推断器以及真空阀的制作方法

1.本发明涉及一种推断器以及真空阀。


背景技术：

2.进行干式蚀刻等半导体工艺的腔室通过经由阀所设置的真空泵(例如，涡轮分子泵)来进行真空排气。被导入腔室中的工艺气体被事先决定气体种类、气体流量等条件，以变成所述条件的方式由流量控制器来调节。腔室压力也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，由此将腔室压力保持成规定压力值。
3.通常，工艺条件在不同的条件下具有多个阶段，所述各阶段中的条件分别每隔规定时间来进行切换处理。此时，为了确保工艺的均匀性，必须在阶段间的切换时机迅速地收敛成下一个规定的压力值(目标压力值)，且在各阶段区间内极力减少压力变动。因此，作为阀，使用利用马达来驱动控制阀体的自动压力调整阀。
4.通常，当开始使用安装在装置的自动压力调整阀时，进行初期校正操作。在初期校正操作中，进行腔室容积的推断运算或测量、及各阀体开度的实效排气速度的测量运算处理。此时流入腔室中的气体一般不是实际使用的工艺气体，大多利用容易处理的单一的气体(例如，氦气或氩气等稀有气体)来进行。
5.例如，在专利文献1中记载的压力控制系统中，使用压力测量值与基于压力动力学的式子，对腔室容积进行推断运算。而且，基于已推断的腔室容积、及多个阀体开度的各者中的压力测量值，对各阀体开度中的实效排气速度进行推断运算。另外，在专利文献1中记载的推断运算中，需要气体流量、及阀体接近全闭的状态下的实效排气速度，两者作为已知的元素而事先给予。
6.[现有技术文献]
[0007]
[专利文献]
[0008]
[专利文献1]日本专利第5087073号公报


技术实现要素：

[0009]
[发明所要解决的问题]
[0010]
如上所述，在专利文献1中记载的推断运算中，不仅需要导入腔室中的气体的流量值已知，而且需要接近全闭的状态下的实效排气速度也已知。一般而言，实效排气速度根据阀自身的电导值与真空泵的排气速度值来决定，但在接近全闭的状态下，仅由电导值来决定。可针对特定的气体种类，将自动压力调整阀的阀体开度与电导值的关系作为信息而事先从阀生产商获得。但是，在利用所述信息的情况下，用户在校正操作中流入的气体的种类被限制为所述特定的气体种类。因此，在用户无法流入所述特定气体种类的气体的情况下成为问题。
[0011]
[解决问题的技术手段]
[0012]
本发明的第一形态的推断器是针对包括对真空腔室进行排气的真空泵，及设置在所述真空泵的进气口侧，调整所述真空腔室的腔室压力的真空阀的真空排气装置，推断作为与正进行排气的气体相关的所述真空排气装置的第一实效排气速度、和与规定已知气体相关的所述真空排气装置的第二实效排气速度的比的气体种类特性值，及所述真空腔室的第一腔室容积推断值的推断器，包括：获取部，获取多个包含所述真空阀的阀体开度与所述阀体开度中的所述腔室压力的数据对；以及运算部，基于表示所述第二实效排气速度、被导入所述真空腔室中的气体的流量、腔室容积及腔室压力之间的关系的排气的式子，由所述获取部所获取的多个数据对，以及与所述规定已知气体相关的所述阀体开度和所述第二实效排气速度的关联数据，对所述气体种类特性值及所述第一腔室容积推断值进行运算。
[0013]
本发明的第二形态的真空阀是设置在真空腔室与对所述真空腔室进行排气的真空泵之间，调整所述真空腔室的腔室压力的真空阀，基于由所述推断器所运算的所述第一腔室容积推断值，调整所述真空腔室的腔室压力。
[0014]
[发明的效果]
[0015]
根据本发明，不论流入的气体的气体种类如何，均可求出腔室容积。
附图说明
[0016]
图1是表示设置有推断器的真空排气系统的一例的图。
[0017]
图2是表示气体种类不同时的实效排气速度与阀体开度的关系的图。
[0018]
图3是表示阀体开度的开度变化的图。
[0019]
图4是表示阀体开度如图3那样阶段状地变化时的压力响应的一例的图。
[0020]
图5是表示第一实施方式中的校正处理程序的流程图。
[0021]
图6是表示第二校正处理的一例的流程图。
[0022]
图7是表示校正动作中的阀体开度θ的推移的图。
[0023]
图8是表示校正动作中的腔室的压力p的推移的图。
[0024]
图9是表示将阀体开度θ从开度大朝开度小驱动时的压力变化的图。
[0025]
图10是表示第二实施方式中的校正处理程序的流程图。
[0026]
图11是表示第二实施方式的校正动作中的阀体开度θ的推移的图。
[0027]
图12是表示第二实施方式的校正动作中的腔室的压力p的推移的图。
[0028]
图13是表示第三实施方式的校正动作中的阀体开度θ的推移的图。
[0029]
图14是表示第三实施方式的校正动作中的腔室的压力p的推移的图。
[0030]
[符号的说明]
[0031]
1：推断器
[0032]
2：腔室
[0033]
3：自动压力调整阀(阀)
[0034]
4：涡轮分子泵
[0035]
11：运算部
[0036]
12、33：存储部
[0037]
31：阀体
[0038]
32：控制部
[0039]
100：排气系
[0040]
a0：气体种类特性值
[0041]
v0、v1：腔室容积推断值
具体实施方式
[0042]
以下，参照图对用于实施本发明的形态进行说明。
[0043]
－第一实施方式－
[0044]
