TW201632864A - 光學性氣體濃度測定方法及由該方法所進行之氣體濃度監測方法 - Google Patents

光學性氣體濃度測定方法及由該方法所進行之氣體濃度監測方法 Download PDF

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Masaaki Nagase
Kouji Nishino
Nobukazu Ikeda
Michio Yamaji
Shigetoshi Sugawa
Rihito Kuroda
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Fujikin Kk
Univ Tohoku
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Abstract

提供一種能夠藉由簡易之手段而直到極微量 區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出特定之化學成分的濃度之濃度測定方法、以及能夠將被測定對象中之化學成分的濃度正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域均以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之濃度測定方法。 將相對於被測定對象而光吸收率為相異 之第1波長之光和第2波長之光，對於被測定對象而分別以分時(time sharing)法進行照射，將起因於各波長之光之該照射所致的光學性中介於被測定對象而來之各波長之光，藉由共通的受光感測器而受光，形成因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於第1波長之光之訊號和關連於第2波長之光之訊號之兩者間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出在被測定對象中的化學成分之濃度。

Description

光學性氣體濃度測定方法及由該方法所進行之氣體濃度監測方法
本發明，係有關於：關連於氣體(gas)中之特定之化學成分的濃度之光學性氣體濃度測定方法、及由該方法所進行之氣體濃度監測方法。
在半導體之製造中，經常會對於半導體製造裝置之處理腔內而經由同一管線來供給混合氣體。在此混合氣體之供給中，係有必要將成分氣體之混合比在處理製程期間中而保持為一定或者是意圖性地瞬間作變更。因此，係在氣體供給管線中，配設有具備氣體流量計測機構、氣體流量調整機構的例如質量流控制系統組件(FCSC)等之流量控制裝置。在此FCSC中，關於能夠以何種程度來正確地檢測出構成混合氣體之各成分氣體的每單位時間之流量(以下，係有記載為「單位流量」的情況)一事，係為重要。
在如同現今一般之多會有實施從原子尺度等級到奈尺度等級之像是成膜或者是蝕刻之類的處理製程之機會的半 導體製造製程中，係有必要正確且瞬間性地將正要導入至處理腔中之前的混合氣體中之各成分氣體的單位流量一直計測至微量區域為止。
在先前技術之流量控制裝置中，一般而言，係對於混合前之單一成分氣體的流量作計測，並根據該流量計測值來算出混合氣體之目的的混合比。
然而，在被導入至處理腔中的時間點下之混合氣體的混合比(於後，係會有記載為「實際混合比」的情形)，於製程之實行中係並非能夠保證絕對會與根據流量計測值所算出的混合比(於後，係會有記載為「計測混合比」的情形)相同。因此，在先前技術中，係具備有反饋機構，該反饋機構，係恆常性地或者是以特定之時間間隔來實施各單一成分氣體之流量計測，並當若是任一之單一成分氣體的流量有所變動，則基於該變動值來以會成為原本之特定之混合比的方式而對於各單一成分氣體之流量進行調整(例如，專利文獻1)。
另一方面，例如，係亦存在有使用藉由非分散式紅外線吸收方式來測定材料氣體之分壓的分壓測定感測器並基於此感測器之分壓計測值來藉由演算而算出材料氣體之濃度的氣體濃度測定系統(例如，專利文獻2)。
又，在MOCVD(使用有機金屬化合物之CVD：Metal-Organic Compound Chemical Vapor Deposition)中，亦同樣的，為了形成均一之膜，係有必要在膜形成製程期間中，以使有機金屬化合物之供給濃度成為一定的方 式、或者是以為了會成為所期望之成分分布之膜而對應於成分分布來對於供給濃度賦予變動的方式，來對於有機金屬化合物之供給濃度作控制。一般而言，有機金屬化合物，係藉由起泡等來混入至載體氣體中並供給至處理腔處。所使用的有機金屬化合物，係並不被限定於單一種類，而亦會有使用複數種的情況。作為將複數種之有機金屬化合物的原料氣體依據設計值來作供給之方法，例如，係存在有使用紅外線氣體分析手段之方法(例如，專利文獻3)。
又，在使用起泡之系中，係亦存在有下述一般之課題(文獻4)。
在成膜時，特定數量之有機金屬氣體係從複數之起泡容器的各容器之2次側而被供給至開閉閥處，藉由該開閉閥之開閉而被合成的有機金屬氣體係被供給至反應爐處並被成膜。
例如，在InGaP成膜時，有機金屬，例如TMI(三甲基銦)供給管線和TMG(三甲基鎵)供給管線以及PH3(膦)供給管線還有AsH3(胂)供給管線，係被供給至反應爐處，並藉由有機金屬氣相成長法(MOCVD法)而被成膜。
在化合物半導體(使用GaAs基板)之半導體雷射或LED等之中，係藉由MOCVD法而成膜有多層膜。在藉由先前技術之化合物半導體的氣相成長裝置來成膜多層膜的情況時，在成膜了某一層之後，係對複數之開閉閥進行開 閉而將下一個成膜用有機金屬氣體供給至反應爐中，但是，在將閥設為開時，由於對於反應爐之流量係會急遽地出現過大的流動，並產生有直到安定地成為指定流量值為止的時間延遲，因此，係會有導致所成膜的膜厚之均一性變差的情況。
又，為了使反應爐之內壓恆常成為一定，在成膜時係有必要使反應爐內之全流量恆常成為一定。亦即是，當反應爐之內壓並非為一定的情況時，起因於內壓變動，膜厚會成為不均勻。因此，在進行某一層之成膜時，係將有機金屬氣體以指定之流量來作供給，但是，當並未滿足特定之反應爐內之全流量的情況時，係成為藉由質量流控制器來將用以進行流量補償之載體氣體作必要量之供給。
然而，當有機金屬氣體之指定流量值成為與全成膜時相異之值的情況時，流量補償之載體氣體的流量也會有所變更，但是，在該質量流控制器之流量變更中，由於係亦存在有直到安定地成為變更值為止的時間延遲，因此，係會產生直到反應爐之內壓成為一定為止的時間延遲，成膜之均勻性係會變差。起因於補償之載體氣體流量的直到成為一定流量值為止之時間延遲，成膜之間的陡峭性(steepness)係為差，而會有導致所產生的半導體之特性變差的情形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-138407號公報
[專利文獻2]日本特開2010-109304號公報
[專利文獻3]日本特開2006-324532號公報
[專利文獻4]日本專利第3124376號公報
在以上所揭示之各專利文獻所記載的濃度測定法或濃度調整法中，係存在有如同下述一般之課題。
在專利文獻1中，由於係僅是在處理腔之上游側處而進行流量計測並作反饋，因此，仍然並未對於計測混合比和實際混合比是否會成為相同一事的課題作解決。進而，為了將氣體之混合狀態設為均一，係有必要在從混合位置起直到對於處理腔之導入位置為止的供給管線中取得充分的長度，於此情況，想要使計測混合比和實際混合比成為相同一事係會變得更加困難。為了保證計測混合比和實際混合比之相同性，係可考慮將混合位置和導入位置盡可能地相互靠近，但是，於此情況，係會產生難以保證混合之均一的問題。若是除了前述之課題以外亦更進而想要對於此種課題作解決，則機構係會變得更加複雜，而成為需要採用更加高度性之控制技術。進而，在專利文獻1之構成中，由於係為流量計測，因此係並無法進行氣體種類之特定。
