JPH04204133A

JPH04204133A - 基準真空計の校正装置

Info

Publication number: JPH04204133A
Application number: JP33439490A
Authority: JP
Inventors: Masato Maeda; 眞人前田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、基準真空計の校正装置に関し、更に詳しくは
、半導体プロセスを始めとした各種の産業分野で使用さ
れ１０５〜１Ｏ−２Ｐａまでの真空領域を手軽にしかも
高精度に校正できる基準真空計の校正装置に関する。

〈従来の技術〉従来、基準真空計の校正装置は、各種の真空計を校正す
るのに満足できるものはなかっな、その理由は、いずれ
も基準真空計の測定範囲が狭いことである。即ち、−次
標準として用いられている干渉式標準気圧計は１０２〜
（１０りＸ１０５）Ｐａであり、＠準マクラウド真空計
は（１，３Ｘ１０−’）　〜（３Ｘ１０−’　）Ｐａで
ある。また、二次標準として用いられているマクラウド
真空計は、（３Ｘ１０−１）　〜（ＩＸＩＯ’　）Ｐａ
であり、副標率電離真空計は、（１，３Ｘ１０−’）〜
（２゜７Ｘ１０−’）Ｐａである。

一方、副Ｓ準電離真空計は、日本真空協会を通じて一般
に配布されているもので、入手しやすい唯一の基準真空
計である。しかし、測定値にバラツキか大きいうえ取り
扱いに十分注意が必要である。このため、熟練した専門
家でないと取り扱えないという欠点があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明は、かかる従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、半導体プロセスを始めとした各種の
産業分野で使用され１０’〜１０’ｐａまでの真空領域
を手軽にしかも高精度に校正できる基準真空計の校正装
置を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉上述のような問題点を解決する本発明の特徴は、基準真
空計の校正装置において、校正されるべき基準真空計の
測定カス側に装着された真空チャンバーと、該真空チャ
ンバーに開閉弁及び絞り弁を介して一定流量の標準ガス
を供給する標準ガスボンベ若しくは前記真空チャンバー
内に開閉弁及び絞り弁を介して一定流量の計装空気を供
給する計装空気源と、前記基準真空計の出力を受けて信
号処理すると共に該基準真空計の内部温度を一定に制御
する信号変換器と、前記真空チャンバー内を真空にする
排気装置とを具備し、前記真空チャンバー内に導入する
気体に含まれている酸素ガスの゛モル分率を予め前記信
号変換器に入力しておき、前記基準真空計のジルコニア
センサーで生じた起電力から演算で酸素ガスの絶対圧と
真空度を求め、前記信号変換器で表示すると共に測定信
号として出力するようにしたことにある。

く作用〉本発明は次のように作用する。

即ち、真空チャンバー内に導入する気体に含まれている
酸素ガスのモル分率を予め信号変換器に入力しておき、
ジルコニアセンサーで生じた起電力から演算で酸素ガス
の絶対圧と真空度を求め、信号変換器で表示すると共に
測定信号として出力するようになっている。

また、本発明実施例の校正に際しては次のようにして大
気圧点と真空点を求めた。まず、大気圧力点は、ジルコ
ニアセンサーの参照ガスと同じガスをジルコニアセンサ
ーの測定ガス側に導入し、両者の圧力を大気圧力とする
。このとき、ジルコニアセンサーの出力はＯｍＶである
ため、ジルコニアセンサーの実測値を読み取って補正デ
ータとする。また、真空点は、酸素ガス濃度が既知（例
えば、１０ｐｐｍ）既知の標準ガスをジルコニアセンサ
ーの測定ガス側に大気圧状態で導入し、ジルコニアセン
サーの起電力から計算される真空度の点のデータとする
。

〈実施例〉以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第１
図は本発明に係わる基準真空計の構成断面図であり、図
中、１はジルコニアセル、２はヒータ、３はコンタクト
、４は断熱材、５は鉛ガラス、６はＯリング、７は熱電
対、８ａは参照ガス、８ｂは測定ガス、９は真空フラン
ジ、１０は端子箱である。尚、ジルコニアセル１の底部
には、内側に内側電極が装着されると共に外側に外＠電
極が装着されてジルコニアセンサーが形成されている。

このような要部構成からなる本発明の実施例において、
ジルコニアセル１の内側に測定ガス８ａが供給され外側
に参照ガス８ｂが供給されると、測定ガス中の酸素イオ
ン濃度と参照ガス中の酸素イオン濃度との比に対応した
起電力がジルコニアセンサーに生じる。この起電力に基
ずいて最終的に測定ガス中の酸素ガス濃度が求められる
。

また、第２図は本発明実施例の構成説明図であり、図中
、１１は標準ガスボンベ、１２は圧力調整バルブ、１３
は圧力計、１４ａ、１４ｂは開閉弁、１５は計装空気源
、１６は絞り、１７は真空チャンバー、１８ａは真空圧
力計、１９は第１図を用いて詳述した基準真空計、２０
は信号変換器、２１はターボモレキュラーポンプ、２２
は回転ポンプである。このような構成からなる本発明実
施例の使用例において、第１図のヒータ２及び熱電対７
と第２図の信号変換器２０（詳しくは、信号変換器２０
の内部に収納されている図示しない温訓回路）により、
ジルコニアセル１の温度が７５０”　Ｋ〜１２００°に
の範囲で一定温度に制御される。また、第１図を用いて
説明したようにしてジルコニアセンサーで得られる起電
力は、コンタクト３を介して第２図の信号変換器２０に
導かれ、ここで、測定ガス中の酸素ガス分率が求められ
ると共に、予め設定されている酸素ガス濃度を用いて真
空度が求められる。

