(57)【要約】  発明は、圧力トランスデューサとしてのダイヤフラム（２）を用いて真空圧を測定するための容量性ダイヤフラム圧力測定セル（２０）を含有する測定セル構成（１００）に関し、測定セル構成は、温度センサとして働く構成要素が熱転送域（１３）を介して第１の筐体本体に熱的に接するようにダイヤフラム圧力測定セル（２０）に対して位置決めされるプリント回路基板（１０）を備える。別の電子部品がマイクロチップ（１２）として設計され、マイクロチップは、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）およびキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）とともにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含有し、デジタル信号プロセッサは時間測定法を用いて動作する。温度デジタルコンバータおよびキャパシタンスデジタルコンバータは、温度についての参照抵抗器（Ｒref）およびキャパシタンス（Ｃx）についての参照キャパシタ（Ｃref）と比較したダイヤフラム圧力測定セル（２０）の温度（Ｔx）およびキャパシタンス（Ｃx）を確定し、当該抵抗器およびキャパシタはプリント回路基板上に配置される。キャパシタンスは、ダイヤフラム（２）の変形に依存して、測定すべき圧力についての測定値を形成する。温度補正された圧力信号は、相関手段を用いて２つの測定された信号から導出され、当該測定された信号は予め較正プロセスから確定されており、圧力信号は、信号出力（１６）において圧力信号ｐ＝ｆ（Ｃx，Ｔeff）として出力されて、さらに処理される。このように、測定精度が高く迅速な圧力測定が可能になる。
2016504582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力トランスデューサとしてのダイヤフラム（２）を用いて真空を測定するための容量性ダイヤフラム圧力測定セル（２０）を備える測定セル構成（１００）を用いた真空圧測定のための方法であって、第１の筐体本体（１）は、参照真空空間（２５）が間に形成されるように、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム（２）の一方側に配置され、接合手段（３′）によって端縁領域で封止し、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム（２）の他方側に、測定真空空間（２６）が間に形成されるように別の筐体本体（４）が配置されて、接合手段（３）によって端縁領域で封止し、第２の筐体本体（４）は開口（２７）を備え、開口に接続手段（５）が配置されて、測定すべき媒体との測定真空空間（２６）の連通接続のために接合手段によって封止し、参照真空空間（２５）の内部で、少なくともダイヤフラム（２）の表面の少なくとも一部と反対に位置する少なくとも第１の筐体本体（１）の表面の少なくとも一部とが電気的に導通するように設計され、かつ電気キャパシタンス（Ｃx）の形成のためにキャパシタ電極（７，７′）を形成し、測定セル構成（１００）は、電子部品（１２，１４，Ｒref，Ｃref）を装備したプリント回路基板（１０）を備え、前記電子部品の少なくとも１つは温度センサとして働き、プリント回路基板（１０）はダイヤフラム圧力測定セル（２０）のキャパシタ電極（７，７′）に電気的に接続され、
プリント回路基板（１０）は、温度センサとして働く構成要素が熱転送域（１３）を介して第１の筐体本体に熱的に接するようにダイヤフラム圧力測定セル（２０）に対して位置決めされ、別の電子部品は、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）およびキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）とともにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含有するマイクロチップ（１２）として設計され、これは時間測定法を用いて動作し、前記温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）および前記キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）は、プリント回路基板に配置されている温度についての参照抵抗器（Ｒref）およびダイヤフラム（２）の変形に依存して測定すべき圧力の尺度を形成するキャパシタンス（Ｃx）についての参照キャパシタ（Ｃref）と比較してダイヤフラム圧力測定セル（２０）の温度（Ｔx）およびキャパシタンス（Ｃx）を計測し、温度補正された圧力信号は、較正プロセスから予め定められている２つの測定された信号から相関手段を用いて導出され、前記温度補正された圧力信号は、信号出力（１６）において圧力信号ｐ＝ｆ（Ｃx，Ｔeff）として与えられてさらに処理されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
較正を介して温度補正のためにおよび圧力信号のために定められた値は、マイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
較正を介して温度補正のためにおよび圧力信号のために定められた値は、マイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）およびＰeff＝ｆ（Ｃx）として記憶されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
較正を介して温度補正のために定められた値はマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶され、圧力信号のために定められた値はマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）およびＰeff＝ｆ（Ｃx）として記憶されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
較正を介して圧力信号のために定められた値はマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶され、較正を介して温度補正のために定められた値はマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）として記憶されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）によって測定されるダイヤフラム圧力測定セル（２０）の測定キャパシタンス（Ｃx）から、および温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）によって測定される測定温度（Ｔx）から導出される圧力信号は、同じマイクロチップ（１２）内のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって相関手段に接続され、信号出力（１６）で圧力信号として与えられることを特徴とする、請求項１から５の１項に記載の方法。
【請求項７】
各々のダイヤフラム圧力測定セル（２０）毎に、測定された温度値の補正および圧力信号の計測のための較正値が別個に定められ、マイクロチップ（１２）のメモリ（メモリ）に記憶されることを特徴とする、請求項１から６の１項に記載の方法。
