WO2004092688A1

WO2004092688A1 - 耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給機器

Info

Publication number: WO2004092688A1
Application number: PCT/JP2004/001519
Authority: WO
Inventors: Nobukazu Ikeda; Kaoru Hirata; Kouji Nishino; Ryousuke Dohi
Original assignee: Fujikin Incorporated
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2004-10-28
Also published as: JP3754678B2; TW200427970A; US7363810B2; KR100714779B1; EP1615000A4; CN100406854C; KR20050118727A; US20060053878A1; JP2004317315A; CN1774618A; EP1615000A1; TWI257475B

Abstract

　熱式質量流量センサの耐食性を高めると共に、応答性の向上、パーティクルフリー及び製品品質のバラツキの防止等を可能にした耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給機器を提供するものである。　具体的には、熱式質量流量センサを、耐食性金属材料Ｗの裏面側に電解エッチングを施して薄板に形成した耐食性金属基板２及び当該耐食性金属基板２の裏面側に設けた温度センサ３と加熱用ヒータ４を形成する薄膜Ｆから成るセンサ部１と、取り付け溝１３ａ内へ嵌合した前記センサ部１の耐食性金属基板２の外周縁をレーザ溶接により気密状に固着したセンサベース１３とから構成する。

Description

明細書

耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給 β

技術分野

本発明は、半導体製造装置のガス供給ライン等における質量流量の検出に主として用いられるものであり、センサ部の接ガス面を全てステンレス鋼（S U S 3 1 6 L) 等の耐食性を有する金属材により形成し、腐食性の強い流体に対しても優れた耐食性を具備すると共に、パーティクルフリ一及ぴリ一タフリ一の達成を可能とした耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給機器に関するものである。

背景技術

従前から化学分析装置等の技術分野に於いては、流体の質量流量測定用として、キヤビラリ型熱式質量流量センサゃマイク口マシン技術によるシリコン製超小型熱式質量流量センサが多く利用されている。

ところで、前者のキヤビラリ型熱式質量流量センサは、その構造からしてセンサの接ガス面をステンレス鋼で形成することが出来るため、被測定流体に対する耐食性を容易に高めることが出来ると云う特徴を有している。

しかし、このキヤビラリ型熱式質量流量センサは、キヤビラリチューブを力熱するために加熱ヒータ用抵抗線の巻き付けを必要とする。そのため、個々の製品センサ間に特性上のバラッキが生じやす、と云う問題がある。

また、キヤビラリチューブやヒータ用抵抗線の熱容量が比較的大きいため、質量流量センサの応答速度が低いと云う題もある。

一方、近年所謂マイクロマシン技術の発展に伴って、後者のシリコン製超小型熱式質量流量センサの開発並びに利用が拡大して来ており、化学関係分野のみならず、自動車等の機械工業の分野に於いても広く利用に供されている。何故なら、このシリコン製超小型熱式質量流量センサは、一括処理により製造が可能なこと力ら個々の製品センサ間の特性上のバラツキが少ないだけでなく、小型化によつて熱容量が小さくなっていて、センサとしての応答速度が極めて高いという優れた特徴を有しているからである。

しカゝし、当該シリコン製超小型熱式質量流量センサにも解決すべき多くの問題点が残されており、その中でも特に解決を急がれる問題は耐食性の点である。即ち、このシリコン製超小型熱式質量流量センサでは、接ガス面の構成材としてシリコンを使用しているため、ハロゲン系等の流体によって容易に腐食されると云う基本的な難点が存在する。

また、この質量流量センサでは、シール材としてエポキシ樹脂や Oリング等の有機材が用いられているため、パーテイクルの放出や外部リークの発生が避けられず、その結果、半導体製造装置のガス供給ライン等へは適用することが出来ないと云う問題がある。

一方、上記シリコン製超小型熱式質量流量センサの有する問題点を解決するため、これ迄にも様々な技術が開発されている。

例えば特開 2001— 141540号ゃ特開 2001— 141541号等では、図 18に示すようにシリコン基板 Aからなるフレーム Dの上面に形成した膜 Eの最外層に防温層 E ₆を設け、これによつて膜 Eの安全 I生を高めるようにしている。尚、図 16に於いて、 £₁〜£₃は膜£を形成する酸化ケィ素層、 E₄は窒化ケィ素層、 E₅は白金属、 Cはリード接続用金具である。

