JPH0565593B2 - - Google Patents

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JPH0565593B2
JPH0565593B2 JP57189053A JP18905382A JPH0565593B2 JP H0565593 B2 JPH0565593 B2 JP H0565593B2 JP 57189053 A JP57189053 A JP 57189053A JP 18905382 A JP18905382 A JP 18905382A JP H0565593 B2 JPH0565593 B2 JP H0565593B2
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JP
Japan
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gas
valve
mode
variable valve
container
Prior art date
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JP57189053A
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English (en)
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JPS5980777A (ja
Inventor
Sadayuki Okudaira
Shigeru Nishimatsu
Keizo Suzuki
Tatsumi Mizutani
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP18905382A priority Critical patent/JPS5980777A/ja
Publication of JPS5980777A publication Critical patent/JPS5980777A/ja
Publication of JPH0565593B2 publication Critical patent/JPH0565593B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は真空装置にガスを導入する場合の制御
方法に関し、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。
〔従来技術〕
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、あるいはストツプバルブを介在させ
て真空槽に接続させる方法であつたので、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つた。
さらに実例を挙げて説明すると第1図a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
によつて所定のガス流量(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。前記第1図bは可変バ
ルブ2が零点にあつ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、真空層1と可変バルブ2の間にストツプバ
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、ストツプバルブ
3と可変バルブ2の配管部分4にガスが溜まるた
め、ストツプバルブ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に溜まつていた圧力
の高いガス真空槽1に流入する不都合な現象が起
こる。
〔発明の目的〕
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制御するた
めの簡単な装置構成により、より簡便で、ガス流
量および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。
〔発明の概要〕
本発明の要旨は、減圧可能な容器内に前記容器
外からガス供給手段を介してガスを間欠的に供給
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
手段の経路の途中には前記ガス供給手段を通過す
るガスの流量を所定値に保持するための第一の手
段を有する可変バルブと、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二の手段
を有する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、 前記ガス供給手段の前記ガスの通過経路中の前
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間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ガス供給
手段の前記ガスの通過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ガス排出手段が
接続され、 前記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
とするための第三の手段を有する第二のバルブが
設けられ、 前記ガス供給手段を通過する前記ガスの流量が
前記所定値に保持されるように前記可変バルブを
調整し、かつ、前記ガスを前記系外へ排出可能と
するモードに前記第二のバルブを保持し、かつ、
前記ガスを前記容器内へ供給することを停止する
モードに前記第一のバルブを保持する第一の動作
モードから、前記可変バルブの状態を前記第一の
動作モードと同じ状態に保持し、かつ、前記ガス
の前記系外への排出を停止するモードに前記第二
のバルブを保持し、かつ、前記ガスを前記容器内
へ供給可能とするモードに前記第一のバルブを保
持する第二の動作モードへ切り換えることが可能
に構成されていることを特徴とするガス制御装置
にある。
本発明は上記構成になるので、例えばドライエ
ツチング装置の自動化において、排気操作および
エツ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
動化が困難であつたことに基づいて、従来より優
れたガス供給方式が容易となつた。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つた。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を説明する。第2図は真
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によつてバルブ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源圧弁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によつて、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
流量調整を行つておくのがよい。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10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つて差があるの
であらかじめ時定数の調整をしておくのがよい。
本発明のガス供給の装置構成と前記第1図に示
した従来装置構成によるガス圧力の時間変化曲線
を第3図に示す。第3図aは通常用いられている
スパツタ装置あるいは反応性スパツタエツチング
装置で、真空槽が約60の容積の装置にAr、O2
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分であつた。本発明のガス
配管の装置構成では第3図bのごとく約10数秒で
安定なガス圧力に到達した。
第3図bの場合に比べて第3図a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、第1図b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に溜つ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。
これに対して、第2図の構成の場合には、所定
の流量を保持できるように可変バルブ2を所定に
状態に保持し、ストツプバルブ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1
0を閉とし、ストツプバルブ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第1図b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。
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、本発明ではストツプバルブの開閉だけで
あるので、再現性に優れていた。
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。
第4図は本発明の参考例を示す図である。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。
第5図は本発明の他の参考例を示す図である。
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に流す時間が短かい場合には、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ツプ15,16を設け
るのがよい。トラツプ15,61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。
〔発明の効果〕
本発明によれば、真空装置内にガスを供給しな
ければならない装置において、ガス圧力調整の時
間を約1/10に短縮でき、再現性や安定性にも優
れ、操作法も簡便になるので、特に自動化装置化
する場合に効果がある。もちろん手動装置の場合
にもストツプバルブの開閉操作のみでよいので、
操作が簡略化され、性能および効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のガスの供給系の装置構成図、第
2図は本発明によるガス供給系の装置構成図、第
3図は本発明によるガス圧力の時間変動特性図、
第4図、第5図は本発明の参考例であるガス供給
系の装置構成図である。 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
トツプバルブ、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……ストツプバルブ、8……ガス源、9〜
12……ストツプバルブ、13〜14……ガス
源、15〜16……トラツプ。

Claims (1)

  1. 【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
    手段を介してガスを間欠的に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
    手段の経路の途中には前記ガス供給手段を通過す
    るガスの流量を所定値に保持するための第一の手
    段を有する可変バルブと、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二の手段
    を有する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、 前記ガス供給手段の前記ガスの通過経路中の前
    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間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ガス供給
    手段の前記ガスの通過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ガス排出手段が
    接続され、 前記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
    とするための第三の手段を有する第二のバルブが
    設けられ、 前記ガス供給手段を通過する前記ガスの流量が
    前記所定値に保持されるように前記可変バルブを
    調整し、かつ、前記ガスを前記系外へ排出可能と
    するモードに前記第二のバルブを保持し、かつ、
    前記ガスを前記容器内へ供給することを停止する
    モードに前記第一のバルブを保持する第一の動作
    モードから、前記可変バルブの状態を前記第一の
    動作モードと同じ状態に保持し、かつ、前記ガス
    の前記系外への排出を停止するモードに前記第二
    のバルブを保持し、かつ、前記ガスを前記容器内
    へ供給可能とするモードに前記第一のバルブを保
    持する第二の動作モードへ切り換えることが可能
    に構成されていることを特徴とするガス制御装
    置。
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