JP6729436B2 - Automatic pressure control valve and vacuum pumping system - Google Patents
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Description
本発明は、自動圧力調整バルブおよび真空排気システムに関する。 The present invention relates to an automatic pressure control valve and a vacuum exhaust system.
エッチング装置等の真空装置においては、プロセスチャンバにプロセスガスを流入させつつチャンバ内圧力を所定の圧力維持し、プロセスが行われる。そのため、プロセスチャンバと真空ポンプとの間に自動圧力調整バルブ(APCバルブとも呼ばれる)が設けられ、この自動圧力調整バルブによってプロセスチャンバの圧力を所望の圧力に制御している(例えば、特許文献1参照)。 In a vacuum apparatus such as an etching apparatus, a process gas is caused to flow into a process chamber while the chamber pressure is maintained at a predetermined pressure to perform a process. Therefore, an automatic pressure adjusting valve (also called an APC valve) is provided between the process chamber and the vacuum pump, and the pressure of the process chamber is controlled to a desired pressure by the automatic pressure adjusting valve (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、エッチング装置等で用いられる自動圧力調整バルブは、生成物の堆積を防止するためにヒータ等により高温状態にして使用される。その場合、温度影響によって自動圧力調整バルブのコンダクタンスが微妙に変化し、排気システムの実効排気速度も変化することになる。その結果、調圧に使用する実効排気速度と実際の実効排気速度との間にズレが生じ、圧力調整動作が鈍くなったり不安定になったりすることがあった。 However, an automatic pressure control valve used in an etching apparatus or the like is used in a high temperature state by a heater or the like in order to prevent product accumulation. In that case, the conductance of the automatic pressure control valve changes subtly due to the influence of temperature, and the effective exhaust speed of the exhaust system also changes. As a result, a gap may occur between the effective exhaust speed used for pressure regulation and the actual effective exhaust speed, and the pressure adjusting operation may become dull or unstable.
本発明の好ましい第1の実施形態による自動圧力調整バルブは、チャンバと真空ポンプとの間に配置され、チャンバ圧力を要求圧力へ調整する自動圧力調整バルブであって、バルブ温度を検出する温度センサと、前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度または前記自動圧力調整バルブのバルブコンダクタンスがバルブ制御特性として記憶される記憶部と、圧力調整時の前記温度センサの検出温度に基づいて前記バルブ制御特性を補正する補正部と、を備え、前記補正部により補正されたバルブ制御特性、前記温度センサの検出温度および前記チャンバ圧力に基づき圧力調整バルブの開度を制御して前記チャンバ圧力を調整する。
本発明の好ましい第2の実施形態による自動圧力調整バルブは、チャンバと真空ポンプとの間に配置され、チャンバ圧力を要求圧力へ調整する自動圧力調整バルブにおいて、バルブ温度を検出する温度センサと、前記チャンバへ流入するガスの流量情報と、ガス流入時におけるチャンバ圧力検出値と、ガス流入時における前記温度センサの第1の検出温度とに基づいて、前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度を生成するバルブ特性生成部と、前記バルブ特性生成部で生成された排気速度がバルブ制御特性として記憶される記憶部と、前記第1の検出温度と、圧力調整時に前記温度センサにより検出される第2の検出温度とに基づいて、前記バルブ制御特性を補正する補正部と、前記補正部により補正されたバルブ制御特性、前記温度センサの検出温度および前記チャンバ圧力に基づき圧力調整バルブの開度を制御する。
さらに好ましい実施形態では、前記記憶部には、第1の実施形態の前記バルブコンダクタンスを温度補正する温度補正情報が、または第2の実施形態の前記排気系の排気速度を温度補正する温度補正情報が記憶され、前記補正部は、前記温度補正情報に基づいて前記バルブ制御特性を補正する。
本発明の好ましい実施形態による自動圧力調整バルブは、チャンバと真空ポンプとの間に配置され、チャンバ圧力を要求圧力へ調整する自動圧力調整バルブにおいて、バルブ温度を検出する温度センサと、前記チャンバへ流入するガスの流量情報、ガス流入時におけるチャンバ圧力検出値、および、ガス流入時における前記温度センサの第1の検出温度に基づく、前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度を、異なる複数の前記第1の検出温度に対してそれぞれ生成する第1の生成部と、前記第1の生成部により生成された複数の前記排気速度と、圧力調整時の前記温度センサの検出温度とに基づいて、前記圧力調整時の検出温度における前記排気系の排気速度を生成する第2の生成部と、を備える。
本発明の好ましい実施形態による真空排気システムは、上述の自動圧力調整バルブと、前記自動圧力調整バルブに接続される真空ポンプと、を備える。
An automatic pressure adjusting valve according to a first preferred embodiment of the present invention is an automatic pressure adjusting valve which is arranged between a chamber and a vacuum pump and which adjusts a chamber pressure to a required pressure, and a temperature sensor for detecting a valve temperature. A storage unit in which the pumping speed of the exhaust system including the automatic pressure control valve and the vacuum pump or the valve conductance of the automatic pressure control valve is stored as a valve control characteristic, and the temperature detected by the temperature sensor during pressure control A correction unit that corrects the valve control characteristic based on the valve control characteristic corrected by the correction unit, the temperature detected by the temperature sensor, and the chamber pressure. Adjust chamber pressure.
An automatic pressure adjusting valve according to a second preferred embodiment of the present invention is arranged between a chamber and a vacuum pump, and in the automatic pressure adjusting valve for adjusting a chamber pressure to a required pressure, a temperature sensor for detecting a valve temperature, The automatic pressure control valve and the vacuum pump are included based on flow rate information of gas flowing into the chamber, a chamber pressure detection value at gas inflow, and a first detection temperature of the temperature sensor at gas inflow. A valve characteristic generation unit that generates an exhaust speed of an exhaust system, a storage unit that stores the exhaust speed generated by the valve characteristic generation unit as a valve control characteristic, the first detected temperature, and the temperature when the pressure is adjusted. A correction unit that corrects the valve control characteristic based on a second detected temperature detected by a sensor, a valve control characteristic corrected by the correction unit, a temperature detected by the temperature sensor, and a pressure based on the chamber pressure. Controls the opening of the adjustment valve .
In a further preferred embodiment, the storage unit stores temperature correction information for temperature-correcting the valve conductance of the first embodiment or temperature correction information for temperature-correcting the exhaust speed of the exhaust system of the second embodiment. Is stored, and the correction unit corrects the valve control characteristic based on the temperature correction information.
An automatic pressure adjusting valve according to a preferred embodiment of the present invention is arranged between a chamber and a vacuum pump, and adjusts the chamber pressure to a required pressure. Exhaust speed of an exhaust system including the automatic pressure control valve and the vacuum pump based on flow rate information of the inflowing gas, a chamber pressure detection value at the time of gas inflow, and a first detection temperature of the temperature sensor at the time of gas inflow For each of the plurality of different first detected temperatures, the plurality of exhaust speeds generated by the first generator, and the detection of the temperature sensor during pressure adjustment. A second generation unit that generates an exhaust speed of the exhaust system at the detected temperature during the pressure adjustment , based on the temperature .
A vacuum exhaust system according to a preferred embodiment of the present invention includes the above-described automatic pressure adjusting valve and a vacuum pump connected to the automatic pressure adjusting valve.
本発明によれば、圧力調整をより素早くかつ安定的に行うことができる。 According to the present invention, pressure adjustment can be performed more quickly and stably.
