KR20200031161A - Control method of vacuum valve - Google Patents

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히데아키 나가이
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가부시키가이샤 브이텍스
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Abstract

진공 챔버의 배기구에 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 진공 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스의 공급을 개시한 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 제어하는 진공 밸브의 제어 방법에 있어서, 미리 진공 챔버 내의 시간마다의 압력 데이터를 계측하는 것과 함께, 진공 밸브의 시간마다의 개도 데이터를 계측하는 계측 단계와, 계측한 압력 데이터 및 개도 데이터로부터, 진공 밸브의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스를 산출하는 산출 단계와, 산출한 컨덕턴스의 변화분이, 진공 밸브의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값에 있어서의 진공 밸브의 지시 개도를 취득하는 취득 단계를 가지며, 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때에, 진공 밸브를 전개가 아닌 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 가스 유량에 대한 진공 밸브의 안정 개도로 해 가며 목표의 압력으로 유지한다.A vacuum valve control method for controlling a vacuum valve in which a vacuum pump is mounted on an exhaust port of a vacuum chamber via a vacuum valve, and a target pressure is controlled in a vacuum chamber in which supply of gas is started while the vacuum valve is closed. In addition to measuring the pressure data for each inner time, from the measurement step of measuring the opening degree data for each hour of the vacuum valve, and the measured pressure data and the opening degree data, conductance indicating the ease of flow of gas to the opening degree of the vacuum valve is measured. A calculation step to be calculated and a range in which the calculated change in conductance can be regarded as not changing from that in the deployed state of the vacuum valve are specified, and the vacuum valve is instructed at a threshold set within the range. It has an acquisition step of acquiring an opening degree, and when the inside of the vacuum chamber is set to a target pressure, the vacuum valve Is opened to the indicated opening rather than unfolding to start the exhaust of the gas, and to the stable opening of the vacuum valve relative to the gas flow rate, and maintained at the target pressure.

Description

진공 밸브의 제어 방법Control method of vacuum valve

본 발명은, 진공 챔버 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 진공 밸브의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a vacuum valve for maintaining a constant pressure in a vacuum chamber.

반도체소자, 태양 전지, 액정 등의 제조에 있어서의 각종 프로세스에서는, 웨이퍼(실리콘 등의 반도체 기판)나 글라스 기판 등에 진공 증착, 스퍼터링, CVD(화학 기상 성장) 등에 의해 박막을 형성하는 수단이나, 박막의 필요 부분을 레지스트로 마스크하고, 불필요 부분을 부식 작용에 의해 제거하는 에칭 수단이나, 에칭 후에 불필요하게 된 레지스트를 오존이나 플라즈마에 의해 제거하는 애싱 수단 등이 이용된다.In various processes in the manufacture of semiconductor devices, solar cells, liquid crystals, etc., means for forming thin films by vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), etc. on wafers (semiconductor substrates such as silicon) or glass substrates, or thin films Etching means for masking the required portion of the resist with a resist and removing the unnecessary portion by a corrosion action, ashing means for removing the unnecessary resist after etching by ozone or plasma, and the like are used.

예를 들면, 스퍼터링 장치에서는, 기판이 배치된 진공 챔버 내에 Ar(아르곤) 등의 불활성 가스를 도입하고, 소정의 진공도에서 고주파 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시켜, 재료인 타깃에 충돌시킴으로써, 부딪혀 내보내진 재료를 당해 기판에 부착시켜서 박막을 형성한다.For example, in a sputtering apparatus, an inert gas such as Ar (argon) is introduced into a vacuum chamber in which a substrate is disposed, and a high frequency voltage is applied at a predetermined vacuum level to generate a plasma and collide with a material target. The sent material is attached to the substrate to form a thin film.

진공 챔버 내에는 가스가 공급되지만, 제품의 품질을 향상시키기 위해서는, 소정의 진공도가 유지되도록, 진공 챔버 내의 압력 제어를 양호한 정밀도로 행할 필요가 있다. 진공 챔버의 배기구에는 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 진공 밸브의 개도에 의해 가스 유량을 제어함으로써, 진공 챔버 내의 압력을 일정하게 유지한다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 설정 압력에 추종시키는 피드백 제어를 행하여 설정 배출 가스량을 얻는 압력 제어방법의 발명도 개시되어 있다.Gas is supplied into the vacuum chamber, but in order to improve the quality of the product, it is necessary to perform pressure control in the vacuum chamber with good precision so that a predetermined degree of vacuum is maintained. A vacuum pump is mounted to the exhaust port of the vacuum chamber via a vacuum valve, and the gas flow rate is controlled by the opening degree of the vacuum valve, thereby maintaining a constant pressure in the vacuum chamber. As described in Patent Document 1, the invention of a pressure control method for obtaining a set discharge gas amount by performing feedback control to follow a set pressure is also disclosed.

압력 제어에 있어서는, 진공 밸브를 폐쇄한 진공 챔버 내에 가스 공급이 개시되어 압력이 높아진 상태로부터, 압력을 내려서 목표의 압력으로 안정시키는 경우, 우선 배기구로부터 단숨에 가스를 배출하려고 하여 진공 밸브가 전개(全開)된다. 진공 챔버 내의 압력이 내려가면 배출하는 가스 유량을 억제하기 위해서 진공 밸브를 폐쇄해 나가고, 목표의 압력이 되면 진공 밸브의 개도도 안정된다.In the pressure control, when the gas supply is started in the vacuum chamber in which the vacuum valve is closed and the pressure is increased, when the pressure is lowered and stabilized to the target pressure, the vacuum valve is first deployed to attempt to discharge gas from the exhaust port at once. )do. When the pressure in the vacuum chamber decreases, the vacuum valve is closed to suppress the flow rate of gas discharged, and when the target pressure is reached, the opening degree of the vacuum valve is also stabilized.

