JPH09205066A - ガス発生装置 - Google Patents

ガス発生装置

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JPH09205066A
JPH09205066A JP1045296A JP1045296A JPH09205066A JP H09205066 A JPH09205066 A JP H09205066A JP 1045296 A JP1045296 A JP 1045296A JP 1045296 A JP1045296 A JP 1045296A JP H09205066 A JPH09205066 A JP H09205066A
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JP
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gas
bubbler
humidity
liquid
wall
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JP1045296A
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Masahiro Koriyama
政博 郡山
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体の拡散装置へ不純物を供給する不純物
供給装置であって、恒温槽の設定温度を室温より低く設
定したような場合であっても、恒温槽の内壁およびバブ
ラーの外壁に結露を生ぜずバブラー内の液量の検出が可
能な不純物供給装置を提供する。 【解決手段】 液体にキャリアガスを封入してガスを発
生するバブラ2と、バブラ2を所定の間隙を保って収納
し、バブラ2から所定量のガスGが発生されるように温
度制御されている恒温槽1と、バブラ2と恒温槽1との
間の空間C内の湿度を所定以下に維持するガスAを供給
するガス供給管3とを備えるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バブラを用いたガ
ス発生装置に関するものであり、特に、半導体の拡散装
置へ不純物ガスの供給を行うのに好適なガス発生装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおける不純物拡散
プロセスに用いられる拡散装置としては、例えば、図4
に示すようなものが知られている。図4に示す拡散装置
101において、耐熱性のある石英管内102に、石英
ボート103上に複数のSiウェハ104を並べたもの
を挿入し、これを電気炉で加熱し、精密に温度制御を行
う。
【0003】この拡散装置への不純物ガスの添加方法は
種々知られているが、不純物がPOCL3 、BCL3
BBr3 等の液体の場合には、例えば、図中右側に示す
ようなバブラ2および恒温槽1からなるガス発生装置が
用いられる。
【0004】このガス発生装置は、バブラ2内に充填さ
れるPOCL3 、BCL3 、BBr 3 等の不純物液体L
内にキャリアガス供給管P1 から、例えばN2 ,O2
ようなキャリアガスKを封入する。このときバブラ2内
の空間に不純物液体Lが含有した不純物ガスGが発生
し、この不純物ガスGは排出管P2 および不純物ガス供
給管P3 を通じて石英管102内に供給される。石英管
102内においては、Siウェハ104に拡散が行われ
る。
【0005】ここで、従来の半導体の拡散装置へ不純物
ガスを供給するガス発生装置は、例えば図5に示すよう
な構成となっている。図5に示すガス発生装置は、図6
に示す恒温槽1の内部に、恒温槽1の内壁1aと図7に
示すバブラ2の外壁2aとの間に間隙を保って収納した
ものである。
【0006】このガス発生装置における恒温槽1は、設
定された所定の温度を維持するように温度制御されてお
り、これによりバブラ2内の温度を一定に保ち、不純物
ガスGの発生量を一定に制御するものである。
【0007】このようなガス発生装置においては、バブ
ラ2は石英ガラスから形成されており、このガラスを通
じて上記した不純物液体Lの液位を恒温槽1内の底部に
設置された光学センサ4によって不純物液体Lの液位を
検出し、管理している。
【0008】この光学センサ4は、バブラ2を挟むかた
ちで発光部4aと受光部4bとが対向して設けられてい
