KR20080026603A - 배기장치의 압력제어시스템 - Google Patents

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Abstract

챔버를 대기 중에 해방했을 때 파티클이 유입하는 것을 방지한다. 입구 포트(22), 출구 포트(24) 및 파일럿 실을 구비한 본체(20)와, 스프링(48)에 의해 본체(20) 상부에 부착되고, 슬라이딩면(29a,29b)에 대해 축방향으로 슬라이드 가능하도록 지지된 스풀과, 입구 포트(22)의 기체의 압력을 검지하는 절대압 센서(SA) 및 입구 포트(22)의 기체의 압력과 대기압과의 차를 검지하는 차압 센서(SB)와, 파일럿 실에 압력조정용 가스를 공급하는 제어밸브(V)와, 각 센서 SA, SB의 절환 신호를 보내고, 각 센서 SA 또는 SB의 출력에 기초하여 제어 밸브(V)를 구동하는 제어 회로로 이루어진다. 성막 시에는, 절대압 센서(SA)에서 검지된 입구 포트(22)의 압력 P1을 사용하여 입구 포트(22)의 절대압이 제어되고, 챔버 해방시에서는, 차압 센서(SB)의 출력을 사용하여, 챔버 내부의 압력이 대기압으로 되돌려진다.
Figure P1020087000834
챔버, 파티클, 입구 포트, 출구 포트, 파일럿 실, 슬라이딩면, 절대압 센서, 차압 센서, 제어 밸브, 압력조정용 가스

Description

배기장치의 압력제어시스템{Exhaust Apparatus Pressure Control System}
본 발명은, 배기 장치의 배기 압력을 제어하는 압력제어 시스템, 특히, 기압 센서를 사용한 절대압 제어 시스템의 기술 분야에 속한다.
산화, 확산 및 CVD 장치 등에서는, 각종 기체를 챔버 내에 공급하여 반응시킨 후, 배기 장치에 의해 반응 후의 기체를 배기하도록 되어 있다.
이때, 챔버 내의 내부 압력이 급격하게 변화하면, 챔버 내부에 있어서의 반응에 악영향을 미치기 때문에, 배기 장치에는 압력제어 시스템이 제공되고, 배기되는 기체의 유량 변화, 및 배기 장치 하류의 압력 변화에 의하지 않고, 배기되는 기체의 압력이 항시 일정하게 되도록 콘트롤되고 있다.
이와 같은 압력 제어 시스템으로서, 출원인이 앞서 출원한 배기 장치의 압력제어 시스템이 있다(특허 문헌1). 도9는, 이 압력제어 시스템의 구성도이다. 도9에 나타낸 바와 같이, 압력 제어 시스템(100)은, 기체의 입구 포트(22)와 출구 포트(24)가 형성된 본체(20)와, 본체(20)의 슬라이딩면에 받아들여진 스풀(40)을 갖고, 입구 포트(22)에는, 산화, 확산, CVD 장치 등의 챔버의 배기 포트(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 스풀(40)은, 스프링에 의해 본체 상부에 부착되어 있다.
본체(20) 상부에는 파일럿 실(30)이 제공되어 있고, 파일럿 실(30)은, 블리드 포트(34)를 통해 외부와 연통하고 있다. 또, 본체(20) 외부에는, 입구 포트(22)의 압력을 측정하는 차압 센서(S)와, 차압 센서(S)의 출력에 기초하여 제어 밸브(V)를 구동하는 제어 회로(C)가 설치되어 있다. 차압 센서(S)는, 고압 포트(R)가 대기압으로 이어지고, 저압 포트가 입구 포트(22)의 압력(Pi)에 이어지며, 이들 2개의 압력차에 기초하여 제어 밸브(V)가 구동된다. 파일럿 실(30)에는, 파일럿 통로를 통해 제어 밸브(V)로부터 조정용 가스가 공급되고, 입구 포트(22)의 기체의 압력(Pi)이 일정하게 되도록 파일럿 실(30)의 내부 압력(Pp)이 조정되고 있다.
특허 문헌1에 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 이 압력제어 시스템(100)에 있어서, 입구 포트(22)의 기체의 압력(Pi)을 일정하게 하기 위해서는, 스프링의 탄성력을 일정하게 유지한 상태로, 파일럿 실(30)의 내부 압력(Pp)이 소정의 압력으로 되도록, 제어 밸브(V)로부터 공급되는 조정 가스의 공급량을 조정하면 된다.
