KR102257760B1 - 진공개폐밸브 - Google Patents

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Abstract

[과제]
밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능한 진공개폐밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단]
진공챔버(11)와, 진공펌프(15)의 사이에 배설되어, 포핏밸브체(33A)의 개폐 동작에 따라 진공챔버(11)의 배기를 행하는 진공개폐밸브(30)로서, 포핏밸브체(33A)의 개도를 지정하는 개도지시를 행하는 진공압력 제어장치(70)와, 개도지시에 따라 지정된 개도에 대응하는 위치에 밸브체를 동작시키는 서보밸브(60)를 구비하는 진공개폐밸브(30)에 있어서, 서보밸브(60)가, 포핏밸브체(33A)의 위치를, 소정 시간 내에, 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지 동작시키는 개도 제어를 행하기 위한 개도지시는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도를 지정한 후, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지 점차변동한다.

Description

진공개폐밸브{VACUUM OPENING/CLOSING VALVE}
본 발명은, 진공챔버와, 진공펌프의 사이에 배설(配設)되어, 밸브체의 개폐동작에 의해 진공챔버의 배기를 행하는 진공개폐밸브로서, 밸브체의 개도(開度)를 지정하는 개도지시를 행하는 제어장치와, 개도지시에 기초하여, 지정된 개도에 대응하는 위치에 밸브체를 동작시키는 제어밸브를 구비하는 진공개폐밸브에 관한 것이다.
반도체 제조장치에 있어서는, 웨이퍼를 배치한 진공챔버와 진공펌프의 사이에 진공개폐밸브가 배설되어, 진공챔버의 압력제어를 행한다. 최근, 원자층퇴적법(ALD: Atomic Layer Deposition)의 보급에 따라, 반도체의 제조 사이클이 고속화하고 있으며, 진공챔버의 압력제어가 고속으로 행해지므로, 진공개폐밸브도 고속으로 밸브체의 개폐를 행하게 된다. 이 때, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 진공압력 제어시스템을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 해당 진공압력 제어시스템에 이용되는 진공개폐밸브는, 밸브체의 개도의 제어에, 응답성이 높은 서보밸브가 이용되고 있어, 진공개폐밸브의 밸브체를 정밀도 높게 고속으로 동작시킬 수 있다.
일본특허 제5086166호 공보
그러나, 상기 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 있었다.
진공개폐밸브가 고속으로 밸브체의 개폐를 행하면, 진공개폐밸브의 내부에 있어서 급격한 내압의 변동이 발생하고, 이에 기인하여 진공개폐밸브에 진동이 발생하는 것을, 출원인은 실험에 의해 발견했다.
예를 들면, 종래의 진공개폐밸브에 있어서, 밸브체의 개도를 X1 내지 X2로 하는 경우(예를 들면, 폐변(閉弁)상태로부터 완전 개변(開弁)상태로 하는 경우), 서보밸브는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 밸브체의 개도를 X2로 하도록 제어장치로부터 개도지시 C21을 받는다(시점 t0). 이 개도지시 C21에 따라, 서보밸브는 밸브체를 제어하고, 밸브체는, 도 11 또는 도 12의 파형 PV21에 나타내는 바와 같이, 시점 t1에 있어서, X2를 향하여 구동을 개시한다. 그리고, 시점 t2에 있어서, X2에 도달한다. 이 밸브체의 움직임은 매우 고속이므로, 밸브체가 움직이기 시작하는 시점 t1에 있어서, 진공개폐밸브의 내압에 급격한 변동이 발생한다. 내압의 변동은, 도 12에 나타내는 파형 P21로 표시되어 있으며, 밸브체가 움직이기 시작하는 시점 t1에 있어서, 급격히 변동하고 있는 것이 명백하다. 이 내압의 급격한 변동에 의해, 진공개폐밸브에 진동이 발생한다.
진공개폐밸브에 진동이 발생하면, 해당 진동이 배관을 전파함으로써 진공챔버에 전달되고, 진공챔버의 내벽면에 부착되어 있는 파티클이 벗겨져 떨어질 우려가 있다는 문제점이 있다. 벗겨져 떨어진 파티클이 웨이퍼 표면에 부착되면 반도체의 결함으로 이어지는 등, 반도체 제조의 수율에 악영향을 주므로, 가능한 한 진동을 억제하는 것이 가능한 진공개폐밸브가 요구되고 있다.
한편, 종래에는, 진공개폐밸브에 진동이 발생했다고 해도, 큰 문제가 되지 않았으나, 최근의 ALD의 보급에 수반하여, 사용되는 가스의 낭비를 저감시키는 등의 목적으로부터 반도체 제조장치의 소형화가 진행되어, 상기 문제점이 현재화(顯在化)되었다. 왜냐하면, 반도체 제조장치의 소형화에 의해, 반도체 제조장치 내부의 고밀도화가 진행되고 있으며, 진공개폐밸브의 배설위치가 진공챔버에 종래보다 가까워짐으로써, 진공개폐밸브에 발생하는 진동이 진공챔버에 전달되기 쉬워졌기 때문이다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능한 진공개폐밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 진공개폐밸브는, 다음과 같은 구성을 갖고 있다.
(1) 진공챔버와, 진공펌프의 사이에 배설되어, 밸브체의 개폐동작에 의해 진공챔버의 배기를 행하는 진공개폐밸브로서, 밸브체의 개도를 지정하는 개도지시를 행하는 제어장치와, 개도지시에 따라 지정된 개도에 대응하는 위치에 밸브체를 동작시키는 제어밸브를 구비하는 진공개폐밸브에 있어서, 제어밸브가, 밸브체의 위치를, 소정 시간 내에, 제1 위치로부터 제2 위치까지 동작시키는 개도제어를 행하기 위한 개도지시는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 제3 위치에 대응하는 개도를 지정한 후, 제3 위치에 대응하는 개도로부터 제2 위치에 대응하는 개도까지 점차변동하는 것을 특징으로 한다.
(2) (1)에 기재된 진공개폐밸브에 있어서, 제3 위치는, 제1 위치와 제2 위치의 대략 중간위치인 것, 점차변동은, 소정 시간의 대략 절반의 시간을 들여 행해지는 것을 특징으로 한다.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 진공개폐밸브에 있어서, 점차변동은, 제3 위치에 대응하는 개도로부터, 제2 위치에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하는 것을 특징으로 한다.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 진공개폐밸브에 있어서, 진공개폐밸브는, 원자층퇴적법을 이용한 반도체 제조장치에 이용되며, 진공챔버와 근접하여 배설되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진공개폐밸브는, 상기 구성을 가짐으로써 다음과 같은 작용·효과를 갖는다.
(1)에 기재된 진공개폐밸브에 따르면, 밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
종래의 진공개폐밸브는, 밸브체를 제1 위치로부터 제2 위치로 동작시키는 경우, 제어장치는, 제어밸브에 대하여, 개도지시로서 제2 위치에 대응하는 개도를 지정할 뿐이었다. 그러면, 밸브체가 제2 위치를 향하여 급격히 동작되므로, 진공개폐밸브의 내압에 급격한 변동이 발생하여, 진공개폐밸브에 진동이 발생하고 있었다.
한편, 본 발명은, 밸브체를 제1 위치로부터 제2 위치로 동작시키는 경우, 제어장치는, 제어밸브에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치와 제2 위치 사이의 제3 위치에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 제3 위치에 대응하는 개도로부터 제2 위치에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어됨으로써, 밸브체가 제2 위치를 향하여 급격히 동작되는 것이 아니라, 우선은 제3 위치를 향하여 동작을 개시한 후, 점차변동되는 개도지시에 따라, 제2 위치까지 동작한다. 따라서, 밸브체가 급격한 동작을 하지 않고, 진공개폐밸브의 내압의 급격한 변동을 방지할 수 있어, 진공개폐밸브에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다. 진공개폐밸브에 발생하는 진동을 억제할 수 있으면, 진공챔버에 전달되는 진동도 억제되며, 진공챔버 내벽에 부착되는 파티클이 벗겨져 떨어져 반도체 제조의 수율에 악영향을 줄 가능성이 저감된다.
(2)에 기재된 진공개폐밸브에 따르면, 밸브체가 동작하는 사이클 타임에 영향을 주는 일 없이, 밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
밸브체의 제1 위치로부터 제2 위치로 동작시키는 경우, 제어장치는, 제어밸브에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치와 제2 위치 사이의 대략 중간위치에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 대략 중간위치에 대응하는 개도로부터 제2 위치에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어됨으로써, 밸브체가 제2 위치를 향하여 급격히 동작되는 것이 아니라, 우선은 대략 중간위치를 향하여 동작을 개시한 후, 점차변동되는 개도지시에 따라, 제2 위치까지 동작한다. 따라서, 밸브체가 급격한 동작을 하지 않고, 진공개폐밸브의 내압의 급격한 변동을 막을 수 있어, 진공개폐밸브에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 대략 중간위치로부터 제2 위치까지의 개도지시의 점차변동을, 밸브체가 제1 위치로부터 제2 위치까지 동작하는 소정 시간의 대략 절반의 시간을 들여 행함으로써, 밸브체가 제1 위치로부터 제2 위치까지 동작하는 시간에 영향을 주는 일 없이, 진공개폐밸브에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다는 것을, 출원인은 실험에 의해 발견했다.
예를 들면, 밸브체를 제1 위치로부터 제2 위치까지의 동작시키는 시간(사이클 타임)을 1초로 하는 경우, 종래의 진공개폐밸브에 있어서는, 제어장치가, 제어밸브에 대하여, 개도지시로서 제2 위치에 대응하는 개도를 지정할 뿐이며, 밸브체를 1초에 동작시키고 있었다.
한편, 본 발명에 있어서는, 제어장치는, 제어밸브에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치와 제2 위치 사이의 제3 위치에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 제3 위치에 대응하는 개도로부터 제2 위치에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 0.5초 정도에 걸쳐 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어를 행함으로써, 1초 정도로 밸브체를 제1 위치로부터 제2 위치까지 동작시킬 수 있으므로, 진공개폐밸브에 진동이 발생하는 것을 방지하면서, 종래의 진공개폐밸브와 동등한 사이클 타임을 확보할 수 있다.
(3)에 기재된 진공개폐밸브에 따르면, 개도지시에 따라 지정되는 개도가, 제3 위치에 대응하는 개도로부터, 제2 위치에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하므로, 밸브체는 부드럽게 동작되고, 보다 확실히, 밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
(4)에 기재된 진공개폐밸브에 따르면, 본 발명의 진공개폐밸브는, 밸브체가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하며, 근접하는 진공챔버에 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 진공챔버의 내벽면에 부착되어 있는 파티클이 벗겨져 떨어질 우려가 저감되며, 벗겨져 떨어진 파티클이 웨이퍼 표면에 부착되면 반도체의 결함으로 이어지는 등, 반도체 제조의 수율에 악영향을 줄 우려가 저감된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브를 이용한 진공압력 제어시스템의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브의 폐변상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브의 측면도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브의 개변상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브에 이용되는 서보밸브의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 진공압력 제어장치로부터 이루어지는 개도지시와, 포핏밸브체의 거동을 나타내는 그래프이다.
도 7은 서보밸브에 주어지는 지령신호를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 포핏밸브체의 거동과, 진공개폐밸브의 내압의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브에 발생하는 X방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브에 발생하는 Z방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 11은 종래의, 진공압력 제어장치로부터 이루어지는 개도지시와, 포핏밸브체의 거동을 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의, 포핏밸브체의 거동과, 진공개폐밸브의 내압의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 13은 종래의 진공개폐밸브에 발생하는 X방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 14는 종래의 진공개폐밸브에 발생하는 Z방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 15는 진공개폐밸브에 발생하는 진동의 측정방법을 나타내는 설명도이다.
도 16은 본 실시형태에 따른 진공압력 제어장치로부터 이루어지는 개도지시와, 포핏밸브체의 거동을 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 실시형태에 따른 포핏밸브체의 거동과, 진공개폐밸브의 내압의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브에 발생하는 X방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브에 발생하는 Z방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 20은 종래의, 진공압력 제어장치로부터 이루어지는 개도지시와, 포핏밸브체의 거동을 나타내는 그래프이다.
도 21은 종래의, 포핏밸브체의 거동과, 진공개폐밸브의 내압의 변동을 나타내는 그래프이다.
도 22는 종래의 진공개폐밸브에 발생하는 X방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
도 23은 종래의 진공개폐밸브에 발생하는 Z방향의 진동을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 진공개폐밸브(30)의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, 진공개폐밸브(30)를 이용한 진공압력 제어시스템(1)의 구성을 설명하는 설명도이다. 진공압력 제어시스템(1)은, ALD를 이용한 반도체 제조장치에서 웨이퍼(150)를 표면처리함에 있어, 웨이퍼(150)를 배치한 진공챔버(11) 내에 프로세스 가스와 퍼지가스(예를 들면, 질소가스 N2)를 번갈아 급기·배기시키는 것이다.
