CN115111929B - 一种高温硅片间接控温方法 - Google Patents

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CN115111929B CN202111652759.4A CN202111652759A CN115111929B CN 115111929 B CN115111929 B CN 115111929B CN 202111652759 A CN202111652759 A CN 202111652759A CN 115111929 B CN115111929 B CN 115111929B
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Abstract

本发明公开了一种高温硅片间接控温方法,包括调试热电偶和热电偶，调试热电偶检测硅片的温度值，若干硅片叠放形成硅片组，若干硅片组沿石英管的长度方向依次间隔分布，石英管外部设置电炉丝组件,本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，简化了热电偶安装机构，提高了安装效率,本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，控制电器相应减少，使控制电路以及控温软件更加简单,本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，降低成本。

Description

一种高温硅片间接控温方法
技术领域
本发明属于半导体领域，涉及一种高温硅片间接控温方法。
背景技术
控制好硅片的温度，是硅片制造工艺最重要步骤之一，现有技术对高温真空环境下硅片温度测量是一个难点，由于高温真空环境下，硅片生产中，涉及到有毒、有害气体，需对热电偶进行保护，保护热电偶无形中增加了成本，降低了温度响应速度，R型热电偶无法伸到硅片内部，只能测量出其周边局部温度，间接估计硅片温度，实际生产中无法真实反馈出硅片实际温度，温度响应慢，温度响应时间长，控温时，极易过冲，控温难度大，且安装，程序控制复杂，本发明有效地解决了这种问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种高温硅片间接控温方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高温硅片间接控温方法, 其特征在于：包括调试热电偶和热电偶，调试热电偶检测硅片的温度值，若干硅片叠放形成硅片组，若干硅片组沿石英管的长度方向依次间隔分布，石英管外部设置电炉丝组件，包括以下步骤：
步骤1：温度偏差补偿值设置；
步骤2：温度偏差补偿值调试；
步骤2.2：电炉丝组件将硅片的温度升至工艺温度，调试热电偶检测的各硅片组工艺温度值为tA11；热电偶反映的温度值Txn；
步骤2.3：温度值判断；
对Txn与tA11数值对比，两者数值是否一致；若是，热电偶反映的温度值Txn是硅片的温度，进行步骤2.5；若否，进行步骤步骤2.4；
步骤2.4：对温度偏差补偿值调整，直至Txn与tA11数值一致；
步骤2.5：取出调试热电偶；
步骤3：工艺生产。
进一步的；所述步骤1中，温度偏差补偿值设置包括如下步骤：
步骤1.1：调试热电偶插入若干硅片组对应的硅片之间；
步骤1.2：热电偶安装；
步骤1.3：电炉丝组件将石英管加热，电炉丝组件将硅片的温度升至工艺温度，并保持该状态，调试热电偶检测硅片的温度值txn；
步骤1.4：热电偶检测所在区域温度值Tn；
步骤1.5：求解调试热电偶与热电偶的温度差值ΔT；
ΔT1＝|T1-tA11|、ΔT2＝|T2-XA2tA21|、ΔT3＝|T3-XA3tA31|...ΔTn＝ |Tn-XAntAn1|；
步骤1.6：电炉丝组件停止加热，使石英管降温至室温。
进一步的；所述步骤2中，温度偏差补偿值调试包括如下步骤：
步骤2.1：将温度差值ΔT设置为热电偶的温度偏差补偿值；
步骤2.2：电炉丝组件将硅片的温度升至工艺温度，调试热电偶检测的各硅片组工艺温度值为tA11；热电偶反映的温度值Txn；Txn＝Tn+
ΔTn；
步骤2.3：对调试热电偶检测的温度值tA11与热电偶反映的温度值Txn判断；Txn与tA11数值对比，两者数值是否一致；若是，热电偶反映的温度值Txn是硅片的温度，进行步骤2.5；若否，进行步骤步骤 2.4；
步骤2.4：对温度偏差补偿值调整，直至Txn与tA11数值一致；
步骤2.5：取出调试热电偶。
进一步的；所述电炉丝组件由若干单独控制的电炉丝构成，若干电炉丝沿石英管的长度方向分布，使位于石英管长度方向不同位置硅片组温度同步达到工艺温度，或/和若干电炉丝沿石英管的圆周方向分布，使位于同一硅片组不同位置的硅片温度同步达到相同的温度值或工艺温度值。
进一步的；所述步骤1.3中，调试热电偶检测硅片温度值txn，包括如下步骤：
步骤1.3.1：控制任一硅片组内不同位置的硅片温度达到相同的温度；
步骤1.3.2：控制若干硅片组的硅片同步达到工艺温度值。
进一步的；所述步骤1.3.1中，控制任一硅片组内不同位置的硅片温度达到相同的温度包括如下步骤：
步骤1.3.1.1：将硅片组A1检测点111检测温度值计为tA11，硅片组A1 其他位置的检测点111检测温度值依次计为tA12、tA13...tA1n；
步骤1.3.1.2：tA12、tA13...tA1n与tA11的差值依次计为ΔtA12、ΔtA13...ΔtA1n；
步骤1.3.1.3：tA11所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为QA11，tA12、 tA13...tA1n所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12、 QA13...QA1n；
步骤1.3.1.4：控制硅片组A1所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为nA12QA12、nA13QA13...nA1nQA1n，
Figure RE-GDA0003731735800000031
步骤1.3.1.5：调试热电偶检测硅片的温度值，依次为nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n，nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n与tA11温度值相同；
步骤1.3.1.6：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组A2所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA22QA22、 nA23QA23...nA2nQA2n，使其他硅片组A2中不同位置的硅片温度达到相同的tA21。
步骤1.3.1.7：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组A3所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA32QA32、 nA33QA33...nA3nQA3n，使其他硅片组A3中不同位置的硅片温度达到相同的tA31。
步骤1.3.1.8：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组An所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn，使其他硅片组An中不同位置的硅片温度达到相同的tAn1。
进一步的；所述步骤1.3.2中，控制若干硅片组的硅片同步达到工艺温度值包括如下步骤：
步骤1.3.2.1：调试热电偶检测的硅片组A1、A2、A3...An温度值依次为tA11、tA21、tA31...tAn1；
步骤1.3.2.2：硅片组A1的tA11温度值为首先达到的工艺温度值，tA21、 tA31...tAn1与tA11的差值依次为ΔtA2、ΔtA3...ΔtAn；
步骤1.3.2.3：控制硅片组所在区域的沿石英管长度方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为XA2(nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n)、XA3(nA32QA32、 nA33QA33...nA3nQA3n)...XAn(nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn)，
Figure RE-GDA0003731735800000041
Figure RE-GDA0003731735800000051
步骤1.3.2.4：调试热电偶检测硅片的温度值，依次为XA2tA21、XA2tA31...XA2tAn1，XA2tA21、XA2tA31...XA2tAn1与tA11温度值相同。
进一步的；所述步骤1.3中，调试热电偶检测硅片温度值txn，包括如下步骤：
步骤1.3.3：将硅片组A1检测点111检测温度值计为工艺温度值tmax，硅片组A1、A2、A3...An，调试热电偶检测其他温度值依次计为tA12...tA1n、tA21...tA2n、 tA31...tA3n、tAn1...tAnn；tA12...tA1n...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn与tmax的差值依次计为ΔtA21...ΔtA2n、ΔtA31...ΔtA3n、ΔtAn1...ΔtAnn；tmax所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为Qmax，tA12...tA1n、tA21...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12...QA1n、QA21...QA2n、QA31...QA3n、QAn1...QAnn；控制硅片组A1、A2、A3...An所在区域的沿石英管圆周方向以及长度分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为yA12QA12...yA1nQA1n、yA21QA21...yA2nQA2n、yA31QA31...yA3nQA3n、yAn1QAn1...yAnnQAnn；
