JP3330839B2 - 真空圧力制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は真空容器内を所定
の真空圧力に調整し、保持するようにした真空圧力制御
システムに関する。例えば、半導体の製造工程におい
て、半導体用のウエハを１枚ずつ処理するようにした枚
葉装置に適用され、その真空容器内を所定の真空圧力に
調整するようにした真空圧力制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空容器内を所定の真空圧力
に調整し、保持するようにした真空圧力制御システムが
ある。図１３はこのシステムの一例を開示する。

【０００３】このシステムは真空容器である真空チャン
バ８１を備える。チャンバ８１の中には、半導体用の複
数枚のウエハ８２が段状に配置される。チャンバ８１は
入口８３及び出口８４を有する。入口８３には、チャン
バ８１の中にプロセスガスを供給するための供給源、チ
ャンバ８１の中に供給されたプロセスガスをパージする
ための窒素ガスを供給する供給源がそれぞれ配管８５を
介して接続される。

【０００４】出口８４には、ベローズ式ポペット弁より
なるパイロット操作弁８６の入口が配管８７を介して接
続される。この操作弁８６の出口は、配管８８を介して
真空ポンプ８９に接続される。操作弁８６は両配管８
７，８８の間を選択的に開閉する。配管８８の途中に
は、バタフライ式に開度が調整される開度比例弁９０が
設けられる。

【０００５】この比例弁９０は支軸と、その支軸を中心
に回動される円板状の弁体と（共に図示しない）を有す
る。弁体の外径は配管８８の内径とほぼ同じである。支
軸はステップモータ９１により回転される。支軸の回転
により弁体が回動されることにより、比例弁９０の開度
が変わる。配管８７には、チャンバ８１の中の真空圧力
を検出するための圧力センサ９２が設けられる。配管８
７と圧力センサ９２との間には、メンテナンスの際にセ
ンサ９２に対する圧力の伝達を遮断するための遮断弁９
３が設けられる。コントローラ９４は圧力センサ９２の
検出値を取り込む。コントローラ９４は、チャンバ８１
の中の真空圧力が所定値となるように比例弁９０の開度
を調整するために、モータ９１を制御する。

【０００６】半導体の製造工程において、チャンバ８１
には供給源からプロセスガスが供給される。コントロー
ラ９４は、チャンバ８１の中の真空圧力が目標値より大
気圧へ向かって高くなったとき、比例弁９０の開度を大
きくするためにモータ９１を制御する。これにより、真
空ポンプ８９により吸引される空気の量が多くなる。コ
ントローラ９４は、チャンバ８１の中の真空圧力が目標
値より絶対真空圧へ向かって低くなったときに、比例弁
９０の開度を小さくするためにモータ９１を制御する。
これにより、真空ポンプ８９により吸引される空気の量
が少なくなる。

【０００７】しかし、上記比例弁９０のようなバタフラ
イ式の弁では、構造的には、チャンバ８１から真空ポン
プ８９へ吸引される空気の流れを完全に遮断することが
できない。このため、上記システムでは、吸引空気の流
れを完全に遮断するために、パイロット操作弁８６のよ
うな別途の遮断弁を比例弁９０に対して直列に接続する
必要がある。ここで、遮断弁には、吸引空気の流れを完
全に遮断するための機能の他に、システムに対する電源
の供給が停止したときに直ちに閉じて、吸引空気の流れ
を緊急的に遮断する機能が要求される。このため、パイ
ロット操作弁８６には、バタフライ式の弁とは構造の異
なるシリンダ式の弁が使用される。

【０００８】これに対し、バタフライ式の比例弁９０の
みにより吸引空気の流れを完全に遮断しようとしたとす
る。この場合に、その弁体と配管８８の内壁との間にＯ
リング等のパッキンを介在させることも考えられる。し
かし、上記の半導体製造装置では、比例弁９０を通過す
るプロセスガスの生成物がパッキンの表面に析出するこ
ともある。従って、この生成物が抵抗となり、比例弁９
０の弁体を回動させるのに必要なトルク荷重が過大にな
る。このため、比例弁９０が全閉にはなり難く、吸引空
気の流れが比例弁９０により完全に遮断されなくなるお
それがある。

【０００９】一方、チャンバ８１の中を真空にするとき
には、チャンバ８１の中に多量のプロセスガスが残るこ
とがある。この場合、比例弁９０の開度が過大になるこ
とにより、チャンバ８１から真空ポンプ８９へ多量のプ
ロセスガスが急激に吸引されることになる。このため、
チャンバ８１の中に気流が発生し、その壁面に付着して
いたパーティクルが巻き上げられることがある。又、チ
ャンバ８１が石英で構成された場合、そのチャンバ８１
の中が大気圧から真空圧へ急激に変化したときには、そ
の圧力変化に伴うダメージがチャンバ８１に与えられる
おそれがある。このため、このようなダメージを排除す
るためには、チャンバ８１の中をゆっくりと真空圧にし
なければならない。

【００１０】巻き上げられたパーティクルが全て真空ポ
ンプ８９に吸引されることは希であり、そのパーティク
ルがウエハ８２に余分に付着するおそれがある。そこ
で、パーティクルの巻き上げを防止するためには、チャ
ンバ８１の中のプロセスガスが最初に少しづつ吸引され
ることが必要になる。そのために、最初に比例弁９０が
少し開かれ、その状態が安定したかたちで保持されるよ
うにモータ９１が制御される必要がある。

【００１１】しかし、バタフライ式の比例弁９０は、そ
の構造上、弁体外周縁と弁の内壁との間に０．５ｍｍ程
度の隙間がある。このため、たとえ弁体が全閉になった
としても、その隙間からかなりの勢いで圧力が吸引され
てしまう。又、バタフライ式の比例弁９０は、小さい開
度の範囲では、弁体がわずかに回動しただけで開度が大
きく変わる傾向にある。このため、チャンバ８１の中の
プロセスガスが真空ポンプ８９により少しづつ抜かれる
ことは難しい。

【００１２】そこで、上記のシステムでは、互いに直列
に接続されたバイパス弁９５及び遮断弁９６が、操作弁
８６と並列に設けられる。ここで、バイパス弁９５はそ
の開度が予め小さく設定される。このため、操作弁８６
が閉じられ、比例弁９０が開かれ、更に遮断弁９６が開
かれた状態では、真空ポンプ８９とチャンバ８１との間
が狭い流路で練通されることになる。この結果、チャン
バ８１の中のプロセスガスは、真空ポンプ８９へ少しづ
つ吸引されることになる。これらの制御は、コントロー
ラ９４が圧力センサ９２の検出値に基づいて各弁９０，
９５，９６を制御することにより行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
真空圧力制御システムでは、次のような不具合があるこ
とが考えられる。

【００１４】即ち、従来のシステムでは、真空圧力を調
整するためにバタフライ式の比例弁９０の開度が調整さ
れる。この比例弁９０では、真空ポンプ８９へ向かう吸
引空気の流れを高速で減少させようとしても、その流れ
が最小になるように弁体が全閉となるまでにある程度の
時間（例えば、１０秒程度）が必要になる。これは、弁
体を駆動するためのモータの回転速度が、真空流又はプ
ロセスガスを高速で遮断することに対応して余り高くで
きないことに起因する。つまり、真空流又はプロセスガ
スを高速で遮断するには、比例弁９０の応答性が十分で
はない。このため、チャンバ８１の中を高い真空圧力か
ら低い真空圧力へ調整するときの所要時間が長くなる。
このことは、チャンバ８１の中を高い真空圧力から、そ
れよりも低い真空圧力へ調整するために、比例弁９０を
全開状態からある目標開度へ切り替えるときにも同様で
ある。

【００１５】このような、比例弁９０の応答性能は、例
えば、枚葉装置に適用される真空チャンバで特に問題と
なる。枚葉装置とは、半導体の製造工程において、半導
体用のウエハを１枚ずつ処理するようにした装置であ
る。枚葉装置は複数個の真空チャンバを備える。各チャ
ンバには、それぞれ１枚のウエハが入れられ、真空圧力
の制御の下、プロセスガスの供給とパージが行われる。
工程終了後には、ウエハがチャンバから取り出される。
複数のチャンバで行われる一連の工程は、時間的には互
いに少しづつずれる。従って、複数のチャンバからは、
１枚のウエハが順次取り出される。このような枚葉装置
の工程能力を向上させるには、各チャンバで一連の工程
に要するタクト時間を短くする必要がある。従来のシス
テムでは、比例弁９０の不十分な応答性による制限を受
けてタクト時間の短縮が難しい。

