WO1985002888A1 - Method of and apparatus for controlling gas pressure - Google Patents
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Abstract
A gas pressure controlling apparatus includes: a circuit (23) which detects the pressure inside a vacuum vessel (4), obtains a deviation value of the detected pressure from a set pressure value and outputs a signal by which the deviation value is made zero; a converter circuit (25) which converts a signal output from the circuit (23) into a reference rotational speed value for a mechanical booster (6); and a feedback circuit (26) which effects negative feedback control such that the rotational speed value of the mechanical booster (6) coincides with the reference rotational speed value. By controlling the rotational speed of the mechanical booster (6) in accordance with the pressure inside the vacuum vessel (4), it is possible to control the gas pressure highly accurately and easily.
Description
明 細 書 ガ ス 力制御方法およ びその装置 技術分野 Description Gas force control method and device
本発明は、 所定流量のガ ス が供給される真空容器内 の ガ ス E力を制御する ガ ス EE力制御方法と装置に係り、 特に真空容器内の気体を排出するために メ 力 二 カ ルブ ー ス タ を用いたガ ス E力制御方法と 装置に関する。 背景技術 The present invention relates to a gas EE force control method and apparatus for controlling a gas E force in a vacuum vessel to which a predetermined flow rate of gas is supplied, and particularly to a gas EE force control method for discharging gas from the vacuum vessel. The present invention relates to a method and an apparatus for controlling a gas E force using a lubricator. Background art
一般に、 エ ッ チ ン グ装置、 ス ハ0 ッ タ リ ン グ装置、 C V D ( Chemical Vapour Deposi tion ) 装置等に用 、 られる真空容器は、 その真空容器内を例えば / 0 〜 I — 3 To r r の真空状態に保ちつ 、 その真空容器内 にキ ャ リ ア ガ ス等のガ スを供給して、 真空容器内のガ ス E力を一定に制御した り 、 あるいはス テ ッ プ状に制 御する必要があ る。 Generally, et pitch in g apparatus, helical 0 jitter Li in g apparatus, CVD (Chemical Vapour Deposi tion) use the device, the vacuum vessel is has its vacuum container for example / 0 ~ I - 3 To rr While maintaining the vacuum state, a gas such as a carrier gas is supplied into the vacuum vessel to control the gas E force in the vacuum vessel to a constant level or to step. Need to be controlled.
このために用いられる ガス E力制御装置と して、 従 来、 真空容器内の圧力 と設定 E力と の偏差に応じてガ ス供給路の制御弁の開度を開閉制御し、 真空容器に流 入する ガ ス流量を可変する こ と に よ り 、 真空容器の棑 気流量を一定にしたま ま 真空容器内のガ ス E力を制御 する よ う に したも のがある。 Conventionally, the gas E force control device used for this purpose controls the opening and closing of the control valve of the gas supply path according to the deviation between the pressure in the vacuum vessel and the set E force. In some cases, by controlling the gas flow rate to be supplied, the gas E force in the vacuum vessel is controlled while keeping the air flow rate in the vacuum vessel constant.
しかし、 この種のガ ス E力制御装置にあっては、 ガ
ス供給量 と ガ ス圧力 とが独立したパ ラ メ ー タ でないた め 、 ガ ス圧力の制御自 由度が劣る とい う 間題がある 。 However, with this type of gas E-force control, Since the gas supply amount and the gas pressure are not independent parameters, there is a problem that the degree of freedom in controlling the gas pressure is poor.
そのため 、 この よ う な問題を除去し高精度なガ ス圧 力制御を行な う ため 、 従来 、 ガ ス供給路の ガ ス流量 と J" 設定ガ ス流量 との偏差 応 じて制御弁開度を調節 して ガ 流量を制御 し 、 かつ 、 真空容器内の圧力 と設定圧 力 と の偏差に応 じて絞 ！） 弁開度を調節して排気流量を 可変する こ と に よ ]) ガ ス圧力を制御する よ う に した も のがある 。 Therefore, in order to eliminate such problems and perform high-precision gas pressure control, conventionally, the control valve is opened according to the deviation between the gas flow rate in the gas supply path and the J "set gas flow rate. Control the gas flow rate by adjusting the degree of pressure, and throttle the valve according to the deviation between the pressure in the vacuum vessel and the set pressure!) To vary the exhaust flow rate by adjusting the valve opening]) Some are designed to control gas pressure.
/0 この よ う な装置にあ ては、 ガ ス供給量 と真空容器 内のガ ス圧力 と をそれぞれ独立に制御するため 、 ガ ス 圧力の制御精度を向上でき る とい う 利点を有する 。 し かし、 排気流量を制御する絞 ]) 弁の特性上、 弁開度 と それを通過する排気速度 とが比例せず無線形 とな るた / 0 In such a device, the gas supply amount and the gas pressure in the vacuum vessel are controlled independently of each other, so that there is an advantage that the control accuracy of the gas pressure can be improved. However, due to the characteristics of the valve, the degree of opening of the valve and the exhaust speed passing through it are not proportional, and the valve becomes wireless.
