[发明专利]真空热压烧结装置以及测温方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种真空热压烧结装置以及测温方法。

背景技术

在现有的半导体制造领域的各种工艺中，通常需要精确控制工艺温度。

以真空热压烧结为例，真空热压烧结指在高真空的密闭容器以及惰性气体保护的环境下，将粉末冶金或陶瓷坯料进行加热并施以单轴压力，使坯料的固相颗粒相互键联，从而使坯料的晶粒长大，气孔和晶界渐趋减少，并通过物质传递，使坯料总体收缩、密度增大，最后成为坚硬的只有某种显微结构的多晶烧结体。

在真空热压烧结期间，需要精确控制炉体中的温度。但是现有技术中一般仅仅对烧结的高温进行监控，并没有对烧结的低温进行监控，这不利于精确控制整个真空热压烧结工艺的温度，工艺结果也可能产生偏差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种真空热压烧结装置以及测温方法，增加对真空热压烧结低温的测量，以尽量提高真空热压烧结的工艺精度。

为解决上述问题，本发明提供一种真空热压烧结装置，包括：

密闭炉体，所述密闭炉体内设有发热体；

与所述密闭炉体活动连接，并用于测量所述密闭炉体内部发热体温度的测温单元，所述测温单元的一端设于所述密闭炉体内，另一端伸出所述密闭炉体；

与测温单元位于密闭炉体之外的一端相连接的移动单元，用于在测温单元测量的温度达到阈值温度时改变所述测温单元位于所述密闭炉体内的一端相对于所述发热体的距离；

与移动单元电连接的定位单元，用于控制所述测温单元被移动的距离。

可选的，所述测温单元包括热电偶，所述测温单元设于密闭炉体内的一端为所述热电偶的热端，测温单元伸出所述密闭炉体的一端为热电偶的冷端。

可选的，所述测温单元还包括一套设于热电偶外部的空心管，所述空心管一端设于所述密闭炉体内，另一端伸出密闭炉体，所述测温单元设于密闭炉体内的一端包括热电偶的热端以及空心管设于密闭炉体内的一端，所述测温单元伸出所述密闭炉体的一端包括热电偶的冷端以及空心管伸出密闭炉体的一端。

可选的，所述真空热压烧结装置还包括：第一密封固定单元，所述第一密封固定单元套设于所述空心管外壁，并设于所述测温单元与所述密闭炉体连接处，用于使密闭炉体保持密封。

可选的，所述第一密封固定单元包括套设于所述空心管外壁的多个密封圈以及多个金属垫圈，所述密封圈与金属垫圈沿空心管轴向排列且交替设置。

可选的，所述第一密封固定单元包括：套设于所述空心管外壁的中空壳体，以及位于所述中空壳体远离所述密闭炉体一侧的盖板，所述中空壳体与所述盖板围成一与密闭炉体连通的腔体，所述密封圈与金属垫圈设于所述腔体内，所述空心管以及热电偶设于密闭炉体内的一端贯穿所述盖板。

可选的，所述真空热压烧结装置还包括第二密封固定单元，所述第二密封固定单元位于所述热电偶的冷端，包括设于所述空心管内并套设在所述热电偶周围的多个密封圈以及多个金属垫圈，所述第二密封固定单元用于固定热电偶并使空心管伸出密闭炉体的一端保持密封。

可选的，所述密封圈与金属垫圈沿空心管轴向排列且交替设置。

可选的，所述移动单元与所述空心管的外壁固定连接，用于带动所述空心管以及热电偶移动。

可选的，所述移动单元包括：与所述测温单元固定连接的传动部件、控制所述传动部件移动的伺服电机、控制所述伺服电机停止或启动的继电器；所述移动单元还包括与所述测温单元相连接的控制器，用于根据测温单元测得的温度控制所述继电器，继而控制所述伺服电机。

可选的，所述定位单元包括分别位于传动部件移动方向上不同位置的至少两个感应开关；

所述感应开关用于在所述传动部件移动至感应开关对应位置时，控制所述继电器，以使伺服电机停止控制所述传动部件移动从而定义测温单元与所述发热体的距离。

此外，本发明还提供一种测温方法，包括：

通过测温单元对真空烧结装置中位于密闭炉体内的发热体进行温度测量；

判断发热体的温度与阈值温度的相对大小；

当所述发热体的温度低于所述阈值温度时，减小测温单元与发热体之间的距离或者接触所述发热体；

当所述发热体的温度高于所述阈值温度时，增大测温单元与发热体之间的距离。

可选的，所述阈值温度为700摄氏度。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：