【請求項８】
抵抗器素子が温度センサに用いられることを特徴とする、請求項１から７の１項に記載の方法。
【請求項９】
熱転送域（１３）を介してダイヤフラム圧力測定セル（２０）に熱的に接するマイクロチップ自体を温度センサに用いることを特徴とする、請求項１から８の１項に記載の方法。
【請求項１０】
プリント回路基板に空洞が設計され、その上に、参照キャパシタ（Ｃref）がその接続端においてのみプリント回路基板に接するように設置されることを特徴とする、請求項１から９の１項に記載の方法。
【請求項１１】
マイクロチップ（１２）内の測定期間は８ｍｓ未満、特に１ｍｓ未満に調節されることを特徴とする、請求項１から１０の１項に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも第１の筐体本体（１）の少なくとも一部および／またはダイヤフラム（２）は誘電体材料から形成され、それらは対向面にキャパシタ電極（７，７′）を装備され、前記キャパシタ電極は導電層から形成されることを特徴とする、請求項１から１１の１項に記載の方法。
【請求項１３】
誘電体材料は酸化アルミニウムセラミックとして形成され、好ましくは第１の筐体本体（１）、ダイヤフラム（２）、および第２の筐体本体（４）は前記セラミックから形成され、好ましくは両方の筐体本体（１，４）は板状に設計されることを特徴とする、請求項１から１２の１項に記載の方法。
【請求項１４】
測定された圧力信号および／または温度信号は、測定された信号の品質を増すために、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いてマイクロチップ（１２）内で少なくとも１つの他のアルゴリズムによって処理され、前記測定された圧力信号および／または温度信号は、信号出力（１６）で与えられる圧力信号の品質を増すために圧力信号と相関され、好ましくはアルゴリズムの少なくとも１つは信号フィルタアルゴリズムとして設計されることを特徴とする、請求項１から１３の１項に記載の方法。
【請求項１５】
測定セル構成（１００）は、好ましくは静的膨張の方法を用いる真空測定セルの較正のための参照測定構成として用いられることを特徴とする、請求項１から１４の１項に記載の方法。
【請求項１６】
２つの真空チャンバ（３０，３１）が測定セルの較正のための方法に用いられ、前記真空チャンバは、中間に接続されるアパーチャ（３４）および弁（３６）を有するライン（３７）を介して互いに接続され、各々の真空チャンバ（３０，３１）毎に測定セル構成（２０）自体が参照測定配置として用いられ、前記参照測定配置は好ましくは、信号処理ユニット（２００）と時間同期されて動作されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
測定セル構成（１００）は、真空プロセスシステム中の気体圧の調節のための気体圧制御系において用いられることを特徴とする、請求項１から１３の１項に記載の方法。
【請求項１８】
圧力トランスデューサとしてのダイヤフラム（２）を用いて真空を測定するための容量性ダイヤフラム圧力測定セル（２０）を備える測定セル構成（１００）であって、第１の筐体本体（１）は、参照真空空間（２５）が間に形成されるように、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム（２）の一方側に配置され、接合手段（３′）によって端縁領域で封止し、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム（２）の他方側に、測定真空空間（２６）が間に形成されるように別の筐体本体（４）が配置されて、接合手段（３）によって端縁領域で封止し、第２の筐体本体（４）は開口（２７）を備え、開口に接続手段（５）が配置されて、測定すべき媒体との測定真空空間（２６）の連通接続のために接合手段によって封止し、参照真空空間（２５）の内部で、少なくともダイヤフラム（２）の表面の少なくとも一部と反対に位置する少なくとも第１の筐体本体（１）の表面の少なくとも一部とが電気的に導通するように設計され、かつ電気キャパシタンス（Ｃx）の形成のためにキャパシタ電極（７，７′）を形成し、測定セル構成（１００）は、電子部品（１２，１４，Ｒref，Ｃref）を装備したプリント回路基板（１０）を備え、前記電子部品の少なくとも１つは温度センサとして働き、プリント回路基板（１０）はダイヤフラム圧力測定セル（２０）のキャパシタ電極（７，７′）に電気的に接続され、
プリント回路基板（１０）は、温度センサとして働く構成要素が熱転送域（１３）を介して第１の筐体本体に熱的に接するようにダイヤフラム圧力測定セル（２０）に対して位置決めされ、別の電子部品は、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）およびキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）とともにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含有するマイクロチップ（１２）として設計され、これは時間測定法を用いて動作し、前記温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）および前記キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）は、プリント回路基板に配置されている温度についての参照抵抗器（Ｒref）およびダイヤフラム（２）の変形に依存して測定すべき圧力の尺度を形成するキャパシタンス（Ｃx）についての参照キャパシタ（Ｃref）と比較してダイヤフラム圧力測定セル（２０）の温度（Ｔx）およびキャパシタンス（Ｃx）を計測し、温度補正された圧力信号は、較正プロセスから予め定められている２つの測定された信号から相関手段を用いて導出され、前記温度補正された圧力信号は、信号出力（１６）で圧力信号ｐ＝ｆ（Ｃx，Ｔeff）として与えられてさらに処理されることを特徴とする、測定セル構成（１００）。
【請求項１９】
キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）によって測定されるダイヤフラム圧力測定セル（２０）の測定キャパシタンス（Ｃx）から、および温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）によって測定される測定温度（Ｔx）から導出される圧力信号は、同じマイクロチップ（１２）内のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって相関手段に接続され、信号出力（１６）で圧力信号として与えられることを特徴とする、請求項１５に記載の測定セル構成（１００）。
【請求項２０】
