KR20100057800A - 측정 셀 장치의 교정 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

진공 측정 셀 장치의 교정을 위하여 이하의 방법 순서가 제안된다:
a) 측정 셀 장치(1)를 교정 장치(10)에 연결하면서 측정 연결 장치(5)를 진공 볼륨(58)에 연결하고 측정 셀 인터페이스(8)를 신호 라인(20)에 의하여 교정 순서 제어기(11)에 연결하는 단계;
b) 측정 셀 장치의 제1 가열 온도를 미리 정한 일정한 값으로 셋팅하는 단계;
c) 진공 볼륨(58)에서 하나 이상의 미리 정한 압력을 발생시키면서 동시에 측정 셀 장치(1) 및 하나 이상의 기준 측정 셀(6)로부터의 진공 신호를 검출함으로써 측정 셀 장치(1)의 제1 교정 단계를 실행하고 검출된 압력값을 교정 데이터 메모리(13)에 저장하는 단계;
d) 교정 프로세서(14)를 사용하여 측정 셀 장치(1) 및 기준 측정 셀(6)의 측정된 차이값으로부터 보상값을 측정하고 이 차이값을 교정 순서 제어기(11)의 교정 데이터 메모리(13)에서 버퍼링하는 단계;
e) 측정된 보상값을 측정 셀 데이터 메모리(6)에 전송하여, 기준 측정 셀(60)에 대하여 미리 정한 상이한 조작 포인트에서 측정된 압력 및 온도에 대한 편차치에 대하여 측정 셀 장치(1)를 조정하는 단계.

Description

측정 셀 장치의 교정 및 구동 방법{METHOD FOR CALIBRATING AND OPERATING A MEASURING CELL ARRANGEMENT}
본 발명은 특허청구범위 제1항의 특징에 따른 진공 측정 셀 장치의 교정 방법 및 제8항의 전제부에 따른 교정된 측정 셀 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
측정 셀의 교정에 대해서는 3가지 이상의 방법이 공지되어 있고 이용 가능하다. 국립 도량형 표준 연구소, 예컨대 연방 물리학 연구 기관 내부에서는 정적 및 동적 팽창 방법이 통용되고 있으나, 측정 셀의 공업적 제조에서는 전달 표준기(transfer standard)를 이용한 비교 방법이 바람직하게 사용된다. 이것은 특히 팽창 방법을 위한 복잡한 구조물에서 특히 필요한 시간 동안 이 방법을 이용한 교정을 실행하는 것을 기초로 한다. 그러나, 전달 표준기를 사용하는 비교 교정 방법은 DIN 28418 표준 및 DKD-R 6-2 표준 또는 ISO/TS 3567:2005 표준에 기재된 바와 같은 연방 규정의 준수를 필요로 한다. 진공 측정 셀의 교정은 예컨대 문헌[Wutz-Adam-Walcher(Verlag Vieweg, ISBN 3-528-04884-0) 11.6장, 진공계의 교정]에 개시되어 있다.
얇은 멤브레인을 압력으로 이동시키고 그 휘어짐을 측정함으로써 압력 및/또는 압력차를 측정하는 것은 공지되어 있다. 이러한 멤브레인의 휘어짐을 측정하는 공지된 적합한 방법은 벰브레인 장치를 다양한 전기 용량으로서 제작하는 것으로 이루어지며, 여기서 측정 전자 장치에 의하여 공지된 방식으로 용량 변화가 평가되고, 이러한 용량 변화는 압력 변화로 보정된다. 용량은 휘어지기 쉬운 얇은 멤브레인 면을 또 다른 면에 대하여 작은 간격을 두고 배치함으로써 얻어지며 서로 대향 배치되는 양 표면은 전기 전도성 코팅으로 코팅되거나 또는 전기 전도성 재료로 이루어진다. 멤브레인이 압력에 의하여 이동될 때 그 휘어짐에 의하여 두 전극 사이의 거리가 변경되며, 이것은 평가될 수 있는 장치의 용량 변화를 도출한다. 이러한 유형의 센서는 대량 생산에서 규소로 제조된다. 이때 평탄형 베이스 바디뿐만 아니라 멤브레인도 종종 완전히 규소 재료로 이루어진다. 예컨대 유리 베이스의 규소와 같은 복합 재료 조성물을 사용하는 실시예도 있다. 센서는 이로써 비용면에서 유리하게 제조된다. 이러한 유형의 압력 센서는 일반적으로 약 10-1 mbar 내지 수 bar의 범위에서 고압 범위에 대해서만 사용될 수 있다. 약 10-1 mbar로부터의 낮은 압력에서의 고도의 분석은 규소 소재를 사용하여 제한적으로만 실현될 수 있다. 이러한 유형의 센서는 일반적인 진공 용도에 대하여 제한적으로만 적합하다. 특히 이것은 규소가 표면에서 환경과 반응하여 민감한 센서 특성이 교란되는 것으로 인한 것이다. 통상의 대기 공기 중에 포함되는 수증기조차 표면에서 해당 반응을 유도한다. 센서가 오늘날의 반응성 진공 플라즈마 공정에서 일반적으로 증가된 화학적으로 공격적인 대기에서 사용되는 경우 상기 문제는 더 악화된다.
