[發明專利]流量傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 200810092873.4
• 申請日: 2008-05-07
• 公開（公告）號: CN101393045A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 池信一;畠山洋志;土屋誠志
• 申請（專利權）人: 株式會社山武
• 主分類號: G01F1/684
• 分類號: G01F1/684
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 堅

技術領域

本發明涉及適用于例如在半導體制造裝置中使用的氣體等的微小流量的測定的流量傳感器及其制造方法。

背景技術

例如，作為檢測在半導體制造裝置中使用的氣體等被測定流體的流量的流量傳感器(流量測定裝置)，公知有熱式流量傳感器，該熱式流量傳感器通過對流體加熱并測定預定位置處的流體的溫差，來測定微小的流量(例如參照專利文獻1：日本國特開2002-168669號公報(5-6頁，圖1)；專利文獻2：日本國特開2004-325335號公報(6-7頁，圖8)；專利文獻3：日本國特開2007-071687號公報(2-3頁，圖7))。熱式流量傳感器如專利文獻3中所記載的那樣，其通過以下部件構成：傳感器芯片，在其上表面形成有流量檢測部；以及作為流道形成部件的玻璃芯片，其通過燒結玻璃等接合在該傳感器芯片的形成有流量檢測部的上表面上。

傳感器芯片在硅基板的上表面形成有絕緣膜層，在傳感器芯片的內部，構成流量檢測部的加熱器(Rh)、上游側溫度傳感器(Ru)、下游側溫度傳感器(Rd)以及周圍溫度傳感器(Rr)分別用鉑薄膜形成。鉑薄膜作為測溫電阻體發揮作用，其電阻值隨著溫度而變化。加熱器(Rh)配置在基板的中央部，在其兩側配置有作為測溫傳感器的上游側溫度傳感器(Ru)和下游側溫度傳感器(Rd)，周圍溫度傳感器配置在硅基板的外圍部。

在形成有加熱器(Rh)、上游側溫度傳感器(Ru)、以及下游側溫度傳感器(Rd)的硅基板的上表面中央部，其下部的硅通過各向異性蝕刻被除去而形成為凹部，從而成為使加熱器(Rh)、上游側溫度傳感器(Ru)以及下游側溫度傳感器(Rd)，與硅基板熱絕緣的隔膜結構。

玻璃芯片上形成有：流過上述流量檢測部的流體的流道；將被測定流體導入到該流道中的流體導入孔；以及將導入到上述流道中的被測定流體導出的流體導出孔。這些流道、流體導入孔以及流體導出孔通過噴砂等形成。并且，上述流量檢測部配置成露出在上述流道內，通過檢測加熱器(Rh)的上游側溫度傳感器(Ru)與下游側溫度傳感器(Rd)之間的溫度差，來測定流過流道內的氣體等被測定流體的流量。

圖1和圖2表示與本發明相關的熱式流量傳感器的一例，熱式流量傳感器501通過將以下部件接合起來而形成：傳感器芯片504，其在硅基板502上形成有流量檢測部503；以及作為透明的流道形成部件的玻璃芯片505，其容納流量檢測部(傳感器部)503，并且形成有流過該流量檢測部503的流體的流道(槽)505a。此外，玻璃芯片505的流道505a通過噴砂等形成。

通過具有這樣的結構，在流量傳感器501的制造后的檢查工序中，能夠目視確認在流量檢測部503和流道內是否異常，并且，在使用后能夠確認混入被測定流體中的微小的灰塵等是否侵入到流道505a中，或者確認在流量檢測部503中是否發生不良情況等。

圖3表示與本發明相關的流量傳感器的制造方法，如圖3A所示，在硅晶片601的上表面(表面)，形成了多個傳感器芯片602，通過切割，切斷該晶片601，如圖3B所示，分離成多個傳感器芯片602。接著，如圖3C所示，在分離成單個的各傳感器芯片602的上表面，放置玻璃芯片604，在該玻璃芯片604上形成有流道603、流體導入孔603a以及流體導出孔603b，并進行對位使流量檢測部露出在流道603內，然后通過低熔點玻璃、例如燒結玻璃等接合到傳感器芯片602的上表面上，從而制造出流量傳感器605。并且，玻璃芯片604也與傳感器芯片602一樣，對形成有多個該玻璃芯片604的晶片通過切割進行切斷，從而形成為一個個玻璃芯片。

首先，對本發明應該解決的第一課題進行說明。在通過噴砂形成玻璃芯片505的流道505a的方法中，如圖1和圖2所示，對于從傳感器芯片504的上表面504a，到玻璃芯片505的流道505a的內側上表面505b的高度(以下稱為“傳感器流道高度”)h，要將其加工成均一是很困難的，難以提高加工精度。因此，有時流量檢測部503附近的流道505a的截面積S(＝h×w，w是流道505a的寬度)會與設計不符。由于傳感器的輸出由流量Q和傳感器流道的截面積S決定，因此，當流道505a的截面積S變化時，流量特性(流量曲線)也發生變化，就必須進行大的量程調整，并且由于流量傳感器出現個體差，因此，很難實現質量的穩定性。

此外，當通過噴砂來加工玻璃芯片505的流道505a時，作為加工面的流道505a的內側上表面505b的面變得粗糙，透明性變差。從而，為了提高透明性就必須進行后續處理。此外，可能因為噴砂加工時的微細的傷痕而導致玻璃芯片的耐壓性降低。