电容膜片仪表中的高温传感器和电子元件之间的热障制造技术

电容膜片仪表(CDG)位于压力测量单元的压力感测部段中。加热该电容膜片仪表，以将该电容膜片仪表保持在选定的温度，以减少在该电容膜片仪表的膜片上的污染物积聚。该压力感测部段连接到热障的第一安装接口。该热障的第二安装接口连接到电子元件部段。热障包括将第一安装接口机械地互连到第二安装接口的多个支柱。支柱的尺寸选择得足够大，以将电子元件部段从感测部段以悬臂方式设置。支柱的尺寸被选择为足够小，以减少从第一安装接口到第二安装接口的热传递，从而将第二安装接口保持在选定的最大温度以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容膜片仪表中的高温传感器和电子元件之间的热障相关申请的交叉引用本申请要求于2019年2月26日提交的序列号为62/810,798的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术属于基于膜片偏转来测量压力的电容膜片仪表领域。
技术介绍
绝对的电容膜片仪表(capacitancediaphragmgauges,CDGs)通过感测与膜片偏转相关的电容变化来测量压力，其中膜片的一侧(压力侧)暴露于待测压力，而膜片的另一侧暴露于密封的参考真空腔，其中，在密封该参考真空腔之前，就已经在该参考真空腔中产生超高真空(例如，小于10-9托)。电容膜片仪表测量膜片与容纳在该参考真空腔中的一个或多个固定电极之间的电容。当在膜片的压力侧上的压力高于在参考真空腔内的压力时，膜片沿所述一个(或多个)固定电极的方向偏转，从而增大被测电容。随着在膜片的压力侧上的压力降低，跨膜片两侧的压差减小，膜片从在参考真空腔中的所述一个(或多个)固定电极移动远离，从而降低了被测电容。电容膜片仪表通常用于测量在真空腔室中的压力，在该真空腔室中材料的薄膜或厚膜沉积在基板上。用途的一个常见示例是：在半导体装置制造期间、将材料沉积到硅晶圆表面期间，测量压力。在使用多种气体的真空沉积工艺中，电容膜片仪表非常有用，这是因为：电容膜片仪表非常准确，并且能够测量独立于气体成分的绝对压力。不幸的是，电容膜片仪表的相同特性，使电容膜片仪表能够在通常进行真空沉积的压力规范(regime)下运行，这也使电容膜片仪表对到达膜片表面的任何形式的污染或涂布极为敏感。膜片污染或涂布会对电容膜片仪表的灵敏度和精度产生负面影响，还会导致电容膜片仪表的零点的偏移。其它一些常见的现象也会影响电容膜片仪表的灵敏度、精度和零点。电容膜片仪表在工艺中的使用越来越频繁，例如半导体晶圆加工，其中一些工艺对真空测量中的输出偏移非常敏感。众所周知，膜片污染或膜片涂布对电容膜片仪表的精度和可重复性的影响，足以显著影响工艺结果和工艺良率。膜片污染的一个原因是气态副产品的冷凝，这些气态副产品更容易与较冷的金属表面(例如膜片)发生反应并粘附在其上。因此，电容膜片仪表的使用者，试图通过升高膜片的温度以减少或消除冷凝，来减少膜片污染或膜片涂布的机会。虽然这种技术长期以来一直被使用，并产生了积极的效果，但该技术并没有消除膜片污染或膜片涂布的发生。迄今为止，膜片的最高温度受到用于处理来自膜片的电容信号的电子元件的限制。由于电子元件必须位于靠近膜片之处，电子元件从加热的膜片接收热能，这会升高电子元件的温度。升高的温度，可能会对电子元件的精度产生不利影响，也可能会影响集成到电子元件中的热敏部件的可靠性。已经使用了一些技术，来从电子元件中主动地去除热量，或将电子元件与加热的膜片被动地隔热；然而，已知技术受到电子元件和膜片之间的最大热差的限制。
技术实现思路
需要对电容膜片仪表进行改进，从而可以将膜片加热到比以前可行的温度高得多的温度，同时将电子元件保持靠近膜片，并且同时将电子元件和电容膜片仪表的暴露外表面保持在可接受的安全最大幅度.这些和其它优点可以通过例如热障罩壳来提供，以将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，其中第一温度高于第二温度。热障罩壳包括围绕电容膜片仪表的侧壁、配置为与电容膜片仪表机械接合的第一壁、配置为与电子元件罩壳接合的第二壁、以及将第一壁和第二壁互连的中间热限制和通风部分。第二壁与第一壁间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。第一壁可以具有中心通孔，并且，每个支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。或者，每个支柱可以沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。支柱可以连接到第一壁和第二壁。热障罩壳还可以包括连接到第一壁和第二壁的中心互连支柱。中心通孔可以形成在中心互连支柱内部。中间热限制和通风部分可以具有在第一壁和第二壁之间的总体积，所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积可以在该总体积的大约15％至大约25％的范围内。例如，压力感测系统可以提供这些和其它优点，该压力感测系统包括在第一温度下操作的电容膜片仪表、在第二温度下操作的电子元件罩壳、以及容纳电容膜片仪表、并将电容膜片仪表与电子元件互连的热障罩壳。电容膜片仪表能够联接到要测量的压力源，并且，电子元件罩壳包围与电容膜片仪表电联接的电子元件。第一温度高于第二温度。热障罩壳包括围绕电容膜片仪表的侧壁、配置为与电容膜片仪表机械接合的第一壁、配置为与电子元件罩壳接合的第二壁、以及将第一壁和第二壁互连的中间热限制和通风部分。第二壁与第一壁间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。这些和其它优点可以通过例如热障来提供，以将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，其中第一温度高于第二温度。热障包括配置为机械地接合该电容膜片仪表的第一安装接口、配置为接合该电子元件罩壳的第二安装接口、以及将第一安装接口和第二安装接口互连的中间热限制和通风部分。第二安装接口与第一安装接口间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。中间热限制和通风部分可以具有在第一安装接口和第二安装接口之间的总体积，所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积可以在该总体积的大约30％至大约50％的范围内。总支柱体积可以是总体积的大约40％。所述多个支柱可以包括多个外部互连支柱和多个内部互连支柱。外部互连支柱可以间隔开，以在相邻的外部互连支柱之间提供通风端口。内部互连支柱可以彼此间隔开，并且可以与通风端口间隔开，以使空气流能够流过中间热限制和通风部分。所述多个支柱还可以包括中心互连支柱。中心互连支柱可以围绕从第一安装接口延伸到第二安装接口的通孔。第一安装接口和第二安装接口中的每一个可以具有相应的中心通孔，每个外部互连支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应外部互连支柱径向线定位，并且，每个内部互连支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应的内部支柱径向线定位。每个内部支柱径向线基本上等角地定位在相应的第一外部互连支柱径向线和第二外部互连支柱径向线之间。第一安装接口和第二安装接口中的每一个可以具有相应的中心通孔，每个外部互连支柱可以沿着以中心通孔为中心的第一圆定位，第一圆具有第一半径，并且，每个内部支柱可以沿以中心通孔为中心的第二圆定位。第二圆可具有小于第一半径的第二半径。附图说明下面结合附图描述本文公开的实施例的前述和其它特征。图1示出了能够联接到压力源的传统压力感测单元的透视图，该视图观察压力感测单元的近侧端部上的压力端口。图2示出了图1的传统压力感测单元的透视图，其相对于图1中的取向旋转了180度，该视图是观察压力感测单元的远侧端部。图3示出了图1和图2的传统压力感测单元的剖视图，图3中的视图是沿图2中的线3--3截取的。图4示出了图1和图2的传统压力感测单元的分解图，该视图示出了与近侧传感器部段断开的远侧电子元件部段。图5示出了能够联接到压力源的改进的压力感测单元的透视图，该视图观察压力感测单元的近侧端部上的压力端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热障罩壳，其用于将在第一温度下操作的电容膜片仪表(CDG)与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，第一温度高于第二温度，该热障罩壳包括：/n侧壁，其围绕所述电容膜片仪表；/n第一壁，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；/n第二壁，其配置为接合该电子元件罩壳，该第二壁与该第一壁间隔开；以及/n中间热限制和通风部分，其将该第一壁和该第二壁互连，所述中间热限制和通风部分包括多个支柱。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190226 US 62/810,7981.一种热障罩壳，其用于将在第一温度下操作的电容膜片仪表(CDG)与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，第一温度高于第二温度，该热障罩壳包括：
侧壁，其围绕所述电容膜片仪表；
第一壁，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；
第二壁，其配置为接合该电子元件罩壳，该第二壁与该第一壁间隔开；以及
中间热限制和通风部分，其将该第一壁和该第二壁互连，所述中间热限制和通风部分包括多个支柱。


