CN103698028A - 适于保护热电偶的管套及测量反应腔内温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种适于保护热电偶的管套及测量反应腔内温度的方法，所述测量反应腔内温度的方法包括提供一热电偶和一管套，所述热电偶包括测温端和接线端；将所述测温端置于所述反应腔内，所述接线端穿过所述反应腔的底部置于所述反应腔外；所述测温端套入所述管套内，且所述管套的开口端与所述反应腔的底部连接。本发明提供的测量反应腔内温度的方法可以防止在热电偶表面形成膜层。

Description

适于保护热电偶的管套及测量反应腔内温度的方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及到一种适于保护热电偶的石英管套及测量反应腔内温度的方法。

背景技术

在半导体制造领域，反应腔的使用非常普遍，例如化学气相沉积、热扩散等工艺中都要使用到反应腔。反应腔内的温度对化学气相沉积、热扩散等工艺的影响非常大，因此需要严格监控反应腔内的温度。现有技术中，通常采用热电偶来监控反应腔内的温度。

以低压化学气相沉积（LPCVD）为例，反应腔内的温度直接影响到基底上沉积膜层的速率和膜层的厚度，以及膜层厚度的均一性。

但是由于热电偶直接放在反应腔内，使用LPCVD法在基底上淀积膜层时，也会在热电偶的表面淀积一层膜层（如多晶硅、氮化硅或氧化硅）。所述膜层的存在会影响热电偶的灵敏性，因此需要定期对热电偶表面形成的膜层进行清除。通常，清除热电偶表面形成的膜层的方法是将热电偶浸入体积比为1:1:1的HF：HNO₃：DIW（去离子水）的溶液中。这种处理方法具有以下缺点：

第一：处理时间长，一般需要至少4h才能清除掉热电偶的表面形成的膜层；

第二：由于HF：HNO₃：DIW溶液会腐蚀热电偶表面的石英，缩短了热电偶使用寿命，现有技术中热电偶的使用寿命一般在1年左右，而一根热电偶的价格在1.5万元左右，大大提高了工艺成本。

而且，即使更换新的热电偶，由于需要检查新的热电偶是否测温准确，一般还需要将近2天的测试时间，延长了工艺周期。

综上所述，导致上述问题的根本原因在于热电偶表面会形成膜层。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中，热电偶表面会形成膜层。

为解决上述问题，本发明提供一种适于保护热电偶的管套，所述管套包括一密封端和一开口端

可选的，所述管套为石英管套。

可选的，所述管套为圆柱形，所述管套的直径为5-15mm，长度为0.5-2m。

可选的，所述管套的厚度为1-2mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案提供的管套适于将热电偶从其开口端套入或取出。管套的密封端可以防止在热电偶表面形成膜层。

本发明还提供一种测量反应腔内温度的方法，包括：

提供一热电偶，和上述管套，所述热电偶包括测温端和接线端；

将所述测温端置于所述反应腔内，所述接线穿过所述反应腔的底部置于所述反应腔外；

所述测温端套入所述管套内，且所述管套的开口端与所述反应腔的底部密闭连接。

可选的，所述测温端和接线端相垂直。

可选的，所述测温端的长度为0.5-2m。

可选的，所述接线端的长度为0.1-0.5m。

可选的，所述管套的直径比所述测温端的直径大1-2mm。

可选的，所述管套的开口端通过含氟橡胶与所述反应腔的底部连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

由于热电偶只有测温端置于反应腔内，所述接线端穿过所述反应腔的底部置于所述反应腔外。所述接线端为所述测温端提供能源，并将所述测温端测得的温度数据传出。所述测温端套入管套内，反应腔内淀积形成的膜层只能形成在所述管套外表面，防止了热电偶测温端表面形成膜层。当膜层达到一定厚度时，只需要更换所述管套即可，延长了热电偶的使用寿命。

