JPH07188932A - 赤外線センサを有するワークピース処理装置および方法 - Google Patents
赤外線センサを有するワークピース処理装置および方法Info
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- JPH07188932A JPH07188932A JP6256993A JP25699394A JPH07188932A JP H07188932 A JPH07188932 A JP H07188932A JP 6256993 A JP6256993 A JP 6256993A JP 25699394 A JP25699394 A JP 25699394A JP H07188932 A JPH07188932 A JP H07188932A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造パラメータを最適化するために経験的な
テストを必要としないＣＶＤまたはエッチング装置を提
供する。 【構成】 ワークピース上の層を処理する装置は反応液
体源、ワークピース用の支持体を有する反応室、及び流
入流体を反応室中へ給送する流体送出装置を含んでお
り、流入流体を材料の処理に利用する。赤外線センサが
流入流体の成分の濃度を感知するために、流体送出装置
と協働するようになされている。赤外線センサは赤外線
ビームを流入流体を通して赤外線検出器に送るように配
置された赤外線源を含んでいる。赤外線検出器は検出器
が受け取り、したがって流入流体によって吸収されない
光の量を示す電気出力信号を発生する。
テストを必要としないＣＶＤまたはエッチング装置を提
供する。 【構成】 ワークピース上の層を処理する装置は反応液
体源、ワークピース用の支持体を有する反応室、及び流
入流体を反応室中へ給送する流体送出装置を含んでお
り、流入流体を材料の処理に利用する。赤外線センサが
流入流体の成分の濃度を感知するために、流体送出装置
と協働するようになされている。赤外線センサは赤外線
ビームを流入流体を通して赤外線検出器に送るように配
置された赤外線源を含んでいる。赤外線検出器は検出器
が受け取り、したがって流入流体によって吸収されない
光の量を示す電気出力信号を発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は総括的に流体送出装置及
び送出方法に関し、詳細にいえば、マイクロエレクトロ
ニクス・デバイスを製造するためのチェンバへ送出され
る気体の混合物の濃度を監視し、制御するための装置及
び方法に関する。
び送出方法に関し、詳細にいえば、マイクロエレクトロ
ニクス・デバイスを製造するためのチェンバへ送出され
る気体の混合物の濃度を監視し、制御するための装置及
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクス・デバイスの
製造に使用されるＣＶＤ及びエッチング・プロセスの開
発及びパラメータの最適化はこれまで大部分が、監視装
置や先行ウェハを使用することなどの経験的な技法によ
って行われていた。このような技法を使用することが必
要とされるのは、付着速度や付着膜の品質などの主要な
プロセス・パラメータが処理中に変化するため、これら
をリアルタイムで測定し制御する方法が存在していなか
ったからである。この問題が特に当てはまるのはＣＶＤ
法の場合であり、この方法は液体または固体の供給源か
ら導出される前駆物質気体を使用して付着膜を形成する
ものである。たとえば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）を使用して酸化物皮膜を形成するＣＶＤ法は、米国
特許第４８４９２５９号明細書に記載されているよう
に、広範囲にわたって使用されている。また、圧縮可能
気体がドープ酸化物皮膜の形成時に、リン及びホウ素の
供給源としてしばしばに使用されている。このような圧
縮可能な給送気体はしばしば、キャリア・ガスを液体前
駆体の容器内で発泡させたり、あるいは適切な蒸気圧を
保持するのに必要な温度に保持された固体前駆体上にキ
ャリアを流すことによって導出されている。このように
して導入された気体は加熱された送出管から反応室へ送
出される（上記の米国特許第４８４９２５９号明細書参
照）。他の方法では、未希釈の蒸気をキャリア・ガスを
使用せずに反応室へ送出する。本出願人はこのようなＣ
ＶＤ法における付着膜の品質及び付着速度が給送気体の
濃度の関数であることを発見した。給送気体濃度は液体
源及び送出装置の熱安定性、容器内の液体の液面高さ、
ならびにキャリア・ガスの流量の関数である。このよう
な圧縮可能な給送気体の濃度をリアルタイムで測定する
手段が存在しない場合、これまではこのようなＣＶＤ法
を制御するために、費用がかさみ、時間のかかる経験的
な技法を用いる必要があった。
製造に使用されるＣＶＤ及びエッチング・プロセスの開
発及びパラメータの最適化はこれまで大部分が、監視装
置や先行ウェハを使用することなどの経験的な技法によ
って行われていた。このような技法を使用することが必
要とされるのは、付着速度や付着膜の品質などの主要な
プロセス・パラメータが処理中に変化するため、これら
をリアルタイムで測定し制御する方法が存在していなか
ったからである。この問題が特に当てはまるのはＣＶＤ
法の場合であり、この方法は液体または固体の供給源か
ら導出される前駆物質気体を使用して付着膜を形成する
ものである。たとえば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）を使用して酸化物皮膜を形成するＣＶＤ法は、米国
特許第４８４９２５９号明細書に記載されているよう
に、広範囲にわたって使用されている。また、圧縮可能
気体がドープ酸化物皮膜の形成時に、リン及びホウ素の
供給源としてしばしばに使用されている。このような圧
縮可能な給送気体はしばしば、キャリア・ガスを液体前
駆体の容器内で発泡させたり、あるいは適切な蒸気圧を
保持するのに必要な温度に保持された固体前駆体上にキ
ャリアを流すことによって導出されている。このように
して導入された気体は加熱された送出管から反応室へ送
出される（上記の米国特許第４８４９２５９号明細書参
照）。他の方法では、未希釈の蒸気をキャリア・ガスを
使用せずに反応室へ送出する。本出願人はこのようなＣ
ＶＤ法における付着膜の品質及び付着速度が給送気体の
濃度の関数であることを発見した。給送気体濃度は液体
源及び送出装置の熱安定性、容器内の液体の液面高さ、
ならびにキャリア・ガスの流量の関数である。このよう
な圧縮可能な給送気体の濃度をリアルタイムで測定する
手段が存在しない場合、これまではこのようなＣＶＤ法
を制御するために、費用がかさみ、時間のかかる経験的
な技法を用いる必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
特徴は、製造パラメータを最適化するために経験的なテ
ストを必要としないＣＶＤまたはエッチング装置を提供
することである。
特徴は、製造パラメータを最適化するために経験的なテ
ストを必要としないＣＶＤまたはエッチング装置を提供
することである。
【０００４】本発明の他の特徴は、ＣＶＤまたはエッチ
ング装置に簡単に、しかも廉価に結合して、上述の特徴
を達成することのできる流体送出装置及び方法を提供す
ることである。
ング装置に簡単に、しかも廉価に結合して、上述の特徴
を達成することのできる流体送出装置及び方法を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】したがって、ワークピー
ス上の層を処理するための装置及び方法が提供される。
装置は反応物源、ワークピースの支持体を有する反応
室、及び流入流体を反応室へ給送し、流入流体を材料の
処理に使用するための流体送出手段を含んでいる。流体
送出手段は流体源と連通する第１導管と、反応室と連通
する第２導管を含んでいる。流入流体の濃度を感知する
ための赤外線センサが、第１導管と第２導管の間に、こ
れらと連通して直列に接続されている。赤外線センサは
赤外線光源と赤外線検出器を含んでおり、赤外線光源は
赤外線ビームを流入流体を通して赤外線検出器へ送るよ
うに配置されている。赤外線検出器は該検出器が受け取
った赤外線の量を示す電気出力信号を発生するための手
段を含んでいる。方法はワークピース上の材料の層を処
理する方法であり、反応室内でワークピースを支持し、
流入流体を反応室へ給送して、材料を処理することを含
んでいる。この方法はさらに赤外線ビームを流入流体へ
送り、流入流体によって吸収されない赤外線ビームの量
を検出し、非吸収光を示す電気出力信号を発生すること
によって、流入流体の濃度を感知することを含んでい
る。
ス上の層を処理するための装置及び方法が提供される。
装置は反応物源、ワークピースの支持体を有する反応
室、及び流入流体を反応室へ給送し、流入流体を材料の
処理に使用するための流体送出手段を含んでいる。流体
送出手段は流体源と連通する第１導管と、反応室と連通
する第２導管を含んでいる。流入流体の濃度を感知する
ための赤外線センサが、第１導管と第２導管の間に、こ
れらと連通して直列に接続されている。赤外線センサは
赤外線光源と赤外線検出器を含んでおり、赤外線光源は
赤外線ビームを流入流体を通して赤外線検出器へ送るよ
うに配置されている。赤外線検出器は該検出器が受け取
った赤外線の量を示す電気出力信号を発生するための手
段を含んでいる。方法はワークピース上の材料の層を処
理する方法であり、反応室内でワークピースを支持し、
流入流体を反応室へ給送して、材料を処理することを含
んでいる。この方法はさらに赤外線ビームを流入流体へ
送り、流入流体によって吸収されない赤外線ビームの量
を検出し、非吸収光を示す電気出力信号を発生すること
によって、流入流体の濃度を感知することを含んでい
る。
【０００６】
【実施例】図１は反応室２２を有しており、静電チャッ
クであることが好ましいワークピース２６を支持するた
めのホルダ２４を含んでいる、プラズマ反応装置である
ことが好ましいＣＶＤまたはエッチング反応装置２０を
示す。ワークピース２６は通常、マイクロエレクトロニ
クス・デバイスの製造における中間製品を構成する半導
体ウェハである。反応室２２内のプラズマはＲＦ源２８
によって発生する。装置はさらに、反応物流体（または
反応物固体）３２を収納する容器３０を含んでいる。導
管３４の一端は反応物３２上におかれており、反応物３
２から発生した気体を第２導管３６に搬送するものあ
り、第２の導管は好ましくはマニフォルド３７を介し
て、反応室２２と流体連通している。Ｈｅなどのキャリ
ア・ガスが供給源３８ａから液体ＴＥＯＳなどの反応物
３２へ送出され、導管３４内にＴＥＯＳとＨｅの混合物
が生じる。Ｏ2及びＯ3などのその他の成分をそれぞれガ
ス供給源３８ｂ及び３８ｃから導管３４へ追加すること
もできる。導管３４及び３６を通って反応室２２へ流入
する流入気体の濃度を感知するための赤外線センサ４０
