温度监测装置的制作方法

本技术涉及半导体制造，尤其涉及一种温度监测装置。

背景技术：

1、在半导体器件制造过程中，炉管作为重要的热氧化设备，在平面工艺的核心是在硅表面生长出sio2层，形成的sio2层能紧紧地依附在硅衬底的表面，并具有良好的化学稳定性和电绝缘性，常用以作为扩散、离子注入的阻挡层或介质隔离层。热氧化生长技术是指硅与氧或水汽等氧化剂在高温下经化学反应生成sio2，热氧化生长的sio2中的硅来源于硅表面，热氧化生长过程通常是将成批的硅晶圆片放入洁净的石英炉管中，石英炉管一般加热200～1800℃，在常压下将氧化剂(如干燥的氧气或纯水水汽)从炉管的一端通入并从另一端排出。

2、传统的热氧化炉管温度控制一般是通过温度传感器监测石英炉管表面的温度以及通过热电偶探头伸入石英炉管内来测量炉管内不同高度处的温度，然后进行温度差对比，根据温度差调节加热模块以使石英炉管内部的温度达到工艺要求。但通过温度传感器监测石英炉管表面的温度时无法获知炉内实际温度分布情况，而通过热电偶探头伸入石英炉管内来测量炉管内温度时，随着热氧化的进行，热电偶探头上容易沉积薄膜，进而导致炉管温度控制出现偏差，由于炉管对温度精度要求很高，任何温度的偏差都会使工艺过程产生缺陷，造成产品良率降低，进而增加生产成本。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种温度监测装置，以解决现有热氧化炉管温度监测装置存在的精度不够的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供了一种温度监测装置，用于监测炉管的内部温度，所述炉管内设置有晶舟，所述晶舟上沿高度方向平行放置有若干晶圆，所述温度监测装置包括多个沿所述晶舟的高度方向设置的测温模块，所述测温模块包括配套设置的高温计、发射板及辐射传导窗口，所述高温计位于所述炉管外，所述辐射传导窗口设置在所述炉管的侧壁上，所述发射板位于所述炉管内，且所述发射板与所述晶圆呈预设角度设置，所述发射板表面的热辐射经所述辐射传导窗口传递给所述高温计，所述高温计基于接收到的热辐射输出所述炉管在不同高度处的温度。

3、可选的，所述发射板垂直设置在相邻两块晶圆之间。

4、可选的，所述发射板与所述晶圆的材质相同。

5、可选的，所述发射板与所述晶圆的形状相同。

6、可选的，同一所述测温模块的所述高温计、所述发射板及所述辐射传导窗口处于同一水平高度，且所述辐射传导窗口位于所述高温计与所述发射板之间。

7、可选的，所述测温模块至少为三个且沿所述晶舟的高度方向等间距分布。

8、可选的，所述温度监测装置还包括控制模块，所述控制模块与所述高温计电性连接，所述控制模块用于实时获取所述高温计反馈的温度。

9、可选的，所述炉管外设置有加热模块，所述加热模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块基于所述炉管在不同高度处的温度差向所述加热模块发送调控信号，所述加热模块根据所述调控信号调节所述炉管内的温度。

10、可选的，所述加热模块包括环绕设置在所述炉管外的加热电阻丝，所述高温计通过隔热片嵌设在所述加热电阻丝内。

11、可选的，所述辐射传导窗口采用透明耐高温的材质制作而成。

12、本实用新型提供的温度监测装置中，至少具有以下有益效果之一：

13、1)通过设置高温计接收来自发射板的热辐射以实时监控炉管内的温度，能够替代传统的热电偶探头，实现了对炉管内温度的非接触式测量，进而便于对炉管内温度进行直观且精准地调控，保证工艺所需的温度，从而保证了工艺的顺畅进行，提高了产品的合格率；

14、2)通过沿晶舟的高度方向设置多个测温模块，并基于各个测温模块的数据进行分析处理，能够得到更为精准的炉管内温度，减少工艺过程中因温度误差导致的产品误差，从而提高产品的良率；

15、3)通过控制模块及测温模块对炉管内的温度进行在线监控，同时配合加热模块自动调控炉管内的温度，以保证工艺所需的温度。

技术特征：

1.一种温度监测装置，用于监测炉管的内部温度，所述炉管内设置有晶舟，所述晶舟上沿高度方向平行放置有若干晶圆，其特征在于，所述温度监测装置包括多个沿所述晶舟的高度方向设置的测温模块，所述测温模块包括配套设置的高温计、发射板及辐射传导窗口，所述高温计位于所述炉管外，所述辐射传导窗口设置在所述炉管的侧壁上，所述发射板位于所述炉管内，且所述发射板与所述晶圆呈预设角度设置，所述发射板表面的热辐射经所述辐射传导窗口传递给所述高温计，所述高温计基于接收到的热辐射输出所述炉管在不同高度处的温度。

2.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述发射板垂直设置在相邻两块晶圆之间。

3.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述发射板与所述晶圆的材质相同。

4.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述发射板与所述晶圆的形状相同。

5.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，同一所述测温模块的所述高温计、所述发射板及所述辐射传导窗口处于同一水平高度，且所述辐射传导窗口位于所述高温计与所述发射板之间。

6.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述测温模块至少为三个且沿所述晶舟的高度方向等间距分布。

7.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述温度监测装置还包括控制模块，所述控制模块与所述高温计电性连接，所述控制模块用于实时获取所述高温计反馈的温度。

8.根据权利要求7所述的温度监测装置，其特征在于，所述炉管外设置有加热模块，所述加热模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块基于所述炉管在不同高度处的温度差向所述加热模块发送调控信号，所述加热模块根据所述调控信号调节所述炉管内的温度。

9.根据权利要求8所述的温度监测装置，其特征在于，所述加热模块包括环绕设置在所述炉管外的加热电阻丝，所述高温计通过隔热片嵌设在所述加热电阻丝内。

10.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述辐射传导窗口采用透明耐高温的材质制作而成。

技术总结
本技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种温度监测装置，用于监测炉管的内部温度，炉管内设置有晶舟，晶舟上沿高度方向平行放置有若干晶圆，温度监测装置包括多个沿晶舟的高度方向设置的测温模块，测温模块包括配套设置的高温计、发射板及辐射传导窗口，高温计位于炉管外，辐射传导窗口设置在炉管的侧壁上，发射板位于炉管内，且发射板与晶圆呈预设角度设置，发射板表面的热辐射经辐射传导窗口传递给高温计，高温计基于接收到的热辐射输出炉管在不同高度处的温度。通过设置高温计接收来自发射板的热辐射以实时监控炉管内的温度，实现了对炉管内温度的非接触式测量，进而便于对炉管内温度进行直观且精准地调控，提高产品的合格率。

技术研发人员：朱焱均,陈煜,王尧林,燕强,刘康华
受保护的技术使用者：乂易半导体科技（无锡）有限公司
技术研发日：20240416
技术公布日：2024/11/18