KR20080109747A

KR20080109747A - 온도 측정 장치

Info

Publication number: KR20080109747A
Application number: KR1020087021633A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 아사쿠라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2008-12-17
Also published as: CN101421599A; JP4803596B2; TW200823439A; JP2008064551A; TWI403702B; WO2008029595A1; CN101421599B

Abstract

온도 측정 장치(5)는, 서셉터(4)에 추종해서 진퇴 방향으로 이동 가능한 선단부(50a)와, 챔버(1) 외부로 연장돌출하도록 마련되고, 선단부(50a)의 이동을 허용하는 완충부(50b)를 갖는 시스 열전대(50)와, 선단부(50a)를 서셉터(4)에 가압하는 방향으로 부세하는 압축 코일 스프링(53)을 구비하고 있다. 압축 코일 스프링(53)과 완충부(50b)를 수용하는 밀폐 부재(51)는 내부가 챔버(1) 내와 연통하도록 챔버(1)의 저벽(19)에 밀착해서 마련되어 있다. 완충부(50b)의 종단 부분이 외부로 연장돌출되는 부분에 용접에 의해 접합부(55)가 형성되어 있다.

Description

온도 측정 장치{TEMPERATURE MEASURING DEVICE}

본 발명은 용기 내에 배치된 피 온도 측정체의 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 관한 것이다.

반도체의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 기판을 처리 용기 내의 탑재대상에 탑재한 상태에서, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하면서, 탑재대에 내장한 히터 등의 가열 기구에 의해 반도체 기판을 가열하고, 반도체 기판에 소정의 처리를 실시하는 것이 행해지고 있다. 이러한 처리에서는, 가열 온도가 반도체 기판의 품질에 크게 영향을 주기 때문에, 탑재대(또는 가열 기구)의 온도를 정확하게 측정할 필요가 있다. 이 때문에, 탑재대의 온도 측정에는 열응답성이 우수한 열전대가 많이 이용되고 있고, 그 중에서도 내열성을 갖는 금속 등으로 이루어지는 시스(sheath)와, 이 시스 내에 배치된 열전대 소선을 갖는 시스 열전대(sheathed thermocouple)가 많이 이용되고 있다(예컨대 특허 문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제 1992-63281 호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제 1994-176855 호 공보

시스 열전대는 통상 선단부가 탑재대에 접촉하도록 처리 용기의 벽부에 기밀로 설치되어 있지만, 길이기 길기 때문에 길이 방향의 장착 오차가 발생하기 쉽다. 또한, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하면, 처리 용기 내의 압력 변화 등에 의해 탑재대가 다소 움직이기 때문에, 시스 열전대의 선단부는 탑재대와 비접촉 상태로 되기 쉽다. 선단부가 탑재대와 비접촉 상태로 되어 있으면, 탑재대의 온도를 정확하게 측정할 수 없다. 이 때문에, 시스 열전대는 장착 오차를 흡수하는 동시에 탑재대의 추종하기 위해서, 탑재대에 대한 진퇴 방향, 즉 길이 방향의 자유도를 갖도록 처리 용기의 벽부에 벨로우즈를 이용하여 설치되는 것을 고려할 수 있다.

그러나, 벨로우즈를 이용하여 시스 열전대를 처리 용기의 벽부에 장착했을 경우, 처리 용기 내를 감압했을 때, 벨로우즈 내도 감압되고, 시스 열전대가 탑재대측로 가압되어, 시스 열전대가 파손되는 일이 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 시스 열전대를 이용한 온도 측정 장치로서, 용기 내의 감압에 기인하는 시스 열전대 또는 피 온도 측정체의 손상을 방지하면서, 피 온도 측정체의 온도를 정확하게 측정하는 것이 가능한 온도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시스 열전대를 이용한 온도 측정 장치로서, 용기 내의 감압에 기인하는 시스 열전대 또는 피 온도 측정체의 손상을 방지하면서, 피 온도 측정체의 온도를 정확하게 측정하는 것에 더하여, 용기 내의 부식 가스에 기인하는 부식을 방지하는 것이 가능한 온도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 처리 용기 내에 배치된 피 온도 측정체의 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 있어서, 시스와, 시스 내에 배치된 열전대 소선으로 이루어지고, 처리 용기 내쪽으로 연장하여 피 온도 측정체에 접촉하는 동시에 이 피 온도 측정체에 추종해서 진퇴 방향으로 이동하는 선단부와, 처리 용기 외쪽으로 연장하여 선단부의 이동을 허용하는 완충부를 갖는 시스 열전대와, 처리 용기 외면에 고착되고, 시스 열전대의 완충부를 수납하는 밀폐 부재와, 밀폐 부재 내에 배치되어 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체측으로 부세하는 스프링 부재를 구비하고, 시스 열전대의 완충부 종단부는 밀폐 부재로부터 용접부 또는 납땜부를 통해서 더욱 외쪽으로 연장돌출하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 처리 용기 내는 부식 가스 분위기로 되어 있고, 시스와, 밀폐 부재와, 스프링 부재는 어느 것이나 부식 가스에 대한 내식성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 스프링 부재는 코일 스프링으로 이루어지고, 상기 밀폐 부재 내에는, 상기 코일 스프링의 신축에 따라 상기 피 온도 측정체에 대한 진퇴 방향으로 이동하는, 상기 부식 가스에 대하여 내식성을 갖는 재료로 이루어지는 피스톤이 수용되어 있고, 상기 시스 열전대는 상기 피스톤에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 부식 가스는 할로겐을 포함하는 가스이고, 상기 부식 가스에 대하여 내식성을 갖는 재료는 니켈(Ni) 또는 니켈 합금인 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 스프링 부재는 인코넬(등록 상표)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 완충부는 상기 피 온도 측정체에 대한 진퇴 방향으로 신축 가능하게 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 완충부는 나선 형상으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명은, 상기 완충부는 파형으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치이다.

본 발명에 의하면, 시스 열전대를, 용기 내에 위치되는 동시에 피 온도 측정체에 추종해서 진퇴 방향으로 이동 가능한 선단부와, 용기 외부로 연장돌출하도록 마련되고, 선단부의 이동을 허용하는 완충부로 구성하고, 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체로 가압하는 방향으로 부세하는 스프링 부재를 마련했기 때문에, 용기 내외의 압력차에 크게 영향을 받는 벨로우즈를 이용하는 일이 없이, 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 따라서, 용기 내의 감압에 기인하는 시스 열전대 또는 피 온도 측정체의 손상을 방지하면서, 피 온도 측정체의 온도를 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 시스 열전대를, 용기 내에 위치되는 동시에 피 온도 측정체에 추종해서 진퇴 방향으로 이동 가능한 선단부와, 용기 외부로 연장돌출하도록 마련되고, 선단부의 이동을 허용하는 완충부로 구성하고, 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체로 가압하는 방향으로 부세하는 스프링 부재를 마련했기 때문에, 용기 내외의 압력차에 크게 영향을 받는 벨로우즈를 이용하거나, 내식성을 저하시키는 요인이 되는 시스의 일부를 벗기거나 하지 않고, 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 게다가, 용기 내의 부식 가스의 분위기에 노출되는 시스, 밀폐 부재 및 스프링 부재를 어느 것이나 부식 가스에 대한 내식성 재료에 의해 형성하고, 밀폐 부재와 시스의 접합부를 용접 또는 납땜에 의해 형성했기 때문에, 부식 가스에 의한 부식을 방지할 수 있다. 따라서, 용기 내의 감압에 기인하는 시스 열전대 또는 피 온도 측정체의 손상 및 용기 내의 부식 가스에 기인하는 부식을 방지하면서, 피 온도 측정체의 온도를 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태로서의 온도 측정 장치를 구비한 웨이퍼 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도,

도 2의 (a)는 온도 측정 장치의 단면도이고, 도 2의 (b)는 시스 열전대를 도시하는 단면도,

도 3은 온도 측정 장치에 마련된 완충부의 변형예를 도시한 도면,

도 4는 온도 측정 장치의 처리 용기로의 다른 장착 상태를 도시한 도면,

도 5는 온도 측정 장치에 마련된 밀폐 부재의 변형예를 도시한 도면,

도 6은 비교예로서의 시스 열전대의 처리 용기로의 설치 형태를 도시한 도면.

이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태로서의 온도 측정 장치를 구비한 웨이퍼 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

웨이퍼 처리 장치(100)는 반도체 기판인 웨이퍼(W)를 수용 가능한 처리 용기로서의 챔버(1)와, 이 챔버(1) 내에 배치되고, 웨이퍼(W)를 탑재해서 웨이퍼(W)의 온도를 조정하는 온도 조정부로서의 서셉터(4)와, 이 서셉터(4)(피 온도 측정체)의 온도를 측정하는 온도 측정 장치(5)와, 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하기 위한 부식 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버(1) 내에 공급하는 처리 가스 공급 기구(2)와, 챔버(1) 내를 감압 가능한 감압 기구(3)를 구비하고 있다.

