JP2715903B2 - 温度モニタ - Google Patents
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- JP2715903B2 JP2715903B2 JP6071446A JP7144694A JP2715903B2 JP 2715903 B2 JP2715903 B2 JP 2715903B2 JP 6071446 A JP6071446 A JP 6071446A JP 7144694 A JP7144694 A JP 7144694A JP 2715903 B2 JP2715903 B2 JP 2715903B2
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- temperature
- cavity
- pressure
- difference
- temperature monitor
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
- G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
- G01K3/14—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of space
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度モニタに関し、特に
正確な温度差を検出可能な温度モニタに関する。
正確な温度差を検出可能な温度モニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、温度測定の手段として熱電対
を用いた温度モニタが広く使用されてきた。図６に、従
来の温度モニタの一例を示す。この温度モニタは、ＣＶ
Ｄ装置内の基板加熱ヒータ２上の温度分布を測定するも
のである。
を用いた温度モニタが広く使用されてきた。図６に、従
来の温度モニタの一例を示す。この温度モニタは、ＣＶ
Ｄ装置内の基板加熱ヒータ２上の温度分布を測定するも
のである。
【０００３】この図において、減圧された反応室１内に
は基板加熱ヒータ２が配設され、基板加熱ヒータ２上に
は半導体基板１２が載置されている。基板加熱ヒータ２
上には複数の熱電対１１が接着剤により固着され、熱電
対１１は補償導線１３を介して図示されていない温度記
録計に接続されている。各々の熱電対１１は、基板加熱
ヒータ２の各部の温度に応じた起電力を発生する。そし
て、各々の熱電対１１の起電力を温度記録計により温度
に換算することにより、基板加熱ヒータ２上の温度分布
を測定していた。
は基板加熱ヒータ２が配設され、基板加熱ヒータ２上に
は半導体基板１２が載置されている。基板加熱ヒータ２
上には複数の熱電対１１が接着剤により固着され、熱電
対１１は補償導線１３を介して図示されていない温度記
録計に接続されている。各々の熱電対１１は、基板加熱
ヒータ２の各部の温度に応じた起電力を発生する。そし
て、各々の熱電対１１の起電力を温度記録計により温度
に換算することにより、基板加熱ヒータ２上の温度分布
を測定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の温度モニタにあっては、接着剤等を用いて基板加熱ヒ
ータ２上に熱電対１１を固定させていた。ところが、付
着させる接着剤の量のばらつき等によって、各々の熱電
対１１を均一な接触面積で基板加熱ヒータ２表面に当接
させるのは極めて困難であった。このため、各々の熱電
対１１と基板加熱ヒータ２との熱伝導率がばらつき、基
板加熱ヒータ２の各部の温度に誤差が生じていた。
の温度モニタにあっては、接着剤等を用いて基板加熱ヒ
ータ２上に熱電対１１を固定させていた。ところが、付
着させる接着剤の量のばらつき等によって、各々の熱電
対１１を均一な接触面積で基板加熱ヒータ２表面に当接
させるのは極めて困難であった。このため、各々の熱電
対１１と基板加熱ヒータ２との熱伝導率がばらつき、基
板加熱ヒータ２の各部の温度に誤差が生じていた。
【０００５】また、熱電対１１は、−２００℃〜１２０
０℃（Ｋ型）に広い測定温度範囲を有している。ところ
が、この温度範囲の全体について同一の熱電対で測定し
ようとすると、最大１０℃程度の測定誤差が生じる。高
精度な温度管理が必要とされるＣＶＤ装置においては、
使用温度に応じて異なった熱電対を使用しなければなら
ず、煩雑な作業が必要となる。また、限られた温度範囲
について同一の熱電対を用いて測定する場合において
も、校正時に生じるばらつき、補償導線１３による電圧
降下等を回避することはできない。例えば、補償導線１
３による測定誤差は±３℃程度、温度記録計による測定
誤差は±６℃程度である。以上により、１０００℃付近
の測定範囲においては、±１０℃程度の測定誤差が生じ
ていた。
