JPH0850068A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に半導体デバイス製造プロセスにおいて必
要となる微小なガス圧の変化を測定する。 【構成】 ガスが流れる円筒形の管４を接線方向に研磨
し平坦にした面上に一体成型したカンチレバー部材２
と、カンチレバー部材２の自由端上に橋梁型に型抜きし
た検知板１と、検知板上に接着した歪みゲージ３と、を
備えた圧力センサによって、微小なガス圧変化の測定を
可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力センサに関し、更に
詳しくは、半導体製造プロセスにおけるウエハのエッチ
ング工程におけるガス圧を精密に測定する圧力センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷重変換型の圧力センサでは、典
型的には、円形ダイヤフラムの裏面に歪みゲージが直接
に取り付けられ、ダイヤフラムの接ガス部は、Ｏリング
や溶接によって密閉シールされている。

【０００３】また、別の方式として、ダイヤフラムの歪
み率を歪みゲージの歪み抵抗変化として直接に検出する
のではなく、他の機械的な変位を介した後に歪みゲージ
を用いて圧力測定をするタイプもある。これには、たと
えば、ピボット伝達方式の圧力センサが含まれるが、こ
の方式の圧力センサでは、ダイヤフラムの応力中心部に
ピボットを設置することにより、ダイヤフラムにおける
歪み変位を、このピボットの機械的変位を介して、ピボ
ットの他端に接着された歪みゲージの応力板に伝達させ
る構造になっている。

【０００４】フロースルー型の圧力センサの圧力検知部
は、通常、ガスが内部を流れる円筒部分の上に設けら
れ、直接に歪みゲージを取り付けるのであるが、円筒を
接線方向に研磨又は切削した平坦な面状になっている。
しかしこの場合、円筒の内部も円筒形であるため、切削
された圧力検知部は円筒の長軸方向に沿った細長い短冊
状になり、ガス圧によって生じる金属歪みの分布は非線
形である。そこで、圧力検知部上にピボットを設け、ダ
イヤフラムの中心に集中した応力をピボットを介して伝
達させ、圧力変化と応力変化との間に線形性が保たれる
構成を有するのがピボット伝達方式の圧力センサの特徴
であり、その構成により機械的な動作が一点に集中する
等の優れた効果を奏する。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】しかし、特に近時の半導体デ
バイスの製造は非常に微細な工程を含み、精密な生産技
術と品質管理とが作られるデバイスの品質を左右するこ
とは周知である。具体的には、たとえば、半導体デバイ
スの製造プロセスにおけるウエハエッチングで用いるガ
スは高純度に保たれねばならず、ガスの汚染や製造・加
工装置の精度の低下を防止するためには、パーチクル
（粉塵、微粒子）の量を最小化しなければならない。圧
力センサの配管構造や加工工程、材料等に関しても、分
子レベルでの検討も含め、パーチクル量の最小化を考慮
した上で決定しなければならない。

【０００６】荷重型圧力センサにおいては、従来型のダ
イヤフラムを用いると、Ｏリングを締め付ける際や材質
によっては材料自体から生じるパーチクル、不完全な締
め付けや溶接の不良に起因するリーク、溶接による母材
の変化、材料から発生するイオン、溶接箇所の良否な
ど、圧力センサの精度を低下させる可能性のある事由が
存在していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】荷重変換型の圧力センサ
において測定精度を低下させる虞れのある要因を除去
し、特に、半導体デバイスの製造プロセスにおけるウエ
ハエッチング用ガスの圧力を精密に測定するための圧力
センサを提供することが本発明の目的である。

【０００８】この目的を達成するためには、パーチクル
の発生、リークの存在等の上述の問題点を回避すること
が必要であるが、そのためには、ダイヤフラムを溶接や
シール部を用いて接着させるのではなく、一体型の成型
とすることが有効である。

【０００９】更に、パーチクルの発生やリークを防止し
つつ、精度そのものを向上させるためには、圧力検知部
を改良して、微小な圧力変化でも的確に検知できる構成
を備える必要がある。基本的には、上述した従来のピボ
ット伝達方式の圧力センサを用いるが、円筒部分と独立
したピボットを設置するのではなく、切削部の中央にカ
ンチレバーを直立させて一体型に成型する改良を加え
る。更にこのカンチレバーの自由端に検知板を取り付け
る。

【００１０】

【実施例】図１を参照して、本発明による圧力センサの
実施例を説明する。センサ本体の円筒形の管４の内部の
ガス圧が高まると、管壁が膨張しカンチレバー２がせり
上がって検知板１に作用する。カンチレバー２は、管４
をその接線方向に切削し管壁を薄くして形成した平坦な
面上に、その面と垂直方向に一体的に成型されている。
また、検知板１は、図１に示す実施例では管４の長軸に
沿った方向の橋梁部を残して型抜きされており、実質的
には橋梁型の検知板になっている。ただし、橋梁部の方
向は任意である。通常の円盤型の検知板ではなく型抜き
した橋梁型の検知板を用いる理由は、検知板のカンチレ
バー２を介しての応力変形の応力に関する線形性を維持
するためである。この橋梁部にはカンチレバー２の自由
端が接着される。橋梁部の上には歪みゲージ３を接着す
る。この歪みゲージ３は通常のものであり格別の特徴を
有するものではない。

【００１１】歪みゲージを直接にダイヤフラム上に接着
するのではなく、円筒型の管の接線方向に切削した部分
に生じる機械的な歪みを一体成型によるカンチレバーと
橋梁型の検知板とを介して歪みゲージに伝達させること
は、上述のように、線形性を達成するのに有効である。
カンチレバーの自由端に接着して設けられている橋梁型
の検知板は、典型的にはリン青銅板等のバネ材によって
作られている。

【００１２】このような構成によって、カンチレバー２
を介して伝達される管４内のガス圧変化によって生じる
機械的な変位量が検知板１に作用し、それによって、検
知板１上の歪みゲージ３の抵抗値が変化し、圧力変化が
測定される。ここで、歪みゲージ３は、補償抵抗を含む
ホイートストーンブリッジ回路で構成された通常のもの
である。

【００１３】

【発明の効果】本発明の圧力センサは、従来型のダイヤ
フラムを用いておらず、カンチレバーも含め典型的には
ステンレス母材を一体成型して製作されていることによ
り、特に半導体デバイス製造プロセスにおいて問題を生
じる原因であったパーチクル量が最小化されている。ま
た、一体成型のカンチレバーを介して橋梁型に型抜きさ
れた圧力検知板に変位量を伝える構造を有することによ
り、半導体デバイス製造プロセスにおいて必要となる微
小なガス圧の変化を正確に測定することを可能にしてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧力センサの全体図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス圧を測定する荷重変換型の圧力セン
   サにおいて、 ガスが流れる円筒形の管を接線方向に研磨し平坦にした
   面上に一体成型したカンチレバー部材と、 前記カンチレバー部材の自由端上に設け、橋梁型に型抜
   きした検知板と、 前記検知板上に接着した歪みゲージと、 を備えていることを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧力センサにおいて、前
   記検知板が、リン青銅板のようなバネ材から成ることを
   特徴とする圧力センサ。
3. 【請求項３】 荷重変換型の圧力センサを用いてガス圧
   を測定する方法において、 ガスが流れる円筒形の管を接線方向に研磨し平坦にした
   面上に一体成型したカンチレバー部材を用い、前記管内
   のガス圧によって生じる前記面における変位量を伝達さ
   せるステップと、 前記伝達させた変位量を、前記カンチレバー部材の自由
   端上に設け橋梁型に型抜きした検知板上に接着した歪み
   ゲージによって検出するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のガス圧測定方法におい
   て、前記検知板が、リン青銅板のようなバネ材から成る
   ことを特徴とする方法。