專利名稱：材料氣體濃度控制系統(tǒng)及材料氣體濃度控制系統(tǒng)用程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在將載氣(carrier gas)導(dǎo)入儲(chǔ)罐(tank)內(nèi)收容的固體或液體材料以使材料氣化的材料氣化系統(tǒng)(system)中，控制該氣化后的材料氣體的濃度的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于用于此種材料氣化系統(tǒng)，用于固定地保持材料氣體的濃度的濃度控制系統(tǒng)， 本申請(qǐng)人當(dāng)前正在申請(qǐng)中。此濃度控制系統(tǒng)在從儲(chǔ)罐內(nèi)導(dǎo)出載氣和材料氣體的混合氣體的導(dǎo)出管內(nèi)，具備第1閥(valve)、測(cè)定所述材料氣體的分壓的分壓測(cè)定傳感器(sensor)、及測(cè)定所述混合氣體的壓力即總壓的總壓測(cè)定傳感器，且具備濃度測(cè)定部及濃度控制部，所述濃度測(cè)定部通過(guò)將測(cè)定出的分壓除以總壓來(lái)測(cè)定混合氣體中的材料氣體的濃度，所述濃度控制部控制所述第1閥的開(kāi)度，以使得由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度。根據(jù)如此構(gòu)成的濃度控制系統(tǒng)，即使儲(chǔ)罐內(nèi)的材料未在飽和蒸氣壓下氣化，氣化的狀態(tài)發(fā)生變動(dòng)而材料氣體的分壓有所變動(dòng)，亦可根據(jù)該變動(dòng)而通過(guò)所述第1閥來(lái)控制混合氣體的總壓。因而，無(wú)論儲(chǔ)罐內(nèi)的材料氣體的發(fā)生狀況如何，均可將材料氣體的濃度固定地保持為設(shè)定濃度。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本專利特愿2008-282622然而，如果繼續(xù)進(jìn)行濃度控制，則儲(chǔ)罐內(nèi)的材料會(huì)因材料量減少而導(dǎo)致氣化的材料氣體的分壓下降。這是因?yàn)?，如果材料是固體，則其表面積會(huì)減少，與載氣接觸的面積將變小，如果是液體，則會(huì)因液面下降而導(dǎo)致載氣的氣泡(bubble)可與液體接觸的時(shí)間減少，且因蒸發(fā)時(shí)剝奪的氣化熱而導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度下降等，由于這些情況，會(huì)導(dǎo)致材料氣體的發(fā)生量減少。如此，當(dāng)材料氣體的發(fā)生量減少，材料氣體的分壓變小時(shí)，前述的濃度控制系統(tǒng)為了將材料氣體的濃度保持為固定，控制第1閥以減小總壓。此時(shí)，為了減小總壓，控制所述第1閥的開(kāi)度變得更大。但是，由于所述第1閥存在可動(dòng)范圍，因此當(dāng)?shù)?閥變得全開(kāi)時(shí)，將無(wú)法再進(jìn)一步地減小混合氣體的總壓。因而，一旦材料氣體的分壓變得過(guò)小，將無(wú)法追隨此變化來(lái)減小總壓，因此無(wú)法再將材料氣體的濃度保持為設(shè)定濃度。而且，不僅在將濃度保持為固定的情況下，而且在想要通過(guò)控制載氣的流量來(lái)將材料氣體的流量保持為固定的情況下，有時(shí)也同樣會(huì)因?yàn)椴牧蠚怏w的發(fā)生量的下降，而導(dǎo)致載氣的流量控制用閥的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度，從而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行材料氣體的流量控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種例如能夠防止下述狀況的發(fā)生的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，即，在將材料氣體的濃度固定地保持為某一設(shè)定濃度時(shí)，材料氣體的分壓會(huì)變得非常低，在閥的可動(dòng)范圍內(nèi)無(wú)法達(dá)成與材料氣體的分壓對(duì)應(yīng)的總壓， 從而無(wú)法將材料氣體的濃度固定地保持為設(shè)定濃度。而且，本發(fā)明的目的在于還提供一種能夠防止下述狀況的發(fā)生的材料氣體流量控制系統(tǒng)，即，材料氣體的發(fā)生量變少，從而無(wú)法將材料氣體的流量保持為固定。S卩，本發(fā)明的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且，當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。而且，本發(fā)明的材料氣體濃度控制系統(tǒng)中所用的程序(program)，用于材料氣體濃度控制系統(tǒng)，所述材料氣體濃度控制系統(tǒng)具備第1閥、濃度測(cè)定部、濃度控制部及調(diào)溫器， 所述第1閥設(shè)于所述導(dǎo)出管上，所述濃度測(cè)定部測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度，所述濃度控制部控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度，所述調(diào)溫器對(duì)所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)溫，以使其達(dá)到設(shè)定溫度，此程序的特征在于包括溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且，當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。如果是此種構(gòu)成，則在持續(xù)進(jìn)行濃度控制以使材料氣體的濃度達(dá)到設(shè)定濃度的期間，當(dāng)材料氣體的發(fā)生量減少而其分壓下降時(shí)，為了使材料氣體的濃度保持為設(shè)定濃度而使總壓持續(xù)下降的過(guò)程中，即使第1閥的開(kāi)度達(dá)到接近開(kāi)放極限開(kāi)度的狀態(tài)，在此時(shí)刻，所述溫度設(shè)定部會(huì)將設(shè)定溫度設(shè)定為比達(dá)到開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度的時(shí)刻的溫度更高，從而使材料氣體的飽和蒸氣壓上升，由此能夠使材料氣體的發(fā)生量增加，從而使材料氣體的分壓上升。因而，當(dāng)材料氣體的分壓上升時(shí)，要使?jié)舛裙潭ǎ倝阂脖仨毶仙?，因此閥的開(kāi)度將被控制為比超過(guò)開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度的時(shí)刻的開(kāi)度更偏向閉塞側(cè)的開(kāi)度。即，當(dāng)材料氣體的分壓低于某個(gè)限度的值時(shí)，溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為更高的溫度，使材料氣體的分壓上升，因此，對(duì)于第1閥的開(kāi)度，能夠在可動(dòng)范圍的中央側(cè)，帶有足夠的裕度來(lái)進(jìn)行濃度控制，而不是在開(kāi)放極限開(kāi)度的附近來(lái)進(jìn)行濃度控制。如此，能夠防止因材料氣體的分壓下降，造成必須在超過(guò)第1閥的可動(dòng)范圍的區(qū)域來(lái)進(jìn)行濃度控制，從而導(dǎo)致第1閥停止在開(kāi)放極限開(kāi)度的開(kāi)度，而無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題。