓度的一个输入一个输出的浓度控制系统。在这里，浓度控制阀22相当于权利要求中的第一阀，浓度控制部23相当于第一阀控制部。
所述第一浓度传感器21，在所述供气管线L2上，与所述稀释气体管线L3的合流点J相比设于下游侧，测定由所述材料气体、所述载气以及所述稀释气体构成的稀释后混合气体中的所述材料气体的浓度。所述第一浓度传感器21为非接触式，传感器机构不直接接触所述稀释后混合气体而测定材料气体的浓度。例如，所述第一浓度传感器21为NDI(Non-Dispersive InfraRed)方式，通过形成在所述供气管线L2的管道上的透射窗使红外光射入，测定通过稀释后混合气体的红外线的吸收率，并换算成材料气体的浓度。这样一来，第一浓度传感器21可以不与稀释后混合气体接触，因此测定精度不会因材料气体再液化的液滴或材料M热分解而产生的微粒附着而容易下降。此外，非接触式浓度传感器还可以有其他表现形式，例如，对材料气体照射光、声波、电波等的照射器、或者检测光、声波、电波等的检测器不与材料气体直接接触。
所述浓度控制阀22，在所述供气管线L2上，与所述稀释气体管线L3的合流点J相比设于上游侧，并且与后述的第二浓度传感器31相比设于下游侧。即，该浓度控制阀22在从所述罐T起到所述合流点J为止的流路中配置于下游侧。在这里，浓度控制阀22的开度与通过该浓度控制阀22的稀释前混合气体的流量之间存在比例关系或者正相关关系。
所述浓度控制部23为使预先设定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的设定浓度与所述第一浓度传感器21所测定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的稀释后测定浓度的偏差减小，通过所述控制装置4的输入输出机构控制所述浓度控制阀22的开度。即，浓度控制部23将所述设定浓度与所述稀释后测定浓度的偏差乘以预先设定的增益的值作为反馈值，控制所述浓度控制阀22的开度。更具体地说，所述浓度控制部23，在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度大时，向闭合所述浓度控制阀22的方向改变开度，在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度小时，向开启所述浓度控制阀22的方向改变开度。
如此构成的浓度控制机构2，如图3的控制框图所示，在将其视为浓度控制系统的情况下，一边将稀释气体的流量作为噪声(disturbance)输入一边将稀释后测定浓度保持为设定浓度地动作。
所述稀释控制机构3由设于所述供气管线L2上的第二浓度传感器31、设于所述稀释气体管线L3上的质量流量控制器MFC以及在所述质量流量控制器MFC上设定稀释气体设定流量的稀释气体设定流量计算部35构成。该稀释控制机构3，为使稀释后的混合气体中的总流量达到预先设定的总设定流量，对稀释前混合气体进行稀释。所述稀释控制机构3，如图3的控制框图所示，构成输入所述总设定流量、输出所述稀释后混合气体的总流量的一个输入一个输出的流量控制系统，或者构成输入稀释气体设定流量、输出稀释气体的测定流量的一个输入一个输出的流量控制系统。
所述第二浓度传感器31在所述供气管线L2上设于所述罐T的附近。即，所述第二浓度传感器31在所述供气管线L2上且与所述浓度控制阀22相比配置在上游侧。所述第二浓度传感器31与所述第一浓度传感器21同样不与稀释前混合气体直接接触，测定稀释前混合气体中的材料气体的浓度。所述第二浓度传感器31也不容易受到材料气体再液化的液滴或微粒的影响。
所述质量流量控制器MFC包括流量传感器32、流量控制阀33以及流量控制部34，是将其封装成一个单元的流量控制机构。该质量流量控制器MFC直接控制流过稀释气体管线L3的稀释气体的流量。并且，所述质量流量控制器MFC通过控制稀释气体的流量来间接控制所述稀释后混合气体的流量。在这里，流量控制阀33相当于权利要求中的第二阀，流量控制部34相当于权利要求中的第二阀控制部。
由于在该稀释气体管线L3中没有材料气体流动，因此材料气体液化的液滴或材料气体热分解而产生的微粒不会附着在所述流量传感器32中。因此，即使长期使用所述流量传感器32，其测定精度也不容易降低。
所述流量控制部34，为使从质量流量控制器MFC的外部设定的稀释气体设定流量与所述流量传感器32所测定的稀释气体的测定流量的偏差减小，控制所述流量控制阀33的开度。即，如图3的控制框图所示，在稀释气体流量的反馈控制系统中，所述流量控制部34作为稀释气体的流量控制器发挥功能。例如，将稀释气体流量的偏差乘以规定的增益的值作为反馈值控制所述流量控制阀33的开度。
所述稀释气体设定流量计算部35，相对于所述质量流量控制器MFC的所述流量控制部34设定目标值即稀释气体设定流量。更具体地说，所述稀释气体设定流量计算部35基于预先设定的所述总设定流量、所述第一浓度传感器21所测定的所述稀释后测定浓度以及所述第二浓度传感器31所测定的稀释前测定浓度，计算稀释气体设定流量。
