JP2006052997A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ゼロ点を高真空時に設定する必要のある絶対圧静電容量式圧力センサにおいて、高真空を維持するために使用するゲッター材料から生じる破片等の不純物に起因するダイアフラムと対向する固定電極との導通現象が防止できる静電容量型圧力センサを提供する。
【解決手段】ダイアフラム３と固定電極６が対向配置され、両者間の静電容量変化により圧力を測定する静電容量型圧力センサ素子において、ゲッター室２と圧力検出部１とを非直線通路で接続する。このような構造にすることにより、ゲッター材５から飛散した破片等が圧力検出部１に進入することを防ぐことができ、その結果、ダイアフラム３と対向固定電極６との導通現象を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空装置内の絶対圧力の値を静電容量値として測定する静電容量型圧力センサに関する。

図３は従来の静電容量型圧力センサ２０の図である。静電容量型圧力センサ２０は、真空封止された封止基板２１内の圧力センサ素子内の真空度を高める目的で、残留気体を有効に吸着すると考えられているゲッター効果を使っている。この目的達成には、ゲッター効果を持ったゲッター材料２３が、真空封止された圧力センサ素子内の固定電極２４に隣接して設置され、ゲッター材料をいったん高温で加熱しなければならない。

従来の金属隔膜を用いたゼロ点を高真空時に設定する必要のある静電容量型圧力センサの製造においては、隔膜を固定したケース内を高真空に溶接作業で封止後、ゲッター材料２３を高温加熱する工程がある。
圧力検出部２２とゲッター室２５が近接しているにもかかわらず、連通部２６が広いため、ハンドリング時に粉砕されたゲッター材料２３が飛散した場合、圧力検出部２２まで到達し易く、導電性を持つゲッター材料２３が原因で、ダイアフラム（図示なし）上の固定電極（図示なし）と対向する固定電極２４との間で導通現象が発生し、歩留まりを低下させていた。

それに対し、シリコン基板上にダイアフラムを形成し、ガラス基板と陽極接合法にて真空封止する製造方法では、接合時に高温処理工程があり、接合と同時にゲッター材料を高温加熱するため、製造工程が簡略化される。さらに、一枚のウエハーから多くのセンサ素子が得られる特徴がある。ゲッター材料はダイアフラムと固定電極を対向配置した圧力検出部に近接した位置に配置され、圧力センサ素子の小型化が図られている（例えば、特許文献１参照。
特開平１１−６７７８号公報

しかしながら、上述した従来の静電容量型圧力センサは、以下に述べるような問題点がある。ゲッター材料はジルコニウムを主成分とする合金でできていて導電性があり、一度パウダー状にされ、製造工程の最終段階で成形加工される。ゲッター材料の粒子径は約５０〜１５０μｍと様々だが、表面積を増やして残留気体を有効に吸着する目的で、最大限多孔性であるように製造されていて、ゲッター材料を配置する際のハンドリング等で粉砕されやすい。粉砕されたゲッター材料は微小なパーティクルとなって、ダイアフラムと対向する固定電極間に入り込み、電極間を導通させ、静電容量型圧力センサとしての機能が損なわれることがあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ハンドリング時に粉砕されたゲッター材料がパーティクルとなって飛散しても、圧力検出部内の固定電極間の導通を防止することができる、静電容量型圧力センサを提供することを目的とする。

本発明の静電容量型真空圧力センサは、静電容量型真空圧力センサ内のゲッター室と圧力検出部との接続を、非直線通路で連通している。
この構成により、圧力センサ素子の小型化のためゲッター室と圧力検出部が近接している場合でも、ゲッター室へのゲッター材料配置時のハンドリングによって微小に粉砕されたゲッター材料が、圧力検出部に到達できなくなり、圧力検出部内の固定電極間の導通を防止できる。

また、ゲッター室へのゲッター材料配置時のハンドリング工程において、ゲッター材料粉砕によるパーティクルが発生した場合でも、ゲッター材料固定後の再洗浄をする必要が無くなり、生産性が高まる。
また、圧力検出部とゲッター室の接続部の形状を複雑にした場合でも、接続部やゲッター室はガラス基板にエッチング加工で製造するため、製造コストは変わらない。

本発明の静電容量型圧力センサによれば、ゲッター室へのゲッター材料配置時のハンドリングにより微小に粉砕されたゲッター材料が発生した場合でも、圧力検出部内の固定電極間の導通現象を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１、図２は本発明の実施の形態に係る静電容量型圧力センサの断面図である。図１において、静電容量型圧力センサは、圧力検出部１とゲッター室２を有し、ダイアフラム３を異方性エッチングにて形成したシリコン基板４にゲッター材料５を配置している。シリコン基板４には、ダイアフラム３上の固定電極６に対向する固定電極６を接合したガラス材からなる封止基板７と、半導体製造装置の真空チャンバ（図示なし）等に連通する連通孔１０付きのガラス材からなる台座基板８とが真空接合されている。圧力検出部１の真空度と真空装置内と連通する連通孔１０側の真空度との差でダイアフラム３が変位し、そのときの変位を対向する固定電極６により静電容量の変化として検出することにより圧力が測定される。各固定電極６には静電容量の変化を検出するために、リード線（図示なし）の一端が接続されている。リード線の他端は外部に出ている。

圧力検出部１とゲッター室２が近接しているが、図２に示すように、両者間の接続を細い（溝幅は０．５〜２ｍｍ）Ｓ字状の屈曲箇所を有する非直線通路９で連通することで、ハンドリング時に粉砕されたゲッター材料が飛散した場合においても、非直線通路９で捕らえられて圧力検出部１まで到達できず、固定電極６間での導通現象が発生しない。なお、圧力検出部１とゲッター室２の両者間の接続をZ字状やコの字状の非直線通路、あるいは蛇行した非直線通路で連通してもよい。

以上のように、本発明の実施の形態に係る静電容量型圧力センサは、センサ素子の小型化を図るために圧力検出部とゲッター材料を配置するゲッター室が近接していても、ハンドリング時に粉砕されたゲッター材料の飛散による、圧力検出部内で対向する固定電極間の導通を防ぐことができ、半導体製造装置の真空チャンバ等の内部の高真空度を高性能に測定することができる。

本発明の実施の形態に係る静電容量型圧力センサの断面図。 図１のA−A断面を示す断面図。 従来の静電容量型圧力センサの断面図。

符号の説明

１：圧力検出部
２：ゲッター室
３：ダイアフラム
４：シリコン基板
５：ゲッター材料
６：固定電極
７：封止基板
８：台座基板
９：圧力検出部とゲッター室との連通部
１０：連通孔

Claims (1)

1. ダイアフラムと固定電極が対向配置され、両者間の静電容量変化により圧力を測定する絶対圧静電容量型圧力センサにおいて、圧力検出部とゲッター材料の納められたゲッター室を非直線通路で連通したことを特徴とする静電容量型圧力センサ。

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