JP2014137275A - 圧力測定器及びその圧力測定器を備える基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムに固体が付着した場合でも、付着した固体によって作用する応力がダイヤフラムの変形に与える影響を軽減することができる圧力測定器を提供する。
【解決手段】基準圧力室１０Ａを内部に備える検出部２１と、ダイヤフラム１０と測定圧力室１０Ｂとを連通する連通部２２と、検出部２１と連通部２２との間に配置され、略円環形状の通路を形成する円環流路形成部２３とを有し、検出部２１は円筒形状の内部にダイヤフラム１０を配置され、連通部２２は、検出部の該円筒形状の内径より小さい内径を有する円管形状であり、測定圧力室の気体を略円環形状の通路に流入させ、円環流路形成部２３は、連通部から流入する気体を略円環形状の通路に通過させ、通過させた気体をダイヤフラムの側面に供給し、略円環形状の通路はダイヤフラムの変位量の微分値が最大値となる位置と対向する位置に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力測定器、又は、その圧力測定器を備える基板処理装置に関する。

基準圧力室と測定圧力室との境界にダイヤフラム（例えば隔膜式センサ）を配置し、基準圧力室と測定圧力室との圧力差で変形したダイヤフラムの変形量に基づいて、測定圧力室の圧力を測定する圧力測定器（所謂、ダイヤフラム式測定器）が知られている。圧力測定器のダイヤフラムには、変形可能な弾性体（例えば薄膜など）が用いられる。圧力測定器では、ダイヤフラムにパーティクル、反応生成物等が付着すると、付着したパーティクル等によってダイヤフラムに応力が作用し（例えば図１のｆ１又はｆ２）、ダイヤフラム（図１のＴｄ）の変形量（撓み量）に影響を与える。

特許文献１では、ダイヤフラムの表面に複数のＴ字状の突起物を形成して、Ｔ字状の突起物で気体中のパーティクル等を捕捉する技術を開示している。

特表２００９−５２４０２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ダイヤフラムに付着するパーティクル等を低減することができるが、複数のＴ字状の突起物を形成するため、ダイヤフラムの表面の構造が複雑となる。また、特許文献１に開示されている技術では、気体中に含まれる固体（パーティクルなど）をダイヤフラムの表面に形成したＴ字状の突起物で捕捉することができるが、ダイヤフラムの表面で析出される析出物（付着物）を捕捉することができない場合がある。

例えば原子層成膜（ＡＬＤ）法（又は、分子層成膜（ＭＬＤ）法）を用いて基板処理する場合で、圧力測定器を用いて処理室内の圧力を測定するためには、互いに反応する２種類のガスを交互に供給したときの処理室内の圧力をそれぞれ測定する必要がある。この場合、互いに反応する２種類のガスが交互にダイヤフラム表面と接触するため、ダイヤフラム表面に２種類のガスの反応物（析出物）が生成される（析出する）場合がある。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、ダイヤフラムの表面で析出する析出物をその表面に形成したＴ字状の突起物で捕捉することができない場合がある。また、特許文献１に開示されている技術では、析出物によって作用する応力によって、基準圧力室と測定圧力室との圧力差によるダイヤフラムの変形を正しく測定することができない場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、ダイヤフラムに固体が付着した場合でも、付着した固体によって作用する応力がダイヤフラムの変形に与える影響を軽減することができる圧力測定器を提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、基準圧力室と測定圧力室との境界に配置されたダイヤフラムを用いて、前記ダイヤフラムの変形を検出することによって、該測定圧力室の圧力を測定する圧力測定器であって、前記基準圧力室を内部に備える検出部と、前記ダイヤフラムと前記測定圧力室とを連通する連通部と、前記検出部と前記連通部との間に配置され、略円環形状の通路を形成する円環流路形成部とを有し、前記検出部は、円筒形状であり、該円筒形状の内部に前記ダイヤフラムを配置され、前記連通部は、前記検出部の該円筒形状の内径より小さい内径を有する円管形状であり、前記測定圧力室の気体を前記略円環形状の通路に流入させ、前記円環流路形成部は、前記連通部から流入する気体を前記略円環形状の通路に通過させ、通過させた気体を前記ダイヤフラムの側面に供給し、前記略円環形状の通路は、前記ダイヤフラムの変位量の微分値が最大値となる位置と対向する位置に形成される、ことを特徴とする圧力測定器が提供される。また、前記略円環形状の通路の内径と外径との範囲は、前記基準圧力室と前記測定圧力室との圧力差によって前記ダイヤフラムが軸対称で変形する位置に対向する所定の範囲である、ことを特徴とする、圧力測定器であってもよい。また、前記円環流路形成部は、円形平板を備え、前記円形平板の外径は、前記検出部の内径又は前記ダイヤフラムの外径に対して５％から１５％の範囲内の大きさである、ことを特徴とする、圧力測定器であってもよい。また、前記円形平板の外径は、前記検出部の内径又は前記ダイヤフラムの外径に基づいて設定されることによってシフト量及び／又はシフト方向を制御する、ことを特徴とする、圧力測定器であってもよい。更に、前記ダイヤフラムの変形を静電容量式、圧電式、又は、光学式で検出する、ことを特徴とする、圧力測定器であってもよい。

