KR101281944B1

KR101281944B1 - Vacuum control system and vacuum control method

Info

Publication number: KR101281944B1
Application number: KR1020110003787A
Authority: KR
Inventors: 히로시 이따후지; 마사유끼 고오께쯔
Original assignee: 시케이디 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2013-07-03
Also published as: KR20130036266A; KR20110084113A; KR101634420B1

Abstract

본 발명의 과제는 진공 용기의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 제어하는 기술을 제공하는 것이다.
가스 공급부로부터 프로세스 가스의 공급을 받아 프로세스 대상에 프로세스를 실행하는 진공 용기(500)에 있어서의 프로세스 가스의 진공 압력과 흐름을 진공 펌프를 사용하여 제어하는 진공 제어 시스템(10)을 제공한다. 진공 제어 시스템(10)은 진공 용기(500)에 있어서 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 가스 배출구(561, 562)의 각각과 진공 펌프(300) 사이에 접속되어 있는 각 진공 제어 밸브(100, 200)와, 프로세스 대상에 공급되는 프로세스 가스의 진공 압력을 계측하는 압력 계측부(631)와, 계측된 진공 압력에 따라서 복수의 진공 제어 밸브(561, 562)의 각각의 개방도를 조작하는 제어 장치(610)를 구비한다.An object of the present invention is to provide a technique for controlling the flow of gas in the interior of a vacuum vessel.
Provided is a vacuum control system 10 that controls the vacuum pressure and flow of a process gas in a vacuum vessel 500 that receives a supply of process gas from a gas supply unit and executes a process on a process object using a vacuum pump. The vacuum control system 10 is connected to each of the plurality of gas outlets 561 and 562 disposed at different positions in the vacuum vessel 500 and the vacuum control valves 100 and 200 connected to the vacuum pump 300. ), A pressure measuring unit 631 for measuring the vacuum pressure of the process gas supplied to the process target, and a control device for manipulating the opening degrees of the plurality of vacuum control valves 561, 562 according to the measured vacuum pressure ( 610.

Description

Vacuum control system and vacuum control method {VACUUM CONTROL SYSTEM AND VACUUM CONTROL METHOD}

본 발명은 제조 프로세스에 사용되는 진공 용기 내의 유체의 거동을 진공 제어 밸브로 제어하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for controlling the behavior of a fluid in a vacuum vessel used in a manufacturing process with a vacuum control valve.

반도체의 제조 프로세스에는, 예를 들어 화학 기상 성장(CVD)과 같이 진공의 진공 용기(710)(도 20, 도 21 참조)의 내부에 프로세스 대상의 웨이퍼(W)를 배치하여, 웨이퍼(W)의 프로세스면(Ws)을 프로세스 가스(본 명세서에서는, 단순히 가스라고도 불림)에 폭로시키는 공정이 있다. 프로세스 가스는 박막 구성 원소를 포함하고 있어, 프로세스면(Ws) 상에서 반응하여 막 물질이 형성된다.In the semiconductor manufacturing process, for example, the wafer W to be processed is placed inside a vacuum vacuum chamber 710 (see FIGS. 20 and 21), such as chemical vapor deposition (CVD), and the wafer W is used. There is a process of exposing the process surface Ws to the process gas (hereinafter, simply referred to as gas). The process gas contains a thin film constituent element and reacts on the process surface Ws to form a film material.

균일한 막 형성을 위해서는, 웨이퍼(W)에 대해 프로세스 가스의 보다 안정된 균일한 공급이 요구되게 된다. 한편, 종래의 CVD 공정에서는, 도 20, 도 21에 도시된 바와 같은 구성에 의해 프로세스 가스를 공급하면서 진공 펌프에 의한 배기가 행해진다. 이 배기 제어에서는 진자(720)를 이동시켜 개폐량을 조작하는 진자식 밸브를 사용하여 배기계의 컨덕턴스를 조작함으로써 일반적으로 행해지고 있었다.In order to form a uniform film, a more stable and uniform supply of process gas is required for the wafer (W). On the other hand, in the conventional CVD process, evacuation by a vacuum pump is performed while supplying process gas by the structure as shown in FIG. 20, FIG. In this exhaust control, it is generally performed by operating the conductance of an exhaust system using the pendulum valve which moves the pendulum 720 and controls the opening / closing amount.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2009-117444호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-117444

그러나, 이와 같은 방법에서는 컨덕턴스의 조정을 위해 진자(720)의 위치가 이동하면, 진자(720)의 이동에 수반하여 개구부의 중심이 이동하게 된다. 이와 같은 개구부의 중심 이동은 진공 용기(710)의 내부에 있어서의 가스의 흐름 FL1, FL2에 치우침을 발생시켜, 예를 들어 가스의 공급이 정체하는 굄 영역의 발생 등 가스 공급의 불균일의 원인이 되고 있었다. 또한, 가스의 공급의 불균일은 웨이퍼(W)의 한쪽으로부터 가스를 공급하는 동시에 다른 쪽으로부터 가스를 배기하는 구성에서는, 웨이퍼(W)의 배기측의 근방에 있어서의 박막 구성 원소의 농도 저하로서 발생하고 있었다. 이와 같은 가스의 공급의 치우침은 프로세스면(Ws)에서의 막압에도 치우침을 발생시켜, 상술한 바와 같은 제품의 고정밀도화나 고밀도화의 진전에 수반하여 영향이 현재화되고 있었다.However, in such a method, when the position of the pendulum 720 moves to adjust the conductance, the center of the opening moves with the movement of the pendulum 720. Such movement of the center of the opening causes a bias in the flows FL1 and FL2 of the gas inside the vacuum chamber 710, and causes a non-uniformity of the gas supply, for example, the generation of a region where the gas supply is stagnant. It was. In addition, the nonuniformity of the supply of gas occurs as the concentration decrease of the thin film constituent element in the vicinity of the exhaust side of the wafer W in the configuration in which the gas is supplied from one side of the wafer W and the gas is exhausted from the other side. Was doing. Such a bias in the supply of gas also causes a bias in the film pressure on the process surface Ws, and the influence has been brought about with the progress of higher precision and higher density of the product as described above.

본 발명은 상술한 종래의 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 창작된 것으로, 진공 용기의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 제어하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve at least part of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a technique for controlling the flow of gas in the interior of a vacuum container.

수단 1은 가스 공급부로부터 프로세스 가스의 공급을 받아 프로세스 대상에 프로세스를 실행하는 진공 용기에 있어서의 프로세스 가스의 진공 압력과 흐름을 진공 펌프를 사용하여 제어하는 진공 제어 시스템이다. 본 진공 제어 시스템은 상기 진공 용기에 있어서 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 가스 배출구의 각각과 상기 진공 펌프 사이에 접속되어 있는 각 진공 제어 밸브와, 상기 프로세스 대상에 공급되는 프로세스 가스의 진공 압력을 계측하는 압력 계측부와, 상기 계측된 진공 압력에 따라서, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 각각의 개방도를 조작하는 제어 장치를 구비한다.The means 1 is a vacuum control system which controls the vacuum pressure and flow of the process gas in the vacuum container which receives the supply of process gas from a gas supply part, and performs a process to a process target using a vacuum pump. The vacuum control system measures each vacuum control valve connected between each of the plurality of gas outlets disposed at different positions in the vacuum vessel and the vacuum pump, and the vacuum pressure of the process gas supplied to the process target. And a control device for manipulating the degree of opening of each of the plurality of vacuum control valves in accordance with the measured pressure.

수단 1에서는 진공 용기에 있어서 서로 상이한 위치에 배치된 각 배출부로부터의 배출량을 조작하여, 진공 용기 내의 프로세스 가스의 진공 압력과 흐름의 방향을 제어할 수 있다. 이에 의해, 반도체 프로세스의 조건 설정으로 하여, 프로세스 가스의 압력이나 유량뿐만 아니라, 제3 조작 파라미터로서 프로세스 가스의 흐름의 방향의 조작이 가능해지므로, 프로세스 가스의 흐름의 방향이라고 하는 새로운 자유도를 얻을 수 있다.In the means 1, the discharge from each discharge part arranged at a different position in the vacuum container can be manipulated to control the vacuum pressure and the direction of flow of the process gas in the vacuum container. As a result of the setting of the conditions of the semiconductor process, not only the pressure and the flow rate of the process gas, but also the operation of the direction of the flow of the process gas as the third operation parameter can be performed, thereby obtaining a new degree of freedom called the direction of the flow of the process gas. have.

또한, 진공 펌프는 복수의 진공 제어 밸브로부터 공통의 진공 펌프에 접속되어 있어도 좋고, 복수의 진공 제어 밸브의 각각에 대해 하나씩 장비되어 있어도 좋다. 또한, 프로세스 가스의 흐름의 제어는 의도적으로 방향을 조작하도록 실장해도 좋고, 이하와 같이 프로세스 대상면 상에 있어서, 프로세스 가스의 공급부로부터 각 배기부를 향해 균일한 프로세스 가스의 흐름을 실현하도록 실장해도 좋다.The vacuum pump may be connected to a common vacuum pump from a plurality of vacuum control valves, or may be provided one for each of the plurality of vacuum control valves. The control of the flow of the process gas may be implemented to intentionally manipulate the direction, or may be mounted on the process target surface to realize a uniform flow of process gas from the supply portion of the process gas toward each exhaust portion as follows. .

수단 2는 수단 1에 있어서, 상기 복수의 가스 배출구는 상기 진공 용기의 내부에 있어서 상기 프로세스가 실행되는 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에 배치되어 있다. 상기 압력 계측부는 상기 프로세스 반응 영역의 진공 압력을 계측한다. 이와 같이 하면, 프로세스 반응 영역에 있어서의 진공 압력을 제어하면서, 각 가스 배출구의 조정에 의한 진공 용기 내의 가스의 흐름의 벡터의 조작량을 크게 할 수 있다. 또한, 균일한 배기 유량으로 하면, 프로세스 대상면 상에 있어서의 균일한 프로세스 가스의 흐름을 간이하게 실현할 수 있다.The means 2 is a means 1, wherein the plurality of gas outlets are arranged at positions in which the process reaction regions in which the processes are executed are fitted inside the vacuum vessel. The pressure measuring unit measures the vacuum pressure of the process reaction region. By doing in this way, the operation amount of the vector of the flow of the gas in a vacuum container by adjustment of each gas outlet can be enlarged, controlling the vacuum pressure in a process reaction area | region. In addition, by setting the uniform exhaust flow rate, it is possible to easily realize the uniform flow of the process gas on the process target surface.

「프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치」라 함은, 프로세스의 대상이 되는 평면과 평행한 평면 내에 배치될 필요는 없고 상하 방향으로 시프트하여 배치되어 있어도 좋다. 또한, 가스 배출구의 수가 홀수인 경우에는, 프로세스 가스의 공급부를 중심으로 한 환형상의 위치에 있어서 등간격 혹은 불균일한 간격으로 배치되어 있는 위치도 「프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치」에 포함된다.The "position where the process reaction regions are sandwiched" does not need to be arranged in a plane parallel to the plane to be the process object, but may be arranged shifted in the vertical direction. In addition, when the number of gas outlets is odd, the position arrange | positioned at equal intervals or nonuniform interval in the annular position centering on the supply part of a process gas is also included in the "position which pinches process reaction area | region".

수단 3은 수단 2에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 프로세스 반응 영역으로부터 상기 각 가스 배출구까지의 컨덕턴스의 차이와, 상기 진공 펌프와 상기 진공 제어 밸브를 포함하는 각 배기계의 개체 차의 적어도 한쪽을 보상하여, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 배기 유량이 서로 근접해지도록 제어한다.And means 3, in means 2, wherein the control device compensates for the difference in conductance from the process reaction region to the respective gas outlets and at least one of the individual differences in each exhaust system including the vacuum pump and the vacuum control valve. The exhaust flow rates of the plurality of vacuum control valves are controlled to be close to each other.

수단 3에 따르면, 상기 프로세스 반응 영역으로부터 각 배기부까지의 컨덕턴스의 차이나 각 배기계에 개체 차가 있어도, 프로세스 대상면 상에 있어서 프로세스 가스의 공급부로부터 각 배기부를 향해 균일한 프로세스 가스의 흐름을 실현할 수 있다. 또한, 컨덕턴스에 의한 설계 제한을 완화하여, 진공 용기의 내부의 설계 자유도를 높일 수도 있다.According to the means 3, even if there is a difference in conductance from the process reaction region to each exhaust portion or individual differences in each exhaust system, a uniform flow of process gas can be realized from the supply portion of the process gas to the respective exhaust portions on the process target surface. . In addition, design restrictions due to conductance can be relaxed, and the degree of freedom in designing the interior of the vacuum container can be increased.

수단 4는 수단 2에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 프로세스 반응 영역으로부터 상기 각 가스 배출구까지의 컨덕턴스의 차이와, 상기 진공 펌프와 상기 진공 제어 밸브를 포함하는 각 배기계의 개체 차의 적어도 한쪽을 보상하여, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 상기 프로세스 반응 영역에 있어서의 실행 배기 속도가 서로 근접해지도록 제어한다.Means 4 are means of means 2, wherein the control device compensates for the difference in conductance from the process reaction region to the respective gas outlets and at least one of the individual differences in each exhaust system including the vacuum pump and the vacuum control valve. And control so that the execution exhaust velocity in the process reaction region of the plurality of vacuum control valves is close to each other.

수단 4에 따르면, 실측 가능한 가스의 공급량과 프로세스 가스의 진공 압력에 기초하여 직접적으로 산출하는 것이 가능한 실행 배기 속도를 이용하여 가스의 진공 압력과 흐름을 간이하게 제어할 수 있다.According to the means 4, it is possible to easily control the vacuum pressure and the flow of the gas by using the execution exhaust speed that can be directly calculated based on the supply amount of the gas that can be measured and the vacuum pressure of the process gas.

수단 5는 수단 3 또는 수단 4에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 차이와 상기 개체 차의 적어도 한쪽을 보상하는 오프셋값을 저장하는 오프셋값 저장부와, 상기 오프셋값 저장부로부터 판독된 오프셋값을 사용하여, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 개방도를 제어하기 위한 목표치를 설정하는 목표치 설정부를 갖는다. 이와 같이 하면, 복수의 진공 제어 밸브의 개방도의 제어를 간이하게 실현할 수 있다.The means 5 is a means 3 or 4, wherein the control device uses an offset value storage for storing an offset value for compensating at least one of the difference and the individual difference, and the offset value read from the offset value storage. And a target value setting section for setting target values for controlling the opening degree of the plurality of vacuum control valves. By doing in this way, control of the opening degree of several vacuum control valve can be implement | achieved easily.

수단 6은 수단 5에 있어서, 상기 복수의 진공 제어 밸브는 가스의 흐름을 차단하는 차단 기능을 갖는다. 상기 제어 장치는 상기 복수의 진공 제어 밸브의 각각의 특성 데이터에 기초하여 상기 오프셋값을 생성하고, 상기 생성된 오프셋값을 상기 오프셋값 저장부에 저장하는 기능을 갖는다. 상기 특성 데이터는 상기 복수의 진공 제어 밸브 중 하나를 작동시켜, 상기 복수의 진공 제어 밸브 중 다른 밸브를 차단한 상태에서 취득된 상기 목표치를 설정하기 위한 데이터이다.The means 6 is a means 5, wherein the plurality of vacuum control valve has a blocking function to block the flow of gas. The control device has a function of generating the offset value based on the respective characteristic data of the plurality of vacuum control valves, and storing the generated offset value in the offset value storage unit. The characteristic data is data for operating one of the plurality of vacuum control valves and setting the target value obtained in a state in which the other one of the plurality of vacuum control valves is shut off.

수단 6에 따르면, 복수의 진공 제어 밸브의 특성 데이터를 개별로 취득할 수 있으므로, 가스의 흐름의 선형성을 이용하여 간이한 실장이 가능하다. 목표치를 설정하기 위한 데이터는, 넓은 의미를 갖고, 반드시 목표치 자체를 나타내는 데이터로 한정되지 않고, 예를 들어 진공 제어 밸브의 개방도를 나타내는 데이터(개방도의 계측치)라도 좋다.According to the means 6, since characteristic data of a plurality of vacuum control valves can be obtained separately, simple mounting is possible by using the linearity of the gas flow. The data for setting the target value has a wide meaning and is not necessarily limited to data indicating the target value itself. For example, data indicating the opening degree of the vacuum control valve (measured value of the opening degree) may be used.

수단 7은 수단 5 또는 수단 6에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 계측된 진공 압력에 따라서, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 각각의 개방도를 조작하기 위한 공통의 지령치인 공통 개방도 지령치를 출력하는 공통의 주제어부와, 상기 공통 개방도 지령치에 따라서, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 각각의 개방도를 제어하기 위해 상기 진공 제어 밸브마다 설치되어 있는 복수의 종속 제어부를 구비한다. 상기 각 종속 제어부는 상기 각 진공 제어 밸브의 개방도의 실측치를 취득하여, 상기 각 실측치와 상기 공통 개방도 지령치와 상기 오프셋값에 따라서 상기 각 진공 제어 밸브의 개방도를 제어한다.The means 7 is a means 5 or 6, in which the control device outputs a common opening degree command value, which is a common command value for operating each opening degree of the plurality of vacuum control valves, in accordance with the measured vacuum pressure. And a plurality of subordinate control units provided for each of the vacuum control valves to control the opening degrees of the plurality of vacuum control valves in accordance with the main control unit and the common opening degree command value. Each said subordinate control part acquires the actual value of the opening degree of each said vacuum control valve, and controls the opening degree of each said vacuum control valve according to each said actual value, the said common opening degree command value, and the said offset value.

수단 7에 따르면, 각 진공 제어 밸브의 개방도의 실측치에 기초하여 제어되므로, 제어 입력과 개방도 사이의 관계의 선형성을 확보할 수 있다. 본 구성은 이 선형성을 이용함으로써, 오프셋값에 의해 각 진공 제어 밸브의 개방도 범위가 서로 시프트되어도 주제어부에 의한 공통의 제어칙으로 제어할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 구성은 개방도의 실측에 의해 개방도와 제어 입력의 선형성을 확보함으로써, 개방도 범위가 서로 시프트되어도 진공 제어 밸브의 특성 변화의 억제를 실현하고 있는 것이다.According to the means 7, since it is controlled based on the actual value of the opening degree of each vacuum control valve, the linearity of the relationship between a control input and an opening degree can be ensured. By using this linearity, this structure can control by a common control rule by a main-control part even if the opening degree range of each vacuum control valve shifts with each other by an offset value. In other words, the present configuration secures the linearity of the opening degree and the control input by the actual measurement of the opening degree, thereby realizing the suppression of the characteristic change of the vacuum control valve even when the opening degree range is shifted from each other.

수단 8은 수단 1 내지 7 중 어느 하나의 진공 제어 시스템에 있어서, 상기 복수의 진공 제어 밸브는 작동 유체에 의해 밸브 개방도를 조작하여 상기 진공 용기 내의 진공 압력을 제어하는 진공 제어 밸브이고, 상기 진공 용기와 상기 진공 펌프를 접속하는 유로와, 상기 유로에 형성되어 있는 밸브 시트를 갖는 제어 밸브 본체와, 상기 밸브 시트와의 거리인 리프트량의 조절에 의한 상기 밸브 개방도의 조작과, 상기 밸브 시트로의 접촉에 의한 상기 유로의 차단을 행하는 밸브체와, 피스톤과, 상기 밸브체와 상기 피스톤을 결합하는 로드를 갖는 동작부와, 상기 제어 밸브 본체에 접속되어 상기 피스톤을 수용하는 실린더와, 상기 리프트량이 작아지는 방향으로 상기 동작부를 압박하는 압박부와, 상기 피스톤의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 간극을, 상기 피스톤의 동작에 추종하면서 밀폐하는 벨로프램을 구비한다. 상기 동작부 및 상기 실린더는 상기 벨로프램에 의해 밀폐되어, 상기 로드를 둘러싸는 통 형상의 형상을 갖는 공간이며, 상기 작동 유체의 작용 압력에 따라서 상기 피스톤에 대해 상기 리프트량을 크게 하는 방향으로 하중을 발생시키는 밸브 개방도 조작실과, 상기 밸브 개방도 조작실과 중심 축선을 공유하여, 상기 작동 유체의 공급에 따라서 상기 동작부에 대해 상기 리프트량을 작게 하는 방향으로 하중을 발생시키는 차단 하중 발생실을 구비한다.The means 8 is a vacuum control system of any one of the means 1 to 7, wherein the plurality of vacuum control valves are vacuum control valves for controlling the vacuum pressure in the vacuum vessel by manipulating the valve opening with a working fluid, the vacuum A control valve body having a flow path for connecting the vessel and the vacuum pump, a valve seat formed in the flow path, an operation of the valve opening degree by adjusting a lift amount that is a distance from the valve seat, and the valve seat A valve body for blocking the flow path by contact with a furnace, an operating portion having a piston, a rod coupling the valve body and the piston, a cylinder connected to the control valve body to accommodate the piston, and A pressing portion for urging the operating portion in a direction in which the lift amount decreases, and a gap between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder; , It provided with a bellows for sealing diaphragm while tracking the motion of the piston. The operating part and the cylinder are sealed by the bellows and have a cylindrical shape surrounding the rod, and are loaded in a direction in which the lift amount is increased with respect to the piston in accordance with the working pressure of the working fluid. A valve opening degree operating chamber for generating a pressure and a shutoff load generation chamber for sharing a central axis with the valve opening degree operating chamber and generating a load in a direction in which the lift amount is reduced with respect to the operating portion in accordance with the supply of the working fluid; Equipped.

수단 8에서는 피스톤의 동작에 추종하면서 밀폐하는 막 형상 탄성체로 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면 사이의 간극을 밀폐하는 진공 제어 밸브로 제어가 행해진다. 이와 같은 구성의 진공 제어 밸브는 저히스테리시스 특성을 갖고 있으므로, 진공 제어 시스템의 제어 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.In the means 8, the control is performed by a vacuum control valve which closes the gap between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder with a film-like elastic body that seals while following the operation of the piston. Since the vacuum control valve of such a structure has low hysteresis characteristic, the control performance of a vacuum control system can be improved significantly.

수단 9는 수단 8에 있어서, 상기 실린더는 상기 차단 하중 발생실에 수용되어 있는 미끄럼 이동 볼록부를 갖는 헤드 커버를 구비한다. 상기 진공 제어 밸브는 상기 차단 하중 발생실과 상기 미끄럼 이동 볼록부 사이를 밀봉하는 밀봉면을 갖고, 상기 차단 하중 발생실로의 상기 작동 유체의 공급에 따라서 상기 밀봉면의 면압이 높아지는 밀봉부를 구비한다.The means 9 is a means 8, wherein the cylinder has a head cover having a sliding convex portion accommodated in the breaking load generating chamber. The vacuum control valve has a sealing surface for sealing between the breaking load generating chamber and the sliding convex portion, and includes a sealing portion for increasing the surface pressure of the sealing surface in accordance with the supply of the working fluid to the breaking load generating chamber.

