KR101423063B1 - 용량성 압력 센서 - Google Patents

용량성 압력 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR101423063B1
KR101423063B1 KR1020127022935A KR20127022935A KR101423063B1 KR 101423063 B1 KR101423063 B1 KR 101423063B1 KR 1020127022935 A KR1020127022935 A KR 1020127022935A KR 20127022935 A KR20127022935 A KR 20127022935A KR 101423063 B1 KR101423063 B1 KR 101423063B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diaphragm
electrode
electrode structure
pressure
manometer
Prior art date
Application number
KR1020127022935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120112854A (ko
Inventor
스티븐 디. 블랭켄쉽
Original Assignee
엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 filed Critical 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Publication of KR20120112854A publication Critical patent/KR20120112854A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101423063B1 publication Critical patent/KR101423063B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/10—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in inductance, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms

Abstract

개선된 용량성 마노미터는, (a) 공통 전극 및 (b) 전극 구조를 포함하는 다이아프램으로서, 전극 구조는 중심 전극과 링 전극을 구비하고, 다이아프램은 (i) 다이아프램의 각 측 상의 압력이 동일할 때의 0 위치와 (ii) 최대 측정 가능한 차동 압력이 다이아프램에 인가될 때의 최대 차동 위치 사이에서 이동가능한, 다이아프램과, 다이아프램이 전극 구조에 대하여 강제되고, 공통 전극이 마노미터의 정렬축에 대하여 중심 및 링 전극으로부터 이격되어 축방향으로 정렬되도록 다이아프램을 지지하게 배치된 지지 구조를 포함하고, 전극 구조는 정렬축 주위로 각도상으로 이격된 적어도 3개의 클램핑 위치에서 다이아프램에 대하여 고정되고, 전극 디스크 지지부 높이에서의 변동을 감소시키고 다이아프램과 전극 구조 사이에서 더 작은 갭과 개선된 안정성을 가능하게 하도록, 0 위치에서 다이아프램의 평면에 대하여, 각 클램핑 위치 지점과 다이아프램의 강제 지점을 포함하는 각각의 직각 평면 내에 형성된 각도가 60° 내지 90° 사이이다. 추가 개선은 복수의 탭을 구비하는 스페이서 링과, 탭의 각각의 위치에서 전극 구조를 스페이서 링에 클램핑하여 정렬축 주위로 등각으로 이격된 복수의 클램핑 위치를 형성하도록 배치된 클램프를 포함하여, 반복 가능성 및 안정성에 영향을 미칠 수 있는 스페이스에 의해 유발된 방사상 전단력 및 이에 따른 잠재적인 스틱 슬립의 가능성을 제거한다.

Description

용량성 압력 센서{CAPACITIVE PRESSURE SENSOR}
[관련 출원의 교차 참조]
본 출원은 전문이 본 명세서에 참조로서 편입되고, 본 양수인에게 양도되었으며, 발명의 명칭이 "Capacitive Pressure Sensor"인 Steven D. Balnkenship 명의의 2010년 2월 2일 출원된 미국 특허 가출원 No. 61/300,620에 기초하고 그에 대한 우선권을 주장한다.
[기술분야]
본 개시 내용은 일반적으로 용량성 압력 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력, 특히 매우 낮은(진공) 압력에 대한 매우 정밀하고 정확한 측정을 제공하는 개선된 센서에 관한 것이다.
압력 트랜스듀스는 무수한 애플리케이션에서 사용되어 왔다. 이러한 트랜스듀서의 하나는 가스, 증기 또는 다른 유체의 매우 정밀하고 정확한 압력 측정을 제공하는 용량성 마노미터(capacitive manometer)이다. 애플리케이션은 진공 기반의 공정의 정밀한 제어 및 반도체 공정 제어를 포함한다. 예들은 반도체 에칭 공정 및 물리적 기상 부착(physical vapor deposition)을 포함한다.
용량성 마노미터는 일반적으로 (a) 전극 구조를 형성하거나 포함하는 가요성 다이아프램(diaphragm)과 (b) 다이아프램으로부터 이격되어 그 사이에 커패시턴스를 구축하는 고정 전극 구조를 사용한다. 다이아프램의 반대 측 상에서의 압력에 대한 다이아프램의 일측 상에서의 압력의 변동은 다이아프램이 휘어져 다이아프램의 전극 구조와 고정 전극 사이의 커패시턴스가 그 차동 압력의 함수로서 변동한다. 보통, 다이아프램의 일측 상의 가스 또는 증기는 측정되는 압력(Px)을 가지고, 다이아프램의 반대 측 상의 가스 또는 증기는 알려진 기준 압력(Pr)을 가지며, 후자는 대기압 또는 일부 고정된 높거나 낮은(진공) 압력이어서, 다이아프램의 측정 측 상의 압력이 커패시턴스 측정의 함수로서 결정될 수 있다.
극도로 낮은 압력(높은 진공도)을 필요로 하는 많은 애플리케이션이 개발되어 왔고, 그리고 계속하여 개발되고 있어, 이러한 낮은 압력을 측정할 수 있는 용량성 마노미터에 대하여 요구가 있다. 그러나, 낮은 압력에서 매우 정밀하고 정확한 압력 측정을 제공하기 위하여 용량성 마노미터의 민감도를 증가시키는 것은 여러 가지 설계적 도전을 제기한다. 극도로 낮은 압력(높은 진공도)을 측정하기 위하여, 용량성 마노미터는 압력에서의 작은 변화를 검출할 수 있도록 가요성 다이아프램과 고정 전극 구조 사이에 매우 좁은 갭을 필요로 한다.
매우 좁은 갭을 이용하는 것에 대한 문제점은 다이아프램에 걸친 차동 압력의 측정에 관계없는 전극 갭의 형상에서 더 작은 변동도 검출된다는 것이다. 전극 갭 형상에 대한 이러한 해로운 변동 중 하나는 전극 갭 간격에서의 변동이다. 2중 전극 설계 방법을 이용하여 전극 간격에서의 변동의 효과를 감소시키기는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 일반적인 관행이지만, 전극 갭 간극에 대한 양호한 제어는 센서 출력의 향상된 추가적인 안정성을 제공한다. 이것은, 좁은 전극 갭을 이용함으로써 가능하게 되는 극도로 낮은 압력(극도로 작은 다이어프램 편향)을 측정할 때 특히 중요하다.
커패시턴스 측정은 평행판 커패시턴스(C)에 대한 잘 알려진 다음의 수학식에 기초한다:
C = ere0A/s
여기에서, C는 2개의 평행판 사이의 커패시턴스이고,
e0는 자유 공간의 유전율이고,
er은 판 사이의 재료의 상대 유전율(진공에 대하여, er = 1)이고,
A는 판 사이의 공통 면적이고,
s는 판 사이의 간격이다.
이 수학식에 기초하여, 커패시턴스에서의 변화분은 각 측정 전극에 대한 전극 갭 간격에서의 변화분의 (-)값이다(ΔC/C = -ΔS/S).
