JP3124859B2 - 真空漏れ検知用センサおよび真空漏れ検知方法 - Google Patents
真空漏れ検知用センサおよび真空漏れ検知方法Info
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- JP3124859B2 JP3124859B2 JP05033744A JP3374493A JP3124859B2 JP 3124859 B2 JP3124859 B2 JP 3124859B2 JP 05033744 A JP05033744 A JP 05033744A JP 3374493 A JP3374493 A JP 3374493A JP 3124859 B2 JP3124859 B2 JP 3124859B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空漏れ検知用セン
サおよび真空漏れ検知方法に関する。
サおよび真空漏れ検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空系の（真空）漏れの有無を検
知する場合、いわゆるプローブ法と呼ばれる真空漏れ検
知方法、すなわち真空漏れ検知用センサを真空系内に配
置しておいて、真空系における真空漏れ検査位置に真空
外からプローブガス（探針ガス）の導入を試み、前記真
空漏れ検知用センサによる指示変化に基づき、真空漏れ
の検知を行う方法がある。
知する場合、いわゆるプローブ法と呼ばれる真空漏れ検
知方法、すなわち真空漏れ検知用センサを真空系内に配
置しておいて、真空系における真空漏れ検査位置に真空
外からプローブガス（探針ガス）の導入を試み、前記真
空漏れ検知用センサによる指示変化に基づき、真空漏れ
の検知を行う方法がある。
【０００３】従来のプローブ法による真空漏れ検知を、
図４を参照しながら具体的に説明する。図４の場合の真
空系は、真空漏れのチェックを行う被試験体Ｓ用の真空
排気系と、プローブガスの検出を行う装置（真空漏れ検
知用センサ）用の真空排気系とを有しており、前者の真
空排気系には油回転ポンプが配され、後者の真空排気系
には油回転ポンプおよび油拡散ポンプが配されていて、
この真空系が必要とする真空状態を現出させている。こ
の真空系では被試験体ＳはバルブＶ１，Ｖ２を介して前
記のふたつの真空排気系につながっている。
図４を参照しながら具体的に説明する。図４の場合の真
空系は、真空漏れのチェックを行う被試験体Ｓ用の真空
排気系と、プローブガスの検出を行う装置（真空漏れ検
知用センサ）用の真空排気系とを有しており、前者の真
空排気系には油回転ポンプが配され、後者の真空排気系
には油回転ポンプおよび油拡散ポンプが配されていて、
この真空系が必要とする真空状態を現出させている。こ
の真空系では被試験体ＳはバルブＶ１，Ｖ２を介して前
記のふたつの真空排気系につながっている。
【０００４】被試験体Ｓの真空漏れのチェックは、以下
の通りである。被試験体Ｓの表面にプローブガスである
ヘリウムをかける。真空外からヘリウムの導入を試みる
のである。被試験体Ｓに穴があって漏れのある場合、ヘ
リウムは穴から被試験体Ｓ内に入る。被試験体Ｓからの
排気気体は、バルブＶ２を介してサンプリングされて真
空漏れ検知用の分析管Ｄの方に導かれる。被試験体Ｓに
漏れのある場合、分析管Ｄがヘリウムを検出して指示Ｍ
が変化するため真空漏れのあることが分かることにな
る。
の通りである。被試験体Ｓの表面にプローブガスである
ヘリウムをかける。真空外からヘリウムの導入を試みる
のである。被試験体Ｓに穴があって漏れのある場合、ヘ
リウムは穴から被試験体Ｓ内に入る。被試験体Ｓからの
排気気体は、バルブＶ２を介してサンプリングされて真
空漏れ検知用の分析管Ｄの方に導かれる。被試験体Ｓに
漏れのある場合、分析管Ｄがヘリウムを検出して指示Ｍ
が変化するため真空漏れのあることが分かることにな
る。
【０００５】分析管Ｄは質量分析型ヘリウムディテクタ
ーであり、いわゆる磁界偏向式の質量分析法の原理によ
りヘリウムのみを定量的に検出できるディテクターであ
る。
ーであり、いわゆる磁界偏向式の質量分析法の原理によ
りヘリウムのみを定量的に検出できるディテクターであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のプローブ法によ
る真空漏れ検知は、真空の漏れを精度よく検知すること
ができるのであるが、下記のような問題がある。ひとつ
は、検出装置自体だけでなく検出装置のための真空排気
系も大掛かりであるのに加え、装置の操作が簡単でな
く、操作ミスによる装置の故障の可能性も少なくない。
質量分析型ヘリウムディテクターは、結構に大きなもの
であり、油拡散ポンプやターボ分子ポンプを有する真空
排気系を必要とし、操作も結構複雑だからである。
る真空漏れ検知は、真空の漏れを精度よく検知すること
ができるのであるが、下記のような問題がある。ひとつ
は、検出装置自体だけでなく検出装置のための真空排気
系も大掛かりであるのに加え、装置の操作が簡単でな
く、操作ミスによる装置の故障の可能性も少なくない。
質量分析型ヘリウムディテクターは、結構に大きなもの
であり、油拡散ポンプやターボ分子ポンプを有する真空
排気系を必要とし、操作も結構複雑だからである。
