KR20210028126A - 열전대 구조, 열처리 장치 및 열전대 구조 제조방법 - Google Patents

열전대 구조, 열처리 장치 및 열전대 구조 제조방법 Download PDF

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마사히로 고바야시
야스아키 기쿠치
다츠야 야마구치
고지 요시이
겐스케 모리타
준 이타바시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

복수 개의 온도 측정부를 갖는 열전대 구조에 대해 공간을 절약할 수 있는 기술을 제공하기 위해, 본 개시 내용의 일 양태에 따른 열전대 구조는, 제1 열전대 소선과, 상기 제1 열전대 소선의 서로 다른 위치에 접합되며 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 복수 개의 제2 열전대 소선과, 상기 제1 열전대 소선과 상기 제2 열전대 소선 중 적어도 어느 한쪽을 피복하는 절연성의 피복 부재와, 상기 제1 열전대 소선 및 상기 제2 열전대 소선을 수용하는 보호관을 포함한다.

Description

열전대 구조, 열처리 장치 및 열전대 구조 제조방법{THERMOCOUPLE STRUCTURE, HEAT TREATMENT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THERMOCOUPLE STRUCTURE}
본 개시 내용은 열전대 구조, 열처리 장치 및 열전대 구조 제조방법에 관한 것이다.
복수 개의 온도 측정부를 갖는 열전대 구조가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1~3 참조). 또한, 2개의 소선(素線)과 협지(挾持) 부재를 구비하며, 협지 부재가 2개의 소선의 선단부끼리를 나란히 놓아 접촉시킨 상태에서 협지함으로써 온도 측정 접점부가 형성된 열전대가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 4 참조).
일본국 공개특허공보 특개2011-151055호 일본국 공개특허공보 특개소58-222582호 일본국 공개실용신안공보 실개소61-110135호 일본국 공개특허공보 특개2018-025525호
본 개시 내용은, 복수 개의 온도 측정부를 갖는 열전대 구조에 대해 공간을 절약할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시 내용의 일 양태에 따른 열전대 구조는, 제1 열전대 소선과, 상기 제1 열전대 소선의 서로 다른 위치에 접합되며 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 복수 개의 제2 열전대 소선과, 상기 제1 열전대 소선과 상기 제2 열전대 소선 중 적어도 어느 한쪽을 피복하는 절연성의 피복 부재와, 상기 제1 열전대 소선 및 상기 제2 열전대 소선을 수용하는 보호관을 포함한다.
본 개시 내용에 의하면, 복수 개의 온도 측정부를 갖는 열전대 구조에 대해 공간을 절약할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 열전대 구조를 이용한 온도 측정 방법의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 3은 열전대 구조의 온도 측정부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 열전대 구조의 온도 측정부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 열전대 구조의 온도 측정부의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 열전대 구조를 구비한 열처리 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 열처리 장치의 처리 용기를 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 제3 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 첨부 도면을 참조하여, 본 개시 내용의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대해 설명한다. 첨부한 전체 도면에 있어, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이며 중복되는 설명을 생략한다.
[제1 실시형태]
(열전대 구조)
제1 실시형태의 열전대 구조의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은 제1 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2는 열전대 구조를 이용한 온도 측정 방법의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 열전대 구조(100)는 제1 열전대 소선(110), 제2 열전대 소선(120), 피복 부재(130), 보호관(140), 계측기(150), 스위칭 장치(160)를 구비한다. 한편, 도 1에서는 계측기(150)와 스위칭 장치(160)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 2에서는 피복 부재(130)와 보호관(140)의 도시를 생략하고 있다.
제1 열전대 소선(110)은 제2 열전대 소선(120)과 함께 열전대를 구성한다. 제1 열전대 소선(110)은, 일단(선단)이 제2 열전대 소선(120)에 접합되며, 타단이 계측기(150)에 접속되어 있다. 제1 열전대 소선(110)은, 1개의 소선으로 형성될 수도 있으며, 복수 개의 소선이 접합되어 형성될 수도 있다. 제1 열전대 소선(110)의 재료로는, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 백금, 백금-로듐 합금 등과 같은 금속 도체를 이용할 수 있다.