/ め 、 この非線形を考慮 した弁開度の制御が必要 となる。 Therefore, it is necessary to control the valve opening in consideration of this nonlinearity.
例えば 、 真空容器内の圧力 、 排気速度お よ び絞 ]) 弁の 弁開度の相互関係を予め測定結果 よ i> 求めておき 、 こ れらの関数関係に基づいて 、 ガ ス圧力が設定圧力 と一 致する よ う に 、 絞 j? 弁の弁開度及びその開閉速度を変 For example, the relationship between the pressure in the vacuum vessel, the pumping speed, and the throttling]) is determined in advance from the measurement results based on the measurement results, and the gas pressure is set based on these functional relationships. Change the throttle opening and the opening and closing speed of the throttle valve to match the pressure.
20 化させる機能を 、 演算回路等に持たせてお く 必要があ る 。 しかし 、 この よ う な機能を持 った演算回路 、 この 演算回路に よ ]? 駆動される絞 1) 弁駆動回路お よび絞 1) 弁のそれぞれの構成がいきおい複雑化する恐れがあ υ、 しかも ガ ス圧力の制御精度 、 応答速度お よび再現性を 格段に向上させる こ とが困難であ った。
本発明は上記 した点に鑑みてなさ れた も ので 、 制御 精度が高 く 、 簡易的確に ガス圧力の制御を行な う こ と の.でき る ガ ス圧力制御方法お よびその装置を提供する こ と を 目 的 とする も のであ る 。 発明の開示 It is necessary for the arithmetic circuit and the like to have a function to realize the function. However, the arithmetic circuit having such a function, the arithmetic circuit driven by this arithmetic circuit may be very complicated, and the respective configurations of the throttle 1) the valve drive circuit and the throttle 1) the valve may be greatly complicated. Moreover, it was difficult to significantly improve the control accuracy, response speed, and reproducibility of gas pressure. The present invention has been made in view of the above points, and provides a gas pressure control method and a gas pressure control method capable of easily and accurately controlling gas pressure with high control accuracy. This is the purpose. Disclosure of the invention
本発明の装置は 、 真空容器内の圧力を検出 し設定圧 力値 と の偏差値を求める とその偏差値を零にする よ う な信号を出力する演算回路 と 、 こ の回路の出力信号を 前記メ 力 - カ ル ブ ー ス タ の基準回転速度値に変換する 変換回路 と 、 前記 メ カ ニ カ ル ブ ー ス タ の回転速度値を 検出 し 、 こ の検出値が前記基準回転速度値 と一致する よ う に負帰還制御を行な う 帰還回路 と を備えた こ と を その特徴 と しそいる 。 The apparatus according to the present invention includes an arithmetic circuit that detects a pressure in a vacuum vessel, obtains a deviation value from a set pressure value, and outputs a signal to make the deviation value zero, and outputs an output signal of the circuit. A conversion circuit for converting the force to the reference rotational speed value of the mechanical booster; detecting a rotational speed value of the mechanical booster; and detecting the detected rotational speed value as the reference rotational speed value. And a feedback circuit that performs negative feedback control so as to coincide with the above.
また 、 本発明の方法は 、 真空容器内の圧力を検出 し、 こ の圧力値 と設定圧力 と の偏差値を求めてその偏差値 を零にする よ う な信号を出力 し 、 こ の出力信号を前記 メ カ ニ カ ル ブー ス タ の基準回転速度値に変換 し 、 前記 メ 力 二 カ ル ブ ー ス タ の回転速度値を検出 し て こ の検出 値が前記基準回転速度値 と一致する よ う に負帰還制御 を行な う こ と をその特徵 とする も のであ る 。 Further, the method of the present invention detects the pressure in the vacuum vessel, obtains a deviation value between the pressure value and the set pressure, outputs a signal that makes the deviation value zero, and outputs the output signal. Is converted into a reference rotational speed value of the mechanical booter, and the rotational speed value of the mechanical dual booster is detected, and the detected value matches the reference rotational speed value. The feature of this is to perform negative feedback control.
以上の装置お よび方法に よれば 、 メ カ - カ ル ブー ス タ における排気速度 と 回転数 と の線形特性を利用.する よ う に したため 、 メ カ ニ カ ル ブー ス タ の回転速度を制 御する こ と に よ ]j 、 排気速度を容易 にかつ確実に制御
する こ とができ 、 したが っ て 、 ガ ス圧力の制御精度を 著 し く 向上させる こ とが可能 とな る 。 図面の簡単な説明 According to the above apparatus and method, the linear characteristic between the exhaust speed and the rotational speed in the mechanical booter is used, so that the rotational speed of the mechanical booter is controlled. Control the pumping speed easily and reliably Therefore, the control accuracy of the gas pressure can be significantly improved. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 / 図は本発明に係る ガ ス圧力制御装置の構成図 、 J" 第 《2 図はガス流量を一定に したと き のガス圧力 と メ カ - カ ルブー ス タ の回転数 との関係を示す線図 、 第 図 はガ ス圧力を一定に したと き の ガ ス流量 と メ カ - カ ル ブー ス タ の回転数 と の関係を示す線図 、 第 図お よび 第 図はそれぞれ従来の ガス圧力制御装置の構成図で /0 あ る c 発明を実施するための最良の形態 Fig. / Fig. 2 is a block diagram of the gas pressure control device according to the present invention. Fig. J "Fig. 2 shows the relationship between the gas pressure and the number of revolutions of the mecha-carbuster when the gas flow rate is constant. The diagram shows the relationship between the gas flow rate when the gas pressure is kept constant and the number of revolutions of the mecha-cal booster. In the configuration diagram of the gas pressure control device, there is / 0 c Best mode for carrying out the invention
まず 、 本発明の特徵を よ 明確にするために 、 図面 を参照して従来技術を詳細に説明する 。 First, the prior art will be described in detail with reference to the drawings in order to clarify the features of the present invention.
第 図に示す装置は 、 ガ ス供給装置 / を開閉弁《2 お The device shown in FIG.
/S よび制御弁 を介して真空容器 ^ に接続 し 、 真空容器 ^ の排気 口 には開閉弁 を介して主真空ボ ン ブである メ カ ニ カ ルブー ス タ お よびこれを補助する 補助真空 ポン プ 7 が違結されている 。 そして 、 この メ カ - カ ル ブ ー ス タ お よび補助真空ポ ン プ 7 に よ ]? 真空容器 0 内を真空状態にする と と も 、 ガ ス供給装置 / に よ ]) 真空容器 内にガ スを供給する 。 真空容器 内の圧力 は圧力計 f に よ 検出さ れ、 こ の検出信号が圧力設定 器 ヌ で設定される設定圧力信号 と と も に演算増幅器 /
ク に与え られる 。 演算増幅器 / は検出信号 と設定圧 力信号 と の偏差を求め 、 こ の偏差が零 とな る よ う な制 御信号を制御弁駆動回路 （ 図示せず ） に与えるため 、 こ の制御弁駆動回路を介 して制御弁 の弁開度が変化 s し て ガ ス供給量が制御さ れる 。 / S and a control valve to connect to the vacuum vessel ^, and the exhaust port of the vacuum vessel ^ has a main vacuum pump, a mechanical valve booth, and an auxiliary vacuum to assist it via an on-off valve. Pump 7 is tied. Then, by using the mechanical booster and the auxiliary vacuum pump 7 ], the inside of the vacuum container 0 is evacuated, and the gas supply device / by the gas supply device /). Supply gas. The pressure in the vacuum vessel is detected by the pressure gauge f, and this detection signal is supplied to the operational amplifier / Given to ku. The operational amplifier / calculates the deviation between the detection signal and the set pressure signal, and applies a control signal to the control valve driving circuit (not shown) so that the deviation becomes zero. The valve opening degree of the control valve changes s through the circuit, and the gas supply amount is controlled.
しか し 、 こ の種のガ ス圧力制御装置にあ っ ては 、 真 空容器 の排気流量を一定に してガ ス供給量を可変す る こ と に よ 真空容器 ^ 内の ガ ス圧力を制御する よ う に しているため 、 ガ ス供給量 と ガ ス圧力 とが独立した However, in this type of gas pressure control device, the gas pressure in the vacuum container ^ is controlled by changing the gas supply amount while keeping the exhaust flow rate of the vacuum container constant. The gas supply rate and the gas pressure are independent because they are controlled.
/0 パ ラ メ ータ でな く 、 ガス圧力の制御 自 由度が劣る とい う 欠点がある 。 It has the disadvantage that it is not a parameter, and the degree of freedom in controlling gas pressure is poor.
また 、 第 図に示す従来の装置にあ っ ては 、 ガ ス供 給装置 / から真空容器 ^ への ガ ス供給路に流量計 / お よび制御弁 / «2 を設け、 流量計 / / の検出信号 と流 In addition, in the conventional apparatus shown in FIG. 1, a flow meter / and a control valve / «2 are provided in a gas supply path from the gas supply apparatus / to the vacuum vessel ^, and the flow meter // Detection signal and current
IS 量設定器 / J で設定される設定流量信号 と を演算増幅 器 / ^ に与え 、 こ の演-算増幅器 / に よ 検出信号と 設定流量信号 との偏差を求めてその偏差が零 とな る よ う な制御信号を制御弁駆動回路 （ 図示せず ） に与える。 する と こ の制御弁駆動回路に よ り 制御弁/ «2の弁開度がThe set flow rate signal set by the IS amount setting unit / J and the set flow rate signal are given to the operational amplifier / ^, and the operational amplifier / calculates the deviation between the detection signal and the set flow rate signal. Such a control signal is supplied to a control valve drive circuit (not shown). Then, the control valve drive circuit increases the valve opening of the control valve /
20 変化 して ガ ス供給量が設定流量 と 一致する よ う に制御 される 。 さ ら に 、 真空容器 力ゝら メ カ - カ ル ブ ース タ への排気路には絞 ]? 弁 / を設け、 真空容器 ^ 内の 圧力を検出する圧力計 / の検出信号と圧力設定器 / 7 で設定される設定圧力信号と を演算回路 / f に与えS る 。 する と演算回路 / f は両入力信号の偏差を求めて
その偏差が零 と なる よ う な制御信号を絞 り 弁駆動回路 ( 図示せず ） に与え る ため、 こ の絞 り 弁駆動回路に よ り 絞 り 弁 1 5 の弁開度が変化し て真空容器 4 の排気速 度が制御される Q It is controlled so that it changes by 20 and the gas supply rate matches the set flow rate. In addition, the exhaust path to the vacuum vessel ゝ-ブ 絞 カ カ カ カ?????????????????. The set pressure signal set by the heater / 7 and are given to the arithmetic circuit / f and S is given. Then, the arithmetic circuit / f finds the deviation of both input signals and In order to supply a control signal such that the deviation becomes zero to a throttle valve drive circuit (not shown), the throttle valve drive circuit changes the valve opening of the throttle valve 15. Q to control the exhaust speed of vacuum vessel 4
こ の よ う な装置にあっては、 ガス供給量 と 真空容器 4 内の ガ ス E力 と をそれぞれ独立に制御するため、 第 4 図の も の よ り も ガ ス E力の制御精度を向上で き る と い う 利点を有する。 しかし ながら、 絞 り 弁 1 5 の特性 上、 弁開度 と それを通過する排気速度 と が比例せずに 非線形と な る ため、 こ の非線形を考慮した弁開度の制 御が必要と な り 、 絞 り 弁 1 5 お よ び弁駆動回路の構成 が複雑化し、 しか も、 ガ ス ε力の制御精度、 応答速度 お よ び再現注を格段に 向上 させることが困難であった。 In such a device, since the gas supply amount and the gas E force in the vacuum vessel 4 are controlled independently of each other, the control accuracy of the gas E force is more improved than that of FIG. It has the advantage that it can be improved. However, because of the characteristics of the throttle valve 15, the valve opening and the exhaust speed passing through it are non-linear and non-linear, so it is necessary to control the valve opening in consideration of this non-linearity. As a result, the configuration of the throttle valve 15 and the valve drive circuit became complicated, and it was difficult, however, to significantly improve the control accuracy of gas ε force, the response speed, and the reproduction speed.
次に、 本発明を添付 面に したがって詳細に説明す る。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第 1 図の装置におい て、 1 はガ ス供給装置であ り 、 こ の ガ ス供給装置 1 から供給 される ガ ス は、 開閉弁 2 および制御弁 1 2を介し て真空容器 4 に与え られる。 真 空容器 4 の排気口 には開閉弁 5 を介し て主真空ボ ン ブ であ る メ カ - カ ル ー ス タ 6 、 お よ びこれを補助する 油回転真空 ポ ン プ、 液封真空ボ ン ブ等の 補助真空ボ ン プ 7 カ 連結される。 こ こ で、 メ カ ニ カ ル ブー ス タ 6 と は、 後段に補助真空 ボ ン プ 7 を用いて作用 させる ル ー ッ 真空 ボ ン プをいい、 1 0 〜 1 0 _ 3 t o r r の広い作動 範囲を もってい る。 そし て、 こ の メ カ ニ カ ル ブー ス タ
ό お よび補助真空ポ ン プ 7 に よ 真空容器 内を真空 状態にする と と も に 、 ガ ス供給装置 / から真空容器 ^— 内へガ ス を供給する 。 In the apparatus shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gas supply device, and the gas supplied from the gas supply device 1 is supplied to a vacuum vessel 4 via an on-off valve 2 and a control valve 12. . The exhaust port of the vacuum container 4 is provided with a main vacuum pump, a mecha-color starter 6, via an on-off valve 5, and an oil-sealed rotary vacuum pump and a liquid ring vacuum to assist this. Auxiliary vacuum pumps such as pumps 7 Connected. In here, the main mosquito two mosquito Le booth and six other, called Le over Tsu vacuum Bonn-flops make action by using the auxiliary vacuum Bonn-flops 7 in the subsequent stage, wide 1 0 ~ 1 0 _ 3 torr working It has a range. And this mechanical booter The inside of the vacuum vessel is evacuated by the vacuum pump and the auxiliary vacuum pump 7 , and gas is supplied from the gas supply device / into the vacuum vessel ^-.
また 、 ガ ス供絵装置 / から真空容器 ^ への ガ ス供給 T 路に流量計 / / を設け 、 流量計 / / の検出信号 と流量 設定器 / 3 で設定さ れる設定流量信号 と を コ ン ト ロ ー ラ / ？ に与える 。 こ の コ ン ト ロ ー ラ / 9 , 前記両信 号を入力 してその偏差を求める比較器 《2 0 と 、 こ の比 較器 2 の出力信号を入力 してその偏差が零 とな る よ /0 う な制御信号を出力する演算増幅器 ·2 と を有 してお U 、 こ の演算増幅器 《2 / の出力制御信号を制御弁駆動 回路 ·2 ·2 に与える 。 する と こ の制御弁駆動回路 《2 ュ よ ]? 制御弁 / ·2 の弁開度が変化 して ガ ス供給量が設定 流量 と 一致する よ う に制御される 。 In addition, a flow meter // is provided in the T path for gas supply from the gas painting device / to the vacuum vessel ^, and the detection signal of the flow meter // and the set flow signal set by the flow setting device / 3 are used as a command. Controller /? Give to. This controller / 9, a comparator <20 for inputting both of the signals to determine the deviation, and an input signal for the output of the comparator 2 to reduce the deviation to zero An operational amplifier 2 for outputting such a control signal is provided, and the output control signal of this operational amplifier << 2 / is supplied to the control valve drive circuit 2.2.2. Then, the control valve drive circuit is << 2 ~}. The valve opening of the control valve / 2 is changed so that the gas supply amount is controlled to match the set flow rate.
S さ ら に 、 本発明においては 、 メ カ - カ ル ブ ー ス タ S In addition, in the present invention, the mecha-boost
の回転速度を制御 して排気路中の排気速度を変え 、 真 空容器 内の ガ ス圧力を制御する よ う に構成さ れてい る ο Ο is configured to control the rotation speed of the gas to change the exhaust speed in the exhaust path and to control the gas pressure in the vacuum container ο
すなわ ち 、 メ カ - カ ル ブ ー ス タ はその排気速度力；0 回転'速度に対 して略比例する線形特性を も つ。 そこで 真空容器 内の圧力を検出する圧力計 / の検出信号 と 、 圧力設定器 / 7 で設定 した設定圧力信号 と を 、 演 算回路 ·2 J に与える 。 こ の演算回路 ·2 ·? は 、 前記両入 力信号の偏差値を求める比較器 2 と 、 こ の比較器 J 《2 の出力信号を入力 してその偏差値を零にする よ う な
信号を出力する演算増幅器 3 と を有 してお 1? 、 この 演算増幅器 J 3 の出力信号を速度コ ン ト ロ ー ラ 《2 に 与える 。 速度 コ ン ト ロ ー ラ ·2 は主真空ポ ン プであ る メ カ - カ ル ブ ー ス タ の回転速度を制御する も ので 、 S 前記演算増幅器 J の出力信号を メ カ - カ ル ブ ー ス タ の基準回転速度信号に変換する変換回路 ·2 と 、 メ 力 二 カ ル ブ ー ス タ の回転速度を検出 し 、 こ の検出値 が前記基準回転速度信号 と一致する よ う に負帰還制御 を行な う 帰還回路《2 と よ 構成される 。 こ こ で 、 例That is, the mechanical booster has a linear characteristic that is approximately proportional to its pumping speed; Therefore, a detection signal of a pressure gauge / for detecting the pressure in the vacuum vessel and a set pressure signal set by a pressure setting device / 7 are given to an arithmetic circuit 2J. The arithmetic circuits 2 and 2 are provided with a comparator 2 for obtaining a deviation value between the two input signals, and an input signal for the comparator J << 2, which is used to set the deviation value to zero. And possess an operational amplifier 3 to output the signal you 1?, It provides an output signal of the operational amplifier J 3 to speed co-emissions collected by filtration over La "2. The speed controller 2 controls the rotation speed of the main vacuum pump, which is the main vacuum pump, so that the output signal of the operational amplifier J is controlled by the mechanical controller. A conversion circuit 2 for converting the reference rotational speed signal of the booster, and a rotational speed of the power booster are detected, and the detected value is made to coincide with the reference rotational speed signal. It is composed of a feedback circuit << 2 that performs negative feedback control. Here is an example
