KR20080107264A - 진공압력제어시스템 - Google Patents

진공압력제어시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20080107264A
KR20080107264A KR1020080049584A KR20080049584A KR20080107264A KR 20080107264 A KR20080107264 A KR 20080107264A KR 1020080049584 A KR1020080049584 A KR 1020080049584A KR 20080049584 A KR20080049584 A KR 20080049584A KR 20080107264 A KR20080107264 A KR 20080107264A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
vacuum
opening
port
pressure control
Prior art date
Application number
KR1020080049584A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101001611B1 (ko
Inventor
와타나베 마사유키
미야하라 마코토
우메자와 šœ스케
Original Assignee
씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 씨케이디 가부시키 가이샤 filed Critical 씨케이디 가부시키 가이샤
Publication of KR20080107264A publication Critical patent/KR20080107264A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101001611B1 publication Critical patent/KR101001611B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B5/00—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603—Multiple-way valves
    • F16K31/061—Sliding valves
    • F16K31/0613—Sliding valves with cylindrical slides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
    • F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762—Fluid pressure type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

진공압력제어시스템(1)은 진공챔버(11)와 진공챔버(11) 안의 가스를 흡인하는 진공펌프(15)와, 진공챔버(11)와 진공펌프(15)와의 사이에 접속하고, 동력원으로서, 에어공급원(20)에서 공급되는 구동에어(AR)에 의해, 밸브 개도(VL)를 변화시켜 진공챔버(11) 안의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브(30)와 진공개폐밸브(30)를 제어하는 진공압력 제어장치(70)와 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 제어하는 서보밸브(60)를 구비하고 있다.

