JP2000028465A - 水晶真空計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象である真空チャンバの電位が不安定
になってもその影響を受けず、安定して正確な測定を行
うことができ、水晶振動子の交換やクリーニングを行え
る水晶真空計を提供する。 【解決手段】 真空チャンバ11につながる測定容器13内
に配置される水晶振動子17を備え、水晶振動子に通電し
て共振を起こし水晶振動子の共振インピーダンスの変化
を検出して真空容器の内部の圧力変化を測定するように
構成され、水晶振動子は測定容器内で絶縁碍子14を介し
て取り付けられたシールド15の中に配置されかつ真空チ
ャンバから絶縁され、シールドはアース電位に保持され
るように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶真空計に関し、
特に、水晶振動子における共振インピーダンスの変化を
応用して真空圧力を測定する水晶真空計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水晶真空計の構成例を図４に示
す。水晶真空計は、一端に大径開口部４１ａと他端に小
径開口部４１ｂを有するほぼ筒型の金属製真空容器４１
と、この真空容器４１の内部空間に配置される水晶振動
子４２とから構成される。真空容器４１の大径開口部４
１ａは絶縁碍子４３が取り付けられて真空封止され、小
径開口部４１ｂにはダストフィルタ４４が取り付けられ
る。真空容器４１の内部空間はダストフィルタ４４を設
けた小径開口部４１ｂを介して外部と通じている。ダス
トフィルタ４４は、真空容器４１の内部空間にごみが侵
入するのを防止する。真空容器４１内に配置された水晶
振動子４２は、その一対のリード線４５が絶縁碍子４３
に取り付けられることにより固定される。リード線４５
は絶縁碍子４３を通して外部に引き出される。リード線
４５を介して水晶振動子４２に通電が行われる。真空容
器４１の小径開口部４１ｂにはフランジ４６が取り付け
られる。水晶真空計はフランジ４６によって真空チャン
バに固定され、真空容器４１の内部空間は小径開口部４
１ｂを通して真空チャンバの内部空間と通じるように構
成される。通常、真空容器４１はフランジ４６を介し真
空チャンバを通してアースに接続されるので、水晶振動
子４２はアース電位の真空容器４１とダストフィルタ４
４に囲まれ、外部から飛来する電磁輻射やプラズマから
飛来する荷電粒子等にさらされず、外部ノイズからシー
ルドされた構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成を有する従来
の水晶真空計によれば、水晶振動子４２を収容する金属
製真空容器４１が真空チャンバに接続されているため、
真空チャンバ内で異常放電等が生じて真空チャンバの電
位が不安定になると、水晶振動子４２のインピーダンス
測定でノイズの影響が現れるという問題がある。特に、
低い真空圧力の測定では検出信号のレベルが小さくなる
ので、相対的に誤差が大きくなるという問題が起きる。

