JPS6328875A - ガス導入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、微少流量のガスを半導体製造装置などにおけ
る減圧容器中に高速応答性良好に導入するガス導入方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のガス導入方法は、微少流量のガスを第４図に示す
ような構成を用いて減圧状態にある反応容器１に導入制
御していた。以下詳述する。

第４図において、反応容器１は排気弁２を介して排気ポ
ンプ３によって排気され、減圧状態にある。ガスは大口
弁１０を介して流量制御器１１に導入され、当該流量制
御器１１内に設けた流量制御弁１２によって設定した所
定流量に制御され、出口弁１３を介して反応容器１に導
入される。

ガスを反応容器１に導入したり、あるいは導入を停止し
たりする制御は、出口弁１３、入口弁１０を開閉、ある
いは流量制御弁１２を通過する流量を所定値と零とに調
整することによって行っていた。

また、第４図図中点線を用いて示すように、キャリアガ
スをキャリアガス導入弁３１を介してガス流路に導入す
ることによって、流量を増大させてガスが反応容器１に
導入されるいわゆるレスポンスを良好にすることが行わ
れていた。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来の第４図に示すような構成を採用してガス
を反応容器１に導入したり、あるいは導入を停止したり
する導入制御は、出口弁１３、入口弁１０を開閉、ある
いは流量制御弁１２を通過する流量を所定値と零とに設
定して行っていたため、反応容器１に導入するガス流量
の時間的変化が第５図に示すような特性になっていた。

即ち、実線を用いて示すように、出口弁１３、入口弁１
０を開状態、あるいは流量制御弁１２を通過するガスの
流量を所定流量値に設定してガスを反応容器１に導入開
始（図中■）してから、図中＠を用いて示す安定した所
定ガス流量を反応容器１に導入し得るようになる迄に時
間Δ１．を要していた。

図中時間Δｔ３は、ガスを所定時間の間、反応容器１に
導入する時間を示す、そして、出口弁１３もしくは入口
弁１０を閉状態、あるいは流量制御弁１２を通過するガ
ス流量を零に設定してガスの導入を停止（図中０）して
から、図中［相］を用いて示すガス流量が零になる迄に
時間Δ１ｔを要していた。これら導入当初にガス流量が
安定するまでの時間Δｔ１、およびガスの導入が停止す
るまでの時間Δｔ２は、流量制御器１１の特性、流量制
御器１１および配管の内容積、および設定流量などによ
って決まるが、特に制御すべき流量が微少である場合に
は、見掛は上の流量制御時間Δｔ３に比較して前記時間
Δｔ、およびΔｔ２が大きくなり、無視できなくなり、
微少流量ガスの導入制御を高速に行えないという問題点
があった。

また、第４図図中点線を用いて示すキャリアガス導入弁
３１を設け、キャリアガスをガスの波路部分例えば出口
弁１３と反応容器１との接続部分に導入する構成を採用
して、微少流量ガスの導入制御を高速に行う試みがなさ
れている。これにより、第５図図中点線を用いて示すよ
うにガスを導入開始（図中■）してから流量が安定状態
になるまでの時間Δｔｌ゛を若干小さくすることが可能
であるが１、未だ十分小さくし得ないと共に、ガス導入
開始当初にガス流量のいわゆるオーバーシューテイング
およびハンチングなどが生じてしまい所定流量を高速に
導入・停止し得ないという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、流量制御器の特性、配管などの内容積、およ
び設定流量などに依存することなく、微少流量ガスの導
入・停止を高速に行うガス導入方法を提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、第１図に示す
ように流量制御器１１によって流量制御されたガスを減
圧された反応容器１に導入する出口弁Ａ１３と、キャリ
アガスを流量制御器１１と出口弁Ａ１３との接続部分に
導入するキャリアガス導入弁２０と、流量制御器１１と
出口弁Ａ１３との接続部分に導入されたガスおよびキャ
リアガスを排気する出口弁Ｂ１４と、この出口弁Ｂ１４
によって排気される排気流量を制御するしぼり弁Ｂ１５
とを設け、ガスを反応容器ｌに導入する際に、第１に、
出口弁Ａ１３を閉および出口弁Ｂ１４を少なくとも開に
して、出口弁Ｂ１４およびしぼり弁Ｂ１５を用いて流量
制御器１１から導入されるガスを少なくとも排気すると
共に出口弁Ａ１３の入口における圧力を所定値Ｐにし、
第２に、出口弁Ａ１３を開および出口弁Ｂ１４を閉にし
て、ガスを反応容器１に導入するようにしている。

（作用〕 第１図に示すような構成を採用し、まず、流量制御弁１
２を用いてガス流量を所定値に設定すると共に、出口弁
Ａ１３を閉、出口弁Ｂ１４を開、およびキャリアガス導
入弁２０を開にし、しぼ怜弁Ｂ１５を調整して出口弁Ａ
Ｉ３の入口部分の圧力を所定値Ｐ（出口弁Ａ１３および
出口弁Ｂ１４を交互に開閉した時に、変動しない値）に
設定するように排気ポンプＢ１６を用いて排気する。

次に、出口弁Ａ１３を開および出口弁Ｂ１４を閉にし、
流量制御弁１２によって所定流量に制御されたガスを当
該出口弁Ａ１３を介して反応容器１に導入する。以降の
反応容器１へのガスの導入・停止制御は、出口弁Ａ１３
および出口弁Ｂ１４を交互に開閉する。

以上のように、出口弁Ｂ１４、しぼり弁Ｂ１５および排
気ポンプＢ１６を用いてバイパス流路を設け、出口弁Ａ
Ｉ３および出口弁Ｂ１４を交互に開閉してガスの流路を
切り換える構成を採用することにより、流量制御器１１
の構造などの影響を受けることなり、微少流量のガスの
導入・停止制御を高速応答性良好に行うことが可能とな
る。

〔実施例〕

次に、第１図および第２図を用いて本発明の１実施例構
成および動作を詳細に説明する。

第１図において、反応容器１は、排気弁２を介して排気
ポンプＡ３によって排気され、減圧状態にある。ガスは
、大口弁１０、流量制御器１１を構成する流量制御弁１
２、および出口弁Ａ１３を介して反応容器１に導入され
る。出口弁Ａ１３の入口部分は、キャリアガス導入弁２
０を介してキャリアガスが導入されると共に、出口弁Ｂ
１４およびしぼり弁Ｂ１５を介して排気ポンプＢ１６に
よって所定圧力Ｐに排気される。これら出口弁Ｂ１４、
しぼり弁Ｂ１５および排気ポンプＢ１６は、バイパス流
路を構成しており、出口弁Ａ１３と出口弁Ｂ１４とを交
互に開閉することによって、ガス流路を切り換えること
ができる。

次に、第２図を用いて第１図図示構成の動作を詳細に説
明する。第２図図中横軸は時間を示し、縦軸は流量制御
弁１２によって導入されるガス流量ｆを示す。図中■お
よび■の点線の曲線はガスを反応容器１に導入するに先
立った前準備における導入特性を表し、図中■ないし■
の実線の曲線はガスを反応容器１に導入する導入停止特
性を表す。

図中■は、出口弁Ｂ１４を開、出口弁Ａ１３を閉、キャ
リアガス導入弁２０を開、大口弁１０を開、および流量
制御弁１２を所定流量に設定し、排気ポンプＢ１６を用
いて排気を開始する状態を示す。尚、答弁などを開閉し
てから図示のように排気されるまでには若干の遅延が存
在するがここでは説明の都合上、省略する。

図中■は、排気ポンプＢ１６、しぼり弁Ｂ１５、および
出口弁Ｂ１４から構成されるバイパス流路りを介して答
弁および配管内のガスが排気され、出口弁Ａ１３の入口
部分における圧力が所定値Ｐに安定に設定された状態を
示す。これは、出口弁Ａ１３および出口弁Ｂ１４を交互
に切り換える態様で開゛閉して流量制御弁１２によって
流量制御されたガスを反応容器１に導入したり、あるい
はバイパス流路を介して排気したりする場合に、当該出
口弁Ａ１３の入口部分の圧力が変動しないようにするた
めに、しぼり弁Ｂ１５を調整して所定圧力Ｐに設定する
ことを意味している。詳述すれば、出口弁Ａ１３、反応
容器１、排気弁２、および排気ポンプＡ３からなる流路
によって排気される当該出口弁Ａ１３の入口部分の圧力
Ｐと、出口弁Ｂ１４、しぼり弁Ｂ１５、および排気ポン
プＢ１６からなるバイパス流路によって排気される当該
出口弁Ａ１３０入ロ部分の圧力Ｐとが等しくなるように
例えばしぼり弁Ｂ１５を調整することであり、この圧力
Ｐは答弁、配管などのコンダクタンス、排気ポンプＡ、
Ｂの排気特性などに依存して決定される。図中Δｔ、は
、ガスを導入開始してから所定流量のガスが出口弁Ａ１
３の入口部分に安定に導入されるまでの時間を表す。

以上のようにして、出口弁Ａ１３の入口部分における圧
力Ｐが所定値に安定に保持され、流量制御弁１２によっ
て設定された所定流量のガスがバイパス流路（出口弁Ｂ
１４、しぼり弁Ｂ１５および排気ポンプＢ１６）を介し
て排気され、出口弁Ａ１３を開にしてガスを反応容器１
に導入するための前準備が完了したこととなる。

次に、ガスを反応容器ｌに導入する導入停止特性を説明
する。

第２図図中■は、出口弁Ａ１３を開、出口弁Ｂ１４を閉
にして、バイパス流路に流れていたガスおよびキャリア
ガスを、出口弁Ａ１３、反応容器１、排気弁２、および
排気ポンプＡ３からなる流路に切り換える状態を示す。

図中■は、安定状態の所定流量のガスを反応容器１に導
入する状態を示す、この安定状態の基でガスが反応容器
１に導入されるまでに要する時間Δｔ、は、従来の第５
図図中の時間Δ１．に比し、極めて短くなっている。こ
れは、本実施例は、出口弁Ｂ１４を通じて流れていたガ
スを、出口弁Ａ１３を通じて流れるように、ガス流路を
単に切り換えてガスを反応容器１に導入するよう制御し
ているために、ガスの導入の際の遅延、オーバーシュー
テイング、およびハンチングなど（図中（イ）の部分に
示す点線の特性曲線など）を生じないようにしているか
らである。尚、図中Δｔ、は、ガスを反応容器ｌに安定
に導入している時間を表す。

図中■は、出口弁Ａ１３を閉、および出口弁Ｂ１４を開
にして、ガス流路をバイパス流路に切り換えて、ガスを
反応容器１に導入することを停止する状態を示す。

図中Ｏは、反応容器１に導入されるガス流量が零になっ
た状態を示す９図中時間Δｔ２は、ガスの導入停止を開
始してからガスの導入が停止されるまでの時間を示す。

以上のように、出口弁Ａ１３および出口弁Ｂ１４を交互
に開閉して、出口弁Ａ１３の入口部分に導入されたガス
およびキャリアガスを、バイパス流路と反応容器ｌを含
む流路とに交互に切り換えるよう制御することにより、
微少流量のガスを減圧された反応容器１中に安定状態の
基で高速応答性良好に導入・停止することが可能となる
。

次に、第３図を用いて他の実施例構成および動作を説明
する。この第３図に示す構成は、第１図に示す構成に付
加して、出口弁Ａ１３の出口部分に対して、しぼり弁Ａ
２１を通じて所定流量のキャリアガスを導入したことで
ある。他のガス導入停止制御は第１図図示のものとほぼ
同じであるので、説明を省略する。尚、出口弁Ａ１３の
入口部分における圧力Ｐ１を所定値に設定するのに、当
該しぼり弁Ａ２１を用いてキャリアガスの導入量を制御
することによって行ってもよいし、しぼり弁Ｂ１５と当
該しぼり弁Ａ２１とを用いて行ってもよい。

このようにキャリアガスを出口弁Ａ１３の出口側に導入
することにより、出口弁Ａ１３と反応容器１との間の流
路中のガス粒子の速度が増し、ガスを反応容器１に導入
する応答性いわゆるレスポンスが改善されると共に、た
とえ出口弁Ａ１３が閉状態にされても、しぼり弁Ａ２１
を介してキャリアガスが導入されるために、出口弁Ａ１
３および配管などに吸着したガスを当該キャリアガスに
よって迅速にパージすることが可能となる。

以上のことから、ガスを安定流量のもとで導入するため
に要する時間Δ１．およびガスの導入を停止するために
要する時間Δｔ２を更に短くすることが可能となる。特
に、出口弁Ａ１３と反応容器１との間の配管長が長くな
った場合に有効なものとなる。

尚、第１図および第３図図中、排気ポンプＡ３および排
気ポンプＢ１６の２台を用いて排気するよう構成したけ
れども、排気ポンプ８１６を省略し、排気ポンプＡ３を
用いて排気弁２と出口弁Ｂ１４とを切り換えて制御して
もよい。また、本実施例においてガスとして例えば六フ
ッカタングステンガスを用い、キャリアガスとして例え
ばヘリウムガスのような不活性ガスを用いている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、出口弁Ａ１３の
入口部分の圧力Ｐを所定値にし、出口弁Ａ１３と出口弁
Ｂ１４とを交互に開閉してガス流路を切り換えることに
よって、ガスを反応容器１に導入するよう制御している
ため、流量制御器１１の構造・特性に影響されることな
く、微少流量のガスを反応容器１中に高速応答性良好に
導入・停止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図は第１図図示
構成の動作説明図、第３図は本実施例の他の実施例構成
図、第４図は従来の導入方法の構成図、第５図は第４図
図示構成の動作説明図を示す。 図中、１は反応容器、２は排気弁、３．１６は排気ポン
プ、１０は入口弁、１１は流量制御器、１２は流量制御
弁、１３．１４出口弁、１５．２１はしぼり弁、２０キ
ヤリアガス臘入弁を表す。 １反へ害器　　　　　　２０キヤリアガス導入弁本完明
の１実施例構成図 第１図 Δｔ１ 第１図図示構成の動作説明図 第２図 本発明の他の実施例構成図 第３図 ３１キヤリアガス導入弁 第４図図示構成の動作説明図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定流量のガスを減圧された反応容器に導入するガス導
   入方法において、 導入しようとするガスの流量を制御する流量制御器と、 この流量制御器によって流量制御されたガスを減圧され
   た反応容器に導入する出口弁Ａと、キャリアガスを流量
   制御器と出口弁Ａとの接続部分に導入するキャリアガス
   導入弁と、 流量制御器と出口弁Ａとの接続部分に導入されたガスお
   よびキャリアガスを排気する出口弁Ｂと、この出口弁Ｂ
   を通して排気される排気流量を制御するしぼり弁Ｂとを
   設け、 ガスを反応容器に導入する際に、第１に、出口弁Ａを閉
   および出口弁Ｂを少なくとも開にして、流量制御器から
   導入されるガスを出口弁Ｂおよびしぼり弁Ｂを用いて排
   気すると共に出口弁Ａの入口における圧力を所定値にし
   、第２に、出口弁Ａを開および出口弁Ｂを閉にして、ガ
   スを反応容器に導入するよう制御することを特徴とする
   ガス導入方法。