[特許文献 1]

特開 2001— 14150号公報

[特許文献 2]

特開 2001— 141541号公報

発明力 S解決しょうとする課題

ところで、上記図 18に示すシリコン製超小型熱式質量流量センサに於いては、フレーム Dの下面側に窒化ケィ素 S₄を設けたり、或いは、膜 Eの窒化ケィ素層から成る防温層 E ₆を設けることにより耐水性や防湿性を高めるようにはしているが、フレーム Dそのものをシリコン基板 Aにより形成しているため、前記腐贪等の問題に対して、基本的な解決を与えるには至っていない。

本願発明は、従前の質量流量センサに於ける上述の如き問題、即ち①キヤビラリ型熱式質量流量センサでは、製品間の特性上のバラツキが生じ易いうえ、応答速度が低いこと、及び②シリコン製超小型熱式質量流量センサでは、耐食性に欠けるうえパーティクルの発生や外部リークの発生が避けられないこと、等の問題を解決せんとするものであり、マイクロマシン技術を用いて超小型で均一的な品質の製品を製造することが出来、しかも耐食性に優れ、高応答速度やパーテイクルフリー、外部リークレスを可能にした耐食金属製熱式質量流量センサとこれを用いた流体供給 βを^^することを発明の主たる目的とするものである。

発明の開示

本願発明者等は、マイクロマシン技術を活用してステンレス鋼等の耐食性金属基板の上に、質量流量センサに必要な 2個の測温抵抗や加熱用ヒータ、各素子間を連結するリ一ド線等を薄膜体により形成することにより、質量流量センサの製品間の品質のバラツキを防止すると共に耐食性や応答性を高め、更にパーテイクルフリーと外部リークレスの達成を図ることを着想し、当該着想に基づいて質量流量センサの試作とその試験を重ねて来た。

本願発明は、上記着想と各種の試験結果をベースにして創作されたものであり、請求項 1の発明は、耐食性金属基板 2及び当該耐食性金属基板 2の接流体表面の裏面側に設けた温度センサ 3と力 [I熱用ヒータ 4とを形成する薄膜 Fから成るセンサ部 1を備えたことを発明の基: W成とするものである。

請求項 2の発明は、請求項 1の発明に於いて、センサ部 1を備えたセンサべ一ス 1 3と、流体を流入させる流体流入口と流体を流出させる流体流出口と、流体流入口と流体流出口との間を連通する流体通路とを備えたボディ 2 1を接続し、気密を保つ為に用いる金属ガスケット 2 7に対し、その真上の部材の剛性を相対的に高くすることにより、当該金属ガスケット 2 7の締め付けによる当該センサ部 1への歪みを抑えるようにしたものである。

請求項 3の発明は、請求項 1又は請求項 2の発明に於いて、耐食性金属基板 2 を 1 5 0 z m以下の厚さに形成するようにしたものである。

請求項 4の発明は、請求項 1又は請求項 3の発明に於いて、気密性を保つ為に設けられたセンサ部 1を備えたセンサベース 1 3と、耐食性金属基板 2とを、溶接により気密状に固着するようにしたものである。

請求項 5の発明は、請求項 1、請求項 2、請求項 3又は請求項 4の発明に於いて、薄膜 Fを、耐食性金属基板 2の接流体表面の裏面に形成した絶縁膜 5と、その上方に形成した温度センサ 3及び加熱用ヒータ 4を形成する金属膜 Mと、絶縁膜 5及属 MMを覆う保護膜 6とから構成するようにしたものである。

請求項 6の発明は、請求項 1から請求項 5の何れかに記載の耐食金属製熱式質量流量センサを流体制御機器に搭載し、流体制御時に流量の確認が適宜行えるようにしたものである。

本願発明では、従前のシリコン製超小型熱式質量流量センサの場合と同様に、マイクロマシン技術を活用して質量流量センサを製造するため、製品間の品質上のパラツキを極めて小さなものにすることが出来る。また、センサ基板である耐食性金属基板（例えば SU S 3 1 6 L製基板）を電解エッチングにより 3 0〜8 0 μ m程度の薄板に加工すると共に、抵抗線等を薄膜化することにより、センサ部の熱容量を極く小さなものにしているため、センサとしての応答速度が大幅に速くなる。

