JP2006500550A - 選択的に働くガス流過面を有するガストランスミッタ - Google Patents

Abstract

本発明は、選択的に働くガス流過面を有するガストランスミッタであって、多数の流過開口（２）を備えた、半導体材料から成る保持円板（３）と、当該保持円板（３）における前記流過開口（２）を覆い、選択的に働くガス流過面（４）を形成するダイヤフラム（５）と、該ダイヤフラム（５）を温度調整する手段とを有する形式のものに関する。公知の温度調整手段を簡易化するために、前記保持円板（３）自体が前記ダイヤフラム（５）の温度を調整する手段として用いられている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念として記載した特徴を有する、選択的に働くガス流過面を有するガストランスミッタに関する。

このような形式のガストランスミッタは測定装置または分析装置に用いられる。例えば測定装置又は分析装置には比較的に重いガスに対し軽いガスを優先的に侵入させることが望まれる。ダイヤフラムの流過性は、軽いガスに対しては、温度に依存することは公知である。たとえば流過性を制御するために前記性質を応用するためには、ダイヤフラムは加熱装置を具備していなければならない。

ＷＯ９６／４１６７７号明細書によれば当該形式のガストランスミッタが公知である。この場合にはガス流過面を加熱するためには多数の流過面の各々が加熱コイルを装備している。加熱コイルの取付けは薄膜技術的な方法（例えば真空成層法又は蒸着法、フォトリトグラフ法、エッチング法）で行われる。さらに加熱コイルは電流回路内に接続可能であるように電気的に接触させられる必要がある。又、加熱コイルの各々に通じる伝導路も前述の成層法でダイヤフラムの上に形成されなければならない。総じて、公知技術にしたがってガストランスミッタに加熱手段を装備することには費用がかかる。最後に加熱コイルは有効なガス流過面の比較的に大きな領域を覆うという欠点を有している。

本発明の課題は、当該形式のガストランスミッタのガス流過面の温度を調整する手段の装備に関し著しく簡易化されるように該ガストランスミッタを構成することである。

本発明の課題は保持円板自体がダイヤフラムの温度を調整する手段として働くことによって解決された。本発明によって、公知技術にてガストランスミッションを温度調整手段で装備するために必要であった付加的な製作工程を省略することが可能になった。さらに流過面にはガスの流過を妨げる加熱コイルは存在しなくなる。

保持円板としては、有利には市販のシリコンウェハが用いられる。半導体の特性を有する他の材料（例えばゲルマニウム、ダイヤモンド等）から成る保持円板を用いることも同様に可能である。

ダイヤフラムは有利には、石英、石英ガラス又は類似の材料、例えばパイレックスガラス（アメリカ、ユーニング社商標名）から成っていると有利である。しかし、選択的に働く特性を有する、ポリマ、例えばＦＥＰから成る、ＤＥ−Ａ−４３２６２６７号明細書により公知であるダイヤフラムを使用することもできる。

本発明のさらなる利点及び詳細は図１から図４までに示した実施例に基づき説明することにする。

図面においては、ガストランスミッタは符号１で示され、多数の流過開口２（図１のｂ）を備えた保持円板は符号３で、保持円板３の流過開口２を覆う、流過面４を形成するダイヤフラムは符号５（図１のｂ）で示されている。

図１のａの構成部分はガストランスミッタ１の１部分であって、部分的に断面されて拡大されて示されている。この図だけに有利にはエッチングによって形成された流過開口２、ダイヤフラム５並びに２つのガス流過面４は図示されている。保持円板３の厚さは０．６ｍｍ；ダイヤフラムの厚さは約６μｍである。

本発明の思想によれば保持円板３自体が抵抗加熱装置として用いられている。このために保持円板３は向き合った面に金属製の電極６，７を備えている。これらの電極６，７は有利には蒸着される。電極６，７には加熱電流を発生させるために必要な電圧がかけられる。この種の電極は必ず必要なものではない。簡単な解決手段では接触クランプを使用することもできる。

室内温度では基準シリコン円板の伝導抵抗は約２０Mohm^＊ｃｍである。１ｋＶの電圧で寸法が１ｃｍ×１ｃｍ×６２５μｍである円板においては約３μＡの加熱電流が発生させられる。これは３ｍＷの電気的な加熱出力に相当する。この出力でウェーハはわずかに加熱されるので半導体材料の伝導抵抗が低減し、ひいては同じ電圧で加熱電流もしくは加熱出力が上昇させられる。Ｔ＝３８０℃の温度での伝導抵抗は約３．８Ohm^＊ｃｍである。したがって伝導抵抗は３６０℃の温度上昇に際して７０％減退する。これにより温度を正確に電流を介して調整することができる。

本発明のガストランスミッタ１が使用される装置の１例としては図２に漏出ガス検出器８が示されている。この種の漏出ガス検出器８はＤＥ−Ａ−４３２６２６５号明細書により自体公知である。ガストランスミッタ１を通って侵入する漏出ガス、例えばヘリュウムはガストランスミッタ１の後ろにある閉鎖された室９において圧力上昇を介して証明される。保持円板２は本発明によれば軽いガスの流過性が温度の上昇と共に増加するダイヤフラム５の抵抗加熱装置として役立つ。信号の形成後、不要に多くのヘリュウムが検出システム内へ達することを回避するために加熱装置は遮断されることができる。実地においては図示の検出器８は図示の記号で表現される圧力測定装置である。

図３には、すでにドイツ国特許出願１０１２２７３３．７号明細書に記載されている構造を有する調整可能な試験漏出装置１０が示されている。この試験漏出装置１０は主として試験ガス貯蔵器１２と、試験ガス流出口１６を有する台座１４と、制御装置１８とから成っている。

試験ガス貯蔵器１２はガス密な鉢形の貯蔵容器２０により形成されている。この貯蔵容器２０は下方へ向けられた開口でガス密に台座１４の上方端部に挿入されている。

台座１４の金属−台座体１５は軸方向で垂直に延在する流出通路１７を有し、この流出通路１７は試験ガス流出口１６を形成している。流出通路１７の貯蔵容器側の端部においては、リング状の段部の形をした減径孔２６が台座体１５に形成されており、この減径孔２６においてリング状の絶縁体２８の上にガストランスミッタ１が支承されている。

軸方向で見て流出通路１７の中央領域には機械的な保護としてフィルタ円板４３が確保リング４４で配置されている。このフィルタ円板４３は下流側の敏感な分析装置への粒子の侵入を阻止する。

台座１４の流出側の端部には固定フランジ４６が設けられ、この固定フランジ４６は下流側の部材に対する試験漏出装置１０の簡便な取付け可能性に役立つ。

絶縁体２８は断熱性の良い耐熱性及び耐ガス性の材料から成り、ガストランスミッタ１を台座体１５に対し熱的に絶縁する。これにより台座１４への熱の導出は最小に抑えられ、所定の温度を維持するために必要な加熱エネルギも可能な限り少なく保たれる。しかし、高い調整振幅を実現するためには絶縁体も熱伝導性の良好な材料から成っていることができる。

記述した試験漏出装置は１０^−１１から１０^−４ｍｂａｒ・１・ｓ^−１の漏れ値を実現することができる。

記述した試験漏出装置１０は一方では広い漏出値領域に亘って正確に調整可能でかつ制御可能な試験ガス源を提供すると同時にきわめて高い信頼度を有する。何故ならば流出通路１７又はガストランスミッタ１の閉塞は実質的に排除されているからである。

（ａ）と（ｂ）は本発明によるガストランスミッタを示した図。 本発明によるガストランスミッタを有する装置を概略的に示した図。 本発明によるガストランスミッタを有する装置を概略的に示した図。

符号の説明

１ ガストランスミッタ、 ２ 流過開口、 ３ 保持円板、 ４ 流過面、 ５ ダイヤフラム、 ６，７ 電極、 ８ 漏出ガス検出器、 ９ 室、 １０ 試験漏出装置、 １２ 試験ガス貯蔵器、 １４ 台座、 １５ 台座体、 １６ 試験ガス流出口、 １７ 流出通路、 １７ 制御装置、 ２０ 貯蔵容器、 ２６ 減径孔、 ２８ 絶縁体、 ４３ フィルタ円板、 ４４ 確保リング、 ４６ 固定フランジ

Claims (9)

1. 選択的に働くガス流過面（４）を有するガストランスミッタ（１）であって、多数の流過開口（２）を備えた、半導体材料から成る保持円板（３）と、該保持円板（３）における前記流過開口（２）を覆う、選択的に作用するガス流過面を形成するダイヤフラム（５）と、該ダイヤフラム（５）の温度を調整する手段とを有する形式のものにおいて、前記保持円板（３）自体が前記ダイヤフラム（５）の温度を調整するための手段として用いられていることを特徴とする、ガストランスミッタ。
2. 前記保持円板（３）が少なくとも主としてシリコンから成っている、請求項１記載のガストランスミッタ。
3. 前記ダイヤフラム（５）が石英、石英ガラス又は類似した材料、例えばパイレックスガラス（アメリカ、ユーニング社商標名）から成っている、請求項１又は２記載のガストランスミッタ。
4. 前記ダイヤフラム（５）がポリマから成っている、請求項１又は２記載のガストランスミッタ。
5. 前記保持円板（３）が互いにほぼ向き合って位置する領域に電極（６，７）を備えかつそれ自体抵抗加熱装置として役立つ、請求項１又は２記載のガストランスミッタ。
6. ヘリュウム漏出ガス検出器（８）の構成部分である、請求項１から５までのいずれか１項記載のガストランスミッタ。
7. 調整可能なヘリュウム試験漏出装置（１０）の構成部分である、請求項１から５までのいずれか１項記載のガストランスミッタ。
8. 漏出ガス（有利にはヘリュウム）が圧力上昇を介して証明される漏出ガス検出器（８）において、該漏出ガス検出器（８）が請求項１から５までのいずれか１項記載のガストランスミッタを備えていることを特徴とする、漏出ガス検出器。
9. 有利にはヘリュウムのための調整可能な試験漏出装置（１０）であって、選択的に流過性であるダイヤフラムを用いて漏出値が調節可能である形式のものにおいて、当該試験漏出装置が請求項１から５までのいずれか１項記載のガストランスミッタ（１）を備えていることを特徴とする調整可能な試験漏出装置。

Images