浓度测定装置的制作方法

1.本发明涉及一种浓度测定装置，特别涉及一种基于透过气体的光的吸光度来检测气体的浓度的浓度测定装置。


背景技术：

2.半导体制造装置所使用的气体供给系统构成为，经由按每个气体种类设置的流量控制器，将多种气体切换供给到处理腔室。半导体制造中使用的气体的种类有逐年增加的倾向，气体供给管线的数量以及所使用的流体控制装置的数量也在增多。
3.作为形成多个气体供给管线的手段，广泛利用于由本技术申请人开发的集成化气体供给系统igs(注册商标)。在集成化气体供给系统中，在底板上配置、固定：流路块体(接头块体)、开闭阀、流体控制器等，由此形成各气体供给管线。
4.另外，在集成化气体供给系统中，已知有将各供给管线的出口侧与共通的歧管块体(合流块体)连接的结构(例如专利文献1)。与各管线连接的歧管块体的出口经由流路与处理腔室连接，通过控制设置于各供给管线的开闭阀，能够供给任意的气体。
5.另一方面，已知有构成为组装于气体供给管线来测定气体浓度的浓度测定装置(在线式浓度测定装置)。在专利文献2中公开了一种浓度测定装置，其使规定波长的光从光源经由光入射窗入射到作为流路的一部分而组装的测定单元，根据通过了测定单元内的透射光来测定吸光度。根据测定的吸光度，能够根据朗伯
‑
比尔定律等求出流体的浓度。
6.现有的技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本专利特开2012
‑
197941号公报
9.专利文献2：国际公开第2018/021311号
10.以往的在线式浓度测定装置在集成化气体供给系统的下游侧，更具体地，在集成化气体供给系统与处理腔室之间的流路的中途另外配置。例如，专利文献2所记载的使用了垂直型的测定单元(测定单元内的流路与管线流路正交的类型)的反射型的浓度测定装置是比较紧凑的设计，光学系统的安装部汇集于测定单元的上端，因此即使在流路的中途，设置也比较容易。
11.然而，以往的浓度测定装置虽说向小型化发展，但需要确保用于设置的空间。因此，对于连接有各种设备并且在其周围几乎不存在剩余的空间的近年的半导体制造装置而言，要求尽可能不需要设置空间就能够组装于气体供给系统并适当地测定气体的浓度的在线式的浓度测定装置。


技术实现要素：

12.本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种以紧凑的方式组装于气体供给系统的浓度测定装置。
13.根据本发明的实施方式的浓度测定装置构成为测定在连接有多个气体供给管线
的合流块体中流动的气体的浓度，上述浓度测定装置具备：光源，所述光源发出向形成于所述合流块体的流路入射的光；光检测器，所述光检测器接收从所述流路出射的光；以及运算控制电路，所述运算控制电路基于所述光检测器的输出来求出在所述流路中流动的气体的浓度，用于使来自所述光源的光入射到所述流路的透光性的入射窗以及用于使通过了所述流路的光出射的透光性的出射窗中的至少任意一个相对于所述合流块体密封固定。
14.在某实施方式中，所述合流块体具有与所述多个气体供给管线分别连接的多个副流路和与所述多个副流路连接的主流路，所述入射窗和所述出射窗密封固定在所述主流路的两端部。
15.在某实施方式中，所述入射窗通过具有准直器的第一密封部件相对于所述合流块体密封固定，所述光源和所述第一密封部件通过光传输路部件(光传送路部件)相连，所述出射窗通过第二密封部件相对于所述合流块体密封固定，所述光检测器和所述第二密封部件通过光传输路部件相连。
16.在某实施方式中，所述入射窗通过具有所述光源以及准直器的第一密封部件相对于所述合流块体密封固定，所述出射窗通过具有所述光检测器的第二密封部件相对于所述合流块体密封固定。