【０００７】もうひとつは、質量分析型ヘリウムディテ
クターは、１０-2Ｐａ以下の真空度でないと動作しない
ため、真空度の低い真空系では漏れ検知が難しく検知精
度も落ちる。さらには、質量分析型ヘリウムディテクタ
ーは、ヘリウムのみしか検出しないため、ヘリウム以外
のプローブガスが使えない。
クターは、１０-2Ｐａ以下の真空度でないと動作しない
ため、真空度の低い真空系では漏れ検知が難しく検知精
度も落ちる。さらには、質量分析型ヘリウムディテクタ
ーは、ヘリウムのみしか検出しないため、ヘリウム以外
のプローブガスが使えない。
【０００８】この発明は、上記事情に鑑み、真空漏れ検
知に用いるセンサであって、小型で適用真空度範囲が広
く、ヘリウム以外のプローブガスが使える真空漏れ検知
用センサおよび真空漏れ検知方法を提供することを課題
とする。
知に用いるセンサであって、小型で適用真空度範囲が広
く、ヘリウム以外のプローブガスが使える真空漏れ検知
用センサおよび真空漏れ検知方法を提供することを課題
とする。
【０００９】
【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漏れ検知用センサは、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を備えて
おり、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。
め、この発明にかかる真空漏れ検知用センサは、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を備えて
おり、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。
【００１０】この発明のセンサを用いて真空漏れの検知
を行う場合、センサを真空系内に配置しサーミスタを通
電状態にしておいて、真空系における真空漏れ検査位置
に真空外からプローブガスの導入を試み、前記真空漏れ
検知用センサにおけるサーミスタの抵抗値変動に基づ
き、真空漏れの検知を行うようにする。つまり、この発
明の場合も、いわゆるプローブ法による真空漏れ検知方
法なのである。
を行う場合、センサを真空系内に配置しサーミスタを通
電状態にしておいて、真空系における真空漏れ検査位置
に真空外からプローブガスの導入を試み、前記真空漏れ
検知用センサにおけるサーミスタの抵抗値変動に基づ
き、真空漏れの検知を行うようにする。つまり、この発
明の場合も、いわゆるプローブ法による真空漏れ検知方
法なのである。
【００１１】以下、この発明の真空漏れ検知用センサを
図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発
明の真空漏れ検知用センサの要部構成例をあらわす。図
１の真空漏れ検知用センサ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。
図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発
明の真空漏れ検知用センサの要部構成例をあらわす。図
１の真空漏れ検知用センサ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。
【００１２】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。
【００１３】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。
【００１４】以上の構成の真空漏れ検知用センサは、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
形態の真空漏れ検知用センサでも容易に実現可能とな
る。
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
形態の真空漏れ検知用センサでも容易に実現可能とな
る。
【００１５】
【作用】この発明の真空漏れ検知用センサの動作原理
を、図１を参照しながら説明する。この発明の真空漏れ
検知用センサ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となっており、サーミス
タ５と基板２の間は熱絶縁薄膜４の熱抵抗が大きいため
に熱分離されていて、サーミスタ５で生じる熱は基板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。
を、図１を参照しながら説明する。この発明の真空漏れ
検知用センサ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となっており、サーミス
タ５と基板２の間は熱絶縁薄膜４の熱抵抗が大きいため
に熱分離されていて、サーミスタ５で生じる熱は基板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。
【００１６】一方、中空部３に存在するガス分子の平均
自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄと
がある一定の関係である場合、サーミスタ５からシュテ