即，所述稀释气体设定流量计算部35根据当前的所述稀释后测定浓度、所述稀释前测定浓度计算实现总设定流量所需的稀释气体的流量。并且，所述稀释气体设定流量计算部35将所计算的流量作为所述稀释气体设定流量设定在所述流量控制部34中。在这里，所述稀释气体设定流量基于以下说明的公式进行计算。
首先，第一浓度传感器21所测定的所述稀释后测定浓度，可根据浓度的定义表示为数学公式(1)。
【数学公式1】
IROUT＝QVAP/QTOTAL (1)
在这里，IROUT：稀释后测定浓度；QVAP：材料气体的流量；QTOTAL：稀释后混合气体的流量。
此外，第二浓度传感器31所测定的所述稀释前测定浓度也可表示为数学公式(2)。
【数学公式2】
IRIN＝QVAP/QVAP+QCAR (2)
在这里，IRIN：稀释前测定浓度；QCAR：载气的流量。因此，QVAP+QCAR为稀释前的混合气体的流量。
此外，所述稀释后混合气体的流量可表示为数学公式(3)。
【数学公式3】
QTOTAL＝QVAP+QCAR+QDIL (3)
在这里，QDIL：稀释气体的流量。
根据数学公式(1)至(3)，可以通过稀释后测定浓度IROUT、稀释前测定浓度IRIN、以及稀释后混合气体的流量QTOTAL将稀释气体的流量QDIL表述为数学公式(4)。
【数学公式4】
QDIL＝(1-IRout/IRIN)QTOTAL (4)
因此，由此可知，若要使稀释后混合气体的流量QTOTAL与总设定流量一致，必须将数学公式(4)所计算的稀释气体的流量QDIL设定为稀释气体设定流量。这样一来，所述稀释气体设定流量计算部35基于数学公式(4)计算稀释气体设定流量，并将其设定在所述流量控制部34中。若采用其他表述方式，所述稀释气体设定流量计算部35构成为，如数学公式(4)所示，根据稀释前混合气体的浓度与稀释后混合气体的浓度计算出在稀释后混合气体中稀释气体所占的比例，将在总设定流量中稀释气体应该占有的流量作为设定稀释气体流量。
如果是如此构成的气体控制系统200，如图3的控制框图所示，所述浓度控制机构2控制稀释后混合气体中的材料气体的浓度保持为所述设定浓度，另一方面，所述稀释控制机构3能够进行稀释以使稀释后混合气体的总流量保持为所述总设定流量。因此，在稀释后混合气体中可以实现所述总设定流量与所述设定浓度二者，在理想的状态下向所述腔室供给。
此外，所述气体控制系统200，在所述供气管线L2上没有设置流量传感器32，浓度传感器不与材料气体接触，因此即使从所述罐T导出的稀释前混合气体为高温或者反应性较高，在原则上也不会对传感器的光源或者光接收器等重要部件产生影响。此外，监控混合气体状态的传感器上不会附着材料气体再液化的液滴或热分解所产生的微粒。因此，即使长期持续控制稀释后混合气体的流量或浓度，也可以防止各传感器的测定精度下降，能够将稀释后混合气体的流量与浓度持续保持在预先设定的期望值。
另外，如数学公式1至数学公式4所示，只要知道稀释前混合气体的浓度IRIN和稀释后混合气体的浓度IROUT，即可计算出实现总设定流量QTOTAL所需的设定稀释气体流量。因此，即使在所述供气管线L2上不设置流量传感器且不直接反馈控制稀释后混合气体的流量，也可以通过利用设于稀释气体管线L3上的质量流量控制器MFC将稀释气体的流量控制为设定稀释气体流量，间接地使流过所述供气管线L2的稀释后混合气体的总流量与目标值即总设定流量持续保持一致。
此外，稀释后混合气体的浓度用所述第一浓度传感器21测定，为使其达到设定浓度而反馈控制所述第一阀22。所述第一阀22与所述合流点J相比配置在上游，仅对稀释后混合气体的量能够与稀释气体无关地进行控制，因此在保持稀释后混合气体的总流量达到总设定流量的状态下，可以使稀释后混合气体的浓度达到设定浓度。
由此可知，能够向所述腔室长期稳定地供给高质量的流量及浓度适合半导体生产的理想的状态的稀释后混合气体。因此，在所述腔室内生产的半导体产品的质量也可以保持恒定。
其次，对本发明的第二实施方式的气体控制系统200进行说明。
图4所示的第二实施方式的气体控制系统200用于从一个罐T并联地分支多条供气管线L2并在各供气管线L2上设置有稀释气体管线L3的汽化装置100。
更具体地说，对于每个n条供气管线L2都设有稀释气体管线L3。并且，在各供气管线L2上分别设有在第一实施方式中说明的浓度控制机构2。此外，在各稀释气体管线L3上也分别设有在第一实施方式中说明的稀释控制机构3。此外，为控制1组浓度控制机构2和稀释控制机构3，分别设有控制装置4。另外，该控制装置4可以通过一台计算机实现其功能，也可以利用多台计算机构成。
此外，关于罐T内的压力及温度，通过与第一实施方式相同利用材料气体控制机构1使压力及温度保持恒定，从而通过所期望的饱和蒸气压产生材料气体。
各供气管线L2的出口，在腔室内分别与形成在不同处的导入口连接，能够向腔室内均匀地导入稀释后混合气体。此外，由各供气管线L2供给的稀释后混合气体的流量及浓度，可以分别独立地控制。
另外，由各供气管线L2供给的稀释后混合气体的流量及浓度的控制构成，与第一实施方式中说明的内容相同。
这样一来，第二实施方式的气体控制系统200，从各供气管线L2可以将具有分别独立控制的流量与浓度的稀释后混合气体从多处导入腔室内。从各供气管线L2供给的稀释后混合气体的流量及浓度，能够使其达到在每个供气管线L2上预先设定的总设定流量及设定浓度，因此可以使腔室内的稀释后混合气体的分布状态对于例如半导体的成膜而言达到最佳状态。这是因为，由于可以从多处导入稀释后混合气体，因此可以防止在腔室内稀释后混合气体的偏差，实现均匀的分布。
其次，对本发明的第三实施方式进行说明。
第三实施方式的气体控制系统200，如图5及图6所示，与第一实施方式的气体控制系统200相比，省略了所述第二浓度传感器31，稀释气体设定流量计算部35不同。另外，随着省略所述第二浓度传感器31，对于使用方法而言也与各实施方式不同。
具体而言，第三实施方式的稀释气体设定流量计算部35也与第一实施方式相同，基于数学公式(5)计算出在当前应该设定的稀释气体设定流量。
【数学公式5】
QDIL＝(1-IRout/IRIN)QTOTAL (5)
在这里，在第三实施方式中没有设置第二浓度传感器31，无法得到稀释前测定浓度IRIN。因此，第三实施方式的稀释气体设定流量计算部35，利用根据通过所述材料气体控制机构1所实现的罐T内的压力及温度导出的材料气体的饱和蒸气压PS、所设定的载气的供给压PC计算出稀释前混合气体中的材料气体的浓度PS/(PS+PC)，用于代替稀释前测定浓度IRIN。
即使这样，第一浓度传感器21所测定的稀释后测定浓度IROUT得到反馈，逐渐向适合于总设定流量的稀释气体设定气体流量更新。因此，能够以期望的值持续保持稀释后混合气体的流量及浓度。
接下来对第三实施方式的气体控制系统200的使用方法进行说明。在第三实施方式的气体控制系统200中，在供气管线L2上且与稀释气体管线L3的合流点J相比位于上游侧设置第二浓度传感器31，因此从罐T导出的稀释前材料气体浓度基于第一浓度传感器和来自于稀释气体管线L3的稀释气体的流入量进行推定。因此需要确认稀释前材料气体的浓度值是否正确和/或确认是否是温度控制器14或起泡引起的材料气体的汽化状态不产生异常，按照设想进行动作。因此，在第三实施方式中，在执行稀释前材料气体的浓度控制之前，将设置在稀释气体管线L3上的质量流量控制器MFC的阀设为全闭状态并且不进行稀释，材料不被稀释地到达所述第一浓度传感器21，直接测定稀释前材料气体浓度。这样基于由所述第一浓度传感器21实际测量的稀释前材料气体浓度是否达到期望的浓度，确认控制器14或起泡的状态是否发生异常。作为该确认的结果，若没有异常则基于上述控制原则开始稀释后材料气体的浓度和流量的控制。
以下，对第四实施方式进行说明。
第四实施方式的气体控制系统200，如图7所示，与第三实施方式的气体控制系统200相比，不同之处在于相当于权利要求的第一阀的浓度控制阀22不设在供气管线L2上而设在稀释气体管线L3上。也就是说，在供气管线L2上不存在阀，并且第一浓度传感器21也是NDIR式的非接触式的浓度传感器，因此在供气管线L2的配管内不存在传感器、阀的构成物。因此，供气管线L2为中空的且只供材料气体或稀释气体流通，因此即使例如气体材料为腐蚀性的或具有容易凝缩的性质，材料气体附着在构成物而引起的不良情况在原则上不会发生。
另外，在第四实施方式中，浓度控制阀22设置在载气管线L1上，因此，利用第一浓度传感器21上的测定浓度使载气管线L1上的浓度控制阀22的开度受到反馈控制。因此，浓度控制阀22调节被导入到罐内的载气的量，并且控制载气对罐内的材料M的起泡状态。其结果是，控制导出到材料气体管线的材料气体量达到稀释后材料气体的目标浓度所需要的量，最终来自于稀释气体管线L3的稀释气体的流量被控制而导入，由此使稀释后材料气体的浓度和流量控制为期望的值。
以下，对其他实施方式进行说明。
在所述汽化装置中汽化的材料并不仅限于三甲基镓，还可以为其他的半导体材料。此外，材料并不仅限于液体，还可以为固体。
所述第一浓度传感器、所述第二浓度传感器只要是非接触式即可，并不限定于红外线吸收式。例如，还可以采用超声波式的浓度传感器。此外，与所述合流点相比设于下游侧的所述第一浓度传感器，可以为接触式的浓度传感器。这是因为，通过稀释气体，稀释后混合气体得到充分地冷却或稀释，即使是接触式的浓度传感器也难以受到热影响或材料气体的反应性的影响，可以长期确保精度。此外，作为接触式的浓度传感器，可以包括测定所述稀释后混合气体的总压的总压传感器、测定所述材料气体的分压的分压传感器以及根据所测定的总压与分压的比例计算出稀释后混合气体中的材料气体的浓度的浓度计算部。即，作为总压传感器及分压传感器的传感器机构即膜片等可以与稀释后混合气体直接接触。
为了在所述稀释气体管线上控制稀释气体的流量，可以不使用质量流量控制器而使用包括阀和流量传感器的未被封装的流量控制机构。
所述材料气体控制机构，可以仅控制压力，也可以仅控制温度。此外，在构成本发明的气体控制系统时，可以省略所述材料气体控制机构。
流经载气管线的载气与流经稀释气体管线的稀释气体可以为相同成分，也可以为不同成分。此外，稀释气体管线也可以从载气管线分支、与供气管线合流，部分载气作为稀释气体分流。
为了对现有的气体控制系统追加本发明的气体控制系统的功能，可以采用在各实施方式中说明的用于气体控制系统的程序或存储该程序的程序存储介质。
此外，只要不违背本发明的宗旨，还可以进行各种实施方式的组合或变形。

