JP6937673B2 - 真空室異常検出装置および隔膜真空計並びに真空室異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空空間である真空室の異常を検出する真空室異常検出装置および静電容量から被測定媒体の圧力を検出する隔膜真空計並びに真空室異常検出方法に関するものである。特に、異常の事前判定に係るものである。

従来より、半導体製造設備等において使用される真空計を始めとする圧力センサにおいては、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた、小型のダイアフラムを有するセンサ素子を採用することが多い。このセンサ素子は、被測定媒体の圧力によるダイアフラムの変位を、何らかの信号へ変換することをその主な検出原理としている。

例えば、この種のセンサ素子を用いた圧力センサとして、被測定媒体の圧力を受けて撓んで変位したダイアフラム（隔膜）の位置を、静電容量として検出するものが広く知られている。このような圧力センサは、ガス種依存性が少ないことから、半導体設備を始め、工業用途でよく使用されている。例えば、半導体製造装置等における製造プロセス中のチャンバ内における圧力を測定するために利用される。特に、静電容量型の圧力センサは、隔膜真空計と呼ばれている。また、被測定媒体の圧力を受けて撓むダイアフラムは、感圧ダイアフラムと呼ばれたり、センサダイアフラムと呼ばれたりしている。

このような隔膜真空計は、例えば、被測定媒体の圧力を受けて撓むダイアフラムの位置を、静電容量として検出するセンサチップと、センサチップを収容したハウジングと、ハウジングに接続されセンサチップのダイアフラムに被測定媒体の圧力を導く圧力導入管と、ハウジングを覆うセンサケースとを備えている。

そして、隔膜真空計は、センサチップ内を含むハウジングの一部の空間を高真空状態にした真空空間である基準真空室（キャビティ）を有し、基準真空室の真空度（圧力）が基準となって絶対圧力測定を行っている。基準真空室の真空度が低下し、圧力が上昇すると、基準が変化することで、隔膜真空計にゼロ点シフトが発生し、正しい測定ができなくなってしまう。このため、隔膜真空計において、基準真空室内の圧力を、長期間（例えば１０年間以上等）、測定に必要な真空度が保てる装置であることが要求される。

そこで、高真空の環境下において、センサチップ等の接合、センサチップ内の電極と接続し、信号線となるワイヤを取り出す貫通孔の封止等を行って、内部の空間を真空状態にしたまま、基準真空室を外部空間と隔てる工程が行われる。また、基準真空室内には、吸着機能を持ったゲッターと呼ばれる吸着装置（吸着材）等を設け、真空室を囲むハウジングの壁等から発生した気体を吸着することで、製造後においても、真空度が保てるようにする。

以上のような隔膜真空計等について、基準真空室内において放電させることで、真空度を測定することができる圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３００５７８号公報

しかし、前述した特許文献１の隔膜真空計は、基準真空室において、測定に必要な気密性が保持されていない異常状態であるとの判定を行うものである。したがって、基準真空室が異常となる前の対応について考慮されていない。これは、基準真空室内の真空度が低下する原因によって対応等が異なるからである。

本発明は、このような課題を解決するため、基準真空室内の真空度が異常となる前に検出を行うことができる真空室異常検出装置および隔膜真空計並びに真空室異常検出方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の真空室異常検出装置は、対向する複数の電極が設置された真空空間である真空室の異常を検出する真空室異常検出装置であって、電極間の放電電圧から真空室内の圧力を検出する真空度測定部と、真空室内の圧力の経時変化に基づき、真空室外からの流体の流入であるか真空室を囲む壁からの気体放出であるかを判定する推定機能部とを備えるものである。

本発明によれば、推定機能部真空室内の圧力の経時変化に基づき、真空室外からの気体等の流入であるか真空室を囲む壁からの気体放出であるかを判定するようにしたので、異常となる前の段階で異常の予告を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１の外観を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１の要部を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１に用いられるセンサチップ１１０の要部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る外部からの流体流入による基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る真空室異常検出装置２１０が行う判定処理の流れを説明する図である。 本発明の実施の形態２に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る隔膜真空計１の本体部１００の要部を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１の外観を示す図である。隔膜真空計１は、下部に本体部１００と上部に回路部２００とを有している。本体部１００は、実際に被測定媒体の圧力検出を行うセンサ本体部分である。また、回路部２００は、回路基板を有し、本体部１００から送られる静電容量に係る信号を、圧力値（測定値）に変換等する処理を行う部分である。特に、実施の形態１においては、回路部２００は、真空室異常検出装置２１０となって、真空室異常検出方法の工程を実行し、圧力測定の基準となる隔膜真空計１内の基準真空室の真空度測定等に係る処理を行う。

