Устройство для измерения концентрации тетрахлорида кремния

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1052976 А З 5 0 01 й 27/ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАН ОБРЕТЕНИЯ(56) 1, Тхоржевский В,П, нАвтоматический анализ химического состава газов. М., "Химия", 1969, с. 54-60..2, Абдурахманов Б,И. и др. Контроль концентрации кремнийсодержащег компонента в технологическом процес се эпитаксиального осаждения.Инф. сообщение 8 128 АН УЗССР, нФАН 1975 с, 8-11 (прототип),питания измерительнои и сравй мостовых схем, остальные очни тель плечи которых выполнены в в е поные с стоянных резис оров; соеди опроводами сравнитель ы, выполнен чающее ячеиками и труанализируемойпроточные кана одвода ой сре ые в ко усе я тем, ти изме целью по ени оч набжено потенциометром,д которого соединен срами и отрицательным выика питания, два другихциометра подключены ктношению к терморезисторении, оно средний выв терморезист водом источ вывода поте нВ межным по О ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХЛОРИДА КРЕИНИЯ рам постоянны остальных рез схемы через и через усилите ти парогазовои с сположенные терчевым усили провод ностиляющимися пл м источника и чке рези щеи ценных череторами тока через по динен бл схемыподсое ис(54)(57) УСТРОйС КОНЦЕНТРАЦИИ ТЕТ по теплопроводно си, содержащее р пусе ячейки тепл морезисторами, я элементами подкл тели со стабилиз резисторам, а два тога каждой мостовой общую точку соединен с положительным выв итания, причем к обторов сравнительной строечный резистор к компенсации.105Изобретение относится к газовомуанализу и может быть использованов производстве полупроводниковых материалов и интегральных схем по эпитаксиальной технологии.Известен детектор, предназначенный для управления и контроля концентрацией по теплопроводности парогазовой смеси, содержащий два проточных канала со сравнительным и из,мерительным терморезисторами1 3.Недостатками данного детектора являются зависимость показаний от скорости газового потока, омывающеготерморезисторы, понижение чувствительности с ростом скорости газовогопотока, омывающего терморегуляторпотоков, а также относительно высокий уровень шумов, возрастающий.с увеличением скорости газового потока.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения концентрациитетрахлорида кремния по теплопроводности парогазовой смеси, содержащеерасположенные в корпусе ячейки теплопроводности с терморезисторами, являющимися плечевыми элементами подключенных через усилители со стабилизаторами тока к источнику питанияизмерительной и сравнительной мостовых схем, остальные плечи которых выполнены в виде постоянных резисторов,соединенные с ячейками и труббпроводами подвода анализируемой и сравнительной среды проточные каналы, выполненные в корпусе2 1,Указанный прибор позволяет снизить влияние скорости газового потока на сигнал детектора благодарядиффузионному заходу газа в ячейкутеплопроводности в определенномдиапазоне расхода газа), Недостатками прибора являются резкое увеличение постоянной времени и, как следствие, увеличение динамической погрешности при измерениях.Общим недостатком известных устройств является значительный дрейфсигнала даже при небольших изменениях температуры корпуса детектора.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается темчто устройство для измерения кон"центрации тетрахлорида кремния потеплопроводности парогазовой смеси,содержащее расположенные в корпусеячейки теплопроводности с терморе 2976 5 10 15 20 25 30 Э 5 40 45 50 55 эисторами, являющимися плечевыми элементами подключенных через усилители со стабилизаторами тока к источнику питания измерительной и срав. нительной мостовых схем, остальные плечи которых выполнены в виде постоянных резисторов, соединенные с ячейками и трубопроводами подвода анализируемой и сравнительной среды проточные каналы, выполненные в корпусе, снабжено потенциометром, сред- ний вывод которого соединен с термореэисторами и отрицательным выводомисточника питания, два других выводапотенциометра подключены к смежнымпо отношению к термореэисторам постоянным резисторам, а два остальныхрезистора каждой мостовой схемы черезих общую. точку соединены через усилители с положительным выводом источника питания, причем к общей точке резисторов сравнительной схемы черезподстроечный резистор подсоединенблок компенсации.На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема соединения деталей с ячейками теплопроводности; на фиг. 3 - измерительнаясхема устройства.Устройство для измерения концентрации тетрахлорида кремния по теплопроводности парогазовой смеси содержитизмерительную схему 1, корпус 2 детектора, верхний и нижний делителигазового потока, установленные натрубопроводах 3 подвода соответственно сравнительной и анализируемой газовой среды. Трубопроводы 3 с установленными на них сужащими элементами 4 соединены через трубопроводы 5,выполненные из материала с теплопроводностью более низкой, чем корпусдетектора, например из фторопласта,с проточными каналами 6, выполненными в теле корпуса детектора,Проточные каналы соединены такжес расположенными в корпусе дектораячейкамии 8 теплопроводности,имеющими форму байпасов и снабженныеюстировочными винтами 9. В ячейках 7и 8 установлены терморезисторы 10и 11, являющиеся плечевыми элементами соответственно сравнительной и измерительной мостовых схем, подключенных через усилители 12 постоянного тока со стабилизаторами 13 токак источнику 11 питания, Устройствоснабжено потенциометром 15, среднийвывод которого соединен с терморе 3 10529 зисторами 1 О и 11 и с о 1 рицательным выводом источника 1 ч питания. Два других вывода потенциометра подключены к смежным по отношению к терморезисторам постоянным резисторам 16 и 17. Два остальных резистора 18 и 19, 20 и 21 каждой мостовой схемы через их общую точку соединены через усилители 12 с положительным выводом источника 11 питания. К общей точке резисторов 18 и 19 сравнительной мостовой схемы через подстроечный реэис. тор 22 подсоединен блок 23 компенсации,Устройство работает следующим образом.До начала процесса измерения осуществляется настройка устройства. Для этого в верхний делитель газового потока под избыточным давлением вводится водород (сравнительный газ). Сужающий элемент 5 обеспечивает перепад давления, за счет которого осуществляется заход газа в проточный канал 6. Перепад давления на участке проточного канала 6 между входом и выходом ячейки 7 теплопроводности обеспечивает необходимый через нее поток гэза, Вышедший из верхнего делителя газ подводится к входу нижнего делителя, в котором процесс прохождения газового потока протекает аналогично описанному выше. Затем, пос ле заполнения ячеек 7 и 8 теплопроводности водородом, его поток перекрывается с помощью вентиля (не по 35 казан) и измеряется сигнал на выходе измерительной схемы 1. После измерения сигнала вентиль открыаается и устанавливается поток водорода, со 40 ответствующий его наибольшему значению в ходе технологического процесса, а с помощью юстировочных винтов 9 на выходе измерительной схемы 1 устанавливается сигнал таким, каким он был при перекрытом потоке водорода. Потенциометром 15 .устанавливается режим, работы термореэисторов 10 и 11, при котором дрейф выходного сигнала детектора, вызываемый изменением температуры его корпуса, мини мален. После этого на выходе детекто ра устанавливается нулевой уровень сигнала с помощью подстроечного резистора 22 блока 23 компенсации.В процессе работы устройства в 55 режиме измерения поток водорода, вы. шедший иэ верхнего делителя, прохо 76 4дит через испаритель с тетрахлоридомкремния в жидкой фазе (не показан)и уже насыщенный па рами тетрахлоридакремния поступает в нижний делитель.В результате того, что теплопроводность смеси уменьшается, снижается мощность, рассеиваемая измерительным термореэистором 11, и навыходе измерительной схемы 1 появляется сигнал, однозначно связанныйс составом контролируемой смеси.Устройство испытано на действующей технологической установке с номинальными значениями расходов водорода и парогазовой смеси 6000 л/ч.При прохождении потока через обеячейки теплопроводности и стабильности температуры корпуса детектора1 С дрейф выходного сигнала за 3 чработы не превышает 0,53 величины сигнала, соответствующего концентрациипаров 1 мол.3. Изменение температурыкорпуса детектора на 5 С сопровождаоется дрейфом выходного сигнала до 13от значения сигнала, соответствующегоконцентрации паров 1 мол./,Одновременное изменение расходагаза через оба делителя газового потока от +30 до -50 от номинальногозначения вызывает изменение выходногосигнала не более ф 0,34 от сигнала,соответствующего концентрации паровв водороде 1 мол.3.Введение делителей газового потокапозволяет снизить влияние флуктуациитемпературы газового потока на показания детектора, а измерительнаясхема обеспечивает работу терморезис.торов в режиме постоянного сопротивления, что в 5-7 раз снижает постоянную времени терморезисторов. Крометого, повышается точность измеренияза счет юстировочных элементов, расположенных в ячейках теплопроводности, которые могут изменять расходгаза через ячейки и, тем самым, сигналы, появляющиеся на терморезисторахв результате движения газа, могутбыть скомпенсированы. Снабжение измерительной схемы потенциометром, устанавливающим режим работы терморезисторов, позволяет снизить влияние температуры корпуса на выходной сигнализмерительной схемы.Предлагаемое устройство позволитулучшить работу технологических установок по производству полупроводниковых материалов и интегральных схем.1052976 аж 87 одписн НИИП Ужгород лиал ППП "Патент",роектная ЗЬАродсраРюищмежй гиИ Заказ 8862/11 смесьйРо,ыррадарам5 Сб