(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定セル構造（１）を較正する方法において、各々の前記測定セル構造は独立した部品を構成しており、各々の測定セル構造は、
測定セルデータ記憶装置（６）と、測定セル制御部（７）と、周辺機器とデータを交換するための測定セルインターフェース（８）とを有する測定電子装置（４）と接続された、測定接続部（５）を備える真空隔膜測定セル（２）と、
前記真空隔膜測定セル（２）を取り囲み、使用時において測定環境に曝されて測定セル内に凝縮物が堆積することを抑制するように、測定されるプロセスに応じて選択された予め設定可能な一定の温度まで加熱するための、付加的に測定セル構造を較正するのに用いられるプログラミング可能な第１の加熱部（３）と、
第１の加熱部および真空隔膜測定セルを取り囲む断熱材料と、
を備え、
前記較正方法は、
ａ）前記測定セル構造（１）の少なくとも２つを較正装置（１０）と接続し、真空隔膜測定セルと真空容積部との間の封止された経路の一部を構成する測定接続部を介して各々の測定セル構造の真空隔膜測定セルを較正装置内の真空容積部（５８）に接続し、少なくとも２つの測定セル構造は各々同じ真空容積部に接続されており、各々の測定セルは真空容積部には曝されない外表面を有しており、
各々の測定セルインターフェース（８）を較正進行制御部（１１）に接続し、
少なくとも２つの測定セル構造は較正装置内の１つの加熱室内に配置されており、加熱室は少なくとも１つの加熱室加熱手段（６４）を含んでいる、ステップと、
ｂ）測定セル構造のスイッチを入れ、各々の測定セル構造を第１の加熱温度に各々の測定セル構造の第１の加熱部を用いて設定するステップと、
ｃ）加熱室加熱手段（６４）を用いて較正装置内の加熱室（６３）を加熱し、加熱室加熱手段は較正装置の一部ではあるが測定セル構造の一部ではない、ステップと、
ｄ）少なくとも１つの所定の圧力を前記真空容積部（５８）で生成し、それと同時に前記複数の測定セル構造（１）および少なくとも１つの参照測定セル（６）から真空測定信号を検出することによって前記複数の測定セル構造（１）の第１の較正ステップを実行し
、真空測定信号を較正データ記憶装置（１３）に保存するステップと、
ｅ）前記測定セル構造（１）の真空測定信号と前記参照測定セル（６）の真空測定信号との間の判定された相違から較正プロセッサ（１４）で補正値を算定するステップと、
ｆ）算定された温度および圧力の補正値を較正装置から測定セル構造内の対応する前記測定セルデータ記憶装置（６）へ伝送することによって前記測定セル構造（１）を調節するステップと、
ｇ）各々の測定セル構造において少なくとも第２の加熱温度を用いて測定セル構造を較正するためにステップａ）からｅ）を繰り返すステップ、を含んでいる方法。
【請求項２】
前記測定セル構造（１）は少なくとも２桁から４桁の真空圧力測定範囲を検出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
真空容積部における少なくとも２つの異なる所定の真空圧力を用いてステップｄ）が繰り返され、少なくとも２つの異なる所定の真空圧力で測定された真空測定信号を用いて補正値が算定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの別の圧力について、前記ステップｄ）に準じて、少なくとも１つの別の較正ステップｈ）が実行され、該ステップは確認ステップとしての役目を果たし、前回の測定に対して前記測定セル構造（１）の値と前記参照測定セル（６０）の値のあいだで算定される値の差異が以後の評価のために記憶装置に記録されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記較正装置（１０）で少なくとも２つの測定セル構造（１）が同時に較正され、少なくとも２つの参照測定セル（６０）が較正において使用され、参照測定セルおよび測定セル構造は別々の部品である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
測定セル構造を較正および動作させる方法であって、該方法は、
ａ）真空隔膜測定セルと真空隔膜測定セルに導く測定接続部とを備えた少なくとも１つの測定セル構造を提供するステップであって、
測定セル構造はさらに、測定セルデータ記憶装置と測定セル制御部と測定セルインターフェースとを含む測定電子装置を有し真空隔膜測定セルに接続された測定電子装置を備えており、
測定セル構造はさらに、真空隔膜測定セルを設定可能な一定の温度まで加熱し、設定可能な一定の温度に保つための真空隔膜測定セルに隣接する第１の加熱部を備えており、
測定セル構造はさらに、真空隔膜測定セルおよび第１の加熱部を取り囲み、第１の加熱部と測定電子装置との間に配置された断熱材料を備えている、ステップと、
