TWI530585B - 真空控制系統及真空控制閥 - Google Patents

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TWI530585B
TWI530585B TW102113763A TW102113763A TWI530585B TW I530585 B TWI530585 B TW I530585B TW 102113763 A TW102113763 A TW 102113763A TW 102113763 A TW102113763 A TW 102113763A TW I530585 B TWI530585 B TW I530585B
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板藤寬
纐纈雅之
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Ｃｋｄ股份有限公司
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Description

真空控制系統及真空控制閥 發明領域
本發明係有關於一種以真空控制閥來控制使用於製造處理之真空容器內之流體動作的技術。
發明背景
半導體之製造處理中有一步驟，例如，係如化學氣相沉積(CVD)將處理對象之晶圓W配置在真空之真空容器710(參考第20圖與第21圖)的內部，使晶圓W之處理面Ws暴露在處理氣(本說明書中亦僅稱為氣體)者。處理氣含有薄膜構成元素，可在處理面Ws上反應形成薄膜材料。
為形成均一膜，對晶圓W而言需要處理氣更穩定之均一供給。另一方面，在習知的CVD步驟中，係藉由如第20圖與第21圖所示之構成來供給處理氣並進行以真空泵之排氣。在該排氣控制中，一般而言係使用使擺錘720移動而操作開閉量之擺錘式閥，來操作排氣系之傳導性。
專利文獻
專利文獻1：特開2009-117444號公報
發明概要
但，在上述方法中，一旦因傳導性之調整使擺錘720之位置移動，則開口部的中心亦會伴隨著擺錘720之移動而移動。此種開口部的中心移動係使真空容器710內部之氣體流FL1、FL2產生偏差而造成舉如氣體之供給停滯的停滯區之生成等氣體供給之不均一的原因。此外，氣體供給的不均一在從晶圓W之一方供給氣體且從另一方排除氣體的構成中，係以使晶圓W之排氣側附近的薄膜構成元素之濃度降低而產生。此種氣體供給的偏差亦會使在處理面Ws之膜壓產生偏差，且伴隨著如上述製造品的高精確度化及高密度化之進展，其影響漸趨顯著。
本發明係用以解決上述習知課題之至少一部分所創作者，其目的在於提供一種控制真空容器內部之氣體流動的技術。
手段1係一種真空控制系統，其係從氣體供給部接收處理氣之供給，並使用真空泵控制對處理對象執行處理的真空容器中之處理氣的真空壓力與流動者。本真空控制系統具備：各真空控制閥，係連接在複數氣體排出口的各個氣體排出口與前述真空泵之間者，且前述複數氣體排出口的各個氣體排出口在前述真空容器中係配置在相互不同的位置；壓力測量部，係測量供給至前述處理對象的處理氣之真空壓力者；及控制裝置，係依照前述所測量的真 空壓力，操作前述複數真空控制閥的各真空控制閥之開度者。
在手段1中，可操作來自在真空容器中配置在相互不同位置的各排出部之排出量，以控制真空容器內之處理氣的真空壓力與流動方向。藉此，不僅可實現作為半導體處理的條件設定之處理氣之壓力或流量之操作，亦可實現作為第3操作參數之處理氣之流動方向之操作，因而可獲得處理氣之流動方向的新自由度。
而，真空泵可從複數真空控制閥連接至共通的真空泵，亦可以一對一的方式裝設在複數真空控制閥的各真空控制閥。又，處理氣之流動控制可以意圖操作方向的方式加以安裝，亦可如下述以在處理對象面上從處理氣之供給部朝向各排氣部實現均一處理氣之流動的方式加以安裝。
手段2係在手段1中，前述複數氣體排出口係配置在前述真空容器之內部將執行前述處理的處理反應區予以相互包夾的位置。前述壓力測量部係測量前述處理反應區的真空壓力。如此一來，可一面控制處理反應區之真空壓力、一面增加因各氣體排出口之調整所形成的真空容器內之氣體流動之向量的操作量。此外，只要可設為均一的排氣流量，即可輕易地實現處理對象面上之均一處理氣的流動。
「將處理反應區予以相互包夾的位置」亦可指無需配置在與處理對象的平面呈平行的平面內而往上下方向 位移配置。此外，當氣體排出口之數量為奇數時，在以處理氣之供給部為中心的環狀位置中以等間隔或不均等間隔所配置的位置亦包含在「將處理反應區予以相互包夾的位置」中。
手段3係手段2中，前述控制裝置會補償自前述處理反應區到前述各氣體排出口間的傳導性之差異、以及包含前述真空泵與前述真空控制閥之各排氣系的個別差異之至少其中一方，並進行控制使前述複數真空控制閥之排氣流量彼此靠近。
依據手段3，即便存有自前述處理反應區到各排氣部間的傳導性之差異或各排氣系的個別差異，亦可實現在處理對象面上從處理氣之供給部朝向各排氣部均一處理氣的流動。此外，可緩和因傳導性所造成的設計限制，而提高真空容器內部的設計自由度。
手段4係手段2中，前述控制裝置會補償自前述處理反應區到前述各氣體排出口間的傳導性之差異、以及包含前述真空泵與前述真空控制閥之各排氣系的個別差異之至少其中一方，並進行控制使前述複數真空控制閥之前述處理反應區中的執行排氣速度彼此靠近。
依據手段4，可利用依據可實測之氣體供給量與處理氣之真空壓力直接算出的執行排氣速度，輕易地控制氣體之真空壓力與流動。
手段5在手段3或手段4中，其中前述控制裝置具有：偏差值儲存部，係將補償前述差異與前述個別差異之 至少其中一方的偏差值予以儲存者；及目標值設定部，係使用自前述偏差值儲存部所讀出的偏差值，設定用以控制前述複數真空控制閥之開度的目標值者。如此一來，可輕易地實現複數真空控制閥之開度的控制。
手段6係手段5中，前述複數真空控制閥具有阻斷氣體流動之斷流功能。前述控制裝置具有依據前述複數真空控制閥的各真空控制閥之特性資料生成前述偏差值、並將前述所生成的偏差值儲存至前述偏差值儲存部之功能。前述特性資料係用以設定前述目標值之資料。前述目標值係在使前述複數真空控制閥中之一閥運轉、且阻斷前述複數真空控制閥中之其他閥的狀態下所取得。
依據手段6，可個別取得複數真空控制閥之特性資料，因此可利用氣體流動之線性度實現簡易安裝。用以設定目標值之資料係具有廣義，並非僅限於表示目標值本身之資料，亦可為例如表示真空控制閥之開度之資料(開度之測量值)。
手段7係手段5或手段6中，前述控制裝置具備：共通的主控制部，其係依照前述所測量的真空壓力，將共通開度指令值予以輸出者，前述共通開度指令值係用以操作前述複數真空控制閥的各真空控制閥之開度的共通指令值者；及複數附屬控制部，其係設置在每一個前述真空控制閥而用以依照前述共通開度指令值來控制前述複數真空控制閥的各真空控制閥之開度。前述各附屬控制部係取得前述各真空控制閥之開度之實測值，並依照前述各實測 值、前述共通開度指令值、及前述偏差值來控制前述各真空控制閥之開度。
依據手段7，由於可依據各真空控制閥之開度之實測值而加以控制，因而可確保控制輸入與開度之間關係的線性度。本構成藉由利用該線性度，即便因偏差值使各真空控制閥之開度範圍彼此位移，亦可以主控制部之共通控制律加以控制。換言之，本構成係藉由開度之實測確保開度與控制輸入的線性度，在即便開度範圍彼此位移的情況下亦可實現真空控制閥之特性變化之抑制。
手段8係在手段1至7中任一項之真空控制系統中，其中前述複數真空控制閥係藉由工作流體來操作閥開度而控制前述真空容器內之真空壓力者，其具備：控制閥本體，其具有將前述真空容器與前述真空泵加以連接之通路、及形成於前述通路之閥座；動作部，其具有閥體、活塞、及將前述閥體與前述活塞予以結合之桿；前述閥體係進行因上升距離(與前述閥座間的距離)之調節所形成的前述閥開度之操作、及因與前述閥座之抵接所形成的前述通路之斷流；壓缸，係連接至前述控制閥本體並可收容前述活塞者；賦與勢能部，係將前述動作部往縮小前述上升距離的方向賦與勢能者；及伸縮囊膜，係追蹤前述活塞之動作並將前述活塞之外圍面與前述壓缸之內圍面之間的縫隙加以密閉者。前述動作部及前述壓缸具備：閥開度操作室，其係藉由前述伸縮囊膜密閉且具有包圍前述桿之筒狀之形狀的空間，係依照前述工作流體之作用壓力，使往前述上 升距離增長的方向對前述活塞生成負載者；及斷流負載生成室，其係與前述閥開度操作室共有中心軸線，且依照前述工作流體之供給，使往前述上升距離縮小的方向對前述動作部生成負載。
在手段8中，會追蹤活塞之動作並以真空控制閥進行控制。該真空控制閥係以密閉膜狀彈性體將活塞之外圍面與壓缸之內圍面間的縫隙予以密閉。由於此種構成的真空控制閥具有低遲滯特性，因而可顯著地提升真空控制系統之控制性能。
手段9在手段8中，其中前述壓缸具備具有已裝設在前述斷流負載生成室之滑動凸部的頭蓋。前述真空控制閥具有一密封部，其具有將前述斷流負載生成室與前述滑動凸部之間予以密封的密封面，並可依照對前述斷流負載生成室之前述工作流體的供給，增加前述密封面之面壓。
手段9之真空控制閥係將密封部(依照對斷流負載生成室之工作流體之供給而提高密封面的面壓)使用在斷流負載生成室。藉此，在閥開度之操作時(即非斷流時)，可抑制斷流負載生成室之密封面的面壓且以低摩擦的滑動使其運轉。因而，即便未使用如伸縮囊膜，亦可以簡易的構成實現在低遲滯之閥開度的操作。
手段10在手段9中，其中前述滑動凸部係與前述閥開度操作室共有中心軸線、且具有小於前述閥開度操作室之內徑的外徑之圓筒狀之形狀，前述動作部具有一導引部，其係在由前述滑動凸部之內圍面所包圍的空間中往前 述動作之方向延伸者。前述真空控制閥具備一軸承，其係配置在前述導引部與前述滑動凸部之間，可進行前述動作之方向之滑動並將前述導引部與前述滑動凸部在前述動作之方向及垂直方向的位置關係予以相互拘束者。
在手段10之真空控制閥中，由於於動作部中具備有一導引部，在由圓筒狀之滑動凸部的內圍面所包圍的空間中往動作之方向延伸，因此可將滑動凸部之滑動面配置在較伸縮囊膜之滑動面更靠近軸承之位置。藉此，可輕易地提升較伸縮囊膜更具嚴格精確度要求的斷流負載生成室與滑動凸部之間之滑動面的縫隙精確度。
手段11在手段8至10中任一項中，其中前述斷流負載生成室係形成在前述桿之內部。
手段12在手段8至11中任一項中，其中前述控制裝置具備：壓力感測器，係測量前述真空容器內之真空壓力者；氣壓電路，係與用以供給工作流體之工作流體供給部及用以排除前述工作流體之工作流體排氣部相連接、且將前述工作流體供給至前述真空控制閥者；及控制部，係操作自前述氣壓電路供給至前述真空控制閥的工作流體，以控制前述真空容器內之真空壓力者。
手段13在手段12中，其中前述控制裝置係依照真空泵停止訊號之接收，將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接、且將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路加以連接。而，前述真空泵停止訊號係包含顯示前述真空泵之停止的資訊者。
在手段13之真空控制系統中，係依照真空泵停止訊號之接收而成為施加斷流負載的工作模式，因此具有即便因真空泵之預期外的停止使真空泵側之壓力上昇亦可確保斷流狀態之優點。而，「真空泵停止訊號之接收」係具有包含舉如表示真空泵之運轉狀態的真空泵側之內部接點的狀態確認、或真空泵之正常訊號的未傳達等廣義。
手段14在手段12或13中，其中前述氣壓電路具有第1電磁閥及第2電磁閥，前述第1電磁閥係在非通電狀態將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接者，而，前述第2電磁閥係在非通電狀態將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路加以連接者。
在手段14之真空控制系統中，由於具有在非通電狀態將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接的第1電磁閥、及在非通電狀態將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路加以連接的第2電磁閥，因此當電源關閉或停電時一定會成為緊急斷流狀態。藉此，可輕易地實現有顧及緊急停止或停電時之安全確保的系統設計。
手段15係一種真空控制方法，其係從氣體供給部接收處理氣之供給，並使用真空泵控制對處理對象執行處理的真空容器中之處理氣的真空壓力與流動者。該真空控制方法具備下述步驟：準備各真空控制閥之步驟；壓力測量步驟，係測量供給至前述處理對象的處理氣之真空壓力者；及控制步驟，係依照前述所測量的真空壓力，操作前 述複數真空控制閥的各真空控制閥之開度者。前述各真空控制閥係連接在複數氣體排出口的各個氣體排出口與前述真空泵之間者，且複數氣體排出口的各個氣體排出口在前述真空容器中係配置在相互不同的位置。
而，不限於適用在半導體之製造裝置，亦可適用於半導體之製造方法，此外，亦可利用在將氣體流入真空容器內之處理裝置。
依據第1手段，不僅有處理氣之壓力或流量，亦可將處理氣的方向操作設為第3操作參數，因而在半導體處理之條件設定中可獲得流動方向的新自由度。
10、20‧‧‧真空控制系統
41‧‧‧一次側口
30、100、200‧‧‧真空控制閥
42‧‧‧閥座
21、610‧‧‧控制器
43‧‧‧控制閥本體
22‧‧‧氣壓電路
44‧‧‧二次側口
24a、24b‧‧‧PID控制電路
45‧‧‧閥箱
26、131‧‧‧電空控制閥
51‧‧‧活塞
26a‧‧‧給氣閥
51e‧‧‧行程限制端部
26b‧‧‧排氣閥
51s、61as‧‧‧外圍面
31‧‧‧壓缸管
51v‧‧‧筒狀構件
32‧‧‧動作構件
52‧‧‧伸縮囊膜保持器
32r‧‧‧桿
53、62as、63‧‧‧內圍面
33‧‧‧閥體
54‧‧‧彈簧
34‧‧‧伸縮囊膜
55、133‧‧‧賦與勢能彈簧
34a‧‧‧端部
56‧‧‧導桿
35、138、238‧‧‧閥體位置感測器
61‧‧‧頭蓋
61a‧‧‧滑動凸部
35a‧‧‧探針
61b‧‧‧筒部
35b‧‧‧插入管
61e‧‧‧行程限制面
35c‧‧‧配接器
65‧‧‧線性軸承
36‧‧‧閥開度操作室
70、70a、70b、74‧‧‧V字形墊圈(墊圈)
37‧‧‧開閥用空氣通路
38‧‧‧斷流用空氣通路
71‧‧‧底座部
39‧‧‧斷流負載生成室
72a、72b‧‧‧唇部
75‧‧‧O型環
143‧‧‧閥座
76‧‧‧第1段輕負載封條
145、245、581a、581b‧‧‧ 壓力感測器
77‧‧‧第2段輕負載封條
78、79、84‧‧‧安裝溝
146、246、582a‧‧‧ 壓力探測面(探測面)
81‧‧‧桿罩
82‧‧‧貫通開度
300‧‧‧渦輪分子泵
83‧‧‧安裝凹部
301‧‧‧入口
85‧‧‧漏氣檢測用口
510‧‧‧氣體分散部
87‧‧‧連接通路
511‧‧‧相對向面
90、500‧‧‧真空容器
512‧‧‧氣體供給管
91‧‧‧反應氣體供給開度
520‧‧‧晶圓台
92‧‧‧真空壓力感測器
530‧‧‧遮蔽板
93‧‧‧排氣開度
551‧‧‧圓頂部
95‧‧‧工作流體供給部
553‧‧‧下部筐體
96‧‧‧工作流體排氣部
554‧‧‧架台
110、210‧‧‧提動閥體
561、562‧‧‧氣體排出口
112‧‧‧彈性密封構件
571、572‧‧‧氣體排出配管
130、230‧‧‧電空控制部
620‧‧‧補正值資料儲存部
132‧‧‧空氣口
631‧‧‧壓力測量部
134‧‧‧空氣通路
632‧‧‧壓力探測部
135‧‧‧壓缸室
710‧‧‧真空容器
137‧‧‧排氣口
720‧‧‧擺錘
141‧‧‧上游側通路
AL‧‧‧開放式迴路
142‧‧‧下游側通路
C‧‧‧傳導性
Ca、Cb‧‧‧指令值
Q、Q/2‧‧‧流量、氣體供給量
F1~F5‧‧‧運算式
Q‧‧‧擠壓量
FL、FL1、FL2‧‧‧氣體流
Ra‧‧‧表面粗糙度
G‧‧‧反應性氣體
S1‧‧‧深度
Gc‧‧‧氣體供給口
S2‧‧‧間距
La、Lb‧‧‧上升距離
Sa、Sb、Sa1、Sb1、Soa、Sob‧‧‧有效排氣速度
ML‧‧‧主迴路
P1‧‧‧真空壓力
Sa2‧‧‧排氣速度
P1m‧‧‧測量壓力
SL‧‧‧副迴路
P1t‧‧‧壓力目標值
SV1、SV2、SV3‧‧‧電磁閥
P2a、P2b‧‧‧內部壓力
T‧‧‧表
P2a‧‧‧入口壓力
W‧‧‧晶圓
Pd1、Pd2‧‧‧面壓分布
Wc‧‧‧處理中心
pv1‧‧‧基準閥開度指令值
Ws‧‧‧處理面
pv2、Vp‧‧‧閥開度指令值
δ 1、δ m、δ p‧‧‧偏差
pva‧‧‧偏差閥開度指令值
S100~S600、S110~S190、S195‧‧‧步驟
Pt‧‧‧目標壓力值
Pm‧‧‧測量壓力值
第1圖係顯示第1實施形態之真空控制系統10之構成的剖面圖。
第2圖係真空控制系統10的俯視圖。
第3圖係真空控制系統10的控制方塊圖。
第4圖係顯示真空控制系統10之控制系之工作內容的 流程圖。
第5圖係顯示偏差閥開度指令值取得處理之內容的流 程圖。
第6圖係顯示真空控制閥100以單體運轉樣態的說明 圖。
第7圖係顯示使用於有效排氣速度之算出的運算式之 說明圖。
第8圖係顯示變形例之真空控制系統10a之構成的剖面圖。
第9圖係顯示第2實施形態中之非通電時(閥全閉)的真空控制閥30之構成的剖面圖。
第10圖係顯示非通電時之真空控制閥30所具有之桿罩81之構成的擴大剖面圖。
第11圖係顯示閥全開時之真空控制閥30之構成的剖面圖。
第12圖係顯示真空控制閥30之控制真空壓力時之運轉狀態的剖面圖。
第13圖係顯示墊圈70與內圍面63之間摩擦面的擴大剖面圖。
第14圖係顯示墊圈70之安裝狀態，說明密封原理的示意圖。
第15圖係顯示斷流負載生成室39之非加壓時的狀態，說明密封原理的示意圖。
第16圖係顯示對斷流負載生成室39的加壓時，說明密封原理的示意圖。
第17圖係顯示實施形態之真空控制系統20之構成的示意圖。
第18圖係顯示實施形態之氣壓電路22之構成與工作內容的示意圖。
第19圖係實施形態之真空控制系統20的控制方塊圖。
第20圖係顯示習知技術之真空容器710內部之氣體流 動的說明圖。
第21圖係顯示習知技術之真空容器710內部之氣體流動的說明圖。
用以實施發明之形態
以下，將參考圖式就具體實現本發明之各實施形態加以說明。
(A.第1實施形態之真空控制系統之構成)