が、導管３４と３６の間に、これらと流体連通関係で挿
入されている。赤外線センサ４０は本発明の以下の実施
例のいずれのものであってもかまわない。
クであることが好ましいワークピース２６を支持するた
めのホルダ２４を含んでいる、プラズマ反応装置である
ことが好ましいＣＶＤまたはエッチング反応装置２０を
示す。ワークピース２６は通常、マイクロエレクトロニ
クス・デバイスの製造における中間製品を構成する半導
体ウェハである。反応室２２内のプラズマはＲＦ源２８
によって発生する。装置はさらに、反応物流体（または
反応物固体）３２を収納する容器３０を含んでいる。導
管３４の一端は反応物３２上におかれており、反応物３
２から発生した気体を第２導管３６に搬送するものあ
り、第２の導管は好ましくはマニフォルド３７を介し
て、反応室２２と流体連通している。Ｈｅなどのキャリ
ア・ガスが供給源３８ａから液体ＴＥＯＳなどの反応物
３２へ送出され、導管３４内にＴＥＯＳとＨｅの混合物
が生じる。Ｏ2及びＯ3などのその他の成分をそれぞれガ
ス供給源３８ｂ及び３８ｃから導管３４へ追加すること
もできる。導管３４及び３６を通って反応室２２へ流入
する流入気体の濃度を感知するための赤外線センサ４０
が、導管３４と３６の間に、これらと流体連通関係で挿
入されている。赤外線センサ４０は本発明の以下の実施
例のいずれのものであってもかまわない。
【０００７】図２は本発明の赤外線センサ４０の全体概
略図である。赤外線センサ４０は、赤外線検出器４６へ
赤外線ビーム４４を送るように配置された赤外線光源４
２を含んでいる。赤外線光源４２は希望する範囲の赤外
線波長を有する放射線を放出する加熱フィラメントであ
ることが好ましい。ビーム４４の波長は、ビーム４４の
経路内に配置され、対象となる単一の気体種を検出する
ように選択された赤外線干渉フィルタ４８によって決定
される。フィルタ４８の帯域幅は、選択した種の波長を
中心として１００ｃｍ-1以下である。ビーム４４はステ
ンレス・スチールの気体サンプル・セル５０を通過す
る。気体サンプル・セル５０は、温度制御装置５４に接
続され、これによって制御される断熱された加熱マント
ル５２によって希望する温度に維持される。温度制御装
置５４はセル５０の表面にあるサーモカップル５６を利
用して、セルの温度を監視する。
略図である。赤外線センサ４０は、赤外線検出器４６へ
赤外線ビーム４４を送るように配置された赤外線光源４
２を含んでいる。赤外線光源４２は希望する範囲の赤外
線波長を有する放射線を放出する加熱フィラメントであ
ることが好ましい。ビーム４４の波長は、ビーム４４の
経路内に配置され、対象となる単一の気体種を検出する
ように選択された赤外線干渉フィルタ４８によって決定
される。フィルタ４８の帯域幅は、選択した種の波長を
中心として１００ｃｍ-1以下である。ビーム４４はステ
ンレス・スチールの気体サンプル・セル５０を通過す
る。気体サンプル・セル５０は、温度制御装置５４に接
続され、これによって制御される断熱された加熱マント
ル５２によって希望する温度に維持される。温度制御装
置５４はセル５０の表面にあるサーモカップル５６を利
用して、セルの温度を監視する。
【０００８】ビーム４４は一対の赤外線透過ウィンドウ
５８を通過する。赤外線透過ウィンドウ５８は適当なフ
ランジ及び保持スクリュによってセル５０の両端にとり
つけられている。ウィンドウ５８はビーム４４の選択し
た波長における透過度を最適なものとするように選択さ
れた材料製である。たとえば、この材料はＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、ＡｇＢ
ｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2またはＣａＦ2である。赤外線光
源４２はハウジング６０に取り付けられており、ハウジ
ング６０はその壁部にウィンドウ５８の一方を保持する
ためセル５０のフランジの一方に係合するようになされ
ている。同様に、検出器４６はハウジング６２に取り付
けられており、ハウジング６２はその壁部にもう一方の
ウィンドウ５８を保持するためセル５０のもう一方のフ
ランジに係合するようになされている。セル５０は容器
３０から流入気体を送出する導管３４、及び流入気体を
反応室２２へ送出する導管３６に結合され、これらと流
体連通関係にある。ウィンドウ５８における流入気体の
凝縮は、セル５０のフランジに適当な絶縁体を設け、か
つ導管３４及び３６、ならびに気体送出装置の他の構成
要素よりも若干高い温度にセル５０を維持するように温
度制御装置５４を設定することによって排除される。セ
ル５０の寸法は特定の流入気体及びその分圧の関数であ
る。ビーム４４は絞り６５を通過してから、レンズ６４
によって検出器に集束される。レンズ６４及び絞り６５
は両方ともハウジング６２に取り付けられている。ビー
ム４４の強さはハウジング６０に取り付けられている光
学チョッパ６６によって変調される。検出器４６は検出
器が受信した赤外線の量を示す電気出力信号をライン６
８に発生する。検出器４６は焦電（pyroelectric）赤外
線検出器であることが好ましい。特定の流入気体の濃度
は、検出器４６に到達し、したがって流入気体によって
吸収されなかった光量によって測定される。以下の実施
例で詳述するように、ライン６８の電気出力信号は光学
チョッパ６６の周波数に同調したロックイン増幅器７０
へ送出され、復調される。増幅器７０の出力７２は以下
で説明するようにして処理される。
５８を通過する。赤外線透過ウィンドウ５８は適当なフ
ランジ及び保持スクリュによってセル５０の両端にとり
つけられている。ウィンドウ５８はビーム４４の選択し
た波長における透過度を最適なものとするように選択さ
れた材料製である。たとえば、この材料はＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、ＡｇＢ
ｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2またはＣａＦ2である。赤外線光
源４２はハウジング６０に取り付けられており、ハウジ
ング６０はその壁部にウィンドウ５８の一方を保持する
ためセル５０のフランジの一方に係合するようになされ
ている。同様に、検出器４６はハウジング６２に取り付
けられており、ハウジング６２はその壁部にもう一方の
ウィンドウ５８を保持するためセル５０のもう一方のフ
ランジに係合するようになされている。セル５０は容器
３０から流入気体を送出する導管３４、及び流入気体を
反応室２２へ送出する導管３６に結合され、これらと流
体連通関係にある。ウィンドウ５８における流入気体の
凝縮は、セル５０のフランジに適当な絶縁体を設け、か
つ導管３４及び３６、ならびに気体送出装置の他の構成
要素よりも若干高い温度にセル５０を維持するように温
度制御装置５４を設定することによって排除される。セ
ル５０の寸法は特定の流入気体及びその分圧の関数であ
る。ビーム４４は絞り６５を通過してから、レンズ６４
によって検出器に集束される。レンズ６４及び絞り６５
は両方ともハウジング６２に取り付けられている。ビー
ム４４の強さはハウジング６０に取り付けられている光
学チョッパ６６によって変調される。検出器４６は検出
器が受信した赤外線の量を示す電気出力信号をライン６
８に発生する。検出器４６は焦電（pyroelectric）赤外
線検出器であることが好ましい。特定の流入気体の濃度
は、検出器４６に到達し、したがって流入気体によって
吸収されなかった光量によって測定される。以下の実施
例で詳述するように、ライン６８の電気出力信号は光学
チョッパ６６の周波数に同調したロックイン増幅器７０
へ送出され、復調される。増幅器７０の出力７２は以下
で説明するようにして処理される。
【０００９】図３に示した実施例において、赤外線光源
４２はビーム４４を放出し、このビームはチョッパ制御
装置８０によって制御されるチョッパ６６を通過する。
赤外線ビーム４４はチョッパ６６によって変調され、上
述したようにフィルタ４８によって濾波され、軸外し放
物面反射器８２に送られる。反射器８２は発散するビー
ム４４を平行光線にし、その方向を変え、ビーム４４の
大部分をハウジング６０から出るビーム４４ａとして加
熱気体サンプル・セル５０へ送る。ビーム４４の一部４
４ｂは反射器８２の穴を通過し、集束レンズ８４を介し
て検出器８６へ送られる。光信号４４ｂは光基準信号と
して機能するものであり、検出器８６によって電気基準
信号８８へ変換され、この信号８８はロックイン増幅器
９０に接続される。ロックイン増幅器９０はチョッパ制
御装置８０からのチョッパ６６の変調周波数を示す基準
信号９２も受け取る。検出器８６も焦電赤外線検出器で
あることが好ましい。
４２はビーム４４を放出し、このビームはチョッパ制御
装置８０によって制御されるチョッパ６６を通過する。
赤外線ビーム４４はチョッパ６６によって変調され、上
述したようにフィルタ４８によって濾波され、軸外し放
物面反射器８２に送られる。反射器８２は発散するビー
ム４４を平行光線にし、その方向を変え、ビーム４４の
大部分をハウジング６０から出るビーム４４ａとして加
熱気体サンプル・セル５０へ送る。ビーム４４の一部４
４ｂは反射器８２の穴を通過し、集束レンズ８４を介し
て検出器８６へ送られる。光信号４４ｂは光基準信号と
して機能するものであり、検出器８６によって電気基準
信号８８へ変換され、この信号８８はロックイン増幅器
９０に接続される。ロックイン増幅器９０はチョッパ制
御装置８０からのチョッパ６６の変調周波数を示す基準
信号９２も受け取る。検出器８６も焦電赤外線検出器で
あることが好ましい。
【００１０】図２に関連して前述したように、ビーム４
４ａはレンズ６４を通って検出器４６に到達する。検出
器４６の電気出力信号６８は、もう１つのロックイン増
幅器９４へ送られる。ロックイン増幅器９４はチョッパ
制御装置８０からの信号９２も受け取る。ロックイン増
幅器９０は基準信号８８を復調し、増幅して、出力基準
信号９６を発生する。ロックイン増幅器９４は電気出力
信号６８を復調し、増幅して、復調された電気出力信号
９８を発生する。比率回路１００は信号９６及び９８に
接続されており、これらの信号の比を取り、比率出力信
号１０２を発生する。比率出力信号１０２はパーソナル
・コンピュータ１０４などの記録装置へ送られる。チョ
ッパ制御装置８０、ロックイン増幅器９０及び９４、比
率回路１００ならびにパーソナル・コンピュータ１０４
は単一のハウジング１０６に収められていることが好ま
しい。ロックイン増幅器９０及び９４ならびに比率回路
１００は周知の構成のものである。
４ａはレンズ６４を通って検出器４６に到達する。検出
器４６の電気出力信号６８は、もう１つのロックイン増
幅器９４へ送られる。ロックイン増幅器９４はチョッパ
制御装置８０からの信号９２も受け取る。ロックイン増
幅器９０は基準信号８８を復調し、増幅して、出力基準
信号９６を発生する。ロックイン増幅器９４は電気出力
信号６８を復調し、増幅して、復調された電気出力信号
