KR20200099086A

KR20200099086A - 기화 장치, 성막 장치, 농도 제어 기구용 프로그램, 및 농도 제어 방법

Info

Publication number: KR20200099086A
Application number: KR1020200013968A
Authority: KR
Inventors: 도루 시미즈; 마사카즈 미나미
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2020-08-21
Also published as: JP2020133001A; JP7481123B2; US20200255944A1; CN111560600A; TW202030357A; US11519070B2

Abstract

공급 기간 개시 직후에 있어서의 재료 가스의 농도의 오버 슛을 억제하기 위해서, 액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치로서, 상기 농도 제어 기구가, 상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 농도 산출부와, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치가 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 해당 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 농도 제어부와, 상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 제어 전환부를 구비한다.

Description

기화 장치, 성막 장치, 농도 제어 기구용 프로그램, 및 농도 제어 방법{VAPORIZATION DEVICE, FILM FORMATION DEVICE, PROGRAM FOR A CONCENTRATION CONTROL MECHANISM, AND CONCENTRATION CONTROL METHOD}

본 발명은 기화 장치, 성막 장치, 농도 제어 기구용 프로그램, 및 농도 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 반도체 제조 프로세스 등에 있어서의 성막 장치의 챔버에 대해, 액체 또는 고체의 재료를 기화시켜 이루어지는 재료 가스를 공급하는 기화 장치로서, 특허 문헌 1에는, 재료를 저류(貯留)하는 기화 탱크에 캐리어 가스를 간헐적으로 공급함으로써, 그 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 기화 탱크로부터 간헐적으로 도출시키고, 도출된 재료 가스를 희석 가스로 희석해서 이루어지는 혼합 가스를 챔버에 공급하는 것이 기재되어 있다.

덧붙여, 상기 종래의 기화 장치에 있어서는, 재료 가스의 공급 기간과 그 공급을 정지하는 정지 기간이 반복되어, 공급 기간 개시 직후부터 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어를 행하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기 종래의 기화 장치와 같이 공급 기간 개시 직후부터 피드백 제어를 행하면, 제어 대상이 되는 유체 제어 기기(구체적으로는, 유량 제어 기기, 압력 제어 기기 등)나 기화 탱크와 농도 모니터 사이의 거리에 의한 시간 지연이 원인이 되어, 공급 기간 개시 직후에 재료 가스의 농도가 크게 오버 슛 된다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 1: 일본 특개 2014－224307호

이에, 본 발명은 공급 기간 개시 직후에 있어서의 재료 가스의 농도의 오버 슛을 억제하는 것을 주된 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 농도 제어 장치는 액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치로서, 상기 농도 제어 기구가, 상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 농도 산출부와, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치를 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 해당 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 농도 제어부와, 상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 제어 전환부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 것이면, 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치가 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 해당 유체 제어 기기를 제어함으로써 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하고, 또한 해당 제1 제어 개시 후에 있어서의 실제 농도의 경시 변화에 기초하여 제1 제어로부터 제2 제어로 전환하도록 구성했으므로, 종래의 기화 장치와 같이 공급 기간 개시 직후부터 피드백 제어를 행하는 경우에 비해, 공급 기간 개시 직후의 오버 슛이 억제된다. 덧붙여, 제어치는 유체 제어 기기의 제어 대상의 값이며, 유체 제어 기기가 유량 제어 기기였을 경우에는 유량을 나타내고, 유체 제어 기기가 압력 제어 기기였을 경우에는 압력을 나타내고 있다. 또, 초기 설정치란 공급 기간 개시시에 있어서의 유체 제어 기기의 설정치를 나타내고 있다.

구체적인 실시 형태로서는, 희석식(유량식)과 압력식으로 분류할 수 있다. 그리고, 희석식의 실시 형태로서는, 상기 재료 가스 도출로에 합류하여 해당 재료 가스 도출로에 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급로를 추가로 구비하는 것이고, 상기 농도 제어 기구가, 상기 유체 제어 기기로서, 상기 캐리어 가스 공급로에 마련된 제1 유량 제어 기기와 상기 희석 가스 공급로에 마련된 제2 유량 제어 기기를 구비하는 것이며, 상기 농도 제어부가, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 제1 유량 제어 기기를 흐르는 유량 및 상기 제2 유량 제어 기기를 흐르는 유량이 각각 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 제1 유량 제어 기기를 흐르는 유량 또는 상기 제2 유량 제어 기기를 흐르는 유량 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 것을 들 수 있다.

또, 압력식의 실시 형태로서는, 상기 농도 제어 기구가, 상기 유체 제어 기기로서, 상기 캐리어 가스 공급로에 마련된 유량 제어 기기와 상기 재료 가스 도출로에 있어서의 상기 농도 모니터 보다도 하류측에 마련된 압력 제어 기기를 구비하는 것이며, 상기 농도 제어부가, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 유량 제어 기기를 흐르는 유량 및 상기 압력 제어 기기의 상류측의 압력이 각각 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 유량 제어 기기를 흐르는 유량 또는 상기 압력 제어 기기의 상류측의 압력 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 것을 들 수 있다.

그리고, 상기 제어 전환부의 구체적인 양태로서는, 상기 제어 전환부가, 상기 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 상기 실제 농도의 변화율에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것을 들 수 있다. 또, 보다 구체적인 실시 형태로서는, 상기 제어 전환부가, 상기 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 상기 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되었을 경우에, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것을 들 수 있다.

또, 상기 제어 전환부가, 상기 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되기 전에, 상기 경과 시간이 미리 정해진 설정 시간을 초과했을 경우에, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것이어도 된다.

이러한 것이면, 어떤 요인에 의해, 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되지 않는 경우여도, 경과 시간이 설정 시간을 초과하면 강제적으로 제1 제어로부터 제2 제어로 전환되기 때문에, 재료 가스의 농도 제어를 행할 수 있다.

덧붙여, 상기 제1 제어 개시 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여 임계치를 설정하는 임계치 설정부를 추가로 구비하고 있는 것이어도 된다. 구체적으로는, 상기 임계치 설정부가, 상기 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 상기 실제 농도의 변화율의 최대치, 또는 해당 제1 제어 개시 시점으로부터 소정 시간 경과후에 있어서의 상기 실제 농도의 변화율에 기초하여 임계치를 설정하는 것을 들 수 있다.

이러한 것이면, 공급하는 재료 등의 차이에 의해 실제 농도의 경시 변화가 다른 경우에 있어서도, 적절한 타이밍에서 제1 제어로부터 제2 제어로 전환할 수 있다.

이 경우, 상기 임계치 설정부가, 상기 공급 기간마다, 해당 공급 기간의 상기 제1 제어 개시 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여 임계치를 다시 설정하는 것이어도 된다.

이러한 것이면, 각 공급 기간에 있어서의 유체 제어 기기의 초기 설정치를, 전회(前回)의 공급 기간에 얻은 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 농도 변화 데이터에 기초하여 설정하는 경우여도, 공급 기간마다 임계치를 다시 설정할 수 있다. 이것에 의해, 각 공급 기간에 있어서 적절한 타이밍에서 제1 제어로부터 제2 제어로 전환할 수 있다.

또, 제1 제어 개시 직후는, 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화가 불안정하게 된다. 이에, 상기 제어 전환부가, 상기 제1 제어 개시 후에 소정의 지연 시간을 마련하고, 해당 지연 시간 후에 있어서의 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하도록 해도 된다. 이러한 것이면, 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화가 불안정한 기간에 생기기 쉬워지는 오판정을 억제할 수 있다.

실제 농도가 목표치에 대해 언더 슛하는 양을 억제할 수 있도록 하려면, 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치가 되도록 정한 설정치에 1 이상의 오버 슛 게인을 곱한 값을 상기 초기 설정치로서 설정하는 초기치 설정부를 더 구비한 것이면 된다.

또, 본 발명에 따른 성막 장치는 상기 기화 장치와, 상기 재료 가스가 공급되는 챔버를 구비하는 성막 장치를 구비하는 것이다.

또, 본 발명에 따른 농도 제어 기구용 프로그램은, 액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치에 이용되는 농도 제어 기구용 프로그램으로서, 상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 농도 산출부와, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치를 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 해당 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 농도 제어부와, 상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 제어 전환부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것을 특징으로 하는 것이다. 덧붙여, 농도 제어 기구용 프로그램은 전자적으로 배포되는 것이어도 되고, CD, DVD, BD, 플래쉬 메모리 등의 프로그램 기록 매체에 기록된 것이어도 된다.

또, 본 발명에 따른 농도 제어 방법은, 액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치에 이용되는 농도 제어 방법으로서, 상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 스텝과, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치를 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 해당 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 스텝과, 상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같이 구성한 농도 제어 장치에 의하면, 공급 기간 개시 직후에 있어서의 재료 가스의 농도의 오버 슛을 억제할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 기화 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 기화 장치에 있어서의 농도 제어 기구의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 기화 장치에 의해서 재료 가스의 공급과 정지를 반복한 경우에 있어서의 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 형태에 따른 기화 장치에 의해서 예비 제어를 행했을 경우에 있어서의 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시 형태에 따른 기화 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 기화 장치의 변형예에 있어서의 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 그 외의 실시 형태에 따른 기화 장치를 나타내는 모식도이다.

이하에, 본 발명에 따른 기화 장치를 도면에 기초하여 설명한다.

본 발명에 따른 기화 장치는, 예를 들면 반도체 제조 라인 등에 조립되어 반도체 제조 프로세스에 이용되는 챔버에 소정 농도의 가스를 공급하기 위한 것이다. 덧붙여, 기화 장치는 챔버와 함께 반도체 제조 등에 이용되는 성막 장치를 구성하고 있다.

본 실시 형태에 따른 기화 장치(100)는, 소위 희석식(유량식)의 것이며, 도 1에 나타내는 것처럼, 액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크(10)와, 기화 탱크(10)에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로(L1)와, 재료가 기화된 재료 가스를 기화 탱크(10)로부터 도출하는 재료 가스 도출로(L2)와, 재료 가스를 희석하는 희석 가스를 재료 가스 도출로(L2)에 공급하는 희석 가스 공급로(L3)와, 챔버(CH)로의 재료 가스의 공급과 그 정지를 전환하기 위한 전환 기구(20)와, 챔버(CH)에 공급되는 재료 가스의 농도를 제어하는 농도 제어 기구(30)를 구비하고 있다.

상기 캐리어 가스 공급로(L1)에는, 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 기기(MFC1)가 마련되어 있다. 해당 제1 유량 제어 기기(MFC1)는, 예를 들면, 열식의 유량 센서와, 피에조 밸브 등의 유량 조정 밸브와, CPU나 메모리 등을 구비한 제어 회로를 구비한 매스 플로우 컨트롤러이다. 제어 회로는 후술하는 제어부(C)에 의해 설정되는 설정 유량과 유량 센서로 측정되는 측정 유량의 편차에 기초하여, 유량 조정 밸브의 개도를 유량 피드백 제어한다.

상기 재료 가스 도출로(L2)에는, 희석 가스 공급로(L3)와의 합류점보다도 하류측에 농도 모니터(40)가 마련되어 있다. 덧붙여, 농도 모니터(40)는 재료 가스를 희석 가스로 희석해서 이루어지는 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 실제 농도를 측정하는 것이다. 본 실시 형태의 농도 모니터(40)는, 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 실제 농도(vol%)가, 혼합 가스의 압력(전압)에 대한 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 압력(분압)의 비율로 나타내지는 것을 이용한 것이며, 구체적으로는, 전압을 측정하는 압력계(41)와, 분압을 측정하는 예를 들면 비분산형 적외 흡수법을 이용한 분압계(42)를 구비하고 있다.

상기 희석 가스 공급로(L3)에는, 희석 가스의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 기기(MFC2)가 마련되어 있다. 해당 제2 유량 제어 기기(MFC2)는 제1 유량 제어 기기(MFC1)와 같이, 예를 들면, 열식의 유량 센서와, 피에조 밸브 등의 유량 조정 밸브와, CPU나 메모리 등을 구비한 제어 회로를 구비한 매스 플로우 컨트롤러이다. 제어 회로는 후술하는 제어부(C)에 의해 설정되는 설정 유량과 유량 센서로 측정되는 측정 유량의 편차에 기초하여, 유량 조정 밸브의 개도를 유량 피드백 제어한다.

상기 전환 기구(20)는 밸브 전환 신호를 접수하여 개폐하는 복수의 밸브(V1~V3)를 가지고 있다. 그리고, 예를 들면, 유저가 전환 기구(20)의 밸브(V1~V3)를 미리 설정한 타이밍에서 개폐함으로써, 기화 탱크(10)로의 캐리어 가스의 공급과 정지가 반복되도록 되어 있다. 이것에 의해, 재료 가스가 기화 탱크(10)로부터 간헐적으로 도출되어 챔버(CH)에 간헐적으로 공급된다. 즉, 본 실시 형태의 기화 장치(100)에서는, 재료 가스(구체적으로는, 혼합 가스)를 챔버(CH)로 공급하는 공급 기간과, 그 공급을 정지하는 정지 기간이 교호로 반복되도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 상기 전환 기구(20)는 캐리어 가스 공급로(L1) 및 재료 가스 도출로(L2)를 접속하는 우회 유로(L4)와, 캐리어 가스 공급로(L1)에 있어서의 우회 유로(L4)의 접속 지점보다도 하류측에 마련된 제1 밸브(V1)와, 재료 가스 도출로(L2)에 있어서의 우회 유로(L4)와의 접속 지점보다도 상류측에 마련된 제2 밸브(V2)와, 우회 유로(L4)에 마련된 제3 밸브(V3)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 기화 장치(100)는 전환 기구(20)의 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)를 엶과 아울러 제3 밸브(V3)를 닫음으로써 공급 기간이 되고, 전환 기구(20)의 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)를 닫음과 아울러 제3 밸브(V3)를 엶으로써 정지 기간이 되도록 구성되어 있다.

상기 농도 제어 기구(30)는 상기 제1 유량 제어 기기(MFC1)와, 상기 제2 유량 제어 기기(MFC2)와, 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 제어하는 제어부(C)를 구비하고 있다. 즉, 본 실시 형태의 유체 제어 기기는, 제1 유량 제어 기기(MFC1), 및 상기 제2 유량 제어 기기(MFC2)이다.

상기 제어부(C)는, 구체적으로는, CPU, 메모리, AD 컨버터, DA 컨버터, 입력 수단 등을 가진 컴퓨터이고, 상기 메모리에 격납된 프로그램을 CPU에 의해서 실행함으로써, 도 2에 나타내는 것처럼, 농도 산출부(C1), 목표치 기억부(C2), 기간 판정부(C3), 농도 제어부(C4), 농도 변화 데이터 기억부(C5), 제어 전환부(C6), 임계치 설정부(C7), 임계치 기억부(C8), 설정 시간 기억부(C9), 초기치 설정부(C10), 초기치 기억부(C11) 등으로서의 기능을 발휘하도록 구성되어 있다.

상기 농도 산출부(C1)는 농도 모니터(40)로부터 출력된 출력 신호에 기초하여 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 것이다. 구체적으로는, 압력계(41) 및 분압계(42)의 각각으로부터 출력 신호를 취득하고, 압력계(41)에 의해 검출된 전압에 대한 분압계(42)에 의해 검출된 분압의 비율을, 혼합 가스에 포함되는 재료 가스의 실제 농도(vol%)로서 산출한다.

상기 목표치 기억부(C2)는, 예를 들면, 키보드 등의 입력 수단에 의한 유저의 입력 조작이나 타 기기로부터 송신된, 재료 가스의 공급처(챔버(CH))로 공급하는 재료 가스의 목표 농도를 나타내는 목표치 신호를 접수하여 기억하는 것이다.

상기 기간 판정부(C3)는 밸브 개폐 신호를 접수하여 공급 기간인지 여부를 판정하는 것이다.

상기 농도 제어부(C4)는, 도 3에 나타내는 것처럼, 기간 판정부(C3)가 공급 기간으로 판정했을 경우에, 후술하는 초기치 기억부(C11)에 기억된 초기 설정치를 취득하고, 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 흐르는 유량이 각각 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 농도 산출부(C1)로부터 출력되는 실제 농도 신호와, 목표치 기억부(C2)에 기억된 목표치 신호를 취득하고, 제1 유량 제어 기기(MFC1) 또는 제2 유량 제어 기기(MFC2) 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 실제 농도가 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 것이다. 덧붙여, 피드백 제어는 구체적으로는 PID 제어이다. 여기서, 제1 제어가 행해지고 있는 동안은, 매스 플로우 컨트롤러인 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)의 설정 유량은 예를 들어 일정 유량치로 유지된 초기 설정치로 고정되고, 농도 산출부(C1)에서 산출되는 실제 농도는 각 설정 유량에 대해 거의 리얼타임으로는 피드백되지 않는다. 이에 대해 제2 제어에서는 실제 농도가 각 설정 유량에 대해 거의 리얼타임으로 피드백되어, 차례로 설정 유량이 변경된다. 바꾸어 말하면, 제1 제어에서는 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)에 대한 농도 피드백 루프가 끊어져 있고, 제2 제어에서는 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2유량 제어 기기(MFC2)에 대한 농도 피드백 루프가 형성된다.

상기 농도 변화 데이터 기억부(C5)는, 농도 제어부(C4)가 제1 제어를 개시한 후에 농도 산출부(C1)로부터 출력되는 실제 농도 신호를 취득하고, 해당 제1 제어 개시 후에 있어서의 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 농도 변화 데이터를 기억하는 것이다.

상기 제어 전환부(C6)는 농도 변화 데이터 기억부(C5)에 기억된 농도 변화 데이터에 기초하여, 농도 제어부(C4)의 제어 상태를 제1 제어로부터 제2 제어로 전환하는 것이다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 제어 전환부(C6)는 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되었을 경우에, 농도 제어부(C4)의 제어 상태를 제1 제어로부터 제2 제어로 전환한다. 보다 구체적으로는, 본 실시 형태의 제어 전환부(C6)는 제1 제어 개시 후의 경과 시간이 설정 시간을 초과하기 전에, 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되었을 경우, 혹은 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되기 전에, 해당 경과 시간이 설정 시간 이상이 되었을 경우에 농도 제어부(C4)의 제어 상태를 제1 제어로부터 제2 제어로 전환하도록 해당 농도 제어부(C4)로 전환 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

상기 임계치는 임계치 설정부(C7)에 의해서 설정되어, 임계치 기억부(C8)에 기억된다. 구체적으로는, 임계치 설정부(C7)는, 농도 제어부(C4)가 제1 제어를 행했을 경우에 얻어지는 농도 변화 데이터에 기초하여 임계치를 설정하는 것이다. 덧붙여, 본 실시 형태의 임계치 설정부(C7)는, 기간 판정부(C3)가 공급 기간으로 판정했을 경우에, 그 공급 기간에 얻어지는 농도 변화 데이터에 기초하여 임계치를 설정하는 것이다. 즉, 해당 임계치 설정부(C7)는 공급 기간마다 임계치를 설정하도록 되어 있다. 보다 구체적으로는, 해당 임계치 설정부(C7)는, 기간 판정부(C3)가 공급 기간으로 판정했을 경우에, 그 공급 기간에 얻어지는 농도 변화 데이터를 농도 변화 데이터 기억부(C5)로부터 수시(리얼 타임으로) 취득하고, 해당 농도 변화 데이터에 기초하여 임계치를 설정하도록 되어 있다.

다음에, 상기 임계치 설정부(C7)에 의한 임계치의 설정 수법을 예시한다.

제1 수법으로서는, 상기 임계치 설정부(C7)는 취득한 농도 변화 데이터에 의해서 제1 제어 개시 시점으로부터 소정 시간 경과시에 있어서의 실제 농도의 변화율을 산출하고, 해당 실제 농도의 변화율에 기초하여 임계치를 산출하여 설정한다. 구체적으로는, 임계치 설정부(C7)는 취득한 농도 변화 데이터에 의해서 제1 제어 개시 후, 소정 기간의 실제 농도의 변화율을 수시 산출하고, 제1 제어 개시 시점으로부터 소정 시간 경과시에 대응하는 기간의 실제 농도의 변화율에 기초하여 임계치를 산출하여 설정한다. 보다 구체적으로는, 제1 제어 개시 시점으로부터 처음 기간의 실제 농도의 변화율에 기초하여 임계치를 산출하여 설정한다. 이 경우, 임계치 설정부(C7)는 상기 실제 농도의 변화율의 1/N(N은 1보다도 큰 임의의 수치)이 되는 값을 임계치로 설정한다. 여기서, 상기 소정 기간은, 예를 들면, 제어 주기가 1초이고, 5초간의 변화율을 산출하는 경우, 0~5초, 1~6초, 2~7초···와 같이, 일부가 겹치는 기간이어도 된다.