그 다음, 각 측정 전극의 커패시턴스에 대한 안정된 제어를 제공하기 위하여 전극 갭 간격에 대하여 양호한 제어를 유지하는 것이 중요하다는 것이 용이하게 이해될 수 있다. 간단한 2중 전극 설계에서, 이러한 효과는 임의의 개수의 일반적으로 사용되는 브리지 설계를 이용하는 것과 같은 주어진 전기 측정 기술과, 다른 전기 측정 방법을 위하여 평탄한 다이아프램과 전극 구조(각각은 진정한 평면으로부터의 경사 편차 및 평탄도에 대한 상이한 실제 값을 가진다)에 대해 0의 차동 압력에서 1차(first order)로 균형을 이룬다. 센서가 극도로 낮은 압력(극도로 작은 다이아프램 편향)을 측정하도록 구성되기 때문에, 안정된 전극 갭을 만들지 않고 전극의 균형을 맞추기만 하는 것은 가장 낮은 압력의 안정된 검출을 달성하기 위하여 충분하게 낮은 레벨에 대한 압력 측정의 불확실성을 감소시키기에 충분하지 않다.
더 낮은 압력에서 마노미터의 측정 능력을 개선하기 위하여, 낮은 압력 측정에서 개선된 전극 갭 안정성 제어를 할 수 있는 용량성 압력 마노미터에 대한 요구가 있다.
미국 특허 No. 7757563; 7706995; 7624643; 7451654; 7389697; 7316163; 7284439; 7201057; 7155803; 7137301; 7000479; 6993973; 6909975; 6735845; 6672171; 6568274; 6105436; 6029525; 5965821; 5942692; 5932332; 5911162; 5808206; 5625152; 4785669 및 4,499,773; 그리고 미국 특허 출원 공보 No. 20090255342; 20070023140; 20060070447; 20060000289; 20050262946; 20040211262; 20040099061를 참조하며, 이 모두는 본 양수인에게 양도되었다.
개선된 용량성 마노미터의 일 양태에 따라, 상기 마노미터는,
(a) 공통 전극 및 (b) 전극 구조를 포함하는 다이아프램으로서, 전극 구조는 중심 전극과 링 전극을 구비하고, 다이아프램은 (i) 다이아프램의 각 측 상의 압력이 동일할 때의 0 위치와 (ii) 최대 측정 가능한 차동 압력이 다이아프램에 인가될 때의 최대 차동 위치 사이에서 이동가능한, 다이아프램과,
다이아프램이 전극 구조에 대하여 강제되고, 공통 전극이 마노미터의 정렬축에 대하여 중심 및 링 전극으로부터 이격되어 축방향으로 정렬되도록 다이아프램을 지지하게 배치된 지지 구조
를 포함하고,
전극 구조는 정렬축 주위로 각도상으로 이격된 적어도 3개의 클램핑 위치에서 다이아프램에 대하여 고정되고,
전극 디스크 지지부 높이에서의 변동을 감소시키고 다이아프램과 전극 구조 사이에서 더 작은 갭과 개선된 안정성을 가능하게 하도록, 0 위치에서 다이아프램의 평면에 대하여, 각 클램핑 위치 지점과 다이아프램의 강제 지점을 포함하는 각각의 직각 평면 내에 형성된 각도가 60° 내지 90° 사이이다.
개선된 용량성 마노미터의 다른 양태에 따라, 상기 마노미터는,
(a) 공통 전극 및 (b) 전극 구조를 포함하는 다이아프램으로서, 전극 구조는 중심 전극과 링 전극을 구비하고, 다이아프램은 (i) 다이아프램의 각 측 상의 압력이 동일할 때의 0 위치와 (ii) 최대 측정 가능한 차동 압력이 다이아프램에 인가될 때의 최대 차동 위치 사이에서 이동가능한, 다이아프램과,
공통 전극이 마노미터의 정렬축에 대하여 중심 및 링 전극으로부터 이격되어 축방향으로 정렬되도록 다이아프램을 지지하게 배치된 지지 구조와,
복수의 탭을 구비하는 스페이서 링과,
탭의 각각의 위치에서 전극 구조를 스페이서 링에 클램핑하여 정렬축 주위로 등각으로 이격된 복수의 클램핑 위치를 형성하도록 배치된 클램프
를 포함한다.
다른 부품, 단계, 특징, 목적, 이점 및 이익과 함께, 이들은 하기의 예시적인 실시예들에 대한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 첨부된 도면 및 특허청구범위로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도면에서:
도 1은 본 명세서에 설명된 개선 사항을 포함하는, 센서의 축을 따르는, 센서의 일 실시예에 대한 단면도이다;
도 2는 개선 사항에 대한 기하학적 상세를 도시하는, 도 1의 실시예의 일부에 대한 더욱 상세한 단면도이다;
도 3은 도 1의 실시예의 기하학적 특징의 일부를 도시하는 개략적인 도면이다;
도 4는 센서에 사용된 스페이서의 상면도이다;
도 5는 센서의 일부를 통한 더욱 상세한 축방향 단면도이다;
도 6은 도 7 내에서 설명되는 개선 사항에 사용되는 스페이서의 상면도이다; 그리고,
도 7은 추가 개선 사항의 상세를 도시하는 도 1의 실시예의 일부에 대한 더욱 상세한 단면도이다.
도면들은 예시적인 실시예들을 개시한다. 이들은 모든 실시예들을 설명하지 않는다. 다른 실시예들이 추가로 또는 대신에 사용될 수 있다. 자명하거나 불필요할 수 있는 상세는 공간을 절약하기 위하여 또는 더욱 효율적인 도시를 위하여 생략될 수 있다. 반대로, 일부 실시예들은 개시된 상세가 전부 없더라도 실시될 수 있다. 동일한 도면 부호가 상이한 도면에 나타날 때, 이는 동일하거나 유사한 구성 요소 또는 단계를 말한다.
예시적인 실시예가 논의된다. 다른 실시예들이 추가로 또는 대신에 사용될 수 있다. 자명하거나 불필요할 수 있는 상세는 공간을 절약하기 위하여 또는 더욱 효율적인 도시를 위하여 생략될 수 있다. 반대로, 일부 실시예들은 개시된 상세가 전부 없더라도 실시될 수 있다.
