CH707338B1

CH707338B1 - Manomètre à membrane.

Info

Publication number: CH707338B1
Application number: CH00541/14A
Authority: CH
Inventors: Miyashita Haruzo
Original assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2017-10-31
Also published as: JPWO2013051198A1; US9383284B2; US20140208859A1; WO2013051198A1; JP5798194B2

Abstract

Un manomètre (G) inclut un premier détecteur (42) pour détecter une pression dans une première gamme, un deuxième détecteur (41) pour détecter une pression dans une deuxième gamme, et une unité de traitement (7) pour déterminer la valeur de pression basée sur des sorties du premier détecteur et du deuxième détecteur. Les première et deuxième gammes ont une gamme de chevauchement, la limite supérieure de la deuxième gamme est plus haute que celle de la première gamme, l’unité de traitement détermine une valeur de correction basée sur des sorties du premier détecteur et du deuxième détecteur quand la pression tombe dans la gamme de chevauchement, et l’unité de traitement détermine la valeur de pression basée sur la sortie du deuxième détecteur et la valeur de correction, lors de la mesure, en utilisant le deuxième détecteur, la pression dans la deuxième gamme, plus haute que celle de la première gamme de pression.

Description

Description Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un manomètre à membrane et, plus particulièrement, à un manomètre à membrane avec une gamme de mesure de pression élargie.

Art antérieur [0002] Dans un procédé de fabrication de composants électroniques ou de produits semi-conducteurs, la formation et la gravure de couches minces dans un dispositif à vide sont des procédés indispensables. Dans ce cas, il est habituel de procéder avec le procédé en gardant la pression interne de l’appareil à vide constante. En tant qu’instrument pour la mesure de la pression interne de l’appareil à vide pendant le procédé, un manomètre à membrane est souvent utilisé, lequel peut effectuer une mesure de pression précise indépendamment du type de gaz.

[0003] La fig. 10 est une vue représentant un exemple de la structure d’un manomètre à membrane (le document PTL 1) conventionnel. Un manomètre à membrane avec une telle structure de membrane possède une gamme de mesure de pression de deux à quatre ordres de grandeur. Cela est dû au fait que le montant de déplacement de la membrane est très petit du côté de la gamme à basse pression, et la variation de la membrane n’est pas proportionnelle à la pression du côté de la gamme à haute pression. Pour cette raison, lors de la mesure d’une gamme de pression plus large avec un tel manomètre à membrane, il est nécessaire d’effectuer la mesure de pression en préparant une pluralité de manomètres à membrane avec des gammes de mesure de pression différentes et en mesurant individuellement des tensions de sortie par les manomètres respectifs. Le manomètre à membrane divulgué dans le document PTL 1 inclut une électrode de correction 10 située à une position hors du centre de l’électrode à membrane 4 (l’élément de détection dépréssion du type à membrane) en faisant face à celle-ci. La capacité détectée par une électrode fixe 5 est corrigée par la capacité détectée par l’électrode de correction 10 afin de réduire l’influence de la température ambiante sur la mesure de pression. Cependant, même avec la fonction de cette électrode de correction, des fluctuations de tension de sortie en raison des fluctuations de température ambiante sont inévitables. Pour cette raison, le manomètre à membrane inclut un potentiomètre ou un interrupteur pour modifier le montant de fluctuation.

[0004] D’un autre côté, comme représenté sur la fig. 11, un manomètre à membrane avec deux éléments de détection de pression à membrane (le document PTL 2) est connu. Le manomètre à membrane divulgué dans le document PTL 2 est fabriqué par une technique de micro-usinage en utilisant une technique de procédé de fabrication de semi-conducteur. Une puce de détecteur à vide avec un substrat isolant 13 lié à un substrat en silicium 14 (composé par une structure élastique 8 et une structure rigide 11 ) a une taille d’environ plusieurs mm à plusieurs dizaines de mm et une épaisseur d’environ 1 mm. La combinaison des deux éléments de détection de pression à membrane avec les gammes de mesure différentes permet de mesurer une gamme de pression plus large avec un seul manomètre à membrane. Un manomètre à membrane comme celui divulgué dans le document PTL 2 est généralement configuré afin de corriger la capacité influencée par des fluctuations de température ambiante pour chaque élément de pression à membrane en utilisant les électrodes de correction prévues respectivement pour les deux éléments de détection de pression à membrane.

Liste de citations

Littérature brevet [0005] Le document PTL 1: brevet américain No. US 5 515 711 [0006] Le document PTL 2: publication du brevet japonais No. JP 2001-255 225 Résumé de l’invention Problème technique [0007] Cependant, puisque le manomètre à membrane divulgué dans le document PTL 2 inclut deux éléments de détection de pression à membrane, deux valeurs de pressions sont à mesurer dans la gamme où les éléments de détection de pression à membrane qui produisent les valeurs mesurées sont échangés. Pour cette raison, certains manomètres à membrane confient la sélection de la valeur mesurée à utiliser dans la gamme où les éléments de détection de pression à membrane sont échangés à l’utilisateur. Cependant, dans la gamme où les éléments de détection de pression à membrane sont échangés, puisque la précision de mesure de l’élément de détection de pression à membrane qui détecte la gamme de pression haute est inférieure, l’erreur dans la valeur mesurée est relativement grande. Pour résoudre un tel problème, il est proposé une méthode pour effectuer un calcul en faisant la moyenne de deux pressions mesurées dans la gamme d’échange ou de pondération et production de la valeur obtenue comme valeur mesurée. Cependant, une amélioration additionnelle est requise au niveau de la précision de mesure.