Figure RE-GDA0003731735800000052
调试热电偶检测硅片的温度值，依次为 yA12tA12...yAnntAnn；yA12tA12...yAnntAnn与tmax温度值相同。
综上所述，本发明的有益之处在于：
1)、本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，简化了热电偶安装机构，提高了安装效率。
2)、本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，控制电器相应减少，使控制电路以及控温软件更加简单。
3)、本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，降低成本。
4)、本发明热电偶与电炉丝位置很近，温度响应速度快，效率高，易精准控制，可迅速解决超温现象。
5)、本发明通过调试热电偶检测硅片中心的温度，热电偶反映的温度，是硅片的实际温度，温度更准确。
6)、本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，取消现有的内热电偶测温，省去护管，且可减少硅片污染。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
图2为本发明的装置圆周方向剖切图。
图3为本发明表1不同时间常规内电偶的温度得到折线图。
图4为本发明表2不同时间本实施例热电偶和调试热电偶温度值得到折线图。
图中标识：保温材料1、电炉丝组件2、石英管3、硅片间隙4、炉体5、热电偶6、硅片8、反应腔室9、炉门10、调试热电偶11。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、横向、纵向……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例一：
如图1-4所示，一种高温硅片间接控温方法，包括至少一组调试热电偶11 和热电偶6，调试热电偶11位于相邻的硅片8之间，调试热电偶11检测硅片8 的温度值。
硅片8放置于常规的烧结炉进行化学反应，烧结炉包括炉体5和石英管3，炉体5内固设有炉膛(图未标识)，炉膛内有保温材料1和电炉丝组件2，电炉丝组件2可位于石英管3外壁和保温材料1之间，也可镶嵌于保温材料1的内部，电炉丝组件2可由若干单独控制的电炉丝构成，若干电炉丝可沿石英管3的长度方向分布，使位于石英管3长度方向不同位置硅片8温度同步达到工艺温度，或/和若干电炉丝可沿石英管3的圆周方向分布，使位于同一硅片组不同位置的硅片8温度同步达到相同的温度值或工艺温度值，石英管3内设置有反应腔室9，硅片8位于反应腔室9内进行化学反应，石英管3的一端设置有炉门10，炉门 10将反应腔室9形成密闭的空间，在对硅片8进行热处理时，反应腔室9形成高温真空区域。
若干硅片8以叠放方式形成硅片组，若干硅片组沿反应腔室9长度方向依次间隔分布，本实施例中，根据图1的视觉角度，一组硅片组由若干硅片8在反应腔室9的径向层叠而成，硅片8沿水平方向放置，硅片8与反应腔室9内工艺气流方向平行。
任意硅片组内的相邻硅片8之间设置为硅片间隙4，不同硅片组的硅片间隙 4一一对应，一组调试热电偶11沿炉门10方向或炉尾方向插入反应腔室9，并依次插入若干硅片组对应的硅片间隙4，并置于硅片8表面，调试热电偶11上固设有若干检测点111，若干检测点111沿调试热电偶11的长度方向分布，检测点111的数量优选与反应腔室9的硅片组数量相配，故检测各硅片组的硅片温度，进而检测到位于反应腔室9不同位置的硅片组的硅片温度。
热电偶6安装在炉体5，具体来说，热电偶6贯穿保温材料1和电炉丝组件 2，伸入炉膛，且位于石英管3的外侧，本实施例中，热电偶6安装在石英管3 的外侧，无需护管，没有因护管易碎，连接补偿线、铂铑等金属可能与工艺气体发生化学反应而导致硅片污染的风险，提高了整体的可靠性；另外热电偶6 无需插入石英管3进行温度检测，故可采用常规的K型热电偶，降低了成本；且热电偶6与电炉丝组件2位置接近，所以热电偶6极易反馈电炉丝组件2的温度变化，即热电偶6的温度响应速度快，效率高，易精准控制，可迅速解决超温现象。
热电偶6设置有多组，且沿炉体5的长度方向均匀分布，从而检测炉膛不同位置的温度；优选的，热电偶6可与硅片组的数量和位置相配，便于热电偶6 与调试热电偶11的对应。
调试热电偶11、热电偶6、电炉丝组件2均与温控器连接。
调试热电偶11也可设置有多组，多组调试热电偶11沿炉门10方向或炉尾方向插入反应腔室9，并插入硅片间隙4，不仅可检测位于在反应腔室9的长度方向不同位置的硅片温度，同时可检测在硅片组不同位置的硅片的温度；实现对硅片温度的精准检测，各位置检测的各硅片温度值的均值作为硅片温度值，如调试热电偶11可设置三组，一组调试热电偶11插入若干硅片组对应的位于上方的硅片间隙4，一组调试热电偶11插入若干硅片组对应的位于中间的硅片间隙4，一组调试热电偶11插入若干硅片组对应的位于下方的硅片间隙4，不仅可检测位于在反应腔室9的长度方向不同位置的硅片温度，同时可检测在硅片组不同位置的硅片的温度；实现对硅片温度的精准检测。
