TWI791709B - 濃度控制裝置、氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法及濃度控制裝置用程式記錄媒體 - Google Patents

濃度控制裝置、氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法及濃度控制裝置用程式記錄媒體 Download PDF

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Abstract

提供濃度控制裝置、氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法及濃度控制裝置用程式記錄媒體。在間歇性從汽化罐導出材料氣體的濃度控制裝置中，為了控制載氣、稀釋氣體的流量以抑制材料氣體的供給期間開始不久的材料氣體濃度過衝，具備：濃度計算部(32)，基於來自濃度監測器(50)的輸出訊號計算材料氣體的濃度；設定流量計算部(33)，基於在供給材料氣體的第一供給期間內的第一預定時刻由濃度計算部(32)算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從流量控制設備(40)輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的流量控制設備(40)的設定流量和預先設定的目標濃度，計算在第一供給期間後的第二供給期間內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的流量控制設備(40)的初始設定流量。

Description

濃度控制裝置、氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法及濃度控制裝置用程式記錄媒體
本發明涉及例如在半導體製造製程等中使用的濃度控制裝置、氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法及濃度控制裝置用程式記錄媒體。
以往，作為半導體製造製程等中使用的控制氣體濃度的裝置，如專利文獻1所示，有與汽化裝置一起使用的濃度控制裝置，上述汽化裝置用於使液體或固體的材料汽化。
該汽化裝置藉由間歇性地向儲存液體或固體的材料的汽化罐供給載氣，從而從汽化罐間歇性地導出該材料汽化而成的材料氣體，並將導出的材料氣體與稀釋氣體混合而成的混合氣體供給到例如半導體製造製程中使用的腔室等。藉由上述構成，重複混合氣體的供給期間與停止該供給的停止期間，濃度控制裝置藉由在供給期間內控制載氣和/或稀釋氣體的流量來進行反饋控制，以使得混合氣體所含的材料氣體的濃度接近於預先設定的目標濃度。
然而，在上述的構成中，由於重複供給期間與停止期間，所以存在停止期間內汽化罐內的材料氣體濃度逐漸升高，在供給期間剛開始不久混合氣體中的材料氣體的濃度發生過衝的問題。
習知技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2014-224307號公報
技術問題
因此，本發明是為了解決上述問題而完成的，其主要課題在於以抑制供給期間開始不久的材料氣體濃度的過衝的方式控制載氣和/或稀釋氣體的流量。
技術方案
即，本發明的濃度控制裝置用於汽化裝置，上述汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向上述汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；上述材料汽化而被從上述汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與上述材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於上述載氣供給路徑和上述稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於上述材料氣體導出路徑的比與上述稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，上述汽化裝置重複進行上述材料氣體的供給與停止。
並且，該濃度控制裝置具備：濃度計算部，其基於來自上述濃度監測器的輸出訊號來計算上述材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給上述材料氣體的供給期間（以下，稱為第一供給期間）內的第一預定時刻由上述濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從上述流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的上述流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在上述第一供給期間之後的供給期間（以下，稱為第二供給期間）內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的上述流量控制設備的初始設定流量。
