CN103226043A - 光学高温计和使用该光学高温计处理半导体的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光学高温计和一种使用该光学高温计处理半导体的设备,所述光学高温计包括:具有接收端的接收部,接收端用于接收加热单元的光辐射;和壳部,覆盖除接收部的接收端以外的接收部,其中,接收部的接收端的与接收部的接收端的纵向垂直的截面的面积朝接收部的接收端的端部减小。
Description
本申请要求于2012年1月30日在韩国知识产权局提交的第10-2012-0009205号韩国专利申请的权益,该申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种光学高温计和一种使用该光学高温计处理半导体的设备,更具体地讲,涉及一种改进了接收部的结构的光学高温计和一种使用该光学高温计处理半导体的设备。
背景技术
在半导体处理设备中,对半导体的处理通常需要热处理。例如,在化学气相沉积设备中,有机化合物的外延生长是热化学反应。在热处理中,机械地准确测量并控制温度对于品质和可靠的膜形成是必需的。
在半导体处理设备中,用于测量来自热源(例如,被加热的晶片或被加热的晶片支持物)照射的光的温度的光学高温计用作用于测量温度的设备。
发明内容
提供了一种光学高温计和一种使用该光学高温计处理半导体的设备,该光学高温计具有减少接收部的污染的结构。
其他方面将在下面的描述中部分地进行阐述,并且部分地通过该描述将是清楚的,或者可以通过给出的示例性实施例的实施而明了。
根据本公开的一方面,光学高温计包括:接收部,具有用于接收加热单元的光辐射的接收端;和壳部,覆盖除接收部的接收端以外的接收部,其中,接收部的接收端的与接收部的接收端的纵向垂直的截面的面积朝接收部的接收端的端部减小。
接收部的接收端可以具有半球形形状、锥形形状、圆锥形形状、截圆锥形形状、多棱锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
光学高温计还可以包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
通过净化气体注入部注入的净化气体的流率可以设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
接收部可以包括用于传输光的导光管。
接收部可以由透明材料形成。
壳部的端部可以相对于接收部的接收端的端部突出。
接收部的接收端可以布置成邻近加热单元。
根据本公开的另一方面,半导体处理设备包括:室,用于容纳基底,所述基底用来处理半导体;加热单元,用于加热室的内部;和高温计,用于检测室的内部的温度,所述高温计包括接收部和壳部,接收部具有接收端,接收端用于接收加热单元的光辐射,壳部覆盖除接收部的接收端以外的接收部,其中,接收部的接收端的与接收部的接收端的纵向垂直的截面的面积朝接收部的接收端的端部减小。
接收部的接收端可以具有半球形形状、锥形形状、圆锥形形状、截圆锥形形状、多棱锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
半导体处理设备还可以包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
通过净化气体注入部注入的净化气体的流率可以设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
接收部可以包括用于传输光的导光管。
接收部可以由透明材料形成。
壳部的端部可以相对于接收部的接收端的端部突出。
接收部的接收端可以布置成邻近加热单元。
半导体处理设备可以是有机化学沉积设备。
半导体处理设备还可以包括被加热单元加热并用于支持室中的基底的支持物,其中,接收部的接收端布置成邻近支持物。
支持物可以是用于支持基底的衬托器。
根据本公开的另一方面,光学高温计包括:壳部,包括空心管,所述空心管具有敞开的端部;和具有接收端的接收部,所述接收部布置在空心管的内部使得接收端邻近所述敞开的端部,其中,接收端的截面积沿纵向朝接收端的端部减小。
接收部的接收端可以具有半球形形状、锥形形状、圆锥形形状、截圆锥形形状、多棱锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
光学高温计可以包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