９８を発生する。比率回路１００は信号９６及び９８に
接続されており、これらの信号の比を取り、比率出力信
号１０２を発生する。比率出力信号１０２はパーソナル
・コンピュータ１０４などの記録装置へ送られる。チョ
ッパ制御装置８０、ロックイン増幅器９０及び９４、比
率回路１００ならびにパーソナル・コンピュータ１０４
は単一のハウジング１０６に収められていることが好ま
しい。ロックイン増幅器９０及び９４ならびに比率回路
１００は周知の構成のものである。
【００１１】図４に示した実施例において、本発明装置
は若干単純化されている。この実施例において、ビーム
４４はフィルタ４８を通り、ついでビーム・スプリッタ
１０８を通る。ビーム・スプリッタ１０８はビーム４４
を２本のビーム４４ｃと４４ｄに分割する。ビーム４４
ｃ及びミラー１１０などの適当な反射手段を通過したビ
ーム４４ｄは改変形チョッパ１１２を通過する。チョッ
パ１１２はビーム４４ｃ及び４４ｄを交互に変調するよ
うになされている。すなわち、ある時点で、ビームすな
わち信号４４ｃ及び４４ｄの一方だけがチョッパを通過
する。もっとも単純な形態において、チョッパ１１２は
赤外線放射線に対し、その表面の５０％が不透明で、他
の５０％が透明な円盤である。
は若干単純化されている。この実施例において、ビーム
４４はフィルタ４８を通り、ついでビーム・スプリッタ
１０８を通る。ビーム・スプリッタ１０８はビーム４４
を２本のビーム４４ｃと４４ｄに分割する。ビーム４４
ｃ及びミラー１１０などの適当な反射手段を通過したビ
ーム４４ｄは改変形チョッパ１１２を通過する。チョッ
パ１１２はビーム４４ｃ及び４４ｄを交互に変調するよ
うになされている。すなわち、ある時点で、ビームすな
わち信号４４ｃ及び４４ｄの一方だけがチョッパを通過
する。もっとも単純な形態において、チョッパ１１２は
赤外線放射線に対し、その表面の５０％が不透明で、他
の５０％が透明な円盤である。
【００１２】図４に示すように、変調信号４４ｃは加熱
サンプル・セル５０を通過し、これによって、変調信号
４４ｃ’がビーム・スプリッタ１１６から検出器４６へ
送られる。図５に示すように、変調信号４４ｃ’は強さ
がゼロとＩの間で変化する。同様に、信号４４ｄは要素
１１４及び１１６によって検出器４６へ向かって反射さ
れ、信号４４ｃ’に加えられる。信号４４ｄは図６に示
されたものであり、ゼロと基準強度Ｉ0の間で変化し、
かつ信号４４ｃ’と位相が１８０゜ずれている。得られ
る信号４４ｅは図７に示されたものであり、強さがＩと
Ｉ0の間で変化する。検出器４６は次いで、光入力信号
４４ｅを表す電気出力信号１１７を発生する。信号１１
７はまず、回路１１８へ送られ、この回路は信号９２に
よってチョッパ８０と同期して、基準強度Ｉ0を示す出
力信号をもたらす。回路１１８の出力１２０は比率回路
１２２へ送られる。同様にして、検出器４６の出力信号
１１７はロックイン増幅器１２８へ送られ、該増幅器は
チョッパ８０と同期して、Ｉ0−Ｉという復調信号を示
す出力１３０を発生する。比率回路１２２は次いで出力
１２０及び１３０の比、すなわち（Ｉ0−Ｉ）：Ｉ0を取
り、これを上記と同様に記録装置に送る。
サンプル・セル５０を通過し、これによって、変調信号
４４ｃ’がビーム・スプリッタ１１６から検出器４６へ
送られる。図５に示すように、変調信号４４ｃ’は強さ
がゼロとＩの間で変化する。同様に、信号４４ｄは要素
１１４及び１１６によって検出器４６へ向かって反射さ
れ、信号４４ｃ’に加えられる。信号４４ｄは図６に示
されたものであり、ゼロと基準強度Ｉ0の間で変化し、
かつ信号４４ｃ’と位相が１８０゜ずれている。得られ
る信号４４ｅは図７に示されたものであり、強さがＩと
Ｉ0の間で変化する。検出器４６は次いで、光入力信号
４４ｅを表す電気出力信号１１７を発生する。信号１１
７はまず、回路１１８へ送られ、この回路は信号９２に
よってチョッパ８０と同期して、基準強度Ｉ0を示す出
力信号をもたらす。回路１１８の出力１２０は比率回路
１２２へ送られる。同様にして、検出器４６の出力信号
１１７はロックイン増幅器１２８へ送られ、該増幅器は
チョッパ８０と同期して、Ｉ0−Ｉという復調信号を示
す出力１３０を発生する。比率回路１２２は次いで出力
１２０及び１３０の比、すなわち（Ｉ0−Ｉ）：Ｉ0を取
り、これを上記と同様に記録装置に送る。
【００１３】図８に示した実施例において、図４に示し
た実施例が光学チョッパなどの回転要素１４０を利用し
てさらに改変され、単純化されている。回転要素１４０
はビーム４４の経路内に配置され、半サイクルでフィル
タ１４０ａがビーム４４の経路内へ回転させられ、後の
半サイクルでフィルタ１４０ｂがビーム４４の経路内へ
回転させられるようになっている。フィルタ１４０ａは
セル５０内の気体種が吸収する赤外線帯域の所定の帯域
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅を有している。
これに対し、フィルタ１４０ｂはセル５０内の流入気体
によって吸収されないようになされた第２の波長を中心
としている。それ故、フィルタ１４０ｂを通過する光は
検出器４６に送られた場合、光基準信号として働く。図
９はフィルタ１４０ｂ及びフィルタ１４０ａからの出力
の違いを説明するスペクトルである。それ故、検出器４
６からの出力１４２も、図１０に示すように、最大振幅
がＩ0で、最小振幅がＩの方形波である。その他のすべ
ての点で、図８の回路は図４のものと同様な態様で作動
する。
た実施例が光学チョッパなどの回転要素１４０を利用し
てさらに改変され、単純化されている。回転要素１４０
はビーム４４の経路内に配置され、半サイクルでフィル
タ１４０ａがビーム４４の経路内へ回転させられ、後の
半サイクルでフィルタ１４０ｂがビーム４４の経路内へ
回転させられるようになっている。フィルタ１４０ａは
セル５０内の気体種が吸収する赤外線帯域の所定の帯域
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅を有している。
これに対し、フィルタ１４０ｂはセル５０内の流入気体
によって吸収されないようになされた第２の波長を中心
としている。それ故、フィルタ１４０ｂを通過する光は
検出器４６に送られた場合、光基準信号として働く。図
９はフィルタ１４０ｂ及びフィルタ１４０ａからの出力
の違いを説明するスペクトルである。それ故、検出器４
６からの出力１４２も、図１０に示すように、最大振幅
がＩ0で、最小振幅がＩの方形波である。その他のすべ
ての点で、図８の回路は図４のものと同様な態様で作動
する。
【００１４】図１１は本発明の装置の実施例を示すもの
であって、赤外線光源は赤外線帯域の所定の波長に同調
したレーザ１５０である。この実施例はレーザ１５０の
帯域幅が上述した実施例で利用されていた各種の赤外線
フィルタの帯域幅よりもはるかに狭くできるという利点
を有している。レーザ１５０の出力１５２はチョッパ６
６によって変調され、レンズ１５４によって光ファイバ
１５６に集束される。この手法には、出力に十分な力が
あり、希望する場合には、複数の信号１５２ａ、１５２
ｂ、１５２ｃ及び１５２ｄに分割でき、それ故、複数本
の光ファイバ１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ及び１５６
ｄによって、図１１に示すように複数個のサンプル・セ
ル５０ａないし５０ｄへ送ることができるという付加的
な利点がある。同様にして、このようなシステムは複数
個の検出器４６ａないし４６dを含むこととなる。した
がって、単一のレーザ１５０が複数個の付着もしくはエ
ッチング装置用の赤外線光源として働くことができる。
であって、赤外線光源は赤外線帯域の所定の波長に同調
したレーザ１５０である。この実施例はレーザ１５０の
帯域幅が上述した実施例で利用されていた各種の赤外線
フィルタの帯域幅よりもはるかに狭くできるという利点
を有している。レーザ１５０の出力１５２はチョッパ６
６によって変調され、レンズ１５４によって光ファイバ
１５６に集束される。この手法には、出力に十分な力が
あり、希望する場合には、複数の信号１５２ａ、１５２
ｂ、１５２ｃ及び１５２ｄに分割でき、それ故、複数本
の光ファイバ１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ及び１５６
ｄによって、図１１に示すように複数個のサンプル・セ
ル５０ａないし５０ｄへ送ることができるという付加的
な利点がある。同様にして、このようなシステムは複数
個の検出器４６ａないし４６dを含むこととなる。した
がって、単一のレーザ１５０が複数個の付着もしくはエ
ッチング装置用の赤外線光源として働くことができる。
【００１５】図１２は本発明の他の実施例を示すもので
あり、赤外線光源はフーリエ変換赤外線分光器１６０で
ある。分光器１６０の出力はセル５０を通して赤外線検
出器４６へ送られる。赤外線分光器１６０は電気出力１
６２を与え、この出力は検出器４６からの出力６８とと
もに、コンピュータ１６４へ供給され、流入気体の濃度
が求められる。
あり、赤外線光源はフーリエ変換赤外線分光器１６０で
ある。分光器１６０の出力はセル５０を通して赤外線検
出器４６へ送られる。赤外線分光器１６０は電気出力１
６２を与え、この出力は検出器４６からの出力６８とと
もに、コンピュータ１６４へ供給され、流入気体の濃度
が求められる。
【００１６】図３に示した実施例のハウジング１０６に
収められているコンピュータ１０４ならびに関連する制
御装置、増幅器及び回路と、図１２に示した実施例のコ
ンピュータ１６４は本質的に、プロセス・コントローラ
としての働きをする。図１３において、もっとも単純な
形態のこのプロセス・コントローラ１７０は検出器４６
が測定した濃度から流入気体の流量を計算し、その結果
と時間を統合し、検出器４６からの測定データを、経験
的もしくは理論的に得られる基準データのライブラリと
比較することによって、付着時間やその他のプロセス・
パラメータ（たとえば、付着速度またはエッチング速
度）を適宜調整する。プロセスの終了時には、コントロ
ーラ１７０はライン１７２で信号を送り、反応室２２へ
延びている導管３６のバルブ１７４を閉鎖するか、ある
いは反応室２２内でのプロセスを効果的に終了させる他
の同様な機能を果たす。図１３には、装置がブロック図
の形態で示されており、この装置において、気体送出手
段は検出器４６からの電気出力信号に応答して反応室２
２への流入気体の流量を制御するための制御装置を含ん
でいる。流量φ1のキャリア・ガスが供給源１７６から
供給され、流量制御装置１７８によって容器３０内の反
応液体３２へ送出される。同時に、流量φ2の希釈ガス
が供給源１７６から供給され、質量流量制御装置１８２
によって導管３６へ送出される。導管３４内の流入気体
の流量は前記と同様にして計算される。次いで、プロセ
ス・コントローラ１７０はキャリア・ガスの流量φ1を
制御装置１７８によって調節し、流入気体の流量を一定
に維持する。同時に、プロセス・コントローラ１７０は
