真空計は、チャンバーや配管の圧力を測定する計測部品です。半導体プロセスの圧力範囲は大気圧(10⁵Pa)から超高真空(10⁻⁸Pa)まで13桁におよぶため、単一の原理ではカバーできず、圧力域ごとに異なる方式の真空計を組み合わせて使います。
代表的な方式は3つです。①キャパシタンスマノメータ(隔膜真空計)は、ダイアフラムの変位を静電容量で読む方式で、気体種に依存せず絶対圧が測れるため、プロセス圧力の制御に最も広く使われます。②ピラニ真空計は気体の熱伝導を利用し、大気圧〜10⁻¹Pa程度の中真空域を担当します。③電離真空計(コールドカソード/ホットカソード)は気体を電離して得たイオン電流から圧力を求め、高真空〜超高真空域を測定します。
プロセス制御では、真空計の読み値がそのまま圧力制御ループの入力になります。スロットルバルブ(圧力制御バルブ)と組み合わせ、目標圧力に対して排気コンダクタンスを自動調整するのが一般的です。エッチングや成膜の結果は圧力に強く依存するため、真空計のゼロ点ドリフトや汚染による誤差は、そのままプロセスばらつきに変換されます。
堆積性プロセスでは、センサ部への膜の付着が測定誤差の主因となります。ヒーターでセンサ部を加熱して付着を防ぐ加熱型キャパシタンスマノメータや、定期的な校正・交換が対策として採られます。ピラニ・電離真空計は気体種によって指示値が変わるため、実ガスに対する補正係数を理解して運用する必要があります。
主要メーカーはMKS Instruments・Inficon・Pfeiffer Vacuum・ULVAC・キヤノンアネルバなど。装置1台あたりの搭載点数が多く、圧力制御バルブやMFCと合わせて「プロセス制御サブシステム」として供給されることも多い領域です。