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一種用于半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐測溫裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐測溫裝置，在耐高溫石英外套管內(nèi)插有兩支熱偶，兩支熱偶的測量端沿外套管的軸向距離介于外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度至其行程高度之間，本發(fā)明通過將兩支測量端具有一定距離的熱偶與外套管組合使用，有效彌補(bǔ)了拉溫時(shí)單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體熱處理工藝中溫度的精確測量和控制，提高了拉溫效率和設(shè)備產(chǎn)能。
【專利說明】一種用于半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐測溫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐，特別是涉及一種用于對立式氧化爐的恒溫區(qū)進(jìn)行溫度測量校正溫度偏差的拉溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為保證立式氧化爐中反應(yīng)腔體的均勻加熱，爐體中會(huì)分多個(gè)恒溫區(qū)進(jìn)行分段控制，例如，分五個(gè)恒溫區(qū)。其中，每段爐體中均固定配置有兩組熱偶，一組位于反應(yīng)腔室內(nèi)稱之為Profile熱偶，其測得的溫度較接近硅片本身的溫度；另一組則靠近加熱元件稱為Spike熱偶，其測得的溫度較接近加熱元件本身的溫度。
[0003]立式氧化爐每次做完工藝后，可能會(huì)有少量氣體的附著物或是其他物體殘留在反應(yīng)腔室里，進(jìn)行多次若干工藝后，再繼續(xù)升溫，用Profile熱偶和Spike熱偶測溫就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際溫度和測量溫度有小幅偏差的情況。因此，為了補(bǔ)償這個(gè)偏差，在若干次工藝過程后，通常需要進(jìn)行一次恒溫區(qū)的拉溫測量，以校正溫度偏差。這就需要用到一個(gè)單獨(dú)的拉溫測溫裝置。此裝置的熱偶可以隨其外部的石英外套管自立式氧化爐反應(yīng)腔室的頂部一直垂直移動(dòng)到底部，進(jìn)行整個(gè)行程高度的多點(diǎn)溫度測量。測量出來的多點(diǎn)溫度和氧化爐自身測溫?zé)崤紲y量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就可以得出偏差，只要在控制軟件里把偏差補(bǔ)償進(jìn)去就達(dá)到拉溫的目的。
[0004]現(xiàn)有的拉溫測溫裝置的外套管內(nèi)插有單支熱偶，其測量端位于外套管的頂端。在拉溫前，先要將裝有單支熱偶的外套管從氧化爐反應(yīng)腔室的底部插入到反應(yīng)腔室的頂部附近，并且為了保持平衡，使外套管穩(wěn)定地上下移動(dòng)，必須使外套管在反應(yīng)腔室內(nèi)具有適當(dāng)?shù)某跏及惭b高度，即外套管的頂端在插入后，距反應(yīng)腔室的底部要留有一定的安裝平衡高度。因此，在拉溫時(shí)，當(dāng)外套管從氧化爐反應(yīng)腔室頂部自上而下移動(dòng)至安裝高度、即外套管在氧化爐中垂直行程的終點(diǎn)時(shí)，由于外套管不能繼續(xù)向下移動(dòng)，造成外套管內(nèi)的單支熱偶無法測量自此位置至反應(yīng)腔室底部區(qū)間的溫度。故而，在具有五段溫區(qū)的氧化爐的反應(yīng)腔室里，其拉溫區(qū)實(shí)現(xiàn)的效果有限，在反應(yīng)腔室底部存在較大一部分測溫盲區(qū)，因此無法探明處于第五溫區(qū)的保溫桶對第四溫區(qū)乃至整個(gè)溫區(qū)的影響。同時(shí)單支熱偶拉溫效率過低，只能通過多次拉溫進(jìn)行溫度對比，耗費(fèi)時(shí)間過長。這會(huì)造成不能快速設(shè)置溫度參數(shù)，準(zhǔn)確校正溫度偏差，因此降低了拉溫效率，消耗了設(shè)備產(chǎn)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種能快速設(shè)置溫度參數(shù)，準(zhǔn)確校正溫度偏差的新型熱偶測溫裝置，通過將兩支測量端具有一定距離的熱偶與外套管組合使用，克服了現(xiàn)有技術(shù)的單支熱偶在反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，通過兩支熱偶的同時(shí)測量覆蓋完整的恒溫區(qū)和第五溫區(qū)，可以對兩支熱偶在拉溫時(shí)經(jīng)過的重合區(qū)域進(jìn)行溫度的對比，減少拉溫次數(shù)，提高拉溫效率。
[0006]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)不足之處采取的技術(shù)方案是:一種用于半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐測溫裝置，在外套管內(nèi)插入第一熱偶、且測量端位于外套管頂端的現(xiàn)有技術(shù)的測溫裝置基礎(chǔ)上，在外套管內(nèi)增加插有第二熱偶，并且，使外套管內(nèi)兩支熱偶的測量端沿外套管的軸向距離介于外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度至其行程高度之間。這種設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，可以通過兩支熱偶在拉溫區(qū)工裝設(shè)計(jì)行程內(nèi)，確保覆蓋完整的恒溫區(qū)和第五溫區(qū)，可對兩支熱偶在拉溫時(shí)經(jīng)過的重合區(qū)域進(jìn)行溫度的對比，保證了最高的拉溫效率。
[0007]如果將所述兩支熱偶的軸向距離設(shè)置為可操作拉溫區(qū)行程的一半，則既能彌補(bǔ)單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，同時(shí)又能覆蓋最需要了解的第四溫區(qū)和第五溫區(qū)的溫度分布情況。
[0008]而且，如果將第二熱偶的軸向高度設(shè)置為所述第一熱偶的軸向高度減去初始安裝高度，可以使得兩支熱偶在拉溫時(shí)經(jīng)過的重合區(qū)域最長、溫度對比點(diǎn)最多，可獲得最高的拉溫效率。
[0009]所述外套管是其頂端可由氧化爐反應(yīng)腔室底部的插入孔垂直插入，并與插入孔滑動(dòng)連接的耐高溫石英外套管。石英管應(yīng)能耐受950?1000°C的高溫，以對其中的熱偶起到保護(hù)作用。
[0010]所述外套管具有與兩支熱偶固定連接機(jī)構(gòu)，以便在拉溫時(shí)同步移動(dòng)。
[0011]所述外套管由氧化爐反應(yīng)腔室底部的插入孔垂直插入，并與反應(yīng)腔室內(nèi)壁及保溫桶具有間隙。要保證外套管與腔室內(nèi)壁及保溫桶有適當(dāng)?shù)木嚯x，以免在裝拆時(shí)發(fā)生摩擦和碰撞。
[0012]進(jìn)一步地，所述外套管內(nèi)固定插有兩支R型熱偶，且兩支熱偶的測量端軸向距離介于外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度至其行程高度之間。
[0013]所述R型熱偶的測溫范圍為O?1300°C，以滿足氧化工藝的需要。
[0014]所述外套管的外壁具有若干顯示行程高度的刻痕。在外套管上根據(jù)其在不同氧化爐中的行程需求，刻出需要使用的特征尺寸的位置，此特征尺寸為外套管插入反應(yīng)腔室內(nèi)后在腔室外剩余的距離。
[0015]所述外套管外接氧化爐反應(yīng)腔室底部外的一聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)測溫裝置的平穩(wěn)移動(dòng)及精確控制。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用兩支測量端具有一定距離的熱偶與外套管組合使用的新設(shè)計(jì)，有效彌補(bǔ)了單支熱偶拉溫時(shí)在反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，可以探明位于第五溫區(qū)的保溫桶對第四溫區(qū)乃至整個(gè)溫區(qū)的影響，確保拉溫時(shí)覆蓋完整的恒溫區(qū)和第五溫區(qū)，且可對兩支熱偶在拉溫時(shí)經(jīng)過的重合區(qū)域進(jìn)行溫度的對比，減少拉溫次數(shù)，提高拉溫效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的初始安裝高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫終點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖2是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的初始安裝高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫起點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖3是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的行程高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫終點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖4是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的行程高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫起點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例一
[0023]在本實(shí)施例中，請參閱圖1，圖1是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的初始安裝高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫終點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明測溫裝置，包括一支能耐受950?1000°C高溫的石英外套管I，其內(nèi)從開口方向插有兩支熱偶，優(yōu)選R型熱偶，此R型熱偶的測溫范圍為O?1300°C，以滿足氧化工藝的需要。其中，第一熱偶3的測量端插入至外套管的頂端，第二熱偶2的測量端插入至與熱偶3的測量端沿外套管的軸向距離為外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度處。選用耐高溫石英外套管的目的是為了對其中的熱偶起到保護(hù)作用。兩支熱偶插入到位后，即在外套管開口部與一固定機(jī)構(gòu)連接，以便在拉溫時(shí)同步移動(dòng)。
[0024]在進(jìn)行拉溫測量過程中，爐體里的反應(yīng)腔室8里有放硅片6的石英舟和舟下邊的保溫桶7，腔室分成五段溫區(qū)，每段溫區(qū)都配有氧化爐自身的Spike熱偶4和Profile熱偶5，用來測溫控溫。在拉溫前，先要將外套管從氧化爐反應(yīng)腔室底部的插入孔垂直插入反應(yīng)腔室，并且為了保持平衡，使外套管穩(wěn)定地上下移動(dòng)，必須使外套管在反應(yīng)腔室內(nèi)具有適當(dāng)?shù)某跏及惭b高度，此時(shí)外套管自反應(yīng)腔室底部至外套管上部頂端的距離即為初始安裝高度。外套管外接氧化爐反應(yīng)腔室底部外的一聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，可實(shí)現(xiàn)測溫裝置的平穩(wěn)移動(dòng)及精確控制。
[0025]請參閱圖2，圖2反映的是測溫裝置的外套管在立式氧化爐中處于拉溫起點(diǎn)的位置，此時(shí)外套管的頂端已上升至反應(yīng)腔室的頂部區(qū)域。外套管在行程中，要保證外套管與反應(yīng)腔室的內(nèi)壁及保溫桶有適當(dāng)?shù)木嚯x，以免在裝拆時(shí)發(fā)生摩擦和碰撞。由于本測溫裝置可共用于不同大小的氧化爐，為準(zhǔn)確把握其行程，在外套管開口端側(cè)面根據(jù)其在不同氧化爐中的行程需求，刻出需要使用的特征尺寸的位置刻痕9，此特征尺寸為外套管插入反應(yīng)腔室后在腔室外剩余的距離。拉溫時(shí)，兩支熱偶隨外套管一起下移，直至拉溫終點(diǎn)、即外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度處，并同時(shí)測溫。從圖1可以看出，當(dāng)外套管移動(dòng)到拉溫終點(diǎn)時(shí)，第一熱偶3已不能再向下移動(dòng)，因此不能對其下方的區(qū)域進(jìn)行測溫。而第二熱偶2的位置已至反應(yīng)腔室外，所以這種設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部因外套管的初始安裝高度造成的測量溫度的盲區(qū)，確保覆蓋完整的恒溫區(qū)和第五溫區(qū)。而且，拉溫重合區(qū)域最長，可對兩支熱偶在拉溫時(shí)經(jīng)過的重合區(qū)域進(jìn)行溫度的對比，保證了最高的拉溫效率。
[0026]實(shí)施例二
[0027]請參閱圖3和圖4，圖4是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的行程高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫起點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明測溫裝置兩支熱偶的測量端軸向距離為外套管在立式氧化爐內(nèi)的行程高度時(shí)及在立式氧化爐中處于拉溫終點(diǎn)位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明測溫裝置的外套管I處于拉溫起點(diǎn)位置、即外套管位于氧化爐反應(yīng)腔室8的頂部。與實(shí)施例一不同的是，第二熱偶2的測量端插入至與第一熱偶3的測量端沿外套管的軸向距離為外套管在氧化爐內(nèi)的行程高度處，即第二熱偶2的測量端在反應(yīng)腔室內(nèi)的高度，等于圖3中外套管在反應(yīng)腔室內(nèi)的高度。拉溫時(shí)，兩支熱偶隨外套管一起下移，直至拉溫終點(diǎn)、即外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度處，并同時(shí)測溫。從圖4可以看出，拉溫開始時(shí)，第二熱偶2的高度已完全覆蓋了圖3中外套管在拉溫終點(diǎn)時(shí)第一熱偶3的測溫盲區(qū)高度。因此，在本實(shí)施例的情況下，本發(fā)明也很好彌補(bǔ)單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部因外套管的初始安裝高度造成的測量溫度的盲區(qū)，確保拉溫時(shí)可以覆蓋完整的恒溫區(qū)和第五溫區(qū)。
[0028]實(shí)施例三
[0029]當(dāng)工藝需要主要關(guān)注第四溫區(qū)和第五溫區(qū)的溫度分布情況時(shí)，可將第一熱偶和第二熱偶的軸向距離設(shè)置為可操作拉溫區(qū)行程的一半，則既能彌補(bǔ)單支熱偶在氧化爐反應(yīng)腔室底部測量溫度的盲區(qū)，同時(shí)又能覆蓋最需要了解的第四溫區(qū)和第五溫區(qū)的溫度分布情況。這樣可以節(jié)省較多的拉溫時(shí)間。
[0030]需要說明的是，兩支熱偶測量端的距離設(shè)置介于實(shí)施例一、二之間的，可以根據(jù)實(shí)際使用需要，形成許多的熱偶配置方案。越接近實(shí)施例一的，兩支熱偶形成的拉溫重合區(qū)域越寬，溫度的對比點(diǎn)就越多，在消除測溫盲點(diǎn)的同時(shí)，拉溫效率就越高。本專業(yè)技術(shù)人員都可以理解，此處不再贅述。
[0031]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體熱處理的立式氧化爐測溫裝置，包括一支插入外套管、且測量端位于外套管頂端的第一熱偶，其特征是:所述外套管內(nèi)還插有第二熱偶，外套管內(nèi)兩支熱偶的測量端沿外套管的軸向距離介于外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度至其行程高度之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于:所述兩支熱偶的軸向距離為可操作拉溫區(qū)行程的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于:所述第二熱偶的軸向高度為所述第一熱偶的軸向高度減去初始安裝高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于:所述外套管是其頂端可由氧化爐反應(yīng)腔室底部的插入孔垂直插入，并與插入孔滑動(dòng)連接的耐高溫石英外套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫裝置，其特征在于:所述外套管具有與兩支熱偶固定連接機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的測溫裝置，其特征是:所述外套管由氧化爐反應(yīng)腔室底部的插入孔垂直插入，并與反應(yīng)腔室內(nèi)壁及保溫桶具有間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測溫裝置，其特征在于:所述外套管內(nèi)固定插有兩支R型熱偶，且兩支熱偶的測量端軸向距離介于外套管在氧化爐內(nèi)的初始安裝高度至其行程高度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測溫裝置，其特征在于:所述R型熱偶的測溫范圍為O?1300。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的測溫裝置，其特征在于:所述外套管的外壁具有若干顯示行程高度的刻痕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的測溫裝置，其特征在于:所述外套管外接氧化爐反應(yīng)腔室底部外的一聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】G01K1/12GK103759848SQ201410058389
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】王兵, 孫少東, 林偉華 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司