ム７に伝わる熱量Ｑは、下の式に従う。 Ｑ＝αΛ０ ｐ（２７３．２／Ｔ）１／２（Ｔ２−Ｔ１）・Ａ ・・ ここで、α：温度に依存する係数、Λ０：自由分子熱伝
導度（ガスの種類により異なる）、Ｔ１：熱絶縁薄膜に
おけるサーミスタ形成域の温度、Ｔ２：シュテムの温
度、Ａ：熱絶縁薄膜におけるサーミスタ形成域の面積、
Ｔ：中空部３の温度上記熱量Ｑは、式が示すように自
由分子熱伝導度Λ０に比例するが、この自由分子熱伝導
度Λ０は、下記の表１にみるように、気体の種類により
異なっている。したがって、気体の種類が異なれば、熱
量Ｑも異なることになる。
自由行程Ｌと熱絶縁薄膜４とシュテム７の間の寸法ｄと
がある一定の関係である場合、サーミスタ５からシュテ
ム７に伝わる熱量Ｑは、下の式に従う。 Ｑ＝αΛ０ ｐ（２７３．２／Ｔ）１／２（Ｔ２−Ｔ１）・Ａ ・・ ここで、α：温度に依存する係数、Λ０：自由分子熱伝
導度（ガスの種類により異なる）、Ｔ１：熱絶縁薄膜に
おけるサーミスタ形成域の温度、Ｔ２：シュテムの温
度、Ａ：熱絶縁薄膜におけるサーミスタ形成域の面積、
Ｔ：中空部３の温度上記熱量Ｑは、式が示すように自
由分子熱伝導度Λ０に比例するが、この自由分子熱伝導
度Λ０は、下記の表１にみるように、気体の種類により
異なっている。したがって、気体の種類が異なれば、熱
量Ｑも異なることになる。
【００１７】
【表１】
【００１８】一方、この発明の真空漏れ検知用センサを
使用する場合、前述のように真空系内にセンサを設置
し、サーミスタ５に電流を流し（通電し）発熱状態とし
ておく。中空部３に存在する気体は普通は空気であり、
熱量Ｑは空気の自由分子熱伝導度Λ0 で決まり、サーミ
スタ５は、発熱量と熱量Ｑにより定まる温度となる。他
方、真空に漏れがある場合、Ｈｅなどのプローブガスが
真空系内に導入されて中空部３にもプローブガスが導入
されることになる。プローブガスの自由分子熱伝導度Λ
0 は空気と異なり、プローブガスの導入に伴い熱量Ｑに
変化が起こり、その結果、サーミスタ５の温度が変わ
り、サーミスタ５の抵抗値がかわる。このプローブガス
の真空系内への導入に伴うサーミスタ５の抵抗値の変化
からプローブガスの導入が分かり、真空漏れのあったこ
とが検知できるのである。
使用する場合、前述のように真空系内にセンサを設置
し、サーミスタ５に電流を流し（通電し）発熱状態とし
ておく。中空部３に存在する気体は普通は空気であり、
熱量Ｑは空気の自由分子熱伝導度Λ0 で決まり、サーミ
スタ５は、発熱量と熱量Ｑにより定まる温度となる。他
方、真空に漏れがある場合、Ｈｅなどのプローブガスが
真空系内に導入されて中空部３にもプローブガスが導入
されることになる。プローブガスの自由分子熱伝導度Λ
0 は空気と異なり、プローブガスの導入に伴い熱量Ｑに
変化が起こり、その結果、サーミスタ５の温度が変わ
り、サーミスタ５の抵抗値がかわる。このプローブガス
の真空系内への導入に伴うサーミスタ５の抵抗値の変化
からプローブガスの導入が分かり、真空漏れのあったこ
とが検知できるのである。
【００１９】そして、ガス固有の熱伝導度の違いで起こ
る熱量Ｑの変化が真空漏れ検知に意味をもつのは、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
差がある関係、すなわち平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関
係を満たす場合なのである。平均自由行程Ｌ＞寸法ｄな
る関係でない場合、中空部３に既に相当の気体分子が存
在し中空部３による適切な熱絶縁作用が既に崩れてしま
っており、中空部３にプローブガスが導入されても必要
なだけの熱量Ｑの変化が起こらないからである。そし
て、平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係は、事実上、減圧
雰囲気でないと実現は難しく、普通、センサを設置する
真空系は１Torr以下の減圧雰囲気（１Torrより高い真空
度）であることが必要である。
る熱量Ｑの変化が真空漏れ検知に意味をもつのは、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
差がある関係、すなわち平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関
係を満たす場合なのである。平均自由行程Ｌ＞寸法ｄな
る関係でない場合、中空部３に既に相当の気体分子が存
在し中空部３による適切な熱絶縁作用が既に崩れてしま
っており、中空部３にプローブガスが導入されても必要
なだけの熱量Ｑの変化が起こらないからである。そし
て、平均自由行程Ｌ＞寸法ｄなる関係は、事実上、減圧
雰囲気でないと実現は難しく、普通、センサを設置する
真空系は１Torr以下の減圧雰囲気（１Torrより高い真空
度）であることが必要である。
【００２０】なお、減圧雰囲気の圧力値（真空度）も熱
量Ｑの変動を招くファクタであるから、通常、センサを
設置する減圧雰囲気の圧力値はなるべく一定に保持して
おくことが望まれるが、多少の圧力値変動は問題ない。
この真空漏れ検知用センサは、作動のために格別に高真
空を必要とせず、センサ専用の真空排気系はなんら必要
ない。
量Ｑの変動を招くファクタであるから、通常、センサを
設置する減圧雰囲気の圧力値はなるべく一定に保持して
