(57)【要約】【課題】圧力目標値への到達時間を短縮することができるバルブ装置の提供。【解決手段】バルブ装置は、バルブプレート１２の開度を計測するエンコーダ１３０と、真空チャンバ３の圧力計測値Ｐrおよび目標圧力値Ｐsが入力され、開度計測値θrと入力された圧力計測値Ｐrとで表される開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の軌跡の旋回状態を判定する旋回判定部２１１と、旋回判定部２１１の判定結果に基づいて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するようにバルブプレート１２の開度を制御する開度制御部２１２と、を備える。【選択図】図１
2018106340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと真空ポンプとの間に設けられ、弁体の開度を変化させてバルブコンダクタンスを制御するバルブ装置において、
前記弁体の開度を計測する開度計測部と、
前記真空チャンバの圧力計測値Ｐrおよび目標圧力値Ｐsが入力され、開度計測値θrと入力された前記圧力計測値Ｐrとで表される開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の軌跡の旋回状態を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するように前記弁体の開度を制御する制御部と、を備えるバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置において、
前記制御部は、
前記目標圧力値Ｐsが入力されると前記判定部の判定結果に基づく開度制御を開始し、
前記判定部の判定結果に基づく開度制御を行った後に、前記圧力計測値Ｐrが前記目標圧力値Ｐsに達するように、前記目標圧力値Ｐsに対する前記圧力計測値Ｐrの偏差に応じて前記弁体の開度を制御するクローズループ制御を行う、バルブ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバルブ装置において、
前記制御部は、
前記目標圧力値Ｐsが入力されると、前記目標圧力値Ｐs、前記圧力計測値Ｐrおよび開度計測値θrに基づいて、前記圧力計測値Ｐrが前記目標圧力値Ｐsに達するように前記弁体の開度をオープンループ制御し、
前記オープンループ制御の後に前記判定部の判定結果に基づく開度制御を行う、バルブ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバルブ装置において、
前記判定部は、開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の移動に関する加速度ベクトルａ、前記点（θr、Ｐr）の軌跡の進行方向右向き単位法線ベクトルｎ、および前記目標圧力値Ｐsに対する前記圧力計測値Ｐrの大小関係に基づいて、前記軌跡の旋回状態を判定する、バルブ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記加速度ベクトルａと前記進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、前記単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、前記判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、前記目標圧力値Ｐsに対して前記圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、
前記制御部は、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、所定開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、前記所定開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、前記所定開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、前記所定開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、前記所定開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、前記所定開度変化量だけ開度を減少させる、バルブ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記加速度ベクトルａと前記進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、前記単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、前記判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、前記目標圧力値Ｐsに対して前記圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、
前記制御部は、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、前記第１開度変化量よりも小さな第２開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、前記第２開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させる、バルブ装置。
【請求項７】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記加速度ベクトルａと前記進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、前記単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、前記判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、前記目標圧力値Ｐsに対して前記圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、
前記制御部は、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、前記第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、前記第２開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させる、バルブ装置。
【請求項８】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記加速度ベクトルａと前記進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、前記単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、前記判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、前記目標圧力値Ｐsに対して前記圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、
