電容式隔膜真空計和真空裝置的製作方法

2023-05-21 01:37:01 2

專利名稱：電容式隔膜真空計和真空裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於壓力測量的電容式隔膜真空計和真空裝置，尤其涉及一種適
合於真空裝置例如濺射裝置或蝕刻裝置中的壓力測量的電容式隔膜真空計。
背景技術：
圖5是示意性地示出在美國專利No. 4， 785， 669的說明書中公開的電容式隔膜真 空計的視圖。參考圖5，附圖標記100表示測量真空裝置2內部的壓力的電容式隔膜真空 計；附圖標記16表示覆蓋電容式隔膜真空計100的殼體。殼體16包含吸氣劑13、絕緣元 件6、固定電極5和電路板9等等。 導電外殼15包含基準壓力室(真空密封室)l，所述基準壓力室是密封的，同時通 過吸氣劑13保持處於高度真空。通過隔膜將基準壓力室1和與真空裝置2連通的區域3 隔開。固定電極5布置在基準壓力室1中以面對隔膜。儘管下面將描述隔膜，由於它也充 當電極，它將被稱為隔膜電極4。 固定電極5形成在剛性絕緣元件6上。互連部通過形成於絕緣元件6中的通孔互 連部7從固定電極5延伸到相對表面。固定電極5通過該互連部和真空密封饋電槽8連接 到電路板9。 隔膜電極4例如由導電材料製成或者通過在絕緣材料上形成導電薄膜以具有充 當電極的結構。隔膜電極4被布置在導電外殼15內部。隔膜電極4通過導電外殼15和導 線17連接到電路板9。 當在基準壓力室1和與真空裝置2連通的區域3之間有壓力差時，隔膜電極4根 據壓力差朝著固定電極5側移動。這時，由於隔膜電極4與固定電極5之間的電容與它們 的距離成反比例，因此這些電信息通過通孔互連部7、真空密封饋電槽8、導線17等被傳遞 到電路板9上的單元。電路板9上的電容檢測單元21所檢測到的電容被轉化為電壓值或 電流值。壓力校正單元22校正電壓值或電流值。電輸入/輸出端子10將經校正的電壓值 或經校正的電流值輸出到隔膜真空計的外部，由此測量壓力。 應當注意殼體16具有屏蔽功能，其具有一種結構以覆蓋包括導電外殼15、電容檢 測單元21、壓力校正單元22、電路板9等的整個隔膜真空計，以防止外部噪聲的影響。電容 檢測單元21和壓力校正單元22被布置在電路板9上。 在美國專利No. 4， 785， 669的說明書中公開的電容式隔膜真空計中，隔膜電極4由 於與真空裝置2的內部連通的區域3中存在的氣體壓力而移動。隔膜真空計通過檢測該位 移作為電容變化並且然後將它轉化為電信號來測量氣體壓力。當電容式隔膜真空計100將 被校準時，通過充分地減小與真空裝置2連通的區域3中的壓力來最小化隔膜電極4的位移量。 在該狀態下，從電輸入/輸出端子10輸出的信號值被調節到待設置為基準點的零 壓力(其通常被稱為零點調節)。該隔膜真空計被構造為檢測隔膜電極4從該狀態的位移 量並且將它作為電壓值從電輸入/輸出端子10輸出。在電路板9上，零點調節電位計11被固定用於執行該調節。 —般而言，在製造電容式隔膜真空計的過程中，執行組裝和調節，同時用於連接到 真空裝置2的連接接頭12面向下，如圖5中所示。如果用戶將電容式隔膜真空計安裝在真 空裝置2上，使得連接接頭12以相同方式面向下，可以測量壓力而沒有任何問題。
