真空压力控制系统

摘要

一种真空压力控制系统，其包括真空室、真空泵、真空开/关阀、真空压力控制装置和伺服阀，真空泵用于从真空室抽吸气体，真空开/关阀用于通过由从作为动力源的空气供应源所供应的驱动空气改变开度来控制真空室中的真空压力，真空压力控制装置用于控制真空开/关阀，伺服阀用于控制真空开/关阀的开度。

权利要求

1.一种真空压力控制系统，包括：

真空容器；

真空泵，所述真空泵用于从所述真空容器中抽吸气体；

真空开/关阀，所述真空开/关阀连接在所述真空容器和所述真空泵之间，并适合于通过由从作为动力源的流体供应源所供应的流体改变开度来控制所述真空容器中的真空压力；

真空压力控制装置，所述真空压力控制装置用于控制所述真空开/关阀；以及伺服阀，所述伺服阀用于控制所述真空开/关阀的开度，其中

所述伺服阀包括连接到所述流体供应源的第一口、连接到所述真空开/关阀的第二口、和连接到排放通路的第三口，以及所述真空压力控制装置适合于将如下伺服阀指令值作为零指令信号值存储，在所述伺服阀指令值下从所述第一口流到所述第二口的流体的流动速率和从所述第二口流到所述第三口的流体的流动速率之间的差值变为零。

2.根据权利要求1所述的真空压力控制系统，包括教学程序，当所述真空压力控制系统安装在所述系统被实际操作的生产线中时，所述教学程序用于检测所述零指令信号值。

3.根据权利要求2所述的真空压力控制系统，其中所述真空压力控制装置适合于基于存储的所述零指令信号值输出所述伺服阀指令信号来控制所述伺服阀。

说明书

真空压力控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种真空压力控制系统，其用于在正确的真空压力值下使供应气体保持在半导体制造工艺中使用的真空容器内，且还允许气体从真空容器中快速排出。

背景技术

[0002] 迄今为止，在半导体制造工艺中，已经提出了各种真空压力控制系统来交替地将工艺气体和清除气体充注到放置晶片的真空室内并将工艺气体和清除气体从真空室中排出。一些真空压力控制系统设置成用电磁阀和电-气比例阀来控制气体的流体通路并切断气体，这些阀用来密封或排放供应到真空室内的气体(参见JP9(1997)-72458A)。

[0003] 下面参考图12至图15简要说明JP’458A中公开的真空压力控制系统。图12为显示了真空压力控制系统的配置的示例性视图。图13为用在真空压力控制系统中的真空比例开/关阀318的截面图。图14为说明了用于控制真空比例开/关阀318的控制装置的配置的框图。图15为说明了定时开/关阀362的框图。

[0004] JP’458A的真空压力控制系统包括真空室311、压力传感器317、真空泵319、连接在真空泵319和真空室311之间的真空比例开/关阀318及其他。在此真空比例开/关阀318中，通过驱动空气启动柱塞341来相对于阀座336上下移动提升阀元件333，从而使提升阀元件333和阀座336之间有间隙或没有间隙来提供阀打开状态或阀关闭状态。在该真空压力控制系统中，使用了用于快速供应空气的第一电磁阀360和用于快速排放空气的第二电磁阀361。

[0005] 为了将气体排出真空室311，在此真空压力控制系统中，第二电磁阀361中的第一进气口611与出气口613连接，而第一电磁阀360中的第二进气口602与出气口603连接，从而将驱动空气供应到真空比例开/关阀318。因此，提升阀元件333被打开，以允许气体通过真空泵319从真空室311吸入。

[0006] 另一方面，为了密封真空室311内的气体，第二电磁阀361中的第二进气口612与出气口613连接，而第一电磁阀360中的第二进气口602与出气口603连接。因此，没有驱动空气被供应到真空比例开/关阀318，因此提升阀元件333保持关闭，从而将气体密封在真空室311中。

[0007] 在该真空压力控制系统中，当密封在真空室311中的气体被从提升阀元件333的完全打开状态或从提升阀元件333的关闭状态调节到目标真空压力值时，通过使用第一电磁阀360和第二电磁阀361来将真空压力改变到接近目标真空压力值，气体被快速供应到真空室311内或从真空室311中被排放出来。在密封了气体的真空室311中，设定为目标值的真空压力值(即给定值)不同于通过压力传感器317所测得的真空压力值(即测量值)。因此，对真空压力进行了额外精密的控制。

[0008] 通过由真空压力控制电路367启动定时开/关阀362将真空室311内的真空压力值(测量值)调节到给定值来进行真空压力的这种精密控制。该定时开/关阀362由供应侧比例阀374和排放侧比例阀375构成，它们为2口电-气比例阀。供应侧比例阀374和排放侧比例阀375之中的每一个都具有有效截面面积小于第一电磁阀360和第二电磁阀361的有效截面面积的气体通路。

[0009] 供应侧比例阀374的进气口374a连接到空气供应源。阀374的出气口374b连接到排放侧比例阀375的进气口375b。排放侧比例阀375的出气口375a连接到排放侧。排放侧比例阀375的进气口375b和供应侧比例阀374的出气口374b分别连接到第一电磁阀360的第一进气口601。供应侧比例阀374和排放侧比例阀375在真空压力控制电路367的控制下分别转换到开和关。具体地说，供应侧比例阀374和排放侧比例阀375由通过脉冲驱动电路368施加到其上的脉冲电压来驱动。

[0010] 上述配置使得可以将柱塞341停止在相应于阀开度比提升阀元件333的开度更小的精确位置，以通过第一电磁阀360和第二电磁阀361来进行快速供应操作和快速排放操作，从而精确地使提升阀元件333以高的响应速度打开和关闭。因此，气体真空压力可得到高度精确的控制。

[0011] 实际上，当真空室311内的真空压力的测量值高于给定值时，通过从排放侧比例阀375排放部分驱动空气来控制主要供应到供应侧比例阀374的驱动空气的量，从而通过第一电磁阀360使提升阀元件333移动。因此，提升阀元件333从完全关闭位置被移动到略微打开位置，以允许气体从真空室311被吸入，直到真空压力变为给定值为止。

[0012] 另一方面，当真空室311内的真空压力的测量值更接近绝对真空而不是给定值时，大部分驱动空气通过排放侧比例阀375被排放，而驱动空气的剩余部分被供应到供应侧阀374，以控制被供应到第一电磁阀360的驱动空气的量，从而通过第一电磁阀360使提升阀元件333移动。这使提升阀元件333保持在相对于关闭位置有微小间隙的一个位置。在此状态下，允许气体通过真空室311，使得真空压力与给定值一致。

[0013] 常规真空压力控制系统，例如，JP’458A的真空压力控制系统，具有通过电磁阀快速供应和排放气体的功能，除此之外，还有通过电-气比例阀将供应到并密封在真空室中的工艺气体的真空压力控制到确切的预定真空压力的功能。因此，如果使用真空压力控制系统的表面处理技术用于在半导体制作工艺中对晶片进行表面处理的话，可实现非常精确的表面处理。

[0014] 另一方面，在该表面处理技术中，密封在真空室内的工艺气体的真空压力通过使用电-气阀来进行精确地控制(微调)。因此，要花费超过十秒将工艺气体的真空压力控制到预定真空压力值。

[0015] 同时，在半导体制造工艺中，最近已经采用了使用原子层沉积(ALD)工艺的处理技术。与常规表面处理技术一样，使用ALD工艺的该处理技术是一种要求将密封在真空室中的工艺气体非常精确地控制到给定值的技术。在不同于常规表面处理技术的使用ALD工艺的该处理技术中，将清除气体引入真空室来从真空室排放工艺气体所需要的时间约一秒或两秒。