附图说明

图1是本发明第一实施例管套的示意图；

图2是本发明第二实施例热电偶的示意图；

图3是图2中的热电偶用于监控反应腔内的温度的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

参考图1，本实施例提供一种适于保护热电偶的管套100。

所述热电偶用于测量半导体制备工艺中反应腔内的温度。

所述管套100包括密封端101和开口端102。

为了不影响热电偶测温的准确性，所述管套100必须由导热材料制成，且导热系数较高，以保证所述管套100内的温度与反应腔内的温度相同。

其次，一般反应腔内的温度较高（大于800℃），所以还需要保证所述管套100具有良好的耐高温性能。

在具体实施例中，所述管套100为石英管套。石英具有很好的导热性能和耐高温性能。

在其他实施例中，所述管套100也可以为本领域所熟知的其他导热性好，且耐高温材料管套。

在具体实施例中，所述管套100为圆柱形，所述管套100的直径为5-15mm，长度为0.5-2m。

在本实施例中，所述管套100的直径为12mm，长度为1.5m。

本技术方案提供的管套100适于将热电偶从开口端102套入或取出。管套100的密封端101可以防止在热电偶表面形成膜层。

第二实施例

本实施例提供一种测量反应腔内温度的方法。所述方法包括：

参考图2，提供一热电偶200，以及第一实施例所述的管套100。

所述热电偶200包括测温端201和接线端202。

在具体实施例中，所述测温端201和接线端202相垂直。所述测温端201的长度为0.5-2m；所述接线端202的长度为0.1-0.5m。

由于所述管套100用于保护所述热电偶200，因此所述管套100的长度也应为0.5-2m。

在本实施例中，所述测温端201的长度为1.5m，所述管套100的长度也应为1.5m。

在本实施例中，所述接线端202的长度为0.2m。

所述测温端201应能套入管套100内，所以所述测温端201的直径需要小于所述管套100的直径。

参考图3，进一步，为了保证所述管套100内的温度与所述反应腔2的温度相同，且使所述管套100起到稳定测温端201的作用，所述管套100的直径不应比所述测温端201的直径大过多。

图3为热电偶200应用于监控反应腔内温度时的示意图。

在具体实施例中，所述管套100的直径为5-15mm，所述管套100的直径比所述测温端201的直径大1-2mm，即所述测温端201的直径应在4-14mm。

由于热电偶200只有测温端201于反应腔2内，接线端202置于反应腔2外，所以只需将测温端201套入管套100内即可。

为了保证所述管套100的温度与所述反应腔内2的温度相同，所述管套100的厚度应尽量小，但不应过小而影响所述管套100的坚固度。

在具体实施例中，所述管套100的厚度为1-2mm。

参考图3，将所述测温端201置于所述反应腔2内，所述接线端202穿过所述反应腔2的底部21置于所述反应腔2外。

反应腔2置于高温炉1内，反应腔2呈中空的圆柱体，需要进行膜层淀积的基底放在所述反应腔2内。

一般反应腔2由石英所围成。

为了监控反应腔2内的温度，所述热电偶200的测温端201置于所述反应腔2内。

所述底部21常采用多孔不锈钢来制备，所述底部21不仅可以耐高温，而且导热性能和密封性能都很好。

为了保证所述反应腔2内的反应气体不进入管套100内，管套100的开口端需要与反应腔2的底部21使用密封材料300进行连接。

所述密封材料300不仅需要能够使管套100的开口端需要与反应腔2的底部21连接，而且必须能够耐高温。

在具体实施例中，密封材料300可以为Viton（含氟橡胶）。

由于所述测温端201套入管套100内，且反应腔2内的反应气体不会进入所述管套100内。所以，反应腔2内淀积形成的膜层只能形成在所述管套100外表面，防止了热电偶测温端201表面形成膜层。当膜层达到一定厚度时，只需要更换所述管套100即可，延长了热电偶200的使用寿命。

所述接线端202为所述测温端201提供能源，并将所述测温端201测得的温度数据传出。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种适于保护热电偶的管套，其特征在于，所述管套包括一密封端和一开口端。

2.如权利要求1所述的管套，其特征在于，所述管套为石英管套。

3.如权利要求1所述的管套，其特征在于，所述管套为圆柱形，所述管套的直径为5-15mm，长度为0.5-2m。

4.如权利要求1所述的管套，其特征在于，所述管套的厚度为1-2mm。

5.一种测量反应腔内温度的方法，其特征在于，包括：

提供一热电偶，和权利要求1-4任一所述的管套，所述热电偶包括测温端和接线端；

将所述测温端置于所述反应腔内，所述接线端穿过所述反应腔的底部置于所述反应腔外；

所述测温端套入所述管套内，且所述管套的开口端与所述反应腔的底部连接。

6.如权利要求5所述的测量反应腔内温度的方法，其特征在于，所述测温端和接线端相垂直。

7.如权利要求5所述的测量反应腔内温度的方法，其特征在于，所述测温端的长度为0.5-2m。

8.如权利要求5所述的测量反应腔内温度的方法，其特征在于，所述接线端的长度为0.1-0.5m。

9.如权利要求5所述的测量反应腔内温度的方法，其特征在于，所述管套的直径比所述测温端的直径大1-2mm。

10.如权利要求5所述的测量反应腔内温度的方法，其特征在于，所述管套的开口端通过含氟橡胶与所述反应腔的底部连接。

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