일반적으로 진공 센서의 중요한 사용 분야는 반도체 산업에서의 공정이다. 예컨대 반도체는 특히 이하의 기술, 즉 화학적 증기 증착(CVD), 물리적 증기 증착(PVD), 이온 주입 및 (건식) 에칭 공정의 사용 하에 제조된다. 상기 반도체 산업의 공정에 대한 일반적인 압력 범위 및 진공 측정 셀의 압력 범위는 일반적으로 10-4 내지 10 mbar의 범위이다. 상기 용도를 위한 일반적인 공정 측정 셀은 용량식 멤브레인 측정 셀이다. 특히 이러한 유형의 공정에서는, 예컨대 진공 에칭법에서는 불소, 브롬산 및 이들의 화합물과 같은 특히 공격적인 매질이 사용된다. 공지된 규소-압력 센서 및 금속 멤브레인을 구비한 멤브레인 측정 셀도 또한 이러한 부식성 문제 및 내구성 문제 때문에 제한적으로만 사용된다.
이러한 용도를 위해 한편으로는 측정 셀을 고온의 공정 환경에서 구동시킬 수 있고/있거나 측정 셀 내부의 응축물(condensate)을 가능한 회피하기 위하여 상승된 온도에서 그리고 더 높은 내부식성으로 멤브레인 측정 셀을 구동시킬 수 있는 것이 점점 더 요청된다.
예컨대 소정 용도에서 300℃까지의 온도 또는 심지어 더 높은 온도에서의 압력 측정을 필요로 하는 반도체 제조 공정에서 원자층 증착(ALD)의 도입을 기초로 고온 멤브레인 측정 셀에 대한 시장 수요가 앞으로 급증할 것으로 예상된다. ALD 공정을 위한 기기 구조는 오늘날 증가된 온도에서 구동되는 측정 셀의 두드러진 소비재인 저압 CVD(LPCVD) 또는 CVD 기기의 구조와 매우 유사하다.
이러한 용도에 바람직한 멤브레인 측정 셀은 용량식(capacitive) 멤브레인 측정 셀(CDG)이다. 용량형 다이어프램 게이지(CDG)라고도 불리는 용량식 멤브레인 측정 셀은 얇은 멤브레인의 탄성적인 변형을 기초로 하며, 상기 멤브레인은 견고한 평탄형 바디에 의하여 걸려 있어 두 공간으로 서로 분리된다. 이들 공간에서의 압력 변화는 멤브레인 자체를 움직이게 한다. 하우징과 멤브레인 사이의 거리는 변화된다. 고압에서 멤브레인은 저압에서보다 강하게 편향된다. 금속 전극들이 멤브레인 및 멤브레인에 대하여 적층된 베이스 바디 상의 갈라진 영역에 존재한다. 이들 두 금속 전극이 콘덴서 용량을 형성한다. 따라서, 용량 변경은 압력 변화에 대한 척도이다. 이러한 측정 원리는 가스 종류와는 무관하다.
그래서, 진공압 측정을 위한 측정 셀을 Al2O3와 같은 내부식성 재료로 제조하는 것이 제안되었다. 미국 특허 US 6,591,687 B1호에는 실질적으로 완전히 세라믹으로 제조되어 고질량에서 내부식성인 용량식 진공 측정 셀(CDG)이 개시되어 있다. 이 특허의 내용은 본원에 본 발명 개시의 통합된 일부로서 설명된다. 예컨대 10-6 mbar까지의 매우 낮은 압력을 고도의 정확성으로 측정할 수 있기 위하여, 바람직하게는 세라믹 하우징 내에 실질적으로 대칭으로 배치된 두께 25 ㎛ 내지 100 ㎛의 매우 얇은 세라믹 멤브레인이 사용된다. 수 100 mbar의 범위에서까지 더 높은 진공압에서의 사용을 위해 예컨대 950 ㎛ 이하의 멤브레인 두께가 바람직하게 사용된다. 이 멤브레인에 기초한 진공 측정 셀은 상업적으로 매우 성공적이며 내부식성과 관련하여 실질적인 진보를 의미한다.