도 1에 도시된 커패시턴스 마노미터(10)는 고정 전극 구조(14)와 가요성 다이아프램(16)을 지지하기 위한 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 프로세스 하우징부(18)와 기준 하우징부(20)를 포함하며, 이 2개의 하우징부는 가요성 다이아프램(16)에 의해 분할된다. 프로세스 하우징부(18)는 Px 커버(22)를 포함한다. 기준 하우징부는 링(24)과 Pr 커버(26)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 기준 하우징부(20)의 링(24)은 미리 정해진 크기의 갭(30) 만큼 분리된 안정되고 이격된 관계를 유지하도록 미리 정해진 관계로 고정 전극 구조(14)와 가요성 다이아프램(16)을 수용하고 지지하는 중공(hollow) 캐비티(28)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 고정 전극 구조(14)는 세라믹 재료와 같은 전기 절연 재료로 이루어지고 견고한 비가요성(non-flexible) 구조로 형성되는 기판(32)을 포함한다. 립(lip)(34)은, 하우징 내에 제공된 스페이서 링(36)의 어깨 부분을 결합하기 위하여 기판(32)의 주변부에 제공되고, 록킹 링(38) 및 웨이브 스프링(40)으로 제자리에 고정될 수 있다. 하나 이상의 얇은 스페이서(41)는 미리 정해진 값으로 전극 갭 간격을 편리하게 설정하는데 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 얇은 스페이서(43)는, 공통 전극을 형성하는 다이아프램(16), 하우징 링(24) 및 방사상 순응(radially compliant) 스페이서 링(36)과 안정된 기하학적 관계로 전극 디스크 구조를 클램핑하는데 필요한 마찰 바인딩 힘 및 과도 압력 성능의 설계 목적과 일치하는 미리 정해진 값으로 클램핑 힘을 설정하기 위하여, 웨이브 스프링 캐비티 높이를 미리 정해진 값으로 편리하게 설정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(32)의 크기와 높이는, 스페이서 링(36)과 록킹 링(38) 사이에 배치될 때, 기판(32)과 하우징 링(24) 및 스페이서 링(36) 사이에 충분한 방사상 간격을 가지면서 고정 전극 구조(14)의 중심이 중심축(42) 상에 중심이 놓이도록, 기판이 하우징 내(12)에 정밀하게 배치되게 하는 것일 수 있다. 이것은 전극과 금속 하우징(24) 사이의 스트레이(stray) 커패시턴스 및 전극 디스크의 방사상 위치에서의 작은 변동에 대한 스트레이 커패시턴스에서의 변동을 효율적으로 감소시킨다. 웨이브 스프링(40)은 접촉하여 축(42) 주위로 120°로 등각으로 이격된 적어도 3개의 위치에서 방사상의 가요성 록킹 링(38) 및 얇은 스페이서(43)를 통해 고정 전극 구조(14)의 립(34) 상에 축방향 힘을 인가하도록 설계된다. 유사하게, 웨이브 스프링(40)은 접촉하여 축(42) 주위로 120°, 마노미터(10)가 완전히 조립될 때 고정 전극 구조(14)의 립(34)과의 접촉 위치로부터 60°로 배치된 적어도 3개의 위치에서 Pr 커버(26) 상에 반대하는 힘을 가하도록 설계된다. 또한, 고정 전극 구조(14)는 중심축(42)에 대하여 동심으로 배치된 중심 전극(44)과, 바람직하게는 중심 전극(44) 및 중심축(42)과 동심인 링의 형태인 외부 전극(46)을 포함한다.
가요성 다이아프램(16)은 공통 전극을 형성하도록 적합한 전도 재료층 또는 전도 재료 코팅으로 이루어지거나 이를 제공받는다. 다이아프램(16)은 다이아프램의 일측 상의 프로세스 압력(Px) 챔버(50)와, 다이아프램의 타측 상에 갭(30)을 포함하는 기준 압력(Pr) 챔버를 형성하도록 하우징에 부착된다. 갭(30)과 하우징의 Pr 부분의 나머지 사이에서 압력이 균등화될 수 있게 하는 경로들이 가요성 다이아프램과 기준 하우징부(20) 사이에 (예를 들어, 에칭된 스페이서의 감소된 두께부를 통해) 제공될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 다이아프램은 2개의 챔버가 상이한 압력에서 유지될 수 있도록 기준 압력 챔버의 갭(30)으로부터 프로세스 압력 챔버를 밀봉하기 위하여 하우징에 고정된다. 측정될 가스 또는 증기는 Px 커버(22)의 일부에서 형성되는 가스 입구부(52)를 통해 프로세스 챔버(50)로 유입될 수 있다. 정상 동작 하에서, 커패시턴스 마노미터(10)는 절대 압력 센서의 기능을 하며, 기준 캐비티(28)(및 전극 갭(30))는 진공하에서 밀봉된다; 그리고, 일 실시예에서, 기준 하우징부(20)는 기준 캐비티(28)와 전극 갭(30)에서 매우 낮은 압력(기기의 최소 해상도 이하)을 제공하도록 증발가능하지 않은 게터 진공 펌프(54)가 제공된다. 이것은 프로세스 압력이 비교되는 절대 진공 기준이다. 이 모드에서, 다이아프램에 걸친 차동 압력은 절대 압력 측정이다. 다른 가능한 구축 방법은 소스로부터의 기준 챔버로의 기준 압력 또는 주변 대기로부터 대기압으로 가스를 유입시키기 위하여 기준 하우징부(20) 내에서 게터 어셈블리(54) 대신에 제2 가스 입구부를 사용하는 것이다. 따라서, 갭(30)을 포함하는 기준 챔버는 미리 정의된 기준 압력의 가스 또는 증기를 포함한다. 2개의 챔버는 바뀔 수 있어 기준 압력 챔버가 프로세스 압력 챔버로 기능하고 프로세스 압력 챔버가 기준 압력 챔버로 기능할 수 있고, 예를 들어 프로세스 가스는 갭(30)을 포함하는 챔버 내에 제공된 전극 및 다른 재료에 비하여 불활성이라는 것이 주목되어야 한다.
바람직하게는, 중심 및 외부 전극(44, 46)은 전극이 바람직하게 균일한 두께를 가지며 동일한 평면에 모두 놓이도록 기판(32)의 표면 상에 배치된 평탄 전극(flat electrode)이다. 적합한 전기 리드(lead)(미도시)가 중심 및 링 전극(44, 46)에 대하여 각각 제공된다. 일 실시예에서, 공통 전극을 형성하는 다이아프램(16)이 전기 연결부인 하우징부(20)와 일체로 형성된다. 다른 가능한 구성은 전기 리드(미도시)가 다이아프램(16)의 공통 전극에 대하여 제공되는 것일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전극 프린지(fringe) 커패시턴스를 제어하고, 하우징(20)에 대한 스트레이 커패시턴스를 최소화하고, 0 차동 압력에서 2중 전극 커패시턴스 균형을 조절하기 위하여 기판(32) 상의 전기 가드부(45)가 측정 전극에 대하여 제공된다. 리드는 커패시턴스 측정 장치(미도시)에 적합하게 연결된다.
바람직하게는, 압력이 다이아프램의 양측에서 동일할 때, 즉 0 차동 전압일 때, 공통 전극에 의해 형성된 평면이 중심 및 외부 전극(44, 46)과 전기 가드부(45)의 평면에 실질적으로 평행하도록, 다이아프램(16)이 하우징 내에 고정된다. 입구부(52)를 통해 프로세스 압력 챔버(50)로 유입된 가스 또는 증기가 기준 챔버 내의 기준 압력과 상이한 압력을 가질 때, 다이아프램은 휘어지고 다이아프램(16)의 공통 전극과 중심 전극(44) 사이의 커패시턴스는 다이아프램(16)의 공통 전극과 외부 전극(46) 사이의 커패시턴스와 상이한 하나의 커패시턴스를 정의할 것이다. 전기 가드부(45)는 이 영역에서 스트레이를 위한 경로를 차단함으로써 전극과 금속 하우징 사이의 기생 스트레이 커패시턴스를 감소시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이 기판(32)의 긴 직경과 하우징 링(24) 사이에서 큰 균일한 갭을 활용함으로써; 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 전극 디스크의 주변부에 전기 가드부(45)를 배치함으로써, 전극 디스크의 잠재적인 작은 측방향 변위에 기인하는 이러한 스트레이에서의 임의의 변경이 센서 커패시턴스 스트로크의 훨씬 더 작은 부분이고 따라서 압력 측정에 관계 없는 센서 출력에서의 변동을 도입시키지 않으면서 차동 압력의 훨씬 더 정확한 측정을 허용한다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 프로세스 압력 챔버(50) 내의 압력이 다이아프램(16)의 공통 전극과 중심 전극(44) 사이에서 측정된 커패시턴스와 다이아프램(16)의 공통 전극과 외부 전극(46) 사이에서 측정된 커패시턴스의 함수이다.
이와 같이, 미리 정의된 커패시턴스는 다이아프램 상의 차동 압력이 0일 때 구조가 측정가능한 "베이스(base)" 커패시턴스를 형성하도록, 다이아프램의 공통 전극 구조와 각각의 중심 및 외부 전극(44, 46) 사이에서 구축된다. 실제로, 베이스 커패시턴스는 전극 갭에서의 능동 커패시턴스와 하우징에 대한 스트레이 커패시턴스의 합이다. 또한, 다이아프램이 최대의 측정 가능한 차동 압력에 노출될 때, 다이아프램의 공통 전극 구조는 센서의 "스트로크(stroke)"를 형성하도록 전극(44, 46)에 대하여 편향될 것이다. 센서의 스트로크의 한 측정은 0의 차동 압력과 풀 스케일 차동 압력 사이에서 다이아프램(16)의 공통 전극에 대한 외부 전극(44) 커패시턴스와 다이아프램(16)의 공통 전극에 대한 외부 전극(46) 커패시턴스의 차이와 같은 "커패시턴스" 스트로크이다. 0의 차동 압력에서 풀 스케일 값까지의 다이아프램 편향에서의 최대 변동은 다이아프램의 스팬(span)이다.
센서의 범위를 정의하는 주요 파라미터 중 하나는, 캡(30)으로 표시되고, 공정 챔버(50) 내의 기기의 해상도 아래의 압력에서 하우징부(20)의 기준 챔버(갭(30)을 포함)에서 매우 낮은 압력(진공 기준 압력)을 갖는, 다이아프램(16)의 공통 전극 구조의 평면(이완된 0 위치에 있을 때)과 중심 및 외부 전극(44, 46)의 평면 사이의 거리와 동일한 전극 갭 간격의 범위이다. 주어진 센서 구조에서, "베이스" 커패시턴스는 전극 갭 간격에 의해 구축된다. 매우 낮은 압력(높은 진공도)을 측정하도록 설계된 커패시턴스 마노미터는 압력에서의 매우 작은 변동을 측정하는데 있어서 매우 민감하거나 또는 이를 측정할 수 있어야만 한다. 그 결과, 다이어프램(16)의 공통 전극의 평면과 중심 및 외부 전극(44, 46)의 평면 사이의 간격은, 다이아프램 편향에서의 작은 변동이 차동 압력에서의 작은 변경에 응답하여 검출될 수 있도록, 매우 작아야만 한다.
마노미터(10)가 더 작은 차동 압력을 측정하는데 더욱 민감하게 하도록 갭(30)을 더 작게 만드는 것은 다이아프램에 걸친 차동 압력의 측정에 관계없는 전극 갭의 형상에서의 변동에 대한 민감도를 증가시킨다. 전극 갭 형상에 대한 이러한 해로운 변동 중 하나는 전극 갭 간격에서의 변동이다. 2중 전극 디자인 접근 방식을 이용하여 전극 갭 간격에서의 변동 효과를 감소시키는 것이 업계의 관행이지만, 전극 갭 간격에 대한 양호한 제어는 센서 출력의 더욱 향상된 안정성을 제공한다. 이것은 좁은 전극 갭의 사용에 의해 가능하게 된 매우 낮은 압력을 측정할 때 특히 중요하다.
점점 더 작아지는 압력을 측정하기 위한 종래의 요구로, 종래의 용량성 압력 센서는 극도로 낮은 압력의 안정된 측정에 필요한 본질적인 전극 갭 안정성을 가지지 않는다.
본 개시 내용은 장치의 구조가 다이아프램과 전극 사이에서 더 높은 안정성을 제공하여 훨씬 더 작은 갭 및 더 낮은 차동 압력의 측정을 허용하는 용량성 마노미터를 설명한다. 이러한 구조를 제공하는데 있어서, 센서 전극 갭의 치수적 안정성, 특히 정상적인 동작 조건 하에서 그리고 특히 온도, 기압, 과도 압력, 기계적인 충격 및 진동과 같은 외부의 영향에 대하여 다이아프램에 대한 전극 디스크의 표시(registration)가 개선된다. 새로운 구조로 다루어지는 주요 센서 파라미터는 전극 갭 간격, 전극 경사(electrode tilt) 및 전극 왜곡이다. 개선은 트랜스듀서(즉, 높은 레벨의 dc 출력을 제공할 수 있는 센서 및 신호 조절 전자 장치 - 미도시)가 더 낮은 전기 이득을 필요로 하고 (더 낮은 전기 이득의 결과로서) 더 적은 전기 노이즈를 나타내고 비슷한 풀 스케일 압력 범위를 측정하는데 있어서 종래 기술에 따른 센서에 비하여 더 나은 0 안정성 성능을 갖게 할 수 있는 향상된 능력을 제공한다. 그리고 전술한 바와 같이, 센서는, 감소된 기압 민감도(0에서 그리고 압력에서), 감소된 온도 계수 및 감소된 0 드리프트를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 더 적은 전기 노이즈와 더 나은 전체 0 안정성 성능을 갖는 더 낮은 압력 범위의 기기를 제공할 수 있다.
전극과 다이아프램 사이에서 안정되고 감소된 갭을 획득하기 위한 종래의 노력은 다이아프램 지지부에 더 가까운 Pr 링 계단부와 전극 디스크 립이 접촉하게 하려는 시도에서 Pr 링 하우징 벽을 다소 더 얇게 만드는 것을 포함한다. 그러나, 계단부가 다이아프램 지지부에 더 까까워지도록 Pr 하우징 벽을 더 얇게 만드는 것은 센서 하우징(Pr 링 벽)을 약화시키고, 제조 공정 동안 왜곡이 더 많게 하고, 그리고 열적 차동 팽창에 의해 그리고 기압 및 임의의 외부의 기계적 부하에 의해 구동되는 센서 상의 표면 부하에서의 변동에 의해 유발되는 힘에 의해 발생된 왜곡에 대하여 Pr 링 계단부를 더 약화시킨다.