第1圖係顯示第1實施形態之真空控制系統10之構成的剖面圖。第2圖係第1實施形態之真空控制系統10的俯視圖。真空控制系統10係控制供給至執行化學氣相沉積(CVD)步驟之真空容器500的氣體流動。真空控制系統10具備有2個真空控制閥100、200及1個渦輪分子泵300。真空控制閥100係連接在真空容器500之氣體排出口561與渦輪分子泵300之間。真空控制閥200係連接在真空容器500之氣體排出口562與渦輪分子泵300之間。在本實施例中，2個真空控制閥100、200具有同一構成。於渦輪分子泵300中串聯有乾式泵(省略圖示)。
真空容器500具備有：支撐處理對象之晶圓W的晶圓台520、將氣體分散供給至晶圓W之處理面Ws的氣體分散部510、用以保護真空控制閥100、200的遮蔽板530、及壓力測量部631。處理面Ws在本第1實施形態中係由晶圓台520對水平面(即對重力方向呈垂直之面)呈平行的方式而加以支撐。於氣體分散部510連接有用以從真空容器500之外 部供給氣體的氣體供給管512與支撐結構(省略圖示)。
氣體分散部510具有對處理面Ws呈平行的相對向面511。相對向面511係從對處理面Ws大致呈垂直的方向供給氣體流FL。遮蔽板530具有分別覆蓋氣體排出口561、562的圓盤狀之形狀。壓力測量部631在本第1實施形態中具有壓力探測部632，可在水平面內探測處理中心Wc附近的壓力。在本說明書中，「在水平面內」意指投射在水平面的狀態。處理中心Wc係在執行處理之區域中預先所設定之位置。執行處理之區域亦稱為「處理反應區」。在處理反應區中多不會產生壓力損失，因此壓力探測部632可任擇地配置在處理反應區的各處。
如從第1圖及第2圖可知，真空容器500之筐體具備有：具有儲存氣體分散部510之圓頂形狀的圓頂部551、2個氣體排出配管571、572、及隔著架台554而固定有晶圓台520的下部筐體553。圓頂部551在水平面內於處理中心Wc的附近具有氣體供給口Gc。
如從第2圖可知，2個氣體排出配管571、572在水平面內係安裝在將處理反應區予以相互包夾的位置。於2個氣體排出配管571、572分別連接有個別的真空控制閥100、200。2個真空控制閥100、200在水平面內亦是以面向相反向的方式連接在將處理反應區予以相互包夾的位置。
真空容器500之氣體流動如下。如第1圖所示，氣體係從氣體供給口Gc供給至真空容器500。如前述，從氣體供給口Gc所供給的氣體係從自氣體分散部510之相對向面 511對處理面Ws呈大致垂直的方向作為氣體流FL供給。已供給至處理面Ws的氣體會在處理面Ws執行CVD處理、並經過遮蔽板530被吸入至氣體排出口561、562。已由氣體排出口561、562所吸入的氣體會透過2個真空控制閥100、200從渦輪分子泵300排出。渦輪分子泵300在入口301的附近會產生有有效排氣速度Soa、Sob(m^3/sec)。有效排氣速度Soa係對應於經由氣體排出口561之通路的分擔量。有效排氣速度Sob係對應於經由氣體排出口562之通路的分擔量。2個有效排氣速度Soa、Sob在第1實施形態中係相互一致。
真空控制閥100具有：與真空容器500之氣體排出口561相連接的上游側通路141、已連接至渦輪分子泵300的下游側通路142、開閉上游側通路141與下游側通路142之間的提動閥體110、將提動閥體110往閉側賦與勢能的賦與勢能彈簧133、以壓縮空氣之功率將提動閥體110往開側運轉的壓缸室135、將壓縮空氣誘導至壓缸室135的空氣通路134、操作供給至空氣通路134之壓縮空氣的電空控制閥131、用以將壓縮空氣供給至電空控制閥131的空氣口132、及從電空控制閥131將壓縮空氣予以排出的排氣口137(參考第2圖)。
於下游側通路142設置有具有探測面146(用以測量通路內部的壓力P2a)的壓力感測器145。於真空控制閥200亦設置有具有探測面246(同樣用以測量通路內部的壓力P2b)的壓力感測器245。提動閥體110具有彈性密封構件112，可藉由以賦與勢能彈簧133推至閥座143，以阻斷上游 側通路141與下游側通路142之間。
真空控制閥100之傳導性操作係藉由操作提動閥體110的上升距離而進行。上升距離在本說明書中為提動閥體110與閥座143之間的距離La。真空控制閥100之傳導性可藉由調整上升距離La，來作為上游側通路141與下游側通路142之間的傳導性而加以操作。真空控制閥200與真空控制閥100具有同一構成，可藉以同樣的方法操作傳導性。下游側通路142之內部壓力可藉由此種傳導性之操作而變動。該內部壓力P2a係以壓力感測器145(於下游側通路142之內部具有探測面146)加以測量並傳送至控制器610。在真空控制閥200中亦同樣地可測量內部壓力P2b並傳送至控制器610。
(B.第1實施形態之真空控制系之構成與工作內容)
第3圖係第1實施形態之真空控制系統10的控制方塊圖。該控制系係構成為雙重迴路結構的串級控制，其具有：控制真空控制閥100之提動閥體110之上升距離的第1副迴路、控制真空控制閥200之提動閥體210之上升距離的第2副迴路、及控制真空容器500之內部壓力的主迴路。副迴路與主迴路之各控制迴路可作為例如眾知的PID控制系而加以構成。副迴路與主迴路分別亦可稱為附屬控制部與主控制部。
第1副迴路係以電空控制部130之電空控制閥131(參考第1圖)操作壓缸室135之壓力使提動閥體110之位置靠近目標值為目的之控制迴路。電空控制閥131可操作壓 缸室135之內部壓力、並藉由與賦與勢能彈簧133之賦與勢能功率的平衡操作上升距離。目標值係作為表示提動閥體110之上升距離的基準閥開度指令值pv1，由控制器610賦予電空控制閥131。提動閥體110之上升距離係由閥體位置感測器138加以測量並回饋至電空控制閥131。基準閥開度指令值pv1係可稱為共通開度指令值。
第1副迴路係以縮小回饋量與基準閥開度指令值pv1之偏差δ 1的方式操作提動閥體110之上升距離。藉此，第1副迴路可控制提動閥體110之上升距離，以使靠近從控制器610所賦予之基準閥開度指令值pv1。上升距離之操作根本上同等於操作孔口徑。
而，除上升距離以外，亦可測量壓缸室135之內部壓力作為回饋量加以利用。不過，若回饋上升距離，則可抑制因來自主迴路的指令值(控制輸入)與上升距離(開度)之非線性度所引起的精確度之降低。該精確度之降低會因偏差值使各真空控制閥之開度範圍相互位移而發生。本構成可藉由以開度之實測確保開度與控制輸入之線性度，實現即便開度範圍相互位移亦可抑制真空控制閥之特性變化。
第2副迴路在目標值為閥開度指令值pv2而非基準閥開度指令值pv1之點上雖與第1副迴路相異，但共有其他構成。閥開度指令值pv2係於基準閥開度指令值pv1加上偏差閥開度指令值pva而生成的指令值。偏差閥開度指令值pva可利用從補正值資料儲存部620所讀出之值。偏差閥開 度指令值pva係以控制系全體穩定呈恆定狀態時之有效排氣速度Sa、Sb(m^3/sec)呈相互一致的方式所設定之補正值。補正值資料儲存部620亦可稱為偏差值儲存部。
有效排氣速度Sa1(參考第3圖)係指當將從處理中心Wc到經由氣體排出口561(參考第1圖)的渦輪分子泵300之入口301間的通路與渦輪分子泵300視為一體、並將處理中心Wc作為渦輪分子泵300之入口使用時的排氣速度。處理中心Wc為壓力測量部631之壓力測量位置。有效排氣速度Sa1係顧及因從處理中心Wc到渦輪分子泵300之入口301間的傳導性所造成的減低後之排氣速度，具有作為處理中心Wc中之有效排氣速度的涵義。另一方面，有效排氣速度Sb1(參考第3圖)係顧及因從處理中心Wc到經由氣體排出口562(參考第1圖)的渦輪分子泵300之入口301間的傳導性所造成的減低後之排氣速度，具有作為處理中心Wc中之有效排氣速度的物理性涵義。
有效排氣速度Sa1、Sb1(m^3/sec)呈相互一致係指藉由傳導性之操作使渦輪分子泵300在處理中心Wc發生有同一有效排氣速度。另一方面，由於在處理中心Wc經由氣體排出口561的途徑與經由氣體排出口562的途徑共有同一壓力，因此可實現相同的排氣流量(Pa．m^3/sec)。藉此，可從已配置在將處理反應區予以相互包夾之位置的2個氣體排出口561、562，以相同的排氣流量排出氣體。
主迴路係以控制器610操作2個真空控制閥100、200之傳導性使真空容器500之處理中心Wc附近的壓力靠 近壓力目標值P1t為目的之控制迴路。壓力目標值P1t係作為適合處理之值所預先設定的固定壓力值。閥開度指令值pv2係對基準閥開度指令值pv1以加上固定的偏差閥開度指令值pva所補正之值，因此閥開度指令值pv2與基準閥開度指令值pv1會成一體而一起變動。藉此，2個真空控制閥100、200可將所偏差的上升距離設為中心位置呈一體運轉，因而具有幾乎不會對單一真空控制閥之控制阻礙其準備狀態而可輕易地設定控制律之優點。
第4圖係顯示第1實施形態之真空控制系統10之控制系之工作內容的流程圖。在步驟S100中，使用者執行偏差閥開度指令值取得處理。偏差閥開度指令值取得處理係分別使2個真空控制閥100、200個別運轉並取得特性資料以取得偏差閥開度指令值pva的處理。偏差閥開度指令值取得處理之內容詳細將於後述。
在步驟S200中，使用者會進行壓力目標值輸入處理。壓力目標值輸入處理係將預先所設定的固定目標值之壓力目標值P1t輸入至控制器610的處理。壓力目標值P1t係決定為適於以真空容器500加以執行的處理之值。