일본국 특허 제5111519호 공보Japanese Patent No. 5111519

진공 밸브에는, 배기구에 회전축을 통과시켜 밸브체를 회전시킴으로써 개도를 조정하는 버터플라이 밸브나, 밸브체를 진자와 같이 회전 운동시켜서 배기구에 겹침으로써 개도를 조정하는 팬드롤(Penduroll) 밸브 등이 있다. 버터플라이 밸브는, 전개로부터 전폐(全閉)까지 요하는 시간은 짧지만, 전개해도 배기구를 통과하고 있는 회전축에 배출물이 부착되면, 개폐 동작에 지장이 생길 가능성이 있다. 그에 비하여, 팬드롤 밸브는, 회전축은 배기구를 통과하지 않지만, 전개로부터 전폐까지 시간을 요한다. 팬드롤 밸브의 경우, 배기구의 내경이 커질수록, 밸브체의 이동량도 많아지므로, 이동에 요하는 시간도 증가되어 버린다.The vacuum valve includes a butterfly valve that adjusts the opening degree by rotating a valve body through a rotating shaft through an exhaust port, a Penduroll valve that adjusts the opening degree by overlapping the exhaust port by rotating the valve body like a pendulum, and the like. . In the butterfly valve, the time required from deployment to full closing is short, but even when deployed, if the discharge adheres to the rotating shaft passing through the exhaust port, there is a possibility that the opening / closing operation may be disrupted. In contrast, the fan roll valve does not pass the rotary shaft through the exhaust port, but requires time from deployment to full closure. In the case of a fan roll valve, as the inner diameter of the exhaust port increases, the amount of movement of the valve body increases, so the time required for movement also increases.

그래서, 본 발명은, 진공 밸브의 동작에 의해 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때까지의 시간을 단축하는 진공 밸브의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a control method for a vacuum valve that shortens the time until the inside of the vacuum chamber becomes a target pressure by the operation of the vacuum valve.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법은, 진공 챔버의 배기구에 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 상기 진공 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스의 공급을 개시한 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 제어하는 진공 밸브의 제어 방법에 있어서, 미리 상기 진공 챔버 내의 압력 데이터와 그것을 목표의 압력으로 하기 위한 진공 밸브의 개도 데이터를 시계열로 계측하는 계측 단계와, 계측한 상기 압력 데이터 및 상기 개도 데이터로부터, 상기 진공 밸브의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스를 산출하는 산출 단계와, 산출한 상기 컨덕턴스의 변화분이, 상기 진공 밸브의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값에 있어서의 상기 진공 밸브의 지시 개도를 취득하는 취득 단계를 가지며, 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때에, 상기 진공 밸브를 전개가 아닌 상기 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 가스 유량에 대한 상기 진공 밸브의 안정 개도로 해 가며 목표의 압력으로 유지하는, 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the control method of the vacuum valve according to the present invention is a vacuum pump mounted on the exhaust port of the vacuum chamber via a vacuum valve, and the vacuum chamber is started to supply gas while the vacuum valve is closed. A control method of a vacuum valve for controlling the inside with a target pressure, comprising: a measurement step of measuring the pressure data in the vacuum chamber and the opening degree data of a vacuum valve for making it a target pressure in advance; and the measured pressure data. And from the opening degree data, a calculating step of calculating the conductance indicating the flowability of gas with respect to the opening degree of the vacuum valve, and the calculated change in conductance is not changed from that in the deployed state of the vacuum valve. Specify the range that can be considered, and within the threshold set within the range It has an acquiring step of acquiring the indication opening degree of the said vacuum valve, and when making the inside of the vacuum chamber a target pressure, the vacuum valve is opened to the indication opening degree rather than unfolding to start the exhaust of gas, and to the gas flow rate. It is characterized in that it goes to the stable opening degree of the vacuum valve and maintains the target pressure.

또한, 상기 진공 밸브의 제어 방법에 있어서, 상기 문턱값은, 상기 컨덕턴스의 변화분이 5%의 범위 내에서 설정되는, 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for controlling the vacuum valve, the threshold value is characterized in that the variation of the conductance is set within a range of 5%.

또한, 본 발명인 진공 밸브의 압력 제어 컨트롤러는, 진공 챔버의 배기구에 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 상기 진공 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스의 공급을 개시한 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 제어하는 압력 제어 컨트롤러에 있어서, 미리 상기 진공 챔버 내의 압력 데이터와 그것을 목표의 압력으로 하기 위한 진공 밸브의 개도 데이터를 시계열로 계측하는 부와, 상기 압력 데이터 및 상기 개도 데이터로부터, 상기 진공 밸브의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스를 산출하는 산출부와, 상기 컨덕턴스의 변화분이, 상기 진공 밸브의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값에 있어서의 상기 진공 밸브의 지시 개도를 취득하는 취득부와, 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때에, 상기 진공 밸브를 전개가 아닌 상기 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 가스 유량에 대한 상기 진공 밸브의 안정 개도로 해 가며 목표의 압력으로 유지하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, the pressure control controller of the vacuum valve of the present invention is equipped with a vacuum pump via a vacuum valve at an exhaust port of the vacuum chamber, and a target pressure in the vacuum chamber that starts supplying gas while the vacuum valve is closed. A pressure control controller that is controlled by, comprising: a unit for measuring the pressure data in the vacuum chamber and the opening degree data of the vacuum valve for making it a target pressure in time series; and from the pressure data and the opening degree data, Specify a range that can be regarded as a calculation unit for calculating the conductance indicating the ease of flow of gas with respect to the opening degree, and a change in the conductance from that in the deployed state of the vacuum valve, which is not changed. To obtain the indicated opening degree of the vacuum valve at the threshold set at When the inside of the vacuum chamber is set to a target pressure, the vacuum valve is opened to the indicated opening degree rather than unfolding to start evacuation of the gas, and the target is set to a stable opening degree of the vacuum valve relative to the gas flow rate. It is characterized by having a control section to maintain the pressure.