前記制御部は、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、前記第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、前記第２開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、開度を前記第１開度変化量よりも大きく、かつ前記第２開度変化量よりも小さな第３開度変化量だけ増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、前記第３開度変化量だけ開度を減少させる、バルブ装置。
【請求項９】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記加速度ベクトルａと前記進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、前記単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、前記判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、前記目標圧力値Ｐsに対して前記圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、
前記制御部は、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第２の判定をした場合には、前記第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を減少させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、前記第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第４の判定をした場合には、前記第２開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を増加させ、
前記判定部が前記第１の判定から前記第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、前記第１開度変化量だけ開度を減少させる、バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバと真空ポンプとの間に設けられ、真空チャンバの圧力調整に用いられるバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチング装置等の真空処理装置では、通常、処理プロセスの段階（例えば、プロセス中やプロセス前後）に応じてチャンバ内圧力が異なる。そのため、このような真空処理装置においては、真空チャンバと真空ポンプとの間にコンダクタンス可変なバルブを設けて、圧力の調整を行っている。そのようなバルブの例としては、特許文献１に記載のようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６３０９９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、バルブプレートを揺動駆動することによりバルブの開度を調整し、バルブのコンダクタンスを制御している。しかしながら、バルブ調整前後の圧力差が大きい場合には、素早くかつ安定的に圧力調整するのが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の好ましい実施形態によるバルブ装置は、真空チャンバと真空ポンプとの間に設けられ、弁体の開度を変化させてバルブコンダクタンスを制御するものであって、弁体の開度を計測する開度計測部と、真空チャンバの圧力計測値Ｐrおよび目標圧力値Ｐsが入力され、開度計測値θrと入力された圧力計測値Ｐrとで表される開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の軌跡の旋回状態を判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するように弁体の開度を制御する制御部と、を備える。
さらに好ましい実施形態では、制御部は、目標圧力値Ｐsが入力されると判定部の判定結果に基づく開度制御を開始し、判定部の判定結果に基づく開度制御を行った後に、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するように、目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐrの偏差に応じて弁体の開度を制御するクローズループ制御を行う。
さらに好ましい実施形態では、制御部は、目標圧力値Ｐsが入力されると、目標圧力値Ｐs、圧力計測値Ｐrおよび開度計測値θrに基づいて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するように弁体の開度をオープンループ制御し、オープンループ制御の後に判定部の判定結果に基づく開度制御を行う。
さらに好ましい実施形態では、判定部は、開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の移動に関する加速度ベクトルａ、点（θr、Ｐr）の軌跡の進行方向右向き単位法線ベクトルｎ、および目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐrの大小関係に基づいて、軌跡の旋回状態を判定する。
さらに好ましい実施形態では、加速度ベクトルａと進行方向右向き単位法線ベクトルｎとの内積を（ａ、ｎ）、単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における開度成分および圧力成分をそれぞれｎθおよびｎp、としたときに、判定部は、内積（ａ、ｎ）、開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpが正か否かを判定すると共に、目標圧力値Ｐsに対して圧力計測値Ｐrが大きいか否かを判定し、制御部は、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、所定開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、所定開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、所定開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、所定開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、所定開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、所定開度変化量だけ開度を減少させる。
