JPH07293439A - 真空圧力制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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保持できると共に、コンパクト
かつ安価な真空圧力制御システムを提供すること。 【構成】真空圧力制御システムは、真空チャンバ１１
と、真空チャンバ１１内のガスを吸引する真空ポンプ１
９と、開度を変化させることにより真空容器内の真空圧
力を変化させる真空比例開閉弁１８と、真空容器内の真
空圧力を計測する圧力センサ１７と、圧力センサの出力
に基づいて真空比例開閉弁の開度を制御する比例制御回
路６４とを有し、（１）真空比例開閉弁１８が、円筒内
面入口に形成された外広がりのテーパ面を備えるテーパ
弁座３６と、テーパ弁座３６の中心線に沿って移動する
ことによりテーパ面とで構成する隙間の面積を変化させ
るポペット弁体３３と、ポペット弁体３３を移動させる
サーボシリンダ３２とを有すること、（２）比例制御回
路６４が、圧力センサ１７の出力に基づいてサーボシリ
ンダ３２にエアを供給する給気側比例弁７４、排気側比
例弁７５を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程で使用
される真空容器内の真空圧力を最適にするための真空圧
力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されていた真空圧力制御システ
ムを図面を参照して説明する。図９に全体の構成を示
す。真空容器である真空チャンバ１１の内部に、ウエハ
１５が段状に配置される。真空チャンバ１１には、入口
１３と出口１４が形成され、入口１３には、プロセスガ
スの供給源及び真空チャンバ１１内をパージするための
窒素ガスの供給源が接続している。出口１４には、ベロ
ーズ式ポペット弁であるパイロット式開閉弁２０の入口
ポートが接続されている。パイロット式開閉弁２０の出
口ポートは、バタフライ式の開度調整弁である弁開度比
例弁２３を介して、真空ポンプであるドライポンプ１９
に接続している。

【０００３】ここで、弁開度比例弁２３は、配管内径よ
りわずかに小さい円板が中心線を通る支柱を中心に回転
可能に付設されたものであり、支柱は、ステップモータ
により回転され停止される。このパルスモータの停止位
置により、弁の開度が決められる。ここで、圧力センサ
１７により真空チャンバ１１内部の真空圧力を計測し、
所定の真空圧力値になるように、弁開度比例弁２３のス
テップモータの停止位置にフィードバック制御を行って
いる。すなわち、製造プロセス中、真空チャンバ１１に
はプロセスガスが供給されており、真空圧力制御システ
ムは、真空圧力値が目標値より高くなったときは、弁開
度比例弁２３を開度を大きくして、真空ポンプ１９が吸
引する真空流量を多くする。また、真空圧力値が目標値
より低いときは、弁開度比例弁２３の開度を小さくし
て、真空流量を少なくする。

【０００４】しかし、弁開度比例弁２３のようなバタフ
ライ式比例弁では、構造的に完全遮断を行えないため、
別にパイロット式開閉弁２０のような遮断弁を直列に接
続する必要がある。バタフライ式比例弁で完全遮断をし
ようとする場合、バタフライ弁体の周囲にＯリング等を
取り付けて配管内壁と接触させることが行われるが、半
導体製造装置では、プロセスガスがＯリンクの表面に析
出して完全遮断ができなくなってしまうからである。こ
こで、遮断弁は、完全真空遮断機能の他に、装置電源が
ＯＦＦした場合に弁が閉じるように、緊急遮断機能が必
要とされている。そのため、パイロット式開閉弁２０に
は、シリンダ式パイロット弁が使用されている。一方、
真空チャンバ１１を真空にする場合、真空チャンバ１１
内に多量のプロセスガスが残っているときに、弁開度比
例弁２３の開度を大きくとると、真空チャンバ１１から
短時間で多量のプロセスガスが吸引されるため、真空チ
ャンバ１１内に気流が発生し、壁面に付着していたパー
ティクルを巻き上げてしまう問題がある。巻き上げられ
たパーティクルを全て吸引するのは容易でないため、真
空チャンバ１１内に多量のプロセスガスが残っている場
合は、始めは少量づつ吸引する制御を行っている。その
ためには、弁開度比例弁２３の弁開度を少しの状態で安
定して保持しなければならない。