【００１６】加えて、従来のシステムでは、比例弁９０
の他に、パイロット操作弁８６、バイパス弁９５及び遮
断弁９６を必要とする。このため、各弁８６，９５，９
６と配管８７，８８との間に接続部が多くなり、配管８
７，８８の中にパーティクルが混入するおそれが増え
る。更に、システムの設備が大きくなり、工程が複雑化
することにもなる。このため、各設備のコンパクト化が
求められる半導体製造用のシステムとしては問題があ
る。

【００１７】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その主要な目的は、真空容器内を高い真
空圧力から低い真空圧力へ調整するときに要する時間を
短くすることを可能にし、全体をコンパクトにすること
を可能にした真空圧力制御システムを提供することにあ
る。

【００１８】この発明の更に別の目的は、真空圧力を目
標値に精度良く調整することを可能にした真空圧力制御
システムを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の第１の発明は、真空容器と、真空容
器内に供給されたガスを吸引するための真空ポンプと、
真空容器と真空ポンプとを接続するための配管と、配管
上に設けられて自身の開度を変化させることにより真空
容器内の真空圧力を変化させるようにした真空制御弁
と、真空容器内の真空圧力を検出するための圧力センサ
と、真空容器内の真空圧力が所定値となるように、検出
される真空圧力に基づいて真空制御弁の開度を制御する
ための制御装置とを有する真空圧力制御システムにおい
て、真空制御弁は弁体、弁座及びパイロット弁を有し、
弁体はその外周に先細りのテーパ面を含み、その弁体が
弁座の孔の中心軸線に沿って移動することにより、弁座
とテーパ面との間の隙間の大きさが変わり真空制御弁の
開度が変わるものであり、パイロット弁には、弁体を移
動させるためにサーボ弁により調整される気体圧力が供
給されることと、制御装置は、真空制御弁の開度を変え
ることにより真空圧力を所定値に調整するために、サー
ボ弁を制御することによりパイロット弁に供給される気
体圧力を調整することと、パイロット弁に供給された気
体圧力を同弁から速やかに逃がすために作動する急速排
気弁と、制御装置は、パイロット弁から気体圧力を速や
かに逃がすことにより真空制御弁の開度を速やかに減少
させるために、急速排気弁を制御することとを備えたこ
とを趣旨とする。

【００２０】上記第１の発明の構成によれば、真空ポン
プが作動することにより、真空容器内のガスが真空ポン
プに吸引されて真空容器内が真空となる。ここで、真空
制御弁の開度が変わることにより、真空容器内から真空
ポンプへ吸引されるガス量が調整され、真空容器内の真
空圧力が変わる。この真空圧力は圧力センサにより検出
される。

【００２１】制御装置は、真空容器内の真空圧力が所定
値となるように、検出される真空圧力に基づいて真空制
御弁の開度を制御する。ここで、真空制御弁において、
外周に先細りのテーパ面を含む弁体は弁座の孔の中心軸
線に沿って移動する。この弁体を、パイロット弁により
移動させて、弁座とテーパ面との間の隙間の大きさを変
えることにより、真空制御弁の開度が変わる。弁体を移
動させるために、パイロット弁にはサーボ弁により調整
される気体圧力が供給される。制御装置は、サーボ弁を
制御することにより、パイロット弁に供給される気体圧
力を調整する。これにより、真空制御弁の開度が変わ
り、真空圧力が調整される。急速排気弁はパイロット弁
に供給された気体圧力を同弁から速やかに逃がすために
作動する。制御装置はその急速排気弁を制御する。

【００２２】従って、パイロット弁にある程度の気体圧
力が供給されているとき、即ち真空制御弁がある程度開
いているときに、制御装置が急速排気弁を制御する。こ
れにより、パイロット弁から気体圧力が速やかに逃がさ
れ、真空制御弁の弁体が速やかに移動してその開度が速
やかに減少する。これにより、真空容器内から真空ポン
プへ吸引されるガス量が速やかに減少し、真空容器内の
真空圧力が速やかに低減される。

【００２３】上記目的を達成するために請求項２に記載
の第２の発明は、第１の発明とは異なり、パイロット弁
に供給された気体圧力を同弁から速やかに逃がすために
作動する急速排気弁と、真空制御弁の開度を検出するた
めの開度センサと、制御装置は、真空制御弁の開度を変
えることにより真空圧力を所定値に速やかに近づけるた
めに、第１の制御及び第２の制御を連続的に実行するも
のであり、第１の制御は、パイロット弁に供給された気
体圧力を同弁から速やかに逃がすために急速排気弁を作
動させることであり、第２の制御は、検出される開度が
所定値に達したときに、真空圧力を所定値に調整するた
めにサーボ弁を制御することであることとを備えたこと
を趣旨とする。

【００２４】上記第２の発明の構成によれば、第１の発
明とは異なり、真空制御弁の開度が開度センサにより検
出される。ここで、制御装置は、弁体を移動させ、その
開度を変えることにより真空圧力を所定値に近づけるた
めに、第１及び第２の制御を連続的に実行する。即ち、
制御装置は、第１の制御として、パイロット弁から気体
圧力を速やかに逃がすために、最初に急速排気弁を作動
させる。その後、制御装置は、検出される開度が所定値
に達したときに、真空圧力を所定値に調整するために、
サーボ弁を制御する。

【００２５】従って、真空制御弁がある程度開いている
ときに、制御装置が第１及び第２の制御を連続的に実行
する。これにより、最初にパイロット弁から気体圧力が
速やかに逃がされて真空制御弁の開度が速やかに減少す
る。これにより、真空容器内から真空ポンプへ吸引され
るガス量が速やかに減少し、真空容器内の真空圧力が速
やかに低減される。その後、真空制御弁の開度が所定値
に達すると、サーボ弁が制御され、パイロット弁に供給
される気体圧力が調整されて真空制御弁の開度が調整さ
れる。これにより、低減された真空圧力が所定値に向か
って更に調整される。

【００２６】上記目的を達成するために請求項３に記載
の第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の構成にお
いて、パイロット弁は、中空状のシリンダ室と、シリン
ダ室内を移動するピストンと、内周端部がピストンに固
定され、外周端部がシリンダ室の内壁に固定されたベロ
フラムとを含むことを趣旨とする。

【００２７】上記第３の発明の構成によれば、第１の発
明又は第２の発明の作用に加え、パイロット弁におい
て、ピストンがベロフラムを介してシリンダ室内壁に固
定される。このため、ピストンとシリンダ室内壁との間
に生じる移動抵抗が少なくなる。従って、シリンダ室内
壁に対してピストンの移動と停止が容易になり、その位
置調節が容易になる。

【００２８】上記目的を達成するために請求項４に記載
する第４の発明では、第１の発明乃至第３の発明のいず
れか一つの構成において、急速排気弁は、通電により選
択的に開閉動作する第１の電磁弁及び第２の電磁弁を有
し、第１の電磁弁はサーボ弁又は第２の電磁弁に対する
パイロット弁の連通を切り替え、第２の電磁弁は気体圧
力の供給源又は気体圧力を逃がす排気管に対する第１の
電磁弁の連通を切り替えることと、制御装置は、急速排
気弁を作動させるために、第１の電磁弁及び第２の電磁
弁の少なくとも一つに切り替え信号を供給することとを
含むことを趣旨とする。

【００２９】上記第４の発明の構成によれば、第１の発
明乃至第３の発明のいずれか一つの作用に加え、第１の
電磁弁は、制御装置からの切り替え信号を受け、その信
号に応じてサーボ弁又は第２の電磁弁に対するパイロッ
ト弁の連通を切り替える。第２の電磁弁は、制御装置か
らの切り替え信号を受け、その信号に応じて気体圧力の
供給源又は排気管に対する第１の電磁弁の連通を切り替
える。これにより、サーボ弁、気体圧力の供給源又は排
気管に対するパイロット弁の練通が切り替えられ、パイ
ロット弁に対する気体圧力の供給、排出が調整される。

【００３０】上記目的を達成するために請求項５に記載
の第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれか
一つの構成において、サーボ弁は、パルス周波数に応じ
た時間間隔をもって開閉動作するものであり、気体圧力
のための供給源とパイロット弁との間に接続された給気
用の電磁弁と、気体圧力を逃がすための排気管とパイロ
ット弁との間に接続された排気用の電磁弁とを有するこ
とと、制御装置は、給気用の電磁弁及び排気用の電磁弁
に対してパルス信号を供給することにより、真空制御弁
の開度を制御することとを含むことを趣旨とする。

【００３１】上記第５の発明の構成によれば、第１の発
明乃至第４の発明のいずれか一つの作用に加え、サーボ
弁において、給気用の電磁弁は、制御装置からのパルス
信号を受け、そのパルス信号のパルス周波数に応じた時
間間隔をもって開閉動作する。これにより、供給源から
パイロット弁に対する気体圧力の供給が調整される。排
気用の電磁弁は、制御装置からのパルス信号を受け、そ
のパルス周波数に応じた時間間隔をもって開閉動作す
る。これにより、パイロット弁から排気管へ逃がされる
気体圧力が調整される。

【００３２】

【発明の実施の形態】この発明の真空圧力制御システム
を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。この実施の形態では、半導体の製造装置、特には
枚葉装置において真空圧力制御システムが具体化され
る。

【００３３】図３は枚葉装置１を示す概略構成図であ
る。この装置１は半導体の製造工程において、同時に複
数枚のウエハ２を処理する。この装置１は搬送用のロボ
ット３と、真空容器である複数の真空チャンバ４Ａ，４
Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅとを備える。複数のチャンバ４Ａ
〜４Ｅは、ロボット３を中心に放射状に配置される。ロ
ボット３と複数のチャンバ４Ａ〜４Ｅは、一つの密閉さ
れた部屋５の中に収容される。この部屋５の中は常に真
空状態に設定される。複数のチャンバ４Ａ〜４Ｅの一部
は積載用のロードロックチャンバであり、一つの装置に
１台又は２台設けられる。２台のロードロックチャンバ
が設けられた場合、そのうちの１台はウエハ２を搬入す
るための入口専用のチャンバとなり、他の１台はウエハ
２を搬出するための出口専用のチャンバとなる。各チャ
ンバ４Ａ〜４Ｅは、ロボット３と対向する位置に配置さ
れたゲート６を有する。各ゲート６は選択的に開閉され
る。各ゲート６が開けられたときに、ロボット３は対応
するチャンバ４Ａ〜４Ｅに対してウエハ２を出し入れす
る。

【００３４】各チャンバ４Ａ〜４Ｅには、ガス供給用の
配管７と、ガス排出用の配管８がそれぞれ接続される。
供給用の配管７には、プロセスガスの供給源（図示しな
い）と、パージ用の窒素ガスの供給源（図示しない）が
それぞれ接続される。排出用の配管８には、真空ポンプ
９（図４に示す）が接続される。各排出用の配管８上に
は、パイロット操作弁よりなる真空制御弁１０がそれぞ
れ設けられる。半導体の製造工程において、各処理用の
チャンバ４Ａ〜４Ｄには、それぞれ１枚のウエハ２が収
容される。各処理用のチャンバ４Ａ〜４Ｄでは、真空圧
力が制御される条件の下、プロセスガスの供給とそのパ
ージとが行われる。各チャンバ４Ａ〜４Ｄでの工程終了
後に、各ウエハ２はロボット３により、各チャンバ４Ａ
〜４Ｄから取り出され、積載用のチャンバ４Ｅに一旦収
容される。

【００３５】積載用のチャンバ４Ｅは、ゲート６とは別
のゲート１１を更に有する。このゲート１１が開かれる
ことにより、このチャンバ４Ｅから、部屋５の外へとウ
エハ２が搬出される。搬出されたウエハ２は、キャリア
１２に搭載され、コンベア１３により所定の位置まで搬
送される。複数のチャンバ４Ａ〜４Ｅで実施される一連
の工程は、その開始時期が互いに少しづつずれる。従っ
て、各処理用のチャンバ４Ａ〜４Ｄで１枚のウエハ２が
順次処理され、その処理されたウエハ２が順次チャンバ
４Ｅを通じて部屋５の外へと搬出される。このような枚
葉装置１の工程能力を向上させるには、処理用の各チャ
ンバ４Ａ〜４Ｅにおいて、一連の工程を実施するのに要
するタクト時間を短くする必要がある。

【００３６】この実施の形態では、各チャンバ４Ａ〜４
Ｅのそれぞれに対して一つの真空圧力制御システムがに
独立的に設けられる。図４は各チャンバ４Ａに対応する
一つの真空制御システムの構成を概略的に示す。この構
成は、その他のチャンバ４Ｂ〜４Ｄのそれと同様であ
る。従って、以下にはチャンバ４Ａを代表として、本制
御システムを説明する。

【００３７】チャンバ４Ａの中には、ウエハ２がテーブ
ル２１上に配置される。チャンバ４Ａは入口２２及び出
口２３を有する。入口２２には、プロセスガスの供給源
が配管７を介して接続される。同じく入口２２には、チ
ャンバ４Ａに供給されたプロセスガスをパージするため
の窒素ガスの供給源が配管７を介して接続される。

【００３８】出口２３には、真空制御弁１０の入口１０
ａが配管８を介して接続される。真空制御弁１０の出口
１０ｂは、配管８を介して真空ポンプ９に接続される。
出口２３には、遮断弁２４を介して圧力センサ２５が接
続される。本実施の形態では、圧力センサ２５として、
キャパシタンス・マノメータが使用される。

【００３９】図５，６は真空制御弁１０の断面図を示
す。図５はこの制御弁１０が閉じられた状態を示し、図
６は制御弁１０が全開にされたときの状態を示す。真空
制御弁１０は互いに上下に組み付けられたパイロット弁
３１及びベローズ式のポペット弁３２を備える。

【００４０】パイロット弁３１は、中空状のシリンダ室
を有する単動空気圧シリンダ３３と、そのシリンダ室に
対して移動可能に組み付けられたピストン３４とを有す
る。ピストン３４は復帰バネ３５により下向きに付勢さ
れる。ピストン３４の上端には、上方へ延びるスライド
レバー３６が設けられる。

【００４１】シリンダ３３の外側には、開度センサとし
てのポテンショメータ３７が取り付けられる。ポテンシ
ョメータ３７は、可変抵抗（図示しない）を内蔵する。
レバー３６の上端は、可変抵抗に接続される。ピストン
３４と一体にレバー３６が上下動することにより、可変
抵抗の値が変わる。ポテンショメータ３７は、その抵抗
値を、ピストン３４の垂直方向における位置に相関する
値として出力する。

【００４２】ピストン３４の下面には、ベロフラム３８
が設けられる。ベロフラム３８の内周端部はピストン３
４に固定される。ベロフラム３８の外周端部は、シリン
ダ室の内壁に固定される。ベロフラム３８は極めて薄
く、構造的には、強力なポリエステル、テトロン布等の
上にゴムを被覆して形成される。ベロフラム３８は長い
変形ストロークと、深い折り返し部を有する。ベロフラ
ム３８は円筒状をなし、変形中にその有効受圧面積が一
定不変に保たれるダイヤフラムである。シリンダ室は、
ピストン３４及びベロフラム３８により上下に区画され
た大気室３３ａ及び加圧室３３ｂを含む。上側の大気室
３３ａは復帰バネ３５を収容し、大気ポート（図示しな
い）から大気が導入される。下側の加圧室３３ｂは、加
圧ポート（図示しない）を通じて供給源（図示しない）
から圧縮エアが導入される。