在專利文獻2的情況中，由於係為分壓測定，因此，係並不適於進行如同本案一般之精確度為高的測定，更何況，若是成為在微量尺度區域下的分壓測定，則不可否認的，測定誤差係會變大。
在專利文獻3中所揭示之方法，由於係身為具備有對於從氣體混合室所供給至反應室中之混合氣體中的各原料氣體之濃度進行測定的第1紅外線氣體分析手段、和對於從前述反應室所排出之排出氣體中的各原料氣體之濃度進行測定的第2紅外線氣體分析手段，並根據前述第1以及第2紅外線氣體分析手段之測定結果來演算出前述反應室內之各原料氣體的消耗量並將各演算值與預先所決定的設計值間之差分作為控制量來對於前述流量控制手段和氣體供給源溫度控制部以及基板溫度控制部中之任一者個別進行調整的構成，因此，係並未對於在反應室內壁面處等之除了成膜以外所消耗的原料氣體作考慮，故而想要以均一之膜厚來形成均一成分之薄膜一事係為困難。並且，由於在專利文獻3之中係並未揭示紅外線氣體分析手段之具體例，因此，若是成為想要以奈米尺度等級之均一膜厚來形成均一成分之薄膜，則為了將有機金屬化合物以特定之濃度來以一定之時間而供給至處理腔中，係有必要對於有機金屬化合物之供給濃度作嚴格的管理，而要求進行高精確度之濃度測定，但是，想要滿足此一要求，係並非容易。
如同根據以上說明而能夠理解一般，至今為 止，係尚未能夠提供一種可藉由簡易之手段而直到極微量區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出在氣體(gas)氛圍中之特定之化學成分的濃度之氣體濃度測定方法。
又，另外，至今為止，也尚未能夠提供一種能夠將被測定對象(氣體氛圍)中之複數之化學成分的濃度在同一之測定系、同一條件下來以高精確度而即時性地測定出來之氣體濃度測定法。
進而，至今為止，也尚未能夠提供一種可正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而均將被測定對象中之化學成分的濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之氣體濃度測定方法。
更進而，至今為止，也尚未能夠提供一種能夠以簡單之構成來對於被測定對象中之複數之化學成分的濃度正確且迅速地進行即時性之測定的氣體濃度測定方法。
本發明，係為有鑑於上述問題點而努力進行研究所完成者，其中一個目的，係在於提供一種能夠以簡單之構成來正確且迅速地對於作為測定對象之化學成分之氣體濃度進行即時性之測定的氣體濃度測定方法、以及由該方法所致之氣體濃度監測方法。
本發明之另外一個目的，係在於能夠提供一種可藉由簡便之構成，而能夠正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而將被測定對象中之化學成分的氣體濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化 的萬能性之濃度測定方法、以及由該方法所致之氣體濃度監測方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種能夠以非破壞性、非接觸性來藉由簡單的構成而迅速且正確地對於身為測定目的之化學成分之氣體濃度一直測定至極微量區域為止的濃度測定方法、以及由該方法所致之氣體濃度監測方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種就算是對起因於電性電路、電子元件等之系統的構成要素之特性變動、環境變動的測定誤差之排除為少，也能夠實質性地在可能的狀態下而對於身為測定目的之化學成分之氣體濃度一直測定至極微量區域為止的濃度測定方法、以及由該方法所致之氣體濃度監測方法。
本發明之又另外一個目的，係在於提供一種能夠以簡單之構成來正確且迅速地對於被測定對象中之身為測定目的之複數之化學成分的氣體濃度而針對各成分之美一者來分別進行即時性之測定的氣體濃度測定方法、以及由該方法所致之氣體濃度監測方法。
本發明之第1觀點，係為一種光學性氣體濃度測定方法，其特徵為，在從於特定位置處配設有具備氣體流路之光學性氣體濃度測定手段的氣體供給管線來將原料氣體導入至處理腔內並實施化學處理或物理處理時，對 於前述氣體流路中之前述原料氣體，而將相對於前述原料氣體而具有吸收性的第1波長之光、和相對於前述原料氣體而不具有吸收性或實質性不具有吸收性或者是相較於前述第1波長之光而吸收性為較低的第2波長之光，沿著相同或者是實質性相同之光路來以分時(time sharing)法進行照射，將藉由前述光路所射出之基於前述第1波長之光之第1射出光和基於前述第2波長之光之第2射出光，藉由配置在前述光路之終端側處的光檢測器來受光，將與起因於該受光而前述光檢測器所輸出的基於前述第1射出光所致的第1訊號相對應之第1差動電路輸入訊號和與起因於該受光而前述光檢測器所輸出的基於前述第2射出光所致的第2訊號相對應之第2差動電路輸入訊號，輸入至差動電路中，將基於因應於該輸入而從前述差動電路所輸出之輸出訊號而得到的測定值，與預先記憶在記憶手段中之資料作對照，並導出前述原料氣體之濃度。
本發明之第2觀點，係為一種光學性氣體濃度測定方法，其特徵為：在從於特定位置處配設有具備氣體流路之光學性氣體濃度測定手段的氣體供給管線來將原料氣體導入至處理腔內並實施化學處理或物理處理時，對於前述氣體流路中之前述原料氣體，而將相對於該原料氣體之光吸收率為相異的第1波長之光和第2波長之光，分別以分時(time sharing)法來照射至前述原料氣體處，將起因於各波長之光之該照射所致的從前述原料氣體所光學性中介而來之前述各波長之光，藉由共通的受光感測器 而受光，形成因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1波長之光之第1訊號和關連於前述第2波長之光之第2訊號之兩者間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出在前述被測定對象中的化學成分之濃度。
若依據本發明，則係能夠藉由簡易之手段而直到極微量區域之濃度為止地來以非破壞性並正確且迅速地測定出特定之化學成分(氣體成分)的濃度。
又，另外，亦能夠在同一之測定系、同一條件下來以高精確度而即時性地測定出被測定物(氣體氛圍)中之複數之化學成分的濃度。
進而，係能夠提供一種可正確且迅速地一直到奈尺度之極微量濃度區域而均將被測定對象中之化學成分的濃度以即時性而測定出來並能夠以各種態樣和型態而具體化的萬能性之氣體濃度測定方法。
100‧‧‧光學性氣體濃度測定系統
100-1‧‧‧光學性濃度測定次系統
100-2‧‧‧控制、操作次系統
100-3‧‧‧光學性濃度測定裝置
101‧‧‧光源部
101a、101b‧‧‧光源
102‧‧‧集光光學部
103、103a、103b‧‧‧照射光
104‧‧‧被測定對象
105、105a、105b‧‧‧透射光
106‧‧‧受光感測器部
107、107a、107b‧‧‧電性訊號
108‧‧‧差動訊號形成部
109‧‧‧差動輸出訊號
110‧‧‧訊號儲存/處理部
111‧‧‧輸出訊號
112‧‧‧顯示部
113‧‧‧控制部
114‧‧‧操作部
201~211‧‧‧步驟
500、600、700、800‧‧‧光學性氣體濃度測定系統
801‧‧‧分歧型光纖
801a、801b‧‧‧分歧光學路徑
802a、802b‧‧‧照射光
900、1000、1300、1400‧‧‧差動訊號形成部(電路構成)
901‧‧‧光二極體
902‧‧‧積分放大器
903、903a、903b‧‧‧取樣/保持電路
904、904a、904‧‧‧差動放大器
905‧‧‧差動訊號輸出
906‧‧‧差動前訊號輸出
1301‧‧‧ADC
1302‧‧‧訊號輸出
