(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子の製造方法であって、
圧延加工によって製作したＮｉ箔を前記基板の表面に接着剤によって接着する接着工程と、
このＮｉ箔をウエットエッチングまたはドライエッチングによって所定の厚さに薄膜化するエッチング工程と、
前記Ｎｉ箔にレジストを塗布してフォトリソグラフィとエッチングにより所定形状のＮｉ箔抵抗体とパッド部を形成する抵抗体形成工程と、
を備えたことを特徴とする温度検出素子の製造方法。
【請求項２】
基板にＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子の製造方法であって、
圧延加工によって製作したＮｉ箔を前記基板の表面に接着剤によって接着する接着工程と、
このＮｉ箔にレジストを塗布してフォトリソグラフィとエッチングにより所定形状のＮｉ箔抵抗体とパッド部を形成する抵抗体形成工程と、
前記Ｎｉ箔抵抗体をウエットエッチングまたはドライエッチングによって所定の厚さに薄膜化するエッチング工程と、
を備えたことを特徴とする温度検出素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の温度検出素子の製造方法において、
Ｎｉ箔抵抗体の厚さが３μｍ以下であることを特徴とする温度検出素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の温度検出素子の製造方法において、
パッド部をマスキングしてエッチングを行い、パッド部をＮｉ箔抵抗体の厚さより厚く残すことを特徴とする温度検出素子の製造方法。
【請求項５】
基板に温度検出用のＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子と、この温度検出素子を収納する細長い保護管とを備え、前記Ｎｉ箔抵抗体をエッチングによって３μｍ以下の厚さに薄膜化したことを特徴とする温度センサ。
【請求項６】
基板に温度検出用のＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子と、この温度検出素子を収納する細長い保護管とを備え、前記Ｎｉ箔抵抗体をエッチングによってパッド部の厚さより薄くしたことを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサおよびその温度検出素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置では、パターンの微細化やウエハの大型化に伴いきわめて高精度な温度制御が求められてきている。現在一般的に使用されている温度センサは、Ｐｔ抵抗温度センサで、その抵抗値は１００Ω程度である。このため、高精度に温度を計測しようとすると、回路技術の限界（高速サンプリングやＡＤ分解能や小型化などの限界）から、Ｐｔ線に１〜２ｍＡの測定電流を流す必要がある。その場合、温度センサは、高速応答性を高めるために小型化された形状であるので、制御温度範囲よりも大きな温度上昇が生じる。すなわち、半導体などの温度制御範囲は±０．０１℃であるが、形状によってはＰｔ抵抗温度センサの温度上昇（測定電流による発熱）は０．１℃にもなり、制御温度範囲の１０倍以上にもなっている場合がある。そうした場合、制御対象の気体の流れが一定であれば、一定の温度上昇のままであるため、制御性に問題は起きないが、気体の流れは微視的に見れば、常に変動しているために、Ｐｔ抵抗温度センサの温度上昇は、常に変動していることになり（流速により熱放散が変わるため）、真の対象温度を測定できていないことになる。例えば、他の条件が何も変動していないで気体の流れが１０％だけ変われば、検出温度は温度上昇０．１℃の１０％（約０．０１℃）変動し、その温度を真の温度として制御することになる。それ故、高精度な制御ができず、半導体製造装置においては抵抗値が大きくて温度上昇が少なく、より高精度に温度測定することができる温度センサが要望されてきている。
【０００３】
