一种碳化硅悬臂桨的检测装置及检测方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种碳化硅悬臂桨的检测装置及检测方法。

背景技术：

1、悬臂桨是用于半导体行业的扩散炉设备中晶圆装载系统的关键部件，能够保证晶圆与炉管的同心度，从而使得扩散、氧化得更均匀。其中以碳化硅悬臂桨为代表，其具有高强度、高纯度、高导热、无气孔、耐酸碱腐蚀、高温下无污染、不变形及良好的抗热震稳定性、载重量大等特点，能够解决其它材质悬臂桨易断裂，载重量小，成本高的问题，而且相比而言，延长了炉管的使用寿命。碳化硅悬臂桨包括三个部分，即固定区、过渡区和负载区。其中，固定区是空心并且是带有圆角的方形管，断面可以是正方形；也可以是长方形，现有技术中碳化硅悬臂桨的制作检测过程有多种，一方面，存在碳化硅悬臂桨的合格率不高，以致影响其使用的问题，另一方面其检测装置结构复杂，操作繁琐，自动化程度低，不够节能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种操作简单、自动化程度高且节能环保的碳化硅悬臂桨的检测装置及检测方法。

2、本发明的一种碳化硅悬臂桨的检测装置，包括至少一台热载荷炉和与所述热载荷炉固定连接的工作台；所述工作台上表面沿其长度方向设有轨道，所述工作台上还设有至少一个能够沿所述轨道滑动的夹持机构，所述夹持机构包括两个相对设立的支架，所述支架之间通过底板固定连接，所述支架顶部贯穿有螺纹杆，所述螺纹杆靠近地面的一端设有压板，另一端通过轴套连接有电机，所述支架位于所述压板的下部还设有可上下移动的移动板，所述支架的两内侧壁设有突起与所述压板和所述移动板分别卡接式连接；所述热载荷炉为能够贴合碳化硅悬臂桨形状的长方体形，所述热载荷炉包括炉壳、炉体和温控系统，所述炉体内设有至少一个加热装置，所述加热装置包括温度检测装置和电热丝，所述加热装置与所述温控系统电性连接。本申请通过设置与所述碳化硅悬臂桨形状贴合的夹持机构以及热载荷炉，可以方便地对碳化硅悬臂桨进行检测，且该热载检测过程相当于对碳化硅悬臂桨进行一次退火过程，不仅是对产品合格率的多一重保障，同时也能使得经过该热载过程的碳化硅悬臂桨相比没有经过本申请所述检测过程的产品，其使用寿命延长20％，而且本申请所述的检测装置操作方便，自动化程度高。

3、进一步，本发明所述检测装置的热载荷炉为两台，分别位于所述工作台的左右两端，所述夹持机构也为两个。本申请中通过一套控制系统、一台工作台，但一左一右两台热载荷炉以及两个与之配合作业的夹持机构的设置，可以在其中一台热载荷炉正在烧结及冷却的时候，启动另一台热载荷炉装载，实现无间隙地流水作业，提高了工作效率。

4、进一步，本发明所述检测装置的夹持机构的两个支架之间的距离为20-50cm。两个支架间距离的合理设置可以最大程度地减少夹持机构所承载的应力，而且使得碳化硅悬臂桨稳固地进出热载荷炉，同样提高了产品合格率。

5、进一步，本发明所述检测装置的加热装置为2-4个，沿所述热载荷炉的长度方向依次排布，所述加热装置之间的加热温度的温差为5-10℃。在本申请中，通过设置多个加热装置，并进行精细的温度控制，克服了方形热载荷炉加热不均匀的问题，替换了现有技术中圆柱形热载荷炉，最大程度地贴合产品形状，从而减少了无效的热量散失，提高了能源利用率。