1401‧‧‧積分放大器部
1402‧‧‧1/10倍積分放大器部
1600‧‧‧氣體流路裝置
1601‧‧‧氣體濃度測定胞
1602‧‧‧氣體流路
1603‧‧‧導入路徑
1604‧‧‧導出路徑
1605‧‧‧光源
1606‧‧‧光檢測器
1607‧‧‧光導入窗
1608‧‧‧受光窗
1700‧‧‧氣體供給裝置
1700A、1700B、1700C‧‧‧氣體之流動方向
1700-1‧‧‧起泡裝置
1700-2‧‧‧氣體供給部
1701-1~1701-4、1801-1~1801-4‧‧‧質量流控制器
1702-1~1702-11‧‧‧閥
1703‧‧‧恆溫水槽
1704‧‧‧源頭槽
1705‧‧‧壓力控制器
1706‧‧‧壓力計
1707‧‧‧第1供給管線
1708‧‧‧第2供給管線
1709‧‧‧第3供給管線
1710‧‧‧氣體濃度測定手段
1711‧‧‧氣體導入管
1712‧‧‧FT-IR
1713-1、1713-2‧‧‧排氣管線
1714-1‧‧‧起泡氣體導入管線
1714-2‧‧‧起泡氣體導出管線
1715‧‧‧原料液
1800‧‧‧生產線
1802‧‧‧中央管理室
1803‧‧‧中央監測、控制系統
1804、1806-1~1806-6‧‧‧通訊手段
Lλ1‧‧‧第1波長之光
Lλ2‧‧‧第2波長之光
[圖1]圖1，係為用以對於本發明之光學性氣體濃度測定方法的原理作說明之時序表。
[圖2]圖2，係為用以對於為了將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之合適的實施形態例之其中一個構成作說明之區塊圖。
[圖3]圖3，係為用以對於本發明之光學性氣體濃度測定方法的合適實施形態例之其中一者作說明的流程圖。
[圖4]圖4，係為用以對於在圖3之例中的訊號輸出時序作說明之時序表。
[圖5]圖5，係為用以求取出檢量線之流程圖。
[圖6]圖6，係為對於氣體濃度GC與「-log(1-△T)」之間的關係作展示之圖表。
[圖7]圖7，係為用以對於將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之合適的實施形態例之其中一個的主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖8]圖8，係為用以對於將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之其他之合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖9]圖9，係為用以對於將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性濃度測定系統之又一其他之合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖10]圖10，係為用以對於將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之又另外一其他之合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
[圖11]圖11，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之合適的其中一例作說明之電路圖。
[圖12]圖12，係為用以對於在本發明中所採用的差 動訊號形成部之合適的另外一例作說明之電路圖。
[圖13]圖13，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之合適的又另外一例作說明之電路圖。
[圖14]圖14，係為用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之合適的又另外一例作說明之電路圖。
[圖15]圖15，係為對於針對氣體濃度所測定的吸光度之值和與所計測出的訊號相重疊的雜訊之標準差的3倍之值之間的關係作展示的圖表。
[圖16]圖16，係為用以對於本發明之氣體濃度測定裝置的氣體濃度測定部之主要構成的概略內容作說明之示意性概略構成說明圖。
[圖17]圖17，係為用以對於適用本發明之濃度測定方法而對於氣體濃度進行測定的測定系統之合適的其中一例作說明之示意性構成圖。
[圖18]圖18，係為用以對於適用有本發明之濃度測定方法之電子元件的生產線之合適的其中一例作說明之示意性構成圖。
圖1，係為用以對於本發明之光學性氣體濃度測定方法的原理作說明之時序表。
在圖18中，光源1、2之點燈，係如同圖示一般地而以脈衝寬幅T11(點燈時間)來規則性地作ON、OFF(脈衝寬幅T11，係為將光源1、2作點燈之光源點燈脈衝PL 的脈衝寬幅)。
受光感測器，係如同圖示一般地，以脈衝寬幅T12(受光感測器受光並將與該受光量相對應的輸出訊號作輸出的時間)，來規則性地被點燈(脈衝寬幅T12，係為使受光感測器作ON/OFF驅動之感測器驅動脈衝SP的脈衝寬幅)。
在圖18中，感測器驅動脈衝SP之ON、OFF的時序，係落於光源點燈脈衝PL之脈衝寬幅T11以內，但是，在本發明中，係並不被限定於此。亦即是，感測器驅動脈衝SP之ON、OFF的時序，係亦可設為與光源點燈脈衝PL之ON、OFF的時序相同。
若是以數式來代表T11、T12、T13之關係，則係如同下述一般。
T13<T12≦T11……(1)
若是感測器驅動脈衝SP成為ON，則藉由在ON狀態下而射入至受光感測器中的光所產生之(光)電荷，係被積蓄在設置於受光感測器之後段處的積分放大器或者是積蓄電容中。代表由此電荷積蓄所致的電荷積蓄量之時間變化者，係為訊號SBG(僅存在有背景光的情況)、訊號S1BG(光源1+背景光)、S2BG(光源2+背景光)。亦即是，時序t1、t3、t5，係為對於上述之積分放大器或者是積蓄電容的從受光感測器而來之訊號的訊號輸入開始時序，時序t2、t4、t6，係為對於上述之積分放 大器或者是積蓄電容的從受光感測器而來之訊號的訊號輸入結束時序。
接著，針對在本發明中之訊號讀出作說明。
在本發明中，係將用以使本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定裝置啟動，在該裝置所被置放的空間中之背景光的絕對值之訊號，係能夠於訊號取樣時序ST1、ST2處作為訊號△1、△2而讀出(絕對值輸出X)。
當藉由受光感測器來受光從發出第1波長之光(Lλ1)之光源1而來之光的情況時，係能夠於訊號取樣時序ST3、ST4處作為訊號△3、△4而讀出。
當藉由同樣的受光感測器來受光從發出第2波長之光(Lλ2)之光源2而來之光的情況時，係能夠於訊號取樣時序ST5、ST6處作為訊號△5、△6而讀出。
在本發明中，藉由作為差分訊號而讀出(△6-△5)，係能夠得到並未受到背景光之影響(由光源2所致之訊號-由光源1所致之訊號)的差分訊號。
進而，為了使訊號讀出精確度提昇，係只要作為(△6-△5)-(△4-△3)：(光源2+由背景光所致之訊號)-(光源1+由背景光所致之訊號)……(2)，來得到差分訊號即可。
如同上述一般，若依據本發明，則利用絕對值輸出X，就算是產生有起因於溫度變化等所導致的被測定對象之吸光度的變化、光源之光量變化等，也能夠對於 測定資料進行校正。
藉由將由光源1、2所得到之受光訊號作為差分輸出訊號來輸出，由於係能夠將電路系之雜訊除去，因此，就算是微弱的濃度，也能夠以高精確度而檢測出來。
在圖2中，係針對將本發明之光學性氣體濃度測定方法具體化的合適之實施形態例之其中一者的光學性氣體濃度測定系統100之構成例的區塊圖作展示。
圖2中所示之光學性濃度測定系統100，係由光學性氣體濃度測定次系統100-1和控制、操作次系統100-2所構成。
光學性氣體濃度測定次系統100-1，係具備有光學性氣體濃度測定裝置100-3。
