JP3124857B2 - 真空度測定用センサ - Google Patents
真空度測定用センサInfo
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- JP3124857B2 JP3124857B2 JP05032168A JP3216893A JP3124857B2 JP 3124857 B2 JP3124857 B2 JP 3124857B2 JP 05032168 A JP05032168 A JP 05032168A JP 3216893 A JP3216893 A JP 3216893A JP 3124857 B2 JP3124857 B2 JP 3124857B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱伝導現象を利用し
て真空度を測定する新規な真空度測定用センサに関す
る。
て真空度を測定する新規な真空度測定用センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱伝導現象を利用して真空度を測
定する真空計として、熱伝導真空計がある（例えば、産
業技術サービスセンター発行：「実用技術総覧」第１５
８頁）。この真空計の原理は、以下のとおりである。図
４に示すように、直径Ｄの円筒（温度Ｔｇ）９１の中心
軸に沿って張った直径ｄの加熱した細線（温度Ｔｗ）９
２に入射する気体分子（平均温度Ｔｉ）により輸送され
る熱量ｑは圧力Ｐに比例し、下記の式で与えられる。
定する真空計として、熱伝導真空計がある（例えば、産
業技術サービスセンター発行：「実用技術総覧」第１５
８頁）。この真空計の原理は、以下のとおりである。図
４に示すように、直径Ｄの円筒（温度Ｔｇ）９１の中心
軸に沿って張った直径ｄの加熱した細線（温度Ｔｗ）９
２に入射する気体分子（平均温度Ｔｉ）により輸送され
る熱量ｑは圧力Ｐに比例し、下記の式で与えられる。
【０００３】 ｑ＝αΛＰ（２７３／Ｔｇ）1/2 （Ｔｗ−Ｔｇ） ・・ ここでαは熱適応係数であって、α＝（Ｔｒ／Ｔｉ）／
（Ｔｗ−Ｔｉ）である。なお、Ｔｒは表面から飛び去る
気体分子の平均温度である。また、Λは分子熱伝導度で
ある。この式が成立するのは気体分子の平均自由行程
Ｌが円筒９１の直径Ｄより大きい分子流領域（Ｋｎｕｄ
ｓｅｎ数Ｋ＝Ｌ／Ｄ＞約３）であり、分子流と粘性流と
の遷移領域（約０．０１＜Ｋ＜約３）となると圧力Ｐと
の比例関係がずれてくるようになり、そして、粘性流領
域（Ｋ＜約０．０１）となると熱量ｑは圧力によらず一
定となる。このような加熱細線９１におけるＫｎｕｄｓ
ｅｎ数Ｋと熱移動の関係を図示したのが図５である。圧
力が低いところで熱移動量が一定となるのは支持体への
熱の逃げによるものであり、圧力が高いところで熱移動
量が圧力依存を示すのは対流による熱伝導のためであ
る。
（Ｔｗ−Ｔｉ）である。なお、Ｔｒは表面から飛び去る
気体分子の平均温度である。また、Λは分子熱伝導度で
ある。この式が成立するのは気体分子の平均自由行程
Ｌが円筒９１の直径Ｄより大きい分子流領域（Ｋｎｕｄ
ｓｅｎ数Ｋ＝Ｌ／Ｄ＞約３）であり、分子流と粘性流と
の遷移領域（約０．０１＜Ｋ＜約３）となると圧力Ｐと
の比例関係がずれてくるようになり、そして、粘性流領
域（Ｋ＜約０．０１）となると熱量ｑは圧力によらず一
定となる。このような加熱細線９１におけるＫｎｕｄｓ
ｅｎ数Ｋと熱移動の関係を図示したのが図５である。圧
力が低いところで熱移動量が一定となるのは支持体への
熱の逃げによるものであり、圧力が高いところで熱移動
量が圧力依存を示すのは対流による熱伝導のためであ
る。
【０００４】この熱伝導の圧力依存を利用した全圧計と
してサーミスタ真空計がある。ピラニ真空計と同様に気
体分子による熱伝導を測定し、圧力を求める。加熱体と
して金属細線の代わりに負の温度抵抗係数をもつ半導体
酸化物の感温抵抗体を用いる。測定範囲は、通常、０．
１〜１０3 Ｐａである。
してサーミスタ真空計がある。ピラニ真空計と同様に気
体分子による熱伝導を測定し、圧力を求める。加熱体と
