JP3590030B2 - 真空圧力制御システム及びコントローラ - Google Patents
真空圧力制御システム及びコントローラ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3590030B2 JP3590030B2 JP2002042838A JP2002042838A JP3590030B2 JP 3590030 B2 JP3590030 B2 JP 3590030B2 JP 2002042838 A JP2002042838 A JP 2002042838A JP 2002042838 A JP2002042838 A JP 2002042838A JP 3590030 B2 JP3590030 B2 JP 3590030B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- vacuum
- vacuum pressure
- value
- proportional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造ライン(特に、枚葉装置)で使用される真空圧力制御システム及びコントローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、半導体製造装置のCVD装置においては、反応室内を減圧状態、すなわち、真空状態に保ちながら、薄膜材料を構成する元素からなる材料ガスを、ウエハー上に供給している。このとき、反応室内の真空圧力を一定に保持する必要があるが、その一定値は、種々の条件によって変わり、大気圧又は大気圧に近い低真空から高真空までの広いレンジに渡る。そこで、本出願人は、特開平10−337543号公報において、大気圧に近い低真空から高真空までの広いレンジに渡って、真空圧力を精度良く一定に保持できる真空圧力制御システムを開示している。
【0003】
そこで、ここでは、かかる真空圧力制御システムを具体的に説明する。図6のブロック図に示すように、かかる真空圧力制御システムは、コントローラ20、空気圧制御部30、操作部40である真空比例開閉弁16、検出部60である真空圧力センサー14、15などから構成されている。
【0004】
コントローラ20は、インターフェイス回路21、真空圧力制御回路22、シーケンス制御回路23などからなる。インターフェイス回路21は、コントローラ20のフロントパネルのボタンを介した現場入力による信号、及び、コントローラ20のバックパネルのコネクタを介した遠隔入力による信号を、真空圧力制御回路22やシーケンス制御回路23などに適した信号に変換するものである。
【0005】
真空圧力制御回路22は、上述した反応室に該当する真空チャンバ内の真空圧力に対するフィードバック制御をPID制御で行わせる回路である。シーケンス制御回路23は、インターフェイス回路21から与えられた動作モードに従って、空気圧制御部30内の第1電磁弁34の駆動コイルSV1と第2電磁弁35の駆動コイルSV2とに対し、予め定められた動作をさせる回路である。
【0006】
空気圧制御部30は、位置制御回路31、パルスドライブ回路32、電空比例弁33、第1電磁弁34、第2電磁弁35などからなる。位置制御回路31は、真空圧力制御回路22から与えられた弁開度指令値と、真空比例開閉弁16に設けられたポテンショメータ18からアンプ19を介して与えられた弁開度計測値とを比較して、真空比例開閉弁16の弁の位置を制御するものである。パルスドライブ回路32は、位置制御回路31からの制御信号に基づいて、電空比例弁33へパルス信号を送信するものである。
【0007】
電空比例弁33は、図示しない給気側比例弁及び排気側比例弁を内蔵するものであって、パルスドライブ回路32からのパルス信号に応じて、給気側比例弁及び排気側比例弁を時間開閉動作させるものであり、第1電磁弁34と第2電磁弁35を介して、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41(後述する図7、図8参照)内の空気圧力を調整するものである。
【0008】
操作部40である真空比例開閉弁16は、上述した反応室に該当する真空チャンバから真空ポンプまでの排気系のコンダクタンスを変化させるものである。図7、図8に真空比例開閉弁16の断面を示す。図に示すように、その中央には、ピストンロッド43が設けられている。そして、ピストンロッド43に対し、真空比例開閉弁16の上部である空気圧シリンダ41内において、ピストン44が固設され、真空比例開閉弁16の下部であるベローズ式ポペット弁42内において、ポペット弁体45が固設されている。従って、空気圧シリンダ41によりポペット弁体45を移動させることができる。
【0009】
この真空比例開閉弁16では、空気圧シリンダ41内に供給ポート18Aを介して圧縮空気が供給されず、空気圧シリンダ41内が排気ポート18Bを介して排気ラインと連通するときは、空気圧シリンダ41内の復帰バネ46による下向きの付勢力がピストン44に作用するので、図7に示すように、ポペット弁体45は弁座47に密着し、真空比例開閉弁16は遮断した状態となる。
【0010】
一方、空気圧シリンダ41内に給気ポート18Aを介して圧縮空気が供給されるときは、空気圧シリンダ41内の復帰バネ46による下向きの付勢力と、空気圧シリンダ41内の圧縮空気による上向きの圧力とがピストン44に同時に作用するので、そのバランスに応じて、図8に示すように、ポペット弁体45は弁座47から離間し、真空比例開閉弁16は開いた状態となる。
【0011】
よって、ポペット弁体45が弁座47から離間する距離は、弁のストローク(リフト量)として、空気圧シリンダ41に対する圧縮空気の供給と排気で操作することができる。尚、ポペット弁体45が弁座47から離間する距離は、弁のストローク(リフト量)として、ピストン44に連結されたスライドレバー48を介して、ポテンショメータ18で計測されるものであり、真空比例開閉弁16の弁開度に相当するものである。
【0012】
