JPH04131735U

JPH04131735U - 測温センサ

Info

Publication number: JPH04131735U
Application number: JP3727991U
Authority: JP
Inventors: 等河野; 敦奥野; 満弘林; 昭生中村
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-12-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】温度分布の測温精度を高めることができ、ま
た、複数測温点の温度を短時間で測定することができる
測温センサを提供することを目的とする。【構成】熱電対２２の接合部２３に一部が接合する集
熱ブロックを有し、この集熱ブロックの受ける熱量が熱
電対素線２４によって授受される熱量よりも大きい構成
とし、また、測温部２１Ａをずらせた複数の熱電対２２
₁〜２２_nもしくは複数の測温センサ２１₁〜２１_nを
備えることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、筒状熱処理炉等の高さ方向温度分布測定に好適な測温センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１３は半導体ウエハを加熱処理する縦型の反応炉１０を示したものである。１１は炉体、１２はヒータ、１３は外部から供給される処理流体で充満される石英管、１４は石英管１３を受けるマニホルド、１４Ａはマニホルドの被熱処理物搬入・搬出口である。このマニホルド１４は、シール部材１５を冷却するため、図示しない冷却管を通して水冷される。

【０００３】この石英管１３内には、ＣＶＤ処理されるウエハＷ_Pがボート１７の図１４に示す棚１７Ｄ上にダミーウエハＷ_DやフィラーウエハＷ_Fとともに段々に保持されて搬入され、高温の処理流体雰囲気にさらされてＣＶＤ処理される。１８はボート１７を昇降させるエレベータの昇降台、１９は熱遮蔽板、１９Ａは熱遮蔽板を進退させるためのシリンダである。ボート１７は図１４に示すように、上板１７Ａと下板１７Ｂ、棚となる凹部１７Ｄを形成した支柱１７Ｃからなる。

【０００４】この反応炉は高さのある筒状の炉であり、マニホルド１４側上記冷却管があり、炉内に搬入される物が高さ方向に均一ではないので、炉高さ方向の炉内温度分布を均一にするため、ヒータ１２は縦方向に分割した複数の加熱コイルから構成し、各コイルの温度を個別に測温し、所定温度になるように各コイルへの供給電力を自動調整するようにしている。

【０００５】このため、実運転開始に先立ち、所望の炉内温度分布が得られるように、石英管１３内の温度分布を測定して、運転条件を設定する。

【０００６】この石英管１３内の温度分布の測定には、図１０に示すように、炉蓋（キャップ）２０に対して上下動可能に設けた測温センサ２１を用い、この測温センサ２１を連続的もしくはステップ状に上下動させつつ、上記処理領域内の複数の測温点の温度を測定する。この測温センサ２１は、炉内温度が高温になるため、例えば、図１１に示すような構造を持つ熱電対式の測温センサが用いられる。図において、２３は熱電対２２の接合部、２４は熱電対素線、２５は熱電対素線２４をおおう絶縁碍子であって、２３〜２５からなる測温センサ２１の本体部は石英チューブ２６に収納された上、保護筒（石英チューブ）２７に挿入され、石英チューブ２６は保護筒２７に熱収縮チューブ２８等で固定してある。２９は図示しない温度測定器まで伸びるリード線である。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように、石英管１３内の温度分布の測定は、測温センサ２１を連続的もしくはステップ状に上下動させつつ行なうので、測定域の上方（石英管１３の上底側）の測定点の温度を測定する場合は、図１２の（Ａ）に示すように、熱電対接合部２２が位置しているチューブ頭部（側温部）２１Ａより下の、熱電対素線２４が伸びているチューブ下方部分２１Ｂの殆どが石英管１３内にあるので、このチューブ下方部分２１Ｂの周囲Ｂの雰囲気温度が測温部２１Ａの周囲Ａの雰囲気温度より低い場合にも、周囲Ｂの雰囲気温度は外気温度（反応炉が置かれている室の温度）よりははるかに高温であるから、リード線２９、熱電対素線２４を通して熱伝導される外気温度が温度ノイズとなることはないが、図１２の（Ｂ）に示すように、測定域の下方（石英管１３の開口側）の測定点の温度を測定する場合は、上記熱電対素線２４が伸びているチューブ下方部分２１Ｂが殆どが外気にさらされるので、熱電対素線２４が冷却作用を受け、これが熱電対接合部２３まで熱伝導されて、温度ノイズとなり、誤測定を招く結果となる。

【０００８】また、測温センサ２１が生起する起電力が、測温部２１Ａの周囲の雰囲気温度に対応したレベルになるまでに数分以上を要し、複数の測温点全ての測温を終えるまでには一時間以上経過する場合もあり、この測定結果に基づき上記各コイルへの供給電力設定値を設定しなおして、炉を加熱し、この調整による炉内温度の変化が安定するのを待って、再度、上記複数の測温点全ての測温を行い、炉内温度分布が所望の温度分布になっていない場合には、更に、この作業を繰り返すので、所望温度分布となる運転条件を得るまでに一日以上を要することがある。