제2 열전대 소선(120)은, 제1 열전대 소선(110)과는 다른 재료로 형성되며, 제1 열전대 소선(110)과 함께 열전대를 구성한다. 제2 열전대 소선(120)은 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 포함한다.
제2 열전대 소선(120a)은, 일단이 제1 열전대 소선(110)의 선단에 접합되어 있으며, 제1 열전대 소선(110)과 함께 온도 측정부(A1)를 형성한다. 제2 열전대 소선(120b)은, 일단이 제1 열전대 소선(110)의 선단으로부터 제1 열전대 소선(110)의 타단 쪽으로 소정 길이만큼 떨어진 위치에 접합되어 있으며, 제1 열전대 소선(110)과 함께 온도 측정부(A2)를 형성한다. 제2 열전대 소선(120c)은, 제1 열전대 소선(110)과 제2 열전대 소선(120b)이 접합되어 있는 위치로부터 제1 열전대 소선(110)의 타단 쪽으로 소정 길이만큼 떨어진 위치에 접합되어 있으며, 제1 열전대 소선(110)과 함께 온도 측정부(A3)를 형성한다.
온도 측정부(A1)와 온도 측정부(A2)의 간격 및 온도 측정부(A2)와 온도 측정부(A3)의 간격은, 온도 계측 부위의 위치에 따라 설정되는데, 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)의 타단은 각각 스위칭 장치(160)를 사이에 두고 계측기(150)에 접속된다.
제2 열전대 소선(120a,120b,120c)의 재료는, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 백금, 백금-로듐 합금 등과 같은 금속 도체를 사용할 수 있다. 일 예로는, 제1 열전대 소선(110)의 재료가 백금인 경우에, 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)의 재료로서 백금-로듐 합금을 사용할 수 있다.
한편, 제2 열전대 소선(120)의 갯수는, 상기의 3개로 한정되지 않고 온도 측정 부위의 갯수에 따라 정해지며, 예를 들어, 2개일 수도 있고 4개 이상일 수도 있다.
피복 부재(130)는 제2 열전대 소선(120)을 피복하는 절연 부재이다. 피복 부재(130)는 제1 열전대 소선(110)과 제2 열전대 소선(120)의 접촉을 방지한다. 피복 부재(130)는 피복 부재(130a,130b,130c)를 포함한다.
피복 부재(130a,130b,130c)는, 각각 내부에 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)이 삽입 관통되어 피복하는 절연관이다. 절연관의 재료는, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 지르코니아(ZrO2), 티탄산알루미늄(Al2O3·ETiO2) 등과 같은 세라믹, 석영, 탄화규소(SiC) 등을 사용할 수 있다.
한편, 피복 부재(130)는, 제2 열전대 소선(120)을 피복할 수 있는 절연 부재이면 되며, 예를 들어, 절연 비즈, 절연 시트 등을 이용할 수 있다. 절연 비즈를 이용하는 경우, 제2 열전대 소선(120)에 복수 개의 절연 비즈를 설치함으로써, 제2 열전대 소선(120)을 피복하여 절연시킬 수 있다. 절연 시트를 이용하는 경우, 제2 열전대 소선(120)을 덮도록 절연 시트를 감아붙임으로써, 제2 열전대 소선(120)을 피복하여 절연시킬 수 있다.
또한, 피복 부재(130)는, 제2 열전대 소선(120) 대신에 제1 열전대 소선(110)을 피복할 수도 있으며, 제1 열전대 소선(110)과 제2 열전대 소선(120) 양쪽을 피복할 수도 있다.
보호관(140)은 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120)을 수용한다. 보호관(140)은, 예를 들어, 석영, SiC 등으로 형성되어 있다.
계측기(150)는 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120)의 열 기전력에 기초하여 온도를 계측한다. 계측기(150)로는, 예를 들어, 데이터 로거(data logger)를 이용할 수 있다.
