JPH08210923A - 加熱炉用の炉内温度測定器 - Google Patents

加熱炉用の炉内温度測定器

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JPH08210923A
JPH08210923A JP4130695A JP4130695A JPH08210923A JP H08210923 A JPH08210923 A JP H08210923A JP 4130695 A JP4130695 A JP 4130695A JP 4130695 A JP4130695 A JP 4130695A JP H08210923 A JPH08210923 A JP H08210923A
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JP
Japan
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furnace
temperature measuring
measuring device
furnace body
temperature
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JP4130695A
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Katsuaki Nogami
克明 野上
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Kokusai Denki Electric Inc
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Kokusai Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 減圧加熱炉内が減圧状態であっても、炉内の
温度分布を測定することができる減圧加熱炉の炉内温度
測定器を提供する。 【構成】 減圧加熱炉の炉体11の外側に加熱ヒータ1
2と炉外温度測定器15を、炉体11の内部に炉内温度
測定器30を設け、予め加熱ヒータ12による加熱時の
炉体11内外の温度差等を校正データとして測定してお
き、実際の製造運転に際しては炉外温度測定器15の測
定温度を校正データにより校正し、この校正データのみ
に基づき炉内温度の制御が行われる減圧加熱炉であっ
て、炉内温度測定器30を、炉体11内に差し込まれ、
炉体11内の先端が閉止、炉体11外の基端が開口した
保護管31と、この保護管31の基端開口から移動自在
に挿入された支持管33と、この支持管33に挿通支持
した熱電対素線32a,32bとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造のCVD
装置や拡散装置等に用いられる加熱炉、特に、製造時の
計測が困難な炉内温度を予め測定して校正データを作成
しておき、製造時には炉外温度のみを測定して該炉外温
度を校正データに基づいて校正し、この校正された温度
に基づき炉内温度を制御する加熱炉用の炉内温度測定器
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、CVD装置にあっては、減圧加
熱炉にシリコンウェーハ等の基板を収容し、この基板を
減圧下で所定の温度に加熱して薄膜を形成する。従来、
このようなCVD装置に用いられる減圧加熱炉として、
図4から図6に記載されるようなものが知られる。図4
において、11は炉体、12は炉体11の外周に設けら
れた加熱ヒータである。炉体11は、一端が開口した中
空状をなし、開口が炉口キャップ13により閉止され
る。周知のように、炉体11内には処理対象の基板が収
容され、減圧下で加熱ヒータ12により加熱して当該基
板に薄膜を形成する。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。
【0003】加熱ヒータ12には熱電対からなる炉外温
度測定器15が、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が上記コ
ントローラに接続される。炉内温度測定器20は、図
5,6に示すように、炉口キャップ13にブッシュ13
aを固着し、このブッシュ13aに貫通して石英保護管
21を炉体11内に突没可能(突出長さを調節可能)に
設け、この石英保護管21内に複数の絶縁管23a,2
3bにより保護された一対の熱電対素線22a,22b
をそれぞれ配索して構成される。石英保護管21は、基
端外周にブッシュ13aと嵌合する大径部を有し、基端
開口がプラグ18で閉止される。このプラグ18と石英
保護管21との接続部分は収縮テフロンチューブ17に
より被覆、固定される。
【0004】絶縁管23a,23bは、図6(b)に詳
示するように、絶縁管23aの継ぎ目と絶縁管23bの
継ぎ目とが交互に位置するように設けられ、その継ぎ目
で各素線22a,22bが接触することが防止される。
熱電対素線22a,22bは、先端が溶着され、上記プ
ラグ18を通り石英保護管21から引き出される。石英
保護管21から引き出された熱電対素線22a,22b
は、テフロンスリーブ28により保護され、シリコンチ
