KR102017300B1 - 압력 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 배관으로부터 압력 센서의 검출부에 전달되는 열의 변동을 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
제1 온도 측정 기구(103)로 측정되는 온도와, 제2 온도 측정 기구(106)로 측정되는 온도와의 온도차를, 온도차 산출부(107)로 구한다. 제1 온도 측정 기구(103)는, 내측 용기(201)의 소자 배치측(201b)의 외측 벽면에 설치되어 있다. 제2 온도 측정 기구(106)는, 내측 용기(201)를 수용하는 외측 용기(202)의 외측 벽면에 설치되어 있는 히터(104)의 외측 둘레면에 설치되어 있다.
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Description
본 발명은, 압력 센서에 관한 것으로, 특히 유체로부터의 압력을 받아 변위하는 다이어프램을 포함하는 검출 디바이스를 구비하는 압력 센서에 관한 것이다.
정전 용량식 격막 진공계 등의 압력 센서는, 다이어프램(격막)을 포함하는 검출 디바이스를 측정 대상 가스가 흐르는 배관 등에 부착하여, 압력을 받은 다이어프램의 휨량, 즉 변위를 정전 용량값으로 변환하고, 정전 용량값으로부터 압력값을 출력한다. 이 압력 센서는, 가스종 의존성이 적기 때문에, 반도체 설비를 비롯하여, 공업 용도로 널리 사용되고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).
전술한 격막 진공계 등의 압력 센서의 검출 디바이스는, 도 6에 도시된 바와 같이, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 다이어프램(302)과, 평면에서 볼 때 중앙에 오목부를 가지며, 다이어프램(302)을 지지하는 지지부(301a)를 갖는 베이스(301)를 갖는다. 다이어프램(302)과 베이스(301)는 용량실(303)을 형성한다. 지지부(301a)에 의해 지지된 다이어프램(302) 중 베이스(301)와 이격된 가동 영역(302a)은, 베이스(301)의 방향으로 변위 가능해진다. 다이어프램(302)과 베이스(301)는, 예컨대 사파이어 등의 절연체로 구성되어 있다.
또한, 압력 센서의 검출 디바이스는, 다이어프램(302)의 가동 영역(302a)에 형성된 가동 전극(304)과, 베이스(301) 위에 형성되어 가동 전극(304)에 대향하는 고정 전극(305)을 구비한다. 또한, 압력 센서의 검출 디바이스는, 다이어프램(302)의 가동 영역(302a)에 있어서 가동 전극(304)의 주위에 형성된 가동 참조 전극(306)과, 고정 전극(305) 주위의 베이스(301) 위에 형성되고, 가동 참조 전극(306)에 대향하는 고정 참조 전극(307)을 구비한다.
전술한 압력 센서의 검출 디바이스는, 압력 센서가 부착되어 있는 장치에 이용되고 있는 가스에 대한 내부식성과 함께, 성막 등의 프로세스 중에서 발생하는 부생성물에 대해서도 내성이 요구된다. 또한, 성막 프로세스에서는, 성막실 내벽, 배관 내벽, 진공 펌프 내부, 및 압력 센서의 수압부인 다이어프램 등, 원료 가스에 노출되는 지점에는 프로세스 중에 생성된 부생성물이 퇴적된다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 다이어프램(302) 위에 부생성물(321)이 퇴적된다.
예컨대, 게이트 절연막 등의 형성에 이용되고 있는 원자층 퇴적법(ALD)은, 특성상, 원료 가스에 노출되는 다양한 지점에 부생성물이 퇴적된다. 이러한 부생성물의 퇴적을 방지하기 위해서, 예컨대 성막 동작시 등에 있어서, 부생성물이 퇴적되기 쉬운 성막 장치의 각 부분을 예컨대 200℃ 정도로 가열하고 있다.
예컨대, 압력 센서측에서는, 검출 디바이스를 가열하여 부생성물의 퇴적을 억제하고 있다. 또한, 성막 장치 측에서는, 압력 센서의 다이어프램에 압력을 도입하기 위한 배관부에 히터를 설치하여 마찬가지로 가열하고 있다.
그런데, 압력 센서는 온도 변화에 대해서도 감도(온도 특성)를 지니고 있다(비특허문헌 1 참조). 이 때문에 통상은, 압력 센서를 조립한 후에 온도 특성을 평가하고, 온도 변화의 영향이 작아지도록, 검출 디바이스를 가열하는 온도에 기초하여 압력 센서의 출력을 보정하는 계측 회로를 조정하여 출하하고 있다.
