JPH04165643A - 熱処理装置の温度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、温度測定方法に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体デバイスの製造工程における成膜工程や
熱拡散工程では、例えば被処理物である半導体ウェハを
収容する反応管の周囲にヒータを配置して構成した熱処
理装置が使用されている。

このような熱処理装置においては、反応管外部や内部に
複数配置された温度検出器による検出信号を順次測定回
路に送って、各温度検出器の配置位置の温度をそれぞれ
測定し、この測定温度に基づいてヒータに印加する電力
を制御しており、これにより反応管内の温度を所定の温
度に制御している。また、上記したような温度測定は、
十分な測定精度を得るために熱電対を用いることが一般
的である。

上記したように熱電対を用いて温度測定を行う際には、
測定点側の温接点に対して、例えば０℃や５０℃等の一
定温度に保持した冷接点が必要となる。また、熱電対に
よって直接冷接点まで配線すると高価となるため、一般
には熱電対と同様な熱起電力特性を有する補償導線によ
り冷接点まで配線し、冷接点から温度測定回路までは通
常の導線等で配線することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、熱電対の冷接点として、０℃等の一定温度と
した恒温槽式の冷接点補償器を用いた場合、個々の熱電
対に対して冷接点補償器か必要となる。ここで、上述し
たような複数の熱電対によって温度管理を行う熱処理装
置等においては、上記した冷接点補償器の設置数か増加
し、装置的に大掛かりになると共に個々の熱電対によっ
て測定精度にばらつきが生じるといった問題かあった。

また、電子回路方式の冷接点補償器も用いられているが
、この際にも個々の熱電対に対して冷接点補償器が必要
となると共に、冷接点の温度に応じて出力電圧をアナロ
グ回路を用いてアナログ的に補正しているため、１０数
μＶ／”Ｃ程度と極めて微小な電圧しか発生しない熱電
対においては、アナログ回路の誤差やドリフトに起因し
て、測定精度の低下を招きやすいという問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するために
なされたもので、装置的な負担を軽減した上で、熱電対
による正確な温度測定を可能にした温度測定方法を提供
することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の温度測定方法は、熱電対からの検出信
号を温度測定回路に送り、該検出信号に基づいて該熱電
対か設置された箇所の温度を測定するに際し、前記熱電
対の冷接点となる接続部の温度を測定し、この冷接点の
測定温度を前記温度測定回路に送り、前記検出信号を該
冷接点の測定温度に基づいて補正して温度測定を行うこ
とを特徴としている。

（作　用） 本発明の温度測定方法においては、例えば熱電対に接続
された補償導線と温度測定回路に接続された通常の導線
との接続部を冷接点とし、この接続部の温度を測定して
いる。そして、熱電対からの検出信号を例えばデジタル
化した後、上記接続部の測定温度、すなわち冷接点温度
に応じて上記検出信号を補正して温度測定を行うことに
よって、冷接点補償器によるアナログ的な誤差を排除す
ることができ、正確な温度測定を実施することか可能と
なる。

（実施例） 以下、本発明方法を熱処理装置の温度測定に適用した実
施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の温度測定方法を適用し、た熱処理装
置の概略構成を示す図であり、同図に示す熱処理装置１
は、例えば円筒形状の石英等からなる反応管２の周囲に
、加熱用ヒータ３か配置されて構成されており、上記反
応管２内に例えばウェハボート４に収納された多数の半
導体ウニ／Ｘ５が収容され、所望の熱処理が施される。

上記熱処理装置］では、例えば反応管２の長手方向に５
分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎にヒータ３に印加
する電力を制御し、これらの領域Ａ−Ｅ毎に反応管２内
の温度を制御する、５ゾ一ン温度制御方式を採用してい
る。

そして、上記５ゾ一ン温度制御方式を実施するために、
反応管２外部の加熱用ヒータ３の近傍には、各領域Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎に温度検出器例えば熱電対６．７がそ
れぞれ２本づつ設置されている。また、反応管２の内部
にも、各領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎にそれぞれ温度検出
器例えば熱電対８か設置されている。

各熱電対６．７．８は、補償導線９を介してコネクタで
ある接続器１０と接続されている。この際、反応管２の
外部に設置された熱電対のうち、第１の熱電対６はそれ
ぞれ第１の接続器１０ａと、第２の熱電対７はそれぞれ
第２の接続器］、　Ｏｂと接続されており、反応管２の
内部に設置された熱電対８はそれぞれ第３の接続器１．
　Ｏｃと接続されている。

上記した各接続器１０　ａ　％　１．　Ｏｂ　ｓ　１０
　ｅは、第２図に示すように、後述する温度測定回路へ
信号を伝達する通常の導線例えばフラットケーブル］］
と上記補償導線９とを接続するように構成されている。

また、上記接続器１０ａ、１０ｂ、１０Ｃには、これら
接点部の温度測定を行うための温度センサ１２がそれぞ
れ設置されている。この温度センサ１２としては、例え
ば１μ＾／℃程度の高精度な半導体温度センサが用いら
れる。

各熱電対６．７．８からの検出信号は、第３図に示すよ
うに、上記温度センサ１２からの出力信号と共に、信号
切替え手段例えば半導体からなるアナログマルチプレク
サ１３ａ、１３ｂ、１３ｃヘフラツトケーブル１１を介
して送られる。また、上記各マルチプレクサ１３　ａ　
ｓ　１３　ｂ　−１３ｃには、上記各熱電対６．７．８
からの検出信号等と共に、２つの基準信号例えば測定対
象に応じた最大温度に相当する電圧Ｃ８１と零電圧Ｃ８
２とがそれぞれ入力される。これら基準信号Ｃｏｔ、Ｃ
Ｏ２は、後述する温度測定回路を校正するためのもので
ある。

そして、各マルチプレクサ１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、
温度測定回路２０と接続されており、これらマルチプレ
クサ１３に入力された熱電対６．７．８からの検出信号
０１〜ＣＩ８等は、各マルチプレクサ１３ａ、１３ｂ、
１３Ｃで切り替えられて、順次温度測定回路２０側に送
られる。

上記温度測定回路２０は、３台のマルチプレクサ１３ａ
、１３ｂ、１３ｃからの信号を切り替える例えば半導体
からなるアナログスイッチ２１．２２と、検出信号等を
増幅するためのアンプ２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と
、上記温度センサ１２により測定した接続器１０の温度
に応じて上記Ａ／Ｄコンバータ２４てデジタル化された
検出信号を補正すると共に温度に変換する演算式や基準
信号Ｃ６１、ＣＯ２に基づいて測定回路の校正を行う演
算式等か記憶されているＲ　Ｏｋｉ　２５と、これら演
算過程での出力値を一時記憶するＲＡＭ２６と、上記デ
ジタル化された検出信号を上記ＲＯＭ２５に記憶されて
いる演算式に基づいて補正しつつ温度に変換して測定温
度として出力すると共に、この補正後の測定温度に基づ
いて加熱用ヒータ３に印加する電力値の指令信号等を出
力するＣＰＵ２７と、この指令信号に応じて加熱用ヒー
タ３への印加電力を制御する５ＣＲ２８等とから構成さ
れている。

上記基準信号による温度測定回路２０の校正は、例えば
基準信号Ｃ８１、ＣＯ２を測定した際の出力電圧値と測
定温度値に相当する電圧値との差に基づいた比例計算に
よって行うことができる。

次に、上記冷接点用温度センサ１２により測定した接続
器１０の温度に基づく検出信号の補正について説明する
。

各検出信号０１〜Ｃ１８は、マルチプレクサ１３によっ
て切り替えられて順次温度測定回路２０へと送られる。

温度測定回路２０へと送られた検出信号Ｃ，，は、まず
アンプ２３によって増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２
４てデジタル化される。

ここで、デジタル化された検出信号は、その時点での接
続器１０の接続部の温度と、熱電対６．７．８の測定部
との温度差に基づく熱起電力に応じた信号であるため、
上記冷接点用温度センサ１２により測定した接続器１０
の温度を基にして、上記検出信号を接続器１０の温度を
例えば０℃とした際の電圧信号に補正する。

この後、上記補正後の電圧信号に基づいて温度測定を行
うことにより、正確な温度測定を実施することができる
。

なお、上記した外部温度検出器（６，７）と内部温度検
出器（８）とによる反応管２内の温度制御は、例えば内
部温度検出器（８）からの出力温度値と外部温度検出器
（６，７）からの出力温度値との平均値を所定の比率に
よって演算し、この平均値に応して加熱用ヒータ３に印
加する電力を制御することにより行う。

このように、上記実施例の熱処理装置１においては、熱
電対６．７．８からの検出信号をデジタル化した後、冷
接点用温度センサ１２により測定した接続器１０の温度
に基づいて補正し、この補正後の信号によって測定温度
を出力しているため、接続器１０によるアナログ的な測
定誤差が大幅に低減されて正確な温度測定を実施するこ
とができ、よって反応管２の温度コントロールをより正
確に行うことが可能となる。

また、複数の熱電対（６，７，８）からの補償導線９と
フラットケーブル１１との接続器１０を冷接点とし、そ
の接続部の温度を測定することによって各熱電対６．７
．８からの検出信号を補正しているため、装置的な負担
も少ない。したがって、上記したような複数箇所の温度
測定をマルチプレクサによって切り替えつつ行うような
場合においても、熱電対の冷接へのために装置的な負担
か増大したり、また各熱電対による測定精度にばらつき
か生じるようなこともない。

なお、上記実施例においては、本発明の温度測定方法を
熱処理装置の温度制御に適用した例について説明したが
、本発明はこれに限定されるもの°Ｃはなく、複数の温
度検出器からの検出信号を順次温度測定回路に送るよう
な、各種の温度測定に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の温度測定方法によれば、
装置的な負担の増大を招くことなく、熱電対による正確
な温度測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の温度測定方法を適用した熱
処理理装置の概略構成を示す図、第２図は鶴亀対の接続
部を模式的に示す図、第３図はその温度測定回路を示す
図である。 ］・・・・熱処理装置、２・・・・・反応管、３・・・
・・・加熱用ヒータ、６．７．８・・・・・熱電列、９
・・−・・補償導線、１０・・・接続器、１１・・・・
フラットゲーブル、１２−　冷接点用温度センサ、１３
・・・マルチプレクサ、２０・・・・温度測定回路。 出願人　　　東京工Ｌツクトロン相模株式会ン１代理人
　弁理士　　須　山　佐　− （ばか］８名 ＩＩ！１　　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱電対からの検出信号を温度測定回路に送り、該検出信
   号に基づいて該熱電対が設置された箇所の温度を測定す
   るに際し、 前記熱電対の冷接点となる接続部の温度を測定し、この
   冷接点の測定温度を前記温度測定回路に送り、前記検出
   信号を該冷接点の測定温度に基づいて補正して温度測定
   を行うことを特徴とする温度測定方法。