제2 수법으로서는, 상기 임계치 설정부(C7)는, 취득한 농도 변화 데이터에 의해서 제1 제어 개시 후에 있어서의 실제 농도의 변화율의 최대치를 산출하고, 해당 실제 농도의 변화율의 최대치에 기초하여 임계치를 산출하여 설정한다. 구체적으로는, 임계치 설정부(C7)는 취득한 농도 변화 데이터에 의해서 제1 제어 개시 후, 소정 시간의 실제 농도의 변화율을 수시 산출하고, 그 중에서 선정한 실제 농도의 변화율의 최대치에 기초하여 임계치를 산출하여 설정한다. 예를 들면, 임계치 설정부(C7)는 소정 기간에 실제 농도의 변화율을 수시 산출하고, 그 피크치를 갱신하면서 기억함으로써 최대치를 선정하도록 하면 된다. 이 경우, 임계치 설정부(C7)는 상기 실제 농도의 변화율의 최대치의 1/N(N은 1보다도 큰 임의의 수치)이 되는 값을 임계치로 설정한다.

여기서, 상기 실제 농도의 변화율에 대해 더 설명하면, 도 3의 (a)에 나타내는 그래프의 일부를 확대한 도 3의 (b)에 나타내는 것처럼, 해당 실제 농도의 변화율은, 소정 기간 ΔT의 시점 및 종점에 있어서의 실제 농도를 잇는 직선 X의 기울기이며, 실제 농도를 f(t), 경과 시간을 t라고 했을 경우에, (f(t)－f(t－ΔT))/ΔT에 의해서 산출되는 값이다. 즉, 실제 농도의 변화율은, 단위 시간에 대한 실제 농도의 변화량이라고 할 수도 있다. 또, 실제 농도의 변화율은 소정 기간의 시점과 종점을 연결하는 직선 대신에, 소정 기간의 농도 변화 데이터에 대해서, 최소 제곱 피팅에 의해 근사 직선을 구하고, 그 근사 직선의 기울기로부터 산출해도 된다.

즉, 본 실시 형태에 있어서는, 1회의 공급 기간 내에서, 해당 공급 기간의 제1 제어로 얻어지는 농도 변화 데이터로부터 임계치를 설정하고, 해당 임계치를 이용하여 해당 공급 기간의 제1 제어를 제2 제어로 전환하도록 구성되어 있다.

덧붙여, 본 실시 형태에 있어서는, 임계치 설정부(C7)를 마련함으로써, 공급 기간마다 임계치를 다시 설정하고 있지만, 임계치 설정부(C7)를 마련하지 않고, 임계치 기억부(C8)에 미리 정해진 임계치를 기억해 두고, 어느 공급 기간에 있어서도 해당 임계치에 이용하여 제어하도록 해도 된다.

이 경우, 상기 임계치는 기화 장치(100)를 출하하기 전에 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 흐르는 유량이 미리 정해진 예비 설정치가 되도록 제어하는 예비 제어를 행하여 얻어진 예비 농도 변화 데이터(도 4 참조)로부터 상기 어느 수법을 이용하여 사전에 산출하면 된다. 또, 기화 장치(100)를 제조 라인 등에 조립한 후에 상기 예비 제어를 행하여 얻어진 예비 농도 변화 데이터로부터 산출해도 된다. 또, 기화 장치(100)에 의해서 챔버(CH)에 대해서 재료 가스를 공급하는 1회째의 공급 기간을 이용하여 예비 제어를 행하여 얻어진 예비 농도 변화 데이터로부터 산출해도 된다. 덧붙여, 예비 설정치는, 도 4에 나타내는 것처럼, 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 흐르는 유량을 예비 설정치가 되도록 제어했을 경우에, 실제 농도의 피크가 목표치 또는 목표치 근방에 도달하도록 설정하는 것이 바람직하다. 덧붙여, 상기 제1 수법 또는 상기 제2 수법에 있어서의 N의 값은, 상기 예비 농도 변화 데이터에 기초하여 정할 수 있다.

상기 설정 시간은 설정 시간 기억부(C9)에 기억되어 있다. 덧붙여, 설정 시간 기억부(C9)는, 예를 들면, 키보드 등의 입력 수단에 의한 유저의 입력 조작이나 타 기기로부터 송신된 설정 시간 신호를 접수하여 기억하도록 되어 있다. 덧붙여, 설정 시간은, 상기 예비 농도 변화 데이터에 있어서의 실제 농도가 피크에 도달하는 시간에 적절한 마진을 더한 시간으로 하는 것이 바람직하다.

상기 초기치 설정부(C10)는, 기간 판정부(C3)가 정지 기간으로 판정했을 경우에, 농도 변화 데이터 기억부(C5)에 기억된 전회(前回)의 공급 기간에 얻은 농도 변화 데이터를 취득하고, 해당 농도 변화 데이터에 기초하여 차회의 공급 기간의 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)의 초기 설정치를 산출하여 설정하는 것이다. 덧붙여, 초기 설정치는 제1 유량 제어 기기(MFC1)와 제2 유량 제어 기기(MFC2)에서 동일한 값이어도 되고, 다른 값이어도 된다. 구체적으로는 초기 설정치는 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)에 설정되는 설정 유량 Qc, Qd로 캐리어 가스 및 희석 가스의 유량이 일정하게 유지된 경우, 농도 모니터(40)로 측정되는 실제 농도가 목표치 기억부(C2)에 기억되어 있는 목표 농도가 되도록 설정된다. 예를 들어 제1 제어 종료 시점에 있어서의 실제 농도가 목표 농도보다도 큰 경우에는, 차회의 공급 기간에 사용되는 캐리어 가스의 설정 유량 Qc는 이번 값보다 작은 값으로 설정된다. 반대로 제1 제어 종료 시점에 있어서의 실제 농도가 목표 농도보다도 작은 경우에는, 차회의 공급 기간에 사용되는 캐리어 가스의 설정 유량 Qd는 이번 값보다도 큰 값으로 설정된다.

