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用于MASSON快速 热处理机台的 温度校准的方法

阅读：1023发布：2020-06-06

专利汇可以提供用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。该方法包括：提供校准基片，所述校准基片上设置有用于测量校准基片的温度的热电偶；将校准基片放置在MASSON快速热处理机台内的支撑装置上；对校准基片进行模拟热处理，同时通过设置在支撑装置下方的高温计和热电偶分别采集校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线；基于读出温度曲线和实际温度曲线生成校温曲线；以及调整MASSON快速热处理机台内的上加热装置和下加热装置的功率，对校温曲线进行闭环验证，至高温计的读出温度曲线和热电偶的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。所述方法能够实现MASSON快速热处理机台的温度校准，且成本低。，下面是用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供校准基片，所述校准基片上设置有用于测量所述校准基片的温度的热电偶；
将所述校准基片放置在所述MASSON快速热处理机台内的支撑装置上；
对所述校准基片进行模拟热处理，同时通过设置在所述支撑装置下方的高温计和所述热电偶分别采集所述校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线；
基于所述读出温度曲线和所述实际温度曲线生成校温曲线；以及
调整所述MASSON快速热处理机台内的上加热装置和下加热装置的功率，对所述校温曲线进行闭环验证，至所述高温计的读出温度曲线和所述热电偶的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在采集所述校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线之前，所述方法包括调节所述校准基片的升温速率，以使生成的所述校温曲线能够监控预定温度范围。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定温度范围为450℃～800℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闭环验证的初始温度为180℃～250℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述闭环验证的升温过程中设置温度保持平台，其中在所述温度保持平台期间所述高温计的测量温度不变。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述温度保持平台的温度比所述热处理的所述主工艺阶段的温度低50℃～100℃。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述温度保持平台的保持时间为10秒～20秒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理的所述主工艺阶段的温度不高于900℃。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在进行所述闭环验证之前还包括：
对所述较温曲线进行开环验证，以使所述高温计的读出温度曲线和所述热电偶的实际温度曲线的最大温度差值小于预定值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定值为4℃～8℃。

说明书全文

用于MASSON快速热处理机台的 温度校准的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热处理技术领域，具体地，涉及一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。

背景技术

[0002] MASSON快速热处理机台是一种常用热处理设备。在该机台上既可以进行高温(大于900℃)热处理工艺，也可以进行低温(小于或等于900℃)热处理工艺。在热处理工艺过程中，特别是对温度敏感的热处理工艺过程中，热处理机台的温度校准非常重要。然而，对于MASSON热处理机台来说，热处理机台的读出温度由高温计提供。该高温计位于机台内的支撑装置的下方，其测量的温度与实际的热处理基片的温度存在一定的差异，在实际生产前，需要对MASSON快速热处理机台的温度进行校准，以使热处理基片的实际温度与高温计的读出温度能够匹配。

[0003] 因此，有必要提出用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。所述方法包括：提供校准基片，所述校准基片上设置有用于测量所述校准基片的温度的热电偶；将所述校准基片放置在所述MASSON快速热处理机台内的支撑装置上；对所述校准基片进行模拟热处理，同时通过设置在所述支撑装置下方的高温计和所述热电偶分别采集所述校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线；基于所述读出温度曲线和所述实际温度曲线生成校温曲线；以及调整所述MASSON快速热处理机台内的上加热装置和下加热装置的功率，对所述校温曲线进行闭环验证，至所述高温计的读出温度曲线和所述热电偶的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。

[0005] 优选地，在采集所述校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线之前，所述方法包括调节所述校准基片的升温速率，以使生成的所述校温曲线能够监控预定温度范围。

[0006] 优选地，所述预定温度范围为450℃～800℃。

[0007] 优选地，所述闭环验证的初始温度为180℃～250℃。

[0008] 优选地，在所述闭环验证的升温过程中设置温度保持平台，其中在所述温度保持平台期间所述高温计的测量温度不变。

[0009] 优选地，所述温度保持平台的温度比所述热处理的所述主工艺阶段的温度低50℃～100℃。

[0010] 优选地，所述温度保持平台的保持时间为10秒～20秒。

[0011] 优选地，所述热处理的所述主工艺阶段的温度不高于900℃。

[0012] 优选地，所述方法在进行所述闭环验证之前还包括：对所述较温曲线进行开环验证，以使所述高温计的读出温度曲线和所述热电偶的实际温度曲线的最大温度差值小于预定值。

