研究開発された技術紹介

真空環境を用いた半導体生産設備の圧力計測器には、測定領域拡大、耐久性・応答性向上等が要求されている。本提案では申請者らが新たに開発したTaAl-N薄膜材料を基に、微細加工技術を活用して高感度マイクロ圧力センサを開発し、広領域・高速応答・制御機能を有する真空計測器を実現化させる。さらに真空を利用した電子デバイス加工装置等に適用し、それらの低コスト化、生産性の向上を実現する

ポリイミドフィルム基板を用いたTaAl-N薄膜センサを開発し、大気圧から10-3Pa台を計測できる広領域真空計試作品を完成させた(1)。真空環境内の圧力分布を計測し、制御する真空環境制御システムの設計･開発を行った(2)。マイクロヒータ上へのTaAl-N薄膜作製技術を確立し、“超”小型の熱伝導マイクロセンサを完成させた(3)。また、14件の外部発表を行った。
(新技術)
・センサーの特徴
‐小型化(従来の容積の1/10以下)
‐測定領域拡大10-3~105Pa
‐高速応答(従来の5倍以上)
‐堅牢化(薄膜構造によりフィラメント断線なし)
‐耐熱耐食性の向上
・真空計測制御の特徴
‐広領域測定により真空計1台で可能‐
マイクロ圧力センサのセンサアレイ化により真空環境内の圧力分布が測定(実測)可能となり、真空環境の見える化が可能に

・広領域真空計製品化試作品(圧力測定範囲大気圧~5×10-3Pa)
・圧力分布計測
・制御システム
・超小型熱伝導型マイクロセンサー(20μm角)

「圧力センサおよび該センサを用いた真空加工装置」(特願2014-540653)

開発したマイクロハクマク圧力センサは、従来の熱伝導真空計に用いるセンサよりも小型であり、広領域を一つの圧力方式で計測できる。また、小型化により従来では計測が困難な狭小空間やモノづくりの「空間」に直接センサを設置して「その場の真空圧力の値」を実測することで見える化できるので、その結果をもとに最適な真空環境を整えることが可能となる。

マイクロハクマク真空計(ATP型)販売中：年間売り上げ実績1,045,190円(2018年度)，マイクロハクマク圧力計測システム 販売中：1,535,000円(2018年度)

・大気圧(105Pa)～10-3Paまでの広い圧力領域が一つの計測原理を用いて計測できる広領域真空計を発売
・小型化：従来センサを取り付けることができなかった真空装置内の計測が可能となる真空圧力計測システムを発売
上記システムにより、真空環境内を直接計測(実測)することにより、真空環境の見える化が実現

本研究開発により実現した“マイクロ圧力センサ”を用いた真空計測器の応用として以下の分野への展開を検討中である
-真空環境を制御できる“真空制御機器”
・“マイクロセンサ”を他分野に応用した製品開発
　一例)　-リーク検出器、リーク量検出装置-熱伝導式水分計-流速流量計等

既存の真空システムでは十分ではない案件がターゲットとなる。そのため、個々の案件がそれぞれ異なり、共通の解決案としてシステムを構築することは難しい。お客様の要望に即した柔軟性のある対策案でなければ受け入れられることは難しいと考える。

弊社は真空分野のみに特化しているため、他分野への応用や連携についての知識が乏しいと考えている。本小型センサは原理的に他分野への応用が可能と考えているが、連携先などが不足している。