一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖的制作方法

1.本实用新型涉及碳化硅生长炉炉盖技术领域，特别是涉及一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖。


背景技术：

2.碳化硅(sic)作为重要的第三代半导体材料，是制作高温、高频、大功率、高压以及抗辐射电子器件的理想材料，在军工、航天、固态照明和电力电子等领域具有重要的应用价值，因此成为当前全球半导体材料产业的前沿和制高点之一。
3.物理气相传输法(physical vapor transport-pvt)是用于生长碳化硅晶体的常用方法，该方法将碳化硅籽晶设置在石墨坩埚盖上或是顶端，石墨坩埚内装有作为生长原料的碳化硅粉末，控制生长温度使得生长原料分解成气相组分后在石墨坩埚内部轴向温度梯度的驱动下，输运到籽晶处生长碳化硅晶体。在生长过程中，需要使用测温装置对晶体的温度进行长时间的准确监测，而从生长炉内部到测温孔的不同位置对外辐射角度不同，导致在测温孔中不同位置的温度分布不均匀，从边缘到中心会有至少几十度的温度偏差，这个温度偏差会严重影响晶体的质量，因此红外测温仪测量口的瞄准点需要可调节，在每次重装热场坩埚时需要多次修改，实际生产中，由于测量窗口因晶体生长产生的挥发物会聚集影响测温准确性的问题较为常见，影响对碳化硅晶体的生长温度检测。
4.因此，市场上急需一种新型的集成测温视窗及红外测温支架的炉盖，用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能有效减少晶体生成过程中产生的挥发物在石英玻璃片上沉积，且便于红外测温仪的调整及检测，进而提高红外测温仪测温的准确性和稳定性。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
7.本实用新型公开了一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖，包括：
8.炉盖主体，所述炉盖主体包括炉盖水道和回水口，所述回水口与所述炉盖水道相连通；
9.测温视窗，所述测温视窗包括视窗内管、视窗外管、石英玻璃片和视窗锁紧法兰，所述视窗内管和所述视窗外管均固定于所述炉盖主体上，所述视窗内管位于所述视窗外管的内侧，所述视窗内管与所述视窗外管之间形成视窗水道，所述视窗水道与所述炉盖水道相连通，所述视窗外管的侧壁上设有进水口，所述进水口与所述视窗水道相连通，所述视窗内管的侧壁上设有进气口，所述视窗内管的下端贯穿所述炉盖主体，所述石英玻璃片下端设置于所述视窗内管的上端，所述视窗锁紧法兰固定于所述石英玻璃片压环的上端，所述视窗内管和所述视窗锁紧法兰均设有测温中心通孔；
10.红外测温仪，所述红外测温仪位于所述测温视窗的上方，所述红外测温仪能够通
过所述测温中心通孔和所述石英玻璃片对炉体内的温度进行测量。
11.优选的，所述视窗内管的上端设有外凸平台，所述外凸平台的下端外壁与所述视窗外管的上端内壁焊接固定；
12.所述外凸平台设有进气通道，所述进气口与所述进气通道的外端相连通。
13.优选的，所述视窗内管内部设有进气凹槽，所述进气凹槽用于安装气体引导环，所述气体引导环的侧壁上设有若干个导气孔，所述导气孔为斜孔；
14.所述气体引导环的上端直径大于下端直径，所述气体引导环的下端与所述进气凹槽之间形成环形气体通道，所述进气通道和所述导气孔均与所述环形气体通道相连通。
15.优选的，所述气体引导环的上端设有第一固定半槽，所述视窗内管的上端设有第二固定半槽，所述第一固定半槽和所述第二固定半槽对正后能够形成固定槽，所述固定槽中能够用于放置定位块。
16.优选的，所述视窗内管的上端面设有环形密封槽，所述环形密封槽内设有密封圈。
17.优选的，所述石英玻璃片的上表面设有玻璃片压环；
18.所述视窗锁紧法兰的下端设有石英玻璃片放置槽，所述玻璃片压环和所述石英玻璃片均位于所述石英玻璃片放置槽内。
19.优选的，所述红外测温支架包括第一固定组件，所述红外测温仪固定于所述第一固定组件上；
20.所述第一固定组件包括第一调整支架、第二调整支架、第三调整支架、第一旋转平台和第二旋转平台，所述第一调整支架、所述第二调整支架和所述第三调整支架均为l形板，所述第一旋转平台的第一侧和所述第二旋转平台的第一侧分别固定于所述第三调整支架的两边内侧，所述第一调整支架的下端能够拆卸连接于所述视窗锁紧法兰的上端，所述第一调整支架的上端固定于所述第一旋转平台的第二侧，所述第二调整支架上设有安装孔，所述红外测温仪能够拆卸固定于所述安装孔处，所述第二调整支架固定于所述第二旋转平台的第二侧。
21.优选的，所述红外测温支架包括第二固定组件，所述红外测温仪固定于所述第二固定组件上；