【０００５】しかし、バタフライ式比例弁は、その構造
上狭い開度においては、わずかな回転角度で開度が大き
く変化するため、真空ポンプ１９で真空チャンバ１１か
らゆっくりとガス抜きを行うことが難しい。そのため従
来のシステムでは、パイロット式開閉弁２０と並列に、
バイパス弁２２と遮断弁２１とが接続されている。すな
わち、バイパス弁２２は狭い開度で設定されており、パ
イロット式開閉弁２０を閉じて弁開度比例弁２３を開い
て、遮断弁２１を開くことによって、真空ポンプ１９と
真空チャンバ１１とを狭い開度で接続でき、真空チャン
バ１１内のプロセスガスをゆっくりと吸引することがで
きる。これらの制御は、出口ポート１４の真空圧力を計
測するための圧力センサ１７により計測された出力に基
づいて、図示しない真空制御装置により行われる。圧力
センサ１７と出口ポート１４との間には、圧力センサ１
７のメンテナンス用の遮断弁１６が接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空圧力制御システムには、次のような問題があった。 （１）バタフライ式比例弁である弁開度比例弁２３とバ
イパス弁２２の組み合せでは、大気に近い真空圧力であ
る低真空領域（例えば、数Ｔｏｒｒ）から、中真空領
域、及び高真空領域（例えば数ｍｍＴｏｒｒ）まで精度
良く制御することができなかった。特に、低真空領域で
は、バタフライ式比例弁は、少量の流量を流すことが困
難であり、また、バイパス弁を使用した場合でも、バイ
パス弁２２で真空流量が固定されているため、真空圧力
を僅かに変化させる必要がある場合でも、真空流量を微
量変化させることはできなかった。

【０００７】（２）弁開度比例弁２３の他に、パイロッ
ト式開閉弁２０、バイパス弁２２、及び遮断弁２１を必
要とするため、配管系統に接続部が多く、パーティクル
の混入等の可能性が増える問題があった。また、設備が
大きくなり、工程が複雑化することにより各設備のコン
パクト化が求められている半導体製造工程で使用する設
備として問題があった。また、コストアップする問題が
あった。 （３）上記問題点を解決する手段として、ポペット弁が
考えられる。すなわち、弁座に当接・離間する弁体の位
置をステップモータまたはサーボモータで制御する方法
である。この方法によれば、弁開度比例弁２３、バイパ
ス弁２２、及び遮断弁２１とを一体的にすることが可能
であるが、ステップモータまたはサーボモータによる方
法では、緊急遮断機能を持たせることが難しい問題があ
る。

【０００８】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、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保持できると共に、
緊急遮断機能を有し、コンパクトかつ安価な真空圧力制
御システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の真空圧力制御シ
ステムは、真空容器と、真空容器内のガスを吸引する真
空ポンプと、真空容器と真空ポンプとを接続する配管上
にあって開度を変化させることにより真空容器内の真空
圧力を変化させる真空比例開閉弁と、真空容器内の真空
圧力を計測する圧力センサと、圧力センサの出力に基づ
いて真空比例開閉弁の開度を制御する真空圧力制御装置
とを有するシステムにおいて、（１）真空比例開閉弁
が、円筒内面入口に形成された外広がりのテーパ面を備
えるテーパ弁座と、テーパ弁座の中心線に沿って移動す
ることによりテーパ面とで構成する隙間の面積を変化さ
せる弁体と、弁体を移動させるパイロット弁とを有する
こと、（２）真空圧力制御装置が、圧力センサの出力に
基づいてパイロット弁にエアを供給する電磁弁を制御す
ること、を特徴とする。

【００１０】また、本発明の真空圧力制御システムは、
上記システムにおいて、（１）パイロット弁にエアを供
給する電磁弁が、パルス周波数に応じて時間開閉動作す
る電磁弁であって、パイロット弁とエア源との間に接続
されたエア供給電磁弁と、パイロット弁と大気との間に
接続されたエア排気電磁弁とを有すると共に、（２）真
空圧力制御装置が、エア供給電磁弁及びエア排気電磁弁
に対してパルス信号を供給することにより、比例開閉弁
の開度を制御することを特徴とする。また、上記システ
ムにおいて、前記パイロット弁がノーマルクローズタイ
プのシリンダであることを特徴とする。

