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】実施形態の圧力制御装置は、ゲート開度を調整することによってガス配管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軸部と、ガイド部と、前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、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回転駆動部を制御する制御部と、を備えている。前記ガイド部は、前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させる。また、前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有している。前記軸部は、１本のねじ溝に複数種類のピッチが設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動する。
【解決手段】実施形態の圧力制御装置は、ゲート開度を調整することによってガス配管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軸部と、ガイド部と、前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、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回転駆動部を制御する制御部と、を備えている。前記ガイド部は、前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させる。また、前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有している。前記軸部は、１本のねじ溝に複数種類のピッチが設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動する。
【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、バルブと、前記バルブに接続された軸部と、ガイド部と、前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、制御部と、を備えている。前記バルブは、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。前記ガイド部は、前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させる。前記制御部は、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回転駆動部に回転指示を送る。また、前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有している。そして、前記軸部は、１本のねじ溝に複数種類のピッチが設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動する。
【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、マイクロメータが備える軸部の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。
【図５】図５は、ねじ溝のピッチとガス圧力制御速度との関係を説明するための図である。
【図６】図６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７】図７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８】図８は、第２の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。
【図９】図９は、軸部の他の構成例を示す図である。
【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１Ａ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。圧力制御装置１Ａは、マイクロメータ４Ａを用いて配管内のガス圧力制御を行なう。本実施形態のマイクロメータ４Ａは、バルブ軸（後述の軸部１２Ａ）に種々のピッチでねじ溝が設けられている。マイクロメータ４Ａでは、ねじ溝間のピッチ（隣り合ったねじ溝の中心同士を結んだ距離）（ねじ溝間隔）が広いねじ溝を用いてガス圧力制御を行なうことにより、高速なガス圧力制御が可能となる。また、マイクロメータ４Ａでは、ねじ溝間のピッチが狭いねじ溝を用いてガス圧力制御を行なうことにより、精密なガス圧力制御が可能となる。
【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１Ａが設けられており、圧力制御装置１Ａ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１Ａは、バルブ（制御弁）２１と、マイクロメータ４Ａと、マイクロコンピュータ（マイコン）１０と、を含んで構成されている。マイクロメータ４Ａは、ねじ機構によってバルブ２１を軸部１２Ａの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。マイコン１０は、マイクロメータ４Ａに動作指示（ＯＮ／ＯＦＦの切替え）を送ることにより、マイクロメータ４Ａの動作を制御する。
【００１３】
つぎに、圧力制御装置１Ａ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１Ａ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。
【００１４】
圧力制御装置１Ａは、筐体２５と、軸部１１と、バルブ２１と、真空シールド２２と、図２では図示していないマイコン１０と、マイクロメータ４Ａと、を備えている。筐体２５は、概略筒状をなしており、一方の上面が真空シールド２２を介して配管６Ｐ，６Ｑに接続されている。また、マイクロメータ４Ａは、筐体２５内に配置されており、軸部１２Ａと、ガイド部７Ａと、軸受け部８Ａと、モータＭと、を有している。
【００１５】
軸部１１とバルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内に配置されている。軸部１１，１２Ａ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１２Ａとは反対側の端部）にバルブ２１が配置されている。軸部１１，１２Ａは、軸部１１，１２Ａの軸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。
【００１６】
バルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内で軸部１１，１２Ａ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が軸部１１の接続されていない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が軸部１１の接続されている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。
【００１７】
配管６Ｐ内には、バラトロンセンサＳが設けられている。バラトロンセンサＳは、配管６Ｐ内のガス圧力を計測する。バラトロンセンサＳは、ガス圧力の計測結果をマイコン１０に送る。
【００１８】
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１１，１２Ａを貫通させる貫通孔を有しており、貫通孔に軸部１１，１２Ａ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１１，１２Ａ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とモータＭとの間の軸部を軸部１２Ａとして説明する。
【００１９】
モータＭは、マイコン１０からの指示（信号）に従い、回転動力を用いて軸部１２Ａを略一定の速度で軸回転させる。モータＭは、例えば、軸部１２Ａの端部側（軸部１１と反対側）に接続されており、軸部１２Ａを端部側から回転させる。
【００２０】
ガイド部７Ａは、例えば概略円筒状をなしており、軸部１２Ａの外周部の一部を囲っている。ガイド部７Ａは、モータＭによって軸部１２Ａが回転させられている間、軸部１２Ａに設けられたねじ溝のピッチに応じた位置に軸部１２Ａを移動させる。軸受け部８Ａは、ガイド部７Ａの上面側および底面側に配置されており、例えば円環状の板状部材で形成されている。軸受け部８Ａは、円環状の内側に軸部１２Ａが差し込まれている。軸受け部８Ａと軸部１２Ａとの間には、所定の隙間が設けられている。
【００２１】
軸部１２Ａの外壁側面には、雄ねじのねじ溝（後述するねじ溝１５，１６）がそれぞれ所定のピッチで設けられており、ガイド部７Ａの内側には、ねじ溝１５，１６に接触するねじ受け部（例えば、ピン状部材）が設けられている。ガイド部７Ａの内側に設けられているねじ受け部は、雌ねじのねじ山として機能する。換言すると、軸部１２Ａは、ボルトのねじ溝構造を有し、ガイド部７Ａはナットのねじ山構造を有している。軸部１２Ａは、モータＭの回転により回転し、ピッチに応じた速度で軸方向に移動する。
【００２２】
マイコン１０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、モータＭ、ガイド部７Ａに指示を送る。具体的には、マイコン１０は、モータＭに回転指示を送信し、ガイド部７Ａに軸部１２Ａの所定位置への移動指示を送信する。マイコン１０は、ガイド部７Ａから軸部１２Ａが所望位置に到達したことを通知する情報を受け取ると、軸部１２Ａの停止指示をモータＭに送信する。
【００２３】
圧力制御装置１Ａでは、モータＭの動作が軸部１２Ａに伝えられることによって軸部１２Ａが軸方向に移動する。これにより、軸部１１が軸方向に移動し、バルブ２１が、軸部１１の軸方向に移動する。
【００２４】
このように、バルブ２１は、マイコン１０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。
【００２５】
つぎに、本実施形態の特徴の１つである軸部１２Ａの構成について説明する。図３は、マイクロメータが備える軸部の構成を示す図である。図３では、マイクロメータ４Ａが備える軸部１２Ａの斜視図を示している。
【００２６】
軸部１２Ａには、複数種類（ここでは２種類）のピッチを有したねじ溝が設けられている。軸部１２Ａは、例えば、真空シールド２２側にピッチが所定値よりも大きなねじ溝１５が設けられ、モータＭ側にピッチが前記所定値よりも小さなねじ溝１６が設けられている。ねじ溝１５とねじ溝１６とは、軸部１２Ａの中心部近傍でつながっており、１本のねじ溝１３Ａを構成している。
【００２７】
軸部１２ＡがモータＭによって回転させられると、ねじ溝１５，１６も回転する。マイクロメータ４Ａのねじ機構が、ねじ溝１５を用いて軸部１２Ａを軸方向に回転させる場合には、リード（軸部１２Ａを１回転させたときに軸部１２Ａが進む距離）が大きいので、軸部１２Ａが高速に移動する。また、マイクロメータ４Ａのねじ機構が、ねじ溝１６を用いて軸部１２Ａを軸方向に回転させる場合には、リードが小さいので、軸部１２Ａが精密に移動する。換言すると、ねじ溝１５は軸部１２Ａを高速に移動させる高速動作部として機能し、ねじ溝１６は軸部１２Ａを高精度に移動させる高精度動作部として機能する。
【００２８】
つぎに、本実施形態の特徴の１つであるガイド部７Ａの構成について説明する。図４は、第１の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。図４の（ａ）には、マイクロメータ４Ａが備える軸部１２Ａとガイド部７Ａの斜視半透視図を示している。また、図４の（ｂ）には、軸部１２Ａおよびガイド部７Ａの断面図を示している。図４の（ｂ）では、軸部１２Ａの軸方向に垂直な平面で軸部１２Ａおよびガイド部７Ａを切断した場合の断面図を示している。
【００２９】
ガイド部（シリンダ）７Ａは、概略円筒状の筐体内部に、１〜複数（ここでは４本）のガイドレール３１と、１〜複数（ここでは４つ）の可動ねじ受け部３２と、少なくとも１つ（ここでは１つ）の固定ねじ受け部３３と、を備えている。そして、各ガイドレール３１には、少なくとも１つの可動ねじ受け部３２が配置されている。
【００３０】
ガイドレール３１は、棒状部材を用いて形成されており、ガイド部７Ａの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。ガイドレール３１は、軸部１２Ａと平行な軸方向に配置されている。可動ねじ受け部３２は、ガイドレール３１上で、軸部１２Ａの軸方向と平行な方向（軸部１２Ａの長手方向）に移動自在に取り付けられている。換言すると、ガイドレール３１は、可動ねじ受け部３２を移動自在に支持している。
【００３１】
可動ねじ受け部３２は、例えばピン状部材を用いて構成されている。可動ねじ受け部３２は、一方の端部がガイドレール３１によって支持され、他方の端部がねじ溝１５，１６の何れかに接触するよう配置されている。各可動ねじ受け部３２の他方の端部は、軸部１２Ａに対して垂直となるよう、ねじ溝１５，１６に接触する。各可動ねじ受け部３２は、種々の方向からねじ溝１５，１６に接触することによって軸部１２Ａを支持している。
【００３２】
可動ねじ受け部３２は、軸部１２Ａを支持しつつ、ねじ溝１５，１６が回転すると軸部１２Ａの軸方向に移動する。具体的には、軸部１２Ａがバルブ２１側に移動すると、可動ねじ受け部３２は、モータＭ側に移動する。一方、軸部１２ＡがモータＭに移動すると、可動ねじ受け部３２は、バルブ２１側に移動する。
【００３３】
固定ねじ受け部３３は、例えばピン状部材を用いて構成されている。固定ねじ受け部３３は、一方の端部が、ガイド部７Ａの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。また、固定ねじ受け部３３は、他方の端部が、ねじ溝１５，１６の何れかに接触するよう配置されており、これにより、軸部１２Ａを支持している。固定ねじ受け部３３の他方の端部は、軸部１２Ａに対して垂直となるよう、ねじ溝１５，１６に接触する。固定ねじ受け部３３は、軸部１２Ａの移動位置を検出する際の原点として用いられる。軸部１２Ａの移動位置を検出する際には、固定ねじ受け部３３を原点としてどれだけの距離だけ軸部１２Ａが軸方向に移動したかが、センサ（図示せず）などによって検出される。
