JP2004153235A

JP2004153235A - ウエハー用部材接合構造

Info

Publication number: JP2004153235A
Application number: JP2003206046A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okazaki; 一雄岡崎; Mitsuaki Mochizuki; 光明望月; Shinsaku Okawa; 晋作大河; Shiyouji Tanaka; 召次田中
Original assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】ウエハーに対する熱電対等の部材の接合強度を向上することができ、ウエハーからの部材の脱落を確実に防止すると共に、薄いウエハーに対しても適用することができるウエハー用部材接合構造を提供する。
【解決手段】ウエハー１表面に設けられた収納凹部６内に熱電対等の部材３の少なくとも一部を収納し、この状態で接合手段５により部材３をウエハー１に接合する。ウエハー１表面と収納凹部６内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜２が形成される。部材３は、この溶射膜２を介して接合手段５によりウエハー１に接合されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板等として用いられるシリコン板、石英板、セラミック板等のウエハーに対して熱電対、測温抵抗体等の部材をウエハーに嵌挿した状態で接合するウエハー用部材接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体基板として用いられるシリコンウエハーに、加熱処理が施される場合、すなわちエッチング処理や被膜処理等において加熱処理が施される場合には、被加熱対象物たるシリコンウエハーの厳密な温度管理が求められる。このようなシリコンウエハーの温度管理に際してシリコンウエハーの温度を検出する場合に、製品となるシリコンウエハーと同形状、同サイズのウエハーに熱電対等の測温体を接合した、いわゆる温度測定用のダミーウエハーが用いられることがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなダミーウエハーに熱電対等の測温体を接合するウエハー用部材接合構造としては、従来種々の構造が提案されている。
【０００４】
例えば、シリコンウエハー表面の任意の箇所に窪みを形成し、この窪み内にシリコンウエハー温度を測定する熱電対の先端部を挿入し無機接着剤により固着するシリコンウエハー用の熱電対接合構造（特許文献２参照）や、互いに重ねて載置した２枚のウエハーのうちの上部ウエハーの所定箇所にこの上部ウエハーを貫通する孔とこの孔から上部ウエハーの下面に沿って延びる溝を形成し、この孔を介して上記溝内に差し込んだ熱電対を上記上部ウエハーと下部ウエハーとにより挟持するシリコンウエハー用の熱電対接合構造（特許文献３参照）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−６３４０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２４８３８号公報
【特許文献３】
特開平１１―３４４３８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ウエハーに対する熱電対の接合構造のうち、窪みに熱電対を挿入し無機接着剤で固着する接合構造では、シリコンウエハーの加熱処理中に、このシリコンウエハーから熱電対が脱落することがあり、熱電対のシリコンウエハーに対する接合強度の面で問題があった。すなわち、シリコンウエハーとこのウエハーに熱電対を固着するための無機接着剤との熱膨張率が大きく異なるとウエハーと接着剤とが一部において剥離し、やがて熱電対が脱落するという不都合が発生することがあり、しかもシリコンウエハーに設けられた窪みが平滑面により構成されているような場合には、接着強度が一層低下するという問題があった。
【０００７】
一方、２枚のウエハー間に熱電対を挟持させる接合構造では、年々薄く形成されるシリコンウエハーに対して、更に薄く上部ウエハーと下部ウエハーを形成しなければならず、その適用範囲に限界があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ウエハーに対する熱電対等の部材の接合強度を向上することができ、ウエハーからの部材の脱落を確実に防止すると共に、薄いウエハーに対しても適用することができるウエハー用部材接合構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ウエハー表面に設けられた収納凹部内に部材の少なくとも一部を収納し、この状態で接合手段により上記部材をウエハーに接合するウエハー用部材接合構造において、上記ウエハー表面と上記収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜が形成され、上記部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されていることを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、ウエハー表面と収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射材料が溶射により吹き付けられ、この溶射材料が固化して溶射膜が形成される。この溶射膜は、溶融したまたはそれに近い状態の溶射材料が上記面の微細な凹凸に確実に浸透して形成されるので、溶射膜は、例えば熱膨張率等に関しウエハーと相違する場合でも、ウエハーに強固に接合した状態で形成される。ウエハーに接合される部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されるので、溶射膜や部材と良好な接合性を有する接合手段を選択することができ、これにより、部材を溶射膜に強固に接合することができる。従って、上記構成によれば、上記部材は、溶射により形成された溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されているので、ウエハーに対する上記部材の接合強度を向上することができ、ウエハーからの部材の脱落を確実に防止することができる。また、上記ウエハー表面と上記収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜が形成され、上記部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されているので、簡単な構成で、上記接合強度の向上を図ることができ、しかも収納凹部を形成することができるウエハーであれば、薄いウエハーに対しても容易に適用することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のウエハー用部材接合構造において、上記部材は、上記ウエハーの温度を測定するための温度検出部を有する測温体であり、この測温体が上記温度検出部によりウエハー温度を検出しうる態様でウエハーに接合されていることを特徴とするものである。すなわち、上記ウエハー用部材接合構造は、温度測定用ウエハーに、このウエハー温度を測定するための温度検出部を有する測温体を接合する場合に好適に採用することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２記載のウエハー用部材接合構造において、上記測温体は、熱電対であることを特徴とするものである。すなわち、この部材接合構造は、測温体のなかでも熱電対の接合に好適に採用することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜は金属膜から構成されている一方、上記熱電対はシース型のものとして構成され、上記金属膜に上記シース型熱電対が上記接合手段としてのろう付け及び溶接の少なくとも一方により接合されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、溶射によりウエハー表面または収納凹部内面に強固に接合された金属膜にシース型熱電対が接合手段としての半田付け等のろう付けや溶接により接合されているので、熱電対はそのシースを介して金属膜に強固に接合される。しかも、熱電対はシース型のものが採用されているので、例えばウエハーに半導体を採用する場合であっても絶縁層を形成する必要がなく、部材接合にあたっての手間が軽減される。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４記載のウエハー用部材接合構造において、上記ウエハー表面に対する熱電対の傾斜角度が、２０°〜８０°の範囲内に設定されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、薄いウエハーに対して熱電対を接合する場合でも、比較的長い範囲に亘って熱電対をウエハーに接触させることができ、また、熱電対を折り曲げてウエハーに接合する場合でも、その折り曲げ部に生じる応力集中を軽減することができる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項２記載のウエハー用部材接合構造において、上記測温体は、測温抵抗体であることを特徴とするものである。すなわち、この部材接合構造は、測温体のなかでも測温抵抗体の接合に好適に採用することができる。