CN115111422A - 阀控制装置以及推断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀控制装置以及推断装置，阀控制装置可谋求调压控制的精度提升。在阀控制装置(1b)中，运算部(210)在朝腔室导入气体时将阀体(12)的开度(θr)固定成一定，并基于阀体(12)的开度(θr)已被固定成一定时的压力测量值(Pr)的变化信息，推断真空阀(1)的排气信息。而且，调压控制部(21)基于所述排气信息来控制阀体(12)的开度，进行腔室的调压控制。

Description

阀控制装置以及推断装置

技术领域

本发明涉及一种阀控制装置以及推断装置。

背景技术

在干式蚀刻等半导体工艺中，朝腔室导入的工艺气体被事先决定气体种类、流量Qin等条件，以变成所述条件的方式由流量控制器来调节。腔室压力Pr是重要的工艺条件之一，以变成事先决定的规定的压力值的方式控制阀的阀体开度位置，由此将腔室压力Pr保持成规定压力值。作为此种阀，使用如专利文献1中记载的阀那样利用马达来驱动控制阀体的自动压力调整阀(也被称为自动压力控制(Automatic Pressure Control，APC)阀)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2018-106718号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在专利文献1中记载的阀中，基于事先存储的实效排气速度数据来进行调压动作。但是，实际流入的气体种类未必与事先存储的数据的气体种类相同，在气体种类不同的情况下存在调压控制的精度下降的问题。

[解决问题的技术手段]

本发明的第一形态的阀控制装置是基于安装有真空阀的腔室的压力测量值与所述腔室的压力目标值来控制阀体开度，进行所述腔室的调压的阀控制装置，包括：开度设定部，在朝所述腔室导入气体时将所述阀体开度固定成一定；以及推断部，基于所述阀体开度已被固定成一定时的所述压力测量值的变化信息，推断所述真空阀的排气信息；所述阀控制装置基于所述排气信息来控制所述阀体开度，进行所述腔室的调压控制。

本发明的第二形态的推断装置是推断安装在腔室的真空阀的排气信息的推断装置，基于所述真空阀的阀体开度一定时的所述腔室的压力测量值的变化信息，将阀排气速度、已被导入所述腔室中的气体的流量及所述气体的气体种类信息的至少一者作为所述排气信息来推断。

[发明的效果]

根据本发明，可谋求调压控制的精度提升。

附图说明

图1是表示安装在真空处理装置的真空阀的概略结构的框图。

图2是真空阀1的功能框图。

图3是说明打开控制中的调压逻辑的图。

图4是表示基于打开控制的状态(θr、Pr)的推移的图。

图5是表示开度推移图表及压力推移图表的图。

图6是表示气体种类与实效排气速度的关系的图。

图7是表示气体种类不同时的压力推移的图。

图8是表示经存储的实效排气速度的值相对于实际正在流动的气体的实效排气速度偏离时的轨迹的图。

图9是表示充分地确保可靠性时的实效排气速度比的算出例的图。

图10是表示可靠性不充分时的实效排气速度比的算出例的图。

图11是表示实效排气速度比的对于调压控制的应用例的图，表示实际正在流动的气体的实效排气速度比经存储的实效排气速度更小的情况。

图12是表示实效排气速度比的对于调压控制的应用例的图，表示实际正在流动的气体的实效排气速度比经存储的实效排气速度更大的情况。

图13是表示校正模式中的一连串的处理的流程图。

图14是表示紧接在图13的处理之后的处理的流程图。

图15是表示校正处理时的开度测量值θr(线L31)、及压力测量值Pr(线L32)的图。

[符号的说明]

1：真空阀

1a：阀本体

1b：阀控制装置

3：真空腔室

12：阀体

21：调压控制部

210：运算部

Pr：压力测量值

Ps：压力目标值

Pp：预测压力

具体实施方式

以下，参照图对用于实施本发明的形态进行说明。图1是表示安装在真空处理装置的真空阀1的概略结构的框图。真空阀1是调压用的阀，包括设置有阀体12的阀本体1a、及控制阀体12的开闭驱动的阀控制装置1b。阀本体1a安装在真空处理装置的真空腔室3，在阀本体1a的排气侧安装有真空泵4。在真空腔室3，经由流量控制器32而导入工艺气体等气体。流量控制器32是控制被导入真空腔室3中的气体的流量Qin的装置，由真空处理装置的主控制器MC来控制。真空腔室3内的压力(腔室压力)由真空计31来测量，其压力测量值Pr被输入阀控制装置1b中。

在阀本体1a设置有对阀体12进行开闭驱动的马达13。阀体12由马达13进行开闭驱动。在马达13设置有用于检测阀体12的开闭角度的编码器130。编码器130的检测信号作为阀体12的开度信号θr(以下，称为开度测量值θr)而被输入阀控制装置1b中。

控制阀本体1a的阀控制装置1b包括调压控制部21及马达驱动部22。在阀控制装置1b，除所述压力测量值Pr及开度测量值θr以外，从所述真空处理装置的主控制器MC输入真空腔室3的压力目标值Ps。马达驱动部22包括马达驱动用的逆变器电路与控制所述逆变器电路的马达控制部，输入来自编码器130的开度测量值θr。在调压控制部21，输入由真空计31所测量的腔室压力Pr，并且从所述真空处理装置的主控制器MC输入真空腔室3的压力目标值Ps。另一方面，从调压控制部21朝主控制器MC发送后述的判定结果D。

阀控制装置1b例如包括具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、存储器(只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM))及周边电路等的微型计算机等运算处理装置，通过已被存储在ROM中的软件程序来实现调压控制部21及马达驱动部22的马达控制部的功能。另外，也可以包括现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等数字运算器与其周边电路来代替微型计算机。

图2是真空阀1的功能框图。调压控制部21包括运算部210、前馈控制器220、反馈控制器230及存储部240。在存储部240存储调压控制中需要的参数(例如，与后述的实效排气速度Se等相关的数据)。由编码器130所检测的开度测量值θr被输入马达驱动部22及运算部210中。