Description

진공압력제어시스템{VACUUM PRESSURE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 반도체제조공정에서 사용되는 진공용기 내에 있어서, 급기한 가스를 정확한 진공압력으로 유지함과 동시에, 이 가스를 진공용기 밖으로 신속히 배기시키는 진공압력제어시스템에 관한 것이다.
종래부터, 반도체제조공정에 있어서, 웨이퍼를 배치한 진공챔버 안으로, 프로세스 가스와 퍼지 가스를 교대로, 급기·배기시키는 다양한 진공압력제어시스템이 제안되고 있다. 이와 같은 진공압력제어시스템 중에는, 진공챔버 안으로 공급된 가스를 밀폐 또는 배기함에 있어, 이 가스의 유통을 전자밸브(electromagnetic valve) 및 전공비례밸브(electro-pneumatic proportion valve)를 이용하여 제어하는 것이 있다(일본특허출원 평09-72458호 참조).
이 일본특허출원 평09-72458호에 개시된 진공압력제어시스템에 관하여, 도 12~도 15를 이용하여 간단하게 설명한다. 도 12는 진공압력제어시스템의 구성을 설명하는 설명도이다. 도 13은 진공압력제어시스템에 이용한 진공비례개폐밸브(318)를 도시한 단면도이다. 도 14는 진공비례개폐밸브(318)를 제어하는 제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 15는 시간개폐동작밸브(362)를 설명하기 위한 블록도이다.
일본특허출원 평09-72458호의 진공압력제어시스템은, 진공챔버(311), 압력센서(317), 진공펌프(319) 및 이 진공펌프(319)와 진공챔버(311)과의 사이에 접속된 진공비례개폐밸브(318) 등으로 구성되어 있다. 이 진공비례개폐밸브(318)는 밸브좌(336)에 대하여, 구동 에어에 의해 피스톤(341)을 구동시키고 포핏 밸브요소(poppet valve element; 333)를 상하방향으로 이동시키며, 포핏 밸브요소(333)와 밸브좌(336)가 이루는 간격의 유무에 따라, 밸브를 개방, 폐쇄를 할 수 있도록 되어 있다. 이 진공압력제어시스템에서는 급속급기용의 제1전자밸브(360) 및 급속배기용의 제2전자밸브(361)로서, 전자 밸브가 각각 이용되고 있다.
이 진공압력제어시스템에서는 가스를 진공챔버(311) 밖으로 배기하는 경우, 제2전자밸브(361)에 있어서 제1입력포트(611)를 출력포트(613)에 접속하며, 제1전자밸브(360)에 있어서 제2입력포트(602)를 출력포트(603)에 접속하면, 구동에어가 진공비례개폐밸브(318)로 공급된다. 이것에 의해, 포핏 밸브요소(333)가 밸브 개방하고, 진공펌프(319)에서 진공챔버(311) 내의 가스가 흡인된다.
한편, 진공챔버(311) 안에서 가스를 밀폐하는 경우에는, 제2전자밸브(361)의 제2입력포트(612)를 출력포트(613)에 접속하고, 제1전자밸브(360)에 있어서 제2입력포트(602)를 출력포트(603)에 접속한다. 이것에 의해, 진공비례개폐밸브(318)에는 구동에어를 공급하지 않고, 포핏 밸브요소(333)는 밸브 폐쇄한 채, 가스를 진공챔버(311) 안에서 밀폐시킨다.
또한, 이 진공압력제어시스템에서는, 포핏 밸브요소(333)가 완전히 밸브 개 방한 상태에서, 또는 포핏 밸브요소(333)가 밸브 폐쇄한 상태에서, 진공챔버(311) 안에 밀폐된 가스를 목표의 진공압력값으로 변화시킬 때에는, 먼저 제1전자밸브(360) 및 제2전자밸브(361)를 이용하여, 진공챔버(311) 안의 가스를 급속하게 급기 또는 배기하며, 목표의 진공압력값에 가까운 값까지 진공압력을 변화시킨다. 가스가 밀폐된 상태의 진공챔버(311) 안에서는 목표값으로서 설정한 진공압력값(설정값)과, 압력센서(317)에 의해 계측한 진공압력값(실측값)이 다르기 때문에, 더 진공압력의 미세조정을 행한다.
이 진공압력의 미세조정은 진공압력제어회로(367)에 의해 시간개폐동작밸브(362)를 구동시키고, 진공챔버(311) 내의 진공압력값(실측값)을 설정값으로 일치시키는 조정이다. 이 시간개폐동작밸브(362)는 모두 2 포트의 전공비례밸브인 급기측비례밸브(374) 및 배기측비례밸브(375)로 되어 있다. 이 급기측비례밸브(374) 및 배기측비례밸브(375)에서는 가스가 유통하는 유로의 유효단면적이 제1전자밸브(360) 및 제2전자밸브(361)보다도 작게 되어 있다.
급기측비례밸브(374)의 입력포트(374a)는 에어공급원에, 급기측비례밸브(374)의 출력포트(374b)는 배기측비례밸브(375)의 입력포트(375b)에, 각각 접속하고 있다. 한편, 배기측비례밸브(375)의 출력포트(375a)는 배기측에 접속하고 있고, 이 배기측비례밸브(375)의 입력포트(375b)와 급기측비례밸브(374)의 출력포트(374b)는 모두 제1전자밸브(360)의 제1입력포트(601)에 접속하고 있다. 급기측비례밸브(374) 및 배기측비례밸브(375)는 각각 진공압력제어회로(367)에 의한 제어에 따라 온/오프가 전환되며, 펄스 드라이브 회로(pulse drive circuit; 368)를 통하 여 인가하는 펄스전압으로 구동하도록 되어 있다.
이것에 의해, 제1전자밸브(360) 및 제2전자밸브(361)로 급속급기 및 급속배기할 때의 포핏 밸브요소(333)의 개도보다도 작은 밸브 개도로, 피스톤(341)을 정확한 위치에 정지시키고, 높은 응답속도로 포핏 밸브요소(333)의 개폐를 정확하게 제어하고 있다. 이 때문에, 가스의 진공압력을 높은 정확도로 조정할 수 있도록 되어 있다.
구체적으로는 진공챔버(311) 내의 진공압력의 실측값이 설정값보다도 고압 쪽에 있는 경우에는, 구동에어의 일부를 배기측비례밸브(375)에서 배기하면서, 주로 급기측비례밸브(374)로 공급되는 구동에어의 양을 조절하면서, 제1전자밸브(360)를 통하여 포핏 밸브요소(333)를 이동시키고 있다. 이것에 의해, 포핏 밸브요소(333)의 개도는 밸브가 폐쇄상태에서 약간 밸브가 개방상태로 되며, 진공챔버(311) 내의 가스를, 진공압력이 설정값이 될 때까지 진공펌프(319)로 흡인한다.
한편, 진공챔버(311) 안의 진공압력의 실측값이 설정값보다도 절대진공압력 쪽에 있는 경우에는, 주로 구동에어의 일부를 배기측비례밸브(375)를 통하여 배기하면서, 그 남은 구동에어를 급기측비례밸브(374)로 공급하고, 제1전자밸브(360)으로 공급하는 구동에어의 양을 조절하면서, 제1전자밸브(360)를 통하여 포핏 밸브요소(333)를 이동시키고 있다. 이것에 의해, 포핏 밸브요소(333)를 밸브폐쇄상태보다도 미소량만 간격을 가진 상태로 해두고, 이 상태에서 진공챔버(311) 안의 가스를 흘려보내, 진공압력을 설정값과 일치하도록 조절한다.
일본특허출원 평09-72458호의 진공압력제어시스템과 같이, 종래의 진공압력 제어시스템은 전자밸브를 이용하여 가스를 급속적으로 급배기하는 기능을 가지는 외, 진공챔버 내에 공급하고 밀폐한 프로세스가스의 진공압력을 정확하게 소정의 진공압력값이 되도록 전공비례밸브로 제어하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 반도체제조공정에 있어서 이 진공압력제어시스템을 이용한 표면처리법으로, 웨이퍼에 표면처리를 행하면, 정확도가 높은 표면처리를 실현할 수 있다.
그 한편으로, 이 표면처리법으로는 진공챔버 내에서 밀폐하는 프로세스가스의 진공압력을 전공비례밸브를 이용하여 정확하게 제어(미세조정)하고 있기 때문에, 프로세스가스의 진공압력을 소정의 진공압력값으로 할 때까지에 수십 초의 시간이 걸린다.
그런데, 최근, 반도체제조공정에서는 ALD(Atomoc Layer Deposition) 프로세스에 의한 처리수법이 이용되게 되었다.
종래의 표면처리법과 마찬가지로, 이 ALD 프로세스에 의한 처리수법은 진공챔버 내에 밀폐한 프로세스가스를 설정한 진공압력값으로 높은 정확도로 조정하는 것이 요구되는 수법이다. 그 한편, 종래의 표면처리법과는 달리, ALD 프로세스에 의한 처리수법에서는 진공챔버 내에 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세스가스를 배기할 때까지의 소요시간을 대강 1, 2초간으로 하는 것이 요구된다.
그러나, 종래의 진공압력제어시스템에서는 전공비례밸브를 통하여 프로세스가스의 진공압력을 소정의 진공압력값으로 조정하기 위해, 수십 초간의 시간이 필요로 되어 있다.
이와 같은 시간을 필요로 하는 이유로서, 전공비례밸브의 포핏 밸브요소의 스트로크를, 전자밸브의 밸브요소의 스트로크보다도 짧고, 플런저(plunger) 및 오리피스(orifice)도 작게 하고 있기 때문에, 진공비례밸브는 높은 주파수로 개폐할 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 진공챔버 안으로 향하여 흐르는 프로세스가스의 유량을 정확하게 제어할 수 있고, 프로세스가스의 진공압력을 높은 정확도로 조정할 수 있다. 그 한편으로, 이 전공비례밸브에서는, 포핏 밸브요소의 스트로크가 짧고, 플런저 및 오리피스가 작게 되어 있기 때문에, 급기시 또는 배기시에, 단위시간당 전공비례밸브를 흐르는 프로세스가스의 유량은 전자밸브보다도 작다. 이 때문에, 프로세스가스가 진공챔버 안을 출입하는데 여분으로 시간이 걸리고, 그 결과, 진공압력의 미세조정에 수십 초간의 시간이 걸린다.
이 때문에, 1, 2초 사이에, 퍼지가스와 프로세스가스를 치환시키는 ALD 프로세스에 의한 표면처리법에서는 종래의 진공압력제어시스템을 이용하는 것이 불가능하였다. 따라서, ALD 프로세스에 의한 반도체제조공정에도 적당한, 진공챔버 내에 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세스가스를 배기할 때까지의 소요시간을, 단시간으로, 예를 들면, 1, 2초 안으로 할 수 있는 진공압력제어시스템의 개발이 필요하게 되었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 반도체제조공정에서 사용하는 진공압력제어시스템에 있어서, 급기한 가스를 정확한 진공압력값으로 신속하게 유지할 수 있음과 동시에, 이 가스를 진공용기 밖으로 신속하게 배기가능한 진공압력제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 일부는 이하의 기재에서 나타남과 동시에, 일부는 당해 기재에서 명백해져서, 본 발명의 실시에 의해 알게 된다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부의 청구항에 특히 기재된 수단 및 그 조합에 의해 실현되고 얻어지는 것이다.
(1) 그 해결수단은, 진공용기와, 상기 진공용기 내의 가스를 흡인하는 진공펌프와, 상기 진공용기와 상기 진공펌프와의 사이에 접속하고, 동력원으로서, 유체공급원에서 공급되는 유체에 의해, 개도를 변화시켜 상기 진공용기 내의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브와, 상기 진공개폐밸브를 제어하는 진공압력제어장치와, 상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 제어하는 서보밸브(servo valve)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템이다.
(2) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 서보밸브는 상기 유체공급원과 접속하는 제1포트, 상기 진공개폐밸브와 접속하는 제2포트 및 배기측유로와 접속하는 제3포트를 가지며, 상기 진공압력제어장치는 상기 제1포트에서 상기 제2포트로 흐르는 상기 유체의 유량과, 상기 제2포트에서 상기 제3포트로 흐르는 상기 유체의 유량과의 차이가 0이 되는 서보밸브 지령값(servo valve command value)을 제로지령 신호값(zero command signal value)으로 기억하는 것을 특징으로 한다.
(3) (2)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 진공압력제어시스템을 실제로 가동시키는 생산라인에 설치된 때에 상기 제로지령 신호값을 검출하기 위한 티칭 프로그램(teaching program)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
(4) (3)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공압력제어장치가 기억하고 있는 상기 제로지령 신호값에 기초하여, 서보밸브 지령값을 출력하는 것에 의해, 상기 서보밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
(5) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공개폐밸브는 밸브좌와 상기 유체공급원에서의 상기 유체에 의해, 상기 밸브좌에 대하여 당접·이간가능하여, 그것에 따라 밸브개폐방향으로 상기 개도를 변화시키는 밸브요소와, 상기 밸브요소를 폐쇄방향으로 가세하는 탄성 부재를 가지며, 상기 개도는 상기 탄성 부재의 가세력에 대항하는데 필요한 최저의, 상기 유체에 의한 압압력으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
(6) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공압력제어시스템을 운전하지 않는 상태에 있는 때에, 유체공급원에서 유체가 상기 서보밸브로 유입하는 것을 차단하는 유체유통방지밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(7) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공개폐밸브가 상기 서보밸브를 통하지 않고, 상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 수동으로 조절할 수 있 는 밸브 개도 조절부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(8) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 비접촉으로 계측하는 변위센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(9) (1)의 기재의 진공압력제어시스템에 있어서, 상기 진공개폐밸브는 밸브좌와 상기 밸브좌에 당접·이간가능한 밸브요소와, 상기 유체공급원에서의 유체에 의해, 상기 밸브요소를 이동시키는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터의 내압을 계측하는 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 서보밸브 중에는, 예를 들면, 유체를 서보밸브 안으로 유입시키는 제1포트, 제어된 유량으로 유체를 공급선 쪽으로 유출시키는 제2포트, 및 유체를 서보밸브 안에서 서보밸브 밖으로 배기시키는 제3포트 등을 가지는 구성의 것이 있다. 이와 같이 구성된 서보밸브 중에서도 더욱이, 예를 들면, 통전방향이 서로 반대사이인 2개의 코일과, 마그네트(magnet)를 구비한 스풀(spool) 등의 밸브요소를 가진 것도 있다. 이 서보밸브에서는, 일방의 코일로의 통전에 의해, 이 일방의 코일에 발생한 전자력과 마그네트에 의한 자력에 의해, 밸브요소는 실린더 안을 스트로크 방향 일방 쪽을 향하여 구동하며, 통전량에 대응한 위치에 정확하게 정지한다. 그 일방에서, 타방의 코일로의 통전에 의해, 이 타방의 코일에 발생한 전자력과 마그네트에 의한 자력에 의해, 밸브요소는 실린더 안을 스트로크방향 타방 쪽을 향하여 구동하고, 통전량에 대응한 위치에 정확하게 정지한다.
따라서, 제어장치에 의해 양방의 코일로의 통전량을 적절하게 제어한 지령신 호가 서보밸브의 제어부에 입력되면, 밸브요소는 이 지령신호에 기초하여, 스트로크 방향에서 밸브 안으로 높은 응답성으로 또한 신속하게 구동하며, 소정위치에 정확하게 정지한다.
이와 같은 서보밸브에서는, 밸브요소는 스트로크 방향, 즉 제2포트를 끼우고 제1포트와 제3포트를 연결한 방향으로, 밸브 안을 이동한다.
밸브요소가 실린더 안의 스트로크 방향 일단 쪽의 위치에서 정지하면, 제3포트와 제2포트와의 연통 유로가 차단된 상태가 되는 한편, 제1포트와 제2포트와의 연통 유로는 전개하기 때문에, 제1포트로 유입된 유체를, 제2포트에서 공급선 쪽으로 급속하게 흐르는 것이 가능하게 된다. 또한, 밸브요소가 스트로크 방향 타방 쪽의 위치에서 정지하면, 제1포트와 제2포트와의 연통 유로가 차단된 상태가 되는 한편, 제3포트와 제2포트와의 연통 유로는 전개하기 때문에, 제2포트를 흐르는 유체를 제3포트에서 서보밸브 밖으로 급속하게 배기할 수 있게 된다.