ューブ(圧着端子)27により中継されてリード線29
と接続される。リード線29は、端子コネクタ26で前
記コントローラと接続される。
【0005】このような減圧加熱炉にあっては、薄膜の
形成(製造運転)に先立って、炉体11を加熱ヒータ1
2により加熱し、この場合の炉体11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、図5の矢印
に示すように炉内温度測定器20を上下に移動させて炉
体11内の上下方向の温度分布を炉内温度測定器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おくことが行われる(校
正データの作成)。そして、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13a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15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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た減圧加熱炉にあっては、校正データの作成に際して、
炉内温度測定器20を下方に下げるとブッシュ13aと
石英保護管21との間に隙間が生じるため、炉体11内
部を減圧した状態での温度測定、或いは、気密状態を維
持しての温度測定が不可能で、実際の製造運転の条件に
合致する校正データを得られないという問題があった。
【0007】この発明は、上記問題に鑑みてなされたも
ので、減圧状態の炉体内部温度の測定が可能で、実際の
運転条件に合致した校正データを得ることができる加熱
炉用の炉内温度測定器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる加熱炉用の炉内温度測定器は、先
端が閉止、基端が開口し、炉体内に閉止端が挿入ポート
から気密的に差し込まれた保護管と、該保護管内にその
基端開口から挿入長さを調節可能に挿入された支持管
と、該支持管に配索され該支持管の先端で接合された一
対の熱電対素線とを備える。
【0009】
【作用】この発明の減圧加熱炉によれば、保護管が気密
性を維持して炉体内に突出し、この保護管内に熱電対素
線が配索された支持管を移動可能に挿入するため、炉体
内が減圧状態であっても、保護管を炉体に気密に取り付
けたままで支持管を保護管内で移動させることで、炉体
内の減圧状態を保ったままで炉体内の各層の温度、すな
わち、温度分布を測定でき、実際の製造条件に近い校正
データを得られる。
【0010】
【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加
熱炉用の炉内温度測定器を表し、図1がその要部である
炉内温度測定器の断面図、図2(a),(b)が同炉内
温度測定器の一部を拡大した斜視図、図3が作用を説明
するための断面図である。なお、前述した図4から図6
に示した減圧加熱炉と同一の部分には同一の符号を付し
て一部の説明と図示を省略する。
【0011】図1において、30は炉内温度測定器を示
し、炉内温度測定器30は、保護管31内に熱電対素線
32a,32bが配索された支持管33を移動可能に挿
通して構成される。保護管31は、石英、SiC(炭化
珪素)、アルミナあるいはセラミック等の高耐熱性材料
からなり、先端が閉止、基端が開口し、また、基端側に
外径が拡径した大径部31aと取付フランジ部31bと
が形成される。なお、炉内温度を1000℃以上とする
ようなかなりの高温条件下で用いる場合には、耐熱性の
高いSiCやアルミナで保護管31を形成するのが好ま
しい。この保護管31は、炉口キャップ13のブッシュ
13aを貫通して先端が炉体11内の上部まで突入し、
大径部31aがブッシュ13aに気密的に嵌合され、基
端が炉体11外に開口する。
【0012】支持管33は、セラミック等の絶縁性及び
高耐熱性を有する材料からなり、内部に2条の挿通孔3
3a,33bが互いに分離して形成される。また、支持
管33には、先端に保護部材35が設けられ、基端に略
円板状の取付フランジ36が固定される。この支持管3
3は、取付フランジ36と上述の保護管31の取付フラ
ンジ部31bを貫通したボルト41にナット42を螺着
させることで取り外し可能に保護管31に固定される。
保護部材35は、先端にV字状の溝35aが形成され、
後述するように、この溝35aの側面間に熱電対素線3
2a,32bの先端溶着部が位置する。
【0013】熱電対素線32a,32bは、図2
(a),(b)に示すように、支持管33の挿通孔33
a,33bに互いに電気的に絶縁されて挿通され、支持
管33の先端から延出した先端部分が保護部材35を通
りその溝35a内において溶着される。これら熱電対素
線32a,32bは、取付フランジ36を通り外部へ配
索され、前述した従来例と同様に、リード線29や端子
コネクタ26を介して図外のコントローラに接続され
る。
【0014】この実施例の炉内温度測定器30にあって
は、保護管31は炉体11内に挿入させて大径部31a
をブッシュ13aに嵌合させることにより、炉体11に
気密性を保持して取り付けられる。また、支持管33は
取付フランジ36と保護管31の取付フランジ部31b
とをボルト41及びナット42を結合することにより、
保護管31内に挿入させた状態で固定される。そして、
支持管33はボルト41及びナット42を外すことで保
護管31内を上下方向へ移動させることができ、熱電対
素線32a,32bの先端溶着部を保護管31内を炉体
11の上下方向へ移動させることができる。なお、この
支持管33の移動に際して、熱電対素線32a,32b
の先端溶着部が保護部材35のV字状溝35a内に位置
していることから、この先端溶着部が保護管31の内面
等に擦れてしまうような事態が防止されている。
【0015】したがって、前述した校正データの作成に
際しては、炉体11内を減圧しても、大径部31aとブ
ッシュ13aとが嵌合していることで炉体11内の気密
は保たれ、支持管33を自由に上下動させることができ
る。このため、炉内温度測定器30により炉体11内部
の温度分布を支障無く測定することができ、実際の製造
運転の条件に合致した校正データが作成できる。この結
果、実際の製造運転において、炉内温度測定器30を取
り去って炉外温度測定器15のみで温度測定を行って
も、この測定した温度データと校正データとに基づい
て、炉体11内部の温度を正確に把握して加熱ヒータ1
2の制御を的確に行える。
【0016】なお、上述した実施例では、保護管31に
大径部31aを形成してブッシュ13aと嵌合させるよ
うにしたが、保護管31を大径部31aと径寸法で一様
に構成することも可能である。また、上述した実施例で
は、炉内温度測定器30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30を炉体11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、炉内温度測定器30
を1つ設けたものとして説明したが、複数設けることも
可能である。
【0017】また、上述した実施例では、炉体11内の
温度分布を測定する際の支持管33を移動させる方法に
ついて説明を省略したが、この支持管の移動は作業員が
手動により行なったり或いは駆動機構を用いて自動的に
行う等、種々の形態に構成することが可能である。ま
た、上述した実施例では、炉内温度測定器30を炉体1
1に立設して縦方向で使用する例を説明したが、炉内温
度測定器30は横方向或いは斜め方向等といった任意の
方向に設置して使用することも可能である。また、上述
した実施例では、炉内温度測定器30を縦型の減圧加熱
炉に適用した例を説明したが、炉内温度測定器30は、
炉内を減圧するか否か或いは炉が縦型か横型か等と行っ
た形式に係わりなく、CVD装置や拡散炉といった炉を
加熱する形式の装置に広く適用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
加熱炉用の炉内温度測定器によれば、炉体内に保護管を
突入させて気密的に設けるとともに、炉体に気密的に保
護管を取り付け、この保護管内に一対の熱電対素線が電
気的に絶縁されて挿通された支持管を移動可能に設けて
構成したため、炉体内が減圧状態下であっても支持管を
移動させることで炉体内の温度分布を測定でき、校正用
データの作成等に際して、より実際の運転条件に合致し
た正確なデータの作成が可能になるという効果が得られ
る。この結果、半導体製造における温度制御を的確に行
うことができ、高品質の製品を歩留まり良く製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる加熱炉用の炉内温
度測定器を示す全体断面図である。
【図2】同炉内温度測定器の支持管先端部分の拡大図で
あり、(a)が保護部材の取付状態を、(b)が保護部
材の未取付状態を示す。
【図3】同炉内温度測定器の作動を示す作用説明図であ
る。
【図4】この発明が適用される加熱炉の全体構成を模式
的に示す図である。
【図5】従来の減圧加熱炉における炉内温度測定器の模
式図である。
【図6】同従来の炉内温度測定器を示し、(a)がその
断面図、(b)が一部拡大図である。
【符号の説明】
11 炉体 12 加熱ヒータ 13a ブッシュ 15 炉外温度測定器 30 炉内温度測定器 31 保護管 32a,32b 熱電対素線 33 支持管
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01K 1/14 J 7/00 321 C 15/00 H01L 21/205 21/22 501 N 21/324 D H05B 3/00 310 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端が閉止、基端が開口し、炉体内に閉
    止端が挿入ポートから気密的に差し込まれた保護管と、
    該保護管内にその基端開口から挿入長さを調節可能に挿
    入された支持管と、該支持管に配索され該支持管の先端
    で接合された一対の熱電対素線とを備えることを特徴と
    する加熱炉用の炉内温度測定器。
JP4130695A 1995-02-06 1995-02-06 加熱炉用の炉内温度測定器 Pending JPH08210923A (ja)

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