JPH1163398A

JPH1163398A - ガス供給装置

Info

Publication number: JPH1163398A
Application number: JP22584297A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Komino; 光明小美野; Osamu Uchisawa; 内澤　　修; Yasuhiro Chiba; 康広千葉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Motoyama Eng Works Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Motoyama Eng Works Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス供給系における排気ガスの排気流量のオ
ーバーシュートを防止すると共に、排気時間の短縮を図
ること。【解決手段】ガス供給口３と所定の材料ガスを充填す
るボンベ１とを連通するガス供給管路４と、このガス供
給管路４から分岐される排気管路５と、この排気管路５
に介設されると共にパージ用ガスの供給によって排気管
路５内を負圧にして排気ガスを排気管路５を介して排気
する真空発生器１０とを具備するガス供給装置におい
て、排気管路５における真空発生器１０の一次側に、操
作気体の操作圧に追従して開閉するダイヤフラム弁２０
を配設すると共に、このダイヤフラム弁２０の二次側に
圧力センサ３０を配設し、圧力センサ３０からの検出信
号をＣＰＵ５０にフィードバックし、ＣＰＵ５０からの
制御信号に基づいてダイヤフラム弁２０を遅延制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体や
液晶の製造工場に設置されるガス供給装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造装置の製造工程にお
いては、種々の特殊材料ガスが使用されるため、ボンベ
内に充填されているこれら特殊材料ガスを所定の圧力、
流量に調整し、半導体製造装置に供給するシリンダキャ
ビネットと称する設備が設置されている。この半導体や
液晶用ガスは微細加工に用いられるため、加工の外乱要
素となる不純物は極限まで低減することが要求される。
すなわち、窒素、酸素等の大気成分は勿論、配管内表面
に吸着しているガス成分までもが除去対象となる。

【０００３】一方、ガスはボンベに充填してボンベ毎に
供給されるため、ボンベ内の残ガス量がある一定値以下
になった場合には、ガスボンベを交換する必要がある。
ところが、このボンベ交換には下記のような問題があ
る。すなわち、旧ボンベをガスシステムから分離する
とき、その口金（ボンベ容器弁との接続継手）からパー
ジ用の不活性ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスを吹き出すけ
れども、微量ながら大気成分は系内に侵入してくる。特
に、口金形状が最適化されていない場合、大気成分は大
量に侵入する。

【０００４】新ボンベ側の容器弁は完全に大気に晒さ
れている状態で口金と接続されるため、上述のＮ2ガス
によってある程度はパージアウトされるが、容器弁内の
吸着ガス成分はそのまま系内に持ち込まれる。したがっ
て、新ボンベと口金を接続した後、真空排気、Ｎ2ガス
加圧、Ｎ2ガスパージの組合せでボンベ交換作業時に系
内に侵入した大気（不純物）成分をパージアウトし、更
に、パージの最終段階で容器弁を開け、ボンベ内の実ガ
スを用いて、吸着ガス成分の離脱、Ｎ2ガス成分の除去
を目的としたパージを実施する必要がある。しかし、こ
の実ガスを排気管路を介して排気する際に、その濃度を
適切に制御しなければ、排気ガス処理装置への一時的過
負荷による未処理ガスが排気され、これにより装置の寿
命が低下するという問題があった。また、材料ガスに
は、例えばシラン（ＳｉＨ₄），アルシン（ＡｓＨ₃），
ホスフィン（ＰＨ₃）あるいはジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）等の
ような自燃性のガス（ある濃度範囲で燃焼する性質を持
つガス）が含まれており、これらの自燃性ガスが排気管
路内で燃焼するなどの虞れがあった。

【０００５】そこで、従来では、上記問題を解決する手
段として、排気管路に介設される開閉弁を徐々に開
き、排気管路が所定圧以上になった後、この開閉弁の
開、閉を繰り返すように制御する制御機構を設けたボン
ベ付ガス供給装置が提案されている（特開平３−２９２
４９６号公報参照）。

