JP4590100B2 - 圧力センサ、圧力測定装置およびチャンバで圧力をモニタするための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は、圧力センサ、そのような圧力センサを含む圧力測定装置、およびそのような圧力センサまたは圧力測定装置を用いてチャンバ内の圧力をモニタするための方法に関する。
【０００２】
【先行技術の説明】
一般的なタイプの公知の圧力センサ（たとえばＥＰ−Ａ−０ ３５１ ７０１を参照）は、導電層を有する支持プレートおよび膜からなる容量測定素子のみを含む。そのような測定素子を用いることにより、気体の種類によらずかつ非常に正確に約１０^-6ミリバールから１０バールの間の測定を行なうことができるが、その全範囲が単一の測定素子で測定できるわけではない。さらに、そのような圧力センサには常にオフセットの問題があるため、特により長期的にはかなり不正確になってしまう可能性がある。
【０００３】
たとえばピラニに従った熱伝導率測定素子の形での圧力センサの使用もまた公知である。そのような圧力センサでは、通常は測定ワイヤである少なくとも１つの加熱素子が電気的に加熱され、圧力に依存する気体の熱伝導率を用いて、加熱力（heating power）から圧力が決定される。このように、約１０^-3ミリバールから数１００ミリバールの間の範囲で圧力を測定することができる。しかしながら、数十ミリバールを超えると、対流による熱伝達が主となるため、そこでは測定は気体の流れに影響されかつ大きく位置に依存する。さらに、この方法による測定は常に気体の種類に依存する。評価回路を含む熱伝導センサは、約１０^-5ミリバールまたは最大１０^-6ミリバールまで動作し得るように設計することも可能であるが、この場合数十ミリバールより上の高い圧力を信頼性をもって測定することはもはやできない。
【０００４】
その機能が微粒子流の密度の測定に基づくいわゆるイオン化センサを１０^-2ミリバールより低い圧力に用いることができ、またさらに精度を下げれば１０^-1ミリバールまで用いることができることも公知である。冷陰極電離真空計と熱陰極電離真空計とは区別する。それらはより高い圧力範囲で機能することができず、約１０^-2ミリバールからは不正確になる。それらは原則的に気体の種類に依存する。
【０００５】
たとえば、約１０^-6ミリバールから約１００ミリバールの広い範囲の圧力を測定しようとすれば、互いに独立して、各々が測定信号を処理するための装置を与えられた、間隔をあけて分離された少なくとも２つの異なる圧力センサを用いることが通常である。したがって、初めに述べられたような、一部の範囲を測定するのに好適なタイプの容量測定素子を各々が含む、たとえば２つまたはそれ以上の圧力センサを用いることができる。しかしながら、それに関連する技術が複雑であるため、これらの、また同様の解決策のコストが高くなってしまう。測定素子の間に距離があるために、測定された結果が不正確になってしまう可能性がある。さらに、複数のそのような測定素子が用いられても、オフセットの問題が依然として残る。
【０００６】
しかしながら、１つの装置内での異なる圧力センサの組合せもまた公知である。ＥＰ−Ａ−０ ６５８７５５には、ピラニの熱伝導測定素子および冷陰極測定素子が組合わされて圧力測定装置を提供し、前者が高圧の範囲を測定し、かつ後者が低圧の範囲を測定する、圧力測定装置が開示されている。装置は小型であり、上述の測定範囲全体を測定することができるが、高圧の部分では非常に不正確である。
【０００７】
ピラニのような熱伝導率測定素子とベローズ型機械的測定素子との組合せもまた公知である（ＵＳ−Ａ−３ ０６４４７８）。ここでは、対応する圧力測定装置は比較的不都合である。さらに、測定素子を間隔をあけて分離することにより、測定結果が不確かになる可能性が高くなる。
【０００８】
【発明の概要】
この発明の目的は、広い測定範囲、好ましくは約１０^-6ミリバールから数バールをカバーし、同時に設計が単純であり、小型で経済的なかつ汚染の影響を受けない圧力センサを提供することである。この目的は、請求項１の特徴部分に述べられた特性により達成される。
【０００９】
またこの発明の目的は、この発明に従った圧力センサと同じ特徴により区別される、どの位置にも迅速に容易に取付けられる圧力測定装置を提供し、さらに、これらの利点と、高い精度と安定性とともに非常に広い測定範囲とを併せ持つ圧力測定装置を提供することである。これらの目的はそれぞれ請求項１５および１９に記載の特徴により達成される。
【００１０】
最後に、この発明の目的は、チャンバ内の圧力をモニタするための、広範囲にわたる測定において長期的に十分に正確でありかつ安定している方法を提供することであって、この目的は請求項２２に記載の特徴により達成される。
【００１１】
この発明に従った圧力センサは、容量測定素子と熱伝導率測定素子とを、小型で扱いやすくかつ経済的に生産し得る形に組合せている。たとえば、約０．１ミリバールより高い高圧の範囲は気体の種類に依存しない容量測定素子によりカバーされ、かつ約１０^-6ミリバールから約１０ミリバールの低圧の範囲は熱伝導率測定素子によってカバーされ、重複する領域では平均がとられる。したがって、約１ミリバールから数バールの間の圧力を、気体の種類に依存せず、高い精度（一般的には約１％）で測定することができ、同時に一般的に測定の十分な精度での測定範囲は約１０^-6ミリバールまで広がる。
【００１２】
２つの測定素子が近接することにより、確実にそれらが常に同じ状況に晒されるようになる。圧力センサは多目的であり、最初に述べられた部分の測定範囲での比較圧力測定に好適であるように形成され得る。その配置は、たとえば直径が３５ｍｍまたはそれ未満となるよう、小さくかつ小型に設計することができる。熱伝導率測定に関しては、短い加熱フィラメントなどのサイズの小さい加熱素子を用いることにより、前記圧力範囲で最適な動作の振舞いが実現できる。
【００１３】
この発明に従った圧力測定装置は、この発明に従った圧力センサの利点を有し、好都合でありかつ取付けが容易である。さらなる好適な測定素子で補足すれば、それらの設計は小型になり、広い測定範囲で高い精度で圧力を測定することができる。
【００１４】
この発明に従った方法により、容量測定セルのオフセットの問題があるにも関わらず、長期にわたり安定した態様でチャンバ内の圧力をモニタすることが可能となる。これらの有利な特徴は、ロック（locks）内の圧力をモニタする際に特に示される。なぜなら周期的に圧力が変化するために、ここではオフセットが定期的に補償されるためである。
【００１５】
この発明は、実施例のみを図示する図面を参照して、以下により詳細に説明される。
【００１６】
【好ましい実施例の説明】
この発明に従った圧力センサは容器またはチャンバに配置され、（図１）は、原則的にその容量Ｃの値が気体の圧力に依存する容量測定素子が、接地Ａ₀とキャパシタ接続Ａ_cとの間に配置されるように設計される。その値は好適な評価回路を用いて公知の態様でモニタされ、これは容量測定素子から第１の圧力信号を導出する。第１の圧力信号は、本質的に線形である特徴によりもとの値から導出され、容量Ｃの値を再現する。容量測定素子の場合に通常発生して、長期的な安定性を損なうオフセットは以下に説明される方法により補償される。
【００１７】
熱伝導率測定素子の加熱素子を表わす第１の抵抗器Ｒ₁および第２の抵抗器Ｒ₂は、接地接続Ａ₀と第１の抵抗器接続Ａ_R1と第２の抵抗器接続Ａ_R2との間にそれぞれ配置される。抵抗器Ｒ₁、Ｒ₂は、比抵抗値がそれに対応する異なる温度Ｔ₁およびＴ₂で、抵抗器接続Ａ_R1およびＡ_R2で電圧および電流を適切に調整またはモニタすることにより安定化され、それらによる電力出力が測定される。
【００１８】
気体の圧力ｐの関数としての、抵抗器からチャンバの壁への熱転送による電力出力に関しては、抵抗器の温度をＴ、壁の温度をＴ_wとして、たとえば１９７６年の”Ｒｅｖ． Ｓｃｉ． Ｉｎｓｔｒｕｍ．”４７／８、９１２−９１４ページに掲載のＨ．Ｒ．ヒドバー、Ｇ．スース（H.R.Hidber, G.Suss）による「応答が線形化されたピラニのナノメータ」（“Pirani nanometer with linearized response”）から公知の式により以下の式が得られる。
【００１９】
（式１） Ｎ（ｐ）＝α（εＴ⁴−ε_wＴ_w ⁴）＋（β（Ｔ−Ｔ_w）／√Ｔ_w）×ｐ＋γ（Ｔ−Ｔ_w）
ここでは、第１の項は放射による熱転送に関し、最後の項は抵抗器の接続の領域での熱伝導による熱転送に関し、さらに真中の項はここで特に関心のある１０ミリバールより低い圧力の範囲での、気体による圧力に依存する、熱伝導が引起す熱転送を説明している。より高い圧力での飽和も考慮する、ややより複雑な式がこの項の圧力に対する依存のために用いられると、この方法は実質的な変更をすることなく実質的により広い範囲の圧力に適用することもできる。
【００２０】
Ｎ（ｐ）が、抵抗器Ｒ₁、Ｒ₂が安定化される２つの異なる温度Ｔ₁およびＴ₂で測定され、かつその差が計算されれば、結果は以下の式のようになる。
【００２１】
（式２） Ｎ₁（ｐ）−Ｎ₂（ｐ）＝αε（Ｔ₁ ⁴−Ｔ₂ ⁴）＋（β（Ｔ₁−Ｔ₂）／√Ｔ_w）×ｐ＋γ（Ｔ₁−Ｔ₂）
この式ではα、ε、βおよびγは定数である。この式は定数Ａ、Ｂを用いて以下のように要約されてもよい。
【００２２】
（式３） Ｎ₁−Ｎ₂＝Ａ＋Ｂ×ｐ／√Ｔ_w
壁温度は平方根√Ｔ_wにのみ含まれ、一方壁温度に大きく依存し、よりべき乗が大きい式１の項は式３には存在しない。
【００２３】
いわゆる熱遷移（この文脈では１９８３年発行のＫ．Ｆ．ポールター（K.F.Poulter）らによる”Ｖａｃｕｕｍ”３３号の３１１ページに掲載されたもの、および１９８７年発行のＷ．ジッチン（W.Jitschin）らによる、”Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．”Ａ５号の３７２ページに掲載されたもの）を含む標準化された圧力Ｐが、たとえばＴ_wo＝３００°Ｋでｐに対応する以下の式として定義されれば、
（式４） Ｐ＝ｐ×√（Ｔ_wo／Ｔ_w）
前記標準化された圧力は以下の式として得られ、
（式５） Ｐ＝（Ｎ₁−Ｎ₂−Ａ）／Ｋ
この式ではＫもまた定数である。したがってＰは壁温度に依存しない。第２の圧力信号は、式５に従って、評価ユニットから抵抗器接続Ａ_R1、Ａ_R2での電圧および電流から導出される。
【００２４】
評価ユニットは、容量測定素子から発生する第１の圧力信号と、熱伝導率測定素子から発生する第２の圧力信号とから出力信号を生成し、出力信号は各々の場合において圧力センサの特定の測定結果に一意的に対応する。測定範囲の高圧部では、出力信号は容量測定素子から発生する第１の圧力信号に基づいて決定される。その低圧部では、熱伝導率測定素子から発生する第２の圧力信号に基づいて決定される。遷移値で急に遷移してもよいが、これは測定値が容易に飛躍してしまったり、ヒステリシス効果につながってしまう可能性がある。遷移は、特にＥＰ−Ａ−６５８７５５に説明された方法に対応して、たとえば０．１ミリバールから１０ミリバールの間の遷移の間隔で安定して発生するのが好ましい。
【００２５】
この発明の第１の実施例に従った圧力測定装置が図２ａ、図２ｂに示される。第１の実施例に従った圧力センサ３は、環状の弾力ばね４を用いて、フランジ２を有する保護管の端に弾力的にかつ気密に懸架され、フランジを用いて保護管１はチャンバの対応する接続に接続される。ばね４は圧力センサ３の、同時にベース部材としての役割を果たす支持プレート５に直接しっかりとはんだづけされ、保護管１に溶接される。ばねは、鋼から作製される保護管１および好ましくは少なくとも９５％のＡｌ₂Ｏ₃を含むセラミックからなる支持プレート５の熱膨張の差を補償する。
【００２６】
表面が保護管１の内側に面する支持プレート５の内表面に膜６が取付けられ、膜６は全面ガラスシール７により支持プレート５に気密に接続され、同時に前記支持プレートからはある距離をあけられ、それにより支持プレートとともにゲッタリングされるであろう基準真空８を取囲む。膜６は好ましくは、Ａｌ₂Ｏ₃を好ましくは含むセラミック、または主にＡｌ₂Ｏ₃を含むセラミックから作られる。その厚みは好ましくは１０μｍから１０００μｍの間、特に１０μｍから２５０μｍの間である。その直径は好ましくは２ｍｍから１５ｍｍの間、特に４ｍｍから９ｍｍの間である。
【００２７】
互いに対向する支持プレート５および膜６の表面の各々は導電層を有し、導電層は支持プレート５を介して、前記支持プレートの外側で、接地Ａ₀に対応する接続９またはキャパシタ接続Ａ_cに対応する接続１０に接続される。支持プレート５およびこれに接続された膜６はこうしてキャパシタＣとしての前記導電層とともに容量測定素子を形成する。支持プレート５および膜６がセラミックからなる好ましい実施例では、支持プレートおよび膜により形成された容量測定素子は腐蝕性の大気中でも耐性がある。
【００２８】
さらに、膜６に隣接して配置される２つの加熱素子が提供され、それらは電気抵抗器Ｒ₁、Ｒ₂を構成し、かつ熱伝導率測定素子を形成する。それらは測定ワイヤ１１、１２の形で、真中の支持部１３から延びて支持プレート５の内表面と平行に、膜６からわずかに広く距離をあけて、支持部１４、１５に向かってほぼ直角に広がる。真中の支持部１３は導電的に接続９に接続する。これらは好ましくは、ニッケル、プラチナ、タングステンまたはこれらの金属のうち少なくとも１つを含む合金から作られ、そのためそれら自体が腐蝕性の気体に対して耐性がある。支持部は支持プレート５を介して抵抗器接続Ａ_R1、Ａ_R2に対応するさらなる接続（図示せず）に接続される。膜６はたとえばセラミックの保護リング１６によって取囲まれ、保護リングは測定ワイヤ１１および１２により放出される放射熱および光から膜を保護し、かつ前記膜が加熱されるのを防ぎ、結果として導電層の間の平均の距離と容量Ｃの値に影響を与えるのを防ぐ。
【００２９】
約０．１ミリバールから約１０バールの測定範囲の高圧部では、測定結果は上述のように、支持プレート５および膜６の上の導電層により形成されるキャパシタＣの値からすべてまたは部分的に導出され、それらの層は基準真空８により分離される。この値は圧力の関数である、膜６のたるみ（sag）に依存する。測定範囲の下限より下では、膜６のたるみに対する圧力の影響は非常に小さいため、その変化を十分な精度で検出することはもはや不可能である。したがって、約１０^-6ミリバールから約１０ミリバールの測定範囲の低圧部では、測定結果はすべてまたは部分的にピラニの原則に従って、測定ワイヤ１１、１２による電力出力から導出される。この測定の原則を用いると、約５０ミリバールより下、特に約３０ミリバールより下で、相対的に正確な測定結果が得られる。
【００３０】
説明された圧力センサのさまざまな修正ももちろん可能である。たとえば、特に膜の設計により、上下の範囲の間の境界を変更することができる。ピラニの圧力測定は交互に異なる温度Ｔ₁、Ｔ₂にされるか、またはただ１つの温度でのみ動作する、ただ１つの加熱ワイヤを用いて行なうことが可能である。しかし後者の場合は壁温度の影響が非常に大きいことを考慮しなければならない。使用される分野によって、上述以外の材料が場合によっては用いられてもよくまたは、測定ワイヤの代わりに、テープ、薄膜構造、マイクロチップまたはシリコンウェハ上にマイクロテクノロジにより作られたピラニ素子などの他の加熱抵抗素子が用いられてもよい。
【００３１】
支持プレートはより小さくてもよく、また好ましくは同様にセラミックからなるベース部材、好ましくはそれを介して電気的接続が行なわれる、より直径の大きなベースプレートに取付けられてもよい。圧力測定装置の保護管はその場合ベースプレートによって閉じられる。最後に、圧力センサは、前記支持プレートと膜との間に存在するこの場合は基準真空の形をとらない空間に通じ、支持プレートを通る孔を設けることにより、測定範囲の高圧部での比較測定に好適となるように形成されてもよい。