然而在一些情況下，用戶必須選擇安裝電容式隔膜真空計，使得隔膜真空計的連 接接頭12面向上或側向，這取決於在使用電容式隔膜真空計的環境中的真空裝置2的安裝 埠的狀態。在這樣的情況下，用戶需要根據安裝的情形以特定方式組裝和調節電容式隔 膜真空計。 在能夠測量100Pa或以下的壓力的帶有高靈敏度的電容式隔膜真空計中，如果連 接接頭12安裝在真空裝置2上以面對不同於隔膜真空計被組裝和調節時的方向的方向，測 量壓力精度具有不可忽略的影響。假設圖5中所示的電容式隔膜真空計包括由不鏽鋼製造 並且具有50 ii m的厚度和40mm的直徑的隔膜電極4。製造尺寸被設置為具有在隔膜電極4 與固定電極5之間的20ym的距離的電容式隔膜真空計可以獲得帶有10Pa的滿刻度壓力 的電容式隔膜真空計。 圖6示出了通過施加於電容式隔膜真空計的隔膜電極4的壓力與隔膜和固定電極 之間的電容之間的關係的模擬計算獲得的結果。橫坐標代表壓力(Pa);並且縱坐標代表電 容(pF)。如圖6中所示，具有以上結構的電容式隔膜真空計隨著10Pa範圍內的壓力變化在 電容上從2. 92pF變化到5. 2pF，並且可以獲得大約2. 28pF的電容變化。
然而，圖6中所示的模擬結果不考慮隔膜電極4本身的重量。也就是說，由於不 鏽鋼的比重為8. 4，由不鏽鋼製造並且具有50 ii m的厚度和40mm的直徑的隔膜電極4具 有0. 71mg的重量。在該情況下，在重力加速度為9. 8kg/m2的地面上，6. 9X 10—3N的向下作 用力總是施加於隔膜電極4。這相當於5. 5Pa的壓力施加於具有40mm的最大直徑(面積 1. 26X 10—3m2)的隔膜電極4(相當於大約2. 5 ii m的隔膜位移量)。 考慮到以上事實，所以在這裡例舉的電容式隔膜真空計中，圖7中的實線示出當 隔膜真空計的連接接頭12沿向下方向時壓力與隔膜電極和固定電極之間的電容之間的關 系。 另夕卜，圖7中的虛線示出當隔膜真空計的連接接頭12沿向上方向時電容和壓力的 相關性。此外，圖7中的點劃線示出當連接接頭12沿側向方向(水平方向)時電容和壓力 的相關性。從圖7中所示的關係顯而易見，電容相對於壓力的特性根據隔膜真空計的安裝 構造顯著變化。 如上所述，普通電容式隔膜真空計常常基於在連接接頭12面向下的情況下使用 隔膜真空計的假設下被組裝和調節。也就是說，根據圖7中所示的特性(實線所指示的特 性)，當壓力為零時，在隔膜電極4與固定電極5之間有2. 36pF的電容。當壓力上升到10Pa 時，電容變為3. 65Pa。最後，可以獲得1. 29pF的電容變化。 在實際組裝/調節時，如圖8中的實線所示，電路板9被調節使得例如當電容在零 壓力下為2. 36pF時，輸出電壓為0V，並且當電容在10Pa下為3. 65pF時，輸出電壓為IOV。 另外，壓力校正單元22被調節以建立壓力和輸出電壓之間的比例關係。
然而，如果該隔膜真空計沿側向方向(水平方向)或沿反向方向被安裝時，在零壓 力和10Pa的壓力下的電容與上述明顯不同。同時，特性的線性與以上情況不同。圖8中的點劃線和虛線分別表示當該隔膜真空計沿側向方向(水平方向)被安裝時壓力和輸出電壓 之間的關係和當隔膜真空計沿反向方向被安裝時壓力和輸出電壓之間的關係。
即使在零點的輸出電壓可以通過隔膜真空計的零點調節電位計11被校正，關於 10Pa的輸出電壓值和線性也不能被校正。因此，該隔膜真空計具有圖8中的點劃線或虛線 所指示的特性。當需要精確壓力測量時這不能被忽略。 如上所述，由於電容式隔膜真空計通常被組裝和調節時用於真空裝置的連接接頭 面向下，當以其他傾斜角使用隔膜真空計時，出現誤差。這樣的誤差對被設計為測量較低壓 力的具有更高靈敏度的隔膜真空計具有更大影響。 為此，當電容式隔膜真空計不能安裝在由於各種情形連接接頭面向下的真空裝置 上時，需要以特定方式調節隔膜真空計。這不可避免地導致隔膜真空計本身的成本增加。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種電容式隔膜真空計，其能夠執行精確壓力測量， 而不管隔膜真空計的安裝狀態。 根據本發明的一個方面，提供了一種電容式隔膜真空計，其包括包括隔膜電極的 真空密封室；固定電極，其設在真空密封室內部以面對隔膜電極；和傾斜角傳感器，其被配 置為檢測電容式隔膜真空計的傾斜角。 根據本發明的另一個方面，提供了一種包括上述電容式隔膜真空計的真空裝置。