【０００６】また、図８に示すように、ガス供給口ａ
と所定の材料ガスを充填するボンベｂとを連通するガス
供給管路ｃから分岐される排気管路ｄに介設される負圧
発生手段例えば真空発生器ｅのパージ用ガス供給側にオ
リフィスｆと２段動作弁ｇ（微小開度と全開の２段階の
動作を行なうバルブ）を介設し、これらオリフィスｆと
２段動作弁ｇを操作することにより、パージ用ガスの供
給によって排気管路ｄ内を負圧にして排気ガスを排出す
る真空発生器ｅの排気ガス濃度を制御する装置が知られ
ている。この排気ガス制御装置によれば、ボンベｂを交
換する際、ガス供給管路ｃに接続する不活性ガス導入管
路ｈから不活性ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスをガス供給
管路ｃ内に導入した後、ガス供給管路ｃ、排気管路ｄ及
び不活性ガス導入管路ｈにそれぞれ介設される開閉弁
ｉ，ｊ，ｋを閉じ、その後、排気管路ｄに介設される開
閉弁ｊを開放すると共に、真空発生器ｅにパージ用ガス
例えばＮ2ガスを供給して排気管路ｄ内を負圧にして、
ガス供給管路ｃ内に侵入した残ガスを排気する。この排
気操作を複数回例えば２０回程繰り返し行なうことによ
り、ガス供給管路ｃ内はクリーンな状態になる。

【０００７】更には、少流量用のマスフローコントロ
ーラにソフトスタート（開き際の弁動作を緩慢にする制
御）をかけて排気ガス濃度を制御する方法などが知られ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開
平３−２９２４９６号公報に記載の技術のものは、排気
管路の圧力上昇を防止することを目的とするもので、排
気ガス濃度を十分に制御できるレベルのものではない。

【０００９】また、図８に示す制御方法のものは、基
本的に固定絞りであるため、流し初めにオーバーシュー
トが発生し、所定の流量を大幅に越えてしまうという問
題がある。このオーバーシュートを防止するには、殆ど
リークの領域を開口面積としなければならない。例え
ば、自燃性ガスの空気−窒素系の爆発限界以下に排気ガ
ス濃度を抑えようとすると、１％前後まで希釈の必要が
ある。ところが、排気ガスは、真空発生器ｅのパージ用
ガス例えばＮ2ガスにて希釈される。この時の制御条件
を、オリフィスｆの入口圧力（Ｐ1）：１０Ｋｇｆ／ｃｍ² 真空発生器ｅの到達真空度（Ｐ2）：５０ｔｏｒｒパージ用Ｎ2ガス流量：５０Ｌ／ｍｉｎとすると、濃度１％ならば、オリフィス通過流量：５０
０ｃｃ／ｍｉｎとなる。

【００１０】この条件で濃度を１％以下に保つために
は、オリフィスｆの内径を７０μｍにしなければならな
い。現実に採用されているオリフィスｆは５００μｍレ
ベルで排気初期のオーバーシュート時に所定の濃度を越
えている。若し、本システムに内径７０μｍのオリフィ
スを設置したとすると、口金部の真空排気において低真
空度になったり排気に長時間を要するなどの支障をきた
す虞れがある。一方、２段動作弁ｇでは、この開度に設
定できないという問題もある。また、この排気の場合、
ある一定量の高圧ガスの固定オリフィス排気のため、時
間と共に一次側のガス圧力が低下するので、オリフィス
通過流量も低下すなわち流量のテーリングが発生し、排
気に長時間を要するという問題もある。

【００１１】また、マスフローコントローラを用いる
制御方法によれば、少流量用のマスフローコントローラ
にソフトスタートをかければ不活性ガスの制御は可能で
あるが、現実に使用される材料ガスは反応性ガスであ
り、流量センサ（内径０．２ｍｍ程度のステンレス管）
部への反応生成物の詰りの問題がある。しかも、マスフ
ローコントローラを用いるシステムにおいては設備費が
嵩むという問題もある。

【００１２】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、ガス供給系における排気ガスの排気流量のオーバー
シュートを防止すると共に、排気時間の短縮を図り、ま
た詰りの無い排気を可能にし、かつ低廉なシステムを可
能にしたガス供給装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のガス供給装置は、以下のように構成す
る。

