专利名称：用于传感半导体处理系统中氟物质的设备和工艺的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于氟物质的传感器和传感这种物质的方法，具有用于监控半导体处理操作中的含氟化合物和离子物质的实用性。
背景技术：
在半导体器件的制造中，硅(Si)和二氧化硅(SiO2)的淀积以及后续刻蚀是重要的操作步骤，目前包括8-10个步骤或总制造工序的约25％。每种淀积工具和刻蚀工具必须经历周期性的清洗工序，有时每次运行时，以便保证均匀的和一致的薄膜性能。
目前，在刻蚀操作中，当过去规定的时间量时，到达刻蚀终点。在刻蚀时，其中在清洗刻蚀完成之后，处理气体继续流入反应器室是普遍的，导致较长的处理周期，减小的工具寿命和不必要的全球-变暖气体损失到大气(Anderson，B、；Behnke，J、；Berman，M、；Kobeissi，H、；Huling，B、LanganJ、；Lynn，S-Y、，Semiconductor International，October(1993))。
当在半导体器件结构中利用SiN时，在氮化硅材料的刻蚀中出现类似的问题。
各种分析技术，如FTIR，发射光谱学和电离质谱分析可以用来监控刻蚀工序。但是，这些技术往往是昂贵的，以及由于它们的复杂性常常需要专门的操作者。
因此提供可靠的、低成本的气体传感能力是技术上的重大进步，该传感能力通过减小和优化清洗和刻蚀时间用来增加设备的生产量和刻蚀效率，该设备用于包括硅、氮化硅和二氧化硅的含硅材料的淀积和刻蚀，由此减小化学用途、延长设备使用寿命以及减小设备停机时间。
在解决该需要中，由于可以以快速方式热操作悬浮结构的制造的可控制性，微加工的气体传感器件对于提供高性能传感概念上是有用的。已使用标准的2-级CMOS工艺研发表面微加工器件。但是，在用于侵蚀性环境的处理传感器的制造中，主要问题是传感器平台的保护，特别是采用了SiO2和/或Si3N4的微加工元件，由于在他们被暴露的处理环境中这些材料被迅速地刻蚀，影响目标气体成分的传感。
因此提供一种低抗被监控的气体环境侵袭的微加工传感器件是重大的进步，例如，被监控的气体环境含氟物质或其他腐蚀剂或蚀刻剂。

发明内容
本发明总体上涉及用于传感对这种物质的存在是敏感的环境中的氟物质的设备和方法，如周围环境、来自半导体制造工序的排气流等。
在一个方面，本发明涉及一种气体传感器组件，包括自立式气体传感器元件，该自立式气体传感器元件在衬底上耦合到一个器件，该器件用于监控其与目标气体物质接触时气体传感器元件的至少一种性能变化并响应地产生控制信号，其中气体传感器元件由与目标气体物质接触时显示出所述变化的材料形成。
发明的再一方面涉及以传感关系耦合到处理室以及布置为承受这种处理室内的腐蚀条件的固态传感器。
本发明的另一方面涉及布置为监控来自半导体制造工厂的流出物或源于流出物的流体的气体传感器组件，其中源于此的流出物或流体容许包括目标气体物质，以及气体传感器组件包括气体传感器元件，该气体传感器元件在衬底上耦合到一个器件，该器件用于监控气体传感器元件与流出物或源于流出物的流体中的目标气体物质接触时的气体传感器元件的至少一种性能变化并响应地产生控制信号的，其中气体传感器元件由与目标气体物质接触显示出这种变化的材料形成。
发明的再一方面涉及监控其中目标气体物质存在的流体位置的方法，所述方法包括在所述流体位置将流体暴露于自立式气体传感器元件，该自立式气体传感器元件由其与目标氟气体物质接触时显示出其至少一种性能变化的材料形成；监控步骤(a)过程中气体传感器元件的所述至少一种性能；以及当气体传感器元件显示出气体传感器元件的至少一种性能的所述变化时，响应地产生输出信号，表示流体位置中目标氟气体物质的存在或流体位置中的目标气体物质的浓度变化。
在另一方面，本发明涉及一种制造气体传感器组件的方法，包括以下步骤提供一种包括衬底部件的基本组件，衬底部件具有在其上分隔开的直立触点；在触点之间的基本组件上淀积支撑材料层；在支撑材料层上淀积传感器材料层；以及除去传感器材料层下面的支撑材料，以形成自立式传感器材料结构。
在本发明的再一方面涉及一种制造气体传感器组件的方法，包括以下步骤提供衬底部件；在衬底部件中形成沟槽；在沟槽中淀积支撑材料；在沟槽和衬底部件的相邻表面区域上淀积传感器材料层；从传感器材料层下面的沟槽除去支撑材料，以形成重叠沟槽的自立式传感器材料结构。
发明的另一方面涉及一种气体传感器组件，包括自立式气体传感器元件，该自立式气体传感器元件在衬底上耦合到一个器件，该器件用于监控自立式气体传感器元件与氟物质接触时气体传感器元件的至少一种性能变化并响应地产生控制信号，其中气体传感器元件由与氟物质接触时显示出这种变化的材料形成。
发明的再一方面涉及以气体传感关系耦合到处理室并布置为承受这种处理室内的腐蚀条件的固态传感器。其中固态传感器包括自立式气体传感器元件和信号发生器，自立式气体传感器元件布置为接触腐蚀环境并通过气体传感器元件的至少一种可监控性能的变化响应该接触，以及信号发生器布置为输出指示气体传感器元件的这种至少一种性能变化的信号。
本发明的附加方面涉及一种气体传感器组件，包括衬底，具有在其上淀积的、用于在气体传感过程中保护衬底的阻挡层，在传感材料的阻挡层上淀积的、在气体传感中暴露于待传感气体时产生传感材料层的至少一种性能或响应特性变化的层，以及在其背侧上的衬底部件中形成的空腔，这种空腔在传感层的背面终止。
再一方面，本发明涉及一种制造气体传感器组件的方法，包括以下步骤提供衬底部件；
在衬底部件上淀积阻挡层；在阻挡层上淀积传感层；以及微加工在阻挡层的内表面终止的衬底部件中的背面空腔。
本发明的又一方面涉及一种气体传感器组件，包括自立式金属传感器元件和信号发生器，自立式金属传感器元件布置为元件的选择性电阻加热以及在气体环境中与氟物质接触时显示出至少一种元件性能变化，以及信号发生器可操作地与传感器元件耦合，以当被监控的气体与传感器元件接触以及被监控的气体含有这种氟物质时，输出指示被监控的气体中存在氟物质的信号。
本发明的又一方面涉及一种气体传感器组件，包括柱子阵列，围绕这种柱子编织的一种或多种自立式金属传感器引线，以提供用于与对的存在敏感的气体接触的编织引线结构，其中引线与一种或多种目标物质交互作用产生指示这种一种或多种目标物质存在的响应。
另一方面，本发明涉及一种包括扁平烤盘结构的气体传感器组件，扁平烤盘结构包括通过这种氟物质的存在或浓度增加的响应指示响应于这种氟物质存在的自立式气体传感器元件。本发明的再一方面涉及一种用于探测气体环境中的氟物质的气体传感器件，包括耐氟物质的聚酰亚胺支撑结构和在其上支撑的传感引线，用于接触气体环境，其中在暴露于氟物质时传感引线响应地显示出可监控变化。
本发明的再一方面涉及一种气体传感器组件，包括通过所述氟物质的响应指示响应暴露于氟物质的自立式气体传感器元件，其中所述自立式气体传感器元件包括复合细丝，复合细丝包括具有在其上涂敷的氟物质敏感材料的细丝线心，其中与所述氟物质响应材料相比所述线心材料具有较高的电阻率。
本发明的又一方面涉及一种气体传感器组件，包括耦合到微电子器件封装的连接器管脚的自立式气体传感器元件，其中自立式气体传感器元件被布置为与对其中的一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化敏感的气体环境接触。自立式气体传感器元件由在暴露于目标气体物质中通过微电子器件封装的所述连接器管脚显示出响应可传送性的材料形成。
本发明的另一方面涉及一种气体传感器组件，包括衬底上的自立式部件，其中自立式部件包括布置为与对其中一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化敏感的气体环境接触的气体传感器元件，以及气体传感器元件由在暴露于目标气体物质中显示出气体环境中的一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化的响应指示的材料形成，具有包括耐目标气体物质的材料阻挡层的自立式部件，支撑该气体传感器元件。
在又一方面，本发明涉及一种气体传感器组件，包括在绝缘脚手架部件上或绝缘脚手架部件中编织的自立式气体传感引线元件，以及包括其上的许多绕组，以形成编织引线结构，其中引线元件由在暴露于目标气体物质中显示出响应性的材料形成，以及这种引线元件被耦合到电路，以当引线元件暴露于这种目标气体物质时产生气体环境中的目标气体物质的存在或浓度变化的输出指示。
在此使用的术语“氟物质”希望广泛地解释为包括所有含氟材料，包括而不限于，气态氟化物、原子氟本身以及二价(F2)形式、氟离子和含氟离子物质。氟物质可以包括例如NF3、SiF4、C2F6、HF、F2、COF2、ClF3、IF3等，以及其激活的含氟物质(共同地表示为F●)，包括电离的碎片、等离子体形式等。
从接下来的公开内容和附加的权利要求将更完全明白发明的其他方面、特点和实施例。


图1，2和3是描绘根据本发明的一个实施例传感器制造中的工艺流程的示意图。
图4描绘了根据发明的另一实施例的传感器组件的制造中的连续步骤(步骤A至F)。
图5-8描绘了传感器组件的制造中的连续步骤，具有作为膜片支撑材料的抗化学阻挡层。
图9是气体传感器组件的示意图形，包括在垂直定向的平面中编织的传感器引线。
图10是气体传感器组件的示意性图形，包括在水平定向的平面中编织的传感器引线。
图11是以跑道图形围绕柱子缠绕的传感器引线的示意图形。
图12示出了支柱子上编织的传感器引线的8字形图形。
图13示出了支柱子上缠绕的传感器引线的“S”形结构。
图14示出了利用跑道编织技术的垂直编织气体传感器组件。
图15示出具有“S”形编织的编织气体传感器组件。
图16示出根据发明的另一实施例，在气体传感器元件中编织的8字形结构。
图17是图14的气体传感器组件的顶平面图。
图18是图15的气体传感器组件的顶平面图。
图19是图16的气体传感器组件的顶平面图。
图20说明包括具有垂直切口的Vespel聚酰亚胺阻挡元件机构的气体传感器组件，垂直切口形成用于控制传感线的垂直位置的架子。
图21描绘包括法兰和用完全平行的切口加工的Vespel聚酰亚胺阻挡元件的气体传感器组件，以形成周围可以编织传感器引线的柱子。
图22说明多孔的Vespel聚酰亚胺元件阵列和传感引线组件。
图23示出了具有以螺旋阵列编织的传感器引线的圆柱形Vespel聚酰亚胺元件。
图24说明设置用于垂直编织传感引线的支撑结构的圆柱形Vespel聚酰亚胺元件。
图25示出圆柱形Vespel元件和传感引线的“S”形编织图形。
图26是NF3等离子体测试歧管(test manifold)的示意图。
图27是由基线Pt箔的傅里叶变换红外线(FTIR)监控测试的压降和SiF4浓度的曲线图。
图28是当硅芯片增加时由Pt箔的FTIR监控的压降和SiF4浓度的曲线图。
图29是作为时间的函数的SiF4浓度和Pt电阻变化的曲线图，在排气线上使用FTIR测量SiF4浓度。
