圧力制御装置
【課題】精密かつ高速に圧力制御を行なうことができる圧力制御装置を提供すること。
【解決手段】ゲート開度を調整するバルブ２１と、バルブに接続された第１の軸部１３を介してバルブのゲート開度を調整するソレノイド部３と、第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部１４が第１の軸部に接続された場合に第１および第２の軸部を介してバルブのゲート開度を調整するマイクロメータ４と、上流側ガス配管６Ｐ内または下流側ガス配管６Ｑ内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、ソレノイド部およびマイクロメータを制御する制御部１０Ｘと、制御部からの指示に基づいて、ソレノイド部によってバルブのゲート開度を調整させるかマイクロメータによってバルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替機構２と、を備えている。
【解決手段】ゲート開度を調整するバルブ２１と、バルブに接続された第１の軸部１３を介してバルブのゲート開度を調整するソレノイド部３と、第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部１４が第１の軸部に接続された場合に第１および第２の軸部を介してバルブのゲート開度を調整するマイクロメータ４と、上流側ガス配管６Ｐ内または下流側ガス配管６Ｑ内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、ソレノイド部およびマイクロメータを制御する制御部１０Ｘと、制御部からの指示に基づいて、ソレノイド部によってバルブのゲート開度を調整させるかマイクロメータによってバルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替機構２と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置では、プロセスガスをプロセスチャンバ内に流す際のガス圧力を正確に制御する必要がある。
【０００３】
しかしながら、ソレノイドバルブを用いた圧力制御では、半導体製造装置毎に圧力制御のばらつきが生じていたので、精密な圧力制御が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１６３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、精密かつ高速に圧力制御を行なうことができる圧力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、圧力制御装置が提供される。圧力制御装置は、上流側ガス配管と下流側ガス配管との間のゲート開度を調整することによって前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力を調整するバルブと、前記バルブに接続された第１の軸部と、を備えている。また、圧力制御装置は、前記第１の軸部をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、前記第１の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するソレノイド部と、前記第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部に接続されるとともに、前記第２の軸部をねじ機構によって軸方向に移動させることにより、前記第１および第２の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するマイクロメータと、を備えている。さらに、圧力制御装置は、前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、前記ソレノイド部および前記マイクロメータを制御する制御部と、前記制御部からの指示に基づいて、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させるか前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る圧力制御装置を備えた半導体製造装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、切替機構とピン部の構成を示す図である。
【図４】図４は、ソレノイドバルブを用いた圧力制御特性を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る圧力制御装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る圧力制御装置を備えた半導体製造装置の構成を示す図である。半導体製造装置１００は、プロセスチャンバＣと、配管（上流側ガス配管）６Ｐと、圧力制御装置１Ｘと、配管（下流側ガス配管）６Ｑと、排気ポンプ３０と、を備えている。本実施形態の圧力制御装置１Ｘは、配管内のガス圧力が所定値よりも低い場合には、マイクロメータによって配管内のガス圧力を制御し、配管内のガス圧力が所定値よりも高い場合には、ソレノイドコイルによって配管内のガス圧力を制御する。
【００１０】
プロセスチャンバＣは、半導体装置（半導体集積回路）が形成される基板（ウェハ）に対し、ウェハ上に薄膜を形成する処理室である。プロセスチャンバＣへは、真空状態でプロセスガスが導入されてウェハ上に薄膜が形成される。そして、プロセスチャンバＣからは、所定量のガスが排ガスとして排出される。プロセスチャンバＣからの排ガスは、配管６Ｐ，６Ｑを介して排気ポンプ３０に送られ、排気ポンプ３０を介して外部（排ガス処理装置）などに送られる。
【００１１】
半導体製造装置１００では、配管６Ｐと配管６Ｑとの間に圧力制御装置１Ｘが設けられており、圧力制御装置１Ｘによって配管６Ｐ内のガス圧力が制御される。そして、配管６Ｐ内のガス圧力が制御されることにより、プロセスチャンバＣ内のプロセスガス圧力が制御される。
【００１２】
本実施形態の圧力制御装置１Ｘは、バルブ２１と、ソレノイドコイル３と、マイクロメータ４と、切替部５と、を有している。ソレノイドコイル３は、配管６Ｐ，６Ｑ内のバルブ２１をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を調整する。マイクロメータ４は、ねじ機構によってバルブ２１を軸方向に移動させることにより、配管６Ｐから配管６Ｑへのガス排出量を調整する。
【００１３】
切替部５は、ソレノイドコイル３によるバルブ２１の制御と、マイクロメータ４によるバルブ２１の制御と、を切替える。切替部５は、配管６Ｐから配管６Ｑへ少量の排ガスを排出させる場合にマイクロメータ４によってバルブ２１を動作させ、配管６Ｐから配管６Ｑへ多量の排ガスを排出させる場合にソレノイドコイル３によってバルブ２１を動作させる。
【００１４】
この構成により、少量の排ガスを排出させる場合には、マイクロメータ４によって精密な排圧制御が可能となり、多量の排ガスを排出させる場合には、ソレノイドコイル３によって高速な排圧制御が可能となる。
【００１５】
つぎに、圧力制御装置１Ｘの構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。圧力制御装置１Ｘは、配管６Ｐと配管６Ｑとの間に配置され、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を制御する。
【００１６】
圧力制御装置１Ｘは、筐体２５と、軸部１１，１２，１３，１４と、ソレノイドコイル３と、バルブ２１と、真空シールド２２と、切替機構２と、マイクロコンピュータ（マイコン）１０Ｘと、マイクロメータ４と、モータＭと、を備えている。
【００１７】
軸部１１，１２，１３は、同軸上に並ぶよう棒状部材で一体に形成されており、その一方の先端部（図２では軸部１１の左端部）にバルブ２１が配置されている。軸部１１〜１３は、軸部１１〜１３の軸方向（図内の左右方向）に移動することにより、バルブ２１を軸部１１の軸方向に移動させる。
【００１８】
また、軸部１４は、軸部１１〜１３と平行な方向に並ぶよう棒状部材で形成されている。軸部１４は、軸部１４の軸方向（図内の左右方向）に移動することにより、バルブ２１を軸部１１の軸方向に移動させる。
【００１９】
バルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内で軸部１１〜１３の軸方向に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間量を調節する。例えば、バルブ２１が図内の左側に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間（ゲート開度）は狭くなる。これにより、配管６Ｐから配管６Ｑに流れる排ガス流量が少なくなり、その結果、プロセスチャンバＣ内の圧力が上昇する。また、バルブ２１が図内の右側に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間は広くなる。これにより、配管６Ｐから配管６Ｑに流れる排ガス流量が多くなり、その結果、プロセスチャンバＣ内の圧力が減少する。
【００２０】
真空シールド２２は、配管６Ｐ，６Ｑと筐体２５とが接合される接合位置に配置されている。真空シールド２２は、軸部１１，１２を貫通させる貫通孔を有しており、貫通孔に軸部１１，１２が貫通自在（挿入自在）に挿入されている。真空シールド２２は、配管６Ｐ，６Ｑと筐体２５との間で気体の流出入が起こらないよう気密を保ちつつ軸部１１，１２を軸方向に移動可能なよう構成されている。本実施形態では、説明の便宜上、軸部のうち真空シールド２２とバルブ２１との間の軸部を軸部１１とし、真空シールド２２と切替機構２との間の軸部を軸部１２として説明する。
【００２１】
切替機構２は、概略円板状の板状部材を用いて構成されている。切替機構２は、その主面が軸部１２，１３の軸方向に垂直に交わるよう、軸部１２，１３の間に配置されている。切替機構２は、軸部１２，１３を貫通させる第１の貫通孔を有しており、この第１の貫通孔に軸部１２，１３が挿入されるとともに、第１の貫通孔で軸部１２，１３に固定されている。軸部１３の右端部には、ソレノイドコイル３が巻きつけられている。
【００２２】
また、切替機構２は、軸部１４を貫通させる第２の貫通孔（後述の貫通孔３１）を有しており、貫通孔３１に軸部１４が貫通自在に挿入されている。貫通孔３１は、軸部１４よりも太く構成されている。軸部１４の右端部にはマイクロメータ４が接続されている。
【００２３】
切替機構２は、その内部にピン部Ｐを備えている。ピン部Ｐは、軸部１４の軸方向に対して垂直な方向に移動可能なよう、切替機構２内に設けられている。切替機構２は、マイクロメータ４によってバルブ２１を制御する場合には、軸部１４を貫通孔３１に挿入した状態で、軸部１４に設けられた挿入孔（後述する挿入孔Ｈ）にピン部Ｐを挿入する。これにより、切替機構２は、軸部１４と同じ方向に移動可能となる。また、切替機構２は、ソレノイドコイル３によってバルブ２１を制御する場合には、軸部１４に設けられた挿入孔Ｈからピン部Ｐを抜き出す。これにより、切替機構２は、軸部１３と同じ方向に移動可能となる。
【００２４】
ソレノイドコイル３は、ソレノイド駆動によって軸部１１〜１３を軸方向に移動させる。ソレノイドコイル３は、マイコン１０Ｘからの指示（信号Ｂｘ）に従って、軸部１３を軸方向に移動させる。ソレノイドコイル３は、信号Ｂｘに応じた位置に軸部１３を移動させる。
【００２５】
モータＭは、マイコン１０Ｘからの指示（信号Ａｘ）に従って、所定量だけマイクロメータ４を動作させる。マイクロメータ４は、モータＭの回転動力を用いて軸部１４を軸方向に移動させる。マイクロメータ４は、モータＭへの信号Ａｘに応じた位置に軸部１４を移動させる。
【００２６】
マイコン１０Ｘは、バラトロンセンサＳからの圧力値（ガス圧力）に基づいて、配管６Ｐ内が所望のガス圧力となるようソレノイドコイル３、モータＭ、切替機構２に指示を送る。バラトロンセンサＳは、配管６Ｐ内に設けられており、配管６Ｐ内のガス圧力を計測する。
【００２７】
筐体２５は、概略筒状をなしており、軸部１２〜１４、ソレノイドコイル３、真空シールド２２、切替機構２、マイクロメータ４、モータＭを格納する。筐体２５は、真空シールド２２を介して配管６Ｐ，６Ｑに接続されている。
【００２８】
圧力制御装置１Ｘでは、切替機構２が、マイクロメータ４の動作を伝えることによって移動エリアＡ１内を軸部１１，１２の軸方向に移動し、これにより、バルブ２１が、移動エリアＡ２内を軸部１１，１２の軸方向に移動する。したがって、移動エリアＡ１内の距離と移動エリアＡ２内の距離は等しい。
【００２９】
また、圧力制御装置１Ｘでは、切替機構２が、ソレノイドコイル３の動作によって移動エリアＢ１内を軸部１１，１２の軸方向に移動し、これにより、バルブ２１が、移動エリアＢ２内を軸部１１，１２の軸方向に移動する。したがって、移動エリアＢ１内の距離と移動エリアＢ２内の距離は等しい。
【００３０】
移動エリアＡ２は、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を少なくする場合にバルブ２１が移動するエリアであり、移動エリアＢ２は、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を多くする場合にバルブ２１が移動するエリアである。
【００３１】
したがって、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を０〜所定量Ｘの何れかに設定する際には、マイクロメータ４の動作によってバルブ２１が移動エリアＡ２内を移動する。例えば、移動エリアＡ２のうち一方の端部（図２の場合は左端部）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が０になる。また、移動エリアＡ２のうち他方の端部（図２の場合は右端部）（移動エリアＢ２との境界位置）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が所定量Ｘになる。
【００３２】
また、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を所定量Ｘ〜最大値の何れかに設定する際には、ソレノイドコイル３の動作によってバルブ２１が移動エリアＢ２内を移動する。例えば、移動エリアＢ２のうち一方の端部（図２の場合は左端部）（移動エリアＢ２との境界位置）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が所定量Ｘになる。また、移動エリアＢ２のうち他方の端部（図２の場合は右端部）にバルブ２１が移動することにより排ガス流量が最大値になる。
【００３３】
マイコン１０Ｘは、バルブ２１を移動エリアＡ２内で移動させる際に、移動エリアＡ２内での移動指示である信号Ａｘをマイクロメータ４に送信する。また、マイコン１０Ｘは、バルブ２１を移動エリアＢ２内で移動させる際に、移動エリアＢ２内での移動指示である信号Ｂｘをソレノイドコイル３に送信する。
【００３４】
また、マイコン１０Ｘは、モータＭ（マイクロメータ４）に信号Ａｘを送信する際には、ピン部Ｐを軸部１４の挿入孔Ｈに挿入する指示を切替機構２に送る。また、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３に信号Ｂｘを送信する際には、ピン部Ｐを軸部１４の挿入孔Ｈから抜き出す指示を切替機構２に送る。
【００３５】
このように、圧力制御装置１Ｘには、マイクロメータ４によって切替機構２やバルブ２１を移動させるエリアを、それぞれ移動エリアＡ１，Ａ２に設定しておく。また、圧力制御装置１Ｘには、ソレノイドコイル３によって切替機構２やバルブ２１を移動させるエリアを、それぞれ移動エリアＢ１，Ｂ２に設定しておく。
【００３６】
これにより、バルブ２１は、マイコン１０Ｘからの指示に応じた位置に移動する。そして、配管６Ｐ内の排ガスは、バルブ２１の位置（移動エリアＡ２，Ｂ２）に応じて設けられた配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間から配管６Ｑへ流れていく。
【００３７】
図３は、切替機構とピン部の構成を示す図である。図３の（ａ）に示すように、切替機構２には、軸部１４を貫通させる貫通孔３１が設けられている。また、切替機構２は、一方の主面に軸部１２が接続され、他方の主面に軸部１３が接続されている。また、切替機構２の内部には、ピン部Ｐを格納する格納部Ｑが設けられている。格納部Ｑは、例えばピン部Ｐをピン部Ｐの軸方向（軸部１４に垂直な方向）に移動可能な状態で格納する円筒状壁面を有している。格納部Ｑの円筒状壁面は、太さがピン部Ｐよりも太く、長さが貫通孔３１の直径よりも２倍以上長くなるよう構成されている。
【００３８】
この格納部Ｑ内にピン部Ｐを格納しておくことにより、ピン部Ｐは、軸部１２の軸方向に対しては軸部１２とともに移動できる。さらに、ピン部Ｐは、軸部１４に垂直な方向に対して移動可能となる。
【００３９】
図３の（ｂ）に示すように、軸部１４には、先端部ａ（マイクロメータ４とは反対側の端部）の近傍に、ピン部Ｐを挿入するための挿入孔Ｈが設けられている。挿入孔Ｈは、例えば円筒状壁面をなしており、軸部１４の軸方向に直交する方向に設けられている。
【００４０】
