冷陰極形電離真空計付き熱陰極形電離真空計
【課題】安価、高精度、二系統の計測可能、を目的とした真空計を開発する。
【解決方法】熱陰極計電離真空計に電源と中央演算素子、および、これの付属回路を共有する冷陰極形電離真空形を組込んだ。
【解決方法】熱陰極計電離真空計に電源と中央演算素子、および、これの付属回路を共有する冷陰極形電離真空形を組込んだ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計の両分野に属する
【背景技術】
【０００２】
半導体製品、薄膜の製造、および、真空冶金等の分野においては、大気を遮断した容器内を、真空雰囲気、またはガス雰囲気にする真空装置を用いる。このようなとき当該容器内の圧力、すなわち真空度を知る必要がある。
【０００３】
一般に使用されている高真空領域真空計は、熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計である。また熱陰極形電離真空計のセンサーには、三極管形測定子かＢ−Ａ形測定子が、冷陰極形電離真空計のセンサーには、ペニング測定子かマグネトロン測定子が多用されている。
【０００４】
上述の真空計、測定子は、近時の生産設備の拡大により、様々な使われ方がされている。一例を挙げれば、真空計のセンサーに付加回路を増設し、トランスデューサと名付け、これを複数台の真空装置に取り付け後ケーブルで導き、表示器と制御機能を持つ１台の機器に集中させ、管理運営する方法である。
【０００５】
これに対し小規模生産設備、大学の研究室、開発機関においては、殆どが熱陰極形電離真空計、冷陰極形電離真空計は単体のものが用いられており、２系統の真空度を計測する場合は２台の真空計を必要とした。
【発明の開示】
【本発明が解決しようとしている課題】
【０００６】
従来の１台の真空計に近い価格で２系統の真空度計測が可能な、しかも得られる精度が高い真空計の出現を課題にした。
【０００７】
熱陰極形電離真空計に電源部と中央演算素子および、これに付随する回路を共有する冷陰極形電離真空計を増設した。また、冷陰極形電離真空計の欠点である、長期使用により生じる誤差を完全に補正する方法を確立した。これは、冷陰極形電離真空計が高電圧を利用しているため、測定子内部が放電のため汚損され、これを清掃し再組立てをするとき、形状の微妙な変化から、特性の変化する欠点を完全に除去する方法である。
【０００８】
図１は、熱陰極形電離真空計に冷陰極形電離真空計を増設した場合の概要図である。測定子１が、真空槽に連結された熱陰極形電離真空計２がある。また測定子３が、他真空槽に連結された冷陰極形電離真空計４がある。
【０００９】
両者は同一ケース内に収納されており、電源部と中央演算素子５と共有し、測定した真空度を表示器６に表示する。熱陰極形電離真空計の指示はＡ部に、また、冷陰極形電離真空計の指示はＢ部に表示される。それらの下部に位置するＳＥＴ１とＳＥＴ２は、Ａ部、Ｂ部の真空度表示がＳＥＴ１とＳＥＴ２に表示されている値に達した時、外部に信号を送出する機能を持つ。
【００１０】
表面パネルの面積が狭くＡ部Ｂ部２組の表示器の設置が困難な場合にはＢ部の表示器を設けずＡ部に熱陰極計電離真空計と冷陰極計電離真空計の真空度を交互に表示する方法もある。
【００１１】
図２はそれらの詳細図で、７は熱陰極形電離真空計のセンサーとなる三極管形測定子の内部断面図である。この測定子は排気管８により真空槽に接続されている。測定子はフィラメント９、グリッド１０およびコレクタ１１によって構成されている。フィラメント９は電源１２によって加熱されるが、エミッション電流により、接地点に対し約１０〜２５Ｖの電位が与えられている。グリッド１０は通常接地点に対し１００〜２００Ｖの電位を持つ。コレクタ１１は、図２の構成により生じたイオンを集電し、電流は増幅器１３により増幅され、中央演算素子５のＡ／Ｄ１端子に入力される。
【００１２】
図２の１４は冷陰極形電離真空計のセンサーとなる逆マグネトロン測定子の断面図である。この測定子は、排気管１５によって別の真空槽に接続されている。またリング状磁石１６により磁界が与えられ、イオンコレクタ１７は円筒の両端にドーナツ状の円板を備え、接地されている。陽極１８は高圧電源１９により、２０００〜３０００Ｖの高電位にあり、陽極に発生したマイナス電流は増幅器２０により増幅され、出力は中央演算素子５のＡ／Ｄ２端子に入力されている
【００１３】
中央演算素子のＡ／Ｄ１と２端子に入力された両者の出力は、表示器６に表示されるが、その詳細を図３に示す。
【００１４】
冷陰極形電離真空計の較正方法
【００１５】
以下に冷陰極形電離真空計の較正の具体的方法について述べるが、熱陰極計電離真空計の中央演算素力５は、その校正が可能なようにプログラムされている。また、その校正は現場の使用者が行えるよう、図３の表示部のみの操作により行う。図中のＳＥＴはＳＥＴ１、ＳＥＴ２の表示の変更を行うためのもので、横向き三角計の釦は桁の移行を示し、上向きと下向きの釦は表示数の増加と減少を示す。
【００１６】
１．同一真空槽に、熱陰極計電離真空計のセンサーと冷陰極計電離真空計のセンサーを取り付け、槽内を１ｐａｓｃａｌより圧力を高く保っておく。このときの熱陰極形電離真空計は、正確なものであれば他の真空計を取り付けてもよい。
【００１７】
２．校正モードに入るためスタート釦を押しながら電源を入れる。この方法により設定点を示すＳＥＴ１とＳＥＴ２に表示されていた数字は消える。
【００１８】
３．ＳＥＴの１桁目に数字の１を表示させる。このときＳＥＴ２には１ｐａｓｃａｌである１．０ ０が自動的に表示される。
【００１９】
４．真空槽の圧力を徐々に低くし、熱陰極形電離真空計の指示が１ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押す。この操作により、Ａ／Ｄ２の入力電圧は、外付けＥＥＰＲＯＭに記録される。
【００２０】
５．ＳＥＴ１の１桁目に数字２を表示させる。そのときＳＥＴ２には自動的に５．０×１０−１ｐａｓｃａｌである５．０−１が表示される。
【００２１】
６．真空槽の圧力を更に低くし、熱陰極形電離真空計の指示が５．０×１０−１ｐａｓｃａｌになったとき上向き釦と下向き釦を同時に押す。
【００２２】
７．ＳＥＴ１の１桁目に、数字３を表示させる。そのときＳＥＴ２には１．０×１０−２である１．０−２が自動的に表示される。
【００２３】
８．真空槽の圧力を更に低くし、熱陰極計電離真空計の指示が１．０×１０−２ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押す。
【００２４】
９．以上を順次繰返した後、ＳＥＴ１に１０を記入し、ＳＥＴ２に５．０−５が表れ、熱陰極形電離真空計が５×１０−５ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押せば、真空計は校正モードから抜け出し、計測状態に復帰する。
【００２５】
以後、冷陰極形電離真空計に入力があれば、中央演算素子は更新された前後のプロットデータを基に真空度を表示する。
【００２６】
上述の操作により、以後、圧力によって変化する熱陰極形電離真空計の指示と、冷陰極形電離真空計の指示はほゞ同一になる。
【００２７】
自動による冷陰極形電離真空計の校正方法
【００２８】
本発明による冷陰極形電離真空計と熱陰極形電離真空計は、同一の中央演算素子によって動作している。そのため上述した手動による冷陰極形電離真空計の校正は、すべて自動で行うことができる。手動は最初の設定モードに入る時のみに必要である。
【００２９】
校正方法は、本発明の熱陰極形電離真空計と冷陰極計電離真空計を同一真空槽に取り付けた後に計測を開始し、１ｐａｓｃａｌ以上の圧力時に三角釦３個を同時に押す。この操作により校正モードに入り、後は槽内の圧力を１ｐａｓｃａｌより徐々に低くすれば、全自動で校正は終り測定モードに戻る。
【００３０】
以上に挙げた熱陰極計電離真空計に増設した冷陰極形電離真空計は、２系統の真空度計測のみが目的ではない。真空計の使用目的が熱陰極形電離真空計より冷陰極形真空計の方が適切な場合もある。このような時は熱陰極形電離真空計を休止させ冷陰極計電離真空計のみを使用する方法も選択できる。
【発明の効果】
【００３１】
熱陰極形電離真空計に冷陰極形電離真空計を付加し、真空度計測を２系統にした場合の、センサーを除いた諸増加は、経費２％、電力１Ｗ以下、基板面積３％程度である。このような諸増加による僅かな損失より、計測を２系統にした利益の方が遙かに大きい。また、２種類の真空計を購入することなく、使用目的により原理の異なる真空計を使い分けられる利点も大である。
【００３２】
平成２１年６月２日の出願に、（出願番号（申請）番号、特願２００９−１４９１４０）温度計付き真空計がある。この温度計を本発明に組込めば別の測定器が生まれる。すなわち価格は熱陰極形電離真空計とほゞ同価格で温度と二系統の真空度計測が可能な測定器である。これらを収納するケースはＨ１００、Ｗ１００、Ｄ２００の単体で極めて小形であり、部品点数も少なく資材の節減となる。
【００３３】
近時、工業資源の枯渇から資材の有効活用が求められている現在、本発明は極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】熱陰極形電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の概要図である。
【図２】熱陰極計電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の詳細図である。
【図３】熱陰極計電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の表示部である。
【符号の説明】
【００３５】
１．熱陰極形電離真空計のセンサー
２．熱陰極形電離真空計
３．冷陰極形電離真空計のセンサー
４．冷陰極形電離真空計
５．中央演算素子
６．表示器
７．熱陰極形電離真空計三極管形センサーの断面図
８．熱陰極形電離真空計センサーの接続管
９．フィラメント
１０．グリッド
１１．コレクタ
１２．フィラメント電源
１３．熱陰極電離増幅器
１４．冷陰極形電離真空計マグネトロンセンサーの断面図
１５．冷陰極形電離真空計の接続管
１６．ドーナツ状磁石
１７．コレクタ
１８．陽極
１９．高圧電源
２０．冷陰極電離増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計の両分野に属する
【背景技術】
【０００２】
半導体製品、薄膜の製造、および、真空冶金等の分野においては、大気を遮断した容器内を、真空雰囲気、またはガス雰囲気にする真空装置を用いる。このようなとき当該容器内の圧力、すなわち真空度を知る必要がある。
【０００３】
一般に使用されている高真空領域真空計は、熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計である。また熱陰極形電離真空計のセンサーには、三極管形測定子かＢ−Ａ形測定子が、冷陰極形電離真空計のセンサーには、ペニング測定子かマグネトロン測定子が多用されている。
【０００４】
上述の真空計、測定子は、近時の生産設備の拡大により、様々な使われ方がされている。一例を挙げれば、真空計のセンサーに付加回路を増設し、トランスデューサと名付け、これを複数台の真空装置に取り付け後ケーブルで導き、表示器と制御機能を持つ１台の機器に集中させ、管理運営する方法である。
【０００５】
これに対し小規模生産設備、大学の研究室、開発機関においては、殆どが熱陰極形電離真空計、冷陰極形電離真空計は単体のものが用いられており、２系統の真空度を計測する場合は２台の真空計を必要とした。
【発明の開示】
【本発明が解決しようとしている課題】
【０００６】
従来の１台の真空計に近い価格で２系統の真空度計測が可能な、しかも得られる精度が高い真空計の出現を課題にした。
【０００７】
熱陰極形電離真空計に電源部と中央演算素子および、これに付随する回路を共有する冷陰極形電離真空計を増設した。また、冷陰極形電離真空計の欠点である、長期使用により生じる誤差を完全に補正する方法を確立した。これは、冷陰極形電離真空計が高電圧を利用しているため、測定子内部が放電のため汚損され、これを清掃し再組立てをするとき、形状の微妙な変化から、特性の変化する欠点を完全に除去する方法である。
【０００８】
図１は、熱陰極形電離真空計に冷陰極形電離真空計を増設した場合の概要図である。測定子１が、真空槽に連結された熱陰極形電離真空計２がある。また測定子３が、他真空槽に連結された冷陰極形電離真空計４がある。
【０００９】
両者は同一ケース内に収納されており、電源部と中央演算素子５と共有し、測定した真空度を表示器６に表示する。熱陰極形電離真空計の指示はＡ部に、また、冷陰極形電離真空計の指示はＢ部に表示される。それらの下部に位置するＳＥＴ１とＳＥＴ２は、Ａ部、Ｂ部の真空度表示がＳＥＴ１とＳＥＴ２に表示されている値に達した時、外部に信号を送出する機能を持つ。
【００１０】
表面パネルの面積が狭くＡ部Ｂ部２組の表示器の設置が困難な場合にはＢ部の表示器を設けずＡ部に熱陰極計電離真空計と冷陰極計電離真空計の真空度を交互に表示する方法もある。
【００１１】
図２はそれらの詳細図で、７は熱陰極形電離真空計のセンサーとなる三極管形測定子の内部断面図である。この測定子は排気管８により真空槽に接続されている。測定子はフィラメント９、グリッド１０およびコレクタ１１によって構成されている。フィラメント９は電源１２によって加熱されるが、エミッション電流により、接地点に対し約１０〜２５Ｖの電位が与えられている。グリッド１０は通常接地点に対し１００〜２００Ｖの電位を持つ。コレクタ１１は、図２の構成により生じたイオンを集電し、電流は増幅器１３により増幅され、中央演算素子５のＡ／Ｄ１端子に入力される。
【００１２】
図２の１４は冷陰極形電離真空計のセンサーとなる逆マグネトロン測定子の断面図である。この測定子は、排気管１５によって別の真空槽に接続されている。またリング状磁石１６により磁界が与えられ、イオンコレクタ１７は円筒の両端にドーナツ状の円板を備え、接地されている。陽極１８は高圧電源１９により、２０００〜３０００Ｖの高電位にあり、陽極に発生したマイナス電流は増幅器２０により増幅され、出力は中央演算素子５のＡ／Ｄ２端子に入力されている
【００１３】
中央演算素子のＡ／Ｄ１と２端子に入力された両者の出力は、表示器６に表示されるが、その詳細を図３に示す。
【００１４】
冷陰極形電離真空計の較正方法
【００１５】
以下に冷陰極形電離真空計の較正の具体的方法について述べるが、熱陰極計電離真空計の中央演算素力５は、その校正が可能なようにプログラムされている。また、その校正は現場の使用者が行えるよう、図３の表示部のみの操作により行う。図中のＳＥＴはＳＥＴ１、ＳＥＴ２の表示の変更を行うためのもので、横向き三角計の釦は桁の移行を示し、上向きと下向きの釦は表示数の増加と減少を示す。
【００１６】
１．同一真空槽に、熱陰極計電離真空計のセンサーと冷陰極計電離真空計のセンサーを取り付け、槽内を１ｐａｓｃａｌより圧力を高く保っておく。このときの熱陰極形電離真空計は、正確なものであれば他の真空計を取り付けてもよい。
【００１７】
２．校正モードに入るためスタート釦を押しながら電源を入れる。この方法により設定点を示すＳＥＴ１とＳＥＴ２に表示されていた数字は消える。
【００１８】
３．ＳＥＴの１桁目に数字の１を表示させる。このときＳＥＴ２には１ｐａｓｃａｌである１．０ ０が自動的に表示される。
【００１９】
４．真空槽の圧力を徐々に低くし、熱陰極形電離真空計の指示が１ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押す。この操作により、Ａ／Ｄ２の入力電圧は、外付けＥＥＰＲＯＭに記録される。
【００２０】
５．ＳＥＴ１の１桁目に数字２を表示させる。そのときＳＥＴ２には自動的に５．０×１０−１ｐａｓｃａｌである５．０−１が表示される。
【００２１】
６．真空槽の圧力を更に低くし、熱陰極形電離真空計の指示が５．０×１０−１ｐａｓｃａｌになったとき上向き釦と下向き釦を同時に押す。
【００２２】
７．ＳＥＴ１の１桁目に、数字３を表示させる。そのときＳＥＴ２には１．０×１０−２である１．０−２が自動的に表示される。
【００２３】
８．真空槽の圧力を更に低くし、熱陰極計電離真空計の指示が１．０×１０−２ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押す。
【００２４】
９．以上を順次繰返した後、ＳＥＴ１に１０を記入し、ＳＥＴ２に５．０−５が表れ、熱陰極形電離真空計が５×１０−５ｐａｓｃａｌになったとき、上向き釦と下向き釦を同時に押せば、真空計は校正モードから抜け出し、計測状態に復帰する。
【００２５】
以後、冷陰極形電離真空計に入力があれば、中央演算素子は更新された前後のプロットデータを基に真空度を表示する。
【００２６】
上述の操作により、以後、圧力によって変化する熱陰極形電離真空計の指示と、冷陰極形電離真空計の指示はほゞ同一になる。
【００２７】
自動による冷陰極形電離真空計の校正方法
【００２８】
本発明による冷陰極形電離真空計と熱陰極形電離真空計は、同一の中央演算素子によって動作している。そのため上述した手動による冷陰極形電離真空計の校正は、すべて自動で行うことができる。手動は最初の設定モードに入る時のみに必要である。
【００２９】
校正方法は、本発明の熱陰極形電離真空計と冷陰極計電離真空計を同一真空槽に取り付けた後に計測を開始し、１ｐａｓｃａｌ以上の圧力時に三角釦３個を同時に押す。この操作により校正モードに入り、後は槽内の圧力を１ｐａｓｃａｌより徐々に低くすれば、全自動で校正は終り測定モードに戻る。
【００３０】
以上に挙げた熱陰極計電離真空計に増設した冷陰極形電離真空計は、２系統の真空度計測のみが目的ではない。真空計の使用目的が熱陰極形電離真空計より冷陰極形真空計の方が適切な場合もある。このような時は熱陰極形電離真空計を休止させ冷陰極計電離真空計のみを使用する方法も選択できる。
【発明の効果】
【００３１】
熱陰極形電離真空計に冷陰極形電離真空計を付加し、真空度計測を２系統にした場合の、センサーを除いた諸増加は、経費２％、電力１Ｗ以下、基板面積３％程度である。このような諸増加による僅かな損失より、計測を２系統にした利益の方が遙かに大きい。また、２種類の真空計を購入することなく、使用目的により原理の異なる真空計を使い分けられる利点も大である。
【００３２】
平成２１年６月２日の出願に、（出願番号（申請）番号、特願２００９−１４９１４０）温度計付き真空計がある。この温度計を本発明に組込めば別の測定器が生まれる。すなわち価格は熱陰極形電離真空計とほゞ同価格で温度と二系統の真空度計測が可能な測定器である。これらを収納するケースはＨ１００、Ｗ１００、Ｄ２００の単体で極めて小形であり、部品点数も少なく資材の節減となる。
【００３３】
近時、工業資源の枯渇から資材の有効活用が求められている現在、本発明は極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】熱陰極形電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の概要図である。
【図２】熱陰極計電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の詳細図である。
【図３】熱陰極計電離真空計の中央演算素子を共有した冷陰極計電離真空計の表示部である。
【符号の説明】
【００３５】
１．熱陰極形電離真空計のセンサー
２．熱陰極形電離真空計
３．冷陰極形電離真空計のセンサー
４．冷陰極形電離真空計
５．中央演算素子
６．表示器
７．熱陰極形電離真空計三極管形センサーの断面図
８．熱陰極形電離真空計センサーの接続管
９．フィラメント
１０．グリッド
１１．コレクタ
１２．フィラメント電源
１３．熱陰極電離増幅器
１４．冷陰極形電離真空計マグネトロンセンサーの断面図
１５．冷陰極形電離真空計の接続管
１６．ドーナツ状磁石
１７．コレクタ
１８．陽極
１９．高圧電源
２０．冷陰極電離増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極形電離真空計の中央演算素子により稼動される冷陰極計電離真空計
【請求項２】
熱陰極形電離真空計をコントロールする中央演算素子と、その付随回路、および、電源を共有する冷陰極計電離真空計
【請求項３】
ケース内に冷陰極形電離真空計を付加した熱陰極形電離真空計
【請求項４】
熱陰極形電離真空計をコントロールする中央演算素子を共有する冷陰極形電離真空計において、当該表示器により、他真空計の指示値と一致させる校正方法
【請求項５】
中央演算素子を共有する熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計において、当該表示器を用い、内在する熱陰極計電離真空計の真空度表示に冷陰極形電離真空計の指示を一致させる校正方法
【請求項６】
冷陰極形電離真空計において、一般使用者が、内在する中央演算素子と当該真空計の表示器を用い、他真空計の真空度表示に一致させる校正方法
【請求項７】
同一ケース内に収納され、同一の中央演算素子と電源を共有する熱陰極形電離真空計、冷陰極形電離真空計、および、温度計
【請求項１】
熱陰極形電離真空計の中央演算素子により稼動される冷陰極計電離真空計
【請求項２】
熱陰極形電離真空計をコントロールする中央演算素子と、その付随回路、および、電源を共有する冷陰極計電離真空計
【請求項３】
ケース内に冷陰極形電離真空計を付加した熱陰極形電離真空計
【請求項４】
熱陰極形電離真空計をコントロールする中央演算素子を共有する冷陰極形電離真空計において、当該表示器により、他真空計の指示値と一致させる校正方法
【請求項５】
中央演算素子を共有する熱陰極形電離真空計と冷陰極形電離真空計において、当該表示器を用い、内在する熱陰極計電離真空計の真空度表示に冷陰極形電離真空計の指示を一致させる校正方法
【請求項６】
冷陰極形電離真空計において、一般使用者が、内在する中央演算素子と当該真空計の表示器を用い、他真空計の真空度表示に一致させる校正方法
【請求項７】
同一ケース内に収納され、同一の中央演算素子と電源を共有する熱陰極形電離真空計、冷陰極形電離真空計、および、温度計
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１９１２８４（Ｐ２０１１−１９１２８４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８２８４（Ｐ２０１０−９８２８４）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（５０５２７６７６４）株式会社東洋電子研究所 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（５０５２７６７６４）株式会社東洋電子研究所 (8)
【Ｆターム（参考）】
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