Ｐｔ温度センサは、抵抗体として外径が０．０１ｍｍ程度のきわめて細いＰｔ線を用いたもので、抵抗値が１００Ω程度とされる。このため、高精度に温度を計測しようとすると、回路技術の限界（高速サンプリングやＡＤ分解能や小型化などの限界）から、Ｐｔ線に１〜２ｍＡの測定電流を流す必要がある。その場合、温度センサは、高速応答性を高めるために小型化された形状であるので、制御温度範囲よりも大きな温度上昇が生じる。すなわち、半導体などの温度制御範囲は±０．０１℃であるが、形状によってはＰｔ温度センサの温度上昇（測定電流による発熱）は０．１℃にもなり、制御温度範囲の１０倍以上にもなっている場合がある。そうした場合、制御対象の気体の流れが一定であれば、一定の温度上昇のままであるため、制御性に問題は起きないが、気体の流れは微視的に見れば、常に変動しているために、Ｐｔ線温度センサの温度上昇は、常に変動していることになり（流速により熱放散が変わるため）、真の対象温度を測定できていないことになる。例えば、他の条件が何も変動していないで気体の流れが１０％だけ変われば、検出温度は温度上昇０．１℃の１０％（約０．０１℃）変動し、その温度を真の温度として制御することになる。それ故、高精度な制御ができず、半導体製造装置においては抵抗値が大きくて温度上昇が少なく、より一層高精度に温度測定することができる温度センサが要望されてきている。
【０００４】
温度センサの抵抗値が高くなると、同じ温度を検出するために必要な測定電流は少なくてすむ。温度センサの測定電流による温度上昇は、電流の２乗に比例するので小さくなる。すなわち、抵抗値が１ｋΩになると、測定電流は、Ｐｔ１００Ωの場合の１／１０、つまり０．１〜０．２ｍＡになり、温度上昇は１／１０になるので、０．０１℃の温度上昇になる。この場合、流れが変動しても制御温度以内の変動になり、高精度の制御が可能となる。
【０００５】
現在のＰｔ温度センサは、極細のＰｔ線をガラス管に巻回して温度センサ素子を製作しているために、小型で高抵抗値な素子を製作することはできない。例えば、１ｋΩの抵抗値を製作するには１０倍の長さのＰｔ線を巻回することになり、素子自体が大型化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のＰｔ温度センサは、巻き線タイプで抵抗値が低いため、以下に述べるような問題があった。
【０００７】
▲１▼  Ｐｔ線の抵抗値は通常１００Ω程度と低いため、微小な温度変化を測定する場合は大きな測定電流を供給する必要がある。しかし、この場合は必然的に自己発熱による熱的影響が大きくなるため、高精度な測定ができなくなる。
【０００８】
例えば、抵抗値が１００Ωの抵抗体を用いた場合、温度が１℃変化したときに抵抗値が約０．４Ω変化し、その時の電流を１ｍＡとすると、信号電圧は０．４ｍＶとなる。したがって、このときの消費電力は１０-4Ｗ（Ｗ＝ＲＩ2 ＝100×10-3 ×10-3 ）となり、直径が１．５〜２ｍｍの保護管であると、約０．１〜０．２ｍ℃温度上昇する。それ故、このような温度センサを半導体製造装置に用いて１０ｍ℃の温度制御を行おうとすると、センサ自体の発熱量（消費電力）が大きく、制御を乱してしまう。したがって、上記した大口径のウエハにパターン幅約０．１μｍ程度のパターンをフォトエッチングによって形成する場合は、センサ自体の発熱により温度センサの温度がずれたり温度制御の邪魔をすることにより十分な制御ができなくなる。
【０００９】
▲２▼  Ｐｔ線と、これを収納する保護管との絶縁を図るために絶縁チューブを用いているため、保護管の外径が一層大きくなり、温度変化に対して感度（レスポンス）が低い。
【００１０】
そこで、本発明者らは上記した問題▲１▼，▲２▼について鋭意検討し、種々のセンサを製作して実験を行った結果、Ｐｔ線の代わりにＮｉ箔抵抗体を用いると、マイクロマシンや半導体のリソグラフィ技術によって抵抗パターンを微細化することができるため、高抵抗で消費電力を少なくすることができ、上記▲１▼の問題を完全に解決することができた。
【００１１】
また、抵抗パターンにトリミング用のパターンを設け、標準素子と比較しながらレーザートリミング調整すると設計値通りの抵抗値が得られ、初期抵抗値のばらつきを小さくすることができた。
【００１２】