图1是表示设置有实施方式的推断器1的真空排气系统的一例的图。真空排气系统包括进行工艺处理的腔室2。在腔室2，连接有自动压力调整阀3(以下，仅称为阀)、涡轮分子泵4及辅助泵5作为用于对腔室2进行真空排气的排气系统100。在作为高真空用的真空泵的涡轮分子泵4的排气侧连接有辅助泵5。
[0045]
阀3包括被开闭驱动的阀体31、控制部32、以及存储部33。控制部32是控制阀体31的开闭动作的数字运算器，例如包含微型计算机或现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)等，所述微型计算机包括中央运算装置(中央处理器(central processing unit，cpu))、读取专用存储器(只读存储器(read only memory，rom))、随机存取存储器(random access memory，ram)、及输入/输出接口(input/output interface，i/o interface)。存储部33包含ram或rom，存储控制中所使用的程序或数据等。虽然未图示，但在阀3设置有测量阀体31的开度(以下，称为阀体开度)θ的开度测量器(例如编码器等)。
[0046]
气体经由质量流量控制器等流量控制器6而被导入腔室2中。被导入腔室2中的气体的流量qin由流量控制器6来控制。腔室2的压力由真空计7来测量，其压力测量值pm被输入阀3中。推断器1从阀3获取包含阀体开度θ与压力测量值pm的数据对(θ、pm)，并将已获取的数据对(θ、pm)存储在存储部12中。虽然详细情况将后述，但在推断器1的运算部11中，基于已获取的数据对(θ、pm)来进行气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的推断运算。经运算的推断值(a0、v0)被朝阀3输出。阀3的控制部32基于推断值(a0、v0)来进行后述的校正动作。推断器1例如包含微型计算机或fpga(现场可编程门阵列)等，所述微型计算机包括中央运算装置(cpu)、读取专用存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、及输入/输出接口(i/o interface)。
[0047]
在流入腔室2中的气体的流量qin、与连接在腔室2的排气系统100的实效排气速度se及腔室2的压力p之间，由下式(1)表示的排气的式子成立。在式(1)中，v是腔室2的容积，(dp/dt)是压力p的时间微分。
[0048]
qin＝v
×
(dp/dt) se
×
p
…
(1)
[0049]
如根据式(1)而可知那样，在压力p正在变化的状况((dp/dt)≠0)下，压力p受到腔室容积v的影响。另外，在腔室2的压力p为平衡状态((dp/dt)＝0)的情况下，可根据此时的压力p与流量qin来算出排气系统100的实效排气速度se(＝qin/p)。
[0050]
已流入腔室2中的气体穿过腔室2后由排气系统100进行排气，因此实效排气速度se受到依存于腔室2的结构的腔室2的电导的影响。例如，即便流量qin为同一值，在腔室2的电导小的情况下，与电导大的情况相比，压力p也变大。
[0051]
一般而言，包含阀与真空泵的排气系统100的实效排气速度由将阀的电导c与真空
泵的排气速度s合成计算所得的实效排气速度表示。但是，排气系统100对于腔室2的实效排气速度如所述那样也受到腔室2的结构的影响，因此在经合成计算的实效排气速度与实际的实效排气速度之间产生差。因此，在如图1所示的真空排气系统中，一般在开始使用前，进行与腔室2的容积及排气系统100的实效排气速度相关的校正动作。
[0052]
在校正动作中，存在对腔室容积进行运算的第一校正处理、及对阀3的各开度位置上的排气系统100的实效排气速度进行运算的第二校正处理。在第一实施方式中，将由推断器1所推断的腔室容积推断值v0应用于腔室容积，在第二校正处理中，基于在各开度位置上所测量的压力测量值来对实效排气速度进行运算。在第一实施方式中，省略所述第一校正处理。
[0053]
包含利用推断器1的推断运算的校正动作通过用户的指令来执行。用户将在校正动作时导入腔室2中的气体的流量qin作为用于校正动作的数据，输入阀3及推断器1中。或者，也可以将校正动作时的流量qin事先设定在阀3及推断器1中，用户按照所述设定来使流量qin的气体流入腔室2中。流入的气体的气体种类并无限定。即，将阀3及推断器1看作气体流量已知，但气体种类未知。
[0054]
(推断器1中的推断运算的说明)
[0055]
对推断器1中的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的推断原理进行说明。推断器1中的推断运算基于腔室2的压力p正在变化的状况(压力响应时)下的压力测量值pm来进行。如上所述，关于压力p，排气的式(1)成立。阀3的电导对应于阀体开度θ而变化，因此相对于阀体开度θ的变化，排气系统100的实效排气速度se例如由如图2所示的单调递增曲线表示。
[0056]
排气系统100的实效排气速度se也依存于气体种类，图2的线l11表示排出氩(ar)气时的实效排气速度se，线l12、线l13分别表示排出氦(he)气及氙(xe)气时的实效排气速度se。另外，实效排气速度se也受到流量qin的影响，但与阀体开度θ的影响相比小，因此以下将实效排气速度se仅看作阀体开度θ的函数，如se(θ)那样表达。