수단 9의 진공 제어 밸브는 차단 하중 발생실로의 작동 유체의 공급에 따라서 밀봉면의 면압이 높아지는 밀봉부가 차단 하중 발생실에 사용되어 있다. 이에 의해, 밸브 개방도의 조작 시, 즉 비차단 시에 있어서는, 차단 하중 발생실의 밀봉면의 면압을 억제하여 저마찰의 미끄럼 이동으로 움직일 수 있다. 이 결과, 예를 들어 벨로프램을 하지 않아도, 간이한 구성으로 저히스테리시스에서의 밸브 개방도의 조작을 실현할 수 있다.As for the vacuum control valve of the means 9, the sealing part in which the surface pressure of a sealing surface becomes high according to supply of the working fluid to a breaking load generation chamber is used for the breaking load generation chamber. Thereby, at the time of operation | movement of a valve opening degree, ie, non-blocking, it is possible to suppress the surface pressure of the sealing surface of the interruption load generation chamber, and to move with a low friction sliding movement. As a result, for example, operation of the valve opening degree in low hysteresis can be realized with a simple structure, even without a bellows ram.

수단 10은 수단 9에 있어서, 상기 미끄럼 이동 볼록부는 상기 밸브 개방도 조작실과 중심 축선을 공유하여, 상기 밸브 개방도 조작실의 내경보다도 작은 외경의 원통 형상의 형상을 갖고, 상기 동작부는 상기 미끄럼 이동 볼록부의 내주면에 둘러싸인 공간에 있어서 상기 동작의 방향으로 연장되는 가이드부를 갖고,The means 10 is a means 9, wherein the sliding convex portion shares a central axis with the valve opening degree operating chamber, and has a cylindrical shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the valve opening degree operating chamber, and the operating portion is sliding. In the space surrounded by the inner peripheral surface of the convex portion having a guide portion extending in the direction of the operation,

상기 진공 제어 밸브는 상기 가이드부와 상기 미끄럼 이동 볼록부 사이에 배치되어, 상기 동작의 방향의 미끄럼 이동을 가능하게 하고, 상기 가이드부와 상기 미끄럼 이동 볼록부의 상기 동작의 방향과 수직인 방향의 위치 관계를 서로 구속하는 베어링을 구비한다.The vacuum control valve is disposed between the guide portion and the sliding convex portion to enable sliding in the direction of the operation, and the position in the direction perpendicular to the direction of the operation of the guide portion and the sliding convex portion. Bearings constraining the relationship to each other.

수단 10의 진공 제어 밸브에는 원통 형상의 미끄럼 이동 볼록부의 내주면에 둘러싸인 공간에 있어서 동작의 방향으로 연장되는 가이드부가 동작부에 구비되어 있으므로, 벨로프램의 미끄럼 이동면보다도 베어링에 가까운 위치에 미끄럼 이동 볼록부의 미끄럼 이동면이 배치되게 된다. 이에 의해, 벨로프램보다도 정밀도 요구가 엄격한, 차단 하중 발생실과 미끄럼 이동 볼록부 사이의 미끄럼 이동면의 간극의 정밀도를 간이하게 향상시킬 수 있다.Since the vacuum control valve of the means 10 has a guide portion extending in the direction of motion in a space surrounded by the inner circumferential surface of the cylindrical sliding convex portion, the sliding convex portion is located closer to the bearing than the sliding surface of the bellows ram. The sliding surface is arranged. Thereby, the precision of the clearance gap of the sliding surface between the interruption load generation chamber and the sliding convex part which has more stringent precision than a bellows ram can be improved easily.

수단 11은 수단 8 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 차단 하중 발생실은 상기 로드의 내부에 형성되어 있다.The means 11 is any one of means 8 to 10, wherein the breaking load generating chamber is formed inside the rod.

수단 12는 수단 8 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 진공 용기 내의 진공 압력을 계측하는 압력 센서와, 작동 유체를 공급하기 위한 작동 유체 공급부와, 상기 작동 유체를 배기하기 위한 작동 유체 배기부에 접속되어, 상기 진공 제어 밸브에 상기 작동 유체를 공급하는 공기압 회로와, 상기 공기압 회로로부터 상기 진공 제어 밸브에 공급되는 작동 유체를 조작하여, 상기 진공 용기 내의 진공 압력을 제어하는 제어부를 구비한다.The means 12 is any one of the means 8-11, The said control apparatus is a pressure sensor which measures the vacuum pressure in the said vacuum container, the working fluid supply part for supplying a working fluid, and the working fluid for exhausting the working fluid. A control unit which is connected to an exhaust unit and operates a pneumatic circuit for supplying the working fluid to the vacuum control valve and a working fluid supplied from the pneumatic circuit to the vacuum control valve to control the vacuum pressure in the vacuum container. do.

수단 13은 수단 12에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 진공 펌프의 정지를 나타내는 정보를 포함하는 진공 펌프 정지 신호의 수신에 따라서 상기 밸브 개방도 조작실과 상기 작동 유체 배기부 사이의 유로를 접속하는 동시에, 상기 차단 하중 발생실과 상기 작동 유체 공급부 사이의 유로를 접속한다.The means 13 is a means 12, wherein the control device connects a flow path between the valve opening degree operation chamber and the working fluid exhaust unit in response to receiving a vacuum pump stop signal including information indicating the stop of the vacuum pump, The flow path between the interruption load generating chamber and the working fluid supply portion is connected.

수단 13의 진공 제어 시스템에서는 진공 펌프 정지 신호의 수신에 따라서 차단 하중이 인가되는 작동 모드로 되므로, 진공 펌프의 예측할 수 없는 정지에 의해 진공 펌프측의 압력이 상승해도 차단 상태를 확보할 수 있다는 이점을 갖고 있다. 또한, 「진공 펌프 정지 신호의 수신」은, 예를 들어 진공 펌프의 작동 상태를 나타내는 진공 펌프측의 내부 접점의 상태 확인이나 진공 펌프의 정상 신호가 도달하지 않는 등의 것도 포함하는 넓은 의미를 갖고 있다.In the vacuum control system of the means 13, an operation mode in which the breaking load is applied in response to the reception of the vacuum pump stop signal is applied, so that the shut-off state can be secured even if the pressure on the vacuum pump side increases due to the unpredictable stop of the vacuum pump. Have In addition, "receiving a vacuum pump stop signal" has a broad meaning including, for example, checking the status of an internal contact on the side of the vacuum pump indicating the operating state of the vacuum pump, or not reaching a steady signal of the vacuum pump. have.

수단 14는 수단 12 또는 13에 있어서, 상기 공기압 회로는 비통전 상태에서 상기 밸브 개방도 조작실과 상기 작동 유체 배기부 사이의 유로를 접속하는 제1 전자기 밸브와, 비통전 상태에서 상기 차단 하중 발생실과 상기 작동 유체 공급부 사이의 유로를 접속하는 제2 전자기 밸브를 갖는다.The means 14 is a means 12 or 13, wherein the pneumatic circuit comprises a first electromagnetic valve for connecting a flow path between the valve opening operation chamber and the working fluid exhaust in a non-energized state; And a second electromagnetic valve for connecting a flow path between the working fluid supplies.

수단 14의 진공 제어 시스템에서는 비통전 상태에서 상기 밸브 개방도 조작실과 상기 작동 유체 배기부 사이의 유로를 접속하는 제1 전자기 밸브와, 비통전 상태에서 상기 차단 하중 발생실과 상기 작동 유체 공급부 사이의 유로를 접속하는 제2 전자기 밸브를 가지므로, 전원 오프나 정전 시에 있어서는 반드시 긴급 차단 상태로 된다. 이에 의해, 긴급 정지나 정전 시의 안전 확보를 고려한 시스템 설계를 간이하게 실현할 수 있다.The vacuum control system of the means 14 comprises a first electromagnetic valve connecting a flow path between the valve opening degree operation chamber and the working fluid exhaust part in a non-energized state, and a flow path between the shutoff load generating chamber and the working fluid supply part in a non-energized state. Since it has a 2nd electromagnetic valve which connects to it, it will always be in an emergency interruption state at the time of a power supply off or a power failure. As a result, it is possible to easily realize a system design in consideration of securing safety during emergency stop or power failure.

수단 15는 가스 공급부로부터 프로세스 가스의 공급을 받아 프로세스 대상에 프로세스를 실행하는 진공 용기에 있어서의 프로세스 가스의 진공 압력과 흐름을 진공 펌프를 사용하여 제어하는 진공 제어 방법이다. 이 진공 제어 방법은 상기 진공 용기에 있어서 서로 상이한 위치에 배치된 복수의 가스 배출구의 각각과 상기 진공 펌프 사이에 접속되어 있는 각 진공 제어 밸브를 준비하는 공정과, 상기 프로세스 대상에 공급되는 프로세스 가스의 진공 압력을 계측하는 압력 계측 공정과, 상기 계측된 진공 압력에 따라서, 상기 복수의 진공 제어 밸브의 각각의 개방도를 조작하는 제어 공정을 구비한다.The means 15 is a vacuum control method of controlling the vacuum pressure and the flow of the process gas in the vacuum container which receives the supply of the process gas from the gas supply part and executes the process to the process object. This vacuum control method includes the steps of preparing each vacuum control valve connected between each of a plurality of gas outlets disposed at different positions in the vacuum container and the vacuum pump, and the process gas supplied to the process target. And a pressure measuring step of measuring a vacuum pressure, and a control step of manipulating respective opening degrees of the plurality of vacuum control valves in accordance with the measured vacuum pressure.

또한, 반도체의 제조 장치로 한정되지 않고, 반도체의 제조 방법에도 적용할 수 있고, 또한 진공 용기 내에 가스를 흘리는 프로세스 장치에 이용할 수 있다.Moreover, it is not limited to the manufacturing apparatus of a semiconductor, It is applicable to the manufacturing method of a semiconductor, and can also be used for the process apparatus which flows gas in a vacuum container.

제1 수단에 따르면, 프로세스 가스의 압력이나 유량뿐만 아니라, 제3 조작 파라미터로서 프로세스 가스의 방향의 조작이 가능해지므로, 반도체 프로세스의 조건 설정에 흐름의 방향이라고 하는 새로운 자유도를 제공할 수 있다.According to the first means, not only the pressure and the flow rate of the process gas but also the operation of the direction of the process gas as the third operation parameter can be provided, thereby providing a new degree of freedom, which is the direction of flow, for setting the conditions of the semiconductor process.

도 1은 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 진공 제어 시스템(10)의 평면도.
도 3은 진공 제어 시스템(10)의 제어 블록도.
도 4는 진공 제어 시스템(10)의 제어계의 작동 내용을 도시하는 흐름도.
도 5는 오프셋 밸브 개방도 지령치 취득 처리의 내용을 도시하는 흐름도.
도 6은 진공 제어 밸브(100)가 단일체에 의해 작동하는 모습을 도시하는 설명도.
도 7은 유효 배기 속도의 산출에 사용되는 계산식을 도시하는 설명도.
도 8은 변형예의 진공 제어 시스템(10a)의 구성을 도시하는 단면도.
도 9는 제2 실시 형태에 있어서의 비통전 시(밸브 완전 폐쇄)의 진공 제어 밸브(30)의 구성을 도시하는 단면도.
도 10은 비통전 시의 진공 제어 밸브(30)가 갖는 로드 커버(81)의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 11은 밸브 전개 시의 진공 제어 밸브(30)의 구성을 도시하는 단면도.
도 12는 진공 제어 밸브(30)의 진공 압력의 제어 시의 작동 상태를 도시하는 단면도.
도 13은 패킹(70)과 내주면(63) 사이의 마찰면을 도시하는 확대 단면도.
도 14는 패킹(70)의 장착 상태를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도.
도 15는 차단 하중 발생실(39)의 비가압 시의 상태를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도.
도 16은 차단 하중 발생실(39)로의 가압 시를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도.
도 17은 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)의 구성을 도시하는 모식도.
도 18은 실시 형태의 공기압 회로(22)의 구성과 작동 내용을 도시하는 모식도.
도 19는 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)의 제어 블록도.
도 20은 종래 기술의 진공 용기(710)의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 도시하는 설명도.
도 21은 종래 기술의 진공 용기(710)의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 도시하는 설명도.1 is a cross-sectional view showing a configuration of a vacuum control system 10 of a first embodiment.
2 is a plan view of the vacuum control system 10.
3 is a control block diagram of a vacuum control system 10.
4 is a flowchart showing the operation contents of the control system of the vacuum control system 10.
5 is a flowchart showing the contents of an offset valve opening degree command value acquisition process;
6 is an explanatory diagram showing how the vacuum control valve 100 operates by a single body.
7 is an explanatory diagram showing a calculation formula used for calculating the effective exhaust velocity.
8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vacuum control system 10a of a modification.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a vacuum control valve 30 at the time of non-energization (valve full closing) in the second embodiment. FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the rod cover 81 of the vacuum control valve 30 at the time of non-energization.
11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vacuum control valve 30 at the time of valve expansion.
12 is a cross-sectional view showing an operating state at the time of controlling the vacuum pressure of the vacuum control valve 30.
13 is an enlarged cross sectional view showing a friction surface between the packing 70 and the inner circumferential surface 63;
14 is a schematic diagram illustrating a sealing state by showing a mounting state of the packing 70.
15 is a schematic diagram illustrating a sealing principle by showing a state at the time of non-pressurization of the breaking load generating chamber 39.
FIG. 16: is a schematic diagram explaining sealing principle by showing the time of pressurization to the breaking load generating chamber 39. FIG.
FIG. 17: is a schematic diagram which shows the structure of the vacuum control system 20 of embodiment.
FIG. 18: is a schematic diagram which shows the structure and operation | movement content of the pneumatic circuit 22 of embodiment.
19 is a control block diagram of the vacuum control system 20 of the embodiment.
20 is an explanatory diagram showing a gas flow in the interior of the vacuum chamber 710 of the prior art.
Fig. 21 is an explanatory diagram showing a gas flow in the interior of the vacuum chamber 710 of the prior art.

이하, 본 발명을 구현화한 각 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, each embodiment which embodied this invention is described, referring drawings.

(A. 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템의 구성)(A. Configuration of Vacuum Control System of First Embodiment)

도 1은 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 2는 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)의 평면도이다. 진공 제어 시스템(10)은 화학 기상 성장(CVD) 공정을 실행하는 진공 용기(500)에 공급되는 가스의 흐름을 제어한다. 진공 제어 시스템(10)은 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)와, 1개의 터보 분자 펌프(300)를 구비하고 있다. 진공 제어 밸브(100)는 진공 용기(500)의 가스 배출구(561)와 터보 분자 펌프(300) 사이에 접속되어 있다. 진공 제어 밸브(200)는 진공 용기(500)의 가스 배출구(562)와 터보 분자 펌프(300) 사이에 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)는 동일한 구성을 갖고 있다. 터보 분자 펌프(300)에는 드라이 펌프(도시 생략)가 직렬로 접속되어 있다.FIG. 1: is sectional drawing which shows the structure of the vacuum control system 10 of 1st Embodiment. 2 is a plan view of the vacuum control system 10 of the first embodiment. The vacuum control system 10 controls the flow of gas supplied to the vacuum vessel 500 for performing a chemical vapor deposition (CVD) process. The vacuum control system 10 includes two vacuum control valves 100 and 200 and one turbomolecular pump 300. The vacuum control valve 100 is connected between the gas outlet 561 of the vacuum vessel 500 and the turbo molecular pump 300. The vacuum control valve 200 is connected between the gas outlet 562 of the vacuum vessel 500 and the turbo molecular pump 300. In this embodiment, the two vacuum control valves 100 and 200 have the same configuration. A dry pump (not shown) is connected in series with the turbomolecular pump 300.

진공 용기(500)는 프로세스 대상인 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼대(520)와, 웨이퍼(W)의 프로세스면(Ws)에 대해 가스를 분산하여 공급하는 가스 분산부(510)와, 진공 제어 밸브(100, 200)를 보호하기 위한 차폐판(530)과, 압력 계측부(631)를 구비하고 있다. 프로세스면(Ws)은, 본 제1 실시 형태에서는 웨이퍼대(520)에 의해 수평면, 즉 중력의 방향에 대해 수직인 면에 대해 평행해지도록 지지되어 있다. 가스 분산부(510)에는 진공 용기(500)의 외부로부터 가스를 공급하기 위한 가스 공급 파이프(512)와 지지 구조(도시 생략)가 접속되어 있다.The vacuum container 500 includes a wafer stage 520 for supporting the wafer W as a process target, a gas dispersion unit 510 for dispersing and supplying gas to the process surface Ws of the wafer W, and vacuum control. A shielding plate 530 for protecting the valves 100 and 200 and a pressure measuring unit 631 are provided. In the first embodiment, the process surface Ws is supported by the wafer stage 520 so as to be parallel to a horizontal plane, that is, a plane perpendicular to the direction of gravity. A gas supply pipe 512 and a support structure (not shown) are connected to the gas dispersion unit 510 for supplying gas from the outside of the vacuum container 500.

가스 분산부(510)는 프로세스면(Ws)에 대해 평행한 대향면(511)을 갖는다. 대향면(511)은 프로세스면(Ws)에 대해 대략 수직인 방향으로부터 가스류(FL)를 공급한다. 차폐판(530)은 가스 배출구(561, 562)의 각각을 덮는 원반 형상의 형상을 갖고 있다. 압력 계측부(631)는, 본 제1 실시 형태에서는 수평면 내에 있어서 프로세스 중심(Wc)의 근방의 압력을 검지하는 압력 검지부(632)를 갖고 있다. 본 명세서에서는, 「수평면 내에 있어서」라 함은, 수평면에 투영된 상태에 있어서라고 하는 의미이다. 프로세스 중심(Wc)은 프로세스가 실행되는 영역에 있어서 미리 설정된 위치이다. 프로세스가 실행되는 영역은 「프로세스 반응 영역」이라고도 불린다. 프로세스 반응 영역에 있어서는, 압력 손실이 거의 발생하지 않으므로, 압력 검지부(632)는 프로세스 반응 영역의 어디에 배치해도 좋다.The gas dispersion part 510 has an opposing surface 511 parallel to the process surface Ws. The opposing surface 511 supplies the gas flow FL from a direction substantially perpendicular to the process surface Ws. The shielding plate 530 has a disk-shaped shape covering each of the gas outlets 561 and 562. The pressure measurement part 631 has the pressure detection part 632 which detects the pressure of the vicinity of the process center Wc in a horizontal plane in this 1st Embodiment. In this specification, "in a horizontal plane" means the thing in the state projected on the horizontal plane. The process center Wc is a preset position in the area where the process is executed. The region in which the process is executed is also called a "process reaction region". Since pressure loss hardly occurs in the process reaction region, the pressure detection unit 632 may be disposed anywhere in the process reaction region.

진공 용기(500)의 하우징은, 도 1, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 가스 분산부(510)를 저장하는 돔 형상을 갖는 돔부(551)와, 2개의 가스 배출 배관(571, 572)과, 가대(554)를 통해 웨이퍼대(520)가 고정되어 있는 하부 하우징(553)을 구비하고 있다. 돔부(551)는 수평면 내에 있어서 프로세스 중심(Wc)의 근방에 가스 공급구(Gc)를 갖고 있다.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the housing of the vacuum container 500 includes a dome part 551 having a dome shape for storing the gas dispersion part 510, and two gas discharge pipes 571 and 572. And a lower housing 553 in which the wafer stand 520 is fixed via the mount 554. The dome part 551 has the gas supply port Gc in the vicinity of the process center Wc in a horizontal plane.

2개의 가스 배출 배관(571, 572)은, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평면 내에 있어서 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에 장비되어 있다. 2개의 가스 배출 배관(571, 572)에는 각각 진공 제어 밸브(100, 200)의 각각이 접속되어 있다. 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)도 수평면 내에 있어서 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에서 반대 방향으로 접속되어 있다.As can be seen from FIG. 2, the two gas discharge pipes 571 and 572 are equipped at positions where the process reaction regions are fitted to each other in the horizontal plane. The vacuum control valves 100 and 200 are respectively connected to two gas discharge pipes 571 and 572. The two vacuum control valves 100 and 200 are also connected in opposite directions at positions where the process reaction regions are fitted to each other in the horizontal plane.

진공 용기(500)의 가스의 흐름은 이하와 같다. 가스는, 도 1에 도시된 바와 같이 가스 공급구(Gc)로부터 진공 용기(500)로 공급된다. 가스 공급구(Gc)로부터 공급된 가스는, 전술한 바와 같이 가스 분산부(510)의 대향면(511)으로부터 프로세스면(Ws)에 대해 대략 수직인 방향으로부터 가스류(FL)로서 공급된다. 프로세스면(Ws)에 공급된 가스는 프로세스면(Ws)에서 CVD 처리를 실행하면서, 차폐판(530)을 우회하여 가스 배출구(561, 562)에 흡입된다. 가스 배출구(561, 562)에 흡입된 가스는 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)를 통해 터보 분자 펌프(300)로부터 배출된다. 터보 분자 펌프(300)는 입구(301)의 근방에 있어서 유효 배기 속도(Soa, Sob)(m^3/sec)를 발생시키고 있다. 유효 배기 속도(Soa)는 가스 배출구(561)를 경유하는 유로에 대한 분담분이다. 유효 배기 속도(Sob)는 가스 배출구(562)를 경유하는 유로에 대한 분담분이다. 2개의 유효 배기 속도(Soa, Sob)는, 제1 실시 형태에서는 서로 일치한다.The gas flow of the vacuum container 500 is as follows. The gas is supplied to the vacuum container 500 from the gas supply port Gc as shown in FIG. 1. The gas supplied from the gas supply port Gc is supplied as the gas flow FL from the opposite surface 511 of the gas dispersion unit 510 from a direction substantially perpendicular to the process surface Ws as described above. The gas supplied to the process surface Ws is sucked into the gas outlets 561 and 562 by bypassing the shielding plate 530 while performing the CVD process on the process surface Ws. The gas sucked into the gas outlets 561 and 562 is discharged from the turbo molecular pump 300 through the two vacuum control valves 100 and 200. The turbo molecular pump 300 generates effective exhaust speeds Soa and Sob (m ^ 3 / sec) in the vicinity of the inlet 301. The effective exhaust velocity Soa is the share of the flow path via the gas outlet 561. The effective exhaust velocity Sob is a share of the flow path via the gas outlet 562. The two effective exhaust speeds Soa and Sob coincide with each other in the first embodiment.

진공 제어 밸브(100)는 진공 용기(500)의 가스 배출구(561)와 접속된 상류측 유로(141)와, 터보 분자 펌프(300)에 접속된 하류측 유로(142)와, 상류측 유로(141)와 하류측 유로(142) 사이를 개폐하는 포펫 밸브체(110)와, 포펫 밸브체(110)를 폐쇄측으로 압박하는 압박 스프링(133)과, 압착 공기의 힘으로 포펫 밸브체(110)를 개방측으로 움직이는 실린더실(135)과, 실린더실(135)로 압착 공기를 유도하는 공기 유로(134)와, 공기 유로(134)에 공급하는 압착 공기를 조작하는 전공 제어 밸브(131)와, 전공 제어 밸브(131)에 압착 공기를 공급하기 위한 공기 포트(132)와, 전공 제어 밸브(131)로부터 압착 공기를 배출하는 배기 포트(137)(도 2 참조)를 구비하고 있다.The vacuum control valve 100 includes an upstream flow passage 141 connected to the gas outlet 561 of the vacuum vessel 500, a downstream flow passage 142 connected to the turbo molecular pump 300, and an upstream flow passage ( The poppet valve body 110 which opens and closes between the 141 and the downstream side flow path 142, the pressure spring 133 which presses the poppet valve body 110 to the closing side, and the poppet valve body 110 by the force of compressed air. A cylinder chamber 135 for moving the cylinder to the open side, an air passage 134 for guiding compressed air into the cylinder chamber 135, an electric field control valve 131 for manipulating the compressed air supplied to the air passage 134, It is provided with the air port 132 for supplying compressed air to the electromagnetic control valve 131, and the exhaust port 137 (refer FIG. 2) which discharges compressed air from the electromagnetic control valve 131. As shown in FIG.

