静电电容型压力传感器制造技术

本发明专利技术的静电电容型压力传感器尤其减少CVD工艺特有的污染物质的堆积现象所引起的不良状况。本发明专利技术在压力导入室(36)内设置有挡板(39)，其一侧的板面(39a)和与从压力导入孔(22a)导入的被测定介质的行进方向正交的方向相对。使传感器膜片(31)的受压面(31a)和与该受压面(31a)相对的压力导入室(36)的内表面(36a)之间的距离(L1)、以及传感器膜片(31)的受压面(31a)和与该受压面(31a)相对的挡板(39)的另一侧的板面(39b)之间的距离(L2)在传感器膜片(31)的受压面(31a)的所有区域内小于被测定介质的平均自由程λ(L1、L2＜λ)。

【技术实现步骤摘要】
静电电容型压力传感器
本专利技术涉及一种具有检测与被测定介质的压力相对应的静电电容的膜片结构的传感器芯片的静电电容型压力传感器。
技术介绍
一直以来，在半导体制造设备等当中所使用的以真空计为首的压力传感器中，大多采用使用所谓的MEMS(MicroElectroMechanicalSystems微机电系统)技术而具有小型膜片的传感器元件。该传感器元件的主要检测原理为，利用膜片来承受压力介质的压力，并将由此产生的位移转换为某种信号。例如，作为使用了这种传感器元件的压力传感器，将承受被测定介质的压力而弯曲的膜片(隔膜)的位移作为静电电容的变化来进行检测的静电电容型压力传感器被广为人知。该静电电容型压力传感器与皮拉尼真空计、电离真空计等不一样，由于不依赖于气体种类、对有腐蚀性的过程气体有耐腐蚀性、以及可以通过加热传感器元件来抑制原料气体的吸附和后文叙述的副产物等的堆积，因此在以半导体设备为首的工业用途中经常得到使用。该承受被测定介质的压力而弯曲的膜片被称为感压膜片，或者被称为传感器膜片。例如，被用于测量半导体制造装置等当中的制造过程中的真空状态，将用于测量该真空状态的静电电容型压力传感器称为隔膜真空计。作为利用该隔膜真空计的具体应用，可以列举溅镀、CVD(chemicalvapordeposition(化学气相沉积法))、ALD(atomiclayerdeposition(原子层沉积法))下的成膜，另外，主要在蚀刻Si等晶圆的工序中也有使用。在这种成膜、蚀刻过程中，成膜的膜或者过程中生成的副产物等(以下，将这些物质称为污染物质)或多或少会堆积在腔室、管道、泵内部而引起各种故障。我们知道，污染物质在测量/控制过程的气体压力的隔膜真空计内部的堆积会造成其零点的漂移和压力灵敏度的变化，从而对成膜、蚀刻的品质产生较大影响。为了防止污染物质在隔膜真空计内部的堆积，除了将传感器元件保持在高温以外，还采取有如下方法：使过程气体到达传感器膜片上为止的路径变得复杂而尽可能在途中捕捉容易附着的气体(例如，参考专利文献1)；即使堆积在了传感器膜片上也控制其位置，或者在膜片的结构本身上面想办法，从而抑制膜片的位移(例如，参考专利文献2)。尤其是在利用了表面反应的ALD这样的成膜方法中，增加使气体分子与隔膜真空计的气体导入路径的壁面碰撞的频率的折流板结构等较为有效。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本专利特开2015-34786号公报【专利文献2】日本专利特开2015-184064号公报【专利文献3】日本专利特开2002-111011号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的问题】然而，在通常的CVD的情况下，对于隔膜真空计而言，未必限定于与ALD相同的条件。尤其是随着近年来半导体的微细化，也进行在成膜的中途进行蚀刻并再次成膜这样的过程而不是通过单纯的CVD来成膜的过程。在该新过程中，由于要利用不同于成膜用气体的蚀刻用气体来进行蚀刻，因此，还担忧伴随不同物质彼此的化学反应而来的对于传感器膜片的再附着(堆积)、由反应热引起的隔膜真空计的误动作。业界需要对这种过程也具有耐性的隔膜真空计，从而在寻求改善。参考图14所示的以往的隔膜真空计的要部的构成，对该问题进行具体说明。该隔膜真空计100(100A)具备：膜片构成构件103，其具备根据被测定介质的压力而位移的膜片(传感器膜片)101，以及支承该传感器膜片101的周缘部的膜片支承部102；传感器底座105，其与膜片支承部102接合，并与传感器膜片101一起形成基准真空室104；以及底座板107，其接合在膜片支承部102的与传感器底座105相反的那一侧，并与传感器膜片101一起形成压力导入室106。在该隔膜真空计100A中，在传感器底座105的基准真空室104侧那一面形成有固定电极108，在传感器膜片101的基准真空室104侧那一面以与固定电极108相对的方式形成有可动电极109。此外，在底座板107上，在该板的中央部(位于传感器膜片101的中心的部分)形成有压力导入孔107a。在该隔膜真空计100A中，被测定介质经由压力导入孔107a被导入至压力导入室106而使传感器膜片101弯曲。在该隔膜真空计100A中，由于在底座板107的中央部形成有压力导入孔107a，因此，污染物质会堆积在位于该压力导入孔107a的正下方的传感器膜片101的受压面101a上。即，在气相反应(分子彼此在空间中碰撞而发生的化学反应)时，随着不同物质彼此的化学反应，如图15所示，污染物质110会堆积在传感器膜片101的中心部。其原因在于，面向压力导入孔107a的传感器膜片101的受压面101a上的空间的被测定介质的流动未成为分子流，这将在后文中加以叙述。因而，在具有该结构的隔膜真空计100A中，堆积在传感器膜片101的中心部的污染物质110会引起较大的零点的漂移。在图16所示的隔膜真空计100(100B)中，在底座板107的避开了中央部(位于传感器膜片101的中心的部分)的位置(感压电容与参考电容之间附近)例如沿圆周方向以等间隔设置有4个压力导入孔107a。在该情况下，如图17所示，在气相反应时，随着不同物质彼此的化学反应，污染物质110会堆积在位于沿周向以等间隔设置的压力导入孔107a的正下方的传感器膜片101的受压面101a上。其原因也在于面向压力导入孔107a的传感器膜片101的受压面101a上的空间的被测定介质的流动未成为分子流。在该情况下，虽然由污染物质110引起的传感器膜片101的位移得到抑制，但还是会引起零点的漂移。本专利技术为了解决这种问题而成，其目的在于提供一种尤其能够减少CVD工艺特有的污染物质的堆积现象所引起的不良状况的静电电容型压力传感器。【解决问题的技术手段】为了达成这种目的，本专利技术的特征在于，具备：膜片构成构件33，其具备根据被测定介质的压力而位移的膜片31，以及支承该膜片的周缘部的膜片支承部32；传感器底座35，其与膜片支承部接合，与膜片一起形成基准真空室34；底座板22，其接合在膜片支承部的与传感器底座相反的那一侧，并与膜片一起形成压力导入室36；固定电极37，其形成于传感器底座的基准真空室侧的那一面；以及可动电极38，其以与固定电极相对的方式形成于膜片的基准真空室侧的那一面；并且，底座板22具有将被测定介质导入至压力导入室36的压力导入孔22a，压力导入室36内，膜片31的受压面31a和与该受压面相对的面36a、39b之间的距离L在受压面的大致所有区域内小于被测定介质的平均自由程λ。在本专利技术中，压力导入室内，膜片的受压面和与该受压面相对的面之间的距离L在膜片的受压面的大致所有区域内小于被测定介质的平均自由程(λ：碰撞到碰撞之间分子前进的距离的平均)(L＜λ)。由此，在本专利技术中，在膜片的受压面的大致所有区域内，与该受压面正交的方向的被测定介质的流动成为分子流(与壁面的碰撞频率大于分子彼此的碰撞的自由分子区域的流动)，膜片的受压面上的分子彼此的碰撞得到抑制。因此，在气相反应时，不同物质彼此的碰撞得到抑制，污染物质在膜片上的堆积难以发生。再者，在上述说明中，作为一例，利用参考符号示出了与专利技术的构成要素相对应的附图上的构成要素。【专利技术的效果】通过以上所说明的内容，根据本专利技术，由于使膜片的受压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电电容型压力传感器，其特征在于，具备：膜片构成构件，其具备根据被测定介质的压力而位移的膜片，以及支承该膜片的周缘部的膜片支承部；传感器底座，其与所述膜片支承部接合，并与所述膜片一起形成基准真空室；底座板，其接合在所述膜片支承部的与所述传感器底座相反的那一侧，并与所述膜片一起形成压力导入室；固定电极，其形成于所述传感器底座的所述基准真空室侧的那一面；以及可动电极，其以与所述固定电极相对的方式形成于所述膜片的所述基准真空室侧的那一面，所述底座板具有将所述被测定介质导入至所述压力导入室的压力导入孔，在所述压力导入室内，所述膜片的受压面和与该受压面相对的面之间的距离在所述受压面的大致所有区域内小于所述被测定介质的平均自由程。

【技术特征摘要】
2017.02.17 JP 2017-0279591.一种静电电容型压力传感器，其特征在于，具备：膜片构成构件，其具备根据被测定介质的压力而位移的膜片，以及支承该膜片的周缘部的膜片支承部；传感器底座，其与所述膜片支承部接合，并与所述膜片一起形成基准真空室；底座板，其接合在所述膜片支承部的与所述传感器底座相反的那一侧，并与所述膜片一起形成压力导入室；固定电极，其形成于所述传感器底座的所述基准真空室侧的那一面；以及可动电极，其以与所述固定电极相对的方式形成于所述膜片的所述基准真空室侧的那一面，所述底座板具有将所述被测定介质导入至所述压力导入室的压力导入孔，在所述压力导入室内，所述膜片的受压面和与该受压面相对的面之间的距离在所述受压面的大致所有区域内小于所述被测定介质的平均自由程。2.根据权利要求1所述的静电电容型压力传感器，其特征在于，在所述底座板上，在该板的中央部形成有所述压力导入孔，在所述压力导入室内设置有挡板，其一侧的板面和与从所述压力导入孔导入的所述被测定介质的行进方向正交的方向相对，在所述压力导入室内，所述膜片的受压面和与该受压面相对的所述压力导入室的内表面之间的距离、以及所述膜片的受压面和与该受压面相对的所述挡板的另一侧的板面之间的距离在所述膜片的受压面的所有区域内小于所述被测定介质的平均自由程。3.根据权利要求1所述的静电电容型压力传感器，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原卓也，添田将，关根正志，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP