JPH0997787A

JPH0997787A - 処理装置

Info

Publication number: JPH0997787A
Application number: JP27673595A
Authority: JP
Inventors: Susumu Morikawa; 進森川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Priority date: 1995-09-30
Filing date: 1995-09-30
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱源の正確な温度を測定することができる
処理装置を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに所定の処理を施すための処
理容器２を覆って、内側に加熱源４６が配置された断熱
層４４を設けてなる処理装置において、前記断熱層を貫
通して設けられた断熱層貫通部材７０と、前記断熱層貫
通部材を貫通し、測温接点部３２以外の素線部の少なく
とも一部が前記断熱層貫通部材の内側端面に沿うように
配置された熱電対３５とを備える。これにより、熱電対
の露出部が略発熱体温度に加熱されるので、加熱源の実
際の温度を精度高く検出することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造する場合
には、半導体ウエハやガラス基板表面にシリコン膜やシ
リコン酸化膜等の各種の成膜を施したり、或いは成膜を
酸化処理したり、各種の熱処理が施される。例えば成膜
処理を例にとれば、加熱炉内の処理容器中に処理ガスを
供給し、これを高温で反応させることにより所望の材質
の成膜をウエハ表面に形成するのであるが、膜厚や膜質
は、成膜時の温度に強く依存するために成膜時には加熱
炉の温度管理を非常に厳しく且つ精度良く行なうことが
必要とされる。

【０００３】ここで図１０を参照して縦型加熱炉及びそ
の温度センサ構造について説明する。図１０において、
処理容器２は、石英により成形された有天井の円筒体状
の外側容器４とその内側に所定の間隙を隔てて配置され
た円筒体状の内側容器６とにより構成されており、この
内側容器６内に、ウエハボート８に上下方向に所定のピ
ッチで多段に配置された被処理体としての半導体ウエハ
Ｗが上下方向に挿脱自在に収容されている。このウエハ
ボート８は、処理容器２の下端開口部を気密に開閉する
キャップ部１０上に保温筒１２を介して載置されてお
り、このキャップ部１０は、ボートエレベータ１４によ
り昇降可能になされ、上述のようにウエハボート８を処
理容器２内に挿脱させるようになっている。また、処理
容器２の下部側壁には、容器内へ処理ガスを導入するガ
ス導入ノズル１６及び図示しない真空ポンプに接続され
た排気ノズル１８がそれぞれ設けられる。

【０００４】一方、この処理容器２の外周には、これを
覆って筒体状に断熱層２０が配置されており、この断熱
層２０の内側には、処理容器２及びこの内側のウエハＷ
を所定の温度に加熱するための加熱ヒータ２１が比較的
高い密度で例えば螺旋状に配置されている。そして、前
述のようにウエハの熱処理時において、ウエハの温度と
制御は例えば成膜の品質を管理する上で非常に重要であ
り、この温度を検出するために温度センサとして例えば
白金と白金ロジウムの素線を結合してなる熱電対が用い
られ、図示例では処理容器２の上下方向を３ゾーンに分
割し、各ゾーンにそれぞれ温度センサ２２を設け、ゾー
ン毎に細かな温度制御を行なうようになっている。

【０００５】各ゾーンに設けられる温度センサ２２の構
造は、図１１及び図１２に示される。図示するように、
この温度センサ２２は、円筒体状の絶縁体、例えばアル
ミナよりなるセンサ保護ブロック２４を有し、基端部は
拡径されて取付部２６を構成している。このブロック２
４及び取付部２６を長手方向に貫通して複数の素線挿通
孔２８が形成されており、この挿通孔２８に白金素線３
０Ａと白金ロジウム素線３０Ｂを挿通し、各素線をブロ
ック２４の先端より僅かに引き出して両者を接合し、測
温接点部３２として熱電対３５を構成している。