光學性濃度測定次系統100-1，係具備有光源部101、集光光學部102、受光感測器部106、差動訊號形成部108、訊號儲存/處理部110、顯示部112。
控制、操作次系統100-2，係由控制部113、操作部114所構成。
使所期望的化學成分之濃度被作測定的被測定對象104，於測定時係被配置在集光光學部102和受光感測器部106之間的特定之位置處。
圖2中所示之光源部101，雖係藉由發出第1波長之光(Lλ1)之光源101a和發出第2波長之光(Lλ2)之光源101b之2個的光源來構成，但是，在本發明中，係並不被限定於此，亦可為發出第1波長之光 (Lλ1)和第2波長之光(Lλ2)之單一光源。
能夠照射如同上述一般之2種以上的相異波長之光之發光部，係可具備有2個以上的可照射1種波長之光之發光元件。進而，前述發光部，係以至少具備有1個的能夠照射2種以上之相異波長之光的發光元件(多波長發光元件)為理想。藉由此，由於係能夠減少設置在裝置內部之發光元件的數量，因此，裝置之小型化係成為可能。
當採用2個的光源的情況時，由於若是以能夠在略同一之光軸上而進行照射的方式，來將2個的光源盡可能地作接近配設，則係能夠提高測定值之精確度，因此係為理想。
當藉由單一光源來照射2個的波長之光(Lλ1、Lλ2)的情況時，光(Lλ1)和光(Lλ2)，係在被照射至被測定對象104處之前，先藉由波長選擇光學濾波器等之手段而被選擇性地分離。
當藉由單一光源來照射2個的波長之光(Lλ1、Lλ2)的情況時，係以使用分光濾波器等之光學性波長選擇濾波器來配合於照射時序而照射所符合之波長之光的方式，來進行裝置之設計。
第1波長之光(Lλ1)和第2波長之光(Lλ2)，係亦可為單一波長之光，但是，若是對於LED等之光源的獲取容易度以及成本作考慮，則係以採用在波長中具備有帶寬幅度的多波長之光為理想。此種光，較理想，其之中心波長(峰值強度之波長)係為λ1或者是 λ2。
在本發明中，光(Lλ1)，係身為相對於被進行濃度測定之化學成分而具有吸收性之波長的光。相對於此，光(Lλ2)，係身為相對於該化學成分而不具有吸收性或實質性不具有吸收性，或者是相對於該化學成分而吸收性為較該光(Lλ1)更低之波長的光。
在本發明中，作為光(Lλ2)，由於若是相對於該化學成分而不具有吸收性、或者是該吸收性與光(Lλ1)之吸收性間的差越大，則測定精確度會越提昇，因此，係以採用此種光(Lλ2)為理想。
當在同一之被測定對象處而對複數之化學成分之濃度作測定的情況時，光(Lλ1)，係準備有與所測定之化學成分之數量相對應的數量。亦即是，當為N個化學成分的情況時，光(Lλ1)，係準備n個的光(Lλ1n：n為正整數)。
光(Lλ1n：n為正整數)之中的所符合之1個的光，係選擇僅對於所對應之1個的化學成分而展現有吸收性並對於其他之化學成分之任一者而均不會展現有吸收性或者是實質性不會展現有吸收性之波長或者是波長區域的光。當然的，光源部之光源，係選擇會發光此一條件之光者並作使用。
光(Lλ1)和光(Lλ2)，係依據分時法而被照射至被測定對象104處。
光(Lλ1)和光(Lλ2)，當被照射至被測定對象104 處時，較理想，係在同一光軸或者是實質性同一光軸上而被作照射。亦即是，假設就算是在被測定對象104中而身為濃度測定之對象的化學成分存在有空間性、時間性之非均一分布或者是存在有參差分布的情況時，亦由於光(Lλ1)和光(Lλ2)之在被測定對象104中所透射的位置係為同一或者是實質性同一，並且測定時間係為極短的時間，因此係有著測定誤差之影響為極少而能夠以高精確度來進行測定之優點。
由光(Lλ1)和光(Lλ2)所成之照射光103，係被照射至被測定對象104處，其結果，透射光105係從被測定對象104之相反側而射出。
透射光105，係射入至位於受光感測器部106處的受光感測器之受光面中。
受光感測器部106，係回應此受光而輸出電性訊號107。
訊號107，係身為基於光(Lλ1)所得之訊號107a和基於光(Lλ2)所得之訊號107b的其中一者之訊號。
訊號107a和訊號107b，係以所設定的時間差而依序或同時地被輸入至差動訊號形成部108中。
當以所設定的時間差而被輸入的情況時，先被輸入的訊號，係依存於情況而亦會有配合於用以形成差動訊號之時序而在差動訊號形成部108內之特定電路處被作特定時間之保持的情形。
因應於訊號107之輸入而從差動訊號形成部108所輸 出之差動訊號109，係被傳輸至訊號儲存/處理部110處並為了作為輸出訊號111來輸出而被儲存/施加處理。
輸出訊號111，係被傳輸至顯示部112處。受訊了輸出訊號111之顯示部112，係將所測定出的化學成分之濃度顯示，在顯示部112之顯示畫面上作為與輸出訊號111相對應之值而作顯示。
以上之一連串的流程，係因應於從操作部114而來之指令，而被控制部113所控制。
構成受光感測器部106之受光感測器，係可為如同光二極體一般之單一元件，亦可為將特定數量之受光像素作了一維配列的線感測器或是作了二維配列的區域感測器。
當所應測定之化學成分在被測定對象體104中而為不均勻的情況時，由於係會有起因於測定之位置依存性所導致的誤差造成測定精確度降低的可能性，因此，係以採用線感測器或區域感測器為理想。特別是，藉由採用具備有將透射光105會垂直於被測定對象體104之光軸而射出的射出面作覆蓋之大小的受光面之區域感測器，由於係能夠將測定精確度作更進一步的提高，因此係為理想。
針對光(Lλ1)和光(Lλ2)，至今為止，雖係以單一波長之光來作了說明，但是，在本發明中，係並不被限定於此，亦可在波長中而具有帶域寬幅(波長區域)。亦即是，在本發明中，係亦可使用特定之波長區域的光束。
接著，根據圖3、圖4，對於藉由圖2之系統100來實際進行光學性濃度測定之例作說明。
圖3，係為用以對於本發明之光學性氣體濃度測定方法的合適實施形態例之其中一者作說明的流程圖。
若是操作部114之測定開始用的按鍵開關被按下，則係開始濃度測定(步驟201)。
在步驟202中，係亦包含身為被測定對象之檢體104是否被適當地設置在特定之位置處一事地，而對於檢體104之有無作判斷。若是判斷檢體104係被適當地作了設置，則在步驟202中，係對於用以對檢體104中之所應測定的化學成分之濃度進行測定所必要且適當的第1光(Lλ2)和第2光(Lλ2)作選擇。
第1光(Lλ2)和第2光(Lλ2)之選擇，係藉由將第1光(Lλ1)用之光源101a和第2光(Lλ2)用之光源101b設置在光學性濃度測定系統100之特定位置處，或者是藉由分光器來作分光，而進行之。
當藉由設置光源一事來進行的情況時，由於係能夠預先根據檢體104中之應測定的化學成分之吸收頻譜來選擇第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)，因此，係能夠在步驟201之前，配置步驟203。
接著，在步驟204中，實行用以基於測定資料來導出所應測定的化學成分之濃度值的檢量線之取得的開始。
在檢量線的取得中，除了藉由將預先被記憶在光學性氣體濃度測定系統100之記憶部中的檢量線之資料讀出一事來實行以外，亦可如同在圖5中所示一般，藉由另外作 成檢量線一事而實行之。
若是結束了檢量線之取得，則係如同在步驟206中所示一般，開始檢體104之測定。
若是開始測定，則在檢體104處，係以特定之間隔的分時(time sharing)而以特定之時間被照射第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)。
透射過檢體104而來之第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)，係藉由設置在受光感測器部106處之受光感測器而被受光(步驟207)。