【００３４】
軸部１２Ａが回転すると、ねじ溝１５，１６は、固定ねじ受け部３３に沿って回転移動し、これにより軸部１２Ａが軸方向に移動する。このとき、可動ねじ受け部３２同士は、ねじ溝１５，１６のピッチに応じた間隔を保ちながら、ガイドレール３１上を移動する。
【００３５】
なお、軸部１２Ａに設けておくねじ溝１５，１６は、何れの位置を何れのピッチにしてもよい。例えば、軸部１２Ａに設けておくねじ溝のピッチを広くしておくことにより、高速なガス圧力制御を行なうことが可能となる。また、軸部１２Ａに設けられるねじ溝のピッチを狭くしておくことにより、精密なガス圧力制御を行なうことが可能となる。
【００３６】
本実施形態では、例えば、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ（Air Pressure Control）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）に用いるねじ溝には、高速なガス圧力制御を行なえるよう、広いピッチでねじ溝を設けておく。また、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）に用いるねじ溝には、精密なガス圧力制御を行なえるよう、狭いピッチでねじ溝を設けておく。
【００３７】
具体的には、軸部１２Ａのうちバルブ２１側のねじ溝１５を広いピッチで配置し、軸部１２ＡのうちモータＭ側のねじ溝１６を狭いピッチで配置しておく。ねじ溝１５のピッチ、ねじ溝１６のピッチは、それぞれ所望するガス圧力制御の制御速度およびガス圧力制御の精密度に応じて決定される。
【００３８】
図５は、ねじ溝のピッチとガス圧力制御速度との関係を説明するための図である。図５の（ａ）は、ガス圧力制御を高速で制御する場合のねじ溝１５，１６の位置を示している。また、図５の（ｂ）は、ガス圧力制御を精密に制御する場合のねじ溝１５，１６の位置を示している。
【００３９】
固定ねじ受け部３３は、軸部１２Ａの位置により、ねじ溝１５やねじ溝１６の種々の位置で軸部１２Ａと接触する。そして、ねじ溝１５は、ねじ溝１６よりもピッチが広い。このため、固定ねじ受け部３３がねじ溝１５に接触している場合には、ねじ溝１６に接触している場合よりも高速で軸部１２Ａを軸方向に移動させることができる。一方、ねじ溝１６は、ねじ溝１５よりもピッチが狭い。このため、固定ねじ受け部３３がねじ溝１６に接触している場合には、ねじ溝１５に接触している場合よりも精密に軸部１２Ａを軸方向に移動させることができる。
【００４０】
このように、本実施形態では、マイクロメータ４Ａが、ねじ溝１５を用いたガス圧力制御と、ねじ溝１６を用いたガス圧力制御と、をＡＰＣ開度に応じて切替えている。そして、ピッチが広いねじ溝１５を用いてガス圧力制御を行なう場合には、高速なガス圧力制御が可能となり、ピッチが狭いねじ溝１６を用いてガス圧力制御を行なう場合には、精密なガス圧力制御が可能となる。
【００４１】
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６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６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。
【００４２】
本実施形態では、ＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合には、ねじ溝１６によって圧力を制御することができるので、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、ねじ溝１５によって圧力を制御することができるので、高速な圧力制御が可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、バラトロンセンサＳを配管６Ｐ内に配置する場合について説明したが、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１Ａは、配管６Ｑ内の圧力を制御する。また、半導体製造装置１００において、圧力制御装置１Ａをプロセスガス導入側の配管上に配置してもよい。
【００４４】
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）が、ウェハ上に膜を成膜し、その後、レジスト塗布装置が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。
【００４５】
このように第１の実施形態によれば、軸部１２Ａのねじ溝を、ピッチの広いねじ溝１５とピッチの狭いねじ溝１６とで構成しているので、ねじ溝１５による圧力制御とねじ溝１６による圧力制御の両方を行なうことが可能となる。したがって、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００４６】
また、軸部１２Ａには、バルブ２１側にピッチが広いねじ溝１５を設け、モータＭ側にピッチが狭いねじ溝１６を設けている。このため、ＡＰＣ開度が高い場合にはピッチが広いねじ溝１５で圧力制御を行なうことが可能となり、ＡＰＣ開度が低い場合にはピッチが狭いねじ溝１６で圧力制御を行なうことが可能となる。したがって、ＡＰＣ開度に応じた精密度および速度で圧力制御を行なうことが可能となる。
【００４７】
また、モータＭは、高速な圧力制御を行なう場合であっても、精密な圧力制御を行なう場合と同じ回転速度で軸部１２Ａを回転させる。このため、ねじ溝１５，１６への単位時間当たりの回転負荷は、回転速度の変化による影響を受けることなく、何れのタイミングでも略一定となる。したがって、ねじ溝１５，１６の長寿命化を図ることが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
つぎに、図７〜図９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、可動ねじ受け部３２を用いることなく、軸部１２Ａを支える。
【００４９】
図７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７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１Ａ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。
【００５０】
圧力制御装置１Ｂは、筐体２５と、軸部１１と、バルブ２１と、真空シールド２２と、図７では図示していないマイコン１０と、マイクロメータ４Ｂと、を備えている。また、マイクロメータ４Ｂは、筐体２５内に配置されており、軸部１２Ａと、ガイド部７Ｂと、軸受け部８Ｂと、モータＭと、を有している。
【００５１】
ガイド部７Ｂは、概略円筒状をなしており、軸部１２Ａの外周部の一部を囲っている。ガイド部７Ｂは、モータＭによって軸部１２Ａが回転させられている間、軸部１２Ａに設けられたねじ溝のピッチに応じた位置に軸部１２Ａを移動させる。
軸受け部８Ｂは、ガイド部７Ｂの上面側および底面側に配置されており、例えば円環状の板状部材で形成されている。軸受け部８Ｂは、円環状の内側に軸部１２Ａが差し込まれている。
【００５２】
第１の実施形態では、可動ねじ受け部３２と固定ねじ受け部３３によって軸部１２Ａを支持していたが、本実施形態では、軸受け部８Ｂと固定ねじ受け部３３によって軸部１２Ａを支持する。