추가의 바람직한 멤브레인 측정 셀 장치는 상기 언급한 Al2O3로 이루어진 측정 셀을 기초로 하며 유사한 구조를 사용하고, 여기서 멤브레인의 편향도는 이 경우 광학적 수단의 도움으로 측정한다. 광학 다이어프램 게이지(ODG)라고도 불리는 광학 멤브레인 측정 셀에서, 센서에서의 압력에 따른 멤브레인의 편향은 광학 시스템의 도움으로 측정되고, 상기 측정된 신호는 광섬유에 의하여 광학 신호 처리 유닛으로 전달되며, 상기 유닛은 이어서 상기 광학 신호를 전기 신호로 변환한다. 이를 위하여 필요한 광의 연결은 센서 하우징 상의 상응하는 광투과 영역에 의하여 멤브레인 상에서 직접 이루어진다. 여기서부터 광은 다시 반사된다. 상기 장치는 패브리-페로(Fabry-Perot) 간섭 시스템의 일부를 형성한다. 여기에 속한 간섭계에서는 신호 평가에 의하여 멤브레인 편향도가 측정되고, 이것은 존재하는 측정하고자 하는 진공압에 대한 척도이다. 광학 윈도우는 진공 멤브레인 측정 셀의 하우징의 적어도 일부가 사파이어를 포함하도록 사파이어로 제조되는 것이 유리하다. 멤브레인 자체가 사파이어로 이루어지는 경우도 또한 유리하다. 상기 광학 신호는 예컨대 긴 거리(심지어 킬로미터)에 걸쳐 주로 전자기 교란, 진동 및 주위 온도의 변화와 같은 주위 교란을 통과하여 매우 작은 약화로 왜곡 없이 전달될 수 있다. 또한, 이러한 측정 셀은 가열된 측정 셀로서 특히 양호하게 구동될 수 있다. 바람직한 광학 진공 멤브레인 측정 셀(ODG) 장치는 미국 특허출원 제2007 0089524 A1호에 개시되었다. 상기 특허출원의 전체 내용은 본원에 본 발명 개시의 통합된 일부로서 설명된다.
이러한 멤브레인 측정 셀의 수명에 대한 추가의 개선은, 멤브레인 및 하우징 사이의 결합 영역 및 연결 장치를 위한 결합 영역 및 임의로 연결 장치 자체가 예컨대 산, 염소 및 불소와 같은 할로겐 등을 포함하는 공격적인 공정 환경에서 사용시 추가로 얇은 내부식성 층으로 피복 및 보호된다는 것으로 이루어진다. 바람직하게는 금속 산화물로 이루어진 이러한 보호층의 증착은 스위스 특허출원 제CH 01817/06호에 제안된 바와 같이 ALD 방법에 의하여 실시하는 것이 유리하다. 상기 특허출원의 내용은 본원에 본 발명 개시의 통합된 일부로서 설명된다.
이미 언급한 바와 같이, 공격적인 가스를 사용하는 공정에서, 특히 측정 정확성 및 장기 안정성이 많이 요청되는 경우, 가열된 측정 셀을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 공정 환경에 노출되는 측정 셀의 내부 영역에서 예컨대 응축물-증착물이 감소 또는 회피될 수 있다. 측정 셀 온도의 정확한 안정화에 의하여 온도 효과에 의한 불안정성도 보상될 수 있다. 이러한 목적을 위하여는 상응하는 고비용이 초래된다. 예컨대 시트형 가열 소자 또는 가열 밴드와 같은 가열 재킷이 측정 셀 주위에 배치되며, 이것을 다시 비용을 들여 단열시킨다. 필수 측정 전자 장치도 또한 예컨대 떨어져 있는 장치에 의하여 그리고 예컨대 환풍기 및 냉각체를 사용하는 추가의 냉각 조치에 의하여 이러한 온도에 대하여 보호되어야 한다. 종종 측정 셀로 이어지는 막대형 유입구의 가열을 위하여 가열 밴드와 같은 추가의 가열 소자도 사용된다. 측정하고자 하는 공정의 지정 범위에 따라 온도는 예컨대 45℃, 100℃, 160℃ 및 200℃와 같은 급격한 계단식 값으로 셋팅된다. 가열된 진공 멤브레인 측정 셀에 특히 적당한, 가열 시스템을 구비한 장치는 동일한 출원인의 스위스 특허출원 제CH 00985/07호에 개시되어 있다. 여기서 진공 멤브레인 측정 셀은 가열 장치를 형성하고 이로써 측정 셀을 원하는 온도로 가열하는 열용기의 내부에 배치되며, 진공압 측정을 위한 측정 셀 연결 장치는 상기 열용기를 통과하고 열원이 배치된 열용기 영역에서 열체로서 형성된다. 가열된 열체를 환경에 대하여 단열시키고 이로써 적은 열손실로 열용기 내에서 가능한 작은 열구배를 보장하기 위하여 상기 열용기는 단열 재킷으로 둘러싼다. 이로써 콤팩트 제작 방식에 있어서 측정 셀에서 균일한 온도 분포가 가능하다. 상기 특허출원의 내용은 본원에 본 발명 개시의 통합된 일부로서 설명된다.
상기 언급한 유형의 멤브레인 측정 셀은 매우 작은, 따라서 면밀하게 처리되어야 하는 전기 출력 신호를 공급한다. 이 측정 셀은 또한 특히 온도 변화에 대하여 매우 민감하다. 제조시, 특히 상이한 상승 온도값으로 구동시 각 측정 셀에서 편차가 발생한다. 압력 측정이 더 정확하게 실행되어야 할수록 이러한 편차는 중력으로 더 커지므로 고려되어야 한다.
그래서, 측정 셀은 제조시 교정되고, 특정 작업 지정에 대한 조작 포인트마다 측정 셀이 제공된다. 교정은 표준(norm)에 대한 및/또는 기준(reference)에 대한 시험체의 측정을 의미한다. 여기서 상기 상태는 단지 확인될 뿐이며 예컨대 시험체에 대하여 표준 상태로 셋팅되는 것은 아니다.