本発明の他の態様によれば、上記のいずれか一つの圧力測定器と、前記測定圧力室と連通する処理室で基板を処理する基板処理手段と、を有する基板処理装置が提供される。

本発明に係る圧力測定器又は基板処理装置によれば、ダイヤフラムに固体が付着した場合でも、付着した固体によって作用する応力がダイヤフラムの変形に与える影響を軽減することができる。

ダイヤフラムに作用する応力を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧力測定器の一例を説明する概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧力測定器のダイヤフラムの変形の一例を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置（縦型熱処理装置）を説明する概略縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置（縦型熱処理装置）を説明する概略横断面図である。 本発明の実施例に係る圧力測定器を説明する概略断面図である。 圧力測定器の比較例を説明する概略断面図である。 本発明の実施例に係る圧力測定器の効果・利点を確認するために行った実験の実験結果の一例を示すグラフである。

添付の図面を参照しながら、限定的でない例示の実施形態に係る圧力測定器を用いて、本発明を説明する。本発明は、以下に説明する圧力測定器以外でも、ダイヤフラム（例えば隔膜）を用いて、ダイヤフラムの変形量に基づいて圧力を測定するもの（装置、機器、ユニット、システムなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。

なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する装置、部品又は部材には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に説明しない限り、装置、部品若しくは部材間の限定的な関係を示すことを目的としない。したがって、具体的な相関関係は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

第１の実施形態に係る圧力測定器１００又は第２の実施形態に係る基板処理装置２００を用いて、本発明を説明する。

［第１の実施形態］
［圧力測定器の構成］
図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る圧力測定器１００について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る圧力測定器１００の一例を説明する概略断面図である。

図２に示すように、本実施形態に係る圧力測定器１００は、所謂ダイヤフラム式測定器である。すなわち、圧力測定器１００は、基準圧力室１０Ａの内圧と測定圧力室１０Ｂの内圧との圧力差に基づいて、測定圧力室１０Ｂの圧力を測定（検出）する。また、圧力測定器１００は、基準圧力室１０Ａと測定圧力室１０Ｂとの境界に配置されたダイヤフラム１０の変形量に基づいて、基準圧力室１０Ａの内圧と測定圧力室１０Ｂの内圧との圧力差を検出する。

ここで、基準圧力室１０Ａとは、圧力測定器１００の外部から隔離された密閉空間である。基準圧力室１０Ａは、例えば高い真空度を有する空間であってもよい。測定圧力室１０Ｂとは、圧力を測定する空間と連通する空間である。すなわち、測定圧力室１０Ｂは、圧力を測定する空間の圧力変動に追従して、その内圧を変化させる。圧力測定器１００は、圧力を測定する空間から気体を流入された測定圧力室１０Ｂの圧力（内圧）を測定することによって、圧力を測定する空間の圧力を検出する。

圧力測定器１００は、基準圧力室１０Ａを内部に備える検出部２１と、ダイヤフラム１０と測定圧力室１０Ｂとを連通する連通部２２と、検出部２１と連通部２２との間に配置された円環流路形成部２３とを有する。