在本实施方式中，也与所述专利文献1的发明同样地，进行利用打开控制的粗调整直至压力目标值附近为止，进而切换成关闭控制后通过微调整来迫近至目标压力值为止。在调压控制部21中，运算部210及前馈控制器220相当于打开控制部，生成偏差ε(＝Pr－Ps)的减法器229及反馈控制器230相当于关闭控制部。

在运算部210，输入压力测量值Pr、压力目标值Ps及开度测量值θr。运算部210基于压力测量值Pr、压力目标值Ps及开度测量值θr，对目标开度推断值θse、预测压力Pp、及阀本体1a的排气信息(详细情况将后述)进行运算。一般而言，即便将阀体开度固定成一定的值，在腔室压力到达对应于所述阀体开度的压力平衡值之前也需要某种程度的时间。而且，预测压力Pp是从测量了压力测量值Pr的时间点经过Δt秒后(例如，如t＝0.4秒那样比控制周期更长的时间)的压力推断值。预测压力Pp的求法将后述。

前馈控制器220基于目标开度推断值θse来输出开度设定θ1。另外，反馈控制器230基于偏差ε＝Pr－Ps来输出开度设定θ2。经输出的开度设定θ1与开度设定θ2通过加法器225来相加，其相加结果作为开度设定θset而被输入马达驱动部22中。马达驱动部22基于开度设定θset与已从编码器130输入的开度测量值θr来驱动马达13。

若开度测量值θr通过打开控制而最终变成目标开度推断值θse，则在从图2的前馈控制器220输出的开度设定θ1已被固定成所述值的状态下，从打开控制朝关闭控制切换。若朝关闭控制切换，则压力目标值Ps被输入图2的减法器229中，反馈控制器230基于偏差ε＝Pr－Ps来输出开度设定θ2。通常，反馈控制器230包含比例增益、积分增益(所谓的比例积分(Proportional Integral，PI)增益)。马达驱动部22基于开度设定θset＝θ1(固定)+θ2来控制开度。只要阀体12未高速地运行，则开度测量值θr变成θr＝θ1+θ2。

另外，以在关闭控制开始之前，压力测量值Pr代替压力目标值Ps被输入减法器229中的方式构成。因此，在打开控制时，压力偏差ε＝0被输入反馈控制器230中，开度设定θ2＝0被从反馈控制器230输出。

(预测压力Pp的求法)

作为预测压力Pp的求法，作为一例，有如日本专利特开2018-106718号公报的段落0024等中记载的方法。此处，仅对其要点进行说明。关于真空腔室3的压力测量值Pr，由下式(1)表示的排气的式子成立。

V×(dPr/dt)+Se×Pr＝Qin…(1)

在式(1)中，V是包含真空腔室3的腔室容积，Se是包含真空阀1的电导的排气系统的实效排气速度，Qin是被导入真空腔室3中的气体的流量。实效排气速度Se的信息作为真空阀1的开度θ与实效排气速度Se的关联关系Se(θ)来给予。

在调压控制中，可使用基于式(1)所推断的实效排气速度Se。另外，在预测压力的算出中，可使用所述排气的式(1)。式(1)的通解如下式(2)那样表示。

[数学式1]

作为利用式(2)来算出将现在作为基点的t秒后的预测压力Pp的方法，例如使用如下述所示的离散化关系式(3)、离散化关系式(4)。使用式(3)、式(4)，求出将现在作为基点的至t秒后为止的每Δt的递推公式，而求出t秒后的预测压力Pp。例如，若设为k＝1～99，将t秒后设为0.4秒，则变成Δt＝4msec。

P(Δt后)＝Cp(现在)×P(现在)

+Cq(现在)×{Qin(现在)+A×Δt}…(3)

P((k+1)×Δt)＝Cp(k)×P(k×Δt)

+Cq(k)×{Qin(现在)+A×k×Δt}…(4)

其中，

Cp(k)＝exp{(－Se(k×Δt)/V)×Δt}

Cq(k)＝(1/V)×{1/(－Se(k×Δt)/V)}×(Cp(k)－1)

为了使用式(3)、式(4)来算出t秒后的预测压力Pp，需要从现在至t秒后为止的流量推断值、及从现在至t秒后为止的实效排气速度Se。例如，在式(4)中，{Qin(现在)+A×k×Δt}表示从现在起k×Δt秒后的流量推断值，此处，假定流量如A×k×Δt那样变化的情况，A为常数。

使用预测压力Pp的判定按照图3中所示的调压逻辑来进行。图3中所示的坐标系是将状态(θr、Pr)作为坐标点的θr-Pr坐标系，原点表示状态(θse、Ps)。θse、Ps是所述目标开度推断值、压力目标值。在此种θr-Pr坐标系中，基于状态(θr、Pr)位于第一象限～第四象限的哪一个、及预测压力Pp与压力目标值Ps的大小关系，决定朝开方向及闭方向的哪一个控制阀体12的开度θ。

在开度变更前的状态(θr、Pr)位于第二象限及第四象限的情况下，朝目标开度推断值θse的方向调整开度θ。其结果，压力测量值Pr朝压力目标值Ps的方向变化。即，在第二象限的情况下压力减少，在第四象限的情况下压力上升。控制开始的起点为第二象限或第四象限的任一者，在压力从起点的压力Pstt上升的上升例子的情况下变成第四象限，在压力从起点的压力Pstt下降的下降例子的情况下变成第二象限。

另一方面，在开度变更前的状态(θr、Pr)位于第一象限及第三象限的情况下，对应于预测压力Pp与压力目标值Ps的大小关系来设定开度调整的方向。在第一象限中，在如Pp＞Ps那样预测压力Pp比压力目标值Ps更大的情况下，朝使开度变大来降低腔室压力的方向(由向右的箭头表示的方向)进行开度调整、或如由圆50所示那样将开度值维持不变。相反地，在Pp Ps的情况下，朝使开度变小来提高腔室压力的方向(由向左的箭头表示的方向)进行开度调整。在第三象限中，在Pp＞Ps的情况下，朝使开度变大来降低腔室压力的方向(由向右的箭头表示的方向)进行开度调整。相反地，在Pp Ps的情况下，朝使开度变小来提高腔室压力的方向(由向左的箭头表示的方向)进行开度调整、或如由圆50所示那样将开度值维持不变。