して金属細線の代わりに負の温度抵抗係数をもつ半導体
酸化物の感温抵抗体を用いる。測定範囲は、通常、０．
１〜１０3 Ｐａである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
真空計の場合、小型化が難しいという問題がある。後者
のサーミスタ真空計の場合、細線を張設した筒が必要な
いため前者のピラニ真空計に比べれば小型化が可能では
あるが、昨今のセンサ小型化の要望に応えられるほど十
分な小型化は図れない。
真空計の場合、小型化が難しいという問題がある。後者
のサーミスタ真空計の場合、細線を張設した筒が必要な
いため前者のピラニ真空計に比べれば小型化が可能では
あるが、昨今のセンサ小型化の要望に応えられるほど十
分な小型化は図れない。
【０００６】この発明は、上記事情に鑑み、顕著な小型
化が図れる真空度測定用センサを提供することを課題と
する。
化が図れる真空度測定用センサを提供することを課題と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる真空度測定用センサは、中空部を
有する基板と、この中空部を覆って周辺が基板に支持さ
れた熱絶縁薄膜とを備えるとともに、この熱絶縁薄膜の
中空部を覆う領域上に設けられたサーミスタとを備えて
いて、前記サーミスタにおける温度変化により抵抗値が
変化する感温抵抗体として、薄膜抵抗体を用いていると
ともに、前記熱絶縁薄膜が、複数の層を積層してなる多
層構造の薄膜である構成をとっている。
め、この発明にかかる真空度測定用センサは、中空部を
有する基板と、この中空部を覆って周辺が基板に支持さ
れた熱絶縁薄膜とを備えるとともに、この熱絶縁薄膜の
中空部を覆う領域上に設けられたサーミスタとを備えて
いて、前記サーミスタにおける温度変化により抵抗値が
変化する感温抵抗体として、薄膜抵抗体を用いていると
ともに、前記熱絶縁薄膜が、複数の層を積層してなる多
層構造の薄膜である構成をとっている。
【０００８】以下、この発明の真空度測定用センサを図
面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明
の真空度測定用センサの要部構成例をあらわす。図１の
真空度測定用センサ１の場合、中空部３を有する基板２
と、中空部３を覆って周辺が基板２に支持された熱絶縁
薄膜４と、熱絶縁薄膜４の中空部３を覆う領域上に設け
られたサーミスタ５とを備える構成である。なお、７は
容器の一部を構成するシュテム（基台）である。さら
に、シュテム７にキャンが組み合わされる容器の場合も
ある。
面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明
の真空度測定用センサの要部構成例をあらわす。図１の
真空度測定用センサ１の場合、中空部３を有する基板２
と、中空部３を覆って周辺が基板２に支持された熱絶縁
薄膜４と、熱絶縁薄膜４の中空部３を覆う領域上に設け
られたサーミスタ５とを備える構成である。なお、７は
容器の一部を構成するシュテム（基台）である。さら
に、シュテム７にキャンが組み合わされる容器の場合も
ある。
【０００９】基板２はシリコン基板などの半導体基板が
用いられる。中空部３はシリコン基板２を異方性エッチ
ングにより堀り込むことで形成することが出来る。ま
た、熱絶縁薄膜４は半導体薄膜や誘電体薄膜などの熱絶
縁薄膜が用いられる。好ましい熱絶縁薄膜４としては、
複数の層を積層した多層構造の薄膜が挙げられる。例え
ば、酸化シリコン（ＳｉＯ）層と窒化シリコン層（Ｓｉ
Ｎ）で形成されてなる多層構造の場合、膜間で応力のバ
ランスがとれ、膜の機械的強度が高くて好ましい。
用いられる。中空部３はシリコン基板２を異方性エッチ
ングにより堀り込むことで形成することが出来る。ま
た、熱絶縁薄膜４は半導体薄膜や誘電体薄膜などの熱絶
縁薄膜が用いられる。好ましい熱絶縁薄膜４としては、
複数の層を積層した多層構造の薄膜が挙げられる。例え
ば、酸化シリコン（ＳｉＯ）層と窒化シリコン層（Ｓｉ
Ｎ）で形成されてなる多層構造の場合、膜間で応力のバ
ランスがとれ、膜の機械的強度が高くて好ましい。
【００１０】サーミスタ５は、温度変化により抵抗値が
変化する感温抵抗体として薄膜抵抗体が用いられている
のであるが、薄膜抵抗体としては、半導体薄膜、特にシ
リコン系の半導体薄膜が適当である。シリコン系の半導
体薄膜としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄
膜、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）薄
膜などが挙げられるし、ａ−Ｓｉ層とａ−ＳｉＣ層など
異なる半導体層が複数積層された多層構造の半導体薄膜
の場合もあり、例えば、ａ−ＳｉＣ層の上下面にａ−Ｓ
ｉ層が積層されてなり、上下電極である導電薄膜がａ−
Ｓｉ層で接している構成が挙げられる。
変化する感温抵抗体として薄膜抵抗体が用いられている
のであるが、薄膜抵抗体としては、半導体薄膜、特にシ
リコン系の半導体薄膜が適当である。シリコン系の半導
体薄膜としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄
膜、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）薄
膜などが挙げられるし、ａ−Ｓｉ層とａ−ＳｉＣ層など
異なる半導体層が複数積層された多層構造の半導体薄膜
の場合もあり、例えば、ａ−ＳｉＣ層の上下面にａ−Ｓ
ｉ層が積層されてなり、上下電極である導電薄膜がａ−
Ｓｉ層で接している構成が挙げられる。
【００１１】以上の構成の真空度測定用センサは、半導
体装置製造技術を利用して製造することが出来る。基板
２、熱絶縁薄膜４、および、サーミスタ５の材料・薄膜
は、いずれも、半導体装置製造で用いている材料や薄膜
形成法が適用できるし、中空部３やサーミスタ５は、半
導体装置製造で用いている異方性エッチングや微細加工
技術を適用でき、結果として、非常にサイズの小さい形
態の真空度測定用センサでも容易に実現可能となる。
体装置製造技術を利用して製造することが出来る。基板
２、熱絶縁薄膜４、および、サーミスタ５の材料・薄膜
は、いずれも、半導体装置製造で用いている材料や薄膜
形成法が適用できるし、中空部３やサーミスタ５は、半
導体装置製造で用いている異方性エッチングや微細加工
技術を適用でき、結果として、非常にサイズの小さい形
態の真空度測定用センサでも容易に実現可能となる。
【００１２】
【作用】この発明の真空度測定用センサは、前述の通
り、半導体装置製造技術を適用して、サイズの極く小さ
い形態のものを容易に実現できる構成であるため、十分
な小型化が図れる。この発明の真空度測定用センサの測
定原理は、図１を参照しながら説明すると、以下の通り
である。
り、半導体装置製造技術を適用して、サイズの極く小さ
い形態のものを容易に実現できる構成であるため、十分
な小型化が図れる。この発明の真空度測定用センサの測
定原理は、図１を参照しながら説明すると、以下の通り
である。
【００１３】この発明の真空度測定用センサ１では、熱
絶縁薄膜４のサーミスタ５の載っている部分は裏側が中
空部３であるため、サーミスタ５と基板２の間は熱分離
されており、サーミスタ５の熱は基板２に拡散するより
も空気等を媒体として直にシュテム７に流れる（放射さ
れる）ほうが支配的になる。一方、中空部３に存在する
気体分子の平均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７
の間の寸法ｄの差がある範囲内にある場合、サーミスタ
５からシュテム７に伝わる熱量Ｑが下の式に従い、熱
量Ｑは真空度（圧力値）の変化により大きく変化するこ
ととなる。
絶縁薄膜４のサーミスタ５の載っている部分は裏側が中
空部３であるため、サーミスタ５と基板２の間は熱分離
されており、サーミスタ５の熱は基板２に拡散するより
も空気等を媒体として直にシュテム７に流れる（放射さ
れる）ほうが支配的になる。一方、中空部３に存在する
気体分子の平均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７