하류측 유로(142)에는 유로 내부의 압력(P2a)을 계측하는 검지면(146)을 갖는 압력 센서(145)가 구비되어 있다. 진공 제어 밸브(200)에도 마찬가지로 유로 내부의 압력(P2b)을 계측하는 검지면(246)을 갖는 압력 센서(245)가 구비되어 있다. 포펫 밸브체(110)는 탄성 시일 부재(112)를 갖고, 압박 스프링(133)에 의해 밸브 시트(143)에 압박됨으로써 상류측 유로(141)와 하류측 유로(142) 사이를 차단할 수 있다.The downstream flow path 142 is provided with a pressure sensor 145 having a detection surface 146 for measuring the pressure P2a inside the flow path. Similarly, the vacuum control valve 200 is provided with the pressure sensor 245 which has the detection surface 246 which measures the pressure P2b inside a flow path. The poppet valve body 110 has the elastic sealing member 112, and can be interrupted between the upstream flow passage 141 and the downstream flow passage 142 by being pressed against the valve seat 143 by the pressing spring 133.

진공 제어 밸브(100)의 컨덕턴스 조작은 포펫 밸브체(110)의 리프트량을 조작함으로써 행해진다. 리프트량이라 함은, 본 명세서에서는 포펫 밸브체(110)와 밸브 시트(143) 사이의 거리(La)를 의미한다. 진공 제어 밸브(100)의 컨덕턴스는 리프트량(La)을 조정함으로써 상류측 유로(141)와 하류측 유로(142) 사이의 컨덕턴스로서 조작할 수 있다. 진공 제어 밸브(200)는 진공 제어 밸브(100)와 동일한 구성을 갖고, 동일한 방법으로 컨덕턴스를 조작할 수 있다. 하류측 유로(142)의 내부 압력은 이와 같은 컨덕턴스의 조작에 의해 변동된다. 이 내부 압력(P2a)은 하류측 유로(142)의 내부에 검지면(146)을 갖는 압력 센서(145)에 의해 계측되어, 컨트롤러(610)로 보내진다. 진공 제어 밸브(200)에 있어서도 마찬가지로 내부 압력(P2b)이 계측되어, 컨트롤러(610)로 보내진다.Conductance operation of the vacuum control valve 100 is performed by manipulating the lift amount of the poppet valve body 110. The lift amount means a distance La between the poppet valve body 110 and the valve seat 143 in the present specification. The conductance of the vacuum control valve 100 can be operated as the conductance between the upstream flow passage 141 and the downstream flow passage 142 by adjusting the lift amount La. The vacuum control valve 200 has the same configuration as the vacuum control valve 100 and can operate the conductance in the same manner. The internal pressure of the downstream side flow path 142 is changed by the operation of such conductance. This internal pressure P2a is measured by the pressure sensor 145 which has the detection surface 146 inside the downstream flow path 142, and is sent to the controller 610. Also in the vacuum control valve 200, the internal pressure P2b is similarly measured and sent to the controller 610.

(B. 제1 실시 형태의 진공 제어계의 구성과 작동 내용)(B. Configuration and Operation Contents of the Vacuum Control System of the First Embodiment)

도 3은 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)의 제어 블록도이다. 이 제어계는 진공 제어 밸브(100)의 포펫 밸브체(110)의 리프트량을 제어하는 제1 슬레이브 루프와, 진공 제어 밸브(200)의 포펫 밸브체(210)의 리프트량을 제어하는 제2 슬레이브 루프와, 진공 용기(500)의 내부 압력을 제어하는 마스터 루프를 갖는 이중 루프 구조의 캐스케이드 제어로서 구성되어 있다. 슬레이브 루프와 마스터 루프의 각 제어 루프는, 예를 들어 주지의 PID 제어계로서 구성할 수 있다. 슬레이브 루프와 마스터 루프는 각각 종속 제어부와 주제어부라고도 불린다.3 is a control block diagram of the vacuum control system 10 of the first embodiment. The control system includes a first slave loop for controlling the lift amount of the poppet valve body 110 of the vacuum control valve 100 and a second slave for controlling the lift amount of the poppet valve body 210 of the vacuum control valve 200. It is comprised as cascade control of the double loop structure which has a loop and the master loop which controls the internal pressure of the vacuum container 500. As shown in FIG. Each control loop of the slave loop and the master loop can be configured, for example, as a known PID control system. Slave loops and master loops are also called slave controllers and main control sections, respectively.

제1 슬레이브 루프는 전공 제어부(130)의 전공 제어 밸브(131)(도 1 참조)가 실린더실(135)의 압력을 조작하여, 포펫 밸브체(110)의 위치를 목표치에 근접시키는 것을 목적으로 하는 제어 루프이다. 전공 제어 밸브(131)는 실린더실(135)의 내부 압력을 조작하여, 압박 스프링(133)의 압박력과의 밸런스에 의해 리프트량을 조작할 수 있다. 목표치는 컨트롤러(610)에 의해 포펫 밸브체(110)의 리프트량을 나타내는 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)로서 전공 제어 밸브(131)에 부여된다. 포펫 밸브체(110)의 리프트량은 밸브체 위치 센서(138)에 의해 계측되어, 전공 제어 밸브(131)에 피드백된다. 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)는 공통 개방도 지령치라고도 불린다.The first slave loop is for the purpose of bringing the position of the poppet valve body 110 closer to the target value by operating the pressure of the cylinder chamber 135 by the electric field control valve 131 (see FIG. 1) of the electric field controller 130. Is a control loop. The electromotive control valve 131 can operate the internal pressure of the cylinder chamber 135, and can operate a lift amount by the balance with the pressing force of the press spring 133. FIG. The target value is provided to the electric power control valve 131 by the controller 610 as a reference valve opening degree command value pv1 indicating the lift amount of the poppet valve body 110. The lift amount of the poppet valve body 110 is measured by the valve body position sensor 138 and fed back to the electroporation control valve 131. The reference valve opening degree command value pv1 is also called a common opening degree command value.

제1 슬레이브 루프는 피드백량과 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)의 편차(δ1)를 작게 하도록 포펫 밸브체(110)의 리프트량을 조작한다. 이에 의해, 제1 슬레이브 루프는 포펫 밸브체(110)의 리프트량을 컨트롤러(610)로부터 부여된 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)에 근접해지도록 제어할 수 있다. 리프트량의 조작은 오리피스 직경을 조작하는 것과 물리적으로 등가이다.The first slave loop operates the lift amount of the poppet valve body 110 to reduce the deviation δ1 between the feedback amount and the reference valve opening degree command value pv1. As a result, the first slave loop can control the lift amount of the poppet valve body 110 to approach the reference valve opening degree command value pv1 provided from the controller 610. Manipulating the lift amount is physically equivalent to manipulating the orifice diameter.

또한, 리프트량 대신에, 실린더실(135)의 내부 압력을 계측하여 피드백량으로서 이용해도 좋다. 단, 리프트량을 피드백하면, 마스터 루프로부터의 지령치(제어 입력)와 리프트량(개방도)의 비선형성에 기인하는 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 이 정밀도의 저하는 오프셋값에 의해 각 진공 제어 밸브의 개방도 범위가 서로 시프트함으로써 발생한다. 본 구성은 개방도의 실측에 의해 개방도와 제어 입력의 선형성을 확보함으로써, 개방도 범위가 서로 시프트되어도 진공 제어 밸브의 특성 변화의 억제를 실현하고 있는 것이다.Instead of the lift amount, the internal pressure of the cylinder chamber 135 may be measured and used as the feedback amount. However, by feeding back the lift amount, it is possible to suppress a decrease in accuracy caused by nonlinearity between the command value (control input) and the lift amount (openness) from the master loop. This decrease in accuracy is caused by shifting the opening degree ranges of the respective vacuum control valves by an offset value. This configuration secures the linearity of the opening degree and the control input by the actual measurement of the opening degree, thereby realizing suppression of the characteristic change of the vacuum control valve even when the opening degree range is shifted from each other.

제2 슬레이브 루프는 목표치가 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)가 아니고 밸브 개방도 지령치(pv2)인 점에서, 제1 슬레이브 루프와 상이하고, 다른 구성을 공통으로 한다. 밸브 개방도 지령치(pv2)는 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)에 대해 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)를 가산함으로써 생성되는 지령치이다. 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)는 보정치 데이터 저장부(620)로부터 판독된 값이 이용된다. 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)는 제어계 전체가 정상 상태에서 안정되어 있을 때의 유효 배기 속도(Sa, Sb)(m^3/sec)가 서로 일치하도록 설정된 보정치이다. 보정치 데이터 저장부(620)는 오프셋값 저장부라고도 불린다.The second slave loop is different from the first slave loop in that the target value is not the reference valve opening degree command value pv1 but the valve opening degree command value pv2, and has a different configuration in common. The valve opening degree command value pv2 is a command value generated by adding the offset valve opening degree command value pva with respect to the reference valve opening degree command value pv1. The offset valve opening degree command value pva is a value read from the correction value data storage 620. The offset valve opening degree command value pva is a correction value set such that the effective exhaust speeds Sa and Sb (m ^ 3 / sec) coincide with each other when the whole control system is stable in a steady state. The correction value data storage 620 is also called an offset value storage.

유효 배기 속도(Sa1)(도 3 참조)는 프로세스 중심(Wc)으로부터 가스 배출구(561)(도 1 참조)를 경유하는 터보 분자 펌프(300)의 입구(301)까지의 유로와, 터보 분자 펌프(300)를 일체로 간주하여, 프로세스 중심(Wc)을 터보 분자 펌프(300)의 입구로서 취급했을 때의 배기 속도를 의미한다. 프로세스 중심(Wc)은 압력 계측부(631)에 의한 압력 계측 위치이다. 유효 배기 속도(Sa1)는 프로세스 중심(Wc)으로부터 터보 분자 펌프(300)의 입구(301)까지의 컨덕턴스에 의한 저감이 고려된 배기 속도이며, 프로세스 중심(Wc)에 있어서의 유효한 배기 속도로서의 의미를 갖고 있다. 한편, 유효 배기 속도(Sb1)(도 3 참조)는 프로세스 중심(Wc)으로부터 가스 배출구(562)(도 1 참조)를 경유하는 터보 분자 펌프(300)의 입구(301)까지의 컨덕턴스에 의한 저감이 고려된 배기 속도이며, 프로세스 중심(Wc)에 있어서의 유효한 배기 속도로서의 물리적 의미를 갖고 있다.The effective exhaust velocity Sa1 (see FIG. 3) is a flow path from the process center Wc to the inlet 301 of the turbo molecular pump 300 via the gas outlet 561 (see FIG. 1), and the turbo molecular pump. By considering 300 as an integral unit, it means the exhaust velocity when the process center Wc is treated as the inlet of the turbomolecular pump 300. The process center Wc is a pressure measurement position by the pressure measurement part 631. The effective exhaust velocity Sa1 is an exhaust velocity at which reduction due to conductance from the process center Wc to the inlet 301 of the turbomolecular pump 300 is considered, and means as an effective exhaust velocity at the process center Wc. Have On the other hand, the effective exhaust velocity Sb1 (see FIG. 3) is reduced by conductance from the process center Wc to the inlet 301 of the turbomolecular pump 300 via the gas outlet 562 (see FIG. 1). This is the considered exhaust velocity, and has a physical meaning as an effective exhaust velocity at the process center Wc.

유효 배기 속도(Sa1, Sb1)(m^3/sec)가 서로 일치한다고 하는 것은, 컨덕턴스의 조작에 의해, 터보 분자 펌프(300)가 프로세스 중심(Wc)에 있어서 동일한 유효 배기 속도를 발생시키고 있게 된다. 한편, 프로세스 중심(Wc)에서는, 가스 배출구(561)를 경유하는 루트와 가스 배출구(562)를 경유하는 루트가 동일한 압력을 공유하게 되므로, 동일한 배기 유량(Paㆍm^3/sec)이 실현되게 된다. 이에 의해, 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에 배치된 2개의 가스 배출구(561, 562)로부터 동일한 배기 유량으로 가스가 배출되게 된다.The fact that the effective exhaust speeds Sa1 and Sb1 (m ^ 3 / sec) coincide with each other means that the turbomolecular pump 300 generates the same effective exhaust rate at the process center Wc by the conductance. do. On the other hand, in the process center Wc, the route via the gas outlet 561 and the route via the gas outlet 562 share the same pressure, so that the same exhaust flow rate Pa · m ^ 3 / sec is realized. Will be. As a result, the gas is discharged at the same exhaust flow rate from the two gas outlets 561 and 562 disposed at the positions where the process reaction regions are sandwiched with each other.

마스터 루프는 컨트롤러(610)가 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)의 컨덕턴스를 조작하여, 진공 용기(500)의 프로세스 중심(Wc)의 근방의 압력을 압력 목표치(P1t)에 근접시키는 것을 목적으로 하는 제어 루프이다. 압력 목표치(P1t)는 프로세스에 적합한 값으로서 미리 설정된 고정 압력치이다. 밸브 개방도 지령치(pv2)는 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)에 대해 고정의 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)의 가산에 의해 보정된 값이므로, 밸브 개방도 지령치(pv2)와 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)는 일체로서 변동하게 된다. 이에 의해, 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)는 오프셋한 리프트량을 중심 위치로 하여 일체로 움직이게 되므로, 단일의 진공 제어 밸브에 의한 제어에 대해서도 거의 즉응성을 손상시키지 않고 간이하게 제어칙을 조성할 수 있다고 하는 이점을 갖고 있다.The master loop is intended for the controller 610 to operate the conductances of the two vacuum control valves 100 and 200 to bring the pressure near the process center Wc of the vacuum vessel 500 to the pressure target value P1t. This is a control loop. The pressure target value P1t is a fixed pressure value preset as a value suitable for the process. Since the valve opening degree command value pv2 is a value corrected by the addition of the fixed offset valve opening degree command value pva with respect to the reference valve opening degree command value pv1, the valve opening degree command value pv2 and the reference valve opening degree command value pv1 is fluctuated integrally. As a result, the two vacuum control valves 100 and 200 move integrally with the offset lift amount as the center position, so that the control principle can be easily simplified without compromising almost instantaneous control even with the control by a single vacuum control valve. It has the advantage of being able to form.

도 4는 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)의 제어계의 작동 내용을 도시하는 흐름도이다. 스텝 S100에서는, 사용자는 오프셋 밸브 개방도 지령치 취득 처리를 실행한다. 오프셋 밸브 개방도 지령치 취득 처리는 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)의 각각을 개별로 작동시켜 특성 데이터를 취득하고, 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)를 취득하는 처리이다. 오프셋 밸브 개방도 지령치 취득 처리의 내용의 상세는 후술한다.4 is a flowchart showing the operation contents of the control system of the vacuum control system 10 of the first embodiment. In step S100, the user executes the offset valve opening degree command value acquisition process. The offset valve opening degree command value acquisition process is a process of acquiring the characteristic data by operating each of the two vacuum control valves 100 and 200 separately, and obtaining the offset valve opening degree command value pva. The details of the contents of the offset valve opening degree command value acquisition process will be described later.

스텝 S200에서는, 사용자는 압력 목표치 입력 처리를 행한다. 압력 목표치 입력 처리라 함은, 미리 설정된 고정 목표치인 압력 목표치(P1t)를 컨트롤러(610)에 입력하는 처리이다. 압력 목표치(P1t)는 진공 용기(500)에서 실행시키는 프로세스에 적합한 값으로서 결정된다.In step S200, the user performs a pressure target value input process. The pressure target value input process is a process of inputting the pressure target value P1t, which is a preset fixed target value, to the controller 610. The pressure target value P1t is determined as a value suitable for the process performed in the vacuum vessel 500.

스텝 S300에서는, 컨트롤러(610)는 기준 밸브 개방도 지령치 결정 처리를 실행한다. 기준 밸브 개방도 지령치 결정 처리라 함은, 진공 용기(500)의 내부의 계측 압력과 압력 목표치(P1t)의 편차(δm)에 따라서 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)를 차차 산출하는 처리이다. 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)는 미리 컨트롤러(610)에 저장되어 있는 제어칙에 기초하여 결정된다. 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)는 진공 제어 밸브(100)를 제어하는 제1 슬레이브 루프의 목표치로서 이용된다.In step S300, the controller 610 executes the reference valve opening degree command value determination processing. The reference valve opening degree command value determination processing is a process of gradually calculating the reference valve opening degree command value pv1 in accordance with the deviation δm between the measured pressure inside the vacuum vessel 500 and the pressure target value P1t. The reference valve opening degree command value pv1 is determined based on a control rule stored in the controller 610 in advance. The reference valve opening degree command value pv1 is used as a target value of the first slave loop for controlling the vacuum control valve 100.

스텝 S400에서는 오프셋 밸브 개방도 지령치 가산 처리가 실행된다. 오프셋 밸브 개방도 지령치 가산 처리라 함은, 보정치 데이터 저장부(620)로부터 판독된 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)가 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)에 대해 가산되는 처리이다. 이 가산 처리에 의해, 밸브 개방도 지령치(pv2)가 생성된다. 밸브 개방도 지령치(pv2)는 진공 제어 밸브(200)를 제어하는 제2 슬레이브 루프의 목표치로서 이용된다. 이와 같이, 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)는 서로 오프셋한 목표치인 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)와, 밸브 개방도 지령치(pv2)를 목표치로 하여 일체적으로 제어된다.In step S400, an offset valve opening degree command value addition process is performed. The offset valve opening degree command value addition process is a process in which the offset valve opening degree command value pva read out from the correction value data storage unit 620 is added to the reference valve opening degree command value pv1. The valve opening degree command value pv2 is generated by this addition process. The valve opening degree command value pv2 is used as a target value of the second slave loop for controlling the vacuum control valve 200. In this way, the two vacuum control valves 100 and 200 are integrally controlled by setting the reference valve opening degree command value pv1 which is a target value offset from each other and the valve opening degree command value pv2 as target values.

스텝 S500에서는 리프트량 조작 처리가 실행된다. 리프트량 조작 처리는 2개의 포펫 밸브체(110, 210)의 각각이 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)와, 밸브 개방도 지령치(pv2)에 따라서 조작되는 처리이다. 이에 의해, 실질적으로 진공 제어 밸브(100, 200)의 오리피스 직경이 조작되고, 진공 제어 밸브(100, 200)의 컨덕턴스가 조작되게 된다.In step S500, the lift amount operation processing is executed. The lift amount operation processing is a process in which each of the two poppet valve bodies 110 and 210 is operated in accordance with the reference valve opening degree command value pv1 and the valve opening degree command value pv2. As a result, the orifice diameters of the vacuum control valves 100 and 200 are substantially operated, and the conductance of the vacuum control valves 100 and 200 is operated.

스텝 S600에서는 진공 용기 내 압력 계측 처리가 실행된다. 진공 용기 내 압력 계측 처리라 함은, 압력 계측부(631)에 의해 진공 용기(500)의 내부 압력이 계측되는 처리이다. 계측 위치는 진공 용기(500) 중의 프로세스 중심(Wc)의 근방이다. 이에 의해, 프로세스 중심(Wc)의 근방의 압력이 압력 목표치(P1t)에 근접하도록 제어되는 동시에, 진공 제어 밸브(100, 200)의 양쪽으로부터 균등하게 가스가 배출되게 된다.In step S600, the pressure measurement process in a vacuum container is performed. The pressure measuring process in a vacuum container is the process by which the internal pressure of the vacuum container 500 is measured by the pressure measuring part 631. The measurement position is near the process center Wc in the vacuum vessel 500. Thereby, while the pressure in the vicinity of the process center Wc is controlled to approach the pressure target value P1t, the gas is discharged evenly from both of the vacuum control valves 100 and 200.

이와 같이, 본 제1 실시 형태는 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)를 취득할 수 있으면, 단일의 진공 제어 밸브에 의한 제어에 대해서도 거의 즉응성을 손상시키지 않고 간이하게 제어칙을 조성할 수 있다.As described above, in the first embodiment, if the offset valve opening degree command value pva can be obtained, the control principle can be easily established without almost impairing the immediate control even with the control by the single vacuum control valve.

(C. 제1 실시 형태에 있어서의 오프셋 밸브 개방도 지령치의 취득 방법)(C. Acquisition method of offset valve opening degree command value in 1st embodiment)

도 5는 제1 실시 형태의 오프셋 밸브 개방도 지령치 취득 처리의 내용을 도시하는 흐름도이다. 스텝 S110에서는, 사용자는 진공 제어 밸브(200)를 폐쇄한다. 이에 의해, 진공 제어 밸브(200)의 작동에 의한 영향을 배제하여, 진공 제어 밸브(100)에 의한 배기의 특성 데이터를 취득할 수 있다.5 is a flowchart showing the contents of the offset valve opening degree command value acquisition process according to the first embodiment. In step S110, the user closes the vacuum control valve 200. Thereby, the influence by the operation | movement of the vacuum control valve 200 is eliminated, and the characteristic data of exhaust by the vacuum control valve 100 can be acquired.

도 6은 제1 실시 형태의 진공 제어 밸브(100)가 단일체에 의해 작동하는 모습을 도시하는 설명도이다. 도 6의 예에서는, 진공 제어 밸브(200)가 폐쇄되어 있는 동시에, 진공 제어 밸브(100)가 개방 상태로 되어 있으므로, 공급된 모든 가스는 가스 배출구(561)를 통해 진공 제어 밸브(100)에 흡입되게 된다. 이와 같이, 진공 제어 밸브(100)의 특성 데이터를 취득할 수 있는 상태로 되어 있는 것을 알 수 있다.FIG. 6: is explanatory drawing which shows the mode that the vacuum control valve 100 of 1st Embodiment operates by a single body. In the example of FIG. 6, since the vacuum control valve 200 is closed and the vacuum control valve 100 is in an open state, all the supplied gas is supplied to the vacuum control valve 100 through the gas outlet 561. Inhalation will occur. In this way, it can be seen that the characteristic data of the vacuum control valve 100 can be acquired.

스텝 S120에서는, 사용자는 목표치를 설정한다. 목표치는 프로세스 중심(Wc)의 근방의 압력 목표치(P1t)와, 가스 공급구(Gc)로부터의 가스 공급량(Q/2)이다. 압력 목표치(P1t)는 상정되는 프로세스에 적합한 진공 압력으로서 설정된다. 가스 공급량(Q/2)은 상정되는 프로세스에 적합한 유량(Q) 중, 진공 제어 밸브(100)와 터보 분자 펌프(300)가 분담하는 유량으로서 절반으로 설정된다.In step S120, the user sets a target value. The target value is the pressure target value P1t in the vicinity of the process center Wc and the gas supply amount Q / 2 from the gas supply port Gc. The pressure target value P1t is set as a vacuum pressure suitable for the assumed process. The gas supply amount Q / 2 is set at half as the flow rate which the vacuum control valve 100 and the turbo molecular pump 300 share among the flow rates Q suitable for the assumed process.

