專(zhuān)利名稱(chēng)：耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器及采用它的流體供給設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器和采用該傳感器的流體供給設(shè)備，主要用于檢測(cè)半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給線等中的質(zhì)量流量，將傳感器部的整個(gè)觸氣面用不銹鋼(SUS316L)等具有耐蝕性的金屬材料形成，對(duì)強(qiáng)腐蝕性的流體具有優(yōu)異的耐蝕性，同時(shí)能夠達(dá)成除顆粒(particle-free)及無(wú)泄漏(leak-free)。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，在化學(xué)分析裝置等的技術(shù)領(lǐng)域中，作為流體的質(zhì)量流量測(cè)定用的傳感器，往往采用毛細(xì)管型熱式質(zhì)量流量傳感器或微機(jī)械技術(shù)的硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器。
然而，前者的毛細(xì)管型熱式質(zhì)量流量傳感器，其結(jié)構(gòu)上能夠?qū)鞲衅鞯慕佑|氣體面用不銹鋼形成，因此具有能夠容易提高對(duì)被測(cè)定流體的耐蝕性的特征。
但是，該毛細(xì)管型熱式質(zhì)量流量傳感器中，為了加熱毛細(xì)管而需要纏繞加熱器用電阻線。因此，各產(chǎn)品傳感器間特性上存在容易產(chǎn)生偏差的問(wèn)題。
另外，由于毛細(xì)管和加熱用電阻線的熱容量比較大，存在質(zhì)量流量傳感器的響應(yīng)速度低的問(wèn)題。
另一方面，隨著近年所謂微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，后者的硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器的開(kāi)發(fā)以及利用范圍越來(lái)越廣泛，不僅用于化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，而且在汽車(chē)等機(jī)械工業(yè)的領(lǐng)域也廣泛利用。這是因?yàn)樵摴柚瞥⌒蜔崾劫|(zhì)量流量傳感器能夠通過(guò)成批處理制造，不僅可減少各產(chǎn)品傳感器間的特性上的偏差，而且伴隨小型化而熱容量變小，具有作為傳感器的響應(yīng)速度極高的優(yōu)異特征。
但是，該硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器中也存在許多必須要解決的問(wèn)題，其中急需待解決的問(wèn)題就是耐蝕性。即，由于該硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器中作為接觸氣體面的構(gòu)成材料采用硅，存在被鹵系等的流體容易腐蝕的基本的難題。
另外，由于該質(zhì)量流量傳感器中密封材料采用環(huán)氧樹(shù)脂或O環(huán)等的有機(jī)材料，因而不能避免顆粒的釋放或外部泄漏的發(fā)生，結(jié)果，存在不能用于半導(dǎo)體制造裝置的供氣線等的問(wèn)題。
另一方面，為了解決上述硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器所具有的問(wèn)題，迄今為止開(kāi)發(fā)了各式各樣的技術(shù)。
例如在日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-141540號(hào)和特開(kāi)2001-141541號(hào)等中，如圖18所示，在由硅基片A構(gòu)成的構(gòu)架D上面形成的膜E的最外層設(shè)置防溫層E6，從而提高膜E的安全性。還有，圖16中，E1～E3表示形成膜E的氧化硅層；E4表示氮化硅層；E5表示白金屬；C表示引線連接用接頭。
可是，在上述圖18所示的硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器中，通過(guò)在構(gòu)架D的下面?zhèn)仍O(shè)置氮化硅S4，或設(shè)置由膜E的氮化硅層構(gòu)成的防溫層E6來(lái)提高防水性或防濕性，但由于構(gòu)架D本身由硅基片A形成，對(duì)于上述腐蝕等的問(wèn)題，并沒(méi)有得到根本的改善。