Claims (7)

1.一种气体控制系统，其用于汽化装置，所述汽化装置具备：罐，其能容纳材料；载气管线，其向所述罐内导入载气；供气管线，其供所述材料汽化而从所述罐中导出的材料气体以及所述载气流动；稀释气体管线，其与供气管线合流，并向该供气管线导入稀释气体，
所述气体控制系统的特征在于，具备：
第一阀，其设置在所述载气管线上，或者在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在上游侧；
流量控制机构，其设置在所述稀释气体管线上，具有流量传感器和第二阀；
第一浓度传感器，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在下游侧，测定含有所述材料气体、所述载气以及所述稀释气体在内的稀释后混合气体中的所述材料气体的浓度；
第一阀控制部，其以使预先设定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的设定浓度与所述第一浓度传感器所测定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的稀释后测定浓度的偏差减小的方式控制所述第一阀的开度；
稀释气体设定流量计算部，其基于预先设定的所述稀释后混合气体的总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述稀释前混合气体中的所述材料气体的预测或实测浓度，来计算应该在所述稀释气体管线中流动的稀释气体的流量即稀释气体设定流量；以及
第二阀控制部，其以使所述稀释气体设定流量与所述流量传感器所测定的测定流量的偏差减小的方式控制所述第二阀的开度。
2.根据权利要求1所述的气体控制系统，其特征在于，所述第一浓度传感器为红外线吸收式浓度传感器。
3.根据权利要求1所述的气体控制系统，其特征在于，还具备：非接触式的第二浓度传感器，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在上游侧，测定含有所述材料气体及所述载气在内的稀释前混合气体中的所述材料气体的浓度，
所述稀释气体设定流量计算部基于所述总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述第二浓度传感器所测定的所述稀释前混合气体中的所述材料气体的稀释前测定浓度，来计算所述稀释气体设定流量。
4.根据权利要求1所述的气体控制系统，其特征在于，所述第一阀控制部在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度大时，向闭合所述第一阀的方向改变开度，在所述稀释后测定浓度比所述设定浓度小时，向开启所述第一阀的方向改变开度。
5.根据权利要求1所述的气体控制系统，其特征在于，还具备：
第三阀，其设于所述载气管线上；
压力传感器，其设于所述罐中，测定所述罐内的压力；以及
第三阀控制部，其以使预先设定的设定压力与所述压力传感器所测定的测定压力的偏差减小的方式控制所述第三阀的开度。
6.根据权利要求1所述的气体控制系统，其特征在于，
多个所述供气管线从所述罐并联地分支而设置，并且在各供气管线上分别独立地与所述稀释气体管线合流，
在各供气管线上分别独立地设有所述第一阀、所述第一浓度传感器，
在各稀释气体管线上独立地设有所述流量控制机构。
7.一种用于气体控制系统的控制方法，其用于汽化装置，所述汽化装置具备：罐，其能容纳材料；载气管线，其向所述罐内导入载气；供气管线，其供所述材料汽化而从所述罐中导出的材料气体以及所述载气流动；稀释气体管线，其与供气管线合流，并向该供气管线导入稀释气体，
所述气体控制系统具备：第一阀，其设置在所述载气管线上，或者在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在上游侧；流量控制机构，其设于所述稀释气体管线上，具有流量传感器及第二阀；第一浓度传感器，其在所述供气管线上且与所述稀释气体管线的合流点相比设置在下游侧，测定含有所述材料气体、所述载气以及所述稀释气体在内的稀释后混合气体中的所述材料气体的浓度，
所述用于气体控制系统的控制方法的特征在于，具备：
第一阀控制工序，其以使预先设定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的设定浓度与所述第一浓度传感器所测定的所述稀释后混合气体中的所述材料气体的稀释后测定浓度的偏差减小的方式控制所述第一阀的开度；
稀释气体设定流量计算工序，其基于预先设定的所述稀释后混合气体的总设定流量、所述稀释后测定浓度以及所述稀释前混合气体中的所述材料气体的预测或实测浓度，来计算应该在所述稀释气体管线中流动的稀释气体的流量即稀释气体设定流量；以及
第二阀控制工序，其以使所述稀释气体设定流量与所述流量传感器所测定的测定流量的偏差减小的方式控制所述第二阀的开度。
CN201610892358.9A 2015-10-13 2016-10-13 气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法 Pending CN106996513A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015202481 2015-10-13
JP2015-202481 2015-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106996513A true CN106996513A (zh) 2017-08-01

Family

ID=58499823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610892358.9A Pending CN106996513A (zh) 2015-10-13 2016-10-13 气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10138555B2 (zh)
JP (1) JP2017076800A (zh)
KR (1) KR20170043468A (zh)
CN (1) CN106996513A (zh)
TW (1) TW201714207A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109423622A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 胜高股份有限公司 气体供给装置、气体供给方法
CN109979852A (zh) * 2017-12-13 2019-07-05 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、气体控制系统、成膜装置及浓度控制方法
CN110331382A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 暨南大学 液态反应溶液微流注入式真空气相沉积装置及方法
CN111240371A (zh) * 2020-01-19 2020-06-05 广州海洋地质调查局 一种痕量溶解三元混合气体标准溶液制作的控制方法
CN111258343A (zh) * 2020-01-17 2020-06-09 扬子江药业集团有限公司 药品生产用药品氧含量控制系统及易氧化药品生产方法
CN111488003A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、零点调整方法以及程序存储介质
CN111560600A (zh) * 2019-02-13 2020-08-21 株式会社堀场Stec 气化装置、成膜装置、程序记录介质及浓度控制方法
CN111690909A (zh) * 2019-03-12 2020-09-22 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、原料消耗量推定方法以及程序存储介质
CN112144038A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 张家港恩达通讯科技有限公司 一种用于MOCVD设备GaAs基外延掺杂源供给系统
CN112538615A (zh) * 2020-11-16 2021-03-23 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种液态源存储系统

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10852282B2 (en) * 2015-12-14 2020-12-01 Hitachi Metals, Ltd. System and method for determining a concentration of a constituent gas in a gas stream using pressure measurements
WO2018025713A1 (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社堀場エステック ガス制御システム及び該ガス制御システムを備えた成膜装置
US10610659B2 (en) * 2017-03-23 2020-04-07 General Electric Company Gas mixer incorporating sensors for measuring flow and concentration
US10946160B2 (en) 2017-03-23 2021-03-16 General Electric Company Medical vaporizer with carrier gas characterization, measurement, and/or compensation
JP6811147B2 (ja) * 2017-06-23 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 ガス供給系を検査する方法