受光感測器，若是以分時而受光第1光(Lλ1)和第2光(Lλ2)之各透射光，則係在每次之受光時，分別輸出與受光量相對應之大小的輸出訊號。因應於此輸出訊號，而算出「-log(1-△T)」(步驟208)。
接著，在步驟209中，判定「-log(1-△T)」是否為檢量線之範圍。
若是「-log(1-△T)」係為檢量線之範圍，則係基於檢量線資料來導出檢體104中之作為目標的化學成分之濃度(步驟210)。
圖4，係為用以對於在圖3之例中的訊號輸出時序作說明之時序表。亦即是，圖4，係為對於第1光源101a之輸出OUT1、第2光源101b之輸出OUT2、受光感測器之輸出OUT3、差動訊號之輸出OUT4以及氣體濃度GC的時間回應作展示之時序表。
如同圖4中所示一般，隨著時間而一同作階段性之增 加的氣體濃度GC之模樣，例如，係在圖4中所示之T1~T4之時序中而檢測出輸出訊號(差動訊號輸出OUT4)，並能夠作為根據該檢測出之輸出訊號值和預先所取得的檢量線而導出的目的之氣體之濃度的變化而作測定。
第1光源之輸出OUT1和第2光源之輸出OUT2，若是在如同圖4中所示一般之時序處，而以相互間之特定間隔和反覆間隔來在同一軸上被作輸出，則在時序T1之前，由於測定之目的的氣體係並不存在，因此受光感測器之輸出OUT3，係作為相同大小之脈衝S11、脈衝S21而被輸出。
在時序T1與T2的期間、時序T2與T3的期間、時序T3與T4之期間中，脈衝S12、S22、S13、S23、S14、S24係被輸出。脈衝S12、S13、S14之大小，係為與脈衝S11相同之大小，相對於此，脈衝S22、S23、S24之大小，係因應於測定之目的的氣體之吸光的程度而階段性地變低。
亦即是，從第2光源而來之光，由於係被測定之目的的氣體所吸收，在受光感測器處所受光的光量係會因應於氣體濃度而階段性地減少，因此，脈衝S22、S23、S24之大小，係因應於測定之目的的氣體之濃度的程度，而階段性地變低。
根據圖5，對於在氣體濃度之測定前而預先取得檢量線的方法之其中一例作說明。圖5，係為用以求取出檢量線之流程圖。
為了得到檢量線，係利用檢量線取得裝置。
若是開始檢量線之取得(步驟ST1)，則在步驟ST2中，係判斷是否完成了光學測定胞之準備。
若是完成了光學測定胞之準備，則係移行至步驟ST3。在步驟ST3中，係判斷是否將特定之載體氣體以特定之單位量來導入至了胞內。
若是判斷已將特定之載體氣體以特定之單位量來導入至了胞內，則係移行至步驟ST4。
針對此載體氣體，係亦可作省略，並改變為判斷胞內是否成為了特定之真空度的步驟。關於判斷此胞內是否成為了特定之真空度一事，係亦可作省略。
不論如何，為了得到更為正確的檢量線，在移行至步驟ST4之前，係有必要預先對於胞內進行清淨。
在步驟ST4中，係將複數之濃度的測定對象之氣體依序導入至胞中，並對於各濃度之氣體的吸光度作測定。
若是結束測定，則係移行至步驟ST5。
在步驟ST5中，係基於吸光度之測定資料來作成檢量線。
在圖6中，對於如此這般所作成的檢量線之其中一例作展示。
圖6，係為對於氣體濃度GC與「-log(1-△T)」之間的關係作展示之圖表。
若是作成了檢量線，則係能夠移行至檢體之濃度測定。
接著，根據圖7~圖10，對於將本發明之氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之數個合適的實施形態例作說明。
圖7，係為由透射光所致的氣體濃度測定之例。
在主要部500中，光源部，係由發出第1光(Lλ1)之第1光源101a和發出第2光(Lλ2)之第2光源101b所構成。
從第1光源101a所發出之第1光(Lλ1)，係藉由集光光學部102而被集光於光軸上並作為照射光103a而通過光軸上來照射至被測定對象104處。照射光103a中之無法在被測定對象體104中而被完全吸收的量之光，係作為透射光105a而從被測定對象體104射出。
透射光105，係射入至受光感測器部106之受光面中。透射光105a，若是被受光感測器部106所受光，則從受光感測器部106，係輸出因應於透射光105a之光量而被作了光電轉換的電性訊號107。從受光感測器部106所輸出的訊號107，係被輸入至藉由差動訊號形成電路所構成的差動訊號形成部108。
從第2光源101b所發出之第2光(Lλ2)，亦係與第1光(Lλ1)相同的，作為照射光103b而通過光軸上來照射至被測定對象104處，因應於此，透射光105b係從被測定對象體104而射出。
在第2光(Lλ2)的情況時，其係於被測定對象體104中而並不會被吸收，或者是就算被吸收相較於第1光 (Lλ1)其吸收性亦為較低，因此，關於照射光103b和透射光105b，該些之光量係為相同或實質性相同，或者是，該些間之光量差，係相較於照射光103a和透射光105a之間的光量差而為更少。
圖7，係為用以對於將本發明之氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。圖6之例的情況，係為由透射光所致之測定，相對於此，圖7的情況，係為由反射光所致之測定，除此之外，由於係與圖6之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖8，係為用以對於將本發明之氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之另外一個其他合適的實施形態例之主要部作說明之示意性構成說明圖。
圖7之例的情況，係為由透射光所致之測定，相對於此，圖8的情況，係為由反射光所致之測定，除此之外，由於係與圖7之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖9，係為用以對於將本發明之氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之又另外一個其他合適的實施形態例之1個主要部作說明之示意性構成說明圖。圖7之例的情況，係為由透射光所致之測定，相對於此，圖9的情況，係為由反射光所致之測定，除此之外，由於係與圖7之例相同，因此係省略詳細敘述。
圖10，係為用以對於將本發明之氣體濃度測定方法具體化的光學性氣體濃度測定系統之又另外一個其 他合適的實施形態例之1個主要部作說明之示意性構成說明圖。圖10的情況，除了係在圖7之例的情況之集光光學部102中採用分歧型光纖801以外，由於係與圖7相同，因此係省略詳細敘述。
圖11，係展示有用以對於在本發明中所採用的差動訊號形成部之合適的其中一例作說明之電路圖。
差動訊號形成部900，係藉由(電荷)積分放大器902、取樣/保持電路903、差動放大器904，而構成之。
對於蔬果等之身為進行濃度測定之對象的被測定對象體104照射濃度測定用之特定之波長的光所產生之透射光、反射光或散射光，若是被受光用之光二極體901所受光，則係從二極體901而輸出與該受光量相對應的電性訊號P1。電性訊號P1，係被輸入至積分放大器902中。
積分放大器902，係為為了成為能夠一直測定至檢體107之氣體濃度的微小之變化而進行高感度化所設置者。
積分放大器902之輸出訊號，係被輸入至取樣/保持電路903中。
被作了取樣/保持的類比訊號，係被輸入至差動放大器904中。
「將本發明作了具體化的氣體濃度之測定例」
接著，針對將本發明作了具體化的例子，藉由氣體濃度之測定例來作說明。
於此，係記述有使用複數之相異波長之光並將該複數 之光以分時(time sharing)來作照射而對濃度作測定的濃度測定方法之合適的實施形態的其中一例。
以下，主要，係針對在測定中使用有透射光的氣體濃度測定例之合適的實施形態之其中一者作說明。
當然的，對於該技術領域中之具備有通常知識者而言，當在測定中代替透射光而使用反射光或者是使用散射光的情況時，亦係被包含於本發明之範圍內。
為了將本發明作為氣體濃度測定裝置而具體化，係能夠將該測定裝置，藉由以適合於測定之目的一事作為前提並且能夠容易的獲取之通常的光源和作為受光元件之受光光二極體、電子電路零件等來構成，因此，在以下之說明中，係將對於該技術領域中具備有通常知識者而言為明確知悉的構成省略，而僅對於要點作簡略的記載。
檢體(被測定對象)，例如，係為在氣體配管中流動之氣體。
在氣體配管(氣體供給管線)中，係設置有使在測定中所使用之光(測定光hλ)作射入的射入面、和使該光在前述氣體配管中透射並射出至外部之射出面。
該射入面、該射出面，係藉由相對於測定光hλ而透射率為「1」或略為「1」的材料所構成。
在前述氣體配管中所流動之氣體，不論是單一種類的氣體或者是複數種類之混合氣體，均能夠對於目的之氣體濃度進行測定。
以下，作為身為檢體之氣體的種類，當為單一種類的 情況時，係針對例如為三甲基鎵(TMGa)的情況來作記述。
作為檢體之氣體的種類，除此之外，係亦可列舉出三甲基銦(TMIn)或四氯化鈦(TiCl4)等。
在三甲基鎵(TMGa)之氣體濃度測定中，例如，作為第1光源101a，係採用發光中心光波長為500nm之光(Lλ1)的LED，其之光強度，係設為1.0mW/cm2/nm。
作為第2光源101b，係採用發光中心光波長為230nm之光(Lλ2)的LED，其之光強度，係設為1.0mW/cm2/nm。
在本發明中，從第1光源101a所輻射之光(Lλ1)103a和從第2光源101b所輻射之光(Lλ2)103b，係分別在相異之時刻(分時)而透射過檢體104，並射入至受光感測器部106之受光感測器中。作為受光感測器，例如，係可使用Hamamatsu Photonics公司製之光二極體(S1336-18BQ)。此情況中之受光感測器的受光感度，係在光波長500nm處而為0.26A/W，並在光波長230nm處而為0.13A/W。
受光感測器部106之輸出訊號107，係被輸入至差動訊號形成電路108中，因應於此，從差動訊號形成電路108係輸出有輸出訊號109。
第1光源101a，係採用輻射出會依存於檢體104之氣體的濃度而使吸光度改變之光的光源，第2光源101b，係採用輻射出依存於檢體104之氣體的濃度而吸光 度並不會改變或者是實質性不會改變之光的光源。
在以上之氣體濃度的測定例中，雖係針對對於透射光作測定的圖7之情況之例來作了說明，但是，當然的，在圖8中所示之使用反射光之構成的情況時或者是圖9中所示之使用散射光之構成的情況時，係亦能夠作適用，而並不需另外作詳細的敘述。
又，在圖7所示之構成中，第1光源101a之光路和第2光源101b之光路，若是並不存在有集光光學部102，則會在被測定對象104處而有所相異，但是，較理想，係以使該些能夠盡可能地接近於同一光路的方式，來將第1光源101a和第2光源101b盡可能地作近接配置。
或者是，若是代替集光光學部102，而採用如同圖10中所示一般之分歧型光纖801，則由於係能夠實質性地設為同一光路，因此係為理想。
在圖11中，針對用以對於差動訊號形成電路之合適之例的其中一個構成作說明之構成圖作展示。
在圖11所示之差動訊號形成電路900中，係為了以成為能夠一直測定至檢體107之氣體濃度的微小之變化而進行高感度化，而設置有(電荷)積分放大器902。
(電荷)積分放大器902之輸出訊號，係被輸入至取樣/保持電路903中。
被作了取樣/保持的類比訊號，係被輸入至ADC1301中。
從ADC1301，係輸出有基於第1光源所得之光訊號 和基於第2光源所得之光訊號以及此些之差動訊號。
圖4，係為對於第1光源101a之輸出OUT1、第2光源101b之輸出OUT2、受光感測器之輸出OUT3、差動訊號之輸出OUT4以及氣體濃度GC的時間回應作展示之時序表。
於此，所謂光源之輸出，係指在點燈時間中所輻射之光量，當身為指向性為高之光的情況時，係實質性相當於藉由受光感測器所受光的光之光量。
在本發明中，由於係能夠如同圖7~圖9中所記載一般地，藉由集光光學部102來集光從光源101a、101b而來之光，或者是如同圖10中所示一般地而採用分歧型光纖801，因此，若是將光源101a、101b之輻射面對於集光光學部102之射入面或者是分歧型光纖801之射入面而作接近或者是接觸，並配設光源101a、101b，則在光源101a、101b之點燈時間中所輻射之光量，係可近似性地或者是實質性地相當於藉由受光感測器所受光的光量。
一般而言，吸光度係藉由下述之式而被賦予。
於此，「I0」係代表射入光之強度，「I」係代表透射光之強度，「K」係代表氣體濃度。α係為係 數，並為根據檢體104中之光路長度以及檢體104中之身為濃度測定對象之氣體的吸光係數等所決定之值。
又，「△T」係代表吸光度差。在本實施形態中，係以相對於第1光源101a而α會實質性地成為「0」並且相對於第2光源101b而α會成為2.18×10-4/ppm的方式，來設定前述光路長度。若是將從第1光源101a所輻射之光(Lλ1)的透射光之強度設為「I1」，並將從第2光源101b所輻射之光(Lλ2)的透射光之強度設為「I2」，則「I1」，若是根據係相對於第1光源之光波長而無關於氣體濃度地透射率差均會實質性為「0」一事，式(1)係可變形為如同式(2)一般。
於此，「X」係為差動訊號之輸出值，而與「I2-I1」相等。
在本方式中，係能夠使用吸收率會隨著氣體濃度而改變之第1光源101a的輸出OUT1、和吸收率並不會隨著氣體濃度而改變之第2光源101b的輸出OUT2，而以高精確度來計測出檢體104之吸光度。
因此，係並不需要使用氣體濃度為已知之參考樣本而於每次計測中均進行用以作成檢量線的測定。
就算是作為氣體濃度計而測定系或氣體之溫度等有所改變，也能夠安定地測定出吸收率的變化。
係以會使當氣體濃度為「0」的情況時之基於第1光源101a所得到的在積分放大器902中之積分電荷量(1)和基於第2光源101b所得到的在積分放大器902中之積分電荷量(2)成為相等或者是實質性相等的方式，來進行設定。
於此，在本實施形態中，係以會成為6.1×10-9C的方式，來對於第1光源101a之輸出時的積分時間(1)和第2光源101b之輸出時的積分時間(2)作了調整。
在本實施形態中之積分時間(1)和積分時間(2)，係分別設為4.0msec、2.0msec。
於圖15中，針對此時之對於針對氣體濃度所測定的吸光度之值和與所計測出的訊號相重疊的雜訊之標準差的3倍之值之間的關係作展示。
又，在使用此電荷量而進行了測定的情況時，係確認到，雜訊之主要成份，係身為質子散粒雜訊。
根據其結果，可以得知，若是電荷量之值為6.1×10-9C，則由於與訊號電荷量之平方根成正比的質子散粒雜訊之影響相對性而言係為小，因此係能夠以99%之信賴度而將吸光度差△T一直測定至5×10-5為止。亦即是，係能夠以0.1ppm之精確度來測定出氣體濃度。
進而，在本發明之實施形態中，就算是溫度有所改變，也由於係根據基於光波長為相異之2個的光間之訊號 的差而得到輸出，因此係能夠將起因於溫度所改變的透射率之變動量作抵消。故而，假設就算是在測定中而發生有溫度變動，也能夠以安定之感度而得到高精確度之結果。
在本發明中，藉由在將本發明作了具體化的氣體濃度測定機器中，組入例如Wi-Fi、Bluetooth(註冊商標)、NFC等之近距離通訊用的通訊模組或者是衛星通訊用之通訊模組，係能夠使其作為網路上之資訊終端裝置而起作用。
例如，係可在半導體之製造線的氣體供給管線中，安裝具備有小型、輕量、簡便之特徵的本發明之非破壞性之小型氣體濃度測定器，並對於半導體之製造中的氣體流動進行監測，而對於是否以如同配方一般之單位流量(每單位時間之流量)和流量比來供給有特定之氣體一事作監視。
在小型氣體濃度測定器中，若是預先組入能夠以無線或有線來進行通訊之通訊模組，則係能夠時時刻刻地將特定之氣體的濃度變化傳輸至製造線之中央管理系統處，並基於所送來之資料來從中央管理系統而對於氣體濃度作適當之管理、調整。
在此系統中，當在製造線中安裝多數之小型氣體濃度測定器並製造半導體的情況時，係能夠容易地進行網路管理，而更有效地發揮其功能。
在本發明之具體化中，雖係於圖11中對於差動訊號形成部(電路構成部)之其中一個合適例作了展 示，但是，本發明係並不被限定於此，亦可將圖12~圖14中所示之各差動訊號形成部(電路構成部)，作為合適之例的其中一者而採用。
在圖12~圖14中，與圖11中所示之元件符號發揮有相同的功能者，係附加與圖11中所示之元件符號相同的元件符號。
圖12之情況，係除了差動訊號輸出905用之電路以外，更進而附加有差動前訊號輸出906用之電路，除此之外，係與圖11之情況相同。
藉由附加差動前訊號輸出906用之電路，相較於圖11之情況，係有著下述之優點：亦即是，就算是發生了起因於溫度變化等所導致的吸光度之絕對值的變動、或者是在光源之光輸出中發生有時間性的變動，也能夠對於該些變動量進行測定並作校正。
圖13之情況，相較於圖12之情況，係將取樣/保持電路(903a、903b)差動放大器(904a、904b)和訊號被作傳輸之系統設置2個系統，並進而設置有ADC1301。係輸出有在ADC1301內而被作了A/D轉換的訊號輸出1302。
藉由此構成，相較於圖12，係有著能夠將積分放大器之偏位除去的優點。
圖14，係為將圖13的情況之例更具體性地作了電路設計之例。
係設置有與積分放大器902相同之積分(積蓄)放大 器部1401、和1/10倍放大器部1402，在各差動放大器部(904a、904b)處，係為了具備有差動輸出而分別設置有2個的儀表放大器。
藉由設為此種構成，係有著能夠將差動放大器之偏位除去的優點。
亦即是，係能夠將在前述之數式(2)中所示之差動訊號，設為G×(△6-△4)-G×(△5-△3)……(3)
G：使用有儀表放大器(AD8222)之差動放大器的放大率 ，而將訊號準位之差為小的(△6和△4)以及(△5和△3)之組合的訊號之差分值放大，之後，藉由更進而取得差分，而能夠以高精確度來得到大的訊號範圍之微小的差分。
接著，針對本發明之氣體濃度測定用之氣體流路裝置的之合適之實施形態的其中一例作說明。
於圖16中，對於氣體濃度測定用之氣體流路裝置1600的概略作示意性展示。
氣體流路裝置1600，係具備有氣體濃度測定胞1601。在氣體濃度測定胞1601中，係設置有氣體流路1602，在氣體流路之上游處，係被設置有用以將氣體導入至氣體流路1602中之氣體導入路徑1603，在氣體流路之下游側，係被設置有用以將氣體流路1602內之氣體導出 的氣體導出路徑1604。
為了將從光源1605所發出的氣體濃度測定用之光照射至氣體流路1602內之氣體處，係在氣體流路1602之上游側處，設置有光導入窗1607。在氣體流路之下游側處，係以會使氣體濃度檢測用之光被照射至檢測用之受光元件1606處的方式，而被設置有受光窗1608。
從氣體導入路徑1603而被導入之氣體，係在氣體流路1602中沿著從光源1605所發出的光之照射方向(以箭頭A作標示)而流動(以箭頭B作標示)。
在本發明中，氣體流路1602，較理想，係為直狀形狀之圓筒、角筒等的直進構造。
作為構成光導入窗1607和受光窗1608之材料，係使用使測定光以良好效率來透過的材料，但是，較理想，係希望成為能夠不需要起因於被光導入窗1607和受光窗1608所吸收一事而進行光量修正。
當在測定光中使用UV光等之短波長之光的情況時，係使用藍寶石等之UV光透射材料。
從光源1605所發出之光的波長，係從會被濃度測定之氣體所吸收並且不會引起分解、重合、原子間鍵結之切斷等的波長區域中，因應於希望而選擇之。
較理想，係以使用雖然會被進行濃度測定之氣體所吸收但是並不會引發分解等之化學反應的波長區域之光為理想。
氣體濃度測定胞1601，例如，若是設置在圖2中所 示之光學性濃度測定系統100中的檢體104之位置處，則係能夠使用光學性濃度測定系統100來對於所期望之氣體的濃度作測定。
或者是，亦可在將光源1605和光檢測器1606安裝在特定位置處的狀態(氣體濃度測定裝置1600)下，來安裝於圖17中所示之氣體濃度測定裝置之位置處並使用之。
在本發明中，基於從身為受光感測器部106和光檢測器1606之構成要素的光二極體或光電晶體等之受光元件而來的輸出訊號所形成之訊號(例如，電性訊號107、107a、107b)，為了能夠盡可能地減輕在電性電路中所可能會發生的電性之雜訊，係以設為電壓訊號為理想。
在差動訊號形成部(900、1000、1300、1400)內的訊號，亦係以盡可能地作為電壓訊號來形成或者是進行處理為理想。
圖17，係為對於設置本發明之氣體濃度測定裝置並一面對於氣體濃度進行監測一面供給氣體之氣體供給裝置的其中一例作展示者。
氣體供給裝置1700，係為具備有對於昇華性之化學物質的氣體之濃度進行測定的功能之具有起泡功能的氣體供給系統。
在圖17中，氣體供給裝置1700，係具備有起泡裝置1700-1和氣體供給部1700-2。
起泡裝置1700-1，係在恆溫水槽1703內，收容著被 裝入有濃度測定氣體之原料的源頭槽1704。
氣體供給部1700-2，係具備有N2等之相對於濃度測定氣體而為惰性之氣體的供給管線、和從起泡裝置1700-1所供給而來之濃度測定氣體的供給管線。
從氣體導入管1711所導入之惰性氣體，係構成為能夠被分成3個的供給管線來進行供給。
第1供給管線1707，係為洗淨管線，並為在對於氣體濃度測定手段1710內之氣體流路內進行洗淨時會被使用的氣體供給管線。
在第1供給管線1707中，係從氣體之流動的上游側起，依序在特定位置處被配設有質量流控制器1701-1、閥1702-1、閥1702-4。
第2供給管線1708中，係為用以將濃度測定氣體適度地作稀釋之氣體供給管線，並從上游側起，依序在特定位置處被配設有質量流控制器1701-2、閥1702-2、壓力計1706、質量流控制器1701-4、閥1702-5。
第1供給管線1707和第2供給管線1708，係在閥1702-4和閥1702-5的下游處合流，並被與氣體濃度測定手段1710作連接。
在第2供給管線1708處，係於質量流控制器1701-4和閥1702-5之間，被設置有氣體排氣用之排氣管線1713-1。
氣體之排氣，係藉由閥1702-6的開閉而進行。
又，在質量流控制器1701-4處，亦係設置有氣體排氣管線1713-2，並成為因應於閥1702-7的開閉量來進行氣體排氣。
第3供給管線1709，係為用以供給被作起泡並被作供給之濃度測定對象之氣體的氣體供給管線。
第3供給管線1709處，係於壓力計1706和質量流控制器1701-4之間，被與第2供給管線1708作結合。
在第3供給管線1709中，係從上游側起，依序在特定位置處被配設有閥1702-3、壓力控制器1705。
在進行起泡時，從質量流控制器1701-3所供給而來之惰性氣體，係通過在第3供給管線1709之途中而被作結合的起泡氣體導入管線1714-1，而被導入至源頭槽1704內之原料液1715內。
原料液1715，係為測定對象之氣體的原料，而可為氣體成分液化後之物，或者是亦可為將氣體成分溶存於溶媒中之溶液。
在起泡氣體導入管線1714中，係被配設有閥1702-8、1702-9。
藉由起泡而在源頭槽1704內所產生的起泡氣體，係通過起泡氣體導出管線1714-2，而被供給至第3供給管線1709中。
起泡氣體導出管線1714-2的下游端，係在閥1702-3和壓力控制器1705之間，被與第3供給管線1709作連接。
在起泡氣體導出管線1714-2中，係從上游側起而依序被配設有閥1702-10、1702-11。
氣體濃度測定手段1710，例如，係如同前述一般，使用有氣體濃度測定裝置1600。
在氣體濃度測定手段1710之下游處，係被設置有FT-IR(傅立葉轉換紅外分光光度計)1712。
通過了FT-IR1712之氣體，例如係為了被導入至成膜用等之反應室中，而更進而被給送至下游側(箭頭1700A)。