本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)的質(zhì)量流量傳感器中上述問(wèn)題，即①毛細(xì)管型熱式質(zhì)量流量傳感器中，除了在產(chǎn)品間的特性上容易產(chǎn)生偏差外，響應(yīng)速度低；以及②硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器中，缺乏耐蝕性且不能避免顆粒的發(fā)生和外部泄漏的發(fā)生等問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供能夠采用微機(jī)械技術(shù)制造超小型且質(zhì)量均勻的產(chǎn)品，而且耐蝕性好并可作到高速度響應(yīng)和除顆粒、外部泄漏較少的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器和采用該傳感器的流體供給設(shè)備。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明人活用微機(jī)械技術(shù)，構(gòu)思在不銹鋼等的耐蝕性金屬基片上，用薄膜體形成質(zhì)量流量傳感器中必要的2個(gè)測(cè)溫電阻和加熱器、連接各元件之間的引線等，從而防止質(zhì)量流量傳感器的各產(chǎn)品之間的質(zhì)量偏差，并提高耐蝕性和響應(yīng)性，還實(shí)現(xiàn)除顆粒和外部泄漏較少，基于該構(gòu)思不斷進(jìn)行質(zhì)量流量傳感器的試制及其動(dòng)作實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明基于上述構(gòu)思與各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果創(chuàng)作而成，本發(fā)明權(quán)利要求1的基本結(jié)構(gòu)中，設(shè)有形成耐蝕性金屬基片2和設(shè)于該耐蝕性金屬基片2的接觸流體表面的背面?zhèn)鹊臏囟葌鞲衅?和加熱器4的由薄膜F構(gòu)成的傳感器部1。
本發(fā)明權(quán)利要求2是在權(quán)利要求1的發(fā)明中，連接主體21，該主體21中設(shè)有具備傳感器部1的傳感器底座13、使流體流入的流體流入口和使流體流出的流體流出口以及連通流體流入口和流體流出口之間的流體通路，相對(duì)于用以保持氣密的金屬墊圈27，使其正上方構(gòu)件的剛性高，從而抑制因緊固該金屬墊圈27而使該傳感器部1產(chǎn)生的變形。
本發(fā)明權(quán)利要求3是在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的發(fā)明中，以150μm以下的厚度形成耐蝕性金屬基片2。
本發(fā)明權(quán)利要求4是在權(quán)利要求1或權(quán)利要求3的發(fā)明中，通過(guò)焊接密封固定傳感器底座13和耐蝕性金屬基片2，該傳感器底座13具備為保持氣密性而設(shè)置的傳感器部1。
本發(fā)明權(quán)利要求5是在權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的發(fā)明中，薄膜F由在耐蝕性金屬基片2的接觸流體表面的背面上形成的絕緣膜5、在其上方形成的溫度傳感器3和形成加熱器4的金屬膜M以及覆蓋絕緣膜5和金屬膜M的保護(hù)膜6構(gòu)成。
本發(fā)明權(quán)利要求6中，將權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器安裝到流體控制設(shè)備上，在流體控制時(shí)適當(dāng)進(jìn)行流量的確認(rèn)。
本發(fā)明中，與傳統(tǒng)的硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器的場(chǎng)合同樣，活用微機(jī)械技術(shù)制造質(zhì)量流量傳感器，因此能夠?qū)a(chǎn)品之間的質(zhì)量上的偏差抵制得極小。另外，通過(guò)電解蝕刻將傳感器基片即耐蝕性金屬基片(例如SUS316L制基片)加工成30～80μm左右的薄片，同時(shí)將電阻線等薄膜化，從而使傳感器部的熱容量極小，因此大幅提高傳感器的響應(yīng)速度。