또한, 본 발명인 진공 밸브는, 상기 압력 제어 컨트롤러로 제어되는, 것을 특징으로 한다.In addition, the vacuum valve according to the present invention is characterized in that it is controlled by the pressure control controller.

본 발명에 의하면, 진공 챔버의 압력 제어에 있어서, 최초로 진공 밸브를 개방할 때에 전개보다도 약간 폐쇄한 지시 개도로 함으로써, 지시 개도로부터 전개하여 지시 개도로 되돌아갈 때까지의 왕복에 수반하는 불필요한 동작을 생략하여, 진공 밸브의 개도가 안정되고 목표의 압력이 유지될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.According to the present invention, in the pressure control of the vacuum chamber, when opening the vacuum valve for the first time, by making the opening degree slightly closed than the opening, unnecessary operation accompanying reciprocation from the opening degree to the opening degree is returned. By omitting, it is possible to shorten the time until the opening degree of the vacuum valve becomes stable and the target pressure is maintained.

도 1은 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법에 있어서의 밸브체의 동작을 설명하는 도이다.
도 2는 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법이 적용되는 압력 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법이 실행되는 압력 제어 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법을 실행함에 있어서 미리 계측한 챔버 압력과 밸브 개도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법을 실행함에 있어서 미리 산출한 밸브 개도에 대한 컨덕턴스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법을 실행하였을 때의 결과를 나타내는 그래프이다.It is a figure explaining the operation | movement of the valve body in the control method of the vacuum valve which is this invention.
2 is a block diagram showing a pressure control system to which the method of controlling the vacuum valve of the present invention is applied.
3 is a block diagram of a pressure control controller in which the method of controlling the vacuum valve according to the present invention is executed.
4 is a graph showing the chamber pressure and the valve opening degree measured in advance in executing the control method of the vacuum valve of the present invention.
5 is a graph showing conductance characteristics for a valve opening degree calculated in advance in executing the control method of the vacuum valve according to the present invention.
6 is a graph showing the results when the method of controlling the vacuum valve according to the present invention is executed.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 동일 기능을 가지는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 반복의 설명은 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the thing which has the same function is attached | subjected with the same code | symbol, and the description of the repetition may be omitted in some cases.

(실시예 1)(Example 1)

우선, 본 발명인 진공 밸브의 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 1은, 진공 밸브의 제어 방법에 있어서의 밸브체의 동작을 설명하는 도이며, (a)는 밸브체가 전개한 상태를 나타내고, (b)는 밸브체의 개도가 50% 이상 100% 미만의 상태를 나타낸다.First, the control method of the vacuum valve which is this invention is demonstrated. 1 is a view for explaining the operation of the valve body in a method for controlling a vacuum valve, (a) shows a state in which the valve body is deployed, and (b) shows a valve body opening degree of 50% or more and less than 100%. State.

도 1에 나타내는 바와 같이, 진공 시스템(100)은, 진공 챔버(110) 내를 소정의 진공도로 하기 위한 압력 제어계이며, 진공 챔버(110)의 배기구(120)에 진공 밸브(200)를 개재하여 진공 펌프(300)(도 2 참조)가 장착된다. 또한, 본 실시예에서는, 진공 밸브(200)로서 팬드롤 밸브를 사용한 예를 나타낸다.As shown in FIG. 1, the vacuum system 100 is a pressure control system for setting the inside of the vacuum chamber 110 to a predetermined vacuum degree, and through the vacuum valve 200 through the exhaust port 120 of the vacuum chamber 110 A vacuum pump 300 (see FIG. 2) is mounted. In addition, in this embodiment, the example which used the fan roll valve as the vacuum valve 200 is shown.

팬드롤 밸브는, 배기구(120)보다 한층 큰 사이즈의 밸브체(210), 밸브체(210)를 회전 운동시키기 위한 아암(220), 및 아암(220)의 회전 운동의 지지점이 되는 회전축(230)을 가지며, 전폐 위치(개도 0%)에서는 밸브체(210)가 배기구(120)에 대하여 완전하게 겹쳐서 진공 챔버(110)가 밀폐되고, 전개 위치(개도 100%)에서는 밸브체(210)가 배기구(120)와 전혀 겹치지 않는 위치까지 이동한다. 또한, 개도가 0%보다 커도(예를 들면 5%) 가스가 배출되지 않으면 전폐 위치라고 한다.The fan roll valve includes a valve body 210 of a size larger than the exhaust port 120, an arm 220 for rotating the valve body 210, and a rotating shaft 230 serving as a support point of the rotational motion of the arm 220 ), The valve body 210 is completely overlapped with respect to the exhaust port 120 in the completely closed position (opening 0%), and the vacuum chamber 110 is closed, and the valve body 210 is closed in the deployed position (opening 100%). It moves to a position that does not overlap with the exhaust port 120 at all. In addition, even if the opening degree is greater than 0% (for example, 5%), it is said to be a closed position if gas is not discharged.

진공 밸브(200)의 밸브체(210)를 전폐 위치로 한 상태에서 진공 챔버(110) 내에 가스의 공급을 개시하고, 진공 챔버(110) 내를 목표의 압력으로 유지하기 위해서, 진공 밸브(200)의 개도를 조절하여 배기구(120)로부터 배출되는 가스 유량을 제어한다.In order to start the supply of gas into the vacuum chamber 110 in a state where the valve body 210 of the vacuum valve 200 is in the completely closed position, the vacuum valve 200 is used to maintain the inside of the vacuum chamber 110 at a target pressure. ) To control the gas flow rate discharged from the exhaust port 120 by adjusting the opening degree.

통상, 진공 챔버(110) 내의 압력이 높아져 있는 경우에는, (a)와 같이 진공 밸브(200)를 전폐 위치로부터 전개 위치까지 회전 운동시켜서 가스를 배출하지만, 가스 유량이 배기구의 내경에 따른 최대 배출량을 하회할 때까지는 전개 상태가 유지된다. 그리고, 진공 챔버(110) 내의 압력이 내려가서 배출하는 가스 유량을 제한하는 경우에는, (b)와 같이 진공 밸브(200)를 요동시켜서 개도를 조정한다. 그리고, 목표의 압력이 되면, 밸브체(210)의 위치도 안정된다.Normally, when the pressure in the vacuum chamber 110 is increased, the gas is discharged by rotating the vacuum valve 200 from the fully closed position to the deployed position as shown in (a), but the gas flow rate is the maximum discharge amount according to the inner diameter of the exhaust port. The deployment state is maintained until it falls below. Then, when the pressure in the vacuum chamber 110 is lowered to limit the gas flow rate to be discharged, the opening degree is adjusted by swinging the vacuum valve 200 as shown in (b). Then, when the target pressure is reached, the position of the valve body 210 is also stabilized.

도 2는, 진공 밸브의 제어 방법이 적용되는 압력 제어계를 나타내는 블록도이다. 도 3은, 진공 밸브의 제어 방법이 실행되는 압력 제어 컨트롤러의 블록도이다. 또한, 도 3에 있어서, 일점쇄선 내는 압력 제어 컨트롤러(400)에 포함되지 않으며, 일점쇄선 내와 압력 제어 컨트롤러(400)를 포함하는 것이 진공 시스템(100)이다.2 is a block diagram showing a pressure control system to which a control method of a vacuum valve is applied. 3 is a block diagram of a pressure control controller in which a method for controlling a vacuum valve is executed. In addition, in FIG. 3, the one-dot chain line is not included in the pressure control controller 400, and the vacuum system 100 includes the one-dot chain line and the pressure control controller 400.

도 2에 나타내는 바와 같이, 진공 시스템(100)의 압력 제어계에 있어서는, 진공 챔버(110)에 가스(520)를 공급하면서, 압력 제어 컨트롤러(400)를 이용하여, 진공 펌프(300)에 배출되는 가스 유량을 진공 밸브(200)의 개도로 제어함으로써, 진공 챔버(110) 내의 압력을 일정하게 유지한다.As shown in FIG. 2, in the pressure control system of the vacuum system 100, the gas is discharged to the vacuum pump 300 using the pressure control controller 400 while supplying the gas 520 to the vacuum chamber 110. By controlling the gas flow rate to the opening degree of the vacuum valve 200, the pressure in the vacuum chamber 110 is kept constant.

진공 챔버(110)로의 가스(520)의 공급에는, 매스플로우(500)를 사용하며, 매스플로우 컨트롤러(510)로 가스(520)의 유량을 계측하여 소정의 유량(예를 들면, 50sccm)이 되도록 제어하면 된다. 또한, 진공 챔버(110) 내에서 가스(520)가 반응 등 하기 때문에, 공급한 가스(520)의 유량에 대하여, 배출해야 할 가스 유량이 같게 된다고는 할 수 없다.To supply the gas 520 to the vacuum chamber 110, a mass flow 500 is used, and the flow rate of the gas 520 is measured by the mass flow controller 510 to obtain a predetermined flow rate (eg, 50 sccm). Control as much as possible. In addition, since the gas 520 reacts or the like in the vacuum chamber 110, it cannot be said that the flow rate of the gas to be discharged is the same with respect to the flow rate of the supplied gas 520.

압력 제어 컨트롤러(400)는, 진공 챔버(110) 내의 압력을 진공계(130)로 계측하고, 목표의 압력으로 하기 위해서 배출해야 할 가스 유량에 따른 개도가 되도록, 진공 밸브(200)의 개폐 기구를 구동시킨다. 압력 제어 컨트롤러(400)는, APC(Adaptive Pressure Control) 컨트롤러라고도 불린다. 또한, 배출되는 가스 유량은, 진공 밸브(200)의 개도를 검출하면 추정 가능하다.The pressure control controller 400 measures the pressure in the vacuum chamber 110 with the vacuum gauge 130 and opens and closes the opening / closing mechanism of the vacuum valve 200 so as to open according to the gas flow rate to be discharged in order to set the target pressure. Drive. The pressure control controller 400 is also called an APC (Adaptive Pressure Control) controller. In addition, the discharged gas flow rate can be estimated by detecting the opening degree of the vacuum valve 200.

도 3에 나타내는 바와 같이, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 유입 가스 유량 추정부(410), 보정부(420), 개도 계산부(430), 모터 제어부(440), 컨덕턴스 테이블 작성부(450), 및 압력 게인 계산부(460) 등을 가진다.As shown in FIG. 3, the pressure control controller 400 includes an inflow gas flow rate estimation unit 410, a correction unit 420, an opening degree calculation unit 430, a motor control unit 440, and a conductance table creation unit 450. , And a pressure gain calculation unit 460.

