JPWO2019077672A1 - Vacuum valve control method - Google Patents

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Abstract

真空チャンバの排気口に真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、真空バルブを閉じた状態でガスの供給を開始した真空チャンバ内を目標の圧力に制御する真空バルブの制御方法であって、予め真空チャンバ内の時間ごとの圧力データを計測すると共に、真空バルブの時間ごとの開度データを計測する計測ステップと、計測した圧力データ及び開度データから、真空バルブの開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンスを算出する算出ステップと、算出したコンダクタンスの変化分が、真空バルブの全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値における真空バルブの指示開度を取得する取得ステップと、を有し、真空チャンバ内を目標の圧力にする際に、真空バルブを全開ではなく指示開度まで開いてガスの排気を開始し、ガス流量に対する真空バルブの安定開度にしていき目標の圧力で維持する。A vacuum valve control method, wherein a vacuum pump is attached to an exhaust port of a vacuum chamber via a vacuum valve, and the inside of the vacuum chamber that starts supplying gas with the vacuum valve closed is controlled to a target pressure, Measures the pressure data for each time in the vacuum chamber, and measures the step for measuring the opening data for each time of the vacuum valve. From the measured pressure data and the opening data, the gas flows easily with respect to the opening of the vacuum valve. A calculation step for calculating the conductance representing the length, and a range in which the calculated change in the conductance can be regarded as unchanged from that in the fully opened state of the vacuum valve, and the vacuum valve at the threshold set within the range is specified. An acquisition step for acquiring the indicated opening, and when the vacuum chamber is at a target pressure, the vacuum valve is fully opened. It is open until instructed opening without starts exhaust of gas, maintained at a pressure of target continue to stabilize the opening degree of the vacuum valve to the gas flow.

Description

本発明は、真空チャンバ内の圧力を一定に保つための真空バルブの制御方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling a vacuum valve for keeping the pressure in a vacuum chamber constant.

半導体素子、太陽電池、液晶などの製造における各種プロセスでは、ウエハ(シリコン等の半導体基板)やガラス基板などに真空蒸着、スパッタリング、CVD(化学気相成長)等により薄膜を形成する手段や、薄膜の必要部分をレジストでマスクし、不要部分を腐食作用により削り取るエッチング手段や、エッチング後に不要となったレジストをオゾンやプラズマにより除去するアッシング手段などが用いられる。   In various processes in the manufacture of semiconductor elements, solar cells, liquid crystals, etc., means for forming a thin film on a wafer (a semiconductor substrate such as silicon) or a glass substrate by vacuum deposition, sputtering, CVD (chemical vapor deposition), etc. Etching means that masks necessary portions of the resist with a resist and scrapes unnecessary portions by a corrosive action, and ashing means that removes unnecessary resist after etching using ozone or plasma.

例えば、スパッタリング装置では、基板が配置された真空チャンバ内にAr(アルゴン)等の不活性ガスを導入し、所定の真空度で高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、材料であるターゲットに衝突させることにより、叩き出された材料を当該基板に付着させて薄膜を形成する。   For example, in a sputtering apparatus, an inert gas such as Ar (argon) is introduced into a vacuum chamber in which a substrate is arranged, and a high frequency voltage is applied at a predetermined degree of vacuum to generate plasma, which collides with a target that is a material. By doing so, the knocked-out material is attached to the substrate to form a thin film.

真空チャンバ内にはガスが供給されるが、製品の品質を向上させるためには、所定の真空度が維持されるよう、真空チャンバ内の圧力制御を精度良く行う必要がある。真空チャンバの排気口には真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、真空バルブの開度によってガス流量を制御することで、真空チャンバ内の圧力を一定に保つ。特許文献1に記載されているように、設定圧力に追従させるフィードバック制御を行って設定排出ガス量を得る圧力制御方法の発明も開示されている。   Although gas is supplied into the vacuum chamber, in order to improve the quality of the product, it is necessary to accurately control the pressure in the vacuum chamber so that a predetermined degree of vacuum is maintained. A vacuum pump is attached to the exhaust port of the vacuum chamber via a vacuum valve, and the pressure in the vacuum chamber is kept constant by controlling the gas flow rate according to the opening degree of the vacuum valve. As described in Patent Document 1, an invention of a pressure control method for obtaining a set exhaust gas amount by performing feedback control to follow a set pressure is also disclosed.

圧力制御においては、真空バルブを閉じた真空チャンバ内にガス供給が開始されて圧力が高くなった状態から、圧力を下げて目標の圧力で安定させる場合、まず排気口から一気にガスを排出しようとして真空バルブが全開する。真空チャンバ内の圧力が下がってくると排出するガス流量を抑えるために真空バルブを閉じていき、目標の圧力になると真空バルブの開度も安定する。   In pressure control, when gas supply is started in the vacuum chamber with the vacuum valve closed and the pressure is increased, the pressure is lowered and stabilized at the target pressure. The vacuum valve is fully opened. When the pressure in the vacuum chamber decreases, the vacuum valve is closed to suppress the flow rate of the discharged gas, and when the target pressure is reached, the opening degree of the vacuum valve is stabilized.