/0 えば、 変換回路 2 は 、 圧力信号を基準回転速度信号 変換する関数発生器で構成され、 また帰還回路 ·2 έ は 、 メ カ ニ カ ル ブ ー ス タ の回転速度を検出する速度 計 ·2 7 と 、 こ の検出信号 と前記基準回転速度信号 と を 入力 し 、 これらの偏差を求める比較器 《2 と 、 この比 較器 《2 f の出力信号を入力 してその偏差が零となる よ う な制御信号を出力する演算増幅器 ·2 ？ と 、 前記制御 信号をパ ル ス （ 周波数 ） 変調する ィ ン パ ータ 3 0 と よ 構戍さ れる 。 そ し て こ の ィ ン バ ータ の出力信号に よ ^ メ カ ニ カ ル ブ ー ス タ駆動用誘導電動機 J / の回転速For example, the conversion circuit 2 is composed of a function generator that converts a pressure signal into a reference rotation speed signal, and the feedback circuit 22 is a speedometer that detects the rotation speed of the mechanical booster. 27, the detection signal and the reference rotation speed signal are input, and the comparator 《2 and the comparator 《2f for obtaining the deviation of these signals are input. Operational amplifiers that output such control signals · 2? And an inverter 30 for pulse (frequency) modulating the control signal. Then, depending on the output signal of the inverter, the rotation speed of the induction motor J / for driving the mechanical booster
20 度が変え られ、 メ カ - カ ル ブ ー ス タ の回転速度が制 御される 。 Twenty degrees are changed and the rotation speed of the mechanical booster is controlled.
以上の構成において 、 真空容器 内の ガ ス圧力を 、 例えば一定値 制御する には、 流量計 / / 、 流量設定 器 / 、 コ ン ト ロ ー ラ / ヌ 、 制御弁駆動回路 2 ·2 お よ び制御弁 / «2 からなる負帰還制御ル ー プを用いて 、 流
量設定器 / j で設定さ れた流量の ガ ス を ガ ス供給装置 / から真空容器 内へ与える 。 さ ら に 、 真空容器 内— のガ ス圧力を圧力計 z で検出 してその検出信号を 、 圧力設定器 / 7 で設定 した設定圧力信号 と と も に演算In the above configuration, for example, in order to control the gas pressure in the vacuum vessel to a constant value, a flowmeter //, a flow setting device /, a controller / nu, a control valve driving circuit 2.2, etc. Flow using a negative feedback control loop consisting of The gas at the flow rate set by the flow rate setting device / j is supplied from the gas supply device / into the vacuum vessel. Further, the gas pressure in the vacuum vessel is detected by the pressure gauge z, and the detection signal is calculated together with the set pressure signal set by the pressure setting device / 7.
S 回路 《2 ·? に与える 。 演算回路 《2 ·? は比較器 に よ ]? 前記両入力信号の偏差値を求めて演算増幅器 J J に よS circuit 《2 ·? Arithmetic circuit << 2 ·? Is determined by the comparator]?
]j その偏差値を零 とする よ う な信号を変換回路 ·2 に 与えるため 、 該変換回路 《2 に よ 前記演算増幅器 J 3 の出力信号が基準回転速度信号に変換さ れて帰還回j In order to give a signal to make the deviation value zero, the output signal of the operational amplifier J 3 is converted into a reference rotation speed signal by the conversion circuit << 2.
/0 路 ·2 & に え られる 。 する と帰還回路 ·2 は基準回転 速度信号 と一致する よ う に 、 比較器 ·2 ^ 、 演算増幅器 2 ヌ お よ び ィ ン パー 3 ク を介 して メ カ - カ ル ブー ス タ の駆勳用電動機 J / の回転速度を負帰還制御する ため 、 真空容器 の ^気速度が変化 して真空 器 内/ 0 Road · 2 & Then, the feedback circuit 2 is driven via the comparator 2 ^, the operational amplifier 2 and the amplifier 3 so as to match the reference rotational speed signal. In order to perform negative feedback control on the rotation speed of the electric motor J /, the air speed of the vacuum vessel changes and the inside of the vacuum
/s の ガ ス圧力が圧力設定器 / 7 で設定さ れた値 と一致す る よ う に制御される 。 The gas pressure of / s is controlled to match the value set by the pressure setting device / 7.
