JP5079435B2 - フローセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体製造装置に使用するガス等の微少な流量の測定に適したフローセンサ及びその製造方法に関する。

例えば、半導体製造装置に使用するガス等の被測定流体の流量を検出するフローセンサ（流量測定装置）として流体に熱を加えて所定位置における流体の温度差を測定することにより微少な流量を測定する熱式のフローセンサが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。熱式フローセンサは、特許文献３に記載されているように上面に流量検出部が形成されたセンサチップと、このセンサチップの流量検出部が形成された上面にフリットガラス等で接合された流路形成部材としてのガラスチップとにより構成されている。

センサチップは、シリコン基板の上面に絶縁膜層を形成し、その内部に流量検出部を構成するヒータ（Ｒｈ）と、上流側温度センサ（Ｒｕ）と、下流側温度センサ（Ｒｄ）、及び周囲温度センサ（Ｒｒ）がそれぞれ白金薄膜で形成されている。白金薄膜は、温度に応じて抵抗値が変化し測温抵抗体として機能する。ヒータ（Ｒｈ）は、基板の中央部に配置され、その両側に測温センサとしての上流側温度センサ（Ｒｕ）と下流側温度センサ（Ｒｄ）が配置されており、周囲温度センサは、シリコン基板の周辺部に配置されている。

ヒータ（Ｒｈ）と上流側温度センサ（Ｒｕ）及び下流側温度センサ（Ｒｄ）が形成されているシリコン基板の上面中央部は、その下部のシリコンが異方性エッチングにより除去されて凹部とされており、ヒータ（Ｒｈ）、上流側温度センサ（Ｒｕ）、下流側温度センサ（Ｒｄ）がシリコン基板と熱的に絶縁されたダイアフラム構造となっている。

ガラスチップは、前記流量検出部上を流れる流体の流路と、この流路に被測定流体を導入する流体導入孔と、前記流路に導入した被測定流体を導出する流体導出孔が形成されている。これらの流路、流体導入孔、流体導出孔は、サンドブラスト等により形成されている。そして、前記流量検出部は、前記流路内に露出するように配置されており、ヒータ（Ｒｈ）の上流側温度センサ（Ｒｕ）と下流側温度センサ（Ｒｄ）との温度差を検出することにより流路内を流れるガス等の被測定流体の流量を測定する。

図５は、従来のフローセンサの製造方法を示し、図５（ａ）に示すようにシリコンのウェハ１の上面（表面）にセンサチップ２を複数形成し、このウェハ１をダイシングにより切断して同図（ｂ）に示すように複数のセンサチップ２に分離する。次いで、同図（ｃ）に示すように個別に分離した各センサチップ２の上面に、流路３及び流体導入孔３ａ、流体導出孔３ｂが形成されたガラスチップ４を載置して流量検出部が流路３内に露出するように位置合わせし、センサチップ２の上面に低融点ガラス、例えばフリットガラス等で接合してフローセンサ５を製造している。尚、ガラスチップ４もセンサチップ２と同様に当該ガラスチップ４が複数体に形成されたウェハからダイシングにより切断されて個別に形成されている。
特開２００２−１６８６６９号公報（５−６頁、図１） 特開２００４−３２５３３５号公報（６−７頁、図８） 特開２００７−０７１６８７号公報（２−３頁、図７）

フローセンサの流量検出部は、微少な流量を高感度に測定可能とするために非常に薄く微小な形状に形成されており、このため、破損し易くかつゴミが付着するとヒータの上流側と下流側の熱バランスの変化をうまく検出できなくなる。

このため、上述した図５に示すようにセンサチップ２が複数形成されたウェハ１をダイシングにより切断して各センサチップ２に分離する際に、切粉が流量検出部に付着しないように保護すると共に、ダイシングする際に使用される冷却液の衝撃から保護するために複雑な製造工程が必要である。この結果、フローセンサの生産効率が低く、製品の歩留まりも低下する。

また、センサチップ２が複数形成されたウェハ１の切断時における切粉や冷却液による流量検出部への影響を少なくすべく、例えばレーザダイシング装置等を使用することも考えられる。しかしながら、レーザダイシング装置は非常にコストが高く、これに伴いフローセンサの製造コストが高くなる。また、レーザダイシング装置を使用した場合でもウェハ１からセンサチップ２を分離した後当該センサチップ２にガラスチップを接合するまでの工程においてセンサチップ２の流量検出部にゴミが付着するおそれがある。