ダイヤフラム１０は、基準圧力室１０Ａと測定圧力室１０Ｂとの圧力差によって変形するもの（隔膜など）である。ダイヤフラム１０は、本実施形態では、図２に示すように、検出部２１の内部に配置（固定）される。ダイヤフラム１０は、例えばステンレスダイヤフラム、シリコンダイヤフラム、セラミックダイヤフラム又はサファイアダイヤフラムなどを用いることができる。また、ダイヤフラム１０の変形を測定する方法は、静電容量式（キャパシタンス式）、圧電式、光学式又はその他変形を検出できる方法を用いることができる。

検出部２１は、基準圧力室１０Ａを形成する部材である。検出部２１は、本実施形態では、円筒形状を有する。また、検出部２１は、円筒形状の内部にダイヤフラム１０を配置（固定）している。

連通部２２は、ダイヤフラム１０の側面と測定圧力室１０Ｂとを連通する部材である。連通部２２は、本実施形態では、円管形状を有する。連通部２２の円管形状の一方の開口は、圧力（内圧）を測定する空間（例えば図４の基板処理装置２００の反応管２１２（処理室））と連通している。連通部２２の円管形状の他方の開口は、円環流路形成部２３と接続されている。

円環流路形成部２３は、検出部２１と連通部２２との間に略円環形状の通路を形成する部材である。円環流路形成部２３は、その中央部に略円形の開口２３Ｐａを有する。また、円環流路形成部２３は、その開口２３Ｐａに後述する円形平板２３Ｐを固定する。

円形平板２３Ｐは、連通部２２から流入する気体（流体）の流れを阻害（邪魔）する部材である。円形平板２３Ｐは、例えば邪魔板、バッファ板などを用いることができる。円形平板２３Ｐの外径は、開口２３Ｐａの径より小さい。すなわち、円形平板２３Ｐは、開口２３Ｐａに固定されることによって、開口２３Ｐａに略円環形状の通路を形成する。なお、円形平板２３Ｐの仕様は、後述する［圧力測定器の内部流路］で説明する。

［圧力測定器の内部流路］
以下に、本発明の実施形態に係る圧力測定器１００の内部流路について説明する。

図１は、ダイヤフラムに作用する応力を説明する説明図である。

図１に示すように、圧力測定器のダイヤフラムＴｄは、ダイヤフラムＴｄの一方の側面と他方の側面との圧力差によって撓む。すなわち、ダイヤフラムＴｄは、その中心を軸対称に変形する。ダイヤフラムＴｄは、例えば基準圧力室１０Ａの内圧より測定圧力室１０Ｂの圧力が高い場合に、その中心部が上方（図中の−ｙ方向）に移動（変形）する。

また、ダイヤフラムＴｄでは、測定圧力室１０Ｂに流入した気体に固体（パーティクルなど）が含まれる場合で、その固体がダイヤフラムＴｄの表面に付着したときに、その付着した固体によってダイヤフラムＴｄの表面に応力が発生する。ダイヤフラムＴｄでは、例えば付着した固体が膜を形成し、その膜が収縮すると、ダイヤフラムＴｄの表面に収縮応力が発生する。このとき、発生した応力は、ダイヤフラムＴｄの変形に基づく圧力測定時において、圧力を過大に測定させるプラスシフト応力（図中のｆ１）、又は、圧力を過小に測定させるマイナスシフト応力（図中のｆ２）となる。このように、圧力測定器は、ダイヤフラムＴｄの表面に固体が付着すると、圧力差に基づくダイヤフラムＴｄの変形に誤差が含まれ、圧力を測定する精度が低下する。

図３は、本実施形態に係る圧力測定器１００のダイヤフラム１０の変形を説明する説明図である。ここで、図３の横軸は、ダイヤフラム１０の中心位置を原点としたときのダイヤフラム１０の中心位置からの距離（図１のｘ軸方向の位置）を示す。図３の点線Ｌｄｈは、ダイヤフラム１０の中心位置から離間する位置における変位量Ｈ（図１のｙ軸方向の変位）を示し、左縦軸に対応する。図３の実線Ｌｈは、ダイヤフラム１０の単位面積当たりの変化量ｄＨ（単位面積当たりの変位量の微分値）を示し、右縦軸に対応する。

