JP2019056173A - 濃度制御装置及び材料ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性を低下させることなく、配管を短くし、応答性を向上させることができる濃度制御装置を提供する。【解決手段】材料を貯留する貯留タンクへキャリアガスを導入し、前記貯留タンクから前記キャリアガスとの混合ガスとして導出される前記材料が気化した材料ガスの濃度を制御する濃度制御装置であって、導入管１１に接続され、キャリアガス供給装置から導入管１１を介して貯留タンクＳＴへ供給されるキャリアガスの流量を制御する機能を備えた第１ユニット２１０と、導出管１２に接続され、貯留タンクＳＴから導出管１２を介して供給先へ供給される混合ガスに含まれる材料ガスの濃度を検出する第２ユニット２２０と、を具備し、第１ユニット２１０及び第２ユニット２２０というブロック要素を組み合わせて構成されている濃度制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、濃度制御装置及び材料ガス供給装置に関するものである。

半導体製造プロセスにおいては、貯留タンクに貯留された材料ガスを成膜室（チャンバ）へ供給する場合に、キャリアガス供給装置から供給されるキャリアガスを貯留タンクへ導入し、貯留タンクからキャリアガスと共に導出される材料ガスの濃度を調整しながら成膜室（チャンバ）へ供給する濃度制御装置が使用される。

従来の濃度制御装置としては、例えば、特許文献１に示すように、貯留タンクの上方に設置されたパネルに対し、キャリアガス供給装置から貯留タンクへ伸びる配管や、貯留タンクから成膜室へ伸びる配管等の各配管を固定すると共に、その各配管に接続されるマスフローコントローラ等の各機器を固定する態様が採用されている。

ところが、前記従来の濃度制御装置においては、各配管や各機器をパネルに対して自由に配置できることから設計自由度は高いものの、各配管の全長が伸び、これに伴って、装置全体の圧損が増し、かつ、装置自体も大型化するという問題があった。さらに、貯留タンクから成膜室へ伸びる配管が長くなると、応答性が悪化するという問題もあった。このため、装置全体の集積化が要求の一つとして存在する。

また、濃度制御装置において、貯留タンクよりも下流側に接続され、材料ガスが流れる配管は、材料ガスの付着によって汚れてしまうため、配管の交換等の定期的なメンテナンスが必要であり、メンテナンス性の向上も要求の一つとして存在する。

また、前記従来の濃度制御装置においては、各配管が離間していることから、配管毎にヒータを設置する必要があるが、前記要求に応えるべく、装置全体を集積化しようとすると、各配管が密集し、これに伴って、加熱が必要な配管に対してヒータを設置できなくなるという問題があった。

特開昭６１-０９４３１９

そこで、本発明は、メンテナンス性を低下させることなく、配管を短くし、応答性を向上させることができる濃度制御装置を提供することを主な課題とするものである。また、本発明は、各配管を集積しながら加熱が必要な配管（流路）をしっかり加熱することできる濃度制御装置を提供することを別の課題とするものである。

すなわち、本発明に係る濃度制御装置は、材料を貯留する貯留タンクへキャリアガスを導入し、前記貯留タンクから前記キャリアガスとの混合ガスとして導出される前記材料が気化した材料ガスの濃度を制御する濃度制御装置であって、前記貯留タンクへ導入される前記キャリアガスの流量を制御する第１ユニットと、前記貯留タンクから導出される前記材料ガスの濃度を検出する第２ユニットと、を具備し、前記第１ユニットが、前記キャリガスが流れるキャリアガス流路を内部に有する第１ブロックと、前記キャリアガス流路を流れる前記キャリアガスの流量を検出する第１流量センサと、前記第１流量センサの検出値に基づき、前記キャリアガス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第１流量制御弁と、を備え、前記第２ユニットが、前記混合ガスが流れる混合ガス流路を内部に有し、前記第１ブロックと着脱可能に連結する第２ブロックと、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を検出する濃度検出器と、を備えていることを特徴とするものである。

このようなものであれば、貯留タンクから伸びる各配管を効率良く集積することができ、これにより、貯留タンクから伸びる各配管の全長が短くなって圧損を低減できる。また、キャリアガス供給装置から貯留タンクへ伸びる配管の一部を担うキャリアガス流路と、貯留タンクから成膜室へ伸びる配管の一部を担う混合ガス流路と、を別々のブロックに形成し、かつ、各流路に必要となる各機器をそのブロックに設置する構成を採用したので、汚れが生じ易い混合ガス流路を有する第２ブロックのみを交換等することができ、メンテナンス性が格段に向上する。また、第１ブロックに対し、混合ガス流路の光が通過する部分の長さが異なる濃度検出器を設置した複数の第２ブロックを選択的に連結できるように構成しておけば、供給先へ供給する材料ガスの吸光度に合わせ、最適な濃度検出器が設置された第２ブロックを選択的に第１ブロックに接続することができ、設計変更が容易となる。また、第１ブロックとして共通のものを使用することができるため、製造コストを抑えられる。

また、前記濃度制御装置において、前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結した場合に、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁によりも上流側から分岐し、前記混合ガス流路における前記濃度検出器よりも上流側へ合流する第１バイパス流路を形成できるような構成になっているものであってもよい。

濃度制御装置には、供給先へ供給する材料ガスの濃度を制御する方式として、混合ガス流路の圧力を制御する圧力方式と、キャリアガス流路からバイパス流路を介して混合ガス流路へ導入されるキャリアガスの流量を制御する希釈方式と、が存在するが、前記構成を採用することにより、第１バイパス流路を形成するか否かで、前記いずれの方式にも使用することができるようになる。これにより、両方式において、部品を共通化することができ、製造コストを低減できる。

また、前記濃度制御装置を前記希釈方式として使用する場合、すなわち、前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結して前記第１バイパス流路を形成した場合に、前記第１バイパス流路が、前記キャリアガス流路における前記第１流量センサよりも上流側から分岐しており、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を検出する第２流量センサと、前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第２流量制御弁と、をさらに備え、前記濃度検出器、前記第１流量センサ及び前記第２流量センサの検出値に基づき、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成すればよく、また、前記第１バイパス流路が、前記キャリアガス流路における前記第１流量センサよりも下流側から分岐しており、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第２流量制御弁をさらに具備し、前記濃度検出器及び前記第１流量センサの検出値に基づき、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成すればよい。この場合、前者に比べて後者は、流量センサを一つ省略することができ、これにより、製造コストを抑えることができる。

また、前記濃度制御装置を前記圧力方式として使用する場合、すなわち、前記第１バイパス流路を形成しない場合に、前記第２ユニットが、前記混合ガス流路を流れる混合ガスの流量を制御する第３流量制御弁をさらに具備し、前記濃度検出器の検出値に基づき、前記第３流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成すればよい。

また、前記いずれかの濃度制御装置において、前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結して前記第２バイパス流路を形成した場合に、前記第１ユニットが、前記キャリアガス流路における前記第２バイパス流路の分岐点よりも下流側に第１開閉弁をさらに備え、前記第２ユニットが、前記混合ガス流路における前記第２バイパス流路の合流点よりも上流側に第２開閉弁をさらに備え、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第２バイパス流路に第３開閉弁をさらに備えているものであってもよい。

このようなものであれば、第１開閉弁、第２開閉弁及び第３開閉弁を操作するだけで、キャリアガスの供給を中断することなく、濃度制御装置から材料ガスが導出されることを停止できる。また、第２バイパス流路を利用し、濃度制御装置内のパージ作業を行うこともできるようになる。

また、前記いずれかの濃度制御装置において、前記濃度検出器が、前記混合ガス流路を流れる混合ガスに対して光を照射する光源と、前記光源から射出されて前記混合ガスを透過した光を検出する受光器と、を備えるように構成してもよい。

また、前記濃度検出器が、前記光源から射出されて前記混合ガスを透過した光を前記第２ブロックから遠ざかる方向へ屈曲させる反射ミラーをさらに備えるものであってもよい。

混合ガス流路は、材料ガスの再液化を防止するためヒータで加熱される。このため、混合ガス流路が設けられた第２ブロックに近づくほど、ヒータから発生する熱の影響が大きくなるが、前記のような構成を採用することにより、熱に弱い受光器を第２ブロックから遠ざけて配置できる。