이치다 순지(Ichida shunji) 외, 「SPS300 인텔리젠트 압력 센서의 개발」, Savemation Review, vol.9, no.1, pp.8-14, 1991년.
그러나, 검출 디바이스를 가열하는 온도에 기초하여 압력 센서의 출력을 보정하여도, 출력되는 측정값에 편차가 생기는 경우가 확인되었다. 이것은, 어떠한 영향으로 배관부로부터의 열의 전달에 변화가 생겨, 검출 디바이스의 실제의 온도가, 검출 디바이스를 가열하기 위한 히터를 제어하기 위한 측정 온도와 다르기 때문이라고 추정된다.
검출 디바이스를 가열하는 온도 제어에 있어서는, 검출 디바이스 부근의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 히터에 흐르는 전류를 제어하는 피드백 제어를 하고 있다. 이와 같이 제어한 온도값에 기초하여, 압력 센서의 출력을 보정한다.
여기서, 배관부를 전도하는 열이 변화하면, 검출 디바이스의 온도는 즉시 변화한다. 한편, 피드백 제어를 위해 측정하는 검출 디바이스 부근의 온도는, 상기 열의 변화보다 지연되어 변화한다. 이 때문에, 다이어프램에 압력을 도입하기 위한 배관부로부터 열의 전도가 변화하면, 제어를 위해 측정하고 있는 온도가 변화에 따르지 않는다. 이 상태에서는, 검출 디바이스의 실제의 온도와는 상이한 온도에 의해, 압력 센서의 출력이 보정되게 되고, 이 결과, 전술한 측정값의 편차가 발생하는 것으로 생각된다. 이와 같이, 압력 센서로부터 출력되는 측정값의 편차는, 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 배관으로부터 압력 센서의 검출 디바이스에 전달되는 열의 변동이 원인이라고 생각된다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 배관으로부터 압력 센서의 검출 디바이스에 전달되는 열의 변동을 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 압력 센서는, 측정 대상으로부터의 압력을 받아 변위하는 다이어프램을 구비하고, 다이어프램의 변위를 다른 물리량의 변화로 변환하는 검출 디바이스와, 다이어프램의 변위에 의한 상기 다른 물리량의 변화를 압력값으로 변환하여 출력하도록 구성된 압력값 출력부와, 검출 디바이스를 수용하는 내측 용기와, 내측 용기를 수용하는 외측 용기와, 내측 용기에 접속되어 내측 용기의 내부에 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 압력 도입관과, 내측 용기의 내부에 설치되고, 내측 용기의 내부 공간을 압력 도입관을 통해 측정 대상의 압력이 도입되는 압력 검출측의 공간과, 압력 검출측의 공간과 반대측의 공간에서 검출 디바이스가 배치되는 소자 배치측의 공간으로 분리시키고, 소자 배치측의 면에 검출 디바이스가 접합되어, 압력 검출측의 압력을 검출 디바이스의 다이어프램으로 유도하는 압력 도입 구멍을 갖는 격벽과, 내측 용기의 소자 배치측의 외측 벽면에 설치된 제1 온도 측정 기구와, 외측 용기의 외측 벽면에 설치되어 외측 용기의 내부를 가열하기 위한 가열 기구와, 가열 기구의 동작을 제어하여, 제1 온도 측정 기구로 측정되는 제1 온도값을 설정 온도에 가깝게 하도록 구성된 온도 제어부와, 가열 기구의 온도를 측정하는 제2 온도 측정 기구와, 제1 온도 측정 기구가 측정한 제1 온도값과 제2 온도 측정 기구가 측정한 제2 온도값과의 온도차를 구하도록 구성된 온도차 산출부와, 온도차 산출부가 산출한 온도차가 설정 범위를 벗어난 경우에 경보를 발령하도록 구성된 경보 출력부를 구비한다.
상기 압력 센서에 있어서, 검출 디바이스는, 다이어프램과 이격되어 다이어프램을 지지하는 베이스와, 다이어프램에 설치된 제1 전극과, 베이스에 설치되어 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 가지며, 압력값 출력부는, 다이어프램의 변위에 의한 제1 전극과 제2 전극 사이의 용량 변화를 압력값으로 변환하여 출력한다.
