JP6841201B2 - ガス推定装置および真空排気装置 - Google Patents

ガス推定装置および真空排気装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6841201B2
JP6841201B2 JP2017196223A JP2017196223A JP6841201B2 JP 6841201 B2 JP6841201 B2 JP 6841201B2 JP 2017196223 A JP2017196223 A JP 2017196223A JP 2017196223 A JP2017196223 A JP 2017196223A JP 6841201 B2 JP6841201 B2 JP 6841201B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
flow rate
valve
unit
estimation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017196223A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019070924A (ja
Inventor
小崎　純一郎
純一郎 小崎
中村　雅哉
雅哉 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2017196223A priority Critical patent/JP6841201B2/ja
Priority to US16/132,389 priority patent/US10443600B2/en
Priority to CN201811119205.6A priority patent/CN109630446B/zh
Publication of JP2019070924A publication Critical patent/JP2019070924A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6841201B2 publication Critical patent/JP6841201B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0022—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/008—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D3/00—Axial-flow pumps
    • F04D3/005—Axial-flow pumps with a conventional single stage rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、ガス推定装置および真空排気装置に関する。
エッチング装置等の真空装置においては、プロセスチャンバにプロセスガスを流入させつつチャンバ内圧力を所定の圧力維持し、プロセスが行われる。そのため、プロセスチャンバと真空ポンプとの間に自動圧力調整バルブ（ＡＰＣバルブとも呼ばれる）が設けられ、この自動圧力調整バルブによってプロセスチャンバの圧力を所望の圧力に制御している（例えば、特許文献１参照）。
真空ポンプと自動圧力調整バルブとを備える真空排気装置でプロセスチャンバを排気する場合、予め真空排気装置の排気特性データを自動圧力調整バルブのコントローラに記憶させておき、その排気特性データ基づいて自動圧力調整バルブによる調圧動作が行われる。
特開２０１４−０９３４９７号公報
しかしながら、予め記憶されている排気特性データは、実際に使用されるプロセスガスとは異なる標準的なガス（例えば、窒素ガスやアルゴンガス）に基づくものが一般的である。排気特性データはガス種にも依存しているので、排気しているガスのガス種が分からないと精度良い圧力調整を行うことができないという問題があった。
本発明の好ましい態様によるガス推定装置は、真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気口に接続された自動圧力調整バルブを備える真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定するガス推定装置であって、前記自動圧力調整バルブの開度制御ゲイン値に関する相関データおよび前記真空排気装置の実効排気速度に関する相関データを含む第１相関データと、前記真空ポンプにおける流量、ガス種およびモータ電流値の間の相関関係を表す第２相関データとを記憶する相関データ記憶部と、少なくとも前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第１推定部と、を備え、前記開度制御ゲイン値に関する相関データは、前記開度制御ゲイン値、前記真空排気装置により真空排気するガスのガス種と流量、および前記自動圧力調整バルブのバルブ開度の間の相関関係を表し、前記実効排気速度に関する相関データは、前記実効排気速度、前記真空排気装置により真空排気するガスのガス種と流量、および前記自動圧力調整バルブのバルブ開度の間の相関関係を表し、前記第１推定部の推定結果に基づいて、前記自動圧力調整バルブの制御に用いられる制御補正情報を出力する。
さらに好ましい態様では、前記第１推定部は、前記真空ポンプのモータ電流値、前記自動圧力調整バルブのバルブ開度、前記真空排気装置により真空排気する真空チャンバの圧力計測値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定し、前記第１推定部の推定結果を前記制御補正情報として出力する。
さらに好ましい態様では、所定流量のガス排気時における複数のバルブ開度毎の圧力計測値、前記複数のバルブ開度、前記真空ポンプのモータ電流値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第２推定部と、前記第２推定部により推定されるガス種に基づいて前記第１相関データを校正する校正部と、を備え、前記相関データ記憶部に記憶されている校正前の前記第１相関データは、前記校正部で校正された第１相関データにより置き換えられる。
さらに好ましい態様では、前記第２推定部で推定される流量に基づいて、複数のバルブ開度毎の圧力計測時における流量が前記所定流量か否かを判定する判定部を備える。
本発明の好ましい態様による真空排気装置は、上述の態様のいずれか一項に記載のガス推定装置と、真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、前記自動圧力調整バルブは、バルブ開度を計測する開度計測器と、前記第１推定部で推定された流量およびガス種とバルブ開度計測値と、前記相関データ記憶部に記憶されている第１相関データとに基づいて、調圧時のバルブ開度制御のゲイン値を設定するゲイン値設定部と、設定されたゲイン値と前記圧力計測値とに基づいてバルブ開度を制御するバルブ開度制御部とを備える。
本発明の好ましい態様による真空排気装置は、上述の態様のいずれか一項に記載のガス推定装置と、真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、前記真空ポンプは、前記真空ポンプにより排気されるガスのガス種と許容上限流量との相関を表す許容流量データを記憶する許容流量データ記憶部と、前記第１推定部で推定される流量が、前記許容流量データおよび前記第１推定部で推定されるガス種に基づいて取得される許容上限流量よりも大きい場合に、警報情報を出力するポンプ制御部とを備える。
本発明の好ましい態様によるガス推定装置では、前記第１推定部は、所定流量のガス排気時における複数のバルブ開度毎の圧力計測値、前記複数のバルブ開度、前記真空ポンプのモータ電流値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定し、 前記第１推定部により推定されるガス種に基づいて前記第１相関データを校正する校正部をさらに備え、前記校正部で校正された校正後第１相関データを前記制御補正情報として出力する。
本発明の好ましい態様による真空排気装置は、前記ガス推定装置と、真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、前記自動圧力調整バルブは、バルブ開度を計測する開度計測器と、予め設定されたガス種、バルブ開度計測値、および前記校正後第１相関データに基づいて、調圧時のバルブ開度制御のゲイン値を設定するゲイン値設定部と、設定されたゲイン値と前記圧力計測値とに基づいてバルブ開度を制御するバルブ開度制御部とを備える。
本発明によれば、少なくともガス種に基づく制御補正情報が得られるので、自動圧力調整バルブをガス種に応じて制御することが可能となる。
図１は、真空排気装置の一例を示す図である。 図２は、バルブボディの平面図である。 図３は、プラントゲインを説明する図である。 図４は、プラントゲインの特性カーブを示す図である。 図５は、逆数感度の一例を示す図である。 図６は、開度制御（調圧制御）を説明するためのブロック図である。 図７は、実効排気速度の開度依存性を示す図である。 図８は、開度が大きい領域における実効排気速度のガス種依存性を説明する図である。 図９は、プラントゲインＧｐのガス種依存性の一例を示す図である。 図１０は、ガス推定器の制御部に関する機能ブロック図である。 図１１は、初期データユニット群ＧＤＵ１の模式図である。 図１２は、初期データユニット群ＧＤＵ２の模式図である。 図１３は、初期データユニット群ＧＤＵ３の模式図である。 図１４は、流量Ｑを一定とした場合のモータ電流値Ｉと分子量Ｍとの関係を説明する図である。 図１５は、校正処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１６は、初期データユニットＤＵ３(Ｉ)と仮流量Ｑtempとを示す図である。 図１７は、調圧時のガス種および流量の推定処理の一例を示すフローチャートである。 図１８は、初期データユニットＤＵ３(Ｉ)と仮流量Ｑtempとを示す図である。 図１９は、校正後データユニットＣＤＵ１(Ｍ１，Ｑ３)を示す図である。 図２０は、許容流量データＱmax(Ｍ)の一例を示す図である。 図２１は、予防保全処理の一例を示すフローチャートである。
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、本発明に係る真空排気装置１の一例を示す図である。真空排気装置１は、ターボ分子ポンプ２，自動圧力調整バルブ（以下では、ＡＰＣバルブと呼ぶことにする）３およびガス推定器４を備えている。ターボ分子ポンプ２は、ポンプ本体２１と、ポンプ本体２１を駆動制御するポンプコントローラ２２とを備えている。ＡＰＣバルブ３は、バルブプレート３１１が設けられたバルブボディ３１と、バルブプレート３１１を駆動するモータ３２１が設けられたモータハウジング３２と、バルブコントローラ３３とを備えている。なお、図示していないが、ポンプ本体２１の排気側にはバックポンプが接続される。
バルブボディ３１の図示下側に設けられたバルブ排気口（不図示）にはポンプ本体２１の吸気口フランジが固定され、バルブボディ３１の図示上側に設けられたバルブ吸気口（不図示）は真空チャンバ５の排気口フランジに固定されている。真空チャンバ５は、ポンプ本体２１によって真空排気される。真空チャンバ５の圧力は真空計６によって計測される。真空チャンバ５へのガス導入は、マスフローコントローラ７を介して行われる。
