(57)【要約】【課題】気体の圧力を精度よく求めることが可能な圧力測定装置１８５を提供する。【解決手段】気体の圧力に対応した電気信号を出力するピラニ真空計１０と、ピラニ真空計１０の出力から気体の圧力を求める換算式を算出する演算装置（ＣＰＵ）と、ピラニ真空計に近接配置され、気体の圧力を測定する第２圧力計１００とを備え、第２圧力計１００は、ピラニ真空計１０の圧力測定範囲より狭い範囲で気体の圧力を測定し、演算装置（ＣＰＵ）は、第２圧力計による気体の圧力測定結果を用いて、ピラニ真空計１０の圧力測定範囲の全体に適用される換算式を算出する。【選択図】図１５
2008209284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の圧力に対応した電気信号を出力する第１圧力計と、
前記第１圧力計の出力から前記気体の圧力を求める換算式を算出する演算装置と、
前記第１圧力計に近接配置され、前記気体の圧力を測定する第２圧力計と、を備え、
前記第２圧力計は、前記第１圧力計の圧力測定範囲より狭い範囲で前記気体の圧力を測定し、
前記演算装置は、前記第２圧力計による前記気体の圧力測定結果を用いて、前記第２圧力計の圧力測定範囲より広い範囲に適用される前記換算式を算出することを特徴とする圧力測定装置。
【請求項２】
前記第１圧力計は、気体と熱交換を行う電気抵抗体を備え、前記電気抵抗体の熱損失量に対応した電気信号を出力するピラニ真空計であり、
前記第１圧力計の圧力測定範囲は、１０−２Ｐａ以上１０５Ｐａ以下であり、
前記第２圧力計の圧力測定範囲は、５０Ｐａ以上１０５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定装置。
【請求項３】
前記第１圧力計の出力Ｖから前記気体の圧力Ｐを求める前記換算式は、ａ，ｂおよびｃを定数として、次式で表されることを特徴とする請求項２に記載の圧力測定装置。
【数１】
2008209284.tif 000005
【請求項４】
前記第１圧力計は、気体と熱交換を行う電気抵抗体を備え、前記電気抵抗体の熱損失量に対応した電気信号を出力するピラニ真空計であって、
前記電気抵抗体を表面に配置して、基板の穴部を跨ぐように形成された浮膜と、
前記浮膜を囲むように前記基板の表面に形成された周辺膜と、
前記浮膜の中心を挟んで対称に配置され、前記浮膜の外周を前記周辺膜に連結する一対の連結膜と、を備え、
前記電気抵抗体の両端部が、前記一対の連結膜の表面を通って、前記周辺膜の表面に形成された電極に引き出されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧力測定装置。
【請求項５】
前記第１圧力計および前記第２圧力計が、処理装置内に導入される被処理基板に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の圧力測定装置。
【請求項６】
前記被処理基板に、複数組の前記第１圧力計および前記第２圧力計が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の圧力測定装置。
【請求項７】
気体の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力計と、
前記第１圧力計の出力から前記気体の圧力を求める換算式を算出する演算装置と、
前記第１圧力計に近接配置され、前記気体の圧力を測定する第２圧力計と、を備えた圧力測定装置による圧力測定方法であって、
前記第２圧力計が、前記第１圧力計の圧力測定範囲より狭い範囲で前記気体の圧力を測定する工程と、
前記演算装置が、前記第２圧力計による前記気体の圧力測定結果を用いて、前記第１圧力計の圧力測定範囲の全体に適用される前記換算式を求める工程と、
を有することを特徴とする圧力測定方法。
【請求項８】
前記第１圧力計および前記第２圧力計を被処理基板に搭載し、前記被処理基板を処理装置内に導入して、前記処理装置内の圧力を測定することを特徴とする請求項７に記載の圧力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力測定装置および圧力測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細い金属線からなるフィラメント（電気抵抗体）を備え、フィラメントと気体との熱交換によるフィラメントの熱損失量から気体の圧力を測定するピラニ真空計が広く知られている。ピラニ真空計は、フィラメントの熱損失量に応じた電気信号を出力する。その出力信号を圧力に変換する変換テーブルを用いて、気体の圧力を求めている。
【特許文献１】特開平７−１２０３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ピラニ真空計の出力信号は、被測定ガスの圧力が一定でも、フィラメントの周辺温度や抵抗率の変化に伴ってシフトすることになる。この場合には、変換テーブルを用いて気体の圧力を精度よく求めることが困難になるという問題がある。
【０００４】
なお、ピラニ真空計に代えて隔膜真空計やピエゾ真空計を採用すれば、フィラメントの周辺温度や抵抗率が変化しても出力信号が変化することはない。しかしながら、ピラニ真空計の圧力測定可能範囲が１０−２〜１０５Ｐａと広いのに対して、１個の隔膜真空計やピエゾ抵抗圧力計の圧力測定可能範囲は３〜４桁程度と狭い。そのため、圧力測定可能範囲が異なる複数の隔膜真空計等を組み合わせて用いる必要があり、製造コストが増加することになる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、気体の圧力を精度よく求めることが可能な、圧力測定装置および圧力測定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧力測定装置は、気体の圧力に対応した電気信号を出力する第１圧力計と、前記第１圧力計の出力から前記気体の圧力を求める換算式を算出する演算装置と、前記第１圧力計に近接配置され、前記気体の圧力を測定する第２圧力計と、を備え、前記第２圧力計は、前記第１圧力計の圧力測定範囲より狭い範囲で前記気体の圧力を測定し、前記演算装置は、前記第２圧力計による前記気体の圧力測定結果を用いて、前記第２圧力計の圧力測定範囲より広い範囲に適用される前記換算式を算出することを特徴とする。
この構成によれば、第１圧力計の出力がシフトした場合でも、第１圧力計に近接配置した第２圧力計で気体の圧力を測定し、その圧力測定結果を用いて換算式を算出することにより、第１圧力計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。その際、第１圧力計より狭い圧力測定範囲を有する第２圧力計を採用すれば足りるので、製造コストを低減することができる。
【０００７】
また前記第１圧力計は、気体と熱交換を行う電気抵抗体を備え、前記電気抵抗体の熱損失量に対応した電気信号を出力するピラニ真空計であり、前記第１圧力計の圧力測定範囲は、１０−２Ｐａ以上１０５Ｐａ以下であり、前記第２圧力計の圧力測定範囲は、５０Ｐａ以上１０５Ｐａ以下であることが望ましい。
ピラニ真空計の出力は、５０Ｐａ以上１０３Ｐａ以下の範囲に特徴（変極点）を有する。そこで、上記範囲を含む５０Ｐａ以上１０５Ｐａ以下の範囲に、第２圧力計の圧力測定範囲を設定することが望ましい。その範囲における第２圧力計の圧力測定結果を用いて換算式を算出することにより、第２圧力計の圧力測定範囲より広い１Ｐａ以上１０５Ｐａ以下の範囲について、ピラニ真空計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。
【０００８】
また前記第１圧力計の出力Ｖから前記気体の圧力Ｐを求める前記換算式は、ａ，ｂおよびｃを定数として、次式で表されることが望ましい。
【０００９】
【数１】
2008209284.tif 000003
この構成によれば、第１圧力計の出力Ｖから気体の圧力Ｐを精度よく求めることができる。
【００１０】
また前記第１圧力計は、気体と熱交換を行う電気抵抗体を備え、前記電気抵抗体の熱損失量に対応した電気信号を出力するピラニ真空計であって、前記電気抵抗体を表面に配置して、基板の穴部を跨ぐように形成された浮膜と、前記浮膜を囲むように前記基板の表面に形成された周辺膜と、前記浮膜の中心を挟んで対称に配置され、前記浮膜の外周を前記周辺膜に連結する一対の連結膜と、を備え、前記電気抵抗体の両端部が、前記一対の連結膜の表面を通って、前記周辺膜の表面に形成された電極に引き出されていることが望ましい。
この構成によれば、電気抵抗体を薄膜化することが可能になり、ピラニ真空計の圧力測定範囲を拡大することができる。また、電気抵抗体を浮膜の表面に配置したので、電気抵抗体から基板への熱流出を抑制することが可能になり、浮膜の外周を連結膜により周辺膜に連結したので、電気抵抗体から周辺膜への熱流出を抑制することが可能になる。これらにより、ピラニ真空計の圧力測定範囲の下限を引き下げることができる。さらに、電気抵抗体の両端部が、浮膜の中心を挟んで対称に配置された一対の連結膜の表面を通って、周辺膜の表面に形成された電極に引き出されている。これにより、電気抵抗体と浮膜との熱膨張率が異なっても、電気抵抗体を対称に熱変形させることが可能になる。したがって、ピラニ真空計の圧力測定精度を向上させることができる。
【００１１】
また前記第１圧力計および前記第２圧力計が、処理装置内に導入される被処理基板に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、圧力測定装置を装着するため処理装置を改造する必要がなく、処理装置内の気体の圧力を簡単かつ低コストで求めることができる。また、処理装置内での処理により被処理基板に作用する気体の圧力を精度よく求めることができる。
【００１２】
また前記被処理基板に、複数組の前記第１圧力計および前記第２圧力計が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、被処理基板に作用する気体の圧力分布を簡単かつ低コストで精度よく測定することができる。
【００１３】
一方、本発明に係る圧力測定方法は、気体の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力計と、前記第１圧力計の出力から前記気体の圧力を求める換算式を算出する演算装置と、前記第１圧力計に近接配置され、前記気体の圧力を測定する第２圧力計と、を備えた圧力測定装置による圧力測定方法であって、前記第２圧力計が、前記第１圧力計の圧力測定範囲より狭い範囲で前記気体の圧力を測定する工程と、前記演算装置が、前記第２圧力計による前記気体の圧力測定結果を用いて、前記第１圧力計の圧力測定範囲の全体に適用される前記換算式を求める工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１圧力計の出力がシフトした場合でも、第１圧力計に近接配置した第２圧力計で気体の圧力を測定し、その圧力測定結果を用いて換算式を算出することにより、第１圧力計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。また第２圧力計が、第１圧力計より狭い圧力範囲で気体の圧力を測定するので、換算式を算出するためのデータ採取時間を短縮することができる。
【００１４】
また前記第１圧力計および前記第２圧力計を被処理基板に搭載し、前記被処理基板を処理装置内に導入して、前記処理装置内の圧力を測定することが望ましい。
この構成によれば、圧力測定装置を装着するため処理装置を改造する必要がなく、処理装置内の気体の圧力を簡単かつ低コストで求めることができる。また、処理装置内での処理により被処理基板に作用する気体の圧力を精度よく求めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この構成によれば、第１圧力計の出力がシフトした場合でも、第１圧力計に近接配置した第２圧力計で気体の圧力を測定し、その圧力測定結果を用いて換算式を算出することにより、第１圧力計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。その際、第１圧力計より狭い圧力測定範囲を有する第２圧力計を採用すれば足りるので、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１圧力計、ピラニ真空計）
図１は、本実施形態に係るピラニ真空計の使用形態の説明図であり、図３のＡ−Ａ線に相当する部分における断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るピラニ真空計（第１圧力計）１０は、真空チャンバの壁面２の開口部２ａに配置して使用される。その開口部２ａを外側から塞ぐように、Ｏリング３を介してフランジ４が配置されている。ここでは簡単のためゴム製のＯリングシールフランジを想定したが、全金属製の金属シールフランジでも良い。そのフランジ４の内面中央部にピラニ真空計１０が装着され、フランジ４の周縁部に複数の貫通電極６が立設されている。
【００１７】
ピラニ真空計１０は、フィラメントに相当する電気抵抗体４０が形成されたセンサ部２０と、センサ部２０の表面を覆う第１カバー部１２と、センサ部２０の裏面を覆う第２カバー部１８とを備えている。センサ部２０には、電気抵抗体４０に通電するための電極４２が形成されている。この電極４２は、ワイヤ７により貫通電極６の内側端部と接続されている。その貫通電極６の外側端部は、後述するブリッジ回路に接続されている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係るピラニ真空計の分解斜視図である。上述したように、本実施形態に係るピラニ真空計１０は、電気抵抗体４０が形成されたセンサ部２０と、センサ部２０の表面を覆う第１カバー部１２と、センサ部２０の裏面を覆う第２カバー部１８とを備えている。なおセンサ部２０、第１カバー部１２および第２カバー部１８の構成材料として、酸化膜付きシリコンや石英、サファイア、ガラス、絶縁膜付きの化合物半導体基板等が選択できる。以下には、この中でも熱伝導率の良い酸化膜つきのシリコン基板を例に説明する。
【００１９】
センサ部２０は基板２２を備えている。基板２２の中央には、貫通孔２４（図１参照）が形成されている。その貫通孔を跨ぐように、図２に示す基板２２の表面に、電気絶縁膜３０が形成されている。電気絶縁膜３０の表面には、電気抵抗体４０と、電気抵抗体４０に通電するための電極４２（４２ａ，４２ｂ）とが形成されている。また電気絶縁膜３０の表面の周辺には、Ａｕ膜からなる封止膜２８が形成されている。封止膜２８の厚さは、例えば２００ｎｍ程度に形成されている。
【００２０】
第１カバー部１２は、シリコン基板で形成されている。第１カバー部１２には、センサ部２０の電極４２ａ，４２ｂを露出させるための切り欠き１３，１４が形成されている。
また第１カバー部１２の裏面の周辺には、凸部１７が形成されている。この凸部１７の先端面に形成された封止膜（不図示）が、センサ部２０の表面に形成された封止膜２８に接合されて、第１カバー部１２がセンサ部２０に固定されている。これにより、センサ部２０の中央に形成された電気抵抗体４０が、第１カバー部１２によって覆われている。
【００２１】
一方、第１カバー部１２の裏面の中央から周辺にかけて、凹部１６が形成されている。
これにより、圧力を測定すべき気体（以下「被測定ガス」という。）を、第１カバー部１２の周辺から中央に流入させて、センサ部２０の電気抵抗体４０に接触させることができるようになっている。
【００２２】
第２カバー部１８は、シリコン基板で形成されている。第２カバー部１８の表面の全体には、封止膜１９が形成されている。この封止膜１９が、センサ部２０の裏面に形成された封止膜（不図示）に接合されて、第２カバー部１８がセンサ部２０に固定されている。
これにより、センサ部２０の基板２２に形成された貫通孔が、第２カバー部１８によって覆われている。
【００２３】
（センサ部）
図３はセンサ部の平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線における断面図である。図４に示すように、センサ部２０は、シリコンや石英等の熱伝導率が低い材料からなる基板２２を備えている。基板２２は平面視略正方形状とされ、その一辺は例えば５ｍｍ程度に形成されている。また基板２２の厚さは、例えば５００±２５μｍ程度に形成されている。基板２２の中央部には、平面視矩形状の貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は、基板２２の裏面から表面にかけて開口面積が小さくなるように、テーパ状に形成されている。
【００２４】
基板２２の表面には、電気絶縁膜３０が形成されている。電気絶縁膜３０の構成材料として、酸化シリコンや窒化シリコン等の熱伝導率が低い材料を採用することが望ましい。
電気絶縁膜３０の厚さは、例えば１〜２μｍ程度に形成されている。基板２２の貫通孔２４を跨ぐように電気絶縁膜３０が配置されて、浮膜（メンブレン）３２が形成されている。その浮膜３２を囲むように、基板２２の表面に電気絶縁膜３０が配置されて、周辺膜３６が形成されている。浮膜３２と周辺膜３６との間には、基板２２の貫通孔２４に連通するスリット３１が設けられている。
【００２５】
図３に示すように、浮膜３２は、貫通孔２４と相似の長方形状に形成され、貫通孔２４の中央部に配置されている。浮膜３２の大きさは、例えば短辺が３００μｍ以下、長辺が１５５０μｍ以下、短辺と長辺との比率が１：５程度に形成されている。その浮膜３２の外周を周辺膜３６に連結するため、スリット３１を横断するように電気絶縁膜が配置されて、連結膜３４，３５が形成されている。具体的には、浮膜３２の中心を挟んで長辺方向の両側に、一対の第１連結膜３４が形成されている。第１連結膜３４は、浮膜３２の短辺の中央部に配置されている。第１連結膜３４の大きさは、例えば幅１００μｍ程度、長さ５００μｍ程度に形成されている。また、浮膜３２の中心を挟んで短辺方向の両側に、一対の第２連結膜３５が形成されている。第２連結膜３５は、浮膜３２の長辺の中央部に配置されている。
【００２６】
浮膜３２の表面には、電気抵抗体４０が形成されている。電気抵抗体４０は、通電によりジュール熱を発生する金属材料により、細線状に形成されている。特に、電気抵抗体４０の構成材料として、ＰｔやＮｉＣｒ、Ｗ等の温度係数（単位温度あたりの電気抵抗値の変化量）の高い材料を採用すれば、ピラニ真空計の測定精度を向上させることができる。
電気抵抗体４０は、例えば膜厚が２００〜４００ｎｍ、線幅が１０〜２０μｍ、抵抗値が１００〜１５０Ωに形成されている。なお電気抵抗体４０と浮膜３２との密着性を確保するため、両者間に密着層を形成することが望ましい。密着層は、ＣｒやＴｉ等の金属材料で構成することが可能である。
【００２７】
電気抵抗体４０は、上述した金属材料からなる細線を、蛇腹状にパターニングして形成されている。蛇腹状とすることにより細線の長さが増加するので、電気抵抗体４０の抵抗値を調整することが可能になり、また被測定ガスとの熱交換を行う表面積を確保することが可能になる。なお蛇腹状とする代わりに、後述する温度補償体５０と同様のつづら折り状としてもよい。電気抵抗体４０は、蛇腹の延在方向を浮膜３２の長辺方向に略一致させて配置されている。また電気抵抗体４０の外形と同等の大きさに浮膜３２が形成され、電気抵抗体４０の面積に対する浮膜３２の面積の割合が小さくなっている。
【００２８】
電気抵抗体４０の両端部には、連結配線４４が形成されている。連結配線４４は、一対の第１連結膜３４の表面を通って、周辺膜３６の表面に形成された電極４２（４２ａ，４２ｂ）に引き出されている。この電極４２から、連結配線４４を介して、電気抵抗体４０に通電しうるようになっている。
【００２９】
電気抵抗体４０に被測定ガスが接触すると、熱交換が行われる。被測定ガスが電気抵抗体４０から奪う熱量Ｑｇは、次式で表される。
Ｑｇ＝Ｋｃ（Ｔｆ−Ｔｗ）Ｐ＝Ｉ２Ｒ  ・・・  （１）
ただし、Ｋｃは被測定ガスにより輸送される熱量の熱伝導係数、Ｔｆは電気抵抗体４０の温度、Ｔｗは電気抵抗体４０の周辺温度（室温）、Ｐは被測定ガスの圧力、Ｉは電気抵抗体４０を流れる電流、Ｒは電気抵抗体４０の抵抗値である。
【００３０】
数式（１）によれば、被測定ガスが電気抵抗体４０から奪う熱量Ｑｇは、被測定ガスの圧力Ｐに比例することがわかる。また電気抵抗体４０の抵抗値Ｒは、電気抵抗体４０の温度Ｔｆに略比例するので、Ｔｆが一定となるように電流Ｉを制御すれば、抵抗値Ｒも一定となる。その結果、電流Ｉから被測定ガスの圧力Ｐを算出することができる。
【００３１】
ところで、数式（１）において電気抵抗体の周辺温度Ｔｗが変化すると、電流Ｉから被測定ガスの圧力Ｐを算出することが困難になる。そこで、電気抵抗体の周辺温度Ｔｗの変化を補償するため、温度補償体５０が採用されている。温度補償体５０は、ある圧力ポイントでピラニ真空計の温度変化による影響を０にするものである。
【００３２】
図３に示すように、温度補償体５０は、電気抵抗体４０に隣接して周辺膜３６の表面に形成されている。温度補償体５０は、電気抵抗体４０と同じ材料により細線状に形成されている。ただし、後述するように温度補償体５０の抵抗値は電気抵抗体４０より高く設定する必要がある。そのため温度補償体５０はつづら折り状に形成され、細線の長さを長くすることによって温度補償体５０の抵抗値が確保されている。
温度補償体５０の一方端部は、周辺膜３６の表面に形成された電極５２に接続されている。また温度補償体５０の他方端部は、電気抵抗体４０の一方の電極４２ａに接続されている。これにより電極４２ｂは、電気抵抗体４０および温度補償体５０の共通電極として機能する。
【００３３】
図５は、ピラニ真空計のブリッジ回路図である。上述した電気抵抗体４０および温度補償体５０は並列接続されている。そして、それぞれの電極４２ａ，５２間の電位差Ｖが０となるように、電気抵抗体４０を流れる電流Ｉを制御する。温度補償体５０の抵抗値は電気抵抗体４０より非常に高く設定されているので、温度補償体５０を流れる電流は微小になり、温度補償体５０の温度および抵抗値はほとんど変化しない。ここで電位差Ｖを０とするためには、電気抵抗体４０の周辺温度Ｔｗの変化量に合わせて、温度Ｔｆを変化させることになる。したがって、Ｔｆ−Ｔｗが一定となり、周辺温度の変化が補償されるようになっている。
【００３４】
ところが、温度補償体５０の温度は、電気抵抗体４０からの熱伝達によって変化するおそれがある。図３に示すように、電気抵抗体４０において発生した熱は、浮膜３２、連結膜３４，３５および周辺膜３６を経て温度補償体５０に伝達される。そこで本実施形態では、電気抵抗体４０と温度補償体５０との間における周辺膜に、溝部３９が形成されている。溝部３９の大きさは、例えば幅２００μｍ、長さ４００μｍ程度に形成されている。
これにより、電気抵抗体４０から温度補償体５０への熱伝達を抑制することが可能になり、温度補償体５０の温度変化を防止することができる。したがって、電気抵抗体４０の周辺温度の変化を確実に補償することが可能になり、圧力測定精度を向上させることができる。
【００３５】
（ピラニ真空計の製造方法）
次に、本実施形態に係るピラニ真空計の製造方法につき、図６ないし図９を用いて説明する。図６ないし図９は、ピラニ真空計のセンサ部の製造工程図である。
ここでは、素子の数μｍレベルの微細化に有利な電気機械システム（Micro Electro Mechanical System；ＭＥＭＳ）技術を用いて、マイクロピラニセンサを形成する。ＭＥＭＳ技術とは、金属の蒸着やスパッタリング法などを用いる成膜技術や、基板上に数μｍレベルのパターンを作製することができるリソグラフィ技術、さらには金属や半導体、酸化物などの膜を酸性やアルカリ性の薬液や、気体の放電現象により発生するイオンの化学反応を用いて、部分的に取り除くエッチング技術などを用いて、３次元構造の素子を基板上に多数作製するものである。
【００３６】
まず図６（ａ）に示すように、基板２２の表面に電気絶縁膜３０を形成するとともに、基板２２の裏面にも電気絶縁膜６０を形成する。ＳｉＯ２からなる電気絶縁膜３０，６０は、シリコン基板２２を熱酸化することによって形成することが可能である。またＳｉＮからなる電気絶縁膜３０，６０は、蒸着法やＣＶＤ法等によって形成することが可能である。次に、電気絶縁膜３０の表面全体にレジスト７０を形成する。さらにフォトリソグラフィ技術（露光および現像）により、電気抵抗体、温度補償体およびそれらの電極の形成領域に存在するレジスト７０を除去して、凹部７１を形成する。
【００３７】
次に図６（ｂ）に示すように、基板２２の表面全体にＰｔ／Ｃｒ膜４０ａを形成する。
Ｐｔ／Ｃｒ膜４０ａは、密着層となる下層のＣｒ層と、電気抵抗体となる上層のＰｔ層で構成される。Ｐｔ／Ｃｒ膜４０ａは、スパッタ法等を用いて、凹部７１の内部およびレジスト７０の表面全体に形成する。
【００３８】
次に図６（ｃ）に示すように、レジスト７０を剥離する。レジスト７０の剥離は、プラズマアッシング装置等を用いたドライプロセスまたはレジスト剥離液等を用いたウエットプロセスによって行うことが可能である。このレジスト７０の剥離とともに、レジスト７０に積層されたＰｔ／Ｃｒ膜４０ａを除去する（いわゆるリフトオフ）。これにより、凹部７１の内部に形成されたＰｔ／Ｃｒ膜４０ａが電気絶縁膜３０の表面に残り、電気抵抗体４０が形成される。なお電気抵抗体４０と同時に、温度補償体および各電極（いずれも不図示）が形成される。
【００３９】
次に図６（ｄ）に示すように、電気絶縁膜３０の表面全体にレジスト７４を形成する。
さらにフォトリソグラフィ技術により、封止膜の形成領域に存在するレジスト７４を除去して、凹部７５を形成する。
次に図７（ａ）に示すように、凹部７５の内部およびレジスト７４の表面全体に、スパッタ法等によりＡｕ膜２８ａを形成する。
次に図７（ｂ）に示すように、レジスト７４を剥離するとともに、レジスト７４に積層されたＡｕ膜２８ａを除去する。これにより、凹部７５の内部に形成されたＡｕ膜２８ａが電気絶縁膜３０の表面に残り、封止膜２８が形成される。
【００４０】
次に図７（ｃ）に示すように、基板２２の表面にレジスト７８を形成する。ここでは、基板２２の裏面にもレジスト７８を形成しておく。次に、基板２２の表面に形成されたレジスト７８を露光および現像して、浮膜を囲むスリットおよび溝部の形成領域に凹部７９を形成する。次に、このレジスト７８をマスクとして、電気絶縁膜３０のエッチングを行う。このエッチング処理は、ＣＦ４等のフルオロカーボンガスをエッチャントとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等により行うことが可能である。
これにより、図７（ｄ）に示すように、電気絶縁膜３０にスリット３１が形成される。
このスリット３１により、浮膜３２が周辺膜３６から分離され、浮膜３２の外周が連結膜（不図示）により周辺膜３６に連結された状態になる。なおスリット３１と同時に、電気抵抗体４０と温度補償体（不図示）との間に溝部（不図示）が形成される。その後、レジスト７８を剥離する。
【００４１】
次に図８（ａ）に示すように、基板２２の表面および裏面にレジスト８０を形成する。
次に、基板２２の裏面に形成したレジスト８０を露光および現像して、基板２２の貫通孔の形成領域に凹部８１を形成する。次に、このレジスト８０をマスクとして、電気絶縁膜６０のエッチング処理を行う。
これにより、図８（ｂ）に示すように、基板２２の貫通孔の形成領域に存在する電気絶縁膜６０が除去されて、凹部６１が形成される。その後、基板２２の表面のレジスト８０を残して、裏面のレジスト８０のみを剥離する。
【００４２】
次に図８（ｃ）に示すように、基板２２の裏側における電気絶縁膜６０の凹部６１の内部に、レジスト８４を充填する。なお基板２２の裏面全体にレジスト８４を形成しておき、フォトリソグラフィ技術を用いて、電気絶縁膜６０の表面に存在するレジストのみを除去してもよい。
次に図９（ａ）に示すように、基板２２の裏面全体に、スパッタ法等によりＡｕ膜２９ａを形成する。
次に図９（ｂ）に示すように、レジスト８４を剥離するとともに、レジスト８４に積層されたＡｕ膜２９ａを除去する。これにより、電気絶縁膜６０の表面のみにＡｕ膜２９ａが残り、封止膜２９が形成される。
【００４３】
次に図９（ｃ）に示すように、封止膜２９をマスクとして、基板２２をウエットエッチングする。なお電気絶縁膜６０をＳｉＯ２で構成した場合には、基板２２のエッチング液としてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を採用し、電気絶縁膜６０をＳｉＮで構成した場合には、エッチング液としてＫＯＨを採用することが望ましい。これにより、シリコン基板２２と電気絶縁膜６０とのエッチング選択比を確保することが可能になり、電気絶縁膜６０をエッチングすることなく基板２２のみをエッチングすることができる。基板２２のエッチングは、基板２２を構成するシリコンの結晶方位に従って斜めに進行する。これにより貫通孔２４は、基板２２の裏面から表面にかけて開口面積が小さくなるように、テーパ状に形成される。
以上により、本実施形態に係るピラニ真空計のセンサ部２０が形成される。
【００４４】
次に、図２に示す第１カバー部１２および第２カバー部１８を形成する。そして、第１カバー部１２の凸部１７の先端面に形成した封止膜（不図示）を、センサ部２０の表面に形成した封止膜２８に接合して、第１カバー部１２をセンサ部２０に固定する。また、第２カバー部１８の上面に形成した封止膜１９を、センサ部２０の下面に形成した封止膜（不図示）に密着させて、第２カバー部１８をセンサ部２０に固定する。封止膜の接合は、大気中にて基板を１８０〜２００℃に加熱し、２〜３ｋｇｆ／ｍｍ２の圧力で各基板を押圧しつつ、３〜５分程度保持することによって行う。以上により、本実施形態に係るピラニ真空計１０が形成される。
【００４５】
上述したＭＥＭＳ技術を用いることにより、ピラニ真空計におけるＰｔフィラメントについて、従来不可能であったμｍレベルでの高精度加工を実現することが可能になる。その結果、薄膜の電気抵抗体を形成することが可能になり、測定可能な圧力範囲を拡大することができる。
【００４６】
ピラニ真空計により測定可能な圧力範囲の上限を決定する要因として、（１）気体による熱伝導が一定値に近づくこと、（２）フィラメントの取付け姿勢に依存する気体の対流により測定感度が低下することが挙げられる。これらに加えて、測定可能な圧力範囲の上限は、（３）気体の平均自由工程λとフィラメントの半径ｒとの比λ／ｒに比例することが確認されている。そのため本実施形態では、フィラメントに相当する電気抵抗体を薄膜化して半径ｒを小さくすることにより、測定可能な圧力範囲の上限を引き上げることができる。具体的には、従来のピラニ真空計において１０４Ｐａ程度であった測定範囲の上限を、本実施形態のピラニ真空計では１０５Ｐａ程度に引き上げることが可能である。
【００４７】
上述したように、ピラニ真空計は、被測定ガスがフィラメントから奪う熱量Ｑｇを測定して、被測定ガスの圧力を算出するものである。熱量Ｑｇの測定は、フィラメントに熱量を補充することによって行う。ただし、実際にフィラメントに加える熱量は、気体によって奪われる熱量Ｑｇだけではなく、フィラメントの両端から流出する熱量Ｑｃ、および輻射によって流出する熱量Ｑｒの和になる。
【００４８】
ピラニ真空計により測定可能な圧力範囲の下限は、（１）流出熱量Ｑｃ，Ｑｒに加えて、（２）フィラメントの周辺温度の変化量の影響を受ける。低圧の被測定ガスがフィラメントから奪う熱量Ｑｇは非常に小さいので、流出熱量Ｑｃ，Ｑｒが大きいと熱量Ｑｇの測定が困難になるからである。また数式（１）において、フィラメントの周辺温度Ｔｗの変化量が大きいと、圧力Ｐの算出が困難になるからである。
【００４９】
これに対して、図３に示す本実施形態のピラニ真空計では、フィラメントに相当する電気抵抗体４０を薄膜化することにより、電気抵抗体４０からの流出熱量Ｑｃ，Ｑｒを小さくすることが可能になる。また上述したように、電気抵抗体から温度補償体への熱伝達を遮断する溝部を設けたので、温度補償体の温度変化を抑制することが可能になり、電気抵抗体の周辺温度の変化を確実に補償することができる。したがって、測定可能な圧力範囲の下限を引き下げることができる。
【００５０】
さらに、熱伝導率が低い酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる浮膜３２の表面に電気抵抗体４０を形成したので、電気抵抗体４０から浮膜３２への熱流出を抑制することが可能になる。また基板に直接接触しない浮膜３２の表面に電気抵抗体４０を配置したので、電気抵抗体４０から基板への熱流出を抑制することが可能になる。また浮膜３２をスリット３１で囲み、浮膜３２の外周を連結膜３４，３５により周辺膜３６に連結し、さらに周辺膜３６に溝部３９を形成することで、電気抵抗体４０から周辺膜３６への熱流出を抑制することが可能になる。これにより、流出熱量Ｑｃ，Ｑｒを小さくすることが可能になり、測定可能な圧力範囲の下限を引き下げることができる。具体的には、従来のピラニ真空計において１０−１Ｐａ程度であった測定範囲の下限を、本実施形態のピラニ真空計では１０−２Ｐａ程度に引き下げることができる。
【００５１】
ところで、浮膜３２の中心に対して非対称に一対の連結膜を配置し、その連結膜の表面を通って電気抵抗体４０の両端部を周辺膜３６の表面に引き出す構成が考えられる。しかしながら、この構成では、電気抵抗体４０と浮膜３２との熱膨張率の差により、電気抵抗体４０が非対称に熱変形することになる。その結果、ピラニ真空計の測定精度を低下させるおそれがある。
【００５２】
これに対して、本実施形態に係るピラニ真空計は、浮膜３２の中心を挟んで対称に一対の第１連結膜３４が配置され、その第１連結膜３４の表面を通って、電気抵抗体４０の両端部が周辺膜３６の表面に引き出されている。これにより、電気抵抗体４０と浮膜３２との熱膨張率が異なっても、電気抵抗体４０を対称に熱変形させることが可能になる。したがって、ピラニ真空計の圧力測定精度を向上させることができる。本実施形態では、特に１〜１０００Ｐａの領域で測定感度が向上する。
【００５３】
また本実施形態では、電気抵抗体の面積に対する浮膜の面積の割合を小さくして、気体との熱交換がもっぱら電気抵抗体との間で行われる構造にしたので、圧力測定精度を向上させることができる。
【００５４】
（第２圧力計）
本実施形態の圧力測定装置は、第１圧力計に近接配置された第２圧力計を備えている。第２圧力計として、隔膜真空計やピエゾ抵抗圧力計、熱伝導真空計等を採用することが可能である。
【００５５】
図１０は、隔膜真空計の側面断面図である。この隔膜真空計１０１も、上述したピラニ真空計と同様に、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。隔膜真空計１０１は、シリコンやガラス等からなる第１基板１０２、第２基板１１０および第３基板１２０を積層配置して構成されている。