また、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、第１開度変化量よりも小さな第２開度変化量だけ開度を増加させ、記判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、第２開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させるようにしても良い。
さらにまた、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、第２開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させるようにしても良い。
さらにまた、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第２の判定をした場合には、第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第４の判定をした場合には、第２開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、開度を第１開度変化量よりも大きく、かつ第２開度変化量よりも小さな第３開度変化量だけ増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、第３開度変化量だけ開度を減少させるようにしても良い。
さらにまた、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第１の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ＜０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第２の判定をした場合には、第１開度変化量よりも大きな第２開度変化量だけ開度を減少させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと第３の判定をした場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が（ａ、ｎ）＞０、ｎθ≧０，ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと第４の判定をした場合には、第２開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＞Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を増加させ、判定部が第１の判定から第４の判定までのいずれとも異なる判定をした場合であってＰr＜Ｐsと判定した場合には、第１開度変化量だけ開度を減少させるようにしても良い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、圧力目標値への到達時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、バルブ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、バルブユニットの平面図である。
【図３】図３は、軌道の一例を示す図である。
【図４】図４は、旋回方向判定を説明する図である。
【図５】図５は、判定条件の一覧を示す図である。
【図６】図６は、開度制御における開度調整方向を説明する図である。
【図７】図７は、開度制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本実施の形態の開度制御を適用した場合の軌道の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施の形態の開度制御を適用した場合の開度計測値、圧力計測値、導入ガス流量の変化を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の開度制御を適用した場合の軌道の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の開度制御を適用した場合の開度計測値、圧力計測値、導入ガス流量の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、開度制御の第１の変形例を説明する図である。
【図１３】図１３は、開度制御の第２の変形例を説明する図である。
【図１４】図１４は、開度制御の第３の変形例を説明する図である。
【図１５】図１５は、開度制御の第４の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。図１はバルブ装置の一実施の形態を示す図であり、バルブ装置の概略構成を示すブロック図である。バルブ装置は、バルブユニット１とバルブユニット１を制御するバルブコントローラ２とから構成される。図１に示す例では、バルブユニット１は真空装置の真空チャンバ３に装着され、そのバルブユニット１に真空ポンプ４が固定されている。すなわち、真空チャンバ３は、バルブユニット１を介して真空ポンプ４により排気される。
【０００９】
図２は、バルブユニット１を真空チャンバ側から見た平面図である。バルブユニット１のハウジング１１内には、モータ１３により揺動駆動されるバルブプレート１２が設けられている。ハウジング１１には真空チャンバ３に固定されるフランジ面１１０ａが形成されている。図示していないが、ハウジング１１の反対側（真空ポンプ４が固定される側）には、真空ポンプ４が固定されるフランジ面が形成されている。これら一対のフランジ面に形成された各開口は同芯配置されており、ガス流路であるバルブ開口部１１１を構成している。
【００１０】
バルブプレート１２はモータ１３により揺動駆動され、図２に示す例では、全遮蔽位置Ｃ２と全開放位置Ｃ１との間の任意の位置に移動可能である。全遮蔽位置Ｃ２では、バルブ開口部１１１の全体にバルブプレート１２が対向する。全開放位置Ｃ１では、バルブプレート１２がバルブ開口部１１１に全く対向しない。バルブプレート１２によるバルブ開口部１１１の遮蔽状態は、開度θと呼ばれるパラメータで表される。開度θ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１１１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、本実施の形態のバルブユニット１は、バルブプレート１２の開度を調整することによりコンダクタンスを制御することができる。
【００１１】
図１に戻って、モータ１３には、バルブプレート１２の揺動角度を検出するためのエンコーダ１３０が設けられている。エンコーダ１３０の検出信号（以下では、開度計測値θrと呼ぶことにする）は、バルブコントローラ２に入力される。真空チャンバ３には、流量コントローラ３２を介してプロセスガス等のガスが導入される。流量コントローラ３２は、流れるガスの流量Ｑinを検出する機能を備えている。流量検出値は真空装置に設けられている主制御部（不図示）に入力される。真空チャンバ３の圧力は、真空計３１によって計測される。その圧力計測値Ｐrはバルブコントローラ２に入力される。
【００１２】
バルブユニット１を制御するバルブコントローラ２は、制御部２１およびモータドライバ部２２を備えている。制御部２１には、旋回判定部２１１および開度制御部２１２が設けられている。モータドライバ部２２によりモータ１３の回転を制御することで、バルブプレート１２の開度を制御している。
【００１３】
エッチングプロセスや成膜プロセスを真空チャンバ３内で行う場合、各プロセスに応じた圧力（目標圧力値Ｐs）で処理が行われる。そして、真空チャンバ３の目標圧力値Ｐsの設定を変更した場合、チャンバ内圧力を変更後の目標圧力値Ｐsへ可能な限り速く到達させ、安定させる必要がある。そのような目標圧力値Ｐsへの圧力制御は、真空チャンバ３と真空ポンプ４との間に設けられたバルブユニット１のコンダクタンスを変更することで行われる。もちろん、導入ガスの流量もプロセスに応じたガス流量に変更されるので、バルブユニット１のコンダクタンスを制御して所望の目標圧力値Ｐsに速やかに到達させるのは容易なことではない。本発明では、以下に説明するような制御を行うことによって、目標圧力値Ｐsへの到達時間の短縮化を図るようにした。
【００１４】
（旋回判定部２１１の説明）
次に、旋回判定部２１１で行われる判定処理について説明する。本実施の形態における開度制御では、目標圧力値Ｐsと実測される開度計測値θrおよび圧力計測値Ｐrとに基づいて開度θの調整が行われる。すなわち、開度調整時の開度（θr）−圧力（Ｐr）座標上における点（θr，Ｐr）の軌跡に着目し、その軌跡の特性に基づいて、より短時間に目標圧力値Ｐsとなるように開度θを制御する。なお、以下では、開度−圧力平面上における点（θr，Ｐr）の軌跡のことを軌道と呼ぶことにする。
【００１５】
図３は、目標圧力値Ｐsに収束するように開度制御を行った場合の、軌道Ｏrの一例を示す図である。開度θを変化させて圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに収束した場合、そのときの軌道Ｏrは、一般に図３に示すような右方向旋回の軌道を描きつつ目標圧力値Ｐsへと収束する軌道となる。θaは、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに収束した時の開度である。このように、軌道Ｏrは、点（θa，Ｐs）の周囲を右方向（時計回り方向）に旋回する軌道となる。図１に示した旋回判定部２１１は、入力された開度計測値θr、圧力計測値Ｐrおよび目標圧力値Ｐsに基づいて、軌道Ｏrの旋回状態を判定する。
【００１６】
図４は、旋回状態の判定方法を説明する図である。図４は３種類の軌道を示す図であり、（ａ）は右方向旋回軌道Ｏr1を示し、（ｂ）は左方向旋回軌道Ｏr2を示し、（ｃ）は直線軌道Ｏr3を示す。本実施の形態では、開度−圧力平面における点（θr、Ｐr）の速度ベクトルＶ、加速度ベクトルａおよび進行方向右向き単位法線ベクトルｎ（以下では、単位法線ベクトルｎと呼ぶ）の３つのベクトルを用いて、軌道Ｏrが右方向旋回軌道Ｏr1、左方向旋回軌道Ｏr2および直線軌道Ｏr3のいずれであるかを判定する。単位法線ベクトルｎとは、ベクトルの方向が速度ベクトルＶに対して右回りに９０度異なる単位ベクトルであり、ベクトルＶ＝（Ｖθ、ＶP）に対して、ｎ＝（ｎθ、ｎP）＝（ＶP、−Ｖθ）／｜Ｖ｜で表されるベクトルである。
【００１７】
図４（ａ）に示す右方向旋回軌道Ｏr1の場合、速度ベクトルＶ１に対して、微少時間Δｔ後の速度ベクトルＶ１１は右方向（単位法線ベクトルｎの方向）に傾く。その結果、加速度ベクトルａ１は、速度ベクトルＶ１に対して単位法線ベクトルｎの方向に傾く。そして、単位法線ベクトルｎと加速度ベクトルａ１との内積（ｎ，ａ１）は（ｎ，ａ１）＞０となる。
【００１８】
図４（ｂ）に示す左方向旋回軌道Ｏr2の場合、速度ベクトルＶ２に対して、微少時間Δｔ後の速度ベクトルＶ２１は左方向（単位法線ベクトルｎとは逆の方向）に傾く。その結果、加速度ベクトルａ２は、速度ベクトルＶ２に対して単位法線ベクトルｎ方向とは逆の方向に傾く。そして、単位法線ベクトルｎと加速度ベクトルａ２との内積（ｎ，ａ２）は（ｎ，ａ２）＜０となる。
【００１９】
図４（ｃ）に示す直線軌道Ｏr3の場合には、加速度ａ３の方向は速度ベクトルＶ３の方向と一致している（ただし、減速状態の場合には速度ベクトルＶ３とは逆向きになる）。そのため、単位法線ベクトルｎと加速度ベクトルａ３とは直交し、内積（ｎ，ａ３）は（ｎ，ａ３）＝０となる。
【００２０】
このように、内積（ｎ，ａ）の正負によって、軌道が右方向旋回軌道Ｏr1であるか否かを判定することができる。なお、右方向旋回軌道Ｏr1であっても曲率が非常に小さい場合には、内積（ｎ，ａ）の値も小さくなり、算出誤差により（ｎ，ａ）＞０か否かの判定が困難となる場合が生じる。そこで、算出誤差を考慮し、右方向旋回軌道Ｏr1の曲率がある一定レベル以上である場合に右方向旋回軌道と判断するようにしても良い。すなわち、所定の閾値α（＞０）に対して（ｎ，ａ）＞αであった場合に右方向旋回軌道と判断する。
【００２１】
後述する旋回状態判定の説明では、理解しやすいように開度−圧力座標上における象限を用いて説明する。開度−圧力座標上における象限とは、図３に示すような軌道Ｏrに対して、直線θ＝θaと直線Ｐ＝Ｐsで区分される４つの象限（第１象限、第２象限、第３象限、第４象限）を意味する。
【００２２】
図３に示すように、点（θa、Ｐs）に収束する右方向旋回軌道Ｏrに対して第１〜第４象限を設定した場合、各象限における単位法線ベクトルｎは以下のような特性を有している。まず、右方向旋回軌道なので、いずれの象限においても、単位法線ベクトルｎと加速度ベクトルａとの内積（ｎ、ａ）は（ｎ、ａ）＞０を満足している。さらに開度−圧力座標上における単位法線ベクトルｎの開度成分ｎθおよび圧力成分ｎpは、第１象限ではｎθ＜０かつｎp＜０であり、第２象限ではｎθ＞０かつｎp＜０であり、第３象限ではｎθ＞０かつｎp＞０であり、第４象限ではｎθ＜０かつｎp＞０である。
【００２３】
ここで、点（θa、Ｐs）は、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに収束した時点で確定するものである。そのため、収束過程においては、その時点では不明な開度θaに対して現在の開度計測値θrが大きいか否かを確実に知ることはできない。一方、圧力計測値Ｐrに関しては、その値が目標圧力値Ｐsに対して高いか低いかを知ることができる。そのため、ｎθ，ｎpの正負だけでいずれの象限かを正確に判定するのは難しい。
【００２４】
例えば、軌道が図３の軌道Ｏr4のように変化している場合、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsよりも低い第４象限であっても、ｎθ＜０かつｎp＜０となっている。しかし、軌道Ｏr4は収束点（θa、Ｐs）から遠ざかるような軌道であって、後述する開度調整においては、右方向旋回軌道に対する開度制御ではなく、非右方向旋回軌道に対する開度制御を行うのが好ましい。
【００２５】
そこで、旋回判定部２１１では、単位法線ベクトルｎの開度−圧力座標上における各成分ｎθ，ｎpの正負と、圧力計測値（現在値）Ｐrと目標圧力値Ｐsとの大小関係とに基づいて、現在の位置（θr、Ｐr）が第１〜第４象限のいずれであるかを推定する。この場合、図３の軌道Ｏrのような状況の場合には右方向旋回軌道として象限の推定が行われるが、軌道Ｏr4のような場合には非右方向旋回軌道として扱われる。