一种采用高温硅片间接控温方法，该方法采用上述的调试热电偶11对不同位置的硅片8进行温度检测，热电偶6检测电炉丝组件2所在区域的温度，根据调试热电偶11的温度检测值，对热电偶6温度检测值进行补偿，实现通过热电偶6检测的温度值得到硅片8的温度，并通过热电偶6检测的温度值间接对硅片8的温度进行控制，具体步骤如下：
步骤1：温度偏差补偿值设置；
步骤1.1：调试热电偶11插入若干硅片组对应的硅片间隙4；
步骤1.2：热电偶6安装；
步骤1.3：温控器控制电炉丝组件2启动将反应腔室9加热，调试热电偶 11对硅片温度进行检测，直至硅片8的温度升至要做工艺段的工艺温度，并保持该状态；
调试热电偶11检测的硅片8温度值设为txn，x为某位置的硅片组，x:A1、 A2、A3...An；n为硅片组的硅片检测数量；
调试热电偶11某一位置检测点111率先检测的硅片8的温度值达到工艺温度时，其他检测点111检测的硅片8的温度值低于工艺温度，此时控制电炉丝组件2加热的热量保持不变，使若干检测点111检测的硅片8温度值保持相对稳定的状态。
步骤1.3.1：控制任一硅片组内不同位置的硅片8温度达到相同的温度；
任一硅片组内不同位置的硅片8的温度不同，常规来说，一组硅片组不同位置的硅片温度不同，本实施例中若干调试热电偶11对一组硅片组不同位置的硅片8进行温度检测。
步骤1.3.1.1：将硅片组A1检测点111检测温度最高值计为tA11，硅片组 A1其他位置的检测点111检测温度值依次计为tA12、tA13...tA1n，
步骤1.3.1.2：tA12、tA13...tA1n与tA11的差值依次计为ΔtA12、ΔtA13...ΔtA1n；
步骤1.3.1.3：硅片组A1所在区域的圆周方向的若干独立电炉丝与各检测点111检测的硅片对应，tA11所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为QA11，tA12、 tA13...tA1n所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12、QA13...QA1n，
步骤1.3.1.4：根据ΔtA12、ΔtA13...ΔtA1n，控制硅片组A1所在区域的沿石英管3圆周方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为nA12QA12、nA13QA13...nA1nQA1n，
Figure RE-GDA0003731735800000101
Figure RE-GDA0003731735800000102
步骤1.3.1.5：调试热电偶11检测硅片8的温度值，依次为nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n，nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n与tA11温度值相同；
使硅片组A1中不同位置的硅片达到相同的温度；
步骤1.3.1.6：采取同样方法控制硅片组A2所在区域的沿石英管3圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n，使其他硅片组A2中不同位置的硅片温度达到相同的tA21；
步骤1.3.1.7：采取同样方法控制硅片组A3所在区域的沿石英管3圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA32QA32、nA33QA33...nA3nQA3n，使其他硅片组A3中不同位置的硅片温度达到相同的tA31；
步骤1.3.1.8：采取同样方法控制硅片组An所在区域的沿石英管3圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn，使其他硅片组An中不同位置的硅片温度达到相同的tAn1。
步骤1.3.2：使反应腔室9各位置的硅片8同步达到工艺温度值。
步骤1.3.2.1：常规情况下，调试热电偶11检测的沿反应腔室9长度方向分布的若干硅片组A1、A2、A3...An达到工艺温度的时间不同，调试热电偶11 的检测点111检测的硅片组A1、A2、A3...An温度值依次为tA11、tA21、tA31...tAn1，
步骤1.3.2.2：以硅片组A1的tA11温度值为首先达到的工艺温度值，tA21、tA31...tAn1与tA11的差值ΔtA2、ΔtA3...ΔtAn，
步骤1.3.2.3：控制硅片组所在区域的沿石英管3长度方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为XA2(nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n)、XA3(nA32QA32、nA33QA33...nA3nQA3n)...XAn(nAn2QAn2、 nAn3QAn3...nAnnQAnn)，
Figure RE-GDA0003731735800000111