스위칭 장치(160)는 계측기(150)와 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)의 접속 상태를 스위칭한다. 계측기(150)와 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)의 접속 상태를 스위칭함으로써, 온도 측정부(A1~A3)의 온도를 스위칭하며 측정할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 장치(160)에서 스위칭하여 제2 열전대 소선(120a)과 계측기(150)를 접속시키면, 온도 측정부(A1)의 온도를 계측할 수 있다. 계측기(150)와 스위칭 장치(160)는, 제2 열전대 소선(120)과 같은 재료의 열전대 소선에 의해 접속되어 있다. 다만, 계측기(150)와 스위칭 장치(160)가 보상(補償) 도선에 의해 접속될 수도 있다.
이상에서 설명한 열전대 구조(100)에 의하면, 제1 열전대 소선(110)과, 당해 제1 열전대 소선(110)과 함께 열전대를 구성하는 3개의 제2 열전대 소선(120)에 의해, 3개의 온도 측정부(A1~A3)를 갖는 다기(多岐) 열전대가 형성된다. 이로써, 여러 지점을 측정하는 경우에 열전대 소선의 갯수를 저감시킬 수 있으므로, 공간을 절약할 수 있으며, 제조 비용도 절감할 수 있다. 구체적으로, 한 쌍의 열전대 소선에 의해 형성되는 열전대를 사용하면 6개의 열전대 소선이 필요하지만, 열전대 구조(100)를 사용하면 1개의 제1 열전대 소선(110)과 3개의 제2 열전대 소선(120), 합계 4개의 열전대 소선이면 되므로 열전대 소선의 갯수를 저감할 수가 있다.
(온도 측정부)
도 1의 열전대 구조(100)의 온도 측정부(A1~A3)의 구성예에 대해, 온도 측정부(A2)를 예로 들어 설명한다.
도 3은 열전대 구조(100)의 온도 측정부(A2)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 온도 측정부(A2)는, 2개의 제1 열전대 소선(110)과, 당해 제1 열전대 소선(110) 각각의 선단(110p)에 용접 접합된 제2 열전대 소선(120)에 의해 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 2개의 제1 열전대 소선(110) 각각의 선단(110p)과, 제2 열전대 소선(120)의 선단(120p)이 용접 접합됨으로써, 온도 측정부(A2)가 형성된다.
용접 접합을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 가스 용접, 스폿 용접 등을 이용할 수 있다. 도 3에서는, 가스 분출부(G)로부터 분출되는 연소 화염(F)을 사용한 가스 용접의 예를 나타낸다.
도 4는 열전대 구조(100)의 온도 측정부(A2)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 온도 측정부(A2)는 제1 열전대 소선(110), 제2 열전대 소선(120), 협지 부재(170)에 의해 형성되어 있다.
협지 부재(170)는, 제1 열전대 소선(110)의 도중 부분과 제2 열전대 소선(120)의 선단을 접촉시킨 상태에서 협지하여 온도 측정부(A2)를 형성한다. 협지 부재(170)는, 예를 들어, 통 형상 부재일 수 있으며, 판 형상 부재를 통 형상으로 둥글게 말은 부재일 수도 있다. 협지 부재(170)는, 예를 들어, 백금, 백금-로듐 등과 같은 금속 도체로 형성되어 있다. 협지 부재(170)의 재료는, 이종(異種) 재료의 접촉에 의한 열 기전력 발생을 억제한다는 관점에서, 제1 열전대 소선(110) 또는 제2 열전대 소선(120)의 재료와 같은 것이 바람직하다.
