Устройство для регулирования низких давлений в проточном реакторе

(5 П К АВТОРСКОМУ ЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(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) Ргу есйпЕ зузг.ев Еог А 1.Ро 1 у, 810, 81, Иц,. г 1 ою с 11 адгав. Проспект фирмы 01 час СогрогаСюп, 1982.Инструкция установки наращивания пленок в плазме ВЧ разряда УВП, 1974, с, 25-31, рис. 5.1. ,(54)(57) 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, высоковакуумный затвор, азотную ловушку, диффузионный и механический насосы, и измеритель давления Ь реакторе, причем управляющие входы клапанов соединены с первым ивторым выходами программного блока,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности и качества регулирования, в нем установлены эадатчики давления, регулирующий орган с исполнительным механизмом, установленный на линии газаносителя, включенной с одной сторонымежду стабилизатором давления и измерителем расхода, а с другоймежду заслонкой и высоковакуумнымзатвором, регулятор, дополнительныйклапан и блок клапанов, первый, вто"рой, третий и четвертый входы которого 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, причемвыход измерителя давления подключенк первому входу регулятора, выходомподключенного к приводу заслонки,к второму входу регулятора подключен первый выход блока клапанов,.второй выход которого подключен кисполнительному механизму регулирующего органа.Изобретение относится к области регулирования давления газов, в частности при осаждении паров в вакуумных аппаратах с помощью тлеющего разряда. 5Цель изобретения - повышение надежности и качества регулирования устройства.Па фиг. 1 показана функциональная схема предлагаеМого устройства," 10 на фиг. 2 - принципиальная схема блока клапанов и ее связи с остальными элементами функциональной схемы; на фиг, 3 - циклограмма последовательности и длительности включения 15 д:.л;дддгдддов нри осуществлении одного нз возможных технологических процессов.Устройство содержит источники газов 1, 2, соединенные с соответствуюшими стабилизаторами давления 3, 4, измерителями расхода 5, 6, клапанами 7, 8, управляющие входы которых подключены к первому и второму выходам программного блока 9, а выходы 25 объединены и соединены с входом реактора 10Источник тока 11 служит для создания тлеющего ВЧ разряда. Выход реактора 10 соединен через последовательно установленную (ре д уддддрующудо) заслонки 12, высоковакуумн дй затвор 13, азотную ловушку .14, 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 подклдочен к первому входу регу лятора 20, выход которого через вторичный усилитель 21 соединен с приводом 22 регулирующей заслонки 12.Стабилизатор давления 23, подклю-, ченный к входам задатчиков давления 45 24 - 27 обеспечивает их питание сжатым воздухом. Выходы задатчиков давления 24-27 подсоединены к первому- четвертому входам блока клапанов 28, пятьддд-восьмой входы которого 50 подключены соответственно к первому- четвертому выходам программного блока 9. Выходы клапанов 29 и 30 объединены и соединены с первым выходом блока клапанов 28, подключенным к второму входу регулятора 20, а объединенные выходы клапанов 31 и 32 соединены через второй выход Слока клапанов 28 с исполнительным механизмом 33 регулирующего органа34, вход которого соединен с линддей газа-носителя, а выход через дополнительный клапан 35 - с входомв высоковакуумный затвор 13. Управляющий вход дополнительного клапана 35 подключен к пятому выходупрограмматора 9.Устройство работает следующим образом.Перед началом процесса в ручном режиме производится предварительная настройка устройства. Для этого включают механический насос 17, азатем 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 10Па закрывают клапан18 и открывают высоковакуумныйзатвор 13 и клапан 16, Клапан 35находится в закрытом состоянии. Диффузионный насос 15 с азотной ловушкой 14 обеспечивает откачку реакто ра 10 до давления 1-2 10 Па прио 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 0,010,1 МПа.По измерителю 5 устанавливают требуемый расход газа-носителя, подаваемого в реактор 10. Для установления в реакторе 10 рабочего давления в диапазоне 1,515 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 П 23 Д.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 1 О 15 20 25 за 35 40 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 высоковаку" умного 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.ВВ качестве клапанов 29-32 используются дискретные электропневмопреобразователи типа П 1 ПР 5. Предвари- . тельная настройка устройства регу-, лирования 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 от 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 осажденияприменяется программатор 9 типа время-команда. БПл-1, который обеспечивает заданные последовательностьсрабатывания и времени работы клапанов и других механизмов и устройств. Он допускает работу (включение) нескольких органов в одномвременном интервале или одного органа в нескольких временных интерва 50 лах. На наборном поле программато. -ра 9 задается последовательностьвключения органов, а на эадатчикевремени каналов в 1 еМя работыкаждого из них. Программатор 9 имеетвосемь регулируемьи каналов времени.Время каждого иэ них он отсчитывает с нуля до заданной для данногоПо циклограмме процесса, представ"ленной на фиг. 3, на наборном полепрограмматора. 9 задают последовательность включения клапанов, а также время их открытого и закрытогосостояния. Этим завершается подготовка устройства для ведения процесса регулирования низких давленийв реакторе проточного типа в автоматическом режиме,При автоматическом регулировании низких давлений (см. циклограмму процесса, представленную на:риг. 3) в начальное время Т включаются клапаны 29 и 35. Посколькуна выходе задатчика 24, подключенного к второму входу регулятора 20через первый вход клапана 29, устанаишвается небольшое давление,то регулятор 20 посредством вторичного усилителя и йривода 22 полностьюоткрывает заслонку.По достижении в реакторе 10 давления 10Па (время Т,) клапан 18отключается, включается клапан 16и открывается высоковакуумный затвор13.-9реактор 10 до давления 1..210 Па.После этого (во время Т ) включаютгся клапаны 7,30,31 и 35, клапан 29отключается.Газ-носитель от источника 1 черезстабилизатор 3, измеритель расхода 5,клапан 7 поступает в реактор 10 идалее через заслонку 12, высоковакуумный затвор 13, азотную ловушку14, диффузионный насос 15, клапан16, механический насос 17 в системусброса и нейтрализации, Одновременнос этим газ-носитель (или инертныйгаэ Иг) через регулирующий орган34 и клапан 35 поступает на входвысоковакуумного затвора 13. Привключении клапана 30 блока клапанов28 пневмосигнал от задатчика давления 25 через нижнее открытое соплоклапана 30 подается на второй входрегулятора 20, который посредствомвторичного усилителя 21 и заслонки 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 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 Т 4) 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 и-й клапан на линии технологического газа и клапан 28 и в блоке клапанов 28 (клапаны и"й и 28 и не указаны) .К реактору 10 подсоединяется очередной источник газа, а к исполнительному 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 и-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 7 Ю Ту едакт О.Колеснико Заказ 5 б 72/4 Тираж Яб 3 ПодпНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., ц. сное Ужгород, ул. Проектная,"Патент Техред Л,Микещ Корректор М.Розма