도 2에서, 신규의 개선된 마노미터에 비교한 종래 기술의 마노미터의 상세가 도시된다. 종래 기술에서, 다이아프램(74)은 포인트 궤적에서 그 주변부 주위로 링(60)에 고정되고, 그 중 하나는 62로 나타낸다. 유사한 방법으로, 고정 전극 구조(64)는, 전극 구조(64)의 주변 에지에 적용된 고리형 디스크(로킹 디스크)(미도시)에 의해 제자리에 유지될 수 있고, 하나가 70으로 나타내어지는 적어도 3개의 지점에서 웨이브 스프링(도 2에서는 미도시)에 의해 제공된 축방향 힘(68)에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 구성은 다이아프램이 링(60)에 부착되는 궤적 포인트(62)와, 축방향 힘(68)이 전극 구조를 제자리에 유지하도록 인가되는 궤적 포인트(70) 사이에 형성된 입체각(solid angle)을 정의한다. 이 각도는 45°로 도시된다. 다이아프램이 부착되는 포인트 궤적(예를 들어, 포인트(62))의 센서의 축(예를 들어, 도 1에서의 축(42))으로부터의 방사상 거리는 축 주위로 동일한 360°이다.
본 접근 방법의 이점은 캔틸레버식 (간접) 지지부와 다르게 더욱 직접적인 지지부를 형성하기 위하여, 인가된 클램핑 부하 하에서 더욱 직접적으로 다이아프램 경계부(및 지지부)(72)를 배치하도록 마노미터 내에 다이아프램 및 전극 구조를 구축하여 고정함으로써 획득된다. 또한, 결과에 따른 개선된 기하 구조는 다이아프램(74)의 평면에 대하여, 다이아프램 경계 지지부(72)로부터 Pr 하우징 및 스페이서(66) 사이의 인터페이스(70)에서 전극 디스크를 위한 Pr 하우징 지지부의 교점으로 그려진 선의 각도 α(도 2 및 3 참조)를 정의함으로써 더욱 분석적으로 설명될 수 있다. 이 기하 구조의 이점은 2개의 폴드이다. 먼저 가장 중요하게는, 기압 또는 Px 커버의 표면에 대하여 외부에서 인가된 다른 부하에서의 변동이 발생하면, 커버는 이 부하 아래로 휘고 다이아프램 경계에서의 커버의 외경은 외부 표면에 대해 양의 압력에 대하여 팽창한다(크기가 증가한다). 이 팽창은 Pr 하우징을 왜곡시키고, 본질적으로 82에서 각도 α에서의 변동에 의해 근사화될 수 있는 Pr 하우징의 하부의 극히 작은 회전을 발생시킨다(도 2 참조). 전술한 바와 같이, 이 각도는 적어도 하나의 종래 기술에 따른 마노미터에 있어서 대략 45°이다. 개선된 마노미터는 대략 60° 내지 90°의 범위를 갖는 값으로 이 각도를 증가시키도록 설계된다. 종래 기술의 예(대략 45°)와 같은 작은 각도에 대하여 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 이 각도에서의 변동에 대하여 지지부의 높이에서 상대적으로 큰 변동 ΔY1이 있다. 지지부 각도에서의 동일한 변동에 대한 본 디자인(대략 75°)의 일 실시예의 구축에서와 같이 큰 각도에 대하여, 고정 전극 구조를 위한 지지부 높이에서 상대적으로 작은 변동 ΔY2가 있다. 다이아프램에 비하여 전극 디스크의 지지부 높이에서의 변동을 감소시키는 것은 개선된 전극 갭 간격 안정성으로 이해된다. 두 번째로, 새로운 기하 구조의 이점은 전극 디스크의 상부에서 인가된 축방향 부하에서의 임의의 변동이 지지부 높이에서의 더 작은 변동 및 그 후의 개선된 전극 갭 안정성을 제공하도록 더 견고한 지지부를 제공하는 것이다.
도 2에 68에서 도시된 바와 같이, 웨이브 스프링(40)(도 1)에 의해 제공된 것과 같은 웨이브 스프링력은 온도에서의 변동, 기계적 충격 및 진동에 의해 유발될 수 있는 센서 캐비티 내의 웨이브 스프링 장착 및 수용에서의 변동, 및 기압 변동에 기인하는 Pr 커버(26)(도 1에 도시)의 편향으로부터 발생하는 웨이브 스프링 캐비티 높이에서의 변동 때문에 변할 수 있다. 여기에 개시된 개선된 구조는 개선된 치수 안정성과 전극 디스크 지지부(도 1의 하우징 링(24) 및 스페이서 링(36))의 더 큰 축방향 견고성을 제공하고, 웨이브 스프링(40)에 의해 가해진 힘에서의 변동에 기인하는 전극 갭 간격에서의 변동을 감소시킨다.
따라서, 개선된 센서에서, 캔틸레버식 (간접) 지지부와 다르게 더욱 직접적인 지지부를 형성하기 위하여 인가된 클램핑 부하 하에서 더욱 직접적으로 다이아프램 경계부(도 2에서 72)를 배치하도록, 다이아프램이 구축되고 고정된다. 이것은 45°로부터 다이아프램과 전극 디스크 지지부(도 1의 하우징 링(24) 및 스페이서 링(36)) 사이의 축방향 이동의 양을 상당히 감소시키는 각도 범위 내의 각도로 2개 세트의 포인트 궤적 사이의 각도를 증가시키는 효과를 갖는다. 최상의 결과를 제공하는 각도 범위는 대략 60° 내지 90° 사이이다. 이 범위 내의 실제 선택은 전극 갭 안정성을 최소화하는 것과 고품질의 신장된 다이아프램의 제조를 용이하게 하는 것 사이의 디자인 절충안이다. 한 절충안은 82에서의 각도 α(도 2 및 3)가 대략 75°인 것이다.
각도를 증가시키기 위한 한 제조 기술은 링을 2개의 부분으로 제조하는 것이며, 그 하나(Pr 링(24))는 다이아프램 근처에서 감소된 직경을 가지며, 다른 하나(스페이스 링(36))는 도 1에 도시된 바와 같다. 이 두 부분은 용접 또는 다른 적합한 수단에 의해 서로 고정될 수 있다. 이것은 본 발명을 위한 필요한 기하 구조를 제공하며, 센서 하우징(Pr 링(24) 및 Px 커버(22))에 비하여 다이아프램(16)의 용이한 조립을 허용한다.
추가적인 개선은 방사상 순응 스페이서이다. 도 5는 내부 센서 부분이 제자리에 강하되고, 상승된 패드(116)(클램핑 부하가 인가되는 곳)가 중심축(100)에 대하여 방사상이 아니라 원둘레 방향으로 정렬되는 종래 기술의 접근 방법을 도시한다. 마노미터는 도 5에 도시된 바와 같은 조건 하에서 조립되어, 스페이서(102)가 위치(108)에서 Pr 링(106)의 내벽(104)을 바로 터치하고, (3개의) 클램핑 부하(상승된 패드에서) 중 하나가 웨이프 스프링(미도시)으로부터 전달된다. 알 수 있는 바와 같이, 위치(108)에서의 전극 구조 부분은 벽(104)으로부터 이격되고, 위치(108)에 180° 반대측의 전극 구조는 위치(110)에서 Pr 링(106)의 내벽(104)을 터치한다.
