JPH08261844A

JPH08261844A - 高温炉用の炉内温度測定器

Info

Publication number: JPH08261844A
Application number: JP7086112A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Nogami; 克明野上
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】１０００℃以上の高温に加熱される高温炉内
の温度も正確に測定できる炉内温度測定器を提供する。【構成】炉体１１の外側に加熱ヒータ１２と炉外温度
測定器１５を、炉体１１内に炉内温度測定器２０を設
け、製造運転に先立って、加熱ヒータ１２により炉体１
１を加熱して炉体１１内外の温度を測定して校正データ
を作成し、実際の製造運転では炉外温度測定器１５のみ
の計測温度により加熱制御が行われる加熱炉であって、
炉内温度測定器２０を、炉炭化ケイ素またはアルミナか
らなる保護管２１を炉体１１内部に突設し、この保護管
２１内に熱電対素線２２ａ，２２ｂを絶縁管２３ａ，２
３ｂにより被覆して挿通して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高温炉用の炉内温度
測定器、特に、半導体製造用のＣＶＤ装置や拡散装置等
に用いられる高温炉に適した炉内温度測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造用の拡散装置にあっ
ては、高温炉にシリコンウェーハ等の基板を収容し、こ
の基板に不純物原子を熱的に拡散させる処理が行われ
る。このような拡散装置にあっては、炉内温度が重要な
要素で炉内温度を正確に制御することが求められるが、
炉内を気密的に封止するため製造運転（拡散）時の炉内
温度の直接測定が困難である。

【０００３】そこで、このような拡散装置にあっては、
予め求めた校正データを用いて高温炉の炉内温度を炉外
温度から測定することが行われている。すなわち、炉内
には炉内温度測定器を設ける一方、炉外には炉外温度測
定器とを設け、拡散（実際の製造運転）に先立って、加
熱時の炉内温度と炉外温度とをそれぞれ炉内温度測定器
と炉外温度測定器とにより測定し、炉外温度と炉内温度
との関係を校正データとして求めておく。そして、実際
の拡散に際しては、炉内温度測定器を取り去って炉外温
度測定器の計測温度のみを用い、この炉外温度測定器で
測定した炉外温度を校正データに基づき校正して炉内温
度を求め、これに基づいて高温炉の加熱制御を行ってい
る。

【０００４】そして、上述した校正データを求めるため
に用いられる炉内温度測定器としては、高温炉内に挿入
して突設される保護管と、この保護管内に絶縁管等によ
り被覆されて配索された一対の熱電対素線とを有したも
のが用いられ、この保護管は耐熱性材料として従来より
一般的に用いられる石英から形成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の炉内温度測定器にあっては、保護管が石英から
構成されるため、炉内温度が極めて高温、例えば、１０
００℃以上の高温に加熱されると保護管が熱変形し、正
確な温度測定が困難になったり、炉内温度測定器の再度
の使用が不可能となるという問題があった。また、この
ようなことから、高温域での校正データが得られず、炉
内温度を高温域で正確に制御できないという問題があっ
た。

【０００６】この発明は、上記問題に鑑みてなされたも
ので、炉内温度が高温であっても熱変形することを防止
して、従来の問題点を合理的に解決する高温炉用の炉内
温度測定器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、炉体内部に保護管を突設し、該保護管
内に挿入した熱電対により炉内温度を測定する高温炉用
の炉内温度測定器において、前記保護管を炭化ケイ素ま
たはアルミナから形成した。

【０００８】

【作用】この発明の高温炉用の炉内温度測定器によれ
ば、保護管が炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいはアルミナか
ら構成されるため、１０００℃以上のかなりの高温環境
下であっても熱変形を生じることが無く、また、炉内を
汚染することもない。なお、この発明の保護管は、炉内
の汚染をより有効に防止するため、炭化ケイ素からなる
場合は表面をＣＶＤ法等により炭化ケイ素の薄膜を形成
してコーティングし、また、アルミナからなる場合は表
面をアルマイト処理することが望ましい。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１から図３はこの発明の一実施例にかかる高
温炉用の炉内温度測定器を表し、図１が高温炉の全体模
式断面図、図２が炉内温度測定器の断面図、図３
（ａ），（ｂ）がそれぞれ炉内温度測定器の一部の拡大
図である。

【００１０】図１において、１１は高温炉の炉体、１２
は炉体１１の外側に設けられた加熱ヒータである。炉体
１１は、一端が開口した有底筒状をなし、開口が炉口キ
ャップ１３により閉止される。周知のように、拡散装置
にあっては、炉体１１内には処理対象となるシリコンウ
ェーハ等の基板が収容され、この基板に不純物原子が熱
拡散される。加熱ヒータ１２は、図外のコントローラに
接続され、このコントローラにより制御されて炉体１１
内を加熱する。

【００１１】加熱ヒータ１２には熱電対からなる周知の
炉外温度測定器１５が、また、炉口キャップ１３には炉
内温度測定器２０が設けられ、これら温度測定器１５，
２０が上述したコントローラに接続される。なお、炉外
温度測定器１５についての詳細な説明は割愛するが、炉
外温度測定器１５は熱電対等の周知の温度センサから構
成される。

【００１２】炉内温度測定器２０は、図２に詳示するよ
うに、炉体１１内に挿入して突設した保護管２１内に一
対の熱電対素線（熱電対）２２ａ，２２ｂを配索して構
成される。保護管２１は、高温において熱変形を生じな
い材料である炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはアルミナから
構成され、炉口キャップ１３に設けられたブッシュ１６
を気密的に貫通する。この保護管２１は、先端が閉止、
基端が開口し、閉止先端が炉体１１内に位置し、基端が
炉体１１外で開口し、この基端開口がキャップ部材２８
により閉止される。

【００１３】なお、２７はフッ素樹脂からなる収縮チュ
ーブであり、キャップ部材２８を被覆する。ここで、こ
の保護管２１は、炉内汚染をかなり厳しく防止しようと
するときには、炭化ケイ素からなる場合はＣＶＤ法等に
より表面を炭化ケイ素の薄膜でコーティングし、また、
アルミナから構成される場合は表面にアルマイト処理を
施すことが望ましい。

【００１４】熱電対素線２２ａ，２２ｂは、それぞれ保
護管２１内において複数の絶縁管２３ａ，２３ｂを挿通
して互いに電気的に絶縁され、キャップ部材２８を通り
保護管２１の外部へ引き出される。絶縁管２３ａ，２３
ｂは約１ｃｍ程度の長さのものを複数用いるが、図３
（ａ）に詳示するように、各絶縁管２３ａ，２３ｂ間の
継ぎ目が素線２２ａと素線２２ｂとで異なるように配置
され、素線２２ａ，２２ｂの接触が防止される。

【００１５】キャップ部材２８から引き出された素線２
２ａ，２２ｂは、フッ素樹脂のスリーブ３１により被覆
保護され、圧着端子２５によりリード線２６と結線され
る。圧着端子２５は、図３（ｂ）に示すように、シリコ
ンチューブ３２により被覆される。リード線２６は、端
子コネクタ３３が取り付けられ、この端子コネクタ３３
によりコントローラに接続される。

【００１６】このような炉内温度測定器２０は、ブッシ
ュ１６を気密に貫通させて炉体１１内に突設して設けら
れる。そして、製造運転に先立って、炉体１１を加熱ヒ
ータ１２により加熱し、この場合の炉体１１の外側の温
度を炉外温度測定器１５により測定しつつ、併せて、炉
体１１内の温度を炉内温度測定器２０により測定し、こ
れら温度測定器１５，２０の測定データから校正データ
を予め作成してする（校正データの作成）。また、その
後の製造運転に際しては、炉内温度測定器２０を取り去
ってブッシュ１６部分の孔を塞ぎ、炉外温度測定器１５
のみで温度を測定する。そして、この炉外温度測定器１
５の測定温度を校正データに基づいて炉体１１内部の温
度データに校正し、この校正したデータにより加熱ヒー
タ１２を制御する。

【００１７】この実施例にあっては、保護管２１が炭化
ケイ素またはアルミナからなるため、炉体１１内を１０
００℃以上の高温に加熱しても保護管２１が熱変形を生
じることが無く、炉体１１内の温度を正確かつ確実に測
定することができる。特に、この保護管２１は、炭化ケ
イ素から構成した場合はＣＶＤ等による炭化ケイ素の薄
膜を形成することで、また、アルミナからなる場合は表
面にアルマイト処理を施すことで、表面からの微粉末の
発生も防止でき、炉体１１内部の汚染も有効に防止でき
る。

【００１８】図４はこの発明の他の実施例にかかる高温
炉用の炉内温度測定器２０を示す断面図である。なお、
上述した実施例と同一の部分には同一の番号を付して説
明を省略する。

【００１９】この実施例は、両端が開口した保護管４１
を用い、この保護管４１の先端開口を略半球殻状のプラ
グ４２により気密的に閉止し、また、保護管４１の基端
側に外径が大きな大径部４１ａを形成し、この大径部４
１ａがブッシュ１６に気密的に嵌合するように構成した
ものである。これら保護管４１とプラグ４２も炭化ケイ
素またはアルミナから構成され、望ましくは、高ケイ素
からなる場合はＣＶＤによる炭化ケイ素の薄膜を形成
し、また、アルミナからなる場合はアルマイト処理を施
す。

【００２０】この実施例の炉内温度測定器２０にあって
も、上述した実施例を同様にして用いられ、炉体１１内
が１０００℃以上の高温に加熱されても、保護管４１と
プラグ４２が熱変形を生じないため、炉体１１内の温度
測定を正確かつ確実に行なって校正データを得ることが
できる。そして、この実施例にあっては、保護管４１を
両端が開口したパイプ状のものとして形成し、その一端
をプラグ４２で閉止することにより構成されるため、比
較的脆い性質の炭化ケイ素やアルミナによっても容易に
保護管４１を形成することができる。

【００２１】なお、上述した各実施例では拡散装置の高
温炉に適用したものを例にとって説明したが、ＣＶＤ装
置等の加熱炉（高温炉）にも適用でき、これらの形式も
縦型であると横型であるとを問わず適用することができ
る。また、述べるまでもないが、本発明は熱電対（素
線）の形式には限定されず、種々の熱電対を使用するこ
とができる。また、上述した実施例では、炉内温度測定
器を校正データの作成にのみ用いるものとして説明した
が、製造運転時にも炉内温度測定器を炉体内に挿入して
取り付けておき、製造運転時における炉内温度制御用と
して用いることも可能である。また、上述した実施例で
は、保護管内に一対の熱電対素線を配索して構成される
とあるが、炉内温度制御数に応じて複数対の熱電対素線
を設けることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
高温炉の炉内温度測定器によれば、炉体内部に突設され
た炭化ケイ素またはアルミナの保護管内に熱電対を配索
して構成したため、炉体内部を１０００℃以上の高温に
加熱しても保護管が熱変形を生じることが無く、炉体内
温度を正確かつ確実に測定でき、炉体内の温度をかなり
の高温領域にまで正確に制御できるようになる。また、
保護管の熱変形が防止されることから炉内温度測定器の
寿命が延び、総じてコストの削減が図られるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる高温炉の炉内温度
測定器の全体模式断面図である。

【図２】同炉内温度測定器の断面図である。

【図３】同炉内温度測定器の一部の拡大図であり、
（ａ）が熱電対を保護する絶縁管を、（ｂ）が熱電対と
リード線との接続部分を示す。

【図４】この発明の他の実施例にかかる高温炉の炉内温
度測定器の断面図である。

【符号の説明】

１１炉体１２加熱ヒータ１３炉口キャップ１５炉外温度測定器１６ブッシュ２０炉内温度測定器２１，４１保護管２２ａ，２２ｂ熱電対素線２３ａ，２３ｂ絶縁管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体内部に保護管を突設し、該保護管内
に挿入した熱電対により炉内温度を測定する高温炉用の
炉内温度測定器において、前記保護管を炭化ケイ素また
はアルミナから形成したことを特徴とする高温炉用の炉
内温度測定器。