(57)【要約】      （修正有）【課題】真空バルブの動作速度を調整して振動を許容範囲内に制御する。【解決手段】真空バルブ駆動制御方法は、真空バルブの開口部を開閉させる弁体と、前記弁体を閉位置と開位置の間で移動させるアクチュエータ２４０と、前記弁体の振動を検出する振動センサ３３０と、前記アクチュエータに前記弁体の速度を指示する制御部３００と、を備え、前記制御部は、予め設定された第１閾値と第２閾値を記憶し、前記振動センサから取得した振幅が前記第１閾値および第２閾値を超えたら動作速度を落として振幅を前記第１閾値内にするように前記アクチュエータに指示し、前記振動センサから取得した振幅が前記第２閾値を下回ったら前記アクチュエータに速度復帰指示を出す、ことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブの開口部を開閉させる弁体と、
前記弁体を閉位置と開位置の間で移動させるアクチュエータと、
前記弁体の振動を検出する振動センサと、
前記アクチュエータに前記弁体の速度を指示する制御部と、を備え、
前記制御部は、予め設定された第１閾値と第２閾値を記憶し、前記振動センサから取得した振幅が前記第１閾値および第２閾値を超えたら動作速度を落として振幅を前記第１閾値内にするように前記アクチュエータに指示し、前記振動センサから取得した振幅が前記第２閾値を下回ったら前記アクチュエータに速度復帰指示を出す、
ことを特徴とする真空バルブ駆動制御方法。
【請求項２】
前記制御部は、前記振動センサから取得した振幅が前記第１閾値を超えた回数、及び前記第２閾値を下回った回数をカウントし、所定の回数を超えたら交換要表示を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ駆動制御方法。
【請求項３】
前記制御部は、前記振動センサから取得した振動の種類を判別し、前記弁体の駆動に起因しない振動の影響を除外する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空バルブ駆動制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一に記載の駆動制御方法により制御される、
ことを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バルブの駆動時に発生する振動を抑制することで寿命を延ばす真空バルブ駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、複数のチャンバを備え、プロセスごとに処理を行うチャンバに基板を搬送する。チャンバ間はゲートバルブ等の真空バルブで仕切られ、基板を搬送するときにゲートバルブを開閉する。また、真空バルブを介してチャンバに真空ポンプを取り付け、チャンバ内を真空状態に減圧するときに真空バルブを開く。
【０００３】
例えば、真空バルブを閉じているときは、チャンバの開口部に弁体が密着しているので、真空バルブを開く際にその反動で振動が生じやすい。真空バルブの開閉に伴い振動等があると、チャンバ内でパーティクル（異物）が発生し、それにより基板が汚染されるおそれがある。なお、真空バルブの開閉速度を上げると振動が大きくなりやすく、部品等の劣化があっても振動は大きくなりやすい。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、シール材とシール面の接点をバルブ駆動モータ電流で検出し、その検出位置を基に駆動速度、駆動位置制御を行う発明も公開されている。しかし、バルブ開閉動作に伴う振動がプロセスチャンバに伝わり、チャンバ内壁に付着している異物、バルブ本体に付着している異物を離脱させ、チャンバ内を異物で汚染する問題がある。また、許容できるバルブ動作による振動が計測されないため、異物の離脱を抑え、異物汚染を低減するには、必要以上にバルブ駆動速度、加速度を抑えて、低速でバルブ動作させる必要があり、生産性の低下を招いている。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているように、バルブ駆動時の発生振動を検出して振動が抑制されるようにバルブ駆動制御する発明も公開されている。しかし、振動を抑制する方法が具体的ではなく、また振動を抑制するためにバルブの動作速度を必要以上に犠牲にしてしまう。
【０００６】
また、特許文献３に記載されているように、回転機の加速度の時間変化量を求めてこの時間変化量と閾値とを比較することで寿命を診断する発明も公開されている。しかし、回転機は、回転軸を中心に回転動作を継続しており、その中で通常とは異なる振動を検出すれば良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３４０２８３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３３２０９号公報
【特許文献３】特開２００３−２３２７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
真空バルブにおいては、振動抑制と動作速度維持のバランスが重要であり、振動を小さくしようとしても、開閉動作時間を犠牲にすることになる。真空バルブを適用する装置や設置位置などによって許容できる振動の範囲は異なり、その許容できる最大の振動で駆動できればパフォーマンスは良好である。
【０００９】
また、モータ等の駆動部品はそれぞれ有寿命品であり、それらの部品が劣化してくれば、動きが悪くなって発生振動も大きくなる。振幅の増加によって駆動部品の交換時期を把握できれば、装置の保守性も確保される。