また、図５（ｃ）に示すように個別に分離したセンサチップ２の上面に個別に分離したガラスチップ４を重ねて接合すると、接合時の位置ずれによって外形寸法のバラ付きが生じると共に、フローセンサ５の側面５ａを面一にすることが困難であり段差が生じる。このような段差が存在すると、チップ外形の寸法公差にばらつきが生じ、フローセンサのパッケージング時の位置合わせ精度が悪くなる。

本発明の目的は、センサチップの流量検出部が形成された面に流路形成部材を接合して形成されるフローセンサの生産効率の向上及び製造時に流量検出部を有効に保護することが可能なフローセンサ及びその製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明に係るフローセンサは、
基板の上面に形成された凹部の少なくとも一部を覆うように被覆された絶縁膜に流量検出部が形成されたセンサチップと、
前記センサチップ上に設けられ前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路形成部材とを接合して構成したフローセンサにおいて、
前記フローセンサは、前記流路形成部材を複数形成した第１のウェハと、前記複数の流路形成部材とそれぞれ対応させて前記センサチップを複数形成した第２のウェハとを接合して構成されたワークであって、
前記流路形成部材は第１の流路形成部材と第２の流路形成部材からなり、
前記第１のウェハは前記第１の流路形成部材を複数含む第１の流路形成ウェハと前記第２の流路形成部材を複数含む第２の流路形成ウェハとを接合することにより構成され、
前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには被測定流体の導入孔及び導出孔が設けられ、
前記第２の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには前記流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口が設けられ、
前記各貫通口の両端は、該貫通口に対応する前記導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、前記第２のウェハに含まれる複数の流量検出部が前記第１のウェハに含まれる前記複数の貫通口にそれぞれ配置され、
前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材は透明部材により形成され、
前記流量検出部が前記流路形成部材の流路に配置されるように位置合わせされ、前記センサチップと前記流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成されたワークを、ダイシングによって切断して分離された個々のフローセンサからなり、前記各フローセンサは前記ダイシングによって切断された面一の切断面を有することを特徴としている。

また、本発明の請求項２に係るフローセンサの製造方法は、
基板の上面に形成された凹部の少なくとも一部を覆うように被覆された絶縁膜に流量検出部が形成されたセンサチップと、
前記センサチップ上に設けられ前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路形成部材とを備えたフローセンサの製造方法において、
前記流路形成部材を複数形成した第１のウェハと、前記複数の流路形成部材とそれぞれ対応させて前記センサチップを複数形成した第２のウェハとを接合してワークを形成するワーク形成工程であって、
前記流路形成部材は第１の流路形成部材と第２の流路形成部材からなり、
前記第１のウェハは前記第１の流路形成部材を複数含む第１の流路形成ウェハと前記第２の流路形成部材を複数含む第２の流路形成ウェハとを接合することにより構成され、
前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには被測定流体の導入孔及び導出孔が設けられ、
前記第２の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには前記流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口が設けられ、前記各貫通口の両端は、該貫通口に対応する前記導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、前記第２のウェハに含まれる複数の流量検出部が前記第１のウェハに含まれる前記複数の貫通口にそれぞれ配置され
前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材は透明部材により形成されており、
前記流量検出部が前記流路形成部材の流路に配置されるように位置合わせされて前記センサチップと前記流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成される位置合わせ工程を含んだワーク形成工程と、
前記ワーク形成工程で形成されたワークをダイシングによって切断して前記複数のフローセンサに分離するセンサ分離工程とを有することを特徴としている。