图30是根据发明的另一实施例加工的Vespel聚酰亚胺传感器组件的侧视图。
图31是图30的传感器阵列的顶视图。
图32是根据发明的又一实施例加工的Vespel聚酰亚胺传感器组件的侧视图。
图33是图34的传感器组件的顶视图。
图34是根据发明的再一实施例加工的Vespel聚酰亚胺传感器组件的侧视图。
图35是图34的传感器组件的顶视图。
图36是用于根据发明的再一实施例构成的气体传感器组件的端点监控行为的曲线图，在曲线图的上部端点监控行为，在曲线图的下部示出了残余气体分析器浓度，作为时间的函数，用分钟。
具体实施例方式
尽管下面将具体参考半导体处理控制中的应用更完全地描述本发明，但是应当理解不因此限制发明的实用性，而是延伸至各式各样的其他使用和应用，包括而不限于寿命安全系统中的布置、房间或周围环境监控操作及其他工业以及消费者市场的气体传感应用。
本发明在其一个方面中提供用于决定半导体室清洗工序的终点的基于微机电系统(MEMS)的气体传感能力。在这种应用中基于MEMS的传感商业上不可行，在本发明之前，由于两个主要难题，viz.，(1)对于半导体室清洗中典型地采用的重氟化气体(一般，NF3，SiF4，C2F6，HF和其激活的物质)具有可度量响应的薄膜材料，以及(2)幸免于这种重氟化气体的恶劣环境的可靠形式的这种传感膜的集成和封装。
这些成为艰难的挑战，由于当前MEMS设计(用于其他、更良性的气体环境)要求在硅基器件结构上淀积传感金属层，以及随后将器件键合并封装为芯片载体。这些当前的制造方法需要多个步骤处理，包括相应的多元件产品传感器组件，其中每个元件经受重氟化气体的化学浸蚀。尽管通过研制适当的包封结构可以保护各种元件，但是这种权宜之计对于生产气体传感器件增加再制造复杂性、制造时间和成本。
本发明以能够使用MEMS-基传感器的方式克服这些障碍，MEMS-基传感器件被容易地和廉价地制造，以及在这种工序的苛刻化学环境中以有效的、持久的和可靠的方式，容易有效地监控半导体室清洗工序中的氟化气体。
如下更完全地描述的本发明的氟化气体传感器具有两个原始特征，区分它作为技术上的突破。一个这种特点是自立式(free-standing)金属元件的器件中的使用，用作传感材料和选择性地作为用于气体传感操作的热源(例如，通过电阻、导电或其他加热)，至于例子，从环境条件改变传感温度或匹配其流出物包括待监控的目标气体物质的半导体室的温度是希望的。第二种特点涉及自立式金属膜的封装，其中能直接在标准芯片载体/器件封装上制造自立式结构，以便该封装变为器件的平台。
因此，本发明提供一种可以以传感关系耦合到处理室，即，半导体处理室以及通过材料和传感器元件的适当选择可以承受处理室内的腐蚀环境的固态传感器，下面将更完全地描述。
本发明的氟物质传感器件可以包括以下面所述的大量适当形式的任意一种的单个传感器元件。
另外，氟物质传感器件可以包括多个这种传感器元件，其中多个元件重复提供或支持传感能力，或其中多个传感器元件的不同传感器元件布置为被监控的气流或气量中的不同氟物质的感测，或其中以不同的方式操作阵列中的传感器元件的不同传感器元件，或以相互关连的方式，例如算术地操作的各种信号的产生，例如减法，以产生表示信号的网络，附加地产生表示信号的复合物，或以任意其他适当的方式，其中许多传感器元件被有效地用来监控所关心的气流或流量中物质的流动，用于产生监控或控制目的的相关信号。
众所周知，氟与大多数金属起反应，以及产生具有高，以及有时混合氧化态的化合物(Inorganic Solid Fluorides，Chemistry andPhysics、Academic Press 1985，Ed P.Hagenmuller)。许多过渡金属和贵金属(包括，例如，但是不局限于Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt)与氟气体成分接触容易形成各种非易失性氟化物。该气体传感器件和本发明的方法使用这些金属的自立式形式，以探测被监控气体中氟化物质的存在。
可以以任意适当的方式实现所关心的氟物质的探测，例如，通过它与含氟物质起反应时自立式金属材料的电阻变化。
应当认识到，可以根据用于氟物质存在的监控气流的特性在本发明的优选实践中改变用于自立式氟物质传感器元件的制造的具体材料的选择，以及尤其根据被监控的目标气体物质的腐蚀性或相反监控气体的存在，以及这种暴露中传感器元件材料的相应耐腐蚀性。
例如，由于根据监控的介质的其刻蚀，与结构的其他传感器元件材料相比，优选在某些侵蚀性腐蚀环境中钯可以更少。
对于本发明的给定端使用应用，通过包括将结构的候选气体传感器元件材料暴露于含氟物质环境的简单实验，可以容易地决定结构的具体传感材料的选择，以及决定适合性，例如在这种暴露中候选材料的耐腐蚀性或耐刻蚀性。
可以以大量适当形式的任意形式设置本发明的氟探测器中的自立式传感器元件，包括但不限于引线、细丝、箔、纳米孔自由形式或涂敷、电镀的金属，例如与液晶共同电镀的金属或气隙上悬浮的薄膜。这些传感器元件可以剪裁的形态，如粗糙表面、标准纳米孔或感应纳米孔。在发明的一个实施例中，电镀镍用作氟物质传感材料，以及采用电镀铝也是有利的，以及任意其他先前提及的金属的电镀形式，以及除那些具体说明性地提及的金属以外的金属。氟化物与自立式金属的反应可以是温敏的，以及通过使电流通过它可以实现金属的加热。以此方式，在气体传感操作中可以利用气体传感器元件作为自加热结构，通过结构的自立式性质能够得到这种性质。
通过改变结构的几何形状可以获得自立式金属的抵抗性和性能。例如，可以以各种方式的任意方式减薄自立线，例如，机械、化学、电化学、光学或热学方式，以便增加绝对抵抗性，以及增加金属的表面积-体积比，以由此增加灵敏度或增加信噪比。同样，可以通过适当地选择悬浮区上的薄膜宽度、长度和厚度获得悬浮薄膜的几何形状。而且，可以获得材料的物理性能。例如，可以通过合金或掺杂的每一种修改组分，以及可以通过例如改变晶粒尺寸、结晶度的级别、多孔性(例如，纳米孔)，表面积-体积比等修改显微结构。
因此应当明白，可以在技术技巧内且没有不适当试验的条件下，不同地配置自立式金属结构和相对于其形式、结构、物理性能、化学性能和形态特性随意地修改。
如在上文所论述，可以直接在标准芯片/载体封装上容易地制造发明的传感器的自立式金属结构，以便封装被有效地构成为用于器件的平台。在应用于半导体处理气体监控器件中，由于这种半导体制造应用的重氟化环境性能是与常规MEMS-基气体传感器件的使用对立的环境，因此该封装是本发明的重要特点。本发明的气体传感器件通过使用自立式金属结构作为直接集成到封装中的传感器元件克服对化学侵蚀的敏感度，现有技术在这种应用中限制使用MEMS-基传感器件的能力。
自立式结构可以以任意适当的方式集成为器件的一部分。例如，就自立式线传感器元件或箔结构传感器元件而言，引线或箔结构可以被直接点焊到封装柱子。然后可以以任意适当的方式向下减薄自立式引线或箔，例如，机械地、化学地、电机械地、电化学地、热地、光学地等。优选的减薄技术包括自立式金属传感器元件的激光微细加工。
作为用于将自立式金属传感器元件集成为器件封装的另一说明性方法，绝缘层可以应用于用于器件的封装，接着平面化该绝缘体，以露出封装焊盘，接着进行薄膜淀积，以形成气体传感器元件。
可以以任意适当的方式进行薄膜淀积，但是优选它受物理汽相淀积影响，以及最优选通过溅射或电子束蒸发实现它。可以采用荫罩以描绘淀积薄膜的结构。绝缘层材料可以是有机或无机的，但是可以承受其中它使用的环境的材料是有利的，即它应该是真空-兼容的、耐刻蚀的和非污染的。可以进一步随意地修改该集成结构，例如，通过激光微细加工。激光微细加工，例如，可用于进一步减薄几何形状以及刻蚀掉绝缘材料，产生气隙且因此得到自立式薄膜器件结构。
将自立式结构集成为标准的微电子器件封装如芯片载体封装的能力，能够将本发明的气体传感器设备不同地配置为一个-元器件结构，另一种方法，如多个元件阵列，例如，使用变化的金属结构，在不同温度下操作不同的几何形状或冗余结构，以增加整个传感器件的气体探测能力。器件封装中的管脚数目(接触结构)是决定阵列的最大尺寸的限制因素，以及多管脚器件封装结构的广泛商业可用性由此能够相应地提供尺寸变化的阵列。
在提供多个金属传感器元件的情况下，可以为被监控的流体环境中的不同氟化物质和/或不同温度下相同的氟化物质的感测构成并布置多个金属结构的不同金属结构，和/或为冗余和/或为保证精确度可以采用不同几何形状和结构的传感器元件。另外，或附加地，可以以不同的操作方式操作多个传感器元件的不同传感器元件，例如，电阻地、导电地、脉冲的、DC方式、AC方式等。
关于气体传感器元件的阵列使用，可以使用高级的数据处理技术增加传感器系统的输出。这种技术的例子，包括，但是不局限于，补偿信号的使用、时变信号的使用、加热器电流、锁定放大技术、信号平均、信号时间衍生以及阻抗光谱学技术。此外，也可以应用落入化学计量学范畴的高级技术。这些技术包括最小平方配合(fitting)、逆最小平方、主要成分回归以及部分最小平方数据分析方法。
因此，在技术技巧内可以以适当的方式耦合本发明的传感器组件的气体传感器元件到变频器、计算模块、或其他信号处理单元，以提供被监控的流体环境中的一种或多种氟物质的存在或变化量的输出指示。
现在参考附图，图1，2和3是描绘根据本发明的一个实施例的传感器制造中的工艺流程，包括自立式薄膜元件的封装制造，以得到气体传感器组件。
如图1所示，基体组件，包括在其上具有触点2和4的衬底部件1，例如可以包括TO-5或TO-8头部，首先在触点之间用耐等离子体聚合物6涂敷，如聚酰亚胺，或市场上可买的SU-8光刻胶。
然后通过适当的平面化步骤，如图2所示抛光掉聚合物层6的过剩材料，以产生用于传感金属的后续电子束蒸发的平坦表面。
然后通过适当的技术如在触点(和聚合物)上电子束蒸发金属，在聚合物层6上形成Pt或其他合适的金属膜8，例如，使用荫罩(图3中未示出)。附加的处理可以包括激光微调，以进一步修改薄膜形状，以及以从薄膜结构下面除去选择区中的聚酰亚胺材料，例如，利用激光烧蚀工具，以在薄膜气体传感器元件下面形成沟槽。
因此传感器组件可以包括在传感器平台或具有聚酰亚胺保护层的电穿通表面上布置的薄膜金属条，通过Vespel聚酰亚胺法兰构成传感器平台。一般，传感器组件可以采用许多法兰，例如KF法兰，这种法兰可以由适当的材料如Vespel聚酰亚胺(可从E、I、du PontdeNemours和Company Wilming ton DE购买)或铝形成。在一个实施例中，传感器组件制造包括将TO头压配到Vespel聚酰亚胺法兰部件中。Vespel聚酰亚胺是如下面更完全地描述的发明的各种实施例中的结构的优选聚酰亚胺材料，但是将认识到可以另外使用其他聚酰亚胺或结构的聚合(例如，聚砜)材料。
在本发明的优选方面，避免当采用激光烧蚀在传感器金属膜底下形成沟槽时控制沟槽尺寸的问题，最小化对传感器元件金属层的损坏和避免传感器元件上的衬底材料的再淀积的相关问题，可以进行图4所示的制造工序方法，以根据发明的另一实施例形成气体传感器组件。