发明内容

[0016] 然而，在常规真空压力控制系统中，其将需要超过十秒的时间来通过电-气比例阀将工艺气体的真空压力调节到预定真空压力值。

[0017] 需要上述时间的原因如下：电-气比例阀的提升阀元件的冲程被确定为小于电磁阀的阀元件的冲程，且柱塞和孔也被设计得更小，使得电-气比例阀可非常频繁地打开和关闭。因此，可精确控制被允许流向真空室的工艺气体的流动速率，从而可非常精确地控制工艺气体的真空压力。另一方面，在该电-气比例阀中，提升阀元件具有短冲程，且柱塞和孔是小的。与在电磁阀中相比，这允许用于供应或排放的工艺气体以每单位时间更小的流动速率流过其中。因此，其花费更长的时间来允许工艺气体流入真空室和从真空室流出，这导致需要超过十秒的时间来精确控制真空压力。

[0018] 结果，使用ALD工艺在一秒或两秒中用清除气体取代工艺气体的表面处理技术不能采用常规真空压力控制系统。需要开发一种适合于使用ALD工艺的半导体制造工艺并能够在短时间，例如，一秒或两秒内将清除气体引入真空室中来排放工艺气体的真空压力控制系统。

[0019] 鉴于上述情况提出了本发明，且目的是提供一种真空压力控制系统，该真空压力控制系统用在半导体制造工艺中，能够将供应气体快速维持在精确的真空压力值，且快速将此气体排出真空容器。本发明的其他目的和优点将部分地陈述在随后的描述中，且从该描述中部分是明显的，或者可以从本发明的实施中来了解。本发明的目的和优点可借助于在附加权利要求中特别指出的工具和组合来实现并获得。

[0020] (1)为了实现本发明的目的，提供了一种真空压力控制系统，其包括：真空容器；真空泵，其用于从真空容器中抽吸气体；真空开/关阀，其连接在真空容器和真空泵之间，并适合于通过由从作为动力源的流体供应源所供应的流体改变开度来控制真空容器中的真空压力；真空压力控制装置，其用于控制真空开/关阀；以及伺服阀，其用于控制真空开/关阀的开度。

[0021] (2)优选的是，在该真空压力控制系统(1)中，伺服阀包括连接到流体供应源的第一口、连接到真空开/关阀的第二口、以及连接到排放通路的第三口，且真空压力控制装置适合于将如下伺服阀指令值作为零指令信号值存储，在所述伺服阀指令值下从所述第一口流到所述第二口的流体的流动速率和从所述第二口流到所述第三口的流体的流动速率之间的差值变为零。

[0022] (3)优选的是，真空压力控制系统(2)包括教学程序，当真空压力控制系统安装在所述系统被实际操作的生产线中时，该教学程序用于检测零指令信号值。

[0023] (4)优选的是，在该真空压力控制系统(3)中，真空压力控制装置适合于基于存储的所述零指令信号值输出所述伺服阀指令信号来控制所述伺服阀。

[0024] (5)优选的是，在真空压力控制系统(1)中，真空开/关阀包括：阀座；阀元件，其可通过从流体供应源所供应的流体移动成与阀座接触或不与阀座接触来沿阀打开方向和关闭方向改变开度；以及弹性构件，其将阀元件推动到阀关闭侧，通过克服弹性构件的推动力所需要的流体的最小推压力来改变所述开度。

[0025] (6)优选的是，真空压力控制系统(1)包括流体通路停止阀，所述流体通路停止阀用于在所述真空压力控制系统处于非工作状态时阻止流体从所述流体供应源流入到所述伺服阀内。

[0026] (7)优选的是，在真空压力控制系统(1)中，真空开/关阀包括阀打开调节部分，该阀打开调节部分用于在不使用所述伺服阀的情况下手动地控制所述真空开/关阀的开度。

[0027] (8)优选的是，真空压力控制系统(1)包括位移传感器，该位移传感器用于在非接触关系下测量真空开/关阀的开度。

[0028] (9)优选的是，在真空压力控制系统(1)中，真空开/关阀包括：阀座；阀元件，其可移动成与阀座接触或不与阀座接触；致动器，其用于根据从流体供应源所供应的流体移动阀元件；以及压力传感器，其用于测量致动器的内部压力。

[0029] 例如，一些伺服阀通常设置成使得第一口允许流体流入伺服阀中，第二口允许流体以受控流动速率朝供应点流出，第三口允许流体从伺服阀排放出，以及其他。如上述这样设置的这种伺服阀包括特定的伺服阀，例如，该特定的伺服阀配备有具有相对的通电方向的两个线圈、具有磁体的阀芯等。在这种伺服阀中，在线圈之一被通电之后，在该线圈中产生的电磁力和磁体的磁力致使阀元件在缸体中沿冲程方向之一移动，并准确地停止在相应于通电量的一个位置。另一方面，在另一线圈被通电之后，在该线圈中产生的电磁力和磁体的磁力致使阀元件在缸体中沿另一冲程方向移动，并准确地停止在相应于通电量的一个位置。

[0030] 因此，当伺服阀的控制部分从控制装置接收指令信号来适当地控制两个线圈的通电量时，阀元件根据此指令信号在阀中沿冲程方向被快速和高响应地启动，且准确地停止在预定位置。

[0031] 在该伺服阀中，阀元件可在阀中沿冲程方向移动，也就是说，沿第一口和第三口的设置方向，经过其间的第二口。

[0032] 当阀元件停止在缸体中沿冲程方向的一端位置时，第三口的通路被切断，而第一口的通路完全打开。因此，允许流入第一口的流体通过第二口快速流动到供应点。进一步，当阀元件停止在沿冲程方向的另一端位置时，第一口的通路被切断，而第三口的通路完全打开。因此，允许流入第二口的流体通过第三口快速流出伺服阀。

[0033] 而且，在伺服阀中，也允许阀元件停止在第一口的通路和第三口的通路之间的中间位置处，以精确地阻挡各自通路的部分。这使得可以通过例如略微增加连通在第一口和第二口之间的通路或连通在第二口和第三口之间的通路来以高响应速度和高精度精确地控制被允许从第一口流动到第二口的流体的流动速率和被允许从第二口流到第三口的流体的流动速率。

[0034] 在本发明的真空压力控制系统中，通过从流体供应源供应的流体来改变真空开/关阀的开度，以便控制真空容器中的真空压力。真空开/关阀的开度的控制通过伺服阀来进行。

[0035] 伺服阀允许流入第一口的流体通过第二口快速流到供应点，且允许流过第二口的流体以如上所述的高响应和高精度通过第三口快速流出。进一步，可以以高响应和高精度精确地控制从第一口流到第二口的流体的流动速率和从第二口流动到第三口的流体的流动速率。

[0036] 因此，当通过伺服阀来控制引起真空开/关阀的开度改变的流体时，可适当地将气体快速供应到真空容器内并从真空容器中快速排放出。还可快速且精确地实现供应到真空容器的气体供应量和从真空容器排放的气体排放量之间的流动速率的精确控制。

[0037] 在常规真空压力控制系统中，通过电磁阀快速供应和排放气体以及通过具有能非常频繁地打开和关闭的提升阀的电-气比例阀来精确地控制真空容器中气体的真空压力将花费超过十秒。另一方面，在本发明的真空压力控制系统中，通过将清除气体引入到真空容器来排放工艺气体所需要的时间可以是一秒或两秒。

[0038] 因此，本发明的真空压力控制系统可将供应气体维持在正确的真空压力值下，并将气体快速排放出真空容器。例如，本发明的真空压力控制系统可实现为适合于使用ALD工艺的半导体制造工艺的系统，ALD工艺需要在一秒或两秒内通过将清除气体引入到真空容器来排放工艺气体。