【０００６】図示例では、各センサ保護ブロック２４に
２本の熱電対を設けた場合を示しており、図１２に示す
ようにこのようなブロック２４は、断熱層２０に形成し
たブロック挿通孔３４に挿通されて先端の測温接点部３
２を加熱ヒータ２１に臨ませた状態で固定している。加
熱ヒータ２１は、ウエハの処理温度にもよるが、高い場
合には１０００℃以上の高温に温度コントロールされる
ために、熱電対３５の素線３０Ａ，３０Ｂもかなり軟化
することが避けられず、従って、測温接点部３２が下方
へ垂れ下ることを防止するために、センサ保護ブロック
２４の先端から測温接点部３２までの距離Ｌ１は僅か２
ｍｍ程度と非常に短く設定しているのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、精度の高い
温度コントロールを行なうには、当然のこととして加熱
ヒータ２１の温度を熱電対３５により精度良く検出する
ことが必要であり、断熱層２０の厚みが小さい程、外へ
逃げる熱量も大きくなるが、それ以上に、センサ保護ブ
ロック２４や熱電対３５の各素線３０Ａ，３０Ｂを介し
て逃げる熱量はかなり多く、この逃げの熱量に起因して
測温対象である加熱ヒータ２１の実際の温度が測定でき
ず、これよりも数１０〜数１００℃も低い値が計測値と
して検出されてしまって、精度の高い温度検出ができな
いという問題点がある。

【０００８】また、センサ保護ブロック２４の直径Ｌ２
は略４ｍｍ程度と非常に細くして熱の逃げをできるだけ
抑制しているが、このブロック２４の外周とブロック挿
通孔３４の内壁との間に僅かな間隙３６が発生すること
は避けられず、この間隙３６を介して炉内側の温度が逃
げ、上記理由と相俟って検出温度が、場合によっては上
述のように測温対象である加熱ヒータ２１の実際の温度
よりも数１０〜数１００℃も低くなってしまう。更に、
従来構造の温度センサにあっては、測定温度の精度を上
げるために、ヒータ２１のピッチ間の対応する部分の断
熱層２０にブロック挿通孔３４を形成し、熱電対３５の
先端をヒータ間或いはそれよりも内側に位置させるよう
にしているが、この場合、場所にもよるが、ヒータピッ
チＬ３は例えば１０ｍｍ程度と非常に狭く、従って、ブ
ロック挿通孔３４の位置決め穴開け精度も高いものが要
求され、コスト高を招来していた。

【０００９】また、熱電対３５の先端を、ヒータ間を突
き抜けるようにして更に内側に位置させた場合には、例
えば処理容器２の洗浄時のように処理容器の挿脱を行な
う場合には、容器との干渉を避けるためにセンサ２２を
少し後退させなければならず、作業性に難があったり、
再設置時に測温接点が、初期設置ポイントになるように
細心の注意を払う必要があった。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものである。本発明の目的は、加熱源の正確な温度を測
定することができる処理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被処理体に所定の処理を施すための処
理容器を覆って、内側に加熱源が配置された断熱層を設
けてなる処理装置において、前記断熱層を貫通して設け
られた断熱層貫通部材と、前記断熱層貫通部材を貫通
し、測温接点部以外の素線部の少なくとも一部が前記断
熱層貫通部材の内側端面に沿うように配置された熱電対
とを備えるように構成したものである。

【００１１】以上のように構成することにより、加熱源
に臨む断熱層貫通部材の内側端面には、温度の検出精度
が高くなるに十分な長さの熱電対の素線部が露出され、
しかも測温接点部以外の素線部の少なくとも一部が内側
端面に沿って接合される。従って、素線部や上記部材を
介して熱が断熱層の外側に逃げても加熱源の正確な温度
を検出することが可能となる。この場合、熱電対の素線
部の露出部の長さは、素線の直径の２０倍以上、好まし
くは３０倍以上に設定するのがよい。

【００１２】また、熱電対を保護する断熱材貫通部材
は、截頭円錐状或いは截頭角錐状に形成することによ
り、この外周面は断熱層に形成した取付孔内壁と密接す
ることとなり、従って、断熱層内側からその外側に逃げ
る熱量を抑制することができ、上記した加熱源の温度の
検出精度を一層向上させることができる。更に、上記断
熱層貫通部材の内側端面に凸状の保護ガードを設けるこ
とにより熱電対の露出部が加熱源と干渉することを防止
することができる。