更に、接ガス面を全て耐食性金属で構成すると共に、センサ部とセンサベースとの組立を溶接により行い、更にバルブボディ等への取付けをメタルガスケットシーノレにより行うようにしているため、コロージヨンフリ一やパーテイクルフリ一、外部リークフリーの達成が可能となる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に依る耐食金属製熱式質量流量センサのセンサ部の平面概要図である。

図 2は、図 1の A— A断面概要図である。

図 3は、本発明に依る耐食金属製熱式質量流量センサの作動原理の説明図である。

図 4は、センサ部の製造工程の説明図であり、（a )は S U S 3 1 6 Lウェハの準備工程、（b ) は絶縁膜 5の形成工程、（c ) は C r /P t ZC r膜（金属膜 M) の形成工程、（d )は保護膜 6の形成工程、（e )は電極揷入孔 7の形成工程、 ( f ) は S U S 3 1 6 Lウェハの裏面エッチング工程、（ g )はセンサ部 1の切り離しェッチング工程を夫々ものである。

図 5は、耐食金属製熱式質量流量センサの一例を示す断面概要図である。

図 6は、センサ部の製法に用いるフォトマスクパターンを示すものであり、前マスクパターンを重ね合わせた状態を示すものである。図 7は、センサ部の製法に用いるフォトマスクパターンを示すものであり、図 4の（c ) の工程で使用するものを示すものである。

図 8は、センサ部の製法に用いるフォトマスクパターンを示すものであり、図 4の（e ) の工程で使用するものを示すものである。

図 9は、センサ部の製法に用いるフォトマスクパターンを示すものであり、図 4の（f ) の工程で使用するものを示すものである。

図 1 0は、 S U S 3 1 6 L製基板に電解ェツチングを施した場合の表面粗さを示す図である。

図 1 1は、図 7の電解エッチング部 Qの部分拡大図である。

図 1 2は、本発明に依る質量流量センサの信号検出用回路図である。

図 1 3は、本発明に依るセンサ部の諸特性を示す線図であり、（ a )は加熱用ヒータ温度を測温抵抗の抵抗値の関係、 ( b )は加熱用ヒータ電流と測温抵抗の抵抗値の関係、（c ) はガス流量とセンサ出力の関係を夫々示すものである。

図 1 4は、本発明に係る質量流量センサの流量応答特性の一例を示す線図である。

図 1 5は、本発明に依る質量流量センサの組付図の一例を示す断面図である。図 1 6は、本発明に依る質量流量センサの組付図の他の例を示す断面図である。図 1 7は、本発明に係る質量流量センサの組付図の更に他の例を示す断面図である。

図 1 8は、従前のシリコン製超小型熱式質量流量センサの概要を示す断面図でめる。

符号の説明

Sは耐食金属製熱式質量流量センサ、 Fは薄膜、 Mは金属膜、 Wは耐食性金属材料、 Gは被測定ガス、 1はセンサ部、 2は耐食性金属基板、 3は温度センサ、 3 a ' 3 bは測温抵抗、 4は加熱用ヒータ、 5は絶縁膜、 6は保護膜、 7は電極揷入孔、 8組み合せに依るフォトマスクパターン、 9は測温抵抗及び加熱ヒータの形成用のフォトマスクパターン、 1 0はリード？し形成用フォトマスクパターン、 1 1は裏面^ (則エッチング用のフォトマスクパターン（レジストパターン）、 1 1 a は溝部、 l i bは薄肉基板部、 1 2 a ■ 1 2 はネガ型レジスト、 1 3はセンサベース、 1 3 aは取付け溝、 1 4はヒーター駆動回路、 1 5はオフセット調整回路（粗調整用）、 1 6はオフセット調整回路（微調整用）、 1 7は測温抵抗のゲイン調整回路、 1 8は差動増幅回路、 1 9は出力端子、 2 0は接手部、 2 1はボディ、 2 2はセンサベース押え、 2 3は配線用基板押え、 2 4配線用基板、 2 5 - 2 6はガイドビン、 2 7は金属ガスケット、 2 8はゴムシ一ト、 2 9はリードピン、 3 0はリード線（金線)、 3 1はボディ、 3 2は圧力検出器、 3 3はコント口ール弁、 3 4は圧電型弁駆動装置、 3 5はオリフィス、 3 6はフイノレタである。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図 1は、本発明に係る耐食金属製熱式質量流量センサの要部であるセンサ部 1 の平面概要図であり、図 2は図 1の A— A視断面概要図である。