[0039] 同时，在伺服阀中，阀元件，例如阀芯被移动，以在缸体内滑动，并根据指令信号停止在预定位置。因此，在伺服阀中，微小间隙设置在阀元件的外部外围和缸体的内部表面之间。

[0040] 此间隙的存在可引起以下问题：例如，甚至当用于关闭真空开/关阀的指令信号被输入到伺服阀，且阀元件准确地停止在分别关闭连通在第一口和第二口之间的通路以及连通在第二口和第三口之间的通路的位置时，通过间隙从第一口泄漏的流体仍然可流入第二口。于是，真空开/关阀不能完全关闭，且被流入第二口的流体变为打开状态。或者，通过间隙从第二口泄漏的流体可流入第三口。甚至当真空开/关阀需要被关闭以在密封状态下以预定真空压力值将气体保持在真空容器内时，真空开/关阀仍将被泄漏在第三口中的流体打开。

[0041] 如上所提到的，在通过伺服阀来控制真空开/关阀的开度的情况下，甚至当关闭真空开/关阀的指令信号被输送到伺服阀时，流体仍易于进入在阀元件的外部外围和伺服阀中的缸体的内部外围之间的间隙。此时的流体泄漏量非常小，以致在作为定位阀使用时不会引起任何问题。

[0042] 然而，在真空压力控制系统中，通过启动例如柱塞等来打开和关闭真空开/关阀。为了提高打开和关闭真空开/关阀的响应速度，柱塞的抗滑阻力是低的。因此，即使伺服阀中泄漏的流体量非常小，泄漏的流体也能引起柱塞移动。这将在控制开始时就引起真空开/关阀同时打开，从而通过真空泵从真空容器中吸入气体，从而导致气体的真空压力降低(真空压力值改变到较高真空侧)，或者，真空开/关阀以比需要频率更高的频率重复打开和关闭，因此真空开/关阀的开度不能得到精确控制。结果，可能出现问题，即密封在真空容器中的气体的真空压力不能控制到与预定的真空压力值精确地一致。

[0043] 相反，在本发明的真空压力控制系统中，真空压力控制装置适合于根据输出到伺服阀的伺服阀指令信号来控制从第一口流动到第二口的流体的流动速率和从第二口流动到第三口的流体的流动速率之间的差值，并检测开度从完全关闭位置改变到预定开度的值，并将其存储为伺服阀指令信号。真空压力控制系统进一步包括教学程序，该教序程序用于根据此伺服阀指令信号来控制伺服阀的操作。

[0044] 在此真空开/关阀中，从伺服阀的第二口流动到真空开/关阀的流体的流动速率和从真空开/关阀流动到第二口的流体的流动速率之间的差值可提前得到控制。真空开/关阀处于阀关闭状态之后，当真空开/关阀被调整到预定开度时，根据所获得的伺服阀指令信号来控制伺服阀的操作。即使流体泄漏通过阀元件的外部外围和伺服阀中的缸体的内部表面之间的间隙，真空开/关阀的开度也可得到精确控制。因此，真空开/关阀可以高精度和精确的位置处于阀打开状态。

[0045] 在本发明的真空压力控制系统安装到工厂或车间的情形下，例如，该系统的使用环境，例如用于使驱动空气AR从空气供应源流到伺服阀的管长度和管直径以及从空气供应源供应到装备而不是真空压力控制系统的驱动空气AR的量根据使用目的而不同。因此，根据使用目的，在伺服阀内泄漏的驱动空气AR的量在系统之间是不同的。真空开/关阀的参考阀位置在系统之间略微不同。

[0046] 然而，在本发明的真空压力控制系统中，真空压力控制装置包括教学程序。因此，甚至在系统安装在系统得到精确操作的工厂或车间中的生产线等之后，可在实际操作前检测并存储适合于系统使用环境的最佳的伺服阀指令信号，使得在与实际操作相同的条件下提前获得真空压力控制系统的适当的操作条件。

[0047] 为了改变控制真空开/关阀的开度，流体压力必须仅满足用于控制真空开/关阀的开度所需要的最小压力值(需要的压力值)。即使流体压力大于需要的真空压力值，某些真空开/关阀在控制开度时可能并不引起问题。

[0048] 当真空开/关阀的开度向关闭侧调节时，例如，当阀从最大开度关闭时，如果压力比需要的压力值更大的流体被供应到该真空开/关阀的话，其将比需要的花费更多的时间来将流体压力从供应压力值减小到需要的压力值。

[0049] 相反，在本发明的真空压力控制系统中，真空开/关阀包括：阀座；阀元件，其可通过从流体供应源所供应的流体移动成与阀座接触或不与阀座接触来沿阀打开方向和关闭方向改变开度；以及弹性构件，其将阀元件推动到阀关闭侧。在此系统中，真空开/关阀的开度通过克服弹性构件的推动力所需要的流体的最小推压力来改变。因此，可以快速减小流体压力，使得弹性构件的推动力大于流体的推压力。因此，真空开/关阀的阀开度可快速控制到关闭侧。

[0050] 如上所提到的，微小的间隙存在于安装在伺服阀中的阀芯等阀元件和包围阀元件的缸体的内部外围之间。这可使流体通过该间隙向外泄漏。

[0051] 如果甚至当伺服阀不需要流体供应时，例如当真空压力控制系统不工作时，流体仍然从供应源被供应到伺服阀，那么流体将通过此间隙而浪费掉。

[0052] 另一方面，本发明的真空压力控制系统进一步包括：流体通路停止阀，当真空压力控制系统处于非工作状态时，该流体通路停止阀用于阻止流体从流体供应源流入到伺服阀内。因此，当真空压力控制系统不工作时，流体到伺服阀的供应被完全切断。在此状态下，可以防止流体的浪费性消耗。

[0053] 优选的是，在本发明的真空压力控制系统中，真空开/关阀包括阀打开调节部分，其用于在不使用伺服阀的情况下手动地控制真空开/关阀的开度。例如，在进行真空压力控制系统维护的情形下，仅仅需要使阀打开控制部分工作以容易地改变真空开/关阀的开度。

[0054] 本发明的真空压力控制系统优选地包括位移传感器，该位移传感器用于在非接触关系下测量真空开/关阀的开度。在测量真空开/关阀的阀开度中，将不会发生由位移传感器的部分和开/关阀之间接触而引起的摩擦。因此，将不会由因摩擦而引起的磨损粉末产生的位移传感器接触失败的麻烦。因此，可通过位移传感器恰当地测量真空开/关阀的阀开度VL。

[0055] 优选的是，在本发明的真空压力控制系统中，真空开/关阀包括：阀座；阀元件，其可移动成与阀座接触或不与阀座接触；致动器，其用于根据从流体供应源所供应的流体移动阀元件；以及压力传感器，其用于测量致动器的内部压力。压力传感器可用来检测用于驱动致动器的驱动空气是否从空气供应源供应到空气室。另外地，表示用于驱动致动器的流体的压力的压力信号通过压力传感器检测，并被反馈到真空压力控制装置。根据该压力信号，真空压力控制装置适当地修正应用到伺服阀的指令信号。因此，甚至在流体压力改变的情况下，伺服阀也可得到充分控制，而不会对真空开/关阀的控制产生不利影响。因此，真空开/关阀的阀开度可得到适当地控制。

[0056] 致动器可包括，例如柱塞，该柱塞通过供应到真空开/关阀的流体室的流体驱动以改变真空开/关阀的开度。就这种致动器而言，致动器内部压力标示流体室内的内部压力。