FT-IR1712係為因應於需要所設置者，在本發明中係並非為絕對必須。
在需要進行與氣體濃度測定手段1710之測定值之間之比較的情況時，係會被作設置。
在本發明中，當對於高沸點或昇華性之材料等的相較而言氣體化溫度為較高之化學材料的氣體之濃度進行測定的情況時，至少氣體濃度測定裝置1600和氣體濃度測定胞1601係以維持在測定對象之氣體能夠維持於氣體狀態的溫度為理想。
例如，較理想，係將氣體濃度測定裝置1600和氣體濃度測定胞1601配設在能夠使測定對象之氣體維持於氣體狀態下的環境溫度之氛圍內，或者是以使氣體濃度測定胞1601內之至少氣體流路1602內的氛圍溫度會保持在能夠使測定對象之氣體維持於氣體狀態下之溫度的方式，來在氣體濃度測定裝置1600和氣體濃度測定胞1601之適當 的場所處設置加熱器等之加熱手段。
接著，針對藉由圖17之裝置而實際進行測定的其中一例作說明。
首先，作為測定之準備，在測定之前，於經由質量流控制器(MFC1)1701-1來將三甲基鎵(TMGa)等之MO材料以氣體狀態而供給至氣體流通管線內之前，先藉由對於身為所使用之測定光的UV光而不會產生吸收的氮(N2)氣，來將氣體流通管線內作洗淨。
此時之閥的開閉，係為閥1702-7開、閥1702-6開、閥1702-5閉、閥1702-4開。
於此期間中，係藉由質量流控制器(MFC3)1701-3來對於源頭槽內供給N2氣體，並進行起泡。
對於質量流控制器(MFC2)1701-2、1701-3之流量比作控制，而使MO材料之氣體濃度改變(檢量線作成時)。
藉由此，由於供給至設置在氣體濃度測定手段1710處之測定胞中的氣體流量係改變，因此，係藉由質量流控制器(MFC4)1701-4來設為一定之流量，剩餘之氣體係經由閥1702-7而被排出至外部。
為了將MO材料之氣體濃度設為一定之濃度，在並不對於測定胞供給MO材料之氣體時，亦需要進行氮洗淨。
在進行測定時，係將閥1702-6閉、閥1702-5開、閥1702-4閉之各者同時地進行，而對於測定胞內供給MO材料之氣體。
在測定後，係將閥1702-4開、閥1702-5閉、閥1702-6開同時地進行，而將氣體流通管線內以氮氣來作置換。
接著，於以下，針對將實際之測定值作反饋並對於流量比等作控制的其中一例作說明。
在圖17中，當監測濃度係相對於目標濃度而存在有偏差的情況時，係使質量流控制器(MFC2)1701-2的流量作改變，而以使偏差變小的方式來作控制。亦即是，當目標濃度為高的情況時，係提高質量流控制器(MFC2)1701-2的流量，當目標濃度為低的情況時，係降低質量流控制器(MFC2)1701-2的流量(情形A)。
或者是，係使槽1704之內壓改變。亦即是，當目標濃度為高的情況時，係提高壓力控制器(UPCUS)1705的控制壓力來將槽1704之內壓提高，當目標濃度為低的情況時，係降低壓力控制器(UPCUS)1705的控制壓力來將槽1704之內壓降低(情形B)。
當槽1704之容量為大的情況時，係以選擇能夠在短時間內作對應的情形A來進行控制為理想。
於圖15中，對於針對氣體(TMGa)氣體濃度所測定的吸光度之值和與所計測出的訊號相重疊的雜訊之標準差的3倍之值之間的關係作展示。
圖18，係為用以對於適用有本發明之氣體濃度測定方法之電子元件的生產線之合適的其中一例作說明之示意性構成圖。在圖18中，與圖17相同之物，係以圖17之 元件符號來作標示。
圖18之情況，與圖17之情況相異之處，乃在於在生產線1800中之氣體流量的監視與控制，係為藉由從位於中央管理室1802之中央監測、控制系統1803而來之指示所進行者。
生產線1800和位於中央管理室1802之中央監測、控制系統1803之間，係以無線來進行交訊。當然的，係亦可使用有線交訊手段。
在生產線1800中，質量流控制器(1801-1~1801-3)、壓力控制器1805、氣體濃度測定手段1710之各者處，係被設置有通訊手段(1806-1~1806-6)，該些通訊手段，係具備有與具備無線通訊天線之通訊手段1804進行交訊並且對於所對應之機器進行控制的功能。
在圖18所示之各閥處，雖並未圖示，但是，係被設置有與通訊手段(1806-1~1806-6)相同之通訊手段，閥之開閉控制器，係藉由從中央監測、控制系統1803而來之指示所成。
1700‧‧‧氣體供給裝置
1700A、1700B、1700C‧‧‧氣體之流動方向
1700-1‧‧‧起泡裝置
1700-2‧‧‧氣體供給部
1701-1~1701-4‧‧‧質量流控制器
1702-1~1702-11‧‧‧閥
1703‧‧‧恆溫水槽
1704‧‧‧源頭槽
1705‧‧‧壓力控制器
1706‧‧‧壓力計
1707‧‧‧第1供給管線
1708‧‧‧第2供給管線
1709‧‧‧第3供給管線
1710‧‧‧氣體濃度測定手段
1711‧‧‧氣體導入管
1712‧‧‧FT-IR
1713-1、1713-2‧‧‧排氣管線
1714-1‧‧‧起泡氣體導入管線
1714-2‧‧‧起泡氣體導出管線

Claims (6)

  1. 一種光學性氣體濃度測定方法，其特徵為：在從於特定位置處配設有具備氣體流路之光學性氣體濃度測定手段的氣體供給管線來將原料氣體導入至處理腔內並實施化學處理或物理處理時，對於前述氣體流路中之前述原料氣體，將相對於前述原料氣體而具有吸收性的第1波長之光、和相對於前述原料氣體而不具有吸收性或實質性不具有吸收性或者是相較於前述第1波長之光而吸收性為較低的第2波長之光，沿著相同或者是實質性相同之光路來以分時(time sharing)法進行照射，將藉由前述光路所所射出之基於前述第1波長之光之第1射出光和基於前述第2波長之光之第2射出光，藉由配置在前述光路之終端側處的光檢測器來受光，將與起因於該受光而前述光檢測器所輸出的基於前述第1射出光所致的第1訊號相對應之第1差動電路輸入訊號和與起因於該受光而前述光檢測器所輸出的基於前述第2射出光所致的第2訊號相對應之第2差動電路輸入訊號，輸入至差動電路中，將基於因應於該輸入而從前述差動電路所輸出之輸出訊號而得到的測定值，與預先記憶在記憶手段中之資料作對照，並導出前述原料氣體之濃度。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之光學性氣體濃度測定方法，其中，前述第1訊號和前述第2訊號，係為電壓訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之光學性氣體濃度測定方法，其中，前述第1差動電路輸入訊號和前述第2差動電路輸入訊號，係為電壓訊號。
  4. 一種光學性氣體濃度測定方法，其特徵為：在從於特定位置處配設有具備氣體流路之光學性氣體濃度測定手段的氣體供給管線來將原料氣體導入至處理腔內並實施化學處理或物理處理時，對於前述氣體流路中之前述原料氣體，將相對於該原料氣體之光吸收率為相異的第1波長之光和第2波長之光，分別以分時(time sharing)法來照射至前述原料氣體處，將起因於各波長之光之該照射所致的從前述原料氣體所光學性中介而來之前述各波長之光，藉由共通的受光感測器而受光，形成因應於該受光而從前述受光感測器所輸出的關連於前述第1波長之光之第1訊號和關連於前述第2波長之光之第2訊號之兩者間的差動訊號，基於該差動訊號，來導出在前述被測定對象中的化學成分之濃度。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之光學性氣體濃度測定方法，其中，第1訊號和第2訊號，係為電壓訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之光學性氣體濃度測定方法，其中，前述差動訊號，係為電壓訊號。
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