マイクロメータ４によってバルブ２１を移動させる際には、軸部１４のうち挿入孔Ｈまで貫通孔３１に挿入される。軸部１４は、格納部Ｑの柱軸方向と挿入孔Ｈの柱軸方向とが同一方向となるよう、軸の回転方向が調整されている。軸部１４の先端部ａが貫通孔３１に挿入されて、格納部Ｑの柱軸と挿入孔Ｈの柱軸が同じになった時点で、ピン部Ｐが挿入孔Ｈに挿入されて、軸部１４が切替機構２に固定される。
【００４１】
本実施形態では、バルブ２１を移動エリアＡ２内で移動させる際にマイクロメータ４によってバルブ２１の位置を調整するとともに、バルブ２１を移動エリアＢ２内で移動させる際にソレノイドコイル３によってバルブ２１の位置を調整できるよう、挿入孔Ｈの位置、軸部１４の長さなどを調整しておく。具体的には、軸部１４は、ピン部Ｐ、切替機構２の板状部材を介して軸部１２に接続されるので、軸部１４を軸方向に移動させると軸部１２が軸部１４と同様の移動を行う。
【００４２】
つぎに、切替機構２の移動動作について説明する。まず、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を最大値（ＡＰＣ（Air Pressure Control）開度１００％）〜０（ＡＰＣ開度０％）まで変化させる場合について説明する。
【００４３】
排ガス流量が最大値の場合、切替機構２は、移動エリアＢ１の右端部に位置している。このとき、軸部１４は、貫通孔３１の奥深くまでに挿入された状態となっている。そして、挿入孔Ｈは、ピン部Ｐよりも左側に位置しており、ピン部Ｐは挿入孔Ｈに挿入されていない。
【００４４】
この状態から、排ガス流量を減らす場合には、マイコン１０Ｘからソレノイドコイル３に信号Ｂｘ（左側への移動指示）が送られる。これにより、ソレノイドコイル３は、切替機構２を、移動エリアＢ１内から移動エリアＡ１の方向に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を所定量Ｘまで減らすために、切替機構２は、移動エリアＢ１と移動エリアＡ１の境界まで移動する。
【００４５】
この時点で、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３への信号Ｂｘの送信を停止するとともに、切替機構２に対しピン部Ｐを挿入孔Ｈに挿入するよう指示を送る。これにより、ピン部Ｐは挿入孔Ｈに挿入される。その後、マイコン１０Ｘは、モータＭに信号Ａｘ（左側への移動指示）を送信する。これにより、マイクロメータ４は、切替機構２を、移動エリアＡ１内の右端部から左端部に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を０まで減らすために、切替機構２は、移動エリアＡ１の左端部まで移動する。
【００４６】
つぎに、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を０〜最大値まで変化させる場合について説明する。排ガス流量が０の場合、切替機構２は、移動エリアＡ１の左端部に位置している。このとき、軸部１４は、貫通孔３１に挿入された状態となっており、挿入孔Ｈへはピン部Ｐが挿入されている。
【００４７】
この状態から、排ガス流量を増やす場合には、マイコン１０ＸからモータＭに信号Ａｘ（右側への移動指示）が送られる。これにより、マイクロメータ４は、切替機構２を、移動エリアＡ１内から移動エリアＢ１の方向に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を所定量Ｘまで増やすために、切替機構２は、移動エリアＡ１と移動エリアＢ１の境界まで移動する。
【００４８】
この時点で、マイコン１０Ｘは、マイクロメータ４への信号Ａｘの送信を停止するとともに、切替機構２に対しピン部Ｐを挿入孔Ｈから抜き取るよう指示を送る。これにより、ピン部Ｐは挿入孔Ｈから抜き取られる。その後、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３に信号Ｂｘ（右側への移動指示）を送信する。これにより、ソレノイドコイル３は、切替機構２を、移動エリアＢ１内の左端部から右端部に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を最大値まで増やすために、切替機構２は、移動エリアＢ１の右端部まで移動する。
【００４９】
このように、切替機構２は、移動エリアＡ１，Ｂ１の境界位置で挿入孔Ｈへのピン部Ｐの出し入れを行う。具体的には、切替機構２が移動エリアＡ１から移動エリアＢ１へ移動する場合にピン部Ｐが挿入孔Ｈから抜き出され、切替機構２が移動エリアＢ１から移動エリアＡ１へ移動する場合にピン部Ｐが挿入孔Ｈに挿入される。
【００５０】
例えば、ソレノイドバルブのみを用いた圧力制御では、半導体製造装置毎に圧力制御のばらつきを生じる場合がある。図４は、ソレノイドバルブを用いた圧力制御特性を示す図である。図４では、横軸がＡＰＣ開度であり、縦軸が炉内圧力（チャンバ内の圧力）である。ソレノイドバルブのみを用いてチャンバ内の圧力を制御した場合、ＡＰＣ開度（ゲート開度）が低い場合に、第１の半導体製造装置の圧力特性ａと第２の半導体製造装置の圧力特性ｂとで異なる特性を示している。本実施形態では、ＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合には、マイクロメータ４によって圧力を制御しているので、精密な圧力制御が可能となる。また、ＡＰＣ開度が所定値よりも高い場合には、ソレノイドコイル３によって圧力を制御しているので、高速な圧力制御が可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態では、切替機構２が円板状である場合について説明したが、切替機構２の形状は円板状に限らず何れの形状以上であってもよい。また、挿入孔Ｈの代わりに底面を有した筒状穴壁面としてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、軸部１１〜１３を同軸上に配置したが、軸部１１，１２と軸部１３とは異なる軸上に配置してもよい。この場合も、軸部１３の軸方向は、軸部１１，１２の軸方向と平行となるよう軸部１４を設定しておく。
【００５３】
また、バラトロンセンサＳは、配管６Ｑ内に配置してもよい。この場合、バラトロンセンサＳは、配管６Ｑ内のガス圧力を計測し、圧力制御装置１Ｘは、配管６Ｑ内の圧力を制御する。
【００５４】
また、半導体製造装置１００において、圧力制御装置１Ｘをプロセスガス導入側の配管上に配置してもよい。また、ピン部Ｐは、切替機構２内に配置する場合に限らず、何れの位置に配置してもよい。
【００５５】
このように第１の実施形態によれば、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合（配管６Ｐ内のガス圧力が所定値よりも低い場合）には、マイクロメータ４によって配管６Ｐ内の圧力を制御し、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ開度が所定値よりも高い場合（配管６Ｐ内のガス圧力が所定値よりも高い場合）には、ソレノイドコイル３によって配管６Ｐ内の圧力を制御するので、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００５６】
（第２の実施形態）
つぎに、図５を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ピン部Ｐを用いることなくソレノイドコイル３とマイクロメータ４を用いた圧力制御を行う。
【００５７】
図５は、第２の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。図５の各構成要素のうち図２に示す第１の実施形態の圧力制御装置１Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５８】
圧力制御装置１Ｙは、圧力制御装置１Ｘと比較して、切替機構２の代わりに移動範囲限定部６を有し、マイコン１０Ｘの代わりにマイコン１０Ｙを有している。具体的には、圧力制御装置１Ｙは、筐体２５と、軸部１１〜１４と、ソレノイドコイル３と、バルブ２１と、真空シールド２２と、移動範囲限定部６と、マイコン１０Ｙと、マイクロメータ４と、モータＭと、を備えている。
【００５９】
移動範囲限定部６は、例えば、円板状の板状部材からなり、その主面が軸部１２，１３の軸方向と垂直になるよう、軸部１２，１３に接合されている。また、移動範囲限定部６は、軸部１４には接合されていない。また、本実施形態のマイコン１０Ｙは、バラトロンセンサＳからの圧力値に基づいて、配管６Ｐ内が所定のガス圧力となるようソレノイドコイル３、モータＭに指示を送る。
【００６０】
本実施形態のマイコン１０Ｙは、バルブ２１を移動エリアＣ２内で移動させる際に、移動指示である信号Ｙ１，Ｙ２を、それぞれマイクロメータ４、ソレノイドコイル３に送信する。