進(jìn)而，根據(jù)此種構(gòu)成的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，通過(guò)使用第1閥來(lái)控制總壓，可實(shí)現(xiàn)能夠允許材料氣體的分壓變動(dòng)的濃度控制，因此不需要通過(guò)溫度控制來(lái)嚴(yán)格地控制材料氣體的發(fā)生量。因而，要進(jìn)行濃度控制，只要是只能夠應(yīng)對(duì)超過(guò)第1閥的可動(dòng)范圍之類的特殊狀況的調(diào)溫器及溫度設(shè)定部即可，因此也可以使用不怎么精密的溫度控制裝置。因而，不需要使用高性能的溫度控制裝置，因此即使只使用簡(jiǎn)易且廉價(jià)的調(diào)溫器及溫度設(shè)定部，也能夠防止如上所述的因超過(guò)第1閥的可動(dòng)范圍而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題。如果在檢測(cè)出第1閥的開(kāi)度已達(dá)到開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度或接近該開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度之后才開(kāi)始溫度控制，則有可能會(huì)因溫度控制的遲緩，而導(dǎo)致慣性趨于材料氣體的分壓下降的方向發(fā)展，而第1閥到達(dá)開(kāi)放極限開(kāi)度。要防止此類問(wèn)題，只要根據(jù)所述第1閥的開(kāi)度的變化率來(lái)變更所述閾值即可。如果是此種構(gòu)成，只要設(shè)定成，當(dāng)變化率大時(shí)，帶有裕度地使開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度與開(kāi)放極限開(kāi)度之差變大，而當(dāng)變化率小時(shí)，使開(kāi)度之差變小，便能夠進(jìn)行更易避免無(wú)法控制的狀態(tài)的安全的濃度控制。也可以監(jiān)控材料氣體的分壓，當(dāng)分壓下降時(shí)，使分壓一定程度地上升，以能夠在第 1閥的開(kāi)度的可動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行濃度控制。具體而言，只要是下述材料氣體濃度控制系統(tǒng)即可，其用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，具備測(cè)定所述材料氣體的分壓的分壓測(cè)定傳感器及測(cè)定所述混合氣體的總壓的總壓測(cè)定傳感器，并根據(jù)所述分壓和所述總壓來(lái)測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，對(duì)所述調(diào)溫器設(shè)定一設(shè)定溫度，且，當(dāng)由所述分壓測(cè)定傳感器所測(cè)定的分壓低于根據(jù)所述第1閥的可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的下限閾值分壓時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。要防止因第1閥的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度，而無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題，也可以使用除了利用溫度控制來(lái)調(diào)整材料氣體的分壓的方法以外的方法。具體而言，只要是下述的材料氣體濃度控制系統(tǒng)即可，其用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；輔助閥，設(shè)于所述第1閥的上游或下游；以及輔助閥控制部，控制所述輔助閥的開(kāi)度，且，當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述輔助閥控制部將所述輔助閥的開(kāi)度朝向比在此時(shí)刻所設(shè)定的開(kāi)度更偏向開(kāi)放側(cè)的開(kāi)度來(lái)予以變更。如果是此種構(gòu)成，則當(dāng)?shù)?閥接近開(kāi)放側(cè)極限開(kāi)度時(shí)，通過(guò)使輔助閥的開(kāi)度開(kāi)放來(lái)輔助性地使總壓進(jìn)一步下降，由此能夠與材料氣體的分壓的下降對(duì)應(yīng)地將濃度固定保持為設(shè)定濃度。-與防止因材料氣體的分壓過(guò)于下降，即使第1閥達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度也無(wú)法設(shè)為設(shè)定濃度的狀況發(fā)生同樣地，也能夠避免下述問(wèn)題，即，因材料氣體的分壓過(guò)于上升，與此相應(yīng)地使總壓上升，因此即使第1閥達(dá)到閉塞極限開(kāi)度也無(wú)法設(shè)為設(shè)定濃度。具體而言，只要是下述材料氣體濃度控制系統(tǒng)即可，其用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，對(duì)所述調(diào)溫器設(shè)定設(shè)定溫度，且，當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度低于根據(jù)可動(dòng)范圍的閉塞極限開(kāi)度而定的閉塞側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更低的溫度。在并非要將混合氣體中的材料氣體的濃度，而是將所述材料氣體的流量保持大致固定的情況下，有時(shí)也會(huì)因材料的減少等而造成材料氣體的發(fā)生量減少，從而導(dǎo)致即使流量控制用的閥達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度也無(wú)法設(shè)為設(shè)定流量的情況。為了防止此類問(wèn)題，只要是下述材料氣體流量控制系統(tǒng)即可，其用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體流量控制系統(tǒng)的特征在于包括第2閥，設(shè)于所述導(dǎo)入管上；材料氣體流量測(cè)定部，測(cè)定所述材料氣體的流量；材料氣體流量控制部，控制所述第2閥的開(kāi)度，以使由所述材料氣體流量測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定流量達(dá)到預(yù)定的設(shè)定流量；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且，當(dāng)所述第2閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。如果是此種構(gòu)成，則當(dāng)?shù)?閥接近開(kāi)放極限開(kāi)度時(shí)，使儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度上升而使所述材料氣體的發(fā)生量增加，以能夠在可動(dòng)范圍的中央側(cè)來(lái)控制所述第2閥的開(kāi)度，因此能夠避免無(wú)法控制材料氣體的流量的事態(tài)，從而能夠始終以固定流量來(lái)使材料氣體流動(dòng)。(發(fā)明的效果)如此，根據(jù)本發(fā)明的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，在因濃度控制中材料氣體的分壓發(fā)生下降，造成第1閥的開(kāi)度接近開(kāi)放極限開(kāi)度，而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步繼續(xù)進(jìn)行濃度控制之前， 所述溫度設(shè)定部使設(shè)定溫度上升，欲使材料氣體的分壓一定程度地上升，因此應(yīng)達(dá)成的總壓也上升，從而能夠在所述第1閥的可動(dòng)范圍內(nèi)確實(shí)地進(jìn)行濃度控制，能夠防止所述第1閥為開(kāi)放極限開(kāi)度而無(wú)法進(jìn)一步動(dòng)作，從而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)。