使电炉丝所在区域的硅片温度XA2tA21、XA2tA31...XA2tAn1达到与tA11相同的温度值，即反应腔室9 各位置的硅片8同步达到工艺温度值。
步骤1.4：热电偶6检测所在区域温度值；
热电偶6贯穿保温材料1和电炉丝组件2，伸入炉膛，且位于石英管3 的外侧，热电偶6检测的温度值依次为T1、T2、T3...Tn，T1、T2、T3...Tn温度值显示热电偶6所在区域的温度值，优选热电偶6的检测区域数量与调试热电偶11的硅片组数量相配，进一步，热电偶6的检测位置与调试热电偶11一一对应；
步骤1.5：调试热电偶11与热电偶6的温度差值ΔT；
ΔT1＝|T1-tA11|、ΔT2＝|T2-XA2tA21|、ΔT3＝|T3-XA3tA31|...ΔTn＝|Tn- XAntAn1|；
步骤1.6：降温至室温；
温控器控制电炉丝组件2停止加热，反应腔室9降温至室温；
步骤2：温度偏差补偿值调试；
步骤2.1：温度补偿设置；
将温度差值ΔT设置为热电偶6的温度偏差补偿值，温度偏差补偿值设在温控器后台；
步骤2.2：温控器控制电炉丝组件2启动将硅片8的温度升至要做工艺段的工艺温度，并保持该状态；
将电炉丝组件2的若干独立控制的电炉丝按照步骤13步骤进行控制，使各电炉丝的热量为QA11、nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n、XA2(nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n、 XA3(nA32QA32、nA33QA33...nA3nQA3n)...XAn(nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn)，并保持该状态，调试热电偶11检测的各硅片组工艺温度值为tA11；热电偶6反映的温度值Txn，Txn＝ Tn+ΔTn，Tn为热电偶6实际检测到的温度值；ΔTn为步骤15步骤中取得温度偏差补偿值；Txn为热电偶6反映的温度值；
步骤2.3：温度值判断；
Txn与tA11对比，两者数值是否一致；若一致，热电偶6反映的温度值Txn是硅片8的温度，进行步骤2.5；若不一致，进行步骤步骤2.4；
步骤2.4：温度偏差补偿值调整；
对温度偏差补偿值ΔTn进行温调，直至Txn与tA11数值一致；
步骤2.5：取出调试热电偶11；
步骤3：工艺生产；
移除调试热电偶11后，当电炉丝组件2加热至工艺温度并保持温度稳定时，热电偶6反映温度即为实际硅片8温度，按硅片正常工艺流程生产。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：实施例一中，调试热电偶11检测硅片8 温度值txn，先控制任一硅片组内不同位置的硅片8温度达到相同的温度，再控制若干硅片组的硅片8同步达到工艺温度值；而本实施例中，调试热电偶11检测硅片8温度值txn步骤中，直接将任一硅片组中不同位置的硅片8通过电炉丝加热至工艺温度，具体包括如下步骤：
步骤1.3.3：
将硅片组A1检测点111检测温度最高值计为工艺温度值tmax，硅片组A1、 A2、A3...An，其他位置的检测点111检测温度值依次计为tA12...tA1n、tA21...tA2n、 tA31...tA3n、tAn1...tAnn；tA12...tA1n...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn与tmax的差值依次计为ΔtA21...ΔtA2n、ΔtA31...ΔtA3n、ΔtAn1...ΔtAnn；tmax所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为Qmax，tA12...tA1n、tA21...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12...QA1n、QA21...QA2n、QA31...QA3n、QAn1...QAnn；控制硅片组A1、A2、A3...An所在区域的沿石英管3圆周方向以及长度分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为yA12QA12...yA1nQA1n、yA21QA21...yA2nQA2n、yA31QA31...yA3nQA3n、yAn1QAn1...yAnnQAnn；
Figure RE-GDA0003731735800000131
调试热电偶11检测硅片8的温度值，依次为 yA12tA12...yAnntAnn与tmax温度值相同。
本实施例对热电偶6和调试热电偶11对高温硅片间接控温的效果进行对照试验(对照组采用常规的硅片温控方法，实验组采用本实施例的高温硅片间接控温方法，其他变量相同)：
对照组：
表1不同时间常规内电偶的温度
Figure RE-GDA0003731735800000132
Figure RE-GDA0003731735800000141
本对照组中时间0min是指开始记录温度的时间，而不是硅片开始加温的时间；
根据图3可知：1、接近60min后内偶温度才稳定，温度响应慢，温度响应时间长；
2、出现过冲现象，控温难度大；
3、得到内偶温度，硅片的实际温度未知。
实验组(Txn设定值为950)：
表2不同时间本实施例热电偶和调试热电偶温度值
序号 时间(min) 热电偶温度(℃) 调试热电偶温度(℃)
1 0 849.89 849.94
2 2 850.37 850.52
3 4 890.36 854.75
4 6 929.62 871.47
5 8 941.42 896.09
6 10 945.71 916.92
7 12 948.04 930.96
8 14 949.11 939.49
9 16 949.64 944.53
10 18 949.84 947.26
11 20 949.93 948.78
12 22 949.96 949.44
13 24 949.97 949.66
14 26 949.97 949.79
15 28 949.97 949.86
16 30 949.98 949.91
17 32 949.98 949.92
本实验组中时间0min是指开始记录温度的时间，而不是硅片开始加温的时间；
根据图4可知：1、接近15min后热电偶温度值稳定，温度响应速度快，效率高；
2、未过冲现象，降低控温难度；
3、接近22min后调试热电偶温度值稳定，调试热电偶的温度值即硅片温度值。
根据上述实验可知，本发明采用调试热电偶与热电偶配合方式，温度响应速度快，效率高，易精准控制，可迅速解决超温过冲现象，且热电偶反映的温度，是硅片的实际温度，温度更准确。
在其他实施例中，若干硅片8也可沿石英管3的轴向层叠设置。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种高温硅片间接控温方法,其特征在于：包括调试热电偶和热电偶，调试热电偶检测硅片的温度值，若干硅片叠放形成硅片组，若干硅片组沿石英管的长度方向依次间隔分布，石英管外部设置电炉丝组件，硅片放置于烧结炉进行化学反应，烧结炉包括炉体和石英管，炉体内固设有炉膛，炉膛内有保温材料和电炉丝组件，热电偶安装在炉体，热电偶贯穿保温材料和电炉丝组件，伸入炉膛，且位于石英管的外侧，热电偶检测电炉丝组件所在区域的温度，包括以下步骤：
步骤1：温度偏差补偿值设置；
步骤2：温度偏差补偿值调试；
步骤2.2：电炉丝组件将硅片的温度升至工艺温度，调试热电偶检测的各硅片组工艺温度值为tA11；热电偶反映的温度值Txn；
步骤2.3：温度值判断；
对Txn与tA11数值对比，两者数值是否一致；若是，热电偶反映的温度值Txn是硅片的温度，进行步骤2.5；若否，进行步骤2.4；
步骤2.4：对温度偏差补偿值调整，直至Txn与tA11数值一致；
步骤2.5：取出调试热电偶；
步骤3：工艺生产。
2.根据权利要求1所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于,所述步骤1中，温度偏差补偿值设置包括如下步骤：
步骤1.1：调试热电偶插入若干硅片组对应的硅片之间；
步骤1.2：热电偶安装；
步骤1.3：电炉丝组件将石英管加热，电炉丝组件将硅片的温度升至工艺温度，并保持该状态，调试热电偶检测硅片的温度值txn；
步骤1.4：热电偶检测所在区域温度值Tn；
步骤1.5：求解调试热电偶与热电偶的温度差值ΔT；
ΔT1＝|T1-tA11|、ΔT2＝|T2-XA2tA21|、ΔT3＝|T3-XA3tA31|...ΔTn＝|Tn-XAntAn1|；
步骤1.6：电炉丝组件停止加热，使石英管降温至室温。
3.根据权利要求2所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于，所述步骤2中，温度偏差补偿值调试还包括如下步骤：
步骤2.1：将温度差值ΔT设置为热电偶的温度偏差补偿值；
步骤2.2中Txn＝Tn+ΔTn。
4.根据权利要求1所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于：所述电炉丝组件由若干单独控制的电炉丝构成，若干电炉丝沿石英管的长度方向分布，使位于石英管长度方向不同位置硅片组温度同步达到工艺温度，或/和若干电炉丝沿石英管的圆周方向分布，使位于同一硅片组不同位置的硅片温度同步达到相同的温度值或工艺温度值。
5.根据权利要求2所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于，所述步骤1.3中，调试热电偶检测硅片温度值txn，包括如下步骤：
步骤1.3.1：控制任一硅片组内不同位置的硅片温度达到相同的温度；
步骤1.3.2：控制若干硅片组的硅片同步达到工艺温度值。
6.根据权利要求5所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于，所述步骤1.3.1中，控制任一硅片组内不同位置的硅片温度达到相同的温度包括如下步骤：
步骤1.3.1.1：将硅片组A1检测点111检测温度值计为tA11，硅片组A1其他位置的检测点111检测温度值依次计为tA12、tA13...tA1n；
步骤1.3.1.2：tA12、tA13...tA1n与tA11的差值依次计为ΔtA12、ΔtA13...ΔtA1n；