【００４３】ピストン３４の中央には、下方へ延びるピ
ストンロッド３９が固定される。ポペット弁３２は、ロ
ッド３９、弁体４０及びケーシング４１を備える。弁体
４０はロッド３９の下端に固定される。それら両部材３
９，４０はケーシング４１に収容される。ケーシング４
１は円筒状をなし、前述した入口１０ａ及び出口１０ｂ
を有する。弁体４０の上面にはベローズ４２が設けられ
る。ベローズ４２はロッド３９を内包する状態で配置さ
れる。

【００４４】図７，８は弁体４０の構造を詳細に示す。
図７は真空制御弁１０が閉じたときの弁体４０の状態を
示す。図８は真空制御弁１０の開度が中程度のときの弁
体４０の状態を示す。

【００４５】弁体４０はロッド３９に連結される本体４
０ａと、Ｏリング４３が取り付けられる取付部４０ｂ
と、ステンレス弁体４４と、そのステンレス弁体４４が
取り付けられる取付部４０ｃとを備える。この実施の形
態では、ステンレス弁体４４の材料としてＳＵＳ３１６
Ｌが使用される。ステンレス弁体４４はその外周に先細
りのテーパ面４４ａと、それに連続するストレート面４
４ｂとを有する。ケーシング４１の入口１０ａの近傍に
は、弁体４０に対応する弁座４５が設けられる。この弁
座４５は、入口１０ａに設けられた円筒の内周面上に設
定される。弁体４０は、弁座４５の孔の中心軸線に沿っ
て移動する。Ｏリング４３はストレート面４４ｂが弁座
４５に当接するように弁体４０が下方へ押圧されたと
き、即ち真空制御弁１０が全閉になったときに、流体の
漏れを抑える。本実施の形態では、テーパ面４４ａの角
度θが「３°」に設定される。

【００４６】図８に示すように、ステンレス弁体４４の
テーパ面４４ａが弁座４５の孔の中心線に沿って垂直方
向に移動することにより、テーパ面４４ａと弁座４５と
の間の隙間の面積が変わる。この隙間の面積が真空制御
弁１０の開度に相当する。図７に示すように、弁体４０
が弁座４５を構成する円筒の上端面に当接したとき、Ｏ
リング４３が円筒の上端面に押圧され、弁体４０と弁座
４５との間の流体の漏れが完全に遮断される。即ち、真
空制御弁１０が全閉となったとき、弁体４０と弁座４５
との間の流体の漏れが抑えられる。

【００４７】ピストン３４が上下動することにより、ロ
ッド３９を介して弁体４０が上下動する。これにより、
真空制御弁１０の開度が変わる。従って、ポテンショメ
ータ３７はピストン３４の垂直方向における位置、ひい
ては弁体４０の垂直方向における位置、つまりは真空制
御弁１０の開度を計測し、その計測値を出力する。

【００４８】図１は本実施の形態の真空圧力制御システ
ムにおける制御に係る構成を示す。この制御システムは
制御装置としてのコントローラ５１と、空気圧制御部５
２と、真空制御弁部５３と、圧力センサ２５とを備え
る。

【００４９】真空制御弁部５３は真空制御弁１０、ポテ
ンショメータ３７及びそのアンプ６３を備える。空気圧
制御部５２は第１の電磁弁５４、第２の電磁弁５５、本
発明のサーボ弁としての電空比例弁５６、位置制御回路
５７及びパルスドライブ回路５８を有する。第１の電磁
弁５４及び第２の電磁弁５５は、本発明の急速排気弁を
構成する。

【００５０】第１の電磁弁５４の第１のポート５４ａ
は、電空比例弁５６に接続される。第１の電磁弁５４の
第２のポート５４ｂには、第２の電磁弁５５の第３のポ
ート５５ｃが接続される。第１の電磁弁５４の第３のポ
ート５４ｃは真空制御弁１０の加圧室３３ｂに接続され
る。第２の電磁弁５５の第１のポート５５ａは圧縮エア
の供給源（図示しない）に接続される。第２の電磁弁５
５の第２のポート５５ｂは排気管（図示しない）に接続
される。第１の電磁弁５４は第１のソレノイドＳＶ１を
有する。第２の電磁弁５５は第２のソレノイドＳＶ２を
有する。

【００５１】図２は電空比例弁５６の構成を示す。この
電空比例弁５６は給気用の電磁弁としての比例弁６１
と、排気用の電磁弁としての比例弁６２とを有する。給
気用の比例弁６１の入力ポート６１ａは、圧縮エアの供
給源に接続される。排気用の比例弁６２の出力ポート６
２ａは、排気管に接続される。給気用の比例弁６１の出
力ポート６１ｂ及び排気用の比例弁６２の入力ポート６
２ｂはそれぞれ第１の電磁弁５４の第１のポート５４ａ
に接続される。

【００５２】図１に示すように、コントローラ５１はイ
ンターフェイス回路７１、シーケンス制御回路７２、真
空圧力制御回路７３及び中央処理装置（図示しない）を
備える。インターフェイス回路７１はリモート制御用の
信号、マニュアル操作用の信号をそれぞれ取り込む。イ
ンターフェイス回路７１はシーケンス回路７２に電気的
に接続される。シーケンス回路７２は、第１電磁弁５４
のソレノイドＳＶ１、第２電磁弁５５のソレノイドＳＶ
２に電気的に接続される。インターフェイス回路７１は
真空圧力制御回路７３に電気的に接続される。この制御
回路７３には、圧力センサ２５が電気的に接続される。

【００５３】空気圧制御部５２において、電空比例弁５
６には、パルスドライブ回路５８が電気的に接続され
る。このドライブ回路５８には、位置制御回路５７が電
気的に接続される。位置制御回路５７には、アンプ６３
を介してポテンショメータ３７が電気的に接続される。
位置制御回路５７には、真空圧力制御回路７３が電気的
に接続される。

【００５４】上記コントローラ５１が実行する制御の内
容を以下に説明する。図９に示すように、真空制御弁１
０を全開にするために、コントローラ５１は第１の電磁
弁５４のソレノイドＳＶ１をオフし、第２の電磁弁５５
のソレノイドＳＶ２をオンする。これにより、第２の電
磁弁５５の第１のポート５５ａが第３のポート５５ｃに
連通する。第１の電磁弁５４の第２のポート５４ｂが第
３のポート５４ｃに連通する。これにより、真空制御弁
１０の加圧室３３ｂが両電磁弁５４，５５を介して圧縮
エアの供給源に連通し、加圧室３３ｂに圧縮エアが供給
される。この結果、図６に示すように、ピストン３４及
び弁体４０が復帰バネ３５の付勢力に抗して上方へ移動
し、ステンレス弁体４４が弁座４５から最も離れる。即
ち、真空制御弁１０は全開状態となる。この状態で、チ
ャンバ４Ａの中に供給されていた気体、特にはプロセス
ガスが真空ポンプ９により吸引されることにより、同ガ
スがチャンバ４Ａから急速に排出されてパージされる。

【００５５】上記全開状態から真空制御弁１０を全開よ
りも小さい任意の目標開度、或いは全閉の状態にするた
めに、コントローラ５１は両電磁弁５４，５５及び電空
比例弁５６を以下のように制御する。コントローラ５１
は、互いに連続する第１の制御及び第２の制御を実行す
る。

【００５６】即ち、図１０に示すように、最初に第１の
制御において、コントローラ５１は各電磁弁５４，５５
のソレノイドＳＶ１，ＳＶ２をそれぞれオフする。これ
により、第２の電磁弁５５の第２のポート５５ｂが第３
のポート５５ｃに連通する。第１の電磁弁５４の第２の
ポート５４ｂが第３のポート５４ｃに連通する。これに
より、真空制御弁１０の加圧室１０ｂが両電磁弁５４，
５５を介して排気管に連通する。この結果、ピストン３
４及び弁体４０が復帰バネ３５の付勢力に基づいて下方
へ移動し始める。

【００５７】続く第２の制御において、図１１に示すよ
うに、コントローラ５１は第１の電磁弁５４のソレノイ
ドＳＶ１をオンする。これにより、第２の電磁弁５５の
第３のポート５５ｃが閉じられ、第１の電磁弁５４の第
１のポート５４ａが第３のポート５４ｃに連通する。こ
れと同時に、コントローラ５１は電空比例弁５６を制御
する。即ち、コントローラ５１は、真空制御弁１０の加
圧室３３ｂが第１の電磁弁５４及び電空比例弁５６を介
して排気管に連通すると共に、チャンバ４Ａの中の真空
圧力が所定の目標値となるように電空比例弁５６の二つ
の比例弁６１，６２を制御する。このとき、コントロー
ラ５１は圧力センサ２５の検出値を監視し、その検出値
が目標値と合致するように電空比例弁５６を制御する。
これにより、ピストン３４及び弁体４０が復帰バネ３５
の付勢力に基づいて更に下方へ移動し、真空制御弁１０
が目標開度、或いは全閉の状態に調整される。これによ
り、チャンバ４Ａに対する真空圧力の供給が更に遮断さ
れ、チャンバ４Ａから真空ポンプ９へのプロセスガスの
吸引が抑えられ、チャンバ４Ａの圧力が速やかに目標値
に達する。

【００５８】ここで、コントローラ５１は、第１の制御
から第２の制御への切り替えをポテンショメータ３７の
計測値、即ち真空制御弁１０の開度に基づいて行う。詳
しくは、コントローラ５１はポテンショメータ３７の計
測値が、真空制御弁１０の全開に相当する値から全開よ
りも小さい基準開度Ｒｏｐに相当する所定値に変わった
ときに、第１の制御から第２の制御へと切り替える。

【００５９】ここで、コントローラ５１が行う第２の制
御の内容を詳しく説明する。この実施の態様では、真空
制御弁１０のステンレス弁体４４がその外周にテーパ面
４４ａを有する。このため、チャンバ４Ａの中の圧力
は、真空制御弁１０により以下のように微妙に調整され
る。即ち、弁体４０の停止位置を調節することにより、
弁座４５とテーパ面４４ａとの間の隙間の面積、即ち真
空制御弁１０の開度が微妙に変わる。そこで、コントロ
ーラ５１は以下のように両電磁弁５４，５５及び電空比
例弁５６を制御する。

【００６０】即ち、チャンバ４Ａの中を低程度の真空圧
力に調整する場合、ステンレス弁体４４のストレート面
４４ｂが弁座４５に対向する位置に停止するように、コ
ントローラ５１は両電磁弁５４，５５を制御する。チャ
ンバ４Ａの中を中程度の真空圧力に調整する場合、ステ
ンレス弁体４４のテーパ面４４ａが弁座４５に対抗する
位置に停止するように、コントローラ５１は両電磁弁５
４，５５を制御する。更に、チャンバ４Ａの中を高程度
の真空圧力に調整する場合、テーパ面４４ａが弁座４５
から少し離れた位置に停止するように、コントローラ５
１は両電磁弁５４，５５を制御する。

【００６１】詳細には、コントローラ５１において、シ
ーケンス制御回路７２は中央処理装置からインターフェ
ース回路７１を介し、チャンバ４Ａの中の圧力について
の目標値を受ける。これにより、第１の電磁弁５４のソ
レノイドＳＶ１がオンされ、第２の電磁弁５５のソレノ
イドＳＶ２がオフされる。更に、真空圧力制御回路７３
は、インターフェイス回路７１を介して上記圧力に係る
目標値を受ける。

【００６２】真空圧力制御回路７３は、インターフェー
ス回路７１より受けた真空圧力の目標値と、圧力センサ
２５による現在の検出値とを比較する。真空圧力制御回
路７３は上記両値が一致するように真空制御弁１０の開
度を調整するために、パルスドライブ回路５８を介して
電空比例弁５６を制御する。

【００６３】即ち、チャンバ４Ａの中の真空圧力が目標
値よりも大気圧に近い場合、真空圧力制御回路７３は真
空制御弁１０のピストン３４の位置を上方へ移動させて
その開度を大きくする。チャンバ４Ａの中の真空圧力が
目標値よりも絶対真空圧力に近い場合、真空圧力制御回
路７３は真空制御弁１０の開度を小さくするために、電
空比例弁５６を制御する。

【００６４】ここで、パルスドライブ回路５８は、真空
圧力制御回路７３からの信号をパルス信号に変換し、そ
のパルス信号を開閉信号として給気用及び排気用の比例
弁６１，６２に供給する。各比例弁６１，６２は、パル
ス信号に応じて開閉することにより、真空制御弁１０の
加圧室３３ｂに供給されるエア圧力を調節する。ここ
で、両比例弁６１，６２は、パルス信号の入力電圧に応
じて弁体を弁座から離間させる電磁弁である。

【００６５】パルスドライブ回路５８は、給気用の比例
弁６１をオンすることにより、真空制御弁１０の加圧室
３３ｂに駆動用の圧縮エアを供給する。同時にパルスド
ライブ回路５８は、排気用の比例弁６２をオンすること
により、圧縮エアの一部を排気管へ逃がし、真空制御弁
１０の加圧室３３ｂに供給されるべき圧縮エアの大きさ
を調整する。

【００６６】この実施の形態では、パルスドライブ回路
５８が圧縮エアの供給源に接続される比例弁６１と、排
気管に接続される比例弁６２とをパルスドライブ回路５
８により同時に駆動することにより、加圧室３３ｂに供
給される圧縮エアが調整される。このため、真空制御弁
１０において、ピストン３４を高い応答速度をもって所
定の位置に正確に停止させることができ、ひいては真空
制御弁１０を所定の開度に調整することができる。

【００６７】即ち、給気用及び排気用の比例弁６１，６
２は互いに同一に一定周期をもって変化するパルス信号
により駆動される。そして、そのパルス間隔に基づき比
例弁６１，６２のオン時間とオフ時間との比率、つまり
はデューティ比が換えられることにより、各比例弁６
１，６２を通過する空気量が変えられる。

【００６８】ここで、両比例弁６１，６２に供給される
パルス信号のデューティ比は、位置制御回路５７により
次のように決定される。真空制御弁１０の開度を目標値
よりも大きくするきには、給気用の比例弁６１に供給さ
れるデューティ比を大きくする。これにより、真空制御
弁１０の加圧室３３ｂに供給されるエア流量が増加し、
加圧室３３ｂの圧力が増加し、弁体４０が開く方向へ移
動する。この動きは、ポテンショメータ３７により計測
され、その計測値が位置制御回路５７に送られる。ポテ
ンショメータ３７の計測値と、真空制御弁１０の開度に
係る目標値とが互いに近似することにより、給気用の比
例弁６１に供給されるデューティ比は小さくなる。そし
て、両値が互いに完全に一致することにより、比例弁６
１に供給されるデューティ比がバイアス値となる。

【００６９】真空制御弁１０の開度をその目標値よりも
閉じる方向へ変えることにより、排気用の比例弁６２に
供給されるデューティ比は大きくなる。これにより、加
圧室３３ｂから排出されるエア流量が増加して加圧室３
３ｂの圧力が減少し、弁体４０が閉じる方向へ移動す
る。この動きは、ポテンショメータ３７により計測さ
れ、その計測値が位置制御回路５７に送られる。ポテン
ショメータ３７の計測値と、真空制御弁１０の開度に関
する目標値とが互いに近似することにより、排気用の比
例弁６２に供給されるデューティ比が小さくなる。そし
て、両値が完全に一致することにより、比例弁６２に供
給されるデューティ比がバイアス値となる。

【００７０】このバイアス値は、各比例弁６１，６２の
動作につき、パルス信号に対する不感帯をなくすために
与えられる。各比例弁６１，６２に不感帯があるのは、
それらの弁６１，６２に働く圧縮エアの面圧荷重と、弁
６１，６２に設けられた復帰バネの付勢力によるもので
ある。

【００７１】例えば、チャンバ４Ａの中の真空圧力が目
標値よりも大気圧に近い場合には、真空制御弁１０の弁
体４０を少し上動させてその開度を大きくする。これに
より、真空ポンプ９によりチャンバ４Ａから吸引される
プロセスガスの量が多くなり、チャンバ４Ａ内の真空圧
力の値をその目標値に一致させることができる。