【００１１】

【作用】前記構成による本発明の真空圧力制御システム
の真空ポンプは、真空容器内のガスを吸引して、真空容
器内を真空にする。ここで、真空ポンプは一定の吸引を
行っており、真空比例弁が、開度を変化させることによ
り真空容器内から真空ポンプが吸引するガス量を調整
し、真空容器内の真空圧力を変化させている。また、圧
力センサは、真空容器内の真空圧力を計測する。真空圧
力制御装置は、中央制御装置からの真空圧力指示値を受
けて、真空圧力指示値と圧力センサの出力が一致するよ
うに真空比例開閉弁の開度を制御する。ここで、真空比
例開閉弁の開度は、円筒内面入口に形成された外広がり
のテーパ面を備えるテーパ弁座に対して、パイロット弁
により弁体をテーパ弁座の中心線に沿って移動させ、テ
ーパ面とで構成する隙間の面積を変化させることにより
調整される。弁体を移動させるパイロット弁に供給され
る駆動エアは、圧力センサの出力に基づいて真空圧力制
御装置が、制御する。

【００１２】電磁弁を構成するエア供給電磁弁は、真空
圧力制御装置よりパルス信号を受けて、パルス信号に応
じて時間開閉動作することにより、パイロット弁に対し
て駆動エアを供給する。また、電磁弁を構成するエア排
気電磁弁は、真空圧力制御装置よりパルス信号を受け
て、パイロット弁の供給エアを排気管に排気すること
で、パイロット弁に供給される駆動エアの圧力を調整す
る。また、パイロット弁は、ノーマルクローズタイプの
シリンダなので、停電等のトラブルが発生したときに、
パイロット弁は、迅速に緊急遮断される。

【００１３】

【実施例】本発明の真空圧力制御システムを具体化した
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。真空圧力制御
システムの一実施例の全体構成を図８に示す。真空容器
である真空チャンバ１１の内部に、ウエハ１５が段状に
配置される。真空チャンバ１１には、入口１３と出口１
４が形成され、入口１３には、プロセスガスの供給源及
び真空チャンバ１１内をパージするための窒素ガスの供
給源が接続している。出口１４には、弁開度比例弁であ
る真空比例開閉弁１８の入口ポートが接続されている。
真空比例開閉弁１８の出口ポートは、真空ポンプである
ドライポンプ１９に接続している。また、出口１４に
は、遮断弁１６を介して圧力センサ１７が接続されてい
る。本実施例では、圧力センサ１７として、キャパシタ
ンス・マノメータを使用している。

【００１４】次に、真空比例開閉弁１８の構造を図１及
び図２に基づいて詳細に説明する。図１は、真空比例開
閉弁１８が閉じられた状態を示し、図２は、真空比例開
閉弁１８が完全に開かれた状態を示している。真空比例
開閉弁１８は、大きく上部のサーボシリンダ３２と下部
のベローズ式ポペット弁３１に別れている。サーボシリ
ンダ３２は、次のような構成を有する。単動空気圧シリ
ンダ４３に対して、摺動可能にピストン４１が嵌合され
ている。ピストン４１は、復帰バネ４２，４２１により
下向きに付勢されている。

【００１５】一方、図１のＡＡ断面図を図５に示す。図
５に示すように、ピストン４１の上端にスライドレバー
４８の一端が連結されている。スライドレバー４８は、
復帰バネ５１により下向きに付勢されている。スライド
レバー４８は、単動空気圧シリンダ４３の外部に出てポ
テンショメータ５０のロッド４９と連結している。ポテ
ンショメータ５０内にはの可変抵抗が内蔵されている。
かかる可変抵抗からロッド４９が延出している。ロッド
４９は軸方向に摺動可能であり、可変抵抗の内部の接点
位置を変えることにより、２次電圧を変えるものであ
る。従って、ピストン４１とロッド４９とは相互に連動
し、ピストン４１が駆動され軸方向に摺動するとロッド
４９も軸方向に摺動し、２次電圧を変える。

