JP2827911B2 - ガス制御装置 - Google Patents

ガス制御装置

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JP2827911B2
JP2827911B2 JP6182148A JP18214894A JP2827911B2 JP 2827911 B2 JP2827911 B2 JP 2827911B2 JP 6182148 A JP6182148 A JP 6182148A JP 18214894 A JP18214894 A JP 18214894A JP 2827911 B2 JP2827911 B2 JP 2827911B2
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茂 西松
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は真空装置にガスを導入す
る場合の制御装置に関し、特にガス導入の自動制御およ
びガス導入量を安定にさせるための装置構成に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の真空装置にガスを導入する方法
は、ガス流量を制御するためのガス流量コントローラ
(マスフローコントローラ)あるいは可変ニードルバル
ブを直接、あるいはストップバルブを介在させて真空槽
に接続させる方法であったので、ガスを流入させる時点
においては真空槽内のガス圧力が必ず連続的に変化し、
ガス圧力が変動する時間が長いという欠点があった。 【0003】さらに実例を挙げて説明すると図1aの従
来の装置構成においては真空槽1に直接マスフローコン
トローラあるいは可変ニードルバルブなどで構成される
可変バルブ2が接続されており、真空槽1にガスを流入
させない場合には可変バルブは零点に設定しておく。真
空槽1にガスを流入させる場合には可変バルブ2を手動
あるいは自動操作によって所定のガス流量(あるいは所
定のガス圧力)に達するまで、開かなければならない。
この操作中に真空槽1のガス圧力は連続的に上昇し、安
定なガス圧力に達するのに時間がかかる。自動操作の場
合には特に所定のガス流量(あるいはガス圧力)より一
度オーバな値に達し、再び可変バルブを閉じる操作の繰
返しを行うことが多いので、安定なガス流量(あるいは
ガス圧力)に達するまでの時間が長くなる。前記図1b
は可変バルブ2が零点にあっても完全にガスの流れを停
止できない場合とか、急激にガス流を停止させる場合
に、真空槽1と可変バルブ2の間にストップバルブ3を
介在させた装置構成であるが、ガスを流入し始める場合
にはaの場合と同じく、ガス流量(あるいはガス圧力)
が安定するまで時間がかかる。また可変バルブ2が完全
に閉状態にできず、長時間放置されている場合には、ス
トップバルブ3と可変バルブ2の配管部分4にガスが溜
まるため、ストップバルブ3を閉状態から開状態に切り
替えた瞬間に、上記配管部4に溜まっていた圧力の高い
ガス真空槽1に流入する不都合な現象が起こる。
た、特開昭57−29577号公報にはガス供給源とガ
ス導入バルブ(ストップバルブ)との間にガスを供給経
路から分岐させて系外に排出する手段を設けることにつ
き開示されている。しかし、同公報には、上記ガスの排
出と真空室の減圧とを一つのポンプにより行なうことに
ついて開示されており、ガスを供給経路から分岐させて
排出するためのポンプと真空室を減圧するためのポンプ
とを独立に動作させることについては開示がない。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は真空槽
にガスを供給する装置において、ガス流量あるいはガス
圧力をより短時間で安定化する装置構成を提供すること
にある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、減圧可
能な容器内に前記容器外からガス供給を介してガスを
供給するためのガス制御装置において、前記ガスの供給
源から前記容器に至るガス供給管の第一の経路の途中に
は前記ガス供給を通過するガスの流量を所定値に保持
するための可変バルブと、前記ガスを前記容器内へ供給
可能とするモードとその供給を停止するモードとの切り
換えを可能とするための第一のバルブとが設けられ、か
つ、前記第一のバルブは前記可変バルブに対して前記ガ
スの流れの方向の下流側に配置され、前記第一の経路の
途中で、前記可変バルブに対して前記ガスの流れの方向
の上流側で分岐し、前記可変バルブに対して前記ガスの
流れの方向の下流側かつ前記第一のバルブに対して前記
ガスの流れの方向の上流側で前記第一の経路に合流する
ガス供給管の第二の経路を有し、前記第二の経路の途中
には、第三のバルブが設けられ、前記可変バルブが設け
られた部位と前記第一のバルブが設けられた部位との区
には前記可変バルブの側から供給される前記ガスを前
記第一の経路の途中から分岐させて系外ヘ強制的に排出
させるための第一のガス排出手段が接続され、前記第一
のガス排出手段の前記ガスの排出経路の途中には前記ガ
スを前記系外へ排出可能とするモ一ドとその排出を停止
するモードとの切り換えを可能とするための第二のバル
ブが設けられ、前記第一のガス排出手段とは独立に、前
記容器からガスを排出するための第二のガス排出手段が
設けられていることを特徴とするガス制御装置にあ