０℃（Ｋ型）に広い測定温度範囲を有している。ところ
が、この温度範囲の全体について同一の熱電対で測定し
ようとすると、最大１０℃程度の測定誤差が生じる。高
精度な温度管理が必要とされるＣＶＤ装置においては、
使用温度に応じて異なった熱電対を使用しなければなら
ず、煩雑な作業が必要となる。また、限られた温度範囲
について同一の熱電対を用いて測定する場合において
も、校正時に生じるばらつき、補償導線１３による電圧
降下等を回避することはできない。例えば、補償導線１
３による測定誤差は±３℃程度、温度記録計による測定
誤差は±６℃程度である。以上により、１０００℃付近
の測定範囲においては、±１０℃程度の測定誤差が生じ
ていた。
【０００６】すなわち、熱電対を用いた従来の温度モニ
タにあっては、高精度の温度測定を行うことができず、
この温度モニタを厳密な温度管理が必要とされるＣＶＤ
装置等に適用することはできなかった。
タにあっては、高精度の温度測定を行うことができず、
この温度モニタを厳密な温度管理が必要とされるＣＶＤ
装置等に適用することはできなかった。
【０００７】そこで、本発明は、温度に応じて変動する
ガス圧力を測定することにより、高精度の温度測定を行
うことのできる温度センサを提供することを目的として
いる。
ガス圧力を測定することにより、高精度の温度測定を行
うことのできる温度センサを提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
半導体基板を載置する基板加熱ヒータに取り付けられ該
基板加熱ヒータ上の温度分布を測定する温度モニタにお
いて、上記基板加熱ヒータ上の温度被測定位置に対応す
る複数の互いに独立した空洞を有し、高熱伝導率材料で
形成された容器と、上記複数の空洞に並列に接続された
入力孔を有し、上記複数の空洞の内の１つに対する他の
空洞の圧力差を測定する差圧計とを備えたことを特徴と
する温度モニタである。
半導体基板を載置する基板加熱ヒータに取り付けられ該
基板加熱ヒータ上の温度分布を測定する温度モニタにお
いて、上記基板加熱ヒータ上の温度被測定位置に対応す
る複数の互いに独立した空洞を有し、高熱伝導率材料で
形成された容器と、上記複数の空洞に並列に接続された
入力孔を有し、上記複数の空洞の内の１つに対する他の
空洞の圧力差を測定する差圧計とを備えたことを特徴と
する温度モニタである。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】請求項１記載の発明において、微差圧計は、そ
れぞれの容器内の気体の圧力差を微差圧計により検出す
る。算出手段は、微差圧計により検出された圧力差に基
づき、それぞれの容器の温度差を算出する。本発明は、
熱電対を用いることなく温度差を検出しているため、被
測定物と熱電対との接触の具合いによる測定誤差が生じ
ることがない。したがって、本発明によれば、高精度の
温度モニタを実現することが可能となる。
れぞれの容器内の気体の圧力差を微差圧計により検出す
る。算出手段は、微差圧計により検出された圧力差に基
づき、それぞれの容器の温度差を算出する。本発明は、
熱電対を用いることなく温度差を検出しているため、被
測定物と熱電対との接触の具合いによる測定誤差が生じ
ることがない。したがって、本発明によれば、高精度の
温度モニタを実現することが可能となる。
【００１９】請求項２記載の発明において、微差圧計
は、それぞれの容器内の気体の圧力差を細管を介して検
出する。算出手段は、微差圧計により検出された圧力差
に基づき、それぞれの容器の温度差を算出する。したが
って、本発明においても、請求項１記載の発明と同様に
高精度の温度モニタを実現することができる。
は、それぞれの容器内の気体の圧力差を細管を介して検
出する。算出手段は、微差圧計により検出された圧力差
に基づき、それぞれの容器の温度差を算出する。したが
って、本発明においても、請求項１記載の発明と同様に
高精度の温度モニタを実現することができる。
【００２０】請求項３記載の発明において、高熱伝導体
に気体が封入された複数の空洞を形成する。微差圧計は
細管を介してそれぞれの空洞内の気体の圧力差を検出
し、算出手段は、微差圧計により検出された圧力差に基
づきそれぞれの空洞の温度差を算出する。したがって、
本発明においても、請求項１記載の発明と同様に高精度
の温度モニタを実現することができる。
に気体が封入された複数の空洞を形成する。微差圧計は
細管を介してそれぞれの空洞内の気体の圧力差を検出
し、算出手段は、微差圧計により検出された圧力差に基
づきそれぞれの空洞の温度差を算出する。したがって、
本発明においても、請求項１記載の発明と同様に高精度
の温度モニタを実現することができる。
【００２１】請求項４記載の発明において、請求項２ま
たは請求項３のいずれかに記載の細管は、液体が封入さ
れた主配管内部に配設されている。したがって、それぞ
れの細管の温度は一定に保たれるため、温度差に起因す
る細管の圧力誤差を回避することができ、正確な温度測
定が可能となる。
たは請求項３のいずれかに記載の細管は、液体が封入さ
れた主配管内部に配設されている。したがって、それぞ
れの細管の温度は一定に保たれるため、温度差に起因す
る細管の圧力誤差を回避することができ、正確な温度測
定が可能となる。
【００２２】請求項５記載の発明において、請求項２ま
たは請求項３のいずれかに記載の細管は、他の細管と接
触している。したがって、本発明によっても、それぞれ
の細管の温度を一定に保つことができるため、正確な温
度測定が可能となる。
たは請求項３のいずれかに記載の細管は、他の細管と接
触している。したがって、本発明によっても、それぞれ
の細管の温度を一定に保つことができるため、正確な温
度測定が可能となる。
【００２３】
【００２４】請求項６記載の発明において、請求項３に
記載の細管は、その内容積が、空洞の内容積の１／１０
０以下である。本発明によっても、細管の圧力変動が空
洞の圧力に与える影響を低減することができ、高精度の
温度測定を行うことが可能となる。
記載の細管は、その内容積が、空洞の内容積の１／１０
０以下である。本発明によっても、細管の圧力変動が空
洞の圧力に与える影響を低減することができ、高精度の
温度測定を行うことが可能となる。
【００２５】請求項８記載の発明において、請求項１ま
たは請求項２のいずれかに記載の容器は金属から構成さ
れている。このため、容器の熱伝導率を向上させること
ができ、被測定対象の温度を正確に測定することが可能
となる。
たは請求項２のいずれかに記載の容器は金属から構成さ
れている。このため、容器の熱伝導率を向上させること
ができ、被測定対象の温度を正確に測定することが可能
となる。
【００２６】請求項９記載の発明において、請求項３に
記載の高熱伝導体は金属から構成されている。このた
め、高熱伝導体の熱伝導率を向上させることができ、被
測定対象の温度を正確に測定することが可能となる。
記載の高熱伝導体は金属から構成されている。このた
め、高熱伝導体の熱伝導率を向上させることができ、被
測定対象の温度を正確に測定することが可能となる。
【００２７】
【００２８】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００２９】図１は、本発明の第１実施例に係る温度セ
ンサをＣＶＤ装置に適用した図である。
ンサをＣＶＤ装置に適用した図である。
【００３０】反応室１にはバルブ１ｂを介して真空ポン
プ１ａが接続され、反応室１内を減圧可能な構成となっ
ている。反応室１内部には半導体基板を加熱するための
基板加熱ヒータ２が配設されている。基板加熱ヒータ２
上には、アルミニウム、ニッケル等の熱伝導率の優れた
金属よりなる高熱伝導体３が載置されている。この高熱
伝導体３は塊（バルク）状をなし、その内部には複数の
空洞４（体積：Ｖ１）が形成されている。そして、空洞
４１〜４５は細管９１〜９５（体積：Ｖ２）を介して微
差圧計５１〜５３に連結（連通）されている。細管９１
〜９５は、耐熱性および気密性に優れた石英、チタン等
により構成されている。また、細管９１〜９５は互いに
接触し合いながら、後述する主配管８内部に配設されて
いる。
プ１ａが接続され、反応室１内を減圧可能な構成となっ
ている。反応室１内部には半導体基板を加熱するための
基板加熱ヒータ２が配設されている。基板加熱ヒータ２
上には、アルミニウム、ニッケル等の熱伝導率の優れた
金属よりなる高熱伝導体３が載置されている。この高熱
伝導体３は塊（バルク）状をなし、その内部には複数の
空洞４（体積：Ｖ１）が形成されている。そして、空洞
４１〜４５は細管９１〜９５（体積：Ｖ２）を介して微
差圧計５１〜５３に連結（連通）されている。細管９１
〜９５は、耐熱性および気密性に優れた石英、チタン等
により構成されている。また、細管９１〜９５は互いに
接触し合いながら、後述する主配管８内部に配設されて
いる。
【００３１】微差圧計５１〜５３等はそれぞれ２つのポ
ートを備え、微差圧計５１〜５３等のそれぞれの一方の
ポートは細管９３を介して空洞４３に連結（連通）され
ている。そして、微差圧計５１〜５３等のそれぞれの他
方のポートは、細管９１、９２、９４等を介して空洞４
１、４２、４４等に連結（連通）されている。したがっ
て、各微差圧計５１〜５３は、空洞４３の圧力に対する
他の空洞４１、４２、４４等の圧力の差を測定可能なも
のである。
ートを備え、微差圧計５１〜５３等のそれぞれの一方の
ポートは細管９３を介して空洞４３に連結（連通）され
ている。そして、微差圧計５１〜５３等のそれぞれの他
方のポートは、細管９１、９２、９４等を介して空洞４
１、４２、４４等に連結（連通）されている。したがっ
て、各微差圧計５１〜５３は、空洞４３の圧力に対する
他の空洞４１、４２、４４等の圧力の差を測定可能なも
のである。
【００３２】空洞４１〜４５に連結された細管９１〜９
５は、バルブＡＶ１〜ＡＶ３を介して圧力計６に連結さ
れている。この圧力計６は、それぞれの細管９１〜９５
の絶対圧力を監視するためのものである。圧力供給ライ
ン７は、バルブＡＶ０を介して複数の細管９１〜９５に
連結されている。したがって、圧力供給ライン７内を加
圧または減圧することにより、細管９１〜９５内を所定
の圧力に設定することが可能である。算出手段１００
は、マイクロコンピュータ等によりなり、微差圧計５１
〜５３の計測結果に基づき、基板加熱ヒータ２の各部の
温度を算出するためのものである。
５は、バルブＡＶ１〜ＡＶ３を介して圧力計６に連結さ
れている。この圧力計６は、それぞれの細管９１〜９５
の絶対圧力を監視するためのものである。圧力供給ライ
ン７は、バルブＡＶ０を介して複数の細管９１〜９５に
連結されている。したがって、圧力供給ライン７内を加
圧または減圧することにより、細管９１〜９５内を所定
の圧力に設定することが可能である。算出手段１００
は、マイクロコンピュータ等によりなり、微差圧計５１
〜５３の計測結果に基づき、基板加熱ヒータ２の各部の
温度を算出するためのものである。
【００３３】図２は、図１中における主配管８の断面図
である。主配管８内部には空洞４１〜４５から微差圧計
５１〜５３に至る細管９１〜９５が挿通している。ま
た、主配管８内壁と細管９１〜９５との間隙は熱伝導特
性の良好な液体８１で満たされている。これにより、細
管９１〜９５を略一定の温度に保つことができ、それぞ
れの細管の温度差を１℃以下に抑えることが可能とな
る。
である。主配管８内部には空洞４１〜４５から微差圧計
５１〜５３に至る細管９１〜９５が挿通している。ま
た、主配管８内壁と細管９１〜９５との間隙は熱伝導特
性の良好な液体８１で満たされている。これにより、細
管９１〜９５を略一定の温度に保つことができ、それぞ
れの細管の温度差を１℃以下に抑えることが可能とな
る。
【００３４】なお、空洞４１〜４５の体積Ｖ１に比べて
細管９１〜９５の体積Ｖ２を小さくすることにより、細
管９１〜９５の温度変動が空洞４１〜４５内の圧力に与
える影響を少なくすることができる。すなわち、主配管
９の温度が変動したとしても微差圧計５１〜５３および
空洞４１〜４５における圧力変動を極力抑えることが可
能となる。したがって、空洞４１〜４５の体積Ｖ１と細
管９１〜９５の体積Ｖ２との比率Ｖ２／Ｖ１を、０．０
１以下に設定することが望ましい。
細管９１〜９５の体積Ｖ２を小さくすることにより、細
管９１〜９５の温度変動が空洞４１〜４５内の圧力に与
える影響を少なくすることができる。すなわち、主配管
９の温度が変動したとしても微差圧計５１〜５３および
空洞４１〜４５における圧力変動を極力抑えることが可
能となる。したがって、空洞４１〜４５の体積Ｖ１と細
管９１〜９５の体積Ｖ２との比率Ｖ２／Ｖ１を、０．０
１以下に設定することが望ましい。
【００３５】続いて、本実施例に係る温度モニタの作用
を説明する。
を説明する。
【００３６】反応室１内の温度を初期温度（昇温前温
度：例えば２０℃）から４００℃まで昇温し、昇温後の
基板加熱ヒータ２表面の温度分布を測定するまでの手順
を以下に説明する。なお、初期温度２０℃において、基
板加熱ヒータ２表面の各部の温度差が０℃であるとす
る。
度：例えば２０℃）から４００℃まで昇温し、昇温後の
基板加熱ヒータ２表面の温度分布を測定するまでの手順
を以下に説明する。なお、初期温度２０℃において、基
板加熱ヒータ２表面の各部の温度差が０℃であるとす
る。
【００３７】先ず、初期温度（２０℃）において、真空
ポンプ１ａを用いて反応室１内を真空排気する。そし
て、バルブＡＶ０〜ＡＶ３を開けて、圧力計６が100Tor
r（13332Pa）となるよう圧力供給ライン７内の圧力を調
整する。微圧差計５１〜５３が0Torr（0pa）を指し示し
ていることを確認した上で、基板加熱ヒータ２を所要温
度Ｔ℃まで加熱する。これにより、高熱伝導体３が昇温
し、空洞４１〜４５内のガスが熱膨張する。このときの
空洞４３内の圧力を細管９３を介して圧力計６（ＰＧ
１）により測定する。圧力計６が230Torrを指し示した
とすると、シャルルの法則より以下の関係式が成り立
つ。 100.00／（273.15＋20.00）＝230.00／（273.15＋Ｔ）・・・式Ａ この関係式に基づき、Ｔ＝401.10℃を求めることができ
る。この温度（基準温度）は、基板加熱ヒータ２表面の
基準点Ａ、すなわち空洞４３における温度である。
ポンプ１ａを用いて反応室１内を真空排気する。そし
て、バルブＡＶ０〜ＡＶ３を開けて、圧力計６が100Tor
r（13332Pa）となるよう圧力供給ライン７内の圧力を調
整する。微圧差計５１〜５３が0Torr（0pa）を指し示し
ていることを確認した上で、基板加熱ヒータ２を所要温
度Ｔ℃まで加熱する。これにより、高熱伝導体３が昇温
し、空洞４１〜４５内のガスが熱膨張する。このときの
空洞４３内の圧力を細管９３を介して圧力計６（ＰＧ
１）により測定する。圧力計６が230Torrを指し示した
とすると、シャルルの法則より以下の関係式が成り立
つ。 100.00／（273.15＋20.00）＝230.00／（273.15＋Ｔ）・・・式Ａ この関係式に基づき、Ｔ＝401.10℃を求めることができ
る。この温度（基準温度）は、基板加熱ヒータ２表面の
基準点Ａ、すなわち空洞４３における温度である。
【００３８】次に、基準点Ａの温度と、基板加熱ヒータ
２表面の各部の温度との差を測定する。基準位置Ａと、
それよりも外側に位置する点Ｂとの温度差は、空洞４３
および空洞４４の圧力差として測定できる。例えば、差
圧計５３により検出された、空洞４３および空洞４４の
差圧が0.10Torr（13.332Pa）であったとする。この場
合、下式により、基準温度（401.10℃）からの温度差Δ
Ｔ＝0.29℃を算出することができる。 230.00／（273.15＋401.10）＝230.10／（273.15＋401.10＋ΔＴ）・・・式Ｂ
２表面の各部の温度との差を測定する。基準位置Ａと、
それよりも外側に位置する点Ｂとの温度差は、空洞４３
および空洞４４の圧力差として測定できる。例えば、差
圧計５３により検出された、空洞４３および空洞４４の
差圧が0.10Torr（13.332Pa）であったとする。この場
合、下式により、基準温度（401.10℃）からの温度差Δ
Ｔ＝0.29℃を算出することができる。 230.00／（273.15＋401.10）＝230.10／（273.15＋401.10＋ΔＴ）・・・式Ｂ
【００３９】この方法にて微差圧計で最大差圧10Torr
（1333.2Pa）まで測定可能な微差圧計を用いれば、最大
温度差２９℃ので測定可能である。また、一般の微差圧
計の測定精度は一般には0.15％程度である。細管９１〜
９５等の影響が無視できるとすれば、微差圧計の測定精
度を温度の測定精度に換算した値は、約0.05℃となる。
したがって、本実施例によれば、熱電対を用いた従来の
温度モニタに比べて極めて高精度の温度測定を行うこと
が可能となる。なお、上述した式Ａおよび式Ｂの演算
は、算出手段１００を用いて行うことが可能である。
（1333.2Pa）まで測定可能な微差圧計を用いれば、最大
温度差２９℃ので測定可能である。また、一般の微差圧
計の測定精度は一般には0.15％程度である。細管９１〜
９５等の影響が無視できるとすれば、微差圧計の測定精
度を温度の測定精度に換算した値は、約0.05℃となる。
したがって、本実施例によれば、熱電対を用いた従来の
温度モニタに比べて極めて高精度の温度測定を行うこと
が可能となる。なお、上述した式Ａおよび式Ｂの演算
は、算出手段１００を用いて行うことが可能である。
【００４０】次に、図３を参照しながら、細管が測定精
度に及ぼす影響について述べる。例えば、空洞３１が４
００℃、細管３２が２０℃に保たれているとする。ま
た、各部の気体の温度は、外からの熱エネルギーの供給
により一定に保たれているとする。空洞３１内の空間と
細管３２内の空間とは連続しているため、空洞３１内の
圧力と細管３２内の圧力とは同一となる。これらの事項
を考慮に入れて以下に細管３２が測定精度に及ぼす影響
を考察する。
度に及ぼす影響について述べる。例えば、空洞３１が４
００℃、細管３２が２０℃に保たれているとする。ま
た、各部の気体の温度は、外からの熱エネルギーの供給
により一定に保たれているとする。空洞３１内の空間と
細管３２内の空間とは連続しているため、空洞３１内の
圧力と細管３２内の圧力とは同一となる。これらの事項
を考慮に入れて以下に細管３２が測定精度に及ぼす影響
を考察する。
【００４１】（１）図３においてＴ１＝Ｔ２＝Ｔｒ（室
温）とした場合に、理想気体の状態方程式より、下式１
が成り立つ。 Pr（V1+V2）＝nRTr（Pr＝室温での圧力（Pa）Ｒ：気体
定数、ｎ：気体モル数） ・・・式１
温）とした場合に、理想気体の状態方程式より、下式１
が成り立つ。 Pr（V1+V2）＝nRTr（Pr＝室温での圧力（Pa）Ｒ：気体
定数、ｎ：気体モル数） ・・・式１
【００４２】（２）図３においてＴ１を設定温度まで上
昇させた場合、以下の式２、式３が成り立つ。 ＲＶ１＝ｎ１ＲＴ１・・・式２ ＲＶ２＝ｎ２ＲＴ２（ｎ＝ｎ１＋ｎ２）・・・式３
昇させた場合、以下の式２、式３が成り立つ。 ＲＶ１＝ｎ１ＲＴ１・・・式２ ＲＶ２＝ｎ２ＲＴ２（ｎ＝ｎ１＋ｎ２）・・・式３
【００４３】（３）式２および式３を式１へ代入するこ
とにより、 Pr（V1+V2）＝P（V1/T1+V2/T2）Tr・・・式４ が求められる。
とにより、 Pr（V1+V2）＝P（V1/T1+V2/T2）Tr・・・式４ が求められる。
【００４４】（４）式４において、Ｔ２→Ｔ２＋ΔＴの
ときＰ→Ｐ＋ΔＰとした場合の式を式５とし、式５−式
４＝P(V2/T2-V2/(T2+ΔT))-ΔP(V1/T1+V2/(T2+ΔT))=0・
・・式６を求める。
ときＰ→Ｐ＋ΔＰとした場合の式を式５とし、式５−式
４＝P(V2/T2-V2/(T2+ΔT))-ΔP(V1/T1+V2/(T2+ΔT))=0・
・・式６を求める。
【００４５】（５）式６を変形し、ΔP/P=CΔT/T2/(C+T
2+ΔT) （C=V2T1/V1は定数）・・・式７を得る。
2+ΔT) （C=V2T1/V1は定数）・・・式７を得る。
【００４６】（６）式７において、T1＝673.15K、T2＝2
93.15K、ΔT=1.0Kとおき、ΔＰ（Ｐ：細管内圧力(Pa)）
と、体積比（Ｖ２／Ｖ１）との関係を図４に示す。
93.15K、ΔT=1.0Kとおき、ΔＰ（Ｐ：細管内圧力(Pa)）
と、体積比（Ｖ２／Ｖ１）との関係を図４に示す。
【００４７】図４において、Ｖ２／Ｖ１の値を０．０１
以下とした場合、細管３２内の圧力によらず誤差差圧
（細管相互の温度差によって生じる圧力差）の影響が少
なくなることが確認できる。本実施例において、Ｖ２／
Ｖ１＝0.01、管内圧力Ｐ＝230Torr（30663．6Pa）を設
定し、細管相互の温度差が最大１℃とすれば誤差圧は以
下のように表わされる。
以下とした場合、細管３２内の圧力によらず誤差差圧
（細管相互の温度差によって生じる圧力差）の影響が少
なくなることが確認できる。本実施例において、Ｖ２／
Ｖ１＝0.01、管内圧力Ｐ＝230Torr（30663．6Pa）を設
定し、細管相互の温度差が最大１℃とすれば誤差圧は以
下のように表わされる。
【００４８】式７よりΔP=6.7315×1.0×30663.6/293.1
5/(6.7315+293.15+1.0) (C=6.7315)が得られ、この式よ
り誤差圧はΔP=2.3391Pa=0.0175Torrとなる。４００℃
に昇温した状態で基板加熱ヒータ２の表面温度差を測定
したとする。上記誤差圧を温度に換算すると、０．０５
℃程度の温度誤差が得られる。したがって、細管３２が
測定温度に与える誤差は、０．０５℃程度となる。ま
た、細管３２の温度変化が生じたとしても、細管３２は
液体１が封入された主配管８内に配設されているため、
それぞれの細管３２の温度は均等に変化する。したがっ
て、細管３２の相互の温度差は１℃以下になるものと考
えられる。
5/(6.7315+293.15+1.0) (C=6.7315)が得られ、この式よ
り誤差圧はΔP=2.3391Pa=0.0175Torrとなる。４００℃
に昇温した状態で基板加熱ヒータ２の表面温度差を測定
したとする。上記誤差圧を温度に換算すると、０．０５
℃程度の温度誤差が得られる。したがって、細管３２が
測定温度に与える誤差は、０．０５℃程度となる。ま
た、細管３２の温度変化が生じたとしても、細管３２は
液体１が封入された主配管８内に配設されているため、
それぞれの細管３２の温度は均等に変化する。したがっ
て、細管３２の相互の温度差は１℃以下になるものと考
えられる。
【００４９】続いて、図５を参照しながら本発明の第２
実施例に係る温度モニタを説明する。同図の（Ａ）は、
上述した第１実施例に係る高熱伝導体３の断面図であ
り、同図の（Ｂ）は、本実施例に係る高熱伝導体３００
の断面図である。空洞４０１の下部に凹凸を形成し、空
洞４０１下部の表面積を増大させる。これにより、基板
加熱ヒータ２と、空洞４０１内の気体との熱伝導率を大
きくすることができ、測定精度の向上を図ることが可能
となる。また、隣接し合う空洞４０１間に断熱物質１０
を設けることにより、隣接し合う空洞４０１間の熱伝導
を防止することができる。これにより、隣接し合う空洞
４０１同士の影響を抑えながら、基板加熱ヒータ２各部
の温度を正確に測定することが可能となる。
実施例に係る温度モニタを説明する。同図の（Ａ）は、
上述した第１実施例に係る高熱伝導体３の断面図であ
り、同図の（Ｂ）は、本実施例に係る高熱伝導体３００
の断面図である。空洞４０１の下部に凹凸を形成し、空
洞４０１下部の表面積を増大させる。これにより、基板
加熱ヒータ２と、空洞４０１内の気体との熱伝導率を大
きくすることができ、測定精度の向上を図ることが可能
となる。また、隣接し合う空洞４０１間に断熱物質１０
を設けることにより、隣接し合う空洞４０１間の熱伝導
を防止することができる。これにより、隣接し合う空洞
４０１同士の影響を抑えながら、基板加熱ヒータ２各部
の温度を正確に測定することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、そ
れぞれの空洞内の圧力差を測定することにより、被測定
対象物の温度分布を精度よく測定することが可能であ
る。例えば、上述した実施例の条件によれば、0.05℃の
精度での温度測定が可能である。また、気体の圧力は、
温度に対して線形に変化するため（シャルルの法則）、
広範囲の測定温度において高精度の温度測定を行うこと
ができる。したがって、熱電対を用いた従来の温度セン
サのように、測定温度範囲に応じて熱電対を交換する必
要もない。
れぞれの空洞内の圧力差を測定することにより、被測定
対象物の温度分布を精度よく測定することが可能であ
る。例えば、上述した実施例の条件によれば、0.05℃の
精度での温度測定が可能である。また、気体の圧力は、
温度に対して線形に変化するため（シャルルの法則）、
広範囲の測定温度において高精度の温度測定を行うこと
ができる。したがって、熱電対を用いた従来の温度セン
サのように、測定温度範囲に応じて熱電対を交換する必
要もない。
【図１】本発明の第１実施例に係る温度モニタの構成図
である。
である。
【図２】本発明の第１実施例に係る主配管の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１実施例に係る細管が測定温度に与
える影響を説明するための図である。
える影響を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る細管が測定温度に与
える影響を説明するためのグラフである。
える影響を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の第２実施例にかかる温度モニタを説明
するための図である。
するための図である。
【図６】従来の温度モニタの構成図である。
１ 反応室 ２ 基板加熱ヒータ ３ 高熱伝導体 ４１〜４５ 空洞 ５１〜５３ 微差圧計 ６ 圧力計 ７ 圧力供給ライン ８ 主配管 ９１〜９５ 細管 １０ 断熱物質 １１ 熱電対 １２ 半導体基板 １３ 補償導線 １００ 算出手段
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板を載置する基板加熱ヒータに
取り付けられ該基板加熱ヒータ上の温度分布を測定する
温度モニタにおいて、 上記基板加熱ヒータ上の温度被測定位置に対応する複数
の互いに独立した空洞を有し、高熱伝導率材料で形成さ
れた容器と、 上記複数の空洞に並列に接続された入力孔を有し、上記
複数の空洞の内の１つに対する他の空洞の圧力差を測定
する差圧計とを備えたことを特徴とする 温度モニタ。 - 【請求項２】上記差圧計の測定結果に基づき温度差を算
出する算出手段と更に備えた請求項１項記載の温度モニ
タ。 - 【請求項３】上記複数の空洞と上記入力孔とは複数の細
管で連結されている請求項１記載の温度モニタ。 - 【請求項４】請求項３に記載の細管は、液体が封入され
た主配管内部に配設されていることを特徴とする温度モ
ニタ。 - 【請求項５】請求項３に記載の細管は、他の細管と接触
していることを特徴とする温度モニタ。 - 【請求項６】請求項３に記載の細管は、その内容積が、
空洞の内容積の１／１００以下であるとこを特徴とする
温度モニタ。 - 【請求項７】請求項２に記載の算出手段は、以下の処理
を行うことにより、圧力差を温度差に変換することを特
徴とする温度モニタであり、 （１）初期温度Ｔ ０ ゜Ｃにおける一の空洞内の気圧がＰ
０ Ｔｏｒｒとなるよう、当該一の空洞内の気体の圧力を
調整する、 （２）当該一の空洞内の気圧がＰ １ Ｔｏｒｒであったと
すると、 Ｐ ０ ／（２７３．１５＋Ｔ ０ ）＝Ｐ １ ／（２７３．１５＋Ｔ １ ） の式により、当該一の空洞の温度Ｔ １ ゜Ｃを算出する、 （３）当該一の空洞内の気圧と、他の空洞内の気圧との
差が△Ｐであったとすると、 Ｐ １ ／（２７３．１５＋Ｔ １ ）＝Ｐ １ ＋ΔＰ／（２７３．１５＋Ｔ １ ＋ΔＴ） の式より、当該一の空洞に対する、当該他の空洞の温度
差ΔＴを算出する。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071446A JP2715903B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 温度モニタ |
| US08/404,745 US5641231A (en) | 1994-03-16 | 1995-03-15 | Temperature monitoring apparatus equipped with gas chamber for converting temperature to gas pressure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071446A JP2715903B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 温度モニタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260590A JPH07260590A (ja) | 1995-10-13 |
| JP2715903B2 true JP2715903B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=13460795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6071446A Expired - Lifetime JP2715903B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 温度モニタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5641231A (ja) |
| JP (1) | JP2715903B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10240356A (ja) | 1997-02-21 | 1998-09-11 | Anelva Corp | 基板処理装置の基板温度制御法と基板温度制御性判定法 |
| DE19731329C1 (de) * | 1997-07-22 | 1998-06-10 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Druck- und Temperaturbestimmung eines Gases in einem Hohlraum |
| US6857776B2 (en) | 2002-12-12 | 2005-02-22 | Ametek, Inc. | Connectorized high-temperature thermocouple |
| BE1016101A3 (fr) * | 2004-06-28 | 2006-03-07 | L Air Liquide Belge | Dispositif et procede de detection de changement de temperature, en particulier pour la detection d'une fuite de liquide cryogenique. |
| JP6554404B2 (ja) * | 2015-11-25 | 2019-07-31 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス温度測定方法及びガス導入システム |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613210Y2 (ja) * | 1975-08-02 | 1981-03-27 | ||
| US4501504A (en) * | 1982-08-25 | 1985-02-26 | Laszlo Urmenyi | Non-contacting measurement of surface temperature |
| US4566807A (en) * | 1984-02-09 | 1986-01-28 | The Dow Chemical Company | Apparatus and method for accurately measuring temperatures and temperature differences |
| US4802370A (en) * | 1986-12-29 | 1989-02-07 | Halliburton Company | Transducer and sensor apparatus and method |
| US5153823A (en) * | 1989-04-03 | 1992-10-06 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Device to measure and/or control flow-through and/or quantity of heat |
| US5156461A (en) * | 1991-05-17 | 1992-10-20 | Texas Instruments Incorporated | Multi-point pyrometry with real-time surface emissivity compensation |
| TW218410B (ja) * | 1992-05-15 | 1994-01-01 | Thieruvi Kk |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP6071446A patent/JP2715903B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-15 US US08/404,745 patent/US5641231A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5641231A (en) | 1997-06-24 |
| JPH07260590A (ja) | 1995-10-13 |
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