【００１３】また更に、このブロックの内側端面に、通
気孔の設けてある、或いは設けていない保護板を設ける
ことにより、熱電対の露出部を確実に保護でき、特に、
通気孔を形成していない保護板を設けて、このセンサを
冷却風による高速降温が可能な加熱炉に設けた場合は、
気体の乱流から露出部分を確実に保護することが可能と
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る処理装置を
添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明の処理装置
を示す断面図、図２は温度センサの取付状態を示す拡大
断面図、図３は温度センサを示す拡大斜視図、図４は温
度センサの先端部を示す側断面図、図５は温度センサの
先端部を示す平面図である。本実施例では処理装置とし
てウエハに酸化拡散処理を施す高速昇降温が可能な縦型
加熱炉を用いた場合を例にとって説明する。尚、先に示
した従来装置と同一部分については同一符号を付して説
明する。

【００１５】まず、本発明の縦型加熱炉（処理装置）の
全体構成について説明する。図示するようにこの縦型加
熱炉３８は、透明な耐熱材料例えば石英よりなる有天井
の且つ底部が開口された円筒体状の処理容器２を有して
おり、この内部には同じく石英製のウエハボート８に上
下方向に所定のピッチで多段に配置された被処理体とし
ての半導体ウエハＷが収容されている。

【００１６】上記処理容器２の下端開口部にはこれを気
密に開閉するフランジキャップ部１０が設けられてお
り、このキャップ部１０上に石英製の保温筒１２を介し
て上記ウエハボート８が載置される。そして、このキャ
ップ部１０はボートエレベータ１４にアーム１４Ａを介
して連結されており、これを昇降させることにより、ウ
エハボート８に載置したウエハＷを処理容器２に対して
挿脱可能としている。また、この保温筒１２は、回転軸
４０及び図示しない回転ベルトを介してモータ等に連結
されており、回転可能になされている。従って、熱処理
時には、ウエハボート８と共にウエハＷを回転して熱処
理の均一性を確保するようになっている。また、処理容
器２の下部には、例えばステンレススチール製のマニホ
ールド４２が設けられ、この部分から、内部に処理ガス
を導入するガス導入パイプ４３が導入されると共にこの
パイプ４３は容器内壁に沿って上方に向かい、その先端
は容器天井部の中心に位置されている。また、このマニ
ホールド４２には、図示しない真空ポンプに接続された
排気ノズル１８が設けられており容器２内を所望の真空
度まで真空引きできるようになっている。

【００１７】一方、上記処理容器２の外周には、この側
部及び天井部を覆って例えばセラミックファイバー製断
熱材よりなる円筒体状の断熱層４４が設けられており、
この内側には、螺旋状或いは同軸的に筒体状に配列され
た加熱源としての例えば加熱ヒータ４６が高い密度で配
列されている。ヒータ４６の配列は、上記した螺旋状に
限定されず、加熱源を適当回数Ｕ字状に折り返して形成
し（ミヤンダ状）、これを吊り下げる構造としてもよ
い。この加熱ヒータ４６は、例えば２ケイ化モリブデン
（ＭｏＳｉ₂ ）を主成分とした発熱抵抗体（カンタル社
製のカンタルスーパー加熱源）よりなり、常温では抵抗
値が非常に小さく、高温になると抵抗値が大きくなる性
質を有する。この加熱ヒータ４６は、従来のＦｅＣｒＡ
ｌ加熱源の表面負荷が１２００℃において２Ｗ／ｃｍ²
であるのに対して１０〜３０Ｗ／ｃｍ² 程度と非常に大
きく、数倍〜１０数倍の発熱量が得られ、例えば５０℃
／分の高温昇温が可能となっている。

【００１８】また、断熱層４４の下部は、断熱シール部
材４７を介して処理容器２の下部と接合され、この下部
にはその周方向に沿ってリング状の冷却ヘッダ４８が設
けられる。この冷却ヘッダ４８には、途中に送風ファン
５０を介設した冷却気体導入通路５２が接続されると共
に、この冷却ヘッダ４８からは上記処理容器２の外周壁
と断熱層４４の内壁との間隙５４内に延びる冷却ノズル
５６が適当数設けられており、熱処理終了後の降温時に
処理容器２の外周壁に冷却気体を吹き付けることにより
これを高速で冷却し得るようになっている。

