JPH0530168Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は導入ガスと希釈用ガスとを所定分圧値
に混合し、かつ質量流量をも制御する混合ガスの
流量制御装置に関するもので、スパツタリングな
どを行うための真空槽内へ混合ガスを導入する場
合の如く極めて微量の混合ガス導入に適したもの
を以下に提示する。

（従来の技術） 導入ガスと希釈用ガスとの混合ガスの質量流量
を制御する場合には一般に分圧値を調整する必要
がある。

そして、従来にあつては、希釈用ガスを定流量
流し、これに対する導入ガスの質量流量をマスフ
ローコントローラを用いて制御することにより、
上述した分圧値の調整を行うようにしたもの（以
下、従来例１という）や、特開昭56−143017号公
報、特開昭55−13154号公報にそれぞれ示される
もの（以下、それぞれ従来例２，３という）があ
る。従来例２の装置は、二流体の夫々の管路に流
量計と調節弁とを挿入しており、各流量計の出力
に基づいて二流体の混合比が設定値になるように
している。また、従来例３の装置は、混合される
流体のそれぞれの流量の割合を制御し、得られた
混合流体の流量を流量計で計測し、所定量の混合
流体を出荷口に供給するようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、従来例１〜３のスパツタリング
用の真空槽内への混合ガス導入のように極めて微
少の流量制御が要求される場合、次の様な問題が
ある。

すなわち、従来例１のマスフローコントローラ
は、流入してきたガスを一旦加熱し、これが流出
する段におけるその流量に応じた熱電灯の熱起電
力を検出し、これを弁体の開き具合いにフイード
バツクを掛ける、というものであるが、その検出
能力には限界があり、設定可能流量値の下限が制
約されることとなるのである。このため、混合ガ
スの流量を極めて微少なものに制御するとなる
と、これに応じて導入ガスの質量流量を微少にし
なければならなくなるので、精度上問題があるば
かりでなく、制御が不可能になることも考えられ
る。従来例２の装置は、混合後に質量流量の調節
を行なつておらず、上述した従来例１と同様に導
入ガスの質量流量を精度高く調節することができ
なかつた。また、従来例３の装置は流量計で混合
流体の供給流量を決めており、流体路における流
量計の設置位置等により圧力損失が大きく異なつ
たりするため、従来例１，２と同様に精度高く混
合流体の質量流量を調節することができなかつ
た。

尚、特に、上述したスパツタリングにおいては
導入ガスは酸素となり、希釈用ガスはアルゴンと
なるが、このスパツタリングによつてITO膜を作
成する場合、その成膜時における酸素分圧の違い
が膜質に多大の影響をもたらすことが判明してい
る。その中で特にシート抵抗について述べるに、
上述の従来方式ではマスフローコントローラの検
出能力の限界から酸素分圧値を約３×10^-3〔Pa〕
とするのがやつとであり、このオーダでは今だシ
ート抵抗値は減少傾向にあつて、極少値がわから
ないままになつているのである。つまり、シート
抵抗値が極少である優れたITO膜の作成が望まれ
ているにもかかわらず、これが実現不可能なこと
は余儀ないものとされているのである。

したがつて、本考案にあつては、混合ガスの微
少流量制御が要求される場合であつても、導入ガ
スの低分圧値を精度良く得られ、さらにその下限
も制約されることがないようにすることを目的と
している。

（問題点を解決するための手段） そのため、本考案の基本的構成は、導入ガスと
希釈用ガスとを混合するガス混合室を備え、該ガ
ス混合室と導入ガス源および該ガス混合室と希釈
用ガス源とを接続する管路のそれぞれに第１のマ
スフローコントローラを設け、該ガス混合室から
の混合ガスの流出管路に第２のマスフローコント
ローラを設け、前記第１、第２のマスフローコン
トローラは、前記各管路に直列に介装された主配
管と、該主配管を通過するガス量を検出するセン
サ部と、主配管の下流側に設けられ、制御信号で
弁体がサーマルバルブと、前記センサ部の検出値
とあらかじめ設定された設定値とを比較し、サー
マルバルブを通過するガス量が該設定値となるよ
うに制御信号をサーマルバルブに出力する比較制
御回路と、を有し、かつ前記センサ部が、前記主
配管の上流部においてバイパスして設けた細管
と、該細管に設けたサーモレジスタと、該サーモ
レジスタに接続したブリツジ回路と、を有するも
のとなつている。

