JP2949521B2

JP2949521B2 - 排気装置用制御装置

Info

Publication number: JP2949521B2
Application number: JP27420690A
Authority: JP
Inventors: 敬戸田
Original assignee: ESUTETSUKU KK
Current assignee: ESUTETSUKU KK
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1990-10-13
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH04150938A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、排気装置用制御装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばスパッタ装置，エッチング装置，減圧CVD装置
などの真空装置のチャンバーの排気路には、モータによ
って開度が調整される圧力調整用のバタフライバルブや
ボールバルブなどのバルブと、ロータリポンプやターボ
分子ポンプなどの真空排気ポンプとからなる排気装置が
設けられており、チャンバー内を所定の真空度にする場
合、前記バルブの開度を調整することが必要であるが、
従来は、チャンバー内の圧力をモニターして得られる実
測圧力値と設定圧力値との差を差動増幅し、差動増幅後
の信号の符号と絶対値の大きさとを求め、これらの符号
によってバルブの回転方向を決めると共に、絶対値に比
例した回転数をバルブに与えるようにしてバルブの開度
調節を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、バルブのコンダクタンスはバルブ開度に大
きく依存し、第６図に示すように、バルブの開度が全閉
に近い状態では、バルブの極めて小さい回転によっても
出力（圧力）が大きく変化し、逆に、前記開度が全開の
半分以上になると、バルブを回転しても出力変化は少な
い。従って、バルブが閉に近いときには制御安定性が悪
く、また、バルブが開に近いときには応答速度が悪いと
いった欠点があった。

また、バルブの制御に際して、実測圧力値と設定圧力
値との差に比例した回転数を与えるだけであるため、制
御状態での安定性を向上させようとすると、どうしても
設定値を変えたときやシステムのファクター（他のバル
ブのオン・オフやガスの導入状態）が変化した場合の応
答性に欠け、応答性を優先させようとすると、制御状態
での安定性が悪くなるといった欠点があった。

第７図（Ａ）は、上記従来の比例制御による制御特性
を示し、この図において、曲線Ａは圧力の変動を示して
いるが、設定信号Ｂに対してかなり応答性が悪く、ま
た、安定性が悪いことが判る。

上述の事柄は、真空装置に限られるものではなく、例
えば、チャンバー内を常圧でダクトファンにて排気を行
い、数〜数十mmH₂Oの微差圧を制御する場合にも、同様
のことが生じていた。さらに、制御対象が圧力だけでな
く、流量をモニターしながら排気流量をコントロールす
る場合においても生じていた。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、そ
の目的とするところは、高い安定性と高速応答性の両方
を同時に満足しながら、チャンバー内を排気させること
ができる排気装置用制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本願においては、次の二
つの手段を採用している。

第１の手段は、チャンバーと接続された排気路に設け
られた圧力調整用のバルブを制御する排気装置用制御装
置において、前記チャンバー内の圧力をモニターして得
られる実測圧力値と設定圧力値との差と前記バルブの開
度をモニターして得られる実測開度値とを乗算する回路
と、この乗算回路によって得られる積が小さいときは増
幅率が小さくなるようにする一方、前記積が大きいとき
は増幅率が大きくなるようにする増幅率変換回路とを設
け、この増幅率変換回路の出力信号に基づいて前記バル
ブの開度を調整するようにしている。

第２の手段は、チャンバーと接続された排気路に設け
られた流量調整用のバルブを制御する排気装置用制御装
置において、前記排気路を流れる流量をモニターして得
られる実測流量値と設定流量値との差と前記バルブの開
度をモニターして得られる実測開度値とを乗算する回路
と、この乗算回路によって得られる積が小さいときは増
幅率が小さくなるようにする一方、前記積が大きいとき
は増幅率が大きくなるようにする増幅率変換回路とを設
け、この増幅率変換回路の出力信号に基づいて前記バル
ブの開度を調整するようにしている。

〔作用〕

上記何れの手段においても、バルブの開度が小さい場
合は、バルブは微妙に、すなわち、僅かだけ動き、逆
に、バルブの開度が大きい場合は、バルブはダイナミッ
クに動く。従って、バルブの開度状態に拘わらず、常に
高い安定性と高速応答性をもって制御することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、先ず、第
１図において、１は例えばスパッタ装置など真空装置の
チャンバー、2,3はそれぞれ反応ガス，不活性ガスを供
給するガス供給路で、4,5はガス量を制御するマスフロ
ーコントローラである。６はチャンバー１に接続された
排気路で、この排気路６には圧力調整用のバルブ７と真
空排気ポンプ８とが設けられている。９はチャンバー１
内の圧力をモニターする圧力計で、この圧力計９として
例えばキャパシタンスマノメータ，ピラニーゲージ，イ
オンゲージなどが用いられる。そして、10はコントロー
ラである。このコントローラ10はバルブ７の開度調整を
行うパルスモータ16に制御信号を出力するものである
（詳細については後述する）。

第２図は前記バルブ７の構成を概略的に示すもので、
この図において、11は排気路６を構成する配管内に設け
られたバルブ軸12にビス13によって固定されたバルブ本
体である。そして、バルブ軸12はＯリング14によってシ
ールされると共に、カップリング15によりパルスモータ
16の出力軸17の一端と機械的に接続されている。18はバ
ルブ11の開度をモニターするためのエンコーダで、カッ
プリング19により出力軸17の他端と機械的に接続されて
いる。20はＯリング14の押さえ部材である。

そして、第３図は前記コントローラ10の構成を概略的
に示すもので、この図において、21は圧力計９によって
モニターして得られたチャンバー１内の実測圧力値に対
応した圧力出力信号ａ（電圧信号）から圧力設定値に対
応した圧力設定信号ｂ（電圧信号）を引算すると共にそ
の差ａ−ｂを増幅する差動増幅回路、22は前記差ａ−ｂ
と、エンコーダ18によってモニターされるバルブ本体11
の開度の実測値に対応したバルブ開度出力ｃ（電圧信
号）とを乗算する乗算回路、23は前記乗算回路22によっ
て得られる積ｃ（ａ−ｂ）が小さいときは増幅率が小さ
くなるようにする一方、積ｃ（ａ−ｂ）が大きいときは
増幅率が大きくなるようにする増幅率変換回路、24は前
記増幅率変換回路23の出力を絶対値化する絶対値回路、
25は電圧信号を周波数信号に変換するV/F変換回路、26
はモータ制御回路である。

而して、バルブ７の開度調整は次のようにして行われ
る。すなわち、差動増幅回路21において、圧力計９によ
ってモニターされたチャンバー１内の実測圧力である圧
力出力信号ａから圧力設定信号ｂを引算してその差ａ−
ｂが増幅され、増幅後の出力が乗算回路22に入力され
る。このとき、差動増幅回路21からは、引算結果に基づ
く符号がバルブ７の回転方向信号ｄとして出力され、こ
の信号ｄはモータ制御回路26に入力される。すなわち、
前記符号が「＋」のときはバルブ７を閉じる方向の信号
ｄが、また、「−」のときはバルブ７を開く方向の信号
ｄがそれぞれ出力される。

一方、エンコーダ18によってバルブ本体11の開度がモ
ニターされ、バルブ開度出力ｃが乗算回路22に入力され
る。そして、乗算回路22において前記差ａ−ｂとバルブ
開度出力ｃとを乗算して、その積ｃ（ａ−ｂ）が求めら
れ、この積ｃ（ａ−ｂ）は増幅率変換回路23において小
さい信号はより小さく、また、大きい信号はより大きく
なるように処理される。この処理後の信号は絶対値回路
24において絶対値化された後、V/F変換回路25に送ら
れ、ここで周波数信号に変換された後、モータ制御回路
26にバルブ開度量を表す信号として入力される。

そして、このモータ制御回路26からバルブ７の回転方
向とその量を表す信号ｅがパルスモータ16に対して出力
され、これによって、パルスモータ16には所定の方向に
回転し、その結果、バルブ７は所定の開度調整がなされ
る。

上記実施例においては、チャンバー１内の圧力の実測
値と設定圧力値との差と、バルブ７の開度の実測値とを
乗算した後、さらに、この積が小さいときは増幅率が小
さくなるようにする一方、前記積が大きいときは増幅率
が大きくなるように、増幅率を段階的に変え、その出力
をパルスモータ16に与えるようにしているので、バルブ
７の開度が小さい場合は、バルブ７は微妙に、すなわ
ち、僅かだけ動き、逆に、バルブ７の開度が大きい場合
は、バルブ７はダイナミックに動く。従って、バルブの
開度状態に拘わらず、常に高い安定性と高速応答性をも
って制御することができる。また、制御安定時にはバル
ブ７には小さな制御信号しか与えられないので高い安定
性を示し、前記実測値と設定値との間に大きな差が生じ
たときは、バルブ７が大きく回転し、圧力が所定の設定
値にすばやく合致する。

第７図（Ｂ）は上記実施例における制御特性を示し、
この図において、曲線Ｃは圧力の変動を示しているが、
同図（Ａ）における曲線Ａに比べて大いに改善されてい
ることが判る。

第４図および第５図は他の実施例を示し、この実施例
では、排気路における流量をモニターしながら排気流量
をコントロールする場合を示している。すなわち、第４
図において、31はチャンバー、32はダクトなどの排気
路、33はマスフローメータなどの流量計、34はダクトフ
ァンである。また、35は流量調整用のバルブで、その構
造は前記圧力調整用のバルブ７と同様である。そして、
第５図において、ａ′は流量計34によってモニターされ
る排気路32の流量実測値に対応する流量出力信号（電圧
信号）、ｂ′は流量設定値に対応した流量設定信号（電
圧信号）である。

このように構成した場合も上記実施例と同様であるの
でその説明は省略する。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
例えばバルブ7,35の開閉を、パルスモータに代えて、AC
モータやDCモータで行うようにしてもよい。その場合、
第３図および第５図におけるV/F変換回路25を省略する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されるので、バルブの開度
が小さい場合は、バルブを僅かだけ制御し、バルブの開
度が大きい場合は、バルブを大きく回転されることがで
きるので、バルブの開度状態に拘わらず、常に高い安定
性と高速応答性をもって制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明に係る排気装置用制御装置の概略構成を示す図、第
２図はバルブの概略構成を示す図、第３図はバルブを制
御するコントローラの概略構成を示す図である。第４図および第５図は本発明の他の実施例を示し、第４
図は排気装置用制御装置の概略構成を示す図、第５図は
バルブを制御するコントローラの概略構成を示す図であ
る。第６図はバルブの開度と圧力の関係を示す図である。第７図（Ａ）は従来技術における制御特性を示す図、同
図（Ｂ）は本発明における制御特性を示す図である。 1,31……チャンバー、6,32……排気路、7,35……バル
ブ、22……乗算回路、23……増幅率変換回路、ａ……実
測圧力値、ｂ……設定圧力値、ｃ……バルブの実測開度
値、ａ′……実測流量値、ｂ′……設定流量値。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバーと接続された排気路に設けられ
た圧力調整用のバルブを制御する排気装置用制御装置に
おいて、前記チャンバー内の圧力をモニターして得られ
る実測圧力値と設定圧力値との差と前記バルブの開度を
モニターして得られる実測開度値とを乗算する回路と、
この乗算回路によって得られる積が小さいときは増幅率
が小さくなるようにする一方、前記積が大きいときは増
幅率が大きくなるようにする増幅率変換回路とを設け、
この増幅率変換回路の出力信号に基づいて前記バルブの
開度を調整するようにしたことを特徴とする排気装置用
制御装置。
【請求項２】チャンバーと接続された排気路に設けられ
た流量調整用のバルブを制御する排気装置用制御装置に
おいて、前記排気路を流れる流量をモニターして得られ
る実測流量値と設定流量値との差と前記バルブの開度を
モニターして得られる実測開度値とを乗算する回路と、
この乗算回路によって得られる積が小さいときは増幅率
が小さくなるようにする一方、前記積が大きいときは増
幅率が大きくなるようにする増幅率変換回路とを設け、
この増幅率変換回路の出力信号に基づいて前記バルブの
開度を調整するようにしたことを特徴とする排気装置用
制御装置。