図２は、本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１の要部を示す図である。本体部１００は、センサチップ１１０、ハウジング１２０、圧力導入管１３０、センサケース１４０、ヒータ１５０、断熱材１６０、隔壁１７０、バッフル１８０およびゲッター１９０を有している。センサチップ１１０は、被測定媒体の圧力を検出するセンサ素子である。センサチップ１１０については後述する。ハウジング１２０は、センサチップ１１０を収容する。圧力導入管１３０は、被測定媒体の圧力がセンサチップ１１０に伝わるように、例えば、ハウジング１２０と被測定媒体が含まれる空間とを接続する。圧力導入管１３０とハウジング１２０との接続部分には、板状のバッフル１８０が設置されている。バッフル１８０は、被測定媒体が、センサチップ１１０に直接的に当たらないようにする。

センサケース１４０は、ハウジング１２０を覆うケースである。また、ゲッター１９０は、真空基準室内の気体を吸着する吸着装置（吸着材）である。例えば、センサチップ１１０、ハウジング１２０等、基準真空室を囲む壁となる構成部材に付着した分子等が、加熱等により真空基準室内に気体として放出される、デガス（気体放出）が発生することがある。ゲッター１９０は、化学的に活性な金属膜を吸着材とし、気体を吸着させる。そして、ヒータ１５０は、センサケース１４０の外周面を取り囲むようにして設けられている。ヒータ１５０は、制御装置（図示せず）の指示に基づいて、センサケース１４０内の温度が設定温度となるような加熱を行う。ここで、ハウジング１２０およびセンサケース１４０は、例えば、円筒状に形成されている。また、ヒータ１５０の外周は、さらに断熱材１６０に覆われている。

また、隔膜真空計１において、ハウジング１２０の内部に隔壁１７０が設けられている。隔壁１７０は、台座板１７０ａと支持板１７０ｂとを有している。台座板１７０ａと支持板１７０ｂとは、ハウジング１２０の内部空間を、第１の空間１２０ａと第２の空間１２０ｂとに分離する。支持板１７０ｂは、その外周の縁面がハウジング１２０に固定されており、台座板１７０ａをハウジング１２０の内部空間内に浮上させた状態で支持する。この台座板１７０ａの第２の空間１２０ｂ側にセンサチップ１１０が固定（接合）されている。また、台座板１７０ａには、第１の空間１２０ａ内の圧力をセンサチップ１１０のダイアフラム１１２に導く圧力導入孔１７０ｃが形成されている。第２の空間１２０ｂは、センサチップ１１０内と連通しており、後述するセンサチップ１１０内の容量室１１３とともに、高真空状態の真空空間である基準真空室となる。

圧力導入管１３０は、ハウジング１２０の第１の空間１２０ａ側に接続されている。この圧力導入管１３０を介して、センサチップ１１０のダイアフラム１１２に被測定媒体の圧力Ｐが導かれる。圧力導入管１３０より導入される被測定媒体は、前述したバッフル１８０の板面に当たり、バッフル１８０の周囲の隙間を通して、ハウジング１２０の第１の空間１２０ａ内に流入する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る隔膜真空計１に用いられるセンサチップ１１０の要部の構成を示す図である。実施の形態において、センサチップ１１０は、静電容量式であり、基台１１１、ダイアフラム１１２、可動電極（第１の電極）１１４および固定電極（第２の電極）１１５を備える。実施の形態１のセンサチップ１１０は、ダイアフラム１１２の変位を、他の物理量（静電容量）の変化に変換し、被測定媒体の圧力を検出する。

基台１１１は、受圧部となるダイアフラム１１２を支える。ダイアフラム１１２は、例えば、サファイア、アルミナセラミック等の耐熱性および耐食性を有する絶縁体の材料から構成されているものとする。ただし、これに限定するものではない。例えば、耐熱性等を有するガラス等を用いてもよい。ダイアフラム１１２は、平面視中央に凹部を有する基台１１１の支持部１１１ａによって支持されている。ダイアフラム１１２は、支持部１１１ａの内側の可動領域１１２ａにおいて、基台１１１の方向に変位可能とされている。可動領域１１２ａは、例えば、平面視において、円形とされている。このため、被測定媒体の圧力が加わったときに、均一な変位を行うことができる。容量室１１３は、可動領域１１２ａにおけるダイアフラム１１２と基台１１１との間の真空空間であり、基台１１１に形成された貫通孔により、第２の空間１２０ｂと連通し、基準真空室の一部となる。

また、可動電極１１４は、容量室１１３の内部でダイアフラム１１２の可動領域１１２ａに形成されている。また、固定電極１１５は、可動電極１１４と、容量室１１３の内部で基台１１１の上に可動電極１１４に対向して設置されている。また、実施の形態１のセンサチップ１１０は、可動参照電極１１６および固定参照電極１１７を備える。可動参照電極１１６は、容量室１１３の内部でダイアフラム１１２の可動領域１１２ａにおいて可動電極１１４の周囲（ダイアフラム１１２の周縁部分）に形成されている。固定参照電極１１７は、容量室１１３の内部で固定電極１１５の周囲の基台１１１の上に形成されている。可動参照電極１１６と固定参照電極１１７とは対向して設置されている。ここで、可動電極１１４と可動参照電極１１６とでは、可動電極１１４の方がよく撓むため、可動参照電極１１６よりも変位が大きくなる。

また、実施の形態１に係る隔膜真空計１の回路部２００は、前述したように、基準真空室内の真空度（圧力）に基づく判定処理を行う真空室異常検出装置２１０を有している。ここで、隔膜真空計１の回路部２００は、ハードウェアとして、制御装置、記憶装置、計時装置等を有し、これらのハードウェアが、真空室異常検出装置２１０として機能する。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有している。また、記憶装置は、例えば、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性記憶装置（図示せず）およびデータを長期的に記憶できるフラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置（図示せず）を有している。また、記憶装置は、プログラムを記憶し、制御装置が、プログラムに基づいて処理を実行して、後述する真空室異常検出装置２１０における処理を実現する。そして、計時装置は、タイマ等を有し、制御装置が、演算等に用いる時間の計時を行う。

真空室異常検出装置２１０は、放電制御部２１１、放電電流検出部２１２、真空度測定部２１３、真空度記憶部２１４、推定機能部２１５、判定用閾値記憶部２１６および信号送信部２１７を有している。

放電制御部２１１は、設定時間毎に、可動参照電極１１６と固定参照電極１１７との間に電圧を印加させ、真空基準室内で放電させる。放電電流検出部２１２は、放電が生じたかどうかを検出する。

真空度測定部２１３は、放電電流検出部２１２が放電を検出したときに電極間に印加された電圧に基づいて、基準真空室内の真空度を測定する。真空度測定部２１３が行う真空度の測定には、例えば、パッシェンの法則に係るデータを用いて行うとよい。ここで、以下では、真空度の測定は、基準真空室内の圧力の測定であるものとして説明する。真空度記憶部２１４は、真空度測定部２１３が測定した基準真空室内の圧力を、真空度データとして記憶する。ここで、特に限定するものではないが、真空度記憶部２１４は、例えば、推定機能部２１５が処理を行うために必要な分のデータを記憶しておけばよく、すべての測定に係る真空度データを記憶していなくてもよい。

推定機能部２１５は、真空度記憶部２１４に記憶された真空度データに基づいて、基準真空室内の真空度が、基準真空室外からの流体（気体および液体）の流入によるものか基準真空室内のデガスによるものかを判定する事前判定処理を行う。判定用閾値記憶部２１６は、推定機能部２１５が事前判定処理を行う際の閾値をデータとして記憶する。ここでは、基準真空室内が異常とされる圧力の値である異常判定用閾値ｔｈ_１００に対し、異常判定用閾値ｔｈ_１００の２０％における値および８０％における値を有する。それぞれの値は、設定圧力値とする。そして、これらの値を、第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０および第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０として有している。また、実施の形態１においては、推定機能部２１５が算出した第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０における基準真空室の圧力の傾きの値（単位時間あたりの圧力差）である第１傾き値Δｔｈ_２０を記憶する。ここで、実施の形態１では、一例として異常判定用閾値ｔｈ_１００の２０％における値および８０％における値を設定圧力値とし、第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０および第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０を定めているが、これらの値に限定するものはない。設定圧力値および傾き判定用閾値の値は、任意に設定することができる。

信号送信部２１７は、推定機能部２１５の事前判定処理の結果に基づき、基準真空室内の真空度が異常となる可能性がある旨の異常予告信号を送信する。信号送信部２１７による異常予告信号の送り先等については、特に限定するものではない。例えば、外部機器に送信する、スピーカ等に音を発生させる等の処理を行うようにするとよい。

図４は、本発明の実施の形態１に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。基準真空室の真空度が維持できなくなる理由として、大きくは、基準真空室内のデガスと基準真空室外からの流体の流入とがある。前述したように、隔膜真空計１の基準真空室には、基準真空室内の気体を吸着するゲッター１９０が設置されている。ここで、ゲッター１９０は、吸着する気体の総量が増えてくると、気体が吸収しきれなくなり、吸着速度が落ちる性質を有している。

基準真空室内から発生した気体はゲッター１９０に吸着され、真空度が維持される。ゲッター１９０が気体を吸着し続けて吸着速度が落ちると、吸着しきれない気体により基準真空室内の圧力が上昇する。ただ、時間が経過すると、デガスによる気体の発生量が少なくなってくるので、圧力変化が生じる初期の段階に比べて、上昇速度が緩やかになる。例えば、図４に示すように、基準真空室内の圧力の異常判定に用いる異常判定用閾値ｔｈ_１００における圧力に対し、２０％の圧力における圧力変化の傾きと、８０％における圧力変化の傾きとでは、８０％における圧力変化の傾きの方が緩やかになる。このため、基準真空室内における圧力の経時変化も穏やかで、基準真空室内の圧力が異常判定用閾値ｔｈ_１００に達するまでの時間的余裕がある。ここで、実施の形態１では、一例として、２０％の圧力における圧力変化の傾きと８０％における圧力変化の傾きとを比較するものとして説明するが、これに限定するものではない。前述したように、設定圧力値および傾き判定用閾値の値は、任意に設定することができる。このため、設定した設定圧力値等に基づく圧力変化の傾きによって比較を行えばよい。

図５は、本発明の実施の形態１に係る外部からの流体流入による基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。基準真空室は、ハウジング１２０、隔壁１７０等を壁として囲まれた密閉空間であるが、ハウジング１２０、隔壁１７０等を接合することで、空間が形成されている。例えば、ヒータ１５０の加熱等による急な温度変化が繰り返される等すると、熱サイクルにより、接合部分の劣化、破壊等が発生するケースがある。これにより、所定のリーク量が維持できなくなると、外部から、通常よりも多くの気体等が流入する。また、ハウジング１２０の材料によっては、接合が接着剤等により行われていることがある。このような場合には、接着剤を透過して、外部から気体等が流入する可能性がある（接着剤の厚さ、材料によって、気体等の透過量を考慮しなくてもよい場合もある）。

外部からの流体流入の場合にも、最初は、発生した気体はゲッター１９０に吸着され、真空度が維持されるが、ゲッター１９０の吸着速度が落ちると、基準真空室内の圧力が上昇し、真空度が低下する。ここで、図５に示すように、外部からの流体流入の場合には、異常判定用閾値ｔｈ_１００の圧力に達するまでにおいては、圧力の上昇速度は変わらない。したがって、２０％の圧力における圧力変化の傾きと、８０％における圧力変化の傾きとは、ほぼ同じになる。場合によっては、接合部分の隙間が大きくなることで、８０％における圧力変化の傾きの方が大きくなることがある。このため、基準真空室内における圧力の経時変化が急で、基準真空室内が異常とする異常判定用閾値ｔｈ_１００に達するまでに、時間的な余裕がない。

以上より、圧力変化が生じる初期段階における傾き値と異常判定用閾値ｔｈ_１００の圧力に近づいたときの傾き値とを比較する。これにより、基準真空室内の真空度低下が、デガスによるものかまたは外部からの気体等の流入によるものかを基準真空室内の真空度低下の異常が発生する前の段階で判定し、予告をすることができる。さらに、判定によって、真空度低下の原因についても予告が可能となることで、すぐに交換する必要がない等、使用者は、真空度低下について対応の有無等を判断することができる。