【００７２】即ち、真空圧力制御回路７３は位置制御回
路５７及びパルスドライブ回路５８を介して給気用の比
例弁６１にパルス信号を与える。これにより、その比例
弁６１の弁体が弁座から離れ、真空制御弁１０に対して
駆動用の圧縮エアが多く供給される。そして、ピストン
３４及び弁体４０が上動し、真空制御弁１０の開度が大
きくなる。

【００７３】ここで、給気用の比例弁６１を駆動させる
だけでは、ピストン３４を所定の位置に停止させること
はできない。ピストン３４が動き過ぎることがあるから
である。本実施の形態では、ピストン４１が動き過ぎた
とき、排気用の比例弁６２により、真空制御弁１０に供
給される圧縮エアを低減させる。この結果、ピストン３
４を迅速かつ正確に所定の位置に停止させることができ
る。即ち、真空制御弁１０を開度をその目標値に正確に
調整することができる。

【００７４】一方、例えば、チャンバ４Ａの中の真空圧
力が目標値より絶対真空に近い場合には、弁体４０を少
し下方へ移動させる。これにより、真空制御弁１０の開
度を小さくし、真空ポンプ１９により吸引されるチャン
バ４Ａの中のプロセスガスの量を少なくする。これによ
り、真空チャンバ１１の中の真空圧力をその目標値に一
致させることができる。

【００７５】即ち、真空圧力制御回路７３は位置制御回
路５７及びパルスドライブ回路５８を介して排気用の比
例弁６２にパルス信号を与える。これにより、その比例
弁６２の弁体を弁座から離間させ、真空制御弁１０の加
圧室３３ｂに対するエアの供給を停止させ、加圧室３３
ｂからの排気を増やす。この結果、真空制御弁１０のピ
ストン３４及び弁体４０が下方へ移動し、真空制御弁１
０の開度が小さくなる。

【００７６】ここで、排気用の比例弁６２を駆動させる
だけでは、真空制御弁１０のピストン３４を所定の位置
に正確に停止させることは困難である。ピストン３４が
動き過ぎることがあるからである。本実施の形態では、
ピストン３４が動き過ぎたときに、真空制御弁１０に供
給される圧縮エアが給気用の比例弁６１により増大され
ることから、ピストン３４を迅速かつ正確に所定の位置
に停止させることができる。これにより、真空制御弁１
０の開度をその目標値に迅速かつ正確に調整することが
できる。

【００７７】以上説明したように、この実施の形態で
は、個々のチャンバ４Ａ〜４Ｅに対応する真空圧力制御
システムにおいて、真空ポンプ９が作動すると、チャン
バ４Ａ〜４Ｅの中のプロセスガスが吸引され、チャンバ
４Ａ〜４Ｅの中が真空となる。ここで、真空制御弁１０
の開度が変わると、チャンバ４Ａ〜４Ｅから真空ポンプ
９へ吸引されるプロセスガスの量が調整され、チャンバ
４Ａ〜４Ｅの中の真空圧力が変わる。この真空圧力は圧
力センサ２５により検出され、コントローラ５１へ送ら
れる。

【００７８】コントローラ５１は、チャンバ４Ａ〜４Ｅ
の中の真空圧力が所定の目標値となるように、検出され
る真空圧力に基づいて空気圧制御部５２を制御すること
により、真空制御弁１０の開度を調整する。ここで、真
空制御弁１０の開度は、その弁体４０をパイロット弁３
１により移動させて、弁座４５と弁体４０（ステンレス
弁体４４）のテーパ面４４ａとの間の隙間の大きさを変
えることにより変えられる。弁体４０を移動させるため
に、パイロット弁３１の加圧室３３ｂには、第１及び第
２の電磁弁５４，５５及び電空比例弁５６により調整さ
れる圧縮エア（圧力）が供給される。コントローラ５１
は、両電磁弁５４，５５及び電空比例弁５６を制御する
ことにより、パイロット弁３１の加圧室３３ｂに供給さ
れる圧縮エアを調整する。これにより、真空制御弁１０
の弁体４０が移動され、その開度が変わり、チャンバ４
Ａ〜４Ｅの中の真空圧力がその目標値に調整される。

【００７９】この実施の態様では、真空制御弁１０の開
度を調整するために使用される両電磁弁５４，５５が、
パイロット弁３１の加圧室３３ｂに供給された圧縮エア
を同室３３ｂから速やかに逃がすための急速排気弁とし
て作動する。そのために、コントローラ５１は両電磁弁
５４，５５を制御する。

【００８０】従って、ここで、パイロット弁３１の加圧
室３３ｂに圧縮エアが供給されて真空制御弁１０がある
程度開いているとする。このとき、チャンバ４Ａ〜４Ｅ
の中を高い真空圧力から低い真空圧力へ調整するため
に、コントローラ５１は両電磁弁５４，５５を制御した
とする。これにより、加圧室３３ｂから圧縮エアが速や
かに逃がされ、真空制御弁１０の弁体４０が速やかに移
動し、その開度が速やかに減少する。これにより、チャ
ンバ４Ａ〜４Ｅの中から真空ポンプ９へ吸引されるプロ
セスガス量が速やかに減少し、チャンバ４Ａ〜４Ｅの中
の真空圧力が速やかに低減する。このため、チャンバ４
Ａ〜４Ｅの中を高い真空圧力から低い真空圧力へ調整す
るために要する時間を短くすることができる。

【００８１】特に、この実施の形態では、真空制御弁１
０を全開状態からそれよりも小さい任意の開度、或いは
全閉状態にすることにより、チャンバ４Ａ〜４Ｅの中の
真空圧力を所定の目標値に近づけるために、コントロー
ラ５１は第１及び第２の制御を連続的に実行する。

【００８２】例えば、図１２に示すように、真空制御弁
１０が全開状態にあるとき、コントローラ５１は第１の
制御を実行する。即ち、時刻ｔ１において、コントロー
ラ５１は第１の電磁弁５４をオフしたまま、第２の電磁
弁５５をオンからオフへ切り替える。これにより、両電
磁弁５４，５５を急速排気弁として作動させる。その
後、コントローラ５１は第２の制御を実行する。即ち、
時刻ｔ２において、コントローラ５１はポテンショメー
タ３７により計測される開度が所定の基準値Ｒｏｐに達
したとき、第２の電磁弁５５をオフしたまま、第１の電
磁弁５４をオンする。併せて、コントローラ５１は電空
比例弁５６をオンし、同弁５６の両比例弁６１，６２を
制御する。ここで、所定の基準値Ｒｏｐとは、真空圧力
を目標圧力Ｔｖｐに最短の時間で到達させるための最適
な弁開度を意味する。つまり、真空圧力を目標圧力Ｔｖ
ｐにするための弁開度を予めコントローラ５１のＣＰＵ
に記憶させておき、それを基準値Ｒｏｐとする。そし
て、実際の動作では、弁開度が基準値Ｒｏｐになったと
き、真空比例弁５６の制御に素早く切り換える。図１２
に示す基準値Ｒｏｐは、予めコントローラ５１に入力し
て記憶させるか、学習機能によりコントローラ５１のＣ
ＰＵに判断させるかにより設定される。

【００８３】従って、第１の制御において、パイロット
弁３１の加圧室３３ｂから圧縮エアが速やかに逃がさ
れ、図１２の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、真空制御弁
１０の開度が急速に減少する。これにより、チャンバ４
Ａ〜４Ｅから真空ポンプ９へ向かう吸引空気の流れが速
やかに遮断され、チャンバ４Ａ〜４Ｅから真空ポンプ９
へ吸引されるプロセスガス量が速やかに減少し、チャン
バ４Ａ〜４Ｅの中の真空圧力が速やかに低減する。その
後、第２の制御においては、ポテンショメータ３７の計
測値が所定の基準開度Ｒｏｐに達すると、電空比例弁５
６が制御される。これにより、パイロット弁３１の加圧
室３３ｂに供給される圧縮エアが微妙に調整され、真空
制御弁１０の開度が微妙に調整される。これにより、チ
ャンバ４Ａ〜４Ｅの中の真空圧力が更に調整され、図１
２に時刻ｔ３に示すように、やがて所定の目標圧力Ｔｖ
ｐに収束する。この結果、真空制御弁１０の応答性を高
めることができ、真空圧力の調整に要する時間を短縮す
ることができる。