图4说明传感器组件的制造中的连续步骤(步骤A至F)，其中参考图的左手侧上制造的结构的截面正视图描绘每个步骤，用步骤标识标记的箭头(从图的顶部到底部，依次参见箭头A、B、C、D、E以及F)使这种截面正视图与结构的相应顶平面图连接，其中用工序的连续描述中论述的参考数字标记用于每个步骤的顶平面图。
在图4的工序中，衬底10是Vespel聚酰亚胺法兰(步骤A)。
在Vespel聚酰亚胺法兰10中形成激光钻孔的沟槽12，产生步骤B所示的结构。尽管激光烧蚀是用于这种沟槽形成的优选技术，但是可以采用其他非激光方法，例如，衬底的选择性化学刻蚀、RIE技术等。
在激光钻孔的衬底表面上涂敷牺牲材料层14(步骤C)，以便用牺牲材料填充沟槽。牺牲材料优选是在后续工序中可以通过液相或气相刻蚀或其他去除工序去除的材料。例子包括在O2存在的条件下可通过灰化去除的聚合材料，或可通过含氟等离子体刻蚀去除的材料如SiO2，或通过适当的化学溶液或溶剂溶解介质。
接下来(步骤D)，在平面化操作中抛光结构的表面，以从围绕沟槽的法兰表面除去牺牲材料14，留下牺牲材料的沟槽淀积物16。平面化步骤增加衬底表面的平面性，以及由此协助实现接着形成的金属元件的几何形状的良好控制。平面化步骤是可选择的，以及在牺牲材料实现良好的自动找平性能的情况下可以省略平面化步骤，以及可以将牺牲材料涂敷到沟槽中，以便成为具有围绕沟槽空腔的衬底的相邻表面的接近水平面。
然后在沟槽淀积物16和邻近沟槽的衬底顶表面部分上淀积(步骤E)传感金属化材料，以限定传感器元件18，如所示。可以通过荫罩淀积形成金属传感器元件，或另一种方法，通过光刻胶和刻蚀作为用于后续构图的覆盖层。
最终(步骤F)，通过刻蚀或其他适当的技术(增溶、氧化灰化、升华等)从沟槽12除去牺牲材料，以便重叠沟槽12的传感器元件18作为露出的薄膜元件，然后可以通过引线耦合到适当的电子设备，例如包括电源和信号处理元件的电子控制模块(图4中未示出)。
这种电子设备被适当地布置，以便可以监控传感器元件18的一种或多种性能。当由于与金属传感器元件敏感的氟物质的相互作用，监控的性能，例如，金属传感器元件的电阻或其他适当的性能改变时，电子设备提供相关的输出，例如，控制信号，可见显示输出等，指示被监控环境中的目标气体物质的存在或数量。
在说明性实施例中，该输出可以是用来调整工序的控制信号，由该工序获得监控的气体。在半导体制造操作中，这种输出可以激励中央处理器(CPU)、微处理器或其他信号处理或信号响应器件，以开关处理阀门和终止处理操作，或开始新的工序步骤或条件。
例如，在与氟化物如SiF4和/或其他氟物质接触时，横穿金属传感器元件(作为电路的元件)的电压可以下降，指示与目标氟物质接触金属传感器元件的电阻增加。这种压降可以用来产生用于工序控制目的的信号。该压降可以用来产生激励自动控制阀的信号，以影响半导体处理系统中的工艺流量的流动开始、流动结束或流动开关。控制信号可以另外地用来激励周期计时器，以开始工序操作中的新步骤，或用于维护事件如消除处理室中的洗涤器树脂变化的信号是需要的或合符需要的。
应当理解可以以各种方式的任意方式利用金属传感器元件的性能变化，以影响与目标气体(例如，氟)物质的感测相关的工序控制，在技术技巧内且没有不适当的试验。
通过进一步的例子，可以根据含供应的氟物质气体(如全氟代物质，例如，用于化学气相淀积操作的预氟化有机金属前体)的气体箱体利用发明的传感器组件，以及气体传感器组件可以用来决定由供应容器存在渗漏或相反气体箱体中的流动电路。然后可以利用氟物质的感测激励大量的净化气体源，以清除气体箱体的内部容量，并防止氟物质的浓度到达有毒的或相反危险的级别。
在用于对其中的氟物质进入和产生敏感的周围环境的监控单元中也可以利用传感器组件，另外，传感器组件可以是耐磨气体监控单元的构成部分，该部分被布置为启动警报和/或紧急呼吸气体的自足源的，用于危险材料清除，化学复合物中的点火器、HF玻璃-刻蚀操作中的工人等。
本发明的金属传感器元件中采用的金属可以包括任意适当的金属物质，在暴露于目标气体物质中，例如，一种或多种目标氟物质，产生可监控的变化和用作这种目标物质的指示器(例如，这种目标物质的存在，或这种目标物质的浓度变化)。
金属传感器元件的例子可以是用于本发明的广泛实际操作中的氟物质感测，包括，但是不局限于一个或多个Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt。该金属可以是合金的形式或它可以包括金属的化合物，以及在本发明的广泛范围内预期的包括各种金属物质或各种彼此结合的金属和非金属物质的复合传感器元件。
本发明的传感器组件中的金属传感器元件优选具有高表面与体积(S/V)特性，以便于快速反应，以及放大相对于表示气体的体性能中的较低变化，在相同的传感器材料的低S/V结构中将另外发生表示气体的体性能。
因此，传感器材料的优选高响应形式包括箔、薄膜、细丝、针、粉末等，以及金属掺杂的导电螺纹、在碳纳米管上蒸气-淀积的金属等。金属传感器元件的临界尺寸、箔或薄膜的厚度尺寸或用于形成细丝、针、粉末等的直径希望小于500微米(μm)，优选，小于150μm，更优选小于25μm，再优选小于10μm，以及最优选在约0.1μm至约5μm的范围内，作为反应速度的平衡和制造考虑事项的消除。
箔和薄膜，除具有低的厚度之外，例如，在约0.1μm至约50μm的范围，为响应性的原因，还希望在垂直于箔或薄膜的厚度方向的平面中具有小的尺寸特性。这种平面(X-Y面，Z轴是厚度方向)中的侧向尺寸包括长度(x方向)和宽度(y方向)有利地小于约10cm，优选小于约1mm，更优选小于约100μm，例如，在约20μm至约5mm的范围中，作为制造复杂性和响应性的平衡。当用作金属传感器元件时引线的长度可以是任意适当的长度，具体当如在此所述以织物结构使用时。作为具体例子，在本发明的一个实施例中有益地采用具有7-15cm的长度和75至150μm范围内的直径的引线。一般，可以容易地决定传感器引线的适当尺寸，以为预定的应用相应地提供适当的信噪比。
在上述描述的内容中，应当理解金属传感器元件可以被制造为纳米级元件，虽然与上述的一般毫米/微米尺度元件相比为更昂贵的气体传感器产品。
本发明的传感器元件是自立式元件，它具有暴露于通过传感器监控的流体环境的传感部分，通过传感器监控所关心的目标物质的存在，例如，氟物质，以最大化传感器元件的灵敏度、响应时间和使用寿命。
在一个实施例中，自立式气体传感器元件可以具有纤维或细丝结构，其中伸长的气体传感器元件的端部被键合或相反耦合到触点或其他电路元件，以及元件的中间部分不被支撑且构成元件的自立式截面，在其固定的端部之间。相应地，可以以箔或薄膜结构制造自立式元件，其中部分箔或薄膜被键合或相反耦合到触点或其他电路元件，触点或其他电路元件中间的箔或薄膜的区域不被支持，且构成气体传感器元件的自立式部分。
通过在标准芯片载体/器件封装上直接形成传感器器件便于发明的优选方面中的传感器器件的封装，由此简化器件与相关微电子电路的互连，微电子电路能进行气体监控和传感器器件组件的控制功能。例如，通过布置在适当位置的穿通孔或管脚可以从衬底的背面实现电接触到传感器元件，以实现必需的电互连。
如由前述论述所示，容易以简单和可重复的方式制造发明的气体传感器组件，以及能够以有成本效益的方式实现氟物质的感测，使用常规信号处理和可以方便地耦合到发明的气体传感器组件的控制元件。
发明的气体传感器组件容易适用于产生这种物质的各种工业工艺操作中的氟物质的监控，包括半导体制造操作如室清洗，其中利用氟物质除去氧化硅、氮化硅以及低介电常数(k＜3.9)的含硅薄膜，如碳掺杂的氧化硅，等。
图5-8描绘了根据本发明的另一实施例的气体传感器组件的制造中的连续步骤，包括耐化学阻挡层如膜片支撑材料。
图5示出了由硅或其他适当的材料形成的衬底部件50。如图6所示，示出了在其上淀积阻挡层52之后的衬底部件50。阻挡层52防止衬底50受由传感器监控的气体腐蚀，例如，含一种或多种氟物质的气体或其他目标成分。阻挡层可以由适当的无机介质材料如碳化硅、金刚石状碳等形成。另外，阻挡层可以由有机材料形成，例如，聚酰亚胺。
在通过适当的淀积技术或其他制造方法形成阻挡层之后，淀积气体传感层54，如图7所示。气体传感层可以包括适当的金属，如镍、铂、铜或铝或显示出材料性能变化的其他适当材料，或相反，在暴露于待传感的氟物质或其他目标气体组分中显示出适当的响应的材料。可以以任意适当的形式和方式淀积传感层54，如以用于通过刻蚀或通过荫罩的后续构图的覆盖层形式。
各种设计是可能的，以及可以有利地采用不同尺寸的器件阵列，以使气体传感器组件的效率最大化，涉及在通过组件监控的流体环境中，用于一种或多种目标气体物质的监控的大量信号的产生和输出。
图8描绘了微加工衬底部件50的背面，以在组件的背面上形成空腔56之后的传感器组件。可以通过标准的蚀刻技术或其他材料去除工序形成这种空腔。
图8所示的传感器组件具有其制造避免在组件的正传感侧边上提供易刻蚀材料的优点。可以通过标准实践优化阻挡层52的厚度和性能。通过组件顶部的引线键合，或通过掩埋触点和穿通孔穿过阻挡层，可以实现到金属传感器层54的电触点。
尽管用于MEMS的后刻蚀(back-side etching)是公知技术，但是图8所示的传感器组件利用耐化学阻挡层52作为传感层54的膜片支撑材料，且因此基本上不同于公知技术所采用的传感器结构。
形成电接触之后，图8所示的传感组件可以从后面插入封装中，且根据公知技术密封。另外，触点形成之后的传感器组件可以安装在坚固的法兰材料的正面上，例如由Vespel聚酰亚胺或铝形成的KF法兰。
因此本发明提供以自立式金属传感器元件(即，在一部分上在结构上不被支撑的金属传感器元件，优选，它们的长度或物理范围的至少主要部分)为特点的微机械(MEMS)气体传感器组件，该自立式金属传感器元件直接集成到器件封装中。在用于决定半导体室清洗工序(在通过传感器组件监控流出物中的氟物质或其他目标气体组分的突破点)的终点的半导体制造设备中可以采用所得的气体传感器组件。
在本发明的气体探测器中使用的氟物质传感器元件适合包括当在与传感器元件接触的气体环境中暴露于氟物质时容易形成非易失性氟化物的金属，导致传感器元件的电性能或其他性能或响应的可测量变化。
金属传感器元件的自立式结构允许它用作传感材料和热源(例如，对电阻加热或加热的其他方式敏感)，以及由于传感器元件的高表面-与-体积特性在先前描述的优选形式中(箔、细丝、微粒子等)最大化传感面积。传感材料和相关封装的整体设计避免在传感环境中被侵蚀性氟化气体物质化学侵蚀的问题，由此实现技术上基本高级的标准硅MEMS结构。
在操作的优选方式中本发明的气体传感器组件的自立式金属传感器元件当在传感环境中它与含氟材料起反应时，其电阻显示出可测量变化。自立式金属传感器元件的尺寸被选择为电阻(或其他定量地测量的响应特性)适用于监控环境中的目标气体物质的探测，具有可接受的灵敏度和信噪比性能。