検出部である真空圧力センサー14、15は、上述した反応室に該当する真空チャンバ内の真空圧力を計測するキャパシタンスマノメータである。ここでは、計測される真空圧力のレンジに応じて、2個のキャパシタンスマノメータを使い分けている。
【0013】
このような構成を持つ真空圧力制御システムでは、動作モードとして、強制クローズモード(CLOSE)を、コントローラ20で選択すると、シーケンス制御回路23は、第1電磁弁34及び第2電磁弁35を図6に示すように動作させる。これにより、空気圧シリンダ41内には圧縮空気が供給されず、空気圧シリンダ41内は排気ラインと連通するので、空気圧シリンダ41内の空気圧が大気圧となり、真空比例開閉弁16は遮断した状態となる。
【0014】
また、動作モードとして、真空圧力コントロールモード(PRESS)を、コントローラ20で選択すると、シーケンス制御回路23は、第1電磁弁34を動作させることによって、電空比例弁33と空気圧シリンダ41とを連通させる。これにより、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の空気圧力が調整され、弁のストローク(リフト量)が、空気圧シリンダ41で操作できる状態となる。
【0015】
また、このとき、真空圧力制御回路22は、現場入力又は遠隔入力で指示された目標真空圧力値を目標値とするフィードバック制御を開始する。すなわち、真空圧力センサー14、15で真空チャンバ内の真空圧力値を計測し、それと目標真空圧力値との差(制御偏差)に応じて、真空比例開閉弁16の弁のストローク(リフト量)を操作し、排気系のコンダクタンスを変化させることによって、真空チャンバ内の真空圧力を目標真空圧力値に一定に保持する。
【0016】
そして、真空圧力制御回路22においては、フィードバック制御の制御偏差が小さいときは、予め調整された時定数に段階的に移行するので、真空チャンバ内の真空圧力を安定した状態で維持することができる。
【0017】
もっとも、電空比例弁33のオリフィス径は、真空比例開閉弁16の弁のストローク(リフト量)を微細に操作できるようにするため、第1電磁弁34や第2電磁弁35のものと比べて小さくできている。そのため、電空比例弁33による真空圧力制御では、フィードバック制御の制御偏差が大きいと、図10や図11に示すように、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)に到達させるまでに、かなりの時間を要していた。
【0018】
例えば、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全閉から全開にしなければならない場合には、図12に示すように、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全開になるまでに要する時間pは、約7秒であった。また、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全開から全閉にしなければならない場合には、図13に示すように、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全閉になるまでに要する時間qは、約12.7秒であった。
【0019】
従って、これでは、半導体製造装置における枚葉装置の要求仕様を十分に満たすことができないので、本出願人は、特開平10−252942号公報において、真空比例開閉弁16の弁開度が全開である場合又はしきい値より大きい場合に限り、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の圧縮空気を急速に排気させる技術を提案している。これにより、真空圧力制御回路22においては、フィードバック制御の制御偏差が大きいときでも、フィードバック制御の操作量を最大にさせているので、フィードバック制御の速応性が十分に確保されている。
【0020】
具体的には、図9のフローチャートに示すように、先ず、S111において、真空比例開閉弁16の弁開度が全開であるか否かを判断する。ここで、真空比例開閉弁16の弁開度が全開であると判断した場合には(S111:Yes)、S112で第1電磁弁34をOFFさせ、さらに、S113で第2電磁弁35をOFFさせることにより、第1電磁弁34及び第2電磁弁35をノーマル位置とした後に(図6参照)、S111に戻る。一方、真空比例開閉弁16の弁開度が全開であると判断しない場合には(S111:No)、S114に進む。
【0021】
S114では、真空比例開閉弁16の弁開度がしきい値より大きいか否かを判断する。ここで、真空比例開閉弁16の弁開度がしきい値より大きいと判断した場合には(S114:Yes)、S116で第1電磁弁34をOFFさせ、さらに、S116で第2電磁弁35をOFFさせることにより、第1電磁弁34及び第2電磁弁35をノーマル位置とした後に(図6参照)、S111に戻る。
【0022】
一方、真空比例開閉弁16の弁開度がしきい値より大きいと判断しない場合には(S114:No)、S117で第1電磁弁34をONさせ、さらに、S118で第2電磁弁35をOFFさせることにより、第2電磁弁35のみをノーマル位置として、電空比例弁33による真空圧力制御が行われる状態(S119)にした後に(図6参照)、S111に戻る。
【0023】
従って、真空比例開閉弁16の弁開度が全開である場合(S111:Yes)又はしきい値より大きい場合(S114:Yes)には、第1電磁弁34及び第2電磁弁35をノーマル位置にすることにより、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内を排気ラインと連通させて(図6参照)、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の圧縮空気を急速に排気させることができる。
【0024】