【００５６】
第１基板１０２の中央部には、貫通孔１０４が形成されている。この貫通孔１０４と連通するように、第２基板１１０の裏面には凹部１１４が形成されている。この凹部１１４により第２基板１１０が薄肉化されて、ダイヤフラム１１５が形成されている。第２基板１１０の表面周縁部からダイヤフラム１１５の形成部にかけて、不純物イオンがドーピングされたイオン拡散層１１６が形成されている。
【００５７】
また第２基板１１０の表面周縁部に、第３基板１２０の裏面周縁部が接着されている。その第３基板１２０の裏面中央部には凹部１２２が形成され、この凹部１２２により密閉封止された真空室１２５が形成されている。真空室１２５の内部には、水分等を吸着するためのゲッター剤１０６が設けられている。
【００５８】
ダイヤフラム１１５の形成部におけるイオン拡散層１１６の表面には、第１電極１３１が形成されている。また第３基板１２０の裏面には、第２電極１３２が形成されている。これらの第１電極１３１および第２電極１３２は所定距離を置いて対向配置され、キャパシタ１３０が形成されている。なお第２電極１３２に隣接して、第３基板１２０の裏面に参照用（０点シフト補正用）電極１３４が形成されている。第２電極１３２および参照用電極１３４は、第３基板１２０の貫通孔を通って表面に引き出されている。
【００５９】
上述した隔膜真空計１０１では、第１基板１０２の貫通孔１０４から導入された被測定ガスの圧力により、ダイヤフラム１１５が真空室１２５に向かって変形する。この変形に伴って、第１電極１３１と第２電極１３２との距離が変化し、キャパシタ１３０の静電容量が変化する。この静電容量の変化を電気信号に置換することにより、被測定ガスの圧力を検出しうるようになっている。
【００６０】
図１１は、ピエゾ抵抗圧力計の側面断面図である。このピエゾ抵抗圧力計２００も、上述したピラニ真空計と同様に、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。ピエゾ抵抗圧力計２００は、上述した隔膜真空計と同様に、シリコンやガラス等からなる第１基板２０２、第２基板２１０および第３基板２２０を積層配置して構成されている。
【００６１】
上述した隔膜真空計では、ダイヤフラムの形成部に第１電極を含むキャパシタが形成されていたのに対して、ピエゾ抵抗圧力計２００では、ダイヤフラム２１５の形成部におけるイオン拡散層２１６の表面に、金属配線２３０が形成されている。金属配線２３０は、機械信号と電気信号とを相互変換するＰＺＴ等の圧電材料で構成されている。
【００６２】
ピエゾ抵抗圧力計２００では、第１基板２０２の貫通孔２０４から導入された被測定ガスの圧力により、ダイヤフラム２１５が真空室２２５に向かって変形する。この変形に伴って金属配線２３０も変形するので、その抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を電気信号に置換することにより、被測定ガスの圧力を検出しうるようになっている。
【００６３】
（演算装置）
本実施形態に係る圧力測定装置は、ピラニ真空計の出力から被測定ガスの圧力を求めるための換算式を算出する演算装置を備えている。
図１２は被測定ガスの圧力（横軸）とピラニ真空計の出力（縦軸）との関係を示すグラフであり、図１２（ａ）は縦軸をリニアスケールとしたものであり、（ｂ）は縦軸をログスケールとしたものである。
【００６４】
上述したように、ピラニ真空計は、被測定ガスがフィラメントから奪う熱量Ｑｇを測定するものである。熱量Ｑｇの測定は、フィラメントに熱量を補充することによって行う。ただし、実際にフィラメントに加える熱量は、気体によって奪われる熱量Ｑｇだけではなく、フィラメントの両端から流出する熱量Ｑｃ、および輻射によって流出する熱量Ｑｒの和になる。ここで、Ｑｇは被測定ガスの圧力に比例して増加するが（数式（１）参照）、ＱｃおよびＱｒは圧力によらず一定値となる。そのため、図１２（ａ）に黒丸で示すように、ピラニ真空計の出力は、ＱｃおよびＱｒに相当するオフセットを含んでいる。そこで、図１２（ａ）に白丸で示すように、ピラニ真空計の出力からオフセットを減算したものが、Ｑｇに相当する出力となる。
【００６５】
Ｑｇに相当するピラニ真空計の出力は、フィラメントの直径ｄおよび気体の平均自由工程λに応じて変化することが知られている。気体の平均自由工程λとは、運動している気体分子相互の衝突から次の衝突までの飛行距離の平均値である。
（ア）平均自由工程λがフィラメントの直径ｄより十分に大きい場合、すなわち被測定ガスの圧力が低い場合には、Ｑｇは圧力に比例して増加する（数式（１）参照）。
（イ）これに対して、平均自由工程λが小さい場合、すなわち被測定ガスの圧力が高い場合には、Ｑｇは圧力によらず一定値となる。
【００６６】
図１２（ｂ）に黒四角で示すように、被測定ガスの圧力が１Ｐａ以下の場合には、上記（ア）が支配的となり、ピラニ真空計の出力は線形性を示している。これに対して、図１２（ｂ）に白四角で示すように、被測定ガスの圧力が１Ｐａ以上の場合には、上記（イ）が支配的となり、ピラニ真空計の出力は非線形性を示すようになる。
【００６７】
ところで、従来技術では、ピラニ真空計の出力と被測定ガスの圧力との対応テーブルを作成し、この対応テーブルにピラニ真空計の出力を当てはめて被測定ガスの圧力を求めていた。この場合、対応テーブルの記憶に多くのメモリが必要になるなどの問題があった。そこで本実施形態では、ピラニ真空計の出力から被測定ガスの圧力を求める換算式を算出し、この換算式にピラニ真空計の出力を代入して被測定ガスの圧力を求める。この場合、多くのメモリを必要としないので製造コストを低減することが可能になり、また被測定ガスの圧力を精度よく求めることが可能になる。
【００６８】
図１２（ｂ）において、被測定ガスの圧力が１Ｐａ以下の場合には、ピラニ真空計の出力Ｖと被測定ガスの圧力Ｐとの関係を次式で記述することができる。
Ｖ＝ａ＊Ｐ  ・・・  （２）
定数ａは最小二乗法等によって求める。すなわち、被測定ガスの圧力Ｐを変化させてピラニ真空計の出力Ｖのデータを採取し、各データと数式（２）との誤差が最小となる定数ａを求めればよい。この数式（２）をＰについて解けば、被測定ガスの圧力Ｐが１Ｐａ以下の場合において、ピラニ真空計の出力Ｖから被測定ガスの圧力Ｐを求めるための換算式を得ることができる。
【００６９】
一方、図１２（ｂ）において、被測定ガスの圧力が１Ｐａ以上の場合には、上記（イ）に従ってピラニ真空計の出力が一定値に漸近する。そのため、ピラニ真空計の出力Ｖと被測定ガスの圧力Ｐとの関係は、次式で記述できると考えられる。
Ｖ＝ａ／（（ｃ／Ｐ）＋１）  ・・・  （３）
しかしながら、実験の結果、次式を用いた方が両者の関係を精度よく記述できることが判明した。
Ｖ＝ａ／（（ｃ／Ｐ）ｂ＋１）  ・・・  （４）
この場合にも、定数ａ，ｂ，ｃは最小二乗法等によって求める。すなわち、被測定ガスの圧力Ｐを変化させてピラニ真空計の出力Ｖのデータを採取し、各データと数式（４）との誤差が最小となる定数ａ，ｂ，ｃを求めればよい。
この数式（４）をＰについて解けば、次式が得られる。
【００７０】
【数２】
2008209284.tif 000004
この式が、被測定ガスの圧力Ｐが１Ｐａ以上の場合において、ピラニ真空計の出力Ｖから被測定ガスの圧力Ｐを求めるための換算式となる。
【００７１】
ところで数式（１）によれば、ピラニ真空計の電気抵抗体の周辺温度Ｔｗや抵抗値Ｒの変化に伴って、Ｑｇに相当するピラニ真空計の出力がシフトすることになる。この場合には、換算式を再算出するため、数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃを求めなおす必要がある。上述したように、定数ａ，ｂ，ｃを求めるには、被測定ガスの圧力Ｐを変化させてピラニ真空計の出力Ｖを測定する必要がある。ここで、被測定ガスの圧力Ｐをモニタするには、ピラニ真空計以外の他の圧力計を使用する必要がある。しかしながら、定数ａ，ｂ，ｃを求めなおすたびに他の圧力計を装着するのは煩雑である。
【００７２】
そこで本実施形態では、ピラニ真空計（第１圧力計）に近接して、上述した隔膜真空計等の第２圧力計を配置する構成とした。この構成によれば、ピラニ真空計の出力がシフトした場合でも、第１圧力計に近接配置した第２圧力計で気体の圧力を測定し、その圧力測定結果を用いて換算式を再算出することにより、第１圧力計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。圧力モニタ用の第２圧力計を予め設けておくことにより、数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃを求めなおすたびに他の圧力計を装着する必要がなくなる。また第２圧力計をピラニ真空計に近接配置することにより、ピラニ真空計に作用している被測定ガスの圧力を精度よく測定することができる。またＭＥＭＳ技術を用いてピラニ真空計とともに第２圧力計を作成すれば、製造コストの増加を最小限に抑制することができる。
【００７３】
上述したように、本実施形態に係るピラニ真空計の圧力測定可能範囲は１０−２〜１０５Ｐａと広いのに対して、１個の隔膜真空計やピエゾ抵抗圧力計の圧力測定可能範囲は３〜４桁程度と狭い。そのため、１個の第２圧力計で１〜１０５Ｐａの全範囲を測定することはできない。そこで本実施形態では、１〜１０５Ｐａのうち一部の圧力範囲のみで被測定ガスの圧力Ｐを変化させ、ピラニ真空計の出力Ｖのデータを採取して、数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃを求める。この場合には、ピラニ真空計より圧力測定可能範囲が狭い１個の第２圧力計を採用すれば足りるので、製造コストを低減することができる。また、ピラニ真空計より狭い圧力範囲で気体の圧力を測定するので、換算式を算出するためのデータ採取時間を短縮することができる。
【００７４】
本願の発明者は、５０〜１０５Ｐａの範囲で被測定ガスの圧力を変化させることにより、１〜１０５Ｐａの全体に適用可能しうる数式（４）が算出されることを見出した。図１２（ｂ）に示すように、ピラニ真空計の出力は、５０〜１０３Ｐａの範囲に特徴（変極点）を有し、この範囲で非線形性が強くなっている。そのため、５０〜１０３Ｐａを含む５０〜１０５Ｐａの範囲で被測定ガスの圧力Ｐを変化させ、ピラニ真空計の出力Ｖのデータを採取して、数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃを求めることが望ましい。この場合、５０〜１０５Ｐａに圧力測定可能範囲を有する１個の第２圧力計を設ければよい。ここで求めた数式（４）は、１〜１０５Ｐａの全体について、ピラニ真空計の出力Ｖと被測定ガスの圧力Ｐとの関係を精度よく記述するものになる。この数式（４）をＰについて解けば、被測定ガスの圧力Ｐが１Ｐａ以上の場合においてピラニ真空計の出力Ｖから被測定ガスの圧力Ｐを求めるための換算式を得ることができる。
【００７５】
図１３は、換算式から求めた被測定ガス圧力の精度を確認するためのグラフである。図１３では、被測定ガス圧力の実測値を横軸にとり、換算式から求めた被測定ガス圧力の計算値を縦軸にとっている。図１３のグラフは、ピラニ真空計の圧力測定可能範囲である１０−２〜１０５Ｐａについて、換算式から求めた被測定ガス圧力の計算値と実測値とがよく一致していることを示している。したがって、ピラニ真空計の出力から気体の圧力を精度よく求めることができる。
【００７６】
（プロセスガスの圧力測定）
次に、ピラニ真空計（第１圧力計）および第２圧力計が、処理装置内に導入される被処理基板上に設けられた圧力測定装置（可搬型センサ）について説明する。
図１４は、圧力測定装置のブロック図である。圧力測定装置１８５は、複数組のピラニ真空計（第１圧力計）１０および隔膜真空計（第２圧力計）１００を備えている。ピラニ真空計１０および第２圧力計１００は、それぞれ駆動回路６５，１６５を介して、コントローラ１７０に接続されている。コントローラ１７０には、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａコンバータ１７２と、上記のように換算式を算出する演算装置（ＣＰＵ）１７４と、換算式を記録するメモリ１７６と、外部とのデータ通信を行うインターフェイス１７８とが設けられている。また、駆動回路６５，１６５やコントローラ１７０等に電源供給を行うバッテリ１８０が設けられている。
【００７７】
図１５は、基板表面実装型の圧力測定装置の概略構成図である。図１５では、処理装置内に導入される被処理基板１９０の表面に圧力測定装置１８５が搭載されて、可搬型センサが構成されている。被処理基板１９０は、処理装置において現実の処理に供される基板と同等のもので、材質はシリコンやガラス、セラミックス、化合物半導体、ＳｉＣ等であり、直径は５０〜３００ｍｍ程度に形成されている。その被処理基板１９０の表面に複数組のピラニ真空計１０および第２圧力計１００が略均等に配置され、それぞれのピラニ真空計１０および第２圧力計１００は近接配置されている。ピラニ真空計１０および第２圧力計１００は、ＭＥＭＳ技術により被処理基板１９０に直接作り込んでもよく、被処理基板１９０とは別に製作したものを被処理基板１９０に貼り付けてもよい。また被処理基板１９０の表面には、コントローラ１７０が設けられている。コントローラ１７０は、上述した駆動回路、演算装置（ＣＰＵ）およびメモリを備え、図示しないキャップで密閉封止されている。
【００７８】
図１６は回路内装型の圧力測定装置の概略構成図であり、図１６（ａ）は斜視図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図１６（ｂ）に示す可搬型センサは、上面板１９０および下面板１９４と、両者間の周縁部に配置された側壁部１９３と、これらに囲まれた収納室１９５とを備えたものである。上面板１９０および下面板１９４は、処理装置内に導入される被処理基板と同等の平面サイズに形成されている。側壁部１９３はリング状に形成され、下面板１９４に固着されている。側壁部１９３の表面と上面板１９０の裏面との間には、接着剤やＯリング等の封止部材１９２が配置されている。これにより、上面板１９０、側壁部１９３および下面板１９４で囲まれた収納室１９５が密閉封止されている。
【００７９】
上面板１９０の外面には、複数組のピラニ真空計１０および第２圧力計１００が、略均等に配置されている。収納室１９５の内部であって上面板１９０の内面には、駆動回路６５，１６５が設置されている。ピラニ真空計１０および第２圧力計１００と駆動回路６５，１６５とは、上面板１９０に形成されたコンタクトホール１９６を介して接続されている。収納室１９５の内部であって下面板１９４の内面には、演算装置１７４およびメモリ１７６を備えた半導体素子が設置されている。また下面板１９４の内面には、外部とのデータ通信を行うインターフェイス１７８が設置され、上面板１９０に形成された貫通孔１９７を介して外部に引き出されている。また下面板１９４の内面には、バッテリ１８０が搭載されている。これに加えて、下面板１９４自体をバッテリで構成してもよい。
【００８０】
次に、圧力測定装置を搭載した被処理基板（可搬型センサ）を処理装置内に導入して、処理装置内の圧力を測定する圧力測定方法につき、図１４を用いて説明する。
最初に、まず圧力測定装置１８５を搭載した被処理基板を処理装置内に導入する。次に、換算式の算出を行う。具体的には、処理装置内の被測定ガスの圧力を５０〜１０５Ｐａの範囲で変化させ、ピラニ真空計（第１圧力計）１０および第２圧力計１００による測定を行う。ここでは、圧力測定可能範囲が５０〜１０５Ｐａに設定された第２圧力計００により、被測定ガスの圧力を検出する。そして、被測定ガスの圧力に対応したピラニ真空計１０の出力データを、複数測定する。
【００８１】
次に演算装置１７４が、ピラニ真空計１０の出力データに対して数式（４）のカーブフィッティングを行う。具体的には、ピラニ真空計１０の出力データと数式（４）との誤差が最小となるように、最小二乗法等を用いて数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃを決定する。ここで決定した定数ａ，ｂ，ｃを数式（４）の逆関数に代入して、ピラニ真空計１０の出力から被処理ガスの圧力を求めるための換算式を得る。なお換算式の算出は、全てのピラニ真空計１０について個別に行う。決定した定数ａ，ｂ，ｃの値はメモリ１７６に保存する。
【００８２】
次に処理装置内で、圧力測定装置１８５を搭載した被処理基板に対して所定の処理を実施する。例えばスパッタ処理装置の場合には、処理装置内を減圧して不活性ガスを導入し高電圧を印加する。次にピラニ真空計１０により測定を行い、測定結果を演算装置１７４に出力する。演算装置１７４では、まずメモリ１７６から定数ａ，ｂ，ｃを読み出して換算式を構築する。そして、ピラニ真空計１０の出力データを換算式に代入し、被測定ガスの圧力を求める。求めた圧力はメモリ１７６に保存し、処理終了後にインターフェイス１７８を介して読み出す。また求めた直後の圧力を、インターフェイス１７８を介した無線通信で読み出すことも可能である。読み出した圧力は、処理プロセスの監視に利用する。
【００８３】
上述したようにピラニ真空計の出力は、被測定ガスの圧力が一定でも、電気抵抗体の周辺温度Ｔｗや抵抗値Ｒ等が変化した場合に変化する。そのため、換算式の再算出（数式（４）の定数ａ，ｂ，ｃの再決定）は、電気抵抗体の周辺温度Ｔｗや抵抗値Ｒ等の変化が見込まれる場合のみに行えばよい。なお、換算式の再算出を定期的（例えば、処理ロット毎）に行ってもよい。
【００８４】
なお複数の処理室で連続処理を行う処理装置では、圧力測定装置１８５を搭載した被処理基板を各処理室に流通させることが特に効果的である。圧力測定装置１８５を搭載した被処理基板は、各処理室を流通する被処理基板と同等サイズに形成されているので、各処理室を改造する必要はない。この場合には、各処理室における処理の開始前に換算式の再算出を行うことが望ましい。
【００８５】
以上に詳述したように、本実施形態に係る圧力測定装置では、ピラニ真空計および第２圧力計が、処理装置内に導入される被処理基板に設けられている構成とした。これにより、圧力測定装置を装着するため処理装置を改造する必要がなく、処理装置内の気体の圧力を簡単かつ低コストで測定することができる。また、処理装置内での処理により被処理基板に作用する気体の圧力を精度よく測定することができる。
また、被処理基板に、複数組の第１圧力計および第２圧力計が設けられている構成とした。これにより、被処理基板に作用する気体の圧力分布を簡単かつ低コストで精度よく測定することができる。
【００８６】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００８７】
例えば、被処理基板に圧力計とともに温度計を搭載して、処理中の基板温度分布を測定することも可能である。温度計として、抵抗体温度計や熱電対等を採用することが可能である。そのうち抵抗体温度計は、ＭＥＭＳ技術を用いて、ピラニ真空計や隔膜真空計とともに被処理基板上に作り込むことが可能である。また抵抗体温度計として、ピラニ真空計の温度補償体を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態に係るピラニ真空計の使用形態の説明図である。
【図２】実施形態に係るピラニ真空計の分解斜視図である。
【図３】センサ部の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線におけるセンサ部の断面図である。
【図５】ピラニ真空計のブリッジ回路図である。
【図６】ピラニ真空計のセンサ部の製造工程図である。
【図７】ピラニ真空計のセンサ部の製造工程図である。
【図８】ピラニ真空計のセンサ部の製造工程図である。
【図９】ピラニ真空計のセンサ部の製造工程図である。
【図１０】隔膜真空計の側面断面図である。
【図１１】ピエゾ抵抗圧力計の側面断面図である。
【図１２】被測定ガスの圧力（横軸）とピラニ真空計の出力（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１３】換算式から求めた被測定ガス圧力の精度を確認するためのグラフである。
【図１４】圧力測定装置のブロック図である。
【図１５】基板表面実装型の圧力測定装置の概略構成図である。
【図１６】回路内装型の圧力測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…ピラニ真空計（第１圧力計）  ２２…基板  ２４…貫通孔（穴部）  ３２…浮膜  ３４…第１連結膜（連結膜）  ３６…周辺膜  ３９…溝部  ４０…電気抵抗体  ５０…温度補償体  １７４…演算装置  １８５…圧力測定装置  １９０…被処理基板  １００…第２圧力計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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