(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対と、該シース型熱電対の先端部をチャンバ内の被測温体に押し当てるためのバネ性を有するベローズとを備えた測温装置であって、前記ベローズはチャンバの外側に設置されると共に両端にフランジ部を有し、該フランジ部のうちシース型熱電対の先端部側とは反対側の後端フランジ部がシース型熱電対に気密に接続されると共に、先端部側の先端フランジ部にはチャンバ固定部材が設けてあり、このチャンバ固定部材は、該チャンバ固定部材の先端部に形成された固定用フランジ部を複数のネジでチャンバ壁部に固定することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間にＯリングを配置することにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止することを特徴とする半導体製造装置用測温装置。
【請求項２】
半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対と、該シース型熱電対の先端部をチャンバ内の被測温体に押し当てるためのバネ性を有するベローズとを備えた測温装置であって、前記ベローズはチャンバの外側に設置されると共に両端にフランジ部を有し、該フランジ部のうちシース型熱電対の先端部側とは反対側の後端フランジ部がシース型熱電対に気密に接続されると共に、先端部側の先端フランジ部にはチャンバ固定部材が設けてあり、このチャンバ固定部材は、該チャンバ固定部材が有するパイプ部分の外周にリング状金具を設け、該リング状金具に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材の先端部に形成されたツバ状部が前記螺合時にリング状金具によって押されることによって、ツバ状部とチャンバ壁部との間に配置したOリングをこれらツバ状部とチャンバ壁部に密着させることにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止することを特徴とする半導体製造装置用測温装置。
【請求項３】
半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対と、該シース型熱電対の先端部をチャンバ内の被測温体に押し当てるためのバネ性を有するベローズとを備えた測温装置であって、前記ベローズはチャンバの外側に設置されると共に両端にフランジ部を有し、該フランジ部のうちシース型熱電対の先端部側とは反対側の後端フランジ部がシース型熱電対に気密に接続されると共に、先端部側の先端フランジ部にはチャンバ固定部材が設けてあり、このチャンバ固定部材は、該チャンバ固定部材に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材の先端部に形成されたテーパー面をチャンバ壁部の底部に形成されたテーパー面に圧着させることにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止することを特徴とする半導体製造装置用測温装置。
【請求項４】
前記シース型熱電対の少なくともベローズより後端側の位置に、シース型熱電対のシースと直角方向に配置された保護プレートを有し、該保護プレートはチャンバ壁部に複数本の支柱又は長尺ネジにより固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体製造装置用測温装置。
【請求項５】
前記シース型熱電対のシースと直角方向に配置された保護プレートと、シース型熱電対の少なくともベローズを収納する筒状の保護カバーとを有し、該保護カバーの一端部がチャンバ壁部又はチャンバ壁部に固定されたチャンバ固定部材にネジで固定され、且つ他端側が保護プレートにネジで固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体製造装置用測温装置。
【請求項６】