17.在某实施方式中，所述合流块体具有与所述多个气体供给管线分别连接的多个副流路和与所述多个副流路连接的主流路，所述入射窗是兼作所述出射窗的共用窗部件，所述共用窗部件密封固定于所述主流路的一端部，对入射到所述流路的光进行反射的反射部件固定于所述主流路。
18.在某实施方式中，另外设置有用于连接所述共用窗部件和所述光源的光传输路部件和用于连接所述共用窗部件和所述光检测器的光传输路部件。
19.在某实施方式中，所述合流块体具有与所述多个气体供给管线分别连接的多个副流路和与所述多个副流路连接的主流路，所述入射窗是兼作所述出射窗的共用窗部件，所述共用窗部件以密封测定用孔部的方式被固定，对入射到所述测定用孔部的光进行反射的反射部件以与所述共用窗部件相向的方式配置。
20.在某实施方式中，具有支撑部件，所述支撑部件与用于对所述共用窗部件进行密封固定的密封部件连接，并沿着所述测定用孔部延伸，所述反射部件由所述支撑部件支撑。
21.在某实施方式中，所述主流路由沿着所述合流块体的长度方向延伸的通孔形成，所述多个副流路分别由孔形成，所述孔设置为在与所述主流路交叉的方向上延伸并从所述合流块体的表面到达所述主流路。
22.在某实施方式中，所述合流块体是在底板上形成有所述多个气体供给管线的集成化单元的出口侧固定于所述底板上的流路块体。
23.发明效果
24.根据本发明的实施方式，提供一种以紧凑的方式组装于气体供给系统的浓度测定装置。
附图说明
25.图1是表示组装有根据本发明的实施方式的浓度测定装置的气体供给系统的图。
26.图2是表示设置有实施方式1的浓度测定装置的气体单元的合流块体的立体图。
27.图3是表示实施方式1的浓度测定装置的气体单元的图，(a)是从上方观察时的纵截面，(b)是侧视图。
28.图4是表示其他方式的合流块体的图，(a)是立体图，(b)是侧视图。
29.图5是表示实施方式1的浓度测定装置的电气单元的图。
30.图6是表示实施方式2的浓度测定装置的气体单元的图，(a)是从上方观察时的纵截面，(b)是侧视图。
31.图7是表示实施方式3的浓度测定装置的气体单元的图，(a)是从上方观察时的纵截面，(b)是侧视图。
32.图8是表示实施方式4的浓度测定装置的气体单元的图，(a)是俯视图，(b)是横截面图。
33.图9是表示实施方式5的浓度测定装置的气体单元的图，(a)是从侧方观察时的横截面图，(b)是从端面方向观察时的横截面图。
34.符号说明
35.1气体供给系统
36.3气体供给源
37.5供给管线
38.7处理腔室
39.9真空泵
40.10集成化单元
41.12流量控制装置
42.14合流块体
43.16底板
44.20浓度测定装置
45.22气体单元
46.23共用窗部件
47.24电气单元
48.25反射部件
49.26入射窗
50.27密封部件
51.28出射窗
52.29密封部件
53.30、31光纤
54.32、33配线电缆
55.40光源
56.44光检测器
57.46运算控制电路
58.48参照光检测器
具体实施方式
59.以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在装置的实际使用时，能够使上下相反，或者将上下方向变更为水平方向等，适当地设定配置的方向。
60.图1表示组装有本发明的实施方式所涉及的浓度测定装置的气体供给系统1。气体供给系统1构成为能够将来自气体供给源3的气体经由设置有多个气体供给管线5的集成化单元10，供给至半导体制造装置的处理腔室7。在处理腔室7连接有真空泵9，能够在将处理腔室7以及流路抽真空的状态下进行气体的供给。
61.集成化单元10具有在底板上形成有多个供给管线5的结构。各供给管线5通过螺钉等将流路块体(接头块体)、开闭阀、过滤器以及流量控制装置等固定在基板上，将它们经由例如金属密封垫相互连接，从而以任意的方式形成。集成化单元10能够使用设置于各供给管线5的流量控制装置12来个别地控制气体的流量。此外，在图1中，为了简化，仅示出流量控制装置12、其前后的开闭阀以及合流后的出口开闭阀，但当然也可以根据需要设置旁通流路等其他各种要素。