また、Ｎｉ箔抵抗体を基板に設け、この基板を保護管に挿入すればガラス管と絶縁チューブを必要としないため、保護管を小径化することができ、温度変化に対するレスポンスが速い温度センサが得られ、上記▲２▼の問題を解決することができた。
【００１３】
Ｎｉ箔抵抗体を用いた温度センサの製作に当たっては、圧延によって製作したＮｉ箔を用いた。この場合、抵抗値を高くするためにはＮｉ箔の厚さを薄くし、パターン幅を小さくする必要があるが（一般的には厚さの３倍程度）、圧延による厚さは３μｍ程度が限界で、それ以上に薄く圧延すると、取り扱いが難しくなると同時に、Ｎｉ箔にピンホールや破れや厚さが不均一になるなどの不具合が発生する。そこで、フォトリソグラフィ技術によって所望の微細な抵抗パターンを形成することに加えて、エッチング技術を用いてさらに薄膜化すると、ピンホールや破れが生じず、厚さを均一にすることができた。また、厚さが薄くなればパターン幅を小さくすることができるため（厚さの約３倍）、より一層小型で高抵抗値（１，０００Ω程度）なＮｉ箔抵抗体を得ることができた。
【００１４】
本発明は上記した従来の問題および検討結果に基づいてなされたもので、その目的とするところは、パッド部が剥離せず薄膜化することができ、小型化と高抵抗値化の双方を同時に達成できるようにした温度センサおよびその温度検出素子の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明に係る温度検出素子の製造方法は、基板にＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子の製造方法であって、圧延加工によって製作したＮｉ箔を前記基板の表面に接着剤によって接着する接着工程と、このＮｉ箔をウエットエッチングまたはドライエッチングによって所定の厚さに薄膜化するエッチング工程と、前記Ｎｉ箔にレジストを塗布してフォトリソグラフィとエッチングにより所定形状のＮｉ箔抵抗体とパッド部を形成する抵抗体形成工程とを備えたものである。
【００１６】
第２の発明に係る温度検出素子の製造方法は、基板にＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子の製造方法であって、圧延加工によって製作したＮｉ箔を前記基板の表面に接着剤によって接着する接着工程と、このＮｉ箔にレジストを塗布してフォトリソグラフィとエッチングにより所定形状のＮｉ箔抵抗体とパッド部を形成する抵抗体形成工程と、前記Ｎｉ箔抵抗体をウエットエッチングまたはドライエッチングによって所定の厚さに薄膜化するエッチング工程とを備えたものである。
【００１７】
第３の発明に係る温度検出素子の製造方法は、上記第１または第２の発明において、Ｎｉ箔抵抗体の厚さが３μｍ以下である。
【００１８】
第４の発明に係る温度検出素子の製造方法は、上記第２の発明において、パッド部をマスキングしてエッチングを行い、パッド部をＮｉ箔抵抗体の厚さより厚く残すようにしたものである。
【００１９】
第５の発明に係る温度センサは、基板に温度検出用のＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子と、この温度検出素子を収納する細長い保護管とを備え、前記Ｎｉ箔抵抗体をエッチングによって３μｍ以下の厚さに薄膜化したものである。
【００２０】
第６の発明に係る温度センサは、基板に温度検出用のＮｉ箔抵抗体を接合した温度検出素子と、この温度検出素子を収納する細長い保護管とを備え、前記Ｎｉ箔抵抗体をエッチングによってパッド部の厚さより薄くしたものである。
【００２１】
第１、第２の発明においては、エッチング工程を備えているので、Ｎｉ箔の圧延による厚さの限界以上に薄いＮｉ箔抵抗体を形成することができる。したがって、抵抗値を高くすることができる。また、厚さが薄ければパターン幅を狭くすることができる。レジストとしては、ポジ型とネガ型のいずれを用いてもよい。第３および第５の発明においては、ピンホールや破れが生じず、均一な厚さのＮｉ箔抵抗体が得られる。