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。図1は本実施の形態の真空排気システムの概略構成を示すブロック図である。図1では、真空排気システムは自動圧力調整バルブ1と真空ポンプ4とで構成されている。真空ポンプには、例えば、ターボ分子ポンプが用いられる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the vacuum exhaust system of the present embodiment. In FIG. 1, the evacuation system is composed of an automatic
自動圧力調整バルブ1は、真空装置の真空チャンバ3に取り付けられるバルブ本体1aと、バルブ本体1aの動作を制御するバルブコントローラ1bとで構成される。真空チャンバ3には、チャンバ内にガスを導入するための流量コントローラ32と、チャンバ内の圧力を検出するための真空計31が設けられている。流量コントローラ32から出力される流量Qin[Pa・m3/s]に関するデータは、真空装置側に設けられたコントローラ(不図示)に入力される。
The automatic
バルブ本体1aに設けられたバルブプレート(弁体)12は、モータ13によって開閉駆動される。モータ13にはバルブプレート12の開度を検出するためのエンコーダ130が設けられている。エンコーダ130の検出信号(以下では開度計測値θrと記す)はバルブコントローラ1bに入力される。バルブ本体1aには、バルブ本体1aの温度を計測する温度センサ15が設けられている。温度センサ15の温度計測値Tはバルブコントローラ1bに入力される。また、バルブコントローラ1bには、真空計31により計測された圧力計測値Pr[Pa]が入力される。
A valve plate (valve body) 12 provided on the
バルブコントローラ1bは、開度制御部21、モータドライバ部22、記憶部23、入力操作部24、補正部25および表示部26を備えている。バルブコントローラ1bには真空装置側のコントローラから圧力目標値Psが入力される。開度制御部21は、圧力目標値Ps,開度計測値θrおよび圧力計測値Prに基づいて開度指令値θaを設定する。モータドライバ部22は、開度指令値θaに基づいてモータ13を駆動制御する。記憶部23には、バルブ制御に関するソフトウェアやデータが記憶される。バルブコントローラ1bは、入力操作部24を操作することにより各種指令を入力することができる。表示部26には、自動圧力調整バルブ1の運転状態等が表示される。補正部25の機能について後述する。
The
図2はバルブ本体1aを真空チャンバ3側から見た平面図である。バルブ本体1aのハウジング11内に設けられたバルブプレート12は、モータ13により揺動駆動される。ハウジング11の表側および裏側にはフランジ110a,110b(図3参照)が設けられている。バルブプレート12は、バルブ開口部111の全体に対向する全遮蔽位置C2と、バルブ開口部111に全く対向しない全開放位置C1との間の任意の位置にスライド移動させることができる。
FIG. 2 is a plan view of the
バルブプレート12によるバルブ開口部111の遮蔽状態は、開度と呼ばれるパラメータで表される。開度とは、比=(バルブプレートの揺動角):(全遮蔽状態からバルブ開口部111が全て解放されるまでの揺動角)をパーセントで表したものである。図2の全遮蔽位置C2は開度=0%であり、全開放位置C1は開度=100%である。すなわち、バルブプレート12の開度を調整することにより、バルブ本体1aのコンダクタンスを制御することができる。以下では、開度を、符号θを用いて表すことにする。
The blocking state of the
図3は、図2のA−A断面を示す図である。ハウジング11には図示上下に移動可能なシールリング14が設けられている。なお、シールリング14の駆動機構は図示を省略した。図3は、シールリング14が最も上方位置に移動された状態を示しており、破線で示すようなガス流路が形成されている。自動圧力調整バルブ1を閉状態とする場合には、シールリング14を下方に移動させてガス流路を完全に遮蔽する。
FIG. 3 is a view showing an AA cross section of FIG. The
自動圧力調整バルブ1は、後述するように入力される圧力計測値Prと圧力目標値Psとの差がゼロとなるようにバルブ本体1aの開度(後述する)を調整して、真空チャンバ3の圧力を圧力目標値Psへと調整する。自動圧力調整バルブ1の開度を制御して真空チャンバ3の圧力を調整するためには、ガス流量と、開度θと、真空チャンバ3に対する真空排気システムの排気速度(以下では、実効排気速度と呼ぶ)との関係を正確に把握しておく必要がある。
The automatic
一般に、実効排気速度Seは次式(1)で表される。式(1)において、Spは真空ポンプ4の排気速度であり、Cvは自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスである。自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvは開度θによって異なるので、Cv(θ)のように開度θの関数として表される。そのため、式(1)の実効排気速度Seもθの関数になっている。
1/Se=1/Sp+1/Cv ・・・(1)
Generally, the effective pumping speed Se is expressed by the following equation (1). In the equation (1), Sp is the pumping speed of the vacuum pump 4, and Cv is the conductance of the automatic
1/Se=1/
式(1)から、真空排気システムの実効排気速度Seは、Se=Sp・Cv/(Sp+Cv)と表される。すなわち、真空排気システムの実効排気速度Seは、自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvを変化させることによって変化する。真空チャンバ3内の圧力Pは、真空チャンバ3に導入されるガスの流量をQinとすると、圧力が安定した静的状態においてはP=Qin/Seと表される。そのため、真空チャンバ3の圧力Pを要求される圧力目標値Psに制御するためには、真空排気システムの実効排気速度SeがSe=Qin/Psとなるように開度θを調整すれば良い。すなわち、自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvがCv=Qin×Sp/(Ps×Sp−Qin)となるように開度θを調整する。
From the equation (1), the effective pumping speed Se of the vacuum pumping system is expressed as Se=Sp·Cv/(Sp+Cv). That is, the effective pumping speed Se of the vacuum pumping system changes by changing the conductance Cv of the automatic
自動圧力調整バルブ1による真空チャンバ3の圧力調整は、例えば、次式(2)に示すような調圧式を用いて行われる。Qinは真空チャンバ3に導入されるガスの流量である。また、Seは真空チャンバ3に対する実効排気速度、すなわち、真空チャンバ3と自動圧力調整バルブ1との間の配管等のコンダクタンスを加味した真空チャンバ3に対する実効排気速度である。V[m3]は真空チャンバ3の容積、P[Pa]は真空チャンバ3内の圧力である。上述したように、真空チャンバ3の圧力が安定した状態においてはQin=Se×Pと表されるが、真空チャンバ3の圧力が変化する調圧時(動的状態)においては圧力変化に関係する右辺第1項が追加されることになる。この式(2)は記憶部23に記憶されている。
Qin=V×(dP/dt)+Se×P ・・・(2)
The pressure adjustment of the
Qin=V×(dP/dt)+Se×P (2)
式(2)に示す調圧式は真空チャンバ3の容積Vも関係しているので、バルブコントローラ1bはバルブ本体1aが取り付けられる真空装置のチャンバ容積Vを取得する必要がある。また、実効排気速度Seについても、調圧の精度および安定性を高めるためには、真空排気システムを真空装置に取り付けた状態の実効排気速度を用いるのが好ましい。
Since the pressure adjusting equation shown in the equation (2) also relates to the volume V of the
そのため、本実施の形態では、バルブコントローラ1bに補正部25を設け、真空排気システムを真空チャンバ3に取り付けたときに、式(1)で表される真空排気システム単体での実効排気速度(以下では、初期実効排気速度と呼ぶ。)Seを真空チャンバ3に取り付けた状態における実効排気速度に校正する動作(以下では、ラーニング動作と呼ぶ)を行えるような構成とした。真空排気システムを真空チャンバ3に取り付けた状態で、オペレータがバルブコントローラ1bの入力操作部24を操作することにより、ラーニング動作を実行させることができる。
Therefore, in the present embodiment, when the
ところで、自動圧力調整バルブ1を真空チャンバ3に取り付けて使用する際には、自動圧力調整バルブ1への生成物付着を防止するためにバルブ本体1aをヒータ等により加熱するようにしている。この加熱によりバルブ本体1aの温度が上昇すると、バルブプレート12とハウジング11との隙間寸法が変化するなどして自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvが変化し、その影響により真空排気システムの実効排気速度Seが変化することになる。バルブコントローラ1bの補正部25は、上述したラーニング動作を行う機能に加え、ラーニング動作により取得された実効排気速度Seに対して調圧時のバルブ温度に基づく温度校正を行う機能も備えている。