62.在气体供给系统1中，设置于集成化单元10的各供给管线5与配置于集成化单元10的出口侧的合流块体14连接。合流块体14是具有与各供给管线5连接的多个副流路和与多个副流路共通地连接的一个主流路的歧管块体，是在集成化单元10的出口侧固定于基板上的流路块体。合流块体14的出口与处理腔室7连接，能够从各供给管线经由合流块体14供给任意的气体。此外，在集成化单元10中也可以设置有多个合流块体14，在该情况下，在各合流块体上连接有供给管线的一部分。
63.而且，基于本发明的实施方式的浓度测定装置20由利用上述的合流块体14而形成的气体单元22和与气体单元22光学或者电连接的电气单元24构成，构成为能够测定在合流块体14中流动的气体的浓度。
64.构成浓度测定装置20的气体单元22有可能因气体的温度(例如100℃～150℃)而成为高温，因此优选使用具有高温耐性的光学系统来形成。另一方面，电气单元24典型地设置在与气体单元22分离的室温环境下，不易受到温度的影响。以下，对实施方式1～5所涉及的浓度测定装置具体地进行说明。
65.(实施方式1)
66.图2是表示形成构成实施方式1的浓度测定装置20的气体单元22的合流块体14的立体图，图3中的(a)以及(b)是表示设置于合流块体14的气体单元22的纵截面图以及侧视图。
67.如图2所示，在本实施方式中使用的合流块体14固定在设置有集成化单元的底板16上，具有由沿着合流块体14的长度方向d1延伸的细长的通孔形成的主流路l1。另外，在主流路l1上连接有多个副流路l2。副流路l2分别由孔形成，上述孔设置成从合流块体14的上表面到达主流路，在与主流路l1交叉的方向(在此为正交的方向)上延伸。
68.形成主流路l1以及副流路l2的通孔以及孔能够通过由钻头进行的穿孔而容易地形成于合流块体14。合流块体14与构成集成化单元的其他流路块体同样地，例如可以是不锈钢(特别是sus316l)制。
69.在形成于合流块体14的上表面的副流路l2的入口侧的开口部，连接有设置于集成
化单元的各供给管线(更具体而言，设置于各管线的最终段的开闭阀的出口)。在该结构中，能够使在集成化单元的任意的供给管线中流动的气体gasa、gasb、gasc经由合流块体14的副流路l2流向主流路l1。此外，在图2以及图3所示的方式中，作为合流块体14，使用了连接三个供给管线的三连接块体，但不限于此，也可以使用连接任意数量的气体供给管线的块体。
70.另外，在合流块体14固定有形成有与主流路l1连通的l字型的流出路l3的出口块体14a。另外，在合流块体14形成有用于将出口块体14a的流出路l3与主流路l1连接的流路。出口块体14a经由密封垫而通过螺纹紧固而紧密地固定于合流块体14，能够使气体从主流路l1经由流出路l3流出。
71.形成于出口块体14a的上表面的流出路l3的开口部与未图示的开闭阀(隔断阀)连接。通过使用隔断阀，能够更可靠地进行来自集成化单元的气流的停止。另外，隔断阀的流出路与设置有成为气体出口的管状接头的流路块体连接，在开放隔断阀时经由管状接头向下游的流路以及处理腔室供给气体。
72.此外，作为合流块体14，只要具有多个副流路l2和主流路l1并固定于基板16，可以使用图2所示的方式以外的各种合流块体。图4中的(a)以及(b)表示其他方式的合流块体14。图4中的(a)以及(b)所示的合流块体14在侧面具有接头部14b，使用设置有将接头部14b与上表面开口部连通的l字型的流出路l3的出口块体14b而构成。出口块体14b的流出路l3与图2所示的出口块体14a的流出路l3不同，不与主流路l1直接连通。