【００５３】
マイコン１０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、モータＭ、ガイド部７Ｂに指示を送る。具体的には、マイコン１０は、モータＭに回転指示を送信し、ガイド部７Ｂに軸部１２Ａの所定位置への移動指示を送信する。マイコン１０は、ガイド部７Ｂから軸部１２Ａが所望位置に到達したことを通知する情報を受け取ると、軸部１２Ａの停止指示をモータＭに送信する。
【００５４】
つぎに、本実施形態の特徴の１つであるガイド部７Ｂの構成について説明する。図８は、第２の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。図８の各構成要素のうち図４に示す第１の実施形態のガイド部７Ａ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。図８には、マイクロメータ４Ｂが備える軸部１２Ａとガイド部７Ｂの斜視半透視図を示している。
【００５５】
ガイド部（シリンダ）７Ｂは、概略円筒状の筐体の端部（上面側と底面側）に、軸受け部８Ｂを有している。本実施形態では、この軸受け部８Ｂの貫通穴が軸部１２Ａを移動自在に支持している。換言すると、軸受け部８Ｂは、軸部１２Ａを軸方向に移動させつつ、軸部１２Ａが軸方向以外の方向にずれないよう、軸部１２Ａを支持している。
【００５６】
固定ねじ受け部３３は、一方の端部が、ガイド部７Ｂの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。この構成により、軸部１２Ａが回転すると、ねじ溝１５，１６は、固定ねじ受け部３３に接触しながら回転し、これにより軸部１２Ａが軸方向に移動する。
【００５７】
なお、第１および第２の実施形態では、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチを、ねじ溝１５のピッチとねじ溝１６のピッチの２種類としたが、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチを３種類以上としてもよい。
【００５８】
例えば、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチをＮ（Ｎは３以上の自然数）種類とする場合、軸部１２Ａには、バルブ２１側の端部側から順番に、ピッチが１番目に大きなねじ溝、ピッチが２番目に大きなねじ溝、・・・ピッチがＮ番目に大きなねじ溝（ピッチが最も小さなねじ溝）が設けられる。
【００５９】
なお、ねじ溝のピッチは、軸部１２Ａの一方の端部側（バルブ２１側）から他方の端部側（モータＭ側）にかけて、徐々に小さくなるよう形成してもよい。図９は、軸部の他の構成例を示す図である。図９では、真空シールド２２とモータＭとの間に配置される軸部１２Ｂの構成を示している。
【００６０】
軸部１２Ｂが有するねじ溝１３Ｂのピッチは、軸部１２Ｂの一方の端部側（真空シールド２２側）から他方の端部側（モータＭ側）にかけて、所定の割合で小さくなるよう形成されている。この構成により、ＡＰＣ開度が低くなるに従って精密なガス圧力制御を行なえるようになる。また、ＡＰＣ開度が高くなるに従って高速なガス圧力制御を行なえるようになる。
【００６１】
このように第２の実施形態によれば、軸受け部８Ｂが軸部１２Ａを支持しているので、簡易な構成のガイド部７Ｂで精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６２】
また、軸部１２Ｂが有するねじ溝１３Ｂのピッチを、軸部１２Ｂの一方の端部側から他方の端部側にかけて、所定の割合で小さくなるよう形成しておくことにより、ＡＰＣ開度に応じた速度および精密度でガス圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６３】
このように第１および第２の実施形態によれば、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６４】
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】
【００６５】
１Ａ，１Ｂ…圧力制御装置、４Ａ，４Ｂ…マイクロメータ、６Ｐ，６Ｑ…配管、７Ａ，７Ｂ…ガイド部、８Ａ，８Ｂ…軸受け部、１０…マイコン、１１，１２Ａ，１２Ｂ…軸部、１３Ａ，１３Ｂ，１５，１６…ねじ溝、２１…バルブ、３１…ガイドレール、３２…可動ねじ受け部、３３…固定ねじ受け部、１００…半導体製造装置、Ｍ…モータ。
【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、バルブと、前記バルブに接続された軸部と、ガイド部と、前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、制御部と、を備えている。前記バルブは、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。前記ガイド部は、前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させる。前記制御部は、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回転駆動部に回転指示を送る。また、前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有している。そして、前記軸部は、１本のねじ溝に複数種類のピッチが設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動する。
【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、マイクロメータが備える軸部の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。
【図５】図５は、ねじ溝のピッチとガス圧力制御速度との関係を説明するための図である。
【図６】図６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７】図７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８】図８は、第２の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。
【図９】図９は、軸部の他の構成例を示す図である。
【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１Ａ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。圧力制御装置１Ａは、マイクロメータ４Ａを用いて配管内のガス圧力制御を行なう。本実施形態のマイクロメータ４Ａは、バルブ軸（後述の軸部１２Ａ）に種々のピッチでねじ溝が設けられている。マイクロメータ４Ａでは、ねじ溝間のピッチ（隣り合ったねじ溝の中心同士を結んだ距離）（ねじ溝間隔）が広いねじ溝を用いてガス圧力制御を行なうことにより、高速なガス圧力制御が可能となる。また、マイクロメータ４Ａでは、ねじ溝間のピッチが狭いねじ溝を用いてガス圧力制御を行なうことにより、精密なガス圧力制御が可能となる。