希釈ガスの流量φ2を制御装置１８２によって調節し、
φ1 ＋φ2を一定に維持する。プロセスは次いで、測定時
間中の反応気体の所望する濃度および流入気体の希望す
る流量に基いて計算した所望の膜厚に達したときに、バ
ルブ１７４を閉鎖することによって、前記と同様に終了
させられる。
収められているコンピュータ１０４ならびに関連する制
御装置、増幅器及び回路と、図１２に示した実施例のコ
ンピュータ１６４は本質的に、プロセス・コントローラ
としての働きをする。図１３において、もっとも単純な
形態のこのプロセス・コントローラ１７０は検出器４６
が測定した濃度から流入気体の流量を計算し、その結果
と時間を統合し、検出器４６からの測定データを、経験
的もしくは理論的に得られる基準データのライブラリと
比較することによって、付着時間やその他のプロセス・
パラメータ（たとえば、付着速度またはエッチング速
度）を適宜調整する。プロセスの終了時には、コントロ
ーラ１７０はライン１７２で信号を送り、反応室２２へ
延びている導管３６のバルブ１７４を閉鎖するか、ある
いは反応室２２内でのプロセスを効果的に終了させる他
の同様な機能を果たす。図１３には、装置がブロック図
の形態で示されており、この装置において、気体送出手
段は検出器４６からの電気出力信号に応答して反応室２
２への流入気体の流量を制御するための制御装置を含ん
でいる。流量φ1のキャリア・ガスが供給源１７６から
供給され、流量制御装置１７８によって容器３０内の反
応液体３２へ送出される。同時に、流量φ2の希釈ガス
が供給源１７６から供給され、質量流量制御装置１８２
によって導管３６へ送出される。導管３４内の流入気体
の流量は前記と同様にして計算される。次いで、プロセ
ス・コントローラ１７０はキャリア・ガスの流量φ1を
制御装置１７８によって調節し、流入気体の流量を一定
に維持する。同時に、プロセス・コントローラ１７０は
希釈ガスの流量φ2を制御装置１８２によって調節し、
φ1 ＋φ2を一定に維持する。プロセスは次いで、測定時
間中の反応気体の所望する濃度および流入気体の希望す
る流量に基いて計算した所望の膜厚に達したときに、バ
ルブ１７４を閉鎖することによって、前記と同様に終了
させられる。
【００１７】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００１８】（１）反応物源と、ワークピースを支持す
るための手段を含んでいる反応室と、材料を処理するた
めに利用される流入流体を前記反応室へ給送するための
流体送出手段であって、前記反応物源と連通している第
１導管と前記反応室と連通している第２導管を含んでい
る流体送出手段と、前記第１及び第２導管の間に、これ
らと連通して直列に接続された、前記流入気体の濃度を
感知するための赤外線センサであって、赤外線光源と赤
外線検出器を含んでおり、該赤外線光源が前記流入気体
を通して前記赤外線検出器へ赤外線ビームを送るように
配置されており、前記赤外線検出器がその受け取った赤
外線の量を示す電気出力信号を発生するための手段を含
んでいる赤外線センサとからなるワークピース処理装
置。 （２）前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長の波長を
有している光を放出することを特徴とする上記（１）に
記載の装置。 （３）前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経路にある
第１のフィルタを含んでおり、該第１フィルタが赤外線
域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯
域幅を有していることを特徴とする上記（２）に記載の
装置。 （４）前記赤外線センサが前記赤外線ビームを前記検出
器に集束させるための手段を含んでいることを特徴とす
る上記（２）に記載の装置。 （５）前記赤外線センサが赤外線ビームを変調する手段
と、前記電気出力信号を復調する手段とを含んでいるこ
とを特徴とする上記（２）に記載の装置。 （６）前記赤外線ビームを変調する前記手段が該ビーム
の経路に配置された光学チョッパであり、前記電気出力
信号を復調する前記手段がロックイン増幅器であり、該
ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数を監視す
るための手段を含んでいて、該監視手段と前記電気出力
に応答して復調電気出力信号を発生することを特徴とす
る上記（５）に記載の装置。 （７）前記光学チョッパが前記赤外線ビームの経路に配
置された回転要素であり、該要素が前記第１フィルタ
と、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として１００
ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つの第２
フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィルタが前
記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビームの経路
に交互に配置されることを特徴とする上記（６）に記載
の装置。 （８）前記の第２の所定波長の光が前記流入気体によっ
て吸収されず、これにより前記第２フィルタが前記赤外
線検出器に対して光基準信号をもたらすことを特徴とす
る上記（７）に記載の装置。 （９）前記赤外線検出器が前記光基準信号に応じて電気
基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基準信号と
前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示す比率出
力信号を発生する回路手段をさらに含んでいることを特
徴とする上記（８）に記載の装置。 （１０）前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同調した
レーザであることを特徴とする上記（２）に記載の装
置。 （１１）前記赤外線検出器が焦電検出器であることを特
徴とする上記（１）に記載の装置。 （１２）前記流体送出手段が気体送出手段であり、前記
流入流体が流入気体であり、前記赤外線センサが内部に
前記赤外線光源が取り付けられており、赤外線光が通過
できる第１のウィンドウを内部に含んでいる外壁を有し
ている第１ハウジングと、内部に前記赤外線検出器が取
り付けられており、赤外線光が通過できる第２ウィンド
ウを内部に含んでいる外壁を有している第２ハウジング
と、前記第１及び第２ウィンドウの間に取り付けられた
サンプル・チェンバを含んでおり、前記赤外線ビームが
第１及び第２ウィンドウならびに前記サンプル・チェン
バを通過することを可能とし、前記サンプル・チェンバ
がさらに前記気体送出手段と流体連通する気体入口と前
記反応室と流体連通する気体出口とを含んでいることを
特徴とする上記（１）に記載の装置。 （１３）前記第１及び第２ウィンドウが本質的にＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、Ａ
ｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からなる群か
ら選択した材料製であることを特徴とする上記（１２）
に記載の装置。 （１４）前記赤外線センサがフーリエ変換赤外線分光器
であり、前記赤外線センサが前記電気出力信号から赤外
線スペクトルを計算し、これから前記流入流体の成分の
濃度を求めるためのコンピュータ手段を含んでいること
を特徴とする上記（１）に記載の装置。 （１５）前記気体送出手段が前記反応室への前記流入流
体の流量を制御するために前記電気出力信号に応答する
制御手段を含んでいることを特徴とする上記（１）に記
載の装置。 （１６）前記流入流体の成分の濃度を制御するための手
段をさらに含んでいることを特徴とする上記（１５）に
記載の装置。 （１７）前記流体送出手段が気体送出手段であり、前記
流入流体が流入気体であり、前記気体送出手段がさらに
前記反応室と流体連通している流入導管を含んでおり、
前記制御手段が前記流入導管を通る前記流入気体の流量
を制御するためのバルブと、内部に基準データを含んで
いて、前記電気出力信号を前記基準データと比較し、こ
れに応じて前記バルブの位置を制御するための基準デー
タのライブラリを有しているプロセス・コントローラと
を含んでいることを特徴とする上記（１５）に記載の装
置。 （１８）前記プロセス・コントローラが前記材料層の処
理速度を制御することを特徴とする上記（１７）に記載
の装置。 （１９）前記気体送出手段が反応物源と、前記反応物源
から前記流入気体を発生するための手段とを含んでいる
ことを特徴とする上記（１７）に記載の装置。 （２０）前記反応物源が反応液体であり、さらに、該反
応液体へ第１の流量で送出され、これから前記流入気体
を発生するためのキャリア・ガス源と、前記流入導管へ
第２の流量で送出され、前記流入気体と混合する希釈ガ
ス源と、前記基準データに応じて前記流入気体の前記成
分の濃度を一定に維持するための流量制御手段とを含ん
でいることを特徴とする上記（１９）に記載の装置。 （２１）前記流量制御手段が前記第１流量と第２流量の
和を一定に維持することを特徴とする上記（２０）に記
載の装置。 （２２）流体を流すようになされた第１導管と、前記流
入気体の濃度を関知するための前記第１導管と流体連通
している赤外線センサであって、赤外線光源と赤外線検
出器を含んでおり、該赤外線光源が前記流入気体を通し
て前記赤外線検出器へ赤外線ビームを送るように配置さ
れており、前記赤外線検出器が該検出機能の受け取った
赤外線の量を示す電気出力信号を発生するための手段を
含んでいる赤外線センサと、前記赤外線センサと流体連
通していて、前記赤外線センサが感知した流体が貫流す
ることを可能とする第２導管とからなる流体送出装置。 （２３）前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長の波長
を有している光を放出することを特徴とする上記（２
２）に記載の流体送出装置。 （２４）前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経路にあ
る第１フィルタを含んでおり、該第１フィルタが赤外線
域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯
域幅を有していることを特徴とする上記（２３）に記載
の流体送出装置。 （２５）前記赤外線センサが前記赤外線ビームを前記検
出器に集束させるための手段を含んでいることを特徴と
する上記（２３）に記載の流体送出装置。 （２６）前記赤外線センサが赤外線ビームを変調する手
段と、前記電気出力信号を復調する手段とを含んでいる
ことを特徴とする上記（２３）に記載の流体送出装置。 （２７）前記赤外線ビームを変調する前記手段が該ビー
ムの経路に配置された光学チョッパであり、前記電気出
