KR20170101789A - 압력 센서 상태 검출 방법 및 시스템 - Google Patents

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다쿠야 이시하라
마사루 소에다
마사시 세키네
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Abstract

본 발명은, 압력 센서에의 퇴적을 비롯한 이상 상태를 조기에 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
특성 계측부(125)는, 온도 제어부의 동작에 의해 센서 칩(101)의 온도를 변화시킨 상태에서 압력 센서(압력치 출력부(121))의 출력 변화를 얻음으로써, 출력 변화를 나타내는 센서 특성을 얻는다. 상태 판단부(126)는, 특성 계측부(125)가 얻은 센서 특성과, 기준치 기억부(124)에 기억되어 있는 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해, 다이어프램(112)의 이상 상태를 판단한다.

Description

압력 센서 상태 검출 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING PRESSURE SENSOR STATE}
본 발명은, 수압부가 되는 다이어프램 등의 가동부를 구비한 정전 용량식 압력 센서의 수압부의 상태를 검출하는 압력 센서 상태 검출 방법 및 시스템에 관한 것이다.
정전 용량식 압력 센서는, 예컨대, 반도체 장치의 제조에 있어서의 기상 성장에 의한 여러 가지 성막 장치나 에칭 장치에 이용되고 있다. 성막 장치로서는, 화학적 기상 성장(CVD) 장치, 원자층 성장(ALD) 장치, 스퍼터 성막 장치 등이 있다. 이러한 성막 장치에서는, ㎚ 단위의 두께의 박막을 형성하기 위해, 성막실 내의 압력(진공도)이나 원료 가스의 분압 등을 정확히 제어하고 있고, 압력을 정확히 검출하는 것이 중요해진다. 또한, 에칭 장치에서는, 대기압 이하, 주로 0.01 Pa∼수 Pa의 부식성 가스나 부식성 가스를 함유하는 플라즈마를 이용하여 가공 대상의 기판을 에칭한다. 이러한 압력의 검출을 위해, 정전 용량식 압력 센서가 이용되고 있다.
이 압력 센서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체로 이루어진 베이스(301)와, 베이스(301) 위에 지지부(301a)에 의해 지지되어 가동 영역(302a)에서 베이스(301)와 이격되어 배치되고, 가동 영역(302a)에서 베이스(301)의 방향으로 변위 가능하게 된 절연체로 이루어지고, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 다이어프램(302)과, 가동 영역(302a)에 있어서의 다이어프램(302)과 베이스(301) 사이에 형성된 기밀실(303)을 구비한다.
또한, 기밀실(303)의 내부이며 다이어프램(302)의 가동 영역(302a)에 형성된 가동 전극(304)과, 기밀실(303)의 내부이며 베이스(301) 위에 가동 전극(304)과 마주보고 형성된 고정 전극(305)을 구비한다. 또한, 기밀실(303)의 내부이며 다이어프램(302)의 가동 영역(302a)에 있어서 가동 전극(304)의 주위에 형성된 가동 참조 전극(306)과, 기밀실(303)의 내부이며 고정 전극(305)의 주위의 베이스(301) 위에 형성되고, 가동 참조 전극(306)과 마주보고 형성된 고정 참조 전극(307)을 구비한다.
전술한 바와 같이 구성되어 있는 압력 센서는, 측정 대상의 가스가 흐르는 배관이나 피측정 유체가 수용되어 있는 탱크에 부착되어 가스의 압력을 측정한다. 정전 용량식 압력 센서에서는, 가스압을 받은 다이어프램의 변위를, 정전 용량치로 변환하고 있다. 이 압력 센서는, 가스 종류에 대하여 의존성이 적기 때문에, 전술한 바와 같은 반도체 장치 제조 설비를 비롯하여, 공업 용도로 널리 사용되고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제6-307964호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공표 제2010-525324호 공보
전술한 압력 센서에서는, 원료 가스 등의 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 가스가 통과하는 지점에는 퇴적이 발생하여, 여러 가지 문제를 일으킨다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).
예컨대, 종래 일반적으로 이용되고 있는 화학적 기상 성장법(CVD)과 비교하여, 단차 피복성이나 막질에 있어서 우수하다고 하여 최근 개발되고, 게이트 절연막 등의 형성에 이용되고 있는 원자층 퇴적법(ALD)이 있다. 이 ALD는, 특성상, 원료 가스가 통과하는 다양한 지점에 원료 가스가 부착되기 쉬워 전술한 불필요한 퇴적이 발생하기 쉽다. 압력 센서에 있어서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 다이어프램(302)의 수압 영역에 퇴적물(321)이 퇴적된다.
정전 용량식 압력 센서에서는, 수압부가 되는 다이어프램에의 퇴적은, 퇴적물의 응력에 의해, 계측하고 있는 압력에 관계가 없는 휨을 다이어프램에 발생시킨다. 측정 대상이 되는 성막 장치의 처리실 내부를 진공으로 완전히 뺀 상태에서, 압력 센서가 영점을 나타내도록 조정되어 있지만, 전술한 바와 같은 상태에서는, 영점의 시프트를 초래하게 된다.
또한, 퇴적물의 퇴적에 의해 다이어프램의 두께가 증가하면, 동일한 압력이라도, 퇴적되어 있는 상태에서는 다이어프램의 휨이 작아져서, 압력 측정 감도의 저하를 일으킨다. 또한, 퇴적물에 점성이 있는 경우, 압력 변화에 대한 다이어프램의 움직임에 지연을 발생시킴으로써, 센서 응답의 지연을 초래하게 된다.
이제는, 막 두께나 품질의 균일화가 보다 진행되어, 고정밀도의 프로세스가 요구되고 있어, 전술한 바와 같은 압력 검출 정밀도의 저하는 문제가 된다. 이 때문에, 퇴적을 방지하기 위해, 전술한 바와 같은 성막 장치에서는, 예컨대 성막 동작시 등에 있어서, 각 부분을 예컨대 100∼200℃ 정도로 가열하고 있다. 그러나, 이러한 가열에 의한 회피책을 행하여도 퇴적은 미량씩 진행된다.
퇴적이 발생한 것으로 판단된 경우, 예컨대 영점 시프트의 조정을 행하게 된다. 영점 시프트의 조정 등에 있어서는, 한번 제조 공정을 정지하고, 장치 내부를 완전히 진공 상태로 간주할 수 있을 때까지 진공 배기할 필요가 있다. 이를 위해서는 긴 시간이 필요하게 된다. 또한, 이 영점 시프트 조정에서는, 조정할 수 있는 범위에는 한계가 있고, 이 한계를 넘었을 경우, 장치로부터 압력 센서를 떼어 내어, 재교정을 하게 된다. 이 교정에는 전용의 장치가 필요하게 되어, 매우 번거로운 것이 된다.
또한, 퇴적량이 허용치를 초과하여 다이어프램에 퇴적된 압력 센서는, 소정의 정밀도를 확보하는 것이 불가능하게 되어 고장에 이른다. 현재 상태에서는, 장치의 사용 횟수나 적산 총 막두께 등의 이력 정보를 기초로, 압력 센서를 교환하거나 혹은 가능한 경우는, 클리닝으로 대응하고 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 이력 정보를 바탕으로 한 대응에서는, 요구되는 높은 압력 검출 정밀도를 유지할 수 없는 경우가 발생한다.
또한, 전술한 바와 같은 압력 센서의 측정 정밀도 저하는, 다이어프램에의 퇴적에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 원인을 생각할 수 있다. 예컨대, 에칭 프로세스나 챔버의 클리닝시에 발생할 수 있는 다이어프램 재료의 부식이나 에칭 변질 등에 의해, 압력 감도가 변화하는 경우가 있고, 또한 다이어프램에 가해지고 있는 케이스로부터의 응력이 어떠한 원인으로 변화하고, 이것에 의해서도 인가 압력에 의한 감도가 변화하는 경우도 있을 수 있다.