流路形成部材を複数形成した第１のウェハと複数の流路形成部材とそれぞれ対応させてセンサチップを複数形成した第２のウェハとを接合してワークを構成する。ワークは、流量検出部が流路形成部材の流路に露出するように位置合わせされ、センサチップと流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成される。そして、このワークをダイシングによって切断して複数のフローセンサに分離する。各フローセンサは、ダイシングによって切断された面一な切断面を有していることで、流路形成部材とセンサチップとの位置ずれがなくなり、外形寸法にバラ付きがなくなる。このようにチップ外形がダイシングによって揃っていると、外形寸法のばらつきが抑えられ、組み付けがしやすくなる。
また、第１の流路形成部材は、透明部材により形成されているので、流体導入孔と流体導入孔との間の部分の透明性が確保される。これにより、外部からの流路内の視認性が確保される。
また、流路形成部材を第１の流路形成部材と第２の流路形成部材とにより形成し、第１のウェハを第１の流路形成部材を形成する第１の流路形成ウェハと第２の流路形成部材を形成する第２の流路形成ウェハとを接合して構成している。そして、第１の流路形成ウェハには複数の流路形成部材のそれぞれに被測定流体の導入孔及び導出孔を設け、第２の流路形成ウェハには複数の流路形成部材のそれぞれに流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口を設け、貫通口を両端が導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、流量検出部を貫通口に配置している。これにより、流路形成部材を容易に形成することが可能となり、第１のウェハを容易に構成することが可能となる。また、流路形成部材の流路の断面積を正確に形成することが可能となり、フローセンサの個体差を少なくすることが可能となる。

また、本発明の請求項３に係るフローセンサの製造方法は、請求項２に記載のフローセンサの製造方法において、
前記ワーク形成工程と前記センサ分離工程との間に前記流路形成部材の流路の開口部を塞ぐマスキング工程を加えたことを特徴としている。

これにより、ワークをダイシングにより切断して各フローセンサに分離する際に流路形成部材の流路内に切粉が侵入することを確実に防止することができ、切粉がセンサチップの流量検出部に付着することを防止することができる。また、ダイシングによる切断の際に流体の導入孔及び導出孔から切粉や冷却水が流路内に侵入することを有効に防止することが可能となる。この結果、流量検出部への切粉の付着や冷却水の衝撃による流量検出部の破損等が防止される。

これによって、製品の歩留まりの向上が図られる。また、安価かつ簡単な工程で熱バランスの良好なフローセンサを構成することが可能となる。従って、流量検出部が高感度にかつ微細に形成されているフローセンサの製造に極めて有効である。また、切断後次の工程までの間又は搬送途中においてフローセンサの流路内にゴミが侵入することを防止することができる。

また、本発明の請求項４に係るフローセンサの製造方法は、請求項２に記載のフローセンサの製造方法において、
前記センサ分離工程において前記流路形成部材の流路の開口部を下側にして切断することを特徴としている。

ワークを切断するときにワークを上下（天地）逆にして、即ち第２のウェハ（センサチップ側）を上側に、第１のウェハ（流路形成部材側）を下側にして切断することにより、各フローセンサに分離する際に、流路形成部材の流路内に切粉が侵入し難くすることができ、切粉がセンサチップの流量検出部に付着し難くなると共に、ダイシングによる切断の際に流体の導入孔及び導出孔から切粉や冷却水が流路内に侵入し難くすることができる、この結果、流量検出部への切粉の付着や冷却水の衝撃による流量検出部の破損等が防止され、製品の歩留まりの向上が図られる。また、安価かつ簡単な工程で熱バランスの良好なフローセンサを構成することが可能となる。

本発明によると、複数の流路形成部材を形成した第１のウェハと複数の流路形成部材とそれぞれ対応させて複数のセンサチップを形成した第２のウェハとを接合してワークを構成し、このワークをダイシングによって切断して複数のフローセンサに分離することで、フローセンサの生産効率の向上を図ることができる。

また、ワークをダイシングによって切断してフローセンサを製造するときに切粉や冷却液が流路に侵入することを防止することができ、流量検出部を有効に保護することができると共に、切断工程における冷却液の衝撃により流量検出部が破損されることを防止することができる。この結果、フローセンサの歩留まりの向上が図られる。

以下、本発明の一実施形態に係るフローセンサについて図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るフローセンサの製造方法を適用したワークの組立斜視図を示し、図２は、図１に示したワークを複数に切断して形成した１個のフローセンサの分解斜視図を示す。図１に実線で示すようにワーク１１は、個々に切断された後に複数の流路形成部材１８となるように形成された円板状の第１のウェハ１２と、第１のウェハ１２と同形の円板状をなし前記複数の流路形成部材１８と対応してそれぞれ個々に切断された後に複数のセンサチップ２０となるように形成された第２のウェハ１３からなり、これらの第１のウェハ１２と第２のウェハ１３とを接合して構成される。