ｂ）較正装置を提供するステップであって、較正装置は較正装置内の加熱室を備え、較正装置は選択的に加熱室を加熱するための少なくとも１つの加熱室加熱素子を含み、加熱室加熱素子は較正装置の一部であるが測定セル構造の一部ではなく、
較正装置はさらに較正真空室を備え、較正真空室は真空容積部を含んでおり、較正真空室は加熱室の一部を占めるとともに較正真空室の外側の加熱室の一部から真空容積部を区画し、較正真空室は真空を選択的に作り出す真空ポンプと連通しており、
較正装置はさらに較正電子装置を備え、較正電子装置は較正データ記憶装置を備え、
較正装置およびそのすべての部品は、測定セル構造およびその部品とは別個のものでありかつ区別されたものである、ステップと、
ｃ）少なくとも１つの参照測定セルを較正装置の加熱室内に提供するステップであって、参照測定セルは較正真空室内の真空容積部と連通し、参照測定セルは真空容積部の圧力値を得るように適合されており、
参照測定セルは、較正される測定セル構造とは区別された部品でありかつ較正される測定セル構造の一部ではない、ステップと、
ｄ）較正される測定セル構造の少なくとも１つを較正装置に接続するステップであって、測定セル構造は較正のために加熱室内に配置されており、
測定セル構造の真空隔膜測定セルは測定接続部を介して真空容積部に接続されており、測定接続部は真空隔膜測定セルと真空容積部との間の気密な経路の少なくとも一部を規定しており、
真空容積部は加熱室内の較正真空室の外側のある領域から密封されており、該領域は、測定セル構造の外側の部分が真空容積部に曝されないように、測定セル構造の外表面を含む、加熱室の較正真空室の外側の領域から密封されており、
測定セル構造が較正電子装置に接続されている、ステップと、
ｅ）加熱室加熱素子を用いて較正装置内の加熱室を加熱するステップと、
ｆ）少なくとも１つの測定セル構造の真空隔膜測定セルを同じ測定セル構造内の第１の加熱部を用いて一定の第１の温度まで加熱するステップであって、
真空隔膜測定セルの第１の加熱温度は、加熱室の温度とは別個に制御されている、ステップと、
ｇ）真空隔膜測定セルが第１の加熱温度まで加熱され、少なくとも１つの測定セル構造のための第１の較正ステップが実行されるステップであって、該第１の較正ステップは、
少なくとも１つの所定の圧力を真空容積部内で生成すると同時に、少なくとも１つの測定セル構造の真空隔膜測定セルおよび少なくとも１つの参照測定セルから真空測定信号を得る工程であって、真空隔膜測定セルおよび参照測定セルの両方が同じ真空容積部を実質的に同時に測定する工程と、
得られた真空測定信号を較正電子装置に保存する工程と、を含むステップと、
ｈ）第１の加熱温度とは異なる一定の第２の加熱温度を真空隔膜測定セルに対して用いて、ステップｅ）からｇ）を少なくとも２回繰り返すステップと、
ｉ）少なくとも１つの測定セル構造に対して、測定セル構造からの保存された真空測定信号と少なくとも１つの参照測定セルからの保存された真空測定信号との間の違いを比較するために較正電子装置を用いて補正値を算定し、該比較には少なくとも２つの異なる温度において測定セル構造から得られた保存された測定信号が含まれており、
較正電子装置に補正値を保存するステップと、
ｊ）補正値を対応する測定セル構造に伝送し、測定セルデータ記憶装置に補正値を保存するステップと、
ｋ）補正値が測定セル構造に保存された後、測定セル構造を較正装置から取り外すステップと、
ｌ）測定セル構造が較正され較正装置から取り外された後、正確に真空度を測定するために測定セル構造を使用するステップであって、該使用においては、
真空隔膜測定セルを測定されるべき真空空間に曝す工程と、
真空隔膜測定セルを用いて真空値を取得し、その値を測定セル構造の測定電子装置に伝送する工程と、
値が取得された場所の測定温度を算定する工程と、
測定温度に基づいて測定セルデータ記憶装置に以前に保存されている補正値を用いて、値を修正する工程と、を含むステップ、を含んでいる方法。
【請求項７】
真空隔膜測定セルは容量型の隔膜測定セルである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
真空隔膜測定セルは光学式に読取可能な隔膜測定セルである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ステップｌ）において、凝縮を避けるために測定セル構造の第１の加熱部の温度が測定される真空空間の温度よりも高い温度に調節される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