这种标准对于现有技术造成实质性挑战，但是在本发明的气体传感器组件中通过提供具有三维结构的自立式金属传感器元件已实现产生希望数量的电阻或其他响应特性，相对于现有技术气体传感器件伴有增加的灵敏度和/或增加的信噪比。
在具体实施例中，本发明的氟物质(例如，NF3、SiF4、F6、HF等以及其激活物质)气体传感器组件利用自立式金属结构，例如，引线，作为用于传感操作的传感器元件和热源，其中金属结构通过直接点焊到微电子封装(例如，标准的芯片载体封装)的封装柱与微电子器件封装集成。
在这种实施例中，在阵列中有利地布置柱子，优选柱子的头部在相同的水平二维平面中排成一行，在相邻的柱子之间具有相等的空间。
为了保证通过气体传感器组件产生充分的绝对抵抗性，可以改变传感元件(引线)的长度，同时保持制造容差内的引线直径恒量。当引线长度基本上大于柱子之间的距离时，引线对相邻柱子上的锚固点之间无控线圈具有敏感度。根据本发明的再一方面，使用三维封装结构克服这种敏感性，以便可以使引线长度显著地更长，以增加绝对器件抵抗性和信噪比，同时保持引线位置的精确线性控制，如下面更详细的描述。可以利用各种结构，其中采用金属封装柱子或机械加工的Vespel聚酰亚胺在三维空间控制引线位置。
在根据本发明的一个实施例的说明性封装柱子结构中，由适当的(电和热)绝缘材料形成的封装柱子用作三维框架，围绕三维框架编织传感器引线。这种结构中的引线在它们的端部电接触到分开的柱子，至于例子，通过点焊或通过电触点的其他适当的方法如压配。引线的锚固端中间，围绕柱子编织引线。可以有选择地改变编织的范围和引入该结构中的柱子数目，以能够实现传感引线的希望长度。
与引线的编织方法无关，必须观察两个基本标准，viz，(i)引线沿其自己的长度不接触或与其他引线接触，以及(ii)除在预定的电触点之外引线不接触柱子的金属。第二标准需要用除在预定的电触点之外的绝缘材料屏蔽柱子。结构中的柱子不必是金属，不用作气体传感器组件的任何引线的预定电触点，但是可以由Vespel聚酰亚胺或其他适当的耐氟物质绝缘材料形成。
可以采用与上述标准一致的各种技术实现希望的引线长度，且因此在封装的柱子结构中实现绝对抵抗性。可以有利地采用这种技术的两种普通类别，其中围绕柱子编织传感器引线，以在垂直定向的平面中形成编织结构，例如如图9所示。其中气体传感器组件60包括柱子62的阵列和在垂直定向的平面中形成编织结构的“垂直”编织的传感器引线64，以及其中围绕柱子编织传感器引线以在水平定向的平面中形成编织结构的那些技术，例如如图10所示，其中气体传感器组件70包括以传感器引线的“水平”编织74为特点的柱子阵列72。
在本发明的实际操作中可以附加地改变在水平或垂直平面内编织传感器引线的具体方法。
例如，可以围绕柱子以跑道图形缠绕传感器引线，如图11所示，图示了柱子80和82以及跑道绕组84或传感器引线，但是必须注意避免形成用作射频电感器的引线回路，由于寄生干扰信号，由此它可能不适合传感器用途。
其他编织图形包括图12所示的8字形图形，其中柱子90和92支撑传感器引线96的8字形结构，以及图13示出了“S”形编织图形，其中柱子100和102支撑传感器引线104的“S”形结构。
除这种编织结构之外，在技术技巧内可以采用许多编织的布置。为了表示可以应用于传感器件的编织的可能排列，可以构成矩阵。例如，可以利用图14所示的“跑道”编织技术制造垂直编织柱子组件，图15所示的“S”-形编织技术，或图16所示的8字形结构。
图14描绘了包括支撑Vespel聚酰亚胺块114的法兰112的气体传感传感器阵列110，以及由金属制造的柱子116的阵列，如图所示，在法兰下面露出的柱子部分118，Vespel聚酰亚胺块114上柱子的绝缘材料-屏蔽的部分120，如图所示。传感器引线122图示为跑道结构，例如如图11所示的类型。
图15描绘包括支撑Vespel聚酰亚胺块134的法兰132和柱子138的136的气体传感器组件130，其中示出了法兰下面的露出金属部分140和示出了Vespel聚酰亚胺块上面的绝缘材料屏蔽部分142，其中以图13的平面图所示类型的“S”形结构编织气体传感器引线137。
图16描绘包括法兰152和具有柱子156的阵列的Vespel聚酰亚胺块154。示出了法兰152下面柱子的露出金属部分158和示出了Vespel聚酰亚胺块154上面柱子的绝缘屏蔽部分160。图16中的传感器引线162的引线编织图形具有如图12所示类型的8字形结构。
图17，18和19分别示出了图14，图15和图16的气体传感器组件的顶平面图。
图17，18和19的气体传感器组件的多个柱子阵列容易地适合于测试结构的各种传感引线材料，以及在图17-19中，柱子的较远右垂直行显示为具有先前描述的引线的特殊结构。应当理解连续的垂直行(行的左边逐渐显示在柱子上有传感器引线)可以包括由不同的传感金属形成的引线，由此提供矩阵的编织技术和不同的传感金属。这种矩阵允许测试每种排列，以决定在本发明的给出应用中最有效的封装柱子/传感引线编织设计。
在另一方面中，本发明的气体传感器组件可以利用机械加工的Vespel聚酰亚胺结构。Vespel聚酰亚胺是具有高绝缘强度、高耐热、高压缩强度和优异的尺寸稳定性的聚酰亚胺，且这种材料由本发明人决定，以对氟物质的腐蚀具有很高的抵抗性。因此Vespel聚酰亚胺可以用作用于传感引线编织的三维框架的结构材料。
在本发明的广泛实际操作中也可以有用地采用其他耐氟固体材料，但是Vespel聚酰亚胺被认为高度有效的，且在本发明的这些方面是优选的。
利用用于具有Vespel聚酰亚胺结构的传感引线编织的三维框架，如先前描述的实施例使传感引线电接触到金属封装柱子，但是金属柱子可以减轻它们的双功能性需要，如电接触和引线脚手架元件，通过并行使用用于气体传感引线的脚手架支撑结构或其他自立式气体传感器元件。
在这种布置中，与脚手架结构结合使用电接触柱子，以支撑自立式引线或其他气体传感器元件，金属柱子不需要任意绝缘体。因此，中间锚固端可以围绕绝缘的材料结构如Vespel聚酰亚胺脚手架部件编织气体传感器引线，以及随后这种脚手架部件可以安装在法兰或其他衬底或支撑元件上。
Vespel聚酰亚胺是市场上可买到的块和圆柱形以及粉末形式，可以被压模制为任意希望的形状。块、圆柱或模制的Vespel聚酰亚胺材料的后续机械加工，提供适合于三维结构中的传感引线的脚手架的结构。
使用先前论述的用于基于封装的设计的技术控制这种脚手架中或围绕脚手架的传感引线的编织，允许传感引线实现必需的长度性能，以及实现有效的氟物质传感需要的相应绝对抵抗性。可以以允许它操纵引线位置的方式机械加工Vespel聚酰亚胺材料或其他耐氟固体材料，如以下说明性实施例所示。
可以以任何各种方法机械加工块、圆柱或模制的Vespel聚酰亚胺材料，以产生其上或其中可以编织传感引线的结构。例如，可以剪切为Vespel聚酰亚胺材料，以产生沟道，通过该沟道可以编织引线。这种切口可以完全地贯穿材料，或在规定的深度终止，切口下面未切的材料产生“架子”，以控制引线的垂直位置。附加地，在切口的任何一侧上产生的垂直柱子可以用作“柱子”，围绕“柱子”可以缠绕引线。
图20和21示出了正交垂直切口的各种Vespel聚酰亚胺结构，具有如图20所示的“架子”，通过Vespel聚酰亚胺块平行垂直切口产生沟道和柱子，如图21所示。在这些实施例中可以利用先前描述的任意各种图形编织引线。切口Vespel聚酰亚胺器件设计容易地适合于包括不同或多种传感引线的阵列。如利用封装柱子传感器设计，可以用所有可能的切口Vespel聚酰亚胺结构以及所有编织图形制造矩阵，以便存在用于评估的所有希望设计排列的传感器，以及对于给定的气体传感应用基于经验选择最好的设计。
图20图示了包括其上布置Vespel聚酰亚胺块元件202的法兰200，与金属柱子204一起提供用于如所示的传感器引线206的编织的支撑结构。Vespel聚酰亚胺块元件被机械加工具有正交割口，具有某些不完全切口，用于构成控制传感引线的垂直位置的架子。
图21描绘了包括其上布置Vespel聚酰亚胺块元件212的阵列和用于支撑传感引线216的柱子214的法兰210。图21所示的结构以用完全垂直地定向的平行切口机械加工Vespel聚酰亚胺块元件为特色，在连续的割切口之间产生柱子，围绕柱子可以编织引线。图20和21说明性地图示了利用“S”形编织图形的两种气体传感器组件结构。
本发明的气体传感器组件也可以被制造，其中Vespel聚酰亚胺元件具有钻孔，以产生“小钉板”结构，通过“小钉板”结构可以穿插引线，以产生用于支撑长传感引线的结构。
由图22-25所示的示例性气体传感组件说明这种方法。
除以具有其中钻孔的平坦材料片的形式利用Vespel聚酰亚胺元件之外，也可以采用其他广泛地改变几何形状的非平坦“小钉板”型结构作为用于传感引线的脚手架元件。例如，通过钻出Vespel聚酰亚胺圆柱的中心，可以制造管。沿管的侧边进一步钻较小的孔产生圆柱形“小钉板”型框架，通过该框架可以穿插和支撑传感引线，以便可以控制沿其整个长度的引线的位置。
对于这种“小钉板(pegboard)”型脚手架许多改变是可能的，可以涉及Vespel聚酰亚胺支撑元件的数目和尺寸/形状、孔的数目和钻孔图形以及通过这种孔穿插和编织引线的布置。使用这种“小钉板”结构可以容易地构成传感引线的阵列，以及可以有选择地改变编织风格和图形。此外，矩阵可以由器件设计的可能排列构成，以便评定给定的目标气体种类传感应用的最好的可能结构。
图22-25每个分别包括利用机械加工的Vespel聚酰亚胺结构作为用于制造传感引线阵列的“小钉板”型脚手架的传感器件的各个例子的侧、截面(除图22的情况之外)和顶视图。
图22示出了与金属接触柱256一起布置在法兰254上的Vespel聚酰亚胺元件250和252。Vespel聚酰亚胺元件250和252每个包含许多孔，通过该孔穿插传感引线260(图22中仅仅有气体传感器组件的侧视图和顶视图，而图23-25中示出了各个侧视图、剖面图和顶视图)。图22中所示的布置提供利用“S”形编织图形的水平编织阵列。
图23示出了与法兰274上的金属柱272合作的圆柱形Vespel聚酰亚胺元件270，其中以螺旋阵列在Vespel聚酰亚胺元件上编织传感引线276。
图24示出了其它圆柱形Vespel聚酰亚胺元件300和法兰304上的金属柱302提供用于垂直地编织传感引线306的支撑结构，如所示。
图25示出了与法兰314上的金属柱312结合的圆柱形Vespel聚酰亚胺元件310，用于在水平地编织布置中准备传感引线的“S”编织图形。
在另一方面，本发明关注微机械化学传感器件的阵列，其中微机械化学传感器件具有包括有机和/或无机传感器材料的敷层，有机和/或无机传感器材料与待监控的目标种类反应。传感器敷层暴露于包含目标气体物质的气体环境，得到表示监控环境中的目标物质的存在的物理、电气和/或其他变化。这种微机械传感器阵列被有益地用于监控环境中的氟物质的感测。
在下面更完全地描述的具体方面，本发明的气体传感器件可以包括微电炉传感结构。