ポンプコントローラ２２は、制御部２２１、モータ駆動部２２２および記憶部２２３を備えている。モータ駆動部２２２はインバータ等を備え、ポンプ本体２１に設けられたポンプロータ回転用のモータ（不図示）を駆動する。制御部２２１は例えばＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等により構成され、モータ駆動部２２２を制御すると共にモータ電流値Ｉｒをガス推定器４へ出力する。記憶部２２３はＲＯＭや不揮発性メモリなどで構成され、後述する許容流量データＱmax等が記憶される。
バルブコントローラ３３は、制御部３３１，モータ３２１を駆動するモータ駆動部３３２および記憶部３３３を備えている。モータ駆動部３３２を制御する制御部３３１は、ガス推定器４から入力される調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)に基づいて、後述するバルブ開度制御を行う。記憶部３３３はＲＯＭや不揮発性メモリなどで構成され、後述する逆数感度（１／Ｇｐ）等が記憶される。バルブコントローラ３３には、真空計６からの圧力計測値Ｐｒおよびエンコーダ３２２で計測されたＡＰＣバルブ３の開度θｒが入力される。
ガス推定器４は、後述するようにガス種および流量等の推定等を行う装置であり、制御部４１、記憶部４２、表示部４３および入力操作部４４を備えている。ガス推定器４には、ポンプコントローラ２２からのモータ電流値Ｉｒ、真空計６からの圧力計測値Ｐｒおよびエンコーダ３２２で計測されたＡＰＣバルブ３の開度θｒが入力される。
図２は、バルブボディ３１を真空チャンバ５側から見た平面図である。モータ３２１を正方向および逆方向に回転駆動してバルブプレート３１１を揺動駆動させると、バルブプレート３１１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３１１は、バルブ開口部３１ａの全体に対向する全遮蔽位置Ｃ２と、バルブ開口部３１ａ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３１１によるバルブ開口部３１ａ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３１ａ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３１１の開度を調整することにより、ＡＰＣバルブ３のコンダクタンスを制御する。上述したように、バルブプレート３１１の開度θｒは、図１のモータハウジング３２に設けられたエンコーダ３２２によって検出される。
（ＡＰＣバルブ３における調圧制御）
まず、ＡＰＣバルブ３における調圧制御について説明する。ＡＰＣバルブ３の制御システムは、図３に示すように制御対象（プラント）と制御器（コントローラ）に分けられる。プラント出力であるチャンバ圧力は真空計６により計測される。この圧力計測値Ｐｒがフィードバックされ、チャンバ圧力が目標圧力値Ｐｓになるように制御される。ここで、図３に示すプラントは、バルブプレート３１１の開度θを入力とし、圧力計測値Ｐｒを出力とするＡＰＣバルブ３のガス排気部である。図３のコントローラは、バルブコントローラ３３およびモータ３２１を含むアクチュエータ部で、コントローラ入力は目標圧力値Ｐｓと圧力計測値Ｐｒとの偏差であり、コントローラ出力はエンコーダ３２２により検出される開度θである。
図３に示すプラントの入出力特性は、開度変化に対する圧力変化（ΔＰ／Δθ）を圧力Ｐで規格化した量（（ΔＰ／Δθ）／Ｐ）であり、プラントのゲイン特性を表している。以下では、（ΔＰ／Δθ）／Ｐの絶対値|(ΔＰ／Δθ)|／ＰをプラントゲインＧｐと呼ぶことにする。プラントゲインＧｐは、図４に示すような特性カーブで表される。プラントゲインＧｐは、開度θが比較的小さな開度位置（開度θ_Gp_max）に最大値を有している。このことは、最大値を取る開度θ_Gp_max付近では開度変化に対して圧力変化が大きく敏感に反応し、プラントゲインＧｐの値が低い曲線の裾野付近（開度θが大きな領域）では開度変化に対する圧力変化が鈍感になっていることを示している。
このように、応答感度は開度位置により大きく異なり駆動制御し難いので、それを解消するために、プラントゲインＧｐの逆数に相当する感度値（１／Ｇｐ）が図３のコントローラに対して予め与えられる。通常、感度値（１／Ｇｐ）は、後述する校正時に取得したデータから算出され記憶される。感度値（１／Ｇｐ）は図５に示すような特性カーブであり、以下では、感度値（１／Ｇｐ）を逆数感度と呼ぶことにする。このような逆数感度（１／Ｇｐ）を導入することにより、プラントの偏ったゲイン特性が大枠で相殺され、通常のＰＩ等の制御器構成で開度位置によらず均一な制御が容易になる。
図６は、ＡＰＣバルブ３の制御部３３１の開度制御（調圧制御）を説明するためのブロック図である。制御部３３１は、圧力目標値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）を出力する。開度操作量Δθは、圧力偏差ΔＰを概ね解消するための圧力変化（−ΔＰ）を発生させるものであり、プラントゲインＧｐに基づく逆数感度（１／Ｇｐ）を用いて次式（１）のように表される。式（１）において、Ｋは圧力偏差ΔＰに対する比例ゲインである。（１／Ｐ）・（１／Ｇｐ）は、上述したプラントゲインの影響を相殺するために導入されたゲイン補正である。
Δθ＝（１／Ｐ）・（１／Ｇｐ）・Ｋ・ΔＰ …（１）
詳細は後述するが、記憶部３３３には後述する初期データユニット群ＧＤＵ１または校正後データユニット群ＣＧＤＵ１が記憶されている。図６に示す例では、記憶部３３３には校正後データユニット群ＣＧＤＵ１が記憶されている。ゲイン値設定部３４０には、ガス推定器４から調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)が入力され、エンコーダ３２２から開度θｒが入力される。ゲイン値設定部３４０は、調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)に対応するデータユニットＣＤＵ１を校正後データユニット群ＣＧＤＵ１から選択し、開度θｒにおける逆数感度（１／Ｇｐ(θｒ)）を出力する。この逆数感度（１／Ｇｐ(θｒ)）を用いて、式（１）に示すようなゲイン補正（１／Ｐ）・（１／Ｇｐ）が行われる。
式（１）において、例えばＰｒ＞Ｐｓであった場合には、ΔＰ＞０なので開度操作量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。算出された開度操作量Δθにエンコーダ３２２で計測された開度θｒが加算され、加算結果を開度指令θｓ（＝θｒ＋Δθ）としてモータ駆動部３３２に出力する。
なお、図６に示す例では、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。ちなみに、図６のＫを比例ゲイン＋積分ゲイン（所謂ＰＩゲイン）にすると、式（１）で表されるΔθがそのまま開度指令θｓとなり（θｓ＝Δθ）、θｒの加算は不要になる。
（プラントゲインＧｐと実効排気速度Ｓｅ）
ところで、開度θの変化Δθと圧力の変化ΔＰとの関係は、式（２）に示す排気の式に基づいて与えられる。式（２）において、Ｖ［ｍ３］は真空チャンバ５の容積であり、Ｐ［Ｐａ］は真空チャンバ５内の圧力である。また、Ｓｅはターボ分子ポンプ２の排気速度ＳｐとＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣから決まる実効排気速度であり、式（３）により算出される。
Ｑ＝Ｖ・（ΔＰ／Δｔ）＋Ｐ・Ｓｅ …（２）
（１／Ｓｅ）＝（１／Ｓｐ）＋（１／Ｃ） …（３）
ターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐは排気する気体のガス種Ｍおよび流量Ｑに依存し、ＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣは開度θに応じて変化するので、実効排気速度ＳｅはＳｅ(Ｍ，Ｑ，θ)のようにガス種Ｍ、流量Ｑおよび開度θに依存する。なお、本明細書では、ガスの種類（名称）または分子量のことをガス種と呼び、符号Ｍで表すことにする。すなわち、ガス種Ｍとは分子量Ｍを有するガスのことである。また、複数ガス種が混合されたガスの場合は、流量混合比から算出される平均的な分子量Ｍを有するものとして、ガス種Ｍに相当するものとする。
真空系の平衡点ではＱ＝一定、ΔＰ／Δｔ＝０であるので、式（２）はＱ＝Ｐ・Ｓｅとなる。増分ΔＰ、ΔＳｅの関係は、Ｑ＝（Ｐ＋ΔＰ）・（Ｓｅ＋ΔＳｅ）とＱ＝Ｐ・Ｓｅの差分より、０＝Ｐ・ΔＳｅ＋Ｓｅ・ΔＰである。一方、ΔＳｅ＝（ΔＳｅ／Δθ）・Δθであるから両式より、式（４）が求まる。式（４）をさらに変形すると、次式（５）が得られる。このように、プラントゲインＧｐは、真空排気装置１の実効排気速度Ｓｅによって表される。
Δθ＝−｛（１／Ｐ）・Ｓｅ／（ΔＳｅ／Δθ）｝・ΔＰ …（４）
Ｇｐ＝−（ΔＰ／Δθ）／Ｐ＝（ΔＳｅ／Δθ）／Ｓｅ …（５）
（実効排気速度Ｓｅの特性）
図７は、実効排気速度Ｓｅの開度依存性を示す図である。図７において、縦軸は排気速度またはコンダクタンス［Ｌ/ｓ］を表し、横軸は開度θ（％）を表す。ラインＬ１は実効排気速度Ｓｅを示し、ラインＬ２はＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣを示し、ラインＬ３はターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐを示す。ターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐは開度θに関係なく一定の値である。
一般に、開度θが小さい領域Ｒ１では式（３）の右辺はコンダクタンスＣを含む第２項が支配的となり、実効排気速度ＳｅのラインＬ１はＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣのラインＬ２に近づく。逆に、開度θが大きい領域Ｒ２では式（３）の右辺は排気速度Ｓｐを含む第１項が支配的となり、実効排気速度ＳｅのラインＬ１はターボ分子ポンプ２の排気速度ＳｐのラインＬ３に近づく。図７では、コンダクタンスＣが支配的な領域とターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐが支配的な領域との境界θthを２０％とした場合を示しており、開度θが２０％未満ではＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣが支配的となり、開度θが２０％以上ではターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐが支配的となる。上述したプラントゲインＧｐが最大となる開度θ_Gp_maxは、コンダクタンスＣが支配的な開度領域に含まれる。
また、ターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐは排気するガスのガス種によって異なる。そのため、排気速度Ｓｐが支配的な領域では、実効排気速度ＳｅのラインＬ１はガス種に応じて上下にずれる。一般的なターボ分子ポンプでは、Ｎ２ガスと同程度の分子量を有するガス種に対して排気速度が最大となるように設計されており、分子量がＮ２ガスよりも小さくてもまたは大きくても排気速度は低下する。