By the way, when the automatic
(ラーニング動作の説明)
式(1)で示したように、真空排気システムの実効排気速度Seは、真空ポンプの排気速度Spと自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvとで表される。コンダクタンスCvは開度θの関数Cv(θ)として表され、真空ポンプ4の排気速度Spは流量Qに依存するので流量Qの関数Sp(Q)のように表される。その結果、実効排気速度Seは、流量Qと開度θとの関数Se(Q,θ)として表される。
(Explanation of learning operation)
As shown in the equation (1), the effective pumping speed Se of the vacuum pumping system is expressed by the pumping speed Sp of the vacuum pump and the conductance Cv of the automatic
本実施の形態では、排気速度Sp(Q)とコンダクタンスCv(θ)とから式(1)により算出される真空排気システムの実効排気速度Se(Q,θ)、または、予め設定されたチャンバを使用して実測された実効排気速度Se(Q,θ)が、式(2)の調圧式に用いられる実効排気速度Seの初期データ(初期実効排気速度)として記憶部23に記憶されている。
In the present embodiment, the effective pumping speed Se(Q, θ) of the vacuum pumping system calculated by the equation (1) from the pumping speed Sp(Q) and the conductance Cv(θ), or a preset chamber is set. The actually measured effective exhaust speed Se(Q, θ) is stored in the
図4は、初期実効排気速度の一例を示す図である。図4では、初期実効排気速度Se(Q,θ)に関する排気速度データSij(ただし、i,j=0,1,2,・・・,9)が、複数のガス流量Q0,Q1,・・・,Q9と複数の開度θ0,θ1,・・・,θ9の組み合わせに関する2次元マップとして表されている。なお、θ0=0(%)、θ9=100(%)である。排気するガスの種類としては、一般的に窒素ガスやArガスが用いられる。以下では、この初期実効排気速度Se(Q,θ)の2次元マップを、デフォルトSマップと呼ぶことにする。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the initial effective pumping speed. In FIG. 4, the exhaust speed data Sij (where i,j=0,1,2,..., 9) relating to the initial effective exhaust speed Se(Q,θ) is shown as a plurality of gas flow rates Q0,Q1,. , Q9 and a plurality of opening degrees θ0, θ1,..., θ9 are represented as a two-dimensional map. Note that θ0=0 (%) and θ9=100 (%). Nitrogen gas or Ar gas is generally used as the type of gas to be exhausted. Below, this two-dimensional map of the initial effective pumping speed Se(Q, θ) will be referred to as the default S map.
例えば、排気速度データS32はガス流量がQ3で開度がθ2の場合の排気速度データを表している。上述したように、初期実効排気速度Se(Q3,θ2)の実排気速度データS32は、自動圧力調整バルブ1の開度をθ2に設定したときのコンダクタンスCv(θ2)と、ガス流量Q3における真空ポンプ4の排気速度Sp(Q3)を式(1)に代入することで算出される。または、予め設定されたチャンバを使用し、開度θ2およびガス流量Q3に設定して実験的に得られた実効排気速度を排気速度データS32としても良い。
For example, the exhaust speed data S32 represents the exhaust speed data when the gas flow rate is Q3 and the opening is θ2. As described above, the actual exhaust speed data S32 of the initial effective exhaust speed Se(Q3, θ2) is the conductance Cv(θ2) when the opening of the automatic
ラーニング動作では、真空排気システム(自動圧力調整バルブ1および真空ポンプ4)を真空装置の真空チャンバ3に取り付けた状態でガスを流し、そのときに実測される実効排気速度を用いて図4に示すデフォルトSマップを校正する。ここでは、校正後のSマップを校正Sマップと呼び、校正Sマップで表される実効排気速度を校正実効排気速度Se1(Q,θ)と呼ぶことにする。
In the learning operation, gas is caused to flow while the vacuum exhaust system (the automatic
図5,6は、ラーニング動作の一例を説明するフローチャートである。この処理は、図1のバルブコントローラ1bの補正部25において実行される。ラーニング動作においては、開度制御部21は、補正部25からの指令に基づいて、圧力計測値Pr、圧力目標値Ps、開度計測値θrおよび調圧の式(2)に基づく調圧制御を行う。式(2)の実効排気速度SeにはデフォルトSマップを用いた初期実効排気速度Se(Q,θ)が用いられる。オペレータは、入力操作部24を操作して設定画面を表示部26に表示させ、その設定画面からラーニング動作を選択する。設定画面でラーニング動作が選択されると、図5,6に示すラーニング処理がスタートする。
5 and 6 are flowcharts illustrating an example of the learning operation. This process is executed by the
ステップS10では、真空チャンバ3の容量Vの入力を要求する画面が表示部26に表示される。オペレータは、画面表示に従って容量Vの値を入力する。ステップS20では、容量Vの入力があったか否かを判定し、入力があるとステップS30へ進む。
In step S10, a screen requesting the input of the volume V of the
ステップS30では、流量選択画面が表示部26に表示される。例えば、図4に示すデフォルトSマップではガス流量QはQ0〜Q9までの10種類が設定されているので、これら10種類のガス流量からいずれか一つを選択させる流量選択画面を表示する。オペレータは、流量選択画面の指示に従ってガス流量を選択し、その後、選択完了操作を行う。ステップS40では、選択完了操作の入力の有無を判定し、入力があるとステップS50へ進む。
In step S30, the flow rate selection screen is displayed on the
ステップS50では、選択されたガス流量でのガス流入開始を指示する画面を表示部26に表示する。オペレータは、画面表示に従って真空チャンバ3へガスを流入させ、チューニング動作の開始を指示する操作を入力操作部24により行う。
In step S50, the
ステップS60では、オペレータによるラーニング動作の開始を指示する操作があったか否かを判定する。入力操作部24により開始指示操作が入力されるとステップS70へ進む。
In step S60, it is determined whether or not there is an operation for instructing the start of the learning operation by the operator. When a start instruction operation is input by the
ステップS70では、所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、ガス流入後の真空チャンバ3内の圧力が安定するまでの待機時間であり、予め設定されている。なお、予め設定されている所定時間が経過するまで待機する代わりに、真空チャンバ3の圧力計測値Prの変化が所定閾値以下となるまで待機するようにしても良い。
In step S70, it is determined whether a predetermined time has elapsed. This predetermined time is a waiting time until the pressure in the
ステップS80では、図4の開度θ0〜θ9を開度θjと表した場合のパラメータjを、初期値のj=0に設定する。ステップS80の処理が終了すると、図6のステップS90へ進む。 In step S80, the parameter j when the opening degrees θ0 to θ9 in FIG. 4 are expressed as opening degrees θj is set to an initial value j=0. When the process of step S80 ends, the process proceeds to step S90 of FIG.