図３に示すように、本実施形態に係る圧力測定器１００のダイヤフラム１０は、ダイヤフラム１０の外縁の位置を基準として、その外縁から中心に向かって変位量Ｈを増加させる。また、圧力測定器１００は、ダイヤフラム１０の中心から所定の距離を離間した位置において、変化量ｄＨ（変位量Ｈの微分値）が最大値となる。ここで、ダイヤフラム１０の変化量ｄＨが最大値となる位置は、ダイヤフラム１０の形状及び材質等によって変化する。圧力測定器１００は、ダイヤフラム１０の半径に対して例えば１０％から２０％の距離を外縁に向かった位置で変化量ｄＨが最大となってもよいし、例えば５％から１５％の距離を外縁に向かった位置で変化量ｄＨが最大値となってもよい。なお、圧力測定器１００のダイヤフラム１０は、その中心付近では変化量ｄＨが急激に減少し、その外縁に向かって変化量ｄＨが緩やかに減少する。

ダイヤフラム１０の変化量ｄＨはダイヤフラム１０の撓み量であるが、撓み量の大きい箇所に上記の固体を付着（又は成膜）されても、付着（又は成膜）によって発生する応力は撓み量と比較して相対的に小さい。一方、ダイヤフラム１０の撓み量が小さい箇所に上記の固体を付着（又は成膜）された場合では、付着（又は成膜）によって発生する応力が撓み量と比較して相対的に大きくなる。すなわち、圧力測定器１００は、変化量ｄＨ（撓み量）の大きい箇所に固体を付着させることによって、固体により発生する応力のダイヤフラム１０への影響を相対的に低減することができる。

本実施形態に係る圧力測定器１００の内部流路は、ダイヤフラム１０の表面に固体が付着（又は析出）することを想定して、図３に示すように、ダイヤフラム１０の変化量ｄＨが最大となる範囲Ｒｄ（以下、「所定の範囲」という。）に固体が付着（又は析出）する流路とする。すなわち、圧力測定器１００は、変化量ｄＨの大きい所定の範囲Ｒｄに固体を付着させることによって、付着した固体によって発生する応力がダイヤフラム１０の変形に与える影響を低減する。これにより、圧力測定器１００は、付着した固体によって発生する応力がダイヤフラム１０の変形に与える影響を低減することができるので、ダイヤフラム１０に固体が付着した場合でも、ダイヤフラム１０の変形に基づいて高精度に圧力を測定することができる。

ここで、所定の範囲Ｒｄとは、ダイヤフラム１０の変化量ｄＨが最大値となる位置を含む。また、所定の範囲Ｒｄとは、ダイヤフラム１０の形状及び材質等に基づいて定められる範囲とすることができる。更に、所定の範囲Ｒｄは、実験又は計算等によって予め定められる範囲とすることができる。

所定の範囲Ｒｄに固体が付着（又は析出）する圧力測定器１００の内部流路の構成を具体的に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る圧力測定器１００は、円形平板２３Ｐを用いて、開口２３Ｐａに略円環形状の通路を形成し、連通部２２から流入する気体（流体）の流れを阻害する。また、圧力測定器１００は、連通部２２から流入する気体を円形平板２３Ｐによって形成した略円環形状の通路に通過させることによって、ダイヤフラム１０の所定の範囲Ｒｄに向けて気体を供給する。

すなわち、圧力測定器１００は、円形平板２３Ｐの外径をダイヤフラム１０の軸対象の変形に対応する大きさとすることによって、ダイヤフラム１０の変化量ｄＨが最大となる位置を含む範囲に対応する略円環形状の通路を形成することができる。これにより、圧力測定器１００は、ダイヤフラム１０の所定の範囲Ｒｄに付着（又は析出）する固体を増加させ、ダイヤフラム１０の所定の範囲Ｒｄ以外に付着（又は析出）する固体を減少させることができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態に係る圧力測定器１００を含む第２の実施形態に係る基板処理装置（縦型熱処理装置）２００を用いて、本発明を説明する。本実施形態に係る基板処理装置２００は、互いに反応するＡガス及びＢガスを交互に処理室に供給することによって、処理室内に配置された基板を処理する。また、基板処理装置２００は、不活性ガスのＣガスを用いて、処理室内をパージする。このとき、基板処理装置２００は、圧力測定器１００を用いて、処理状態に応じて処理室内の圧力をそれぞれ測定する。

以後の説明では基板処理装置２００が原子層成膜（ＡＬＤ）法（又は、分子層成膜（ＭＬＤ）法）を用いて基板処理（成膜）する例を説明するが、本発明を用いることができる装置及び処理は基板処理装置又は原子層成膜法等に限定されるものではない。なお、ＡＬＤ法とは、互いに反応する２種類の反応ガスのうちの一方の反応ガスを基板表面に吸着させ、吸着させた反応ガスと他方の反応ガスとを反応させて生成物を生成し、生成した生成物を基板表面に堆積させるというサイクルを繰り返す成膜処理である。

図４及び図５を用いて、基板処理装置２００の構成等を具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る基板処理装置２００を説明する概略縦断面図である。図５は、基板処理装置２００を説明する概略横断面図である。

図４に示すように、基板処理装置２００は、直径寸法が例えば３００ｍｍの基板Ｗを棚状に積載するための基板保持具２１１と、基板保持具２１１を内部に気密に収納して成膜処理する反応管２１２（処理室）とを備える。また、基板処理装置２００は、反応管２１２の外側に、内壁面の周方向に配置された加熱部２１３を備える。更に、基板処理装置２００は、水平方向に伸びるベースプレート２１５を用いて、反応管２１２及び加熱炉本体２１４の下端部を支持している。

基板保持具２１１は、上下方向に伸びる複数本（例えば３本）の支柱２３２を備える。ここで、支柱２３２は、複数の溝部２３２ａを有する。支柱２３２は、複数の溝部２３２ａを用いて、複数の基板Ｗをそれぞれの保持位置で保持する。

反応管２１２は、外管２１２ａと外管２１２ａの内部に収納された内管２１２ｂとを有する二重管構造である。外管２１２ａ及び内管２１２ｂは、下面側が開口するように形成されている。外管２１２ａの天井面は外側に膨らむように概略円筒形状に形成されている。内管２１２ｂの天井面は水平に形成されている。外管２１２ａ及び内管２１２ｂの下端面は、フランジ部２１７によって気密に支持されている。

図５に示すように、基板処理装置２００は、ガス供給系として、反応管２１２を上方側から見て時計回り（右回り）に「第１のガスインジェクター２５１ａ」、「第２のガスインジェクター２５１ｂ」及び「第３のガスインジェクター２５１ｃ」を備える。第１のガスインジェクター２５１ａは、Ａガス（例えばジルコニウム（Ｚｒ）を含むＺｒ系ガス（原料ガス）、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）ガスなど）の貯留源２５５ａに接続されている。第２のガスインジェクター２５１ｂは、Ｂガス（例えばＯ３（オゾン）ガスなど）の貯留源２５５ｂに接続されている。第３のガスインジェクター２５１ｃは、Ｃガス（例えばＮ２（窒素）ガスなど）の貯留源２５５ｃに接続されている。基板処理装置２００は、バルブ２５３及び流量調整部２５４を用いて、ガスインジェクター２５１ａ等から供給するガスの流量を制御する。

基板処理装置２００は、ガスインジェクター２５１ａ等を内管２１２ｂの外側に膨らんだ部分に収納している。ガスインジェクター２５１ａ等は、基板保持具２１１の長さ方向に沿って配置されると共に、反応管２１２の周方向に沿って互いに離間するように配置される。ガスインジェクター２５１ａ等は、例えば石英の管を用いることができる。

基板処理装置２００は、ガス排気系として、ガスインジェクター２５１等に対向する内管２１２ｂの側面に、内管２１２ｂの長さ方向に沿うようにスリット状の排気口２１６を有する。また、基板処理装置２００は、内管２１２ｂと外管２１２ａとの間の領域に連通するように、フランジ部２１７の側壁に排気口２２１を有する。基板処理装置２００は、圧力調整部２２３を介して、排気口２２１から伸びる排気路２２２と真空ポンプ２２４とを接続している。基板処理装置２００は、排気口２１６を用いて、ガスインジェクター２５１ａ又は２５１ｂから供給されたガスを内管２１２ｂと外管２１２ａとの間の領域に排気する。

本実施形態に係る基板処理装置２００は、排気路２２２に後述する圧力測定器１００を備える。これにより、基板処理装置２００は、圧力測定器１００を用いて、Ａガス、Ｂガス又はＣガスを供給された反応管２１２（処理室）の内圧（圧力）を測定することができる。

基板処理装置２００は、装置全体の動作をコントロールするコンピュータからなる制御部２００Ｃを備える。制御部２００Ｃ（のメモリ）は、成膜処理を行うためのプログラムを格納している。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部２００Ｍから制御部２００Ｃ内にインストールされる。

以下に、基板処理装置２００が実施する処理を説明する。基板処理装置２００は、先ず、反応管２１２の下方側の搬送アーム（不図示）を用いて、基板保持具２１１に基板Ｗ（例えば１５０枚の１２インチ（３００ｍｍ）サイズの基板）を載置する。次に、基板処理装置２００は、基板保持具２１１を反応管２１２内に気密に挿入して、真空ポンプ２２４を用いて反応管２１２内の雰囲気を真空排気する。また、基板処理装置２００は、基板保持具２１１を鉛直軸周りに回転させながら、ヒータ２１３を用いて載置した基板Ｗを加熱する。次いで、基板処理装置２００は、圧力測定器１００（排気路２２２）の測定結果を用いて、反応管２１２内の圧力を処理圧力（例えば１．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ））に調整しながら、第１のガスインジェクター２５１ａを用いて反応管２１２内にＡガス（第１の処理ガス）を例えば０．４ｓｌｍ（リットル／分）で供給する。このとき、基板Ｗの表面にＡガスが接触すると、基板Ｗの表面にＡガスの原子層あるいは分子層が吸着する。

その後、基板処理装置２００は、Ａガスの供給を停止すると共に、第３のガスインジェクター２５１ｃから反応管２１２内にＣガス（パージガス）を例えば２０ｓｌｍ〜１００ｓｌｍで供給する。次いで、基板処理装置２００は、Ｃガスの供給を停止し、反応管２１２内にＢガス（第２の処理ガス）を例えば３００ｇ／Ｎｍ^３で供給する。このとき、Ｂガスは、基板Ｗに吸着しているＡガスの成分と反応し（例えば酸化し）、反応生成物を生成する。更にその後、基板処理装置２００は、Ｂガスの供給を停止し、Ｃガスを供給して反応管２１２の雰囲気をパージする。

以上のとおり、基板処理装置２００は、Ａガス（反応ガス）、Ｃガス（パージガス）、Ｂガス（反応ガス）及びＣガス（パージガス）の供給サイクルを複数回行って、反応生成物の層を基板Ｗ表面に積層する。これにより、基板処理装置２００は、基板Ｗ表面に均一性の高い膜を成膜することができる。

実施例に係る圧力測定器１００Ｅを用いて、本発明を説明する。

［圧力測定器］
図６を用いて、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅの構成等を具体的に説明する。図６は、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅを説明する概略断面図である。

本実施例に係る圧力測定器１００は、第２の実施形態に係る基板処理装置２００に用いた場合に、ダイヤフラム１１の表面にＡガスとＢガスとの反応生成物（固体）が析出（又は付着）することを想定して、変化量ｄＨの大きい所定の範囲Ｒｄに反応生成物を析出させることによって、反応生成物によって発生する応力がダイヤフラム１１の変形に影響を与えることを低減する。

圧力測定器１００Ｅは、例えば圧力差によるダイヤフラム１１の変位量をＡとし、反応生成物によって発生した応力による変位量をＢとすると、実際の変位量ＡｒはＡ＋Ｂとなる。また、実際の変位量Ａｒと圧力差による変位量Ａとの比は、Ａｒ/Ａ＝（Ａ＋Ｂ）／Ａ＝１＋Ｂ／Ａとなる。したがって、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅは、圧力差による変位量Ａを増加させることによって、比Ａｒ/Ａを１に近づけることができる。すなわち、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅは、圧力差による変位量Ａの値が大きくなるダイヤフラム１１の位置に反応生成物を析出（又は付着）させることによって、実際の変位量Ａｒに対する反応生成物の応力による変位量Ｂの影響を低減することができる。