어떻든 간에 정확한 압력의 계측을 위해서는, 전술한 바와 같은 교정 작업을 실시하는 것이 필요해지고, 어느 타이밍에 행할지 파악하는 것은 매우 중요한 일이다. 특히 필요도 없는데 센서를 교정에 내놓으면 프로세스 장치를 정지하지 않으면 안 되어, 큰 낭비가 된다. 따라서, 압력 센서에 있어서의 이상 상태를 조기에 검출할 수 있는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 압력 센서의 이상 상태를 조기에 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 압력 센서 상태 검출 방법은, 변위 가능하게 되어 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부를 구비하는 센서 칩으로 구성되어 수압부의 변위를 정전 용량의 변화로서 검출하는 압력 센서의 수압부의 상태를 검출하는 압력 센서 상태 검출 방법으로서, 센서 칩의 온도를 변화시킨 상태에서 압력 센서의 출력 변화를 얻는 제1 단계와, 제1 단계에서 얻어진 출력 변화를 나타내는 센서 특성과 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해 수압부의 이상 상태를 판단하는 제2 단계를 구비한다.
상기 압력 센서 상태 검출 방법에 있어서, 제2 단계에서 판단하는 이상 상태는, 수압부에의 퇴적물의 퇴적 상태이다. 또한, 제2 단계에서 판단하는 이상 상태는, 수압부의 피측정 매체의 가스와의 화학 반응에 의한 부식 또는 변질된 상태여도 좋다. 또한, 제2 단계에서 판단하는 이상 상태는, 수압부에 가해지는 기계적인 응력 변화에 의한 압력 센서 출력이 변화된 상태여도 좋다.
상기 압력 센서 상태 검출 방법에 있어서, 센서 특성 및 기준 특성은, 압력 센서의 출력 변화와 온도 변화의 관계를 나타내는 특성이다. 또한, 센서 특성 및 기준 특성은, 압력 센서의 출력 변화의 시계열적인 변화를 나타내는 특성이다.
본 발명에 따른 압력 센서 상태 검출 시스템은, 변위 가능하게 되어 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부를 구비하는 센서 칩으로 구성되어 수압부의 변위를 정전 용량의 변화로서 검출하는 압력 센서와, 센서 칩의 온도를 변화시키는 온도 제어부와, 온도 제어부의 동작에 의해 센서 칩의 온도를 변화시킨 상태에서 압력 센서의 출력 변화를 얻음으로써 출력 변화를 나타내는 센서 특성을 얻는 특성 계측부와, 특성 계측부가 얻은 센서 특성과 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해 수압부의 이상 상태를 판단하는 상태 판단부를 구비한다.
상기 압력 센서 상태 검출 시스템에 있어서, 상태 판단부가 판단하는 이상 상태는, 수압부에의 퇴적물의 퇴적 상태이다. 또한, 상태 판단부가 판단하는 이상 상태는, 수압부의 피측정 매체의 가스와의 화학 반응에 의한 부식 또는 변질된 상태여도 좋다. 또한, 상태 판단부가 판단하는 이상 상태는, 수압부에 가해지는 기계적인 응력 변화에 의한 압력 센서 출력이 변화된 상태여도 좋다.
상기 압력 센서 상태 검출 시스템에 있어서, 센서 특성 및 기준 특성은, 압력 센서의 출력 변화와 온도 변화의 관계를 나타내는 특성이다. 또한, 센서 특성 및 기준 특성은, 압력 센서의 출력 변화의 시계열적인 변화를 나타내는 특성이다.
이상 설명한 것에 의해, 본 발명에 따르면, 압력 센서에의 퇴적을 비롯한 이상 상태를 조기에 검출할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서 상태 검출 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서 상태 검출 방법을 설명한 흐름도이다.
도 3은 온도 센서의 온도 특성을 도시한 특성도이다.
도 4는 온도 변화에 대한 센서 출력의 시계열적인 변화를 도시한 특성도이다.
도 5는 정전 용량식 압력 센서의 구성을 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서 상태 검출 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 이 시스템은, 센서 칩(101), 압력치 출력부(121), 가열부(122), 온도 조절부(123), 기준치 기억부(124), 특성 계측부(125), 상태 판단부(126), 경보 출력부(127)를 구비한다.