根據本發明，隔膜真空計能夠通過根據隔膜真空計的傾斜角校正壓力測量值而精 確地測量壓力，而與隔膜真空計的傾斜角無關。所以，即使由於各種情形連接接頭面向下而 不能安裝隔膜真空計，也不需要以特定方式調節隔膜真空計。這使得可以以低成本提供電 容式隔膜真空計。 參考附圖的典型實施例的以下描述，本發明的更多特徵將變得顯而易見。


圖1是示出根據本發明的電容式隔膜真空計的一個實施例的示意性截面圖；
圖2是示出用於本發明中的傾斜角傳感器的檢測傾斜角的範圍的視圖；
圖3是示出一種狀態的示意性截面圖，其中本發明的隔膜真空計以45°的傾斜角 安裝在真空裝置上； 圖4是用於解釋本發明中的校正壓力測量值的方法的圖形；
圖5是示出常規電容式隔膜真空計的示意性截面圖； 圖6是示出通過相對於施加於隔膜電極的壓力模擬計算隔膜和固定電極之間的 電容和壓力的相關性獲得的結果的圖形； 圖7是示出由於隔膜真空計的傾斜角的差異產生的電容和壓力的相關性的差異 的圖形； 圖8是示出由於隔膜真空計的傾斜角的差異產生的輸出電壓和壓力的相關性的 差異的圖形；以及 圖9是本發明的實施例的電學框圖。
具體實施例方式
將在下面參考附圖詳細描述用於實現本發明的最佳方式。圖1是示出根據本發明 的電容式隔膜真空計的一個實施例的示意性截面圖。與圖1中相同的附圖標記在圖5中表 示相同部件。 在圖1中所示的電路板9上，零點調節電位計11、傾斜角傳感器14、電容檢測單元 21、壓力校正單元22和存儲單元23被固定。圖1與圖5的區別在於電容式隔膜真空計包 括傾斜角傳感器14和存儲單元23。壓力校正單元22和存儲單元23基於傾斜角傳感器14 所檢測到的電容式隔膜真空計100的傾斜角校正壓力測量值，這將隨後進行描述。通過使 用傾斜角傳感器14或類似裝置校正壓力測量值的方法將隨後更詳細地進行描述。
真空裝置2例如包括濺射裝置、蝕刻裝置以及CVD裝置。根據本發明的電容式隔 膜真空計用於測量真空裝置2內部的壓力作為測量目標。電容式隔膜真空計特別用作能夠 以高精度和可重複性地測量壓力而與氣體的類型無關的真空計。用於測量與真空裝置2的 內部連通的區域3中的壓力的該電容式隔膜真空計的原理和結構與常規電容式隔膜真空 計的遠離和結構相同。 導電外殼15包含吸氣劑13、絕緣元件6和固定電極5。導電外殼15也包含基準 壓力室l，所述基準壓力室是密封的，同時它的內部通過吸氣劑13總是保持處於高度真空。 絕緣元件6被如此地成形，即使得其直徑略小於導電外殼15的柱狀底部分的外部直徑的柱 狀元件被堆疊在底部分上。為了相對於導電外殼15定位的目的，絕緣元件6以該方式被成 形。通過隔膜電極4將基準壓力室1和與真空裝置2連通的區域3隔開。固定電極5布置 在基準壓力室1中以面對隔膜電極4。 固定電極5被布置在絕緣元件6上。互連部通過形成於絕緣元件6中的通孔互連 部7從固定電極5延伸到相對表面。固定電極5通過該互連部和真空密封饋電槽8連接到 電路板9。 隔膜電極4例如由導電材料製成或者通過在絕緣材料上形成導電薄膜而形成以 具有充當電極的結構。隔膜電極4被布置在絕緣元件6與導電外殼15之間。隔膜電極4 通過導電外殼15和導線17連接到電路板9。 當在基準壓力室1和與真空裝置2連通的區域3之間有壓力差時，隔膜電極4根 據壓力差朝著固定電極5側移動。隔膜電極4與固定電極5之間的電容與它們的距離成反 比例。為此，這些電信息通過通孔互連部7、真空密封饋電槽8、導線17等被傳遞到電路板 9。電路板9上的電容檢測單元21將電容轉換為數字數據，並且通過壓力校正單元22和數 字電壓轉換器906獲得與壓力成比例的電壓值或電流值。