一种具有温度监测功能的扩散炉的制作方法

本实用新型涉及半导体扩散工艺设备领域，尤其涉及一种具有温度监测功能的扩散炉。

背景技术：

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。目前的扩散炉对炉内温度的监测不足，无法获知炉内实际温度分布情况或及时监测温度的变化，导致扩散温度控制出现偏差，对扩散工艺造成不良影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有温度监测功能的扩散炉，对扩散炉温度进行实时、精确监测，方便精确控制扩散温度。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种具有温度监测功能的扩散炉，包括炉体、石英管、加热组件、加热控制器、温度检测模块、温度传送模块和控制模块。

所述石英管置于所述炉体的内部；所述加热组件设于所述炉体的内壁，用于在扩散工艺中对所述石英管内部进行加热；所述加热控制器与所述加热组件连接，用于控制所述加热组件的加热温度。

所述温度检测模块包括用于检测管壁温度的第一热电偶和用于检测管内温度的第二热电偶，所述第一热电偶通过第一支架安装于所述炉体上，所述第一热电偶的检测点接触所述石英管的外壁；所述第二热电偶通过第二支架安装于所述石英管上，所述第二支架设于所述石英管的管尾外壁，所述第二热电偶平行于所述石英管的轴线，且所述第二热电偶伸入所述石英管内，所述第二热电偶上设置多个检测点。

所述温度传送模块与所述第一热电偶、所述第二热电偶分别连接，且与所述控制模块连接，用于将所述第一热电偶、所述第二热电偶检测到的温度实时传送给所述控制模块。

所述控制模块与所述加热控制器连接，用于根据所述石英管的管壁实时温度和管内实时温度调节所述加热组件的加热温度。

优选地，所述第一热电偶有三个，分别设于所述炉体的炉头、炉中和炉尾部位，用于检测所述石英管的外壁管口、管中和管尾部位的实时温度。

优选地，所述第二热电偶上设置三个检测点，分别用于检测所述石英管的内部管口、管中和管尾部位的实时温度。

优选地，还包括温度报警器和蜂鸣器，所述温度报警器、所述蜂鸣器与所述控制模块连接，用于在监测到温度异常时发出报警信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型利用第一热电偶检测石英管管壁的实时温度，利用第二热电偶检测石英管内部的实时温度，利用温度传送模块将管壁与管内的实时温度传送给控制模块，控制模块将管壁和管内的实时温度与预设温度进行比较计算，再通过加热控制器调节加热组件对石英管内的加热温度，从而能够对石英管内外多处温度进行实时监测，直观、精准地控制扩散温度，保证扩散工艺顺畅进行，提高产品合格率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的一种具有温度监测功能的扩散炉的结构示意图；

图中，10-炉体，20-石英管，30-加热组件，40-加热控制器，51-第一热电偶，52-第二热电偶，53-第一支架，54-第二支架，60-温度传送模块，70-控制模块，80-温度报警器，90-蜂鸣器。

具体实施方式

为使对本实用新型的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图1，图1为本实用新型一实施例的一种具有温度监测功能的扩散炉的结构示意图；本实用新型一实施例的一种具有温度监测功能的扩散炉，包括炉体10、石英管20、加热组件30、加热控制器40、温度检测模块、温度传送模块60和控制模块70。石英管20置于炉体10的内部，扩散工艺中其内装载石英舟；加热组件30设于炉体10的内壁，用于在扩散工艺中对石英管20内部进行加热；加热控制器40与加热组件30连接，用于控制加热组件30的加热温度。在一实施例中，加热组件30为环形加热丝，均匀分布于炉体10的内壁，能够对石英管20内进行均匀加热。

温度检测模块用于检测石英管20的管壁及管内实时温度，温度检测模块包括用于检测管壁温度的第一热电偶51和用于检测管内温度的第二热电偶52，第一热电偶51通过第一支架53安装于炉体10上，第一热电偶51的检测点接触石英管20的外壁；本实用新型一实施例中，第一热电偶51有三个，分别设于炉体10的炉头、炉中和炉尾部位，用于检测石英管20的外壁管口、管中和管尾部位的实时温度。但是，本实用新型并不以此为限，在其他实施例中，可以根据扩散工艺要求及温度控制精度要求设置第一热电偶51的数量及安装部位。对于石英管20管壁的实时温度监测，能够宏观地检测扩散温度是否满足要求，减少因温度偏差造成的产品不合格现象。

第二热电偶52通过第二支架54安装于石英管20上，第二支架54设于石英管20的管尾外壁，第二热电偶52平行于石英管20的轴线，且第二热电偶52伸入石英管20内，第二热电偶52上设置多个检测点。本实用新型一实施例中，第二热电偶52上设置三个检测点，分别用于检测石英管20的内部管口、管中和管尾部位的实时温度。但是，本实用新型并不以此为限，在其他实施例中，可以根据扩散工艺要求以及温度控制精度要求设置第二热电偶52的类型及安装部位。对于石英管20管内的实时温度监测，能够精确、实时地了解管内温度分布情况，检验实际扩散温度是否满足工艺要求，减少因温度偏差造成的产品不合格现象。

温度传送模块60与第一热电偶51、第二热电偶52分别连接，且与控制模块70连接，用于将第一热电偶51、第二热电偶52检测到的温度实时传送给控制模块70。在一实施例中，温度传送模块60包括温度获取单元和温度发送单元，温度获取单元用于接收第一热电偶51、第二热电偶52检测到的实时温度数据，温度发送单元用于将实时温度数据传送给控制模块70。

控制模块70与加热控制器40连接，用于根据石英管20的管壁实时温度和管内实时温度调节加热组件30的加热温度。控制模块70内部预置有设定温度数据，扩散工艺过程中，控制模块70将第一热电偶51、第二热电偶52检测到的实时温度数据与设定温度数据进行比较计算，当实时温度达不到工艺温度要求时，控制模块70发送指令给加热控制器40，加热控制器40调整加热组件30的加热温度，使实际温度满足工艺要求。在一实施例中，控制模块70可以采用pid闭环自动控制方式对温度进行自动调整，但是，本实用新型并不以此为限，在其他实施例中，还可以采用其他合理的控制方式对温度进行控制。

优选地，本实用新型的一种具有温度监测功能的扩散炉还包括温度报警器80和蜂鸣器90，温度报警器80、蜂鸣器90与控制模块70连接，用于在监测到温度异常时发出报警信号。控制模块70内部预置有各检测点的温度控制阈值范围，温度异常是指实际温度超出该温度阈值范围的情况，当控制模块70监测到温度异常情况时，则发送指令给温度报警器80和蜂鸣器90，温度报警器80和蜂鸣器90发出报警信号，提醒操作人员及时处理，消除障碍。

本实用新型的具有温度监测功能的扩散炉在扩散工艺中的温度监测工作过程如下：第一热电偶51检测石英管20管壁的各处温度，第二热电偶52检测石英管20管内的各处温度，温度传送模块60获取第一热电偶51、第二热电偶52检测到的实时温度数据，并将实时温度数据传送给控制模块70，控制模块70根据实时温度数据与设定温度数据进行比较计算，通过加热控制器40调整加热组件30的加热温度；出现温度异常情况时，控制模块70控制温度报警器80和蜂鸣器90发出报警信号，提醒操作人员对异常情况进行及时处理。

综上所述，本实用新型提供一种具有温度监测功能的扩散炉，利用第一热电偶检测石英管管壁的实时温度，利用第二热电偶检测石英管内部的实时温度，利用温度传送模块将管壁与管内的实时温度传送给控制模块，控制模块将管壁和管内的实时温度与预设温度进行比较计算，再通过加热控制器调节加热组件对石英管内的加热温度，从而能够对石英管内外多处温度进行实时监测，直观、精准地控制扩散温度，保证扩散工艺顺畅进行，提高产品合格率。

本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本实用新型的专利保护范围。