상기 압력 센서에 있어서, 다이어프램은, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부와 반대측에 진공으로 된 용량실을 구비한다.
이상 설명한 바에 의해, 본 발명에 따르면, 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 배관(압력 도입관)으로부터 압력 센서의 검출 디바이스에 전달되는 열의 변동을 검출할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 압력 도입관(204)의 온도 변화에 대한 제1 온도 측정 기구(103) 및 제2 온도 측정 기구(106)의 측정 결과를 나타낸 특성도이다.
도 4는 압력 도입관(204)의 온도 변화에 대한 온도차 산출부(107)에 의한 온도차의 측정 결과를 나타낸 특성도이다.
도 5는 실시형태에 있어서의 압력 센서의 온도 변화에 따른 제로점 변동을 설명하기 위한 특성도이다.
도 6은 격막 진공계의 검출 디바이스의 일부 구성을 일부 파단하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 압력 도입관(204)의 온도 변화에 대한 제1 온도 측정 기구(103) 및 제2 온도 측정 기구(106)의 측정 결과를 나타낸 특성도이다.
도 4는 압력 도입관(204)의 온도 변화에 대한 온도차 산출부(107)에 의한 온도차의 측정 결과를 나타낸 특성도이다.
도 5는 실시형태에 있어서의 압력 센서의 온도 변화에 따른 제로점 변동을 설명하기 위한 특성도이다.
도 6은 격막 진공계의 검출 디바이스의 일부 구성을 일부 파단하여 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도 1, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 나타낸 구성도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이 압력 센서는, 검출 디바이스(센서칩)(101), 압력값 출력부(102), 제1 온도 측정 기구(103), 히터(가열 기구)(104), 온도 제어부(105), 제2 온도 측정 기구(106), 온도차 산출부(107), 경보 출력부(108)를 구비한다. 또한, 기억부(109), 보정부(110)를 구비한다.
실시형태에 있어서, 센서칩(101)은, 잘 알려진 정전 용량식이며, 베이스(111), 다이어프램(112), 가동 전극(제1 전극)(114), 고정 전극(제2 전극)(115)을 구비한다. 센서칩(101)은, 다이어프램(112)의 변위를 다른 물리량(용량)의 변화로 변환한다.
베이스(111) 및 다이어프램(112)은, 예컨대, 사파이어나 알루미나 세라믹 등의 내열 내식성을 갖는 절연체로 구성되어 있다. 또한, 수압부가 되는 다이어프램(112)은, 평면에서 볼 때 중앙에 오목부를 갖는 베이스(111)의 지지부(111a)에 의해 지지되어 있다. 다이어프램(112)은, 지지부(111a)의 내측의 가동 영역(112a)에 있어서, 베이스(111)의 방향으로 변위 가능하게 되어 있다. 가동 영역(112a)은, 예컨대, 평면에서 볼 때 원형으로 되어 있다.
가동 영역(112a)에 있어서의 다이어프램(112)과 베이스(111)의 사이는, 용량실(113)로 되어 있다. 용량실(113)은 소위 진공으로 되어, 기준 진공실이 된다. 이 경우, 실시형태에 있어서의 압력 센서는, 대기압보다 감압되는 환경에 있어서의 압력(진공도)을 측정하는 진공계이다.
또한, 가동 전극(114)은, 용량실(113)의 내부에서 다이어프램(112)의 가동 영역(112a)에 형성되어 있다. 또한, 고정 전극(115)은, 용량실(113)의 내부에서 베이스(111) 위에 가동 전극(114)에 대향하여 형성되어 있다. 또한, 센서칩(101)은, 가동 참조 전극(116) 및 고정 참조 전극(117)을 구비한다. 가동 참조 전극(116)은, 용량실(113)의 내부에서 다이어프램(112)의 가동 영역(112a)에 있어서 가동 전극(114)의 주위에 형성되어 있다. 고정 참조 전극(117)은, 용량실(113)의 내부에서 고정 전극(115) 주위의 베이스(111) 위에 형성되어 있다. 가동 참조 전극(116)과 고정 참조 전극(117)은 대향하고 있다.
압력값 출력부(102)는, 다이어프램(112)의 변위에 의한 상기 다른 물리량의 변화를 압력값으로 변환하여 출력한다. 예컨대, 압력값 출력부(102)는, 다이어프램(112)의 변위에 의한 용량 변화를, 설정되어 있는 센서 감도를 이용하여 압력값으로 변환하여 출력한다.