通过使用传感器的阵列，可以探测目标成分的多种物质。例如，如果采用四个传感元件的阵列，以及每个元件被设计成探测具体的目标物质，那么可以同时探测四个这种物质。如果，作为经常情况，制造仅与一种目标物质相互作用的敷层是困难的，来自复合器件的响应可以被结合或相反根据其他响应算术地操纵，以肯定地识别目标物质的存在和浓度。
例如，来自六个非专用传感器的响应可以被结合，以产生三种目标气体物质的明确识别。此外，多个元件阵列内的传感器可以在不同的条件下分别地工作，例如，不同的温度，进一步扩大可用变量的数目，以产生唯一的传感能力。
此外，通过使用传感元件的阵列，在一个封装中可以引入大量多余的传感器。该阵列可以根据成分传感器元件顺序地投入使用，由此扩大整个传感器组件封装的寿命，或允许使用传感处理中被消耗的传感器敷层。
作为一个例子，阵列可以利用聚合物涂层，以抑制与不被使用的传感器的反应。在使用的时候，可以有选择地改变具体阵列元件的温度，以熔融或烧掉聚合物涂层并露出反应的敷层。根据需要，可以以类似的方式在线产生附加元件，。
在用于制造传感器阵列的微机械加工传感器元件的使用中大量优点是固有的。这些优点包括，而不局限于，传感器元件的微型化、阵列制造的容易，高体积的适用性、低成本制造、低功耗、以及集成电路板上的容纳能力，这些进一步降低尺寸和最终传感阵列结构的成本。
尽管本发明的广泛实际操作中不优选，但是相对于在此说明性地描述的气体传感器组件的其他形式，本发明的气体传感器组件可以制造为微电炉传感器组件，其中用活跃的氟物质传感材料上的保护涂层配置气体传感元件。
可以用于氟物质探测的说明性薄膜材料的例子包括Cr、Cu、W、Ni、Al和Si，如有用的金属物质，以及聚合材料。在化学气相淀积(CVD)工艺中可以使用这种传感元件，其中通过等离子体分裂三氟化氮(NF3)，以形成反应的氟物质。
到达MEMS传感器件的F2或F与铝、镍、钨、铬、硅或其他有源传感器材料起反应，导致材料的抵抗性改变。电阻的这些改变将是时间、传感器材料的工作温度和含氟化合物或离子物质的浓度的函数。
在可逆器件中，在传感材料上将剩下氟化的反应产物如NF2，但是材料的电阻将与氟化薄膜层的厚度成比例的增加。当从被监控的气流除去目标氟化物时，有源层表面的反应将朝金属的方向推动。由此当氟被驱散时将恢复初始电阻。
在不可逆工序中，在气流中将挥发和除去反应产物如六氟化钨WF6。有源层的电阻将随钨被除去而增加。在氟化物的去除时电阻不会减小。去除/电阻率升高将指示氟化物质存在量。在该情况中，在阵列中提供几个器件和顺序地采用器件可以是有利的，由于他们在传感工序中被消耗。聚合物或其他有机薄膜可以有效地覆盖未使用的传感元件，以及根据需要在器件的操作中可以熔融或烧蚀掉。
在有机敷层作为传感材料的情况下，品种繁多的导电聚合物是市场上可买到的。这种聚合物的例子包括而不局限于聚苯撑亚乙烯基、可交联的单体铸型甲醇以及辛基噻吩，良好性能和市场上容易地买到的材料。
一般，与它被吸附相比由聚合物解吸气体更缓慢。由此，通过微电炉使衬底温度迅速地上升的能力增加吸附/脱附方案，帮助完成吸附气体物质的快速解吸。
酸物质的吸附增加导电聚合物的导电性几个数量级。在半导体制造操作中的氧化物室清洗过程中存在的物质如氯化氢吸附将影响聚合物如辛基噻吩的导电性。由于HF是原子氟与氧化物中氢气的反应产物，因此氢氟酸同时可以用作室清洗工序的进程的指示器。聚合物导电性可以相应地保持恒定或相反作为氢氟酸减小的级别，表示室清洗工序的结束。
另外，例如由辛基噻吩形成的传感膜可以与氧化物室清洗过程中存在的氟起反应，当通过聚合物与氟的反应改变化学性质时，导致聚合物的导电性能急剧减小。
应当认识到本发明的气体传感组件的微电炉实施例在组成传感薄膜和采用的反应/吸附化学性质方面可以广泛地改变，根据用于目标气体物质探测的给定端应用的技术技巧内的决定。如Frank DiMeo Jr.和Gautam Bahndari的2001年7月24日出版的美国专利号6,265,222中更完全地描述，可以制造适合于本发明的实施的微电炉探测器的类型，在此将其公开内容全部引入作为参考。
在一个目前优选的传感元件实施例中，其中传感元件是细丝的形式，传感器细丝包括Monel线心，具有约100微米数量级的直径，是镀镍的。代替Monel，这种复合引线传感器元件可以采用其他线心材料如铁镍合金、不锈钢、铟、钒和钴合金等。
镍是高电阻特性，以及Monel具有更高的电阻率。因此它们的结合能够最大化具有大电阻的传感信号，以便实现更高的响应性和有效的信号产生。
在这种线心和覆层复合细丝结构中，线心材料可以包括本身不适于传感器元件的材料，由于合金杂质或其他考虑，但是具有高电阻率，当在其上电镀时能够使其它材料如镍补偿线心材料的缺陷，并提供总体上高信号、高电阻率复合传感器元件。
根据下列非限制例子更完全地说明发明的细节、特点和实施例。
例子1通孔点焊将具有4微米(μm)厚度的铂箔连接到8-引线TO-5头部的四个触点。激光微细加工用来形成窄、更高电阻区域，具有80μm×50μm的近似尺寸。中间两个触点之间的箔的常温(～25℃)电阻是0.14Ω。按细丝形式配置的这种箔是Pt测试样品。
在图26中示意地说明在该测试中使用的NF3等离子体测试歧管，包括歧管流动电路(但是仅仅在半导体室清洗工序模拟测试中的流动电路中提供且在基线中不提供)中的硅晶片30，Pt测试样品32的上游。
歧管流动电路包括连接等离子体发生器34与下游主真空泵36的流动导管，随后连接到干燥洗涤器单元38。从等离子体发生器34与歧管管道的连接点到Pt测试样品32的距离是28英寸。主真空泵36和干燥洗涤器38之间的歧管管道装备有通过相关的气流槽耦合到FTIR气体单元20的抽头，如所示。通过标记“流动方向”的箭头，在流动电路中的各个位置示出在测试歧管中的流向。
自立式Pt箔安装在图26所示的NF3等离子体测试歧管中，并暴露于各种氟物质。在约5乇的压力下进行等离子体测试。50mA的恒定电流(I)穿过箔，以及测量的电压变化(ΔV)作为时间函数。SiF4浓度是测量主真空泵36的下流，使用FTIR气体单元40，也作为时间函数。
当箔暴露于基线条件(没有Si或SiO2存在)时，箔中的压降以类似于SiF4浓度的方式增加，如图27所示。
在基线测试中以及后续室清洗工序模拟测试中通过等离子体发生器34产生NF3等离子体并流入歧管。在半导体处理室的侧壁上可以存在公知是腐蚀硅和SiO2的NF3等离子体。NF3等离子体的副产品包括挥发性的SiF4。当室被清洗时，SiF4的浓度减小。为了模拟测试歧管中的该事件，在歧管中设置硅晶片30以产生SiF4。
图28示出了Si存在时作为时间函数的跨接露出Pt箔元件的压降，以及作为时间函数的SiF4浓度。
图29示出基线实验和有硅的实验之间的压降差。压降增加与产生的SiF4增加极大地相关，以及该反应是可逆的，Pt电阻返回到预暴露值。Pt箔的电阻增加更加大于基于电阻率的公知温度系数计算的值；因此，电阻的这些增加归于NF3等离子体、Si污水和Pt箔之间的化学作用。
例子2为了表示三维结构的使用，三个标准原型传感器由如图30-35所示的机械加工的Vespel聚酰亚胺构成。
图30和31分别示出了利用安装在铝法兰上的圆柱形小钉板设计的机械加工的Vespel聚酰亚胺传感器阵列的侧视图(图30)和顶视图(图31)，其中每个传感引线具有通过压配柱的四探针触点。
图32和33分别示出了利用安装在铝法兰上的圆柱形小钉板设计的机械加工的Vespel聚酰亚胺传感器组件的侧视图(图32)和顶视图(图33)，其中每个传感引线具有通过压配柱的四探针电触点。
图34和35分别示出了安装在铝法兰上的机械加工的Vespel聚酰亚胺传感器组件的侧视图(图34)和顶视图(图35)，利用具有改变长度的螺旋沟槽的Vespel聚酰亚胺圆柱，允许待编织的单个传感引线“上升”和“减小”单个Vespel聚酰亚胺圆柱的长度。多个圆柱允许使用多个传感引线，其中每个传感引线具有通过压配柱的四探针电触点。
图30-31的传感器由Vespel聚酰亚胺圆柱机械加工，以重复图25中的以上非平坦小钉板结构。在多传感阵列中构造该原型，每个引线格式利用16-管脚、四探针电触点的铂、镍、铜和铝线。
图32-33所示的传感器被机械加工以重复具有图20所示的沟道、柱和架子-垂直切口Vespel聚酰亚胺结构。在多个传感阵列中构造该原型，每个引线格式利用8-管脚，四探针电触点的铂、镍、铜和铝线。
图34-35的传感器表示沟道和架子设计的变化。沿单个圆柱形Vespel聚酰亚胺柱的长度以螺旋图形剪切该原型中的沟道，以及在沟道内部编织传感引线。通过剪切不同深度的两个分开的螺旋沟道，沿Vespel聚酰亚胺柱的长度彼此交叉，可以沿柱的长度制成双程传感引线，一个沟槽中的柱向上编织以及第二沟槽中的柱向下。因为柱具有不同的深度，引线本身在沟槽交叉点中不接触。在多个恶传感阵列中构造该原型，每个引线格式利用16-管脚、四探针电触点的铂、镍、铜和铝线。
例子3在该例子中，在100晶片的操作过程中产生数据。使用设置用于镍传感引线和铜传感引线的脚手架支撑结构的圆柱形小钉板部件构成气体传感器组件。在圆柱的上部放置铜线，以及在圆柱的下部放置镍传感引线。75毫安恒定DC电流通入串联的镍丝和铜线。
每个镍和铜线标称100微米直径和大约13-14厘米长度。镍丝的电阻是1.3Ω，以及铜线的电阻是0.255Ω。
来自处理室的气体排放物经历连续的淀积和室清洗操作与传感引线接触，以及在淀积步骤和室清洗步骤过程中监控气体传感引线的电阻率的变化率作为时间函数。
淀积步骤包括在衬底上由正硅酸乙酯(TEOS)源试剂淀积硅，接着用NF3清洗室。为了使气体传感引线的电阻率性能与工序操作相关，在与气体传感组件接触之后来自室的排放气通入残余气体分析仪(RGA)单元。RGA单元的输出被监控，作为时间函数，以及气体传感组件的图形输出和RGA单元迭加作为时间函数，如图36的曲线图所示。
下面陈述在构成的淀积和清洗步骤中采用的工艺条件。
TEOS淀积室压＝9Torr室温＝390℃RF功率＝350WattsTEOS流速＝230sccm氦气流速＝100sccm氧气流速＝220sccm每个TEOS淀积持续120秒NF3清洗操作室压＝3.2Torr室温＝390℃RF功率＝350Watts氦气流速＝225sccmNF3流速＝100sccm每个NF3清洗周期持续200秒。
图36是曲线图，在曲线图的上部示出了作为终点监控(EPM)的气体传感组件性能，以及在曲线图的下部示出了作为时间函数的残余气体分析仪(RGA)气体浓度，用分钟。
曲线A和B示出了电阻变化，用(ohms/minute)×10-3的单位，作为时间函数，用于先前描述的处理操作中的连续正硅酸乙酯(TEOS)淀积步骤和交替的三氟化氮(NF3)清洗步骤，。
图36的下部示出了作为时间函数的氟(曲线C)和四氟化硅(曲线D)的残余气体分析仪监控浓度，用分钟。
由图36中的曲线图的上部和下部的重叠明显看出测试中的终点监控器传感元件(引线)的电阻变化与氟物质探测很相关，通过残余气体分析仪，表明气体传感组件提供监控室清洗操作中的氟物质的高效装置。
尽管在此参考说明性实施例和特点不同地描述了发明，但是应当理解在上文中描述的实施例和特点不打算限制本发明，且基于在此的公开内容所属领域的普通技术人员将容易地提出其他改变、改进及其他实施例。因此按照此后阐述的权利要求广泛地解释本发明。
权利要求书(按照条约第19条的修改)134.一种气体传感器组件，包括自立式金属传感器元件和信号发生器，自立式金属传感器元件布置为选择性抵抗元件的热量和在与气体环境中的氟物质接触时显示出至少一种元件性能变化，以及信号发生器可操作地与传感器元件耦合，以输出指示氟物质的存在和当被监控的气体与传感器元件接触以及被监控的气体含所述氟物质时监控气体的信号。
135.一种气体传感器组件，包括柱阵列，围绕所述柱编织的一种或多种自立式金属传感器引线，以提供用于与对一种或多种目标物质的存在敏感的气体接触的编织引线结构，其中一种或多种目标物质与引线交互作用产生所述一种或多种目标物质存在的响应指示。
136.根据权利要求135的气体传感器组件，其中柱子由金属材料形成。
137.根据权利要求135的气体传感器组件，其中柱子由Vespel聚酰亚胺形成。
138.根据权利要求136的气体传感器组件，其中在锚固点键合引线，以选择所述柱子。
139.根据权利要求135的气体传感器组件，其中编织的引线结构垂直地定向。
140.根据权利要求135的气体传感器组件，其中编织的引线结构水平地定向。
141.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以跑道图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
142.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以8字形图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
143.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以“S”形图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
144.根据权利要求135的气体传感器组件，包括安装所述柱子的Vespel聚酰亚胺块。
145.根据权利要求135的气体传感器组件，还包括被机械加工以形成至少某些所述柱子的Vespel聚酰亚胺块。
146.根据权利要求135的气体传感器组件，包括分别由不同的传感金属形成，和/或包括许多编织构形以提供矩阵结构的多个引线。
147.根据权利要求135的气体传感器组件，包括用于编织引线结构的支撑的机械加工的Vespel聚酰亚胺结构。
148.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构包括其中的切口沟道，通过切口沟道编织气体传感引线。
149.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构形成垂直柱，在垂直柱围绕缠绕气体传感引线。
150.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构包括在控制的垂直位置支撑气体传感引线的切口部分。
151.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构具有在其中形成的孔，其中通过孔车螺纹气体传感引线。
152.根据权利要求135的气体传感器组件，还包括支撑所述编织引线结构的Vespel聚酰亚胺多孔支撑件，其中在所述多孔支撑件的开口中支撑所述引线。
153.一种气体传感器组件，包括微扁平烤盘结构，该微扁平烤盘结构包括通过所述氟物质的存在或浓度增加的响应指示响应于氟物质的存在的自立式气体传感元件。
154.根据权利要求153的气体传感器组件，其中气体传感元件包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组的金属及其合金和化合物。
155.根据权利要求153的气体传感器组件，其中气体传感器元件包括无机传感器薄膜。
156.根据权利要求153的气体传感器组件，其中气体传感元件包括有机传感器薄膜。
157.根据权利要求156的气体传感器组件，其中所述气体传感元件包括选自由铜和镍构成的组的金属。
158.一种气体传感器组件，包括通过所述氟物质的响应指示响应于对氟物质的暴露的自立式气体传感元件，其中所述自立式气体传感元件包括复合细丝，复合细丝包括具有在其上涂敷的氟物质敏感材料的细丝线心，其中与所述氟物质响应材料相比所述线心材料具有较高的电阻率。
159.根据权利要求158的气体传感器组件，其中细丝线心包括Monel。
160.根据权利要求159的气体传感器组件，其中氟物质-响应材料包括镍。
161.一种气体传感器组件，包括耦合到微电子器件封装的连接器管脚的自立式气体传感元件，其中自立式气体传感元件被布置为与对其中的一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化敏感的气体环境接触，以及自立式气体传感元件由在暴露于目标气体物质时显示出通过微电子器件封装的所述连接器管脚可传送响应的材料形成。
162.根据权利要求161的气体传感器组件，其中微电子器件封装包括芯片载体。
163.根据权利要求161的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括引线或箔元件。
164.根据权利要求161的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括在包括许多绕组的延伸结构中的绝缘脚手架部件上支撑的引线。
权利要求
1.一种气体传感器组件，包括在衬底上耦合到一个器件的自立式气体传感元件，该器件用于监控自立式气体传感元件与氟物质接触时气体传感元件的至少一种性能变化并响应地产生输出信号，其中气体传感元件由与氟物质接触时显示出所述变化的材料形成。
2.根据权利要求1的气体传感器组件，其中形成自立式气体传感元件的材料包括过渡金属。
3.根据权利要求1的气体传感器组件，其中形成自立式气体传感元件的材料包括贵金属。
4.根据权利要求1的气体传感器组件，其中形成自立式气体传感元件的材料包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组的金属及其合金和化合物。
5.根据权利要求1的气体传感器组件，其中形成自立式气体传感元件的材料包括Ni。
6.根据权利要求1的气体传感器组件，其中氟物质包括选自由NF3、SiF4、C2F6、HF、F2、COF2、ClF3、IF3及其激活的物质构成的组的氟物质。
7.根据权利要求6的气体传感器组件，其中形成自立式气体传感元件的材料包括Ni，以及其中氟物质包括选自由NF3、SiF4、C2F6、HF、F2、COF2及其激活的物质构成的组的氟物质。
8.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有选自由箔、薄膜、细丝、针、粉末、金属掺杂的导电螺纹、电淀积的金属及蒸气淀积的金属构成的组的构造。
9.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有小于100μm的临界尺寸。
10.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有小于50μm的临界尺寸。
11.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有小于25μm的临界尺寸。
12.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有小于10μm的临界尺寸。
13.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件具有约0.1μm至约0.5μm范围内的临界尺寸。
14.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有约0.1μm至约100μm范围内的厚度的箔或薄膜。
15.根据权利要求14的气体传感器组件，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸约小于10mm。
16.根据权利要求14的气体传感器组件，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸约小于1mm。
17.根据权利要求14的气体传感器组件，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸约小于100μm。
18.根据权利要求14的气体传感器组件，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸在约20μm至约5mm的范围中。
19.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有小于150μm直径的细丝。
20.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有小于50μm直径的细丝。
21.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有小于25μm直径的细丝。
22.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有小于10μm直径的细丝。
23.根据权利要求1的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括具有0.1μm至0.5μm的直径范围的细丝。
24.根据权利要求1的气体传感器组件，其中所述器件用于监控气体传感元件与氟代物质接触时气体传感元件的至少一种性能的变化并响应地产生输出信号，包括响应地产生所述输出信号的电路，以及其中气体传感器元件的至少一种性能的所述变化包括气体传感元件的电阻率变化。
25.根据权利要求1的气体传感器组件，其中所述器件用于监控气体传感元件与氟物质接触时气体传感元件的至少一种性能的变化并响应地产生输出信号，产生用于监控工序或控制产生氟物质的工序的输出信号。
26.根据权利要求1的气体传感器组件，其中在作为所述衬底的芯片载体/器件封装上直接制造自立式气体传感元件。
27.根据权利要求26的气体传感器组件，其中通过在芯片载体/器件封装中布置的穿通孔或管脚从芯片载体/器件封装的背面实现与气体传感器元件的电接触。
