(57)【要約】  本発明は、構造がシンプルかつ堅牢であり、かつ測定精度が高い小型の圧力センサ、および該圧力センサを備えた真空加工装置を提供することを課題とする。  本発明に係る圧力センサ１は、空洞部４ａが形成された基台部４、基台部４の表面に設けられた高分子膜５、高分子膜５の表面領域５ｂに設けられた第１薄膜センサ６、および高分子膜５の表面領域５ｃに設けられた第２薄膜センサ７を備えたセンサ部２と、第１薄膜センサ６の温度が予め定められた温度に維持されるように電力を第１薄膜センサ６に供給する第１駆動部、および第２薄膜センサ７の温度に影響を与えない程度の微小電流を第２薄膜センサ７に供給する第２駆動部を備えた制御部３とを備える。第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７は、温度に応じて抵抗値が変化するよう構成されている。
2014057536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導方式を採用したセンサ部と、該センサ部を制御する制御部とからなる圧力センサであって、
前記センサ部は、
表面の中央部分に空洞部が形成された基台部と、
前記空洞部を覆うように前記基台部の表面に設けられた高分子膜と、
前記高分子膜の表面のうち、前記空洞部を覆う領域に設けられた第１薄膜センサと、
前記高分子膜の表面のうち、前記空洞部を覆わない領域に設けられた第２薄膜センサと、
を備え、
前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサは、温度に応じて抵抗値が変化するよう構成されており、
前記制御部は、
前記第１薄膜センサの温度が予め定められた温度に維持されるように前記第１薄膜センサに電力を供給するとともに、前記電力に関する信号を出力する第１駆動部と、
前記第２薄膜センサの温度に影響を与えない程度の微小電流を前記第２薄膜センサに供給することにより前記第２薄膜センサの温度を測定し、該温度に関する信号を出力する第２駆動部と、
予め定められた基準温度における、前記第１駆動部から供給されている前記電力と雰囲気圧力との関係が格納された圧力記憶部と、
前記第２薄膜センサの温度と電力補正量との関係が格納された補正量記憶部と、
前記補正量記憶部に格納された関係および前記第２駆動部から出力された信号に基づいて前記電力補正量を決定し、前記第１駆動部から出力された信号により得た前記電力を前記電力補正量によって補正し、その後、前記圧力記憶部に格納された関係に基づいて補正後の前記電力に対応した前記雰囲気圧力を特定する圧力特定部と、
を備えたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサは、タンタル−アルミニウム複合窒化物からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記タンタル−アルミニウム複合窒化物は、式ＴａｘＡｌｙＮｚ（ただし、０．６７≦ｘ≦０．７、０．０１≦ｙ≦０．０２、０．２８≦ｚ≦０．３２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記高分子膜は、ポリイミドフィルムからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記高分子膜の表面と前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサとの間に形成された緩衝層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
閉じられたチャンバと、前記チャンバ中にガスを導入するガス導入手段と、前記チャンバ中のガスを排気して前記チャンバ内の圧力を大気圧以下とするガス排気手段とを備えた真空加工装置であって、
前記チャンバ内の少なくとも１つの圧力測定位置に１つずつ配置された、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサのセンサ部と、
前記チャンバの外に配置された、前記圧力センサの制御部と、
前記圧力測定位置それぞれの目標とすべき雰囲気圧力の時間変化が格納された目標格納部と、
前記制御部から取得した前記圧力測定位置の雰囲気圧力の時間変化と、前記目標格納部に格納された目標とすべき時間変化との差異に基づいて異常を検知する異常検知部と、
を備えたことを特徴とする真空加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導方式により雰囲気圧力を測定する小型の圧力センサ、および該センサを用いた真空加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の薄膜形成プロセス等においては、チャンバ（例えば、製膜室）中に反応ガスを導入するガス導入手段と、チャンバ中の反応ガスを排気してチャンバ内の圧力を大気圧以下にするガス排気手段とを備えた真空加工装置が使用されている。薄膜形成プロセスでは、形成される膜の品質を維持するために、チャンバ中の雰囲気圧力（１×１０-5［Ｐａ］〜大気圧）を精度良く測定することにより、何らかの異常が発生していないかどうかをリアルタイムで監視することが求められている。【０００３】