る。例えば、バブラ2内の不純物液体Lの液位が光学セ
ンサ4の設けられた高さレベルより下がると、この光学
センサ4の発光部4aからの光Bをガラスを通じて受光
部4bが受光し、光学センサ4からは受光信号SGがア
ラーム装置5に送出される。これにより液位が所定高さ
よりも低下を知らせるアラームが発報され、不純物液体
Lの補充の必要があることを検知することができる。例
えば、不純物液体Lの残量が15%以下になると通常は
リモートレベルアラームが発報するようになっている。
なお、不純物液体Lの液位を検出し管理するのは、キャ
リアガスKによって不純物液体Lを含有する不純物ガス
Gを発生させていくと、不純物液体Lはガス化されるた
め次第にバブラ2内の不純物液体Lの液位が下降し、つ
いにはバブラ2内のキャリアガス供給管P1 の下端部P
1eよりも下がった状態となる。この状態でキャリアガス
Kの供給をさらに続けると、不純物液体Lはガス化され
ず、キャリアガスKのみが排出管P2 を通じて図4に示
した拡散装置の石英管102に供給されることになる。
したがって、拡散装置においては、Siウェハ104に
対する適切な拡散処理がおこなわれず、Siウェハ10
4を使用することができなくなってしまう。このため不
純物液体Lの液位の管理は非常に重要なことである。
【0009】ところで、このようなガス発生装置におい
ては、恒温槽1を温度制御して不純物液体Lの設定温度
を室温より低く設定したような場合、室内の湿度状況に
よっては、恒温槽1の内壁1aおよびバブラ2の外壁2
aに結露が生じることがある。
【0010】このため、図5に示すように、光学センサ
4の発光部4aから照射された光Bは、恒温槽1の内壁
1aおよびバブラ2の外壁2aに生じた露によって屈折
して、例えば図に示す屈折光Sのように光Bが屈折して
しまうことがある。
【0011】このような発光部4aから照射された光B
が結露によって屈折した場合には、不純物液体Lの液位
が所定のレベルより下がったとしても、光学センサ4に
よって当該液位が所定の高さ、例えばキャリアガス供給
管P1 の下端部P1eよりも下降したことを検出すること
ができない。そのため、上述したように、キャリアガス
Kのみが排出管P2 を通じて図4に示した拡散装置の石
英管102に供給されるため、Siウェハ104に対す
る適切な拡散処理が行われないことになる。
【0012】このように恒温槽1の設定温度を室温以下
に設定したときに、結露の発生を防止する方法として、
乾燥空気を供給する方法が知られている。例えば、実開
平7−023288号公報に開示されたものがあり、こ
れを図8に示す。
【0013】図8は、IC等の部品206を恒温槽20
1内において温度試験をする際に、恒温槽201内に設
置されたコンタクトブロック202の第1外壁面202
aに生ずる結露を防止するための構造を示している。図
8において、ソケット205に挿入された部品206
は、恒温槽201の内部に収容されるようにコンタクト
ブロック202に取り付けられており、ソケット5に接
続されたケーブル207は、恒温槽201の外部にとり
出されている。そして、ケーブル207から所定の試験
用信号を印加しながら恒温試験をする。
【0014】このとき、ソケット205が取り付けられ
たコンタクトブロック202は、第1外壁面202aと
第2外壁面2bに平行する中隔面2cにより、上下の2
室構成となっている。また、乾燥空気209の吹込口2
08Aと吹出口208Bとが第2外壁面2bに設けられ
ている。さらに、ケーブル207は、外壁面202a,
中隔面2cおよび第2外壁面2bに設けられた貫通孔を
通して外部に導出されている。
【0015】このような構造において、ケーブル用第2
室204に乾燥空気209を吹込口208Aから流入
し、吹出口208Bから流出させるため、ケーブル用第
1室203とケーブル用第2室204とはそれぞれ異な
った温度となる。例えば、ケーブル用第1室203が0
℃のとき、ケーブル用第2室204は20℃となる。ま
た、コンタクトブロック202の材質は、通常、断熱性
の高いエポキシガラス性樹脂とするため、恒温槽1内の
部品206は、ケーブル用第2室204の熱影響を直接
受けないですむ。このため、ケーブル用第1室203と
ケーブル用第2室204内に結露が発生することを防止
できるとともに、恒温槽201内に位置するコンタクト
ブロック202の第1外壁面202aが、乾燥空気20
9の作用を受けて結露するという状態を回避することが