【００２６】
具体的には、速度ベクトルＶから、ｎ＝（ｎθ、ｎp）＝（ＶP、−Ｖθ）／｜Ｖ｜のように単位法線ベクトルｎを算出する。さらに、圧力計測値ＰrがＰr＞Ｐsか否かを判定する。そして、内積（ｎ，ａ）が（ｎ，ａ）＞０であって右方向旋回軌道であると判定された場合には、次のように象限が推定される。Ｐr＞Ｐsであってｎθ＜０かつｎp＜０である場合には第１象限と推定され、Ｐr＞Ｐsであってｎθ≧０かつｎp＜０である場合には第２象限と推定され、Ｐr＜Ｐsであってｎθ≧０かつｎp≧０である場合には第３象限と推定され、Ｐr＜Ｐsであってｎθ＜０かつｎp≧０の場合には第４象限と推定される。
【００２７】
一方、（ｎ，ａ）＞０であるが上記条件を満足しない場合、および、（ｎ，ａ）≦０の場合には、非右方向旋回軌道と判定する。図５は、上記判定条件を表にまとめたものである。
【００２８】
（開度制御部２１２の動作）
図１の旋回判定部２１１において図５に示すような判定が行われたならば、開度制御部２１２はその判定結果に基づいて以下のような開度制御を行う。図６は、開度制御における開度調整方向を説明する図である。横軸は開度θを表す軸であり、縦軸は圧力計測値Ｐrを表す軸である。圧力軸の上下方向に関する開度軸の位置は目標圧力値Ｐsである。開度軸よりも上側は圧力計測値ＰrがＰr＞Ｐsを満足する領域を示し、開度軸よりも下側は圧力計測値ＰrがＰr＜Ｐsを満足する領域を示している。なお、縦軸の開度軸方向の位置は確定したものではないが、最終的に収束する開度位置とみなすことができる。
【００２９】
図６は、本実施の形態の開度制御の一例を示したものであり、右方向旋回と判定された場合には矢印１ｄ，２ｕ，３ｕ，４ｄで示すような開度制御を行い、非右方向旋回と判定された場合には矢印Ｕ、Ｄで示すような開度制御を行う。なお、矢印の向きは開度を変化させる方向を表し、矢印の長さは開度変化量を表している。図６では、全ての開度制御１ｄ，２ｕ，３ｕ，４ｄ，Ｕ，Ｄで開度変化量は等しい。開度制御Ｕ、Ｄは後述するように従来の開度制御と同様の制御である。矢印１ｄ，２ｕ，３ｕ，４ｄの長さは開度制御Ｕ、Ｄの制御量（開度変化量）に対して、制御量が大きいか小さいかを示している。図６に示す例では、矢印Ｄと矢印Ｕの長さは等しく、矢印１ｄ，２ｕ，３ｕ，４ｄの長さも矢印Ｄ，Ｕの長さと等しく設定されている。
【００３０】
開度制御Ｕ、Ｄは、従来の制御と同様のクローズループ制御であって、目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐrの偏差に基づいて圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに近づくようにフィードバック制御する。例えば、軌道Ｏrが確実に右方向旋回と判断されるまでは、または、上記偏差が予め決められた所定値となるまでは、圧力計計測値ＰrがＰr＞Ｐsである場合には、圧力計測値Ｐrが減少するように開度θを大きくし、逆に、圧力計測値ＰrがＰr＜Ｐsである場合には、圧力計測値Ｐrが増加するように開度θを小さくする。
【００３１】
次に、右方向旋回と判断された場合について、各象限と対応付けて詳しく説明する。
（第１象限）
まず、図６の第１象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ＜０、ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと判定された場合には、開度θを小さくする。第１象限で右方向旋回である場合には、図３の軌道Ｏrのように点（θa、Ｐs）に対して時計回りに回転するような軌道形状となる。第１象限において従来の制御（図６の開度制御Ｕと同様の制御）のように開度θを変更すると、圧力および開度は矢印Ｒ１で示すような方向に変化することになる。そのため、右方向旋回の軌道Ｏrは、点（θa、Ｐs）に対して右方向に離れるような軌道となる。すなわち、軌道Ｏrは点（θa、Ｐs）に対して大回りする傾向となったり、極端な場合は点（θa、Ｐs）から遠ざかってしまう発散傾向となったりする。
【００３２】
そこで本実施の形態では、軌道Ｏrが第１象限における軌道状態の場合には、開度制御１ｄのように開度θを小さくする。開度θを小さくすると左よりの軌道となるとともに、圧力の減少が抑えられるので、軌道Ｏrが点（θa、Ｐs）に対して図示下方に移動しようとする傾向が抑えられる。すなわち、軌道Ｏrは、軌道Ｏrと点（θa、Ｐs）との距離が小さな、すなわち、より曲率の小さな軌道へと変化する。
【００３３】
（第４象限）
図６の第４象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ＜０、ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと判定された場合には、従来の場合と同じように開度θを小さくする開度制御４ｄを行う。このような開度制御を行うと、圧力および開度は矢印Ｒ４で示すような収束方向に変化することになる。そのため、開度制御４ｄのように開度θを小さくすることで、右方向旋回の軌道Ｏrは点（θa、Ｐs）に収束する傾向となる。
【００３４】
（第３象限）
図６の第３象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ≧０、ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと判定された場合には、開度制御３ｕのように開度θを大きくする。従来、第３象限では、開度制御Ｄと同様に開度θを小さくする開度制御を行っている。その場合、圧力および開度は矢印Ｒ３で示すような方向に変化することになる。そのため、軌道Ｏrは、点（θa、Ｐs）に対して左方向に離れるような軌道となり、収束性が低下する。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、軌道Ｏrの曲率が小さくなって点（θa、Ｐs）に近づくような軌道となるように、開度制御３のように開度θを大きくする。第４象限では矢印Ｒ４のように圧力が上昇傾向となるが、第３象限では開度θを増加させるため、軌道Ｏrは右寄りに変化すると共に圧力上昇傾向が抑えられる。その結果、より小さな曲率で点（θa、Ｐs）を旋回する軌道となる。
【００３６】
（第２象限）
図６の第２象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ≧０、ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと判定された場合には、従来の場合と同じように開度θを大きくする開度制御２ｕを行う。この場合、圧力および開度は矢印Ｒ２で示すような方向に変化する。そのため、軌道Ｏrは右寄りに変化すると共に圧力上昇傾向が抑えられ、より小さな曲率で点（θa、Ｐs）を旋回する軌道となる。
【００３７】
このように、図６に示す開度制御によれば軌道Ｏrの収束性が高まり、軌道Ｏrは曲率が速やかに小さくなるような右方向旋回軌道を描きながら、点（θa、Ｐs）に収束することになる。その結果、目標圧力値Ｐsに到達するまでの時間を短縮することができる。
【００３８】
なお、図６において、開度を大きくする場合または開度を小さくする場合、制御周期（例えば１０ｍｓ）ごとに、そのときの旋回状態に応じて開度増加量（＋Δθ）または開度減少量（−Δθ）を判断して指示をする。あるいは、現在開度θに対して次の目標開度θ＋Δθまたはθ−Δθを指示する。
【００３９】
図７は、目標圧力値Ｐsが与えられた場合のバルブプレート１２の制御動作を示すフローチャートである。図１に示した制御部２１は、上位コントローラ（例えば、真空ポンプ４が装着される真空装置のコントローラ）から目標圧力値Ｐsが入力されると、図７に示すフローチャートの制御を実行する。このフローチャートの制御は、真空計３１による圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するまで、制御部２１において所定間隔（例えば、１０ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００４０】
ステップＳ１０では、圧力計測値Ｐrおよび開度計測値θrを取り込む。ステップＳ２０では、上述した加速度ベクトルａおよび単位法線ベクトルｎを算出し、それらの内積（ｎ，ａ）が（ｎ，ａ）＞０を満足するか否かを判定する。加速度ベクトルａが算出できるためには、開度−圧力座標上の点が３点必要であり、例えば、ステップＳ１０で取得するデータが３つ取得できるまではステップＳ２０以降をスキップするようにしても良いし、目標圧力値Ｐsを取得する前からデータ（θr、Ｐr）を常時繰り返し取得しておくようにしても良い。
【００４１】
旋回判定部２１１では、現在の計測データを含む直近の３組の計測データ（θr、Ｐr）に基づいて速度ベクトルＶ１，Ｖ１１、加速度ベクトルａおよび単位法線ベクトルｎを算出する。速度ベクトルＶ１１は現在の速度ベクトルで、速度ベクトルＶ１は直近の速度ベクトルである（図４（ａ）参照）。さらに旋回判定部２１１は、算出された単位法線ベクトルｎと加速度ベクトルａとの内積（ｎ，ａ）を算出し、内積（ｎ，ａ）が（ｎ，ａ）＞０か否かを判定する。なお、単位法線ベクトルｎは、現在の速度ベクトルＶ１１に基づいて算出される（図４参照）。
【００４２】
ステップＳ２０において（ｎ，ａ）＞０と判定されるとステップＳ３０へ進み、（ｎ，ａ）＞０でないと判定されるとステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１では、現在の圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに対してＰr＞Ｐsを満足するか否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ２１でＰr＞Ｐsと判定されるとステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、（ｎ，ａ）≦０およびＰr＞Ｐsという判定結果が図１の旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果（（ｎ，ａ）≦０およびＰr＞Ｐs）に基づいて、図６の開度制御Ｕを指示する開度制御指令を生成してモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。モータドライバ部２２は開度制御指令（開度変化量）に基づき、モータ１３が発生するトルクに相当する電流の大きさ及び通電時間を設定し、モータ１３を駆動する。
【００４４】
一方、ステップＳ２１でＰr＞Ｐsでないと判定されるとステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、（ｎ，ａ）≦０およびＰr＜Ｐsという判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２では、入力された判定結果（（ｎ，ａ）≦０およびＰr＜Ｐs）に基づいて、図６の開度制御Ｄを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００４５】
ステップＳ２０からステップＳ３０へ進んだ場合、ステップＳ３０において、現在の圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに対してＰr＞Ｐsを満足するか否かが判定される。ステップＳ３０でＰr＞Ｐsと判定されるとステップＳ４０に進み、Ｐr＞Ｐsでないと判定されるとステップＳ３１へ進む。
【００４６】
まず、ステップＳ３０からステップＳ４０へ進んだ場合について説明する。ステップＳ４０では、単位法線ベクトルｎの開度成分ｎθがｎθ≧０を満足するか否かを判定し、ｎθ≧０と判定されるとステップＳ５０へ進み、ｎθ≧０でないと判定されるとステップＳ４１へ進む。
【００４７】
ステップＳ５０では、単位法線ベクトルｎの圧力成分ｎpがｎp＜０を満足するか否かを判定する。ステップＳ５０でｎp＜０と判定されるとステップＳ６０へ進み、一方、ｎp＜０でないと判定されるとステップＳ５１へ進む。
【００４８】
ステップＳ６０では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＞Ｐs，ｎθ≧０およびｎp＜０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第２象限に示す開度制御２ｕを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００４９】
ステップＳ５１では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＞Ｐs，ｎθ≧０およびｎp≧０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第２象限に示す開度制御Ｕを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５０】
また、ステップＳ４０でｎθ≧０でないと判定されてステップＳ４１へ進んだ場合には、ステップＳ４１において単位法線ベクトルｎの圧力成分ｎpがｎp＜０を満足するか否かが判定される。ステップＳ４１でｎp＜０と判定されるとステップＳ４２へ進み、一方、ｎp＜０でないと判定されるとステップＳ４３へ進む。
【００５１】
ステップＳ４２では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＞Ｐs，ｎθ＜０およびｎp＜０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第１象限に示す開度制御１ｄを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５２】
ステップＳ４３では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＞Ｐs，ｎθ＜０およびｎp≧０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第１象限に示す開度制御Ｕを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５３】
