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广东瑞乐半导体-调整退火炉上的热电偶,优化其工作状态

2023-09-08 17:52 作者:晶圆测温系统瑞乐  | 我要投稿

在讲解调整热电偶前,先了解一下什么是热电偶。热电偶(Thermocouple)是一种温度传感器,由两条不同金属导线烧结接成接头组成。热电偶的工作原理基于热电效应,即当两个不同金属的接触点处于不同温度时,会产生一个电势差(电动势)。通过测量这个电势差,可以推算出温度变化。因具有快速响应、较高的可靠性、耐高温和抗干扰等特点,所以热电偶被广泛应用于各个领域,包括工业过程控制、热处理、实验室测试、能源领域等。                 

常见热电偶

为什么需要去调整热电偶的形状与位置?我们以瑞乐半导体快速退火炉为例,热电偶烧结点与待测的碳化硅载盘在接触时可以准确测量出载盘的温度,加以算法控制,使得炉体内温度重现性与控温精确性达到一个业内较高的一个水准。如果热电偶与碳化硅载盘之间离开1mm,又会发生什么?这种情况会导致测量到的电势差与实际值相比之下变得减低,算法计算出温度不足需要调整加热功率,导致载盘上实际温度与测量温度出现偏差,导致工艺出现问题。

桌面式快速退火炉

在了解什么是热电偶、为什么调整热电偶后,我们就可以开始调整热电偶,调整过程中我们要记住这句话:测量段外不触碰,测量段内只碰点。以瑞乐半导体快速退火炉为例,该退火炉使用的是K型热电偶,并且热电偶除去测量段外都包裹在不锈钢外壳上。碳化硅载盘放在石英支架上,所以在石英支架底部的热电偶就需要调整形状来接触到碳化硅载盘,调整过程中会发现热电偶的外壳触碰到了石英支架,这是错误的。我们需要热电偶外壳离开石英支架,调整后需要注意:测量段是只有烧结点接触到碳化硅载盘还是一段都接触到载盘。这是我们接下来要说的第二点:测量段的调整。测量段两根热电偶线如果是贴在一起,则测量离外壳最近端,调整完毕后烧结点触碰碳化硅载盘底部,此时才调整完毕。

热电偶安装

既然热电偶使用接触式测量方法,为什么不在碳化硅载盘中挖孔藏入热电偶?在碳化硅载盘中藏入热电偶有以下几个问题:

1.在藏入的过程中,两根热电偶线会互相触碰到,导致测温点并不在烧结点上,虽然碳化硅载盘热均匀性较好,但测量温度始终会有偏差。

2.更换载盘麻烦。有一些客户需求中,有多种尺寸的样品需要退火,更换载盘过程麻烦,需要重新抽出热电偶线,久而久之热电偶与其表面的涂层会掉落或者断开。

如果载盘做出多种尺寸都合适的情况下,不增加厚度容易受热不均匀导致加热过程中碎盘,加厚则降温速率降低,改变载盘材料则成本提高,因此瑞乐半导体快速退火炉使用了方便快捷的接触式测温。


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