そのため、例えば、図14に示すように、真空比例開閉弁16の弁開度が全開である場合に、目標真空圧力値(目標値)が変更され、フィードバック制御の制御偏差が大きくなっても、真空比例開閉弁16の弁開度がしきい値になるまでの時間は、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による真空圧力制御が行われる時間tであって、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の圧縮空気が急速に排気されるから、短時間で、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで変化させ、その後に、電空比例弁33による真空圧力制御を行うことができる。
【0025】
これにより、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)と目標真空圧力値(目標値)の差(制御偏差)が大きくても、比較的短時間で、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)にまで大きく変化させることができるので、半導体製造装置における枚葉装置の要求仕様を満たすことが可能となる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による真空圧力制御と、電空比例弁33による真空圧力制御のいずれを行うかは、図9に示すように、真空比例開閉弁16の弁開度に対するしきい値で決定されるため(S111、S114)、しきい値の設定次第では、フィードバック制御の制御偏差が大きい場合でも、かかる制御偏差の全部又は殆どを、電空比例弁33による真空圧力制御で無くさなければならない事態になるおそれがあった。
【0027】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、第1電磁弁及び第2電磁弁による真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで大きく変化させ、その後に、電空比例弁による真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)に到達させることを、真空比例開閉弁の弁開度に関係なく行うことができる真空圧力制御システム及びコントローラを提供することを課題とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項1に係る発明は、半導体製造ライン上に設けられた真空チャンバと、前記真空チャンバ内のガスを排出する真空ポンプと、前記真空チャンバと前記真空ポンプとを接続する配管上にあって弁開度を変化させることにより前記真空チャンバ内の真空圧力を変化させるとともにポペット式の弁構造を持った真空比例開閉弁と、前記真空チャンバ内の真空圧力を計測する真空圧力センサーと、前記真空圧力センサーで計測された前記真空チャンバ内の真空圧力値と外部から与えられた目標真空圧力値との制御偏差に応じて外部コマンドを発生させるコントローラと、前記外部コマンドに従って前記真空比例開閉弁の弁開度を操作するサーボ機構と、前記サーボ機構を構成する第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記サーボ機構を構成するとともに前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁よりも小さな径のオリフィスを設けた電空比例弁と、を有し、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁、前記電空比例制御弁の動作により、前記真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させて、大気圧から高真空圧までの範囲で前記真空チャンバ内の真空圧力をフィードバック制御する真空圧力制御システムにおいて、前記コントローラは、前記制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させる一方、前記制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、前記電空比例弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させること、を特徴としている。
【0029】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載する真空圧力制御システムであって、前記所定値を、前記真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすること、を特徴としている。
【0030】
また、請求項3に係る発明は、半導体製造ライン上に設けられた真空チャンバと、前記真空チャンバ内のガスを排出する真空ポンプと、前記真空チャンバと前記真空ポンプとを接続する配管上にあって弁開度を変化させることにより前記真空チャンバ内の真空圧力を変化させるとともにポペット式の弁構造を持った真空比例開閉弁と、前記真空チャンバ内の真空圧力を計測する真空圧力センサーと、前記真空圧力センサーで計測された前記真空チャンバ内の真空圧力値と外部から与えられた目標真空圧力値との制御偏差に応じて発生する外部コマンドと、前記外部コマンドに従って前記真空比例開閉弁の弁開度を操作するサーボ機構と、前記サーボ機構を構成する第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記サーボ機構を構成するとともに前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁よりも小さな径のオリフィスを設けた電空比例弁と、を有する真空圧力制御システムで使用されるとともに、前記外部コマンドを発生させて、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁、前記電空比例制御弁を動作させることにより、前記真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させて、大気圧から高真空圧までの範囲で前記真空チャンバ内の真空圧力をフィードバック制御するコントローラにおいて、前記制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させる一方、前記制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、前記電空比例弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させること、を特徴としている。