如果是這樣構成的濃度控制裝置，則由於能夠在第二供給期間的初始區間將基於在第一供給期間內的第一預定時刻算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度而算出的初始設定流量設定到流量控制設備，所以能夠降低第二供給期間開始不久的過衝。
為了更可靠地降低第二供給期間開始不久的過衝，較佳在上述第二供給期間的初始區間，上述濃度控制裝置以使在上述流量控制設備流通的流量成為上述初始設定流量的方式進行控制。
較佳地，構成為在上述第二供給期間的初始區間過去之後，藉由控制上述流量控制設備的設定流量而以使由上述濃度計算部算出的實際濃度接近於上述目標濃度的方式進行反饋控制。
如果是這樣的構成，則即使在第二供給期間的初始區間過去之後也能夠實現控制的穩定化。
作為具體的實施方式，可舉出如下方式：上述設定流量計算部使上述目標濃度相對於在上述第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻由上述濃度計算部算出的實際濃度的比例與在上述第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻從上述流量控制設備輸出的實際流量相乘，來計算上述第二供給期間的初始區間內的上述初始設定流量。
另外，作為其他實施方式，可舉出如下方式，上述濃度控制裝置還具備儲存流量-濃度關係數據的流量-濃度關係數據儲存部，所述流量-濃度關係數據表示上述載氣的流量或上述稀釋氣體的流量與在上述材料氣體導出路徑的比與上述稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置流通的上述材料氣體的濃度之間的關係，上述設定流量計算部使用上述流量-濃度關係數據來計算上述第二供給期間的初始區間內的上述初始設定流量。
較佳地，上述設定流量計算部計算平均初始設定流量，上述平均初始設定流量是將針對已經進行了上述材料氣體的供給的複數個上述供給期間中的每個供給期間算出的初始設定流量進行平均而得到的。
藉由對流量控制設備設定該平均初始設定流量，從而能夠降低所算出的各個初始設定流量的誤差，能夠更可靠地降低第二供給期間開始不久的過衝。
在流量與濃度之間的關係與初始設定流量的計算公式不一致的情況下，存在連續的供給期間內的初始濃度的增大與減少交替重複的情況。
因此，較佳，上述平均初始設定流量是將針對連續的偶數次的供給期間中的每個供給期間而由上述設定流量計算部算出的上述初始設定流量進行平均而得到的。
如果是這樣的構成，則由於使連續的偶數次的推定流量平均化，所以能夠抵消初始濃度的增大量與減少量。
另外，本發明的氣體控制系統具備：汽化裝置，其具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向上述汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；上述材料汽化而被從上述汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與上述材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於上述載氣供給路徑和上述稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於上述材料氣體導出路徑的比與上述稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，上述汽化裝置重複進行上述材料氣體的供給與停止；濃度計算部，其基於來自上述濃度監測器的輸出訊號來計算上述材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給上述材料氣體的供給期間（以下，稱為第一供給期間）內的第一預定時刻由上述濃度計算部算出的初始濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從上述流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的上述流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在上述第一供給期間之後的供給期間（以下，稱為第二供給期間）內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的上述流量控制設備的初始設定流量。
具備上述的氣體控制系統和被供給上述材料氣體的腔室的成膜裝置也是本發明之一。
本發明的濃度控制方法用於汽化裝置，上述汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向上述汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；上述材料汽化而被從上述汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與上述材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於上述載氣供給路徑和上述稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於上述材料氣體導出路徑的比與上述稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，上述汽化裝置重複進行上述材料氣體的供給與停止，上述濃度控制方法包括：基於來自上述濃度監測器的輸出訊號來計算上述材料氣體的濃度的步驟；基於在供給上述材料氣體的供給期間（以下，稱為第一供給期間）內的第一預定時刻算出的初始濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從上述流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的上述流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在上述第一供給期間之後的供給期間（以下，稱為第二供給期間）內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的上述流量控制設備的初始設定流量的步驟。
本發明的濃度控制裝置用程式記錄媒體記錄有用於氣化裝置的濃度控制裝置用程式，上述汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐、向上述汽化罐供給載氣的載氣供給路徑、上述材料汽化而被從上述汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑、與上述材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑、設置於上述載氣供給路徑和上述稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備、以及設置於上述材料氣體導出路徑的比與上述稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，上述汽化裝置重複進行上述材料氣體的供給與停止，上述濃度控制裝置用程式記錄媒體使電腦發揮作為濃度計算部和設定流量計算部的功能，上述濃度計算部基於來自上述濃度監測器的輸出訊號來計算上述材料氣體的濃度；上述設定流量計算部基於在供給上述材料氣體的供給期間（以下，稱為第一供給期間）內的第一預定時刻由上述濃度計算部算出的初始濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從上述流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的上述流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在上述第一供給期間之後的供給期間（以下，稱為第二供給期間）內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的上述流量控制設備的初始設定流量。
如果是這樣的氣體控制系統、成膜裝置、濃度控制方法和濃度控制裝置用程式，則能夠發揮與上述的濃度控制裝置同樣的作用效果。
發明效果
根據這樣構成的本發明，在間歇性地供給材料氣體的構成中，能夠以抑制供給期間開始不久的材料氣體濃度的過衝的方式控制載氣和/或稀釋氣體的流量。
以下，參照圖式對本發明的濃度控制裝置的一個實施方式進行說明。
本實施方式的氣體控制系統100用於向例如組裝於半導體生產線等而在半導體製造製程中使用的腔室CH供給預定濃度的氣體。應予說明，該氣體控制系統100與腔室CH一起構成用於半導體製造等的成膜裝置。
具體而言，如第1圖所示，該氣體控制系統100具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐10；向汽化罐10供給載氣的載氣供給路徑L1；從汽化罐10導出材料進行汽化而得的材料氣體的材料氣體導出路徑L2；向材料氣體導出路徑L2供給稀釋材料氣體的稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑L3；用於切換向腔室CH的材料氣體的供給及其停止的切換機構20；以及對供給到腔室CH的材料氣體的濃度進行控制的濃度控制裝置30。
在載氣供給路徑L1設置有控制載氣的流量Qc的第一流量控制設備40。該第一流量控制設備40是具備例如熱式的流量感應器、壓電閥等流量調節閥以及具有CPU和/或儲存器等的控制電路的質量流量控制器。
在材料氣體導出路徑L2設置有用於對混合氣體所含的材料氣體的濃度進行測定的濃度監測器50。本實施方式的濃度監測器50利用混合氣體所含的材料氣體的壓力（分壓）相對於混合氣體的壓力（總壓）的比例來表示混合氣體所含的材料氣體的濃度（vol%），具體而言，濃度監測器50具備測定總壓的壓力計51和測定分壓的例如使用了非分散性紅外線吸收法的分壓計52。
稀釋氣體供給路徑L3連接到材料氣體導出路徑L2中的濃度監測器50的上游側，且設置有控制稀釋氣體的流量Qd的第二流量控制設備60。該第二流量控制設備60與第一流量控制設備40同樣地是具備例如熱式的流量感應器、壓電閥等流量調節閥以及具有CPU和/或儲存器等的控制電路的質量流量控制器。
切換機構20具有接收閥切換訊號而進行開閉的多個閥V1～V3，藉由在例如用戶預先設定的時刻使這些閥V1～V3開閉，從而重複進行向汽化罐10的載氣的供給和停止。由此，如第2圖所示，材料氣體被從汽化罐10間歇性地導出而間歇性地供給到腔室CH。即，在本實施方式的氣體控制系統100中，構成為使向腔室CH供給材料氣體（具體而言是混合了材料氣體和稀釋氣體而得的混合氣體）的供給期間和停止該供給的停止期間重複。
這裡的切換機構20具有：將載氣供給路徑L1和材料氣體導出路徑L2連接的迂回流路L4；設置在載氣供給路徑L1中的比與迂回流路L4的連接位置靠近下游側的位置的第一閥V1；設置在材料氣體導出路徑L2中的比與迂回流路L4的連接位置靠近上游側的位置的第二閥V2；以及設置於迂回流路L4的第三閥V3。
並且，藉由將第一閥V1和第二閥V2打開且將第三閥V3關閉而成為供給期間，藉由將第一閥V1和第二閥V2關閉且將第三閥V3打開而成為停止期間。
濃度控制裝置30藉由控制載氣和/或稀釋氣體的流量Qd來控制供給到腔室CH的材料氣體的濃度。
具體而言，該濃度控制裝置30是具有CPU、儲存器、AC/DC轉換器、輸入單元等的電腦，藉由利用CPU執行儲存於上述儲存器的程式，從而如第3圖所示，具有作為目標濃度接收部31、濃度計算部32、設定流量計算部33的功能。
目標濃度接收部31接收例如基於鍵盤等輸入單元進行的用戶的輸入操作和/或從其他設備發送來的表示目標濃度的目標濃度訊號。
濃度計算部32基於從濃度監測器50輸出的輸出訊號來計算混合氣體所含的材料氣體的濃度（以下，也稱為實際濃度）。具體而言，分別從壓力計51和分壓計52獲取輸出訊號，將藉由分壓計52檢測到的分壓相對於通過壓力計51檢測到的總壓的比例計算為混合氣體所含的材料氣體的實際濃度（vol%）。
設定流量計算部33獲取從濃度計算部32輸出的實際濃度訊號和目標濃度接收部31接收到的目標濃度訊號，計算第一流量控制設備40的反饋控制時用的設定流量（以下，稱為FB設定流量），以使實際濃度接近於目標濃度。
並且，在本實施方式中，如第4圖所示，設定流量計算部33構成為，基於目標濃度接收部31接收到的目標濃度Cg、在供給材料氣體的供給期間（以下，稱為第一供給期間）的初始區間內的預定時刻由濃度計算部32算出的實際濃度C1以及在該第一供給期間的初始區間內的預定時刻從第一流量控制設備40輸出的載氣的實際流量Q1，計算在第一供給期間之後的供給期間（以下，稱為第二供給期間）的初始區間內的第一流量控制設備40的初始設定流量Q2。
在此，“第一供給期間的初始區間”是指從第一供給期間的開始到經過了預先設定的第一預定時間T1的第一預定時刻為止的期間。第一預定時刻被設定為在第一供給期間內實際濃度的峰最初出現的時刻或者該時刻的前後，這裡，設定為直到實際濃度的最初的峰下降完為止的時刻。
另外，“第二供給期間的初始區間”是指從第二供給期間的開始到經過了預先設定的第二預定時間T2的第二預定時刻為止的期間，這裡，將第二預定時間T2設定為與第一預定時間T1相同的時間。換言之，第二預定時刻與第一預定時刻同樣地被設定為在第二供給期間內實際濃度的峰最初出現的時刻或者該時刻的前後，這裡，設定為直到實際濃度的最初的峰下降完為止的時刻。
具體而言，設定流量計算部33獲取在第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻由濃度計算部32算出的實際濃度C1和在第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻由第一流量控制設備40的CPU算出的載氣的實際流量Q1，使用預定的計算公式來計算第二供給期間的初始設定流量Q2。
在本實施方式中，假設混合氣體所含的材料氣體的濃度與載氣的流量Qc成比例關係，設定流量計算部33使用下述的計算公式來計算緊接著第一供給期間之後的第二供給期間的初始設定流量Q2。
初始設定流量Q2＝實際流量Q1×（目標濃度Cg/實際濃度C1）
本實施方式的設定流量計算部33在第二供給期間內的初始區間，將利用上述的計算公式算出的初始設定流量輸出到第一流量控制設備40。另一方面，在第二供給期間內的初始區間過去之後，將上述的FB設定流量輸出到第一流量控制設備40。
在本實施方式中，如上所述以使載氣流量與稀釋氣體流量的總流量恒定的方式進行控制，設定流量計算部33從預定的總流量中減去輸出到第一流量控制設備40的設定流量，計算並輸出第二流量控制設備60的設定流量。
接下來，參照第5圖的流程圖對本實施方式的濃度控制裝置30的動作進行說明。應予說明，在以下的動作說明中，為了方便，第一供給期間和第二供給期間簡稱為供給期間，第一預定時刻和第二預定時刻由於被設定為相同的時刻，所以簡稱為預定時刻。
首先，如果氣體控制系統100的動作開始，則濃度控制裝置30判斷是否處於供給期間。在此，設定流量計算部33獲取閥切換訊號，基於該訊號來判斷是否處於供給期間（S1）。
在S1中判斷為未處於供給期間的情況下，即處於停止期間的情況下，設定流量計算部33將第一流量控制設備40和第二流量控制設備60的流量設定為在後述的S5中算出的初始設定流量，並維持該初始設定流量（S2）。應予說明，在從氣體控制系統100的動作開始起到最初的供給期間開始為止的停止期間內，維持例如用戶分別對第一流量控制設備40和第二流量控制設備60預先設定的設定流量的輸出。
另一方面，在S1中判斷為處於供給期間的情況下，設定流量計算部33判斷是否處於預定時刻以後（S3）。
在S3中判斷為未處於預定時刻以後的情況下，即處於供給期間的初始區間的情況下，設定流量計算部33無論實際濃度如何，均維持設定於第一流量控制設備40的設定流量，即初始設定流量的輸出（S2）。
在S3中判斷為處於預定時刻以後的情況下，設定流量計算部33判斷是否處於預定時刻（S4）。
在S4中判斷為處於預定時刻的情況下，設定流量計算部33計算下一個供給期間的初始設定流量（S5）。應予說明，詳細的計算方法如上所述。
另一方面，在S4中判斷為未處於預定時刻的情況下，不進行上述的初始設定流量的計算，設定流量計算部33向第一流量控制設備40輸出FB設定流量而對材料氣體的濃度進行反饋控制（S6）。
應予說明，在S2和/或S6中，設定流量計算部33從預定的總流量中減去輸出到第一流量控制設備40的設定流量來計算並輸出第二流量控制設備60的設定流量。
其後，判斷是否接收到基於濃度控制裝置30的控制結束訊號（S7），在接收到控制結束訊號之前重複S1～S7，在接收到控制結束訊號的情況下結束動作。
根據這樣構成的本實施方式的氣體控制系統100，如第4圖所示，由於設定流量計算部33基於目標濃度Cg、第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻的實際流量Q1和第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻的實際濃度C1，來計算第二供給期間的初始設定流量Q2，並將該初始設定流量Q2在第二供給期間的初始區間輸出到第一流量控制設備40，所以能夠使第二供給期間的初始濃度C2接近於目標濃度Cg，能夠抑制第二供給期間開始不久的過衝。
應予說明，本發明不限於上述實施方式。
例如，上述實施方式的設定流量計算部33計算第二供給期間內的第一流量控制設備40的初始設定流量，但是也可以計算第二供給期間內的第二流量控制設備60的初始設定流量。具體而言，可列舉如下構成：基於目標濃度、在第一供給期間的初始區間內的預定時刻由濃度計算部32算出的實際濃度以及在該第一供給期間的初始區間內的預定時刻從第二流量控制設備60輸出的稀釋氣體的實際流量，計算第二供給期間的初始區間內的第二流量控制設備60的初始設定流量。
在該情況下，第一流量控制設備40的初始設定流量可以採用從預定的總流量中減去第二流量控制設備60的初始設定流量而得的流量。
另外，第二供給期間內的初始設定流量Q2的計算不限於上述實施方式的計算公式，例如也可以使用第一供給期間的初始區間內的預定時刻的第一流量控制設備40的初始設定流量Q1’來代替實際流量Q1並使用下述的計算公式來計算。
初始設定流量Q2＝初始設定流量Q1’×（目標濃度Cg/實際濃度C1）
此外，初始設定流量Q2的計算公式不限於上述實施方式。
例如可舉出如下方式：濃度控制裝置30還具備儲存流量-濃度關係數據的流量-濃度關係數據儲存部，該流量-濃度關係數據表示載氣或稀釋氣體的流量Qd與在材料氣體導出路徑中的比與稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置流通的材料氣體的濃度之間的關係，設定流量計算部33使用該流量-濃度關係數據來計算第二供給期間內的初始設定流量。
作為流量-濃度關係數據，例如是在混合氣體所含的材料氣體的濃度與載氣的流量Qc和/或稀釋氣體的流量Qd不成比例關係的情況下能夠應用的計算公式，是與上述實施方式不同的例如非線性的計算公式等。
如果使用這樣的流量-濃度關係數據，則即使在混合氣體所含的材料氣體的濃度與載氣的流量Qc和/或稀釋氣體的流量Qd不成比例關係的情況下，也能夠高精度地計算第二供給期間內的初始設定流量。
由設定流量計算部33進行的初始設定流量的計算時刻不限於上述實施方式的預定時刻，例如也可以將預定時刻的實際濃度C1和/或實際流量Q1暫時儲存於儲存器，在預定時刻過去之後進行計算。
在上述實施方式中，雖然構成為在第一供給期間的結束時輸出後續的第二供給期間內的初始設定流量，但是輸出時刻不限於此，例如也可以是從第一供給期間到後續的第二供給期間為止的停止期間的任意時刻，只要能夠降低過衝，還可以是例如第二供給期間開始不久。
作為設定流量計算部33，也可以構成為計算平均初始設定流量，該平均初始設定流量是將針對已經進行了材料氣體的供給的多個供給期間中的每個供給期間算出的初始設定流量進行平均而得到的。
如果是這樣的構成，則藉由將該平均初始設定流量設定到供給期間的初始區間內的流量控制設備，從而能夠降低算出的各個初始設定流量的誤差，能夠更可靠地降低供給期間的初始區間的過衝。
另外，在流量與濃度之間的關係與初始設定流量的計算公式不一致的情況下，存在連續的供給期間內的初始濃度的增大與減少交替重複的情況。
因此，作為設定流量計算部33，較佳地將例如針對包括緊靠著想要設定初始設定流量的供給期間之前的供給期間的連續的偶數次的供給期間中的每個供給期間算出的初始設定流量進行平均來計算上述的平均初始設定流量。
如果是這樣的構成，則由於使連續的供給期間內的初始濃度的增大量和減少量平均化而抵消，所以能夠更高精度地設定用於使實際濃度接近於目標濃度的初始設定流量。
對於上述實施方式的濃度控制裝置30而言，設定流量計算部33構成為計算並輸出FB設定流量和初始設定流量這兩方，但是作為濃度控制裝置，還可以單獨具備計算FB設定流量的功能和計算初始設定流量的功能。
另外，作為設定流量計算部33，例如可以在第一供給期間的初始區間內的實際濃度超過預先設定的閾值時，基於當時的實際濃度（閾值）和當時的實際流量，計算第二供給期間的初始設定流量。該情況下，實際濃度超過閾值的時刻是預定時刻。
第一流量控制設備40和/或第二流量控制設備60也可以是具備差壓式的流量感應器的質量流量控制器。
另外，也可以不使用質量流量控制器而使用壓電閥等流體控制閥作為第一流量控制設備40和/或第二流量控制設備60。
濃度監測器50可以是藉由例如超音波等直接測定材料氣體的濃度的設備。另外，也可以使濃度監測器50具備作為濃度計算部32的功能，並從濃度監測器50向濃度控制裝置30輸出濃度。
雖然對起泡方式（鼓泡方式）的氣體控制系統進行了說明，但是對於控制方法，基本上可以是任意控制方法，只要是使用載氣的控制方法即可。例如，作為氣體控制系統100，可以是不具備第二流量控制設備60的系統。此時的氣體控制系統100例如可舉出構成為在材料氣體導出路徑L2中的濃度監測器50的下游設置有壓電閥等閥，並藉由控制該閥的開度，從而對材料氣體的供給量進行壓力控制的系統。此外，也可以適用於以液體狀態輸送材料，並在使用地點（例如，成膜室）附近使材料汽化而進行流量控制的方式即DLI方式（直接汽化方式）。
上述實施方式的濃度控制裝置是抑制供給期間開始不久的材料氣體濃度的過衝的裝置，但本發明的濃度控制裝置也可以是抑制供給期間開始不久的材料氣體濃度的下衝的裝置。
此外，本發明不限於上述實施方式，顯然在不脫離其主旨的範圍內可以進行各種變形。
10‧‧‧汽化罐20‧‧‧切換機構30‧‧‧濃度控制裝置31‧‧‧目標濃度接收部32‧‧‧濃度計算部33‧‧‧設定流量計算部40‧‧‧第一流量控制設備50‧‧‧濃度監測器51、P‧‧‧壓力計52、IR‧‧‧分壓計60‧‧‧第二流量控制設備100‧‧‧氣體控制系統C1‧‧‧實際濃度C2‧‧‧初始濃度Cg‧‧‧目標濃度CH‧‧‧腔室L1‧‧‧載氣供給路徑L2‧‧‧材料氣體導出路徑L3‧‧‧稀釋氣體供給路徑L4‧‧‧迂回流路MFC‧‧‧流量控制設備Q1‧‧‧實際流量Qc‧‧‧載氣的流量Qd‧‧‧稀釋氣體的流量S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7‧‧‧步驟T1‧‧‧第一預定時間T2‧‧‧第二預定時間V1‧‧‧第一閥V2‧‧‧第二閥V3‧‧‧第三閥
第1圖是示意地表示本實施方式的氣體控制系統的整體構成的圖。
第2圖是表示該實施方式的氣體控制系統中的材料氣體的間歇性的流動的圖。
第3圖是表示該實施方式的濃度控制裝置的功能的功能方塊圖。
第4圖是用於說明該實施方式的初始設定流量的計算方法的圖。
第5圖是表示該實施方式的濃度控制裝置的動作的流程圖。
C1‧‧‧實際濃度
Cg‧‧‧目標濃度
C2‧‧‧初始濃度
Q1‧‧‧實際流量
T1‧‧‧第一預定時間
T2‧‧‧第二預定時間

Claims (9)

  1. 一種濃度控制裝置，用於汽化裝置，該汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止，其中，該濃度控制裝置具備：濃度計算部，其基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為直到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，在該第二供給期間的初始區間內，該濃度控制裝置以使在該流量控制設備流通的流量成為該初始設定流量的方式進行控制。
  2. 一種濃度控制裝置，用於汽化裝置，該汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止，其中，該濃度控制裝置具備：濃度計算部，其基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為直到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，在該第二供給期間的初始區間過去之後，藉由控制該流量控制設備的設定流量而以使由該濃度計算部算出的實際濃度接近於該目標濃度的方式進行反饋控制。
  3. 一種濃度控制裝置，用於汽化裝置，該汽化裝置具備：儲存 液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止，其中，該濃度控制裝置具備：濃度計算部，其基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為直到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，該設定流量計算部使該目標濃度相對於在該第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度的比例與在該第一供給期間的初始區間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量相乘，來計算該第二供給期間的初始區間內的該初始設定流量。
  4. 一種濃度控制裝置，用於汽化裝置，該汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止，其中，該濃度控制裝置具備：濃度計算部，其基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為直到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，該設定流量計算部計算平均初始設定流量，該平均初始設定流量是將針對已經進行了該材料氣體的供給的複數個供給期間中的每個供給期間算出的初始設定流量進行平均而得到的； 其中，該平均初始設定流量是將針對連續的偶數次的供給期間中的每個供給期間而由該設定流量計算部算出的該初始設定流量進行平均而得到的。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的濃度控制裝置，其進一步具備儲存流量-濃度關係數據的流量-濃度關係數據儲存部，該流量-濃度關係數據表示該載氣的流量或該稀釋氣體的流量與在該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置流通的該材料氣體的濃度之間的關係；其中，該設定流量計算部使用該流量-濃度關係數據來計算該第二供給期間的初始區間內的該初始設定流量。
  6. 一種氣體控制系統，具備：汽化裝置，其具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止；濃度計算部，其基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及設定流量計算部，其基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出 的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，在該第二供給期間的初始區間內，該濃度控制裝置以使在該流量控制設備流通的流量成為該初始設定流量的方式進行控制。
  7. 一種成膜裝置，具備如申請專利範圍第6項所述的氣體控制系統及被供給該材料氣體的腔室。
  8. 一種濃度控制方法，用於汽化裝置，該汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止，該濃度控制方法包括：基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度的步驟；以及基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻算出的實際濃度、在該第一供給期間內的 第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量的步驟；其中，在該第二供給期間的初始區間內，該濃度控制裝置以使在該流量控制設備流通的流量成為該初始設定流量的方式進行控制。
  9. 一種濃度控制裝置用程式記錄媒體，記錄有用於汽化裝置的濃度控制裝置用程式，該汽化裝置具備：儲存液體或固體的材料的汽化罐；向該汽化罐供給載氣的載氣供給路徑；該材料汽化而被從該汽化罐導出的材料氣體所流通的材料氣體導出路徑；與該材料氣體導出路徑合流而向該材料氣體導出路徑供給稀釋氣體的稀釋氣體供給路徑；設置於該載氣供給路徑及該稀釋氣體供給路徑中的至少一個的流量控制設備；以及設置於該材料氣體導出路徑的比與該稀釋氣體供給路徑的合流點靠近下游側的位置的濃度監測器，該汽化裝置重複進行該材料氣體的供給與停止；該濃度控制裝置用程式記錄媒體使電腦發揮作為濃度計算部及設定流量計算部的功能；該濃度計算部基於來自該濃度監測器的輸出訊號來計算該材料氣體的濃度；以及 該設定流量計算部基於在供給該材料氣體的供給期間(以下，稱為第一供給期間)內的第一預定時刻由該濃度計算部算出的實際濃度、在該第一供給期間內的第一預定時刻從該流量控制設備輸出的實際流量或該第一供給期間內的第一預定時刻的該流量控制設備的設定流量、以及預先設定的目標濃度，計算在該第一供給期間之後的供給期間(以下，稱為第二供給期間)內的作為從開始到第二預定時刻為止的期間的初始區間內的該流量控制設備的初始設定流量；其中，在該第二供給期間的初始區間內，該濃度控制裝置以使在該流量控制設備流通的流量成為該初始設定流量的方式進行控制。
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