【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１Ａが設けられており、圧力制御装置１Ａ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１Ａは、バルブ（制御弁）２１と、マイクロメータ４Ａと、マイクロコンピュータ（マイコン）１０と、を含んで構成されている。マイクロメータ４Ａは、ねじ機構によってバルブ２１を軸部１２Ａの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。マイコン１０は、マイクロメータ４Ａに動作指示（ＯＮ／ＯＦＦの切替え）を送ることにより、マイクロメータ４Ａの動作を制御する。
【００１３】
つぎに、圧力制御装置１Ａ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１Ａ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。
【００１４】
圧力制御装置１Ａは、筐体２５と、軸部１１と、バルブ２１と、真空シールド２２と、図２では図示していないマイコン１０と、マイクロメータ４Ａと、を備えている。筐体２５は、概略筒状をなしており、一方の上面が真空シールド２２を介して配管６Ｐ，６Ｑに接続されている。また、マイクロメータ４Ａは、筐体２５内に配置されており、軸部１２Ａと、ガイド部７Ａと、軸受け部８Ａと、モータＭと、を有している。
【００１５】
軸部１１とバルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内に配置されている。軸部１１，１２Ａ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１２Ａとは反対側の端部）にバルブ２１が配置されている。軸部１１，１２Ａは、軸部１１，１２Ａの軸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。
【００１６】
バルブ２１は、配管６Ｐ，６Ｑ内で軸部１１，１２Ａ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が軸部１１の接続されていない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が軸部１１の接続されている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。
【００１７】
配管６Ｐ内には、バラトロンセンサＳが設けられている。バラトロンセンサＳは、配管６Ｐ内のガス圧力を計測する。バラトロンセンサＳは、ガス圧力の計測結果をマイコン１０に送る。
【００１８】
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１１，１２Ａを貫通させる貫通孔を有しており、貫通孔に軸部１１，１２Ａ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１１，１２Ａ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とモータＭとの間の軸部を軸部１２Ａとして説明する。
【００１９】
モータＭは、マイコン１０からの指示（信号）に従い、回転動力を用いて軸部１２Ａを略一定の速度で軸回転させる。モータＭは、例えば、軸部１２Ａの端部側（軸部１１と反対側）に接続されており、軸部１２Ａを端部側から回転させる。
【００２０】
ガイド部７Ａは、例えば概略円筒状をなしており、軸部１２Ａの外周部の一部を囲っている。ガイド部７Ａは、モータＭによって軸部１２Ａが回転させられている間、軸部１２Ａに設けられたねじ溝のピッチに応じた位置に軸部１２Ａを移動させる。軸受け部８Ａは、ガイド部７Ａの上面側および底面側に配置されており、例えば円環状の板状部材で形成されている。軸受け部８Ａは、円環状の内側に軸部１２Ａが差し込まれている。軸受け部８Ａと軸部１２Ａとの間には、所定の隙間が設けられている。
【００２１】
軸部１２Ａの外壁側面には、雄ねじのねじ溝（後述するねじ溝１５，１６）がそれぞれ所定のピッチで設けられており、ガイド部７Ａの内側には、ねじ溝１５，１６に接触するねじ受け部（例えば、ピン状部材）が設けられている。ガイド部７Ａの内側に設けられているねじ受け部は、雌ねじのねじ山として機能する。換言すると、軸部１２Ａは、ボルトのねじ溝構造を有し、ガイド部７Ａはナットのねじ山構造を有している。軸部１２Ａは、モータＭの回転により回転し、ピッチに応じた速度で軸方向に移動する。
【００２２】
マイコン１０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、モータＭ、ガイド部７Ａに指示を送る。具体的には、マイコン１０は、モータＭに回転指示を送信し、ガイド部７Ａに軸部１２Ａの所定位置への移動指示を送信する。マイコン１０は、ガイド部７Ａから軸部１２Ａが所望位置に到達したことを通知する情報を受け取ると、軸部１２Ａの停止指示をモータＭに送信する。
【００２３】
圧力制御装置１Ａでは、モータＭの動作が軸部１２Ａに伝えられることによって軸部１２Ａが軸方向に移動する。これにより、軸部１１が軸方向に移動し、バルブ２１が、軸部１１の軸方向に移動する。
【００２４】
このように、バルブ２１は、マイコン１０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。
【００２５】
つぎに、本実施形態の特徴の１つである軸部１２Ａの構成について説明する。図３は、マイクロメータが備える軸部の構成を示す図である。図３では、マイクロメータ４Ａが備える軸部１２Ａの斜視図を示している。
【００２６】
軸部１２Ａには、複数種類（ここでは２種類）のピッチを有したねじ溝が設けられている。軸部１２Ａは、例えば、真空シールド２２側にピッチが所定値よりも大きなねじ溝１５が設けられ、モータＭ側にピッチが前記所定値よりも小さなねじ溝１６が設けられている。ねじ溝１５とねじ溝１６とは、軸部１２Ａの中心部近傍でつながっており、１本のねじ溝１３Ａを構成している。
【００２７】
軸部１２ＡがモータＭによって回転させられると、ねじ溝１５，１６も回転する。マイクロメータ４Ａのねじ機構が、ねじ溝１５を用いて軸部１２Ａを軸方向に回転させる場合には、リード（軸部１２Ａを１回転させたときに軸部１２Ａが進む距離）が大きいので、軸部１２Ａが高速に移動する。また、マイクロメータ４Ａのねじ機構が、ねじ溝１６を用いて軸部１２Ａを軸方向に回転させる場合には、リードが小さいので、軸部１２Ａが精密に移動する。換言すると、ねじ溝１５は軸部１２Ａを高速に移動させる高速動作部として機能し、ねじ溝１６は軸部１２Ａを高精度に移動させる高精度動作部として機能する。
【００２８】
つぎに、本実施形態の特徴の１つであるガイド部７Ａの構成について説明する。図４は、第１の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。図４の（ａ）には、マイクロメータ４Ａが備える軸部１２Ａとガイド部７Ａの斜視半透視図を示している。また、図４の（ｂ）には、軸部１２Ａおよびガイド部７Ａの断面図を示している。図４の（ｂ）では、軸部１２Ａの軸方向に垂直な平面で軸部１２Ａおよびガイド部７Ａを切断した場合の断面図を示している。
【００２９】