圖2是上述實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的功能區(qū)塊圖。圖3是表示上述實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的濃度控制的動(dòng)作的流程圖。圖4是表示上述實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的流量控制的動(dòng)作的流程圖。圖5是表示通過(guò)上述實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的設(shè)定溫度變更而在第1 閥的可動(dòng)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行濃度控制的圖表。圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)。圖7是本發(fā)明的又一實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)。圖8是本發(fā)明的不同實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)。
[符號(hào)的說(shuō)明]
1 材料氣化系統(tǒng)(起泡系統(tǒng))
2 濃度控制器
3 流量控制器
4 調(diào)溫機(jī)構(gòu)
5 輔助閥
11導(dǎo)入管
12導(dǎo)出管
13儲(chǔ)罐
21分壓測(cè)定傳感器
22壓力計(jì)
23第1閥
24濃度控制器控制部
31熱式流量計(jì)
32第2閥
33流量控制器控制部
41調(diào)溫器
42溫度設(shè)定部
100 材料氣體濃度控制系統(tǒng)
241 濃度計(jì)算部
242 第1閥控制部
243 設(shè)定壓力設(shè)定部
331 載氣流量計(jì)算部
332 第2閥控制部
333 設(shè)定載氣流量設(shè)定部
421 開(kāi)度比較部
422 溫度變更部
BF 控制電路
C 腔室
CC 濃度控制部
CS濃度測(cè)定部
FC流量控制部
L 材料
N 上方空間
T 溫度傳感器
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式。本實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)100例如是用于以固定的濃度來(lái)對(duì)半導(dǎo)
8體制造裝置的一種即有機(jī)金屬化學(xué)氣相沈積(MOCVD)成膜裝置供給TMh(三甲基銦 (trimethyl indium))的系統(tǒng)。更具體而言，本實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)100是用于將TMhW固體材料氣化后供給至作為成膜室的腔室(chamber)的起泡(bubbling)系統(tǒng) 1。另外，TMh對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求中的材料，起泡系統(tǒng)1對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求中的材料氣化系統(tǒng)。此處，即使材料是液體材料，本發(fā)明也能夠起到同樣的效果。而且，本發(fā)明的材料濃變控制系統(tǒng)并不限于TMh的固體材料氣化后的材料氣體的濃度控制。例如，也可以用于穩(wěn)定供給化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)成膜裝置等或半導(dǎo)體制造工藝(process) 中所用的晶片(wafer)清洗裝置的干燥處理槽內(nèi)的異丙醇(Isopropyl Alcohol, IPA)濃度。除此以外，并不限于半導(dǎo)體、平板顯示器(FPD)、光元件(device)、微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System, MEMS)等的制造工藝，可以用于使用起泡系統(tǒng)1的氣體供給
直ο如圖1所示，所述起泡系統(tǒng)1具備儲(chǔ)罐13，貯存材料L ；導(dǎo)入管11，將載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐13內(nèi)貯存的材料L中而使其起泡；以及導(dǎo)出管12，從所述儲(chǔ)罐13內(nèi)貯存的材料L的上方空間N導(dǎo)出材料L氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體。在所述儲(chǔ)罐13內(nèi)，安裝有用于測(cè)定儲(chǔ)罐13內(nèi)的溫度的溫度傳感器T。材料氣體濃度控制系統(tǒng)100是由流量控制器3 (flow controller)及濃度控制器 2 (concentration controller)構(gòu)成，所述流量控制器3設(shè)于所述導(dǎo)入管11中，用于進(jìn)行載氣的流量控制，所述濃度控制器2設(shè)于所述導(dǎo)出管12中，用于進(jìn)行混合氣體中的材料氣體的濃度控制。本實(shí)施方式的濃度控制器2是藉由控制混合氣體的總壓來(lái)進(jìn)行濃度控制。進(jìn)而，除了此種構(gòu)成以外，本材料氣體濃度控制系統(tǒng)100還具備用于將儲(chǔ)罐13內(nèi)的溫度保持固定的調(diào)溫機(jī)構(gòu)。以下，一方面參照?qǐng)D1及圖2，一方面對(duì)于各設(shè)備，按照濃度控制器2、流量控制器 3、調(diào)溫機(jī)構(gòu)的順序來(lái)對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行詳述。<濃度控制器的構(gòu)成>所述濃度控制器2從上游開(kāi)始依序設(shè)有對(duì)所述混合氣體中的材料氣體的濃度進(jìn)行測(cè)定的濃度測(cè)定部CS、對(duì)所述儲(chǔ)罐13內(nèi)的壓力即混合氣體的壓力(總壓)進(jìn)行測(cè)定的壓力測(cè)定部即壓力計(jì)22、及用于通過(guò)閥體的開(kāi)度來(lái)控制混合氣體的總壓的第1閥23，進(jìn)而具備濃度控制器控制部對(duì)。此處，為了對(duì)混合氣體中的材料氣體的濃度進(jìn)行控制，壓力計(jì)22 必須設(shè)于第1閥23更上游。這是因?yàn)?，這樣才能準(zhǔn)確地測(cè)定儲(chǔ)罐13內(nèi)的總壓，并準(zhǔn)確地計(jì)算出混合氣體中的材料氣體的濃度，從而可配合材料L的氣化狀態(tài)的變化。所述濃度測(cè)定部CS具備分壓測(cè)定傳感器21，通過(guò)非分散式紅外線吸收方式來(lái)測(cè)定材料氣體的分壓；以及濃度計(jì)算部M1，根據(jù)由所述分壓測(cè)定傳感器21所測(cè)定的材料氣體的分壓、及由所述壓力計(jì)22所測(cè)定的測(cè)定壓力即總壓，來(lái)計(jì)算出混合氣體中的材料氣體的濃度。此處，混合氣體中的材料氣體的濃度是通過(guò)將材料氣體的分壓除以混合氣體的總壓來(lái)算出。這樣的濃度計(jì)算方法是根據(jù)氣體的狀態(tài)方程式而導(dǎo)出。所述濃度控制器控制部M是由前述的濃度計(jì)算部241及濃度控制部CC構(gòu)成。濃度控制部CC控制第1閥23，以使由所述濃度測(cè)定部CS所測(cè)定出的測(cè)定濃度最終達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度，且該濃度控制部CC是由第1閥控制部對(duì)2、及對(duì)所述第1閥控制部242設(shè)定一設(shè)定壓力的設(shè)定壓力設(shè)定部243構(gòu)成。