る。 【0006】 【作用】本発明は上記構成になるので、例えばドライエ
ッチング装置の自動化において、排気操作およびエッチ
ング操作の自動化は比較的に安易に達成された。ガス流
量あるいはガス圧力制御において自動化が困難であった
ことに基づいて、従来より優れたガス供給方式が容易と
なった。また、自動化とともにガス流量あるいはガス圧
力の調整時間の短縮、およびガス流量およびガス圧力の
安定性や、再現性に極めて効を奏するようになった。 【0007】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図2は真
空装置にガスを供給する場合に、中間排気配管系5を設
けた本発明の基本構成を示す。真空槽1はあらかじめ排
気ポンプ系6によってバルブ7を経て排気されている。
供給ガスはボンベまたは液体源などを用いたガス源8か
ら源圧弁9を経てマスフローコントローラあるいはニー
ドルバルブなどの可変バルブ2に接続している。ただし
ガス源の圧力が低い場合には減圧弁9を必ずしも必要と
しない。可変バルブ2から真空槽1の間には少なくとも
1つのバルブ3があり、並列して他の排気ポンプ系5と
の間にも少なくとも1つのバルブ10がある。排気ポン
プ系5と6はいずれも可変バルブ2によって、流れるガ
ス流量を十分排気できるだけの能力をもつ必要がある。
実際にガスを真空槽に供給する場合には一度所定のガス
流量あるいはガス圧力を測定するために、バルブ10を
閉じバルブ3を開として排気ポンプ系6にガスを流し流
量調整を行っておくのがよい。可変バルブは所定のガス
流量に適した調整位置に固定しておく。真空槽1にガス
を供給する必要のない場合にはバルブ3を閉じバルブ1
0を開とし、可変バルブ2とバルブ3および10の間の
配管部4にガスが溜らないように排気ポンプ系5を流し
ておき、真空槽にガス供給する場合にバルブ10を閉、
バルブ3を開とする。バルブ10とバルブ3の開閉のタ
イミングはバルブの動作機構によって差があるのであら
かじめ時定数の調整をしておくのがよい。 【0008】本発明のガス供給の装置構成と前記図1に
示した従来装置構成によるガス圧力の時間変化曲線を図
3に示す。図3aは通常用いられているスパッタ装置あ
るいは反応性スパッタエッチング装置で、真空槽が約6
0lの容積の装置にAr,O 2,H2,CF4,SF6など
のガス種をマスフローコントローラを用いて流した場合
のガス圧力の時間変化を示す。ほぼ安定なガス圧力に達
するまでの時間はガス種に限らず約2分であった。本発
明のガス配管の装置構成では図3bのごとく約10数秒
で安定なガス圧力に到達した。 【0009】図3bの場合に比べて図3aの場合の方が
ガス圧力が定常値に到達するまでにより多くの時間を有
する理由は次の通りである。即ち、例えば、図1bの構
成の場合、可変バルブ2を所定のガス流量を流せるよう
にその弁を所定の状態に保持するように制御しても、そ
の弁を閉状態から所定の開状態へ移行させることとなる
ので、ガスが定常流になるまでには所定の時間を必要と
する。また、配管部分4に溜っていた圧力の高いガスが
真空槽1内へ急激に流入するので、真空槽1内のガス圧
力が一時的に定常値に比べて高い圧力となり、同様にガ
ス圧力が定常値で安定するまでの時間を長引かせる原因
となる。 【0010】これに対して、図2の構成の場合には、所
定の流量を保持できるように可変バルブ2を所定の状態
に保持し、ストップバルブ3を閉じ、かつ、バルブ10
を開の状態に保持することによりガス源8から配管部4
を介して排気ポンプ系5の方向へ定常状態のガスを流し
ておく。次に、バルブ10を閉とし、ストップバルブ3
を開くことにより、ガスは真空槽1へ供給されることに
なる。この切り換え動作前にガスは配管部4を定常状態
で流れているので、この切り換えに伴う真空槽1内の圧
力の安定に要する時間は図1bの構成の場合に比べて短
くてすむ。可変バルブ2を閉から開の状態に変化させる
ことに伴うガス圧力の安定に要する時間は実質的に考慮
する必要がないからである。同様に、この構成の場合に
は配管部分4にガスが溜ることは実質的に無いというこ
とができるので、ガスが溜ることに伴うガス圧力の安定
に要する時間も実質的に必要でないということができる
からである。この点からも、真空槽1内の圧力が定常値
に到達する時間を短縮することができる。 【0011】また従来方式では各ガス導入時毎に調整が
必要であり、再現性の良い値に設定するための熟練を要
すが、本発明ではストップバルブの開閉だけであるの
で、再現性に優れていた。 【0012】本実験で得られた特性は他の容積値を有す
る各種真空装置に応用できるのはもちろんであるが、真
空槽の容積および本排気ポンプ系の排気速度に応じて、
中間排気ポンプ系の排気速度もできるだけ同一にするの
が望ましい。本実施例によれば、ガスを供給経路から分
岐させて排出するためのポンプと真空室を減圧するため
のポンプとを独立に動作させることにより、真空室の容
積およびガス供給経路の配管の容積等に応じてそれぞれ
のポンプのパワーをコントロールできる。このため、真
空室の排気系の排気速度と配管の排気系の排気速度とを
効率良く調整でき、より短時間でガス圧力を調整するこ
とができる。 【0013】図4は本発明の実施例を示す図である。同
図はガス配管を清浄にするための可変バルブ2のバイパ
スバルブ11を設けた装置構成であり、ガス源から可変
バルブ2までの配管部分の不要ガスを排気清浄化すると
きに、処理時間が短縮できる。この場合には可変バルブ
2の調整位置は固定のままでよい。バルブ12はガス源
のガスを供給するときに閉状態にしておき、直接可変バ
ルブ2に圧力がかからないために有効であるのと同時
に、長時間真空槽1にガス供給をしないときに、バルブ
12を閉にしてガスを止めるために有効である。 【0014】図5は本発明の他の実施例を示す図であ
る。同図はガスが高価であるとか、ポンプを劣化させる
種類の場合に有効なガス配管の装置構成である。ガス源
13が高価なガスあるいは塩素系ガスや酸化性ガスのよ
うにポンプを劣化させるガス源の場合には、排気ポンプ
系5に流すガスは、できるだけ不活性で低価なガスに切
り替えるのがよい。ガス源14は上記目的の切り替えガ
ス源で、通常N2、Arガスを用いるのがよい。排気ポ
ンプ系5に流す時間が短い場合には、ガスを切り替えな
いでもよいが、排気ポンプ系5には、ポンプ保護のため
活性ガスのトラップ15、16を設けるのがよい。トラ
ップ15、16は1つでもよいが、ガスが多量の場合に
は両者を交互に使用し、一方が使われている間に、他方
をN2ガスなどのパージラインを設けて清浄化しておく
のが効率的である。 【0015】 【発明の効果】本発明によれば、真空装置内にガスを供
給する装置において、ガス流量あるいはガス圧力をより
短時間で安定化することができる
【図面の簡単な説明】 【図1】従来のガスの供給系の装置構成図。 【図2】本発明によるガス供給系の装置構成図。 【図3】本発明によるガス圧力の時間変動特性図。 【図4】本発明の参考例であるガス供給系の装置構成
図。 【図5】本発明の参考例であるガス供給系の装置構成
図。 【符号の説明】 1…真空槽、2…可変バルブ(ニードルバルブ、マスフ
ローコントローラなど)、3…ストップバルブ、4…ガ
ス配管の一部、5…中間排気ポンプ系、6…真空槽用主
排気ポンプ系、7…ストップバルブ、8…ガス源、9〜
12…ストップバルブ、13〜14…ガス源、15〜1
6…トラップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 巽 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−29577(JP,A) 特公 昭45−2087(JP,B1) 特公 昭47−28597(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23F 4/00 B01J 3/02 H01L 21/3065

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.減圧可能な容器内に前記容器外からガス供給管を介
    してガスを供給するためのガス制御装置において、前記容器内に第一のガスを供給するための第一のガス供
    給源と、前記容器内に第二のガスを供給するための第二
    のガス供給源とを有し、前記第一のガス供給源から供給
    されるガスと前記第二のガス供給源から供給されるガス
    とは切り換え可能に構成されており、 前記第一及び前記第二の ガス供給源から前記容器に至る
    ガス供給管の第一の経路の途中には前記ガス供給管を通
    過するガスの流量を所定値に保持するための可変バルブ
    と、前記ガスを前記容器内へ供給可能とするモードとそ
    の供給を停止するモードとの切り換えを可能とするため
    の第一のバルブとが設けられ、かつ、前記第一のバルブ
    は前記可変バルブに対して前記ガスの流れの方向の下流
    側に配置され、 前記第一の経路の途中で、前記可変バルブに対して前記
    ガスの流れの方向の上流側で分岐し、前記可変バルブに
    対して前記ガスの流れの方向の下流側かつ前記第一のバ
    ルブに対して前記ガスの流れの方向の上流側で前記第一
    の経路に合流するガス供給管の第二の経路を有し、 前記第二の経路の途中には、前記可変バルブから下流側
    の前記ガス供給管内の不要ガスを排気清浄化するときに
    開かれる第三のバルブが設けられ、 前記可変バルブが設けられた部位と前記第一のバルブが
    設けられた部位との区間には前記可変バルブの側から供
    給される前記ガスを前記第一の経路の途中から分岐させ
    て系外へ強制的に排出させるための第一のガス排出手段
    が接続され、 前記第一のガス排出手段の前記ガスの排出経路の途中に
    は前記ガスを前記系外へ排出可能とするモードとその排
    出を停止するモードとの切り換えを可能とするための第
    二のバルブが設けられ、 前記第一のガス排出手段とは独立に、前記容器からガス
    を排出するための第二のガス排出手段が設けられている
    ことを特徴とするガス制御装置。
JP6182148A 1994-08-03 1994-08-03 ガス制御装置 Expired - Lifetime JP2827911B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5729577A (en) * 1980-07-30 1982-02-17 Anelva Corp Automatic continuous sputtering apparatus

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