第１のウェハ１２は、第１の流路形成ウェハ１４と第２の流路形成ウェハ１５からなり、これらを接合して個々に切断された後に複数の流路形成部材１８となるように形成されている。第1の流路形成ウェハ１４には切断後の第１の流路形成部材１６が複数一体に形成されている。第２の流路形成ウェハ１５には切断後の第１の流路形成部材１６と対応して、かつ同じ大きさの第２の流路形成部材１７が複数一体に形成されている。

第１の流路形成部材１６は、図２に示すように上面から見て長方形状をなす板状の直方体をなし、上面１６ａの長手方向に沿う中心線上の両側位置に被測定流体を導入する流体導入孔１６ｃが形成されるときに、流体を導出する流体導出孔１６ｄが下面１６ｂまで貫通して形成されている。これらの流体導入孔１６ｃと流体導出孔１６ｄは、同じ大きさとされている。この第１の流路形成部材１６は、透明な硼珪酸ガラスにより形成されており、流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄは、サンドブラスト、エンドミル等の機械加工により形成され、ウェットエッチング又はドライエッチングによって仕上げ加工されて形成される。

また、第１の流路形成部材１６は、流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄを形成するだけであるためにサンドブラストにより加工した場合でもこれらの流体導入孔１６ｃと流体導入孔１６ｄとの間の部分の透明性が確保される。これにより、外部からの視認性が確保される。

尚、硼珪酸ガラスとして、例えばパイレックス（登録商標）ガラス或いはテンパックスガラスと称するガラスがある。本実施形態においては透明なパイレックス（登録商標）ガラスを使用している。これにより、第１の流路成形部材１６の透明性を確保することができる。尚、パイレックス（登録商標）ガラスは、フリットガラスに比べて平坦度が良く加工し易い材料である。尚、第１の流路成形部材１６は、テンパックスガラスを使用しても良い。

第２の流路形成部材１７は、図２に示すように第１の流路形成部材１６と同じ大きさの板状の直方体形状をなし、上面１７ａの長手方向に沿う中心線上に長手方向に沿って長円形（トラック形状）の長穴１７ｃが下面１７ｂまで貫通して形成されている（以下「貫通口１７ｃ」という）。この貫通口１７ｃは、その幅が流体導入孔１６ｃ、流体導入孔１６ｄの直径と同じ長さとされ、両端部の半円形部が流体導入孔１６ｃ、流体導入孔１６ｄの両端側の半円形部と合致するように形成されている。

貫通口１７ｃの幅は、センサチップ２０に形成された流量検出部２３の幅よりも幅広とされている。この貫通口１７ｃは、サンドブラスト、エンドミル等の機械加工により形成され、ウェットエッチング又はドライエッチングによって仕上げ加工されて形成される。

この第２の流路形成部材１７は、例えばシリコンの板により形成されており、貫通口１７ｃは、センサチップ２０上に形成された流量検出部２３上を流れる流体の流路とされる。第２の流路形成部材１７を加工性の良いシリコンの板で形成することにより、板の厚さを一定の厚みに正確に加工することができる。これにより、貫通口１７ｃの深さ、即ち流路断面積を正確に形成することができる。そして、第１の流路形成部材１６と第２の流路形成部材１７とが接合されることにより流路形成部材１８が形成される。

尚、図１において第１のウェハ１２を構成する第１の流路形成ウェハ１４の各第１の流路形成部材１６、第２の流路形成ウェハ１５の各流路形成部材１７には、図２に示す流体導入孔１６ｃ、流体導出孔１６ｄ、貫通口１７ｃは図面を簡素化するために省略してある。

第２のウェハ１３は、複数の第１の流路形成部材１６及び複数の第２の流路形成部材１７と対応してかつ同じ大きさの複数のセンサチップ２０が一体に形成されている。各センサチップ２０は、板状の直方体形状をなすシリコンの基板２１の上面２１ａに窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜（薄膜）２２が形成され、この絶縁膜２２の中央位置に流量検出部（センサ部）２３が形成され、更に流量検出部２３が窒化シリコン又は二酸化シリコンの絶縁膜２４により被覆された構成とされている。尚、図２において絶縁膜２４は、流量検出部２３を分かり易くするために透明に描いてある。

シリコンの基板２１の上面２１ａの中央位置には流量検出部２３の下方位置に凹部２１ｃが形成されており、流量検出部２３が形成されている絶縁膜２２の凹部２１ｃを覆う部位はダイアフラムとされて流量検出部２３とシリコン基板２１とが熱的に遮断されている。この流量検出部２３は、熱式の検出部で絶縁膜２２上に例えば白金（Ｐｔ）薄膜でできた発熱素子としてのヒータと、このヒータの上流側及び下流側に等間隔で配置された例えば白金薄膜でできた抵抗素子としての測温素子とにより構成されている。