次に、ステップＳ３０でＰr＞Ｐsでないと判定されて、ステップＳ３１へ進んだ場合について説明する。ステップＳ３１では、単位法線ベクトルｎのθ成分ｎθがｎθ≧０を満足するか否かを判定する。ステップＳ３１でｎθ≧０と判定されるとステップＳ３２へ進み、ｎθ≧０でないと判定されるとステップＳ３５へ進む。
【００５４】
ステップＳ３２では、単位法線ベクトルｎの圧力成分ｎpがｎp≧０を満足するか否かを判定する。ステップＳ３２でｎp≧０と判定されるとステップＳ３３へ進み、ｎp≧０でないと判定されるとステップＳ３４へ進む。
【００５５】
ステップＳ３３では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＜Ｐs，ｎθ≧０およびｎp≧０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第３象限に示す開度制御３ｕを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５６】
ステップＳ３４では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＜Ｐs，ｎθ≧０およびｎp＜０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の開度制御Ｄを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５７】
また、ステップＳ３１でｎθ≧０でないと判定されてステップＳ３５へ進んだ場合には、ステップＳ３５において単位法線ベクトルｎの圧力成分ｎpがｎp≧０を満足するか否かを判定する。ステップＳ３５でｎp≧０と判定されるとステップＳ３６へ進み、一方、ｎp≧０でないと判定されるとステップＳ３７へ進む。
【００５８】
ステップＳ３６では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＜Ｐs，ｎθ＜０およびｎp≧０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて、図６の第４象限に示す開度制御４ｄを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００５９】
ステップＳ３７では、（ｎ，ａ）＞０，Ｐr＜Ｐs，ｎθ＜０およびｎp＜０という判定結果が旋回判定部２１１から開度制御部２１２へ出力される。開度制御部２１２は、入力された判定結果に基づいて図６の開度制御Ｄを指示する開度制御指令を生成し、それをモータドライバ部２２に出力する（ステップＳ７０）。
【００６０】
図８は、本実施の形態の開度制御を適用した場合の軌道の一例を示す図である。図９は、開度制御中の開度計測値、圧力計測値、導入ガス流量の変化を示す図である。一方、図１０，１１は従来の開度制御を行った場合の同様の図を示したものである。従来の開度制御とは、旋回方向の判定をせずに、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに対してＰr＞Ｐsである場合には図６に示す開度制御Ｕを行い、Ｐr＜Ｐsである場合には開度制御Ｄを行うものである。
【００６１】
図９，１１において、ラインＬ１１，Ｌ２１は圧力計測値Ｐrを示しており、ラインＬ１２，Ｌ２２は開度計測値θrを示しており、ラインＬ１３，Ｌ２３は導入ガス流量を示している。図８の軌道Ｏrの方が図１０の軌道Ｏr1よりも収束性が向上しており、図９，１１のラインＬ１２，Ｌ２２から目標圧力値に達するまでの時間がより短くなっていることが分かる。また、ラインＬ１１，Ｌ２１から、圧力値のオーバーシュートが低減されているのが分かる。
【００６２】
（第１変形例）
図１２は、開度制御の第１の変形例を説明する図である。図６の場合と同様に、右方向旋回と判定された場合には各象限において矢印１ｕ，２ｕ，３ｄ，４ｄで示すような開度制御を行い、非右方向旋回と判定された場合には矢印Ｕ、Ｄで示すような開度制御を行う。矢印の方向は開度の変化の方向を示し、矢印の長さは開度の変化量を示している。第１変形例における開度制御では、第２象限、第４象限および非右方向旋回の開度制御は図６の場合と同様であり、第１象限および第３象限の開度制御が図６に示した制御と異なる。以下では、開度制御の異なる第１および第３象限について説明する。
【００６３】
（第１象限）
図６に示す実施形態では、第１象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ＜０、ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと判定された場合には、開度θを小さくした。一方、変形例１では、従来の第１象限の場合と同じように開度θを大きくするか、または、開度θを変化させず維持する。ただし、開度θを大きくする場合、そのときの開度増加量は従来の場合（開度制御Ｕに相当）よりも小さく設定される。図１２において、符号１ｕで示す開度制御は変形例１における制御を示し、括弧内の点線で示す矢印は従来の開度制御を示す。
【００６４】
上述したように、右方向旋回の場合に従来のように開度θを大きくする制御を行うと、軌道Ｏrは収束点である点（θa、Ｐs）から遠ざかるような軌道（発散傾向の軌道）となる。しかし、図１２の開度制御１ｕの場合には、開度θを変化させないか、開度θを大きくする場合でもその開度増加量を従来の場合（点線矢印で示す）よりも小さくしているので、軌道Ｏrが点（θa、Ｐs）から遠ざかる傾向を抑えることができる。
【００６５】
（第３象限）
第３象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ≧０、ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと判定された場合には、開度制御３ｄで示すように開度θを小さくするか、または、開度θを変化させず維持する。ただし、開度制御３ｄにおける開度減少量は、従来の場合（括弧内の点線矢印で示す）よりも小さく設定される。そのため、上述した第１象限の場合と同様に、軌道Ｏrが点（θa、Ｐs）から遠ざかる傾向を抑えることができる。
【００６６】
このように、変形例１における開度制御の場合、図６の制御に比べると収束性の点で劣っているが、推定誤差に対するロバスト性を有しているため、推定誤差の大きい条件またはシステムにおいて有効である。
【００６７】
（第２変形例）
図１３は、開度制御の第２の変形例を説明する図である。右方向旋回と判定された場合には各象限において矢印１ｕ，２ｕ，３ｄ，４ｄで示すような開度制御を行い、非右方向旋回と判定された場合には矢印Ｕ、Ｄで示すような開度制御を行う。
【００６８】
上述した従来の制御では、旋回状態（旋回方向）に関係なく圧力計測値ＰrがＰr＞Ｐsの場合には図１３の矢印Ｕと同様に開度θを大きくし、Ｐr＜Ｐsの場合には図１３の矢印Ｄと同様に開度θを小さくしている。一方、第２の変形例では、右方向旋回と判定された場合の第１象限および第３象限の開度制御、並びに非右方向旋回と判定された場合の開度制御は従来の開度制御と同様の制御が行われるが、右方向旋回と判定された場合の第２象限および第４象限の開度制御については従来の開度制御と異なっている。
【００６９】