【００８４】このことから、複数のチャンバ４Ａ〜４Ｅ
のそれぞれにおいて、１枚のウエハ２を順次に処理する
ようにした枚葉装置１において、各チャンバ４Ａ〜４Ｅ
での一連の工程に要するタクト時間を短縮することがで
き、同装置１の工程能力を向上させることができる。

【００８５】この実施の形態によれば、パイロット弁３
１において、ピストン３４がベロフラム３８を介してシ
リンダ３３のシリンダ室内壁に固定される。このため、
ピストン３４とシリンダ室内壁との間に生じる移動抵抗
が小さくなる。従って、シリンダ室内壁に対してピスト
ン３４の移動と停止がそれぞれ容易になり、その位置調
節が円滑に行われることになる。このため、シリンダ室
内壁とピストン３４との間で発生するスティックスリッ
プが少なくなる。加えて、ピストン３４を高い応答性と
正確な位置精度をもって移動させることができる。この
意味で、真空制御弁１０の開度を応答性良く、かつ高精
度に調整することができる。ひいては、チャンバ４Ａ〜
４Ｅの中の真空圧力を、その目標圧力Ｔｖｐに対して応
答性良く、かつ精度良く調整することができる。

【００８６】この意味で、チャンバ４Ａ〜４Ｅの中を、
大気圧に近い低い真空圧力から高い真空圧力まで広い範
囲にわたって精度良く調整することを可能になる。特
に、低い真空圧力の範囲において、チャンバ４Ａ〜４Ｅ
の中の真空圧力を微妙に調整することが可能になる。

【００８７】この実施の形態では、一つの真空制御シス
テムにおいて、単に一つの真空制御弁１０を設けるだけ
で、一つのチャンバ４Ａ〜４Ｅの中の真空圧力を調整す
るようにしている。従って、従来のシステムとは異な
り、真空圧力を調整するために別途にバイパス弁等を設
ける必要がない。この意味で、一つの真空制御システム
につき、その全体をコンパクト化することが可能にな
り、製造上のコストダウンを図ることが可能になる。

【００８８】この実施の形態では、急速排気弁を構成す
る第１及び第２の電磁弁５４，５５が、コントローラ５
１からの切り替え信号を受けて作動する。これにより、
電空比例弁５６、圧縮エアの供給源又は排気管に対する
パイロット弁３１の練通が切り替えられ、パイロット弁
３１の加圧室３３ｂに対する圧縮エアの供給、排出が調
整される。特に、この実施の形態では、本システムに特
別な急速排気弁を設けることなく、両電磁弁５４，５５
が急速排気弁として兼用される。即ち、両電磁弁５４，
５５は、加圧室３３ｂから圧縮エアを排出するだけのた
めに使用されるのではなく、加圧室３３ｂに対して圧縮
エアを供給するためにも使用されるのである。この意味
でも、本システムを構成するための部品・部材の数を減
らすことができ、本システムのコンパクト化を図ること
が可能になる。

【００８９】この実施の形態では、電空比例弁５６を構
成する給気用の比例弁６１及び排気用の比例弁６２がそ
れぞれコントローラ５１からのパルス信号を受け、その
パルス周波数に応じた時間間隔をもって開閉動作する。
これにより、パイロット弁３１の加圧室３３ｂに供給さ
れる圧縮エア、加圧室３３ｂから排気管へ逃がされる圧
縮エアが調整される。

【００９０】従って、両比例弁６１，６２を同時に並行
に使用することが可能となり、加圧室３３ｂに対する圧
縮エアの調整を微妙に行うことができる。この結果、真
空制御弁１０の開度、ひいてはチャンバ４Ａ〜４Ｅの中
の真空圧力を微妙に調整することが可能になる。この意
味で、上記第１及び第２の制御による真空圧力の調整を
一層円滑なものにすることができる。

【００９１】尚、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下の
ように実施することができる。

【００９２】（１）前記実施の形態では、開度センサと
してポテンショメータ３７を使用したが、開度センサと
して、磁気リニアスケール、光学リニアスケール又はロ
ータリーエンコーダを使用することもできる。

【００９３】（２）前記実施の形態では、コントローラ
５１は圧力センサ２５の検出値を電空比例弁５６の制御
に適用することにより、真空圧力の制御を行った。これ
に対し、圧力センサ２５の検出値に、その微分要素を反
映させることにより、真空圧力に関するフィードフォワ
ード制御を行うようにしてもよい。この制御によれば、
チャンバ４Ａ〜４Ｅの中の真空圧力をその目標値に対
し、オーバーシュートすることなく調整することが可能
になる。

【００９４】（３）前記実施の形態では、電空比例弁５
６として給気用の電磁弁と排気用の電磁弁とを組み合わ
せたもの（ＥＶ弁）を用いているが、ノズルフラッパー
タイプの比例弁を用いても同様である。

【００９５】

【発明の効果】上記請求項１に記載の第１の発明では、
一つの真空制御弁の開度を調整することにより、真空容
器内の真空圧力を調整する。真空制御弁の開度を調整す
るために、サーボ弁の制御によりパイロット弁に供給さ
れる気体圧力を調整する。更に、急速排気弁を制御する
ことにより、パイロット弁から気体圧力を速やかに逃が
すようにしている。従って、パイロット弁に気体圧力が
供給されて真空制御弁が開いているときに、急速排気弁
を制御することにより、パイロット弁から気体圧力が速
やかに逃がされ、真空制御弁の開度が速やかに減少し、
真空容器内の真空圧力が速やかに低減する。このため、
真空容器内を高い真空圧力から低い真空圧力へ調整する
ために要する時間を短くすることができ、しかもシステ
ム全体をコンパクトにすることができるという効果を発
揮する。

【００９６】上記請求項２に記載の第２の発明では、第
１の発明の構成とは異なり、真空制御弁の開度を変えて
真空容器内の真空圧力を速やかに所定値に近づけるため
に、最初に急速排気弁を作動させてパイロット弁から気
体圧力を速やかに逃がし、続いて真空制御弁の開度が所
定値に達した後に、サーボ弁を制御して真空圧力を調整
するようにしている。このため、真空容器内を高い真空
圧力から低い真空圧力へ調整する際、その調整に要する
時間を短くすることができ、しかもシステム全体をコン
パクトにすることができるという効果を発揮する。併せ
て、真空圧力を目標とする値に精度良く調整することが
できるという効果を発揮する。

【００９７】上記請求項３に記載の第３の発明では、第
１又は第２の発明の構成において、中空状のシリンダ室
内を移動するピストンと、内周端部がピストンに固定さ
れ、外周端部がシリンダ室内壁に固定されたベロフラム
とを含むパイロット弁を設けている。従って、第１又は
第２の発明の作用及び効果に加え、パイロット弁のシリ
ンダ室内壁に対してピストンの移動・停止及び位置調節
が容易になる。これにより、真空容器内の真空圧力を目
標値に精度良く調整することをできという効果を発揮す
る。

【００９８】上記請求項４に記載の第４の発明では、第
１乃至第３の発明のいずれか一つの構成において、サー
ボ弁又は第２の電磁弁に対するパイロット弁の連通を切
り替える第１の電磁弁と、気体圧力の供給源又は気体圧
力を逃がす排気管に対する第１の電磁弁の連通を切り替
える第２の電磁弁との少なくとも一つに切り替え信号を
供給することにより、急速排気弁を作動させるようにし
ている。従って、第１乃至第３の発明のいずれか一つの
作用及び効果に加え、サーボ弁、供給源又は排気管に対
するパイロット弁の練通が切り替えられ、パイロット弁
に対する気体圧力の供給、排出が調整される。これによ
り、パイロット弁に対する気体圧力の供給を可能とする
電磁弁を急速排気弁として兼用することができるという
効果を発揮する。

【００９９】上記請求項５に記載の第５の発明は、第１
乃至第４の発明のいずれか一つの構成において、パイロ
ット弁と気体圧力の供給源との間に接続された給気用の
電磁弁と、パイロット弁と気体圧力を逃がすための排気
管との間に接続された排気用の電磁弁とをサーボ弁の構
成要素とし、それらの電磁弁に対してパルス信号を供給
するようにしている。従って、第１乃至第４の発明のい
ずれか一つの作用及び効果に加え、各電磁弁によりパイ
ロット弁に対する気体圧力の供給、パイロット弁からの
気体圧力の排出がそれぞれ調整される。これにより、パ
イロット弁に供給される気体圧力を微妙に調整すること
ができ、真空制御弁による真空圧力の調整を微妙に行う
ことができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施の形態に係り、真空
圧力制御システムの制御構成を示すブロック図である。

【図２】電空比例弁の構成を示すブロック図である。

【図３】半導体製造用の枚葉装置の構成を示す概略構成
図である。

【図４】枚葉装置の一つのチャンバに対応して設けられ
た真空圧力制御システムを示す概略構成図である。

【図５】閉じられたときの真空制御弁を示す断面図であ
る。

【図６】開かれたときの真空制御弁を示す断面図であ
る。

【図７】ポペット弁の作用を示す断面図である。

【図８】同じくポペット弁の作用を示す断面図である。

【図９】第１及び第２の電磁弁、並びに電空比例弁の作
用を示すブロック図である。

【図１０】同じく第１及び第２の電磁弁、並びに電空比
例弁の作用を示すブロック図である。

【図１１】同じく第１及び第２の電磁弁、並びに電空比
例弁の作用を示すブロック図である。

【図１２】第１及び第２の電磁弁、電空比例弁、真空制
御弁並びに真空圧力の挙動を示すタイムチャートであ
る。

【図１３】従来の真空圧力制御システムを示す概略構成
図である。

【符号の説明】

４Ａ〜４Ｅ 真空チャンバ ７，８ 配管 ９ 真空ポンプ １０ 真空制御弁 ２５ 圧力センサ ３１ パイロット弁 ３３ 空気圧シリンダ ３３ａ 大気室 ３３ｂ 加圧室 ３１ ピストン ３８ ベロフラム ４０ 弁体 ４４ ステンレス弁体 ４４ａ テーパ面 ４５ 弁座 ５１ コントローラ ５４ 第１の電磁弁 ５５ 第２の電磁弁 ５６ 電空比例弁 ６１ 給気用の比例弁 ６２ 排気用の比例弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 51/02 F16K 31/36 - 31/42 G05D 16/00 - 16/20 F16B 5/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器と、前記真空容器内に供給され
   たガスを吸引するための真空ポンプと、前記真空容器と
   前記真空ポンプとを接続するための配管と、前記配管上
   に設けられて自身の開度を変化させることにより前記真
   空容器内の真空圧力を変化させるようにした真空制御弁
   と、前記真空容器内の真空圧力を検出するための圧力セ
   ンサと、前記真空容器内の真空圧力が所定値となるよう
   に、前記検出される真空圧力に基づいて前記真空制御弁
   の開度を制御するための制御装置とを有する真空圧力制
   御システムにおいて、 前記真空制御弁は弁体、弁座及びパイロット弁を有し、
   前記弁体はその外周に先細りのテーパ面を含み、その弁
   体が前記弁座の孔の中心軸線に沿って移動することによ
   り、前記弁座と前記テーパ面との間の隙間の大きさが変
   わり前記真空制御弁の開度が変わるものであり、前記パ
   イロット弁には、前記弁体を移動させるためにサーボ弁
   により調整される気体圧力が供給されることと、 前記制御装置は、前記真空制御弁の開度を変えることに
   より前記真空圧力を前記所定値に調整するために、前記
   サーボ弁を制御することにより前記パイロット弁に供給
   される気体圧力を調整することと、 前記パイロット弁に供給された気体圧力を同弁から速や
   かに逃がすために作動する急速排気弁と、前記急速排気弁と前記パイロット弁とを接続する第１の
   回路と、 前記急速排気弁から気体圧力を逃がす第２の回路と、 前記急速排気弁と前記サーボ弁とを接続する第３の回路
   と、 前記制御装置は、前記パイロット弁から気体圧力を速や
   かに逃がすことにより前記真空制御弁の開度を速やかに
   減少させるために、前記第１の回路と前記第２の回路と
   を連通させる一方、前記第１の回路と前記第３の回路と
   を遮断するよう前記急速排気弁を制御することと、 を備えたことを特徴とする真空圧力制御システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するシステムにおいて、前記急速排気弁に気体圧力を供給する第４の回路と、 前記制御弁は、前記パイロット弁に気体圧力を供給する
   ことにより前記真空制 御弁の開度を速やかに増加させる
   ために、前記第１の回路と前記第４の回路とを連通させ
   る一方、前記第１の回路と前記第２の回路、及び、前記
   第１の回路と前記第３の回路とを遮断するよう前記急速
   排気弁を制御する こととを備えたことを特徴とする真空
   圧力制御システム。
3. 【請求項３】 真空容器と、前記真空容器内に供給され
   たガスを吸引するための真空ポンプと、前記真空容器と
   前記真空ポンプとを接続するための配管と、前記配管上
   に設けられて自身の開度を変化させることにより前記真
   空容器内の真空圧力を変化させるようにした真空制御弁
   と、前記真空容器内の真空圧力を検出するための圧力セ
   ンサと、前記真空容器内の真空圧力が所定値となるよう
   に、前記検出される真空圧力に基づいて前記真空制御弁
   の開度を制御するための制御装置とを有する真空圧力制
   御システムにおいて、前記真空制御弁は弁体、弁座及びパイロット弁を有し、
   前記弁体はその外周に先細りのテーパ面を含み、その弁
   体が前記弁座の孔の中心軸線に沿って移動することによ
   り、前記弁座と前記テーパ面との間の隙間の大きさが変
   わり前記真空制御弁の開度が変わるものであり、前記パ
   イロット弁には、前記弁体を移動させるためにサーボ弁
   により調整される気体圧力が供給されることと、 前記パイロット弁に供給された気体圧力を同弁から速や
   かに逃がすために作動する急速排気弁と、 前記真空制御弁の開度を検出するための開度センサと、 前記制御装置は、前記真空制御弁の開度を変えることに
   より前記真空圧力を前記所定値に速やかに近づけるため
   に、第１の制御及び第２の制御を連続的に実行するもの
   であり、前記第１の制御は、前記パイロット弁に供給さ
   れた気体圧力を同弁から速やかに逃がすために前記急速
   排気弁を作動させることであり、前記第２の制御は、前
   記検出される開度が所定値に達したときに、前記真空圧
   力を前記所定値に調整するために前記サーボ弁を制御す
   ることであることとを備えた ことを特徴とする真空圧力
   制御システム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに
   記載するシステムにおいて、前記パイロット弁は、中空状のシリンダ室と、前記シリ
   ンダ室内を移動するピ ストンと、内周端部が前記ピスト
   ンに固定され、外周端部が前記シリンダ室の内壁に固定
   されたベロフラムと を含むことを特徴とする真空圧力制
   御システム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに
   記載するシステムにおいて、前記急速排気弁は、通電により選択的に開閉動作する第
   １の電磁弁及び第２の電磁弁を有し、前記第１の電磁弁
   は前記サーボ弁又は前記第２の電磁弁に対する前記パイ
   ロット弁の連通を切り替え、前記第２の電磁弁は前記気
   体圧力の供給源又は前記気体圧力を逃がす排気管に対す
   る前記第１の電磁弁の連通を切り替えることと、 前記制御装置は、前記急速排気弁を作動させるために、
   前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁の少なくとも一
   つに切り替え信号を供給する こととを含むことを特徴と
   する真空圧力制御システム。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに
   記載するシステムにおいて、 前記サーボ弁は、パルス周波数に応じた時間間隔をもっ
   て開閉動作するものであり、前記気体圧力のための供給
   源と前記パイロット弁との間に接続された給気用の電磁
   弁と、前記気体圧力を逃がすための排気管と前記パイロ
   ット弁との間に接続された排気用の電磁弁とを有するこ
   とと、 前記制御装置は、前記給気用の電磁弁及び前記排気用の
   電磁弁に対してパルス信号を供給することにより、前記
   真空制御弁の開度を制御することとを含むことを特徴と
   する真空圧力制御システム。