真空容積部に対して少なくとも２つの異なる所定の圧力が用いられて、ステップｅ）からｈ）が繰り返される、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｅ）からｈ）が３回から６回繰り返され、各々の回において同じ真空隔膜測定セルに対して異なる温度が用いられ、該温度は第１の加熱部により制御されている、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
加熱室加熱素子はペルチェ素子である、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
加熱室は断熱部を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
２以上の測定セル構造が同時に較正される、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
２以上の参照測定セルがステップｃ）において提供され、ステップｇ）において使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
２以上の参照測定セルがステップｃ）において提供され、ステップｇ）において使用される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
真空隔膜測定セルおよび第１の加熱部が集合的に発熱体を形成し、断熱材料が実質的に発熱体を取り囲み、断熱材料は発熱体と測定電子装置との間に位置し、断熱材料は発熱体からの熱の伝達を減少させる、請求項６に記載の方法。
【請求項１８】
測定セル構造の発熱体の温度は、加熱室の温度から独立して制御可能である、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空測定セル構造を較正する方法に関するものであり、ならびに、較正された測定セル構造を作動させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定セルの較正については少なくとも３種類の方法が知られており、可能である。たとえば連邦物理研究所（ＰＴＢ、ドイツ）のような国立の計測学標準機関の内部では静的・動的な膨張を行う方法が用いられているのに対して、測定セルの工業製造の場では仲介標準器との比較をする手法が主として適用されている。その理由は、特に膨張方法の構造が複雑であることや、とりわけ、このような方法によって較正をするのに必要となる時間にある。しかし仲介標準器との比較をする較正方法も、規格ＤＩＮ２８４１８およびＤＫＤ−Ｒ６−２、あるいはＩＳＯ／ＴＳ３５６７：２００５に定められているような、いくつかの周辺条件を遵守することが必要である。真空測定セルの較正は、たとえばＷｕｔｚ−Ａｄａｍ−Ｗａｌｃｈｅｒ著、Ｖｅｒｌａｇ  Ｖｉｅｗｅｇ出版社、ＩＳＢＮ  ３−５２８−０４８８４−０、第１１．８章「真空計の較正」に記載されている。
【０００３】
薄い隔膜に圧力を作用させ、その撓曲を測定することによって、圧力ないし圧力差を測定することが知られている。このような隔膜の撓曲を測定する公知の適切な手法の要諦は、隔膜構造が可変な電気キャパシタンスとして構成され、撓曲と相関関係にあるキャパシタンス変化が測定電子装置を通じて周知の仕方で評価されることにある。薄い可撓の隔膜面が別の面に対してわずかな間隔をおいて配置され、互いに向き合う両方の表面が導電性被覆でコーティングされるか、または導電性材料でできていることによって、キャパシタンスが構成される。隔膜に圧力作用が生じると、両方の電極のあいだの間隔が撓曲によって変化し、このことが評価可能な構造のキャパシタンス変化につながる。このような種類のセンサはシリコンで大量の個数が製造されている。この場合、平坦な本体も隔膜も全面的にシリコン材料でできていることが多い。たとえばガラス基材を備えるシリコンのように、材料組成が組み合わされた実施形態も存在する。それによってセンサを低コストに製造することができる。このような種類の圧力センサは、約１０−１ｍｂａｒから数バールの範囲内の比較的高い圧力範囲についてしか利用可能でないのが通常である。約１０−１ｍｂａｒ以降の低い圧力での高い解像度は、シリコンという素材では限定的にしか具体化可能でない。このような種類のセンサは、典型的な真空用途には限定的にしか適していない。その理由は特に、シリコンが表面で周囲と反応してしまい、そのために繊細なセンサ特性が妨げられることにある。通常の大気中に含まれる水蒸気があるだけで、表面での相応の反応につながる。化学的に攻撃性の雰囲気のなかでセンサが用いられるとき、問題はいっそう深刻であるが、このことは今日の反応性の真空プラズマプロセスでは次第に普通になりつつある。
【０００４】