[0013] 优选地，所述预定值为4℃～8℃。

[0014] 综上所述，根据本发明的用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法通过热电偶测量校准基片的实际温度并与高温计的读出温度进行比较生成校准曲线，并调整上加热装置和下加热装置的功率，对该校准曲线进行闭环验证，直至高温计的读出温度曲线和热电偶的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。该校准方法通过模拟实际生产过程中的基片的热处理工艺，对温度段进行匹配，校准结果好，且校准基片可重复利用，成本低。

[0015] 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

[0016] 以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

[0017] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

[0018] 图1是根据本发明的一个实施例的用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法；

[0019] 图2是根据图1的流程图所示的方法进行温度校准过程中MASSON快速热处理机台的内部结构示意图；以及

[0020] 图3是进行闭环验证过程中，高温计的读出温度曲线与热电偶测量的校准基片的实际温度曲线的示意图，其中，该闭环验证过程中设置有温度保持平台。

具体实施方式

[0021] 接下来，将结合附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

[0022] 应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。

[0023] 本发明提供一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法，(以下简称“温度校准的方法”)。图1示出了根据本发明的一个实施例的温度校准的方法的流程图，图2示出了根据图1的流程图示出的方法对MASSON快速热处理机台进行温度校准时的内部结构示意图。

[0024] 下面根据图1所示的流程图以及图2所示的内部结构示意图详细描述本发明。

[0025] 步骤S110：提供校准基片，校准基片上设置有用于测量校准基片的温度的热电偶。

[0026] 如图2所示，提供校准基片210。该校准基片210可以是硅片、玻璃片等半导体材料，也可以是铁片、铜片等金属材料，还可以是其他任何可以用MASSON快速热处理机台进行热处理的材料。校准基片210上设置有热电偶220。热电偶220用于测量校准基片210的实际温度。优选地，校准基片210与期望进行热处理的基片采用相同或相似的材料制成，以降低条件改变所带来的差异。

[0027] 步骤S120：将校准基片放置在MASSON快速热处理机台内的支撑装置上。

[0028] 校准基片210放置在MASSON快速热处理机台内的支撑装置230上，支撑装置230的下方设置有高温计240。为了图示简单，本发明中只示出了MASSON快速热处理机台内的支撑装置230和高温计240，而该机台内的其他部件(例如下文中将要提到的上加热装置和下加热装置以及其他部件)并未示出。支撑装置230可以为任何形式，例如承载片。支撑装置230可以具有优良导热率的材料制成，以使支撑装置230上的温度尽可能地与所述校准基片210的温度趋于一致。高温计240可以为任何能够测量物体温度的高温计，例如光学高温计、比色高温计及辐射高温计。高温计240的测量温度范围应符合实际需要。

[0029] 步骤S130：对校准基片进行模拟热处理，同时通过设置在支撑装置下方的高温计和热电偶分别采集校准基片的读出温度曲线和实际温度曲线。

[0030] 对校准基片210在MASSON快速热处理机台中进行模拟热处理。为了使校准后的MASSON快速热处理机台能够应用到实际生产过程中，校准过程中的模拟热处理应尽量与实际生产过程中一致。在模拟热处理过程中，由于高温计240设置在支撑装置230的下方，因此高温计240示出的温度更接近支撑装置230的温度。而实际上，校准基片210上的温度可能与支撑装置230上的温度不相同，因此高温计240示出的温度并不一定与校准基片210的实际温度相同。由于校准基片210上设置有热电偶220，因此可以通过热电偶220测量校准基片210的实际温度。需要说明的是，在实际生产过程中，位于支撑装置230上的基片没有设置热电偶，MASSON快速热处理机台上读出的示数实际上位高温计240的示数。因此，在本申请中，将高温计240上的示数定义为读出温度，将热电偶220上的示数定义为实际温度。相应地，通过高温计240采集到的温度曲线为读出温度曲线，而通过热电偶220采集到的温度曲线为实际温度曲线。