센서 칩(101)은, 잘 알려진 정전 용량식이며, 베이스(111), 다이어프램(112), 가동 전극(114), 고정 전극(115)을 구비한다. 베이스(111) 및 다이어프램(112)은, 예컨대, 사파이어나 알루미나 세라믹 등의 내열 내식성을 갖는 절연체로 구성되어 있다. 또한, 수압부가 되는 다이어프램(112)은, 베이스(111)의 지지부(111a)에 의해 지지되며, 지지부(111a)의 내측의 가동 영역(112a)에 있어서, 베이스(111)의 방향으로 변위 가능하게 된 가동부이다. 가동 영역(112a)은, 예컨대, 평면에서 보아 원형으로 되어 있다.
가동 영역(112a)에 있어서의 다이어프램(112)과 베이스(111) 사이는 기밀하게 밀봉된 기밀실(113)로 되어 있다. 압력 센서를 진공계로서 이용하는 경우, 기밀실(113)은 이른바 진공으로 되어, 기준 진공실이 된다.
또한, 가동 전극(114)은, 기밀실(113)의 내부이며 다이어프램(112)의 가동 영역(112a)에 형성되어 있다. 또한, 고정 전극(115)은, 가동 전극(114)과, 기밀실(113)의 내부이며 베이스(111) 위에 가동 전극(114)과 마주보고 형성되어 있다. 또한, 실시형태에 있어서의 센서 칩(101)은, 기밀실(113)의 내부이며 다이어프램(112)의 가동 영역(112a)에 있어서 가동 전극(114)의 주위에 형성된 가동 참조 전극(116)과, 기밀실(113)의 내부이며 고정 전극(115)의 주위의 베이스(111) 위에 형성되고, 가동 참조 전극(116)과 마주보고 형성된 고정 참조 전극(117)을 구비한다.
압력치 출력부(121)는, 설정되어 있는 센서 감도를 이용하여 용량 변화를 압력치로 변환하여 출력한다. 센서 칩(101) 및 압력치 출력부(121)에 의해 압력 센서가 구성된다.
가열부(122)는, 센서 칩(101)의 근방에 배치되고, 온도 조절부(123)의 제어에 의해, 예컨대 저항 가열 등에 의해 센서 칩(101)(다이어프램(112))을 가열하여, 센서 칩(101)의 온도를 변화시킨다. 가열부(122) 및 온도 조절부(123)에 의해 온도 제어부가 구성된다.
특성 계측부(125)는, 온도 제어부의 동작에 의해 센서 칩(101)의 온도를 변화시킨 상태에서 압력 센서(압력치 출력부(121))의 출력 변화를 얻음으로써, 출력 변화를 나타내는 센서 특성을 얻는다. 상태 판단부(126)는, 특성 계측부(125)가 얻은 센서 특성과, 기준치 기억부(124)에 기억되어 있는 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해, 다이어프램(112)의 이상 상태를 판단한다.
다이어프램(112)의 이상 상태는, 예컨대, 다이어프램(112)에의 퇴적물의 퇴적 상태이다. 또한 다이어프램(112)의 이상 상태는, 다이어프램(112)의 피측정 매체의 가스와의 화학 반응에 의한 부식 또는 변질된 상태이다. 또한 다이어프램(112)의 이상 상태는, 다이어프램(112)에 가해지는 기계적인 응력 변화에 의한 압력 센서 출력이 변화된 상태이다.
센서 특성 및 기준 특성은, 예컨대, 압력 센서의 출력 변화와 온도 변화의 관계를 나타내는 특성이다. 또한, 센서 특성 및 기준 특성은, 압력 센서의 출력 변화의 시계열적인 변화를 나타내는 특성이다.
경보 출력부(127)는, 상태 판단부(126)가, 다이어프램(112)에, 규정치 이상의 퇴적물이 퇴적된 것 등의 이상 유무의 판단에 의해 경보를 출력한다. 이와 같이 경보가 출력됨으로써, 압력 센서의 교정이 필요한 상태가 된 것을 판단할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서 상태 검출 시스템의 동작(압력 센서 상태 검출 방법)에 대해서, 도 2의 흐름도를 이용하여 설명한다.