還有，將整個(gè)接觸氣體面由耐蝕性金屬構(gòu)成，同時(shí)用焊接來(lái)組裝傳感器部和傳感器底座，并通過(guò)金屬墊圈密封來(lái)安裝到管體等，能夠?qū)崿F(xiàn)耐腐蝕或除顆粒、外部無(wú)泄漏。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是本發(fā)明的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器的傳感器部的概略俯視圖。
圖2是圖1的A-A概略剖視圖。
圖3是本發(fā)明的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器的動(dòng)作原理的說(shuō)明圖。
圖4是傳感器部的制造工序的說(shuō)明圖，其中，(a)表示SUS316L晶圓的準(zhǔn)備工序；(b)表示絕緣膜5的形成工序；(c)表示Cr/Pt/Cr膜(金屬膜M)的形成工序；(d)表示保護(hù)膜6的形成工序；(e)表示電極插入孔7的形成工序；(f)表示SUS316L晶圓的背面蝕刻工序；(g)表示傳感器部1的切斷蝕刻工序。
圖5是一例表示耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器的概略剖視圖。
圖6是表示在傳感器部的制法中使用的光掩模圖案，表示前掩模圖案疊加后的狀態(tài)。
圖7表示在傳感器部的制法中使用的光掩模圖案，用于圖4的(c)的工序中。
圖8表示在傳感器部的制法中使用的光掩模圖案，用于圖4的(e)的工序中。
圖9表示在傳感器部的制法中使用的光掩模圖案，用于圖4的(f)的工序中。
圖10是對(duì)SUS316L制基片實(shí)施電解蝕刻時(shí)的表面粗糙度的示圖。
圖11是圖7的電解蝕刻部Q的局部放大圖。
圖12是本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器的信號(hào)檢測(cè)用電路圖。
圖13是表示本發(fā)明的傳感器部的各種特性的曲線圖，(a)表示加熱器溫度與測(cè)溫電阻的電阻值的關(guān)系；(b)表示加熱器電流與測(cè)溫電阻的電阻值的關(guān)系；(c)表示氣流量與傳感器輸出的關(guān)系。
圖14是表示一例本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器的流量響應(yīng)特性的曲線圖。
圖15是表示一例本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器安裝圖的剖視圖。
圖16是表示另一例本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器安裝圖的剖視圖。
圖17是表示另一例本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器安裝圖的剖視圖。
圖18是表示傳統(tǒng)的硅制超小型熱式質(zhì)量流量傳感器的概略剖視圖。
(符號(hào)說(shuō)明)S表示耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，F(xiàn)表示薄膜，M表示金屬膜，W表示耐蝕性金屬材料，G表示被測(cè)定氣體，1表示傳感器部，2表示耐蝕性金屬基片，3表示溫度傳感器，3a、3b表示測(cè)溫電阻，4表示加熱器，5表示絕緣膜，6表示保護(hù)膜，7表示電極插入孔，8表示組合的光掩模圖案，9表示形成測(cè)溫電阻及加熱器用的光掩模圖案，10表示引線孔形成用光掩模圖案，11表示背面?zhèn)任g刻用的光掩模圖案(光刻膠圖案)，11a表示溝部，11b表示薄基片部，12a、12b表示負(fù)型光刻膠，13表示傳感器底座，13a表示安裝溝，14表示加熱器驅(qū)動(dòng)電路，15表示偏置調(diào)整電路(粗調(diào)用)，16表示偏置調(diào)整電路(微調(diào)用)，17表示測(cè)溫電阻的增益調(diào)整電路，18表示差動(dòng)放大電路，19表示輸出端子，20表示接頭部，21表示主體，22表示傳感器底座壓片，23表示布線用基片壓片，24布線用基片，25、26表示導(dǎo)銷(xiāo)，27表示金屬墊圈，28表示膠片，29表示引線銷(xiāo)，30表示引線(金線)，31表示主體，32表示壓力檢測(cè)器，33表示控制閥，34表示壓電型閥驅(qū)動(dòng)裝置，35表示節(jié)流裝置，36表示過(guò)濾器。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是本發(fā)明的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器的要部即傳感器部1的概略俯視圖，圖2是圖1的A-A概略剖視圖。