6、进一步，本发明所述检测装置的炉体包括石棉层、位于石棉层内表面的保温反光层，所述炉体内壁靠近地面的一侧还铺设有缓冲层。

7、进一步，本发明所述检测装置的炉壳包括外层钢板层、内层不锈钢层，以及填充在两层之间的保温隔热层。双层炉壳的设置同样能够有效减少热量的散失，提高能源利用效率。

8、进一步，本发明所述检测装置的温控系统包括电源、控制按钮、变压器和单片机，所述控制按钮、变压器、电源以及单片机之间均电性连接。本申请通过温控系统对不同加热装置分别进行升温及保温，能够使得产品不同部位的实际温度达到一致，从而保证了产品合格率。

9、进一步，本发明所述检测装置的热载荷炉靠近地面的炉壁上开设有线槽，以方便维修。

10、进一步，本发明所述检测装置的底板底部设有与所述轨道配合的凸部，所述凸部电性连接有运动控制系统，所述运动控制系统包括能够控制所述地板水平移动的部分和能够控制压板上下移动的部分，所述运动控制系统包括设于所述轨道两端及中间位置的位置传感器、设于所述支架上的位置传感器、伺服电机、控制按钮、变压器和单片机，所述位置传感器、控制按钮、变压器、单片机，以及伺服电机之间均电性连接。本申请通过设置运动控制系统，将现有技术中人工手动操作的装载及送料过程，全部升级成自动过程，不仅操作方便，而且便于精细控进料速度等参数，有利于提高产品合格率，解放劳动力。

11、一种碳化硅悬臂桨的检测方法，将使用如上任一所述的检测装置，所述检测方法包括碳化硅悬臂桨的加热过程，具体操作步骤如下：1)将所述悬臂桨安装至所述夹持机构(202)并通过运动控制系统将其固定；2)在所述碳化硅悬臂桨的加热段上载重50-70kg的耐高温材料后，继续通过所述运动控制系统将所述碳化硅悬臂桨送入所述热载荷炉(1)中，所述碳化硅悬臂桨进入所述加热装置(103)的速率为0.2-1m/min；3)所述温控系统的单片机获取所述温度检测装置(104)反馈的具体温度，首先控制电热丝(105)将炉内温度由25℃升至980-1050℃，升温速率为8-10℃/min；然后保温8-10min后随炉冷却20-30min。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

13、本发明所述的碳化硅悬臂桨的检测装置，一方面，通过设置与所述碳化硅悬臂桨形状贴合的夹持机构以及热载荷炉，可以方便地对碳化硅悬臂桨进行检测，且该热载检测过程相当于对碳化硅悬臂桨进行一次退火过程，不仅是对产品合格率的多一重保障，同时也能使得经过该热载过程的碳化硅悬臂桨相比没有经过本申请所述检测过程的产品，其使用寿命延长20％；另一方面，本申请所述的检测装置操作方便，自动化程度高。通过设置温控系统对不同加热装置分别进行升温及保温，能够使得产品不同部位的实际温度达到一致，并设置运动控制系统，将现有技术中人工手动操作的装载及送料过程，全部升级成自动过程，不仅操作方便，而且便于精细控进料速度等参数，有利于提高产品合格率，解放劳动力。此外，本申请中还通过一套控制系统、一台工作台，但一左一右两台热载荷炉以及两个与之配合作业的夹持机构的设置，可以在其中一台热载荷炉正在烧结及冷却的时候，启动另一台热载荷炉装载，实现无间隙地流水作业，提高了工作效率。两个支架间距离的合理设置可以最大程度地减少夹持机构所承载的应力，而且使得碳化硅悬臂桨稳固地进出热载荷炉，同样提高了产品合格率。