이러한 셋팅은 별도의 단계로 이루어지며 조정 단계로 표현된다. 이 조정 과정은 시험체를 표준 상태로 셋팅하는 것을 의미한다. 이 작업은 바람직하게는 추가의 교정으로 이어져야 한다. 따라서, 교정 및 조정의 두 과정을 구분하는 것이 중요하다.
교정 장치에서는 일반적으로 상기 정의에 따라 시험체를 표준에 대하여 측정하는 단계, 데이터를 저장하는 단계, 보정값을 계산하는 단계, 시험체를 조정하는 단계, 시험체를 교정하면서 동시에 교정 보고서를 작성하는 단계가 실행된다.
각 측정 셀은 특히 또한 제공되는 해당 측정 셀 온도로 교정되어야 한다. 교정 과정은, 언급한 바와 같이, 시험하고자 하는 측정 셀을 표준에 대하여 비교 측정하고, 또한 기준 측정 셀에 대하여 비교 측정하는 것으로 이루어진다. 여기서 상태가 확인되고 원하는 측정 범위에 대한 편차가 유지된다. 이어서, 측정 셀에 의하여 생성된 측정 신호를 상응하게 보정 및/또는 조정하기 위하여, 발견된 편차를 사용할 수 있다.
따라서, 이러한 측정 셀은 항상 조정된 이러한 정확히 규정된 온도에서만 구동될 수 있다. 사용자는 원하는 측정 셀 온도의 모든 값에 대하여 각각 이에 대하여 특별히 교정된 측정 셀을 진공 처리 유닛에서 사용하여야 한다. 사용되는 공정 및 필요에 따라, 측정 셀의 또 다른 작동 온도가 필요할 경우, 각각 특별히 이에 대하여 교정된 또 다른 측정 셀이 지정되어야 한다. 이것은 비용을 상당히 증가시키고 사용자가 측정 셀의 구동 온도를 용이하게 바꿀 수 없다.
따라서, 본 발명의 과제는 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다. 특히 본 발명의 과제는 광범위한 온도 범위에 걸쳐 그리고 상이한 온도값에서 안정하게 구동될 수 있고 가열 장치 및 측정 전자 장치가 통합된 콤팩트형 진공 멤브레인 측정 셀 장치의 구동 및 교정을 위한 방법을 실현하는 것으로, 사용자는 선택된 상이한 온도값에 대하여 측정 셀을 사용할 수 있다.
상기 과제는 특허청구범위 제1항 및 제8항의 특징에 따라 상기 방법에서 해결된다. 종속항들은 본 발명의 추가의 유리한 방법의 단계에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 가열될 수 있는 진공 멤브레인 측정 셀을 갖는 측정 셀 장치는 제조 후 이것을 기준 측정 셀에 대하여 조작 범위의 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 압력 포인트 및 2개 이상의 온도값에서 측정함으로써 교정되며, 여기서 확인된 편차로부터 보상값이 발견되고, 이것은 측정 셀 장치의 교정 데이터 메모리에 기록되고 거기서 필요에 따라 진공 멤브레인 측정 셀의 조정을 위해 원하는 조작 범위에 대하여 호출될 수 있다.
구동시에는 사용 전에 원하는 상이한 지정 온도들에서 측정 셀 장치를 최적 값으로 조정하기 위하여 사용자가 원하는 지정 범위에 상응하는 저장된 보상값을 교정 데이터 메모리로부터 측정 셀 장치로 불러올 수 있다. 따라서, 하나의 유일한 측정 셀 장치를 사용하여 상이한 지정 온도에서의 매우 상이한 용도를 커버할 수 있다. 따라서, 더 이상 각각의 선택된 조작 포인트 또는 지정 범위에 대하여 생산자 작업에서 이에 대해 셋팅된 별도의 측정 셀 장치를 사용할 필요가 없다. 이것은 양호히 재현될 수 있는 고도의 측정 정확성을 실현할 수 있을 뿐만 아니라 사용자의 비용 절약 및 높은 융통성을 실현할 수 있다. 또한, 이것은 단지 하나의 유일한 측정 셀 장치를 사용하여 생산자가 광범위한 범위에서 사용할 수 있어, 주문 처리 및 재고 관리가 실질적으로 용이해진다. 이로써, 가능한 공급 문제도 실질적으로 줄어든다.
본 발명에 따른 방법의 실행을 위하여, 가열 장치를 형성하는 열용기의 내부에 진공 멤브레인 측정 셀이 배치되는 측정 셀 장치가 유리하게 사용된다. 이로써 측정 셀은 원하는 온도로 가열되며, 진공압 측정을 위한 측정 셀 연결 장치는 열용기를 통과하고 열원이 배치되는 열용기 영역에서 열체로서 형성된다. 가열된 열체를 환경에 대하여 단열시키고 이로써 적은 열손실로 열용기 내에서 가능한 작은 열구배를 보장하기 위하여 상기 열용기는 단열 재킷으로 둘러싼다. 이로써 콤팩트 제작 방식에 있어서 측정 셀에서 균일한 열 분포가 가능하다.
