JP2010537202A - 熱電対 - Google Patents

Abstract

化学蒸着リアクタ中で処理されている基材に隣接する位置で温度を測定するための熱電対を提供する。熱電対は、測定先端部を有するシースを含む。熱電対はまた、シース内に配置される支持管も含む。熱電対はさらに、支持管によって支持される第１および第２のワイヤも含む。第１および第２のワイヤは、異なる金属で形成される。接合点が第１および第２のワイヤの間に形成され、接合点は、支持管の遠位端部に隣接して位置する。バネが支持管の一部分の周囲に配置される。バネは、支持管にバネ力を及ぼして、測定先端部に対して接合点を付勢し、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するように、圧縮される。バネ力は、接合点の有意な変形を防止するのに十分小さく、ならびに、１つの熱電対から別の熱電対へのバネ力または接合点位置の変動を低減する。

Description

本発明は、温度センサに関し、より具体的には、半導体処理装置における温度制御の精度を高めるように構成される温度センサに関する。

処理チャンバ内で、低温（７００℃未満）または高温（７００℃超）において、かつ大気圧または減圧で、１つまたは複数の基材表面上に種々の材料層を堆積させるために、半導体処理チャンバが使用される。シリコンウエハ等の、１つ以上の基材または工作物が、処理チャンバ内の工作物支持材上に配置される。基材および工作物支持材の両方は、所望の温度まで加熱される。典型的な処理ステップでは、反応性ガスが加熱された基材の上方に通され、それにより、化学蒸着（「ＣＶＤ」）反応が基材表面上に反応性材料の薄層を堆積させる。後続の処理を通して、これらの層は、集積回路、ならびに、基材のサイズおよび回路の複雑性に応じて、数十〜数千または数百万もの集積デバイスにされる。

結果として生じる堆積層の高品質を確保するように、種々の処理パラメータが慎重に制御されなければならない。１つのそのような重要パラメータは、各処理ステップ中の基材の温度である。ＣＶＤ中に、例えば、堆積ガスが特定の温度で反応して、基材上に薄層を堆積させる。温度が基材の表面にわたって大きく変動する場合は、堆積層が不均等である可能性があり、それは、完成した基材の表面上の使用不可能な領域をもたらす場合がある。したがって、反応性ガスが処理チャンバに導入される前に、基材温度が安定しており、所望の温度で均一であることが重要である。

同様に、他の熱処理中の基材にわたる温度の不均一性または不安定性は、基材の表面上の結果として生じる構造の均一性に影響を及ぼし得る。温度制御が重要となり得る他の処理は、酸化、窒化物形成、ドーパント拡散、スパッタ堆積、フォトリソグラフィ、乾式エッチング、プラズマ法、および高温アニールを含むが、それらに限定されない。

処理されている基材の付近にあり、および直接隣接する種々の場所で、温度を測定するための方法およびシステムが公知である。典型的には、熱電対が処理されている基材の付近の種々の場所に配置され、これらの熱電対は、基材の表面全体にわたってより均一な温度を提供するのを支援するように、制御器に動作可能に接続される。例えば、Ｖａｎ Ｂｉｌｓｅｎに発行された特許文献１は、基材の前縁付近に配置される熱電対、後縁付近の別の熱電対、および基材の中心より下の別の熱電対を含む、基材を囲む種々の点で温度を測定する、複数の温度センサを教示している。

しばしば、その代表的温度として、基材の中心の温度または基材の中心付近の温度を測定するために、熱電対等の温度センサが使用される。熱電対は、典型的には、それを通って熱電対のリード線が延在する、細長いセラミック支持部材を含み、リード線の間の接合点は、支持部材の端部に隣接して形成される。支持部材および接合点は、典型的には水晶で形成される、保護シース内に配置され、それは、処理チャンバ内でヒートシンクの役割を果たすことなく、シースを通した接合点への有意な熱伝達を可能にする。接合点は、典型的には、シースの先端部の内面と連続的に接触している。接合点とシースの内面との間の接触を維持するために、典型的には、シースの先端部に向かって支持部材および接合点を付勢するために、バネが使用される。

しかしながら、半導体処理中に熱電対が暴露される温度により、シースの内面との接合点の接触が、接合点ビーズを変形させる。順に、このビーズの変形が、熱電対の後続の温度測定の偏差を引き起こす。特定の場所における相対温度の一貫した測定に依存する堆積過程では、温度測定の偏差が、処理されている後続基材上の全体的な堆積の変化をもたらす。したがって、複数サイクルにわたって温度測定の偏差を有する熱電対は、同じ数のサイクルにわたって温度測定の偏差が少ししかないか、または全くない熱電対よりも、短い寿命を有する。したがって、複数の処理サイクルにわたって温度測定の低減した量の偏差を有する、熱電対が必要とされる。加えて、後に製造された熱電対間の温度測定の偏差の量が最小である、熱電対を形成するための過程が必要とされる。

米国特許第６，１２１，０６１号明細書

シースの測定先端部内でのワイヤの接合点の変形に起因する、温度測定の偏差の量を低減する、熱電対の必要性が存在する。本発明の一局面では、化学気相リアクタ用の温度制御システムが提供される。制御システムは、リアクタに放射熱を提供するための少なくとも１つの発熱体を含む。制御システムはさらに、リアクタ内で処理されている基材に隣接する位置で、温度測定を提供するための少なくとも１つの温度センサを含む。温度センサは、測定先端部を有する、垂直に配向されているシースと、シース内に配置される支持管と、支持管内に配置される第１のワイヤおよび第２のワイヤと、第１および第２のワイヤの間に形成される接合点とを含む。接合点は、支持管の遠位端部に隣接して位置する。第１および第２のワイヤは、異なる金属で形成される。バネが支持管の一部分の周囲に配置される。バネは、支持管にバネ力を及ぼして、測定先端部に対して接合点を付勢する。バネ力は、重力を克服して、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要である、最小量の力の８倍未満である。温度制御システムはさらに、発熱体および温度センサに動作可能に接続される温度制御器を含む。温度制御器は、各温度センサから温度測定を受信するように構成され、発熱体に提供される電力を制御する。

本発明の別の局面では、化学蒸着リアクタ中で処理されている基材に隣接する位置で、温度を測定するための熱電対が提供される。熱電対は、測定先端部を有するシースを含む。シースは、リアクタ内で実質的に垂直に配向される。熱電対はまた、シース内に配置される支持管も含む。熱電対はさらに、支持管によって支持される第１のワイヤおよび第２のワイヤを含む。第１および第２のワイヤは、異なる金属で形成される。接合点が第１および第２のワイヤの間に形成され、接合点は、支持管の遠位端部に隣接して位置する。バネが支持管の一部分の周囲に配置される。バネは、バネ力を及ぼして、測定先端部に対して接合点を付勢し、バネ力は、重力を克服して、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要である、最小量の力の８倍未満である。

本発明のさらに別の局面では、化学蒸着リアクタ中で処理されている基材に隣接する位置で、温度を測定するための熱電対が提供される。熱電対は、第１のワイヤと、第２のワイヤとを含む。第１および第２のワイヤは、異種金属で形成される。第１のワイヤの一部分を第２のワイヤの一部分と融合することによって、接合点が形成される。支持管が、第１の遠位端部と、対向する第２の遠位端部とを有し、接合点が、支持管の第１の遠位端部に隣接して位置する。熱電対はまた、支持管を受容するように構成されるシースと、接合点と、その中の第１および第２のワイヤの一部分とを含む。シースは、測定先端部を有する。バネが、支持管の外面とシースの内面との間に配置される。バネは、シースがリアクタ内で垂直に配向されると、測定先端部と接触させるように接合点を付勢する、バネ力を有し、バネ力は、接合点の有意な変形を引き起こすことなく、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持する。熱電対はさらに、第１および第２のワイヤに動作可能に接続されるプラグを含み、プラグは、それから接合点における温度測定が判定される、データを提供するように構成される。

本発明の利点は、例証として示され、説明されている、本発明の実施形態の以下の説明から、当業者にとってより明白となるであろう。認識されるように、本発明は、他の実施形態および異なる実施形態が可能であり、その詳細は、種々の点で修正が可能である。したがって、図面および説明は、本来、制限的ではなく例証的として見なされるものである。

図１は、化学蒸着リアクタの実施形態の断面図である。 図２は、基材支持機構の実施形態の断面拡大図である。 図３は、温度制御システムの実施形態の概略図である。 図４は、本発明の熱電対の実施形態である。 図５は、図４の熱電対の一部分の分解図である。 図６は、図４の熱電対の分割断面図である。 図７は、図４の熱電対の測定先端部の拡大図である。 図８は、図４の熱電対の一部分の拡大図である。 図９は、シースの実施形態である。 図１０は、支持管の実施形態である。 図１１は、図１０の支持管の端面図である。 図１２は、接合点および支持管の等角図である。 図１３は、図４の熱電対の一部分の拡大図である。 図１４は、組み立てられたキャップの拡大図である。 図１５は、キャップの実施形態の断面図である。 図１６は、図４の熱電対の一部分の断面図である。 図１７は、図４の熱電対の一部分の断面図である。 図１８は、図４の熱電対の一部分の断面図である。 図１９は、例示的バネの側面図である。 図２０は、図１９のバネの端面図である。

図１を参照すると、化学蒸着（「ＣＶＤ」）リアクタ１０の例示的実施形態が示されている。図示した実施形態は単一基材、水平流、冷水壁リアクタであるが、本明細書で説明される熱電対技術は、他の種類の半導体処理リアクタ、ならびに正確な温度センサを必要とする他の用途で使用されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。リアクタ１０は、反応空間１４を画定する反応チャンバ１２と、反応チャンバ１２の対向側に位置する発熱体１６と、基材支持機構１８とを含む。反応チャンバ１２は、反応性ガスが反応空間１４に流入することを可能にするための入口２０と、それを通って反応性ガスおよび過程副生成物が反応空間１４から退出する出口２２とを有する、細長い部材である。実施形態では、反応チャンバ１２は、透明な水晶で形成される。反応チャンバ１２は、その内側の堆積過程に対して実質的に非反応性であるのに十分な任意の他の材料で形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。

発熱体１６は、図１に示されるように、上バンクおよび下バンクを形成する。発熱体１６は、同じバンク内で隣接する発熱体１６に対して離間して配向される。実施形態では、上バンクの発熱体１６は、下バンクの発熱体１６に対して実質的に垂直に配向される。発熱体１６は、反応チャンバ１２の壁による感知できる吸収なしで、反応チャンバ１２に放射エネルギーを提供する。発熱体１６は、処理されている基材２４ならびに基材支持機構１８の複数部分によって吸収される波長の放射熱を提供するように構成される。実施形態では、複数のスポットランプ２６が、ウエハ支持機構１８の裏面に集中熱を提供して、反応チャンバ１２の底壁を通って上向きに延在する低温支持構造によって引き起こされる、ヒートシンク効果を打ち消す。

基材支持機構１８は、図１〜２に示されるように、その上に基材２４が配置されてもよい基材ホルダ２８と、支持部材３０とを含む。支持部材３０は、中心体３４から延在する複数のアーム３２を通して、基材ホルダ２８に支持を提供する。支持部材３０は、反応チャンバ１２の下壁に従属する管３８を通って下向きに延在する、シャフト３６に接続される。モータ（図示せず）がシャフト３６を回転させるように構成され、それにより、スパイダ３０、基材ホルダ２８、および基材２４を堆積過程中に同様に回転させる。基材ホルダ２８は、その中に形成される陥凹部分４０を含む。陥凹部分４０は、熱電対４２の先端部を直接囲む基材ホルダ２８の局部温度を測定するための温度センサまたは熱電対４２を受容するように構成される。

複数の温度センサが、図３に示されるように、基材２４付近の種々の場所で温度を測定するために、基材２４および基材ホルダ２８に隣接して位置する。図示した実施形態では、温度センサは、基材ホルダ２８に形成される止まり穴の内側に配置される中央温度センサ４４と、前縁温度センサ４６と、後縁温度センサ４８と、少なくとも１つの側縁温度センサ５０とを含む。前縁および後縁温度センサ４６、４８は、反応空間１４内の反応性ガスの流れの方向Ａに対して基材２４の前方および公報の縁に隣接して位置する。温度センサは、温度センサの先端部を直接囲む局部の温度を測定するように構成される。