【0031】
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載するコントローラであって、前記所定値を、前記真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすること、を特徴としている。
【0032】
このような特徴を有する本発明の真空圧力制御システム及びコントローラでは、真空圧力センサーで計測された真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)と外部から与えられた目標真空圧力値(目標値)との制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、第1電磁弁及び第2電磁弁を介して、真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させる一方、制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、電空比例弁を介して空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させるが、この点、第1電磁弁及び第2電磁弁のオリフィス径は電空比例弁よりも大きいので、このとき、第1電磁弁及び第2電磁弁による急速な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで大きく変化させ、その後に、電空比例弁による微細な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)に到達させることができ、さらに、この真空圧力制御では、第1電磁弁及び第2電磁弁による真空圧力制御と、電空比例弁による真空圧力制御のいずれを行うかは、制御偏差の絶対値と所定値の大小関係で決定されるため、真空比例開閉弁の弁開度に関係なく行うことができる。
【0033】
従って、本発明の真空圧力制御システム及びコントローラでは、殆どの場合で、制御偏差の大部分を、第1電磁弁及び第2電磁弁による急速な真空圧力制御で無くすことができ、従来技術のものと比べて、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮できるので、圧力応答性が向上し、半導体製造のプロセス時間の短縮にも貢献することができる。
【0034】
特に、制御偏差の絶対値の比較対象となる所定値を、真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすれば、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮させることを、この真空圧力制御の分解能に適合させつつつも、臨機応変に対応させることが可能となる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態は、従来技術の欄で述べたものと同様な構成を持つものである(図6〜図8)。従って、その詳細は、従来技術の欄に記載されているので省略し、その真空制御の動作について詳細に説明する。
【0036】
すなわち、図1のフローチャートに示すように、先ず、S11において、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)と目標真空圧力値(目標値)の差(以下、「制御偏差」という)が、真空圧力センサー14、15のフルスケール値のX%の値sよりも大きいか否かを判断する。
尚、真空圧力センサー14、15は、計測される真空圧力のレンジに応じて、2個のキャパシタンスマノメータを使い分けているので、S11では、目標真空圧力値(目標値)の際に使用する真空圧力センサー14、15のフルスケール値を用いる。
【0037】
ここで、「制御偏差」が値sよりも大きいと判断した場合には(S11:Yes)、S12で第1電磁弁34をONさせ、さらに、S13で第2電磁弁35をONさせることにより、空気圧シリンダ41内を給気ポート18Aを介して給気ラインと連通させた後に(図6〜図8参照)、S11に戻る。一方、「制御偏差」が値sよりも大きいと判断しない場合には(S11:No)、S14に進む。
【0038】
S14では、「制御偏差」がマイナスの値sよりも小さいか否かを判断する。ここで、「制御偏差」がマイナスの値sより小さいと判断した場合には(S14:Yes)、S12で第1電磁弁34をOFFさせ、さらに、S13で第2電磁弁35をOFFさせることにより、空気圧シリンダ41内を排気ポート18Bを介して排気ラインと連通させた後に(図6〜図8参照)、S11に戻る。一方、「制御偏差」がマイナスの値sより小さいと判断しない場合には(S14:No)、S17に進む。
【0039】
一方、「制御偏差」がマイナスの値sより小さいと判断しない場合には(S14:No)、S17で第1電磁弁34をONさせ、さらに、S18で第2電磁弁35をOFFさせることにより、空気圧シリンダ41内を電空比例弁33を介して給気ライン及び排気ラインと連通させて、電空比例弁33による真空圧力制御が行われる状態(S19)にした後に(図6〜図8参照)、S11に戻る。
【0040】
従って、「制御偏差」が値sよりも大きいと判断した場合には(S11:Yes)、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内を給気ラインと連通させて(図6参照)、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内に圧縮空気を急速に給気させることができる。そのため、例えば、真空圧力制御中に目標真空圧力値(目標値)が変更されても、図2に示すように、真空比例開閉弁16の現在の弁開度に関係なく、「制御偏差」が値sよりも小さくなるまでの時間は、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による真空圧力制御が行われる時間tであって、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内に圧縮空気が急速に給気されるから、短時間で、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで変化させ、その後に(S14:No)、電空比例弁33による微細な真空圧力制御を行うことができる。