の間の寸法ｄの差がある範囲内にある場合、サーミスタ
５からシュテム７に伝わる熱量Ｑが下の式に従い、熱
量Ｑは真空度（圧力値）の変化により大きく変化するこ
ととなる。
【００１４】 Ｑ＝κＡ（Ｔ２−Ｔ１）／（ｄ＋２ｇ） ・・ ここで、κ：熱電導度、Ａ：熱絶縁薄膜のサーミスタ形
成域面積、Ｔ１：サーミスタの温度、Ｔ２：シュテムの
温度、ｇは下記式で示す値 ｇ＝〔（２−α）／α〕×〔２ε／（γ＋１）〕×Ｌ 但し、γ＝ＣＰ（定圧比熱）／ＣＶ（定積比熱）、ε＝
（９γ−５）／４ α＝〔α１×α２〕÷〔（α１＋α２）−α１・α２〕 α１，α２は面の適応係数 そして、真空度によってシュテム５に伝わる熱量Ｑが大
きく変化するということは、真空度によってサーミスタ
５の温度が大きく変化しサーミスタ５の抵抗値が大きく
変わることになり、この結果、サーミスタ５の抵抗値か
ら真空度を検知することが可能となり、真空度測定用セ
ンサとしての機能が備わっていることが分かる。サーミ
スタは発熱と測定の両機能を兼ね備えている。
成域面積、Ｔ１：サーミスタの温度、Ｔ２：シュテムの
温度、ｇは下記式で示す値 ｇ＝〔（２−α）／α〕×〔２ε／（γ＋１）〕×Ｌ 但し、γ＝ＣＰ（定圧比熱）／ＣＶ（定積比熱）、ε＝
（９γ−５）／４ α＝〔α１×α２〕÷〔（α１＋α２）−α１・α２〕 α１，α２は面の適応係数 そして、真空度によってシュテム５に伝わる熱量Ｑが大
きく変化するということは、真空度によってサーミスタ
５の温度が大きく変化しサーミスタ５の抵抗値が大きく
変わることになり、この結果、サーミスタ５の抵抗値か
ら真空度を検知することが可能となり、真空度測定用セ
ンサとしての機能が備わっていることが分かる。サーミ
スタは発熱と測定の両機能を兼ね備えている。
【００１５】 真空度によってシュテム５に伝わる熱量
Ｑが大きく変化するのは、平均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜
４とシュテム７の間の寸法ｄの関係がある範囲内にある
場合であるが、この範囲は、おおよそ下記の範囲であ
る。０．０１＜Ｋ＜１０（但し、Ｋ：Ｋｎｕｄｓｅｎ数
Ｋ＝Ｌ／ｄ）の範囲である。但し、ここでは、ｄの単
位とＬの単位は同一次元である。すなわち、０．０１＜
Ｋ＜１０つまり０．０１ｄ＜Ｌ＜１０ｄなる関係を満た
す範囲の真空度なら測定ができるセンサなのである。こ
のことから分かるように、ｄの選定で測定可能な真空度
範囲の調整が可能である。ｄの異なる真空度測定用セン
サを複数個使い、非常に広い範囲の真空度を測定するよ
うにすることも容易に実現できる。
Ｑが大きく変化するのは、平均自由行程Ｌと熱絶縁薄膜
４とシュテム７の間の寸法ｄの関係がある範囲内にある
場合であるが、この範囲は、おおよそ下記の範囲であ
る。０．０１＜Ｋ＜１０（但し、Ｋ：Ｋｎｕｄｓｅｎ数
Ｋ＝Ｌ／ｄ）の範囲である。但し、ここでは、ｄの単
位とＬの単位は同一次元である。すなわち、０．０１＜
Ｋ＜１０つまり０．０１ｄ＜Ｌ＜１０ｄなる関係を満た
す範囲の真空度なら測定ができるセンサなのである。こ
のことから分かるように、ｄの選定で測定可能な真空度
範囲の調整が可能である。ｄの異なる真空度測定用セン
サを複数個使い、非常に広い範囲の真空度を測定するよ
うにすることも容易に実現できる。
【００１６】例えば、ｄ＝０．６ｍｍ、中空部３に存在
する気体分子がＮ2 の場合、Ｎ2 の２０℃、１Torrのと
きの平均自由行程Ｌは４．９×１０-3ｃｍであるから、
Ｌ＝ｄとなる真空度は１×１０-1Torrとなって、測定可
能な真空度の範囲は、１×１０-2〜１０Torrとなる。
する気体分子がＮ2 の場合、Ｎ2 の２０℃、１Torrのと
きの平均自由行程Ｌは４．９×１０-3ｃｍであるから、
Ｌ＝ｄとなる真空度は１×１０-1Torrとなって、測定可
能な真空度の範囲は、１×１０-2〜１０Torrとなる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の真空度測定用センサの実施