73.在图4中的(a)以及(b)所示的合流块体14中，出口用副流路l2’(副流路之一)的上表面开口部和出口块体14b的上表面开口部与以跨越两者的方式配置的隔断阀18连接。在该结构中，与主流路l1连通的出口用副流路l2’用于经由隔断阀18使来自主流路l1的气体向出口块体14b的流出路l3流动。而且，能够从出口块体14b的侧面接头部14b经由流路向处理腔室供给气体。
74.如此，作为合流块体14可以使用各种合流块体，以下，对使用图2所示的合流块体14形成气体单元22的例子加以说明。但是，在其他方式的合流块体14中，当然也可以与以下说明的实施方式同样地形成气体单元22。
75.图3中的(a)以及(b)表示本实施方式的浓度测定装置20的气体单元22的结构。如图3中的(a)所示，气体单元22具有配置于合流块体14的主流路l1的端部的透光性的入射窗26以及透光性的出射窗28。入射窗26以及出射窗28使用密封部件27、29密封固定于合流块体14的两端部。
76.在本实施方式中，主流路l1通过将以沿着合流块体14的长度方向延伸的方式形成的通孔的两端分别用密封部件27、29(在此为无间隙接头(blind joint))密封而形成。而且，利用该密封部件配置构成浓度测定装置20的气体单元22的光学系统。
77.在用于固定入射窗26的密封部件27(以下，有时称为第一密封部件)设置有准直器。另外，在用于固定出射窗28的密封部件29(以下，有时称为第二密封部件)设置有聚光透镜。入射窗26以及出射窗28以隔着主流路l1相向的方式配置，能够使从入射窗26入射并在主流路l1中直行的光从出射窗28出射。合流块体14的主流路l1被用作测定光的光路。
78.在固定入射窗26的第一密封部件27设置有与准直器连接的光传输路部件，具体地设置有光纤30。光纤30用于从电气单元24向气体单元22传输测定光(在此为紫外光)。所传
输的光通过准直器被转换为平行光之后，经由入射窗26入射到主流路l1。
79.另外，在固定出射窗28的第二密封部件29设置有接收由聚光透镜聚光的光的光纤31。光纤31用于将通过了气体单元22的主流路l1的光向电气单元24传输。
80.此外，在本说明书中，光不仅包含可见光线，还至少包含红外线、紫外线，可以包含任意波长的电磁波。另外，透光性的含义是指相对于入射到主流路l1的光的内部透过率足够高到能够进行浓度测定的程度。
81.入射窗26以及出射窗28例如由厚度0.5mm～2mm、直径5mm～30mm的圆形蓝宝石板形成。作为入射窗26以及出射窗28，优选使用对紫外光等浓度测定中使用的检测光具有耐性和高透射率、机械性/化学性稳定的蓝宝石，但也能够使用其他稳定的原材料，例如石英玻璃。
82.为了将入射窗26以及出射窗28相对于主流路l1更可靠地密封固定，也可以在入射窗26以及出射窗28与第一以及第二密封部件27、29之间配置金属密封垫(例如sus316l制)。也可以在该金属密封垫上设置被压扁而提高密封性的环状凸部。在更换入射窗26以及出射窗28时，通过将金属密封垫更换成新的金属密封垫，能够确保密封性。
83.在合流块体14中的入射窗26以及出射窗28的安装部，如图3中的(a)所示，可以形成主流路l1的端部的扩径部，通过使入射窗26以及出射窗28的周缘部支撑于该扩径部的底面(支撑面)，能够将入射窗26以及出射窗28密封性较高且稳定地密封固定。也可以在扩径部的支撑面形成具有与入射窗26以及出射窗28匹配的形状的嵌合用的凹部。另外，在扩径部的支撑面与入射窗26以及出射窗28之间，也可以配置上述带环状凸部的金属密封垫而提高密封性以及维护性。
84.作为用作第一以及第二密封部件27、29的无间隙接头，例如，可以是在周面上具有涂布有密封材料的外螺纹的金属塞柱，通过将其螺纹紧固于在合流块体14的两端形成的内螺纹处，能够将入射窗26以及出射窗28相对于支撑面一边按压一边进行密封固定。但是，第一以及第二密封部件27、29只要能够一边适当地密封主流路l1一边固定入射窗26以及出射窗28即可，可以是任意的方式的部件，例如，也可以是铆接固定的部件。