ステップS90では、自動圧力調整バルブ1の開度をθjに設定する。ここで、ステップS80からステップS90へ進んだ場合には、ステップS80でj=0と設定されているので、開度θをθ0(=0)に設定する。ステップS100では、真空チャンバ3内の圧力が安定するまで所定時間待機する。ステップS110では、図1の真空計31で計測された真空チャンバ3の圧力計測値Prを取得する。
In step S90, the opening of the automatic
ステップS120では、現在のjに1を加算し、それを新たなjとする。ステップS130ではj>9か否かを判定し、j>9の場合にはステップS140へ進み、jが9以下の場合にはステップS90に戻る。すなわち、j=0〜9まではステップS90からステップS130までの処理が繰り返される。その結果、各開度θ0〜θ9における圧力計測値Prがそれぞれ取得される。 In step S120, 1 is added to the current j to make it a new j. In step S130, it is determined whether j>9. If j>9, the process proceeds to step S140. If j is 9 or less, the process returns to step S90. That is, the processes from step S90 to step S130 are repeated for j=0 to 9. As a result, the pressure measurement value Pr at each of the opening degrees θ0 to θ9 is acquired.
ステップS140では、次式(3)を用いて各開度θ0〜θ9における排気速度データSij(Qi,θj)を算出する。この排気速度データSij(Qi,θj)は、校正実効排気速度Se1(Q,θ)を表す2次元の校正Sマップのij要素である。式(3)において、Qiは選択したガス流量であり、Pr(j)は開度θjにおいて取得された圧力計測値である。この式(3)は、上述した式(2)において「dP/dt=0」とした場合に得られる式であり、圧力が一定となっている静的な場合に適用することができる。
Sij(Qi,θj)=Qi/Pr(j) ・・・(3)
In step S140, the exhaust speed data Sij(Qi, θj) at each opening θ0 to θ9 is calculated by using the following equation (3). The exhaust speed data Sij(Qi, θj) is the ij element of the two-dimensional calibration S map representing the corrected effective exhaust speed Se1(Q, θ). In Expression (3), Qi is the selected gas flow rate, and Pr(j) is the pressure measurement value acquired at the opening θj. This formula (3) is a formula obtained when “dP/dt=0” in the above formula (2), and can be applied to a static case where the pressure is constant.
Sij(Qi, θj)=Qi/Pr(j) (3)
ステップS150では、ステップS140で算出された排気速度データSij(Qi,θj)が妥当であるか否かの判定を行う。判定方法の一例としては、デフォルトSマップの対応する排気速度データSijと算出された校正Sマップの排気速度データSij(Qi,θj)との差分が、予め設定した閾値以下であるならば妥当と判定する。算出された排気速度データSij(Qi,θj)とデフォルトSマップの排気速度データSijとの差の要因としては、真空チャンバ3の容積がデフォルトSマップにおいて前提とされているチャンバ容積と異なることや、配管コンダクタンスの影響があげられる。これらの影響が大きくない限り、算出された排気速度データSij(Qi,θj)とデフォルトSマップの排気速度データSijとが大きく異なることはない。
In step S150, it is determined whether or not the exhaust speed data Sij(Qi, θj) calculated in step S140 is valid. As an example of the determination method, it is appropriate if the difference between the corresponding exhaust speed data Sij of the default S map and the calculated exhaust speed data Sij(Qi, θj) of the calibration S map is equal to or less than a preset threshold value. judge. The difference between the calculated exhaust velocity data Sij(Qi, θj) and the exhaust velocity data Sij of the default S map is that the volume of the
そこで、Sij(Qi,θj)とSijとが大きく乖離している場合には、算出された排気速度データSij(Qi,θj)は適切でないと判断する。妥当性の判定基準である閾値は、予め記憶部23に記憶されている。ステップS150において妥当でないと判定されると、ステップS155へ進んで表示部26に警告表示を表示する。一方、妥当と判定された場合には、ステップS150からステップS160へ進む。
Therefore, when Sij(Qi, θj) and Sij are significantly different from each other, it is determined that the calculated exhaust speed data Sij(Qi, θj) is not appropriate. The threshold value that is the criterion for determining validity is stored in the
ステップS150で妥当であると判定されると、図4に示すデフォルトSマップの流量Q0〜Q9の一つに対応した、校正Sマップの一行(横一列)の排気速度データSij(Qi,θj)が得られたことになる。すなわち、実測値に基づく10個の排気速度データSij(Qi,θj)が校正実効排気速度Se1(Q,θ)として得られた。ここで、i(=0〜9)はガス流量がQiであることを表し、j(=0〜9)は開度がθjであることを表す。 If it is determined to be appropriate in step S150, the exhaust speed data Sij(Qi, θj) of one row (one horizontal row) of the calibration S map corresponding to one of the flow rates Q0 to Q9 of the default S map shown in FIG. Is obtained. That is, 10 pieces of exhaust velocity data Sij(Qi, θj) based on the measured values were obtained as the calibration effective exhaust velocity Se1(Q, θ). Here, i (=0 to 9) represents that the gas flow rate is Qi, and j (=0 to 9) represents that the opening is θj.
ステップS160では、ガス流量Qiの行以外の所定領域の排気速度データを、上述のように得られた排気速度データSij(Qi,θj)を用いて算出する。所定領域の校正実効排気速度の計算の詳細については後述する。ステップS170では、図4のデフォルトSマップの一部をステップS140およびステップS160で取得された排気速度データSij(Qi,θj)で置き換えたマップ(図7参照)を、校正SマップとしてデフォルトSマップとは別に記憶部23に記憶する。
In step S160, the exhaust velocity data of the predetermined region other than the row of the gas flow rate Qi is calculated using the exhaust velocity data Sij(Qi, θj) obtained as described above. Details of the calculation of the calibration effective pumping speed in the predetermined region will be described later. In step S170, a map (see FIG. 7) obtained by replacing a part of the default S map in FIG. 4 with the exhaust velocity data Sij(Qi, θj) acquired in steps S140 and S160 is used as a calibration S map. It is stored separately in the
図7は、上述のようにして生成された校正Sマップの一例を示す図である。図7の校正Sマップでは、ガス流量Q6に関して校正された排気速度データSt60〜St69が取得されている。なお、図7の校正Sマップでは、校正された排気速度データSij(Qi,θj)をStijのように表示した。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the calibration S map generated as described above. In the calibration S map of FIG. 7, the exhaust speed data St60 to St69 calibrated for the gas flow rate Q6 is acquired. In the calibration S map of FIG. 7, the calibrated exhaust velocity data Sij(Qi, θj) is displayed like Stij.
また、図7の太線で囲まれた領域R1の排気速度データSt59,St76〜St79,St84〜St89およびSt93〜St99は、実測値に基づいて校正された排気速度データSt60〜St69を用いて算出した排気速度データである。ガス流量Q6の行の排気速度データおよび領域R1の排気速度データを除く、その他の排気速度データについては、デフォルトSマップの排気速度データを使用している。 Further, the exhaust speed data St59, St76 to St79, St84 to St89 and St93 to St99 in the region R1 surrounded by the thick line in FIG. 7 are calculated using the exhaust speed data St60 to St69 calibrated based on the actual measurement values. Exhaust speed data. Except for the exhaust speed data in the row of the gas flow rate Q6 and the exhaust speed data in the region R1, the other exhaust speed data uses the exhaust speed data of the default S map.
