(57)【要約】【課題】隔膜表面での水蒸気の氷結を防止しつつ、タンク内の水蒸気圧を高精度に測定することができる簡単な構成の圧力センサを提供する。【解決手段】一定圧力に保たれた第一室１１と、真空チャンバに水蒸気を供給するタンクに連通する第二室１２と、第一室１１と第二室１２とを隔絶する隔膜１３とを備え、タンク内の水蒸気変動に応じて生ずる第一室１１と第二室１２との間の圧力差に応じた隔膜１３の変位量に基づいて、タンク内の水蒸気圧を測定する圧力センサ１において、第二室１２からタンクへと通じる連通路１７中に発熱体１８を設け、発熱体１８からの輻射熱が隔膜１３に達しないように隔膜１３から発熱体１８を離間させた。【選択図】図２
2010175294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定圧力に保たれた第一室と、
真空チャンバに水蒸気を供給するタンクに連通する第二室と、
前記第一室と前記第二室とを隔絶する隔膜とを備え、タンク内の水蒸気圧変動に応じて生ずる前記第一室と第二室との間の圧力差に応じた前記隔膜の変位量に基づいて、前記タンク内の水蒸気圧を測定する圧力センサにおいて、
前記第二室からタンクへと通じる連通路中に発熱体を設け、この発熱体からの輻射熱が前記隔膜に達しないように前記隔膜から前記発熱体を離間させたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記発熱体は、メッシュ電極であることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔膜型の圧力センサに関し、特に、真空チャンバに水蒸気を供給する水蒸気タンク（以下「タンク」という）内の水蒸気圧を測定するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
透明電極膜の成膜プロセスにおいては、反応ガスとして水蒸気を真空チャンバに供給する場合がある。このようなプロセスでは、タンク内の水蒸気が、タンクと真空チャンバとの間を連通する供給路を介して真空チャンバに供給される。真空チャンバに供給される水蒸気の流量は、供給路の途中に設けられたマスフローコントローラを用いて制御される。この流量制御が適正に行われているか否かを判断するため、圧力センサを用いてタンク内の水蒸気圧を測定することが行われている。
【０００３】
ここで、真空チャンバ内の圧力はタンク内の水蒸気圧よりも低いため、タンクから真空チャンバに水蒸気を供給するためにタンクと真空チャンバとを連通させると、タンク内の水蒸気圧が下がり、水蒸気から気化熱が奪われる。その結果、水蒸気の凝結が起こり、凝結した水蒸気の一部が圧力センサの隔膜表面で氷結する。隔膜表面で水蒸気が氷結すると、水蒸気圧の計測精度が低下するという問題がある。
【０００４】
ところで、従来、真空チャンバ内の圧力を測定する圧力センサとして、隔膜を加熱するヒータを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成を上記用途のものに適用し、隔膜表面での水蒸気の氷結を防ぐことが考えられる。
【０００５】
然し、ヒータにより隔膜を加熱すると、熱変形を起こし、水蒸気圧の測定精度の低下を招くという問題が生じる。さらに、ヒータにより隔膜を加熱する場合、隔膜の温度に応じて測定結果を校正する演算処理や、隔膜の温度を一定に保つためにヒータを周期的にＯＮ又はＯＦＦする制御を行うための構成を別途設ける必要があり、圧力センサの構成が複雑化するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５３５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、隔膜表面での水蒸気の氷結を防止しつつ、タンク内の水蒸気圧を高精度に測定することができる簡単な構成の圧力センサを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、一定圧力に保たれた第一室と、真空チャンバに水蒸気を供給するタンクに連通する第二室と、第一室と第二室とを隔絶する隔膜とを備え、タンク内の水蒸気圧変動に応じて生ずる前記第一室と第二室との間の圧力差に応じた隔膜の変位量に基づいて、タンク内の水蒸気圧を測定する圧力センサにおいて、第二室からタンクへと通じる連通路中に発熱体を設け、発熱体からの輻射熱が隔膜に達しないように隔膜から発熱体を離間させたことを特徴とする。
【０００９】
本発明において、上記発熱体は、メッシュ電極であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タンク内の水蒸気を真空チャンバに供給するためにタンクと真空チャンバとを連通させると、タンク内の圧力が低下して、気化熱が奪われるが、タンクから第二室へと通じる連通路中に設けられた発熱体によって上記奪われた気化熱を補うことで、隔膜表面での水蒸気の氷結を防止でき、タンク内の水蒸気圧を高精度に測定することができる。また、発熱体からの輻射熱により隔膜が加熱されないため、隔膜の熱変形を防止できる。また、連通路中に発熱体を設けるだけで隔膜表面での水蒸気の氷結を防止できるため、圧力センサの構成が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態において水蒸気の供給システムを示す概略図である。
【図２】圧力センサ１を拡大して示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による圧力センサについて説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１３】
図１に示す隔膜型の圧力センサ１は、タンク２内に連通して設けられている。タンク２内には、水２０が貯留されると共に、水蒸気が満たされる。タンク２は、水蒸気供給通路３を介して真空チャンバ４に連通している。
【００１４】
真空チャンバ４は、例えば、反応ガスとして水蒸気を用いる透明電極膜の成膜プロセスが行われる処理室である。タンク２と真空チャンバ４との間を連通する水蒸気供給通路３には、タンク２に近い方からバルブ５及びマスフローコントローラ６が設けられている。マスフローコントローラ６は、真空チャンバ４内に供給される水蒸気の流量を制御するものである。
