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公開番号2025041347
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148581
出願日2023-09-13
発明の名称真空圧力制御システム
出願人CKD株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類F16K 51/00 20060101AFI20250318BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】真空開閉弁に用いられるベロフラムの損傷を検知すること。
【解決手段】真空開閉弁30は、開度指令値に基づいて弁体40に駆動力を付与する駆動部31を備えること、駆動部31は、弁体40に連結する駆動軸39と、駆動軸39の弁体40と反対側に連結するピストン34と、ピストン34を収納するピストン室331を備えるシリンダ33と、ピストン34に保持されてピストン室331を区画するベロフラム38と、を備えること、制御装置70は、真空開閉弁30に出力した開度指令値と、該開度指令値により駆動された弁体40の実際の開度である実開度と、の差である開度差の算出をし、開度差が、第1の所定の閾値以上であるときに、ベロフラム38が損傷していると判断する異常検知プログラム702aを備えること。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
真空チャンバと前記真空チャンバの排気を行うための真空ポンプとの間に配設され、弁体の開度の調整により前記真空チャンバの圧力値の制御を行う真空開閉弁と、
前記圧力値を目標値に調整するために必要な前記開度を指示するための開度指令値を、前記真空開閉弁に対して出力する制御装置と、
を備える真空圧力制御システムにおいて、
前記真空開閉弁は、前記開度指令値に基づいて前記弁体に駆動力を付与する駆動部を備えること、
前記駆動部は、前記弁体に連結する駆動軸と、前記駆動軸の前記弁体と反対側に連結するピストンと、前記ピストンを収納するピストン室を備えるシリンダと、前記ピストンに保持されて前記ピストン室を区画するベロフラムと、を備えること、
前記制御装置は、
前記真空開閉弁に出力した前記開度指令値と、該開度指令値により駆動された前記弁体の実際の開度である実開度と、の差である開度差の算出をし、
前記開度差が、第１の所定の閾値以上であるときに、前記ベロフラムが損傷していると判断する異常検知プログラムを備えること、
を特徴とする真空圧力制御システム。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
請求項１に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記第１の所定の閾値は、０．５％以上、２．０％以下の間で定められること、
を特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記異常検知プログラムは、
前記算出を１秒間隔で行い、
３回以上連続して、前記開度差が前記第１の所定の閾値以上であるときに、前記ベロフラムが損傷していると判断すること、
を特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記異常検知プログラムは、前記真空チャンバの圧力値が、第２の所定の閾値を超えたときに、前記算出を行うこと、
を特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記第２の所定の閾値は、前記目標値に、前記目標値の０．２％以上１％以下の値を加えた値であること、
を特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項６】
請求項３に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記異常検知プログラムは、前記真空チャンバの圧力値が、第２の所定の閾値を超えたときに、前記算出を行うこと、
を特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の真空圧力制御システムにおいて、
前記第２の所定の閾値は、前記目標値に、前記目標値の０．２％以上１％以下の値を加えた値であること、
を特徴とする真空圧力制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバと真空チャンバの排気を行うための真空ポンプとの間に配設され、弁体の開度の調整により真空チャンバの圧力値の制御を行う真空開閉弁と、圧力値を目標値に調整するために必要な開度を指示するための開度指令値を、真空開閉弁に対して出力する制御装置と、を備える真空圧力制御システムに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程における成膜プロセスでは、真空チャンバ内を真空ポンプにより減圧状態にし、真空チャンバ内に固定されたウエハ上にプロセスガスを供給している。このとき、真空チャンバ内の圧力値を成膜条件に適した圧力値に調整し、保持するようにした真空圧力制御システムが用いられている。真空圧力制御システムは、例えば、真空チャンバと真空ポンプとの間に配設される真空開閉弁と、真空開閉弁の制御を行うための制御装置と、を備える。
【０００３】
真空開閉弁は、弁体と、弁体が当接離間する弁座と、を備えており、弁体の弁座に対する距離（すなわち開度）を調整可能である。また、真空開閉弁は、弁体に駆動力を付与する駆動部を備えている。駆動部は、空圧により動作するエアシリンダであり、弁体に連結する駆動軸と、駆動軸の弁体と反対側に連結するピストンと、ピストンを収納するピストン室を備えるシリンダと、ピストンに保持されてピストン室を区画する薄膜状のベロフラムと、ピストンを閉弁方向に付勢するための圧縮コイルばねと、を備える。ピストンは、ピストン室内において、開弁方向および閉弁方向に摺動可能となっており、駆動部に圧縮エアが供給されると、ピストンが開弁方向に移動し、これにより、弁体が弁座から離間する。一方で、圧縮エアの供給が停止されると、圧縮コイルばねによりピストンが閉弁方向に移動し、これにより、弁体が弁座に当接する。
【０００４】
制御装置は、真空開閉弁に対して開度指令値を出力する。この開度指令値とは、真空チャンバの圧力値を目標値に調整するために必要な真空開閉弁の開度を、真空開閉弁に指示するものである。真空開閉弁は、この開度指令値の出力を受け、開度指令値に応じた開度に調節する。なお、以上のような真空圧力制御システムとしては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－０９３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
真空開閉弁の駆動部が備えるベロフラムは、シリンダ内で深く折り返されており、ピストンの移動に伴い変形する。この際、ベロフラムとピストンとの擦れや、折り返されている部分におけるベロフラム同士の擦れが発生することがあるため、駆動部の動作の繰り返しによりベロフラムに破れが発生する等、損傷するおそれがある。
【０００７】
ベロフラムが破れると、ピストン室の気密が保たれなくなり、操作エアが漏れ、正確にピストンが移動しなくなる。つまり、開度指令値に応じた開度を正確に得られなくなる。すると、真空チャンバの圧力値を目標値に制御できなくなるため、半導体の製造不良につながるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、真空開閉弁に用いられるベロフラムの損傷を検知することが可能な真空圧力制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様における真空圧力制御システムは、次のような構成を有している。
【００１０】
（１）真空チャンバと前記真空チャンバの排気を行うための真空ポンプとの間に配設され、弁体の開度の調整により前記真空チャンバの圧力値の制御を行う真空開閉弁と、前記圧力値を目標値に調整するために必要な前記開度を指示するための開度指令値を、前記真空開閉弁に対して出力する制御装置と、を備える真空圧力制御システムにおいて、前記真空開閉弁は、前記開度指令値に基づいて前記弁体に駆動力を付与する駆動部を備えること、前記駆動部は、前記弁体に連結する駆動軸と、前記駆動軸の前記弁体と反対側に連結するピストンと、前記ピストンを収納するピストン室を備えるシリンダと、前記ピストンに保持されて前記ピストン室を区画するベロフラムと、を備えること、前記制御装置は、前記真空開閉弁に出力した前記開度指令値と、該開度指令値により駆動された前記弁体の実際の開度である実開度と、の差である開度差の算出をし、前記開度差が、第１の所定の閾値以上であるときに、前記ベロフラムが損傷していると判断する異常検知プログラムを備えること、を特徴とする。なお、ここでいうベロフラムの損傷とは、例えばベロフラムに破れが発生し、ピストン室の気密が保てなくなった状態である。
（【００１１】以降は省略されています）

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