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面に溶射された絶縁膜とこの絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記測温抵抗体は金属製の引出端子部を有し、上記金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が導電性接着剤を用いた接着、ろう付け及び溶接のうちの少なくとも一の上記接合手段により接合されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、測温抵抗体の金属製の引出端子部がウエハー表面に溶射された溶射膜の金属膜に導電性接着剤を用いた接着、半田付け等のろう付けや溶接により接合されているので、引出端子部が測温抵抗体を支持して測温抵抗体をウエハーに強固に接合することができる。また、ウエハー表面に溶射された絶縁膜上に金属膜が溶射されているので、絶縁膜と金属膜とが強固に接合して溶射膜を形成し、また絶縁膜により例えばウエハーが半導体である場合でも金属膜を介して短絡することがない。さらに上記接合手段として、導電性接着剤を用いた接着、半田付け等のろう付け、溶接のうちの少なくとも一つが採用されているので、導電性を確実に確保した状態で引出端子部と金属膜とを接合することができる。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項７記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜の金属膜は、上記収納凹部を挟む対向位置に設けられ、各溶射膜の金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が接合されると共に、各溶射膜の金属膜に外部リード線が接続され、これらの金属膜を介して引出端子部と外部リード線とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。すなわち、上記溶射膜、特に金属膜の形成位置や範囲は特に限定するものではないが、収納凹部を挟む対向位置に設けることができる。また、収納凹部を挟む対向位置に設けられた金属膜を介して測温抵抗体の金属製引出端子部と外部リード線とが電気的に接続されるので、任意にその大きさを設定することができる金属膜を介して測温抵抗体の引出端子部と外部リード線とを接続することができ、両者を接続するにあたっての作業性が向上する。
【００１８】
請求項９に係る発明は、請求項７記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜の金属膜は、上記収納凹部の一方側に電気的に絶縁された状態で並設され、各溶射膜の金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が接合されると共に、各溶射膜の金属膜に外部リード線が接続され、これらの金属膜を介して引出端子部と外部リード線とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。すなわち、金属膜の形成位置について、収納凹部の一方側に電気的に絶縁された状態で並設することもできる。この場合も、上記請求項８に係る発明と同様に、任意にその大きさを設定することができる金属膜を介して測温抵抗体の引出端子部と外部リード線とを接続することができ、金属膜の大きさを比較的大きく形成することにより、両者を接続するにあたっての作業性が向上する。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面に溶射された絶縁膜とこの絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記測温抵抗体は、引出端子部と、この引出端子部に接合され保形性を及び導電性を有する金属製中継部材とを備え、上記金属膜に上記測温抵抗体の中継部材が導電性接着剤を用いた接着、ろう付け及び溶接のうちの少なくとも一の上記接合手段により接合されていることを特徴とするものである。測温抵抗体は、上記のように金属製引出端子部を溶射膜の金属膜に接合されている場合だけでなく、保形性を有する中継部材を介して溶射膜の金属膜に接合されている場合でも、測温抵抗体を強固にウエハーに強固に接合することができる。また、中継部材は導電性を有するものとなされているので、この中継部材を介して測温抵抗体を金属膜に電気的に接続することができる。
【００２０】
請求項１１に係る発明は、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のウエハー用部材接合構造において、上記ウエハーの収納凹部から露出する上記測温抵抗体部分が、断熱材により被覆されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、上記ウエハーの収納凹部から露出する上記測温抵抗体部分、特に温度を検出する温度検出部が露出している場合にはその温度検出部が、断熱材により被覆されているので、測温抵抗体からの放熱を防止し、ウエハー温度を正確に測定することができる。
【００２１】
請求項１２に係る発明は、請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面及び収納凹部内面に溶射された絶縁膜とこのウエハー表面に溶射された絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記収納凹部内面に溶射された絶縁膜に上記測温抵抗体が上記接合手段としての接着剤により接合されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、溶射によりウエハーに強固に接合された溶射膜の下層である絶縁膜に測温抵抗体が接着剤により接合されているので、絶縁膜と良好な接着性を有する接着剤を選択することにより、測温抵抗体を金属膜を介してウエハーに強固に接合することができる。
【００２２】
請求項１３に係る発明は、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載のウエハー用部材接合構造において、上記金属膜がウエハーの外周縁部にまで延設されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、金属膜がウエハーの外周縁部にまで延設されているので、例えば金属膜に外部リード線を接続する場合に、ウエハーの外周縁部における金属膜で接続することができ、ウエハーにおける外部リード線による影響を小さくすることができ、しかも、金属膜は薄く形成されているので、ウエハーそのものの温度分布が大きく乱れず、より正確な温度を測定することができる。
【００２３】
請求項１４に係る発明は、請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜は上記収納凹部内面に溶射された絶縁膜から構成され、上記収納凹部内に測温抵抗体が収納された状態で上記絶縁膜と接着性が良好な接合手段としての断熱材により封止されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、溶射により収納凹部内面に強固に接合された溶射膜である絶縁膜に測温抵抗体が上記絶縁膜と接着性が良好な断熱材により封止されているので、測温抵抗体を絶縁膜を介してウエハーに強固に接合することができる。
【００２４】
請求項１５に係る発明は、上記ウエハーは、シリコンウエハーであることを特徴とするものである。すなわち、部材を接合するウエハーは、特に限定するものではなく、石英板、セラミック板等であっても良いが、シリコンウエハーに好適に採用することができる。
【００２５】
請求項１６に係る発明は、請求項３または請求項４記載のウエハー用部材接合構造において、上記収納凹部は上方に開口する凹部として構成され、この収納凹部に上記熱電対がその先端部所定長さを該収納凹部の底面に接触する態様で配置され、この熱電対の先端部における上記所定長さ部分がその全長に亘って上記溶射膜に接合されていることを特徴とするものである。上記構成によれば、収納凹部は上方に開口する凹部として構成されているので、上方から穿つだけで収納凹部を形成することができ、比較的薄いウエハーに対して収納凹部を容易に加工することができる。しかも、収納凹部に上記熱電対がその先端部所定長さを底面に接触する態様で配置され、この熱電対の先端部の全長に亘って上記金属膜に接合されているので、金属膜に対する熱電対の接合強度を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明に係るウエハー用部材接合構造を図面に示された実施形態に基づいて説明する。
【００２７】
なお、以下の実施形態で示すウエハーは、半導体基板として用いられるシリコンウエハーに部材を接合する場合の接合構造について説明するが、部材が接合されるウエハーは、シリコンウエハーに限定されるものではなく、セラミックや石英等からなるウエハー（板状体）であっても良い。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るウエハー用部材接合構造を示す平面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２９】
このウエハー用部材接合構造は、表面の所定箇所に複数個の第１及び第２収納凹部６，７が設けられたシリコンウエハー１と、これらの収納凹部６，７の周辺に溶射により形成された溶射膜２と、上記第１収納凹部６内に先端部が差し込まれた複数本のシース型熱電対３と、第２収納凹部７内に基端部が差し込まれ上記シース型熱電対３を結束して保持する熱電対保持部材４とを備え、各シース型熱電対３は対応する上記溶射膜２に半田付けされていると共に、上記熱電対保持部材４も対応する上記溶射膜２に半田付けされている。すなわち、本第１実施形態では、請求項にいうウエハーに接合される「部材」は、シース型の熱電対３と熱電対保持部材４が相当し、シース型熱電対３及び熱電対保持部材４は、溶射膜２を介して接合手段５としての半田付けによりウエハー１に接合され、温度測定用ウエハーを構成している。なお、温度測定用ウエハーとしては、熱電対保持部材４を適宜省略することができる。
【００３０】
シリコンウエハー１は、その形状を特に限定するものではないが、図１では平面視円形のものが使用され、その中央部及び外周縁部の所定箇所（図１では周方向に均等配置された４箇所）にシース型熱電対３の外径に対応する第１収納凹部６が形成されていると共に、外周縁部の所定箇所（第１収納凹部６が形成されている箇所と異なる箇所）に熱電対保持部材４の基端部が差し込まれる一対の第２収納凹部７が形成されている。この第１収納凹部６は、シース型熱電対３の先端部が緊密状態に嵌挿されるものであり、図２ではウエハー１表面に対して所定の角度（図２では４５°）で傾斜する細長い有底孔として形成されている。また第２収納凹部７は、熱電対保持部材４の基端部が緊密状態に嵌挿されるものであり、熱電対保持部材４の基端部形状に対応して形成される。また、第１及び第２収納凹部６，７の深さは、適宜設定されるが、図２及び図３ではウエハー１厚さの略半分の深さに設定されている。なお、ウエハー１に形成される第１収納凹部６の配置態様は、ウエハー１におけるいずれの箇所の温度を検出するかで適宜決定され、一方第２収納凹部７の配置態様は、熱電対３の配置態様に基づいてこれらの熱電対３を結束し得るように適宜設定されている。
【００３１】
溶射膜２は、図１に示すように、第１収納凹部６周りに金属溶射により平面視略円形状の金属膜２ａとして構成されている。また、溶射膜２は、図１に示すように、第２収納凹部７周りにも金属溶射により平面視略円形状の金属膜２ａとして形成されている。これらの各溶射膜２の厚さは、特に限定されるものではなく、ウエハー１との接合性やウエハー１の温度分布に与える影響を考慮しつつ適宜設定される。溶射材料としては、接合手段と良好な接合性を有する材料が用いられ、本第１実施形態では金属材料、特に半田付けにより強固な接合が可能なニッケルや銀等が用いられる。溶射膜２は、例えば所定箇所に予めブラスト処理がなされ、このブラスト処理がなされた面に形成されるものであっても良く、この場合には投錨作用によってシリコンウエハー１に溶射膜２がより強固に接合される。この溶射方法については、後述する。なお、溶射膜２の形状や大きさは、特に限定するものではなく、種々の大きさの方形、楕円形、多角形等、後述する熱電対３との接合の際の作業性等を考慮して適宜決定される。
【００３２】
熱電対３は、図５に示すように、先端部に温度検出部３ａが備えられ異種材質からなる一対の素線３ｂと、この一対の素線３ｂを被覆する金属製の外皮部３ｃと、上記素線３ｂと外皮部３ｃとの間に充填され熱伝導性に優れた絶縁層３ｄ（例えばマグネシア層）とを備え、図２に示すように先端から所定の長さ部分において屈曲して形成されている。この熱電対３は、上記したように、その先端部が上記ウエハー１の第１収納凹部６に緊密状態に嵌挿されている。従って、熱電対３は、その先端部がウエハー１の表面に対して所定の角度（図２では４５°）で傾斜した状態で配置される。この熱電対３の先端部を上記第１収納凹部６に嵌挿した状態で、上記溶射膜２に対位する熱電対３部分の外皮部３ｃが溶射膜２である金属膜２ａに半田付けされ、これによりシース型の熱電対３が溶射膜２である金属膜２ａを介してウエハー１に接合されている。すなわち、これらの半田付けが請求項にいう接合手段に相当する。なお、ウエハー１表面に対する熱電対３の傾斜角度αは、特に限定されるものではないが、上記熱電対３の屈曲部における応力集中を軽減すると共に、熱電対３のウエハー１に対する接触面積を大きく設定して正確な温度を検出するという観点から、熱電対３とウエハー１表面とにより構成される鋭角が２０°から８０°の範囲内に設定されるのが好ましい。
【００３３】
一方、熱電対保持部材４は、複数本の熱電対３を結束した状態で保持し、熱電対３と金属膜２ａとの接合部分に作用する引張力を軽減し熱電対３の不測の抜脱を防止するためのものである。上記熱電対３と同様に、この熱電対保持部材４も、図３に示すように、ウエハー１に溶射膜２を介して接合手段５としての半田付けにより接合されている。すなわち、ウエハー１表面における所定箇所に第２収納凹部７が設けられ、この第２収納凹部７周辺に溶射膜２が形成される一方、上記第２収納凹部７に基端部が嵌挿された金属製の熱電対保持部材４が設けられ、この熱電対保持部材４が溶射膜２である金属膜２ａに半田付けにより接合されている。熱電対保持部材４は、複数本（図では５本）の熱電対３を保持しうる略アーチ状形状を呈し、ステンレス鋼製の左右半割体４ａからなる。各半割体４ａは、図４に示すように、熱電対３を結束した状態でその先端部において前後方向に重ねられ溶接等による重着部８を形成し得るものとなされている。
【００３４】
次に、この第１実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【００３５】
まず、シリコンウエハー１の所定箇所、すなわちウエハー１温度を検出する部位（図１では５箇所）及び熱電対保持部材４を配置する部位に、金属溶射して、平面視略円形状の溶射膜２である金属膜２ａを形成する。この溶射は、溶射部分が開口した金型をシリコンウエハー１上に被せ、その上から溶射材料をプラズマ溶射、フレーム溶射等することにより行われる。なお、上記したように、シリコンウエハー１の所定箇所に例えばサンドブラスト処理を施して表面を凹凸状に粗面化し、その上に溶射することにより、ウエハー１により一層強固に溶射膜２を接合することができる。
【００３６】
次に、略円形状の溶射膜２である金属膜２ａの中央部に上記第１及び第２収納凹部６，７を例えばドリル等の機械加工で穿設し、これらの第１収納凹部６に熱電対３の先端部を緊密状態に嵌挿する。この際、熱電対３の温度検出部は、上記収納凹部６内に収納された状態となっている。そして、この状態で熱電対３における溶射膜２に対応する外皮部３ｃを溶射膜２である金属膜２ａに接合手段としての半田付けにより接合する。
【００３７】
続いて、第２収納凹部７に熱電対保持部材４の基端部を嵌挿し、この状態で熱電対保持部４を溶射膜２に半田付けする。そして、熱電対保持部材４の左右半割体４ａ間に各第１収納凹部６に配置された熱電対３を結束して保持せしめ、この状態で左右半割体４ａの先端部を溶接して、ウエハー用部材接合構造を構成する。
【００３８】
上記第１実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、ウエハー１表面に溶射材料である金属材料が溶射により吹き付けられ、この溶射材料が固化して溶射膜２である金属膜２ａが形成される。この溶射膜２である金属膜２ａは、溶融したまたはこれに近い状態の金属材料がウエハー１表面の微細な凹凸に確実に浸透して形成されるので、金属膜２ａはシリコンウエハー１に強固に接合された状態で形成される。そして、シース型熱電対３や熱電対保持部材４は、その金属部分をこの溶射膜２である金属膜２ａに接合手段５である半田付けにより強固に接合される。すなわち、接合手段５として金属同士の接合に最適な半田付けを採用することができ、これによりシース型熱電対３や熱電対保持部材４を金属膜２ａに強固に接合することができる。従って、上記各部材３，４は、溶射により形成された金属膜２ａを介して接合手段５である半田付けによりウエハー１に接合されているので、ウエハー１に対する上記部材３，４の接合強度を向上することができ、ウエハー１からの部材の脱落を確実に防止することができる。また、例えば一枚のウエハー１に上記部材接合構造を構成することができるので、収納凹部６を形成することができるウエハー１であれば、薄いウエハー１に対しても容易に適用することができる。
【００３９】
しかも、ウエハー１に接合される熱電対３として素線３ｂが外皮部３ｃと絶縁されたシース型の熱電対３が採用されているので、ウエハー１の接合にあたって例えば絶縁層を形成する等の作業を省略することができ、その作業性が向上する。
【００４０】
なお、熱電対３は、シース型の熱電対３が用いられたが、これに限定されるものではなく、例えば素線から構成される熱電対３であっても良い。この場合には、シリコンウエハー１への短絡を防止する観点から後述するような絶縁膜を形成する等の絶縁処理を施す必要がある。
【００４１】
（第２実施形態）
図６は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第２実施形態を示している。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。このウエハー用部材接合構造は、表面の所定箇所に複数個の収納凹部１６が設けられたシリコンウエハー１と、この収納凹部１６の周辺に溶射により形成された絶縁膜１２ａとこの絶縁膜１２ａ上に設けられた金属膜１２ｂとを有する溶射膜１２と、金属製の引出端子部１３ａを有し上記各収納凹部１６内に嵌合収納された測温抵抗体１３と、上記溶射膜１２の上層である金属膜１２ｂに接合された外部リード線１９とを備え、各測温抵抗体１３は対応する上記金属膜１２ｂに半田付けされている。すなわち、この第２実施形態に係るウエハー１用部材接合構造は、シリコンウエハー１に接合される部材が測温抵抗体１３である点、また溶射膜１２が絶縁膜１２ａと金属膜１２ｂとを有する点で上記第１実施形態と大きく異なる。
【００４２】
なお、図６中、１４は、第２収納凹部１６内に基端部が差し込まれ上記外部リード線１９を結束して保持するリード線保持部材であるが、このリード線保持部材１４は、保持する部材が外部リード線１９である点で上記熱電対保持部材４と異なるものの、その構成は熱電対保持部材４と同様であるので、その説明を省略する。また、このリード線保持部材１４をウエハー１に接合する構造等その他の第１実施形態と同様の構成は、図中に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
シリコンウエハー１は、測温抵抗体１３を収納する収納凹部１６の構造において、上記第１実施形態と異なる。すなわち、シリコンウエハー１は、その中央部及び外周縁部の所定箇所（図６では周方向に均等配置された４箇所）に測温抵抗体１３の外周形状に対応する収納凹部１６が形成されている。この収納凹部１６は、上記したように測温抵抗体１３が緊密状態に嵌合されるものであり、その深さは測温抵抗体１３の高さを考慮して適宜設定される。本第２実施形態では、収納凹部１６の深さは、測温抵抗体１３の高さよりも僅かに浅く形成されており、測温抵抗体１３の上端部が収納凹部１６から僅かに突出するものとなされている。
【００４４】
溶射膜１２は、図６及び図８に示すように、上記収納凹部１６周辺に溶射により形成された所定形状（図では平面視略矩形状）の絶縁膜１２ａと、この絶縁膜１２ａ上でかつ収納凹部１６を挟む対向位置に金属溶射により形成された所定形状（図では平面視略正方形状）の金属膜１２ｂとから構成されている。絶縁膜１２ａと金属膜１２ｂの厚さは、それぞれ特に限定されるものではなく、ウエハー１との接合性やウエハー１の温度分布に与える影響を考慮しつつ適宜設定される。
【００４５】
絶縁膜１２ａは、短絡を防止するためのものであり、上記収納凹部１６周りに形成されている。この絶縁膜１２ａを形成するための溶射材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が用いられる。一方、金属膜１２ｂは、絶縁膜１２ａ上に形成されており、収納凹部１６を挟む対向位置に設けられた各金属膜１２ｂは、電気的に絶縁された状態で配置されている。金属膜１２ｂを形成するための溶射材料等は、上記第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【００４６】
測温抵抗体１３は、図７に示すように、略直方体形状を呈し、その上面に感温部としての温度検出部１３ｂが設けられる一方、その上端部における対向する側縁部にはそれぞれ金属製の引出端子部１３ａが外方突出状に設けられている。この金属製の引出端子部１３ａは、保形性、すなわち一定の剛性を有し、この引出端子部１３ａによって測温抵抗体１３全体を固定した状態に支持し得るものとなされている。
【００４７】
この測温抵抗体１３は、その温度検出部１３ｂを上方に向けた状態で収納凹部１６内に嵌合、接着されていると共に、その引出端子部１３ａが金属膜１２ｂの上面に接合手段５としての半田付けまたは例えばスポット溶接等の溶接により接合されている。すなわち、測温抵抗体１３は、その引出端子部１３ａが金属膜１２ｂに半田付けされることにより、溶射膜１２を介してウエハー１に接合されている。上記接合手段５や溶射膜１２における金属膜１２ｂの溶射材料の選定にあたっては、接合手段５と溶射材料、及び接合手段５と測温抵抗体１３の引出端子部１３ａの接合性が考慮され、良好な接合を得られるように選定される。
【００４８】
上記収納凹部１６から露出するこの測温抵抗体１３部分は、図７及び図８に示すように、断熱材２０により被覆接着されている。この断熱材２０としては、例えばセラミックセメントが採用される。このように、測温抵抗体１３の露出部分を断熱材２０で被覆することにより、測温抵抗体１３からの放熱を防止して、正確にウエハー１温度を測定することができる。また、断熱材２０に良好な接着性を有するものを用いることにより、測温抵抗体１３の接合強度を一層向上することができる。
【００４９】
一方、外部リード線１９は、絶縁材で被覆された被覆リード線であり、図７及び図８に示すように、その先端から突出する素線部分が金属膜１２ｂ上面に半田付けにより接合されている。従って、外部リード線１９は、金属膜１２ｂを介して上記測温抵抗体１３の引出端子部１３ａと電気的に接続されている。
【００５０】
次に、この第２実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【００５１】
まず、シリコンウエハー１の所定箇所、すなわちウエハー１温度を検出する部位（図６では５箇所）に、絶縁材料としてのアルミナを溶射して、平面視略矩形状の絶縁膜１２ａを形成する。この溶射は、上記第１実施形態と同様にして行われる。なお、このアルミナの溶射にあたって、ウエハー１にサンドブラスト処理を施すことにより、絶縁膜１２ａのシリコンウエハー１に対する接合性がより向上する。
【００５２】
次に、上記絶縁膜１２ａ上に、この絶縁膜１２ａの平面領域内の所定領域に、金属溶射により、平面視略正方形状の金属膜１２ｂを形成する。そして、この金属膜１２ｂの長手方向略中央を横断する態様で収納凹部１６を設ける。すなわち、金属膜１２ｂは、平面視略正方形状を呈し、収納凹部１６を挟む対向位置に配置されることとなる。
【００５３】
続いて、収納凹部１６の底面に接着剤を塗布し、測温抵抗体１３を温度検出部１３ｂを上方に向けた状態で収納凹部１６に嵌合収納して、測温抵抗体１３を収納凹部１６の底面に接着する。また、収納凹部１６から突出した測温抵抗体１３の引出端子部１３ａを収納凹部１６を挟んで対向配置された金属膜１２ｂ上面に各引出端子部１３ａをそれぞれ接合手段５としての半田付けにより接合する。
【００５４】
一方、各金属膜１２ｂに、図８に示すように、２本の外部リード線１９を接合する。すなわち、外部リード線１９の素線部分を各金属膜１２ｂ上面に２本ずつ半田付けまたは溶接等により接合する。そして、上記収納凹部１６に収納した測温抵抗体１３をその上面を被覆するように、断熱材２０を配設する。
【００５５】
最後に、リード線保持部材１４を第１実施形態の熱電対保持部材４と同様にセットして、このリード線保持部材１４に各金属膜１２ｂに接続されている外部リード線１９を結束保持させて、外部リード線１９が引っ張られることによってこの外部リード線１９と金属膜１２ｂとの接合が乖離しないようにする。こうして第２実施形態に係るウエハー用部材接合構造を構成する。
【００５６】
この第２実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、上記第１実施形態と同様に、ウエハー１表面に溶射材料であるアルミナが溶射により吹き付けられ、溶融したまたはこれに近い状態の溶射材料がウエハー１表面の微細な凹凸に確実に浸透して絶縁膜１２ａが形成されると共に、この絶縁膜１２ａ上に更に溶射により金属材料が溶射されて金属膜１２ｂが形成され、これら絶縁膜１２ａと金属膜１２ｂとにより溶射膜１２が構成されている。従って、溶射により溶射膜１２をウエハー１に強固に接合することができる。そして、測温抵抗体１３の金属製の引出端子部１３ａがこの溶射膜１２の金属膜１２ｂに半田付けにより接合されているので、引出端子部１３ａが測温抵抗体１３を支持して測温抵抗体１３を溶射膜１２に強固に接合することができる。すなわち、ウエハー１の材質等にかかわらず、最適な接合性を有する接合手段や溶射膜１２を選択することにより、測温抵抗体１３とウエハー１との接合強度を向上することができる。これにより、測温抵抗体１３を溶射膜１２を介して強固にシリコンウエハー１に接合することができる。また、ウエハー１表面に溶射された絶縁膜１２ａ上に金属膜１２ｂが溶射されているので、シリコンウエハー１に金属膜１２ｂを介して短絡することがない。
【００５７】
さらに、金属膜１２ｂを介して測温抵抗体１３の引出端子部１３ａと外部リード線１９が接続されるので、金属膜１２ｂを比較的大きく形成しこの金属膜１２ｂに引出端子部１３ａと外部リード線１９を個別に接続することにより、引出端子部１３ａと外部リード線１９とを直接接続する場合のような細かな作業を要さず、両者を接続するにあたって容易に作業することができる。
【００５８】
上記第２実施形態では、断熱材２０は、収納凹部１６から露出する測温抵抗体１３部分を被覆するように設けられているが、例えば溶射膜１２の上層である金属膜１２ｂを被覆するように設けるものであっても良く、また金属膜１２ｂと収納凹部１６の両方を被覆するように設けるものであっても良い。この断熱材２０を金属膜１２ｂと収納凹部１６の両方を被覆するように設けた場合には、測温抵抗体１３をウエハー１により強固に接合することができる点で有利である。
【００５９】
（第３実施形態）
図９は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第３実施形態を示している。図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。この第３実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、溶射膜の上層である金属膜の配置態様と、測温抵抗体の構造、及びこの測温抵抗体の収納凹部に対する収納態様の点において第２実施形態に係るウエハー用部材接合構造と大きく異なる。
【００６０】
なお、以下の各実施形態においては、第１及び第２実施形態と同様の構成は、図中に同一符号を付してその説明を省略する（以下の各実施形態でも同じ）。
【００６１】
すなわち、溶射膜１２の上層である金属膜２２ｂは、収納凹部２６周辺に溶射により形成された所定形状の絶縁膜２２ａ上に、収納凹部２６の一方側に電気的に絶縁された状態で並設されている。すなわち、図１１に明示するように、略矩形状の絶縁膜２２ａ領域の一方側で、かつ収納凹部２６の一方側には、所定形状（図１１では略正方形状）の一対の金属膜２２ｂが絶縁膜２２ａ上に金属溶射により形成されている。溶射膜１２のその他の構成については、上記第２実施形態と同様である。
【００６２】
測温抵抗体２３は、略直方体形状を呈し、第２実施形態に係る測温抵抗体１３とその温度検出部１３ｂ及び引出端子部１３ａが設けられている位置において異なる。すなわち、測温抵抗体２３は、その温度検出部２３ｂが下面に設けられている一方、引出端子部２３ａが測温抵抗体２３の上端部の一側縁に設けられている。
【００６３】
また、シリコンウエハー１の所定箇所に設けられた収納凹部２６は、測温抵抗体２３よりも大きく形成され、測温抵抗体２３を内部に収納した状態で収納凹部２６の各内側面と測温抵抗体２３の周側面との間に間隙２７が形成されるものとなされている。そして、この収納凹部２６内に測温抵抗体２３がその温度検出部２３ｂを下方に向けた状態で載置され、測温抵抗体２３の引出端子部２３ａがそれぞれ金属膜２２ｂに接合手段５としての半田付けにより接続されている。この状態で収納凹部２６から露出している測温抵抗体２３部分が、断熱材２０、例えばセラミックセメントにより被覆されている。すなわち、測温抵抗体２３の上面及び周側面が断熱材２０により被覆されると共に、測温抵抗体２３と収納凹部２６との間の間隙２７に断熱材２０が充填されるものとなされている。この断熱材２０として例えばセラミックセメントのように接着性を有するものを用いれば、測温抵抗体２３をウエハーにより強固に接合することができる。
【００６４】
本第３実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、上記第２実施形態に係るウエハー用部材接合構造により奏する効果に加え、金属膜２２ｂが収納凹部２６の一方側に並設されているので、測温抵抗体２３の引出端子部２３ａや外部リード線１９の接続にあたって一方側から作業することができ、その作業効率が向上される。
【００６５】
（第４実施形態）
図１２は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第４実施形態を示している。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【００６６】
この第４実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、測温抵抗体及びその配線構造、溶射膜のうち絶縁膜が収納凹部内面にまで形成される点、及び絶縁膜に測温抵抗体が感温部を接着されている点で上記第２実施形態と大きく異なる。
【００６７】
溶射膜３２は、収納凹部１６内面及びこの収納凹部１６周縁部におけるウエハー表面に溶射により形成された絶縁膜３２ａと、この絶縁膜３２ａ上でかつ収納凹部１６周縁部におけるウエハー１表面に溶射により形成された金属膜３２ｂとから構成されている。絶縁膜３２ａは、上記第２実施形態と同様に、絶縁材料としての例えばアルミナが溶射により吹き付けられて形成される。絶縁膜３２ａは、収納凹部１６内面において、収納凹部１６底面及び収納凹部１６周側面の全領域に形成されている。一方、金属膜３２ｂは、その形成位置等上記第２実施形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、収納凹部１６内面における絶縁膜３２ａが形成される領域は、収納凹部１６内面における全領域に限らず、収納凹部１６底面領域または収納凹部１６の内側面領域あるいはそれらの一部領域であっても良く、また上記収納凹部１６底面及び内側面両領域における一部領域であっても良い。
【００６８】
測温抵抗体３３は、略直方体状形状を呈し、下面に感温部としての温度検出部３３ｂが設けられる一方、その下端部における対向する側縁部には金属製の引出端子部３３ａがそれぞれ設けられている。この金属製の引出端子部３３ａには、図示しない貫通孔が設けられ、例えばリード線等の中継部材３７が該貫通孔に挿通されている。そして、この状態で中継部材３７が引出端子部３３ａに半田付けまたは溶接等により接合されるものとなされている。この中継部材３７は、測温抵抗体３３の引出端子部３３ａと外部リード線１９とを中継するためのものであり、このような中継部材３７を設けることにより測温抵抗体３３の接合接合作業や外部リード線１９との接合作業等を容易に遂行することができる。なお、この中継部材３７は適宜省略することができ、その場合には、外部リード線１９が直接測温抵抗体３３の引出端子部３３ａに接合される。
【００６９】
一方、シリコンウエハー１に形成された収納凹部１６は、図１３及び図１４に示すように、その対向する一側縁に深さ方向に沿って溝部３８が設けられ、上記中継部材３７を収納し得るものとなされている。そして、上記測温抵抗体３３は、その温度検出部３３ｂを下方に向けた状態で収納凹部１６内に嵌合され、絶縁膜３２ａ及び測温抵抗体３３と接着性が良好な接合手段３５としての接着剤により接合されている。一端が測温抵抗体３３の引出端子部３３ａに接合された中継部材３７は、上記溝部３８に収納され、その他端が金属膜３２ｂ上に半田付けにより接合されている。
【００７０】
次に、この第４実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【００７１】
まず、シリコンウエハー１の中央部及び外周縁部の所定箇所（図１２では周方向に等間隔に４箇所）に、収納凹部１６及び中継部材３７を収納する溝部３８を形成する。そして、収納凹部１６の内面及びその周縁部におけるウエハー１表面に絶縁材料であるアルミナを溶射して、絶縁膜３２ａを形成する。そして、図１３及び図１４に示すように、このウエハー１表面に溶射された絶縁膜３２ａ上で上記収納凹部１６を挟む対向位置に金属溶射により金属膜３２ｂを形成する。これらの溶射は、上記第１実施形態と同様にして行われる。なお、このアルミナの溶射にあたって、ウエハー１にサンドブラスト処理を施すことにより、絶縁膜３２ａのシリコンウエハー１に対する接合性がより向上する。
【００７２】
次に、測温抵抗体３３の引出端子部３３ａにおける図示しない貫通孔にリード線等の中継部材３７を挿入し、この状態で引出端子部３３ａと中継部材３７の一端を半田付けにより接合すると共に、収納凹部１６の底面に接着剤を塗布し、その上で測温抵抗体３３をその温度検出部３３ｂを下方に向けた状態で収納凹部１６に嵌合収納して、測温抵抗体３３を収納凹部１６の底面に接着する。一方、中継部材３７の他端を、金属膜３２ｂに半田付けにより接合する一方、外部リード線１９の先端を金属膜３２ｂに半田付けにより接合する。
【００７３】
最後に、リード線保持部材１４を第２実施形態におけるリード線保持部材１４と同様にシリコンウエハー１に接合して、このリード線保持部材１４に外部リード線１９を結束保持させて、外部リード線１９が引っ張られることによってこの外部リード線１９の不測の抜脱を防止する。こうして第４実施形態に係るウエハー用部材接合構造を構成する。
【００７４】
本第４実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、溶射によりウエハー１に強固に接合された溶射膜３２の下層である絶縁膜３２ａに測温抵抗体３３が接合手段５としての接着剤により接合されているので、接合強度等を考慮して溶射材料や接着剤を選択することができ、絶縁膜３２ａと良好な接着性を有する接着剤を選択することにより、測温抵抗体３３を金属膜１２ｂを介してウエハー１に強固に接合することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図１５は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第５実施形態を示している。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。この第５実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、溶射膜の配置態様の点、リード線保持部材が省略されている点において第２実施形態と大きく異なる。
【００７６】
すなわち、溶射膜４２は、シリコンウエハー１表面の略全面に溶射により形成された絶縁膜４２ａと、この絶縁膜４２ａ上でかつ各収納凹部１６を挟む対向位置に金属溶射により形成された金属膜端子部としての所定形状（図１７では略矩形状）の第１金属膜４２ｂと、上記絶縁膜４２ａ上に金属溶射により形成されかつ一端が上記第１金属膜４２ｂに連接され他端がシリコンウエハー１の外周縁部にまで通路状に延設された金属膜リード線部としての第２金属膜４２ｃと、上記絶縁膜４２ａ上に溶射により形成され上記第２金属膜４２ｃに連設された金属膜電極部としての第３金属膜４２ｄとを有して構成されている。なお、絶縁膜４２ａは、第１ないし第３金属膜４２ｂ〜４２ｄに対応して形成されれば足りるが、本第５実施形態では作業性向上のため、シリコンウエハー１表面の略全面に溶射により形成されている。
【００７７】
第１金属膜４２ｂごとに対応して連接された第２金属膜４２ｃは、対応する各第１金属膜４２ｂごとに互いに電気的に絶縁された状態で配置されており、本第５実施形態では、図１７に示すように、対応する各第１金属膜４２ｂごとにそれぞれ溶射により線状に２本形成されている。
【００７８】
また、第２金属膜４２ｃの配置態様について説明すると、図１５に示すように、シリコンウエハー１の外周縁部に形成された第１金属膜４２ｂから延設された第２金属膜４２ｃは、外方に向かって略放射状に配置されている一方、シリコンウエハー１の中央部に形成された第１金属膜４２ｂから延設された第２金属膜４２ｃは、シリコンウエハー１の外周縁部における一方向に向かって平行状に配置されている。
【００７９】
第３金属膜４２ｄは、各第２金属膜４２ｃにおけるシリコンウエハー１の外周縁部側端部に連設された略円形状の金属膜であり、図１８に示すように、この第３金属膜４２ｄに外部リード線１９が半田付けまたは溶接等により接合されるものとなされている。なお、本第５実施形態では、第２金属膜４２ｃ上に第３金属膜４２ｄが溶射されるものとなされている。
【００８０】
次に、この第５実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【００８１】
まず、シリコンウエハー１の略全面に、溶射材料として絶縁材料（例えばアルミナ）を溶射して絶縁膜４２ａを形成する。この溶射は、上記第１実施形態と同様にして行われる。なお、この絶縁材料の溶射にあたって、ウエハー１にサンドブラスト処理を施すことにより、絶縁膜４２ａのシリコンウエハー１に対する接合性がより向上することは上記第２実施形態と同様である。
【００８２】
次に、上記絶縁膜４２ａ上に、第１ないし第３金属膜４２ｄを金属溶射により形成する。これらの第１ないし第３金属膜４２ｄは、各金属膜について個別に溶射して形成しても良いし、また一度に全て溶射して形成するものであっても良い。そして、第１金属膜４２ｂの長手方向略中央を横断する態様で収納凹部１６を設ける。すなわち、第１金属膜４２ｂは、各収納凹部１６についてこの収納凹部１６を挟む対向位置に配置されることとなる。
【００８３】
続いて、収納凹部１６の底面に接着剤を塗布し、その上で測温抵抗体１３を温度検出部１３ｂを上方に向けた状態で収納凹部１６に嵌合収納して、測温抵抗体１３を収納凹部１６の底面に接着する。また、収納凹部１６から突出した測温抵抗体１３の引出端子部１３ａを収納凹部１６を挟んで対向配置された第１金属膜４２ｂ上面に各引出端子部１３ａをそれぞれ接合手段５としての半田付けにより接合する。
【００８４】
一方、図１８に示すように、各第３金属膜４２ｄに１本の外部リード線１９を接合する。すなわち、外部リード線１９の素線部分を各第３金属膜４２ｄ上面に１本ずつ半田付けまたは溶接等により接合する。
【００８５】
そして、上記収納凹部１６に収納した測温抵抗体１３をその上面を被覆するように、断熱材２０を配設する。この断熱材２０としては、例えばセラミックセメントが用いられる。このように、断熱材を測温抵抗体１３の上面を被覆するように、すなわち測温抵抗体１３上面からはみ出す態様に配設することにより、測温抵抗体１３の収納凹部１６からの抜出をより確実に防止することができる。こうして第５実施形態に係るウエハー用部材接合構造を構成する。
【００８６】
本第５実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、上記第２実施形態に係るウエハー用部材接合構造により奏する効果に加え、第２金属膜４２ｃがシリコンウエハー１の外周縁部にまで延設されているので、ウエハー１の外周縁部における第３金属膜４２ｄで外部リード線１９を接続することができ、外部リード線１９がウエハー１上面を横切ることにより生じる影響を小さくすることができ、しかも、第１ないし第３金属膜４２ｂ〜４２ｄは薄く形成されているので、ウエハー１そのものの温度分布が大きく乱れず、より正確な温度を測定することができる。
【００８７】
なお、上記第５実施形態は、各第１金属膜４２ｂごとに形成された第２金属膜４２ｃが線状に２本溶射により形成されているが、この第２金属膜４２ｃの形状は特に限定するものではなく、例えば各第１金属膜４２ｂごとに形成された２本の第２金属膜４２ｃが１本に統合され、その状態でシリコンウエハー１の外周縁部に延設されているものであっても良い。
【００８８】
また、第２金属膜４２ｃについて、シリコンウエハー１上における配置態様は、上記第５実施形態のものに限らず、例えば全ての第２金属膜がシリコンウエハー１外周縁部の所定範囲内に延設されるものであっても良い。この場合は、第３金属膜４２ｄも所定範囲に固まって形成されるため、外部リード線１９の接合作業が容易になるという点で有利である。
【００８９】
（第６実施形態）
図１９は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第６実施形態を示している。図２０は、図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【００９０】
この第６実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、溶射膜が絶縁膜から構成される点、この溶射膜が収納凹部内面に形成される点、及びこの溶射膜に測温抵抗体が接着により接合されている点で上記第２実施形態と大きく異なる。
【００９１】
すなわち、この第６実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、表面の所定箇所に複数個の収納凹部１６が設けられたシリコンウエハー１と、上記収納凹部１６内面及びその周縁部に溶射により形成された絶縁膜５２ａとしての溶射膜５２と、金属製の引出端子部５３ａを有し上記収納凹部１６内に嵌合収納された測温抵抗体５３と、この測温抵抗体５３の引出端子部５３ａに半田付けにより接合されたリード線等の中継部材３７とを備え、上記各測温抵抗体５３は、上記収納凹部１６に収納された状態で上記絶縁膜５２ａと接着性が良好な接合手段５５としての断熱材５７により収納凹部１６内に封止されている。
【００９２】
シリコンウエハー１は、上記第２実施形態と同様に、その中央部及び外周縁部の所定箇所に測温抵抗体５３の外周縁に対応する収納凹部１６が形成されている。この収納凹部１６は、測温抵抗体５３高さよりも深く形成されている点で上記第２実施形態と異なる。
【００９３】
溶射膜５２は、図２０に示すように、シリコンウエハーに形成された収納凹部１６内面、すなわち収納凹部１６底面と内側面に溶射により形成された絶縁膜５２ａから構成されている。この絶縁膜５２ａを形成するための溶射材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が用いられる。
【００９４】
また、測温抵抗体５３は、略直方体状形状を呈し、下面に感温部としての温度検出部５３ｂが設けられる一方、その下端部における対向する側縁部には金属製の引出端子部５３ａがそれぞれ設けられている。この金属製の引出端子部５３ａには、図示しない貫通孔が設けられ、例えばリード線等の中継部材３７が該貫通孔に挿入された状態で引出端子部５３ａに半田付けまたは溶接等により接合されるものとなされている。この中継部材３７は、測温抵抗体５３の引出端子部５３ａと外部リード線１９とを中継するためのものであり、このような中継部材３７を設けることにより測温抵抗体５３の接合接合作業や外部リード線１９との接合作業等を容易に遂行することができる。なお、この中継部材３７は適宜省略することができ、その場合には、外部リード線１９が直接測温抵抗体３３の引出端子部３３ａに接合される。
【００９５】
この測温抵抗体５３は、その温度検出部５３ｂを下方に向けた状態で収納凹部１６内に嵌合、接着されていると共に、上記絶縁膜５２ａと接着性が良好な断熱材５７により収納凹部１６内に封止されている。この絶縁膜５２ａと接着性が良好な接合手段５５としての断熱材５７としては、断熱材料に微量の絶縁材料と同じ、または同質の材料を混ぜることにより構成され、例えばセラミックセメントに溶射材料としてのアルミナを微量に混ぜたものが用いられる。
【００９６】
次に、この第６実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【００９７】
まず、シリコンウエハー１の中央部及び外周縁部の所定箇所（図１９では周方向に等間隔に４箇所）に、収納凹部１６を形成する。そして、収納凹部１６の内面及びその周縁部に絶縁材料であるアルミナを溶射して、絶縁膜５２ａを形成する。この溶射は、上記第１実施形態と同様にして行われる。なお、このアルミナの溶射にあたって、ウエハー１にサンドブラスト処理を施すことにより、絶縁膜５２ａのシリコンウエハーに対する接合性がより向上する。
【００９８】
次に、測温抵抗体５３の引出端子部５３ａにおける図示しない貫通孔にリード線等の中継部材３７を挿入し、この状態で引出端子部５３ａと中継部材３７の一端を半田付けにより接合し、中継部材３７の他端を、外部リード線１９の先端にロー付けまたは溶接により接合する。そして、収納凹部１６の底面に接着剤を塗布し、その上で測温抵抗体５３をその温度検出部５３ｂを下方に向けた状態で収納凹部１６に嵌合収納して、測温抵抗体５３を収納凹部１６の底面に接着する。
【００９９】
続いて、この収納凹部１６に収納された測温抵抗体５３を収納凹部１６内に封止するように、収納凹部１６内にアルミナと接着性が良好な断熱材５７を充填することにより、測温抵抗体５３を収納凹部１６内に封止する。
【０１００】
最後に、リード線保持部材１４を第２実施形態におけるリード線保持部材と同様にシリコンウエハーに接合して、このリード線保持部材１４に外部リード線１９を結束保持させて、外部リード線１９が引っ張られることによってこの外部リード線１９の不測の抜脱を防止する。こうして第６実施形態に係るウエハー用部材接合構造を構成する。
【０１０１】
この第６実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、上記各実施形態と同様に、絶縁膜５２ａをウエハーに対して強固に接合することができる。また、ウエハーの材質にかかわらず、溶射膜５２の材質や接合手段５５としての接着剤を適宜選択して、測温抵抗体５３を溶射膜５２に強固に接着することができる。従って、この第６実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、溶射により収納凹部１６内面及び収納凹部１６周縁部に強固に接合された溶射膜５２である絶縁膜５２ａに測温抵抗体５３が上記絶縁膜５２ａと接着性が良好な断熱材５７により封止されているので、測温抵抗体５３を絶縁膜５２ａを介してウエハー１に強固に接合することができる。
【０１０２】
（第７実施形態）
図２１、図２２は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第７実施形態を示している。なお、この第７実施形態の平面図、すなわち、収納凹部や溶射膜の配置態様等は、第２実施形態と同様である。従って、図２１及び図２２は、第２実施形態における図７及び図８に対応する図面である。
【０１０３】
この第７実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、測温抵抗体がその引出端子部に接合された中継部材を介して金属膜に接合されている点で、第２実施形態と大きく異なる。
【０１０４】
測温抵抗体６３は、第２実施形態と同様に、略直方体形状を呈し、その上面に感温部としての温度検出部６３ｂが設けられる一方、その上端部における対向する側縁部にはそれぞれ金属製の引出端子部（図中に明示しない）が外方突出状に設けられている。また、本第７実施形態の測温抵抗体６３は、さらに上記引出端子部に接合された金属製の中継部材６７を有する。
【０１０５】
この中継部材６７は、金属製の板状体であり、保形性、すなわち一定の剛性を有するものとなされ、同じく保形性を有する引出端子部に半田付け等により接合されている。従って、この中継部材６７によっても、測温抵抗体６３全体を固定した状態に支持し得るものとなされている。また、中継部材６７は、その材質を特に限定するものではないが、導電性を有する材質が採用され、測温抵抗体６３の引出端子部と金属膜１２ｂとを電気的に接続し得るものとなされている。なお、この中継部材６７の形状は、板状体に限定されるものではなく、棒状体等であっても良く、要は保形性を有し導電性を有するものであればその形状は特に限定されるものではない。
【０１０６】
そして、測温抵抗体６３は、その温度検出部６３ｂを上方に向けた状態で収納凹部１６内に嵌合、接着されていると共に、その板状の中継部材６７が金属膜１２ｂの上面に接合手段５としての半田付けにより接合されている。すなわち、測温抵抗体６３は、その中継部材６７を介して金属膜１２ｂに半田付けされることにより、溶射膜１２を介してウエハー１に接合されている。上記接合手段５や溶射膜１２における金属膜１２ｂの溶射材料の選定にあたっては、接合手段５と溶射材料、接合手段５と中継部材６７、及び中継部材６７と測温抵抗体６３の引出端子部の接合性が考慮され、良好な接合を得られるように選定される。なお、測温抵抗体６７の上記凹部１６から露出する部分は、第２実施形態と同様に、断熱材２０により被覆接着されている。
【０１０７】
次に、この第７実施形態のウエハー用部材接合構造の作製手順について説明する。
【０１０８】
まず、上記第２実施形態と同様に、絶縁膜１２ａと金属膜１２ｂとを有する溶射膜１２及び収納凹部１６を形成する。
【０１０９】
次に、測温抵抗体６３の引出端子部に中継部材６７を予め半田付け等により接合し、この中継部材６７が接合された状態に備えられた測温抵抗体６３を底面に接着剤が塗布された収納凹部１６内に、測温抵抗体６３の温度検出部６３ｂを上方に向けた状態で嵌合収納する。そして、収納凹部１６から突出した測温抵抗体６３の中継部材６７を収納凹部１６を挟んで対向配置された金属膜１２ｂ上面に各板状中継部材６７をそれぞれ接合手段５としての半田付けにより接合する。
【０１１０】
続いて、溶射膜１２の金属膜１２ｂに、図２２に示すように、２本の外部リード線１９を接合すると共に、上記収納凹部１６に収納した測温抵抗体６３をその上面を被覆するように、断熱材２０を配設する。
【０１１１】
最後に、リード線保持部材１４を第２実施形態と同様にセットして、このリード線保持部材１４に各金属膜１２ｂに接続されている外部リード線１９を結束保持させて、第７実施形態に係るウエハー用部材接合構造を構成する。
【０１１２】
（第８実施形態）
図２３、図２４は、本発明に係るウエハー用部材接合構造の第８実施形態を示している。
【０１１３】
この第８実施形態に係るウエハー用部材接合構造は、ウエハー１に対する熱電対３の接合構造において上記第１実施形態と異なる。
【０１１４】
図２３は、第８実施形態に係るウエハー用部材接合構造を示す平面図であり、図２４は、図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。
【０１１５】
シリコンウエハー１は、平面視円形のものが使用され、その中央部及び外周縁部の所定箇所（図１では周方向に均等配置された４箇所）にシース型熱電対３の先端部が所定長さに亘って収納される第１収納凹部６が形成されている。
【０１１６】
この第１収納凹部６は、平面視矩形状を呈し、機械加工により上方から穿たれて上方に開口した状態で形成される。また、第１収納凹部６は、その幅がシース型熱電対３を収納するに足りる必要最小限の幅に設定されるとともに、その長さがシース型熱電対３の接合強度や該第１収納凹部６の加工容易性等を考慮して適宜設定され、シース型熱電対３の先端部が所定長さに亘って収納されている。さらに第１収納凹部６の深さは、ウエハー１の厚さ等を考慮して適宜設定されるが、図２３ではシース型熱電対３の外径よりも若干浅く形成されている。なお、ウエハー１に形成される第１収納凹部６の配置態様は、第１実施形態と同様に、ウエハー１におけるいずれの箇所の温度を検出するかで適宜設定されている。
【０１１７】
溶射膜２は、図２３に示すように、第１収納凹部６周りに金属溶射により平面視略矩形状の金属膜２ａとして構成されている。溶射膜２の厚さや溶射材料等は第１実施形態と同様であり、ここではその説明を省略する。なお、金属膜２ａの平面視形状は特に限定するものではなく、例えば楕円形状等であってもよい。
【０１１８】
熱電対３は、その基本構成は上記第１実施形態と同様であるが、第１収納凹部６に対する配置態様が上記第１実施形態と異なる。すなわち、熱電対３は、先端部における所定長さに亘って第１収納凹部６の底面に接触する接触部３ｆとして構成されている。本実施形態では、接触部３ｆは平面視において直線状に形成されているが、この接触部３ｆの平面視形状は特に限定するものではなく、例えば渦巻き状に巻回されているものであってもよい。また、この接触部３ｆの長さは、シース型熱電対３の外径の略３０倍に設定されている。このように接触部３ｆの長さを比較的長く設定すれば、熱電対３において第１収納凹部６から突出する基端部分における温度変化が温度検出部３ａに与える影響を可及的に抑制することができ、これにより測温精度を向上させることができる。
【０１１９】
そして、この熱電対３は、接触部３ｆが上記第１収納凹部６の底面に接触する態様で配置され、半田付け（接合手段５）により第１収納凹部６内に接触部３ｆを封緘する態様で溶射膜２に接合されている。このように、半田付けにより第１収納凹部６内に熱電対３の接触部３ｆを封緘する態様で溶射膜２に接合すると、確実に接触部３ｆを接合することでき、その接合強度が向上する。ただし、この半田付けに換えて溶接やろう付け等により熱電対３の先端部（接触部３ｆ）を溶射膜２に接合するものであってもよい。
【０１２０】
具体的には、第１収納凹部６は、シース型熱電対３の外径が０．１５ｍｍでウエハー１の厚さが０．８ｍｍである場合に、その深さが０．１ｍｍに設定されるとともに、その長さが７ｍｍに設定され、シース型熱電対３の先端部の５ｍｍがこの第１収納凹部６に収納されている。
【０１２１】
上記第８実施形態に係るウエハー用部材接合構造によれば、第１実施形態と同様に、シース型熱電対３を金属膜２ａに強固に接合することができる。従って、上記熱電対３は、溶射により形成された金属膜２ａを介して接合手段５である半田付けによりウエハー１に接合されているので、ウエハー１に対する上記部材３の接合強度を向上することができ、ウエハー１からの部材の脱落を確実に防止することができる。しかも、熱電対３の先端部の所定長さに亘って第１収納凹部６に収納され、この接触部３ｆの全長に亘って接合手段５により接合されているので、その接合強度が飛躍的に向上する。
【０１２２】
また、第１収納凹部６は上方に開口して形成されているので、第１実施形態のように斜めにドリル等で機械加工する場合に比べて容易に加工することができる。
【０１２３】
なお、以上にこの発明のウエハー用部材接合構造について説明したが、この発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１２４】
例えば、上記第各実施形態のうち、接合手段５として半田付けを単独で使用したものについては、これに限定されるものではなく、その他のろう付けや溶接、導電性接着剤による接着等、金属製のシース型熱電対３、ステンレス鋼製の熱電対保持部材４などのウエハー１に接合される部材と金属膜２ａとを強固に接合し得る接合手段５を適宜選択してこれら単独であるいは複合して用いることができる。なお、この導電性接着剤としては、例えばバインダーにエポキシ樹脂等が用いられる一方、フィラーに銀やニッケル等が用いられたものが採用される。
【０１２５】
また、上記各実施形態では、ウエハー１に熱電対３、測温抵抗体１３、熱電対保持部材４やリード線保持部材１４をウエハー１に接合する構造について説明したが、ウエハー１に接合される部材は上記実施形態のものに限定されるものではなく、ウエハー１に接合されるその他の部材にも広く適用可能である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、ウエハー表面に設けられた収納凹部内に部材の少なくとも一部を収納し、この状態で接合手段により上記部材をウエハーに接合するウエハー用部材接合構造において、上記ウエハー表面と上記収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜が形成され、上記部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されているので、溶射膜は例えば熱膨張率等に関しウエハーと相違する場合でもウエハーに強固に接合することができると共に、部材は最適な接合手段により溶射膜に強固に接合することができ、すなわち部材を溶射膜を介して強固にウエハーに接合することができる。従って、ウエハーに対する上記部材の接合強度を向上することができ、ウエハーからの部材の脱落を確実に防止することができる。また、上記ウエハー表面と上記収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜が形成され、上記部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されているので、上記接合強度の向上を図ることができ、しかも収納凹部を形成することができるウエハーであれば、薄いウエハーに対しても容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明に係るウエハー用部材接合構造の他の実施形態（接合する部材を熱電対保持部材とした場合の実施形態）を示す正面図である。
【図４】図３の要部拡大平面図である。
【図５】ウエハーに接合される熱電対を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図６】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第２実施形態を示す平面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６の要部拡大平面図である。
【図９】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第３実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図９の要部拡大平面図である。
【図１２】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第４実施形態を示す平面図である。
【図１３】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１２の要部拡大平面図である。
【図１５】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第５実施形態を示す平面図である。
【図１６】図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１５の要部拡大平面図である。
【図１８】図１５におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第６実施形態を示す平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【図２１】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第７実施形態を示す断面図である。
【図２２】同ウエハー用部材接合構造の要部拡大平面図である。
【図２３】本発明に係るウエハー用部材接合構造の第８実施形態を示す平面図である。
【図２４】図２３におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１シリコンウエハー
２、１２溶射膜
２ａ金属膜
３熱電対
５接合手段
６第１収納凹部
１３測温抵抗体
１３ａ引出端子部
１９外部リード線
２０、５７断熱材

Claims

ウエハー表面に設けられた収納凹部内に部材の少なくとも一部を収納し、この状態で接合手段により上記部材をウエハーに接合するウエハー用部材接合構造において、
上記ウエハー表面と上記収納凹部内面との少なくともいずれか一方に、溶射により溶射膜が形成され、
上記部材は、この溶射膜を介して接合手段によりウエハーに接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項１記載のウエハー用部材接合構造において、上記部材は、上記ウエハーの温度を測定するための温度検出部を有する測温体であり、この測温体が上記温度検出部によりウエハー温度を検出しうる態様でウエハーに接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項２記載のウエハー用部材接合構造において、上記測温体は、熱電対であることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項３記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜は金属膜から構成されている一方、上記熱電対はシース型のものとして構成され、上記金属膜に上記シース型熱電対が上記接合手段としてのろう付け及び溶接の少なくとも一方により接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項３または請求項４記載のウエハー用部材接合構造において、上記ウエハー表面に対する熱電対の傾斜角度が、２０°〜８０°の範囲内に設定されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項２記載のウエハー用部材接合構造において、上記測温体は、測温抵抗体であることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面に溶射された絶縁膜とこの絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記測温抵抗体は金属製の引出端子部を有し、上記金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が導電性接着剤を用いた接着、ろう付け及び溶接のうちの少なくとも一の上記接合手段により接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項７記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜の金属膜は、上記収納凹部を挟む対向位置に設けられ、各溶射膜の金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が接合されると共に、各溶射膜の金属膜に外部リード線が接続され、これらの金属膜を介して引出端子部と外部リード線とが電気的に接続されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項７記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜の金属膜は、上記収納凹部の一方側に電気的に絶縁された状態で並設され、各溶射膜の金属膜に上記測温抵抗体の引出端子部が接合されると共に、各溶射膜の金属膜に外部リード線が接続され、これらの金属膜を介して引出端子部と外部リード線とが電気的に接続されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面に溶射された絶縁膜とこの絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記測温抵抗体は、引出端子部と、この引出端子部に接合され保形性を及び導電性を有する金属製中継部材とを備え、上記金属膜に上記測温抵抗体の中継部材が導電性接着剤を用いた接着、ろう付け及び溶接のうちの少なくとも一の上記接合手段により接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のウエハー用部材接合構造において、上記ウエハーの収納凹部から露出する上記測温抵抗体部分と上記溶射膜の金属膜のうちの少なくともいずれか一方が、断熱材により被覆されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜はウエハー表面及び収納凹部内面に溶射された絶縁膜とこのウエハー表面に溶射された絶縁膜上に溶射された金属膜とから構成されている一方、上記収納凹部内面に溶射された絶縁膜に上記測温抵抗体が上記接合手段としての接着剤により接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載のウエハー用部材接合構造において、上記金属膜がウエハーの外周縁部にまで延設されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項６記載のウエハー用部材接合構造において、上記溶射膜は上記収納凹部内面に溶射された絶縁膜から構成され、上記収納凹部内に測温抵抗体が収納された状態で上記絶縁膜と接着性が良好な接合手段としての断熱材により封止されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載のウエハー用部材接合構造において、上記ウエハーは、シリコンウエハーであることを特徴とするウエハー用部材接合構造。
請求項３または請求項４記載のウエハー用部材接合構造において、上記収納凹部は上方に開口する凹部として構成され、この収納凹部に上記熱電対がその先端部所定長さを該収納凹部の底面に接触する態様で配置され、この熱電対の先端部における上記所定長さ部分がその全長に亘って上記溶射膜に接合されていることを特徴とするウエハー用部材接合構造。