CN111417913B (zh) 2017-09-29 2023-05-12 株式会社博迈立铖 质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器
CN109991043B (zh) * 2017-12-31 2022-07-05 中国人民解放军63653部队 基于高温管式气氛炉的差压式取气测量系统
DE102018103168B4 (de) * 2018-02-13 2019-08-29 Infineon Technologies Ag Gerät und verfahren zum herstellen einer halbleiterschicht
CN110389602B (zh) * 2018-04-19 2022-09-23 中国石油化工股份有限公司 用于控制目标容器内特定气体的含量的方法
US10725484B2 (en) 2018-09-07 2020-07-28 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for pulse gas delivery using an external pressure trigger
KR102343638B1 (ko) * 2018-11-30 2021-12-28 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
JP7011626B2 (ja) * 2019-06-28 2022-01-26 株式会社堀場製作所 分析装置及び分析方法
KR20210063564A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 삼성전자주식회사 기판 처리 장치
JP7421318B2 (ja) * 2019-11-27 2024-01-24 株式会社堀場エステック 液体材料気化装置、液体材料気化装置の制御方法、及び、液体材料気化装置用プログラム
DE102020116271A1 (de) * 2020-06-19 2021-12-23 Apeva Se Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen eines organischen Pulvers
CN112540154B (zh) * 2020-10-26 2021-08-17 三河市清源绿创环境技术股份有限公司 一种智能配气方法及系统
CN112283590A (zh) * 2020-11-17 2021-01-29 江苏雅克福瑞半导体科技有限公司 一种用于制造半导体的化学品供应系统及其工作方法
KR102381528B1 (ko) * 2021-04-30 2022-04-01 주식회사 케이씨 가스 공급 장치 및 가스 공급 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300328A (zh) * 1998-04-14 2001-06-20 Cvd系统公司 薄膜淀积系统
JP2004363271A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Hitachi Cable Ltd 半導体製造装置の原料供給方法
CN1788334A (zh) * 2004-02-12 2006-06-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN101583916A (zh) * 2006-10-03 2009-11-18 株式会社堀场Stec 质量流量控制器
CN202972530U (zh) * 2012-09-28 2013-06-05 苏州金宏气体股份有限公司 撬装式超纯氨现场供气装置
CN104936686A (zh) * 2013-01-17 2015-09-23 Idec株式会社 高密度微细气泡液生成方法及高密度微细气泡液生成装置
CN104959049A (zh) * 2015-06-11 2015-10-07 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 超纯混合气制备系统和方法
CN105257989A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 中油海科燃气有限公司 混空轻烃燃气浓度的测量控制及管道输送方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2626925B2 (ja) * 1990-05-23 1997-07-02 三菱電機株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US6772781B2 (en) * 2000-02-04 2004-08-10 Air Liquide America, L.P. Apparatus and method for mixing gases