종래 기술의 센서에서의 이러한 오정렬로, 온도가 강하하고 Pr 링(106)이 전 극 구조(112)보더 더 빠르고 더 많이 줄어들 때, Pr 링의 열팽창 계수가 전극 디스크보다 더 크기 때문에, 이는 센서에서 기계적 스트레인을 유발한다. 차동 수축은 클램핑 부하의 위치(107)에서(도 5의 오른쪽에 도시) 큰 방사상 전단력을 형성하고, 전극 구조(112)와 스페이서(102) 사이에 마찰 클램핑력을 초과할 수 있어, 전극 디스크가 새로운 위치로 미끄러지게 한다. 이러한 새로 조립된 위치에서 이전의 온도로 복귀함에 따라, 전극 디스크(112)는 반대 방향에 있는 지점(107)에서 큰 방사상 힘을 겪는다. 이러한 쌍의 힘은 전극 갭을 포함하는 센서를 왜곡시키고, 다이아프램 장력에서 변동을 발생시킨다. 이 변동은 마노미터의 정확성에 해로운 영향을 미친다.
전술한 개선된 센서는 방사상 위치설정 탭(120)만이 Pr 링 보어를 터치할 수 있도록 설계된 방사상 순응 스페이서 링(도 6 및 7에 도시된 바와 같은 118)을 이용하고, 상승된 패드(클램핑 부하가 인가되는 곳)(122)는 항상 Pr 링 보어에 대하여 방사상 갭을 가진다. 따라서, 온도가 강하할 때, 방사상 위치설정 탭(120)이 Pr 링의 벽을 터치한다면, Pr 링은 스페이서의 위치설정 탭을 도 7의 단면도의 오른쪽에 도시된 바와 같이 전극 디스크를 지지하는 상승된 패드로부터 60° 벗어난 위치에서 방사상으로 내부로 구동한다. 얇은 순응 스페이서의 60° 세그먼트는 가요성이며 단지 작은 횡력이 클램핑된 연결부(도 6의 오른쪽에 140으로 표시)에 인가될 수 있도록 상대적으로 용이하게 변형한다. 이것은 센서의 부차적인 힘과 관련된 왜곡 및 이에 따른 마노미터의 정확성에서의 변동의 가능성을 제거한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 방사상 순응 스페이서(118)는 마노미터 내에 배치될 때 스페이스의 중심을 결정하도록 배치된 방사상 탭(120)을 포함한다. 3개의 탭이 각도상으로 120° 이격되어 도시된다. 탭(120)은 클램핑 부하가 전극 구조에 인가되는 위치(122)(본 예에서는 3개) 사이에(주어진 본 예에서는 60°) 배치된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 방사상 순응 스페이서(118)는 Pr 링(130)의 벽(132)과 클램핑력이 인가되는 패드 사이에 항상 공간이 있도록 Pr 링(130) 내에 설치된다. 스페이서는 방사상 위치설정 탭(도 7도에 도시된 단면도로부터 60° 벗어남)에서 Pr 링 벽을 여전히 가끔 터치할 수 있다. 그러나, 클램핑되지 않고 이동이 자유로운 얇은 스페이서 재료로 이루어진 위치 설정 탭의 어디에서도 가요성 60° 세그먼트가 있기 때문에, 마운팅 패드에서 전극 디스크에 인가된 전단력은 상당히 감소된다.
특허청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 설명된 실시예들에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 설명된 실시예들이 가드부를 갖는 2중 전극을 이용하지만, 단일 전극 구조 및 2개보다 많은 전극을 갖는 다중 전극 구조를 포함하는 다른 전극 구성이 가능하다. 도시된 실시예는 예시적이며, 임의의 개수의 도체 및 도체 패턴이 선택된 디스크 상에 있을 수 있다. 또한, 전기 가드부 및 추가 도체는 단일 접지에 유지될 수 있거나, 일부 다른 고정 전위에 유지될 수 있다. 더하여, 가드부는 능동적으로 구동될 수 있다. 능동적으로 구동되면, 가드 전압 및 위상은 물리적으로 인접한 전극의 순시 전압 및 위상과 매칭되는 것이 바람직하다.
논의된 부품, 단계, 특징, 목적, 이익 및 이점은 단지 예시적이다. 그 중 어느 것도 그리고 그와 관련된 어떠한 논의는 어떠한 방법으로도 보호 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 또한, 많은 다른 실시예들이 고려될 수 있다. 이는 더 적은, 추가적인 그리고/또는 상이한 부품, 단계, 특징, 목적, 이익 및 이점을 가지는 실시예들을 포함한다. 또한, 이들은 부품 및/또는 단계가 상이하게 배열되거나 나열되는 실시예들을 포함한다.
달리 언급되지 않는다면, 본 명세서 및 특허청구범위에 설명된 모든 측정, 값, 등급, 위치, 규모, 크기 및 다른 사양은 근사적인 것으로 정확한 것은 아니다. 이들은 관련된 기능 및 관련된 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 것과 양립하는 적정한 범위를 갖도록 의도된다.
본 개시 내용에 인용도니 모든 논문, 특허, 특허 출원 및 다른 간행물은 본 명세서에 참조로서 편입된다.
특허청구범위에서 사용될 때 "~하는 수단"이라는 문구는 설명된 대응하는 구조 및 재료와 그 균등물을 포함하도록 의도되고 이해되어야만 한다. 유사하게, 특허청구범위에서 사용될 때 "~하는 단계"라는 문구는 설명된 대응하는 구조 및 재료와 그 균등물을 포함하도록 의도되고 이해되어야만 한다. 특허청구범위에서 이러한 문구가 없는 것은 특허청구범위가 대응하는 구조, 재료 또는 동작이나 그 균등물의 어느 것에도 제한되려고 의도되거나 이해되지 않아야 한다.
설명되고 예시된 어떤 것도, 특허청구범위에 언급되는지 여부에 관계없이, 임의의 부품, 단계, 특징, 목적, 이점, 이익 또는 균등물 중 어느 것도 공중에 대한 기부를 발생시키는 것으로 의도되거나 이해되어서는 안 된다.
보호 범위는 단지 이어지는 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 그 범위는 본 명세서 및 이어지는 출원 경과의 견지에서 이해될 때 특허청구범위에 사용된 언어의 통상적인 의미와 일치하는 한 넓게 되고, 모든 구조적 기능적 균등물을 포함하도록 이해되어야 한다.