【００６１】
なお、本実施形態の移動エリアＣ２は、第１の実施形態で説明した移動エリアＡ２と移動エリアＢ２を合わせたエリアである。換言すると、移動エリアＣ２＝移動エリア（Ａ２＋Ｂ２）である。同様に、移動範囲限定部６の移動エリアである移動エリアＣ１は、第１の実施形態で説明した移動エリアＡ１と移動エリアＢ１とを合わせたエリアである。換言すると、移動エリアＣ１＝移動エリア（Ａ１＋Ｂ１）である。
【００６２】
ソレノイドコイル３によるバルブ２１（移動範囲限定部６）の位置制御は、マイクロメータ４に比べて粗くなっている。このため、本実施形態では、バルブ２１を所望の位置に移動させるため、移動範囲限定部６をソレノイドコイル３によって移動させるとともに、移動範囲限定部６の移動範囲をマイクロメータ４によって制限する。
【００６３】
具体的には、マイクロメータ４は、移動範囲限定部６の軸部１３側の主面と、軸部１４の先端部（マイクロメータ４と反対側の端部）１４Ｙとが、移動範囲限定部６の移動先（移動予定位置）で衝突するよう、先端部１４Ｙを予め衝突予定位置まで移動させておく。これにより、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙによって先端部１４Ｙよりも右方向への移動が遮られる。したがって、移動範囲限定部６の移動可能範囲が移動エリアＣ１内の左端から先端部１４Ｙの位置までとなり、ＡＰＣ開度の範囲が制限されることとなる。
【００６４】
つぎに、移動範囲限定部６の移動動作について説明する。移動範囲限定部６を先端部１４Ｙよりも左側所定位置ｐ１に移動させる必要が生じた場合には、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を左側所定位置ｐ１（図示せず）に移動させるための信号Ｙ２をソレノイドコイル３に送信する。また、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を左側所定位置ｐ１に移動させるための信号Ｙ１をモータＭに送信する。これにより、先端部１４Ｙが左側所定位置ｐ１に移動する。
【００６５】
そして、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙよりも左側の位置で、ソレノイドコイル３による左側所定位置ｐ１への位置制御が行われることとなる。なお、モータＭへの信号Ｙ１の送信と，ソレノイドコイル３への信号Ｙ２の送信とは、何れを先に行ってもよく、また同時であってもよい。
【００６６】
また、移動範囲限定部６を先端部１４Ｙよりも右側所定位置ｐ２（図示せず）に移動させる必要が生じた場合には、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を右側所定位置ｐ２に移動させるための信号Ｙ１をモータＭに送信する。そして、マイクロメータ４による移動範囲限定部６の移動が完了すると、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を右側所定位置ｐ２に移動させるための信号Ｙ２をソレノイドコイル３に送信する。
【００６７】
これにより、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙよりも左側の位置で、ソレノイドコイル３による右側所定位置ｐ２への位置制御が行われることとなる。なお、モータＭへの信号Ｙ１の送信と，ソレノイドコイル３への信号Ｙ２の送信とは、何れを先に行ってもよく、また同時であってもよい。信号Ｙ２の送信が先の場合にはマイクロメータ４の動作が移動範囲限定部６に伝わり、バルブ２１のゲート開度が精密に調整される。
【００６８】
このように、本実施形態では、先端部１４Ｙよりも左側の狭い範囲で移動範囲限定部６を移動制御すればよいので、移動エリアＣ１の全体で移動範囲限定部６を移動制御する場合よりも、正確な位置制御を行うことが可能となる。
【００６９】
ソレノイドコイル３を用いて移動範囲限定部６（バルブ２１）を移動させる場合、移動範囲限定部６は、位置決めの大きな振幅（軸方向の揺れ）を有することとなる。このため、ソレノイドコイル３のみを用いて移動エリアＣ１内で移動範囲限定部６を移動させる場合、大きな振幅が原因で移動範囲限定部６の位置精度が悪くなる。一方、本実施形態では、先端部１４Ｙよりも左側の狭い範囲で移動範囲限定部６を移動させるので、振幅が小さくなり、その結果、移動範囲限定部６の位置精度を向上させることが可能となる。したがって、バルブ２１を精度良く制御でき、その結果、配管６Ｐ内のガス圧力を精密に制御できる。なお、マイクロメータ４を動作させて先端部１４Ｙを移動範囲限定部６の稼働範囲外へ退避させても構わない。
【００７０】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、種々の半導体製造装置でウェーハ処理が行われる。具体的には、成膜装置（半導体製造装置１００など）によってウェハＷ上に膜が成膜され、レジスト塗布装置によってウェハにレジストを塗布する。そして、露光装置がマスクを用いてウェハに露光を行なう。その後、現像装置がウェハを現像してウェハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチング装置がウェハＷの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウェハＷ上に形成される。半導体装置を製造する際には、成膜処理、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００７１】
なお、軸部１４の形状は棒状に限らず他の形状であってもよい。例えば、軸部１４の形状を、軸部１３を囲う筒状形状としてもよい。
【００７２】
このように第２の実施形態によれば、先端部１４Ｙによって移動範囲限定部６の移動範囲を限定したうえでソレノイドコイル３によってバルブ２１を制御するので、簡易な構成で精密かつ高速にバルブ２１を移動させることが可能となる。
【００７３】
このように第１および第２の実施形態によれば、配管内のガス圧力を精密かつ高速に圧力制御を行なうことが可能となる。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１Ｘ，１Ｙ…圧力制御装置、２…切替機構、３…ソレノイドコイル、４…マイクロメータ、６…移動範囲限定部、６Ｐ，６Ｑ…配管、１０Ｘ，１０Ｙ…マイコン、１１〜１４…軸部、１４Ｙ…先端部、２１…バルブ、３１…貫通孔、１００…半導体製造装置、Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２…移動エリア、Ｈ…挿入孔、Ｐ…ピン部。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置では、プロセスガスをプロセスチャンバ内に流す際のガス圧力を正確に制御する必要がある。
【０００３】
しかしながら、ソレノイドバルブを用いた圧力制御では、半導体製造装置毎に圧力制御のばらつきが生じていたので、精密な圧力制御が困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１６３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、精密かつ高速に圧力制御を行なうことができる圧力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、圧力制御装置が提供される。圧力制御装置は、上流側ガス配管と下流側ガス配管との間のゲート開度を調整することによって前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力を調整するバルブと、前記バルブに接続された第１の軸部と、を備えている。また、圧力制御装置は、前記第１の軸部をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、前記第１の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するソレノイド部と、前記第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部に接続されるとともに、前記第２の軸部をねじ機構によって軸方向に移動させることにより、前記第１および第２の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するマイクロメータと、を備えている。さらに、圧力制御装置は、前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、前記ソレノイド部および前記マイクロメータを制御する制御部と、前記制御部からの指示に基づいて、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させるか前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る圧力制御装置を備えた半導体製造装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、切替機構とピン部の構成を示す図である。