【００１０】
そこで、本発明は、真空バルブの動作速度を調整して振動を許容範囲内に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明である真空バルブ駆動制御方法は、真空バルブの開口部を開閉させる弁体と、前記弁体を閉位置と開位置の間で移動させるアクチュエータと、前記弁体の振動を検出する振動センサと、前記アクチュエータに前記弁体の速度を指示する制御部と、を備え、前記制御部は、予め設定された第１閾値と第２閾値を記憶し、前記振動センサから取得した振幅が前記第１閾値および第２閾値を超えたら動作速度を落として振幅を前記第１閾値内にするように前記アクチュエータに指示し、前記振動センサから取得した振幅が前記第２閾値を下回ったら前記アクチュエータに速度復帰指示を出す、ことを特徴とする。
【００１２】
また、前記真空バルブ駆動制御方法において、前記制御部は、前記振動センサから取得した振幅が前記第１閾値を超えた回数、及び前記第２閾値を下回った回数をカウントし、所定の回数を超えたら交換要表示を出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、前記真空バルブ駆動制御方法において、前記制御部は、前記振動センサから取得した振動の種類を判別し、前記弁体の駆動に起因しない振動の影響を除外する、ことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明である真空バルブは、前記駆動制御方法により制御される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、真空バルブの駆動時の振動を検出して動作速度を調整することで、部品等の劣化が進むのを遅らせ、それにより交換時期も遅くなるので、結果として真空バルブの寿命を延ばすことができる。真空バルブにおいて、開閉動作時間をできるだけ遅くせずに、許容できる範囲に振動を抑えることで、パーティクルによる基板の汚染も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明である真空バルブ駆動制御方法が適用される半導体製造装置の概観を示す斜視図である。
【図２】本発明である真空バルブ駆動制御方法が適用される真空バルブの構造を示す断面図である。
【図３】本発明である真空バルブ駆動制御方法を実行する制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明である真空バルブ駆動制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明である真空バルブ駆動制御方法を実行する条件を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明である真空バルブ駆動制御方法が適用される半導体製造装置について説明する。図１は、半導体製造装置の概観を示す斜視図である。図２は、半導体製造装置に設ける真空バルブの構造を示す断面図である。図３は、真空バルブの制御部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、半導体製造装置１００は、複数のチャンバ１１０を備え、プロセスごとに各チャンバ１１０に基板を搬送して処理が行われる。例えば、複数のチャンバ１１０が星状に配置されるクラスタ型の場合、搬送室となるトランスファーチャンバの周りに、真空予備室となるロード（アンロード）ロックチャンバや、処理室となるプロセスチャンバなどが配置される。
【００２０】
各チャンバ１１０の間には、開口部を塞ぐための真空バルブ２００が介される。また、各チャンバ１１０には、排気用の真空バルブ２００介して、真空ポンプ１２０が取り付けられる。各チャンバ１１０は、真空ポンプ１２０により所定の圧力まで減圧される。そして、基板をチャンバ１１０に移送する際に真空バルブ２００を開き、チャンバ１１０内で基板を処理する際に真空バルブ２００を閉じる。
【００２１】
図２に示すように、真空バルブ２００は、チャンバ１１０に取り付けられる高気密性の開閉弁である。真空バルブ２００には、用途によって、半導体製造装置１００の出入口に設置されるドアバルブ、チャンバ１１０間に設置されるゲートバルブ、真空ポンプ１２０との間に配置される排気バルブなどがある。
【００２２】
また、真空バルブ２００には、形状によって、弁体を上下等にスライド移動させて開閉する角型バルブ、開口部に軸を通して円板状の弁体を回転させるバタフライバルブ、弁体を振り子のように回動させて開口部を塞ぐペンドロールバルブなどがある。
【００２３】
例えば、角型ゲートバルブの場合、チャンバ１１０の開口部を塞ぐための弁体２１０、弁体２１０を閉じたときに気密性を維持するためのシール材２２０、弁体２１０を支持する弁ロッド２３０、弁ロッド２３０を移動させるアクチュエータ２４０、及びアクチュエータ２４０に動作指示を出す制御部３００等を有する。
【００２４】
弁体２１０は、チャンバ１１０の開口部より一回り大きい板材を使用すれば良い。シール材２２０は、ゴム製のＯリング等を使用し、弁体２１０と開口部の縁との接触部に沿って配置されれば良い。なお、弁体２１０には、開度センサ３２０や振動センサ３３０など各種センサを設けても良い。
【００２５】
弁ロッド２３０は、上下移動又は伸縮することにより、弁体２１０を昇降させる。また、開口部を閉じるときは弁体２１０を押し付けてシール材２２０を潰し、開口部を開くときは弁体２１０を引いてシール材２２０を剥がす。アクチュエータ２４０は、制御部３００からの電気信号に基づき、弁ロッド２３０に与える動力を発生させる駆動装置である。