該傳感器部1由薄的耐熱性金屬基片2、在基片2上面形成的絕緣膜5、在絕緣膜5上面形成的溫度傳感器3和加熱器4以及在溫度傳感器3和加熱器4等的上面形成的保護(hù)膜6形成。即，形成厚度120～180μm的耐蝕性金屬材料W的傳感器部1的部分(耐熱性金屬基片2)通過(guò)用電解蝕刻加工除去材料W背面?zhèn)鹊囊徊糠郑绾笫瞿菢有纬珊穸燃s30～80μm的薄片。
另外，在耐熱性金屬基片2的上面?zhèn)?，由絕緣膜5、形成溫度傳感器3、加熱器4、導(dǎo)電用引線部分(圖示省略)的金屬膜M及保護(hù)膜6形成薄膜F。
還有，在所述保護(hù)膜6上，用蝕刻加工形成具有適當(dāng)尺寸的電極插入孔7。
從而，被測(cè)定氣體G在傳感器部1的背面?zhèn)妊啬臀g性金屬基片2按箭頭方向流過(guò)。這時(shí)耐蝕性金屬基片2上被傳達(dá)氣體G所具有的熱量的一部分，結(jié)果，耐熱制金屬基片2的溫度分布Tt，如圖3所示，從氣體G未流時(shí)的溫度分布To變化到溫度分布Tt。
如上所述，因氣體G流過(guò)而產(chǎn)生的耐蝕性金屬基片2的溫度分布的變化通過(guò)形成溫度傳感器3的各測(cè)溫電阻3a、3b的電阻值的變化表現(xiàn)為測(cè)溫電阻3a、3b兩端的電壓值變化。通過(guò)以差動(dòng)輸出的方式檢測(cè)出該電壓值的變化，能夠檢出氣體G的質(zhì)量流量。
還有，上述那樣的熱式質(zhì)量流量傳感器的動(dòng)作原理與公知的硅制熱式質(zhì)量流量傳感器的場(chǎng)合相同，因此這里省略其詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1和圖2，最合適作形成所述傳感器部1的耐蝕性金屬材料W的是厚度約150μm以下的薄片狀的具有耐蝕性的金屬片，本實(shí)施例中采用厚度150μm的不銹鋼薄片(SUS316L)。
形成該耐蝕性金屬材料W的傳感器部1的部分，即耐蝕性金屬基片2(圖1的虛線框內(nèi))，根據(jù)后述的電解蝕刻加工而進(jìn)一步變薄，基本上約30～60μm的厚度形成。
所述絕緣膜5是如后述那樣用所謂CVD法形成的厚度1.2μm～1.8μm的氧化薄膜，本實(shí)施例中用CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成的厚度1.5μm的SiO2膜被用作絕緣膜5。
所述測(cè)溫電阻3和加熱器4由在所述絕緣膜5上用流量傳感器用掩模圖案(圖示省略)形成的金屬膜M構(gòu)成，本實(shí)施例中用蒸鍍法將Cr/Pt/Cr(厚度10/100/10μm)依次層疊而構(gòu)成的金屬膜M，分別形成測(cè)溫電阻3和加熱器4等。
所述保護(hù)膜6是覆蓋測(cè)溫電阻3和加熱器4等上方的膜體，本實(shí)施例中采用通過(guò)CVD法形成的厚度0.4～0.7μm的SiO2薄膜。
另外，通過(guò)等離子蝕刻法在該保護(hù)膜6上設(shè)置適當(dāng)形狀的電極插入孔7，通過(guò)該電極插入孔7引出電極棒等。
還有，形成傳感器部1的耐蝕性金屬基片2的背面?zhèn)?，如后述那樣，通過(guò)對(duì)耐蝕性金屬材料W進(jìn)行電解蝕刻來(lái)形成厚度30～80μm。
另外，傳感器部1最終通過(guò)所謂貫通蝕刻加工而從耐蝕性金屬材料W切斷，該切斷的傳感器部1如后述那樣通過(guò)激光焊接等以密封固定在另外形成的耐蝕金屬制的流量傳感器底座13，從而構(gòu)成本發(fā)明的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器S。
接著，說(shuō)明所述傳感器部1的制作加工工序。
圖4是本發(fā)明中使用的傳感器部1的制造工序的說(shuō)明圖。
首先，作為耐蝕性金屬材料W準(zhǔn)備適當(dāng)形狀尺寸例如直徑φ為70mm～150mm，厚度為130～180μm的不銹鋼薄片(SUS316L)(圖4(a))。還有，作為耐蝕性金屬材料W，顯然可以采用不銹鋼薄片以外的金屬薄片(例如Cr-Ni合金構(gòu)成的不銹鋼片)。