챔버(1)는 상부가 개구한 대략 통형상으로 형성되어 있고, 챔버(1)의 측벽에는 웨이퍼(W)를 반입·반출하기 위한 반입·반출구(13)가 형성되어 있다. 이 반입·반출구(13)를 개폐하는 게이트 밸브(14)가 마련되어 있다. 서셉터(4)는 높이 방향으로 연장하는 지주 부재(11)를 거쳐서 챔버(1)의 저벽(19)에 마련되고, 내부에 히터(40)가 매설되어 있고, 이 히터(40)는 히터 전원(41)에 접속되어 있다. 히터 전원(41), 즉 히터(40)는 온도 측정 장치(5)의 측정 온도에 근거하고, 후술하는 컨트롤러(90)에 의해 제어되고 있고, 이에 의해 서셉터(4)에 탑재된 웨이퍼(W)의 온도가 조정된다.

챔버(1)의 상부에는, 개구를 폐색하고, 또한 서셉터(4)에 대향하도록 샤워 헤드(15)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(15)는 내부에 처리 가스 공급 기구(2)에 의한 처리 가스를 확산시키는 확산 공간(16)을 갖고, 또한 서셉터(4)의 대향면에 처리 가스 공급 기구(2)에 의한 처리 가스를 토출하는 복수 또는 다수의 토출 구 멍(17)이 형성되어 있다.

챔버(1)의 측벽의 하부에는 배기구(18)가 형성되어 있다. 감압 기구(3)는 배기구(18)에 접속된 배기관(31)과, 배기관(31)을 거쳐서 챔버(1) 내를 배기하는 배기 장치(32)를 갖고 있다.

처리 가스 공급 기구(2)는 할로겐계 가스(할로겐을 포함하는 가스) 등의 부식 가스를 포함하는 처리 가스가 저류된 처리 가스 저류부(21)와, 처리 가스 저류부(21)로부터의 처리 가스를 샤워 헤드(15)의 확산 공간(16) 내로 인도하는 도관(22)과, 도관(22)을 유통하는 처리 가스의 유량을 조정하는 유량 조정 기구로서의 매스 플로우 컨트롤러(23) 및 밸브(24)를 갖고 있다. 또한, 복수 종류의 상이한 처리 가스를 챔버(1) 내에 공급할 경우에는, 예컨대 복수의 처리 가스 공급 기구(2)가 마련된다.

다음에, 온도 측정 장치(5)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2의 (a)는 온도 측정 장치(5)의 단면도이고, 도 2의 (b)는 시스 열전대(50)의 단면도이다.

온도 측정 장치(5)는 챔버(1) 내쪽으로 연장하여 서셉터(4)에 접촉하는 동시에, 이 서셉터(4)에 추종해서 진퇴 방향으로 이동하는 선단부(축방향 일방측)(50a)와, 챔버(1) 외쪽으로 연장하여 선단부(50a)의 이동을 허용하는 완충부(축방향 타방측)(50b)를 갖는 시스 열전대(50)와, 챔버(1) 외면에 고착되어 시스 열전대(50)의 완충부(50b)를 수납하는 밀폐 부재(51)를 구비하고 있다. 또한, 밀폐 부재(51) 내에는, 시스 열전대(50)에 장착된 피스톤(54)과, 피스톤(54)에 장착되어 시스 열 전대(50)의 선단부(50a)를 서셉터(4)로 가압하는 방향으로 부세하는 스프링 부재로서의 압축 코일 스프링(53)이 수납되어 있다. 이 피스톤(54)과, 압축 코일 스프링(53)과, 완충부(50b)를 수용하는 밀폐 부재(51)는 그 내부가 챔버(1)의 내부와 연통하도록 챔버(1)의 벽부, 예를 들면 저벽(19)과 기밀로 밀착해서 마련되어 있다. 완충부(50b)의 종단 부분은 밀폐 부재(51)의 외부로 연장돌출되고, 밀폐 부재(51)중 완충부(50b)의 종단 부분이 외부(챔버(1) 외부의 분위기측)로 연장돌출되는 부분에 접합부(55)가 기밀로 마련되어 있다.

시스 열전대(50)는 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 열전대 소선(50c)과, 이 열전대 소선(50c)을 피복하는 중공의 시스(50d)와, 이 시스(50d) 내에 충전된 마그네시아 등의 절연재(50e)를 갖고 있다. 시스 열전대(50)의 시스(50d)는 할로겐계 가스에 대한 내식성을 갖는 재료, 예컨대 순 니켈(Ni) 또는 니켈·크롬·몰리브덴(NiCrMo)이나 하스텔로이 등의 니켈 합금에 의해 형성되어 있다. 또한, 시스(50d) 및 절연재(50e)는 밀폐 부재(51)로부터 외부로 연장돌출하는 부분에는 반드시 마련하지 않아도 된다.

시스 열전대(50)의 선단부(50a)는, 예컨대 서셉터(4)의 하면에 형성된 삽입 구멍(4a) 내에 삽입되는 것에 의해 서셉터(4)에 접촉하고 있다. 시스 열전대(50)의 완충부(50b)는 서셉터(4)에 대한 진퇴 방향으로 신축 가능하도록, 예를 들면 나선 형상으로 굴곡 또는 만곡되어 있다. 시스 열전대(50)는 그 종단부가 신호 송신부(52)에 접속되어 있고, 신호 송신부(52)가 시스 열전대(50)에 의한 측정 온도 신호를 후술하는 컨트롤러(90)에 송신하고, 이 측정 온도 신호에 근거해서 컨트롤 러(90)가 히터 전원(41), 즉 히터(40)의 온도를 제어하도록 구성되어 있다.

밀폐 부재(51)는 할로겐계 가스에 대한 내식성을 갖는 재료, 예컨대 시스 열전대(50)의 시스(50d)와 동종의 금속인 순 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지는 동시에 통형 형상을 갖고 있다. 밀폐 부재(51)는, 축방향 일방측으로부터 타방측을 향해서 순차로, 압축 코일 스프링(53) 및 압축 코일 스프링(53)의 신축에 따라 서셉터(4)에 대한 진퇴 방향으로 이동 가능한 피스톤(54)을 수용하는 실린더부(51b)와, 시스 열전대(50)의 완충부(50b)를 수용하는 완충 수용부(51c)를 갖고 있다. 밀폐 부재(51)의 축방향 일 단부에는 플랜지(51a)가 형성되어 있고, 밀폐 부재(51)는 플랜지(51a)의 일 단면이 챔버(1)의 저벽(19)의 외면(바닥면)에 기밀로 접촉하는 것에 의해 설치되어 있다. 밀폐 부재(51)의 축방향 타측의 벽부에는 상술의 접합부(55)가 마련되어 있고, 접합부(55)는 용접 또는 납땜에 의해 형성되어 있다. 여기에서, 밀폐 부재(51)를 시스 열전대(50)의 시스(50d)와 동종의 금속제로 하는 것에 의해, 양자의 용접 또는 납땜이 양호하게 되고, 접합부(55)에 의해 시스(50d)를 밀폐 부재(51)에 확실하게 고정할 수 있다.

압축 코일 스프링(53)은 할로겐계 가스에 대한 내식성을 갖고, 또한 탄성력이 확보되는 재료, 예를 들면 인코넬(등록 상표)이나 니켈, 몰리브덴을 포함하는 SUS316L 등에 의해 형성되고, 피스톤(54)은 할로겐계 가스에 대한 내식성을 갖는 재료, 예컨대 시스 열전대(50)의 시스와 동종의 금속인 순 니켈 또는 니켈 합금에 의해 형성되어 있다. 피스톤(54)에는 시스 열전대(50)의 시스가 내부를 관통하도록 관통구가 마련되고, 이들 양자는 용접이나 납땜, 또는 납땜 등에 의해 고정되어 있고, 이에 의해 시스 열전대(50)의 선단부(50a)가, 피스톤(54)을 개재한 압축 코일 스프링(53)의 탄발력에 의해 서셉터(4)에 가압되도록 부세되어 있다(도 2의 (a)의 화살표(F) 방향). 여기에서, 피스톤(54)을 시스 열전대(50)의 시스(50d)와 동종의 금속제로 하는 것에 의해, 양자의 용접 또는 납땜이 양호하게 되고, 시스(50d)에 확실하게 고정할 수 있다.

웨이퍼 처리 장치(100)의 각 구성부는, 마이크로 프로세서(컴퓨터)를 구비한 컨트롤러(90)(제어부)에 접속되어서 제어되는 구성으로 되어 있다. 컨트롤러(90)에는, 웨이퍼 처리 장치(100)의 각 구성부를 관리하기 위해서 명령의 입력 조작 등을 실행하는 키보드와, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 웨이퍼 처리 장치(100)에서 실행되는 처리를 컨트롤러(90)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램 및 처리 조건 데이터를 포함하는 레시피를 격납한 기억부가 접속되어 있다. 필요에 따라서, 유저 인터페이스로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부로부터 호출해서 컨트롤러(90)에 실행시키는 것에 의해, 컨트롤러(90)의 제어하에서 웨이퍼 처리 장치(100)에서의 원하는 처리가 실행된다.

이와 같이 구성된 웨이퍼 처리 장치(100)에 있어서는, 이하와 같이 하여 웨이퍼(W)의 처리가 실행된다. 우선, 게이트 밸브(14)에 의해 반입·반출구(13)를 개방한 상태에서, 웨이퍼(W)를 반입·반출구(13)로부터 챔버(1) 내에 반입해서 서셉터(4) 상에 탑재하고, 게이트 밸브(14)에 의해 반입·반출구(13)를 폐쇄한다.

다음에, 감압 기구(3)의 배기 장치(32)를 작동시키고, 챔버(1) 내를 소정의 압력, 예컨대 진공압으로 감압하는 동시에, 처리 가스 공급 기구(2)에 의해 샤워 헤드(15)를 거쳐서 챔버(1) 내에 처리 가스를 소정의 유량 공급하면서, 히터(40)에 의해 서셉터(4)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 가열한다. 히터(40)에 의한 가열 시에는, 상술한 바와 같이, 시스 열전대(50)가 서셉터(4)의 온도를 측정하고, 신호 송신부(52)가 시스 열전대(50)에 의한 서셉터(4)의 측정 온도 신호를 컨트롤러(90)에 송신하고, 이 측정 온도 신호에 근거해서 컨트롤러(90)가 히터(40)의 온도를 제어하는 것에 의해, 서셉터(4) 상의 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 조정된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 소정의 처리가 실시된다.

여기서, 처리 가스 공급 기구(2)에 의한 챔버(1) 내로의 처리 가스의 공급 및/또는 감압 기구(3)에 의한 챔버(1) 내의 감압 시에는, 챔버(1) 내의 압력이 변화되는 것에 의해, 서셉터(4)에 흔들림 등의 움직임이 다소 발생한다. 그러나, 시스 열전대(50)의 완충부(50b)가 서셉터(4)에 대한 진퇴 방향으로 신축하고, 또한 시스 열전대(50)의 선단부(50a)는 압축 코일 스프링(53)에 의해 서셉터(4)에 가압되도록 부세되어 있기 때문에, 시스 열전대(50)의 선단부(50a)는 서셉터(4)의 움직임에 추종해서 이동해서, 서셉터(4)의 접촉이 유지된다. 따라서, 서셉터(4)의 온도를 정확하게 측정할 수 있고, 이에 의해 히터(40)의 온도를 정밀도 좋게 제어해서 웨이퍼(W)의 처리의 품질을 높이는 것이 가능해진다.

또한, 스프링 부재, 예를 들면 압축 코일 스프링(53)에 의해 시스 열전대(50)의 선단부(50a)를 서셉터(4)로 가압하도록 부세되는 것에 의해, 종래와 같이 대기와 진공의 차압에 의해 현저하게 큰 가압력을 작용시켜 버리는 벨로우즈를 이 용할 필요가 없기 때문에, 챔버(1) 내의 감압에 의해 시스 열전대(50)가 서셉터(4)에 강하게 가압하는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 시스 열전대(50) 및 서셉터(4)의 손상을 방지하고, 장치의 내구성을 높이는 것이 가능해진다.

또한, 시스 열전대(50)를 시스(50d) 마다, 예컨대 나선 형상으로 굴곡시켜서 완충부(50b)를 형성한 것에 의해, 종래와 같이 시스의 일부를 벗겨서 열전대 소선을 노출시킬 필요가 없기 때문에, 내열성이 확보되고, 이에 의해 챔버(1) 내가 고온으로 유지될 경우에도 대응하는 것이 가능해진다.

또한, 완충부(50b)는 신축 시의 부하가 경감되도록, 극히 작은 곡률을 갖는 것이 바람직하고, 또한 신축 시의 부하가 분산되도록, 서셉터(4)에 대한 진퇴 방향으로 일정한 규칙성을 갖는 형상인 것이 바람직하다. 이러한 완충부(52b)의 형상으로서는, 도 2의 (a)에 도시한 나선 형상 이외에, 예를 들면 도 3에 도시하는 것과 같은 파형을 들 수 있다.

또한, 챔버(1) 내의 처리 가스, 예를 들면 할로겐계 가스 등의 부식 가스의 분위기에 노출되는 온도 측정 장치(5)의 각 부재, 즉 시스 열전대(50)의 시스(50d), 밀폐 부재(51), 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)은 어느 것이나, 처리 가스에 대한 내식성을 갖는 재료, 예를 들면 니켈 또는 니켈 합금에 의해 형성되어 있다. 또한, 시스 열전대(50)의 시스(50d)와 밀폐 부재(51)를 기밀로 접합하는 접합부(55)는 용접 또는 납땜에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 수지 등의 유기계 재료를 일절 이용할 필요가 없고, 처리 가스에 의한 온도 측정 장치(5)의 부식을 방지하고, 유기 오염을 회피할 수 있다.

다음에 감압 기구(3)에 의한 챔버(1) 내의 감압, 처리 가스 공급 기구(2)에 의한 챔버(1) 내로의 처리 가스의 공급 및 히터(40)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 소정의 시간 실행한다. 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하면, 처리 가스 공급 기구(2)에 의한 챔버(1) 내로의 처리 가스의 공급 및 히터(40)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 정지하고, 게이트 밸브(14)에 의해 반입·반출구(13)를 개방하여, 웨이퍼(W)를 반입·반출구(13)로부터 챔버(1)의 외부로 반출한다.

다음에 본 발명의 비교예에 대해서, 도 6에 의해 설명한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 다소 신축, 여기에서는 신장시킨 상태의 벨로우즈(C)의 일 단부 및 타 단부를 각각 시스 열전대(A) 및 처리 용기의 벽부, 예를 들면 저벽부(D)에 기밀로 설치하는 것에 의해 시스 열전대(A)를 미리 탑재대(B)에 약하게 가압하여 두고, 벨로우즈(C)의 신축에 의해 시스 열전대(A)를 탑재대의 움직임에 추종시키는 것도 생각할 수 있다.

그러나, 반도체의 제조 프로세스에 있어서는 일반적으로, 처리 가스 공급 시에 처리 용기 내를 예를 들면 진공압으로 감압한다는 것이 행해지고 있는 것에 더하여, 벨로우즈는 일반적으로 제조 과정의 형편상 어느 정도의 직경(R)을 갖고 있다. 이 때문에, 전술한 벨로우즈(C)를 이용한 시스 열전대의 설치 형태에서는, 처리 용기 내를 예를 들면 진공압으로 감압하는 것에 의해 벨로우즈(C)에 그 직경(R)에 따른 대기와 진공의 차압이 걸리고, 시스 열전대(A)에 현저하게 큰 탑재대(B)로의 가압력(도 6의 화살표(E) 참조)이 작용해 버린다. 이 결과, 시스 열전대(A)가 탑재대(B)에 강하게 가압되어 버려서, 시스 열전대(A) 또는 탑재대(B)가 손상할 우 려가 있다.

이에 대하여 본원 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 벨로우즈를 이용할 필요가 없기 때문에, 챔버(1) 내의 감압에 의해 시스 열전대(50)가 서셉터(4)에 강하게 가압하는 일이 없고, 시스 열전대(50) 및 서셉터(4)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일이 없이 여러 가지 변형이 가능하다. 상기 실시형태에서는, 시스 열전대(50)가 챔버(1) 내에서 노출하도록 온도 측정 장치(5)를 배치했지만, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이, 시스 열전대(50)가 통형상의 지주 부재(11) 내에 수납되도록 온도 측정 장치(5)를 배치해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 완충부(50b)를 수용하는 완충 수용부(51c)와, 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)을 수용하는 실린더부(51b)와, 실린더부(51b)의 일 단부로부터 돌출하는 플랜지(51a)로부터 일체 형성해서 밀폐 부재(51)를 구성하고, 이 밀폐 부재(51)는 플랜지(51a)의 일단면이 챔버(1)의 저벽(19)의 외면에 밀착하도록 장착되어 있다. 그러나, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 밀폐 부재(51)는 챔버(1)의 저벽(19)의 외면(바닥면)에 설치되는 외측 부재(51d)와, 챔버(1)의 저벽(19)의 내면(상면)에 장착되는 내측 부재(51e)를 갖고 있어도 좋고, 이 경우는 외측 부재(51d)와 내측 부재(51e)의 사이에 완충부(50b), 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)이 배치된다. 도 5에 있어서, 외측 부재(51d)는 완충부(50b)를 수용하는 용기 형상으로 형성되고, 내측 부재(51e)는 시스 열전대(50)를 둘러싸는 링 형상으로 형성되고, 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)은, 외측 부 재(51d)와 내측 부재(51e)의 사이에 끼워지도록 챔버(1)의 저벽(19) 내에 배치된다. 이 경우에는, 챔버(1)의 저벽(19)의 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)을 둘러싸는 부분도 밀폐 부재(51)의 일부로서 기능한다. 이러한 구성에 의해, 밀폐 부재(51)(밀폐 부재(51)의 챔버(1)의 저벽(19)으로부터 돌출하는 부분)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 내측 부재(50e)를 이용하지 않고, 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)을 외측 부재(51d)와 챔버(1)의 저벽(19)의 사이에 끼워지도록 배치해도 좋고, 또는 외측 부재를 이용하지 않고 내측 부재(50e)를 용기 형상으로 형성해 두고, 완충부(50b), 압축 코일 스프링(53) 및 피스톤(54)을 내측 부재(50e) 내에 수용해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 스프링 부재로서 압축 코일 스프링을 이용했지만, 이것에 한정되지 않고, 인장 코일 스프링 등의 다른 스프링을 이용해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 히터의 가열에 의해 반도체 웨이퍼의 온도를 조정하는 경우의 적용예에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 쿨링 플레이트의 냉각에 의해 웨이퍼의 온도를 조정할 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 피처리체도 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, FPD용 유리 기판 등이라도 좋다.

본 발명은, 반도체 기판에 성막 처리를 실시하는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치나 COR(Chemical Oxide Removal) 처리후의 반도체 기판에 열처리를 실시하는 포스트 히트 장치 등, 부식 가스 분위기의 용기 내에 배치된 서셉터 등의 피 온도 측정체의 온도를 측정하는 용도 전반에 적용 가능하다.

Claims

처리 용기 내에 배치된 피 온도 측정체의 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 있어서,

시스와, 시스 내에 배치된 열전대 소선으로 이루어지고, 처리 용기 내쪽으로 연장하여 피 온도 측정체에 접촉하는 동시에 이 피 온도 측정체에 추종해서 진퇴 방향으로 이동하는 선단부와, 처리 용기 외쪽으로 연장하여 선단부의 이동을 허용하는 완충부를 갖는 시스 열전대와,

처리 용기 외면에 고착되고, 시스 열전대의 완충부를 수납하는 밀폐 부재와,

밀폐 부재 내에 배치되어 시스 열전대의 선단부를 피 온도 측정체측으로 부세하는 스프링 부재를 구비하고,

시스 열전대의 완충부 종단부는 밀폐 부재로부터 용접부 또는 납땜부를 통하여 더욱 외쪽으로 연장돌출하는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

처리 용기 내는 부식 가스 분위기로 되어 있고,

시스와, 밀폐 부재와, 스프링 부재는 어느 것이나 부식 가스에 대한 내식성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 스프링 부재는 코일 스프링으로 이루어지고,

상기 밀폐 부재 내에는, 상기 코일 스프링의 신축에 따라 상기 피 온도 측정체에 대한 진퇴 방향으로 이동하는, 상기 부식 가스에 대하여 내식성을 갖는 재료로 이루어지는 피스톤이 수용되어 있고,

상기 시스 열전대는 상기 피스톤에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 부식 가스는 할로겐을 포함하는 가스이고,

상기 부식 가스에 대하여 내식성을 갖는 재료는 니켈(Ni) 또는 니켈 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스프링 부재는 인코넬(등록 상표)로 이루어지는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 완충부는 상기 피 온도 측정체에 대한 진퇴 방향으로 신축 가능하게 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 완충부는 나선 형상으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치
제 6 항에 있어서,

상기 완충부는 파형으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는

온도 측정 장치.