CN111350827A - 真空阀门及阀门控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空阀门及阀门控制装置，能够实现微调性能的提高。真空阀门(4)是对阀体(40)以相对于阀门开口(410)进行升降驱动，而进行阀门开闭动作的真空阀门，所述阀体(40)是与阀门开口(410)相向配置，所述真空阀门(4)包括：粗调驱动部(43)，对阀体(40)以第一最小驱动可能量进行升降驱动；以及微调驱动部(44)，对阀体(40)以第二最小驱动可能量进行升降驱动，所述第二最小驱动可能量小于第一最小驱动可能量。

Description

真空阀门及阀门控制装置

技术领域

本发明涉及一种真空阀门及阀门控制装置。

背景技术

先前，已经知道对流量进行控制的提升(poppet)式的真空阀门(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所述的真空阀门中，通过对阀体相对于阀座进行升降驱动而对阀体开度进行控制。作为阀体的驱动方法，例如，通常知道的是如专利文献2所述的发明的进给丝杠驱动方式。在专利文献2所述的发明中，通过利用步进马达(stepping motor)等对丝杠杆进行旋转驱动，而对阀杆的固定着的阀体进行升降驱动，所述丝杠杆与固定于阀杆的滚珠丝杠螺母螺合。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2017-227325号公报

[专利文献2]日本专利特开2001-304173号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，在半导体制造装置的真空工艺中，是使用自动调压式的真空阀门，其是将处于稀薄气体环境的真空腔室的压力自动调整至预先设定的目标压力。所述专利文献1所述的真空阀门也可作为自动调压式的真空阀门而使用。在自动调压式的真空阀门中，在目标压力附近必须进行阀体开度的微调，因此针对阀体驱动要求微调性能。但是，在以进给丝杠驱动方式对阀体进行开闭控制的真空阀门中，存在如下的问题：因为进给丝杠机构所具有的齿隙(backlash)，而使得阀体开度的微调性能不充分。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选的形态的真空阀门是对阀体以相对于阀门开口进行升降驱动，而进行阀门开闭动作的真空阀门，所述阀体是与所述阀门开口相向配置，所述真空阀门包括：第一升降驱动部，对所述阀体以第一最小驱动可能量进行升降驱动；以及第二升降驱动部，对所述阀体以第二最小驱动可能量进行升降驱动，所述第二最小驱动可能量小于所述第一最小驱动可能量。

在更优选的形态中，所述第一升降驱动部，对所述第二升降驱动部以与所述阀体一体地在所述阀体的升降方向上进行驱动。

在更优选的形态中，所述第二升降驱动部是磁悬浮致动器，对所述阀体在升降方向上进行磁悬浮支撑。

本发明的优选的形态的阀门控制装置是对所述真空阀门进行控制的阀门控制装置，包括：第一控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过开环控制而对所述第一升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；以及第二控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过闭环控制而对所述第二升降驱动部的升降驱动或所述第一升降驱动部及第二升降驱动部进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气。

在更优选的形态中，所述第二控制部，基于所述第一升降驱动部的升降驱动后的所述压力目标值及所述压力测量值，对所述第二升降驱动部的升降驱动进行控制。

本发明的优选的形态的阀门控制装置是对所述真空阀门进行控制的阀门控制装置，包括：第一控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过开环控制而对所述第一升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；以及第二控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过闭环控制而对所述第二升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；并且，所述第二控制部在所述真空阀门的全闭时，通过所述磁悬浮致动器而对所述阀体朝阀座的方向进行驱动，以规定的力使所述阀体按压至密封构件，所述密封构件设置于所述阀体与所述阀座之间。

[发明的效果]

根据本发明，能够实现对阀体进行升降驱动的真空阀门的微调性能的提高。

附图说明

图1是表示安装有真空阀门的真空装置的概略结构的图。

图2是阀体驱动部的放大图。

图3是表示阀门控制器的结构的框图。

图4是更详细地表示图3的马达控制部的图。

图5是关于微调驱动部的磁悬浮控制的框图。

图6是表示调压控制的概略顺序的流程图。

图7是表示开环控制处理的一例的流程图。

图8的(a)是表示驱动调整量ΔL的运算的详情的流程图，图8的(b)是说明从排气特性数据导出有效排气速度、阀体驱动量的图。

图9(a)及图9(b)是说明驱动调整量ΔLa的图。

图10是表示闭环控制处理的一例的流程图。

图11是表示全闭动作的一例的流程图。

图12是表示变形例1的真空阀门的概略结构的图。

符号的说明

1：真空腔室

2：装置控制器

3：真空泵

4：真空阀门

5：阀门控制器

40：阀体

41：阀座

42、42A、42B：阀体驱动部

43：粗调驱动部

44：微调驱动部

50：存储部

51：调压控制部

52：马达控制部

54a、54b：磁悬浮控制部

411：密封构件

430：步进马达

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示本发明的真空阀门的一个实施方式的图，是表示安装有真空阀门4的真空装置的概略结构的图。真空装置包括：真空腔室1，进行真空工艺；以及装置控制器2，进行真空腔室1内的处理的相关控制。

在真空腔室1，安装有真空泵3及真空阀门4，所述真空泵3用于对真空腔室1进行真空排气，所述真空阀门4用于调整对真空腔室1进行真空排气时的有效排气速度。在真空泵3中，例如，可使用涡轮分子泵。真空阀门4的开闭动作是通过阀门控制器5来控制。真空腔室1内的压力(以下称为压力测量值)Pr通过真空计11来测量。导入至真空腔室1的气体的流量Qin通过流量计12来测量。真空计11及流量计12的测量值是输入至装置控制器2。

真空阀门4包括阀体40、阀座41及两组阀体驱动部42A、阀体驱动部42B。在固定于真空腔室1的阀座41，形成有阀门开口410，在所述阀门开口410固定着真空泵3的吸气口凸缘。阀体40如以虚线所示，相对于阀门开口410在图示上下方向(z轴方向)上受到升降驱动。在阀座41的真空腔室侧的面，设置有密封构件411。当将真空阀门4设为全闭状态时，使阀体40按压至密封构件411，阀门开口410被阀体40完全遮挡。两组阀体驱动部42A、阀体驱动部42B是设为相同结构，分别包括粗调驱动部43及微调驱动部44。

再者，阀门开口410及阀体40的俯视形状优选的是圆形，但也可以是矩形形状。并且，两组阀体驱动部42A、阀体驱动部42B优选的是设置在关于阀体40的中心轴而点对称的位置。

(阀体驱动部42A、阀体驱动部42B)

图2是阀体驱动部42A的放大图。粗调驱动部43是线性致动器(linear actuator)，通过步进马达430而驱动，在本实施方式中是采用使用滚珠丝杠的线性致动器。与滚珠丝杠螺母433螺合的丝杠杆431是通过联轴器(coupling)432而与步进马达430的旋转轴结合。滚珠丝杠螺母433设置于滑块(slider)434，所述滑块434固定着微调驱动部44。滑块434是由支撑部435在z轴方向上能够滑移地支撑着。在支撑部435中，例如，可使用线性导件或线性滚珠轴承(linear ball bearing)等。支撑部435设置于本体壳体470的内面。

当丝杠杆431通过步进马达430而旋转驱动时，滑块434沿丝杠杆431在z轴方向上受到升降驱动，所述滑块434设置有滚珠丝杠螺母433。粗调范围即滑块434的升降驱动的冲程(stroke)是阀体40从全闭状态的下端位置到全开状态的上端位置为止的移动量。位置传感器436是检测滑块434已抵达至所述下端位置的传感器，例如，可使用光电断路器(photointerrupter)等。

微调驱动部44是如下的驱动部：升降驱动的冲程小于粗调驱动部43的冲程，并且，具有高于粗调驱动部43的分辨率。例如，微调驱动部44包括轴向磁悬浮致动器，微调驱动部44的框体440(440a、440b、440c)固定于滑块434。框体440例如是圆筒形状，包括底板440a、侧壁440b及顶板440c。在框体440内，包括一对电磁铁(上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b)及轴向圆盘(axial disc)442，所述轴向圆盘442由上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b在z轴方向上磁悬浮支撑着。轴向圆盘442的z轴方向上的位移是通过轴向间隙传感器(axialgap sensor)444来检测，所述轴向间隙传感器444设置成与传感器目标(sensor target)443相向，所述传感器目标443设置于轴向圆盘442的下表面。

在轴向圆盘442紧固有阀杆450。阀杆450是由线性滚珠轴承451在z轴方向上能够移动地支撑着，所述线性滚珠轴承451设置于本体壳体470。如图1所示，阀杆450贯通阀座41而延伸至真空腔室1侧为止，在阀杆450的上端固定有阀体40，所述阀体40配置于真空腔室1内。阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的框体内是设为大气压状态，因此在阀杆450与阀座41之间设有波纹管(bellows)452，以使得阀体驱动部42A内的气体不会从阀座41的贯通孔与阀杆450的间隙渗入至真空腔室1内。波纹管452是作为真空密封件而发挥作用，将真空腔室1内空间与本体壳体470内空间加以分隔。

如上所述，阀体驱动部42A、阀体驱动部42B包括粗调驱动部43及微调驱动部44，对阀体40在z轴方向上驱动仅La+Lb的量，所述La+Lb是由粗调驱动部43所产生的驱动量La与由微调驱动部44所产生的驱动量Lb(＜La)的总和。例如，驱动量La是将阀体全闭位置设为基准位置而表示，驱动量Lb是将电磁致动器的中立位置(中间位置)设为基准位置而表示。以下对这些驱动量La、驱动量Lb的计算方法进行详述。

微调驱动部44所使用的轴向磁悬浮致动器通常具有1μm以下的定位精度(最小驱动可能量)。另一方面，粗调驱动部43的定位精度取决于由步进马达430的步进角决定的分辨率(最小驱动可能量)、及由滚珠丝杠机构的齿隙引起的位置位移误差，所述粗调驱动部43是使用步进马达430及滚珠丝杠机构。因此，粗调驱动部43的定位精度低于微调驱动部44的定位精度，所述微调驱动部44包括轴向磁悬浮致动器。

在本实施方式中，是设为如下的结构：通过将粗调驱动部43所实施的粗略的升降驱动与微调驱动部44所实施的微小的升降驱动组合起来，而能够高精度地对阀体40进行定位。在通过步进马达430而进行的升降驱动中，步进马达430是以预先确定的规定的步进角的分辨率而旋转驱动。因此，滑块434的最小位移ΔLa1，即，通过粗调驱动部43而实现的阀杆450的最小位移ΔLa1根据所述步进角而确定。滚珠丝杠机构的齿隙所引起的位移误差的最大值ΔLa2为预先已知，粗调驱动部43的定位精度成为ΔLa1+ΔLa2。因此，微调驱动部44的轴向磁悬浮致动器构成为能够对阀杆450的位移微调仅ΔLa1+ΔLa2。

例如，当步进马达430是两相马达时，步进角是1.8°，如果丝杠杆421的导引间距(lead pitch)是10mm，则最小位移ΔLa1成为ΔLa1＝50μm(＝(1.8/360)×10000)。而且，当将滚珠丝杠机构的齿隙所引起的位移误差的最大值ΔLa2假设为100μm时，成为ΔLa1+ΔLa2＝150μm。即使通用的轴向磁轴承也能够在500μm左右的范围内进行位移调整，因此对于位移误差ΔLa1+ΔLa2，微调驱动部44所实施的位置误差修正能够充分实现。即，微调驱动部44具有以如下的移动量对阀体40进行定位的定位精度(分辨率)，所述移动量小于粗调驱动部43的表示定位精度的移动量(分辨率)。

如图1所示，在提升式的真空阀门4中，从阀门流导(valve conductance)为零的全闭位置到可获得充分的阀门流导的全开位置为止的阀体40的冲程虽然也取决于阀体40的直径，但是最大需要100mm左右，所述提升式的真空阀门4是阀体40相对于阀门开口410进行升降驱动而进行开闭动作。因此，粗调驱动部43在100mm的活动冲程范围内，即在粗调范围内对阀体40进行升降驱动。

(阀门控制器5的详情)

图3是表示阀门控制器5的结构的框图。阀门控制器5基于压力测量值Pr，对真空阀门4的开度即阀门流导进行调整，以使真空腔室1的压力变为所设定的压力目标值Ps，所述压力测量值Pr是通过真空计11来测量。在这里，以α表示真空阀门4的开度，所述α是通过下式(1)而算出。

α＝(L/L0)×100……(1)

在式(1)中，L0是将全闭状态下的阀体位置设为基准位置的全开状态下的阀体40的驱动量，相当于阀体40的活动冲程。式(1)的L是从所述基准位置到当前的驱动位置为止的驱动量，以下称为阀体驱动量。所述粗调驱动部43所实施的驱动量La是以所述最小位移ΔLa1的整数倍表示的量，通过利用微调驱动部44的驱动量Lb对差＝L－La进行调整，而实现阀体驱动量L。并且，微调驱动部44的驱动量Lb是轴向圆盘442在以上侧电磁铁441a与下侧电磁铁441b的中间位置为基准时从中间位置起的位移量。因此，当轴向圆盘442的位置位于比中间位置更靠下侧电磁铁441b侧的位置时，驱动量Lb成为负值。式(1)是表示开度α与阀体驱动量L的关联性的式子，以下，利用阀体驱动量L代替开度α来进行说明。

如图3所示，阀门控制器5包括存储部50、调压控制部51、马达控制部52、倒相电路(inverter circuit)53a、倒相电路53b、磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b及激磁放大器55a、激磁放大器55b。磁悬浮控制部54a及激磁放大器55a是与阀体驱动部42A相对应而设置，磁悬浮控制部54b及激磁放大器55b是与阀体驱动部42B相对应而设置。对阀门控制器5，从装置控制器2输入压力目标值Ps及压力测量值Pr，所述压力测量值Pr是通过真空计11而测量，并从各微调驱动部44输入位移信号Sg1、位移信号Sg2，所述位移信号Sg1、位移信号Sg2是通过轴向间隙传感器444而检测出来。

在存储部50，存储着排气特性数据，所述排气特性数据表示阀体驱动量L与有效排气速度Se的相关关系、或阀体驱动量L与真空阀门4的流导Cv的相关关系。所谓有效排气速度Se，是指包括真空泵3及真空阀门4的真空排气系统的排气速度，根据真空泵3的排气速度Sp及真空阀门4的流导Cv而算出。或者，通过实际测量包括真空泵3及真空阀门4的真空排气系统的排气速度而获得。以下，以如下的情况为例进行说明：在存储部50存储着表示阀体驱动量L与有效排气速度Se的相关关系的排气特性数据。

调压控制部51算出压力目标值Ps与压力测量值Pr的差ΔP＝Ps－Pr，在|ΔP|＞ΔPth的情况下，通过开环控制而进行调压控制，在|ΔP|≦ΔPth的情况下，通过闭环控制而进行调压控制。调压控制部51对马达控制部52及磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b输出相当于位移的目标位置命令βas、目标位置命令βbs。如后所述，在调压控制部51中，算出与压力目标值Ps相对应的目标阀体驱动量Ls，通过阀体驱动部42A、阀体驱动部42B对阀体40驱动仅如下的驱动量，即，基于目标阀体驱动量Ls与当前的阀体驱动量L的差ΔL＝Ls－L的驱动量。在这里，将ΔL称为阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的驱动调整量，将粗调驱动部43及微调驱动部44的驱动调整量分别设为ΔLa、ΔLb。即，ΔL＝ΔLa+ΔLb。再者，调压控制的详情将在后文描述。

马达控制部52将脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)栅极信号输入至两个倒相电路53a、倒相电路53b，所述PWM栅极信号是基于从调压控制部51输入的目标位置命令βas而生成。设置于两组阀体驱动部42A、阀体驱动部42B之中的一个阀体驱动部42A的粗调驱动部43通过倒相电路53a而驱动，设置于另一个阀体驱动部42B的粗调驱动部43通过另一个倒相电路53b而驱动。各倒相电路53a、倒相电路53b基于从调压控制部51输入的PWM栅极信号，对各粗调驱动部43的步进马达430进行驱动。其结果为，在各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B中，对固定着微调驱动部44的滑块434在z轴方向上驱动仅相同驱动量。

(马达控制部52的详情)

图4是更详细地表示与步进马达430的驱动相关的马达控制部52的框图。在马达控制部52，设置有脉冲控制部520及PWM信号生成部521。目标位置命令βas是用于驱动仅所述驱动调整量ΔLa的旋转方向、驱动角度及驱动速度的相关命令，所述目标位置命令βas是从调压控制部51输入至马达控制部52。脉冲控制部520基于来自调压控制部51的目标位置命令βas，生成命令脉冲信号。通过命令脉冲信号的脉冲数而确定粗调驱动部43的驱动调整量ΔLa，通过命令脉冲信号的频率而确定驱动速度。PWM信号生成部521基于命令脉冲信号，生成PWM栅极信号。通过所述PWM栅极信号，对倒相电路53a进行驱动，对步进马达430(两相马达)供给两相电流ia、两相电流ib。

(微调驱动部44的控制系统)

图5是关于微调驱动部44的磁悬浮控制的框图。磁悬浮控制部54a包括电磁铁控制部540及PWM信号生成部541、PWM信号生成部542。在激磁放大器55a，设置有激磁放大器550及激磁放大器551，所述激磁放大器550对上侧电磁铁441a供给激磁电流，所述激磁放大器551对下侧电磁铁441b供给激磁电流。

目标位置命令βbs是用于通过微调驱动部44而使阀体40驱动仅所述驱动调整量ΔLb的命令，所述目标位置命令βbs是从调压控制部51输入至磁悬浮控制部54a。对电磁铁控制部540，输入目标位置命令βbs与位移信号Sg1的差＝βbs－Sg1，所述目标位置命令βbs是从调压控制部51输入，所述位移信号Sg1是从轴向间隙传感器444输入。目标位置命令βbs和位移信号Sg1都是相当于位移的量，它们的差也是相当于位移的量。电磁铁控制部540基于差＝βbs－Sg1，生成控制电流命令Sic。

在微调驱动部44的轴向磁悬浮致动器中，将偏压电流(bias current)(也称为偏移电流(offset current))ib及控制电流ic作为激磁电流而供给至上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b，所述上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b是夹着轴向圆盘442而相向配置。图5的信号Sib是关于偏压电流ib的偏压电流命令，控制电流命令Sic是关于控制电流ic的命令。例如，将上侧电磁铁441a的激磁电流Ia设定为Ia＝ib+ic，将下侧电磁铁441b的激磁电流Ib设定为Ib＝ib－ic。

从电磁铁控制部540输出的控制电流命令Sic与偏压电流命令Sib进行相加及相减。偏压电流命令Sib是设定为供给固定值的偏压电流ib。对PWM信号生成部541，输入Sib+Sic作为激磁电流命令，PWM信号生成部541将基于激磁电流命令(Sib+Sic)的PWM栅极信号输出至上侧电磁铁441a的激磁放大器550。激磁放大器550将基于来自PWM信号生成部541的PWM栅极信号的激磁电流，供给至上侧电磁铁441a。另一方面，对PWM信号生成部542输入Sib－Sic作为激磁电流命令，PWM信号生成部542将基于激磁电流命令(Sib－Sic)的PWM栅极信号输出至下侧电磁铁441b的激磁放大器551。激磁放大器551将基于来自PWM信号生成部542的PWM栅极信号的激磁电流，供给至下侧电磁铁441b。

偏压电流ib是设定为固定值，通过控制电流命令Sic而使控制电流ic增减，使轴向圆盘442的悬浮位置变化至图示上方(z轴的正方向)或图示下方(z轴的负方向)。其结果为，对阀杆450进行上下驱动。此外，电磁铁控制部540通常包括比例积分微分(ProportionIntegration Differentiation，PID)控制器，通过积分要素对阀体的自重部分进行支撑。例如，上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b是同一规格的电磁铁，在轴向圆盘442悬浮静止于其中间位置的状态下，阀体40的自重向下方起作用，因此利用上侧电磁铁441a对其自重部分进行吸引支撑。这时，激磁电流Ia、激磁电流Ib是以Ia＞Ib的方式，上侧电磁铁441a大于下侧电磁铁441b，电流值几乎成为直流。

(调压控制处理流程)

其次，对调压控制部51所实施的调压控制进行说明。图6是表示调压控制的概略顺序的流程图。再者，以下，以如下的情况的调压动作为例进行说明：在导入至真空腔室1的气体的流量Qin为固定的条件下，压力目标值Ps已变更。在步骤S1中，调压控制部51从装置控制器2获取压力目标值Ps及压力测量值Pr。在步骤S2中，判定压力目标值Ps与压力测量值Pr的差ΔP＝Ps－Pr的绝对值是否满足|ΔP|＞ΔPth。ΔPth是用于判定是开环控制还是闭环控制的差阈值。

在步骤S2中，判定为|ΔP|＞ΔPth时进入至步骤S3，通过开环控制而执行阀体驱动处理。另一方面，在步骤S2中判定为|ΔP|≦ΔPth时进入至步骤S4，通过闭环控制而执行阀体驱动处理。如果在步骤S3或步骤S4中进行了阀体驱动处理，就进入至步骤S1，从装置控制器2获取压力目标值Ps及阀体驱动处理后的压力测量值Pr，在步骤S2中判定是否|ΔP|＞ΔPth。如上所述，每当阀体驱动时，进行是否为|ΔP|＞ΔPth的判定，基于其判定结果，通过开环控制或闭环控制而进行阀体驱动。

(开环控制)

图7是表示图6的步骤S3的开环控制处理的一例的流程图。在本实施方式中，通过开环控制而进行的阀体驱动是只使用粗调驱动部43而进行。在步骤S31中，执行一系列的运算处理，求出由阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的驱动调整量产生的驱动调整量ΔL。

图8的(a)是表示图7的步骤S31中的驱动调整量ΔL的运算的详情的流程图。在步骤S101中，根据存储部50所存储的当前的阀体驱动量L及排气特性数据，算出当前的有效排气速度Se(参照图8的(b))。如上所述，排气特性数据是表示阀体驱动量L与有效排气速度Se的相关关系的数据。在步骤S102中，根据在步骤S101中所算出的有效排气速度Se及在图6的步骤S1中所获取的压力测量值Pr，算出当前的排气流量Qp＝Se×Pr。

在步骤S103中，根据在步骤S102中所算出的排气流量Qp及在图6的步骤S1中所获取的压力目标值Ps，算出目标有效排气速度Ses＝Qp/Ps。在步骤S104中，根据在步骤S103中所算出的目标有效排气速度Ses及排气特性数据，算出目标阀体驱动量Ls。在步骤S105中，调压控制部51算出当前的阀体驱动量L与目标阀体驱动量Ls的差即驱动调整量ΔL(参照图8的(b))。

返回至图7，在步骤S32中，基于在图8的(a)及图8的(b)的步骤S105中所算出的驱动调整量ΔL，算出粗调驱动部43的驱动调整量ΔLa。然而，粗调驱动部43只能以如下的驱动量进行驱动，所述驱动量是与步进马达430的一个步进角相对应的最小位移ΔLa1的整数倍的量。因此，最接近驱动调整量ΔL的粗调驱动部43的驱动调整量ΔLa可由下式(2)或下式(3)中的任一者表示。在式(2)、式(3)中，[]是高斯记号。例如，如图9(a)所示，在ΔL－([ΔL/ΔLa1]×ΔLa1)≦ΔLa1/2的情况下，使用式(2)的ΔLa，如图9(b)所示，在ΔL－([ΔL/ΔLa1]×ΔLa1)＞ΔLa1/2的情况下，使用式(3)的ΔLa。

ΔLa＝[ΔL/ΔLa1]×ΔLa1……(2)

ΔLa＝([ΔL/ΔLa1]+1)×ΔLa1……(3)

在步骤S33中，将基于驱动调整量ΔLa的目标位置命令βas，即，将用于驱动仅驱动调整量ΔLa的旋转方向、驱动角度及驱动速度的相关命令，输出至图3的马达控制部52，所述驱动调整量ΔLa是在步骤S32中算出。马达控制部52将基于目标位置命令βas的PWM栅极信号输入至倒相电路53a、倒相电路53b，对各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的粗调驱动部43驱动仅驱动调整量ΔLa。驱动后的当前的阀体驱动量成为L+ΔLa，即，在存储部50所存储的驱动前的阀体驱动量L上加上所述驱动调整量ΔLa所得的值。在步骤S34中，使所述阀体驱动量L+ΔLa作为新的当前的阀体驱动量L而存储于存储部50。

借由步骤S34的处理的结束，通过开环控制而进行的驱动处理结束，并进入至图6的步骤S1。再者，如在图8的(a)及图8的(b)的驱动调整量ΔL的运算处理中所说明，目标阀体驱动量Ls的计算，是每当粗调驱动时基于这时的阀体驱动量L及压力测量值Pr而重新计算。在图6中，从步骤S3返回至步骤S1之后，也重复执行步骤S3的开环控制，直到在步骤S2中判定为|ΔP|≦ΔPth为止。而且，当通过粗调驱动而使得差ΔP的值减少，在步骤S2中判定为|ΔP|≦ΔPth时，进入至步骤S4，通过闭环控制而进行阀体驱动。

(闭环控制)

图10是表示图6的步骤S4的闭环控制处理的一例的流程图。闭环控制中的阀体驱动是并用粗调驱动部43与微调驱动部44而进行。在步骤S41中，执行图8的(a)及图8的(b)所示的驱动调整量ΔL的运算处理。关于驱动调整量ΔL的运算处理的顺序，与所述开环控制的情况下的步骤S31的情况同样，算出当前的阀体驱动量L与目标阀体驱动量Ls的差即驱动调整量ΔL。

在步骤S42中，判定在步骤S41中所算出的驱动调整量ΔL是否为粗调驱动部43的最小位移ΔLa1以下。当驱动调整量ΔL大于粗调驱动部43的最小位移ΔLa1时(否(no))，即在ΔL＞ΔLa1时，在进行粗调驱动之后进行微调驱动，在ΔL≦ΔLa1时(是(yes))立即进行微调驱动。

当在步骤S42中判定为否(no)(即，ΔL＞ΔLa1)时，进入至步骤S43，通过所述式(2)或式(3)而算出粗调驱动部43所实施的驱动调整量ΔLa。在步骤S44中，将基于驱动调整量ΔLa的目标位置命令βas，即，将用于驱动仅驱动调整量ΔLa的旋转方向、驱动角度及驱动速度的相关命令，输出至图3的马达控制部52，所述驱动调整量ΔLa是在步骤S43中算出。由此，各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的粗调驱动部43驱动仅驱动调整量ΔLa。如果步骤S44的处理结束，就返回至步骤S41。其结果为，重复进行步骤S41～步骤S44为止的处理，直到变为ΔL≦ΔLa1为止。

当在步骤S42中判定为ΔL≦ΔLa1而进入至步骤S45时，调压控制部51将直至目标阀体驱动量Ls为止的驱动调整量ΔLb，即，将从粗调驱动后的当前位置L向目标阀体驱动量Ls驱动的驱动量作为目标位置命令βbs而输出至磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b。

针对阀体驱动部42A而设置的磁悬浮控制部54a是对磁悬浮位置进行控制，以使得目标位置命令βbs与位移信号Sg1的差＝βbs－Sg1成为零，所述目标位置命令βbs是从调压控制部51输入，所述位移信号Sg1是从轴向间隙传感器444输入。另一方面，针对阀体驱动部42B而设置的磁悬浮控制部54b是对磁悬浮位置进行控制，以使得目标位置命令βbs与位移信号Sg2的差＝βbs－Sg2成为零，所述位移信号Sg2是从轴向间隙传感器444输入。如上所述，阀体驱动部42A的磁悬浮控制与阀体驱动部42B的磁悬浮控制是独立地进行。

然而，微调驱动部44对磁悬浮位置的调整是限定在下侧电磁铁441b侧的下限位置与上侧电磁铁441a侧的上限位置之间。调压控制部51可以通过来自轴向间隙传感器444的位移信号Sg1、位移信号Sg2，来识别在微调驱动中磁悬浮位置是否抵达至上侧电磁铁441a侧的上限位置或下侧电磁铁441b侧的下限位置。

在步骤S46中，调压控制部51基于来自轴向间隙传感器444的位移信号Sg1、位移信号Sg2，判定阀体驱动部42A、阀体驱动部42B中的至少一者的磁悬浮位置是否抵达至上限位置，当磁悬浮位置抵达至上限位置时进入至步骤S47。另一方面，当在步骤S46中判定为未达上限位置时进入至步骤S48，判定阀体驱动部42A、阀体驱动部42B中的至少一者的磁悬浮位置是否抵达至下限位置。当在步骤S48中判定为已抵达至下限位置时进入至步骤S49，当判定为未达下限位置时结束通过闭环控制而进行的驱动处理，并返回至图6的步骤S1。

在步骤S47中，调压控制部51将目标位置命令βas输出至马达控制部52，所述目标位置命令βas是对阀体40在打开方向(即，图1的z轴的正方向)上粗调驱动仅最小位移ΔLa1。在步骤S49中，调压控制部51将目标位置命令βas输出至马达控制部52，所述目标位置命令βas是对阀体40在关闭方向(即，图1的z轴的负方向)上粗调驱动仅最小位移ΔLa1。

即，当对阀体40朝打开侧进行了驱动控制时，在微调驱动部44的电磁致动器抵达至上限位置而无法使阀体40移动至目标阀体驱动量Ls为止时，通过粗调驱动部43对阀体40朝打开侧以仅一步骤而朝打开侧驱动控制。相反地，当对阀体40朝关闭侧进行了驱动控制时，在微调驱动部44的电磁致动器抵达至下限位置而无法使阀体40移动至目标阀体驱动量Ls为止时，通过粗调驱动部43对阀体40朝关闭侧以仅一步骤而朝关闭侧驱动控制。

再者，在这里，作为最小位移ΔLa1的目标位置命令βas，是粗调驱动了仅一步，但是也可以设为如下的目标位置命令βas，其相当于与微调驱动部44所形成的磁悬浮调整范围(大于最小位移ΔLa1)相应的多步。

如果步骤S47或步骤S49的处理结束，就进入至步骤S41而再次进行驱动调整量ΔL的运算，进行步骤S42以后的处理。如上所述，每当通过粗调驱动部43进行驱动时就进行驱动调整量ΔL的运算，并基于其结果，在步骤S45中利用微调驱动部44进行驱动调整。因此，即使在因为粗调驱动部43的升降驱动而产生了如下的定位误差，即，如由齿隙引起而不由粗调驱动部43的最小位移(最小驱动可能量)ΔLa1引起的定位误差的情况下，也能够通过利用微调驱动部44进行微调而消除这种定位误差。

在所述通过开环控制及闭环控制而进行的阀体驱动控制中，在粗调驱动时是在维持着通过微调驱动而获得的磁悬浮位置的状态下进行了粗调驱动，但是也可以如下所述进行控制。即，如果开始了通过粗调驱动部43而进行的驱动，则也可以使微调驱动部44的磁悬浮位置移动至预定的规定位置(例如，中立位置)，在保持着所述位置的状态下进行粗调驱动。粗调驱动结束后，根据压力偏差ΔP，从规定位置进行微调驱动。

以上，已说明对粗调及微调进行单独驱动的情况，但是在进行粗调驱动时，也可以使微调驱动同时运行。在此情况下，微调驱动不经由位置残差即驱动调整量ΔLb，而直接朝向压力偏差ΔP变为零的方向输出目标位置命令βbs。并且关于粗调也同样地，也可以直接朝向压力偏差ΔP变为零的方向输出目标位置命令βas，并基于所述目标位置命令βas进行驱动。

(全闭动作)

在图1所示的全闭位置上，必须设为如下的状态，即，将安装于阀座41的密封构件411遍及全周以规定的位移加以压碎。当将使密封构件411压碎至规定的位移为止所需的按压力设为2×Fs+(阀体40的自重)时，通过各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的微调驱动部44而分别产生按压力Fs。作为一例，将上侧电磁铁441a的激磁电流Ia设定为零，只对下侧电磁铁441b供给激磁电流Ib。如果将下侧电磁铁441b与轴向圆盘442的间隙设为D，则下侧电磁铁441b的吸引力Fb可由下式(4)表示。K是电磁铁参数常数。间隙D可以基于轴向间隙传感器444的检测值而算出。

Fb＝k(Ib/D)²……(4)

图11是表示全闭动作的一例的流程图。在步骤S201中，调压控制部51对阀体驱动部42A、阀体驱动部42B进行驱动而将阀体40驱动至全闭位置。例如，全闭位置是设定在阀体40与密封构件411接触的位置，在全闭位置，密封构件411未经压缩。关于全闭位置上的微调驱动部44的磁悬浮位置，在这里，是设为将轴向圆盘442配置于上侧电磁铁441a与下侧电磁铁441b的中间位置的状态，将这时的轴向间隙传感器444所检测出的间隙设为D0。即，向全闭位置驱动时的对微调驱动部44的目标位置命令βbs是使轴向圆盘442移动至中间位置的命令。

在步骤S202中，将上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b的激磁电流Ia、激磁电流Ib设为零。其结果为，通过阀体40的自重而使密封构件411发生变形，间隙D0变为D1(＜D0)。在步骤S203中，将下侧电磁铁441b所产生的向下的吸引力Fb与所述按压力Fs进行比较，判定差＝Fs－Fb的绝对值|Fs－Fb|相对于判定阈值ΔFsth是否为|Fs－Fb|＞ΔFsth。即，判定针对密封构件411的按压力相对于必需的规定压力Fs是否超过容许范围。

当在步骤S203中判定为|Fs－Fb|＞ΔFsth时，即，判定为针对密封构件411的按压力不足时，进入至步骤S204。在步骤S204中，判定是否Fb＜Fs。当在步骤S204中判定为Fb＜Fs时进入至步骤S205，为了增大下侧电磁铁441b的吸引力即密封构件411的压缩力，朝向增加方向改变激磁电流Ib，然后，返回至步骤S203。另一方面，当在步骤S204中判定为并非Fb＜Fs(否(no))时，即，Fb＞Fs时，进入至步骤S206，为了减小向下的吸引力，朝向减少方向改变激磁电流Ib，然后，返回至步骤S203。

图11所示的控制是在各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B中单独地进行，通过各微调驱动部44而分别产生按压力Fs。如上所述，通过对各阀体驱动部42A、阀体驱动部42B的微调驱动部44的磁悬浮致动器的激磁电流分别进行调整，可以将针对密封构件411的阀体40的按压力调整至必需的按压力“2×Fs+(阀体40的自重)”，所述密封构件411安装于阀座41。因此，阀体40能够对密封构件411不倾斜地均匀地进行按压。以上，已说明非悬浮控制状态下的动作，但是也可以维持着悬浮控制状态，应用流入至上侧电磁铁441a及下侧电磁铁441b的激磁电流Ia、激磁电流Ib的直流成分，来判定必需的按压力。

(变形例1)

图12是表示图1所示的真空阀门4的变形例的图。在图12所示的真空阀门4中，只设置有一个阀体驱动部42。与图1的阀体驱动部42A相对应的部分被替换成引导部42G。在引导部42G设置有引导杆453，所述引导杆453固定于阀体40，所述引导杆453通过线性滚珠轴承454而在z轴方向上能够移动地支撑着。在引导杆453与阀座41之间设置有波纹管452。如上所述，通过减少一个阀体驱动部42，可以使成本降低。

再者，在所述实施方式中，是使用两组阀体驱动部42A、阀体驱动部42B，但是也可以使用三组以上的阀体驱动部。进而，在两组或一组阀体驱动部串联地设置有粗调驱动部及微调驱动部，但是例如，也可以分别地并列设置两组粗调驱动部与两组微调驱动部。

(变形例2)

为了进行步进马达430的失步检测，也可以在步进马达430追加旋转编码器(rotary encoder)。当编码器值(实际的旋转角度)小于步进角×脉冲计数时，判断为已失步，而驱动追加所述不足部分的脉冲数。

(变形例3)

如图1所示，实施方式的阀体是设置于真空腔室1内，但是也可以在真空腔室1的外表面设置辅助腔室(未图示)，所述辅助腔室具有稍大于阀门开口410的外径的内径，在所述辅助腔室内与阀门开口410相向配置地设置阀体40。

(变形例4)

将粗调驱动部43设为滚珠丝杠方式，但是也可以是其它直动式致动器。并且，将微调驱动部44设为电磁式致动器，但是也可以是位置精度高(分辨率高)于粗调驱动部43的致动器。

(1)根据所述实施方式及变形例，真空阀门4是对阀体40相对于阀门开口410进行升降驱动，而进行阀门开闭动作的真空阀门，所述阀体40是与阀门开口410相向配置，所述真空阀门4包括：粗调驱动部43，其是第一升降驱动部，对阀体40以第一最小驱动可能量进行升降驱动；以及微调驱动部44，其是第二升降驱动部，对阀体40以第二最小驱动可能量进行升降驱动，所述第二最小驱动可能量小于第一最小驱动可能量。因此，与只包括第一升降驱动部的真空阀门相比，能够更高精度地对阀体40进行定位，能够实现真空工艺中的压力调整精度的提高。

(2)进而，通过使用磁悬浮致动器作为第二升降驱动部，所述磁悬浮致动器是对阀体40在升降驱动方向上进行磁悬浮支撑，可以进行微米(μm)级别的高精度的定位。在这里，所谓定位精度，也可以是移动量的分辨率越高，定位精度越高。

(3)阀门控制器5具有作为阀门控制装置的功能，对真空阀门4进行控制，所述阀门控制器5包括：作为第一控制部的调压控制部51及马达控制部52，基于真空腔室1的压力目标值Ps及压力测量值Pr，通过开环控制而对粗调驱动部43的升降驱动进行控制，所述真空腔室1是经由真空阀门4而真空排气；以及作为第二控制部的调压控制部51及磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b，基于真空腔室1的压力目标值Ps及压力测量值Pr，通过闭环控制而对微调驱动部44的升降驱动或通过粗调驱动部43及微调驱动部44而进行的升降驱动进行控制。再者，也可以取代阀门控制器5，使装置控制器2承担作为所述阀门控制装置的功能，也可以作为与阀门控制器5或装置控制器2不同的装置而单独设置。

(4)进而，调压控制部51基于粗调驱动部43的升降驱动后的压力目标值Ps及压力测量值Pr，算出微调驱动部44所实施的驱动调整量ΔLb，微调驱动部44也对升降驱动进行控制。因此，即使在通过粗调驱动部43的升降驱动而产生了如下的定位误差，即，如由齿隙引起而不由粗调驱动部43的最小位移(最小驱动可能量)ΔLa1引起的定位误差的情况下，也能够通过利用微调驱动部44进行微调而消除这种定位误差。

(5)并且，阀门控制装置是对真空阀门进行控制，所述真空阀门具有如下的结构，即，使用对阀体40在升降驱动方向上进行磁悬浮支撑的磁悬浮致动器作为第二升降驱动部，在所述阀门控制装置中，包括作为第二控制部的调压控制部51及磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b，所述调压控制部51及磁悬浮控制部54a、磁悬浮控制部54b基于压力目标值Ps及压力测量值Pr，通过闭环控制而对微调驱动部44的升降驱动进行控制，第二控制部在真空阀门4的全闭时，通过磁悬浮致动器而对所述阀体40在阀座41的方向上进行驱动，以规定的力使阀体40按压至密封构件411，所述密封构件411设置于阀体40与阀座41之间。通过设为如上所述的结构，而将针对密封构件411的按压力管理成规定的按压力，所以能够可靠性高地实现阀体40的完全关闭状态。

以上，已说明各种实施方式及变形例，但是本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内所想到的其它形态也包含在本发明的范围内。例如，在图1或图12所示的示例中，阀体驱动部的数量是一组或两组，但是也可以设置三组以上。

Claims (6)

1.一种真空阀门，对阀体以相对于阀门开口进行升降驱动，而进行阀门开闭动作，所述阀体是与所述阀门开口相向配置，所述真空阀门的特征在于，包括：

第一升降驱动部，对所述阀体以第一最小驱动可能量进行升降驱动；以及

第二升降驱动部，对所述阀体以第二最小驱动可能量进行升降驱动，所述第二最小驱动可能量小于所述第一最小驱动可能量。

2.根据权利要求1所述的真空阀门，其中

所述第一升降驱动部，对所述第二升降驱动部以与所述阀体一体地在所述阀体的升降方向上进行驱动。

3.根据权利要求1或2所述的真空阀门，其中

所述第二升降驱动部是磁悬浮致动器，对所述阀体在升降方向上进行磁悬浮支撑。

4.一种阀门控制装置，对根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的真空阀门进行控制，所述阀门控制装置的特征在于，包括：

第一控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过开环控制而对所述第一升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；以及

第二控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过闭环控制而对所述第二升降驱动部的升降驱动或所述第一升降驱动部及第二升降驱动部进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气。

5.根据权利要求4所述的阀门控制装置，其中

所述第二控制部，基于所述第一升降驱动部的升降驱动后的所述压力目标值及所述压力测量值，对所述第二升降驱动部的升降驱动进行控制。

6.一种阀门控制装置，对根据权利要求3所述的真空阀门进行控制，所述阀门控制装置的特征在于，包括：

第一控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过开环控制而对所述第一升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；以及

第二控制部，基于腔室的压力目标值及压力测量值，通过闭环控制而对所述第二升降驱动部的升降驱动进行控制，所述腔室是经由所述真空阀门而真空排气；并且

所述第二控制部在所述真空阀门的全闭时，通过所述磁悬浮致动器而对所述阀体朝阀座的方向进行驱动，以规定的力使所述阀体按压至密封构件，所述密封构件设置于所述阀体与所述阀座之间。

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