【0041】
これにより、例えば、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全閉から全開にしなければならない場合には、図4に示すように、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全開になるまでに要する時間は、約0.5秒であった。
【0042】
また、「制御偏差」がマイナスの値sより小さいと判断した場合には(S14:Yes)、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内を排気ラインと連通させて(図6参照)、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の圧縮空気を急速に排気させることができる。そのため、例えば、真空圧力制御中に目標真空圧力値(目標値)が変更されても、図3に示すように、真空比例開閉弁16の現在の弁開度に関係なく、「制御偏差」がマイナスの値sよりも大きくなるまでの時間は、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による真空圧力制御が行われる時間tであって、真空比例開閉弁16の空気圧シリンダ41内の圧縮空気が急速に排気されるから、短時間で、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで変化させ、その後に(S14:No)、電空比例弁33による微細な真空圧力制御を行うことができる。
【0043】
これにより、例えば、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全開から全閉にしなければならない場合には、図5に示すように、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全閉になるまでに要する時間は、約1.2秒であった。
【0044】
尚、S11及びS14における値sを求めるために使用される百分率Xの値は、10(%)であるが、コントローラ20への入力により変更させることが可能である。
【0045】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、真空圧力センサー14、15で計測された真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)と外部から与えられた目標真空圧力値(目標値)との「制御偏差」の絶対値が、真空圧力センサー14、15のフルスケール値のX%の値s(所定値)より大きい場合には(S11:Yes又はS14:Yes)、第1電磁弁34及び第2電磁弁35を介して、真空比例開閉弁16の駆動源となる空気圧シリンダ41を排気ライン又は給気ラインに連通させる一方、「制御偏差」の絶対値が値s(所定値)以下である場合には(S11:No且つS14:No)、電空比例弁33を介して空気圧シリンダ41を排気ライン又は給気ラインに連通させる。
【0046】
この点、第1電磁弁34及び第2電磁弁35のオリフィス径は電空比例弁33よりも大きいので、このとき、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による急速な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで大きく変化させ、その後に、電空比例弁33による微細な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)に到達させることができ(図2、図3参照)、さらに、この真空圧力制御では、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による真空圧力制御と、電空比例弁33による真空圧力制御のいずれを行うかは、「制御偏差」の絶対値と値s(所定値)の大小関係で決定されるため(S11、S14)、真空比例開閉弁16の弁開度に関係なく行うことができる。
【0047】
従って、本実施の形態では、図2及び図3に示すように、殆どの場合で、「制御偏差」の大部分を、第1電磁弁34及び第2電磁弁35による急速な真空圧力制御で無くすことができるので、従来技術のものと比べて、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮できるので、圧力応答性が向上し、半導体製造のプロセス時間の短縮にも貢献することができる。
【0048】
例えば、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全閉から全開にしなければならない場合には、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全開になるまでに要する時間は、従来技術では約7秒であったが(図12参照)、本実施の形態では約0.5秒であった(図4参照)。
また、コントローラ20へ信号が入力された結果、真空比例開閉弁16の弁開度を全開から全閉にしなければならない場合には、コントローラ20へ信号が入力されてから真空比例開閉弁16の弁開度が全閉になるまでに要する時間は、図15に示すように、従来技術(図14の技術)では、しきい値Rの設定次第により、約1.2秒(R=0.5mm)〜12.3秒(R=27.5mm)であったが、本実施の形態では約1.2秒であった(図5参照)。
【0049】