【００１６】ここで、ピストン４１のシール構造を図１
０に基づいて説明する。ピストン４１は、その外周面に
環状凹溝４１ａが形成され、そこに空気圧をシールする
ためのリング状パッキン４１１が嵌装されている。そし
て、リング状パッキン４１１とシリンダハウジングの内
壁４３ａとの間の摺動には、潤滑剤を全く使用せず、リ
ング状パッキン４１１は無潤滑下において、摺動速度の
増大とともにその摩擦係数が増大する性質を持つ材質か
ら成り、ここではフッ素樹脂製のものである。ピストン
４１と単動空気圧シリンダ４３の間の空気圧シールを受
け持つリング状パッキン４１１として、摺動速度の増大
とともにその摩擦係数が増大する材質のものを用い、該
パッキン部分を無潤滑下にて使用しているので、ステッ
プスリップの発生を防止でき、高い応答性と正確な位置
精度が可能となった。

【００１７】ピストン４１の中央には、ピストンロッド
３７が固設され、ピストン４１の移動に応じて上下に摺
動する。ピストンロッド３７の下端には、ポペット弁体
３３が付設されている。また、ポペット弁体３３の上面
には、ベローズ３８の一端が周回して取り付けられてい
る。ポペット弁体３３の詳細な構造を図３及び図４に示
す。図３は、真空比例開閉弁１８が閉じた状態を示し、
図４は、真空比例開閉弁１８が低真空領域で使用されて
いる状態を示している。ポペット弁体３３は、ピストン
ロッド３７と連結する弁本体３３ａ、Ｏリング３５を固
定するためのＯリング取付部３３ｂ、及び樹脂弁体３４
を取り付けるための樹脂弁体取付部３３ｃより構成され
ている。Ｏリング３５は、ポペット弁体３３が弁本体４
５に形成された弁座部４５ａに当接されたときに、流体
の漏れをなくすための物である。

【００１８】弁座部４５ａは、弁本体４５の下部中央に
形成された中空円筒の上面として形成されている。その
中空円筒の内側入口に外広がりのテーパ面であるテーパ
弁座３６が形成されている。本実施例のテーパ弁座３６
は、テーパ角度３度で形成されている。そして、図４に
示すように、樹脂弁体３４がテーパ弁座３６の中心線に
沿って移動することにより、樹脂弁体３４とテーパ弁座
３６とで構成される隙間の面積が変化し、真空比例開閉
弁１８の弁開度が変化される。また、図３に示すよう
に、ポペット弁体３３が弁座部４５ａに当接されたとき
は、Ｏリング３５が押圧されることにより、流体の漏れ
が完全に遮断される。

【００１９】次に、本実施例の真空圧力制御システムの
制御装置について説明する。図６にシステム全体の制御
装置の構成を示し、図７に電空比例弁６２と比例制御回
路６４との詳細な構成を示す。始めに空気系統の構成を
説明する。真空比例開閉弁１８には、第１電磁弁６０の
出力ポートが接続している。第１電磁弁６０の第１入力
ポート６０１には、電空比例弁６２が接続している。第
１電磁弁６０の第２入力ポート６０２には、第２電磁弁
６１が接続している。電空比例弁６２は、図７に示すよ
うに、給気側比例弁７４と排気側比例弁７５とで構成さ
れている。給気側比例弁７４の入力ポート７４ａは、供
給エアに接続している。排気側比例弁７５の出力ポート
７５ａは、排気配管に接続している。また、給気側比例
弁７４の出力ポート７４ｂと排気側比例弁７５の入力ポ
ート７５ｂとは共に、第１電磁弁６０の第１入力ポート
に接続している。

【００２０】次に、電気系統の構成を説明する。電空比
例弁６２には、比例制御回路６４が接続している。比例
制御回路６４は、図７に示すように、ＥＶ弁ドライブ回
路７１、比較制御回路７２、及び位相補償回路７３より
構成されている。位相補償回路７３には、圧力センサ１
７が接続されている。位相補償回路７３は、比較制御回
路７２の入力端子に接続している。また、シーケンス回
路６５からのコマンド信号が比較制御回路７２の入力端
子に接続している。また、ポテンショメータ５０の位置
信号がアンプ６３を介して比較制御回路７２の入力端子
に接続している。比較制御回路７２の出力端子は、ＥＶ
弁ドライブ回路７１に接続している。ＥＶ弁ドライブ回
路７１は、給気側比例弁７４及び排気側比例弁７５のコ
イルに接続している。比例制御回路６４には、シーケン
ス回路６５に接続している。シーケンス回路６５には、
インターフェース回路６６が接続している。また、ポテ
ンショメータ５０の出力は、アンプ６３を介して比例制
御回路６４に接続している。これにより、ポテンショメ
ータ５０の可変抵抗の２次電圧が、真空比例開閉弁１８
のピストン４１の現在位置を示すポテンショメータ５０
の出力信号として、図６及び図７に示すようにアンプ６
３を介してシーケンス回路６５からのコマンド信号と比
較され比較制御回路７２に入力される。