【００１４】１）請求項１に記載の発明は、ガス供給口
と所定の材料ガスを充填するボンベとを連通するガス供
給管路と、このガス供給管路から分岐される排気管路
と、この排気管路に介設されると共にパージ用ガスの供
給によって排気管路内を負圧にして排気ガスを排気管路
を介して排気する負圧発生手段とを具備するガス供給装
置において、上記排気管路における上記負圧発生手段
の一次側に、操作気体の操作圧に追従して開閉する気体
圧作動弁を配設すると共に、この気体圧作動弁の二次側
に圧力検出手段を配設し、上記圧力検出手段からの検
出信号に基づいて上記操作気体の操作圧を遅延制御する
制御手段を設けてなる、ことを特徴とする。

【００１５】このように構成することにより、圧力検出
手段により検出された検出信号を制御量として制御手段
にフィードバックすることができ、制御手段からの信号
に基づいて操作気体の操作圧を遅延制御して気体圧作動
弁を開閉制御することにより、一定濃度以下の排気を可
能にすることができると共に、排気時間の短縮を図るこ
とができる。

【００１６】２）請求項２に記載の発明は、ガス供給口
と所定の材料ガスを充填するボンベとを連通するガス供
給管路と、このガス供給管路から分岐される排気管路
と、この排気管路に介設されると共にパージ用ガスの供
給によって排気管路内を負圧にして排気ガスを排気管路
を介して排気する負圧発生手段とを具備するガス供給装
置において、上記排気管路における上記負圧発生手段
の一次側に、操作気体の操作圧に追従して開閉する気体
圧作動弁を配設し、上記気体圧作動弁と負圧発生手段
との間に、負圧発生手段側に向かって順に、圧力検出手
段と流量調整手段を配設し、上記圧力検出手段からの
検出信号に基づいて上記操作気体の操作圧を遅延制御す
る制御手段を設けてなる、ことを特徴とする。

【００１７】このように構成することにより、流量調整
手段の一次側の圧力を検知することができ、流量調整手
段の一次側圧力を一定値以上にして流量調整手段を流れ
る排気ガスの流量を制御することで、排気ガス濃度を制
御することができると共に、排気時間の短縮を図ること
ができる。

【００１８】３）請求項３に記載の発明は、請求項１又
は２記載のガス供給装置において、上記気体圧作動弁に
操作気体の操作圧を付与する手段を、電気信号を操作気
体の流量に変換する弁にて形成してなることを特徴とす
る。

【００１９】このように気体圧作動弁に操作気体の操作
圧を付与する手段を、電気信号を操作気体の流量に変換
する弁にて形成することにより、操作気体の操作圧を高
精度に制御することができると共に、排気時間の短縮を
図ることができる。

【００２０】４）請求項４に記載の発明は、請求項１又
は２記載のガス供給装置において、上記気体圧作動弁の
遅延制御が、気体圧作動弁を開弁する操作圧の近傍圧に
短時間に達するステップ制御モードと、それ以後の気体
圧作動弁の操作圧を緩やかに上昇する流量制御モードと
を有することを特徴とする。

【００２１】このように構成することにより、気体圧作
動弁の弁の開き始めまでの操作気体圧力（オフバラン
ス）まではステップ制御により気体圧作動弁を開弁する
操作圧の近傍圧に制御し、その後、流量制御によって気
体圧作動弁の操作圧を緩やかに上昇することができ、流
量制御開始時の流量増大を抑制することにより、オーバ
ーシュートを防止することができると共に、排気時間の
短縮を図ることができる。

【００２２】５）請求項５に記載の発明は、請求項１又
は２記載のガス供給装置において、上記負圧発生手段
が、パージ用ガスの流れ方向に沿って漸次狭小となる先
細ノズル部と、この先細ノズル部の狭小部から流れ方向
に沿って徐々に拡開する末広ノズル部とからなるラバー
ルノズルを具備することを特徴とする。