【０００４】さらに従来の水晶真空計の構造によれば、
真空容器４１の内部の水晶振動子４２が汚染された場合
に、水晶振動子のみを交換できないという問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、測定対象である真空チャンバの電位が不安定
になってもその影響を受けず、水晶振動子の交換やクリ
ーニングを行うことのできる水晶真空計を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
水晶真空計は、上記目的を達成するために、次のように
構成される。第１の水晶真空計（請求項１に対応）は、
真空容器につながる測定容器内に配置される水晶振動子
を備え、水晶振動子に通電して共振を起こし水晶振動子
の共振インピーダンスの変化を検出して真空容器の内部
の圧力変化を測定するように構成され、さらに、上記水
晶振動子は測定容器内で絶縁体を介して取り付けられた
シールド部材の中に配置されかつ真空容器から絶縁さ
れ、シールド部材はアース電位に保持されるように構成
される。上記構成では、測定容器の内部で水晶振動子を
アース電位に保持されたシールド部材の中に設けるよう
にしたため、真空容器自体の電位で変動が生じたとして
もその影響が水晶振動子に及ぶのを防止でき、水晶振動
子の動作を安定化することが可能となる。第２の水晶真
空計（請求項２に対応）は、上記の構成において、シー
ルド部材は、絶縁体に固定された第１部材と、この第１
部材に取付け・取外し自在な第２部材とから構成され
る。上記測定容器は本来的に真空容器に対して取付け・
取外しが自在に行える構造であり、従って上記構造によ
れば、水晶振動子が汚れた場合には、測定容器を取り外
し、さらにシールド部材の第２部材を取り外すことによ
り、水晶振動子を交換したりまたはクリーニングするこ
とが可能となる。第３の水晶真空計（請求項３に対応）
は、上記の各構成において、シールド部材の真空容器側
の端部にダストフィルタを設けるように構成される。ダ
ストフィルタを設けたため、真空容器の内部から飛来す
るダストパーティクルが水晶振動子へ到達するのを阻止
することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【０００８】図１は本発明に係る水晶真空計の第１の実
施形態を示す。１１は、内部空間が測定対象となってい
る真空チャンバの一部を示す。１１ａは真空チャンバ１
１を形成する容器に形成された測定用開口部である。金
属製の真空チャンバ１１の容器はアース１２によりアー
ス電位に保持される。真空チャンバ１１の測定用開口部
１１ａに、水晶真空計の測定容器１３が取り付けられ
る。測定容器１３は、金属製であり、結合され一体化さ
れたフランジ１３ａと筒部１３ｂから構成され、フラン
ジ１３ａは測定用開口部１１ａの端部に結合され、筒部
１３ｂの外側端は絶縁碍子１４によって真空封止されて
いる。真空チャンバ１１の測定開口部１１ａと測定容器
１３のフランジ１３ａとの結合は真空封止の状態を維持
してボルト等（図示せず）で行われ、測定開口部１１ａ
に対して測定容器１３を自在に取付け・取外しすること
ができる。筒部１３ｂの外側端を真空封止する絶縁碍子
１４は、円筒状のシールド１５の外側に位置するリング
状の外側部材１４ａと、シールド１５の内側に位置する
内側部材１４ｂとからなる。円筒状シールド１５と筒部
１１ａは同軸的位置関係にある。円筒状シールド１５は
外側端は、測定容器１３の筒部１３ｂの外側端の絶縁碍
子１４に固定され、さらに外部へ延設されている。シー
ルド１５の真空側端部は、真空チャンバ１１の測定用開
口部１１ａの内部へ挿入された状態で配置され、さらに
当該端部の開口部にはダストフィルタ１６が設けられ
る。

【０００９】シールド１５の内部に水晶振動子１７が配
置される。水晶振動子１７から延びた一対のリード線１
８は絶縁碍子１４の内側部材１４ｂから外部へ引き出さ
れている。水晶振動子１７は、内側部材１４ｂで真空封
止されたシールド１５の中に設けられ、このシールド１
５で囲まれている。外部に延設されたシールド１５の端
部、および外部に引き出されたリード線１８は、コネク
タ１９およびケーブル２０を介して制御回路２１に導か
れる。シールド１５の外側端部は制御回路２１のアース
２１ａに接続されている。

【００１０】上記構成では、真空チャンバ１１の内部の
真空度は、測定開口部１１ａに設けられた水晶振動子１
７における共振インピーダンスの変化を制御回路２１で
検出することによって測定される。水晶振動子１７は円
筒状シールド１５の中に設けられ、かつ円筒状シールド
１５は制御回路２１側のアース端子に接続することによ
りアース電位に保たれるので、真空チャンバ１１の容器
電位がプラズマや異常放電によって大きく変化しても、
その影響が水晶振動子１７に与えられず、それ故に水晶
振動子１７による測定値にノイズに含まれることなく、
正確な測定を行うことができる。

【００１１】また上記の水晶真空計では、測定容器１３
がシールドの役目を果たす必要がないので、測定容器を
軸方向に短くすることができ、コンパクトな形態を有す
る真空計を作ることができる。

【００１２】図２は本発明に係る水晶真空計の第２の実
施形態を示す。図２では水晶真空計の部分のみを示して
いる。図２において、図１で示した要素と実質的に同一
の要素には同一の符号を付している。この実施形態によ
る水晶真空計において、測定容器１３はフランジ１３ａ
と筒部１３ｂからなり、筒部１３ｂに設けた絶縁碍子１
４に、ダストフィルタ１６を備えた円筒状シールド１５
が設けられる。シールド１５は、絶縁碍子１４に固定さ
れる第１シールド１５ａと、第１シールド１５ａの外径
よりも大きな内径を有し、第１シールド１５ａにはめ込
むことにより自在に取付け・取外しできる第２シールド
１５ｂとからなる。すなわちシールド１５は第１シール
ド１５ａと第２シールド１５ｂの２つの部分に分割でき
る構造となっている。水晶振動子１７はシールド１５の
内部に設けられる。その他の構成は第１実施形態で説明
した構成と同じである。

【００１３】第２の実施形態による水晶真空計では、シ
ールド１５内の水晶振動子１７が汚染されたときに、測
定容器１３を測定用開口部１１ａから取り外し、シール
ド１５で第２シールド１５ｂを第１シールド１５ａから
取り外すことにより、水晶振動子１７を露出させ、交換
やクリーニングを行うことができる。その他の利点につ
いては前述の第１実施形態と同じである。

【００１４】図３は本発明に係る水晶真空計の第３の実
施形態を示す。図３は水晶真空計の部分のみを示してい
る。図３において、図１で示した要素と実質的に同一の
要素には同一の符号を付している。この実施形態による
水晶真空計は、一端に大径開口部２２ａと他端に小径開
口部２２ｂを有する筒型の金属製容器２２を備える。容
器２２の大径開口部２２ａは絶縁碍子１４が取り付けら
れて真空封止され、この絶縁碍子１４に、ダストフィル
タ１６を備えた円筒状シールド１５を設けている。水晶
振動子１７はシールド１５の内部に設けられる。容器２
２の小径開口部２２ｂにはフランジ２３が設けられてい
る。フランジ２３が、真空チャンバの上記測定開口部１
１ａに取り付けらる。その他の構成は第１実施形態の構
成と同じである。

【００１５】上記第３実施形態による水晶真空計でも、
水晶振動子１７がアース電位に保持されたシールド１５
の内部に配置された構造を有するため、真空チャンバに
結合される容器２２で電位の変動が生じたとしても、そ
の影響を受けることはない。また見方を変えると、水晶
振動子１７はシールド１５と容器２２によって二重に保
護されることになるから、容器２２の電位が安定してい
る場合には外部からのノイズに対していっそう安定な測
定を行うことができる。

【００１６】本発明の水晶真空計によれば、例えばスパ
ッタ装置、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置
などのように真空チャンバ１１が高周波電源の帰還電路
として使用される場合、あるいは真空チャンバの電位が
不安定な場合に、低圧側について安定した測定を行うこ
とができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、真空容器につながる測定容器内に配置される水晶
振動子を備え、水晶振動子に通電して共振を起こし水晶
振動子の共振インピーダンスの変化を検出して真空容器
の内部の圧力変化を測定する水晶真空計において、水晶
振動子を取り囲むシールドを設け、このシールドをアー
ス電位に保持するように構成したため、測定対象である
チャンバの容器電位が不安定になってもその影響を受け
ず、安定して正確な圧力測定を行うことができる。また
シールドを２つ部材で構成し、一方の部材を取付け・取
外し自在の構造とすることにより水晶振動子を容易に露
出させることができるようにしたため、水晶振動子が汚
れた場合に、この水晶振動子の交換やクリーニングを行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水晶真空計の第１実施形態を示す
縦断面図である。

【図２】本発明に係る水晶真空計の第２実施形態を示す
縦断面図である。

【図３】本発明に係る水晶真空計の第３実施形態を示す
縦断面図である。

【図４】従来の水晶真空計の一例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 真空チャンバ １１ａ 測定用開口部 １３ 測定容器 １４ 絶縁碍子 １５ シールド １５ａ 第１シールド １５ｂ 第２シールド １６ ダストフィルタ １７ 水晶振動子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器につながる測定容器内に配置さ
   れる水晶振動子を備え、前記水晶振動子に通電して共振
   を起こし前記水晶振動子の共振インピーダンスの変化を
   検出して前記真空容器の内部の圧力変化を測定する水晶
   真空計において、 前記水晶振動子は前記測定容器に絶縁体を介して取り付
   けられたシールド部材の中に配置されかつ前記真空容器
   から絶縁され、前記シールド部材はアース電位に保持さ
   れることを特徴とする水晶真空計。
2. 【請求項２】 前記シールド部材は、前記絶縁体に固定
   される第１部材と、この第１部材に取付け・取外し自在
   な第２部材とからなることを特徴とする請求項１記載の
   水晶真空計。
3. 【請求項３】 前記シールド部材の前記真空容器側の端
   部にダストフィルタを設けたことを特徴とする請求項１
   または２記載の水晶真空計。