【００２１】次に、上記構成を有する真空圧力制御シス
テム全体の作用を説明する。始めに、急速給排気動作に
ついて説明する。全開にするときは、第１電磁弁６０を
ＯＦＦ状態にし、第２電磁弁６１をＯＮ状態とする。こ
れにより、第２電磁弁６１の第１入力ポート６１１が出
力ポート６１３と接続し、第１電磁弁６０の第２入力ポ
ート６０２が出力ポート６０３と接続し、真空比例開閉
弁１８に駆動エアが供給される。図２に示すように、ポ
ペット弁体３３は、弁座部４５ａ及びテーパ弁座３６か
ら遠く離間しており、真空ポンプ１９が真空チャンバ１
１内の気体を大量に吸引し、急速に排気することができ
る。

【００２２】次に、全閉状態について説明する。第１電
磁弁６０をＯＦＦ状態にし、第２電磁弁６１もＯＦＦ状
態とする。これにより、第２電磁弁６１の第２入力ポー
ト６１２が出力ポート６１３と接続し、第１電磁弁６０
の第２入力ポート６０２が出力ポート６０３と接続し、
真空比例開閉弁１８が排気配管Ｒに接続される。そし
て、真空比例開閉弁１８に駆動エアが供給されず、ピス
トン４１は、復帰バネ４２，４２１により下向きに付勢
され図１に示すように、ポペット弁体３３はね弁座部４
５ａに当接される。このとき、Ｏリング３５が、ポペッ
ト弁体３３と弁座部４５ａに押圧されて変形するため、
流体の漏れがなく真空比例開閉弁１８は完全に遮断され
る。一方、停電等が発生した場合にも、第１電磁弁６０
及び第２電磁弁６１は、復帰バネにより閉じた状態にな
るため、同様に、真空比例開閉弁１８は、復帰バネ４
２，４２１により遮断される。これにより、緊急時の遮
断機能が実現されている。

【００２３】次に、低真空領域、中真空領域、及び高真
空領域におけるポペット弁体３３の位置制御動作につい
て説明する。テーパ弁座３６がテーパを有しているの
で、図４に示すようにポペット弁体３３の停止する位置
により、テーパ弁座３６と樹脂弁体３４が形成する隙間
の断面積が変化する。そのため、ポペット弁体３３の停
止位置を制御することにより、弁の開度を制御すること
ができる。低真空領域では、ポペット弁体３３がテーパ
弁座３６の下側部分に停止するように制御し、中真空領
域では、ポペット弁体３３がテーパ弁座３６の上側部分
に停止するように制御し、高真空領域では、ポペット弁
体３３がテーパ弁座３６から少し離れた位置に停止する
ように制御している。

【００２４】すなわち、シーケンス回路６５は、インタ
ーフェース回路４６を介して中央制御装置より、真空チ
ャンバ１１の真空圧力値の指示を受け、第１電磁弁６０
を開き、第２電磁弁６１を閉じると共に、比例制御回路
６４にその真空圧力値の指示を与える。比較制御回路７
２は、シーケンス回路６５により与えられた真空圧力値
と、圧力センサ１７が計測した真空チャンバ１１内の現
在の真空圧力値を比較して、両者が一致するように、真
空比例開閉弁１８の弁開度を制御するため、ＥＶ弁ドラ
イブ回路７１を介して給気側比例弁７４及び排気側比例
弁７５を制御する。すなわち、真空チャンバ１１内の真
空圧力値がコマンド信号より大気圧に近い場合は、ピス
トン４１の位置を上に移動させて真空比例開閉弁１８の
弁開度大きくし、真空チャンバ１１内の真空圧力値がコ
マンド信号より絶対真空に近い場合は、ピストン４１の
位置和下に移動させて真空比例開閉弁１８の弁開度を小
さくする。ここで、ＥＶ弁ドライブ回路７１は、比較制
御回路７２からの信号を受けて、その信号をパルス信号
に変換し、開閉信号として給気側比例弁７４及び排気側
比例弁７５に供給する。給気側比例弁７４及び排気側比
例弁７５は、パルス信号に応じた時間開閉動作すること
で真空比例開閉弁１８への供給圧力を調節する。

【００２５】ここで、給気側比例弁７４及び排気側比例
弁７５は共に、パルス入力電圧に応じて弁体を弁座から
離間させる機能を有する電磁弁である。ＥＶ弁ドライブ
回路７１は、給気側比例弁７４を駆動することにより、
真空比例開閉弁１８に駆動エアを供給する。同時にＥＶ
弁ドライブ回路７１は、排気側比例弁７５を駆動するこ
とにより、真空比例開閉弁１８に供給される駆動エアを
排気配管に接続して駆動エアの供給圧力を調整する。真
空比例開閉弁１８に供給される駆動エアの圧力が給気配
管に接続する給気側比例弁７４と、排気配管に接続する
排気側比例弁７５とを同時に、ＥＶ弁ドライブ回路７１
によりパルス電圧で駆動しているので、高い応答速度で
ピストン４１を所定の位置に正確に停止させることがで
きる。

【００２６】例えば、真空チャンバ１１内の真空圧力が
コマンド信号より大気圧に近い場合、ポペット弁体３３
を少し上に移動させて弁開度を大きくし、真空ポンプ１
９により吸引するプロセスガスの量を多くすることによ
り、真空チャンバ１１内の真空圧力値をコマンド信号で
指示された真空圧力値に一致させることができる。すな
わち、比較制御回路７２がＥＶ弁ドライブ回路７１を介
して、給気側比例弁７４にパルス電圧を与えることによ
り、給気側比例弁７４の弁体を弁座から離間させ、真空
比例開閉弁１８に対して駆動エアを多く供給することが
でき、ピストン４１が上に移動され、ポペット弁体３３
が上に移動され、樹脂弁体３４とテーパ弁座３６とが構
成する隙間の断面積が大きくなる。ここで、給気側比例
弁７４を駆動させるだけでは、所定の位置でピストン４
１を停止させることは困難である。ピストン４１の行き
過ぎ等が発生するためである。本実施例の真空圧力制御
システムでは、ピストン４１が行き過ぎたとき、排気側
比例弁７５により、真空比例開閉弁１８に供給する駆動
エア圧力を下げているので、迅速かつ正確にピストン４
１を所定の位置で停止させることができる。

【００２７】また、例えば、真空チャンバ１１内の真空
圧力がコマンド信号より絶対真空に近い場合、ポペット
弁体３３を少し下に移動させて弁開度を小さくし、真空
ポンプ１９により吸引するプロセスガスの量を少なくす
ることにより、真空チャンバ１１内の真空圧力値をコマ
ンド信号で指示された真空圧力値に一致させることがで
きる。すなわち、比較制御回路７２がＥＶ弁ドライブ回
路７１を介して、排気側比例弁７５にパルス電圧を与え
ることにより、排気側比例弁７５の弁体を弁座から離間
させ、真空比例開閉弁１８に対して駆動エアを少なく供
給することができ、ピストン４１が下に移動され、ポペ
ット弁体３３が下に移動され、樹脂弁体３４とテーパ弁
座３６とが構成する隙間の断面積が小さくなる。ここ
で、排気側比例弁７５を駆動させるだけでは、所定の位
置でピストン４１を停止させることは困難である。ピス
トン４１の行き過ぎ等が発生するためである。本実施例
の真空圧力制御システムでは、ピストン４１が行き過ぎ
たとき、給気側比例弁７４により、真空比例開閉弁１８
に供給する駆動エア圧力を上げているので、迅速かつ正
確にピストン４１を所定の位置で停止させることができ
る。

【００２８】一般に、低真空領域で弁開度を小さくして
動作させるときに、樹脂弁体３４とテーパ弁座３６との
隙間が小さくなり、プロセスガスが析出して付着して噛
み込みを発生したり、流路の断面積が変化する恐れがあ
る。これを防止するために、本実施例では、樹脂弁体３
４としてフッ素系樹脂を使用している。フッ素系樹脂
は、析出物が付着しにくいからである。さらに、テーパ
弁座３６等を加熱することにより、プロセスガスの析出
を防止すると効果的である。さらに本実施例では、樹脂
弁体３４にプロセスガスの析出物が付着したことを、ポ
テンショメータ５０の全閉時の出力値の変化により検出
している。

【００２９】以上詳細に説明したように、本実施例の真
空圧力制御システムによれば、（１）真空比例開閉弁１
８が、円筒内面入口に形成された外広がりのテーパ面を
備えるテーパ弁座３６と、テーパ弁座３６の中心線に沿
って移動することによりテーパ面とで構成する隙間の面
積を変化させるポペット弁体３３と、ポペット弁体３３
を移動させるサーボシリンダ３２とを有し、（２）比例
制御回路６４が、圧力センサ１７の出力に基づいてサー
ボシリンダ３２にエアを供給する給気側比例弁７４及び
排気側比例弁７５を制御しているので、バイパス弁を用
いなくても、低真空領域、中真空領域、及び高真空領域
の全てのレンジに渡って、真空チャンバ１１内の真空圧
力を正確に制御することができる。また、バイパス弁等
が不要のため、真空圧力制御システム全体をコンパクト
化することができ、コストダウンを実現することができ
る。

【００３０】また、本実施例の真空圧力制御システム
は、（１）サーボシリンダ３２にエアを供給する電磁弁
が、サーボシリンダ３２とエア源との間に接続された給
気側比例弁７４と、サーボシリンダ３２と排気管との間
に接続された排気側比例弁７５とを有すると共に、
（２）比例制御回路６４が、給気側比例弁７４及び排気
側比例弁７５に対してパルス電圧を供給することによ
り、真空比例開閉弁１８の開度を制御しているので、真
空チャンバ１１内の真空圧力値を所定の値に迅速かつ正
確に制御することができる。

【００３１】以上、本発明の真空圧力制御システムの実
施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、
実施例で用いたサーボシリンダ３２の変わりに、ベロフ
ラム式空気圧シリンダとすることも可能である。また、
例えば、実施例で用いたポテンショメータ５０に変え
て、磁気リニアスケールや光学式リニアスケール、又は
省スペースを考えてロータリーエンコーダを用いること
も可能である。

【００３２】

【発明の効果】上記構成を有する本発明の真空圧力制御
システムによれば、（１）真空比例開閉弁が、円筒内面
入口に形成された外広がりのテーパ面を備えるテーパ弁
座と、テーパ弁座の中心線に沿って移動することにより
テーパ面とで構成する隙間の面積を変化させる弁体と、
弁体を移動させるパイロット弁とを有し、（２）真空制
御回路が、圧力センサの出力に基づいてパイロット弁体
にエアを供給する電磁弁を制御しているので、バイパス
弁を用いなくても、低真空領域、中真空領域、及び高真
空領域の全てのレンジに渡って、真空容器内の真空圧力
を正確に制御することができる。また、バイパス弁等が
不要のため、真空圧力制御システム全体をコンパクト化
することができ、コストダウンを実現することができ
る。

【００３３】また、本発明の真空圧力制御システムは、
（１）パイロット弁にエアを供給する電磁弁が、パイロ
ット弁とエア源との間に接続されたエア供給電磁弁と、
パイロット弁と排気管との間に接続されたエア排気電磁
弁とを有すると共に、（２）真空圧力制御回路が、エア
供給電磁弁及びエア排気電磁弁に対してパルス電圧を供
給することにより、真空比例開閉弁の開度を制御してい
るので、真空容器内の真空圧力値を所定の値に迅速かつ
正確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の真空圧力制御システムで使
用される真空比例開閉弁１８の構成を示す断面図であ
る。

【図２】真空比例開閉弁１８の全開状態を示す断面図で
ある。

【図３】テーパ弁座３６とポペット弁体３３との全閉状
態を示す断面図である。

【図４】テーパ弁座３６とポペット弁体３３との流量調
整状態を示す断面図である。

【図５】真空比例開閉弁１８の構成を示す部分断面図で
ある。

【図６】真空圧力制御システムの制御装置の全体構成を
示すブロックである。

【図７】電空比例弁６２及び電空比例弁６２の詳細な構
成を示すブロック図である。

【図８】本発明の真空圧力制御システムの構成を示す配
管図である。

【図９】従来の真空圧力制御システムの構成を示す配管
図である。

【図１０】ピストン４１の詳細な構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 真空チャンバ １７ 圧力センサ １８ 真空比例開閉弁 １９ 真空ポンプ ３１ ベローズ式ポペット弁 ３２ サーボシリンダ ３３ ポペット弁体 ３４ 樹脂弁体 ３５ Ｏリング ３６ テーパ弁座 ５０ ポテンショメータ ６２ 電空比例弁 ６４ 比例制御回路 ７１ ＥＶ弁ドライブ回路 ７２ 比較制御回路 ７４ 給気側比例弁 ７５ 排気側比例弁