在步驟S300中，控制器610會執行基準閥開度指令值決定處理。基準閥開度指令值決定處理係依照真空容器500內部之測量壓力與壓力目標值P1t之偏差δ m而逐次算出基準閥開度指令值pv1的處理。基準閥開度指令值pv1係依據預先控制器610中所儲存的控制律而決定。基準閥開度指令值pv1係作為控制真空控制閥100之第1副迴路的目 標值而利用。
在步驟S400中，係執行偏差閥開度指令值加法處理。偏差閥開度指令值加法處理係將從補正值資料儲存部620所讀出之偏差閥開度指令值pva對基準閥開度指令值pv1進行加法之處理。藉由該加法處理可生成閥開度指令值pv2。閥開度指令值pv2係作為控制真空控制閥200之第2副迴路的目標值而利用。如此一來，2個真空控制閥100、200可將相互有偏差的目標值之基準閥開度指令值pv1與閥開度指令值pv2設為目標值而一起加以控制。
在步驟S500中，係執行上升距離操作處理。上升距離操作處理係2個提動閥體110、210分別依照基準閥開度指令值pv1與閥開度指令值pv2而操作之處理。藉此，可藉由實質操作真空控制閥100、200之開度口徑，達成操作真空控制閥100、200之傳導性。
在步驟S600中，係執行真空容器內壓力測量處理。真空容器內壓力測量處理係以壓力測量部631測量真空容器500之內部壓力的處理。測量位置為真空容器500中的處理中心Wc附近。藉此，可控制使處理中心Wc附近的壓力靠近壓力目標值P1t、並可從真空控制閥100、200雙方均等地排出氣體。
如此一來，本第1實施形態只要可取得偏差閥開度指令值pva，即可幾乎不會對單一真空控制閥之控制阻礙其準備狀態而輕易地設定控制律。
(C.第1實施形態中之偏差閥開度指令值之取得 方法)
第5圖係顯示第1實施形態之偏差閥開度指令值取得處理之內容的流程圖。在步驟S110中，使用者關閉真空控制閥200。藉此，可排除真空控制閥200之運轉的影響並取得真空控制閥100之排氣的特性資料。
第6圖係顯示第1實施形態之真空控制閥100以單體運轉之樣態的說明圖。在第6圖之例中，由於真空控制閥200已閉閥且真空控制閥100呈開閥狀態，因此所供給之全部的氣體係透過氣體排出口561而吸入至真空控制閥100。如此一來，即已成為可取得真空控制閥100之特性資料的狀態。
在步驟S120中，使用者會設定目標值。目標值為處理中心Wc附近的壓力目標值P1t與來自氣體供給口Gc的氣體供給量(Q/2)。壓力目標值P1t係作為適合於所想定之處理的真空壓力而加以設定。氣體供給量(Q/2)係作為適合於所想定之處理的流量Q中真空控制閥100與渦輪分子泵300所分擔之流量而加以對半設定。
在步驟S130中，使用者會執行真空控制閥100之真空控制。作為該真空控制之準備，使用者會藉由已串聯於渦輪分子泵300的德萊泵(未圖示)進行真空吸引，使真空容器500之內部壓力下降到分子範圍。接下來，起動渦輪分子泵300並設為穩定運轉狀態。
若真空容器500之內部壓力達及壓力目標值P1t附近，使用者即以流量Q/2開始氣體之供給、並使真空控制 閥100之真空控制起動。在第3圖之控制系中，該控制係運作為在主迴路與第1副迴路運轉且第2副迴路停止之狀態下的串級控制。在本第1實施形態之氣體供給控制中，氣體係以氣體供給量(Q/2)為設定值、並在其設定值下穩定供給。
如第8圖所示，控制器610係將基準閥開度指令值pv1傳送至真空控制閥100、且執行使真空壓力P1靠近壓力目標值P1t之控制。控制器610從真空控制閥100取得渦輪分子泵300之入口壓力P2a與上升距離La。入口壓力P2a係作為下游側通路142之壓力，以具有探測面146的壓力感測器145加以測量並傳送至控制器610。上升距離La係從閥體位置感測器138透過電空控制閥131而傳送至控制器610。
在步驟S140中，控制器610會探測有滿足預先所設定的穩定條件，並依照其探測將上升距離La儲存至補正值資料儲存部620。例如，穩定條件亦可設成主迴路之偏差δ m與第1副迴路之偏差δ 1雙方僅在一定時間內小於預先所設定的閾值。此外，控制器610會算出真空控制閥100之有效排氣速度Sa1並儲存至補正值資料儲存部620。
第7圖係顯示使用於有效排氣速度Sa1之算出的運算式之說明圖。有效排氣速度Sa1係如下計算。第1，控制器610使用運算式F2(參考第7圖)算出從處理中心Wc附近到渦輪分子泵300之入口間的傳導性C。第2，控制器610使用運算式F4從傳導性C與渦輪分子泵300之排氣速度Sa2算出有效排氣速度Sa1。在此，傳導性C可從在處理中心Wc附近由壓力測量部631測量的測量壓力P1m、與由壓力感測 器122測量的渦輪分子泵300之入口壓力P2a的測量值加以算出。另一方面，渦輪分子泵300之排氣速度Sa2可由連續方程式F5加以算出。如此一來，控制器610可算出真空控制閥100之有效排氣速度Sa1、並將算出結果儲存至補正值資料儲存部620。
運算式F1~F4係依據真空理論者，係如下決定。運算式F2係將運算式F1加以數學轉換所導出者。運算式F1係將氣體供給量(Q/2)、渦輪分子泵300之入口壓力P2a的測量值、及處理中心Wc附近的真空壓力P1(測量值)代入傳導性之定義式者。運算式F4係將運算式F3加以數學轉換所導出者。運算式F3係顯示排氣速度、傳導性、與有效排氣速度Sa1之關係的理論式。另一方面，運算式F5係將氣體流動作為壓縮性流體之一維流動處理並利用質量流量恆定所決定者。
而，在第1實施形態中，為深入淺出地說明發明概念，係從渦輪分子泵300之入口壓力P2a的測量值算出傳導性C。然而，在第1實施形態之真空容器500中，只要取得在處理中心Wc附近以壓力測量部631測量的測量壓力P1m與壓力目標值P1t呈一致時的上升距離La即可。其原因在於：藉此，可在適合處理之流量(分擔量=Q/2)中取得實現適當壓力P1t的閥上升距離La。換言之，是因為可在氣體供給量(Q/2)中取得實現處理中心Wc附近的適當有效排氣速度Sa1之閥上升距離La(P1×Sa1=Q/2)。如此一來，即無算出傳導性C的必要性。
在步驟S150中，使用者將停止真空控制閥100之控制並加以閉閥。真空控制閥100之閉閥係在停止氣體供給之後執行。渦輪分子泵300之停止則是為防止渦輪分子泵300之破損而於真空控制閥100之閉閥後加以執行。
在步驟S160中，使用者會設定真空控制閥200之目標值。設定目標值係與真空控制閥200之目標值相同。即，目標值係處理中心Wc附近的壓力目標值P1t與來自氣體供給口Gc的氣體供給量(Q/2：真空控制閥200之分擔量)。
在步驟S170中，使用者會執行真空控制閥200之真空控制。真空控制之方法與真空控制閥100之真空控制(步驟S130)相同。在步驟S180中，控制器610會探測有滿足預先所設定的穩定條件，並依照其探測將上升距離Lb儲存至補正值資料儲存部620。上升距離Lb之取得方法與上升距離La之取得方法相同。
藉此，在各分擔流量(Q/2)中，可分別取得與處理中心Wc之壓力目標值P1t一致時的真空控制閥100之上升距離La與此時的指令值Ca、以及真空控制閥200之上升距離Lb與此時的指令值Cb。上升距離La在分擔流量(Q/2)中係用以將處理中心Wc之壓力設為壓力目標值P1t的真空控制閥100之上升距離。上升距離Lb在分擔流量(Q/2)中係用以將處理中心Wc之壓力設為壓力目標值P1t的真空控制閥200之上升距離。
因此，若可使雙方的真空控制閥100、200之真空控制加以作用，即可在氣體供給量Q中對雙方以同一分擔流 量(Q/2)加以排氣。藉由真空控制閥100、200的各個傳導性操作，亦可將該真空控制把握為使有效排氣速度Sa1、Sb1(m^3/sec)相互呈一致的控制。偏差閥開度指令值pva可作為指令值Ca與指令值Cb之差而加以算出。又，前述有效排氣速度Sa1、Sb1(m^3/sec)係藉由經由氣體排出口561之途徑及經由氣體排出口562之途徑而發生在處理中心Wc中者。
如此一來，第1實施形態之真空控制系統10可半自動地算出偏差閥開度指令值pva並予以儲存至補正值資料儲存部620。藉此，可使第1實施形態之控制系起作用。爰此，可抑制處理面Ws之氣體流動影響真空控制系之真空控制閥的運轉，而使在處理面Ws附近實現均一的流動。
在第1實施形態中，尤其2個真空控制閥100、200係呈一體運作、且閥之開口部的中心亦以同樣的方式對重力方向動作，因此亦可有效地抑制因閥之開口部的中心移動所引起的氣體流動之偏差。
而，在上述實施形態中，在真空控制閥100側係設為以壓力感測器145(參考第6圖)在下游側通路測量通路內部壓力之構成，亦可如第8圖所示之變形例設為分別以氣體排出口561、562測量壓力之構成。在該變形例中，亦可於氣體排出口561的內部以具有壓力探測面582a的壓力感測器581a測量氣體排出口561之壓力。而，在真空控制閥200側亦同樣地具備有壓力感測器581b(具有測量通路內部之壓力P2b的探測面582b)。此原因在於：在此種構成中亦可 使用運算式F1~F5進行與上述實施形態相同的處理。
如此一來，只要將壓力之測量位置裝設在氣體排出口561與渦輪分子泵之入口301間的其中一位置、及氣體排出口562與渦輪分子泵之入口301間的其中一位置即可。不過，若為上述實施例在真空控制閥100、200的下游測量壓力P2a、P2b，由於壓力P2a、P2b會銳敏地因應閥上升距離加以變動，因此具有以高精確度取得偏差閥開度指令值之優點。
(D.第2實施形態之真空控制系統20之構成)