【００３２】
第２の実施例に従うと、原則的には第１の実施例に従ったセンサと同一の設計であり、かつ図１に示された回路図に対応する圧力センサは、別個のベース部材またはより正確にはベースプレート１７を有し、ベースプレートは好ましくはセラミックまたは別の電気的絶縁材料からなる。ベースプレート５および膜６を含む容量測定素子は、ベースプレート１７と垂直に整列され、たとえば第１の実施例に従って保護管内に懸架されるか、または別の方法で取付けられる。
【００３３】
ベースプレート１７と支持プレート５との間の接続は、ベースプレート１７の中央部を貫通し、ベースプレートに固定されるピン１８によって作られる。支持プレート５の背面は、前記支持プレートの直径に沿うように前記ピンに留められる。同時に、前記ピンはタブ１９を用いてその上の導電層に接続される。ベースプレート１７から突き出たピンの部分は接地接続Ａ₀に対応する接続９を形成する。膜６上の導電層は、ベースプレート１７を貫通する接続ピンを用いてキャパシタ接続Ａ_cに対応する接続１０に接続される。
【００３４】
測定ワイヤ１１、１２は支持プレート５の膜６と対向していない側に配置され、それにより前記支持プレートはワイヤの熱の影響から膜を保護する。各々の場合に、これらはタブ１９の一端から延在し、タブを用いてピン１８に電気的に接続され、さらにベースプレート１７に向かって斜めに広がり、そこで支持部１４、１５に接続される。ここでは、支持部はベースプレート１７を貫通し、かつ抵抗器接続Ａ_R1、Ａ_R2に対応する接続２０、２１を形成する接続ピンの形をとる。
【００３５】
ここでもまた、たとえば支持プレートの向きおよび測定ワイヤの取付けに関して修正がもちろん可能である。比較測定を行なおうとするなら、さらなる容量測定素子がベースプレートの背面に取付けられてもよい。すべての実施例において重要なのは、測定ワイヤが膜の近傍に取付けられることであり、それにより圧力の勾配が発生しても異なる圧力に晒されず、一方膜に対して望ましくない熱効果を与えることもない。このために、膜と測定ワイヤの間の距離は５ｍｍを越えてはならず、かつその距離は２μｍ未満であってはならない。第１の実施例では保護リング１６により実現され、また第２の実施例では支持プレート５自体により実現されたような、遮蔽もまた有利である。
【００３６】
この発明に従った圧力センサは、小型なために、特定の目的に意図され、かつたとえば測定範囲を下方に拡大するような、または低い圧力で精度もしくは安定性を向上させるようなさらなる測定素子を含む圧力測定装置の一部として非常に有用である。その場合、圧力センサは、各々の場合に保護管１内にさらなる測定素子とともに任意に配置される。
【００３７】
このように、圧力測定装置（図４）の第１のそのような実施例に従うと、マグネトロン２３、すなわちそれ自体公知の設計である冷陰極測定素子は、ピン２４および保護管１を同軸方向に取囲む永久磁石２５を備えた、保護管１内に配置される。保護管１の開放端と対向する端のピン２４のための通路の隣に、開口が残され、これは上述の第２の実施例に対応する圧力センサ３のベースプレート１７により閉じられる。このような圧力測定装置は低い圧力でも高い精度を有し、長期にわたり安定性がよく、たとえばハードディスクの被覆のためのチャンバに用いるのに好適である。
【００３８】
さらなる圧力測定装置（図５）はこれもまた上述の第２の実施例に対応する圧力センサ３に加えて、熱陰極測定素子である三極管を有する。圧力センサ３および三極管２６はセラミックまたは他の電気的絶縁材料を含む共通の保持プレート２７の上に取付けられ、保持プレートは一方端で保護管１を閉じ、これを通って両者の接続が導かれる。三極管２６は圧力管１のフランジ２により囲まれる端に向かってオフセットされており、すなわち前記三極管は圧力センサ３の前に配置される。三極管２６が存在するために、圧力測定装置は１０^-1ミリバールから１０^-5または１０^-6ミリバールの間の範囲で正確であり、かつ長期的に非常に安定する。三極管２６はまた、機械的に丈夫である。圧力測定装置は、たとえば通常は上流にロックを有しない、工具の塗装のためのチャンバに用いるのに好適である。
【００３９】
実質的に同じ設計であるさらなる圧力測定装置（図６）は、熱陰極測定素子として、汚損に対する相対的な強さが顕著であるベアード・アルパート素子２８を有する。
【００４０】
各々の場合に、さらなる測定素子は、追加の圧力信号を伝え、信号は同様に評価ユニットに送出され、そこで測定範囲の特定の部分に対する出力信号を決定するための基準として用いられる。遷移は同様に急であるか、または着実な重ね合わせをもって起こり得る。
【００４１】
この発明に従った圧力センサまたは圧力センサを含む圧力測定構造の有利な特徴は、長期の安定性を損なう容量測定素子のオフセットがしばしば補償されればさらに改良することができる。圧力が周期的に変化するチャンバ内で圧力をモニタする際には、たとえば処理されるべきウェハ３０または同様のものなどの物体が外部すなわち大気圧ｐ₀（図８ａ）下からもたらされる真空ユニット（図７）であるロック２９内でこれを定期的に行なうことができる。ここでは、ロック２９が閉じられた後、圧力ｐは数十ミリバールまたは実質的により低い、たとえば約１０^-4ミリバールになり得る転送圧ｐ_tまで減じられる。その後、バルブ３１が開かれ、転送間隔Ｉ_t（図８ｂ）の間に前記ウェハ３０は圧力が予め転送圧ｐ_tに上昇された中間チャンバ３２にさらに運ばれる。バルブ３１が閉じられた後、圧力ｐは再びロック２９内で大気圧ｐ₀に上昇するが、中間チャンバ３２内では圧力が減少し、ウェハ３０はさらなるバルブ３３によりたとえば処理チャンバ３４にさらに運ばれる。
【００４２】
ロック２９は、その中の圧力が処理されるべき物体の感度に依存するが、一般的には２％から５％の間で、大気圧ｐ₀に密に近づいたときのみ、常に開かれることが非常に重要である。なぜならそうでなければ問題のある流れが生成されてバルブに負荷がかかりすぎ、そのために摩滅が生じ、対応して不純物が生じてしまうためである。しかしながら、高圧の範囲で用いられ、そうでなければすぐれた精度を有する容量測定素子の場合、オフセットにより、長期的に安定性に欠ける点が問題となり得る。
【００４３】
この問題は、測定された値が、通例１００ミリバールよりも低い、好ましくは５０ミリバールまたはさらに３０ミリバールよりも低いしきい値ｐ_sより下に降下するとすぐに、オフセットの補償をすることにより解決される。この場合は、評価回路により第１の圧力信号から決定される出力信号は、前記評価回路により第２の圧力信号から決定される信号と比較される。オフセットによりずれが起これば、第１の圧力信号を導出するために用いられる特徴は、そこから導出される出力信号が第２の圧力信号から導出された出力信号と一致するようにシフトされる。圧力ｐが減少し続ける限り、これは間隔をあけてまたは連続して繰返される。圧力が再び上昇し始めると、この手順は終了する。オフセットの補償はこのように較正間隔Ｉ_c（図８ａ）内で達成される。
【００４４】
ロック２９内でたとえば５ミリバールの最低圧に到達すれば、熱伝導率測定に従った測定結果の実際の圧力からのずれは通例２０％、すなわち１ミリバールを越えない。容量測定素子のオフセットはしたがって約１ミリバールまで正確に決定され得る。容量測定素子の精度がこの他では非常に高いために、測定範囲内の測定の精度は同様に約１ミリバールであり、それは大気圧で約０．１％ずれる。この精度はこの場合通例全く十分である。ロック２９内でより低い圧力に到達すれば、これは外側の圧力が変化するためにしばしば有利であるが、この結果はさらによくなる。ロックの外側に設けられた第２の容量測定素子を用いて比較測定が行なわれれば、ロックが開けられたとき、他の測定素子の信号と、その出力信号とを比較することができ、こうしてそのオフセットを補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従った圧力センサの設計を概略的に示す回路図である。