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の真空圧力制御シ
ステムは、真空容器と、真空容器内のガスを吸引する真
空ポンプと、真空容器と真空ポンプとを接続する配管上
にあって開度を変化させることにより真空容器内の真空
圧力を変化させる真空比例開閉弁と、真空容器内の真空
圧力を計測する圧力センサと、圧力センサの出力に基づ
いて真空比例開閉弁の開度を制御する真空圧力制御装置
とを有するシステムにおいて、（１）真空比例開閉弁
が、円筒内面入口に形成された外広がりのテーパ面を備
えるテーパ弁座と、テーパ弁座の中心線に沿って移動す
ることによりテーパ面とで構成する隙間の面積を変化さ
せる弁体と、弁体を移動させるパイロット弁とを有する
こと、（２）真空圧力制御装置が、圧力センサの出力に
基づいてパイロット弁に供給するエア圧を変化させるサ
ーボ弁を制御すること、を特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、本発明の真空圧力制御システムは、
上記システムにおいて、（１）パイロット弁に供給する
エア圧を変化させるサーボ弁が、パルス周波数に応じて
時間開閉動作する電磁弁であって、パイロット弁とエア
源との間に接続されたエア供給電磁弁と、パイロット弁
と大気との間に接続されたエア排気電磁弁とを有すると
共に、（２）真空圧力制御装置が、エア供給電磁弁及び
エア排気電磁弁に対してパルス信号を供給することによ
り、比例開閉弁の開度を制御することを特徴とする。ま
た、上記システムにおいて、前記パイロット弁が遮断機
能を有するシリンダ駆動タイプであることを特徴とす
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】サーボ弁を構成するエア供給電磁弁は、真
空圧力制御装置よりパルス信号を受けて、パルス信号に
応じて時間開閉動作することにより、パイロット弁に対
して駆動エアを供給する。また、電磁弁を構成するエア
排気電磁弁は、真空圧力制御装置よりパルス信号を受け
て、パイロット弁の供給エアを排気管に排気すること
で、パイロット弁に供給される駆動エアの圧力を調整す
る。また、パイロット弁は、遮断機能を有するシリンダ
駆動タイプなので、停電等のトラブルが発生したとき
に、パイロット弁は、迅速に緊急遮断される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器と、真空容器内のガスを吸引す
   る真空ポンプと、真空容器と真空ポンプとを接続する配
   管上にあって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真空比例開閉弁と、真空容器内の
   真空圧力を計測する圧力センサと、圧力センサの出力に
   基づいて真空比例開閉弁の開度を制御する真空圧力制御
   装置とを有する真空圧力制御システムにおいて、 （１）前記真空比例開閉弁が、円筒内面入口に形成され
   た外広がりのテーパ面を備えるテーパ弁座と、前記テー
   パ弁座の中心線に沿って移動することにより前記テーパ
   面とで構成する隙間の面積を変化させる弁体と、前記弁
   体を移動させるパイロット弁とを有すること、 （２）前記真空圧力制御装置が、前記圧力センサの出力
   に基づいて前記パイロット弁にエアを供給する電磁弁を
   制御すること、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、 前記パイロット弁にエアを供給する電磁弁が、パルス周
   波数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、前記パ
   イロット弁とエア源との間に接続されたエア供給電磁弁
   と、前記パイロット弁と排気管との間に接続されたエア
   排気電磁弁とを有すると共に、 前記真空圧力制御装置が、前記エア供給電磁弁及び前記
   エア排気電磁弁に対してパルス信号を供給することによ
   り、前記比例開閉弁の開度を制御することを特徴とする
   真空圧力制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載するシス
   テムにおいて、 前記パイロット弁がノーマルクローズタイプのシリンダ
   であることを特徴とする真空圧力制御システム。