具体的には、図６に示すように、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅは、ダイヤフラム１１の直径Ｄｄ１を５０ｍｍとした。また、圧力測定器１００Ｅは、円形平板２３Ｐを用いて、円環形状のスリットを形成した。ここで、円環形状のスリットは、その中心径Ｄｓ１を１４．４ｍｍとした。また、円環形状のスリットは、そのスリット幅Ｗｓ１を３．２ｍｍとした。すなわち、圧力測定器１００Ｅは、ダイヤフラム１１の直径Ｄｄ１に対して２８．８％の中心径Ｄｓ１の円環形状のスリットを形成した。また、圧力測定器１００Ｅは、ダイヤフラム１１の直径Ｄｄ１に対して６．４％のスリット幅Ｗｓ１の円環形状のスリットを形成した。

［比較例１］
図７（ａ）は、比較例１に係る圧力測定器３０１を説明する概略断面図である。

図７（ａ）に示すように、比較例１に係る圧力測定器３０１は、ダイヤフラムの直径Ｄｄａを５０ｍｍとした。また、比較例１に係る圧力測定器３０１は、円形平板を用いて円環形状のスリットを形成した。ここで、円環形状のスリットは、その中心径Ｄｓａを２９．５ｍｍとした。また、円環形状のスリットは、そのスリット幅Ｗｓａを５．３ｍｍとした。

すなわち、本比較例に係る圧力測定器３０１は、実施例に係る圧力測定器１００Ｅと比較して、円環形状のスリットの位置が異なる。具体的には、本比較例に係る圧力測定器３０１は、ダイヤフラムの直径Ｄｄａに対して５９％の中心径Ｄｓａの円環形状のスリットを形成した。また、本比較例に係る圧力測定器３０１は、ダイヤフラムの直径Ｄｄａに対して１０．６％のスリット幅Ｗｓａの円環形状のスリットを形成した。この場合、本比較例に係る圧力測定器３０１は、図７（ａ）に示す位置に固体ＤＰが付着（又は析出）する。

［比較例２］
図７（ｂ）は、比較例２に係る圧力測定器３０２を説明する概略断面図である。

図７（ｂ）に示すように、比較例２に係る圧力測定器３０２は、ダイヤフラムの直径Ｄｄｂを５０ｍｍとした。また、比較例２に係る圧力測定器３０２は、円形平板を用いない。すなわち、本比較例に係る圧力測定器３０２は、圧力を測定する空間から流入する気体がダイヤフラムの中心方向に直接供給される。この場合、本比較例に係る圧力測定器３０２は、図７（ｂ）に示す位置に固体ＤＰが付着（又は析出）する。

［実験］
図８に、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅの効果・利点を確認するために行った実験の実験結果の一例を示す。本実験は、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅ（図６）の実験結果Ｌ１と比較例の圧力測定器３０１、３０２（図７（ａ）、図７（ｂ））の実験結果Ｌａ、Ｌｂとを比較した。ここで、図８の横軸は、圧力測定器の使用時間ｔである。図８の縦軸は、圧力測定器の０点位置を示す無次元数Ｓｐである。

図８に示すように、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅの実験結果Ｌ１は、使用時間ｔが増加した場合でも、その０点位置の変化量（以下、「シフト量」という。）は小さい値となった。一方、比較例の圧力測定器３０１、３０２の実験結果Ｌａ、Ｌｂは、使用時間ｔが増加した場合に、そのシフト量が大きい値となった。また、比較例の圧力測定器３０１、３０２では、使用時間ｔの増加とともに、ダイヤフラムに固体が累積し、累積した固体によって加算的にシフト量が増加する傾向となった。

