(57)【要約】      （修正有）【課題】処理チャンバ内のガスの圧力を目標値に調整する。【解決手段】必要な必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基き算出し処理チャンバ２内に流入させる。処理チャンバ２からの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）と吸引ポンプ３の固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））からＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基き算出する際に、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を、開閉プレートの現開閉度（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、測定された処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1）と開閉プレートの現開閉度（θ）における固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における規定上の処理チャンバ２内の圧力（Ｐ）との誤差を加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））からＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出する。【選択図】図２
2019061536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の製造工程において処理チャンバと前記処理チャンバ内のガスを吸引する吸引ポンプとの間に設置されたバルブにより前記処理チャンバ内のガスの圧力を調整する圧力制御方法において、前記吸引ポンプの吸引力によって前記吸引ポンプを介して前記処理チャンバから排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ）を算定する一方、前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と予め設定された前記処理チャンバ内の目標値の圧力（Ｐｓｐ）との差から求められる現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）及び予め判明している前記処理チャンバの容量（Ｖ）から前記目標値の圧力（Ｐｓｐ）に達するのに必要な前記処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出し、前記算出された必要流入量（Ｑｉ）を前記処理チャンバ内に流入させて前記処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御する場合において、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している前記吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出する際に、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明している前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の前記処理チャンバ内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、前記バルブの前記コンダクタンスの変化及び前記処理チャンバ内の圧力の変化とを考慮して規定される補正値（Ｃｃ（θ））を予め定めて記憶した上で、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブのコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の前記処理チャンバ内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））、並びに、実際に測定された前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）及び前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）において該当する前記補正値（Ｃｃ（θ））から、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]により算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記補正値（Ｃｃ（θ））を、物理的に定まる前記バルブの固有のコンダクタンスと前記処理チャンバ内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間の前記バルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））における前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の一般的関係として、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）から算出し、前記補正値（Ｃｃ（θ））を、前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出して記憶しておき、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）に応じて当該開閉角度の度合い（θ）に対応する前記補正値（Ｃｃ（θ））を選択して、前記Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に入力することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）における前記バルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、前記２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）、前記２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））、予め判明している前記吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ）から、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]として前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出し、前記算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び前記２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、前記Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、前記補正値（Ｃｃ（θ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）として、前記ガスの流量が１００ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍにおける値を使用することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を求めるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2を前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量を求めるＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することによりガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を算出して、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じて、目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な前記処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記バルブが前記必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、前記開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させて、前記処理チャンバ内の圧力を前記目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を前記バルブの種類毎に予め記憶し、前記吸引ポンプの所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を前記吸引ポンプの種類毎に予め記憶して、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載された処理チャンバの圧力制御方法であって、前記吸引ポンプの種類に応じて、入力されるべき前記吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えると共に、前記バルブの種類に応じて、入力されるべき前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法。
【請求項１０】
半導体の製造工程において処理チャンバと前記処理チャンバ内のガスを吸引する吸引ポンプとの間に設置されたバルブにより前記処理チャンバ内のガスの圧力を調整する処理チャンバの圧力制御装置において、前記吸引ポンプの吸引力によって前記吸引ポンプを介して前記処理チャンバから排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ）を算定する流出量算定手段と、前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と予め設定された前記処理チャンバ内の目標値の圧力（Ｐｓｐ）との差から求められる現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）及び予め判明している前記処理チャンバの容量（Ｖ）から前記目標値の圧力（Ｐｓｐ）に達するのに必要な前記処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出する必要流入量算定手段と、前記処理チャンバ内に流入させるべきガスの流入量を前記必要流入量算定手段に基づいて算出された必要流入量（Ｑｉ）に調整する流入量調整手段とを備え、前記流入量調整手段により前記必要流入量（Ｑｉ）を前記処理チャンバ内に流入させて前記処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御する場合において、前記流出量算定手段は、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している前記吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出する際に、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