KR20170022812A - Cp₂Mg 농도 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 프로세스 챔버에 공급되는 Cp2Mg의 농도를, 자연 분해에 의한 영향을 받지 않고, 정밀도 좋게 측정할 수 있는 Cp2Mg 농도 측정 장치를 제공한다.
[해결 수단] 12.8㎛의 전후 소정 파장 대역의 광 강도를 측정하고, 해당 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 산출하도록 했다.

Description

Cp₂Mg 농도 측정 장치{Cp₂Mg Concentration Measuring Device}
본 발명은, 예를 들면 LED 제조 프로세스에서 이용되는 Cp2Mg의 농도를 측정하는 Cp2Mg 농도 측정 장치에 관한 것이다.
Cp2Mg(시클로펜타디에닐 마그네슘(cyclopentadienyl magnesium)는, 예를 들면, LED에 이용되는 AlGaInP계 화합물 반도체의 도핑(doping) 원료로서 이용된다. 도핑 프로세스의 일례로서는, 캐리어 가스(예를 들면 수소 가스)와 함께 Cp2Mg를 프로세스 챔버에 도입하고, 이것을 열분해하는 것에 의해서 생성된 마그네슘을 반도체에 도핑하는 것을 들 수 있다.
이 프로세스 시에는, Cp2Mg의 공급 농도를 관리할 필요가 있다. 그 때문에 종래에는, 초음파 농도계 등의 음향식 농도 측정 장치나, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같은 광학식 농도 측정 장치를 이용하여 공급 배관 중의 Cp2Mg의 농도를 측정하고 있다. 특히 최근에는, LED의 소형화 등에 따라, Cp2Mg의 농도를, 정밀도 좋게, 게다가 저농도까지 측정할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
그런데, 이러한 요구를 감안하여, 본 발명자가 예의(銳意) 검토한 결과, 종래의 농도 측정 장치에서는, 충분한 측정 정밀도를 얻는 것이 어려운 것이 판명되었다.
그 이유는, 이하와 같다.
Cp2Mg는, 프로세스 챔버 내에서 열분해되는 온도(대략 300℃~500℃) 보다도 낮은 온도에서는, 매우 안정된 물질로 되어 있다.
그리고, 프로세스 챔버로의 공급 배관 내는, 예를 들면 30℃~50℃라고 하는, 상기 열분해 온도 보다도 훨씬 낮은 온도로 유지되어 있으므로, 이 공급 배관 내에서는, Cp2Mg는 분해되지 않고, 안정된 상태로 유통하고 있다고 종래에는 생각되고 있었다.
이것에 대해, 본원 발명자는, 저온에서 안정적이라고 생각되고 있던 Cp2Mg가, 조금이지만, 저농도에서의 고정밀도 농도 측정에 있어서 충분히 문제가 되는 양의 분해가 생기고 있는 것을 처음으로 찾아냈다.
이 분해에 의해서, 공급 배관 내에는, 캐리어 가스(수소) 중의 Cp2Mg에 더하여, 분해된 유기물(메탄 등)이나 마그네슘이 존재하게 된다.
따라서, 캐리어 가스 중에 하나의 물질만이 존재하고 있다는 전제로 그 물질의 농도를 측정하는 음향식 농도 측정 장치에서는, 이 분해에 의해서 복수 물질이 존재하게 되므로, 원리상, 측정 농도에 오차가 생기게 된다.
한편, 광학식 농도 측정 장치에서는, 종래, Cp2Mg의 광 흡수 대역인 3.4㎛부근의 흡광도(吸光度)에 의해서 해당 Cp2Mg의 농도를 측정하고 있다. 그런데, Cp2Mg의 분해에 의해서 생성된 상기 유기물의 광 흡수 대역이, 동일하게 3.4㎛부근에 있으므로, 이 유기물의 영향을 받아 Cp2Mg의 측정 농도에 오차가 생겨 버린다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2006－324532호 공보
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 프로세스 챔버에 공급되는 Cp2Mg의 농도를, 자연 분해에 의한 영향을 거의 받지 않고, 정밀도 좋게 측정할 수 있는 Cp2Mg 농도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명에 관한 Cp2Mg 농도 측정 장치는, Cp2Mg를 포함한 재료 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위한 공급 배관에 장착되는 것으로서, 서로 대향하는 제1 창 및 제2 창을 가지고, 상기 공급 배관을 흐르는 재료 가스가 도입되는 셀과, 상기 제1 창을 통해서 상기 셀의 내부에 광을 조사하는 광원 유닛과, 상기 셀 내부를 통과하여 상기 제2 창으로부터 도출된 광을 수광하는 수광 유닛을 구비하여 이루어진다.