附图说明

[0057] 并入并构成了本说明书的一部分的附图展示了本发明的实施方式，并且同具体实施方式一起用来说明本发明的目的、优点和原理。在附图中，

[0058] 图1为显示了优选实施方式中的真空压力控制系统的配置的示例性视图；

[0059] 图2为显示了实施方式中真空压力控制系统的配置的框图；

[0060] 图3为显示了实施方式中真空压力控制装置的系统控制器的阀打开位置控制电路的控制方法的框图；

[0061] 图4为实施方式中处于关闭状态的真空开/关阀的截面图；

[0062] 图5为实施方式中真空开/关阀的侧视图；

[0063] 图6为实施方式中处于打开状态的真空开/关阀的截面图；

[0064] 图7是显示了在实施方式中用在真空压力控制系统中的伺服阀的配置的示例性视图；

[0065] 图8为显示了基于用于控制伺服阀中阀芯的位置的指令电压和驱动空气的流动方向和流动速率之间关系的流动速率特性的图表；

[0066] 图9为显示了一种控制根据在实施方式中设置在真空压力控制装置中的教学程序的伺服阀的操作的技术的流程图；

[0067] 图10为显示了第一检验的结果的图表；

[0068] 图11A为显示了第一检验的结果的图表，其中阀从完全打开位置移动；

[0069] 图11B为显示了第一检验的结果的图表，其中阀从关闭位置移动；

[0070] 图12为显示了常规真空压力控制系统的配置的示例性视图；

[0071] 图13为用在常规真空压力控制系统中的真空比例开/关阀的截面图；

[0072] 图14为显示了常规真空压力控制系统中的真空比例开/关阀的阀控制的框图；

[0073] 图15为显示了常规真空压力控制系统中的真空比例开/关阀的阀控制的框图；

[0074] 图16为显示了实施方式中处于停止状态的伺服阀的视图。

具体实施方式

[0075] 现将参考附图给出实施本发明的真空压力控制系统的优选实施方式的详细描述。

[0076] 图1是显示了本实施方式中真空压力控制系统1的配置的示例性视图。该系统1设置成交替地将工艺气体和清除气体供应到放置有晶片150的真空室11，并将工艺气体和清除气体从真空室11排出，用于在半导体制造工艺中对晶片150进行表面处理。

[0077] 如图1所示，真空压力控制系统1主要由真空室11、真空泵15、空气供应源20(流体供应源)、真空开/关阀30(下文，“开/关阀30”)、伺服阀60(参见图5)、电连接到开/关阀30的真空压力控制装置70以及其他。在该系统1中，从空气供应源20供应的驱动空气AR用作作为动力的流体，来打开和关闭开/关阀30。

[0078] 工艺气体供应源和氮气供应源并行连接到真空室11的进气口11a，工艺气体供应源用来对放置在真空室11中的晶片150进行表面处理，氮气供应源用来将工艺气体从真空室11清除出去。

[0079] 稍后将提到的开/关阀30的第一口39连接到真空室11的出气口11b。此开/关阀30经由用作流体流动停止阀的停止阀21和用作连接到开/关阀30的阀打开调节部分(见图5)的手动阀14通过管道连接到空气供应源20。用于室的压力传感器12经由截流阀13连接到设置在出气口11b和开/关阀30之间的通路。此压力传感器12电连接到真空压力控制电路83，此真空压力控制电路83稍后在真空压力控制装置70中提到。该开/关阀30的第二口40与真空泵15连通。

[0080] 首先，参考图2和图3对真空压力控制装置70作如下说明。图2为显示了真空压力控制装置70的配置的框图。图3为说明真空压力控制装置70的系统控制器80中的阀开度控制电路84的控制方法的框图。

[0081] 该真空压力控制装置70包括系统控制器80和空气压力控制器100，并且还有具有众所周知的配置例如CPU、ROM和RAM的微型计算机(未显示)。微型计算机设置成使得后面提到的教学程序和存储在ROM及其他中的其他程序加载在CPU中来执行预定操作，例如启动伺服阀60及其他，以及控制真空室11中工艺气体的真空压力。

[0082] 系统控制器80进一步包括接口电路81、顺序控制电路82、真空压力控制电路83以及阀开度控制电路84，且还连接到微型计算机。接口电路81连接到顺序控制电路82和真空压力控制电路83。真空压力控制电路83经由阀开度控制电路84连接到空气压力控制器100的驱动电路101。

[0083] 系统控制器80的阀开度控制电路84包括比例电路85、集成电路86、以及微分电路87，它们并行连接到真空压力控制电路83、柱塞加速控制电路88、柱塞操作控制电路89、真空开/关阀内部压力反馈控制电路90、以及伺服阀驱动修正控制电路91。阀开度控制电路84由微型计算机控制。

[0084] 在阀开度控制电路84中，从稍后提到的位移传感器51(参见图4)输出的位移检测信号和从较高级接口电路81或真空压力控制电路83输出的控制信号之间的差值被输入到比例电路85、集成电路86以及微分电路87。此位移检测信号也通过柱塞加速控制电路88输入到比例电路85、集成电路86和微分电路87的输出端，以及还通过柱塞操作控制电路89输入到柱塞加速控制电路88的输出端。而且，由开/关阀压力传感器52输出的代表开/关阀30的空气室AS中压力的压力检测信号通过真空开/关阀内部压力反馈控制电路
90类似地输入到柱塞操作控制电路89和柱塞加速控制电路88的输出端。来自柱塞加速控制电路88、柱塞操作控制电路89和真空开/关阀内部压力反馈控制电路90的输出信号被输入到伺服阀驱动修正控制电路91，并在伺服阀驱动修正控制电路91中进行修正。修正之后，伺服阀驱动修正控制电路91，也就是说，阀开度控制电路84将阀开度控制信号输出到空气压力控制器100的驱动电路101。

[0085] 柱塞加速控制电路88是一种用于限制加速程度以防止柱塞41在工作中的加速增加得比必要的更高的电路。柱塞加速控制电路88的存在可抑制某些不足，例如，由波纹管38和柏勒夫件50以比关于柱塞41的运转所需要的速度更高的速度移动所引起的破坏和过早劣化。

[0086] 柱塞操作控制电路89是一种用于电修正开/关阀30的复位弹簧42的响应特性的电路。更具体地说，在开/关阀30中，柱塞41可顶着复位弹簧42的推动力沿着阀提升方向朝阀打开侧移动。因此，甚至当朝阀打开侧的驱动空气AR的推压力大于复位弹簧42的推动力时，由于复位弹簧42的弹簧特性，复位弹簧42往往并不线性地响应(减小)推压力。因此，不允许开/关阀30根据适当的推压力在精确的阀开度VL下打开。柱塞操作控制电路89设置成施加偏压值，以便线性地控制驱动空气AR的推压力和复位弹簧42的推动力之间的平衡。应注意到，在此实施方式中，“阀打开侧”表示图中的上侧，而“阀关闭侧”表示图中的下侧。

[0087] 伺服阀驱动修正控制电路91是这样一种电路，即该电路用于将阀开度控制信号修正为在教学程序下获得的教学指令电压值，如同施加到伺服阀60的控制部分68的指令电压。

[0088] 下面将参考图2和图4-6对开/关阀30进行说明。图4为处于关闭状态的开/关阀30的截面图。图5为图4开/关阀30的侧视图。图6为处于打开状态的开/关阀30的截面图。

[0089] 开/关阀30由前导缸体部分32和波纹管提升阀部分31构成，前导缸体部分32沿着可上下移动来打开和关闭的提升阀33A的提升方向(图4和图6的竖直方向)位于阀打开侧(图4和图6的上侧)，波纹管提升阀部分31位于阀关闭侧(图4和图6的下侧)。

[0090] 前导缸体部分32进一步包括柱塞41(致动器)、复位弹簧42、单动式气动缸体43、柏勒夫件50、位移传感器51以及其他。另一方面，波纹管提升阀部分31包括提升阀元件33A、O型圈保持器33B、阀座36、波纹管38、与真空室11连通的第一口39、与真空泵15连通的第二口40以及其他。