（考案の作用） この構成において、導入ガスと希釈用ガスと
は、まず混合回路において混合されたのち、主配
管の上流部においてバイパスして設けた細管に設
けられたサーモレジスタの抵抗値が混合ガスの熱
量ひいては質量流量に対応して定まり、このよう
にして設定されるサーモレジスタの抵抗値に基づ
いて混合ガス流量を検出し、この検出値および設
定値とを比較して制御信号をサーマルバルブへ出
力して弁体の開閉を調節する。この結果、圧力損
失等の影響を受けなくなつて従来例３のように流
量計設置に伴う精度の低下を招くことがなくな
る。しかも、導入ガスと希釈用ガスとを一旦ガス
混合室に導入し混合するようにしているので、導
入ガスの流量をそれほど絞る必要がなくなり、第
１のマスフローコントローラを用いて両ガスのモ
ル比を正確に制御できるところとなり、その上、
第２のマスフローコントローラにより混合ガスの
質量流量を微小に制御できるので、微小流量制御
が要求される場合であつても導入ガスの低分圧値
を精度良く得られるとともに、その下限も制約を
受けなくなる。

（実施例） 以下本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本考案に係る、スパツタリング用真空
槽内へ混合ガスを導入するための一実施例の構成
を示す回路図であり、この図において１は導入ガ
スボンベ、２は希釈用ガスボンベであつて、この
場合、導入ガスは酸素、希釈用ガスは放電ガスと
しても用いるアルゴンとなる。

３はガス混合室であつて、このガス混合室３は
２つのインレツトを有しており、その一方に導入
ガスボンベ１からの酸素が流入され、他方に希釈
用ガスボンベ２からのアルゴン流入されて、これ
らの酸素とアルゴンとの混合ガスが生成されるも
のとなつている。

導入ガスボンベ１とガス混合室３との間の流路
にはマスフローコントローラ４が介入され、希釈
用ガスボンベ２とガス混合室３との間の流路２は
マスフローコントローラ５が介入されており、酸
素とアルゴンとは夫々このマスフローコントロー
ラ（第１のマスフローコントローラ）４，５によ
つてその質量流量が制御されてガス混合室３に流
入されるようになつている。

ガス混合室３にはリークバルブ６が付設されて
おり、酸素とアルゴンとを混合する際において、
このリークバルブ６を開けてガス混合室３内をほ
ぼ1atm（＞外気圧）としておき、マスフローコン
トローラ４，５によつて酸素とアルゴンとが所定
モル比となるように、これらの質量流量を制御す
ればガス混合室３内において所望の酸素分圧値を
有する混合ガスが生成されるものである。

マスフローコントローラ４，５のインレツト及
びアウトレツト側には夫々電磁バルブ７，７，…
が設けられていて、ガス混合室３、マスフローコ
ントローラ４，５、リークバルブ６及びそれらの
電磁バルブ７，７，…は混合回路を構成するもの
となつている。

ガス混合室３のアウトレツト側の流路にはマス
フローコントローラ（第２のマスフローコントロ
ーラ）８が設けられており、ガス混合室３内で生
成された混合ガスの質量流量は、このマスフロー
コントローラ８によつて制御されるようになつて
いる。これによつて、前段の混合回路における混
合ガスの質量流量の制御を不要としているもので
ある。このマスフローコントローラ８のアウトレ
ツト及びインレツトの両側には夫々電磁バルブ
９，９が設けられており、これらの電磁バルブ
９，９はガス混合室３内において酸素とアルゴン
とが所定モル比となつた後に開かれるものとされ
ている。ここにおいてマスフローコントローラ８
と電磁バルブ９，９，…とは質量流量制御回路を
構成するものとなつている。