例を、図面を参照しながら説明する。図２は、実施例に
かかる真空度測定用センサの要部構成をあらわす断面図
である。
例を、図面を参照しながら説明する。図２は、実施例に
かかる真空度測定用センサの要部構成をあらわす断面図
である。
【００１８】−実施例− 実施例の真空度測定用センサ１は、熱分離空間である中
空部３を有するシリコン基板２を備え、シリコン基板１
の表面に中空部３を覆って周辺がシリコン基板２に支持
された熱絶縁薄膜４が設けられたダイアフラム構成であ
り、この熱絶縁薄膜４のダイアフラム構造域上にサーミ
スタ５が設置されている構成である。熱分離空間はサー
ミスタ５をシリコン基板２から熱絶縁する働きをする。
なお、７は容器の一部を構成するシュテムである。
空部３を有するシリコン基板２を備え、シリコン基板１
の表面に中空部３を覆って周辺がシリコン基板２に支持
された熱絶縁薄膜４が設けられたダイアフラム構成であ
り、この熱絶縁薄膜４のダイアフラム構造域上にサーミ
スタ５が設置されている構成である。熱分離空間はサー
ミスタ５をシリコン基板２から熱絶縁する働きをする。
なお、７は容器の一部を構成するシュテムである。
【００１９】熱絶縁薄膜４は、３層構造であって、厚み
５０００Åの酸化シリコン（ＳｉＯ）層４ａを厚み５０
０Åの窒化シリコン（ＳｉＯ層）４ｂ，４ｃでサンドイ
ッチした構成であり、引っ張り・圧縮と異なる特性の薄
膜を積層し膜間の応力バランスをとり、反りが少なく破
壊の起こり難い機械的強度の高い膜であり、電気的絶縁
性も有する。勿論、酸化シリコン層だけの単独構成の熱
絶縁薄膜であってもよい。
５０００Åの酸化シリコン（ＳｉＯ）層４ａを厚み５０
０Åの窒化シリコン（ＳｉＯ層）４ｂ，４ｃでサンドイ
ッチした構成であり、引っ張り・圧縮と異なる特性の薄
膜を積層し膜間の応力バランスをとり、反りが少なく破
壊の起こり難い機械的強度の高い膜であり、電気的絶縁
性も有する。勿論、酸化シリコン層だけの単独構成の熱
絶縁薄膜であってもよい。
【００２０】一方、サーミスタ５は薄膜抵抗体である半
導体薄膜５ａの裏面と表面に下電極５ｂ，上電極５ｃが
設けられてなる構成である。半導体薄膜５ａとしては、
容量結合型プラズマＣＶＤ法で形成したものであって、
厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ層５１、厚み１００００Å
のｐ型ａ−ＳｉＣ層５２、厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ
層５３を積層してなるアモルファス半導体薄膜である。
導体薄膜５ａの裏面と表面に下電極５ｂ，上電極５ｃが
設けられてなる構成である。半導体薄膜５ａとしては、
容量結合型プラズマＣＶＤ法で形成したものであって、
厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ層５１、厚み１００００Å
のｐ型ａ−ＳｉＣ層５２、厚み３００Åのｐ型ａ−Ｓｉ
層５３を積層してなるアモルファス半導体薄膜である。
【００２１】上下のｐ型ａ−Ｓｉ層５１，５３の形成の
際の条件は、０．２５モル％のジボランを加えたモノシ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．２５％）を用い、基板
温度１８０℃、ガス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、
周波数１３．５６ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ、電極間隔２５ｍｍとした。ｐ型ａ−ＳｉＣ層５２の
形成の際の条件は、ＳｉＨ4 ：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ
6 （０．５％Ｈ2 ベース）：５０ｓｃｃｍ、ＣＨ4 ：４
００ｓｃｃｍのガス供給量とし、基板温度１８０℃、ガ
ス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、周波数１３．５６
ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極間隔２５ｍ
ｍとした。
際の条件は、０．２５モル％のジボランを加えたモノシ
ラン（Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．２５％）を用い、基板
温度１８０℃、ガス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、
周波数１３．５６ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ、電極間隔２５ｍｍとした。ｐ型ａ−ＳｉＣ層５２の
形成の際の条件は、ＳｉＨ4 ：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ
6 （０．５％Ｈ2 ベース）：５０ｓｃｃｍ、ＣＨ4 ：４
００ｓｃｃｍのガス供給量とし、基板温度１８０℃、ガ
ス圧力０．９Torr、放電電力２０Ｗ、周波数１３．５６
ＭHz、電極サイズ３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極間隔２５ｍ
ｍとした。
【００２２】下電極５ｂは電子ビーム蒸着法で形成した
厚み２０００Å程度の適当な導電薄膜が用いられる。導
電薄膜（特に下電極５ｂの場合）としてはＮｉ−Ｃｒ系
薄膜が適当であるが、Ｃｒ薄膜でもよい。上電極５ｃは
電子ビーム蒸着法で形成した厚み２０００Å程度の適当
な導電薄膜が用いられる。導電薄膜としてはＣｒ薄膜な
どが挙げられる。
厚み２０００Å程度の適当な導電薄膜が用いられる。導
電薄膜（特に下電極５ｂの場合）としてはＮｉ−Ｃｒ系
薄膜が適当であるが、Ｃｒ薄膜でもよい。上電極５ｃは
電子ビーム蒸着法で形成した厚み２０００Å程度の適当
な導電薄膜が用いられる。導電薄膜としてはＣｒ薄膜な
どが挙げられる。
【００２３】半導体薄膜や導電薄膜は、勿論、微細加工
技術によるパターン化により所定のパターン形状にする
ことは言うまでもない。なお、ａ−Ｓｉ層５１とａ−Ｓ
ｉＣ層５２の間、ａ−Ｓｉ層５３とａ−ＳｉＣ層５２の
間に、ａ−Ｓｉ組成からａ−ＳｉＣ組成に連続ないし段
階的に移行させた層（バッファ層）をそれぞれ挿入する
ことが、良好なオーミック性を得る上で望ましい。
技術によるパターン化により所定のパターン形状にする
ことは言うまでもない。なお、ａ−Ｓｉ層５１とａ−Ｓ
ｉＣ層５２の間、ａ−Ｓｉ層５３とａ−ＳｉＣ層５２の
間に、ａ−Ｓｉ組成からａ−ＳｉＣ組成に連続ないし段
階的に移行させた層（バッファ層）をそれぞれ挿入する
ことが、良好なオーミック性を得る上で望ましい。
【００２４】また、ａ−Ｓｉ層５１，５３やａ−ＳｉＣ
層５２の形成条件も、上の条件に限られず、例えば、ガ
ス圧力０．１〜１０Torr、放電電力１０〜１５０Ｗ、基
板温度１００〜３００℃、Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．０
１〜１％の範囲から適当な条件を選択する。ａ−ＳｉＣ
層５２の厚みも、数百Å〜数μｍの範囲から選定でき
る。このような薄膜を用いた場合、Ｂ定数が５０００程
度のサーミスタ５とすることができる。
層５２の形成条件も、上の条件に限られず、例えば、ガ
ス圧力０．１〜１０Torr、放電電力１０〜１５０Ｗ、基
板温度１００〜３００℃、Ｂ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＝０．０
１〜１％の範囲から適当な条件を選択する。ａ−ＳｉＣ
層５２の厚みも、数百Å〜数μｍの範囲から選定でき
る。このような薄膜を用いた場合、Ｂ定数が５０００程
度のサーミスタ５とすることができる。
【００２５】普通、熱絶縁薄膜４およびサーミスタ５を
完成させたのち、シリコン基板１の裏面側を、ＨＦ−Ｈ
ＮＯ3 系ないしＫＯＨ等のエッチング液を使用する異方
性エッチングにより熱絶縁薄膜４を残すようにして堀り
込み、中空部３を形成してダイアフラム構造を完成す
る。この後、シリコン基板１の裏面をシリコン樹脂等を
用いてシュテム７の表面に接合し、真空度測定用センサ