次に、領域R1の排気速度データについて説明する。領域R1に含まれる排気速度データSt59,St76〜St79,St84〜St89およびSt93〜St99については、排気速度データSt60〜St69を用いた演算により推定する。上述したように、図4に示すデフォルトSマップでは、排気速度データSijとして、真空ポンプ4の排気速度Spが定格排気速度であると仮定した場合の実効排気速度が用いられている。または、予め設定された所定容積のチャンバを使用して実測または算出された実効排気速度が用いられている。そのため、実際の真空チャンバ3との容積差や排気速度Spにおける流量Qの影響が考慮されていない。
Next, the exhaust speed data of the region R1 will be described. The exhaust speed data St59, St76 to St79, St84 to St89, and St93 to St99 included in the region R1 are estimated by calculation using the exhaust speed data St60 to St69. As described above, in the default S map shown in FIG. 4, the effective exhaust speed when the exhaust speed Sp of the vacuum pump 4 is assumed to be the rated exhaust speed is used as the exhaust speed data Sij. Alternatively, an effective evacuation speed actually measured or calculated using a chamber having a preset predetermined volume is used. Therefore, the influence of the flow rate Q on the volume difference from the
そのため、図7に示す校正Sマップでは、ガス流量Q6に関しては、上述したように開度θ0〜θ9に対する排気速度データSt60〜St69を実測値から求める。これらの排気速度データSt60〜St69には、吸気口圧力が高い領域における真空ポンプ4の性能低下の影響(流量Qの影響)と、実際に使用する真空チャンバ3の容積や配管コンダクタンスの影響が含まれている。
Therefore, in the calibration S map shown in FIG. 7, for the gas flow rate Q6, the exhaust speed data St60 to St69 for the opening degrees θ0 to θ9 are obtained from the actual measurement values as described above. These exhaust speed data St60 to St69 include the influence of the performance deterioration of the vacuum pump 4 (influence of the flow rate Q) in the region where the intake pressure is high, and the influence of the volume of the
図4,7に示すSマップにおいて、開度θが小さい領域では、自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvが真空ポンプ4の排気速度Spよりも小さくなり、式(1)で算出される実効排気速度Seは、コンダクタンスCvが支配的となる。そのため、実効排気速度の変化はほぼ開度θの変化に依存している。一方、開度θが大きな領域では、自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvが真空ポンプ4の排気速度Spよりも大きくなり、実効排気速度の変化は排気速度Spの変化に支配されることになる。そのため、ガス流量が大きくなる領域では、排気速度Spの低下の影響が顕著になる。
In the S maps shown in FIGS. 4 and 7, the conductance Cv of the automatic
そこで、本実施の形態では、排気速度Spの低下の影響が特に顕著な領域R1において、実測された排気速度データSt60〜St69を利用した校正処理を行うようにした。例えば、図4の排気速度データS78を図7の排気速度データSt78に校正する場合には、先ず、同じ開度θ8における校正された排気速度データSt68と図4の排気速度データS68との比(St68/S68)を計算する。そして、校正後の排気速度データSt78と図4の排気速度データS78との比も、ほぼ同じ値になるものと考える。すなわち、次式(4)により校正後の排気速度データSt78を算出する。
St78=(St68/S68)×S78 ・・・(4)
Therefore, in the present embodiment, the calibration process using the actually measured exhaust velocity data St60 to St69 is performed in the region R1 where the influence of the decrease in the exhaust velocity Sp is particularly remarkable. For example, when calibrating the exhaust speed data S78 of FIG. 4 to the exhaust speed data St78 of FIG. 7, first, the ratio of the calibrated exhaust speed data St68 at the same opening θ8 and the exhaust speed data S68 of FIG. 4 ( Calculate St68/S68). Then, it is considered that the ratio between the calibrated exhaust speed data St78 and the exhaust speed data S78 shown in FIG. 4 becomes almost the same value. That is, the calibrated exhaust speed data St78 is calculated by the following equation (4).
St78=(St68/S68)×S78 (4)
同一開度θ8の排気速度データSt88,St98についても、図4の排気速度データS88,S98に係数(St68/S68)を乗算することにより得られる。同様に、開度θ6に関する校正後の排気速度データSt76,St86,St96については、図4の排気速度データS76,S86,S96に係数(St66/S66)を乗算すれば良い。 The exhaust speed data St88, St98 with the same opening θ8 can also be obtained by multiplying the exhaust speed data S88, S98 of FIG. 4 by a coefficient (St68/S68). Similarly, for the calibrated exhaust speed data St76, St86, St96 relating to the opening degree θ6, the exhaust speed data S76, S86, S96 in FIG. 4 may be multiplied by a coefficient (St66/S66).
以上のような手順で図7の校正Sマップが得られたならば、上述したように校正Sマップを記憶部23に記憶する。そして、調圧制御においては校正Sマップに基づいてバルブ開度が制御される。
When the calibration S map of FIG. 7 is obtained by the above procedure, the calibration S map is stored in the
なお、上述した校正Sマップは、図1に示す真空チャンバのプロセスにおけるガス流量がQ6である場合を想定して求めたものである。そのため、他のガス流量でプロセスを行う場合には、そのガス流量においてラーニング動作を再度行う必要がある。例えば、ガス流量Q4で他のプロセスを行う場合、ガス流量Q4でラーニング動作を別途行い、排気速度データS40〜S49に代わる校正後の排気速度データSt40〜St49を求める。そして、記憶部23に記憶されている校正Sマップのガス流量Q4の行の排気速度データS40〜S49を校正後の排気速度データSt40〜St49で書き換える。
The above-mentioned calibration S map is obtained on the assumption that the gas flow rate in the process of the vacuum chamber shown in FIG. 1 is Q6. Therefore, when the process is performed at another gas flow rate, the learning operation needs to be performed again at that gas flow rate. For example, when another process is performed at the gas flow rate Q4, a learning operation is separately performed at the gas flow rate Q4 to obtain the corrected exhaust speed data St40 to St49 instead of the exhaust speed data S40 to S49. Then, the exhaust speed data S40 to S49 in the row of the gas flow rate Q4 of the calibration S map stored in the
(温度校正の説明)
次に、補正部25における温度校正について説明する。前述したように、自動圧力調整バルブ1は生成物付着を防止するためにヒータ等により加熱され、自動圧力調整バルブ1の温度が変化する。自動圧力調整バルブ1の温度が変化すると、コンダクタンスCvも変化する。すなわち、上述のラーニング動作を行っても、その後のヒーティングによるバルブ温度の変化によりコンダクタンスCvが変化し、調圧精度が低下するという問題が生じる。
(Explanation of temperature calibration)
Next, temperature calibration in the
図8は、温度変化によるコンダクタンスCvの変化の一例を示す図である。ラインL1はバルブ温度=25℃の場合のコンダクタンスCv(25℃、θ)を示し、ラインL2はバルブ温度=120℃の場合のコンダクタンスCv(120℃、θ)を示す。このようにバルブ温度が上昇すると、コンダクタンス値が低下する。コンダクタンスCvが変化すると、それに応じて式(1)で算出される実効排気速度Seも変化する。そのため、調圧時に使用される実効排気速度には、ラーニング動作で校正された校正実効排気速度Se1をさらに温度校正した温度校正実効排気速度Se2を用いるのが好ましい。 FIG. 8 is a diagram showing an example of changes in the conductance Cv due to changes in temperature. The line L1 shows the conductance Cv (25° C., θ) when the valve temperature=25° C., and the line L2 shows the conductance Cv (120° C, θ) when the valve temperature=120° C. When the valve temperature rises in this way, the conductance value decreases. When the conductance Cv changes, the effective pumping speed Se calculated by the equation (1) also changes accordingly. Therefore, it is preferable to use the temperature-calibrated effective exhaust speed Se2 obtained by further temperature-calibrating the calibrated effective exhaust speed Se1 calibrated in the learning operation as the effective exhaust speed used during pressure regulation.