[0008] Il est un objet de la présente invention de mettre à disposition un manomètre à membrane dans lequel une pluralité d’éléments de détection de pression à membrane avec des différentes gammes de mesure de pression sont agencées dans un logement, et une bonne précision de mesure est obtenue dans la gamme où les éléments de détection de pression à membrane sont échangés.

Solution du problème [0009] Un manomètre à membrane selon la présente invention comprend un premier détecteur configuré pour mesurer la pression dans une première gamme de pression, un deuxième détecteur configuré pour mesurer la pression dans une deuxième gamme de pression, chacun desdits premier détecteur et deuxième détecteur étant configuré pour mesurer une pression relative à une pression de référence dans une chambre à pression de référence, et une unité de traitement qui est configurée pour déterminer la pression mesurée basée sur les sorties dudit premier détecteur et dudit deuxième détecteur, dans lequel la première gamme de pression et la deuxième gamme de pression ont une gamme de chevauchement, dans lequel la limite supérieure de la deuxième gamme de pression est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression, dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour déterminer une valeur de correction basée sur les sorties dudit premier détecteur et dudit deuxième détecteur quand la pression tombe dans la gamme de chevauchement, et dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour déterminer la valeur de pression basée sur la sortie dudit deuxième détecteur et sur la valeur de correction, lors de la mesure, en utilisant ledit deuxième détecteur, de la pression dans la deuxième gamme de pression, qui est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression.

Effets avantageux de l’invention [0010] La présente invention peut mettre à disposition un manomètre à membrane dans lequel une pluralité d’éléments de détection de pression à membrane avec des différentes gammes de détection de pression sont agencés dans un logement, et une bonne précision de mesure est obtenue dans une gamme où les éléments de détection de pression à membrane sont échangés.

[0011] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront apparents depuis la description suivante prise conjointement avec les dessins accompagnants. Il faut noter que les mêmes numéros de référence décrivent des composants identiques ou semblables tout au long des dessins accompagnants.

Brève description des dessins [0012] Les dessins accompagnants, qui sont insérés dans et constituent une partie de la description, illustrent des modes de réalisation exemplaires de l’invention et, avec la description, servent à expliquer les principes de la présente invention.

La fig. 1 est une vue schématique d’un manomètre à membrane selon un mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 2 est une vue schématique d’un manomètre à membrane selon un autre mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 3 est un schéma fonctionnel représentant la configuration systématique d’un manomètre à membrane G selon un mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 4 est un graphique représentant la relation entre les pressions mesurées et les valeurs numériques de capacités selon le mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 5 est un graphique représentant la relation entre les pressions mesurées par le manomètre à membrane et les signaux de sortie I/O selon le mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 6 est un graphique représentant la relation entre les pressions mesurées et les valeurs numériques de capacités selon le mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 7 est un graphique représentant la relation entre les pressions mesurées par le manomètre à membrane et les valeurs numériques de pression selon le mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 8 est un diagramme de flux pour le manomètre à membrane selon le mode de réalisation de la présente invention;

La fig. 9 est un diagramme de flux de traitement à l’étape S009 à la fig. 8;

La fig. 10 est une vue schématique représentant un exemple de la structure d’un manomètre à membrane conventionnel; et

La fig. 11 est une vue schématique représentant un autre exemple de la structure d’un manomètre à membrane conventionnel.

Description de modes de réalisation [0013] La fig. 1 représente un manomètre à membrane G selon un mode de réalisation de la présente invention. Le manomètre à membrane G inclut, comme principaux éléments constitutifs, un logement 3 dont l’espace interne communique avec un dispositif à vide 2, une unité de détection de pression à membrane 18 disposée dans le logement 3, et un circuit électrique 7 qui détecte la valeur produite par l’unité de détection de pression à membrane 18 comme la valeur de pression. Le logement 3 et une borne d’entrée électrique 9 séparent un espace du côté d’atmosphère et un espace du côté à vide l’un de l’autre. Des électrodes à membrane 41 et 42 de l’unité de détection de pression à membrane 18 sont agencées dans l’espace du côté à vide, et le circuit électrique 7 est agencé dans l’espace du côté d’atmosphère. Le circuit électrique 7 est connecté à un appareil de contrôle externe ou un appareil d’affichage par une borne de sortie électrique 12. Une borne de signal entrée/sortie (I/O) 17 produit, vers l’extérieur, une information indiquant si le signal de sortie électrique de la borne de sortie électrique 12 est la sortie mesurée par l’une ou l’autre des électrodes fixées 5a ou 5b.

[0014] Il est possible de fabriquer l’unité de détection de pression à membrane 18 par, par exemple, une technique de micro-usinage en utilisant une technique de procédé de fabrication de semi-conducteurs. La pluralité d’électrodes à membrane 41 et 42 est formée sur un seul substrat en silicium. Les électrodes à membrane 41 et 42 ont une sensibilité de détection par rapport aux gammes de pression différentes. La pluralité d’électrodes à membrane 41 et 42 a des surfaces différentes afin d’avoir des différentes gammes de détection de pression. Les électrodes fixes 5b et 5a sont agencées sur un substrat isolant 13 de manière à faire face aux électrodes à membrane 41 et 42, respectivement. Le manomètre détecte la pression basée sur les capacités entre les électrodes fixes 5b et 5a et les électrodes à membrane 41 et 42. L’électrode fixe 5a et l’électrode à membrane 42 constituent un élément de détection de pression à membrane (le détecteur du côté à pression basse ou le premier détecteur). L’électrode fixe 5b et l’électrode à membrane 41 constituent l’autre élément de détection de pression à membrane (le détecteur de gamme à pression haute ou le deuxième détecteur).

[0015] L’électrode à membrane 42 fonctionnant dans le cadre du détecteur du côté à pression basse (le premier détecteur) a une haute sensibilité dans la gamme de pression basse (la première gamme de pression). L’électrode à membrane 41 fonctionnant dans le cadre du détecteur de gamme à pression haute (le deuxième détecteur) a une haute sensibilité dans la gamme à pression haute (la deuxième gamme de pression). Bien que décrit plus tard, dans ce mode de réalisation, la gamme dans laquelle le détecteur du côté à pression basse produit les résultats de mesure de pression est de 0.01 Pa à 100 Pa, et la gamme dans laquelle le détecteur de gamme à pression haute produit les résultats de mesure de pression est de 100 Pa à 100 000 Pa. Il faut cependant noter que la gamme dans laquelle le détecteur du côté à pression basse et le détecteur de gamme à pression haute peuvent effectuer la mesure de pression (les première et deuxième gammes de pression) est plus large que la gamme dans laquelle chaque détecteur peut produire des résultats de mesure de pression. Les première et deuxième gammes de pression ont une zone de chevauchement.

[0016] La fig. 2 représente un manomètre à membrane G2 selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Le manomètre à membrane G2 diffère du manomètre à membrane G représenté à la fig. 1 en ce qu’il inclut deux éléments de détection de pression à membrane mutuellement séparés. Les éléments de détection de pression à membrane 22a et 22b sont respectivement formés sur les substrats en silicium 24a et 24b qui sont indépendants l’un de l’autre. Les électrodes à membrane 41a et 42a ont des épaisseurs différentes afin que les éléments de détection de pression à membrane 22a et 22b aient des gammes de détection de pression différentes. Il faut noter que les électrodes à membrane 41a et 42a peuvent avoir la même surface.

[0017] En référence à la fig. 2, on peut partir du principe que l’électrode à membrane 42a a une taille de 7 mm carrés, et que la distance entre l’électrode à membrane 42a et l’électrode fixe 5a est de 9 pm. Dans ce cas, si l’électrode à membrane 42a a une épaisseur de 22 pm, il est possible d’obtenir l’élément de détection de pression à membrane 22b avec une pression à pleine échelle de 100 Pa. De même, on peut partir du principe que l’électrode à membrane 41a a une taille de 7 mm carrés, que la distance entre l’électrode à membrane 41a et l’électrode fixe 5b est de 9 pm, et que l’électrode à membrane 41a a une épaisseur de 200 pm. Dans ce cas, il est possible d’obtenir l’élément de détection de pression à membrane 22a avec une pression à pleine échelle de 100 000 Pa. Bien que les éléments de détection de pression à membrane 22b et 22a puissent être fabriqués par une technique de micro-usinage, le même effet peut être obtenu en utilisant des éléments de détection de pression à membrane fabriqués par un processus d’usinage. Bien que le manomètre à membrane G ait été décrit en référence aux fig. 4 et 5, la description des «électrodes à membrane 41 et 42», qui a été faite en référence aux fig. 4 et 5, peut être lue comme celle des «électrodes à membrane 41a et 42a» du manomètre à membrane G2.

[0018] La fig. 3 est un schéma fonctionnel représentant la configuration systématique du manomètre à membrane G. Le circuit de contrôle pour le manomètre à membrane G inclut des éléments de détection de pression à membrane 32 et 33, des convertisseurs C/D 21, une unité centrale de traitement (CPU) 23, un détecteur de température 28, un appareil d’ajustement de pression de mesure 27, une mémoire 25, un convertisseur D/A 29, et une borne de sortie I/O 31. L’élément de détection de pression à membrane 32 a une structure de condensateur (le détecteur du côté à pression basse) constituée par l’électrode à membrane 42 et l’électrode fixe 5a dans le manomètre à membrane G. L’élément de détection de pression à membrane 33 a une structure de condensateur (le détecteur de gamme à pression haute) constituée par l’électrode à membrane 41 et l’électrode fixe 5b dans le manomètre à membrane G. D’un autre côté, dans le manomètre à membrane G2, l’élément de détection de pression à membrane 32 a une structure de condensateur constituée par l’électrode à membrane 42a et l’électrode fixe 5a, et l’élément de détection de pression à membrane 33 a une structure de condensateur constituée par l’électrode à membrane 41 a et l’électrode fixe 5b. Les convertisseurs C/D 21 sont prévus respectivement pour les éléments de détection de pression 32 et 33, et sont configurés afin de convertir les valeurs de capacité produites par les éléments de détection de pression 32 et 33 en valeurs numériques. La mémoire 25 est un dispositif de stockage permettant à l’unité centrale de traitement (CPU) 23 d’effectuer un accès en écriture et un accès en lecture. Le convertisseur D/A 29 convertit la valeur numérique produite par l’unité centrale de traitement (CPU) 23 en valeur analogique.

[0019] Les convertisseurs C/D 21 convertissent les signaux analogiques (les valeurs de capacité) produits par les éléments de détection de pression 32 et 33 en valeurs numériques (les valeurs numériques des valeurs de capacité) et les envoient à l’unité centrale de traitement (CPU) 23. L’unité centrale de traitement (CPU) 23 convertit la valeur numérique indiquant la valeur de capacité fournie par le convertisseur C/D 21 en la valeur numérique en indiquant la valeur de pression en effectuant un traitement basé sur la valeur mesurée obtenue par le détecteur de température 28 et les signaux du dispositif d’ajustement de pression mesurée 27 et la mémoire 25, et envoie la valeur numérique au convertisseur D/A 29. Le convertisseur D/A 29 produit un signal de sortie (la valeur de tension indiquant la valeur de pression) correspondant à la valeur numérique indiquant la valeur de pression d’entrée, comme valeur analogique, à la borne de sortie électrique 12. A ce moment, le convertisseur D/A 29 produit également des informations indiquant que la sortie de signal par la borne de sortie électrique 12 est la sortie mesurée par un élément spécifique entre les éléments de détection de pression 32 et 33 depuis la borne de sortie I/O 31 vers l’extérieur.

[0020] Le nombre d’électrodes à membrane 41 et 42 de l’élément de détection de pression à membrane 18 n’est pas limité à deux, et peut être de trois ou plus. Quand les éléments de détection de pression 32 et 33 produisent des valeurs de pression comme valeurs de capacité (la sortie du premier détecteur ou du deuxième détecteur), les éléments de détection de pression 32 et 33 sont connectés aux convertisseurs C/D 21 qui convertissent les valeurs de capacité en valeurs numériques. De plus, si les éléments de détection de pression 32 et 33 sont des éléments pour la production des valeurs de pression en tant que les valeurs de tension, les éléments de détection de pression 32 et 33 sont connectés aux convertisseurs A/D au lieu des convertisseurs C/D 21 afin de fournir des valeurs numériques indiquant des valeurs de tension à l’unité centrale de traitement (CPU) 23.

[0021] Des sorties des éléments de détection de pression 32 et 33 peuvent changer en raison de changements dans la température ambiante en plus de la pression. Pour cette raison, ce manomètre collecte les caractéristiques de sortie des valeurs numériques pour chaque température ambiante (détectée par le détecteur de température 28 à la fig. 3) des éléments de détection de pression 32 et 33 comme données à l’avance et stocke les données de caractéristique de température dans la mémoire 25. Il convient de noter que le dispositif d’ajustement de pression mesurée 27 sera décrit plus tard.

[0022] La fig. 4 est un graphique représentant la relation entre les pressions de mesure et les valeurs numériques des valeurs de capacité produites par chaque convertisseur C/D 21. En référence à la fig. 4, la caractéristique A indique la caractéristique de sortie d’un élément de détection de pression avec une pression à pleine échelle de 100 Pa, et la caractéristique B indique la caractéristique de sortie d’un élément de détection de pression à pleine échelle de 100000 Pa. Dans les manomètres à membrane G et G2, la caractéristique A indique la sortie depuis l’élément de détection de pression (le détecteur du côté à pression basse ou le premier détecteur) avec l’électrode fixe 5a, et la caractéristique B indique la sortie depuis l’élément de détection de pression (le détecteur de gamme à pression haute ou le deuxième détecteur) avec l’électrode fixe 5b. Dans la gamme avec la pression de mesure plus haute que 100 Pa, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 traite le signal de sortie (la valeur numérique de la capacité) indiquant la pression détectée par l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b avec la pression à pleine échelle de 100 000 Pa, générant de cette manière une valeur numérique indiquant la valeur de pression. Dans la gamme avec la pression de mesure plus basse que 100 Pa, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 traite le signal de sortie (la valeur numérique de la capacité) indiquant la pression détectée par l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5a avec la pression à pleine échelle de 100 Pa, générant de cette manière une valeur numérique indiquant la valeur de pression. Le convertisseur D/A 29 produit la valeur numérique indiquant la valeur de pression en tant que la valeur de tension (la valeur analogique) indiquant la valeur de sortie, par la borne de sortie. L’unité centrale de traitement (CPU) 23 corrige la valeur numérique indiquant la valeur de pression basée sur un signal indiquant la température fourni par le détecteur de température 28 et les données de caractéristiques de température dans la mémoire 25, et produit la valeur corrigée. C’est-à-dire, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit la valeur numérique indiquant la valeur de pression dont l’erreur en raison de la température ambiante est réduite. Le convertisseur D/A 29 produit de cette manière, par la borne de sortie, la valeur (la valeur de pression) dont l’erreur en raison de la température ambiante est réduite.

[0023] Comme résultat, le manomètre à membrane G a une caractéristique de tension de sortie de pression semblable à celle représentée à la fig. 4. Le manomètre à membrane G produit le signal de sortie I/O représenté à la fig. 5 par la borne de sortie I/O 31. Ce signal de sortie I/O indique que la borne de sortie du convertisseur D/A 29 a produit un résultat de détection d’un élément spécifique entre les éléments de détection de pression avec respectivement l’électrode fixe 5a et l’électrode fixe 5b. En référence à la fig. 5, la tension basse (Bas) indique le signal de sortie I/O quand le convertisseur D/A 29 a produit le résultat de détection (la première valeur de pression) de l’élément de détection de pression du côté à température basse (l’électrode fixe 5a). La tension haute (Haut) indique le signal de sortie I/O quand le convertisseur D/A 29 a produit le résultat de détection (la deuxième valeur de pression) de l’élément de détection de pression de gamme à pression haute (l’électrode fixe 5b). Il faut noter que les éléments de détection de pression indiqués par les signaux de sortie I/O peuvent être opposés à ceux décrits ci-dessus sans aucun problème.

[0024] La gamme E indiquée en gris à la fig. 4 indique la gamme dans laquelle des valeurs de pressions de détection (les valeurs numériques de capacités) des éléments de détection de pression 32 et 33, qui sont produits par le convertisseur D/A29, fluctuent quand la température ambiante fluctue de+10°C. Evidemment, des erreurs de mesure dans les pressions de mesure sont grandes en proximité de 100 Pa à 1000 Pa indiqués par la gamme Z à la fig. 4. De plus, l’élément de détection de pression de gamme à pression haute (l’électrode fixe 5b) peut effectuer la mesure de pression bien que des erreurs soient grandes dans la gamme de 100 Pa ou moins. C’est-à-dire, la zone de chevauchement de l’élément de détection de pression de gamme à pression haute et l’élément de détection de pression du côté de pression basse est une gamme égale à ou inférieure à 100 Pa (0 à 100 Pa). Le manomètre à membrane G est par conséquent configuré pour toujours corriger la valeur de pression de détection (la valeur numérique de la capacité ou la deuxième valeur de pression) de l’élément de détection de pression de gamme à pression haute (l’électrode fixe 5b) basée sur la valeur de pression de détection (la valeur numérique de la capacité ou la première valeur de pression) de l’élément de détection à pression basse (l’électrode fixe 5a) dans la gamme de pression de mesure égale à ou inférieure à 100 Pa.

[0025] La fig. 6 est un graphique représentant la relation entre les pressions de mesure et les valeurs numériques de capacité produites par l’unité centrale de traitement (CPU) 23. Le manomètre corrige la valeur numérique de la capacité de l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b basée sur la valeur numérique de la capacité de l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5a. Avec cette correction, comme représenté à la fig. 6, le manomètre à membrane G augmente la précision de la valeur de pression de détection (la valeur numérique de la capacité) de l’élément de détection de pression (l’électrode fixe 5b) sur la gamme à pression haute en proximité des valeurs de mesure de 100 Pa à 1000 Pa. Un agencement spécifique pour corriger la valeur de sortie de détection (la deuxième valeur de pression) de l’électrode fixe 5b sera décrit plus tard.

[0026] D’un autre côté, comme représenté à la fig. 7, le manomètre à membrane G peut être configuré de manière à faire que les valeurs numériques de pression produites par l’unité centrale de traitement (CPU) 23 aient une relation linéaire avec les valeurs logarithmiques de pression dans la gamme de mesure de pression entière. Plus spécifiquement, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit la valeur numérique de la pression après avoir converti le changement de pression en une tension de sortie d’un ordre de grandeur sur l’ordonnée à la fig. 4 (la valeur numérique de la capacité) dans le changement de tension de sortie de 0.5 V. Bien que la partie grise à la fig. 7 représente un exemple d’erreurs de mesure de pression provoquées par les fluctuations de température ambiante, puisque la fig. 7 représente des pressions calculées sur la base de la caractéristique à la fig. 6, l’augmentation de l’erreur de mesure de pression en proximité de 100 Pa à 1000 Pa représentée à la fig. 6 est éliminée.

[0027] Le dispositif d’ajustement de pression mesurée 27 (le moyen d’entrée extérieure) sera décrit ci-dessous. Le dispositif d’ajustement de pression mesurée 27 est un dispositif qui ajuste de manière forcée l’erreur de mesure de pression dans une région avec des mesures de pression basses égales à ou inférieures à 1/10 de la pression à pleine échelle du manomètre, et qui est connecté à l’unité centrale de traitement (CPU) 23 comme représenté à la fig. 3. Par exemple, le manomètre peut réduire l’erreur de mesure de pression à la mesure d’une pression de 1 Pa ou moins en ajustant la pression de mesure de 0.01 Pa ou moins pour régler de manière forcée la valeur numérique de la pression produite par l’unité centrale de traitement (CPU) 23 au convertisseur D/A 29 de 0 à 0.001 V. Plus spécifiquement, à la réception d’un signal du dispositif d’ajustement de mesure de pression 27, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 ajuste la valeur numérique de la sortie de pression du convertisseur D/A 29 de 0 à 0.001 V. La condition pour que le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 produise un signal à l’unité centrale de traitement (CPU) 23 est, par exemple, le moment où l’utilisateur appuie sur un poussoir prévu sur le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27.

[0028] C’est-à-dire, le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 est un dispositif qui est utilisé par l’utilisateur pour régler de manière forcée la pression mesurée depuis l’extérieur. Si, par exemple, une erreur s’est produite concernant le point initial du manomètre à membrane G, l’utilisateur évacue la chambre à vide à une pression suffisamment basse et presse le poussoir ou ajuste un trimmer et réinitialise de manière forcée la valeur mesurée de pression du détecteur du côté à pression basse (l’électrode à membrane 42) à une pression mesurée prédéterminée. Puisque le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 est configuré afin d’inclure le poussoir, l’utilisateur peut ajuster facilement le point initial. Ceci améliore l’utilisabilité.

[0029] Quand la pression est de 0.01 Pa ou moins, il est possible de la détecter en utilisant, par exemple, un vacuomètre pour la mesure des pressions à vide hautes telle qu’un manomètre B-A. Dans certains cas, il est possible d’estimer ou de mesurer le moment pris pour régler la pression à 0.01 Pa ou moins basé sur l’agencement du système d’évacuation et la taille de la chambre à vide, et d’agencer le poussoir pour qu’il puisse être pressé pendant ce moment. Evidemment, le manomètre peut être configuré de manière à faire que le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 produise un signal à l’unité centrale de traitement (CPU) 23 quand le vacuomètre détecte que la pression devient un 0.01 Pa ou moins.

[0030] La tension de sortie du manomètre à membrane G peut être une valeur négative dans une gamme à pression basse. C’est-à-dire, la valeur de tension de sortie depuis le manomètre à membrane G devient une sortie négative dans la gamme de pression avec la pression de 0.1 Pa ou moins, et le manomètre peut indiquer un résultat de mesure irréaliste (une pression mesurée négative). Pour cette raison, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 peut être configurée de manière à actionner le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 pour corriger, suite aux calculs de la valeur mesurée de pression comme valeur négative, l’erreur entre sa valeur de pression actuelle et la mesure de pression en convertissant de manière forcée la pression mesurée en une valeur positive (par exemple, 0.0001 Pa) aussi proche que possible de zéro.

[0031] Un agencement pour corriger la valeur de sortie de détection de l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b sera décrit ensuite. La fig. 8 est un diagramme de flux pour corriger la valeur de sortie de détection de l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b. Il faut noter que dans la description en référence à la fig. 8, la «valeur mesurée de pression» est, par exemple, la valeur de sortie de détection (la valeur numérique de la capacité), et est la valeur (les première et deuxième valeurs de pression) proportionnelle aux capacités des électrodes fixes 5a et 5b. Quand le manomètre à membrane G démarre la mesure (étape S001), l’unité centrale de traitement (CPU) 23 détermine à l’étape S002 si le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 (le moyen d’entrée extérieure) a émis une instruction. Si OUI à l’étape S002, le processus avance à l’étape S003. A l’étape S003, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 règle de manière forcée la valeur mesurée de pression du détecteur du côté à pression basse (l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5a) vers la valeur réglée de pression prédéterminée, stocke la valeur réglée de pression prédéterminée dans la mémoire 25, et produit la valeur mesurée de pression au dispositif d’affichage, à un ordinateur personnel, ou semblable à l’étape S004.

[0032] Un cas dans lequel le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 est utilisé comme moyen de réglage du point initial sera décrit ci-dessous. Si la valeur réglée de pression prédéterminée est de 0.01 Pa, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit la valeur mesurée de pression du détecteur du côté à pression basse (l’électrode fixe 5a) en tant que la valeur numérique de la pression correspondant à 0.01 Pa à l’étape S004. Dans ce mode de réalisation, quand le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 s’active, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit la valeur numérique de la pression correspondant à 0.01 Pa au convertisseur D/A, et stocke la valeur mesurée de pression par le détecteur du côté à pression basse (l’électrode fixe 5a) au moment en tant que la valeur mesurée de pression correspondant à 0.01 Pa dans la mémoire 25. Dans le mode de réalisation, la valeur réglée de pression prédéterminée est de 0.01 Pa. Evidemment, cependant, cette valeur peut être réglée à 0 Pa ou 0.001 Pa. En utilisant le dispositif d’ajustement de mesure de pression 27 comme un moyen autre que le moyen de réglage du point initial, l’utilisateur change cette valeur de réglage de pression prédéterminée.

[0033] Si NON à l’étape S002, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 détermine à l’étape S005 si la valeur mesurée de pression par le détecteur du côté à pression basse (l’électrode fixe 5a) est égale à ou inférieure à la pleine échelle (100 Pa). Si OUI à l’étape S005, le processus avance à l’étape S006. A l’étape S006, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 stocke, dans la mémoire 25, la valeur de correction (la valeur de signal correspondant à la différence de pression) qui est calculée par (a) la valeur de pression calculée depuis la valeur mesurée de pression par l’élément de détection de pression (le détecteur de gamme à pression haute ou le deuxième détecteur) avec l’électrode fixe 5b et (b) la valeur mesurée de pression par l’élément de détection de pression (le détecteur du côté à pression basse ou le premier détecteur) avec l’électrode fixe 5a. A l’étape S009 (décrite plus tard), l’unité centrale de traitement (CPU) 23 corrige la valeur mesurée de pression par le détecteur de gamme à pression haute (l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b) en utilisant la valeur de correction et la valeur mesurée de pression par le détecteur du côté à pression basse à l’étape S005. Plus spécifiquement, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 corrige la valeur mesurée de pression par le détecteur de gamme à pression haute en lui ajoutant la valeur de correction. A l’étape S007, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit la valeur numérique de la pression correspondant à la valeur mesurée de pression par le détecteur du côté à pression basse (l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5a). A l’étape S007, puisque l’unité centrale de traitement (CPU) 23 se réfère aux données du détecteur de température 25 et aux données dans la mémoire, la valeur numérique de la pression produite par l’unité centrale de traitement (CPU) 23 a subi une correction de l’influence de la température ambiante.

[0034] Si NON à l’étape S005, le processus avance à l’étape S008. A l’étape S008, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 détermine si la valeur mesurée de pression par le détecteur de gamme à pression haute (l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b) est égale à ou inférieure à la pleine échelle (100 000 Pa). Si OUI à l’étape S008, le processus avance à l’étape S009. A l’étape S009, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 corrige la pression mesurée calculée depuis la valeur mesurée de pression par le détecteur de gamme à pression haute (l’électrode fixe 5b) en utilisant la valeur de correction stockée dans la mémoire 25 à l’étape S006, et produit la valeur obtenue par la borne de sortie du convertisseur D/A 29. Si NON à l’étape S008, le processus avance à l’étape S010. A l’étape S010, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 produit un signal hors-gamme ou la valeur de pression de mesure par le détecteur de gamme à pression haute. Il faut noter que l’unité centrale de traitement (CPU) 23 exécute toujours à plusieurs reprises le traitement représenté dans le diagramme de flux ci-dessus (étape S001 à FIN).

[0035] Le traitement de correction à l’étape S009 sera décrit ci-dessous en référence à la fig. 9. La fig. 9 est un diagramme de flux pour le traitement à l’étape S009. Premièrement, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 lit la valeur D1 produite par le convertisseur C/D 21 connecté au détecteur de gamme à pression haute (l’élément de détection de pression avec l’électrode fixe 5b) 33 (étape S102). L’unité centrale de traitement (CPU) 23 lit ensuite la valeur de sortie D2 du détecteur de température 28 et la valeur de correction 5 stockée dans la mémoire 25 (étapes S103 et S104). L’unité centrale de traitement (CPU) 23 calcule la valeur de pression basée sur les valeurs de D1, D2, et δ (étape S105), et produit la valeur de pression à l’extérieur par le convertisseur D/A 29 (étape S106). Dans ce cas, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 écrase la mémoire 25 avec la dernière valeur de correction δ chaque fois que le détecteur du côté à pression basse 32 s’active. C’est-à-dire, l’unité centrale de traitement (CPU) 23 actualise la valeur de correction δ chaque fois que la pression dans l’atmosphère de mesure diminue vers la gamme de mesure de pression du détecteur du côté à pression basse 32, et donc la valeur mesurée de pression dans la gamme de pression dans laquelle le détecteur de gamme à pression haute 33 s’active, devient stable et précise.

[0036] Un agencement spécifique pour corriger la pression mesurée par le détecteur de gamme de pression haute 33 sera décrit ensuite. Comme décrit ci-dessus, la valeur de correction (la valeur de signal) δ est la valeur qui est la valeur d’un signal qui doit être produit par le détecteur de gamme à pression haute 33 et qui correspond à la différence entre (a) la pression mesurée calculée depuis la valeur de pression mesurée par le détecteur du côté à pression basse 32 quand le détecteur 32 effectue la mesure pour une pression arbitraire dans la gamme de mesure de pression du détecteur du côté à pression basse 32, et (b) la pression mesurée calculée depuis la valeur de pression mesurée par le détecteur de gamme à pression haute 33 quand le détecteur 33 effectue une mesure pour la pression arbitraire. La procédure pour l’acquisition de la valeur de correction δ sera décrite. Premièrement, la valeur de pression convertie depuis la valeur numérique (la valeur numérique de la capacité) produite par le convertisseur C/D 21 pour le détecteur du côté à pression basse 32 est déterminée en tant que la valeur de pression mesurée (la première valeur de pression) par le détecteur du côté à pression basse 32. D’un autre côté, la valeur de pression convertie depuis la valeur numérique (la valeur numérique de la capacité) produite par le convertisseur C/D 21 pour le détecteur de gamme à pression haute 33 est déterminée en tant que la valeur de pression mesurée (la deuxième valeur de pression) par le détecteur de gamme à pression haute 33. L’unité centrale de traitement (CPU) 23 acquiert la différence entre la valeur de pression mesurée par le détecteur du côté à pression basse 32 et la valeur de pression mesurée par le détecteur de gamme à pression haute 33. La valeur de correction (la valeur de signal) 5 est la valeur obtenue en convertissant la différence entre la valeur de pression mesurée par le détecteur du côté à pression basse 32 et la valeur de pression mesurée par le détecteur de gamme à pression haute 33 en une valeur numérique produite par le détecteur de gamme à pression haute 33.

[0037] Bien que la pression (la pression prédéterminée) mesurée au moment de l’acquisition de la valeur de correction (la valeur de signal) δ puisse être une pression arbitraire dans la gamme de mesure de pression (la première gamme de pression) du détecteur du côté à pression basse 32, la pression est préférablement une valeur en proximité de la pression à laquelle le détecteur du côté à pression basse 32 est échangé contre le détecteur de gamme à pression haute 33, c’est-à-dire, une valeur à proximité de la limite supérieure de la gamme de mesure de pression du détecteur du côté à pression basse 32. Cela est dû au fait que l’erreur de mesure dans le détecteur de gamme à pression haute 33 peut être diminuée. Il faut noter que puisque la gamme de mesure de pression du détecteur du côté à pression basse 32 dans ce mode de réalisation est de 100 Pa ou moins, la pression (la pression prédéterminée) mesurée au moment de l’acquisition de la valeur de correction δ est préférablement de 100 Pa. Ceci rend possible de diminuer l’erreur dans le détecteur de gamme à pression haute 33 à la pression (100 Pa) à laquelle la valeur qui sera produite par le convertisseur D/A 29 est échangée de la valeur mesurée basée sur le détecteur du côté à pression basse 32 à la valeur mesurée basée sur le détecteur de gamme à pression haute 33.

[0038] Ce mode de réalisation a illustré le cas dans lequel le nombre d’éléments de détection de pression (les structures de condensateur constituées par les électrodes à membrane et les électrodes fixes) est de deux. La présente invention peut être appliquée à un agencement avec trois ou plus électrodes à membrane, qui peuvent obtenir plus précisément la pression dans une gamme plus large.

[0039] Grâce au manomètre à membrane selon la présente invention, puisque la pression de mesure pour l’acquisition de la valeur de correction peut être une pression arbitraire dans la gamme de pression de mesure du détecteur du côté à pression basse, le manomètre peut être configuré de manière à faciliter l’opération d’acquisition de valeur de correction et assurer une haute précision dans toute la gamme à pression haute avec un agencement de dispositif relativement simple. En outre, il est possible de faciliter l’opération de correction en acquérant automatiquement une valeur de correction quand la pression dans un espace qui est mesuré par le manomètre à membrane de la présente invention passe par la pression (100 Pa dans le mode de réalisation ci-dessus) auquel la valeur mesurée basée sur le détecteur du côté à pression basse est échangée à la valeur mesurée basée sur le détecteur de gamme à pression haute. Ceci rend possible de fournir un manomètre à membrane facile d’utilisation.