[0031] 步骤S140：基于读出温度曲线和实际温度曲线生成校温曲线。

[0032] 在步骤S130中，已经通过热电偶220采集到了校准基片210的实际温度曲线，且通过高温计240采集到了读出温度曲线。前文中已经提到，这二者之间可能存在差异，因此，需要基于热电偶220采集到的实际温度曲线和高温计240采集到的读出温度曲线，通过拟合生成读出温度与实际温度一一映射的校温曲线。具体地，在本发明的MASSON热处理机台中，可以运行LOWCAL.1校温菜单，通过LOWCAL.1菜单中的拟合程序生成校温曲线。

[0033] 上述拟合过程是基于热电偶220测量的实际温度值和高温计240的读出温度值进行的，如果热电偶220测量的实际温度值升温速率过快或者过慢，都有可能导致最终生成的校温曲线并不在预期的温度范围内。因此，在采集校准基片210上的读出温度曲线和实际温度曲线之前，还可以根据实际情况调节校准基片210的升温速率，以使最终生成的校温曲线能够监控预定温度范围。

[0034] 由于本发明中的MASSON快速热处理机台在高温(例如900℃～1100℃)时，高温计240的读出温度能够比较真实地反映位于支撑装置230上的基片的实际温度，因此一般校准是对较低温度(例如500℃～800℃)进行校准。因此，优选地，在根据本发明的一个实施例中，上述校温曲线能够监控的预定温度范围为450℃～800℃。

[0035] S150：调整MASSON快速热处理机台内的上加热装置和下加热装置的功率，并对校温曲线进行闭环验证，至高温计的读出温度曲线和热电偶的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。

[0036] 将校温曲线调入主工艺菜单中。例如在根据本发明的一个实施例中，热处理工艺温度为500℃，热处理的时间为30秒，主工艺菜单为500RT30，则可将校温曲线调入MASSON快速热处理机台上的500RT30菜单中进行闭环验证。需要说明的是，在实践中，在高温(900℃以上)工艺过程中，支撑装置230与校准基片210上的温度相差不大，因此高温计240的读出温度基本能够较真实地反映校准基片210上的温度，因此在高温工艺过程中，可以不需要通过本发明所述的方法进行温度校准。因此，优选地，本文中所提及的热处理的主工艺阶段的温度可以为小于或等于900℃。

[0037] 在将校温曲线调入MASSON快速热处理机台上的主工艺菜单中进行闭环验证过程中，如果热电偶220测量的校准基片210的实际温度与高温计240的读出温度匹配，即二者的差值在容许的误差范围内时，则认为本次校准成功。如果热电偶220测量的校准基片210的实际温度与高温计240的读出温度不匹配时，即二者的差值较大，超过容许的误差范围时，可以调整MASSON快速热处理机台上的上加热装置(例如上灯管)和下加热装置(例如下灯管)的功率，以使热电偶220的实际温度曲线与高温计240的读出温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。例如，在根据本发明的一个实施例中，当热电偶220的测量的校准基片210的实际温度大于高温计230的读出温度时，可以减小上灯管的功率或增大上灯管的功率，以使热电偶220的实际温度曲线与高温计240的读出温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。

[0038] 如上所述的，直接将校准曲线调入主工艺菜单(例如500RT30)进行闭环验证时，可能会导致热电偶220测量的校准基片210的实际温度与高温计240的读出温度相差很大，虽然可以通过调整MASSON快速热处理机台上的上加热装置(例如上灯管)和下加热装置(例如下灯管)的功率，以使热电偶220的实际温度曲线与高温计240的读出温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，但是在热电偶220测量的校准基片210的实际温度与高温计240的读出温度相差很大的情况下，这种调整的工作量很大而且效果不好。因此，在根据本发明的一个实施例中，可以在进行闭环验证之前，对步骤S140中生成的校温曲线进行开环验证。进行开环验证时，将在步骤S140中生成的校温曲线调入校温菜单中，并运行校温菜单，校准基片210被自由加热。比较在开环验证过程中的热电偶220测量的校准基片210的实际温度曲线与高温计240的读出温度曲线之间的差值。如果二者的差值小于预定值，则可以将该校温曲线调入主工艺菜单中进行闭环验证。相反，如果二者的差值大于预定值，可以在校温菜单中通过调整偏移量(例如增加或减小偏移量)对校温曲线进行调整，并在校温菜单中运行调整之后的校温曲线，如此循环，直至热电偶测量的校准基片210的实际温度与高温计的读出温度匹配时，将最后调整之后的校温曲线调入主工艺菜单中进行上述闭环验证。上述的预定值可以根据机台的实际情况以及热处理工艺的实际要求进行确定。
作为示例，在根据本发明的一个实施例中，上述预定值可以为4℃～8℃。

[0039] 此外，申请人通过大量的实践研究发现，在温度校准过程中，MASSON快速热处理机台内腔体内的初始温度对校准结果产生一定影响。初始温度不能过低，由于热电偶220的读温具有一定的滞后性，因此过低的初始温度容易导致热电偶220的读温跟不上实际的温度。初始温度也不能太高，太高的读温将使得最终PID所能控制的温度范围较小。例如，当主工艺阶段的温度为500℃，而初始温度为300℃时，这样PID所能控制的温度范围只有200℃。且在此过程中，热电偶的热效应积累，容易在主工艺阶段造成过热。因此，在根据本发明的一个优选实施例中，进行闭环验证过程中的初始温度为180℃～250℃，更优选地为
200℃-230℃，参见表一。申请人发现，初始温度在该范围内时，校准效果最理想，重复性高。
表一中示出了起始温度为200℃-230℃时，不同的时候的热处理主工艺阶段的重复性验证得出的高温计240的读出温度与热电偶220的测量的校准基片210的实际温度及二者的比较。从表中可以看出，校准结果的重复性好。

[0040] 表一：

[0041]

[0042] 此外，上文中已提到，热电偶220的读数具有滞后性，因此，当校准基片210在一定的初始温度(例如200℃)开始受热时，在主工艺的前期阶段，热电偶220的读数并未达到校准基片210的实际温度。因此，在根据本发明的一个优选实施例中，可以在进行闭环验证的升温过程中设置温度保持平台。在该温度保持平台时，校准基片210的实际温度以及高温计240的读出温度均不变化，而热电偶220的读数逐渐上升，并最终真实地反映校准基片210的真实温度。

[0043] 申请人研究发现，温度保持平台的温度可以选择比热处理的主工艺阶段的温度低50℃～100℃。例如，在根据本发明的一个实施例中，热处理的主工艺阶段的温度为500℃，温度保持平台的温度可以为400℃～450℃，例如430℃。图3中示出了进行闭环验证过程中，高温计240的读出温度曲线(曲线1)与热电偶220测量的校准基片210的实际温度曲线(曲线2)的示意图，其中，横坐标代表时间，纵坐标代表温度。如图3所示，在温度保持平台前，高温计240的读出温度(曲线1)高于热电偶220的读出温度(曲线2)，当在430℃增设温度保持平台时，在温度保持平台段高温计240的读出温度一直稳定在430℃左右，而热电偶220的读数从320℃增加至430℃。在温度保持平台结束时，热电偶220能基本真实地反映校准基片210的真实温度。

[0044] 温度保持平台的保持时间可以根据实际情况进行确定。作为示例，在根据本发明的一个实施例中，温度保持平台的保持时间可以为10秒～20秒，例如15秒。申请人发现，温度保持平台的保持时间在上述范围内，可以避免因为热电偶220读温滞后而不能真实地反映校准基片210的实际温度的现象，可以使校准结果更理想，重复性更好。

[0045] 综上所述，根据本发明的用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法通过热电偶220测量校准基片210的实际温度并与高温计240的读出温度进行比较生成校准曲线，并调整上加热装置和下加热装置的功率，对该校准曲线进行闭环验证，直至高温计240的读出温度曲线和热电偶220的实际温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配。该校准方法通过模拟实际生产过程中的基片的热处理工艺，对温度段进行匹配，校准结果好，且校准基片210可重复利用，成本低。

[0046] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

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