[0091] 在前导缸体部分32中，柱塞41被复位弹簧42沿着阀提升方向推向阀关闭侧。该柱塞41设置成可在单动式气动缸体43内沿着阀提升方向移动，而柏勒夫件50设置在柱塞41和缸体43之间。该柱塞41设置成通过柏勒夫件50在缸体43内移动，因此柱塞41将不会引起粘滑运动。因此，柱塞41能够以高响应和精确的位置精度在缸体43内移动。

[0092] 前导缸体部分32进一步配备有位移传感器51(参见图2)，用于当柱塞41在阀提升方向移动时，在非接触关系下测量柱塞41相对于距柱塞41下死点的移动距离的位移量，也就是说，开/关阀30的开度VL。位移传感器51电连接到真空压力控制系统70中的系统控制器80的阀开度控制电路84和空气压力控制器100的驱动电路101。

[0093] 柏勒夫件50是由诸如整体模制到橡胶材料中的聚酯、聚酰胺和芳族聚酰胺的布制成的底部闭合圆柱形形状的隔膜。该柏勒夫件50的中间部分固定到柱塞41的位于阀关闭侧的端部(即，图4中柱塞41的底部)。柏勒夫件50的外围部分固定到缸体壁44。柏勒夫件50深折叠在缸体壁44附近。这样设置的柏勒夫件50在阀提升方向具有一冲程，以沿柱塞41的移动前进到阀打开侧。当驱动空气AR沿阀提升方向供应到柱塞41和缸体壁44之间，即图6所示的空气室AS时，柏勒夫件50相对于驱动空气AR维持持续有效的压力区域。

[0094] 此空气室AS配备有开/关阀压力传感器52(参见图5)，用于测量供应到空气室AS的驱动空气AR的压力。此压力传感器52电连接到真空压力控制系统70中的系统控制器80的阀开度控制电路84和空气压力控制器100的驱动电路101。

[0095] 在此实施方式的真空压力控制系统1中，驱动柱塞41来控制开/关阀30的开度VL所需要的驱动空气AR的最小供应压力值作为开/关阀压力传感器52的测量值设定到0.35Mpa。换句话说，当供应到空气室AS的驱动空气AR的供应压力为0.35MPa或更大时，柱塞41顶着复位弹簧42的推动力沿阀提升方向移动到阀打开侧。相反，当驱动空气AR的供应压力小于0.35Mpa时，驱动空气AR沿阀打开方向的推压力小于复位弹簧42的推动力，因此，柱塞41不移动到阀打开侧。

[0096] 因此，在此实施方式的真空压力控制系统1中，通过克服复位弹簧42的推动力所需要的驱动空气AR的最小推压力(供应压力：0.35MPa)来控制开/关阀30的开度VL发生改变。这使得可以快速减小驱动空气AR的压力，使得复位弹簧42的推动力克服驱动空气AR的推压力。因此，开/关阀30的开度VL可在朝阀关闭侧得到快速控制(参加图10)。

[0097] 柱塞杆37在径向固定地设置在柱塞41的中心。柱塞杆37可与柱塞41一起沿相同的阀提升方向移动。尤其是，柱塞杆37放置成延伸到波纹管提升阀部分31中，且柱塞杆37的端部(图的下端)与提升阀元件33A连接。波纹管38在其一端处沿轴向固定在提升阀元件33A上，以沿径向从外部包围柱塞杆37。波纹管38将与提升阀元件33A的移动相关联地沿阀提升方向膨胀和收缩。

[0098] 提升阀元件33A和O型圈保持器33B在提升阀元件33A的阀关闭侧上(即，其底部)相互固定。O型圈安装部分34设置在提升阀元件33A和O型圈保持器33B之间的间隙中。O型圈35装配在O型圈安装部分34中，以与阀座36接触。

[0099] 在真空压力控制系统1中，提升阀元件33A由复位弹簧42经由柱塞41沿阀提升方向朝阀关闭侧推动。因此，当驱动空气AR没有从空气供应源20供应到此空气室AS时，O型圈35被压在提升阀元件33A和阀座36之间。因此，第一口39被提升阀元件33A关闭，从而使开/关阀30处于阀关闭状态(开度VL＝0)。

[0100] 另一方面，当驱动空气AR供应到空气室AS时，提升阀元件33A通过柱塞41顶着复位弹簧42的推动力而沿阀提升方向朝阀打开侧移动。当提升阀元件33A移动到阀打开侧，使O型圈35不与阀座36接触，从而允许在第一口39和第二口40之间连通时，开/关阀30处于阀打开状态(开度VL＞0)。因此，工艺气体或者氮气将通过真空泵15而从真空室11吸入。

[0101] 手动阀14连接在开/关阀30的空气室AS和空气供应源20之间。与伺服阀60相独立地手动操作手动阀14，以将驱动空气AR引入到空气室AS内，并从空气室AS排放驱动空气AR。

[0102] 当要对真空压力控制系统1进行维护时，例如，可操作手动阀14来进行与空气室AS有关的驱动空气AR的吸入/排放。因此，可以在不使用伺服阀60的情况下容易地打开和关闭开/关阀30。与通过使用伺服阀60来打开和关闭开/关阀30的情形相比，这使得可以提高维护中的可操作性。

[0103] 如上所述，真空压力控制系统1配备有停止阀21(图2)。此停止阀21的进气口侧分别连接到空气供应源20、排放通路EX和开/关阀30的空气室AS。停止阀21的出气口侧连接到伺服阀60的第一口61和第三口63。此停止阀21为5口阀，其设置成可从在进气口侧连接到空气供应源20的口转换到在出气口侧连接到伺服阀60的第一口61的口，来阻挡驱动空气AR的流动。停止阀21电连接到真空压力控制系统70中的系统控制器80的顺序控制电路82。

[0104] 当不需要将驱动空气AR供应到伺服阀60，例如，在真空压力控制系统1的非工作过程中，而驱动空气AR从空气供应源20朝伺服阀60被供应时，停止阀21切断驱动空气AR朝伺服阀60的流动。因此，可以防止驱动空气AR在伺服阀60中的浪费性消耗。

[0105] 将在下面参考图7和图8对伺服阀60进行说明。图7为显示了伺服阀60的配置的示例性视图。图8为显示了基于用于控制伺服阀60中阀芯64位置的指令电压和驱动空气AR的流动方向和流动速率之间关系的流动速率特性的图表。在图8中，虚线表示在不计算第一口61、第二口62和第三口63之间的驱动空气AR泄漏的情形下的流动速率特性，而实线表示在以教学程序控制伺服阀60的情形下的流动速率特性。

[0106] 伺服阀60包括经由停止阀21连接到空气供应源20的第一口61、连接到开/关阀30的空气室AS的第二口62和经由停止阀21连接到排放通路EX的第三口63(参见图2)。
第二口62沿伺服阀60的冲程方向设置在第一口61和第三口63之间(图7中横向)。伺服阀60包括缸体65、沿彼此相反的方向被通电的第一线圈66A和第二线圈66B、端部在冲程方向与磁体67连接(图7的左端)的阀芯64和控制部分68。伺服阀60的控制部分68电连接到该真空压力控制装置70的系统控制器80。

[0107] 在伺服阀60中，通过通电产生在第一线圈66A中的电磁力和磁体67的磁力致使阀芯64朝一侧或者朝在缸体65内的冲程方向的第一侧(图7左侧)移动，并停止在与指令电压值相对应的精确位置。另一方面，通过通电产生在第二线圈66B中的电磁力和磁体67的磁力致使阀芯64朝另一侧或者朝在缸体65内的冲程方向的第二侧(图7右侧)移动，并停止在与指令电压值相对应的精确位置。

[0108] 因此，当伺服阀60的控制部分68从真空压力控制装置70接收相应于第一线圈至第三线圈66A-66C的指令信号的指令电压值Vc时，阀芯64根据指令电压值Vc以高响应快速地移动。于是，使阀芯64沿冲程方向滑动到相应于缸体65内的指令电压值Vc的预定位置，并停止在精确位置。

[0109] 在此伺服阀60中，阀芯64可在缸体65内沿冲程方向(图7中横向)，也就是说，分部地沿第一口61和第三口63的设置方向，经过其间的第二口62移动。

[0110] 更具体地说，当阀芯64沿冲程方向停止在缸体65内的第二侧(图7中右侧)位置处时，连通在第一口61和第二口62之间的通路被切断，而连通在第三口63和第二口62之间的通路被完全打开。此配置允许驱动空气AR通过第二口62和第三口63被快速排放到排放通路EX。当阀芯64停止在第二侧上的位置处(图7中右侧)时，在第三口63和第二口62之间的通路被切断，而在第一口61和第二口62之间的通路被完全打开。此配置允许驱动空气AR通过第一口61和第二口62快速流到开/关阀30的空气室AS。

[0111] 而且，阀芯64可停止在第一口61和第三口63之间的中间位置处，以精确地阻挡第一口61或第三口63的部分。这使得可以，例如，略微增加第一口61和第二口62之间的连通通路或者第二口62和第三口63之间的连通通路，使得从第一口61流动到第二口62的驱动空气AR的流动速率或从第二口62流动到第三口63的驱动空气AR的流动速率可以高响应和高精度而得到精确控制。

[0112] 因此，伺服阀60可通过第二口62将流入第一口60的驱动空气AR快速供应到开/关阀30的空气室AS，并通过第三口63将从空气室AS流动到第二口62中的驱动空气AR排放到排放通路EX。此外，流入第一口61的驱动空气AR的流动速率和流入第三口63的驱动空气AR的流动速率都可得到高精确地控制。

[0113] 在真空压力控制系统1中，阀打开量，即，开/关阀30的阀开度VL由伺服阀60控制。

[0114] 在此实施方式中，尤其是，当指令电压为如图8中虚线所标示的流动速率特性所示的指令电压值Vc＝0(V)时，阀芯64沿冲程方向位于第二侧，从而关闭第一口61并完全打开连通在第二口62和第三口63之间的通路。空气室AS中的驱动空气AR通过第二口62和第三口63快速排放到排放通路EX。因此，开/关阀30处于阀关闭状态。

[0115] 在指令电压值Vc＝5(V)的情况下，如图7所示，阀芯64停止在关闭连通在第一口61和第二口62之间的通路和连通在第三口63和第二口62之间的通路的位置。

[0116] 在指令电压值Vc＝10(V)的情况下，阀芯64停止在沿冲程方向的第一侧的位置处(图7中左侧)，从而关闭第三口63并打开连通在第一口61和第二口62之间的通路。因此，驱动空气AR快速供应到空气室AS，且开/关阀30以最大开度VL处于打开状态。

[0117] 当指令电压值Vc大于0(V)但小于5(V)(0＜Vc＜5)时，从第二口62流动到第三口63的驱动空气AR的流动速率随指令电压值Vc增大而减少。当指令电压值Vc大于5(V)但小于10(V)(5＜Vc＜10)时，从第一口61流动到第二口62的驱动空气AR的流动速率随指令电压值Vc增大而增加。

[0118] 在此，将给出对一种通过真空压力控制装置70控制伺服阀60的方法的说明。在真空压力控制系统1中，通过压力传感器12所测量的真空室中的真空压力的测量值被反馈到真空压力控制电路83。将此真空压力测量值与真空压力指令值进行对比，然后输出通过此对比计算得到的阀开度指令值。接着，关于开/关阀30的阀开度VL，位移传感器51的位移检测信号(阀开度VL的测量值)被反馈到阀开度控制电路84，其中，将信号与阀开度指令值进行对比，并输入到阀开度控制电路84中的比例电路85、集成电路86和微分电路87。然后，控制在阀开度控制电路84中的指令电压作为伺服阀60的指令信号通过驱动电路101被施加到伺服阀60的控制部分68。

[0119] 同时，在伺服阀60中，根据指令信号使阀芯64在缸体65内滑动到预定位置，并停留在此。在伺服阀60中，微小间隙设置在阀芯64的外部外围和缸体65的内部表面之间。

[0120] 即使当关闭开/关阀30的指令信号被输入到伺服阀60的控制部分68，使得阀芯64分别精确地停止在关闭连通在第一口61和第二口62之间的通路和连通在第三口63和第二口62之间的通路的位置时，此间隙也可引起问题。例如，通过间隙从第一口61泄漏的驱动空气AR可流入第二口62中。因此，开/关阀30不完全关闭，并通过泄露到第二口62的驱动空气AR来打开。或者，通过间隙从第二口62泄漏的驱动空气AR可流入第三口63中，从而关闭开/关阀30。因此，甚至当需要在预定真空压力值下将工艺气体密封在真空室
11中时，开/关阀30也将通过泄露到第三口63中的驱动空气AR来打开。

[0121] 如上所述，当开/关阀30的阀开度VL由伺服阀60控制时，即使关闭开/关阀30的指令信号被输入到伺服阀60，驱动空气AR也可流入阀芯64的外部外围和伺服阀60中的缸体65的内部表面之间的间隙。此时驱动空气AR的泄漏量很微小，以致在用作定位阀时并不引起任何问题。

[0122] 然而，在真空压力控制系统1中，开/关阀30通过柱塞41的移动而打开和关闭，而柱塞41的抗滑阻力由设置成提高开/关阀30的打开和关闭响应的柏勒夫件50降低。因此，甚至在伺服阀60内的驱动空气AR的微小泄漏也可能引起柱塞41移动。因此，在控制开始时，开/关阀30同时打开，且真空室11中的气体通过真空泵15吸入，从而导致气体的真空压力降低(真空压力值改变到较高程度)。或者，致使开/关阀30以比需要的更高的频率重复打开和关闭，因此不能精确控制开/关阀30的阀开度VL。结果可能出现问题，即密封在真空室11中的工艺气体的真空压力不能控制到与预定真空压力值精确地一致。

[0123] 然而，在真空压力控制系统1中，真空压力控制装置70配备有教学程序。设置该教学程序进行控制，使得在第一口61和第二口62之间流动的驱动空气AR的流动速率和在第二口62和第三口63之间流动的驱动空气AR的流动速率之间的差值相对地变成零，并当开/关阀30从完全关闭状态打开到预定开度VL(临界值VLth)时，检测并存储输出到伺服阀60的教学指令电压值(伺服阀指令信号)。根据此教学指令电压值，控制伺服阀60的阀芯64的运动。

[0124] 以下参考图8和图9对使用教学程序控制伺服阀60的控制方法进行说明。图9为显示了在设置在真空压力控制装置70中的教学程序下控制伺服阀60操作的技术的流程图。

[0125] 伺服阀60首先处于初始状态，其中指令信号一应用到控制部分68，阀芯64就准备移动。

[0126] 在步骤S1中，与驱动空气AR并不供应到开/关阀30的空气室AS且开/关阀30处于关闭状态的状态相对应的指令电压的指令电压值Vc设定为初始指令电压值。尤其是，指令电压值Vc＝0(V)是初始指令电压值。当指令电压值Vc是0(V)时，阀芯64移动以停止在某一位置，用于完全打开连通在第二口62和第三口63之间的通路，但用于阻挡连通在第一口61和第二口62之间的通路。换句话说，驱动空气AR不被允许从第一口61流动到第二口62，但被允许从第二口62流动到第三口63。