次に、実施の形態１における真空室異常検出装置２１０の動作について説明する。放電制御部２１１は、真空基準室内で放電させる。ここで、実施の形態１の放電制御部２１１は、設定時間毎に、放電させる処理を行うものとする。真空度測定部２１３は、放電電流検出部２１２が放電を検出したときの電圧に基づいて、真空度（基準真空室内の圧力）を測定し、真空度記憶部２１４に真空度データを記憶させる。ここで、実施の形態１においては、真空度記憶部２１４に、前回と今回の２回分の真空度データを記憶させるものとする。

図６は、本発明の実施の形態１に係る真空室異常検出装置２１０が行う判定処理の流れを説明する図である。図６の判定処理は、基本的に推定機能部２１５が行う。図６に基づいて、実施の形態１における判定処理について説明する。推定機能部２１５は、真空度記憶部２１４に記憶された真空度データと判定用閾値記憶部２１６に記憶された第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０とを比較し、基準真空室の真空度が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０の圧力に達したかどうかを判定する（ステップＳ１）。推定機能部２１５は、基準真空室の真空度が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０の圧力に達していないものと判定すると、第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０との比較を続ける。一方、基準真空室の真空度が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０の圧力に達したものと判定すると、真空度記憶部２１４に記憶された前回の真空度データとの差を、第１傾き値Δｔｈ_２０として算出する（ステップＳ２）。ここでは、放電による真空度の測定間隔が一定であるため、真空度の差を傾きとするが、測定間隔が一定でない場合は、単位時間あたりの差を傾き値として演算する。以上のようにして算出した第１傾き値Δｔｈ_２０を、判定用閾値記憶部２１６に記憶させる（ステップＳ３）。

推定機能部２１５は、基準真空室の真空度が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０の圧力に達したと判定した後、さらに、真空度記憶部２１４に記憶された真空度データと判定用閾値記憶部２１６に記憶された第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０とを比較する。そして、基準真空室の真空度が第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０の圧力に達したかどうかを判定する（ステップＳ４）。推定機能部２１５は、基準真空室の真空度が第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０の圧力に達していないものと判定すると、第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０との比較を続ける。一方、基準真空室の真空度が第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０の圧力に達したものと判定すると、真空度記憶部２１４に記憶された前回の真空度データとの差を、第２傾き値Δｔｈ_８０として算出する（ステップＳ５）。ここでも、真空度の測定間隔が一定でない場合は、単位時間あたりの差を傾き値として演算する。

推定機能部２１５は、第２傾き値Δｔｈ_８０を、判定用閾値記憶部２１６に記憶された第１傾き値Δｔｈ_２０で割って、Δｔｈ_８０／Δｔｈ_２０を演算する（ステップＳ６）。そして、Δｔｈ_８０／Δｔｈ_２０≧１かどうかを判定する（ステップＳ７）。Δｔｈ_８０／Δｔｈ_２０≧１であると判定すると、基準真空室における真空度の低下（圧力の上昇）は、外部からの気体等の流入によるものである旨の異常予告信号を、信号送信部２１７に送信させ（ステップＳ８）、処理を終了する。

一方、Δｔｈ_８０／Δｔｈ_２０≧１でない（Δｔｈ_８０／Δｔｈ_２０＜１である）と判定すると、基準真空室における真空度の低下（圧力の上昇）は、デガスによるものである旨の異常予告信号を、信号送信部２１７に送信させ（ステップＳ９）、処理を終了する。

上記の判定処理を終了した後、推定機能部２１５は、さらに、真空度データと異常判定用閾値ｔｈ_１００とを比較を行う。真空度が、異常判定用閾値ｔｈ_１００に係る圧力値に達すると、異常予告信号を、信号送信部２１７に送信させる。