ガイド部（シリンダ）７Ａは、概略円筒状の筐体内部に、１〜複数（ここでは４本）のガイドレール３１と、１〜複数（ここでは４つ）の可動ねじ受け部３２と、少なくとも１つ（ここでは１つ）の固定ねじ受け部３３と、を備えている。そして、各ガイドレール３１には、少なくとも１つの可動ねじ受け部３２が配置されている。
【００３０】
ガイドレール３１は、棒状部材を用いて形成されており、ガイド部７Ａの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。ガイドレール３１は、軸部１２Ａと平行な軸方向に配置されている。可動ねじ受け部３２は、ガイドレール３１上で、軸部１２Ａの軸方向と平行な方向（軸部１２Ａの長手方向）に移動自在に取り付けられている。換言すると、ガイドレール３１は、可動ねじ受け部３２を移動自在に支持している。
【００３１】
可動ねじ受け部３２は、例えばピン状部材を用いて構成されている。可動ねじ受け部３２は、一方の端部がガイドレール３１によって支持され、他方の端部がねじ溝１５，１６の何れかに接触するよう配置されている。各可動ねじ受け部３２の他方の端部は、軸部１２Ａに対して垂直となるよう、ねじ溝１５，１６に接触する。各可動ねじ受け部３２は、種々の方向からねじ溝１５，１６に接触することによって軸部１２Ａを支持している。
【００３２】
可動ねじ受け部３２は、軸部１２Ａを支持しつつ、ねじ溝１５，１６が回転すると軸部１２Ａの軸方向に移動する。具体的には、軸部１２Ａがバルブ２１側に移動すると、可動ねじ受け部３２は、モータＭ側に移動する。一方、軸部１２ＡがモータＭに移動すると、可動ねじ受け部３２は、バルブ２１側に移動する。
【００３３】
固定ねじ受け部３３は、例えばピン状部材を用いて構成されている。固定ねじ受け部３３は、一方の端部が、ガイド部７Ａの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。また、固定ねじ受け部３３は、他方の端部が、ねじ溝１５，１６の何れかに接触するよう配置されており、これにより、軸部１２Ａを支持している。固定ねじ受け部３３の他方の端部は、軸部１２Ａに対して垂直となるよう、ねじ溝１５，１６に接触する。固定ねじ受け部３３は、軸部１２Ａの移動位置を検出する際の原点として用いられる。軸部１２Ａの移動位置を検出する際には、固定ねじ受け部３３を原点としてどれだけの距離だけ軸部１２Ａが軸方向に移動したかが、センサ（図示せず）などによって検出される。
【００３４】
軸部１２Ａが回転すると、ねじ溝１５，１６は、固定ねじ受け部３３に沿って回転移動し、これにより軸部１２Ａが軸方向に移動する。このとき、可動ねじ受け部３２同士は、ねじ溝１５，１６のピッチに応じた間隔を保ちながら、ガイドレール３１上を移動する。
【００３５】
なお、軸部１２Ａに設けておくねじ溝１５，１６は、何れの位置を何れのピッチにしてもよい。例えば、軸部１２Ａに設けておくねじ溝のピッチを広くしておくことにより、高速なガス圧力制御を行なうことが可能となる。また、軸部１２Ａに設けられるねじ溝のピッチを狭くしておくことにより、精密なガス圧力制御を行なうことが可能となる。
【００３６】
本実施形態では、例えば、配管６Ｐ，６ＱのＡＰＣ（Air Pressure Control）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）に用いるねじ溝には、高速なガス圧力制御を行なえるよう、広いピッチでねじ溝を設けておく。また、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）に用いるねじ溝には、精密なガス圧力制御を行なえるよう、狭いピッチでねじ溝を設けておく。
【００３７】
具体的には、軸部１２Ａのうちバルブ２１側のねじ溝１５を広いピッチで配置し、軸部１２ＡのうちモータＭ側のねじ溝１６を狭いピッチで配置しておく。ねじ溝１５のピッチ、ねじ溝１６のピッチは、それぞれ所望するガス圧力制御の制御速度およびガス圧力制御の精密度に応じて決定される。
【００３８】
図５は、ねじ溝のピッチとガス圧力制御速度との関係を説明するための図である。図５の（ａ）は、ガス圧力制御を高速で制御する場合のねじ溝１５，１６の位置を示している。また、図５の（ｂ）は、ガス圧力制御を精密に制御する場合のねじ溝１５，１６の位置を示している。
【００３９】
固定ねじ受け部３３は、軸部１２Ａの位置により、ねじ溝１５やねじ溝１６の種々の位置で軸部１２Ａと接触する。そして、ねじ溝１５は、ねじ溝１６よりもピッチが広い。このため、固定ねじ受け部３３がねじ溝１５に接触している場合には、ねじ溝１６に接触している場合よりも高速で軸部１２Ａを軸方向に移動させることができる。一方、ねじ溝１６は、ねじ溝１５よりもピッチが狭い。このため、固定ねじ受け部３３がねじ溝１６に接触している場合には、ねじ溝１５に接触している場合よりも精密に軸部１２Ａを軸方向に移動させることができる。
【００４０】
このように、本実施形態では、マイクロメータ４Ａが、ねじ溝１５を用いたガス圧力制御と、ねじ溝１６を用いたガス圧力制御と、をＡＰＣ開度に応じて切替えている。そして、ピッチが広いねじ溝１５を用いてガス圧力制御を行なう場合には、高速なガス圧力制御が可能となり、ピッチが狭いねじ溝１６を用いてガス圧力制御を行なう場合には、精密なガス圧力制御が可能となる。
【００４１】
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６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６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。
【００４２】
本実施形態では、ＡＰＣ開度が所定値よりも低い場合には、ねじ溝１６によって圧力を制御することができるので、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、ねじ溝１５によって圧力を制御することができるので、高速な圧力制御が可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、バラトロンセンサＳを配管６Ｐ内に配置する場合について説明したが、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１Ａは、配管６Ｑ内の圧力を制御する。また、半導体製造装置１００において、圧力制御装置１Ａをプロセスガス導入側の配管上に配置してもよい。
【００４４】
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）が、ウェハ上に膜を成膜し、その後、レジスト塗布装置が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。
【００４５】
このように第１の実施形態によれば、軸部１２Ａのねじ溝を、ピッチの広いねじ溝１５とピッチの狭いねじ溝１６とで構成しているので、ねじ溝１５による圧力制御とねじ溝１６による圧力制御の両方を行なうことが可能となる。したがって、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００４６】
また、軸部１２Ａには、バルブ２１側にピッチが広いねじ溝１５を設け、モータＭ側にピッチが狭いねじ溝１６を設けている。このため、ＡＰＣ開度が高い場合にはピッチが広いねじ溝１５で圧力制御を行なうことが可能となり、ＡＰＣ開度が低い場合にはピッチが狭いねじ溝１６で圧力制御を行なうことが可能となる。したがって、ＡＰＣ開度に応じた精密度および速度で圧力制御を行なうことが可能となる。