28.根据权利要求1的气体传感器组件，其中氟物质与气体传感器元件的接触实现氟物质和气体传感元件的温敏反应，以及其中组件被构成和布置为使电流流过气体传感元件，用于加热气体传感元件至促进温敏反应的温度。
29.根据权利要求1的气体传感器组件，包括限定阵列的许多所述气体传感元件。
30.根据权利要求29的气体传感器组件，其中阵列被构成和布置为监控不同的氟物质，和/或在阵列的不同元件中以不同的工作方式工作。
31.根据权利要求29的气体传感器组件，其中阵列被构成和布置为监控不同的工艺条件下的相同氟物质。
32.一种以气体传感关系耦合到处理室并布置为承受所述处理室内的腐蚀条件的固态传感器，其中所述固态传感器包括自立式气体传感元件和信号发生器，自立式气体传感元件布置为接触所述腐蚀环境和通过气体传感器元件的至少一种可监控性能的变化响应所述接触，以及信号发生器布置为输出气体传感元件的所述至少一种性能中的所述变化的信号指示。
33.根据权利要求32的固态传感器，其中处理室包括半导体处理室。
34.根据权利要求32的固态传感器，其中所述自立式气体传感器元件包括引线或金属膜。
35.一种布置为监控来自半导体制造工厂的流出物或源于所述流出物的流体的气体传感器组件，其中所述流出物或源于此的流体对目标氟物质的存在是敏感的，其中所述种气体传感器组件包括自立式气体传感元件，该自立式气体传感元件在衬底上耦合到用于监控气体传感元件与所述流出物中或来源于所述流出物的流体中的目标氟物质接触时气体传感器元件的至少一种性能变化，并响应地产生输出信号的器件，其中气体传感元件由与目标氟物质接触时显示出所述变化的材料形成。
36.根据权利要求35的气体传感器组件，布置为监控来自半导体处理室的流出物，半导体处理室布置为用NF3周期性清洗，其中容许在所述半导体处理室存在的硅和/或含硅材料与NF3起反应，以形成SiF4，以及其中SiF4是目标氟物质。
37.根据权利要求35的气体传感器组件，其中气体传感元件由镍形成。
38.一种监控其中目标氟物质的存在或浓度变化的流体位置的方法，所述方法包括(a)从所述流体位置将流体暴露于自立式气体传感元件，该自立式气体传感元件由在与目标氟物质接触时显示出其至少一种性能变化的材料形成；(b)监控步骤(a)过程中气体传感器元件的所述至少一种性能；以及(c)当气体传感器元件显示出气体传感器元件的至少一种性能的所述变化时，响应地产生输出信号，表示流体位置中目标氟物质的存在。
39.根据权利要求38的方法，其中流体位置包括制造工艺的周围气体环境。
40.根据权利要求38的方法，其中流体位置包括半导体处理工厂中的流体流。
41.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件材料包括过渡金属。
42.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件材料包括电镀的金属。
43.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件材料包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组的金属及其合金和化合物。
44.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件材料包括镍。
45.根据权利要求38的方法，其中氟物质包括选自由NF3、SiF4、C2F6、HF、F2、COF2、ClF3、IF3及其激活物质构成的组的氟物质。
46.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感器元件材料包括Ni，以及其中氟物质包括选自由NF3、SiF4、C2F6、HF、F2、COF2及其激活的原子团构成的组的氟物质。
47.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感器元件具有选自由箔、薄膜、细丝、针、粉末、金属掺杂的导电螺纹、淀积的金属构成的组的构造。
48.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件具有小于150μm的临界尺寸。
49.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件具有小于50μm的临界尺寸。
50.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件具有小于25μm的临界尺寸。
51.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件具有小于10μm的临界尺寸。
52.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件具有约0.1μm至约0.5μm范围内的临界尺寸。
53.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有约0.1μm至约50μm厚度范围的箔或薄膜。
54.根据权利要求53的方法，其中在x和y方向的每一个中，箔或薄膜的横向尺寸约小于10mm。
55.根据权利要求53的方法，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸约小于1mm。
56.根据权利要求53的方法，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸约小于100μm。
57.根据权利要求53的方法，其中在x和y方向的每一个中箔或薄膜的横向尺寸在约20μm至约5mm的范围内。
58.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有小于100μm直径的细丝。
59.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有小于50μm直径的细丝。
60.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有小于25μm直径的细丝。
61.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有小于10μm直径的细丝。
62.根据权利要求38的方法，其中自立式气体传感元件包括具有约0.1μm至约0.5μm范围内的直径的细丝。
63.根据权利要求38的方法，其中步骤(c)中产生的输出信号用来控制其中产生目标氟物质的工序。
64.根据权利要求63的方法，其中该工序包括半导体制造工序。
65.根据权利要求38的方法，其中步骤(c)中产生的输出信号用来启动警报。
66.根据权利要求38的方法，其中步骤(c)中产生的输出信号用来启动一种或多种阀门。
67.根据权利要求38的方法，其中步骤(c)中产生的输出信号用来实现具有作为化学反应产品产生的目标氟物质的工序中的操作变化。
68.根据权利要求67的方法，其中目标氟物质包括选自由SiF4、F2和F构成的至少一种物质。
69.一种制造气体传感器组件的方法，包括以下步骤提供一种包括衬底部件的基本组件，衬底部件具有在其上分隔开的直立触点；在触点之间的基本组件上淀积支撑材料层；在支撑材料层上淀积传感器材料层；以及除去传感器材料层下面的支撑材料，以形成自立式传感器材料结构。
70.根据权利要求69的方法，其中传感器材料在与目标气体物质接触时显示出至少一种性能变化。
71.根据权利要求69的方法，其中支撑材料包括聚合材料。
72.根据权利要求69的方法，其中支撑材料包括光刻胶材料。
73.根据权利要求69的方法，其中传感器材料包括过渡金属。
74.根据权利要求69的方法，其中传感器材料包括电淀积的金属。
75.根据权利要求69的方法，其中材料传感器材料包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组的金属，及其合金和化合物。
76.根据权利要求69的方法，其中传感器材料包括镍。
77.根据权利要求69的方法，其中通过选自由传感金属的电子束蒸发、传感金属的电淀积以及传感金属的较少电淀积构成组的淀积技术淀积传感器材料。
78.根据权利要求69的方法，其中支撑材料包括聚酰亚胺。
79.根据权利要求78的方法，其中通过激光烧蚀除去支撑材料。
80.根据权利要求79的方法，其中传感器材料包括镍。
81.根据权利要求69的方法，其中基本组件包括Vespel聚酰亚胺法兰。
82.一种制造气体传感器组件的方法，包括以下步骤提供一种衬底部件；在衬底部件中形成沟槽；在沟槽中淀积支撑材料；在沟槽和衬底部件的相邻表面区域上淀积传感器材料层；从传感器材料层下面的沟槽除去支撑材料，以形成重叠沟槽的自立式传感器材料结构。
83.根据权利要求82的方法，其中衬底部件包括Vespel聚酰亚胺法兰。
84.根据权利要求82的方法，其中通过激光钻孔在衬底部件中形成沟槽。
85.根据权利要求82的方法，其中通过衬底部件的化学刻蚀形成沟槽。
86.根据权利要求82的方法，其中通过反应离子刻蚀衬底部件形成沟槽。
87.根据权利要求82的方法，其中支撑材料包括聚合材料。
88.根据权利要求87的方法，其中在氧气存在的情况下通过支撑材料的灰化从沟槽除去支撑材料。
89.根据权利要求82的方法，其中支撑材料包括SiO2。
90.根据权利要求89的方法，其中通过含氟等离子体刻蚀从沟槽除去支撑材料。
91.根据权利要求82的方法，其中在淀积传感器材料层之前，平整支撑材料，以从衬底部件的所述相邻表面区域除去支撑材料。
92.根据权利要求82的方法，其中通过衬底部件的沟槽和所述相邻表面区域上的荫罩淀积传感器材料。
93.根据权利要求82的方法，其中在包括衬底部件的所述沟槽层和所述相邻表面区域的衬底部件上淀积传感器材料，作为传感器材料的覆盖层，以及通过光刻胶和刻蚀构图覆盖层。
94.根据权利要求82的方法，其中通过选自由刻蚀、增溶、氧化灰化和升华构成的组的去除技术从沟槽除去支撑材料。
95.根据权利要求82的方法，其中传感器材料被淀积或构图，以具有一般的矩形结构。
96.根据权利要求82的方法，其中传感器材料包括具有响应于传感器材料与目标气体物质的相互作用而改变的至少一种性能的材料，还包括将自立式传感器材料结构耦合到电源和用于监控所述变化的信号处理元件并响应地产生指示目标气体物质的存在的输出信号。
97.根据权利要求96的方法，其中至少一种性能包括传感器材料的电阻。
98.根据权利要求82的方法，其中传感器材料包括选自由过渡金属和贵金属构成的组的材料。
99.根据权利要求82的方法，其中传感器材料包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组及其合金和化合物的材料。