また、前記第２ユニットが、前記混合ガス流路の圧力を検出する圧力センサをさらに備えるものであってもよい。

また、前記第１ブロック又は前記第２ブロックの少なくとも一方が、ヒータを内部に備えているものであってもよい。この場合、第１ブロック及び第２ブロックが面接触した状態で連結するように構成してもよい。

このようなものであれば、第１ブロック及び第２ブロックを面接触させた状態で連結する構造を採用することにより、各ブロックに設置されたヒータの熱が、互いのブロックへ伝導し、これにより、各ブロックの内部に形成されたヒータが設置し難い流路も確実に加熱することができる。

また、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を備える濃度制御装置において、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側に第４開閉弁をさらに備えているものであってもよい。このような構成の濃度制御装置においては、更に次のような構成を備えるものであってもよい。

すなわち、前記圧力センサの検出値が予め定められた設定圧力値よりも大きくなった場合に、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を閉じた状態にするように構成してもよい。

このようなものであれば、濃度制御装置の二次側の圧力上昇を防止でき、これにより、耐圧性が低い濃度検出器の破損を防止することができる。

また、前記第１ユニットが、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁よりも下流側であって前記第１開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第１圧力センサをさらに備え、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側であって前記第４開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第２圧力センサをさらに備え、前記第１圧力センサの検出値が予め定められた設定内圧値よりも大きくなった場合に、前記第１流量制御弁、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第４開閉弁を閉じた状態にすると共に、前記第３開閉弁を開いた状態にし、前記第２圧力センサの検出値が前記設定内圧値よりも大きくなった場合に、前記第２流量制御弁、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を閉じた状態にすると共に、前記第４開閉弁を開いた状態にするように構成してもよい。

このようなものであれば、濃度制御装置の内圧上昇を防止でき、これにより、耐圧性が低い濃度検出器の破損を防止することができる。

また、前記第１ユニットが、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁よりも下流側であって前記第１開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第１圧力センサ及び前記第１開閉弁よりも下流側の圧力を検出する第３圧力センサをさらに備え、前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側であって前記第４開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第２圧力センサをさらに備え、前記第１圧力センサの検出値が前記第３圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第１開閉弁を閉じた状態に維持し、前記第１圧力センサの検出値が前記圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第３開閉弁を閉じた状態に維持し、前記第２圧力センサの検出値が前記圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第４開閉弁を閉じた状態に維持するように構成してもよい。

このようなものであれば、貯留タンク内の材料や当該材料が気化した材料ガスが濃度制御装置内へ逆流することや、混合ガス流路を流れる混合ガスがキャリアガス流路や第１バイパス流路へ逆流することを防止できる。これにより、流量制御装置の破損を防止できる。

また、前記第１ユニットが、前記キャリアガス流路における前記第１バイパス流路との分岐点よりも上流側に第５開閉弁をさらに備え、前記貯留タンクの交換信号を受信した場合に、前記第５開閉弁を所定時間毎に開閉させるように構成してもよい。さらに、前記第１ユニットが、前記キャリアガス流路における前記第１バイパス流路との分岐点よりも上流側に第５開閉弁をさらに備え、前記第１流量センサのゼロ点調整信号を受信した場合に、前記第１開閉弁、前記第３開閉弁及び前記第５開閉弁を閉じた状態で前記第１流量センサのゼロ点を調整し、前記第２流量センサのゼロ点調整信号を受信した場合に、前記第４開閉弁及び前記第５開閉弁を閉じた状態で前記第２流量センサのゼロ点を調整するように構成してもよい。さらに、前記第２ユニットが、前記混合ガス流路における前記濃度検出器の下流側に設置される第６開閉弁をさらに備え、前記第１流量センサで検出される検出値に基づき前記第１流量制御弁を制御する流量制御装置の校正信号を受信した場合に、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁から前記第１開閉弁までの流路と、前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁の下流側の流路と、前記第２バイパス流路と、前記混合ガス流路における前記第２開閉弁から前記第６開閉弁までの流路とから構成される合成流路内を減圧した状態から、前記第１流量制御弁を開いた状態とし、前記合成流路の容積、前記第１流量センサ及び前記圧力センサの検出値とに基づき前記第１流量センサを校正し、前記第２流量センサで検出される検出値に基づき前記第２流量制御弁を制御する流量制御装置の校正信号を受信した場合に、前記合成流路内を減圧した状態から、前記第２流量制御弁を開いた状態とし、前記合成流路の容積、前記第２流量センサ及び前記圧力センサの検出値とに基づき前記第２流量センサを校正するように構成してもよい。

このようなものであれば、濃度制御装置単体でサイクルパージや、流量制御装置のゼロ点調整及び校正を行うことができるようになる。

さらに、前記濃度検出器によって検出される検出値と前記第１流量センサ及び前記第２流量センサによって検出される検出値に基づき算出される前記貯留タンクから導出された材料の導出量が、予め定められた規定量に達した場合に警告する警告機能を備えるものであってもよい。

このようなものであれば、貯留タンクの適切な交換時期を知ることができ、貯留タンクが空の状態になることを防止できる。

また、本発明に係る材料ガス供給装置は、前記いずれかの濃度制御装置と、前記濃度制御装置に接続される前記貯留タンクと、を具備するものである。

このように構成した本発明によれば、メンテナンス性を低下させることなく、配管を短くし、応答性を向上させることができる濃度制御装置を提供することができる。また、本発明によれば、各配管を集積しながら加熱が必要な配管（流路）をしっかり加熱することできる濃度制御装置を提供することができる。

実施形態１に係る材料ガス供給装置を示す模式図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を模式的に示す分解斜視図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を示す模式図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を示す斜視図である。 実施形態１に係る第１ブロック及び第２ブロックのヒータを示す模式図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を示すＸ−Ｘ断面図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を示すＹ−Ｙ断面図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を示すＺ−Ｚ断面図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を希釈方式で制御する場合の流路を示すブロック図である。 実施形態１に係る濃度制御装置を圧力方式で制御する場合の流路を示すブロック図である。 実施形態２に係る濃度制御装置の流路を示すブロック図である。 実施形態３に係る濃度制御装置の流路を示すブロック図である。 実施形態５に係る濃度制御装置の流路を示すブロック図である。 その他の実施形態に係る濃度検出器を示す断面模式図である。 その他の実施形態に係る濃度制御装置を希釈方式で制御する場合の流路を示すブロック図である。 その他の実施形態に係る濃度制御装置を示す斜視図である。

以下に、本発明に係る濃度制御装置を用いた材料ガス供給装置を図面に基づいて説明する。

本発明に係る濃度制御装置を用いた材料ガス供給装置は、主に半導体製造プロセスに使用されるものであり、具体的には、貯留タンクに貯留された材料（具体的には、液体材料や固体材料）が気化して生成された材料ガス（具体的には、液体材料が蒸発して生成された材料ガスや固体材料が昇華して生成された材料ガス）を、その濃度を制御しながら成膜室（チャンバ）等の供給先へ供給するために使用されるものである。なお、本発明に係る材料ガス供給装置は、半導体製造プロセス以外に使用することもでき、また、本発明に係る濃度制御装置のみを、半導体製造プロセス以外に使用することもできる。

＜実施形態１＞ 本実施形態に係る濃度制御装置を用いた材料ガス供給装置１００は、図１に示すように、材料を貯留する貯留タンクＳＴと、貯留タンクＳＴに接続される濃度制御装置２００と、を具備している。なお、本実施形態においては、濃度制御装置２００は、貯留タンクＳＴの上方に配置され、図示しないパネルや壁等の設置場所に対して断熱ブロック３００（図２参照）を介して設置される。

前記貯留タンクＳＴは、材料を貯留するタンク本体１０と、タンク本体１０へキャリアガスを導入する導入管１１と、タンク本体１０からキャリアガス及び材料ガスからなる混合ガスを導出する導出管１２と、を備えている。

前記濃度制御装置２００は、図１及び図２に示すように、導入管１１に接続され、キャリアガス供給装置（図示せず）から導入管１１を介して貯留タンクＳＴへ供給されるキャリアガスの流量を制御する機能を備えた第１ユニット２１０と、導出管１２に接続され、貯留タンクＳＴから導出管１２を介して供給先へ供給される混合ガスに含まれる材料ガスの濃度を検出する第２ユニット２２０と、を具備している。なお、第１ユニット２１０及び第２ユニット２２０は、互いに着脱可能に連結できる構造になっている。すなわち、濃度制御装置２００は、第１ユニット２１０及び第２ユニット２２０というブロック要素を組み合わせて構成されている。