この よ う な本発明に よ る ガ ス圧力制御装置を用いて、 ガ ス流量を一定に して真空容器 の圧力を設定 した場 合 、 数秒以内に ガ ス圧力が設定値 とな った 。 第 ·2 図は 0 こ の と き の メ カ - カ ル ブ ー ス タ の回転数 と ガ ス圧力 と の関係を測定 した実験結果を示 した も の であ ]} 、 ガ ス圧力に対 して メ カ ニ カ ル ブー ス タ の回転数が直線 的に比例 している こ と力 わかる 。 また 、 第 J 図は圧力 を一定値に設定 した と き の ガ ス流量 と メ 力 - カ ル ブーS ス タ の回転数 と の関係を測定 した実験結果を示 した
も の で 、 ガ ス流量の変化に対して メ 力 - カ ル ブ ー ス タ の回転数が リ 二ァに対応する こ とがゎカゝ 、 ガ ス流 量が変化 した場合に数秒以内 とい う 極めて短かい応答 時間で回転教か追従する 。 When such a gas pressure control device according to the present invention was used to set the pressure of the vacuum vessel while keeping the gas flow constant, the gas pressure became the set value within several seconds. Fig. 2 shows the experimental results obtained by measuring the relationship between the rotation speed of the mechanical booster and the gas pressure at 0.] As a result, it can be seen that the rotational speed of the mechanical booter is linearly proportional. Figure J shows the experimental results obtained by measuring the relationship between the gas flow rate and the rotational speed of the mecha-calvous S-star when the pressure was set to a constant value. Therefore, it is very difficult for the rotation speed of the mechanical booster to correspond to the linear with respect to the change in the gas flow rate, and within several seconds when the gas flow rate changes.回 転 Revolve or follow in a very short response time.
以上述ベた よ う に本発明は 、 第 ^ 図お よび第 図に 示す従来の装置に比較して 、 メ カ ニ カ ル ブ ー ス タ 6 <D 回転速度を変えて これと比例 して真空容器 ^ の排気速 度を変化させ 、 真空容器 内の ガ ス圧力が設定値にな る よ う に制御 したため 、 ガス圧力の制御が容易 とな 1)， /0 し力 も 制御の応答速度 と制御精度を著 し く 向上させる こ-とが可能 となる 。 また'、 演算回路 2 3 及び速度 コ ン ト ロ 一 ラ «2 4^ をマ イ ク ロ ブ 口 セ ツ サを用いて構成すれ ば、 回路の小型化 と低廉化が計れる 。 また予測制御を する こ とができ る 産業上の利用可能性 As described above, the present invention is different from the conventional apparatus shown in FIGS. 1 and 2 in that the mechanical booster 6 <D Since the exhaust speed of the vacuum vessel ^ was changed to control the gas pressure in the vacuum vessel to the set value, the gas pressure was easily controlled 1), and the / 0 force was also controlled. And the control accuracy can be significantly improved. Further, if the arithmetic circuit 23 and the speed controller «24 ^ are configured using a micro-rob mouth sensor, the circuit can be reduced in size and cost. Industrial applicability that enables predictive control
以上の よ う に本発明は 、 真空容器内の ガ ス圧力を精 度 よ く 制御する こ とができ る ので 、 所定の ガ ス圧力下 で真空処理を行な う 真空処理装置に有用であ ！？ 、 特に エ ッ チ ン グ装置 、 ス パ ッ タ リ ン グ装置、 C V D装置等 0 に好適であ る 。
As described above, the present invention can control the gas pressure in a vacuum vessel with high accuracy, and is therefore useful for a vacuum processing apparatus that performs vacuum processing under a predetermined gas pressure. ! ? In particular, it is suitable for an etching device, a sputtering device, a CVD device and the like.
Claims
( 1) 所定の流量ガ ス が供給される真空容器内の気体を 吸引 して該真空容器内を真空状態にする メ 力 二 カ ル ブ ー ス タ お よ び こ の後段に設けられる 補助真空ボ ン(1) A gas in a vacuum vessel to which a predetermined flow rate gas is supplied is sucked to bring the inside of the vacuum vessel into a vacuum state. A mechanical booster and an auxiliary vacuum provided at the subsequent stage Bon
J- ブを備え 、 前記真空容器の排気速度を可変 して該真 空容器内のガ ス圧力を制御する ガ ス圧力制御装置に おいて 、 前記真空容器内の圧力を検出 し設定圧力値 と の偏差値を求めてその偏差値を零にする よ う な信 号を出力する演算回路 と 、 こ の回路の出力信号を前In a gas pressure control device that includes a J-buffer and controls the gas pressure in the vacuum container by changing the exhaust speed of the vacuum container, the pressure in the vacuum container is detected, and the set pressure value and An arithmetic circuit that calculates the deviation value of the signal and outputs a signal that makes the deviation value zero, and the output signal of this circuit is
/0 記 メ 力 二 カ ル ブ ー ス タ の基準回転速度値に変換する 変換回路 と 、 前記 メ カ - カ ル ブ ー ス タ の回転速度値 を検出 し 、 こ の検出値が前記基準回転速度値 と一致 する よ う に負帰還制御を行な う 帰還回路 と を備えた こ と を特徵 と する ガ ス圧力制御装置 。 A conversion circuit for converting the rotational speed of the mechanical booster into a reference rotational speed value, and detecting the rotational speed value of the mechanical booster, and detecting the detected rotational speed value with the reference rotational speed. A gas pressure control device comprising: a feedback circuit that performs negative feedback control so as to match a speed value.
/s / s
(2) 前記演算回路 、 変換回路お よび帰還回路をマ イ ク 口 プ ロ セ ク サで構成 した こ と を特徵 と する請求の範 囲第 / 項記載のガ ス圧力制御装置 。 (2) The gas pressure control device according to claim /, wherein the arithmetic circuit, the conversion circuit, and the feedback circuit are configured by a microphone port processor.
(3) 前記演算回路を 、 真空容器内の圧力値 と設定圧力 値 と の偏差値を求め る比較器お よび こ の比較器の出0 力信号を入力 しその偏差値を零にする よ う な制御信 号を出力する演算増幅器に よ 構成 した こ と を特徴 とする請求の範囲第 / 項記載のガ ス圧力制御装置 。 (3) The arithmetic circuit is configured to input a comparator for obtaining a deviation value between the pressure value in the vacuum vessel and the set pressure value and an output signal of the comparator to make the deviation value zero. The gas pressure control device according to claim 4, wherein the gas pressure control device is configured by an operational amplifier that outputs a control signal.
(4) 前記変換回路を 、 関数発生器で構成 した こ と を特 徵 とする請求の範囲第 / 項記載の ガ ス圧力制御装置„
(5) 前記帰還回路を 、 メ カ - カ ル ブー ス タ の回転速度 を検出する速度計と 、 こ の検出信号と前記変換回路 に よ D 与えられる基準回転速度信号 と を入力 してそ の偏差を求め る比較器 と 、 この比較器の出力信号を s 入力 してその偏差が零 となる よ う な制御信号を出力 する演算増幅器 と 、 こ の制御信号をパ ル ス変調 し メ 力 - 力 ル ブ ー ス タ 駆動用誘導電動機に出力する ィ ン パーク と に よ 構成 した こ と を特徵 とする請求の範 囲第 / 項記載のガ ス圧力制御装置 。 (4) The gas pressure control device according to claim (3), wherein the conversion circuit is configured by a function generator. (5) The feedback circuit is provided with a speedometer for detecting the rotational speed of the mechanical-bus booster, and the detection signal and a reference rotational speed signal given by the conversion circuit. A comparator for calculating the deviation, an operational amplifier for inputting the output signal of the comparator for s and outputting a control signal such that the deviation becomes zero, and pulse-modulating the control signal to obtain a power- The gas pressure control device according to claim 20, characterized in that the gas pressure control device is configured to include an input park for outputting to the induction motor for driving the power booster.
/0 (6) 所定の流量ガ ス が供給される真空容器内の気体を， / 0 (6) The gas in the vacuum vessel to which the specified flow rate gas is supplied is
'メ カ - カ ル ブ ー ス タ お よびこの後段に設けられる補 助真空ボン ブに よ 1) 吸引 して該真空容器内を真空状 態にする と と も に 、 前記真空容器の排気速度を可変 して該真空容器内の ガ ス圧力を制御する ガ ス圧力制 s 御方法において 、 前記真空容器內の圧力を検出 し 、 こ の圧力値 と設定圧力 と の偏差値を求めてその偏差 値を零にする よ う な信号を出力 し 、 こ の出力信号を 前言 5 メ 力 二 力 ル ブ ー ス タ の基準回転速度値に変換 し， 前記メ 力 二 カ ル ブ ー ス タ の回転速度値を検出 して こ の検出値が前記基準回転速度値 と一致する よ う に負 帰還制御を行な う こ と を特徵 とする ガ ス圧力制御方 i¾ o 1) By using a mechanical booster and an auxiliary vacuum bomb provided at the subsequent stage, 1) The inside of the vacuum vessel is evacuated by suction, and the exhaust speed of the vacuum vessel is reduced. In the gas pressure control method of controlling the gas pressure in the vacuum vessel by varying the pressure, the pressure of the vacuum vessel 検 出 is detected, the deviation between this pressure value and the set pressure is obtained, and the deviation is calculated. A signal that makes the value zero is output, and this output signal is converted into the reference rotation speed value of the above-mentioned five-input double booster. A gas pressure control method characterized by detecting a speed value and performing negative feedback control so that the detected value matches the reference rotation speed value.
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