特許第5111519号公報Japanese Patent No. 5111519

真空バルブには、排気口に回転軸を通して弁体を回転させることで開度を調整するバタフライバルブや、弁体を振り子のように回動させて排気口に重ねることで開度を調整するペンドロールバルブなどがある。バタフライバルブは、全開から全閉までに要する時間は短いが、全開しても排気口に通っている回転軸に排出物が付着すると、開閉動作に支障が生じる可能性がある。それに対し、ペンドロールバルブは、回転軸は排気口を通らないが、全開から全閉までに時間を要する。ペンドロールバルブの場合、排気口の内径が大きくなるほど、弁体の移動量も多くなるので、移動に要する時間も増えてしまう。   Vacuum valves include a butterfly valve that adjusts the opening by rotating the valve element through the rotating shaft to the exhaust port, and a pen that adjusts the opening by rotating the valve element like a pendulum and overlapping the exhaust port. There are drag valves. The time required for the butterfly valve to be fully opened to fully closed is short, but even if the butterfly valve is fully opened, there is a possibility that the opening / closing operation may be hindered if the discharged matter adheres to the rotating shaft passing through the exhaust port. On the other hand, in the Pendroll valve, the rotation shaft does not pass through the exhaust port, but it takes time from fully open to fully closed. In the case of the pendulum valve, the larger the inner diameter of the exhaust port, the greater the amount of movement of the valve body, and the longer the time required for movement.

そこで、本発明は、真空バルブの動作によって真空チャンバ内を目標の圧力にするまでの時間を短縮する真空バルブの制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for controlling a vacuum valve that shortens the time until the inside of the vacuum chamber reaches a target pressure by the operation of the vacuum valve.

上記の課題を解決するために、本発明である真空バルブの制御方法は、真空チャンバの排気口に真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、前記真空バルブを閉じた状態でガスの供給を開始した前記真空チャンバ内を目標の圧力に制御する真空バルブの制御方法であって、予め前記真空チャンバ内の圧力データとそれを目標の圧力にするための真空バルブの開度データを時系列で計測する計測ステップと、計測した前記圧力データ及び前記開度データから、前記真空バルブの開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンスを算出する算出ステップと、算出した前記コンダクタンスの変化分が、前記真空バルブの全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値における前記真空バルブの指示開度を取得する取得ステップと、を有し、前記真空チャンバ内を目標の圧力にする際に、前記真空バルブを全開ではなく前記指示開度まで開いてガスの排気を開始し、ガス流量に対する前記真空バルブの安定開度にしていき目標の圧力で維持する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the vacuum valve control method according to the present invention is such that a vacuum pump is attached to the exhaust port of a vacuum chamber via a vacuum valve, and gas supply is started with the vacuum valve closed. A vacuum valve control method for controlling the inside of the vacuum chamber to a target pressure, wherein the pressure data in the vacuum chamber and the opening data of the vacuum valve for setting the target pressure in advance are measured in time series. Measuring step, calculating step of calculating conductance representing ease of gas flow with respect to the opening degree of the vacuum valve from the measured pressure data and opening degree data, and the calculated change in conductance is the vacuum A range that can be regarded as unchanged from that in the fully opened state of the valve is specified, and the vacuum valve at a threshold set within the range is specified. And acquiring the indicated opening degree, and when the inside of the vacuum chamber is set to a target pressure, the vacuum valve is not fully opened but the indicated opening degree is opened and gas exhaustion is started. The vacuum valve is kept at a stable opening with respect to the flow rate and maintained at a target pressure.

また、前記真空バルブの制御方法において、前記閾値は、前記コンダクタンスの変化分が5%の範囲内で設定される、ことを特徴とする。   In the vacuum valve control method, the threshold value is set within a range where the change in conductance is 5%.