Claims (6)

  1. 용량성 마노미터에 있어서,
    공통 전극을 형성하는 다이아프램;
    중심 전극 및 상기 공통 전극으로부터 이격된 외부 전극을 포함하는 고정 전극 구조;
    상기 다이아프램이 상기 고정 전극 구조에 대하여 강제되고, 상기 공통 전극이 상기 마노미터의 정렬축에 대하여 상기 중심 전극 및 상기 외부 전극으로부터 이격되어 축방향으로 정렬되도록 상기 다이아프램을 지지하게 배치된 지지 구조;
    복수의 탭을 포함하는 스페이서 링; 및
    각각의 상기 탭의 위치에서 상기 고정 전극 구조를 상기 스페이서 링에 클램핑하여, 상기 정렬축 주위로 등각으로 이격되된 복수의 클램핑 위치를 형성하도록 배치된 클램프
    를 포함하고,
    상기 다이아프램은 (i) 상기 다이아프램의 각 측 상의 압력이 동일할 때의 0 위치와 (ii) 최대 측정 가능한 차동 압력이 상기 다이아프램에 인가될 때의 최대 차동 위치 사이에서 이동가능하고,
    전극 디스크 지지부 높이에서의 변동을 감소시키고 상기 다이아프램과 상기 고정 전극 구조 사이에서 더 작은 갭과 개선된 안정성을 가능하게 하도록, 상기 다이아프램이 링에 부착된 방사상으로 인접한 궤적 포인트와, 상기 고정 전극 구조가 제자리에 유지하도록 축방향 힘이 상기 스페이서 링에 인가되는 궤적 포인트 사이에 형성된 각도는, 60° 내지 90° 사이인,
    용량성 마노미터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 전극 구조는 상기 중심 전극 및 상기 외부 전극을 지지하도록 구성된 기판을 포함하는,
    용량성 마노미터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 구조는 적어도 3개의 위치에서 상기 다이아프램에 대하여 상기 기판을 고정하도록 구성된 스프링을 포함하는,
    용량성 마노미터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 0 위치에서 상기 다이아프램의 평면에 대하여 직각으로 힘을 인가하도록 구성된,
    용량성 마노미터.
  5. 용량성 마노미터에 있어서,
    공통 전극을 형성하는 다이아프램;
    중심 전극 및 상기 공통 전극으로부터 이격된 외부 전극을 포함하는 고정 전극 구조;
    상기 공통 전극이 상기 마노미터의 정렬축에 대하여 상기 중심 전극 및 상기 외부 전극으로부터 이격되어 축방향으로 정렬되도록 상기 다이아프램을 지지하게 배치된 지지 구조;
    복수의 탭을 구비하는 스페이서 링; 및
    상기 탭의 각각의 위치에서 상기 고정 전극 구조를 상기 스페이서 링에 클램핑하여 상기 정렬축 주위로 등각으로 이격된 복수의 클램핑 위치를 형성하도록 배치된 클램프
    를 포함하고,
    상기 다이아프램은, (i) 상기 다이아프램의 각 측 상의 압력이 동일할 때의 0 위치와 (ii) 최대 측정 가능한 차동 압력이 상기 다이아프램에 인가될 때의 최대 차동 위치 사이에서 이동가능한,
    용량성 마노미터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극 구조는 서로 120° 이격된 3개의 위치에서 상기 스페이서 링에 클램핑되고,
    상기 스페이서 링은 서로 등각으로 120° 이격되고 인접한 상기 클램핑 위치로부터 60° 떨어져 위치설정되는 3개의 탭을 포함하는,
    용량성 마노미터.
KR1020127022935A 2010-02-02 2011-02-01 용량성 압력 센서 KR101423063B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30062010P 2010-02-02 2010-02-02
US61/300,620 2010-02-02
PCT/US2011/023384 WO2011097249A1 (en) 2010-02-02 2011-02-01 Capacitive pressure sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120112854A KR20120112854A (ko) 2012-10-11
KR101423063B1 true KR101423063B1 (ko) 2014-08-13

Family

ID=43708829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127022935A KR101423063B1 (ko) 2010-02-02 2011-02-01 용량성 압력 센서

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8333118B2 (ko)
JP (1) JP5680677B2 (ko)
KR (1) KR101423063B1 (ko)
CN (1) CN102812342B (ko)
DE (1) DE112011100416T5 (ko)
GB (1) GB2491503B (ko)
SG (1) SG182731A1 (ko)
TW (1) TWI408351B (ko)
WO (1) WO2011097249A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2948997B1 (fr) * 2009-08-07 2012-04-20 Nanotec Solution Capteur de pression capacitif integrant une mesure de temperature compatible avec les milieux chauds.
US8561471B2 (en) * 2010-02-02 2013-10-22 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure sensor with improved electrode structure
DE102011077868A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 Robert Bosch Gmbh Drucksensoranordnung zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum
JP2013156066A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Wacom Co Ltd 静電容量方式圧力センシング半導体デバイス
JP6119518B2 (ja) * 2013-02-12 2017-04-26 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
DE102014012918B4 (de) * 2014-09-05 2019-01-03 Heinz Plöchinger Dual-Kapazitäts-Manometer mit kleinem Messvolumen
WO2018122698A1 (en) 2016-12-28 2018-07-05 Tubitak High accuracy pressure transducer with improved temperature stability
CN107907263B (zh) * 2017-12-13 2023-06-16 沈阳市传感技术研究所 电极单端悬浮的电容压力传感器
US11054328B2 (en) * 2019-03-06 2021-07-06 Psemi Corporation Parasitic insensitive sampling in sensors
CN114728159A (zh) 2019-11-12 2022-07-08 费森尤斯医疗护理德国有限责任公司 血液治疗系统
EP4058093A1 (en) 2019-11-12 2022-09-21 Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Blood treatment systems
EP4058094A1 (en) 2019-11-12 2022-09-21 Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Blood treatment systems
WO2021094144A1 (en) 2019-11-12 2021-05-20 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Blood treatment systems
CN110987281B (zh) * 2019-11-29 2022-06-07 中国科学院微电子研究所 环形支撑结构及应用其的陶瓷电容式压力传感器
DE102022102437A1 (de) 2022-02-02 2023-08-03 Heinz Plöchinger Korrekturverfahren für Dual-Kapazitäts-Manometer
US11467051B1 (en) 2022-04-11 2022-10-11 Heinz Plöchinger Method for correcting a dual capacitance pressure sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62284232A (ja) * 1986-06-02 1987-12-10 Takeda Medical:Kk 静電溶量式圧力センサ
JPH0723256U (ja) * 1993-10-04 1995-04-25 太平洋工業株式会社 静電容量式圧力検出装置
KR20010051288A (ko) * 1999-10-27 2001-06-25 테에르베 오토모티브 일렉트로닉스 운트 콤포넌츠 게엠베하 운트 코. 카게 압력 센서
JP2003505688A (ja) * 1999-07-23 2003-02-12 エムケイエス・インストゥルメンツ・インコーポレーテッド 改良された電極支持部を備えた容量型圧力変換器

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380932A (en) * 1981-03-02 1983-04-26 Honeywell Inc. Capacitance manometer differential pressure sensor
US4466289A (en) * 1982-03-17 1984-08-21 Lam Calvin K Capacitance manometer with digital output
US4499773A (en) 1983-04-28 1985-02-19 Dresser Industries, Inc. Variable capacitance pressure transducer
US4785669A (en) 1987-05-18 1988-11-22 Mks Instruments, Inc. Absolute capacitance manometers
DE3942159A1 (de) * 1989-12-20 1991-06-27 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zur verarbeitung von sensorsignalen
DE4142101A1 (de) * 1991-11-28 1993-06-03 Lueder Ernst Prof Dr Ing Druckmessanordnung mit hoher linearitaet