US7438079B2 (en) * 2005-02-04 2008-10-21 Air Products And Chemicals, Inc. In-line gas purity monitoring and control system
US8091575B2 (en) * 2007-05-10 2012-01-10 Gammon Technical Products, Inc. Valve system
KR101578220B1 (ko) * 2008-10-31 2015-12-16 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 재료가스 농도 제어 시스템
US8931512B2 (en) * 2011-03-07 2015-01-13 Applied Materials, Inc. Gas delivery system and method of use thereof
US9243325B2 (en) * 2012-07-18 2016-01-26 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof
US9335768B2 (en) * 2013-09-12 2016-05-10 Lam Research Corporation Cluster mass flow devices and multi-line mass flow devices incorporating the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300328A (zh) * 1998-04-14 2001-06-20 Cvd系统公司 薄膜淀积系统
JP2004363271A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Hitachi Cable Ltd 半導体製造装置の原料供給方法
CN1788334A (zh) * 2004-02-12 2006-06-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN101583916A (zh) * 2006-10-03 2009-11-18 株式会社堀场Stec 质量流量控制器
CN202972530U (zh) * 2012-09-28 2013-06-05 苏州金宏气体股份有限公司 撬装式超纯氨现场供气装置
CN104936686A (zh) * 2013-01-17 2015-09-23 Idec株式会社 高密度微细气泡液生成方法及高密度微细气泡液生成装置
CN104959049A (zh) * 2015-06-11 2015-10-07 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 超纯混合气制备系统和方法
CN105257989A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 中油海科燃气有限公司 混空轻烃燃气浓度的测量控制及管道输送方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109423622A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 胜高股份有限公司 气体供给装置、气体供给方法
CN109423622B (zh) * 2017-08-29 2020-10-13 胜高股份有限公司 气体供给装置、气体供给方法
CN109979852A (zh) * 2017-12-13 2019-07-05 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、气体控制系统、成膜装置及浓度控制方法
CN111488003A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、零点调整方法以及程序存储介质
CN111560600A (zh) * 2019-02-13 2020-08-21 株式会社堀场Stec 气化装置、成膜装置、程序记录介质及浓度控制方法
CN111690909A (zh) * 2019-03-12 2020-09-22 株式会社堀场Stec 浓度控制装置、原料消耗量推定方法以及程序存储介质
CN112144038A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 张家港恩达通讯科技有限公司 一种用于MOCVD设备GaAs基外延掺杂源供给系统
CN110331382A (zh) * 2019-07-04 2019-10-15 暨南大学 液态反应溶液微流注入式真空气相沉积装置及方法
CN111258343A (zh) * 2020-01-17 2020-06-09 扬子江药业集团有限公司 药品生产用药品氧含量控制系统及易氧化药品生产方法