おくことが望まれるが、多少の圧力値変動は問題ない。
この真空漏れ検知用センサは、作動のために格別に高真
空を必要とせず、センサ専用の真空排気系はなんら必要
ない。
【００２１】また、プローブガスは空気と異なる自由分
子熱伝導度Λ0 をもつ気体であれば使用可能であり、使
用可能なプローブガスの種類が増える。ただ、プローブ
ガスとしては、自由分子熱伝導度Λ0 が大きく、空気よ
り分子の小さなＨｅやＨ2 が好ましい。それに、この発
明の真空漏れ検知用センサは、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。
子熱伝導度Λ0 をもつ気体であれば使用可能であり、使
用可能なプローブガスの種類が増える。ただ、プローブ
ガスとしては、自由分子熱伝導度Λ0 が大きく、空気よ
り分子の小さなＨｅやＨ2 が好ましい。それに、この発
明の真空漏れ検知用センサは、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。
【００２２】センサ専用の真空排気系が必要なく小型で
もあるため、真空漏れ検知用センサを真空漏れをチェッ
クする被試験体の内に設置することも可能である。
もあるため、真空漏れ検知用センサを真空漏れをチェッ
クする被試験体の内に設置することも可能である。
【００２３】
【実施例】以下、この発明の真空漏れ検知用センサの実
施例を、図面を参照しながら説明説する。図２は、実施
例にかかる真空漏れ検知用センサの要部構成をあらわす
断面図である。
施例を、図面を参照しながら説明説する。図２は、実施
例にかかる真空漏れ検知用センサの要部構成をあらわす
断面図である。
【００２４】−実施例− 実施例の真空漏れ検知用センサ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。
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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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、真空漏れ検知用セン
サを完成した。この発明の真空漏れ検知用センサの場
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との距離の寸法ｄ＜平均自由行程Ｌ
となる必要があるが、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の寸法よりも平均自由行程Ｌが大
きいという構成としてもよい。
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、真空漏れ検知用セン
サを完成した。この発明の真空漏れ検知用センサの場
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との距離の寸法ｄ＜平均自由行程Ｌ
となる必要があるが、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の寸法よりも平均自由行程Ｌが大
きいという構成としてもよい。
【００３２】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
の裏側の距離である寸法ｄも約３００μｍである。実施
例の真空漏れ検知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図３に示す。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、中空部３が空
気だけの場合を示し、破線は、中空部３にヘリウムが導
入された場合を示しており、サーミスタ５の温度は真空
度が高くなるのに従い上昇するが、ヘリウムの導入で低
下し、この結果、真空漏れ検知が行えることが分かる。
３００μｍであるため、シュテム７表面と熱絶縁薄膜４
の裏側の距離である寸法ｄも約３００μｍである。実施
例の真空漏れ検知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図３に示す。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、中空部３が空
気だけの場合を示し、破線は、中空部３にヘリウムが導
入された場合を示しており、サーミスタ５の温度は真空
度が高くなるのに従い上昇するが、ヘリウムの導入で低
下し、この結果、真空漏れ検知が行えることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明における
真空漏れ検知用センサは、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って小型化が出来、適用
真空度範囲が広くて、ヘリウム以外のプローブガスも使
えるため、非常に有用であり、このセンサを用いれば、
低い真空度範囲においても、大掛かりな装置を必要とせ
ず簡単な構成でヘリウム以外のプローブガスでも容易に
真空漏れ検知が行えるから、実用性は顕著である。
真空漏れ検知用センサは、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って小型化が出来、適用