그리고, 상기 각 창을 형성하는 투광 부재는, Cp2Mg의 지문(指紋) 영역을 포함하는 파장의 광(12.8㎛ 근방을 포함하는 파장의 광)을, 실질적으로 감쇠시키지 않게, 즉, 측정에 지장이 없을 정도로 투과시키는 것이며, 상기 수광 유닛은, 12.8㎛의 전후 소정 파장 대역의 광 강도를 측정하는 광 강도 측정부와, 상기 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 산출하는 농도 산출부를 구비하는 것인 것을 특징으로 한다.
Cp2Mg는, 고유의 광 흡수 대역이 12.8㎛ 근방에 있는 한편, 해당 Cp2Mg가 분해하여 생성된 유기물은, 이 파장 대역에서의 광 흡수가 거의 없다. 따라서, 상술한 구성에 의하면, 프로세스 챔버에 공급되는 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를, 그 자연 분해에 의한 영향을 받지 않고, 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
다음으로, 이러한 효과가 있음에도 불구하고, 종래, 무슨 이유로, 12.8㎛ 근방의 광 강도에 의해서 Cp2Mg 농도를 측정하지 않았었는지에 대한 이유를 기술한다.
프로세스 챔버의 공급 배관에는, 매우 높은 기밀성이 요구된다. 누설이 조금이라도 생기면 Cp2Mg의 공급량이 불안정하게 될 뿐만 아니라, 안전성 등의 문제도 생기기 때문이다.
그런데, 파장이 12.8㎛ 근방인 광을 투과하는 투광 부재에 이용되는, 예를 들면 ZnSe를 비롯한 여러 가지의 소재는, 기밀하게 장착하는 것이 어렵다고 하는 단점이 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 종래에는, Cp2Mg는 안정적으로 분해되지 않아, 3.4㎛ 근방의 흡광도를 측정하면 정밀도상 충분한 것으로 생각되고 있었으며, 또한, 이 3.4㎛ 근방의 광을 투과하는 소재로서, 기밀하게 장착하는 것이 용이한 사파이어 등이 존재하고 있다.
따라서, 일부러, 기밀 유지에 수고가 드는 ZnSe 등을 투광 부재에 굳이 이용하는 발상을 종래의 당업자가 가지는 것은 있을 수 없었다.
그 의미에서, 본원 발명은, Cp2Mg가 저온이라도, 요구되는 측정 정밀도에 영향을 미치는 정도까지 분해하는 것을 처음으로 찾아냈기 때문에 이루어진 비약적인 것인 것이다.
창의 기밀성을 바람직하게 유지할 수 있는 구체적인 형태로서는, 상기 셀은, 한 쌍의 개구를 가지는 금속성의 셀 본체와, 상기 각 개구를 기밀하게 씰링하여 상기 창을 형성하는 창 형성 부재를 구비한 것이며, 상기 창 형성 부재는, 금속 링판과 해당 금속 링판에 씰재를 매개로 하여 기밀하게 압착된 상기 투광 부재를 구비한 것을 들 수 있다.
상기 씰재의 바람직한 형태로서는, 탄성 금속 씰재를 들 수 있다.
셀에 재료 가스를 흘리는 상기 셀 본체는, 통 모양을 이루는 중심 부재와, 이 중심 부재의 양단에 각각 일체적으로 마련된 차양 모양을 이루는 플랜지 부재를 구비한 것이며, 해당 플랜지 부재에 상기 창 형성 부재를 기밀하게 장착하여 상기 셀을 구성한 것에 있어서, 상기 셀에 재료 가스를 유통시키기 위한 바람직한 형태로서는, 가스 도입로 및 가스 도출로가 상기 플랜지 부재에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 셀 내부 공간에서, 가스가 체류하기 쉬운 데드 볼륨(dead volume)을 가급적으로 저감할 수 있고, 가스 치환이나 퍼지(purge)를 단시간에 확실히 행할 수 있다.
상기 각 창을 형성하는 투광 부재는, 3.4㎛ 근방을 포함하는 파장의 광도 실질적으로 감쇠시키지 않고 투과시키는 것이며, 상기 수광 유닛은, 3.4㎛의 전후 소정 파장 대역의 광 강도를 측정하는 제2 광 강도 측정부와, 해당 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와, 상기 농도 산출부가 산출한 Cp2Mg 농도 및 제2 농도 산출부가 산출한 Cp2Mg 농도를 비교하는 것에 의해서, Cp2Mg가 분해되어 생성된 유기물 또는 마그네슘의 농도를 산출하는 제3 농도 산출부를 더 구비하는 것이라면, 더욱 좋다. 예를 들면 재료 가스 중의 유기물 농도를 모니터해 두고 그것이 임계값을 넘었을 때에 프로세스를 중지하는 등에 의해, 제막(製膜) 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 프로세스 챔버에 공급되는 Cp2Mg의 농도를, 그것이 저농도라도, 매우 정밀도 좋게 측정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 반도체 제조 시스템의 모식도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서의 Cp2Mg 농도 측정 장치를 나타내는 종단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서의 Cp2Mg 농도 측정 장치의 셀을 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에서의 Cp2Mg 농도 측정 장치의 기능을 나타내는 모식도.
도 5는 Cp2Mg의 흡수 특성을 나타내는 흡수 스펙트럼도.
본 실시 형태에 관한 Cp2Mg 농도 측정 장치(10)는, 예를 들면 반도체 제조 시스템(100)의 일부를 구성하는 것이다. 이 반도체 제조 시스템(100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, LED나 태양 전지 등의 광전(光電) 변환 소자를 제조하기 위한 제막(製膜)이 행해지는 프로세스 챔버(30)와, 제막을 위한 재료 가스를 공급하는 재료 가스 공급원(20)과, 상기 재료 가스 공급원(20)으로부터 프로세스 챔버(30)에 재료 가스를 도입하는 공급 배관(40)을 적어도 구비한 것이다.
보다 구체적으로, 이 Cp2Mg 농도 측정 장치(10)에 대해 설명한다.
이 Cp2Mg 농도 측정 장치(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 공급 배관(40)에 장착되어, 거기를 흐르는 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 측정한다, 예를 들면 NDIR 방식의 것이며, 상기 공급 배관(40)을 흐르는 재료 가스가 도입되는 셀(1)과, 해당 셀(1)에 마련된 제1 창(11)을 통해서 셀(1)의 내부에 광을 조사하는 광원 유닛(2)과, 해당 셀(1)에 마련된 제2 창(12)으로부터 도출된 광을 수광하는 수광 유닛(3)을 구비하고 있다.
상기 셀(1)은, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 통 모양을 이루는 셀 본체(13)와, 해당 셀 본체(13)의 양단 개구를 기밀하게 폐색(閉塞)하는 창(窓) 형성 부재(14)를 구비한 것이다.
상기 셀 본체(13)는, 동일 지름의 원통 모양을 이루는 중심 부재(131)와, 이 중심 부재(131)의 양단에 각각 일체적으로 마련된 소정 두께를 가지는 차양 모양의 플랜지 부재(132)를 구비한 금속제(구체적으로는 SUS316L제)의 것이다. 이 셀 본체의 내주면은, 가스 흡착을 억제하도록, 전해(電解) 연마되어 있다.
상기 창 형성 부재(14)는, 상기 플랜지 부재(132)보다 약간 소경(小徑)의 금속 링판(141)과, 이 금속 링판(141)에 특수한 탄성 금속 씰재(142)(구체적으로는, 알루미늄제)를 매개로 하여 기밀하게 압착된 투광 부재인 원반(圓盤) 모양의 ZnSe판(143)을 구비한 것이다.
이 ZnSe판(143)은, 적어도 3.4㎛~12.8㎛ 및 그 전후 소정 대역에 걸치는 파장의 광을, 실질적으로 거의 감쇠시키지 않고 통과시키는 것이다.
그리고, 이 창 형성 부재(14)의 금속 링판(141)을, 씰(seal)용의 금속 가스켓(G)을 매개로 하여 상기 플랜지 부재(132)에 기밀하게 장착하는 것에 의해, 상기 ZnSe판(143)으로 형성된 서로 대향하는 상기 한 쌍의 창(11, 12)이 형성되도록 하고 있다.