できる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たガス供給装置において、図8で説明したコンタクトブ
ロック202に代えてバブラ2に同様の構造を適用しよ
うとすると、バブラ2の内部に乾燥空気209を流入お
よび流出させる必要があり、バブル2の機能上図8に示
した構造を適用することは困難であるという問題があ
る。また、バブラ2の外壁2aは、バブラ2の内部に液
体が充填されているため、熱容量の関係上図8に示した
コンタクトブロック202の第1外壁面202aに生じ
る結露よりも多量の結露が生じやすく、図8に示した構
造のように、中隔壁面2cを設けて間接的に第1外壁面
202aに生じる結露を防止する方法では、結露の発生
防止が十分でないという問題もある。
【0017】本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなさ
れたもので、ガス発生装置において、恒温槽の設定温度
を室温より低く設定したような場合であっても、恒温槽
の内壁およびバブラの外壁に結露を生ずることのないガ
ス発生装置を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガス発生装
置は、液体にキャリアガスを封入して前記液体の成分を
有するガスを発生するバブラと、前記バブラを所定の間
隙を保って収納し、前記バブラから所定量の前記液体の
成分を有するガスが発生されるように温度制御されてい
る恒温槽と、前記バブラと前記恒温槽との間の空間内を
所定以下の湿度に維持するガスを供給するガス供給手段
とを有する。
【0019】また、本発明に係るガス発生装置は、前記
空間の湿度を検出する湿度検出センサを備え、前記ガス
供給手段は、前記湿度検出センサの検出した湿度が所定
の値以上になった場合に動作する。
【0020】また、本発明に係るガス発生装置は、前記
恒温槽の対向する内壁に前記液体の液位を検出する光学
センサが設けられており、前記ガス供給手段は、前記光
学センサの設けられている近傍の空間の湿度を所定以下
にする。
【0021】また、本発明に係るガス発生装置では、前
記ガス供給手段は、乾燥空気を供給する。
【0022】また、本発明に係るガス発生装置では、前
記ガス供給手段は、不活性ガスを供給する。
【0023】本発明に係るガス発生装置では、ガス供給
手段によって恒温槽の内壁とバブラの外壁とによって形
成される空間との間にガスを供給することにより、恒温
槽の内壁とバブラの外壁とによって形成される空間の湿
度が所定の値以下に保持されるため、恒温槽の設定温度
を室温より低く設定したような場合であっても、恒温槽
の内壁およびバブラの外壁に結露を生ずることがない。
したがって、光学センサでバブラ内の液位を検出したと
きの誤検出の発生が防止される。
【0024】また、本発明に係るガス発生装置では、恒
温槽の内壁およびバブラの外壁に結露を生じるおそれの
ある湿度になる前に、湿度検出センサにより検出される
湿度が所定の値以上になると、自動的にガス供給手段に
よって恒温槽の内壁とバブラの外壁とによって形成され
る空間との間にガスが供給される。したがって、結露が
防止されることに加えて、当該空間の湿度が高まったと
きにのみガス供給手段は作動することから、不要なガス
を供給する必要がなく、コストが低減される。
【0025】また、本発明に係るガス発生装置では、ガ
ス供給手段は、光学センサの設けられている近傍の空間
の湿度を所定以下にするため、他の部分については湿度
の管理を行わないことから、無駄なガスが必要なく、低
コストな装置となる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガス発生装置
の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0027】図1は、本発明に係るガス発生装置を半導
体の拡散装置へ不純物ガスを供給するのに用いた場合の
一実施形態を示す説明図である。
【0028】図1に示すガス発生装置は、不純物液体L
にキャリアガスKを封入してガスGを発生するバブラ2
と、バブラ2を所定の間隙を保って収納し、かつバブラ
2から所定量のガスGが発生されるように温度制御され
ている恒温槽1と、バブラ2と恒温槽1との間の空間内
Cを所定以下の湿度に維持するガスAを供給するガス供
給手段としてのガス供給管3とを備えている。
【0029】バブラ2は、例えば石英ガラスから形成さ