[0057]
一般而言，关于氩气等特定的气体种类(以下，称为基准气体)，可将表示阀体开度θ与阀3的电导值的关联关系的电导c(θ)作为信息而从阀生产商获得。在阀3的存储部33，将与基准气体相关的根据电导c(θ)与涡轮分子泵4的排气速度进行合成计算的实效排气速度作为排气系统100的实效排气速度来事先存储。被存储在存储部33中的实效排气速度作为将阀体开度θ与实效排气速度建立对应的关联数据来存储，以下，所述关联数据如se基准(θ)那样表示，将se基准(θ)称为实效排气速度。另外，在所述经合成计算的实效排气速度se基准(θ)中，未考虑腔室2的结构的影响。
[0058]
相对于针对基准气体的se基准(θ)，将针对校正中所使用的校正用气体的实效排气速度设为se校正(θ)，如下式(2)那样表示se校正(θ)。
[0059]
se校正(θ)＝a
×
se基准(θ)
…
(2)
[0060]
式(2)中的系数a表示校正用气体的实效排气速度与基准气体的实效排气速度的比，以下将系数a称为气体种类特性值。在将与基准气体相同的气体种类用作校正用气体的情况下，气体种类特性值a变成a＝1。如上所述，se校正(θ)及se基准(θ)均为根据阀3的电导与涡轮分子泵4的排气速度进行合成计算的排气系统单体的实效排气速度，未如排气的式(1)中的实效排气速度se那样，连所连接的腔室2的结构都考虑。
[0061]
在气体穿过的阀体间隙窄的低开度中，阀3的电导c(θ)一般可看作分子流区域的电导，电导c(θ)使用气体的分子量m而如c(θ)
∝
1/√m那样表示。另外，阀3的电导c(θ)也支配排气系统100的实效排气速度。因此，关于实效排气速度的大小，电导c(θ)的情况下的如c(θ)
∝
1/√m那样的比例关系减弱，但在宽广的开度范围内，变成如与1/√m的大小相同的大小关系。即，气体种类特性值a也可以称为表示具有a
∝
1/√m的倾向的气体种类的参数。若将式(2)的a
×
se基准(θ)应用于式(1)的实效排气速度se，则式(1)变成如式(1a)那样。
[0062]
qin＝v
×
(dp/dt) a
×
se基准(θ)
×
p
…
(1a)
[0063]
在推断器1中，使用式(1a)对气体种类特性值及腔室容积推断值进行推断运算。将经推断运算的结果表示成气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0。在推断运算时，作为流量qin及压力p，分别使用校正时的流量qin(已知)及压力测量值pm。另外，(dp/dt)利用压力测量值pm的差分值来代用。
[0064]
作为se基准(θ)，可使用事先存储在阀3的存储部33中的与基准气体相关的根据电导c(θ)与涡轮分子泵4的排气速度进行合成计算的se基准(θ)，在压力测量时的阀体开度θ小的情况下也可以使用电导c(θ)。电导c(θ)或se基准(θ)被事先存储在阀3的存储部33中，推断器1从阀3获取推断运算中使用的电导c(θ)或se基准(θ)，并事先存储在存储部12中。另外，用户也可以使推断器1的存储部12存储电导c(θ)或se基准(θ)。
[0065]
如上所述，在式(1a)中，qin使用已知的流量，p使用压力测量值pm，(dp/dt)使用根据压力测量值pm所算出的差分值。se基准(θ)使用根据从阀3获取的阀体开度θ与存储在存储部33中的关联数据所求出的值。其结果，可将式(1a)解释成将a、v作为变量的式子。另外，校正用气体使用一种气体或包含多种气体的混合气体，在校正动作中气体种类或混合比不变化而相同，腔室容积v也不变。因此，可知即便所测量的p或(dp/dt)变化，a、v也变成满足式(1a)的一定值a0、一定值v0。
[0066]
若在几何学上对此进行说明，则在校正处理中，在腔室压力(压力测量值)随时间而变化的过程的任意的时刻，式(1a)始终成立，且a、v的系数时刻变化。因此，在(a、v)坐标中，由式(1a)表示的直线使倾斜度及截距时刻变化，但这些直线全部在一点(a0、v0)上相交。即，(a0、v0)是应求出的气体种类特性值及腔室容积推断值。
[0067]
另外，在本实施方式中，基于将阀体开度θ固定的状态下的压力响应时的压力测量值pm，对(a0、v0)进行推断运算，但即便在使用阀体开度θ正在变化的状况下的压力测量值pm的情况下，也同样地求出推断值(a0、v0)。即，推断器1中的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的运算并不限定于被输入的数据对(θ、pm)的阀体开度θ被固定为一定值的情况，也可以应用于阀体开度θ正在变化的情况。
[0068]
一般而言，测量值具有误差，尤其压力的一阶微分值(dp/dt)根据压力测量值pm的差分值来求出，因此误差因噪声的影响而大，严格来说不可能存在所述交点(a0、v0)。因此，推断在统计上似乎正确的交点。首先，采样多个响应途中的压力测量值pm。例如，如图3的线l21所示，从时刻t0至时刻t1为止将阀体开度θ从θ1(例如，最大开度θmax)朝θ2(例如，最小开度θmin)切换，在其压力响应中测量多个压力测量值pm，对应于多个数据对(θ、pmk)而获取多个样品k(其中，k＝1、2、3、
···
、k)。图4的线l22表示压力响应，在响应初期期间δt0内测量多个压力测量值pmk。