真空度範囲が広くて、ヘリウム以外のプローブガスも使
えるため、非常に有用であり、このセンサを用いれば、
低い真空度範囲においても、大掛かりな装置を必要とせ
ず簡単な構成でヘリウム以外のプローブガスでも容易に
真空漏れ検知が行えるから、実用性は顕著である。
【図１】この発明の真空漏れ検知用センサの基本構成例
をあらわす断面図。
をあらわす断面図。
【図２】実施例の真空漏れ検知用センサの要部構成をあ
らわす断面図。
らわす断面図。
【図３】実施例のセンサにおける真空度とサーミスタの
温度上昇の関係を示すグラフ。
温度上昇の関係を示すグラフ。
【図４】従来のプローブ式真空漏れ検知方法の説明用の
ブロック図。
ブロック図。
１ 真空漏れ検知用センサ ２ 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 21/10
Claims (5)
- 【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
たサーミスタを備えており、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漏れ検知用
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記載の真空漏れ検知
用センサ。 - 【請求項３】 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、半導体薄膜からなる抵
抗体が用いられている請求項１から２までのいずれかに
記載の真空漏れ検知用センサ。 - 【請求項４】 半導体薄膜が少なくともアモルファス炭
化シリコン薄膜とアモルファス炭化シリコン薄膜の両面
に配置されたアモルファスシリコン薄膜とを有する請求
項３記載の真空漏れ検知用センサ。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかに記載の
真空漏れ検知用センサを真空系内に配置しサーミスタを
通電状態にしておいて、真空系における真空漏れ検査位
置に真空外からプローブガスの導入を試み、前記真空漏
れ検知用センサにおけるサーミスタの抵抗値変動に基づ
き、真空漏れの検知を行うようにする真空漏れ検知方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05033744A JP3124859B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 真空漏れ検知用センサおよび真空漏れ検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05033744A JP3124859B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 真空漏れ検知用センサおよび真空漏れ検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249736A JPH06249736A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3124859B2 true JP3124859B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12394929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05033744A Expired - Fee Related JP3124859B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 真空漏れ検知用センサおよび真空漏れ検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124859B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007319769A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Casio Comput Co Ltd | 反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器 |
| CN112798193B (zh) * | 2020-10-16 | 2022-12-13 | 湖南澳美佳健康科技有限公司 | 一种新型氦检漏仪 |
| CN116972738B (zh) * | 2023-07-31 | 2024-04-16 | 无锡物联网创新中心有限公司 | Mems悬空薄膜结构悬空高度的检测方法 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP05033744A patent/JP3124859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06249736A (ja) | 1994-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |