中古バルブコントローラーの在庫・価格

真空コンポーネントにおけるバルブコントローラーは、真空バルブの駆動部に指令を出し、開閉や開度を管理する制御装置である。中心となるのは、チャンバーと真空ポンプの間に置いたスロットルバルブの開度を変え、排気速度(実効コンダクタンス)を調整してチャンバー圧力を一定に保つ自動圧力制御(APC)用のコントローラーである。このほか、空圧駆動の仕切弁やアングル弁の電磁弁を操作し、開閉位置の確認やインターロックを受け持つ開閉制御用のユニットもこの種別に含まれる。駆動方式、入出力、適合するバルブの系列は機種によって大きく異なる。
APC方式の仕組みは次のとおりである。チャンバーの圧力を隔膜真空計などで測り、その出力をコントローラーに取り込む。コントローラーは設定圧力との差をPID演算し、ステッピングモーターなどでバタフライ弁や振り子式・ゲート式の制御弁の開度を動かす。圧力が上がれば弁を開き、下がれば閉じる動作を繰り返して圧力を保つ。ガス流量やガス種が変わると最適な制御パラメータも変わるため、それに追従する適応制御や、事前に弁特性を学習させる機能を持つ機種がある。運転モードは、圧力を一定に保つ圧力制御モードと、開度を直接指定する位置制御モードの二つが基本である。上位装置とはアナログ電圧、接点入出力、RS-232Cなどのシリアル通信で接続するのが一般的で、電源は100〜240VACの汎用入力が多い。真空計を2台つなぎ、圧力に応じて入力を切り替えて広い範囲を制御する構成や、リニア出力とログ出力の真空計を選べる機種もある。
排気側で圧力を調整する方法には、ほかにポンプ回転数の制御と、ポンプ直前に窒素を入れるガスバラストがある。回転数制御は回転体の慣性のために応答が遅い。ガスバラストは窒素を大量に使い、チャンバーへ逆流するおそれもある。スロットルバルブ方式はポンプの種類を問わずに使え、制御範囲が広く、数秒程度で目標圧力に落ち着く応答を得やすい。導入するガス流量と切り離して全圧を独立に設定できるため、反応条件を管理しやすい。
主な用途は、半導体・電子部品の製造で使うCVD、ALD、ドライエッチング、スパッタリングなどのプロセス圧力制御である。研究用の成膜装置や表面処理装置でも使われる。通常の真空ポンプ系では数百Torrの圧力制御は難しいが、ガスバラストと組み合わせればこの領域も扱える。フラッパーにOリングシールを持つ弁なら大気圧近くまで制御できる。逆に超高真空系では、150〜350℃のベーキングに耐えるメタルシールの弁と組み合わせる例がある。
実務では、まずコントローラーと弁の駆動部・位置検出の適合を確認する。中古品や置き換えでは、ファームウェアの版、インターフェースの仕様、真空計の入力レンジと出力形式(リニアかログか)、電源喪失時に弁を閉じるか保持するかの動作を照合しておくとよい。プロセスガスで弁に生成物が付くと開度と圧力の関係がずれ、制御が不安定になるため、定期的な清掃と再学習が欠かせない。弁の加熱や表面処理でメンテナンスの間隔を延ばす工夫も行われている。