当該センサ部 1は、薄い耐熱性金属基板 2と、基板 2の上面に形成した絶縁膜 5と、絶縁膜 5の上面に形成した温度センサ 3及び加熱用ヒータ 4と、温度センサ 3及びヒータ 4等の上面に形成した保護膜 6とから形成されている。即ち、厚さ 1 2 0〜1 8 0 /z mの耐食性金属材料 Wのセンサ部 1を形成する部分（耐熱性金属基板 2 ) は、材料 Wの裏面側の一部を電界エッチング加工によって除去することにより、後述するように厚さ約 3 0〜 8 0 /z mの薄板に形成されている。また、絶縁膜 5と、温度センサ 3や加熱用ヒータ 4や導電用リード部分（図示省略）を形成する金属膜 Mと、保護膜 6と力ゝら、耐熱性金属基板 2の上面側に薄膜 Fが形成されている。

更に、前記保護膜 6には、適宣の寸法を有する電極揷入孔 7がエッチング加工により形成されている。

而して、被測定ガス Gはセンサ部 1の裏面側を耐食性金属基板 2に沿って矢印方向に流れる。この時耐食性金属基板 2には、ガス Gの有する熱量の一部が与えられることになり、その結果、耐熱製金属基板 2の温度分布 T tは、図 3に示すように、ガス Gの流れていないときの温度分布 T oから温度分布 T tのように変化する。

上記のように、ガス Gが流れることにより生じた耐食性金属基板 2の温度分布の変化は、温度センサ 3を形成する各測温抵抗 3 a、 3 bの抵抗値の変化を介して測温抵抗 3 a、 3 bの両端の電圧値の変化として現れ、この電圧値の変化を差動出力として検出することにより、ガス Gの質量流量を検出することが出来る。尚、上述の如き熱式質量流量センサの動作原理は、公知のシリコン製熱式質量流量センサの場合と同一であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

図 1及び図 2を参照して、前記センサ部 1を形成する耐食性金属材料 Wは、厚さが約 1 50 Z m以下の薄板状の耐食性を有する金属板が最適であり、本実施形態に於いては、厚さ 1 5 0 zmのステンレス鋼薄板 (SUS 3 1 6 L) が使用されている。

当該耐食性金属材料 Wのセンサ部 1を形成する部分、即ち耐食性金属基板 2 (同 1の点線の枠内）は、後述する電界エッチング加工によって更に薄くされており、実質的には約 30〜 60 //mの厚さに形成されている。

前記絶縁膜 5は、後述するように所謂 CVD法により形成された厚さ 1. 2 μ m〜l . 8 z mの酸化皮膜であって、本実施形態に於いては CVD (Chemical Vapor Deposition) 法により形成した厚さ 1. 5 mの S i O ₂膜が絶縁膜 5として用いられている。

前記測温抵抗 3及び加熱用ヒータ 4は、前記絶縁膜 5上に流量センサ用マスクパターン（図示省略）を用いて形成された金属膜 Mから成っており、本実施形態ではC r/P t/C r (厚さ 10Z10 OZl 0/ m) を蒸着法により順次積層して成る金属膜 Mから、測温抵抗 3及び加熱用ヒータ 4等が夫々形成されている。前記保護膜 6は測温抵抗 3や加熱用ヒータ 4等の上方を覆う膜体であり、本実施形態では CVD法により形成した厚さ 0. 4〜0. 7 μπιの S i O₂皮膜が用いられている。

また、当該保護膜 6には、プラズマエッチング法により敵宣の形状の電極挿入孔 7が設けられており、当該電極挿入孔 7を通して電極棒等の引出しが行われている。

尚、センサ部 1を形成する耐食性金属基板 2の裏面側は、後述するように耐食性金属材料 Wに電界ェツチングを施すことにより厚さ 3 0〜80 μ mに仕上げられている。

また、センサ部 1は、最終的に所謂貫通エッチング加工によって耐食性金属材料 Wから切り離され、この切り離されたセンサ部 1が、後述するように別途に形成した耐食金属製の流量センサベース 13へレーザ溶接等により気密状に固定されることにより、本発明に依る耐食金属製熱式質量流量センサ Sが構成される。次に、前記センサ部 1の製作加工工程を説明する。