게다가, 서보밸브에서는, 밸브요소가 제1포트와 제3포트와의 사이의 미묘한 위치에서 정지하고, 제1포트 및 제3포트의 각각 일부를 정확도 좋게 막는 것도 가능하다. 이것에 의해, 예를 들면, 제1포트와 제2포트가 연통하는 유로를 조금 크게 하거나, 또는 제2포트와 제3포트가 연통하는 유로를 조금 크게 하거나 하는 등, 제1포트에서 제2포트를 향하여 흐르는 유체의 유량과, 제2포트에서 제3포트를 향하여 흐르는 유체의 유량을 미묘하게 조정하는 것을, 높은 응답성으로 신속하게 또한 정확도 높게 할 수 있다.
본 발명의 진공압력제어시스템에서는 진공용기의 진공압력을 제어함에 있어, 진공개폐밸브는 유체공급원에서 공급되는 유체에 의해 개도를 변화시키고 있다. 이 진공개폐밸브의 개도의 제어에는 서보밸브가 이용되고 있다.
서보밸브에서는 전술한 것처럼, 제1포트에 유입한 유체를, 제2포트에서 공급선 쪽으로 급속하게 흘리는 것이나, 제2포트를 흐르는 유체를 제3포트에서 급속하게 배기하는 것을, 높은 응답성으로 정확도 좋게 할 수 있다. 게다가, 제1포트에서 제2포트로 향하여 흐르는 유체의 유량과, 제2포트에서 제3포트로 향하여 흐르는 유체의 유량과의, 미묘한 유량조정을, 높은 응답성으로 정확도 좋게 할 수 있다.
이 때문에, 진공개폐밸브의 개도를 변화시키는 유체를 이 서보밸브에서 제어하는 것으로, 가스를 진공용기 내로 급속하게 급기하는 것 및 진공용기 내에서 가스를 급속하게 배기하는 것을 적절하게 할 수 있다. 게다가, 진공용기 내로 급기하는 가스의 급기량과, 진공용기 내에서 배기하는 가스의 배기량과의 미묘한 유량조정도 신속하게 또한 정확하게 할 수 있다.
이것에 의해, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 전자밸브에 의해 가스의 급속적인 급배기를 행하는, 포핏 밸브요소를 높은 주파수로 개폐할 수 있는 전공비례밸브에 의해 진공용기 내의 가스의 진공압력을 미세조정하는 것에 수십 초의 시간이 걸리고 있었던 것이, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는 진공용기 안에 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세스가스를 배기하는 것을 1, 2초 사이에 행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 진공압력제어시스템은, 급기한 가스를 정확한 진공압력값으로 신속하게 유지할 수 있는 것과 동시에, 이 가스를 진공압력용기 밖으로 신속하게 배기할 수 있고, 예를 들면, 진공챔버 내에 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세 스가스를 배기할 때까지의 소요시간을 1, 2초간으로 하는, ALD 프로세스에 의한 반도체제조공정 등에도 적당한 시스템이 된다.
그러나 서보밸브에서는, 예를 들면 스풀 등의 밸브요소는 실린더 안을 미끄러지면서 구동하며, 지령신호에 기초한 소정의 위치까지 이동하여 정지한다. 이 때문에, 서보밸브에는 밸브요소의 외주면과 실린더의 내주면과의 사이에 작은 간극이 있다.
이와 같은 간극이 있으면, 예를 들면, 진공개폐밸브를 개방하기 위한 지령신호가 서보밸브에 입력되고, 밸브요소가 제1포트와 제2포트와의 사이의 유로 및 제2포트와 제3포트와의 유로를 각각 막는 위치에서 정확하게 정지하여도, 제1포트에서 간극을 통하여 누출된 유체가 제2포트에 흘러들어가는 것이 있다. 그러면, 진공개폐밸브는 완전히 폐쇄되지 않고, 제2포트로 누출된 유체에 의해 진공개폐밸브는 밸브개방상태로 된다. 또는, 제2포트에서 간극을 통하여 누출된 유체가 제3포트로 유입되는 것도 있다. 그러면, 진공개폐밸브를 폐쇄하고, 가스가 진공용기 안에서 소정의 진공압력값으로 밀폐된 상태를 유지해야 하는 경우에 있어서도, 제3포트로 누출된 유체에 의해 진공개폐밸브가 밸브 개방상태로 되어 버린다.
이와 같은, 진공개폐밸브의 개도를 서보밸브로 제어하면, 가령 진공개폐밸브를 폐쇄하기 위한 지령신호를 서보밸브에 입력하여도, 서보밸브 안에 있어서 밸브요소의 외주면과 실린더의 내주면과의 사이에 생기는 간극으로 유체가 흐르게 된다. 이때의 유체의 누출량은 적은 양이며, 통상의 밸브의 용도에서는 문제로 되지 않는 정도이다.
그러나, 진공압력제어시스템에서는 예를 들면 피스톤 등의 구동에 의해 진공개폐밸브를 개폐시키고 있고, 진공개폐밸브의 개폐의 응답성을 높게 하기 위해, 피스톤의 미끄러짐 저항은 낮게 되어 있다. 이 때문에 서보밸브 안으로 누출된 유체가 불과 적은 양이어도, 누출된 유체에 의해 피스톤이 구동한다. 그러면, 제어개시시에 진공개폐밸브가 순간적으로 개방하고, 진공용기 내의 가스가 진공펌프로 흡인한 가스의 진공압력의 강하(진공압력값이 고진공 쪽으로 변화)가 발생하거나, 또는, 진공개폐밸브가 필요 이상으로 비교적 높은 주파수로 개폐를 반복하여, 진공개폐밸브의 개도를 정확하게 제어하는 것이 가능하지 않고, 결과적으로, 진공용기 내에 밀폐된 가스의 진공압력을 소정의 진공압력값으로 정확하게 일치시키는 것이 가능하지 않는 문제가 생길 수 있다.
이에 대하여, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는, 진공압력제어장치는 서보밸브로 출력하는 서보밸브 지령신호에 의해, 제1포트에서 상기 제2포트로 흐르는 유체의 유량과, 제2포트에서 상기 제3포트로 흐르는 유체의 유량과의 차를 조정하여, 진공개폐밸브가 전폐한 상태에서 소정의 개도가 되는 값을, 서보밸브로 출력하는 서보밸브 지령신호를 검출하여 기억하고, 이 서보밸브 지령신호에 기초하여 서보밸브의 작동을 제어하는 티칭 프로그램(teaching program)을 구비하고 있다.
이것에 의해 진공개폐밸브에 있어서, 서보밸브의 제2포트에서 진공개폐밸브 안으로 흐르는 유체의 유량과, 진공개폐밸브에서 제2포트로 흐르는 유체의 유량과의 차를 조정해 두어, 진공개폐밸브를 폐쇄상태로 하고 나서, 진공개폐밸브를 소정의 개도로 조절한 때에 얻어진 서보밸브 지령신호에 기초하여 서보밸브의 동작을 제어하면, 서보밸브에 있어서, 가령 밸브요소의 외주면과 실린더의 내주면과의 간극을 통하여 유체가 흐르고 있어도, 진공개폐밸브의 개도를 정확하게 제어할 수 있다. 따라서, 진공개폐밸브는 높은 정확도로 또한 정확한 위치에서 밸브를 개방할 수 있게 된다.
한편으로, 본 발명의 진공압력제어시스템을 사용하는 공장에서, 당해 진공압력제어시스템을 고정시킨 상태에서는, 예를 들면, 유체공급원에서 서보밸브로 유체가 흐르는 배관의 길이나 배관지름 외, 이 유체공급원에서 당해 진공압력제어시스템 이외의 설비로 공급하는 유체의 사용량 등의 당해 진공압력제어시스템의 사용환경은, 용도에 따라 다양하다. 이 때문에, 서보밸브 안으로 유출되는 유체의 양도, 각 용도의 당해 진공압력제어시스템마다 각각 다르며, 이른바 진공개폐밸브의 기준밸브 위치는 본 발명의 진공압력제어시스템의 개개에서 미묘하게 다르다.
그러나, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는, 진공압력제어장치는 티칭 프로그램을 구비하고 있다. 이것에 의해, 당해 진공압력제어시스템을 실제로 사용하는 공장의 생산 라인 등에 설치된 후에도, 당해 진공압력제어시스템의 실가동 전에, 당해 진공압력제어시스템의 사용환경에 적합한 최적의 서보밸브 지령신호를 검출하여 기억하면, 실가동과 동일한 조건에서 당해 진공압력제어시스템의 운전조건을 사전에 얻을 수 있다.
진공개폐밸브의 개도를 변화시키는데, 진공개폐밸브의 구조상, 유체의 압력은, 진공개폐밸브의 개도를 제어하는데에 최저로 필요한 압력값(필요압력값)을 충족하고 있으면 충분하고, 진공개폐밸브의 중에는, 그 필요압력값보다 큰 압력값으 로 되어 있어봤자, 개도의 제어에 어떤 지장을 초래하지 않는 것이 있다.
이와 같은 구조의 진공개폐밸브에서는, 필요압력값보다 큰 공급압력으로 유체가 진공개폐밸브로 공급되고 있으면, 예를 들면, 진공개폐밸브가 가장 큰 개도로 밸브가 개방된 상태에서 진공개폐밸브를 폐쇄하는 경우 등, 진공개폐밸브를 밸브 폐쇄 쪽으로 개도를 제어할 때에, 오히려, 유체를, 공급압력에서 필요압력값까지 감압할 때까지 여분의 시간이 걸린다.
이것에 대하여, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는, 진공개폐밸브는, 밸브좌와 상기 유체공급원에서의 상기 유체에 의해, 당해 밸브좌에 대하여 당접·이간가능하여, 그에 따라 밸브개폐방향으로 상기 개도를 변화시키는 밸브요소와, 당해 밸브요소를 밸브폐쇄방향으로 가세하는 탄성 부재를 가진다. 이 진공압력제어시스템에서는, 진공개폐밸브의 개도는, 탄성 부재의 가세력에 대항하는데 필요한 최저의, 유체에 의한 압랍력으로 변화시키고 있기 때문에, 탄성 부재의 가세력이 유체의 압압력보다도 크게 되도록 유체를 신속하게 감압할 수 있다. 따라서, 진공개폐밸브의 개도를 밸브폐쇄 쪽으로 신속하게 제어할 수 있다.
전술한 것과 같이, 서보밸브에 내재한 예를 들면 스풀 등의 밸브요소와 이 외주를 덮는 실린더의 내주면과의 사이는 작은 간극이 있고, 유체가 이 간극을 통하여 외부로 누출되어 버리는 것이 있다.
이 때문에, 진공압력제어시스템을 운전하지 않을 때 등, 서보밸브로의 유체를 공급을 필요로 하지 않는 때에, 유체가 유체공급원에서 서보밸브를 향하여 공급된 상태로 되어 있으면, 유체는 이 간극을 통하여 쓸데없이 소비되어 버린다.
이에 대하여, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는, 유체공급원에서 유통하는 유체가 서보밸브로 유입하는 것을 억제하는 유체유통방지밸브를 구비하고 있기 때문에, 당해 진공압력제어시스템을 운전하지 않는 상태에 있는 때에, 서보밸브로의 유체의 공급을 완전히 차단할 수 있다. 따라서, 이와 같은 상태에 있어서, 유체를 쓸데없이 소비하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는, 진공압개폐밸브가 서보밸브를 통하지 않고, 진공개폐밸브의 개도를 수동으로 조절할 수 있는 밸브 개도 조절부를 구비하고 있기 때문에, 예를 들면, 당해 진공압력제어시스템의 유지보수를 실시하는 경우 등에 있어서, 밸브 개도 조절부를 조작하는 것만으로, 진공개폐밸브의 개도를 간단하게 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는 진공개폐밸브의 개도를 비접촉으로 계측하는 변위센서를 구비하고 있기 때문에, 진공개폐밸브의 개도를 계측함에 있어, 변위센서의 일부와 진공개폐밸브와의 접촉에 의한 마찰이 생기지 않는다. 이 때문에, 이 마찰에 의한 마모가루에 기인한 변위센서의 접촉불량의 문제가 없고, 변위센서에 의한 진공개폐밸브의 개도를 양호하게 계측할 수 있다.
또한, 본 발명의 진공압력제어시스템에서는 상기 진공개폐밸브는 밸브좌와 상기 밸브좌에 당접·이간가능한 밸브요소와, 상기 유체공급원에서의 유체에 의해, 상기 밸브요소를 이동시키는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터의 내압을 측정하는 압력센서를 구비하기 때문에, 진공개폐밸브의 엑츄에이터를 구동시키기 위한 유체가 유체수용실 안으로 공급되고 있는지를 확인할 수 있다. 게다가, 당해 압력센서에 의해 엑츄에이터를 구동시키는 유체의 압력을 검출한 압력신호를 진공압력제어장치에 의해 피드백하여, 진공압력제어장치에서 이 압력신호에 기초하여 서보밸브의 서보밸브 지령신호를 적당한 상태로 보정하면, 가령 상기 유체의 압력에 변동이 생긴 경우에도, 서보밸브를 적당하게 제어할 수 있기 때문에, 진공개폐밸브의 개도의 제어에 영향을 주지 않고, 진공개폐밸브의 개도를 적당하게 제어할 수 있다.
또한, 엑츄에이터로서는, 예를 들면, 진공개폐밸브의 유체수용실로 공급되는 유체에 의해, 진공개폐밸브의 개도를 변화시키기 위해 구동되는 피스톤 등을 들 수 있다. 이와 같은 엑츄에이터의 경우, 엑츄에이터의 내압이란 유체수용실 내의 압력을 의미한다.
본 발명의 진공압력제어시스템은 반도체제조공정에서 사용하는 진공압력제어시스템에 있어서, 급기한 가스를 정확한 진공압력값으로 신속하게 유지할 수 있음과 동시에, 이 가스를 진공용기 밖으로 신속하게 배기할 수 있다.
이하, 본 발명에 관한 진공압력제어시스템을 구체화한 실시의 형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 진공압력제어시스템(1)의 구성을 설명하는 설명도이다. 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)은 반도체 제조공정에서 웨이퍼(150)를 표면처리함에 있어, 웨이퍼(150)를 배치한 진공챔버(11) 안으로 프로세스가스와 퍼지가스를 교대로 급기·배기시키는 진공압력제어시스템이다.
이 진공압력제어시스템(1)은 도 1에 도시한 것처럼, 진공용기에 있는 진공챔버(11), 진공펌프(15), 에어공급원(20)(유체공급원), 진공개폐밸브(30), 서보밸브(60)(도 5 참조) 및 진공개폐밸브(30) 등과 전기적으로 접속하는 진공압력제어장치(70) 등으로 구성되어 있다. 이 진공압력제어시스템(1)에는 진공개폐밸브(30)를 개폐시키는 동력원으로서, 에어공급원(20)에서 공급되는 구동에어(AR)를 유체로서 이용하고 있다.
진공챔버(11)의 가스공급입구(11a)에는 진공챔버(11) 안에 배치된 웨이퍼(150)에 표면처리를 할 때에 이용되는 프로세스가스의 공급원과, 진공챔버(11) 안의 프로세스가스를 퍼지하는데 이용되는 질소가스의 공급원이 병렬로 접속하고 있다.
한편, 진공챔버(11)의 가스배기구(11b)에는 나중에 상술할 진공개폐밸브(30)의 제1포트(39)가 접속하고 있다. 이 진공개폐밸브(30)는 배관에 의해 에어공급원(20)과 접속하고 있음과 동시에, 에어공급원(20)과의 사이에는 유체유통방지밸브인 스톱밸브(stop valve; 21) 및 밸브 개도 조절부인 핸드 밸브(hand valve; 14)와 접속하고 있다(도 5 참조). 또한 가스배기구(11b)와 진공개폐밸브(30)와의 사이에는 차단밸브(13)를 통하여 챔버용 압력센서(12)가 접속하고, 이 챔버용 압력센서(12)는 진공압력제어장치(70) 중, 후술할 진공압력제어회로(83)와 전기적으로 접속하고 있다. 이 진공개폐밸브(30)의 제2포트(40)는 진공펌프(15)와 접속하고 있다.
먼저, 진공압력제어장치(70)에 관하여, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 진공압력제어장치(70)의 구성을 설명하는 블록도이다. 도 3은 진공압력제어장치(70)의 시스템 컨트롤러부(80) 중, 밸브 개도 제어회로(84)의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이 진공압력제어장치(70)는 시스템 컨트롤러부(80) 및 공기압 제어부(100)를 가지며, CPU, ROM 및 RAM 등 공지 구성의 마이크로컴퓨터(microcomputer; 미도시)를 구비하고 있다. 마이크로컴퓨터에는 ROM 등에 기억된 후술하는 티칭 프로그램이나, 그 외의 프로그램을 CPU에 로드하는 것에 의해, 소정의 동작, 예를 들면, 서보밸브(60) 등의 구동, 진공챔버(11) 안의 프로세스가스의 진공압력을 제어 등을 한다.
시스템 컨트롤러부(80)는 게다가 인터페이스 회로(interface circuit; 81), 시퀀스 회로(sequence circuit; 82), 진공압력 제어회로(83) 및 밸브 개도 제어회로(84)를 가지며, 마이크로컴퓨터에도 접속하고 있다. 인터페이스 회로(81)는 시퀀스 회로(82) 및 진공압력 제어회로(83)와 접속하고 있다. 이 진공압력 제어회로(83)는 밸브 개도 제어회로(84)를 통하여 공기압 제어부(100)의 드라이브 회로(drive circuit; 101)와 접속하고 있다.
시스템 컨트롤러부(80) 중, 밸브 개도 제어회로(84)는 진공압력 제어회로(83)와 각각 병렬로 접속하는 비례회로(85), 적분회로(integration circuit; 86) 및 미분회로(differentiation circuit; 87)와, 피스톤 가속도 제어회로(88), 피스톤 동작 제어회로(89), 진공개폐밸브 내압피드백 제어회로(90) 및 서보밸브 구동보정 제어밸브(91)를 가지고 있다. 밸브 개도 제어회로(84)는 마이크로컴퓨터에 의해 제어되고 있다.
밸브 개도 제어회로(84)에서는 후술하는 변위센서(51)(도 4 참조)에서 출력된 변위검출신호와, 상위에 있는 인터페이스 회로(81) 또는 진공압력 제어회로(83)에서 출력된 제어신호와의 차이가, 비례회로(85), 적분회로(86) 및 미분회로(87)로 입력된다. 또한, 이 변위검출신호는 비례회로(85), 적분회로(86) 및 미분회로(87)의 출력 쪽으로 피스톤 가속도 제어회로(88)를 통하여 입력됨과 동시에, 피스톤 동작 제어회로(89)를 통하여 피스톤 가속도 제어회로(88)의 출력 쪽으로도 입력된다. 게다가, 후술하는 것처럼, 개폐밸브 압력센서(52)에 의해 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS) 안의 압력을 검출한 압력검출신호도, 진공개폐밸브 내압피드백 제어회로(90)를 통하여, 피스톤 동작 제어회로(89) 및 피스톤 가속도 제어회로(88)의 출력 쪽에 입력된다. 그리고, 피스톤 가속도 제어회로(88), 피스톤 동작 제어회로(89) 및 진공개폐밸브 내압피드백 제어회로(90)에서 출력되는 출력신호는, 서보밸브 구동보정 제어회로(91)로 입력되어 이 서보밸브 구동보정 제어회로(91)에서 보정된다. 보정 후, 이 서보밸브 구동보정 제어회로(91)에서, 즉 밸브 개도 제어회로(84)에서 출력되는 밸브 개도 제어신호는, 공기압 제어부(100)의 드라이브회로(101)를 향하여 출력된다.
