JP2022061937A - Pressure adjustment vacuum valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力調整真空バルブに関する。 The present invention relates to a pressure regulated vacuum valve.
半導体およびフラットパネルディスプレイ、タッチスクリーンパネル等の製造に用いられる成膜装置およびエッチング装置等の半導体製造装置においては、ガスの供給を制御し、圧力を調整した状態で、薄膜処理およびエッチング処理などのプロセスを行う。このような半導体製造装置では、真空チャンバの圧力調整や真空チャンバと真空ポンプとの間の遮断などを行うための真空バルブが配置される。真空チャンバの圧力調整に用いられる真空バルブは、圧力調整真空バルブや自動圧力制御バルブなどと呼ばれ、例えば、特許文献1に記載のような真空バルブが知られている。
In semiconductor manufacturing equipment such as film forming equipment and etching equipment used for manufacturing semiconductors, flat panel displays, touch screen panels, etc., thin film processing, etching processing, etc. are performed in a state where the gas supply is controlled and the pressure is adjusted. Do the process. In such a semiconductor manufacturing apparatus, a vacuum valve for adjusting the pressure of the vacuum chamber and shutting off between the vacuum chamber and the vacuum pump is arranged. The vacuum valve used for pressure adjustment of the vacuum chamber is called a pressure adjustment vacuum valve, an automatic pressure control valve, or the like, and for example, a vacuum valve as described in
しかしながら、弁体駆動の加減速時、特に停止時に、弁体の振動が生じやすく、弁体振動が圧力計測値や圧力制御に悪影響を及ぼすという問題があった。 However, there is a problem that vibration of the valve body is likely to occur at the time of acceleration / deceleration of the valve body drive, particularly at the time of stopping, and the valve body vibration adversely affects the pressure measurement value and the pressure control.
本発明の態様による圧力調整真空バルブは、弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動される前記弁体の開度を制御する開度制御部と、第1の開度から駆動開始して第2の開度に駆動停止させるまでの弁体駆動の駆動パラメータを、弁体駆動電力を低下させるように設定する設定部と、を備える。 The pressure adjusting vacuum valve according to the embodiment of the present invention includes a valve body, a drive unit for opening and closing the valve body, an opening degree control unit for controlling the opening degree of the valve body driven by the drive unit, and first. It is provided with a setting unit for setting the drive parameter of the valve body drive from the opening degree of the above to the start of the drive to the second opening degree so as to reduce the valve body drive power.
本発明によれば、弁体駆動に伴う振動の低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the vibration associated with driving the valve body.
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
-第1の実施の形態-
図1は、本発明の圧力調整真空バルブ1を備える真空プロセス装置100の概略構成を示すブロック図である。真空プロセス装置100は、例えばCVD装置であり、装置チャンバ2には圧力調整真空バルブ1を介してターボ分子ポンプ3が接続されている。なお、装置チャンバ2の真空排気に用いられる真空ポンプは、ターボ分子ポンプ3に限定されない。ターボ分子ポンプ3の排気側には、ロータリーポンプやドライポンプ等の補助ポンプ4が接続される。圧力調整真空バルブ1はバルブコントローラ7によって制御される。ターボ分子ポンプ3はTMPコントローラ8によって制御される。装置チャンバ2には、チャンバ内圧力を計測する真空計6、および、装置チャンバ2に導入されるガスの流量を制御するマスフローコントローラ(MFC)5が設けられている。MFC5は、真空プロセス装置100の装置コントローラ9によって制御される。真空計6で計測された圧力計測値は、装置コントローラ9およびバルブコントローラ7に入力される。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
バルブコントローラ7は、圧力調整真空バルブ1の開閉駆動用のモータを駆動する駆動部71と、圧力調整真空バルブ1の開度を制御する制御部72とを備えている。制御部72は、装置コントローラ9から入力される目標圧力と真空計6から入力される圧力計測値とに基づいて開度を制御し、装置チャンバ2の圧力が目標圧力となるように調整する。制御部72はデジタル演算器であり、例えば、中央演算装置(CPU)、制御プログラム等を格納する読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータやFPGA(Field Programmable Gate Array)等で構成される。
The
圧力調整真空バルブ1とターボ分子ポンプ3とから成る排気系の実効排気速度は、圧力調整真空バルブ1のコンダクタンスとターボ分子ポンプ3の排気速度とを合成した排気速度となる。弁体開度を変更することにより圧力調整真空バルブ1のコンダクタンスが変化し、排気系の実効排気速度が変化する。そして、装置チャンバ2の圧力調整は、装置チャンバ2に導入されるガスの流量に対して弁体開度を制御することにより行われる。
The effective exhaust speed of the exhaust system including the pressure-adjusted
図2は、圧力調整真空バルブ1を吸気口側から見た平面図である。弁体であるバルブプレート11は、圧力調整真空バルブ1のバルブボディ13内に納められている。バルブボディ13の吸気側には、開口131を有する吸気口フランジ132が設けられている。なお、バルブボディ13の排気側(吸気側とは反対側)には、図1のターボ分子ポンプ3が取り付けられる排気口フランジ(不図示)が吸気口フランジ132と同軸で設けられている。
FIG. 2 is a plan view of the pressure adjusting
バルブプレート11を開閉駆動するモータ12は、正方向および逆方向に回転駆動することにより、バルブプレート11を吸気口フランジ132と平行な面内で揺動駆動する。モータ12の回転位置は、モータ12に設けられたエンコーダ121によって検出され、図1のバルブコントローラ7へ送信される。バルブプレート11が揺動駆動されることで、バルブプレート11が水平方向にスライドしてバルブ開閉動作が行われる。バルブプレート11は、開口131の全体に対向する開度0%の位置と開口131から退避した開度100%の位置との間で、開閉駆動される。
The
次に、バルブコントローラ7の制御部72における、バルブプレート11の駆動時間に関する制御について説明する。前述したように、弁体駆動時に、特に駆動停止時に弁体の振動が生じやすく、弁体振動が圧力計測値や実際の圧力値に悪影響を及ぼすことになる。弁体停止時の振動は、停止時の加速度が大きいほど大きい。加速度を小さくするためには弁体駆動に要する時間を大きくすれば良く、駆動時間が長いほど弁体駆動の加速度をより小さくすることができ、停止時の振動もより小さくできる。
Next, the control regarding the drive time of the
しかしながら、開度変更時の駆動時間が長いと、開度変更時の圧力応答に影響をおよぼすことになる。圧力調整真空バルブ1により装置チャンバ2の圧力制御は、圧力調整真空バルブ1の開度変化に対する装置チャンバ2の圧力応答情報と圧力計測値とに基づくバルブプレート11の開度制御により行われる。ここで、圧力応答情報は、弁体開度を瞬時に変化させたと仮定した場合の圧力推定値の変化情報である。実際には、開度変化には時間を要し、駆動時間が長くなるほど圧力応答情報における圧力推定値の変化と実際の圧力変化(すなわち、圧力計測値の変化)との間の乖離が大きくなり、その結果、圧力制御に影響をおよぼすことになる。従って、弁体振動の抑制のために駆動時間を長くする場合、駆動時間を長くしたことによる圧力応答への影響、すなわち、圧力制御への影響が許容できる範囲内となるように、駆動時間の長さを設定する必要がある。
However, if the driving time when the opening degree is changed is long, the pressure response when the opening degree is changed will be affected. The pressure control of the
図3、4は、弁体開度θをθ1からθ2(<θ1)へ変更した場合の圧力応答を説明する図である。図3は、弁体開度θの変更形態について2つのパターンを示したものである。パターンaは、t=0に弁体開度θがθ1からθ2へと瞬時に変化したと仮定した場合である。パターンcはt=Tにおいてθ1からθ2へと瞬時に変化したと仮定した場合である。図4は、パターンa,cで弁体開度θを変更した場合の圧力応答曲線La,Lcをそれぞれ示したものである。LaはT=0と仮定した場合の圧力特性であり、Lcが実際の圧力特性を表している。 3 and 4 are diagrams for explaining the pressure response when the valve body opening degree θ is changed from θ1 to θ2 (<θ1). FIG. 3 shows two patterns for changing the valve body opening degree θ. The pattern a is a case where it is assumed that the valve body opening degree θ changes instantaneously from θ1 to θ2 at t = 0. The pattern c is a case where it is assumed that the pattern c changes instantaneously from θ1 to θ2 at t = T. FIG. 4 shows the pressure response curves La and Lc when the valve body opening degree θ is changed in the patterns a and c, respectively. La is the pressure characteristic when T = 0, and Lc represents the actual pressure characteristic.
圧力応答は、次式(1)で示す排気の式に基づいて推定することができる。
P=Qin/Se(θ)-(V/Se(θ))×(dP/dt) …(1)
式(1)において、Vは装置チャンバ2の容積(以下では、チャンバ容積Vと呼ぶことにする)、Se(θ)は装置チャンバ2に対する排気系の実効排気速度、Qinは装置チャンバ2に導入されるガスの流量である。
The pressure response can be estimated based on the exhaust equation represented by the following equation (1).
P = Qin / Se (θ)-(V / Se (θ)) × (dP / dt)… (1)
In formula (1), V is the volume of the device chamber 2 (hereinafter referred to as chamber volume V), Se (θ) is the effective exhaust velocity of the exhaust system with respect to the
t=0におけるPの値をPini(初期圧力値:開度変更前の圧力)として式(1)を解くと、圧力応答曲線を表す次式(2)が得られる。
P(t)=Po・(1-exp(-t/τ))+Pini・exp(-t/τ) …(2)
式(2)において、τは圧力応答曲線の時定数であり、τ=V/Se(θ)で与えられる。また、Poは、開度変更後の定常状態に収束したときの圧力であり、Po=Qin/Se(θ)で与えられる。図4の圧力応答曲線La(t)は、弁体開度がθ2の時の圧力応答曲線なので、式(2)で時定数τをτa=V/Se(θ2)とした式(3)で表される。また、圧力応答曲線Lc(t)は、圧力応答曲線La(t)を時間軸に関して+Tだけ平行移動したものであり、圧力応答曲線La(t)と同じ時定数τaを有する次式(4)で表される。
La(t)=Po(1-exp(-t/τa))+Pini・exp(-t/τa) …(3)
Lc(t)=Po(1-exp(-(t-T)/τa))+Pini・exp(-(t-T)/τa)…(4)
When the equation (1) is solved with the value of P at t = 0 as Pini (initial pressure value: pressure before changing the opening degree), the following equation (2) representing the pressure response curve is obtained.
P (t) = Po · (1-exp (-t / τ)) + Pini · exp (-t / τ) ... (2)
In equation (2), τ is the time constant of the pressure response curve and is given by τ = V / Se (θ). Further, Po is the pressure when the pressure converges to the steady state after the opening degree is changed, and is given by Po = Qin / Se (θ). Since the pressure response curve La (t) in FIG. 4 is a pressure response curve when the valve body opening is θ2, the time constant τ is set to τa = V / Se (θ2) in the equation (2) in the equation (3). expressed. Further, the pressure response curve Lc (t) is obtained by translating the pressure response curve La (t) by + T with respect to the time axis, and has the same time constant τa as the pressure response curve La (t) by the following equation (4). It is represented by.
La (t) = Po (1-exp (-t / τa)) + Pini · exp (-t / τa) ... (3)
Lc (t) = Po (1-exp (-(t-T) / τa)) + Pini · exp (-(t-T) / τa) ... (4)
(駆動時間Tの設定方法)
駆動時間Tは、上述したように圧力応答への影響、すなわち、圧力制御への影響が許容できる範囲内となるように設定する必要がある。駆動時間Tの圧力応答への影響を示す指標として、種々の指標が考えられるが、ここでは、図4に示す2つの圧力応答曲線La,Lcのt=τaにおける圧力差ΔPτに着目する。図4において、La(τa)は次式(5)で表され、ΔPτは次式(6)で表される。比ΔPτ/La(τa)を圧力誤差と呼ぶと、圧力誤差は次式(7)のように表される。
La(τa)=0.63Po+0.37Pini …(5)
ΔPτ=La(τa)-Lc(τa) …(6)
圧力誤差=[La(τa)-Lc(τa)]/La(τa) …(7)
(How to set the drive time T)
As described above, the drive time T needs to be set so that the influence on the pressure response, that is, the influence on the pressure control is within an acceptable range. Various indexes can be considered as an index showing the influence of the drive time T on the pressure response, but here, attention is paid to the pressure difference ΔPτ at t = τa of the two pressure response curves La and Lc shown in FIG. In FIG. 4, La (τa) is represented by the following equation (5), and ΔPτ is represented by the following equation (6). When the ratio ΔPτ / La (τa) is called the pressure error, the pressure error is expressed by the following equation (7).
La (τa) = 0.63Po + 0.37Pini ... (5)
ΔPτ = La (τa) −Lc (τa)… (6)
Pressure error = [La (τa) -Lc (τa)] / La (τa)… (7)
ここで、Tがτaより十分小さい場合を考える。例えば、T=τa/10とする。式(3)、(4)にt=τa、T=τa/10を代入すると、La(τa)、Lc(τa)は次式(8)、(9)で算出される。
La(τa)=Po(1-exp(-1))+Pini・exp(-1)
≒0.63Po+0.37Pini …(8)
Lc(τa)=Po(1-exp(-(τa-T/10)/τa))+Pini・exp(-(τa-T/10)/τa)
=Po(1-exp(-0.9))+Pini・exp(-0.9)
≒0.59Po+0.41Pini …(9)
式(8)、(9)を式(7)に代入し、また、Po≫PiniとするとPiniは無視できるので、圧力誤差は次式(10)に示すように6%程度となる。
圧力誤差=(0.63Po-0.59Po)/0.63Po≒0.06 …(10)
チャンバサイズが大きい場合にはτaが大きくなるので、同程度の圧力誤差となるTも大きくすることができる。
Now consider the case where T is sufficiently smaller than τa. For example, T = τa / 10. By substituting t = τa and T = τa / 10 into the equations (3) and (4), La (τa) and Lc (τa) are calculated by the following equations (8) and (9).
La (τa) = Po (1-exp (-1)) + Pini · exp (-1)
≒ 0.63Po + 0.37Pini ... (8)
Lc (τa) = Po (1-exp (-(τa-T / 10) / τa)) + Pini · exp (-(τa-T / 10) / τa)
= Po (1-exp (-0.9)) + Pini ・ exp (-0.9)
≒ 0.59Po + 0.41Pini ... (9)
If the equations (8) and (9) are substituted into the equation (7) and Po »Pini is satisfied, the Pini can be ignored, so that the pressure error is about 6% as shown in the following equation (10).
Pressure error = (0.63Po-0.59Po) /0.63Po≈0.06 ... (10)
When the chamber size is large, τa becomes large, so T, which has a similar pressure error, can also be increased.
式(7)の圧力誤差は駆動時間Tに起因するものであって、圧力応答への影響が無視できる程度に小さければ良い。そのような圧力誤差の上限値は一律に決まるものではなく、例えば、真空チャンバ内で行われるプロセスにおいて要求される圧力制御精度に依存する。ここでは、このような圧力制御精度の観点から要求される圧力の誤差を要求誤差ΔEと呼ぶ。この要求誤差ΔEに対応する駆動時間を、駆動時間Tの上限値としての駆動時間Tuとする。 The pressure error in the equation (7) is caused by the drive time T, and it is sufficient that the influence on the pressure response is negligible. The upper limit of such a pressure error is not uniformly determined, and depends on, for example, the pressure control accuracy required in the process performed in the vacuum chamber. Here, the pressure error required from the viewpoint of such pressure control accuracy is referred to as a requirement error ΔE. The drive time corresponding to this required error ΔE is defined as the drive time Tu as the upper limit value of the drive time T.
一般に、バルブプレート11を開閉駆動するモータ12にはステッピングモータが使用され、通常、図5に示すようなスローアップ・スローダウン駆動が行われる。図5は、スローアップ・スローダウン駆動における駆動速度と、トルク電流とを示したものである。一般に、モータが発生するトルクは駆動電流Iに比例する。スローアップ・スローダウン駆動では、駆動時間Tは、速度が上昇するスローアップ区間S1と、速度が上限速度vmaxで一定となる定速区間S2と、速度を下降させるスローダウン区間S3とで表される。図5に示す台形の面積は速度の時間積分なので、駆動時間Tにおける開度変化量(以下では、駆動量と呼ぶことにする)を表している。駆動期間において定速区間における速度が最も速く設定され、定速区間における速度は駆動期間における上限速度となっている。そのため、定速区間における速度を上限速度vmaxと表すことにする。一般に、高速で圧力制御行うために、定速区間の速度は弁体駆動能力の上限速度Vmaxに設定される場合が多い。
Generally, a stepping motor is used for the
定速区間S2では、一定速度vmaxを保ってバルブプレート11を駆動するために、摩擦を含むロスを補う負荷トルク(トルク電流I2)が必要である。スローアップ区間S1では、負荷トルクに加えてさらに加速トルクが必要になるので、トルク電流I1はI2よりも大きくなる。逆に、スローダウン区間S3で必要なトルクは、負荷トルク(トルク電流I2)から加速トルク(トルク電流I1-I2)を差し引いた値となる。通常、負荷トルクは加速トルクよりも小さいので、スローダウン区間S3におけるトルク電流I3は負の値になる。つまり電源へ回生される。なお、ここではシンプルな説明とするために、スローアップ区間S1とスローダウン区間S3の傾きの絶対値(加速度の絶対値)を同じにしているので、S1=S3となっている。
In the constant speed section S2, a load torque (torque current I2) that compensates for the loss including friction is required in order to drive the
図6は、駆動量は同じであるが、駆動時間T’が図5に示す駆動時間Tよりも長い場合の駆動パターンを示す図である。図6の場合もS21=S23に設定されており、vmax2<vmax、S21>S1,S22>S2、S23>S3のように設定されている。図5の場合も図6の場合も駆動量は同一であるので、図5の台形面積と図6の台形面積とは等しい。定速区間S2,S22における負荷トルクはほぼ同じなので、トルク電流I2,I22はI2=I22とする。 FIG. 6 is a diagram showing a drive pattern when the drive amount is the same but the drive time T'is longer than the drive time T shown in FIG. Also in the case of FIG. 6, S21 = S23 is set, and vmax2 <vmax, S21> S1, S22> S2, S23> S3 are set. Since the driving amount is the same in both the case of FIG. 5 and the case of FIG. 6, the trapezoidal area of FIG. 5 and the trapezoidal area of FIG. 6 are equal to each other. Since the load torques in the constant speed sections S2 and S22 are almost the same, the torque currents I2 and I22 are set to I2 = I22.
一方、図6のスローアップ区間S21とスローダウン区間S23の傾きの絶対値(加速度の絶対値)は、図5のスローアップ区間S1とスローダウン区間S3の場合よりも小さいので、加速トルクに相当するトルク電流値はいずれの区間も小さい。よって、I21<I2、(I23の絶対値)<(I3の絶対値)となる。このように、T’>Tと設定することで、スローアップ区間S21とスローダウン区間S23の傾きの絶対値(加速度の絶対値)が小さくなり、弁体駆動時(特に、停止時)のバルブプレート11の振動をより小さく抑えることができ、圧力制御への悪影響を防止することができる。また、図6の場合のように駆動時間T’を上限値Tuの範囲内において長く設定することで、駆動時間Tが短い図5の場合に比べて、準備すべきDC電源の能力を小さくすることができ、また、スローアップ時の出力電力も抑えることができる。
On the other hand, the absolute value of the inclination (absolute value of acceleration) of the slow-up section S21 and the slow-down section S23 in FIG. 6 is smaller than that in the case of the slow-up section S1 and the slow-down section S3 in FIG. The torque current value to be applied is small in each section. Therefore, I21 <I2, (absolute value of I23) <(absolute value of I3). By setting T'> T in this way, the absolute value of the inclination (absolute value of acceleration) of the slow-up section S21 and the slow-down section S23 becomes small, and the valve is valved when the valve body is driven (particularly when stopped). The vibration of the
(駆動パターンの設定方法)
上述のように、駆動時間Tが決まったならば、駆動時間Tに応じてスローアップ・スローダウン駆動の駆動パターンを設定する。図7は、駆動パターン設定手順の一例を示すフローチャートである。図7に示す駆動パターン設定のプログラムは、バルブコントローラ7の制御部72によって実行される。なお、制御部72のメモリには、標準的な駆動パターンが基準駆動パターンとして記憶されている。
(How to set the drive pattern)
As described above, once the drive time T is determined, the drive pattern for slow-up / slow-down drive is set according to the drive time T. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the drive pattern setting procedure. The drive pattern setting program shown in FIG. 7 is executed by the
図7のフローチャートは、装置コントローラ9から開度変更後の弁体開度θ2(図3参照)が入力されるとスタートする。なお、プロセスに要求される圧力誤差である要求誤差ΔEについては、装置コントローラ9から予め入力されている。ステップS10では、装置コントローラ9から入力された弁体開度θ2と、制御部72のメモリに記憶されている開度・実効排気速度相関Se(θ)とに基づいて、実効排気速度Se(θ2)を算出する。ステップS20では、実効排気速度Se(θ2)と制御部72のメモリに記憶されているチャンバ容積Vとから、時定数τ=V/Se(θ2)を算出する。ステップS30では、装置コントローラ9から入力された弁体開度θ2と、真空計6により計測された圧力計測値Piniとに基づいて、駆動時間Tの上限値Tuを設定する。ステップS40では、制御部72のメモリに記憶されている基準駆動パターンと、ステップS30で算出された上限値Tuとに基づいて、後述するように駆動時間Tuに対応する駆動パターンを設定する。
The flowchart of FIG. 7 starts when the valve body opening degree θ2 (see FIG. 3) after the opening degree is changed is input from the
図8は、従来の駆動パターン設定方法の一例を示す図である。図示左側の駆動パターンは基準駆動パターンを示しており、台形形状の面積は基準駆動量Δθに設定されている。図8では、S1=S3として図示した。図示右側の駆動パターンは、駆動量Δθa(>Δθ)の場合の駆動パターンであり、基準駆動パターンに基づいて設定される。図8に示す従来の駆動パターン設定方法では、駆動量Δθaの駆動パターンは、定速区間における速度は基準パターンの速度vmaxと同一に設定され、かつ、スローアップ区間S2およびスローダウン区間S3の長さも基準パターンと同一に設定される。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional drive pattern setting method. The drive pattern on the left side of the figure shows a reference drive pattern, and the area of the trapezoidal shape is set to the reference drive amount Δθ. In FIG. 8, it is shown as S1 = S3. The drive pattern on the right side of the drawing is a drive pattern in the case of a drive amount Δθa (> Δθ), and is set based on a reference drive pattern. In the conventional drive pattern setting method shown in FIG. 8, in the drive pattern of the drive amount Δθa, the speed in the constant speed section is set to be the same as the speed vmax of the reference pattern, and the lengths of the slow-up section S2 and the slow-down section S3. It is also set to be the same as the reference pattern.
すなわち、図8に示す従来の駆動パターン設定方法では、駆動量Δθaの大きさに関係なく、同一の加速度でスローアップ駆動およびスローダウン駆動を行い、同一の速度vmaxで定速駆動を行う。そのため、駆動量Δθaの大きさに応じて定速区間S2の長さは変化するが、スローアップ区間S2およびスローダウン区間S3の長さはどちらの駆動パターンも同一なので、駆動停止時の振動の影響は変化しない。図8では、Δθa>Δθの場合を示したが、Δθa<Δθの場合も同様である。 That is, in the conventional drive pattern setting method shown in FIG. 8, slow-up drive and slow-down drive are performed at the same acceleration regardless of the magnitude of the drive amount Δθa, and constant speed drive is performed at the same speed vmax. Therefore, the length of the constant speed section S2 changes according to the magnitude of the drive amount Δθa, but the lengths of the slow-up section S2 and the slow-down section S3 are the same for both drive patterns, so that vibration during drive stop occurs. The impact does not change. In FIG. 8, the case of Δθa> Δθ is shown, but the same applies to the case of Δθa <Δθ.
図9は、本実施の形態における駆動パターン設定方法の一例を示す図である。図示左側の駆動パターンは従来の場合であり、図8で説明したような手順で、駆動量Δθaに対する駆動時間Taが設定されている。図示右側に示す駆動パターンは、本実施の形態における駆動パターンであり、駆動量は図示左側の従来の駆動パターンと同じΔθaである。ここでは、実施の形態の駆動パターンは、比S1b/S2bおよび比S3b/S2bが、従来の駆動パターンの対応する比S1/S2aおよびS3/S2aと同じ値に設定されるものとする。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a drive pattern setting method according to the present embodiment. The drive pattern on the left side of the figure is a conventional case, and the drive time Ta with respect to the drive amount Δθa is set by the procedure as described with reference to FIG. The drive pattern shown on the right side of the figure is the drive pattern in the present embodiment, and the drive amount is Δθa, which is the same as the conventional drive pattern on the left side of the figure. Here, in the drive pattern of the embodiment, it is assumed that the ratio S1b / S2b and the ratio S3b / S2b are set to the same values as the corresponding ratios S1 / S2a and S3 / S2a of the conventional drive pattern.
上述したように、従来の駆動パターン設定方法では、定速区間の速度は弁体駆動能力の上限速度Vmaxに設定されるので、駆動時間Taは可能な限り短い時間に設定されている。一方、駆動時間Tuは、圧力誤差がその上限値(=要求誤差ΔE)に等しい場合の駆動時間であり、従来の場合の駆動時間Taと比較して大きな値となる。駆動量Δθaは図示左側の駆動パターンと同一であるが駆動時間TuはTu>Taであるので、定速区間の速度vmaxbは基準駆動パターンにおける定速区間の速度vmaxよりも小さくなる。また、スローアップ区間S1b、定速区間S2bおよびスローダウン区間S3bの長さは、従来の駆動パターンの対応するスローアップ区間S1、定速区間S2aおよびスローダウン区間S3の長さよりも長くなる。その結果、スローアップ区間S1bおよびスローダウン区間S3bの加速度(斜辺の傾き)の絶対値は、従来の駆動パターンにおけるスローアップ区間S1およびスローダウン区間S3の加速度の絶対値よりも小さくなり、振動の低減を図ることができる。 As described above, in the conventional drive pattern setting method, the speed in the constant speed section is set to the upper limit speed Vmax of the valve body drive capability, so that the drive time Ta is set to the shortest possible time. On the other hand, the drive time Tu is the drive time when the pressure error is equal to the upper limit value (= required error ΔE), and is a large value as compared with the drive time Ta in the conventional case. The drive amount Δθa is the same as the drive pattern on the left side of the drawing, but the drive time Tu is Tu> Ta, so the speed vmaxb in the constant speed section is smaller than the speed vmax in the constant speed section in the reference drive pattern. Further, the lengths of the slow-up section S1b, the constant speed section S2b, and the slow-down section S3b are longer than the lengths of the corresponding slow-up section S1, constant speed section S2a, and slow-down section S3 of the conventional drive pattern. As a result, the absolute value of the acceleration (inclination of the hypotenuse) of the slow-up section S1b and the slow-down section S3b becomes smaller than the absolute value of the acceleration of the slow-up section S1 and the slow-down section S3 in the conventional drive pattern, and the vibration It can be reduced.
(定速区間の速度、加速度)
駆動時間Tu(>Ta)が与えられると、駆動パターンに応じて定速区間の速度(上限速度vmax)、加速度が設定される。図9の右側に示す実施の形態の駆動パターンの上限速度vmaxb、スローアップ区間S1bの加速度の絶対値α1およびスローダウン区間S3bの加速度の絶対値α3は、以下のようにして算出される。ここでは、図9に示した比を、定数A1,A3を用いてS1/S2a=S1b/S2b=A1,S3/S2a=S3b/S2b=A3のように表すことにする。
(Velocity and acceleration in constant speed section)
When the drive time Tu (> Ta) is given, the speed (upper limit speed vmax) and acceleration in the constant speed section are set according to the drive pattern. The upper limit speed vmaxb of the drive pattern of the embodiment shown on the right side of FIG. 9, the absolute value α1 of the acceleration of the slow-up section S1b, and the absolute value α3 of the acceleration of the slow-down section S3b are calculated as follows. Here, the ratio shown in FIG. 9 is expressed as S1 / S2a = S1b / S2b = A1, S3 / S2a = S3b / S2b = A3 using the constants A1 and A3.
各区間S1b、S2b、S3bの和はTuであるから、(A1+1+A3)S2b=Tuが成り立ち、S1b、S2b、S3bは次式(16)~(18)のように表される。
S1b=B1・Tu …(16)
S2b=B2・Tu …(17)
S3b=B3・Tu …(18)
ただし、B1=A1/(A1+1+A3)、B2= 1/(A1+1+A3)、B3=A3/(A1+1+A3)である。
Since the sum of each section S1b, S2b, and S3b is Tu, (A1 + 1 + A3) S2b = Tu holds, and S1b, S2b, and S3b are expressed by the following equations (16) to (18).
S1b = B1 ・ Tu ... (16)
S2b = B2 ・ Tu ... (17)
S3b = B3 ・ Tu ... (18)
However, B1 = A1 / (A1 + 1 + A3), B2 = 1 / (A1 + 1 + A3), B3 = A3 / (A1 + 1 + A3).
図9の実施の形態の駆動パターンにおける台形の面積は駆動量Δθaに等しいので、上限速度vmaxbと駆動量Δθaとの間には、次式(19)の関係が成り立つ。
vmaxb・(S1b/2+S2b+S3b/2)=Δθa …(19)
式(16)~(18)を用いて式(19)を整理すると式(20)が得られ、さらに、最大速度vmaxbは式(21)で算出される。
vmaxb・Tu(B1+2・B2+B3)=2Δθa …(20)
vmaxb=2D(Δθa/Tu) …(21)
ただし、D=(A1+1+A3)/(A1+2+A3)である。
Since the area of the trapezoid in the drive pattern of the embodiment of FIG. 9 is equal to the drive amount Δθa, the relationship of the following equation (19) holds between the upper limit speed vmaxb and the drive amount Δθa.
vmaxb ・ (S1b / 2 + S2b + S3b / 2) = Δθa ... (19)
When the equation (19) is rearranged using the equations (16) to (18), the equation (20) is obtained, and the maximum velocity vmaxb is calculated by the equation (21).
vmaxb · Tu (B1 + 2 · B2 + B3) = 2Δθa ... (20)
vmaxb = 2D (Δθa / Tu)… (21)
However, D = (A1 + 1 + A3) / (A1 + 2 + A3).
また、スローアップ区間S1bの加速度の絶対値α1およびスローダウン区間S3bの加速度の絶対値α3は、
α1=vmaxb/S1b=vmaxb/(B1・Tu)
=(1/B1)・(vmaxb/Tu)
=(1/B1)・(2D(Δθa/Tu)/Tu)
=(2D/B1)・(Δθa/Tu2) …(22)
α3=vmaxb/S3b=vmaxb/(B3・Tu)
=(1/B3)・(vmaxb/Tu)
=(2D/B3)・(Δθa/Tu2) …(23)
Further, the absolute value α1 of the acceleration in the slow-up section S1b and the absolute value α3 of the acceleration in the slow-down section S3b are
α1 = vmaxb / S1b = vmaxb / (B1 ・ Tu)
= (1 / B1) ・ (vmaxb / Tu)
= (1 / B1) · (2D (Δθa / Tu) / Tu)
= (2D / B1) · (Δθa / Tu 2 ) ... (22)
α3 = vmaxb / S3b = vmaxb / (B3 ・ Tu)
= (1 / B3) ・ (vmaxb / Tu)
= (2D / B3) · (Δθa / Tu 2 ) ... (23)
ここで、駆動時間Tuの値を、圧力誤差が無視できる程度の値0.1τaに設定した場合の、上限速度vmaxbおよび加速度の絶対値α1、α3を算出すると以下のようになる。時定数τaは、図4に示した圧力応答曲線Laの時定数であり、チャンバ容積Vと実効排気速度Se(θ2)とを用いてτa=V/Se(θ2)のように表される。式(21)~(23)にTu=0.1τa=0.1(V/Se(θ2))を代入すると、それぞれ、式(24)~(26)が得られる。
vmaxb=20D{Δθa/(V/Se(θ2))} …(24)
α1=100(2D/B1)・{Δθa/(V/Se(θ2)) 2} …(25)
α3=100(2D/B3)・{Δθa/(V/Se(θ2)) 2} …(26)
Here, when the value of the drive time Tu is set to a value of 0.1τa to which the pressure error can be ignored, the upper limit speed vmaxb and the absolute values α1 and α3 of the acceleration are calculated as follows. The time constant τa is the time constant of the pressure response curve La shown in FIG. 4, and is expressed as τa = V / Se (θ2) using the chamber volume V and the effective exhaust velocity Se (θ2). Substituting Tu = 0.1τa = 0.1 (V / Se (θ2)) into equations (21) to (23) gives equations (24) to (26), respectively.
vmaxb = 20D {Δθa / (V / Se (θ2))}… (24)
α1 = 100 (2D / B1) ・ {Δθa / (V / Se (θ2)) 2 }… (25)
α3 = 100 (2D / B3) ・ {Δθa / (V / Se (θ2)) 2 }… (26)
式(24)~(26)に示すように、値vmaxb、α1、α3はチャンバ容積V,実効排気速度Se(θ2)に依存している。そのため、制御毎の弁体開度θ2が異なる場合には、制御毎に値vmaxb、α1、α3を可変設定していくことで最適化が図れる。また、制御ごとに上記値を可変していくのは複雑であることから、通常は固定値であるチャンバ容積Vのみの関数としても良い。その場合、変化する実効排気速度Se(θ2)については代表値を用いる。例えば、開度の変化に伴って実効排気速度が1500L/s~15L/sと変化する場合には、代表値として相乗平均√(15×1500)=150L/sを用いる。その場合、値vmaxb、α1、α3は、次式(27)~(29)のようにチャンバ容積Vの関数となる。
vmaxb=F(V)=3000D(Δθa/V) …(27)
α1=G1(V)=200・1502(D/B1)・{Δθa/V 2} …(28)
α3=G3(V)=200・1502(D/B3)・{Δθa/V 2} …(29)
なお、駆動量Δθbとしては、スライド式の圧力調整真空バルブでは70deg程度の固定値に設定する。
As shown in the equations (24) to (26), the values vmaxb, α1 and α3 depend on the chamber volume V and the effective exhaust velocity Se (θ2). Therefore, when the valve body opening θ2 for each control is different, optimization can be achieved by variably setting the values vmaxb, α1, and α3 for each control. Further, since it is complicated to change the above value for each control, it may be a function of only the chamber volume V, which is usually a fixed value. In that case, a representative value is used for the changing effective exhaust velocity Se (θ2). For example, when the effective exhaust speed changes from 1500 L / s to 15 L / s with the change of the opening degree, the geometric mean √ (15 × 1500) = 150 L / s is used as a representative value. In that case, the values vmaxb, α1, and α3 are functions of the chamber volume V as in the following equations (27) to (29).
vmaxb = F (V) = 3000D (Δθa / V)… (27)
α1 = G1 (V) = 200 ・ 150 2 (D / B1) ・ {Δθa / V 2 }… (28)
α3 = G3 (V) = 200 ・ 150 2 (D / B3) ・ {Δθa / V 2 }… (29)
The drive amount Δθb is set to a fixed value of about 70 deg in the slide type pressure adjustment vacuum valve.
次式(27)~(29)に示すように、関数F(V)は1/Vに比例し、関数G(V)は1/V2に比例しているので、関数F(V)、G(V)はチャンバ容積Vに関して図10のように変化する。チャンバ容積Vの減少と共に値vmaxb、α1、α3は増加するが、バルブコントローラ7の弁体駆動能力にも上限があるので、チャンバ容積Vが減少してF(V)、G(V)の値が各上限値に達すると、関数F(V)、G(V)は一定値とされる。式(27)~(29)で表される関数F(V)、G(V)の代わりに、破線で示すようにチャンバ容積Vの増加に対して右下がりの直線としても良いし、チャンバ容積Vの増加と共に単調減少する関数を用いても良い。また、図示はしていないが、階段状に減少する関数でもよい。
As shown in the following equations (27) to (29), the function F (V) is proportional to 1 / V, and the function G (V) is proportional to 1 / V 2 , so that the function F (V), G (V) varies with respect to the chamber volume V as shown in FIG. The values vmaxb, α1 and α3 increase as the chamber volume V decreases, but since there is an upper limit to the valve body driving capacity of the
(変形例1)
図9に示す例では、実施の形態の駆動パターンの比S1b/S2bおよび比S3b/S2bが、従来の場合の比S1/S2aおよびS3/S2aと同じ値となるように駆動パターンを設定した。変形例1では、算出されたTuに対して、最初に上限速度vmaxbを決定する。与えられた駆動量Δθaと駆動時間Tuに対して上限速度vmaxbを設定する場合、Δθa>Tu×vmaxb/2を満たすように設定すると、駆動パターンの形状は図11に示すような台形となる。また、Δθa=Tu×vmaxb/2のように設定すると、駆動パターンの形状は図12に示すような三角形となる。ただし、上限速度vmaxbをΔθa<Tu×vmaxb/2のように設定することはできない。すなわち、上限速度vmaxbは、vmaxb≦2Δθa/Tuのように設定される。
(Modification 1)
In the example shown in FIG. 9, the drive pattern is set so that the ratio S1b / S2b and the ratio S3b / S2b of the drive pattern of the embodiment have the same values as the ratios S1 / S2a and S3 / S2a in the conventional case. In the first modification, the upper limit speed vmaxb is first determined for the calculated Tu. When the upper limit speed vmaxb is set for a given drive amount Δθa and drive time Tu, if Δθa> Tu × vmaxb / 2 is set, the shape of the drive pattern becomes a trapezoid as shown in FIG. Further, when Δθa = Tu × vmaxb / 2, the shape of the drive pattern becomes a triangle as shown in FIG. However, the upper limit speed vmaxb cannot be set as Δθa <Tu × vmaxb / 2. That is, the upper limit speed vmaxb is set as vmaxb ≦ 2Δθa / Tu.
図11のパターンAでは、S1b=S3bのように設定されており、駆動パターンの形状は等脚台形になっている。駆動量Δθaは、区間S1bの駆動量Δθ1と、区間S2bの駆動量Δθ2と、区間S3bの駆動量Δθ3との和「Δθ1+Δθ2+Δθ3」で表される。一方、図示下側のパターンBは、S1b’≠S3b’のように設定した場合を示す。パターンBはS3b<S3b’のように設定されているので、スローダウン区間の加速度の大きさがパターンAよりも小さく、弁体停止時の振動をより小さくすることができる。 In the pattern A of FIG. 11, S1b = S3b is set, and the shape of the drive pattern is an isosceles trapezoid. The drive amount Δθa is represented by the sum “Δθ1 + Δθ2 + Δθ3” of the drive amount Δθ1 in the section S1b, the drive amount Δθ2 in the section S2b, and the drive amount Δθ3 in the section S3b. On the other hand, the pattern B on the lower side of the drawing shows a case where S1b'≠ S3b'. Since the pattern B is set as S3b <S3b', the magnitude of the acceleration in the slowdown section is smaller than that of the pattern A, and the vibration when the valve body is stopped can be made smaller.
パターンA,Bの駆動量Δθaは等しいので、Δθ1+Δθ3=Δθ1’+Δθ3’となっている。すなわち、図11に示す台形パターンの場合には、駆動量Δθaと駆動時間Tuとから、Δθa>Tu×vmaxb/2のように上限速度vmaxbを設定すると、Δθ1+Δθ3の値が決まる。次いで、「Δθ1+Δθ3=一定」の条件で、区間S1b、S3bの駆動量Δθ1、Δθ3、すなわち区間S1b、S3bの長さを所望の値に決定する。 Since the driving amounts Δθa of the patterns A and B are equal, Δθ1 + Δθ3 = Δθ1'+ Δθ3'. That is, in the case of the trapezoidal pattern shown in FIG. 11, when the upper limit speed vmaxb is set as Δθa> Tu × vmaxb / 2 from the drive amount Δθa and the drive time Tu, the value of Δθ1 + Δθ3 is determined. Next, under the condition of "Δθ1 + Δθ3 = constant", the drive amounts Δθ1 and Δθ3 of the sections S1b and S3b, that is, the lengths of the sections S1b and S3b are determined to be desired values.
図12は、駆動パターンの形状が三角形の場合を示す図である。パターンCはS1b=S3bと設定した場合であり、パターンDはS1b’≠S3b’のように設定した場合である。当然、図12における上限速度vmaxbの値は、図11における上限速度vmaxbの値よりも大きい。図12に示す三角形パターンの場合にも、駆動量Δθaと駆動時間Tuとから、Δθa=Tu×vmaxb/2を満たすように上限速度vmaxbを設定する。この場合、Δθa=Δθ1+Δθ3である。そして、区間S1b、S3bの駆動量Δθ1、Δθ3、すなわち区間S1b、S3bの長さを所望の値に決定する。 FIG. 12 is a diagram showing a case where the shape of the drive pattern is a triangle. Pattern C is a case where S1b = S3b is set, and pattern D is a case where S1b'≠ S3b'. Naturally, the value of the upper limit speed vmaxb in FIG. 12 is larger than the value of the upper limit speed vmaxb in FIG. Also in the case of the triangular pattern shown in FIG. 12, the upper limit speed vmaxb is set so as to satisfy Δθa = Tu × vmaxb / 2 from the drive amount Δθa and the drive time Tu. In this case, Δθa = Δθ1 + Δθ3. Then, the drive amounts Δθ1 and Δθ3 of the sections S1b and S3b, that is, the lengths of the sections S1b and S3b are determined to be desired values.
図11の台形パターンおよび図12の三角形パターンのいずれの場合も、駆動量Δθaと駆動時間Tuと上限速度vmaxbとから和「S1b+S3b」の値が決まる。その場合、和「S1b+S3b」の値をより大きく設定することで、弁体駆動停止時の振動をより小さくすることが可能となる。和「S1b+S3b」の値が最も大きくなるのは、図12のように駆動パターンの形状を三角形とした場合である。そのときの上限速度vmaxbはvmaxb=2Δθa/Tuで与えられる。 In both the trapezoidal pattern of FIG. 11 and the triangular pattern of FIG. 12, the value of the sum "S1b + S3b" is determined from the drive amount Δθa, the drive time Tu, and the upper limit speed vmaxb. In that case, by setting the value of the sum "S1b + S3b" to a larger value, it is possible to further reduce the vibration when the valve body drive is stopped. The value of the sum "S1b + S3b" becomes the largest when the shape of the drive pattern is a triangle as shown in FIG. The upper limit speed vmaxb at that time is given by vmaxb = 2Δθa / Tu.
(変形例2)
図13は、変形例2を説明する図である。弁体駆動能力が高いバルブの場合には、上限速度vmaxbは可能な限り高い値に設定し、加速度の絶対値α1、α3のみをVの関数で変えるのが良い。この場合、S1c/S2c≠S1/S2a、S3c/S2c≠S3/S2bとなり、加速度の絶対値α1、α3は、図示左側の実施の形態の駆動パターンの場合よりも小さくなる。図13では、上限速度vmaxbは、バルブコントローラ7の駆動能力上限値に設定されている。
(Modification 2)
FIG. 13 is a diagram illustrating a
(校正モード)
圧力調整真空バルブ1で圧力制御を行う場合、装置チャンバ2のチャンバ容積Vおよび排気系(圧力調整真空バルブ1、ターボ分子ポンプ3)実効排気速度Se(θ)に基づいて制御が行われる。そのため、排気系を装置チャンバ2に取り付けプロセスを行う前に、装置チャンバ2のチャンバ容積Vおよび排気系の実効排気速度Se(θ)の計測を行うのが一般的である。上述した圧力応答曲線の特性を表す時定数τも、τ=V/Se(θ)のようにチャンバ容積Vと実効排気速度Se(θ)との比で表されるので、チャンバ容積Vおよび実効排気速度Se(θ)を正確に把握しておくことは、圧力制御の制御精度の向上および駆動時間Tの適切な設定にとって重要である。
(Calibration mode)
When the pressure is controlled by the pressure adjusting
図14は、校正モード動作の一例を示す図であり、圧力調整真空バルブ1の開度θ(実線L31)と、真空計6により計測される装置チャンバ2の圧力P(破線L32)とを示したものである。図14に示す校正モード動作では、最初に複数の開度θ(i)における実効排気速度S(θ)を計測し、次に、チャンバ容積Vを計測する。
FIG. 14 is a diagram showing an example of calibration mode operation, showing the opening degree θ (solid line L31) of the pressure adjusting
実効排気速度S(θ)の計測では、ガス流量Qinに対して複数の開度θ(i)における圧力(ほぼ平衡圧力とみなせる圧力)Pを計測し、計算式「S(θ)=Qin/P」により実効排気速度S(θ)を算出する。チャンバ容積Vの計測では、ガス流量Qinの状態で圧力調整真空バルブ1を全閉状態(実効排気速度=0)にし、圧力変化率dP/dtを計測する。チャンバ容積Vは、計算式「V=Qin/(dP/dt)」によりを算出される。
In the measurement of the effective exhaust gas velocity S (θ), the pressure (pressure that can be regarded as almost equilibrium pressure) P at a plurality of openings θ (i) is measured with respect to the gas flow rate Qin, and the formula “S (θ) = Qin / The effective exhaust velocity S (θ) is calculated by "P". In the measurement of the chamber volume V, the pressure adjusting
まず、開度θを100%に設定して、所定流量Qinのガスを装置チャンバ2に流入させ、圧力値が安定するまで待つ。次いで、複数の開度θ(i)における圧力を取得する処理を行う。ただし、i=1、2、3、・・・、Nである。時刻t1に開度θを100%からθ(1)=0%へと変更し、圧力が安定したならば真空計6により圧力値P(1)を計測する。なお、開度=0%とは、図2に示すようにバルブプレート11を開口131と対向する位置に配置した状態であって、バルブプレート11がバルブシートに押し付けられた状態(全閉状態)ではない。そのため、開度変更により圧力値は上昇するが、圧力上昇がゼロとなって圧力値が安定した状態では、開度=0%におけるバルブコンダクタンスに応じた圧力値となる。
First, the opening degree θ is set to 100%, a gas having a predetermined flow rate of Qin is made to flow into the
同様に、時刻t2、t3、・・・、tNにおいて、開度をθ(2),θ(3),・・・,θ(N)=100%に設定し、複数の開度θ(2),θ(3),・・・,θ(N)=100%に対する圧力値P(2),P(3),・・・,P(N)をそれぞれ取得する。そして、取得された圧力値P(1)~P(N)と流量Qinとから、実効排気速度S(θ1)~S(θN)を算出する。 Similarly, at times t2, t3, ..., TN, the opening degree is set to θ (2), θ (3), ..., θ (N) = 100%, and a plurality of opening degree θ (2). ), θ (3), ..., θ (N) = 100%, and the pressure values P (2), P (3), ..., P (N) are acquired, respectively. Then, the effective exhaust speed S (θ1) to S (θN) is calculated from the acquired pressure values P (1) to P (N) and the flow rate Qin.
次いで、時刻taにおいて開度θを100%から全閉状態とし、圧力上昇過程において複数の圧力値を複数の異なる時刻において計測する。そして、その複数の圧力値に基づいて圧力変化率dP/dtを算出し、V=Qin/(dP/dt)からチャンバ容積Vを算出する。算出されたチャンバ容積Vおよび実効排気速度S(θ1)~S(θN)は、バルブコントローラ7の制御部72に設けられたメモリに記憶される。
Next, at time ta, the opening degree θ is set to a fully closed state from 100%, and a plurality of pressure values are measured at a plurality of different times in the pressure rising process. Then, the pressure change rate dP / dt is calculated based on the plurality of pressure values, and the chamber volume V is calculated from V = Qin / (dP / dt). The calculated chamber volume V and effective exhaust speeds S (θ1) to S (θN) are stored in a memory provided in the
以上のような校正モードを実行することにより、装置チャンバ2に排気系を接続した状態におけるチャンバ容積Vおよび実効排気速度S(θ)について、より高精度な値を取得することができる。その結果、圧力制御の精度確保しつつ、より適切な駆動時間を設定することができる。なお、ここでは、装置チャンバ2に排気系を接続した状態におけるチャンバ容積Vと実効排気速度S(θ)とを、校正モード動作により求め、それを制御部のメモリに記憶するようにした。しかし、設計図面から計算される装置チャンバ2の容積や、圧力調整バルブ1のコンダクタンスデータおよびターボ分子ポンプの排気性のデータから算出される排気系の実効排気速度計算値を、ユーザが制御部72のメモリに記憶させるようにしても構わない。
By executing the calibration mode as described above, more accurate values can be obtained for the chamber volume V and the effective exhaust speed S (θ) in the state where the exhaust system is connected to the
-第2の実施の形態-
上述した第1の実施の形態では、例えば、図6の場合にように、駆動パラメータである駆動時間T’を上限値Tuの範囲内において長く設定し、スローアップ区間S21およびスローダウン区間S23の傾きの絶対値(加速度の絶対値)を小さくすることで、弁体駆動時の振動の低減を図るようにした。加速度の絶対値の大小は、図5から分かるようにトルク電流(すなわち電力)の大小を表しており、スローアップ区間S21およびスローダウン区間S23における電力をより小さくすることで振動低減を図っている。
-Second embodiment-
In the first embodiment described above, for example, as in the case of FIG. 6, the drive time T', which is a drive parameter, is set long within the range of the upper limit value Tu, and the slow-up section S21 and the slow-down section S23 are set. By reducing the absolute value of tilt (absolute value of acceleration), vibration during valve body drive was reduced. As can be seen from FIG. 5, the magnitude of the absolute value of the acceleration represents the magnitude of the torque current (that is, the electric power), and the vibration is reduced by making the electric power in the slow-up section S21 and the slow-down section S23 smaller. ..
ところで、圧力調整真空バルブでは、例えば、図5のように設定された弁体動作速度(または加速度)に対して、そのような駆動動作が可能な最小電源容量が仕様により定められている。ユーザは、最小電源容量以上の電源容量を有する供給電源を準備する必要があった。そのため、最小電源容量よりも電源容量の小さな供給電源を用いた場合には、例えば、電力の大きなスローアップ区間におけるモータ制御が正しくできず、正確な調圧制御ができないおそれがある。第2の実施の形態では、そのような不都合の発生を防止できるバルブ制御、すなわち、供給電源の容量に合わせて弁体の駆動パラメータ設定を変更する機能について説明する。 By the way, in the pressure adjusting vacuum valve, for example, the minimum power supply capacity capable of such a driving operation is defined by the specification with respect to the valve body operating speed (or acceleration) set as shown in FIG. The user had to prepare a power supply having a power supply capacity equal to or higher than the minimum power supply capacity. Therefore, when a power supply having a power supply capacity smaller than the minimum power supply capacity is used, for example, motor control in a slow-up section with a large power cannot be performed correctly, and accurate pressure regulation control may not be possible. In the second embodiment, valve control that can prevent the occurrence of such inconvenience, that is, a function of changing the drive parameter setting of the valve body according to the capacity of the supply power supply will be described.
図15は、圧力調整真空バルブ1およびバルブコントローラ7のブロック図である。前述したように、圧力調整真空バルブ1には、バルブプレート11(図2参照)を開閉駆動するためのモータ12、および、モータ12の回転位置を検出するエンコーダ121が設けられている。モータ12の回転量から、バルブプレート11の位置を求めることができる。
FIG. 15 is a block diagram of the pressure adjusting
バルブコントローラ7は、外部インターフェース73を介して外部DC電源10および装置コントローラ9に接続されている。装置コントローラ9からの目標圧力は、通信部74を介して制御部72に入力される。駆動部71は、制御部72からの制御信号に基づいてモータ12を駆動する。圧力調整真空バルブ1は外部DC電源10から電力が供給され、電源供給部75によって、駆動部71および制御部72等の各部にそれぞれに応じた電圧の電源が供給される。通常、モータ駆動はPWM制御が用いられる。この時、駆動電圧は外部DC電源10の電圧となり、また、駆動電流はPWM制御され平滑化されたトルク電流となる。制御部72は、後述するように、電源電圧信号とトルク電流信号をモニタし、閾値と比較してそれらを判別しアラームを発報する。ユーザは、バルブコントローラ7に設けられた操作部76を手動操作することで、後述する設定を行うことができる。表示部77には、圧力調整真空バルブ1の状態、設定、アラーム等が表示される。
The
一般に、DC電源は過負荷(過電流)保護機能を備えており、過負荷を検知すると出力電圧を低下させ、さらに過負荷が出力短絡レベルと検知した場合、出力をシャットダウンする。外部DC電源10の出力電圧低下は電源供給部75により検出され、検出結果は制御部72に入力される。本実施の形態では、外部DC電源10の電圧低下をモニタすることで、過負荷(過電流)の判断をし、その判断結果に基づいて後述する駆動パラメータの決定を行う。
Generally, a DC power supply has an overload (overcurrent) protection function, and when an overload is detected, the output voltage is lowered, and when an overload is detected as an output short circuit level, the output is shut down. The output voltage drop of the external
図16は、図5に駆動電力の変化のグラフを追加したものである。一般に、モータが発生するトルク生成に寄与するトルク電流は、電源から供給される駆動電流Idcに比例する。駆動電圧となる電源電圧をVdcとすると、駆動電圧Vdcと駆動電流 Idcの積(Vdc×Idc)が駆動電力Pである。電源容量がPps、駆動電力以外の制御系などで必要な最大電力をPαとすると、駆動電力の最大値Pmaxは次式(30)で表される。
Pmax=Pps-Pα …(30)
FIG. 16 is a graph of changes in driving power added to FIG. Generally, the torque current that contributes to the torque generation generated by the motor is proportional to the drive current Idc supplied from the power source. Assuming that the power supply voltage that is the drive voltage is Vdc, the product of the drive voltage Vdc and the drive current Idc (Vdc × Idc) is the drive power P. Assuming that the power supply capacity is Pps and the maximum power required for a control system other than the drive power is Pα, the maximum value Pmax of the drive power is expressed by the following equation (30).
Pmax = Pps-Pα ... (30)
図16では、弁体駆動に使う電力、すなわち、外部DC電源10が提供可能な電力の最大値がPmaxであり、このときトルク電流つまりモータ電流の最大値がImaxとなる。弁体駆動における駆動パラメータとしては駆動時間、駆動加速度、駆動速度があるが、本実施の形態では、駆動中のモータ電流が最大値Imaxを超えないように、すなわち、Imaxに制限される最大速度vmaxおよび加速度の大きさ(絶対値)αmaxで弁体駆動を制御する。
In FIG. 16, the maximum value of the electric power used for driving the valve body, that is, the electric power that can be provided by the external
供給電源の容量に合わせた駆動パラメータの設定は、圧力調整真空バルブ1をチャンバに搭載して使用開始する際や、第1の実施の形態で説明した校正モードの最初の段階で実施される。駆動パラメータとしては、図16の定速区間S2における駆動速度vmaxと、スローアップ区間S1およびスローダウン区間S3における加速度の大きさα1,α3が考えられる。ここでは、αmax=α1=α3とし、vmaxおよびαmaxを駆動パラメータとする。vmaxおよびαmaxは、上述したImax(Pmax)に対応する最大速度および加速度の大きさである。駆動パラメータ(vmax、αmax)の設定段数nについては、n=5の場合を例に説明する。すなわち、駆動パラメータに関しては、5つの最大電力Pmax1~Pmax5に対応した駆動パラメータのセット(vmax1、αmax1)、(vmax2、αmax2)、(vmax3、αmax3)、(vmax4、αmax4)、(vmax5、αmax5)が、制御部72のメモリに予め設定されている。なお、Pmax1<Pmax2<Pmax3<Pmax4<Pmax5であるとする。
The setting of the drive parameters according to the capacity of the power supply is carried out when the pressure adjusting
図17は、制御部72で実行される駆動パラメータ設定処理の一例を示すフローチャートである。ステップS110では、予め設定されている駆動パラメータの段数nを5に設定する。ステップS120では、駆動パラメータを、最も大きな最大電力Pmax5に対応する駆動パラメータ(vmax5、αmax5)に設定する。ステップS130では、駆動パラメータ(vmax5、αmax5)で弁体駆動動作をさせる。例えば、αmax5で図16に示すようなスローアップ駆動を行わせる。この時、駆動電流Imax5が流れるが、これが外部DC電源10にとって過負荷(過電流)である場合には、外部DC電源10の出力電圧が低下する。
FIG. 17 is a flowchart showing an example of the drive parameter setting process executed by the
ステップS140では、外部DC電源10の出力電圧が低下したか否かを判定し、電圧低下がある場合にはステップS150へ進み、電圧低下がない場合にはステップS145へ進む。外部DC電源10の出力電圧が低下しない場合は、外部DC電源10が最大電力Pmax5を出力可能なので、ステップS145において、現在の段数n=5の駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)を駆動パラメータに決定する。一方、ステップS140で電圧低下ありと判定されると、ステップS150へ進む。
In step S140, it is determined whether or not the output voltage of the external
ステップS150では、現在の駆動パラメータ設定が(vmax1、αmax1)か否かを判定する。現在の駆動パラメータ設定が(vmax1、αmax1)であると判定された場合(yes)、外部DC電源10は、最も小さな電力Pmax1の駆動パラメータであっても使用できないので、ステップS150からステップS155へ進んでアラームを発報する。例えば、外部DC電源10が容量不足であることを表示部76に表示したり、または、外部DC電源10の容量不足を知らせる警報信号を装置コントローラ9に出力したりする。一方、ステップS150において現在の駆動パラメータ設定が(vmax1、αmax1)でないと判定されると、ステップS160に進んで駆動パラメータの段数nを1だけ小さくして、ステップS120へ戻る。
In step S150, it is determined whether or not the current drive parameter setting is (vmax1, αmax1). When it is determined that the current drive parameter setting is (vmax1, αmax1) (yes), the external
以上のように、ステップS140で電圧低下なしと判定されるまでは、ステップS120からステップS160までの処理が繰り返し実行され、ステップS140で電圧低下ありと判定されたときの段数nの駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)が、実際に使用する駆動パラメータに決定される。そして、最も小さな最大電力Pmax1の駆動パラメータ設定(vmax1、αmax1)でもステップS140で電圧低下ありと判定される場合には、ステップS155において、外部DC電源10の容量不足を知らせるアラームが発報される。
As described above, the processes from step S120 to step S160 are repeatedly executed until it is determined in step S140 that there is no voltage decrease, and the drive parameter (vmaxn) of the number of stages n when it is determined in step S140 that there is a voltage decrease. , Αmaxn) is determined as the drive parameter actually used. If it is determined in step S140 that there is a voltage drop even with the drive parameter setting (vmax1, αmax1) of the smallest maximum power Pmax1, an alarm is issued in step S155 to notify that the capacity of the external
(調圧制御時の駆動パターンの設定)
図18は、調圧時の駆動量がΔθaと、駆動時間Tの上限値として算出される駆動時間Tuとに基づく駆動パターン設定の、一例を示す図である。図18の図示左側に示す駆動パターンは、駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)と駆動時間Tuとに基づいて設定された駆動パターンである。駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)が決まると、スローアップ区間S1およびスローダウン区間S3の加速度の大きさは次式(31)のように設定され、それらの区間の時間も自動的に決まるので、定速区間の時間S2aは次式(32)で算出される。この駆動パターンにおける駆動量Δθは、一般的に駆動量Δθaとは異なる。
α1=α2=αmaxn …(31)
S2a=Tu-(S1+S3) …(32)
(Setting of drive pattern at the time of pressure adjustment control)
FIG. 18 is a diagram showing an example of driving pattern setting based on the driving amount Δθa at the time of pressure adjustment and the driving time Tu calculated as the upper limit value of the driving time T. The drive pattern shown on the left side of FIG. 18 is a drive pattern set based on the drive parameters (vmaxn, αmaxn) and the drive time Tu. When the drive parameters (vmaxn, αmaxn) are determined, the magnitude of the acceleration in the slow-up section S1 and the slow-down section S3 is set as in the following equation (31), and the time in those sections is also automatically determined. The time S2a in the speed section is calculated by the following equation (32). The drive amount Δθ in this drive pattern is generally different from the drive amount Δθa.
α1 = α2 = αmaxn… (31)
S2a = Tu- (S1 + S3) ... (32)
図18は、Δθ>Δθaの場合を示したもので、この場合には、図示右側に示す駆動パターンのように駆動量がΔθaとなるように、時間S1,S2aおよびS3は固定したまま、定速区間の速度、スローアップ区間およびスローダウン区間の加速度の大きさを、vmaxnb、α11,α31に補正し、補正後の値を駆動パラメータに採用する。vmaxnb<vmaxnであり、α11=α31<αmaxnである。なお、Δθ<Δθaの場合には、α1=α2=αmaxnと設定すると共に、Δθ=ΔθaとなるようにS2aを式(32)で算出される値よりも増加させる。また、Δθ=Δθaとなった場合には、駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)を制御に用いる。 FIG. 18 shows the case where Δθ> Δθa. In this case, the times S1, S2a and S3 are fixed so that the drive amount is Δθa as shown in the drive pattern shown on the right side of the drawing. The speed in the speed section and the magnitude of the acceleration in the slow-up section and slow-down section are corrected to vmaxnb, α11, and α31, and the corrected value is adopted as the drive parameter. vmaxnb <vmaxn and α11 = α31 <αmaxn. When Δθ <Δθa, α1 = α2 = αmaxn is set, and S2a is increased from the value calculated by the equation (32) so that Δθ = Δθa. When Δθ = Δθa, the drive parameters (vmaxn, αmaxn) are used for control.
(変形例3)
第1の実施の形態では、図10に示すようなチャンバ容積Vの関数F(V),G1(V)を用いて、式(27)、(28)のようにvmaxbおよびα1を設定する場合について説明した。
vmaxb=F(V)=3000D(Δθa/V) …(27)
α1=G1(V)=200・1502(D/B1)・{Δθa/V2} …(28)
第2の実施の形態では、図17に示す処理によって駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)が決定されるので、図10の関数F(V),G1(V),G3(V)の代わりに、図19に示すようなF1(V)、G11(V)、G31(V)を採用する。F1(V)、G11(V)、G31(V)は、チャンバ容積Vの小さな領域においては、値がvmaxn、αmaxnに制限される。
(Modification 3)
In the first embodiment, vmaxb and α1 are set as in the equations (27) and (28) by using the functions F (V) and G1 (V) of the chamber volume V as shown in FIG. Explained.
vmaxb = F (V) = 3000D (Δθa / V)… (27)
α1 = G1 (V) = 200 ・ 150 2 (D / B1) ・ {Δθa / V 2 }… (28)
In the second embodiment, the drive parameters (vmaxn, αmaxn) are determined by the process shown in FIG. 17, and therefore, instead of the functions F (V), G1 (V), and G3 (V) in FIG. 10, FIG. F1 (V), G11 (V), and G31 (V) as shown in 19 are adopted. The values of F1 (V), G11 (V), and G31 (V) are limited to vmaxn and αmaxn in a region where the chamber volume V is small.
(変形例4)
上述した第2の実施の形態では、校正モード時に、駆動パラメータを電源容量に応じた値に設定するようにした。ところで、バルブ内の異物付着などにより、弁体駆動に関して一時的な負荷増加が生じる場合がある。制御部72は、電源電圧低下をリアルタイムでモニタしているので、駆動パラメータの設定変更は、このような一時的な負荷増加に対しても適用可能である。すなわち、弁体駆動中に電源電圧低下が検出されたならば、駆動パラメータを一段下げる。それにより、弁体駆動の一時的な負荷増加により、外部DC電源10の過負荷(過電流)保護機能が作動するのを防止することができる。
(Modification example 4)
In the second embodiment described above, the drive parameter is set to a value corresponding to the power supply capacity in the calibration mode. By the way, a temporary increase in load may occur in driving the valve body due to foreign matter adhering to the inside of the valve. Since the
(変形例5)
上述した第2の実施の形態や変形例4では、制御部72が自動的に駆動パラメータを設定する構成としたが、駆動パラメータを外部から入力して設定するようにしても良い。例えば、ユーザが操作部76を操作して駆動パラメータを設定できるような構成をさらに追加しても良い。操作部76を操作することで、表示部77に駆動パラメータ設定画面を表示させ、複数種類の設定から所望の駆動パラメータを選択する。例えば、標準モードと、標準モードよりも最大電力の小さなモードを1種類以上とをそれぞれ用意しておき、ユーザがそれらから一つを選択できるようにしても良い。なお、標準モードは、校正モード時に決定される駆動パラメータを用いるモードに設定する。また、ユーザが操作部76を操作する代わりに、設定するモードを装置コントローラ9からの指令で設定するようにしても良い。
(Modification 5)
In the second embodiment and the
上述した例示的な実施の形態および変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。 It will be understood by those skilled in the art that the above-described exemplary embodiments and variations are specific examples of the following embodiments.
[1]一態様に係る圧力調整真空バルブは、弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動部と、前記駆動部により駆動される前記弁体の開度を制御する開度制御部と、第1の開度から駆動開始して第2の開度に駆動停止させるまでの弁体駆動の駆動パラメータを、弁体駆動電力を低下させるように設定する設定部と、を備える。
弁体駆動の駆動パラメータを、弁体駆動電力を低下させるように設定することにより、駆動開始から駆動停止までの弁体駆動に伴う振動を低減させることができる。
[1] The pressure adjusting vacuum valve according to one aspect includes a valve body, a drive unit for opening and closing the valve body, and an opening degree control unit for controlling the opening degree of the valve body driven by the drive unit. It is provided with a setting unit for setting the drive parameter of the valve body drive from the first opening degree to the start of the drive to the second opening degree so as to reduce the valve body drive power.
By setting the drive parameter of the valve body drive so as to reduce the valve body drive power, it is possible to reduce the vibration accompanying the valve body drive from the start of the drive to the stop of the drive.
[2]上記[1]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記駆動パラメータは弁体駆動時間であって、前記設定部は、前記弁体駆動時間を圧力応答への影響を示す指標に基づいて設定する。
例えば、上述した第1の実施の形態では、圧力応答への影響を示す指標として、駆動時間に起因する圧力制御時の圧力誤差推定値を適用することにより弁体駆動電力が抑えられ、弁体駆動の振動低減を図ることができる。
[2] In the pressure adjustment vacuum valve according to the above [1], the drive parameter is the valve body drive time, and the setting unit sets the valve body drive time based on an index indicating the influence on the pressure response. Set.
For example, in the first embodiment described above, the valve body drive power is suppressed by applying the pressure error estimation value at the time of pressure control due to the drive time as an index showing the influence on the pressure response, and the valve body is used. It is possible to reduce the vibration of the drive.
[3]上記[2]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記圧力応答への影響を示す指標として、駆動時間に起因する圧力制御時の圧力誤差推定値を適用し、前記開度制御部は、前記圧力誤差推定値が所定許容値以下となるように前記弁体駆動時間を設定する。例えば、上述した圧力誤差「ΔPτ/La(τa)」を圧力誤差推定値に適用し、この圧力誤差「ΔPτ/La(τa)」が所定許容値(=要求誤差ΔE)以下となるように、弁体駆動時間をTuに設定する。 [3] In the pressure adjustment vacuum valve according to the above [2], a pressure error estimated value at the time of pressure control due to the drive time is applied as an index showing the influence on the pressure response, and the opening degree control unit is used. , The valve body drive time is set so that the estimated pressure error value is equal to or less than a predetermined allowable value. For example, the above-mentioned pressure error "ΔPτ / La (τa)" is applied to the pressure error estimated value so that the pressure error "ΔPτ / La (τa)" is equal to or less than a predetermined allowable value (= required error ΔE). Set the valve body drive time to Tu.
図3、4に示すように、駆動時間TがT=0であれば曲線Laのように時定数τ=V/Se(θ)の圧力応答曲線となるので、圧力応答への影響がない。しかし、T>0である場合には、圧力応答曲線Lbのように圧力応答に対する駆動時間Tの影響が発生する。例えば、図9の図示右側に示す駆動パターンで駆動する場合、弁体駆動時の振動を小さくするためには、駆動時間Tは大きければ大きいほど良いが、逆に、駆動時間Tを大きくするほど圧力応答への影響が大きくなる。そこで、圧力誤差ΔPτ/La(τa)が要求誤差ΔEを満たすように駆動時間をTuに設定することで、圧力応答への影響を抑制しつつ振動の低減を図るようにした。 As shown in FIGS. 3 and 4, when the drive time T is T = 0, the pressure response curve has a time constant τ = V / Se (θ) like the curve La, so that there is no influence on the pressure response. However, when T> 0, the influence of the drive time T on the pressure response occurs as shown in the pressure response curve Lb. For example, in the case of driving with the drive pattern shown on the right side of FIG. 9, in order to reduce the vibration during valve body drive, the larger the drive time T is, the better, but conversely, the larger the drive time T is. The effect on the pressure response increases. Therefore, by setting the drive time to Tu so that the pressure error ΔPτ / La (τa) satisfies the required error ΔE, the vibration is reduced while suppressing the influence on the pressure response.
また、駆動時間Tの他の設定方法で説明したように、図4に示す圧力応答曲線La、Lcに基づいて駆動時間Tの上限値Tuを設定しても良い。この場合、圧力応答への影響を示す指標である圧力誤差を例えば6%とすると、Tuは時定数τaの1/10程度となる。すなわち、駆動時間TをT=0.1τaと設定することで、圧力応答への影響を抑制しつつ振動の低減を図ることができる。 Further, as described in another setting method of the drive time T, the upper limit value Tu of the drive time T may be set based on the pressure response curves La and Lc shown in FIG. In this case, assuming that the pressure error, which is an index showing the influence on the pressure response, is, for example, 6%, Tu is about 1/10 of the time constant τa. That is, by setting the drive time T to T = 0.1τa, it is possible to reduce the vibration while suppressing the influence on the pressure response.
[4]上記[2]または[3]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記開度制御部は、圧力調整真空バルブが装着されるチャンバの容積に応じて前記弁体駆動時間を算出する。時定数τは、チャンバ容積Vと排気系の実効排気速度Se(θ)とから、τ=V/Se(θ)のように表される。そのため、例えば、駆動時間TをT=0.1τaで設定する場合、装置チャンバ2の実際の容積Vを用いた時定数τa=V/Se(θ)を用いることで、装置構成を反映したより適切な駆動時間Tを設定することができる。
[4] In the pressure adjusting vacuum valve according to the above [2] or [3], the opening degree control unit calculates the valve body driving time according to the volume of the chamber in which the pressure adjusting vacuum valve is mounted. The time constant τ is expressed as τ = V / Se (θ) from the chamber volume V and the effective exhaust velocity Se (θ) of the exhaust system. Therefore, for example, when the drive time T is set at T = 0.1τa, the time constant τa = V / Se (θ) using the actual volume V of the
[5]上記[2]から[4]までのいずれかに記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記開度制御部は、前記弁体駆動時間に基づいて弁体駆動速度および弁体駆動加速度を設定する。例えば、設定された駆動時間Tuに基づいて、図9の図示右側に示すような駆動パターンを設定する。具体的には、S1b=B1・Tu、S2b=B2・Tu、S3b=B3・Tuおよびvmaxb=2D(Δθa/Tu)のように設定する。このように設定することで、台形パターンの斜辺の傾きの大きさ、すなわち、区間S1b、S3bの加速度の絶対値α1、α3を、図9の図示左は輪に示す従来の場合よりも小さくすることができ、振動低減を図ることができる。 [5] In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of the above [2] to [4], the opening control unit sets the valve body drive speed and the valve body drive acceleration based on the valve body drive time. do. For example, a drive pattern as shown on the right side of the drawing in FIG. 9 is set based on the set drive time Tu. Specifically, it is set as S1b = B1 · Tu, S2b = B2 · Tu, S3b = B3 · Tu and vmaxb = 2D (Δθa / Tu). By setting in this way, the magnitude of the inclination of the hypotenuse of the trapezoidal pattern, that is, the absolute values α1 and α3 of the accelerations of the sections S1b and S3b are made smaller than the conventional case shown in the left side of FIG. It is possible to reduce vibration.
[6]上記[5]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記開度制御部は、前記弁体駆動時間に基づいて、加速駆動時間と減速駆動時間との和が最も長くなるように、前記弁体駆動速度および前記弁体駆動加速度を設定する。例えば、図12に示すように、形状が三角形の駆動パターンを採用すれば良い。駆動パターンをそのように設定することで、加速駆動時間S1bと減速駆動時間S3bとの和の値を最も大きく設定することができ、弁体駆動停止時の振動を可能な限り小さくすることができる。 [6] In the pressure adjusting vacuum valve according to the above [5], the opening control unit has the longest sum of the acceleration drive time and the deceleration drive time based on the valve body drive time. The valve body drive speed and the valve body drive acceleration are set. For example, as shown in FIG. 12, a drive pattern having a triangular shape may be adopted. By setting the drive pattern in this way, the value of the sum of the acceleration drive time S1b and the deceleration drive time S3b can be set to be the largest, and the vibration when the valve body drive is stopped can be minimized. ..
[7]上記[6]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記減速駆動時間は前記加速駆動時間よりも長く設定されるのが好ましい。それにより、弁体停止時の振動をより低減することができる。 [7] In the pressure adjusting vacuum valve according to the above [6], it is preferable that the deceleration drive time is set longer than the acceleration drive time. Thereby, the vibration when the valve body is stopped can be further reduced.
[8]上記[5]から[7]までのいずれかに記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記弁体駆動速度の上限速度は、前記駆動部の駆動上限能力に対応する速度に設定される。それにより、振動低減を図りつつ駆動時間をより短くすることができる。 [8] In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of the above [5] to [7], the upper limit speed of the valve body drive speed is set to a speed corresponding to the drive upper limit capacity of the drive unit. As a result, the drive time can be shortened while reducing vibration.
[9]上記[2]から[8]までのいずれかに記載の圧力調整真空バルブにおいて、チャンバの容積、および、チャンバに接続された圧力調整真空バルブの実効排気速度を計測する校正処理を実行する校正制御部をさらに備え、前記校正処理においては、前記開度制御部により設定される弁体駆動時間よりも長い駆動時間で前記弁体が駆動される。 [9] In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of [2] to [8] above, a calibration process for measuring the volume of the chamber and the effective exhaust speed of the pressure adjusting vacuum valve connected to the chamber is executed. In the calibration process, the valve body is driven with a drive time longer than the valve body drive time set by the opening degree control unit.
図14に示すような校正処理において、弁体開度θ(i)を複数の値に変化させ、それぞれの弁体開度θ(i)で計測される圧力値Pに基づいて、各弁体開度θ(i)における実効排気速度S(θ)が算出される。圧力計測値Pの誤差は実効排気速度S(θ)の誤差を招くので、圧力計測値Pを取得する際には、圧力計測値Pに対する開度変更時の振動の影響を十分小さくする必要がある。そのため、校正処理における開度変更時の駆動時間Tを、開度制御部により設定される弁体駆動時間よりも長い駆動時間設定するのが好ましい。例えば、開度制御部により設定される弁体駆動時間の4倍程度に設定される。 In the calibration process as shown in FIG. 14, the valve body opening θ (i) is changed to a plurality of values, and each valve body is based on the pressure value P measured at each valve body opening θ (i). The effective exhaust speed S (θ) at the opening θ (i) is calculated. Since the error of the pressure measurement value P causes an error of the effective exhaust speed S (θ), when acquiring the pressure measurement value P, it is necessary to sufficiently reduce the influence of the vibration when the opening degree is changed on the pressure measurement value P. be. Therefore, it is preferable to set the drive time T when the opening degree is changed in the calibration process to be longer than the valve body drive time set by the opening degree control unit. For example, it is set to about four times the valve body drive time set by the opening degree control unit.
[10]上記[1]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記駆動パラメータは弁体駆動時の弁体駆動速度および弁体駆動加速度であって、前記設定部は、圧力調整真空バルブに電力を供給する外部電源の出力可能最大電力に基づいて弁体駆動最大電力を設定し、駆動電力が前記弁体駆動最大電力以下となるように前記弁体駆動速度および前記弁体駆動加速度を設定する。
例えば、図17のステップS130~S145の処理のように、外部DC電源10の出力可能最大電力に基づいて弁体駆動最大電力を設定し、出力電圧が低下しない出力可能最大電力以下となる駆動パラメータ(vmaxn、αmaxn)で弁体駆動を制御する。このように、外部DC電源10の出力可能最大電力に合わせて駆動パラメータを設定するようにしているので、駆動電力が大きくなるスローアップ区間等におけるモータ制御不良の発生を防止できると共に、駆動電力が抑制され振動低減が図れる。
[10] In the pressure adjusting vacuum valve according to the above [1], the driving parameters are the valve body driving speed and the valve body driving acceleration at the time of valve body driving, and the setting unit applies power to the pressure adjusting vacuum valve. The valve body drive maximum power is set based on the output maximum power of the external power supply to be supplied, and the valve body drive speed and the valve body drive acceleration are set so that the drive power is equal to or less than the valve body drive maximum power.
For example, as in the process of steps S130 to S145 of FIG. 17, the valve body drive maximum power is set based on the output maximum power of the external
[11]上記[10]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記設定部は、前記外部電源の供給電圧の弁体駆動時における低下に基づいて前記出力可能最大電力を判定し、その判定結果に基づいて前記駆動パラメータを設定する。例えば、図17のステップS140の処理のように、弁体駆動動作において外部DC電源10の出力電圧が低下したか否かで、外部DC電源10の出力可能最大電力を判断する。
[11] In the pressure adjusting vacuum valve according to the above [10], the setting unit determines the maximum outputable power based on the decrease in the supply voltage of the external power supply when the valve body is driven, and the determination result is used. The drive parameters are set based on the above. For example, as in the process of step S140 in FIG. 17, the maximum outputable power of the external
[12]上記[1]に記載の圧力調整真空バルブにおいて、前記駆動パラメータは弁体駆動時の弁体駆動速度および弁体駆動加速度であって、弁体駆動電力を低下させる駆動パラメータを入力するための入力部をさらに備え、前記設定部は、前記入力部により入力された駆動パラメータを前記弁体駆動の駆動パラメータに設定する。例えば、弁体駆動電力を低下させる駆動パラメータを、ユーザが操作部76を操作して設定しても良いし、外部インターフェース73を介して入力される装置コントローラ9からの指令により設定するようにしても良い。
[12] In the pressure adjustment vacuum valve according to the above [1], the drive parameters are the valve body drive speed and the valve body drive acceleration at the time of valve body drive, and the drive parameters for reducing the valve body drive power are input. Further, the setting unit sets the drive parameter input by the input unit as the drive parameter for driving the valve body. For example, the drive parameter for reducing the valve body drive power may be set by the user by operating the
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。例えば、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. For example, one or more of the modifications can be combined with the above-described embodiment. Other aspects considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1…圧力調整真空バルブ、2…装置チャンバ、3…ターボ分子ポンプ、6…真空計、7…バルブコントローラ、8…TMPコントローラ、9…装置コントローラ、10…外部DC電源、11…バルブプレート、12…モータ、71…駆動部、72…制御部、73…外部インターフェース、74…通信部、75…電源供給部、76…操作部、77…表示部 1 ... pressure adjustment vacuum valve, 2 ... device chamber, 3 ... turbo molecular pump, 6 ... vacuum meter, 7 ... valve controller, 8 ... TMP controller, 9 ... device controller, 10 ... external DC power supply, 11 ... valve plate, 12 ... motor, 71 ... drive unit, 72 ... control unit, 73 ... external interface, 74 ... communication unit, 75 ... power supply unit, 76 ... operation unit, 77 ... display unit
Claims (12)
前記弁体を開閉駆動する駆動部と、
前記駆動部により駆動される前記弁体の開度を制御する開度制御部と、
第1の開度から駆動開始して第2の開度に駆動停止させるまでの弁体駆動の駆動パラメータを、弁体駆動電力を低下させるように設定する設定部と、を備える圧力調整真空バルブ。 With the valve body,
A drive unit that drives the valve body to open and close,
An opening control unit that controls the opening degree of the valve body driven by the driving unit, and an opening control unit.
A pressure adjusting vacuum valve including a setting unit for setting the driving parameters of the valve body drive from the first opening to the driving stop at the second opening so as to reduce the valve body driving power. ..
前記駆動パラメータは弁体駆動時間であって、
前記設定部は、前記弁体駆動時間を圧力応答への影響を示す指標に基づいて設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 1,
The drive parameter is the valve body drive time.
The setting unit is a pressure adjusting vacuum valve that sets the valve body drive time based on an index indicating the influence on the pressure response.
前記圧力応答への影響を示す指標として、駆動時間に起因する圧力制御時の圧力誤差推定値を適用し、
前記開度制御部は、前記圧力誤差推定値が所定許容値以下となるように前記弁体駆動時間を設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 2.
As an index showing the influence on the pressure response, the pressure error estimation value at the time of pressure control due to the drive time is applied.
The opening degree control unit is a pressure adjusting vacuum valve that sets the valve body drive time so that the pressure error estimated value is equal to or less than a predetermined allowable value.
前記開度制御部は、圧力調整真空バルブが装着されるチャンバの容積に応じて前記弁体駆動時間を算出する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 2 or 3.
The opening degree control unit is a pressure-adjusting vacuum valve that calculates the valve body drive time according to the volume of the chamber in which the pressure-adjusting vacuum valve is mounted.
前記開度制御部は、前記弁体駆動時間に基づいて弁体駆動速度および弁体駆動加速度を設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of claims 2 to 4.
The opening degree control unit is a pressure adjusting vacuum valve that sets a valve body drive speed and a valve body drive acceleration based on the valve body drive time.
前記開度制御部は、前記弁体駆動時間に基づいて、加速駆動時間と減速駆動時間との和が最も長くなるように、前記弁体駆動速度および前記弁体駆動加速度を設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 5.
The opening degree control unit sets the valve body drive speed and the valve body drive acceleration so that the sum of the acceleration drive time and the deceleration drive time becomes the longest based on the valve body drive time. Vacuum valve.
前記減速駆動時間は前記加速駆動時間よりも長く設定される、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 6,
A pressure-adjusted vacuum valve in which the deceleration drive time is set longer than the acceleration drive time.
前記弁体駆動速度の上限速度は、前記駆動部の駆動上限能力に対応する速度に設定される、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of claims 5 to 7.
The upper limit speed of the valve body drive speed is a pressure adjusting vacuum valve set to a speed corresponding to the drive upper limit capacity of the drive unit.
チャンバの容積、および、チャンバに接続された圧力調整真空バルブの実効排気速度を計測する校正処理を実行する校正制御部をさらに備え、
前記校正処理においては、前記開度制御部により設定される弁体駆動時間よりも長い駆動時間で前記弁体が駆動される、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to any one of claims 2 to 8.
Further equipped with a calibration control unit that performs a calibration process to measure the volume of the chamber and the effective exhaust rate of the pressure regulating vacuum valve connected to the chamber.
In the calibration process, a pressure adjusting vacuum valve in which the valve body is driven with a drive time longer than the valve body drive time set by the opening degree control unit.
前記駆動パラメータは弁体駆動時の弁体駆動速度および弁体駆動加速度であって、
前記設定部は、圧力調整真空バルブに電力を供給する外部電源の出力可能最大電力に基づいて弁体駆動最大電力を設定し、駆動電力が前記弁体駆動最大電力以下となるように前記弁体駆動速度および前記弁体駆動加速度を設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 1,
The drive parameters are the valve body drive speed and the valve body drive acceleration when the valve body is driven.
The setting unit sets the valve body drive maximum power based on the maximum outputable power of the external power supply that supplies power to the pressure adjustment vacuum valve, and the valve body is set so that the drive power is equal to or less than the valve body drive maximum power. A pressure-adjusted vacuum valve that sets the drive speed and the valve body drive acceleration.
前記設定部は、前記外部電源の供給電圧の弁体駆動時における低下に基づいて前記出力可能最大電力を判定し、その判定結果に基づいて前記駆動パラメータを設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 10.
The setting unit determines the maximum outputable power based on the decrease in the supply voltage of the external power supply when the valve body is driven, and sets the drive parameter based on the determination result.
前記駆動パラメータは弁体駆動時の弁体駆動速度および弁体駆動加速度であって、
弁体駆動電力を低下させる駆動パラメータを入力するための入力部をさらに備え、
前記設定部は、前記入力部により入力された駆動パラメータを前記弁体駆動の駆動パラメータに設定する、圧力調整真空バルブ。 In the pressure adjusting vacuum valve according to claim 1,
The drive parameters are the valve body drive speed and the valve body drive acceleration when the valve body is driven.
It also has an input unit for inputting drive parameters that reduce the valve body drive power.
The setting unit is a pressure adjusting vacuum valve that sets the drive parameter input by the input unit as the drive parameter for driving the valve body.
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