通过净化气体注入部注入的净化气体的流率可以设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
接收部可以包括用于传输光的导光管。
壳部的敞开的端部可以相对于接收部的接收端的端部突出。
附图说明
由下面结合附图进行的对实施例的描述,这些和/或其他方面将变得清楚并且更加容易理解,其中:
图1是根据本公开的实施例的高温计的示意性剖视图;
图2示出了在图1的高温计中接收部的接收端的结构的示例;
图3A和图3B示出了在图1的高温计中接收部的接收端的结构的其他示例;
图4示出了在根据本公开的实施例的高温计中接收部的接收端附近观察到的净化气体的流动;
图5示出了在根据对比示例的高温计中接收部的接收端附近观察到的净化气体的流动;
图6是示出了在根据本公开的实施例的高温计和根据对比示例的高温计中接收部的接收端处测量的污染量的曲线图;以及
图7是使用图1的高温计的半导体处理设备的示意性剖视图。
具体实施方式
现在将详细地参照示例性实施例,在附图中示出了示例性实施例的示例,其中,相同的附图标记始终表示相同的元件。在这方面,给出的示例性实施例可以具有不同的形式并且不应被解释为局限于这里阐述的描述。因此,以下通过参照附图来仅描述这些实施例以解释本公开的多个方面。当诸如“中的至少一种(个)(者)”的表述在一系列元件之后时,是修饰整个系列的元件,而不是修饰该系列中的个别元件。
图1是根据本公开示例性实施例的高温计100的示意性剖视图。图2示出了在图1的高温计100中接收部110的接收端110a的结构的示例。
参照图1和图2,根据本实施例的高温计100包括:接收部110,用于接收加热体照射的光;壳部120,用于保护接收部110;和外壳130,用于结合接收部110和壳部120。接收部110由透明材料形成,且可以是例如导光管。接收部110的一端是用于接收光的接收端110a,而接收部110的另一端连接到光接收装置(未示出)。壳部120可以具有空心管的形状。壳部120的端部可以比接收部110的接收端110a稍长地延伸。用于将接收部110的另一端连接到光电检测器(未示出)的光缆插入在套圈组件140中。在一些情况下,光接收装置可以直接附于接收部110的另一端。
可以提供用于将净化气体注入到接收部110和壳部120之间的空间中的净化气体注入部150。净化气体注入部150连接到净化气体供给源(未示出)。净化气体可以是惰性气体或实质上不发生化学反应的诸如氮的非反应性气体。净化气体注入到接收部110和壳部120之间的空间中,向着接收部110的接收端110a射出。净化气体限制接收部110和填充室(参照图7的210)的内部的反应性气体之间的接触,因此可以减少或防止反应性气体对接收部110的污染。参照图2,接收部110的接收端110a可以具有半球形形状。由于接收端110a具有半球形形状,因此通过接收部110和壳部120之间的间隙喷射的净化气体可以有效地产生涡流,使得接收部110的接收端110a可以有效地被净化气体覆盖。使用高温计100的半导体处理设备的室中的反应性气体污染的接收端110a可能产生不良影响,当净化气体覆盖接收端110a时,可以防止所述不良影响。
根据本实施例的接收端110a的半球形形状仅仅是垂直于其纵向的接收端截面的面积朝端部减小的形状的示例,而本公开不限于此。例如,如图3A所示,接收部110′的接收端110′a可以具有端部逐渐变尖锐的锥形形状,例如圆锥形形状或多棱锥形形状。参照图3B,接收端110″a具有上表面平坦的截圆锥形形状或截多棱锥形形状。截圆锥形形状或截多棱锥形形状可以被修改为具有圆形上表面。具有垂直于其纵向的接收端截面的面积朝端部减小的形状的任何接收端可以产生上述的涡流。
图4示出了在根据本公开实施例的高温计中接收部的接收端附近观察到的净化气体的流动。图5示出了在根据对比示例的高温计中接收部的接收端附近观察到的净化气体的流动。
参照图4,根据本示例性实施例的高温计100的接收部110的接收端110a具有半球形形状。因此,通过接收部110和壳部120之间的间隙喷射的净化气体不仅具有直流F1,而且还具有在邻近接收端110a的区域“A”中由于接收端110a的半球形形状而产生的涡流F2。净化气体的涡流F2使得区域“A”成为被净化气体围绕的封闭体系,因此可以防止接收端110a受填充接收部110所处的空间(例如,室的内部)的反应性气体的污染。另外,使用高温计100的半导体处理设备在几百度以上的高温下发生热化学反应。因此,通过限制接收端110a的温度的升高,可以限制反应性气体对接收端110a的污染。即,在根据本实施例的高温计100中,净化气体可以防止接收端110a与加热到高温的反应性气体接触,因此可以限制接收端110a的温度的升高。因此,可以限制反应性气体对接收端110a的污染。