【図４】図４は、ソレノイドバルブを用いた圧力制御特性を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る圧力制御装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る圧力制御装置を備えた半導体製造装置の構成を示す図である。半導体製造装置１００は、プロセスチャンバＣと、配管（上流側ガス配管）６Ｐと、圧力制御装置１Ｘと、配管（下流側ガス配管）６Ｑと、排気ポンプ３０と、を備えている。本実施形態の圧力制御装置１Ｘは、配管内のガス圧力が所定値よりも低い場合には、マイクロメータによって配管内のガス圧力を制御し、配管内のガス圧力が所定値よりも高い場合には、ソレノイドコイルによって配管内のガス圧力を制御する。
【００１０】
プロセスチャンバＣは、半導体装置（半導体集積回路）が形成される基板（ウェハ）に対し、ウェハ上に薄膜を形成する処理室である。プロセスチャンバＣへは、真空状態でプロセスガスが導入されてウェハ上に薄膜が形成される。そして、プロセスチャンバＣからは、所定量のガスが排ガスとして排出される。プロセスチャンバＣからの排ガスは、配管６Ｐ，６Ｑを介して排気ポンプ３０に送られ、排気ポンプ３０を介して外部（排ガス処理装置）などに送られる。
【００１１】
半導体製造装置１００では、配管６Ｐと配管６Ｑとの間に圧力制御装置１Ｘが設けられており、圧力制御装置１Ｘによって配管６Ｐ内のガス圧力が制御される。そして、配管６Ｐ内のガス圧力が制御されることにより、プロセスチャンバＣ内のプロセスガス圧力が制御される。
【００１２】
本実施形態の圧力制御装置１Ｘは、バルブ２１と、ソレノイドコイル３と、マイクロメータ４と、切替部５と、を有している。ソレノイドコイル３は、配管６Ｐ，６Ｑ内のバルブ２１をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を調整する。マイクロメータ４は、ねじ機構によってバルブ２１を軸方向に移動させることにより、配管６Ｐから配管６Ｑへのガス排出量を調整する。
【００１３】
切替部５は、ソレノイドコイル３によるバルブ２１の制御と、マイクロメータ４によるバルブ２１の制御と、を切替える。切替部５は、配管６Ｐから配管６Ｑへ少量の排ガスを排出させる場合にマイクロメータ４によってバルブ２１を動作させ、配管６Ｐから配管６Ｑへ多量の排ガスを排出させる場合にソレノイドコイル３によってバルブ２１を動作させる。
【００１４】
この構成により、少量の排ガスを排出させる場合には、マイクロメータ４によって精密な排圧制御が可能となり、多量の排ガスを排出させる場合には、ソレノイドコイル３によって高速な排圧制御が可能となる。
【００１５】
つぎに、圧力制御装置１Ｘの構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。圧力制御装置１Ｘは、配管６Ｐと配管６Ｑとの間に配置され、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を制御する。
【００１６】
圧力制御装置１Ｘは、筐体２５と、軸部１１，１２，１３，１４と、ソレノイドコイル３と、バルブ２１と、真空シールド２２と、切替機構２と、マイクロコンピュータ（マイコン）１０Ｘと、マイクロメータ４と、モータＭと、を備えている。
【００１７】
軸部１１，１２，１３は、同軸上に並ぶよう棒状部材で一体に形成されており、その一方の先端部（図２では軸部１１の左端部）にバルブ２１が配置されている。軸部１１〜１３は、軸部１１〜１３の軸方向（図内の左右方向）に移動することにより、バルブ２１を軸部１１の軸方向に移動させる。
【００１８】
また、軸部１４は、軸部１１〜１３と平行な方向に並ぶよう棒状部材で形成されている。軸部１４は、軸部１４の軸方向（図内の左右方向）に移動することにより、バルブ２１を軸部１１の軸方向に移動させる。
【００１９】
バルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内で軸部１１〜１３の軸方向に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間量を調節する。例えば、バルブ２１が図内の左側に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間（ゲート開度）は狭くなる。これにより、配管６Ｐから配管６Ｑに流れる排ガス流量が少なくなり、その結果、プロセスチャンバＣ内の圧力が上昇する。また、バルブ２１が図内の右側に移動することにより、配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間は広くなる。これにより、配管６Ｐから配管６Ｑに流れる排ガス流量が多くなり、その結果、プロセスチャンバＣ内の圧力が減少する。
【００２０】
真空シールド２２は、配管６Ｐ，６Ｑと筐体２５とが接合される接合位置に配置されている。真空シールド２２は、軸部１１，１２を貫通させる貫通孔を有しており、貫通孔に軸部１１，１２が貫通自在（挿入自在）に挿入されている。真空シールド２２は、配管６Ｐ，６Ｑと筐体２５との間で気体の流出入が起こらないよう気密を保ちつつ軸部１１，１２を軸方向に移動可能なよう構成されている。本実施形態では、説明の便宜上、軸部のうち真空シールド２２とバルブ２１との間の軸部を軸部１１とし、真空シールド２２と切替機構２との間の軸部を軸部１２として説明する。
【００２１】
切替機構２は、概略円板状の板状部材を用いて構成されている。切替機構２は、その主面が軸部１２，１３の軸方向に垂直に交わるよう、軸部１２，１３の間に配置されている。切替機構２は、軸部１２，１３を貫通させる第１の貫通孔を有しており、この第１の貫通孔に軸部１２，１３が挿入されるとともに、第１の貫通孔で軸部１２，１３に固定されている。軸部１３の右端部には、ソレノイドコイル３が巻きつけられている。
【００２２】
また、切替機構２は、軸部１４を貫通させる第２の貫通孔（後述の貫通孔３１）を有しており、貫通孔３１に軸部１４が貫通自在に挿入されている。貫通孔３１は、軸部１４よりも太く構成されている。軸部１４の右端部にはマイクロメータ４が接続されている。
【００２３】
切替機構２は、その内部にピン部Ｐを備えている。ピン部Ｐは、軸部１４の軸方向に対して垂直な方向に移動可能なよう、切替機構２内に設けられている。切替機構２は、マイクロメータ４によってバルブ２１を制御する場合には、軸部１４を貫通孔３１に挿入した状態で、軸部１４に設けられた挿入孔（後述する挿入孔Ｈ）にピン部Ｐを挿入する。これにより、切替機構２は、軸部１４と同じ方向に移動可能となる。また、切替機構２は、ソレノイドコイル３によってバルブ２１を制御する場合には、軸部１４に設けられた挿入孔Ｈからピン部Ｐを抜き出す。これにより、切替機構２は、軸部１３と同じ方向に移動可能となる。
【００２４】
ソレノイドコイル３は、ソレノイド駆動によって軸部１１〜１３を軸方向に移動させる。ソレノイドコイル３は、マイコン１０Ｘからの指示（信号Ｂｘ）に従って、軸部１３を軸方向に移動させる。ソレノイドコイル３は、信号Ｂｘに応じた位置に軸部１３を移動させる。
【００２５】
モータＭは、マイコン１０Ｘからの指示（信号Ａｘ）に従って、所定量だけマイクロメータ４を動作させる。マイクロメータ４は、モータＭの回転動力を用いて軸部１４を軸方向に移動させる。マイクロメータ４は、モータＭへの信号Ａｘに応じた位置に軸部１４を移動させる。
【００２６】
マイコン１０Ｘは、バラトロンセンサＳからの圧力値（ガス圧力）に基づいて、配管６Ｐ内が所望のガス圧力となるようソレノイドコイル３、モータＭ、切替機構２に指示を送る。バラトロンセンサＳは、配管６Ｐ内に設けられており、配管６Ｐ内のガス圧力を計測する。
【００２７】
筐体２５は、概略筒状をなしており、軸部１２〜１４、ソレノイドコイル３、真空シールド２２、切替機構２、マイクロメータ４、モータＭを格納する。筐体２５は、真空シールド２２を介して配管６Ｐ，６Ｑに接続されている。
【００２８】
圧力制御装置１Ｘでは、切替機構２が、マイクロメータ４の動作を伝えることによって移動エリアＡ１内を軸部１１，１２の軸方向に移動し、これにより、バルブ２１が、移動エリアＡ２内を軸部１１，１２の軸方向に移動する。したがって、移動エリアＡ１内の距離と移動エリアＡ２内の距離は等しい。
【００２９】
