TW201944037A - 熱電偶固定治具 - Google Patents

熱電偶固定治具

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TW201944037A TW108109460A TW108109460A TW201944037A TW 201944037 A TW201944037 A TW 201944037A TW 108109460 A TW108109460 A TW 108109460A TW 108109460 A TW108109460 A TW 108109460A TW 201944037 A TW201944037 A TW 201944037A
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山﨑英亮
望月�
板谷剛司
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

[課題]提供藉由熱電偶對線狀加熱器之溫度進行測定時，可以抑制線狀加熱器之輸出之偏差的熱電偶固定治具。
[解決手段]一種將熱電偶固定於線狀加熱器的熱電偶固定治具，係具有以隔著線狀加熱器的方式設置的第1構件及第2構件，第2構件具有挾持熱電偶之溫度檢測部的第1挾持部及第2挾持部。

Description

熱電偶固定治具
本揭示關於熱電偶固定治具。
例如半導體裝置之製造工程中存在進行各種薄膜之成膜的製程，在進行這樣的成膜的成膜裝置中，為了對被處理體或構件進行加熱而使用護套加熱器(Sheath heater)等之線狀加熱器。
專利文獻1記載有，在對進行成膜處理的處理容器內供給處理氣體的噴淋板之周圍設置圓環狀之絕緣構件，在絕緣構件之內部遍及全周設置有線狀加熱器的成膜裝置。於專利文獻1中，藉由線狀加熱器對絕緣構件加熱至規定溫度，防止附著於絕緣構件的膜之膜剝離。如此般藉由加熱器進行加熱時，通常藉由將熱電偶插入固定熱電偶的治具來進行加熱器之溫度測定，並依據該測定結果對加熱器之輸出進行控制。
另一方面，作為抑制熱電偶之溫度測定偏差等的技術，專利文獻2記載有，在形成有均熱板的凹部配置護套型熱電偶之測溫部，藉由金屬片及押壓治具對測溫部進行押壓固定之技術。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2015-214716號公報
[專利文獻2]特開2002-110524號公報
[發明所欲解決之課題]
本揭示提供，藉由熱電偶對線狀加熱器之溫度進行測定時，可以抑制線狀加熱器之輸出之偏差的熱電偶固定治具。

[解決課題之手段]
本揭示之一態樣的熱電偶固定治具，係將熱電偶固定於線狀加熱器的熱電偶固定治具，具有以隔著上述線狀加熱器的方式而設置的第1構件及第2構件，上述第2構件具有挾持熱電偶之溫度檢測部的第1挾持部及第2挾持部。

[發明效果]
依據本揭示提供的熱電偶固定治具，藉由熱電偶對線狀加熱器之溫度進行測定時，可以抑制線狀加熱器之輸出之偏差。
以下，參照添付圖面具體說明實施之形態。
＜成膜裝置＞
最初，針對一實施形態的熱電偶固定治具所適用的成膜裝置之一例進行說明。於此，以藉由電漿CVD在被處理體之半導體晶圓(亦有簡單標記為晶圓)W上形成Ti膜之情況為例進行說明。
圖1表示一實施形態之熱電偶固定治具所適用的成膜裝置之一例之剖面圖。成膜裝置1具有:有底且上部為開口的大致圓筒狀之處理容器10;及設置於處理容器10內，載置載置晶圓W的載置台11。處理容器10經由接地線12接地。
載置台11例如藉由AlN等之陶瓷形成，於其表面形成有基於導電性材料之被膜(未圖示)。載置台11之下面被藉由導電性材料形成的支撐構件13支撐，而且電連接。支撐構件13之下端被處理容器10之底面支撐，而且電連接。因此，載置台11經由處理容器10接地，與後述之上部電極30成對而作為下部電極之功能。
於載置台11內建有加熱器20，藉由加熱器20使載置於載置台11的晶圓W被加熱至規定之溫度。又，於載置台11設置有對晶圓W之外周部進行押壓而固定於載置台11上的夾環(未圖示)，或在與設置於處理容器10之外部的未圖示的搬送機構之間進行晶圓W之交接之升降銷(未圖示)。
於處理容器10之上部設置有與下部電極亦即載置台11對置而成為大致圓盤狀的上部電極30。上部電極30例如由鎳(Ni)等之導電性之金屬形成。
於上部電極30形成有複數個氣體供給孔30a。又，於上部電極30之外周緣部全周形成有朝上方突出的突出部30b。上部電極30之突出部30b被安裝於蓋體31，該蓋體31與上部電極30所包圍的空間成為氣體擴散室32。
於蓋體31之上面，卡合部31a從其外周部朝外方突出，卡合部31a透過圓環狀之支撐構件33卡合於處理容器10之上端。藉由蓋體31與卡合部31a構成天壁。蓋體31及卡合部31a亦和上部電極30同樣地藉由鎳等之導電性之金屬形成。
支撐構件33例如由石英等之絕緣材料形成。因此，上部電極30與處理容器10被電性絕緣。又，於蓋體31之上面設置有加熱器34。藉由該加熱器34將蓋體31及上部電極30加熱至規定之溫度。
於上部電極30之突出部30b之外方，以包圍該上部電極30之外周部的方式，設置內建有線狀加熱器41的圓環狀之絕緣構件40。
於蓋體31經由匹配器61電連接有高頻電源60，該高頻電源60經由該蓋體31對上部電極30供給高頻電力而產生電漿。高頻電源例如為100kHz~100MHz之頻率，本實施形態中例如構成為輸出450kHz之高頻電力。匹配器61係使高頻電源60之內部阻抗與負載阻抗匹配者。
於氣體擴散室32貫穿蓋體31而連接有氣體供給管51。於氣體供給管51連接有氣體供給機構50。氣體供給機構50供給的處理氣體，係經由氣體供給管51供給至氣體擴散室32。供給至氣體擴散室32的處理氣體，係經由氣體供給孔30a被導入處理容器10內。因此，上部電極30作為對處理容器10內導入處理氣體的噴淋板之功能。
氣體供給機構50例如具有Ti膜之成膜用之原料氣體亦即TiCl4 氣體、還原氣體亦即H2 (氫)氣體、電漿產生用之Ar氣體等之氣體供給源，及將彼等導入氣體供給管的個別配管，及設置於個別配管的閥或流量控制器。
於處理容器10之底面經由排氣管71連接有對處理容器10內進行排氣的排氣機構70。於排氣管71設置有對處理容器10內之壓力進行控制之自動壓力控制閥(APC)72。
成膜裝置1具有控制部100。控制部100，係由電腦構成，具有:對成膜裝置1之各構成部例如加熱器20、線狀加熱器41、高頻電源60、匹配器61、排氣機構70、自動壓力控制閥72及其他之閥類、流量控制器等進行控制的由CPU構成的主控制部;及鍵盤或滑鼠等之輸入裝置、輸出裝置、顯示裝置、記憶裝置。控制部100之主控制部，藉由將記憶有處理配方的記憶媒體設定於記憶裝置，依據從記憶媒體叫出的處理配方使成膜裝置1執行規定之動作。
對上述絕緣構件40進行說明。
絕緣構件40例如藉由石英形成。絕緣構件40之下端面設定成為，如圖2所示鉛直方向之高度與上部電極30之下端面成為同一，在對下部電極與上部電極30之間施加高頻時，處理容器10內產生的電漿不會有偏置。絕緣構件40被上述支撐構件33支撐，配置成為在其外側面與處理容器10之內側面之間產生規定之間隔之間隙。又，在上部電極30與絕緣構件40之間形成間隙。
如圖2所示，於絕緣構件40之內部之空間40a，係如圖3所示遍及全周以渦巻狀配置有線狀加熱器41。線狀加熱器41作為護套加熱器之構成。線狀加熱器41藉由加熱器電源(未圖示)之供電而發熱，藉由該熱將絕緣構件40加熱至規定之溫度。
於以上構成的成膜裝置中，首先，晶圓W被搬入處理容器10內，載置於載置台11上。此時，載置台11藉由加熱器20保持於規定溫度，載置於載置台11的晶圓W被加熱至規定之溫度。藉由排氣機構70對處理容器10內進行排氣並控制成為規定之壓力，而且從氣體供給機構50例如以規定之流量對處理容器10內供給TiCl4 氣體、H2 氣體及Ar氣體。
於該狀態下，從高頻電源60對上部電極30施加高頻電力，在上部電極30與下部電極亦即載置台11之間形成高頻電場。藉由該高頻電場使處理氣體電漿化，藉由電漿CVD於晶圓W表面形成Ti膜。
此時，於上部電極30或絕緣構件40附著成膜時之反應生成物而形成膜。若該膜之膜質惡化則剝離成為微塵。上部電極30被設置於蓋體31的加熱器34進行加熱，因此附著的膜之膜質不易剝離。但是，絕緣構件40未被加熱器34充分加熱，因此僅在加熱器34中形成於絕緣構件40的膜之膜質惡化而而成為成為容易剝離。因此，藉由設置線狀加熱器41將絕緣構件40加熱至規定溫度，來提升附著於絕緣構件40的膜之膜質。
線狀加熱器41之溫度控制，係藉由一實施形態之熱電偶固定治具將熱電偶固定於線狀加熱器，控制部100依據來自熱電偶之溫度信號對加熱器電源(未圖示)之輸出進行控制而進行。
＜熱電偶固定治具＞
以下對一實施形態的熱電偶固定治具進行說明。
圖4係說明一實施形態的熱電偶固定治具之裝配狀態之斜視圖，圖5係表示一實施形態的熱電偶固定治具的正面圖，圖6表示一實施形態的熱電偶固定治具的平面圖，圖7表示一實施形態的熱電偶固定治具的側面圖。
本實施形態之熱電偶固定治具200，係將測定線狀加熱器41之溫度的熱電偶固定於線狀加熱器41，將線狀加熱器41之熱傳導至熱電偶者，由高耐熱性及高耐蝕性之金屬材料例如鎳合金構成。熱電偶固定治具200具有:設置於線狀加熱器41之下側的基座構件201(第1構件);及隔著線狀加熱器41而設置於基座構件201之上側，挾持熱電偶之溫度檢測部的挾持構件204(第2構件)。
基座構件201係於線狀加熱器41之下側沿著線狀加熱器41之長邊方向設置。於基座構件201之上側形成有供作為線狀加熱器41嵌入的溝201a。又，在基座構件201之上部沿著與線狀加熱器41之長邊方向正交的方向形成有螺孔201b及201c。
挾持構件204係在線狀加熱器41之長邊方向中央被分割為第1挾持構件202及第2挾持構件203。於挾持構件204之下側，遍及第1挾持構件202及第2挾持構件203形成有供作為線狀加熱器41嵌入的溝204a。於第1挾持構件202及第2挾持構件203分別貫穿與線狀加熱器41之長邊方向正交的方向而設置有螺孔202a及203a。
藉由在螺孔202a及螺孔201b以及螺孔203a及螺孔201c螺合平頭螺絲207，使第1挾持構件202及第2挾持構件203被鎖固於基座構件201。
於第1挾持構件202從其前面突出而形成有第1挾持部205a，於第2挾持構件203從其前面突出而形成有第2挾持部205b。彼等第1挾持部205a及第2挾持部205b構成為，挾持熱電偶206之溫度檢測部的溝作為相對於線狀加熱器41呈垂直而形成的長條體。將第1挾持構件202及第2挾持構件203鎖固於基座構件201時，成為熱電偶206被挾持於第1挾持部205a與第2挾持部205b之溝之間。第1挾持部205a及第2挾持部205b具有至少較熱電偶206之溫度檢測部(測溫部)長的長度。
第1挾持構件202與第2挾持構件203為鏡面對稱形狀，彼等從線狀加熱器41被均等地導熱，溫度成為均等。
於基座構件201之前面中央部形成有凹部201d，用於規定凹部201d的一方側及另一方側之面，係成為掉落推拔面201e及201f(第1推拔面及第2推拔面)。另一方面，於第1挾持構件202及第2挾持構件203之下部，在彼等校合面附近部分分別形成朝下方突出的凸部202b及203b。於凸部202b及203b分別形成有推拔面202c及203c(第3推拔面及第4推拔面)。第1挾持構件202及第2挾持構件203藉由平頭螺絲207螺固於基座構件201而朝下側移動時，推拔面202c及203c分別被掉落推拔面201e及201f導引。結果，如圖8所示，第1挾持構件202及第2挾持構件203自動落入，於彼等被作用朝相互接近之方向移動之力，而可以進行定位。亦即，將第1挾持構件202及第2挾持構件203螺固時，第1挾持部205a及第2挾持部205b將熱電偶206之溫度檢測部挾持於規定位置。
習知之熱電偶固定治具例如圖9所示者。亦即，圖9所示習知之熱電偶固定治具300，係具有:設置於線狀加熱器41之下側的基座構件301;及隔著線狀加熱器41設置於基座構件301之上側的蓋構件302。於基座構件301形成有熱電偶挿入部301a，於熱電偶挿入部301a被插入熱電偶。蓋構件302藉由平頭螺絲207被固定於基座構件時，從蓋構件302突出而形成的蓋部302a被熱電偶206之前端部被覆蓋。又，301b、302b為供作為嵌入線狀加熱器41的溝。
但是，在這樣的熱電偶固定治具300中，在熱電偶206之每一次安裝，熱電偶206與固定治具300、固定治具300與線狀加熱器41之接觸狀態變化。結果，熱電偶206之測定溫度變化，在處理容器10內之待機時，供電至線狀加熱器41的功率產生偏差。這樣的功率之偏差，即使藉由如專利文獻2般對熱電偶之測溫部(溫度檢測部)進行押壓固定之技術亦難以解消。
相對於此，本實施形態中，將線狀加熱器41之熱傳導至熱電偶206的和習知之蓋構件302相當的構件，係構成為在中央被分割為第1挾持構件202及第2挾持構件203的挾持構件204。將第1挾持構件202及第2挾持構件203鎖固於基座構件201時，藉由第1挾持構件202之第1挾持部205a與第2挾持構件203之第2挾持部205b夾緊熱電偶206之溫度檢測部。據此，熱電偶206與熱電偶固定治具200之接觸性良好，第1挾持部205a及第2挾持部205b可以均等地接觸熱電偶206。因此，即使熱電偶206之插入位置或線狀加熱器41與熱電偶固定治具200之接觸部位偏移之情況下，亦可以抑制測定溫度之偏差。
又，第1挾持構件202與第2挾持構件203為鏡面對稱形狀，彼等可由線狀加熱器41均等地導熱，溫度成為均等，結果，可以抑制熱容量引起的測定溫度之偏差。
另外，於基座構件201形成掉落推拔面201e及201f，因此第1挾持構件202及第2挾持構件203自動掉落而往內側移動之力起作用，可以進行定位。因此，可以確保熱電偶固定治具200之組裝之再現性，可以抑制組裝之偏差引起的測定溫度之偏差。
實際針對相對於圖1之線狀加熱器41，使用圖9所示習知之熱電偶固定治具300之情況下，和使用圖4~7所示一實施形態的熱電偶固定治具200之情況下，進行複數次熱電偶之安裝，每次測定線狀加熱器41之功率。其結果如圖10所示。如圖10所示，習知之加熱器功率在71~88%之範圍內偏移，一實施形態中則被抑制在71~80%之範圍內偏移。
＜其他之適用＞
以上，針對實施形態進行說明，但此次揭示的實施形態全部僅為例示，並非用來制限者。上述實施形態，在不脫離添付之申請專利範圍範圍及其主旨之情況下，可以進行各種形態之省略、置換、變更。
例如上述實施形態中，示出本發明適用於在成膜裝置之噴淋板之周圍所設置的圓環狀之絕緣構件所使用的線狀加熱器之情況，但不限定於此，只要是將熱電偶固定於線狀加熱器的用途即可以適用。
又，上述實施形態中示出在基座構件之上設置具有挾持部的挾持構件之例，但不限定於此，在基座構件形成挾持部亦可，僅將挾持部2分割的方式亦可。
1‧‧‧成膜裝置
41‧‧‧線狀加熱器
200‧‧‧熱電偶固定構件
201‧‧‧基座構件(第1構件)
201a‧‧‧溝
201e、201f‧‧‧掉落推拔面
202‧‧‧第1挾持構件
202c、203c‧‧‧推拔面
203‧‧‧第2挾持構件
204‧‧‧挾持構件(第2構件)
205a‧‧‧第1挾持部
205b‧‧‧第2挾持部
206‧‧‧熱電偶
207‧‧‧平頭螺絲
[圖1]表示一實施形態的熱電偶固定治具所適用的成膜裝置之一例之剖面圖。
[圖2]表示圖1之成膜裝置中，一實施形態的熱電偶固定治具所使用的線狀加熱器之配置部分之剖面圖。
[圖3]表示圖1之成膜裝置中，一實施形態的熱電偶固定治具所使用的線狀加熱器的平面圖。
[圖4]說明一實施形態的熱電偶固定治具之裝配狀態之斜視圖。
[圖5]表示一實施形態的熱電偶固定治具的正面圖。
[圖6]表示一實施形態的熱電偶固定治具的平面圖。
[圖7]表示一實施形態的熱電偶固定治具的側面圖。
[圖8]說明一實施形態的熱電偶固定治具中，將第1挾持構件及第2挾持構件螺固時之狀態之圖。
[圖9]說明習知之熱電偶固定治具之裝配狀態之斜視圖。
[圖10]針對線狀加熱器，使用習知之熱電偶固定治具之情況下，與使用一實施形態的熱電偶固定治具之情況下，對加熱器功率之偏差進行比較之圖。

Claims (7)

  1. 一種熱電偶固定治具，係將熱電偶固定於線狀加熱器者， 具有以隔著上述線狀加熱器的方式而設置的第1構件及第2構件， 上述第2構件具有挾持熱電偶之溫度檢測部的第1挾持部及第2挾持部。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱電偶固定治具，其中 上述第2構件，係在上述線狀加熱器之長邊方向被分割為2個而構成為第1挾持構件與第2挾持構件，上述第1挾持構件具有上述第1挾持部，上述第2挾持構件具有上述第2挾持部，上述第1挾持構件及上述第2挾持構件被螺固於上述第1構件時，藉由上述第1挾持部及上述第2挾持部挾持熱電偶。
  3. 如申請專利範圍第2項之熱電偶固定治具，其中 上述第1挾持構件及上述第2挾持構件為鏡面對稱形狀。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之熱電偶固定治具，其中 於上述第1構件形成有第1推拔面及第2推拔面，於上述第1挾持構件及上述第2挾持構件分別形成有和上述第1推拔面對應的第3推拔面及和上述第2推拔面對應的第4推拔面，上述第1挾持構件及上述第2挾持構件被螺固而朝接近上述第1構件之方向移動時，上述第1挾持部及上述第2挾持部之上述第3推拔面及上述第4推拔面分別被上述第1推拔面及上述第2推拔面導引，於上述第1挾持構件及上述第2挾持構件被作用使彼等朝相互接近之方向移動之力，藉由上述第1及第2挾持部將上述熱電偶之溫度檢測部挾持於規定位置。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之熱電偶固定治具，其中 上述第1挾持部及上述第2挾持部具有至少比起熱電偶之溫度檢測部長的長度。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之熱電偶固定治具，其中 上述第1挾持部及上述第2挾持部具有挾緊上述熱電偶之溫度檢測部的溝。
  7. 如申請專利範圍第6項之熱電偶固定治具，其中 上述第1挾持部及上述第2挾持部構成為相對於上述線狀加熱器呈垂直延伸之長條體，挾緊上述熱電偶之溫度檢測部的溝相對於上述線狀加熱器形成為垂直。
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