85.如上述那样构成的气体单元22能够从分离设置的电气单元24接收入射光，并且将通过主流路l1后的光送到电气单元24。由于气体单元22使用集成化单元的合流块体14而形成，因此能够以比较简单的结构紧凑地组装于气体供给系统，能够削减以往需要的气体单元的设置空间。另外，作为电气单元24，能够利用以往使用的单元，能够实现低成本化。
86.图5表示本实施方式中使用的电气单元24的结构。如图5所示，电气单元24具备：发出用于向合流块体14(参照图3)入射的光的光源40；接收从合流块体14出射的光的光检测器44；以及基于光检测器44输出的检测信号(与接收到的光的强度相应的检测信号)，通过运算来求出气体的浓度的运算控制电路46。另外，在电气单元24中还设置有接收来自光源40的参照光的参照光检测器48。在本实施方式中，电气单元24通过光纤30、31与气体单元22光学连接。
87.光源40具备发出互不相同的波长的紫外光的两个发光元件(在此为led)41、42。通过使用振荡电路使不同频率的驱动电流流过发光元件41、42，进行频率解析(例如，快速傅里叶变换或者小波变换)，能够根据光检测器44检测出的检测信号，测定与各波长成分对应的光的强度。
88.作为发光元件41、42，也可以使用led以外的发光元件，例如ld(激光二极管)。另外，也能够利用单一波长的光源来代替将多个不同波长的合波光用于光源，在该情况下，能够省略合波器、频率解析电路。发光元件可以设置三个以上，也可以构成为仅使用所设置的当中所选择的任意的发光元件来生成入射光。也可以在光源40安装测温电阻体。进而，发光元件发出的光不限于紫外光，也可以是可见光、红外光。光的波长可以基于测定对象的气体的吸光特性而适当选择，但在本实施方式中，为了进行吸收紫外光的有机金属气体(例如，三甲基镓(tmga)或三甲基铝(tmal))的浓度测定，使用紫外光。
89.光源40以及参照光检测器48安装于分束器49。分束器49以如下方式发挥功能：使来自光源40的光的一部分入射到参照光检测器48，并且将剩余的光经由光纤30向气体单元22引导。作为构成光检测器44以及参照光检测器48的受光元件，优选使用光电二极管、光电晶体管。
90.运算控制电路46例如由设置于电路基板上的处理器、存储器等构成，包含基于输入信号执行规定的运算的计算机程序，能够通过硬件与软件的组合来实现。此外，在图示的方式中，运算控制电路46内置于电气单元24，但也可以将其构成要素的一部分(cpu等)或者全部设置于电气单元24的外侧。
91.在以上说明的浓度测定装置20中，通过合流块体14的主流路l1的波长λ的光被存在于主流路l1的气体根据气体的浓度而被吸收。而且，运算控制电路46通过对来自光检测器44的检测信号进行频率解析，能够测定该波长λ下的吸光度aλ，进而，能够基于以下的公式(1)所示的朗伯
‑
比尔定律，由吸光度aλ算出摩尔浓度c
m
。
92.aλ＝
‑
log
10
(i/i0)＝α’lc
m
ꢀꢀ…
(1)
93.在上述的公式(1)中，i0为入射至主流路l1的入射光的强度，i为通过主流路l1内的气体中的光的强度，α’为摩尔吸光系数(m2/mol)，l为主流路l1的光路长度(m)，c
m
为摩尔浓度(mol/m3)。摩尔吸光系数α’是由物质决定的系数。i/i0通常被称为透过率，透过率i/i0为100％时，吸光度aλ为0，透过率i/i0为0％时，吸光度aλ为无限大。
94.此外，关于上述公式中的入射光强度i0，可以将在主流路l1内未存在吸光性的气体时(例如，充满不吸收紫外光的气体时、被抽真空时)通过光检测器44检测出的光的强度视为入射光强度i0。另外，如图3所示，主流路l1的光路长度l是从入射窗26的接触气体侧的表面到出射窗28的接触气体侧的表面的距离，该距离是预先已知的。
95.如上所述，本实施方式的浓度测定装置20能够基于通过主流路l1的光的吸光度来求出气体的浓度。但是，浓度测定装置20也可以构成为还考虑在合流块体14的主流路l1流动的气体的压力以及温度来求出气体的浓度。以下，对考虑压力以及温度而求出混合气体中所含的测定气体(即测定对象的气体)的浓度的方式进行说明。
96.如上所述，朗伯
‑
比尔公式(1)成立，上述的摩尔浓度c
m
是指每单位体积的气体的物质的量，因此能够表示为c
m
＝n/v。在此，n为气体的物质的量(mol)即摩尔数，v为体积(m3)。
97.而且，由于测定对象为气体，因此从理想气体的状态方程式pv＝nrt导出摩尔浓度c
m
＝n/v＝p/rt，将其代入朗伯
‑
比尔公式，另外，若适用
‑
ln(i/i0)＝ln(i0/i)，则导出下述的公式(2)。
98.in(i0/i)＝αl(p/rt)
ꢀꢀ…
(2)
99.在公式(2)中，r为气体常数＝0.0623(torr
·
m3/k/mol)，p为压力(torr)，t为温度(k)。另外，公式(2)中的摩尔吸光系数α是相对于透过率的自然对数的摩尔吸光系数α，相对于公式(1)中的α’，满足α’＝0.434α的关系。
100.在此，压力传感器能够检测的压力是包含测定气体和载气的混合气体的总压pt(torr)。另一方面，与吸收相关的气体仅为测定气体，上述的公式(2)中的压力p与测定气体的分压pa对应。因此，若使用由气体整体中的测定气体浓度cv(体积％)和总压pt来表示测定气体的分压pa的公式即pa＝pt
·
cv来表示公式(2)，则考虑了压力以及温度的丙酮的浓度(体积％)与吸光度的关系，能够使用测定气体的吸光系数α
a
通过下述的公式(3)来表示。
101.in(i0/i)＝α
a
l(pt
·
cv/rt)
ꢀꢀ…
(3)
102.另外，若将公式(3)变形，则得到下述的公式(4)。
103.cv＝(rt/α
a
lpt)
·
in(i0/i)
ꢀꢀ…
(4)
104.因此，根据公式(4)，能够基于各测定值(气体温度t、总压pt以及透过光强度i)，通过运算求出测定光波长下的测定气体浓度(体积％)。如此，能够也考虑气体温度、气体压力地求出混合气体中的吸光气体的浓度。此外，吸光系数α
a
能够根据流过已知浓度(例如100％浓度)的测定气体时的测定值(t、pt、i)，根据公式(3)或者(4)预先求出。如此求出的吸光系数α
a
预先存储于存储器，在基于公式(4)进行未知浓度的测定气体的浓度运算时，能够从存储器读出吸光系数α
a
来使用。
105.用于测定在主流路l1中流动的气体温度t的温度传感器也可以另外安装于合流块体14，或者在设置于集成化单元的流量控制装置12具有温度传感器的情况下，也可以将该温度传感器的输出用作气体温度t。另外，用于测定总压pt的压力传感器也可以另外安装于合流块体14，或者在流量控制装置12具有下游侧的压力传感器的情况下，也能够利用该压力传感器测定总压pt。
106.(实施方式2)
107.图6中的(a)以及(b)是表示实施方式2的浓度测定装置所具备的气体单元22a的纵截面图以及侧视图。在本实施方式中，气体单元22a也利用固定于集成化单元的合流块体14(参照图2、图4)而构成。以下，对于与实施方式1相同的构成要素，标注相同的附图标记并且省略详细的说明。
108.本实施方式的气体单元22a在合流块体14的两端设置有也作为光源而利用的led内置的密封部件27a和也作为光检测器而利用的内置光电二极管的密封部件29a。密封部件27a用于密封固定入射窗26，密封部件29a用于密封固定出射窗28。
109.如此，本实施方式的气体单元22a构成为包括光源以及光检测器，因此不需要在与气体单元22a连接的电气单元中设置光源以及光检测器。在本实施方式中，电气单元只要具备与实施方式1同样的运算控制电路46即可。