また、圧力制御装置１Ｘでは、切替機構２が、ソレノイドコイル３の動作によって移動エリアＢ１内を軸部１１，１２の軸方向に移動し、これにより、バルブ２１が、移動エリアＢ２内を軸部１１，１２の軸方向に移動する。したがって、移動エリアＢ１内の距離と移動エリアＢ２内の距離は等しい。
【００３０】
移動エリアＡ２は、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を少なくする場合にバルブ２１が移動するエリアであり、移動エリアＢ２は、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を多くする場合にバルブ２１が移動するエリアである。
【００３１】
したがって、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を０〜所定量Ｘの何れかに設定する際には、マイクロメータ４の動作によってバルブ２１が移動エリアＡ２内を移動する。例えば、移動エリアＡ２のうち一方の端部（図２の場合は左端部）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が０になる。また、移動エリアＡ２のうち他方の端部（図２の場合は右端部）（移動エリアＢ２との境界位置）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が所定量Ｘになる。
【００３２】
また、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を所定量Ｘ〜最大値の何れかに設定する際には、ソレノイドコイル３の動作によってバルブ２１が移動エリアＢ２内を移動する。例えば、移動エリアＢ２のうち一方の端部（図２の場合は左端部）（移動エリアＢ２との境界位置）にバルブ２１が移動することにより、排ガス流量が所定量Ｘになる。また、移動エリアＢ２のうち他方の端部（図２の場合は右端部）にバルブ２１が移動することにより排ガス流量が最大値になる。
【００３３】
マイコン１０Ｘは、バルブ２１を移動エリアＡ２内で移動させる際に、移動エリアＡ２内での移動指示である信号Ａｘをマイクロメータ４に送信する。また、マイコン１０Ｘは、バルブ２１を移動エリアＢ２内で移動させる際に、移動エリアＢ２内での移動指示である信号Ｂｘをソレノイドコイル３に送信する。
【００３４】
また、マイコン１０Ｘは、モータＭ（マイクロメータ４）に信号Ａｘを送信する際には、ピン部Ｐを軸部１４の挿入孔Ｈに挿入する指示を切替機構２に送る。また、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３に信号Ｂｘを送信する際には、ピン部Ｐを軸部１４の挿入孔Ｈから抜き出す指示を切替機構２に送る。
【００３５】
このように、圧力制御装置１Ｘには、マイクロメータ４によって切替機構２やバルブ２１を移動させるエリアを、それぞれ移動エリアＡ１，Ａ２に設定しておく。また、圧力制御装置１Ｘには、ソレノイドコイル３によって切替機構２やバルブ２１を移動させるエリアを、それぞれ移動エリアＢ１，Ｂ２に設定しておく。
【００３６】
これにより、バルブ２１は、マイコン１０Ｘからの指示に応じた位置に移動する。そして、配管６Ｐ内の排ガスは、バルブ２１の位置（移動エリアＡ２，Ｂ２）に応じて設けられた配管６Ｐと配管６Ｑとの間の隙間から配管６Ｑへ流れていく。
【００３７】
図３は、切替機構とピン部の構成を示す図である。図３の（ａ）に示すように、切替機構２には、軸部１４を貫通させる貫通孔３１が設けられている。また、切替機構２は、一方の主面に軸部１２が接続され、他方の主面に軸部１３が接続されている。また、切替機構２の内部には、ピン部Ｐを格納する格納部Ｑが設けられている。格納部Ｑは、例えばピン部Ｐをピン部Ｐの軸方向（軸部１４に垂直な方向）に移動可能な状態で格納する円筒状壁面を有している。格納部Ｑの円筒状壁面は、太さがピン部Ｐよりも太く、長さが貫通孔３１の直径よりも２倍以上長くなるよう構成されている。
【００３８】
この格納部Ｑ内にピン部Ｐを格納しておくことにより、ピン部Ｐは、軸部１２の軸方向に対しては軸部１２とともに移動できる。さらに、ピン部Ｐは、軸部１４に垂直な方向に対して移動可能となる。
【００３９】
図３の（ｂ）に示すように、軸部１４には、先端部ａ（マイクロメータ４とは反対側の端部）の近傍に、ピン部Ｐを挿入するための挿入孔Ｈが設けられている。挿入孔Ｈは、例えば円筒状壁面をなしており、軸部１４の軸方向に直交する方向に設けられている。
【００４０】
マイクロメータ４によってバルブ２１を移動させる際には、軸部１４のうち挿入孔Ｈまで貫通孔３１に挿入される。軸部１４は、格納部Ｑの柱軸方向と挿入孔Ｈの柱軸方向とが同一方向となるよう、軸の回転方向が調整されている。軸部１４の先端部ａが貫通孔３１に挿入されて、格納部Ｑの柱軸と挿入孔Ｈの柱軸が同じになった時点で、ピン部Ｐが挿入孔Ｈに挿入されて、軸部１４が切替機構２に固定される。
【００４１】
本実施形態では、バルブ２１を移動エリアＡ２内で移動させる際にマイクロメータ４によってバルブ２１の位置を調整するとともに、バルブ２１を移動エリアＢ２内で移動させる際にソレノイドコイル３によってバルブ２１の位置を調整できるよう、挿入孔Ｈの位置、軸部１４の長さなどを調整しておく。具体的には、軸部１４は、ピン部Ｐ、切替機構２の板状部材を介して軸部１２に接続されるので、軸部１４を軸方向に移動させると軸部１２が軸部１４と同様の移動を行う。
【００４２】
つぎに、切替機構２の移動動作について説明する。まず、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を最大値（ＡＰＣ（Air Pressure Control）開度１００％）〜０（ＡＰＣ開度０％）まで変化させる場合について説明する。
【００４３】
排ガス流量が最大値の場合、切替機構２は、移動エリアＢ１の右端部に位置している。このとき、軸部１４は、貫通孔３１の奥深くまでに挿入された状態となっている。そして、挿入孔Ｈは、ピン部Ｐよりも左側に位置しており、ピン部Ｐは挿入孔Ｈに挿入されていない。
【００４４】
この状態から、排ガス流量を減らす場合には、マイコン１０Ｘからソレノイドコイル３に信号Ｂｘ（左側への移動指示）が送られる。これにより、ソレノイドコイル３は、切替機構２を、移動エリアＢ１内から移動エリアＡ１の方向に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を所定量Ｘまで減らすために、切替機構２は、移動エリアＢ１と移動エリアＡ１の境界まで移動する。
【００４５】
この時点で、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３への信号Ｂｘの送信を停止するとともに、切替機構２に対しピン部Ｐを挿入孔Ｈに挿入するよう指示を送る。これにより、ピン部Ｐは挿入孔Ｈに挿入される。その後、マイコン１０Ｘは、モータＭに信号Ａｘ（左側への移動指示）を送信する。これにより、マイクロメータ４は、切替機構２を、移動エリアＡ１内の右端部から左端部に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を０まで減らすために、切替機構２は、移動エリアＡ１の左端部まで移動する。
【００４６】
つぎに、配管６Ｐから配管６Ｑへの排ガス流量を０〜最大値まで変化させる場合について説明する。排ガス流量が０の場合、切替機構２は、移動エリアＡ１の左端部に位置している。このとき、軸部１４は、貫通孔３１に挿入された状態となっており、挿入孔Ｈへはピン部Ｐが挿入されている。
【００４７】
この状態から、排ガス流量を増やす場合には、マイコン１０ＸからモータＭに信号Ａｘ（右側への移動指示）が送られる。これにより、マイクロメータ４は、切替機構２を、移動エリアＡ１内から移動エリアＢ１の方向に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を所定量Ｘまで増やすために、切替機構２は、移動エリアＡ１と移動エリアＢ１の境界まで移動する。
【００４８】
この時点で、マイコン１０Ｘは、マイクロメータ４への信号Ａｘの送信を停止するとともに、切替機構２に対しピン部Ｐを挿入孔Ｈから抜き取るよう指示を送る。これにより、ピン部Ｐは挿入孔Ｈから抜き取られる。その後、マイコン１０Ｘは、ソレノイドコイル３に信号Ｂｘ（右側への移動指示）を送信する。これにより、ソレノイドコイル３は、切替機構２を、移動エリアＢ１内の左端部から右端部に向けて移動させる。さらに、排ガス流量を最大値まで増やすために、切替機構２は、移動エリアＢ１の右端部まで移動する。
【００４９】
このように、切替機構２は、移動エリアＡ１，Ｂ１の境界位置で挿入孔Ｈへのピン部Ｐの出し入れを行う。具体的には、切替機構２が移動エリアＡ１から移動エリアＢ１へ移動する場合にピン部Ｐが挿入孔Ｈから抜き出され、切替機構２が移動エリアＢ１から移動エリアＡ１へ移動する場合にピン部Ｐが挿入孔Ｈに挿入される。