前記シース型熱電対の少なくともベローズを収納する筒状の保護カバーを有し、該保護カバーは一端側に形成した雌ネジにより、チャンバ壁部又はチャンバ壁部に固定されたチャンバ固定部材に設けた雄ネジに螺合して固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体製造装置用測温装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体製造装置用測温装置が搭載されていることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に搭載する測温装置、特に装置内に装着されるサセプタなどの被測温体の温度測定に標準的に用いられる測温装置、及びそれを用いた半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、例えば、サセプタにウエハを保持して加熱しながら、成膜やエッチングなどの各種の処理を行っている。その際、成膜用、アッシング用、エッチング用、クリーニング用等の各種のガスを使用することから、チャンバ内の大気を排出した後、これらのガスを導入しているが、ガスを使用した処理には所定の温度に制御する必要があるため、ウエハを保持したサセプタなどの温度を正確に測定する必要がある。
【０００３】
従来から、半導体製造工程ではウエハなどの被加熱体の温度を制御するために、半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対を備えた測温装置が使用されている。従来の一般的な測温装置では、例えば図１に示すように、熱電対１の先端部１ａを、ウエハなどを載置したサセプタのような被加熱体２に当接させると共に、チャンバ１との間で気密を確保するためにシース部１ｂにＯリング４を配置した気密構造を有している。
【０００４】
しかしながら、半導体製造装置のチャンバ内における温度測定は、反応ガスの投入や排気等による圧力の変動等により、温度測定素子周囲のガスによる熱移動の影響を受け、温度の変化によるサセプタ支持材料と測温装置のシース材料との膨張係数の違いにより、測温部の接触環境が変化を受けるため、正確な温度測定が困難であった。また、サセプタなどの温度制御を熱電対の温度を基に制御しているため、熱電対の温度測定誤差によって、異常発熱や場合によってはサセプタ等の装置破損をまねくこともあった。
【０００５】
しかも、近年では、ウエハが大口径になるに伴い、半導体製造装置で製造される製品の歩留まり向上のために、サセプタのウエハ加熱面の温度管理が厳しく要求されるようになってきている。そのためには、ウエハ加熱面の温度を均一で且つ正確に制御することが必要であり、サセプタの抵抗発熱体の出力を制御している測温装置の温度測定精度が重要になってきている。
【０００６】
そこで、測温装置の測温精度の向上策として、例えば、特開平４−８４７２２号公報には、熱電対先端のシース部分をサセプタにガラス接合することにより、測温装置の応答速度と測温精度を向上する方法が提案されている。また、特開２００４−１３２７０２号公報には、測温精度向上のため、熱電対素子の先端部にネジを形成して、螺合により被測温体に確実に押し付ける対策が提案されている。
【０００７】
しかし、上記特開平４−８４７２２号公報記載の測温装置では、熱電対先端のシース先端部が被測温体（サセプタ）とガラスにより接合固定されているため、測温素子もしくはシース熱電対自体が破損したとき、もしくは長期使用により劣化して故障等が生じたときに、熱電対が接合されているサセプタ等の部品の全てを交換する必要があるため、交換に伴うコストの上昇が大きいと言う問題があった。
【０００８】
また、上記特開２００４−１３２７０２号公報記載の測温装置では、例えば図２に示すように、熱電対１とチャンバ壁部３との間で気密を確保するためにＯリング４による気密構造を有すると共に、熱電対１の先端部１ａをネジにより被測温体２に固定しているが、被測温体２がセラミックス等の脆性材の場合にはネジが緩みやすい傾向にあるため、信頼性や温度の測定精度に問題があった
【０００９】
【特許文献１】特開平４−８４７２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、熱電対が破損又は劣化しても簡単に交換が可能であるうえ、被測温体への接触を確実且つ安定した状態にすることにより、測定温度の精度上昇と、安定状態になるまでの時間の短縮が可能であり、信頼性の高い測温装置、及びそれを搭載した半導体製造装置を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明が提供する半導体製造装置用測温装置は、半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対を備え、そのシース型熱電対が、大気環境の外部から真空もしくは減圧環境のチャンバ内に対して封止構造を有すると共に、ベローズのバネ性を利用して熱電対の先端部を確実に被測定部に押し当てる押し付け構造を有している。
【００１２】
即ち、本発明による半導体製造装置用測温装置は、半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対と、当該シース型熱電対の先端部をチャンバ内の被測温体に押し当てるためのバネ性を有するベローズとを備えた測温装置であって、前記ベローズはチャンバの外側に設置されると共に両端にフランジ部を有し、該フランジ部のうちシース型熱電対の先端部側と反対側の後端フランジ部がシース型熱電対に気密に接続されると共に、先端部側の先端フランジ部にはチャンバ固定部材が設けてあり、このチャンバ固定部材は、該チャンバ固定部材の先端部に形成された固定用フランジ部を複数のネジでチャンバ壁部に固定することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間にＯリングを配置することにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止することを特徴とするものである。また、本発明による半導体製造装置用測温装置においては、上記チャンバ固定部材が、該チャンバ固定部材が有するパイプ部分の外周にリング状金具を設け、該リング状金具に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材の先端部に形成されたツバ状部が前記螺合時にリング状金具によって押されることによって、ツバ状部とチャンバ壁部との間に配置したOリングをこれらツバ状部とチャンバ壁部に密着させることにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止するものでもよい。さらに、本発明による半導体製造装置用測温装置においては、上記チャンバ固定部材が、該チャンバ固定部材に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合することによりチャンバ壁部に機械的に固定されており、且つ該チャンバ固定部材の先端部に形成されたテーパー面をチャンバ壁部の底部に形成されたテーパー面に圧着させることにより該チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を気密封止するものでもよい。
【００１３】
また、本発明が提供する半導体製造装置用測温装置は、外部からの力に対して少なくとも熱電対のベローズを保護し、更にはシース部の変形を防ぐことによって、高い信頼性を保障するために、シース型熱電対の少なくともベローズを保護する保護プレート及び／又は筒状の保護カバーを備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、経時変化による熱電対のシース部の歪みや、チャンバ構成材料と熱伝対のシース材料との膨張係数差による長さの変化が生じても、ベローズのバネ性により補償されるため、高精度で常に安定した温度測定が可能である。また、熱電対が脱着可能であるため、破損しても簡単に交換することができる。更に、被測温体の被測温部からの熱が熱電対の測温接点に伝わりやすいため、測定温度が安定するまでの時間を短くすることができる。
【００１５】
また、保護カバーや保護プレートを備えることにより、少なくとも熱電対のベローズ、好ましくはシース部分を、外部の応力から保護することができる。そのため、例えば、装置のメンテナンス時の不注意などによって、熱電対補償導線等に引っ張り応力が加わった場合あるいは装置の振動等で応力が加わった場合などにも、熱電対のベローズやシース部が変形したり破損したりすることを防止することができる。
【００１６】
従って、本発明の測温装置を搭載することによって、シース型熱電対の交換が容易であると同時に、優れた均熱性を保ちながら、短時間で測温して抵抗発熱体の出力を制御し、正確な温度に維持することが可能な半導体製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の半導体製造装置用測温装置は、半導体製造装置のチャンバに装着するシース型熱電対を備え、そのシース型熱電対とチャンバ壁部との間で封止構造を有すると共に、シース型熱電対に設けたベローズのバネ性を利用して、シース型熱電対の測温接点を有する先端部を被測温体の被測定部に常に所定の圧力で押し当てる押し付け構造を備えている。