図 4は、本発明で使用するセンサ部 1の製造工程の説明図である。

先ず、耐食性金属剤利用 Wとして適宣の形状寸法、例えば直径 70 mm φ〜1 50mm( 厚さ 130〜 180 /z mのステンレス鋼薄板（SUS 316 L) を準備する（図 4 (a))。尚、耐食性金属材料 Wとしては、ステンレス鋼薄板以外の金属薄板（例えば C r— N i合金から成る不銹鋼板）でも良いことは勿論である。

次に、前記準備したステンレス鋼薄板（以下、 SUS 316 Lウェハと呼ぶ）の外裏面に、 TEOS (Tetra-Ethoxy-Silaue) を用いるプラズマ C V D装置 (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Device) こよりさ約 1. 5 μ mの S i O₂ 膜（絶縁膜） 5を形成する（図 4 (b))。

その後、前記 S i 0₂膜 5の上に、電子ビーム加熱型蒸着装置と図 7に示したフォトマスクパターン 9を用いて、 C rZP t/C r膜（厚さ 10ノ100ノ 1 0/zm) から成る測温抵抗 3 a、 3 b及び加熱用ヒータ 4等のパターンを金属膜 Mにより形成する（図 4 (c))。尚、図 6はフォトマスクパターン 9と、後述する電極挿入孔 7の形成用フォトマスクパターン 10とを組み合わせた状態のフォトマスクパターン 8を示すものである。

その後、前記図 4 (c) の工程で形成した温度センサ 3を形成する測温抵抗 3 a、 3 b及び加熱用ヒータ 4の上に、前記 T EOSを用いるプラズマ CVD装置により、厚さ約 0. の S i 0₂膜（保護膜） 6を形成する（図 4 (d))。引き続き、 CF₄ガスを用いるプラズマエッチング装置により、図 8に示した電極揷入孔の形成用フォトマスクパターン 10を用いて、前記保護膜 6に測温抵抗 3や加熱用ヒータ 4用の口径 200 μπιの電極取り出し用の孔 (電極揷入孔 7) を穿設する。（図 4 (e))。

尚、 SUS 316 L材ゃ C rは C F₄ガスによるプラズマに対して高い耐性を有しているため、 S i O₂膜 6のエッチングが完了すれば進行中のエッチングが自動的にストップするため、所謂オーバーエッチングに至る危険性は全く無い。耐食性金属材料 W(SUS 316 Lウェハ）の上面の上記各工程が完了すれば、その裏面側に図 9に示すフォトマスクパターン 11を用いてレジストパターンを形成し、電界エッチングを施すことにより、厚みが約 5 Ομπι程度になるまで材料 Wの裏面側にエッチング加工を施す（図 4 (f))。

尚、図 4 (f ) に於ける 11 aの部分は、センサ部 1を材料 Wから切り離しするための溝部であり、 11 bはエッチング加工により薄肉にされた薄肉基板部である。

最後に、前記各膜を形成した耐食性金属基板 2の裏面側と裏面側の薄肉基板部 11 bへネガ型レジスト 12 a (スピンコート法）及びネガ型レジスト 12 b (デイッブコート法）を塗布し、その後塩化第 2鉄溶液 (F e C 13 ■ 4 Ow t%) でもってエッチング処理することにより、溝部 1 _aの薄肉基板部（厚さ約 50 μ m) l i bを円形に貫通させ、センサ部 1を材料 Wから切り i 。

尚、材料 Wから切り離した円形のセンサ部 1は、レジスト 12 a、 1 2 bを除去したあと、図 5に示すような形状に形成されたセンサベース 13の取付溝 13 a内へ嵌合され、外周縁部をレーザ溶接することによりセンサベース 13へ写密状に溶接固定される。これにより、本発明による耐食金属製熱式質量流量センサ S力 S構成されることになる。

前記図 4 (f ) に示したエッチング工程では、電解液として硫酸液とメチルァルコールの混合液を使用し、フォトレジストをマスク材として用いて、材料 Wの裏面側の所定箇所をエッチングするようにしている。

前記 SUS 316 L製基板 2の電解エッチングを施した後の裏面粗さは、図 1 0に示す如く R a 0. 1 μ m以下の範囲となっており、局所的なオーバーェツチングは見られない。