【００１５】
次に、図２を参照して、圧力センサ１の詳細について説明する。圧力センサ１は、筐体１０を備えている。筐体１０内には、一定圧力に保たれた第一室１１と、タンク２と連通路１７を介して連通する第二室１２と、これら第一室１１と第二室１２とを隔絶する隔膜（ダイヤフラム）１３とが設けられている。
【００１６】
隔膜１３は、例えば、ニッケル系の金属の薄膜によって構成され、第一室１１と第二室１２との間の圧力差に応じて変位するものである。上記したように第一室１１の圧力は一定であるため、隔膜１３は、タンク２内の水蒸気圧変動に応じて生じる上記圧力差に応じて変位する。
【００１７】
第一室１１の中には、隔膜１３に対向して固定電極１４が配置されている。固定電極１４は、信号線１５を介して測定部１６に接続されている。固定電極１４と隔膜１３との間には、隔膜１３の変位量に応じた静電容量が発生し、その静電容量の値が固定電極１４から出力される。測定部１６は、固定電極１４から入力された静電容量の値に基づいて、第二室１２内の水蒸気圧、つまり、第二室１２と連通するタンク２内の水蒸気圧を測定する。
【００１８】
圧力測定室１２からタンク２へと通じる連通路１７中には、水蒸気の通過を許容するように発熱体１８が設けられている。つまり、発熱体１８の第二室１２側とタンク２側との間で圧力差が生じないように、発熱体１８が構成されている。
【００１９】
発熱体１８として、メッシュ電極を用いることができる。メッシュ電極１８を構成する金属線１８ａの材料は、例えば、タングステン、ニッケルクロムの中から選択できる。金属線１８ａの直径は、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内で設定することが好適であり、１ｍｍに設定することができる。金属線１８ａの間隔は、水蒸気の通過を考慮して、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内に設定することが好適であり、１ｍｍに設定することができる。
【００２０】
尚、発熱体１８は、上記のメッシュ電極に限らず、コイル状の金属線であってもよい。
【００２１】
発熱体１８に電力供給部１９から電力供給されると、発熱体１８は、例えば４０℃〜５０℃に加熱される。発熱体１８からの輻射熱が隔膜１３に達しないように、つまり、発熱体１８によって隔膜１３が加熱されないように、発熱体１８は隔膜１３から距離ｄだけ離間している。距離ｄは、配管径が、例えば、３／８インチ（９．５ｍｍ）〜１／２インチ（１２．７ｍｍ）の範囲内である場合に、配管径の３倍乃至７倍の範囲内で設定することが好適である。これは、輻射熱の伝熱量は距離の２乗に逆比例（反比例）することによるもので、距離ｄが配管径の３倍の長さよりも短いと発熱体１８からの輻射熱が隔膜１３に達する虞がある。また、距離ｄが配管径の７倍の長さよりも長いと、タンク２内の奪われた気化熱を十分に補うことができず、水蒸気の凝結が起こり、凝結した水蒸気の一部が隔膜１３表面で氷結し、水蒸気圧の計測精度が低下する虞がある。
【００２２】
次に、図１及び図２を参照して、上記圧力センサ１を用いた水蒸気圧の測定について説明する。
【００２３】
真空チャンバ４に水蒸気を供給するためには、大気圧にてタンク２内に予め水２０を貯留しておく必要がある。その後、タンク２内を約１０ｋＰ程度に減圧してから、水２０を供給するのがよい。
【００２４】
タンク２内に水２０が貯留されると、タンク２内に水蒸気が満たされる。この状態で、バルブ５を開操作すると共に、マスフローコントローラ６に対して目標流量を例えば、０．１ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍの範囲内で設定すると、タンク２内の水蒸気が水蒸気供給通路３を介して真空チャンバ４に供給される。
【００２５】
ここで、真空チャンバ４に供給される水蒸気の流量がマスフローコントローラ６により適正に制御されているか否かを判断するために、圧力センサ１を用いてタンク２内の水蒸気圧が測定される。つまり、マスフローコントローラ６の設定流量に応じた所定の圧力範囲内（例えば、数ｋＰａ〜１０ｋＰａ）にタンク２内の水蒸気圧が収まっているか否かがモニタされる。タンク２内の水蒸気圧が変動すると、連通路１７を介してタンク２と連通する第二室１２の圧力が変動し、第一室１１と第二室１２との間の圧力差が変動するため、隔膜１３が変位する。この隔膜１３の変位に応じて隔膜１３と電極１４との間に生じる静電容量に基づいて、タンク２内の水蒸気圧が測定部１６により測定される。
【００２６】
ところで、真空チャンバ４内の圧力は、タンク２内の水蒸気圧よりも低く、例えば、約０．５Ｐａ〜１Ｐａの範囲内である。このため、上記のようにバルブ５及びマスフローコントローラ６を操作して真空チャンバ４とタンク２とを連通させると、タンク２内の水蒸気圧が下がることから、水蒸気から気化熱が奪われる。
【００２７】
この奪われた気化熱を、上記したように連通路１７中に設けられた発熱体１８により補うことによって、隔膜１３表面での水蒸気の氷結を防ぐことができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、タンク２内の水蒸気を真空チャンバ４に供給するためにタンク２と真空チャンバ４とを連通させると、タンク２内の圧力が低下して、気化熱が奪われるが、タンク２から第二室１２へと通じる連通路１７中に設けられた発熱体１８によって上記奪われた気化熱を補うことで、隔膜１３表面での水蒸気の氷結を防ぐことができ、タンク２内の水蒸気圧を高精度に測定できる。また、発熱体１８からの輻射熱により隔膜１３が加熱されないため、隔膜１３の熱変形を防止できる。発熱体１８を設けただけで隔膜１３表面での水蒸気の氷結を防止できるため、圧力センサ１の構成を簡単にすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  圧力センサ
２  タンク
４  真空チャンバ
１１  第一室
１２  第二室
１３  隔膜
１７  連通路
１８  発熱体
【図１】
2010175294.tif 000003
【図２】
2010175294.tif 000004