一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，用于辅助将具有石英保护套的恒温区测量热偶从反应腔室底部工艺门的测量孔中垂直插入，其包括导向空心圆柱和导向空心圆柱座体；导向空心圆柱的内环直径大于石英保护套的外径，其高度小于恒温区测量热偶的最低轴向测量点；导向空心圆柱座体与导向空心圆柱一端外侧壁垂直固接；其中，在拉温过程开始前/后，导向空心圆柱从反应腔室底部工艺门的测量孔中插入/卸除，以及，导向空心圆柱座体通过第一连接结构可拆卸地固设在位于反应腔室底部的工艺门上。因此，本发明能精确地从反应腔室的底部垂直插入，满足恒温区测量装置热偶安装的精度要求，从而避免了因安装误差引起的热偶保护罩与炉体内壁或硅片发生接触的情况。
【专利说明】一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件及加工制造领域，更具体地说，涉及一种用于半导体热处理设备恒温区测量装置中热偶的安装固定结构。
【背景技术】
[0002]在立式热处理设备中，例如，立式扩散/氧化炉，是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之一，其主要用于硅片工艺中的扩散、退火、合金、氧化、薄膜生长等工艺。
[0003]请参阅图1，为现有技术中立式热处理设备采用恒温区测量热偶在拉温过程中一实施例的结构示意图。如图所示，立式扩散/氧化炉设备I的硬件结构包括炉体(heater)、反应腔室(reactor)和运动机构。当需进行扩散/氧化工艺时，载有娃片的晶舟以一定的速度由运动机构送入处在保温状态下的反应腔室中，设备进入工艺阶段。硅片定位后，炉体开始升温进行工艺。以氧化工艺为例，氧化工艺需要控制适量的工艺气体进入反应腔室内，并在特定温度下进行硅片表面的氧化反应。氧化过程完成后，炉体降温至待机温度，硅片由运动机构移出反应室，整个工艺过程完成。
[0004]从上述工艺过程可以看出，反应腔室的温度控制贯穿于整个工艺过程，其控制精度的优良，直接决定工艺产品的优良率；而恒温区测量装置是半导体热处理设备进行工艺温度精度的必不可少的测量工具。
[0005]目前，为保证加热均匀，炉体中会分多个恒温区进行分段控制，每段炉体中均固定配置有两组热电偶，一组位于反应腔室内称之为Profile热电偶11，其测得的温度较接近硅片本身的温度；另一组则靠近加热元件称为Spike热电偶12，其测得的温度较接近加热元件本身的温度。
[0006]本领域技术人员清楚，半导体热处理设备在若干次工艺过程后，通常就需要进行一次恒温区测量校准，即拉温校准。拉温恒温区测量装置包括至少一根其长度贯穿多个温区的热电偶，该热电偶由石英套管保护套。工作时，带有石英套管保护套的热电偶，从反应腔室的底部垂直插入，如图1箭头A所示方向。
[0007]因此，如何能快速精确安装恒温区测量热偶从反应腔室的底部垂直插入，缩短恒温区测量的时间，从而能提高设备产能，有一重要因数取决于热偶安装定位的精准性、快速性和牢固性。然而，目前所采用的热偶安装定位方法，主要是依赖于操作人员的安装经验，既不能迅速安全地安装，也不便于无经验的操作者使用。在安装过程中存在的安装误差，如果不能及时消除，将导致该恒温区测量装置乃至热处理设备的部件损毁。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，使其能精确地从反应腔室的底部垂直插入，满足恒温区测量装置热偶安装的精度要求，从而避免了因安装误差引起的热偶保护罩与炉体内壁或硅片发生接触的情况。
[0009]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:[0010]一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，用于辅助将具有石英保护套的恒温区测量热偶从反应腔室底部工艺门的测量孔中垂直插入，包括导向空心圆柱和导向空心圆柱座体；导向空心圆柱的内环直径大于所述石英保护套的外径，其外径小于所述测量孔的内经，其高度小于所述恒温区测量热偶的最低轴向测量点；导向空心圆柱座体与所述导向空心圆柱一端外侧壁垂直固接；其中，在拉温过程开始前/后，所述导向空心圆柱从所述反应腔室底部工艺门的测量孔中插入/卸除，以及，所述导向空心圆柱座体通过连接结构可拆卸地固设在位于所述反应腔室底部的工艺门上。
[0011]优选地，所述反应腔室底部工艺门的测量孔在拉温过程结束后，由法兰片遮挡，所述法兰片通过连接结构固定在所述反应腔室底部的工艺门上；在进行拉温过程时，所述法兰片从所述工艺门上卸下。
[0012]优选地，所述导向空心圆柱座体固设在位于所述反应腔室底部工艺门上的连接结构与所述法兰片固定在反应腔室底部工艺门上的连接结构相同。
[0013]优选地，所述导向空心圆柱座体的形状为与导向空心圆柱一体形成的环形裙边。
[0014]优选地，所述连接结构具有多个分布在所述导向空心圆柱座体上通孔，所述导向空心圆柱座体通过穿过所述通孔的螺接结构固接在所述工艺门上。
[0015]优选地，所述通孔为4个，该些通孔为以所述工艺门测量孔为轴心环形均匀分布在导向空心圆柱座体上。
[0016]优选地，所述导向空心圆柱座体与导向空心圆柱的材料为金属或陶瓷。
[0017]优选地，所述导向空心圆柱座体与导向空心圆柱的材料为不锈钢。
[0018]优选地，所述导向空心圆柱的高度小于100毫米。
[0019]优选地，所述导向空心圆柱具有镂空图案。
[0020]从上述技术方案可以看出，本发明提供的装置能满足恒温区测量装置热偶安装的精度要求，在调节恒温区测量装置的位置与高度的同时还能够保证热偶保护外罩与炉体内壁或硅片保持安全的间距，从而可以避免因安装误差引起的热偶保护外罩与炉体内壁或硅片发生接触的情况。另外，该装置采用傻瓜式的恒温区测量装置热偶安装使用方式，使得拉温测试的安装调试时操作更加安全、快捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术中立式热处理设备采用恒温区测量热偶在拉温过程中一实施例的结构不意图；
[0022]图2为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置一较佳实施例中的结构示意图；
[0023]图3为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置俯视图；
[0024]图4为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置俯视图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0026]需要说明的是，本发明的一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，是用于辅助将具有石英保护套的恒温区测量热偶从反应腔室底部工艺门的测量孔中垂直插入。请结合图2再参阅图1，在本实施例中，立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，固定安装在反应腔室底部工艺门上的。在进行工艺步骤时，该工艺门是关上的，卸晶舟时，该工艺门才打开。工艺门中有一个可以通孔(即测试孔)，具有石英保护套的恒温区测量热偶是从该通孔以箭头A的方向插入到反应腔中的。在不需要拉温测试时，该测试孔通过一个法兰片遮蔽，该法兰片通过螺接结构固定在工艺门上的。
[0027]在本实施例中，请参阅2，图2为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置一较佳实施例中的结构示意图。如图所示，在本发明恒温区测量热偶定位装置一般包括导向空心圆柱I和与导向空心圆柱I 一端外侧壁垂直固接的导向空心圆柱座2，较佳地，导向空心圆柱座体2的形状为与导向空心圆柱I一体形成的环形裙边。
[0028]导向空心圆柱I的外径同反应腔室底部工艺门中的测量孔相适配，通常略小于其直径，这样，导向空心圆柱I可以很顺利地插入测量孔中，导向空心圆柱I的内径与恒温区测量热偶的外径相适配，在拉温过程开始前，恒温区测量热偶从导向空心圆柱I靠近导向空心圆柱座2的端口，并由导向空心圆柱I引导，沿箭头A的方向垂直进入反应腔体。
[0029]一般情况下，导向空心圆柱I的长度小于100毫米。为了从耐高热的情况考虑，导向空心圆柱I由金属或陶瓷制成，较佳地由不锈钢制成，我们知道，金属或陶瓷会影响恒温区测量热偶的测量效果的，因此，导向空心圆柱I的高度一定要小于恒温区测量热偶的最低轴向测量点。
[0030]需要说明的是，导向空心圆柱座体2可以是与导向空心圆柱I由相同的材料制成，也可以与导向空心圆柱I不相同的材料制成，较佳地，也是由耐高温的材料制成，例如，不锈钢。并且，导向空心圆柱座体2和导向空心圆柱I还可以一体制造形成，在此不再赘述。
[0031]导向空心圆柱座体2的作用是将从反应腔室底部工艺门的测量孔中垂直插入的导向空心圆柱I可拆卸地固定在反应腔室底部工艺门上的。可拆卸地固定连接结构均可以使用在本实施例中，较佳地，可以利用法兰片的可拆卸地固定连接结构。
[0032]请参阅图3和图4，图3为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置俯视图；图4为图1中本发明立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置俯视图。如图所示，可拆卸地固定连接结构具有4个分布在导向空心圆柱座体2上通孔，导向空心圆柱座体2通过穿过通孔的螺接结构固接在工艺门上的。较佳地，该些通孔为以工艺门测量孔为轴心环形均匀分布在导向空心圆柱座体2上的。其实，该4个通孔可以同法兰片上的安装通孔数量和分布位置相同，取下法兰片，就可以用相同的固定结构安装导向空心圆柱I 了。在本实施例中，安装时，先取下法兰片，导向空心圆柱I从测量孔中插入，导向空心圆柱座体2通过螺接结构可拆卸地固设在位于反应腔室底部的工艺门上；同样，卸载时，恒温区测量热偶在导向空心圆柱I的导引下，垂直拉出反应腔，旋松螺接结构，恒温区测量热偶定位装置和反应腔室底部的工艺门分离，安装法兰片遮蔽。在拉温过程中，恒温区测量热偶在导向空心圆柱I的导引下，进行多点温度的测量。
[0033]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置，用于辅助将具有石英保护套的恒温区测量热偶从反应腔室底部工艺门的测量孔中垂直插入，其特征在于，包括: 导向空心圆柱，其内环直径大于所述石英保护套的外径，其外径小于所述测量孔的内经，其高度小于所述恒温区测量热偶的最低轴向测量点； 导向空心圆柱座体，与所述导向空心圆柱一端外侧壁垂直固接； 其中，在拉温过程开始前/后，所述导向空心圆柱从所述反应腔室底部工艺门的测量孔中插入/卸除，以及，所述导向空心圆柱座体通过连接结构可拆卸地固设在位于所述反应腔室底部的工艺门上。
2.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述反应腔室底部工艺门的测量孔在拉温过程结束后，由法兰片遮挡，所述法兰片通过连接结构固定在所述反应腔室底部的工艺门上；需进行拉温过程时，所述法兰片从所述工艺门上卸下。
3.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱座体固设在位于所述反应腔室底部工艺门上的连接结构与所述法兰片固定在所述反应腔室底部工艺门上的连接结构相同。
4.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱座体的形状为与导向空心圆柱一体形成的环形裙边。
5.如权利要求1-4任意一个所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述连接结构具有多个分布在所述导向空心圆柱座体上通孔，所述导向空心圆柱座体通过穿过所述通孔的螺接结构固接在所述工艺门上。
6.如权利要求5所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述通孔为4个，该些通孔为以所述工艺门测量孔为轴心环形均匀分布在导向空心圆柱座体上。
7.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱座体与导向空心圆柱的材料为金属或陶瓷。
8.如权利要求7所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱座体与导向空心圆柱的材料为不锈钢。
9.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱的高度小于100毫米。
10.如权利要求1所述的恒温区测量热偶定位装置，其特征在于，所述导向空心圆柱具有镂空图案。
【文档编号】G01K1/14GK103712710SQ201410010549
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】兰天, 宋辰龙, 王兵 申请人:北京七星华创电子股份有限公司