유입 가스 유량 추정부(410)는, 우선, 진공 밸브(200)의 개도를 검출하고, 진공 밸브(200)로부터 배출되는 가스 유량을 추정한다. 그리고, 추정된 배출 가스 유량에 의거하여 가상의 진공 챔버(110) 내의 압력을 계산하고, 실제로 진공계(130)로 계측된 진공 챔버(110) 내의 압력과의 차분으로부터, 진공 밸브(200)에 유입하는 가스 유량을 추정한다.The inflow gas flow rate estimator 410 first detects the opening degree of the vacuum valve 200 and estimates the gas flow rate discharged from the vacuum valve 200. Then, the pressure in the virtual vacuum chamber 110 is calculated based on the estimated discharge gas flow rate, and actually flows into the vacuum valve 200 from the difference from the pressure in the vacuum chamber 110 measured by the vacuum gauge 130. The gas flow rate to be estimated is estimated.

보정부(420)는, 우선, 목표의 압력으로서 설정된 압력 지시값을 1차 지연 필터에 통과시킨 압력값과, 진공계(130)의 계측값에 1차 지연 필터를 개재하여 노이즈를 제거한 압력값으로부터, 압력 편차를 구한다. 그리고, PID 제어에 의해 압력 편차에 의거하여 배출 가스 유량을 얻기 위한 보정값을 산출한다.The correction unit 420 firstly determines the pressure value set as the target pressure from the pressure value passed through the primary delay filter and the pressure value from which noise was removed through the primary delay filter in the measured value of the vacuum gauge 130. , Find the pressure deviation. Then, a correction value for obtaining the exhaust gas flow rate is calculated based on the pressure deviation by PID control.

개도 계산부(430)는, 우선, 유입 가스 유량 추정부(410)에서 추정된 유입 가스 유량에, 보정부(420)에서 산출된 보정값을 적용한 것을, 배출 가스 유량으로서 설정한다. 그리고, 설정된 배출 가스 유량에 있어서 컨덕턴스를 계산함으로써, 압력 지시값으로 하기 위한 진공 밸브(200)의 개도를 산출한다.The opening degree calculation unit 430 first sets, as an exhaust gas flow rate, that the correction value calculated by the correction unit 420 is applied to the inflow gas flow rate estimated by the inflow gas flow rate estimation unit 410. Then, by calculating the conductance in the set exhaust gas flow rate, the opening degree of the vacuum valve 200 for setting the pressure indication value is calculated.

또한, 컨덕턴스(sccm/Pa)는, 진공 밸브(200)의 개도마다에 가스의 흐르기 쉬움에 대해서, 진공 챔버(110) 내의 압력(Pa)에 대한 배기구(120)로부터 배출되는 가스 유량(sccm)으로 나타낸 것으로 한다. 압력의 단위는, mTorr를 사용하여도 된다.In addition, the conductance (sccm / Pa) is the gas flow rate (sccm) discharged from the exhaust port 120 with respect to the pressure (Pa) in the vacuum chamber 110 with respect to the ease of flow of gas for each opening degree of the vacuum valve 200 It shall be indicated as. The unit of pressure may be mTorr.

모터 제어부(440)는, 진공 밸브(200)를 개도 계산부(430)에서 산출된 개도로 하기 위해서 개폐 기구의 모터를 구동시킨다. 또한, 진공 밸브(200)의 개도는, 센서 등으로 검출하여, 유입 가스 유량 추정부(410)에 피드백된다. 또한, 진공 챔버(110) 내의 압력도, 진공계(130)로 계측하여, 유입 가스 유량 추정부(410) 및 보정부(420)에 피드백된다.The motor control unit 440 drives the motor of the opening / closing mechanism to make the vacuum valve 200 the opening degree calculated by the opening degree calculation unit 430. Further, the opening degree of the vacuum valve 200 is detected by a sensor or the like and fed back to the inflow gas flow rate estimating unit 410. In addition, the pressure in the vacuum chamber 110 is also measured by the vacuum gauge 130 and fed back to the inflow gas flow rate estimation unit 410 and the correction unit 420.

압력 제어 컨트롤러(400)는, 개도 계산부(430)에서 소정의 가스 유량을 배출하기 위해서 어느 정도의 컨덕턴스가 있으면 될지 산출하여, 모터 제어부(440)에서 필요한 컨덕턴스에 알맞은 위치(개도)에서 진공 밸브(200)의 밸브체(210)가 정지하도록 제어한다.The pressure control controller 400 calculates how much conductance should be in order to discharge a predetermined gas flow rate from the opening calculation unit 430, and the vacuum valve at a position (opening) suitable for the required conductance in the motor control unit 440 The valve body 210 of 200 is controlled to stop.

여기에서, 진공 챔버(110) 내를 목표의 압력으로 할 때에, 진공 밸브(200)를 전개하고 나서 컨덕턴스에 알맞은 안정 개도로 해 가는 것이 아닌, 전개까지 가지 않더라도 어느 정도의 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 거기에서 진공 밸브(200)를 안정 개도로 해 감으로써, 목표의 압력으로 유지될 때까지의 밸브체(210)의 동작 시간을 단축한다.Here, when the inside of the vacuum chamber 110 is set to a target pressure, the vacuum valve 200 is not deployed to a stable opening suitable for conductance, but is opened to a certain degree of indication even if it does not go to deployment. By starting the evacuation of the valve and reducing the vacuum valve 200 to a stable opening therefrom, the operation time of the valve body 210 until it is maintained at the target pressure is shortened.