第４および第６の発明においては、パッド部の厚さが厚いと強度が大きく、メッキ処理したり、リード線を接続したとき剥離することがない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る温度センサの一実施の形態を示す断面図、図２は素子ユニットの断面図、図３は温度検出素子の平面図である。これらの図において、全体を符号１で示す温度センサは、素子ユニット２と、この素子ユニット２を収納する金属製パイプ３とからなり、４線式の温度センサを構成している。
【００２３】
前記素子ユニット２は、フレキシブルプリント基板５の先端部に取付けられた温度検出素子４と、この温度検出素子４を前記フレキシブルプリント基板５とともに収納する細長い保護管６と、外部リード線７と、この外部リード線７と前記フレキシブルプリント基板５を電気的に接続するとともに前記保護管６を気密に封止するハーメチック部品８等で構成されている。
【００２４】
前記温度検出素子４は、アルミナ等のセラミック基板１０と、このセラミック基板１０の表面に接着剤によって接合されたＮｉ箔抵抗体１１とで構成されている。セラミック基板１０は、幅が０．７〜１ｍｍ、長さが８〜１０ｍｍ、厚さが０．４ｍｍ程度の薄くて細長いシート状に形成されている。
【００２５】
前記Ｎｉ箔抵抗体１１は、図３に示すように抵抗パターンがセラミック基板１０の長手方向に蛇行するように形成され、かつセラミック基板１０の先端側で折り返えされることにより、往路パターン１１Ａと復路パターン１１Ｂが半ピッチずれて互いに非接触状態で噛み合うように形成されており、各端部にそれぞれ２つずつ合計４つの電極部（パッド部）１３（１３ａ〜１３ｄ）を有している。また、Ｎｉ箔抵抗体１１は、厚さが１〜３μｍ、幅が６〜１０μｍ、抵抗値が約１，０００Ωで、表面全体が絶縁膜によって覆われている。ただし、覆われていない場合もある。
【００２６】
１４はトリミング用の抵抗パターンで、例えば１Ω、２Ω、３Ω等の抵抗値が異なるものが数種類形成されている。この抵抗パターン１４は、Ｎｉ箔から周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によってＮｉ箔抵抗体１１を形成した時点ではＮｉ箔抵抗体１１に全て電気的に接続されており、レーザートリミングによる抵抗値の調整時に適宜切り離される。すなわち、Ｎｉ箔抵抗体１１の抵抗値が例えば９９５Ωとすると、所望の抵抗値１，０００Ωより抵抗値が５Ωだけ低いため、１Ωの抵抗パターン１つと、２Ωの抵抗パターン２つを切り離し、１，０００ΩのＮｉ箔抵抗体１１とする。なお、実際のトリミングはもっと細かな値で調整される。
【００２７】
このようなＮｉ箔抵抗体１１は、圧延によって製作したＮｉ箔をセラミック基板１０の表面に接着剤によって接合し、ドライエッチングまたはウエットエッチングによってＮｉ箔自体の厚さを薄くするとともに、フォトリソグラフィ技術によりマスクパターンを転写露光し、パターン以外の部分を溶解、除去することにより容易に形成することができる。このとき、パッド部１３も同時に形成される。
【００２８】
前記フレキシブルプリント基板５は、ポリイミド等によって細長い帯状に形成されることにより、前記セラミック基板１０と略同一の幅を有し、表面に４本の回路パターン１６が平行に形成され、その一端側が前記ハーメチック部品８を介して前記外部リード線７にそれぞれ接続され、他端側に前記Ｎｉ箔抵抗体１１の各パッド部１３がバンプ接合（またはワイヤボンディング）されている。４本の回路パターン１６のうち、例えば両側２本が前記Ｎｉ箔抵抗体１１に電流を供給する電流線として用いられ、内側２本がＮｉ箔抵抗体１１に通電したときの電圧を検出する信号検出線として用いられる。このようなフレキシブルプリント基板５は、前記ハーメチック部品８とともに保護管６に挿入され、前記温度検出素子４を保護管６の先端部内壁面に押し付けている。
【００２９】
前記外部リード線７は４本（図１においては２本のみ示す）からなり、そのうちの２本が電流線用、残り２本が信号検出線用で、一端が前記ハーメチック部品８の端子（リード線）２０に半田２１によってそれぞれ接続され、他端が前記回路パターン１６に同じく半田によってそれぞれ接続されている。２２は外部リード線７を保護するステンレス編線である。
【００３０】