[0040] Un seul manomètre à membrane selon la présente invention peut mesurer la pression dans une gamme large. Il est possible de corriger l’erreur de mesure en raison de fluctuations de la température ambiante. De plus, l’utilisation du dispositif d’ajustement de pression mesurée 27 peut empêcher la pression mesurée de devenir une valeur négative et d’ajuster la valeur de tension de sortie.

[0041] La présente invention n’est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus et différents changements et modifications peuvent être faites dans l’esprit et la portée de la présente invention. Par conséquent, pour informer le public de la portée de la présente invention, les revendications suivantes sont faites.

[0042] Cette demande revendique la priorité de la demande de brevet japonais No. JP 2011-220 565 déposée le 5 octobre 2011, qui est introduite ici en référence.

Claims

Liste des signes de référence [0043] G, G2: manomètre à membrane, 1: chambre de pression de référence, 2: dispositif à vide, 3: logement, 4, 4a, 41,42, 41a, 42a: électrode à membrane; 5: électrode fixe; 6: getter, 7: circuit électrique, 8: structure élastique, 9: câblage conducteur, 10: électrode de correction, 11: structure rigide, 12: borne de sortie électrique, 13: substrat isolant, 14, 24: substrat en silicium, 15: structure de projection, 16: pastille d’électrode, 17: borne de sortie I/O, 18, 22: élément de détection de pression à membrane, 19: borne d’entrée, 21: convertisseur C/D, 23: unité centrale de traitement (CPU), 25: mémoire, 27: dispositif d’ajustement de pression mesurée, 28: détecteur de température, 29: convertisseur D/A, 31: borne de sortie I/O, 32, 33: élément de détection de pression Revendications

1. Manomètre à membrane (G), comprenant: un premier détecteur (42) configuré pour détecter la pression dans une première gamme de pression; un deuxième détecteur (41) configuré pour détecter la pression dans une deuxième gamme de pression, chacun desdits premier détecteur et deuxième détecteur étant configuré pour mesurer une pression relative à une pression de référence dans une chambre à pression de référence; et une unité de traitement (23) qui est configurée pour déterminer la pression mesurée basée sur les sorties dudit premier détecteur et dudit deuxième détecteur, dans lequel la première gamme de pression et la deuxième gamme de pression ont une gamme de chevauchement, dans lequel la limite supérieure de la deuxième gamme de pression est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression, dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour déterminer une valeur de correction basée sur les sorties dudit premier détecteur et dudit deuxième détecteur quand la pression tombe dans la gamme de chevauchement, et dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour déterminer la valeur de pression basée sur la sortie dudit deuxième détecteur et sur la valeur de correction, lors de la mesure, en utilisant ledit deuxième détecteur, de la pression dans la deuxième gamme de pression, qui est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression.
2. Manomètre à membrane (G) selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour déterminer une première valeur de pression mesurée correspondant à un signal produit par ledit premier détecteur et une deuxième valeur de pression mesurée correspondant à un signal produit par ledit deuxième détecteur, et pour calculer une valeur de signal qui est la valeur du signal qui est à produire par ledit deuxième détecteur et qui correspond à la différence entre la première valeur de pression mesurée et la deuxième valeur de pression mesurée, quand ledit premier détecteur et ledit deuxième détecteur effectuent la détection dans la gamme de chevauchement, et dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour produire une valeur de pression mesurée correspondant à un signal obtenu en ajoutant ladite valeur de signal à un signal produit par ledit deuxième détecteur, lors de la mesure de la pression dans la deuxième gamme de pression qui est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression.
3. Manomètre à membrane (G) selon la revendication 2, dans lequel ledit premier détecteur et ledit deuxième détecteur sont configurés pour détecter les pressions à la limite supérieure de la première gamme de pression de manière à ce que ladite unité de traitement détermine la première valeur de pression et la deuxième valeur de pression à base des sorties dudit premier détecteur et dudit deuxième détecteur.
4. Manomètre à membrane (G) selon la revendication 2, comprenant en outre une unité d’entrée extérieure connecté à ladite unité de traitement, dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour effectuer une opération de réglage de sorte qu’une valeur de pression mesurée prédéterminée soit déterminée pour être sortie lorsqu’un signal est sorti dudit premier détecteur, qui est semblable à une sortie de signal dudit premier détecteur au moment de la réception d’un signal produit par ladite unité d’entrée extérieure.
5. Manomètre à membrane (G) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant en outre une unité de stockage connecté à ladite unité de traitement, dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour stocker, dans ladite unité de stockage, la valeur de signal dudit deuxième détecteur, qui correspond à la différence, et dans lequel ladite unité de traitement est configurée pour lire la valeur de signal de ladite unité de stockage et pour ajouter la valeur de signal à une sortie par ledit deuxième détecteur, lors de la mesure de la pression dans la deuxième gamme de pression qui est plus haute que la limite supérieure de la première gamme de pression.
6. Manomètre à membrane (G) selon la revendication 5, dans lequel l’unité de traitement est configurée pour écraser la valeur de signal qui était stockée dans ladite unité de stockage par une nouvelle valeur de signal quand une nouvelle valeur de signal doit être stockée dans ladite unité de stockage.