상기 초기치 기억부(C11)는 초기치 설정부(C10)로부터 초기 설정치 신호를 접수하여 기억하는 것이다. 구체적으로는, 초기치 기억부(C11)는 초기치 설정부(C10)로부터 초기 설정치 신호를 접수할 때마다, 해당 초기 설정치를 덮어써서 기억하도록 되어 있다. 여기서, 초기치 설정부(C10)는 전회의 공급 기간에 얻은 농도 변화 데이터에 기초하여 초기 설정치를 설정하고 있기 때문에, 처음 공급 기간에 대해서는 초기 설정치를 설정할 수 없다. 이 때문에, 초기치 기억부(C11)에는 사전에 처음 공급 기간에 이용하는 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)의 최초기(最初期) 설정치가 기억되어 있다. 덧붙여, 최초기 설정치는 상기 예비 농도 변화 데이터에 기초하여 설정할 수 있다.

덧붙여, 본 실시 형태에 있어서는, 초기치 설정부(C10)를 마련함으로써, 공급 기간마다 초기 설정치를 다시 설정하고 있지만, 초기치 설정부(C10)를 마련하지 않고, 초기치 기억부(C11)에 미리 정해진 초기 설정치(예를 들면, 최초기 설정치)를 기억해 두고, 어느 공급 기간에 있어서도 해당 초기 설정치를 이용하여 제어하도록 해도 된다.

다음에 기화 장치(100)의 동작을 도 5에 기초하여 설명한다.

먼저, 기화 장치(100)의 동작이 개시되면, 기간 판정부(C3)는 공급 기간인지 여부를 판단한다. 본 실시 형태에서는, 기간 판정부(C3)는 밸브 전환 신호를 취득하고, 해당 신호에 기초하여 공급 기간인지 여부를 판정한다(스텝 S1).

그리고, 기간 판정부(C3)가 공급 기간이 아니라고 판정했을 경우, 바꾸어 말하면, 정지 기간으로 판정했을 경우에는, 초기치 설정부(C10)는 농도 변화 데이터 기억부(C5)에 해당 정지 기간의 직전의 공급 기간에 있어서의 농도 변화 데이터가 기억되어 있는 경우에는, 해당 농도 변화 데이터에 기초하여 새로운 초기 설정치를 설정하여 초기치 기억부(C11)에 기억한다. 그리고, 농도 제어부(C4)는 초기치 기억부(C11)에 기억된 최신의 초기 설정치를 제1 유량 제어 기기(MFC1)의 설정치 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)의 설정치로 설정한다(스텝 S2).

한편, 기간 판정부(C3)가 공급 기간이라고 판정했을 경우에는, 농도 제어부(C4)는 제어 상태가 제2 제어인지 여부를 판단한다(스텝 S3). 그리고, 농도 제어부(C4)는 제어 상태가 제2 제어가 아니라고 판단했을 경우에, 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 흐르는 유량이 설정된 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한다(스텝 S4).

그리고, 농도 제어부(C4)에 의해서 제1 제어가 개시되면, 농도 변화 데이터 기억부(C5)는 제1 제어 개시 후의 실제 농도의 경시 변화를 나타내는 농도 변화 데이터를 순서대로 기억한다. 또, 임계치 설정부(C7)는 농도 변화 데이터 기억부(C5)에 수시 기억되는 농도 변화 데이터에 기초하여 임계치를 설정하여 임계치 기억부(C8)에 기억한다. 추가로, 제어 전환부(C6)는 농도 변화 데이터 기억부(C5)에 순서대로 기억되는 농도 변화 데이터를 참조하여, 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화율이 임계치 설정부(C7)에서 설정된 임계치 이하인지 여부를 판단하고(스텝 S5), 이어서, 해당 경과 시간이 설정 시간 이상이지 여부를 판단한다(스텝 S6).

즉, 본 실시 형태에 있어서는, 공급 기간마다, 임계치 설정부(C7)가, 그 공급 기간에 얻어지는 농도 변화 데이터에 기초하여 임계치를 설정함과 아울러, 제어 전환부(C6)가, 그 공급 기간에 얻어지는 농도 변화 데이터와 해당 임계치를 이용하여 전환 타이밍을 판단하도록 구성되어 있다.

그리고, 제어 전환부(C6)는, 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되었다고 판단했을 경우, 혹은 경과 시간이 설정 시간 이상이 되었다고 판단했을 경우에, 농도 제어부(C4)로 제어 상태 전환 신호를 송신한다. 이것에 의해, 농도 제어부(C4)는 제어 상태를 제1 제어로부터 제2 제어로 전환하여 해당 제2 제어를 개시한다(스텝 S7).