一般に真空センサの重要な適用分野は、半導体産業におけるプロセスである。そこでは、たとえば特に次のような技術を用いて半導体が製造されている：化学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、打込みと（乾式の）エッチングプロセス。半導体産業におけるプロセスの典型的な圧力範囲、および真空測定セルの圧力範囲は、典型的には１０−４から１０ｍｂａｒの範囲内で作動する。このような用途のための典型的なプロセス測定セルは、容量型隔膜測定セルである。特に、たとえば真空エッチング法のようなこの種のプロセスでは、フッ素、臭素酸、およびその化合物のような特別に攻撃性の媒体が用いられる。公知のシリコン圧力センサ、および金属の隔膜を備える隔膜測定セルは、この種の腐食問題および耐久性問題からしても、限定的にしか使用することができない。
【０００５】
このような種類の用途について、一方では測定セルを高温のプロセス環境中で作動できるようにするために、および／または測定セル内の凝縮物をできるだけ回避するために、隔膜測定セルを高い温度で作動できるようにするとともに、それを高い耐食性で行うよう求められることが増えている。
【０００６】
たとえば最高３００℃の温度で、あるいは特定の用途ではそれ以上の温度で圧力測定が必要となる、原子層堆積（ＡＬＤ）の半導体製造プロセスへの導入などに基づき、高温隔膜測定セルを求める市場の需要が今後数年間に増えていくことが予想される。ＡＬＤプロセス用の装置構造は、現在、高い温度で作動する測定セルのもっとも重要な需要先である低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）やＣＶＤの装置に非常に類似している。
【０００７】
このような用途にとって有利な隔膜測定セルは容量型隔膜測定セル（ＣＤＧ）である。キャパシタンス・ダイヤフラム・ゲージ（ＣＤＧ）とも呼ばれる容量型隔膜測定セルは、頑丈で平坦な本体を介して懸架され、そのようにして２つの空間を相互に分離する薄い隔膜の弾性変形に基づくものである。これらの空間内の圧力変化が、隔膜を動かす契機となる。ハウジングと隔膜とのあいだの距離が変化する。圧力が高いときには、圧力が低いときよりも隔膜が大きく撓む。隔膜および隔膜と向かい合う本体には、金属電極が間隙領域にそれぞれ取り付けられている。これら両方の金属電極はコンデンサキャパシタンスを形成する。このように、キャパシタンス変化が圧力変化を表す目安となる。こうした測定原理は装置の型式に左右されない。
【０００８】
そこで、真空圧力測定用の測定セルをＡｌ２Ｏ３のような耐食性材料で製作することが提案されている。米国特許第６，５９１，６８７号には、実質的に全面的にセラミックで構成され、それによって高度に耐食性である容量型真空測定セル（ＣＤＧ）が記載されている。これをもって、同文献の内容を本件明細書の不可分の構成要素とする。たとえば１０−６ｍｂａｒにまで及ぶ非常に低い圧力を高い精度で測定できるようにするために、セラミックハウジングに実質的に左右対称に配置された、厚さ２５μｍから１００μｍの非常に薄いセラミック隔膜を使用するのが好ましい。数百ｍｂａｒの範囲に及ぶ比較的高い真空圧力での用途については、たとえば最大９５０μｍの隔膜厚みが適用されるのが好ましい。このような隔膜をベースとする真空測定セルは商業的に非常に成功しており、耐食性に関して大幅な進歩を意味している。
【０００９】
さらに別の好ましい隔膜測定セル構造は、前述したＡｌ２Ｏ３からなる測定セルに基づくものであり、類似の構造を採用しており、この場合には隔膜の撓みの程度が光学的な手段によって行われる。オプティカル・ダイヤフラム・ゲージ（ＯＤＧ）とも呼ばれる光学式隔膜測定セルは、センサにおける圧力依存的な隔膜の撓みが光学システムを用いて測定され、測定された信号が光ファイバによって光学式の信号前処理ユニットへと伝送され、引き続いて、この信号前処理ユニットが光学信号を電気信号へ変換する。そのために必要な光の入力結合は、センサのハウジングにある相応に光透過性の領域を介して、隔膜へと直接行われる。そこから光が反射される。この構造は干渉方式のファブリ・ペロシステムの一部を形成する。付属の干渉計で、信号の評価によって隔膜の撓みの程度が測定され、これが測定されるべき既存の真空圧力を表す目安となる。光学窓はサファイアで製作されるのが好ましく、それにより、真空隔膜測定セルのハウジングの少なくとも一部がサファイアを含むことになる。隔膜そのものがサファイアでできているのも好ましい。光学信号は、たとえば長い距離（キロメートルにも及ぶ）にわたって伝送することができ、減衰が非常に少なく、また、主として電磁的な外乱、振動、周囲温度の変化といった周囲の外乱による狂いもない。また、このような種類の測定セルは加熱式の測定セルとして特別に良好に作動させることができる。光学式真空隔膜測定セル（ＯＤＧ）の１つの好ましい構造が、米国特許第２００７００８９５２４Ａ１号に記載されている。これをもって、同文献