기억부(109)는, 센서칩(101)의 소정의 온도 범위에 있어서의 온도 변화에 대한 압력값의 변화를 나타내는 온도 특성을 기억한다. 예컨대, 센서칩(101)이 설정 온도 100℃에서 사용되는 경우, 온도 90℃∼110℃에 있어서의 압력값의 온도 특성이 기억부(109)에 기억되어 있다. 보정부(110)는, 제1 온도 측정 기구(103)로 측정되는 센서칩(101)의 온도에 기초하여, 기억부(109)에 기억되는 온도 특성으로 압력값 출력부(102)가 출력하는 압력값을 보정한다.
또한, 압력 센서는, 센서칩(101)을 수용하는 내측 용기(201)와, 내측 용기(201)를 수용하는 외측 용기(202)를 구비한다. 내측 용기(201) 및 외측 용기(202)는, 예컨대, 원통형으로 형성되어 있다. 내측 용기(201)의 내부에는, 격벽(203)이 설치되어 있다. 격벽(203)은, 내측 용기(201)의 내부 공간을 압력 검출측(201a)과 센서칩(101)이 배치되는 소자 배치측(201b)으로 분리한다. 또한, 격벽(203)의 소자 배치측(201b)에, 센서칩(101)이 고정(접합)되어 지지되어 있다.
격벽(203)은, 받침대판(pedestal plate; 203a)과 지지 격벽(203b)으로 구성되어 있다. 받침대판(203a)은, 센서칩(101)이 고정된다. 지지 격벽(203b)은, 받침대판(203a)을, 내측 용기(201)의 내부 측면에 지지한다. 또한, 격벽(203)의 받침대판(203a)에는, 압력 검출측(201a)의 압력을 센서칩(101)의 다이어프램으로 유도하는 압력 도입 구멍(203c)이 형성되어 있다.
또한, 내측 용기(201)에는, 압력 도입관(204)이 접속되어 있다. 압력 도입관(204)에 의해, 내측 용기(201)의 압력 검출측(201a)과, 압력 측정 대상이 되는 장치 내부가 연통한다. 압력 도입관(204)에 의해, 내측 용기(201)의 압력 검출측(201a)에 측정 대상의 압력이 도입된다. 압력 도입관(204)의 내측 개구단과 압력 도입 구멍(203c) 사이에는, 배플판(205)이 설치되어 있다. 배플판(205)에 의해, 압력 도입관(204)으로부터 도입되는 유체를, 센서칩(101)에 직접 도달시키지 않고 우회시키고 있다.
여기서, 제1 온도 측정 기구(103)는, 내측 용기(201)의 소자 배치측(201b)의 온도를 측정한다. 제1 온도 측정 기구(103)는, 내측 용기(201)의 소자 배치측(201b)의 외측 벽면에 설치되어 있다. 제1 온도 측정 기구(103)에 의해, 내측 용기(201)의 온도를 측정함으로써, 센서칩(101)의 온도로 하고 있다.
또한, 히터(전열기)(104)는, 외측 용기(202)의 외측 벽면에 설치되어 있다. 예컨대, 원통형으로 되어 있는 외측 용기(202)의 외주면을 둘러싸도록, 히터(104)가 설치되어 있다. 히터(104)에 의해 외측 용기(202)의 내부를 가열한다.
전술한 바와 같이, 외측 용기(202)에 배치되어 있는 히터(104)의 외측 둘레면에, 제2 온도 측정 기구(106)가 접하여 설치되어 있다. 제2 온도 측정 기구(106)는, 히터(104)의 온도를 측정한다. 예컨대, 제2 온도 측정 기구(106)는, 과승온 방지 등, 히터(104)의 동작을 감시하기 위해 설치되어 있다. 또한, 히터(104)가 설치되어 있는 외측 용기(202)는, 단열 부재(206)에 의해 덮여 있다.
전술한 바와 같이 격벽(203)에 의해 분리되어 있는 내측 용기(201)의 압력 검출측(201a)은, 예컨대, 측정 대상의 유체가 도입되는 쪽이다. 이에 반해, 소자 배치측(201b)은, 소위 진공 상태로 되어 있다.