【００２３】このように構成することにより、パージ用
ガスがラバールノズルの流入口から流出口に向かって流
れると、パージ用ガスは先細ノズル部によって加速さ
れ、狭小部で音速に到達した後、末広ノズル部に入って
からも大きな圧力差によって更に膨脹増速されて超音速
の流れとなり、音速以上の流速で通過するので、排気管
路内への反応生成物の堆積を防止することができる。し
たがって、排気管路の詰りのない排気を可能にすること
ができる。

【００２４】６）請求項６に記載の発明は、請求項１又
は２記載のガス供給装置において、上記圧力検出手段
が、排気管路内に露呈する受圧ダイヤフラムと、この受
圧ダイヤフラムの撓みを電気的信号に変換するゲージと
を具備するダイヤフラム式圧力センサであることを特徴
とする。

【００２５】このように構成することにより、排気管路
の内径を小径にすることなく排気ガスの圧力を検出する
ことができるので、排気管路の詰りのない排気を可能に
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明のガス
供給装置の概略配管図、図２はその要部を拡大して示す
配管図である。

【００２７】上記ガス供給装置は、所定の材料ガスを充
填するボンベ１と、口金２を介してボンベ１を着脱可能
に連結すると共に、その先端部にガス供給口３を有する
ガス供給管路４と、このガス供給管路４から分岐される
排気管路５と、ガス供給管路４のボンベ側に接続する不
活性ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスの導入管路６とを具備
してなり、また、排気管路５の途中には、パージ用ガス
例えばＮ2ガスの供給によって排気管路５内を負圧にし
て排気ガスを排気管路５を介して排気する負圧発生手段
例えば真空発生器１０が介設されている。なお、真空発
生器１０には低圧のＮ2ガス供給源（図示せず）が接続
され、Ｎ2ガス導入管路６には高圧Ｎ2ガス供給源（図示
せず）が接続されている。

【００２８】また、排気管路５における真空発生器１０
の一次側には操作気体例えば空気の操作圧に追従して開
閉する気体圧作動弁例えばダイヤフラム弁２０が介設さ
れており、このダイヤフラム弁２０の二次側と真空発生
器１０との間には、ダイヤフラム弁２０から真空発生器
１０側に向かって順に圧力検出手段例えば圧力センサ３
０と流量調整手段例えばオリフィス４０が介設されてい
る。また、ダイヤフラム弁２０は、圧力センサ３０から
の信号と予め記憶された情報とを比較演算する制御手段
例えばＣＰＵ５０（中央演算処理装置）からの電気信号
を操作気体（空気）の流量に変換する操作手段例えばマ
イクロバルブ６０からの信号によって開度が制御される
ように構成されている。なお、ガス供給管路４には、第
１の電磁開閉弁７ａと減圧弁８が介設されており、排気
管路５には第２の電磁開閉弁７ｂが介設されている。ま
た、Ｎ2ガス導入管路６には、第３の電磁開閉弁７ｃが
介設されている。また、排気管路５は電磁開閉弁７ａ及
び減圧弁８の二次側すなわちガス供給口側に分岐管路９
を介して接続されており、この分岐管路９の途中に第４
の電磁開閉弁７ｄが介設されている。

【００２９】この場合、上記真空発生器１０は、図３に
示すように、ボンベ側すなわち一次側ポート１１ａと排
気口側すなわち二次側ポート１１ｂとを連通するエルボ
状の通路１１ｃを形成する基体１１と、通路１１ｃの途
中に連通するパージ用ガス（Ｎ2ガス）供給通路１２を
有するパージ用ガス供給部１３とで主に構成されてお
り、Ｎ2ガス供給通路１２には、Ｎ2ガスの流れ方向に沿
って漸次狭小となる先細ノズル部１４ａと、この先細ノ
ズル部１４ａの狭小部１４ｂ（スロート部）から流れ方
向に沿って徐々に拡開する末広ノズル部１４ｃとからな
るラバールノズル１４が具備されている。また、供給通
路１２の接続部と二次側ボート１１ｂとの間には、ラバ
ールノズル１４を通過した排気ガスの不連続流を防止す
べく二次側ポート１１ｂに向かって漸次拡開する拡径部
１５ａを有する第２ノズル部１５が形成されている。