스텝 S130에서는, 사용자는 진공 제어 밸브(100)에 의한 진공 제어를 실행시킨다. 이 진공 제어의 준비로서, 사용자는 터보 분자 펌프(300)에 직렬로 접속된 드라이 펌프(도시하지 않음)에 의해 진공화를 행하여, 진공 용기(500)의 내부 압력을 분자 영역까지 저하시킨다. 다음에, 터보 분자 펌프(300)를 기동하여 안정 운전 상태로 한다.In step S130, the user executes vacuum control by the vacuum control valve 100. In preparation for this vacuum control, the user is evacuated by a dry pump (not shown) connected in series with the turbomolecular pump 300 to lower the internal pressure of the vacuum vessel 500 to the molecular region. Next, the turbomolecular pump 300 is started to a stable operation state.

진공 용기(500)의 내부 압력이 압력 목표치(P1t)의 근방에 도달하면, 사용자는, 유량(Q/2)으로 가스의 공급을 개시하는 동시에, 진공 제어 밸브(100)에 의한 진공 제어를 기동시킨다. 이 제어는, 도 3의 제어계에 있어서, 마스터 루프와 제1 슬레이브 루프가 기능하고, 제2 슬레이브 루프가 정지한 상태에 있어서의 캐스케이드 제어로서 작동하게 된다. 가스는, 본 제1 실시 형태의 가스 공급 제어에서는 가스 공급량(Q/2)이 설정치로 되고, 그 설정치로 안정적으로 공급되게 된다.When the internal pressure of the vacuum vessel 500 reaches the vicinity of the pressure target value P1t, the user starts supply of gas at the flow rate Q / 2 and starts the vacuum control by the vacuum control valve 100. Let's do it. In the control system of FIG. 3, this control is operated as cascade control in a state where the master loop and the first slave loop function, and the second slave loop is stopped. In the gas supply control according to the first embodiment of the present invention, the gas supply amount Q / 2 becomes a set value, and the gas is stably supplied at the set value.

컨트롤러(610)는, 도 8에 도시된 바와 같이 진공 제어 밸브(100)에 기준 밸브 개방도 지령치(pv1)를 송신하여, 진공 압력(P1)을 압력 목표치(P1t)에 근접시키는 제어를 실행한다. 컨트롤러(610)는 터보 분자 펌프(300)의 입구 압력(P2a)과, 리프트량(La)을 진공 제어 밸브(100)로부터 취득한다. 입구 압력(P2a)은 하류측 유로(142)의 압력으로서 검지면(146)을 갖는 압력 센서(145)로 계측되어, 컨트롤러(610)로 송신된다. 리프트량(La)은 밸브체 위치 센서(138)로부터 전공 제어 밸브(131)를 통해 컨트롤러(610)로 송신된다.The controller 610 transmits the reference valve opening degree command value pv1 to the vacuum control valve 100 as shown in FIG. 8, and performs control of bringing the vacuum pressure P1 close to the pressure target value P1t. . The controller 610 acquires the inlet pressure P2a and the lift amount La of the turbo molecular pump 300 from the vacuum control valve 100. Inlet pressure P2a is measured by the pressure sensor 145 which has the detection surface 146 as the pressure of the downstream flow path 142, and is transmitted to the controller 610. The lift amount La is transmitted from the valve body position sensor 138 to the controller 610 via the electric field control valve 131.

스텝 S140에서는, 컨트롤러(610)는 미리 설정된 안정 조건을 만족시킨 것을 검지하고, 그 검지에 따라서 리프트량(La)을 보정치 데이터 저장부(620)에 저장한다. 안정 조건은, 예를 들어 마스터 루프의 편차(δm)와 제1 슬레이브 루프의 편차(δ1)의 양쪽이 일정 시간만큼 미리 설정된 임계치보다도 작은 것으로 해도 좋다. 컨트롤러(610)는, 또한 진공 제어 밸브(100)의 유효 배기 속도(Sa1)를 산출하여 보정치 데이터 저장부(620)에 저장한다.In step S140, the controller 610 detects that the predetermined stable condition is satisfied, and stores the lift amount La in the correction value data storage unit 620 according to the detection. The stable condition may be, for example, that both of the deviation δm of the master loop and the deviation δ1 of the first slave loop are smaller than the preset threshold for a predetermined time. The controller 610 further calculates the effective exhaust velocity Sa1 of the vacuum control valve 100 and stores it in the correction value data storage 620.

도 7은 유효 배기 속도(Sa1)의 산출에 사용되는 계산식을 도시하는 설명도이다. 유효 배기 속도(Sa1)는 이하와 같이 하여 산출된다. 첫째로, 컨트롤러(610)는 계산식 F2(도 7 참조)를 사용하여 프로세스 중심(Wc)의 근방으로부터 터보 분자 펌프(300)의 입구까지의 컨덕턴스(C)를 산출한다. 둘째로, 컨트롤러(610)는 계산식 F4를 사용하여 컨덕턴스(C)와, 터보 분자 펌프(300)의 배기 속도(Sa2)로부터 유효 배기 속도(Sa1)를 산출한다. 여기서, 컨덕턴스(C)는 프로세스 중심(Wc)의 근방에서 압력 계측부(631)에 의해 계측되는 계측 압력(P1m)과, 압력 센서(122)에 의해 계측되는 터보 분자 펌프(300)의 입구 압력(P2a)의 계측치로부터 산출할 수 있다. 한편, 터보 분자 펌프(300)의 배기 속도(Sa2)는 연속의 식 F5에 의해 산출할 수 있다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(610)는 진공 제어 밸브(100)의 유효 배기 속도(Sa1)를 산출하고, 산출 결과를 보정치 데이터 저장부(620)에 저장한다.7 is an explanatory diagram showing a calculation formula used for calculating the effective exhaust speed Sa1. The effective exhaust speed Sa1 is calculated as follows. First, the controller 610 calculates the conductance C from the vicinity of the process center Wc to the inlet of the turbo molecular pump 300 using the formula F2 (see FIG. 7). Secondly, the controller 610 calculates the effective exhaust velocity Sa1 from the conductance C and the exhaust velocity Sa2 of the turbomolecular pump 300 using the formula F4. Here, the conductance C is the measurement pressure P1m measured by the pressure measuring unit 631 in the vicinity of the process center Wc and the inlet pressure of the turbomolecular pump 300 measured by the pressure sensor 122. It can calculate from the measured value of P2a). In addition, the exhaust velocity Sa2 of the turbomolecular pump 300 can be computed by the continuous formula F5. In this way, the controller 610 calculates the effective exhaust speed Sa1 of the vacuum control valve 100, and stores the calculation result in the correction value data storage unit 620.

계산식 F1 내지 F4는 진공 이론에 기초하는 것이며 이하와 같이 결정되어 있다. 계산식 F2는 계산식 F1을 수학적으로 변형하여 도출된 것이다. 계산식 F1은 컨덕턴스의 정의식에 대해, 가스 공급량(Q/2)과, 터보 분자 펌프(300)의 입구 압력(P2a)의 계측치와, 프로세스 중심(Wc)의 근방의 진공 압력(P1)(계측치)을 대입한 것이다. 계산식 F4는 계산식 F3을 수학적으로 변형하여 도출된 것이다. 계산식 F3은 배기 속도와, 컨덕턴스와, 유효 배기 속도(Sa1)의 관계를 나타내는 이론식이다. 한편, 계산식 F5는 가스의 흐름을 압축성 유체의 1차원 흐름으로서 취급하여, 질량 유량이 일정한 것을 이용하여 결정된 것이다.Formulas F1 to F4 are based on the vacuum theory and are determined as follows. Formula F2 is derived by mathematically modifying Formula F1. Calculation formula F1 is the gas supply amount Q / 2, the measured value of the inlet pressure P2a of the turbomolecular pump 300, and the vacuum pressure P1 (measurement value) near the process center Wc with respect to the definition formula of conductance. Is substituted. Formula F4 is derived by mathematically modifying Formula F3. Calculation formula F3 is a theoretical formula showing the relationship between the exhaust velocity, the conductance, and the effective exhaust velocity Sa1. On the other hand, the formula F5 is determined by treating the gas flow as a one-dimensional flow of the compressive fluid and using a constant mass flow rate.

또한, 제1 실시 형태에서는 발명 개념을 알기 쉽게 설명하기 위해, 터보 분자 펌프(300)의 입구 압력(P2a)의 계측치로부터 컨덕턴스(C)를 산출하고 있다. 그러나, 제1 실시 형태의 진공 용기(500)에서는 프로세스 중심(Wc)의 근방에서 압력 계측부(631)에 의해 계측되는 계측 압력(P1m)이 압력 목표치(P1t)에 일치했을 때의 리프트량(La)을 취득하면 충분하다. 이에 의해, 프로세스에 적합한 유량(분담분＝Q/2)에 있어서, 적절한 압력(P1t)을 실현하는 밸브 리프트량(La)을 취득할 수 있게 되기 때문이다. 바꾸어 말하면, 가스 공급량(Q/2)에 있어서, 프로세스 중심(Wc)의 근방에 있어서의 적절한 유효 배기 속도(Sa1)를 실현하는 밸브 리프트량(La)을 취득할 수 있게 되기 때문이다(P1×Sa1＝Q/2). 이와 같이, 컨덕턴스(C)의 산출은 반드시 필요하지는 않다.In addition, in 1st Embodiment, in order to demonstrate the concept of invention easily, conductance C is computed from the measured value of the inlet pressure P2a of the turbomolecular pump 300. FIG. However, in the vacuum container 500 of 1st Embodiment, the lift amount La when the measured pressure P1m measured by the pressure measuring part 631 in the vicinity of the process center Wc matches the pressure target value P1t. ) Is enough to get. This is because the valve lift amount La for realizing the appropriate pressure P1t can be obtained at a flow rate (partial share = Q / 2) suitable for the process. In other words, in the gas supply amount Q / 2, the valve lift amount La for realizing an effective effective exhaust speed Sa1 in the vicinity of the process center Wc can be obtained (P1 ×). Sa1 = Q / 2). In this way, the calculation of the conductance C is not necessary.

스텝 S150에서는, 사용자는 진공 제어 밸브(100)에 의한 제어를 정지하여 밸브 폐쇄한다. 진공 제어 밸브(100)의 폐쇄는 가스 공급을 정지한 후 실행한다. 터보 분자 펌프(300)의 정지는 터보 분자 펌프(300)의 파손을 방지하기 위해, 진공 제어 밸브(100)의 폐쇄 후에 실행한다.In step S150, the user stops control by the vacuum control valve 100 to close the valve. The closing of the vacuum control valve 100 is executed after stopping the gas supply. The stop of the turbomolecular pump 300 is performed after the closing of the vacuum control valve 100 to prevent breakage of the turbomolecular pump 300.

스텝 S160에서는, 사용자는 진공 제어 밸브(200)의 목표치를 설정한다. 설정 목표치는 진공 제어 밸브(200)의 목표치와 동일하다. 즉, 목표치는 프로세스 중심(Wc)의 근방의 압력 목표치(P1t)와, 가스 공급구(Gc)로부터의 가스 공급량[Q/2 : 진공 제어 밸브(200)의 분담분]이다.In step S160, the user sets a target value of the vacuum control valve 200. The set target value is the same as the target value of the vacuum control valve 200. That is, the target value is the pressure target value P1t in the vicinity of the process center Wc and the gas supply amount [Q / 2: the share of the vacuum control valve 200] from the gas supply port Gc.

스텝 S170에서는, 사용자는 진공 제어 밸브(200)에 의한 진공 제어를 실행시킨다. 진공 제어의 방법은 진공 제어 밸브(100)에 의한 진공 제어(스텝 S130)와 동일하다. 스텝 S180에서는, 컨트롤러(610)는 미리 설정된 안정 조건을 만족시킨 것을 검지하고, 그 검지에 따라서 리프트량(Lb)을 보정치 데이터 저장부(620)에 저장한다. 리프트량(Lb)의 취득 방법은 리프트량(La)의 취득 방법과 동일하다.In step S170, the user executes vacuum control by the vacuum control valve 200. The method of vacuum control is the same as that of vacuum control by the vacuum control valve 100 (step S130). In step S180, the controller 610 detects that the preset stable condition is satisfied, and stores the lift amount Lb in the correction value data storage unit 620 according to the detection. The acquisition method of the lift amount Lb is the same as the acquisition method of the lift amount La.

이에 의해, 각 분담 유량(Q/2)에 있어서, 프로세스 중심(Wc)의 압력 목표치(P1t)에 일치했을 때의 진공 제어 밸브(100)의 리프트량(La)과 이때의 지령치(Ca)와, 진공 제어 밸브(200)의 리프트량(Lb)과 이때의 지령치(Cb)를 각각 취득할 수 있게 된다. 리프트량(La)은 분담 유량(Q/2)에 있어서, 프로세스 중심(Wc)의 압력을 압력 목표치(P1t)로 하기 위한 진공 제어 밸브(100)의 리프트량이다. 리프트량(Lb)은 분담 유량(Q/2)에 있어서, 프로세스 중심(Wc)의 압력을 압력 목표치(P1t)로 하기 위한 진공 제어 밸브(200)의 리프트량이다.Thereby, in each shared flow volume Q / 2, the lift amount La of the vacuum control valve 100, and the command value Ca at this time, when it matches the pressure target value P1t of the process center Wc, The lift amount Lb of the vacuum control valve 200 and the command value Cb at this time can be acquired, respectively. The lift amount La is a lift amount of the vacuum control valve 100 for setting the pressure at the process center Wc as the pressure target value P1t in the shared flow rate Q / 2. The lift amount Lb is the lift amount of the vacuum control valve 200 for setting the pressure at the process center Wc as the pressure target value P1t in the shared flow rate Q / 2.

따라서, 양쪽의 진공 제어 밸브(100, 200)에 의한 진공 제어를 기능시키면, 가스 공급량(Q)에 있어서, 양쪽에 동일한 분담 유량(Q/2)으로 배기되게 된다. 이 진공 제어는 진공 제어 밸브(100, 200)의 각각의 컨덕턴스 조작에 의해, 가스 배출구(561)를 경유하는 루트와 가스 배출구(562)를 경유하는 루트에 의해 프로세스 중심(Wc)에 있어서 발생시키고 있는 유효 배기 속도(Sa1, Sb1)(m^3/sec)를 서로 일치시키는 제어로서 파악할 수도 있다. 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)는 지령치(Ca)와 지령치(Cb)의 차로서 산출할 수 있다.Therefore, when the vacuum control by the vacuum control valves 100 and 200 of both functions is functioned, it will be exhausted by the same allocating flow rate Q / 2 in both gas supply amount Q. FIG. This vacuum control is generated at the process center Wc by a route through the gas outlet 561 and a route through the gas outlet 562 by conductance of each conductance of the vacuum control valves 100 and 200. The effective exhaust speeds Sa1 and Sb1 (m ^ 3 / sec) which are present can also be regarded as control to coincide with each other. The offset valve opening degree command value pva can be calculated as a difference between the command value Ca and the command value Cb.

이와 같이, 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)은 반자동적으로 오프셋 밸브 개방도 지령치(pva)를 산출하여, 보정치 데이터 저장부(620)에 저장할 수 있다. 이에 의해, 제1 실시 형태의 제어계를 기능시킬 수 있다. 이 결과, 프로세스면(Ws)에 있어서의 가스의 흐름이 진공 제어계에 있어서의 진공 제어 밸브의 작동에 영향을 억제하여, 프로세스면(Ws)의 근방에서 균일한 흐름을 실현시킬 수 있다.Thus, the vacuum control system 10 of 1st Embodiment can calculate the offset valve opening degree command value pva semi-automatically, and can store it in the correction value data storage part 620. As shown in FIG. Thereby, the control system of 1st Embodiment can be made to function. As a result, the flow of the gas in the process surface Ws can suppress the influence on the operation | movement of the vacuum control valve in a vacuum control system, and it can realize the uniform flow in the vicinity of the process surface Ws.

제1 실시 형태에서는, 특히 2개의 진공 제어 밸브(100, 200)가 일체로서 움직이고, 밸브의 개구부의 중심도 중력 방향에 대해 마찬가지로 움직이므로, 밸브의 개구부의 중심 이동에 기인하는 가스의 흐름의 치우침도 효과적으로 억제되게 된다.In the first embodiment, in particular, the two vacuum control valves 100 and 200 move integrally, and the center of the opening of the valve also moves in the same way with respect to the direction of gravity, so that the flow of gas due to the center movement of the opening of the valve is biased. Also effectively suppressed.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 진공 제어 밸브(100)측에 있어서, 압력 센서(145)(도 6 참조)로 하류측 유로에 있어서 유로 내부의 압력을 계측하는 구성으로 하고 있지만, 도 8에 도시되는 변형예와 같이 가스 배출구(561, 562)의 각각에서 압력을 계측하는 구성으로 해도 좋다. 이 변형예에서는, 가스 배출구(561)의 내부에 압력 검지면(582a)을 갖는 압력 센서(581a)로 가스 배출구(561)의 압력을 계측하고 있다. 또한, 진공 제어 밸브(200)측에 있어서는, 마찬가지로 유로 내부의 압력(P2b)을 계측하는 검지면(582b)을 갖는 압력 센서(581b)가 구비되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서도, 계산식 F1 내지 F5를 사용하여 상술한 실시 형태와 동일한 취급이 가능하기 때문이다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the pressure sensor 145 (refer FIG. 6) is made the structure which measures the pressure in an inside of a flow path in the downstream flow path by the vacuum control valve 100 side, it is shown in FIG. It is good also as a structure which measures a pressure in each of the gas discharge ports 561 and 562 like a modified example shown. In this modified example, the pressure of the gas discharge port 561 is measured by the pressure sensor 581a which has the pressure detection surface 582a inside the gas discharge port 561. Moreover, on the vacuum control valve 200 side, the pressure sensor 581b which has the detection surface 582b which similarly measures the pressure P2b inside a flow path is provided. Also in such a structure, the same handling as that of embodiment mentioned above using calculation formula F1-F5 is possible.

이와 같이, 압력의 계측 위치는 가스 배출구(561)와 터보 분자 펌프의 입구(301) 사이의 어느 한쪽의 위치와, 가스 배출구(562)와 터보 분자 펌프의 입구(301) 사이의 어느 한쪽의 위치에 장비되어 있으면 좋다. 단, 상술한 실시예와 같이 진공 제어 밸브(100, 200)의 하류에서 압력(P2a, P2b)을 계측하면, 밸브 리프트량에 대해 예민하게 압력(P2a, P2b)이 변동되므로, 높은 정밀도로 오프셋 밸브 개방도 지령치를 취득할 수 있다는 이점이 있다.As such, the measurement position of the pressure is either one of the position between the gas outlet 561 and the inlet 301 of the turbomolecular pump, and one of the position between the gas outlet 562 and the inlet 301 of the turbomolecular pump. It is good to be equipped with. However, if the pressures P2a and P2b are measured downstream of the vacuum control valves 100 and 200 as in the above-described embodiment, the pressures P2a and P2b fluctuate sensitively to the valve lift amount, so that they are offset with high precision. There is an advantage that a valve opening degree command value can be obtained.

[D. 제2 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)의 구성][D. Configuration of Vacuum Control System 20 of Second Embodiment]

제2 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)은 저히스테리시스 특성을 갖는 복수의 진공 제어 밸브(30)를 사용하고 있는 점에서 제1 실시 형태의 진공 제어 시스템(10)과 상이하다. 진공 제어 밸브(30)는 저히스테리시스 특성을 가지므로, 고 응답성이고 또한 정밀한 컨덕턴스 조작을 가능하게 하고, 이에 의해 반응 가스의 흐름의 벡터 조작성을 현저하게 향상시킬 수 있다.The vacuum control system 20 of the second embodiment differs from the vacuum control system 10 of the first embodiment in that a plurality of vacuum control valves 30 having low hysteresis characteristics are used. Since the vacuum control valve 30 has a low hysteresis characteristic, it enables high responsiveness and precise conductance operation, thereby remarkably improving the vector operability of the flow of the reaction gas.

또한, 이하의 설명에서는, 단일의 진공 제어 밸브(30)와, 단일의 진공 제어 밸브(30)를 조작하는 시스템이 설명되어 있지만, 본 발명으로의 적용에 있어서는 제1 실시 형태의 진공 제어 밸브(100, 200)의 각각으로 치환되게 된다.In addition, although the system which operates the single vacuum control valve 30 and the single vacuum control valve 30 is demonstrated in the following description, in the application to this invention, the vacuum control valve of 1st Embodiment ( 100 and 200).

도 9는 비통전 시(밸브 완전 폐쇄)의 진공 제어 밸브(30)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 10은 비통전 시의 진공 제어 밸브(30)가 갖는 로드 커버(81)의 구성을 도시하는 확대 단면도이다. 도 11은 밸브 전개 시의 진공 제어 밸브(30)의 구성을 도시하는 단면도이다. 진공 제어 밸브(30)는 제어 밸브 본체(43)와, 실린더 튜브(31)와, 동작 부재(32)를 구비하고 있다. 제어 밸브 본체(43)는 동작 부재(32)의 이동 방향(축선 방향)으로 연장되는 원통 형상의 형상을 갖고 있다. 제어 밸브 본체(43)에는 축선 방향에 있어서 실린더 튜브(31)측에 개방되는 대략 원기둥 형상의 오목부인 밸브 박스(45)가 형성되어 있다. 밸브 박스(45)의 개구부는 동작 부재(32)가 미끄럼 이동 가능하게 관통하고 있는 관통 구멍(82)을 갖는 로드 커버(81)에 의해 막혀 있다.9 is a cross-sectional view showing the configuration of the vacuum control valve 30 at the time of non-energization (valve closing). 10 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the rod cover 81 of the vacuum control valve 30 at the time of non-energization. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the vacuum control valve 30 at the time of valve expansion. The vacuum control valve 30 is provided with the control valve main body 43, the cylinder tube 31, and the operation member 32. The control valve body 43 has a cylindrical shape extending in the movement direction (axial direction) of the operation member 32. The control valve main body 43 is formed with a valve box 45 which is a substantially cylindrical recess that is opened on the cylinder tube 31 side in the axial direction. The opening of the valve box 45 is blocked by a rod cover 81 having a through hole 82 through which the operation member 32 slides.

동작 부재(32)는 밸브 박스(45)에 있어서 진공 제어 밸브(30)의 밸브 개방도를 조작하는 밸브체(33)와, 관통 구멍(82)을 관통하는 로드(32r)와, 로드(32r)의 단부에 접속되어 있는 피스톤(51)을 구비하고 있다. 밸브체(33)는 로드(32r)에 접속되어 있고, 동작 부재(32)를 축 방향으로 이동시켜 리프트량(La)을 변화시킬수 있다. 리프트량(La)은, 본 실시 형태에서는 밸브 개방도에 상당한다. 동작 부재(32)는 동작부에 상당한다.The operation member 32 includes a valve body 33 for manipulating the valve opening degree of the vacuum control valve 30 in the valve box 45, a rod 32r passing through the through hole 82, and a rod 32r. The piston 51 is connected to the edge part. The valve body 33 is connected to the rod 32r, and can move the operation member 32 in the axial direction to change the lift amount La. The lift amount La corresponds to the valve opening degree in the present embodiment. The operation member 32 corresponds to an operation part.

밸브체(33)는 제어 밸브 본체(43)에 형성되어 있는 밸브 시트(42)에 접촉함으로써 유로를 차단하는 기능을 갖고 있다. 유로의 차단은 밸브 박스(45)의 내부에 있어서 밸브체(33)를 밸브 시트(42)에 접촉시키고 2차측 포트(44)를 밸브 박스(45)로부터 격리함으로써 행해진다. 차단 시의 밀봉은 밸브체(33)로부터 그 일부가 돌출된 O링(75)을 밸브 시트(42)에 접촉시켜 찌그러뜨림으로써 실현되어 있다. 밸브 시트(42)는, 예를 들어 밸브체(33)에 대해 축선 방향으로 대향하는 환형상의 영역이며, 2차측 포트(44)와의 접속구의 주위에 형성되어 있는 표면 거칠기가 작은 영역이다. O링(75)은 밸브 시트(42)에 대해 축선 방향으로 대향하는 위치에 환형상의 형상을 갖고 있다.The valve body 33 has a function of blocking the flow path by contacting the valve seat 42 formed on the control valve body 43. The passage of the flow path is performed by contacting the valve body 33 to the valve seat 42 and isolating the secondary port 44 from the valve box 45 inside the valve box 45. Sealing at the time of interruption | blocking is implement | achieved by contacting the valve seat 42 with the O-ring 75 which the one part protruded from the valve body 33, and crushing. The valve seat 42 is an annular region facing the valve body 33 in the axial direction, for example, and has a small surface roughness formed around the connection port with the secondary port 44. The O-ring 75 has an annular shape at a position facing the valve seat 42 in the axial direction.

피스톤(51)은 실린더 튜브(31)의 내주면(53)을 향해 반경 방향으로 연장되는 환형상의 형상을 갖고, 실린더 튜브(31)의 내주면(53)에 있어서 밀폐된 밸브 개방도 조작실(36)(도 11 참조)을 형성하고 있다. 피스톤(51)의 외주 단부에는 축선 방향에 있어서 밸브 개방도 조작실(36)의 반대측으로 연장되는 원통 형상의 형상을 갖는 통 형상 부재(51v)가 접속되어 있다. 피스톤(51)에는 밸브 개방도 조작실(36)을 밀봉하는 벨로프램(34)이 접속되어 있다.The piston 51 has an annular shape extending radially toward the inner circumferential surface 53 of the cylinder tube 31, and the valve opening degree operation chamber 36 closed on the inner circumferential surface 53 of the cylinder tube 31 is also provided. (Refer FIG. 11) is formed. The cylindrical member 51v which has a cylindrical shape extended in the axial direction to the opposite side of the valve opening degree operation chamber 36 in the axial direction is connected. The bellows 34 which seals the valve opening degree operation chamber 36 is connected to the piston 51.

밸브 개방도 조작실(36)은 벨로프램(34)과, 로드 커버(81)와, 로드(32r)와, 피스톤(51)[벨로프램 리테이너(52)]에 의해 둘러싸여 있는 용적이 가변의 도넛 형상의 밀폐 공간으로서 형성되어 있다. 벨로프램(34)은 그 내주측의 단부가 피스톤(51)과 벨로프램 리테이너(52) 사이에 있어서 나사(54)로 체결되어 있다. 한편, 벨로프램(34)은 그 외주측의 단부(34a)가 실린더 튜브(31)와 로드 커버(81) 사이에서 끼워져 있다. 이에 의해, 벨로프램(34)과 로드 커버(81) 사이와, 벨로프램(34)과 실린더 튜브(31) 사이가 밀폐(밀봉)되어 있다. 밸브 개방도 조작실(36)은 벨로프램(34)에 의해 내주면(53)에 의해 형성되어 있는 내부 공간을 구획함으로써 형성되어 있다. 밸브 개방도 조작실(36)에는 밸브 개방용 공기 유로(37)와 접속 유로(87)를 통해 조작 에어를 공급할 수 있다. 또한, 조작 에어의 공급 방법에 대해서는 후술한다. 조작 에어는 작동 유체에 상당한다.The valve opening operation chamber 36 is a donut having a variable volume surrounded by the bellows 34, the rod cover 81, the rod 32r, and the piston 51 (the bellows retainer 52). It is formed as a shaped sealed space. The end of the inner circumference of the bellows ram 34 is fastened with a screw 54 between the piston 51 and the bellows retainer 52. On the other hand, the end portion 34a of the bellows ram 34 is sandwiched between the cylinder tube 31 and the rod cover 81. As a result, the bellows 34 and the rod cover 81 and the bellows 34 and the cylinder tube 31 are sealed (sealed). The valve opening operation chamber 36 is formed by dividing an internal space formed by the inner circumferential surface 53 by the bellows 34. The valve opening degree operation chamber 36 can be supplied with operation air via the valve opening air passage 37 and the connection passage 87. In addition, the supply method of operation air is mentioned later. The operation air corresponds to the working fluid.

벨로프램(34)은 실크 해트형의 형상을 갖고, 긴 행정(스트로크)에서 추종 혹은 구름 이동(되접음 부분의 이동)하는 것이 가능한 가요성의 공간 구획 부재이다. 벨로프램(34)은 피스톤(51)의 외주면(51s)(도 11 참조)과 실린더 튜브(31)의 내주면(53) 사이의 간극을, 피스톤(51)의 동작에 추종하면서 밀폐하는 벨로프램이다. 벨로프램(34)은 구름 이동형 다이어프램이라고도 불리고, 동작 부재(32)와 밸브 개방도 조작실(36) 사이에 마찰의 요인이 되는 면 접촉을 형성하지 않으므로, 미끄럼 이동 저항이 극히 작아 저히스테리시스 특성이나 미소 압력 응답성, 높은 밀봉성 등의 고유한 특성을 갖고 있다. 벨로프램(34)은 원활하게 구름 이동을 행할 수 있도록, 리니어 베어링(65)에 의해 외주면(51s)과 내주면(53)의 간극을 확보하도록 구성되어 있다. 리니어 베어링(65)의 상세에 대해서는 후술한다.The bellows ram 34 has a silk hat-shaped shape and is a flexible space partition member capable of following or rolling (moving the refolded portion) in a long stroke (stroke). The bellows ram 34 is a bellows ram that seals the gap between the outer circumferential surface 51s (see FIG. 11) of the piston 51 and the inner circumferential surface 53 of the cylinder tube 31 while following the operation of the piston 51. . The bellows 34 is also called a rolling diaphragm, and does not form a surface contact that causes friction between the operating member 32 and the valve opening degree operation chamber 36, so that the sliding resistance is extremely small, resulting in low hysteresis characteristics. It has unique characteristics such as micro pressure responsiveness and high sealability. The bellows ram 34 is configured to secure a clearance between the outer circumferential surface 51s and the inner circumferential surface 53 by the linear bearing 65 so as to smoothly move the rolling. The detail of the linear bearing 65 is mentioned later.

벨로프램(34)은 진공 제어 밸브(30)에 있어서 가장 직경이 큰 실린더 튜브(31)의 내주면(53)과 피스톤(51) 사이의 미끄럼 이동부를 밀봉하고 있으므로, 마찰면을 배제하여 현저하게 동작 부재(32)의 미끄럼 이동 마찰 저항을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 전공 제어 밸브(26)로부터 밸브 개방용 공기 유로(37)로 공급되는 조작 에어의 압력 조작에 의해, 저히스테리시스 특성에 있어서 높은 응답성에서의 리프트량(La)의 조절이 실현된다. 또한, 동작 부재(32)는 전동 모터를 사용하여 이동시키는 구성으로 해도 좋다.Since the bellows | ramp 34 seals the sliding part between the inner peripheral surface 53 of the largest diameter cylinder tube 31 and the piston 51 in the vacuum control valve 30, it operates remarkably except the friction surface. The sliding frictional resistance of the member 32 can be made small. As a result, adjustment of the lift amount La with high response in low hysteresis characteristics is realized by the pressure operation of the operation air supplied from the electric field control valve 26 to the valve opening air flow path 37. In addition, the operation member 32 may be configured to move using an electric motor.

한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 로드(32r)와 로드 커버(81) 사이의 밀봉은 이하와 같이 구성되어 있다. 로드 커버(81)의 관통 구멍(82)에는 밸브 박스(45)의 측에 가까운 위치에 장착 오목부(83)가 형성되고, 장착 오목부(83)보다도 실린더 튜브(31)측에 가까운 위치에 장착 홈(84)이 형성되어 있다. 장착 오목부(83)에는 비교적 내압성이 낮고 동마찰 저항이 작은 제1 단경 하중 시일(76)과 제2 단경 하중 시일(77)이 장비되어 있다. 장착 홈(84)에는 비교적 내압성이 높은 패킹(74)이 장비되어 있다. 한편, 로드 커버(81)에는 패킹(74)과 제1 단경 하중 시일(76) 사이에서 장착 오목부(83)에 연통하여, 외부에 관통하는 리크 검출용 포트(85)가 형성되어 있다.On the other hand, as shown in FIG. 10, the sealing between the rod 32r and the rod cover 81 is comprised as follows. In the through hole 82 of the rod cover 81, a mounting recess 83 is formed at a position close to the side of the valve box 45, and at a position closer to the cylinder tube 31 side than the mounting recess 83. The mounting groove 84 is formed. The mounting recess 83 is equipped with a first short diameter load seal 76 and a second short diameter load seal 77 having relatively low pressure resistance and small dynamic frictional resistance. The mounting groove 84 is equipped with a packing 74 having a relatively high pressure resistance. On the other hand, the rod cover 81 is provided with a leak detection port 85 which communicates with the mounting recess 83 between the packing 74 and the first short diameter load seal 76 and penetrates to the outside.

리크 검출용 포트(85)는 패킹(74)에 있어서의 누설과, 제1 단경 하중 시일(76) 및 제2 단경 하중 시일(77)에 있어서의 누설을 검지할 수 있다. 패킹(74)에 있어서의 누설은 조작 에어의 누설로서 검지할 수 있다. 제1 단경 하중 시일(76) 및 제2 단경 하중 시일(77)에 있어서의 누설은 리크 검출용 포트(85)에 헬륨 가스를 주입하는 한편, 헬륨 리크 디텍터(도시 생략)에 접속되어 있는 밸브 박스(45)를 진공 상태로 함으로써 검출할 수 있다.The leak detection port 85 can detect the leakage in the packing 74 and the leakage in the first short diameter load seal 76 and the second short diameter load seal 77. Leakage in the packing 74 can be detected as a leak of operation air. Leakage in the first short diameter load seal 76 and the second short diameter load seal 77 injects helium gas into the leak detection port 85 and is connected to a helium leak detector (not shown). It can detect by making 45 into a vacuum state.

피스톤(51)은 압박 스프링(55)에 의해 압박되어 있다. 압박 스프링(55)은 동작 부재(32)의 피스톤(51)에 대해, 리프트량(La)과 밸브 개방도 조작실(36)의 용적이 모두 작아지는 방향으로 압박력을 인가하고 있다. 압박 스프링(55)은 실린더 튜브(31)의 내주면(53)과 환형상의 형상을 갖는 헤드 커버(61)에 둘러싸인 공간에 수용되어 있다. 압박 스프링(55)의 한쪽은 피스톤(51)에 대해 밸브 개방도 조작실(36)과는 축선 방향으로 반대측(이측)에 있어서 접촉하고 있다. 압박 스프링(55)의 다른 쪽은 헤드 커버(61)에 접촉하고 있다.The piston 51 is urged by the urging spring 55. The pressing spring 55 applies a pressing force to the piston 51 of the operation member 32 in a direction in which both the lift amount La and the volume of the valve opening degree operation chamber 36 decrease. The pressing spring 55 is accommodated in the space surrounded by the inner circumferential surface 53 of the cylinder tube 31 and the head cover 61 having an annular shape. One of the pressing springs 55 is in contact with the valve 51 on the opposite side (back side) in the axial direction with the valve opening degree operation chamber 36. The other side of the pressing spring 55 is in contact with the head cover 61.

헤드 커버(61)는 원통 형상의 형상을 갖는 통부(61b)와, 통부(61b)보다도 작은 직경을 갖는 원통 형상의 형상을 갖는 미끄럼 이동 볼록부(61a)를 갖고 있다. 헤드 커버(61)는 미끄럼 이동 볼록부(61a) 및 통부(61b)와 중심 축선을 공유하고 있다. 미끄럼 이동 볼록부(61a)와 통부(61b)의 직경 차는 행정 제한면(61e)을 형성하고 있다. 행정 제한면(61e)은 피스톤(51)에 형성되어 있는 행정 제한 단부(51e)에 접촉함으로써 피스톤(51)의 상승량을 제한하는 접촉면이다. 이에 의해, 피스톤(51)의 행정은 상승 방향[리프트량(La) 증대 방향]이 행정 제한면(61e)에 의해 제한되는 한편, 하강 방향[리프트량(La) 감소 방향]이 밸브 시트(42)에 의해 제한되어 있게 된다.The head cover 61 has a cylindrical part 61b which has a cylindrical shape, and the sliding convex part 61a which has a cylindrical shape which has a diameter smaller than the cylindrical part 61b. The head cover 61 shares the center axis with the sliding convex part 61a and the cylinder part 61b. The diameter difference between the sliding convex part 61a and the cylinder part 61b forms the stroke limiting surface 61e. The stroke limiting surface 61e is a contact surface for limiting the amount of lift of the piston 51 by contacting the stroke limiting end 51e formed on the piston 51. As a result, the stroke of the piston 51 is limited in the upward direction (the lift amount La increase direction) by the stroke limiting surface 61e, while the downward direction (the lift amount La reduction direction) is the valve seat 42. It is limited by).

미끄럼 이동 볼록부(61a)는 동작 부재(32)의 내부에 형성되어 있는 차단 하중 발생실(39)에 수용되어 있다. 차단 하중 발생실(39)은 동작 부재(32)의 동작 방향으로 연장되는 중심선에 대해, 밸브 개방도 조작실(36)의 내측에 형성되어 있다. 이에 의해, 차단 하중 발생실(39)은 동작 부재(32)의 동작 방향에 있어서 밸브 개방도 조작실(36)에 대해 겹치는 위치에 장비되어 있게 된다. 이 결과, 차단 하중 발생실(39)의 장비에 기인하는 진공 제어 밸브(30)의 대형화[특히, 동작 부재(32)의 동작 방향의 대형화]를 억제할 수 있다. 또한, 헤드 커버(61)의 미끄럼 이동 반경을 작게 할 수 있으므로, 차단 하중 발생실(39)의 장비에 기인하는 미끄럼 이동 저항의 발생을 억제할 수도 있다.The sliding convex part 61a is accommodated in the interruption load generation chamber 39 formed in the inside of the operation member 32. As shown in FIG. The breaking load generating chamber 39 is formed inside the valve opening operation chamber 36 with respect to the centerline extending in the operation direction of the operating member 32. Thereby, the interruption load generating chamber 39 is equipped in the position which overlaps with respect to the valve opening degree operation chamber 36 in the operation direction of the operation member 32. FIG. As a result, the enlargement of the vacuum control valve 30 resulting from the equipment of the breaking load generation chamber 39 (especially the enlargement of the operation direction of the operation member 32) can be suppressed. Moreover, since the sliding radius of the head cover 61 can be made small, generation | occurrence | production of the sliding resistance resulting from the equipment of the breaking load generation chamber 39 can also be suppressed.

차단 하중 발생실(39)에 의한 차단 하중의 인가는 진공 제어 밸브(30)의 제조성을 향상시킬 수도 있다. 제조 시에 있어서의 압박 스프링(55)의 세트 시 하중(밸브 폐쇄 시의 하중)을 경감하여 제조를 용이하게 할 수 있기 때문이다. 즉, 압박 스프링(55)은, 종래 기술에서는 차단 시[리프트량(La)이 제로인 경우]에 있어서 요청된 차단 하중을 발생시키는 스프링 계수와 초기 하중(프리로드)을 발생시키는 초기 휨량으로 장비하는 것이 요청된다.Application of the breaking load by the breaking load generating chamber 39 may improve the manufacturability of the vacuum control valve 30. It is because manufacture can be made easy by reducing the set load (load at the time of valve closing) of the press spring 55 at the time of manufacture. That is, the pressing spring 55 is equipped with a spring coefficient for generating the requested breaking load and an initial bending amount for generating an initial load (preload) in the prior art when breaking (when the lift amount La is zero). Is requested.

이에 의해, 진공 제어 밸브(30)의 구경의 대형화에 수반하여 스프링 계수와 초기 휨량의 양쪽이 과대해지므로, 진공 제어 밸브(30)의 대형화뿐만 아니라, 제조도 곤란해지는 것이 본 발명자에 의해 발견되었다. 그러나, 본 구성에서는 헤드 커버(61)와 차단 하중 발생실(39)에서 차단 하중을 발생시킴으로써 압박 스프링(55)의 초기 하중을 경감시킬 수 있기 때문이다.As a result, both the spring coefficient and the initial deflection amount become excessive with the enlargement of the diameter of the vacuum control valve 30. Therefore, it has been found by the present inventors that not only the enlargement of the vacuum control valve 30 but also the manufacturing becomes difficult. . In this configuration, however, the initial load of the pressing spring 55 can be reduced by generating the breaking load in the head cover 61 and the breaking load generating chamber 39.

리니어 베어링(65)은 헤드 커버(61)와 가이드 로드(56) 사이의 반경 방향(축선 방향에 수직인 방향)의 위치 관계를 구속하면서, 작은 마찰로 축선 방향[동작 부재(32)의 이동 방향]으로의 상대적인 왕복 운동을 가능하게 하는 베어링이다. 리니어 베어링(65)은, 원통 형상의 형상을 갖는 미끄럼 이동 볼록부(61a)의 내주면의 내측의 공간이며, 가이드 로드(56)의 외주면의 외측에 배치되어 있다.The linear bearing 65 restrains the positional relationship of the radial direction (direction perpendicular to the axial direction) between the head cover 61 and the guide rod 56, while axial direction (moving direction of the operation member 32) with small friction. Bearings to allow relative reciprocating motion. The linear bearing 65 is a space inside the inner circumferential surface of the sliding convex portion 61a having a cylindrical shape, and is disposed outside the outer circumferential surface of the guide rod 56.

가이드 로드(56)는 동작 부재(32)에 접속되어 있으므로, 리니어 베어링(65)은 피스톤(51)과 내주면(53) 사이의 위치 관계(간극)도 유지(구속)할 수 있다. 이에 의해, 벨로프램(34)은 그 되접음 부분을 원활하게 이동시킴으로써 거의 마찰을 발생시키지 않고, 실린더 튜브(31)에 대해 동작 부재(32)를 이동시킬 수 있다.Since the guide rod 56 is connected to the operation member 32, the linear bearing 65 can also maintain (restrain) the positional relationship (gap) between the piston 51 and the inner circumferential surface 53. Thereby, the bellows 34 can move the operation member 32 with respect to the cylinder tube 31 with little friction by moving the retracted part smoothly.

가이드 로드(56)에는 헤드 커버(61)에 대한 가이드 로드(56)의 동작량을 계측하기 위한 밸브체 위치 센서(35)가 장비되어 있다. 가이드 로드(56)에는 밸브체 위치 센서의 프로브(35a)가 삽입되는 삽입관(35b)이 어댑터(35c)를 통해 접속되어 있다. 밸브체 위치 센서(35)는 삽입관(35b)으로의 프로브(35a)의 삽입 길이에 따른 전기 신호를 발생시킬 수 있다. 헤드 커버(61)에 대한 가이드 로드(56)의 동작량은 삽입 길이의 변동량으로서 도모할 수 있으므로, 그 변동량에 따라서 리프트량(La)을 계측할 수 있다. 밸브체 위치 센서(35)에는, 예를 들어 리니어 펄스코더(등록 상표) 등이 이용 가능하다.The guide rod 56 is equipped with a valve body position sensor 35 for measuring the operation amount of the guide rod 56 with respect to the head cover 61. The insertion pipe 35b into which the probe 35a of the valve body position sensor is inserted is connected to the guide rod 56 via the adapter 35c. The valve body position sensor 35 can generate an electrical signal in accordance with the insertion length of the probe 35a into the insertion pipe 35b. Since the operation amount of the guide rod 56 with respect to the head cover 61 can be plotted as the variation amount of the insertion length, the lift amount La can be measured according to the variation amount. As the valve body position sensor 35, a linear pulse coder (registered trademark) or the like can be used, for example.

헤드 커버(61)는 중심 축선을 공유하는 2개의 통 형상의 미끄럼 이동면을 갖고 있다. 제1 미끄럼 이동면은 미끄럼 이동 볼록부(61a)의 외주면(61as)과 내주면(63) 사이의 미끄럼 이동면이다. 제2 미끄럼 이동면은 미끄럼 이동 볼록부(61a)의 내주면(62as)과 가이드 로드(56) 사이의 미끄럼 이동면이다. 제1 미끄럼 이동면 및 제2 미끄럼 이동면의 클리어런스(간극)는 리니어 베어링(65)에 의해 정확하게 유지하고 있다.The head cover 61 has two cylindrical sliding surfaces that share the central axis. The first sliding surface is a sliding surface between the outer circumferential surface 61as and the inner circumferential surface 63 of the sliding convex portion 61a. The second sliding surface is a sliding surface between the inner circumferential surface 62as of the sliding convex portion 61a and the guide rod 56. The clearance (gap) of the first sliding surface and the second sliding surface is accurately held by the linear bearing 65.

리니어 베어링(65)은, 전술한 바와 같이 미끄럼 이동 볼록부(61a)와 가이드 로드(56) 사이에 배치되어 있는 동시에, 미끄럼 이동 볼록부(61a)와 리니어 베어링(65) 사이의 상호의 위치 관계도 동작 부재(32)의 동작에 관계없이 유지되어 있다. 이에 의해, 간이하게 차단 하중 발생실(39)과 미끄럼 이동 볼록부(61a) 사이의 간극의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 한편, 리니어 베어링(65)은 관통 구멍(82)에 장비되어 있는 패킹(74)과의 위치 관계에 대해서도 동작 부재(32)의 동작에 관계없이 유지되어, 벨로프램(34)으로 밀폐되어 있는 피스톤(51)과 내주면(53) 사이의 미끄럼 이동면보다도 근방에 유지되어 있다. 이에 의해, 미끄럼 이동면의 간극의 정밀도 요구가 엄격한 미끄럼 이동면이 리니어 베어링(65)의 근방에 배치되어 있게 되므로, 간이하게 밀봉 성능의 향상과 미끄럼 이동 저항의 저감의 양립을 도모할 수 있다.As described above, the linear bearing 65 is disposed between the sliding convex portion 61a and the guide rod 56, and the positional relationship between the sliding convex portion 61a and the linear bearing 65 is mutual. Also, it is held regardless of the operation of the operation member 32. Thereby, the precision of the clearance gap between the breaking load generation chamber 39 and the sliding convex part 61a can be improved easily. On the other hand, the linear bearing 65 is held regardless of the operation of the operating member 32 also with respect to the positional relationship with the packing 74 provided in the through hole 82, and the piston sealed with the bellows 34. It is held closer than the sliding surface between the 51 and the inner peripheral surface 53. As a result, the sliding surface having a strict demand for the accuracy of the clearance of the sliding surface is disposed in the vicinity of the linear bearing 65, so that both the improvement of the sealing performance and the reduction of the sliding resistance can be achieved.