JPH06334198A (ja) * 1993-05-20 1994-12-02 Nagano Keiki Seisakusho Ltd 圧力センサの取付構造
US5396803A (en) * 1993-07-07 1995-03-14 Tylan General, Inc. Dual balanced capacitance manometers for suppressing vibration effects
US5625152A (en) 1996-01-16 1997-04-29 Mks Instruments, Inc. Heated pressure transducer assembly
US5808206A (en) 1996-01-16 1998-09-15 Mks Instruments, Inc. Heated pressure transducer assembly
SE9700612D0 (sv) 1997-02-20 1997-02-20 Cecap Ab Sensorelement med integrerat referenstryck
US5942692A (en) 1997-04-10 1999-08-24 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure sensing method and apparatus avoiding interelectrode capacitance by driving with in-phase excitation signals
US5911162A (en) 1997-06-20 1999-06-08 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure transducer with improved electrode support
US5965821A (en) 1997-07-03 1999-10-12 Mks Instruments, Inc. Pressure sensor
US20040099061A1 (en) 1997-12-22 2004-05-27 Mks Instruments Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures
US6029525A (en) 1998-02-04 2000-02-29 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US6568274B1 (en) 1998-02-04 2003-05-27 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
FR2775075B1 (fr) * 1998-02-18 2000-05-05 Theobald Sa A Capteur de pression differentielle
US6672171B2 (en) 2001-07-16 2004-01-06 Mks Instruments, Inc. Combination differential and absolute pressure transducer for load lock control
US6901808B1 (en) * 2002-02-12 2005-06-07 Lam Research Corporation Capacitive manometer having reduced process drift
US6734659B1 (en) * 2002-06-13 2004-05-11 Mykrolis Corporation Electronic interface for use with dual electrode capacitance diaphragm gauges
DE10235046A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kapazitiver Drucksensor
CN101358889B (zh) * 2003-03-22 2011-06-08 霍里巴斯特克公司 电容量隔膜压力计和其构造方法
US6993973B2 (en) 2003-05-16 2006-02-07 Mks Instruments, Inc. Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer
US6877382B1 (en) * 2003-10-20 2005-04-12 Robert D Gourlay Inhalation detector
US6909975B2 (en) 2003-11-24 2005-06-21 Mks Instruments, Inc. Integrated absolute and differential pressure transducer
DE102004018408A1 (de) * 2004-04-16 2005-11-03 Robert Bosch Gmbh Kapazitiver Drucksensor und Verfahren zur Herstellung
US7201057B2 (en) 2004-09-30 2007-04-10 Mks Instruments, Inc. High-temperature reduced size manometer
US7137301B2 (en) 2004-10-07 2006-11-21 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor
US7141447B2 (en) 2004-10-07 2006-11-28 Mks Instruments, Inc. Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor
US7000479B1 (en) 2005-05-02 2006-02-21 Mks Instruments, Inc. Heated pressure transducer
RU2452929C2 (ru) * 2006-04-25 2012-06-10 Роузмаунт, Инк. Датчик давления из спеченной керамики, форма которой близка заданной
WO2008021178A2 (en) 2006-08-09 2008-02-21 Mks Instruments, Inc. Constant power dissipation in capacitance pressure transducers
US7706995B2 (en) 2007-04-16 2010-04-27 Mks Instr Inc Capacitance manometers and methods relating to auto-drift correction
TWI325958B (en) * 2007-04-26 2010-06-11 Ind Tech Res Inst Inertial sensor and producing method thereof
US7757563B2 (en) 2008-04-10 2010-07-20 Mks Instruments, Inc. Capacitance manometers and methods of making same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62284232A (ja) * 1986-06-02 1987-12-10 Takeda Medical:Kk 静電溶量式圧力センサ
JPH0723256U (ja) * 1993-10-04 1995-04-25 太平洋工業株式会社 静電容量式圧力検出装置
JP2003505688A (ja) * 1999-07-23 2003-02-12 エムケイエス・インストゥルメンツ・インコーポレーテッド 改良された電極支持部を備えた容量型圧力変換器
KR20010051288A (ko) * 1999-10-27 2001-06-25 테에르베 오토모티브 일렉트로닉스 운트 콤포넌츠 게엠베하 운트 코. 카게 압력 센서

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013519091A (ja) 2013-05-23
GB2491503B (en) 2016-08-03
GB2491503A (en) 2012-12-05
US8333118B2 (en) 2012-12-18
TW201144783A (en) 2011-12-16
WO2011097249A1 (en) 2011-08-11
CN102812342B (zh) 2014-11-26
SG182731A1 (en) 2012-08-30
US20120031190A1 (en) 2012-02-09
KR20120112854A (ko) 2012-10-11
CN102812342A (zh) 2012-12-05
DE112011100416T5 (de) 2012-12-06
TWI408351B (zh) 2013-09-11
GB201213194D0 (en) 2012-09-05
JP5680677B2 (ja) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101423063B1 (ko) 용량성 압력 센서
KR101588714B1 (ko) 개선된 전극 구조를 가진 용량성 압력 센서
KR0137939B1 (ko) 용량성 압력감지기 및 그의 기생용량 최소화 방법
JP5795369B2 (ja) 静電容量センサの改善
JP3114570B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
US8561471B2 (en) Capacitive pressure sensor with improved electrode structure
JPH02290525A (ja) 低誘電ドリフト容量型圧力センサ
US20190226936A1 (en) Method and device for detecting malfunction of electrostatic-capacitance pressure sensor
JP2018132485A (ja) 静電容量型圧力センサ
JP4993345B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
JP2007225344A (ja) 圧力センサ
JP2012063363A (ja) 圧力センサー
JP5889540B2 (ja) 圧力センサ
JP4798605B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH07174652A (ja) 半導体圧力センサ及びその製造方法並びに圧力検出方法
JP2006200980A (ja) 静電容量型圧力センサおよび静電容量型アクチュエータ
WO2010125601A1 (ja) 静電容量型隔膜真空計、真空装置及びデバイスの製造方法
KR101181509B1 (ko) 배향 접촉 거동 구조를 갖는 정전용량형 압력센서
JP4059306B2 (ja) サーボ式静電容量型真空センサ
JP2007093234A (ja) 圧力センサ
JPH06213746A (ja) 半導体圧力センサ
JPH06265570A (ja) 半導体加速度センサ及び半導体圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180710

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190709

Year of fee payment: 6