CN111258343B (zh) * 2020-01-17 2021-08-03 扬子江药业集团有限公司 药品生产用药品氧含量控制系统及易氧化药品生产方法
CN111240371A (zh) * 2020-01-19 2020-06-05 广州海洋地质调查局 一种痕量溶解三元混合气体标准溶液制作的控制方法
CN112538615A (zh) * 2020-11-16 2021-03-23 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种液态源存储系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10138555B2 (en) 2018-11-27
KR20170043468A (ko) 2017-04-21
US20170101715A1 (en) 2017-04-13
TW201714207A (zh) 2017-04-16
JP2017076800A (ja) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106996513A (zh) 气体控制系统以及用于气体控制系统的控制方法
WO2013035232A1 (ja) 原料濃度検出機構を備えた原料気化供給装置
JP5949586B2 (ja) 原料ガス供給装置、成膜装置、原料の供給方法及び記憶媒体
CN101760727B (zh) 材料气体浓度控制装置
JP6627474B2 (ja) 原料ガス供給装置、原料ガス供給方法及び記憶媒体
JP7356237B2 (ja) 濃度制御装置、原料消費量推定方法、及び、濃度制御装置用プログラム
BRPI0608799A2 (pt) sistema para fazer misturas gasosas primárias padrões, e, aparelho para produzir misturas gasosas primárias padrões
JP7258757B2 (ja) 水素を含みうるガスの燃焼特性を推定するための方法
JP2014145115A (ja) 原料ガス供給装置、成膜装置、流量の測定方法及び記憶媒体
CN109979852A (zh) 浓度控制装置、气体控制系统、成膜装置及浓度控制方法
US8571817B2 (en) Integrated vapor delivery systems for chemical vapor deposition precursors
St Clair et al. Investigation of a potential HCHO measurement artifact from ISOPOOH
Amano et al. Trace-moisture generator designed for performance tests of trace-moisture analyzers
Kenbar et al. Influence of flow disturbances on the performance of industry-standard LNG flow meters
JP4859729B2 (ja) 付臭装置
JP3611416B2 (ja) 発熱量測定方法及び発熱量測定装置
Brewer et al. A dynamic gravimetric standard for trace water
Amano et al. Development of a primary measurement standard for trace moisture in Ar
Amano et al. Gas dilution system using critical flow Venturi nozzles for generating primary trace-moisture standards in multiple gas species
Abe Novel flow measurement/control system in magnetic suspension balance/diffusion-tube humidity generator
JP6914253B2 (ja) 等温加熱負荷または非等温加熱負荷をシミュレートする方法、試験バイパス、および冷却装置
JP2017053039A (ja) 原料ガス供給装置、成膜装置、流量の測定方法及び記憶媒体
Walker et al. The effect of different adsorption models on satellite drag coefficients
JPH0642938B2 (ja) 気化ガスの流量制御装置
JPH10185886A (ja) 発熱量制御方法、発熱量制御装置及びガス製造設備

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170801