即ち、第２図の真空チャンバー１７内に導入する気体に
含まれている酸素ガスのモル分率を予め信号変換器２０
に入力しておき、ジルコニアセンサーで生じた起電力か
ら演算で酸素ガスの絶対圧と真空度を求め、信号変換器
２０で表示すると共に信号Ｓ。とじて出力するようにな
っている。

尚、本発明実施例の校正に際しては次のようにして大気
圧点と真空点を求めた。まず、大気圧力点は、ジルコニ
アセンサーの参照ガスと同じガスをジルコニアセンサー
の測定ガス側に導入し、両者の圧力を大気圧力とする。

このとき、ジルコニアセンサーの出力はＯｍＶであるた
め、ジルコニアセンサーの実測値を読み取って補正デー
タとする。また、真空点は、酸素カス既知の標準ガスを
ジルコニアセンサーの測定カス側に大気圧状態で導入し
、ジルコニアセンサーの起電力から計算される真空度の
点のデータとする。

このような本発明実施例においては、酸素カスの絶対圧
を直接電気量に変換するようになっている。このため、
大気圧状態で測定カス中の酸素カスのモル分率が分かっ
ていれば直ちに全圧か求められる。この意味で、ジルコ
ニアセンサは、真空度を絶対測定することか可能なセン
サであるということができる。このことは、熱伝導式真
空計（所謂ピラニゲージ）や電離真空計が、池の絶対測
定可能な真空計を用いて校正しないと使えないようにな
っているのに比し、ジルコニアセンサの大きな利点とな
っている。

第３図は本発明に係わる基準真空計を用いて実際に測定
した結果を示す特性曲線図であり、図中、横軸は真空圧
を示し、右縦軸は雰囲気圧力下での酸素濃度を示し、左
縦軸はジルコニアセルの出力を示している。また、Ａは
空気（即ち、酸素濃度が２０．９５％のガス）を測定し
た特性曲線であり、Ｂは酸素濃度が４７ｐｐｍのガスを
測定した特性曲線であり、Ｃは酸素濃度が４．０６ｐｐ
ｍのカスを測定した特性曲線である。この特性曲線図か
ら明らかなように、空気を真空引きする時には１０！ｉ
〜１０“２Ｐａまでの真空領域で対数的に直Ｉｌ（いわ
ゆるＬｏｇＬｉ　ｎｅａｒ）を示す特性が得られること
が分かる。

尚、本発明は上述の実施例に限定されることなく種々の
変形が可能である。

〈発明の効果〉以上詳しく説明したような本発明によれば、次のような
効果が得られる。

■真空度を絶対測定できるうえ熱力学的に明解な動作原
理に立脚しているため、基準真空計の測定値の信頼性が
極めて高い。■圧力を直接電気量に変換できるため、誤
差の入り込む要因が極めて少ない、■大気圧の酸素圧分
圧を置き換えて校正や動作確認ができるため、測定値の
信頼性が高い。

■取扱いが容易なうえ操作に熟練を必要としない。

■廃棄時に有害たったりする水銀などを使用しないうえ
、小型でしかもこわれにくい、■１０’〜１０’Ｐａと
１０７のダイナミックレンジを有するうえ、１０５〜１
０−’Ｐａまでの真空顧域で直線性も優れているため、
応用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる基準酸素計の構成断面図、第２
図は本発明実施例の構成説明図、第３図は本発明に係わ
る基準真空計を用いて実際に測定した結果を示す特性曲
線図特性曲線図である。１・・・ジルコニアセル、２・・・ヒータ、３・・・コ
ンタクト、４・・・断熱材、５・・・釦ガラス、６・・
・Ｏリング、７・・・熱電対、９・・・真空フランジ、
１０・・・端子箱１１・・・標準ガスボンベ、１２・・・圧力調整バルブ
、１３・・・圧力計、１４ａ、１４ｂ・・・開閉弁、１
５・・・計装空気源、１６・・・絞り、１７・・・真空
チャンバー、１８ａ・・・真空圧力計、１つ・・・基準
真空計、２０・・・信号変換器、２１・・・ターボモレ
キュラーポンプ、２２・・・回転ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

基準真空計の校正装置において、校正されるべき基準真
空計の測定ガス側に装着された真空チャンバーと、該真
空チャンバーに開閉弁及び絞り弁を介して一定流量の標
準ガスを供給する標準ガスボンベ若しくは前記真空チャ
ンバー内に開閉弁及び絞り弁を介して一定流量の計装空
気を供給する計装空気源と、前記基準真空計の出力を受
けて信号処理すると共に該基準真空計の内部温度を一定
に制御する信号変換器と、前記真空チャンバー内を真空
にする排気装置とを具備し、前記真空チャンバー内に導
入する気体に含まれている酸素ガスのモル分率を予め前
記信号変換器に入力しておき、前記基準真空計のジルコ
ニアセンサーで生じた起電力から演算で酸素ガスの絶対
圧と真空度を求め、前記信号変換器で表示すると共に測
定信号として出力することを特徴とする基準真空計の校
正装置。