(打开控制的控制例)

参照图4、图5对打开控制中的状态(θr、Pr)的变化进行说明。图4是表示控制开始的起点的状态(θstt、Pstt)如点B1那样位于第四象限时的基于打开控制的状态(θr、Pr)的推移的一例的图。另外，将点B2中的状态表示成(θse0、Pra)，将点B3中的状态表示成(θse0、Prb)。图5的上侧的图表是表示压力测量值Pr(实线)与预测压力Pp(虚线)的关系的压力推移图表，纵轴是压力P，横轴是时间t。图5的下侧的图表是表示开度测量值θr的时间变化的开度推移图表，纵轴是开度θ，横轴是时间t。

如图5的开度推移图表所示，若通过打开控制来使开度从点B1的开度θstt朝点B2的开度θse0变更，则压力测量值从点B1中的Pstt开始上升。开度变更后，开度被暂时固定成θ＝θse0。图5的压力推移图表是表示开度θ被变更成θse0(时刻t0)，其后继续θ＝θse0的状态时的t＝t0以后的压力推移的图表。若将开度从θstt变更成θse0，则压力测量值Pr如线L1A那样从Pstt开始上升。

若进而经过充足的时间，则压力测量值Pr收敛成开度θse0中的压力平衡值(平衡状态的压力值)Pe(θse0)。另外，将开度θse0设定得比对应于压力目标值Ps的目标开度θs更小，线L1A收敛的压力平衡值Pe(θse0)比压力目标值Ps更高。

如此，图5的压力推移图表中的线L1A是表示在t＝t0处将开度固定成θse0后的压力测量值Pr的推移的线。线L1B是相对于线L1A的表示预测压力Pp的线。预测压力Pp是从测量了压力测量值Pr的时间点经过Δt秒(例如，0.4秒)后的压力预测值，在假定正确地预测Δt秒后的压力测量值Pr的情况下，线L1B变成将线L1A仅偏移－Δt的线。若线L1A收敛成压力平衡值Pe(θse0)，则预测压力Pp的线L1B也收敛成Pe(θse0)。

图4的点B2(θse0、Pra)表示刚将开度固定成θse0之后的上升至P＝Pra的时间点。若观察图5的压力推移图表中的预测压力Pp的线L1B，则t＝ta处的预测压力Ppa为Ppa Ps，按照图3的逻辑，阀体12的开度被维持成点B2的位置的开度。另外，在图3的第三象限中，在Pp Ps的情况下朝使开度变小的方向(由向左的箭头表示的方向)进行开度调整、或将开度值维持不变，但由于设定成θse0＜θs，因此将开度θse0作为开度控制的下限值来处理，作为Pp Ps时的逻辑，采用“将开度值维持不变”。

若θ＝θse0得到维持，压力测量值Pr进一步上升，则表示状态(θr、Pr)的轨迹从点B2朝上方移动，在变成Pr＝Prb的t＝tb处到达点B3。伴随线L1A的上升，预测压力Pp的线L1B也上升，若压力测量值Pr到达点B3的压力力测量值Prb，则预测压力Pp变成Pp＞Ps。其结果，按照图3的逻辑，朝值变大的方向变更开度θ，状态(θr、Pr)的轨迹从点B3朝目标开度推断值θse的附近的点B4移动。

如上所述，预测压力Pp基于已被存储在存储部240中的排气特性数据来算出。所述排气特性数据是事先存储在存储部240中的与氩气等标准气体相关的阀电导数据、或与如图1那样在将真空阀1安装在用户的真空装置的状态下流入校正用气体所获取的实效排气速度相关的初期校正数据等。但是，被导入真空腔室3中的气体的气体种类未必与已被存储在存储部240中的排气特性数据的气体种类相同。若气体种类不同，则基于式(2)的预测压力Pp的运算结果不同，对基于图3的逻辑的打开控制带来不良影响。

另外，调压控制基于式(1)的排气的式子来进行，在排气的式(1)中包含作为排气特性数据之一的实效排气速度Se。因此，若已被存储在存储部240中的实效排气速度Se的气体种类与实际正在流动的气体种类不同，则会导致调压控制的精度下降。

(气体种类与预测压力Pp的关系)

如上所述，包含真空阀1的电导的排气系统的实效排气速度作为真空阀1的开度θ与实效排气速度Se的关联关系Se(θ)来给予。图6是表示气体种类与实效排气速度的关系的图，纵轴是实效排气速度Se，横轴是开度θ。线L11表示氩气的实效排气速度Se(θ)，线L12表示氦气的实效排气速度Se(θ)，线L13表示氙气的实效排气速度Se(θ)。实效排气速度Se(θ)对应于开度θ而变化，但基于气体种类的实效排气速度Se(θ)的大小关系不论开度θ，均变成L12＞L11＞L13。

一般而言，针对各气体种类，排气系统的实效排气速度Se(θ)大致由真空泵4的排气速度Sp、真空阀1的阀电导C(θ)、及真空腔室3的结构来决定。除开度θ大的区域以外，真空阀1的阀电导C支配实效排气速度Se(θ)，在进行调压控制的低开度区域θ＝0％～约20％中，大致由阀电导C(θ)来决定。另外，实效排气速度Se不仅依存于开度θ，也依存于气体流量Qin，但气体流量Qin的影响比开度θ更小，因此在本实施方式中的说明中，将实效排气速度Se仅作为开度θ的函数来处理。

图7表示气体流量Qin一定且气体种类不同时的压力推移。线L1A是与图5中所示的线L1A相同的线，将此情况的实效排气速度设为Se1。线L2A的实效排气速度Se2满足Se2＞Se1，线L3A的实效排气速度Se3满足Se1＞Se3。实效排气速度Se2(＞Se1)的线L2A的压力平衡值Pe2(θse0)比线L1A的压力平衡值Pe(θse0)更低，相反地，实效排气速度Se3(＜Se1)的线L3A的压力平衡值Pe3(θse0)比压力平衡值Pe(θse0)更高。另外，由虚线表示的线L1B表示线L1A的预测压力Pp。

此处，考虑实际正在流动的气体的实效排气速度为Se1，已被存储在存储部240中的实效排气速度为Se2的情况。t＝t10处的压力测量值为Pr0。针对实际正在流动的气体的实效排气速度为Se1，因此此情况的预测压力应基于表示线L1A的预测压力的线L1B来预测。

但是，已被存储在存储部240中的实效排气速度为Se2，基于Se2进行推断运算的预测压力变成比表示基于Se1的原本的预测压力的线LIB更靠下方，在t＝t10处变成Pr4。即，若相对于实际正在流动的气体的实效排气速度Se1，在已被存储在存储部240中的实效排气速度Se2中存在如Se2＞Se1那样的误差，则相对于压力测量值Pr的线L1A的预测压力的线变成如比线L1B更靠下方的线L1C那样。相反地，当实效排气速度Se3(＜Se1)已被存储在存储部240中时，相对于压力测量值的线L1A的预测压力变成如比线L1B更靠上方的线L1D那样。

在图7中，将由线L1A表示的压力测量值Pr变成Pr＞Ps的时机与线L1B、线L1C、线L1D超过压力目标值Ps的时机进行比较。由线L1B表示的预测压力超过压力目标值Ps的时机与变成Pr＞Ps的时机相比，变成Δt秒前。另一方面，若将线L1C、线L1D超过压力目标值Ps的时机分别设为Δt1秒前、Δt2秒前，则根据图7而可知Δt1＜Δt＜Δt2。在使用线L1C的情况下，预测时间变得比Δt更短，预测时机比线L1B的情况更晚。相反地，在使用线L1D的情况下，预测时间变得比Δt更长，可比线L1B的情况更早地预测变成Pr＞Ps的时机。

如此，当已被存储在存储部240中的实效排气速度的值相对于实际正在流动的气体的实效排气速度偏离时，图4中所示的状态(θr、Pr)的轨迹变化成如图8所示的轨迹。由虚线表示的轨迹是在存储部240中存储有实效排气速度Se2(＞Se1)的情况，预测压力Pp超过目标压力值Ps的时机，即，使开度θ朝增加方向反转的时机比Se1的情况更晚。因此，朝与压力目标值Ps相比过大的压力过冲的可能性变高。相反地，当在存储部240中存储有实效排气速度Se3(＜Se1)时，如由点划线所示，使开度θ朝减少方向反转的时机变得比Se1的情况更早。因此，从大幅度远离坐标原点(θse、Ps)的状态开始关闭控制，调压时间变长。

(调压途中的实效排气速度推断)

如上所述，若在事先存储在存储部240中的实效排气速度与实际正在流动的气体的实效排气速度之间存在误差，则产生如下的问题：产生过冲、或调压时间变长。针对此种课题，在本实施方式中，通过在调压的途中推断实效排气速度，而求出对应于实际正在流动的气体的实效排气速度。将如所述那样获取的实效排气速度用于预测压力的运算或调压控制，由此谋求调压响应的改善。

在使用调压用的真空阀1的半导体工艺中，包含每隔规定时间变更朝腔室导入的气体种类、气体流量Qin、目标压力值Ps等条件的许多调压项目。在各调压项目中，在刚开始之后通过流量控制器32来将气体流量Qin收敛成规定流量值，同时调整真空阀1的阀体开度来控制实效排气速度Se，由此将压力测量值(腔室压力)Pr朝目标压力值Ps收敛。

一般而言，利用流量控制器32的流量控制收敛完成时机比利用真空阀1的压力控制收敛完成时机更早。进而，在调压控制处理中，在推断实效排气速度的时机，流量值Qin也赶快大致收敛成一定的值Qin0。关于气体种类，也可以看做替换成变更后的气体种类。

此处，若在所述压力控制收敛完成时机附近设置固定开度θ的期间，即设置固定成图5的开度θse0的期间(t t0)，则由于气体种类、流量、开度一定，因此可认为实效排气速度Se也是一定的值Se0。在此情况下，在开度θ已被固定的期间中的任意的时间点t1、时间点t2，下式(5)、下式(6)成立。Pr1及Pr2是t＝t1、t2处的压力测量值，dPr1/dt及dPr2/dt是t＝t1、t2处的压力测量值的经时的压力变化率。V是腔室容积，通过初期校正等来求出，并被存储在存储部240中。

Qin0＝V×dPr1/dt+Se0×Pr1…(5)

Qin0＝V×dPr2/dt+Se0×Pr2…(6)

根据式(5)、式(6)，所述实效排气速度Se0可由下式(7)表示。

Se0＝－V×(dPr2/dt－dPr1/dt)/(Pr2－Pr1)…(7)

通过使用式(7)，可根据在时刻t1、时刻t2处所测量的压力测量值Pr1、压力测量值Pr2及压力变化率dPr1/dt、压力变化率dPr2/dt，以及已被存储在存储部240中的腔室容积V，推断实效排气速度Se0。

(实效排气速度比a_gs)

通常，压力变化率dPr1/dt、压力变化率dPr2/dt无法直接测量，因此利用压力测量值的差值来代用。式(7)的右边分子＝(dPr2/dt－dPr1/dt)是压力变化率的差，因此容易受到压力测量的噪声的影响，保持不变的话可靠性低。因此，在本实施方式中实施如下述那样的处理。

在存储部240中存储有与实效排气速度等相关的数据。例如，存储有通过初期校正所获得的实效排气速度与开度的关联关系Se(θ)，或在出货时事先存储在存储部240中的阀电导C(θ)。如上所述，可认为在进行调压控制的开度区域中，实效排气速度大致与阀电导相同，因此如Ser(θ)那样表示已被存储在存储部240中的数据(Se(θ)、C(θ))，称为基准排气速度。所述基准排气速度Ser(θ)是与已知的气体种类相关的实效排气速度。

通过式(7)所算出的实效排气速度Se0是经固定的开度θse0中的实效排气速度。气体种类未知的所述实效排气速度Se0可使用气体种类已知的基准排气速度Ser(θ)，如下式(8)那样表示。在式(8)中，将系数a_gs称为实效排气速度比。若使用式(7)，则实效排气速度比a_gs如下式(9)那样表示。

Se0＝a_gs×Ser(θ)…(8)

a_gs＝－(V/Ser(θ))×(dPr2/dt－dPr1/dt)/(Pr2－Pr1)…(9)

(预测压力Pp)

将开度θ固定成θse0以后的预测压力Pp基于实效排气速度S(θse0)＝Se0来算出。如上所述，流量Qin也可以看做已收敛成规定的流量值Qin0，因此式(3)、式(4)的常数A变成A＝0。另外，式(4)的Cp(k)、Cq(k)中所包含的实效排气速度Se(k×Δt)依存于开度的计划值，但在图5的t＝t0处开度θ已被固定，因此可将开度θse0中的实效排气速度Se0用于Se(k×Δt)。另外，也可以使用实效排气速度比a_gs与已知的基准排气速度Ser(θ)，而采用Se0＝a_gs×Ser(θ)。进而，根据式(5)，可表示成Qin(现在)＝Qin0＝V×dPr1/dt+Se0×Pr1。通过将它们应用于式(3)、式(4)，可算出Δt秒后的预测压力Pp。

(实效排气速度Se0及实效排气速度比a_gs的可靠性判定)

如上所述，在进行调压控制的开度区域θ＝0％～约20％中，实效排气速度大致由阀电导来决定。尤其，在开度θ为如θ＜约5％那样的低开度的情况下，阀电导相对于气体的分子量M，与√M成反比。例如，在将排出分子量M＝40的氩(Ar)气时的实效排气速度设为基准排气速度Ser(θ)的情况下，与分子量M＝2的氢(H₂)气相关的实效排气速度比a_gs约为4.5，与分子量M＝131的氙(Xe)气相关的实效排气速度比a_gs约为0.55。因此，与从分子量M＝2至分子量M＝131为止的气体种类相关的实效排气速度比a_gs大致变成a_gs＝0.55～4.5。另外，在高开度区域中，真空泵的排气速度占支配地位，在使用涡轮分子泵的情况下，高开度区域中的实效排气速度比a_gs处于a_gs＝0.55～4.5的范围内。

因此，若通过式(9)所算出的实效排气速度比a_gs为0.55～4.5的范围内，则可判定已算出的实效排气速度比a_gs的可靠性高。若已算出的实效排气速度比a_gs为0.55～4.5的范围内，则采用所述实效排气速度比a_gs，在范围外的情况下不采用所述实效排气速度比a_gs，由此可确保实效排气速度比a_gs的可靠性。

另外，通过运算式(7)所算出的实效排气速度Se0是开度一定时的实效排气速度，因此理想的是通过式(9)所算出的实效排气速度比a_gs也变成一定。因此，更优选若所算出的实效排气速度比a_gs在所述容许范围(0.55～4.5)内停留规定的时间、或在将容许范围分割成多个而成的分割区间的各者中停留规定的时间，则判定已算出的实效排气速度比a_gs具有可靠性而采用。

另外，通过式(9)所算出的实效排气速度比a_gs的(dPr2/dt－dPr1/dt)的部分容易受到压力测量值Pr的噪声的影响。因此，若为了减少所述噪声的影响，而进行压力变化率(压力测量值的差)的移动平均处理，进而进行实效排气速度比a_gs本身的移动平均处理，并进行停留判定，则可进一步谋求可靠性的提升。但是，在压力响应极快的条件下无法充分地确保所述停留时间，而对采用成立的比例与可靠性确保进行权衡，因此留意此点来适宜决定判定阈值。

图9、图10是表示如图5所示的压力从起点的压力Pstt上升的上升例子的典型的响应关系中的实效排气速度比a_gs的算出例的图。图9表示充分地确保实效排气速度比a_gs的可靠性的情况，图10表示可靠性不充分的情况。在图9中，所算出的实效排气速度比a_gs在容许范围(0.55～4.5)内停留充足的时间以上，推断a_gs＝3。

另一方面，在图10的情况下，所算出的实效排气速度比a_gs的变动大，进入或离开容许范围(0.55～4.5)，无法确保可靠性。在此种情况下，基于与已被存储在存储部240中的基准气体种类相关的基准排气速度Ser(θ)，即，将实效排气速度比a_gs设为a_gs＝1来进行调压控制。

另外，实效排气速度Se0的推断运算需要开度固定条件，因此从图9、图10的时刻t0以后输出a_gs信号。此外，如图10的例子那样无法确定推断值的例子容易在压力响应极快的条件、或压力信号(压力测量值Pr)的信噪(Signal Noise，SN)欠佳的情况下产生。

(a_gs的应用例)

图11、图12是表示已推断的实效排气速度比a_gs的对于调压控制的应用例的图。将如所述那样确定的实效排气速度比a_gs用于预测压力Pp的运算，由此修正预测压力Pp。

图11是表示图7的线L1A、线L1B、线L2A及线L1C的图，对与实际正在流动的气体相关的实效排气速度为Se1，已被存储在存储部240中的实效排气速度为Se2(＞Se1)的情况进行说明。例如，相当于实际正在流动的气体为Xe，但已被存储在存储部240中的基准排气速度Ser(θ)(＝Se2)为与Ar相关的实效排气速度的情况。t＝t20是实效排气速度比a_gs已被确定的时刻。

压力测量值Pr由实效排气速度Se1的情况的线L1A表示。在实效排气速度比a_gs被确定之前，即在t＜t20处，基于已被存储在存储部240中的基准排气速度Ser(θ)＝Se2来算出预测压力Pp。即，实效排气速度比a_gs为a_gs＝1，此时的预测压力Pp由将实效排气速度Se2的情况的预测压力应用于压力测量值Pr(线L1A)时的线L1C(Pp)来给予，而非由相对于线L1A的预测压力的线L1B(Pp')来给予。因此，在所算出的预测压力Pp中产生误差，变成比使用线L1B(Pp')时的预测压力Pp'更小的值。

基于经推断的实效排气速度Se0，在t＝t20处如a_gs(＝Se0/Ser(θ)＝Se1/Se2＜1)那样确定实效排气速度比s。若在t＝t20处确定实效排气速度比a_gs，则基于经确定的实效排气速度比a_gs即实效排气速度Se1(＝a_gs×Se2)来算出预测压力，因此修正成由线L1B(Pp')表示的无误差的Pp'。在t t20处，使用预测压力Pp'来判定预测压力是否超过了判定阈值(＝Ps)。

图12是表示图7的线L1A、线L1B、线L3A及线L1D的图，对与实际正在流动的气体相关的实效排气速度为Se1，已被存储在存储部240中的实效排气速度为Se3(＜Se1)的情况进行说明。例如，相当于实际正在流动的气体为He，但已被存储在存储部240中的基准排气速度Ser(θ)(＝Se3)为与Ar相关的实效排气速度的情况。t＝t20是实效排气速度比a_gs已被确定的时刻。

压力测量值Pr由实效排气速度Se1的情况的线L1A表示。在实效排气速度比a_gs被确定之前，即在t＜t20处，基于已被存储在存储部240中的基准排气速度Ser(θ)＝Se3来算出预测压力。即，实效排气速度比a_gs为a_gs＝1，此时的预测压力由将实效排气速度Se3的情况的预测压力Pp应用于压力测量值Pr(线L1A)时的线L1D(Pp)来给予，而非由相对于线L1A的预测压力Pp'的线L1B(Pp')来给予。因此，在所算出的预测压力Pp中产生误差，变成比使用线L1B(Pp')时的预测压力Pp'更大的值。

基于经推断的实效排气速度Se0，在t＝t20处如a_gs(＝Se0/Ser(θ)＝Se1/Se3＞1)那样确定实效排气速度比s。若在t＝t20处确定实效排气速度比a_gs，则基于经确定的实效排气速度比a_gs即实效排气速度Se1(＝a_gs×Se3)来算出预测压力，因此修正成由线L1B(Pp')表示的无误差的Pp'。在t t20处，使用预测压力Pp'来判定预测压力是否超过了判定阈值(＝Ps)。

另外，越是压力响应快的条件，采用成立的时机中的压力测量值Pr越更接近目标压力值Ps。因此，有时也存在预测压力Pp超过判定阈值(例如，目标压力值Ps)后确定a_gs值，修正处理来不及的情况。在此情况下，使用应用了已被存储在存储部240中的基准气体数据(基准排气速度Ser(θ))的预测压力，即在Se0＝a_gs×Ser(θ)中应用了a_gs＝1的预测压力Pp，继续是否超过了判定阈值的判定。

以上，对压力的目标值Ps比起点的压力Pstt更大的情况进行了说明，相反地，关于压力的目标值Ps比起点的压力Pstt更小的情况，也可以同样地推断来应用于调压，可谋求调压控制的精度提升。

(Se0、a_gs的对于初期校正处理的应用)

在所述实施方式中，当在调压中将开度θ固定成θse0时，求出实效排气速度Se0或实效排气速度比a_gs，并使用它们来修正预测压力、或将它们应用于调压控制，由此谋求调压响应的改善。以下，对实效排气速度Se0或实效排气速度比a_gs的对于初期校正处理的应用进行说明。

所谓初期校正处理，是指用于将已被存储在存储部240中的基准气体数据(基准排气速度Ser(θ))校正成适合于实际的真空系统的数据的处理。若从外部装置(例如，真空处理装置的主控制器)朝调压控制部21输入校正处理的指令，则调压控制部21从通常的调压模式变成校正模式来进行一连串的校正处理。例如，用户按照校正处理的手册来操作真空处理装置的主控制器的操作部，将指令发送至阀控制装置1b，使调压控制部21进行校正处理。

图13、图14是表示校正模式中的一连串的处理的流程图。另外，图15是表示在校正处理时由编码器130所检测的开度测量值θr(线L31)、及由真空计31所测量的压力测量值Pr(线L32)的图。图13、图14的流程图由调压控制部21来执行，若从外部装置朝调压控制部21输入校正处理的指令，则开始执行。

在图13的步骤S10中，判定是否在存储部240中存储有真空腔室3的腔室容积V。当在存储部240中未存储有真空腔室3的腔室容积V时，进入步骤S12，将要求腔室容积V的发送的指令朝外部装置发送。以下，将外部装置设为真空装置的主控制器MC来进行说明。主控制器MC将存在腔室容积V的要求指令显示在主控制器MC的显示装置等，而对用户催促腔室容积V的输入。在步骤S14中，判定是否已从主控制器MC接收腔室容积V，在已接收的情况(是(yes))下，在步骤S16中将腔室容积V存储在存储部240中，其后，进入步骤S20

当在步骤S10中判定在存储部240中存储有腔室容积V时、或在步骤S16中存储了腔室容积V时，在步骤S20中将开度设定成θ＝100％。即，从图2的运算部210输出开度指令θ＝100％。此处设定成θ＝100％，但也可以不是100％。在图15中，若在t＝t1处设定成θ＝100％，则压力测量值Pr(线L32)减少。

在步骤S30中，将使规定的气体种类仅流入规定的流量Qin0的指令发送至主控制器MC。用户将使由校正处理的手册所指定的气体种类的气体仅流入经指定的规定流量Qin0的命令输入主控制器中。在步骤S40中，根据压力测量值Pr的上升来探测气体是否已流入。当在步骤S40中探测到气体流入时，进入步骤S50，使开度θ从θ＝100％朝规定的开度θtest减少。在图15中，在t＝t3处探测到气体流入，将开度θ设定成θ＝θtest。所述开度θtest相当于图5的经固定的开度θse0。

若步骤S50的处理结束，则进入图14的步骤S60。在步骤S60中，进行基于所述式(5)、式(6)的气体流量Qin0的算出，及基于通过式(9)使算出的实效排气速度比a_gs的气体种类的推断。取得在式(5)的两边乘以Pr2而成者与在式(6)的两边乘以Pr1而成者的差，由此流量Qin0通过下式(10)来算出。

Qin0＝V×(Pr2×dPr1/dt－Pr1×dPr2/dt)/(Pr2－Pr1)…(10)

此外，也可以通过式(6)与式(8)，根据Qin0＝V×dPr2/dt+a_gs×Ser(θtest)×Pr2来算出而求出。

另外，当在式(9)中，已被存储在存储部240中的基准排气速度Ser(θ)为阀电导C(θ)时，实效排气速度比a_gs通过下式(11)来算出。在开度θtest小的情况下，实效排气速度中的阀电导的影响占支配地位，实效排气速度Se变成接近阀电导C的值。

a_gs＝－(V/C(θtest))×(dPr2/dt－dPr1/dt)/(Pr2－Pr1)…(11)

另外，通过式(11)所算出的实效排气速度比a_gs将阀电导C作为基准。作为以初期状态存储在存储部240中的阀电导C，一般使用与Ar气相关的电导，以下，设为流入了Ar气时的电导来进行说明。因此，手册中记载的气体种类记载有与阀电导C的气体种类相同的气体种类。若通过式(11)所算出的实效排气速度比a_gs大致为1，则可判定按照指示导入了Ar气。另外，也可以考虑实效排气速度比a_gs的运算误差而对判定基准设定如1±Δ那样的容许范围Δ，若为1－Δa_gs 1+Δ，则判定导入了Ar气。

在步骤S70中，判定在步骤S60中所推断的气体流量Qin0及气体种类是否满足手册中记载的条件。在满足条件的情况下进入步骤S80。另一方面，在未满足条件的情况下，即在气体流量Qin0及气体种类的至少一者与手册的记载不同的情况下，进入步骤S72，将应确认气体导入条件的指令D朝主控制器MC发送，并回到图13的步骤S40。

另一方面，在已从步骤S70进入步骤S80的情况下，进行获取多个开度θ(i)中的压力测量值Pr的处理。另外，i＝1～N(正的整数)。在校正处理中，从运算部210输出校正用的开度指令θ(i)。在图15中所示的例子中，在t＝t11处将开度θ从100％朝0％变更。压力测量值Pr因开度变更而上升，在压力测量值Pr稳定并大致变成一定值的时间点，获取压力测量值Pr(1)。同样地，在图15的时刻t12、时刻t13、···、时刻t1N处将开度指令θ(i)以θ(2)、θ(3)、···、θ(N)的顺序输出，针对各开度指令θ(i)获取压力测量值Pr(2)、压力测量值Pr(3)、···、压力测量值Pr(N)。即，可针对N个开度θ(i)获得压力测量值Pr(θ(i))。

在步骤S90中，使用气体流量Qin0与已获取的压力测量值Pr(θ(i))，通过下式(12)来算出实效排气速度Se(θ(i))。式(11)严格来说是在平衡状态下成立的式子，通过将图15中的t11、t12、t13、···、t1N的时间间隔设定得足够大，而大致满足平衡状态。

Se(θ)＝Qin0/P(θ)…(12)

另外，在步骤S80及步骤S90中的实效排气速度的计算中，等待至开度变更后的压力测量值Pr大致收敛为止，根据所述值并通过式(12)来算出实效排气速度Se(θ)，但也可以获取压力变化率并通过式(7)来算出实效排气速度Se(θ)。在此情况下，无需等待至压力测量值Pr大致收敛为止，因此可谋求校正处理所需要的时间的缩短。

在步骤S100中，将通过校正处理所获取的实效排气速度Se(θ(i))存储在调压控制部21的存储部240中。另外，当在存储部240中事先存储有实效排气速度Se时，利用通过校正处理所获取的实效排气速度Se(θ(i))来修正所述实效排气速度Se、或直接改写。

如上所述，设置步骤S70、步骤S72，确认用户是否已使按照手册的气体种类仅流入规定的流量Qin0，由此可防止以错误的气体种类或流量进行校正处理。若在气体种类或流量方面并非按照手册，则调压精度下降，但通过进行如上所述的校正处理，可防止此种调压精度下降。

另外，在图13中所示的流程图中，设置步骤S10～步骤S16的处理，当在存储部240中未存储有腔室容积V时使用户进行输入，但也可以利用升压法对腔室容积进行推断运算并将其存储在存储部240中。在升压法中，在不仅将阀体开度设为0％，而且按住阀体来完全变成密闭状态的状态(实效排气速度＝0)下，根据将气体导入量Qin固定时的压力变化率dP/dt，通过下式(13)来算出腔室容积V。

V＝Qin/(dP/dt)…(13)

另外，不将校正用的气体种类限定于Ar气，例如也可以设为可从Ar气及氮气中选择气体种类。在此情况下，已被存储在存储部240中的阀电导C为流入了Ar气时的值，因此先将Ar气的情况的实效排气速度比a_gs＝1、及将Ar气作为基准的氮气的实效排气速度比a_gs＝1.2存储在存储部240中。而且，在用户选择了Ar气作为导入的气体种类的情况下，基于所述选择信息，选择氮气用的a_gs＝1.2作为用于气体种类判定的实效排气速度比a_gs。即，当在步骤S60中所算出的实效排气速度比a_gs的值大致为1.2时，若导入了按照用户已申报的氮气，则可判定满足导入条件。

所述例示性的实施方式为以下的形态的具体例会被本领域从业人员理解。

[1]一形态的阀控制装置是基于安装有真空阀的腔室的压力测量值与所述腔室的压力目标值来控制阀体开度，进行所述腔室的调压的阀控制装置，包括：开度设定部，在朝所述腔室导入气体时将所述阀体开度固定成一定；以及推断部，基于所述阀体开度已被固定成一定时的所述压力测量值的变化信息，推断所述真空阀的排气信息；所述阀控制装置基于所述排气信息来控制所述阀体开度，进行所述腔室的调压控制。

例如，图2的运算部210作为推断部及开度设定部发挥功能，运算部210基于阀体开度已被固定成一定值θse0时的压力测量值的变化信息，即压力变化率dPr1/dt、压力变化率dPr2/dt，将通过式(7)所算出的实效排气速度Se0、通过式(9)所算出的实效排气速度比a_gs、及通过式(10)所算出的流量Qin0作为排气信息来推断。这些排气信息是对应于实际正在流动的气体的气体种类的排气信息，因此通过基于经推断的排气信息来进行预测压力Pp的运算或调压控制，可谋求调压控制的精度提升。

[2]在所述[1]中记载的阀控制装置中还包括预测压力运算部，所述预测压力运算部基于所述排气信息，算出相对于所述压力测量值的经过规定时间后的压力预测值，若所述压力预测值超过上限阈值，则使所述阀体开度增加，或者若所述压力预测值超过下限阈值，则使所述阀体开度减少。

如图11的t t20那样，经推断的实效排气速度变成对应于实际正在流动的气体的气体种类的实效排气速度Se1，使用所述实效排气速度Se1所算出的压力预测值(预测压力)变成由线L1B表示的无误差的预测压力Pp'。其结果，可防止使阀体开度θ朝增加方向反转的时机晚、或提前，并可防止在压力响应中产生过冲、或相反地调压时间变长。另外，所推断的实效排气速度(Se0)与实效排气速度比a_gs具有式(8)的关系，因此也可以将作为气体种类信息的实效排气速度比a_gs作为排气信息来推断，并根据经推断的实效排气速度比a_gs与式(8)来算出压力预测值。

[3]在所述[1]中记载的阀控制装置中，所述排气信息包含已被导入所述腔室中的气体的气体种类信息，所述推断部基于与基准气体相关的基准排气速度及所述变化信息，推断所述气体种类信息。作为排气信息之一的实效排气速度比a_gs如式(8)所示，是对应于已被导入真空腔室3中的气体的气体种类的值，如式(9)那样，基于与基准气体(例如，Ar气)相关的基准排气速度Ser，压力Pr1、压力Pr2，以及压力变化率dPr1/dt、压力变化率dPr2/dt来推断。

[4]在所述[1]中记载的阀控制装置中，所述排气信息包含与朝所述腔室导入的气体的流量及气体种类的至少一者相关的信息，所述阀控制装置包括：判定部，判定已推断的所述排气信息是否与基准流量及基准气体种类一致；以及输出部，输出所述判定部的判定结果。

如图13、图14中所示的校正处理所示，将朝真空腔室3导入的气体的流量及气体种类作为排气信息来推断(步骤S60)，基于其推断结果，判定经推断的气体流量及气体种类是否与由手册所指定的气体流量(基准流量)及气体种类(基准气体种类)一致(步骤S70)，并输出其判定结果(步骤S72)。用户可通过所述判定结果(条件确认指令D)，识别已导入的气体的导入条件(气体流量及气体种类)与基准导入条件(基准流量及基准气体种类)不同，可在正确的气体导入条件下进行校正处理。

[5]一形态的推断装置是推断安装在腔室的真空阀的排气信息的推断装置，基于所述真空阀的阀体开度一定时的所述腔室的压力测量值的变化信息，将阀排气速度、已被导入所述腔室中的气体的流量及所述气体的气体种类信息的至少一者作为所述排气信息来推断。将其推断结果用于阀控制，由此可基于经推断的排气信息来进行预测压力Pp的运算或调压控制，可谋求调压控制的精度提升。另外，推断装置可以独立于阀控制装置来构成，也可以作为被组装入阀控制装置的结构。

以上对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内想到的其他形态也包含在本发明的范围内。例如，在所述实施方式中，设为利用阀控制装置1b的调压控制部21来进行校正处理的结构，但也可以有别于阀控制装置1b而设置独立的校正装置，通过所述校正装置的指令来进行校正处理。

Claims (5)

1.一种阀控制装置，是基于安装有真空阀的腔室的压力测量值与所述腔室的压力目标值来控制阀体开度，进行所述腔室的调压的阀控制装置，其中，包括：

开度设定部，在朝所述腔室导入气体时将所述阀体开度固定成一定；以及

推断部，基于所述阀体开度已被固定成一定时的所述压力测量值的变化信息，推断所述真空阀的排气信息；

所述阀控制装置基于所述排气信息来控制所述阀体开度，进行所述腔室的调压控制。

2.根据权利要求1所述的阀控制装置，其中，还包括预测压力运算部，所述预测压力运算部基于所述排气信息，算出相对于所述压力测量值的经过规定时间后的压力预测值，

若所述压力预测值超过上限阈值，则使所述阀体开度增加，或者若所述压力预测值超过下限阈值，则使所述阀体开度减少。

3.根据权利要求1所述的阀控制装置，其中

所述排气信息包含已被导入所述腔室中的气体的气体种类信息，

所述推断部基于与基准气体相关的基准排气速度及所述变化信息，推断所述气体种类信息。

4.根据权利要求1所述的阀控制装置，其中

所述排气信息包含与朝所述腔室导入的气体的流量及气体种类的至少一者相关的信息，所述阀控制装置包括：

判定部，判定已推断的所述排气信息是否与基准流量及基准气体种类一致；以及

输出部，输出所述判定部的判定结果。

5.一种推断装置，其中，是推断安装在腔室的真空阀的排气信息的推断装置，

基于所述真空阀的阀体开度固定时的所述腔室的压力测量值的变化信息，将阀排气速度、已被导入所述腔室中的气体的流量及所述气体的气体种类信息的至少一者作为所述排气信息来推断。

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