の内容を本件明細書の不可分の構成要素とする。
【００１０】
このような種類の隔膜測定セルの耐用寿命をいっそう改善する要諦は、隔膜とハウジングの間の結合領域、ならびに接続管の結合領域、および場合により接続管そのものが、たとえば酸、塩素やフッ素のようなハロゲンなどを含む攻撃性のプロセス環境で使用される場合に、薄い耐食性の層によって追加的に被覆されて防護されることにある。このような防護層の好ましくは金属酸化物からの析出は、スイス特許出願第０１８１７／０６号で提案されているように、ＡＬＤ法を用いて行われるのが好ましい。これをもって、同文献の内容を本件明細書の不可分の構成要素とする。
【００１１】
すでに述べたとおり、攻撃性のガスを含むプロセスでは、測定精度と長期安定性に関して特別に高い要求が課せられる場合には、特に加熱式の測定セルが用いられる。それにより、たとえばプロセス環境に暴露される測定セル内部の領域で、凝縮物の析出を低減または回避することができる。測定セル温度の厳密な安定化によって、温度効果による不安定性も補償することができる。この目的のために、相応に高いコストが払われる。たとえばシート状加熱部材やリボンフィラメントのような加熱外套が測定セルの回りに配置され、さらにこれが高いコストをかけて断熱される。必要な測定電子装置も、たとえば距離をおいた配置によって、あるいはベンチレータや冷却体といった追加の冷却措置によって、こうした温度に対して同じく防護されなくてはならない。測定セルに通じる管状の引込線を加熱するために、リボンフィラメントのような追加の加熱部材もしばしば使用される。温度は、測定されるべきプロセスの利用分野に応じて、たとえば４５℃、１００℃、１６０℃、および２００℃のように固定的に段階づけられた値に合わせて調整される。加熱式の真空隔膜測定セルに格別に適した加熱システムを備える構造が、同じ出願人のスイス特許出願第００９８５／０７号明細書に記載されている。その場合、真空隔膜測定セルは、加熱構造を形成し、それによって測定セルを所望の温度まで加熱する熱容器の内部に配置されており、真空圧力測定のための測定セル接続部は熱容器を貫いて案内され、その領域において熱容器は、熱源が中に配置された発熱体として構成されている。サーモ容器は断熱材料で取り囲まれており、それにより、加熱した発熱体を周囲に対して断熱し、それによって熱容器で生じる可能性のある最小の温度勾配を、少ない熱損失で保証する。それによってコンパクトな設計形態で、測定セルにおける均一な温度分布が可能となる。これをもって、同文献の内容を本件明細書の不可分の構成要素とする。
【００１２】
前述した種類の隔膜測定セルは、相応に慎重に前処理されなくてはならない非常に小さい電気出力信号を供給する。こうした測定セルは、特に温度変化に対して非常に影響を受けやすい。製造時にはどの測定セルにも誤差が発生し、特に、さまざまに異なる高さの温度値での動作時には誤差が発生する。圧力測定を正確に実施しようとすればするほど、こうした種類の誤差がいっそう重要になり、相応に斟酌されなくてはならない。
【００１３】
したがって測定セルは製造時に、その測定セルが特別な作業用途について意図されている作業点でそれぞれ較正される。較正とは、標準器ないし基準器に対する試験体の測定を意味している。その際には状態が判定されるにすぎず、たとえば標準状態に合わせた調整が試験体で行われることはない。
【００１４】
そうした調整は別個のステップで行われ、調節と呼ばれる。こうした調節プロセスは、標準状態に合わせた試験体の調整を意味している。そして、このような作業の後に次の較正が行われるのが好ましい。このように、較正と調節という両方のプロセスの間で区別をつけることが重要である。
【００１５】
較正装置では、通常、上記の定義に従って次のような各ステップが実行される。すなわち標準器に対して試験体を測定し、データを保存し、補正値を計算し、試験体を調節し、
同時に較正レポートを作成しながら試験体を較正する。
【００１６】
各々の測定セルごとに、特に相応の意図される測定セル温度に合わせて較正が行われなくてはならない。較正プロセスの要諦は、前述したとおり、検査されるべき測定セルを標準器に対して比較測定することにあり、すなわち参照測定セルに対する比較測定にある。その際に状態が判定され、希望する測定範囲についての誤差が記録される。そして、測定セルにより生成される測定信号を相応に修正ないし調節するために、求めた誤差を利用することができる。
【００１７】
したがってこのような種類の測定セルは、こうして厳密に規定された、測定セルの調節が行われた温度のときにしか作動させることができない。希望する測定セル温度の各々の値について、これに合わせて特別に較正された測定セルを、利用者のもとで真空プロセス設備にそのつど使用しなくてはならない。これ以外の測定セルの作業温度が必要なときは、適用されるプロセスおよび必要事項に応じて、わざわざこれに合わせて較正された別の測定セルをそのつど使わなくてはならない。このことはコストを大幅に引き上げ、利用者のもとで測定セルの動作温度を現場で変更するのは容易なことではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで本発明の課題は、従来技術の欠点を取り除くことにある。特に本発明の課題は、広い温度範囲にわたってさまざまに異なる温度値で安定して作動することができる、加熱部と測定電子装置が一体化されたコンパクトな真空隔膜測定セル構造を作動させる方法および較正する方法を具体化することであり、その場合、選択されたさまざまな温度値について、利用者のもとで同一の測定セルを使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は、請求項１および６の構成要件を備える前述した方法で解決される。従属請求項は、本発明のさらに別の好ましい方法ステップに関わるものである。
【００２０】
本発明によると、加熱可能な真空隔膜測定セルを備える測定セル構造が製造後に較正され、そのために測定セル構造は参照測定セルに対して作業領域の少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの圧力点と少なくとも２つの温度値とで測定され、判定された誤差に基づいて補正値が算出され、この補正値が測定セル構造の較正データ記憶装置に保存され、そこで真空隔膜セルの調節のために必要に応じて所望の作業領域について呼び出すことができる。
【００２１】
測定動作のときには測定セル構造で、保存されている補正値を較正データ記憶装置から利用者の希望する利用分野に応じて呼び出すことができ、それによって測定セル構造を現場で最適な値に合わせて調節し、さまざまに異なる所望の利用温度でこれを行うことができる。このように、ただ１つの測定セル構造を用いて、さまざまに異なる用途をさまざまに異なる利用温度でカバーすることができる。したがって、各々の選択された作業点または利用分野について、それに合わせて製造工場で調整された別々の測定セル構造を用いる必要はなくなる。このことは、高い測定精度を優れた再現性で可能にするばかりでなく、高いフレキシビリティと利用者のコスト削減も可能にする。さらにこのことは、製造者が広い利用分野をただ１つの測定セル構造でカバーすることも可能にし、それによって受注の処理や在庫保管が大幅に簡素化される。それにより、生じる可能性がある納品問題も大幅に縮小される。
【００２２】
本発明による方法を実施するために、加熱構造を形成する熱容器の内部に真空隔膜測定セルが配置されている測定セル構造が用いられるのが好ましい。それによって測定セルが
所望の温度まで加熱され、真空圧力測定のための測定セル接続部が熱容器を貫いて案内され、当該領域で熱容器は、熱源が中に配置された発熱体として構成されている。熱容器は絶縁外套で取り囲まれており、それにより、加熱された発熱体を周囲に対して断熱し、それによって熱容器で生じる可能性がある最小の温度勾配を少ない熱損失で保証する。それにより、測定セルにおける均一な温度分布が、コンパクトな設計形態で可能となる。
【００２３】
次に、図面を参照しながら本発明を模式的かつ一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】工場側での較正プロセスを図解するために、較正装置を備える測定セル構造を模式的に示す図である。
【図２】たとえば利用者のもとでプロセス設備に利用される、プロセス制御部を備える測定セル構造を模式的に示す図である。
【図３】たとえば利用者のもとでの別の例として、測定セルでの調節のために特定の補正値を選択して呼び出すことによって利用することができる測定セル構造を模式的に示す図である。
【図４】たとえば好ましくは工場側で利用することができる較正装置を模式的に断面図として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
測定セル構造１の較正をする本発明の方法には、上に説明したような種類の真空隔膜測定セル２を圧力センサとして含んでいる測定セル構造１が特別に適している。このような種類の測定セルを較正するための構造が、図１に模式的に示されている。真空隔膜測定セル２は、たとえばフランジによって真空容積部５８，３０に接続することができる、測定接続部５を備えた引込配管を有している。真空容積部５８，３０は較正装置１０の一部であってよく、測定動作時にはプロセス設備３０の真空室であってよい。この測定接続部を介して、測定セルの隔膜と、圧力が測定されるべき真空容積部とのあいだで接続が成立する。真空隔膜測定セル２は、測定セルデータ記憶装置６と、測定セル制御部７と、周辺機器とデータを交換するための測定セルインターフェース８とを有する測定セル電子装置４と電気的に接続されている。真空隔膜測定セル２からの微細な信号が、この測定セル電子装置で検出されて前処理される。さらに測定セル構造１は、真空隔膜測定セル２を設定可能な温度まで加熱するためのプログラミング可能な加熱部３を含んでおり、すでに先ほど説明したように、好ましくは真空測定セル２をできる限り全面的に取り囲み、断熱材料７２で包囲された加熱構造３を備えている。これらの部材は外表面７０を有するすべて１つのハウジングの内部に配置され、測定セル構造１が独立した装置部分を形成するようになっているのが好ましい。