前記第１ユニット２１０は、第１ブロックＢ１と、第１ブロックＢ１の所定面に設置される二つの流量制御装置ＭＦＣ、三つの開閉弁Ｖ及び四つのバイパスブロックｂと、を具備している。なお、第１ユニット２１０は、第１ブロックＢ１に形成された複数の内部流路Ｒを、その所定面に設置される前記各部材ＭＦＣ，Ｖ，ｂの内部流路ｒを介して連通させることにより、キャリアガス流路Ｌ１、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の上流側が形成される構造になっている。以下、この構造を主に図３、図４、図６及び図７に基づき詳述する。なお、図３（ａ）において、各内部流路Ｒを点線にて示し、図３（ｂ）において、キャリアガス流路Ｌ１、第１バイパス流路Ｌ２及び第２バイパス流路Ｌ３を点線にて示している。また、図４において、キャリアガス流路Ｌ１を太実線にて示し、第１バイパス流路Ｌ２及び第２バイパス流路Ｌ３を太点線にて示している。

前記第１ブロックＢ１は、直方体状のものであり、図３及び図４に示すように、長手方向の一端側にキャリアガスを導入するための導入ポート２３が設けられており、長手方向の他端側にキャリアガスを導出するための導出ポート２４が設けられている。なお、本実施形態においては、導出ポート２４を、第１ブロックＢ１と別体のブロックによって形成されているが、導入ポート２３と同様に一体に形成してもよい。また、第１ブロックＢ１は、機能を損なわない範囲において複数の要素に分割した構造としてもよい。

第１ブロックＢ１には、図３（ａ）に示すように、導入ポート２３と導出ポート２４とを結ぶ第１直線Ｘ上に対し、上流側から順番に内部流路Ｒａ、内部流路Ｒｂが形成されている。なお、内部流路Ｒａは、導入ポート２３と連通している。そして、第１ブロックＢ１には、図６に示すように、内部流路Ｒａ及び内部流路Ｒｂを、第１流量制御装置ＭＦＣ１の内部流路ｒ１によって接続し、内部流路Ｒｂ及び導出ポート２４を、第１開閉弁Ｖ１の内部流路ｒ２によって接続しており、これにより、図３（ｂ）に示すキャリアガス流路Ｌ１が形成されている。

また、第１ブロックＢ１には、図３（ａ）に示すように、第１直線Ｘと平行に並ぶ第２直線Ｙ上に対し、上流側から順番に内部流路Ｒｃ、内部流路Ｒｄ、内部流路Ｒｅが形成されている。そして、第１ブロックＢ１には、図７に示すように、内部流路Ｒａ及び内部流路Ｒｃを、第１バイパスブロックｂ１の内部流路ｒ３によって接続し、内部流路Ｒｃ及び内部流路Ｒｄを、第２流量制御装置ＭＦＣ２の内部流路ｒ１によって接続し、内部流路Ｒｄ及び内部流路Ｒｅを、第４開閉弁Ｖ４の内部流路ｒ２によって接続し、内部流路Ｒｅに第２バイパスブロックｂ２の内部流路ｒ３が接続されており、これにより、図３（ｂ）に示す第１バイパス流路Ｌ２の上流側が形成されている。

また、第１ブロックＢ１には、図３（ａ）に示すように、第２直線Ｙの下流側に沿うように、内部流路Ｒｆ、内部流路Ｒｇが平行に並んで形成されている。そして、第１ブロックＢ１には、図３（ａ）に示すように、内部流路Ｒｂ及び内部流路Ｒｆを、第２バイパスブロックｂ３の内部流路ｒ３によって接続し、内部流路Ｒｆ及び内部流路Ｒｇを、第３開閉弁Ｖ３の内部流路ｒ２によって接続し、内部流路Ｒｇに第３バイパスブロックｂ３の内部流路ｒ３が接続されており、これにより、図３（ｂ）に示す第２バイパス流路Ｌ３の上流側が形成される。

なお、第１ブロックＢ１には、図５に示すように、第１の直線Ｘ上に設けられた内部流路Ｒａ，Ｒｂに沿う外側面側に第１ヒータＨ１が内蔵されていると共に、第２の直線Ｙ上に設けられた内部流路Ｒｃ〜Ｒｅに沿う外側面側に第２ヒータＨ２が内蔵されている。なお、これらのヒータＨ１，Ｈ２は、第１ブロックＢ１を通過するキャリアガスを予備加熱する役割を果たしている。

前記流量制御装置ＭＦＣは、いずれも同様の構成を備えた所謂熱式のマスフローコントローラである。具体的には、図６又は図７に示すように、流量制御装置ＭＦＣは、第１ブロックＢ１の所定面に設置される台座ブロック２０ａを備えている。台座ブロック２０ａは、直方体状のものであり、第１ブロックＢ１の内部流路Ｒａに連通させて接続される内部流路ｒ１が形成されている。なお、流量制御装置ＭＦＣは、この台座ブロック２０ａの内部流路ｒ１を流れる流体の流量を監視し、その流量を制御するものである。このため、台座ブロック２０ａには、流量を検出する流量センサ２０ｂと、その流量センサ２０ｂの検出値に基づいて流量を制御する流量制御弁２０ｃと、が設置されている。なお、本実施形態においては、熱式のマスフローコントローラを使用しているが、これに限定されず、圧力式や他の方式のマスフローコントローラを使用することもできる。

前記開閉弁Ｖは、いずれも同様の構成を備えたものである。具体的には、図６に示すように、開閉弁Ｖは、第１ブロックＢ１の所定面に設置される台座ブロック２１ａを備えている。台座ブロック２１ａは、直方体状のものであり、第１ブロックＢ１の内部流路Ｒに連通させて接続される内部流路ｒ２が形成されている。そして、開閉弁Ｖは、この台座ブロック２１ａの内部流路ｒ２を流れる流体の流量を開閉によって調節するものである。

前記バイパスブロックｂは、直方体状のものであり、第１ブロックＢ１の内部流路Ｒに連通させて接続される内部流路ｒ３が形成されている。

このような構成にすることにより、第１ユニット２１０には、図３（ｂ）及び図４に示すように、第１ブロックＢ１に対し、導入ポート２３から導出ポート２４へ伸びるキャリアガス流路Ｌ１と、キャリアガス流路Ｌ１の第１流量制御装置ＭＦＣ１よりも上流側から分岐して伸びる第１バイパス流路Ｌ２の上流側と、キャリアガス流路Ｌ１の第１流量制御装置ＭＦＣ１の下流側から分岐して伸びる第２バイパス流路Ｌ３の上流側と、が形成される。

前記第２ユニット２２０は、図１及び図２に示すように、第２ブロックＢ２と、第２ブロックＢ２の所定面に設置される第２開閉弁Ｖ２、濃度検出器ＩＲ及び流量制御弁ＣＶと、を具備している。なお、第２ユニット２２０は、第２ブロックＢ２に形成された複数の内部流路Ｒを、その所定面に設置する前記各部材Ｖ，ＩＲ，ＣＶの内部流路ｒを介して連通させることにより、混合ガス流路Ｌ４、第１バイパス流路Ｌ２の下流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側が形成される構造になっている。以下、この構造を主に図３、図４及び図８に基づき詳述する。なお、図３（ａ）において、各内部流路Ｒを点線にて示し、図３（ｂ）において、混合ガス流路Ｌ４、第１バイパス流路Ｌ２及び第２バイパス流路Ｌ３を点線にて示している。また、図４において、混合ガス流路Ｌ４を太実線にて示し、第１バイパス流路Ｌ２の下流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側を太点線にて示している。

前記第２ブロックＢ２は、直方体状のものであり、図３及び図４に示すように、長手方向の一端側に混合ガスを導出するための導出ポート３３が設けられており、長手方向の他端側に混合ガスを導入するための導入ポート３２が設けられている。なお、本実施形態においては、導入ポート３２及び導出ポート３３を、第２ブロックＢ２と別体のブロックによって形成されているが、第２ブロックＢ２と一体に形成してもよい。また、第２ブロックＢ２は、機能を損なわない範囲において複数の要素に分割した構造としてもよい。

第２ブロックＢ２には、図３（ａ）に示すように、導入ポート３２と導出ポート３３とを結ぶ第３直線Ｚ上に、上流側から順番に内部流路Ｒｈ、内部流路Ｒｉが形成されている。また、第２ブロックＢ２には、図８に示すように、導入ポート３２及び内部流路Ｒｈを、第２開閉弁Ｖ２の内部流路ｒ３によって接続し、内部流路Ｒｈ及び内部流路Ｒｉを、濃度検出器ＩＲの内部流路ｒ４によって接続し、内部流路Ｒｉ及び導出ポート３３を、流量制御弁ＣＶの内部流路ｒ５によって接続しており、これにより、図３（ｂ）に示す混合ガス流路Ｌ４が形成されている。また、第２ブロックＢ２には、図８に示すように、所定面の開口から内部流路Ｒｈへ合流する第１バイパス流路Ｌ２の下流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側が形成されている。

なお、第２ブロックＢ２には、図５に示すように、第３直線Ｚ上に設けられた内部流路Ｒｈ，Ｒｉに沿うように第３ヒータＨ３が内蔵されている。なお、第３ヒータＨ３は、第２ブロックＢ２を通過する混合ガス中の材料ガスが混合ガス流路Ｌ４内へ蓄積又は付着することを防止するために加熱する役割を果たしている。

前記濃度検出器ＩＲは、所謂吸光度計である。具体的には、図８に示すように、濃度検出器ＩＲは、第２ブロックＢ２の所定面に設置される検査用ブロック３０ａを備えている。検査用ブロック３０ａは、直方体状のものであり、第２ブロックＢ２の内部流路Ｒに連通させて接続される内部流路ｒ４が形成されている。なお、濃度検出器ＩＲは、この検査用ブロック３０ａの内部流路ｒ４を流れる混合ガスに対し、光を照射し、その混合ガスを透過した光の強度に基づき、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度を検出するものである。従って、検査用ブロック３０ａには、内部流路ｒ４の一部である検査流路ｒ４´が長手方向へ貫通するように形成されており、この検査流路ｒ４´を跨ぐように一対の透光窓３０ｂが設置されている。また、検査用ブロック３０ａには、一方の透光窓３０ｂ側に、光源３０ｃが設置され、他方の透光窓３０ｂ側に、光源３０ｃから射出された光を第２ブロックＢ２から遠ざかる方向へ反射する反射ミラー３０ｄと、その反射ミラー３０ｄで反射された光を受光する受光器３０ｅと、内部流路ｒ４に接続される圧力センサ３０ｆが設置されている。また、検査用ブロック３０ａには、内部流路ｒ４に沿うようにヒータ（図示せず）が内蔵されている。なお、このヒータは、検査用ブロック３０ａを通過する混合ガス中の材料ガスが混合ガス流路Ｌ４内へ蓄積又は付着することを防止するために加熱する役割を果たしている。因みに、濃度検出器３０の感度は、光が混合ガスを透過する距離によって決まるため、検査用ブロック３０ａの検出流路ｒ４´の長さを伸ばすほど、感度が増す。

前記流量制御弁ＣＶは、図８に示すように、第２ブロックＢ２の所定面に設置される台座ブロック３１ａを備えている。台座ブロック３１ａは、直方体状のものであり、第２ブロックＢ２の内部流路Ｒに連通させて接続される内部流路ｒ５が形成されている。なお、流量制御弁ＣＶは、この台座ブロック３１ａの内部流路ｒ５を流れる流体の流量を調節するものである。

このように構成することにより、第２ユニット２２０には、図３（ｂ）及び図４に示すように、第２ブロックＢ２に対し、導入ポート３２から導出ポート３３へ伸びる混合ガス流路Ｌ４が形成され、混合ガス流路Ｌ４の濃度検出器ＩＲよりも上流側に合流するように、第１バイパス流路Ｌ２の下流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側が形成される。

次に、第１ユニット２１０及び第２ユニット２２０の組立てについて説明する。

第１ユニット２１０及び第２ユニット２２０は、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結手段によって連結して一体にできる構造になっている。そして、図４に示すように、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合に、第２バイパス流路Ｌ３の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側が接続され、図３（ｂ）に示すように、第２バイパス流路Ｌ３が形成される。連結手段としては、例えば、第２ブロックＢ２を貫通して第１ブロックＢ１に達するネジによって締結する手段が考えられるが、これに限定されるものではない。

また、図４に示すように、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合に、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路Ｌ２の下流側を接続するか否かを選択することできるようになっている。そして、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路の下流側を接続させた場合には、図３（ｂ）に示すように、第１バイパス流路Ｌ２が形成される。これにより、供給先へ供給する材料ガスの濃度を、キャリアガス流路Ｌ１から第１バイパス流路Ｌ２を介して混合ガス流路Ｌ４へ導入するキャリアガスの流量によって制御する希釈方式として使用できるようになる。なお、濃度制御装置２００を希釈方式で使用する場合には、流量制御弁ＣＶは必要ないので、これをバイパスブロックに変更することにより、コストを削減できる。

一方、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路Ｌ２の下流側を接続させなかった場合には、供給先へ供給する材料ガスの濃度を、混合ガス流路Ｌ４の圧力で制御する圧力方式として使用できるようになる。なお、濃度制御装置２００を圧力方式で使用する場合には、第２流量制御装置ＭＦＣ２及び第４開閉弁Ｖ４は必要ないので、これらを取り除いて第１バイパス流路Ｌ２の上流側を閉鎖することにより、コストを削減することもできる。この場合、第２流体制御装置ＭＦＣ２及び第４開閉弁Ｖ４を取り除くことなく、第２バイパスブロックｂ２を塞いで第１バイパス流路Ｌ２の上流側を閉鎖してもよい。第１バイパス流路Ｌ２の上流側の閉鎖には、蓋体等のパーツを使用すればよい。

第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合に、第２ヒータＨ２及び第３ヒータＨ３によって混合ガス流路Ｌ４が挟まれた状態となり、混合ガスがより効率的に加熱されるようになる。この場合、第３ヒータＨ３は、外気と接触する面に沿って配置され、混合ガス流路Ｌ４に外気の温度が伝わり難くなる。因みに、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合に、断熱ブロック３００やパネルに対向する面が平坦になり、設置し易くなっている。

また、前記濃度制御装置２００は、図示しない制御部に接続されている。具体的には、第１ユニット２１０における二つの流量制御装置ＭＦＣ及び三つの開閉弁Ｖと、第２ユニット２２０における開閉弁Ｖ、濃度検出器ＩＲ及び流量制御弁ＣＶと、がそれぞれ制御部に接続されている。制御部は、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、ＡＤコンバータ等を有した所謂コンピュータである。そして、内部メモリの所定領域に格納した制御プログラムに従って動作することで、ＣＰＵ及び周辺機器が協働動作し、供給先へ供給する材料ガスの濃度を制御する機能を発揮する。

次に、本実施形態に係る材料ガス供給装置１００の構築方法を説明する。

先ず、検出流路ｒ４´の長さが異なる濃度検出器ＩＲ、即ち、感度が異なる濃度検出器ＩＲを設置した複数の第２ユニット２２０を事前に複数用意しておく。そして、濃度制御装置２００の仕様に従って最適な感度の濃度検出器ＩＲが設置された第２ユニット２２０を選択し、その選択した第２ユニット２２０を第１ユニット２１０へ連結する。この場合、第２バイパス流路Ｌ３の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側を接続して第２バイパス流路Ｌ３を形成すると共に、制御方式（圧力方式又は希釈方式）に合わせて第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路Ｌ２の下流側を接続するか否かを選択する。そして、得られた濃度制御装置２００を、キャリアガス供給装置、貯留タンクＳＴ及び供給先へ接続して材料ガス制御システムを構築する。

次に、本実施形態に係る濃度制御装置２００を希釈方式で制御した場合の動作を図９に基づいて説明する。なお、図９に示す濃度制御装置２００は、制御方式に合わせて流量制御弁ＣＶを取り除いている。

材料ガス供給装置１００に対して、稼働信号が送信されると、制御部は、先ず、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２及び第４開閉弁Ｖ４を開くと共に、第３開閉弁Ｖ３を閉じた状態とする。これにより、貯留タンクＳＴに対し、濃度制御装置２００を介してキャリアガスが導入され、供給先に対し、濃度制御装置２００を介して混合ガスが供給され始める。因みに、第４開閉弁Ｖ４は、希釈方式で制御する場合には、常に開いた状態になっている。

そして、制御部は、混合ガス流路Ｌ４を流れる材料ガスの濃度を随時濃度検出器ＩＲによって検出し、その検出濃度値が予め定められた設定濃度値に近づくように第１流量制御装置ＭＦＣ１及び第２流量制御装置ＭＦＣ２を制御する。具体的には、制御部は、設定濃度値よりも検出濃度値が高い場合には、第１流量制御装置ＭＦＣ１に設定された目標流量を下げると共に、第２流量制御装置ＭＦＣ２に設定された目標流量を上げる制御を実施する。これにより、貯留タンクＳＴへ導入されるキャリアガスの流量が減少すると共に、第１バイパス流路Ｌ２を通って混合ガス流路Ｌ４へ導入されるキャリアガスの流量が増加する。その結果、混合ガス流路Ｌ４を流れる混合ガスの希釈度合いが増し、濃度検出器ＩＲで検出される検出濃度値が低下する。一方、制御部は、設定濃度値よりも検出濃度値が低い場合には、第１流量制御装置ＭＦＣ１に設定された目標流量を上げると共に、第２流量制御装置ＭＦＣ２に設定された目標流量を下げる制御を実施する。これにより、貯留タンクＳＴへ導入されるキャリアガスの流量が増加すると共に、第１バイパス流路Ｌ２を通って混合ガス流路Ｌ４へ導入されるキャリアガスの流量が減少する。その結果、混合ガス流路Ｌ４を流れる混合ガスの希釈度合いが減り、濃度検出器ＩＲで検出される濃度値が上昇する。

次に、本実施形態に係る濃度制御装置２００を圧力方式で制御した場合の動作を図１０に基づいて説明する。なお、図１０に示す濃度制御装置２００は、制御方式に合わせて、第２流量制御装置ＭＦＣ２及び第４開閉弁Ｖ４を取り除いている。

材料ガス供給装置１００に対して、稼働信号が送信されると、制御部は、先ず、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を開くと共に、第３開閉弁Ｖ３を閉じた状態とする。これにより、貯留タンクＳＴに対し、濃度制御装置２００を介してキャリアガスが導入され、供給先に対し、濃度制御装置２００を介して混合ガスが供給され始める。

そして、制御部は、混合ガス流路Ｌ４を流れる材料ガスの濃度を随時濃度検出器ＩＲによって検出し、その検出濃度値が予め定められた設定濃度値に近づくように流量制御弁ＣＶを制御する。具体的には、制御部は、設定濃度値よりも検出濃度値が高い場合には、流量制御弁ＣＶの開度を小さくする制御を実施する。これにより、混合ガス流路Ｌ４を流れる混合ガスの濃度が下がり、濃度検出器ＩＲで検出される検出濃度値が低下する。一方、制御部は、設定濃度値よりも検出濃度値が低い場合には、流量制御弁ＣＶの開度を大きくする制御を実施する。これにより、混合ガス流路Ｌ４を流れる混合ガスの濃度が上がり、濃度検出器ＩＲで検出される濃度値が上昇する。

なお、いずれの制御方式においても、材料ガス供給装置１００に対して、材料ガスの供給を停止する停止信号が送信された場合に、制御部は、先ず、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じると共に、第３開閉弁Ｖ３及び第４開閉弁Ｖ４（圧力方式の場合は、第３開閉弁Ｖ３のみ）を開いた状態とする。これにより、濃度制御装置２００及び貯留タンクＳＴの接続が遮断され、貯留タンクＳＴからの材料ガスの供給が停止する。また、制御部は、材料ガス供給装置１００に対してパージ信号が送信されると、前記と同様の制御を実施する。これにより、濃度制御装置２００内の各流路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対して隅々までキャリアガスのみが流通し、濃度制御装置２００内のパージが実施される。従って、第２バイパス流路Ｌ３は、キャリアガス流路Ｌ１のできるだけ下流側と、混合ガス流路Ｌ４のできるだけ上流側と、を繋ぐように設けることが好ましい。

前記実施形態においては、材料ガス供給装置１００を希釈方式又は圧力方式のいずれかにしか使用できないように濃度制御装置２００を組み立てているが、いずれの制御方式にも使用できるように組み立て、制御部によっていずれか一方の制御方式に制御できるようにしてもよい。この場合、第４開閉弁Ｖ４の開閉によって制御方式を切り替えるようにすればよい。

また、図９に示す濃度制御装置２００において、圧力センサ３０ｆで検出される圧力は、濃度制御装置２００の二次圧ともいえる。そこで、圧力センサ３０ｆを利用して図９に示す濃度制御装置２００に対して二次圧上昇防止機能を追加してもよい。具体的には、制御部が、圧力センサ３０ｆで予め定められた設定二次圧値よりも高い圧力値（二次圧）を検出した場合に、第２開閉弁Ｖ２、第３開閉弁Ｖ３及び第４開閉弁Ｖ４を閉じた状態（二次圧上昇防止状態）にするように構成すればよい。

このようなものであれば、濃度制御装置２００の二次側の圧力が上昇して耐圧性が低い濃度検出器ＩＲが破損する事態を防止できる。この場合、制御部が、第１流量制御弁２０ｃ、第２流量制御弁２０ｃ、第１開閉弁Ｖ１も閉じた状態にすることが好ましい。これにより、二次圧上昇防止状態になった場合における内部流路と貯留タンクＳＴの圧力上昇を防止できる。また、この場合、キャリアガス流路Ｌ１における第１バイパス流路Ｌ２との分岐点よりも上流側に第５開閉弁（図示せず）を設置し、制御部が、第５開閉弁を閉じた状態にするように構成してもよい。これにより、第１流量制御弁２０ｃ、第２流量制御弁２０ｃに出流れがあった場合でも、内部流路の圧力上昇を確実に防止できる。

さらに、混合ガス流路Ｌ４における圧力センサ３０ｆよりも下流側に第６開閉弁（図示せず）を設置し、制御部が、二次圧上昇防止状態にした後に圧力センサ３０ｆで検出される圧力値が上昇する場合に、第６開閉弁も閉じた状態にすることが好ましい。これにより、第６開閉弁よりも下流側の圧力上昇による内部流路の圧力上昇を防止できる。また、この場合、濃度制御装置２００の下流側（二次側）に第４圧力センサ（図示せず）を設置すれば、圧力センサ３０ｆ及び第４圧力センサを比較することにより、濃度制御装置２００を二次圧上昇防止状態から濃度制御状態に自動復帰させることもできる。

＜実施形態２＞ 本実施形態は、前記実施形態１に係る濃度制御装置２００の変形例であり、図９に示す濃度制御装置２００に対して内圧上昇防止機能を追加した態様のものである。具体的には、本実施形態に係る濃度制御装置２００は、図１１に示すように、図９に示す濃度制御装置２００に対してさらに、キャリアガス流路Ｌ１における流量制御装置ＭＦＣ１の下流側に第１圧力センサＰ１を設置し、第１バイパス流路Ｌ２における流量制御装置ＭＦＣ２の下流側に第２圧力センサＰ２を設置した態様のものである。より具体的には、第１圧力センサＰ１は、キャリアガス流路Ｌ１における第１開閉弁Ｖ１よりも上流側に設置されており、第２圧力センサＰ２は、第１バイパス流路Ｌ２における第４開閉弁Ｖ４よりも上流側に設置されている。

そして、制御部が、第１圧力センサＰ１で予め定められた設定内圧値よりも高い圧力値が検出された場合に、流量制御装置ＭＦＣ１の第１流量制御弁２０ｃ、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２及び第４開閉弁Ｖ４を閉じた状態にすると共に、第３開閉弁Ｖ３を開いた状態（内圧上昇防止状態）にするように構成されている。これにより、キャリアガス流路Ｌ１における流量制御装置ＭＦＣ１の下流側が濃度制御装置２００の下流側に接続されたポンプ（図示せず）によって排気されて内圧が低下する。

また、制御部が、第２圧力センサＰ２で予め定められた設定内圧値よりも高い圧力値が検出された場合に、流量制御装置ＭＦＣ２の第２流量制御弁２０ｃ、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２及び第３開閉弁Ｖ３を閉じた状態にすると共に、第４開閉弁Ｖ４を開いた状態（内圧上昇防止状態）にするように構成されている。これにより、第１バイパス流路Ｌ２における流量制御装置ＭＦＣ２の下流側が前記ポンプによって排気されて内圧が低下する。

このようなものであれば、濃度制御装置２００の内圧が上昇して耐圧性が低い濃度検出器ＩＲが破損する事態を防止できる。因みに、この場合、キャリアガス流路Ｌ１における第１バイパス流路Ｌ２との分岐点よりも上流側に第５開閉弁Ｖ５（図１１中、点線にて示す。）を設置し、第１圧力センサＰ１又は第２圧力センサＰ２で予め定められた設定内圧値よりも高い圧力値が検出された場合に、第５開閉弁Ｖ５も閉じた状態にすることが好ましい。

＜実施形態３＞ 本実施形態は、前記実施形態１に係る濃度制御装置２００の変形例であり、図９に示す濃度制御装置２００に対して逆流防止機能を追加した態様のものである。具体的には、本実施形態に係る濃度制御装置２００は、図１２に示すように、図９に示す濃度制御装置２００に対してさらに、キャリアガス流路Ｌ１における流量制御装置ＭＦＣ１の下流側であって、第１開閉弁Ｖ１よりも上流側に圧力センサＰ１に設置すると共に、第１開閉弁Ｖ１よりも下流側に第３圧力センサＰ３を設置し、第１バイパス流路Ｌ２における流量制御装置ＭＦＣ２の下流側であって第４開閉弁Ｖ４よりも上流側に第２圧力センサＰ２を設置した態様のものである。

そして、制御部が、第１圧力センサＰ１の圧力値よりも第３圧力センサＰ３の圧力値が大きくなった場合に、第１開閉弁Ｖ１を閉じた状態に維持するように構成されている。このようなものであれば、貯留タンクＳＴに貯留された材料が濃度制御装置２００内へ逆流することを防止できる。

また、制御部が、第１圧力センサＰ１の圧力値よりも圧力センサ３０ｆの圧力値が大きくなった場合に、第３開閉弁Ｖ３を閉じた状態に維持し、第２圧力センサＰ２の圧力値よりも圧力センサ３０ｆの圧力値が大きくなった場合に、第４開閉弁Ｖ４を閉じた状態に維持するように構成されている。このようなものであれば、混合ガス流路Ｌ４を流れる混合ガスがキャリアガス流路Ｌ１や第１バイパス流路Ｌ２へ逆流することを防止できる。

＜実施形態４＞ 本実施形態は、前記実施形態１に係る濃度制御装置２００の変形例であり、図９に示す濃度制御装置２００に対して貯留タンクを交換する場合に使用するサイクルパージ機能を追加した態様のものである。具体的には、本実施形態に係る濃度制御装置２００は、図９に示す濃度制御装置２００に対してさらに、キャリアガス流路Ｌ１における第１バイパス流路Ｌ２との分岐点よりも上流側に第５開閉弁Ｖ５（図１１参照）を設置した態様のものである。

そして、貯留タンクＳＴを交換する場合に、貯留タンクＳＴの導入管１１及び導出管１２に設置された開閉弁（図示せず）を閉じた状態とした後、ユーザが、貯留タンクＳＴの交換信号を入力すると、その交換信号を受信した制御部が、第１流量制御弁２０ｃ、第２流量制御弁２０ｃ、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、第３開閉弁Ｖ３及び第４開閉弁Ｖ４を開いた状態にした後、第５開閉弁Ｖ５を所定時間毎に開閉を繰り返すように構成されている。これにより、第５開閉弁Ｖ５を開いた場合に、濃度制御装置２００内がキャリアガスによってパージされ、第５開閉弁Ｖ５を閉じた場合に、濃度制御装置２００内が前記ポンプによって真空引きされ、これを繰り返すことによってサイクルパージされる。

なお、本実施形態では、第５開閉弁Ｖ５の開閉を繰り返すことによってサイクルパージを行っているが、第５開閉弁Ｖ５を設置することなく、制御部が、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、第３開閉弁Ｖ３及び第４開閉弁Ｖ４を開いた状態とした後、第１流量制御弁２０ｃ及び第２流量制御弁２０ｃの開閉を同時に繰り返すことによってサイクルパージするようにしてもよい。

また、本実施形態において、第１流量センサ２０ｂ及び第２流量センサ２０ｂのゼロ点調整機能を追加してもよい。具体的には、第１流量センサ２０ｂのゼロ点を調整する場合には、第１流量センサ２０ｂに対するゼロ点調整開始信号を受信した制御部が、第１開閉弁Ｖ１、第３開閉弁Ｖ３及び第５開閉弁Ｖ５を閉じた状態とし、第１流量センサ２０ｂのゼロ点を調整するように構成すればよい。また、第２流量センサ２０ｂのゼロ点を調整する場合には、第２流量センサ２０ｂに対するゼロ点調整開始信号を受信した制御部が、第４開閉弁Ｖ４及び第５開閉弁Ｖ５を閉じた状態とし、第２流量センサ２０ｂのゼロ点を調整するように構成すればよい。

＜実施形態５＞ 本実施形態は、前記実施形態１に係る濃度制御装置２００の変形例であり、図９に示す濃度制御装置２００に対して流量制御装置ＭＦＣ１及びＭＦＣ２の校正機能を追加した態様のものである。具体的には、本実施形態に係る濃度制御装置２００は、図１３に示すように、図９に示す濃度制御装置２００に対してさらに、圧力センサ３０ｆよりも下流側に第６開閉弁Ｖ６を設置した態様のものである。

なお、この場合、キャリアガス流路Ｌ１における第１流量制御弁２０ｃから第１開閉弁Ｖ１までの流路、第１バイパス流路Ｌ２における第２流量制御弁２０ｃよりも下流側の流路、第２バイパス流路Ｌ３の流路、及び、混合ガス流路Ｌ４における第２開閉弁Ｖ２から第６開閉弁Ｖ６までの流路、を合成した合成流路（図１３中、点線にて示す。）の容積を予め計測しておく。

そして、流量制御装置ＭＦＣ１を校正する場合には、流量制御装置ＭＦＣ１の校正開始信号を受信した制御部が、第１流量制御弁２０ｃ、第２流量制御弁２０ｃ、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じると共に、第３開閉弁Ｖ３及び第４開閉弁Ｖ４開いた状態として濃度制御装置２００内を前記ポンプによって所定時間真空引きした後、第６開閉弁Ｖ６を閉じて校正準備状態とする。続いて、制御部が、校正準備状態から第１流量制御弁２０ｃを開き、第１流量センサ２０ｂの流量値、圧力センサ３０ｆの圧力値、及び、合成流路の容積、を参照して流量制御装置ＭＦＣ１を校正するように構成すればよい。

一方、流量制御装置ＭＦＣ２を校正する場合には、流量制御装置ＭＦＣ２の校正開始信号を受信した制御部が、前記と同様にして校正準備状態とする。続いて、校正準備状態から第２流量制御弁２０ｃを開き、第２流量センサ２０ｂの流量値、圧力センサ３０ｆの圧力値、及び、合成流路の容積、を参照して流量制御装置ＭＦＣ２を校正するように構成すればよい。

なお、この場合、温度センサを設置し、流量制御装置ＭＦＣ１，ＭＦＣ２を校正にあたって温度センサで検出される温度値を参照することにより、より高精度の校正を行うことができる。

＜その他の実施形態＞ その他の実施形態としては、前記実施形態における濃度検出器ＩＲの代わりに図１４に示す濃度検出器ＩＲを用いてもよい。図１４に示す濃度検出器ＩＲは、反射ミラー３０ｄが設けられていない点で前記実施形態における濃度検出器ＩＲと構成が相違している。よって、この濃度検出器ＩＲにおいては、光源３０ｃから射出された光が直線的に受光器３０ｅへ入射する。このようなものであれば、反射ミラー３０ｄを設けていないため、製造コストを抑えることができる。

また、その他の実施形態として、前記実施形態における第１バイパス流路Ｌ２を、図１５に示すように、流量センサ２０ｂと、その流量センサ２０ｂの下流側に設置された流量制御弁２０ｃと、の間から分岐させてもよい。この場合、第１バイパス流路Ｌ２には、流量制御弁ＣＶ及び第４開閉弁Ｖ４を設置する。そして、制御部において、キャリアガス流路Ｌ１及び第１バイパス流路Ｌ２に設置された流量制御弁２０ｃの目標流量の合計値とその割合を参照し、混合ガス流路Ｌ４を流れる材料ガスの濃度を制御するように構成すればよい。このようなものであれば、第１バイパス流路Ｌ２に流量センサ２０ｂを設置する必要がなくなり、制御コストを抑えることができる。

また、その他の実施形態として、第１ブロックＢ１において、キャリアガス流路Ｌ１を挟むように一対のヒータを設置すると共に、第２ブロックＢ２において、混合ガス流路Ｌ４を挟むように一対のヒータを設置した構成にしてもよい。

また、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２に設置された各ヒータを加熱する場合に、混合ガス流路Ｌ４に近いヒータの方が、キャリアガス流路Ｌ１に近いヒータよりも高温になるように制御する温度制御部を設けてもよい。

また、前記各実施形態における濃度検出器ＩＲにおいて、反射ミラー３０ｄの反射面を凹面状に湾曲させて受光器３０ｅに光が集光されるようにすれば、濃度検出器３０の感度が増す。

また、前記各実施形態においては、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路Ｌ２の下流側や、第２バイパス流路Ｌ３の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側を、バイパスブロックｂを介して接続した態様になっている。しかし、図１６に示すように、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の上流側を、第１ブロックＢ１の第２ブロックＢ２に対向する外側面に開口させ、第１バイパス流路Ｌ２の下流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側を、第２ブロックＢ２の第１ブロックＢ１に対向する外側面に開口させてもよい。これにより、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を接続することにより、バイパスブロックｂを介さずに、第１バイパス流路Ｌ２の上流側及び第１バイパス流路Ｌ２の下流側や、第２バイパス流路Ｌ３の上流側及び第２バイパス流路Ｌ３の下流側を連通させることができる。

また、前記各実施形態においては、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２として別のブロックを採用しているが、第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２として一体のブロックを採用してもよい。この場合には、第１ユニット２１０に対し、材料ガスによって汚れが生じ易い第２ユニット２２０を着脱できなくなるため、メンテナンス性は向上しないが、前記従来の濃度制御装置に比べてヒータの設置容易性は格段に向上する。

具体的には、材料を貯留する貯留タンクへ導入されるキャリアガスの流量を制御し、前記貯留タンクから前記キャリアガスとの混合ガスとして導出される前記材料が気化した材料ガスの濃度を制御する濃度制御装置であって、前記キャリガスが流れるキャリアガス流路と前記混合ガスが流れる混合ガス流路とを内部に有するブロックと、前記キャリアガス流路を流れる前記キャリアガスの流量を検出する第１流量センサと、前記第１流量センサの検出値に基づき、前記キャリアガス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第１流量制御弁と、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を検出する濃度検出器と、を具備し、前記ブロックが、ヒータを内部に備えていることを特徴とする濃度制御装置である。

この場合、ブロックに内蔵するヒータの配置としては、キャリアガス流路Ｌ１又は混合ガス流路Ｌ４の少なくとも一方に沿って配置することが好ましい。なお、一般的に、キャリアガス流路Ｌ１を流れるキャリアガスよりも混合ガス流路Ｌ４を流れる材料ガス（混合ガス）の方が高温で加熱する必要があるため、キャリアガス流路Ｌ１又は混合ガス流路Ｌ４のいずれか一方に沿ってヒータを配置する場合には、そのヒータをキャリアガス流路Ｌ１よりも混合ガス流路Ｌ４に近い方に配置することが好ましい。当然、キャリアガス流路Ｌ１及び混合ガス流路Ｌ４に沿って配置してもよい。

また、ヒータの配置として、ブロックのキャリアガス流路Ｌ１及び混合ガス流路Ｌ４よりも外側に設けられた外側面に沿って配置することが好ましい。このように配置することにより、外気からブロックに伝わる冷気による温度低下が各流路に伝わる前に遮断することができる。なお、ヒータの設置方法としては、例えば、第１ブロックＢ１や第２ブロックＢ２を切削して形成した挿入孔に棒状のヒータを挿入して設置する態様が考えられる。

また、この場合、濃度制御装置２００を希釈方式で使用する場合には、前記各実施形態における第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合と同様に、ブロックの内部に第１バイパス流路Ｌ２を形成してもよく、第２バイパス流路Ｌ３を形成してもよい。そして、第１バイパス流路Ｌ２及び第２バイパス流路Ｌ３には、前記各実施形態と同様に濃度制御装置２００を希釈方式として使用する場合に必要な各機器を設置する。一方、濃度制御装置２００を圧力方式で使用する場合には、前記各実施形態における第１ブロックＢ１及び第２ブロックＢ２を連結した場合と同様に、第２バイパス流路Ｌ３を形成してもよい。そして、第２バイパス流路Ｌ３には、前記各実施形態と同様に濃度制御装置２００を圧力方式として使用する場合に必要な各機器を設置する。

前記実施形態においては、第２バイパス流路Ｌ３として、キャリアガス流路Ｌ１から分岐して直接混合ガス流路Ｌ４へ合流する構造を採用しているが、これに限定されることなく、キャリアガス流路Ｌ１から分岐して第１バイパス流路Ｌ２を介して混合ガス流路Ｌ４へ合流する構造を採用してもよい。この場合、第１ブロックＢ１内で合流するように、第２バイパス流路Ｌ３の上流側を第１バイパス流路Ｌ２へ合流させてもよく、又は、第２ブロックＢ２内で合流するように、第２バイパス流路Ｌ３の下流側を第１バイパス流路Ｌ２へ合流させてもよい。

また、前記実施形態１において、第１ユニット２１０や第２ユニット２２０に設置されている開閉弁、流量制御弁、流量センサの一部を、第１ユニット２１０や第２ユニット２２０に接続される各配管に設置してもよい。具体的には、例えば、第１ユニット２１０に設置されている第１流量センサ２０ｂを、キャリアガス供給装置と第１ユニット２１０とを繋ぐ配管の途中に設置してもよく、第１ユニット２１０に設置されている第１開閉弁Ｖ１を、第１ユニット２１０と貯留タンクＳＴとを繋ぐ配管の途中に設置してもよい。また、第２ユニット２２０に設置されている流量制御弁ＣＶを、第２ユニット２２０と供給先とを繋ぐ配管の途中に設置にしてもよく、第２ユニット２２０に設置されている第２開閉弁Ｖ２を、貯留タンクＳＴと第２ユニット２２０とを繋ぐ配管の途中に設置してもよい。

また、前記実施形態において、貯留タンクＳＴに貯留された材料の量を予め把握しておき、貯留タンクＳＴに濃度制御装置２００を接続した後、濃度検出器ＩＲで検出される混合ガスの濃度値と第１流量センサ２０ｂ及び第２流量センサ２０ｂで測定されるキャリアガスの流量値を継続的に記憶し、これらの値から貯留タンクＳＴから導出された材料の導出量を算出するようにしてもよい。これにより、貯留タンクＳＴから導出された材料の導出量が規定量に達した場合に、ユーザに対して警告を行うようにすることができる。これにより、ユーザは、貯留タンクＳＴの適切な交換時期を知ることができる。

その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００ 材料ガス供給装置
ＳＴ 貯留タンク
２００ 濃度制御装置
２１０ 第１ユニット
Ｂ１ 第１ブロック
ＭＦＣ１，ＭＦＣ２ 流量制御装置
２０ｂ 第１流量センサ、第２流量センサ
２０ｃ 第１流量制御弁、第２流量制御弁
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁
Ｖ３ 第３開閉弁
Ｖ４ 第４開閉弁
Ｌ１ キャリアガス流路
Ｌ２ 第１バイパス流路
Ｌ３ 第２バイパス流路
２２０ 第２ユニット
Ｂ２ 第２ブロック
ＩＲ 濃度検出器
３０ｃ 光源
３０ｅ 受光部
３０ｄ 反射ミラー
ＣＶ 流量制御弁
３０ｆ 圧力センサ
Ｐ１ 圧力センサ
Ｐ２ 圧力センサ
Ｐ３ 圧力センサ
Ｌ４ 混合ガス流路

Claims (20)

1. 材料を貯留する貯留タンクへキャリアガスを導入し、前記貯留タンクから前記キャリアガスとの混合ガスとして導出される前記材料が気化した材料ガスの濃度を制御する濃度制御装置であって、
   前記貯留タンクへ導入される前記キャリアガスの流量を制御する第１ユニットと、
   前記貯留タンクから導出される前記材料ガスの濃度を検出する第２ユニットと、を具備し、
   前記第１ユニットが、
   前記キャリガスが流れるキャリアガス流路を内部に有する第１ブロックと、
   前記キャリアガス流路を流れる前記キャリアガスの流量を検出する第１流量センサと、
   前記第１流量センサの検出値に基づき、前記キャリアガス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第１流量制御弁と、を備え、
   前記第２ユニットが、
   前記混合ガスが流れる混合ガス流路を内部に有し、前記第１ブロックと着脱可能に連結する第２ブロックと、
   前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を検出する濃度検出器と、を備えていることを特徴とする濃度制御装置。
2. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結した場合に、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁によりも上流側から分岐し、前記混合ガス流路における前記濃度検出器よりも上流側へ合流する第１バイパス流路を形成できるような構成になっている請求項１記載の濃度制御装置。
3. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結して前記第１バイパス流路を形成した場合に、
   前記第１バイパス流路が、
   前記キャリアガス流路における前記第１流量センサよりも上流側から分岐しており、
   前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
   前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を検出する第２流量センサと、前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第２流量制御弁と、をさらに備え、
   前記濃度検出器、前記第１流量センサ及び前記第２流量センサの検出値に基づき、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成されている請求項２記載の濃度制御装置。
4. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結して前記第１バイパス流路を形成した場合に、
   前記第１バイパス流路が、
   前記キャリアガス流路における前記第１流量センサよりも下流側から分岐しており、
   前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
   前記第１バイパス流路を流れるキャリアガスの流量を制御する第２流量制御弁をさらに具備し、
   前記濃度検出器及び前記第１流量センサの検出値に基づき、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成されている請求項２記載の濃度制御装置。
5. 前記第２ユニットが、
   前記混合ガス流路を流れる混合ガスの流量を制御する第３流量制御弁をさらに具備し、
   前記濃度検出器の検出値に基づき、前記第３流量制御弁によって、前記混合ガス流路を流れる前記材料ガスの濃度を制御するように構成されている請求項１記載の濃度制御装置。
6. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結した場合に、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁よりも下流側から分岐し、前記混合ガス流路又は前記第１バイパス流路のいずれかに合流する第２バイパス流路を形成できるような構成になっている請求項１乃至５のいずれかに記載の濃度制御装置。
7. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックを連結して前記第２バイパス流路を形成した場合に、
   前記第１ユニットが、
   前記キャリアガス流路における前記第２バイパス流路の分岐点よりも下流側に第１開閉弁をさらに備え、
   前記第２ユニットが、
   前記混合ガス流路における前記第２バイパス流路の合流点よりも上流側に第２開閉弁をさらに備え、
   前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
   前記第２バイパス流路に第３開閉弁をさらに備えている請求項６記載の濃度制御装置。
8. 前記濃度検出器が、
   前記混合ガス流路を流れる混合ガスに対して光を照射する光源と、
   前記光源から射出されて前記混合ガスを透過した光を検出する受光器と、を備えるものである請求項１乃至７のいずれかに記載の濃度制御装置。
9. 前記濃度検出器が、前記光源から射出されて前記混合ガスを透過した光を前記第２ブロックから遠ざかる方向へ屈曲させる反射ミラーをさらに備えている請求項８記載の濃度制御装置。
10. 前記第２ユニットが、前記混合ガス流路の圧力を検出する圧力センサをさらに備えている請求項１乃至９のいずれかに記載の濃度制御装置。
11. 前記第１ブロック又は前記第２ブロックの少なくとも一方が、ヒータを内部に備えている請求項１乃至１０のいずれかに記載の濃度制御装置。
12. 前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
    前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側に第４開閉弁をさらに備えている請求項７記載の濃度制御装置。
13. 前記圧力センサの検出値が予め定められた設定圧力値よりも大きくなった場合に、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を閉じた状態にするように構成されている請求項１２記載の濃度制御装置。
14. 前記第１ユニットが、
    前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁よりも下流側であって前記第１開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第１圧力センサをさらに備え、
    前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
    前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側であって前記第４開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第２圧力センサをさらに備え、
    前記第１圧力センサの検出値が予め定められた設定内圧値よりも大きくなった場合に、前記第１流量制御弁、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第４開閉弁を閉じた状態にすると共に、前記第３開閉弁を開いた状態にし、
    前記第２圧力センサの検出値が前記設定内圧値よりも大きくなった場合に、前記第２流量制御弁、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を閉じた状態にすると共に、前記第４開閉弁を開いた状態にするように構成されている請求項１２記載の濃度制御装置。
15. 前記第１ユニットが、
    前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁よりも下流側であって前記第１開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第１圧力センサ及び前記第１開閉弁よりも下流側の圧力を検出する第３圧力センサをさらに備え、
    前記第１ユニット又は前記第２ユニットが、
    前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁よりも下流側であって前記第４開閉弁よりも上流側の圧力を検出する第２圧力センサをさらに備え、
    前記第１圧力センサの検出値が前記第３圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第１開閉弁を閉じた状態に維持し、
    前記第１圧力センサの検出値が前記圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第３開閉弁を閉じた状態に維持し、
    前記第２圧力センサの検出値が前記圧力センサの検出値よりも小さい場合に、前記第４開閉弁を閉じた状態に維持するように構成されている請求項１２記載の濃度制御装置。
16. 前記第１ユニットが、
    前記キャリアガス流路における前記第１バイパス流路との分岐点よりも上流側に第５開閉弁をさらに備え、
    前記貯留タンクの交換信号を受信した場合に、前記第５開閉弁を所定時間毎に開閉させるように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の濃度制御装置。
17. 前記第１ユニットが、
    前記キャリアガス流路における前記第１バイパス流路との分岐点よりも上流側に第５開閉弁をさらに備え、
    前記第１流量センサのゼロ点調整信号を受信した場合に、前記第１開閉弁、前記第３開閉弁及び前記第５開閉弁を閉じた状態で前記第１流量センサのゼロ点を調整し、
    前記第２流量センサのゼロ点調整信号を受信した場合に、前記第４開閉弁及び前記第５開閉弁を閉じた状態で前記第２流量センサのゼロ点を調整するように構成されている請求項１２記載の濃度制御装置。
18. 前記第２ユニットが、
    前記混合ガス流路における前記濃度検出器の下流側に設置される第６開閉弁をさらに備え、
    前記第１流量センサで検出される検出値に基づき前記第１流量制御弁を制御する流量制御装置の校正信号を受信した場合に、前記キャリアガス流路における前記第１流量制御弁から前記第１開閉弁までの流路と、前記第１バイパス流路における前記第２流量制御弁の下流側の流路と、前記第２バイパス流路と、前記混合ガス流路における前記第２開閉弁から前記第６開閉弁までの流路とから構成される合成流路内を減圧した状態から、前記第１流量制御弁を開いた状態とし、前記合成流路の容積、前記第１流量センサ及び前記圧力センサの検出値とに基づき前記第１流量センサを校正し、
    前記第２流量センサで検出される検出値に基づき前記第２流量制御弁を制御する流量制御装置の校正信号を受信した場合に、前記合成流路内を減圧した状態から、前記第２流量制御弁を開いた状態とし、前記合成流路の容積、前記第２流量センサ及び前記圧力センサの検出値とに基づき前記第２流量センサを校正するように構成されている請求項１２記載の濃度制御装置。
19. 前記濃度検出器によって検出される検出値と前記第１流量センサ及び前記第２流量センサによって検出される検出値に基づき算出される前記貯留タンクから導出された材料の導出量が、予め定められた規定量に達した場合に警告する警告機能を備える請求項１２記載の濃度制御装置。
20. 前記請求項１乃至１９のいずれかに記載の濃度制御装置と、
    前記濃度制御装置に接続される前記貯留タンクと、を具備する材料ガス供給装置。