도 4는, 진공 밸브의 제어 방법을 실행함에 있어서 미리 계측한 챔버 압력과 밸브 개도를 나타내는 그래프이다. 도 5는, 진공 밸브의 제어 방법을 실행함에 있어서 미리 산출한 밸브 개도에 대한 컨덕턴스 특성을 나타내는 그래프이다. 압력 제어 컨트롤러(400)는, 컨덕턴스 특성을 러닝해 두고, 진공 밸브(200)의 제어에 이용한다.4 is a graph showing the chamber pressure and the valve opening degree measured in advance in executing the control method of the vacuum valve. 5 is a graph showing conductance characteristics for a valve opening degree calculated in advance in executing the control method of the vacuum valve. The pressure control controller 400 runs conductance characteristics and uses it to control the vacuum valve 200.

도 4에 나타내는 바와 같이, 우선, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 미리 진공 챔버(110) 내의 압력 데이터(600)와 그것을 목표의 압력으로 하기 위한 진공 밸브(200)의 개도 데이터(610)를 시계열로 계측한다. 또한, 진공 챔버(110) 내에 유입하는 가스 유량은, 매스플로우(500) 및 매스플로우 컨트롤러(510)에 의해 소정의 양으로 제어된다.As shown in FIG. 4, first, the pressure control controller 400 time series previously sets the pressure data 600 in the vacuum chamber 110 and the opening degree data 610 of the vacuum valve 200 for making it the target pressure. Measure with. In addition, the gas flow rate flowing into the vacuum chamber 110 is controlled to a predetermined amount by the mass flow 500 and the mass flow controller 510.

압력 데이터(600)를 낮음(예를 들면, 0Pa)으로 하고 싶은 경우에는, 개도 데이터(610)를 큼(예를 들면, 100%)으로 하면 되고, 압력 데이터(600)를 높음(예를 들면, 1200Pa 이상)으로 하고 싶은 경우에는, 개도 데이터(610)를 작음(예를 들면, 20% 이하)으로 하면 된다.If the pressure data 600 is desired to be low (for example, 0 Pa), the opening data 610 may be set to be large (for example, 100%), and the pressure data 600 may be high (for example, , 1200Pa or more), the opening data 610 may be small (for example, 20% or less).

도 5에 나타내는 바와 같이, 다음으로, 계측한 압력 데이터(600) 및 개도 데이터(610)로부터, 진공 밸브(200)의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스(620)를 산출한다. 예를 들면, 개도 데이터(610)가 작으면(예를 들면, 10%), 가스의 배출이 억제되고, 개도 데이터(610)가 크면(예를 들면, 100%), 가스의 배출이 촉진된다. 또한, 개도 데이터(610)가 50%보다도 커지면, 컨덕턴스(620)의 변화분은 작아진다.As shown in FIG. 5, next, the conductance 620 showing the ease of flow of gas with respect to the opening degree of the vacuum valve 200 is calculated from the measured pressure data 600 and the opening degree data 610. For example, if the opening degree data 610 is small (for example, 10%), gas emission is suppressed, and if the opening degree data 610 is large (for example, 100%), gas emission is promoted. . In addition, when the opening degree data 610 becomes larger than 50%, the variation of the conductance 620 becomes small.

또한, 산출한 컨덕턴스(620)의 변화분이, 진공 밸브(200)의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값(630)에 있어서의 진공 밸브(200)의 개도 데이터(610)를 지시 개도로 하여 취득한다.In addition, the range in which the calculated change in conductance 620 can be regarded as not changing from that in the deployed state of the vacuum valve 200 is specified, and the threshold value 630 set within the range is determined. The opening degree data 610 of the vacuum valve 200 is obtained as an instruction opening degree.

예를 들면, 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 2%까지로 하였을 때, 문턱값(630)을 개도 데이터(610)가 100%일 때의 컨덕턴스(620)로부터 2% 내려간 것으로 설정하면, 그 때의 개도 데이터(610)는 70%가 되고, 그것을 지시 개도라고 하면 된다. 또한, 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위는 5% 이내로 하는 것이 바람직하다.For example, when the range that can be regarded as not being changed is set to 2%, the threshold 630 is set to be lowered by 2% from the conductance 620 when the opening degree data 610 is 100%, The opening degree data 610 at that time is 70%, and it is sufficient to call it an instruction opening degree. In addition, it is preferable to set the range that can be regarded as not being changed within 5%.

도 6은, 진공 밸브의 제어 방법을 실행하였을 때의 결과를 나타내는 그래프이며, (a)는 지시 개도가 100%인 경우이며, (b)는 지시 개도가 70%인 경우이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 목표 압력(640)을 약 7Pa으로 하였을 때에, 진공 챔버(110) 내의 압력값(660)이 약 1400Pa이며, 진공 밸브(200)의 개도값(670)이 약 20%의 상태로부터 제어하는 예이다.6 is a graph showing the results when the control method of the vacuum valve is executed, (a) is a case where the indicated opening degree is 100%, and (b) is a case where the indicated opening degree is 70%. As shown in Fig. 6, when the target pressure 640 is about 7 Pa, the pressure value 660 in the vacuum chamber 110 is about 1400 Pa, and the opening value 670 of the vacuum valve 200 is about 20%. This is an example of controlling from the state.

도 6(a)와 같이 지시 개도(650)에 의한 제어를 하지 않을 경우(즉, 지시 개도(650a)를 100%로 하였을 경우), 우선, 압력값(660a)을 단숨에 내리기 위해서, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 진공 밸브(200)를 전개시키도록 지시하고, 개도값(670a)이 100%까지 오른다.When control by the instruction opening degree 650 is not performed as shown in FIG. 6 (a) (that is, when the instruction opening degree 650a is set to 100%), first, in order to lower the pressure value 660a at once, the pressure control controller 400 instructs the vacuum valve 200 to be deployed, and the opening value 670a rises to 100%.

다음으로, 진공 챔버(110)로부터 배출되는 가스 유량이 많아지는 것으로부터 압력값(660a)이 내려가, 목표 압력(640)을 하회하면, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 배출되는 가스 유량을 억제하기 위해서 진공 밸브(200)를 폐쇄하도록 지시하여, 개도값(670a)이 내려간다.Next, when the pressure value 660a decreases from the increase in the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110 and falls below the target pressure 640, the pressure control controller 400 suppresses the discharged gas flow rate. In order to close the vacuum valve 200, the opening value 670a is lowered.

또한, 진공 챔버(110)로부터 배출되는 가스 유량을 조정하는 것으로부터 압력값(660a)이 목표 압력(640)에 근접하면, 진공 밸브(200)의 개도값(670a)도 조정되어서 서서히 안정된다(이 예에서는 약 40%). 이 때, 목표 압력(640)이 될 때까지 약 9초였다.Further, when the pressure value 660a approaches the target pressure 640 from adjusting the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110, the opening value 670a of the vacuum valve 200 is also adjusted to stabilize gradually ( In this example, about 40%). At this time, it was about 9 seconds until the target pressure 640 was reached.

도 6(b)와 같이 지시 개도(650b)를 70%로 하였을 경우, 우선, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 진공 밸브(200)의 개도값(670b)을 70%로 하도록 지시한다. 또한, 진공 챔버(110)로부터 배출되는 가스 유량은, 지시 개도(650a)가 100%인 경우와 거의 바뀌지 않은 레벨이다.When the indicated opening degree 650b is set to 70% as shown in FIG. 6 (b), first, the pressure control controller 400 instructs the opening value 670b of the vacuum valve 200 to be set to 70%. In addition, the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110 is a level that is almost unchanged from the case where the indicated opening degree 650a is 100%.

다음으로, 진공 챔버(110)로부터 배출되는 가스 유량이 많아지는 것으로부터 압력값(660b)이 내려가, 목표 압력(640)을 하회하면, 압력 제어 컨트롤러(400)는, 배출되는 가스 유량을 억제하기 위해서 진공 밸브(200)를 폐쇄하도록 지시하고, 개도값(670b)이 내려간다.Next, when the pressure value 660b decreases from the increase in the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110 and falls below the target pressure 640, the pressure control controller 400 suppresses the discharged gas flow rate. In order to instruct the vacuum valve 200 to be closed, the opening value 670b goes down.

또한, 진공 챔버(110)로부터 배출되는 가스 유량을 조정하는 것으로부터 압력값(660b)이 목표 압력(640)에 근접하면, 진공 밸브(200)의 개도값(670b)도 조정되어서 서서히 안정된다. 이 때, 목표 압력(640)이 될 때까지 약 8초이며, 지시 개도(650a)가 100%인 경우보다도 약 1초 단축되었다.Further, when the pressure value 660b approaches the target pressure 640 from adjusting the gas flow rate discharged from the vacuum chamber 110, the opening value 670b of the vacuum valve 200 is also adjusted to stabilize gradually. At this time, it was about 8 seconds until the target pressure 640 was reached, and it was shortened by about 1 second than when the indicated opening degree 650a was 100%.

진공 밸브(200)의 밸브체(210)가 크고 중량이 있는 경우에는, 전폐에 가까운 상태로부터 전개에 가까운 상태까지 진자상(狀)으로 회전 운동시키는데도 시간을 요하기 때문에, 목표 압력(640)이 되는 안정 개도로 이동할 때까지의 시간에 영향을 준다. 1초라도 단축됨으로써, 1일에 몇천회로 반복되어 행해지는 작업의 시간을 크게 단축할 수 있다.When the valve body 210 of the vacuum valve 200 is large and has a heavy weight, the target pressure 640 is required because it takes time to rotate in a pendulum shape from a state close to full close to a state close to deployment. This affects the time until it moves to the stable opening degree. By shortening even one second, it is possible to greatly shorten the time of work repeatedly performed several thousand times a day.

이처럼, 진공 챔버(110)의 압력 제어에 있어서, 최초로 진공 밸브(200)를 개방할 때에 전개보다도 약간 폐쇄한 지시 개도로 함으로써, 지시 개도로부터 전개하여 지시 개도로 되돌아갈 때까지의 왕복에 수반하는 불필요한 동작을 생략하여, 진공 밸브(200)의 개도가 안정되고 목표의 압력이 유지될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.As described above, in the pressure control of the vacuum chamber 110, when opening the vacuum valve 200 for the first time, by setting the opening degree slightly closed than the opening, it is accompanied by reciprocation from the opening degree until the opening degree returns to the indicated opening degree. By omitting unnecessary operation, the time until the opening degree of the vacuum valve 200 is stabilized and the target pressure is maintained can be shortened.

이상, 본 발명의 실시예를 서술하였지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 팬드롤 밸브뿐만 아니라, 버터플라이 밸브 등에도 적용할 수 있다.As mentioned above, although the Example of this invention was described, it is not limited to these. For example, it can be applied to not only a fan roll valve but also a butterfly valve.

