JP2003131743A - 排気装置の圧力制御システム - Google Patents

排気装置の圧力制御システム

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JP2003131743A
JP2003131743A JP2001323366A JP2001323366A JP2003131743A JP 2003131743 A JP2003131743 A JP 2003131743A JP 2001323366 A JP2001323366 A JP 2001323366A JP 2001323366 A JP2001323366 A JP 2001323366A JP 2003131743 A JP2003131743 A JP 2003131743A
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pressure
port
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sensor
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Masahiro Nanbu
正博 南部
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Advanced Energy Japan KK
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Advanced Energy Japan KK
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/20Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2093Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • G05D16/2097Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気象条件等、使用環境の気圧変動の影響を受
けない、排気装置の圧力制御システムを提供すること。 【解決手段】 圧力制御システム10は、入口ポート2
2、出口ポート24、ブリードポート34が設けられた
パイロット室30を具え、内部にスプールが保持された
本体20と、差圧センサS、制御バルブV、及び制御回
路Cからなるシステムに、基準圧力設定機構40を加え
たものである。基準圧力設定機構40は、絶対圧センサ
Sa、調整バルブVa、絞りdを具えている。基準圧力
ポートRとブリードポート34は絶対圧センサSaに連
結され、これらの圧力が設定圧力Paとなるように、調
整バルブVaで制御される。その結果、絶対圧制御であ
りながら、制御応答性については出力信号の大きい差圧
センサによっているので、応答性がよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気装置の排気圧
力を制御する圧力制御システム、特に、使用環境の気圧
変化に影響されない圧力制御システムの技術分野に属す
る。
【0002】
【従来の技術】酸化・拡散・CVD装置等では、各種の
気体をチャンバ内に供給して反応させた後、排気装置に
よって反応後の気体を排気するようになっている。この
とき、チャンバの内部圧力が急激に変化すると、チャン
バ内部における反応に悪影響を及ぼすため、排気装置に
は圧力制御システムが設けられ、排気される気体の流量
変化、及び排気装置下流の圧力変化によらず、排気され
る気体の圧力が常に一定になるようにコントロールされ
ている。
【0003】このような圧力制御システムとして、本出
願の出願人の特開2001−5536号のものがある。
図5は、この圧力制御システムの構成図である。図5に
示すように、この圧力制御システム100は、気体の入
口ポート22と出口ポート24が形成された本体20
と、本体20の滑り面に受け入れられたスプール26と
を有し、入口ポート22には、酸化・拡散・CVD装置
等のチャンバの排気ポート(図示せず。)が連結されて
いる。なお、スプール26は、ばねによって保持されて
いる。
【0004】本体20上部にはパイロット室30が設け
られており、このパイロット室30は、ブリードポート
34を介して外部と連通している。また、本体20外部
には、入口ポート22の圧力を測定する差圧センサS
と、差圧センサSの出力に基づいて制御バルブVを駆動
する制御回路Cが取付けられている。さらに、パイロッ
ト室30には、パイロット通路を介して制御バルブVか
ら調整用ガスが供給され、入口ポート22の気体の圧力
Piが一定になるようにパイロット室30の内部圧力P
pが調整されている。
【0005】前記特開2001−5536号に詳しく説
明されているように、この圧力制御システム100にお
いて、入口ポート22の気体の圧力Piは、スプール2
6の重量、スプール26を保持するばねのばね力、及び
パイロット室30の内部圧力Ppのみに依存し、出口ポ
ート24の気体の圧力とは無関係である。すなわち、入
口ポート22の気体の圧力Piを一定にするためには、
ばね力を一定に保持した状態で、パイロット室30の内
部圧力Ppが所定の圧力になるように、制御バルブVか
ら供給される調整ガスの圧力を調整すればよい。
【0006】この圧力制御システム100では、基準圧
力ポートRが大気圧につながっている差圧センサSで入
口ポートの圧力Piを検知し、これに基づいて制御バル
ブVを駆動するようになっている。なお、この差圧セン
サSは、2つの圧力差を検知するセンサであり、一方の
ポートが大気に開放されているため、大気圧との差を検
知するセンサになっている。一般的には、入力ポートの
圧力Piは大気圧より低い圧力に設定されるため、前記
差圧センサの低圧ポートで入力ポートの圧力Piを検知
し、高圧ポートは基準圧力ポートとして大気圧につなが
れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この圧力制御
システム100は、本質的に大気圧を基準とした差圧制
御システムであるため、気象状態の変化や標高差等によ
る気圧の変動がチャンバ内の絶対圧変動となり、これ
が、チャンバ内の反応に影響を及ぼすという問題があ
る。すなわち、このシステムにおける差圧センサSは、
入口ポート22の圧力Piを検知するものであるが、前
記のとおり、差圧センサSは、大気圧が基準となってい
るとともに、パイロット室30もブリードポート34を
介して大気と連通しているから、使用環境の気圧が変動
すると、それが入口ポート22の圧力Piに絶対圧変動
として影響し、これが、チャンバ内の反応に影響を及ぼ
してしまうのである。
【0008】上記問題を解決するため、前記差圧センサ
の替わりに、大気圧の変動に左右されない絶対圧センサ
を使用することが考えられるが、絶対圧センサの出力
(信号の大きさ)は差圧センサの約1/100程度であ
るため、制御応答性が劣るという問題が生じる。その一
例として、一般的な圧力制御システムの差圧センサを絶
対圧センサに変更し(図示せず。)、入口ポートにおい
て気体の流量変化に対する圧力の変化を測定した結果を
図6に示す。図6に示すように、このような圧力制御シ
ステムでは、入口ポートにおける気体の流量Qが変化す
ると圧力Pも大幅に変化してしまい、さらに、この圧力
変動は長時間続き、安定した制御を行なうことができな
い。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、本体に入口ポ
ートと出口ポートとパイロット室が形成され、前記パイ
ロット室にブリードポートが設けられ、前記本体の入口
ポートと出口ポートとを連結する滑り面にスプールが保
持され、前記入口ポートの圧力を検知する差圧センサ
と、前記パイロット室に調整用ガスを供給する制御バル
ブと、前記差圧センサの出力に基づいて、前記制御バル
ブを駆動する制御回路を具えた排気装置の圧力制御シス
テムであって、前記パイロット室のブリードポートにお
ける圧力と、前記差圧センサの基準圧力ポートにおける
気体の圧力を一定に保持する基準圧力設定機構を具えた
排気装置の圧力制御システムによって、前記の課題を解
決した。
【0010】
【作用】本発明の圧力制御システムによると、差圧セン
サにより差圧制御がなされるとともに、基準圧力設定機
構により絶対圧制御がなされることになるので、使用環
境の大気圧が変化しても影響を受けることがない。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の圧力制御システムは、以
下に説明する基準圧力設定機構によって、差圧センサの
基準圧力ポートを大気と連通させず、差圧センサの基準
圧力ポートとパイロット室のブリードポートを、或る基
準圧力に保持するようにしたものである。
【0012】周知のとおり、大気圧は、気象条件や標高
の変化等により、上昇することもあれば、下降すること
もある。そこで、本発明の圧力制御システムでは、両方
の場合について、大気圧変動の影響を受けないようにさ
れている。
【0013】図1は、本発明の第1実施形態による排気
装置の圧力制御システム10の構成を示す図である。こ
の実施形態は、基準圧力を常に大気圧より高く維持する
場合の例である。この圧力制御システム10は、図5の
ものと同様に、気体の入口ポート22と出口ポート24
が形成された本体20と、本体20にばねで保持された
スプール26とを有し、本体20上部には、ブリードポ
ート34を具えた上蓋部32で囲まれたパイロット室3
0が設けられている。本体20外部には、制御バルブ
V、差圧センサS、及び制御回路Cが取付けられてお
り、差圧センサSで入口ポート22の圧力Piを検知
し、その圧力が一定になるようにパイロット室30の圧
力Ppを調整すべく、制御バルブVが駆動されるように
なっている。
【0014】差圧センサSの基準圧力ポートR、及びパ
イロット室30のブリードポート34には、絶対圧セン
サSa、調整バルブVa、及び絞りdを具えた基準圧力
設定機構40が連結されている。このシステムでは、差
圧センサSの高圧ポートを基準圧力ポートとして使って
いる。この基準圧力設定機構40では、絶対圧センサS
aが基準圧力ポートRとブリードポート34に接続さ
れ、これらの圧力が常に大気圧より高い設定圧力Paと
なるように、調整バルブVaで制御されるようになって
いる。なお、ブリードポート34における圧力は、設定
圧力Paとなるので、パイロット室30の内部圧力Pp
は、この基準圧力設定機構40によって、絶対圧で調整
されることになる。
【0015】また、この基準圧力設定機構40には絞り
dが設けられているため、調整バルブVaを介して窒素
ガス等の気体を供給すると、ブリードポート34の圧
力、すなわち、ブリードポート34と、基準圧力ポート
Rの圧力が加圧状態で維持されることになる。従って、
この基準圧力設定機構40を具えた圧力制御システム1
0によると、差圧センサSの高圧ポートの圧力をSH
低圧ポートの圧力をSLとすると、Pa=SH,Pi=S
Lとなり、Pa−Pi=SH−SL(差圧センサ設定)か
ら、制御圧Pi=(絶対圧センサ設定Pa)−(差圧セ
ンサ設定)となる。この実施形態の圧力制御システム1
0では、基準圧力は常に大気圧より高い一定圧力Paに
維持され、制御圧Piは差圧センサSにより、Paより
一定圧だけ低い圧力に制御され、気圧の変動があっても
影響を受けることがない。
【0016】このように、本発明の圧力制御システム1
0は、従来の差圧センサによる差圧制御と、基準圧力設
定機構40による絶対圧制御とを組合わせたものであ
る。従って、制御する圧力は絶対圧でありながら、制御
応答性については、出力信号の大きい差圧センサSの出
力を使うため、良好な特性が得られる。
【0017】図2は、図1に示す第1実施形態による本
発明の圧力制御システムについて、流量変化に対する圧
力制御特性について調べた結果を示す。この図に示すよ
うに、本発明の圧力制御システムによると、入口ポート
における気体の流量が変化しても圧力はほぼ一定に保持
される。
【0018】次に、図3は、本発明の第2実施形態によ
る圧力制御システム12であり、基準圧力を常に大気圧
より低く維持する場合の例である。このシステムは、図
1に示す第1実施形態における基準圧力設定機構40の
絞りdを、エジェクタ(「アスピレータ」ともいう。)
Eに変更したものである。さらに、差圧センサSは低圧
ポートを基準圧力ポートとして使っている。この実施形
態では、基準圧力設定機構42にエジェクタEを設けて
いるため、基準圧力ポートRとブリードポート34の圧
力、すなわち、パイロット室30の圧力は、大気圧より
も低い負圧状態に保持される。従って、この圧力制御シ
ステム12によると、Pa=SL,Pi=SHとなり、P
a−Pi=SL−SHから、制御圧Pi=(絶対圧センサ
設定Pa)+(差圧センサ設定)となるため、基準圧力
は常に大気圧より低い一定圧力Paに維持され、制御圧
Piは差圧センサSにより、Paより一定圧だけ高い圧
力に制御される。このシステムも、第1実施形態と同
様、気圧の変動があっても、制御圧Piは影響されるこ
とがない。
【0019】さらに、図4は、本発明の第3実施形態に
よる圧力制御システム14であり、この実施形態は、第
2実施形態と同一の構成において、出口ポート24も基
準圧力設定機構44に連結したものである。第2実施形
態のものと同様に、この実施形態の場合も、制御圧Pi
=(絶対圧センサ設定Pa)+(差圧センサ設定)とな
るため、第2実施形態と同様、気圧の変動があっても制
御圧Piは影響されることはない。
【0020】
【発明の効果】本発明の排気装置の圧力制御システム1
0,12,14は、気象状態の変化や標高差等、使用環
境における気圧の変動の影響を受けることがなく、応答
性、精度、及び安定性に優れているという効果を奏す
る。
【0021】また、前記基準圧力設定機構40,42,
44は、比較的簡単な構成で構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の圧力制御システムの
構成図。
【図2】 図1の圧力制御システムの流量−圧力特性の
図。
【図3】 本発明の第2実施形態の圧力制御システムの
構成図。
【図4】 本発明の第3実施形態の圧力制御システムの
構成図。
【図5】 従来の圧力制御システムの構成図。
【図6】 従来の圧力制御システムの流量−圧力特性の
図。
【符号の説明】
10,12,14:圧力制御システム 20:本体 22:入口ポート 24:出口ポート 26:スプール 30:パイロット室 34:ブリードポート 40,42,44:基準圧力設定機構 V:制御バルブ S:差圧センサ R:基準圧力ポート C:制御回路 Va:調整バルブ Sa:絶対圧センサ d:絞り E:エジェクタ
フロントページの続き Fターム(参考) 3H056 AA01 AA05 BB01 CA03 CB02 CB07 CB09 CC03 CC11 CD03 DD03 EE06 GG02 GG14 5H316 AA20 BB02 DD06 EE02 EE10 EE12 FF01 FF02 FF33 GG05 GG11 HH04 HH11 HH14 JJ08 KK01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体に入口ポートと出口ポートとパイロ
    ット室が形成され、前記パイロット室にブリードポート
    が設けられ、前記本体の入口ポートと出口ポートとを連
    結する滑り面にスプールが保持され、前記入口ポートの
    圧力を検知する差圧センサと、前記パイロット室に調整
    用ガスを供給する制御バルブと、前記差圧センサの出力
    に基づいて、前記制御バルブを駆動する制御回路を具え
    た排気装置の圧力制御システムであって、 前記パイロット室のブリードポートにおける圧力と、前
    記差圧センサの基準圧力ポートにおける気体の圧力を一
    定に保持する基準圧力設定機構を具えたことを特徴とす
    る、 排気装置の圧力制御システム。
  2. 【請求項2】 前記基準圧力設定機構が、前記ブリード
    ポートと基準圧力ポートの圧力を検知する絶対圧センサ
    と、該絶対圧センサの出力に基づいて調整用ガスを供給
    する調整バルブと、絞りとを具えたものである、請求項
    1の排気装置の圧力制御システム。
  3. 【請求項3】 前記基準圧力設定機構が、前記ブリード
    ポートと基準圧力ポートの圧力を検知する絶対圧センサ
    と、該絶対圧センサの出力に基づいて調整用ガスを供給
    する調整バルブと、エジェクタとを具えたものである、
    請求項1の排気装置の圧力制御システム。
  4. 【請求項4】 前記基準圧力設定機構が、前記ブリード
    ポート、前記基準圧力ポート、及び前記出口ポートの圧
    力を検知する絶対圧センサと、該絶対圧センサの出力に
    基づいて調整用ガスを供給する調整バルブと、エジェク
    タとを具えたものである、請求項1の排気装置の圧力制
    御システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007011984A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Advanced Energy Japan Kk 排気装置の圧力制御システム
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