電輸入/輸出端子10將電壓值 或電流值輸出到隔膜真空計的外部，由此測量壓力。 用於檢測以上電容的裝置被稱為電容檢測單元，並且由附圖標記21表示。隨後將 會理解，電容檢測單元21 (圖9)在該實施例中既充當電容檢測單元21又充當數字轉換單 元。顯然，它們可以獨立單元。 該實施例也包括用於檢測電容式隔膜真空計100被安裝的傾斜角的傾斜角傳感 器14。傾斜角傳感器14安裝在電路板9上。零點調節電位計11也安裝在該電路板9上。 傾斜角傳感器14所檢測到的電容式隔膜真空計100的傾斜角信息被輸出到電路板9上的 壓力校正單元22 (圖9)。壓力校正單元22根據傾斜角校正從電輸入/輸出端子10輸出的輸出測量值，這將隨後進行描述。 圖9是控制根據本發明實施例的電容式隔膜真空計100的操作的控制電路的框 圖。施加於隔膜的壓力被校正為隔膜與固定電極之間的電容。電容檢測單元21通過將電 容轉換為數值檢測電容，並且將它與測得壓力一起存儲在存儲單元23中。在另一方面，盡 管傾斜角傳感器14將隔膜真空計的傾斜角信息發送到電路板9上的壓力校正單元22，電 路板9上的壓力校正單元22考慮到傾斜角信息校正上述壓力-電容數據，並且將適當的數 字壓力值發送到數字/電壓轉換器906。因此，電輸入/輸出端子10輸出對應於壓力的電 壓。傾斜角傳感器14、壓力校正單元22和存儲單元23充當壓力校正機構。
也就是說，電路板9的壓力校正單元22基於來自傾斜角傳感器14的傾斜角信息 和事先存儲在存儲單元23中的數據校正壓力測量值。 例如使用壓阻三軸加速度傳感器作為傾斜角傳感器14。可以合適地使用從 H0KURIKU ELECTRIC INDUSTRY得到的壓阻三軸傳感器HAAM-312B等作為該三軸加速度傳感 器。由於該三軸加速度傳感器是緊湊的，所以使用該三軸加速度傳感器消除了改變隔膜真 空計的尺寸的需要。 如果如圖2中所示定義傾斜角e ，可以檢測到在從-90°到+90°的範圍內的傾斜 角。在該實施例中，如果沿水平方向的傾斜角如圖2中所示為零(e =0)，則與水平方向相 差90°的+90°被定義為第二傾斜角(9 =+90° )(第二傾斜角是豎直向上的方向)。另 外，與第二傾斜角相差90。的e =0被定義為第一傾斜角。此外，與水平方向相差-90°
的_90°被定義為第三傾斜角(e =_90° )(第三傾斜角是豎直向下的方向)。 在該說明書全文中，傾斜角表示當朝著基準壓力室l垂直於隔膜電極4延伸通過 隔膜電極4(處於平的狀態，也就是說，它既不凹陷也不凸出的狀態)的中心的直線是水平
的(圖2中的e =0)時使用中的電容式隔膜真空計ioo關於它的傾斜角的傾斜角。可以
從來自傾斜角傳感器14的輸出信號直接地或間接地獲得該傾斜角。 例如可以合適地使用從Analog Devices得到的數字轉換器AD7745作為用於將電 容轉換為電路板9中的電壓的裝置。數字轉換器或電容檢測單元21具有將連接的壓力傳 感器元件(壓力/電容轉換器)的電容轉換為數值的功能。壓力校正單元22能夠通過調 節傳感器元件的特性的範圍和線性來轉換數值。 圖3示出了包括電容式隔膜真空計100的真空裝置2的例子。也就是說，圖3示出 了一種狀態的例子，其中電容式隔膜真空計100安裝在真空裝置2上。圖3是示出一種狀態 的示意性截面圖，其中電容式隔膜真空計100以45。角度被安裝(相對於圖2中的0。)。 一般而言，電容式隔膜真空計100常常以+90°角度被安裝(連接接頭12面向下)。如上 所述，該實施例可以通過校正壓力測量值精確地測量真空裝置2內部的壓力，而與電容式 隔膜真空計100被安裝的角度無關。參考圖3，附圖標記101表示閥；附圖標記102表示真 空泵；並且附圖標記103表示動力源/顯示裝置。 接著將描述在該實施例中基於傾斜角信息校正壓力測量值的方法。首先，電 容-壓力特性數據必須被存儲在存儲單元23中。在該情況下，通過隨著與真空裝置的內部 連通的區域3中的壓力變化實際測量電容式隔膜真空計的固定電極5和隔膜電極4之間的 電容獲得特性數據。 更具體地，用於實際測量基準壓力的量計和電容式隔膜真空計100安裝在同一真空裝置上，並且裝置的內部被抽空。然後當氣體被引入真空裝置中達到預定壓力時，固定電 極5和隔膜電極4之間的電容被測量。這時，通過使用用於測量基準壓力的量計執行壓力 測量。通過重複該操作同時改變壓力以預定傾斜角獲得電容-壓力特性數據，並且事先將 數據存儲在存儲單元23中。存儲單元23形成存儲裝置。 通過該操作，在存儲單元23中生成了電容數據相對於基準壓力的表。所以，當與 真空裝置的內部連通的區域3中的壓力變化，並且固定電極5和隔膜電極4之間的電容變 為某一值時，可以逆向計算出電容對應於哪個壓力。然後對應於該壓力的輸出值(電壓值 或電流值)從圖1中所示的電輸入/輸出端子10被輸出。存儲裝置例如存儲單元23存儲 電容-壓力特性數據作為相對於類似於圖7中所示的測量傾斜角的電容和壓力的相關性。
為了在該情況下獲得本發明的效果，傾斜角傳感器14檢測傾斜角信息，所述傾斜 角信息指示當執行以上操作以用於收集待存儲在存儲單元23中的數據時該隔膜真空計傾 斜多大角度。存儲單元23將傾斜角信息與電容-壓力特性數據一起分開地存儲。也可以 準備不同的存儲裝置以事先存儲傾斜角信息和電容_壓力特性數據。 更具體地，例如，在該隔膜真空計的連接接頭12沿豎直向下方向(圖2中的e = +90° )、沿水平方面(在圖2中的e =0° )和沿豎直向上方向(在圖2中的e =-90° ) 的各個狀態下的電容-壓力特性數據被測量並且與傾斜角信息一起事先存儲在存儲單元 23中。 根據以上描述，電容檢測單元21、存儲單元23和壓力校正單元22容納在電容式隔 膜真空計的殼體16中。然而，它們可以布置在殼體16的外部。在該情況下，電輸入/輸出 端子10輸出與隔膜電極4和固定電極5之間的電容和傾斜角信息關聯的信號，並且包括電 容檢測單元、存儲電路和壓力校正單元的外部單元處理數據。 其中連接接頭12沿豎直向下方向的狀態是圖1中所示的該隔膜真空計的狀態，也 就是說，其中連接接頭12面對豎直向下方向的狀態(第二傾斜角)，並且其中連接接頭12 沿水平方向的狀態是其中該隔膜真空計面對水平方向的狀態(第一傾斜角)。另外，其中連 接接頭12沿豎直向上方向的狀態是其中連接接頭12面對向上方向(隔膜真空計面對與圖 1中相反的方向)的狀態(第三傾斜角)。 假設電容式隔膜真空計100實際安裝在真空裝置2上，並且將要測量壓力。在該 情況下，當電容式隔膜真空計100以e =+90° 、0° 、-90°所示的角度被安裝時，傾斜角 傳感器14檢測隔膜真空計的傾斜角。傾斜角傳感器14將傾斜角信息輸出到壓力校正單元 22。基於該傾斜角信息，壓力校正單元知道它應當是指對應於事先存儲在存儲單元23中的 特定傾斜角的哪個特定電容_壓力特性數據。所以壓力校正單元22涉及對應於該傾斜角 信息的電容-壓力特性數據，並且輸出對應於該壓力的輸出值(電壓值或電流值)。
接著將進行描述用於在連接接頭12被設置為除了豎直向下方向、水平方向和豎 直向上方向以外的角度的情況下安裝電容式隔膜真空計100的情況的校正方法。例如當在 連接接頭12如圖3中所示被設置為e =45°所表示的角度的情況下安裝電容式隔膜真空 計100時，傾斜角傳感器14檢測連接接頭12的傾斜角e ，並且將檢測到的角度輸出到壓 力校正單元22。在該情況下，除了實際測量並且事先存儲的以上三個狀態中的數據(傾斜 角沿豎直向下方向、水平方向和豎直向上方向的電容-壓力特性數據)以外，壓力校正單元 22通過使用檢測到的傾斜角e校正壓力測量值。
更具體地，設定A為當連接接頭12朝著豎直向下方向(e =+90° ;第二傾斜角) 時基於壓力_電容數據對應於所檢測到的電容的壓力，設定B為當連接接頭12朝向水平方
向(e =0° ;第一傾斜角)時基於壓力-電容數據對應於所檢測到的電容的壓力，並且設 定C為當連接接頭12朝向豎直向上方向(e = -90° ;第三傾斜角)時基於壓力-電容數 據對應於所檢測到的電容的壓力。在該情況下，如果傾斜角傳感器14所檢測到的角度e 滿足o。《e《go。(第一傾斜角《e《第二傾斜角)，則壓力檢測單元22根據壓力=
AXsin2 e +BXcos2 e . (1)執行計算以近似地校正壓力測量值。如果傾斜角傳感器14所檢測到的角度e滿足-90°《e <0° (第三傾斜角
《e 〈第一傾斜角)，則壓力檢測單元22根據壓力二BXcos2e+CXsin29 (2)
執行計算以近似地校正壓力測量值。通過以該方式使用三角函數校正壓力測量值可以精確
地測量真空裝置中的壓力，而與電容式隔膜真空計100的傾斜角無關。 接著將參考圖4更詳細地描述該校正方法。圖4顯示了在連接接頭12沿水平方
向(e =o° )和沿圖7中的豎直向下方向(e =+90° )的情況下提取的特性。如果例
如在連接接頭12沿向下方向成45。被設置的情況下安裝隔膜真空計，則隔膜真空計表現 出圖4中的點劃線所指示的電容-壓力特性。在該情況下，例如當與真空裝置2的內部連 通的區域3中的壓力為5. 3Pa時，隔膜電極4與固定電極5之間的電容變為3. 3pF。
在這時，存儲單元23僅僅存儲了在連接接頭12沿豎直向下方向(圖4中的實線 所指示的9 =+90° ;對應數據在下文中有時將被稱為數據A)、沿水平方向(圖4中的虛 線所指示的9 =0° ;對應數據在下文中有時將被稱為數據B)和沿豎直向上方向(圖4中
未顯示的e =-90° ;對應數據在下文中有時將被稱為數據c)的情況下的電容-壓力特
性數據。為此，即使檢測到3.3pF的電容，也不能直接獲得5.3Pa的實際壓力。所以，5.3Pa 的壓力根據以下程序被計算。 首先，傾斜角傳感器14檢測隔膜真空計的傾斜角e為45° ，並且將檢測到的角度 輸出到電路板9上的壓力校正單元22。壓力校正單元22通過使用在連接接頭12沿向下方
向(e =+90° )和沿水平方向(e =0° )的情況下的電容-壓力特性數據來校正壓力 更具體地，在連接接頭12沿豎直向下方向(圖4中的實線所指示的e =+90° ) 的情況下的電容_壓力特性數據表明3. 3pF對應於8. 1Pa的壓力。在連接接頭12沿水平 方向(圖4中的虛線所指示的e =0° )的情況下的電容-壓力特性數據表明3.3pF對應 於2. 5Pa的壓力。 也就是說，在該情況下，將A = 8. 1Pa和B = 2. 5Pa代入方程(1)將通過如下的計 算近似地校正壓力測量值壓力=8. lXsin2(45。 )+2. 5 X cos2 (45° )二5.3Pa如果當隔 膜真空計的傾斜角9為45°時，壓力變為7. 1Pa或更多，則電容變為3.65pF。在該情況下， 根據在方程(1)中將被稱為A的電容，也就是說，在連接接頭12沿豎直向下方向(圖4中 的實線所指示的9 =+90° )的情況下的電容-壓力特性數據，需要對應於10Pa或更大的 壓力的數據。 即使，例如在該情況下隔膜真空計的滿刻度壓力為10Pa，也需要比隔膜真空計的 工作壓力範圍更寬的範圍中的數據作為將存儲在存儲單元23中的電容-壓力特性數據以 避免以上麻煩。也就是說，在該情況下，必須實際測量比10Pa更大的壓力範圍中的數據並
9且將它存儲在隔膜真空計內，如圖4中所示。 也就是說，在以上情況下，如圖4中所示，作為在連接接頭12沿豎直向下方向的情 況下的特性，數據可以被測量高達18Pa的壓力，並且事先被存儲在存儲單元23中。因此， 即使電容變為3. 65pF或更大，也有可能通過根據傾斜角執行校正而測量精確壓力。
基於隔膜真空計的傾斜角的範圍從O。到+90°的假設描述了以上實施例。然 而，即使在連接接頭12從水平方向面向上時安裝隔膜真空計的情況下，也就是當傾斜角e 為-90°到0°時，可以通過與上述相同的技術校正壓力測量值。然而應當注意在該情況 下，作為將通過使用方程(2)事先存儲在隔膜真空計中的電容-壓力特性數據，通過使用當 連接接頭12沿水平方向和沿豎直向上方向分別獲得的數據B和數據C執行校正。
從以上描述顯而易見，當傾斜角被限制為0。《e《90°或_90°《9 <0°時， 不需要將關於三個傾斜角的電容和壓力的相關性事先存儲在存儲單元23中。也就是說，僅 僅需要事先存儲關於角度的兩個組合例如上述的A和B或B和C的電容和壓力的相關性。 該電容式隔膜真空計基於關於這些兩個傾斜角的電容和壓力的相關性來校正壓力測量值。
如上所述，本發明的電容式隔膜真空計可以根據隔膜真空計的傾斜角校正壓力測 量值，而與傾斜角無關。所以即使在電容式隔膜真空計不能被安裝成連接接頭面對向下方 向的情況下，也不需要以任何特定方式調節隔膜真空計。所以有可能以低成本製造電容式 隔膜真空計。 儘管參考示例性實施例描述了本發明，應當理解本發明並不限於公開的示例性實 施例。以下權利要求的範圍應當符合廣義解釋以涵蓋所有這樣的修改以及等同結構和功
權利要求
一種電容式隔膜真空計，其包括包括隔膜電極的真空密封室；固定電極，其設置在所述真空密封室內部以面對所述隔膜電極；以及傾斜角傳感器，其被配置成檢測所述電容式隔膜真空計的傾斜角。
2. 根據權利要求1所述的電容式隔膜真空計，還包括電容檢測單元，其被配置成檢測所述隔膜電極和所述固定電極之間的電容； 存儲單元，其被配置成存儲在預定傾斜角時的隔膜電極和所述固定電極之間的電容和壓力的相關性；以及壓力校正單元，其被配置成基於所述傾斜角傳感器所檢測到的傾斜角信息和存儲在所 述存儲單元中的電容和壓力的相關性校正在與所述傾斜角信息關聯的傾斜角時的壓力。
3. 根據權利要求2所述的電容式隔膜真空計，其中，所述預定傾斜角包括對應於水平 方向的第一傾斜角、對應於豎直向上方向的第二傾斜角和對應於豎直向下方向的第三傾斜 角。
4. 根據權利要求2所述的電容式隔膜真空計，其中，所述存儲單元在比所述電容式隔 膜真空計的工作壓力範圍更大的壓力範圍內存儲在所述預定傾斜角時的電容和壓力的相 關性。
5. 根據權利要求2所述的電容式隔膜真空計，其中，所述預定傾斜角包括對應於水平方向的第一傾斜角和與第一傾斜角相差90°的第二 傾斜角，以及所述壓力校正單元基於在所述第一和第二傾斜角時的電容和壓力的相關性校正在所 述第一傾斜角和第二傾斜角之間的、與傾斜角信息關聯的傾斜角時的壓力。
6. —種真空裝置，其包括根據權利要求l中所述的電容式隔膜真空計。
全文摘要
一種電容式隔膜真空計，其包括被配置成檢測所述電容式隔膜真空計的傾斜角的傾斜角傳感器。在電容膈膜計以第一傾斜角(+90°)、第二傾斜角(0°)、第三傾斜角(-90°)安裝在真空裝置上時，所得到的電容和電壓的相關性事先存儲在存儲單元中。壓力測量值然後基於由傾斜角傳感器所檢測到的所述傾斜角信息被校正，並且電容-壓力特性數據在第一、第二和第三傾斜角時被實際測量，並且存儲在電容式隔膜真空計中。
文檔編號G01L9/12GK101776502SQ20091026635
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月24日 優先權日2008年12月24日
發明者宮下治三 申請人:佳能安內華股份有限公司