100 : 진공 시스템(압력 제어계)
110 : 진공 챔버
120 : 배기구
130 : 진공계
200 : 진공 밸브(팬드롤 밸브)
210 : 밸브체
220 : 아암
230 : 회전축
300 : 진공 펌프
400 : 압력 제어 컨트롤러(APC 컨트롤러)
410 : 유입 가스 유량 추정부
420 : 보정부
430 : 개도 계산부
440 : 모터 제어부
500 : 매스플로우
510 : 매스플로우 컨트롤러
520 : 가스
600 : 압력 데이터
610 : 개도 데이터
620 : 컨덕턴스
630 : 문턱값
640 : 목표 압력
650 : 지시 개도
660 : 압력값
670 : 개도값100: vacuum system (pressure control system)
110: vacuum chamber
120: exhaust
130: vacuum gauge
200: vacuum valve (pand roll valve)
210: valve body
220: arm
230: rotating shaft
300: vacuum pump
400: pressure control controller (APC controller)
410: inflow gas flow estimation unit
420: correction unit
430: opening degree calculation unit
440: motor control
500: Mass flow
510: mass flow controller
520: gas
600: pressure data
610: opening degree data
620: conductance
630: threshold
640: target pressure
650: indication opening degree
660: pressure value
670: opening value

Claims (4)

진공 챔버의 배기구에 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 상기 진공 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스의 공급을 개시한 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 제어하는 진공 밸브의 제어 방법에 있어서,
미리 상기 진공 챔버 내의 압력 데이터와 그것을 목표의 압력으로 하기 위한 진공 밸브의 개도 데이터를 시계열로 계측하는 계측 단계와,
계측한 상기 압력 데이터 및 상기 개도 데이터로부터, 상기 진공 밸브의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스를 산출하는 산출 단계와,
산출한 상기 컨덕턴스의 변화분이, 상기 진공 밸브의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값에 있어서의 상기 진공 밸브의 지시 개도를 취득하는 취득 단계를 가지며,
상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때에, 상기 진공 밸브를 전개가 아닌 상기 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 가스 유량에 대한 상기 진공 밸브의 안정 개도로 해 가며 목표의 압력으로 유지하는, 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.In a vacuum valve control method of a vacuum valve is installed in the exhaust port of the vacuum chamber via a vacuum valve, and in the vacuum chamber in which the supply of gas is started while the vacuum valve is closed, a target pressure is controlled.
A measurement step of previously measuring the pressure data in the vacuum chamber and the opening degree data of the vacuum valve for making it a target pressure in time series;
A calculation step of calculating, from the measured pressure data and the opening degree data, a conductance indicating an easy flow of gas with respect to the opening degree of the vacuum valve;
The range of the calculated change in conductance can be regarded as not changing from that in the deployed state of the vacuum valve, and the indication opening degree of the vacuum valve at a threshold set within the range is obtained. Have an acquisition stage,
When the inside of the vacuum chamber is set to the target pressure, the vacuum valve is opened up to the indicated opening degree rather than being deployed to start exhausting the gas, and the vacuum valve is set to the stable opening degree of the vacuum valve to maintain the target pressure. The control method of the vacuum valve, characterized in that. 제 1 항에 있어서,
상기 문턱값은, 상기 컨덕턴스의 변화분이 5%의 범위 내에서 설정되는, 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.According to claim 1,
The threshold value, the method of controlling a vacuum valve, characterized in that the variation of the conductance is set within a range of 5%. 진공 챔버의 배기구에 진공 밸브를 개재하여 진공 펌프가 장착되며, 상기 진공 밸브를 폐쇄한 상태에서 가스의 공급을 개시한 상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 제어하는 압력 제어 컨트롤러에 있어서,
미리 상기 진공 챔버 내의 압력 데이터와 그것을 목표의 압력으로 하기 위한 진공 밸브의 개도 데이터를 시계열로 계측하는 계측부와,
상기 압력 데이터 및 상기 개도 데이터로부터, 상기 진공 밸브의 개도에 대한 가스의 흐르기 쉬움을 나타내는 컨덕턴스를 산출하는 산출부와,
상기 컨덕턴스의 변화분이, 상기 진공 밸브의 전개 상태에 있어서의 것으로부터 변화되고 있지 않다고 간주할 수 있는 범위를 특정하고, 그 범위 내에서 설정된 문턱값에 있어서의 상기 진공 밸브의 지시 개도를 취득하는 취득부와,
상기 진공 챔버 내를 목표의 압력으로 할 때에, 상기 진공 밸브를 전개가 아닌 상기 지시 개도까지 개방하여 가스의 배기를 개시하고, 가스 유량에 대한 상기 진공 밸브의 안정 개도로 해 가며 목표의 압력으로 유지하는 제어부를 가지는, 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 압력 제어 컨트롤러.In the pressure control controller for controlling a vacuum in the vacuum chamber is installed via a vacuum valve to the exhaust port of the vacuum chamber, and the target pressure within the vacuum chamber to start supply of gas in the closed state,
A measurement unit for measuring the pressure data in the vacuum chamber and the opening degree data of the vacuum valve for making it a target pressure in time series;
A calculation unit for calculating a conductance indicating the ease of flow of gas with respect to the opening degree of the vacuum valve from the pressure data and the opening degree data;
Acquisition to specify a range in which the variation of the conductance can be regarded as not being changed from that in the deployed state of the vacuum valve, and acquire the instruction opening degree of the vacuum valve at a threshold set within the range Boo,
When the inside of the vacuum chamber is set to the target pressure, the vacuum valve is opened up to the indicated opening degree rather than being deployed to start exhausting the gas, and the vacuum valve is set to the stable opening degree of the vacuum valve to maintain the target pressure. A pressure control controller for a vacuum valve, comprising a control unit. 제 3 항에 기재된 압력 제어 컨트롤러로 제어되는, 것을 특징으로 하는 진공 밸브.A vacuum valve, which is controlled by the pressure control controller according to claim 3.
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