그러나, 이 압력제어 시스템(100)은, 대기압을 기준으로 한 차압 제어 시스템이기 때문에, 기상 상태의 변화나 표고차 등에 의해 대기압이 변동하면, 배기압도 변동하여, 반도체 제조 공정에 있어서 막두께에 영향을 미친다고 하는 문제가 있다.
절대압 센서를 사용하여 배기압 제어를 행하면 대기압 변동의 영향을 받지 않기 때문에, 상기 문제를 해결할 수 있지만, 공장 배기 덕트의 배기 능력은 대기압으로부터 -5∼-10hPa 정도에 불과하기 때문에, 대기압이 10hPa 상승한 경우에는 진공으로 제어할 수 없게 된다. 예를 들면, 대기압이 1000hPa일때, 제어 설정압을 998hPa로 한 경우, 공장 배기 덕트의 압력은 990 ~ 995hPa이지만, 대기압이 1010hPa로 상승하면 공장 배기 덕트의 압력은 1000 ∼ 1005hPa로 되어, 제어 설정압을 상회하고, 진공으로 제어할 수 없게 된다. 그래서, 이젝터(진공 발생기)를 압력제어 시스템의 하류측에 제공하고, 항시 일정한 압력을 유지하는 방식을 사용한 절대압 제어가 일반적으로 행해지고 있다.
특허문헌1 : 일본국 특개 2001-5536호 공보
그러나, 절대압 제어의 경우, 반도체 제조 장치의 챔버로부터 웨이퍼를 제거할 때, 압력차에 의해 대량의 공기가 챔버에 유입하여 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위해, 챔버 내부를 대기압과 동일한 압력으로 할 필요가 있다.
챔버 내부를 대기압으로 되돌리려면, 이하의 2개의 방법이 있다. 제1의 방법으로서는, 압력 제어 시스템 출구측에 제공된 이젝터에서 얻어지는 압력이 챔버 상류측에 영향을 미치지 않도록, 이젝터를 정지한다(즉, 이젝터에 질소를 공급하는 것을 정지시킨다). 압력 제어 시스템은 개방된 채로 하여 둔다. 챔버와 압력제어 시스템 간에 제공된 차압 센서로 챔버의 배기압을 측정하면서, 챔버 내부에 질소를 공급하여, 대기압으로 되돌린다. 또한, 차압 센서는, 부식 방지를 위해 제공된 개폐 밸브를 열어 접속되지만, 성막시는 닫혀 있다.
제2의 방법으로서는, 이젝터를 정지시키지 않고, 압력제어 시스템을 닫은 채로 한다. 압력제어 시스템과 챔버 사이에는 공장 배기 덕트에 이어지는 배관 및 개폐 밸브가 제공되고, 개폐 밸브를 개방한 상태로, 챔버와 압력제어 시스템 간에 제공된 차압 센서로 챔버의 배기압을 측정하면서, 챔버 내부에 질소를 공급하여, 대기압으로 되돌린다.
그러나, 제1의 방법에서는, 이젝터로의 연소공급을 정지하기 위한 밸브와, 밸브에 제어 신호를 보내기 위한 회로가 필요하게 된다.
또한, 제2의 방법에서는, 챔버의 내부 압력을 대기압과 동일한 압력으로 하기 위한 전용 밸브와 배관 설치 및 그들이 배기 압력 제어 시스템과 매칭되어야 하므로, 설비가 복잡하고 고가로 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 제1 및 제2 어느 방법에 있어서도, 차압 센서의 부식 방지를 위한 개폐 밸브가 필요하고, 절대압 제어를 할 때와, 챔버 내부를 대기압으로 되돌릴 때, 개폐 밸브을 자동적으로 절환할 필요가 있다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여, 제어 기체의 유량 변화에 대해 우수한 응답성, 안정성 및 정밀도를 갖는 동시에, 챔버를 대기 중에 해방한 때에 파티클이 유입하는 것을 방지할 수 있는, 간단한 압력제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 입구 포트와 출구 포트가 형성되어 파일럿 실을 구비한 본체와, 상부 슬라이드 및 하부 슬라이드를 구비하는 스풀로 이루어지고,
상기 스풀이 스프링에 의해 상기 본체 상부에 부착되는 동시에, 상기 상부 슬라이드 및 상기 하부 슬라이드에 의해 상기 입구 포트와 상기 출구 포트를 연결하는 슬라이딩 면에 대해 축방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 배기 장치의 압력제어 시스템으로서,
상기 입구 포트에 있어서의 압력을 검지하는 절대압 센서 및 상기 입구 포트에서의 압력과 대기압과의 차를 검지하는 차압 센서와, 상기 파일럿 실에 압력 조정 용 가스를 공급하는 제어 밸브와, 상기 절대압 센서와 상기 차압 센서의 절환 신호를 보내고, 상기 절대압 센서 또는 차압 센서의 출력에 기초하여 상기 제어 밸브를 구동하는 제어 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 배기 장치의 압력 제어 시스템에 의해 상기 과제를 해결한다.