【００５０】
例えば、ソレノイドバルブのみを用いた圧力制御では、半導体製造装置毎に圧力制御のばらつきを生じる場合がある。図４は、ソレノイドバルブを用いた圧力制御特性を示す図である。図４では、横軸がＡＰＣ開度であり、縦軸が炉内圧力（チャンバ内の圧力）である。ソレノイドバルブのみを用いてチャンバ内の圧力を制御した場合、ＡＰＣ開度（ゲート開度）が低い場合に、第１の半導体製造装置の圧力特性ａと第２の半導体製造装置の圧力特性ｂとで異なる特性を示している。本実施形態では、ＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合には、マイクロメータ４によって圧力を制御しているので、精密な圧力制御が可能となる。また、ＡＰＣ開度が所定値よりも高い場合には、ソレノイドコイル３によって圧力を制御しているので、高速な圧力制御が可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態では、切替機構２が円板状である場合について説明したが、切替機構２の形状は円板状に限らず何れの形状以上であってもよい。また、挿入孔Ｈの代わりに底面を有した筒状穴壁面としてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、軸部１１〜１３を同軸上に配置したが、軸部１１，１２と軸部１３とは異なる軸上に配置してもよい。この場合も、軸部１３の軸方向は、軸部１１，１２の軸方向と平行となるよう軸部１４を設定しておく。
【００５３】
また、バラトロンセンサＳは、配管６Ｑ内に配置してもよい。この場合、バラトロンセンサＳは、配管６Ｑ内のガス圧力を計測し、圧力制御装置１Ｘは、配管６Ｑ内の圧力を制御する。
【００５４】
また、半導体製造装置１００において、圧力制御装置１Ｘをプロセスガス導入側の配管上に配置してもよい。また、ピン部Ｐは、切替機構２内に配置する場合に限らず、何れの位置に配置してもよい。
【００５５】
このように第１の実施形態によれば、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合（配管６Ｐ内のガス圧力が所定値よりも低い場合）には、マイクロメータ４によって配管６Ｐ内の圧力を制御し、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ開度が所定値よりも高い場合（配管６Ｐ内のガス圧力が所定値よりも高い場合）には、ソレノイドコイル３によって配管６Ｐ内の圧力を制御するので、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００５６】
（第２の実施形態）
つぎに、図５を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ピン部Ｐを用いることなくソレノイドコイル３とマイクロメータ４を用いた圧力制御を行う。
【００５７】
図５は、第２の実施形態に係る圧力制御装置の構成を示す図である。図５の各構成要素のうち図２に示す第１の実施形態の圧力制御装置１Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５８】
圧力制御装置１Ｙは、圧力制御装置１Ｘと比較して、切替機構２の代わりに移動範囲限定部６を有し、マイコン１０Ｘの代わりにマイコン１０Ｙを有している。具体的には、圧力制御装置１Ｙは、筐体２５と、軸部１１〜１４と、ソレノイドコイル３と、バルブ２１と、真空シールド２２と、移動範囲限定部６と、マイコン１０Ｙと、マイクロメータ４と、モータＭと、を備えている。
【００５９】
移動範囲限定部６は、例えば、円板状の板状部材からなり、その主面が軸部１２，１３の軸方向と垂直になるよう、軸部１２，１３に接合されている。また、移動範囲限定部６は、軸部１４には接合されていない。また、本実施形態のマイコン１０Ｙは、バラトロンセンサＳからの圧力値に基づいて、配管６Ｐ内が所定のガス圧力となるようソレノイドコイル３、モータＭに指示を送る。
【００６０】
本実施形態のマイコン１０Ｙは、バルブ２１を移動エリアＣ２内で移動させる際に、移動指示である信号Ｙ１，Ｙ２を、それぞれマイクロメータ４、ソレノイドコイル３に送信する。
【００６１】
なお、本実施形態の移動エリアＣ２は、第１の実施形態で説明した移動エリアＡ２と移動エリアＢ２を合わせたエリアである。換言すると、移動エリアＣ２＝移動エリア（Ａ２＋Ｂ２）である。同様に、移動範囲限定部６の移動エリアである移動エリアＣ１は、第１の実施形態で説明した移動エリアＡ１と移動エリアＢ１とを合わせたエリアである。換言すると、移動エリアＣ１＝移動エリア（Ａ１＋Ｂ１）である。
【００６２】
ソレノイドコイル３によるバルブ２１（移動範囲限定部６）の位置制御は、マイクロメータ４に比べて粗くなっている。このため、本実施形態では、バルブ２１を所望の位置に移動させるため、移動範囲限定部６をソレノイドコイル３によって移動させるとともに、移動範囲限定部６の移動範囲をマイクロメータ４によって制限する。
【００６３】
具体的には、マイクロメータ４は、移動範囲限定部６の軸部１３側の主面と、軸部１４の先端部（マイクロメータ４と反対側の端部）１４Ｙとが、移動範囲限定部６の移動先（移動予定位置）で衝突するよう、先端部１４Ｙを予め衝突予定位置まで移動させておく。これにより、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙによって先端部１４Ｙよりも右方向への移動が遮られる。したがって、移動範囲限定部６の移動可能範囲が移動エリアＣ１内の左端から先端部１４Ｙの位置までとなり、ＡＰＣ開度の範囲が制限されることとなる。
【００６４】
つぎに、移動範囲限定部６の移動動作について説明する。移動範囲限定部６を先端部１４Ｙよりも左側所定位置ｐ１に移動させる必要が生じた場合には、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を左側所定位置ｐ１（図示せず）に移動させるための信号Ｙ２をソレノイドコイル３に送信する。また、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を左側所定位置ｐ１に移動させるための信号Ｙ１をモータＭに送信する。これにより、先端部１４Ｙが左側所定位置ｐ１に移動する。
【００６５】
そして、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙよりも左側の位置で、ソレノイドコイル３による左側所定位置ｐ１への位置制御が行われることとなる。なお、モータＭへの信号Ｙ１の送信と，ソレノイドコイル３への信号Ｙ２の送信とは、何れを先に行ってもよく、また同時であってもよい。
【００６６】
また、移動範囲限定部６を先端部１４Ｙよりも右側所定位置ｐ２（図示せず）に移動させる必要が生じた場合には、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を右側所定位置ｐ２に移動させるための信号Ｙ１をモータＭに送信する。そして、マイクロメータ４による移動範囲限定部６の移動が完了すると、マイコン１０Ｙは、移動範囲限定部６を右側所定位置ｐ２に移動させるための信号Ｙ２をソレノイドコイル３に送信する。
【００６７】
これにより、移動範囲限定部６は、先端部１４Ｙよりも左側の位置で、ソレノイドコイル３による右側所定位置ｐ２への位置制御が行われることとなる。なお、モータＭへの信号Ｙ１の送信と，ソレノイドコイル３への信号Ｙ２の送信とは、何れを先に行ってもよく、また同時であってもよい。信号Ｙ２の送信が先の場合にはマイクロメータ４の動作が移動範囲限定部６に伝わり、バルブ２１のゲート開度が精密に調整される。
【００６８】
このように、本実施形態では、先端部１４Ｙよりも左側の狭い範囲で移動範囲限定部６を移動制御すればよいので、移動エリアＣ１の全体で移動範囲限定部６を移動制御する場合よりも、正確な位置制御を行うことが可能となる。
【００６９】
ソレノイドコイル３を用いて移動範囲限定部６（バルブ２１）を移動させる場合、移動範囲限定部６は、位置決めの大きな振幅（軸方向の揺れ）を有することとなる。このため、ソレノイドコイル３のみを用いて移動エリアＣ１内で移動範囲限定部６を移動させる場合、大きな振幅が原因で移動範囲限定部６の位置精度が悪くなる。一方、本実施形態では、先端部１４Ｙよりも左側の狭い範囲で移動範囲限定部６を移動させるので、振幅が小さくなり、その結果、移動範囲限定部６の位置精度を向上させることが可能となる。したがって、バルブ２１を精度良く制御でき、その結果、配管６Ｐ内のガス圧力を精密に制御できる。なお、マイクロメータ４を動作させて先端部１４Ｙを移動範囲限定部６の稼働範囲外へ退避させても構わない。