제1 미끄럼 이동면에 있어서, 외주면(61as)에는 그 외주의 전체 둘레에 걸쳐서 오목 형상을 갖는 장착 홈(78)(도 10 참조)이 형성되고, 그 장착 홈(78)에 V자 형상의 패킹(70b)이 장착되어 있다. 제2 미끄럼 이동면에 있어서, 내주면(62as)에는 그 내주에 걸쳐서 오목 형상을 갖는 장착 홈(79)이 형성되고, 그 장착 홈(79)에 V자 형상의 패킹(70a)이 장착되어 있다. V자 형상의 패킹(70a, 70b)은 V패킹이라고도 불린다.In the first sliding surface, a mounting groove 78 (see FIG. 10) having a concave shape is formed in the outer circumferential surface 61as over the entire circumference of the outer circumference thereof, and the V-shaped packing ( 70b) is mounted. In the second sliding surface, a mounting groove 79 having a concave shape is formed in the inner circumferential surface 62as, and a V-shaped packing 70a is attached to the mounting groove 79. The V-shaped packings 70a and 70b are also called V-packings.

다음에, 도 12를 참조하여 진공 제어 밸브(30)의 리프트량(La)을 조작하는 방법에 대해 설명한다. 도 12는 진공 제어 밸브(30)의 진공 압력의 제어 시의 작동 상태를 도시하는 단면도이다. 진공 제어 밸브(30)는, 전술한 바와 같이 밸브체(33)와 밸브 시트(42) 사이의 거리인 리프트량(La)을 밸브 개방도로서 조절함으로써 1차측 포트(41)와 2차측 포트(44) 사이의 컨덕턴스를 조작할 수 있다. 리프트량(La)은 밸브 시트(42)에 대해 동작 부재(32)의 위치를 상대적으로 이동시킴으로써 조절된다. 컨덕턴스는 유로에 있어서의 유체의 흐르기 쉬움을 의미하고 있다.Next, with reference to FIG. 12, the method of operating the lift amount La of the vacuum control valve 30 is demonstrated. 12 is a cross-sectional view showing an operating state at the time of controlling the vacuum pressure of the vacuum control valve 30. As described above, the vacuum control valve 30 adjusts the lift amount La, which is the distance between the valve body 33 and the valve seat 42, as the valve opening degree, so that the primary side port 41 and the secondary side port ( 44) can conduct the conductance between. The lift amount La is adjusted by moving the position of the operation member 32 relative to the valve seat 42. Conductance means that fluid flows easily in a flow path.

리프트량(La)은 동작 부재(32)로의 구동력과, 그 구동력에 상반되는 압박 스프링(55)의 압박력의 밸런스에 의해 조작된다. 동작 부재(32)로의 구동력은 밸브 개방도 조작실(36)의 내부의 조작 에어의 압력의 작용에 의해 발생한다. 리프트량(La)의 제어에 있어서는, 동작 부재(32)와 실린더 튜브(31) 사이의 상대적인 이동에 기인하는 마찰력의 저감이 기대된다. 마찰력은 히스테리시스의 원인이 되어 정밀한 제어를 저해하는 큰 요인이 되기 때문이다.The lift amount La is operated by the balance between the driving force to the operation member 32 and the pressing force of the pressing spring 55 opposite to the driving force. The driving force to the operation member 32 is generated by the action of the pressure of the operation air inside the valve opening degree operation chamber 36. In the control of the lift amount La, a reduction in the frictional force due to the relative movement between the operation member 32 and the cylinder tube 31 is expected. This is because the frictional force causes hysteresis and is a large factor that hinders precise control.

동작 부재(32)는, 도 10에 도시한 바와 같이 실린더 튜브(31) 사이에 3개소의 마찰면을 갖고 있다. 제1 마찰면은 장착 홈(78)에 장착되어 있는 패킹(70b)과, 내주면(63) 사이의 마찰면이다. 제2 마찰면은 장착 홈(79)에 장착되어 있는 패킹(70a)과, 가이드 로드(56) 사이의 마찰면이다. 제3 마찰면은 로드 커버(81)의 관통 구멍(82)에 장착되어 있는 패킹(74)과 로드(32r)의 외주면 사이의 마찰면이다.The operating member 32 has three friction surfaces between the cylinder tubes 31 as shown in FIG. The first friction surface is a friction surface between the packing 70b attached to the mounting groove 78 and the inner circumferential surface 63. The second friction surface is a friction surface between the packing 70a attached to the mounting groove 79 and the guide rod 56. The third friction surface is a friction surface between the packing 74 attached to the through hole 82 of the rod cover 81 and the outer circumferential surface of the rod 32r.

제3 마찰면은 주로 밸브 개방도 조작실(36)의 조작 압력을 저감시킴으로써 미끄럼 이동 저항이 저감되어 있다. 밸브 개방도 조작실(36)의 조작 압력의 저감은, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 압박 스프링(55)의 세트 시 하중(밸브 폐쇄 시의 하중)을 작게 함으로써 실현 가능하게 되어 있다. 또한, 본 발명자의 실험에 따르면, 로드(32r)의 외주면의 표면 거칠기(Ra)를 0.2 정도로 함으로써, 미끄럼 이동 저항의 저감에 필요한 진공 리크 특성의 양립을 확보할 수 있는 것이 확인되어 있다. 또한, 제3 마찰면은 벨로즈로 동작 부재(32)를 덮음으로써 밀봉하도록 구성해도 좋다.The sliding resistance is reduced by the 3rd friction surface mainly reducing the operation pressure of the valve opening degree operation chamber 36. Reduction of the operation pressure of the valve opening degree operation chamber 36 can be realized by reducing the set load (load at the time of valve closing) of the pressing spring 55 as described above. Moreover, according to the experiment of this inventor, when surface roughness Ra of the outer peripheral surface of the rod 32r is set to about 0.2, it is confirmed that the compatibility of the vacuum leak characteristic required for reducing a sliding resistance can be ensured. The third friction surface may be configured to be sealed by covering the operation member 32 with a bellows.

도 13은 제1 마찰면, 즉 장착 홈(78)에 장착되어 있는 패킹(70)과, 내주면(63) 사이의 마찰면을 도시하는 확대 단면도이다. 패킹(70)은 힐부(71)와 두 갈래로 나뉘어져 있는 한 쌍의 립부(72a, 72b)를 갖는 V자 형상의 패킹이다. 패킹(70)은 한 쌍의 립부(72b)측이 차단 하중 발생실(39)을 향하게 되어 있고, 차단 하중 발생실(39)로부터의 압력을 받아 면압이 높아지도록 구성되어 있다. 제2 마찰면은 제1 마찰면과 마찬가지로 밀봉되어 있다.FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a friction surface between the packing 70 attached to the first friction surface, that is, the mounting groove 78, and the inner circumferential surface 63. As shown in FIG. The packing 70 is a V-shaped packing having a heel portion 71 and a pair of lip portions 72a and 72b divided into two branches. The packing 70 is configured such that the pair of lip portions 72b face the breaking load generating chamber 39, and the surface pressure is increased by the pressure from the breaking load generating chamber 39. The second friction surface is sealed like the first friction surface.

미끄럼 이동부의 설계에 있어서는, 미끄럼 이동부의 클리어런스(S2)와, 장착 홈(78)의 깊이(S1)와 패킹(70b)의 한 쌍의 립부(72a, 72b)의 폭 방향의 크기의 차의 관계가 설계 파라미터로 된다. 본 실시 형태에서는, 밸브체(33)가 밸브 시트(42)에 접촉하여 차단 하중을 발생시킬 때에만 차단 하중 발생실(39)의 기밀성이 요구되므로, 후술하는 바와 같이 패킹(70b)의 찌그러짐량을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 패킹(70b)과 내주면(63) 사이의 마찰량을 저감시켜 히스테리시스를 저감시킬 수 있다.In the design of the sliding portion, the relationship between the clearance S2 of the sliding portion, the depth S1 of the mounting groove 78, and the size of the width direction of the pair of lip portions 72a, 72b of the packing 70b. Becomes the design parameter. In this embodiment, since the airtightness of the breaking load generation chamber 39 is required only when the valve body 33 contacts the valve seat 42 and produces a breaking load, the amount of crushing of the packing 70b is mentioned later. Can be made small. Thereby, the amount of friction between the packing 70b and the inner peripheral surface 63 can be reduced, and hysteresis can be reduced.

다음에, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 패킹(70b)에 의한 밀봉 메커니즘을 상세하게 설명한다. 도 14는 패킹(70b)의 장착 상태를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도이다. 도 15는 차단 하중 발생실(39)의 비가압 시의 상태를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도이다. 도 16은 차단 하중 발생실(39)로의 가압 시를 도시하여 밀봉 원리를 설명하는 모식도이다. 도 14 및 도 16에 있어서는, 패킹(70b)의 면압 분포(Pd1, Pd2)가 도시되어 있다. 진공 제어 밸브(30)는 차단 하중 발생실(39)로의 가압이 차단 시에만 행해지므로, 리프트량(La)의 제어가 행해지고 있는 상태에서는, 차단 하중 발생실(39)로의 가압이 행해지지 않는다.Next, with reference to FIGS. 14-16, the sealing mechanism by the packing 70b is demonstrated in detail. Fig. 14 is a schematic diagram illustrating the sealing principle by showing the mounting state of the packing 70b. FIG. 15: is a schematic diagram explaining the sealing principle by showing the state at the time of non-pressurization of the breaking load generating chamber 39. As shown in FIG. FIG. 16: is a schematic diagram explaining sealing principle by showing the time of pressurization to the breaking load generating chamber 39. FIG. In FIG. 14 and FIG. 16, surface pressure distribution Pd1, Pd2 of the packing 70b is shown. Since the vacuum control valve 30 is pressurized to the breaking load generating chamber 39 only at the time of breaking, the pressurization to the breaking load generating chamber 39 is not performed in the state where the lift amount La is being controlled.

도 15에 도시된 바와 같이, 패킹(70b)은 찌그러짐량(Q)으로 탄성 변형시킬 수 있었던 상태에서 장착 홈(78)에 장착되어 있다. 비가압 시에는, 패킹(70b)의 접촉면압과 면압 영역은 면압 분포(Pd1)로서 도시된 바와 같이 극히 작다. 면압 분포(Pd1)는 한 쌍의 립부(72a, 72b)의 강성과 찌그러짐량(Q)에 기인하여 발생하는 면압 분포이기 때문이다. 이에 의해, 전공 제어 밸브(26)에 의한 진공 제어가 행해지고 있는 상태[차단 하중 발생실(39)의 비가압 시]에 있어서는, 차단 하중 발생실(39)과 헤드 커버(61) 사이에는 극히 작은 동마찰이 발생하게 된다.As shown in FIG. 15, the packing 70b is attached to the mounting groove 78 in the state which was elastically deformable by the amount of crushing Q. As shown in FIG. In the non-pressurization, the contact surface pressure and the surface pressure area of the packing 70b are extremely small as shown as the surface pressure distribution Pd1. This is because the surface pressure distribution Pd1 is a surface pressure distribution generated due to the stiffness and the amount of crushing Q of the pair of lip portions 72a and 72b. Thereby, in the state in which the vacuum control by the electromagnetic control valve 26 is performed (at the time of the non-pressurization of the breaking load generation chamber 39), it is extremely small between the breaking load generation chamber 39 and the head cover 61. Dynamic friction will occur.

한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 차단 하중 발생실(39)은 차단 하중의 인가 시에는, 면압 분포(Pd2)에 의해 도시되는 바와 같이 충분한 밀봉 성능을 실현할 수 있다. 또한, 차단 하중의 인가에 있어서는, 밸브체(33)가 밸브 시트(42)에 접촉하는 차단 상태므로, 차단 하중 발생실(39)과 헤드 커버(61) 사이에 상대적인 이동은 필요없고, 제어 상태가 아니므로 동마찰의 발생은 어떤 문제도 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명자는 미끄럼 이동 시의 누설이 허용 가능하므로, 면압 분포(Pd1)도 저감시키는 것이 가능한 것도 발견하였다. 이에 의해, 차단 하중의 발생 기능을 장비하기 위해, 차단 하중 발생실(39)과 미끄럼 이동 볼록부(61a)를 설치해도, 그 미끄럼 이동이 새롭게 히스테리시스의 원인이 되지 않는 설계를 실현할 수 있는 것이 발견되었다.On the other hand, as shown in Fig. 16, the breaking load generating chamber 39 can realize sufficient sealing performance as shown by the surface pressure distribution Pd2 at the time of applying the breaking load. In addition, in the application of the cutoff load, since the valve body 33 is in a cutoff state in contact with the valve seat 42, a relative movement is not required between the cutoff load generating chamber 39 and the head cover 61. It can be seen that the occurrence of dynamic friction does not cause any problem. Furthermore, the present inventors have found that the leakage at the time of sliding movement is acceptable, so that the surface pressure distribution Pd1 can also be reduced. Thus, in order to equip the function of generating the breaking load, even if the breaking load generating chamber 39 and the sliding convex portion 61a are provided, the sliding movement can realize a design in which the sliding movement is not newly caused by hysteresis. It became.

다음에, 도 17 내지 도 19를 참조하여, 진공 제어 밸브(30)를 사용하는 진공 제어 시스템(20)에 대해 설명한다.Next, with reference to FIGS. 17-19, the vacuum control system 20 which uses the vacuum control valve 30 is demonstrated.

도 17은 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)의 구성을 도시하는 모식도이다. 진공 제어 시스템(20)은 에칭 프로세스를 실행하기 위한 진공 용기(90)와, 진공 제어 밸브(30)와, 컨트롤러(21)와, 공기압 회로(22)와, 터보 분자 펌프(300)와, 터보 분자 펌프(300)에 직렬로 접속되어 있는 진공화용 드라이 펌프를 구비하고 있다. 진공 용기(90)에는 일정한 공급량으로 반응성 가스(G)가 공급되면서, 진공 제어 밸브(30)를 통해 터보 분자 펌프(300)에 의해 배기된다. 진공 용기(90)의 진공 압력은 진공 제어 밸브(30)의 컨덕턴스를 조작함으로써 제어된다. 터보 분자 펌프(300)는 진공 펌프에 상당한다.FIG. 17: is a schematic diagram which shows the structure of the vacuum control system 20 of embodiment. The vacuum control system 20 includes a vacuum vessel 90 for performing an etching process, a vacuum control valve 30, a controller 21, a pneumatic circuit 22, a turbo molecular pump 300, and a turbo The vacuum pump has a dry pump connected in series with the molecular pump 300. The reactive gas G is supplied to the vacuum vessel 90 at a constant supply amount, and is exhausted by the turbo molecular pump 300 through the vacuum control valve 30. The vacuum pressure of the vacuum vessel 90 is controlled by manipulating the conductance of the vacuum control valve 30. The turbo molecular pump 300 corresponds to a vacuum pump.

진공 용기(90)는 반응성 가스(G)가 공급되는 반응 가스 공급 구멍(91)과, 배기 구멍(93)과, 진공 압력 센서(92)를 구비하고 있다. 반응 가스 공급 구멍(91)에는 매스플로우 센서(도시 생략)로 계측된 일정량의 반응성 가스(G)가 공급된다. 배기 구멍(93)에는 진공 제어 밸브(30)의 1차측 포트(41)가 접속되어 있다. 진공 압력 센서(92)는 진공 용기(90)의 내부의 진공 압력을 계측하여 전기 신호를 컨트롤러(21)로 송신한다. 진공 압력은 컨트롤러(21)에 의한 진공 제어 밸브(30)의 조작에 사용된다.The vacuum vessel 90 includes a reaction gas supply hole 91 to which the reactive gas G is supplied, an exhaust hole 93, and a vacuum pressure sensor 92. The reactive gas supply hole 91 is supplied with a certain amount of reactive gas G measured by a mass flow sensor (not shown). The primary port 41 of the vacuum control valve 30 is connected to the exhaust hole 93. The vacuum pressure sensor 92 measures the vacuum pressure inside the vacuum vessel 90 and transmits an electric signal to the controller 21. The vacuum pressure is used for the operation of the vacuum control valve 30 by the controller 21.

밸브 개방도 조작실(36)의 내부 압력은 공기압 회로(22)로부터 밸브 개방용 공기 유로(37)를 통해 조작 에어가 공급 혹은 배기됨으로써 조작된다. 공기압 회로(22)는 조작 에어를 공급하기 위한 고압측의 작동 유체 공급부(95)와, 조작 에어를 배기하기 위한 저압측의 작동 유체 배기부(96)에 접속되어 있다.The internal pressure of the valve opening operation chamber 36 is operated by supplying or exhausting the operation air from the pneumatic circuit 22 through the valve opening air flow passage 37. The pneumatic circuit 22 is connected to the working fluid supply part 95 on the high pressure side for supplying the operation air, and the working fluid exhaust part 96 on the low pressure side for exhausting the operation air.

차단용 하중은 공기압 회로(22)로부터 차단용 공기 유로(38)로 조작 에어가 공급됨으로써, 밸브체(33)를 밸브 시트(42)까지 이동시키고, 그 이동 후에 밸브체(33)를 밸브 시트(42)에 압박하는 하중으로서 기능한다. 차단용 하중은 압박 스프링(55)에 의한 압박 하중과의 합력으로서 작용한다.The shutoff load is supplied from the pneumatic circuit 22 to the shutoff air passage 38 to move the valve body 33 to the valve seat 42, and then move the valve body 33 to the valve seat. It functions as a load pressed against 42. The blocking load acts as a force with the pressing load by the pressing spring 55.

차단용 하중은, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 컨트롤러(21)가 터보 분자 펌프(300)로부터 진공 펌프 정지 신호를 수신하여, 진공 제어 시스템(20)을 긴급 정지시킬 때에 인가된다. 이하에서는, 긴급 정지를 포함하는 각 작동 모드에 있어서의 작동 내용에 대해 설명한다. 컨트롤러(21)는 제어부에 상당한다. 진공 펌프 정지 신호는, 예를 들어 진공 펌프가 정지한 경우, 혹은 터보 분자 펌프(300)의 회전수가 매우 저하된 경우에 발신되는 신호이다.In this embodiment, the interruption load is applied, for example, when the controller 21 receives the vacuum pump stop signal from the turbomolecular pump 300 and emergency stops the vacuum control system 20. Below, the operation content in each operation mode including an emergency stop is demonstrated. The controller 21 corresponds to a control unit. The vacuum pump stop signal is, for example, a signal transmitted when the vacuum pump is stopped or when the rotation speed of the turbo molecular pump 300 is very low.

다음에, 도 18을 참조하여 공기압 회로(22)와 진공 제어 밸브(30)의 작동 내용을 설명한다. 도 18은 실시 형태의 공기압 회로(22)의 구성과 작동 내용을 도시하는 모식도이다. 공기압 회로(22)는 컨트롤러(21)로부터의 지령에 따라서 조작 에어를 공급하고, 이에 의해 진공 제어 밸브(30)를 조작하는 회로이다. 공기압 회로(22), 전공 제어 밸브(26)와, 3개의 전자기 밸브(SV1, SV2, SV3)를 구비하고 있다. 전공 제어 밸브(26)는 조작 에어의 고압측에 접속되어 있는 급기 밸브(26a)와, 조작 에어의 배기측에 접속되어 있는 배기 밸브(26b)를 갖고 있다.Next, with reference to FIG. 18, the operation | movement content of the pneumatic circuit 22 and the vacuum control valve 30 is demonstrated. FIG. 18: is a schematic diagram which shows the structure and operation content of the pneumatic circuit 22 of embodiment. The pneumatic circuit 22 is a circuit which supplies operation air according to the instruction | command from the controller 21, and operates the vacuum control valve 30 by this. The pneumatic circuit 22, the electric field control valve 26, and three electromagnetic valves SV1, SV2, SV3 are provided. The electromotive control valve 26 has an air supply valve 26a connected to the high pressure side of the operation air, and an exhaust valve 26b connected to the exhaust side of the operation air.

컨트롤러(21)는, 본 실시 형태에서는 2개의 PID 제어 회로(24a, 24b)를 내장하는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)로서 구성되어 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(21)는, 예를 들어 래더ㆍ로직을 사용하여 높은 신뢰성을 갖는 제어를 실현할 수 있는 논리 회로이다. 2개의 PID 제어 회로(24a, 24b)는, 상세에 대해서는 후술하지만, 진공 용기(90)의 진공 압력의 피드백 제어에 사용된다. 컨트롤러(21)는 3개의 전자기 밸브(SV1, SV2, SV3)의 각각으로의 온 오프 지령과, 전공 제어 밸브(26)로의 펄스 폭 변조 신호를 공기압 회로(22)로 송신한다. 전자기 밸브(SV2)와 전자기 밸브(SV3)는 각각 제1 전자기 밸브와 제2 전자기 밸브라고도 불린다.In the present embodiment, the controller 21 is configured as a programmable logic controller (PLC) incorporating two PID control circuits 24a and 24b. The programmable logic controller 21 is a logic circuit capable of realizing high reliability control using, for example, ladder logic. The two PID control circuits 24a and 24b are used for feedback control of the vacuum pressure of the vacuum vessel 90, although details will be described later. The controller 21 transmits the on-off command to each of the three electromagnetic valves SV1, SV2, and SV3 and the pulse width modulation signal to the electromotive control valve 26 to the pneumatic circuit 22. The electromagnetic valve SV2 and the electromagnetic valve SV3 are also called the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve, respectively.

전공 제어 밸브(26)는, 예를 들어 주지의 펄스 폭 변조 방식으로 급기 밸브(26a)와 배기 밸브(26b)의 밸브 개방 시간(듀티)을 조작함으로써, 외부로부터 공급되는 압축 공기의 밸브 개방용 공기 유로(37)로의 공급 압력을 조작할 수 있다. 전공 제어 밸브(26)는 급기 밸브(26a)의 밸브 개방 시간(듀티)을 크게 하고, 배기 밸브(26b)의 밸브 개방 시간을 작게 함으로써 밸브 개방도 조작실(36)에서 동작 부재(32)에 작용하는 에어 압력을 높게 할 수 있다. 이에 의해, 밸브체(33)의 리프트량(La)을 크게 하는 것이 가능해진다.The solenoid control valve 26 is for valve opening of the compressed air supplied from the outside by, for example, manipulating the valve opening time (duty) of the air supply valve 26a and the exhaust valve 26b by a known pulse width modulation method. The supply pressure to the air flow path 37 can be operated. The solenoid control valve 26 increases the valve opening time (duty) of the air supply valve 26a and decreases the valve opening time of the exhaust valve 26b to the operating member 32 in the valve opening degree operation room 36. The working air pressure can be raised. As a result, the lift amount La of the valve body 33 can be increased.

한편, 전공 제어 밸브(26)는 급기 밸브(26a)의 밸브 개방 시간(듀티)을 작게 하고, 배기 밸브(26b)의 밸브 개방 시간을 크게 함으로써 밸브 개방도 조작실(36)에서 동작 부재(32)에 작용하는 에어 압력을 낮게 할 수 있다, 이에 의해, 압박 스프링(55)으로부터의 하중에 의해 밸브체(33)의 리프트량(La)을 작게 할 수 있다.On the other hand, the electromotive control valve 26 reduces the valve opening time (duty) of the air supply valve 26a, and increases the valve opening time of the exhaust valve 26b, so that the operation member 32 is operated in the valve opening operation chamber 36. The air pressure acting on) can be lowered, whereby the lift amount La of the valve body 33 can be reduced by the load from the pressing spring 55.

전자기 밸브(SV1)는 전자기 밸브(SV2)에 접속되는 유로를, 전공 제어 밸브(26)와 작동 유체 공급부(95)의 어느 하나로 전환하는 전자기 밸브로, 비통전 시에는 전공 제어 밸브(26)에 접속된다. 전자기 밸브(SV2)는 밸브 개방용 공기 유로(37)에 접속되는 유로를, 전자기 밸브(SV1)와 작동 유체 배기부(96)의 어느 하나로 전환하는 전자기 밸브로, 비통전 시에는 작동 유체 배기부(96)에 접속된다. 전자기 밸브(SV3)는 차단용 공기 유로(38)에 접속되는 유로를, 작동 유체 공급부(95)와 작동 유체 배기부(96)의 어느 하나로 전환하는 전자기 밸브로, 비통전 시에는 작동 유체 공급부(95)에 접속된다.The electromagnetic valve SV1 is an electromagnetic valve that switches the flow path connected to the electromagnetic valve SV2 to one of the electro-pneumatic control valve 26 and the working fluid supply unit 95. Connected. The electromagnetic valve SV2 is an electromagnetic valve that switches the flow path connected to the valve opening air flow passage 37 to one of the electromagnetic valve SV1 and the working fluid exhaust portion 96. (96). The electromagnetic valve SV3 is an electromagnetic valve that switches the flow passage connected to the shutoff air flow passage 38 to either the working fluid supply portion 95 or the working fluid exhaust portion 96. 95).

다음에, 표 T를 참조하여, 공기압 회로(22)의 각 작동 모드의 내용을 설명한다. 표 T는 각 작동 모드에 있어서의 3개의 전자기 밸브(SV1, SV2, SV3)의 통전 상태를 도시하는 표이다. 표 T에서는 온과 오프를 각각 「ON」과 「OFF」로 표기하고 있다.Next, with reference to Table T, the content of each operation mode of the pneumatic circuit 22 is demonstrated. Table T is a table which shows the energization state of three electromagnetic valves SV1, SV2, SV3 in each operation mode. In Table T, on and off are described as "ON" and "OFF", respectively.

진공 제어 시스템(20)의 긴급 정지 시의 작동 모드에서는, 전공 제어 밸브(26) 및 3개의 전자기 밸브(SV1, SV2, SV3)가 모두 오프로 된다. 긴급 정지는 진공 제어 시스템(20)의 시스템 설계에서 정의되는 워스트 케이스로서의 작동 모드이며, 예를 들어 컨트롤러(21)가 드라이 펌프(도시 생략)로부터 진공 펌프 정지 신호를 수신한 경우의 작동 모드이다. 드라이 펌프는 터보 분자 펌프(300)에 직렬로 접속되어, 진공화 사용되는 펌프이다. 본 작동 모드에서는 대기 개방 상태의 2차측 포트(44)와, 진공측의 1차측 포트(41) 사이에는 대기압의 전체가 차압으로서 인가되게 된다. 이 차압 하중은 밸브체(33)에 대해 리프트량(La)을 증대시키는 방향으로 인가되고, 밸브체(33)를 밸브 시트(42)로부터 이격하여 진공 용기(90)에 대기를 역류시키는 방향으로 작용하게 된다. 본 실시 형태의 긴급 정지에서는, 차단 하중에 의해 상술한 차압에 대항하여 역류를 방지할 수 있다.In the operation mode at the time of emergency stop of the vacuum control system 20, the electric field control valve 26 and the three electromagnetic valves SV1, SV2, SV3 are all turned off. Emergency stop is an operating mode as a worst case defined in the system design of the vacuum control system 20, for example, when the controller 21 receives a vacuum pump stop signal from a dry pump (not shown). The dry pump is connected to the turbo molecular pump 300 in series and is a pump used for evacuation. In this operation mode, the entire atmospheric pressure is applied as the differential pressure between the secondary port 44 in the atmospheric open state and the primary port 41 on the vacuum side. This differential pressure load is applied in the direction of increasing the lift amount La with respect to the valve body 33, and is spaced apart from the valve seat 42 in the direction in which the air flows back to the vacuum container 90. Will work. In the emergency stop of the present embodiment, the reverse flow can be prevented against the above-mentioned differential pressure by the breaking load.

이와 같이, 고압측의 작동 유체 공급부(95)가 차단용 공기 유로(38)에 접속되는 동시에, 배기측의 작동 유체 배기부(96)가 밸브 개방용 공기 유로(37)에 접속되게 된다. 이에 의해, 차단 하중을 인가하는 차단 하중 발생실(39)의 공기압이 상승하여, 밸브 개방측[리프트량(La) 증대]의 하중을 인가하는 밸브 개방도 조작실(36)의 실내가 대기압까지 저하되게 된다. 이 결과, 동작 부재(32)에 접속되어 있는 밸브체(33)가 밸브 시트(42)의 방향으로 급속하게 이동하여, 진공 제어 밸브(30)를 폐쇄 상태(차단)로 하는 동시에 차단 하중의 인가를 계속한다.In this manner, the working fluid supply part 95 on the high pressure side is connected to the shutoff air flow path 38, and the working fluid exhaust part 96 on the exhaust side is connected to the valve opening air flow path 37. As a result, the air pressure in the breaking load generating chamber 39 to apply the breaking load is increased, so that the room of the valve opening degree operation chamber 36 to apply the load at the valve opening side (lift amount La increase) to the atmospheric pressure. Will be degraded. As a result, the valve body 33 connected to the operation member 32 moves rapidly in the direction of the valve seat 42 to bring the vacuum control valve 30 to the closed state (cut off) and to apply the breaking load. Continue.

또한, 전자기 밸브(SV3)는, 비통전 시에는 차단용 공기 유로(38)에 접속되는 유로를 작동 유체 배기부(96)에 접속되도록 구성해도 좋다. 단, 상술한 바와 같이, 비통전 시에 있어서 작동 유체 공급부(95)에 접속되도록 구성하면, 정전 시에 있어서, 공기압 회로(22)로의 전력 공급이 정지되므로, 표 T의 화살표로 나타낸 바와 같이, 긴급 정지 시와 동일한 작동 내용의 작동 모드로 할 수 있다.In addition, the electromagnetic valve SV3 may be comprised so that the flow path connected to the blocking air flow path 38 may be connected to the working fluid exhaust part 96 at the time of non-energization. However, as mentioned above, when it is comprised so that it may be connected to the working fluid supply part 95 at the time of non-energization, power supply to the pneumatic circuit 22 will be stopped at the time of a power failure, and as shown by the arrow of Table T, The operating mode can be the same as in the emergency stop.

이와 같이, 진공 제어 시스템(20)의 정전 혹은 긴급 정지에 있어서는, 어느 하나의 작동 모드에 있어서도, 진공 제어 밸브(30)를 폐쇄하는 동시에 차단 하중을 인가할 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)에서는, 공기압 회로(22)로의 전력 공급이 정지된 상태에 있어서는, 압박 스프링(55)의 압박력과 차단 하중 발생실(39)의 가압에 의해 밸브체(33)가 밸브 시트(42)로 이동하여, 차단 하중이 인가되도록 공기 회로가 구성되어 있게 된다.In this manner, in the power failure or emergency stop of the vacuum control system 20, the shutoff load can be applied while closing the vacuum control valve 30 in either of the operating modes. As a result, in the vacuum control system 20 of this embodiment, in the state in which the electric power supply to the pneumatic circuit 22 was stopped, the valve | bulb by the press force of the press spring 55 and the pressurization of the interruption load generation chamber 39 is pressed. The sieve 33 moves to the valve seat 42, and the air circuit is comprised so that a breaking load may be applied.

이와 같은 구성에서는 전원 오프나 정전 시에 있어서도 반드시 차단 상태로 되는 것이 확보되어 있으므로, 긴급 정지나 정전 시의 안전 확보를 고려한 시스템 설계를 간이하게 실현할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(21)는 진공 펌프 정지 신호의 수신에 따라서 긴급 정지의 작동 모드로 되므로, 터보 분자 펌프(300)의 예측할 수 없는 정지에 의해 가령 2차측 포트(44)의 압력이 상승해도 차단 상태를 확보할 수 있다는 이점도 갖고 있다.In such a configuration, it is ensured that the circuit is always shut off even when the power is turned off or in the case of a power failure. Therefore, there is an advantage that a system design in consideration of ensuring safety during emergency stop or power failure can be easily realized. In addition, in this embodiment, since the controller 21 enters the operation mode of emergency stop in accordance with the reception of the vacuum pump stop signal, the pressure of the secondary port 44 is for example caused by the unpredictable stop of the turbomolecular pump 300. Even if this rises, it also has the advantage that a blocking state can be secured.

다음에, 진공 제어 밸브(30)를 폐쇄 상태로 하는 작동 모드에서는, 2개의 전자기 밸브(SV1, SV2)가 오프로 되는 한편, 전자기 밸브(SV3)가 온으로 되어 있다. 이 작동 모드는 터보 분자 펌프(300)가 정상적인 운전 상태에 있어서, 진공 제어 밸브(30)를 폐쇄 상태로 한다. 이 작동 모드에서는 정상적인 운전 상태에 있어서 진공 제어 밸브(30)를 폐쇄 상태로 하기 위해 적절한 찌그러짐량으로 O링(75)을 찌그러뜨릴 정도의 하중이 압박 스프링(55)에 의해 인가되도록 설정되어 있다. 이에 의해, O링(75)의 내구성을 높일 수 있다.Next, in the operation mode in which the vacuum control valve 30 is closed, the two electromagnetic valves SV1 and SV2 are turned off, while the electromagnetic valve SV3 is turned on. This operating mode puts the vacuum control valve 30 in the closed state when the turbo molecular pump 300 is in a normal operating state. In this operation mode, the pressure spring 55 is set such that a load such that the O-ring 75 is crushed with an appropriate amount of crushing in order to keep the vacuum control valve 30 closed in a normal operating state. Thereby, durability of the O-ring 75 can be improved.

이와 같이, 본 실시 형태는 긴급 시에 대응하기 위한 차단 하중을 발생시키는 기구를 구비하고 있으므로, 통상의 운전에 적합한 찌그러짐량으로 O링(75)을 찌그러뜨릴 정도로 압박 스프링(55)의 압박력을 설정할 수 있다고 하는 설계 자유도를 제공할 수도 있다.Thus, since this embodiment is equipped with the mechanism which generate | occur | produces the breaking load for responding at the time of an emergency, the pressing force of the press spring 55 is set so that the O-ring 75 may be crushed by the amount of crushing suitable for normal operation. It can also provide design freedom.

한편, 진공 제어 밸브(30)를 개방 상태로 하는 작동 모드에서는, 3개의 전자기 밸브(SV1, SV2, SV3)의 전체가 온으로 된다. 이에 의해, 고압측의 작동 유체 공급부(95)는 온 상태의 2개의 전자기 밸브(SV1, SV2)를 경유하여 밸브 개방용 공기 유로(37)에 유로가 접속된다. 한편, 배기측의 작동 유체 배기부(96)는 온 상태의 전자기 밸브(SV3)를 경유하여 차단용 공기 유로(38)에 유로가 접속된다. 한편, 전공 제어 밸브(26)는 온 상태의 전자기 밸브(SV1)에 의해 밸브 개방용 공기 유로(37)로부터 유로가 분리된 상태로 되어 있다. 이에 의해, 전공 제어 밸브(26)의 작동 상태에 관계없이, 진공 제어 밸브(30)를 급속하게 개방 상태[리프트량(La)이 최대인 상태]로 할 수 있다.On the other hand, in the operation mode in which the vacuum control valve 30 is opened, all three electromagnetic valves SV1, SV2, SV3 are turned on. Thereby, the high pressure side working fluid supply part 95 is connected to the valve opening air flow path 37 via the two electromagnetic valves SV1 and SV2 of an on state. On the other hand, the working fluid exhaust part 96 on the exhaust side is connected to the blocking air flow path 38 via the electromagnetic valve SV3 in the on state. On the other hand, the electromotive control valve 26 is in the state in which the flow path was isolate | separated from the valve opening air flow path 37 by the electromagnetic valve SV1 of an ON state. Thereby, the vacuum control valve 30 can be made to open rapidly (the state in which the lift amount La is the maximum) irrespective of the operation state of the electromotive control valve 26. FIG.

마지막으로, 진공 제어 밸브(30)로 진공 압력을 제어하는 작동 모드에서는, 전자기 밸브(SV1)가 오프로 되는 한편, 2개의 전자기 밸브(SV2, SV3)가 모두 온으로 된다. 이에 의해, 고압측의 작동 유체 공급부(95)는 전공 제어 밸브(26)와 오프 상태의 전자기 밸브(SV1)와 온 상태의 전자기 밸브(SV2)를 순서대로 경유하여 밸브 개방용 공기 유로(37)에 유로가 접속된다. 한편, 배기측의 작동 유체 배기부(96)는 온 상태의 전자기 밸브(SV3)를 통과하여, 차단용 공기 유로(38)에 유로가 접속된다. 이에 의해, 전공 제어 밸브(26)는 밸브 개방용 공기 유로(37)로부터 조작 에어를 공급하여 밸브 개방도 조작실(36)의 내부 압력을 조작하여, 리프트량(La)을 조절할 수 있다.Finally, in the operation mode in which the vacuum control valve 30 controls the vacuum pressure, the electromagnetic valve SV1 is turned off while the two electromagnetic valves SV2 and SV3 are turned on. Thereby, the working fluid supply part 95 of the high pressure side passes through the electric field control valve 26, the electromagnetic valve SV1 in the off state, and the electromagnetic valve SV2 in the on state, in order. The flow path is connected to the. On the other hand, the working fluid exhaust part 96 on the exhaust side passes through the electromagnetic valve SV3 in the on state, and the flow path is connected to the blocking air flow path 38. Thereby, the electromotive control valve 26 can supply operation air from the valve opening air flow path 37, and can operate the internal pressure of the valve opening degree operation chamber 36, and can adjust the lift amount La.

다음에, 도 19를 참조하여 진공 제어 시스템(20)의 제어 내용을 설명한다. 도 19는 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)의 제어 블록도이다. 이 제어계는 진공 제어 밸브(30)의 밸브체(33)의 리프트량(La)을 제어하는 슬레이브 루프(SL)와, 진공 용기(90)의 내부 압력을 제어하는 마스터 루프(ML)를 갖는 이중 루프 구조의 캐스케이드 제어로서 구성되어 있다. 슬레이브 루프(SL)와 마스터 루프(ML)의 각 제어 루프는, 예를 들어 주지의 PID 제어계로서 구성할 수 있다.Next, with reference to FIG. 19, the control content of the vacuum control system 20 is demonstrated. 19 is a control block diagram of the vacuum control system 20 of the embodiment. This control system is a dual having a slave loop SL for controlling the lift amount La of the valve body 33 of the vacuum control valve 30 and a master loop ML for controlling the internal pressure of the vacuum vessel 90. It is comprised as cascade control of a loop structure. Each control loop of the slave loop SL and the master loop ML can be configured, for example, as a known PID control system.

슬레이브 루프(SL)는 전공 제어 밸브(26)에 의해 밸브 개방도 조작실(36)의 내부 압력을 조작하여, 밸브체(33)의 리프트량(La)을 밸브 개방도 지령치(Vp)에 근접시키는 것을 목적으로 하는 제어 루프이다. 슬레이브 루프(SL)에서는, PID 제어 회로(24b)는 밸브 개방도 지령치(Vp)(목표치)와 리프트량(La)(계측치)의 편차(δm)에 따라서 제어 신호를 생성하여, 펄스 폭 변조 신호를 전공 제어 밸브(26)로 송신한다. 전공 제어 밸브(26)는 펄스 폭 변조 신호에 따라서 밸브 개방도 조작실(36)의 내부 압력을 조작하여 밸브체(33)가 장착되어 있는 동작 부재(32)로의 구동력을 조절한다.The slave loop SL manipulates the internal pressure of the valve opening degree operation chamber 36 by the electromotive control valve 26 to bring the lift amount La of the valve body 33 close to the valve opening degree command value Vp. A control loop whose purpose is to make In the slave loop SL, the PID control circuit 24b generates a control signal in accordance with the deviation δm between the valve opening degree command value Vp (target value) and the lift amount La (measurement value) to generate a pulse width modulation signal. Is transmitted to the electro-pneumatic control valve 26. The electromotive control valve 26 adjusts the driving force to the operation member 32 to which the valve body 33 is mounted by operating the internal pressure of the valve opening degree operation chamber 36 in accordance with the pulse width modulation signal.

리프트량(La)은 밸브체 위치 센서(35)에 의해 계측되어, PID 제어 회로(24b)에 의해 피드백량으로서 사용된다. 이에 의해, 진공 제어 밸브(30)는 리프트량(La)을 피드백 제어할 수 있다. 이에 의해, 진공 용기(90)와 터보 분자 펌프(300) 사이의 유로의 컨덕턴스를 조절할 수 있다.The lift amount La is measured by the valve body position sensor 35 and used as the feedback amount by the PID control circuit 24b. Thereby, the vacuum control valve 30 can feedback-control the lift amount La. Thereby, the conductance of the flow path between the vacuum vessel 90 and the turbo molecular pump 300 can be adjusted.

마스터 루프(ML)에서는, PID 제어 회로(24a)는 미리 설정된 목표 압력치(Pt)와 계측 압력치(Pm)의 편차(δp)에 따라서 밸브 개방도 지령치(Vp)를 결정하여 PID 제어 회로(24b)로 송신한다. 계측 압력치(Pm)는 진공 압력 센서(92)에 의해 계측되는 진공 용기(90)의 내부의 압력이다. PID 제어 회로(24a)는 계측 압력치(Pm)가 목표 압력치(Pt)에 근접해지도록 밸브 개방도 지령치(Vp)를 조절한다.In the master loop ML, the PID control circuit 24a determines the valve opening degree command value Vp in accordance with the deviation δp between the target pressure value Pt and the measured pressure value Pm set in advance, and determines the PID control circuit ( 24b). The measurement pressure value Pm is the pressure inside the vacuum container 90 measured by the vacuum pressure sensor 92. The PID control circuit 24a adjusts the valve opening degree command value Vp so that the measured pressure value Pm approaches the target pressure value Pt.

또한, 리프트량(La)의 피드백 루프를 삭제하여, 편차(δp)를 0에 근접시키도록 밸브 개방도 조작실(36)의 내부 압력을 조작하는 간이한 싱글 루프 제어로서 구성해도 좋다. 단, 리프트량(La)을 피드백하는 이중 루프 구성으로 하면, 마스터 루프(ML)로부터의 지령치(제어 입력)와 리프트량(개방도)의 비선형성에 기인하는 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 이 정밀도의 저하는 오프셋값에 의해 각 진공 제어 밸브의 개방도 범위가 서로 시프트됨으로써 발생한다. 본 구성은 개방도의 실측에 의해 개방도와 제어 입력의 선형성을 확보함으로써, 어떤 개방도 범위에 있어서도 진공 제어 밸브의 특성이 플랫으로 되도록 구성되어 있다.In addition, the feedback loop of the lift amount La may be removed, and it may be configured as a simple single loop control for operating the internal pressure of the valve opening degree operation chamber 36 so that the deviation? P is close to zero. However, if the double loop structure which feeds back the lift amount La is made, the fall of the precision resulting from nonlinearity of the command value (control input) and lift amount (open degree) from the master loop ML can be suppressed. This decrease in accuracy is caused by shifting the opening degree ranges of the vacuum control valves by an offset value. This configuration is configured such that the characteristics of the vacuum control valve are flat in any opening degree range by securing the linearity of the opening degree and the control input by the actual measurement of the opening degree.

진공 제어 시스템(20)은, 또한 동작 부재(32)를 통해 밸브체(33)에 대해 차단용 하중을 인가하는 오픈 루프(AL)를 갖고 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(21)는 2개의 전자기 밸브(SV2, SV3)를 모두 오프 상태로 함으로써, 차단 하중 발생실(39)(도 10 참조)에 공기압을 인가함으로써 차단용 하중을 발생시킨다. 차단용 하중의 크기는 전자기 밸브(SV1)의 온 오프에 관계없이, 차단 하중 발생실(39)의 내경이나 헤드 커버(61)의 외형을 적절하게 설정함으로써 미리 설정할 수 있다.The vacuum control system 20 also has an open loop AL for applying a blocking load to the valve body 33 via the operation member 32. The programmable logic controller 21 turns off both electromagnetic valves SV2 and SV3, and generates a breaking load by applying air pressure to the breaking load generating chamber 39 (refer FIG. 10). The magnitude of the breaking load can be set in advance by appropriately setting the inner diameter of the breaking load generating chamber 39 and the external shape of the head cover 61 irrespective of whether the electromagnetic valve SV1 is turned on or off.

이상에 상세하게 서술한 본 실시 형태는 이하의 이점을 갖는다.This embodiment described in detail above has the following advantages.

제2 본 실시 형태의 진공 제어 밸브(30)에서는 가장 직경이 큰 주실린더의 내주면과 주피스톤의 외주면 사이가 벨로프램에 의해 밀봉되어 있으므로, 미끄럼 이동 저항을 저감시켜 히스테리시스를 완화시킬 수 있다. 이에 의해, 제2 실시 형태의 진공 제어 밸브(30)는 저히스테리시스에서의 정확한 작동과, 그 작동 상태의 정확한 계측을 간이하게 실현할 수 있으므로, 정밀하고 또한 높은 응답성의 진공 제어를 실현할 수 있다.In the vacuum control valve 30 of the second embodiment, the bellows are sealed between the inner circumferential surface of the main cylinder with the largest diameter and the outer circumferential surface of the main piston, so that the sliding resistance can be reduced to alleviate the hysteresis. Thereby, since the vacuum control valve 30 of 2nd Embodiment can implement | achieve the accurate operation in low hysteresis, and the accurate measurement of the operation state easily, it can realize the precise and high responsive vacuum control.