接著，在所述準(zhǔn)備的不銹鋼薄片(以下稱(chēng)為SUS316L晶圓)的外背面，通過(guò)采用TEOS(Tetra-Ethoxy-Silaue)的等離子CVD裝置(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Device)形成厚度約1.5μm的SiO2膜(絕緣膜)5(圖4(b))。
然后，在所述SiO2膜5上，采用電子束加熱型蒸鍍裝置和圖7所示的光掩模圖案9，用金屬膜M形成由Cr/Pt/Cr膜(厚度10/100/10μm)構(gòu)成的測(cè)溫電阻3a、3b及加熱器4等的圖案(圖4(c))。另外，圖6表示組合光掩模圖案9和后述形成電極插入孔7用光掩模圖案10的狀態(tài)的光掩模圖案8。
然后，在所述圖4(c)的工序中形成的形成溫度傳感器3的測(cè)溫電阻3a、3b及加熱器4上，通過(guò)采用所述TEOS的等離子CVD裝置，形成厚度約0.5μm的SiO2膜(保護(hù)膜)6(圖4(d))。
接著，通過(guò)采用CF4氣體的等離子蝕刻裝置，并利用圖8所示的電極插入孔形成用光掩模圖案10，在所述保護(hù)膜6穿設(shè)測(cè)溫電阻3或加熱器4用的口徑200μm的電極取出用的孔(電極插入孔7)(圖4(e))。
還有，SUS316L材料或Cr對(duì)CF4氣體形成的等離子具有高的耐性，當(dāng)SiO2膜6的蝕刻結(jié)束時(shí)進(jìn)行中的蝕刻自動(dòng)停止，完全沒(méi)有所謂過(guò)蝕刻的危險(xiǎn)。
若耐蝕性金屬材料W(SUS316L晶圓)上面的上述各工序結(jié)束，則在其背面?zhèn)炔捎脠D9所示的光掩模圖案11形成光刻膠圖案，通過(guò)實(shí)施電解蝕刻，在材料W的背面?zhèn)葘?shí)施蝕刻加工，止到厚度約50μm左右(圖4(f))。
還有，圖4(f)中的11a的部分是用以將傳感器部1從材料W切斷的溝部，11b是通過(guò)蝕刻加工而變薄的薄基片部。
最后，在形成所述各膜的耐蝕性金屬基片2的背面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊谋』?1b涂敷負(fù)型光刻膠12a(旋涂法)和負(fù)型光刻膠12b(浸涂法)，然后用氯化鐵溶液(FeCl3，40wt％)進(jìn)行蝕刻處理，從而以圓形貫通溝部11a的薄基片部(厚度約50μm)11b，將傳感器部1從材料W切斷。
還有，從材料W切斷的圓形的傳感器部1，在除去光刻膠12a、12b之后，嵌入形成為如圖5所示的形狀的傳感器底座13的安裝溝13a內(nèi)，通過(guò)激光焊接將外周緣部密封固定到傳感器底座13。從而，構(gòu)成本發(fā)明的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器S。
如上述圖4(f)所示的蝕刻工序中，作為電解液采用硫酸液和甲醇混合液，且掩模材料使用光刻膠，蝕刻材料W背面?zhèn)鹊念A(yù)定部位。
對(duì)所述SUS316L制基片2進(jìn)行電解蝕刻后的背面粗糙度，如圖10所示，成為Ra0.1μm以下的范圍，消除了局部的過(guò)蝕刻。
即，在半導(dǎo)體工序的氣體配管系統(tǒng)中，觸氣部有必要作到除顆粒或耐腐蝕，因此認(rèn)定電解蝕刻法對(duì)于SUS316L的蝕刻而言是極為有效的方法。
還有，圖10的Q的部分表示所述電解蝕刻部，圖11是圖10中的電解蝕刻部Q的放大圖。
圖12表示上述圖5所示的本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器的信號(hào)檢測(cè)用電路，該信號(hào)檢測(cè)用電路由傳感器部1和加熱器驅(qū)動(dòng)電路14、偏置調(diào)整電路(粗調(diào)整)15、偏置調(diào)整電路(微調(diào)用)16、測(cè)溫電阻的增益調(diào)整電路17及差動(dòng)放大電路18等構(gòu)成。還有，圖12中，3a、3b表示測(cè)溫電阻，19表示輸出端子。
參照?qǐng)D12，通過(guò)加熱器驅(qū)動(dòng)電路14的工作，進(jìn)行傳感器部1的加熱，根據(jù)被測(cè)定氣體G的流通，若隨著形成傳感器部1的溫度傳感器3的上流側(cè)測(cè)溫電阻3a及下流側(cè)測(cè)溫電阻3b的溫度變化而電阻值變化，則該變化成為輸出電壓的變化而經(jīng)由增益調(diào)整電路17輸入到差動(dòng)放大電路18，兩者的輸出差經(jīng)由運(yùn)算放大器OP07輸出給輸出端子19。
形成本發(fā)明的傳感器部1的耐蝕性金屬基片2，通過(guò)電解蝕刻來(lái)薄膜化，在氣體G流過(guò)時(shí)根據(jù)氣壓而傳感器部1變形，其結(jié)果，溫度傳感器3的測(cè)溫電阻3a、3b的電阻值可能變化。
因此，采用通常的電阻電橋電路時(shí)，存在傳感器部1的輸出因變形的發(fā)生而變化的問(wèn)題，但本發(fā)明采用的信號(hào)檢測(cè)用電路中，用偏置調(diào)整電路15分別獨(dú)立地調(diào)整由上流側(cè)測(cè)溫電阻3a和下流側(cè)測(cè)溫電阻3b輸出的電壓值的放大率，同時(shí)通過(guò)偏置調(diào)整電路16對(duì)差動(dòng)放大電路18的輸入值進(jìn)一步進(jìn)行微調(diào)，因此，隨著氣壓的施加而產(chǎn)生的各測(cè)溫電阻3a、3b的輸出電壓值的變化因放大率的調(diào)整而被消除。
結(jié)果，能夠完全抑制因氣壓造成的傳感器部1的輸出變動(dòng)，可進(jìn)行高精度的質(zhì)量流量的檢測(cè)。
圖13表示本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S的特性，圖13的(a)表示加熱器4的溫度和電阻值的關(guān)系，圖13的(b)表示加熱器4的電流值與電阻值的關(guān)系以及氣流量(SCCM)與檢測(cè)輸出值(v)的關(guān)系。
還有，圖13的各種特性的測(cè)定用的傳感器部1的加熱器4的電阻值約為2.4kΩ，測(cè)溫電阻3a、3b的電阻值為2.0kΩ(兩者為同一值)，加熱器4上流過(guò)10mA的電流，且測(cè)溫電阻3a、3b上流過(guò)1.2mA的電流。
另外，在0～100SCCM的范圍內(nèi)改變氣流量時(shí)的傳感器部1的輸出值的變化約為1.0V(但輸出值由OP放大器放大為500倍)。
還有，傳感器部1的輸出值依賴(lài)于后述的圖15所示的質(zhì)量流量傳感器S的傳感器底座13和流體通路之間的間隙(流路高度)，因此能夠通過(guò)調(diào)整所述流路高度來(lái)適當(dāng)切換可流量測(cè)定范圍。
圖14表示一例本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S的流量響應(yīng)特性，表示將氣流量設(shè)定為0～100SCCM時(shí)的特性。另外，圖14中曲線SA表示本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S的流量響應(yīng)特性，橫軸的每個(gè)間隔為500msec。
另外，曲線SF表示傳統(tǒng)的壓力式流量控制裝置在與質(zhì)量流量傳感器同一條件下的流量響應(yīng)特性。
圖15表示一例設(shè)有本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S的流體供給設(shè)備，表示將質(zhì)量流量傳感器S安裝到設(shè)于氣體流路的接頭部20的狀態(tài)。圖15中，21表示接頭部20的主體，22表示傳感器底座壓片，23表示布線用基片壓片，24表示布線用基片，25表示導(dǎo)銷(xiāo)，26表示導(dǎo)銷(xiāo)，27表示金屬墊圈，28表示膠片，29表示引線銷(xiāo)，30表示引線(金線)。
還有，所述導(dǎo)銷(xiāo)26、27在對(duì)主體22內(nèi)安裝質(zhì)量流量傳感器S時(shí)用以定位，傳感器底座13與主體21之間通過(guò)金屬墊圈27保持密封。
另外，從流體入口21a流入的流體氣體G，在流過(guò)流通路21b內(nèi)的期間由傳感器部1檢出其質(zhì)量流量，并從流體出口21c流出外部。
本發(fā)明中，被測(cè)定氣體G接觸SUS316L制的基片2并流過(guò)，不會(huì)像傳統(tǒng)的硅制基片的場(chǎng)合那樣出現(xiàn)因氣體G而腐蝕基片2的情況。
圖16表示將本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S安裝到壓力式流量控制裝置的主體部的情況，圖16中，S表示質(zhì)量流量傳感器，31表示主體，32表示壓力檢測(cè)器，33表示控制閥，34表示壓電型閥驅(qū)動(dòng)裝置，35表示節(jié)流裝置，36表示過(guò)濾器。