技术特征：

1.一种碳化硅悬臂桨的检测装置，其特征在于，包括至少一台热载荷炉（1）和与所述热载荷炉（1）固定连接的工作台（2）；所述工作台（2）上表面沿其长度方向设有轨道（201），所述工作台（2）上还设有至少一个能够沿所述轨道（201）滑动的夹持机构（202），所述夹持机构（202）包括两个相对设立的支架（203），所述支架（203）之间通过底板（207）固定连接，所述支架（203）顶部贯穿有螺纹杆（204），所述螺纹杆（204）靠近地面的一端设有压板（205），另一端通过轴套连接有电机，所述支架（203）位于所述压板（205）的下部还设有可上下移动的移动板（206），所述支架（203）的两内侧壁设有突起与所述压板（205）和所述移动板（206）分别卡接式连接；所述热载荷炉（1）为能够贴合碳化硅悬臂桨形状的长方体形，所述热载荷炉（1）包括炉壳（101）、炉体（102）和温控系统，所述炉体（102）内设有至少一个加热装置（103），所述加热装置（103）包括温度检测装置（104）和电热丝（105），所述加热装置（103）与所述温控系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述热载荷炉（1）为两台，分别位于所述工作台（2）的左右两端，所述夹持机构（202）也为两个。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述夹持机构（202）的两个支架（203）之间的距离为20-50 cm。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述加热装置（103）为2-4个，沿所述热载荷炉（1）的长度方向依次排布，所述加热装置（103）之间的加热温度的温差为5-10℃。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述炉体（102）包括石棉层（106）、位于石棉层（106）内表面的保温反光层（107），所述炉体（102）内壁靠近地面的一侧还铺设有缓冲层（108）。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述炉壳（101）包括外层钢板层（109）、内层不锈钢层（110），以及填充在两层之间的保温隔热层（111）。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述温控系统包括电源、控制按钮、变压器和单片机，所述控制按钮、变压器、电源以及单片机之间均电性连接。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述热载荷炉（1）靠近地面的炉壁上开设有线槽。

9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述底板（207）底部设有与所述轨道（201）配合的凸部，所述凸部电性连接有运动控制系统，所述运动控制系统包括能够控制所述地板（204）水平移动的部分和能够控制压板（205）上下移动的部分，所述运动控制系统包括设于所述轨道（201）两端及中间位置的位置传感器、设于所述支架（203）上的位置传感器、伺服电机、控制按钮、变压器和单片机，所述位置传感器、控制按钮、变压器、单片机，以及伺服电机之间均电性连接。

10.一种碳化硅悬臂桨的检测方法，包括如权利要求1-9任一所述的检测装置，其特征在于，所述检测方法包括碳化硅悬臂桨的加热过程，具体操作步骤如下：1）将所述悬臂桨安装至所述夹持机构（202）并通过运动控制系统将其固定； 2）在所述碳化硅悬臂桨的加热段上载重50-70kg的耐高温材料后，继续通过所述运动控制系统将所述碳化硅悬臂桨送入所述热载荷炉（1）中，所述碳化硅悬臂桨进入所述加热装置（103）的速率为0.2-1m/min；3）所述温控系统的单片机获取所述温度检测装置（104）反馈的具体温度，首先控制电热丝（105）将炉内温度由25℃升至980-1050℃，升温速率为8-10℃/min；然后保温8-10 min后随炉冷却20-30 min。

技术总结
本发明涉及一种碳化硅悬臂桨的检测装置及检测方法，其中所述检测装置包括至少一台热载荷炉和与所述热载荷炉固定连接的工作台；所述工作台上表面沿其长度方向设有轨道，所述工作台上还设有至少一个能够沿所述轨道滑动的夹持机构；所述热载荷炉为能够贴合碳化硅悬臂桨形状的长方体形，所述热载荷炉包括炉壳、炉体和温控系统，所述炉体内设有至少一个加热装置。本申请通过设置与所述碳化硅悬臂桨形状贴合的夹持机构以及热载荷炉，可以方便地对碳化硅悬臂桨进行检测，且该热载检测过程相当于对碳化硅悬臂桨进行一次退火过程，不仅是对产品合格率的多一重保障，同时也能延长产品的使用寿命，而且本申请所述的检测装置操作方便，自动化程度高。

技术研发人员：赵金,王兴龙,皇甫丙臣,童凯
受保护的技术使用者：陕西固勤材料技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12