第2實施形態之真空控制系統20在使用具有低遲滯特性的複數真空控制閥30之點上與第1實施形態之真空控制系統10相異。由於真空控制閥30具有低遲滯特性，因此可進行高反應性且精密的傳導性操作，藉此可使反應氣體流動之向量操作性顯著提升。
而，在以下的說明中，雖說明有單一真空控制閥30與操作單一真空控制閥30之系統，就對本發明之適用而言係分別取代第1實施形態之真空控制閥100、200。
第9圖係顯示非通電時(閥全閉)之真空控制閥30之構成的剖面圖。第10圖係顯示具有非通電時之真空控制閥30的桿罩81之構成的擴大剖面圖。第11圖係顯示閥全開時之真空控制閥30之構成的剖面圖。真空控制閥30具備有控制閥本體43、壓缸管31、及動作構件32。控制閥本體43具有往動作構件32之移動方向(軸線方向)延伸的圓筒狀之形狀。於控制閥本體43形成有閥箱45，其係在軸線方向往 壓缸管31側開口之略呈圓柱狀的凹部。閥箱45之開口部係藉由桿罩81而塞封，該桿罩81具有以動作構件32可滑動的方式所貫通之貫通開度82。
動作構件32具備有：在閥箱45操作真空控制閥30之閥開度的閥體33、貫通貫通開度82的桿32r、及連接在桿32r之端部的活塞51。閥體33係與桿32r相連接，可使動作構件32往軸方向移動，以使上升距離La變化。上升距離La在本實施形態中相當於閥開度。動作構件32係相當於動作部。
閥體33具有藉由與形成在控制閥本體43之閥座42相抵接的方式而阻斷通路之功能。通路之阻斷係藉由在閥箱45之內部使閥體33與閥座42抵接、且將二次側口44從閥箱45予以隔離的方式而進行。阻斷時之密封係藉由使其一部分從閥體33突出的O型環75與閥座42抵接擠壓而實現。閥座42係如對閥體33在軸線方向呈相對向的環狀區域，係形成於與二次側口44之連接口的周圍且表面粗糙度很小的區域。O型環75係位在對閥座42在軸線方向呈相對向的位置呈環狀之形狀。
活塞51具有面向壓缸管31之內圍面53往半徑方向延伸的環狀之形狀，且在壓缸管31之內圍面53形成有已密閉的閥開度操作室36(參考第11圖)。於活塞51之外圍端部連接有筒狀構件51v，其具有在軸線方向往閥開度操作室36之相反側延伸的圓筒狀之形狀。於活塞51連接有將閥開度操作室36予以密封的伸縮囊膜34。
閥開度操作室36係形成為以伸縮囊膜34、桿罩 81、桿32r、及活塞51(伸縮囊膜保持器52)所包圍且容積可變的環形狀之密閉空間。伸縮囊膜34其內圍側之端部在活塞51與伸縮囊膜保持器52之間係以彈簧54加以締結。另一方面，伸縮囊膜34其外圍側之端部34a係包夾在壓缸管31與桿罩81之間。藉此，伸縮囊膜34與桿罩81之間、以及伸縮囊膜34與壓缸管31之間係呈密閉(密封)狀態。閥開度操作室36係藉由伸縮囊膜34將由內圍面53所形成之內部空間予以區劃所形成。透過開閥用空氣通路37與連接通路87，可將操作氣供給至閥開度操作室36。而，有關操作氣之供給方法將於後述。操作氣係相當於工作流體。
伸縮囊膜34具有頂帽型(silk hat)之形狀，係可在長程行程(動程)中進行追蹤或轉動(轉折部分之移動)的具可撓度空間區劃構件。伸縮囊膜34係追蹤活塞51之動作、且將活塞51之外圍面51s(參考第11圖)與壓缸管31之內圍面53之間的縫隙加以密閉的伸縮囊膜。伸縮囊膜34亦可稱為轉動型隔膜(diaphragm)，由於不會在動作構件32與閥開度操作室36之間形成造成摩擦主因的面接觸，因此具有滑動電阻極小、且低遲滯特性或微小壓力回應性、與高密封性等固有特性。伸縮囊膜34係以可圓滑進行轉動的方式，藉由線性軸承65確保外圍面51s與內圍面53之縫隙所構成。有關線性軸承65之詳細將於後述。
由於伸縮囊膜34密封有在真空控制閥30中具最大直徑的壓缸管31之內圍面53與活塞51之間的滑動部，因此可排除摩擦面而使動作構件32之滑動摩擦電阻明顯地縮 小。藉此，藉由從電空控制閥26供給至開閥用空氣通路37的操作氣之壓力操作，可實現在低遲滯特性中以高回應性的上升距離La之調節。而，動作構件32亦可為使用電動馬達而移動之構成。
另一方面，如第10圖顯示，桿32r與桿罩81之間的密封係如以下所構成。於桿罩81之貫通開度82，在靠近閥箱45側的位置形成有安裝凹部83、且在較安裝凹部83更靠近壓缸管31側的位置形成有安裝溝84。於安裝凹部83裝設有具較低耐壓性且動摩擦電阻很小的第1段輕負載封條76與第2段輕負載封條77。於安裝溝84則裝設有具較高耐壓性的墊圈74。另一方面，於桿罩81形成有漏氣檢測用口85，其係在墊圈74及第1段輕負載封條76之間與安裝凹部83相連通且貫通至外部。
漏氣檢測用口85可探測墊圈74之漏洩、與第1段輕負載封條76及第2段輕負載封條77之漏洩。墊圈74之漏洩可作為操作氣之漏洩而加以探測。第1段輕負載封條76及第2段輕負載封條77之漏洩可藉由將氦氣注入漏氣檢測用口85、並使已連接在氦氣漏氣檢測器(省略圖示)之閥箱45呈真空狀態而加以檢測。
活塞51係藉由賦與勢能彈簧55而被賦與勢能。賦與勢能彈簧55係以上升距離La與閥開度操作室36之容積皆縮小的方向對動作構件32之活塞51施加賦與勢能功率。賦與勢能彈簧55係安裝在被壓缸管31之內圍面53與具有環狀之形狀的頭蓋61所包圍的空間內。賦與勢能彈簧55之其中 一方係與對活塞51而言在軸線方向與閥開度操作室36呈相反側(背側)相抵接。賦與勢能彈簧55的另一方則係與頭蓋61相抵接。
頭蓋61具備有：具有圓筒狀之形狀的筒部61b、及具有小於筒部61b之直徑且形狀為圓筒狀之形狀的滑動凸部61a。頭蓋61與滑動凸部61a及筒部61b共有中心軸線。滑動凸部61a與筒部61b之直徑差係形成有行程限制面61e。行程限制面61e係藉由與形成於活塞51之行程限制端部51e相抵接而限制活塞51之上昇量的抵接面。藉此，活塞51之行程係藉由上昇方向(上升距離La增加方向)受行程限制面61e加以限制、且下降方向(上升距離La減少方向)受閥座42加以限制而形成。
滑動凸部61a係裝設在形成於動作構件32內部的斷流負載生成室39。斷流負載生成室39係對往動作構件32之動作方向延伸之中心線而言，形成在閥開度操作室36之內側。藉此，斷流負載生成室39在動作構件32之動作方向係裝設在對閥開度操作室36重疊之位置。因此，可抑制因斷流負載生成室39之裝設所引起的真空控制閥30之大型化(尤其是動作構件32之動作方向之大型化)。此外，可縮小頭蓋61之滑動半徑，故而亦可抑制因斷流負載生成室39之裝設所引起的滑動電阻之生成。
斷流負載生成室39之斷流負載的施加亦可提升真空控制閥30之製造性。此係是因為可減輕在製造時之賦與勢能彈簧55的裝設時負載(閥閉時之負載)以易於製造。 即，在習知技術中，必須以彈簧係數與初始撓曲量安裝賦與勢能彈簧55。前述彈簧係數係生成在斷流時(上升距離La為零)所需要的斷流負載者。前述初始撓曲量係生成初始負載(預載)者。
藉此，本發明人發現：伴隨著真空控制閥30之口徑的大型化，彈簧係數與初始撓曲量雙方會變得過大，因此不僅難以將真空控制閥30予以大型化，亦難以製造。然而，在本構成中，藉由以頭蓋61與斷流負載生成室39使斷流負載生成，可使賦與勢能彈簧55之初始負載減輕。
線性軸承65係可拘束頭蓋61與導桿56之間的半徑方向(與軸線方向呈垂直的方向)之位置關係、且可藉由小摩擦進行在軸線方向(動作構件32之移動方向)之相對性的往復式移動之軸承。線性軸承65係配置在導桿56之外圍面之外側、且具有圓筒狀之形狀的滑動凸部61a之內圍面的內側空間。
由於導桿56與動作構件32相連接，因此線性軸承65亦可維持(拘束)活塞51與內圍面53之間的位置關係(縫隙)。藉此，伸縮囊膜34可藉由使其轉折部分圓滑移動，而使動作構件32對壓缸管31以幾乎不會產生摩擦的方式移動。
於導桿56裝設有用以測量導桿56對頭蓋61之動作量的閥體位置感測器35。於導桿56透過配接器35c連接有插入閥體位置感測器之探針35a的插入管35b。閥體位置感測器35可生成對應於探針35a對插入管35b之插入長度的電 訊。由於可將導桿56對頭蓋61之動作量令為插入長度之變動量加以測量，因此可依照其變動量測量上升距離La。在閥體位置感測器35可利用如線性脈衝編碼器等。
頭蓋61具有共有中心軸線的2個筒狀滑動面。第1滑動面係滑動凸部61a之外圍面61as與內圍面63之間的滑動面。第2滑動面係滑動凸部61a之內圍面62as與導桿56之間的滑動面。第1滑動面及第2滑動面之間距(縫隙)係藉由線性軸承65而正確維持。
如前述，線性軸承65係配置在滑動凸部61a與導桿56之間，且滑動凸部61a與線性軸承65之間的相互位置關係亦無關乎動作構件32之動作呈維持狀態。藉此，可輕易地提升斷流負載生成室39與滑動凸部61a之間縫隙的精確度。另一方面，線性軸承65與設置在貫通開度82之墊圈74的位置關係亦無關乎動作構件32之動作呈維持狀態，其係維持在以伸縮囊膜34所密閉的活塞51與內圍面53之間的滑動面更靠附近處。藉此，具嚴格滑動面之縫隙精確度要求的滑動面會配置在線性軸承65的附近，因此可輕易地圖謀同時成立密封性能的提升與滑動電阻的降低。
在第1滑動面中，於外圍面61as形成有橫跨其外圍的全周圍具有凹形狀的安裝溝78(參考第10圖)、且於其安裝溝78安裝有V字形墊圈70b。在第2滑動面中，於內圍面62as形成有橫跨其內圍具有凹形狀的安裝溝79、且於其安裝溝79安裝有V字形墊圈70a。V字形墊圈70a、70b亦可稱為V墊圈。
接下來，參考第12圖說明操作真空控制閥30之上升距離La的方法。第12圖係顯示真空控制閥30之控制真空壓力時之運轉狀態的剖面圖。如前述，真空控制閥30可藉由將上升距離La(閥體33與閥座42之間的距離)作為閥開度加以調節，來操作一次側口41與二次側口44之間的傳導性。上升距離La可藉由使動作構件32之位置對閥座42相對性地移動而加以調節。傳導性意指在通路之流體的易流動性。
上升距離La係藉由對動作構件32之驅動力、以及與其驅動力相反的賦與勢能彈簧55之賦與勢能功率的平衡而加以操作。對動作構件32之驅動力係由閥開度操作室36內部之操作氣的壓力作用而生成。在上升距離La之控制中，可望減低因動作構件32與壓缸管31之間的相對性移動所引起的摩擦力。因為，摩擦力係成為遲滯的原因而阻礙精密控制的一大主因。
如第10圖顯示，動作構件32與壓缸管31之間有3處的摩擦面。第1摩擦面係安裝在安裝溝78的墊圈70b與內圍面63之間的摩擦面。第2摩擦面係安裝在安裝溝79的墊圈70a與導桿56之間的摩擦面。第3摩擦面係安裝在桿罩81之貫通開度82的墊圈74與桿32r之外圍面之間的摩擦面。
第3摩擦面主要是藉由使閥開度操作室36之操作壓力減低而降低滑動電阻。在本實施形態中，閥開度操作室36之操作壓力的降低可如上述藉由縮小賦與勢能彈簧55之裝設時負載(閥閉時的負載)而實現。又，依據本發明人之 實驗確認：藉由將桿32r之外圍面的表面粗糙度Ra設定在0.2左右，可確保滑動電阻之降低與所需真空漏氣特性的同時成立。而，第3摩擦面亦可藉由以伸縮囊(bellows)覆蓋動作構件32而加以密封的方式構成。
第13圖係顯示第1摩擦面(即安裝在安裝溝78的墊圈70與內圍面63之間的摩擦面)的擴大剖面圖。墊圈70係具有底座部71與分成二叉的一對唇部72a、72b之V字形墊圈。墊圈70係以一對唇部72b側朝向斷流負載生成室39且接收來自斷流負載生成室39之壓力而提高面壓的方式所構成。第2摩擦面與第1摩擦面同樣呈密封狀態。
在滑動部之設計中，滑動部之間距S2、安裝溝78之深度S1、與墊圈70b之一對唇部72a、72b在寬度方向之大小之差的關係係為設計參數。在本實施形態中，由於僅有在閥體33與閥座42相抵接使斷流負載生成時會需要有斷流負載生成室39之氣密性，因此可如後述般地縮小墊圈70b之擠壓量。藉此，可使墊圈70b與內圍面63之間的摩擦量減低而降低遲滯。
接下來，參考第14圖至第16圖詳細說明墊圈70b之密封機制。第14圖係顯示墊圈70b之安裝狀態說明密封原理的示意圖。第15圖係顯示斷流負載生成室39之非加壓時之狀態說明密封原理的示意圖。第16圖係顯示對斷流負載生成室39之加壓時說明密封原理的示意圖。第14圖及第16圖中顯示有墊圈70b之面壓分布Pd1、Pd2。由於真空控制閥30對斷流負載生成室39的加壓僅在斷流時進行，因此在正 值進行上升距離La之控制的狀態下，不會進行對斷流負載生成室39的加壓。
如第15圖所示，墊圈70b係在以擠壓量Q而彈性變形的狀態下安裝在安裝溝78。如面壓分布Pd1所示，於非加壓時，墊圈70b之接觸面壓與面壓區域極小。因為，面壓分布Pd1係因一對唇部72a、72b之剛性與擠壓量Q所引起生成的面壓分布。藉此，在進行有電空控制閥26之真空控制的狀態(斷流負載生成室39的非加壓時)下，於斷流負載生成室39與頭蓋61之間會產生極小的動摩擦。
另一方面，如第16圖所示，如面壓分布Pd2顯示，斷流負載生成室39在施加斷流負載時可實現充分的密封性能。此外，在斷流負載的施加中係呈閥體33與閥座42相抵接的斷流狀態，故而在斷流負載生成室39與頭蓋61之間非為控制狀態且無需有相對性的移動，因此可知動摩擦之產生不會造成任何問題。另外，本發明人亦發現滑動時之漏洩係屬可容許範圍，因此亦可使面壓分布Pd1降低。藉此發現：即便為使裝設斷流負載的生成功能而設置斷流負載生成室39與滑動凸部61a，亦可實現其滑動不會另新成為遲滯之原因的設計。
接下來，參考第17圖至第19圖說明使用真空控制閥30之真空控制系統20。
第17圖係顯示實施形態之真空控制系統20之構成的示意圖。真空控制系統20具備有：用以執行蝕刻處理的真空容器90、真空控制閥30、控制器21、氣壓電路22、 渦輪分子泵300、及與渦輪分子泵300相串聯的真空吸引用乾式泵。反應性氣體G係以一定的供給量供給至真空容器90、並透過真空控制閥30藉由渦輪分子泵300加以排氣。真空容器90之真空壓力係藉由操作真空控制閥30之傳導性而控制。渦輪分子泵300係相當於真空泵。
真空容器90具備有：供給反應性氣體G的反應氣體供給開度91、排氣開度93、及真空壓力感測器92。於反應氣體供給開度91會供給以質量流感測器(省略圖示)所測量之一定量的反應性氣體G。於排氣開度93連接有真空控制閥30之一次側口41。真空壓力感測器92係測量真空容器90內部之真空壓力並將電訊傳送至控制器21。真空壓力係使用在控制器21之真空控制閥30的操作。
閥開度操作室36之內部壓力係藉由從氣壓電路22透過開閥用空氣通路37供給或排出操作氣而加以操作。氣壓電路22與用以供給操作氣之高壓側的工作流體供給部95、及用以排出操作氣之低壓側的工作流體排氣部96相連接。
斷流用負載係作用為藉由將操作氣從氣壓電路22供給至斷流用空氣通路38使閥體33移動到閥座42並於其移動後將閥體33推壓至閥座42之負載。斷流用負載係作用為與賦與勢能彈簧55之賦與勢能負載之合力。
在本實施形態中，例如，斷流用負載係施加在控制器21從渦輪分子泵300接收真空泵停止訊號使真空控制系統20緊急停止時。以下，將就包含緊急停止之各工作模 式中的工作內容加以說明。控制器21係相當於控制部。真空泵停止訊號係舉如當真空泵停止時、或渦輪分子泵300之旋轉數量異常降低時發出的訊號。
接下來，參考第18圖說明氣壓電路22與真空控制閥30的工作內容。第18圖係顯示實施形態之氣壓電路22之構成與工作內容的示意圖。氣壓電路22係依照來自控制器21的指令供給操作氣並藉此操作真空控制閥30之電路。氣壓電路22具備有電空控制閥26與3個電磁閥SV1、SV2、SV3。電空控制閥26具有與操作氣之高壓側相連接的給氣閥26a、及與操作氣之排氣側相連接的排氣閥26b。
在本實施形態中，控制器21係作為內藏2個PID控制電路24a、24b的可程式邏輯控制器(PLC)所構成。可程式邏輯控制器21係例如可使用梯形邏輯而實現具有高可靠性之控制的論理電路。2個PID控制電路24a、24b係使用在真空容器90之真空壓力的回饋控制，有關詳細將於後述。控制器21會將分別對3個電磁閥SV1、SV2、SV3的開關指令、以及對電空控制閥26的脈寬調變訊號傳送至氣壓電路22。電磁閥SV2與電磁閥SV3分別亦可稱為第1電磁閥與第2電磁閥。
例如，電空控制閥26可藉由眾知的脈寬調變方式操作給氣閥26a與排氣閥26b之開閥時間(能率)，藉此操作對從外部供給之壓縮空氣之開閥用空氣通路37的供給壓力。電空控制閥26可藉由增加給氣閥26a之開閥時間(能率)並縮小排氣閥26b之開閥時間，來提高在閥開度操作室36作用於 動作構件32的氣壓。藉此，可增加閥體33的上升距離La。
另一方面，電空控制閥26可藉由縮小給氣閥26a之開閥時間(能率)並增加排氣閥26b之開閥時間，來降低在閥開度操作室36作用於動作構件32的氣壓。藉此，可藉由來自賦與勢能彈簧55之負載縮小閥體33的上升距離La。
電磁閥SV1係將連接至電磁閥SV2的通路切換到電空控制閥26與工作流體供給部95其中一項之電磁閥，並在非通電時連接至電空控制閥26。電磁閥SV2係將連接至開閥用空氣通路37的通路切換至電磁閥SV1與工作流體排氣部96其中一項之電磁閥，並在非通電時連接至工作流體排氣部96。電磁閥SV3係將連接至斷流用空氣通路38的通路切換至工作流體供給部95與工作流體排氣部96其中一項之電磁閥，並在非通電時連接至工作流體供給部95。
接下來，參考表T說明氣壓電路22之各工作模式的內容。表T係顯示各工作模式中之3個電磁閥SV1、SV2、SV3的通電狀態之表。表T中，開與關分別表記為「ON」與「OFF」。
在真空控制系統20之緊急停止時的工作模式中，電空控制閥26及3個電磁閥SV1、SV2、SV3全部為關狀態。緊急停止係作為以真空控制系統20之系統設計所定義之最壞情況的工作模式，例如為控制器21從乾式泵(省略圖示)接收到真空泵停止訊號時的工作模式。乾式泵係與渦輪分子泵300相串聯並使用為真空吸引之泵。在本工作模式中，全部的大氣壓會作為差壓施加到大氣開放狀態之二次 側口44與真空側之一次側口41之間。該差壓負載係以使上升距離La增加的方向施加到閥體33使閥體33從閥座42分開，往使大氣逆流至真空容器90的方向運作。在本實施形態之緊急停止中，可藉由斷流負載對抗上述差壓而防止逆流。
如此一來，高壓側之工作流體供給部95會連接至斷流用空氣通路38、且排氣側之工作流體排氣部96會連接至開閥用空氣通路37。藉此，施加斷流負載的斷流負載生成室39之空氣壓會上昇、且施加開閥側(上升距離La增加)之負載的閥開度操作室36室內會降低至大氣壓。因此，與動作構件32相連接的閥體33會往閥座42方向急速移動，使真空控制閥30呈閉狀態(斷流)並持續斷流負載之施加。
而，電磁閥SV3亦可在非通電時將連接至斷流用空氣通路38的通路連接到工作流體排氣部96而構成。不過，如上述，若構成為在非通電時連接至工作流體供給部95的態樣，則在停電時會停止對氣壓電路22之供電，因此可如表T之箭頭所示設定為與緊急停止時相同的工作內容之工作模式。
如此一來，在真空控制系統20的停電或緊急停止中，不論在何種工作模式皆可關閉真空控制閥30並施加斷流負載。爰此，在本實施形態之真空控制系統20中，在停止對氣壓電路22之供電的狀態下，可藉由賦與勢能彈簧55之賦與勢能功率與斷流負載生成室39之加壓，使閥體33往閥座42移動並施加斷流負載來構成空氣電路。
在上述構成中，由於在電源關或停電時亦可確切確保呈斷流狀態，因此具有可輕易實現有顧及緊急停止或停電時之安全確保的系統設計優點。此外，在本實施形態中，控制器21係依照真空泵停止訊號之接收而形成緊急停止的工作模式，因此具有即便因渦輪分子泵300之預期外的停止暫時使二次側口44之壓力上昇亦可確保斷流狀態之優點。
接下來，在將真空控制閥30設為閉狀態的工作模式中，2個電磁閥SV1、SV2會呈關狀態且電磁閥SV3呈開狀態。該工作模式在渦輪分子泵300正常運轉狀態中會將真空控制閥30設定為閉狀態。在該工作模式中，係設定成可藉由賦與勢能彈簧55以適當的擠壓量施加擠壓O型環75程度的負載，使真空控制閥30在正常運轉狀態中呈閉狀態。藉此，可提高O型環75之耐久性。
如此一來，由於本實施形態具備有生成用以對應緊急時之斷流負載的機構，因此亦可提供以適合於一般運轉的擠壓量擠壓O型環75的程度來設定賦與勢能彈簧55之賦與勢能功率的設計自由度。
另一方面，在將真空控制閥30設為開狀態的工作模式中，3個電磁閥SV1、SV2、SV3全部呈開狀態。藉此，高壓側之工作流體供給部95可經由開狀態的2個電磁閥SV1、SV2使通路連接至開閥用空氣通路37。另一方面，排氣側之工作流體排氣部96可經由開狀態的電磁閥SV3使通路連接至斷流用空氣通路38。另一方面，電空控制閥26係 呈通路藉由開狀態之電磁閥SV1自開閥用空氣通路37切離的狀態。藉此，可不論及電空控制閥26之運轉狀態，使真空控制閥30急速呈開狀態(上升距離La最大之狀態)。
最後，在以真空控制閥30控制真空壓力的工作模式中，電磁閥SV1呈關狀態且2個電磁閥SV2、SV3皆呈開狀態。藉此，高壓側之工作流體供給部95係依據經由電空控制閥26、關狀態的電磁閥SV1、與開狀態的電磁閥SV2使通路連接至開閥用空氣通路37。另一方面，排氣側之工作流體排氣部96係通過開狀態的電磁閥SV3使通路連接至斷流用空氣通路38。藉此，電空控制閥26可從開閥用空氣通路37供給操作氣，以操作閥開度操作室36之內部壓力並調節上升距離La。
接下來，參考第19圖說明真空控制系統20之控制內容。第19圖係實施形態之真空控制系統20的控制方塊圖。該控制系係作為具有副迴路SL(控制真空控制閥30之閥體33的上升距離La)與主迴路ML(控制真空容器90之內部壓力)的雙重迴路結構之串級控制所構成。副迴路SL與主迴路ML之各控制迴路可作為例如眾知的PID控制系而構成。
副迴路SL係以藉由電空控制閥26操作閥開度操作室36之內部壓力使閥體33之上升距離La靠近閥開度指令值Vp為目的之控制迴路。在副迴路SL中，PID控制電路24b係依照閥開度指令值Vp(目標值)與上升距離La(測量值)之偏差δ m生成控制訊號、並將脈寬調變訊號傳送至電空控制閥26。電空控制閥26係依照脈寬調變訊號操作閥開度操作 室36之內部壓力、並調節對安裝有閥體33的動作構件32之驅動力。
上升距離La係由閥體位置感測器35測量、並以PID控制電路24b作為回饋量加以使用。藉此，真空控制閥30可回饋控制上升距離La。故而，可調節真空容器90與渦輪分子泵300之間通路的傳導性。
在主迴路ML中，PID控制電路24a係依照預先所設定的目標壓力值Pt與測量壓力值Pm之偏差δ p，決定閥開度指令值Vp並傳送至PID控制電路24b。測量壓力值Pm係以真空壓力感測器92測量的真空容器90之內部壓力。PID控制電路24a會以測量壓力值Pm接近目標壓力值Pt的方式來調節閥開度指令值Vp。
此外，亦可構成為以削除上升距離La之回饋迴路使偏差δ p接近零的方式來操作閥開度操作室36之內部壓力的簡易單迴路控制。不過，若設為回饋上升距離La的雙重迴路構成，即可抑制來自主迴路ML的指令值(控制輸入)與因上升距離(開度)之非線性度所引起的精確度之降低。該精確度的降低係因偏差值使各真空控制閥之開度範圍相互位移而生成。本構成係藉由以開度之實測確保開度與控制輸入之線性度，使真空控制閥之特性在任擇的開度範圍中皆可呈平坦所構成。
再者，真空控制系統20具有透過動作構件32對閥體33施加斷流用負載的開放式迴路AL。可程式邏輯控制器21係藉由將2個電磁閥SV2、SV3皆設為關狀態並對斷流負 載生成室39(參考第10圖)施加空氣壓，使斷流用負載生成。斷流用負載的大小無關乎電磁閥SV1之開關，可藉由適當地設定斷流負載生成室39之內徑或頭蓋61之外形而預先設定。
以上所詳述之本實施形態具有以下優點。
在第2本實施形態之真空控制閥30中，由於直徑最大的主壓缸之內圍面與主活塞之外圍面之間以伸縮囊膜而密封，因此可使滑動電阻減低並使遲滯緩和。藉此，第2實施形態之真空控制閥30可輕易地實現在低遲滯的正確運轉與其運轉狀態之正確測量，因此可實現精密且具高回應性的真空控制。
此外，在本實施形態之真空控制閥30中，由於藉由工作流體之供給使斷流負載生成的斷流負載生成室39係形成在動作部，因此可有效地利用動作構件32的占有空間並裝設斷流負載生成室39。並且，可藉由於動作部之內部形成斷流負載生成室，提供具縮小斷流負載生成室39之直徑方向的設計自由度。藉此，可抑制因斷流負載生成室39之裝備所引起的真空控制閥之大型化、並縮小斷流負載生成室39之滑動面積使因斷流負載生成室39之摩擦所引起的遲滯減低。
在本實施形態之真空控制系統20中，係以在對全部的電磁閥之供電呈停止狀態下使閥體33立即往閥座42移動並施加斷流負載的方式來構成空氣電路。藉此，可輕易地實現有顧及緊急停止或停電時之安全確保的系統設計。
而，在第2實施形態中，斷流負載生成室39與斷流用活塞61之間係以墊圈加以密封，但亦可為以伸縮囊膜密封斷流負載生成室39與斷流用活塞61之間的方式而構成。不過，若以墊圈密封斷流負載生成室39與斷流用活塞61之間，則可使真空控制閥之構成簡易化並可圖謀小型化。
又，在第2實施形態中，於密封斷流負載生成室39與斷流用活塞61之間的密封面使用有V字形墊圈，但例如亦可為O型環。因為，O型環亦具有依照對斷流負載生成室39之工作流體之供給使接觸面壓增高的性質。一般而言，就斷流負載生成室39與斷流用活塞61之間的密封，只要依照對斷流負載生成室39之工作流體之供給使用可提高密封面之面壓的密封部，即可使真空控制閥之遲滯降低。不過，若使用V字形墊圈，便可縮小非加壓時之動摩擦力。
在第2實施形態中係於動作構件32之內側形成斷流負載生成室39、且於賦與勢能彈簧之內側配置有斷流用活塞61，但亦可為將斷流負載生成室39與斷流用活塞61予以逆轉後之配置。不過，由於只要設為將斷流負載生成室39形成於動作構件32的內部之構成即可利用動作構件32之內部空間形成斷流負載生成室39，因此可圖謀真空控制閥之小型化。
在第2實施形態中係作為將一次側口(真空容器側連接口)設為低壓側並將二次側口(真空泵側連接口)設為高壓側來連接真空控制閥、並且藉由與其差壓負載相對抗的斷流負載維持斷流狀態之形態所構成。但，亦可反向設 置高壓側與低壓側。如此一來，可與維持斷流狀態之方向的差壓負載相對抗，形成開狀態。此外，不僅可利用在真空容器，亦可利用在高壓容器的壓力控制。
(E.變形例)
而，非限於上述各實施形態之記載內容，亦可如下述實施。
(a)在上述各實施形態中，雖係以單一渦輪分子泵300執行來自經由氣體排出口561之途徑與經由氣體排出口562之途徑的氣體排出，但，例如，亦可在各途徑設置渦輪分子泵。如此一來，可縮短從渦輪分子泵到氣體排出口間的通路提高有效排氣速度，而實現高泵效率。
(b)在上述各實施形態中，雖係設為利用已配置在將處理反應區予以相互包夾的位置之2個氣體排出口之構成，但，例如，亦可為3個以上，只要利用複數個氣體排出口者即可。此外，亦可為4個渦輪分子泵分別透過各真空控制閥(真空控制閥之數量為4個)而連接至各氣體排出口(氣體排出口之數量為4個)之構成。
當氣體排出口為奇數個(例如3個)時，宜以等間隔配置在以處理之供給部或處理中心Wc為中心的環狀位置上。「將處理反應區予以相互包夾的位置」並無需配置在水平面內(即，與處理對象之平面相平行的平面內)，亦可在上下方向位移而配置。具體而言，雙方的排氣口可配置在下面或上面一而非真空容器之側面(第1實施形態)，亦可其中一方為下面而另一方為上面。此外，當氣體排出口之數 量為奇數時，在以處理氣之供給部為中心的環狀位置中以等間隔或不均等間隔所配置的位置亦包含於「將處理反應區予以相互包夾的位置」中。
(c)在上述各實施形態中，雖是將第1副迴路與第2副迴路之目標值之差作為補正值加以利用，但，例如，亦可作為相對於基準值第1副迴路與第2副迴路雙方的目標值具有如補正值之構成。此種構成係如將補正值儲存在真空控制閥側之構成，亦為有效。
(d)亦可在各氣體排出口追加裝設壓力感測器(在上述實施形態中合計5個感測器)。如此一來，可取得渦輪分子泵之入口與氣體排出口之間的傳導性，且可個別實現補償排氣系側之個別差異的補正、或補償從處理中心Wc到氣體排出口間的真空容器內之傳導性之差異的補正。一般而言，為補償從氣體供給部到各排氣部間的傳導性之差異、及包含真空泵與真空控制閥之各排氣系的個別差異之至少其中一方者即可。
(e)在上述各實施形態中，雖例示有對化學氣相沉積(CVD)之步驟的安裝，但亦可利用在例如蝕刻處理或噴濺之步驟。一般而言，亦可利用在要求供給氣體並維持真空狀態之控制的真空容器之真空控制。
上述各實施形態在蝕刻處理中具有顯著的效果。舉例而言，在蝕刻處理中具有將處理對象之晶圓W配置在真空的真空容器之內部使晶圓W之處理面暴露在蝕刻氣體之步驟。在反應性離子蝕刻中，例如係在真空容器之 內部以放電電離等將蝕刻氣體予以電漿化、使在放置晶圓W的陰極生成高頻磁界。藉此，電漿中之離子種或自由基種會往晶圓W方向加速碰撞。因此，離子之噴濺與蝕刻氣體之化學反應會同時起作用，故而可進行適用於微加工的高精確度蝕刻。
此種高精確度蝕刻亦可應用在MEMS(微機電系統、Micro Electro Mechanical Systems)，來實現機械要素零件、感測器、致動器、及電子回路等經集積化之裝置的實用化。因為，在高精確度蝕刻中，晶圓W需要蝕刻氣體之更穩定均一的供給。
(f)在上述各實施形態中，雖是配置在將處理反應區予以相互包夾的位置，但只要是配置在不同的位置即可。因為，藉此不僅處理氣之壓力或流量可作為半導體處理之條件設定，亦可使處理氣的方向操作設為第3操作參數，因此可獲得處理氣之流動方向的新自由度。例如，亦可基於處理狀態回饋處理氣的方向操作。
(g)在上述各實施形態中，雖使用有渦輪分子泵與乾式泵等作為真空泵，但亦可為單獨使用例如乾式泵之構成，只要為廣泛使用的真空泵即可。
(h)在上述各實施形態中，雖將真空容器利用在半導體之製造處理，但亦可為其他用途。不過，由於在半導體之製造處理中，對氣體流動的微小變動之處理影響很大，因此可發揮顯著的效果。
10‧‧‧真空控制系統
100、200‧‧‧真空控制閥
110、210‧‧‧提動閥體
112‧‧‧彈性密封構件
131‧‧‧電空控制閥
133‧‧‧賦與勢能彈簧
132‧‧‧空氣口
134‧‧‧空氣通路
135‧‧‧壓缸室
141‧‧‧上游側通路
142‧‧‧下游側通路
143‧‧‧閥座
145、245‧‧‧壓力感測器
146、246‧‧‧壓力探測面(探測面)
300‧‧‧渦輪分子泵
301‧‧‧入口
500‧‧‧真空容器
510‧‧‧氣體分散部
511‧‧‧相對向面
512‧‧‧氣體供給管
520‧‧‧晶圓台
530‧‧‧遮蔽板
551‧‧‧圓頂部
553‧‧‧下部筐體
554‧‧‧架台
561、562‧‧‧氣體排出口
571、572‧‧‧氣體排出配管
610‧‧‧控制器
620‧‧‧補正值資料儲存部
631‧‧‧壓力測量部
632‧‧‧壓力探測部
FL‧‧‧氣體流
Gc‧‧‧氣體供給口
La‧‧‧上升距離
P1‧‧‧真空壓力
P2a、P2b‧‧‧內部壓力
pv1‧‧‧基準閥開度指令值
pv2、Vp‧‧‧閥開度指令值
pva‧‧‧偏差閥開度指令值
Sa、Sb、Soa、Sob‧‧‧有效排氣速度
W‧‧‧晶圓
Ws‧‧‧處理面
Wc‧‧‧處理中心

Claims (11)

  1. 一種真空控制閥，係連接真空容器與真空泵之間，藉由工作流體操作閥之開度而控制前述真空容器內之真空壓力，其特徵在於包含有：控制閥本體，具有連接前述真空容器與前述真空泵之通路、及形成於前述通路之閥座；動作部，具有閥體、活塞、及將前述閥體與前述活塞結合之桿；前述閥體係進行因上升距離之調節所形成的前述閥開度之操作、及因與前述閥座之抵接所形成的前述通路之斷流；而，前述上升距離係與前述閥座間的距離；壓缸，連接至前述控制閥本體並收容前述活塞；賦與勢能部，將前述動作部往前述上升距離縮小的方向賦與勢能；及伸縮囊膜(bellowsphram)，追蹤前述活塞之動作並將前述活塞之外圍面與前述壓缸之內圍面之間的縫隙予以密閉；又，前述動作部及前述壓缸具備：閥開度操作室，藉由前述伸縮囊膜密閉且具有包圍前述桿之筒狀之形狀的空間，係依照前述工作流體之作用壓力，往前述上升距離增長的方向對前述活塞生成負載；及斷流負載生成室，係形成於前述桿之內部，與前述閥開度操作室共有中心軸線，且依照前述工作流體之供 給，往前述上升距離縮小的方向對前述動作部生成負載。
  2. 如申請專利範圍第1項之真空控制閥，其中前述壓缸具備具有已收容在前述斷流負載生成室之滑動凸部的頭蓋，且，前述真空控制閥具備一密封部，其具有將前述斷流負載生成室與前述滑動凸部之間予以密封的密封面，並可依照對前述斷流負載生成室之前述工作流體的供給，增加前述密封面之面壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之真空控制閥，其中前述滑動凸部係與前述閥開度操作室共有中心軸線、且具有小於前述閥開度操作室之內徑的外徑之圓筒狀之形狀；前述動作部具有一導引部，其在由前述滑動凸部之內圍面所包圍的空間中往前述動作之方向延伸；前述真空控制閥具備一軸承，其配置在前述導引部與前述滑動凸部之間，可進行前述動作之方向之滑動，並將與前述導引部及前述滑動凸部之前述動作之方向垂直之方向的位置關係予以相互拘束。
  4. 一種真空控制閥，係連接真空容器與真空泵之間，藉由工作流體操作閥之開度而控制前述真空容器內之真空壓力，其特徵在於包含有：控制閥本體，其具有連接前述真空容器與前述真空泵之通路、及形成於前述通路之閥座；動作部，其具有閥體、活塞、及將前述閥體與前述活塞 結合之桿；前述閥體係進行因上升距離之調節所形成的前述閥開度之操作、及因與前述閥座之抵接所形成的前述通路之斷流；而，前述上升距離係與前述閥座間的距離；壓缸，係連接至前述控制閥本體並收容前述活塞；賦與勢能部，係將前述動作部往前述上升距離縮小的方向賦與勢能；及伸縮囊膜(bellowsphram)，係追蹤前述活塞之動作並將前述活塞之外圍面與前述壓缸之內圍面之間的縫隙予以密閉；又，前述動作部及前述壓缸具備：閥開度操作室，其係藉由前述伸縮囊膜密閉且具有包圍前述桿之筒狀之形狀的空間，係依照前述工作流體之作用壓力，往前述上升距離增長的方向對前述活塞生成負載；及斷流負載生成室，其係與前述閥開度操作室共有中心軸線，且依照前述工作流體之供給，往前述上升距離縮小的方向對前述動作部生成負載，前述壓缸具備具有已收容在前述斷流負載生成室之滑動凸部的頭蓋，且，前述真空控制閥具備一密封部，其具有將前述斷流負載生成室與前述滑動凸部之間予以密封的密封面，並可依照對前述斷流負載生成室之前述工作流體的供給，增加前述密封面之面壓。
  5. 如申請專利範圍第4項之真空控制閥，其中前述滑動凸部係與前述閥開度操作室共有中心軸線、且具有小於前述閥開度操作室之內徑的外徑之圓筒狀之形狀；前述動作部具有一導引部，其在由前述滑動凸部之內圍面所包圍的空間中往前述動作之方向延伸；前述真空控制閥具備一軸承，其配置在前述導引部與前述滑動凸部之間，可進行前述動作之方向之滑動，並將與前述導引部及前述滑動凸部之前述動作之方向垂直之方向的位置關係予以相互拘束。
  6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項之真空控制閥，其中前述密封部具有V字形墊圈。
  7. 一種真空控制系統，具備：如申請專利範圍第1至5項中任一項之真空控制閥；壓力感測器，係測量前述真空容器內之真空壓力；氣壓電路，係與用以供給工作流體之工作流體供給部及用以排除前述工作流體之工作流體排氣部相連接，且將前述工作流體供給至前述真空控制閥；及控制部，係操作自前述氣壓電路供給至前述真空控制閥的工作流體，以控制前述真空容器內之真空壓力。
  8. 如申請專利範圍第7項之真空控制系統，其中前述控制裝置係依照真空泵停止訊號之接收，將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接、且將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路 加以連接；而，前述真空泵停止訊號係包含顯示前述真空泵之停止的資訊。
  9. 如申請專利範圍第7項之真空控制系統，其中前述氣壓電路具有第1電磁閥及第2電磁閥，前述第1電磁閥在非通電狀態將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接，而，前述第2電磁閥在非通電狀態將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路加以連接。
  10. 如申請專利範圍第8項之真空控制系統，其中前述氣壓電路具有第1電磁閥及第2電磁閥，前述第1電磁閥在非通電狀態將前述閥開度操作室與前述工作流體排氣部之間的通路加以連接，而，前述第2電磁閥在非通電狀態將前述斷流負載生成室與前述工作流體供給部之間的通路加以連接。
  11. 一種真空控制系統，具備：如申請專利範圍第6項之真空控制閥；壓力感測器，係測量前述真空容器內之真空壓力；氣壓電路，係與用以供給工作流體之工作流體供給部及用以排除前述工作流體之工作流體排氣部相連接，且將前述工作流體供給至前述真空控制閥；及控制部，係操作自前述氣壓電路供給至前述真空控制閥的工作流體，以控制前述真空容器內之真空壓力。
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