우선, 단계 S201에서, 계측부(125)가, 온도 조절부(123)의 제어에 의해 가열부(122)를 동작시킴으로써 센서 칩(101)의 온도를 변화시키고, 이 상태에서 압력치 출력부(121)로부터의 출력 변화를 취득한다.
다음에, 단계 S202에서, 상태 판단부(126)가, 계측부(125)가 얻은 출력 변화를 나타내는 센서 특성과, 기준치 기억부(124)에 기억되어 있는 기준 특성을 비교한다. 이 비교에 의해, 센서 특성과 기준 특성 사이에 임계치 이상의 차가 있는 경우(단계 S203의 y), 상태 판단부(126)는, 다이어프램(112)에 퇴적물이 퇴적되어 있는 등의 이상이 발생하고 있는 것으로 판단하고, 단계 S204에서, 경보 출력부(127)에 경보를 출력시킨다.
여기서, 센서 특성 및 기준 특성에 대해서 설명한다. 이하에서는, 수압부인 다이어프램에 퇴적물이 퇴적되어 있는 경우를 이상 발생의 예로서 설명한다. 다이어프램에 어떠한 물질이 퇴적되어 있는 경우, 퇴적물은 다이어프램과 재료 특성이 상이하기 때문에, 퇴적되지 않는 경우와 비교하면, 온도와 영점의 특성에 변화가 발생한다. 이 변화는, 가스에 의해 다이어프램이 부식 또는 변질된 경우나, 다이어프램에 가해지는 기계적인 응력이 변화된 경우에 있어서도 발생한다. 압력 센서의 온도 변화에 대한 출력값의 변화를 나타내는 온도 특성은, 센서 칩 자체의 열팽창, 가동 전극과 다이어프램과의 열팽창계수의 차, 다이어프램과 베이스와의 용접이나 접합 상태, 센서 칩을 수용하는 패키지로부터의 영향 등, 여러 가지 원인으로 발생한다. 일반적으로는, 센서 칩의 제조 직후(출하시)에 온도 특성을 계측하고, 이 결과에 의해 센서 칩의 출력을 보정하고 있다.
다이어프램이 변형되지 않는(휘지 않는) 상태가 되는 기준 온도를 원점으로 했을 때에, 온도의 변화에 의해 다이어프램이 변형됨으로써 형성되는 용량 변화가, 온도 특성으로 나타난다. 또한, 압력 센서는, 실사용 상태에 있어서 소정 온도(예컨대 150℃)로 가열하여 동작시키고 있다. 이 때문에, 일반적으로는, 동작시의 온도에 있어서, 다이어프램이 휘지 않는 상태가 되도록, 센서 칩은 설계 제조되어 있다. 따라서, 동작시의 온도를 기준 온도로 하면 좋게 된다.
예컨대, 온도 변화를 x축으로 하여 기준 온도를 0으로 하고, 용량 변화에 의한 센서 출력 변화를 y축으로 하여 기준 온도에 있어서의 센서 출력을 0으로 설정하면, 다이어프램에 퇴적(이상)이 발생하지 않는 상태에 있어서의 온도 특성이 xy 좌표에 있어서 원점을 지나는 직선으로서 근사된다. 이 상태를 도 3(a)의 직선으로 나타낸다.
다이어프램에 퇴적물이 퇴적되어 있으면, 이 온도 특성이 변화된다. 예컨대, 퇴적물의 열팽창계수가 다이어프램의 열팽창계수보다도 작은 경우, 온도 변화에 의한 다이어프램 본래의 변화를 방해하는 힘이 작용하기 때문에, 온도 특성을 나타내는 직선의 기울기는 작아진다. 이 상태를 도 3(a)의 일점쇄선으로 나타낸다.
한편, 퇴적물의 열팽창계수가 다이어프램의 열팽창계수보다도 큰 경우, 온도 변화에 의한 다이어프램 본래의 변화를 보다 크게 하는 방향으로 힘이 작용하기 때문에, 온도 특성을 나타내는 직선의 기울기는 커진다. 이 상태를 도 3(a)의 점선으로 나타낸다.
