專利名稱：氣體選擇薄膜及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產薄膜的方法，所述薄膜包括選擇氣體透過的窗格。
背景技術：
為了將特定氣體與其它氣體分離開來，從而確定感興趣的氣體是否出現(xiàn)，在測量和分析裝置中需要選擇氣體透過的薄膜，這種薄膜的典型應用領域是檢漏器，檢漏器可用來檢測從一泄漏點流出的探漏氣體。典型的探漏氣體中包括氦以及氫，探漏氣體一般為輕氣體，從而可透過薄膜，而重氣體則無法透過該薄膜。歐洲專利申請文獻EP O 831 964 BI (由萊寶真空有限公司(Leybold VacuumGmbH)申請，對應于美國專利申請文獻US 6，277，177 BI)中描述了一氣體選擇通道，該通道由一塊硅材料形成，例如，石英、石英玻璃、耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或碳化娃，娃材料可由一塊具有多個窗格的娃板支撐。這些窗格可通過對娃板后部進行結構化刻 蝕而成，然后將一薄膜覆蓋在窗格上。每個窗格設置有一螺旋形的加熱元件，以用于局部地對氣體通道進行加熱，然而該氣體選擇薄膜的結構過于復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產薄膜的方法，以及一種對應的薄膜，該薄膜的設計、生產更簡單，其中，薄膜具有選擇氣體透過的窗格。本發(fā)明提出的所述方法由權利要求I定義，對應的氣體選擇薄膜由權利要求5定義。在本發(fā)明中，薄膜體由雙夾板形成，所述雙夾板由兩個單獨的硅板制成，氣體選擇透過的薄隔板位于所述薄膜體的中間。兩個單獨的硅板中的第一平板可獨立地制成，第一平板具有一形成了選擇功能的薄層。之后，可以將兩個單獨的硅板中的第二平板覆蓋在第一平板上，進而，兩塊平板鍵合在一起。進一步地，第二平板的底板被保護以防止受到外部影響，其底板形成了氣體選擇性隔板。所述窗格包括由各向異性蝕刻形成的傾斜或圓錐形側壁。所述窗格可以使用歐洲專利申請文獻EP O 831 964 BI中描述的生產方法進行生產，例如，沉積法、氧化法以及其它已知的半導體工藝方法。所述雙夾板提供了整體非常平穩(wěn)的平板體，這樣，可以抵抗不同的氣壓，在薄膜的任一側都存在該氣壓。所述第一平板可以與凹槽或通道一體成型。當與凹槽一起形成時，保留一底板。優(yōu)選地，在底板上蝕刻多個孔，以允許氣體透過，之后可作為一支撐板，以用于支撐氣體選擇層。當與通道一起形成時，這些通道比第一(下層)平板上的凹槽更窄，以減少沒有被支撐的薄膜表面面積。本發(fā)明進一步涉及權利要求7中一氣體選擇薄膜。在該薄膜中，加熱裝置為一輻射加熱元件，可以對所有的窗格一起進行加熱，硅板可以作為輻射吸收器。這樣，可以實現(xiàn)對薄膜進行總體加熱，從而不需要具有整合有加熱導體的薄膜結構。輻射加熱元件可以為電熱體，薄膜體可以包括一加熱反射層，以從兩面對薄膜進行均勻加熱。


后續(xù)說明書結合說明書附圖對本發(fā)明實施披露進行了充分、詳細的描述，包括本發(fā)明的最佳實施例，使得本領域技術人員可實施本發(fā)明。圖I示出了本發(fā)明第一實施例中用于生 產薄膜的一系列流程步驟；圖2示出了薄膜安裝在一支撐上且薄膜上設置有一加熱裝置時第一實施例的示意性橫截面；以及圖3示出了本發(fā)明第二實施例的一橫截面，其中，第一平板設置有通道。
具體實施例方式在圖I中，a)不出了一塊第一平板10,該夾板由娃制成,其厚度大約為300 μ m。對第一平板的一側面進行蝕刻，作為示例地，蝕刻時可通過使用KOH作為蝕刻劑進行光化學蝕刻，從而形成凹槽11。通過使用各向異性KOH蝕刻，凹槽11具有傾斜側壁12以及平面底板13，該平面底板13與第一平板的平面平行。進一步地，薄的底板刻有多個孔，這樣，可允許氣體透過。在c)中，圖I示出了多孔的底板，這樣，可允許氣體透過。底板13與第一平板的頂部一起形成了一連續(xù)的表面，以作為選擇氣體透過層的支撐。圖Id)示出第二平板20，該平板也是由硅制成，其厚度也大約為300μπι。首先，第二平板是平坦的，在其底面上支撐有一選擇氣體透過層21。該層21可以為厚度為12nm的SiO2層。層21可熱生長而成，或通過CVD/ALD沉積而成。如圖I中e)所示，第二平板20放置在第一平板10的上方，使用相同的鍵合方式進行鍵合，作為示例地，通過陽極鍵合，其中，層21整個表面緊貼在第一平板10上。在f)中，示出了設置有通孔22的第二平板20，其中，通孔22具有傾斜側壁23。該通孔穿過整個硅層進行延伸，但不會穿過SiO2層21。整個薄膜由一薄膜體25組成，而薄膜體25由平板10、20制成，薄膜體具有窗格26，在窗格的一側面選擇氣體透過層21沒有被遮蔽，在另一面則由多孔底板13支撐。選擇氣體透過層21可由硅材料制成，例如，石英、石英玻璃、耐熱玻璃、二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或碳化硅。這些只是示例，并不是全部的硅材料。使用該薄層時，重氣體可以被阻止，而輕氣體則允許通過。在輕氣體中可以包括氫和氦。因此，該薄膜也特別適合探漏器，例如，嗅探探漏器，嗅探探漏器使用氫或氦作為探漏氣體。圖2示出了組裝狀態(tài)下第一實施例的裝置。薄膜體25緊固在支撐體30上，其中，支撐體30設置有泵開口 31，該開口連接在一真空泵裝置(未示出)上。在離薄膜體25第二平板20的一距離處設置有一加熱裝置35，該裝置包括一加熱體36，加熱體36由石墨以及碳化硅或其它陶瓷材料制成。加熱材料36由一反射器37密封，反射器37可將產生的熱量引向薄膜體25，從而對層21進行加熱。輻射出的熱可以被所有的薄膜體25吸收，并被傳送至層21。在薄膜體25和支撐體30的接觸面提供有一熱反射層38，該反射層可包括一金屬層，優(yōu)選地，該金屬可以是金。
圖3所示的實施例與第一實施例的區(qū)別僅在于第一平板和第二平板20的結構分別不同。朝向位于窗格26區(qū)域中第一平板10的層21沒有被遮蔽，該層21由第二平板20的底面形成。另一方面，第二平板20設置有凹槽40，凹槽40穿過第一平板的硅層進行延伸，但沒有穿透層21。凹槽40為細微孔，其直徑位于2nm到IOnm之間，該細微孔可通過電化學蝕刻得到(陽極處理)。層21的厚度為10到20nm。在第二實施例中，層21在第二平板20的硅層頂部被支撐，而在第一實施例中(圖2)，支撐是由第一平板10的底面提供。圖3還示出了一熱反射層38，熱反射層38位于支撐體30和薄膜體25之間。類似地，加熱裝置35與第二平板20相對設置，且加熱裝置35包括一加熱體36以及一反射器37。盡管前述對本發(fā)明進行了描述，同時結合示例性實施例進行了描述，然而，前述實施例并不用以限制本發(fā)明，對于本領域技術人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內對權 利要求所限定的本發(fā)明所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求和其等價的技術方案的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于生產薄膜的方法，所述薄膜具有允許氣體透過的窗格(26)，所述方法包括以下步驟 -使用硅生產一第一平板(10)； -在所述第一平板(10)上形成凹槽(11)或通道； -將一第二硅平板(20)放置到所述第一平板(10)上，所述第二平板包括由硅材料制成的一選擇氣體透過層(21)； -在所述第二平板(20)上形成凹槽(22，40)，在所述第二平板上的所述凹槽至少部分地與所述第一平板上的凹槽(11)或通道重疊，以使得兩塊平板(10，20)形成具有窗格(26)的一薄膜體(25)，其中，所述窗格中每一個窗格包括選擇氣體透過層(21)。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，分別通過蝕刻形成所述凹槽或通孔。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述氣體選擇層(21)由SiO2制成，所述層(21)形成所述第二平板(20 )的一底板。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一平板(10)的所有凹槽(11)包括多孔且允許氣體透過的底板。
5.一種具有薄膜體(25)的氣體選擇薄膜，包括 -一由硅制成的第一平板(10)，所述第一平板(10)具有凹槽(11)或通道；以及 -一由硅制成的第二夾板(20)，所述第二平板(20)具有通道(22，40)，所述通道(22，40)被一薄氣體選擇層(21)的底板覆蓋，所述平板(10，20)以平面接觸方式鄰接。
6.如權利要求5所述的氣體選擇薄膜，其特征在于，所述第一平板(10)的凹槽(11)包括有多孔的底板(13)。
7.一種具有薄膜體(25)的氣體選擇薄膜，所述薄膜包括選擇氣體透過的窗格(26)，在所述薄膜體中設置有一硅材料層(21)以及一用于對所述窗格(26)進行加熱的加熱裝置(35),所述加熱裝置(35)由一福射加熱兀件組成，以用于對同時對多個窗格(26)進行加熱，所述薄膜體(25)作為一輻射吸收體使用。
8.如權利要求7所述的薄膜，其特征在于，所述加熱體(36)包括一電加熱體。
9.如權利要求7所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜體(25)包括一熱反射層(38)。
全文摘要
一種選擇輕氣體通過的薄膜，包括由第一平板和第二平板形成的一薄膜體，第二平板包括一薄層，該薄層選擇氣體透過。在窗格區(qū)域，該薄層沒有被遮蔽，在此處，通過第一平板的多孔底板或第二平板中的窄孔提供支撐。設置一加熱裝置對窗格進行輻射加熱。
文檔編號G01M3/20GK102884409SQ201180015925
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權日2010年4月9日
發(fā)明者弗拉基米爾·史華茲, 丹尼爾·溫特茲哥, 鮑里斯·查洛博布洛德, 維爾納·格羅斯·布萊 申請人:英?？涤邢挢熑喂?br>