【００１８】
そのため、チャンバに対して気密性を確保することができ、且つ熱電対の先端部を被測温体に対して常に所定の圧力で押し付け続けることができるため、正確な温度測定が可能である。しかも、被測温体の昇降温時にも、それぞれの構成部材の熱膨張係数差による長さや厚みの変化をベローズが有するバネ性を用いて吸収できるため、熱電対の先端部が柔軟に対応でき、常に被測温体を所定の圧力で押し当てた状態で測温することができる。
【００１９】
本発明の測温装置について、被測温体を備えた半導体製造装置に搭載した状態を示す図３を参照して、具体的に説明する。測温装置のシース型熱電対１は、チャンバ外部の大気環境からチャンバ内部にシース部１ｂが挿入され、その先端部１ａが被測温体２の被測温部に接触して被測温体２の温度を測定する。通常は、被測温体２に深さ１０ｍｍ程度の穴を設け、この穴に熱電対１の先端部１ａを挿入して穴の底部に接触させる。
【００２０】
このシース型熱電対１は、バネ性を有するベローズ５を備えている。ベローズ５は両端にはシース部１ｂが挿通できるフランジ部６ａ、６ｂを有し、シース型熱電対１の先端部側と反対側の後端フランジ部６ｂはシース型熱電対１のシース部１ｂに溶接やロウ付け等により気密に接続されている。一方、シース型熱電対１の先端部側の先端フランジ部６ａにはチャンバ固定部材７が設けてあり、このチャンバ固定部材７がネジなどを用いてチャンバ壁部２に機械的に固定され且つＯリング４により気密に封止される。尚、上記チャンバ固定部材７及びチャンバ壁部３は、熱電対１のシース部１ｂの直径よりも大きい貫通穴を有し、その間津穴内をシース部１ｂがスライドできる構造となっている。
【００２１】
上記シース型熱電対１と被測温体２との接触部では、ベローズ５が有するバネの圧力により、熱電対１の先端部１ａが常に安定した圧力で被測温体２に押し付けられている。また、シース型熱電対１のベローズ５はチャンバの外に設置されているため、チャンバ内を減圧もしくは真空にすることにより、大気圧がベローズ５の下部を押し付けるので、熱電対１を被測温体２に押し付ける圧力が増大する。
【００２２】
このシース型熱電対と被測温体との押し付け構造によって、経時変化による熱電対のシース部に歪みが生じたり、チャンバを構成する材料と熱伝対のシース材料との膨張係数差によって長さの変化が生じたりしても、バネ性を有するベローズが吸収して補償することができる。そのため、本発明の測温装置では、高精度の温度測定ができると同時に、チャンバ内の温度変化などに対しても常に安定した測温が可能である。
【００２３】
シース型熱電対とチャンバとの封止構造の具体例としては、図３及び図４に示すように、先端フランジ部６ａに接合されたチャンバ固定部材７が複数のネジ等によりチャンバ壁部２に機械的に固定され、且つチャンバ固定部材７とチャンバ壁部２の間に配置したＯリング４によって気密性が保持されている。また、ベローズ５に接合された後端フランジ部６ｂは、熱電対１のシース部１ｂに溶接やロウ付け等により気密に接合される。尚、この後端フランジ部６ｂでの構造は、下記図５〜６の場合を含め、後述する全ての封止構造において同一である。
【００２４】
また、別の封止構造としては、チャンバ固定部材に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合すると共に、チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間にＯリングを配置することができる。この封止構造によれば、スペース等の制約が必要な場合にも、ベローズの外径の範囲内で取り付けが可能であるという利点を有している。
【００２５】
具体的には、例えば図５に示すように、チャンバ固定部材７のパイプ部分の外周に配置したリング状金具８に雄ネジを設け、チャンバ壁部３の雌ネジと螺合する。チャンバ固定部材７は先端部分にツバ状部を有し、このツバ状部を螺合時にリング状金具８が押すことにより、チャンバ壁部３に固定される。この時、チャンバ壁部３の雌ネジ穴底部とチャンバ固定部材７のツバ状部の間にＯリング４が配置され、螺合の圧力により密着してチャンバ内の気密が確保される。
【００２６】
更に別の封止構造としては、チャンバ固定部材に設けた雄ネジをチャンバ壁部に形成された雌ネジに螺合すると共に、チャンバ固定部材の先端部に形成されたテーパー面をチャンバ壁部の底部に形成されたテーパー面に圧着し、チャンバ固定部材とチャンバ壁部の間を封止することができる。この封止構造は、Ｏリングを使用する必要がないいため、チャンバの温度がＯリングの耐熱温度以上に上昇する場合に好適である。
【００２７】
具体的には、例えば図６に示すように、チャンバ壁部３に取付穴を設け、その側面に雌ネジを加工すると共に、取付穴の底部に所定の角度で傾斜したテーパー面を形成する。また、チャンバ固定部材７の先端部にも、上記と同じ角度で逆に傾斜したテーパー面を形成する。そして、外周面に雄ネジを設けたリング状金具８をチャンバ固定部材７の外周に配置し、チャンバ壁部３の取付穴にリング状金具８を螺合することにより、チャンバ壁部３側とチャンバ固定部材７側のテーパー面が密着して気密を確保できる構造となっている。
【００２８】
本発明の測温装置においては、シース型熱電対とチャンバ壁部とがネジの螺合によって固定されるため、容易に着脱することが可能である。従って、シース型熱電対が劣化したり、破損もしくは故障したりした場合に、簡単に取り外して交換することができ、修理時間のロスを軽減できるため、スループットの低下を招くことは少ない。また、シース型熱電対のみの交換が可能なため、サセプタ等の被測温体全体を交換する必要がない。
【００２９】
また、従来の測温装置では、熱電対に外部からの力、例えば、装置のメンテナンス時の不注意や、熱電対補償導線等の線が引っ張られ、あるいは装置の振動等により応力が加わったとき、シース部が湾曲もしくは屈曲することがしばしばであった。例えば、チャンバ下部に熱電対端子や接続子、電極部品、あるいは真空排気弁やガス吸入口、ウエハリフト用昇降装置の機械類等多数存在するため、装置のメンテナンス時には作業員が誤って熱電対端子接続部やシース部分を折り曲げることが多かった。実際に熱電対のシース部の変形度合いから推定したところ、３〜５Ｎ位の横向きの力が加わっていることが分かった。
【００３０】
そこで、本発明の測温装置では、シース型熱電対のチャンバの外側に存在する部分に保護プレートや保護カバーを取り付けることにより、少なくともベローズの部分、好ましくはシース部全体を保護することができる。
【００３１】
例えば、図７に示すように、シース部１ｂが挿通する穴を有する保護プレート９を、シース型熱電対１のシース部１ｂと直角方向に、且つ少なくともベローズ５より後端側の位置に配置し、この保護プレート９をチャンバ壁部３に複数本の支柱１０又は長尺ネジにより固定する。尚、保護プレート９の後端側に保護筒部１１を延長することにより、シース型熱電対１のシース部全体を保護することができる。
【００３２】
また、例えば図８に示すように、上記図７と同様に保護プレート９をシース型熱電対１のシース部１ｂと直角方向に、且つ少なくともベローズ５より後端側の位置し、この保護プレート９上にシース型熱電対１の少なくともベローズ５を収納する筒状の保護カバー１２を複数のネジで固定する。そして、この保護カバー１２の上端部をチャンバ壁部３又はチャンバ壁部３に固定されたチャンバ固定部材７に複数のネジで固定する。
【００３３】
更に、図９に示すように、シース型熱電対１の少なくともベローズ５を収納する筒状の保護カバー１３を設け、この保護カバー１３の上端側に形成した雌ネジを、チャンバ壁部３又はチャンバ壁部３に固定されているチャンバ固定部材７に形成した雄ネジに螺合することにより固定する。尚、図９では、チャンバ固定部材７の外周に配置したリング状金具８に雄ネジを設け、これに保護カバー１３の雌ネジを螺合している。
【００３４】
本発明の測温装置によれば、熱電対とサセプタ等の被測温体との接触部に一定の圧力を常に安定して加えることが可能となり、温度測定のレスポンスの向上と測定精度の向上を達成できる。この優れた温度測定に基づいて抵抗発熱体への出力を制御することで、被測温体の温度制御を安定させることができる。また、本発明による測温装置を搭載することにより、温度測定精度が高く、且つスループットや歩留に優れた半導体製造装置を提供することができる。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末１００重量部に対し、焼結助剤として０.５重量部のイットリア（Ｙ２Ｏ３）を添加し、更に所定量の押し出し用有機バインダを加え、ボールミル混合法により混合した後、スプレードライヤーにより造粒した。得られた造粒粉末を、焼結後の寸法が直径３５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円盤状となるように、一軸成形プレスにより２枚成形した。この２枚の円盤状成形体を温度９００℃の窒素雰囲気中で脱脂し、更に窒素雰囲気中にて温度１９００℃で５時間焼結した。得られたＡｌＮ焼結体の熱伝導は１７０Ｗ／ｍＫであった。
【００３６】
１枚の円盤状ＡｌＮ焼結体の表面に、Ｗ粉末に焼結助剤とエチルセルロース系バインダを添加混練したスラリーを用いて抵抗発熱体回路を印刷し、９００℃の窒素雰囲気中で脱脂した後、１８５０℃で１時間加熱して焼き付けた。もう１枚の円盤状のＡｌＮ焼結体上には、接合用のガラスにエチルセルロース系のバインダを添加混練したスラリーを塗布し、９００℃の窒素雰囲気中で脱脂した。この２枚のＡｌＮ焼結体の接合用ガラス面と抵抗発熱体面を重ね合わせ、５ｋｇ／ｃｍ２の荷重をかけた状態で、１８００℃で２時間加熱して接合することにより、内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータを作製した。
【００３７】
このセラミックスヒータの加熱面の反対側（裏面）に、抵抗発熱体に接続されたＷ電極端子を接合し、電力供給用の引き出し線を接続して系外の電源に接続した。これらの電極端子と引き出し線を、熱伝導率１Ｗ／ｍＫのムライト焼結体からなる筒状部材の内部に収納した後、その一端面に接合用のＢ−Ｓｉ系ガラスを塗布してセラミックスヒータの裏面にあてがい、５０ｇ／ｃｍ２の加重をかけた状態で、８００℃で１時間加熱して接合した。得られたＡｌＮセラミックスヒータを、チャンバ内に設置可能な加工を施して発熱可能な被測温体とした。
【００３８】
また、測温装置に用いるシース型熱電対として、２つのフランジ部の間にバネ性を有するベローズを備えたシース型熱電対を準備した。上記被測温体には、その中心から直径５０ｍｍの中に、シース型熱電対の先端部を挿入するため、シース径より大きい穴を開けた。一方、チャンバ壁部には、シース型熱電対のチャンバ固定部材を取り付けるため、直径３.４ｍｍ、深さ１０ｍｍのザグリ穴を４ヶ所設けるか、あるいは深さ１０ｍｍのＭ８タップ穴１ヶ所を加工した。
【００３９】
まず、図４の封止構造となるように、シース型熱電対の先端フランジ部６ａに接合したチャンバ固定部材７を、４個のネジにてＯリング４を挟んでチャンバ壁部３に接続した。また、図５及び図６の封止構造となるように、チャンバ固定部材７の外周に配置したリング状金具８をチャンバ壁部３のザグリ穴に螺合した。尚、図５の封止構造ではＯリング４を用い、図６の封止構造ではチャンバ固定部材７とチャンバ壁部３のテーパー面により気密に封止した。
【００４０】
上記図４〜６の封止構造の場合、シース型熱電対の先端部を被測温体の穴に挿入して押し当て、更にベローズが有するバネ圧が確実に加えられるように取り付けることにより、それぞれ本発明による測温装置を構成した。比較のために、図１に示す従来一般的なＯリングのみを用いた封止構造と、図２に示すようにネジによる締め付けを用いた封止構造（特開２００４−１３２７０２号公報参照）による測温装置も準備した。
【００４１】
上記５種類の測温装置について、抵抗発熱体に通電することによって被測温体を加熱し、２００℃と５００℃のヒートサイクルによる温度変化を繰り返した。その際の昇温条件は、２０℃／分で昇降温し、２００℃及び５００℃でそれぞれ３０分間キープした。各回のヒートサイクルの５００℃キープ時に、各測温装置で被測温体の温度を測定し、得られた結果を下記表１に示した。
【００４２】
【表１】
0004905290.tif 000002
【００４３】
本発明による図４〜６の封止構造を有する各測温装置では、温度測定データに経時変化は見られなかった。一方、図１の従来一般のＯリングのみを用いた封止構造、及び図２の従来のネジによる締め付けを用いた封止構造では、５０回程度から徐々に測定温度が低く表示された。
【００４４】
図１及び図２の封止構造で正確な測温ができない理由として、以下のことが考えられる。図１の場合、シイース型熱電対のシースはＳＵＳなどの金属製であるため、昇温時には膨張によりシースの長さが伸びて被測温体の穴の底部を押す状態になるが、伸び量を吸収できずに伸びた分がチャンバ壁部のＯリング封止部分でスライドする。そして、ヒートサイクルにより降温時になるとシースが縮み、先端部の測温部と被測温体との間に隙間を生じて正確な測温ができなくなる。また、シースが温度上昇により熱膨張で伸びたとき、Ｏリングでの固定が強固であれば、シースが曲がってしまう場合もある。また、図２においては、ネジ部分が脆性材でできているため、ヒートサイクルによる膨張と収縮の影響でネジに緩みが生じ、正確な測定ができなくなったものと推測される。
【００４５】
［実施例２］
上記実施例１と同じ５種類の封止構造による測温装置を用い、チャンバ内を真空（１０−３Ｐａ以下）にして、被測温体の温度を５００℃まで加熱した。その状態でチャンバに内圧１気圧までＮ２ガスを投入し、再度真空に排気する操作を１０回繰り返して行った。
【００４６】
それぞれのガスの投入時と排気時に、各測温装置の示す温度が安定するまでの時間（平均）を測定した。尚、その際に被測温体自身の温度変化をなくすために、ウエハ加熱面上に熱容量の大きな材料からなる円盤状のブロックを載置した。得られた測定結果を下記表２に示した。
【００４７】
【表２】
0004905290.tif 000003
【００４８】
この結果から分るように、本発明による図４〜６の測温装置と図２のネジで締め付けた構造の測温装置では、ほとんど変わらない結果が得られ、温度が安定するまでの時間（平均）は２〜３秒となり、図１の従来の測温装置に比べて反応速度が速く、正確な温度測定に有効なことが実証された。
【００４９】
［実施例３］
上記実施例１の図４又は図５と同じ封止構造を有し、更に保護構造として図７〜９の保護プレート及び／又は保護リング（共に材質はＳＵＳ３０４）備えた測温装置を作製した。
【００５０】
各測温装置について、熱電対のシースのうちチャンバ壁部から大気側に露出した部分に、横方向から補償導線接続部にワイヤーを引っ掛けて、横方向に５Ｎの力で引っ張り、シース部分の破損ないし湾曲状況を確認し、その結果を下記表３に示した。また、比較のために、保護プレート及び／又は保護リングを備えない以外は上記と同じ構造の熱電対についても、同様の実験を行った。
【００５１】
【表３】
0004905290.tif 000004
【００５２】
保護なしのローズ付き熱電対は、ベローズとシースの溶接部でシースが極端に変形し、その変形がベローズ内部のシースにまで及び、曲がったシース部がベローズのフランジ部と接触してベローズによるバネの圧力を伝えることができない状況になった。一方、本発明による図７〜９に示す保護プレートや保護リングを装着した構造では、外部から圧力が加えられても、熱電対のシース部の変形を極力少なくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来一般の測温装置を示す概略の断面図である。
【図２】熱電対の先端部をネジで被測温体に固定した従来の測温装置を示す概略の断面図である。
【図３】本発明による測温装置の一具体例を示す概略の断面図である。
【図４】本発明による測温装置の封止構造の一例を示す概略の断面図である。
【図５】本発明による測温装置の封止構造の他の例を示す概略の断面図である。
【図６】本発明による測温装置の封止構造の更に他の例を示す概略の断面図である。
【図７】本発明による測温装置の保護構造の一例を示す概略の断面図である。
【図８】本発明による測温装置の保護構造の他の例を示す概略の断面図である。
【図９】本発明による測温装置の保護構造の更に他の例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      熱電対
１ａ    先端部
１ｂ    シース部
２      被測温体
３      チャンバ壁部
４      Ｏリング
５      ベローズ
６ａ    上端フランジ
６ｂ    加担フランジ
７      チャンバ固定部材
８      リング状金具
９      保護プレート
１０      支柱
１１      保護筒部
１２、１３      保護カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004905290.tif 000011
【図８】
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【図９】
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