步骤1.3.1.3：tA11所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为QA11，tA12、tA13...tA1n所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12、QA13...QA1n；
步骤1.3.1.4：控制硅片组A1所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为nA12QA12、nA13QA13...nA1nQA1n，
Figure FDA0003930882780000031
步骤1.3.1.5：调试热电偶检测硅片的温度值，依次为nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n，nA12tA12、nA13tA13...nA1ntA1n与tA11温度值相同；
步骤1.3.1.6：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组A2所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n，使其他硅片组A2中不同位置的硅片温度达到相同的tA21；
步骤1.3.1.7：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组A3所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nA32QA32、nA33QA33...nA3nQA3n，使其他硅片组A3中不同位置的硅片温度达到相同的tA31；
步骤1.3.1.8：根据步骤1.3.1.1-1.3.1.5控制硅片组An所在区域的沿石英管圆周方向分布的若干电炉丝热量依次为nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn，使其他硅片组An中不同位置的硅片温度达到相同的tAn1。
7.根据权利要求5所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于，所述步骤1.3.2中，控制若干硅片组的硅片同步达到工艺温度值包括如下步骤：
步骤1.3.2.1：调试热电偶检测的硅片组A1、A2、A3...An温度值依次为tA11、tA21、tA31...tAn1；
步骤1.3.2.2：硅片组A1的tA11温度值为首先达到的工艺温度值，tA21、tA31...tAn1与tA11的差值依次为ΔtA2、ΔtA3...ΔtAn；
步骤1.3.2.3：控制硅片组所在区域的沿石英管长度方向分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为XA2(nA22QA22、nA23QA23...nA2nQA2n)、XA3(nA32QA32、nA33QA33...nA3nQA3n)...XAn(nAn2QAn2、nAn3QAn3...nAnnQAnn)，
Figure FDA0003930882780000041
Figure FDA0003930882780000042
步骤1.3.2.4：调试热电偶检测硅片的温度值，依次为XA2tA21、XA2tA31...XA2tAn1，XA2tA21、XA2tA31...XA2tAn1与tA11温度值相同。
8.根据权利要求2所述的一种高温硅片间接控温方法，其特征在于，所述步骤1.3中，调试热电偶检测硅片温度值txn，包括如下步骤：
步骤1.3.3：将硅片组A1检测点111检测温度值计为工艺温度值tmax，硅片组A1、A2、A3...An，调试热电偶检测其他温度值依次计为tA12...tA1n、tA21...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn；tA12...tA1n...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn与tmax的差值依次计为ΔtA21...ΔtA2n、ΔtA31...ΔtA3n、ΔtAn1...ΔtAnn；tmax所在区域圆周方向对应的电炉丝热量计为Qmax，tA12...tA1n、tA21...tA2n、tA31...tA3n、tAn1...tAnn所在区域圆周方向对应的电炉丝热量分别计为QA12...QA1n、QA21...QA2n、QA31...QA3n、QAn1...QAnn；控制硅片组A1、A2、A3...An所在区域的沿石英管圆周方向以及长度分布的若干独立电炉丝功率或/和电炉丝疏密或/和电炉丝丝径或/和电炉丝数量，电炉丝热量依次为yA12QA12...yA1nQA1n、yA21QA21...yA2nQA2n、yA31QA31...yA3nQA3n、yAn1QAn1...yAnnQAnn；
Figure FDA0003930882780000051
Figure FDA0003930882780000052
调试热电偶检测硅片的温度值，依次为yA12tA12...yAnntAnn；yA12tA12...yAnntAnn与tmax温度值相同。
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