또한, 피스톤 가속도 제어회로(88)는, 피스톤(41)의 구동시의 가속도가 필요 이상이 되지 않도록, 가속도의 크기를 제어하는 회로이다. 이 피스톤 가속도 제어회로(88)를 마련한 것에 의해, 피스톤(41)의 구동에 수반하여, 벨로우즈(bellows; 38)나 벨로프램(bellofram; 50)이 필요 이상의 속도로 구동하는 것에 기인한, 손상 이나 조기열화(premature deterioration)와 같은 이상의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 피스톤 동작 제어회로(89)에서는 진공개폐밸브(30)의 리턴 스프링(return spring; 42)의 응답특성에 전기적으로 보정을 가하는 회로이다. 즉, 진공개폐밸브(30)에서는, 피스톤(41)은 리턴 스프링(42)의 가세력에 대항하여 밸브 리프트 방향의 밸브 개방 쪽으로 이동한다. 이 때문에, 구동에어(AR)에 의한 밸브 개방 쪽으로의 압압력이 리턴 스프링(42)의 가세력보다 큰 경우에도, 스프링의 특성상, 리턴 스프링(42)에는 압압력에 대하여 리턴 스프링(42)이 선형 응답(linear respond)(수축)하지 않는 점이 있다. 그러면, 진공개폐밸브(30)는 적절한 압압력에 기초한 정확한 밸브 개도(VL)로 밸브를 개방할 수 없다. 피스톤 동작 제어회로(89)는 구동에어(AR)에 의한 압압력과 리턴 스프링(42)의 가세력과의 밸런스를 선형으로 제어하기 때문에, 바이어스값(bias value)을 적용하는 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 「밸브 개방 쪽」이란 도면에 있어서 위쪽, 「밸브 폐쇄 쪽」이란 도면에 있어서 아래쪽을 가리키는 것이다.
또한, 서보밸브 구동보정 제어회로(91)에서는 서보밸브(60)의 제어부(68)에 인가하는 지령전압으로서, 밸브 개도 제어신호를 티칭 프로그램에 의해 얻은 티칭 지령 전압값으로 보정하기 위한 회로이다.
다음으로, 진공개폐밸브(30)에 관하여 도 2를 참조하면서, 도 4~도 6을 이용하여 설명한다. 도 4는 진공개폐밸브(30)의 밸브폐쇄상태를 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 4의 측면도이다. 도 6은 진공개폐밸브(30)의 밸브개방상태를 나타내는 단면도이다.
진공개폐밸브(30)는 포핏 밸브요소(33A)가 개폐하는 밸브 리프트 방향(도 4 및 도 6 중, 상하방향)의 밸브 개방 쪽(도 4 및 도 6 중 상방)에 위치하는 파일롯 실린더부(pilot cylinder section; 32) 및 밸브 폐쇄 쪽(도 4 및 도 6 중 하방)에 위치하는 벨로우즈식 포핏 밸브부(31)로 구성된다.
파일롯 실린더부(32)는 게다가 피스톤(41)(엑츄에이터), 리턴 스프링(42), 단동식공기압 실린더((single acting pneumatic cynlinder; 43), 벨로프램(50) 및 변위센서(51) 등으로 구성된다. 한편, 벨로우식 포핏밸브부(31)는 포핏 밸브요소(33A), O링 지지부재(33B), 밸브좌(36), 벨로우즈(38), 진공챔버(11)에 접속하는 제1포트(39) 및 진공펌프(15)에 접속하는 제2포트(40) 등으로 구성된다.
파일롯 실린더부(32)에서는, 피스톤(41)은, 리턴 스프링(42)에 의해 밸브 리프트 방향의 밸브 폐쇄 쪽으로 가세되어 있다. 또한, 이 피스톤(41)은 단동식공기압 실린더(43)와의 사이에서 벨로프램(50)을 통하여 단동식공기압 실린더(43) 안을 밸브 리프트 방향으로 이동가능하게 수용되어 있다. 또한, 이 피스톤(41)은 벨로프램(50)을 통하여 단동식공기압 리프트(43) 안을 구동하도록 되어 있기 때문에, 피스톤(41)의 스틱-슬립 운동(stick-slip motion)이 발생하지 않고, 피스톤(41)은 높은 응답성과 정확한 위치 정확도로 단동식공기압 실린더(43) 안을 구동할 수 있다.
또한, 파일롯 실린더부(32)에는, 피스톤(41)이 밸브 리프트 방향으로 이동한 때, 피스톤(41)의 하사점(lower dead center)의 위치에서 변위한 만큼의 피스톤(41)의 변위량, 즉 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 비접촉으로 계측하는 변위센서(51)가 마련되어 있다(도 2 참조), 이 변위센서(51)는 진공압력제어장치(70) 중, 시스템 컨트롤러부(80)의 밸브 개도 제어회로(84) 및 공기압 제어부(100)의 드라이브 회로(101)와 전기적으로 접속하고 있다.
벨로프램(50)은 예를 들면, 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(poly-amide), 아라미드(aramide) 등의 기포(foundation cloth)를 고무로 일체성형한 바닥이 있는 원통 형상의 다이어프램이다. 이 밸로프램(50)의 중앙부는 피스톤(41)의 밸브폐쇄쪽 단부(도 4 중, 저부)에 고정되어 있다. 또한, 이 벨로프램(50)은 외주부를 실린더실벽(44)에 고정하고, 이 실린더실벽(44)에 가까운 곳에서 깊게 접혀있다. 이것에 의해, 밸브 리프트 방향으로 스트로크를 가지며, 실린더(41)의 밸브 개방쪽의 이동과 함께 추종할 수 있도록 되어 있다. 이 벨로프램(50)에서는 밸브 리프트 방향의 피스톤(41)과 실린더실벽(44)과의 사이, 결국 도 6에 나타낸 공급에어 수용실(AS) 안에 구동에어(AR)가 공급되면, 벨로프램(50)에 있어서 구동에어(AR)에 의한 유효수압면적이 일정불변하게 유지되도록 되어 있다.
또한, 이 공급에어 수용실(AS)에는 공급된 구동에어(AR)의 압력을 계측하는 개폐밸브압력센서(52)가 배설되어 있다(도 5 참조). 개폐밸브압력센서(52)는 진공압력제어장치(70) 중, 시스템 컨트롤러부(80)의 밸브 개도 제어회로(84) 및 공기압제어부(100)의 드라이브회로(101)와 전기적으로 접속하고 있다.
본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)을 제어하는데, 피스톤(41)의 구동에 최저한 필요한 구동에어(AR)의 공급압력값은 개폐밸브압력센서(52)의 계측값으로 0.35MPa로 되어 있다. 즉, 공급에어 수용실(AS) 안으로 공급되는 구동에어(AR)의 공급압력이 0.35MPa 이상으로, 피스 톤(41)은 리턴 스프링(42)의 가세력에 대항하여 밸브 리프트 방향의 밸브 개방 쪽으로 이동가능하도록 되어 있다. 그 반대로, 구동에어(AR)의 공급압력이 0.35MPa보다도 작으면, 피스톤(41)은 구동에어(AR)에 의한 밸브 개방 쪽으로의 압압력이 리턴 스프링(42)의 가세력보다도 작게 되기 때문에, 밸브 개방 쪽으로 이동할 수 없다.
이 때문에, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)는 리턴 스프링(42)의 가세력에 대항하는데 필요한 최저의 공급압력 0.35MPa의 구동에어(AR)에 의한 압압력으로 변화시키기 때문에, 리턴 스프링(42)의 가세력이 구동에어(AR)의 압압력보다도 크게 되도록 구동에어(AR)를 신속하게 감압할 수 있다. 따라서, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 밸브 폐쇄 쪽으로 신속하게 제어할 수 있다(도 10 참조).
피스톤(41)의 지름 방향 중앙부에는, 피스톤 로드(37)가 고정설치되어 있고, 피스톤(41)의 밸브 리프트 방향의 구동에 수반하여, 피스톤 로드(37)도 일체로 같은 방향으로 이동하도록 되어 있다. 이 피스톤 로드(37)는 벨로우즈식 포핏 밸브부(31)를 향하여 연신하고, 피스톤 로드(37)의 도에 있어서 하측 단부에서 포핏 밸브요소(33A)와 연결하고 있다. 벨로우즈(38)는 그 축 방향의 일단부를 포핏 밸브요소(33A)에 설치하고, 피스톤 로드(37)의 지름 방향 바깥쪽을 덮는 형태로, 포핏 밸브요소(33A)의 밸브 리프트 방향의 구동에 수반하여 신축하도록 부설되어 있다.
포핏 밸브요소(33A)와 O 링 지지부재(33B)는, 포핏 밸브요소(33A)의 밸브 폐쇄 쪽(저부)에 고정되고, 포핏 밸브요소(33A)와 O링 지지부재(33B)의 간극에 O링 설치부(34)가 마련되어 있다. O링(35)은 O링 설치부(34)에 설치되며, 밸브좌(36)와 접촉가능하게 되어 있다.
진공압력제어시스템(1)에서는, 포핏 밸브요소(33A)는 리턴 스프링(42)에 의해 피스톤(41)을 통해 밸브 리프트 방향의 밸브 폐쇄 쪽으로 가세되고 있다. 이 때문에, 에어공급원(20)에서, 서보밸브(60)를 통하여 구동에어(AR)가 공급에어 수용실(AS)로 공급되지 않을 때에는, O링(35)은 포핏 밸브요소(33A) 및 밸브좌(36)에 의해 압압된다. 이것에 의해, 제1포트(39)가 포핏 밸브요소(33A)로 막히고, 진공개폐밸브(30)는 폐쇄(밸브 개도(VL)=0)한다.
한편, 구동에어(AR)가 공급에어 수용실(AS)에 공급되면, 포핏 밸브요소(33A)는 피스톤(41)을 통하고, 리턴 스프링(42)에 의한 가세력에 대항하여, 밸브 리프트 방향의 밸브 개방 쪽으로 이동한다. 포핏 밸브요소(33A)가 밸브 개방 쪽으로 이동하면, O 링(35)과 밸브좌(36)가 떨어지고, 제1포트(39)와 제2포트가 연통하며, 진공개폐밸브(30)는 개방(밸브 개도>0)한다. 이것에 의해, 진공챔버(11) 안에 있는 프로세스가스 또는 질소가스를 진공챔버(15)로 흡인할 수 있다.
이 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)과 에어공급원(20)과의 사이에는, 핸드밸브(14)가 접속되어 있다. 이 핸드밸브(14)는 서보밸브(60)와는 다르게, 공급에어 수용실(AS)로의 구동에어(AR)의 흡기 및 공급에어 수용실(AS)에서의 구동에어(AR)의 배기를 수동 조작으로 행하는 밸브이다.
진공압력제어시스템(1)의 유지보수를 실시하는 경우 등에 있어서, 이 핸드밸브(14)의 조작에 의해, 공급에어 수용실(AS)의 구동에어(AR)의 흡배기를 행하면, 서보밸브(60)를 이용하지 않고, 진공개폐밸브(30)를 간단하게 개폐시킬 수 있다. 이것에 의해, 유지보수의 작업성은 서보밸브(60)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 개폐를 행하는 경우에 비하여 향상한다.
전술한 것처럼, 진공압력제어시스템(1)에는 스톱밸브(21)가 마련되어 있다(도 2 참조). 이 스톱밸브(21)의 입력 쪽은, 에어공급원(20), 배기측유로(EX) 및 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 접속하고, 출력 쪽은 서보밸브(60)의 제1, 제3포트(61, 63)에 접속하고 있다. 이 스톱밸브(21)는 입력 쪽에서 에어공급원(20)과 접속하는 포트를 통하여, 출력 쪽으로 서보밸브(60)의 제1포트(61)와 접속하는 포트를 향하여 구동에어(AR)가 흐르지 않도록 전환가능한 5개의 포트를 가지는 밸브이다. 이 스톱밸브(21)는 진공압력제어장치(70) 중, 시스템 컨트롤러부(80)의 시퀀스 회로(82)와 전기적으로 접속하고 있다.
이 스톱밸브(21)를 마련한 것에 의해, 진공압력제어시스템(1)을 운전하지 않을 때 등, 서보밸브(60)에 구동에어(AR)를 공급하지 않을 때에, 구동에어(AR)가 에어공급원(20)에서 서보밸브(60)을 향하여 공급된 상태로 되어 있어도, 구동에어(AR)는 스톱밸브(21)에 의해 차단되고, 서보밸브(60)에 공급되지 않는다. 따라서, 서보밸브(60) 안에서 구동에어(AR)가 쓸데없이 소비되는 것이 방지될 수 있다.
다음으로, 서보밸브(60)에 관하여 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.
도 7은 서보밸브(60)의 구성을 설명하기 위한 설명도이다. 도 8은 서보밸브(60)에 있어서 스풀(64)의 위치를 제어하는 지령전압과, 구동에어(AR)의 유통방향 및 유량과의 관계에 관한 유량특성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 7 중, 점선에 의한 선도가, 제1, 제2, 제3포트(61, 62, 63)의 각 포트간에 있어서 구동에어(AR)의 누출을 고려하지 않은 경우의 유량특성을 나타내며, 실선에 의한 선도가, 티칭 프로그램을 이용한 서보밸브(60)를 제어한 경우의 유량특성을 나타낸다.
이 서보밸브(60)는 스톱밸브(21)를 통하여 에어공급원(20)에 접속하는 제1포트(61), 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 접속하는 제2포트(62) 및 이 스톱밸브(21)를 통하여 배기측유로(EX)에 접속하는 제3포트(63)를 가지고 있다(도 2 참조). 제2포트(62)는 서보밸브(60)의 스트로크 방향(도 7 중 좌우방향)에 있어서, 제1포트(61)와 제3포트(63)과의 사이에 위치하고 있다. 또한, 서보밸브(60)는 서보밸브 실린더(65), 이 서보밸브 실린더(65)의 외주에 주설되고, 통전방향이 서로 반대 사이의 제1코일(66A) 및 제2코일(66B), 스트로크 방향 일단쪽(도 7중, 왼쪽)에서 마그네트(67)와 연결하는 스풀(64) 및 제어부(68)를 가지고 있다. 이 서보밸브(60)의 제어부(68)는 진공압력제어장치(70)의 시스템 컨트롤러부(80)와 전기적으로 접속하고 있다.
이 서보밸브(60)에서는 제1코일(66A)로의 통전에 의해, 이 제1코일(66A)에 생기는 전자력과 마그네트(67)에 의한 자력에 의해, 스풀(64)은 서보밸브 실린더(65)를 스트로크 방향 일단측(도 7중, 왼쪽)을 향하여 구동하며, 지령전압값에 대응한 위치에 정확하게 정지한다. 그 일방에서, 제2코일(66B)로의 통전에 의해, 이 제2코일(66B)에 생기는 전자력과 마그네트(67)에 의한 자력에 의해, 스풀(64)은 서보밸브 실린더(65)를 스트로크 방향 타단측(도 7중 오른쪽)을 향하여 구동하고, 지령신호에 대응한 위치에 정확하게 정지한다.
따라서, 진공압력제어장치(70)에 의해 제1코일(66A), 제2코일(66B)로의 지령신호에 상당하는 지령전압값(Vc)이 서보밸브(60)의 제어부(68)에 입력되면, 스풀(64)은 이 지령전압값(Vc)에 기초하여, 높은 응답성으로 또한 신속하게 구동한다. 그리고, 스풀(64)은 서보밸브 실린더(65) 안을 미끄러지면서, 이 지령전압값(Vc)에 대응하는 소정 위치까지 스트로크 방향으로 이동하고, 정확한 위치에서 정지한다.
이 서보밸브(60)에서는, 스풀(64)은 스트로크 방향(도 7중, 좌우방향), 즉 제2포트(62)를 끼우고 제1포트(61)와 제3포트(63)을 연결한 방향으로, 서보밸브 실린더(65)를 이동한다.
구체적으로는, 스풀(64)이 서보밸브 실린더(65) 안의 스트로크 방향 타단측(도 7중 오른쪽)의 위치에서 정지하면, 제1포트(61)와 제2포트와의 연통 유로가 차단한 상태로 되는 한편, 제3포트(63)와 제2포트와의 연통 유로가 전개한다. 이것에 의해, 제2포트(62)에서 제3포트(63)을 통하여 배기측유로(EX)로 흐르는 구동에어(AR)는 급속하게 배기할 수 있도록 된다. 또한, 스풀(64)이 서보밸브 실린더(65) 안의 스트로크 방향 일단측(도 7중, 왼쪽)의 위치에서 정지하면, 제3포트(63)와 제2포트와의 연통 유로가 차단된 상태로 되는 한편, 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 연통 유로가 전개한다. 이것에 의해, 구동에어(AR)가 제1포트(61)에서 제2포트(62)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)로 급속하게 유출할 수 있도록 된다.
게다가, 스풀(64)이 제1포트(61)와 제3포트(63)과의 사이의 미묘한 위치에서 정지하여, 제1포트(61) 및 제3포트(63)의 각각 일부를 정확도 좋게 막는 것도 가능하다. 이것에 의해, 예를 들면, 제1포트(61)와 제2포트(62)가 연통하는 유로를 조금 크게 하거나, 또는 제2포트(62)와 제3포트(63)가 연통하는 유로를 조금 크게 하는 등, 제1포트(61)에서 제2포트(62)를 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제2포트(62)에서 제3포트(63)를 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량을 미묘하게 조정하는 것이, 높은 응답성으로 신속하게 또한 정확도 좋게 할 수 있다.