前記ハーメチック部品８は、４本からなる前記端子２０と、両端開放の筒状に形成されたコバール等の金属製リング２３と、この金属製リング２３内に前記端子２０を封着する封着用ガラス２４とからなり、前記保護管６の開口部を気密に封止している。各端子２０と前記リード線７、回路パターン１６との半田接続部は、それぞれ合成樹脂２５によって封止されている。また、各端子２０には合成樹脂２６がポッティングされている。
【００３１】
前記保護管６は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等からなる２本の異径パイプ、すなわち小径パイプ６Ａおよび大径パイプ６Ｂを軸線を互いに一致させてレーザ溶接することにより製作されており、内部にアルゴン、窒素、乾燥空気等の不活性ガスまたはオイルが封止されている。
【００３２】
前記小径パイプ６Ａは、先端側が閉塞し、基端側が開放する真っ直ぐなパイプからなり、外径が１．０〜１．４ｍｍ、肉厚が０．０５ｍｍ、長さが２０〜３０ｍｍ程度で、内部に前記温度検出素子４がフレキシブルプリント基板５とともに組み込まれている。このような小径パイプ６Ａは、パイプ素材の絞り加工によって容易に製作することが可能である。
【００３３】
前記大径パイプ６Ｂは、両端開放のパイプからなり、前記金属製パイプ３に嵌挿されるもので、外径が３．０ｍｍ、長さが７〜８ｍｍ程度で、前端面中央には小径パイプ６Ａとの接続部を形成する筒状のボス部３０が一体に突設されている。ボス部３０は、外径が１．２〜１．８ｍｍ、肉厚が０．１〜０．２ｍｍ程度で、大径パイプ６Ｂと同一の肉厚を有している。このような大径パイプ６Ｂは、前記小径パイプ６Ａと同様にパイプ素材の絞り加工によって容易に製作することが可能である。
【００３４】
前記金属製パイプ３は、ＳＵＳ３１６等によって形成された両端開放のパイプからなり、外径が４．０ｍｍ、内径が３．０ｍｍ、長さが３０〜５０ｍｍ程度で、両端開口部に前記大径パイプ６Ｂと外部リード線７のステンレス編線２２が嵌挿され、また内部には合成樹脂（熱硬化性樹脂）３１が充填されている。
【００３５】
次に、上記構造からなる温度センサ１の製造手順について説明する。
図４は製造手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップ（以下、SPという）１００においてＮｉ材料のインゴットを用意し、このインゴットを圧延加工して所要厚さのＮｉ箔を製作する（SP１０１）。圧延によるＮｉ箔の厚さは３μｍ以上であり、それ以下であると取り扱いが難しくなるばかりか、ピンホールができたり、破れたり厚さが不均一になるため好ましくない。
【００３６】
次に、Ｎｉ箔を大きなセラミック基板に接着剤によって接着し（SP１０２）、このＮｉ箔をその全面にわたってウエットエッチングまたはドライエッチングし、薄膜化する（SP１０３）。ウエットエッチングの場合は、エッチング液に浸漬して少しずつ溶解させる。ドライエッチングの場合は、スパッター、プラズマ等によってイオンや電子をＮｉ箔表面に照射し、少しずつ削っていく。このようなエッチング工程によってＮｉ箔の厚さを１．０〜３μｍ、好ましくは１．５〜３μｍにする。１μｍ以下であると、皺ができたり破れたり、穴が明いたりするため好ましくない。
【００３７】
次に、フォトリソグラフィ技術（フォトエッチング）によってＮｉ箔を所定のパターンにエッチングし、Ｎｉ箔抵抗体１１とパッド部１３を製作する（SP１０４）。すなわち、Ｎｉ箔の表面全体にレジストをスピンコートによって塗布し、紫外線（または電子線）を照射して前記レジストにマスクパターンを転写露光する。次に露光されたレジストを溶解液で溶解し、レジストの不要部分を除去する。露光された部分を残すか除去するかで、ネガ型レジストまたはポジ型レジストを選定する。レジストが除去された部分はＮｉ箔が露出しており、この露出したＮｉ箔をウエットエッチングまたはドライエッチングによって除去する。そして、残っているレジストを剥離、除去して洗浄すると、図３に示した所定のパターンのＮｉ箔抵抗体１１とパッド部１３の製作が完了する。ここでは、このようなレジストの塗布からＮｉ箔抵抗体１１とパッド部１３の製作までの一連の工程を抵抗体形成工程という。
【００３８】