流量検出部２３の前記ヒータ及び測温素子の信号取り出し配線としてのリードパターン２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、両側方（幅方向）に側端面位置まで延出されている。これらのリードパターン２３ａ〜２３ｃの先端部は、それぞれ図示しないリード線を介して外部の測定回路に接続可能とされている。尚、図１において図２に示す第２のウェハ１３のセンサチップ２０の詳細は図面を簡素化するために省略してある。

第２の流路形成部材１７としてシリコン部材を用いる理由は、センサチップ２０の基板２１がシリコンを材料としておりかつ第１の流路形成部材１６が硼珪酸ガラスを材料としていることで、シリコンや硼珪酸ガラスの熱膨張係数に近い物質であることが好ましいこと、及び加工精度が良好であるため流量検出部２３付近のセンサ流路の断面積が設計通りに形成することができることによるものである。

センサチップ２０のシリコンの基板２１と第２の流路形成部材１７とが互いに熱膨張係数の近い材料であることが好ましいとする理由は、熱膨張係数が近いとセンサチップ２０と絶縁材料の周囲の温度変化等により絶縁材料に接合しているセンサチップ２０に歪が生じ難くなるので、フローセンサの出力がドリフトし難くなりセンサの計測精度の悪化を避けることができるためである。因みに、パイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張係数は３.２×１０^−６／℃であり、シリコンの熱膨張係数は２.３×１０^−６／℃である。

次に、ワーク１１の製造工程を図面に基づいて説明する。まず、図１に示すように第１の流路形成ウェハ１４と第２の流路形成ウェハ１５とを位置合わせして重ねて第１の流路形成ウェハ１４の下面１４ｂと第２の流路形成ウェハ１５の上面１５ａとを陽極接合等の方法で接合して第１のウェハ１２を構成する。

これらの第１の流路形成ウェハ１４と第２の流路形成ウェハ１５とを位置合せする際は、図２に示す第１の流路形成ウェハ１４の各流路形成部材１６に形成した流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄが第２の流路形成ウェハ１５の対応する各流路形成部材１７に形成された貫通口１７ｃの両端に合致して連通するように互いの部材を配置する。これにより、第１のウェハ１２には図２に示す分離後の複数の流路形成部材１８が一体に形成される。また、第２のウェハ１３には第１のウェハ１２の各流路形成部材１８と対応して分離後の複数のセンサチップ２０が一体に形成されている。

図３は、フローセンサ３０の製造方法の製造工程の手順を示す。図３（ａ）に示すように複数のセンサチップ２０が形成された第２のウェハ１３の上面に前述したように第１の流路形成ウェハ１４と第２の流路形成ウェハ１５とを接合した第１のウェハ１２を同図（ｂ）に示すように載置し、各流路形成部材１８と対応する各センサチップ２０とを対応させて、かつセンサチップ２０の流路検出部２３が対応する流路形成部材１８の貫通口（流路）１７ｃ内の略中央位置に露出するように位置合わせする。

そして、第１のウェハ１２の下面、即ち第２の流路形成ウェハ１５の下面１５ｂと第２のウェハ１３の上面１３ａとを例えばフリットガラス等の低融点ガラスで接合する。このようにして、ワーク１１が構成される。因みにワーク１１の厚さは０.５〜４.０ｍｍ程度である。これにより、ワーク１１にはセンサチップ２０と流路検出部材１８を一組として構成された分離後のフローセンサ３０が複数一体に形成される。そして、第１のウェハ１２の上面、即ち第１の流路形成ウェハ１４の上面１４ａに簡易的なシール（テープ）３３を貼着してマスキングして当該上面に開口する流体導入孔１６ｃ、流体導出孔１６ｄを密閉する。これにより、流体導入孔１６ｃ、流体導出孔１６ｄから流路１７ｃ内に切粉や冷却液等の侵入を有効に防止することができる。

次に、シール３３と共にワーク１１を図示しないダイシングによって切断し、図３（ｃ）に示すように各フローセンサ３０に分離する。この切断の際に発生する切粉や冷却液等はシール３３により流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄから貫通口１７ｃに侵入することが確実に防止される。これにより、切粉から流量検出部２３を保護することができると共に冷却液の衝撃による流量検出部２３のダイアフラムの破損を有効に防止することができ、不良品の発生を抑えることが可能になると共に、製品の歩留まりを良くすることが可能になる。また、分離形成した各フローセンサ３０は、各切断面（側面）３０ａが面一をなしており、外形寸法にバラ付きがなくなる。このようにチップ外形がダイシングによって揃っていると、外形寸法のばらつきが抑えられ、組み付けが行なう易くなる。

また、各フローセンサ３０に分離した後、次の工程までシール３３を貼っておくことで、流体導入孔１６ｃ、流体導入孔１６ｄから貫通口（流路）１７ｃ内にゴミが侵入することを防止することができ、保管や搬送等に際して有効である。

フローセンサ３０は、流量検出部２３がセンサ流路の一部を構成する貫通口１７ｃ内に晒されるので、被測定流体を計測することができ、かつ流量検出部２３が透明部材である第１の流路形成部材１６を通してフローセンサ３０の外部から流量検出部２３を視認することができる。因みに、この実施例では、可視光線のもとで視認することができるが、本発明の範囲において、可視光線以外の周波数をもつ光線のもとで視認することができるようにしても良い。

尚、ワーク１１を切断する際に上述したように第１ウェハ１２の上面にシールを貼らずに切断しても良い。この場合、ワーク１１を上下逆にして、即ち流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄが形成されている第１のウェハ１２を下側に、第２のウェハ１３を上側にして切断することにより、切粉や冷却液が流路形成部材１８の貫通口（流路）１７ｃ内に侵入することを防止することができる。

図４は、図３に示した製造方法により製造したフローセンサ３０の拡大図で、フローセン３０は、例えば半導体製造装置に取り付けられ、流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄが前記半導体製造装置の被測定流体通路に気密に連通接続され、被測定流体が矢印で示すように流れる。また、図２に示すセンサチップ２０の各リードパターン２３ａ〜２３ｃが図示しない測定回路に接続される。

被測定流体は、流体導入孔１６ｃから流路としての貫通口１７ｃ内に導入され当該貫通口１７ｃ内を流れて流体導出孔１６ｄから導出される。そして、流量検出部２３のヒータに通電する。ヒータは、制御回路によりシリコン基板２１上に設けられた周囲温度センサで測定されたガスの温度よりもある一定温度高く加熱され、貫通口（流路）１７ｃを流れるガスを加熱する。

ガスが流れないときは、ヒータの上流側／下流側に均一の温度分布が形成されており、上流側の測温素子と下流側の測温素子は、略等しい温度に対応する抵抗値を示す。一方、ガスの流れがあるときには、ヒータの上流側／下流側の均一な温度分布が崩れ、上流側の温度が低くなり、下流側の温度が高くなる。そして、上流側の測温素子と下流側の測温素子により構成される例えばホイーストンブリッジ回路により測温素子の抵抗値差つまり温度差を検出して貫通口（流路）１７ｃ内を流れるガスの流量を測定する。

尚、上記実施形態においては１つのヒータ（発熱素子）と、このヒータの両側に配置した２つの測温素子とにより傍熱型の流量検出部を構成した場合について記述したが、これに限るものではなく、発熱素子が１つ、即ち１つのヒータで自己発熱型の流量検出部を構成しても良く、或いは発熱素子が２つ、即ち２つのヒータで自己発熱型の流量検出部を構成しても良い。

また、上記実施形態では第１のウェハ１２を２枚のウェハ、即ち流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄを形成した第１の流路形成ウェハ１４と、これらの流体導入孔１６ｃ及び流体導出孔１６ｄと連通して貫通口（流路）１７ｃを形成する第２の流路形成ウェハ１５とを接合して構成した場合について記述したが、これに限るものではなく第１のウェハ１２として１枚のウェハに流体導入孔、流体導出孔及びこれらに連通する流路を一体に形成したものを使用しても良い。この場合も第１のウェハとしては、シリコンを材料としたセンサチップ２０と熱膨張係数が近い硼珪酸ガラスを使用することが好ましい。

