JPH05329357A - ガス供給装置 - Google Patents
ガス供給装置Info
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- JPH05329357A JPH05329357A JP4162225A JP16222592A JPH05329357A JP H05329357 A JPH05329357 A JP H05329357A JP 4162225 A JP4162225 A JP 4162225A JP 16222592 A JP16222592 A JP 16222592A JP H05329357 A JPH05329357 A JP H05329357A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D11/00—Control of flow ratio
- G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
- G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
- G05D11/131—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ソースガスの単位時間当たりの供給質量を正
確で、かつ、短時間で一定に制御することを目的とす
る。 【構成】 液体ソースにキャリアガスを通すことによっ
て液体ソースを攪伴してガス化させたソースガスを一定
量で供給するガス供給装置において、キャリアガスの流
量を測定するキャリアガス流量測定部と、キャリアガス
とソースガスからなる混合ガスの流量を測定する混合ガ
ス流量測定部と、混合ガスの流量を制御する混合ガス流
量制御弁と、キャリアガス流量と混合ガス流量から演算
して求めたソースガス濃度とキャリアガス流量との積か
ら求めたソースガスの流量と、予め設定しておいたソー
スガス流量との差に応じて流量制御弁を制御する演算制
御部とを備える。
確で、かつ、短時間で一定に制御することを目的とす
る。 【構成】 液体ソースにキャリアガスを通すことによっ
て液体ソースを攪伴してガス化させたソースガスを一定
量で供給するガス供給装置において、キャリアガスの流
量を測定するキャリアガス流量測定部と、キャリアガス
とソースガスからなる混合ガスの流量を測定する混合ガ
ス流量測定部と、混合ガスの流量を制御する混合ガス流
量制御弁と、キャリアガス流量と混合ガス流量から演算
して求めたソースガス濃度とキャリアガス流量との積か
ら求めたソースガスの流量と、予め設定しておいたソー
スガス流量との差に応じて流量制御弁を制御する演算制
御部とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一定量のソースガスを
供給するガス供給装置に関するものである。
供給するガス供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の、例えば半導体の単結晶製造工程
においては、薄膜形成法の一つとしてＣＶＤ（chemical
vapor deposition ）法が用いられている。この方法
は、基板表面に原料となるガスを供給し、化学反応によ
り膜を形成するものである。この方法は、他の方法に比
べて、膜形成時の不純物添加が容易であり、不必要な不
純物の混入が少なく、また、段差被覆特性も良いという
特徴があり、特に半導体の製造過程においてよく用いら
れている。一方、膜の形成にあたり、原料となるガスの
供給量が正確に制御されないと膜の厚みが正確に設定値
どおりに形成されないという技術的な困難性もあった。
においては、薄膜形成法の一つとしてＣＶＤ（chemical
vapor deposition ）法が用いられている。この方法
は、基板表面に原料となるガスを供給し、化学反応によ
り膜を形成するものである。この方法は、他の方法に比
べて、膜形成時の不純物添加が容易であり、不必要な不
純物の混入が少なく、また、段差被覆特性も良いという
特徴があり、特に半導体の製造過程においてよく用いら
れている。一方、膜の形成にあたり、原料となるガスの
供給量が正確に制御されないと膜の厚みが正確に設定値
どおりに形成されないという技術的な困難性もあった。
【０００３】そのようなＣＶＤ法に使用されていた従来
のガス供給装置を図２に示す。同図のガス供給装置２１
において、図示しないキャリアガス供給装置から供給さ
れたキャリアガスはガスパイプ２２内を通りマスフロー
センサー２３、バルブ２４、レシオディテクター２５を
通過して攪伴機２６内にある液体ソース２７中に供給さ
れて液体ソース２７を攪伴する。攪伴された液体ソース
２７は、ソースガスとなり、キャリアガスと混合されて
混合ガスとなって再びガスパイプ２８を通りレシオディ
テクター２５を通過して図示しないＣＶＤ炉に供給され
る。
のガス供給装置を図２に示す。同図のガス供給装置２１
において、図示しないキャリアガス供給装置から供給さ
れたキャリアガスはガスパイプ２２内を通りマスフロー
センサー２３、バルブ２４、レシオディテクター２５を
通過して攪伴機２６内にある液体ソース２７中に供給さ
れて液体ソース２７を攪伴する。攪伴された液体ソース
２７は、ソースガスとなり、キャリアガスと混合されて
混合ガスとなって再びガスパイプ２８を通りレシオディ
テクター２５を通過して図示しないＣＶＤ炉に供給され
る。
【０００４】ところで、混合ガス中に含まれるソースガ
スの量を一定にするにあたって、従来は以下の制御を演
算制御部２９で行っていた。予め、ソースガスの単位時
間当たりの流量をポテンショメーター３０で設定する。
一方、ガスパイプ２２を通過するキャリアガスの流量を
マスフローセンサー２３で測定し、その流量出力信号を
演算回路３１へ出力する。また、ガスパイプ２８を通過
する混合ガスの濃度（ソースガス／キャリアガス）をレ
シオディテクター２５によって測定し、その濃度出力信
号を演算回路３１へ出力する。そして、演算回路３１
で、マスフローセンサー２３の流量出力信号とレシオデ
ィテクター２５の濃度出力信号とを積算し、ソースガス
の単位時間当たりの流量を演算する。次に、制御回路３
２は、ポテンショメーター３０で設定したソースガスと
演算回路３１で求めたソースガスとの差を求めて、その
差に応じてバルブ２４の開量を制御し、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量を制御することによってソースガ
スの質量を一定にしていた。
スの量を一定にするにあたって、従来は以下の制御を演
算制御部２９で行っていた。予め、ソースガスの単位時
間当たりの流量をポテンショメーター３０で設定する。
一方、ガスパイプ２２を通過するキャリアガスの流量を
マスフローセンサー２３で測定し、その流量出力信号を
演算回路３１へ出力する。また、ガスパイプ２８を通過
する混合ガスの濃度（ソースガス／キャリアガス）をレ
シオディテクター２５によって測定し、その濃度出力信
号を演算回路３１へ出力する。そして、演算回路３１
で、マスフローセンサー２３の流量出力信号とレシオデ
ィテクター２５の濃度出力信号とを積算し、ソースガス
の単位時間当たりの流量を演算する。次に、制御回路３
２は、ポテンショメーター３０で設定したソースガスと
演算回路３１で求めたソースガスとの差を求めて、その
差に応じてバルブ２４の開量を制御し、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量を制御することによってソースガ
スの質量を一定にしていた。
【０００５】ここで、ソースガスの流量を制御している
のは、以下の理由による。本来ＣＶＤ炉に供給するソー
スガスはソースガスの質量を制御するのが望ましいが、
質量自体を制御するのはソースガスが気体でもあること
から困難であった。そのため、ソースガスの流量がソー
スガスの質量と近似であると推定して、キャリアガスの
流量を変えることによってソースガスの質量を一定にし
ようとしていたのである。
のは、以下の理由による。本来ＣＶＤ炉に供給するソー
スガスはソースガスの質量を制御するのが望ましいが、
質量自体を制御するのはソースガスが気体でもあること
から困難であった。そのため、ソースガスの流量がソー
スガスの質量と近似であると推定して、キャリアガスの
流量を変えることによってソースガスの質量を一定にし
ようとしていたのである。
【０００６】なお、表示器３３は、キャリアガスの流
量、混合ガスの濃度、ソースガスの流量の表示を行って
いる。
量、混合ガスの濃度、ソースガスの流量の表示を行って
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガス供
給装置には次のような問題点があった。まず、ソースガ
スの単位時間当たりの流量を制御するのに攪伴機の入力
側に設置されたバルブで行っていたため、キャリアがバ
ルブから攪伴機までの間のガスパイプを通過するのと混
合ガスが攪伴機からレシオデテクターまでの間のガスパ
イプを通過するのに時間がかかっていた。そのため、バ
ルブの開量を制御してもキャリアガスの増減に伴うソー
スガスの流量の変化に時間がかかり、マスフローセンサ
ー、レシオディテクター、バルブ、攪伴機及び演算制御
部から構成されるフィードバックループの応答時間が長
くなり、ソースガスの単位時間当たりの流量の制御が不
安定でＣＶＤ炉へ供給するソースガスの流量の変動率が
大きかったため、膜の厚みを正確に制御するのが困難で
あった。
給装置には次のような問題点があった。まず、ソースガ
スの単位時間当たりの流量を制御するのに攪伴機の入力
側に設置されたバルブで行っていたため、キャリアがバ
ルブから攪伴機までの間のガスパイプを通過するのと混
合ガスが攪伴機からレシオデテクターまでの間のガスパ
イプを通過するのに時間がかかっていた。そのため、バ
ルブの開量を制御してもキャリアガスの増減に伴うソー
スガスの流量の変化に時間がかかり、マスフローセンサ
ー、レシオディテクター、バルブ、攪伴機及び演算制御
部から構成されるフィードバックループの応答時間が長
くなり、ソースガスの単位時間当たりの流量の制御が不
安定でＣＶＤ炉へ供給するソースガスの流量の変動率が
大きかったため、膜の厚みを正確に制御するのが困難で
あった。
【０００８】また、ソースガスの流量のみを制御する方
法では、攪伴時の攪伴器内における圧力、温度、液体ソ
ースの残量等によって実際のソースガスの質量とソース
ガスの流量から推定されるソースガスの質量とでは異な
ってしまい、ＣＶＤ炉に供給するソースガスの質量を正
確に制御することが困難であった。なお、液体ソースの
重量を重量計等で測定して実際に供給しているソースガ
スの質量を求めて制御する方法では、ソースガスの質量
を設定値にするまでに長時間を必要とするため実質的に
ソースガスの質量を正確に制御することができなかっ
た。
法では、攪伴時の攪伴器内における圧力、温度、液体ソ
ースの残量等によって実際のソースガスの質量とソース
ガスの流量から推定されるソースガスの質量とでは異な
ってしまい、ＣＶＤ炉に供給するソースガスの質量を正
確に制御することが困難であった。なお、液体ソースの
重量を重量計等で測定して実際に供給しているソースガ
スの質量を求めて制御する方法では、ソースガスの質量
を設定値にするまでに長時間を必要とするため実質的に
ソースガスの質量を正確に制御することができなかっ
た。
【０００９】本発明はこのような問題点に鑑み為された
ものであり、ソースガスの単位時間当たりの供給質量を
正確で、かつ、短時間で一定に制御することを目的とす
る。
ものであり、ソースガスの単位時間当たりの供給質量を
正確で、かつ、短時間で一定に制御することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、キャリアガスの流量を測定するキャリアガス流
量測定部と、キャリアガスとソースガスからなる混合ガ
スの流量を測定する混合ガス流量測定部と、混合ガスの
流量を制御する混合ガス流量制御弁と、キャリアガス流
量と混合ガス流量から演算して求めたソースガス濃度と
キャリアガス流量との積から求めたソースガスの流量と
予め設定しておいたソースガス流量との差に応じて混合
ガス流量制御弁を制御する演算制御部とを備えることを
特徴とする。
発明は、キャリアガスの流量を測定するキャリアガス流
量測定部と、キャリアガスとソースガスからなる混合ガ
スの流量を測定する混合ガス流量測定部と、混合ガスの
流量を制御する混合ガス流量制御弁と、キャリアガス流
量と混合ガス流量から演算して求めたソースガス濃度と
キャリアガス流量との積から求めたソースガスの流量と
予め設定しておいたソースガス流量との差に応じて混合
ガス流量制御弁を制御する演算制御部とを備えることを
特徴とする。
【００１１】この場合、混合ガス中のソースガス濃度
（Ｒ）を混合ガスとキャリアガスの流量比（流量比）及
び実験によって求めた定数（Ａ）から次式、 Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ（流量比） によって演算することが望ましい。
（Ｒ）を混合ガスとキャリアガスの流量比（流量比）及
び実験によって求めた定数（Ａ）から次式、 Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ（流量比） によって演算することが望ましい。
【００１２】
【作用】本装置にかかるガス供給装置によれば、キャリ
アガスの流量をキャリアガス流量測定部で測定する。次
に、このキャリアガス流量と混合ガス流量測定部で測定
した混合ガスの流量を基に一定規則の演算の下でソース
ガスの濃度を演算する。この濃度とキャリアガスの流量
との積により演算制御部でソースガスの流量を求め、ソ
ースガスの流量と設定ソースガスの流量との差を演算
し、この差により混合ガス流量制御弁を制御する。この
場合、混合ガスの流量を制御するので、制御された混合
ガスはそのままＣＶＤ炉に供給される。従って、ＣＶＤ
炉へ供給されるソースガスは極めて早く所定の流量に制
御される。また、濃度は、実験値によって求めた演算式
に基づいて演算される。従って、実際のソースガスの濃
度に極めて近似される。そのため、ソースガスの流量を
制御すれば、ソースガスの質量を制御したことになる。
アガスの流量をキャリアガス流量測定部で測定する。次
に、このキャリアガス流量と混合ガス流量測定部で測定
した混合ガスの流量を基に一定規則の演算の下でソース
ガスの濃度を演算する。この濃度とキャリアガスの流量
との積により演算制御部でソースガスの流量を求め、ソ
ースガスの流量と設定ソースガスの流量との差を演算
し、この差により混合ガス流量制御弁を制御する。この
場合、混合ガスの流量を制御するので、制御された混合
ガスはそのままＣＶＤ炉に供給される。従って、ＣＶＤ
炉へ供給されるソースガスは極めて早く所定の流量に制
御される。また、濃度は、実験値によって求めた演算式
に基づいて演算される。従って、実際のソースガスの濃
度に極めて近似される。そのため、ソースガスの流量を
制御すれば、ソースガスの質量を制御したことになる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。まず、本発明に係るガス供
給装置１の構成について、図１を参照して説明する。ガ
ス供給装置１は、攪伴器２、フローメーター（キャリア
ガス流量測定部）３、マスフローコントローラー（混合
ガス流量測定部及び混合ガス流量制御弁）４及び演算制
御部５から構成されている。
面に基づき詳細に説明する。まず、本発明に係るガス供
給装置１の構成について、図１を参照して説明する。ガ
ス供給装置１は、攪伴器２、フローメーター（キャリア
ガス流量測定部）３、マスフローコントローラー（混合
ガス流量測定部及び混合ガス流量制御弁）４及び演算制
御部５から構成されている。
【００１４】攪伴器２は、密閉容器であって、入力用の
ガスパイプ７と出力用のガスパイプ８を有する。ここ
で、ガスパイプ７の一端は液体ソース６内に埋設されて
おり、他端はフローメーター３を介して図示しないキャ
リアガスの供給装置に接続されている。また、ガスパイ
プ８の一端は攪伴器２内の液体ソース６の液面上に設置
されており、他端はマスフローコントローラー４を介し
て、攪伴器２で作製されたキャリアガスとソースガスで
なる混合ガスの送出先である図示しないＣＶＤ炉に接続
されている。
ガスパイプ７と出力用のガスパイプ８を有する。ここ
で、ガスパイプ７の一端は液体ソース６内に埋設されて
おり、他端はフローメーター３を介して図示しないキャ
リアガスの供給装置に接続されている。また、ガスパイ
プ８の一端は攪伴器２内の液体ソース６の液面上に設置
されており、他端はマスフローコントローラー４を介し
て、攪伴器２で作製されたキャリアガスとソースガスで
なる混合ガスの送出先である図示しないＣＶＤ炉に接続
されている。
【００１５】フローメーター３は、キャリアガスの流量
を測定する流量計であって、内部を貫通するガスパイプ
７を有しており、このガスパイプ７を通過するキャリア
ガスの流量を測定するキャリアガス流量測定部を備え、
そのキャリアガス流量測定部の流量信号線は演算制御部
５に接続されている。
を測定する流量計であって、内部を貫通するガスパイプ
７を有しており、このガスパイプ７を通過するキャリア
ガスの流量を測定するキャリアガス流量測定部を備え、
そのキャリアガス流量測定部の流量信号線は演算制御部
５に接続されている。
【００１６】マスフローコントローラー４は、内部を貫
通するガスパイプ８を有しており、混合ガスの流量を制
御する混合ガス流量制御弁であるニードルバルブと、こ
のガスパイプ８内を通過する混合ガスの流量を測定する
混合ガス流量測定部とを有している。そして、混合ガス
流量測定部の流量信号線とニードルバルブの開量制御信
号線は、共に演算制御部５に接続されている。
通するガスパイプ８を有しており、混合ガスの流量を制
御する混合ガス流量制御弁であるニードルバルブと、こ
のガスパイプ８内を通過する混合ガスの流量を測定する
混合ガス流量測定部とを有している。そして、混合ガス
流量測定部の流量信号線とニードルバルブの開量制御信
号線は、共に演算制御部５に接続されている。
【００１７】演算制御部５は、ソースガス流量設定部
９、表示部１０、ソースガス濃度演算部１１、ソースガ
ス設定演算部１２及びインターフェース部１３から構成
されている。ここで、各部の機能は以下のとおりであ
る。まず、ソースガス流量設定部９は、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量設定を行う。表示部１０は、ＣＶ
Ｄ炉へ供給するソースガスの流量及びソースガスの濃度
表示を行う。ソースガス濃度演算部１１は、混合ガスに
含まれるソースガスの濃度及びＣＶＤ炉へ供給している
ソースガスの流量を算出する。ソースガス設定演算部１
２は、ソースガスの設定流量とソースガス濃度演算部１
１で演算したソースガスの流量との差を算出してマスフ
ローコントローラー４内のニードルバルブの開量制御を
行う。インターフェース部１３は、フローメーター３及
びマスフローコントローラー４での流量信号のソースガ
ス濃度演算部１１への転送、フローメーター３及びマス
フローコントローラー４への電源供給、マスフローコン
トローラー４内のニードルバルブの開量制御信号の出力
制御を行う。
９、表示部１０、ソースガス濃度演算部１１、ソースガ
ス設定演算部１２及びインターフェース部１３から構成
されている。ここで、各部の機能は以下のとおりであ
る。まず、ソースガス流量設定部９は、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量設定を行う。表示部１０は、ＣＶ
Ｄ炉へ供給するソースガスの流量及びソースガスの濃度
表示を行う。ソースガス濃度演算部１１は、混合ガスに
含まれるソースガスの濃度及びＣＶＤ炉へ供給している
ソースガスの流量を算出する。ソースガス設定演算部１
２は、ソースガスの設定流量とソースガス濃度演算部１
１で演算したソースガスの流量との差を算出してマスフ
ローコントローラー４内のニードルバルブの開量制御を
行う。インターフェース部１３は、フローメーター３及
びマスフローコントローラー４での流量信号のソースガ
ス濃度演算部１１への転送、フローメーター３及びマス
フローコントローラー４への電源供給、マスフローコン
トローラー４内のニードルバルブの開量制御信号の出力
制御を行う。
【００１８】次に、本発明に係るガス供給装置１の動作
について説明する。まず、図示しない水素ガスの供給装
置から一定供給圧力で供給されたキャリアガスは、ガス
パイプ７内を通過して、攪伴器２に供給される。そし
て、攪伴器２の底部近辺にあるガスパイプ７の出口から
出たキャリアガスは、攪伴器２内に予め供給されてある
液体ソース６内を泡状となって攪伴器２の上部へ上昇す
る。この際、キャリアガスは、液体ソース６を攪伴させ
ることにより、液体ソース６を気化させてソースガスを
作製し、キャリアガスとソースガスとからなる混合ガス
を発生させる。ここで、キャリアガスは水素ガス（Ｈ
2 ）を用い、液体ソース６はトリクロロシラン（ＳｉＨ
Ｃｌ3 ）を用いる。また、ソースガスは、トリクロロシ
ランを気化させたものであって化学式自体は変化しな
い。そして、混合ガスは、攪伴器２内の上部に設置して
あるガスパイプ８の入口からガスパイプ８内に流入し
て、ガスパイプ８内を通過して図示しないＣＶＤ炉へ出
力される。
について説明する。まず、図示しない水素ガスの供給装
置から一定供給圧力で供給されたキャリアガスは、ガス
パイプ７内を通過して、攪伴器２に供給される。そし
て、攪伴器２の底部近辺にあるガスパイプ７の出口から
出たキャリアガスは、攪伴器２内に予め供給されてある
液体ソース６内を泡状となって攪伴器２の上部へ上昇す
る。この際、キャリアガスは、液体ソース６を攪伴させ
ることにより、液体ソース６を気化させてソースガスを
作製し、キャリアガスとソースガスとからなる混合ガス
を発生させる。ここで、キャリアガスは水素ガス（Ｈ
2 ）を用い、液体ソース６はトリクロロシラン（ＳｉＨ
Ｃｌ3 ）を用いる。また、ソースガスは、トリクロロシ
ランを気化させたものであって化学式自体は変化しな
い。そして、混合ガスは、攪伴器２内の上部に設置して
あるガスパイプ８の入口からガスパイプ８内に流入し
て、ガスパイプ８内を通過して図示しないＣＶＤ炉へ出
力される。
【００１９】この場合において、キャリアガスがガスパ
イプ７内を通過する際に、フローメーター３のキャリア
ガス流量測定部はキャリアガスの流量を測定し、この流
量信号は演算制御部５へ出力される。また、混合ガスが
ガスパイプ８内を通過する際に、マスフローコントロー
ラー４の混合ガス流量測定部は混合ガスの流量を測定
し、この流量信号は、演算制御部５のインターフェース
部１３へ出力される。
イプ７内を通過する際に、フローメーター３のキャリア
ガス流量測定部はキャリアガスの流量を測定し、この流
量信号は演算制御部５へ出力される。また、混合ガスが
ガスパイプ８内を通過する際に、マスフローコントロー
ラー４の混合ガス流量測定部は混合ガスの流量を測定
し、この流量信号は、演算制御部５のインターフェース
部１３へ出力される。
【００２０】演算制御部５では、以下の動作を行う。ま
ず、インターフェース部１３に出力された各流量信号
は、濃度演算部１１と表示部１０に送られる。次に、キ
ャリアガスの流量と混合ガスの流量を基に以下の演算を
する。まず、キャリアガスに対する混合ガスの流量を計
算する。すなわち、流量比＝（混合ガス／キャリアガ
ス）を演算する。次に、混合ガスの濃度を求めるため
に、実験値によって求めた近似式を用いて以下の演算を
する。 Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ10（流量比） ここで、Ｒは混合ガスの濃度である。また、Ａの値は、
実験値に基づいて定められる定数であって、通常の温
度、気圧等の環境条件や通常動作時における攪伴器内の
圧力、温度、液体ソースの残量及び攪伴器の容量等の動
作条件の下では、８５から９０の間の数値を使用する。
この場合、予め、環境条件や動作条件の変化に対応した
Ａの値を備えておき、最も環境条件、動作条件に近い値
を使用する。次に、混合ガスの濃度と混合ガスの流量と
の積によって混合ガスに含まれるソースガスの流量を求
める。そして、このソースガスの流量と濃度のデータは
表示部１０に送られて、キャリアガスと混合ガスの各流
量と共に、表示部１０において同時に表示される。
ず、インターフェース部１３に出力された各流量信号
は、濃度演算部１１と表示部１０に送られる。次に、キ
ャリアガスの流量と混合ガスの流量を基に以下の演算を
する。まず、キャリアガスに対する混合ガスの流量を計
算する。すなわち、流量比＝（混合ガス／キャリアガ
ス）を演算する。次に、混合ガスの濃度を求めるため
に、実験値によって求めた近似式を用いて以下の演算を
する。 Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ10（流量比） ここで、Ｒは混合ガスの濃度である。また、Ａの値は、
実験値に基づいて定められる定数であって、通常の温
度、気圧等の環境条件や通常動作時における攪伴器内の
圧力、温度、液体ソースの残量及び攪伴器の容量等の動
作条件の下では、８５から９０の間の数値を使用する。
この場合、予め、環境条件や動作条件の変化に対応した
Ａの値を備えておき、最も環境条件、動作条件に近い値
を使用する。次に、混合ガスの濃度と混合ガスの流量と
の積によって混合ガスに含まれるソースガスの流量を求
める。そして、このソースガスの流量と濃度のデータは
表示部１０に送られて、キャリアガスと混合ガスの各流
量と共に、表示部１０において同時に表示される。
【００２１】次に、ソースガス設定演算部１２は、ソー
スガス流量設定部９で設定したソースガスの流量とソー
スガス濃度演算部１１で演算したソースガスの流量との
差を演算する。そして、この差が正の値の場合には、マ
スフローコントローラー４内のニードルパイプの通過口
を広くし、差が負の値の場合には、ニードルバルブの通
過口を狭くするよう制御する。そのために、バルブ開量
の開量制御信号をインターフェース部１３を介してマス
フローコントローラー４へ送出する。マスフローコント
ローラー４は、この開量制御信号に応じて、ニードルバ
ルブの開量或いは閉量の制御を行う。
スガス流量設定部９で設定したソースガスの流量とソー
スガス濃度演算部１１で演算したソースガスの流量との
差を演算する。そして、この差が正の値の場合には、マ
スフローコントローラー４内のニードルパイプの通過口
を広くし、差が負の値の場合には、ニードルバルブの通
過口を狭くするよう制御する。そのために、バルブ開量
の開量制御信号をインターフェース部１３を介してマス
フローコントローラー４へ送出する。マスフローコント
ローラー４は、この開量制御信号に応じて、ニードルバ
ルブの開量或いは閉量の制御を行う。
【００２２】以上の動作により、マスフローコントロー
ラー４内のニードルバルブの開量によって混合ガス内の
ソースガスの流量の大きさが変化するというフィードバ
ックループとなり、結局、ソースガス流量設定部９で設
定したソースガスの流量と測定、演算したソースガスの
流量との差を小さくすることによって、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量、すなわちソースガスの質量を所
定量に制御することができる。なお、この制御の際、マ
スフローコントローラー４内のニードルバルブの開量に
よってＣＶＤ炉へのソースガスの流量が直ちに変化する
ため、フローメーター３、攪伴器２、マスフローコント
ローラー４内の混合ガス流量測定部とニードルバルブ、
演算制御部から構成されるフィードバックループの応答
時間は短い。また、攪伴器内の圧力、温度の変化や液体
ソースの残量等によってソースガスの気化量が変化した
場合でも、攪伴器の圧力等に対応した定数を用いてソー
スガスの流量を演算することによって、混合ガスの流量
の制御だけで正確なソースガスの質量の制御となるの
で、ソースガスの単位時間当たりの質量変動率がＣＶＤ
炉における薄膜の形成に影響がない程度に正確な制御を
することができる。
ラー４内のニードルバルブの開量によって混合ガス内の
ソースガスの流量の大きさが変化するというフィードバ
ックループとなり、結局、ソースガス流量設定部９で設
定したソースガスの流量と測定、演算したソースガスの
流量との差を小さくすることによって、ＣＶＤ炉へ供給
するソースガスの流量、すなわちソースガスの質量を所
定量に制御することができる。なお、この制御の際、マ
スフローコントローラー４内のニードルバルブの開量に
よってＣＶＤ炉へのソースガスの流量が直ちに変化する
ため、フローメーター３、攪伴器２、マスフローコント
ローラー４内の混合ガス流量測定部とニードルバルブ、
演算制御部から構成されるフィードバックループの応答
時間は短い。また、攪伴器内の圧力、温度の変化や液体
ソースの残量等によってソースガスの気化量が変化した
場合でも、攪伴器の圧力等に対応した定数を用いてソー
スガスの流量を演算することによって、混合ガスの流量
の制御だけで正確なソースガスの質量の制御となるの
で、ソースガスの単位時間当たりの質量変動率がＣＶＤ
炉における薄膜の形成に影響がない程度に正確な制御を
することができる。
【００２３】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、流量計はフローメーター以外の流量計であって
もよいし、ニードルバルブでなくとも他の流量を制御で
きるバルブであればよい。また、ソースガスの流量を求
めるための演算式においては、オペアンプ等を使用して
アナログ回路で直接演算してもよいし、各流量をディジ
タル信号に変換した後にディジタル回路で演算してもよ
い。また、攪伴器内に圧力計、温度計、液体ソースの重
量を測定する重量計等を設置しておき、それらのデータ
ーに基づいて、混合ガスの濃度演算に使用する定数を、
自動的に変更してもよい。更に、本実施例においては、
混合ガス流量測定部と混合ガス流量制御弁は、ともにマ
スフローコントローラー内に設けたが、別々に設けても
よい。また、ソースガス流量設定部、表示部、ソースガ
ス濃度演算部、ソースガス設定演算部、及びインターフ
ェース部は、演算制御部内に設けたが、これに限定され
ることなく、各部を必要に応じてフローメーターあるい
はマスフローコントローラー内に設けてもよい。その
他、細部の構成等において、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で任意に変更できる。
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、流量計はフローメーター以外の流量計であって
もよいし、ニードルバルブでなくとも他の流量を制御で
きるバルブであればよい。また、ソースガスの流量を求
めるための演算式においては、オペアンプ等を使用して
アナログ回路で直接演算してもよいし、各流量をディジ
タル信号に変換した後にディジタル回路で演算してもよ
い。また、攪伴器内に圧力計、温度計、液体ソースの重
量を測定する重量計等を設置しておき、それらのデータ
ーに基づいて、混合ガスの濃度演算に使用する定数を、
自動的に変更してもよい。更に、本実施例においては、
混合ガス流量測定部と混合ガス流量制御弁は、ともにマ
スフローコントローラー内に設けたが、別々に設けても
よい。また、ソースガス流量設定部、表示部、ソースガ
ス濃度演算部、ソースガス設定演算部、及びインターフ
ェース部は、演算制御部内に設けたが、これに限定され
ることなく、各部を必要に応じてフローメーターあるい
はマスフローコントローラー内に設けてもよい。その
他、細部の構成等において、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で任意に変更できる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、キャリア
ガスの流量を測定するキャリアガス流量測定部と、キャ
リアガスとソースガスからなる混合ガスの流量を測定す
る混合ガス流量測定部と、混合ガスの流量を制御する混
合ガス流量制御弁と、キャリアガス流量と混合ガス流量
から演算して求めたソースガス濃度とキャリアガス流量
との積から求めたソースガスの流量と、予め設定してお
いたソースガス流量との差に応じて前記混合ガス流量制
御弁を制御する演算制御部とを備えてなるため、次のよ
うな顕著な効果を奏することができる。 ＣＶＤ炉の近くに配置したバルブによりソースガスの
流量が制御されるので、ＣＶＤ炉へ供給されるソースガ
スの流量が直ちに変化するため、ソースガスの設定流量
に早く制御され、しかも、安定に動作する。 実験値に基づいた演算式により、実質的にソースガス
の質量の制御を行うので、液体ソースの重量を重量計等
で測定して実際に供給しているソースガスの質量を求め
て制御するよりも短時間で、しかも、設定質量（流量）
に極めて近いソースガスの供給を行うことができる。そ
して、これにより、ＣＶＤ炉においてＣＶＤ法による単
結晶膜を成長させる時の層方向の成長速度を安定させる
ことができる。特に、単結晶膜に不純物を一定量加えた
い場合に、成長速度の変化が不純物の変化となるため、
層方向の不純物濃度を一定にするのに大きい効果があ
る。 予め、実験値、例えば、攪伴器内の圧力、温度等に対
応した数値を用いて演算を行うことによって、攪伴器内
の圧力等が変化した場合でも設定質量のソースガスをＣ
ＶＤ炉に供給することができる。
ガスの流量を測定するキャリアガス流量測定部と、キャ
リアガスとソースガスからなる混合ガスの流量を測定す
る混合ガス流量測定部と、混合ガスの流量を制御する混
合ガス流量制御弁と、キャリアガス流量と混合ガス流量
から演算して求めたソースガス濃度とキャリアガス流量
との積から求めたソースガスの流量と、予め設定してお
いたソースガス流量との差に応じて前記混合ガス流量制
御弁を制御する演算制御部とを備えてなるため、次のよ
うな顕著な効果を奏することができる。 ＣＶＤ炉の近くに配置したバルブによりソースガスの
流量が制御されるので、ＣＶＤ炉へ供給されるソースガ
スの流量が直ちに変化するため、ソースガスの設定流量
に早く制御され、しかも、安定に動作する。 実験値に基づいた演算式により、実質的にソースガス
の質量の制御を行うので、液体ソースの重量を重量計等
で測定して実際に供給しているソースガスの質量を求め
て制御するよりも短時間で、しかも、設定質量（流量）
に極めて近いソースガスの供給を行うことができる。そ
して、これにより、ＣＶＤ炉においてＣＶＤ法による単
結晶膜を成長させる時の層方向の成長速度を安定させる
ことができる。特に、単結晶膜に不純物を一定量加えた
い場合に、成長速度の変化が不純物の変化となるため、
層方向の不純物濃度を一定にするのに大きい効果があ
る。 予め、実験値、例えば、攪伴器内の圧力、温度等に対
応した数値を用いて演算を行うことによって、攪伴器内
の圧力等が変化した場合でも設定質量のソースガスをＣ
ＶＤ炉に供給することができる。
【図１】本発明に係るガス供給装置の構成を表したブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】従来のガス供給装置の構成を表したブロック図
である。
である。
１ ガス供給装置 ２ 攪伴器 ３ フローメーター（キャリアガス流量測定部） ４ マスフローコントローラー（混合ガス流量測定部及
び混合ガス流量制御弁） ５ 演算制御部
び混合ガス流量制御弁） ５ 演算制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 液体ソースにキャリアガスを通すことに
よって液体ソースを攪伴してガス化させたソースガスを
一定量で供給するガス供給装置において、 前記キャリアガスの流量を測定するキャリアガス流量測
定部と、 前記キャリアガスと前記ソースガスからなる混合ガスの
流量を測定する混合ガス流量測定部と、 前記混合ガスの流量を制御する混合ガス流量制御弁と、 前記キャリアガス流量と前記混合ガス流量から演算して
求めたソースガス濃度と前記キャリアガス流量との積か
ら求めたソースガスの流量と、予め設定しておいたソー
スガス流量との差に応じて前記混合ガス流量制御弁を制
御する演算制御部と、 を備えることを特徴とするガス供給装置。 - 【請求項２】 前記混合ガス中のソースガス濃度（Ｒ）
を混合ガスとキャリアガスの流量比（流量比）及び実験
によって求めた定数（Ａ）から次式、 Ｒ＝Ａ×Ｌｏｇ10（流量比） によって演算することを特徴とする請求項１に記載のガ
ス供給装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4162225A JP2703694B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | ガス供給装置 |
| EP93301886A EP0572108B1 (en) | 1992-05-28 | 1993-03-12 | Gas feeder |
| DE69313351T DE69313351T2 (de) | 1992-05-28 | 1993-03-12 | Gasförderer |
| US08/030,864 US5354516A (en) | 1992-05-28 | 1993-03-12 | Gas feeder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4162225A JP2703694B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | ガス供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05329357A true JPH05329357A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2703694B2 JP2703694B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=15750353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4162225A Expired - Lifetime JP2703694B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | ガス供給装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5354516A (ja) |
| EP (1) | EP0572108B1 (ja) |
| JP (1) | JP2703694B2 (ja) |
| DE (1) | DE69313351T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014145115A (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Tokyo Electron Ltd | 原料ガス供給装置、成膜装置、流量の測定方法及び記憶媒体 |
| JP2015099881A (ja) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス供給装置、成膜装置、ガス供給方法及び記憶媒体 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE10059386A1 (de) * | 2000-11-30 | 2002-06-13 | Aixtron Ag | Verfahren und Vorrichtung zur dosierten Abgabe kleiner Flüssigkeitsvolumenströme |
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| KR100962044B1 (ko) * | 2007-12-06 | 2010-06-08 | 성균관대학교산학협력단 | 저유전 플라즈마 중합체 박막 및 그 제조 방법 |
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-
1992
- 1992-05-28 JP JP4162225A patent/JP2703694B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-03-12 US US08/030,864 patent/US5354516A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-12 DE DE69313351T patent/DE69313351T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-12 EP EP93301886A patent/EP0572108B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| EP0572108A2 (en) | 1993-12-01 |
| US5354516A (en) | 1994-10-11 |
| EP0572108B1 (en) | 1997-08-27 |
| JP2703694B2 (ja) | 1998-01-26 |
| DE69313351D1 (de) | 1997-10-02 |
| DE69313351T2 (de) | 1998-03-12 |
| EP0572108A3 (en) | 1994-09-21 |
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