【図２ａ】 第１の実施例に従った圧力センサを含む、この発明の第１の実施例に従った圧力測定装置の縦軸方向の断面図である。
【図２ｂ】 図２ａのＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図３ａ】 第２の実施例に従った圧力センサの側面図である。
【図３ｂ】 図３ａのＢ−Ｂに沿った縦断面図である。
【図３ｃ】 図３ａ、図３ｂに従った圧力センサの平面図である。
【図４】 第２の実施例に従った圧力センサを含む、この発明の第２の実施例に従った圧力測定装置の図である。
【図５】 第２の実施例に従った圧力センサを含む、この発明の第３の実施例に従った圧力測定装置の図である。
【図６】 第２の実施例に従った圧力センサを含む、この発明の第４の実施例に従った圧力測定装置の図である。
【図７】 真空ユニットのセクションの概略図である。
【図８ａ】 図７の真空ユニットのロック内の圧力の変化を示す図である。
【図８ｂ】 図７の真空ユニットの中間チャンバ内の圧力の変化を示す図である。

Claims (25)

1. 容量測定素子を有する圧力センサであって、圧力センサは、支持プレート（５）と、支持プレート（５）から距離をあけて置かれかつ支持プレート（５）と気密に接続されたセラミックの膜（６）とを含み、支持プレート（５）は導電層を備え、膜（６）は他の導電層を備え、導電層と他の導電層とは容量測定素子を構成し、圧力センサは、少なくとも１つの加熱素子を備えた熱伝導率測定素子を有し、少なくとも１つの加熱素子は直接または容量測定素子と熱伝導率測定素子との双方を支持するベース部材を介して支持プレート（５）に接続されており、圧力センサは、少なくとも測定結果が所定値または所定の範囲よりも上のときに、容量測定素子から発生する第１の圧力信号に基づいて決定される、測定結果を示す出力信号が生成され、また、圧力がしきい値（ｐ_s）よりも下に降下したときに、第１の圧力信号に基づく出力信号の決定が熱伝導率測定素子から発生する第２の圧力信号に基づく出力信号の決定と同じ結果になるように、第１の圧力信号のオフセットを補償する回路を備えることを特徴とする、圧力センサ。
2. 膜と少なくとも１つの加熱素子との間の距離が５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の圧力センサ。
3. 膜（６）は少なくとも１つの加熱素子により放出された放射から遮蔽されることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 膜（６）はＡｌ₂Ｏ₃を含むセラミックからなり、かつその厚みが１０μｍから１０００μｍの間であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の圧力センサ。
5. 膜の直径が２ｍｍから１５ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の圧力センサ。
6. ゲッタリングされた基準真空（８）が支持プレート（５）と膜（６）との間に包含されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の圧力センサ。
7. 各々の加熱素子は、測定ワイヤ（１１、１２）、テープ、薄膜構造またはマイクロチップの形であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の圧力センサ。