明している前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の前記処理チャンバ内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、前記バルブの前記コンダクタンスの変化及び前記処理チャンバ内の圧力の変化とを考慮して規定される補正値（Ｃｃ（θ））を予め定めて記憶した上で、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブのコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の前記処理チャンバ内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））、並びに、実際に測定された前記処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）及び前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）において該当する前記補正値（Ｃｃ（θ））から、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]により算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記補正値（Ｃｃ（θ））を、物理的に定まる前記バルブの固有のコンダクタンスと前記処理チャンバ内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間の前記バルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の一般的関係として、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）から算出し、前記補正値（Ｃｃ（θ））を、前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出して記憶しておき、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）に応じて当該開閉角度の度合い（θ）に対応する前記補正値（Ｃｃ（θ））を選択して、前記Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に入力することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）における前記バルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、前記２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）、前記２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））、予め判明している前記吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ）から、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]として前記バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出し、前記算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び前記２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された前記処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、前記Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、前記補正値（Ｃｃ（θ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点の前記ガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）として、前記ガスの流量が１００ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍにおける値を使用することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2をＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することによりガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を算出し、前記必要流入量算定手段は、前記流出量算定手段により算出された現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を元に、前記吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じた目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な前記処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１６】
請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流入量調整手段は、前記バルブが前記必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、前記開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させて、前記処理チャンバ内の圧力を前記目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１７】
請求項１０乃至請求項１６のいずれかに記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記流出量算定手段は、前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を前記バルブの種類毎に予め記憶し、前記吸引ポンプの所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を前記吸引ポンプの種類毎に予め記憶して、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載された処理チャンバの圧力制御装置であって、前記吸引ポンプの種類に応じて、入力されるべき前記吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えることができると共に、前記バルブの種類に応じて、入力されるべき前記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）における前記バルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることができる設定手段を有することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体装置の処理チャンバに使用されて各種処理チャンバ内の圧力を予め設定された所定の目標値（圧力設定点）に調整するための処理チャンバの圧力制御方法及び処理チャンバの圧力制御装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、エッチング装置やＣＶＤ（化学気相蒸着）による薄膜処理、ＰＶＤ等の処理を行う各種処理チャンバ内に導入される原料ガス等の圧力を所定の目標値（圧力設定点）に制御して、圧力のオーバーシュートによるパーティクルの飛散等を防止することが行われる。
【０００３】
この処理チャンバ内の圧力の制御に際しては、処理チャンバと吸引ポンプとの間にコンダクタンス可変バルブを設置して、このコンダクタンス可変バルブの開位置（開度）を調整することにより、処理チャンバ内の圧力を所定の値に調整することが提案されている（例えば、特許文献１〜３等参照）。
【０００４】
より具体的には、処理チャンバ内における流体の圧力を測定するように構成されている圧力センサと、開位置と閉位置との間を移動することによって、処理チャンバから流出する流体の流量を規制するように構成されている弁（バルブ）と、この弁のポンプ速度曲線を発生するよう構成されているコントローラとを備え、ポンプ速度曲線は、弁によって制御され且つ弁の位置の関数であるシステムのポンプ速度Ｃ（Ｌ（リットル）／ｓ（秒））を表し、コントローラは、更に、このポンプ速度曲線の傾きを少なくとも最小値に維持するように、ポンプ速度曲線を監視し修正するように構成され、コントローラは、更に、処理チャンバにおける圧力を所望の圧力設定点に維持するように、圧力センサによる圧力測定に応答して、弁の位置を調節するために、修正したポンプ速度曲線を用いるように構成され、コントローラは、更に、処理チャンバの容積を推定し、該推定した容積を、弁の複数の位置において圧力センサが取り込んだ圧力測定値と共に用いて、ポンプ速度曲線を発生するように構成することにより、対応している（特許文献２参照）。
【０００５】
即ち、この従来技術は、弁（バルブ）の各開度におけるポンプ速度を学習させることにより、ポンプ速度曲線の傾きを少なくとも最小値に維持する、即ち、一定値に近似させることにより、圧力を所定の値に維持しようとするものである。しかし、この従来技術では、ポンプ速度曲線を、その都度監視して修正させる必要があるため、各種処理チャンバや吸引ポンプ、バルブの組合せ毎に、一度、ダミーウェハを用いて作動させて学習させた上で稼働する必要があり、これらの組合せが変わる度に、改めて設定する必要がある。そのため、汎用性に欠ける共に、稼働させるまでのセッティングに多大な手間と時間を要する問題があった。
【０００６】
また、この従来技術は、推定された処理チャンバの容積と測定された処理チャンバ内の流体の圧力とからポンプ速度曲線を求めるものであるが、実際には、処理チャンバの容積は、むしろ判明している場合の方が多く、一方で、吸引ポンプにおけるポンプ速度は、原料ガス等の気体の場合、図４及び図１２に示すように、吸引ポンプ内における流体の圧力によっても影響を受けることが判明している。従って、この吸引ポンプ内における気体の圧力をも考慮して、ガスの流出量を予測して、圧力を所定の一定値に維持するために必要な流入量を算出することが望ましいが、いずれの従来技術でもこの吸引ポンプ内における気体の圧力を考慮していないと共に、この吸引ポンプ内における気体の圧力の測定が必ずしも容易ではない問題もあった。
【０００７】
しかも、この吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｌ／ｓ）や、バルブの開閉プレートのとある開度におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｌ／ｓ）は、吸引ポンプやバルブのメーカーや製品（の大きさ）毎等に異なるため、吸引ポンプ内のガスの圧力を基に必要な流入量を算出して処理チャンバ内の圧力を制御するにしても、作業者が、バルブや吸引ポンプの組合せ毎に、各製品の固有値を入力しなければならず、簡易な調整が困難となるおそれがあった。
【０００８】
このため、本発明者は、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出した上で、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出し、算出された必要流入量（Ｑｉ）を処理チャンバ内に流入させて処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御することにより、処理チャンバ内のガスの圧力を的確に所定の目標値（圧力設定点）に制御することを提案した（特許文献４参照）。
【０００９】
この場合において、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明しているバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ））により算出して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することにより、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を正確に算出することができる。
【００１０】
同時に、算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を求めるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックすることにより、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じて、目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出しているため、圧力の変化に応じて常時瞬時に対応することができる。
【００１１】
もっとも、この発明においては、予め判明しているバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））、即ち、現時点の１つのガスフローにおけるコンダクタンス（予め定まっている固定された規定値）のみに基づき吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を算出したが、バルブのコンダクタンス（Ｃｖ）は、流量（Ｑ）及び処理チャンバ内の圧力（Ｐ1）と吸引ポンプ内の圧力（Ｐ2）との圧力差（Ｐ1−Ｐ2）との関係で、Ｃｖ＝Ｑ／（Ｐ1−Ｐ2）で表されることから、図７に示すように、特に実用ゾーンであるトランジショナルフローにおいては、実際には、微小な時間の間にも常時変化している処理チャンバ及び吸引ポンプ内の圧力並びにその圧力差（ひいては、処理チャンバ内の圧力の変化）によって、影響を受けている。従って、この微小な時間の範囲内における圧力、ひいては圧力差の変化をも考慮して、より正確なコンダクタンスを求めて、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を算出すれば、現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））、ひいては、必要流入量（Ｑｉ）を、より的確に算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００９−５３０７３７号公報
【特許文献２】特許第５０８７０７３号公報
【特許文献３】特開平３−１７１３０６号公報
【特許文献４】特許第５８５４３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、処理チャンバ内のガスの圧力を所定の目標値により一層的確に調整することができると共に、処理チャンバ、吸引ポンプ、バルブの各種組合せにも簡易に、かつ、迅速に対応することができる処理チャンバの圧力制御方法、及び、そのような方法に使用することができる処理チャンバの圧力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１．圧力制御方法）
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、半導体の製造工程において処理チャンバとこの処理チャンバ内のガスを吸引する吸引ポンプとの間に設置されたバルブにより処理チャンバ内のガスの圧力を調整する圧力制御方法において、吸引ポンプの吸引力によって吸引ポンプを介して処理チャンバから排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ）を算定する一方、処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と予め設定された処理チャンバ内の目標値の圧力（Ｐｓｐ）との差から求められる現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）及び予め判明している処理チャンバの容量（Ｖ）から目標値の圧力（Ｐｓｐ）に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出し、算出された必要流入量（Ｑｉ）を処理チャンバ内に流入させて処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御する場合において、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出する際に、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明しているバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）とバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、バルブのコンダクタンスの変化及び処理チャンバ内の圧力の変化とを考慮して規定される補正値（Ｃｃ（θ））を予め定めて記憶した上で、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブのコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））、並びに、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）及びバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）において該当する補正値（Ｃｃ（θ））から、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]により算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第２の解決手段において、補正値（Ｃｃ（θ））を、物理的に定まるバルブの固有のコンダクタンスと処理チャンバ内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間のバルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））における処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の一般的関係として、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）から算出し、この補正値（Ｃｃ（θ））を、バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出して記憶しておき、記バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）に応じて当該開閉角度の度合い（θ）に対応する補正値（Ｃｃ（θ））を選択して、上述したＣｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に入力することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第３の解決手段において、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）におけるバルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））、予め判明している吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ）から、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]としてバルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出し、この算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、補正値（Ｃｃ（θ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第３又は第４のいずれかの解決手段において、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）として、ガスの流量が１００ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍにおける値を使用することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を求めるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2を処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量を求めるＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することによりガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を算出して、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じて、目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第１乃至第６のいずれか解決手段において、バルブが必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させて、処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、
バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））をバルブの種類毎に予め記憶し、吸引ポンプの所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を吸引ポンプの種類毎に予め記憶して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００２２】
本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第８の解決手段において、吸引ポンプの種類に応じて、入力されるべき吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えると共に、バルブの種類に応じて、入力されるべきバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることを特徴とする処理チャンバの圧力制御方法を提供するものである。
【００２３】
（２．圧力制御装置）
本発明は、上記第１乃至第９の解決手段である処理チャンバの圧力制御方法に使用することができる下記の圧力制御装置をも提供するものである。即ち、本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、半導体の製造工程において処理チャンバとこの処理チャンバ内のガスを吸引する吸引ポンプとの間に設置されたバルブにより処理チャンバ内のガスの圧力を調整する処理チャンバの圧力制御装置において、吸引ポンプの吸引力によって吸引ポンプを介して処理チャンバから排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ）を算定する流出量算定手段と、処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と予め設定された処理チャンバ内の目標値の圧力（Ｐｓｐ）との差から求められる現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）及び予め判明している処理チャンバの容量（Ｖ）から目標値の圧力（Ｐｓｐ）に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出する必要流入量算定手段と、処理チャンバ内に流入させるべきガスの流入量を必要流入量算定手段に基づいて算出された必要流入量（Ｑｉ）に調整する流入量調整手段とを備え、この流入量調整手段により必要流入量（Ｑｉ）を処理チャンバ内に流入させて処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御する場合において、流出量算定手段は、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出する際に、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明しているバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）とバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、前記処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２４】
本発明は、上記の課題を解決するための第１１の手段として、上記第１０の解決手段において、流出量算定手段は、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、バルブのコンダクタンスの変化及び処理チャンバ内の圧力の変化とを考慮して規定される補正値（Ｃｃ（θ））を予め定めて記憶した上で、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブのコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））、並びに、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）及びバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）において該当する補正値（Ｃｃ（θ））から、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]により算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２５】
本発明は、上記の課題を解決するための第１２の手段として、上記第１１の解決手段において、流出量算定手段は、補正値（Ｃｃ（θ））を、物理的に定まるバルブの固有のコンダクタンスと処理チャンバ内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間のバルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の一般的関係として、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）から算出し、この補正値（Ｃｃ（θ））を、バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出して記憶しておき、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）に応じて当該開閉角度の度合い（θ）に対応する補正値（Ｃｃ（θ））を選択して、上述したＣｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に入力することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２６】
本発明は、上記の課題を解決するための第１３の手段として、上記第１２の解決手段において、流出量算定手段は、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）におけるバルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））、予め判明している吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ）から、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]としてバルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出し、この算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、補正値（Ｃｃ（θ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２７】
本発明は、上記の課題を解決するための第１４の手段として、上記第１２又は第１３のいずれかの解決手段において、流出量算定手段は、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）として、ガスの流量が１００ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍにおける値を使用することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２８】
本発明は、上記の課題を解決するための第１５の手段として、上記第１０乃至第１４のいずれかの解決手段において、流出量算定手段は、算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2をＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することによりガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を算出し、必要流入量算定手段は、流出量算定手段により算出された現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を元に、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じた目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００２９】
本発明は、上記の課題を解決するための第１６の手段として、上記第１０乃至第１５のいずれかの解決手段において、流入量調整手段は、バルブが必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させて、処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００３０】
本発明は、上記の課題を解決するための第１７の手段として、上記第１０乃至第１６のいずれかの解決手段において、流出量算定手段は、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））をバルブの種類毎に予め記憶し、吸引ポンプの所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を吸引ポンプの種類毎に予め記憶して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【００３１】
本発明は、上記の課題を解決するための第１８の手段として、上記第１７の解決手段において、吸引ポンプの種類に応じて、入力されるべき吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えることができると共に、バルブの種類に応じて、入力されるべきバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることができる設定手段を有することを特徴とする処理チャンバの圧力制御装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、上記のように、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）と予め判明している吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）に基づいて算出した上で、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をＱｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出し、算出された必要流入量（Ｑｉ）を処理チャンバ内に流入させて処理チャンバ内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御しているため、処理チャンバ内のガスの圧力を的確に所定の目標値（圧力設定点）に制御することができる実益がある。
【００３３】
この場合において、本発明によれば、上記のように、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明しているバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）とバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出しているため、処理チャンバ内の圧力の変化にも対応して、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をより一層正確に算出することができる実益がある。即ち、従前は、バルブのコンダクタンスとして、単に予め定まっているものを学習した規定上の固有の（１点の）データのみを考慮していたが、微細な時間でも常時変化している処理チャンバ内の圧力の変化を、２点におけるガスフローのコンダクタンス及び圧力の変化を考慮して定められた補正値により、予め考慮して、より正確な実際のコンダクタンスを算出しているため、より正確に圧力を制御することができる実益がある。
【００３４】
同時に、本発明によれば、上記のように、算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）を求めるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックすることにより、吸引ポンプ内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じて、目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出しているため、圧力の変化に応じて常時瞬時に対応することができる実益がある。
【００３５】
更に、本発明によれば、上記のように、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））をバルブの種類毎に予め記憶し、吸引ポンプの所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を吸引ポンプの種類毎に予め記憶して、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出しているため、バルブと吸引ポンプの各種組合せに的確に対応することができる実益がある。
【００３６】
加えて、本発明によれば、上記のように、設定手段により、吸引ポンプの種類に応じて、入力されるべき吸引ポンプの固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えると共に、バルブの種類に応じて、入力されるべきバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることができるため、バルブと吸引ポンプの各種組合せに対応した的確なセッティングを、簡易に、かつ、迅速に行うことができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の圧力制御装置を備えた半導体製造装置の斜視図である。
【図２】本発明の圧力制御装置を備えた半導体製造装置の概念図である。
【図３】本発明の圧力制御装置の概念図である。
【図４】本発明に用いられる吸引ポンプの所定の圧力下における固有の吸引量及びバルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブの固有のコンダクタンスの一例の関数曲線を示すグラフ図である。
【図５】従来の圧力制御方法において、処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量を算出するための過程における関数を示す図である。
【図６】圧力制御方法において、算出された処理チャンバから排出されるガスの現在の予測流出量をフィードバックして、吸引ポンプ内の現在の圧力を算出するための過程における関数を示す図であり、同図（Ａ）は従来の関数、同図（Ｂ）は本発明における関数を示すものである。
【図７】物理的に定まるバルブのコンダクタンスと処理チャンバ内の圧力とバルブの開度との関係を示す一般的なグラフ図である。
【図８】吸引ポンプ内のガスの圧力を算出するためのバルブのコンダクタンスの従来の特定方法と本発明における特定方法の比較を示したを図である。
【図９】本発明においてバルブのコンダクタンスを求めるためのグラフ図である。
【図１０】バルブのコンダクタンスを求めるための従来の方法における関数と本発明における関数を示す図である。
【図１１】本発明において、正確なコンダクタンスを算出するための過程における関数を示した図である。
【図１２】本発明に用いられる吸引ポンプの種類毎における所定の圧力下における固有の吸引量を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１及び図２は本発明の圧力制御方法を実施するための圧力制御装置１０を備えた半導体製造装置１を示し、この半導体製造装置１は、半導体の製造工程において使用される処理チャンバ２と、この処理チャンバ２内のガスを吸引する吸引ポンプ３と、処理チャンバ２と吸引ポンプ３との間に設置されたバルブ４と、このバルブ４に取り付けられてバルブ４を制動するコントローラー５を備えている。
【００３９】
この半導体製造装置１は、処理チャンバ２内に図示しない半導体ウェハを格納した後、処理チャンバ２内に原料ガスを導入してバルブ４の開閉により処理チャンバ２内を所定の目標値の圧力（圧力設定点）に調整した状態で、バルブ４を閉じて処理チャンバ２を密閉して、所定の処理を行う。なお、この処理チャンバ４には、処理チャンバ内２の圧力を測定する圧力センサ６が取り付けられており、この圧力センサ６により、処理チャンバ２内のガスの圧力が常時監視されている。
【００４０】
（１．バルブ）
このバルブ４として、スペース的に有利で、比較的簡易に製造することができることから、ケーシング内においてプレートを横方向に揺動させる横旋回式のゲートバルブを採用している。但し、処理チャンバ２内の圧力を適切に調整することができれば、バルブの形式に特に限定はなく、他に、ペンドラムバルブ、バタフライドラム、ポペットドラム等の真空バルブを使用することもできる。また、これらのバルブのプレートの昇降に際して、ケーシングに摺動させてＯリングを用いる形態のみならず、ベローズ等のバルブのケーシングと非接触の昇降部材により、プレートをケーシング内で昇降させるグリースレスバルブの形態とすることもできる。この場合には、図示しないマグネットにより、プレート等をケーシングへ密着させて処理チャンバ２内を密閉することができる。
【００４１】
（２．コントローラー）
コントローラー５は、バルブ４の開閉等の作動を制御するものであり、本発明の圧力制御装置１０は、図３に示すように、このコントローラー５に設定される。この圧力制御装置１０は、バルブ４を所定の位置に変位させてその開閉度を調整することにより、処理チャンバ２内のガスの圧力を目標値の圧力（圧力設定点）に制御する。この圧力制御装置１０は、具体的には、図３に示すように、吸引ポンプ３の吸引力によって吸引ポンプ３を介して処理チャンバ２から排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ）を算定する流出量算定手段１２と、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を算出する必要流入量算定手段１４と、処理チャンバ２内に流入させるべきガスの流入量をこの必要流入量算定手段１４に基づいて算出された必要流入量（Ｑｉ）に調整する流入量調整手段１６を備えている。
【００４２】
（３．必要流入量算定手段）
必要流入量算定手段１４は、具体的には、圧力センサ６により測定された処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1：単位はｍＴｏｒｒ）と予め設定された処理チャンバ２内の目標値の圧力（Ｐｓｐ：単位はｍＴｏｒｒ）との差から求められる現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）及び予め判明している処理チャンバの容量（Ｖ）から、目標値の圧力（Ｐｓｐ）に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ：単位はｍＴｏｒｒ・Ｌ／ｓ）を、吸引ポンプ３からの流出量をＱｏ（単位はｍＴｏｒｒ・Ｌ／ｓ））として、Ｑｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに基づいて算出するものである。
【００４３】
これは、半導体製造装置１０の流体系における基本的な原則として、圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）が、ガスの流入量（Ｑｉ）、ガスの流出量（Ｑｏ）、処理チャンバ２の容量（Ｖ）から、ΔＰ／Δｔ＝（Ｑｉ−Ｑｏ）／Ｖと求められることに着目して、ここから必要な流入量（Ｑｉ）を求める式として変形して、Ｑｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖを導いたものである。この場合、処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1）は圧力センサ６により測定されて判明していると同時に、圧力設定点としての目標値の圧力（Ｐｓｐ）も予め設定されているため、これらのデータから、現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）を算出することができる。また、処理チャンバ２の容量（Ｖ）も、各メーカー及び製品毎に予め判明していることから、これをデータとして活用することができる。従って、現在のガスの流出量（Ｑｏ）が判明すれば、処理チャンバ２内を目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要なガスの流入量（Ｑｉ）を算出することができる。なお、「ΔＰ／Δｔ」は、処理チャンバ２内の圧力の時間の経過に伴う変化の割合（横軸に変化の時間、縦軸に圧力をとった場合の変化の傾き）を意味する。即ち、「圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）」は、処理チャンバ２内の気体圧力の時間微分値を意味し、その意味では、「現在の圧力（Ｐ1）が目標値の圧力（Ｐｓｐ）にまで達するのに必要な圧力の変化レート」としては、具体的には、「ΔＰ1／Δｔ」となるが、「圧力の変化レート」を表すジェネラルな表記として、即ち、「圧力の変化レート」自体を指して、一般的に「ΔＰ／Δｔ」と代用して表記したものである。これは、半導体製造装置１の流体系においては、この「圧力の変化レート（ΔＰ／Δｔ）」が、ガスの流入量（Ｑｉ）、ガスの流出量（Ｑｏ）、処理チャンバ２の容量（Ｖ）から、「ΔＰ／Δｔ＝（Ｑｉ−Ｑｏ）／Ｖ」から算出されるという基本原則から、Ｑｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖを導いた関係上、これと符合した表記としても用いたものである。
【００４４】
（４．流出量算定手段）
この現在のガスの流出量（Ｑｏ）を算出するものが、流出量算定手段１２である。即ち、流出量算定手段１２は、処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2：単位はｍＴｏｒｒ）と、予め判明している吸引ポンプ３の所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ：単位はＬ／ｓ）から求めるものである。これは、原料ガス等の気体については、その流量を、質量流量で把握した場合、流量（Ｑ）＝圧力（Ｐ）＊体積流量（吸引量：Ｓ）、即ち、図５の基本方程式に示すように、Ｑ＝ＰＳとして把握できることから、排出側の吸引ポンプ３内の圧力（Ｐ2）に影響を受け、また、実際に、図４及び図１２に示すように、吸引ポンプ３内の圧力によって流量が変化することが判明しているため、この図１２に一例を示すように、各吸引ポンプ３毎に、予め判明している所定の圧力下における固有の吸引量（Ｓｐ）を、図１２に一例を示すグラフからＳｐ＝ｆ1（Ｐ2）として求めておく。なお、「Ｑｏ（ｎ）」は、現在の「予測」流出量を意味し、結果として「ｎ」なる記号は、「現在の流出量」を特定するためのものであるという点において、算出している現時点における流出量を意味するものであり、これを代用記号として「ｎ」で表現したのは、あくまで「予測」流出量という仮定の変数（未知又は不定の値）だからである。即ち、「ｎ」との記号をもって特定したのは、「Ｑｏ（ｎ）」が、予測値であるが故に、また、常時繰り返して算出される変数であるが故に、デジタル処理によるフィードバック制御の分野において、仮定の値である変数を表す代用記号として一般的に用いられる「ｎ」をもって表現したものである。
【００４５】
そして、図５に示すように、上記Ｑ＝ＰＳ、即ち、問題となる吸引ポンプ３側からの流出量についてのＱｏ＝Ｐ2＊ＳｐにおけるＳｐに、上記関数Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2）を代入することにより、吸引ポンプ３を介して処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を求めるものである。即ち、流出量算定手段１２は、図５に示すように、吸引ポンプ３側から排出される現在の流出量（Ｑｏ（ｎ））を、上記予め判明している各吸引ポンプ３毎の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））から、Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）として算出する。従って、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）が判明すれば、処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することができる。
【００４６】
この場合、本発明においては、流出量算定手段１２は、次のようにして、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を算出する。即ち、バルブ４は、図４に示すように、開閉プレートのとある位置における開閉角度の度合い（θ）によって、バルブ４の固有のコンダクタンスが予め物理的に決定されている。このバルブ４のとある開度（θ）におけるコンダクタンスＣｖは、バルブ４の開口や開閉プレートの直径等によって左右されるものであり、各メーカー及び製品毎に予め判明しており、その関数曲線を、図４に示すように、Ｃｖ＝ｆ2（θ）として求めておき、これをデータとして活用する。
【００４７】
一方、このバルブ４のコンダクタンスＣｖ（単位は、Ｌ／ｓ）は、図５に示すように、流出量（Ｑｏ）、処理チャンバ２内の圧力（Ｐ1）、吸引ポンプ３内の圧力（Ｐ2）から、Ｃｖ＝Ｑｏ／（Ｐ1−Ｐ2）によって特定されることに着目して、これを吸引ポンプ３内の圧力（Ｐ2）を求める式として、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ／Ｃｖ）に変形する。そして、この数式におけるＣｖ（バルブ４のコンダクタンス）に、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）を特定することにより、当該開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスを代入すれば、現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を算出することができる。
【００４８】
この場合、これまでは、この入力すべきバルブ４のコンダクタンスとして、図４乃至図６（Ａ）に示すように、予め判明しているバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の「固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））」を代入して、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ））により、現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を算出していた（なお、「Ｑｏ（ｎ−１）」とは、後述するように、本発明においては、常に（５ｍｓｅｃ（０．０５秒程度）のループ時間で繰り返して、処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を算出しており、その意味において、「Ｑｏ（ｎ−１）」は、全体として（それ自体が）前回の算出処理時において算出された予測流出量を意味し、結果として、「ｎ−１」なる記号は、前回の算出処理時における値であることを特定するための代用記号として用いられているものである）。
【００４９】
即ち、従来は、図８（Ａ）に示すように、バルブ４の開閉プレートのとある開閉角度の度合い（θ）におけるとある圧力との関係で特定される１点のコンダクタンスのみを考慮して、即ち、現時点の１つのガスフローにおけるコンダクタンス（予め定まっている固定された規定値（システムが事前に学習した値））のみに基づき吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を算出していたが、図７及び図８（Ｂ）に示すように、実際のコンダクタンスは、各開閉角度の度合い（θ）との関係でのみ決定するのではなく、現実には、圧力によっても変化する。具体的には、バルブ４のコンダクタンス（Ｃｖ）は、流量（Ｑ）及び処理チャンバ２内の圧力（Ｐ1）と吸引ポンプ３内の圧力（Ｐ2）との圧力差（Ｐ1−Ｐ2）との関係で、Ｃｖ＝Ｑ／（Ｐ1−Ｐ2）で表されることから、図７に示すように、バルブ４のコンダクタンスは、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の度合い（θ）と処理チャンバ２内の圧力との関係で物理的に定まり、図７は、この一般的な関係を関数グラフとして表したものであり、この図７から解るように、特に実際に使用される実用ゾーンであるトランジショナルフローにおいては（それ以外のゾーンにおける１０-4等の圧力は、現実的な実用レベルではない）、実際には、微小な時間の間にも常時変化している処理チャンバ２及び吸引ポンプ３内の圧力並びにその圧力差（ひいては、処理チャンバ２内の圧力の変化）によって、影響を受けている。従って、この微小な時間の範囲内における圧力、ひいては圧力差の変化をも考慮して、より正確なコンダクタンスを求めて、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を算出すれば、現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））、ひいては、必要流入量（Ｑｉ）を、より的確に算出することができる。
【００５０】
そこで、本発明においては、予め学習した固定値であるバルブ４のコンダクタンスを単にそのまま使用するのではなく、これにコンダクタンスの変化の度合いも考慮して、より正確なコンダクタンスを求めて、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を算出する。具体的には、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）を、予め判明しているバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））に、実際に測定された処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1）とバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ２内の圧力（Ｐ）との誤差を、加味して算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））から、図６（Ｂ）に示すように、Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））により算出して、処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出する。
【００５１】
この場合、流出量算定手段１２は、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、具体的には、以下のようにして算出する。即ち、流出量算出手段１２は、まずは、図８（Ｂ）乃至図１１に示すように、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、バルブ４のコンダクタンスの変化及び処理チャンバ２内の圧力の変化とを考慮して規定される補正値（Ｃｃ（θ））を予め定めて記憶する。その上で、流出量算出手段１２は、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、図１０及び図１１に示すように、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））及び当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ２内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））、並びに、実際に測定された処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1）及びバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）において該当する補正値（Ｃｃ（θ））から、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]により算出する。
【００５２】
これは、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））、即ち、算出初期においては、当該初期時点（現時点）での規定上の固有のコンダクタンスの値であり、後述するようにフィードバックによりコンダクタンスを繰り返し連続して算出する場合（２回目以降の演算時）においては、コンダクタンスの直前値として算出され値をベースとしつつ、一方で、処理チャンバ２内の圧力は、微小な時間の範囲でも常時変化しているため、実際に測定された処理チャンバ内の現在の圧力（Ｐ1）と、当該コンダクタンス（ＣｖQ1（θ））における予め判明している規定上の処理チャンバ２内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））とは必ずしも一致しないことから、これらの圧力の誤差（Ｐ1−ＰQ1（θ））から、補正値（Ｃｃ（θ））を使用してコンダクタンスの差分（オフセット）を求め、これをバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））に加味することによって、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を求めることができるからである。
【００５３】
これを、図９（Ｂ）を用いて説明すると、処理チャンバ２内の圧力（図９（Ｂ）の横軸）は、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ）：即ち、上述したように、算出初期においては、当該初期時点（現時点）での規定上の（学習した）固有のコンダクタンスの値であり、フィードバックによりコンダクタンスを繰り返し連続して算出する場合（２回目以降の演算時）においては、コンダクタンスの直前値として算出され値）における予め判明している規定上の処理チャンバ２内の圧力の算出値（ＰQ1（θ））から、演算処理のための微小な時間の間に実際に測定された処理チャンバ２内の現在の圧力（Ｐ1）に変化し（図９（Ｂ）の横軸）、その間に、これに対応して、バルブ４のコンダクタンスも、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ））から、カレントコンダクタンス（現時点での実際の）、即ち、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））に変化する（図９（Ｂ）の縦軸）。従って、この変化の割合、即ち、傾きを求めれば、圧力の誤差（Ｐ1−ＰQ1（θ））からコンダクタンスの変化量も算出することができる。
【００５４】
このことから解るように、本発明において使用される補正値（Ｃｃ（θ））は、処理チャンバ２内の圧力がどの程度変化したら、コンダクタンスがどの程度変化するかの割合を予め算出して定めたものであり、また、そのコンダクタンスの変化量は、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に異なるため、この補正値（Ｃｃ（θ））を、図１０及び図１１に示すように、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に、予め算出して定める。この場合、図７に示すように、物理的に定まるバルブ４の固有のコンダクタンスと処理チャンバ２内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内では、その変化の割合（傾き）は、ほぼ一定である。このため、本発明においては、図９（Ａ）、図１０、図１１に示すように、この補正値（Ｃｃ（θ））を、この物理的に定まるバルブ４の固有のコンダクタンスと処理チャンバ２内の圧力との関係を示す関数のグラフ（図７）において、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間のバルブ４の固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の一般的関係として、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）から算出し、この補正値（Ｃｃ（θ））を、バルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出して記憶しておき、バルブの開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）に応じて当該開閉角度の度合い（θ）に対応する補正値（Ｃｃ（θ））を選択して、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に入力することによって、正確なコンダクタンスＣｖ（θ，Ｐ）を算出する。即ち、図７に示す物理的に定まるバルブ４の固有のコンダクタンスと処理チャンバ２内の圧力との関係を示す関数のグラフにおいて実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内では、その変化の割合（傾き）がほぼ一定であることから、図９（Ｂ）に示すように、このトランジショナルフローの範囲内において任意に選択した２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）間のバルブ４の固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））の変化の割合の関係は、そのままバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４のコンダクタンスの算出値（ＣｖQ1（θ：即ち、上述したように、算出初期においては、当該初期時点（現時点）での規定上の（学習した）固有のコンダクタンスの値であり、フィードバックによりコンダクタンスを繰り返し連続して算出する場合（２回目以降の演算時）においては、コンダクタンスの直前値として算出され値）と、実際に測定された処理チャンバ２内の圧力（Ｐ1）において規定上相当するコンダクタンス、即ち、、即ち、（現時点での実際の）正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））との関係に置き換えることができる。
【００５５】
ここに、コンダクタンス（Ｃｖ）は、流量（Ｑ）及び圧力差（Ｐ1−Ｐ2）との関係で、図１０に示すようにＣｖ＝Ｑ／（Ｐ1−Ｐ2）で示され、また、圧力（Ｐ）は、流量（Ｑ）とＳｐ（吸引量）との関係で、Ｐ＝Ｑ／Ｓｐで特定されることから、測定できない未知の（現在の）吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）は、Ｑ／Ｓｐに置き換えて算出することができ、このことから、バルブ４の開閉プレートのとある開閉角度の度合い（θ）におけるコンダクタンスは、Ｃｖ（θ）＝Ｑ／［Ｐ（θ）−（Ｑ／Ｓｐ）］で求めることができる。従って、補正値（Ｃｃ（θ））を求めるに当たり、本発明においては、図１０及び図１１に示すように、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）におけるバルブの固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）、この２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））、予め判明している吸引ポンプ３の固有の吸引量（Ｓｐ）から、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]（従来は、図８（Ａ）及び図１０の上段に示すように、この１点のコンダクタンスのみ採用していた）、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]としてバルブの開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に予め算出し、この算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及び２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、補正値（Ｃｃ（θ））を算出することができる。
【００５６】
この場合、図９（Ａ）に示すように、実用ゾーンであるトランジショナルフロー（図７参照）の範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）として、例えば、ガスの流量（Ｑ）が１００ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍにおける値を使用することが望ましい。これは、図９（Ａ）に示すように、バルブ４の開閉プレートの開閉角度のいずれの度合い（θ）においても、コンダクタンスが急激に（二次関数で）変化するのは、専ら１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの間であるため、その上限と下限を採択すれば足りる一方、この間は、コンダクタンスの変化の割合がほぼ一定で、即ち、その変化を一つの二次関数で特定できるためである。もっとも、上記の実施の形態では、補正値は、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）として算出するため、図９に示すように、一次関数の直線となるが、より正確なコンダクタンスを求めるため、上記実施の形態と異なり、この補正値（Ｃｃ（θ））を、図９（Ａ）に示す曲線の二次関数として算出することもできる。
【００５７】
なお、この補正値（Ｃｃ（θ））を算出する場合、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の度合い（θ）を、１％〜１００％の１００段階として設定し、これを図１１に示すように、１％〜１００％までの全ての％において、補正値（Ｃｃ（θ））を算出する。具体的には、本発明の圧力制御装置１０の運用に際し、事前に、図１１に示すように、ガスの流量（Ｑ）を、例えば、上述した１００ｓｃｃｍ又は２００ｓｃｃｍにそれぞれ設定して、この設定された一定の流量（Ｑ）でガスを流し、この一定の流量下において、１％〜１００％までの開閉角度の各度合い（θ）毎に、処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を圧力センサ６により測定した上で、実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1（＝１００ｓｃｃｍ）、Ｑ2（＝２００ｓｃｃｍ））におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を、各々、ＣｖQ1（θ）＝Ｑ1／[ＰQ1（θ）−（Ｑ1／Ｓｐ）]、ＣｖQ2（θ）＝Ｑ2／[ＰQ2（θ）−（Ｑ2／Ｓｐ）]を算出していく（即ち、図７及び図９（Ａ）に示す物理的に定まるバルブ４の固有のコンダクタンスと処理チャンバ２内の圧力との関係を示す関数に基づき、このグラフにおける（グラフに示される）コンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を演算により求めていることになる）。これは、流量（Ｑ）と処理チャンバ２内の圧力（Ｐ）が判明すれば、当該地点におけるバルブ４のコンダクタンスを求めることができることから、２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）を予め設定すると共に（１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ））、また、当該流量における開閉角度の各度合い（θ）毎の処理チャンバ２内の圧力（Ｐ）を測定することにより、コンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））を算出することが可能となるものである。この処理時間に、およそ１分程度を要する。次いで、こうして算出された実用ゾーンであるトランジショナルフローの範囲内で任意に選択された２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））から、算出されたコンダクタンス（ＣｖQ1（θ）、ＣｖQ2（θ））及びこの２点のガスの流量（Ｑ1、Ｑ2）において測定された処理チャンバ２内の圧力（ＰQ1（θ）、ＰQ2（θ））を、図１１に示すように、Ｃｃ（θ）＝ＣｖQ1（θ）−ＣｖQ2（θ）／ＰQ1（θ）−ＰQ2（θ）に入力して、補正値（Ｃｃ（θ））を算出する。なお、図１１に記載されたＰQ1、ＰQ2、Ｃｃの数値は仮のものである。
【００５８】
上記処理により、処理チャンバ２内の圧力の変化にも対応して、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）をより一層正確に算出することができる。即ち、従前は、バルブ４のコンダクタンスとして、単に予め定まっているものを学習した規定上の固有の（１点の）データのみを考慮していたが、微細な時間でも常時変化している処理チャンバ２内の圧力の変化を、２点の流量におけるコンダクタンス及び処理チャンバ２内の圧力の変化を考慮して定められた補正値（Ｃｃ（θ））により、予め考慮して、より正確な実際のコンダクタンスを算出しているため、より正確に圧力を制御することができる。
【００５９】
流量算定手段１２は、このようにして、正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、図８、図１０及び図１１に示すように、Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ＣｖQ1（θ）＋[Ｃｃ（θ）×（Ｐ1−ＰQ1（θ））]に基づき算出して、この算出された正確なコンダクタンス（Ｃｖ（θ，Ｐ）＝ｆ2（θ，Ｐ））を、図６（Ｂ）に示すＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））における「ｆ2（θ，Ｐ）」として入力して、現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を算出する。このようにして算出された現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を、図６（Ｂ）に示すように、上記Ｑｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2（「Ｐ2」及びｆ1（「Ｐ2」）の両方）に代入することにより、流出量算定手段１２は、処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出することができる。
【００６０】
この場合、流出量算定手段１２は、図６（Ｂ）に示すように、算出されたガスの現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を、上記Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2をＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することにより予測流出量Ｑｏ（ｎ）を算出し、必要流入量算定手段１４は、この流出量算定手段１２により算出された現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を元に、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じた目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時算出することができる。これにより、圧力の変化に応じて常時瞬時に迅速に対応して、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を正確に算出して、処理チャンバ２内のガスの圧力を的確に所定の目標値（圧力設定点）に制御することができる。
【００６１】
なお、図示の実施の形態では、現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を関数により求めたが、これは、吸引ポンプ３内でフィンが高速に回転していること、及び、センサの大きさからしてセンサを吸引ポンプ３の内部に設置することがスペース的に難しいことから、吸引ポンプ３内の圧力（Ｐ2）をセンサにより測定することが困難であることに基づく。
【００６２】
（５．流入量調整手段）
流入量調整手段１６は、このようにして必要流入量（Ｑｉ）が算出された場合、バルブ４が、図４に示すように、バルブ４の開閉プレートのとある位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンスが判明していることから（Ｃｖ＝ｆ2（θ））、必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、図示しない開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させて、処理チャンバ２内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に制御する。
【００６３】
（６．設定手段）
また、上記の実施の形態において、流出量算定手段１２には、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））をバルブ４の種類毎（メーカー及び製品毎）に予め記憶し、同様に、吸引ポンプ３の所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を吸引ポンプ３の種類毎（メーカー及び製品毎）に予め記憶させておく。これにより、各種処理チャンバ２や吸引ポンプ３、バルブ４の組合せ毎に、一度、ダミーウェハを用いて作動させて学習させ、これらの組合せが変わる度に、改めて設定する必要がなくなるため、汎用性に富むと同時に稼働させるまでのセッティングに手間と時間を要することなく、バルブ４と吸引ポンプ３の各種組合せに的確に対応することができる。
【００６４】
この場合、更に、コントローラー５に、図３に示すように、これらの吸引ポンプ３やバルブ４の種類を切り替えることができる設定手段１８を設ける。具体的には、設定手段１８は、例えば、コントローラー５に、ボタン等のインターフェースを設け、吸引ポンプ３及びバルブ４の種類を特定するだけで、吸引ポンプ３の種類に応じて、入力されるべき吸引ポンプ３の固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を切り替えることができると共に、バルブ４の種類に応じて、入力されるべきバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を切り替えることができる。これにより、バルブ４と吸引ポンプ３の各種組合せに対応した的確なセッティングを、簡易に、かつ、迅速に行うことができる。
【００６５】
（７．使用方法）
次に、本発明の圧力制御方法の使用方法について説明すると、まず、事前準備として、使用が予想される吸引ポンプ３毎に、当該吸引ポンプ３のメーカーが公表しているデータを用いて、予め判明している当該吸引ポンプ３の所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ＝ｆ1（Ｐ2））を吸引ポンプの種類毎（メーカー及び製品毎）に、また、使用が予想されるバルブ４毎に、当該バルブ４のメーカーが公表しているデータを用いて、予め判明している当該バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））をバルブ４の種類毎（メーカー及び製品毎）に、流出量算定手段１２に記憶させておく。また、処理チャンバ２の容量（Ｖ）も、流出量算定手段１２に入力する。なお、吸引ポンプ３やバルブ４について新製品が新たに提供された場合や、各製品についてスペックの変更があった場合には、データを追加又は補正して、流出量算定手段１２に記憶されているデータを常に最新の状態にバージョンアップすることが望ましい。
【００６６】
次いで、実際にセッティングされている吸引ポンプ３及びバルブ４の種類に応じて、設定手段１８のインターフェースを使用して、ボタン操作等により、該当する吸引ポンプ３やバルブ４に設定して、入力されるべき吸引ポンプ３の所定の圧力における固有の吸引量（Ｓｐ）やバルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ）を特定する。この場合、上記のように、該当する吸引ポンプ３やバルブ４を選択するだけで、適切なパラメータに設定することができる。また、この時点で（運用開始前に）、これらのデータを活用して、上述した補正値（Ｃｃ（θ））も、バルブ４の開閉プレートの開閉角度の各度合い（θ）毎に算出して記憶しておく。
【００６７】
その後、実際に処理チャンバ２内のガスの圧力を所定の目標値（圧力設定点）に調整する場合、まずは、初期値として、通常において圧力の制御が必要となる直前の状態であるバルブ４の開閉プレートが全閉（フルクローズ）の状態を前提とし、この状態では、下流側（吸引ポンプ３側）からのガスの流出はないことから（吸引ポンプ３が作動していないことから）、ガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））も限りなく「０」に近い状態といえるため、流出量算定手段１２において、吸引ポンプ３内の現在の圧力を求めるに際し、図６（Ｂ）に示すように、基準となるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））における「Ｑｏ（ｎ−１）」に仮想値として「０」を入力すると共に（即ち、いわば定常状態にあるＰ2＝Ｐ1となり、この段階では測定されたＰ1の値がそのままＰ2として、各種関数に入力される）、バルブ４の開閉プレートの現在の位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンス（Ｃｖ＝ｆ2（θ））を、同じく基準となるＰ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））における「ｆ2（θ，Ｐ）」に代入して、現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を算出する。
【００６８】
このようにして算出された現在の吸引ポンプ３内のガスの圧力（Ｐ2）を、図４に示すように、流出量算定手段１２により、吸引ポンプ３の吸引力によって吸引ポンプ３を介して処理チャンバ２から排出されるガスの予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出する基準であるＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）における「Ｐ2」に代入することにより、処理チャンバ２から排出されるガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を算出する。
【００６９】
更に、このようにして算出されたガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））、及び、圧力設定点として予め設定された目標値の圧力（Ｐｓｐ）、更には、入力された処理チャンバ２の容量（Ｖ）を、必要流入量算定手段１４により、Ｑｉ＝Ｑｏ＋（ΔＰ／Δｔ）Ｖに算入して、処理チャンバ２内を目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要なガスの流入量（Ｑｉ）を算出する。
【００７０】
この場合、流出量算定手段１２において、図６（Ｂ）に示すように、算出されたガスの現在の予測流出量（Ｑｏ（ｎ））を、上記Ｐ2＝Ｐ1−（Ｑｏ（ｎ−１）／ｆ2（θ，Ｐ））におけるＱｏ（ｎ−１）として再入力してフィードバックし、更に算出されたＰ2をＱｏ（ｎ）＝Ｐ2＊ｆ1（Ｐ2）におけるＰ2及びｆ1（Ｐ2）に代入することにより予測流出量Ｑｏ（ｎ−１）を算出し、必要流入量算定手段１４において、この流出量算定手段１２により算出された現在の予測流出量Ｑｏ（ｎ）を元に、吸引ポンプ３内の現在の圧力（Ｐ2）の変化に応じた目標値の圧力（Ｐｓｐ）とするのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を常時補正して算出する。この場合、このループの時間をできるだけ短く、具体的には、５ｍｓｅｃ（０．０５秒）程度として、圧力の変化に応じて常時瞬時に迅速に対応して、目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）を正確に算出して、処理チャンバ２内のガスの圧力を的確に所定の目標値（圧力設定点）に制御することができる。
【００７１】
このようにして算出された目標値の圧力に達するのに必要な処理チャンバ２内に流入させるべきガスの必要流入量（Ｑｉ）に基づいて、流入量調整手段１６により、バルブ４が、図４に示すように、バルブ４の開閉プレートのとある位置における開閉角度の度合い（θ）におけるバルブ４の固有のコンダクタンスが判明していることから（Ｃｖ＝ｆ2（θ））、これを逆算して、必要流入量（Ｑｉ）を確保するのに必要な特定のコンダクタンス（Ｃｖ）を得られるように、図示しない開閉プレートを所定の開閉角度の度合い（θ）に相当する位置に変位させる。これにより、処理チャンバ２内の圧力を目標値の圧力（Ｐｓｐ）に的確に制御する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、特に、半導体装置におけるエッチング装置やＣＶＤによる薄膜処理、ＰＶＤ、更には、フラットパネルディスプレイの製造等に使用される処理チャンバ等に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  半導体製造装置
２  処理チャンバ
３  吸引ポンプ
４  バルブ
５  コントローラー
６  圧力センサ
１０  圧力制御装置
１２  流出量算定手段
１４  必要流入量算定手段
１６  流入量調整手段
１８  設定手段
【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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