【００１９】そして、この断熱層４４の天井部には、上
記冷却気体を排出する排気口５８が形成されており、こ
の排気口５８には途中に排気気体の温度を下げる熱交換
器６０及び排気を促進させる排気ファン６２を順次介設
した排気通路６４が接続されている。また、この排気口
５８には、ウエハの熱処理時にここを閉じる開閉可能に
なされたシャッタ６６が設けられる。このように構成さ
れた加熱炉に本発明の特徴する温度センサか設けられ
る。具体的には、この加熱ヒータ４６は、加熱炉の高さ
方向に、上、中、下の３つのゾーンに分割されており、
そのゾーン毎に温度センサ６８が設けられる。このゾー
ン数は３つに限定されるものではなく、それ以下或いは
それ以上例えば４、５の多数のゾーンに分割してきめの
細かな温度コントロールを行なうようにしてもよい。

【００２０】各温度センサ６８は全く同様に構成されて
おり、その１つを図２乃至５に示す。この温度センサ６
８は、断熱層４４を貫通して設けられた部材、すなわち
センサ保護ブロック（断熱層貫通部材）７０を有してお
り、このブロック７０は例えばアルミナ等よりなる絶縁
性及び断熱性の高い材料よりなる。この保護ブロック７
０は、截頭円錐状或いは截頭角錐状に成形されており、
後述するように取付時のシール性を高めている。この保
護ブロック７０の中心部には、その高さ方向に沿って複
数、図示例では６個の素線挿通孔７２が形成されてお
り、その内の半分の素線挿通孔７２に白金素線３０Ａを
挿通させ、残り半分の素線挿通孔７２に白金ロジウム素
線３０Ｂを挿通し、異種同士の素線３０Ａ、３０Ｂの先
端を溶接接合することにより測温接点部３２を形成し、
これにより図示例では３対の熱電対３５を構成してい
る。

【００２１】本発明においては、保護ブロック７０の内
側端面７０Ａより処理容器側に露出する素線部７１の長
さＬ４は、各素線の直径Ｌ５の２０倍以上、好ましくは
３０倍以上の大きさに設定しており、且つ単に内側端面
７０Ａより内側に延在させただけでは前述のように高温
のために素線自体が屈曲して垂れ下がることから図４に
示すように例えばアルミナの粉末等を含む耐熱性の高い
ボンドよりなる接着剤７４により各素線の露出部分をブ
ロック７０の内側端面７０Ａに沿うように接合固定す
る。この場合、熱電対の熱応答性を良くするために接着
剤７４の厚みはできるだけ薄くし、且つ先端の測温接点
部３２には接着剤７４を付けないのが好ましい。また、
素線が、より干渉しないように、図９に示すように保護
ブロック７０の内側端面７０Ａに素線径が十分布設でき
るだけの溝１１０を造り、測温接点部３２を含む、素線
３０Ａ、３０Ｂを溝内部を這うように布設し、接着剤を
付けないで設置するようにしてもよい。図９（Ｂ）は図
９（Ａ）中のＩ−Ｉ線矢視断面図である。これによれ
ば、熱電対の保護を一層確実なものとすることができ
る。通常の白金素線や白金ロジウムの素線の直径Ｌ５は
０．５ｍｍ程度であることから、素線露出部分の長さＬ
４は１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上に設定する
が、過度に長過ぎると、内側端面７０Ａのスペース的余
裕度にも限界があることや高価であることから長さＬ４
の上限は２０ｍｍ〜２５ｍｍ程度とする。

【００２２】このように、素線の露出部分の長さＬ４を
所定の長さ以上に設定することにより、後述するように
素線や保護ブロック７０を介して断熱層の外側へ熱が逃
げたとしても、測温接点部３２の近傍の露出素線部の温
度を測温接点部３２と略同様に高く維持できることか
ら、測温対象である加熱ヒータの実際の温度を測定する
ことが可能となり、精度の高い測温ができる。また、こ
の場合、保護ブロック７０の内側端面の例えば中心部に
各熱電対の測温接点部３２を集めて接近させて設けてお
く。これにより、熱電対間の相互誤差をできるだけ少な
くし、コントロール用、モニター用及びアラームセンサ
用の各温度値がずれないようにする。また、この保護ブ
ロック７０の内側端面７０Ａの周縁部には、断面凸状に
突出させたリング状の保護ガード７８が設けられてお
り、このガード７８の内側に配置される上記熱電対３５
が螺旋状の加熱ヒータ４６と直接干渉することを防止す
る。この場合、図４に示すように保護ガード７８の高さ
Ｈ１は、熱電対の露出部分の表面レベルよりも高くし、
例えば３．５〜４ｍｍ程度に設定して干渉防止機能を十
分に発揮させるようにする。

【００２３】そして、上記干渉防止機能をより確実にな
るしめるために、上記熱電対の露出部分を含む保護ブロ
ック７０の内側端面７０Ａ全体を覆うように耐熱性のあ
る材料よりなる薄板状の保護板８０が、上記保護ガード
７８のリング状の表面に接着剤８２（図４参照）により
接合固定される。尚、図５は保護板８０を設けていない
時のブロック内側端面の状態を示す。保護板８０を構成
する耐熱性材料としてはアルミナを用いることができ、
また、接着剤８２としては熱電対３５をブロック内側端
面７０Ａに接合した接着剤７４と同じアルミナ粉末混入
の耐熱性ボンドを用いることができる。この保護板８０
の厚みＬ６は、加熱ヒータ２２と接触した時の耐久性を
十分に確保でき、しかも、ヒータからの熱応答性が劣化
しない程度の厚み、例えば０．５ｍｍ程度に設定する。
尚、この保護板８０は必ずしも必要ではなく、設けない
ようにしてもよいのは勿論である。

【００２４】そして、この保護板８０には、図３に示す
ように熱応答性の劣化を防止するために多数の通気孔８
４が全面に亘って形成されている。この通気孔８４によ
りヒータ４６により熱せられた気体がこの通気孔８４を
介して内部に流れ込んで熱電対を加熱するので熱応答性
の劣化をほとんどなくすことができる。また、本実施例
のように高速降温のために冷却気体をブロワするため
に、図６に示すように上記通気孔を設けていない保護板
８０を接合させるようにしてもよい。図２及び図３に戻
って、保護ブロック７０の基端部側から延びる各素線３
０Ａ、３０Ｂは、絶縁材料よりなる絶縁管８６により被
膜されると共に熱電対毎にペアの絶縁管８６は、絶縁材
料よりなる素線チューブ８８により覆われている。

【００２５】そして、保護ブロック７０のテーパ状態
は、断熱層４４の厚さＬ７にもよるが、この厚さＬ７が
例えば約３０ｍｍ程度の時には、内側端面側の直径Ｌ８
が略１５ｍｍであるのに対して外側端面側の直径Ｌ９は
２０〜２５ｍｍ程度に設定されており、断熱層４４に
は、このテーパ状の保護ブロック７０と同じテーパ状態
になされたセンサ取付孔９０が形成されている。そし
て、保護ブロック７０の基端部には四隅にネジ孔９４を
形成した取付金板９２が取り付けられており、上記セン
サ取付孔９０に上記保護ブロック７０を嵌め込んだ状態
で、上記ネジ孔９４にボルト９６を挿通し、取付金板９
２を、上記断熱層４４の外周全体を覆う、例えばアルミ
板材よりなるアウタシェル９８に取付固定する。この場
合、ヒータ４６と断熱層４４の内壁面との間の距離Ｌ１
０は、加熱炉のサイズにもよるが、略５ｍｍ程度に設定
されており、このヒータ内壁面間にセンサ６８の先端が
位置するように上記センサ取付孔９０の穴サイズを設定
し、しかも取付時において、センサ取付孔９０の内壁面
と保護ブロック７０の外周面が密接状態となるように設
定する。

【００２６】各ゾーンの温度センサ６８は、例えばマイ
クロコンピュータ等よりなる制御部１００へ入力され、
この検出値に基づいてゾーン毎に独立して加熱ヒータ４
６の熱量を制御することになる。尚、図示例では１つの
温度センサ６８に３つの熱電対３５を設けており、これ
らはそれぞれ例えば温度制御用、モニタ用及びアラーム
センサ用として用いられるが、この数に限定されるもの
ではなく、１つ或いは２つまたは４つ以上の熱電対を設
けるようにしてもよい。

【００２７】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。半導体ウエハＷに例えば酸化処
理を行なう場合には、多数のウエハＷを多段に保持した
ウエハボート８を処理容器２の下方より上昇させてこの
容器内に収容し、下端開口部をフランジキャップ１０で
密閉して容器内を気密状態とする。そして、容器内を真
空引きすると共に加熱ヒータ４６を駆動することにより
処理容器２内の酸化処理用のプロセス温度、例えば６０
０℃に設定し、この容器２内にガス導入パイプ４３を介
して処理ガス、例えば水蒸気を導入してウエハＷの酸化
処理を行なう。この時のプロセス圧力は、例えば１０^-3
Ｔｏｒｒ程度である。尚、ウエハの搬入は、処理容器２
内をプロセス温度或いはそれよりも低い自然酸化膜が形
成され難い温度に予め加熱した後に行なうようにしても
よい。

【００２８】ウエハＷ或いは処理容器２の昇温に際して
は、このＭｏＳｉ₂ 製の加熱ヒータ４６の単位面積当た
りの発熱量は、従来のヒータと比較して前述のように非
常に大きいので、高速で昇温することができる。このよ
うにして所定の時間、酸化処理を行なったならば、加熱
ヒータ４６への給電を停止すると共に処理ガスの供給を
停止し、例えば処理ガスの供給に代えて自然酸化膜等の
発生を抑制するため及び冷却を行なうために例えば窒素
ガスをガス導入パイプから導入する。これと同時に、冷
却気体導入通路５２及び冷却ノズル５６を介して冷却空
気を処理容器２とその外周の断熱層４４の間隙５４内に
ブロワして強制的に供給し、処理容器２や加熱ヒータ４
６を強制的に空冷して高速でウエハを降温させる。供給
された冷却空気は、断熱層４４の天井部に設けたシャッ
タ６６を開くことにより、オープンされた排気口５８を
介して排気通路６４から系外へ排出されることになる。

【００２９】このようにして、処理済みのウエハＷが所
定の温度まで高速降温されたならば、ボートエレベータ
１４を下方向へ駆動することにより、処理容器２内から
ウエハＷを搬出させる。このように高速昇降温が可能な
加熱炉を用いることにより熱処理を迅速に行なうことが
でき、スループットを向上させることができる。ここで
一連の熱処理中においては、加熱ヒータ４６の近傍の温
度はゾーン毎に配置した温度センサ６８により検出され
ており、この検出値を制御部１００にフィードバックし
てゾーン毎の加熱ヒータ４６が温度制御される。この場
合、従来のヒータ構造にあっては、熱電対の露出部分は
僅かであるために素線の温度勾配が大きく、従って、測
温対象である加熱ヒータの実際の温度よりも若干低い温
度が検出値として測定されてしまって、精度の高い温度
制御ができなかった。

【００３０】これに対して、本発明の場合には、温度セ
ンサ６８の各熱電対３５は、その素線部をある程度以上
の長さ、例えば素線の直径Ｌ５の２０倍以上の長さ、例
えば１０ｍｍに亘って露出させ且つそれを保護ブロック
７０の内側端面７０Ａに接着剤７４により接着固定して
いるので、この露出部分でヒータ４６からの熱を受熱す
ることができる。従って、この素線３０Ａ、３０Ｂや保
護ブロック７０を介して熱が外部に逃げて素線に沿って
温度勾配が生じても上述のように測温接点部３２を先端
とする露出部分は加熱ヒータ４６と略同じ温度に加熱さ
れているので、加熱ヒータ４６或いは測温接点部３２の
略実際の温度を検出値として測定することができる。従
って、安定性の良い、しかも精度の高い温度制御を行な
うことが可能となる。

【００３１】また、素線の露出部分は保護ブロック７０
の内側端面７０Ａに接着剤７４で固定しているので、高
温により軟化した素線が曲がって垂れ下ってヒータ４６
と或いは素線同士がショートすることも防止することが
できる。更に、保護ブロック７０をテーパ状に成形し
て、加熱炉の中心側に向けて順次縮径するように断熱層
４４に取り付けるようにしたので、保護ブロック７０の
外周面と断熱層４４のセンサ取付孔９０の内壁面とが密
接して取り付けられ、これらの間に熱の逃げ道となる空
隙が形成されることがなくなる。このため、その分、熱
電対の先端露出部分の温度勾配が少なくなり、一層精度
の高い温度検出が可能となる。

【００３２】また、上述のように温度センサ６８が断熱
層４４に密閉状態で取り付けられるので、外気の温度変
化により炉内の温度が影響を受けることを極力抑制する
ことができる。また、上述のようにテーパ状態に保護ブ
ロック７０を形成することにより、メンテナンス時にお
ける断熱層４４へのこの取り付け、取り外し作業を容易
に行なうことができる。更に、保護ブロック７０の内側
端面７０Ａの周縁部に、凸状の保護ガード７８を設ける
ことにより、この先端が加熱ヒータ４６と接触した場合
にも、熱電対３５と加熱ヒータ４６が直接接触すること
を避けることができ、熱電対を保護することができる。
この場合、特に、この保護ガード７８に加えて素線露出
部分を全面的に覆う保護板８０を設けることにより、熱
電対３５がヒータ４６と直接接触することを確実に防止
することができる。また、保護板８０を設けた場合に
は、図７に示すようにあえてこの保護板８０と加熱ヒー
タ４６とが接触するような状態で温度センサを取り付け
固定するようにすれば、センサ温度をより高い精度で検
出することが可能となる。

【００３３】また、この保護板８０には、多数の通気孔
８４を設けてあるので、ヒータで加熱された気体が対流
でこの通気孔８４を介して内部に流れ込んで素線の露出
部分を加熱するので熱応答性も良好に維持することがで
きる。この場合、本実施例のように高速降温時の冷却空
気のブロワによる熱電対の破損の恐れが生ずる場合に
は、図６に示すように通気孔８４を設けていない保護板
８０を設けるようにすれば冷却空気による悪影響も受け
ることはない。また、この種の保護板８０を設けた場合
には、図７に示すように保護板８０を直接、加熱ヒータ
４６と接触させるようにして、センサを設けることもで
き、この場合には、ヒータ−熱電対間の距離を非常に接
近させることができるので、ヒータ温度を精度良く検出
することが可能となる。

【００３４】更には、図２に示すように温度センサ６８
の先端をヒータ４６と断熱層４４の内壁面との間に位置
させるようにしたので、従来のセンサ構造のようにヒー
タのピッチ間にセンサ先端を挿通させた場合と異なり、
センサ取付孔９０の位置決め精度が高くなくても良く、
穴明け作業を容易に行なうことが可能となる。

【００３５】また、処理容器を洗浄するためにこれを加
熱炉から取り外す場合においても、上述のようにセンサ
の先端はヒータよりも内側に突出していることはないの
で、センサと取り外し或いは取り付け途中の処理容器と
が干渉することがなく、メンテナンス作業も迅速且つ容
易に行なうことができる。更に、上記実施例では、保護
ブロック７０の内側端面７０Ａに保護ガード７８や保護
板８０を設けた場合について説明したが、図８に示すよ
うにこれらの保護ガードや保護板を設けず、熱電対３５
の素線の露出部分を接着剤７４で単に内側端面７０Ａに
接着しただけの構造として、構造の簡単化を図るように
したものでもよい。尚、上記実施例においては、高速昇
降温が可能な縦型加熱炉を例にとって説明したが、これ
に限定されず、通常の抵抗加熱源を用いた通常の昇降温
速度の縦型加熱炉或いは横型加熱炉にも適用することが
できるのは勿論である。

【００３６】また、熱処理として、酸化処理を行なう場
合について説明したが、これに限定されず、熱拡散処
理、熱ＣＶＤ成膜処理、アニール処理等、種々の熱処理
を行なう場合にも適用することができる。また、熱電対
としては白金−白金ロジウムのものに限定されず、他の
金属、例えばグロメル−アルメルの熱電対、銅−コンス
タンタンの熱電対、鉄−コンスタンタンの熱電対、タン
グステン−タングステンモリブデンの熱電対、ビスマス
−アンチモンの熱電対等も用いることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理装置
によれば、次のようにすぐれた作用効果を発揮すること
ができる。断熱層を貫通させて設けた断熱層貫通部材を
貫通して熱電対を設け、この測温接点部以外の素線部の
少なくとも一部を上記貫通部材の内側端面に沿うように
配置させるようにしたので、露出部分の温度勾配が非常
に少なくなり、従って、加熱源の略実際の温度を精度良
く検出することができ、精度の高い温度制御を行なうこ
とができる。断熱層貫通部材の外側面をテーパ面とする
ことにより、これが断熱層のセンサ取付孔と密接に取り
付けられ、従って、センサの着脱が容易になるばかり
か、加熱炉側からの熱の逃げも抑制することができ、そ
の分、加熱源の実際の温度を一層精度良く求めることが
できる。また、断熱層貫通部材の内側端面に凸状の保護
ガードや素線の露出部分を覆う保護板を設けることによ
り、センサと加熱源が直接接触してこれらが干渉するこ
とを防止でき、センサが破損することを阻止することが
できる。更に、上記保護板に通気孔を設けた場合には、
加熱気体がこの通気孔を流れるので、センサを保護する
と同時に熱応答性も高く維持することができ、また、通
気孔を設けない場合には、特に、高速昇降温加熱炉のよ
うに冷却気体のブロワが行なわれても、このブロワから
熱電対が破損する等の悪影響を受けることを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理装置を示す断面図である。

【図２】温度センサの取付状態を示す拡大断面図であ
る。

【図３】温度センサを示す拡大斜視図である。

【図４】温度センサの先端部を示す拡大斜視図である。

【図５】温度センサの先端部を示す平面図である。

【図６】温度センサの保護板の変形例を示す斜視図であ
る。

【図７】温度センサの先端を加熱ヒータに接して取り付
けた状態を示す図である。

【図８】温度センサの変形例を示す図である。

【図９】素線の取付状況の変形例を示す図である。

【図１０】従来の処理装置の温度センサ構造を示す図で
ある。

【図１１】従来の処理装置の温度センサ構造を示す拡大
図である。

【図１２】従来の処理装置の温度センサの取り付け状態
を示す拡大図である。

【符号の説明】

２処理容器８ウエハボート３０Ａ白金素線３０Ｂ白金ロジウム素線３２測温接点部３５熱電対３８縦型加熱炉（処理装置）４４断熱層４６加熱ヒータ（加熱源）６４排気通路６５温度センサ７０センサ保護ブロック（断熱層貫通部材）７０Ａ内側端面７４接着剤７８保護ガード８０保護板８４通気孔１００制御部Ｌ４素線部の長さＬ５素線の直径Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に所定の処理を施すための処理
容器を覆って、内側に加熱源が配置された断熱層を設け
てなる処理装置において、前記断熱層を貫通して設けら
れた断熱層貫通部材と、前記断熱層貫通部材を貫通し、
測温接点部以外の素線部の少なくとも一部が前記断熱層
貫通部材の内側端面に沿うように配置された熱電対とを
備えてなることを特徴とする処理装置。
【請求項２】前記部材は、截頭円錐状或いは截頭角錘
状に形成されてその外周面は前記処理装置中心側に向け
て順次縮径するようになされたテーパ面として構成され
ることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
【請求項３】前記断熱層貫通部材の内側端面の周縁部
には、前記熱電対の露出部分が前記加熱源と干渉するこ
とを防止するために凸状の保護ガードが形成されること
を特徴とする請求項１または２記載の処理装置。
【請求項４】前記保護ガードには、前記熱電対の露出
部分を覆うように保護板を設けるように構成したことを
特徴とする請求項３記載の処理装置。
【請求項５】前記保護板には、通気孔を設けるように
構成したことを特徴とする請求項４記載の処理装置。