真空加工装置のチャンバ内の雰囲気圧力を測定するための従来の圧力センサとしては、細長い白金線を用いたピラニ真空計が知られている。このピラニ真空計によれば、気体分子が衝突することにより生じる白金線の抵抗値の変化に基づいて雰囲気圧力を間接的に測定することができる。しかしながら、ピラニ真空計は、サイズが大きいので、取り付け位置（測定位置）や取り付け可能な数（測定位置の数）が限られてしまうという問題があった。また、ピラニ真空計は、雰囲気温度が予め定められた基準温度から変化した場合に、測定精度が悪化してしまうという問題もあった。【０００４】
従来の圧力センサとしては、特許文献１に記載の雰囲気センサも知られている。この雰囲気センサは、凹部を有するシリコン基板と、凹部の上に架橋された橋架部と、橋架部の上に設けられた発熱抵抗体とを含む。この雰囲気センサは、ピラニ真空計に比べて非常に小型である。したがって、この雰囲気センサによれば、任意の位置の雰囲気圧力を測定できない問題や、測定位置の数が制限される問題を解決することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の雰囲気センサは、橋架部の構造が脆弱であるために壊れやすく、しかも、製造工程が非常に複雑であるためにコストが高くつくという問題があった。また、この雰囲気センサは、依然として雰囲気温度の変化による測定精度の悪化の問題を解決することができていない。【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、構造がシンプルかつ堅牢であり、かつ測定精度が高い小型の圧力センサ、および該圧力センサを備えた真空加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧力センサは、熱伝導方式を採用したセンサ部と、該センサ部を制御する制御部とからなる圧力センサであって、
センサ部は、表面の中央部分に空洞部が形成された基台部と、空洞部を覆うように基台部の表面に設けられた高分子膜と、高分子膜の表面のうち、空洞部を覆う領域に設けられた第１薄膜センサと、高分子膜の表面のうち、空洞部を覆わない領域に設けられた第２薄膜センサとを備え、第１薄膜センサおよび第２薄膜センサは、温度に応じて抵抗値が変化するよう構成されており、
制御部は、第１薄膜センサの温度が予め定められた温度に維持されるように第１薄膜センサに電力を供給するとともに、電力に関する信号を出力する第１駆動部と、第２薄膜センサの温度に影響を与えない程度の微小電流を第２薄膜センサに供給することにより第２薄膜センサの温度を測定し、該温度に関する信号を出力する第２駆動部と、予め定められた基準温度における、第１駆動部から供給されている電力と雰囲気圧力との関係が格納された圧力記憶部と、第２薄膜センサの温度と電力補正量との関係が格納された補正量記憶部と、補正量記憶部に格納された関係および第２駆動部から出力された信号に基づいて電力補正量を決定し、第１駆動部から出力された信号により得た電力を電力補正量によって補正し、その後、圧力記憶部に格納された関係に基づいて補正後の電力に対応した雰囲気圧力を特定する圧力特定部とを備えている。【０００９】
上記圧力センサの第１薄膜センサおよび第２薄膜センサは、タンタル−アルミニウム複合窒化物からなることが好ましく、特に、式ＴａｘＡｌｙＮｚ（ただし、０．６７≦ｘ≦０．７、０．０１≦ｙ≦０．０２、０．２８≦ｚ≦０．３２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるタンタル−アルミニウム複合窒化物であることが好ましい。また、上記圧力センサの高分子膜は、ポリイミドフィルムからなることが好ましい。【００１０】
上記圧力センサは、高分子膜の表面と第１薄膜センサおよび第２薄膜センサとの間に形成された緩衝層をさらに備えていることが好ましい。【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る真空加工装置は、閉じられたチャンバと、チャンバ中にガスを導入するガス導入手段と、チャンバ中のガスを排気してチャンバ内の圧力を大気圧以下とするガス排気手段とを備えた真空加工装置であって、