【００２６】
測定セル構造１は、信号回線２０を備える測定セルインターフェース８を介して、外界と接続される。この信号回線２０により、一方では、測定された圧力信号を出力して利用することができ、他方では、測定セル構造１へデータを読み込んで、測定セル電子装置４により希望する必要事項に応じて測定セル構造を制御および／またはプログラミングして、たとえば較正することもできる。図１では、測定セル構造１は模式的に図示されており、信号回線２０を介して較正装置１０と接続されている。このような構造は、測定セル構造１を較正するために工場側で利用される。
【００２７】
較正装置１０は、較正器１２と較正電子装置１１とを含んでいる。較正器は、測定セル構造１がその測定接続部５を介して接続される真空容積部５８を含んでいる。真空容積部５８は参照測定セルとも接続されており、その信号を、較正されるべき測定セル構造１の信号と比較することができる。好ましくは加熱室である加熱構造６３により、１つまたは複数の測定セル構造１を設定可能な所望の一定の温度にすることができ、それにより、定義された状況をさまざまな温度作業点で生成する。較正プロセスは設定可能なタイムチャ
ート６５の内部で進行する。較正進行制御部１１は、較正データ記憶装置１３と、たとえばプロセッサを含む較正制御部１４と、測定セル構造１が信号回線２０で接続された較正インターフェース１５とを含んでいる。
【００２８】
較正プロセスの好ましい進行手順は次の各ステップを含んでいる：
ａ）測定セル構造１を好ましくは加熱室６３に配置することによって較正装置１０と接続し、測定接続部５を真空容積部５８に接続するとともに信号回線２０を介して測定セルインターフェース８を較正進行制御部１１に接続して、測定セル構造１のスイッチを入れる。
ｂ）測定セル構造部で設定可能な一定の値に合わせて第１の加熱温度を調整する。
ｃ）少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの異なる所定の圧力を真空容積部５８で生成し、それと同時に測定セル構造１および少なくとも１つの参照測定セル６の真空信号を検出することによって測定セル構造１の第１の較正ステップを実行し、検出された圧力値を較正データ記憶装置１３に保存する。
ｄ）測定セル構造１と参照測定セル６の判定された相違値から較正プロセッサ１４で補正値を算定し、これらの相違値を較正進行制御部１１の較正データ記憶装置１３に中間保存する。
ｅ）さまざまな所定の作業点で判定された参照測定セル６０に対する圧力と温度の相違する値について、算定された補正値を測定セルデータ記憶装置６へ伝送することによって測定セル構造１を調節する。
【００２９】
測定セル電子装置４と、隔膜測定セル２の前述した構造と、加熱部３とを備える測定セル構造１の前述した構成は、本発明による方法ステップとともに、較正プロセスで検出された１セットの補正値を測定セル構造１の内部で保存することを可能にし、それにより、種々の作業点を有するさまざまな所望の用途について、必要に応じてこれらの補正値を簡単に呼び出すことができ、それによって測定セル構造１が常に最善の精度となるように調整される。それにより、隔膜測定セル技術の非常に感度の高いシステムを最善に活用することができ、再現可能な非常に高い測定精度を、広い作業分野にわたって高い経済性で実現することができる。これに加えて、精度をいっそう向上させるために、および／または測定範囲を広げるために、既存の測定セル電子装置４を用いて、検出された各測定点のあいだで補間法を適用することもできる。
【００３０】
