高性能真空バルブの再現性の高い挙動

複雑化する半導体の生産システムにおいて、すべての部品は決められた仕様を正確に、再現性よく行う必要があります。使用する部品の品質変動が小さいほど、生産工程の枠組み条件が安定するのです。

現在の工業生産では、部品の正確な再現性が標準となっていますが、ナノ構造を持つ半導体産業では、技術的に実現可能な限界に繰り返し到達し、それが技術の進歩をも左右するのです。分子レベルのわずかな変化でも、半導体生産の品質や費用対効果に影響を与えるとすれば、その製造に使われるすべての部品もまた、まったく異なる基準をクリアしなければなりません。

今日、最新の真空バルブの開発は、開閉や調整といったバルブの中核機能を提供するだけでなく、より多くのことを目的としています。ダイナミックコンポーネントであるバルブは、その動作部品によって、例えば、半導体プロセスチャンバー内の物理的・化学的条件を変化させます。チャンバーの開閉サイクルの中核をなす要素として、あらゆる面で理想的に制御され安定した状態を変化させます。プロセスガスの流入などによる圧力条件の変化は、チャンバー内の様々な動的変化、乱流、表面での熱反応や静電反応などを引き起こします。これらの変化のすべての側面を測定、計算し、制御できるようにすることが第一の目標であり、使用するバルブの挙動が再現可能であればあるほど、ダイナミクスをよりよく制御することができます。

バルブの製造における大きな課題として、何千回もの動作サイクルにおいて、1種類のバルブで同じ挙動を正確に再現することがあげられます。

このように極端で、ほとんどゼロ公差の範囲での課題に対応するためには、バルブの設計が非常に重要であり、実現可能性が本質的に定義されるのです。バルブの設計だけでなく、他の領域も決定的な意味を持ちます。例えば、材料の選択、つまり常に同じである基本部品の調達、そして材料から最終製品までのすべての工程、さらにその梱包と出荷までが定義され、細部に至るまで監視される生産工程の設計です。ここでいう「細部に至るまで」とは、関連する制御パラメータをすべて事前に特定し、そのモニタリングが正確に再現できるように設計することを意味します。具体的には、部品を拭く布の種類を決めたり、自動ねじ回しで2つのワークピースを接続する際の締め付けトルクを監視したりすることができます。

VAT社は、半導体産業で確立された「Copy Exactly（完全な複製）」という方法論に従います。定義された変動幅を上回ったり下回ったりした場合は、直ちにその原因を分析し、プロセスを定義された状態に戻すためのアクションを実行します。

この手法により、長期間の生産期間や異なる生産拠点においても、部品が常に定義された仕様の範囲内にあることが保証されます。

バルブやその製造における継続的な改善を排除しないために、「Copy Exactly」の手法はプロセス変更管理と関連しており、望ましいプロセス変更は品質と費用対効果の観点からその効果を評価されます。この評価は、これらのバルブをシステムに導入する顧客との密接な協力のもとで常に行われます。

このアプローチにより、シリーズ製品を購入する顧客は、VAT社の生産に対して非常に高い影響力を持ち、その結果、バルブや真空システムの使用期間全体を通じて、常に全く同じ詳細な仕様で作業でき、スペアパーツの使用も保証されるのです。これにより、アプリケーションの複雑さが軽減され、半導体製造工程などの再現性をよりコントロールしやすくなります。