温度校正は以下のようにして行う。排気システム単体における初期実効排気速度Se(Q,θ,T)については前述した式(1)で表されるが、真空排気システムを真空チャンバ3に取り付けた状態での校正実効排気速度Se1(Q,θ,T)は次式(5)にように表される。式(5)において、C1は真空チャンバ3に対する実効排気速度を低下させる要因をコンダクタンスで表現したものであり、自動圧力調整バルブ1までの配管のコンダクタンスや真空チャンバ3の形状等が影響する。
1/Se1=1/Sp+1/Cv+1/C1 …(5)
Temperature calibration is performed as follows. The initial effective pumping speed Se(Q, θ, T) of the exhaust system alone is represented by the above-mentioned formula (1), but the calibration effective pumping speed Se1(Q1 with the vacuum pumping system attached to the
1/Se1=1/
ここで、C1はSpやCvに比べて大きいと考えて1/C1≒0とみなすとSe1≒Seとなるので、校正実効排気速度Se1(Q,θ,T)に対するコンダクタンスCvの温度変化の影響は、初期実効排気速Se(Q,θ,T)に対するコンダクタンスCvの温度変化の影響とほぼ同じであると考えてもよい。 Here, considering that C1 is larger than Sp and Cv and assuming 1/C1≈0, Se1≈Se, so the effect of temperature change of the conductance Cv on the calibration effective pumping speed Se1(Q, θ, T). It may be considered that is almost the same as the influence of the temperature change of the conductance Cv on the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T).
まず、温度校正の基準温度を設定し、例えば、温度25℃を基準温度に設定し、バルブ温度が温度Tのときの初期実効排気速度Se(Q,θ,T)を次式(6)のように設定する。Se(Q,θ,25℃)は基準温度(25℃)における初期実効排気速度であり、G(T,θ)は温度補正係数である。温度補正係数G(T,θ)は、種々の温度Tについて実効排気速度を計測することで、実験的に求めることができる。
Se(Q,θ,T)=Se(Q,θ,25℃)×G(T,θ) …(6)
First, a reference temperature for temperature calibration is set, for example, a temperature of 25° C. is set as the reference temperature, and the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T) when the valve temperature is the temperature T is given by the following equation (6). To set. Se(Q, θ, 25° C.) is the initial effective pumping speed at the reference temperature (25° C.), and G(T, θ) is the temperature correction coefficient. The temperature correction coefficient G(T, θ) can be experimentally obtained by measuring the effective pumping speed at various temperatures T.
Se(Q, θ, T)=Se(Q, θ, 25° C.)×G(T, θ) (6)
ラーニング動作時のバルブ温度をT1とすると、ラーニング動作による校正を行う前の初期実効排気速度Se(Q,θ,T1)は次式(7)のように表される。また、温度上昇時(調圧時)のバルブ温度をT2とした場合、バルブ温度T2における初期実効排気速度Se(Q,θ,T2)は、初期実効排気速度Se(Q,θ,T1)を用いて次式(8)のように表される。
Se(Q,θ,T1)=Se(Q,θ,25℃)×G(T1,θ) …(7)
Se(Q,θ,T2)=Se(Q,θ,25℃)×G(T2,θ)
=Se(Q,θ,T1)×G(T2,θ)/G(T1,θ) …(8)
Assuming that the valve temperature during the learning operation is T1, the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T1) before calibration by the learning operation is expressed by the following equation (7). When the valve temperature at the time of temperature rise (during pressure adjustment) is T2, the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T2) at the valve temperature T2 is equal to the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T1). It is expressed by the following equation (8).
Se(Q, θ, T1)=Se(Q, θ, 25° C.)×G(T1, θ) (7)
Se(Q,θ,T2)=Se(Q,θ,25°C)×G(T2,θ)
=Se(Q,θ,T1)×G(T2,θ)/G(T1,θ) (8)
初期実効排気速度Se(Q,θ,T1)をラーニング動作によって校正することにより、バルブ温度T1における校正実効排気速度Se1(Q,θ,T1)が求まる。そこで、式(8)の右辺のSe(Q,θ,T1)を校正実効排気速度Se1(Q,θ,T1)で置き換えることで、バルブ温度T2における校正実効排気速度、すなわち温度校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)を求める。温度校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)は、校正実効排気速度Se1(Q,θ,T1)および温度補正係数G(T,θ)を用いて次式(9)のように表される。
Se1(Q,θ,T2)=Se1(Q,θ,T1)×G(T2,θ)/G(T1,θ) …(9)
By calibrating the initial effective exhaust speed Se(Q, θ, T1) by the learning operation, the calibrated effective exhaust speed Se1(Q, θ, T1) at the valve temperature T1 is obtained. Therefore, by replacing Se(Q,θ,T1) on the right side of the equation (8) with the calibration effective exhaust speed Se1(Q,θ,T1), the calibration effective exhaust speed at the valve temperature T2, that is, the temperature calibration effective exhaust speed. Calculate Se1 (Q, θ, T2). The temperature-calibrated effective pumping speed Se1 (Q, θ, T2) is expressed by the following equation (9) using the calibration effective pumping speed Se1 (Q, θ, T1) and the temperature correction coefficient G(T, θ). It
Se1(Q,θ,T2)=Se1(Q,θ,T1)×G(T2,θ)/G(T1,θ) (9)
上述の温度補正係数G(T,θ)は記憶部23に記憶されている。自動圧力調整バルブ1のヒーティングが開始されて、温度センサで検出されるバルブ温度Tが所定の目標温度範囲となったならば、補正部25は、初期実効排気速度Se(Q,θ,T)および温度補正係数G(T,θ)を用いて温度校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)を算出し、算出された温度校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)を記憶部23に記憶する。開度制御部21は、温度校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)とラーニング動作で取得したチャンバ容積Vと式(2)とに基づいて、調圧制御を行う。
The temperature correction coefficient G(T, θ) described above is stored in the
なお、温度補正係数G(T,Q)は真空排気システムとしての温度補正係数であるが、この温度補正係数G(T,Q)に代えて、自動圧力調整バルブ1のコンダクタンスCvの温度補正係数α(T,Q)を用いても良い。この場合次のように考えれば良い。
The temperature correction coefficient G(T,Q) is a temperature correction coefficient for the vacuum exhaust system. Instead of the temperature correction coefficient G(T,Q), the temperature correction coefficient for the conductance Cv of the automatic
初期実効排気速度Se(Q,θ,T)は式(1)で表されるが、式(1)でコンダクタンスCvをα(θ,T)Cvで置き換えると、式(10)に示すような温度校正後の初期実効排気速度Se’(Q,θ,T)が得られる。
1/Se’(Q,θ,T)=1/Sp+1/α(θ,T)Cv …(10)
The initial effective pumping speed Se(Q, θ, T) is expressed by the equation (1), but if the conductance Cv is replaced by α(θ, T)Cv in the equation (1), it becomes as shown in the equation (10). The initial effective pumping speed Se′(Q, θ, T) after temperature calibration is obtained.