상기 셀(1)에는, 상기 재료 가스 공급원(20)에 상류측 공급 배관(40)을 매개로 하여 접속되는 가스 도입 포트(PI)와, 상기 프로세스 챔버(30)에 하류측 공급 배관(40)을 매개로 하여 접속되는 가스 도출 포트(PO)가 마련되어 있다. 이 구성에 의해서, 재료 가스 공급원(20)으로부터 출력된 재료 가스는, 그 전량(全量)이 이 셀(1)의 내부 공간을 통과하여 프로세스 챔버(30)에 공급된다.
상기 가스 도입 포트(PI) 및 가스 도출 포트(PO)는, 각 플랜지 부재(132)의 외측 둘레면에 장착되어 있다. 한편, 각 플랜지 부재(132)에는, 지름 방향으로 연신하여, 그 외측 둘레면과 해당 셀(1)의 내부 공간을 연통하는 가스 도입로(4a) 및 가스 도출로(4b)가 마련되어 있다. 그리고, 이들 가스 도입로(4a) 및 가스 도출로(4b)의 외측 개구부에 상기 가스 도입 포트(PI) 및 가스 도출 포트(PO)가 각각 장착되어 있다.
또, 이 셀(1)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 창(11, 12)이 형성되어 있는 양단면을 제외하고 모두 히터(H)에 의해 덮여 있다. 이것에 의해서, 내부를 흐르는 Cp2Mg의 열분해가 생기지 않고, 또한 응축도 생기지 않을 정도의 온도(30℃~50℃)로 까지, 셀(1)을 가열하고 있다.
광원 유닛(2)은, 도 4에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 상기 제1 창(11)에 면하도록 마련된 광원(21)을 구비한 것이다. 광원(21)은 광대역의 적외광을 발하는 예를 들면 필라멘트식의 것이며, 이 광원(21)으로부터 사출된 광이, 상기 제1 창(11)을 통과하여, 재료 가스가 흐르는 셀(1)의 내부 공간에 조사되고, 상기 제2 창(12)으로부터 나오도록 구성되어 있다.
수광 유닛(3)은, 도 4에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 상기 제2 창(12)에 면하도록 마련된 수광 소자(31)와, 이 수광 소자(31)와 제2 창(12)과의 사이에 배치되어, 상기 제2 창(12)으로부터 사출된 광 중, 일부 파장의 광만이 수광 소자(31)에 들어가도록 필터링하는 파장 선택 필터(33)와, 수광 소자(31)가 출력하는 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도 등을 산출하는 정보 처리 회로(32)를 구비한 것이다.
상기 파장 선택 필터(33)와 수광 소자(31)는, 파장 12.8㎛의 전후 소정 대역에서의 광의 강도를 측정하는 광 강도 측정부(3A)로서의 기능을 담당한다.
정보 처리 회로(32)는, 예를 들면 도시하지 않은 CPU, 메모리, 통신 회로 등으로 이루어지는 디지털 회로와, 증폭기, AD 컨버터 등으로 이루어지는 아날로그 회로로 이루어지는 것이다. 그리고 이것은, 상기 메모리에 미리 기억시킨 프로그램에 따라서 CPU나 그 주변 회로가 협동하는 것에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(31)에 의해서 측정된 광 강도로부터 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도(이하, '제1 농도'라고도 함)를 산출하는 농도 산출부(3B)로서의 기능을 발휘한다.
이 농도 산출 원리를 간단하게 설명해 둔다. Cp2Mg의 광 흡수 스펙트럼은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 파장 12.8㎛ 부근에 강한 피크가 있으며, 이 파장 대역의 광을 흡수하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 대역의 광 강도를 측정하여 흡광도를 구하면, 그 값에 의해서 Cp2Mg의 농도를 산출할 수 있다.
또, 이와 같이 하여 산출된 제1 농도는, Cp2Mg 농도로서 정보 처리 회로(32)에 마련된 외부 출력 포트(321)로부터 출력된다. 이 제1 농도가 목표값이 되도록, 상기 반도체 제조 시스템(100)은, 캐리어 가스에 혼합되는 Cp2Mg의 공급량을 제어한다.
한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, Cp2Mg의 광 흡수 스펙트럼은, 파장 3.4㎛부근에도 피크가 있으며, 이 파장 대역의 광도 흡수한다.
그래서, 이 실시 형태에서는, 파장 3.4㎛ 부근의 대역의 흡광도로부터도 Cp2Mg의 농도를 산출하도록 하고 있다.