도 1은 교정 장치와 측정 셀 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 프로세스 제어 장치와 측정 셀 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 예컨대 조정을 위한 소정 보상값을 선택하여 측정 셀 자체로 호출함으로써 사용자가 또 다른 실시예로서 사용할 수 있는 측정 셀 장치의 개략도이다.
도 4는 예컨대 작업면에서 유리하게 사용될 수 있는 교정 장치의 개략적 단면도이다.
본 발명에 따른 측정 셀 장치(1)의 교정 방법에는 압력 센서로서 진공 멤브레인 측정 셀(2)을 포함하는 앞서 설명한 바와 같은 유형의 측정 셀 장치(1)가 특히 적당하다. 이러한 유형의 측정 셀의 교정을 위한 한 장치가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 진공 멤브레인 측정 셀(2)은 예컨대 플랜지로 진공 볼륨(58, 30)에 연결될 수 있는 측정 연결 장치(5)를 갖는 유입구를 구비한다. 상기 진공 볼륨(58, 30)은 교정 장치(10)의 일부이고 구동시에는 진공 챔버가 처리 유닛(30)의 일부일 수 있다. 이 연결 장치에 의하여 압력이 측정되어져야 하는 진공 볼륨 및 측정 셀의 멤브레인 사이에 결합이 형성된다. 측정 셀 데이터 메모리(6), 측정 셀 제어기(7) 및 주변 기기와의 데이터 교환을 위한 측정 셀 인터페이스(8)를 구비하는 측정 셀 전자 장치(4)와 연결된 상기 진공 멤브레인 측정 셀(2)은 전기로 구동된다. 상기 진공 멤브레인 측정 셀(2)에서 유래하는 민감한 신호는 이 측정 셀 전자 장치에서 검출되고 준비된다. 상기 측정 셀 장치(1)는 또한 진공 멤브레인 측정 셀(2)을 미리 정할 수 있는 온도로 가열하기 위하여 앞에서 이미 개시한 바와 같이 바람직하게는 진공 측정 셀(2)을 가능한 완전히 감싸고 단열 재킷에 의하여 둘러싸이는 가열 장치(3)를 갖는 프로그래밍될 수 있는 가열 설비(3)를 포함한다. 이들 소자는 측정 셀 장치(1)가 일체형 기기 부재를 형성하도록 모두 하우징의 내부에 배열되는 것이 유리하다.
측정 셀 장치(1)는 신호 라인(20)을 갖는 측정 셀 인터페이스(8)에 의하여 외계와 연결된다. 이 신호 라인(20)으로, 한편으로는 측정된 압력 신호가 출력되어 사용될 수 있고, 다른 한편으로는 측정 셀 장치(1) 내부의 데이터가 판독될 수 있어, 상기 데이터를 소정의 필요에 상응하여 측정 셀 전자 장치(4)의 도움으로 제어하고/하거나 프로그래밍 및 예컨대 교정할 수 있다. 도 1에는 측정 셀 장치(1)가 계략적으로 도시되어 있으며, 이것은 신호 라인(20)에 의하여 교정 장치(10)와 연결된다. 이 장치는 측정 셀 장치(1)를 교정하기 위하여 사용된다.
상기 교정 장치(10)는 교정 기기(12) 및 교정 전자 장치(11)를 포함한다. 상기 교정 기기는 진공 볼륨(58)을 포함하며 상기 진공 볼륨에 측정 셀 장치(1)가 연결 장치(5)에 의하여 연결된다. 상기 진공 볼륨(58)은 또한 기준 측정 셀과도 연결되어, 상기 기준 측정 셀의 신호가 교정할 측정 셀 장치(1)의 신호와 비교될 수 있다. 상이한 온도 조작 포인트에서 소정의 비율을 발생시키기 위하여 상기 측정 셀 장치(1) 또는 복수의 측정 셀 장치(1)는 가열 장치(63), 바람직하게는 가열 챔버를 사용하여 미리 정할 수 있는 원하는 일정한 온도가 될 수 있다. 상기 교정 과정은 미리 정할 수 있는 시간 구간(65)의 내에서 실시된다. 상기 교정 순서 제어기(11)는 교정 데이터 메모리(13), 예컨대 프로세서를 포함하는 교정 제어기(14) 및 측정 셀 장치(1)가 신호 라인(20)에 의하여 연결되는 교정 인터페이스(15)를 포함한다.
