Устройство для регулирования низких давлений в проточном реакторе

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НИЗКИХ ДАВЛЕНИЙ В ПРОТОЧНОМ РЕАКТОРЕ , содержащее источники газов, каждый из которых через последовательно включенные соответствующие стабилизатор давления, измеритель расхода и клапан соединен с входом в реактор, выход которого подключен к линии сброса и нейтрализации через последовательно включенные заслонку, высоковакуумньй затвор, азотную ловушку, диффузионный и механический насосы, и измеритель давления В реакторе,-причем управляющие входы клапанов соединены с первым и вторым выходами программного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и качества регулирования, в нем установлены задатчики давления, регулирующий орган с исполнительным механизмом , установленный на -линии газаносителя , включенной с одной стороны между стабилизатором давления и измерителем расхода, а с другой между заслонкой и высоковакуумным затвором, регулятор, дополнительный клапан и блок клапанов, первый, втоо S рой, третий и четвертый входы которого соединены с входами соответству (Л ющих задатчиков давления, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены с первым, вторым, третьим, и четвертым выходами, программного блока, пятый вмход которого подключен к управляющему входу дополнительного клапана, причем выход измерителя давления подключен к первому входу регулятора, выходом подключенного к приводу заслонки, к второму входу регулятора подключен первый выход блока клапанов,. второй выход которого подключен к исполнительному механизму регулирующего органа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (Н) (5()4 С 05 В 19/43; С О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABT0PCHOlVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3713643/24-24 (22) 19.03.84 (46) 15.09.85. Бюл. N 34 (72) А.А. Агеев, Л.С. Иванов

Б.И. Синчук и Д.П. Уткин-Здин (71) Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" (53) 621-327(088.8) (56) Dry etching system for Al.PolySi, Si0, 81 Nu, flow diagram.

Проспект фирмы U1vac Corporation, 1982.

Инструкция установки наращивания пленок в плазме ВЧ разряда УВП-2, 1974, с, 25-31, рис. 5.1. ,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НИЗКИХ ДАВЛЕНИЙ В ПРОТОЧНОМ PEAK:ТОРЕ, содержащее источники газов, каждый из которых через последовательно включенные соответствующие стабилизатор давления, измеритель расхода и клапан соединен с входом в реактор, выход которого подключен к линии сброса и нейтрализации через последовательно включенные заслонку, высоковакуумный затвор, азотную ловушку, диффузионный и механический насосы, и измеритель давления

В реакторе, причем управляющие входы клапанов соединены с первым и вторым выходами программного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и кал чества регулирования, в нем установлены эадатчики давления, регулирующий орган с исполнительным механизмом, установленный на .линии газаносителя, включенной с одной стороны между стабилизатором давления и измерителем расхода, а с другой между заслонкой и высоковакуумным затвором, регулятор, дополнительный клапан и блок клапанов, первый, вто" рой, третий и четвертый входы кото1 рого соединены с входами соответствующих задатчиков давления, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами.программного блока, пятый выход которого подключен к управляющему входу дополнительного клапана, причем выход измерителя давления подключен к первому входу регулятора, выходом подключенного к приводу заслонки, к второму входу регулятора подключен первый выход блока клапанов,. второй выход которого подключен к исполнительному механизму регулирующего органа.

1179274

Изобретение относится к области регулирования давления газов, в частности при осаждении паров в вакуумных аппаратах с помощью тлеющего разряда. 5

Цель изобретения — повышение надежности и качества регулирования устройства.

Па фиг. 1 показана функциональная схема предлагаеМого устройства," на фиг. 2 — прин>в>пиальная схема блока клапанов и ее связи с остальными элементами функциональной схемы; на фиг. 3 — циклограмма последовательн>.сти и длительности включения 15 клапанов при осуществлении одного пз возможных технологических процессов.

Устройство содержит источники газов 1, 2, соединенные с соответствую-20 шими стабилизаторами давления 3, 4, измерителями расхода 5, 6, клапанами

7, S, управляющие входы которых подключены к первому и второму выходам программного блока 9, а выходы объединены и соединены с входом реактора 10 ° Источник тока 11 служит для создания тлеющего ВЧ разряда.

Выход реактора 10 соединен через последовательно установленную (ре- 30 гу»>>рую»>у>о) заслонки 12,. высоковакуумный затвор 13, азотную ловушку .

i4, диффузионный насос 15, клапан

16 и механический насос 17 к линии сброса и нейтрализации, клапан 18 позволяет соединить реактор 10 через регулирующую заслонку 12 непосредственно с входом механического насоса 17. Выход измерителя давления

19 подключен к первому входу регулятора 20, выход которого через вторичный усилитель 21 соединен с приводом 22 регулирующей заслонки 12.

Стабилизатор давления 23, подклю-. ченный к входам задатчиков давления

24 — 27 обеспечивает их питание сжатым воздухом. Выходы задатчиков давления 24-27 подсоединены к первомучетвертому входам блока клапанов

28, nav»»>-восьмой входы которого подключены соответственно к первомучетвертому выходам программного блока 9. Выходы клапанов 29 и 30 объединены и соединены с первым выходом блока клапанов 28, подключен-Ы ным к второму входу регулятора 20, а объединенные выходы клапанов 31 и 32 соединены через второй выход

Слока клапанов 28 с исполнительным механизмом 33 регулирующего органа

34, вход которого соединен с ли=, »ей газа-носителя, а выход через дополнительный клапан 35 — с входом в высоковакуумный затвор 13. Управляющий вход дополнительного клапана 35 подключен к пятому выходу программатора 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом процесса в ручном режиме производится предварительная настройка устройства. Для этого включают механический насос 17, а затем открывают клапан 18. Регулятор 20 типа ПРЗ переводят в режим ручного управления и его ручным эадатчиком (не показан) посредством вторичного усилителя 21 и привода 22 полностью открывают заслонку 12.

По.,достижении в реакторе 10 давления 10 Па закрывают клапан

18 и открывают высоковакуумный затвор 13 и клапан 16. Клапан 35 находится в закрытом состоянии. Диффузионный насос 15 с азотной ловушкой 14 обеспечивает откачку реакто-3 ра 10 до давления 1-2"10 Па при о температуре нагревателя 200-250 С.

После этого включают клапан 7, установленный на линии газа-носителя, который от источника 1 подводится к стабилизатору давления 3, обеспечивающему рабочее давление в пределах 0,01...0,1 MIIa.

По измерителю 5 устанавливают требуемый расход газа-носителя, подаваемого в реактор 10. Для установления в реакторе 10 рабочего давления в диапазоне 1,5...15 10 Па включают клапан 31 в блоке клапанов .

28. При подаче напряжения питания на клапан 31 мембрана подтягивается к сердечнику и открывает первый вход клапана (нижнее сопло) . Второй вход (верхнее сопло) у всех клапанов 29-32 заглушен.

Сжатый воздух от задатчика давления 26 типа П23Д.4 через первый .вход клапана 31 поступает в исполнительный механизм 33 регулирующего органа 34. С помощью давления сжатого воздуха, регулируемого задатчиком 26, закрывают регулирую- . щий орган 34.

1179274 4

25 за

45 канала величины.

Затем ручным задатчиком регулятора 20 (не показан), изменяя давление на входе вторичного усилите-. ля 21, посредством привода 22 устанавливают заслонку в среднее положение и включают дополнительный клапан 35. Изменяя выходное давление задатчика 26, регулируют расход газа-носителя через регулирующий орган 34 так, чтобы на шкале контрольного прибора (не показан) установилось давление, близкое или равное заданному значению в камере 10.

Это достигается эа счет того, что при подаче газа-носителя через регулирующий орган 34 и дополнительный клапан 35 на вход высоковакуумного затвора 23 давление на входе диффузионного насоса 15 повышается, а следовательно, уменьшается перепад давления на заслонке 12 и скорость откачки реактора 10, давление в котором возрастает. По достижению заданного значения давления в реакторе 10 подают напряжение от источника питания 11 на электроды и зажигается плазма. После этого включают клапан 8 и гаэ от источника 2, соединенного последовательно со стабилизатором давления 4, измерителем расхода 6, поступает в реактор 10. По измерителю 6 устанавливают заданный расход газа. Затем отключают клапан. 31 в блоке клапанов 28 и включают клапан 32. Выход задатчика давления 27 соединяется с входом в исполнительный механизм

33. Изменяя давление задатчиком

27 в исполнительном механизме 33, устанавливают такой расход газа через регулирующий орган 34, чтобы давление в реакторе 10 стало близким к заданному.

При подключении к реактору 10 других технологических газов включается соответствующий клапан в блоке клапанов 28 и соответствующий эадатчик давления подсоединяется к исполнительному механизму 33.

Настройка устройства ведется аналогично указанной методике. б

В качестве клапанов 29-32 используются дискретные электропневмопре- . образователи типа П1ПР5. Предвари-тельная настройка устройства регу-, лироваиия низких давлений осуществляется таким образом, чтобы расходная характеристика заслонки.12 находилась на линейном участке незави- симо от величины расхода подключаемых технологических газов к реактору 10. После настройки устройства приступают к проверке качества регулирования на всех циклах технологического процесса.

Для этого в блоке клапанов 28 включают клапан 30 через первый вход которого выход задатчика давления 25 подсоединяется к второму входу регулятора 20. На первый вход регулятора 20 поступает сигнал от измерителя давления 19. Задатчиком давления 25 на входе регулятора 20 устанавливают значение давления, близкое к значению давления ручного задатчика регулятора 20, и переводят последний на автоматический режим управления, наблюдая по контрольному прибору за изменением давления в реакторе 10.

Одновременно включая клапан на технологической газовой линии, на- пример 8, и соответствующий ему клапан 32 в блоке клапанов 28, проверяют максимальное отклонение давле-. ния в реакторе 10 îr заданного значения и определяют время переходного процесса.

Корректировку производят задатчиком давления 27, подключенным к исполнительному механизму 33, добиваясь наименьшей амплитуды отклонения и времени переходного процесса, Такую же проверку качества регулирования осуществляют при подключении других технологических газов.

Для осуществления автоматического управления всем процессом осаждения применяется программатор 9 типа время-команда. БПл-1-1, который обеспечивает заданные последовательность срабатывания и времени работы кла- ° панов и других механизмов и устройств. Он допускает работу (включение) нескольких органов в одном временном интервале или одного органа в нескольких временных интерва50 лах. На наборном поле про1раммато.— ра 9 задается последовательность включения органов, а на эадатчике времени каналов в1 еМя работы каждого из них. Программатор 9 имеет восемь регулируемьи каналов времени.

Время каждого иэ них он отсчитывает с нуля до заданной для данного

1179274

По циклограмме процесса, представ" ленной на фиг ° 3, на наборном поле программатора. 9 задают последовательность включения клапанов, а также время их открытого и закрытого состояния. Этим завершается подготовка устройства для ведения процесса регулирования низких давлений в реакторе проточного типа в автоматическом режиме.

При автоматическом регулировании низких давлений (см. циклограмму процесса, представленную на фиг. 3) в начальное время Т включаются клапаны 29 и 35. Поскольку на выходе задатчика 24, подключенного к второму входу регулятора 20 через первый вход клапана 29, устанавливается небольшое давление, то регулятор 20 посредством вторичного усилителя и йривода 22 полностью открывает заслонку.

По достижении в реакторе 10 давления 10 Па (время Т,) клапан 18 отключается, включается клапан 16 и открывается высоковакуумный затвор

13.

Диффузионный насос 15. откачивает

-9 реактор 10 до давления 1. ° .2 ° 10 Па.

После этого (во время Т ) включаютz ся клапаны 7,30,31 и 35, клапан 29 отключается.

Газ-носитель от источника 1 через стабилизатор 3, измеритель расхода 5, клапан 7 поступает в реактор 10 и далее через заслонку 12, высоковакуумный затвор 13, азотную ловушку

14, диффузионный насос 15, клапан

16, механический насос 17 в систему сброса и нейтрализации. Одновременно с этим газ-носитель (или инертный гаэ И2) через регулирующий орган

34 и клапан 35 поступает на вход высоковакуумного затвора 13. При включении клапана 30 блока клапанов

28 пневмосигнал от задатчика давления 25 через нижнее открытое сопло клапана 30 подается на второй вход регулятора 20, который посредством вторичного усилителя 21 и заслонки

10 !

12 устанавливает в реакторе 10 заданное давление. К реактору 10 подключается источник тока 11, и зажигается плазма. Затем (время Т ) включаются клапаны 8 и 32, а клапаны 7 и 31 отключаются. Технологический гаэ, например СГ, +О, от источника 2 через стабилизатор давления

4, измеритель расхода 6, клапан 8 поступает в реактор 10. Одновременно при подключении задатчика давления 27 через первый вход клапана 32 к исполнительному механизму 33 регулирующего органа 34 последний занимает новое положение, соответствующее минимальному отклонению давления в реакторе 10. По завершении операции (например, травления, время Т4) отключаются клапана 8 и

32, а включаются клапаны 7 и 31 и осуществляется следующая технологическая операция (продувка). Для проведения операции осаждения .одного из компонентов структур во время Т включаются п-й клапан на линии технологического газа и клапан

28 и в блоке клапанов 28 (клапаны и-й и 28 п не указаны) .

К реактору 10 подсоединяется очередной источник газа, а к исполнитель— ному механизму 33 через клапан 28 и подключается соответствующий этому каналу регулирования задатчик давления (не указан) .

В реакторе 10 происходит разложение газообразных реагентов в плазме тлеющего разряда при заданном рабочем давлении. Образование пленок осуществляется за счет осаждения на подложки продуктов реакции с последующей бомбардировкой их заряженными частицами. По завершению операции осаждения (время Т ) клапаны 28 и и п-й отключаются. Подсоединение других газовых технологических линий к реактору 10 осуществляется включением соответствующих клапанов, а также подключением к исполнительному механизму 33 через блок клапанов 28 соответствующих эадатчиков давления.

1179274

1179274

1179274

Корректор М.Розман

Редактор О.Колесникова Техред Л.Микеш

Заказ 5672/47 .

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий )13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4