8. 圧力センサは、互いに独立して加熱可能な少なくとも２つの加熱素子を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の圧力センサ。
9. 少なくとも１つの加熱素子が、少なくとも１％のニッケル、プラチナまたはタングステンを含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の圧力センサ。
10. 少なくとも１つの加熱素子が、支持プレート（５）からある距離をおき、かつ支持プレートと平行であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の圧力センサ。
11. 少なくとも１つの加熱素子が、膜（６）よりも支持プレート（５）からより大きな距離をおいて膜（６）と並んで配置されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の圧力センサ。
12. 膜（６）は、前記膜を取囲みかつ支持プレート（５）上に配置される保護リング（１６）により確実に遮蔽され、少なくとも１つの加熱素子は、膜（６）を囲んでいる保護リング（１６）が加熱素子によって発せられる放射から膜（６）を保護するように、保護リング（１６）の外側に配置されることを特徴とする、請求項３から１１のいずれかに記載の圧力センサ。
13. 少なくとも１つの加熱素子が、支持プレート（５）の膜（６）と対向していない側に配置されることを特徴とする、請求項３から１０のいずれかに記載の圧力センサ。
14. 支持プレート（５）が、前記ベース部材に対してほぼ垂直に取付けられることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の圧力センサ。
15. 圧力測定装置は圧力センサ（３）を取囲む保護管（１）を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の圧力センサ（３）を有する圧力測定装置。
16. 保護管（１）が支持プレート（５）により一方端で閉じられることを特徴とする、請求項１５に記載の圧力測定装置。
17. 支持プレート（５）が保護管（１）内に弾力的にかつ封止する態様で懸架されることを特徴とする、請求項１６に記載の圧力測定装置。
18. 圧力センサ（３）が、保護管（１）内で圧力を測定するための少なくとも１つのさらなる測定素子とともに配置されることを特徴とする、請求項１５から１７のいずれかに記載の圧力測定装置。
19. 圧力センサが共通の支持部上に少なくとも１つのさらなる圧力測定素子とともに配置されることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の圧力センサ（３）を有する圧力測定装置。
20. 少なくとも１つのさらなる測定素子は冷陰極素子であることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の圧力測定装置。
21. 少なくとも１つのさらなる圧力測定素子は熱陰極素子であることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の圧力測定装置。
22. 圧力がしきい値（ｐ_s）よりも下であり、かつ減少する限りはオフセットの補償が繰返されるが、圧力が増加する場合には繰返されないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
23. しきい値（ｐ_s）が５０ミリバール以下であることを特徴とする、
    請求項１または２２に記載の方法。
24. 少なくとも測定結果が所定値または所定の範囲よりも低いときに、熱伝導率測定素子から発生する第２の圧力信号に基づいて出力信号が決定されることを特徴とする、請求項１、２２、および２３のいずれかに記載の方法。
25. 圧力センサが配置されたチャンバがロックチャンバ（２９）であることを特徴とする、請求項１および２２から２４のいずれかに記載の方法。

Images