【０００９】本考案はこの問題を解消するためになされたもので、温度分布の測温精度を高めることができ、また、複数測温点の温度を短時間で測定することができる測温センサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため、請求項１では、熱電対の起電力を生起する接合部を絶縁筒先端部に収納した棒状の熱電対式測温センサにおいて、上記熱電対の接合部に一部が接合する集熱ブロックを有する構成とした。

【００１１】請求項２では、長方形状の絶縁支持板と、この絶縁支持板の表面幅方向に並列状に配設された複数個の熱電対及び該熱電対の素線を上記絶縁支持板上に固定する素線クランパとを備える本体部と、この本体部を収納する保護筒とを有し、各熱電対の接合部の位置が上記絶縁支持板長手方向に異なる構成とした。

【００１２】請求項３では、素線クランパが、並列する複数本の素線押え溝を有し上記各熱電対の熱電対素線をこの溝と絶縁支持板との間に挟圧するようにした。

【００１３】請求項４では、筒状熱処理炉の高さ方向温度分布測定用であって、該筒状熱処理炉の炉蓋を上記高さ方向移動可能に気密を保持しつつ貫通している構成とした。

【００１４】請求項５では、筒状雰囲気内の高さ方向温度分布測定用であって、ベース上に上記筒状雰囲気の周方向に所定間隔を隔てて配設された複数本の棒状測温センサを有し、各測温センサには側温分担域を割当てられ、各測温センサの測温部が上記高さ方向に異なる位置にある構成とした。

【００１５】請求項６では、同心円状に連続した当該円周上の多くとも１／２以下の領域に配列されている構成とした。

【００１６】

【作用】

本考案の請求項１の測温センサは、集熱ブロックを熱電対の接合部に接合したので、センサ中の測温部を取り巻く雰囲気以外の雰囲気の温度が温度ノイズとなるのを防止することができる。

【００１７】請求項２の測温センサは、測温点をずらせた複数の熱電対を備えているので、一度の測定で、短時間に温度分布を知ることができる。

【００１８】請求項５の測温センサは、測温点をずらせた複数の測温センサからなるので、一度の測定で、短時間に温度分布を知ることができる。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の１実施例を図面を参照して説明する。

【００２０】図１〜図３において、２１₁〜２１_nは、測温センサであって、炉蓋２０の周辺部に周方向所定間隔を隔てて形成した孔（ポート）２０ａに気密を保持して貫通し、かつ測温部２１Ａの高さを異ならせて配設されている。測温２１₁〜２１ _n はヒータ１２の分割コイル数以上の個数であって、それぞれに割り当てられた測定分担域を持ち、各々の測温部２１Ａは対応する測定分担域まで伸びている。従って、本実施例では、ｎ個の測定点の温度を同時に取り出すことができ、石英管１３内の温度分布を極めて短時間で知ることができるので、前記した運転条件設定に要する時間を従来に比し短縮することができる。

【００２１】なお、上記実施例では、測温センサ２１₁〜２１_nの炉内高さを順次ずらせているが、図４に示すように、温度センサ２１₁〜２１_nの炉内高さは同じとし、熱電対接合部２２の炉内高さをずらせるようにしても、同様の効果を得ることができる。

【００２２】図５に示す測温センサ４０は、保護筒（石英チューブ）２７内の本体部が、複数個の熱電対２２₁〜２２_nと、帯状の石英ガラスからなる絶縁性の支持板４１と、石英ガラスからなる絶縁性の素線クランパ４２を備えている。この素線クランパ４２は図６に示すように複数本の並列する素線用溝４２Ａが形成されいる。熱電対２２₁〜２２_nは、絶縁性支持板４１の一方表面４１Ａと他方表面４１Ｂに分けて、板幅方向に並列に、かつ接合部２３の高さを異ならせて配設した上、各々の熱電対素線２４の１もしくは複数箇所を素線クランパ４２に当てて支持板４１上に押圧固定してある。熱電対２２₁〜２２_nは、それぞれに割り当てられた測定分担域を持ち、各々の接合部２３は対応する測定分担域まで伸びている。

【００２３】本実施例では、一本の測温センサ４０で、ｎ個の測定点の温度を同時に取り出すことができ、石英管１３内の温度分布を極めて短時間で知ることができる。

【００２４】また、熱電対２２₁〜２２_nの数を少なくし、前記従来の測温センサ２１と同様に石英管１３内を図７に示す如く上下方向に移動させる、大きな測温域Ｌを有しているので、その移動距離もしくはステップ移動回数は従来に比し少なくて済む。図７において、ｓは熱電対の測温間隔である。

【００２５】しかも、本体部が支持板４１と素線クランパ４２と専有空間が著しく小さい熱電対２２₁〜２２_nからなるので、多数の熱電対を有しているが、炉内温度分布に与える影響が顕著に小さいという利点がある。

【００２６】図８に示す測温センサ５０は、図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す集熱ブロック５１を備えている点において、前記測温センサ２１と相違する。この集熱ブロック５１は、例えばタンタル等の高融点金属で作ってあり、嵌合部５１Ａを石英チューブ２６の上部開口に嵌入し、該石英チューブ２６の上部開口端に載せて固定し、嵌合部５１Ａの下に突出形成した導熱部５１Ｂの接合突起５１Ｃ下端面に設けた接合孔５１Ｄに熱電対２０の接合部２３が溶接してある。

【００２７】この測温センサ５０を用いる場合、前記した図１２の（Ｂ）に示すような測温状態時で、上記熱電対素線２３が伸びているチューブ下方部分２１Ｂの殆どが外気にさらされても、熱電対接合部２３は集熱ブロック５１の温度に支配され、リード線２９域からの熱電対素線２４の熱伝導による放熱または加熱の影響は受けなくなるので、測温域の温度だけを測温することになり、図１２の（Ｂ）に示すような測温姿勢となる測温域の温度を精度よく測定することができる。

【００２８】

【考案の効果】

本考案は以上説明した通り、測温センサの１つは、集熱ブロックを熱電対の接合部に接合したので、センサ中の測温部を取り巻く雰囲気以外の雰囲気の温度が温度ノイズとなるのを防止することができ、また、測温センサの他の１つは、測温部の位置を順次ずらせた複数の熱電対を保護筒内に収納したので、同時に複数点の温度を測定して温度分布を知ることができ、複数本の測温センサを有するものは、各測温センサの測温部の位置を順次ずらせて配設してあるので、上記と同様に同時に複数点の温度を測定して温度分布を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す縦断面図である。

【図２】上記実施例の横断面図である。

【図３】上記実施例の一部を斜視図でしめした図であ
る。

【図４】上記実施例の変形例を示す斜視図である。

【図５】本考案の他の実施例を示す断面斜視図である。

【図６】上記他の実施例における素線クランパの斜視図
である。

【図７】上記他の実施例を用いる測定方法の１つを説明
するための図である。

【図８】本考案の更に他の実施例を示す断面図である。

【図９】図７における集熱ブロックを示す図である。

【図１０】上記反応炉の炉内温度測定方法を説明するた
めの図である。

【図１１】従来の測温センサの１例を示す断面図であ
る。

【図１２】上記測温センサによる測温の問題点を説明す
るための図である。

【図１３】半導体製造装置の反応炉を示す断面図であ
る。

【図１４】半導体製造装置のおけるボートを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０反応炉１２ヒータ１３石英管１４マニホルド１５冷却管１７ボート２０炉蓋２１、４０、５０測温センサ２１Ａ測温部２１₁〜２１_n 測温センサ２２熱電対２３接合部２４熱電対素線２６石英チューブ２７保護筒２９リード線４１支持板４２素線クランパ４２Ａ素線用溝５１集熱ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者中村昭生三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】熱電対の起電力を発生する接合部を絶縁
筒先端部に収納した棒状の熱電対式測温センサにおい
て、上記熱電対の接合部に一部が接合する集熱ブロック
を有することを特徴とする測温センサ。
【請求項２】長方形状の絶縁支持板と、この絶縁支持
板の表面幅方向に並列状に配設された複数個の熱電対及
び該熱電対の素線を上記絶縁支持板上に固定する素線ク
ランパとを備える本体部と、この本体部を収納する保護
筒とを有し、各熱電対の接合部の位置が上記絶縁支持板
長手方向に異なることを特徴とする測温センサ。
【請求項３】素線クランパが、並列する複数本の素線
押え溝を有し上記各熱電対の熱電対素線をこの溝と絶縁
支持板との間に挟圧することを特徴とする請求項２記載
の測温センサ。
【請求項４】筒状熱処理炉の高さ方向温度分布測定用
であって、該筒状熱処理炉の炉蓋を上記高さ方向移動可
能に気密を保持しつつ貫通していることを特徴とする請
求項１〜３記載の測温センサ。
【請求項５】筒状雰囲気内の高さ方向温度分布測定用
であって、ベース上に上記筒状雰囲気の周方向に所定間
隔を隔てて配設された複数本の棒状測温センサを有し、
各測温センサには測温分担域を割当てられ、各測温セン
サの測温部が上記高さ方向に異なる位置にあることを特
徴とする測温センサ。
【請求項６】同心円状に連続した当該円周上の多くと
も１／２以下の領域に配列されていることを特徴とする
請求項４〜５記載の測温センサ。