すなわち、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅによれば、使用時間ｔが増加した場合（ダイヤフラムに固体が付着した場合）でも、シフト量の絶対値を低減することができた。また、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅによれば、シフト量が０点位置から変化する方向（以下、「シフト方向」という。）として、マイナスのシフト方向にシフト量を変化させることができた。したがって、本発明を用いることができる圧力測定器は、ダイヤフラムの直径（例えば図６のＤｄ１）に対応する円形平板（例えば図６の２３Ｐ）の外径（直径）を設定することで、シフト量及び／又はシフト方向を制御（コントロール）することができる。本実施例に係る圧力測定器１００Ｅは、例えば装置の安全性を高めるためにマイナスのシフト方向にシフトさせたい場合には、所定の範囲（図３のＲｄ）より外縁側に固体が付着するように円形平板の外径を決定することができる。また、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅは、例えばプラスのシフト方向にシフトさせたい場合には、所定の範囲（図３のＲｄ）より中心側に固体が付着するように円形平板の外径を決定することができる。

以上のとおり、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅでは、比較例の圧力測定器３０１、３０２と比較して、ダイヤフラムに付着（又は析出）した固体によって発生する応力がシフト量に与える影響を低減することができる。また、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅによれば、ダイヤフラムに固体が付着した場合でもシフト量が小さい値となるため、ダイヤフラムの変形に基づいて高精度に圧力を測定することができる。更に、本実施例に係る圧力測定器１００Ｅによれば、原子層成膜法を用いて基板処理する装置において、処理室内の圧力を測定する場合に、互いに反応する２種類のガスが交互にダイヤフラム表面と接触し、ダイヤフラム表面に２種類のガスの反応生成物が析出する場合でも、析出した反応生成物によって発生する応力がシフト量に与える影響を低減することができる。

以上、本発明の圧力測定器又はその圧力測定器を備える基板処理装置に係る実施形態及び実施例を参照しながら、本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更又は変形することが可能である。

１００、１００Ｅ ： 圧力測定器
２００ ： 基板処理装置
１０、１１ ： ダイヤフラム
１０Ａ： 基準圧力室
１０Ｂ： 測定圧力室
２１ ： 検出部
２２ ： 連通部
２３ ： 円環流路形成部
２３Ｐ： 円形平板
２３Ｐａ：円形の開口
Ｄｄ、Ｄｄ１ ： ダイヤフラムの外径（第１の連通部の内径）
Ｄｓ、Ｄｓ１ ： 円環形状の通路の中心径
Ｗｓ、Ｗｓ１ ： 円環形状の通路の幅
Ｒｄ ： 所定の範囲
ｆ１、ｆ２ ： ダイヤフラムに作用する応力

Claims (6)

1. 基準圧力室と測定圧力室との境界に配置されたダイヤフラムを用いて、前記ダイヤフラムの変形を検出することによって、該測定圧力室の圧力を測定する圧力測定器であって、
   前記基準圧力室を内部に備える検出部と、
   前記ダイヤフラムと前記測定圧力室とを連通する連通部と、
   前記検出部と前記連通部との間に配置され、略円環形状の通路を形成する円環流路形成部と
   を有し、
   前記検出部は、円筒形状であり、該円筒形状の内部に前記ダイヤフラムを配置され、
   前記連通部は、前記検出部の該円筒形状の内径より小さい内径を有する円管形状であり、前記測定圧力室の気体を前記略円環形状の通路に流入させ、
   前記円環流路形成部は、前記連通部から流入する気体を前記略円環形状の通路に通過させ、通過させた気体を前記ダイヤフラムの側面に供給し、
   前記略円環形状の通路は、前記ダイヤフラムの変位量の微分値が最大値となる位置と対向する位置に形成される、
   ことを特徴とする圧力測定器。
2. 前記略円環形状の通路の内径と外径との範囲は、前記基準圧力室と前記測定圧力室との圧力差によって前記ダイヤフラムが軸対称で変形する位置に対向する所定の範囲である、ことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定器。
3. 前記円環流路形成部は、円形平板を備え、
   前記円形平板の外径は、前記検出部の内径又は前記ダイヤフラムの外径に対して５％から１５％の範囲内の大きさである、ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の圧力測定器。
4. 前記円形平板の外径は、前記検出部の内径又は前記ダイヤフラムの外径に基づいて設定されることによってシフト量及び／又はシフト方向を制御する、ことを特徴とする、請求項３に記載の圧力測定器。
5. 前記ダイヤフラムの変形を静電容量式、圧電式、又は、光学式で検出する、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧力測定器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の圧力測定器と、
   前記測定圧力室と連通する処理室で基板を処理する基板処理手段と、
   を有する基板処理装置。

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