[0069]
样品k对应于由式(1a)表示的一个直线。若将样品k的采样时刻设为tk，将此时的
阀体开度表示成θ|t＝tk，则在样品k中包含作为式(1a)的a的系数的se基准(θ|t＝tk)
×
p|t＝tk、作为v的系数的(dp/dt|t＝tk)及常数项qin|t＝tk。诱导对应于k个样品k的(a、v)坐标上的k个直线与点(a0、v0)之间的距离的式子，将各自的距离设为lk。虽然省略定式化的式子，但可消去(a、v)而将(a0、v0)作为未知数来定式化。而且，使距离lk的平方的总和(σlk2)变成最小的(a0、v0)可以说是在统计上似乎正确的妥当的交点。在求出所述(a0、v0)时，与最小平方法的情况同样地，只要解利用a0、v0分别将(σlk2)偏微分而成者变成0的联立方程式即可。另外，根据多个数据对(θk、pmk)来求出(a0、v0)的方法并不限定于此处所记载的方法，也可以利用其他方法来进行推断运算。
[0070]
(关于多个压力测量值pmk测量期间)
[0071]
压力测量值pmk只要是压力响应期间中的测量值即可，因此图4的响应初期期间δt0可在压力响应期间内任意地设定。例如，可为开度θ2中的时间常数τ(＝v/se(θ2))的一倍左右以下的短期间。但是，在推断开始时间点，气体种类及腔室容积未知，时间常数τ也未知，因此使用设想了足够大的分子量的气体种类特性值amin、及所设想的腔室2的容积上限值vmax，事先决定时间常数τ的上限τmax(＝vmax/{amin
×
se基准(θ2)})，将其设为最长时间(时限时间)。
[0072]
随着推断运算进行，在(a0、v0)已收敛成一定值的时间点判断为确定值，结束运算处理。即，在流入轻的气体种类，腔室容积小的情况下，能够以时限时间的几分之一的时间完成处理。即便在压力测量系统的噪声多的情况下，通过在短期间内增加测量的时机来增加应用于推断运算的样品数，也可以减少随机噪声的影响。另外，当在运算结束前已到达时限时间时，将此时间点之前的收敛结果作为推断值a0、推断值v0而应用于后工序。
[0073]
(校正动作的说明)
[0074]
继而，对第一实施方式中的校正动作进行说明。如上所述，在排气系统100的校正动作中，一般存在对腔室容积推断值v1进行运算的第一校正处理、及对实效排气速度se进行运算的第二校正处理。在第一实施方式中，将由推断器1进行了推断运算的腔室容积推断值v0应用于腔室容积推断值v1，由此省略第一校正处理，执行对实效排气速度se进行运算的第二校正处理。
[0075]
图5、图6是表示第一实施方式中的校正处理程序的流程图。用户将事先指定的流量qin的校正用气体导入腔室2中，其后，将校正动作开始的指令输入阀3中，而使校正动作开始。阀3的控制部32(参照图1)若输入校正动作开始的指令，则执行已被存储在存储部33中的与图5、图6的处理相关的校正处理程序。图7是表示校正动作中的阀体开度θ的推移的图。图8是表示腔室压力p的推移的图。
[0076]
控制部32在图5的步骤s1中将阀体开度θ设定成最大开度θmax来使腔室2的压力暂时下降后，在步骤s2中将阀体开度θ切换成最小开度θmin。其结果，腔室2的压力p如图8所示，在推断处理开始时刻t1处已开始上升。在步骤s3中，按时间序列获取多个压力测量值pmk。在步骤s4中，将在步骤s3中所获取的多个压力测量值pmk朝推断器1输出。在推断器1中，如所述那样基于多个压力测量值pmk，对气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0进行运算。
[0077]
在步骤s5中，判定(a0、v0)是否分别已收敛成事先决定的一定水准、或是否经过了时限时间。若在步骤s5中判定未收敛成一定水准、或未经过时限时间，则回到步骤s3。另一
方面，若在步骤s5中判定已收敛成一定水准，则在已收敛成一定水准的时间点判断为确定值，结束运算处理。或者，若判定经过了时限时间，则将此时间点之前的运算结果作为确定值(a0、v0)而应用于后工序。
[0078]
继而，若在步骤s6中将阀体开度θ切换成最大开度θmax(时刻t2)，则如图8所示，压力p下降，快速地接近最大开度θmax中的平衡压力。在步骤s7中，判定是否从推断器1输入了气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0。若在步骤s7中判定有输入，则进入步骤s8来执行第二校正处理。在图8中，由δte表示的期间是(a0、v0)的推断处理期间。
[0079]
图6是表示第二校正处理的详细情况的流程图。在第二校正处理中，如图7所示，将阀体开度θ阶梯状地驱动停止在多个开度位置θj(j＝1、2、
···
、m)，基于停止中所获取的压力测量值pmj与已知的流量qin，对各开度位置θj上的实效排气速度se(θj)进行运算。另外，所述排气的式(1)的通解如下式(2)那样表示，在流量qin一定的情况下式(2)变成如式(3)那样。p0是初期压力，伴随时间的经过，压力p从初期压力p0上升或减少。
[0080]
[数学式1]
[0081][0082]
p(t)＝[qin/se (p0－qin/se)
×
exp{－(se/v)
×
t}]
…
(3)
[0083]