圖17表示變更本發(fā)明的質(zhì)量流量傳感器S的安裝位置的場(chǎng)合，基本上與圖16的場(chǎng)合大致相同。
還有，壓力式流量控制裝置及其主體部的結(jié)構(gòu)例如因特許第3291161號(hào)或特開(kāi)平11-345027號(hào)等公開(kāi)而眾所周知，這里省略其說(shuō)明。
發(fā)明效果本發(fā)明中，形成薄膜形的電阻式質(zhì)量流量傳感器的觸氣部的基片2采用耐蝕金屬制成，同時(shí)采用微機(jī)械技術(shù)以薄膜狀形成測(cè)溫電阻3a、3b和加熱器4。
結(jié)果，提高了觸氣部的耐蝕性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品特性的均-化和小型化、減少熱容量帶來(lái)的響應(yīng)速度的提高、除顆粒等，不僅在半導(dǎo)體制造裝置相關(guān)的領(lǐng)域而且在化學(xué)設(shè)備相關(guān)的領(lǐng)域也具有優(yōu)異的實(shí)用效果。
權(quán)利要求
1.一種耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，其中設(shè)有形成耐蝕性金屬基片(2)和設(shè)于該耐蝕性金屬基片(2)的接觸流體表面的背面?zhèn)鹊臏囟葌鞲衅?3)和加熱器(4)的由薄膜(F)構(gòu)成的傳感器部(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，其特征在于連接主體(21)，該主體(21)中設(shè)有具備傳感器部(1)的傳感器底座(13)、使流體流入的流體流入口和使流體流出的流體流出口以及連通流體流入口和流體流出口之間的流體通路，相對(duì)于用以保持氣密的金屬墊圈(27)，使其正上方構(gòu)件的剛性高，從而抑制因緊固該金屬墊圈(27)而使該傳感器部(1)產(chǎn)生的變形。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，其特征在于以150μm以下的厚度形成耐蝕性金屬基片(2)。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，其特征在于通過(guò)焊接密封固定傳感器底座(13)和耐蝕性金屬基片(2)，該傳感器底座(13)具備為保持氣密性而設(shè)置的傳感器部(1)。
5.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器，其特征在于薄膜(F)由在耐蝕性金屬基片(2)的接觸流體表面的背面上形成的絕緣膜(5)、在其上方形成的溫度傳感器(3)和形成加熱器(4)的金屬膜(M)以及覆蓋絕緣膜(5)和金屬膜(M)的保護(hù)膜(6)構(gòu)成。
6.一種采用耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器的流體供給設(shè)備，將權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器安裝到流體控制設(shè)備上，在流體控制時(shí)適當(dāng)進(jìn)行流量的確認(rèn)。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供提高熱式質(zhì)量流量傳感器的耐蝕性，同時(shí)能夠提高響應(yīng)性、除顆粒以及防止產(chǎn)品質(zhì)量上的偏差等的耐蝕金屬制熱式質(zhì)量流量傳感器和采用該傳感器的流體供給設(shè)備。具體說(shuō)，熱式質(zhì)量流量傳感器由傳感器部1和傳感器底座13構(gòu)成，該傳感器部1由電解蝕刻耐蝕性金屬材料W背面?zhèn)榷纬蔀楸∑哪臀g性金屬基片2以及形成設(shè)于該耐蝕性金屬基片2的背面?zhèn)鹊臏囟葌鞲衅?和加熱器4的薄膜F構(gòu)成；在所述傳感器底座13上，通過(guò)激光焊接密封固定嵌入安裝溝13a內(nèi)的所述傳感器部1的耐蝕性金屬基片2的外周緣。
文檔編號(hào)G01F1/692GK1774618SQ20048000985
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者池田信一, 平田薰, 西野功二, 土肥亮介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社富士金