第1閥控制部242控制所述第1閥23的開(kāi)度，以使由所述壓力計(jì)22所測(cè)定出的壓力(總壓)達(dá)到由設(shè)定壓力設(shè)定部243所設(shè)定的壓力即設(shè)定壓力。設(shè)定壓力設(shè)定部243在設(shè)定濃度被變更后的固定期間內(nèi)，將設(shè)定壓力設(shè)為由后述的總壓計(jì)算部244所計(jì)算出的儲(chǔ)罐內(nèi)壓力即臨時(shí)設(shè)定壓力，另一方面，在其他期間內(nèi)，趨于由濃度測(cè)定部CS所測(cè)定出的測(cè)定濃度與設(shè)定濃度的偏差變小的方向來(lái)變更預(yù)定的設(shè)定壓力。具體而言，當(dāng)測(cè)定出的測(cè)定濃度高于設(shè)定濃度時(shí)，由于濃度是由分壓/總壓來(lái)表示，因此可以通過(guò)加大總壓來(lái)降低濃度。因而，當(dāng)測(cè)定濃度高于設(shè)定濃度時(shí)，設(shè)定壓力設(shè)定部243對(duì)所述第1閥控制部242變更設(shè)定壓力，以加大總壓。其結(jié)果，所述第1閥控制部242 控制第1閥23的開(kāi)度減小。當(dāng)測(cè)定出的測(cè)定濃度低于設(shè)定濃度時(shí)，則進(jìn)行相反的操作。如此般趨于測(cè)定濃度與設(shè)定濃度的偏差變小的方向來(lái)進(jìn)行設(shè)定壓力的變更，在測(cè)定濃度高于設(shè)定濃度時(shí)，是指將設(shè)定壓力變更為更高，而在測(cè)定濃度低于設(shè)定濃度時(shí)，是指將設(shè)定壓力變更為更低。另外，濃度控制器控制部M利用了電腦(computer)，其具備內(nèi)部總線(bus)、 中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、存儲(chǔ)器(memory)、輸入/輸出通道(I/O channel)、交流/直流轉(zhuǎn)換器(A/D converter)、直流/交流轉(zhuǎn)換器(D/A converter)等。 并且，所述CPU或周邊設(shè)備按照存儲(chǔ)器內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)的規(guī)定程序來(lái)工作，由此來(lái)發(fā)揮作為第1 閥控制部對(duì)2、所述濃度計(jì)算部Ml、所述設(shè)定壓力設(shè)定部243的功能。此處構(gòu)成為，只有第 1閥控制部242是由獨(dú)立的單片微機(jī)(one chip microcomputer)等的控制電路來(lái)構(gòu)成，以受理設(shè)定壓力，而將所述壓力計(jì)22及所述第1閥23設(shè)為一個(gè)單元(unit)，從而只要輸入設(shè)定壓力便可容易地進(jìn)行壓力控制。如果是這樣的控制部的構(gòu)成，便可將先前為了用于壓力控制而開(kāi)發(fā)的控制電路或軟件(software)用于濃度控制，因此能夠防止設(shè)計(jì)或開(kāi)發(fā)成本 (cost)的增大。如此，濃度控制器2是以單體來(lái)進(jìn)行混合氣體的濃度控制。<流量控制器的構(gòu)成>其次，針對(duì)流量控制器3，對(duì)各部分進(jìn)行說(shuō)明。所述流量控制器3從上游開(kāi)始依序設(shè)有對(duì)流入所述導(dǎo)入管11的載氣的質(zhì)量流量進(jìn)行測(cè)定的流量測(cè)定部即熱(thermal)式流量計(jì)31、及通過(guò)閥體的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)載氣的流量的第2閥32，還具備流量控制器控制部33。 流量測(cè)定部也可以使用差壓式流量計(jì)。所述流量控制器控制部33是由載氣流量計(jì)算部331及流量控制部FC構(gòu)成，所述載氣流量計(jì)算部331根據(jù)來(lái)自所述熱式流量計(jì)31的信號(hào)來(lái)計(jì)算出載氣的流量，所述流量控制部FC根據(jù)所述材料氣體的測(cè)定濃度及所述載氣的測(cè)定流量，計(jì)算出流經(jīng)所述導(dǎo)出管12 的材料氣體或混合氣體的流量，并控制第2閥32的開(kāi)度，以使該計(jì)算流量達(dá)到預(yù)定的設(shè)定流量。所述流量控制部FC具備第2閥控制部332、及對(duì)所述第2閥控制部332設(shè)定一設(shè)定流量的設(shè)定載氣流量設(shè)定部333。所述第2閥控制部332控制所述第2閥32的開(kāi)度，以使測(cè)定出的測(cè)定載氣流量達(dá)到由設(shè)定載氣流量設(shè)定部333所設(shè)定的設(shè)定載氣流量。所述設(shè)定載氣流量設(shè)定部333趨于所述計(jì)算流量與所設(shè)定的設(shè)定流量的偏差變
10小的方向來(lái)變更預(yù)定的設(shè)定載氣流量。對(duì)于使所述計(jì)算流量與所設(shè)定的設(shè)定流量的偏差變小，若進(jìn)行具體說(shuō)明，則當(dāng)材料氣體或混合氣體的計(jì)算流量多于材料氣體或混合氣體的設(shè)定流量時(shí)，假設(shè)由所述濃度控制部CC將濃度保持固定，而對(duì)所述第2閥控制部332變更設(shè)定載氣流量，以減少所流入的載氣的流量。當(dāng)計(jì)算出的計(jì)算流量少于設(shè)定流量時(shí)，則進(jìn)行相反的操作。這是因?yàn)椋瑵舛仁怯煞謮?總壓來(lái)表示，也是由(材料氣體的質(zhì)量流量)/(總質(zhì)量流量=材料氣體的質(zhì)量流量+載氣的質(zhì)量流量)來(lái)表示，因此如果濃度保持固定，則載氣的質(zhì)量流量的增減便能夠直接帶來(lái)材料氣體的質(zhì)量流量及總流量的增減。另外，當(dāng)計(jì)算流量少于設(shè)定流量時(shí)，進(jìn)行與計(jì)算流量少于設(shè)定流量時(shí)相反的操作。另外，載氣流量計(jì)算部331及第2閥控制部332是通過(guò)具備CPU、存儲(chǔ)器、I/O通道、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等的控制電路BF等來(lái)發(fā)揮功能。該控制電路BF是為了用于流量控制而特化，其構(gòu)成為，受理流量控制器3應(yīng)控制的流量的值即流量設(shè)定值的信號(hào)或來(lái)自所述熱式流量計(jì)31的信號(hào)。而且，所述設(shè)定載氣流量設(shè)定部333是通過(guò)通用的單片微機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。如此，流量控制器3只進(jìn)行導(dǎo)入管11中的載氣的流量控制，最終來(lái)進(jìn)行材料氣體或混合氣體的流量控制。<濃度控制器、流量控制器的動(dòng)作>其次，對(duì)于混合氣體中的材料氣體濃度的控制動(dòng)作及混合氣體及材料氣體的流量的控制動(dòng)作，一方面參照?qǐng)D3、圖4的流程圖，一方面進(jìn)行說(shuō)明。首先，一方面參照?qǐng)D3，一方面對(duì)通過(guò)控制第1閥23的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行濃度控制以達(dá)到所設(shè)定的設(shè)定濃度時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)由所述分壓測(cè)定傳感器21所測(cè)定出的材料氣體的分壓、及由所述壓力計(jì)22 所測(cè)定的混合氣體的總壓，濃度計(jì)算部241通過(guò)式(1)來(lái)計(jì)算出混合氣體中的材料氣體的濃度。