在第二校正处理中，当将阀体开度θ驱动停止在开度减少的方向的开度位置θ0时，压力p从变更成开度位置θ0的时刻t0(压力p0)起，按照式(3)而如图9那样变化。在经过了充足的时间的平衡状态下，压力p变成平衡压力p＝qin/se(θ0)。此时的作为压力响应特性的时间常数τ为τ＝v/se(θ0)。若使用已算出的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0，则停止在开度位置θj时的时间常数τj通过下式(4)来算出。阀体开度θj越大，se基准(θj)越大，因此阀体开度θj越大，时间常数τj变得越小。
[0084]
τj＝v0/{a0
×
se基准(θj)}
…
(4)
[0085]
在图6的步骤s71中，基于式(4)，对与事先设定的各开度位置θj对应的时间常数τj分别进行运算。在步骤s72中，基于在步骤s71中所算出的时间常数τj，对各开度位置θj设定作为使阀体开度θ停止在开度位置θj的停止继续时间的固定时间δtj。将固定时间δtj设定成到达可看作平衡压力的压力之前的时间，例如以时间常数τj的常数倍的方式设定。为了可在各开度位置θj上进行平衡压力测量，作为常数倍，理想的是将五倍设定为基准。在将固定时间δtj设定成时间常数τj的五倍的情况下，压力p到达平衡压力的约99％。在与进行推断运算的实效排气速度se的精度相比，更重视第二校正处理的处理时间缩短的情况下，也可以将固定时间δtj设定成时间常数的4倍，即便在此情况下，压力p也到达平衡压力的约98％。
[0086]
另外，将设想气体种类设为分子量2～200左右及将设想腔室容积设为2(l)～200(l)时的时间常数、与将标准的气体种类设定成ar(m＝40)及将标准的腔室容积设定成20(l)时的时间常数的比为0.022～22，具有三位数的范围。因此，实用上，也能够以最大值tmax、最小值tmin对各开度位置θj上的固定时间δtj设置上限及下限的限制。例如，如δtj＝max(tmin,min(tmax,5
×
τj(θj))那样设定。
[0087]
继而，若在步骤s73中将j设定成初期值j＝1，则在步骤s74中将阀体开度θ驱动至开度位置θj。在步骤s75中，判定停止在开度位置θj的时间是否经过了在步骤s72中所设定
的固定时间δtj。若在步骤s75中判定停止时间经过了固定时间δtj，则进入步骤s76，获取压力测量值pmj。在步骤s77中，根据已知的流量qin与已获取的压力测量值pmj，如se(θj)＝qin/pmj那样算出阀体开度θj中的实效排气速度se(θj)。
[0088]
在步骤s78中判定j是否已到达规定数m，在j＝m的情况下进行图6的第二校正处理后回到图5，结束校正动作。另一方面，当在步骤s78中判定j＜m时，进入步骤s79，使j仅增加1后回到步骤s74。如此，通过图6中所示的第二校正处理，而算出m个开度位置θj(j＝1、2、
···
、m)上的实效排气速度se(θj)。
[0089]
在所述专利文献1中记载的发明中，以流量qin已知且气体种类是特定的气体为前提，因此存在校正时可使用的气体种类限定于所述特定的气体的问题点。另一方面，在所述第一实施方式中，在将任何气体种类用作校正用气体的情况下，例如在气体种类未知、或者将混合气体或工艺气体用作校正用气体的情况下，均可对腔室容积推断值v0进行推断运算。
[0090]
进而，在第一实施方式中，可进行气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的推断运算，因此可基于已获得的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0，计算第二校正处理中的时间常数τj＝v0/{a0
×
se基准(θj)}，并根据所述时间常数τj来设定最佳的固定时间δtj。其结果，可防止实效排气速度运算的运算精度下降，并谋求第二校正处理期间的缩短。
[0091]
在专利文献1中记载的实效排气速度的运算方法中，根据已算出的腔室容量与压力测量值的差分值及气体流量来算出实效排气速度。但是，由于只能将特定的气体种类用作校正用气体，因此只能针对特定的气体种类来算出实效排气速度。在此情况下，使用压力测量值的差分值，因此用于算出的处理时间短也无妨，但容易受到压力测量的噪声的影响，在算出精度方面存在难点。即，即便使用特定的气体种类的气体进行校正，精度也差。
[0092]
另一方面，在第一实施方式中，在固定阀体开度时等待至压力p大致变成平衡压力为止，根据此时的压力测量值pmj与流量qin及式“se＝qin/pmj”来算出实效排气速度。因此，与如专利文献1那样使用压力测量值的差分值的情况相比，虽然处理时间变长，但运算精度变高。为了确保调压控制的精度，优选精度良好的实效排气速度。
[0093]
另外，在所述实施方式中，进行各开度位置θj上的实效排气速度se(θj)的运算的第二校正处理使阀体开度θ仅停止固定时间δtj后，获取作为平衡压力的压力测量值pmj，进行实效排气速度se(θj)的运算，但也可以将专利文献1中所公开的计算方法应用于第二校正处理。在此情况下，通过利用推断器1的推断运算来求出(a0、v0)，且气体种类及腔室容积已知，因此可直接应用专利文献1的计算方法，固定时间δtj可为时间常数τj的一倍左右，例如，如δtj＝max(tmin,min(tmax,1
×
τj(θj))那样设定。
[0094]