구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 창(12)으로부터 사출된 광 중, 파장 3.4㎛의 전후 소정 대역에서의 광을 수광하여, 그 광 강도를 출력하는 제2광 강도 측정부(3C)를, 상기 수광 유닛(3)에 마련하고 있다.
이 제2 광 강도 측정부(3C)는, 제2 창(12)에 면하도록 배치된 제2 수광 소자(35)와, 이 제2 수광 소자(35)와 제2 창(12)과의 사이에 배치된 제2 파장 선택 필터(34)를 구비한 것이다.
또, 상기 정보 처리 회로(32)에, 제2 광 강도 측정부(3C)에 의해서 측정된 광 강도로부터 Cp2Mg의 농도(이하, '제2 농도'라고도 함)를 산출하는 제2 농도 산출부(3D)를 마련하고 있다.
전술한 바와 같이, Cp2Mg는, 열분해 온도 보다도 낮은 저온에서도, 마그네슘과 유기물(메탄)로 자연 분해하는 것이, 본원 발명자에 의해서 찾아내어졌다. 분해되어 생성된 유기물은, 파장 3.4㎛ 근방에 광 흡수 대역을 가지므로, 상기 제2 농도에는, 해당 유기물의 광 흡수에 의한 오차가 포함되게 된다.
이것을 역이용하여, 이 실시 형태에서는, Cp2Mg 농도로서 오차가 거의 없는 제1 농도와, 유기물에 기인한 오차가 있는 제2 농도를 비교하는 것에 의해서, 예를 들면 그 차분(差分)으로부터, 유기물의 농도, 혹은 분해한 Cp2Mg의 농도를 산출하는 제3 농도 산출부(3E)를 더 마련하고 있다. 이 유기물의 농도는, 정보 처리 회로(32)에 마련된 외부 출력 포트(321)로부터 출력된다.
또, 상기 각 수광 소자(31)가 출력하는 광 강도는, 광원(21)의 광 강도에도 의존하기 때문에, 광원(21)의 광 강도를 레퍼런스로서 측정하고, 그 레퍼런스에 의해서 각 수광 소자(31)가 출력하는 광 강도의 값을 정규화할 필요가 있다. 그래서, 이 실시 형태에서는, 상기 수광 유닛(3)에 레퍼런스용 수광 소자(도시하지 않음)를 마련하고, 이 레퍼런스용 수광 소자에, 재료 가스에 의한 흡수가 없는 파장 대역의 광을 필터에 의해서 선택적으로 안내하며, 그 출력 신호의 값을 가지고, 상기 레퍼런스로 하고 있다.
이와 같이 구성한 Cp2Mg 농도 측정 장치(10)에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
Cp2Mg가 분해하여 생성되는 유기물에 의한 광 흡수가 없는 12.8㎛ 근방의 광 강도를 이용하여 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 측정하므로, 매우 높은 측정 정밀도를 얻을 수 있다.
가스 도입로(4a) 및 가스 도출로(4b)는, 셀(1)의 양단부를 구성하는 플랜지 부재(132)에 마련되어 있으며, 셀(1)의 내부 공간에서, 가스가 체류하기 쉬운 데드 볼륨을 가급적으로 저감하고 있으므로, 가스 치환이나 퍼지를 단시간에 확실히 행할 수 있다.
Cp2Mg는, 공급 개시 당초는, 분해에 의해 생성된 유기물의 농도가 높고, 그 후, 낮게 된다고 하는 경향을 본원 발명자는 찾아냈다. 그 이유로서, 본원 발명자는, Cp2Mg는 보관되고 있는 동안에 자연 분해하고, 그 분해에 의해 생성된 유기물이(비중이 가볍기 때문에) 먼저 배출되고, 공급 개시로부터 어느 정도의 시간이 지나면, 그 농도가 작게 되기 때문이라고 생각하고 있다. 이 현상에 대해, 본 Cp2Mg 농도 측정 장치(10)에 의하면, 유기물의 농도도 측정하고, 이것을 출력하도록 하고 있으므로, 예를 들면, 이 유기물 농도가 소정의 문턱값 이하가 된 후에 제막을 개시하던지, 혹은, 불측의 원인으로 유기물 농도가 상기 문턱값을 넘는 경우에 제막을 중지할 수 있도록 되어, 제막 품질의 향상을 도모할 수 있다.
셀(1)을, Cp2Mg의 열분해가 실질적으로 생기지 않고, 또한, 응축이 생기지 않을 정도의 온도로, 히터(H)에 의해서 유지하고 있으므로, 셀(1) 내에서의 Cp2Mg의 탈락이 없다. 따라서, 프로세스 챔버(30)로의 Cp2Mg의 공급량을 안정화시킬 수 있다.
투광 부재로서 이용하고 있는 ZnSe판(143)은, 조해성(潮解性)이 없고, 경도가 높고, 열팽창 계수가 작다는 등의 이유로부터, 매우 높은 씰링성을 얻을 수 있다. 또, ZnSe판(143)은, 열전도성도 뛰어나므로, 히터(H)에 의해서 확실히 가열되어, 응축 등에 의한 창의 흐림도 생기기 어렵고, 내열 온도가 높다고 하는 이점도 있다.
ZnSe판(143)은, 사용에 의해서 더러움이나 흐림 등이 생기므로, 메인터넌스시 등에 의해 바꿀 필요가 있다. 그 때, 창 형성 부재(14)마다 ZnSe판(143)을 바꿀 수 있으므로, ZnSe판(143)만을 바꾸는 것과 비교해서, 작업이 용이하고, 기밀성도 담보하기 쉽다.
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, NDIR가 아니라, 예를 들면 FTIR 등의 분광 분석계를 이용하여 Cp2Mg의 농도를 측정해도 괜찮다. 광전 소자 뿐만 아니라, 다른 반도체 소자를 제조하는 경우에도, 본 발명에 관한 Cp2Mg 농도 측정 장치를 적용할 수 있다.
또, 창(11, 12)은 반드시 대향시킬 필요는 없고, 셀(1) 내에 미러를 넣거나 하여 대향하지 않도록 해도 괜찮다.
그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에서 여러가지 변형이나 실시 형태의 조합을 행해도 상관없다.
30 - 프로세스 챔버 40 - 공급 배관
10 - Cp2Mg 농도 측정 장치 1 - 셀
11 - 제1 창 12 - 제2 창
13 - 셀 본체 131 - 중심 부재
132 - 플랜지 부재 14 - 창 형성 부재
142 - 씰재(탄성 금속 씰재) 143 - 투광 부재(ZnSe판)
2 - 광원 유닛 3 - 수광 유닛
3A - 광 강도 측정부 3B - 농도 산출부
3C - 제2 광 강도 측정부 3D - 제2 농도 산출부
3E - 제3 농도 산출부 4a - 가스 도입로
4b - 가스 도출로

Claims (6)

  1. Cp2Mg를 포함한 재료 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위한 공급 배관에 장착되는 것으로서,
    제1 창 및 제2 창을 가지고, 상기 공급 배관을 흐르는 재료 가스가 도입되는 셀과, 상기 제1 창을 통해서 상기 셀의 내부에 광을 조사하는 광원 유닛과, 상기 셀 내부를 통과하여 상기 제2 창으로부터 도출된 광을 수광하는 수광 유닛을 구비하며,
    상기 각 창을 형성하는 투광 부재는, 12.8㎛ 근방을 포함하는 파장의 광을 투과시키는 것이고,
    상기 수광 유닛은, 12.8㎛의 전후 소정 파장 대역의 광 강도를 측정하는 광 강도 측정부와, 상기 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 산출하는 농도 산출부를 구비하는 것인 것을 특징으로 하는 Cp2Mg 농도 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광 부재의 소재는, ZnSe인 Cp2Mg 농도 측정 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 셀은, 한 쌍의 개구를 가지는 금속제의 셀 본체와, 상기 각 개구를 기밀하게 씰링하여 상기 창을 형성하는 창 형성 부재를 구비한 것이며, 상기 창 형성 부재는, 금속 링판과 해당 금속 링판에 씰재를 매개로 하여 기밀하게 압착된 상기 투광 부재를 구비한 것인 Cp2Mg 농도 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    씰재는 탄성 금속 씰재인 Cp2Mg 농도 측정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 셀 본체는, 통 모양을 이루는 중심 부재와, 이 중심 부재의 양단에 각각 일체적으로 마련된 차양 모양을 이루는 플랜지 부재를 구비한 것이며, 상기 셀은, 해당 플랜지 부재에 상기 창 형성 부재를 기밀하게 장착한 것으로서,
    상기 셀에 재료 가스를 유통시키기 위한 가스 도입로 및 가스 도출로가, 상기 플랜지 부재에 마련되어 있는 Cp2Mg 농도 측정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 창을 형성하는 투광 부재는, 3.4㎛ 근방을 포함하는 파장의 광도 투과시키는 것이며,
    상기 수광 유닛은,
    3.4㎛의 전후 소정 파장 대역의 광 강도를 측정하는 제2 광 강도 측정부와,
    해당 광 강도에 근거하여, 재료 가스 중의 Cp2Mg의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와,
    상기 농도 산출부가 산출한 Cp2Mg 농도 및 제2 농도 산출부가 산출한 Cp2Mg 농도를 비교하는 것에 의해서, Cp2Mg가 분해되어 생성된 유기물 또는 마그네슘의 농도를 산출하는 제3 농도 산출부를 더 구비하는 것인 Cp2Mg 농도 측정 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6951167B2 (ja) * 2016-11-29 2021-10-20 株式会社堀場製作所 ガス分析装置及びガス分析方法
JP2020139867A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 富士電機株式会社 ガス分析計およびガス分析計の製造方法
JP7498545B2 (ja) * 2019-05-09 2024-06-12 株式会社堀場エステック 吸光分析システム、吸光分析システム用プログラム、吸光分析装置、及び、吸光度測定方法
JP7518712B2 (ja) 2020-09-28 2024-07-18 株式会社堀場エステック 光学測定用セル、及び、光学分析装置
JP2024120123A (ja) * 2021-07-09 2024-09-04 株式会社堀場エステック 光学測定用セル、光学分析装置、窓形成部材、及び光学測定用セルの製造方法
JP2023103725A (ja) 2022-01-14 2023-07-27 株式会社堀場エステック 光学測定用セル、光学分析装置、窓形成部材、及び光学測定用セルの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020013450A (ko) * 2000-08-09 2002-02-20 이데이 노부유끼 절연성 질화물층 및 그 형성 방법, 반도체 장치 및 그제조 방법
KR20050024392A (ko) * 2002-06-24 2005-03-10 노란다 인크. 용융 재료 분석용 레이저 유도 분석 분광법
JP2006324532A (ja) 2005-05-20 2006-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜堆積方法および薄膜堆積装置
KR20110067057A (ko) * 2008-10-29 2011-06-20 파나소닉 전공 주식회사 검지 소자, 검지 장치 및 산소 농도 검사 장치
US20120162655A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 Horiba, Ltd. Gas concentration measuring apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3886364A (en) * 1973-06-19 1975-05-27 Union Carbide Corp High pressure infrared cell
JPH0652236B2 (ja) * 1986-02-26 1994-07-06 三井東圧化学株式会社 シランガス濃度計測方法および装置
JP3889817B2 (ja) * 1994-12-02 2007-03-07 鶴見曹達株式会社 ガス中の水分の定量方法及び試料容器
JP2000097853A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Mitsubishi Electric Corp 酸素濃度測定方法および測定装置
JP3735329B2 (ja) * 2002-08-22 2006-01-18 三菱重工業株式会社 マイクロ波励起放電ランプ
JP4528489B2 (ja) * 2003-01-27 2010-08-18 独立行政法人理化学研究所 ｐ型半導体を用いた紫外発光素子
JP4121985B2 (ja) * 2004-07-16 2008-07-23 昭和電工株式会社 ＧａＮ系化合物半導体の製造方法
US20080277586A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Dennis Cardinale Low-Power Fast Infrared Gas Sensor, Hand Held Gas Leak Detector, and Gas Monitor Utilizing Absorptive-Photo-Acoustic Detection
JP5436790B2 (ja) * 2008-03-26 2014-03-05 大陽日酸株式会社 酸素同位体の濃縮方法
JP6026875B2 (ja) * 2012-12-03 2016-11-16 日本エア・リキード株式会社 固体材料の気化量モニタリングシステムおよびモニタリング方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020013450A (ko) * 2000-08-09 2002-02-20 이데이 노부유끼 절연성 질화물층 및 그 형성 방법, 반도체 장치 및 그제조 방법
KR20050024392A (ko) * 2002-06-24 2005-03-10 노란다 인크. 용융 재료 분석용 레이저 유도 분석 분광법
JP2006324532A (ja) 2005-05-20 2006-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜堆積方法および薄膜堆積装置
KR20110067057A (ko) * 2008-10-29 2011-06-20 파나소닉 전공 주식회사 검지 소자, 검지 장치 및 산소 농도 검사 장치
US20120162655A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 Horiba, Ltd. Gas concentration measuring apparatus

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