第２変形例において第２象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ≧０、ｎp＜０、Ｐr＞Ｐsと判定された場合には、従来の場合と同様に開度θを大きくする。ただし、そのときの開度増加量は従来の場合よりも大きく設定される。また、第４象限に対応する（ｎ，ａ）＞０、ｎθ＜０、ｎp≧０、Ｐr＜Ｐsと判定された場合には、従来の場合と同様に開度θを小さくする。ただし、そのときの開度減少量を従来の場合よりも大きく設定する。なお、括弧内に点線で示した矢印はそれぞれ従来の場合の開度制御を示す）
【００７０】
第２象限において開度θを大きくすると圧力の減少傾向がより大きくなるので、図３に示す軌道Ｏrは点（θa、Ｐs）により近づくようになる。また、第４象限において開度θを小さくした場合には圧力の増加傾向がより大きくなるので、この場合も軌道Ｏrは点（θa、Ｐs）により近づくようになる。すなわち、第２象限および第４象限における従来の開度制御は軌道を収束させるような制御であったが（図３の矢印Ｒ２，Ｒ４参照）、第２の変形例では、開度θの変化量（開度増加量および開度減少量）をより大きくすることで、第２象限および第４象限における軌道収束傾向を積極的に利用するようにした。
【００７１】
第２の変形例では、上述のように第２および第４象限における収束性の向上を図っているが、第１象限および第３象限においては従来の場合と同様の開度制御を採用している。そのため、図６に示した実施形態のように第１象限および第３象限における収束性向上を図った開度制御に比べ収束性に劣るが、推定誤差に対するロバスト性を有することになり、推定誤差が多い条件やシステムにおいて有効である。
【００７２】
（第３変形例）
図１４は、開度制御の第３の変形例を説明する図である。第３の変形例においては、右方向旋回と判定された場合の第１象限および第３象限では第１の変形例と同様の制御を行い、右方向旋回と判定された場合の第２象限および第４象限では第２の変形例と同様の制御を行う。非右方向旋回の場合には従来の場合と同様の制御を行う。すなわち、右方向旋回と判断された場合には、第２象限および第４象限では収束性能をより向上させ、第１象限および第３象限では発散傾向を抑えるようにした。
【００７３】
第３の変形例の場合も、第１象限および第３象限では開度の変化の方向が従来の場合と同じなので、推定誤差に対するロバスト性を有することになり、推定誤差が多い条件やシステムにおいて有効である。
【００７４】
（第４変形例）
図１５は、開度制御の第４の変形例を説明する図である。第４の変形例においては、右方向旋回と判定された場合の第１象限および第３象限では図６に示した実施の形態と同様の制御を行い、右方向旋回と判定された場合の第２象限および第４象限では第２の変形例と同様の制御を行う。第４の変形例の場合、第１象限〜第４象限の全ての象限で収束性の向上が図れ、図６に示した開度制御と比べてオーバーシュートの低減および収束時間の低減をより図ることができる。  
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態では、バルブ装置は、弁体であるバルブプレート１２の開度を計測する開度計測部であるエンコーダ１３０と、真空チャンバ３の圧力計測値Ｐrおよび目標圧力値Ｐsが入力され、開度計測値θrと入力された圧力計測値Ｐrとで表される開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の軌跡の旋回状態を判定する旋回判定部２１１と、旋回判定部２１１の判定結果に基づいて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに達するようにバルブプレート１２の開度を制御する開度制御部２１２と、を備える。
【００７６】
このように、軌跡（軌道）が右方向旋回か非右方向旋回かに応じて、圧力計測値Ｐrが目標圧力値Ｐsに収束するように開度制御を行うようにしているので、より収束性の高い軌道とすることが可能となる。その結果、目標圧力値Ｐsに到達するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００７７】
軌跡の旋回状態の判定方法としては、一例として、開度−圧力座標上の点（θr、Ｐr）の移動に関する加速度ベクトル、前記点（θr、Ｐr）の軌跡の進行方向右向き単位法線ベクトル、および目標圧力値に対する前記圧力計測値の大小関係に基づいて判定する方法がある。ただし、軌跡の旋回状態が判定できる方法であれば、上記方法に限定されない。
【００７８】
さらに、目標圧力値Ｐsが入力されると、先ず旋回判定部２１１の判定結果に基づく開度制御を開始し、その後に、目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐrの偏差に応じてバルブプレート１２の開度θを制御するクローズループ制御を行うのが好ましい。偏差が非常に小さい状態では、上記クローズループ制御の方がロバスト性の点で好ましい。旋回判定部２１１の判定結果に基づく開度制御から上記クローズループ制御へ切り替えるタイミングとしては、例えば、偏差を目標圧力値Ｐsで除した圧力偏差率が所定値（例えば、数十分の１）となったタイミングを用いれば良い。
【００７９】
また、目標圧力値Ｐsが入力されると、先ず、目標圧力値Ｐs、圧力計測値Ｐrおよび開度計測値θrに基づいて、バルブプレート１２の開度θを周知のオープンループ制御で制御する。そして、オープンループ制御の後に、旋回判定部２１１の判定結果に基づく開度制御を行うのが好ましい。オープンループ制御から旋回判定部２１１の判定結果に基づく開度制御へ切り替えるタイミングとしては、上述した圧力偏差率が所定値（例えば、数分の１）となったタイミングを用いれば良い。目標圧力値Ｐsに対する圧力計測値Ｐrの偏差が大きい開度制御の初期段階では、軌跡に関する旋回方向判定に基づいて開度制御を行うよりも、フィードバックを行わないオープンループ制御で開度制御を行った方が、目標圧力値Ｐsに収束するまでの時間をより短縮することができる。
【００８０】
なお、旋回判定部２１１の判定において、速度ベクトルや加速度ベクトルを求める際に差分演算を行うが、図７の開度制御を繰り返し行う際の周期で得られたデータ間で差分を取っても良いし、繰り返し周期の整数倍の時間間隔で得られたデータ間で差分演算しても良い。
【００８１】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述したバルブ装置ではバルブプレート１２をスライド移動して開度を変化させたが、開度を変化させてコンダクタンスを制御するタイプのバルブ装置であれば本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１…バルブユニット、２…バルブコントローラ、３…真空チャンバ、１２…バルブプレート、２１…制御部、２２…モータドライバ部、２１１…旋回判定部、２１２…開度制御部、ａ…加速度ベクトル、ｎ…進行方向右向き単位法線ベクトル、Ｏr，Ｏr1…軌跡（軌道）、Ｐr…圧力計測値、Ｐs…目標圧力値、θr…開度計測値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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