【００２６】
図３に示すように、制御部３００は、開度センサ３２０や振動センサ３３０、入力部３４０等からデータを取得し、演算器３１０で計算することにより動作命令を作成し、アクチュエータ２４０に送信する。
【００２７】
演算器３１０は、コンピュータのＣＰＵなどのプロセッサである。開度センサ３２０は、弁体２１０の開位置から閉位置の間における位置情報を検出し、弁体２１０の開度として演算器３１０に送信する。振動センサ３３０は、三軸加速度センサなどを用いて、弁体２１０のみ、又は真空バルブ２００に発生した振動の周波数や振幅を検出し、演算器３１０に送信する。その他、弁体２１０の速度を検出しても良い。
【００２８】
入力部３４０は、外部から入力されたデータを演算器３１０に送信する。例えば、その都度、指定するような開度目標値や開閉速度目標値などを入力する。また、予め設定しておくデータは、メモリなどの記憶装置に設定しておいても良い。例えば、許容される振動の上限（大きい振動の場合）や下限（小さい振動の場合）を閾値として設定しておく。そして、記憶装置からデータを読み出して演算器３１０に送信すれば良い。
【００２９】
次に、本発明である真空バルブ駆動制御方法について説明する。図４は、真空バルブ駆動制御方法の流れを示すフローチャートである。図５は、真空バルブ駆動制御方法を実行する条件を説明するためのグラフである。
【００３０】
図４に示すように、制御部３００は、まず、動作条件取得Ｓ０１のステップにおいて、開度目標値、開閉速度目標値、入力部３４０から振動を検出するタイミング、振動の閾値などの動作条件を取得する。閾値は、絶対値で第１閾値（上限値）と第２閾値（下限値）を設定しておけば良い。制御部３００は、開度目標値に基づき、弁体２１０を開動作させるか、閉動作させるかを決定する。なお、全開に開動作させる場合で説明する。
【００３１】
次に、制御部３００は、開動作指示Ｓ０２のステップにおいて、開閉速度目標値に基づき、弁体２１０をその速度で動かすように、アクチュエータ２４０に指示を出す。なお、実際の弁体２１０の動作速度をリアルタイムで取得しても良い。
【００３２】
次に、制御部３００は、振動検出Ｓ０３のステップにおいて、振動センサ３３０から弁体２１０の振動を検出する。なお、振動センサ３３０から取得した振動の種類を判別し、弁体２１０の駆動に起因しない振動（例えば、地震など）の影響を除外しても良い。
【００３３】
そして、演算器３１０において、検出した振動と、閾値とを比較し、振動が第１閾値及び第２閾値を超えていたら、振動カウントＳ０４のステップで回数を加算した上で、減速指示Ｓ０５のステップにおいて、アクチュエータ２４０に弁体２１０の動作速度を落とすように指示を出す。
【００３４】
また、演算器３１０において、検出した振動と、閾値とを比較し、振動が第２閾値を下回っていたら、振動カウントＳ０６のステップで回数を加算した上で、復帰指示Ｓ０７のステップにおいて、アクチュエータ２４０に弁体２１０の動作速度を復帰させるように指示を出す。
【００３５】
次に、制御部３００は、開度検出Ｓ０８のステップにおいて、開度センサ３２０から弁体２１０の開度を取得する。まだ、開度目標値に達していなければ、開動作指示Ｓ０２のステップに戻って繰り返す。
【００３６】
なお、振動カウントＳ０４、Ｓ０６のステップにおいて、振動の回数が予め設定しておいた所定の回数を超えたら、交換要表示Ｓ０９のステップにおいて、弁体２１０又はその部品の交換が必要である旨の表示を出力する。
【００３７】
図５（ａ）は、開閉速度目標値を１００ミリメートル毎秒として閉動作させた場合のアクチュエータ２４０の速度変化を示している。図５（ｂ）に示すように、第１閾値４２０を４ミリメートル、第２閾値４３０を３ミリメートルと設定したとする。
【００３８】
動作開始時４００の振幅が第１閾値４２０と第２閾値４３０の間にあり、弁体２１０の動作速度を２０ミリメートル毎秒まで下げると、減速時４１０の振幅は第２閾値４３０を下回っている。そのため、振幅が第１閾値４２０を超えないように動作速度を戻せば良い。
【００３９】
本発明によれば、真空バルブの駆動時の振動を検出して動作速度を調整することで、部品等の劣化が進むのを遅らせ、それにより交換時期も遅くなるので、結果として真空バルブの寿命を延ばすことができる。真空バルブにおいて、開閉動作時間をできるだけ遅くせずに、許容できる範囲に振動を抑えることで、パーティクルによる基板の汚染も抑制することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、真空バルブの振動を検出するタイミングとしては、開動作においては、弁体がシール材から離れるとき、弁体の動作中、弁体が停止するとき、閉動作においては、弁体が動き出すとき、弁体の動作中、弁体がシール材に当接するとき等がある。
【符号の説明】
【００４１】
１００：半導体製造装置
１１０：チャンバ
１２０：真空ポンプ
２００：真空バルブ
２１０：弁体
２２０：シール材
２３０：弁ロッド
２４０：アクチュエータ
３００：制御部
３１０：演算器
３２０：開度センサ
３３０：振動センサ
３４０：入力部
４００：動作開始時
４１０：減速時
４２０：第１閾値
４３０：第２閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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