図８は、開度が大きい領域における実効排気速度Ｓｅのガス種依存性を説明する図である。ラインＳｐ(Ｍ１)はガス種Ｍ１の場合のターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐを示しており、ラインＳｐ(Ｍ２)はＭ１とは異なるガス種Ｍ２の場合のターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐを示している。ガス種Ｍ１が、排気速度が最大となるＮ２ガスである場合、Ｎ２ガスと異なるガス種Ｍ２の排気速度Ｓｐ(Ｍ２)はガス種に依らず排気速度Ｓｐ(Ｍ１)を下回ることになる。そのため、排気速度Ｓｐが支配的な開度領域において、ガス種Ｍ２の実効排気速度Ｓｅ示すラインＬ１(Ｍ２)は、ガス種Ｍ１の実効排気速度Ｓｅを示すラインＬ１(Ｍ１)に対して下側にずれることになる。
（プラントゲインＧｐの特性）
ところで、図４に示したプラントゲインＧｐは、式（５）に示したように真空排気装置１の実効排気速度Ｓｅを用いて表される。開度θの小さな領域ではＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣが支配的であり、同一開度におけるコンダクタンスＣは分子量が大きいほど小さいので、分子量の大きなガス種ほどプラントゲインＧｐは大きい傾向にある。逆に、開度θの大きな領域ではターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐが支配的なので、分子量の大小ではなく、排気速度Ｓｐが小さなガス種ほどプラントゲインＧｐは大きい傾向にある。
図９は、上述したプラントゲインＧｐのガス種依存性の一例を示したものである。図９の場合も、図７の場合と同様に、実効排気速度Ｓｅは、θ＜θthではＡＰＣバルブ３のコンダクタンスＣが支配的であり、θ≧θthではターボ分子ポンプ２の排気速度Ｓｐが支配的であるとして説明する。
図９（ａ）はθ＜θthにおけるプラントゲインＧｐの特性を示したものであり、分子量の大きなガス種ほどプラントゲインＧｐは大きくなる。分子量Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３はＭ１＜Ｍ２＜Ｍ３のような大小関係にあり、各分子量Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を有するガス種のプラントゲインＧｐ(Ｍ１)，Ｇｐ(Ｍ２)，Ｇｐ(Ｍ３)の大小関係は、Ｇｐ(Ｍ１)＜Ｇｐ(Ｍ２)＜Ｇｐ(Ｍ３)となっている。
図９（ｂ）はθ≧θthにおけるプラントゲインＧｐの特性を示したものであり、排気速度Ｓｐが小さなガス種ほどプラントゲインＧｐは大きい傾向にある。分子量Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を有するガス種の排気速度Ｓp1(Ｍ１)，Ｓp2(Ｍ２)，Ｓp3(Ｍ３)の大小関係は、Ｓp1(Ｍ１)＜Ｓp2(Ｍ２)＜Ｓp3(Ｍ３)であると仮定する。この場合、排気速度がＳp1(Ｍ１)，Ｓp2(Ｍ２)，Ｓp3(Ｍ３)である各ガス種のプラントゲインＧｐ(Ｓp1)，Ｇｐ(Ｓp1)，Ｇｐ(Ｓp3)の大小関係は、Ｇｐ(Ｓp1)＞Ｇｐ(Ｓp1)＞Ｇｐ(Ｓp3)となっている。
従来、ＡＰＣバルブ３をエッチング装置等の真空処理装置で使用する場合、真空排気装置１（ターボ分子ポンプ２＋ＡＰＣバルブ３）を真空処理装置の真空チャンバ５に装着した後に、通常、初期校正処理が行われる。一般に、前述した制御部３３１におけるゲイン補正（図６参照）は、適用するプロセス条件の代表的なガス条件、または平均的なガス条件を前提に行われる。このときに使用されるガスとしては、例えば、混合ガスの平均分子量を求め、その平均分子量に相当する分子量を有する取り扱いが比較的容易なガス種で代用されることが多い。
しかしながら、プラントゲインＧｐは上述したようにガス種によって大小差異が生じるので、上述した初期校正処理において代表的なガス種のみでプラントゲインＧｐを校正して逆数感度（１／Ｇｐ）を設定しても、ガス種の異なる実際の制御では圧力調整を適切に行えない場合がある。
例えば、校正後の逆数感度（１／Ｇｐ）に対して調圧時の実際のプラントゲインＧｐが高めになっていた場合には、フィードバック制御系の閉ループゲインが相対的に高くなるので振動的な応答になる。逆に、校正後の逆数感度（１／Ｇｐ）に対して調圧時の実際のプラントゲインＧｐが低めになっていた場合には、フィードバック制御系の閉ループゲインが相対的に低くなるので過減衰的な応答になる。
従来のＡＰＣバルブでは、調圧時のガス種を推定することができないので、仮に逆数感度（１／Ｇｐ）データとして種々のガス種におけるデータユニットとして記憶していたとしても、調圧時にどのガス種のデータユニットを適用すべきかを判断することができない。そのため、調圧制御時における上述のような問題が生じる。
そこで、本実施の形態では、ガス推定器４の制御部４１においてガス種および流量を推定し、バルブコントローラ３３の制御部３３１は推定されたガス種および流量に基づいて調圧制御を行うようにした。
図１０は、制御部４１の機能ブロック図を示す図である。制御部４１は、第１推定部４１１、第２推定部４１２、校正部４１３および判定部４１４を有する。
ガス推定器４の記憶部４２には、初期データユニット群ＧＤＵ１、初期データユニット群ＧＤＵ２および初期データユニット群ＧＤＵ３が記憶される。初期データユニット群ＧＤＵ１は逆数感度（１／Ｇｐ）に関するデータである。初期データユニット群ＧＤＵ２は、真空排気装置１の実効排気速度Ｓｅに関するデータである。これらＧＤＵ１の逆数感度（１／Ｇｐ），ＧＤＵ２の実効排気速度Ｓｅは、真空排気されるガスのガス種Ｍおよび流量Ｑと、ＡＰＣバルブ３の開度θとの間の相関関係を表す第１相関データである。初期データユニット群ＧＤＵ３は、ターボ分子ポンプ２における流量Ｑ、ガス種Ｍおよびモータ電流値Ｉの間の相関関係を表す第２相関データである。
第２推定部４１２には、校正処理時に、所定流量Ｑ０のガス排気時において開度θを複数の開度θ１〜θ20に順に変化させたときの各圧力計測値Ｐｒが入力される。第２推定部４１２は、開度θ１〜θ20と、取得した複数の圧力計測値Ｐｒと、ターボ分子ポンプ２のモータ電流値Ｉｒと、初期データユニット群ＧＤＵ２と、初期データユニット群ＧＤＵ３とに基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量Ｑestおよびガス種Ｍestを推定する。
校正部４１３は、第２推定部４１２により推定される校正処理時のガス種Ｍestと、所定流量Ｑ０と、取得した複数の圧力計測値Ｐｒと、開度θ１〜θ20と、初期データユニット群ＧＤＵ２とに基づいて、初期データユニット群ＧＤＵ１およびＧＤＵ２を校正する。校正後データユニット群ＣＧＤＵ１およびＣＧＤＵ２は記憶部４２に記憶されると共に、ＡＰＣバルブ３のバルブコントローラ３３に出力される。
判定部４１４は、第２推定部４１２で推定された校正処理時の流量Ｑestが適正流量か否かを判定する。判定処理の詳細は後述するが、校正時に導入する所定流量Ｑ０に対して流量Ｑestが閾値ΔＱthに対して、|Ｑ０−Ｑest|≧ΔＱthとなる場合には適正でないと判定する。判定結果は表示部４３に表示される。
第１推定部４１１は、ターボ分子ポンプ２のモータ電流値Ｉｒ、ＡＰＣバルブ３の開度θｒ、真空チャンバ５の圧力計測値Ｐｒ、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２および初期データユニット群ＧＤＵ３に基づいて、調圧時に真空排気されるガスの流量Ｑest2およびガス種Ｍest2を推定する。その推定結果はバルブコントローラ３３に入力され、後述する調圧制御に利用される。
（初期データユニット群の説明）
上述したように、ガス推定器４の記憶部４２には、逆数感度（１／Ｇｐ）に関する初期データユニット群ＧＤＵ１と、実効排気速度Ｓｅに関する初期データユニット群ＧＤＵ２と、ターボ分子ポンプ２のモータ電流値Ｉを一定に維持した場合のガスの分子量Ｍと流量Ｑとの相関に関する初期データユニット群ＧＤＵ３とが記憶される。これらの初期データユニット群ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３は、メーカーにおいて、真空排気装置１に予め定められたチャンバを装着して取得されたものであり、図１に示す真空処理装置の真空チャンバ５に必ずしも対応していない。
なお、ポンプコントローラ２２の記憶部２２３には初期データユニット群ＧＤＵ３が記憶されており、ガス推定器４は初期データユニット群ＧＤＵ３をポンプコントローラ２２の記憶部２２３から読み込んで記憶部４２に記憶させるようにする。もちろん、初期データユニット群ＧＤＵ３をポンプコントローラ２２からガス推定器４に読み込む代わりに、予めガス推定器４の記憶部４２に初期データユニット群ＧＤＵ３を記憶させておいても良い。
逆数感度（１／Ｇｐ）に関する初期データユニット群ＧＤＵ１や、実効排気速度Ｓｅに関する初期データユニット群ＧＤＵ２についても同様である。すなわち、初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２がバルブコントローラ３３の記憶部３３３に記憶されていて、ガス推定器４がこれらの初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２を記憶部３３３から読み込んで記憶部４２に記憶させるという構成であっても良いし、初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２が記憶部４２に予め記憶されている構成であっても良い。
図１１は、逆数感度（１／Ｇｐ）に関する初期データユニット群ＧＤＵ１のイメージを表す模式図である。初期データユニット群ＧＤＵ１は、開度θと逆数感度（１／Ｇｐ）との相関関係を表す初期データユニットＤＵ１(Ｍ，Ｑ)の集合である。初期データユニットＤＵ１(Ｍ，Ｑ)は、ある特定のガス種（分子量）Ｍおよび流量Ｑにおける開度θと逆数感度（１／Ｇｐ）との相関関係を表すデータユニットである。
図１１では、初期データユニット群ＧＤＵ１に含まれる複数の初期データユニットＤＵ１(Ｍ，Ｑ)の内の、ガス種（分子量）Ｍおよび流量Ｑに関する５種類の組み合わせ（Ｍ１，Ｑ１），（Ｍ２，Ｑ２），（Ｍ３，Ｑ３），（Ｍ４，Ｑ４），（Ｍ５，Ｑ５）に対応した５つの初期データユニットＤＵ１(Ｍ１，Ｑ１)，ＤＵ１(Ｍ２，Ｑ２)，ＤＵ１(Ｍ３，Ｑ３)，ＤＵ１(Ｍ４，Ｑ４)，ＤＵ１(Ｍ５，Ｑ５)を示した。例えば、初期データユニットＤＵ１(Ｍ１，Ｑ１)は、ガス種Ｍ１のガスを流量Ｑ１だけ流入させた場合の開度θと逆数感度（１／Ｇｐ）との相関関係を表している。
例えば、開度θについては０％から１００％までの間に２０点設定し、ガス種としては代表的なガス種としてＨ２，Ｈｅ，Ｎ２，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの６種を選び、流量Ｑについては１０sccmから２０００sccmまでの間に６点設定し、合計で７２０点（＝２０×６×６）に対する（１／Ｇｐ）値が入力される。この場合、図１１の初期データユニットＤＵ１(Ｍ１，Ｑ１)には２０点の（１／Ｇｐ）値が入力されており、初期データユニット群ＧＤＵ１にはこのような初期データユニットＤＵ１(Ｍ，Ｑ)が３６ユニット含まれている。
図１２は、実効排気速度Ｓｅに関する初期データユニット群ＧＤＵ２のイメージを表す模式図である。初期データユニット群ＧＤＵ２は、開度θと実効排気速度Ｓｅとの相関関係を表す初期データユニットＤＵ２(Ｍ，Ｑ)の集合である。初期データユニットＤＵ２(Ｍ，Ｑ)は、ある特定のガス種（分子量Ｍ）および流量Ｑにおける開度θと実効排気速度Ｓｅとの相関関係を表すデータユニットである。
図１２では、初期データユニット群ＧＤＵ２に含まれる複数の初期データユニットＤＵ２(Ｍ，Ｑ)の内の、分子量Ｍおよび流量Ｑに関する５種類の組み合わせ(Ｍ１，Ｑ１)，(Ｍ２，Ｑ２)，(Ｍ３，Ｑ３)，(Ｍ４，Ｑ４)，(Ｍ５，Ｑ５)に対応した５つの初期データユニットＤＵ２(Ｍ１，Ｑ１)，ＤＵ２(Ｍ２，Ｑ２)，ＤＵ２(Ｍ３，Ｑ３)，ＤＵ２(Ｍ４，Ｑ４)，ＤＵ２(Ｍ５，Ｑ５)を示した。例えば、初期データユニットＤＵ２(Ｍ１，Ｑ１)は、分子量Ｍ１のガスを流量Ｑ１だけ流入させた場合の開度θと実効排気速度Ｓｅとの相関関係を表している。
図１３は、初期データユニット群ＧＤＵ３のイメージを表す模式図である。初期データユニット群ＧＤＵ３は複数の初期データユニットＤＵ３(Ｉ)で構成されており、図１３では、その内の６つの初期データユニットＤＵ３(Ｉ１)，ＤＵ３(Ｉ２)，ＤＵ３(Ｉ３)，ＤＵ３(Ｉ４)，ＤＵ３(Ｉ５)，ＤＵ３(Ｉ６)を図示した。モータ電流値Ｉ１〜Ｉ６の大小関係はＩ１＜Ｉ２＜Ｉ３＜Ｉ４＜Ｉ５＜Ｉ６である。
ターボ分子ポンプ２は、ガス分子に対して排気側方向へ運動量成分を与えることで、吸気口から流入したガス分子を排気口側へと移送している。そのため、ターボ分子ポンプ２は、ガス流量Ｑが一定であっても排気するガス種（分子量）Ｍが異なると、ポンプロータを定格回転数で回転駆動するためのモータ電流値Ｉが異なる。
図１４は、流量Ｑを一定とした場合のモータ電流値Ｉと分子量Ｍとの関係を説明する図である。図１４では、３種類の流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に関するＩ−Ｍ曲線を示したものである。なお、流量Ｑ１，Ｑ３に関するＩ−Ｍ曲線については、モータ電流値ＩがＩ４〜Ｉ５付近の場合のＩ−Ｍ曲線を示した。流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の大小関係はＱ１＜Ｑ２＜Ｑ３である。
図１４におけるモータ電流値Ｉ４（一定値）の場合のデータ群(Ｍ，Ｑ)を図１３のＭ−Ｑ座標上にプロットしたものが、図１３の初期データユニットＤＵ３(Ｉ４)である。同様に、図１４におけるモータ電流値Ｉ５（一定値）の場合のデータ群(Ｍ，Ｑ)を図１３のＭ−Ｑ座標上にプロットしたものが、図１３の初期データユニットＤＵ３(Ｉ５)である。
ガス種（分子量）Ｍのデータ数が６点、モータ電流値Ｉのデータ数が２０点であるとした場合、図１３における初期データユニット群ＧＤＵ３は、初期データユニットＤＵ３(Ｉ１)〜ＤＵ３(Ｉ２０)を表す２０のラインから構成される。初期データユニットＤＵ３(Ｉ１)〜ＤＵ３(Ｉ２０)を表す各ラインには、データが６点含まれていることになる。
（１：ガス推定器４における初期データユニット群の校正）
上述したように、記憶部４２に予め記憶されている初期データユニット群ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３は、特定の真空チャンバに基づいて取得されたものである。そのため、ＡＰＣバルブ３による圧力調整を精度良く行うためには、初期データユニット群ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３を、真空排気装置１が実際に装着される真空系（真空チャンバ）に即したデータユニット群に校正する必要がある。なお、校正処理は、例えば排気システムを真空処理装置に装着したときにオペレータの指示により行われ、その後は定期メンテナンス時やプロセス条件が大きく異なるような場合にオペレータの指示により行われる。
図１５は、ガス推定器４の校正部４１３実行される校正処理の手順の一例を示すフローチャートである。本実施の形態の真空排気装置１では、オペレータがガス推定器４の入力操作部４４を操作することで、校正処理指令を入力することができる。ガス推定器４の制御部４１は、校正処理指令が入力されると図１５に示す校正処理をスタートする。
ステップＳ１０では、制御部４１は、表示部４３に校正処理用の表示画面を表示する。その表示画面上には、真空チャンバ５へ流量Ｑ０のガスを流入させる指示画面が表示される。オペレータは現場で使用可能なガス種Ｍ０のガスを流量Ｑ０だけ真空チャンバ５へ流入させ、校正処理開始の指令を入力操作部４４により入力する。
ステップＳ２０では、オペレータによる校正処理開始の指令が入力されたか否かを判定し、入力があった場合にはステップＳ３０へ進む。
ステップＳ３０では、開度θを順にθ1からθ20まで間欠的に変化させる指令をＡＰＣバルブ３に送信し、各開度θ1〜θ20における圧力計測値Ｐｒ(Ｑ０，θ1)〜Ｐｒ(Ｑ０，θ20)を真空計６から取得する処理を実行する。圧力計測値Ｐｒの計測は、例えば、開度変化後の圧力変化ΔＰが予め定めた閾値以下となるまで待ってから行う。
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で取得された圧力計測値Ｐｒ(Ｑ０，θ1)〜Ｐｒ(Ｑ０，θ20)に基づいて、ガス種Ｍ１〜Ｍ６毎に、仮流量Ｑtemp(Ｍ１，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ１，θ20)、Ｑtemp(Ｍ２，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ２，θ20)、Ｑtemp(Ｍ３，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ３，θ20)、Ｑtemp(Ｍ４，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ４，θ20)、Ｑtemp(Ｍ５，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ５，θ20)、Ｑtemp(Ｍ６，θ1)〜Ｑtemp(Ｍ６，θ20)、を算出する。各仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)は、次式（６）に示すように、圧力計測値Ｐｒ(Ｑ０，θｊ)と、実効排気速度Ｓｅに関する初期データユニット群ＧＤＵ２（図１２参照）の内の流量Ｑ０におけるＳｅ(Ｑ０，Ｍｉ，θｊ)とに基づいて算出される。ただし、ｉは１≦ｉ≦６の整数であり、ｊは１≦ｊ≦２０の整数である。
Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)＝Ｓｅ(Ｑ０，Ｍｉ，θｊ)×Ｐｒ(Ｑ０，θｊ) …（６）
式（６）で算出される仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)は、ガス種Ｍｉが実際に導入されたガスと同一ガス種であればＱtemp(Ｍｉ，θｊ)＝Ｑ０となり、異なるガス種であればＱtemp(Ｍｉ，θｊ)≠Ｑ０となる。ただし、初期データユニット群ＧＤＵ２を取得した真空チャンバとユーザの真空チャンバ５とは構成（形状や内部構造など）が異なっていて、ＡＰＣバルブ３よりも上流側のコンダクタンスが異なっているので、実際の実効排気速度とＳｅ(Ｑ０，Ｍｉ，θｊ)との間にずれが生じる。そのため、仮にガス種Ｍｉが導入ガスと一致していたとしても、算出される仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)は実際の流量Ｑ０から僅かにずれることになる。
ステップＳ５０では、仮流量Ｑtempの流量Ｑ０からの誤差が閾値（許容誤差）よりも小さいものを、校正時に導入されているガスのガス種および流量の推定値（Ｍest，Ｑest）（ここでは、校正時推定値と呼ぶことにする）の候補として選択する。ここでは、一例として、同一ガス種Ｍｉに関する２０個の仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)に関して、流量Ｑ０との差分についてＲＭＳ(root mean square)を算出し、そのＲＭＳが所定閾値よりも小さい複数個や、最も小さなＲＭＳから順に複数個を、校正時推定値（Ｍest，Ｑest）の候補とする。
具体的には、６個のガス種Ｍｉのそれぞれに関して、θ1〜θ20の各開度θｊに対して差分ΔＱｊ＝Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)−Ｑ０をそれぞれ求め、式（７）のように二乗平均平方根ＲＭＳ(Ｍｉ)を演算する。そして、６個のＲＭＳ(Ｍｉ)の内の最も小さいものから順に複数個（例えば、３個）を校正時推定値（Ｍest，Ｑest）の候補とする。
ＲＭＳ(Ｍｉ)＝√{(ΔＱ1２＋ΔＱ2２＋ΔＱ3２＋・・・＋ΔＱ19２＋ΔＱ20２)/20｝
…（７）
ステップＳ６０では、ターボ分子ポンプ２のモータ電流値Ｉに基づいて、ステップＳ５０で選択した校正時推定値（Ｍest，Ｑest）の候補から最終的な校正時推定値（Ｍest，Ｑest）を決定する。
前述したように、一般的なターボ分子ポンプでは、Ｎ２ガスと同程度の分子量を有するガス種に対して排気速度Ｓｐが最大となるように設計されており、分子量がＮ２ガスよりも小さくてもまたは大きくても排気速度は低下する。そのため、分子量がＮ２ガスよりも大きなガス種に対する排気速度Ｓｐと、分子量がＮ２ガスよりも小さなガス種に対する排気速度Ｓｐとがほぼ同一なる場合がある。そのようなガス種が上述した６つのガス種に含まれている場合には、ガス種が異なっていても実効排気速度Ｓｅがほぼ同一となり、ＲＭＳも同一となる可能性がある。そのため、いずれが最終的な校正時推定値（Ｍest，Ｑest）であるかを正確に決定することができない。
ところで、図１３に示した初期データユニット群ＧＤＵ３に示すように、分子量（ガス種）Ｍと流量Ｑとの相関を表すＭ−Ｑ曲線すなわち初期データユニットＤＵ３は、モータ電流値Ｉの大きさに応じてそれぞれ異なる。例えば、モータ電流値がＩ４であれば、データ（Ｍ，Ｑ）は初期データユニットＤＵ３(Ｉ４)を表す曲線上にある。そのため、候補のガス種を図１６に示すようにＭａ、Ｍｂ、Ｍｃとした場合、それらのガス種を初期データユニットＤＵ３(Ｉ)に適用して得られるＱ(Ｍａ)、Ｑ(Ｍｂ)、Ｑ(Ｍｃ)と、それらに対応する仮流量Ｑtemp(Ｍａ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｂ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｃ，θｊ)との差が最も小さいものが最終的な校正時推定値（Ｍest，Ｑest）となる。
図１６は、初期データユニットＤＵ３(Ｉ)を示すラインと仮流量Ｑtemp(Ｍａ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｂ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｃ，θｊ)とをＭＱ座標上に示した図である。なお、図１６では仮流量Ｑtemp(Ｍａ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｂ，θｊ)、Ｑtemp(Ｍｃ，θｊ)をＱtemp(Ｍａ)、Ｑtemp(Ｍｂ)、Ｑtemp(Ｍｃ)と表した。また、初期データユニットＤＵ３(Ｉ)のラインは、分子量（ガス種）Ｍａにおける流量がＱ０となっている。図１６に示す例の場合、仮流量Ｑtemp(Ｍａ，θｊ)が最も初期データユニットＤＵ３(Ｉ)を示すラインに近く、（Ｍａ，Ｑ０）が校正時推定値（Ｍest，Ｑest）に決定される。
ステップＳ６０では、ターボ分子ポンプ２のポンプコントローラ２２からモータ電流値Ｉｒを取得し、モータ電流値Ｉｒに対応する初期データユニットＤＵ３(Ｉｒ)から上述したＱ(Ｍａ)、Ｑ(Ｍｂ)、Ｑ(Ｍｃ)を求める。ここで、Ｍａ、Ｍｂ、ＭｃはＭ１〜Ｍ６のいずれかである。そして、差の大きさ|Ｑ(Ｍａ)−Ｑtemp(Ｍａ，θｊ)|、|Ｑ(Ｍｂ)−Ｑtemp(Ｍｂ，θｊ)|、|Ｑ(Ｍｃ)−Ｑtemp(Ｍｃ，θｊ)|を比較し、差の大きさが最も小さいガス種を最終的な校正時推定値（Ｍest，Ｑest）のＭestとする。Ｑestは実際に流入させた流量Ｑ０とする。
なお、差の大きさを比較する際の仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，θｊ)の開度θｊは、θ１〜θ20のいずれでも良いが、実効排気速度Ｓｅにおいてターボ分子ポンプの排気速度Ｓｐが支配的になる領域の開度（例えば、θ20）を選ぶのが好ましい。
ステップＳ７０では、推定された流量Ｑestが導入した流量Ｑ０と大きく乖離していないか否かを判定する。ここでは、オペレータが、ステップＳ１０において表示部４３に表示された通りの流量Ｑ０を真空チャンバ５へ流入させたか否かを判定する。流入量が流量Ｑ０と異なっている場合、流量Ｑ０を前提として算出される流量Ｑestは流量Ｑ０と大きく乖離することとなる。そのため、ステップＳ７０の処理は、オペレータが指示通りに流量Ｑ０のガスを流入させたか否かを判定していることになる。
ステップＳ７０では、差分の大きさΔＱ＝|Ｑ０−Ｑest|が閾値ΔＱthに対してΔＱ＜ΔＱthか否かで乖離を判定している。この場合、ΔＱ＜ΔＱthの場合には、乖離が小さく指示通りの流量Ｑ０が流入されたと判定し、ステップＳ８０へ進む。一方、ΔＱ≧ΔＱthの場合には、乖離が大きく指示通りの流量Ｑ０が流入されていないと判定し、ステップＳ７５へ進む。
ΔＱ≧ΔＱthと判定されてステップＳ７０からステップＳ７５へ進んだ場合には、ステップＳ７５において流量の確認を促す確認用画面を表示部４３に表示する。その後、ステップＳ２０に進んでオペレータからの校正処理指令を待つ。
一方、ΔＱ＜ΔＱthと判定されてステップＳ８０へ進んだ場合には、ステップＳ６０で決定したガス種推定値Ｍest、校正時の流量Ｑ０および校正時に計測された圧力計測値Ｐｒ(Ｑ０，θ1)〜Ｐｒ(Ｑ０，θ20)に基づいて、初期データユニット群ＧＤＵ２に校正処理を施した校正後データユニット群ＣＧＤＵ２を生成する。
まず、校正時の流量Ｑ０および校正時に計測された圧力計測値Ｐｒ(Ｑ０，θ1)〜Ｐｒ(Ｑ０，θ20)を用いて、計測値に基づく実効排気速度（以下では、校正時取得排気速度と呼ぶことにする）Ｓcal(Ｍest，Ｑ０，θｊ)を次式（８）により算出する。生成された校正後データユニット群ＣＧＤＵ２は、記憶部４２に記憶される。
Ｓcal(Ｍest，Ｑ０，θｊ)＝Ｑ０／Ｐｒ(Ｑ０，θｊ) …（８）
校正時取得排気速度Ｓcal(Ｍest，Ｑ０，θｊ)はＡＰＣバルブ３が装着された真空系（真空チャンバ５）のコンダクタンスに依存した排気速度である。一方、初期データユニット群ＧＤＵ２の実効排気速度Ｓｅ(Ｍest，Ｑ０，θｊ)はメーカーにおいて実効排気速度Ｓｅ(Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ)を取得したときの真空系のコンダクタンスに依存した排気速度である。そのため、次式（９）で表されるα(θｊ)は、初期データユニット群ＧＤＵ２の実効排気速度Ｓｅ(θｊ)を校正後データユニット群ＣＧＤＵ２の校正時取得排気速度Ｓcal(θｊ)に補正する補正係数になる。補正係数α(θｊ)は、ＡＰＣバルブ３の開度θｊに応じてそれぞれ設定される。
α(θｊ)＝Ｓcal(Ｍest，Ｑ０，θｊ)／Ｓｅ(Ｍest，Ｑ０，θｊ) …（９）
なお、図７において説明したように、開度θがθthよりも大きい開度領域ではポンプ排気速度が支配的であり、開度θがθthよりも小さい領域ではバルブコンダクタンスが支配的である。上述したように、補正係数α(θｊ)はＡＰＣバルブ３よりも上流側の影響を考慮したものであり、この影響はポンプ排気速度が支配的な開度θ＞θthで大きい。よって、補正係数α(θｊ)の算出にあたって、θ＞θthの開度領域にのみ補正係数α(θｊ)を算出し、θ≦θthの開度領域に関してはα(θｊ)＝１のように設定しても良い。
式（９）の補正係数α(θｊ)は、ガス種がＭestで流量がＱ０である場合以外の実効排気速度Ｓｅ(Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ)にも適用することができる。すなわち、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２の校正後実効排気速度Ｓecal (Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ)は次式（１０）により算出される。なお、ｉ，ｊ，ｋは、１≦ｉ，ｋ≦６、１≦ｊ≦２０を満たす整数である。
Ｓecal(Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ)＝α(θｊ)・Ｓｅ(Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ) …（１０）
ステップＳ９０では、ステップＳ８０で生成された校正後データユニット群ＣＧＤＵ２に基づいて、初期データユニット群ＧＤＵ１に対する校正後データユニット群ＣＧＤＵ１を生成する。生成された校正後データユニット群ＣＧＤＵ１は、記憶部４２に記憶される。逆数感度（１／Ｇｐ）は前述した式（５）から次式（１１）のように表される。よって、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２の校正後実効排気速度Ｓecal(Ｍｉ，Ｑｋ，θｊ)を式（１１）の実効排気速度Ｓｅに適用することにより、校正後データユニット群ＣＧＤＵ１における校正後逆数感度（１／Ｇｐ）を求めることができる。
１／Ｇｐ＝Ｓｅ／｜(ΔＳｅ／Δθ)｜ …（１１）
ステップＳ１００では、校正後データユニット群ＣＧＤＵ１，ＣＧＤＵ２は、ＡＰＣバルブ３のバルブコントローラ３３に出力され、バルブコントローラ３３の記憶部３３３に記憶される。この場合、校正後データユニット群ＣＧＤＵ１，ＣＧＤＵ２は、初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２とは別に記憶されてもよいし、初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２に上書きされる形で記憶されてもよい。
なお、逆数感度（１／Ｇｐ）の初期データユニット群ＧＤＵ１について、校正時取得排気速度Ｓcal(Ｍest，Ｑ０，θｊ)による逆数感度（１／Ｇｐ）のデータユニットと校正時に推定される実効排気速度Ｓｅ(Ｍest，Ｑ０，θｊ)による逆数感度（１／Ｇｐ）のデータユニットとの差が、予め定めた閾値よりも小さい場合には、逆数感度（１／Ｇｐ）に関する校正処理を実施しなくても良い。
（２：第１推定部４１１による調圧時のＭ，Ｑ推定）
上述した校正処理によって、初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２は校正後データユニット群ＣＧＤＵ１，ＣＧＤＵ２に校正される。ＡＰＣバルブ３のバルブコントローラ３３は、ガス推定器４から入力された校正後データユニット群ＣＧＤＵ１の逆数感度（１／Ｇｐ）に基づいて調圧制御を行う。ところで、校正時に用いられるガスのガス種はプロセス時のガス種と異なるので、調圧制御を行う際には、プロセス時のガス種を逐次推定し、推定されたガス種に基づく逆数感度（１／Ｇｐ）を用いて調圧制御を行う必要がある。そのため、制御部４１の第１推定部４１１では、ＡＰＣバルブ３で調圧制御を行う際のガス種および流量すなわち調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)の推定を行う。
図１７は、制御部４１で実行される調圧時のガス種Ｍおよび流量Ｑの推定処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２００では、開度θｒをエンコーダ３２２から取得するとともに、圧力計測値Ｐｒを真空計６から取得する。ステップＳ２１０では、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２に含まれる３６の校正後データユニットＣＤＵ２（Ｓｅ−θ相関）に対して取得された開度θｒを適用し、開度θｒにおける校正後実効排気速度Ｓecal(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)を３６組の（Ｍｉ，Ｑｋ）に関して算出する（図１２を参照）。
ステップＳ２２０では、ステップＳ２００で取得した圧力計測値Ｐｒ(θｒ)とステップＳ２１０で算出された校正後実効排気速度Ｓecal(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)とから、各（Ｍｉ，Ｑｋ）における仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)を算出する。調圧時は、バルブプレート３１１は常に動作して開度が変化しているので、必ずしも平衡状態とは限らない。そのため、仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)は次式（１２）によって算出する。式（１２）において、Ｖは真空チャンバ５の容積であり、容積Ｖは校正時にビルドアップ法等により取得される。また、Δｔは制御サイクルの時間間隔であり、通常は１ｍｓ〜１０ｍｓ程度である。
Ｑtemp(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)＝Ｓecal(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)×Ｐｒ(θｒ)
＋Ｖ×（ΔＰ／Δｔ） …（１２）
理屈の上では、代入したＭｉ，Ｑｋが実際に導入されているガス種Ｍ、流量Ｑと同一であれば、式（１２）で算出される仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)と流量Ｑｋとの差はゼロとなる。そこで、ステップＳ２３０では、仮流量Ｑtemp(Ｍｉ，Ｑｋ，θｒ)と流量Ｑｋとの差が閾値（許容誤差）よりも小さいものを、調圧時に推定されるガス種Ｍest2および流量Ｑest2の候補として選択する。ここでも、前述した図１５のステップＳ５０の場合と同様に、閾値よりも小さい複数個の（Ｍａ，Ｑtemp(Ｍａ)）、（Ｍｂ，Ｑtemp(Ｍｂ)）、（Ｍｃ，Ｑtemp(Ｍｃ)）が候補として選択されるとして説明する。
ステップ２４０では、図１５のステップＳ７０の場合と同様の処理によって調圧時のガス種Ｍおよび流量Ｑの推定値（Ｍest，Ｑest）が決定される。すなわち、ターボ分子ポンプ２のポンプコントローラ２２からモータ電流値Ｉを取得し、モータ電流値Ｉに対応する初期データユニットＤＵ３(Ｉ)からガス種Ｍの推定値Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃに対応する流量Ｑ(Ｍａ)、Ｑ(Ｍｂ)、Ｑ(Ｍｃ)を求める。
なお、調圧時においては、バルブプレート動作やプロセス条件の切り替わりによってガスの流量が変化し、モータ電流値Ｉｒも変動することになる。そのため、モータ電流値をローパス処理したものを上記のモータ電流値Ｉｒとして用いるのが好ましい。さらに、求めた推定値（Ｍest，Ｑest）に対して、移動平均などの平滑化処理を施して変動誤差を緩和するようにしても良い。
図１８は、初期データユニットＤＵ３(Ｉ)を示すラインと仮流量Ｑtemp(Ｍａ，Ｑａ，θｒ)、Ｑtemp(Ｍｂ，Ｑｂ，θｒ)、Ｑtemp(Ｍｃ，Ｑｃ，θｒ)とをＭＱ座標上に示した図である。なお、図１８では仮流量Ｑtemp(Ｍａ，Ｑａ，θｒ)、Ｑtemp(Ｍｂ，Ｑｂ，θｒ)、Ｑtemp(Ｍｃ，Ｑｃ，θｒ)を仮流量Ｑtemp(Ｍａ)、Ｑtemp(Ｍｂ)、Ｑtemp(Ｍｃ)と表した。図１８に示す例の場合、仮流量Ｑtemp(Ｍａ，Ｑａ，θｒ)が最も初期データユニットＤＵ３(Ｉ)を示すラインに近く、（Ｍａ，Ｑａ）が調圧時推定値（Ｍest2，Ｑest2）に決定される。制御部４１の第１推定部４１１で推定された調圧時推定値（Ｍest2，Ｑest2）は、バルブコントローラ３３およびポンプコントローラ２２に入力される。
図１７に示した推定処理は、バルブコントローラ３３の制御部３３１における調圧制御の制御時間間隔に同期して逐次実行される。バルブコントローラ３３の制御部３３１は、ガス推定器４から入力される調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)とエンコーダ３２２から入力される開度θｒとに対応する逆数感度１／Ｇｐを、記憶部３３３から読み出す。例えば、調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)が(Ｍ１，Ｑ３)であった場合、校正後データユニット群ＣＧＤＵ１から図１９に示す校正後データユニットＣＤＵ１(Ｍ１，Ｑ３)を選ぶ。そして、制御部３３１は、校正後データユニットＣＤＵ１(Ｍ１，Ｑ３)から、現在の開度θｒにおけるデータ１／Ｇｐ(θｒ)を選び、その逆数感度１／Ｇｐ(θｒ)を用いて調圧制御を行う。
なお、図１７に示した推定処理では、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２を用いて調圧時のガス種Ｍest2および流量Ｑest2を推定したが、初期データユニット群ＧＤＵ２を用いて推定処理を行っても良い。例えば、初期校正を行っていない場合には、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２を生成していないので、推定処理には初期データユニット群ＧＤＵ２が用いられる。校正処理は、初期データユニット群ＧＤＵ２を取得時の真空チャンバのコンダクタンスと真空処理装置の真空チャンバ５のコンダクタンスとの違いを補正するものであり、両者の間のコンダクタンス差が小さい場合には校正時推定値(Ｍest，Ｑest)の差も小さいので、校正後データユニット群ＣＧＤＵ２の代わりに初期データユニット群ＧＤＵ２を用いることが可能である。
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
変形例１では、ガス推定器４の演算負荷軽減の一例について説明する。逆数感度（１／Ｇｐ）は、流量よりもガス種依存性が大きいことを考慮すると、流量については予め代表的な流量に固定し、ガス種のみをパラメータとして実効排気速度Ｓｅのデータユニット、逆数感度（１／Ｇｐ）のデータユニットを構成しても良い。さらに、ガス種のパラメータについても３つとし、その３つの中から選択するように構成する。
例えば、流量については２００sccmの１種類とし、最も軽いガスとしてＨ２（Ｍ＝２）を選び、中間ガスＨｅ〜Ｎ２（Ｍ＝４〜２８）の代表としてＨｅ（Ｍ＝４）を選び、重いガスＡｒ〜Ｘｅ（Ｍ＝４０〜）の代表としてＡｒ（Ｍ＝４０）を選ぶ。このようにパラメータを少なくすることで、推定値(Ｍest，Ｑest)を求める際の演算負荷を軽減することができる。
（変形例２）
上述した実施形態では、図１に示したように、ガス推定器４を、ポンプコントローラ２２およびバルブコントローラ３３とは別に設ける構成としたが、ガス推定器４をバルブコントローラ３３やポンプコントローラ２２に組み込んでも良い。ガス推定器４をバルブコントローラ３３に組み込んだ場合、バルブコントローラ３３とポンプコントローラ２２との間で、調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)およびモータ電流値Ｉｒのデータの送受信が行われる。また、ガス推定器４をポンプコントローラ２２に組み込んだ場合、調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)およびモータ電流値Ｉｒをポンプコントローラ２２からバルブコントローラ３３へと送信する。
（変形例３）
上述した図９では、プラントゲインＧｐのガス種による差異傾向を示した。一方で、図９に示した通り、ガス種が異なっても、プラントゲインＧｐが最大になる開度θ_Gp_maxはほぼ同じ位置になる。この特性は、ガス種依存性を緩和する特性でもある。例えば、プロセス条件がごく短時間で変化して、常時圧力変動が大きい場合、上述の調圧時のガス種およびガス流量推定が容易でない。そのような場合は、調圧時のガス種およびガス流量推定が正確でない場合の副作用を考慮して、上述の制御性改善の効果には及ばないまでもＧｐのガス種依存性が弱い面を利用し、初期校正で得られた校正後プラントゲインデータ（校正後データユニット群ＣＧＤＵの逆数感度（１／Ｇｐ））の内、予め決めておいた特定のガス種条件のプラントゲインデータをガス推定器４からＡＰＣバルブ３のバルブコントローラ３３へ送信する。バルブコントローラ３３は、プロセス条件（ガス種）にかかわらず、この特定データを常に適用して調圧制御のゲイン設定を行う。
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、ガス推定器４の調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)に基づいてＡＰＣバルブ３の調圧制御を行った。第２の実施の形態では、ターボ分子ポンプ２の制御部２２１は、ガス推定器４から入力される調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)に基づいて、図１の真空排気装置１に設けられたターボ分子ポンプ２の予防保全動作を行う。
ターボ分子ポンプ２には、ガス種Ｍ毎に排気可能な許容上限流量が定められている。図２０は、許容上限流量に関する許容流量データＱmax(Ｍ)の一例を示す図である。この許容流量データＱmax(Ｍ)はポンプコントローラ２２の記憶部２２３に記憶されている。ガスの流量が多くなると排気に伴う発熱でポンプロータの温度が上昇するが、温度上昇が高すぎるとロータ寿命の低下を招く。そのため、ターボ分子ポンプ２おいては、ロータ寿命の低下を防止できる流量の上限として図２０に示すような許容流量データＱmax(Ｍ)が設定されている。
図２０に示す例では、図１３に示す初期データユニットＤＵ３(Ｉ１)〜ＤＵ３(Ｉ６)に重ねて許容流量データＱmax(Ｍ)のラインを示した。例えば、分子量の小さなガス種（分子量）Ｍｅの場合には流量Ｑｅでも許容上限流量Ｑmax(Ｍｅ)を下回っているが、分子量の大きなガス種Ｍｄ（＞Ｍｅ）の場合には、流量Ｑｅよりも小さな流量Ｑｄであっても許容上限流量Ｑmax(Ｍｄ)を超えてしまう。
第２の実施の形態では、ポンプコントローラ２２の制御部２２１は、ガス推定器４から入力された調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)に基づいて、図２１に示すような予防保全処理を実行する。図２１は、予防保全処理の一例を示すフローチャートである。図２１に示す一連の処理は、ターボ分子ポンプ２の回転駆動が開始されるとスタートし、回転駆動が停止されると終了する。
ステップＳ３００では、ガス推定器４からの調圧時推定値(Ｍest2，Ｑest2)を受信したか否かを判定し、受信するとステップＳ３１０へ進む。
ステップＳ３１０では、推定された流量Ｑest2とガス種Ｍest2における許容上限流量Ｑmax(Ｍest2)とを比較し、流量Ｑestが許容上限流量Ｑmax(Ｍest2)を超えたか否か、すなわち、Ｑest2＞Ｑmax(Ｍest2)か否かを判定する。ステップＳ３１０でＱest2≦Ｑmax(Ｍest2)と判定された場合には、ステップＳ３００へ戻る。
一方、ステップＳ３１０でＱest2＞Ｑmax(Ｍest2)と判定された場合には、ステップＳ３２０へ進んで警報動作を実行する。警報動作の例としては、警報信号をポンプコントローラ２２からガス推定器４に出力して表示部４３に警報画面を表示しても良いし、真空排気装置１の上位のコントローラに警報信号を出力しても良い。
ステップＳ３３０では、ポンプロータの寿命悪化を防止するための保護動作を実行し、ステップＳ３００へ戻る。例えば、ターボ分子ポンプのロータ回転速度を低下させたり、あるいは、ロータ回転を停止させることで、ターボ分子ポンプ２へのガス負荷を低減する。これにより、ポンプロータの温度上昇を抑えることができ、ポンプロータの寿命悪化を抑制することができる。また、真空排気装置１を搭載する真空処理装置側の上位コントローラにガス流量を低下させる保護動作信号を出力して、ターボ分子ポンプ２のガス負荷低減を図っても良い。
なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態で説明した変形例１〜３を適用することができる。
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（Ｃ１）図１，６，１０に示すように、ガス推定器４は、ＡＰＣバルブ３の開度制御ゲイン値１／Ｇｐに関する相関データである初期データユニット群ＧＤＵ１および真空排気装置１の実効排気速度Ｓｅに関する相関データである初期データユニット群ＧＤＵ２を含む第１相関データと、ターボ分子ポンプ２における流量Ｑ、ガス種Ｍおよびモータ電流値Ｉの間の相関関係を表す初期データユニット群ＧＤＵ３である第２相関データとを記憶する記憶部４２と、少なくとも第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第１推定部と、を備え、第１推定部の推定結果に基づいて、ＡＰＣバルブ３の制御に用いられる制御補正情報を出力する。
第１推定部の推定結果に基づく制御補正情報はガス種に基づく情報なので、制御補正情報を利用することで、ＡＰＣバルブ３の調圧制御をより高精度に行うことができる。なお、少なくとも第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第１推定部は、図１０の第１推定部４１１または第２推定部４１２が対応する。後述するように、第１推定部４１１が対応する場合の制御補正情報は流量Ｑest2およびガス種Ｍest2であり、第２推定部４１２が対応する場合の制御補正情報は校正後データユニット群ＣＧＤＵ１，ＣＧＤＵ２である。
（Ｃ２）上述した（Ｃ１）における第１推定部として図１０の第１推定部４１１が対応する場合、第１推定部４１１は、ターボ分子ポンプ２のモータ電流値Ｉｒ、ＡＰＣバルブ３の開度θ、真空排気装置１により真空排気する真空チャンバ５の圧力計測値Ｐｒ、第１相関データおよび第２相関データに基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量Ｑest2およびガス種Ｍest2を推定し、第１推定部４１１の推定結果である流量Ｑest2およびガス種Ｍest2を上述した制御補正情報として出力する。
ＡＰＣバルブ３は、ガス推定器４により出力された推定結果（流量Ｑest2およびガス種Ｍest2）を利用することで、調圧制御をより高精度に行うことができる。
（Ｃ３）さらに、所定流量Ｑ０のガス排気時における複数のバルブ開度毎θ１〜θ２０の圧力計測値Ｐｒ、開度θ１〜θ２０、真空ポンプ（ターボ分子ポンプ２）のモータ電流値Ｉｒ、第１相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２）および第２相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ３）に基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量Ｑestおよびガス種Ｍestを推定する第２推定部４１２と、第２推定部４１２により推定されるガス種Ｍestに基づいて第１相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２）を校正する校正部４１３と、を備え、記憶部４２に記憶されている校正前の第１相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２）を、校正部４１３で校正された第１相関データ（校正後データユニット群ＣＧＤＵ１，ＣＧＤＵ２）で置き換えるようにしても良い。
このように、校正部４１３で校正された第１相関データを用いて上述した第１推定部４１１による流量Ｑest2およびガス種Ｍest2の推定を行うことにより、調圧時推定値（Ｍest2、Ｑest2）の推定精度が向上し、調圧制御の精度をさらに向上させることができる。なお、ガス推定器４にとって初期校正時のガス種は未知であるが、上述のように第２推定部４１２によってガス種Ｍestを推定することで、校正部４１３における校正をより精度良く行うことができる。
（Ｃ４）また、判定部４１４は、第２推定部４１２で推定される流量Ｑestに基づいて、複数のバルブ開度毎の圧力計測時における流量が所定流量Ｑ０か否かを判定する。その判定により校正時に流入されるガスの流量が適切か否かを判断できるので、図１５のフローチャートのように判定結果を校正処理に反映させることで、適切な校正処理を確実に実行することができる。
（Ｃ５）第１推定部４１１から出力される流量Ｑest2およびガス種Ｍest2を真空排気装置１のＡＰＣバルブ３の調圧制御に適用する場合、図６に示すように、ゲイン値設定部３４０では、第１推定部４１１で推定された流量Ｑest2およびガス種Ｍest2とエンコーダ３２２により計測された開度θｒとゲインデータ（校正後データユニット群ＣＧＤＵ１）とに基づいて調圧時のゲイン値である逆数感度（１／Ｇｐ）を設定する。そして、ＡＰＣバルブ３の制御部３３１は、設定されたゲイン値と圧力計測値Ｐｒとに基づいてバルブ開度θを制御する。その結果、ＡＰＣバルブ３の調圧制御をより高精度に行うことができる。
（Ｃ６）また、第１推定部４１１から出力される流量Ｑest2およびガス種Ｍest2を真空排気装置１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ２）に適用する場合、第１推定部４１１で推定される流量Ｑest2が、許容流量データＱmax(Ｍ)および第１推定部４１１で推定されるガス種Ｍest2に基づいて取得される許容上限流量Ｑmax(Ｍest2)よりも大きい場合に、ポンプコントローラ２２の制御部２２１より警報情報を出力する。その結果、警報情報に基づいて、ポンプロータの寿命悪化を防止するための処置を速やかに取ることができる。また、寿命に関する警報情報を真空処理装置側の上位コントローラに伝え、さらにきめ細やかな寿命対応処置を可能にできる。
（Ｃ７）また、上述した（Ｃ１）における第１推定部として図１０の第２推定部４１２が対応する場合、上述した変形例３のように、第２推定部４１２は、所定流量Ｑ０のガス排気時における複数のバルブ開度毎θ１〜θ２０の圧力計測値Ｐｒ、開度θ１〜θ２０、真空ポンプ（ターボ分子ポンプ２）のモータ電流値Ｉｒ、第１相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２）および第２相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ３）に基づいて、真空排気装置１により真空排気されるガスの流量Ｑestおよびガス種Ｍestを推定する。校正部４１３は、推定部４１２により推定されるガス種Ｍestに基づいて第１相関データ（初期データユニット群ＧＤＵ１，ＧＤＵ２）を校正する。校正部４１３で校正された校正後第１相関データ（校正後データユニット群ＣＧＤＵ１およびＣＧＤＵ２）をガス推定器４の外部へ出力する。
ＡＰＣバルブ３は、ガス推定器４から出力された校正後第１相関データ（校正後データユニット群ＣＧＤＵ１およびＣＧＤＵ２）を用いることによって、より精度の高い開度制御を行うことができる。
（Ｃ８）例えば、図６のゲイン値設定部３４０は、予め設定されたガス種、バルブ開度計測値θｒ、および校正後第１相関データ（校正後データユニット群ＣＧＤＵ１およびＣＧＤＵ２）に基づいて、調圧時のバルブ開度制御のゲイン値１／Ｇｐ(θｒ)を設定する。そして、設定されたゲイン値１／Ｇｐ(θｒ)と圧力計測値Ｐｒとに基づいてバルブ開度を制御する。
図９に示したように、プラントゲインＧｐが最大になる開度θ_Gp_maxはガス種が異なってもほぼ同じ位置になる。これは、プラントゲインＧｐはガス種依存性が弱いことを表しており、このことを利用して、ガス種が不明なプロセス中のガスについて特定のガス種を仮定し、その特定のガス種条件と校正後データユニット群ＣＧＤＵ１とに基づく逆数感度（１／Ｇｐ）を用いることで、バルブ開度制御の精度向上を図ることができる。
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、ＡＰＣバルブ３に接続される真空ポンプとしてターボ分子ポンプ２を用いる場合を例に説明したが、真空ポンプはターボ分子ポンプに限定されない。また、ＡＰＣバルブはバルブプレートを揺動駆動する方式のバルブであったが、この方式に限定されない。
１…真空排気装置、２…ターボ分子ポンプ、３…自動圧力調整バルブ（ＡＰＣバルブ）、４…ガス推定器、５…真空チャンバ、６…真空計、４１，２２１，３３１…制御部、４２，２２３，３３３…記憶部、３２２…エンコーダ、３４０…ゲイン値設定部、４１１…第１推定部、４１２…第２推定部、４１３…校正部、４１４…判定部、ＧＵＤ１〜ＧＵＤ３…初期データユニット群、ＣＧＵＤ１，ＣＧＵＤ２…校正後データユニット群

Claims (8)

  1. 真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気口に接続された自動圧力調整バルブを備える真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定するガス推定装置であって、
    前記自動圧力調整バルブの開度制御ゲイン値に関する相関データおよび前記真空排気装置の実効排気速度に関する相関データを含む第１相関データと、前記真空ポンプにおける流量、ガス種およびモータ電流値の間の相関関係を表す第２相関データとを記憶する相関データ記憶部と、
    少なくとも前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第１推定部と、を備え、
    前記開度制御ゲイン値に関する相関データは、前記開度制御ゲイン値、前記真空排気装置により真空排気するガスのガス種と流量、および前記自動圧力調整バルブのバルブ開度の間の相関関係を表し、
    前記実効排気速度に関する相関データは、前記実効排気速度、前記真空排気装置により真空排気するガスのガス種と流量、および前記自動圧力調整バルブのバルブ開度の間の相関関係を表し、
    前記第１推定部の推定結果に基づいて、前記自動圧力調整バルブの制御に用いられる制御補正情報を出力する、ガス推定装置。
  2. 請求項１に記載のガス推定装置において、
    前記第１推定部は、前記真空ポンプのモータ電流値、前記自動圧力調整バルブのバルブ開度、前記真空排気装置により真空排気する真空チャンバの圧力計測値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定し、
    前記第１推定部の推定結果を前記制御補正情報として出力する、ガス推定装置。
  3. 請求項２に記載のガス推定装置において、
    所定流量のガス排気時における複数のバルブ開度毎の圧力計測値、前記複数のバルブ開度、前記真空ポンプのモータ電流値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定する第２推定部と、
    前記第２推定部により推定されるガス種に基づいて前記第１相関データを校正する校正部と、を備え、
    前記相関データ記憶部に記憶されている校正前の前記第１相関データは、前記校正部で校正された第１相関データにより置き換えられる、ガス推定装置。
  4. 請求項３に記載のガス推定装置において、
    前記第２推定部で推定される流量に基づいて、複数のバルブ開度毎の圧力計測時における流量が前記所定流量か否かを判定する判定部を備える、ガス推定装置。
  5. 請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のガス推定装置と、
    真空ポンプと、
    前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、
    前記自動圧力調整バルブは、
    バルブ開度を計測する開度計測器と、
    前記第１推定部で推定された流量およびガス種とバルブ開度計測値と、前記相関データ記憶部に記憶されている第１相関データとに基づいて、調圧時のバルブ開度制御のゲイン値を設定するゲイン値設定部と、
    設定されたゲイン値と前記圧力計測値とに基づいてバルブ開度を制御するバルブ開度制御部とを備える、真空排気装置。
  6. 請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のガス推定装置と、
    真空ポンプと、
    前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、
    前記真空ポンプは、
    前記真空ポンプにより排気されるガスのガス種と許容上限流量との相関を表す許容流量データを記憶する許容流量データ記憶部と、
    前記第１推定部で推定される流量が、前記許容流量データおよび前記第１推定部で推定されるガス種に基づいて取得される許容上限流量よりも大きい場合に、警報情報を出力するポンプ制御部とを備える、真空排気装置。
  7. 請求項１に記載のガス推定装置において、
    前記第１推定部は、所定流量のガス排気時における複数のバルブ開度毎の圧力計測値、前記複数のバルブ開度、前記真空ポンプのモータ電流値、前記第１相関データおよび前記第２相関データに基づいて、前記真空排気装置により真空排気されるガスの流量およびガス種を推定し、
    前記第１推定部により推定されるガス種に基づいて前記第１相関データを校正する校正部をさらに備え、
    前記校正部で校正された校正後第１相関データを前記制御補正情報として出力する、ガス推定装置。
  8. 請求項７に記載のガス推定装置と、
    真空ポンプと、
    前記真空ポンプの吸気口側に接続される自動圧力調整バルブと、を備え、
    前記自動圧力調整バルブは、
    バルブ開度を計測する開度計測器と、
    予め設定されたガス種、バルブ開度計測値、および前記校正後第１相関データに基づいて、調圧時のバルブ開度制御のゲイン値を設定するゲイン値設定部と、
    設定されたゲイン値と前記圧力計測値とに基づいてバルブ開度を制御するバルブ開度制御部とを備える、真空排気装置。
JP2017196223A 2017-10-06 2017-10-06 ガス推定装置および真空排気装置 Active JP6841201B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017196223A JP6841201B2 (ja) 2017-10-06 2017-10-06 ガス推定装置および真空排気装置
US16/132,389 US10443600B2 (en) 2017-10-06 2018-09-15 Gas estimation device and vacuum pumping device
CN201811119205.6A CN109630446B (zh) 2017-10-06 2018-09-25 气体推断装置及真空排气装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017196223A JP6841201B2 (ja) 2017-10-06 2017-10-06 ガス推定装置および真空排気装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019070924A JP2019070924A (ja) 2019-05-09
JP6841201B2 true JP6841201B2 (ja) 2021-03-10

Family

ID=65993936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017196223A Active JP6841201B2 (ja) 2017-10-06 2017-10-06 ガス推定装置および真空排気装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10443600B2 (ja)
JP (1) JP6841201B2 (ja)
CN (1) CN109630446B (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6969465B2 (ja) * 2018-03-20 2021-11-24 株式会社島津製作所 目標開度推定器および圧力調整真空バルブ
US10725484B2 (en) 2018-09-07 2020-07-28 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for pulse gas delivery using an external pressure trigger
JP7415418B2 (ja) * 2019-10-10 2024-01-17 株式会社島津製作所 バルブ制御装置および推定装置
KR20220107162A (ko) * 2019-12-05 2022-08-02 에드워즈 가부시키가이샤 진공 배기 장치 및 이것에 이용되는 진공 펌프
JP7427437B2 (ja) * 2019-12-05 2024-02-05 エドワーズ株式会社 真空排気装置及びこれに用いられる真空ポンプ
JP7306300B2 (ja) * 2020-03-13 2023-07-11 株式会社島津製作所 推定器および真空バルブ
JP7489245B2 (ja) * 2020-07-09 2024-05-23 エドワーズ株式会社 真空ポンプおよび制御装置
WO2022098585A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Mks Instruments, Inc. Pressure control using an external trigger
JP7517109B2 (ja) * 2020-11-26 2024-07-17 株式会社島津製作所 真空バルブおよび推定装置
GB2601339A (en) * 2020-11-26 2022-06-01 Edwards Ltd Pressure sensing unit, vacuum system and method
CN114790993B (zh) * 2021-01-25 2024-05-14 株式会社岛津制作所 推断装置、真空阀及真空泵

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6397863A (ja) * 1986-10-13 1988-04-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス再循環制御装置
JP3060897B2 (ja) * 1995-06-22 2000-07-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸気流制御装置
US5865205A (en) * 1997-04-17 1999-02-02 Applied Materials, Inc. Dynamic gas flow controller
KR20040024854A (ko) * 2001-04-24 2004-03-22 셀레리티 그룹 아이엔씨 질량유량 제어장치를 위한 시스템 및 방법
JP2003077782A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US6896764B2 (en) * 2001-11-28 2005-05-24 Tokyo Electron Limited Vacuum processing apparatus and control method thereof
CN100458629C (zh) * 2002-11-08 2009-02-04 东京毅力科创株式会社 流体处理装置及流体处理方法
JP2004197644A (ja) * 2002-12-18 2004-07-15 Toyota Industries Corp 真空ポンプの制御装置
DE10352467A1 (de) * 2003-11-07 2005-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung mindestens eines Stellgliedes in einer Massenstromleitung
JP4705789B2 (ja) * 2005-02-08 2011-06-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
JP4961223B2 (ja) * 2007-01-31 2012-06-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置の圧力制御方法
JP2009252953A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置
JP5177864B2 (ja) * 2008-06-04 2013-04-10 株式会社フジキン 熱式質量流量調整器用自動圧力調整器
JP5195676B2 (ja) * 2008-08-29 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体
KR101823696B1 (ko) * 2010-05-21 2018-01-30 에드워즈 가부시키가이샤 배기 펌프의 퇴적물 검지 장치와, 그 장치를 구비한 배기 펌프
US10437264B2 (en) * 2012-03-07 2019-10-08 Illinois Tool Works Inc. System and method for improving the accuracy of a rate of decay measurement for real time correction in a mass flow controller or mass flow meter by using a thermal model to minimize thermally induced error in the rod measurement
JP6080506B2 (ja) 2012-11-07 2017-02-15 東京エレクトロン株式会社 真空装置、その圧力制御方法及びエッチング方法
WO2014152755A2 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Christopher Max Horwitz Pressure-based gas flow controller with dynamic self-calibration

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019070924A (ja) 2019-05-09
CN109630446B (zh) 2020-07-31
US10443600B2 (en) 2019-10-15
CN109630446A (zh) 2019-04-16
US20190107110A1 (en) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6841201B2 (ja) ガス推定装置および真空排気装置
JP4102564B2 (ja) 改良型圧力式流量制御装置
US7253107B2 (en) Pressure control system
JP6828446B2 (ja) バルブ制御装置
JP6821027B2 (ja) 質量流量を広範囲で検証するための方法および装置
US7412336B2 (en) Attitude insensitive flow device system and method
JPS61192838A (ja) エンジン制御装置
JP7014123B2 (ja) 推定装置およびバルブ制御装置
US20200272178A1 (en) Valve control apparatus and vacuum valve
JP6834501B2 (ja) バルブ制御装置
CN110307388B (zh) 目标开度推断器以及压力调整真空阀
CN110382873B (zh) 用于调节离心泵的转速的方法
CN113391655B (zh) 推断器以及真空阀
JP6729436B2 (ja) 自動圧力調整バルブおよび真空排気システム
JP7531881B2 (ja) 流量制御システム、流量制御システムの制御方法、流量制御システムの制御プログラム
US8056579B2 (en) Mass flow controller
JP2000039347A (ja) 流量検査装置
JP7517109B2 (ja) 真空バルブおよび推定装置
JP2500788B2 (ja) マスフロ―コントロ―ラ装置及びその校正方法
JP2022183192A (ja) 真空バルブ、バルブシステム、バルブシステムの制御装置および校正装置
TWI848063B (zh) 流量計算系統、流量計算系統用程式、流量計算方法及流量計算裝置
KR20220037854A (ko) 질량 유량 제어 장치 및 이의 제어방법
JPWO2007145106A1 (ja) 重錘形圧力天びん自動比較校正装置
US10606288B2 (en) Pressure control method for process chamber and pressure control device for process chamber
US20230229177A1 (en) Fluid control device, fluid control method, and fluid control program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210201

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6841201

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151