22.所述第二固定组件包括第一固定板、第二固定板、第一调整块、第二调整块、安装板、第一导向轴和第二导向轴，所述第一固定板的下端固定于所述炉盖主体上，所述第二固定板的一端固定于所述第一固定板的上端，所述第二固定板为l形板，所述第一调整块位于所述第二固定板上，所述第一导向轴依次穿过所述第一固定板、第一调整块和所述第二固定板，所述第一调整块的上端设有滑动槽，所述第二调整块位于所述滑动槽上，所述第二导向轴穿过所述第一调整块和所述第二调整块，所述安装板的第一端固定于所述第二调整块上，所述红外测温仪固定于所述安装板的第二端。
23.优选的，所述安装板的第二端开有红外测温仪安装孔。
24.优选的，所述第一固定板和所述第二固定板上分别螺纹连接有一个第一调整螺钉，两个所述第一调整螺钉分别位于所述第一调整块的两侧；
25.所述滑动槽的两侧分别螺纹连接有一个第二调整螺钉，两个所述第二调整螺钉分别位于所述第二调整块的两侧。
26.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
27.1、设有进气口，可以通入气体，能够对石英玻璃片上的挥发物进行吹扫作用；
28.2、视窗内管和视窗外管之间设有视窗水道，可以降低视窗内管的内壁温度，使挥发性物质吸附在视窗内管的内壁上，在加之充入气体对石英玻璃片的吹扫，减少了挥发物在石英玻璃片上的沉积，保证了石英玻璃片的洁净度；
29.3、可调节的第一固定组件或第二固定组件可使操作人员根据实际情况在测温点进行调整，提高了测温的准确性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为实施例一集成测温视窗的炉盖的结构示意图；
32.图2为实施例一中测温视窗为外加螺纹形式时的放大图；
33.图3为实施例一种测温视窗为直接螺纹连接形式时的放大图；
34.图4为实施例一中第一固定组件的放大图；
35.图5为实施例二集成测温视窗的炉盖的结构示意图；
36.图6为实施例二中第二固定组件的放大图；
37.图中：100-炉盖主体；101-炉盖水道；102-回水口；200-测温视窗；201
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视窗内管；202-视窗外管；203-进水口；204-进气口；205-气体引导环；206
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定位块；207-石英玻璃片；208-玻璃片压环；209-视窗锁紧法兰；300-第一固定组件；301-第一调整支架；302-第二调整支架；303-第三调整支架；3041
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第一旋转平台；3042-第二旋转平台；400-第二固定组件；401-第一固定板；402
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第二固定板；403-第一调整块；404-第二调整块；405-安装板；406-第一调整螺钉；407-第二调整螺钉；408-第一导向轴；409-第二导向轴；500-红外测温仪。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
39.本实用新型的目的是提供一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够有效的减少石英玻璃片上的挥发物沉积，便于红外测温仪的检测。
40.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
41.实施例一、
42.如图1-3所示，本实施例提供了一种集成测温视窗及红外测温支架的炉盖，包括：
43.炉盖主体100，炉盖主体100包括炉盖水道101和回水口102，炉盖水道 101用于对
炉盖本体附近的挥发性气体进行降温，回水口102与炉盖水道101 相连通；