在第一实施方式中，根据由推断器1进行了推断运算的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0来求出时间常数τj，基于所述时间常数τj，对各开度位置设定最佳的固定时间δtj。相对于此，在校正用气体中的时间常数τj未知的情况下，必须充分地确保从固定阀体开度θ至变成平衡压力为止的时间，因此与根据基于推断值(a0、v0)的时间常数τj来设定固定时间δtj的情况相比，产生固定开度时的等待时间容易变长的问题。
[0095]
例如，在气体种类及腔室容积未知的情况下，作为等待至平衡压力为止时的时间常数τ，必须使用所设想的最长的上限值τmax。即，时间常数τ依存于腔室容积与实效排气速度，因此使用根据用户有可能使用的气体种类及腔室的容积所算出的时间常数τ中的上限
值τmax。腔室容积v越大，且实效排气速度se越小，时间常数τj变得越长。如上所述，最小开度θmin中的实效排气速度se实质上变成与阀3的电导c(θ)相等，电导c(θ)如c(θ)
∝
1/√m那样表示。越是分子量大的气体种类，最小开度θmin中的实效排气速度se(θmin)变得越小，时间常数τ也变得更长。
[0096]
例如，若用户有可能使用的分子量m最大的气体为xe(m＝131)，则设想对于xe气的实效排气速度se(θmin)来设定时间常数上限值τmax。关于腔室容积，使用可设想的容积上限值vmax。即，以时间常数上限值τmax＝vmax/se(θmin)为前提来决定固定时间δt。
[0097]
因此，若用户的状况(腔室容量及气体种类)接近时间常数上限值τmax的设定状况，则可以说时间常数上限值τmax作为用于设定固定时间δt的时间常数适当。但是，在被校正的腔室的容积比所设想的容积上限值vmax更小，另外，相对于所设想的气体种类(例如，ar(m＝40))，所使用的气体种类为轻的气体(例如，he(m＝4))的情况下，最佳的时间常数τ比时间常数上限值τmax更短，在校正中不必要地花费长的时间。
[0098]
另一方面，在第一实施方式中，根据由推断器1所算出的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0来求出时间常数τj，基于所述时间常数τj来对各开度位置设定固定时间δtj，因此可设定成最适合于用户的状况(腔室容量及气体种类)的固定时间δtj。例如，气体种类特性值与1/√m成比例，因此he(m＝4)气的气体种类特性值变成xe(m＝131)的气体种类特性值的约六倍。因此，he气的情况下的时间常数变成xe气的情况下的时间常数的约1/6，与时间常数变短相应地，第二校正处理期间的时间短也无妨。
[0099]
－第二实施方式－
[0100]
如上所述，在阀3的校正动作中，存在通过运算来求出腔室容积推断值v1的第一校正处理、及对实效排气速度se进行运算的第二校正处理，在第一实施方式中，将由推断器1所推断的腔室容积推断值v0应用于腔室容积推断值v1，因此省略第一校正处理。另一方面，在以下所说明的第二实施方式中，作为校正动作，进行第一校正处理及第二校正处理。而且，在进行第一校正处理及第二校正处理之前，利用推断器1来进行气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的推断运算，基于使用推断值(a0、v0)所算出的时间常数τ，设定在第一校正处理及第二校正处理中进行将阀体31驱动停止的动作时的最佳的固定时间δt。第二实施方式中的第二校正处理与第一实施方式的情况相同，关于处理方法，省略说明。
[0101]
(第一校正处理)
[0102]
首先，对通过运算来求出腔室容积推断值v1的第一校正处理进行说明。在第二实施方式中，也与第一实施方式同样地，校正用气体的气体种类并不限定于所述基准气体，可使用对应于用户的状况的气体种类。如在图9中所说明的情况那样，将阀体开度θ朝开度位置θ0进行了阶段变化时的压力响应由式(5)表示。se(θ0)是开度位置θ0上的实效排气速度。
[0103]
p(t)＝[qin/se(θ0) (p0－qin/se(θ0))
×
exp{－(se(θ0)/v)
×
t}]
…
(5)
[0104]
在图9中，当将压力正在变化的响应途中的任意的时刻t1、时刻t2处的压力测量值设为pm1、pm2时，将这些值代入式(5)中，由此腔室容积值v通过式(6)来算出。在式(6)中，pend是开度位置θ0上的平衡压力，具有se(θ0)＝qin/pend的关系。作为平衡压力pend，可使用从将阀体开度θ停止在开度位置θ0起经过了充足的时间后的压力测量值pm。
[0105]
v1＝se(θ0)
×
(t2－t1)/ln{(pm1－pend)/(pm2－pend)}
…
(6)
[0106]
如此，通过使用式(6)，不论校正用气体的气体种类如何，均可算出腔室容积推断
值v1。
[0107]
图10是表示第二实施方式中的校正处理程序的流程图。图11、图12是说明第二实施方式的校正动作的图，图11表示阀体开度θ的推移，图12表示腔室压力p的推移。
[0108]