図３に図示されるように、ＣＶＤリアクタ１０用の温度制御システム５２は、処理されている基材２４に隣接して位置する、複数の温度センサ４４、４６、４８、５０を含む。温度センサ４４、４６、４８、５０は、基材に隣接する各場所における温度データを温度制御器５４に提供するために、温度制御器５４に動作可能に接続される。温度制御器５４は、ＣＶＤリアクタ１０内に位置する発熱体１６（図１）およびスポットランプ２６（図１）に動作可能に接続される。温度制御器５４は、温度センサ４４、４６、４８、５０によって提供されるデータに応じて、発熱体１６およびスポットランプ２６から放出されるエネルギーの量を選択的に調整して、処理されている基材２４の表面全体にわたって実質的に均一な温度分布を維持するように構成される。温度制御システム５２は、温度制御器５４にデータを提供するために、異なる場所に配置される任意の数の温度センサを含んでもよいことが、当業者によって理解されるべきである。

実施形態では、中央温度センサ４４（図３）は、図１〜２および４〜１１に示されるような熱電対４２である。他の温度センサ４６、４８、５０は、光高温計、熱電対、またはそれらの任意の組み合わせとして形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。実施形態では、図４〜８に示されるような熱電対４２は、シース５６と、支持管５８と、第１の保持器６０と、第１のワイヤ６２と、第２のワイヤ６４と、バネ６６と、第２の保持器６８と、プラグ７０とを含む。図示した実施形態の熱電対４２の本体は、実質的に線形である。別の実施形態では、熱電対４２の本体は、非線形である。熱電対４２は、熱電対の測定先端部が所望の場所に配置されることを確実にするのに十分である、任意の形状またはサイズで形成できることが、当業者によって理解されるべきである。熱電対４２は、ＣＶＤリアクタ１０内で実質的に垂直に配置されるように構成され、熱電対４２の測定先端部７２は、図１に示されるように、上向きに方向付けられ、基材ホルダ２８の陥凹部分４０内に位置する。別の実施形態では、熱電対４２は、ＣＶＤリアクタ１０内で実質的に垂直に配置されるように構成され、熱電対４２の測定先端部７２は、下向きに方向付けられる。別の実施形態では、熱電対４２は、ＣＶＤリアクタ１０内で実質的に水平に配置されるように構成され、測定先端部７２は、反応チャンバ１２内で処理されている基材の側縁に隣接して位置する。熱電対４２は、任意の他の配向で使用できることが、当業者によって理解されるべきであるが、本明細書で提供される説明は、測定先端部７２が上向きに方向付けられる、実質的に垂直に配向されている熱電対を対象とする。

実施形態では、シース５６は、図１〜２および９に示されるように、概して細長く、実質的に線形の部材である。シース５６は、実質的に中空であり、略円形断面を有するが、シース５６の断面は、その中に配置される支持管５８の断面に対応してもよいことが、当業者によって理解されるべきである。測定先端部７２は、シース５６の第１の遠位端部を形成し、開口部７４は、シース５６の対向遠位端部で形成される。実施形態では、開口部７４に隣接するシース５６の直径は、測定先端部７２に隣接するシース５６の直径よりも大きい。シース５６は、シース５６の直径が変化する、測定先端部７２と開口部７４との間に位置する遷移部分７６を有する。遷移部分７６は、シース５６の２つの異なる部分を提供し、各部分は異なる直径を有する。遷移部分７６と測定先端部７２との間に延在するシース５６の第１の部分７８は、遷移部分７６と開口部７４との間に延在するシース５６の第２の部分８０の直径よりも小さい直径を有する。第２の部分８０は、支持管５８を囲むが、それにもかかわらず、支持管５８の外面とシース５６の内面との間に付加的な間隙を提供して、バネ６６がシース５６の第２の部分８０内で支持管５８の外側の周辺に配置されることを可能にする。バネ６６は、シース５６の第２の部分８０内のみに配置されるため、シース５６の第１の部分７８は、シース５６の第１の部分７８内で支持管５８の有意な側向または半径方向運動を防止するように、より小さい直径を有する。代替実施形態では、シース５６の直径は、開口部７４と測定先端部７２との間のシース５６の全長に沿って実質的に同じである。

実施形態では、シース５６は水晶で形成される。別の実施形態では、シース５６は炭化ケイ素で形成される。シース５６は、温度の範囲ならびに熱電対４２が受ける周期的温度および圧力変化に耐えることが可能な任意の材料で形成されるべきであることが、当業者によって理解されるべきである。実施形態では、シース５６は、水晶で形成され、測定先端部７２は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）またはシース５６の寿命を延長させるようにそれに適用される任意の他の表面処理で被覆される。さらに別の実施形態では、周期環境と、シース５６内に配置される支持管５８内に位置するワイヤ６２、６４との間により良好な熱伝達を提供するように、炭化ケイ素（ＳｉＣ）キャップ等のキャップ（図示せず）がシースの測定先端部７２において適用される。

実施形態では、熱電対４２の支持管５８は、図１０に図示されるように、縦軸Ｂを有する、概して細長い円筒形部材である。熱電対４２が非線形である別の実施形態では、支持管５８は概して、支持管５８が配置されるシース５６と同じ形状として形成される。支持管５８は、第１の遠位端部８２と、対向する第２の遠位端部８４とを含む。組み立てられると、支持管５８の第１の遠位端部８２は、シース５６の測定先端部７２に隣接し、支持管５８の第２の遠位端部８４は、シース５６の開口部７４に位置する。実施形態では、支持管５８は、第１および第２の遠位端部８２、８４の間で支持管５８の全長に沿って延在する、略円形断面を有する。支持管５８の断面形状は、任意の形状として形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。実施形態では、支持管５８はセラミックで形成される。支持管５８は、周期的温度変動ならびに熱電対４２が暴露される温度および圧力の範囲に耐えるのに十分な任意の材料で形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。

実施形態では、支持管５８は、図７および１１〜１２に示されるように、第１の穴８６と、第２の穴８８とを含む。第１および第２の穴８６、８８は、支持管５８を通して形成され、支持管５８の縦軸Ｂに対して実質的に平行に、第１の遠位端部８２と第２の遠位端部８４との間でその全長に延在する。第１の穴８６は、第１のワイヤ６２を受容するように構成され、第２の穴８８は、第２のワイヤ６４を受容するように構成される。付加的なワイヤを受容するため、熱電対４２を通した付加的な空気循環を可能にするため、またはそれらの任意の組み合わせのために、付加的な穴が支持管５８の全長に沿って形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。