여기서, 센서칩(101)의 용량실(113)은, 진공 상태로 기밀하게 되어 있는 것이 이상적이다. 그러나, 소형인 센서칩(101)의 용량실(113)을, 진공 상태로 기밀하게 하여 제조하는 것은 용이하지 않다. 이 때문에, 센서칩(101)에는, 용량실(113)과 외부를 연통하는 연통구가 형성되어 있다. 압력 센서의 제조 과정에서, 센서칩(101)을 설치한 소자 배치측(201b)을 진공 배기함으로써, 용량실(113)을 진공 상태로 한다.
전술한 바와 같이 구성되어 있는 외측 용기(202)를 히터(104)에 의해 가열하면, 이 열은, 대기압으로 되어 있는 외측 용기(202)의 내부의 공기층을 전도하여, 내측 용기(201)를 가열한다. 여기서, 내측 용기(201)에 히터를 설치하여 직접 가열하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 직접 가열한 경우, 내측 용기(201)의 전체를 균일하게 가열하는 것이 용이하지 않다. 이것은, 실제로 제작한 후에 확인하였다. 이에 반해, 실시형태에서는, 외측 용기(202)를 설치하여, 내측 용기(201)와의 사이에 기체(공기)의 층을 형성하고 있다. 이 상태에서 외측 용기(202)를 가열함으로써, 내측 용기(201)의 전체를 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.
이와 같이 하여 가열된 내측 용기(201)에서는, 압력 검출측(201a)에서의 부생성물의 퇴적이 저감된다. 또한, 가열된 내측 용기(201)의 내부에서는, 소자 배치측(201b)에 배치되어 있는 센서칩(101)도, 가열되게 된다. 가열된 센서칩(101)에서는, 다이어프램(112)에 대한 부생성물의 퇴적이 저감된다.
소자 배치측(201b)의 내측 용기(201) 외측의 측면에 설치되어 있는 제1 온도 측정 기구(103)는, 내측 용기(201)의 내부 온도를 측정한다. 이와 같이 하여 제1 온도 측정 기구(103)에 의해 측정된 제1 온도값을 바탕으로, 온도 제어부(105)는, 히터(104)의 동작을 제어하여 센서칩(101)이 설정 온도로 가열되도록 한다.
전술한 구성에 있어서, 본 발명의 실시형태에서는, 온도차 산출부(107)에 의해, 제1 온도 측정 기구(103)가 측정한 제1 온도값과 제2 온도 측정 기구(106)가 측정한 제2 온도값과의 온도차를 구하도록 하였다. 또한, 경보 출력부(108)에 의해, 온도차 산출부(107)가 산출한 온도차가 설정 범위를 벗어난 경우에, 압력 도입관(204)에 전달되는 열에 변동이 발생한 것을 나타내는 경보를 발령하도록 하였다.
본 발명에서는, 온도차 산출부(107)가 산출한 온도차가 설정 범위를 벗어난 상태를, 센서칩(101)에 외부로부터 전달되는 열에 변동이 발생한 것으로 판단하도록 하였다. 예컨대, 온도차 산출부(107)가 산출한 온도차가, 설정 범위보다 커진 경우, 압력 도입관(204)으로부터의 열의 전달이 작아진 것을 추정할 수 있다. 또한, 한편, 온도차 산출부(107)가 산출한 온도차가, 설정 범위보다 작아진 경우는, 압력 도입관(204)으로부터의 열의 전달이 커진 것을 추정할 수 있다.
전술한 바와 같은 열전도의 변화에 의해, 압력 검출측(201a) 영역의 온도 분포가 약간 변화하고, 센서칩(101)이 갖는 온도 특성에 의해 압력값 출력부(102)의 출력이 변화한다. 이 온도 변화에 제1 온도 측정 기구(103)의 온도 측정 결과가 따르지 않는 경우, 보정부(110)에 의한 보정이 따르지 않아, 출력되는 측정값에 영향을 미친다.
여기서, 압력 도입관(204)의 온도를 변화시켜, 제1 온도 측정 기구(103) 및 제2 온도 측정 기구(106)로 온도를 측정하는 실험을 실시하였다. 이 실험에서는, 압력 도입관(204)의 온도를 변화시키고, 제로점의 변화를 확인하였다.