이 진공압력 제어시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 진공용기인 진공챔버(11), 진공펌프(15), 에어공급원(20), 진공개폐밸브(30), 서보밸브(60)(도 3, 도 5 참조), 및, 진공개폐밸브(30) 등과 전기적으로 접속하는 진공압력 제어장치(70) 등으로 구성되어 있다. 이 진공압력 제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)를 개폐시키는 동력원으로서, 에어공급원(20)으로부터 공급되는 구동에어(AR)(도 5 참조)를 유체로 하여 이용하고 있다.
진공챔버(11)의 가스 급입구(11a)에는, 진공챔버(11) 내에 배치한 웨이퍼(150)에 표면처리를 할 때에 이용하는 프로세스 가스의 공급원과, 진공챔버(11) 내의 프로세스 가스를 퍼지하는데 이용하는 질소가스 N2의 공급원이 병렬로 접속되어 있다.
한편, 진공챔버(11)의 가스 배기구(11b)에는, 후술하는 진공개폐밸브(30)의 제1 포트(39)가 접속되어 있다. 이 진공개폐밸브(30)는, 배관에 의해 에어공급원(20)과 접속하고 있음과 함께, 에어공급원(20)과의 사이에, 유체유통 방지밸브인 스톱밸브(21)(도 3 참조) 및 밸브 개도 조절부인 핸드밸브(14)(도 3 참조)와 접속하고 있다. 또한, 가스 배기구(11b)와 진공개폐밸브(30)의 사이에는, 차단밸브(13)를 개재하여 챔버용 압력센서(12)가 접속하고, 이 챔버용 압력센서(12)는, 진공압력 제어장치(70)와 전기적으로 접속하고 있다. 나아가 또한, 진공개폐밸브(30)의 제2 포트(40)는 진공펌프(15)와 접속하고 있다.
다음에, 진공개폐밸브(30)에 대해서, 도 2~도 4를 이용하여 설명한다.
도 2는, 진공개폐밸브(30)의 폐변상태를 나타내는 단면도이다. 도 3은, 도 2의 측면도이다. 도 4는, 진공개폐밸브(30)의 개변상태를 나타내는 단면도이다.
진공개폐밸브(30)는, 포핏밸브체(33A)의 밸브 리프트 방향(도 2 및 도 4 중, 상하방향)의 밸브측(도 2 및 도 4 중, 상방)에 위치하는 파일럿 실린더부(32), 및 폐변측(도 2 및 도 4 중, 하방)에 위치하는 벨로즈식 포핏밸브부(31)로 이루어진다.
파일럿 실린더부(32)는, 도 2 중의 상하방향을 폐색된 단동 공기압 실린더(43)를 구비하고, 단동 공기압 실린더(43)의 내부에는, 벨로프램(50)을 개재하여 단동 공기압 실린더(43) 내를 밸브 리프트 방향으로 이동 가능하게 수용된 피스톤(41)을 구비한다. 그리고, 피스톤(41)은, 복귀 스프링(42)에 의해 폐변측에 부세(付勢)되어 있다.
한편, 이 피스톤(41)은, 벨로프램(50)을 개재하여 단동 공기압 실린더(43) 내를 구동하도록 되어 있으므로, 피스톤(41)의 스틱 슬립(stick slip)이 발생하지 않고, 피스톤(41)은, 높은 응답성과 정확한 위치 정밀도로 단동 공기압 실린더(43) 내를 구동할 수 있다.
또한, 파일럿 실린더부(32)에는, 피스톤(41)이 개폐방향으로 이동했을 때, 피스톤(41)의 하사점의 위치로부터 변위한 만큼의 피스톤(41)의 변위량, 즉 진공개폐밸브(30)의 개도를 비접촉으로 계측하는 변위센서(51)가 마련되어 있다. 이 변위센서(51)는, 진공압력 제어장치(70)와 전기적으로 접속하고 있다.
벨로프램(50)은, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드 등의 기포(基布)를 고무에 일체성형한 바닥이 있는 원통형상의 다이어프램이다. 이 벨로프램(50)의 중앙부는, 피스톤(41)의 폐변측단부에 고착되어 있다. 또한, 이 벨로프램(50)은, 외주부를, 단동 공기압 실린더(43)의 도 2 중의 하단면과 실린더 실벽(44)의 도 2 중의 상단면에 협지 고정되어, 피스톤(41)의 외주면과, 단동 공기압 실린더(43)의 내주면의 사이에서, 도 2 중의 상방향으로 깊게 접혀져 있다. 이에 따라, 밸브 리프트 방향으로 스트로크를 갖고, 피스톤(41)의 개변측의 이동과 함께 추종할 수 있도록 되어 있다. 이 벨로프램(50)에서는, 밸브 리프트 방향에 있어서의 피스톤(41)과 실린더 실벽(44)의 사이, 즉 도 4에 나타내는 공급에어 수용실(AS) 내에 구동에어(AR)가 공급되면, 벨로프램(50)에 있어서 구동에어(AR)에 의한 유효 수압(受壓) 면적이 일정 불변하게 유지되도록 되어 있다.
또한, 이 공급에어 수용실(AS)에는, 공급된 구동에어(AR)의 압력을 계측하는 개폐밸브 압력센서(52)(도 3 참조)가 접속되어 있다. 개폐밸브 압력센서(52)는, 진공압력 제어장치(70)와 전기적으로 접속하고 있다.
피스톤(41)의 지름방향 중앙부에는, 피스톤 로드(37)가 고설(固設)되어 있으며, 이 피스톤 로드(37)는, 벨로즈식 포핏밸브부(31) 내부에 연신되어 있다.
벨로즈식 포핏밸브부(31)는, 내부에 포핏밸브체(33A)를 갖고 있으며, 피스톤 로드(37)의, 도 2에 있어서 하측단부가, 포핏밸브체(33A)와 연결되어 있다. 피스톤(41)의 밸브 리프트 방향의 구동에 수반하여, 피스톤 로드(37)도 동일 방향으로 구동되므로, 피스톤 로드(37)에 연결한 포핏밸브체(33A)의 개변 또는 폐변 동작이 행해진다. 또한, 피스톤 로드(37)의 지름방향 외측을 덮도록 배설된 벨로즈(38)가, 그 축방향의 일단부를 포핏밸브체(33A)에 장착되어 있고, 포핏밸브체(33A)의 밸브 리프트 방향의 구동에 수반하여 신축하도록 되어 있다.