【００３０】このように構成される真空発生器１０にお
いて、パージ用ガス例えばＮ2ガスが供給通路１２から
供給されると、Ｎ2ガスがラバールノズル１４の流入口
から流出口に向かって流れる。この際、Ｎ2ガスは先細
ノズル部１４ａによって加速され、スロート部１４ｂで
音速に到達した後、末広ノズル部１４ｃに入ってからも
大きな圧力差によって更に膨脹増速されて超音速の流れ
となり、音速以上の流速で通過する。したがって、真空
発生器１０の一次側の排気管路５内が負圧となって排気
管路５を介して排気ガスが排気される。なお、真空発生
器１０のＮ2ガス供給通路１２の供給ポート１６に接続
するＮ2ガス供給管路４の途中には、供給ポート１６側
から低圧Ｎ2供給源（図示せず）側に向かって順次、逆
止弁１７、流量センサ１８、オリフィス１９ａを並設す
る真空発生器入口弁１９が介設されている。

【００３１】上記ダイヤフラム弁２０は、図４に示すよ
うに、排気管路５に接続する一次側ポート２０ａと二次
側ポート２０ｂとを連通する通路２０ｃ中に弁座２０ｄ
を具備すると共に、この弁座２０ｄに対して就座すべく
上下方向に変位可能なダイヤフラム２０ｅを具備してな
る。また、ダイヤフラム弁２０は、ダイヤフラム２０ｅ
の上面側と、上方に向かって開口する操作流体すなわち
空気の供給ポート２０ｆに連通する室２０ｇ内に、操作
調整用弁体２０ｈを摺動自在に配設すると共に、この操
作調整用弁体２０ｈを常時下方に押圧する操作調整用ス
プリング２０ｉを具備してなり、操作調整用スプリング
２０ｉの弾発力によって常時ダイヤフラム２０ｅが閉塞
され、供給ポート２０ｆに流入する操作流体すなわち空
気の流量に追従してダイヤフラム２０ｅが弁座２０ｄか
ら離隔するように構成されている。

【００３２】このように構成されるダイヤフラム弁２０
によれば、図４（ａ）に示す閉塞状態において、上記マ
イクロバルブ６０から供給される操作気体すなわち空気
が供給ポート２０ｆに供給され、その供給流量が増えて
供給圧が操作調整用スプリング２０ｉの弾発力に打ち勝
つと、操作調整用弁体２０ｈが上昇し、それに伴なって
ダイヤフラム２０ｅも上昇して弁座２０ｄから離隔す
る。これにより、一次側ポート２０ａと二次側ポート２
０ｂが連通し、一次側ポート２０ａから排気ガスが二次
側ポートに流れる。

【００３３】また、上記マイクロバルブ６０は、例えば
図５に示すように、ダイヤフラム弁２０の操作流体例え
ば空気の流入路６１に排出路６２を連通し、この排出路
６２と対向する面に可撓性部材６３を介して制御液体例
えば熱伸縮性オイル６４を収容する室６５を形成すると
共に、室６５における可撓性部材６３と対向する面に配
設される複数の抵抗ヒータ６６を配設してなる。なおこ
の場合、可撓性部材６３は、上部材６３ａと下部材６３
ｃとの間に介在される中部材６３ｂを有すると共に、下
部材６３ｃと接合する台座６３ｄを有しており、可撓性
部材６３の撓み変形によって中部材６３ｂが排出路６２
を開閉し得るように構成されている。なお、このマイク
ロバルブ６０は全体がシリコンにて形成されている。

【００３４】このように構成することにより、ＣＰＵ５
０からの信号をデジタル／アナログ変換させて抵抗ヒー
タ６６に伝達すると、抵抗ヒータ６６が加熱されると共
に、制御液体すなわちオイル６４が膨脹収縮し、これに
より可撓性部材６３が流入側に出没移動して排出路６２
の上部が開状態となり、操作流体すなわち空気圧力を調
節することができる。したがって、マイクロバルブ６０
によって遅延制御された操作流体すなわち空気によって
ダイヤフラム弁２０の開度を制御して排気ガスを排気す
ることができる。

【００３５】一方、上記圧力センサ３０は、図６に示す
ように、排気管路５に接続する一次側ポート３１ａと二
次側ポート３１ｂとを連通する通路３１と、この通路３
１に開口する筒状のセンサ取付部３２とを有するセンサ
本体３３と、このセンサ本体３３のセンサ取付部３２に
メタルＣリング３４を介して通路３１に露呈する受圧ダ
イヤフラム３５と、この受圧ダイヤフラム３５の撓みを
電気的信号に変換するゲージ３６とを具備するダイヤフ
ラム式圧力センサにて形成されている。なお、受圧ダイ
ヤフラム３５とゲージ３６は、センサ取付部３２の外周
に設けられた雄ねじ部にねじ結合されてセンサ取付部３
２に被着される押えキャップ３７によって取り付けられ
ている。このように構成される圧力センサ３０は、通路
３１内を流れる排気ガスの流量を受圧ダイヤフラム３５
にて検知し、受圧ダイヤフラム３５の撓み量をゲージ３
６によって電気的信号に変換し、その電気的信号を制御
量としてリード線３８を介して上記ＣＰＵ５０にフィー
ドバックし得るように構成されている。

【００３６】このように圧力センサ３０をオリフィス４
０の一次側に配設することにより、オリフィス４０を流
れる排気ガスの状態を監視することができると共に、排
気ガスの流量を制御することができる。つまり、排気ガ
スは圧縮性流体であり、オリフィス４０の二次側は約５
０ｔｏｒｒの真空状態（真空発生器１０の真空度）であ
るから、オリフィス４０の一次側圧力がある一定値以上
であれば流れは臨界状態となり、一次圧力とオリフィス
通過流量は比例する。

【００３７】その臨界点は、通過するガスの断熱指数を
κとすると、（Ｐ2／Ｐ1）ｃ＝｛２／（κ＋１）｝^{κ／κ−１}…（１）で与えられる。

【００３８】例えば、ガスが窒素（Ｎ2）の場合、κ＝
１．４０であるから、（１）式の右辺は０．５３とな
る。一方、オリフィス４０の二次側圧力（Ｐ2）が５０
ｔｏｒｒであるから、オリフィス４０の一次側圧力（Ｐ
1）を９５ｔｏｒｒ以上の範囲で制御すれば、間接的に
オリフィス流量を制御できることになる。

【００３９】上記のように構成されるガス供給装置にお
いて、ボンベ１の交換を行なう場合、新ボンベを口金２
に接続した後、真空発生器１０に低圧のＮ2ガスを供給
して排気管路５内を負圧にして排気ガスを排気する一
方、高圧Ｎ2ガスをＮ2ガス導入管路６から供給して、ボ
ンベ交換時にガス供給管路４内に侵入した大気（不純
物）成分を排出する。更に、Ｎ2ガスのパージの最終段
階でボンベ１の容器弁（図示せず）を開け、ボンベ１内
の材料ガス（実ガス；排気ガス）を排気管路５に排気す
る際、上記圧力センサ３０によってオリフィス４０の一
次側の圧力（Ｐ1）を検出し、その検出信号をＣＰＵ５
０にフィードバックする。ＣＰＵ５０にフィードバック
された検出信号は、予め記憶された情報に基づいて比例
動作、積分動作及び微分動作の３動作を含むＰＩＤ制御
され、その制御信号がマイクロバルブ６０に伝達されて
ダイヤフラム弁２０の弁開度が遅延制御される。この
際、図７に示すように、ダイヤフラム弁２０の弁の開き
始めまでの操作気体（空気）圧力（オフバランス）まで
はステップ制御によりダイヤフラム弁２０を開弁する操
作圧の近傍圧に制御し、その後、流量制御によってダイ
ヤフラム弁２０の操作圧を緩やかに上昇することがで
き、流量制御開始時の流量増大（ゲイン）を抑制するこ
とにより、オーバーシュートを防止することができる。