실험에서는, 측정 레인지가 10 Pa인 압력 센서(진공계)를 이용하였다. 히터(104)를 이용한 자기 가열 온도는 150℃로 설정하였다. 따라서, 압력 센서에 있어서는, 온도 제어부(105)가, 제1 온도 측정 기구(103)에 의한 온도 측정 결과를 바탕으로 한 피드백 제어로, 센서칩(101)이 150℃가 되도록 히터(104)를 제어한다.
또한, 성막 장치에 있어서는, 배관부에 설치되어 있는 히터를 사용하여, 압력 도입관(204) 부근을 소정의 온도로 가열한다. 배관부는, 주로 메인 챔버로부터 인출되어 있고, 이 배관부에, 압력 도입관(204)이 접속되어 있다. 배관부의 내부의 압력(진공도)이, 압력 센서의 센서칩(101)으로 검출된다. 전술한 배관부 히터를 이용한 압력 도입관(204)의 가열 상태를, 압력 도입관(204)의 온도 및 센서칩(101)에 있어서의 센서 특성이 안정될 때까지 소정 시간 유지하였다.
상태가 안정된 후, 압력 센서의 제로점 조정을 실시하였다. 계속해서, 압력 도입관(204)의 온도를 단계적으로 낮추어, 최종적으로는 배관부 히터의 동작을 정지하였다. 이와 같이 압력 도입관(204)의 온도를 단계적으로 변화(저하)시키는 과정에서, 제1 온도 측정 기구(103) 및 제2 온도 측정 기구(106)에 의한 온도 측정을 실시하였다. 또한, 전술한 온도 변화의 과정에서, 온도 센서의 제로점 변동을 확인하였다. 또한, 배관부 히터의 동작을 정지한 상태에서는, 압력 도입관(204)의 온도는 약 60℃였다.
실험 결과, 압력 도입관(204)의 온도가 변화하면, 도 3의 ●로 나타낸 바와 같이, 제1 온도 측정 기구(103)에 의한 측정 결과는, 배관부의 온도 변화와 일치하였다. 한편, 도 3의 ■으로 나타낸 바와 같이, 제2 온도 측정 기구(106)의 온도 측정 결과는, 배관부의 온도 변화와는 일치하지 않는다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 온도차 산출부(107)에 의한 온도차의 측정 결과는, 150℃-60℃이며, 약 2.2℃에서 약 6.3℃로 확대되었다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 온도 변화에 의한 제로점 변동(시프트)은, 약 0.25% F.S.였다. 온도차가 확대되면, 제로점이 플러스 측으로 변동하였다.
전술한 결과로부터, 압력 도입관(204)의 온도가 변동함으로써, 제로점이 변동하는 것을 알 수 있다. 압력 도입관(204)의 온도가 변동하여도, 압력 센서는 센서칩(101)의 온도를 설정되어 있는 자기 가열 온도로 제어하기 때문에, 제1 온도 측정 기구(103)의 온도 측정값은, 변동하지 않는다. 한편, 제2 온도 측정 기구(106)의 온도 측정 결과는, 압력 도입관(204)의 온도의 변화가 반영된다. 따라서, 온도차 산출부(107)에 의해 구해지는 온도차에는, 압력 도입관(204)에 있어서의 온도 변동이 반영되게 된다.
전술한 바와 같이, 압력 도입관(204)의 온도가 변동하면, 제로점 변동을 일으킨다. 따라서, 압력 도입관(204)의 온도 변동은, 압력 센서로부터 출력되는 측정값에 편차가 발생하게 된다. 이에 반해, 측정값의 편차를 발생시키는 온도 변동은, 온도차 산출부(107)에 의해 구해지는 온도차에 반영되기 때문에, 온도차를 바탕으로 측정값에 편차가 발생한 상태를 판단할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 자기 가열 제어용의 온도를 측정하는 제1 온도 측정 기구의 측정 결과와, 자기 가열용 가열 기구에 접하여 설치된 가열 기구의 온도를 측정하는 제2 온도 측정 기구의 측정 결과와의 차에 의해, 압력 도입관에의 열전도에 변동이 생긴 것으로 판단한다. 이 결과, 본 발명에 따르면, 압력 도입관 등의 배관으로부터 압력 센서의 검출 디바이스에 전달되는 열의 변동을 검출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 이상으로 설명한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상 내에서, 해당 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 다양한 변형 및 조합을 실시할 수 있는 것은 명백하다. 예컨대, 전술에서는, 정전 용량식의 격막 진공계를 예로 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 다이어프램의 변위를 피에조 저항의 변화로서 검출하는 피에조 저항식의 압력 센서여도 동일하다.