即ち、半導体プロセスのガス配管系では、接ガス部をパーティクルフリーゃコロージヨンフリーにする必要があることから、電解エッチング法は SUS 316 Lのェツチングに対して、極めて有効な手法であることが判る。

尚、図 10の Qの部分が前記電解エッチング部を示すものであり、図 11は、図 10に於ける電解エッチング部 Qの拡大図である。図 1 2は、前記図 5に示した本宪明に依る質量流量センサの信号検出用回路を示すものであり、当該信号検出用回路は、センサ部 1と、ヒータ駆動回路 1 4、オフセット調整回路（粗調整） 1 5、オフセット調整回路（微調整用） 1 6、測？抵抗のゲイン調整回路 1 7及ぴ差動増幅回路 1 8等から構成されている。尚、図 1 2に於いて、 3 a、 3 bは測温抵抗、 1 9は出力端子である。

図 1 2を参照して、ヒータ駆動回路 1 4の作動により、センサ部 1の加熱が行われ、被測定ガス Gの流通により、センサ部 1の温度センサ 3を形成する上流側測温抵抗 3 a及び下流側測温抵抗 3 bの温度変ィ匕によって抵抗値が変化すると、その変化が出力電圧の変ィ匕としてゲイン調整回路 1 7を経て差動増幅回路 1 8へ入力され、両者の出力差がオペレーションアンプ O P O 7を介して出力端子 1 9 へ出力される。

本発明のセンサ部 1を形成する耐食性金属基板 2は、電解ェツチングにより薄膜化されているため、ガス Gが流れることにより、そのガス圧によってセンサ部 1が歪み、その結果温度センサ 3の測温抵抗 3 a、 3 bの抵抗値が変化する可能性がある。

そのため、通常の抵抗ブリッジ回路を用いた場合には、センサ部 1の出力が歪みの発生によって変化するという問題を生じる力本発明で用いる信号検出用回路では、オフセット調整回路 1 5により上流側測温抵抗 3 a及び下流側測温抵抗 3 bから出力される電圧値の増幅率を夫々独立して調整すると共に、差動増幅回路 1 8への入力値を更にオフセット調整回路 1 6により微調整する構成としているため、ガス圧力の印加により生じた各測温抵抗 3 a、 3 bの出力電圧値の変化 1 増幅率の調整によって消去されることになる。

その結果、ガス圧力によるセンサ部 1の出力変動を完全に抑えることが可能となり、高精度な質量流量の検出が可能となる。

図 1 3は、本発明に依る質量流量センサ Sの特性を示すものであり、図 1 3の ( a ) は加熱用ヒータ 4の温度と抵抗値の関係、図 1 3の（b ) は加熱用ヒータ 4の電流値と抵抗値の関係、及びガス流量（S C CM) と検出出力値（V ) との関係を夫々示すものである。

尚、図 1 3の諸特性の測定に供したセンサ部 1の加熱用ヒータ 4の抵抗値は約 2 . 4 k Ω、測温抵抗 3 a、 3 bの抵抗値は 2 . 0 k Ω (両者は同一値）であり、加熱用ヒータ 4に 1 0 m Aの電流を流すと共に測温抵抗 3 a、 3 bには 1 . 2 m Aの電流を流した。

また、ガス流量を 0〜1 0 0 S C CMの範囲で変ィヒさせた時のセンサ部 1の出力値の変化は約 1 . 0 Vであった（伹し、出力値は O Pアンプにより 5 0 0倍に増幅)。

更に、センサ部 1の出力値は、後述する図 1 5に示した質量流量センサ Sのセンサベース 1 3と流体通路との間隙（流路高さ）に依存するため、前記流路高さを調整することにより、流量測定可能範囲を適宜に切換えすることが出来る。図 1 4は、本発明に係る質量流量センサ Sの流量応答特性の一例を示すものであり、ガス流量を 0〜1 0 0 S C CMに設定した場合の特性を示すものである。尚、図 1 4に於いて、曲線 S Aは本発明に係る質量流量センサ Sの流量応答特性であり、横軸の 1目盛は 5 0 O m s e cである。