また、本発明である真空バルブの圧力制御コントローラは、真空チャンバの排気口に真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、前記真空バルブを閉じた状態でガスの供給を開始した前記真空チャンバ内を目標の圧力に制御する圧力制御コントローラであって、予め前記真空チャンバ内の圧力データとそれを目標の圧力にするための真空バルブの開度データを時系列で計測する部と、前記圧力データ及び前記開度データから、前記真空バルブの開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンスを算出する算出部と、前記コンダクタンスの変化分が、前記真空バルブの全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値における前記真空バルブの指示開度を取得する取得部と、前記真空チャンバ内を目標の圧力にする際に、前記真空バルブを全開ではなく前記指示開度まで開いてガスの排気を開始し、ガス流量に対する前記真空バルブの安定開度にしていき目標の圧力で維持する制御部と、を有する、ことを特徴とする。   Further, the pressure control controller of the vacuum valve according to the present invention includes a vacuum pump attached to the exhaust port of the vacuum chamber via the vacuum valve, and the inside of the vacuum chamber in which gas supply is started with the vacuum valve closed. A pressure control controller for controlling to a target pressure, a unit for measuring pressure data in the vacuum chamber in advance and vacuum valve opening data for setting the target pressure in time series; the pressure data; From the opening degree data, it is possible to consider that the calculation unit for calculating the conductance representing the ease of gas flow with respect to the opening degree of the vacuum valve, and the change in the conductance is not changed from that in the fully opened state of the vacuum valve. An acquisition unit for specifying a range and acquiring an indicated opening degree of the vacuum valve at a threshold value set within the range; When setting the target pressure in the chamber, open the vacuum valve to the indicated opening rather than fully open and start exhausting the gas, and keep the vacuum valve at a stable opening with respect to the gas flow rate. And a control unit.

また、本発明である真空バルブは、前記圧力制御コントローラで制御される、ことを特徴とする。   The vacuum valve according to the present invention is controlled by the pressure controller.

本発明によれば、真空チャンバの圧力制御において、最初に真空バルブを開くときに全開よりも若干閉じた指示開度にすることで、指示開度から全開して指示開度に戻るまでの往復に伴う無駄な動作を省き、真空バルブの開度が安定して目標の圧力が維持されるまでの時間を短縮することができる。   According to the present invention, in the pressure control of the vacuum chamber, when the vacuum valve is first opened, the indicated opening is slightly closed rather than fully opened, so that the reciprocation from the indicated opening to the indicated opening is completed. Therefore, it is possible to reduce the time until the target pressure is maintained after the opening of the vacuum valve is stabilized.

本発明である真空バルブの制御方法における弁体の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the valve body in the control method of the vacuum valve which is this invention. 本発明である真空バルブの制御方法が適用される圧力制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the pressure control system to which the control method of the vacuum valve which is this invention is applied. 本発明である真空バルブの制御方法が実行される圧力制御コントローラのブロック図である。It is a block diagram of the pressure control controller with which the control method of the vacuum valve which is this invention is performed. 本発明である真空バルブの制御方法を実行するにあたり予め計測したチャンバ圧力とバルブ開度を示すグラフである。It is a graph which shows the chamber pressure and valve opening which were measured beforehand when performing the control method of the vacuum valve which is the present invention. 本発明である真空バルブの制御方法を実行するにあたり予め算出したバルブ開度に対するコンダクタンス特性を示すグラフである。It is a graph which shows the conductance characteristic with respect to the valve opening degree computed beforehand when performing the control method of the vacuum valve which is this invention. 本発明である真空バルブの制御方法を実行したときの結果を示すグラフである。It is a graph which shows a result when performing the control method of the vacuum valve which is the present invention.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, what has the same function attaches | subjects the same code | symbol, and the repeated description may be abbreviate | omitted.

まず、本発明である真空バルブの制御方法について説明する。図1は、真空バルブの制御方法における弁体の動作を説明する図であり、(a)は弁体が全開した状態を示し、(b)は弁体の開度が50%以上100%未満の状態を示す。   First, the vacuum valve control method according to the present invention will be described. 1A and 1B are diagrams for explaining the operation of a valve body in a method for controlling a vacuum valve. FIG. 1A shows a state in which the valve body is fully opened, and FIG. 1B shows an opening degree of the valve body of 50% or more and less than 100%. Shows the state.

図1に示すように、真空システム100は、真空チャンバ110内を所定の真空度にするための圧力制御系であり、真空チャンバ110の排気口120に真空バルブ200を介して真空ポンプ300(図2参照)が取り付けられる。なお、本実施例においては、真空バルブ200としてペンドロールバルブを使用した例を示す。   As shown in FIG. 1, the vacuum system 100 is a pressure control system for setting the inside of the vacuum chamber 110 to a predetermined degree of vacuum. A vacuum pump 300 (see FIG. 1) is connected to an exhaust port 120 of the vacuum chamber 110 via a vacuum valve 200. 2) is attached. In this embodiment, an example in which a pen roll valve is used as the vacuum valve 200 is shown.

ペンドロールバルブは、排気口120より一回り大きいサイズの弁体210、弁体210を回動させるためのアーム220、及びアーム220の回動の支点となる回転軸230を有し、全閉位置(開度0%)では弁体210が排気口120に対して完全に重なって真空チャンバ110が密閉され、全開位置(開度100%)では弁体210が排気口120と全く重ならない位置まで移動する。なお、開度が0%より大きくても(例えば5%)ガスが排出されなければ全閉位置とする。   The pendulum valve has a valve body 210 that is one size larger than the exhaust port 120, an arm 220 for rotating the valve body 210, and a rotation shaft 230 that serves as a fulcrum for the rotation of the arm 220. At (opening degree 0%), the valve body 210 completely overlaps the exhaust port 120 and the vacuum chamber 110 is sealed, and at the fully open position (opening degree 100%), the valve body 210 does not overlap the exhaust port 120 at all. Moving. Even if the opening degree is larger than 0% (for example, 5%), if the gas is not discharged, the fully closed position is set.