を完成した。この発明の真空度測定用センサの場合、シ
ュテム７のない状態であってもよい。また、実施例の場
合、シュテム７の表面がもっとも近く、シュテム７表面
と熱絶縁薄４との距離ｄで測定可能な真空度範囲が決ま
るが、サーミスタ５の上側でサーミスタ５表面に近接し
て臨む容器面を配し、この容器面とサーミスタ表面の間
の距離で測定可能な真空度範囲が決まる構成としてもよ
い。
完成させたのち、シリコン基板１の裏面側を、ＨＦ−Ｈ
ＮＯ3 系ないしＫＯＨ等のエッチング液を使用する異方
性エッチングにより熱絶縁薄膜４を残すようにして堀り
込み、中空部３を形成してダイアフラム構造を完成す
る。この後、シリコン基板１の裏面をシリコン樹脂等を
用いてシュテム７の表面に接合し、真空度測定用センサ
を完成した。この発明の真空度測定用センサの場合、シ
ュテム７のない状態であってもよい。また、実施例の場
合、シュテム７の表面がもっとも近く、シュテム７表面
と熱絶縁薄４との距離ｄで測定可能な真空度範囲が決ま
るが、サーミスタ５の上側でサーミスタ５表面に近接し
て臨む容器面を配し、この容器面とサーミスタ表面の間
の距離で測定可能な真空度範囲が決まる構成としてもよ
い。
【００２６】実施例の場合、シリコン基板１の厚みが約
３００μｍであるため、シュテム７表面と熱絶縁薄膜４
の裏側の距離も約３００μｍである。図３に、実施例の
真空度測定用センサにおける真空度の変化とサーミスタ
の温度上昇の程度との関係を示す。図３の縦軸は、サー
ミスタをチャンバーに入れて一定電流を流し発熱させた
時のサーミスタ５の温度上昇分を示し、横軸はチャンバ
ーの真空度を示す。実線は、サーミスタ部分のパターン
寸法が１．５ｍｍの場合を示し、破線は、サーミスタ部
分のパターン寸法が１．３ｍｍの場合を示す。図３よ
り、実施例の真空度測定用センサは、約０．００１〜１
Torr程度の範囲の真空度の測定ができることが分かる。
３００μｍであるため、シュテム７表面と熱絶縁薄膜４
の裏側の距離も約３００μｍである。図３に、実施例の
真空度測定用センサにおける真空度の変化とサーミスタ
の温度上昇の程度との関係を示す。図３の縦軸は、サー
ミスタをチャンバーに入れて一定電流を流し発熱させた
時のサーミスタ５の温度上昇分を示し、横軸はチャンバ
ーの真空度を示す。実線は、サーミスタ部分のパターン
寸法が１．５ｍｍの場合を示し、破線は、サーミスタ部
分のパターン寸法が１．３ｍｍの場合を示す。図３よ
り、実施例の真空度測定用センサは、約０．００１〜１
Torr程度の範囲の真空度の測定ができることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明の真空度
測定用センサは、半導体装置製造技術を適用して、サイ
ズの極く小さい形態のものを容易に実現できる構成であ
るため、十分な小型化が図れる。
測定用センサは、半導体装置製造技術を適用して、サイ
ズの極く小さい形態のものを容易に実現できる構成であ
るため、十分な小型化が図れる。
【図１】この発明の真空度測定用センサの要部構成例を
あらわす断面図。
あらわす断面図。
【図２】実施例の真空度測定用センサの要部構成をあら
わす断面図。
わす断面図。
【図３】チャンバーの真空度と実施例の真空度測定用セ
ンサのサーミスタの温度上昇分の関係を示すグラフ。
ンサのサーミスタの温度上昇分の関係を示すグラフ。
【図４】ピラニ真空計の要部構成をあらわす説明図。
【図５】Ｋｎｕｄｓｅｎ数と熱移動の関係を示すグラ
フ。
フ。
１ 真空度測定用センサ ２ シリコン基板 ３ 中空部 ４ 熱絶縁薄膜 ５ サーミスタ ７ シュテム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−40526（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−159090（ＪＰ，Ａ) 米国特許4682503（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 21/10
Claims (4)
- 【請求項１】 中空部を有する基板と、この中空部を覆
って周辺が基板に支持された熱絶縁薄膜とを備えるとと
もに、この熱絶縁薄膜の中空部を覆う領域上に設けられ
たサーミスタとを備えていて、前記サーミスタにおける
温度変化により抵抗値が変化する感温抵抗体として、薄
膜抵抗体が用いられているとともに、前記熱絶縁薄膜
が、複数の層を積層してなる多層構造の薄膜である真空
度測定用センサ。 - 【請求項２】 多層構造が酸化シリコン層と窒化シリコ
ン層の積層でなされている請求項１記載の真空度測定用
センサ。 - 【請求項３】 薄膜抵抗体が半導体薄膜からなる抵抗体
である請求項１から２までのいずれかに記載の真空度測
定用センサ。 - 【請求項４】 半導体薄膜がアモルファス炭化シリコン
薄膜を少なくとも有する請求項３記載の真空度測定用セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05032168A JP3124857B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 真空度測定用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05032168A JP3124857B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 真空度測定用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241933A JPH06241933A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3124857B2 true JP3124857B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12351414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05032168A Expired - Lifetime JP3124857B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 真空度測定用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124857B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039551A1 (fr) | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Detecteur de pression |
| KR20030053501A (ko) * | 2000-07-13 | 2003-06-28 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 압력 센서 |
| US6619130B1 (en) | 2000-07-31 | 2003-09-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pressure sensor |
| JP5177209B2 (ja) * | 2010-11-24 | 2013-04-03 | 株式会社デンソー | ファブリペロー干渉計 |
| CN102818675A (zh) * | 2012-09-06 | 2012-12-12 | 厦门大学 | 真空隔热板真空度测试装置及测试方法 |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP05032168A patent/JP3124857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06241933A (ja) | 1994-09-02 |
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