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用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種校準(zhǔn)設(shè)備，其用于除去高溫計的測量偏差，且更特定來說，涉及一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其校準(zhǔn)參考值用以除去在高溫計中測得的溫度中的偏差。所述用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備包含：黑體，其包含輻射空間，輻射能量從所述輻射空間輻射；主體外殼，其經(jīng)配置以在其中接納所述黑體，且包含光輸出壁，所述光輸出壁具有與所述輻射空間連接的光輸出端口；光輸出壁保護蓋，其經(jīng)配置以與所述主體外殼的所述光輸出壁耦合，用以界定將所述主體外殼的所述光輸出壁與外部環(huán)境進行連接的通道；以及固定部件，其經(jīng)配置以將所述光輸出壁保護蓋固定到所述主體外殼的所述光輸出壁。
【專利說明】用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備
[0001]交叉引用
[0002] 本發(fā)明主張2013年2月5日申請的第2013-0012766號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)以及根據(jù)35U.S.C.§ 119從所述韓國專利申請獲得的所有益處，所述韓國專利申請的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)設(shè)備(calibrating apparatus),其用于除去高溫計(pyrometer)的測量偏差，且更特定來說，涉及一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，所述設(shè)備校準(zhǔn)參考值用以除去以非接觸(non-contact)方式測得的溫度中的偏差。
【背景技術(shù)】
[0004]在相對于襯底執(zhí)行熱處理過程的熱處理設(shè)備中，使用例如鹵素?zé)?halogen lamp)等加熱燈(heating lamp)將熱供應(yīng)到娃襯底,且通過光學(xué)探針(optical probe)測量襯底的溫度，且將襯底的測得溫度反饋到加熱控制器，用以控制加熱燈。
[0005]圖1是說明低溫?zé)崽幚碓O(shè)備的示意圖。如圖1中說明，在其中襯底20安裝于處理腔室10中的邊緣環(huán)(edge ring) 30處的狀態(tài)中，通過多個加熱燈61實行熱處理，且以非接觸方式通過低溫測量高溫計40測量襯底20的溫度。也就是說，溫度測量高溫計40用于通過透鏡41將具有近似5 μ m的輻射能量強度集中為近似20 μ m,所述輻射能量具有近似600°C或以下的低溫并且是從襯底20輻射的，且隨后基于黑體輻射(blackbodyradiation)溫度關(guān)系以非接觸方式計算襯底的溫度。由溫度測量高溫計40計算的溫度通過加熱控制器50反饋到加熱部分60，用以控制所述多個加熱燈61的溫度。
[0006]同時，當(dāng)溫度測量高溫計40首次組裝到熱處理設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)校準(zhǔn)溫度測量高溫計40的參考值，用以在溫度測量高溫計40暴露于來自受熱襯底的輻射能量時計算正確溫度。此外，當(dāng)溫度測量高溫計40長時間使用時，由溫度測量高溫計40檢測到的溫度可能不正確，且必須周期性地重新校準(zhǔn)溫度測量高溫計40。舉例來說，當(dāng)在襯底加熱期間從襯底輻射的光所穿過的區(qū)域受到污染時，測得溫度可能不正確，且因此需要對應(yīng)的重新校準(zhǔn)操作。
[0007]相對于溫度測量高溫計的參考值的校準(zhǔn)是由使用黑體的校準(zhǔn)設(shè)備通過近似土 1°C的偏差校準(zhǔn)來執(zhí)行。
[0008]圖2是說明一狀態(tài)的視圖，在所述狀態(tài)中，校準(zhǔn)設(shè)備與溫度測量高溫計接觸，用以使用校準(zhǔn)設(shè)備校準(zhǔn)溫度測量高溫計。校準(zhǔn)設(shè)備I在其中具有黑體110，且從黑體110中的輻射空間S輻射的輻射能量是通過光輸出端口釋放到外部。因此，通過光輸出端口釋放到外部的輻射能量可發(fā)射到在光輸出端口處布置的溫度測量高溫計40處所提供的透鏡41。因此，當(dāng)校準(zhǔn)設(shè)備中的黑體110設(shè)定于某一溫度(例如，近似600°C)時，對應(yīng)輻射能量發(fā)射到溫度測量高溫計40，且執(zhí)行對溫度測量高溫計40的溫度校正以對應(yīng)于黑體110的溫度(即，近似600°C )。舉例來說，如果在近似600°C的輻射能量實際上從黑體110的輻射空間S釋放的情形中，由溫度測量高溫計40計算的溫度為近似598°C，那么用于計算溫度測量高溫計40中的溫度的參考值經(jīng)校準(zhǔn)以對應(yīng)于近似600°C的溫度。
[0009]同時，校準(zhǔn)設(shè)備I必須將安置于其中的黑體110的溫度增加到所要的某一溫度(例如，近似60(TC )，之后執(zhí)行溫度校正操作。然而，根據(jù)測試結(jié)果，在常規(guī)校準(zhǔn)設(shè)備的情況下，當(dāng)黑體110的溫度增加到所要高溫時，要花費太多時間。這是因為由于光輸出端口的小尺寸，幾乎沒有與黑體外部的熱交換。
[0010]此外，如果光輸出端口被透明阻擋板(transparent blocking plate)(未圖示)阻擋用以防止外來物質(zhì)的引入，那么由于透明阻擋板的阻擋作用，黑體110的溫度會更緩慢地增加。當(dāng)光輸出端口打開而沒有透明阻擋板時，黑體110的溫度至少緩慢地增加，但當(dāng)提供透明阻擋板以使得黑體110的輻射空間S完全密封時，黑體110的溫度幾乎不增加。
[0011]這是因為校準(zhǔn)設(shè)備I的內(nèi)部通過透明阻擋板完全與其外部隔離，且因此不產(chǎn)生對流，因而難以快速地增加黑體110的溫度。也就是說，因為黑體110由于與外部隔離而具有隔熱作用，因此黑體110的溫度不會快速地改變。
[0012]此外，這是因為透明阻擋板是由石英或藍(lán)寶石制成，所述石英或藍(lán)寶石并不透射具有近似600°C或以下的低溫的長波長能量。
[0013][相關(guān)技術(shù)文獻]
[0014][專利文獻]
[0015]第10-2002-0019016號韓國專利公開案(2002年3月3日)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明提供一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其校準(zhǔn)溫度測量高溫計的溫度偏差。
[0017]本發(fā)明還提供一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其加熱安置于其中的黑體且因此減少黑體達(dá)到參考溫度所需的時間。
[0018]本發(fā)明還提供一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其最小化外來物質(zhì)到黑體中的引入且還盡可能快地穩(wěn)定黑體的溫度。
[0019]根據(jù)示范性實施例，一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備包含:黑體，其包含輻射能量從其輻射的輻射空間；主體外殼，其經(jīng)配置以在其中接納所述黑體，且包含光輸出壁，所述光輸出壁具有與所述輻射空間連接的光輸出端口 ；光輸出壁保護蓋，其經(jīng)配置以與所述主體外殼的所述光輸出壁耦合，用以界定將所述主體外殼的所述光輸出壁與外部環(huán)境進行連接的通道；以及固定部件，其經(jīng)配置以將所述光輸出壁保護蓋固定到所述主體外殼的所述光輸出壁。
[0020]光輸出壁保護蓋可與主體外殼的光輸出壁間隔開且I禹合到所述光輸出壁。
[0021]光輸出壁保護蓋可包含:蓋板，其包含與所述主體外殼的所述光輸出壁相對的內(nèi)表面，以及位于所述內(nèi)表面的相對側(cè)的外表面；蓋通孔，其經(jīng)配置以在與所述光輸出端口相對的位置處穿過所述內(nèi)表面和所述外表面；分隔部件，其經(jīng)配置以在所述內(nèi)表面上突出，用以使得其突出表面能夠與所述主體外殼的所述光輸出壁接觸；以及蓋固定孔，其經(jīng)配置以穿過所述分隔部件的所述突出表面和所述外表面。
[0022]透明阻擋板稱合部分(transparentblocking plate coupling portion)可為貫穿部分(through-portion),其從外表面突出且包含與蓋通孔連接的中心孔和阻擋中心孔的透明阻擋板。[0023]所述內(nèi)表面的邊緣可包含第一傾斜表面，其經(jīng)配置以使得所述蓋板的厚度朝向所述蓋板的遠(yuǎn)端變得越來越薄。
[0024]所述主體外殼的所述光輸出壁的邊緣可包含第二傾斜表面，所述第二傾斜表面經(jīng)配置以與所述第一傾斜表面相對，用以在所述第一傾斜表面與第二傾斜表面之間具有均勻分隔空間。
[0025]主體外殼的光輸出壁可包含:中心光輸出壁(central light output wall),其經(jīng)配置以被與其間隔開且與其耦合的所述光輸出壁保護蓋覆蓋；以及邊緣光輸出壁(edgelight output wall)，其經(jīng)配置以不被所述光輸出壁保護蓋覆蓋，且其中所述中心光輸出壁和所述邊緣光輸出壁可具有厚度差，使得所述中心光輸出壁的厚度小于所述邊緣光輸出
壁的厚度。
[0026]所述中心光輸出壁可具有包含內(nèi)圓周和外圓周的圓環(huán)形狀，且所述中心光輸出壁的所述內(nèi)圓周與所述光輸出端口接觸。
[0027]所述光輸出壁保護蓋的直徑小于所述外圓周的直徑，且所述光輸出壁保護蓋在所述中心光輸出壁的所述外圓周中與所述中心光輸出壁間隔開且耦合到所述中心光輸出壁。
[0028]透明阻擋板耦合部分可包含:第一圓周貫穿部分，其包含第一內(nèi)圓周和經(jīng)配置以從所述蓋通孔的所述外表面突出的第一圓周突出表面；第二圓周貫穿部分，其包含第二內(nèi)圓周，所述第二內(nèi)圓周的直徑大于所述第一內(nèi)圓周的直徑，以及經(jīng)配置以在所述第二內(nèi)圓周的內(nèi)表面中界定的第二圓周螺紋；所述透明阻擋板，其經(jīng)配置以具有內(nèi)表面和外表面，所述內(nèi)表面經(jīng)固定到所述第一圓周突出表面；以及圓周環(huán)，其經(jīng)配置以與所述透明阻擋板的所述外表面接觸，沿著所述第二圓周螺紋耦合，且將所述透明阻擋板固定到所述第一圓周突出表面。
[0029]所述分隔部件可以多個部件提供，所述多個部件安置于所述內(nèi)表面的圓周上，用以以規(guī)則間隔彼此間隔開。
[0030]所述主體外殼的所述光輸出壁可包含蓋緊固凹槽(cover tightening groove),所述蓋緊固凹槽經(jīng)配置以在與界定于所述分隔部件中的所述蓋固定孔相對的位置處界定。
[0031]所述固定部件可穿過所述蓋固定孔且可螺紋耦合到所述蓋緊固凹槽。
[0032]所述透明阻擋板可由透射近似5 μ m到近似20 μ m的長波長的材料制成。
[0033]所述透明阻擋板由BaF2、CaF2和Ge化合物中的一個制成。
[0034]所述透明阻擋板可體現(xiàn)為以下各項中的一個:凸透鏡、凹透鏡、所述凸透鏡的組合件、所述凹透鏡的組合件，以及所述凸透鏡和凹透鏡的組合件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]從結(jié)合附圖進行的以下描述可更詳細(xì)地理解示范性實施例，其中:
[0036]圖1是說明熱處理設(shè)備的示意圖。
[0037]圖2是說明一狀態(tài)的視圖，在所述狀態(tài)中，校準(zhǔn)設(shè)備與石英棒接觸，以使用校準(zhǔn)設(shè)備校準(zhǔn)溫度測量高溫計。
[0038]圖3是根據(jù)示范性實施例的校準(zhǔn)設(shè)備的橫截面圖。
[0039]圖4是說明根據(jù)示范性實施例的與主體外殼的一個側(cè)壁間隔開且耦合到所述側(cè)壁的光輸出壁保護蓋的內(nèi)表面的視圖。[0040]圖5是說明根據(jù)示范性實施例的光輸出壁保護蓋的外表面的視圖。
[0041]圖6是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁之前的光輸出壁保護蓋的視圖。
[0042]圖7是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁之后的光輸出壁保護蓋的視圖。
[0043]圖8是說明根據(jù)示范性實施例的校準(zhǔn)設(shè)備的橫截面圖，其中光輸出壁保護蓋與主體外殼的光輸出壁的僅一部分間隔開且耦合到所述部分。
[0044]圖9是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁的所述部分之前的光輸出壁保護蓋的視圖。
[0045]圖10是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁的所述部分之后的光輸出壁保護蓋的視圖。
[0046]圖11是說明在常規(guī)校準(zhǔn)設(shè)備中增加黑體的溫度的過程的曲線圖。
[0047]圖12是說明根據(jù)示范性實施例的在校準(zhǔn)設(shè)備中增加黑體的溫度的過程的曲線圖。
【具體實施方式】
[0048]下文中，將參考附圖詳細(xì)描述特定實施例。然而本發(fā)明可以不同形式體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文陳述的實施例。而是，提供這些實施例以使得本發(fā)明將為詳盡且完整的，且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，相同參考標(biāo)號始終指代相同元件。
[0049]下文中，溫度測量高溫計表示一種非接觸型溫度測量裝置，其通過測量輻射能量來測量溫度，且更特定來說，表示一種使用低溫輻射能量以非接觸方式測量溫度的裝置。
[0050]圖3是根據(jù)示范性實施例的校準(zhǔn)設(shè)備的橫截面圖，圖4是說明根據(jù)示范性實施例的與一主體的一個側(cè)壁間隔開且耦合到所述側(cè)壁的光輸出壁保護蓋的內(nèi)表面的視圖，圖5是說明根據(jù)示范性實施例的光輸出壁保護蓋的外表面的視圖，圖6是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁之前的光輸出壁保護蓋的視圖，且圖7是說明根據(jù)示范性實施例的在耦合到主體外殼的光輸出壁之后的光輸出壁保護蓋的視圖。
[0051]校準(zhǔn)設(shè)備I包含吸收和輻射光的黑體110、在其中接納黑體110和加熱器500的主體外殼100、與作為主體外殼100的側(cè)壁的光輸出壁IOOc間隔開且耦合到光輸出壁IOOc的光輸出壁保護蓋200，以及將光輸出壁保護蓋200固定到光輸出壁IOOc的固定部件300。加熱黑體110的加熱器500可安置于主體外殼100中?；蛘撸訜岷隗w110的加熱器500可安置于主體外殼100外部。
[0052]黑體110具有輻射空間S，所述輻射空間凹入到黑體110的一個端表面中用以輻射輻射能量。因此，黑體110的輻射能量是從輻射空間S輻射的。舉例來說，當(dāng)黑體110被加熱到近似600°C時，黑體110從其輻射空間S輻射輻射能量。
[0053]為了參考，在黑體110的簡要描述中，還被稱為完全黑體(complete blackbody)的黑體110是具有近似I (即，近似100%)的吸收能力的物體。完全吸收體實際上是不存在的，但存在許多類似的物體，例如鉬黑(platinum black)。此外，已知來自黑體的輻射稱為黑體輻射，且在黑體輻射的性質(zhì)(波長和能量強度)與黑體的溫度之間建立簡單關(guān)系。因此，如果黑體的溫度經(jīng)確定，那么黑體的性質(zhì)也經(jīng)確定，且因此可從黑體的性質(zhì)獲得黑體的溫度。舉例來說，由于太陽可視為黑體，因此通過測量來自太陽的能量可估計太陽的溫度。
[0054]因此，黑體是理想上完全吸收體和輻射體，即，理想物體，其吸收所有入射輻射且絕對不會發(fā)生反射且還在所有波長下連續(xù)產(chǎn)生輻射能量。
[0055]為了參考，根據(jù)普朗克定律提供黑體的輻射率的基本公式，如下:
[0056]-公式1-
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于包括: 黑體，其包括輻射空間，輻射能量從所述輻射空間輻射； 主體外殼，其經(jīng)配置以在其中接納所述黑體，且包括光輸出壁，所述光輸出壁具有與所述輻射空間連接的光輸出端口； 光輸出壁保護蓋，其經(jīng)配置以與所述主體外殼的所述光輸出壁耦合，用以界定將所述主體外殼的所述光輸出壁與外部環(huán)境進行連接的通道；以及 固定部件，其經(jīng)配置以將所述光輸出壁保護蓋固定到所述主體外殼的所述光輸出壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述光輸出壁保護蓋與所述主體外殼的所述光輸出壁間隔開且耦合到所述光輸出壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述光輸出壁保護蓋包括: 蓋板，其包括與所述主體外殼的所述光輸出壁相對的內(nèi)表面，以及位于所述內(nèi)表面的相對側(cè)的外表面； 蓋通孔，其經(jīng)配置以在與所述光輸出端口相對的位置處穿過所述內(nèi)表面和所述外表面； 分隔部件，其經(jīng)配置以在所述內(nèi)表面上突出用以使得其突出表面能夠與所述主體外殼的所述光輸出壁接觸；以及 蓋固定孔，其經(jīng)配置以穿過所述分隔部件的所述突出表面和所述外表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于透明阻擋板耦合部分是貫穿部分，其從所述外表面突出且包括與所述蓋通孔連接的中心孔和阻擋所述中心孔的透明阻擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述內(nèi)表面的邊緣包括第一傾斜表面，所述第一傾斜表面經(jīng)配置以使得所述蓋板的厚度朝向所述蓋板的遠(yuǎn)端變得越來越薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述主體外殼的所述光輸出壁的邊緣包括第二傾斜表面，所述第二傾斜表面經(jīng)配置以與所述第一傾斜表面相對用以在所述第一傾斜表面與第二傾斜表面之間具有均勻分隔空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述主體外殼的所述光輸出壁包括: 中心光輸出壁，其經(jīng)配置以被與其間隔開且與其耦合的所述光輸出壁保護蓋覆蓋；以及 邊緣光輸出壁，其經(jīng)配置以不被所述光輸出壁保護蓋覆蓋，且其中所述中心光輸出壁和所述邊緣光輸出壁具有厚度差，使得所述中心光輸出壁的厚度小于所述邊緣光輸出壁的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述中心光輸出壁具有包括內(nèi)圓周和外圓周的環(huán)形形狀，且所述中心光輸出壁的所述內(nèi)圓周與所述光輸出端口接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述光輸出壁保護蓋的直徑小于所述外圓周的直徑，且所述光輸出壁保護蓋在所述中心光輸出壁的所述外圓周中與所述中心光輸出壁間隔開且耦合到所述中心光輸出壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述透明阻擋板耦合部分包括: 第一圓周貫穿部分，其包括第一內(nèi)圓周和經(jīng)配置以從所述蓋通孔的所述外表面突出的第一圓周突出表面； 第二圓周貫穿部分，其包括第二內(nèi)圓周，所述第二內(nèi)圓周的直徑大于所述第一內(nèi)圓周的直徑，以及經(jīng)配置以在所述第二內(nèi)圓周的內(nèi)表面中界定的第二圓周螺紋； 所述透明阻擋板，其經(jīng)配置以具有內(nèi)表面和外表面，所述內(nèi)表面經(jīng)固定到所述第一圓周突出表面；以及 圓周環(huán)，其經(jīng)配置以與所述透明阻擋板的所述外表面接觸、沿著所述第二圓周螺紋耦合，且將所述透明阻擋板固定到所述第一圓周突出表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述分隔部件以多個部件提供，所述多個部件安置于所述內(nèi)表面的圓周上，用以以規(guī)則間隔彼此間隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述主體外殼的所述光輸出壁包括蓋緊固凹槽，所述蓋緊固凹槽經(jīng)配置以在與界定于所述分隔部件中的所述蓋固定孔相對的位置處界定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述固定部件穿過所述蓋固定孔且螺紋耦合到所述蓋緊固凹槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述透明阻擋板是由透射范圍介于5 μ m到20 μ m的長波長的材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述透明阻擋板是由BaF2, CaF2和Ge化合物中的一個制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于校準(zhǔn)高溫計的設(shè)備，其特征在于所述透明阻擋板體現(xiàn)為以下各項中的一個:凸透鏡、凹透鏡、所述凸透鏡的組合件、所述凹透鏡的組合件，以及所述凸透鏡和凹透鏡 的組合件。
【文檔編號】G01J5/00GK103968951SQ201410043522
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】池尙炫 申請人:Ap系統(tǒng)股份有限公司