実施のために特別に適した較正装置１０が図４に模式的に示されている。真空容積部５８を備える較正真空室に、１つの、好ましくは複数の測定セル構造１，６１が接続されており、および好ましくは少なくとも２つの参照測定セル６０も接続されている。同一の真空容積部５８に、少なくとも１つの参照測定セル６０が接続されている。すべての測定セルは、調整値を設定するために、および測定された値を検出して処理するために、較正進行制御部１１に電気接続されている。較正が行われるべき好ましくは一定の温度値にまで構造を均等に加熱するために、加熱室６３が、測定セル６０，６１を含めてこの較正真空室５９を取り囲んでいる。加熱室６３は、ペルチエ素子であるのが好ましい加熱部材６４によって加熱される。できる限り少ない温度損失と均等な温度分布とを実現するために、加熱室に断熱部６２を追加的に設けることができる。真空容積部５８は、真空ポンプ５４と、真空弁５３と、真空測定セル５２と、後置された高真空ポンプ５６とを含む通常のポンプシステムにより排気される。低い圧力値まで排気をした後、たとえば窒素である較正ガス５０が、制御弁５１および絞りを備えるガス入り口５７を介して真空容積部５８へ導入され、較正ステップが行われるべき所望の圧力が調整される。
【００３１】
較正装置１０の真空容積部５８は、較正プロセスの前に、較正されるべき測定セル構造１の上側の測定領域限界よりも５桁だけ低い基本圧力まで排気されるのが好ましい。測定セル構造１は、少なくとも２桁から４桁の真空圧力測定範囲を検出するのが好ましい。ス
テップｃ）の少なくとも２つの異なる所定の真空圧力が、測定セル構造１のスケール最終値およびスケール開始値に設定されると好都合である。２つを超える圧力点で測定値を検出することは、較正されるべき測定セル構造１，６１の精度を調節後に高めるが、それに伴って較正コストも増える。ステップｃ）を実行するときに少なくとも２つから５つ、好ましくは５つから１０の所定の圧力値が検出され、これらが所望の検出されるべき測定セル構造１の測定範囲内で設定されると、好都合な条件が得られる。
【００３２】
少なくとも１つの別の圧力について、第１のステップｃ）に準じて、少なくとも１つの別の較正ステップｆ）が繰り返して実行されるのが好ましい場合が多く、このステップは確認ステップとしての役目を果たし、前回の測定に対して測定セル構造１の値と参照測定セル６０の値のあいだで算定される可能性がある値の差異が、以後の評価のために記憶装置に記録される。
【００３３】
この方法は、ステップａ）からｅ）を、好ましくはａ）からｆ）を、加熱温度の少なくとも１つの別の値について、好ましくは３つから６つの異なる加熱温度値について、実行することを可能にする。それにより、保存されている較正データセットを単に呼び出し、引き続いて自動的な調節をすることで、同じ測定セル構造１を異なる測定セル温度のときでも高い精度で利用者によって利用することができる。
【００３４】
利用者側では、測定セル構造１が真空圧力測定のために利用され、特にプロセス設備で、相応の真空室または真空生成システムにおける真空を監視するために利用される。真空プロセス設備では、しばしば異なるプロセス範囲を監視しなくてはならず、しばしば複数の測定セル構造１が用いられている。そのようなケースでは、図２に模式的に図示しているように、１つまたは複数の測定セル構造１とデータ交換のために通信するように接続された真空制御ユニット２１を利用するのが好ましい。このような種類の真空制御ユニット２１は、データ記憶装置１３´と、制御プロセッサ１４´と、信号回線２０を介して測定セルインターフェース８と通信するインターフェース１５´とを同じく含んでいる。このような種類の真空制御ユニット２１は、真空プロセス設備のプロセス制御部の一部であってもよい。あるいは、上位の補助制御装置２２またはプロセス制御部が真空制御ユニット２１と接続されていてもよい。このような制御ユニットは、必要な作業点または範囲に依存して、補正値を含む所望のデータセットを正しい時点で測定セル構造に呼び出し、そのために必要な調節を行い、あるいは新たなデータセットを測定セル構造１のデータ記憶装置６へロードすることを同じく可能にする。
【００３５】
測定セル構造１のさらに別の利用ケースの要諦は、これを外部の制御部２１，２２なしで利用し、制御スイッチ２３を介して所望の補正データを測定セル構造１で直接呼び出して測定セルの調節を行うことにあり、その様子は図３に模式的に示されている。
【００３６】
利用者のもとで圧力測定をするための測定セル構造１を作動させるための好ましい進行手順は、次の各ステップで成り立っている：
−測定セル構造を真空プロセス設備の真空容積部３０と接続し、
−真空測定セル２の温度を加熱部３により所定の一定の値に合わせて調整し、
−真空測定セル２から出される圧力信号を測定セル電子装置４で処理し、それにより、以前に較正プロセスで算定されて測定セルデータ記憶装置６に保存されている参照測定セル６０に対する補正値が、測定セル制御部７による圧力信号の修正のために利用されるようにし、
−こうして修正された圧力信号を、測定セルインターフェース８を介して周辺機器２１，２２へ以後の利用のために転送する。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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