JPH11148872A - 温度計 - Google Patents

温度計

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JPH11148872A
JPH11148872A JP31667897A JP31667897A JPH11148872A JP H11148872 A JPH11148872 A JP H11148872A JP 31667897 A JP31667897 A JP 31667897A JP 31667897 A JP31667897 A JP 31667897A JP H11148872 A JPH11148872 A JP H11148872A
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JP
Japan
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thermocouple
tube
quartz
pin
thermometer
Prior art date
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Pending
Application number
JP31667897A
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English (en)
Inventor
Hirofumi Akune
洋文 阿久根
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温のガス雰囲気、特に高温腐食性ガス雰囲
気でも損傷を受けないようなPin型熱電対を備えた温
度計を提供する。 【解決手段】 本温度計の要部30は、Pin型熱電対
12と、熱電対を内部に収容して保護する石英本管14
と、石英本管から突出した熱電対を保護する石英細管3
2と、石英本管14の基端延長部34とを備える。石英
細管は、その先端部が熱電対の先端の異種金属接点13
より外方に突出し、異種金属接点13の先で、炭化珪素
部36を外方にして石英細管内にアルミナ製のボンド部
38と炭化珪素部とを収容している。石英本管の基端部
は、石英本管と熱電対とをアルミナ製ボンドにより封止
する封止部40を備え、かつ石英本管の基端部側で熱電
対の形状に沿って所定の長さにわたって熱電対を保護す
るように石英本管の基端部から外方に延長する基端延長
部34を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度計、特に温度
計の温度検出端を構成する熱電対に関し、更に詳細に
は、例えばウエハ処理装置内のウエハの温度を測定する
際、ウエハ周辺の高温腐食性ガスにより損傷を受け難い
保護管を熱電対に設けた温度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、枚葉式拡散装置(RTP)では、
プロセスチャンバ内に載置したウエハの温度を測定する
際、その温度検出端として、図4に示したようなPin
型熱電対を使っている。ここで、図4を参照して従来の
Pin型熱電対の構成を説明する。図4(a)はPin
型熱電対の斜視図であり、図4(b)はPin型熱電対
の先端のC部分の拡大図である。Pin型熱電対を使っ
た従来の温度計は、Pin型熱電対(以下、簡単に熱電
対と言う)からなる温度計の要部10と熱電対の起電力
を計測して温度に変換する変換部(図示せず)とから構
成されている。
【0003】Pin型熱電対からなる温度計の要部10
は、図4(a)及び(b)に示すように、熱電対12
と、熱電対12を内部に収容して保護する石英本管14
と、石英本管14から突出して、熱電対12を保護する
石英本管14より径の細い石英細管16と、石英細管1
6から突出した熱電対12の先端の異種金属接点13を
保護する炭化珪素部18と、炭化珪素部18と石英細管
16とを接合し、かつ異種金属接点13を埋め込んで保
護するアルミナ(Al2 3 )製ボンド部20と、石英
管14の基端部で熱電対12を封止するアルミナ(Al
2 3 )製の基端ボンド部22とから構成されている。
ボンド部20及び22は、アルミナ(Al2 3 )を主
成分とする接着剤であって、石英細管16と炭化珪素部
18とを接合する機能を有する。
【0004】熱電対12は、熱起電力を利用して温度を
計測するセンサであって、それぞれ異なる金属からなる
2本の金属線の一端を互いに溶接などで接合して第1の
接合点(上述の例では、熱電対12の先端の異種金属接
点13)を作り、他端をそれぞれ2本の導線に接続して
2個の第2の接合点にしたものである。第1の接合点と
第2の接合点との間に温度差が生じると、第2の接合点
の2個の接点間に電位差が生じる。上述の変換部によ
り、この電位差を測定して温度として検出するものであ
る。従って、第1の接合点、即ち先端の異種金属接点が
熱電対のなかで最も重要な部位である。
【0005】枚葉式拡散装置では、Pin型熱電対以外
に光学式温度計(Pyroメーター)を使ってもウエハ
温度を測定できるものの、光学式温度計による温度測定
では、プロセス処理中のウエハの温度を正確に測定する
ことが難しいために、通常、使用されていない。言い換
えれば、プロセス処理中のウエハの温度を測定するに
は、どうしても、Pin型熱電対を使わざるを得ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示し
たPin型熱電対によりウエハ温度を測定する拡散装置
を使って、ウエハに窒化プロセス(Rapid Thermal Nitr
idation,RTN)を施すと、高温領域では、例えば80
0℃〜900℃の温度領域では、NH3ガスの影響によ
りボンド部が破壊され、更に熱電対の先端の異種金属接
点が高温腐食性ガス雰囲気に直接曝されて損傷し、ウエ
ハの温度測定が不可能になるという問題があった。プロ
セス処理中にPin型熱電対が破壊されて、温度測定が
できなくなると、ウエハの処理温度が不明であるため
に、処理中のウエハは不合格品として除外され、製品歩
留りが低下する。更に、場合によっては、拡散装置のプ
ロセスチャンバ内の温度が異常上昇し、装置本体まで破
壊される危険性がある。しかし、Pin型熱電対の破損
を考慮し、装置本体に温度インターロックを設定して、
或る温度以上になると、装置の運転を停止するように設
定すると、温度制御中にアンダーシュート、又はオーバ
ーシュートが発生した際に、プロセスが中断して作業の
生産性が低下すると共に不合格品が発生する事態を招く
ことになる。
【0007】以上の事情に照らして、本発明の目的は、
高温のガス雰囲気、特に高温の腐食性ガス雰囲気でも損
傷を受けないようなPin型熱電対を備えた温度計を提
供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、Pin型熱
電対の破損原因を追求した結果、Pin型熱電対を損傷
させる原因として、800℃〜900℃の高温雰囲気
と、NH3ガスという腐食性ガスの性状の2つのパラメ
ータが考えられる。そこで、本発明者は、(1)低温雰
囲気とNH3ガス、(2)高温雰囲気とNH3以外のガ
ス、(3)低温雰囲気とNH3以外のガスとの組み合わ
せについて、Pin型熱電対の損傷を評価したが、結果
は全て思わしくなかった。そこで、本発明者は、熱電対
の保護管、即ち石英管の構成、形状を工夫して、高温腐
食性ガス雰囲気、例えば高温のNH3ガス中でもアルミ
ナ製のボンド部が破壊されないようにすることを着想
し、実験を重ねて、本発明を完成するに到った。
【0009】よって、上記目的を達成するために、本発
明に係る温度計は、Pin型熱電対と、Pin型熱電対
を内部に収容して保護する石英管と、石英管から突出し
たPin型熱電対の先端の異種金属接点を保護する炭化
珪素部と、炭化珪素部と石英管とを接合し、かつPin
型熱電対の異種金属接点を保護するボンド部とを備えて
いる温度計において、Pin型熱電対の先端の異種金属
接点より外方に、石英管の先端部を突出させ、炭化珪素
部を外方にして石英管の先端部の管内にボンド部と炭化
珪素部とを収容し、ボンド部内にPin型熱電対の異種
金属接点を埋め込んでいることを特徴としている。
【0010】本発明のボンド部は、必ずしも従来のよう
にアルミナ製の接着剤により形成される必要はなく、高
温で接合性を持続できるものである限り、その構成を問
わない。本発明では、石英管の構成は自在であって、例
えば、石英管が、石英本管と、石英本管から突出し、か
つ石英本管より径の細い石英細管とから構成され、炭化
珪素部とボンド部とは石英細管の先端部の管内に形成さ
れていても良い。好適には、石英管の基端部は、石英管
とPin型熱電対とをアルミナ製ボンドにより封止する
封止部を備え、かつ石英管の基端部側で熱電対の形状に
沿って所定の長さにわたってPin型熱電対を保護する
ように石英管の基端部から外方に延長する基端延長部を
備えているようにする。所定の長さとは、Pin型熱電
対の基端側が高温のガス雰囲気に触れないようにするこ
とができる長さで、Pin型熱電対の取り付け状態を考
慮して自由に設定できる長さである。また、石英管内に
炭化珪素部を形成するには、例えばCVD法により炭化
珪素部を形成する。
【0011】本発明では、石英管内でPin型熱電対を
アルミナ製ボンド部で固定し、その上を炭化珪素でキャ
ッピングする。これにより、ボンド部が石英管内に収容
されて高温腐食性ガス雰囲気、例えば高温のNH3ガス
に露出しないので、ボンド部は高温腐食性ガス雰囲気か
ら保護され、従来のように破壊されるようなことはな
い。また、石英管の基端部と熱電対とをボンドにより封
止し、かつ石英管の基端部側で熱電対の形状に沿って所
定の長さにわたってPin型熱電対を保護するように石
英管の基端部を外方に延長することにより、石英管内に
入り込む腐食性ガスの量を減少させて、Pin型熱電対
の損傷を防止する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。 実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る温度計の実施形態の一例
であって、図1は本実施形態例の温度計の要部、即ちP
in型熱電対部分の斜視図、図2は図1のA部分の拡大
斜視図であってPin型熱電対の先端の異種金属接点の
保護態様を示し、及び図3は図1のB部分の石英管の基
端部の拡大斜視図である。図1から図3に示す部位のう
ち、図4と同じものには同じ符号を付し、必要のない限
り重複して説明しない。本実施形態例の温度計の要部3
0は、図1に示すように、Pin型熱電対12(以下、
熱電対12と言う)と、熱電対12を内部に収容して保
護する石英本管14と、石英本管14から突出して熱電
対12を保護し、石英本管14より径が細い石英細管3
2と、熱電対12の形状に沿って延在する石英本管14
の基端延長部34とを備えている。石英細管32は、そ
の先端部が熱電対12の先端の異種金属接点13より外
方に突出し、異種金属接点13の先で、炭化珪素部36
を外方にして石英細管32の先端部の管内にボンド部3
8と炭化珪素部36とを収容している。本実施形態例で
は、ボンド部38は、アルミナ(Al2 3 )を主成分
とする接着剤であって、石英細管32と炭化珪素部36
とを接合し、かつ異種金属接点13を内部に埋め込んで
保護する機能を有する。石英本管14の基端部は、石英
本管14と熱電対12とをアルミナ製ボンドにより封止
する封止部40を備え、かつ石英本管14の基端部側で
熱電対12の形状に沿って所定の長さにわたって熱電対
12を保護するように石英本管14の基端部から外方に
延長する基端延長部34を備えている。
【0013】本実施形態例では、従来露出していたボン
ド部38と炭化珪素部36とを石英細管32内に収容し
て高温腐食性ガス雰囲気、例えば高温のNH3ガスから
ボンド部38を遮断することにより、ボンド部38を、
従って熱電対12の先端の異種金属接点13を保護して
損傷を防止している。また、石英本管14の基端部で
も、封止部40により石英本管14と熱電対12とを封
止し、かつ石英本管14の基端部に基端延長部34を設
けることにより、アルミナ製ボンドからなる封止部40
及び熱電対12が高温腐食性ガス雰囲気に露出するのを
防止し、保護している。
【0014】本実施形態例では、炭化珪素部36をCV
D技術により形成することにより、高温腐食性ガス雰囲
気、例えば高温のNH3ガスからボンド部38を遮断す
る炭化珪素部36を石英細管32内に容易に形成するこ
とができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、Pin型熱電対と、P
in型熱電対を内部に収容して保護する石英管とからな
る熱電対部を有する温度計において、石英管の先端部を
Pin型熱電対の先端の異種金属接点より外方に突出さ
せ、Pin型熱電対の先端の異種金属接点の先で、炭化
珪素部を外方にして石英管内にボンド部と炭化珪素部と
を収容している。これにより、ボンド部が石英管内に収
容されて高温腐食性ガス雰囲気、例えば高温のNH3
スから遮断されるので、ボンド部、従って熱電対の先端
の異種金属接点は高温腐食性ガス雰囲気から保護され、
従来のように破壊されるようなことはない。本発明に係
る温度計をウエハ処理装置に設けることにより、ウエハ
温度を確実に計測して処理効率を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態例の温度計の要部、即ちPin型熱
電対部分の斜視図である。
【図2】図1のA部分の拡大斜視図であって、Pin型
熱電対の先端の異種金属接点の保護態様を示す。
【図3】図1のB部分の石英管の基端部の拡大斜視図で
ある。
【図4】
【符号の説明】
10……Pin型熱電対からなる温度計の要部、12…
…Pin型熱電対、14……石英本管、16……石英細
管、18……炭化珪素部、20……ボンド部、22……
基端ボンド部、30……実施形態例の温度計の要部、3
2……石英細管、34……基端延長部、36……炭化珪
素部、38……ボンド部、40……封止部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pin型熱電対と、Pin型熱電対を内
    部に収容して保護する石英管と、石英管から突出したP
    in型熱電対の先端の異種金属接点を保護する炭化珪素
    部と、炭化珪素部と石英管とを接合し、かつPin型熱
    電対の異種金属接点を保護するボンド部とを備えている
    温度計において、 Pin型熱電対の先端の異種金属接点より外方に、石英
    管の先端部を突出させ、炭化珪素部を外方にして石英管
    の先端部の管内にボンド部と炭化珪素部とを収容し、ボ
    ンド部内にPin型熱電対の異種金属接点を埋め込んで
    いることを特徴とする温度計。
  2. 【請求項2】 石英管が、石英本管と、石英本管から突
    出し、かつ石英本管より径の細い石英細管とから構成さ
    れ、炭化珪素部とボンド部とは石英細管の先端部の管内
    に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の温
    度計。
  3. 【請求項3】 石英管の基端部は、石英管とPin型熱
    電対とをアルミナ製ボンドにより封止する封止部を備
    え、かつ石英管の基端部側で熱電対の形状に沿って所定
    の長さにわたってPin型熱電対を保護するように石英
    管の基端部から外方に延長する基端延長部を備えている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の温度計。
  4. 【請求項4】 炭化珪素部がCVD法により形成されて
    いることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度計。
JP31667897A 1997-11-18 1997-11-18 温度計 Pending JPH11148872A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104748878A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 珠海格力电器股份有限公司 一种水系统温度测试工装
WO2023067995A1 (ja) * 2021-10-21 2023-04-27 株式会社フルヤ金属 熱電対構造

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