44.测温视窗200，测温视窗200包括视窗内管201、视窗外管202、石英玻璃片207和视窗锁紧法兰209，视窗内管201和视窗外管202均固定于炉盖主体100上，视窗内管201与视窗外管202均为筒状结构，视窗内管201位于视窗外管202的内侧，且视窗内管201与视窗外管202的上下两端为焊接密封状态，视窗内管201与视窗外管202之间形成视窗水道，视窗水道与炉盖水道相连通，视窗外管202的侧壁上设有进水口203，进水口203的外端连接有水源，进水口203的内端与视窗水道相连通，视窗内管201的侧壁上设有进气口204，进气口204的外端连接有气源，视窗内管201的下端贯穿炉盖主体101，即炉体内的气体能够进入到视窗内管201中，石英玻璃片207下端设置于视窗内管201的上端，视窗锁紧法兰209固定于石英玻璃片207的上端，视窗锁紧法兰 209与视窗内管201的连接方式可以为外加螺钉连接，也可以为螺纹连接，当连接方式是外加螺钉连接时，视窗锁紧法兰209开有连接孔，视窗内管201 上开有对应的螺纹孔，两者之间安装外加螺钉；当为螺纹连接时，视窗锁紧法兰上209加工有内螺纹，视窗内管201上加工有外螺纹，两者可直接对应连接，视窗内管201与视窗锁紧法兰209能够将石英玻璃片207固定住，视窗内管 201和视窗锁紧法兰209均设有测温中心通孔，两个测温中心通孔与石英玻璃片207同轴设置；
45.红外测温仪500，本领域技术人员可以根据实际需要选择红外测温仪500 的具体型号，红外测温仪500位于视窗内管201的上方，红外测温仪500要与测温中心通孔和石英玻璃片207同轴设置，红外测温仪500能够通过测温中心通孔和石英玻璃片207对炉体内的温度进行测量；
46.红外测温支架，红外测温仪500固定于红外测温支架上，红外测温支架用于调节红外测温仪500测温焦点的位置，至于红外测温支架的具体结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够固定红外测温仪500并且能够调整红外测温仪500测温焦点的位置即可。
47.使用时，设备进行碳化硅晶体的生长时，炉体内部温度会很高，一些挥发性的物质会向上方运动。此时向进水口203中通入冷却水，冷却水进入视窗水道，由于视窗水道与炉盖水道相连通，故冷却水会流经炉盖水道，最终从回水口102流出。随着冷却水的流动带走了大量的热量，使得炉盖主体100与视窗内管201处于较低的温度。这样设置的目的是为了挥发性的物质会先吸附到视窗内管201的内壁而非继续上升至石英玻璃片207上。进一步的，设有进气口 204，进气口204能够向炉体腔室充入工艺气体的同时对石英玻璃片207进行吹扫，可以有效的将附着在石英玻璃片207上的挥发物吹掉，还可以阻止挥发物向石英玻璃片207上运动。在进气口204与进水口203共同作用，保证了石英玻璃片207的洁净度。
48.于本实施例中，视窗内管201的上端设有外凸平台，外凸平台的下端外壁与视窗外管202的上端内壁相抵并焊接，这样就可以实现视窗水道上端的密封性，而炉盖主体100能够实现视窗水道下端的密封性；
49.外凸平台设有进气通道，进气口204与进气通道的外端相连通，气源依次通过进气口204与进气通道，然后进入到视窗内管201中。
50.于本实施例中，视窗内管201内部设有进气凹槽，进气凹槽用于安装气体引导环205，气体引导环205为环形结构，气体引导环205的侧壁上设有若干个导气孔，导气孔为斜孔，斜孔的方向为由外到内逐渐升高，这样设置的目的是将气体导向石英玻璃片207的位置
处；
51.气体引导环205的上端直径大于下端直径，气体引导环205的下端与进气凹槽之间形成环形气体通道，进气通道和导气孔均与环形气体通道相连通，从进气通道出来的气体先进入到环形气体通道中，然后从环形气体通道内的气体再由于导气孔的导向作用，吹向石英玻璃片207处，将石英玻璃片207上的挥发物吹除，减少挥发物在石英片上沉积。
52.于本实施例中，气体引导环205的上端设有第一固定半槽，视窗内管201 上设有第二固定半槽，通过转动气体引导环205的位置，可以调整第一固定半槽与第二固定半槽的相对位置，当第一固定半槽和第二固定半槽对正时能够形成一个完整的固定槽，固定槽中能够用于放置定位块206。这样形成一个键连接，这样设置的目的是定位气体引导环205，避免在进气过程中，气体引导环 205可能会被气流推动发生旋转的问题。
53.于本实施例中，视窗内管201上端面设有环形密封槽，环形密封槽内设有密封圈，密封圈位于石英玻璃片207与视窗内管201之间，用于两者之间的密封，保证腔室工作时的真空度。
54.于本实施例中，石英玻璃片207的上表面设有玻璃片压环208；
55.视窗锁紧法兰209的下端设有石英玻璃片放置槽，玻璃片压环208和石英玻璃片207均位于石英玻璃片放置槽内，这样设置的目的是固定石英玻璃片 207，防止其在使用过程中发生移动。
56.于本实施例中，为了实现红外测温仪500的固定，红外测温支架包括第一固定组件300，红外测温仪500能够固定于第一固定组件300上；