따라서, 서보밸브(60)에서는, 제1포트(61)에 유입한 구동에어(AR)를 제2포트(62)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)로 급속적으로 공급할 수 있고, 이 공급에어 수용실(AS)에서 제2포트(62)로 흐르는 구동에어(AR)를 제3포트(63)를 통과하여 배기측유로(EX)로 급속적으로 배기할 수 있다. 게다가, 제1포트(61)를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제3포트(63)을 흐르는 구동에어(AR)의 유량을 동시에 정확도 좋게 조정할 수 있다.
진공압력제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)의 개도량, 즉 밸브 개도(VL)는 서보밸브(60)에 의해 제어되고 있다.
구체적으로는 본 실시형태에서는 도 8중, 점선의 유량특성으로 나타낸 것처럼, 지령전압이 지령전압값(Vc)=0(V)의 경우, 스풀(64)은 스트로크 방향의 타단측에 위치하고, 제1포트(61)를 밸브 폐쇄한 상태로 하는 한편, 제2포트(62)와 제3포트(63)와의 유로가 전개한 상태로 연통한다. 그러면, 공급에어 수용실(AS) 내에 있는 구동에어(AR)가, 제2포트(62) 및 제3포트(63)을 통하여 배기측유로(EX)로 급속하게 배기되며, 진공개폐밸브(30)는 폐쇄된다.
또한, 지령전압값(Vc)=5(V)의 경우에는, 스풀(64)은, 도 7에 도시한 것처럼, 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 사이를 연통하는 유로, 및 제3포트(63)와 제2포트(62)와의 사이를 연통하는 유로를, 모두 막는 위치에서 정지한다.
또한, 지령전압값(Vc)=10(V)의 경우, 스풀(64)은 스트로크 방향의 일단측(도 7중, 왼쪽)에 위치하고, 제3포트(63)를 밸브 폐쇄한 상태로 하는 한편, 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 유로가 전개한 상태로 연통한다. 그러면, 구동에어(AR)가 공급에어 수용실(AS) 내로 급속적으로 공급되고, 진공개폐밸브(30)는 최대의 밸브 개도(VL)로 개방된다.
또한, 지령전압값(Vc)이 0(V)보다 크고 5(V) 미만의 범위(0<Vc<5)에 있는 경우에는, 제2포트(62)에서 제3포트(63)을 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량은 지령전압값(Vc)이 커짐에 따라 감소한다. 또한, 지령전압값(Vc)이 5(V)를 넘고, 10(V) 미만의 범위(5<Vc<10)에 있는 경우에는, 제1포트(61)에서 제2포트(62)를 향하여 흐르는 구동에어(AR)의 유량은, 지령전압값(Vc)의 증가와 함께 증가한다.
여기서 진공압력제어장치(70)에 의한 서보밸브(60)의 제어방법에 관하여 설명한다.
진공압력제어시스템(1)에서는, 챔버용 압력센서(12)에 의해 계측한 진공챔버 내의 진공압력 계측값이 진공압력제어회로(83)에 피드백되고, 이 진공압력 계측값과 진공압력 지령값을 비교계산하여 얻어진 밸브 개도 지령값이 출력된다. 이어서, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)에 관하여, 변위센서(51)에 의해 계측한 변위검출신호(밸브 개도(VL)의 계측값)는, 밸브 개도 제어회로(84)에 피드백되고, 상기 밸브 개도 지령값과 비교하여, 밸브 개도 제어회로(84)의 비례회로(85), 적분회로(86) 및 미분회로(87)에 입력된다. 그 후, 밸브 개도 제어회로(84)에 있어서 제어된 지령전압이, 서보밸브(60)로의 지령신호로서, 드라이브 회로(101)를 통하여 서보밸브(60)의 제어부(68)에 인가된다.
그러나, 서보밸브(60)에서는, 스풀(64)은, 서보밸브 실린더(65) 안을 미끄러지면서 구동하고, 지령신호에 기초한 소정의 위치까지 이동하고 정지한다. 이 때문에, 서보밸브(60)에서는, 스풀(64)의 외주면과 서보밸브 실린더(65)의 내주면과의 사이에 작은 간극이 있다.
이와 같은 간극이 있으면, 진공개폐밸브(30)를 밸브 개방하기 위한 지령신호가 서보밸브(60)의 제어부(68)에 입력되고, 스풀(64)이, 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 사이의 유로, 및 제2포트(62)와 제3포트(63)과의 유로를 각각 막는 위치에 정지하여도, 다음과 같은 문제가 발생한다. 예를 들면, 제1포트(61)에서 간극을 통하여 누출된 구동에어(AR)가 제2포트(62)에 흘러들어가는 것이 있다. 그러면, 진공개폐밸브(30)는 완전히 폐쇄되지 않고, 제2포트(62)로 누출된 구동에어(AR)에 의해 진공개폐밸브(30)는 밸브 개방상태가 된다. 또는 제2포트(62)에서 간극을 통하여 누출된 구동에어(AR)가 제3포트(63)에 흘러들어가는 것도 있다. 그러면, 진공개폐밸브(30)를 폐쇄하고, 프로세스가스가 진공챔버(11) 안에서 소정의 진공압력값으로 밀폐된 상태를 유지한 경우에 있어서도, 제3포트(63)로 누출된 구동에어(AR)에 의해 진공개폐밸브(30)가 밸브개방상태로 되어 버린다.
이와 같이, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 서보밸브(60)로 제어하면, 가령 진공개폐밸브(30)를 폐쇄하기 위한 지령신호를 서보밸브(60)에 입력하여도, 서보밸브(60) 안에 있어서 스풀(64)의 외주면과 서보밸브 실린더(65)의 내주면과의 사이에 생긴 간극으로 구동에어(AR)가 흘러버린다. 이때의 구동에어(AR)의 누출량은 적은 양이며, 통상의 밸브의 용도에는 문제가 되지 않는 정도이다.
그러나, 진공압력제어시스템(1)에서는, 피스톤(41)의 구동에 의해 진공개폐밸브(30)를 개폐시키고 있고, 진공개폐밸브(30)의 개폐의 응답성을 높이기 위해, 벨로프램(50)을 개재시키는 것에 의해 피스톤(41)의 미끄러짐 저항을 낮게 하고 있다. 이 때문에, 서보밸브(60) 안에서 누출된 구동에어(AR)가 불과 적은 양이어도, 누출된 구동에어(AR)에 의해 피스톤(41)이 구동한다. 그러면, 제어개시시에 진공개폐밸브(30)가 순간적으로 밸브 개방하여, 진공챔버(11) 안의 가스가 진공펌프(15)로 흡인되어 이 가스의 진공압력의 강하(진공압력값이 고진공압력 쪽으로 변화)가 발생하거나, 또는 진공개폐밸브(30)가 필요 이상으로 비교적 높은 주파수로 개폐를 반복하여, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 정확하게 제어할 수 없다. 그 결과, 진공챔버(11) 내에 밀폐된 프로세스가스의 진공압력을 소정의 진공압력값으로 정확하게 일치시키는 것이 불가능한 문제도 생길 수 있다.
그러나, 진공압력제어시스템(41)에서는, 진공압력제어장치(70)는 티칭 프로그램을 구비하고 있다. 이 티칭 프로그램은 서보밸브(60)의 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 사이를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제2포트(62)와 제3포트(83)와의 사이를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과의 차이가 상대적으로 0이 되도록 조정하고, 진공개폐밸브(30)가 전폐상태에서 소정의 밸브 개도(VL)(역치(VLth))가 될 때의, 서보밸브(60)에 출력하는 티칭 지령전압값(서보밸브 지령신호)을 검출하여 기억한다. 이 티칭 지령전압값에 기초하여 서보밸브(60)의 스풀(64)의 동작을 제어하는 프로그램이다.
그래서, 티칭 프로그램을 이용한 서보밸브(60)의 제어방법에 관하여, 참조하는 도 8과 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9는 진공압력제어장치(70)에 구성된 티칭 프로그램에 의해 서보밸브(60)의 동작을 제어하는 수법을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 서보밸브(60)는 초기상태로서, 지령전압을 제어부(68)에 인가시키면, 스풀(64)이 구동할 수 있는 상태로 된다.
스텝(S1)에서는 구동에어(AR)가 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS) 안으로 공급되지 않고, 진공개폐밸브(30)가 밸브 폐쇄 상태로 될 때의 지령전압의 지령전압값(Vc)을 초기 지령전압값으로서 설정한다. 구체적으로는, 지령전압값 (Vc)=0(V)가 초기 지령전압값이며, 지령전압값(Vc)이 Vc=0(V)인 때에는, 스풀(64)이 제2포트(62)와 제3포트(63)과의 유로가 전개 상태로 연통하는 위치에 정지하는 한편, 제1포트(61)와 제2포트(62)를 연결한 유로를 막는 위치에 정지한다. 즉, 구동에어(AR)는 제1포트(61)에서 제2포트(62)를 향하여 흐르지 않지만, 제2포트(62)에서 제3포트(63)를 향하여 흐를 수 있는 상태로 된다.
다음으로, 스텝(S2)에서는 진공압력제어장치(70)에 의한 서보밸브(60)에 인가한 지령전압을, 초기 지령전압값(전압값(Vc)=0)에서 서서히 천천히 상승시킨다.. 이것에 의해, 지령전압값(Vc)의 증대에 수반하여, 스풀(64)이 스트로크 방향의 일 단측(도 7중, 왼쪽)으로 이동하고, 제2포트(62)에서 제3포트(63)을 향하여 흐르는 유로의 단면적은 지령전압값(Vc)의 증대에 수반하여 작아진다. 결국, 제2포트(62)와 제3포트(63)을 연결한 유로를 흐를 수 있는 구동에어(AR)의 유량은 적어진다.
다음으로, 스텝(S3)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이상인지 아닌지를 판별한다. 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이상(VL≥VLth)인 경우에는, 스텝(S4)으로 진행한다. 또한, 역치(VLth)란, 진공개폐밸브(30)가, 예를 들면 밸브 개방 직후의 상태 등, 소정의 개도에서 밸브 개방한 위치를 말한다.
밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이상으로 되면, 스풀(64)은 제2포트(62)와 제3포트(63)와의 사이를 완전히 막은 채로, 그 일방에서 지령전압값(Vc)의 증대에 수반하여, 제1포트(61)에서 제2포트(62)를 향하여 흐르는 유로가 개통하기 시작한다. 이 유로가 개통하기 시작하면서, 지령전압값(Vc)을 상승시키는 조절을 멈추고, 이때의 지령전압값(Vc)을 제1검지 지령전압값으로 하여 마이크로컴퓨터에 기억한다.
한편, 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이상(VL≥VLth)의 조건을 만족하지 못한 경우는, 스텝(S5)에 있어서, 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이상(VL≥VLth)이 되는 지령전압값(Vc)을 재설정하고, 스텝(S2)으로 돌아와, 다시 설정된 지령전압값(Vc)까지 지령전압을 상승시킨다.
스텝(S4)에서는 제1검지 지령전압값보다도 작은 지령전압값(Vc)을 다시 설정하고, 이 설정한 지령전압값(Vc)에 기초하여 스풀(64)을 스트로크 방향의 타단측(도 7중, 오른쪽)으로 이동시키고, 제2포트(62)와 제3포트(63)와의 유로가 개통하는 직전상태가 되도록 한다.
다음으로, 스텝(S6)에서는 서보밸브(60)에 인가하는 지령전압을 제1지령전압값에서 스텝(S4)에서 설정한 지령전압값(Vc)까지 천천히 하강시킨다. 이것에 의해, 지령전압값(Vc)의 감소에 수반하여, 스풀(64)이 스트로크 방향의 타단측(도 7중, 오른쪽)으로 이동하고, 제1포트(61)에서 제2포트(62)을 향하여 흐르는 유로를 폐쇄시킨다.
다음으로, 스텝(S7)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)가 진공압력밸브(30)가 역치(VLth) 이하인지 아닌지 판별한다. 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이하(VL≤VLth)인 경우에는 스텝(S8)으로 진행한다.
밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이하가 되면, 스풀(64)은 제1포트(61)과 제2포트(62)와의 사이의 유로를 막은 채로, 그 일방에서 전압값(Vc)의 감소에 수반하여, 제2포트(62)에서 제3포트(63)를 향하여 흐르는 유로가 다시 개통하기 시작한다.
한편, 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이하(VL≤VLth)의 조건을 만족하지 않는 경우에는, 스텝(S9)에 있어서, 밸브 개도(VL)가 역치(VLth) 이하가 되는 지령전압값(Vc)을 다시 설정하고, 스텝(S6)으로 돌아와, 다시 설정한 전압값(Vc)까지 지령전압값(Vc)을 하강시킨다.
스텝(S8)에서는 스텝(S4)에서 설정한 지령전압값(Vc)에 대응한 스풀(64)의 위치에서 이 유로가 개통하기 시작하면서, 이 지령전압값(Vc)을 제2검지 지령전압값으로서 마이크로컴퓨터에 기억한다. 즉, 이때 제2검지 지령전압값이, 도 8의 실선에서 나타낸 유량특성선도 중, 티칭 프로그램 지령전압값(Vct)이며, 이 티칭 지령 전압값(Vct)을 마이크로컴퓨터에 기억한다.
이렇게 하여, 서보밸브(60)로 출력하는 지령전압값(Vc)으로서, 서보밸브(60)의 제1포트(61)와 제2포트(62)와의 사이를 흐르는 구동에어(AR)와, 제2포트(62)와 제3포트(63)과의 사이를 흐르는 구동에어(AR)과의 유량의 차이가 상대적으로 0이 되도록 조정하고, 진공개폐밸브(30)에 있어서 전폐 상태에서 밸브 개도(VL)가 역치(VLth)가 되는 티칭 지령전압값(Vct)이 검출된다. 그래서, 이 티칭 지령전압값(Vct)에 기초하여 스풀(64)의 동작을 제어하면, 진공개폐밸브(30)는 밸브 개도(VL)=VLth가 된다.
본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는 진공챔버(11) 안의 진공압력을 제어함에 있어, 진공개폐밸브(30)는 에어공급원(20)에서 공급되는 구동에어(AR)에 의해 밸브 개도(VL)를 변화시키고 있다. 이 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)의 제어에는 서보밸브(60)가 이용되고 있다.
이 서보밸브(60)에서는, 제1포트(61)에서 공급에어 수용실(AS)로의 구동에어(AR)의 급속적인 공급, 제2포트(62)에서 제3포트(63)를 통한 급속적인 배기, 및 제1포트(61)와 제2포트(62) 사이를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제2포트(62)와 제3포트(63) 사이를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과의 미묘한 유량조정이 높은 응답성으로 정확도 좋게 할 수 있다.
이 때문에, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 변화시키는 구동에어(AR)를 이 서보밸브(60)로 제어하는 것에 의해, 가스를 진공챔버(11) 안으로 급속적으로 급기할 수 있는 상태로 하는 것, 진공챔버(11) 안에서 가스를 급속적으로 배기하는 것이, 모두, 정확도 좋게 또한 신속하게 할 수 있다. 또한, 진공챔버(11) 안으로 급기하는 가스의 급기량과, 진공챔버(11) 안에서 배기시키는 가스의 배기량과의 미묘한 유량조정도, 정확하게 또한 신속하게 할 수 있다.
이것에 의해, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 전자밸브에 의해 가스의 급속적인 급배기를 행하는, 포핏 밸브요소를 높은 주파수로 개폐할 수 있는 진공비례밸브에 의해 진공용기 안의 가스의 진공압력을 미세조정하는데 수십 초의 시간이 걸리고 있던 것이, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공챔버(11) 안으로 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세스가스를 배기하는 것을 단시간, 예를 들면 1, 2초 사이에 행하는 것도 가능하게 된다.
따라서, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)은 예를 들면, 진공챔버(11) 안에 퍼지가스를 도입하고 나서 프로세스가스를 배기할 때까지의 소요시간을 1, 2초 사이로 하는, ALD 프로세스에 의한 반도체제조공정 등에도 적당한 시스템으로 된다.
또한, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공압력제어장치(70)는, 서보밸브(60)로 출력하는 티칭 지령전압값(Vct)을 검출하여 기록하는 티칭 프로그램을 구비하고 있다.
이것에 의해, 진공개폐밸브(30)에 있어서, 서보밸브(60)의 제2포트(62)에서 진공개폐밸브(30) 안으로 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 진공개폐밸브(30)에서 제2포트(62)로 흐르는 구동에어(AR)의 유량과의 차이를 조정하고 있고, 진공개폐밸브(30)를 밸브 폐쇄 상태로 하고 나서 진공개폐밸브(30)가 소정의 밸브 개도(VLth)로 조절한 때에 얻어진 티칭 지령전압값(Vct)에 기초하여 서보밸브(60)의 동작을 제어하면, 서보밸브(60)에 있어서, 가령 스풀(64)의 외주면과 서보밸브 실린더(65)의 내주면과의 간극을 통과하여 구동에어(AR)가 누출되고 있어도, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 정확하게 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 진공개폐밸브(30)(포핏 밸브요소(33A))는 높은 정확도로 또한 정확한 위치에서 밸브를 개방할 수 있도록 된다.
한편, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)을 사용하는 공장에서, 이 진공압력제어시스템(1)을 고정시킨 후, 예를 들면 에어공급원(20)에서 서보밸브(60)에 구동에어(AR)를 흘린 배관의 길이나 배관 지름 외, 이 에어공급원(20)에서 진공압력제어시스템(1) 이외의 설비로 공급하는 구동에어(AR)의 사용량 등에 의한 진공압력제어시스템(1)의 사용환경은, 용도에 따라 다양하다. 이 때문에, 서보밸브(60) 안으로 누출된 구동에어(AR)의 양도, 각 용도의 진공압력제어시스템(1)에 따라 각각 다르며, 이른바 진공개폐밸브(30)의 기준밸브위치는 진공압력제어시스템(1)의 개개에 미묘하게 다르다.
그러나, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공압력제어장치(70)는 티칭 프로그램을 구비하고 있다. 이것에 의해, 이 진공압력제어시스템(1)을 실제로 사용하는 공장의 생산라인 등에 고정한 후에도, 이 진공압력제어시스템(1)의 실가동전에 진공압력제어시스템(1)의 사용환경에 적합한 적절한 티칭 지령전압값(Vct)을 검출하여 기록하면, 실가동과 같은 조건에서 당해 진공압력제어시스템(1)의 운전조건을 사전에 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 비접촉으로 계측하는 변위센서(51)를 구비하고 있기 때문에, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 계측함에 있어, 변위센서(51)의 일부와 진공개폐밸브(30)와의 접촉에 의한 마찰이 생기지 않는다. 이 때문에, 이 마찰에 의한 마모가루에 기인한 변위센서(51)의 접촉불량의 문제점이 없고, 변위센서(51)에 의한 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 양호하게 계측할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는 진공개폐밸브(30) 중, 피스톤(40)을 구동하기 위한 구동에어(AR)를 수용하는 공급에어 수용실(AS) 안에 개폐밸브압력센서(52)를 구비하고 있기 때문에, 이 공급에어 수용실(AS)로 구동에어(AR)가 에어공급원(20)에서 공급되고 있는지를 확인할 수 있다.
게다가, 이 개폐밸브압력센서(52)에 의한 공급에어 수용실(AS) 안의 구동에어(AR)의 압력을 검출한 압력검출신호를, 진공압력제어장치(70) 중, 시스템 컨트롤러부(80)의 밸브 개도 제어회로(84) 및 공기압 제어부(100)의 드라이브 회로(101)에 피드백하고 있다. 그리고, 밸브 개도 제어회로(84) 안의 서보밸브 구동보정 제어회로(91)로 보정한 밸브 개도 제어신호를, 공기압 제어부(100)의 드라이브 회로(101)를 통하여 서보밸브(60)의 제어부(68)에 입력하고 있다.
이것에 의해, 가령 공급에어 수용실(AS) 안의 구동에어(AR)에 공급압력 0.35MPa를 넘는 범위에서 압력의 변동이 생긴 경우에도, 상기와 같이 서보밸브(60)를 적절하게 제어할 수 있기 때문에, 밸브 개도(VL)의 제어에 영향을 주지 않고, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 적절하게 제어할 수 있다.
여기서, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)의 효과에 관하여, 종래의 진 공압력제어시스템과 비교한 2개의 조사를 하였다(도 8 및 도 13, 15 참조).
제1의 조사는, 진공압력제어시스템(1) 및 종래의 진공압력제어시스템의 진공개폐밸브(30, 318)의 포핏 밸브요소(33A, 333)를, 최대의 밸브 개도로 밸브 개방한 전개위치에서 밸브 폐쇄한 밸브 폐쇄 위치까지 변화시키는데 필요한 시간을 각각 비교한 것이다. 도 10은 제1의 조사에 있어서 포핏 밸브요소(33A, 333)가 밸브 폐쇄할 때까지에 필요한 시간을 나타낸 그래프이다.
또한, 제1의 조사의 조건을 설정 이하와 같게 하였다.
(1) 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)의 최대 밸브 개도(VL)를 VL=42(㎜)로 하는 한편, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 진공개폐밸브(318)의 최대 밸브 개도(VL)를 VL=32(㎜)로 하였다.
(2) 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)의 최대 밸브 개도(VL)를 제어할 때의 구동에어(AR)의 공급압력값을 0.35(MPa)로 하는 한편, 종래의 진공압력제어시스템에서는 진공개폐밸브(318)의 개도를 제어할 때의 구동에어(AR)의 공급압력값을 0.55(MPa)로 하였다.
(3) 밸브 개도를 변화시킴에 있어, 진공압력제어장치(70) 등 안의 프로그램에 생긴 프로그램의 시간지연은, 진공압력제어시스템(1) 및 종래의 진공압력제어시스템의 모두 t=약 0.05(sec)이다.
제1의 조사의 결과를 도 10에 나타낸다.
이 제1의 조사결과에서, 진공압력제어시스템(1)에서는 포핏 밸브요소(33A)가 전개위치에서 밸브 폐쇄 위치까지 변화시키는데 필요한 시간은 t=약 0.36(sec)임에 반해, 종래의 진공압력제어시스템에서는 밸브 폐쇄할 때까지의 시간은 t=약 1.05(sec)가 된다.
이와 같이, 진공압력제어시스템(1)의 밸브 개도(VL)가 종래의 진공압력제어시스템보다 큰 것도 관계없이, 진공압력제어시스템(1)의 포핏 밸브요소(33A)가 종래의 진공압력제어시스템보다도 단시간으로 밸브 폐쇄하는 이유는, 다음과 같다.
결국, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 제1, 제2 전자밸브(360, 361) 및 이들보다도 가스 유로의 유효면적이 작은 시간개폐동작밸브(362)를 이용하여 제어하고 있기 때문에, 진공개폐밸브(318)를 밸브 폐쇄할 때까지에 이와 같은 시간이 걸리고 있었다.
이에 반해, 진공압력제어시스템(1)에서는, 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 서보밸브(60)를 이용하여 제어하고 있다. 포핏 밸브요소(33A)를 전개위치에서 밸브 폐쇄 위치로 변화시킬 때에는, 이 서보밸브(60)의 제3포트(63)의 유로는 전개하기 때문에, 공급에어 수용실(AS)에 있는 구동에어(AR)는, 제2포트(62)에서 제3포트(63)을 통하여 배기측유로(EX)로 급속적으로 배기할 수 있기 때문이다.
게다가, 진공압력제어시스템(1)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)는 리턴 스프링(42)의 가세력에 대항하는데 필요한 최저의 공급압력 0.35MPa의 구동에어(AR)에 의한 압압력으로 변화시키고 있다. 이 때문에, 구동에어(AR)의 압압력이 리턴 스프링(42)의 가세력보다도 작게 될 때까지 구동에어(AR)를 배기시키는 시간, 이른바 배기에 의한 쓸데없는 시간이 생기지 않기 때문이다.
제2의 조사는 진공압력제어시스템(1) 및 종래의 진공압력제어시스템의 진공 개폐밸브(30, 318)의 포핏 밸브요소(33A, 333)를 최대의 밸브 개도로 밸브 개방한 전개위치에서 밸브 개도(VL)를 VL=14(㎜)까지 변화시키는데에 필요한 시간을 각각 비교한 것이다. 도 11a는 진공개폐밸브의 밸브 개도(VL)를 전개위치에서 VL=14㎜로 변화시킨 때에 걸리는 시간을 비교한 그래프이다. 또한, 진공개폐밸브(30, 318)의 포핏 밸브요소(33A, 333)를 밸브 폐쇄한 폐쇄위치에서 밸브 개도(VL)를 VL=14(㎜)까지 변화시키는데 필요한 시간을 각각 비교한 것이다. 도 11b는 진공개폐밸브의 밸브 개도(VL)를 밸브폐쇄위치에서 VL=14㎜로 변화시킨 때에 걸리는 시간을 비교한 그래프이다.
또한, 제2의 조사의 조건은 제1의 조사의 조건과 동일하다.
제2의 조사의 결과를 도 11a 및 도 11b에 각각 나타낸다.
제2의 조사 중, 밸브 개도(VL)를 전개위치에서 VL=14(㎜)까지 변화시킨 조사에 의하면, 도 11a에서, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 포핏 밸브요소(333)가 VL=14(㎜)까지 변화시키는데 필요한 시간은 t=약 9.0(sec)가 된다. 이에 반해, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는, 포핏 밸브요소(33A)가 전개위치에서 VL=14(㎜)까지 변화시키는데 필요한 시간은 t=약 0.2(sec)가 된다.
또한, 밸브 개도(VL)를 전폐위치에서 VL=14(㎜)까지 변화시킨 조사에 의하면, 도 11b에서, 종래의 진공압력제어시스템은, 포핏 밸브요소(333)가 VL=14(㎜)까지 변화시키는데 필요한 시간은 t=약 3.50(sec)가 된다. 이에 반해, 본 실시형태의 진공압력제어시스템(1)에서는 포핏 밸브요소(33A)가 전폐위치에서 VL=14(㎜)까지 변화시키는데 필요한 시간은 t=약 0.2(sec)가 된다.
이와 같이, 진공압력제어시스템(1)과 종래의 진공압력제어시스템과의 사이에서, 밸브 개도(VL)가 변화하는데 요하는 시간이 다르다.
그 이유로서는, 종래의 진공압력제어시스템에서는, 진공챔버(311) 안에 밀폐한 가스를 목표의 진공압력값으로 할 때에는, 먼저 제1전자밸브(360) 및 제2전자밸브(361)를 이용하여 진공챔버(311) 안으로 가스를 급속적으로 급기 또는 배기하여, 목표의 진공압력값에 가까운 값까지 진공압력을 변화시킨다. 가스가 밀폐된 상태의 진공챔버(311) 안에서는, 목표값으로서 설정한 진공압력값(설정값)과, 압력센서(317)에 의해 계측한 진공압력값(실측값)이 다르기 때문에, 게다가 시간개폐동작밸브(362)에 의해 진공압력의 미세조정을 하는, 이 미세조정에 시간이 걸리기 때문이다.
한편, 진공압력제어시스템(1)에서는 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 서보밸브(60)를 이용하여 제어하고 있다. 서보밸브(60)에서는 구동에어(AR)를 제2포트(62)를 통하여 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 급속적으로 공급할 수 있고, 이 공급에어 수용실(AS)에서 제2포트(62)로 흐르는 구동에어(AR)를 제3포트(63)을 통하여 배기측유로(EX)로 급속적으로 배기할 수 있다. 게다가 제1포트(61)를 흐르는 구동에어(AR)의 유량과, 제3포트(63)를 흐르는 구동에어(AR)의 유량을, 누출량을 합하여 양방 동시에 정확도 좋게, 신속하게 조장할 수 있기 때문이다. 결국, 서보밸브(60)를 이용하는 것에 의해, 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)과 서보밸브(60)와의 사이를 흐르는 구동에어(AR)에 관하여, 비교적 소량에서 다량까지 폭 넓은 범위로 정확하게 또한 신속하게 유량 조절을 할 수 있기 때문 이다.
이와 같이, 진공압력제어시스템(1)에서는, 서보밸브(60)로 진공개폐밸브(30)의 밸브 개도(VL)를 제어하는 것에 의해, 진공 챔버(11) 안으로 급기한 가스를 정확한 진공압력값으로 신속하게 유지할 수 있음과 동시에, 이 가스를 진공용기(11) 밖으로 신속하게 배기할 수 있는 진공압력제어시스템이 되는 것을 확인할 수 있었다.
이렇게 해서, 진공압력제어시스템(1)은 매우 단시간(예를 들면 1, 2초간)에, 퍼지가스와 프로세스가스를 치환시키는 ALD 프로세스에 의한 표면처리법에 적용할 수 있는 진공압력제어시스템으로 할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명의 실시형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 적당하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 본 실시형태에서는 스풀(64)이 자전을 수반하지 않고 서보밸브 실린더(65) 안을 미끄러지면서 스트로크 방향으로 이동하는 구성의 서보밸브(60)를 예시하였다. 그러나, 서보밸브는 스풀 등의 밸브요소가 각 축을 중심으로 자전하면서 유체의 유량을 조정하는 구성이어도 좋다.
예를 들면, 본 실시형태에서는 서보밸브(60)의 구동전원이 정전된 때에, 스풀(64)은 도 7에 도시한 위치에서 정지한다. 그렇다면, 제1포트(61)에서 제2포트(62)로의 구동에어(AR)의 누출이 있기 때문에, 진공개폐밸브(30)의 공급에어 수용실(AS)에 구동에어(AR)가 들어가 오작동할 우려가 있다. 그것을 방지하기 위해, 서보밸브(60)의 구동전원이 정전된 때의, 스풀(64)의 위치를 도 16에 나타낸 위치로 하면, 제2포트(62)와 제3포트(63)이 항상 연통하고 있기 때문에, 제1포트(61)에서 제2포트(62)로 구동에어(AR)가 누출된 경우에도, 누출된 구동에어(AR)는, 제3포트(63)로 흐르기 때문에, 제2포트(62)로 구동에어(AR)가 흐르지 않아, 진공개폐밸브(30)가 오동작하지 않는다.
본 발명의 현재 바람직한 실시형태를 도시하여 설명하였지만, 이 기재는 예증이기 때문에, 첨부의 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한에 있어서, 다양한 변경·수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 실시형태의 진공압력제어시스템의 구성을 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 실시형태의 진공압력제어장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 실시형태의 진공압력제어장치의 시스템 컨트롤러부 중, 밸브 개도 포지션 제어 회로의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 실시형태의 진공개폐밸브의 폐쇄상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 실시형태의 진공개폐밸브의 측면도이다.
도 6은 본 실시형태의 진공개폐밸브의 개방상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 실시형태의 진공압력제어시스템에 이용되는 서보밸브의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 실시형태의 서보밸브에 있어서 스풀의 위치를 제어하는 지령전압과, 구동에어를 유통방향 및 유량과의 관계에 관한 유량특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시형태의 진공압력제어장치에 구성된 티칭 프로그램에 의해 서보밸브의 작동을 제어하는 수법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은 제1 조사의 결과는 나타내는 그래프이다.
도 11은 제1 조사의 결과를 나타낸 그래프이며, (a)는 전개상태에서 변화시킨 때, (b)는 밸브폐쇄위치에서 변화시킨 때를 도시한다.
도 12는 종래의 진공압력제어시스템의 구성을 설명하는 설명도이다.
도 13은 종래의 진공압력제어시스템에 이용된 진공비례개폐밸브를 도시한 단면도이다.
도 14는 종래의 진공압력제어시스템의 진공비례개폐밸브의 밸브 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 종래의 진공압력제어스템의 진공비례개폐밸브의 밸브 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16은 본 실시형태의 서보밸브의 정지위치를 나타낸 도면이다.