교정 과정의 바람직한 순서는 이하의 단계를 포함한다:
a) 바람직하게는 가열 챔버(63)에 위치시킴으로써 측정 셀 장치(1)를 교정 장치(10)와 연결하면서 측정 연결 장치(5)를 진공 볼륨(58)에 연결하고 측정 셀 인터페이스(8)를 신호 라인(20)을 통하여 교정 순서 제어기(11)에 연결하며 측정 셀 장치(1)를 온(on)으로 하는 단계;
b) 측정 셀 장치의 제1 가열 온도를 미리 정한 일정한 값으로 셋팅하는 단계;
c) 진공 볼륨(58)에서 하나 이상의, 바람직하게는 2개 이상의 상이한 미리 정한 압력을 발생시키면서 동시에 측정 셀 장치(1) 및 하나 이상의 기준 측정 셀(6)로부터의 진공 신호를 검출함으로써 측정 셀 장치(1)의 제1 교정 단계를 실행하고 검출된 압력값을 교정 데이터 메모리(13)에 저장하는 단계;
d) 교정 프로세서(14)를 사용하여 측정 셀 장치(1) 및 기준 측정 셀(6)의 측정된 차이값으로부터 보상값을 측정하고 이 차이값을 교정 순서 제어기(11)의 교정 데이터 메모리(13)에서 버퍼링하는 단계;
e) 측정된 보상값을 측정 셀 데이터 메모리(6)에 전송하여, 기준 측정 셀(60)에 대하여 미리 정한 상이한 조작 포인트에서 측정된 압력 및 온도에 대한 편차치에 대하여 측정 셀 장치(1)를 조정하는 단계.
멤브레인 측정 셀(2) 및 가열 장치(3)를 구비하는 상기 언급한 구조 및 측정 셀 전자 장치(4)를 갖는 측정 셀 장치(1)를 형성함으로써 본 발명에 따른 방법 단계와 함께 교정 과정 동안 검출되었던 보상값에 대한 기록을 저장할 수 있어, 필요에 따라 이것을 상이한 조작 포인트를 사용하는 원하는 상이한 용도를 위하여 간단히 불러올 수 있고 이로써 측정 셀 장치(1)가 항상 최적의 정확성으로 셋팅된다. 이로써 매우 민감한 멤브레인 측정 셀 기술 시스템이 최적으로 이용될 수 있고 고도의 경제성에서 재현 가능한 매우 높은 측정 정확성이 넓은 작동 범위에 걸쳐 달성될 수 있다. 또한, 기존의 측정 셀 전자 장치(4)의 도움으로, 검출된 측정 포인트 간 내삽법도 사용될 수 있어 정확성이 더 증대되고/되거나 측정 영역이 더 넓어질 수 있다.
상기 실행을 위해 특히 적당한 교정 장치(10)는 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 진공 볼륨(58)을 구비하는 교정 챔버에는 하나의, 바람직하게는 복수의 측정 셀 장치(1, 61)가 연결되고 바람직하게는 2 이상의 기준 측정 셀(60)이 연결된다. 모든 측정 셀은 설정값의 셋팅 및 측정된 값의 검출 및 처리를 위하여 교정 순서 제어기(11)에 전기적으로 연결된다. 교정이 이루어져야 하는 온도값, 바람직하게는 일정한 온도값으로 장치를 균일하게 가열하기 위하여, 가열 챔버(63)가 이들 교정 진공 챔버(59)와 측정 셀(60, 61)을 둘러싼다. 상기 가열 챔버(63)는 가열 소자(64)로 가열되며, 펠티에(Peltier) 소자를 사용하는 것이 유리하다. 온도 손실을 가능한한 최소화하고 동시에 온도 분포를 달성하기 위하여 상기 가열 챔버에는 추가적으로 단열기(62)가 제공될 수 있다. 상기 진공 볼륨(58)은 진공 펌프(54), 진공 밸브(53), 진공 측정 셀(52) 및 후속되는 고진공 펌프(56)를 포함하는 일반적인 펌프 시스템으로 생성된다. 낮은 압력값으로 펌핑한 후 교정용 표준 가스(50), 바람직하게는 질소가 조절 밸브(51) 및 가스 공급 라인(57)에 의하여 블렌드와 함께 진공 볼륨(58)으로 유입되고 원하는 압력이 교정 단계에서 셋팅된다.
교정 장치(10)의 진공 볼륨(58)은 바람직하게는 교정 과정 전에 교정할 측정 셀 장치(1)의 측정 상한 아래 5 십진수에 있는 기준 압력까지 펌핑되어야 한다. 상기 측정 셀 장치(1)는 바람직하게는 적어도 2 내지 4 십진수의 진공압 측정 범위를 검출하여야 한다. 단계 c)의 2개 이상의 상이한 미리 정한 진공압이 측정 셀 장치 (1)의 스케일 종료값 및 스케일 개시값으로 셋팅되는 경우가 적당하다. 측정값의 검출은 압력 포인트가 2개 이상일 경우 조정 단계 후 교정할 측정 셀 장치(1, 61)의 정확성을 증대시키며, 따라서 교정 비용도 커진다. 단계 c)의 실행시 적어도 2 내지 5개, 바람직하게는 5 내지 10개의 미리 정한 압력값이 검출되는 경우 적당한 조건이 달성되므로 이들을 측정 셀 장치(1)의 검출하고자 하는 원하는 측정 범위 내에 넣는다.