57.对于第一固定组件300的具体结构，如图3所示，第一固定组件300包括第一调整支架301、第二调整支架302、第三调整支架303、第一旋转平台3041 和第二旋转平台3042，三个调整支架均为l形板，第一旋转平台3041的第一侧和第二旋转平台3042的第一侧分别固定于第三调整支架303的两边内侧，第一旋转平台3041与第二旋转平台3042结构相同，且均为现有技术。此外为了实现第一旋转平台3041与第二旋转平台3042的固定，可以在第三调整支架 303的两边上设有若干个长槽孔，第一旋转平台3041和第二旋转平台3042分别固定于两边的长槽孔处，设置长槽孔的目的是可以使第一旋转平台3041或第二旋转平台3042沿长槽孔的方向移动一段距离，从而使得红外测温仪500 能够沿第三调整支架303的两边方向进行移动，调整红外测温仪500的位置。第一调整支架301的下端能够拆卸连接于视窗锁紧法兰209的上端，具体的，第一调整支架301的下端设有一个活套螺母，活套螺母设有内螺纹，视窗锁紧法兰209的上端设有外螺纹，活套螺母与视窗锁紧法兰209能够螺纹连接。第一调整支架301的上端固定于第一旋转平台3041的第二侧，第二调整支架302 上设有安装孔，红外测温仪500能够拆卸固定于安装孔处，第二调整支架302 固定于第二旋转平台3042的第二侧。使用时，先将第一调整支架301通过活套螺母固定在视窗锁紧法兰209上。然后通过调整第一旋转平台3041和第二旋转平台3042相对于长槽孔的相对位置，来调整红外测温仪500的位置，使其位于石英玻璃片207的正上方。再转动第一旋转平台3041，第一旋转平台 3041带动第一调整支架301、第二调整支架302、第二旋转平台3042和红外测温仪500转动，此时转动第二旋转平台3042，第二旋转平台3042再带动第二调整支架302和红外测温仪500转动，通过第一旋转平台3041与第二旋转平台3042的转动，来调整红外测温仪500的偏转角度，从而调节红外测温仪 500测温焦点的位置。
58.实施例二、
59.本实施例提供一种集成测温视窗200的炉盖，其结构与实施例一中的结构基本相同，区别之处在于：
60.于本实施例中，用于固定红外测温仪500的红外测温支架的具体结构并非采用第一固定组件300，本实施例中采用第二固定组件400，红外测温仪500 固定于第二固定组件400上；
61.对于第二固定组件400的具体结构，如图4-图5所示，第二固定组件400 包括第一固定板401、第二固定板402、第一调整块403、第二调整块404、安装板405、第一导向轴408和第二导向轴409。第一固定板401的下端通过螺丝固定于炉盖主体101上，第二固定板402的一端固定于第一固定板401的上端，第二固定板402为l形板，第二固定板402的另一端的板子向上凸起。第一调整块403位于第二固定板402上，第一导向轴408依次穿过第一固定板 401、第一调整块403和第二固定板402，第一导向轴408为两个，两个第一导向轴408分别位于第一固定板401、第一调整块403和第二固定板402的两侧，第一导向轴408的两端分别通过螺钉固定于第一固定板401和第二固定板 402上，第一调整块403能沿着第一导向轴408的轴线方向滑动。第一调整块 403的上端设有滑动槽，第二调整块404位于滑动槽上，第二导向轴409穿过第一调整块403和第二调整块404，第二导向轴409的方向与第一导向轴408 的方向相垂直，同理的，第二导向轴409也为两个，两个第二导向轴409分别位于第一调整块403和第二调整块404的两侧，第二导向轴409的两端通过螺钉固定于第一调整块403的两侧，第二调整块404能沿着第二导向轴409的轴线方向滑动。安装板405的第一端固定于第二调整块404上，红外测温仪500 固定于安装板405的第二端。使用时，只需要推动第一调整块403，第一调整块403在第一导向轴409上滑动，然后再调整第二调整块404，使得第二调整块404在第二导向轴410上移动。通过调整第一调整块403与第二调整块404 的位置，来调整红外测温仪500的位置，使其对准下方的石英玻璃片207。
62.于本实施例中，安装板405设有用于安装红外测温仪500的安装通孔。安装时，将红外测温仪500插入到安装通孔处锁紧即可。
63.于本实施例中，为了能够固定住第一调整块403，第一固定板401和第二固定板402上分别螺纹连接有一个第一调整螺钉406，两个第一调整螺钉406 分别位于第一调整块403的两侧，当第一调整块403在第一导向轴408滑动到适合的位置时，分别拧紧两个第一调整螺钉406，使得两个第一调整螺钉406 从第一调整块403的两端将其夹紧，防止其滑动；
64.同理的，滑动槽的两侧分别螺纹连接有一个第二调整螺钉407，两个第二调整螺钉407分别位于第二调整块404的两侧。其原理也是通过两个第二调整螺钉407，对位于中间的第二调整块404进行夹紧的作用，防止其在使用过程中发生滑动。
65.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。