力信号を復調する前記手段がロックイン増幅器であり、
該ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数を監視
するための手段を含んでいて、該監視手段と前記電気出
力に応答して復調電気出力信号を発生することを特徴と
する上記（２６）に記載の流体送出装置。 （２８）前記光学チョッパが前記赤外線ビームの経路に
配置された回転要素であり、該要素が前記第１フィルタ
と、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として１００
ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つの第２
フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィルタが前
記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビームの経路
に交互に配置されることを特徴とする上記（２７）に記
載の流体送出装置。 （２９）前記の第２の所定波長の光が前記流入気体によ
って吸収されず、これにより前記第２フィルタが前記赤
外線検出器に対して光基準信号をもたらすことを特徴と
する上記（２８）に記載の流体送出装置。 （３０）前記赤外線検出器が前記光基準信号に応じて電
気基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基準信号
と前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示す比率
出力信号を発生する回路手段をさらに含んでいることを
特徴とする上記（２９）に記載の流体送出装置。 （３１）前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同調した
レーザであることを特徴とする上記（２３）に記載の流
体送出装置。 （３２）前記赤外線検出器が焦電検出器であることを特
徴とする上記（２２）に記載の流体送出装置。 （３３）前記赤外線センサが内部に前記赤外線光源が取
り付けられており、赤外線光が通過できる第１ウィンド
ウを内部に含んでいる外壁を有している第１ハウジング
と、内部に前記赤外線検出器が取り付けられており、赤
外線光が通過できる第２ウィンドウを内部に含んでいる
外壁を有している第２ハウジングと、前記第１及び第２
ウィンドウの間に取り付けられたサンプル・チェンバを
含んでおり、前記赤外線ビームが第１及び第２ウィンド
ウならびに前記サンプル・チェンバを通過することを可
能とし、前記サンプル・チェンバがさらに前記第１導管
と流体連通する流体入口と前記第２導管と流体連通する
流体出口とを含んでいることを特徴とする上記（２２）
に記載の流体送出装置。 （３４）前記第１及び第２ウィンドウが本質的にＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、Ａ
ｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からなる群か
ら選択した材料製であることを特徴とする上記（３３）
に記載の流体送出装置。 （３５）前記気体送出手段が前記反応室への前記流入流
体の流量を制御するために前記電気出力信号に応答する
制御手段を含んでいることを特徴とする上記（２２）に
記載の流体送出装置。 （３６）前記第２導管内の前記流入流体の流量を制御す
るために前記電気出力信号に応答する制御手段をさらに
含んでいることを特徴とする上記（２２）に記載の流体
送出装置。 （３７）前記流入流体の前記成分の濃度を制御するため
の手段をさらに含んでいることを特徴とする上記（３
６）に記載の流体送出装置。 （３８）前記流体が気体であり、前記制御手段が前記第
２導管を通る前記気体の流量を制御するためのバルブ
と、内部に基準データを含んでいて、前記電気出力信号
を前記基準データと比較し、これに応じて前記バルブの
位置を制御するための基準データのライブラリを有して
いるプロセス・コントローラとを含んでいることを特徴
とする上記（３６）に記載の流体送出装置。 （３９）前記プロセス・コントローラが前記材料層の処
理速度を制御することを特徴とする上記（３８）に記載
の流体送出装置。 （４０）反応体源と、前記反応体源から前記流入気体を
発生するための手段とをさら含んでいることを特徴とす
る上記（３８）に記載の流体送出装置。 （４１）前記反応体源が反応液体であり、該反応液体へ
第１の流量で送出され、これから前記流入気体を発生す
るためのキャリア・ガス源と、前記流入導管へ第２の流
量で送出され、前記流入気体と混合する希釈ガス源と、
前記基準データに応じて前記流入気体の前記成分の濃度
を一定に維持するための流量制御手段とを含んでいるこ
とを特徴とする上記（４０）に記載の流体送出装置。 （４２）前記流量制御手段が前記第１流量と第２流量の
和を一定に維持することを特徴とする上記（４１）に記
載の流体送出装置。 （４３）ワークピースを反応室内で支持し、流入流体を
反応物源から前記反応室中へ給送し、前記反応物源から
前記反応室への流入流体の流れを通して赤外線ビームを
送り、前記流入流体によって吸収されない前記赤外線ビ
ームの量を検出し、前記の非吸収赤外線を示す電気出力
信号を発生することによって前記流入流体の成分を濃度
を感知することからなるワークピース処理方法。 （４４）前記赤外線が所定範囲の赤外線は超で放出され
ることを特徴とする上記（４３）に記載の方法。 （４５）前記赤外線ビームを赤外線域の第１の所定波長
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波すること
をさらに含んでいることを特徴とする上記（４４）に記
載の方法。 （４６）前記赤外線ビームを赤外線検出器に集束するこ
とをさらに含んでいることを特徴とする上記（４４）に
記載の方法。 （４７）前記赤外線ビームを変調し、前記電気出力信号
を復調することをさらに含んでいることを特徴とする上
記（４４）に記載の方法。 （４８）前記赤外線ビームを赤外線域の第２の所定波長
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波すること
をさらに含んでいることを特徴とする上記（４７）に記
載の方法。 （４９）前記の濾波された赤外線ビームを電気信号に変
換し、該電気信号と前記復調電気出力信号の比を取り、
これを示す出力信号を発生することをさらに含んでいる
ことを特徴とする上記（４８）に記載の方法。 （５０）前記反応室への前記流入流体の流量を制御する
ことをさらに含んでいることを特徴とする上記（４３）
に記載の方法。 （５１）前記流入流体が流入気体であり、該流入気体の
流量を制御する前記ステップが前記電気信号を基準デー
タのライブラリと比較することを含んでいることを特徴
とする上記（５０）に記載の方法。 （５２）流入気体の流量を制御する前記ステップが前記
材料層の処理速度を制御することを含んでいることを特
徴とする上記（５１）に記載の方法。 （５３）前記反応流体源が反応液体であり、キャリア・
ガスを第１流量で前記反応液体へ送出し、これによって
反応気体を発生し、希釈ガスを第２流量で前記反応気体
へ送出し、前記第１及び第２流量の和を一定に維持する
ことを含んでいることを特徴とする上記（５１）に記載
の方法。
るための手段を含んでいる反応室と、材料を処理するた
めに利用される流入流体を前記反応室へ給送するための
流体送出手段であって、前記反応物源と連通している第
１導管と前記反応室と連通している第２導管を含んでい
る流体送出手段と、前記第１及び第２導管の間に、これ
らと連通して直列に接続された、前記流入気体の濃度を
感知するための赤外線センサであって、赤外線光源と赤
外線検出器を含んでおり、該赤外線光源が前記流入気体
を通して前記赤外線検出器へ赤外線ビームを送るように
配置されており、前記赤外線検出器がその受け取った赤
外線の量を示す電気出力信号を発生するための手段を含
んでいる赤外線センサとからなるワークピース処理装
置。 （２）前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長の波長を
有している光を放出することを特徴とする上記（１）に
記載の装置。 （３）前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経路にある
第１のフィルタを含んでおり、該第１フィルタが赤外線
域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯
域幅を有していることを特徴とする上記（２）に記載の
装置。 （４）前記赤外線センサが前記赤外線ビームを前記検出
器に集束させるための手段を含んでいることを特徴とす
る上記（２）に記載の装置。 （５）前記赤外線センサが赤外線ビームを変調する手段
と、前記電気出力信号を復調する手段とを含んでいるこ
とを特徴とする上記（２）に記載の装置。 （６）前記赤外線ビームを変調する前記手段が該ビーム
の経路に配置された光学チョッパであり、前記電気出力
信号を復調する前記手段がロックイン増幅器であり、該
ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数を監視す
るための手段を含んでいて、該監視手段と前記電気出力
に応答して復調電気出力信号を発生することを特徴とす
る上記（５）に記載の装置。 （７）前記光学チョッパが前記赤外線ビームの経路に配
置された回転要素であり、該要素が前記第１フィルタ
と、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として１００
ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つの第２
フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィルタが前
記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビームの経路
に交互に配置されることを特徴とする上記（６）に記載
の装置。 （８）前記の第２の所定波長の光が前記流入気体によっ
て吸収されず、これにより前記第２フィルタが前記赤外
線検出器に対して光基準信号をもたらすことを特徴とす
る上記（７）に記載の装置。 （９）前記赤外線検出器が前記光基準信号に応じて電気
基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基準信号と
前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示す比率出
力信号を発生する回路手段をさらに含んでいることを特
徴とする上記（８）に記載の装置。 （１０）前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同調した
レーザであることを特徴とする上記（２）に記載の装