Claims (9)

  1. 진공용기,
    상기 진공용기 안의 가스를 흡인하는 진공 펌프,
    상기 진공용기와 상기 진공펌프와의 사이에 접속하고, 동력원으로서, 유체공급원에서 공급되는 유체에 의해, 개도를 변화시켜 상기 진공용기 안의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브,
    상기 진공개폐밸브를 제어하는 진공압력 제어장치, 및
    상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 제어하는 서보밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서보밸브는 상기 유체공급원과 접속하는 제1포트, 상기 진공개폐밸브와 접속하는 제2포트 및 배기측유로와 접속하는 제3포트를 가지며,
    상기 진공압력 제어장치는,
    상기 제1 포트에서 상기 제2포트로 흐르는 상기 유체의 유량과, 상기 제2포트에서 상기 제3포트로 흐르는 상기 유체의 유량과의 차가 0이 되는, 서보밸브 지령값을 제로지령신호값으로서 기억하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진공압력제어시스템을 실제로 가동시키는 생산라인에 설치한 때에, 상기 제로지령신호값을 검출하기 위한 티칭 프로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공압력 제어장치는 기억하고 있는 상기 제로지령신호값에 기초하여, 서보밸브지령값을 출력하는 것에 의해, 상기 서보밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진공개폐밸브는,
    밸브좌;
    상기 유체공급원에서의 상기 유체에 의해, 상기 밸브좌에 대하여 당접·이간가능하며, 그것에 따라 밸브개폐방향으로 상기 개도를 변화시키는 밸브요소; 및
    상기 밸브요소를 밸브 폐쇄 방향으로 가세하는 탄성 부재;를 가지며,
    상기 개도는 상기 탄성 부재의 가세력에 대항하는데 필요한 최저의 상기 유체에 의한 압압력으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진공압력제어시스템을 운전하지 않는 상태에서 있을 때에, 상기 유체공 급원에서 유체가 상기 서보밸브로 유입하는 것을 차단하는 유체유통방지밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진공개폐밸브가 상기 서보밸브를 통과하지 않고, 상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 수동으로 조절할 수 있는 밸브 개도 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진공개폐밸브의 상기 개도를 비접촉으로 계측하는 변위센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 진공개폐밸브는
    밸브좌,
    상기 밸브좌에 대하여 당접·이간가능한 밸브요소,
    상기 유체공급원에서의 유체에 의해 상기 밸브요소를 이동시키는 엑츄에이터, 및
    상기 엑츄에이터의 내압을 계측하는 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공압력제어시스템.
KR1020080049584A 2007-06-05 2008-05-28 진공압력제어시스템 KR101001611B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007149413 2007-06-05
JPJP-P-2007-00149413 2007-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080107264A true KR20080107264A (ko) 2008-12-10
KR101001611B1 KR101001611B1 (ko) 2010-12-17