れており、液体を充填可能な形状となっているととも
に、光が通過可能である。また、バブラ2内には、例え
ば、POCL3 、BCL3 、BBr3 等の不純物液体L
が充填されている。
【0030】また、恒温槽1は、例えばフレオン等の冷
媒の相変化によって冷却する冷却手段を備えており、恒
温槽1内を一定の温度に保持可能となっている。一方、
恒温槽1の温度制御は、例えば、恒温槽1内の温度を温
度計により検出し、恒温槽1の温度をフィードバックし
て設定された温度と比較して、温度偏差が存在する場合
には、これを打ち消すように恒温槽1に対して指令を送
り、この指令に基づいて冷却手段を作動させることによ
り行うことができる。
【0031】さらに、恒温槽1の内側壁1aには、バブ
ラ2を挟むかたちで発光部4aと受光部4bとからなる
光学センサ4が対向して設けられており、発光部4aか
らの光Bを受光部4bが検出することにより、発光部4
aと受光部4bとの間に物質が存在するか否かを検出す
る。
【0032】すなわち、バブラ2内に充填された不純物
液体Lの液位が光センサ4の設けられた高さレベルより
高い位置にある場合には、不純物液体Lにより光Bが遮
られ、受光部4bは光Bを受光しないことから、光セン
サ4の設けられた高さレベルの液位以上の不純物液体L
が残存していることがわかる。
【0033】一方、不純物液体Lの液位が光センサ4の
設けられた高さレベルより低い位置にある場合には、受
光部4bは光Bを受光することから、光センサ4の設け
られた高さレベルの液位よりも低い液位の不純物液体L
しか残存していないことがわかる。
【0034】そして、この光学センサ4はアラーム装置
5に接続されており、アラーム装置5は光学センサ4か
らの受光信号を受けて、液位が所定の高さよりも下がっ
たことを知らせるアラームを発する。
【0035】次に、上記のように構成されるガス発生装
置の動作について説明する。
【0036】バブラ2内の不純物液体Lにキャリアガス
供給管P1 を通じてキャリアガスK,例えば、N2 ,O
2 等を封入する。そうすると、バブラ2内の不純物液体
Lが含有したガスGが発生し、このガスGが排出管P2
を通じて図4に示した拡散装置に供給される。
【0037】このとき、バブラ2内の不純物液体Lの液
温は、恒温槽1によって所定量のガスが発生するように
温度制御されているため、ガスGの図4に示した拡散装
置への供給はほぼ一定したものとなる。
【0038】ここで、恒温槽1により制御される設定温
度が室温よりも低くなるように設定されていると、室内
の湿度状況によってはバブラ2の外壁および恒温槽1の
内壁に結露を生じることがある。例えば、室温が20℃
のとき、液体不純物の温度を10℃とするような場合で
ある。
【0039】このため、恒温槽1の内壁1aおよびバブ
ラ2の外壁2aによって形成される空間C内の湿度を所
定以下に維持するガスAをガス供給管3から供給する。
このガスAには、例えば、乾燥空気や窒素、アルゴン等
の不活性ガスを用いる。
【0040】ガスAの供給によって、バブラ2の外壁2
aと恒温槽1の内壁1aとの間の空間CにはガスAが満
たされるため、室内の湿度が高い場合であっても、バブ
ラ2の外壁と恒温槽1の内壁との間の空間の湿度は十分
低いものとなる。
【0041】そのため、恒温槽1の温度を室温よりも低
くなるように設定していても、恒温槽1の内壁1aおよ
びバブラ2の外壁2aに結露が生ずることを防止するこ
とができる。また、空間C内の湿度を所定以下に維持す
るガスAを空間Cに直接供給するため、結露の発生を十
分に防止することができ、かつ広範囲に防止することが
できる。
【0042】したがって、不純物液体Lの液位が光学セ
ンサ4の設置されている高さレベルよりも下がった場合
には、確実に光学センサ4によって検出され、アラーム
装置5によって液位の低下が検知され、不純物液体Lが
不足していることがわかる。
【0043】その結果、リモートレベルアラームが発報
せずに、拡散装置への不純物の適切な供給を行うことが
できないというトラブルの発生を防止することが可能に
なる。
【0044】これにより、ガスAが図4に示したSiウ
ェハが設置された拡散装置に供給され、これにより、拡
散装置においては、Siウェハに良好な拡散処理がなさ
れることになる。
【0045】また、バブラ2内の不純物の設定温度を従
来に比べてさらに低くした場合であっても、結露を生じ
ることがないため、バブラ2の使用可能範囲を広げるこ
とができる。
【0046】なお、乾燥空気を用いた場合には、低コス
トで実施可能であるが、不活性ガスを用いればより結露
の発生を確実に防止することが可能である。
【0047】ここで、ガス供給管3から供給されたガス
Aは、図1に示すガス発生装置においては、恒温槽1の
開口部より外部に放出する構成となっている.ガスAと
して乾燥空気を用いた場合には、この構成で問題ない
が、不活性ガスを用いた場合には外部にそのまま放出す
ると問題があるので、例えば、恒温槽1の開口部にシー
ルドを設けるとともに、シールドに排出管を設けて、ガ
スAが外部に放出するのを防ぎ、かつガスAを排出管か
ら回収する構成とすればよい。
【0048】次に、図2は本発明に係る他の実施形態を
示す説明図である。
【0049】図2に示すガス発生装置は、図1に示した
ガス発生装置に湿度検出センサ6,これに接続される判
別装置7および判別装置7により開閉制御される開閉弁
8を設けたものである。
【0050】すなわち、恒温槽1の内側壁1aには、恒
温槽1の内壁1aとバブラ2の外壁2aとの間に形成さ
れる空間Cの湿度を検出する湿度検出センサ6が設置さ
れている。この湿度検出センサ6は、判別装置7に接続
されており、判別装置7は湿度検出センサ6からの出力
信号に基づいて、ガス供給管3の開閉を行う開閉弁8の
開閉制御を行う。
【0051】そして、ガス供給管3から空間Cへのガス
Aの供給は、上記した判別装置7により開閉弁8を制御
することによりおこなう。
【0052】湿度検出センサ6の検出信号は、判別装置
7に常時入力されており、判別装置7では、検出信号に
基づく空間Cの湿度が所定以上の場合に開閉弁8を開く
ように制御する。例えば、恒温槽1の内壁1aおよびバ
ブラ2の外壁2aに結露を生じるときの恒温槽1の設定
温度と湿度との関係をあらかじめ求めておく。そして、
判別装置においては湿度検出センサ6の検出した湿度に
基づいて、上記の関係から結露を生じるおそれが有る場
合には、開閉弁8の弁を開いてガスAを空間Cに供給す
るよう制御する。
【0053】これにより、空間Cの湿度が恒温槽1の内
壁1aおよびバブラ2の外壁2aに結露を生じるおそれ
のあるときのみ、ガス供給管3からガスAが供給される
ため、ガス発生装置にかかるコストを低下させることが
可能になる。
【0054】次に、図3は、本発明に係るガス発生装置
のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【0055】図3に示すガス発生装置は、図2に示した
ガス発生装置の恒温槽1の内壁1aとバブラ2の外壁2
aとの間であって、光学センサ4および湿度検出センサ
6の近傍にシールド部材Hを設けたものである。
【0056】これにより、恒温槽1の内壁1aとバブラ
2の外壁2aとの間の空間Cは、シールド部材Hによっ
て上下の空間に隔てられる。
【0057】また、シールド部材Hには、上記の上下の
空間を連通する少なくとも一の貫通孔が形成されてい
る。
【0058】そして、湿度検出センサ6の検出した湿度
が所定の値以上になって、ガス供給管3からガスAが供
給されると、上記した下側の空間にガスAが充満する。
この結果、光学センサ4の設けられている近傍の空間の
湿度を所定以下になりになって、結露の発生が防止され
ることになるとともに、供給されたガスAは上記の貫通
孔から流出する。
【0059】このような構成とすることにより、結露の
発生に必要なガスAがシールド部材Hを設けない場合に
比較して少なくてすみ、より一層コストを削減すること
ができる。
【0060】また、シールド部材Hが設置されているた
め、恒温槽1の内壁1aおよびバブラ2の外壁2aの上
方部において結露が発生しても、この結露による水滴が
光学センサ4に流れ込むことはなく、光Bを屈折させる
という不具合の発生がない。
【0061】なお、以上のように説明した本発明に係る
ガス発生装置は、半導体の拡散装置へ不純物ガスを供給
する場合に限られず、他の液体をガス化するのにも用い
ることが可能である。
【0062】
【発明の効果】本発明に係るガス発生装置によれば、供
給手段によって恒温槽とバブラとの間に乾燥空気または
不活性ガスが供給されるため、恒温槽の設定温度を室温
より低く設定したような場合であっても、恒温槽の内壁
およびバブラの外壁の結露の発生を防止することができ
る。したがって、光学センサによってバブラ内の液位を
確実に検出することができ、その結果、不純物の液位が
所定量よりも低下した場合に、光学センサからの光が結
露によって遮られてリモートレベルアラームが発報せず
に、拡散装置への不純物の適切な供給を行うことができ
ないというトラブルの発生を防止することが可能にな
る。
【0063】また、バブラ内の不純物の設定温度を従来
に比べてさらに低くしたような場合においても結露を生
じることがないため、バブラの使用可能範囲を広げるこ
とができる。
【0064】また、恒温槽の内壁およびバブラの外壁に
結露を生じるおそれのある湿度になる前に、湿度検出セ
ンサにより検出される湿度が所定の値以上になったとき
にのみ、自動的にガス供給手段によって恒温槽の内壁と
バブラの外壁とによって形成される空間との間にガスが
供給されるため、不要なガスを供給する必要がなく、コ
ストを低減することが可能となる
【0065】また、ガス供給手段は、光学センサの設け
られている近傍の空間の湿度を所定以下にすることか
ら、他の部分については湿度の管理を行わないため、無
駄なガスが必要なく、低コストな装置とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス発生装置の一実施形態を示す
説明図である。
【図2】本発明に係るガス発生装置の他の実施形態を示
す説明図である。
【図3】本発明に係るガス発生装置のさらに他の実施形
態を示す説明図である。
【図4】拡散装置の一例を示す説明図である。
【図5】従来のガス発生装置の一例を示す説明図であ
る。
【図6】恒温槽の外観の一例を示す説明図である。
【図7】バブラの外観の一例を示す説明図である。
【図8】恒温槽内に設置されたコンタクトブロックの第
1外壁面に生ずる結露を防止するための構造を示めした
説明図である。
【符号の説明】
1 恒温槽 1a 内壁 2 バブラ 2a 外壁 3 ガス供給管(ガス供給手段) 4 光学センサ 4a 発光部 4b 受光部 5 アラーム装置 6 湿度検出センサ 7 判別装置 8 開閉弁 G 不純物ガス L 不純物液体 A ガス B 光 C 空間 K キャリアガス P1 キャリアガス供給管 P2 排出管 H シールド部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体にキャリアガスを封入して前記液体
    の成分を有するガスを発生するバブラと、 前記バブラを所定の間隙を保って収納し、前記バブラか
    ら所定量の前記液体の成分を有するガスが発生されるよ
    うに温度制御されている恒温槽と、 前記バブラと前記恒温槽との間の空間内の湿度を所定以
    下に維持するガスを供給するガス供給手段とを有するガ
    ス発生装置。
  2. 【請求項2】 前記空間の湿度を検出する湿度検出セン
    サを備え、 前記ガス供給手段は、前記湿度検出センサの検出した湿
    度が所定以上の場合に動作する請求項1記載のガス発生
    装置。
  3. 【請求項3】 前記恒温槽の対向する内側壁に前記液体
    の液位を検出する光学センサが設けられており、 前記ガス供給手段は、前記光学センサの設けられている
    近傍の空間の湿度を所定以下にする請求項1記載のガス
    発生装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス供給手段は、乾燥空気を供給す
    る請求項1記載のガス発生装置。
  5. 【請求項5】 前記ガス供給手段は、不活性ガスを供給
    する請求項1記載のガス発生装置。
JP1045296A 1996-01-24 1996-01-24 ガス発生装置 Pending JPH09205066A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004505758A (ja) * 2000-08-04 2004-02-26 アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド 超純粋なまたは汚染に敏感な化学薬品のための自動補充システム
US7438872B2 (en) * 2003-01-23 2008-10-21 Sony Corporation Steam oxidation apparatus
KR20190050324A (ko) * 2017-11-02 2019-05-13 (주)리드엔지니어링 보론 도핑장치의 버블러

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