[0127] 在步骤S2中，从真空压力控制装置70施加到伺服阀60的指令电压从初始指令电压值(电压值Vc＝0)逐渐增加。当指令电压值Vc增加时，阀芯64沿冲程方向移动到第一侧(图7中左侧)，且连通在第二口62和第三口63之间的通路的截面积将减小。也就是说，允许在第二口62和第三口63之间的通路中流动的驱动空气AR的流动速率降低了。

[0128] 随后，在步骤S3中，确定开/关阀30的阀开度VL是临界值VLth还是最大。如果阀开度VL是临界值VLth或更大(VL≥VLth)，过程进行到步骤S4。临界值VLth代表在预定开度处，例如刚好在阀打开之后，开/关阀30的打开位置。

[0129] 当阀开度VL是临界值VLth或更大(VL≥VLth)时，阀芯64移动成完全阻挡连通在第二口62和第三口63之间的通路，同时允许连通在第一口61和第二口62之间的通路随指令电压值Vc的增加而开始打开。此通路一开始打开，增加指令电压值Vc的控制便停止，且此指令电压值Vc在微型计算机中存储为第一检测指令电压值。

[0130] 当阀开度VL是临界值VLth或更大(VL≥VLth)的条件不满足时，在步骤S5中再次将指令电压值Vc设定成使阀开度VL等于或大于临界值VLth。返回到步骤S2，指令电压增加到新设定的指令电压值Vc。

[0131] 在步骤S4中，小于第一检测指令电压值的指令电压值Vc被再次设定成使得阀芯64根据此设定的指令电压值Vc沿冲程方向朝第二侧(图7右侧)移动，到达连通在第二口
62和第三口63之间的通路刚好打开之前的位置。

[0132] 在步骤S6中，施加到伺服阀60的指令电压从第一指令电压值逐渐下降到在步骤S4中设定的指令电压值Vc。当指令电压值Vc的下降时，阀芯64沿冲程方向移动到第二侧(图7中右侧)，从而关闭连通在第一口61和第二口62之间的通路。

[0133] 在步骤S7中，确定开/关阀30的阀开度VL是临界VLth值还是更小。如果阀开度VL是临界值VLth或更小(VL≤VLth)，过程进行到步骤S8。

[0134] 当阀开度VL是临界值VLth或更小(VL≥VLth)时，阀芯64阻挡连通在第一口62和第二口62之间的通路，同时再次开始打开连通在第二口62和第三口63之间的通路。

[0135] 当阀开度VL是临界值VLth或更小(VL≥VLth)的条件不满足时，在步骤S9中，将指令电压Vc再次设定成使阀开度VL等于或小于临界值。返回到步骤S6，将指令电压降到新设定的指令电压值Vc。

[0136] 在步骤S8中，当通过阀芯64移动到与步骤S4中设定的指令电压值Vc相对应的位置使得连通在第二口62和第三口63之间的通路开始打开时，该指令电压值Vc在微型计算机中存储为第二检测指令电压值。尤其是，此第二检测指令电压值为图8中实线所标示的流动速率特性中的教学指令电压值Vct。将教学指令电压值Vct存储在微型计算机中。

[0137] 如上所述，输出到伺服阀60的指令电压值Vc得到了控制，使得在第一口61和第二口62之间流动的驱动空气AR和在第二口62和第三口63之间流动的驱动空气AR之间的流动速率差值相对地变成零。当开/关阀30的阀开度VL从完全关闭状态改变为临界值VLth时，检测教学指令电压值Vct。根据此教学指令电压值Vct，控制阀芯64的移动。因此，开/关阀30的阀开度VL变为等于VLth。

[0138] 在本实施方式的真空压力控制系统1中，通过从空气供应源20供应的驱动空气AR来改变开/关阀30的开度VL，以控制真空室11中的真空压力。开/关阀30的阀开度VL的控制通过使用伺服阀60来进行。

[0139] 伺服阀60可通过第一口61和第二口62将驱动空气AR快速供应到空气室AS，并通过第二口62和第三口63快速排放驱动空气AR，且可以高响应和高精度来精确地控制在第一口61和第二口62之间以及第二口62和第三口63之间流动的驱动空气AR的流动速率。

[0140] 当用于改变开/关阀30的阀开度VL的驱动空气AR由伺服阀60控制时，气体可以高精确性快速供应到真空室11，且也从真空室11快速排放。进一步，可以对供应到真空室11的气体量和从真空室11排放的气体量进行精确快速地控制。

[0141] 在常规真空压力控制系统中，将花费超过十秒来通过电磁阀进行气体的快速供应/排放，以及通过具有能够非常频繁打开和关闭的电-气阀来精确控制真空容器中气体的真空压力。另一方面，此实施方式中的真空压力控制系统1能够短时间，例如，一秒或两秒，将清除气体引入真空室11中来排放工艺气体。

[0142] 此实施方式中的真空压力控制系统1可以是适合于例如半导体制造工艺的系统或使用了要求在一秒或两秒内将清除气体引入真空室来排放工艺气体的ALD工艺等的系统。

[0143] 在此实施方式的真空压力控制系统1中，真空压力控制装置70包括设置成检测并存储输出到伺服阀60的教学指令电压值Vct的教学程序。

[0144] 如上所述，从伺服阀60的第二口62流动到开/关阀30的驱动空气AR和从开/关阀30流动到第二口62的驱动空气AR之间的流动速率差提前得到控制。当开/关阀30从关闭状态调整到预定阀开度VLth时，根据所获得的教学指令电压值Vct来控制伺服阀60的操作。因此，即使驱动空气AR通过阀芯64的外部外围和缸体65的内部表面之间的间隙泄漏，开/关阀30的阀开度VL也可得到精确控制。因此，开/关阀30，也就是说提升阀元件33A可以高精确性放置在正确的打开位置。

[0145] 在本实施方案的真空压力控制系统1安装到工厂或车间的情形下，例如，系统1的使用环境，例如用于使驱动空气AR从空气供应源20流动到伺服阀60的管长度和管直径以及从空气供应源20供应到装备而不是真空压力控制系统1的驱动空气的量根据使用目的而不同。因此，根据使用目的，在伺服阀60内泄漏的驱动空气AR的量在系统1之间不同。开/关阀30的参考阀位置在系统1之间略微不同。

[0146] 然而，在此实施方式的真空压力控制系统1中，真空压力控制装置70包括教学程序。甚至在系统1安装在系统得到精确操作的工厂或车间中的生产线等之后，适合于系统1使用环境的最佳教学指令电压值Vct也可在实际操作之前被检测并存储，使得在与实际操作相同的条件下提前获得系统1的适当的操作条件。

[0147] 此实施方式的真空压力控制系统1进一步包括用于在非接触关系下测量开/关阀30的阀开度VL的位移传感器51。在测量开/关阀30的阀开度VL中，将不会发生由位移传感器51的部分和开/关阀30之间接触而引起的摩擦。因此，将不会由因摩擦而引起的磨损粉末产生位移传感器51接触失效的麻烦。因此，可通过位移传感器51恰当地测量开/关阀30的阀开度VL。

[0148] 在此实施方式的真空压力控制系统1中，开/关阀30配备有位于接收驱动空气AR以驱动柱塞40的空气室AS中的压力传感器52。压力传感器52用来检测驱动空气AR是否从空气供应源20供应到空气室AS。

[0149] 另外地，表示由压力传感器52检测的空气室AS中的驱动空气AR压力的压力检测信号被反馈到真空压力控制装置70中的系统控制器80的阀开度控制电路84和空气压力控制器100的驱动电路101。由阀开度控制电路84的伺服阀驱动修正控制电路91修正的阀开度控制信号通过空气压力控制器100的驱动电路101被输入到伺服阀60的控制部分68。

