JP4815538B2 - 真空制御システムおよび真空制御方法 - Google Patents
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Description
前記真空制御バルブは、前記ガイド部と前記摺動凸部との間に配置され、前記動作の方向の摺動を可能とし、前記ガイド部と前記摺動凸部の前記動作の方向と垂直な方向の位置関係を相互に拘束する軸受を備える。
図1は、第1実施形態の真空制御システム10の構成を示す断面図である。図2は、第1実施形態の真空制御システム10の平面図である。真空制御システム10は、化学気相成長(CVD)工程を実行する真空容器500に供給されるガスの流れを制御する。真空制御システム10は、2個の真空制御バルブ100,200と、1個のターボ分子ポンプ300と、を備えている。真空制御バルブ100は、真空容器500のガス排出口561とターボ分子ポンプ300との間に接続されている。真空制御バルブ200は、真空容器500のガス排出口562とターボ分子ポンプ300との間に接続されている。本実施例では、2個の真空制御バルブ100,200は同一の構成を有している。ターボ分子ポンプ300には、ドライポンプ(図示省略)が直列に接続されている。
図3は、第1実施形態の真空制御システム10の制御ブロック図である。この制御系は、真空制御バルブ100のポペット弁体110のリフト量を制御する第1スレーブループと、真空制御バルブ200のポペット弁体210のリフト量を制御する第2スレーブループと、真空容器500の内部圧力を制御するマスターループとを有する二重ループ構造のカスケード制御として構成されている。スレーブループとマスターループの各制御ループは、たとえば周知のPID制御系として構成することができる。スレーブループとマスターループは、それぞれ主制御部と従属制御部とも呼ばれる。
図5は、第1実施形態のオフセット弁開度指令値取得処理の内容を示すフローチャートである。ステップS110では、ユーザは、真空制御バルブ200を閉弁する。これにより、真空制御バルブ200の作動による影響を排除して、真空制御バルブ100による排気の特性データを取得することができる。
第2実施形態の真空制御システム20は、低ヒステリシス特性を有する複数の真空制御バルブ30を使用している点で第1実施形態の真空制御システム10と相違する。真空制御バルブ30は、低ヒステリシス特性を有するので、高応答性且つ精密なコンダクタンス操作を可能とし、これにより反応ガスの流れのベクトル操作性を顕著に向上させることができる。
なお、上述した各実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
Claims (10)
- ガス供給部からプロセスガスの供給を受けてプロセス対象にプロセスを実行する真空容器におけるプロセスガスの真空圧力と流れとを真空ポンプを使用して制御する真空制御システムであって、
前記真空容器において相互に相違する位置に配置された複数のガス排出口の各々と前記真空ポンプとの間に接続されている各真空制御バルブと、
前記プロセス対象に供給されるプロセスガスの真空圧力を計測する圧力計測部と、
前記計測された真空圧力に応じて、前記複数の真空制御バルブの各々の開度を操作する制御装置と、
を備え、
前記複数のガス排出口は、前記真空容器の内部において前記プロセスが実行されるプロセス反応領域を相互に挟む位置に配置されており、
前記圧力計測部は、前記プロセス反応領域の真空圧力を計測し、
前記制御装置は、
前記プロセス反応領域から前記各ガス排出口までのコンダクタンスの相違と、前記真空ポンプと前記真空制御バルブを含む各排気系の個体差と、の少なくとも一方を補償し、前記複数の真空制御バルブの排気流量が相互に近づくように制御し、
前記相違と前記個体差の少なくとも一方を補償するオフセット値を格納するオフセット値格納部と、
前記オフセット値格納部から読み出されたオフセット値を使用して、前記複数の真空制御バルブの開度を制御するための目標値を設定する目標値設定部と、
を有し、
前記複数の真空制御バルブは、ガスの流れを遮断する遮断機能を有し、
前記制御装置は、前記複数の真空制御バルブの各々の特性データに基づいて前記オフセット値を生成し、前記生成されたオフセット値を前記オフセット値格納部に格納する機能を有し、
前記特性データは、前記複数の真空制御バルブのうちの一つを作動させ、前記複数の真空制御バルブのうちの他のバルブを遮断した状態で取得された前記目標値を設定するためのデータである真空制御システム。 - 請求項1記載の真空制御システムであって、
前記制御装置は、
前記計測された真空圧力に応じて、前記複数の真空制御バルブの各々の開度を操作するための共通の指令値である共通開度指令値を出力する共通の主制御部と、
前記共通開度指令値に応じて、前記複数の真空制御バルブの各々の開度を制御するために前記真空制御バルブ毎に設けられている複数の従属制御部と、
を備え、
前記各従属制御部は、前記各真空制御バルブの開度の実測値を取得し、前記各実測値と前記共通開度指令値と前記オフセット値とに応じて前記各真空制御バルブの開度を制御する真空制御システム。 - 請求項1又は2に記載の真空制御システムであって、
