JP6760092B2 - 真空バルブ - Google Patents

Description

本発明は、真空バルブに関する。

半導体やフラットパネルディスプレイ等の製造装置では、チャンバ内圧力を予め設定した所定圧力に自動調整する真空バルブが使用される。そのような真空バルブの一つとして、特許文献１に記載のような振り子式のスライドバルブが知られている。振り子式バルブでは、弁体をモータで駆動して駆動面内で回転させ、ガス流路となる開口面積に相当する開度θを変更することで、ガスの流れやすさの指標であるコンダクタンスを調整している。特に、目標圧力近傍では開度の微調整が必要なため、弁体を駆動するモータとしてステッピングモータが一般的に使用されている。

弁体駆動方式には、減速機構を用いる方式とダイレクト駆動方式とがあるが、高速駆動およびバックラッシュ低減などの応答性の観点からダイレクト駆動方式の方が有望である。開度微調整のためには、１ステップの角度分解能を向上させる必要がある。ダイレクト駆動方式の場合、ステップ分割数が非常に多く、ほぼ無段階で円滑な駆動が可能なマイクロステップ制御が採用される。

特開２０１１−１３７５３７号公報

マイクロステップ制御では正弦波状の電流がモータの各相に通電されるが、相電流がゼロクロスする近傍において歪みが発生しやすい。そのため、ゼロクロス近傍の電流値が保持電流として通電される開度に弁体を保持する場合、いずれかの相の保持電流が、ゼロクロス近傍の歪みによって本来の正弦波状電流値からずれてしまうことにより、弁体が振動発振する可能性があった。

本発明の好ましい実施形態による真空バルブは、弁体をステッピングモータで駆動して前記弁体の開度を制御する真空バルブであって、開度変化に対する圧力変化率が最も大きくなる開度と、モータ電流のゼロクロス点における開度との間に開度ずれが設定されている。
さらに好ましい実施形態では、前記開度ずれの値は、前記ステッピングモータの基本ステップ角の１／２に設定されている。
本発明の好ましい実施形態による真空バルブは、弁体を駆動するステッピングモータと、前記弁体の開度を検出する検出部と、前記ステッピングモータを制御する制御部と、を備える真空バルブであって、前記制御部は、前記検出部で検出された開度とモータ電流ゼロクロス点の開度との差分が差分閾値よりも小さく、かつ、バルブ吸気側圧力値のバルブ調整目標圧力値に対する偏差率の大きさが偏差率閾値よりも小さい第１の状態では、前記第１の状態を除く第２の状態におけるゲインよりも小さなゲインで制御を行う。
さらに好ましい実施形態では、開度変化と圧力変化率との関係を表すプラントゲインに基づいて前記弁体の開度制御が行われる。

本発明によれば、ゼロクロス点近傍における調圧性能の改善を図ることができる。

図１は、真空バルブの概略構成を示す図である。 図２は、バルブ本体の平面図である。 図３は、開度制御の一例を示すブロック図である。 図４は、プラントゲインＧpの一例を示す図である。 図５は、モータ駆動部の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、モータおよびインバータを説明する図である。 図７は、モータ電流を説明する図である。 図８は、プラントゲインの逆数１／Ｇpと相電流との関係を説明する図である。 図９は、開度θzと開度θminとを、基本ステップθsmの１／２倍だけずらした場合を示す図である。 図１０は、第２の実施の形態におけるバルブ制御を説明するブロック図である。 図１１は、第２の実施の形態においてプラントゲインＧpを用いないで制御を行う場合のブロック図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本実施の形態の真空バルブ１の概略構成を示す図である。真空バルブ１は、バルブ本体１ａとバルブ制御装置１ｂとを備える。バルブ本体１ａは真空装置の真空チャンバ３と真空ポンプ４との間に設けられている。真空ポンプ４は、バルブ本体１ａを介して真空チャンバ３を排気する。真空チャンバ３には、プロセスガス等のガスが導入される。真空チャンバ３の圧力は真空計３１によって計測される。

バルブ本体１ａには、弁体であるバルブプレート１２と、バルブプレート１２を揺動駆動するモータ１３が設けられている。モータ１３には、モータ１３の回転の速度および位置を検出するための速度・位置検出器１３０が設けられている。速度・位置検出器１３０には、エンコーダやレゾルバ等が用いられる。本実施の形態では、モータ１３にはステッピングモータが用いられる。

図２は、バルブ本体１ａの平面図である。バルブプレート１２をモータ１３により揺動駆動すると、バルブプレート１２が水平方向にスライド駆動されてバルブ開閉動作が行われる。バルブプレート１２は、バルブ開口部１１ａの全体に対向する全遮蔽位置Ｃ２と、バルブ開口部１１ａに全く対向しない全開放位置Ｃ１との間の任意の位置にスライド移動させることができる。

バルブプレート１２によるバルブ開口部１１ａの遮蔽状態は、開度と呼ばれるパラメータで表される。開度とは、比＝（バルブプレートの揺動角）：（全遮蔽状態からバルブ開口部１１ａが全て解放されるまでの揺動角）をパーセントで表したものである。図２の全遮蔽位置Ｃ２は開度＝０％であり、全開放位置Ｃ１は開度＝１００％である。すなわち、バルブプレート１２の開度を調整することにより、真空バルブ１のコンダクタンスを制御する。

図１に示すように、バルブ本体１ａはバルブ制御装置１ｂによって制御される。バルブ制御装置１ｂには、制御部２１、モータ駆動部２２および記憶部２３等が設けられている。制御部２１は、速度・位置検出器１３０からの速度検出信号ωr、位置検出信号（以下では開度計測値と呼ぶことにする）θr、および上位のコントローラから入力される目標圧力値Ｐsに基づいて開度指令θsおよび速度指令ωsを演算し、演算結果をモータ駆動部２２へ出力する。モータ駆動部２２は、開度指令θsおよび速度指令ωsに基づいてモータ１３を駆動制御する。記憶部２３には、後述するプラントゲインＧpを含めバルブ制御に必要なデータが記憶されている。なお、速度検出信号ωrは制御部２１に取り込んだ開度計測値θrを差分演算することで求めても良い。

（バルブ開度制御）
図３は、制御部２１で行われる開度制御の一例を示すブロック図である。真空バルブ１のバルブ開度の変化ｄθと真空チャンバ３の圧力変化ｄＰとの関係は、式（１）に示す排気の式に基づいて与えられる。式（１）において、Ｓ(Ｑ，θ)は、真空チャンバ３，バルブ本体１ａおよび真空ポンプ４を含む真空システムのコンダクタンスＳである。コンダクタンスＳは、真空ポンプ４の排気速度Ｓpと真空バルブ１のコンダクタンス（以下では、バルブコンダクタンスと呼ぶ））Ｃとを用いて、「（１／Ｓ）＝（１／Ｓp）＋（１／Ｃ）」のように表される。一般的に、コンダクタンスＳは、Ｓ(Ｑ，θ)のように開度θだけでなく真空チャンバ３に流入するガスの流量Ｑにも依存している。Ｖ［ｍ^３］は真空チャンバ３の容積であり、Ｐ［Ｐａ］は真空チャンバ３内の圧力である。
Ｑ＝Ｖ・（ｄＰ／ｄｔ）＋Ｐ・Ｓ(Ｑ，θ) …（１）

式（１）から、この真空システムにおける、平衡点近傍の開度θの変化ｄθと圧力の変化ｄＰの関係を求める。ここで、平衡点では流量一定、圧力変化dP/dtが０であるので式（１）はＱ＝Ｐ・Ｓ(Ｑ，θ)となる。増分ｄＰとｄＳの関係はＱ＝（Ｐ＋ｄＰ）・（Ｓ＋ｄＳ）とＱ＝Ｐ・Ｓの差分より、０＝Ｐ・ｄＳ＋Ｓ・ｄＰ。一方、ｄＳ＝（ｄＳ／ｄθ）・ｄθであるから両式より、式（２）が求まる。
ｄθ＝−｛（１／Ｐ）・Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）｝・ｄＰ …（２）

式（２）をさらに変形すると、次式（３）が得られる。すなわち、圧力変化率（ｄＰ／Ｐ）は、開度変化ｄθに対して「−１／｛Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）｝」の傾きで比例している。比例係数「１／｛Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）｝」はプラントゲインＧpと解釈することができ、１／Ｇp＝Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）の値が最小となるときに最も敏感に圧力値が変化することを表している。言い換えると、この最小点では開度変化に対する圧力変化率が最も大きくなる。図４は、プラントゲインＧpの一例を示したものである。図４では、縦軸はプラントゲインの逆数１／Ｇpを示す。１／Ｇpは、比較的小さな開度θminにおいて最小値を示している。
ｄＰ／Ｐ＝−ｄθ／｛Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）｝ …（３）

図３に示すように、制御部２１は、目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐｒの偏差である圧力偏差ΔＰ（＝Ｐr−Ｐs）を解消する開度操作量Δθを算出し、開度指令θs（＝θr＋Δθ）および、別途演算される速度指令ωsをモータ駆動部２２に出力する。このときの開度操作量Δθは、圧力偏差ΔＰを解消するための圧力変化（−ΔＰ）を発生させるものであり、式（２）の関係を用いると式（４）のように表される。式（４）において、Ｋｐは圧力偏差ΔＰに対する比例ゲインである。
Δθ＝｛（１／Ｐ）・Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）｝・Ｋp・ΔＰ
＝（１／Ｐ）・（１／Ｇp）・Ｋp・ΔＰ …（４）

例えば、Ｐr＞Ｐsであった場合には、ΔＰ＞０なので、式（４）のΔθはΔθ＞０となる。すなわち、圧力が低下するように開度θを増加させる。式（４）の関係をブロック図に表すと、図３のようなブロック図となる。算出されたΔθに開度計測値θrが加算され、加算された値を圧力指令θs（＝θr＋Δθ）としてモータ駆動部２２に出力する。なお、上述した例では、比例ゲインを用いる場合を例に説明したが、積分成分、微分成分、その他のフィードバック制御時にも適用することができる。なお、プラントゲインＧpあるいはプラントゲインの逆数値（１／Ｇp）は、バルブ制御装置１ｂに設けられた記憶部２３に記憶されている。また記憶されている数値は流量、開度を離散的なパラメータとしたマトリックスデータとなる。

（モータ制御）
図５は、モータ駆動部２２の構成の一例を示すブロック図である。モータ駆動部２２は、モータ１３に電流を供給するインバータ２１０と、インバータ２１０にＰＷＭスイッチング信号を出力するモータ制御部２００とを備えている。インバータ２１０からモータ１３に電流を供給するラインには、電流検出センサ２２０が設けられている。モータ制御部２００は、速度・位置制御部２０２、電流制御部２０４およびＰＷＭ信号生成部２０６を備えている。

速度・位置制御部２０２は、制御部２１から入力される開度指令θs、速度指令ωsおよび速度・位置検出器１３０から入力される開度計測値θr、速度検出信号ωrに基づいて、目標電流値指令ｉαs，ｉβsを演算する。電流制御部２０４には、目標電流値指令ｉαs，ｉβsと電流検出センサ２２０により検出された電流値ｉαr，ｉβrとの差分が入力される。電流制御部２０４は、入力された差分をゼロに近づけるような電圧指令をＰＷＭ信号生成部２０６に出力する。ＰＷＭ信号生成部２０６は、電流制御部２０４から入力された電圧指令に基づいて、インバータ２１０の各スイッチング素子をスイッチングするためのＰＷＭスイッチング信号を生成する。なお、速度検出信号ωrは制御部２０２において開度計測値θrの差分演算を行い求めても良い。

図６はモータ１３およびインバータ２１０を説明する図であり、図６（ａ）はモータ１３を示し、図６（ｂ）はインバータ２１０を示す。本実施の形態ではモータ１３にステッピングモータが用いられる。図６（ａ）に示す例では２相のハイブリッド（ＨＢ）型ステッピングモータが用いられており、ロータ１３２の周囲にステータコイル１３４Ａ，１３４Ｂが複数配置されている。例えば、２相８極モータであればＡ相(+)、Ｂ相(+)、Ａ相(-)、Ｂ相(-)・・・のように８つのコイルが配置されている。さらにＡ相(-)のコイルはＡ相(+)を逆巻にしたものであり、後述する２つのブリッジ回路へＡ相、Ｂ相を各々バイポーラ接続するためにＡ相(+)、Ａ相(-)間、Ｂ相(+)、Ｂ相(-)間で各極のコイル同士が配線されている。

ロータ１３２は、軸方向にＮＳに着磁された永久磁石の軸方向両端を、２つの回転子鉄心１３２ａ，１３２ｂで挟み込んだ構造になっている。各回転子鉄心１３２ａ，１３２ｂの外周には複数の小歯１３３が形成されている。２つの回転子鉄心の小歯は１／２ピッチずれて形成されている。

インバータ２１０には、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を用いたフルブリッジ回路が、各相コイル毎に設けられている。図６（ｂ）では、Ａ相に関する各極コイルを配線したコイルを改めてＡ相コイルとし、Ｂ相に関する各極コイルを配線したコイルを改めてＢ相コイルとして各々フルブリッジ回路２１０Ａ，２１０Ｂへ接続した図を示した。フルブリッジ回路２１０Ａ，２１０Ｂのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４にはトランジスタやＩＧＢＴ等が用いられ、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４にはダイオードＤ１〜Ｄ４が並列接続されている。ＰＷＭ信号生成部２０６からのスイッチング信号によりインバータ２１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御することにより、各相コイルに通電する。

このようなステッピングモータの基本ステップ角θsmは、θsm＝１８０／ｍＮr（deg）で与えられる。なお、ｍはステータの相数、Ｎrはロータの小歯の数である。モータ１３は、２相で、Ｎr＝５０に設定されているので、θsm＝１．８（deg）である。

マイクロステップ制御は、基本ステップ角θsmをさらに電気的に細分化して駆動するものであり、Ａ相コイルとＢ相コイルの電流配分を徐々に変化させることで、基本ステップ角θsmの間が複数のステップに分割される。一般的には、図７に示すような正弦波状電流がＡ相コイルおよびＢ相コイルに通電される。

図７（ａ）は、所定の開度に位置決めする際のＡ相電流およびＢ相電流の状況を説明する図である。符号ＩaacおよびＩadcで示すラインはＡ相電流を示し、符号ＩbacおよびＩbdcで示すラインはＢ相電流を示す。時刻ｔAまでは、正弦波状電流Ｉaac，ＩbacがＡ相電流およびＢ相電流として通電され、モータ１３は回転駆動される。そして、時刻ｔA以後は、Ａ相電流は一定の電流値Ｉadcに保持され、Ｂ相電流は一定の電流値Ｉbdcに保持される。その結果、図１のバルブプレート１２は、時刻ｔAにおいて電流値Ｉadc，Ｉbdcで決まる所定の開度θAに停止され、それ以後は開度θAに保持される。

なお、図７（ａ）では、曲線Ｉaac，Ｉbacを滑らかな正弦波曲線で示しているが、基本ステップθsmをさらに複数のステップに分割して駆動するマイクロステップ制御では、詳細に見ると正弦波近似の階段状電流となっている。

前述したように、マイクロステップ制御では正弦波状の相電流が通電されるが、相電流がゼロクロスするゼロクロス点ＺＣの近傍において歪みが発生しやすい。図７（ｂ）は、破線Ｄで示す領域を拡大した図である。例えば、符号Ｉaacで示す正弦波状電流の波形が符号Ｅで示すラインのように歪んでいる場合、保持電流Ｉadcは電流Ｉeのように下方にずれてしまうことになり、バルブプレート１２が振動発振するおそれがある。

さらに、図８に示すように、プラントゲインの逆数１／Ｇpが最小となる開度が、相電流がゼロクロスとなる開度に一致する場合（または、近傍にある場合）を考える。図８は、開度θに対するＡ相電流およびＢ相電流の変化とプラントゲインの逆数１／Ｇpの変化とを示す図であり、点Ｐはプラントゲインの逆数１／Ｇpが最小となる点である。図７では横軸は時間であったが、図８では横軸は開度θである。この場合、ゼロクロス点ＺＣの近傍では開度変化に対して最も敏感に圧力値が変化するので、保持開度の位置ズレが僅かであっても大きな圧力値ズレが発生することになる。その結果、調圧性能が大きく低下することになる。

また、プラントゲインの逆数１／Ｇpが最小となる開度θminがゼロクロス点ＺＣの開度θzにほぼ一致している場合には、開度θzの近傍に停止しない場合であっても、その開度を通過して調圧を行う場合に調圧応答性能が低下することになる。

そこで、本実施の形態の真空バルブ１では、相電流がゼロクロスとなる開度θzとプラントゲインの逆数１／Ｇpが最小となる開度θminとを、ゼロクロスにおける電流波形の歪みの影響を受けない程度ずらすようにした。図９は一例を示したものであり、開度θzと開度θminとを、基本ステップθsmの１／２倍だけずらすように構成した。図９からも分かるように、ゼロクロス点は０．９(deg)間隔で存在するので、プラントゲインの逆数１／Ｇpが最小となる開度θminの位置が、隣接する２つゼロクロス点の中間位置となるようにずらし量を設定するのが好ましい。

プラントゲインＧpはバルブ制御装置１ｂに設けられた記憶部２３に記憶されており、プラントゲインＧpとバルブプレート１２の開度θとの関係は少なくとも製品としてユーザへ出荷する前までに予め分かっている。また、モータ１３の電気角９０度の間隔でゼロクロス点が定まるが、そのゼロクロス点となる電気角とエンコーダ（速度・位置検出器１３０）の位置関係も少なくとも製品としてユーザへ出荷する前までに予め分かっている。そのため、ユーザへ出荷する前までに、バルブプレート１２とモータ軸との接続関係を、図９に示すような相電流と１／Ｇpとの関係が満たされるように設定すれば良い。

例えば、バルブプレート１２の回転軸とモータ軸との位相関係を調整する機構を設けるようにして、組立時や組立後に調整するようにしても良い。具体的には、バルブ本体１ａの組立時に、エンコーダの検出値から得られる電気角とプラントゲインの逆数１／Ｇpが最小になる開度θminとが、０．９(deg)だけずれるように、回転軸とモータ軸との位相関係を機台毎に調整する。

（変形例）
上述した実施形態では、図３のようにプラントゲインＧpも加味して式（４）によりΔθを設定したが、プラントゲインＧpを考慮しない従来のＰＩ制御によりに開度指令θsを生成するようにしてもよい。そのような制御の場合には、開度変化に対して最も敏感に圧力値が変化する開度θminを実際に計測して求め、図９に示すようにゼロクロスとなる開度θzに対して開度θminをずらすようにバルブプレート１２の回転軸とモータ軸との位相を調整する。

位相調整の方法としては、バルブプレート１２の回転軸とモータ軸とを位相調整可能な継手で接続する構造とする。別の方法としては、モータ１３のバルブハウジング１１への固定位置を調整可能な構成とし、固定位置を調整することで回転軸に対するモータ軸の位相を調整する。

開度θminの具体的な求め方としては、例えば、試験用のチャンバに真空バルブ１および真空ポンプ４を取り付け、ガスを実際に流入させた状態で真空バルブ１の開度を変化させ、Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）のデータを複数取得する。実際には、Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）が最小となる概略の開度範囲は予め分かるので、その範囲内でデータを複数点取得し、Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）が最小となる開度θminを推定する。あるいは、シンプルに直接開度変化に対する圧力変化率の最大点を求め、この点をθminとしても良い。

以上のように、第１の実施の形態では、図９に示すように、バルブプレート１２の開度変化ｄθに対してバルブ吸気側圧力値（例えば、真空チャンバ３の圧力値）の圧力変化率ｄＰ／Ｐが最も大きくなる開度θminと、モータ電流のゼロクロス点ＺＣにおける開度θzとの間に開度ズレが設定されている。その結果、圧力が敏感に変化する開度θminの近傍にバルブプレート１２を保持する場合に、ゼロクロス点ＺＣにおける電流波形歪みの影響を低減することができ、調圧性能の悪化を防止することができる。

また、図９に示すように、開度ずれの値をステッピングモータの基本ステップ角θsmの１／２に設定することにより、開度ずれを最も大きく設定することができる。

−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、図９に示すように、相電流がゼロクロスとなる開度θzとプラントゲインＧpの逆数１／Ｇpが最小となる開度θminとをずらすことで、バルブプレート停止時における調圧応答性能への悪影響を低減するようにした。一方、第２の実施の形態では、開度θzと開度θminとをずらすことに代えて、目標圧力Ｐｓに対する圧力偏差率ΔＰ／Ｐｓに応じてゲインを低下させることで、同様の効果を奏するようにした。

（プラントゲインＧpを用いて制御を行う場合）
まず、上述した図３の場合と同様に、プラントゲインＧpを用いてΔθを算出する構成の場合について説明する。この場合には、１／Ｇpが最小となる開度θminは予め分かっていることになる。そして、デフォルト状態において、ゼロクロス点の開度θzと開度θminとが電流波形の歪みの悪影響が出ない程度にずれている場合には、すなわち、予め定めたずれ量の閾値αに対して「θz−θmin≦−α」または「θz−θmin≧α」の場合には、図３の場合と同様の制御が行われる。一般に、目標圧力値へ現在値を調整して追い込む際に、目安として目標圧力値に対する偏差率ΔＰ／Ｐｓが予め決めた許容値γ以内になることが求められる。すなわち｜ΔＰ｜／Ｐｓ＜γ。一方、式（３）より｜ΔＰ｜／Ｐｓ＝Ｇｐ・｜Δθ｜であるから、両式より｜Δθ｜＜γ／Ｇｐが得られる。つまり、閾値αとしては、γ／Ｇｐあるいはその数倍程度が用いられる。

一方、ゼロクロス点ＺＣの開度θzと開度θminとが、予め定めた閾値αに対して「−α＜θz−θmin＜α」を満たしていて、電流波形の歪みが調圧に悪影響を及ぼす場合には、図１０のようにバルブ制御を行う。図１０に示す構成では、切替部２１１を切替制御部２１２により切り替えることで、上記悪影響が出る条件においては、補正ゲインＧ１（＜１）をさらに適用して制御ゲインを低下させるようにした。

切替制御部２１２は、開度計測値θrが、図８に示す開度範囲｜θ−θz｜＜βの外側にある場合には、１／Ｇpが最小となる開度θminがゼロクロス点ＺＣの近傍にあったとしても、電流波形歪みによる影響を受けない。そのため、制御ゲインを下げるための補正ゲインＧ１（＜１）を適用する必要がなく、切替部２１１は切替位置ａとされる。ここで、βとしては、αと同様にγ／Ｇｐあるいはその数倍程度が用いられる。

一方、開度計測値θrがゼロクロス点（ただし、開度θminの近傍にあるゼロクロス点）の開度θzの近傍にあり（｜θr−θz｜＜β）、かつ、目標圧力値Ｐsに対する圧力偏差率ΔＰ／Ｐｓの大きさ｜ΔＰ｜／Ｐｓが許容値γよりも小さい場合には、切替制御部２１２は、切替部２１１を切替位置ｂに切り替える。なお、｜ΔＰ｜／Ｐｓ＜γということは、現在の開度（開度計測値θr）が、停止すべき開度位置の近傍にあることを意味する。許容値γとしては、例えば、目標圧力値Ｐsの１％程度とする。

切替部２１１が切替位置ｂに切り替えられると、補正ゲインＧ１がさらに適用されて、Δθは式（４）で計算される値から、次式（５）で計算される値に変更される。その結果、制御ゲインが低下することで電流波形歪みの圧力変化への影響が低減され、バルブプレート１２の開度を保持すべき開度位置に安定して停止させることができる。
Δθ＝（１／Ｐ）・（１／Ｇp）・Ｇ１・Ｋp・ΔＰ …（５）

（プラントゲインＧpを用いないで制御を行う場合）
上述した変形例の場合と同様に、プラントゲインＧpを考慮しない制御を採用する場合について説明する。まず、試験等を行うことによってＳ／（ｄＳ／ｄθ）が最小となる開度θminが分かっていて、かつ、ゼロクロス点の開度θzと開度θminとが、電流波形の歪みの悪影響が出ない程度にずれている場合には、制御ブロック図は、図３においてゲイン（１／Ｐ）・（１／Ｇp）の部分を除いた構成となる。

一方、ゼロクロス点の開度θzと開度θminとが、予め定めた閾値αに対して「−α＜θz−θmin＜α」を満たしていて、電流波形の歪みが悪影響を及ぼす場合には、図１１のようなバルブ制御を行う。図１１は、図１０の構成からゲイン（１／Ｐ）・（１／Ｇp）の部分を削除したものである。切替部２１１および切替制御部２１２の動作については、図１０の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。

次に、Ｓ／（ｄＳ／ｄθ）が最小となる開度θminが分かっていない場合の制御について説明する。この場合、ゼロクロス点の開度θzに対して開度θminがどの程度ずれているかについても不明なので、図１１の制御ブロック図において次のような制御動作を行う。開度計測値θrがいずれかのゼロクロス点の近傍にあり（｜θr−θz｜＜β）、かつ、目標圧力値Ｐsに対する圧力偏差率ΔＰ／Ｐｓの大きさ｜ΔＰ｜／Ｐｓが許容値γよりも小さい場合には、切替制御部２１２は、切替部２１１を切替位置ｂに切り替える。

なお、前述した開度θminが分かっている場合には、開度計測値θrが、開度θminの近傍にあるゼロクロス点の近傍である場合にのみ切替位置ｂに切り替えた。しかし、ここでは開度θminが分かっていないので、目標圧力値の近傍におけるいずれのゼロクロス点に対しても、開度計測値θrがゼロクロス点の近傍であれば、切替部２１１を切替位置ｂに切り替えることになる。

上述のように、第２の実施の形態では、図１０，１１で説明したように、開度計測値θrとゼロクロス点ＺＣの開度θzとの差分が差分閾値βよりも小さく、かつ、バルブ吸気側圧力値（圧力計測値Ｐｒ）の目標圧力値Ｐsに対する圧力偏差率の大きさが、偏差率閾値γよりも小さい第１の状態では補正ゲインＧ１を適用して、第１の状態を除く第２の状態におけるゲインよりも小さなゲインで制御を行う。

その結果、その結果、制御ゲインが低下することで電流波形歪みの圧力変化への影響が低減され、バルブプレート１２の開度を保持すべき開度位置に安定して停止させることができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、上述した実施の形態ではバルブプレート１２を揺動するタイプの真空バルブであったが、上述のプラントゲインＧpと同様の開度θminを有するゲイン特性の真空バルブであれば、同様に適用することができる。

１…真空バルブ、１ａ…バルブ本体、１ｂ…バルブ制御装置、３…真空チャンバ、４…真空ポンプ、１２…バルブプレート、１３…モータ、２１…制御部、２２…モータ駆動部、２３…記憶部、１３０…速度・位置検出器、２１１…切替部、２１２…切替制御部、Ｇ１…補正ゲイン、Ｇp…プラントゲイン

Claims (4)

1. 弁体をステッピングモータで駆動して前記弁体の開度を制御する真空バルブであって、
   開度変化に対する圧力変化率が最も大きくなる開度と、モータ電流のゼロクロス点における開度との間に開度ずれが設定されている、真空バルブ。
2. 請求項１に記載の真空バルブにおいて、
   前記開度ずれの値は、前記ステッピングモータの基本ステップ角の１／２に設定されている、真空バルブ。
3. 弁体を駆動するステッピングモータと、
   前記弁体の開度を検出する検出部と、
   前記ステッピングモータを制御する制御部と、を備える真空バルブであって、
   前記制御部は、前記検出部で検出された開度とモータ電流ゼロクロス点の開度との差分が差分閾値よりも小さく、かつ、バルブ吸気側圧力値のバルブ調整目標圧力値に対する偏差率の大きさが偏差率閾値よりも小さい第１の状態では、前記第１の状態を除く第２の状態におけるゲインよりも小さなゲインで制御を行う、真空バルブ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の真空バルブにおいて、
   開度変化と圧力変化率との関係を表すプラントゲインに基づいて前記弁体の開度制御が行われる、真空バルブ。

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