以上のように、実施の形態１の真空室異常検出装置２１０では、推定機能部２１５が、真空基準室内の圧力が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０に達したときの第１傾き値Δｔｈ_２０と、第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０に達したときの第２傾き値Δｔｈ_８０とを比較する。そして、推定機能部２１５は、真空度低下が、基準真空室外からの流体流入によるものか基準真空室内のデガスによるものかを判定する判定処理を行い、判定に基づく異常予告信号を送信するようにした。このため、真空度低下の原因を通知するとともに、真空度低下への対応を、異常判定用閾値ｔｈ_１００に達する前に行うことができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、異常判定用閾値ｔｈ_１００の２０％の圧力および８０％の圧力における傾きから、真空基準室内の真空度低下が、基準真空室外からの流体流入によるものか基準真空室内のデガスによるものかを判定した。実施の形態２の真空室異常検出装置２１０においては、３つの圧力における傾きの値に基づいて判定を行うようにしたものである。

図７は、本発明の実施の形態２に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。実施の形態２においては、図７に示すように、異常判定用閾値ｔｈ_１００の５０％の圧力値が、第３傾き判定用閾値ｔｈ_５０として設定され、判定用閾値記憶部２１６に記憶される。

推定機能部２１５における処理については、実施の形態１で説明したことと同様である。実施の形態２では、基準真空室の真空度が第１傾き判定用閾値ｔｈ_２０の圧力に達したと判定した後、真空度記憶部２１４に記憶された真空度データと判定用閾値記憶部２１６に記憶された第３傾き判定用閾値ｔｈ_５０とを比較する。そして、基準真空室の真空度が第３傾き判定用閾値ｔｈ_５０の圧力に達したと判定すると、第３傾き値Δｔｈ_５０を算出する。また、基準真空室の真空度が第３傾き判定用閾値ｔｈ_５０の圧力に達したと判定した後、真空度データと第２傾き判定用閾値ｔｈ_８０とを比較する。

そして、推定機能部２１５は、実施の形態１で説明したステップＳ６の代わりに、Δｔｈ_２０＞Δｔｈ_５０＞Δｔｈ_８０であるかどうかを判定する。そして、Δｔｈ_２０＞Δｔｈ_５０＞Δｔｈ_８０であれば、基準真空室における真空度の低下は、デガスによるものである旨の異常予告信号を送信する。このようにして、実施の形態２の真空室異常検出装置２１０では、推定機能部２１５は、演算を行わずに、３点における傾きの比較による判定を行うことができる。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るデガスによる基準真空室内の圧力と経過時間との関係を示す図である。ここで、図８（ｂ）は、図８（ａ）の圧力変化に対し、ゲッター１９０による吸着速度が落ち、基準真空室内の圧力が上昇してからの圧力変化の一部を拡大したものである。

前述したように、基準真空室外からの流体流入による基準真空室内の圧力の上昇は、直線的で、一次関数的に表されるのに対し、図８に示すように、デガスによる基準真空室内の圧力の上昇速度は緩やかになっていく。例えば、基準真空室内の圧力をＰ_Ｖとすると、例えば、Ｐ_Ｖ＝ａｔ^α（ａ＞０、０＜α＜１）のように、時間ｔの関数となる上に凸の曲線に近似的表すことができる。デガスによる基準真空室内の圧力の経時変化を表す曲線の関数については、実験等により、あらかじめ求めておく。

したがって、推定機能部２１５は、真空度測定部２１３の測定に係る３以上の圧力値に基づいて、直線の関数への当てはめおよびあらかじめ設定された曲線の関数への当てはめを行う。そして、直線の関数に当てはめることができれば、真空度低下が、基準真空室外からの流体流入によるものと判定し、曲線の関数に当てはめることができれば、基準真空室内のデガスによるものと判定する。したがって、基準真空室内の圧力から傾きの値を算出しなくても、判定を行うことができる。当てはめの方法、手順等については、特に限定しない。

ここで、前述したように、直線の関数および曲線の関数への当てはめを行ったが、例えば、どちらかの関数への当てはめを行い、その可否によって、判定を行うようにしてもよい。このとき、例えば、あらかじめ、歪みによる隙間の大きさを規定して、外部からの流体の流入速度を設定して直線の関数を定義しておくことは困難である。このため、デガスによる基準真空室内の圧力と時間との関係を関数で定義し、当てはめの可否に基づく判定を行う。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る隔膜真空計１の本体部１００の要部を示す図である。前述した実施の形態１においては、可動参照電極１１６と固定参照電極１１７との間に電圧を印加させ、真空基準室内で放電させた。放電に係る新たな電極を必要としないことから、流体の流入経路の削減、コスト低減等をはかることができる。ただ、電極が放電専用に調整されているものではなく、意図する精度が得られない可能性がある。