협지 부재(170)를 이용하여 온도 측정부(A2)를 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 압착 접합을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 우선, 제1 열전대 소선(110)의 도중 부분과 제2 열전대 소선(120)의 선단을 나란히 놓은 상태로 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120)을 협지 부재(170)의 통 안에 배치한다. 그리고, 협지 부재(170)를 찌그러뜨려서 온도 측정부(A2)를 형성한다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 예에서는, 제1 열전대 소선(110)과, 당해 제1 열전대 소선(110)의 도중에 압착 접합된 제2 열전대 소선(120)에 의해, 온도 측정부(A2)가 형성된다. 그리하여, 열에 의해 열전대 소선이 신축됨에 기인하는 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120)의 단선(斷線) 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 제1 열전대 소선(110)과 제2 열전대 소선(120)을 나란히 놓은 상태로 협지 부재(170)의 통 안에 배치한 후, 협지 부재(170)를 찌그러뜨려서 온도 측정부(A2)를 형성한다. 그리하여, 원하는 위치에 온도 측정부(A2)를 형성하기 쉬우므로 위치 검출 정밀도가 향상된다.
도 5는 열전대 구조(100)의 온도 측정부(A2)의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 온도 측정부(A2)는 2개의 제1 열전대 소선(110a,110b), 제2 열전대 소선(120), 협지 부재(170)에 의해 형성되어 있다.
협지 부재(170)는, 2개의 제1 열전대 소선(110a,110b) 각각의 선단과 제2 열전대 소선(120)의 선단을 접촉시킨 상태에서 협지하여 온도 측정부(A2)를 형성한다.
협지 부재(170)를 이용하여 온도 측정부(A2)를 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 압착 접합을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 우선, 제1 열전대 소선(110a)과 제1 열전대 소선(110b) 각각의 선단을 붙여맞추고 제2 열전대 소선(120)의 선단과 나란히 놓은 상태로 협지 부재(170)의 통 안에 배치한다. 그리고, 협지 부재(170)를 찌그러뜨려서 온도 측정부(A2)를 형성한다.
이와 같이, 도 5에 나타내는 예에서는, 2개의 제1 열전대 소선(110)의 선단과, 제2 열전대 소선(120)의 선단이 압착 접합됨으로써, 온도 측정부(A2)가 형성된다. 그리하여, 열에 의해 열전대 소선이 신축됨에 기인하는 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120)의 단선 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 제1 열전대 소선(110a)와 제1 열전대 소선(110b) 각각의 선단을 붙여맞추고서 제2 열전대 소선(120)의 선단을 나란히 놓은 상태로 협지 부재(170)의 통 안에 배치한 후, 협지 부재(170)를 찌그러뜨려서 온도 측정부(A2)를 형성한다. 그리하여, 원하는 위치에 온도 측정부(A2)를 형성하기 쉬우므로 위치 검출 정밀도가 향상된다.
(열처리 장치)
열전대 구조(100)를 구비하는 열처리 장치에 대해, 처리 용기 내에서 기판 홀딩 부품에 복수 개의 기판을 다단으로 홀딩시킨 상태에서, 복수 개의 기판에 대해 열처리를 실행할 수 있는 배치(batch)식 열처리 장치를 예로 들어 설명한다. 다만, 열전대 구조(100)를 구비하는 열처리 장치는, 배치식 열처리 장치에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 매엽식(枚葉式) 열처리 장치에도 적용 가능하다. 도 6은 열전대 구조(100)를 구비하는 열처리 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6의 열처리 장치의 처리 용기를 설명하는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 열처리 장치(1)는 처리 용기(34), 덮개체(36), 웨이퍼 보트(wafer boat, 38), 가스 공급 수단(40), 배기 수단(41), 히터(42)를 구비한다.
처리 용기(34)는 웨이퍼 보트(38)를 수용하는 세로로 길다란 용기이다. 웨이퍼 보트(38)는 다수 개의 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼(W)"라 함)를 소정 간격으로 홀딩하는 기판 홀딩 부품이다. 처리 용기(34)는, 하단이 개방된 천정 있는 원통 형상의 내관(44)과, 하단이 개방되고 내관(44)의 바깥쪽을 덮는 천정 있는 원통 형상의 외관(46)을 구비한다. 내관(44) 및 외관(46)은, 석영 등의 내열성 재료로 형성되어 있으며, 동축(同軸)상으로 배치되어 이중관 구조로 되어 있다.