特に、本実施の形態では、「制御偏差」の絶対値の比較対象となる値s(所定値)を、真空圧力センサー14、15のフルスケール値と百分率Xの値(所定比率)との積としており、さらに、百分率Xの値(所定比率)はコントローラ20への入力により自由に設定変更が可能であるから、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮させることを、この真空圧力制御の分解能に適合させつつつも、臨機応変に対応させることが可能となる。
【0050】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図1のS11及びS14における値sを求めるために使用される百分率Xの値は、目標真空圧力値(目標値)の際に使用する真空圧力センサー14、15ごとに設定してもよい。
【0051】
【発明の効果】
本発明の真空圧力制御システム及びコントローラでは、真空圧力センサーで計測された真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)と外部から与えられた目標真空圧力値(目標値)との制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、第1電磁弁及び第2電磁弁を介して、真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させる一方、制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、電空比例弁を介して空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させるが、この点、第1電磁弁及び第2電磁弁のオリフィス径は電空比例弁よりも大きいので、このとき、第1電磁弁及び第2電磁弁による急速な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)の近辺にまで大きく変化させ、その後に、電空比例弁による微細な真空圧力制御により、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)を目標真空圧力値(目標値)に到達させることができ、さらに、この真空圧力制御では、第1電磁弁及び第2電磁弁による真空圧力制御と、電空比例弁による真空圧力制御のいずれを行うかは、制御偏差の絶対値と所定値の大小関係で決定されるため、真空比例開閉弁の弁開度に関係なく行うことができる。
【0052】
従って、本発明の真空圧力制御システム及びコントローラでは、殆どの場合で、制御偏差の大部分を、第1電磁弁及び第2電磁弁による急速な真空圧力制御で無くすことができ、従来技術のものと比べて、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮できるので、圧力応答性が向上し、半導体製造のプロセス時間の短縮にも貢献することができる。
【0053】
特に、制御偏差の絶対値の比較対象となる所定値を、真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすれば、真空チャンバ内の真空圧力値(現在圧力値)が目標真空圧力値(目標値)に到達するまでの時間を短縮させることを、この真空圧力制御の分解能に適合させつつつも、臨機応変に対応させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフローチャート図である。
【図2】本発明の真空圧力制御の一例を示した図である。
【図3】本発明の真空圧力制御の一例を示した図である。
【図4】本発明において、真空比例開閉弁の弁開度を全閉から全開にしなければならない場合に(フルストローク30mm)、コントローラへ信号が入力されてから真空比例開閉弁の弁開度が全開になるまでに要する時間を示した図である。
【図5】本発明において、真空比例開閉弁の弁開度を全開から全閉にしなければならない場合に(フルストローク30mm)、コントローラへ信号が入力されてから真空比例開閉弁の弁開度が全閉になるまでに要する時間を示した図である。
【図6】本発明及び従来技術の概略を示したブロック図である。
【図7】本発明及び従来技術で使用される真空比例開閉弁が遮断した状態にあるときの断面図である。
【図8】本発明及び従来技術で使用される真空比例開閉弁が開いた状態にあるときの断面図である。
【図9】従来技術のフローチャート図である。
【図10】従来技術の真空圧力制御の一例を示した図である。
【図11】従来技術の真空圧力制御の一例を示した図である。
【図12】従来技術において、真空比例開閉弁の弁開度を全閉から全開にしなければならない場合に(フルストローク30mm)、コントローラへ信号が入力されてから真空比例開閉弁の弁開度が全開になるまでに要する時間を示した図である。
【図13】従来技術において、真空比例開閉弁の弁開度を全開から全閉にしなければならない場合に(フルストローク30mm)、コントローラへ信号が入力されてから真空比例開閉弁の弁開度が全閉になるまでに要する時間を示した図である。
【図14】従来技術の真空圧力制御の一例を示した図である。
【図15】しきい値を用いた従来技術において、真空比例開閉弁の弁開度を全開から全閉しなければならない場合に(フルストローク30mm)、コントローラへ信号が入力されてから真空比例開閉弁の弁開度が全閉になるまでに要する時間を示した図である。
【符号の説明】
14、15 真空圧力センサー
16 真空比例開閉弁
20 コントローラ
33 電空比例弁
34 第1電磁弁
35 第2電磁弁
41 空気圧シリンダ
s 所定値
X 所定比率
Claims (4)
- 半導体製造ライン上に設けられた真空チャンバと、前記真空チャンバ内のガスを排出する真空ポンプと、前記真空チャンバと前記真空ポンプとを接続する配管上にあって弁開度を変化させることにより前記真空チャンバ内の真空圧力を変化させるとともにポペット式の弁構造を持った真空比例開閉弁と、前記真空チャンバ内の真空圧力を計測する真空圧力センサーと、前記真空圧力センサーで計測された前記真空チャンバ内の真空圧力値と外部から与えられた目標真空圧力値との制御偏差に応じて外部コマンドを発生させるコントローラと、前記外部コマンドに従って前記真空比例開閉弁の弁開度を操作するサーボ機構と、前記サーボ機構を構成する第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記サーボ機構を構成するとともに前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁よりも小さな径のオリフィスを設けた電空比例弁と、を有し、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁、前記電空比例制御弁の動作により、前記真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させて、大気圧から高真空圧までの範囲で前記真空チャンバ内の真空圧力をフィードバック制御する真空圧力制御システムにおいて、
前記コントローラは、
前記制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させる一方、前記制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、前記電空比例弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させること、
を特徴とする真空圧力制御システム。 - 請求項1に記載する真空圧力制御システムであって、
前記所定値を、前記真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすること、を特徴とする真空圧力制御システム。 - 半導体製造ライン上に設けられた真空チャンバと、前記真空チャンバ内のガスを排出する真空ポンプと、前記真空チャンバと前記真空ポンプとを接続する配管上にあって弁開度を変化させることにより前記真空チャンバ内の真空圧力を変化させるとともにポペット式の弁構造を持った真空比例開閉弁と、前記真空チャンバ内の真空圧力を計測する真空圧力センサーと、前記真空圧力センサーで計測された前記真空チャンバ内の真空圧力値と外部から与えられた目標真空圧力値との制御偏差に応じて発生する外部コマンドと、前記外部コマンドに従って前記真空比例開閉弁の弁開度を操作するサーボ機構と、前記サーボ機構を構成する第1電磁弁及び第2電磁弁と、前記サーボ機構を構成するとともに前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁よりも小さな径のオリフィスを設けた電空比例弁と、を有する真空圧力制御システムで使用されるとともに、前記外部コマンドを発生させて、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁、前記電空比例制御弁を動作させることにより、前記真空比例開閉弁の駆動源となる空気圧シリンダを排気ライン又は給気ラインに連通させて、大気圧から高真空圧までの範囲で前記真空チャンバ内の真空圧力をフィードバック制御するコントローラにおいて、
前記制御偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、前記第1電磁弁及び前記第2電磁弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させる一方、前記制御偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、前記電空比例弁を介して前記空気圧シリンダを前記排気ライン又は前記給気ラインに連通させること、を特徴とするコントローラ。 - 請求項3に記載するコントローラであって、
前記所定値を、前記真空圧力センサーのフルスケール値と所定比率との積とすること、を特徴とするコントローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002042838A JP3590030B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 真空圧力制御システム及びコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002042838A JP3590030B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 真空圧力制御システム及びコントローラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003241841A JP2003241841A (ja) | 2003-08-29 |
JP3590030B2 true JP3590030B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=27782819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002042838A Expired - Fee Related JP3590030B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 真空圧力制御システム及びコントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3590030B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4704710B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2011-06-22 | 武蔵エンジニアリング株式会社 | 液体定量吐出装置 |
JP5397525B1 (ja) * | 2012-11-13 | 2014-01-22 | Smc株式会社 | 真空調圧システム |
JP6120540B2 (ja) * | 2012-11-30 | 2017-04-26 | アズビル株式会社 | バルブの漏れ検知方法および燃焼設備 |
JP6120553B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2017-04-26 | アズビル株式会社 | バルブの漏れ検知方法および燃焼設備 |