【００４７】
また、モータＭは、高速な圧力制御を行なう場合であっても、精密な圧力制御を行なう場合と同じ回転速度で軸部１２Ａを回転させる。このため、ねじ溝１５，１６への単位時間当たりの回転負荷は、回転速度の変化による影響を受けることなく、何れのタイミングでも略一定となる。したがって、ねじ溝１５，１６の長寿命化を図ることが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
つぎに、図７〜図９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、可動ねじ受け部３２を用いることなく、軸部１２Ａを支える。
【００４９】
図７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７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１Ａ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。
【００５０】
圧力制御装置１Ｂは、筐体２５と、軸部１１と、バルブ２１と、真空シールド２２と、図７では図示していないマイコン１０と、マイクロメータ４Ｂと、を備えている。また、マイクロメータ４Ｂは、筐体２５内に配置されており、軸部１２Ａと、ガイド部７Ｂと、軸受け部８Ｂと、モータＭと、を有している。
【００５１】
ガイド部７Ｂは、概略円筒状をなしており、軸部１２Ａの外周部の一部を囲っている。ガイド部７Ｂは、モータＭによって軸部１２Ａが回転させられている間、軸部１２Ａに設けられたねじ溝のピッチに応じた位置に軸部１２Ａを移動させる。
軸受け部８Ｂは、ガイド部７Ｂの上面側および底面側に配置されており、例えば円環状の板状部材で形成されている。軸受け部８Ｂは、円環状の内側に軸部１２Ａが差し込まれている。
【００５２】
第１の実施形態では、可動ねじ受け部３２と固定ねじ受け部３３によって軸部１２Ａを支持していたが、本実施形態では、軸受け部８Ｂと固定ねじ受け部３３によって軸部１２Ａを支持する。
【００５３】
マイコン１０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、モータＭ、ガイド部７Ｂに指示を送る。具体的には、マイコン１０は、モータＭに回転指示を送信し、ガイド部７Ｂに軸部１２Ａの所定位置への移動指示を送信する。マイコン１０は、ガイド部７Ｂから軸部１２Ａが所望位置に到達したことを通知する情報を受け取ると、軸部１２Ａの停止指示をモータＭに送信する。
【００５４】
つぎに、本実施形態の特徴の１つであるガイド部７Ｂの構成について説明する。図８は、第２の実施形態に係るマイクロメータが備えるガイド部の構成を示す図である。図８の各構成要素のうち図４に示す第１の実施形態のガイド部７Ａ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。図８には、マイクロメータ４Ｂが備える軸部１２Ａとガイド部７Ｂの斜視半透視図を示している。
【００５５】
ガイド部（シリンダ）７Ｂは、概略円筒状の筐体の端部（上面側と底面側）に、軸受け部８Ｂを有している。本実施形態では、この軸受け部８Ｂの貫通穴が軸部１２Ａを移動自在に支持している。換言すると、軸受け部８Ｂは、軸部１２Ａを軸方向に移動させつつ、軸部１２Ａが軸方向以外の方向にずれないよう、軸部１２Ａを支持している。
【００５６】
固定ねじ受け部３３は、一方の端部が、ガイド部７Ｂの筐体である概略円筒状部材の内壁面に固定されている。この構成により、軸部１２Ａが回転すると、ねじ溝１５，１６は、固定ねじ受け部３３に接触しながら回転し、これにより軸部１２Ａが軸方向に移動する。
【００５７】
なお、第１および第２の実施形態では、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチを、ねじ溝１５のピッチとねじ溝１６のピッチの２種類としたが、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチを３種類以上としてもよい。
【００５８】
例えば、軸部１２Ａが有するねじ溝のピッチをＮ（Ｎは３以上の自然数）種類とする場合、軸部１２Ａには、バルブ２１側の端部側から順番に、ピッチが１番目に大きなねじ溝、ピッチが２番目に大きなねじ溝、・・・ピッチがＮ番目に大きなねじ溝（ピッチが最も小さなねじ溝）が設けられる。
【００５９】
なお、ねじ溝のピッチは、軸部１２Ａの一方の端部側（バルブ２１側）から他方の端部側（モータＭ側）にかけて、徐々に小さくなるよう形成してもよい。図９は、軸部の他の構成例を示す図である。図９では、真空シールド２２とモータＭとの間に配置される軸部１２Ｂの構成を示している。
【００６０】
軸部１２Ｂが有するねじ溝１３Ｂのピッチは、軸部１２Ｂの一方の端部側（真空シールド２２側）から他方の端部側（モータＭ側）にかけて、所定の割合で小さくなるよう形成されている。この構成により、ＡＰＣ開度が低くなるに従って精密なガス圧力制御を行なえるようになる。また、ＡＰＣ開度が高くなるに従って高速なガス圧力制御を行なえるようになる。
【００６１】
このように第２の実施形態によれば、軸受け部８Ｂが軸部１２Ａを支持しているので、簡易な構成のガイド部７Ｂで精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６２】
また、軸部１２Ｂが有するねじ溝１３Ｂのピッチを、軸部１２Ｂの一方の端部側から他方の端部側にかけて、所定の割合で小さくなるよう形成しておくことにより、ＡＰＣ開度に応じた速度および精密度でガス圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６３】
このように第１および第２の実施形態によれば、精密かつ高速な圧力制御を行なうことが可能となる。
【００６４】
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】
【００６５】
１Ａ，１Ｂ…圧力制御装置、４Ａ，４Ｂ…マイクロメータ、６Ｐ，６Ｑ…配管、７Ａ，７Ｂ…ガイド部、８Ａ，８Ｂ…軸受け部、１０…マイコン、１１，１２Ａ，１２Ｂ…軸部、１３Ａ，１３Ｂ，１５，１６…ねじ溝、２１…バルブ、３１…ガイドレール、３２…可動ねじ受け部、３３…固定ねじ受け部、１００…半導体製造装置、Ｍ…モータ。
【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軸部と、
前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させるガイド部と、
前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、
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回転駆動部に回転指示を送る制御部と、
を備え、
前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、前記筐体内で前記軸部と平行な方向に配置されたガイドレールと、一方の端部が前記ガイドレール上で前記軸部の軸方向に移動自在に取り付けられるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する可動ピン部と、有し、且つ前記固定ピン部および前記可動ピン部を用いて前記軸部を支持し、
前記軸部は、１本のねじ溝が複数種類のピッチで設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動し、且つ前記ねじ溝のピッチが前記ゲート開度の大きさに応じて大きくなるよう形成され、且つ前記軸部の一方の端部から他方の端部に向かって前記ピッチが一定の割合で大きくなるよう形成されていることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
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軸部と、
前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させるガイド部と、
前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、
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回転駆動部に回転指示を送る制御部と、
を備え、
前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有し、
前記軸部は、前記ねじ溝が複数種類のピッチで設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動することを特徴とする圧力制御装置。
【請求項３】
前記軸部は、前記ねじ溝のピッチが前記ゲート開度の大きさに応じて大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御装置。
【請求項４】
前記軸部は、前記軸部の一方の端部から他方の端部に向かって前記ピッチが一定の割合で大きくなるよう形成されている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】
前記ガイド部は、前記固定ピン部を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧力制御装置。
【請求項６】
前記ガイド部は、前記筐体内で前記軸部と平行な方向に配置されたガイドレールと、一方の端部が前記ガイドレール上で前記軸部の軸方向に移動自在に取り付けられるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する可動ピン部と、をさらに有し、前記可動ピン部を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の圧力制御装置。
【請求項７】
前記筐体は、前記軸部を貫通自在に支持する円環状部材をさらに有し、前記ガイド部は、前記円環状部材を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つ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軸部と、
前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させるガイド部と、
前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、
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回転駆動部に回転指示を送る制御部と、
を備え、
前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、前記筐体内で前記軸部と平行な方向に配置されたガイドレールと、一方の端部が前記ガイドレール上で前記軸部の軸方向に移動自在に取り付けられるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する可動ピン部と、有し、且つ前記固定ピン部および前記可動ピン部を用いて前記軸部を支持し、
前記軸部は、１本のねじ溝が複数種類のピッチで設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動し、且つ前記ねじ溝のピッチが前記ゲート開度の大きさに応じて大きくなるよう形成され、且つ前記軸部の一方の端部から他方の端部に向かって前記ピッチが一定の割合で大きくなるよう形成されていることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
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軸部と、
前記軸部を支持するとともに、前記軸部をねじ機構によって軸方向に移動させるガイド部と、
前記軸部を軸回転させる回転駆動部と、
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回転駆動部に回転指示を送る制御部と、
を備え、
前記ガイド部は、前記軸部を囲う筐体と、一方の端部が前記筐体に固定配置されるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する固定ピン部と、を有し、
前記軸部は、前記ねじ溝が複数種類のピッチで設けられ、且つ前記ねじ溝が前記固定ピン部と接触した状態で回転しながら軸方向に移動することを特徴とする圧力制御装置。
【請求項３】
前記軸部は、前記ねじ溝のピッチが前記ゲート開度の大きさに応じて大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御装置。
【請求項４】
前記軸部は、前記軸部の一方の端部から他方の端部に向かって前記ピッチが一定の割合で大きくなるよう形成されている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】
前記ガイド部は、前記固定ピン部を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧力制御装置。
【請求項６】
前記ガイド部は、前記筐体内で前記軸部と平行な方向に配置されたガイドレールと、一方の端部が前記ガイドレール上で前記軸部の軸方向に移動自在に取り付けられるとともに他方の端部が前記ねじ溝に接触する可動ピン部と、をさらに有し、前記可動ピン部を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の圧力制御装置。
【請求項７】
前記筐体は、前記軸部を貫通自在に支持する円環状部材をさらに有し、前記ガイド部は、前記円環状部材を用いて前記軸部を支持することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の圧力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８９７３０（Ｐ２０１３−８９７３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８１９３（Ｐ２０１１−２２８１９３）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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