종종, 제1 단계 c)와 유사하게, 하나 이상의 추가의 압력에 대하여 하나 이상의 추가의 교정 단계 f)를 반복 실행하는 것이 유리하며(여기서, 이 단계는 제어 단계로서 이용됨), 측정 셀 장치(1)의 값 및 메모리에 들어 있는 선행 측정에 대한 기준 측정 셀(60)의 값 사이에서 발견될 수 있는 값 편차를 억제하는 것이 유리하다.
상기 방법은 하나 이상의 추가의 가열 온도값에 대하여, 바람직하게는 3 내지 6개의 상이한 가열 온도값에 대하여 단계 a) 내지 e), 바람직하게는 a) 내지 f)를 실행할 수 있다. 이로써, 저장된 교정 데이터 기록을 간단히 불러온 다음 이어서 자동적으로 조정되게 함으로써, 사용자는 동일한 측정 셀 장치(1)를 상이한 측정 셀 온도에서도 높은 정확성을 가지고 사용할 수 있다.
사용자 측에서는, 진공압 측정을 위한 측정 셀 장치(1)는 특히 해당 진공 챔버 또는 진공 발생 시스템에서의 진공 관리를 위한 처리 유닛에 사용한다. 진공 처리 유닛에서는 종종 상이한 처리 범위가 관리되어야 하므로 종종 복수의 측정 셀 장치(1)가 사용된다. 이러한 경우, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 데이터 교환을 위해 하나의 또는 복수의 측정 셀 장치(1)와 통신 연결된 진공 제어 유닛(21)을 사용하는 것이 유리하다. 이러한 유형의 진공 제어 유닛(21)은 또한 데이터 메모리(13'), 제어 프로세서(14') 및 제어 라인(20)을 통해 측정 셀 인터페이스(8)와 통신하는 인터페이스(15')를 포함한다. 이러한 유형의 진공 제어 유닛(21)은 또한 진공 처리 유닛의 프로세스 제어기의 일부일 수 있다. 상부에 위치된 추가 제어 장치(22) 또는 프로세스 제어기도 또한 진공 제어 유닛(21)과 연결될 수 있다. 이들 제어 유닛은 또한 필요한 조작 포인트 또는 범위에 따라 측정 셀 장치에 대하여 올바른 시점에서 보상값을 포함하는 원하는 데이터 기록을 불러올 수 있고 이에 필요한 조정을 실시하거나 또는 새로운 데이터 기록을 측정 셀 장치(1)의 데이터 메모리(6)에 저장할 수 있다.
측정 셀 장치(1)의 추가적 사용은 외부 제어기(21, 22) 없이 이것을 사용하는 것 및 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 측정 셀의 조정을 실시하기 위하여 제어 회로(23)를 통하여 측정 셀 장치(1)에 직접 원하는 비교 데이터를 불러오는 것으로 이루어진다.
압력 측정을 위한 측정 셀 장치(1)의 구동을 위한 바람직한 절차는 이하의 단계로 이루어진다:
- 측정 셀 장치를 진공 처리 유닛의 진공 볼륨(30)과 연결하는 단계;
- 가열 장치(3)에 의하여 진공 측정 셀(2)의 온도를 미리 정한 일정한 값으로 셋팅하는 단계;
- 진공 측정 셀(2)에 의하여 전달된 압력 신호를 측정 셀 전자 장치(4)에서 처리하여, 교정 과정에 앞서 측정 셀 데이터 메모리(6)에서 측정된 편차치를 기준 측정 셀(60)을 위해 사용하여 측정 셀 제어기(7)에 의하여 압력 신호를 보정하는 단계,;
- 이렇게 보정된 압력 신호를 추가의 사용을 위해 측정 셀 인터페이스(8)를 통하여 주변 기기(21, 22)에 전달하는 단계.
1 : 측정 셀 장치 2 : 진공 측정 셀
3 : 가열 장치 4 : 측정 셀 전자 장치
5 : 측정 연결 장치 6 : 기준 측정 셀
7 : 측정 셀 제어기 8 : 측정 셀 인터페이스
10 : 교정 장치 11 : 교정 순서 제어기
12 : 교정 기기 13 : 교정 데이터 메모리
14 : 교정 프로세서 15 :교정 인터페이스
20 : 신호 라인 21 : 진공 제어 유닛
51 : 조절 밸브 52 : 진공 측정 셀
53 : 진공 밸브 54 : 진공 펌프
56 : 고진공 펌프 58 : 진공 볼륨
60 : 기준 측정 셀 62 : 단열기
64 : 가열 소자

Claims (12)

  1. 측정 셀 데이터 메모리(6), 측정 셀 제어기(7) 및 주변 기기와의 데이터 교환을 위한 측정 셀 인터페이스(8)를 구비하는 측정 셀 전자 장치(4)와 연결된 측정 연결 장치(5)를 갖는 진공 멤브레인 측정 셀(2) 및 상기 진공 멤브레인 측정 셀(2)을 미리 정한 온도로 가열하기 위한 프로그래밍된 가열 장치(3)를 포함하는 측정 셀 장치(1)의 교정 방법으로서,
    a) 측정 셀 장치(1)를 교정 장치(10)에 연결하면서 측정 연결 장치(5)를 진공 볼륨(58)에 연결하고 측정 셀 인터페이스(8)를 신호 라인(20)에 의하여 교정 순서 제어기(11)에 연결하며, 측정 셀 장치(1)를 온(on)으로 하는 단계;
    b) 측정 셀 장치의 제1 가열 온도를 미리 정한 일정한 값으로 셋팅하는 단계;
    c) 진공 볼륨(58)에서 하나 이상의 미리 정한 압력을 발생시키면서 동시에 측정 셀 장치(1) 및 하나 이상의 기준 측정 셀(6)의 진공 신호를 검출함으로써 측정 셀 장치(1)의 제1 교정 단계를 실행하고 검출된 압력값을 교정 데이터 메모리(13)에 저장하는 단계;