또한, 본 실시 형태의 진공 제어 밸브(30)에서는 작동 유체의 공급에 의해 차단 하중을 발생시키는 차단 하중 발생실(39)이 동작부에 형성되어 있으므로, 동작 부재(32)의 점유 공간을 유효하게 이용하여 차단 하중 발생실(39)을 장비할 수 있다. 또한, 동작부의 내부에 차단 하중 발생실을 형성함으로써, 차단 하중 발생실(39)의 직경을 작게 하는 방향의 설계 자유도를 제공할 수 있다. 이에 의해, 차단 하중 발생실(39)의 장비에 기인하는 진공 제어 밸브의 대형화를 억제하는 동시에, 차단 하중 발생실(39)의 미끄럼 이동 면적을 작게 하여 차단 하중 발생실(39)의 마찰에 기인하는 히스테리시스를 저감시킬 수 있다.Moreover, in the vacuum control valve 30 of this embodiment, since the breaking load generation chamber 39 which produces the breaking load by supply of a working fluid is formed in the operation part, the space occupied by the operation member 32 is made effective. The breaking load generating chamber 39 can be equipped. In addition, by providing the breaking load generating chamber inside the operating portion, it is possible to provide design freedom in the direction of reducing the diameter of the breaking load generating chamber 39. This suppresses the enlargement of the vacuum control valve resulting from the equipment of the breaking load generating chamber 39, and reduces the sliding area of the breaking load generating chamber 39, resulting in friction of the breaking load generating chamber 39. Hysteresis can be reduced.

본 실시 형태의 진공 제어 시스템(20)에서는 모든 전자기 밸브로의 전력 공급이 정지된 상태에 있어서는, 즉시 밸브체(33)가 밸브 시트(42)로 이동하고, 차단 하중이 인가되도록 공기 회로가 구성되어 있다. 이에 의해, 긴급 정지나 정전 시의 안전 확보를 고려한 시스템 설계를 간이하게 실현할 수 있다.In the vacuum control system 20 of this embodiment, when the power supply to all the electromagnetic valves is stopped, the air circuit is comprised so that the valve body 33 may move to the valve seat 42 immediately, and a breaking load may be applied. It is. As a result, it is possible to easily realize a system design in consideration of securing safety during emergency stop or power failure.

또한, 제2 실시 형태에서는 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61) 사이가 패킹으로 밀봉되어 있지만, 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61) 사이를 벨로프램으로 밀봉하도록 구성해도 좋다. 단, 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61) 사이를 패킹으로 밀봉하면, 진공 제어 밸브의 구성을 간이하게 할 수 있는 동시에 소형화를 도모할 수도 있다.In addition, in 2nd Embodiment, although the sealing load generation chamber 39 and the interruption piston 61 are sealed with the packing, so that between the interruption load generation chamber 39 and the interruption piston 61 is sealed with a bellows ram. You may comprise. However, if the sealing load is sealed between the interruption load generating chamber 39 and the interrupting piston 61 with a packing, the configuration of the vacuum control valve can be simplified and the size can be reduced.

또한, 제2 실시 형태에서는, 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61) 사이를 밀봉하는 밀봉면에는 V자 형상의 패킹이 사용되어 있지만, 예를 들어 O링이라도 좋다. O링도 차단 하중 발생실(39)로의 작동 유체의 공급에 따라서 접촉면압이 높아지는 성질을 갖고 있기 때문이다. 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61) 사이의 밀봉에는, 일반적으로, 차단 하중 발생실(39)로의 작동 유체의 공급에 따라서 밀봉면의 면압이 높아지는 밀봉부를 사용하면 진공 제어 밸브의 히스테리시스를 저하시킬 수 있다. 단, V자 형상의 패킹을 사용하면, 비가압 시의 동마찰력을 작게 할 수 있다.In addition, although V-shaped packing is used for the sealing surface which seals between the interruption load generation chamber 39 and the interruption piston 61 in 2nd Embodiment, O-ring may be sufficient, for example. This is because the O-ring also has a property that the contact surface pressure increases with the supply of the working fluid to the breaking load generating chamber 39. In the sealing between the interruption load generating chamber 39 and the interrupting piston 61, generally, a sealing part in which the surface pressure of the sealing surface is increased in accordance with the supply of the working fluid to the interruption load generating chamber 39 is used. Hysteresis can be reduced. However, when V-shaped packing is used, the dynamic frictional force at the time of non-pressurization can be made small.

제2 실시 형태에서는, 동작 부재(32)의 내측에 차단 하중 발생실(39)이 형성되고, 압박 스프링의 내측에 차단용 피스톤(61)이 배치되어 있지만, 차단 하중 발생실(39)과 차단용 피스톤(61)이 역회전된 배치로 해도 좋다. 단, 차단 하중 발생실(39)을 동작 부재(32)의 내부에 형성하는 구성으로 하면, 동작 부재(32)의 내부 공간을 이용하여 차단 하중 발생실(39)을 형성할 수 있으므로, 진공 제어 밸브의 소형화를 도모할 수 있다.In the second embodiment, the breaking load generating chamber 39 is formed inside the operating member 32, and the breaking piston 61 is disposed inside the pressing spring, but the breaking load generating chamber 39 is blocked. The piston 61 may be arranged in a reverse rotation. However, when the breaking load generating chamber 39 is formed inside the operating member 32, the breaking load generating chamber 39 can be formed using the internal space of the operating member 32, so that the vacuum control is performed. The valve can be miniaturized.

제2 실시 형태에서는 1차측 포트(진공 용기측 접속구)를 저압측으로 하고 2차측 포트(진공 펌프측 접속구)를 고압측으로 하여 진공 제어 밸브가 접속되어, 그 차압 하중에 대항하는 차단 하중에 의해 차단 상태를 유지하는 형태로서 구성되어 있다. 그러나, 고압측과 저압측을 역방향으로 해도 좋다. 이와 같이 하면, 차단 상태를 유지하는 방향의 차압 하중에 대항하여 개방 상태로 할 수 있다. 또한, 진공 용기뿐만 아니라 고압 용기의 압력 제어에도 이용 가능하다.In the second embodiment, the vacuum control valve is connected with the primary port (vacuum vessel side connection port) as the low pressure side and the secondary port (vacuum pump side connection port) as the high pressure side, and the shutoff state is prevented by the breaking load against the differential pressure load. It is configured as a form to hold. However, the high pressure side and the low pressure side may be reversed. By doing in this way, it can be set as the open state against the differential pressure load of the direction which keeps a interruption | blocking state. It can also be used for pressure control of high pressure vessels as well as vacuum vessels.

(E. 변형예)(E. Modifications)

또한, 상술한 각 실시 형태의 기재 내용으로 한정되지 않고, 예를 들어 다음과 같이 실시해도 좋다.In addition, it is not limited to the description content of each embodiment mentioned above, For example, you may carry out as follows.

(a) 상술한 각 실시 형태에서는, 가스 배출구(561)를 경유하는 루트와 가스 배출구(562)를 경유하는 루트로부터의 가스 배출을 단일의 터보 분자 펌프(300)로 실행하고 있지만, 예를 들어 각 루트에 터보 분자 펌프를 장비하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 터보 분자 펌프로부터 가스 배출구까지의 유로를 짧게 하고 유효 배기 속도를 높게 하여 높은 펌프 효율을 실현할 수 있다.(a) In each of the embodiments described above, the gas discharge from the route via the gas discharge port 561 and the route via the gas discharge port 562 is performed by the single turbomolecular pump 300, for example. Each route may be equipped with a turbomolecular pump. In this way, high pump efficiency can be realized by shortening the flow path from the turbo molecular pump to the gas outlet and increasing the effective exhaust speed.

(b) 상술한 각 실시 형태에서는, 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에 배치된 2개의 가스 배출구를 이용하는 구성으로 하고 있지만, 예를 들어 3개 이상이라도 좋고, 복수개의 가스 배출구를 이용하는 것이면 좋다. 또한, 4개의 터보 분자 펌프의 각각이 각 진공 제어 밸브(진공 제어 밸브의 수는 4개)를 통해 각 가스 배출구(가스 배출구의 수는 4개)에 접속하는 구성이라도 좋다.(b) In each embodiment mentioned above, although it is set as the structure using two gas discharge ports arrange | positioned at the position which pinches process reaction area | region, three or more may be sufficient, for example, and it is good to use a plurality of gas discharge ports. In addition, the configuration may be such that each of the four turbomolecular pumps is connected to each gas outlet port (the number of gas outlet ports is four) through each vacuum control valve (the number of vacuum control valves is four).

가스 배출구가 홀수개(예를 들어, 3개)인 경우에는, 프로세스의 공급부나 프로세스 중심(Wc)을 중심으로 한 환형상의 위치에 있어서 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 「프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치」라 함은, 수평면 내, 즉 프로세스의 대상이 되는 평면과 평행한 평면 내에 배치될 필요는 없고 상하 방향으로 시프트하여 배치되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 양쪽의 배기구가 진공 용기의 측면(제1 실시 형태)이 아니라, 하면 혹은 상면에 배치되어 있어도 좋고, 한쪽이 하면이고 다른 쪽이 상면이라도 좋다. 또한, 가스 배출구의 수가 홀수인 경우에는, 프로세스 가스의 공급부를 중심으로 한 환형상의 위치에 있어서 등간격 혹은 불균일한 간격으로 배치되어 있는 위치도 「프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치」에 포함된다.When the number of gas outlets is an odd number (for example, three), it is preferable to arrange | position at equal intervals in the annular position centering on the supply part of a process or process center Wc. The "position where the process reaction regions are sandwiched" does not have to be arranged in the horizontal plane, that is, in a plane parallel to the plane to be the process object, but may be arranged shifted in the vertical direction. Specifically, both exhaust ports may be disposed not on the side surface (first embodiment) of the vacuum vessel, but on the lower surface or the upper surface, and one side may be the lower surface and the other may be the upper surface. In addition, when the number of gas outlets is odd, the position arrange | positioned at equal intervals or nonuniform interval in the annular position centering on the supply part of a process gas is also included in the "position which pinches process reaction area | region".

(c) 상술한 각 실시 형태에서는, 제1 슬레이브 루프와 제2 슬레이브 루프의 목표치의 차를 보정치로서 이용하고 있지만, 예를 들어 기준치에 대해, 제1 슬레이브 루프와 제2 슬레이브 루프의 양쪽의 목표치가 보정치를 갖는 구성으로 해도 좋다. 이와 같은 구성은, 예를 들어 진공 제어 밸브측에 보정치를 저장하는 구성에서 유효하다.(c) In each of the embodiments described above, the difference between the target value of the first slave loop and the second slave loop is used as a correction value, but for example, the target value of both the first slave loop and the second slave loop with respect to the reference value. It is good also as a structure which has a correction value. Such a structure is effective in the structure which stores a correction value in the vacuum control valve side, for example.

(d) 압력 센서를 각 가스 배출구에 추가하여 장비(상술한 실시 형태에서는 합계 5개의 센서)하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 터보 분자 펌프의 입구와 가스 배출구 사이의 컨덕턴스를 취득하여, 배기계측의 개체 차를 보상하는 보정, 혹은 프로세스 중심(Wc)으로부터 가스 배출구까지의 진공 용기 내의 컨덕턴스의 차이를 보상하는 보정을 별개로 실현할 수도 있다. 일반적으로, 가스 공급부로부터 각 배기부까지의 컨덕턴스의 차이와, 진공 펌프와 진공 제어 밸브를 포함하는 각 배기계의 개체 차의 적어도 한쪽을 보상하는 것이면 좋다.(d) A pressure sensor may be added to each gas discharge port so that the equipment (five sensors in total in the above-described embodiment) may be provided. In this way, a correction is obtained to obtain the conductance between the inlet of the turbomolecular pump and the gas outlet to compensate for individual differences in the exhaust measurement, or to compensate for the difference in conductance in the vacuum vessel from the process center Wc to the gas outlet. Can be realized separately. Generally, what is necessary is to compensate for the difference in conductance from a gas supply part to each exhaust part, and at least one of the individual difference of each exhaust system containing a vacuum pump and a vacuum control valve.

(e) 상술한 각 실시 형태에서는, 화학 기상 성장(CVD)의 공정으로의 실장을 예시하고 있지만, 예를 들어 에칭 처리나 스패터와 같은 공정에도 이용 가능하다. 일반적으로, 가스를 공급하면서 진공 상태를 유지하는 제어가 요청되는 진공 용기의 진공 제어에 이용 가능하다.(e) Although each embodiment mentioned above has illustrated the mounting in the process of chemical vapor deposition (CVD), it can be used also for processes, such as an etching process and a spatter, for example. Generally, it is available for vacuum control of a vacuum vessel in which a control for maintaining a vacuum while supplying gas is required.

상술한 각 실시 형태는 에칭 처리에 있어서 현저한 효과를 발휘한다. 에칭 처리에서는, 예를 들어 진공의 진공 용기의 내부에 프로세스 대상의 웨이퍼(W)를 배치하여, 웨이퍼(W)의 프로세스면을 에칭 가스에 폭로시키는 공정이 있다. 예를 들어, 반응성 이온 에칭에서는, 진공 용기의 내부에서 에칭 가스를 방전 전리 등으로 플라즈마화하여, 웨이퍼(W)를 두는 음극에서 고주파 자계를 발생시킨다. 이에 의해, 플라즈마 중의 이온 종류나 라디칼 종류가 웨이퍼(W)의 방향으로 가속되어 충돌한다. 이 결과, 이온에 의한 스퍼터링과, 에칭 가스의 화학 반응이 동시에 일어나므로, 미세 가공에 적합한 높은 정밀도에서의 에칭을 행할 수 있다.Each embodiment mentioned above exhibits a remarkable effect in an etching process. In the etching process, for example, there is a step of disposing a wafer W as a process target inside a vacuum vacuum chamber and exposing the process surface of the wafer W to etching gas. For example, in reactive ion etching, an etching gas is plasma-formed by discharge ionization etc. in the inside of a vacuum container, and a high frequency magnetic field is produced | generated by the cathode in which the wafer W is placed. As a result, the ion species and radical species in the plasma accelerate in the direction of the wafer W and collide with each other. As a result, sputtering by ions and a chemical reaction of the etching gas occur at the same time, so that etching at a high precision suitable for fine processing can be performed.

이와 같은 고정밀도의 에칭은 MEMS(멤스, Micro Electro Mechanical Systems)에도 응용되어, 기계 요소 부품이나 센서, 액추에이터, 전자 회로 등의 집적화된 디바이스의 실용화가 실현되어 있다. 고정밀도의 에칭에서는, 웨이퍼(W)에 대해 에칭 가스의 보다 안정된 균일한 공급이 요구되기 때문이다.Such high-precision etching is also applied to MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) to realize practical use of integrated devices such as mechanical component parts, sensors, actuators, and electronic circuits. This is because, with high precision etching, a more stable and uniform supply of etching gas is required for the wafer W.

(f) 상술한 각 실시 형태에서는, 프로세스 반응 영역을 서로 끼우는 위치에 배치되어 있지만, 상이한 위치에 배치되어 있으면 좋다. 이에 의해, 반도체 프로세스의 조건 설정으로 하여, 프로세스 가스의 압력이나 유량뿐만 아니라, 제3 조작 파라미터로서 프로세스 가스의 방향의 조작이 가능해지므로, 프로세스 가스의 흐름의 방향이라고 하는 새로운 자유도를 얻을 수 있기 때문이다. 프로세스 가스의 방향의 조작은, 예를 들어 프로세스의 상태에 기초하여 피드백하도록 해도 좋다.(f) In each embodiment mentioned above, although the process reaction area | region is arrange | positioned at the mutual insertion position, what is necessary is just to arrange | position at a different position. This makes it possible to operate not only the pressure and flow rate of the process gas but also the direction of the process gas as the third operation parameter by setting the conditions of the semiconductor process, so that a new degree of freedom, which is the direction of the flow of the process gas, can be obtained. to be. The operation of the direction of the process gas may be fed back based on the state of the process, for example.

(g) 상술한 각 실시 형태에서는, 진공 펌프로서 터보 분자 펌프와 드라이 펌프 등이 사용되고 있지만, 예를 들어 드라이 펌프를 단독으로 사용하는 구성이라도 좋고, 넓은 의미로 일반적으로 진공 펌프를 사용하는 것이면 좋다.(g) In each embodiment described above, although a turbomolecular pump, a dry pump, etc. are used as a vacuum pump, the structure which uses a dry pump independently may be sufficient, for example, and what is necessary is just to use a vacuum pump generally in a broad sense. .

(h) 상술한 각 실시 형태에서는, 반도체의 제조 프로세스에 진공 용기가 이용되고 있지만, 다른 용도라도 좋다. 단, 반도체의 제조 프로세스에서는, 가스의 흐름의 미소한 변동에 의한 프로세스로의 영향이 크기 때문에, 현저한 효과를 발휘할 수 있다.(h) In each of the embodiments described above, a vacuum container is used in the semiconductor manufacturing process, but other applications may be used. However, in the semiconductor manufacturing process, since the influence on the process due to the slight fluctuation of the flow of gas is large, a remarkable effect can be exerted.

Claims

It is a vacuum control system which controls the vacuum pressure and flow of the process gas in the vacuum container which receives a supply of process gas from a gas supply part, and performs a process to a process target, using a vacuum pump,
Respective vacuum control valves connected between each of the plurality of gas outlets arranged at different positions in the vacuum container and the vacuum pump;
A pressure measuring unit for measuring a vacuum pressure of the process gas supplied to the process target;
A control device for manipulating the opening degree of each of the plurality of vacuum control valves in accordance with the measured vacuum pressure,
The plurality of gas outlets are arranged at positions in which the process reaction regions in which the process is executed are fitted inside the vacuum vessel,
The pressure measuring unit measures the vacuum pressure of the process reaction region,
The control device includes:
The difference in conductance from the process reaction region to the respective gas outlets and at least one of the individual differences of each exhaust system including the vacuum pump and the vacuum control valve are compensated for so that the exhaust flow rates of the plurality of vacuum control valves are mutually different. To get closer,
An offset value storage unit for storing an offset value for compensating at least one of the difference and the individual difference;
A target value setting section for setting target values for controlling the opening degree of the plurality of vacuum control valves using the offset values read from the offset value storage section,
The plurality of vacuum control valve has a blocking function for blocking the flow of gas,
The control device has a function of generating the offset value based on the respective characteristic data of the plurality of vacuum control valves, and storing the generated offset value in the offset value storage unit,
And said characteristic data is data for operating one of said plurality of vacuum control valves to set said target value obtained in the state of interrupting another one of said plurality of vacuum control valves.

The control apparatus according to claim 1,
A common main control unit outputting a common opening degree command value, which is a common command value for operating each opening degree of the plurality of vacuum control valves, in accordance with the measured vacuum pressure;
A plurality of subordinate control units provided for each of the vacuum control valves to control the opening degree of each of the plurality of vacuum control valves according to the common opening degree command value,
And said subordinate control unit acquires the actual measured value of the opening degree of each said vacuum control valve, and controls the opening degree of each said vacuum control valve according to the said actual measured value, the said common opening degree command value, and the said offset value.

The vacuum control valve according to claim 1, wherein the plurality of vacuum control valves are vacuum control valves for controlling the vacuum pressure in the vacuum container by manipulating the valve opening with a working fluid,
A control valve body having a flow path for connecting the vacuum container and the vacuum pump, a valve seat formed in the flow path,
The valve body which performs operation of the said valve opening degree by adjustment of the lift amount which is a distance with the said valve seat, and interrupts | blocks the said flow path by the contact with the said valve seat, a piston, the said valve body, and the said piston are combined An operation unit having a rod to
A cylinder connected to the control valve body to accommodate the piston;
A pressing portion for pressing the operating portion in a direction in which the lift amount is decreased;
And a bellows for closing the gap between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder while following the operation of the piston,
The operation unit and the cylinder,
A valve-opening operation, which is closed by the bellows and has a cylindrical shape surrounding the rod, and generates a load in a direction in which the lift amount is increased with respect to the piston according to the working pressure of the working fluid. Fruit,
And a shutoff load generating chamber which shares a central axis with the valve opening degree operation chamber and generates a load in a direction of reducing the lift amount with respect to the operating portion in accordance with the supply of the working fluid.

4. The cylinder according to claim 3, wherein the cylinder has a head cover having a sliding convex portion accommodated in the blocking load generating chamber.
The vacuum control valve has a sealing surface that seals between the breaking load generating chamber and the sliding convex portion, and includes a sealing portion in which a surface pressure of the sealing surface is increased in accordance with the supply of the working fluid to the breaking load generating chamber. Control system.

The said sliding convex part shares a center axis line with the said valve opening operation chamber, and has the cylindrical shape of the outer diameter smaller than the inner diameter of the said valve opening operation chamber,
The operation portion has a guide portion extending in the direction of the operation in a space surrounded by an inner circumferential surface of the sliding convex portion,
The vacuum control valve is disposed between the guide portion and the sliding convex portion to enable sliding in the direction of the operation, and the position in the direction perpendicular to the direction of the operation of the guide portion and the sliding convex portion. A vacuum control system having bearings that restrain the relationship to each other.

The vacuum control system according to any one of claims 3 to 5, wherein the breaking load generating chamber is formed inside the rod.

The said control apparatus in any one of Claims 3-5.
A pressure sensor for measuring the vacuum pressure in the vacuum container;
A pneumatic circuit connected to a working fluid supply for supplying a working fluid, a working fluid exhaust for exhausting the working fluid, and supplying the working fluid to the vacuum control valve;
And a control unit for operating the working fluid supplied from the pneumatic circuit to the vacuum control valve to control the vacuum pressure in the vacuum vessel.

8. The control device according to claim 7, wherein the control device connects a flow path between the valve opening degree operation chamber and the working fluid exhaust part in response to the reception of the vacuum pump stop signal including information indicating the stop of the vacuum pump. And a flow path between the load generating chamber and the working fluid supply portion.

8. The air pressure circuit of claim 7, wherein the pneumatic circuit comprises: a first electromagnetic valve connecting a flow path between the valve opening operation chamber and the working fluid exhaust part in a non-energized state; and the shutoff load generating chamber and the working fluid supply part in a non-energized state. The vacuum control system which has a 2nd electromagnetic valve which connects the flow path between them.

It is a vacuum control method which controls the vacuum pressure and flow of the process gas in the vacuum container which receives a supply of process gas from a gas supply part, and performs a process to a process target, using a vacuum pump,
Preparing each vacuum control valve connected between each of the plurality of gas outlets disposed at different positions in the vacuum container and the vacuum pump;
A pressure measuring step of measuring a vacuum pressure of the process gas supplied to the process target;
A control step of manipulating each opening degree of the plurality of vacuum control valves in accordance with the measured vacuum pressure,
The plurality of gas outlets are arranged at positions in which the process reaction regions in which the process is executed are fitted inside the vacuum vessel,
The pressure measuring step includes a step of measuring a vacuum pressure in the process reaction region,
The control process,
The difference in conductance from the process reaction region to the respective gas outlets and at least one of the individual differences of each exhaust system including the vacuum pump and the vacuum control valve are compensated for so that the exhaust flow rates of the plurality of vacuum control valves are mutually different. The process of controlling the proximity;
An offset value storing step of storing an offset value for compensating at least one of the difference and the individual difference in an offset value storing unit;
A target value setting step of setting a target value for controlling the opening degree of the plurality of vacuum control valves by using the offset value read from the offset value storing unit,
The plurality of vacuum control valve has a blocking function for blocking the flow of gas,
The control process includes generating the offset value based on the characteristic data of each of the plurality of vacuum control valves, and storing the generated offset value in the offset value storage unit,
And the characteristic data is data for operating one of the plurality of vacuum control valves to set the target value acquired in a state of shutting off another one of the plurality of vacuum control valves.

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