본 발명의 압력제어 시스템에서는, 상기 파일럿 실에 공급되는 압력 조정용 가스의 일부를 상기 절대압 센서 및 상기 차압 센서를 보호하기 위한 퍼지 가스로 하고, 상기 파일럿 실과 상기 절대압 센서 및 차압 센서와 상기 입구 포트를 잇는 퍼지 가스의 유로를 제공한 구성으로 해도 좋다.
또한, 상기 스풀의 측면에 홈을 형성하고, 상기 스풀의 움직임을 원활하게 하기 위한 가스를 상기 홈에 공급하는 구성 및, 상기 입구 포트측의 상기 스풀 내부에, 상기 밸브부의 개방도를 조정하기 위한 가스를 공급하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 이들 가스를 상기 홈과 상기 입구 포트측의 상기 스풀 내부에 공급하기 위한 유로를 설치하고, 상기 유로를 흐르는 가스의 일부를, 상기 절대압 센서 및 차압 센서를 보호하기 위한 퍼지 가스로 하고, 상기 유로와 상기 절대압 센서 및 차압 센서와 상기 입구 포트를 잇는 퍼지 가스의 유로를 제공한 구성으로 해도 좋다.
발명의 효과
본 발명에서는, 입구 포트의 압력을 검지하는 절대압 센서와, 입구 포트의 압력과 대기압의 차를 검지하는 차압 센서를 제공함으로써, 대기압에 영향받지 않는 배기압 제어와, 챔버를 대기 중에 해방한 때의 파티클의 유입 방지를, 하나의 간단인 압력 제어 시스템으로 행할 수 있다. 즉, 성막시에는, 절대압 센서로 검지한 입구 포트의 압력이 제어 회로에 피드백됨으로써 입구 포트의 절대압을 제어할 수 있다. 또, 챔버로부터 웨이퍼를 제거할 때에는, 차압 센서로 검지한 입구 포트의 압력과 대기압과의 차압이 제어 회로에 피드백됨으로써 입력 포트의 압력을 대기압과 같게 하고, 그 결과, 챔버를 대기중에 해방했을 때 파티클이 유입하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 하나의 제어 회로로 2개의 센서의 피드백 제어가 가능하기 때문에,챔버 내부를 대기압으로 되돌리기 위해 추가 설비를 제공하거나, 이젝터를 정지시키거나 할 필요가 없어지고, 배기 장치의 압력제어가 간략화된다.
또한, 압력 센서로 입구 포트의 기체의 압력을 검지하고, 출력을 피드백하도록 하고 있으므로, 입구 포트에서의 기체의 유량 변화에 대해 우수한 응답성, 안정성 및 정밀도를 갖는다.
또한, 청구항2 이하의 발명에 의하면, 압력 센서용 배관에 퍼지 가스를 흘려 보내는 것에 의해, 부식성 가스가 2개의 센서에 직접 닿지 않고, 압력을 측정할 수 있다.
본 발명의 배기 장치의 압력제어 시스템을 도면에 기초하여 설명한다.
도1은 본 발명의 압력 제어 시스템(10)의 설치의 일례를 나타낸 도면이다. 도1에 나타낸 바와 같이, 산화, 확산, CVD 장치 등의 챔버의 배기관이 압력 제어 시스템(10)의 입구 포트(22)에 접속되고, 배기관의 도중에서, 압력 센서용 배관(SP)에 의해 배기 압력이 압력 제어시스템(10)으로 유도되고 있다. 압력제어 시스템(10)의 출구 포트(24)에는 이젝터가 접속되어 있고, 이젝터의 출구는 공장 배기 덕트에 접속되어 있다. 이젝터에는, 흡인력 발생용의 질소 가스가 공급된다.