在图10的步骤s100中的运算处理中，进行与图5的从步骤s1至步骤s6为止的处理相同的处理。即，控制部32将阀体开度θ从开度位置θmax朝开度位置θmin阶段状地变更，获取多个压力响应中的压力测量值pmk，将多个数据对(θmin、pmk)朝推断器1输出。而且，由推断器1进行了推断运算的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0被从推断器1朝阀3输入。即，基于图12的从时刻t1至时刻t2为止的压力响应中所获取的多个压力测量值pmk，算出气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0。
[0109]
继而，通过从步骤s110至步骤s116为止的第一校正处理来求出腔室容积推断值v1。在步骤s110中，基于已算出的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0，通过下式(7)来算出将阀体开度θ驱动停止在开度位置θmin时的时间常数τmin。
[0110]
τmin＝v0/{a0
×
se基准(θmin)}
…
(7)
[0111]
在步骤s111中，基于在步骤s110中所算出的时间常数τmin，设定第一校正处理中的阀体停止的固定时间δtmin。例如，此处也与所述同样地设定成时间常数的五倍，即δtmin＝5
×
τmin。在步骤s112中，将阀体开度θ从开度位置θmax驱动至开度位置θmin(时刻t40)。在步骤s113中，在压力响应中的时刻t41、时刻t42处获取压力测量值pm1、压力测量值pm2。
[0112]
在步骤s114中，判定停止在开度位置θmin的时间是否经过了在步骤s111中所设定的固定时间δtmin。若在步骤s111中判定停止时间经过了固定时间δtmin，则进入步骤s115，获取压力测量值pm(时刻t43)。在步骤s116中，基于在时刻t41、时刻t42处所获取的压力测量值pm1、压力测量值pm2，在步骤s115中所获取的压力测量值pm，流量qin，以及式(6)，对腔室容积推断值v1进行运算。具体而言，将时刻t41、时刻t42代入式(6)的t1、t2中，将在步骤s115中所获取的压力测量值pm代入pend中，将通过se(θmin)＝qin/pm所算出的实效排气速度se(θmin)代入se(θ0)中。
[0113]
在步骤s120中，利用与第一实施方式相同的处理来进行第二校正处理。此时，基于使用在步骤s100中所算出的气体种类特性值a0、及在步骤s116中所运算的腔室容积推断值v1所算出的时间常数τj＝v1/{a0
×
se基准(θj)}，进行阀体停止的固定时间δθj的设定。另外，也可以使用在步骤s100中所算出的腔室容积推断值v0代替在步骤s116中所运算的腔室容积推断值v1来计算时间常数τj。
[0114]
在第二实施方式中，在第一校正处理及第二校正处理的前阶段中，利用推断器1来进行气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0的运算，基于使用气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0所算出的时间常数τ，设定第一校正处理及第二校正处理中的最佳的阀体停止时间(固定时间δtmin、固定时间δtj)。其结果，不论用于校正用气体的气体种类如何，均可获取适当的平衡压力，可高精度地算出腔室容积及实效排气速度。另外，在将分子量小的气体种类用于校正用气体的情况下，可谋求第一校正处理及第二校正处理所需要的时间的缩短。
[0115]
－第三实施方式－
[0116]
在第三实施方式中，在对腔室容积推断值v1进行运算的第一校正处理期间的初
期，利用推断器1来进行推断运算，基于使用推断值(a0、v0)所算出的时间常数τ，设定在第一校正处理及第二校正处理中进行将阀体31驱动停止的动作时的最佳的固定时间δt。即，在第一校正处理期间内进行图10中所示的步骤s100中的推断值(a0、v0)的运算处理。关于第二校正处理，与第一实施方式及第二实施方式的情况相同。
[0117]
图13、图14是说明第三实施方式的校正动作的图，图13表示阀体开度θ的推移，图14表示腔室压力p的推移。在第三实施方式中，在从阀体开度θ自开度位置θmax朝开度位置θmin阶段状地变化的时刻t40开始的第一校正处理的期间a内，获取多个压力测量值pmk，利用推断器1对基于所述多个压力测量值pmk的气体种类特性值a0及腔室容积推断值v0进行推断运算。而且，基于已算出的(a0、v0)来计算时间常数τmin，基于所述时间常数τmin来设定最佳的固定时间δtmin，获取相当于平衡压力的压力测量值pm(时刻t43)。因此，优选将期间a设定成第一校正处理的初期期间，例如从固定在开度位置θmin起的经过时间到达相当于时间常数τmin的时间之前的期间。第一校正处理中的腔室容积推断值v1的运算可与第二实施方式的情况同样地进行。
[0118]
如此，在第三实施方式中，在第一校正处理期间的期间a内进行与推断值(a0、v0)相关的测量、运算处理，因此无需如第二实施方式那样，有别于第一校正处理及第二校正处理，设置用于如图8那样对推断值(a0、v0)进行推断运算的推断处理期间δte。其结果，与第二实施方式相比，可谋求校正动作整体的处理时间缩短。另外，在图14中所示的例子中，将获取用于对腔室容积推断值v1进行运算的压力测量值pm1、压力测量值pm2的时刻t41、时刻t42设定在期间a之后，但也可以将在期间a内所获取的多个压力测量值pm中的两个用于所述压力测量值pm1、压力测量值pm2。