100.根据权利要求82的方法，其中传感器材料包括镍。
101.根据权利要求82的方法，其中自立式传感器材料结构具有小于100μm的厚度。
102.根据权利要求82的方法，其中自立式传感器材料结构具有小于50μm的厚度。
103.根据权利要求82的方法，其中自立式传感器材料结构具有小于25μm的厚度。
104.根据权利要求82的方法，其中自立式传感器材料结构具有小于10μm的厚度。
105.根据权利要求82的方法，其中自立式传感器材料结构具有约0.1μm至约5μm范围内的厚度。
106.根据权利要求82的方法，其中衬底包括芯片载体/器件封装。
107.根据权利要求106的方法，还包括通过在芯片载体/器件封装中布置的穿通孔或管脚从芯片载体/器件封装的背面电接触自立式传感器材料结构。
108.一种气体传感器组件，包括衬底，具有在其上淀积的、用于在气体传感过程中保护衬底被侵袭的阻挡层，在所述气体感测传感材料层的至少一种性能或响应特性变化中暴露于待感测气体的感测材料的所述阻挡层上淀积的层，以及在其背面上的衬底部件中形成的空腔，所述空腔在传感层的背面终止。
109.根据权利要求108的气体传感器组件，其中衬底由硅形成。
110.根据权利要求108的气体传感器组件，其中阻挡层由无机介质材料形成。
111.根据权利要求110的气体传感器组件，其中无机介质材料包括选自由碳化硅和金刚石状碳构成的组。
112.根据权利要求108的气体传感器组件，其中阻挡层由有机材料形成。
113.根据权利要求112的气体传感器组件，其中所述无机介质材料包括聚酰亚胺。
114.根据权利要求108的气体传感器组件，其中传感材料层包括选自由铂、铜、铝和镍构成的组的金属。
115.根据权利要求108的气体传感器组件，其中传感材料层由镍形成。
116.根据权利要求108的气体传感器组件，其中通过选自由构图刻蚀和通过荫罩的构图构成的组的构图技术构图传感材料层。
117.根据权利要求108的气体传感器组件，其中空腔包括刻蚀空腔。
118.根据权利要求108的气体传感器组件，还包括到传感层的电触点。
119.根据权利要求118的气体传感器组件，其中通过顶部引线键合形成电触点。
120.根据权利要求118的气体传感器组件，其中通过掩埋的触点穿过阻挡层和通过通孔结构形成电触点。
121.在密封的封装中安装的权利要求108的气体传感器组件，。
122.在法兰部件的正面上安装的权利要求108的气体传感器组件。
123.一种制造气体传感器组件的方法，包括提供衬底部件；在所述衬底部件上淀积阻挡层；在阻挡层上淀积传感层；以及微加工所述衬底部件中的背面空腔，该空腔在阻挡层的内部表面终止。
124.权利要求123的方法，还包括形成到金属传感层的电触点。
125.根据权利要求124的方法，其中通过顶部引线键合到传感层形成所述电触点。
126.根据权利要求124的方法，其中通过掩埋的触点和穿通孔结构形成所述电触点。
127.根据权利要求123的方法，还包括将气体传感器组件插入封装并将其密封。
128.根据权利要求123的方法，还包括在法兰部件的前表面上安装气体传感器组件。
129.根据权利要求123的方法，其中阻挡层由无机介质材料形成。
130.根据权利要求129的方法，其中无机介质材料包括选自由碳化硅和金刚石状碳构成的组。
131.根据权利要求123的方法，其中阻挡层由有机材料形成。
132.根据权利要求131的方法，其中有机材料包括聚酰亚胺。
133.根据权利要求123的方法，其中传感材料层包括选自由铂、铜、铝和镍构成的组的金属。
134.一种气体传感器组件，包括自立式金属传感器元件和信号发生器，自立式金属传感器元件布置为选择性抵抗元件的热量和在与气体环境中的氟物质接触时显示出至少一种元件性能变化，以及信号发生器可操作地与传感器元件耦合，以输出指示氟物质的存在和当被监控的气体与传感器元件接触以及被监控的气体含所述氟物质时监控气体的信号。
135.一种气体传感器组件，包括柱阵列，围绕所述柱编织的一种或多种自立式金属传感器引线，以提供用于与对一种或多种目标物质的存在敏感的气体接触的编织引线结构，其中一种或多种目标物质与引线交互作用，以产生指示所述一种或多种目标物质存在的响应。
136.根据权利要求135的气体传感器组件，其中柱子由金属材料形成。
137.根据权利要求135的气体传感器组件，其中柱子由Vespel聚酰亚胺形成。
138.根据权利要求136的气体传感器组件，其中在锚固点键合引线，以选择所述柱子。
139.根据权利要求135的气体传感器组件，其中编织的引线结构垂直地定向。
140.根据权利要求135的气体传感器组件，其中编织的引线结构水平地定向。
141.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以跑道图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
142.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以8字形图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
143.根据权利要求135的气体传感器组件，其中以“S”形图形围绕柱子缠绕气体传感引线。
144.根据权利要求135的气体传感器组件，包括安装所述柱子的Vespel聚酰亚胺块。
145.根据权利要求135的气体传感器组件，还包括机械加工的Vespel聚酰亚胺块，以形成至少某些所述柱子。
146.根据权利要求135的气体传感器组件，包括分别由不同的传感金属形成和/或包括许多编织结构以提供矩阵结构的多个引线。
147.根据权利要求135的气体传感器组件，包括用于编织引线结构的支撑的机械加工的Vespel聚酰亚胺结构。
148.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构包括切口沟道，其中通过切口沟道编织气体传感引线。
149.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构形成垂直柱，围绕垂直柱缠绕气体传感引线。
150.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构包括在控制的垂直位置支撑气体传感引线的切口部分。
151.根据权利要求147的气体传感器组件，其中机械加工的Vespel聚酰亚胺结构具有在其中形成的孔，其中通过孔车螺纹气体传感引线。
152.根据权利要求135的气体传感器组件，还包括支撑所述编织引线结构的Vespel聚酰亚胺多孔支撑件，其中在所述多孔支撑件的开口中支撑所述引线。
153.一种气体传感器组件，包括微扁平烤盘结构，该微扁平烤盘结构包括通过所述氟物质的存在或浓度增加的响应指示响应于氟物质的存在的自立式气体传感元件。
154.根据权利要求153的气体传感器组件，其中气体传感元件包括选自由Ti、V、Cr、Mn、Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Ir、Ni、Al、Cu和Pt构成的组的金属及其合金和化合物。
155.根据权利要求153的气体传感组件，其中气体传感器元件包括无机传感器薄膜。
156.根据权利要求153的气体传感组件，其中气体传感元件包括有机传感器薄膜。
157.根据权利要求156的气体传感组件，其中所述气体传感元件包括选自由铜和镍构成的组的金属。
158.一种气体传感器组件，包括通过所述氟物质的响应指示响应于对氟物质的暴露的自立式气体传感元件，其中所述自立式气体传感器元件包括复合细丝，复合细丝包括具有在其上涂敷的氟物质敏感材料的细丝线心，其中与所述氟物质响应材料相比所述线心材料具有较高的电阻率。
159.根据权利要求158的气体传感器组件，其中细丝线心包括Monel。
160.根据权利要求159的气体传感器组件，其中氟物质-响应材料包括镍。
161.一种气体传感器组件，包括耦合到微电子器件封装的连接器管脚的自立式气体传感元件，其中自立式气体传感元件被布置为与对其中的一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化敏感的气体环境接触，自立式气体传感元件由在暴露于目标气体物质时显示出通过微电子器件封装的所述连接器管脚可传送响应性的材料形成。
162.根据权利要求161的气体传感器组件，其中微电子器件封装包括芯片载体。
163.根据权利要求161的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括引线或箔元件。
164.根据权利要求161的气体传感器组件，其中自立式气体传感元件包括在包括许多绕组的延伸结构中的绝缘脚手架部件上支撑的引线。
165.根据权利要求164的气体传感器组件，其中绝缘脚手架部件由Vespel聚酰亚胺形成。
166.根据权利要求161的气体传感器组件，以目标气体感测关系耦合到半导体处理室。
167.一种气体传感器组件，包括衬底上的自立式部件，其中自立式部件包括布置为与对其中一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化敏感的气体环境接触的气体传感元件，并且气体传感元件由在暴露于目标气体物质时显示出气体环境中所述一种或多种目标气体物质的存在或浓度变化的响应指示的材料形成，自立式部件包括抵抗目标气体物质的材料阻挡层，支撑所述气体传感元件。
168.根据权利要求167的气体传感器组件，其中阻挡层材料选自由碳化硅、金刚石状碳和聚酰亚胺构成的组。
169.根据权利要求168的气体传感器组件，其中气体传感材料层由选自由镍、铂、铜和铝构成的组的材料形成。
170.一种气体传感器组件，包括在绝缘脚手架部件上或绝缘脚手架部件中编织且包括其上的许多绕组以形成编织引线结构的自立式气体传感引线元件，其中引线元件由暴露于目标气体物质显示出响应性的材料形成，所述引线元件被耦合到电路，以当引线元件暴露于所述目标气体物质时产生气体环境中的目标气体物质的存在或浓度变化的输出指示。
171.一种用于探测气体环境中的氟物质的气体传感器件，包括耐氟物质的聚酰亚胺支撑结构和在其上支撑的、用于接触气体环境的传感引线，其中传感引线响应地显示出在暴露于所述氟物质中可监控的变化。
全文摘要
一种用于探测含氟气体中的含氟物质的气体探测器(54)和工艺，例如，经历用HF、NF
文档编号G01N33/00GK1705871SQ200380101667
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月15日 优先权日2002年10月17日
发明者弗兰克·迪梅奥, 陈世辉, 杰弗里·W·诺伊纳, 詹姆士·韦尔奇, 米谢勒·斯塔瓦咨, 托马斯·H·鲍姆, 麦肯齐·E·京, 陈英欣, 杰弗里·F·罗德 申请人:高级技术材料公司