압력제어 시스템(10) 내부에는, 가스공급구(PIN)로부터 질소 등의 가스가 공급된다. 가스공급구(PIN)로부터 공급된 가스는, 후술하는 압력조정용 가스, 센서를 보호하기 위한 퍼지 가스, 스풀의 움직임을 원활하게 하기 위한 가스, 밸브부의 개방도를 조정하기 위한 가스로서 사용된다. 본체 하부에는, 챔버로부터 배출된 수증기 등이 냉각되어 액체가 고이는 경우를 대비하여 액체 배출용 드레인 포트(10)가 설치되고, 드레인 포트(10)는 드레인 튜브에 의해 드레인 탱크에 접속되어 있다.
도2는, 본 발명의 제1실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템(10)의 구성을 나타내는 도면이다.
압력 제어 시스템(10)은, 본체(20)에 기체의 입구 포트(22)와 출구 포트(24)가 형성되고, 입구 포트(22)와 출구 포트(24)를 연결하는 슬라이딩면(29a,29b)에는 스풀(40)이 받아들여지고, 본체 상부(스풀 상부)에는 상부 덮개(28)로 덮인 파일럿 실(30)이 제공되어 있다.
본체(20)의 외부에는, 입구 포트(22)에 있어서의 압력을 검지하는 절대압 센서(SA) 및 입구 포트(22)에 있어서의 압력과 대기압과의 차를 검지하는 차압 센 서(SB), 파일럿 통로(32)를 통해 파일럿 실(30)에 질소 등의 압력 조정용 가스를 공급하는 제어 밸브(V), 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)의 절환 및 절대압 센서(SA) 또는 차압 센서(SB)의 출력에 기초하여 제어 밸브(V)를 구동시키는 제어 회로(C)가 설치되어 있다.
압력 제어 시스템(10)의 구조 및 기본 동작에 대해서는, 특허 문헌1에 상세로 설명되어 있기 때문에, 이하에서는 간단히 설명한다. 스풀(40)은, 스프링(48)에의해 본체 상부에 부착되어 있고, 스풀(40)의 상부 및 하부에 형성된 상부 슬라이드(42) 및 하부 슬라이드(44)에 의해 본체(20)의 슬라이딩 면(29a,29b)에 대해 축 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 또한, 스풀(40)의 축방향 중심 부분에는, 본체(20)에 형성된 밸브 시트(valve seat)(26)에 대응하는 밸브부(46)가 구비되어 있고, 스풀(40)이 축 방향 상측으로 슬라이딩하는 밸브부(46)과 밸브 시트(26) 사이에 간극이 생기고, 입구 포트(22)와 출구 포트(24)가 연통한다. 스풀(40)을 지지하는 스프링(48)의 탄성력 F는, 스프링 조정 나사(48a)로 조정할 수 있다.
파일럿 실(30)에는 파일럿 통로(32)를 통해 제어 밸브(V)로부터 압력 조정용 가스가 공급되고 있고, 파일럿 실(30)의 내부 압력이 δP로 되도록 유지되어 있다.압력제어 시스템(10)에 있어서, 스프링의 탄성력을 F, 스풀의 중량을 W, 입구 포트(22)의 기체의 압력을 P1, 출구 포트(24)의 기체의 압력을 P2, 스풀(40)의 밸브 직경을 d, 파일럿 실(30)의 내부 압력을 δP라고 하면, 스풀(40)이 평형 상태에 있는 경우,
P1 = 4/πd2·(W-F)+δP
가 성립된다. 따라서, 입구 포트(22)를 통과하는 기체의 압력 P1은, 출구 포트(24)의 기체의 압력 P2와는 무관하고, 스프링의 탄성력 F 및 파일럿 실(30)의 내부 압력 δP로 결정되고, δP를 일정하게 하도록 제어 밸브(V)로부터의 압력조정용 가스의 공급량을 조정함으로써 밸브부(46)의 개방도가 제어되고, 입구 포트(22)의 기체의 압력 P1이 설정값으로 유지된다.
입구 포트(22)에 있어서의 압력 P1이 설정치보다 높아지면, 스풀(40)의 하부 슬라이드(44)가 밀어 올려져 스풀(40)이 축 방향으로 상승하고, 밸브부(46)의 개방도가 커진다. 그 결과, 입구 포트(22)로부터 보다 많은 기체가 출구 포트(24) 측으로 유출하게 되고, 그 결과, 입구 포트(22)에 있어서의 압력 P1이 다시 설정치로 되돌아 온다.
도2에 나타낸 바와 같이, 압력제어 시스템(10)에서는, 챔버로부터의 배기 압력이, 압력센서용 배관(SP)을 통해 동시에 2개의 센서 SA 및 SB로 유도되어 있다. 통상 제어시, 즉, 성막 시는, 절대압 센서(SA)에서 검지된 입구 포트(22)의 압력 P1이 제어 회로(C)로 피드백됨으로써 입구 포트의 절대압을 제어한다. 이때, 차압 센서(SB)는, 입구 포트의 압력 P1과 대기압과의 차압을 계측하고, 챔버 내부가 양압으로 되지 않도록 감시하기 위해 사용된다.
챔버로부터 웨이퍼를 취출하기 위해 챔버 내부를 대기압으로 되돌릴 때는, 센서 절환 신호를 넣는 것에 의해 차압 센서(SB)의 출력에 피드백이 걸린다. 챔버 내부에는, 챔버 내부 압력을 대기압으로 되돌리기 위한 질소가 공급된다. 설정 압력 P1을 대기압으로 하는 신호(즉, 입구 포트 22의 압력과 대기압과의 차압을 0으로 하는 신호)를 제어 회로(C)에 보내는 것에 의해 제어 밸브(Ⅴ)로부터의 압력 조정용 가스의 공급량이 조정되고, 챔버 내부의 압력이 대기압으로 되돌려진다. 그 결과, 챔버를 대기에 해방했을 때 파티클이 유입하는 것을 방지할 수 있다.
도3에 제어 회로(C)의 일례를 나타낸다. 절대압 센서(SA)와 차압 센서(SB)의 전압 출력은 3번과 8번으로 항시 나오고, 입구 포트(22)의 압력이 항시 검출 가능하게 되어 있다. 통상 제어시(성막시)는 절대압 제어를 하기 때문에, 센서(SA)의 전압 출력은, 3번으로 나옴과 동시에 제어 회로 내의 비교 제어 회로에 취입되고, 11번을 통해 외부로부터 제공된 설정 신호와 비교하면서 제어 밸브(V)의 압력 조정용 가스를 조정하여 밸브부(46)를 제어한다. 챔버 내부를 대기압으로 하는 경우는, 5번에 센서 절환 신호를 넣는 것에 의해 비교 제어 회로에 취입된 센서를 절대압 센서(SA)로부터 차압 센서(SB)로 절환하고, 차압 센서(SB)의 대기압에 상당하는 전압을 9번에 제공하여, 제어 밸브(V)가 조정된다. 다시 통상 제어로 되돌리는 경우에는, 5번의 센서 절환 신호를 커트하는 것에 의해 비교 제어 회로에 취입된 센서를 차압 센서(SB)로부터 절대압 센서(SA)로 절환하여, 절대압 제어로 되돌아 온다. 통상 제어시에 있어서, 차압 센서(SB)의 출력을 8번에서 항상 감시하면, 예를 들면, 태풍 등에 의해 기압이 저하한 경우에, 챔버 내부가 대기압보다도 높은 압력으로 되지 않도록 경보 출력을 내어 미연에 방지할 수 있다.
도4는, 본 발명의 제2실시 형태에 의한 배기 장치의 압력제어 시스템(11)의 구성을 나타내는 도면이다.
압력 제어 시스템(11)은, 파일럿 실에 공급되는 압력조정용 가스의 일부를 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)를 보호하기 위한 퍼지 가스로 함으로써, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에 부식성 가스가 직접 접촉하지 않는 구성으로 하고 있다.
압력제어 시스템(11)에서는, 파일럿 실(30)로부터 퍼지용 유로(60)가, 압력 센서용 배관(SP)으로부터 센서용 유로(62)가 각각 연장되고 있고, 퍼지용 유로(60)와 센서용 유로(62)가 서로 연결됨으로써 파일럿 실(30)과 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)와 입구 포트(22)를 잇는 퍼지 가스의 유로가 형성된다.
파일럿 실의 압력 δP는 입구 포트(22)의 압력 P1보다도 높게 설정되고, 파일럿 실(30)의 압력 δP와 입구 포트(22)의 압력 P1과의 압력차 δP-P1에 의해 파일럿 실(30) 내에 공급되는 압력조정용 가스의 일부가 퍼지 가스로서 퍼지용 유로(60) 내에 흘러들어, 센서용 유로(62) 및 압력 센서용 배관(SP)을 통해 입구 포트(22)의 가스와 합류한다. 또한, 압력 센서용 배관(SP)의 관경을 퍼지용 유로(60)의 관경보다도 크게 하거나, 퍼지용 유로(60) 또는 센서용 유로(62)로 조이는 것(도시하지 않음)을 제공함으로써, 압력 센서용 배관(SP)에서의 압력 손실을 적게 하여, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에서는, 입구 포트(22)의 압력 P1과 거의 동일한 압력이 검지되게 된다.
따라서, 압력제어 시스템(11)에서는, 입구 포트(22)를 통과하는 기체가 압력 센서용 배관(SP) 내를 통과하지 않기 때문에, 입구 포트(22)를 통과하는 기체가 부 식성 가스이더라도 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에 직접 접촉하지 않고, 또한, 정확히 그 압력을 측정할 수 있다.
도5는, 본 발명의 제3실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템(12)의 구성을 나타내는 도면이다.
압력제어 시스템(12)은, 이하에서 설명하는 바와 같이, 가스 공급구(PIN)에 퍼지용 유로(60)가 연결되고, 가스 공급구(PIN)로부터 직접, 압력 센서용 배관(SP)에 퍼지 가스가 공급되는 구조로 되어 있다. 따라서, 제어 밸브(V)가 닫히고, 파일럿 실(30)에 압력조정용 가스가 공급되지 않을 때에도, 항시 압력 센서용 배관(SP)에 퍼지 가스를 흘릴 수 있다.
압력제어 시스템(12)에서는, 가스 공급구(PIN)로부터 퍼지용 유로(60')가, 압력 센서용 배관(SP)으로부터 센서용 유로(62')가 각각 연장되어 있고, 퍼지용 유로(60')와 센서용 유로(62')가 서로 연결됨으로써, 가스 공급구(PIN)와 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)와 입구 포트(22)를 잇는 퍼지 가스의 유로가 형성된다.
센서용 유로(62')에는 조리개 Rl이 제공되고, 절대압 센서(SA) 또는 차압 센서(SB)에서 검지되는 압력과, 입구 포트의 압력 P1이 같아지도록 조리개 Rl이 조절하고 있다. 퍼지 가스는 가스 공급구(PIN)로부터 퍼지용 유로(60') 내로 유입하고, 센서용 유로(62') 및 압력 센서용 배관(SP)을 통해 입구 포트(22)의 가스와 합류한다.
따라서, 압력제어 시스템(12)에서도, 입구 포트(22)를 통과하는 기체(부식성가스)가 압력 센서용 배관(SP) 내를 통과하지 않으므로, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에 부식성 가스가 직접 접촉함이 없이 압력을 측정할 수 있다.
도6은, 본 발명의 제4실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템(13)의 구성을 나타내는 도면이다.
압력제어 시스템(13)에서는, 스풀(40')의 상부 슬라이드(42') 및 하부 슬라이드(44')의 측면에, 축을 따라 홈(420,440)이 형성되어 있다.
홈(420,440)과, 입구 포트(22) 측의 스풀 내부에는, 가스 공급구에 연결된 배관(50)을 통해, 가스 공급구(PIN)로부터 가스가 공급된다. 배관(50)에는, 도6에 나타낸 바와 같이 조리개 R2, R3, R4, R5가 제공되고, 각 조리개에 의해 가스 공급 구(PIN)로부터 공급되는 가스의 공급량이 조절된다.
압력제어 시스템(13)에서는, 스풀(40')의 각 슬라이드(42',44')의 측면에 형성된 홈(420,440) 사이에 가스가 균일하게 공급됨으로써 스풀(40')과 슬라이딩면(29a,29b) 사이에 먼지 등이 침입하는 것을 막는 동시에, 스풀(40')과 슬라이딩면(29a,29b) 간의 미끄럼 마찰을 저감시키고, 스풀의 움직임을 매끄럽게 한다.
또한, 입구 포트(22)를 통과하는 기체가 적고, 입구 포트의 압력 P1에 의해 밸브부(46)의 소정의 개방도가 얻어지지 않는 경우에는, 입구 포트(22) 측의 스풀(40') 내부에 가스가 공급됨으로써 밸브부(46)의 개방도가 조정되고, 일정량의 밸브 개방도가 유지된다.
또한, 압력제어 시스템(13)에서는, 배관(50)의 도중에서 퍼지용 유로(60")가, 압력센서용 배관(SP)으로부터 센서용 유로(62")가 각각 연장되어 있고, 퍼지용 유로(60")와 센서용 유로(62")가 서로 연결됨으로써 가스 공급구(PIN)와 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)와 입구 포트(22)를 잇는 퍼지 가스의 유로가 형성되고, 배관(50)에 공급되는 가스의 일부를, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)를 보호하기 위한 퍼지 가스로 함으로써, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에 부식성 가스가 직접 닿지 않는 구성으로 하고 있다.
센서용 유로(62")에는 조리개 R6이 제공되고, 절대압 센서(SA) 또는 차압 센서(SB)에서 검지되는 압력과, 입구 포트의 압력 P1이 같아지도록, 조리개 R6이 조절하고 있다. 퍼지 가스는 가스 공급구(PIN)로부터 배관(50)을 통해 퍼지용 유로(60") 내로 흘러들어, 센서용 유로(62") 및 압력 센서용 배관(SP)을 통해 입구 포트(22)의 가스와 합류한다.
따라서, 제3실시 형태의 압력 제어 시스템(12)과 같이, 제어 밸브(V)가 닫히고, 파일럿 실(30)에 압력 조정용 가스가 공급되지 않을 때에도, 항시 압력 센서용 배관(SP)에 퍼지 가스를 흘릴 수 있어, 절대압 센서(SA) 및 차압 센서(SB)에 부식성 가스가 직접 접촉하지 않고 압력을 측정할 수 있다.
도7(a)는, 제4실시 형태의 압력제어 시스템(13)에 있어서, 절대압 센서(SA)로부터 차압 센서(SB)로 바뀐 경우의 압력제어 특성을 나타낸 그래프이다. 또한, 도7(b)는 차압 센서(SB)로부터 절대압 센서(SA)로 바뀐 경우의 압력 제어 특성을 나타낸 그래프이다. 또한, 입구 포트의 압력 P1의 설정치는 970hPa, 대기압은 988hPa, 제어 기체의 유량은 5slm이다.
도7(a)로부터, 절대압 제어로부터 대기압을 기준으로 한 차압 제어로 바꾼 후에, 압력이 불안정하게 되지 않고, 입구 포트의 압력이 신속히 대기압으로 수렴하는 것을 알 수 있다.
또한, 도7(b)로부터, 대기압을 기준으로 한 차압 제어로부터 절대압 제어로 바꾼 후에도, 신속히 압력 P1의 설정치 970hPa로 되돌아 오는 것을 알 수 있다.
도8은 통상 제어시(절대압 제어시)의 제어 기체의 유량 변화(5slm-50slm-5slm-50slm)에 대한 압력 안정성의 특성을 나타낸 그래프이다. 도8로부터, 압력 제어 시스템(11)에서는, 유량 변화에 대한 압력의 변동이 적고, 또 유량 변화에 대한 응답 시간이 매우 짧고, 제어 기체의 유량 변화에 대해 우수한 응답성·안정성·정밀도를 갖는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 배기 장치의 압력제어 시스템에 의하면,성막 시에는 절대압 센서의 출력이 입구 포트의 설정 압력과 같아지도록 제어 회로에 피드백이 걸리고, 또 챔버로부터 웨이퍼를 꺼낼 때에는 차압 센서의 출력에 피드백이 걸리고, 설정 압력을 대기압으로 하는 것에 의해, 챔버를 대기 중에 해방했을 때에 파티클이 유입하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 챔버를 대기중에 해방한 때에, 종래와 같이 이젝터를 정지시키거나고, 챔버의 내부 압력을 대기압과 동일하게 하기 위한 전용 밸브나 배관을 설치할 필요가 없어지고, 배기 장치의 압력을 간단하게 제어할 수 있다.
또한, 압력 센서용 배관에 퍼지 가스를 흘려 보내는 것에 의해 부식성 가스가 센서에 직접 닿는 일이 없어지기 때문에, 차압 센서의 부식 방지를 위한 개폐 밸브 등을 제공할 필요가 없어진다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 압력 제어 시스템의 설치의 일 예를 나타낸 도면.
도2는 본 발명의 제1실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도3은 제어 회로의 일례를 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 제2실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면
도5는 본 발명의 제3실시 형태에 의한 배기 장치의 압력제어 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도6은 본 발명의 제4실시 형태에 의한 배기 장치의 압력 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도7(a)는, 제2실시 형태의 압력제어 시스템에 있어서, 절대압 센서로부터 차
압 센서로 바꾼 경우의 압력제어 특성을 나타낸 그래프, 도7(b)는 차압 센서로부터 절대압 센서로 바꾼 경우의 압력제어 특성을 나타낸 그래프.
도8은 절대압 제어 시의 제어 기체의 유량 변화에 대한 압력 안정성의 특성을 나타낸 그래프.
도9는 종래의 배기 장치의 압력 제어 시스템의 구성도.
(부호의 설명)
10,11 : 압력제어 시스템
20 : 본체
22 : 입구 포트
24 : 출구 포트
29a,29b : 슬라이딩면
30 : 파일럿 실
40 : 스풀
42 : 상부 슬라이드
44: 하부 슬라이드
46 : 밸브부
48 : 스프링
50 : 유로(배관)_
420,440 : 홈
SA : 절대압 센서
SB : 차압 센서
V : 제어 밸브
C : 제어 회로
PIN : 가스공급구

Claims (6)

  1. 입구 포트와 출구 포트가 형성되고 파일럿 실을 구비한 본체와, 밸브부, 상부 슬라이드 및 하부 슬라이드를 구비한 스풀로 이루어지고,
    상기 스풀이 스프링에 의해 상기 본체 상부에 부착됨과 동시에, 상기 상부 슬라이드 및 상기 하부 슬라이드에 의해 상기 입구 포트와 상기 출구 포트를 연결하는 슬라이딩면에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된 배기 장치의 압력 제어 시스템에 있어서,
    상기 입구 포트에 있어서의 압력을 검지하는 절대압 센서 및 상기 입구 포트에 있어서의 압력과 대기압과의 차를 검지하는 차압 센서와, 상기 파일럿 실에 압력 조정용 가스를 공급하는 제어 밸브와, 상기 절대압 센서와 상기 차압 센서의 절환 신호를 보내고, 상기 절대압 센서 또는 차압 센서의 출력에 기초하여 상기 제어 밸브를 구동하는 제어 회로를 갖는 것을 특징으로 하는, 배기 장치의 압력제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파일럿 실에 공급되는 압력조정용 가스의 일부를, 상기 절대압 센서 및 차압 센서를 보호하기 위한 퍼지 가스로 함과 동시에, 상기 파일럿 실과 상기 절대압 센서 및 차압 센서와 상기 입구 포트를 잇는 퍼지 가스의 유로를 갖는, 배기 장치의 압력제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 본체 내부에 가스를 공급하는 가스 공급구와 상기 절대압 센서 및 차압 센서가 연결된, 배기 장치의 압력 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스풀의 측면에 홈이 형성되고, 상기 스풀의 움직임을 원활하게 하기 위한 가스가 상기 홈에 공급되는, 배기 장치의 압력 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 입구 포트측의 상기 스풀 내부에, 상기 밸브부의 개방도를 조정하기 위한 가스가 공급되는, 배기 장치의 압력제어 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 제4항 및 제5항에 기재된 가스를, 상기 홈과 상기 입구 포트측의 상기 스풀 내부에 공급하기 위한 유로가 제공되고, 상기 유로를 흐르는 가스의 일부를, 상기 절대압 센서 및 차압 센서를 보호하기 위한 퍼지 가스로 함과 동시에, 상기 유로와 상기 절대압 센서 및 차압 센서와 상기 입구 포트를 잇는 퍼지 가스의 유로를 갖는, 배기 장치의 압력 제어 시스템.
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