[0119]
另外，在第二实施方式及第三实施方式中，对将阀体开度从θmin朝θmax暂时切换开度后开始第二校正处理的例子进行了说明。因此，在第二校正处理中设为使开度位置从高开度(θmax)朝低开度(θmin)阶梯状地下降的驱动方向，但所述方向并非存在限制。即，在第二校正处理中，使开度位置从低开度(θmin)朝高开度(θmax)阶梯状地上升的驱动方向也有效，在此情况下，当从前工序的第一校正处理朝后工序的第二校正处理过渡时可不切换阀体开度而过渡，进而，可谋求校正处理时间的缩短(未图示)。
[0120]
所述例示性的实施方式及变形例为以下的形态的具体例会被本领域从业人员理解。
[0121]
[1]一形态的推断器是针对包括对真空腔室进行排气的真空泵，及设置在所述真空泵的进气口侧，调整所述真空腔室的腔室压力的真空阀的真空排气装置，推断作为与正进行排气的气体相关的所述真空排气装置的第一实效排气速度、和与规定已知气体相关的所述真空排气装置的第二实效排气速度的比的气体种类特性值，及所述真空腔室的第一腔室容积推断值的推断器，包括：获取部，获取多个包含所述真空阀的阀体开度与所述阀体开度中的所述腔室压力的数据对；存储部，存储与所述规定已知气体相关的所述阀体开度和所述第二实效排气速度的关联数据；以及运算部，基于表示所述第二实效排气速度、被导入所述真空腔室中的气体的流量、腔室容积及腔室压力之间的关系的排气的式子，由所述获取部所获取的多个数据对，以及所述关联数据，对所述气体种类特性值及所述第一腔室容积推断值进行运算。
[0122]
在推断器1的存储部12存储有从阀3获取并存储的多个数据对(θ、pm)、及阀体开度
θ与第二实效排气速度se基准(θ)的关联数据(se基准(θj))。运算部11基于多个数据对(θ、pm)、关联数据(se基准(θj))及排气的式(1a)，对正进行排气的气体的气体种类特性值a0及第一腔室容积推断值v0进行运算。
[0123]
qin＝v
×
(dp/dt) a
×
se基准(θ)
×
p
…
(1a)
[0124]
因此，即便作为真空排气装置的排气系统100正进行排气的气体的气体种类未知，也可以对第一腔室容积推断值v0进行推断运算。
[0125]
[2]一形态的真空阀是设置在真空腔室与对所述真空腔室进行排气的真空泵之间，调整所述真空腔室的腔室压力的真空阀，基于由所述[1]中记载的推断器所运算的所述第一腔室容积推断值，调整所述真空腔室的腔室压力。如根据排气的式(1)而可知那样，腔室2的压力变化也依存于腔室2的容积，因此通过使用由推断器1所运算的第一腔室容积推断值v0，可更高精度地进行利用阀3的压力调整。
[0126]
[3]在所述[2]中记载的真空阀中包括第一校正部，所述第一校正部将真空阀的开度固定成规定开度值，基于在所述规定开度值中所测量的所述真空腔室的腔室压力，对所述真空腔室的第二腔室容积推断值进行运算，所述第一校正部根据基于由所述推断器所运算的所述气体种类特性值及所述第一腔室容积推断值的所述真空腔室的压力响应特性，设定将所述阀体开度固定成所述规定开度值的时间。
[0127]
作为第一校正部发挥功能的阀3的控制部32根据基于经运算的气体种类特性值a0及第一腔室容积推断值v0所算出的作为压力响应特性的时间常数τmin，设定将阀体开度θ固定在图11的开度位置θmin的时间δtmin。其结果，可抑制由第一校正部所运算的第二腔室容积值v1的运算精度的下降，并谋求利用第一校正部的校正处理时间的缩短。
[0128]
[4]在所述[3]中记载的真空阀中，在所述规定开度值的期间内，获取利用所述推断器的所述气体种类特性值及所述第一腔室容积推断值的运算中所使用的所述多个数据对。在进行第一校正部的校正处理的规定开度值θmin的期间内，获取气体种类特性值a0及第一腔室容积推断值v0的运算中所使用的数据对(θ、pm)，因此无需另外设置用于对气体种类特性值a0及第一腔室容积推断值v0进行运算的处理期间。其结果，可谋求校正动作整体的处理时间的缩短。
[0129]
[5]在所述[2]至[4]的任一者中记载的真空阀中包括第二校正部，所述第二校正部将所述阀体开度依次固定成多个开度值，基于在所述多个开度值的各开度值中所测量的所述真空腔室的腔室压力，对所述第一实效排气速度进行运算，所述第二校正部基于由所述推断器所运算的所述气体种类特性值及所述第一腔室容积推断值，算出所述真空腔室的压力响应特性，基于已算出的压力响应特性，分别设定将所述阀体开度固定成所述多个开度值的各者的时间。
[0130]
例如，在如图7、图8中所示的第二校正处理那样，基于将阀体开度θ固定成开度值θj所测量的压力测量值(腔室压力)pmj，对第一实效排气速度(se(θ))进行运算的情况下，基于使用气体种类特性值a0及第一腔室容积推断值v0所算出的压力响应特性τ，设定将阀体开度θ固定成开度值θj的固定时间δtj。其结果，可确保所算出的第一实效排气速度(se(θ))的运算精度，并谋求第二校正处理的处理时间的缩短。
[0131]
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，将推断器1与阀3分开设置，但也可以将推断器1的结构包含在阀3中，而将推断器1与阀3一体化，也可以包含在控制真空排气系统整体的上位控制器中。