덧붙여, 농도 제어부(C4)는, 스텝 S3에 있어서 제어 상태가 제2 제어라고 판단했을 경우에, 그대로 제2 제어를 계속한다(스텝 S8).

그 후는, 기화 장치(100)는 제어 종료 신호를 접수했는지 여부를 판단하고(스텝 S9), 제어 종료 신호를 접수할 때까지는 S1~S8을 반복하고, 제어 종료 신호를 접수한 경우는 동작을 종료한다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 따른 기화 장치(100)에 의하면, 공급 기간 개시 직후는, 제1 유량 제어 기기(MFC1)에 흐르는 유량 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)에 흐르는 유량을 초기 설정치로 유지하는 제1 제어를 행하여 실제 농도를 상승시키고, 어느 정도 실제 농도가 상승한 후에 제1 유량 제어 기기(MFC1) 및 제2 유량 제어 기기(MFC2)를 제어하여 실제 농도가 목표 농도에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어로 전환되기 때문에, 공급 기간 개시 직후에 있어서의 재료 가스의 농도의 오버 슛을 억제할 수 있다.

본 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 제1 제어에 있어서 제1 유량 제어 기기(MFC1)에 설정되는 기본값 Qc에 대해서는, 도 3 및 도 4의 그래프에 나타내진 것처럼 제1 제어 종료 시점에 있어서 농도 모니터(40)로 측정되는 실제 농도가 목표치과 거의 일치하도록 정해져 있었지만, 실제 농도가 목표치로부터 허용량만큼 오버 슛하도록 설정되어도 된다. 즉, 실제 농도가 목표치가 되는 캐리어 가스의 설정 유량 Qc에 대해 오버 슛 게인 Go를 곱한 값을 초기 설정치로서 제1 유량 제어 기기(MFC)에 설정되도록 초기치 설정부(C10)를 구성해도 된다. 여기서, 오버 슛 게인 Go는 예를 들면 1.1 ~ 1.2 등의 값으로서 설정된다. 이렇게 하면, 도 6의 그래프에 나타내는 것처럼 오버 슛 후에 발생하는 언더 슛을 억제하여, 실제 농도가 목표치를 한 번 상회한 후는 그 값을 거의 하회하지 않도록 할 수 있다.

＜그 외의 실시 형태＞ 상기 실시 형태에 따른 기화 장치(100)는, 희석식(유량식)의 것이지만, 압력식의 것이어도 된다. 구체적으로는, 압력식의 기화 장치(100)는, 도 7에 나타내는 것처럼, 상기 실시 형태에 따른 희석식의 기화 장치(100)와 비교해서, 희석 가스 공급로(L3)를 구비하고 있지 않고, 대신에 재료 가스 도출로(L2)의 농도 모니터(40)보다도 하류측에 압력 제어 기기(PV)를 구비하고 있다. 즉, 본 실시 형태의 유체 제어 기기는, 유량 제어 기기(MFC1) 및 압력 제어 기기(PV)이다.

상기 압력식의 기화 장치(100)에 있어서는, 초기치 기억부(C11)에 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량 및 압력 제어 기기(PV)의 상류측의 압력의 초기 설정치를 기억하고, 농도 제어부(C4)가, 공급 기간에 있어서, 압력 제어 기기(PV)의 상류측의 압력(구체적으로는, 압력계(41)의 압력) 및 제1 유량 제어 기기(MFC1)를 흐르는 유량이 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 제1 유량 제어 기기(MFC1) 또는 압력 제어 기기(PV) 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 실제 농도가 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하도록 구성하면 된다. 덧붙여, 압력 제어 기기(PV)는, 구체적으로는 압력 제어 밸브이며, 농도 제어부(C4)는 해당 압력 제어 밸브의 밸브 개도를 제어하도록 구성하면 된다.

덧붙여, 압력식의 기화 장치(100)에 있어서도, 공급 기간 개시 직후부터 실제 농도가 목표치에 가까워지도록 피드백 제어를 행하면, 기화 탱크에 유입되는 캐리어 가스의 유량에 의존하여 생기는 기화 탱크의 전압(全壓) 변화의 시간 지연 등이 원인이 되어, 공급 기간 개시 직후에 재료 가스의 농도가 크게 오버 슛 된다고 하는 문제가 있다. 그러나, 본 발명에 따른 압력식의 기화 장치(100)에 의하면, 공급 기간 개시 직후의 재료 가스의 농도의 오버 슛을 억제할 수 있다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화율에 기초하여, 제1 제어로부터 제2 제어로의 전환 타이밍을 판단하고 있지만, 해당 실제 농도의 변화율의 변화율(실제 농도 파형의 2차 미분)에 기초하여, 제1 제어로부터 제2 제어로의 전환 타이밍을 판단하도록 구성해도 된다.

또, 제1 제어 개시 직후, 바꾸어 말하면, 공급 기간 개시 직후는, 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화가 불안정하게 된다. 이 때문에, 제어 전환부(C6)가 제1 제어 개시 후에 지연 시간을 마련하고, 해당 지연 시간 후의 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화율이 임계치 이하인지 여부를 판정하도록 구성하면 된다. 이러한 것이면, 경과 시간에 대한 실제 농도의 변화가 불안정한 기간에 생기기 쉬운 오판정의 발생을 억제할 수 있다.

그 외, 본 발명은 상기 각 실시 형태로 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

100: 기화 장치
10: 기화 탱크
L1: 캐리어 가스 공급로
L2: 재료 가스 도출로
L3: 희석 가스 공급로
20: 전환 기구
30: 농도 제어 기구
MFC1: 제1 유량 제어 기기
MFC2: 제2 유량 제어 기기
C: 제어부
C1: 농도 산출부
C2: 목표치 기억부
C3: 기간 판정부
C4: 농도 제어부
C5: 농도 변화 데이터 기억부
C6: 제어 전환부
C7: 임계치 설정부
C8: 임계치 기억부
C9: 설정 시간 기억부
C10: 초기치 설정부
C11: 초기치 기억부
40: 농도 모니터
PV: 압력 제어 기기

Claims

액체 또는 고체의 재료를 저류(貯留)하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치로서,
상기 농도 제어 기구가,
상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 농도 산출부와,
상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치가 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 농도 제어부와,
상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 제어 전환부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 재료 가스 도출로에 합류하여 상기 재료 가스 도출로에 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급로를 추가로 구비하는 것이고,
상기 농도 제어 기구가, 상기 유체 제어 기기로서, 상기 캐리어 가스 공급로에 마련된 제1 유량 제어 기기와 상기 희석 가스 공급로에 마련된 제2 유량 제어 기기를 구비하는 것이고,
상기 농도 제어부가, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 제1 유량 제어 기기를 흐르는 유량 및 상기 제2 유량 제어 기기를 흐르는 유량이 각각 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 제1 유량 제어 기기를 흐르는 유량 또는 상기 제2 유량 제어 기기를 흐르는 유량 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 것인 기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 농도 제어 기구가, 상기 유체 제어 기기로서, 상기 캐리어 가스 공급로에 마련된 유량 제어 기기와 상기 재료 가스 도출로에 있어서의 상기 농도 모니터 보다도 하류측에 마련된 압력 제어 기기를 구비하는 것이고,
상기 농도 제어부가, 상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 유량 제어 기기를 흐르는 유량 및 상기 압력 제어 기기의 상류측의 압력이 각각 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 유량 제어 기기를 흐르는 유량 또는 상기 압력 제어 기기의 상류측의 압력 중 적어도 한쪽을 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 것인 기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 전환부가, 상기 제1 제어 개시 후의 경과 시간에 대한 상기 실제 농도의 변화율에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것인 기화 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제어 전환부가, 상기 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되었을 경우에, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것인 기화 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 전환부가, 상기 실제 농도의 변화율이 임계치 이하가 되기 전에, 상기 경과 시간이 미리 정해진 설정 시간을 초과했을 경우에, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것인 기화 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 농도 제어부의 상기 제1 제어 개시 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여 임계치를 설정하는 임계치 설정부를 추가로 구비하고 있는 기화 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 임계치 설정부가, 상기 제1 제어 개시 후에 있어서의 상기 실제 농도의 변화율의 최대치, 또는 상기 제1 제어 개시 후에 소정 시간 경과한 시점에 있어서의 상기 실제 농도의 변화율에 기초하여 임계치를 설정하는 것인 기화 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 임계치 설정부가, 상기 공급 기간마다, 상기 공급 기간의 상기 제1 제어 개시 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여 임계치를 다시 설정하는 것인 기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 전환부가, 상기 제1 제어 개시 후에 소정의 지연 시간을 마련하고, 상기 지연 시간 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 것인 기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치가 되도록 정한 설정치에 1 이상의 오버 슛 게인을 곱한 값을 상기 초기 설정치로서 설정하는 초기치 설정부를 추가로 구비한 기화 장치.
청구항 1에 기재된 기화 장치와,
상기 재료 가스가 공급되는 챔버를 구비하는 성막 장치.
액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치에 이용되는 농도 제어 기구용 프로그램이 기록된 기록 매체로서,
상기 농도 제어 기구용 프로그램이,
상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 농도 산출부와,
상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치를 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 농도 제어부와,
상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 제어 전환부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것을 특징으로 하는 농도 제어 기구용 프로그램이 기록된 프로그램 기록 매체.
액체 또는 고체의 재료를 저류하는 기화 탱크와, 상기 기화 탱크에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급로와, 상기 재료가 기화되어 상기 기화 탱크로부터 도출된 재료 가스가 흐르는 재료 가스 도출로와, 상기 재료 가스 도출로에 마련된 농도 모니터와, 상기 재료 가스 도출로로부터 도출된 재료 가스의 농도를 제어하는 유체 제어 기기를 구비하는 농도 제어 기구를 구비하고, 상기 재료 가스의 공급과 정지를 반복하는 기화 장치에 이용되는 농도 제어 방법으로서,
상기 농도 모니터로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 재료 가스의 실제 농도를 산출하는 스텝과,
상기 재료 가스가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상기 농도 제어 기구를 구성하는 유체 제어 기기의 제어치를 미리 정해진 초기 설정치가 되도록 제어하는 제1 제어를 행한 후, 상기 유체 제어 기기를 제어함으로써 상기 실제 농도가 미리 정해진 목표치에 가까워지도록 피드백 제어하는 제2 제어를 행하는 스텝과,
상기 농도 제어부가 상기 제1 제어를 개시한 후에 있어서의 상기 실제 농도의 경시 변화에 기초하여, 상기 농도 제어부의 제어 상태를 상기 제1 제어로부터 상기 제2 제어로 전환하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 농도 제어 방법.