[发明专利]一种立式热处理设备恒温区测量热偶定位装置

说明书

技术领域

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

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。

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1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，载有硅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。

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。

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。

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。

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

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。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

优选地，所述导向空心圆柱的高度小于100毫米。

优选地，所述导向空心圆柱具有镂空图案。