2.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。


3.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。


4.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，支柱连接到第一壁和第二壁。


5.根据权利要求1所述的热障罩壳，其还包括：连接到第一壁和第二壁的中心互连支柱，其中，在中心互连支柱内部形成有中心通孔。


6.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，中间热限制和通风部分具有在第一壁和第二壁之间的总体积，所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积在该总体积的大约15％至大约25％的范围内。


7.一种压力感测系统，其包括：
电容膜片仪表(CDG)，其在第一温度下操作，其中所述电容膜片仪表能够联接到待测量的压力源；
电子元件罩壳，其在第二温度下操作，第一温度高于第二温度，电子元件罩壳包围电联接到所述电容膜片仪表的电子元件；以及
热障罩壳，其容纳所述电容膜片仪表，并将所述电容膜片仪表互连到电子元件罩壳，该热障罩壳包括：
侧壁，其围绕所述电容膜片仪表；
第一壁，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；
第二壁，其配置为接合该电子元件罩壳，该第二壁与该第一壁间隔开；以及
中间热限制和通风部分，其将该第一壁和该第二壁互连，所述中间热限制和通风部分包括多个支柱。


8.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。


9.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。


10.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，支柱连接到第一壁和第二壁。


11.根据权利要求7所述的压力感测系统，其还包括：连接到第一壁和第二壁的中心互连支柱，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马特·达特伦，库尔特·拉斯廷，
申请(专利权)人：住友SHI美国低温研究有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US