又、曲線 S Fは、従前の圧力式流量制御装置に於ける質量流量センサの同一条件下での流 * ^答特性を示すものである。

図 1 5は、本発明の質量流量センサ Sを設けた流体供給機器の一例を示すものであり、質量流量センサ Sをガス流路に設けた接手部 2 0へ組み付けした状態を示すものである。図 1 5に於いて、 2 1は接手部 2 0のボディ、 2 2はセンサべース押え、 2 3は配線用基板押え、 2 4は配設用基板、 2 5はガイドピン、 2 6 はガイドビン、 2 7は金属ガスケット、 2 8はゴムシ一ト、 2 9リードピン、 3 0はリード線（金線）である。

尚、前記ガイドビン 2 6 · 2 7は、ボディ 2 2内へ質量流量センサ Sを取り付けする際の位置決めをするためのものであり、センサベース 1 3とボディ 2 1間は金属ガスケット 2 7により気密が保持されている。

また、流体入り口 2 1 aから流入した流体ガス Gは、流通路 2 1 b内を流通する間にセンサ部 1によってその質量流量が検出され、流体出口 2 1 cから外部へ流出して行く。

本発明では、被測定ガス Gが S U S 3 1 6 L製の基板 2に接触しつつ流通するため、従前のシリコン製基板の場合のようにガス Gによって基板 2が腐食されることは全く無い。

図 1 6は、本発明の質量流量センサ Sを圧力式流量制御装置の本体部へ組付けした場合を示すものであり、図 1 6に於いて、 Sは質量流量センサ、 3 1はボディ、 3 2は圧力検出器、 3 3はコントロール弁、 3 4は圧電型弁駆動装置、 3 5 はオリフィス、 3 6はフイノレタである。

図 1 7は、本発明の質量流量センサ Sの組付け位置を変更したものであり、実質的には図 1 6の場合と略同一である。

尚、圧力式流量制御装置やその本体部の構成は、例えば特許第 3 2 9 1 1 6 1 号ゃ特開平 1 1— 3 4 5 0 2 7号等によって公知であるため、ここではその説明を省略する。

発明の効果

本発明に於いては、薄膜形の抵抗式質量流量センサの接ガス部を成す基板 2を耐食金属製とすると共に、測温抵抗 3 a、 3 bや加熱用ヒータ 4をマイクロマシン技術を用いて薄膜状に形成する構成としている。

その結果、接ガス部の耐食性が向上すると共に、製品特性の均一化と小型化、熱容量の減少による応答速度の向上、パーティクルフリー等を図ることが出来、半導体製造装置関係のみならず化学プラント関係での使用に於いても、優れた実用的効用を有するものである。

Claims

請求の範囲

1. 耐食性金属基板 (2) 及び当該耐食性金属基板 (2) の接流体表面の裏面側に設けた温度センサ（3) と加熱用ヒータ（4) とを形成する薄膜 (F) から成るセンサ部（ 1 )を備えたことを特徴とする耐食金属製熱式質量流量センサ。

2. センサ部（1) を備えたセンサベース（13) と、流体を流入させる流体流入口と流体を流出させる流体流出口と、流体流入口と流体流出口との間を連通する流体通路とを備えたボディ（21) を接続し、気密を保つ為に用いる金属ガスケット（27) に対し、その真上の部材の剛性を相対的に高くすることにより、当該金属ガスケット（27) の締め付けによる当該センサ部（1) への歪みを抑えるようにした請求項 1に記載の耐食金属製熱式質量流量センサ。

3. 耐食性金属基板 (2) を 150 μ m以下の厚さに形成するようにした請求項 1又は請求項 2に記載の耐食金属製熱式質量流量センサ。

4. 気密性を保つ為に設けられたセンサ部（1) を備えたセンサベース（13) と、而す食性金属基板 (2) とを、溶接により気密状に固着するようにした請求項 1又は請求項 3に記載の耐食金属製熱式質量流量センサ。

5. 薄膜（F) を、耐食性金属基板 (2) の接流体表面の裏面に形成した絶縁膜 (5) と、その上方に形成した温度センサ（3) 及び加熱用ヒータ（4) を形成する金属膜（M) と、絶縁膜 (5) 及び金属膜（M) を覆う保護膜（6) と力ら構成するようにした請求項 1、請求項 2、請求項 3又は請求項 4に記載の耐食金属製熱式質量流量センサ。

6. 請求項 1から請求項 5の何れカゝに記載の耐食金属製熱式質量流量センサを流体制御機器に搭載し、流体制御時に流量の確認が適宜行えることを特徴とする耐食金属製熱式質量流量センサを用いた流体供給 »。