C = Pz/Pt (1)此處，C是濃度，Pz是材料氣體的分壓，Pt是混合氣體的總壓。在常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)由濃度測(cè)定部所測(cè)定出的濃度與對(duì)設(shè)定壓力設(shè)定部243所設(shè)定的設(shè)定濃度不同時(shí)，根據(jù)由所述分壓測(cè)定傳感器21所測(cè)定出的材料氣體的分壓I^z與設(shè)定濃度C0，并通過(guò)式( ，設(shè)定壓力設(shè)定部M3以下述方式來(lái)變更設(shè)定壓力PtO (步驟(st印) Si)。PtO = Pz/C0 (2)此處，Pz是由所述分壓測(cè)定傳感器21始終測(cè)定的值，CO是所設(shè)定的濃度，因此為已知。所述第1閥控制部242在設(shè)定壓力被變更為PtO時(shí)，控制第1閥23的開(kāi)度，以使所述壓力計(jì)22所測(cè)定的壓力(總壓)Pt與設(shè)定壓力PtO的偏差變小(步驟S2)。在使所述測(cè)定壓力Pt追隨于設(shè)定壓力PtO的期間，如果材料氣體的分壓I3Z不發(fā)生變動(dòng)，則最終測(cè)定的混合氣體中的材料氣體的濃度將達(dá)到設(shè)定濃度Co。在追隨過(guò)程中，如果材料氣體的分壓內(nèi)發(fā)生變動(dòng)，則設(shè)定壓力設(shè)定部243根據(jù)式 (2)來(lái)再次重新變更設(shè)定壓力PtO，以達(dá)到設(shè)定濃度CO。其次，一方面參照?qǐng)D4，一方面對(duì)導(dǎo)出管12中的材料氣體或總流量的流量控制進(jìn)行說(shuō)明。另外，無(wú)論前述的濃度控制器2的濃度控制如何，流量控制器3均進(jìn)行載氣的流量控制。設(shè)已對(duì)設(shè)定載氣流量設(shè)定部333設(shè)定了材料氣體的設(shè)定流量QzO。首先，在流量與濃度之間，存在如下所述的式(3)的關(guān)系。C = Pz/Pt = Qz/Qt = Qz/(Qc+Qz) (3)此處，Qz是材料的質(zhì)量流量，Qt是混合氣體的質(zhì)量流量，Qc是載氣的質(zhì)量流量。所述設(shè)定載氣流量設(shè)定部333通過(guò)將式C3)變形后的以下的式(4)來(lái)設(shè)定一設(shè)定載氣流量QcO (步驟STl)。QcO = QzO (I-C)/C (4)此處，濃度C是由濃度測(cè)定部CS始終測(cè)定的值，QzO也是所設(shè)定的值，因此為已知。所述第2閥控制部332在設(shè)定載氣流量被變更為QcO時(shí)，控制第2閥32的開(kāi)度，以使由所述流量測(cè)定部所測(cè)定出的載氣流量Qc與設(shè)定載氣流量QcO的偏差變小(步驟ST2)。在使所述測(cè)定載氣流量Qc追隨于設(shè)定載氣流量QcO的期間，如果濃度C不發(fā)生變動(dòng)，則最終測(cè)定的測(cè)定載氣的流量將達(dá)到設(shè)定載氣流量QcO。在追隨過(guò)程中，如果濃度C發(fā)生變動(dòng)，則根據(jù)式(4)，設(shè)定載氣流量設(shè)定部333再次重新設(shè)定一設(shè)定載氣流量QcO，以達(dá)到規(guī)定的材料氣體流量QzO。這樣，通過(guò)所述濃度控制器2及所述流量控制器3協(xié)同工作，將可由第1閥23容易地控制的總壓作為控制變數(shù)來(lái)進(jìn)行濃度控制，因此即使材料氣體未充分氣化至飽和蒸氣壓為止，或者在氣化中存在變動(dòng)，也能夠以設(shè)定濃度來(lái)將混合氣體中的材料氣體的濃度保持固定?！凑{(diào)溫機(jī)構(gòu)的構(gòu)成〉其次，對(duì)調(diào)溫機(jī)構(gòu)4的構(gòu)成及其動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。所述調(diào)溫機(jī)構(gòu)4由調(diào)溫器41及溫度設(shè)定部42構(gòu)成，所述調(diào)溫器41進(jìn)行調(diào)溫，以達(dá)到所述起泡系統(tǒng)1的設(shè)定溫度，所述溫度設(shè)定部42設(shè)定所述調(diào)溫器41的設(shè)定溫度。所述調(diào)溫器41是加熱器(heater)，從所述溫度傳感器T獲取儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度，并進(jìn)行開(kāi)關(guān)(0N/0FF)控制，以使該測(cè)定溫度達(dá)到設(shè)定溫度。而且，調(diào)溫器41及儲(chǔ)罐的周圍是由隔熱槽所包圍。所述調(diào)溫器41也可以通過(guò)比例積分微分(PID)控制來(lái)將儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度保持固定。所述溫度設(shè)定部42構(gòu)成為，當(dāng)所述第1閥23的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。更具體而言，所述溫度設(shè)定部42是通過(guò)電腦等來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，其由開(kāi)度比較部 421及溫度變更部422構(gòu)成，所述開(kāi)度比較部421獲取所述第1閥23的開(kāi)度，并對(duì)該測(cè)定出的開(kāi)度是否超過(guò)所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度來(lái)進(jìn)行比較，所述溫度變更部422在所述開(kāi)度比較部 421中測(cè)定開(kāi)度超過(guò)所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，將設(shè)定溫度變更為比現(xiàn)狀更高的溫度。所述開(kāi)度比較部421根據(jù)材料的特性或時(shí)間經(jīng)過(guò)中的開(kāi)度的變化率來(lái)變更所設(shè)定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度。具體而言，所述開(kāi)度比較部421將所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度設(shè)定成，第1 閥23的開(kāi)度的變化率越大，則與此相關(guān)地，所述開(kāi)放極限開(kāi)度與所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度之差的絕對(duì)值越大。并且，當(dāng)所述第1閥23的開(kāi)度超過(guò)所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，向所述溫度變更部422發(fā)送傳達(dá)該意旨的信號(hào)。所述溫度變更部422在所述第1閥23的開(kāi)度超過(guò)所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，將所述設(shè)定溫度變更為比當(dāng)前設(shè)定的設(shè)定溫度更高的設(shè)定溫度。將設(shè)定溫度設(shè)定為比現(xiàn)狀更高的溫度，在本實(shí)施方式的情況下是指使所述設(shè)定溫度上升預(yù)定的溫度量。例如構(gòu)成為，使設(shè)定溫度上升，以在所述第1閥23的開(kāi)度的可動(dòng)范圍內(nèi)，在大致中央值附近來(lái)進(jìn)行濃度控制。以下，對(duì)于在以此方式構(gòu)成的材料氣體濃度控制系統(tǒng)100中，從儲(chǔ)罐3發(fā)生的材料氣體的分壓下降時(shí)的所述調(diào)溫機(jī)構(gòu)4的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)通過(guò)所述濃度控制器2以設(shè)定濃度來(lái)將材料氣體的濃度保持固定時(shí)，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，會(huì)因材料量的減少等而導(dǎo)致從材料氣化產(chǎn)生的氣體的量有所減少。當(dāng)材料氣體的發(fā)生量減少時(shí)，儲(chǔ)罐13內(nèi)的材料氣體的分壓將下降。所述濃度控制器2為了將濃度保持固定，配合材料氣體的分壓的減少來(lái)控制所述第1閥23的開(kāi)度向開(kāi)放側(cè)加大，以使混合氣體的總壓下降。所述開(kāi)度比較部421以設(shè)定濃度來(lái)將材料氣體的濃度保持固定，在所述第1閥23 的開(kāi)度尚未到達(dá)開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度的期間，監(jiān)控(monitoring)所述第1閥23的開(kāi)度的變化率，并每隔其采樣(sampling)周期或固定周期而根據(jù)變化率來(lái)變更所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度。 并且，所述開(kāi)度比較部421對(duì)所述第1閥23的開(kāi)度與開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度進(jìn)行比較，當(dāng)判斷為已超過(guò)開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，將該意旨發(fā)送至所述溫度變更部422。所述溫度變更部422從當(dāng)前設(shè)定的設(shè)定溫度開(kāi)始，使設(shè)定溫度上升預(yù)定的規(guī)定值，從而變更為新的設(shè)定溫度。使用圖5，對(duì)通過(guò)以此方式來(lái)變更設(shè)定溫度，從而所述第1閥23能夠始終在可動(dòng)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行濃度控制的理由進(jìn)行說(shuō)明。圖5中，橫軸取設(shè)定濃度，縱軸取混合氣體的總壓， 并且以虛線來(lái)表示第1閥23的開(kāi)放極限開(kāi)度時(shí)的總壓，以一點(diǎn)鏈線來(lái)表示第1閥23的閉塞極限開(kāi)度時(shí)的總壓，通過(guò)由該虛線與一點(diǎn)鏈線所夾著的區(qū)域來(lái)表示在第1閥23的可動(dòng)范圍內(nèi)能夠達(dá)成的總壓的范圍。而且，由實(shí)線所繪制的曲線是在某一溫度時(shí)，材料氣體的分壓 I3Z為固定時(shí)的曲線，是根據(jù)式Pt = I^z/C所繪制。另外，下側(cè)所繪制的曲線是材料氣體的溫度為15°C時(shí)的曲線，上側(cè)所繪制的曲線是材料氣體的溫度為25°C時(shí)的曲線。如圖5所示，假定在設(shè)定濃度為0. 25%時(shí)，在15°C的曲線的情況下將超過(guò)開(kāi)放極限開(kāi)度，因此，將達(dá)到第1閥23無(wú)法達(dá)成的總壓，從而無(wú)法進(jìn)行濃度控制。但是，在圖5所示的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度內(nèi)，如果將設(shè)定溫度變更為25°C，則在設(shè)定濃度為0. 25%時(shí)，如圖5所示，成為在可動(dòng)范圍內(nèi)能夠達(dá)成的總壓，因此能夠控制為設(shè)定濃度。如此，根據(jù)本實(shí)施方式的材料氣體濃度控制系統(tǒng)100，在持續(xù)進(jìn)行控制以將材料氣體的濃度及流量保持固定的期間，即使材料氣體的分壓有所下降，但所述調(diào)溫機(jī)構(gòu)4在所述第1閥23的開(kāi)度超過(guò)開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度的時(shí)刻，將設(shè)定溫度變更為更高的溫度，以使材料氣體的分壓上升，從而仍然能夠在第1閥23的可動(dòng)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行濃度控制。因而，能夠防止由于達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度而無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題，從而能夠始終將材料氣體濃度保持固定。而且，雖然難以始終用極短的時(shí)間來(lái)將因材料氣體的發(fā)生狀況或其剩余量等各種因素而發(fā)生變化的儲(chǔ)罐13內(nèi)的溫度控制為固定值，但本實(shí)施方式的所述調(diào)溫機(jī)構(gòu)4采用了當(dāng)所述第1閥23的開(kāi)度超過(guò)開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，變更設(shè)定溫度而使儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度大致上升的構(gòu)成，因此只要進(jìn)行非常單純的溫度控制即可，容易達(dá)成目標(biāo)控制。即，即使是廉價(jià)的調(diào)溫裝置，也能夠充分達(dá)成本實(shí)施方式的目的，即，防止發(fā)出超過(guò)第1控制閥23的可動(dòng)范圍的控制指令而造成停止的情況。對(duì)其他實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，對(duì)于與所述實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的構(gòu)件標(biāo)注相同的符號(hào)。所述實(shí)施方式中，通過(guò)控制第1閥23以使混合氣體的總壓達(dá)到設(shè)定壓力，從而對(duì)混合氣體中的材料氣體的濃度進(jìn)行控制，但也可以將由濃度測(cè)定部CS所測(cè)定出的濃度作為控制變數(shù)來(lái)控制第1閥23，以達(dá)到設(shè)定濃度。所述實(shí)施方式中，不僅控制材料氣體的濃度，也一并控制其流出流量，但如果只要控制濃度即可，則也可以不設(shè)置流量控制器3，而僅由濃度控制器2來(lái)進(jìn)行控制。即，一種材料氣體濃度控制系統(tǒng)，用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，測(cè)定所述混合氣體中的材料氣體的濃度；以及濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度。即使是此種材料氣體濃度控制系統(tǒng)，通過(guò)濃度測(cè)定部來(lái)測(cè)定混合氣體中的材料氣體的濃度自身，并通過(guò)濃度控制部來(lái)控制第1閥的開(kāi)度，以達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度，因此在儲(chǔ)罐內(nèi)材料未在飽和蒸氣壓下氣化的情況、或起泡的狀態(tài)發(fā)生變化的情況等下，即使材料氣體的發(fā)生量發(fā)生變動(dòng)，也可以與該變動(dòng)無(wú)關(guān)地將濃度保持固定。所述濃度測(cè)定部CS是根據(jù)分壓及總壓來(lái)計(jì)算出濃度，但也可以直接測(cè)定濃度。而且，作為分壓測(cè)定傳感器21，并不限于非分散式紅外線吸收方式，也可以是傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線(FTIR)分光方式或激光吸收分光方式等。對(duì)于材料氣體的流量控制的進(jìn)行，也可以控制第2閥32，以使所設(shè)定的設(shè)定流量、 與根據(jù)所測(cè)定的濃度和所測(cè)定的載氣流量而計(jì)算出的材料氣體的計(jì)算流量的偏差變小。在只要精度良好地控制混合氣體中的材料氣體的濃度即可，即使流量并非某個(gè)決定的值，只要穩(wěn)定流動(dòng)即可的情況下，也可以如圖6所示，不從濃度控制器2向流量控制器 3反饋(feedback)測(cè)定濃度而進(jìn)行流量控制。此時(shí)，設(shè)定載氣流量只要根據(jù)設(shè)定濃度及設(shè)定流量并基于式(3)來(lái)算出即可。而且，即使預(yù)先設(shè)定一設(shè)定載氣流量，并使載氣以該流量來(lái)流動(dòng)，如果通過(guò)濃度控制器2來(lái)將濃度保持固定，則最終材料氣體或混合氣體的流量仍會(huì)固定。當(dāng)預(yù)先設(shè)定一設(shè)定載氣流量時(shí)，作為省略所述設(shè)定載氣流量設(shè)定部333的構(gòu)成，只要設(shè)為對(duì)所述第2閥控制部332直接輸入設(shè)定載氣流量的構(gòu)成即可。而且，所述實(shí)施方式中，濃度測(cè)定部具備對(duì)混合氣體的總壓進(jìn)行測(cè)定的壓力計(jì)及分壓測(cè)定傳感器，但濃度測(cè)定部也可以像超聲波濃度計(jì)等那樣由單體來(lái)測(cè)定濃度。而且，將用于測(cè)定濃度的壓力計(jì)與用于控制第1閥的壓力計(jì)共用，但也可以各自分別設(shè)置，濃度測(cè)定部也可以并非如前所述般使用總壓。所述實(shí)施方式中，所述調(diào)溫機(jī)構(gòu)4監(jiān)控所述第1閥23的開(kāi)度，由此來(lái)變更設(shè)定溫度，但也可以通過(guò)監(jiān)控所述材料氣體的分壓來(lái)適當(dāng)變更設(shè)定溫度。具體而言，也可以如圖7 所示，當(dāng)由所述分壓測(cè)定傳感器21所測(cè)定的分壓低于根據(jù)所述第1閥23的可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的下限閾值分壓時(shí)，所述溫度設(shè)定部42將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。此種構(gòu)成中，無(wú)須進(jìn)行所述第1閥23的開(kāi)度的監(jiān)控，而是直接使用分壓測(cè)定傳感器21的值，由此能夠防止第1閥23停止的問(wèn)題。而且，除了監(jiān)控材料氣體的分壓來(lái)變更設(shè)定溫度以外，例如也可以構(gòu)成為，監(jiān)控從壓力計(jì)輸出的混合氣體的總壓，當(dāng)測(cè)定總壓低于根據(jù)開(kāi)放極限開(kāi)度而定的下限閾值總壓時(shí)，變更設(shè)定溫度。所述實(shí)施方式中，通過(guò)變更所述儲(chǔ)罐13內(nèi)的溫度來(lái)使材料氣體的分壓上升，從而能夠在所述第1閥23的可動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行控制，但也可以采用使材料氣體的分壓發(fā)生變化以外的方法。即，也可以是如圖8所示的材料氣體濃度控制系統(tǒng)100，其特征在于包括設(shè)于所述第1閥23的上游或下游的輔助閥5、及控制所述輔助閥5的開(kāi)度的輔助閥控制部6，當(dāng)所述第1閥5的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述輔助閥控制部6將所述輔助閥5的開(kāi)度朝向比在此時(shí)刻所設(shè)定的開(kāi)度更偏向開(kāi)放側(cè)的開(kāi)度予以變更。更具體而言，只要以下述方式即可使用設(shè)在連接于所述導(dǎo)出管12的反應(yīng)室等的腔室C內(nèi)的輔助閥5，當(dāng)?shù)?閥23的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，開(kāi)放所述輔助閥5，從而能夠進(jìn)一步降低總壓。而且，也可以不僅監(jiān)控所述第1閥23的開(kāi)度，還監(jiān)控材料氣體的分壓。除此以外，輔助閥5也可以設(shè)于導(dǎo)出管12上。所述實(shí)施方式中，采用了意圖防止第1閥達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度的構(gòu)成，但也可以防止相反地達(dá)到閉塞極限開(kāi)度。具體而言，只要以下述方式構(gòu)成即可，當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度低于根據(jù)可動(dòng)范圍的閉塞極限開(kāi)度而定的閉塞側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更低的溫度。如果是此種構(gòu)成，則例如能夠防止材料氣體的分壓變得過(guò)高，而在所述第1閥的可動(dòng)范圍內(nèi)無(wú)法達(dá)成與分壓對(duì)應(yīng)的總壓的問(wèn)題。開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度只要根據(jù)開(kāi)放極限開(kāi)度而定即可。例如，也可以是處于開(kāi)放極限開(kāi)度與可動(dòng)范圍的中央值之間的開(kāi)度等。而且，也可以在現(xiàn)有的材料氣體濃度控制系統(tǒng)等中，安裝(install)發(fā)揮作為所述溫度設(shè)定部及所述濃度控制部的功能的程序。而且，所述實(shí)施方式中，是監(jiān)控開(kāi)度自身，并對(duì)該開(kāi)度設(shè)有閾值，但例如也可以構(gòu)成為，對(duì)所測(cè)定的開(kāi)度的變化率自身設(shè)定上限閾值變化率，當(dāng)超過(guò)該上限閾值變化率時(shí)，使設(shè)定溫度上升。此時(shí)，變化率既可以只看絕對(duì)值，也可以考慮符號(hào)。而且，所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度也可以并不根據(jù)所述第1閥的開(kāi)度的變化率來(lái)變更，而是始終固定。例如，也可以將所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度固定為所述開(kāi)放極限開(kāi)度的規(guī)定比例的開(kāi)度，例如將所述開(kāi)放極限開(kāi)度的95%設(shè)為所述開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度。所述實(shí)施方式中，目的在于，在將材料氣體的濃度保持固定時(shí)，防止材料氣體的發(fā)生量減少而所述第1閥的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度，從而無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題，但是例如在進(jìn)行流量控制以使材料氣體的流量為固定時(shí)，也可以同樣地防止流量控制用的閥的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度而無(wú)法將流量保持固定的問(wèn)題。具體而言，只要是下述材料氣體流量控制系統(tǒng)即可，其用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體流量控制系統(tǒng)的特征在于包括第2閥，設(shè)于所述導(dǎo)入管上；材料氣體流量測(cè)定部，測(cè)定所述材料氣體的流量；材料氣體流量控制部，控制所述第2閥的開(kāi)度，以使由所述材料氣體流量測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定流量達(dá)到預(yù)定的設(shè)定流量；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且，當(dāng)所述第2閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。如果是此種材料氣體流量控制系統(tǒng)，則可以通過(guò)使儲(chǔ)罐的溫度上升來(lái)確保大致的材料氣體的流量，防止所述第2閥的開(kāi)度達(dá)到開(kāi)放極限開(kāi)度，并且使所述第2閥的開(kāi)度在中央值側(cè)工作，以進(jìn)行精細(xì)的流量控制，由此能夠使材料氣體的流量始終固定。作為所述材料氣體流量測(cè)定部，例如只要是由載氣流量測(cè)定部及所述濃度測(cè)定部構(gòu)成，并根據(jù)所述式⑶來(lái)測(cè)定材料氣體的流量即可。在所述實(shí)施方式中，材料為固體的材料，但也可以是液體的材料。除此以外，在不違反本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，也可以進(jìn)行各種變形或?qū)嵤┓绞降慕M合。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)根據(jù)本發(fā)明的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，在因濃度控制中材料氣體的分壓發(fā)生下降，造成第1閥的開(kāi)度接近開(kāi)放極限開(kāi)度，而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步繼續(xù)進(jìn)行濃度控制之前，所述溫度設(shè)定部使設(shè)定溫度上升，欲使材料氣體的分壓一定程度地上升，因此應(yīng)達(dá)成的總壓也上升，從而能夠在所述第1閥的可動(dòng)范圍內(nèi)確實(shí)地進(jìn)行濃度控制，能夠防止所述第1閥為開(kāi)放極限開(kāi)度而無(wú)法進(jìn)一步動(dòng)作，從而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行濃度控制的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種材料氣體濃度控制系統(tǒng)，用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料氣體濃度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值是對(duì)應(yīng)于所述第1閥的開(kāi)度的變化率而變更。
3.—種材料氣體濃度控制系統(tǒng)，用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)的特征在于包括第1閥，設(shè)于所述導(dǎo)出管上；濃度測(cè)定部，具備測(cè)定所述材料氣體的分壓的分壓測(cè)定傳感器及測(cè)定所述混合氣體的總壓的總壓測(cè)定傳感器，并根據(jù)所述分壓和所述總壓來(lái)測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部，控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，對(duì)所述調(diào)溫器設(shè)定設(shè)定溫度，當(dāng)由所述分壓測(cè)定傳感器所測(cè)定的分壓低于根據(jù)所述第1閥的可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的下限閾值分壓時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。
4.一種材料氣體流量控制系統(tǒng)，用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，此材料氣體流量控制系統(tǒng)的特征在于包括第2閥，設(shè)于所述導(dǎo)入管上；材料氣體流量測(cè)定部，測(cè)定所述材料氣體的流量；材料氣體流量控制部，控制所述第2閥的開(kāi)度，以使由所述材料氣體流量測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定流量達(dá)到預(yù)定的設(shè)定流量；調(diào)溫器，進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，當(dāng)所述第2閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。
5. 一種材料氣體濃度控制系統(tǒng)用程序，用于材料氣體濃度控制系統(tǒng)，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)用于材料氣化系統(tǒng)，該材料氣化系統(tǒng)具備收容材料的儲(chǔ)罐、將使所收容的所述材料氣化的載氣導(dǎo)入所述儲(chǔ)罐的導(dǎo)入管、及從所述儲(chǔ)罐導(dǎo)出所述材料氣化后的材料氣體及所述載氣的混合氣體的導(dǎo)出管，且所述材料氣體濃度控制系統(tǒng)具備第1閥、濃度測(cè)定部、濃度控制部及調(diào)溫器，所述第 1閥設(shè)于所述導(dǎo)出管上，所述濃度測(cè)定部測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度，所述濃度控制部控制所述第1閥的開(kāi)度，以使由所述濃度測(cè)定部所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度，所述調(diào)溫器進(jìn)行調(diào)溫以使所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)用程序的特征在于包括 溫度設(shè)定部，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度，且當(dāng)所述第1閥的開(kāi)度超過(guò)根據(jù)可動(dòng)范圍的開(kāi)放極限開(kāi)度而定的開(kāi)放側(cè)閾值開(kāi)度時(shí)，所述溫度設(shè)定部將設(shè)定溫度變更為比在此時(shí)刻所設(shè)定的設(shè)定溫度更高的溫度。
全文摘要
本發(fā)明的材料氣體濃度控制系統(tǒng)是用于材料氣化系統(tǒng)(100)，此材料氣體濃度控制系統(tǒng)具備第1閥(23)，設(shè)于所述導(dǎo)出管(12)上；濃度測(cè)定部(CS)，測(cè)定所述混合氣體中的所述材料氣體的濃度；濃度控制部(CC)，控制所述第1閥(23)的開(kāi)度，以使得由所述濃度測(cè)定部(CS)所測(cè)定的所述材料氣體的測(cè)定濃度達(dá)到預(yù)定的設(shè)定濃度；調(diào)溫器(41)，對(duì)所述儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)溫，以使其達(dá)到設(shè)定溫度；以及溫度設(shè)定部(42)，設(shè)定所述調(diào)溫器的設(shè)定溫度。本發(fā)明還提供了材料氣體流量控制系統(tǒng)及材料氣體濃度控制系統(tǒng)用程序。
文檔編號(hào)G05D11/02GK102156489SQ20101060169
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者井上正規(guī), 南雅和 申請(qǐng)人:株式會(huì)社堀場(chǎng)Stec, 株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所