CN107065951B (zh) * | 2017-04-10 | 2024-02-09 | 淄博真空设备厂有限公司 | 动态模拟真空系统压力精准调节控制装置及方法 |
CN108953274A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-07 | 苏州柔克自动化设备有限公司 | 一种用于熔焊机的气动控制装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5465746A (en) * | 1994-01-13 | 1995-11-14 | Applied Materials, Inc. | Pneumatic circuit to provide different opening and closing speeds for a pneumatic operator |
JP2771953B2 (ja) * | 1994-11-29 | 1998-07-02 | シーケーディ株式会社 | シリンダ形比例制御弁 |
JP2677536B2 (ja) * | 1995-09-01 | 1997-11-17 | シーケーディ株式会社 | 真空圧力制御システム |
JP3330839B2 (ja) * | 1997-03-18 | 2002-09-30 | シーケーディ株式会社 | 真空圧力制御システム |
JP3606754B2 (ja) * | 1998-11-27 | 2005-01-05 | シーケーディ株式会社 | 真空圧力制御弁 |
JP2001154742A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Ace:Kk | ガス圧の制御方法、及びガス圧制御機器 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002042838A patent/JP3590030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003241841A (ja) | 2003-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3606754B2 (ja) | 真空圧力制御弁 | |
JP3619032B2 (ja) | 真空圧力制御弁 | |
JP2677536B2 (ja) | 真空圧力制御システム | |
KR101117747B1 (ko) | 진공 압력 제어 시스템 | |
US8141847B2 (en) | Method for controlling or regulating a vacuum valve | |
JP4668027B2 (ja) | 薬液供給システム | |
JP5086166B2 (ja) | 真空圧力制御システム | |
US7036794B2 (en) | Method for control of a vacuum valve arranged between two vacuum chambers | |
JP3590030B2 (ja) | 真空圧力制御システム及びコントローラ | |
KR101098910B1 (ko) | 진공압력 제어 시스템 및 진공압력 제어 프로그램 | |
JP3330839B2 (ja) | 真空圧力制御システム | |
JP5498151B2 (ja) | スロー排気機能付き真空制御バルブ | |
JP5118216B2 (ja) | 真空圧力制御システム及び真空圧力制御プログラム | |
JP3606753B2 (ja) | 真空圧力制御弁 | |
JP2006195733A (ja) | 真空圧力制御システム | |
JP2008069787A (ja) | 真空圧力制御システム | |
JP4327314B2 (ja) | 真空圧力制御システム | |
JPH11347395A (ja) | 真空圧力制御システム | |
JP3916461B2 (ja) | プロセスチャンバ内真空圧力制御用排気ユニット | |
JP2000161236A (ja) | 真空圧力制御システム | |
JP3935924B2 (ja) | プロセスチャンバ内真空圧力制御システム | |
JPH10303153A (ja) | 半導体装置用電子制御レギュレータ | |
JP3777311B2 (ja) | 真空圧力制御弁 | |
KR20230114984A (ko) | 챔버 압력에 따라 다른 기준값을 적용하는 압력제어시스템의 챔버 압력제어 방법 및 그를 위한 압력제어시스템 | |
JP2001051723A (ja) | 流量制御装置および方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040531 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040810 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040818 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3590030 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100827 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110827 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120827 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120827 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140827 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |