专利名称：一种感应加热线圈温度分布的表征方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料制造工艺，特别涉及一种感应加热线圈温度分布的表征方法。
背景技术：
半导体材料行业为器件制造业提供原材料，是信息产业的基础。与直拉硅单晶相比，区熔硅单晶氧含量低，可以满足大功率、高电压器件的要求，是半导体产业不可或缺的原材料。而感应加热线圈是区熔硅单晶生产过程中的加热部件，也是影响区熔硅单晶成晶和品质的关键因素。感应加热线圈不仅为熔化多晶硅料提供加热源，而且感应加热线圈产生的电磁场也覆盖了位于其下方的单晶硅，对单晶硅的温度分布有着重要的影响。以往感应加热线圈的设计大多是根据成晶效果来完成，较少对线圈的温度分布情况进行细致研究，这是因为研究温度分布的步骤较为复杂，需要将拉制的硅单晶剖开再检测剖面情况，分析研究的成本较高，检测到的仅仅为剖面的温度分布情况，并未能全面反映硅单晶整体温度分布情况， 所以难以在生产中普遍应用。相对于直拉硅单晶，区熔硅单晶的产量较少，对其研究也相应很少。计算机模拟技术上不成熟，要想对研究和实际生产提供有效帮助还要很长的时间。如何全面反映硅单晶整体温度分布，正确判断硅单晶整体温度，已成为本技术领域的技术人员所要研究和解决的问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种成本低，结果直观全面，容易在生产中普遍应用的技术，用以一种材料表征的方法来反映感应加热线圈在加热时的温度分布情况。
发明内容
本发明是通过这样的技术方案实现的一种感应加热线圈温度分布的表征方法， 其特征在于采用聚氯乙烯复合型导电塑料作为表征材料，将表征材料置于感应加热线圈附近，逐渐提高感应加热线圈的加热功率，通过表征材料的变化来确定感应加热线圈的温度分布情况，所述表征方法包括如下步骤
a)通过区熔炉内原有的或由通气口通入的空气或其它有氧气体，使感应加热线圈和聚氯乙烯复合型导电塑料周围保持有氧气存在；
b)将聚氯乙烯复合型导电塑料置于距离感应加热线圈50cm以内的位置，此位置即为所要表征温度分布的位置；
c)逐渐提高感应加热线圈的加热功率直至有部分聚氯乙烯复合型导电塑料开始燃烧为止；
d)一部分聚氯乙烯复合型导电塑料燃烧后，在整个聚氯乙烯复合型导电塑料上形成的凹坑表面，即为感应加热线圈加热时导电塑料放置部位在某一温度下的等温面，由此判断感应加热线圈温度分布。2.根据权利要去1所述的感应加热线圈温度分布的表征方法，其特征在于聚氯乙烯复合型导电塑料是在聚氯乙烯中添加导电填料后制成；导电填料可以是石墨、炭黑、碳纤维、金属纤维或金属粉末中的一种，导电填料在聚氯乙烯复合型导电塑料中所占质量百分比为1% 25%。本发明的有益效果聚氯乙烯熔点为212°C左右稍低于其燃点，在感应线圈产生的温度场中，高温部位会先被熔化后再燃烧变为气体，而其余低温部位则保持固态形状，采用聚氯乙烯复合型导电塑料用于表征感应加热线圈温度分布，成本低，判断结果直观、全面，更容易在生产中普遍应用。
图1、本发明实施例1的示意图。图2、本发明实施例2的示意图。图中1.感应加热线圈，2.聚氯乙烯导电塑料，3.炉室壁。
具体实施例方式为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述 实施例1
本实施例采用FZ-30型区熔炉。将圆柱形的聚氯乙烯复合型导电塑料2固定于感应加热线圈1上方。关闭炉门，缓慢提高感应加热线圈1的功率。当感应加热线圈1功率达到一定值时，聚氯乙烯复合型导电塑料2的部分导电塑料开始熔化，达到燃点的导电塑料与周围的氧气反应燃烧，生成氯化氢和二氧化碳等气体脱离导电塑料固体。由于聚氯乙烯不能持续燃烧，燃烧产生的热量不能引燃其周围的导电塑料，只有感应加热线圈1的温度分布足够高度区域才能燃烧。感应加热线圈1功率继续提高到一定值，则燃烧掉的导电塑料在导电塑料表面形成一定形状的凹坑，此凹坑表面即为感应加热线圈1加热时，在感应加热线圈上部240°C的
等温面。添加了导电填料的聚氯乙烯是一种较为理想的材料，聚氯乙烯在添加了炭黑、石墨或碳纤维等导电填料后成为一种复合型导电塑料，可以被感应加热；在对01左右便可以燃烧，生成氯化氢、二氧化碳等气体；聚氯乙烯也是一种不可持续燃烧的材料，常被用来做阻燃物；同时聚氯乙烯导电塑料价格远远低于同质量的区熔多晶硅棒。聚氯乙烯熔点为212°C左右稍低于其燃点，在感应线圈产生的温度场中，高温部位会先被熔化后再燃烧变为气体，而其余低温部位则保持固态形状。根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。实施例2
本实施例采用FZ-30型区熔炉。将圆柱形的聚氯乙烯复合型导电塑料2水平放置于感应加热线圈1下方的支架上。关闭炉门，打开空气供应阀和真空泵，缓慢提高感应加热线圈1的功率。当感应加热线圈1功率达到一定值时，聚氯乙烯复合型导电塑料2的部分导电塑料开始熔化，达到燃点的导电塑料与通入气体中的氧气反应燃烧，生成的氯化氢和二氧化碳等气体被真空泵抽出炉室。由于聚氯乙烯不能持续燃烧，燃烧产生的热量不能引燃其周围的导电塑料，只有感应加热线圈1的温度分布足够高度区域才能燃烧。本发明中，气流由上向下流动，可以防止燃烧烟雾沉积在线圈上。感应加热线圈1功率继续提高到一定值，则燃烧掉的导电塑料在导电塑料表面形成一定形状的凹坑，此凹坑表面即为感应加热线圈1加热时，在感应加热下方240°C的等温添加了导电填料的聚氯乙烯是一种较为理想的材料，聚氯乙烯在添加了炭黑、石墨或碳纤维等导电填料后成为一种复合型导电塑料，可以被感应加热；在240°C左右便可以燃烧，生成氯化氢、二氧化碳等气体；聚氯乙烯也是一种不可持续燃烧的材料，常被用来做阻燃物；同时聚氯乙烯导电塑料价格远远低于同质量的区熔多晶硅棒。聚氯乙烯熔点为212°C左右稍低于其燃点，在感应线圈产生的温度场中，高温部位会先被熔化后再燃烧变为气体，而其余低温部位则保持固态形状。根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
权利要求
1.一种感应加热线圈温度分布的表征方法，其特征在于采用聚氯乙烯复合型导电塑料作为表征材料，将表征材料置于感应加热线圈附近，逐渐提高感应加热线圈的加热功率， 通过表征材料的变化来确定感应加热线圈的温度分布情况，所述表征方法包括如下步骤通过区熔炉内原有的或由通气口通入的空气或其它有氧气体，使感应加热线圈和聚氯乙烯复合型导电塑料周围保持有氧气存在；将聚氯乙烯复合型导电塑料置于距离感应加热线圈50cm以内的位置，此位置即为所要表征温度分布的位置；逐渐提高感应加热线圈的加热功率直至有部分聚氯乙烯复合型导电塑料开始燃烧为止；一部分聚氯乙烯复合型导电塑料燃烧后，在整个聚氯乙烯复合型导电塑料上形成的凹坑表面，即为感应加热线圈加热时导电塑料放置部位在某一温度下的等温面，由此判断感应加热线圈温度分布。
2.根据权利要去1所述的感应加热线圈温度分布的表征方法，其特征在于聚氯乙烯复合型导电塑料是在聚氯乙烯中添加导电填料后制成；导电填料可以是石墨、炭黑、碳纤维、金属纤维或金属粉末中的一种，导电填料在聚氯乙烯复合型导电塑料中所占质量百分比为1% 25%。
全文摘要
本发明涉一种感应加热线圈温度分布的表征方法，采用聚氯乙烯复合型导电塑料作为被加热的表征材料，将聚氯乙烯复合型导电塑料置于感应加热线圈附近所要表征温度分布的某一位置；在感应加热线圈的加热过程中，观察固态表征材料的变化，其受热温度较高的部位会变化为气体，通过固态表征材料剩余的未变化部分则可以立体地表征感应加热线圈的温度分布情况，所述方法成本低，判断结果直观、全面，更容易在生产中普遍应用。
文档编号G01K11/00GK102564638SQ20111040078
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者康冬辉, 张雪囡, 李建弘, 李立伟, 菅瑞娟 申请人:天津市环欧半导体材料技术有限公司