1/Se'(Q, θ, T)=1/
一方、上述の温度補正係数G(T,Q)を用いた場合には、Se’(Q,θ,T)はSe’(Q,θ,T)=Se(Q,θ,T)×G(T,Q)と表される。ここで、開度θが大きい場合(θ1とする)と、開度θが小さい場合(θ2とする)について考える。開度θが大きい場合(θ1とする)にはCv≫Spなので、式(10)の右辺は1/Spに近づき、式(1)の右辺も1/Spに近づくことになる。この場合、G(T,Q)はG(T,Q)→1のように1に近づく補正係数であると考えることができる。 On the other hand, when the above temperature correction coefficient G(T,Q) is used, Se'(Q,θ,T) is Se'(Q,θ,T)=Se(Q,θ,T)×G It is expressed as (T,Q). Here, consider a case where the opening degree θ is large (set to θ1) and a case where the opening degree θ is small (set to θ2). When the opening θ is large (θ1), Cv>>Sp, so the right side of equation (10) approaches 1/Sp, and the right side of equation (1) also approaches 1/Sp. In this case, G(T,Q) can be considered as a correction coefficient approaching 1 as in G(T,Q)→1.
逆に、開度θが小さい場合にはSp≫Cvとなるので、式(10)の右辺は1/α(θ2,T)Cvに近づき、式(1)の右辺は1/Cvに近づく。この場合、G(T,Q)はG(T,Q)→α(θ2,T)のようにα(θ,T)に近づく補正係数であると考えることができる。このことから、G(T,Q)を式(11)のように、自動圧力調整バルブ1の温度補正係数αで表すことができる。なお、温度補正係数αはガス流量Qに依存しないと考えているので、式(11)ではG(T,Q)をG(T)と表した。
G(T)={(θ−θ1)/(θ1−θ2)}×α(θ,T)+1v …(11)
On the contrary, when the opening degree θ is small, Sp>>Cv. Therefore, the right side of the equation (10) approaches 1/α(θ2,T)Cv, and the right side of the equation (1) approaches 1/Cv. In this case, G(T,Q) can be considered to be a correction coefficient approaching α(θ,T) as G(T,Q)→α(θ2,T). From this, G(T,Q) can be represented by the temperature correction coefficient α of the automatic
G(T)={(θ−θ1)/(θ1−θ2)}×α(θ,T)+1v (11)
このように、温度補正係数としては、真空排気システムとしてのG(T,Q)を用いても良いし、自動圧力調整バルブ1単体についての温度補正係数α(θ,T)を用いても良い。
As described above, as the temperature correction coefficient, G(T,Q) as the vacuum exhaust system may be used, or the temperature correction coefficient α(θ,T) for the single automatic
(変形例)
上述した実施の形態では、記憶部23に記憶されている温度補正係数G(T,θ)を用いて温度校正実効排気速度Se2(Q,θ,T2)を求めた。しかし、以下に説明する変形例では、ラーニング動作時に複数の温度に関してラーニングを行い、その結果に基づいてヒーティング時の温度校正実効排気速度を求めるようにした。ここでは、2つの温度T1,T2(例えば、T1=25℃、T2=120℃)に関する温度校正実効排気速度を求める場合について説明する。
(Modification)
In the above-described embodiment, the temperature correction effective pumping speed Se2(Q, θ, T2) is obtained using the temperature correction coefficient G(T, θ) stored in the
まず、バルブ温度を温度T1に設定し、ラーニング動作を行って温度T1における校正実効排気速度Se1(Q,θ,T1)を取得する。次いで、自動圧力調整バルブ1をヒーティングしてバルブ温度を温度T2に調整し、ラーニング動作を行って温度T2における校正実効排気速度Se1(Q,θ,T2)を取得する。
First, the valve temperature is set to the temperature T1 and the learning operation is performed to acquire the calibrated effective exhaust speed Se1(Q, θ, T1) at the temperature T1. Next, the automatic
図9(a)は、校正実効排気速度Se1(Q,θ,T1),Se1(Q,θ,T2)の模式図である。また、図9(b)は、開度θ1における各校正実効排気速度Se1(Q,θ1,T1),Se1(Q,θ1,T2)を示したものである。図9(b)の直線L10は、校正実効排気速度Se1(Q,θ1,T1)を示す点と校正実効排気速度Se1(Q,θ1,T2)を示す点とを結ぶ直線である。温度T1と温度T2との間の校正実効排気速度Se1(Q,θ1,T)は、この直線L10上にあるものと近似して求める。すなわち、調圧時の温度がT3であった場合には、温度軸の温度T3を通る垂線と直線L10との交点における実効排気速度を、バルブ温度T3における温度校正実効排気速度Se2(Q,θ1,T3)とする。 FIG. 9A is a schematic diagram of the calibration effective pumping speeds Se1(Q, θ, T1) and Se1(Q, θ, T2). Further, FIG. 9B shows the calibration effective exhaust speeds Se1(Q, θ1, T1) and Se1(Q, θ1, T2) at the opening θ1. A straight line L10 in FIG. 9B is a straight line connecting the point indicating the calibrated effective exhaust speed Se1(Q, θ1, T1) and the point indicating the calibrated effective exhaust speed Se1(Q, θ1, T2). The calibration effective pumping speed Se1(Q, θ1, T) between the temperature T1 and the temperature T2 is obtained by approximating that on the straight line L10. That is, when the temperature at the time of pressure regulation is T3, the effective exhaust speed at the intersection of the perpendicular line passing through the temperature T3 on the temperature axis and the straight line L10 is calculated as the temperature calibration effective exhaust speed Se2(Q, θ1) at the valve temperature T3. , T3).
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(C1)自動圧力調整バルブ1は、バルブ温度を検出する温度センサ15と、自動圧力調整バルブ1および真空ポンプ4を含む排気系の排気速度または自動圧力調整バルブ1のバルブコンダクタンスがバルブ制御特性として記憶される記憶部23と、圧力調整時の温度センサ15の検出温度に基づいてバルブ制御特性を補正する補正部25と、を備え、補正部25により補正されたバルブ制御特性、温度センサ15の検出温度および前記チャンバ圧力に基づき圧力調整バルブの開度を制御してチャンバ圧力を調整する。
According to the above-mentioned embodiment, the following effects can be obtained.
(C1) In the automatic
このように、バルブ制御特性をバルブ温度(温度センサ15の検出温度)に基づいて補正することで、自動圧力調整バルブ1による圧力調整をより素早くかつ安定的に行うことができる。
Thus, by correcting the valve control characteristic based on the valve temperature (the temperature detected by the temperature sensor 15), the pressure adjustment by the automatic
図10は、圧力調整時の圧力変化を模式的に示す図である。ラインL11はバルブ温度による校正を行わない場合を示し、ラインL12は温度校正を行った場合の変化を示す。温度校正を行わない場合、調圧に用いられる式(2)における実効排気速度Seが高温時の実際の実効排気速度とずれているため、目標圧力に対してオーバーシュートが発生し、目標圧力に落ち着くまでに時間がかかっている。一方、ラインL12の場合には、真空排気システムとしての温度補正係数G(Q,T)やコンダクタンスCvの温度補正係数α(θ,T)で温度校正を行っているので、適切に調圧動作が行われ、オーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく素早く目標圧力へ調整することができる。 FIG. 10: is a figure which shows typically the pressure change at the time of pressure adjustment. The line L11 shows the case where the calibration based on the valve temperature is not performed, and the line L12 shows the change when the temperature calibration is performed. If temperature calibration is not performed, the effective exhaust speed Se in the formula (2) used for pressure regulation is different from the actual effective exhaust speed at high temperature, so overshoot occurs with respect to the target pressure, and It takes time to settle down. On the other hand, in the case of the line L12, the temperature is calibrated with the temperature correction coefficient G(Q,T) as the vacuum exhaust system and the temperature correction coefficient α(θ,T) of the conductance Cv, so that the pressure adjusting operation is appropriately performed. The target pressure can be quickly adjusted without causing overshoot or undershoot.
(C2)より好ましくは、補正部25は、自動圧力調整バルブ1と真空ポンプ4とを真空チャンバ3に装着した状態におけるバルブ制御特性である校正実効排気速度Se1を生成する。補正部25は、真空チャンバ3へ流入するガスの流量情報Qinと、ガス流入時におけるチャンバ圧力検出値Prと、ガス流入時における温度センサ15の検出温度Tとに基づいて校正実効排気速度Se1を生成する。このような校正実効排気速度Se1を記憶部23に記憶させ、校正実効排気速度Se1に基づいて開度制御を行うことで、自動圧力調整バルブ1が装着されている装置環境に応じた適切な開度制御を行うことができる。
More preferably, (C2), the
さらに、ラーニング動作を行う場合でも、圧力調整時の検出温度に基づいてバルブ制御特性の補正を行うだけなので、圧力調整の度にそのときの温度でラーニング動作を再度行う必要がない。 Further, even when performing the learning operation, since the valve control characteristic is only corrected based on the detected temperature at the time of pressure adjustment, it is not necessary to perform the learning operation again at the temperature at each pressure adjustment.
(C3)また、ラーニング動作の有無に関係なく、記憶部23に記憶された温度補正係数α(θ,T)またはG(Q,T)に基づいてバルブ制御特性であるバルブコンダクタンスCvまたは真空排気系の実効排気速度を補正することで、バルブ温度に応じた適切な調圧動作を行うことができる。
(C3) Further, the valve conductance Cv or the vacuum exhaust which is the valve control characteristic based on the temperature correction coefficient α(θ,T) or G(Q,T) stored in the
(C4)また、図9に示す変形例で説明したように、ラーニング動作を行う場合に検出温度Tの異なる複数のバルブ制御特性Se1(Q,θ,T1),Se1(Q,θ,T2)を生成し、図9(b)のように、バルブ制御特性Se1(Q,θ,T1),Se1(Q,θ,T2)と圧力調整時の検出温度T1,T2とに基づいてバルブ制御特性を補正するようにしても良い。 (C4) Further, as described in the modified example shown in FIG. 9, a plurality of valve control characteristics Se1(Q, θ, T1), Se1(Q, θ, T2) having different detection temperatures T when performing the learning operation are used. As shown in FIG. 9B, the valve control characteristics Se1(Q, θ, T1), Se1(Q, θ, T2) and the valve control characteristics based on the detected temperatures T1, T2 during pressure adjustment are generated. May be corrected.
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。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. Other modes that are conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1…自動圧力調整バルブ、1a…バルブ本体、1b…バルブコントローラ、3…真空チャンバ、4…真空ポンプ、15…温度センサ、21…開度制御部、23…記憶部、25…補正部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
バルブ温度を検出する温度センサと、
前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度または前記自動圧力調整バルブのバルブコンダクタンスがバルブ制御特性として記憶される記憶部と、
圧力調整時の前記温度センサの検出温度に基づいて前記バルブ制御特性を補正する補正部と、を備え、
前記補正部により補正されたバルブ制御特性、前記温度センサの検出温度および前記チャンバ圧力に基づき圧力調整バルブの開度を制御して前記チャンバ圧力を調整する、自動圧力調整バルブ。 In an automatic pressure adjustment valve that is arranged between the chamber and the vacuum pump and that adjusts the chamber pressure to the required pressure,
A temperature sensor that detects the valve temperature,
A storage unit in which an exhaust speed of an exhaust system including the automatic pressure control valve and the vacuum pump or a valve conductance of the automatic pressure control valve is stored as a valve control characteristic.
A correction unit that corrects the valve control characteristic based on the temperature detected by the temperature sensor during pressure adjustment,
An automatic pressure adjusting valve that adjusts the chamber pressure by controlling the opening of the pressure adjusting valve based on the valve control characteristic corrected by the correcting unit, the temperature detected by the temperature sensor, and the chamber pressure.
バルブ温度を検出する温度センサと、
前記チャンバへ流入するガスの流量情報と、ガス流入時におけるチャンバ圧力検出値と、ガス流入時における前記温度センサの第1の検出温度とに基づいて、前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度を生成するバルブ特性生成部と、
前記バルブ特性生成部で生成された排気速度がバルブ制御特性として記憶される記憶部と、
前記第1の検出温度と、圧力調整時に前記温度センサにより検出される第2の検出温度とに基づいて、前記バルブ制御特性を補正する補正部と、
前記補正部により補正されたバルブ制御特性、前記温度センサの検出温度および前記チャンバ圧力に基づき圧力調整バルブの開度を制御する、自動圧力調整バルブ。 In an automatic pressure adjustment valve that is arranged between the chamber and the vacuum pump and that adjusts the chamber pressure to the required pressure,
A temperature sensor that detects the valve temperature,
The automatic pressure control valve and the vacuum pump are included based on flow rate information of gas flowing into the chamber, a chamber pressure detection value at gas inflow, and a first detection temperature of the temperature sensor at gas inflow. A valve characteristic generation unit that generates the exhaust speed of the exhaust system ,
A storage unit in which the exhaust speed generated by the valve characteristic generation unit is stored as a valve control characteristic,
A correction unit that corrects the valve control characteristic based on the first detected temperature and the second detected temperature detected by the temperature sensor during pressure adjustment;
An automatic pressure control valve that controls the opening of the pressure control valve based on the valve control characteristic corrected by the correction unit, the temperature detected by the temperature sensor, and the chamber pressure .
前記記憶部には、請求項1の前記バルブコンダクタンスを温度補正する温度補正情報が、または請求項2の前記排気系の排気速度を温度補正する温度補正情報が記憶され、
前記補正部は、前記温度補正情報に基づいて前記バルブ制御特性を補正する、自動圧力調整バルブ。 The automatic pressure control valve according to claim 1 or 2,
In the storage unit, the temperature correction information temperature correcting the valve conductance of claim 1, or the temperature correction information pumping speed for temperature correction of the exhaust system of claim 2 is stored,
The automatic pressure adjustment valve, wherein the correction unit corrects the valve control characteristic based on the temperature correction information.
バルブ温度を検出する温度センサと、
前記チャンバへ流入するガスの流量情報、ガス流入時におけるチャンバ圧力検出値、および、ガス流入時における前記温度センサの第1の検出温度に基づく、前記自動圧力調整バルブおよび前記真空ポンプを含む排気系の排気速度を、異なる複数の前記第1の検出温度に対してそれぞれ生成する第1の生成部と、
前記第1の生成部により生成された複数の前記排気速度と、圧力調整時の前記温度センサの検出温度とに基づいて、前記圧力調整時の検出温度における前記排気系の排気速度を生成する第2の生成部と、を備える自動圧力調整バルブ。 In an automatic pressure adjustment valve that is arranged between the chamber and the vacuum pump and that adjusts the chamber pressure to the required pressure,
A temperature sensor that detects the valve temperature,
An exhaust system including the automatic pressure control valve and the vacuum pump based on flow rate information of the gas flowing into the chamber, a chamber pressure detection value at the time of gas inflow, and a first detection temperature of the temperature sensor at the time of gas inflow A first generation unit that generates the exhaust speed of each of the plurality of different first detection temperatures,
Said first plurality of said pumping speed generated by the generation unit, the second based on the detected temperature of the temperature sensor at the time of pressure adjustment, to produce a pumping speed of the exhaust system in the temperature detected at the time of the pressure adjusting An automatic pressure control valve comprising:
前記自動圧力調整バルブに接続される真空ポンプと、を備える真空排気システム。 An automatic pressure control valve according to any one of claims 1 to 4,
A vacuum pump connected to the automatic pressure control valve;
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