参照图5,在根据对比示例的高温计中,接收部310的接收端310a具有平坦表面。在这种情况下,通过接收部310和壳部120之间的间隙喷射的净化气体的流动F3直行的倾向性更强。因此,净化气体对加热体S的区域“B”进行碰撞并且向接收端310a返回。在净化气体的流动过程中,净化气体与填充空间(诸如接收部310所处的室的内部)的反应性气体的一部分混合,因此接收端310a可能被反应性气体污染。另外,由于净化气体与加热到高温的反应性气体混合,因此接收端310a被加热到高温,使得反应性气体产生的污染可能变得更严重。
图6是示出在根据本公开的示例性实施例的高温计100和根据对比示例的高温计中接收部的接收端处测量的污染量的曲线图。反应性气体是通常在有机化学沉积设备中使用的三甲基镓(TMGa)。在接收端处积累的TMGa的浓度(即,污染量)根据注入的净化气体的流率来变化。如图6中看到的,随着净化气体的流率增大,对根据对比示例的高温计测得的TMGa的污染量趋向于增加。相反,当净化气体的流率是0.5SLM时,对根据本实施例的高温计100测得的污染量具有最小值,并且所述污染量比根据对比示例的高温计的污染量小得多。在本实施例中,污染量最大时的净化气体的流率可以被理解成在图2的接收端110a处形成的涡流的量最小时的流率。
图7是使用图1的高温计100的半导体处理设备200的示意性剖视图。在图7中,使用图1的高温计100的半导体处理设备200是化学气相沉积设备。
参照图7,根据本示例性实施例的半导体处理设备200包括:室210,用于容纳晶片;加热单元220,用于加热室210的内部;和高温计100,用于测量室210的内部的温度。容纳有晶片的衬托器230和反应性气体注入部250的喷嘴255位于室210中。另外,高温计100的接收部110的接收端(参见图1的110a)布置在室210中,从而靠近衬托器230。例如,高温计100布置在室210的下部,同时高温计100的接收部110穿过室210的下表面,使得接收部110的端部可以布置成邻近衬托器230的背表面。高温计100测量由加热单元220加热的衬托器230的温度。如上所述,接收部110的接收端110a可以具有半球形形状、锥形形状、圆锥形形状、截圆锥形形状、多棱锥形形状或截多棱锥形形状以防止被反应性气体G2污染。另外,为了防止接收部110的接收端110a的污染,在室210中执行沉积工艺的过程中净化气体G1被注入到高温计100中。
室210在沉积工艺期间是密闭的,并且室210可以是敞开的以改变待沉积的物体。
多个袋231设置在衬托器230的上表面上。每个袋231是从衬托器230的上表面以预定深度形成的凹陷。具有圆盘型的卫星盘232容纳在每个袋231中。进行沉积的晶片放置在卫星盘232上。当用于支持衬托器230的支持部组件240因电机260而旋转时,衬托器230可以旋转以均匀地沉积。用于将流动气体G3向袋231供应的气体流路235可以形成在衬托器230和支持衬托器230的支持部组件240中。由于流动气体G3的缓冲作用,在卫星盘232的旋转过程中卫星盘232和每个袋231的底部之间的摩擦力可以被充分地减小,从而可被忽略。
加热单元220布置在衬托器230的背表面上,并且将衬托器230加热到预定的温度。例如,当将要形成GaN基生长层时,加热单元220可以将衬托器230加热到大约500℃至1500℃的温度。加热单元220可以是对其施加高频电流的线圈。在这种情况下,衬托器230可以通过感应加热法来加热。在另一示例中,加热单元220可以是电阻加热的导线。
反应性气体注入部250是用于供应包括源气和载气的反应性气体G2以用于对待沉积的物体进行沉积的装置。反应性气体注入部250的喷嘴255暴露于室210的内部并且喷射反应性气体G2。
排气部270将包括净化气体G1、反应性气体G2和流动气体G3的废气G4排到室210的外面。由于加热到高温的衬托器230,因此待沉积的物体可以维持高温。待沉积的物体的上表面接触反应性气体G2并且执行化学沉积反应。化学沉积反应使诸如GaN基化合物晶体的预定材料在诸如晶片的待沉积的物体上生长。通过热化学反应生长有机化合物晶体的化学气相沉积设备需要机械地准确测量并控制温度,以形成优异的且可靠的薄膜。在根据本实施例的半导体处理设备200中,由于改进了高温计100的接收部110的结构,因此可以防止接收部110被反应性气体G2污染,从而可以形成在机械地准确测量并控制温度方面优异的且可靠的薄膜。
如上所述,在根据本公开的光学高温计和使用该光学高温计的半导体处理设备中,可以减少因污染而引起的温度测量误差,因此可以提高温度测量的可靠性。另外,由于可以延长高温计的接收部的更换周期,因此可以减少管理和维修费用。
应该理解的是,这里描述的示例性实施例应该仅以描述性含义被考虑,而不出于限制的目的。在每个实施例中的多个特征或方面的描述通常应当被看作可适用于其他实施例中的其他相似特征或方面。
Claims (23)
1.一种光学高温计,包括:
具有接收端的接收部,接收端用于接收加热单元的光辐射;以及
壳部,覆盖除接收部的接收端以外的接收部,
其中,接收部的接收端的与接收部的接收端的纵向垂直的截面的面积朝接收部的接收端的端部减小。
2.如权利要求1所述的光学高温计,其中,接收部的接收端具有半球形形状、锥形形状、截圆锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
3.如权利要求2所述的光学高温计,其中,锥形形状包括圆锥形形状和多棱锥形形状中的任意一种。
4.如权利要求1所述的光学高温计,所述光学高温计还包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
5.如权利要求4所述的光学高温计,其中,通过净化气体注入部注入的净化气体的流率被设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
6.如权利要求1所述的光学高温计,其中,接收部包括用于传输光的导光管。
7.如权利要求1所述的光学高温计,其中,壳部的端部相对于接收部的接收端的端部突出。
8.一种半导体处理设备,包括:
用于容纳基底的室,所述基底用于处理半导体;
加热单元,用于加热室的内部;以及
高温计,用于检测室的内部的温度,所述高温计包括接收部和壳部,接收部具有接收端,接收端用于接收加热单元的光辐射,壳部覆盖除接收部的接收端以外的接收部,
其中,接收部的接收端的与接收部的接收端的纵向垂直的截面的面积朝接收部的接收端的端部减小。
9.如权利要求8所述的半导体处理设备,其中,接收部的接收端具有半球形形状、锥形形状、截圆锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
10.如权利要求9所述的半导体处理设备,其中,锥形形状包括圆锥形形状和多棱锥形形状中的任意一种。
11.如权利要求8所述的半导体处理设备,其中,所述高温计还包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
12.如权利要求11所述的半导体处理设备,其中,通过净化气体注入部注入的净化气体的流率被设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
13.如权利要求8所述的半导体处理设备,其中,接收部包括用于传输光的导光管。
14.如权利要求8所述的半导体处理设备,其中,壳部的端部相对于接收部的接收端的端部突出。
15.如权利要求8所述的半导体处理设备,其中,半导体处理设备是有机化学沉积设备。
16.如权利要求8所述的半导体处理设备,所述半导体处理设备还包括被加热单元加热并用于支持室中的基底的支持物,其中,接收部的接收端被布置成邻近支持物。
17.一种光学高温计,包括:
壳部,包括空心管,所述空心管具有敞开的端部;以及
接收部,具有接收端,所述接收部布置在空心管的内部使得接收端邻近所述敞开的端部,
其中,接收端的截面积沿纵向朝接收端的端部减小。
18.如权利要求17所述的光学高温计,其中,接收部的接收端具有半球形形状、锥形形状、截圆锥形形状和截多棱锥形形状中的任意一种。
19.如权利要求18所述的光学高温计,其中,锥形形状包括圆锥形形状和多棱锥形形状中的任意一种。
20.如权利要求17所述的光学高温计,所述光学高温计还包括用于将净化气体注入接收部和壳部之间的净化气体注入部。
21.如权利要求20所述的光学高温计,其中,通过净化气体注入部注入的净化气体的流率被设置成使得在接收部的接收端处产生的涡流为最大的值。
22.如权利要求17所述的光学高温计,其中,接收部包括用于传输光的导光管。
23.如权利要求17所述的光学高温计,其中,壳部的敞开的端部相对于接收部的接收端的端部突出。
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