そこで、実施の形態４の隔膜真空計１においては、基準真空室内において放電を行わせる複数の対向する電極を、放電電極１９５として、独立して設置したものである。放電制御部２１１は、放電電極１９５を制御し、放電させる。放電電極１９５を独立した電極として設置することで、放電電圧検出の精度を高めることができる。

実施の形態５．
上述した実施の形態１および実施の形態２においては、隔膜真空計１内の回路部２００が真空室異常検出装置２１０を有するものとして説明したが、これに限定するものではない。例えば、真空室異常検出装置２１０を、隔膜真空計１においてセンサチップ１１０を有する本体部１００と別体の外部装置として構成してもよい。

以上、実施の形態を参照して、本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態の内容に限定されるものではない。本発明の構成、詳細等には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１ 隔膜真空計、１００ 本体部、１１０ センサチップ、１１１ 基台、１１１ａ 支持部、１１２ ダイアフラム、１１２ａ 可動領域、１１３ 容量室、１１４ 可動電極、１１５ 固定電極、１１６ 可動参照電極、１１７ 固定参照電極、１２０ ハウジング、１２０ａ 第１の空間、１２０ｂ 第２の空間、１３０ 圧力導入管、１４０ センサケース、１５０ ヒータ、１６０ 断熱材、１７０ 隔壁、１７０ａ 台座板、１７０ｂ 支持板、１７０ｃ 圧力導入孔、１８０ バッフル、１９０ ゲッター、１９５ 放電電極、２００ 回路部、２１０ 真空室異常検出装置、２１１ 放電制御部、２１２ 放電電流検出部、２１３ 真空度測定部、２１４ 真空度記憶部、２１５ 推定機能部、２１６ 判定用閾値記憶部、２１７ 信号送信部。

Claims (10)

1. 対向する複数の電極が設置された真空空間である真空室の異常を検出する真空室異常検出装置であって、
   前記電極間の放電電圧から前記真空室内の圧力を検出する真空度測定部と、
   前記真空室内の前記圧力の経時変化に基づき、前記真空室外からの流体の流入であるか前記真空室を囲む壁からの気体放出であるかを判定する推定機能部と
   を備えることを特徴とする真空室異常検出装置。
2. 前記推定機能部は、設定された２以上の前記圧力における前記圧力の傾き値を算出し、前記傾き値により、判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の真空室異常検出装置。
3. 前記推定機能部は、３以上の前記圧力の値と時間との関係を、関数に当てはめて、判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の真空室異常検出装置。
4. 前記推定機能部は、当てはまった前記関数が一次関数のときには前記真空室外からの流体の流入であると判定し、上に凸の曲線として表される関数のときには前記真空室を囲む壁からの気体放出であると判定することを特徴とする請求項３に記載の真空室異常検出装置。
5. 前記推定機能部の判定に基づく異常予告信号を送信する信号送信部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の真空室異常検出装置。
6. 前記電極間に放電電圧を印加させる放電制御部をさらに備える請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の真空室異常検出装置。
7. 被測定媒体が加える圧力により、ダイアフラムとともに変位する可動電極と、
   該可動電極に対向して設けられた固定電極とを真空室内に備え、
   さらに、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の真空室異常検出装置を有することを特徴とする隔膜真空計。
8. 前記ダイアフラムの周縁部分に設置された可動参照電極と、
   該可動参照電極に対向して設けられた固定参照電極とをさらに有し、
   前記可動参照電極と固定参照電極の間で、前記真空室内の圧力を検出する放電を行うことを特徴とする請求項７に記載の隔膜真空計。
9. 前記真空室内の圧力を検出する放電を行う放電電極をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の隔膜真空計。
10. 対向する２つの電極が設置された真空空間である真空室の異常を検出する真空室異常検出方法であって、
    前記電極間で放電させる工程と、
    前記電極間の放電電圧から前記真空室内の圧力を検出する工程と、
    前記真空室内の前記圧力の経時変化に基づき、前記真空室外からの流体の流入であるか前記真空室を囲む壁からの気体放出であるかを判定する工程と、
    前記判定に基づく信号を送信する工程と
    を有することを特徴とする真空室異常検出方法。

Images