また、フローセンサ３０のセンサチップ２０の絶縁性を高めるためにシリコンの基板２１の下面２１ｂに絶縁性の台座、例えばガラス台座を設ける場合、図１及び図２に２点鎖線で示すように第２のウェハ１３の下面１３ｂにガラス製の第３のウェハ１９を接合して、これらの３枚のウェハを一体に切断するようにしても良い。第３のウェハ１９としては、前述したようにシリコンを材料としたセンサチップ２０と熱膨張係数が近い硼珪酸ガラスを使用することが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、流路形成部材を複数形成した第１のウェハと複数の流路形成部材とそれぞれ対応させてセンサチップを複数形成した第２のウェハとを接合してワークを構成する。ワークは、流量検出部が流路形成部材の流路に露出するように位置合わせされ、センサチップと流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成される。そして、このワークをダイシングによって切断して複数のフローセンサに分離する。

これにより、各フローセンサに分離する際に、切粉がセンサチップの流量検出部に付着することを防止することができ、ダイシングによる切断の際に流体の導入孔及び導出孔から切粉や冷却水が流路内に侵入することを有効に防止することが可能となる。この結果、流量検出部への切粉の付着や冷却水の衝撃による流量検出部の破損等が防止される。また、各フローセンサは、ダイシングによって切断された面一な切断面を有していることで、流路形成部材とセンサチップとの位置ずれがなく、外形寸法にバラ付きがなくなる。このようにチップ外形がダイシングによって揃っていると、外形寸法のばらつきが抑えられ、組み付けが行ない易くなる。

また、ワーク形成工程とセンサ分離工程との間に流路形成部材の流路の開口部を塞ぐマスキング工程を加えることにより、各フローセンサに分離する際に流路形成部材の流路内に切粉が侵入することを確実に防止することができ、切粉がセンサチップの流量検出部に付着することを防止することができる。また、ダイシングによる切断の際に流体の導入孔及び導出孔から切粉や冷却水が流路内に侵入することを有効に防止することが可能となる。この結果、流量検出部への切粉の付着や冷却水の衝撃による流量検出部の破損等が防止される。

この結果、製品の歩留まりの向上が図られる。また、安価かつ簡単な工程で熱バランスの良好なフローセンサを構成することが可能となる。従って、流量検出部が高感度にかつ微細に形成されているフローセンサの製造に極めて有効である。また、切断後次の工程までの間又は搬送途中において流路内にゴミが侵入することを防止することができる。

また、ワークを切断するセンサ分離工程において流路形成部材の流路の開口部を下側にして（ワークを上下（天地）逆にして）、即ち第２のウェハ（センサチップ側）を上側に、第１のウェハ（流路形成部材側）を下側にして切断することにより、各フローセンサに分離する際に、流路形成部材の流路内に切粉が侵入し難くすることができ、切粉がセンサチップの流量検出部に付着し難くなると共に、ダイシングによる切断の際に流体の導入孔及び導出孔から切粉や冷却水が流路内に侵入し難くすることができる、この結果、安価かつ簡単な工程で流量検出部への切粉の付着や冷却水の衝撃による流量検出部の破損等が防止され、製品の歩留まりの向上が図られる。

また、流路形成部材を第１の流路形成部材と第２の流路形成部材とにより形成し、第１のウェハを第１の流路形成部材を形成する第１の流路形成ウェハと第２の流路形成部材を形成する第２の流路形成ウェハとを接合して構成する。第１の流路形成ウェハには複数の流路形成部材のそれぞれに被測定流体の導入孔及び導出孔を設け、第２の流路形成ウェハには複数の流路形成部材のそれぞれに流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口を設け、貫通口を両端が導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、流量検出部を貫通口に配置する。これにより、流路形成部材を容易に形成することが可能となり、第１のウェハを容易に構成することが可能となる。また、流路形成部材の流路の断面積を正確に形成することが可能となり、フローセンサの個体差を少なくすることが可能となる。

本発明に係るフローセンサの製造方法を適用したワークの組立斜視図である。 図１に示したワークを複数に切断して形成した１個のフローセンサの分解斜視図を示す。 本発明に係るフローセンサの製造方法の製造工程の説明図である。 図３に示した製造方法により製造したフローセンサの拡大図である。 従来のフローセンサの製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１ ウェハ
２ センサチップ
３ 流路
３ａ 流体導入孔
３ｂ 流体導出孔
４ ガラスチップ
５ フローセンサ
５ａ 側面
１１ ワーク
１２ 第１のウェハ
１３ 第２のウェハ
１３ａ 上面
１３ｂ 下面
１４ 第１の流路形成ウェハ
１４ａ 上面
１４ｂ 下面
１５ 第２の流路形成ウェハ
１５ａ 上面
１５ｂ 下面
１６ 第１の流路形成部材
１６ａ 上面
１６ｂ 下面
１６ｃ 流体導入孔
１６ｄ 流体導出孔
１７ 第２の流路形成部材
１７ａ 上面
１７ｂ 下面
１７ｃ 貫通口（流路）
１８ 流路形成部材
１９ 第３のウェハ
２０ センサチップ
２１ シリコン基板
２１ａ 上面
２１ｂ 下面
２１ｃ 凹部
２２，２４ 絶縁膜
２３ 流量検出部（センサ部）
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ リードパターン
３０ フローセンサ
３０ａ 切断面（側面）
３３ シール（テープ）

Claims (4)

1. 基板の上面に形成された凹部の少なくとも一部を覆うように被覆された絶縁膜に流量検出部が形成されたセンサチップと、
   前記センサチップ上に設けられ前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路形成部材とを接合して構成したフローセンサにおいて、
   前記フローセンサは、前記流路形成部材を複数形成した第１のウェハと、前記複数の流路形成部材とそれぞれ対応させて前記センサチップを複数形成した第２のウェハとを接合して構成されたワークであって、
   前記流路形成部材は第１の流路形成部材と第２の流路形成部材からなり、
   前記第１のウェハは前記第１の流路形成部材を複数含む第１の流路形成ウェハと前記第２の流路形成部材を複数含む第２の流路形成ウェハとを接合することにより構成され、
   前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには被測定流体の導入孔及び導出孔が設けられ、
   前記第２の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには前記流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口が設けられ、
   前記各貫通口の両端は、該貫通口に対応する前記導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、前記第２のウェハに含まれる複数の流量検出部が前記第１のウェハに含まれる前記複数の貫通口にそれぞれ配置され、
   前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材は透明部材により形成され、
   前記流量検出部が前記流路形成部材の流路に配置されるように位置合わせされ、前記センサチップと前記流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成されたワークを、ダイシングによって切断して分離された個々のフローセンサからなり、前記各フローセンサは前記ダイシングによって切断された面一の切断面を有することを特徴とするフローセンサ。
2. 基板の上面に形成された凹部の少なくとも一部を覆うように被覆された絶縁膜に流量検出部が形成されたセンサチップと、
   前記センサチップ上に設けられ前記流量検出部を流れる流体の流路が形成された流路形成部材とを備えたフローセンサの製造方法において、
   前記流路形成部材を複数形成した第１のウェハと、前記複数の流路形成部材とそれぞれ対応させて前記センサチップを複数形成した第２のウェハとを接合してワークを形成するワーク形成工程であって、
   前記流路形成部材は第１の流路形成部材と第２の流路形成部材からなり、
   前記第１のウェハは前記第１の流路形成部材を複数含む第１の流路形成ウェハと前記第２の流路形成部材を複数含む第２の流路形成ウェハとを接合することにより構成され、
   前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには被測定流体の導入孔及び導出孔が設けられ、
   前記第２の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材のそれぞれには前記流量検出部に沿って流れる流体の流れに沿った流路を形成する貫通口が設けられ、前記各貫通口の両端は、該貫通口に対応する前記導入孔及び導出孔のそれぞれに連通し、前記第２のウェハに含まれる複数の流量検出部が前記第１のウェハに含まれる前記複数の貫通口にそれぞれ配置され
   前記第１の流路形成ウェハに含まれる前記複数の流路形成部材は透明部材により形成されており、
   前記流量検出部が前記流路形成部材の流路に配置されるように位置合わせされて前記センサチップと前記流路形成部材を一組として形成されたフローセンサが複数構成される位置合わせ工程を含んだワーク形成工程と、
   前記ワーク形成工程で形成されたワークをダイシングによって切断して前記複数のフローセンサに分離するセンサ分離工程とを有することを特徴とするフローセンサの製造方法。
3. 前記ワーク形成工程と前記センサ分離工程との間に前記流路形成部材の流路の開口部を塞ぐマスキング工程を加えたことを特徴とする、請求項２に記載のフローセンサの製造方法。
4. 前記センサ分離工程において前記流路形成部材の流路の開口部を下側にして切断することを特徴とする、請求項２に記載のフローセンサの製造方法。

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