포핏밸브체(33A)와 O링 유지부재(33B)는, 포핏밸브체(33A)의 폐변측에서 고정되며, 포핏밸브체(33A)와 O링 유지부재(33B)의 극간에 O링 장착부(34)가 마련되어 있다. O링(35)은, O링 장착부(34)에 장착되어 있고, O링 장착부(34)의 내벽은 역 테이퍼상으로 되어 있으므로, O링(35)이 빠져나오지 않도록 되어 있다.
포핏밸브체(33A)는, 복귀 스프링(42)에 의해 피스톤(41)을 개재하여 밸브 리프트 방향의 폐변측에 부세되어 있다. 이 때문에, 에어공급원(20)으로부터, 서보밸브(60)를 통하여 구동에어(AR)가 공급에어 수용실(AS)에 공급되지 않을 때에는, O링(35)은, 포핏밸브체(33A) 및 밸브시트(36)에 의해 압압(狎壓)된다. 이에 따라, 제1 포트(39)가 포핏밸브체(33A)로 막혀, 진공개폐밸브(30)는 폐변한다.
한편, 구동에어(AR)가 공급에어 수용실(AS)에 공급되면, 공급에어 수용실(AS) 내의 압력이 높아져 간다. 그리고, 해당 압력이 복귀 스프링(42)의 부세력을 초과하면, 피스톤(41)이 복귀 스프링(42)에 의한 부세력에 저항하여 밸브 리프트 방향의 개변측으로 이동하고, 이에 수반하여 포핏밸브체(33A)가 밸브 리프트 방향의 개변측으로 이동한다. 포핏밸브체(33A)가 밸브측으로 이동하면, O링(35)과 밸브시트(36)가 이간되어, 제1 포트(39)와 제2 포트(40)가 연통하고, 진공개폐밸브(30)는 개변한다. 이에 따라, 진공챔버(11) 내에 있는 프로세스 가스 또는 질소가스 N2를 진공펌프(15)로 흡인할 수 있다.
진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)과 에어공급원(20)의 사이에는, 핸드밸브(14)가 접속되어 있다. 이 핸드밸브(14)는, 서보밸브(60)와는 별도로, 공급에어 수용실(AS)로의 구동에어(AR)의 흡기, 및, 공급에어 수용실(AS)로부터의 구동에어(AR)의 배기를, 매뉴얼 조작으로 행하는 밸브이다.
진공압력 제어시스템(1)의 유지보수를 실시하는 경우 등에 있어서, 이 핸드밸브(14)의 조작에 의해, 공급에어 수용실(AS)에 있어서의 구동에어(AR)의 흡배기를 행하면, 서보밸브(60)를 이용하는 일 없이, 진공개폐밸브(30)를 간단히 개폐시킬 수 있다. 이에 따라, 유지보수의 작업성은, 서보밸브(60)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 개폐를 행하는 경우에 비해 향상된다.
전술한 바와 같이, 진공압력 제어시스템(1)에는, 스톱밸브(21)가 마련되어 있다(도 3 참조). 이 스톱밸브(21)의 입력측은, 에어공급원(20), 배기측 유로 및 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 접속하고, 출력측은, 서보밸브(60)의 제1, 제3 포트(61, 63)에 접속하고 있다. 이 스톱밸브(21)는, 입력측에서 에어공급원(20)과 접속하는 포트를 통하여, 출력측에서 서보밸브(60)의 제1 포트(61)와 접속하는 포트를 향하여 구동에어(AR)가 흐르지 않도록 전환 가능한 5포트의 밸브이다. 이 스톱밸브(21)는, 진공압력 제어장치(70)와 전기적으로 접속하고 있다.
이 스톱밸브(21)를 마련함으로써, 진공압력 제어시스템(1)을 운전하지 않을 때 등, 서보밸브(60)에 구동에어(AR)를 공급할 필요가 없을 때에, 구동에어(AR)가 에어공급원(20)으로부터 서보밸브(60)를 향하여 흐르고 있는 상태가 되어 있어도, 구동에어(AR)는 스톱밸브(21)에 의해 차단되어, 서보밸브(60)에 공급되지 않는다. 따라서, 서보밸브(60) 내에서 구동에어(AR)가 쓸모없이 소비되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 서보밸브(60)에 대해서, 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는, 서보밸브(60)의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
서보밸브(60)는, 스톱밸브(21)를 개재하여 에어공급원(20)에 접속하는 제1 포트(61), 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 접속하는 제2 포트(62), 및, 스톱밸브(21)를 개재하여 배기측 유로에 공급에어 수용실(AS)의 배기를 행하는 제3포트(63)를 갖고 있다. 제2 포트(62)는, 서보밸브(60)의 스트로크 방향(도 5 중, 좌우방향)에 있어서, 제1 포트(61)와 제3 포트(63)의 사이에 위치하고 있다. 또한, 서보밸브(60)는, 서보밸브 실린더(65)와, 코일보빈(69)과, 코일보빈(69)의 외주에 주설(周設)되며, 통전방향이 서로 반대끼리인 제1 코일(66A) 및 제2 코일(66B)과, 스트로크 방향 일단측(도 5 중, 좌방)에서 마그넷(67)과 연결하는 스풀(64)과, 제어부(68)를 갖고 있다. 이 서보밸브(60)의 제어부(68)는, 진공압력 제어장치(70)와 전기적으로 접속하고 있다.
서보밸브(60)는, 제1 코일(66A)에 통전하면, 이 제1 코일(66A)에 발생하는 전자력과 마그넷(67)에 의한 자력에 의해, 스풀(64)은 서보밸브 실린더(65) 내를 스트로크 방향 일단측(도 5 중, 좌방)을 향하여 구동하고, 지령전압값에 대응한 위치에 정확하게 정지한다. 한편, 제2 코일(66B)에 통전하면, 이 제2 코일(66B)에 발생하는 전자력과 마그넷(67)에 의한 자력에 의해, 스풀(64)은 서보밸브 실린더(65) 내를 스트로크 방향 타단측(도 5 중, 우방)을 향하여 구동하고, 지령전압값에 대응한 위치에 정확하게 정지한다.
따라서, 진공압력 제어장치(70)에 의해 제1 코일(66A), 제2 코일(66B)에의 지령신호에 상당하는 지령전압이 서보밸브(60)의 제어부(68)에 입력되면, 스풀(64)은, 이 지령전압의 값에 기초하여, 높은 응답성으로 또한 신속하게 구동한다. 그리고, 스풀(64)은, 서보밸브 실린더(65) 내를 슬라이드 이동하면서, 이 지령전압의 값에 대응하는 소정 위치까지 스트로크 방향으로 이동하고, 정확한 위치에서 정지한다.
도 5는, 스풀(64)이, 제1 포트(61) 및 제3 포트(63)를 막고 있어, 공급에어 수용실(AS)에의 급기 및 공급에어 수용실(AS)로부터의 배기는 행해지지 않는 상태에 있으나, 스풀(64)은, 스트로크 방향(도 5 중, 좌우방향), 즉 제2 포트(62)를 사이에 두고 제1 포트(61)와 제3 포트(63)를 연결하는 방향으로, 서보밸브 실린더(65) 내를 슬라이드 이동함으로써, 제1 포트(61) 또는 제3 포트(63)의 개폐를 행한다.
진공개폐밸브(30)의 개도는, 서보밸브(60)에 의해 제어되고 있다.
구체적으로는, 스풀(64)이 서보밸브 실린더(65) 내의 스트로크 방향 일단측(도 5 중, 좌방)의 위치에서 정지하면, 제1 포트(61)와 제2 포트(62)와의 연결유로가 차단된 상태가 된다. 한편, 제3 포트(63)가 전개(全開)되어, 제3 포트(63)와 제2 포트(62)와의 연결유로가 전개된다. 이에 따라, 제2 포트(62)로부터 제3 포트(63)를 통하여, 공급에어 수용실(AS)로부터 구동에어(AR)를, 급속적으로 배기할 수 있게 된다. 공급에어 수용실(AS)로부터 구동에어(AR)가 배기되면, 복귀 스프링(42)의 부세력에 의해, 피스톤(41)이 폐변방향으로 동작하고, 이에 수반하여 포핏밸브체(33A)가 폐변방향으로 동작하므로, 진공개폐밸브(30)는 폐변된다.
또한, 스풀(64)이 서보밸브 실린더(65) 내의 스트로크 방향 타단측(도 5 중, 우방)의 위치에서 정지하면, 제3 포트(63)와 제2 포트(62)와의 연결유로가 차단된 상태가 된다. 한편, 제1 포트(61)가 전개되어, 제1 포트(61)와 제2 포트(62)와의 연결유로가 전개된다. 이에 따라, 구동에어(AR)를, 제1 포트(61)로부터 제2 포트(62)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에, 급속적으로 급기할 수 있게 된다. 공급에어 수용실(AS)에 급기되면, 공급에어 수용실(AS)의 압력이 상승해 가고, 해당 압력이 복귀 스프링(42)의 부세력을 초과했을 때에, 피스톤(41)이 개변방향으로 동작한다. 이에 수반하여 포핏밸브체(33A)가 개변방향으로 동작하므로, 진공개폐밸브(30)는 개변된다.
나아가, 스풀(64)은, 제1 포트(61) 또는 제3 포트(63)를 전개할 뿐만 아니라, 제1 포트(61) 또는 제3 포트(63)의 일부를 정밀도 좋게 막을 수도 있다. 이에 따라, 제1 포트(61)로부터 제2 포트(62)를 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제2 포트(62)로부터 제3 포트(63)를 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량을, 높은 응답성으로 신속하고 또한 정밀도 좋게 조정할 수 있다.
따라서, 서보밸브(60)에서는, 제1 포트(61)에 유입된 구동에어(AR)를, 제2 포트(62)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 급속적으로 공급할 수 있다. 또한, 이 공급에어 수용실(AS)로부터 제2 포트(62)에 흐르는 구동에어(AR)를, 제3 포트(63)를 통하여 급속적으로 배기할 수 있다. 나아가, 제1 포트(61)를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제3 포트(63)를 흐르는 구동에어(AR)의 유량을 동시에 정밀도 좋게 조정할 수도 있다. 구동에어(AR)의 유량을 조정함으로써, 공급에어 수용실(AS)의 압력을 조정하여, 진공개폐밸브(30)의 개도가 제어된다.
여기서, 진공압력 제어장치(70)에 의한 서보밸브(60)의 제어방법에 대해서 설명한다.
진공압력 제어시스템(1)에서는, 챔버용 압력센서(12)에 의해 계측한 진공챔버(11) 내의 진공압력 계측값이 진공압력 제어장치(70)에 피드백되고, 이 진공압력계측값과 목표로 하는 진공압력값을 비교계산하여 얻어진 개도지시가 출력된다. 개도지시란, 포핏밸브체(33A)의 개도를 지정하는 것이다.
나아가, 진공개폐밸브(30)의 개도를, 변위센서(51)에 의해 계측한 변위 검출 신호(개도의 계측값)는, 진공압력 제어장치(70)에 피드백되고, 상기 개도지시와 비교하여, 서보밸브(60)에의 지령신호가 산출된다. 해당 지령신호는, 전압값이며, 서보밸브(60)의 제어부(68)에 인가됨으로써, 서보밸브(60)의 스풀(64)이, 전압값에 따른 위치로 이동한다.
종래, 포핏밸브체(33A)를, 어느 개도 X1로부터 어느 개도 X2까지, 개변방향으로 이동시키기 위한 개도지시는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 개도 X2의 개도지시 C21이 출력될 뿐이었다. 여기서, 예를 들면, 개도 X1을 폐변상태, 개도 X2를 최대 개변상태로 하면, 폐변상태로부터 최대 개변상태까지 포핏밸브체(33A)를 동작시키는 경우, 최대 개변상태에 대응하는 개도지시 C21이 행해질 뿐이었다. 이에 수반하여, 제어부(68)에 인가되는 지령신호 S21은, 도7에 나타내는 바와 같이, 개도지시 C21이 출력되는 시점 t0에 있어서, 급격히 인가되어 있다.
포핏밸브체(33A)의 거동은, 도 11 및 도 12 중의 파형 PV21로 표시된다.
시점 t0에서 개도지시 C21이 출력된 후, 시점 t1로부터 동작을 시작하여, 시점 t2에서 개도 X2에 도달한다. 시점 t1에 있어서, 파형 PV21이 직각에 가까운 각도로 급격히 치솟고 있는 점에서, 포핏밸브체(33A)가 급격히 이동을 개시하고 있는 것을 알 수 있다.
포핏밸브체(33A)가 급격히 이동을 개시하므로, 진공개폐밸브(30)의 내압에 급격한 변동이 발생한다. 내압의 변동은, 도 12에 나타내는 파형 P21로 표시된다. 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1로부터, 내압이 Y1에서 Y2를 향하여 점증해 가는데, 시점 t1에 있어서, 파형 P21에 급격한 변동이 발생하고 있는 것이 명백하다.
그리고, 급격한 내압의 변동에 기인하여, 진공개폐밸브(30)에는 진동이 발생한다.
한편, 이 진동이란, 도 15에 나타내는 바와 같은 시험방법으로 계측되는 것이다. 구체적으로는, 진공개폐밸브(30)의 제1 포트(39)에, 길이 600㎜의 시험용 배관(71)을 접속한 것을, 시험용 지그(72A, 72B) 위에 횡치한 상태에서, 진공개폐밸브(30)를 동작시킨다. 시험용 배관(71)의, 제1 포트(39)에 접속된 단부와는 반대측의 단부에는, 가속도계(73)가 장착되어 있다. 가속도계(73)는, 진공개폐밸브(30)가 동작했을 때에 발생하는, X방향(도 15 중, 좌우방향) 및 Z방향(도 15 중, 상하방향)의 진동을 계측하는 것이 가능해진다.
X방향의 진동은 도 13에 나타내는 진동파형 VX21로 표시되며, Z방향의 진동은, 도 14에 나타내는 진동파형 VZ21로 표시되어 있다. 이들의 진동파형 VX21, VZ21을 보면, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1에 있어서, 크게 진동이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.
진공개폐밸브에 진동이 발생하면, 해당 진동이, 배관 등을 통하여 진공챔버(11)에 전달되고, 진공챔버(11)의 내벽면에 부착되어 있는 파티클이 벗겨져 떨어질 우려가 있다는 문제점이 있다. 벗겨져 떨어진 파티클이 웨이퍼(150)의 표면에 부착되면 반도체의 결함으로 이어지는 등, 반도체 제조의 수율에 악영향을 주므로, 가능한 한 진동을 억제하는 것이 가능한 진공개폐밸브가 요구되고 있다.
특히, 최근의 반도체 제조장치의 소형화에 따라, 상기 문제점이 현재화되고 있다. 왜냐하면, 반도체 제조장치의 소형화에 따라, 반도체 제조장치 내부의 고밀도화가 진행되고 있으며, 진공개폐밸브(30)의 배설위치가 진공챔버(11)에 종래보다 가까워짐으로써, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동이 진공챔버(11)에 전달되기 쉬워졌기 때문이다.
한편, 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브(30)에 있어서, 포핏밸브체(33A)를, 어느 개도 X1로부터 어느 개도 X2까지 이동시키기 위한 개도지시는, 도 11과 같이 개도 X2의 개도지시 C21이 출력되는 것이 아니라, 도 6에 나타내는 바와 같이, 우선, 개도 X1과 개도 X2의 대략 중간인 개도 X3이 개도지시 C11로서 출력된다. 그 후, 개도지시 C11에서 지정되는 개도가, 개도 X3으로부터 개도 X2를 향하여, 시간 경과에 따라 비례하여 점증해 가서, 시점 t3에서 X2에 도달한다. 여기서, 시점 t0으로부터 시점 t3까지의 시간은, 시점 t0으로부터 시점 t2까지의 시간의 약 절반이다. 이러한 개도지시 C11이 출력됨으로써, 제어부(68)에 인가되는 지령신호 S11은, 도 7에 나타내는 바와 같이 서서히 전압값이 증대하도록 인가된다.
포핏밸브체(33A)의 거동은, 도 6 및 도 8 중의 파형 PV11로 표시된다. 시점 t0에서 개도지시 C11이 출력된 후, 시점 t1로부터 동작을 시작하여, 시점 t2에서 개도 X2에 도달한다. 시점 t0으로부터 시점 t2까지의 시간은, 종래과 동등하다.
파형 PV11은, 종래의 파형 PV21에 비해, 시점 t1로부터 얕은 각도로 치솟고 있으며, 포핏밸브체(33A)가 급격히 이동을 개시되는 것이 방지되고 있는 것을 알 수 있다.
포핏밸브체(33A)의 급격한 이동이 방지됨으로써, 종래, 진공개폐밸브(30)에 발생하고 있었던 내압의 급격한 변동이 방지된다. 내압의 변동은, 도 8에 나타내는 파형 P11로 표시된다. 파형 P11은, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1로부터, 내압이 Y1에서 Y2를 향하여 점증해 가는데, 시점 t1에 있어서, 파형 P21에 비해 완만하게 치솟고 있어, 급격한 변동이 발생하지 않고 있는 것이 명백하다.
파형 P11로 표시되는 내압의 급격한 변동이 억제됨으로써, 진공개폐밸브(30)에 진동이 발생하는 것이 방지된다.
X방향의 진동은, 도 9에 나타내는 진동파형 VX11로 표시되어 있으며, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1에 있어서, 거의 진동이 발생하지 않고 있는 것을 알 수 있다. 또한, Z방향의 진동은, 도 10에 나타내는 진동파형 VZ11로 표시되고 있으며, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1에 있어서, 약간 진동이 발생하고 있으나, 종래의 진동파형 VZ21에 비해 크게 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, 상기에 있어서는, 개도 X1로부터 개도 X2까지, 즉, 포핏밸브체(33A)의 개변방향에 대해서 설명하고 있으나, 개도 X2로부터 개도 X1까지의 폐변방향에 적용해도 된다.
종래, 포핏밸브체(33A)를, 개도 X2로부터 개도 X1까지, 폐변방향으로 이동시키기 위한 개도지시는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 개도 X1의 개도지시 C22가 출력되는 것뿐이었다. 예를 들면, 여기서, 개도 X2를 최대 개변상태, 개도 X1을 폐변상태로 하면, 최대 개변상태로부터 폐변상태로 하기 위해 포핏밸브체(33A)를 동작시키는 경우, 폐변상태에 대응하는 개도지시 C22가 행해질 뿐이었다.
포핏밸브체(33A)의 거동은, 도 20 및 도 21 중의 파형 PV22로 표시된다. 시점 t0에서 개도지시 C22가 출력된 후, 시점 t1로부터 동작을 시작하여, 시점 t2에서 개도 X1에 도달한다. 이에 수반하여, 진공개폐밸브(30)의 내압은, 파형 P22에 나타내는 바와 같이, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1에 있어서의 Y3으로부터, 시점 t2에 있어서의 Y4까지 점감해 간다.
시점 t1에 있어서, 포핏밸브체(33A)가 개도 X1을 향하여 급격히 이동을 개시하므로, 진공개폐밸브(30)에 있어서, 도 22, 도 23에 나타내는 진동파형 VX22, VZ22와 같이, X방향의 진동, Z방향의 진동이 발생하고 있다. 그리고, 포핏밸브체(33A)가 급격히 폐변되면, O링(35)이 밸브시트(36)에 충돌하므로, 포핏밸브체(33A)가 개도 X2에 도달한 시점 t2에 있어서도, X방향의 진동, Z방향의 진동이 발생하고 있다. 한편, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동은, 도 15에 나타내는 시험방법으로 계측되는 것이다.
한편, 본 실시형태에 따른 진공개폐밸브(30)에 있어서, 포핏밸브체(33A)를, 개도 X2로부터 개도 X1까지 이동시키기 위한 개도지시는, 종래와 같이 개도 X1의 개도지시 C22가 출력되는 것이 아니라, 도 16에 나타내는 바와 같이, 우선, 개도 X2와 개도 X1의 대략 중간인 개도 X3이 개도지시 C12로서 출력된다. 그 후, 개도지시 C12로 지정되는 개도가, 개도 X3으로부터 개도 X1을 향하여, 시간 경과에 따라 비례하여 점감해 가서, 시점 t3에서 X1에 도달한다. 여기서, 시점 t0으로부터 시점 t3까지의 시간은, 시점 t0으로부터 시점 t2까지의 시간의 약 절반이다.
이러한 개도지시 C12가 이루어졌을 때의 포핏밸브체(33A)의 거동은, 도 16 및 도 17 중의 파형 PV12로 표시된다. 포핏밸브체(33A)는, 시점 t0에서 개도지시 C12가 출력된 후, 시점 t1로부터 동작을 시작하여, 시점 t4에서 개도 X1에 도달한다. 이에 수반하여, 진공개폐밸브(30)의 내압은, 파형 P12에 나타내는 바와 같이, 포핏밸브체(33A)가 동작을 개시하는 시점 t1에 있어서의 Y3으로부터, 시점 t4에 있어서의 Y4까지 점감해 간다.
우선 개도 X3이 지시됨으로써, 포핏밸브체(33A)가 급격히 이동을 개시하는 것이 방지되고, 도 18, 도 19에 나타내는 진동파형 VX12, VZ12와 같이, 시점 t1에있어서 진동이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 나아가, 포핏밸브체(33A)가 개도 X1에 달했을 때의, O링(35)이 밸브시트(36)에 당접했을 때의 충격이 완화되어, 시점 t4에 있어서의 진동도 억제되고 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 구성을 폐변방향에 적용하는 것이어도, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동을 경감하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 단, 시점 t0으로부터 시점 t4까지의 시간은, 종래의 시점 t0으로부터 시점 t2까지의 시간보다 약간 길어져 있으며, 포핏밸브체(33A)의 동작이 종래에 비해 늦어지는 경향이 있다. 그러므로, 포핏밸브체(33A)의 동작이 늦어지지 않는 개변방향에 있어서 본 발명을 실시하는 것이 가장 바람직하다.
(1) 이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 진공개폐밸브(30)에 따르면, 진공챔버(11)와, 진공펌프(15)의 사이에 배설되며, 밸브체(포핏밸브체(33A))의 개폐 동작에 의해 진공챔버(11)의 배기를 행하는 진공개폐밸브(30)로서, 밸브체(포핏밸브체(33A))의 개도를 지정하는 개도지시를 행하는 제어장치(진공압력 제어장치(70))와, 개도지시에 따라 지정된 개도에 대응하는 위치에 밸브체를 동작시키는 제어밸브(서보밸브(60))를 구비하는 진공개폐밸브(30)에 있어서, 제어밸브(서보밸브(60))가, 밸브체(포핏밸브체(33A))의 위치를, 소정의 시간 내에, 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지 동작시키는 개도 제어를 행하기 위한 개도지시는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도를 지정한 후, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지 점차변동하는 것이다. 따라서, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
종래의 진공개폐밸브는, 밸브체(포핏밸브체(33A))를 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)로 동작시키는 경우, 제어장치(진공압력 제어장치(70))는, 제어밸브(서보밸브(60))에 대하여, 개도지시로서 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도를 지정할 뿐이었다. 그러면, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 제2 위치(개도 X2)를 향하여 급격히 동작되므로, 진공개폐밸브의 내압에 급격한 변동이 발생하여, 진공개폐밸브에 진동이 발생하고 있었다.
한편, 본 발명에서는, 밸브체(포핏밸브체(33A))를 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)에 동작시키는 경우, 제어장치(진공압력 제어장치(70))는, 제어밸브(서보밸브(60))에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치(개도 X1)와 제2 위치(개도 X2) 사이의 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어됨으로써, 밸브체가 제2 위치(개도 X2)를 향하여 급격히 동작되는 것이 아니라, 우선은 제3 위치(개도 X3)를 향하여 동작을 개시한 후, 점차변동되는 개도지시에 따라, 제2 위치(개도 X2)까지 동작한다. 따라서, 밸브체가 급격한 동작을 하지 않고, 진공개폐밸브(30)의 내압의 급격한 변동을 방지할 수 있고, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다. 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동을 억제할 수 있으면, 진공챔버(11)에 전달되는 진동도 억제되어, 진공챔버(11) 내벽에 부착되는 파티클이 벗겨져 떨어져 반도체 제조의 수율에 악영향을 줄 가능성이 저감된다.
(2) (1)에 기재된 진공개폐밸브(30)에 있어서, 제3 위치(개도 X3)는, 제1 위치(개도 X1)와 제2 위치(개도 X2)의 대략 중간위치인 것, 점차변동은, 소정 시간의 약 절반의 시간을 들여 행해진다. 따라서, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 동작하는 사이클 타임에 영향을 주는 일 없이, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
밸브체(포핏밸브체(33A))를 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)로 동작시키는 경우, 제어장치(진공압력 제어장치(70))는, 제어밸브(서보밸브(60))에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치(개도 X1)와 제2 위치(개도 X2) 사이의 대략 중간위치에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 대략 중간위치에 대응하는 개도로부터 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어됨으로써, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 제2 위치(개도 X2)를 향하여 급격히 동작되는 것이 아니라, 우선은 대략 중간위치를 향하여 동작을 개시한 후, 점차변동되는 개도지시에 따라, 제2 위치(개도 X2)까지 동작한다. 따라서, 밸브체가 급격한 동작을 하지 않고, 진공개폐밸브(30)의 내압의 급격한 변동을 방지할 수 있고, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 대략 중간위치로부터 제2 위치(개도 X2)까지의 개도지시의 점차변동을, 밸브체가 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지 동작하는 소정 시간의 대략 절반의 시간을 들여 행함으로써, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지 동작하는 시간에 영향을 주는 일 없이, 진공개폐밸브(30)에 발생하는 진동을 억제할 수 있는 것을, 출원인은 실험에 의해 발견했다.
예를 들면, 밸브체를 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지의 동작시키는 시간(사이클 타임)을 1초로 하는 경우, 종래의 진공개폐밸브에 있어서는, 제어장치(진공압력 제어장치(70))가, 제어밸브(서보밸브(60))에 대하여, 개도지시로서 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도를 지정하는 것만으로, 밸브체(포핏밸브체(33A))를 1초에 동작시키고 있었다.
한편, 본 발명에 있어서는, 제어장치(진공압력 제어장치(70))는, 제어밸브(서보밸브(60))에 대하여, 개도지시로서, 우선 제1 위치(개도 X1)와 제2 위치(개도 X2) 사이의 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도를 지정한다. 그 후, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지, 지정하는 개도를 0.5초 정도에 걸쳐 점차변동시켜 간다. 이와 같이 제어를 행함으로써, 1초 정도로 밸브체(포핏밸브체(33A))를 제1 위치(개도 X1)로부터 제2 위치(개도 X2)까지 동작시킬 수 있으므로, 진공개폐밸브(30)에 진동이 발생하는 것을 방지하면서, 종래의 진공개폐밸브와 동등한 사이클 타임을 확보할 수 있다.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 진공개폐밸브(30)에 있어서, 점차변동은, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터, 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하는 것이다. 따라서, 개도지시에 따라 지정되는 개도가, 제3 위치(개도 X3)에 대응하는 개도로부터, 제2 위치(개도 X2)에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하므로, 밸브체(포핏밸브체(33A))는 부드럽게 동작되며, 보다 확실히, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하다.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 진공개폐밸브(30)에 있어서, 진공개폐밸브(30)는, 원자층퇴적법에 이용한 반도체 제조장치에 이용되며, 진공챔버(11)와 근접하여 배치되는 것이다. 따라서, 본 발명의 진공개폐밸브(30)는, 밸브체(포핏밸브체(33A))가 동작할 때에 발생하는 진동을 억제하는 것이 가능하며, 근접하는 진공챔버(11)에 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 진공챔버(11)의 내벽면에 부착되어 있는 파티클이 벗겨져 떨어질 우려가 저감되고, 벗겨져 떨어진 파티클이 웨이퍼(150)의 표면에 부착되면 반도체의 결함으로 이어지는 등, 반도체 제조의 수율에 악영향을 줄 우려가 저감된다.
한편, 본 실시형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 실시형태에 있어서, 서보밸브(60)의 스풀(64)은, 길이방향으로 슬라이드 이동함으로써, 구동에어(AR)의 유량을 제어하는 것으로 하고 있으나, 길이방향의 중심축을 중심으로 한 자전을 함으로써, 구동에어(AR)의 유량을 제어하는 것으로 해도 된다.
11 진공챔버
15 진공펌프
33A 포핏밸브체
60 서보밸브(제어밸브의 일 예)
70 진공압력 제어장치(제어장치의 일 예)

Claims (5)

  1. 진공챔버와, 진공펌프의 사이에 배설되어, 밸브체의 개폐 동작에 의해 상기 진공챔버의 배기를 행하는 진공개폐밸브로서, 상기 진공개폐밸브와 전기적으로 접속되어, 상기 밸브체의 개도를 지정하는 개도지시를 행하는 제어장치와, 상기 개도지시에 따라 지정된 개도에 대응하는 위치에 상기 밸브체를 동작시키는 제어밸브를 구비하는 진공개폐밸브에 있어서,
    상기 제어밸브가, 상기 밸브체의 위치를, 소정 시간 내에, 제1 위치로부터 제2 위치까지 동작시키는 개도 제어를 행하기 위한 상기 개도지시는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 제3 위치에 대응하는 개도를 지정한 후, 상기 제3 위치에 대응하는 개도로부터 상기 제2 위치에 대응하는 개도까지 점차변동하는 것을 특징으로 하는,
    진공개폐밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 위치는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치의 중간위치인 것,
    상기 점차변동은, 상기 소정 시간의 절반의 시간을 들여 행해지는 것을 특징으로 하는,
    진공개폐밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점차변동은, 상기 제3 위치에 대응하는 개도로부터, 상기 제2 위치에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하는 것을 특징으로 하는,
    진공개폐밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 점차변동은, 상기 제3 위치에 대응하는 개도로부터, 상기 제2 위치에 대응하는 개도까지, 시간 경과에 비례하여 점차변동하는 것을 특징으로 하는,
    진공개폐밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    진공개폐밸브는, 원자층퇴적법을 이용한 반도체 제조장치에 이용되며, 상기 진공챔버와 근접하여 배설되는 것을 특징으로 하는,
    진공개폐밸브.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101591092B1 (ko) * 2009-07-20 2016-02-03 엘지전자 주식회사 조리기기 및 그 제어방법
WO2022102779A1 (ja) 2020-11-16 2022-05-19 株式会社フジクラ 配線板及び配線板の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013199971A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Jpn Co Ltd 液圧アクチュエータのクッション制御バルブ、およびクッション制御システム
WO2019087843A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 株式会社フジキン バルブ装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3445569B2 (ja) * 2000-09-18 2003-09-08 Ｓｍｃ株式会社 パイロット式２ポート真空バルブ
TWI376581B (en) * 2007-06-05 2012-11-11 Ckd Corp Vacuum pressure control system
JP4778549B2 (ja) * 2008-12-26 2011-09-21 シーケーディ株式会社 真空圧力制御システム及び真空圧力制御プログラム
JP5966870B2 (ja) * 2012-11-09 2016-08-10 オムロン株式会社 ライン制御装置、その制御方法、およびプログラム
JP6630236B2 (ja) * 2016-06-02 2020-01-15 Ckd株式会社 真空弁及びそれを用いた真空圧力制御システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013199971A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Jpn Co Ltd 液圧アクチュエータのクッション制御バルブ、およびクッション制御システム
WO2019087843A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 株式会社フジキン バルブ装置

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