【００４０】したがって、排気ガスの濃度を所定濃度以
下に抑制することができ、排気ガス処理装置への一時的
過負荷による未処理ガスの排気の防止が図れ、装置の寿
命増大が図れる。また、自燃性ガスの排気管路５内での
燃焼を防止することができる。

【００４１】また、ボンベ交換時における材料ガス（実
ガス；排気ガス）のパージは５〜１０回程度繰り返し行
なうことにより、ガス供給管路４内に侵入する大気（不
純物）成分を確実に排出することができるので、従来の
この種の装置による排気ガスの除去に要する時間を大幅
に短縮することができる。また、テーリングの消滅によ
って時間短縮効果はボンベ１本当り５〜１０倍とするこ
とができるので、複数本のボンベを使用するシステムに
おいては、更に排気時間の短縮が図れ、処理作業の稼働
効率の向上を図ることができる。

【００４２】また、排気管路５に配設される部品構成
は、ダイヤフラム弁２０、ダイヤフラム式圧力センサ３
０、オリフィス４０である。したがって、マスフローコ
ントローラのような小径チューブのようなものが無いの
で、詰りが発生し難い。なおこの場合、オリフィス４０
は小口径部品であるが、真空発生器１０においてパージ
用Ｎ2ガスが音速で通過するので、反応生成物の堆積を
防止することができ、詰りのない排気を可能にすること
ができる。

【００４３】また、真空発生器１０を動作しない場合に
おいても、すなわち、真空発生器１０の入口弁１９を閉
状態にした時でも、入口弁１９に並設されているオリフ
ィス１９ａを通り真空発生器１０に約１〜２Ｎｌ／ｍｉ
ｎのＮ2ガスが供給され続けるシステムとなっている。
そのため、排気管路５からの大気成分の逆流がなく、真
空発生器１０内のオリフィス（狭小部１４ｂ）及びオリ
フィス４０も常時不活性であるＮ2ガス雰囲気下にある
ため、反応生成物は発生しない。なお、真空発生器１０
の動作ガス流量が１〜２Ｎｌ／ｍｉｎの時、真空排気は
されないため、供給Ｎ2ガスはオリフィス４０の部分に
到達し、Ｎ2ガス雰囲気を形成する。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、以下のような優れた効果が得られる。

【００４５】１）請求項１に記載の発明によれば、圧力
検出手段により検出された検出信号を制御量として制御
手段にフィードバックすることができ、制御手段からの
信号に基づいて操作気体の操作圧を遅延制御して気体圧
作動弁を開閉制御することにより、一定濃度以下の排気
を可能にすることができると共に、排気時間の短縮を図
ることができる。

【００４６】２）請求項２に記載の発明によれば、流量
調整手段の一次側の圧力を検知することができ、流量調
整手段の一次側圧力を一定値以上にして流量調整手段を
流れる排気ガスの流量を制御することで、排気ガス濃度
を制御することができると共に、排気時間の短縮を図る
ことができる。

【００４７】３）請求項３に記載の発明によれば、気体
圧作動弁に操作気体の操作圧を付与する手段を、電気信
号を操作気体の流量に変換する弁にて形成することによ
り、上記１）及び２）に加えて操作気体の操作圧を高精
度に制御することができる。

【００４８】４）請求項４に記載の発明によれば、気体
圧作動弁の弁の開き始めまでの操作気体圧力（オフバラ
ンス）まではステップ制御により気体圧作動弁を開弁す
る操作圧の近傍圧に制御し、その後、流量制御によって
気体圧作動弁の操作圧を緩やかに上昇することができ、
流量制御開始時の流量増大を抑制することにより、上記
１）及び２）に加えてオーバーシュートを防止すること
ができる。

【００４９】５）請求項５に記載の発明によれば、パー
ジ用ガスがラバールノズルの流入口から流出口に向かっ
て流れると、パージ用ガスは先細ノズル部によって加速
され、狭小部で音速に到達した後、末広ノズル部に入っ
てからも大きな圧力差によって更に膨脹増速されて超音
速の流れとなり、音速以上の流速で通過するので、上記
１）及び２）に加えて排気管路内への反応生成物の堆積
を防止することができると共に、排気管路の詰りのない
排気を可能にすることができる。

【００５０】６）請求項６に記載の発明によれば、排気
管路の内径を小径にすることなく排気ガスの圧力を検出
することができるので、上記１）及び２）に加えて排気
管路の詰りのない排気を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のガス供給装置の概略構成図である。

【図２】上記ガス供給装置の要部を拡大して示す構成図
である。

【図３】この発明における真空発生器を示す断面図であ
る。

【図４】この発明におけるダイヤフラム弁の動作態様を
示す断面図である。

【図５】この発明におけるマイクロバルブを示す断面図
である。

【図６】この発明における圧力センサを示す断面図であ
る。

【図７】上記ダイヤフラム弁の操作空気圧と排気流量の
関係を示すグラフである。

【図８】従来のガス供給装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ボンベ３ガス供給口４ガス供給管路５排気管路１０真空発生器（負圧発生手段）１４ラバールノズル１４ａ先細ノズル部１４ｂ狭小部１４ｃ末広ノズル部２０ダイヤフラム弁（気体圧作動弁）３０圧力センサ（圧力検出手段）３５受圧ダイヤフラム３６ゲージ４０オリフィス（流量調整手段）５０ＣＰＵ（制御手段）６０マイクロバルブ（操作手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千葉康広宮城県仙台市青葉区堤町一丁目12番１号株式会社本山製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス供給口と所定の材料ガスを充填する
ボンベとを連通するガス供給管路と、このガス供給管路
から分岐される排気管路と、この排気管路に介設される
と共にパージ用ガスの供給によって排気管路内を負圧に
して排気ガスを排気管路を介して排気する負圧発生手段
とを具備するガス供給装置において、上記排気管路における上記負圧発生手段の一次側に、操
作気体の操作圧に追従して開閉する気体圧作動弁を配設
すると共に、この気体圧作動弁の二次側に圧力検出手段
を配設し、上記圧力検出手段からの検出信号に基づいて上記操作気
体の操作圧を遅延制御する制御手段を設けてなる、こと
を特徴とするガス供給装置。
【請求項２】ガス供給口と所定の材料ガスを充填する
ボンベとを連通するガス供給管路と、このガス供給管路
から分岐される排気管路と、この排気管路に介設される
と共にパージ用ガスの供給によって排気管路内を負圧に
して排気ガスを排気管路を介して排気する負圧発生手段
とを具備するガス供給装置において、上記排気管路における上記負圧発生手段の一次側に、操
作気体の操作圧に追従して開閉する気体圧作動弁を配設
し、上記気体圧作動弁と負圧発生手段との間に、負圧発生手
段側に向かって順に、圧力検出手段と流量調整手段を配
設し、上記圧力検出手段からの検出信号に基づいて上記操作気
体の操作圧を遅延制御する制御手段を設けてなる、こと
を特徴とするガス供給装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のガス供給装置にお
いて、上記気体圧作動弁に操作気体の操作圧を付与する手段
を、電気信号を操作気体の流量に変換する弁にて形成し
てなることを特徴とするガス供給装置。
【請求項４】請求項１又は２記載のガス供給装置にお
いて、上記気体圧作動弁の遅延制御が、気体圧作動弁を開弁す
る操作圧の近傍圧に短時間に達するステップ制御モード
と、それ以後の気体圧作動弁の操作圧を緩やかに上昇す
る流量制御モードとを有することを特徴とするガス供給
装置。
【請求項５】請求項１又は２記載のガス供給装置にお
いて、上記負圧発生手段が、パージ用ガスの流れ方向に沿って
漸次狭小となる先細ノズル部と、この先細ノズル部の狭
小部から流れ方向に沿って徐々に拡開する末広ノズル部
とからなるラバールノズルを具備することを特徴とする
ガス供給装置。
【請求項６】請求項１又は２記載のガス供給装置にお
いて、上記圧力検出手段が、排気管路内に露呈する受圧ダイヤ
フラムと、この受圧ダイヤフラムの撓みを電気的信号に
変換するゲージとを具備するダイヤフラム式圧力センサ
であることを特徴とするガス供給装置。