여기서, 영점이 +방향으로 시프트하면, 도 3(b)에 도시된 바와 같은 온도 특성이 되고, 영점이 -방향으로 시프트하면, 도 3(c)에 도시된 바와 같은 온도 특성이 된다. 모두 퇴적되지 않는 경우를 직선으로 나타내고, 퇴적물의 열팽창계수가 다이어프램의 열팽창계수보다도 작은 경우를 일점쇄선으로 나타내며, 퇴적물의 열팽창계수가 다이어프램의 열팽창계수보다도 큰 경우를 점선으로 나타내고 있다.
영점의 시프트분을 오프셋시키면, 각각의 기울기는 동일하기 때문에, 도 3(b) 및 도 3(c)는 도 3(a)에 도시된 온도 특성과 동일해진다. 이들로부터 밝혀진 바와 같이, 다이어프램에의 퇴적물의 상태는, 온도 특성의 기울기에 의해 판단하는 것이 가능하다. 센서 칩의 제조 직후 등에 있어서의 다이어프램에 퇴적이 발생하지 않는 상태에 있어서의 온도 특성을 측정해 두고, 이 온도 특성을 기준 특성으로 하면 된다.
이 기준 특성과, 실사용 상태에 있어서의 압력 센서로부터 얻어진 온도 특성인 센서 특정 사이에서, 전술한 기울기를 비교함으로써, 다이어프램에의 퇴적물의 퇴적 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 실질적으로 문제가 될 정도로 퇴적물을 퇴적시킨 상태에서, 센서 특성을 측정하고, 측정한 센서 특성의 기울기와 기준 특성의 기울기의 차를 구하여, 이 기울기의 차를 임계치로서 설정한다. 실사용 상태에서 측정된 센서 특성의 기울기와 기준 특성의 기울기의 차가, 임계치를 초과한 경우, 다이어프램에 퇴적물이 발생하고 있는 것으로 판단한다.
그런데, 전술한 온도 특성의 변화는, 퇴적물이 비교적 딱딱하고, 또한, 온도에 따라 그다지 경도(점탄성)가 변화되지 않는 경우에 현저하다. 한편, 퇴적물이 점성을 가지며, 또한, 온도에 의해 점탄성이 변화되는 경우, 다이어프램에 퇴적이 발생하고 있으면, 다이어프램의 변위 동작의 시간 지연이 발생한다.
예컨대, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 센서 칩의 온도를 시계열적으로 변화시킨다. 이 온도 변화에 대하여, 다이어프램에 퇴적이 발생하지 않는 경우, 도 4(b)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 센서 출력에 시간 지연이 발생하지 않는다. 이것에 대하여, 점성이 있는 물질이 다이어프램에 퇴적되면, 도 4(b)에 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 개시 시각 t0보다 뒤의 시각 t1, t2, t3에 있어서, 센서 출력에 시간 지연이 발생한다. 또한, 점성이 큰 물질이 다이어프램에 퇴적되면, 도 4(b)에 점선으로 나타낸 바와 같이, 센서 출력에 시간 지연이 발생할 뿐만 아니라, 온도를 기준 온도로 하여도, 센서 출력이 0으로 되돌아가지 않게 되는 경우가 발생한다.