101: 센서칩(검출 디바이스) 102: 압력값 출력부
103: 제1 온도 측정 기구 104: 히터(가열 기구)
105: 온도 제어부 106: 제2 온도 측정 기구
107: 온도차 산출부 108: 경보 출력부
109: 기억부 110: 보정부
111: 베이스 111a: 지지부
112: 다이어프램 112a: 가동 영역
113: 용량실 114: 가동 전극(제1 전극)
115: 고정 전극(제2 전극) 116: 가동 참조 전극
117: 고정 참조 전극 201: 내측 용기
201a: 압력 검출측 201b: 소자 배치측
202: 외측 용기 203: 격벽
203a: 받침대판 203b: 지지 격벽
203c: 압력 도입 구멍 204: 압력 도입관
205: 배플판 206: 단열 부재
103: 제1 온도 측정 기구 104: 히터(가열 기구)
105: 온도 제어부 106: 제2 온도 측정 기구
107: 온도차 산출부 108: 경보 출력부
109: 기억부 110: 보정부
111: 베이스 111a: 지지부
112: 다이어프램 112a: 가동 영역
113: 용량실 114: 가동 전극(제1 전극)
115: 고정 전극(제2 전극) 116: 가동 참조 전극
117: 고정 참조 전극 201: 내측 용기
201a: 압력 검출측 201b: 소자 배치측
202: 외측 용기 203: 격벽
203a: 받침대판 203b: 지지 격벽
203c: 압력 도입 구멍 204: 압력 도입관
205: 배플판 206: 단열 부재
Claims (3)
- 측정 대상으로부터의 압력을 받아 변위하는 다이어프램을 구비하고, 상기 다이어프램의 변위를 다른 물리량의 변화로 변환하는 검출 디바이스와,
상기 다이어프램의 변위에 의한 상기 다른 물리량의 변화를 압력값으로 변환하여 출력하도록 구성된 압력값 출력부와,
상기 검출 디바이스를 수용하는 내측 용기와,
상기 내측 용기를 수용하는 외측 용기와,
상기 내측 용기에 접속되어 상기 내측 용기의 내부에 측정 대상의 압력을 도입하기 위한 압력 도입관과,
상기 내측 용기의 내부에 설치되고, 상기 내측 용기의 내부 공간을 상기 압력 도입관을 통해 상기 측정 대상의 압력이 도입되는 압력 검출측의 공간과, 상기 압력 검출측의 공간과 반대측의 공간에서 상기 검출 디바이스가 배치되는 소자 배치측의 공간으로 분리시키고, 상기 소자 배치측의 면에 상기 검출 디바이스가 접합되어, 상기 압력 검출측의 압력을 상기 검출 디바이스의 상기 다이어프램으로 유도하는 압력 도입 구멍을 갖는 격벽과,
상기 내측 용기의 상기 소자 배치측의 외측 벽면에 설치된 제1 온도 측정 기구와,
상기 외측 용기의 외측 벽면에 설치되어 상기 외측 용기의 내부를 가열하기 위한 가열 기구와,
상기 가열 기구의 동작을 제어하여, 상기 제1 온도 측정 기구로 측정되는 제1 온도값을 설정 온도에 가깝게 하도록 구성된 온도 제어부와,
상기 가열 기구의 온도를 측정하는 제2 온도 측정 기구와,
상기 제1 온도 측정 기구가 측정한 제1 온도값과 제2 온도 측정 기구가 측정한 제2 온도값과의 온도차를 구하도록 구성된 온도차 산출부와,
상기 온도차 산출부가 산출한 온도차가 설정 범위를 벗어난 경우에 경보를 발령하도록 구성된 경보 출력부
를 구비하고,
상기 내측 용기와 상기 외측 용기의 사이에 기체의 층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제1항에 있어서,
상기 검출 디바이스는, 상기 다이어프램과 이격되어 상기 다이어프램을 지지하는 베이스와, 상기 다이어프램에 설치된 제1 전극과, 상기 베이스에 설치되어 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 가지며,
상기 압력값 출력부는, 상기 다이어프램의 변위에 의한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 용량 변화를 상기 압력값으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 다이어프램은, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부와 반대측에 진공으로 된 용량실을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
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