置。 （１１）前記赤外線検出器が焦電検出器であることを特
徴とする上記（１）に記載の装置。 （１２）前記流体送出手段が気体送出手段であり、前記
流入流体が流入気体であり、前記赤外線センサが内部に
前記赤外線光源が取り付けられており、赤外線光が通過
できる第１のウィンドウを内部に含んでいる外壁を有し
ている第１ハウジングと、内部に前記赤外線検出器が取
り付けられており、赤外線光が通過できる第２ウィンド
ウを内部に含んでいる外壁を有している第２ハウジング
と、前記第１及び第２ウィンドウの間に取り付けられた
サンプル・チェンバを含んでおり、前記赤外線ビームが
第１及び第２ウィンドウならびに前記サンプル・チェン
バを通過することを可能とし、前記サンプル・チェンバ
がさらに前記気体送出手段と流体連通する気体入口と前
記反応室と流体連通する気体出口とを含んでいることを
特徴とする上記（１）に記載の装置。 （１３）前記第１及び第２ウィンドウが本質的にＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、Ａ
ｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からなる群か
ら選択した材料製であることを特徴とする上記（１２）
に記載の装置。 （１４）前記赤外線センサがフーリエ変換赤外線分光器
であり、前記赤外線センサが前記電気出力信号から赤外
線スペクトルを計算し、これから前記流入流体の成分の
濃度を求めるためのコンピュータ手段を含んでいること
を特徴とする上記（１）に記載の装置。 （１５）前記気体送出手段が前記反応室への前記流入流
体の流量を制御するために前記電気出力信号に応答する
制御手段を含んでいることを特徴とする上記（１）に記
載の装置。 （１６）前記流入流体の成分の濃度を制御するための手
段をさらに含んでいることを特徴とする上記（１５）に
記載の装置。 （１７）前記流体送出手段が気体送出手段であり、前記
流入流体が流入気体であり、前記気体送出手段がさらに
前記反応室と流体連通している流入導管を含んでおり、
前記制御手段が前記流入導管を通る前記流入気体の流量
を制御するためのバルブと、内部に基準データを含んで
いて、前記電気出力信号を前記基準データと比較し、こ
れに応じて前記バルブの位置を制御するための基準デー
タのライブラリを有しているプロセス・コントローラと
を含んでいることを特徴とする上記（１５）に記載の装
置。 （１８）前記プロセス・コントローラが前記材料層の処
理速度を制御することを特徴とする上記（１７）に記載
の装置。 （１９）前記気体送出手段が反応物源と、前記反応物源
から前記流入気体を発生するための手段とを含んでいる
ことを特徴とする上記（１７）に記載の装置。 （２０）前記反応物源が反応液体であり、さらに、該反
応液体へ第１の流量で送出され、これから前記流入気体
を発生するためのキャリア・ガス源と、前記流入導管へ
第２の流量で送出され、前記流入気体と混合する希釈ガ
ス源と、前記基準データに応じて前記流入気体の前記成
分の濃度を一定に維持するための流量制御手段とを含ん
でいることを特徴とする上記（１９）に記載の装置。 （２１）前記流量制御手段が前記第１流量と第２流量の
和を一定に維持することを特徴とする上記（２０）に記
載の装置。 （２２）流体を流すようになされた第１導管と、前記流
入気体の濃度を関知するための前記第１導管と流体連通
している赤外線センサであって、赤外線光源と赤外線検
出器を含んでおり、該赤外線光源が前記流入気体を通し
て前記赤外線検出器へ赤外線ビームを送るように配置さ
れており、前記赤外線検出器が該検出機能の受け取った
赤外線の量を示す電気出力信号を発生するための手段を
含んでいる赤外線センサと、前記赤外線センサと流体連
通していて、前記赤外線センサが感知した流体が貫流す
ることを可能とする第２導管とからなる流体送出装置。 （２３）前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長の波長
を有している光を放出することを特徴とする上記（２
２）に記載の流体送出装置。 （２４）前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経路にあ
る第１フィルタを含んでおり、該第１フィルタが赤外線
域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯
域幅を有していることを特徴とする上記（２３）に記載
の流体送出装置。 （２５）前記赤外線センサが前記赤外線ビームを前記検
出器に集束させるための手段を含んでいることを特徴と
する上記（２３）に記載の流体送出装置。 （２６）前記赤外線センサが赤外線ビームを変調する手
段と、前記電気出力信号を復調する手段とを含んでいる
ことを特徴とする上記（２３）に記載の流体送出装置。 （２７）前記赤外線ビームを変調する前記手段が該ビー
ムの経路に配置された光学チョッパであり、前記電気出
力信号を復調する前記手段がロックイン増幅器であり、
該ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数を監視
するための手段を含んでいて、該監視手段と前記電気出
力に応答して復調電気出力信号を発生することを特徴と
する上記（２６）に記載の流体送出装置。 （２８）前記光学チョッパが前記赤外線ビームの経路に
配置された回転要素であり、該要素が前記第１フィルタ
と、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として１００
ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つの第２
フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィルタが前
記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビームの経路
に交互に配置されることを特徴とする上記（２７）に記
載の流体送出装置。 （２９）前記の第２の所定波長の光が前記流入気体によ
って吸収されず、これにより前記第２フィルタが前記赤
外線検出器に対して光基準信号をもたらすことを特徴と
する上記（２８）に記載の流体送出装置。 （３０）前記赤外線検出器が前記光基準信号に応じて電
気基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基準信号
と前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示す比率
出力信号を発生する回路手段をさらに含んでいることを
特徴とする上記（２９）に記載の流体送出装置。 （３１）前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同調した
レーザであることを特徴とする上記（２３）に記載の流
体送出装置。 （３２）前記赤外線検出器が焦電検出器であることを特
徴とする上記（２２）に記載の流体送出装置。 （３３）前記赤外線センサが内部に前記赤外線光源が取
り付けられており、赤外線光が通過できる第１ウィンド
ウを内部に含んでいる外壁を有している第１ハウジング
と、内部に前記赤外線検出器が取り付けられており、赤
外線光が通過できる第２ウィンドウを内部に含んでいる
外壁を有している第２ハウジングと、前記第１及び第２
ウィンドウの間に取り付けられたサンプル・チェンバを
含んでおり、前記赤外線ビームが第１及び第２ウィンド
ウならびに前記サンプル・チェンバを通過することを可
能とし、前記サンプル・チェンバがさらに前記第１導管
と流体連通する流体入口と前記第２導管と流体連通する
流体出口とを含んでいることを特徴とする上記（２２）
に記載の流体送出装置。 （３４）前記第１及び第２ウィンドウが本質的にＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣｌ、Ａ
ｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からなる群か
ら選択した材料製であることを特徴とする上記（３３）
に記載の流体送出装置。 （３５）前記気体送出手段が前記反応室への前記流入流
体の流量を制御するために前記電気出力信号に応答する
制御手段を含んでいることを特徴とする上記（２２）に
記載の流体送出装置。 （３６）前記第２導管内の前記流入流体の流量を制御す
るために前記電気出力信号に応答する制御手段をさらに
含んでいることを特徴とする上記（２２）に記載の流体
送出装置。 （３７）前記流入流体の前記成分の濃度を制御するため
の手段をさらに含んでいることを特徴とする上記（３
６）に記載の流体送出装置。 （３８）前記流体が気体であり、前記制御手段が前記第
２導管を通る前記気体の流量を制御するためのバルブ
と、内部に基準データを含んでいて、前記電気出力信号
を前記基準データと比較し、これに応じて前記バルブの
位置を制御するための基準データのライブラリを有して
いるプロセス・コントローラとを含んでいることを特徴
とする上記（３６）に記載の流体送出装置。 （３９）前記プロセス・コントローラが前記材料層の処
理速度を制御することを特徴とする上記（３８）に記載
の流体送出装置。 （４０）反応体源と、前記反応体源から前記流入気体を
発生するための手段とをさら含んでいることを特徴とす
る上記（３８）に記載の流体送出装置。 （４１）前記反応体源が反応液体であり、該反応液体へ
第１の流量で送出され、これから前記流入気体を発生す
るためのキャリア・ガス源と、前記流入導管へ第２の流
量で送出され、前記流入気体と混合する希釈ガス源と、
前記基準データに応じて前記流入気体の前記成分の濃度
を一定に維持するための流量制御手段とを含んでいるこ
とを特徴とする上記（４０）に記載の流体送出装置。 （４２）前記流量制御手段が前記第１流量と第２流量の
和を一定に維持することを特徴とする上記（４１）に記
載の流体送出装置。 （４３）ワークピースを反応室内で支持し、流入流体を
反応物源から前記反応室中へ給送し、前記反応物源から
前記反応室への流入流体の流れを通して赤外線ビームを
送り、前記流入流体によって吸収されない前記赤外線ビ
ームの量を検出し、前記の非吸収赤外線を示す電気出力
信号を発生することによって前記流入流体の成分を濃度
を感知することからなるワークピース処理方法。 （４４）前記赤外線が所定範囲の赤外線は超で放出され
ることを特徴とする上記（４３）に記載の方法。 （４５）前記赤外線ビームを赤外線域の第１の所定波長
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波すること
をさらに含んでいることを特徴とする上記（４４）に記
載の方法。 （４６）前記赤外線ビームを赤外線検出器に集束するこ
とをさらに含んでいることを特徴とする上記（４４）に
記載の方法。 （４７）前記赤外線ビームを変調し、前記電気出力信号
を復調することをさらに含んでいることを特徴とする上
記（４４）に記載の方法。 （４８）前記赤外線ビームを赤外線域の第２の所定波長
を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波すること
をさらに含んでいることを特徴とする上記（４７）に記
載の方法。 （４９）前記の濾波された赤外線ビームを電気信号に変
換し、該電気信号と前記復調電気出力信号の比を取り、
これを示す出力信号を発生することをさらに含んでいる
ことを特徴とする上記（４８）に記載の方法。 （５０）前記反応室への前記流入流体の流量を制御する
ことをさらに含んでいることを特徴とする上記（４３）
に記載の方法。 （５１）前記流入流体が流入気体であり、該流入気体の
流量を制御する前記ステップが前記電気信号を基準デー
タのライブラリと比較することを含んでいることを特徴
とする上記（５０）に記載の方法。 （５２）流入気体の流量を制御する前記ステップが前記
材料層の処理速度を制御することを含んでいることを特
徴とする上記（５１）に記載の方法。 （５３）前記反応流体源が反応液体であり、キャリア・
ガスを第１流量で前記反応液体へ送出し、これによって
反応気体を発生し、希釈ガスを第２流量で前記反応気体
へ送出し、前記第１及び第２流量の和を一定に維持する
ことを含んでいることを特徴とする上記（５１）に記載
の方法。
【００１９】
【発明の効果】本発明によるＣＶＤないしエッチング装
置及び方法は製造パラメータを最適化するための経験的
なテストの必要性を最小限とすることができる。ＣＶＤ
ないしエッチング装置はこの装置に簡単に、かつ廉価に
結合できる気体送出装置を含むことができる。
置及び方法は製造パラメータを最適化するための経験的
なテストの必要性を最小限とすることができる。ＣＶＤ
ないしエッチング装置はこの装置に簡単に、かつ廉価に
結合できる気体送出装置を含むことができる。
【図１】本発明のＣＶＤ装置の第１実施例の略図であ
る。
る。
【図２】図１の装置で有用な赤外線センサの略図であ
る。
る。
【図３】図２に示した赤外線センサの詳細略図である。
【図４】本発明の赤外線センサの第２実施例の略図であ
る。
る。
【図５】図４の赤外線センサの作動を説明するグラフで
ある。
ある。
【図６】図４の赤外線センサの作動を説明するグラフで
ある。
ある。
【図７】図４の赤外線センサの作動を説明するグラフで
ある。
ある。
【図８】本発明の赤外線センサの第３実施例の略図であ
る
る
【図９】図８の赤外線センサの作動を説明するグラフで
ある。
ある。
【図１０】図８の赤外線センサの作動を説明するグラフ
である。
である。
【図１１】本発明の赤外線センサの第４実施例の略図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の赤外線センサの第５実施例の略図で
ある。
ある。
【図１３】本発明の気体送出装置で有用な制御システム
のブロック図である。
のブロック図である。
２０ ＣＶＤまたはエッチング装置 ２２ 反応室 ２４ ホルダ ２６ ワークピース ２８ ＲＦ源 ３０ 容器 ３２ 反応液（または反応物質） ３４ 第１導管 ３６ 第２導管 ３７ マニフォルド ３８ａ ガス供給源 ３８ｂ ガス供給源 ３８ｃ ガス供給源 ４０ 赤外線センサ ４２ 赤外線光源 ４４ 赤外線ビーム ４６ 赤外線検出器 ４８ 赤外線干渉フィルタ ５０ 気体サンプル・セル ５２ 断熱加熱マントル ５４ 温度制御装置 ５６ サーモカップル ５８ 赤外線透過ウィンドウ ６０ ハウジング ６２ ハウジング ６４ レンズ ６５ 絞り ６６ 光学チョッパ ７０ ロックイン増幅器 ７２ 増幅器の出力 ８０ チョッパ制御装置 ８２ 軸外し放物面反射器 ８４ 集束レンズ ８６ 赤外線検出器 ９０ ロックイン増幅器 ９４ ロックイン増幅器 １００ 比率回路 １０４ コンピュータ １０８ ビーム・スプリッタ １１０ ミラー １１２ 改変形チョッパ １１６ ビーム・スプリッタ １１８ 回路 １２２ 比率回路 １２８ ロックイン増幅器 １４０ 回転要素 １４０ａ フィルタ １４０ｂ フィルタ １５０ レーザ １５４ レンズ １５６ 光ファイバ １６０ 分光器 １６４ コンピュータ １７０ プロセス・コントローラ １７４ バルブ １７６ 供給源 １７８ 流量制御装置 １８２ 質量流量制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/31 // Ｇ０１Ｎ 21/33 Ｈ０１Ｌ 31/00 7630−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/00 Ｂ (72)発明者 マイケル・レーン・パッソウ アメリカ合衆国12569 ニューヨーク州プ リーザント・バレー ノース・アベニュー ビレッジ・パーク・アパートメント 17 −105 (72)発明者 ティナ・ジェーン・コトラー アメリカ合衆国12550 ニューヨーク州ニ ューバーグ コートランド・ドライブ ８ ディー (72)発明者 ジョナサン・ダニエル・チャップル−ソコ ル アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー ホーマー・プレース 12 (72)発明者 リチャード・アンソニー・コンティ アメリカ合衆国10549 ニューヨーク州マ ウント・キスコ フォックスウッド・サー クル 47 (72)発明者 ジョイシ・シン アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション サドル・リ ッジ・ドライブ 42
Claims (53)
- 【請求項１】反応物源と、 ワークピースを支持するための手段を含んでいる反応室
と、 材料を処理するために利用される流入流体を前記反応室
へ給送するための流体送出手段であって、前記反応物源
と連通している第１導管と前記反応室と連通している第
２導管を含んでいる流体送出手段と、 前記第１及び第２導管の間に、これらと連通して直列に
接続された、前記流入気体の濃度を感知するための赤外
線センサであって、赤外線光源と赤外線検出器を含んで
おり、該赤外線光源が前記流入気体を通して前記赤外線
検出器へ赤外線ビームを送るように配置されており、前
記赤外線検出器がその受け取った赤外線の量を示す電気
出力信号を発生するための手段を含んでいる赤外線セン
サとからなるワークピース処理装置。 - 【請求項２】前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長の
波長を有している光を放出することを特徴とする請求項
１に記載の装置。 - 【請求項３】前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経路
にある第１のフィルタを含んでおり、該第１フィルタが
赤外線域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以
下の帯域幅を有していることを特徴とする請求項２に記
載の装置。 - 【請求項４】前記赤外線センサが前記赤外線ビームを前
記検出器に集束させるための手段を含んでいることを特
徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項５】前記赤外線センサが赤外線ビームを変調す
る手段と、前記電気出力信号を復調する手段とを含んで
いることを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項６】前記赤外線ビームを変調する前記手段が該
ビームの経路に配置された光学チョッパであり、前記電
気出力信号を復調する前記手段がロックイン増幅器であ
り、該ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数を
監視するための手段を含んでいて、該監視手段と前記電
気出力に応答して復調電気出力信号を発生することを特
徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】前記光学チョッパが前記赤外線ビームの経
路に配置された回転要素であり、該要素が前記第１フィ
ルタと、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として１
００ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つの
第２フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィルタ
が前記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビームの
経路に交互に配置されることを特徴とする請求項６に記
載の装置。 - 【請求項８】前記の第２の所定波長の光が前記流入気体
によって吸収されず、これにより前記第２フィルタが前
記赤外線検出器に対して光基準信号をもたらすことを特
徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】前記赤外線検出器が前記光基準信号に応じ
て電気基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基準
信号と前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示す
比率出力信号を発生する回路手段をさらに含んでいるこ
とを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同
調したレーザであることを特徴とする請求項２に記載の
装置。 - 【請求項１１】前記赤外線検出器が焦電検出器であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】前記流体送出手段が気体送出手段であ
り、前記流入流体が流入気体であり、前記赤外線センサ
が内部に前記赤外線光源が取り付けられており、赤外線
光が通過できる第１のウィンドウを内部に含んでいる外
壁を有している第１ハウジングと、内部に前記赤外線検
出器が取り付けられており、赤外線光が通過できる第２
ウィンドウを内部に含んでいる外壁を有している第２ハ
ウジングと、前記第１及び第２ウィンドウの間に取り付
けられたサンプル・チェンバを含んでおり、前記赤外線
ビームが第１及び第２ウィンドウならびに前記サンプル
・チェンバを通過することを可能とし、前記サンプル・
チェンバがさらに前記気体送出手段と流体連通する気体
入口と前記反応室と流体連通する気体出口とを含んでい
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１３】前記第１及び第２ウィンドウが本質的に
ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣ
ｌ、ＡｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からな
る群から選択した材料製であることを特徴とする請求項
１２に記載の装置。 - 【請求項１４】前記赤外線センサがフーリエ変換赤外線
分光器であり、前記赤外線センサが前記電気出力信号か
ら赤外線スペクトルを計算し、これから前記流入流体の
成分の濃度を求めるためのコンピュータ手段を含んでい
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１５】前記気体送出手段が前記反応室への前記
流入流体の流量を制御するために前記電気出力信号に応
答する制御手段を含んでいることを特徴とする請求項１
に記載の装置。 - 【請求項１６】前記流入流体の成分の濃度を制御するた
めの手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項１
５に記載の装置。 - 【請求項１７】前記流体送出手段が気体送出手段であ
り、前記流入流体が流入気体であり、前記気体送出手段
がさらに前記反応室と流体連通している流入導管を含ん
でおり、前記制御手段が前記流入導管を通る前記流入気
体の流量を制御するためのバルブと、内部に基準データ
を含んでいて、前記電気出力信号を前記基準データと比
較し、これに応じて前記バルブの位置を制御するための
基準データのライブラリを有しているプロセス・コント
ローラとを含んでいることを特徴とする請求項１５に記
載の装置。 - 【請求項１８】前記プロセス・コントローラが前記材料
層の処理速度を制御することを特徴とする請求項１７に
記載の装置。 - 【請求項１９】前記気体送出手段が反応物源と、前記反
応物源から前記流入気体を発生するための手段とを含ん
でいることを特徴とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２０】前記反応物源が反応液体であり、さら
に、該反応液体へ第１の流量で送出され、これから前記
流入気体を発生するためのキャリア・ガス源と、前記流
入導管へ第２の流量で送出され、前記流入気体と混合す
る希釈ガス源と、前記基準データに応じて前記流入気体
の前記成分の濃度を一定に維持するための流量制御手段
とを含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の装
置。 - 【請求項２１】前記流量制御手段が前記第１流量と第２
流量の和を一定に維持することを特徴とする請求項２０
に記載の装置。 - 【請求項２２】流体を流すようになされた第１導管と、 前記流入気体の濃度を関知するための前記第１導管と流
体連通している赤外線センサであって、赤外線光源と赤
外線検出器を含んでおり、該赤外線光源が前記流入気体
を通して前記赤外線検出器へ赤外線ビームを送るように
配置されており、前記赤外線検出器が該検出機能の受け
取った赤外線の量を示す電気出力信号を発生するための
手段を含んでいる赤外線センサと、 前記赤外線センサと流体連通していて、前記赤外線セン
サが感知した流体が貫流することを可能とする第２導管
とからなる流体送出装置。 - 【請求項２３】前記赤外線光源が所定範囲の赤外線波長
の波長を有している光を放出することを特徴とする請求
項２２に記載の流体送出装置。 - 【請求項２４】前記赤外線光源が前記赤外線ビームの経
路にある第１フィルタを含んでおり、該第１フィルタが
赤外線域の第１の所定波長を中心として１００ｃｍ-1以
下の帯域幅を有していることを特徴とする請求項２３に
記載の流体送出装置。 - 【請求項２５】前記赤外線センサが前記赤外線ビームを
前記検出器に集束させるための手段を含んでいることを
特徴とする請求項２３に記載の流体送出装置。 - 【請求項２６】前記赤外線センサが赤外線ビームを変調
する手段と、前記電気出力信号を復調する手段とを含ん
でいることを特徴とする請求項２３に記載の流体送出装
置。 - 【請求項２７】前記赤外線ビームを変調する前記手段が
該ビームの経路に配置された光学チョッパであり、前記
電気出力信号を復調する前記手段がロックイン増幅器で
あり、該ロックイン増幅器が前記光学チョッパの周波数
を監視するための手段を含んでいて、該監視手段と前記
電気出力に応答して復調電気出力信号を発生することを
特徴とする請求項２６に記載の流体送出装置。 - 【請求項２８】前記光学チョッパが前記赤外線ビームの
経路に配置された回転要素であり、該要素が前記第１フ
ィルタと、赤外線域の第２の所定の周波数を中心として
１００ｃｍ-1以下の帯域幅を有している少なくとも１つ
の第２フィルタとを含んでおり、該第１及び第２フィル
タが前記回転要素が回転したときに、前記赤外線ビーム
の経路に交互に配置されることを特徴とする請求項２７
に記載の流体送出装置。 - 【請求項２９】前記の第２の所定波長の光が前記流入気
体によって吸収されず、これにより前記第２フィルタが
前記赤外線検出器に対して光基準信号をもたらすことを
特徴とする請求項２８に記載の流体送出装置。 - 【請求項３０】前記赤外線検出器が前記光基準信号に応
じて電気基準信号を発生し、前記赤外線センサが前記基
準信号と前記復調電気出力信号の比を取り、この比を示
す比率出力信号を発生する回路手段をさらに含んでいる
ことを特徴とする請求項２９に記載の流体送出装置。 - 【請求項３１】前記赤外線光源が所定の赤外線波長に同
調したレーザであることを特徴とする請求項２３に記載
の流体送出装置。 - 【請求項３２】前記赤外線検出器が焦電検出器であるこ
とを特徴とする請求項２２に記載の流体送出装置。 - 【請求項３３】前記赤外線センサが内部に前記赤外線光
源が取り付けられており、赤外線光が通過できる第１ウ
ィンドウを内部に含んでいる外壁を有している第１ハウ
ジングと、内部に前記赤外線検出器が取り付けられてお
り、赤外線光が通過できる第２ウィンドウを内部に含ん
でいる外壁を有している第２ハウジングと、前記第１及
び第２ウィンドウの間に取り付けられたサンプル・チェ
ンバを含んでおり、前記赤外線ビームが第１及び第２ウ
ィンドウならびに前記サンプル・チェンバを通過するこ
とを可能とし、前記サンプル・チェンバがさらに前記第
１導管と流体連通する流体入口と前記第２導管と流体連
通する流体出口とを含んでいることを特徴とする請求項
２２に記載の流体送出装置。 - 【請求項３４】前記第１及び第２ウィンドウが本質的に
ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇｅ、ＫＣｌ、ＫＲＳ−５、ＡｇＣ
ｌ、ＡｇＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2からな
る群から選択した材料製であることを特徴とする請求項
３３に記載の流体送出装置。 - 【請求項３５】前記気体送出手段が前記反応室への前記
流入流体の流量を制御するために前記電気出力信号に応
答する制御手段を含んでいることを特徴とする請求項２
２に記載の流体送出装置。 - 【請求項３６】前記第２導管内の前記流入流体の流量を
制御するために前記電気出力信号に応答する制御手段を
さらに含んでいることを特徴とする請求項２２に記載の
流体送出装置。 - 【請求項３７】前記流入流体の前記成分の濃度を制御す
るための手段をさらに含んでいることを特徴とする請求
項３６に記載の流体送出装置。 - 【請求項３８】前記流体が気体であり、前記制御手段が
前記第２導管を通る前記気体の流量を制御するためのバ
ルブと、内部に基準データを含んでいて、前記電気出力
信号を前記基準データと比較し、これに応じて前記バル
ブの位置を制御するための基準データのライブラリを有
しているプロセス・コントローラとを含んでいることを
特徴とする請求項３６に記載の流体送出装置。 - 【請求項３９】前記プロセス・コントローラが前記材料
層の処理速度を制御することを特徴とする請求項３８に
記載の流体送出装置。 - 【請求項４０】反応体源と、前記反応体源から前記流入
気体を発生するための手段とをさら含んでいることを特
徴とする請求項３８に記載の流体送出装置。 - 【請求項４１】前記反応体源が反応液体であり、該反応
液体へ第１の流量で送出され、これから前記流入気体を
発生するためのキャリア・ガス源と、前記流入導管へ第
２の流量で送出され、前記流入気体と混合する希釈ガス
源と、前記基準データに応じて前記流入気体の前記成分
の濃度を一定に維持するための流量制御手段とを含んで
いることを特徴とする請求項４０に記載の流体送出装
置。 - 【請求項４２】前記流量制御手段が前記第１流量と第２
流量の和を一定に維持することを特徴とする請求項４１
に記載の流体送出装置。 - 【請求項４３】ワークピースを反応室内で支持し、 流入流体を反応物源から前記反応室中へ給送し、 前記反応物源から前記反応室への流入流体の流れを通し
て赤外線ビームを送り、前記流入流体によって吸収され
ない前記赤外線ビームの量を検出し、前記の非吸収赤外
線を示す電気出力信号を発生することによって前記流入
流体の成分を濃度を感知することからなるワークピース
処理方法。 - 【請求項４４】前記赤外線が所定範囲の赤外線は超で放
出されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。 - 【請求項４５】前記赤外線ビームを赤外線域の第１の所
定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波す
ることをさらに含んでいることを特徴とする請求項４４
に記載の方法。 - 【請求項４６】前記赤外線ビームを赤外線検出器に集束
することをさらに含んでいることを特徴とする請求項４
４に記載の方法。 - 【請求項４７】前記赤外線ビームを変調し、前記電気出
力信号を復調することをさらに含んでいることを特徴と
する請求項４４に記載の方法。 - 【請求項４８】前記赤外線ビームを赤外線域の第２の所
定波長を中心として１００ｃｍ-1以下の帯域幅に濾波す
ることをさらに含んでいることを特徴とする請求項４７
に記載の方法。 - 【請求項４９】前記の濾波された赤外線ビームを電気信
号に変換し、該電気信号と前記復調電気出力信号の比を
取り、これを示す出力信号を発生することをさらに含ん
でいることを特徴とする請求項４８に記載の方法。 - 【請求項５０】前記反応室への前記流入流体の流量を制
御することをさらに含んでいることを特徴とする請求項
４３に記載の方法。 - 【請求項５１】前記流入流体が流入気体であり、該流入
気体の流量を制御する前記ステップが前記電気信号を基
準データのライブラリと比較することを含んでいること
を特徴とする請求項５０に記載の方法。 - 【請求項５２】流入気体の流量を制御する前記ステップ
が前記材料層の処理速度を制御することを含んでいるこ
とを特徴とする請求項５１に記載の方法。 - 【請求項５３】前記反応流体源が反応液体であり、キャ
リア・ガスを第１流量で前記反応液体へ送出し、これに
よって反応気体を発生し、希釈ガスを第２流量で前記反
応気体へ送出し、前記第１及び第２流量の和を一定に維
持することを含んでいることを特徴とする請求項５１に
記載の方法。
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