チャンバ内の少なくとも１つの圧力測定位置に１つずつ配置された、上記圧力センサのセンサ部と、チャンバの外に配置された、圧力センサの制御部と、圧力測定位置それぞれの目標とすべき雰囲気圧力の時間変化が格納された目標格納部と、制御部から取得した圧力測定位置の雰囲気圧力の時間変化と、目標格納部に格納された目標とすべき時間変化との差異に基づいて異常を検知する異常検知部とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造がシンプルかつ堅牢であり、かつ測定精度が高い小型の圧力センサ、および該圧力センサを備えた真空加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る圧力センサであって、（Ａ）は主にセンサ部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されているセンサ部のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明に係る圧力センサのブロック図である。
【図３】本発明に係る圧力センサにおける温度補正を説明するためのグラフである。
【図４】真空加工装置のチャンバ内の雰囲気圧力の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施例に係る真空加工装置の模式図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る真空加工装置の模式図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る真空加工装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［圧力センサ］
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る圧力センサの実施例について説明する。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、本発明に係る圧力センサ１は、センサ部２と、センサ部２を制御する制御部３とからなる。このうち、センサ部２は真空加工装置の内側（チャンバ内）に配置され、制御部３は真空加工装置の外側に配置される。センサ部２および制御部３は、４本のリード線によって電気的に接続されている。
【００１６】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ部２は、表面の中央部分に空洞部４ａが形成された基台部４と、空洞部４ａを覆うように基台部４の表面に設けられた高分子膜５と、高分子膜５の表面のうち、空洞部４ａを覆う領域５ｂに設けられた第１薄膜センサ６と、高分子膜５の表面のうち、空洞部４ａを覆わない領域５ｃに設けられた第２薄膜センサ７とを備えている。
【００１７】
基台部４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の機械的強度が高い材料で構成されている。基台部４は、低背の円柱状を有し、中央部分が円形にくり貫かれることにより空洞部４ａが形成されている。図１（Ｂ）に示すように、本実施例では、空洞部４ａが基台部４の裏面側まで貫通しているが、空洞部４ａの深さは適宜変更可能である。ただし、空洞部４ａを基台部４の裏面側まで貫通させない場合は、空洞部４ａと外部とを連通させる穴を少なくとも１つ設ける必要がある。また、基台部４の形状も低背の円柱状に限定されず、適宜変更可能である。
【００１８】
高分子膜５は、ポリイミド等の薄くしても機械的強度が比較的高く、比熱が小さく、かつ耐熱性に優れた高分子材料で構成されている。高分子膜５は、例えば熱可塑性を有する接着剤等で基台部４の表面のうち、空洞部４ａを取り囲む縁領域に固定されている。高分子膜５は、基台部４の表面と同一寸法の円形を有しているが、空洞部４ａを完全に覆うことができる任意の形状および寸法に適宜変更可能である。
【００１９】
第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７は、雰囲気温度に応じて自身の抵抗値が変化する材料で構成されている。このような材料としては、例えば、特許第４４３６０６４号公報に開示されている、式ＴａｘＡｌｙＮｚ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるタンタル−アルミニウム複合窒化物がある。このタンタル−アルミニウム複合窒化物は、組成比ｘ、ｙ、ｚを、０．６７≦ｘ≦０．７、０．０１≦ｙ≦０．０２、０．２８≦ｚ≦０．３２の範囲内に設定することで、−８１００〜−２８０００ｐｐｍ／℃という非常に高い抵抗温度係数が得られる。
【００２０】
温度変化に対する感度を高めるため、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７は、厚みが２００〜５００ｎｍとされていることが好ましい。また、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７の厚み以外の寸法は、組成比ｘ、ｙ、ｚを上記の通りに設定した場合の比抵抗が４．０×１０-2〜３．８×１０-1Ω・ｃｍであること、および好ましい厚みが２００〜５００ｎｍであることを考慮して、自身の抵抗値が測定容易な範囲内で変動するように決定されることが好ましい。
【００２１】
本実施例では、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７の寸法を、それぞれ、１ｍｍ×０．５ｍｍ×４００ｎｍ、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×４００ｎｍとした。第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７の厚みを同一としたのは、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７を同一プロセスで同時に形成するためである。
【００２２】
第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７は、反応性スパッタリング法により高分子膜５の表面に形成されている。より詳しくは、第１薄膜センサ６は、高分子膜５の表面のうちの空洞部４ａを覆う領域５ｂに形成され、一方、第２薄膜センサ７は、空洞部４ａを覆わない領域５ｃに形成されている。また、図１（Ａ）に示すように、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７は、離間して配置されている。その理由については、後で詳しく説明する。
【００２３】
図示していないが、センサ部２は、高分子膜５の表面と第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７との間に形成された緩衝層をさらに備えていることが好ましい。緩衝層を設けることにより、高分子膜５（ポリイミド）と薄膜センサ６、７（タンタル−アルミニウム複合窒化物）の熱膨張係数の違いにより高分子膜５と薄膜センサ６、７との界面に生じる応力を軽減し、薄膜センサ６、７が破損したり劣化したりするのを防ぐことができる。
【００２４】
センサ部２は、第１薄膜センサ６に通電するための一対の第１電極８ａ、８ｂと、第２薄膜センサ７に通電するための一対の第２電極９ａ、９ｂとをさらに備えている。
【００２５】
第１電極８ａは、一端８ａ１において第１薄膜センサ６に接続されるとともに、他端８ａ２においてリード線に接続されている。同様に、第１電極８ｂも、一端８ｂ１において第１薄膜センサ６に接続されるとともに、他端８ｂ２においてリード線に接続されている。第１電極８ａは、一端８ａ１から他端８ａ２に向かって真っ直ぐに延びるのではなく、領域５ｂ内において一端８ａ１と他端８ａ２の間の距離が長くなるように引き回されている。これにより、高分子膜５および第１電極８ａを介して第１薄膜センサ６と基台部４との間で行われる熱伝導が抑制される。第１電極８ｂについても、熱伝導を抑制するための同様の対策がなされている。
【００２６】
第２電極９ａは、一端９ａ１において第２薄膜センサ７に接続されるとともに、他端９ａ２においてリード線に接続されている。同様に、第２電極９ｂも、一端９ｂ１において第２薄膜センサ７に接続されるとともに、他端９ｂ２においてリード線に接続されている。第２電極９ａは、一端９ａ１から他端９ａ２に向かってほぼ真っ直ぐに延びている。第２電極９ｂも同様である。
【００２７】
第１電極８ａ、８ｂおよび第２電極９ａ、９ｂは、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌのうちの１つ以上の金属材料からなる金属薄膜である。金属材料は、圧力センサ１の使用環境、例えば、雰囲気温度や腐食性ガスの有無等に応じて選択される。第１電極８ａ、８ｂおよび第２電極９ａ、９ｂは、第１薄膜センサ６および第２薄膜センサ７を形成した後、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法またはＣＶＤ法により形成される。
【００２８】
センサ部２と制御部３とを繋ぐ４本のリード線は、線径１０〜１００μｍのＮｉ線、Ａｇ線、Ａｕ線、Ａｌ線またはＣｕ線からなる。各リード線は、Ｉｎ合金、半田合金またはＡｇ合金を用いて第１電極８ａ、８ｂおよび第２電極９ａ、９ｂの他端８ａ２、８ｂ２、９ａ２、９ｂ２に接続されている。
【００２９】
図２に示すように、制御部３は、リード線を介して第１薄膜センサ６に接続された第１駆動部１０と、リード線を介して第２薄膜センサ７に接続された第２駆動部１１と、圧力記憶部１２と、補正量記憶部１３と、圧力特定部１４とを備えている。
【００３０】
第１駆動部１０は、第１薄膜センサ６の温度Ｔ１が予め定められた温度（例えば、１５０℃）に維持されるように電力を供給して第１薄膜センサ６を加熱する。より詳しくは、第１駆動部１０は、第１薄膜センサ６に対して電圧ｖ１を印加し、その際に流れる電流ｉ１を測定する。そして、式“ｖ１／ｉ１”を用いて第１薄膜センサ６の抵抗ｒ１を求め、さらに温度Ｔ１と抵抗ｒ１との既知の関係に基づいて、第１薄膜センサ６の温度Ｔ１を求める。求めた温度Ｔ１が１５０℃よりも低い場合、第１駆動部１０は電圧ｖ１を上昇させる。一方、温度Ｔ１が１５０℃よりも高い場合、第１駆動部１０は電圧ｖ１を下降させる。これらの動作が繰り返し行われることにより、第１薄膜センサ６の温度Ｔ１は１５０℃に維持される。
【００３１】
第１駆動部１０は、上記の動作を行いながら、第１薄膜センサ６に供給している電力ｐ１（＝ｖ１×ｉ１）に関する信号を圧力特定部１４に向けて出力する。
【００３２】
第２駆動部１１は、第２薄膜センサ７の温度Ｔ２に影響を与えない程度の微小電流ｉ２を第２薄膜センサ７に供給し、その際に発生する電圧ｖ２を測定する。そして、式“ｖ２／ｉ２”を用いて第２薄膜センサ７の抵抗ｒ２を求め、さらに温度Ｔ２と抵抗ｒ２との既知の関係に基づいて、第２薄膜センサ７の温度Ｔ２を求める。第２駆動部１１は、求めた温度Ｔ２に関する信号を圧力特定部１４に向けて出力する。
【００３３】
上記の通り、第２駆動部１１から供給される微小電流ｉ２によって第２薄膜センサ７の温度Ｔ２は上昇しない。したがって、第２駆動部１１によって求められた温度Ｔ２は、雰囲気温度に実質的に等しい。なお、第２薄膜センサ７は、薄い高分子膜５を挟んで熱容量の大きい基台部４に接続され、しかも、第２薄膜センサ７は第１薄膜センサ６から離間して配置されている。このため、本発明では、１５０℃に維持された第１薄膜センサ６から発せられる輻射熱により第２薄膜センサ７の温度Ｔ２が上昇することは、考慮する必要がない。
【００３４】
圧力記憶部１２には、予め定められた基準温度（例えば、２３℃）における、第１駆動部１０から供給されている電力ｐ１と雰囲気圧力との関係が格納されている。図３に示されている曲線Ｃが、２３℃における電力ｐ１と雰囲気圧力との関係の一例である。曲線Ｃは、雰囲気圧力が高くなると電力ｐ１が高くなることを示している。このような傾向になるのは、雰囲気圧力が高くなると、第１薄膜センサ６の露出面に衝突する気体分子の数が増え、第１薄膜センサ６からより多くの熱量が奪われるようになり、その結果、第１駆動部１０が、第１薄膜センサ６の温度Ｔ１を維持するために、より高い電圧ｖ１を印加してより多くの電流ｉ１を第１薄膜センサ６に供給するからである。
【００３５】
気体分子が衝突した際に奪われる熱量は、雰囲気温度（＝第２薄膜センサ７の温度Ｔ２）に依存する。より詳しくは、雰囲気温度が２３℃よりも低い場合は、１つの気体分子が衝突することにより奪われる熱量が２３℃の場合よりも相対的に大きく、反対に、雰囲気温度が２３℃よりも高い場合は、１つの気体分子が衝突することにより奪われる熱量が２３℃の場合よりも相対的に小さい。このため、雰囲気温度が２３℃よりも低い場合における電力ｐ１と雰囲気圧力との関係は、図３に示すように、曲線Ｃを上方向に所定のシフト量だけシフトさせた曲線ＣＬとなる。また、雰囲気温度が２３℃よりも高い場合における電力ｐ１と雰囲気圧力との関係は、曲線Ｃを下方向に所定のシフト量だけシフトさせた曲線ＣＨとなる。
【００３６】
補正量記憶部１３には、第２薄膜センサ７の温度Ｔ２と電力補正量との関係が格納されている。すなわち、補正量記憶部１３には、雰囲気温度と上記シフト量との関係が格納されている。
【００３７】
圧力特定部１４は、第１駆動部１０から出力された電力ｐ１に関する信号、および第２駆動部１１から出力された温度Ｔ２に関する信号を受け取る。そして、圧力特定部１４は、補正量記憶部１３に格納されている関係を参照して温度Ｔ２に対応した電力補正量を決定し、次いで、電力ｐ１を当該電力補正量で補正し、補正後の電力ｐ１’を得る。その後、圧力特定部１４は、圧力記憶部１２に格納されている関係（曲線Ｃ）を参照して、補正後の電力ｐ１’に対応する雰囲気圧力を特定する。
【００３８】
以下、雰囲気温度（＝温度Ｔ２）が２３℃よりも低い場合の温度補正と、雰囲気温度が２３℃よりも高い場合の温度補正につき、具体的に説明する。
【００３９】
雰囲気温度が２３℃よりも低く、かつ第１薄膜センサ６に供給されている電力ｐ１がＰＬであった場合は、補正により電力ＰＬが電力ＰＬ’に引き下げられ、補正後の電力ＰＬ’と曲線Ｃとに基づいて雰囲気圧力が１×１０-2Ｐａであることが特定される。なお、補正を行わない場合は、電力ＰＬと曲線Ｃとに基づいて雰囲気圧力が３×１０-2Ｐａであることが特定される。
【００４０】
一方、雰囲気温度が２３℃よりも高く、かつ第１薄膜センサ６に供給されている電力ｐ１がＰＨであった場合は、補正により電力ＰＨが電力ＰＨ’に引き上げられ、補正後の電力ＰＨ’と曲線Ｃとに基づいて雰囲気圧力が１．２×１０-1Ｐａであることが特定される。なお、補正を行わない場合は、電力ＰＨと曲線Ｃとに基づいて雰囲気圧力が８×１０-2Ｐａであることが特定される。
【００４１】
圧力特定部１４は、特定した雰囲気圧力に関する信号を不図示の表示手段（ディスプレイ等）に向けて出力する。これにより、圧力センサ１周辺の雰囲気圧力がユーザに知らされる。
【００４２】
以上のように、本発明に係る圧力センサ１によれば、第２薄膜センサ７を用いて測定した雰囲気温度に基づいて第１薄膜センサ６に供給されている電力ｐ１を補正するので、チャンバ内の雰囲気温度の影響を受けることなく、雰囲気圧力を精度良く測定することができる。また、本発明に係る圧力センサ１は、機械的強度が高いポリイミド等の高分子材料からなるひと続きの高分子膜５上に第１薄膜センサ６が設けられているので、脆弱な橋架構造を有する従来の雰囲気センサに比べ、構造がシンプルかつ堅牢である。
【００４３】
［真空加工装置］
次に、添付図面を参照しつつ、本発明に係る真空加工装置の実施例について説明する。
【００４４】
図４は、チャンバ内にＡｒガスを導入しながら基板上に製膜を行う真空加工装置において、チャンバ内の５カ所（圧力測定位置Ａ〜Ｅ）の雰囲気圧力を測定した結果の一例である。同図に示すように、同一チャンバ内であっても、圧力測定位置が異なれば雰囲気圧力は変化する。具体的には、Ａｒガス導入部に近い圧力測定位置Ｅは、製膜基板に近い圧力測定位置Ｂよりも雰囲気圧力が高い。また、圧力測定位置が同じであっても、製膜条件（Ａｒガスの流量）が異なれば雰囲気圧力は変化する。さらに、図４には示されていないが、圧力測定位置と製膜条件が同じであっても、各圧力測定位置の雰囲気圧力は、製膜プロセスの進行に伴って時間とともに変化していく。本発明に係る真空加工装置は、各圧力測定位置の雰囲気圧力の時間変化が適切であるか否かを判定することにより、異常の有無を検知するものである。
【００４５】
本発明に係る真空加工装置は、閉じられたチャンバと、チャンバ中にガスを導入するガス導入手段と、チャンバ中のガスを排気してチャンバ内の圧力を大気圧以下とするガス排気手段と、チャンバ内の少なくとも１つの圧力測定位置に１つずつ配置された上記圧力センサ１のセンサ部２と、チャンバの外に配置された上記圧力センサ１の制御部３とを備えている。圧力センサ１のセンサ部２と制御部３は、前述の通り、リード線で電気的に接続されている。
【００４６】
本発明に係る真空加工装置は、さらに、圧力測定位置それぞれの適正な雰囲気圧力の時間変化が格納された目標格納部と、圧力センサ１の制御部３から取得した圧力測定位置の雰囲気圧力の時間変化と目標格納部に格納された適正な時間変化との差異に基づいて異常を検知する異常検知部とを備えている。
【００４７】
目標格納部には、例えば、Ａｒガスの流量が２０、４０、６０、８０、１００ｓｃｃｍの場合の各圧力測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの適正な雰囲気圧力の時間変化が格納されている。
【００４８】
異常検知部は、各圧力センサ１の制御部３から出力された雰囲気圧力に関する信号を受け取るとともに、当該雰囲気圧力と目標格納部に予め格納されている適正な雰囲気圧力とを比較し、一定以上の差異があれば異常を検知する。どの程度の差異が生じた場合に異常と判定するのかについては、予め実験的に決定しておけばよい。
【００４９】
図５に、本発明の第１実施例に係る真空加工装置２０を示す。真空加工装置２０は、フィルムＦを繰り出す繰出ドラムＵＷを有する繰出室２１と、フィルムＦの表面処理を行う前処理室２２と、複数のターゲット２８およびメインドラムＭＤを有する製膜室２３と、製膜後のフィルムＦ’の後処理（アニール等）を行う後処理室２４と、フィルムＦ’を巻き取る巻取ドラムＲＷを有する巻取室２５とを備えている。また、製膜室２３は、ＡｒガスまたはＮ２ガスを導入するためのガス導入口２６と、製膜室２３内のガスを排気するガス排気口２７も有している。製膜室２３では、メインドラムＭＤに掛けられて走行しているフィルムＦに向かって各ターゲット２８が膜材料を飛ばすことにより、フィルムＦ上に製膜が行われる。
【００５０】
同図に示すように、真空加工装置２０は、繰出室２１、前処理室２２、製膜室２３、後処理室２４および巻取室２５内の少なくとも１つの圧力測定位置（×印参照）に各１つ設けられた圧力センサ１と、不図示の異常検知部とをさらに備えている。前述の通り、真空加工装置２０内には圧力センサ１のセンサ部２だけが配置され、圧力センサ１の制御部３（不図示）は真空加工装置２０の外側に配置されている。
【００５１】
本実施例に係る真空加工装置２０によれば、製膜室２３の雰囲気圧力だけでなく、その前後にある繰出室２１、前処理室２２、後処理室２４および巻取室２５の雰囲気圧力を測定することができるので、異常をいち早く検知することができる。また、この真空加工装置２０によれば、製膜室２３内の５カ所の雰囲気圧力を測定することができるので、膜の品質を高度に管理することができる。
【００５２】
図６に、本発明の第２実施例に係る真空加工装置３０を示す。真空加工装置３０は、円筒状の製膜室３１と、製膜室３１の一端に４つ設けられた流量調整弁３３付きのガス導入口３２と、製膜室３１の他端に設けられたガス排気口３４と、製膜室３１内に設けられたグリッド（格子）部３５と、グリッド（格子）部３５の交点に配置された圧力センサ１のセンサ部２と、製膜室３１の外側に配置された不図示の制御部３と、不図示の異常検知部とを備えている。
【００５３】
本実施例に係る真空加工装置３０によれば、各圧力センサ１で測定された雰囲気圧力が適正であるか否かを検知するだけでなく、各圧力センサ１で測定された雰囲気圧力に差異がある場合、すなわち、ウェハＷに到達するガスの流量が不均一となっている場合に、流量調整弁３３を制御して各ガス導入口３２から導入されるガスの量を調整し、ウェハＷに到達するガスの流量を均一化することもできる。
【００５４】
図７に、本発明の第３実施例に係る真空加工装置４０を示す。真空加工装置４０は、製膜室４１と、製膜室４１の側方から製膜室４１内にガスを導入する複数のガス導入口４２と、製膜室４１の下方から製膜室４１内のガスを排気するガス排気口４３と、ウェハＷの近傍に配置された圧力センサ１のセンサ部２と、製膜室４１の外側に配置された不図示の制御部３と、不図示の異常検知部とを備えている。
【００５５】
本実施例に係る真空加工装置４０によれば、ウェハＷ近傍の雰囲気圧力をきめ細かく測定することにより、膜の品質を高度に管理することができる。
【００５６】
以上、本発明に係る圧力センサおよび真空加工装置の実施例について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、種々の変形例が存在することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１    圧力センサ
２    センサ部
３    制御部
４    基台部
４ａ    空洞部
５    高分子膜
５ｂ    高分子膜表面（空洞部を覆う領域）
５ｃ    高分子膜表面（空洞部を覆わない領域）
６    第１薄膜センサ
７    第２薄膜センサ
８ａ、８ｂ    第１電極
９ａ、９ｂ    第２電極
１０    第１駆動部
１１    第２駆動部
１２    圧力記憶部
１３    補正量記憶部
１４    圧力特定部
２０    真空加工装置
２１    繰出室
２２    前処理室
２３    製膜室
２４    後処理室
２５    巻取室
２６    ガス導入口
２７    ガス排気口
２８    ターゲット
３０    真空加工装置
３１    製膜室
３２    ガス導入口
３３    流量調整弁
３４    ガス排気口
３５    グリッド（格子）部
４０    真空加工装置
４１    製膜室
４２    ガス導入口
４３    ガス排気口
【図１】
2014057536.tif 000003
【図２】
2014057536.tif 000004
【図３】
2014057536.tif 000005
【図４】
2014057536.tif 000006
【図５】
2014057536.tif 000007
【図６】
2014057536.tif 000008
【図７】
2014057536.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月18日(2014.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導方式を採用したセンサ部と、該センサ部を制御する制御部とからなる圧力センサであって、
前記センサ部は、
表面の中央部分に空洞部が形成されたステンレス鋼製の基台部と、
前記空洞部を覆うように前記基台部の表面に設けられた高分子膜と、
前記高分子膜の表面のうち、前記空洞部を覆う領域に設けられた第１薄膜センサと、
前記高分子膜の表面のうち、前記空洞部を覆わない領域に設けられた第２薄膜センサと、
一端が前記第１薄膜センサに接続され、他端が前記空洞部を覆わない領域に配置され、前記一端と前記他端とを結ぶ部分が前記空洞部を覆う領域内において前記一端と前記他端との間の距離が長くなるように引き回された一対の第１電極と、
一端が前記第２薄膜センサに接続され、他端が前記空洞部を覆わない領域に配置された一対の第２電極と、
を備え、
前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサは、温度に応じて抵抗値が変化するよう構成されており、
前記制御部は、
前記第１薄膜センサの温度が予め定められた温度に維持されるように前記第１電極を通じて前記第１薄膜センサに電力を供給するとともに、前記電力に関する信号を出力する第１駆動部と、
前記第２薄膜センサの温度に影響を与えない程度の微小電流を前記第２電極を通じて前記第２薄膜センサに供給することにより前記第２薄膜センサの温度を測定し、該温度に関する信号を出力する第２駆動部と、
予め定められた基準温度における、前記第１駆動部から供給されている前記電力と雰囲気圧力との関係が格納された圧力記憶部と、
前記第２薄膜センサの温度と電力補正量との関係が格納された補正量記憶部と、
前記補正量記憶部に格納された関係および前記第２駆動部から出力された信号に基づいて前記電力補正量を決定し、前記第１駆動部から出力された信号により得た前記電力を前記電力補正量によって補正し、その後、前記圧力記憶部に格納された関係に基づいて補正後の前記電力に対応した前記雰囲気圧力を特定する圧力特定部と、
を備えたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサは、タンタル−アルミニウム複合窒化物からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記タンタル−アルミニウム複合窒化物は、式ＴａｘＡｌｙＮｚ（ただし、０．６７≦ｘ≦０．７、０．０１≦ｙ≦０．０２、０．２８≦ｚ≦０．３２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記高分子膜は、ポリイミドフィルムからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記高分子膜の表面と前記第１薄膜センサおよび前記第２薄膜センサとの間に形成された緩衝層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
閉じられたチャンバと、前記チャンバ中にガスを導入するガス導入手段と、前記チャンバ中のガスを排気して前記チャンバ内の圧力を大気圧以下とするガス排気手段とを備えた真空加工装置であって、
前記チャンバ内の少なくとも１つの圧力測定位置に１つずつ配置された、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサのセンサ部と、
前記チャンバの外に配置された、前記圧力センサの制御部と、
前記圧力測定位置それぞれの目標とすべき雰囲気圧力の時間変化が格納された目標格納部と、
前記制御部から取得した前記圧力測定位置の雰囲気圧力の時間変化と、前記目標格納部に格納された目標とすべき時間変化との差異に基づいて異常を検知する異常検知部と、
を備えたことを特徴とする真空加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開平６−１１８０４６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかしながら、上記特許文献１に記載の雰囲気センサは、橋架部の構造が脆弱であるために壊れやすく、しかも、製造工程が非常に複雑であるためにコストが高くつくという問題があった。また、この雰囲気センサは、依然として雰囲気温度の変化による測定精度の悪化の問題を解決することができていない。
［０００７］
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、構造がシンプルかつ堅牢であり、かつ測定精度が高い小型の圧力センサ、および該圧力センサを備えた真空加工装置を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
上記課題を解決するために、本発明に係る圧力センサは、熱伝導方式を採用したセンサ部と、該センサ部を制御する制御部とからなる圧力センサであって、
センサ部は、表面の中央部分に空洞部が形成されたステンレス鋼製の基台部と、空洞部を覆うように基台部の表面に設けられた高分子膜と、高分子膜の表面のうち、空洞部を覆う領域に設けられた第１薄膜センサと、高分子膜の表面のうち、空洞部を覆わない領域に設けられた第２薄膜センサと、一端が第１薄膜センサに接続され、他端が空洞部を覆わない領域に配置され、一端と他端とを結ぶ部分が空洞部を覆う領域内において一端と他端との間の距離が長くなるように引き回された一対の第１電極と、一端が第２薄膜センサに接続され、他端が空洞部を覆わない領域に配置された一対の第２電極とを備え、第１薄膜センサおよび第２薄膜センサは、温度に応じて抵抗値が変化するよう構成されており、
制御部は、第１薄膜センサの温度が予め定められた温度に維持されるように第１電極を通じて第１薄膜センサに電力を供給するとともに、電力に関する信号を出力する第１駆動部と、第２薄膜センサの温度に影響を与えない程度の微小電流を第２電極を通じて第２薄膜センサに供給することにより第２薄膜センサの温度を測定し、該温度
【国際調査報告】
2014057536.tif 000010
2014057536.tif 000011
2014057536.tif 000012
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