第１および第２のワイヤ６２、６４は、第１および第２の穴８６、８８の内側に配置され、支持管５８の全長に延在し、第１および第２のワイヤ６２、６４はまた、図６および１２に示されるように、支持管５８の第１および第２の遠位端部８２、８４の両方を越えて延在する。実施形態では、支持管５８の第１の遠位端部８２を越えて延在する第１および第２のワイヤ６２、６４の部分は、図７および１２に示されるように、接合点９０を形成するように、支持管５８の第１の遠位端部８２に隣接して、動作可能に接続されるか、または融合される。第１および第２のワイヤ６２、６４の端部は、端部を共に融解させてビーズを形成することによって、相互に動作可能に有号される。支持管５８の第１の遠位端部８２を越えて延在する第１および第２のワイヤ６２、６４の端部は、第１および第２のワイヤ６２、６４がその間で電気接続を形成することを可能にする任意の他の方法で、融合または接続できることが、当業者によって理解されるべきである。支持管５８の第２の遠位端部８４における穴８６、８８から延在する、接合点９０の反対側の第１および第２のワイヤ６２、６４の自由端部は、プラグ７０（図４）に動作可能に接続される。第１および第２のワイヤ６２、６４は、その間で電気接続を形成するように、異種金属で形成される。実施形態では、第１のワイヤ６２は、白金で形成され、第２のワイヤ６４は、１３％ロジウムを有する白金合金で形成される。第１および第２のワイヤ６２、６４は、その間で熱電対を形成するのに十分な任意の異種金属で形成できることが、当業者によって理解されるべきである。熱電対４２が組み立てられると、図７に図示されるように、第１および第２のワイヤ６２、６４の接合点９０は、シース５６の測定先端部７２に直接隣接して位置する。好ましい実施形態では、接合点９０は、測定先端部７２においてシース５６の内面と接触している。別の実施形態では、接合点９０は、測定先端部７２においてシース５６の内面から離間している。

実施形態では、第１および第２のワイヤ６２、６４のそれぞれの直径は、約０．０１０インチである。別の実施形態では、第１および第２のワイヤ６２、６４のそれぞれの直径は、約０．０１４インチである。第１および第２のワイヤ６２、６４は、任意の直径で形成できることが、当業者によって理解されるべきである。第１および第２のワイヤ６２、６４の直径は、異なってもよいことが、当業者によって理解されるべきである。第１および第２の穴８６、８８は、それぞれ第１および第２のワイヤ６２、６４を受容するようにサイズ決定および成形される。第１および第２の穴８６、８８は、第１および第２のワイヤ６２、６４が、その内側で半径方向および軸方向に自由に熱膨張することが可能になるように、サイズ決定される。したがって、第１および第２の穴８６、８８は、対応するワイヤ６２、６４の断面積よりもわずかに大きい断面積を有する。

図４および６に示されるように、第１の保持器６０は、支持管５８の第２の遠位端部８４から離間した距離を置いて、支持管５８の外面に動作可能に接続される。実施形態では、第１の保持器６０は、支持管５８とは別に形成され、後で支持管５８に固定して取り付けられる。実施形態では、第１の保持器６０は、Ｒｕｌｏｎ（登録商標）で形成され、支持管５８の外面に焼嵌めされ、それにより、支持管５８に第１の保持器６０を固定して取り付ける。第１の保持器６０は、温度の範囲ならびに熱電対４２が受ける周期的温度および圧力変化に耐えるのに十分な任意の材料で形成できることが、当業者によって理解されるべきである。別の実施形態では、支持管５８および第１の保持器６０は、単一部材として形成される。実施形態では、第１の保持器６０は、シース５６の内面に接触して、支持管５８がシース５６内で固定されることを確実にし、それにより、シース５６内で支持管５８の大幅な側向または半径方向運動を防止する。別の実施形態では、第１の保持器６０は、シース５６の内面から離間している。

実施形態では、図５および８に示されるような第２の保持器６８は、シース５６の開口部７４内に配置される。第２の保持器６８は、リング９２と、本体９４と、リング９２および本体９４を通って縦方向に延在する開口９６とを含む。第２の保持器６８は、シース５６の端部に隣接して配置され、開口９６内で支持管５８を受容するように構成される。実施形態では、第２の保持器６８は、締まり嵌めまたは摩擦嵌合によって、シース５６の開口部７４内で固定され、本体９４がシース５６の中へ延在する一方で、リング９２は、そこへの開口部７４を直接囲むシース５６の表面と噛合接触している。第２の保持器６８は、摩擦嵌合、またはシース５６との可撤性であるが実質的に固定された関係で第２の保持器６８を維持するのに十分な任意の他の手段によって、シース５６に固定されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。第２の保持器６８を通る開口９６の直径は、支持管５８を受容するほど大きいが、それにもかかわらず、シース５６に体する支持管５８の有意な側向または半径方向運動を防止する一方で、支持管５８が、シース５６に対して開口７８の内側で半径方向および軸方向に自由に熱膨張することを可能にする。

図６および８を参照すると、バネ６６は、第１の保持器６０と第２の保持器６８との間に延在する、支持管５８の外面の周囲に位置する。バネ６６の一方の端部は、第２の保持器６８に接触し、バネ６６の他方の端部は、第１の保持器６０に接触する。第２の保持器６８は、実質的固定位置にとどまり、第１の保持器６０は、第２の保持器６８に対して移動可能であり、バネ６６は、シース５６の測定先端部７２に向かって、第１の保持器６０、支持管５８、および接合点９０を付勢する。バネ６６は、シース５６の測定先端部７２と接触した、または直接隣接した接合点９０を維持するように構成される。接合点９０が測定先端部７２に接触することから離れて位置する距離が大きいほど、温度測定があまり正確ではなくなる。バネ６６によって適用される付勢力は、測定先端部７２において接合点９０とシース５６の内面との間の連続的な接触を維持するほどの大きさとなるべきである。

図１３〜１４に示されるように、支持管５８の第２の遠位端部８４は、第２の保持器６８を通り、シース５６の開口部７４を越えて延在する。キャップ１００は、キャップ１００が支持管５８に対して回転できないように、実質的に固定して支持管５８の第２の遠位端部８４に動作可能に取り付けられる。実施形態では、キャップ１００は、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）プラスチックで形成される。別の実施形態では、キャップ１００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で形成される。さらに別の実施形態では、キャップ１００は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成される。高温用途については、ＰＥＥＫおよびＰＥＩは、さらに優れた耐久性を提供する。キャップ１００は、広い温度範囲に耐え、ならびにねじれ運動に抵抗するのに十分な任意の材料で形成されてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。実施形態では、図１５に図示されるように、キャップ１００は、本体１０２と、第１の端部１０４と、第２の端部１０６とを有する、細長い１部品の円筒形部材である。別の実施形態では、キャップ１００の本体１０２は、正方形の断面形状を有する。キャップ１００の本体１０２は、任意の断面形状を有してもよいことが、当業者によって理解されるべきである。第１の端部１０４において、第１の穴１０８が本体１０２に形成される。第１の穴１０８は、本体１０２の縦の長さの少なくとも一部分を通って、第１の端部１０４から延在する。実施形態では、第１の穴１０８は円形である。第１の穴１０８は、支持管５８の第２の遠位端部８４を受容するように構成される。したがって、第１の穴１０８は、その中に受容される支持管５８の外面と実質的に同じサイズおよび形状である。第２の穴１１０が、本体１０２の第２の端部１０６に形成される。実施形態では、第２の穴１１０は、キャップ１００の縦の長さの少なくとも一部分を通って、第２の端部１０６から延在する。第２の穴１１０の断面形状は、円形、楕円形、正方形または第１および第２のワイヤ６２、６４を包むのに十分な任意の他の形状であってもよい。実施形態では、第２の穴１１０の断面形状は、第１の穴１０８と同じである。別の実施形態では、第２の穴１１０の断面形状は、第１の穴１０８とは異なる。

実施形態では、第１および第２の穴１１０は、図１５に示されるように、実質的に同じ距離で、それぞれ第１および第２の端部１０４、１０６から延在する。第１および第２の穴１０８、１１０の深さは同じであってもよく、第１の穴１０８は第２の穴１１０より長くてもよく、または第２の穴１１０は第１の穴１０８より長くてもよいことが、当業者によって理解されるべきである。実施形態では、第１および第２の穴１０８、１１０のサイズおよび形状は、両方の穴が支持管５８の第２の遠位端部８４を受容し、それにより、第２の遠位端部８４がいずれかの穴１０８、１１０の中に正しく受容されることを確実にしてもよいように、実質的に同じである。別の実施形態では、第１および第２の穴１０６、１０８のサイズおよび形状は、第１の穴１０８が支持管５８の第２の遠位端部８４を受容することが可能な唯一の穴となるように、異なる。

図１５に示されるように、第１および第２の穴１０８、１１０は、ウェブ１１２によって分離される。ウェブ１１２は、キャップ１００の両方の穴１０８、１１０の基部を形成する。第１の穴１０８の基部におけるウェブ１１２の表面は、第２の遠位端部８４がウェブ１１２の対応する表面と隣接する関係で配置されるように、支持管５８の第２の遠位端部８４の端面と実質的に同じ形状である。第１の開口１１４および第２の開口１１６が、ウェブ１１２を通して形成される。第１の開口１１４は、支持管５８の第２の遠位端部８４から延在する第１のワイヤ６２を受容するように構成され、第２の開口１１６は、同様に支持管５８の第２の遠位端部８４から延在する第２のワイヤ６４を受容するように構成される。第１および第２の開口１１４、１１６の直径は、ワイヤ６２、６４が熱膨張または収縮を受ける時に、ワイヤ６２、６４が第１および第２の開口１１４、１１６を通って摺動または平行移動することを可能にするように、その中で受容される、対応するワイヤ６２、６４の直径よりもわずかに大きい。実施形態では、第１および第２の開口１１４、１１６の直径は、約０．０１０インチである。別の実施形態では、第１および第２の開口１１４、１１６の直径は、約０．０１４インチである。実施形態では、第１の開口１１４の直径は、第２の開口１１６の直径と実質的に同じである。別の実施形態では、第１の開口１１４の直径は、第２の開口１１６の直径とは異なる。

組立中に、第１および第２のワイヤ６２、６４が、図１４に示されるように、支持管５８の第２の遠位端部８４から、略直線的にキャップ１００のウェブ１１２を通って延在するように、第１および第２の開口１１４、１１６は、支持管５８の穴８６、８８と整列される。ウェブ１１２の開口１１４、１１６を支持管５８の穴８６、８８と整列させることによって、支持管５８に対する非整列キャップ１００に起因する潜在的な剪断応力を大いに低減または排除することができる。加えて、適正に整列したキャップ１００も、ワイヤ６２、６４が離間したままであることを確実にし、それにより、ワイヤ６２、６４の潜在的な短絡を回避する。ワイヤ６２、６４が、支持管５８の穴８６、８８を通り、かつキャップ１００のウェブ１１２の開口１１４、１１６を通って延在する際に、ワイヤは、保護カバーなしで分離および露出されたままである。離間した穴および開口は、離間し、分離した関係で、ワイヤ６２、６４を安全に維持する。

キャップ１００の開口１１４、１１６を通って延在する第１および第２のワイヤ６２、６４は、図１４に示されるように、ワイヤが相互に接触することをさらに防止するようにＴｅｆｌｏｎ（登録商標）管１１８で覆われる。ワイヤ６２、６４のそれぞれは、管の端部がキャップ１００の第２の穴１１０の内側に位置するように、管１１８に挿入される。実施形態では、ワイヤ６２、６４を覆う両方の管１１８の端部は、熱電対４２が工具に設置される前に、ウェブ１１２と隣接した関係にある。管１１８は、キャップ１００と、第１および第２のワイヤ６２、６４が取り付けられるプラグ７０との間で、ワイヤ６２、６４のそれぞれを覆う。

図１６〜１８は、熱電対４２を組み立てるための例示的な組立過程を図示する。図１６は、キャップ１００の第１の穴１０８に挿入される支持管５８を示し、図中、第１および第２のワイヤ６２、６４が実質的直線状に整列され、離間した関係のままであるように、キャップ１００のウェブ１１２を通る第１および第２の開口１１４、１１６は、支持管５８の穴８６、８８と整列される。キャップ１００の第１および第２の開口１１４、１１６から延在する第１および第２のワイヤ６２、６４は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）管１１８によって覆われる。第１および第２のワイヤ６２、６４は、キャップ１００の第２の穴１１０から延在するループ１２０を形成するように適合される。実施形態では、ループ１２０の曲率半径は、約１ｍｍから１２ｍｍである。別の実施形態では、ループ１２０の曲率半径は、約３ｍｍから７ｍｍである。さらなる実施形態では、ループ１２０の曲率半径は、約５ｍｍである。

図１６はさらに、収縮スリーブ１２２がキャップ１００の第１の端部１０４の周囲に配置され、支持管５８の一部分がキャップ１００の第１の遠位端部１０４に隣接して配置される、実施形態を図示する。収縮スリーブ１２２は、キャップ１００のウェブ１１２の第１および第２の開口１１４、１１６との、支持管５８の第１および第２の穴８６、８８の間の整列を維持するように適合される。収縮スリーブ１２２はまた、支持管５８に対するキャップ１００の回転を防止するようにも構成される。別の実施形態では、キャップ１００は、指標付け戻り止め（図示せず）を含み、支持管５８は、指標付け戻り止めに受容されて、支持管５８に対してキャップ１００を確実に位置付けるように、かつ支持管５８に対するキャップ１００の回転を防止するように適合される、指標付け突出（図示せず）を含む。収縮スリーブ１２２が接続された後、保護スリーブ１２４が、図１７に示されるように、キャップ１００および支持管５８の周囲に配置される。図１８は、保護スリーブ１２４にループ１２０の一部分を固定するように、バンド１２６が保護スリーブ１２４の周囲に動作可能に接続されることを図示する。バンド１２６は、ループ１２０の一部分を固定して、ループ１２０の所定の曲率半径を維持する。次いで、組み立てられた熱電対４２は、温度センサを必要とする機械または工具に組み込まれる。

図２に示されるように、熱電対４２が垂直にＣＶＤリアクタ１０に設置され、測定先端部７２が上向きに方向付けられると、測定先端部７２は、基材ホルダ２８の陥凹部分４０内に配置される。熱電対４２はまた、水平に整列されるか、または任意の他の配向で整列されてもよいことを理解されたい。測定先端部７２と基材２４に最も近い陥凹部分４０の表面との間の距離は、熱電対４２の温度測定の精度および一貫性に関して重要な距離である。要するに、熱電対４２の接合点９０と測定先端部７２におけるシース５６の内面との間の距離も同様に重要ということである。したがって、接合点９０は、測定先端部７２におけるシース５６の内面と常に接触したままであることが好ましい。バネ６６の付勢またはバネ力は、第１の保持器６０に作用して、測定先端部７２に向かって支持管５８および接合点９０を付勢する。測定先端部７２が上向きに方向付けられるように、熱電対４２が実質的に垂直に設置されると、重力が支持管５８および接合点９０を測定先端部７２から分離させる傾向がある。したがって、バネ６６のバネ力は、熱電対４２が図２に図示されるように垂直に配向されると、重力を克服して接合点９０と測定先端部７２との間の連続的な接触を確保するのに十分でなければならない。

熱電対４２の寿命にわたって、熱電対４２は、設置時の室温と、反応チャンバ１２内のＣＶＤまたは他の半導体製造過程中の約１２００℃以上との間の温度の範囲にさらされる。加えて、熱電対４２は、典型的には、多数の処理サイクルにわたって周期的温度変化を受ける。ＣＶＤリアクタ１０内の温度の反復循環は、熱電対４２の温度測定の精度の劣化または偏差につながり、それにより、熱電対４２の故障につながる場合がある。バネが測定先端部に向かってワイヤの接合点を付勢する、従来技術の熱電対では、バネ力は、シースの測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要とされる最小力よりも複数倍大きかった。繰り返される高温周期サイクルの結果として、接合点は、測定先端部におけるシースの内面の輪郭に合うように変形する。熱電対４２がＣＶＤリアクタ１０に設置されると、温度制御システム５２は、新たに設置された熱電対４２を使用して較正され、較正は、少なくとも部分的には、新たに設置された熱電対４２に基づく。接合点が変形し、測定先端部の輪郭に一致するにつれて、さらなる熱がワイヤを通して接合点に伝導される。接合点とシースとの間の増加した接触は、熱電対によって測定される温度を上昇させ、反応空間内の温度を低下させる、発熱体への電力を減少させる温度制御システムをもたらす。接合点の変形により接合点に伝導されているさらなる熱に起因する、測定温度の変化は、システムが熱電対の未変形接合点に基づいて較正されると、全体的なＣＶＤ処理条件の変化を引き起こす。処理条件のそのような変化はまた、基材上への堆積率の変化ももたらす。

その例示的実施形態が図４〜１８に図示されている、本発明の熱電対４２は、故障までのサイクルの増加、および測定先端部７２における接合点９０の変形の量の減少を含むがそれに限定されない、従来技術に比べた改良を提供し、それにより、測定温度の偏差の量を低減する。第１および第２の保持器６０、６８の間に延在するバネ６６は、熱電対４２の第１の保持器６０に最小量のバネ力を提供し、測定先端部７２に向かって接合点９０を付勢して、接合点９０と測定先端部７２におけるシース５６の内面との間に連続的な接触を提供する。支持管５８に伝達される、第１の保持器６０に適用されるバネ力は、接合点が測定先端部７２におけるシース５６の内面に接触すると、接合点９０に対する応力およびひずみの量を低減するように最小限化される。バネ６６のバネ力は、バネ定数、バネ長さ、およびバネが圧縮される距離の関数である。実施形態では、圧縮されていないバネ６６の長さは、約２分の１〜９インチ（０．５〜９インチ）である。別の実施形態では、圧縮されていないバネ６６の長さは、約１〜５インチ（１〜５インチ）である。別の実施形態では、圧縮されていないバネ６６の長さは、約３と２分の１〜４と２分の１インチ（３．５〜４．５インチ）である。しかしながら、圧縮されていないバネは、接合点９０とシース５６の測定先端部７２との間の連続的な接触を維持するために必要な最小量のバネ力を提供するのに十分である、任意の長さを有することができることが、当業者によって理解されるべきである。各連続熱電対４２を製造する際に使用されるバネ６６の長さの反復性は、バネ６６が所定の距離で圧縮される時、特に、バネ６６のバネ定数が各バネ６６に対して実質的に同じままである時に、より反復可能なバネ力を提供することが、当業者によって理解されるべきである。

実施形態では、バネ６６は、図１９〜２０に示されるように、約０．１２５インチの外径１２４と、約０．１０５インチの内径１２６と、１インチあたり約０．０８ポンド（ｌｂ／インチ）のバネ定数とを有する、つる巻きバネである。バネ６６の内径１２６は、支持管５８の外面の周囲に合うほど大きくサイズ決定され、バネ６６の外径１２４は、シース５６の第２の部分８０内に合うほど小さくサイズ決定される。バネ６６の内径および外径１２６、１２４は、熱電対４２が組み立てられた時に、バネ６６が支持管５８の外面とシース５６の内面との間に位置することが可能となるように、サイズ決定されるべきであることが、当業者によって理解されるべきである。別の実施形態では、バネ６６のバネ定数は、１インチあたり約０．０１〜６ポンド（ｌｂ／インチ）である。実施形態では、バネ６６はステンレス鋼で形成される。別の実施形態では、バネ６６はプラスチック材料で形成される。さらなる実施形態では、バネ６６は、黄銅、チタン、クロムバナジウム、ベリリウム銅、リン青銅、または、バネ６６の圧縮率の有意な減少なしで熱電対４２が暴露される周期的温度に耐えるのに十分な任意の他の金属で形成される。

測定先端部７２が上向きに方向付けられるように垂直に整列される、熱電対４２の実施形態では、バネ６６によって支持される熱電対の部材の重量は、約５．６２グラムから約５．５７グラムである。実施形態では、バネ６６は、１インチあたり約４４．６２４グラム（ｇ／インチ）、または１インチあたり約０．０８ポンド（ｌｂ／インチ）のバネ率を有する。熱電対構成要素の許容公差を考慮すると、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要とされる力は、約３．４５グラムである。１００％安全域で、必要とされるバネ力は、約１８．１４グラムである。０．０８ｌｂ／インチのバネ定数を有するバネ６６により、第１および第２の保持器６０、６８は、０．５インチだけバネを圧縮するように距離を置いて離間される。測定先端部７２と連続的に接触した接合点９０を維持するために必要な最小量の力を提供するのに十分である、バネ定数および圧縮距離を有するバネ６６は、接合点９０の変形の量を最小限化し、それにより、実質的により大きいバネ力を有するバネに対する測定温度の偏差の量を低減する。上記で提供される重量、距離、およびバネ力は例示的にすぎないことが、当業者によって理解されるべきである。バネ定数および対応する圧縮距離は、異なるバネ構成の間で異なることが、当業者によって理解されるべきであるが、組み立てられた熱電対は、測定先端部におけるシースの内面と連続的に接触した接合点を維持して、測定温度偏差相対の量を低減するために必要な最小量のバネ力を提供する、バネ定数および圧縮距離を有する、バネを含むべきである。

測定先端部７２が上向きに方向付けられる、垂直に整列した熱電対４２の実施形態では、バネ６６は、第１の保持器６０上にバネ力を提供し、それは、垂直に配向した熱電対４２の構成要素に作用する重力を克服して、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要な最小量のバネ力（の９倍未満）である。別の実施形態では、バネ６６は、垂直に配向した熱電対４２の構成要素に作用する重力を克服して、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要な最小量のバネ力の約１〜８倍である、第１の保持器６０に対するバネ力を提供する。さらに別の実施形態では、バネ６６は、測定先端部と連続的に接触した接合点を維持するために必要な最小量のバネ力の約２倍である、第１の保持器６０に対するバネ力を提供する。実施形態では、バネ６６は、約１０グラム（１０ｇ）から約３００グラム（３００ｇ）の間のバネ力を第１の保持器６０に及ぼす。別の実施形態では、バネ６６は、約２０グラム（２０ｇ）から約１００グラム（１００ｇ）の間のバネ力を支持管５８に及ぼす。さらなる実施形態では、バネ６６は、約１８グラム（１８ｇ）から約２０グラム（２０ｇ）の間のバネ力を支持管５８に及ぼす。しかしながら、接合点９０と測定先端部７２との間の連続的な接触を確保するように熱電対が垂直に整列される時に、バネ力が適用される構成要素の相対重量に応じて、接合点とシースの測定先端部との間の連続的な接触を維持するために必要なバネ力が変動することが、当業者によって理解されるべきである。

測定先端部７２が下向きに方向付けられる、垂直に整列した熱電対４２の実施形態では、バネ６６は、付勢力を提供して、熱電対構成要素に対する重力効果に対向し、そうでなければ、強制的に接合点９０をシース５６の測定先端部７２と接触させる。接合点９０と測定先端部７２との間の接触が所望されるものの、支持管５８等の熱電対構成要素の重量は、接合点９０上に力を提供してもよく、それが反応チャンバ１２内の反復サイクル後に接合点９０を変形させる。バネ６６は、抵抗力を提供するように第１の保持器６０に動作可能に接続され、それにより、測定先端部から離して接合点９０を付勢する。バネ６６によって第１の保持器６０に適用されるバネ力は、接合点に適用される重力に対抗するのに十分である一方で、接合点９０が変形されないように、接合点９０とシース５６の測定先端部７２との間の連続的な接触を確保する。

水平に整列した熱電対４２の実施形態では、バネ６６は、第１の保持器６０に適用されるバネ力を提供して、シース５６の測定先端部７２と連続的に接触するように接合点９０を付勢する。水平に整列した熱電対４２におけるバネ６６は、重力を克服または対抗するために付勢力を提供する必要がない一方で、バネ６６は、最小バネ力を提供して接合点９０を付勢し、接合点９０を変形させることなく、シース５６との連続的な接触を確保するように構成される。

過剰な付勢力による、測定先端部７２と接触するように付勢されている接合点９０の有意な変形は、ＣＶＤリアクタの複数の処理サイクルにわたって、熱電対４２の温度測定の片流を引き起こすため、バネ６６のバネ力は、接合点９０の変形の量を低減するように最小化され、それにより、熱電対４２の温度測定の全体的偏差を低減するべきである。熱電対４２が最初に設置および較正された時に確立された基準に対して、測定される温度の偏差が摂氏１度よりも大きい（＞１℃）時に、接合点９０の優位な変形が生じる。したがって、測定先端部７２と連続的に接触するよう接合点９０を付勢するように、バネによって適用されるバネ力は、接合点９０の有意な変形を引き起こすべきではない。実施形態では、バネ６６によって適用されるバネ力は、摂氏１度未満（＜１℃）の熱電対４２によって測定される温度の偏差をもたらす。別の実施形態では、バネ６６によって適用されるバネ力は、摂氏２分の１度未満（＜０．５℃）の熱電対４２によって測定される温度の偏差をもたらす。さらなる実施形態では、バネ６６によって適用されるバネ力は、摂氏約０度（０℃）から摂氏２分の１度（０．５℃）の間の熱電対４２によって測定される温度の偏差を生じる。接合点９０の変形は、測定先端部７２と接触した接合点９０を維持するように適用されるバネ力の量、リアクタ１０の任意の数の処理サイクルを受けている熱電対、またはそれらの組み合わせに起因し得ることが、当業者によって理解されるべきである。

本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明がそのように限定されず、本発明から逸脱することなく修正が行われてもよいことを理解されたい。本発明の範囲は、添付の請求項によって定義され、文字通りに、または均等に、請求項の意義の範囲内となる、全てのデバイス、過程、および方法は、その中に包含されることを目的としている。

Claims (18)

1. 化学蒸着リアクタ内の温度を制御するための温度制御システムであって、
   少なくとも１つの発熱体と、
   該リアクタ内の温度測定を提供するための少なくとも１つの温度センサであって、該温度センサは、
   測定先端部を有するシースと、
   少なくとも部分的に該シース内に配置される支持管と、
   該支持管内に配置される第１のワイヤおよび第２のワイヤであって、該第１のワイヤおよび該第２のワイヤは、異なる金属で形成される、第１のワイヤおよび第２のワイヤと、
   該第１のワイヤおよび該第２のワイヤの両方の端部の間に形成される接合点であって、該接合点は、該支持管の遠位端部に隣接して位置する、接合点と、
   該支持管の一部分の周囲に配置されるバネであって、該バネは、該支持管に最小バネ力を及ぼして、該測定先端部と接触させるように該接合点を付勢し、該接合点の変形を引き起こすことなく、該接合点と該測定先端部との間の連続的な接触を提供する、バネと
   を備えている、温度センサと、
   該リアクタ内の該温度を制御するように、該少なくとも１つの発熱体および該少なくとも１つの温度センサに動作可能に接続される、温度制御器と
   を備えている、温度制御システム。
2. 前記バネ力は、前記測定先端部と連続的に接触する前記接合点を維持するために必要な前記最小量の力の１倍〜５倍である、請求項１に記載の温度制御システム。
3. 前記バネ力は、前記測定先端部と連続的に接触する前記接合点を維持するために必要な前記最小量の力の１倍〜２倍である、請求項１に記載の温度制御システム。
4. 前記バネ力は、前記接合点と前記測定先端部との間の連続的な接触を提供しながら、該測定先端部から離れるように該接合点を付勢する抵抗力である、請求項１に記載の温度制御システム。
5. 前記少なくとも１つの温度センサは、前記リアクタ内で水平に整列している、請求項１に記載の温度制御システム。
6. 前記少なくとも１つの温度センサは、前記測定先端部が上向きに方向付けられるように、垂直に整列している、請求項１に記載の温度制御システム。
7. 前記少なくとも１つの温度センサは、前記測定先端部が下向きに方向付けられるように、垂直に整列している、請求項１に記載の温度制御システム。
8. 化学蒸着リアクタ内の温度を測定するための熱電対であって、該熱電対は、
   測定先端部を有するシースであって、該シースは、該リアクタ内で実質的に垂直に配向されている、シースと、
   該シース内に配置される支持管と、
   該支持管によって支持される第１のワイヤおよび第２のワイヤであって、該第１のワイヤおよび該第２のワイヤは、異なる金属で形成される、第１のワイヤおよび第２のワイヤと、
   該第１のワイヤと該第２のワイヤとの間に形成される接合点であって、該支持管の遠位端部に隣接して位置する接合点と、
   該支持管の一部分の周囲に配置されるバネであって、該バネは、バネ力を及ぼして、該測定先端部に対して該接合点を付勢するように圧縮され、該バネ力は、重力を克服して、該接合点の変形を引き起こすことなく、該測定先端部と連続的に接触した該接合点を維持するために必要である、少なくとも最小量の力である、バネと
   を備えている、熱電対。
9. 前記バネは、ステンレス鋼で形成される、請求項８に記載の熱電対。
10. 前記バネによって適用される前記バネ力は、約１０グラム（１０ｇ）から約３００グラム（３００ｇ）の間である、請求項８に記載の熱電対。
11. 前記バネによって適用される前記バネ力は、約１８グラム（１８ｇ）から約２０グラム（２０ｇ）の間である、請求項８に記載の熱電対。
12. 前記バネは、１インチあたり約０．１ポンド（０．１ｌｂ／インチ）から１インチあたり約６ポンド（６ｌｂ／インチ）の間のバネ定数を有する、請求項８に記載の熱電対。
13. 前記バネは、１インチあたり約０．０８ポンド（０．０８ｌｂ／インチ）のバネ定数を有する、請求項８に記載の熱電対。
14. 化学蒸着リアクタ内の温度を測定するための熱電対であって、該熱電対は、
    第１のワイヤおよび第２のワイヤであって、該第１のワイヤおよび該第２のワイヤは、異なる金属で形成される、第１のワイヤおよび第２のワイヤと、
    該第１のワイヤの一部分を該第２のワイヤの一部分と融合することによって形成される接合点と、
    第１の遠位端部と、対向する第２の遠位端部とを有する、支持管であって、該接合点は、該支持管の該第１の遠位端部に隣接して位置する、支持管と、
    該支持管の一部分を囲むように構成されるシースであって、測定先端部を有する、シースと、
    該支持管の外面と該シースの内面との間に配置されるバネであって、バネ定数を有し、該支持管にバネ力を適用する、バネと
    を備え、該バネ定数は、該接合点の変形を引き起こすことなく、該測定先端部と連続的に接触した該接合点を維持するように該支持管に適用されている最小バネ力をもたらす最小バネ定数である、熱電対。
15. 前記バネ定数は、約０．８ｌｂ／インチである、請求項１４に記載の熱電対。
16. 前記バネ定数は、０．１ｌｂ／インチ〜６ｌｂ／インチである、請求項１４に記載の熱電対。
17. 前記バネの前記長さは、約０．５インチ〜９インチである、請求項１４に記載の熱電対。
18. 前記バネの前記長さは、約１〜５インチである、請求項１４に記載の熱電対。

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