ここで、マスフローコントローラ４，５，８に
ついて説明すると、これらは同一構成のものであ
り、第２図に示すようにバイパス２１とセンサ部
２２と比較制御回路２３とサーマルバルブ２４と
を備えるものとなつており、これにパワーサプラ
イ２５とデイジタル表示器２６とポテンシヨメー
タからなる質量流量設定器２７とを接続して用い
るものとされている。

センサ部２２は両端がバイパス２１内に開口す
る内径0.25〔mm〕程度の細管２８と、この細管２
８の上流側及び下流側部分に夫々巻回されたサー
モレジスタ２９，３０を備えるブリツジ回路３１
と、このブリツジ回路３１からの出力信号を増幅
する増幅回路３２とを有しており、インレツトに
流入したガスはバイパス通路２１と細管２８とに
分流されるようになつている。サーモレジスタ２
９，３０は細管２８を加熱する機能をも果するも
ので、細管２８内にガスが流れてないときはブリ
ツジ回路３１は平衡状態にあり、細管２８内にガ
スが流れると、このガスによつて上流側の熱が下
流側に移動し、その結果、ブリツジ回路３１の平
衡がくずれ、このブリツジ回路３１から出力信号
が発せられるものである。このブリツジ回路３１
の出力信号は増幅回路３２を経て比較制御回路２
３に入力されるようになつている。

比較制御回路２３はセンサ部２２からの出力信
号と質量流量設定器２７からの出力信号とのレベ
ルを比較し、その比較結果に基くバルブ制御信号
を出力するものである。このバルブ制御信号はサ
ーマルバルブ２４に入力されており、比較制御回
路２３によつてサーマルバルブ２４の開き具合が
制御され、アウトレツトから流出させるガスの質
量流量が制御されるようになつているものであ
る。

（考案の効果） 以上述べて来たことから明らかなように本考案
によれば、導入ガスと希釈用ガスとを混合する際
においては、導入ガスと希釈用ガスとを一旦ガス
混合室に導入し混合するようにしたから、導入ガ
スの流量をそれほど絞る必要がなくなり、第１の
マスフローコントローラを用いて両ガスのモル比
を正確に制御できるところとなり、しかも第２の
マスフローコントローラにより混合ガスの質量流
量を微小に制御できるようにしたから、微少流量
制御が要求される場合であつても導入ガスの低分
圧値を精度良く得られ、さらにその下限も制約さ
れることがないという効果を奏する。

そして、本考案をスパツタリングを行う真空槽
内へ混合ガスを導入する場合に用いることとすれ
ば、その導入ガスとなる酸素の極少分圧値を得る
ことが可能となり、シート抵抗が極少である優れ
たITO膜を作成することが可能となるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示す回路
図、第２図は第１図に示す装置に組み込まれてい
るマスフローコントローラの構成を説明するため
の概念図、である。 １……導入ガスボンベ、２……希釈用ガスボン
ベ、３……ガス混合室、４，５，８……マスフロ
ーコントローラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導入ガスと希釈用ガスとを混合するガス混合室
   を備え、該ガス混合室と導入ガス源および該ガス
   混合室と希釈用ガス源とを接続する管路のそれぞ
   れに第１のマスフローコントローラを設け、該ガ
   ス混合室からの混合ガスの流出管路に第２のマス
   フローコントローラを設け、前記第１、第２のマ
   スフローコントローラは、前記各管路に直列に介
   装された主配管と、該主配管を通過するガス量を
   検出するセンサ部と、該主配管の下流側に設けら
   れ、制御信号で弁体が制御されるサーマルバルブ
   と、前記センサ部の検出値とあらかじめ設定され
   た設定値とを比較し、サーマルバルブを通過する
   ガス量が設定値となるように制御信号をサーマル
   バルブに出力する比較制御回路と、を有し、かつ
   前記センサ部が、前記主配管の上流部に設けたサ
   ーモレジスタと、該サーモレジスタに接続したブ
   リツジ回路と、を有する混合ガスの流量制御装
   置。