Family

ID=40094747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080049584A KR101001611B1 (ko) 2007-06-05 2008-05-28 진공압력제어시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080302427A1 (ko)
JP (1) JP5086166B2 (ko)
KR (1) KR101001611B1 (ko)
CN (1) CN101320275B (ko)
TW (1) TWI376581B (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200024138A (ko) * 2017-06-30 2020-03-06 배트 홀딩 아게 압력 센서를 갖는 진공 밸브
KR20200135154A (ko) * 2019-05-22 2020-12-02 씨케이디 가부시키 가이샤 진공개폐밸브
KR102336061B1 (ko) * 2020-06-09 2021-12-07 주식회사 와우텍 개선된 포텐셔미터 및 다이아프램을 구비하는 압력 조절 밸브 장치
WO2022092481A1 (ko) * 2020-10-27 2022-05-05 고려대학교 산학협력단 고분자 전해질막 연료전지의 전극 촉매층 제조 방법 및 시스템과 이를 통해 제조된 전극 촉매층

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4828642B1 (ja) * 2010-05-17 2011-11-30 シーケーディ株式会社 真空制御バルブ及び真空制御システム
JP5397525B1 (ja) * 2012-11-13 2014-01-22 Ｓｍｃ株式会社 真空調圧システム
CN108025422B (zh) * 2015-07-13 2020-03-24 费斯托股份有限两合公司 真空抓取装置和用于运行真空抓取装置的方法
AU2017272322B2 (en) 2016-12-20 2019-11-07 Bissell Inc. Extraction cleaner with quick empty tank
JP6828446B2 (ja) * 2017-01-12 2021-02-10 株式会社島津製作所 バルブ制御装置
CN107097659B (zh) * 2017-03-22 2019-05-10 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种新能源汽车热管理系统的诊断系统和诊断方法
FR3064621B1 (fr) * 2017-04-03 2022-02-18 Fluigent Dispositif microfluidique
JP6941507B2 (ja) * 2017-08-31 2021-09-29 株式会社キッツエスシーティー アクチュエータ用電磁弁の取付構造とアクチュエータ付きバルブ
CN107740871B (zh) * 2017-10-18 2019-04-19 盐城宏瑞石化机械有限公司 螺纹插装式电磁球阀
EP3477173A1 (de) * 2017-10-30 2019-05-01 VAT Holding AG Erweiterte vakuumprozesssteuerung
JP7369456B2 (ja) * 2018-06-26 2023-10-26 株式会社フジキン 流量制御方法および流量制御装置
JP6681452B1 (ja) * 2018-10-19 2020-04-15 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP7122334B2 (ja) * 2020-03-30 2022-08-19 Ckd株式会社 パルスショット式流量調整装置、パルスショット式流量調整方法、及び、プログラム

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1223326A (en) * 1916-04-08 1917-04-17 Marsh Valve Company Valve.
US3225785A (en) * 1963-03-01 1965-12-28 Cons Electrodynamics Corp Servo-system for fluid flow regulating valves
US4037619A (en) * 1973-10-29 1977-07-26 Samson Apparatebau Ag Three-point regulator with feedback
DE3019119C2 (de) * 1980-05-20 1983-06-16 VAT Aktiengesellschaft für Vakuum-Apparate-Technik, Haag Pneumatischer Antrieb für Schalt- und Stellglieder
DE3167298D1 (en) * 1980-07-24 1985-01-03 British Nuclear Fuels Plc Globe valve with insert seat
FR2557253B1 (fr) * 1983-12-22 1986-04-11 Cit Alcatel Vanne dont l'ouverture fonctionne a la depression
US4585205A (en) * 1984-06-13 1986-04-29 General Electric Company Fast opening valve apparatus
US4774980A (en) * 1985-10-03 1988-10-04 Etheridge Reggie H Piloted wellhead flow control valve
US4778351A (en) * 1987-07-06 1988-10-18 Ingersoll-Rand Company Unloader, and in combination with an air compressor inlet housing
DE3734955A1 (de) * 1987-10-15 1989-04-27 Rexroth Mannesmann Gmbh Elektrische messwertaufbereitung fuer ein regelventil
US5197328A (en) * 1988-08-25 1993-03-30 Fisher Controls International, Inc. Diagnostic apparatus and method for fluid control valves
US5094267A (en) * 1989-05-15 1992-03-10 Ligh Jone Y Pressure balanced valve spindle
US5158230A (en) * 1990-08-21 1992-10-27 Curran John R Air flow control apparatus
FR2683338B1 (fr) * 1991-10-31 1994-01-07 Bendix Europe Services Technique Dispositif de regulation de pression pour circuit hydraulique.
GB9212122D0 (en) * 1992-06-09 1992-07-22 Technolog Ltd Water supply pressure control apparatus
AU679736B2 (en) * 1993-06-07 1997-07-10 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Vacuum valve control device and vacuum valve
US5431182A (en) * 1994-04-20 1995-07-11 Rosemount, Inc. Smart valve positioner
US5497804A (en) * 1994-06-27 1996-03-12 Caterpillar Inc. Integral position sensing apparatus for a hydraulic directional valve
JP2677536B2 (ja) * 1995-09-01 1997-11-17 シーケーディ株式会社 真空圧力制御システム
US5924516A (en) * 1996-01-16 1999-07-20 Clark Equipment Company Electronic controls on a skid steer loader
JP4298025B2 (ja) 1998-03-25 2009-07-15 シーケーディ株式会社 真空圧力制御システム
DE19826169A1 (de) * 1998-06-13 1999-12-16 Kaeser Kompressoren Gmbh Elektronische Steuerung für Anlagen der Druckluft- und Vakuumerzeugung
JP3619032B2 (ja) * 1998-11-13 2005-02-09 シーケーディ株式会社 真空圧力制御弁
JP3606754B2 (ja) * 1998-11-27 2005-01-05 シーケーディ株式会社 真空圧力制御弁
JPH11347395A (ja) * 1999-05-10 1999-12-21 Ckd Corp 真空圧力制御システム
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
US6901345B1 (en) * 2000-11-30 2005-05-31 Victor L. Vines Vacuum extraction monitor for electric pump
US7066189B2 (en) * 2002-12-20 2006-06-27 Control Components, Inc. Predictive maintenance and initialization system for a digital servovalve

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200024138A (ko) * 2017-06-30 2020-03-06 배트 홀딩 아게 압력 센서를 갖는 진공 밸브
KR20200135154A (ko) * 2019-05-22 2020-12-02 씨케이디 가부시키 가이샤 진공개폐밸브
KR102336061B1 (ko) * 2020-06-09 2021-12-07 주식회사 와우텍 개선된 포텐셔미터 및 다이아프램을 구비하는 압력 조절 밸브 장치
WO2022092481A1 (ko) * 2020-10-27 2022-05-05 고려대학교 산학협력단 고분자 전해질막 연료전지의 전극 촉매층 제조 방법 및 시스템과 이를 통해 제조된 전극 촉매층

Also Published As

Publication number Publication date
CN101320275A (zh) 2008-12-10
TWI376581B (en) 2012-11-11
TW200919126A (en) 2009-05-01
JP5086166B2 (ja) 2012-11-28
US20080302427A1 (en) 2008-12-11
KR101001611B1 (ko) 2010-12-17
CN101320275B (zh) 2012-03-28
JP2009015822A (ja) 2009-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101001611B1 (ko) 진공압력제어시스템
KR101887364B1 (ko) 압력식 유량 제어 장치 및 그 유량 제어 개시 시의 오버슈트 방지 방법
JP3619032B2 (ja) 真空圧力制御弁
US8210196B2 (en) Vacuum control system and vacuum control method
US6202681B1 (en) Vacuum pressure control system
KR101117747B1 (ko) 진공 압력 제어 시스템
CA2746138C (en) Method and apparatus for controlling a fluid operated actuator
US6499577B2 (en) Valve apparatus for controlling hydraulic pressure for a clutch or a brake and method for controlling hydraulic pressure
JP4694767B2 (ja) 制御に適用されるプラグとシートの位置決めシステム
EP0864792B1 (en) Suck back valve
CN107965496B (zh) 当测试电磁阀时稳定阀定位器的方法和装置
US7658200B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and control method thereof
JP2006529017A (ja) バルブ
CN108291563B (zh) 流体控制装置及用于操作流体控制装置的方法
US11525523B2 (en) Open circuit diagnostic for pulsed solenoid I/P
KR20200135154A (ko) 진공개폐밸브
CN118215792A (zh) 用于运行流体系统的方法和流体系统
KR20090067039A (ko) 가스밸브어레인지먼트
JP3409671B2 (ja) リリーフバルブの組付方法
JPH01283403A (ja) サーボ弁を用いたシリンダの位置決め装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131118

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141120

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161123

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171117

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181115

Year of fee payment: 9