次に、パッド部１３の強度を大きくするとともに電極を付ける時に容易に接合できるようにするために、パッド部１３の表面にメッキを施し、Ｎｉ箔抵抗体１１より厚肉にする（SP１０５）。このとき、Ｎｉ箔抵抗体にはマスキングしておく。メッキ層を含むパッド部１３の厚さは、３μｍ程度である。パッド部１３の肉厚が薄いとメッキ処理後の応力に耐えられず、パッド部１３が剥がれるおそれがある。また、メッキ処理後に剥がれなくても、その後のバンプ接合するときの熱によってまたはワイヤボンディングしたとき剥れるおそれがあり好ましくない。
【００３９】
次に、レーザートリミングによってＮｉ箔抵抗体１１の抵抗値を調整し、所定の抵抗値にする（SP１０６）。この抵抗値調整は、標準素子と比較しながらトリミング用抵抗パターン１４をレーザートリミングによってＮｉ箔抵抗体１１から切り離すことにより行われる。
【００４０】
そして、セラミック基板を所定の大きさに切断する（SP１０７）。これによって、複数個の温度検出素子４が製作される。
【００４１】
フレキシブルプリント基板５は、温度検出素子４の製作と並行して行われ（SP１０８）、前記温度検出素子４が半田片によって電気的に接合される（SP１０９）。次に、ステップSP１１０において、フレキシブルプリント基板５とハーメチック部品８の端子２０を半田付けする。
【００４２】
保護管６は、前記温度検出素子４、フレキシブルプリント基板５の製作と並行して行われ（SP１１１）、内部に前記温度検出素子４がフレキシブルプリント基板５およびハーメチック部品８とともに組み込まれることにより、ハーメチック部品８によって封止される（SP１１２）。
【００４３】
このとき、温度検出素子４の前端と裏面を小径パイプ６Ａの先端部内壁面に押し付ける。この押し付けは、フレキシブルプリント基板５自体がもつ弾性による復元力を利用して行なう。なお、ハーメチック部品８によって大径パイプ６Ｂを封止する前に、保護管６の内部に不活性ガスまたはオイルを封入する。
【００４４】
外部リード線７は温度検出素子４、フレキシブルプリント基板５、保護管６の製作と並行して行われ（SP１１３）、前記ハーメチック部品８の端子２０に電気的に接続される（SP１１４）。さらに、金属パイプ３に収納して樹脂３１で封止する（SP１１５）。これによって素子ユニット２が完成する。そして、素子ユニット２は性能検査され（SP１１６）、合格品については金属製パイプ３に収納して樹脂３１で封止することにより、温度センサ１が完成する（SP１１７）。
【００４５】
図５は本発明の他の製造手順を示すフローチャートである。
この製造方法は、圧延によって形成したＮｉ箔を大きなセラミック基板に接着剤によって接着した後、このＮｉ箔にレジストを塗布してフォトリソグラフィ技術によりマスクパターンを転写露光し、露光した部分以外をエッチングによって溶解除去してＮｉ箔を所定のパターン形状、すなわち抵抗体とパッド部を形成する（SP１２１）。次いで、ウエットエッチングまたはドライエッチングによってＮｉ箔を所望の膜厚になるように薄膜化させてＮｉ箔抵抗体１１を製作するようにしている（SP１２２）。このとき、パッド部１３については、エッチングされないようにマスキングして厚さをＮｉ箔抵抗体１１より厚く残す。それ以外の工程は、図４に示した製造手順と全く同じであるため、同一工程については同一符号をもって示し、その説明を省略する。
【００４６】
このような構造からなる温度センサ１によれば、きわめて薄いＮｉ箔抵抗体１１を用いているので、従来のＰｔ温度センサに比べて抵抗値の高い抵抗体を形成することができ、また、センサの製作も容易で、小型化することができる。すなわち、従来のＰｔ温度センサは、抵抗値を高くすると、Ｐｔ抵抗線の長さが長くなり、形状が必然的に大きくなる。このため、抵抗値を１００Ω程度以上に高くすることができなかった。
【００４７】
これに対して、本発明による温度センサ１は、圧延によって製作したＮｉ箔をドライエッチングまたはウエットエッチングによって薄膜化させるとともに、フォトリソグラフィ技術により所定の抵抗パターンを形成するようにしているので、薄くてパターン幅が狭く微小で高抵抗値のＮｉ箔抵抗体１１を製作することができる。例えば、３μｍの厚さを２μｍにすると、抵抗値を約１．５倍にすることができる。それにしたがい、パターン幅も約６μｍ程度にでき、抵抗値をさらに約１．５倍にすることができる。相乗効果で２倍以上（１．５×１．５＝２．２５）に抵抗値を高くすることができる。それ故、抵抗値が１，０００Ωの抵抗体を製作することが可能である。