【００７０】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、種々の半導体製造装置でウェーハ処理が行われる。具体的には、成膜装置（半導体製造装置１００など）によってウェハＷ上に膜が成膜され、レジスト塗布装置によってウェハにレジストを塗布する。そして、露光装置がマスクを用いてウェハに露光を行なう。その後、現像装置がウェハを現像してウェハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチング装置がウェハＷの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウェハＷ上に形成される。半導体装置を製造する際には、成膜処理、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００７１】
なお、軸部１４の形状は棒状に限らず他の形状であってもよい。例えば、軸部１４の形状を、軸部１３を囲う筒状形状としてもよい。
【００７２】
このように第２の実施形態によれば、先端部１４Ｙによって移動範囲限定部６の移動範囲を限定したうえでソレノイドコイル３によってバルブ２１を制御するので、簡易な構成で精密かつ高速にバルブ２１を移動させることが可能となる。
【００７３】
このように第１および第２の実施形態によれば、配管内のガス圧力を精密かつ高速に圧力制御を行なうことが可能となる。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１Ｘ，１Ｙ…圧力制御装置、２…切替機構、３…ソレノイドコイル、４…マイクロメータ、６…移動範囲限定部、６Ｐ，６Ｑ…配管、１０Ｘ，１０Ｙ…マイコン、１１〜１４…軸部、１４Ｙ…先端部、２１…バルブ、３１…貫通孔、１００…半導体製造装置、Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２…移動エリア、Ｈ…挿入孔、Ｐ…ピン部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側ガス配管と下流側ガス配管との間のゲート開度を調整することによって前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力を調整するバルブと、
前記バルブに接続された第１の軸部と、
前記第１の軸部をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、前記第１の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するソレノイド部と、
前記第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部に接続されるとともに、前記第２の軸部をねじ機構によって軸方向に移動させることにより、前記第１および第２の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するマイクロメータと、
前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、前記ソレノイド部および前記マイクロメータを制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させるか前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替部と、
を備えることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
前記切替部は、
前記ゲート開度が所定値以下の場合に、前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させ、前記ゲート開度が前記所定値よりも大きい場合に、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させる切替を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
【請求項３】
前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させる場合には、
前記第２の軸部の動作を前記第１の軸部に伝えることによって前記バルブのゲート開度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の圧力制御装置。
【請求項４】
前記第１の軸部の軸方向に対しては前記第１の軸部とともに移動し、且つ前記第２の軸部に垂直な方向に移動可能なピン部をさらに備え、
前記切替部は、
前記第２の軸部に前記ピン部を挿入することにより前記第２の軸部と前記第１の軸部とを接続し、前記第２の軸部から前記ピン部を抜き出すことにより前記第２の軸部と前記第１の軸部との接続を解除する切替を行うことを特徴とする請求項３に記載の圧力制御装置。
【請求項５】
前記ピン部は、前記第１の軸部の軸方向に対して垂直な主面を有した板状部材内で移動し、
前記板状部材は、前記第１の軸部に接合されており、
前記切替部は、
前記板状部材と、前記ピン部と、を介して前記第２の軸部と前記第１の軸部とを接続することを特徴とする請求項４に記載の圧力制御装置。
【請求項１】
上流側ガス配管と下流側ガス配管との間のゲート開度を調整することによって前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力を調整するバルブと、
前記バルブに接続された第１の軸部と、
前記第１の軸部をソレノイド駆動によって軸方向に移動させることにより、前記第１の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するソレノイド部と、
前記第１の軸部と軸方向が平行な第２の軸部に接続されるとともに、前記第２の軸部をねじ機構によって軸方向に移動させることにより、前記第１および第２の軸部を介して前記バルブのゲート開度を調整するマイクロメータと、
前記上流側ガス配管内または前記下流側ガス配管内のガス圧力が所望のガス圧力となるよう、前記ソレノイド部および前記マイクロメータを制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させるか前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させるかの切替を行う切替部と、
を備えることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
前記切替部は、
前記ゲート開度が所定値以下の場合に、前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させ、前記ゲート開度が前記所定値よりも大きい場合に、前記ソレノイド部によって前記バルブのゲート開度を調整させる切替を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
【請求項３】
前記マイクロメータによって前記バルブのゲート開度を調整させる場合には、
前記第２の軸部の動作を前記第１の軸部に伝えることによって前記バルブのゲート開度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の圧力制御装置。
【請求項４】
前記第１の軸部の軸方向に対しては前記第１の軸部とともに移動し、且つ前記第２の軸部に垂直な方向に移動可能なピン部をさらに備え、
前記切替部は、
前記第２の軸部に前記ピン部を挿入することにより前記第２の軸部と前記第１の軸部とを接続し、前記第２の軸部から前記ピン部を抜き出すことにより前記第２の軸部と前記第１の軸部との接続を解除する切替を行うことを特徴とする請求項３に記載の圧力制御装置。
【請求項５】
前記ピン部は、前記第１の軸部の軸方向に対して垂直な主面を有した板状部材内で移動し、
前記板状部材は、前記第１の軸部に接合されており、
前記切替部は、
前記板状部材と、前記ピン部と、を介して前記第２の軸部と前記第１の軸部とを接続することを特徴とする請求項４に記載の圧力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３３５３１（Ｐ２０１２−２３３５３１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２１２３（Ｐ２０１１−１０２１２３）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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