110.在本实施方式的浓度测定装置中，气体单元22a从设置于电气单元的运算控制电路经由配线电缆32接收对内置于密封部件27a的led的发光进行控制的信号，经由入射窗26向主流路l1入射测定光。另外，通过主流路l1的光经由出射窗28被密封部件29a的光电二极管接收。然后，通过光电二极管转换为电气信号，经由配线电缆33发送到电气单元的运算控制电路。运算控制电路基于接收到的电气信号，与实施方式1同样地，能够通过运算求出在主流路l1中流动的气体的浓度。
111.如以上那样构成的实施方式2的浓度测定装置也以比较简单的结构紧凑地组装于气体供给系统，能够削减以往需要的气体单元的设置空间。
112.(实施方式3)
113.图7中的(a)以及(b)是表示实施方式3的浓度测定装置所具备的气体单元22b的纵截面图以及侧视图。在本实施方式中，气体单元22b也利用固定于集成化单元的合流块体14(参照图2、图4)而构成。以下，对于与实施方式1相同的构成要素，标注相同的附图标记并且省略详细的说明。
114.在本实施方式的气体单元22b中，在合流块体14的一侧的端部通过密封部件27b密封固定有兼用作入射窗和出射窗的共用窗部件23。另外，在合流块体14的另一侧的端部，通过密封部件29b密封固定有反射部件25。反射部件25的反射面相对于入射光的行进方向或者流路的中心轴垂直地设置，能够使在主流路l1中直行的光向相同方向反射。
115.反射部件25例如可以在蓝宝石板(实施方式1以及2的出射窗28)的背面通过溅射而形成有作为反射层的铝层。另外，反射部件25也可以包含电介质多层膜作为反射层，如果使用电介质多层膜，则能够选择性地反射特定波长区域的光(例如近紫外线)。电介质多层膜由折射率不同的多个光学覆膜的叠层体(高折射率薄膜与低折射率薄膜的叠层体)构成，通过适当选择各层的厚度、折射率，能够反射或透射特定波长的光。
116.另外，电介质多层膜能够使光以任意的比例反射，因此，例如，在入射光被反射部件25反射时，不是将入射的光100％地反射，而是使一部分(例如10％)透过，通过设置在反射部件25的外侧的光检测器等，也能够接收透过的光，还能够将透过的光用作参照光。
117.本实施方式的气体单元22b与实施方式1同样地与电气单元24光学连接。但是，由于在合流块体14的单侧的端部进行光的入射以及出射，因此在密封部件27b上连接有入射用的光纤30和出射用的光纤31这两者。
118.在本实施方式的浓度测定装置中，来自设置于电气单元24的光源40的光通过光纤30而被导光至主流路l1的共用窗部件23，并从共用窗部件23向主流路l1入射。另外，通过主流路l1并被反射部件25反射的光从共用窗部件23出射，并通过光纤31而被导光至电气单元的光检测器44。
119.如此，通过分别设置用于向主流路l1导光的光纤30和用于对从主流路l1出射的光进行导光的光纤31，能够降低杂散光的影响。但是，在其他方式中，也可以使用光纤束等兼具入射光用和出射光用的一条光传输路部件，将光源以及测定光检测器与测定单元连接。
120.反射型的浓度测定装置的结构例如记载于专利文献2。在本实施方式中，关于光学系统的设计，能够应用专利文献2所记载的各种方式。
121.如上述那样构成的实施方式3的浓度测定装置也以比较简单的结构紧凑地组装于气体供给系统，能够削减以往需要的气体单元的设置空间。
122.另外，在本实施方式中，主流路l1的光路长度l被规定为从入射窗26的接触气体侧的表面到反射部件25的接触气体侧的表面的距离的2倍。因此，即使是相同的尺寸，也能够得到2倍的光路长度。由此，尽管小型化，也能够提高测定精度。另外，在实施方式3的浓度测定装置中，仅在合流块体14的单侧进行光入射以及光出射，因此可以削减部件数量。
123.(实施方式4)
124.图8中的(a)以及(b)是表示实施方式4的浓度测定装置所具备的气体单元22c的俯
视图以及从侧方的横截面图。本实施方式的气体单元22c也利用固定于集成化单元的合流块体14而构成。以下，对于与实施方式3相同的构成要素，标注相同的附图标记并且省略详细的说明。
125.本实施方式的气体单元22c与实施方式1～3不同，构成为使光不是向主流路l1而是向与副流路l2相同的方向入射，并且测定透过光的强度。气体单元22c为了配置光学系统而利用了副流路l2中的一个，在合流块体14的上表面配置有用于浓度测定的光学系统。另外，气体单元22c与实施方式3同样地构成反射型的浓度测定装置。以下，为了将配置有光学系统的副流路l2与连接于气体供给管线的副流路l2加以区别，有时称为测定用孔部。典型的是，测定用孔部是在与副流路l2平行的方向上延伸的孔。
126.气体单元22c具有设置于合流块体14的上表面的准直器50以及用于密封固定共用窗部件23的窗按压部件52，准直器50以及窗按压部件52作为密封部件27b发挥功能。在准直器50设置有准直透镜50a，能够使来自光纤30的光成为平行光之后通过共用窗部件23使光沿着副流路l2方向入射到测定用孔部。准直器50以及窗按压部件52能够将螺栓插入螺栓孔55而固定于合流块体14。
127.另外，在合流块体的下表面侧，以与共用窗部件23相向的方式设置有反射部件25。反射部件25被密封部件29b密封固定。被反射部件25反射的光返回测定用孔部，通过共用窗部件23输入到准直器50。然后，经由光纤31向电气单元的光检测器传输。在本实施方式中，也能够基于光检测器的输出通过运算求出气体浓度。此外，本实施方式中的光路长度l作为垂直方向上的共用窗部件23与反射部件25之间的距离的2倍而被求出。
128.在本实施方式中，由于不将主流路l1作为光路使用，所以不需要在主流路l1的两端配置光学系统。因此，如图8中的(a)以及(b)所示，主流路l1不是将通孔，而是将延伸到最里面的副流路l2的长孔，通过用密封部件54密封而形成。另外，在其他方式中，也可以采用代替密封部件54而设置接头部件，将其用作气体出口，向下游侧流动气体的结构。
129.(实施方式5)
130.图9中的(a)以及(b)是表示实施方式5的浓度测定装置所具备的气体单元22d的从侧方的横截面图以及从端面的横截面图。本实施方式的气体单元22d也利用固定于集成化单元的合流块体14而构成。以下，对于与实施方式3、4相同的构成要素，标注相同的附图标记并且省略详细的说明。
131.如图9中的(a)以及(b)所示，与实施方式4同样地，气体单元22d构成使光沿着副流路l2的方向往返的反射型的浓度测定装置。但是，不是如实施方式4那样将反射部件密封固定于合流块体14的下表面侧，而是为了支撑反射部件25而使用与设置于合流块体14的上表面的共用窗部件23的密封部件27b连接的支撑部件58。
132.在气体单元22d中，密封部件27b由准直器50和窗接纳部件56构成。支撑部件58从窗接纳部件56延伸设置，在安装有反射部件25的状态下，能够沿着测定用孔部从上方插入。
133.根据以上的结构，不对合流块体14特别进行加工，利用副流路l2中的一个，就能够使反射部件25从合流块体14的上方配置于流路的下方。在本实施方式中，除了准直器50、共用窗部件23以外，还能够与反射部件25一体化，因此便利性高。
134.为了良好地进行气体浓度测定，优选支撑部件58具有到达主流路l1的长度。支撑部件58不限于图示那样的板状部件，也可以是以圆筒状切削一个侧面的部件，也可以由两
根棒材构成。支撑部件58只要不横穿测定光的光路，另外，只要不阻碍气体到达光路，则可以具有任意的方式。
135.以上，对实施方式1～5所涉及的浓度测定装置进行了说明，但任意浓度测定装置均利用合流块体紧凑地组装于气体供给系统，能够适当地测定在合流块体流动的各种气体的浓度。此外，本发明不是由上述实施方式限定解释的发明，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种变更。
136.产业上的可利用性
137.根据本发明的实施方式的浓度测定装置适合用于组装到气体供给系统来测定气体的浓度。