【００４８】
また、Ｎｉ箔抵抗体１１の製作は、Ｐｔ線に比べて比較的容易で、高抵抗値にも拘わらず温度検出素子４自体を細長い帯状に形成することができるので、これを収納する保護管６の小径パイプ６Ａの直径を１．０ｍｍ以下にまで小径化することができる。その結果として、温度センサ１自体も小型化することができる。さらに、保護管６を細く形成できれば熱容量も小さくなるので、被測定対象の温度変化に対する応答性を向上させることができる。
【００４９】
また、パッド部１３をＮｉ箔抵抗体１１より厚く形成しているので、強度が大きく、メッキ工程や、バンプ接合またはワイヤボンディング時に剥離したりすることがなく、良好な電気的接続を得ることができる。
【００５０】
〔従来のＰｔ温度センサと本発明の温度センサの比較〕
従来のＰｔ温度センサは、抵抗値が１００Ωで、１〜２ｍＡの測定電流を流し、温度変化出力を取り出している。
例えば、電流が１ｍＡの場合
抵抗体の発熱量（消費電力ＲＩ2）は
１００×１０-3×１０-3＝１０-4Ｗ＝０．１ｍＷとなる。
感度は、ｐｔのＴＣＲ（温度係数）＝３８５０ｐｐｍ／℃とすると、
１℃における感度は、
１００×３８５０×１０-6×１×１０-3＝３８５μＶ／℃
となる。
１ｍ℃における感度は、その１／１０００になるので、０．３８５μＶ／ｍ℃となる。
【００５１】
これに対して、抵抗値が１，０００ΩでＴＣＲ＝６０００ｐｐｍ／℃のＮｉ箔抵抗体２５を用いた場合は、抵抗値が１０倍となるので、同じ感度（温度変化出力）を得るためには、測定電流を０．０６４ｍＡ、つまり１／１５とすることができる。
０．３８５×１０-6÷（1000×6000×１０-6×１０-3×１０-3）
＝０．０６４ｍＡ
Ｎｉ箔抵抗体２５の発熱量（消費電力）は、
１０００×０．０６４×１０-3×０．０６４×１０-3＝０．００４×１０-3Ｗ＝０．００４ｍＷで、１／２５になる。
したがって、抵抗値を高くすることは、感度を保持したまま消費電力を低減でき、１ｍ℃の温度制御を必要とする半導体製造装置に用いた場合、非常に有効である。
【００５２】
なお、上記した実施の形態においては、温度検出素子４の基板としてセラミック基板１０を用いたが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ガラス、シリコン、金属等からなる基板を用いてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る温度センサによれば、Ｎｉ箔抵抗体の膜厚を薄くすることができ、小型で抵抗値を高くすることができる。したがって、低消費電力が少なく、高精度な温度測定を行なうことができ、特に高精度な温度制御が要求される半導体製造装置などの温度測定に用いて好適である。また、パッド部の剥離を防止でき、良好な電気的接続を得ることができる。さらに、Ｎｉ箔抵抗体はＰｔ抵抗線に比べて安価で自由に所望の抵抗値を得ることができる。
また、本発明に係る温度検出素子の製造方法によれば、薄くて抵抗値の高いＮｉ箔抵抗体を容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る温度センサの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】  素子ユニットの断面図である。
【図３】  温度検出素子の平面図である。
【図４】  本発明の製造手順を示すフローチャートである。
【図５】  本発明の他の製造手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…Ｎｉ箔抵抗体温度センサ、２…素子ユニット、３…金属パイプ、４…温度検出素子、５…フレキシブルプリント基板、６…保護管、７…外部リード線、８…ハーメチック部品、１０…セラミック基板、１１…Ｎｉ箔抵抗体、１３…パッド部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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