真空バルブ200の弁体210を全閉位置にした状態で真空チャンバ110内にガスの供給を開始し、真空チャンバ110内を目標の圧力で維持するために、真空バルブ200の開度を調節して排気口120から排出されるガス流量を制御する。   Gas supply into the vacuum chamber 110 is started with the valve body 210 of the vacuum valve 200 in the fully closed position, and the opening degree of the vacuum valve 200 is adjusted in order to maintain the inside of the vacuum chamber 110 at a target pressure. The flow rate of the gas discharged from the exhaust port 120 is controlled.

通常、真空チャンバ110内の圧力が高くなっている場合は、(a)のように真空バルブ200を全閉位置から全開位置まで回動させてガスを排出するが、ガス流量が排気口の内径に応じた最大排出量を下回るまでは全開状態が維持される。そして、真空チャンバ110内の圧力が下がって排出するガス流量を制限する場合は、(b)のように真空バルブ200を揺動させて開度を調整する。そして、目標の圧力になると、弁体210の位置も安定する。   Normally, when the pressure in the vacuum chamber 110 is high, the gas is discharged by rotating the vacuum valve 200 from the fully closed position to the fully open position as shown in FIG. The fully open state is maintained until it falls below the maximum discharge amount. Then, when the pressure in the vacuum chamber 110 decreases and the gas flow to be discharged is limited, the opening degree is adjusted by swinging the vacuum valve 200 as shown in FIG. When the target pressure is reached, the position of the valve body 210 is also stabilized.

図2は、真空バルブの制御方法が適用される圧力制御系を示すブロック図である。図3は、真空バルブの制御方法が実行される圧力制御コントローラのブロック図である。なお、図3において、一点鎖線内は圧力制御コントローラ400に含まれず、一点鎖線内と圧力制御コントローラ400を含むものが真空システム100である。   FIG. 2 is a block diagram showing a pressure control system to which the vacuum valve control method is applied. FIG. 3 is a block diagram of a pressure controller in which the vacuum valve control method is executed. In FIG. 3, the inside of the one-dot chain line is not included in the pressure controller 400, and the one including the one-dot chain line and the pressure controller 400 is the vacuum system 100.

図2に示すように、真空システム100の圧力制御系においては、真空チャンバ110にガス520を供給しながら、圧力制御コントローラ400を用いて、真空ポンプ300へ排出されるガス流量を真空バルブ200の開度で制御することにより、真空チャンバ110内の圧力を一定に維持する。   As shown in FIG. 2, in the pressure control system of the vacuum system 100, while supplying the gas 520 to the vacuum chamber 110, the flow rate of the gas discharged to the vacuum pump 300 is changed using the pressure controller 400. By controlling by the opening, the pressure in the vacuum chamber 110 is kept constant.

真空チャンバ110へのガス520の供給には、マスフロー500を使用し、マスフローコントローラ510でガス520の流量を計測して所定の流量(例えば、50sccm)となるように制御すれば良い。なお、真空チャンバ110内でガス520が反応等するため、供給したガス520の流量に対して、排出すべきガス流量が同じになるとは限らない。   For supplying the gas 520 to the vacuum chamber 110, the mass flow 500 is used, and the flow rate of the gas 520 is measured by the mass flow controller 510 and controlled to be a predetermined flow rate (for example, 50 sccm). Since the gas 520 reacts in the vacuum chamber 110, the gas flow rate to be discharged is not always the same as the flow rate of the supplied gas 520.

圧力制御コントローラ400は、真空チャンバ110内の圧力を真空計130で計測し、目標の圧力にするために排出すべきガス流量に応じた開度となるように、真空バルブ200の開閉機構を駆動させる。圧力制御コントローラ400は、APC(Adaptive Pressure Control)コントローラとも呼ばれる。なお、排出されるガス流量は、真空バルブ200の開度を検出すれば推定可能である。   The pressure controller 400 measures the pressure in the vacuum chamber 110 with the vacuum gauge 130 and drives the opening / closing mechanism of the vacuum valve 200 so as to have an opening degree corresponding to the gas flow rate to be discharged to reach the target pressure. Let The pressure control controller 400 is also called an APC (Adaptive Pressure Control) controller. The discharged gas flow rate can be estimated by detecting the opening degree of the vacuum valve 200.

図3に示すように、圧力制御コントローラ400は、流入ガス流量推定部410、補正部420、開度計算部430、モータ制御部440、コンダクタンステーブル作成部450、及び圧力ゲイン計算部460などを有する。   As shown in FIG. 3, the pressure controller 400 includes an inflow gas flow rate estimation unit 410, a correction unit 420, an opening degree calculation unit 430, a motor control unit 440, a conductance table creation unit 450, a pressure gain calculation unit 460, and the like. .

流入ガス流量推定部410は、まず、真空バルブ200の開度を検出し、真空バルブ200から排出されるガス流量を推定する。そして、推定された排出ガス流量に基づいて仮想の真空チャンバ110内の圧力を計算し、実際に真空計130で計測された真空チャンバ110内の圧力との差分から、真空バルブ200に流入するガス流量を推定する。   The inflow gas flow rate estimation unit 410 first detects the opening degree of the vacuum valve 200 and estimates the gas flow rate discharged from the vacuum valve 200. Then, the pressure in the virtual vacuum chamber 110 is calculated based on the estimated exhaust gas flow rate, and the gas flowing into the vacuum valve 200 from the difference from the pressure in the vacuum chamber 110 actually measured by the vacuum gauge 130. Estimate the flow rate.

補正部420は、まず、目標の圧力として設定された圧力指示値を一次遅れフィルタに通した圧力値と、真空計130の計測値に一次遅れフィルタを介してノイズを除去した圧力値とから、圧力偏差を求める。そして、PID制御により圧力偏差に基づいて排出ガス流量を得るための補正値を算出する。   First, the correction unit 420 is based on the pressure value obtained by passing the pressure indication value set as the target pressure through the first-order lag filter and the pressure value obtained by removing noise from the measured value of the vacuum gauge 130 via the first-order lag filter. Find the pressure deviation. Then, a correction value for obtaining the exhaust gas flow rate is calculated based on the pressure deviation by PID control.

開度計算部430は、まず、流入ガス流量推定部410で推定された流入ガス流量に、補正部420で算出された補正値を適用したものを、排出ガス流量として設定する。そして、設定された排出ガス流量においてコンダクタンスを計算することにより、圧力指示値にするための真空バルブ200の開度を算出する。   First, the opening calculation unit 430 sets, as the exhaust gas flow rate, a value obtained by applying the correction value calculated by the correction unit 420 to the inflow gas flow rate estimated by the inflow gas flow rate estimation unit 410. Then, by calculating the conductance at the set exhaust gas flow rate, the opening degree of the vacuum valve 200 for obtaining the pressure instruction value is calculated.

なお、コンダクタンス(sccm/Pa)は、真空バルブ200の開度ごとにガスの流れやすさについて、真空チャンバ110内の圧力(Pa)に対する排気口120から排出されるガス流量(sccm)で表したものとする。圧力の単位は、mTorrを使用しても良い。   The conductance (sccm / Pa) is represented by the gas flow rate (sccm) discharged from the exhaust port 120 with respect to the pressure (Pa) in the vacuum chamber 110 for the ease of gas flow for each opening degree of the vacuum valve 200. Shall. The unit of pressure may be mTorr.

モータ制御部440は、真空バルブ200を開度計算部430で算出された開度にするために開閉機構のモータを駆動させる。なお、真空バルブ200の開度は、センサー等で検出し、流入ガス流量推定部410にフィードバックされる。また、真空チャンバ110内の圧力も、真空計130で計測し、流入ガス流量推定部410及び補正部420にフィードバックされる。   The motor control unit 440 drives the motor of the opening / closing mechanism to set the vacuum valve 200 to the opening calculated by the opening calculation unit 430. The opening degree of the vacuum valve 200 is detected by a sensor or the like and fed back to the inflow gas flow rate estimation unit 410. The pressure in the vacuum chamber 110 is also measured by the vacuum gauge 130 and fed back to the inflow gas flow rate estimation unit 410 and the correction unit 420.

圧力制御コントローラ400は、開度計算部430で所定のガス流量を排出するためにどれくらいのコンダクタンスがあれば良いか算出し、モータ制御部440で必要なコンダクタンスに見合う位置(開度)で真空バルブ200の弁体210が停止するように制御する。   The pressure controller 400 calculates how much conductance is required to discharge a predetermined gas flow rate in the opening calculation unit 430, and the motor control unit 440 uses a vacuum valve at a position (opening) corresponding to the required conductance. Control is performed so that 200 valve bodies 210 stop.

ここで、真空チャンバ110内を目標の圧力にする際に、真空バルブ200を全開してからコンダクタンスに見合う安定開度にしていくのではなく、全開まで行かなくともある程度の指示開度まで開いてガスの排気を開始し、そこから真空バルブ200を安定開度にしていくことで、目標の圧力で維持されるまでの弁体210の動作時間を短縮する。   Here, when the inside of the vacuum chamber 110 is set to a target pressure, the vacuum valve 200 is not fully opened and then the stable opening corresponding to the conductance is set. Gas exhaust is started, and the vacuum valve 200 is set to a stable opening from there to shorten the operation time of the valve body 210 until the target pressure is maintained.

図4は、真空バルブの制御方法を実行するにあたり予め計測したチャンバ圧力とバルブ開度を示すグラフである。図5は、真空バルブの制御方法を実行するにあたり予め算出したバルブ開度に対するコンダクタンス特性を示すグラフである。圧力制御コントローラ400は、コンダクタンス特性をラーニングしておき、真空バルブ200の制御に用いる。   FIG. 4 is a graph showing the chamber pressure and valve opening measured in advance when the vacuum valve control method is executed. FIG. 5 is a graph showing conductance characteristics with respect to the valve opening calculated in advance in executing the vacuum valve control method. The pressure controller 400 learns the conductance characteristic and uses it for controlling the vacuum valve 200.

図4に示すように、まず、圧力制御コントローラ400は、予め真空チャンバ110内の圧力データ600とそれを目標の圧力にするための真空バルブ200の開度データ610を時系列で計測する。なお、真空チャンバ110内に流入するガス流量は、マスフロー500及びマスフローコントローラ510によって所定の量に制御される。   As shown in FIG. 4, first, the pressure controller 400 measures in advance the pressure data 600 in the vacuum chamber 110 and the opening data 610 of the vacuum valve 200 for setting the pressure data 600 to a target pressure. The flow rate of the gas flowing into the vacuum chamber 110 is controlled to a predetermined amount by the mass flow 500 and the mass flow controller 510.

圧力データ600を低め(例えば、0Pa)にしたい場合は、開度データ610を大きく(例えば、100%)にすれば良く、圧力データ600を高め(例えば、1200Pa以上)にしたい場合は、開度データ610を小さく(例えば、20%以下)にすれば良い。   When the pressure data 600 is to be lowered (for example, 0 Pa), the opening degree data 610 may be increased (for example, 100%). When the pressure data 600 is to be increased (for example, 1200 Pa or more), the opening degree The data 610 may be made small (for example, 20% or less).

図5に示すように、次に、計測した圧力データ600及び開度データ610から、真空バルブ200の開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンス620を算出する。例えば、開度データ610が小さければ(例えば、10%)、ガスの排出が抑制され、開度データ610が大きければ(例えば、100%)、ガスの排出が促進される。なお、開度データ610が50%よりも大きくなると、コンダクタンス620の変化分は小さくなる。   As shown in FIG. 5, next, conductance 620 representing the ease of gas flow with respect to the opening degree of the vacuum valve 200 is calculated from the measured pressure data 600 and opening degree data 610. For example, if the opening degree data 610 is small (for example, 10%), the gas discharge is suppressed, and if the opening degree data 610 is large (for example, 100%), the gas discharge is promoted. Note that when the opening degree data 610 becomes larger than 50%, the change in the conductance 620 becomes smaller.

さらに、算出したコンダクタンス620の変化分が、真空バルブ200の全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値630における真空バルブ200の開度データ610を指示開度として取得する。   Further, a range in which the calculated change in the conductance 620 can be regarded as not changing from that in the fully opened state of the vacuum valve 200 is specified, and the opening degree data 610 of the vacuum valve 200 at the threshold 630 set within the range is obtained. Obtained as the indicated opening.

例えば、変化していないとみなせる範囲を2%までとしたとき、閾値630を開度データ610が100%のときのコンダクタンス620から2%下がったところと設定すると、そのときの開度データ610は70%となり、それを指示開度とすれば良い。なお、変化していないとみなせる範囲は5%以内とすることが好ましい。   For example, when the range that can be regarded as not changing is up to 2%, the threshold value 630 is set to be 2% lower than the conductance 620 when the opening degree data 610 is 100%, the opening degree data 610 at that time is 70%, which may be the indicated opening. In addition, it is preferable that the range which can be regarded as not changing is 5% or less.

図6は、真空バルブの制御方法を実行したときの結果を示すグラフであり、(a)は指示開度が100%の場合であり、(b)は指示開度が70%の場合である。図6に示すように、目標圧力640を約7Paとしたときに、真空チャンバ110内の圧力値660が約1400Paで、真空バルブ200の開度値670が約20%の状態から制御する例である。   FIG. 6 is a graph showing the results when the vacuum valve control method is executed. (A) is a case where the indicated opening is 100%, and (b) is a case where the indicated opening is 70%. . As shown in FIG. 6, when the target pressure 640 is about 7 Pa, the pressure value 660 in the vacuum chamber 110 is about 1400 Pa, and the opening value 670 of the vacuum valve 200 is controlled from about 20%. is there.

図6(a)のように指示開度650による制御をしない場合(すなわち、指示開度650aを100%にした場合)、まず、圧力値660aを一気に下げるために、圧力制御コントローラ400は、真空バルブ200を全開させるよう指示し、開度値670aが100%まで上がる。   When the control by the command opening 650 is not performed as shown in FIG. 6A (that is, when the command opening 650a is set to 100%), first, the pressure controller 400 is vacuumed to reduce the pressure value 660a all at once. The valve 200 is instructed to be fully opened, and the opening value 670a is increased to 100%.

次に、真空チャンバ110から排出されるガス流量が多くなることで圧力値660aが下がっていき、目標圧力640を下回ると、圧力制御コントローラ400は、排出されるガス流量を抑えるために真空バルブ200を閉じるように指示し、開度値670aが下がっていく。   Next, when the flow rate of gas discharged from the vacuum chamber 110 increases, the pressure value 660a decreases. When the pressure value drops below the target pressure 640, the pressure controller 400 controls the vacuum valve 200 to suppress the discharged gas flow rate. Is closed, and the opening value 670a decreases.

さらに、真空チャンバ110から排出されるガス流量を調整することで圧力値660aが目標圧力640に近づくと、真空バルブ200の開度値670aも調整されて徐々に安定する(この例では約40%)。このとき、目標圧力640になるまで約9秒であった。   Further, when the pressure value 660a approaches the target pressure 640 by adjusting the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110, the opening value 670a of the vacuum valve 200 is also adjusted and gradually stabilized (in this example, about 40%). ). At this time, it took about 9 seconds until the target pressure 640 was reached.

図6(b)のように指示開度650bを70%にした場合、まず、圧力制御コントローラ400は、真空バルブ200の開度値670bを70%にするように指示する。なお、真空チャンバ110から排出されるガス流量は、指示開度650aが100%の場合とほとんど変わらないレベルである。   When the instruction opening 650b is set to 70% as shown in FIG. 6B, the pressure controller 400 first instructs the opening value 670b of the vacuum valve 200 to be 70%. The gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110 is at a level that is almost the same as when the indicated opening 650a is 100%.

次に、真空チャンバ110から排出されるガス流量が多くなることで圧力値660bが下がっていき、目標圧力640を下回ると、圧力制御コントローラ400は、排出されるガス流量を抑えるために真空バルブ200を閉じるように指示し、開度値670bが下がっていく。   Next, when the flow rate of gas discharged from the vacuum chamber 110 increases, the pressure value 660b decreases. When the pressure value drops below the target pressure 640, the pressure controller 400 controls the vacuum valve 200 to suppress the discharged gas flow rate. Is closed, and the opening degree value 670b decreases.

さらに、真空チャンバ110から排出されるガス流量を調整することで圧力値660bが目標圧力640に近づくと、真空バルブ200の開度値670bも調整されて徐々に安定する。このとき、目標圧力640になるまで約8秒であり、指示開度650aが100%の場合よりも約1秒短縮された。   Further, when the pressure value 660b approaches the target pressure 640 by adjusting the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110, the opening value 670b of the vacuum valve 200 is also adjusted and gradually becomes stable. At this time, it took about 8 seconds to reach the target pressure 640, which was shortened by about 1 second compared with the case where the indicated opening 650a was 100%.

真空バルブ200の弁体210が大きく重量がある場合は、全閉に近い状態から全開に近い状態まで振子状に回動させるのに時間を要するため、目標圧力640となる安定開度に移動するまでの時間に影響する。1秒でも短縮されることで、1日に何千回と繰り返し行われる作業の時間を大きく短縮することができる。   When the valve body 210 of the vacuum valve 200 is large and heavy, it takes time to rotate the pendulum from a state close to full close to a state close to full open. Affects the time until. By shortening even one second, it is possible to greatly reduce the time of work repeatedly performed thousands of times a day.

このように、真空チャンバ110の圧力制御において、最初に真空バルブ200を開くときに全開よりも若干閉じた指示開度にすることで、指示開度から全開して指示開度に戻るまでの往復に伴う無駄な動作を省き、真空バルブ200の開度が安定して目標の圧力が維持されるまでの時間を短縮することができる。   As described above, in the pressure control of the vacuum chamber 110, when the vacuum valve 200 is first opened, the indicated opening is slightly closed rather than fully opened, so that the reciprocation from the indicated opening to the indicated opening is completed. Therefore, it is possible to reduce the time required until the opening of the vacuum valve 200 is stabilized and the target pressure is maintained.

以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、ペンドロールバルブだけでなく、バタフライバルブ等にも適用することができる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, it is not limited to these. For example, the present invention can be applied not only to a pen roll valve but also to a butterfly valve.

100:真空システム(圧力制御系)
110:真空チャンバ
120:排気口
130:真空計
200:真空バルブ(ペンドロールバルブ)
210:弁体
220:アーム
230:回転軸
300:真空ポンプ
400:圧力制御コントローラ(APCコントローラ)
410:流入ガス流量推定部
420:補正部
430:開度計算部
440:モータ制御部
500:マスフロー
510:マスフローコントローラ
520:ガス
600:圧力データ
610:開度データ
620:コンダクタンス
630:閾値
640:目標圧力
650:指示開度
660:圧力値
670:開度値
100: Vacuum system (pressure control system)
110: Vacuum chamber 120: Exhaust port 130: Vacuum gauge 200: Vacuum valve (pendroll valve)
210: Valve body 220: Arm 230: Rotating shaft 300: Vacuum pump 400: Pressure control controller (APC controller)
410: Inflow gas flow rate estimation unit 420: Correction unit 430: Opening degree calculation unit 440: Motor control unit 500: Mass flow 510: Mass flow controller 520: Gas 600: Pressure data 610: Opening data 620: Conductance 630: Threshold 640: Target Pressure 650: Instruction opening 660: Pressure value 670: Opening value

Claims (4)

真空チャンバの排気口に真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、前記真空バルブを閉じた状態でガスの供給を開始した前記真空チャンバ内を目標の圧力に制御する真空バルブの制御方法であって、
予め前記真空チャンバ内の圧力データとそれを目標の圧力にするための真空バルブの開度データを時系列で計測する計測ステップと、
計測した前記圧力データ及び前記開度データから、前記真空バルブの開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンスを算出する算出ステップと、
算出した前記コンダクタンスの変化分が、前記真空バルブの全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値における前記真空バルブの指示開度を取得する取得ステップと、を有し、
前記真空チャンバ内を目標の圧力にする際に、前記真空バルブを全開ではなく前記指示開度まで開いてガスの排気を開始し、ガス流量に対する前記真空バルブの安定開度にしていき目標の圧力で維持する、
ことを特徴とする真空バルブの制御方法。
A vacuum valve control method, wherein a vacuum pump is attached to an exhaust port of a vacuum chamber via a vacuum valve, and the supply of gas is started with the vacuum valve closed to control the inside of the vacuum chamber to a target pressure. ,
Measuring step for measuring pressure data in the vacuum chamber in advance and opening data of a vacuum valve for making it a target pressure in time series,
From the measured pressure data and the opening data, a calculation step for calculating a conductance representing the ease of gas flow with respect to the opening of the vacuum valve;
An acquisition step of identifying a range in which the calculated change in conductance can be regarded as not changing from that in the fully opened state of the vacuum valve, and acquiring an indicated opening degree of the vacuum valve at a threshold set within the range And having
When the inside of the vacuum chamber is set to a target pressure, the vacuum valve is not fully opened but is opened to the indicated opening, and gas exhaust is started, and the vacuum valve is stably opened with respect to the gas flow rate. Keep in,
A method for controlling a vacuum valve.
前記閾値は、前記コンダクタンスの変化分が5%の範囲内で設定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の真空バルブの制御方法。
The threshold is set within a range where the change in conductance is 5%.
The method for controlling a vacuum valve according to claim 1.
真空チャンバの排気口に真空バルブを介して真空ポンプが取り付けられ、前記真空バルブを閉じた状態でガスの供給を開始した前記真空チャンバ内を目標の圧力に制御する圧力制御コントローラであって、
予め前記真空チャンバ内の圧力データとそれを目標の圧力にするための真空バルブの開度データを時系列で計測する計測部と、
前記圧力データ及び前記開度データから、前記真空バルブの開度に対するガスの流れやすさを表すコンダクタンスを算出する算出部と、
前記コンダクタンスの変化分が、前記真空バルブの全開状態におけるものから変化していないとみなせる範囲を特定し、その範囲内で設定された閾値における前記真空バルブの指示開度を取得する取得部と、
前記真空チャンバ内を目標の圧力にする際に、前記真空バルブを全開ではなく前記指示開度まで開いてガスの排気を開始し、ガス流量に対する前記真空バルブの安定開度にしていき目標の圧力で維持する制御部と、を有する、
ことを特徴とする真空バルブの圧力制御コントローラ。
A pressure control controller for controlling the inside of the vacuum chamber to a target pressure, wherein a vacuum pump is attached to the exhaust port of the vacuum chamber via a vacuum valve, and gas supply is started with the vacuum valve closed;
A measurement unit that measures in advance the pressure data in the vacuum chamber and the opening data of the vacuum valve for making it a target pressure;
From the pressure data and the opening degree data, a calculation unit that calculates conductance representing ease of gas flow with respect to the opening degree of the vacuum valve;
An acquisition unit that specifies a range in which the change in the conductance can be regarded as not changing from that in the fully opened state of the vacuum valve, and acquires the indicated opening degree of the vacuum valve at a threshold set within the range;
When the inside of the vacuum chamber is set to a target pressure, the vacuum valve is not fully opened but is opened to the indicated opening, and gas exhaust is started, and the vacuum valve is stably opened with respect to the gas flow rate. And a control unit to be maintained at
A vacuum valve pressure controller characterized by that.
請求項3に記載の圧力制御コントローラで制御される、
ことを特徴とする真空バルブ。
Controlled by the pressure controller according to claim 3.
A vacuum valve characterized by that.
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