前記複数の真空制御バルブは、作動流体によって弁開度を操作して前記真空容器内の真空圧力を制御する真空制御バルブであり、
前記真空容器と前記真空ポンプとを接続する流路と、前記流路に形成されている弁座とを有する制御バルブ本体と、
前記弁座との距離であるリフト量の調節による前記弁開度の操作と、前記弁座への当接による前記流路の遮断とを行う弁体と、ピストンと、前記弁体と前記ピストンとを結合するロッドと、を有する動作部と、
前記制御バルブ本体に接続され、前記ピストンを収容するシリンダと、
前記リフト量が小さくなる方向に前記動作部を付勢する付勢部と、
前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間の隙間を、前記ピストンの動作に追従しつつ密閉するベロフラムと、
を備え、
前記動作部及び前記シリンダは、
前記ベロフラムによって密閉され、前記ロッドを囲む筒状の形状を有する空間であって、前記作動流体の作用圧力に応じて前記ピストンに対して前記リフト量を大きくする方向に荷重を発生させる弁開度操作室と、
前記弁開度操作室と中心軸線を共有し、前記作動流体の供給に応じて前記動作部に対して前記リフト量を小さくする方向に荷重を発生させる遮断荷重発生室と、
を備える真空制御システム。 - 前記シリンダは、前記遮断荷重発生室に収容されている摺動凸部を有するヘッドカバーを備え、
前記真空制御バルブは、前記遮断荷重発生室と前記摺動凸部との間を封止する封止面を有し、前記遮断荷重発生室への前記作動流体の供給に応じて前記封止面の面圧が高められる封止部を備える請求項3に記載の真空制御システム。 - 前記摺動凸部は、前記弁開度操作室と中心軸線を共有し、前記弁開度操作室の内径よりも小さな外径の円筒状の形状を有し、
前記動作部は、前記摺動凸部の内周面に囲まれた空間において前記動作の方向に延びるガイド部を有し、
前記真空制御バルブは、前記ガイド部と前記摺動凸部との間に配置され、前記動作の方向の摺動を可能とし、前記ガイド部と前記摺動凸部の前記動作の方向と垂直な方向の位置関係を相互に拘束する軸受を備える請求項4に記載の真空制御システム。 - 前記遮断荷重発生室は、前記ロッドの内部に形成されている請求項3乃至5のいずれか1項に記載の真空制御システム。
- 前記制御装置は、
前記真空容器内の真空圧力を計測する圧力センサと、
作動流体を供給するための作動流体供給部と、前記作動流体を排気するための作動流体排気部とに接続され、前記真空制御バルブに前記作動流体を供給する空気圧回路と、
前記空気圧回路から前記真空制御バルブに供給される作動流体を操作して、前記真空容器内の真空圧力を制御する制御部と、
を備える請求項3乃至6のいずれか1項に記載の真空制御システム。 - 前記制御装置は、前記真空ポンプの停止を表す情報を含む真空ポンプ停止信号の受信に応じて前記弁開度操作室と前記作動流体排気部との間の流路を接続するとともに、前記遮断荷重発生室と前記作動流体供給部との間の流路を接続する請求項7に記載の真空制御システム。
- 前記空気圧回路は、非通電状態で前記弁開度操作室と前記作動流体排気部との間の流路を接続する第1の電磁弁と、非通電状態で前記遮断荷重発生室と前記作動流体供給部との間の流路を接続する第2の電磁弁と、を有する請求項7又は8に記載の真空制御システム。
- ガス供給部からプロセスガスの供給を受けてプロセス対象にプロセスを実行する真空容器におけるプロセスガスの真空圧力と流れとを真空ポンプを使用して制御する真空制御方法であって、
前記真空容器において相互に相違する位置に配置された複数のガス排出口の各々と前記真空ポンプとの間に接続されている各真空制御バルブを準備する工程と、
前記プロセス対象に供給されるプロセスガスの真空圧力を計測する圧力計測工程と、
前記計測された真空圧力に応じて、前記複数の真空制御バルブの各々の開度を操作する制御工程と、
を備え、
前記複数のガス排出口は、前記真空容器の内部において前記プロセスが実行されるプロセス反応領域を相互に挟む位置に配置されており、
前記圧力計測工程は、前記プロセス反応領域の真空圧力を計測する工程を含み、
前記制御工程は、
前記プロセス反応領域から前記各ガス排出口までのコンダクタンスの相違と、前記真空ポンプと前記真空制御バルブを含む各排気系の個体差と、の少なくとも一方を補償し、前記複数の真空制御バルブの排気流量が相互に近づくように制御する工程と、
前記相違と前記個体差の少なくとも一方を補償するオフセット値をオフセット値格納部に格納するオフセット値格納工程と、
前記オフセット値格納部から読み出されたオフセット値を使用して、前記複数の真空制御バルブの開度を制御するための目標値を設定する目標値設定工程と、
を含み、
前記複数の真空制御バルブは、ガスの流れを遮断する遮断機能を有し、
前記制御工程は、前記複数の真空制御バルブの各々の特性データに基づいて前記オフセット値を生成し、前記生成されたオフセット値を前記オフセット値格納部に格納する工程を含み、
前記特性データは、前記複数の真空制御バルブのうちの一つを作動させ、前記複数の真空制御バルブのうちの他のバルブを遮断した状態で取得された前記目標値を設定するためのデータである真空制御方法。
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