내관(44)의 천정부(44A)는, 예를 들어, 평탄하게 되어 있다. 내관(44)의 일측에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 가스 공급관을 수용하는 노즐 수용부(48)가 형성되어 있다. 예를 들어, 도 7에 나타내는 바와 같이, 내관(44)의 측벽 일부를 바깥쪽으로 돌출시켜 볼록부(50)를 형성하고, 볼록부(50) 안을 노즐 수용부(48)로서 형성하고 있다. 노즐 수용부(48)에 대향하는 내관(44)의 반대쪽 측벽에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 직사각 형상의 개구(52)가 형성되어 있다.
개구(52)는 내관(44) 내 가스를 배기시킬 수 있도록 형성된 가스 배기구이다. 개구(52)의 길이는, 웨이퍼 보트(38)의 길이와 같거나 또는 웨이퍼 보트(38)의 길이보다 길게 상하 방향으로 각각 연장되도록 형성되어 있다.
처리 용기(34)의 하단은, 예를 들어, 스테인레스 강으로 형성된 원통 형상의 매니폴드(54)에 의해 지지되고 있다. 매니폴드(54)의 상단에는 플랜지부(56)가 형성되어 있으며, 플랜지부(56) 상에 외관(46)의 하단을 설치하여 이를 지지하도록 되어 있다. 플랜지부(56)와 외관(46) 하단의 사이에는 O링 등과 같은 시일 부재(58)를 개재(介在)시켜 외관(46) 안을 기밀(氣密) 상태로 하고 있다.
매니폴드(54) 상부의 내벽에는 원환 형상의 지지부(60)가 구비되어 있으며, 지지부(60) 상에 내관(44)의 하단을 설치하여 이를 지지하도록 되어 있다. 매니폴드(54) 하단의 개구에는, 덮개체(36)가 O링 등의 시일 부재(62)를 통해 기밀(氣密)하게 설치되어 있어서, 처리 용기(34) 하단의 개구, 즉, 매니폴드(54)의 개구를 기밀(氣密)하게 막도록 되어 있다. 덮개체(36)는, 예를 들어, 스테인레스강으로 형성된다.
덮개체(36)의 중앙부에는, 자성(磁性) 물체 시일부(64)를 통해 회전축(66)이 관통하여 구비되어 있다. 회전축(66)의 하부는 보트 엘리베이터(boat elevator)로 이루어지는 승강 수단(68)의 아암(68A)에 의해 회전 가능하게 지지되고 있다.
회전축(66)의 상단에는 회전 플레이트(70)가 구비되어 있으며, 회전 플레이트(70) 상에, 석영제의 보온 테이블(72)를 사이에 두고, 웨이퍼(W)를 홀딩하는 웨이퍼 보트(38)가 거치되도록 되어 있다. 그리하여, 승강 수단(68)을 승강시킴으로써, 덮개체(36)와 웨이퍼 보트(38)가 일체로서 상하로 이동하여, 웨이퍼 보트(38)를 처리 용기(34) 안으로 삽입·E탈거시킬 수 있게 되어 있다.
가스 공급 수단(40)은, 매니폴드(54)에 구비되어 있으며, 내관(44) 안으로 성막 가스, 에칭 가스, 퍼지 가스 등의 가스를 도입시킨다. 가스 공급 수단(40)은 복수 개(예를 들어 3개)의 석영으로 된 가스 공급관(76,78,80)을 구비한다. 각 가스 공급관(76,78,80)은 내관(44) 안에 그 길이 방향을 따라 구비되며, 그 기단이 L자형으로 굴곡되어 매니폴드(54)를 관통하도록 하여 지지되고 있다.
가스 공급관(76,78,80)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 내관(44)의 노즐 수용부(48) 안에 둘레 방향을 따라서 일렬로 설치되어 있다. 각 가스 공급관(76,78,80)에는, 그 길이 방향을 따라 소정 간격으로 복수 개의 가스 구멍(76A,78A,80A)이 형성되어 있으며, 각 가스 구멍(76A,78A,80A)으로부터 수평 방향으로 각 가스를 방출할 수 있게 되어 있다. 소정 간격은, 예를 들어, 웨이퍼 보트(38)에 의해 지지되는 웨이퍼(W)의 간격과 같도록 설정된다. 또한, 높이 방향 위치는, 각 가스 구멍(76A,78A,80A)이 상하 방향으로 인접하는 웨이퍼(W) 사이의 중간에 위치하도록 설정되어 있어서, 각 가스를 웨이퍼(W) 사이의 공간부에 효율적으로 공급할 수 있게 되어 있다. 가스의 종류로는, 성막 가스, 에칭 가스 및 퍼지 가스가 사용되며, 각 가스를 유량 제어하면서 필요에 따라 각 가스 공급관(76,78,80)을 통해 공급할 수 있도록 되어 있다.
매니폴드(54) 상부의 측벽으로서 지지부(60)의 상방에는, 가스 출구(82)가 형성되어 있어서, 내관(44)과 외관(46) 사이의 공간부(84)를 통해 개구(52)로부터 배출되는 내관(44) 내 가스를 배기시킬 수 있도록 되어 있다. 가스 출구(82)에는 배기 수단(41)이 구비된다. 배기 수단(41)은 가스 출구(82)에 접속된 배기 통로(86)를 구비하며, 배기 통로(86)에는 압력 조정 밸브(88) 및 진공 펌프(90)가 차례로 개설되어 처리 용기(34) 안을 진공 배기시킬 수 있도록 되어 있다.
외관(46)의 주위에는 외관(46)을 덮도록 원통 형상의 히터(42)가 구비되어 있다. 히터(42)는 처리 용기(34) 내에 수용되는 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 수단이다. 히터(42)는 복수 개의 가열 영역으로 구분되어 있는데, 연직 방향 상측에서 하측으로 히터(42a~42e)가 구비되어 있다. 히터(42a~42e)는 각각 전력 제어기(43a~43e)에 의해 독립적으로 발열량이 제어된다.
또한, 내관(44)의 내벽 근방에는, 히터(42a~42e)에 대응하여 구비된, 온도 측정부(A1~A5)를 갖는 열전대 구조(100)가 설치되어 있다. 한편, 다른 실시형태로는, 열전대 구조(100)가 처리 용기(34)와 히터(42) 사이의 공간에 설치되어 있을 수도 있다.
열처리 장치(1)의 전체 동작은 제어부(95)에 의해 제어된다. 제어부(95)는, 열전대 구조(100)에 의해 계측되는 온도에 기초하여 전력 제어기(43a~43e)를 제어함으로써, 히터(42a~42e)의 발열량을 제어한다. 제어부(95)는, 예를 들어, 컴퓨터 등일 수 있다. 또한, 열처리 장치(1)의 전체 동작을 행하는 컴퓨터 프로그램은 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 예를 들어, 플렉시블 디스크, 컴팩트 디스크, 하드 디스크, 플래쉬 메모리, DVD 등일 수 있다.
이상에서 설명한 열처리 장치(1)에 의하면, 공간 절약된 열전대 구조(100)를 가지므로, 열전대 구조(100)를 내관(44)과 웨이퍼 보트(38) 사이의 좁은 공간에 용이하게 배치할 수가 있다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태의 열전대 구조의 구성예에 대해 설명한다. 도 8은 제2 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태의 열전대 구조(200)는, 제2 열전대 소선(120a,120b)이 1개의 피복 부재(230b)에 의해 같이 피복되어 있다는 점에서, 제1 실시형태의 열전대 구조(100)와 다르다. 한편, 그 밖의 구성에 대해서는 열전대 구조(100)와 마찬가지의 구성이다. 이하에서는, 열전대 구조(100)와 다른 점을 중심으로 하여 설명한다.
열전대 구조(200)는 제1 열전대 소선(110), 제2 열전대 소선(120), 피복 부재(230), 보호관(140), 계측기(150), 스위칭 장치(160)를 구비한다. 한편, 도 8에서는 계측기(150) 및 스위칭 장치(160)의 도시를 생략하고 있다.
피복 부재(230)는 피복 부재(230a,230b)를 포함한다. 피복 부재(230a)는 내부에 제2 열전대 소선(120a)을 삽입 관통시켜 피복하는 절연관이다. 피복 부재(230b)는 내부에 제2 열전대 소선(120a,120b)을 삽입 관통시켜 피복하는 절연관이다. 피복 부재(230c)는 내부에 제2 열전대 소선(120c)을 삽입 관통시켜 피복하는 절연관이다. 한편, 피복 부재(230a,230c)는 제1 피복 부재의 일 예이며, 피복 부재(230b)는 제2 피복 부재의 일 예이다.
이상에서 설명한 열전대 구조(200)에 의하면, 제1 열전대 소선(110)과, 당해 제1 열전대 소선(110)과 함께 열전대를 구성하는 3개의 제2 열전대 소선(120)에 의해, 3개의 온도 측정부(A1~A3)를 갖는 다기(多技) 열전대가 형성된다. 이로써, 여러 지점을 측정하는 경우에 열전대 소선의 갯수를 저감시킬 수 있으므로, 공간을 절약할 수 있으며, 제조 비용도 절감할 수 있다.
또한, 열전대 구조(200)에 의하면, 2개의 제2 열전대 소선(120a,120b)을 1개의 피복 부재(230b)에 의해 피복하고 있다. 이로써, 열전대 구조(200)에 있어 공간을 더욱 절약할 수가 있다.
한편, 열전대 구조(200)에서도, 열전대 구조(100)와 마찬가지로, 용접 접합, 압착 접합 등에 의해 온도 측정부(A1~A3)를 형성할 수 있다. 또한, 열전대 구조(200)는, 열전대 구조(100)와 마찬가지로, 배치식 열처리 장치(1)의 온도 계측용으로 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다.
[제3 실시형태]
제3 실시형태의 열전대 구조의 구성예에 대해 설명한다. 도 9a 및 도 9b는 제3 실시형태의 열전대 구조의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 9a는 열전대 구조의 개략을 나타내는 도면이고, 도 9b는 홀딩 부재의 평면도이다.
도 9a에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태의 열전대 구조(300)는, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 홀딩하는 절연성의 홀딩 부재(380)를 갖는다는 점에서, 제2 실시형태의 열전대 구조(200)와 다르다. 한편, 그 밖의 구성에 대해서는 열전대 구조(200)와 마찬가지의 구성이다. 이하에서는, 열전대 구조(200)와 다른 점을 중심으로 하여 설명한다.
열전대 구조(300)는 제1 열전대 소선(110), 제2 열전대 소선(120), 피복 부재(230), 보호관(140), 계측기(150), 스위칭 장치(160), 홀딩 부재(380)를 구비한다. 한편, 도 9a에서는 계측기(150) 및 스위칭 장치(160)의 도시를 생략하고 있다.
홀딩 부재(380)는, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 삽입 관통시킬 수 있는 4개의 삽입 관통 구멍(380h)이 형성된 원판 형상의 절연 부재이다. 홀딩 부재(380)의 삽입 관통 구멍(380h)에 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 삽입 관통시킴으로써, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c) 간의 위치 관계가 유지된다. 그러므로, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 보호관(140)에 삽입시킬 때에, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c) 간의 위치 관계가 어긋나는 것을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 열전대 구조(300)에 의하면, 제1 열전대 소선(110)과, 당해 제1 열전대 소선(110)과 함께 열전대를 구성하는 3개의 제2 열전대 소선(120)에 의해, 3개의 온도 측정부(A1~A3)를 갖는 다기(多技) 열전대가 형성된다. 이로써, 여러 지점을 측정하는 경우에 열전대 소선의 갯수를 저감시킬 수 있으므로, 공간을 절약할 수 있으며, 제조 비용도 절감할 수 있다.
또한, 열전대 구조(300)에 의하면, 2개의 제2 열전대 소선(120a,120b)을 1개의 피복 부재(230b)에 의해 피복하고 있다. 이로써, 열전대 구조(300)에 있어 공간을 더욱 절약할 수가 있다.
또한, 열전대 구조(300)에 의하면, 홀딩 부재(380)에 의해 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c) 간의 위치 관계가 유지된다. 그러므로, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c)을 보호관(140)에 삽입시킬 때에, 제1 열전대 소선(110) 및 제2 열전대 소선(120a,120b,120c) 간의 위치 관계가 어긋나는 것을 억제할 수 있다.
한편, 열전대 구조(300)에서도, 열전대 구조(100)와 마찬가지로, 용접 접합, 압착 접합 등에 의해 온도 측정부(A1~A3)를 형성할 수 있다. 또한, 열전대 구조(300)는, 열전대 구조(100)와 마찬가지로, 배치식 열처리 장치(1)의 온도 계측용으로 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니다. 상기 실시형태는 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않으면서 다양한 형태로 생략, 치환, 변경될 수 있다.
본원은 일본 특허청에 2019년 9월 3일에 출원된 특허출원 2019-160679호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.

Claims (11)

  1. 제1 열전대 소선과,
    상기 제1 열전대 소선의 서로 다른 위치에 접합되며, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 복수 개의 제2 열전대 소선과,
    상기 제1 열전대 소선과 상기 제2 열전대 소선 중 적어도 어느 한쪽을 피복하는 절연성의 피복 부재와,
    상기 제1 열전대 소선 및 상기 제2 열전대 소선을 수용하는 보호관을 포함하는 열전대 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피복 부재는 적어도 상기 제2 열전대 소선을 피복하는 것인 열전대 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피복 부재는,
    1개의 상기 제2 열전대 소선을 피복하는 제1 피복 부재와,
    복수 개의 상기 제2 열전대 소선을 피복하는 제2 피복 부재를 포함하는 것인 열전대 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열전대 소선 및 상기 복수 개의 제2 열전대 소선을 홀딩하는 절연성의 홀딩 부재를 포함하는 열전대 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 열전대 소선이 상기 제1 열전대 소선에 압착 접합되어 있는 열전대 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열전대 소선은 복수 개의 열전대 소선이 접합되어 형성되어 있는 것인 열전대 구조.
  7. 제1 열전대 소선과,
    상기 제1 열전대 소선의 도중에 압착 접합되며, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 제2 열전대 소선을 포함하는 열전대 구조.
  8. 2개의 제1 열전대 소선과,
    선단이 상기 2개의 제1 열전대 소선의 선단에 압착 접합되며, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 제2 열전대 소선을 포함하는 열전대 구조.
  9. 세로로 길다란 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 주위에 구비된 가열 수단과,
    상기 처리 용기 안에 또는 상기 처리 용기와 상기 가열 수단 사이의 공간에 구비된 열전대 구조를 포함하며,
    상기 열전대 구조는,
    제1 열전대 소선과,
    상기 제1 열전대 소선의 서로 다른 위치에 접합되며, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 복수 개의 제2 열전대 소선과,
    상기 제1 열전대 소선과 상기 제2 열전대 소선 중 적어도 어느 한쪽을 피복하는 피복 부재와,
    상기 제1 열전대 소선 및 상기 제2 열전대 소선을 수용하는 보호관을 포함하는 것인 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 처리 용기의 길이 방향에 있어 독립 제어할 수 있는 복수 개의 가열 영역으로 구분되어 있으며,
    상기 제1 열전대 소선과 상기 제2 열전대 소선이 접합되어 형성된 복수 개의 온도 측정부가 상기 복수 개의 가열 영역 각각에 대응하여 구비되는 것인 열처리 장치.
  11. 제1 열전대 소선의 제1 위치에, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 제2 열전대 소선을 압착 접합하는 공정과,
    상기 제1 열전대 소선의 상기 제1 위치와는 다른 제2 위치에, 상기 제1 열전대 소선과는 다른 재료로 형성된 또다른 제2 열전대 소선을 압착 접합하는 공정을 포함하는 열전대 구조 제조방법.
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