[0150] 甚至在真空室AS中的驱动空气AR的压力变化到超过0.35Mpa的供应压力的情况下，伺服阀60也可如上所述得到恰当地控制，而没有对阀开度VL的控制产生不利影响。因此，开/关阀30的阀开度VL可得到精确控制。

[0151] 这里，对于此实施方式的真空压力控制系统1的优点，通过与常规真空压力控制系统进行对比来进行以下两个检验(参见图7、13和15)。

[0152] 通过对比真空压力控制系统1和常规真空压力控制系统将真空开/关阀30的提升阀元件33A和真空开/关阀318的提升阀元件333从最大阀开度的打开位置改变到关闭位置所需要的时间来进行第一检验。图10为显示了在第一检验中关闭提升阀元件33A和333所需要的时间的图表。

[0153] 第一检验在以下条件下进行：(i)在真空压力控制系统1中，开/关阀30的最大阀开度VL设定到42(mm)。在常规真空压力控制系统中，开/关阀318的最大阀开度VL设定到32(mm)。

[0154] (ii)在真空压力控制系统1中，用于控制/关阀30的阀开度VL的驱动空气AR的供应压力值设定到0.35(MPa)。在常规真空压力控制系统中，用于控制/关阀318的阀开度VL的驱动空气AR的供应压力值设定到0.55(MPa)。

[0155] (iii)在改变阀开度的过程中，真空压力控制系统1的真空压力控制装置70和常规真空压力控制系统的其它装置中程序的时间间隔(t)在都约为0.05(秒)。

[0156] 图10显示了第一检验的结果。这些结果揭示，真空压力控制系统1需要约0.36(秒)的时间(t)来将提升阀元件33A从完全打开位置改变到关闭位置，而常规真空压力控制系统需要约1.05(秒)的时间(t)来将提升阀元件318改变到关闭位置。

[0157] 尽管真空压力控制系统1的阀开度VL大于常规真空压力控制系统的阀开度VL，系统1的提升阀元件33A仍然可以比常规系统以更短的时间关闭。原因如下：

[0158] 在常规真空压力控制系统中，第一电磁阀360、第二电磁阀361以及具有比阀360和361更小的气体通路有效截面积的定时开/关阀362用于控制，因此关闭真空开/关阀318所需要的时间较长。

[0159] 另一方面，在真空压力控制系统1中，伺服阀60用于控制开/关阀30的阀开度VL。当提升阀元件33A从完全打开位置改变到关闭位置时，伺服阀60的第三口63完全打开。因此，空气室AS中的驱动空气AR可通过第二口62和第三口63快速排放到排放通路EX。

[0160] 在真空压力控制系统1中，可通过在克服复位弹簧42的推动力所需要的0.35Mpa压力下供应的驱动空气AR的最小推压力来改变开/关阀30的阀开度VL。因此，不需要时间来排放驱动空气AR，直到驱动空气AR的推压力降低到小于复位弹簧42的推动力，即，没有因排放而浪费时间。

[0161] 第二检验包括通过对比真空压力控制系统1和常规真空压力控制系统将真空开/关阀30的提升阀元件33A和真空开/关阀318的提升阀元件333从最大阀开度的完全打开位置改变到开度VL＝14(mm)所需要的时间来进行的测试。图11A为显示了将真空开/关阀的阀开度VL从完全打开位置改变到14mm所需要的时间的图表。第二检验还包括通过对比将真空开/关阀30的提升阀元件33A和真空开/关阀318的提升阀元件333从关闭位置改变到开度VL＝14(mm)所需要的时间来进行的另一测试。图11B为显示了将真空开/关阀的阀开度从关闭位置改变到14mm所需要的时间的图表。第二检验条件与第一检验条件相同。

[0162] 图11A和11B显示了第二检验的结果。根据第二检验的阀开度VL从完全打开位置改变到VL＝14mm的前一测试，如图11A所示，常规真空压力控制系统需要约9.0秒的时间(t)将提升阀元件333移动到VL＝14mm。另一方面，本发明的真空压力控制系统1需要约0.2秒的时间(t)将提升阀元件33A从完全打开位置改变到VL＝14mm。

[0163] 根据阀开度VL从完全关闭位置改变到VL＝14mm的后一测试，如图11B所示，常规真空压力控制系统需要约3.50秒的时间(t)将提升阀元件333移动到VL＝14mm。另一方面，本发明的真空压力控制系统1需要约0.2秒的时间(t)将提升阀元件33A从完全关闭位置改变到VL＝14mm。

[0164] 从以上结果很清楚，改变阀开度VL所需要的时间在真空压力控制系统1和常规真空压力控制系统之间不同。

[0165] 原因如下：在常规真空压力控制系统中，当密封在真空室311中的气体被控制到目标真空压力值时，第一电磁阀360和第二电磁阀361首先工作来将气体快速供应到真空室311中，并从真空室311排放气体，使得真空压力非常接近目标真空压力值。在密封了气体的真空室311中，通过压力传感器317所测得的真空压力值(测量值)不同于设定为目标值(给定值)的真空压力值。这需要通过定时开/关阀362来进一步精确地控制真空压力。然而，这种精确控制要花费较长时间。

[0166] 另一方面，在真空压力控制系统1中，通过使用伺服阀60控制开/关阀30的阀开度VL。伺服阀60能够通过第二口62将驱动空气AR快速供应到开/关阀30的空气室AS，并通过第三口63将从空气室AS流动到第二口62中的驱动空气AR排放到排放通路EX。此外，可以快速并精确地控制流入第一口61中的驱动空气AR的流动速率和流入第三口63中的驱动空气的流动速率，包括各自的泄漏量。换句话说，使用伺服阀60能在从开/关阀30的空气室AS和伺服阀60之间流动的驱动空气AR的较小量到较大量的大范围内实现快速的流动速率控制。

[0167] 如上所述，在真空压力控制系统1中，通过伺服阀60控制开/关阀30的阀开度VL。因此，可以将供应到真空室11的气体快速维持在精确的真空压力值，且也可以将此气体快速排放到真空室11外。

[0168] 因此，真空压力控制系统1可实现为如下真空压力控制系统，其适于使用ALD工艺的表面处理技术，用于在例如一秒或两秒的短时间内替换工艺气体和清除气体。

[0169] 本发明不限于上述实施方式，且可以在不偏离本发明必要特征的前提下以其他具体形式来实施本发明。

[0170] 例如，上述实施方式举例说明了伺服阀60，该伺服阀60设置成使得阀芯64可在冲程方向移动，同时在缸体65内滑动，而不在其轴上旋转。可替代地，伺服阀可设置成使得阀元件如阀芯在其轴上旋转，以控制流体流动速率。

[0171] 在上述实施方式中，例如，当伺服阀60的驱动动力源用尽或被关掉时，阀芯64停止在如图7所示的位置。在阀芯64的该状态下，驱动空气AR从第一口61泄漏到第二口62，因此驱动空气AR可进入开/关阀30的空气室AS中，从而导致阀30出现故障。为了防止这类缺陷，伺服阀60可设置成当伺服阀60的驱动动力源用尽或被关掉时，使阀芯64停止在如图16所示的位置。在此状态下，第二口62和第三口63彼此连续地连通。因此，即使驱动空气AR从第一口61朝第二口62泄漏，泄漏的驱动空气AR也会流到第三口63而不会流入第二口62。因此，防止了开/关阀30出现故障。

[0172] 尽管已经显示和描述了本发明的目前优选的实施方式，但是应理解，本公开内容是用于展示的目的，且可在不偏离如附加权利要求所述的本发明范围的前提下进行各种变化和修改。