    d) 교정 프로세서(14)를 사용하여 측정 셀 장치(1) 및 기준 측정 셀(6)의 측정된 차이값으로부터 보상값을 측정하고 이 차이값을 교정 순서 제어기(11)의 교정 데이터 메모리(13)에서 버퍼링하는 단계;
    e) 측정된 보상값을 측정 셀 데이터 메모리(6)에 전송하여, 기준 측정 셀(60)에 대하여 미리 정한 상이한 조작 포인트에서 측정된 압력 및 온도에 대한 편차치에 대하여 측정 셀 장치(1)를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 셀 장치(1)는 적어도 2 내지 4 십진수의 진공압 측정 범위를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c)의 두 개 이상의 상이한 미리 정한 진공압을 검출하여 측정 셀 장치(1)의 스케일 종료값 및 스케일 개시값으로 셋팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 2 내지 5개, 바람직하게는 5 내지 10개의 미리 정한 압력값을 검출하고 이것을 측정 셀 장치(1)의 검출하고자 하는 원하는 측정 범위 내에 넣는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 제1 단계 c)와 유사하게, 하나 이상의 추가의 압력에 대하여 하나 이상의 추가의 교정 단계 f)를 반복 실행하며(여기서, 이 단계는 제어 단계로서 이용됨), 측정 셀 장치(1)의 값 및 메모리에 들어 있는 선행 측정에 대한 기준 측정 셀(60)의 값 사이에서 측정될 수 있는 값 편차를 추가의 평가를 위해 억제하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 추가의 가열 온도값에 대하여, 바람직하게는 3 내지 6개의 상이한 가열 온도값에 대하여 단계 a) 내지 e), 바람직하게는 a) 내지 f)를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 교정 장치(10)에서 2개 이상의 측정 셀 장치(1)를 동시에 교정하고 바람직하게는 적어도 2개 이상의 기준 측정 셀(60)을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 측정 셀 데이터 메모리(6), 측정 셀 제어기(7) 및 주변 기기와의 데이터 교환을 위한 측정 셀 인터페이스(8)를 구비하는 측정 셀 전자 장치(4)와 연결되고 진공압의 검출을 위해 진공 처리 유닛의 진공 볼륨(30)과 연결된 측정 연결 장치(5)를 갖는 진공 멤브레인 측정 셀(2) 및 상기 진공 멤브레인 측정 셀(2)을 미리 정한 온도로 가열하기 위한 프로그래밍된 가열 장치(3)를 포함하는 교정된 측정 셀 장치(1)의 구동 방법으로서,
    가열 장치(3)에 의하여 진공 측정 셀(2)의 온도를 미리 정한 일정한 값으로 셋팅하고, 진공 측정 셀(2)에 의하여 전달된 압력 신호를 측정 셀 전자 장치(4)에서 처리하여, 교정 과정에 앞서 측정 셀 데이터 메모리(6)에서 측정된 편차치를 기준 측정 셀(60)을 위해 사용하여 측정 셀 제어기(7)에 의하여 압력 신호를 보정하며, 이렇게 보정된 압력 신호를 압력 셀 인터페이스(8)를 통하여 주변 기기(21, 22)에 전달하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제9항에 있어서, 하나 이상의 조작 포인트에 대한, 바람직하게는 진공 멤브레인 측정 셀(2)의 상이한 선택되고 조절된 온도에 대한 보상값을 측정 셀 데이터 메모리(6)로부터 불러와서 측정 셀 제어기(7)에 의하여 처리 및 교정할 수 있고, 측정 셀 장치(1)의 원하는 상이한 조작 포인트에 대한 교정값을 상기 측정 셀 장치(1) 자체로 간접적으로 불러올 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 측정 셀 장치의 선택된 조작 포인트에 대한 보상값의 호출은 제어 회로에 의하여 상기 측정 셀 장치 자체에서 직접 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 측정 셀 장치의 선택된 조작 포인트에 대한 보상값의 호출은 외부에서 측정 셀 인터페이스(8)에 의하여, 바람직하게는 진공 제어 유닛(21, 22)에 의하여, 바람직하게는 진공 처리 유닛(30)의 프로세스 제어기(21, 22)에 의하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 진공 멤브레인 측정 셀(2)은 용량식 멤브레인 측정 셀(2)로서 또는 패브리-페로(Fabry-Perot) 방법에 따라 광학적으로 판독 가능한 멤브레인 측정 셀(2)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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