各々のダイヤフラム圧力測定セル（２０）毎に、測定された温度値の補正および圧力信号の計測のための較正値が別個に定められ、マイクロチップ（１２）のメモリ（メモリ）に記憶されることを特徴とする、請求項１４から１５の１項に記載の測定セル構成（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、特許請求項１のプリアンブルに従う測定セル構成を用いて圧力を測定するための方法と、請求項１８に従うこの目的のための構成とに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄いダイヤフラムを加圧し、結果的に生じる撓みを測定することによって圧力および圧力差を測定することが公知である。そのようなダイヤフラムの撓みを測定するための公知の好適な方法は、可変電気キャパシタンスとしてダイヤフラム構成を設計することであり、この場合、電子測定機器を介して、圧力の変化と相関するキャパシタンスの変化を公知の態様で評価する。キャパシタンスは、薄い可撓性のダイヤフラム表面を本体の別の表面から僅かに間隔を空けて位置決めすることによって形成され、２つの対向面は電気的に導通するように形成される。ダイヤフラムと本体とが電気的に非導通の誘電体材料から作られる場合、表面はたとえば、キャパシタ電極を形成する電気コーティングで被覆される。ダイヤフラムおよび／または本体自体を導電性材料から作ることができ、表面はここでもキャパシタ電極を形成する。ダイヤフラムを加圧することにより、２つの電極同士の間の距離が撓みによって変化し、構成の評価可能なキャパシタンスの変化を与える。この種類のセンサは、たとえばシリコンから大量に生産される。平面ベース本体およびダイヤフラムの両方ともが、しばしばこの関連でシリコン材料から全て作られる。たとえばガラス系シリコンなど、組合せられた材料組成を有する実施形態も存在する。このように、センサを費用対効果よく生産することができる。この種類の圧力センサは通常、約１０-1ｍｂａｒ〜数バールまでの範囲のより高い圧力範囲にのみ適用可能である。高い分解能および１０-1ｍｂａｒよりも低い圧力は、シリコン材料ではもはや不可能である。この種類のセンサは典型的な真空適用例には適していない。異なる真空プロセスを制御するためには、真空中での圧力の測定はしばしば、大気圧と１０-6ｍｂａｒとの間で行なわれる。そのような測定は、真空圧測定の高い分解能および再現性とともに高い感度を要件とするが、それは、高圧測定セルのセットアップとは全く異なる特別に設計された測定セルしか可能でない。
【０００３】
Ａｌ2Ｏ3などの耐食材料からなる容量性ダイヤフラム圧力測定セルは、真空圧測定に特に好適である。（本願の一体部分である）ＥＰ１０７０２３９Ｂ１には容量性真空測定セルが記載され、これは実質的に完全にセラミックから構築され、そのため大いに耐食性である。高精度で１０-6ｍｂａｒまでの非常に低い圧力を測定できるためには、たとえば＜２５０μｍの厚みの、セラミック筐体内部に張力なしにかつ対称に配置される非常に薄いセラミックダイヤフラムを用いる。キャパシタ電極同士の間またはダイヤフラム面と筐体本体の表面との間の距離は好ましくは、それぞれ２〜５０μｍの範囲にある。そのようなダイヤフラム圧力測定セルの直径は好ましくは５〜８０ｍｍの範囲にある。こうして形成されかつそのようなダイヤフラム圧力測定セルについて測定すべきキャパシタンスは１０ｐＦ〜３２ｐＦの範囲にある。これに関連して、測定される容量（capacitive）は測定すべき圧力の尺度となる。当該キャパシタンスは、圧力に依存するダイヤフラムの撓みに応じて変化し、これによりダイヤフラムに存在する圧力を同定することができる。キャパシタンスの測定は非常に精密に行なう必要があり、そのような小さなキャパシタンス値については全く容易ではない。現行技術に従うと、小さな干渉しやすいキャパシタンスは、シグマ−デルタキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）を用いて容易にデジタル化される。この目的のために必要な電子アセンブリは、ダイヤフラム圧力測定セルの背後にある小さなプリント回路基板上に配置され、配線を介して測定セルのキャパシタ電極に接続される。デジタル化された信号は、マイクロプロセッサを備えかつ別のプリント回路基板上に配置される別の電子アセンブリ内で後で処理されかつ較正される。その結果、真空を測定するためのそのような測定セル構成は、容量性ダイヤフラム圧力測定セルと、そこに配置される信号処理のための電子アセンブリとを備える。当該測定セル構成は、測定すべき気体媒体を含有する、真空容器または真空パイプラインなどの、測定すべき真空構成要素に通常の態様で接続される。
【０００４】
センサの測定すべき値を読出すために、小さなキャパシタンスの測定が多様に用いられる。しかしながら、そのような小さなキャパシタンスの精密な測定は全く容易ではない。Baxterの書籍（Larry K. Baxter, Capacitive Sensors, IEEE Press, NJ 1997）に、多数の可能な回路構成が示される。主に、当該回路構成は、測定信号を直接に同じように処理できるように、測定量に対して可能な限り線形の相関が発生するように設計された。
【０００５】
回路構成はこれまで根本的に変化しておらず、いくつかの興味深い付加的な解決策を作り出したのは集積の機会のみである。たとえば、アナログ装置は、電荷計量機（charge weighing machine）を集積回路構成のそれらのＣＤＣシリーズ内のデルタ−シグマコンバータと組合せて、ＡＤ７７４５と名付けられたマイクロチップなどの非常に強力なマイクロチップを開発した。当該集積化解決策の大きな利点は、温度補償についての問題を低減し、かつチップ筐体内部の極めて重要な素子の大部分のより良好な遮蔽を可能にすることができる可能性である。
【０００６】
キャパシタンスを測定するさらなるオプションはキャパシタの充電時間を測定することであり、これは、原則的に非常に容易に実現することができる。これに関連して、測定すべきキャパシタは通常、たとえば定電流源を介してまたは充電抵抗器を介して電流で充電される。充電に必要な電圧、電流、および時間が測定され、これらからキャパシタンスが決定される。小さなキャパシタンスについては、非常に小さな電流および非常に短い測定時間の測定との関連において問題が発生する。Wheatstoneに基づいてキャパシタンスをブリッジ開路で測定することもできる。このための人気のある例は、整流器としてダイオードアレイを用いる測定回路である。そのような回路構成では、振幅安定化正弦波源を用いる。当該正弦波源は、たとえば、振幅安定化ウィーン発振器であることができる。加えて、整流器の比較的大きな温度係数をこれに関連して考慮する必要がある。そのような回路構成の概念は複雑な回路技術に繋がってしまう。
【０００７】
容量性ダイヤフラム圧力測定セルは正確な圧力計測のために真空プロセスで用いられる。そのような真空プロセスは、コーティングプロセス、エッチングプロセス、加工対象物の熱処理などの幅広いプロセスを備える。これらのプロセスはしばしば、プロセス内で必要な、反応性気体として活性であるまたは不活性ガスとしても、その両方である、支援ガス（supporting gas）を用いて動作される。これに関連して、真空系には圧力制御系またはフロー制御系を介して気体が供給される。この場合、容量性ダイヤフラム圧力測定セルは制御系のための圧力センサとして働くことができる。精密なプロセス制御のためには、ダイヤフラム圧力測定セルが可能な限り精密に測定し、しかし特に高速にも測定する必要がある。
【０００８】
そのようなダイヤフラム圧力測定セルの別の重要な適用例は、ピラニ型、ペニング型、ダイヤフラム圧力測定セルなどの幅広い設計の高真空圧測定セルの較正でもある。この場合、ダイヤフラム圧力測定セルは、たとえば、比較測定値を用いて較正すべき測定セルとの比較のための参照圧力測定セルとして働くことができる。重要な人気のある方法は、静的膨張（static expansion）法としても公知になったものであり、これは書籍「Wutz, Handbuch Vakuumtechnik」（10. Auflage, Karl Jousten (Hrsg.), Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0695-6）により詳細に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
較正装置における参照圧力測定セルとしての容量性ダイヤフラム圧力測定セルの適用例のためには、特に可能な限り高精度で圧力変化の際の有効な実際の圧力値を記録できるためには、測定精度に加えて高い測定速度も重要である。参照圧力測定セルの測定精度に対する温度の影響も重要であり、可能な限り良好にこれを制御する必要がある。
【００１０】
これまで公知のダイヤフラム圧力測定セル構成は、この事項に関しては速度が遅く、測定時間は８ｍｓよりも長く、または３０ｍｓよりも長くすらある。特に５〜２２０℃のより大きな温度範囲については、測定される値の０．１５％〜０．４％の達成可能な測定精度ではしばしば不十分でもある。測定すべき測定範囲またはダイヤフラム圧力測定セルの測定可能なキャパシタンスはそれぞれ、測定電子部品のための公知のマイクロチップの使用（たとえばＡＤ７７４５のための２１ｐＦ）によって限定される。このことは生産範囲を限定するか、または対応の歩留りを劇的に最小化し、こうして生産コストを増大させてしまう。
【００１１】
したがって、本発明の目的は現行技術の欠点を排除することである。特に、本発明は、ダイヤフラム圧力測定セル構成の測定速度を大幅に上昇させるという課題を設定する。測定精度および再現性ならびに測定セルの安定性は、特に、ダイヤフラム圧力測定セル構成の温度挙動に関して改善される。さらに、測定セル構成は経済的に生産可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明に従う課題は、請求項１に従う測定セル構成を用いた真空圧の測定のための方法によって、および請求項１８に記載の測定セル構成によって、解決される。従属特許請求項は発明のさらなる有利な実施形態に関する。
【００１３】
測定セル構成を用いて真空圧を測定するための発明に従う方法は、圧力トランスデューサとしてのダイヤフラムを用いて真空を測定するための容量性ダイヤフラム圧力測定セルを備え、第１の筐体本体は、参照真空空間が間に形成されるように、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラムの一方側に配置され、接合手段によって端縁領域で封止し、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラムの他方側に、測定真空空間が間に形成されるように別の筐体本体が配置されて、接合手段によって端縁領域で封止し、第２の筐体本体は開口を備え、開口に接続手段が配置されて、測定すべき媒体との測定真空空間の連通接続のために接合手段によって封止し、参照真空空間の内部で、少なくともダイヤフラムの表面の少なくとも一部と反対に位置する少なくとも第１の筐体本体の表面の少なくとも一部とが電気的に導通するように設計され、かつ電気キャパシタンス（Ｃx）の形成のためにキャパシタ電極を形成し、測定セル構成は、電子部品を装備したプリント回路基板（１０）を備え、当該電子部品の少なくとも１つは温度センサとして働き、プリント回路基板はダイヤフラム圧力測定セルのキャパシタ電極に電気的に接続され、プリント回路基板は、温度センサとして働く構成要素が熱転送域を介して第１の筐体本体に熱的に接するようにダイヤフラム圧力測定セルに対して位置決めされ、別の電子部品は、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）およびキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）とともにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含有するマイクロチップとして設計され、これは時間測定法を用いて動作し、当該温度デジタルコンバータおよび当該キャパシタンスデジタルコンバータは、プリント回路基板に配置されている温度についての参照抵抗器（Ｒref）およびダイヤフラムの変形に依存して測定すべき圧力の尺度を形成するキャパシタンス（Ｃx）についての参照キャパシタ（Ｃref）と比較してダイヤフラム圧力測定セルの温度（Ｔx）およびキャパシタンス（Ｃx）を計測し、温度補正された圧力信号は、較正プロセスから予め定められている２つの測定された信号から相関手段を用いて導出され、当該温度補正された圧力信号は、信号出力で圧力信号ｐ＝ｆ（Ｃx，Ｔeff）として与えられてさらに処理される。
【００１４】
較正を介して温度補正および／または圧力信号について計測された値は、メモリ中に表として、しかし数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）および／またはＰeff＝ｆ（Ｃx）としても、記憶されることができる。特に圧力信号のためには数学関数の使用が好ましい。温度補正および圧力信号の計測の値の両方のために数学関数を用いることが特に有利である。実際の圧力信号の計測のためのこの較正プロセスでは、圧力信号に加えて、計測される温度の乖離の補正値は、測定すべき圧力範囲にわたってかつダイヤフラム測定セルが露出されるそれぞれの温度範囲にわたって当該圧力信号が補正されるように重畳される。較正プロセスは各々単一の測定セル毎に個別に行なわれ、温度補正についての計測された値および調節された圧力信号は、ダイヤフラム圧力測定セルに属する電子アセンブリのメモリに記憶される。当該電子アセンブリはダイヤフラム圧力測定セルのすぐ背後に取付けられ、プリント回路基板上に配置される。マイクロチップがこのプリント回路基板上に位置し、キャパシタンス測定を含む信号処理全体を行なう。さらに、プリント回路基板上には、キャパシタンス測定のために参照キャパシタ（Ｃref）が配置されてマイクロチップに接続され、温度測定のために参照抵抗器（Ｒref）が配置されてマイクロチップに接続される。ダイヤフラム圧力測定セルにおいて温度を測定するために別個の温度センサを設計することができる。当該センサは、ダイヤフラム圧力測定セルに熱的に接するように配置される。しかしながら、当該温度センサなしに働くことおよびすべてのその他の機能以外に温度センサ自体としてマイクロチップを用いること、ならびにこれがダイヤフラム圧力測定セルに接するように当該マイクロチップを位置決めすることが特に有利である。これにより、特に精密な温度測定が可能になる。
【００１５】
ダイヤフラムおよび第１の筐体本体は、金属などの導電性材料から完全にまたは部分的になることができる。しかしながら、当該ダイヤフラムおよび第１の筐体本体を、少なくとも部分的に、好ましくは全体的に誘電材料から作ることが好ましいことが明らかである。この目的のためには酸化アルミニウムが特に好適である。この場合、電極は、ダイヤフラムの表面におよび反対に位置する第１の筐体本体の表面に導電層として取付けられる。これに関連して、第２の筐体本体も第１の筐体本体と同じ材料からなり、かつ当該筐体本体が、たとえば円板状などの板状に設計されることも有利である。ダイヤフラム圧力測定セルは可能な限り対称に構築されることも必要である。
【００１６】
真空圧を測定するためのそのような方法の使用により、８ｍｓを下回る、特に１ｍｓを下回りかつ５００μｓまでですらある、大幅により高速の測定時間またはサイクル時間を達成することができる。
【００１７】
測定可能なキャパシタンス範囲が大幅に拡張され、ここでは、０．１ｐＦ〜５０ｐＦ、および０．１ｐＦ〜１０００ｐＦ（１ｎＦ）、またはそれすら上回る範囲にある。
【００１８】
たとえば−４０℃〜４５０℃などの大きな温度範囲にもわたって０．１％Ｆ．Ｓ．（フルスケール）を下回る誤差を達成できるように、温度補償および線形化の向上を向上させることができる。
【００１９】
測定セル構成の要件は、圧力および温度に関する実際的な適用例または取扱いのために実質的に簡略化される。
【００２０】
真空圧の高速の同定は多くの圧力測定適用例には非常に有利であり、より精密なプロセス制御を可能にする。
【００２１】
たとえば、測定セル構成を、特に統計的膨張の方法に従う真空測定セルの較正のための参照測定セル構成として有利に用いることができる。これに関連して、較正プロセスのために比較すべき圧力値の測定を可能な限り同時に行なうことができ、これによりより高い較正精度を達成することが重要である。
【００２２】
真空プロセスシステム中での圧力測定は特に重要な適用例の分野である。これらのシステムでは、圧力測定セルをプロセスの監視のために圧力制御系において用いる。圧力制御系がプロセスにおいて精密な結果を達成するために、プロセス圧力の高速の圧力計測が非常に重要である。これに関連して、典型的なプロセスは、コーティングプロセス、エッチングプロセス、熱真空処理などである。一方では、真空の全圧を計測する必要があり、他方では、加えて、プロセス制御に適切に用いられる好適なプロセスガスをしばしば用いるまたは導入する。そのようなプロセスで、特にプラズマプロセスで、しかしＣＶＤプロセス（化学気相成長）およびその他でも、アルゴンなどの不活性ガスに加えて、プロセスの間に変換される反応性ガスも用いる。これに関連して、加わる反応性ガスはいくぶん消費され、たとえばコーティングの中など、最終製品の中に一体化すらされる。本発明に従う圧力測定セルを用いた、加わる気体の気体圧の高速の計測により、堆積される層のより精密な組成またはより精密なエッチング構造などの実質的により精密な結果を達成することを可能にする真空プロセスのための気体制御系を実現することができる。その際に、気体の無駄も低減することができ、コストを削減することができる。この適用例は半導体業界にとっては特に重要である。
【００２３】
ここで発明を図によって概略的にかつ例示的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明に従う、容量性ダイヤフラム圧力測定セルおよび信号処理のための電子回路構成を有する測定セル構成を概略的に断面で示す図である。
【図２ａ】重要な電子部品を配置したプリント回路基板の構成を有する、外部温度センサが配置されてダイヤフラム圧力測定セルに熱的に接する容量性ダイヤフラム圧力測定セルを詳細に概略的にかつ断面で示す図である。
【図２ｂ】温度センサがダイヤフラム圧力測定セルに熱的に接するように温度センサとしてのマイクロチップがプリント回路基板上に配置されかつ参照キャパシタがプリント回路基板の底部に配置された、図２ａに従う容量性ダイヤフラム圧力測定セルを詳細に概略的にかつ断面で示す図である。
【図２ｃ】温度センサがダイヤフラム圧力測定セルに熱的に接するように温度センサとしてのマイクロチップがプリント回路基板上に配置されかつ参照キャパシタがプリント回路基板の上側に配置される、図２ａに従う容量性ダイヤフラム圧力測定セルを詳細に概略的にかつ断面で示す図である。
【図３】たとえば同期化された動作での信号処理のための２つの測定セル構成の回路構成のための方式を概略的に示す図である。
【図４】静的膨張の方法に従う、圧力計測または較正のための適用例の際の、図３に従う信号処理のための２つの測定セル構成の動作のための方式を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
高い測定速度を可能にする、真空圧の高速の測定のための本発明に従う測定セル構成１００の基本構造を図１に概略的に示す。
【００２６】
測定セル構成１００は、測定セル構成１００の圧力信号を処理するためのすべての必要な電子部品１２，１４を有する容量性測定セル構成２０を備え、当該測定セル構成１００は、容量性測定セル構成２０に関して特別な構成に配置され、こうしてインターフェイス１６で高い測定速度で精密な補正された圧力信号を与えられるようにする。当該測定セル構成１００は筐体内部に位置し、真空プロセスでの真空圧または気体圧の測定のために真空ラインおよび真空チャンバに公知の態様で配置することができる構成要素を形成する。たとえば、インターフェイスＩ／Ｆとして設計されるプラグ接続を介して、インターフェイス１６で、測定すべき実際の圧力に高精密に等しい処理済圧力信号が転送される。当該信号を後でたとえば信号処理ユニット２００に転送することができ、これは、信号を、たとえば図３に示されるような処理すべきさらなるプロセスに依存した別の所望の処理可能な形態に変換する。当該さらなる処理済信号を、データ処理のためのより高レベルのシステム３００に最終的に転送することができる。
【００２７】
非同期動作の間、すなわち測定セルユニットがそれら自身の時間およびレートについてのデータを提供する間、信号処理ユニット２００は、リアルタイムクロックによって生成される集合的なタイムスタンプを有するようにデータの処理を可能にする。並列の態様で受信されるデータは、信号処理ユニットにより、データが記憶されかつ評価されるデータ処理システム３００に後で順次の態様でデータを転送するための好適なデータファイル形式に変換される。同期動作の際は、測定セル構成は信号処理ユニット２００によってトリガされ、これによりデータ収集が同時に発生することができる。さらに、データ処理ユニットはコンピュータへの好適なデータ転送を可能にし、この場合、データは、記憶および分析、または評価もされることができる。
【００２８】
測定セル構成１００の電子部品１２，１４は、ダイヤフラム圧力測定セル２０のできるだけ近くに、好ましくは測定開口２７の反対を意味するすぐ背後に位置決めされる。接続経路が短いと、電子アセンブリへの供給ラインの寄生キャパシタンスを低くすることができ、ダイヤフラム圧力測定セル２０の筐体１，４への熱的リンクが可能になる。このように、測定すべき高い分解能のための容量性ダイヤフラム圧力測定セル２０の非常に小さいキャパシタンスＣxおよびキャパシタンスの変化をまず精密に集めて評価することができる。ここで、熱的リンクは、さらなる補正のために構成の温度挙動を同定できるようにするが、それら自身の間でのおよび測定セルとの、加わる構成要素の温度同期性も保証する。
【００２９】
この目的のため、少なくともすべての活性の構成要素が、ダイヤフラム圧力測定セルのすぐ隣にまたは好ましくは背後に配置される単一の小さなプリント回路基板１０に配置される。プリント回路基板は接続手段６，６′を備え、接続手段は、ダイヤフラム圧力測定セル２０のキャパシタ電極７，７′をプリント回路基板１０上のマイクロチップ１２に接続する。ダイヤフラム圧力測定セル２０の温度を測定するために、温度センサ１４をプリント回路基板１０上に設けることができる。そのような温度センサ１４に特に好適なのは、Ｐｔ１０００またはＰｔ１００の種類などの白金の抵抗器である。この場合、温度センサ１４は、プリント回路基板１０とともに、当該温度センサ１４がダイヤフラム圧力測定セル２０に接しかつ良好な熱転送のために熱転送域１３が形成されるように、配置される。熱伝導性ペースト、シリコーンパッドなどの付加的な熱転送手段をこの区域に配置することができる。しかしながら、外部温度センサ１４の代わりに、マイクロチップ１２自体を温度測定のために好ましくは用い、この場合、マイクロチップ１２自体は、温度測定のためにダイヤフラム圧力測定セル２０に直接に接して配置される。この場合、プリント回路基板１０上の接続線を有する外部温度センサ１４は必要ない。というのも、マイクロチップ１２内の温度感知構成要素は、マイクロチップ中に記憶されるソフトウェアの適切なプログラミングによってこの作業を引受けるからである。このように、温度測定の、およびしたがって補正された圧力信号の、精度をさらに増すことができる。さらに、構成がさらに簡略化される。
【００３０】
マイクロチップ１２はＣＤＣ（キャパシタンスデジタルコンバータ）を備え、これは、放電時間測定法に従ってダイヤフラム圧力測定セル２０の圧力依存キャパシタンスＣxを測定し、当該圧力依存キャパシタンスＣxをマイクロチップ１２内でのさらなる処理のためにデジタル信号に精密に変換する。さらに、マイクロチップ１２はＴＤＣ（温度デジタルコンバータ）を備え、これはダイヤフラム圧力測定セル２０における測定温度Ｔxをマイクロチップ１２内でのさらなる処理のためにデジタル信号に精密に変換し、この場合、温度測定は、外部温度センサ１４によってまたは好ましくは温度センサとして働くマイクロチップ１２自体によって、行なわれる。マイクロチップはＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）およびデータ記憶装置としてのメモリも備える。ＤＳＰは、測定された温度信号およびキャパシタンス信号を予め設定されたプログラムに従って処理し、これにより当該信号は、以前に計測された較正データに従ってかつ付加的な補正アルゴリズムの使用の下で、精密な圧力信号に処理される。キャパシタンス測定の自身の適合の原則に従う補正に加えて、温度と測定された圧力依存キャパシタンスとの両方のための較正プロセスの際に具体的に計測される各々の単一のダイヤフラム圧力測定セル２０毎の値に応じて、重畳補正が行なわれる。ＤＳＰの動作のためのソフトウェアおよびダイヤフラム圧力測定セル２０の較正データがメモリに記憶される。外部との通信は入出力インターフェイスＩ／Ｏによって実現される。すべてのこれらの素子が１つの単一のマイクロチップ１２に集積されて配置されることが重要である。参照抵抗器Ｒrefおよび参照キャパシタＣrefはプリント回路基板１０に付加的に配置され、これらは両者とも可能な限り直接にマイクロチップに接続されて、マイクロチップ１２をダイヤフラム圧力測定セル２０の温度値およびキャパシタンス値の計測に供する。これらの２つの構成要素は高品質であり正確な値を有する必要があり、かつマイクロチップ１２自体の上に集積化することができない。参照キャパシタＣrefにとって特に特定的に重要である良好な長期にわたる安定性を保証するためには、これらの２つの構成要素をプリント回路基板に注意深く搭載する必要もある。このように、測定セル構成１００の、特に容量性ダイヤフラム圧力測定セル２０の複雑な温度挙動も考慮して、所望の高速の測定サイクルを達成することができ、これにより、測定すべき広い圧力範囲にわたる精密な圧力信号を同時に可能化し、これは、測定すべき真空圧に、対応して精密に相関する。
【００３１】
図２ａから図２ｃは、好ましいダイヤフラム圧力測定セル２０をより詳細に例示的に、概略的に、かつ断面で示し、ここでは電子部品を備えるプリント回路基板の異なる配置が示される。
【００３２】
好ましい容量性ダイヤフラム圧力測定セル２０は、ダイヤフラムの周りに実質的に完全に対称に配置されて構築される。第１の筐体本体１は好ましくは板状に設計され、かつ端縁領域でダイヤフラムに対して２μｍ〜５０μｍの距離をあけて封止するように配置される。それによって形成される空間は参照真空空間２５を囲む。２つの区域の間の距離は通常、搭載の際に封止材料３によって、または片方のもしくは両方の本体に形成されかつダイヤフラムの端縁と筐体の端縁との間に位置する段差のある端縁によって、直接に調節される。同じ態様で、第２の筐体本体４によって測定真空空間２６が反対側のダイヤフラム部位に形成され、当該測定真空空間２６は、第２の筐体本体４中の測定開口２７を介して接続手段５，２７によって測定すべき媒体についてアクセス可能である。接続手段は、接続線を有するノズル５としてまたは測定供給ライン２７′を形成する管として設計することができ、接続手段を介して第２の筐体本体４で封止されて接続される。２つの筐体本体１，４およびダイヤフラム２は好ましくはＡｌ2Ｏ3からなる。参照真空空間２５内部の高品質の長期にわたって安定した真空を維持するために、第１の筐体本体１によってゲッター空間８が有利に配置され、当該ゲッター空間８はゲッター８′を備え、参照真空空間２５に接続される。
【００３３】
たとえば外径が３８ｍｍでありかつ自由ダイヤフラム内径が３０ｍｍである典型的なダイヤフラム圧力測定セル２０については、距離３は約２〜５０μｍ、好ましくは８〜３７μｍである。これに関連して、第１の筐体本体１は、たとえば厚みが５ｍｍであり、第２の筐体本体４は、たとえば厚みが５ｍｍである。第２の筐体本体４は好ましくは、深さが約０．５ｍｍの、好ましくは段差の形成のために周において内側に位置して測定真空空間２６を拡大する空洞を有するように設計される。ダイヤフラム２および筐体１は、容量性ダイヤフラム圧力測定セル２０の形成のための参照真空空間に面する側でそれぞれ導電層７，７′で被覆される。２つの層は互いに電気的に接続されておらず、これによりキャパシタンスＣxを有するキャパシタ構成のキャパシタ電極７，７′を形成する。導電層７，７′である電気的接続手段は好ましくは、筐体本体１を通って真空封止された導電性フィードスルーによって設けられ、この場合、当該フィードスルーを、評価用電子部品、特にプリント回路基板１０上のマイクロチップ１２に接続することができる。
【００３４】
図２ａでは、たとえば、ダイヤフラム圧力測定セル２０での温度測定のための単一の構成要素として用いられる外部温度センサ１４を有する測定セル構成１００が示される。これに関連して、温度センサ１４はプリント回路基板の底部に配置され、かつダイヤフラム圧力測定セル２０に接続される。接触領域には、熱転送域１３が位置し、ここでは直接の熱転送が発生する。温度センサ１４をマイクロチップ１２の近くに、好ましくは反対に位置決めすることが有利である。温度センサ１４は、たとえば、プリント回路基板１０の下に位置決めされ、マイクロチップ１２がその上方に位置決めされる。
【００３５】
加えて、図２ａには、参照キャパシタＣrefがどのようにマイクロチップ１２のできるだけ近くに配置されるかを示す。当該参照キャパシタＣrefのキャパシタンス値を可能な限り安定してかつ再現可能に長い動作時間にすらわたって維持できるようにするためには、プリント回路基板１０において、当該構成要素の下に、２つの接続手段の間に開口１５を設計することが有利である。その結果、感度の高い構成要素に対して好ましくない影響を及ぼす可能性がある堆積物および可能な湿度のばらつきをここで最小限にする。当該搭載構成は図２ａから図２ｃに示され、ここでは、参照キャパシタＣrefを、図２ａおよび図２ｃに示されるようなプリント回路基板１２の表面および図２ｂに従う底部の両方に配置することができる。
【００３６】
マイクロチップ１２自体が温度センサとして同時に働くさらなる配置を図２ｂおよび図２ｃに示す。この場合、マイクロチップ１２はプリント回路基板１０の底部に配置され、ダイヤフラム圧力測定セル２０に直接に熱的に接する。既に言及したように、これが好ましい適用例である。というのも、この適用例は特に良好な結果を与えるからである。
【００３７】
真空圧を精密かつ高速に測定するための特に好ましい方法の例に従うと、方法は、圧力トランスデューサとしてのダイヤフラム２を用いて真空を測定するための容量性ダイヤフラム圧力測定セル２０を備える測定セル構成１００を備え、第１の筐体本体１は、参照真空空間２５が間に形成されるように、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム２の一方側に配置され、接合手段３´によって端縁領域で封止し、ダイヤフラムに対して離間されるダイヤフラム２の他方側に、測定真空空間２６が間に形成されるように別の筐体本体４が配置されて、接合手段３によって端縁領域で封止し、第２の筐体本体４は開口２７を備え、開口に接続手段５が配置されて、測定すべき媒体との測定真空空間２６の連通接続のために接合手段によって封止し、参照真空空間２６の内部で、少なくともダイヤフラム２の表面の少なくとも一部と反対に位置する少なくとも第１の筐体本体１の表面の少なくとも一部とが電気的に導通するように設計され、かつ電気キャパシタンスＣxの形成のためにキャパシタ電極７，７´を形成し、測定セル構成１００は、電子部品１２，１４，Ｒref，Ｃrefを装備したプリント回路基板１０を備え、当該電子部品の少なくとも１つは温度センサとして働き、プリント回路基板１０はダイヤフラム圧力測定セル２０のキャパシタ電極７，７´に電気的に接続される。これに関連して、プリント回路基板１０は、温度センサとして働く構成要素が熱転送域１３を介して第１の筐体本体に熱的に接するようにダイヤフラム圧力測定セル２０に対して位置決めされ、別の電子部品は、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）およびキャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）とともにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含有するマイクロチップ１２として設計され、これは時間測定法を用いて動作し、当該温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）および当該キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）は、プリント回路基板に配置されている温度についての参照抵抗器Ｒrefおよびダイヤフラム２の変形に依存して測定すべき圧力の尺度を形成するキャパシタンスＣxについての参照キャパシタＣrefと比較してダイヤフラム圧力測定セル２０の温度ＴxおよびキャパシタンスＣxを計測し、温度補正された圧力信号は、較正プロセスから予め定められている２つの測定された信号から相関手段を用いて導出され、当該温度補正された圧力信号は、信号出力１６で圧力信号ｐ＝ｆ（Ｃx，Ｔeff）として与えられてさらに処理される。
【００３８】
各々のダイヤフラム圧力測定セル２０毎に較正を介して計測される値の評価のために、以下の組合せを用いることができる。
【００３９】
温度補正および圧力信号のために較正を介して定められた値をマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶することができる。
【００４０】
温度補正および圧力信号のために較正を介して定められた値を、マイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）およびＰeff＝ｆ（Ｃx）として記憶することもできる。
【００４１】
温度補正のために較正を介して定められた値をマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶することもでき、圧力信号のために較正を介して定められた値をマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｐeff＝ｆ（Ｃx）として記憶することもできる。
【００４２】
圧力信号のために較正を介して定められた値をマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に表として記憶することもでき、温度補正のために較正を介して定められた値をマイクロチップ（１２）内のメモリ（メモリ）中に数学関数Ｔeff＝ｆ（Ｔx）として記憶することもできる。
【００４３】
キャパシタンスデジタルコンバータ（ＣＤＣ）によって測定されるダイヤフラム圧力測定セル２０の測定キャパシタンスＣxからおよび温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）によって測定される測定温度Ｔxから導出される圧力信号は、同じマイクロチップ１２内のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって相関手段に接続され、信号出力１６で圧力信号として与えられる。
【００４４】
各々のダイヤフラム圧力測定セル（２０）毎に、測定された温度値の補正および圧力信号の計測のための較正値が別個に定められ、マイクロチップ１２のメモリ（メモリ）に読込まれる。
【００４５】
マイクロチップ１２内の測定期間は８ｍｓ未満、好ましくは１ｍｓ未満に調節される。
ダイヤフラム圧力測定セル２０のキャパシタンスＣxでの計測された圧力信号の、および／または温度信号Ｔxの信号品質を、付加的なアルゴリズムを用いてこれらの信号を処理することによって、さらに向上させることができるのが有利である。これに関連して、特に信号雑音を扱うのが有利である。信号雑音を最小限にするため、たとえば、測定期間の間に何度かの単一の測定が行なわれ、当該何度かの単一の測定から導出される平均値が定められる。平均値はＤＳＰによって算出される。平均を取ることに加えて、雑音の最小化のための他の方法も用いることができる。実際の圧力測定値は、好適な算出規則を用いて、この平均値に基づいてＤＳＰによって算出される。当該算出規則は、測定されたキャパシタンス値Ｃxと対応の圧力値との間の関係を記述する。当該関係も、前述のように温度に依存する。可能な限り精密な圧力測定を達成するために、センサ温度も測定する必要があり、測定される圧力信号の補正を考慮する必要がある。
【００４６】
温度測定は、たとえば、Ｐｔ１０００抵抗器または別の電気抵抗器などの好適な温度感知センサを用いて行なわれる。これに関連して、温度センサとしてのマイクロチップ１２の内部構成要素自体の使用が特に好ましい。温度センサ１４によってまたはマイクロチップ１２によって測定される温度信号は、温度デジタルコンバータ（ＴＤＣ）によってデジタル信号に変換される。温度は好ましくはキャパシタンスと同じ測定期間内に測定される。温度は、圧力と比較してより緩やかに変化するので、温度信号をより幅広く処理する、たとえば、好ましくは強くフィルタリングすることができる。
【００４７】
そのようなフィルタは
【００４８】
【数１】
2016504582.tif 000003
【００４９】
などの形態を有する。
ｋ＝０．９９を用いることにより、たとえば（０．００１℃に等しい）１０ｐｐｍ未満に信号雑音を低減することができる一方で、応答時間は、測定時間１ｍｓについて１ｓすら下回ったままである。
【００５０】
別の有利なフィルタも用いることができる。フィルタリングは、予め設定されたアルゴリズムに従ってＤＳＰによって行なわれる。実際の温度は、当該フィルタリングされた温度に基づいて算出規則を用いてＤＳＰによって算出される。
【００５１】
Ｐｔ１０００温度センサの使用により、関係はたとえば以下のとおりである。
【００５２】
【数２】
2016504582.tif 000004
【００５３】
T_calculatedは、測定する値に基づいて算出される温度であり、Ｒは、測定されかつフィルタリングされた抵抗であり、係数は、
【００５４】
【数３】
2016504582.tif 000005
【００５５】
である。
以上で言及したパラメータは、生データ（較正の第１のステップ）を測定するために用いられる。すなわち、少なくとも３つの異なる温度T_actual（たとえば、１５℃、３０℃、および４５℃）について、T_calculatedが定められる。
【００５６】
最小二乗適合などの好適な数学適合法（調整計算（adjustment calculation））により、算出された温度値（T_calculated［℃］および実際の温度）に基づいて一次またはより高次の補正関数が定められる。当該補正関数は、実際の温度と測定された温度との間の関係を記述する。以下の形態の補正関数は、３つの異なる較正温度の使用から発生する。
【００５７】
【数４】
2016504582.tif 000006
【００５８】
T_actual：探索された温度［℃］
ｋ1：最小二乗適合一次の結果
ｋ0：最小二乗適合一次の結果
ｋ1は、測定構成の利得または増幅誤差と同等である。
【００５９】
ｋ0は、測定構成のオフセットまたは偏差誤り（deviation error）と同等である。
（１）を（２）に挿入すると、以下の結果となる。
【００６０】
【数５】
2016504582.tif 000007
【００６１】
最後のステップで、値ａ3…ａ0は値ｂ3…ｂ0によって置き換えられ、センサに記憶される。
【００６２】
同様の態様で、信号フィルタアルゴリズムを圧力測定信号の信号品質の改良のためにも実現することができる。測定された圧力信号および／または温度信号は、測定された信号の品質を増すために、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いてマイクロチップ１２内で少なくとも１つの他のアルゴリズムによって処理され、圧力信号の品質を増すために圧力信号と相関され、これが信号出力１６で与えられる。好ましくは、アルゴリズムのうち少なくとも１つは信号フィルタアルゴリズムとして設計される。その結果、フィルタリングされた温度信号は、フィルタリングされた圧力測定信号と相関されるか、またはそれによって補正され、これにより、付加的に行なわれる較正に加えて、測定セル構成１００の出力１６で与えられている圧力信号は、精度に関してさらに向上した品質を備える。
【００６３】
発明に従う方法により、そのようなアルゴリズムを付加的に実現することができる。というのも、測定セル構成１００中の構成要素の配置は、発明に従うマイクロチップ１２の規定のセットアップとともに、より高速の信号処理を可能にするからである。
【００６４】
たとえば前述のような信号雑音の低減のためのアルゴリズムが特に有利である。信号雑音の低減はより安定した信号出力を生じさせる。というのも、データが、たとえば平均化されるかまたはフィルタリングされるからである。当該信号雑音の低減も、小さな信号対雑音比またはＳ／Ｎ＜１ですらある有用な測定値を得るのを可能にし、したがって測定範囲を拡大する。温度信号だけでなくキャパシタンス圧力信号も有利にはフィルタリングすることができる。マイクロチップ１２の規定のセットアップとともに測定セル構成１００が可能化するようなより迅速な信号処理は今回広範なフィルタリングも可能にし、それに関連付けられて、センサに対するより望ましくない干渉を示す工業的環境においてすら、測定範囲の拡大またはより良好なデータ品質も可能にする。
【００６５】
図３は、真空プロセスにおける実際の圧力状態の高速の取得による圧力測定の取得のための、たとえば可能な限り同時の同期化された動作による信号処理のための２つの測定セル構成１００の遠回り（circuity）を概略的に示す。これに関連して、静的膨張の方法に特に従って、測定セル構成１００を真空測定セルの較正のための参照測定配置として用いる。２つの測定セル構成１００の圧力信号は、それらの信号出力１６，１６′から信号処理ユニット２００へ転送される。当該信号処理ユニット２００は、現在のインターフェイス１７，１７′を介して圧力信号を受信し、圧力信号は、リアルタイムクロックによってクロック制御されるＦＰＧＡ（フィードプログラマブルゲートアレイ）およびその後段のプロセッサを用いて処理され、インターフェイス１８を介して転送される。さらなるデータ（データ）評価を行なうインターフェイス１９およびコンピュータを備えるデータ処理のためのユニット３００をこれに接続可能である。
【００６６】
発明に従う測定セル構成１００は、達成可能な測定の高い精度により、他の真空圧測定セルの較正におよび測定プロセスの高い速度によく適合する。これに関連して、静的膨張の方法に従う測定セルの使用が較正方法に特に好適である。たとえば図４に示される図示に従う静的膨張の方法に従う測定セルの較正方法には、２つの真空チャンバ３０，３１が用いられ、第２の真空チャンバ３１は真空ポンプ３２によって排気される。当該真空チャンバ３０，３１は、中間に接続されるアパーチャ３４および第２の弁３６を有する第２のライン３７を介して互いに接続される。第１の真空チャンバ３０は、第１の弁３５を有する第１のライン３３を介して気体供給にまたは大気に接続される。各々の真空チャンバ３０，３１に、測定セル構成２０，２０′自体が参照測定構成として配置され、当該参照測定構成は、現在可能な高速の測定期間によって、好ましくは信号処理ユニット２００と時間同期して動作することができるか、またはできるだけ時間同期することができる。測定すべき測定セルは各々、真空チャンバ３０，３１において測定セル試験品目４０，４１として配置することができる。
【００６７】
さらなる特に有利な適用例は、真空プロセスシステムにおける気体圧の精密な制御および調節のための気体圧力制御系における発明に従う測定セル構成１００の使用である。これは、迅速かつ精密な測定により、真空プロセスの非常に精密なプロセス制御を可能にする。
【図１】
2016504582.tif 000008
【図２ａ】
2016504582.tif 000009
【図２ｂ】
2016504582.tif 000010
【図２ｃ】
2016504582.tif 000011
【図３】
2016504582.tif 000012
【図４】
2016504582.tif 000013
【図５】
2016504582.tif 000014
【図６】
2016504582.tif 000015
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月25日(2015.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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