따라서, 전술한 온도의 시계열적인 변화를 기준 특성 및 센서 특성으로서 이용할 수도 있다. 도 4(b)의 실선으로 나타내는 센서 출력의 시계열적인 변화를 기준 특성으로 한다. 또한, 실질적으로 문제가 될 정도로 퇴적물을 퇴적시킨 상태에서, 센서 특성으로서 센서 출력의 시계열적인 변화를 측정하고, 기준 특성을 기준으로 설정한 어느 시각(t2)에 있어서의 시간 지연을 임계치로서 설정한다. 실사용 상태에서 측정된 센서 특성의, 시각 t2에 있어서의 기준 특성으로부터의 시간 지연이 임계치를 초과한 경우, 다이어프램에 퇴적(이상)이 발생하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 전술한 온도 특성 및 온도 변화에 대한 센서 출력의 시계열적인 변화 양쪽 모두를 이용하여 다이어프램의 이상 상태를 판단하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 보다 다양한 퇴적 상태를 판단할 수 있게 된다. 또한, 어느 한쪽에 있어서 다이어프램에 이상이 발생하고 있는 것으로 판단된 경우, 경보를 출력시키도록 하면 좋다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 센서 칩의 온도를 변화시킨 상태에서 얻어진 압력 센서의 출력 변화와 기준 특성의 비교에 의해 수압부의 이상 상태를 판단하도록 하였기 때문에, 압력 센서의 이상 상태를 조기에 검출할 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 이용되고 있는 장치로부터 압력 센서를 떼어내지 않고, 장치가 가동하고 있는 상태에서 압력 센서의 이상 상태를 검출(판단)할 수 있기 때문에, 장치 내부를 대기 상태로 하고, 또한, 장치 내부를 완전히 진공 상태로 간주할 수 있을 때까지 진공 배기하는 등의 작업을 필요로 하지 않아, 신속하게 이상 상태를 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상으로 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서, 해당 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 많은 변형 및 조합을 실시할 수 있는 것은 명백하다.
101 : 센서 칩 111 : 베이스
111a : 지지부 112 : 다이어프램
112a : 가동 영역 113 : 기밀실
114 : 가동 전극 115 : 고정 전극
116 : 가동 참조 전극 117 : 고정 참조 전극
121 : 압력치 출력부 122 : 가열부
123 : 온도 조절부 124 : 기준치 기억부
125 : 특성 계측부 126 : 상태 판단부
127 : 경보 출력부

Claims (12)

  1. 변위 가능하게 되어 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부를 구비하는 센서 칩으로 구성되어 상기 수압부의 변위를 정전 용량의 변화로서 검출하는 압력 센서의 상기 수압부의 상태를 검출하는 압력 센서 상태 검출 방법에 있어서,
    상기 센서 칩의 온도를 변화시킨 상태에서 상기 압력 센서의 출력 변화를 얻는 제1 단계와,
    상기 제1 단계에서 얻어진 출력 변화를 나타내는 센서 특성과 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해 상기 수압부의 이상 상태를 판단하는 제2 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부에의 퇴적물의 퇴적 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부의 피측정 매체의 가스와의 화학 반응에 의한 부식 또는 변질된 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부에 가해지는 기계적인 응력 변화에 의한 압력 센서 출력이 변화된 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 특성 및 상기 기준 특성은, 상기 압력 센서의 출력 변화와 온도 변화의 관계를 나타내는 특성인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 특성 및 상기 기준 특성은, 상기 압력 센서의 출력 변화의 시계열적인 변화를 나타내는 특성인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 방법.
  7. 압력 센서 상태 검출 시스템에 있어서,
    변위 가능하게 되어 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부를 구비하는 센서 칩으로 구성되어 상기 수압부의 변위를 정전 용량의 변화로서 검출하는 압력 센서와,
    상기 센서 칩의 온도를 변화시키는 온도 제어부와,
    상기 온도 제어부의 동작에 의해 상기 센서 칩의 온도를 변화시킨 상태에서 상기 압력 센서의 출력 변화를 얻음으로써 출력 변화를 나타내는 센서 특성을 얻는 특성 계측부와,
    상기 특성 계측부가 얻은 센서 특성과 기준이 되는 기준 특성의 비교에 의해 상기 수압부의 이상 상태를 판단하는 상태 판단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상태 판단부가 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부에의 퇴적물의 퇴적 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 상태 판단부가 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부의 피측정 매체의 가스와의 화학 반응에 의한 부식 또는 변질된 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 상태 판단부가 판단하는 상기 이상 상태는, 상기 수압부에 가해지는 기계적인 응력 변화에 의한 압력 센서 출력이 변화된 상태인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 특성 및 상기 기준 특성은, 상기 압력 센서의 출력 변화와 온도 변화의 관계를 나타내는 특성인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 특성 및 상기 기준 특성은, 상기 압력 센서의 출력 변화의 시계열적인 변화를 나타내는 특성인 것을 특징으로 하는 압력 센서 상태 검출 시스템.
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