用于校准高温计的设备的制作方法
【专利摘要】本发明揭示一种校准设备，其用于除去高温计的测量偏差，且更特定来说，涉及一种用于校准高温计的设备，其校准参考值用以除去在高温计中测得的温度中的偏差。所述用于校准高温计的设备包含：黑体，其包含辐射空间，辐射能量从所述辐射空间辐射；主体外壳，其经配置以在其中接纳所述黑体，且包含光输出壁，所述光输出壁具有与所述辐射空间连接的光输出端口；光输出壁保护盖，其经配置以与所述主体外壳的所述光输出壁耦合，用以界定将所述主体外壳的所述光输出壁与外部环境进行连接的通道；以及固定部件，其经配置以将所述光输出壁保护盖固定到所述主体外壳的所述光输出壁。
【专利说明】用于校准高温计的设备
[0001]交叉引用
[0002] 本发明主张2013年2月5日申请的第2013-0012766号韩国专利申请的优先权以及根据35U.S.C.§ 119从所述韩国专利申请获得的所有益处，所述韩国专利申请的内容以全文引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种校准设备(calibrating apparatus),其用于除去高温计(pyrometer)的测量偏差，且更特定来说，涉及一种用于校准高温计的设备，所述设备校准参考值用以除去以非接触(non-contact)方式测得的温度中的偏差。
【背景技术】
[0004]在相对于衬底执行热处理过程的热处理设备中，使用例如卤素灯(halogen lamp)等加热灯(heating lamp)将热供应到娃衬底,且通过光学探针(optical probe)测量衬底的温度，且将衬底的测得温度反馈到加热控制器，用以控制加热灯。
[0005]图1是说明低温热处理设备的示意图。如图1中说明，在其中衬底20安装于处理腔室10中的边缘环(edge ring) 30处的状态中，通过多个加热灯61实行热处理，且以非接触方式通过低温测量高温计40测量衬底20的温度。也就是说，温度测量高温计40用于通过透镜41将具有近似5 μ m的辐射能量强度集中为近似20 μ m,所述辐射能量具有近似600°C或以下的低温并且是从衬底20辐射的，且随后基于黑体辐射(blackbodyradiation)温度关系以非接触方式计算衬底的温度。由温度测量高温计40计算的温度通过加热控制器50反馈到加热部分60，用以控制所述多个加热灯61的温度。
[0006]同时，当温度测量高温计40首次组装到热处理设备时，应当校准温度测量高温计40的参考值，用以在温度测量高温计40暴露于来自受热衬底的辐射能量时计算正确温度。此外，当温度测量高温计40长时间使用时，由温度测量高温计40检测到的温度可能不正确，且必须周期性地重新校准温度测量高温计40。举例来说，当在衬底加热期间从衬底辐射的光所穿过的区域受到污染时，测得温度可能不正确，且因此需要对应的重新校准操作。
[0007]相对于温度测量高温计的参考值的校准是由使用黑体的校准设备通过近似土 1°C的偏差校准来执行。
[0008]图2是说明一状态的视图，在所述状态中，校准设备与温度测量高温计接触，用以使用校准设备校准温度测量高温计。校准设备I在其中具有黑体110，且从黑体110中的辐射空间S辐射的辐射能量是通过光输出端口释放到外部。因此，通过光输出端口释放到外部的辐射能量可发射到在光输出端口处布置的温度测量高温计40处所提供的透镜41。因此，当校准设备中的黑体110设定于某一温度(例如，近似600°C)时，对应辐射能量发射到温度测量高温计40，且执行对温度测量高温计40的温度校正以对应于黑体110的温度(即，近似600°C )。举例来说，如果在近似600°C的辐射能量实际上从黑体110的辐射空间S释放的情形中，由温度测量高温计40计算的温度为近似598°C，那么用于计算温度测量高温计40中的温度的参考值经校准以对应于近似600°C的温度。
[0009]同时，校准设备I必须将安置于其中的黑体110的温度增加到所要的某一温度(例如，近似60(TC )，之后执行温度校正操作。然而，根据测试结果，在常规校准设备的情况下，当黑体110的温度增加到所要高温时，要花费太多时间。这是因为由于光输出端口的小尺寸，几乎没有与黑体外部的热交换。
[0010]此外，如果光输出端口被透明阻挡板(transparent blocking plate)(未图示)阻挡用以防止外来物质的引入，那么由于透明阻挡板的阻挡作用，黑体110的温度会更缓慢地增加。当光输出端口打开而没有透明阻挡板时，黑体110的温度至少缓慢地增加，但当提供透明阻挡板以使得黑体110的辐射空间S完全密封时，黑体110的温度几乎不增加。
[0011]这是因为校准设备I的内部通过透明阻挡板完全与其外部隔离，且因此不产生对流，因而难以快速地增加黑体110的温度。也就是说，因为黑体110由于与外部隔离而具有隔热作用，因此黑体110的温度不会快速地改变。
[0012]此外，这是因为透明阻挡板是由石英或蓝宝石制成，所述石英或蓝宝石并不透射具有近似600°C或以下的低温的长波长能量。
[0013][相关技术文献]
[0014][专利文献]
[0015]第10-2002-0019016号韩国专利公开案(2002年3月3日)
【发明内容】
[0016]本发明提供一种用于校准高温计的设备，其校准温度测量高温计的温度偏差。
[0017]本发明还提供一种用于校准高温计的设备，其加热安置于其中的黑体且因此减少黑体达到参考温度所需的时间。
[0018]本发明还提供一种用于校准高温计的设备，其最小化外来物质到黑体中的引入且还尽可能快地稳定黑体的温度。
[0019]根据示范性实施例，一种用于校准高温计的设备包含:黑体，其包含辐射能量从其辐射的辐射空间；主体外壳，其经配置以在其中接纳所述黑体，且包含光输出壁，所述光输出壁具有与所述辐射空间连接的光输出端口 ；光输出壁保护盖，其经配置以与所述主体外壳的所述光输出壁耦合，用以界定将所述主体外壳的所述光输出壁与外部环境进行连接的通道；以及固定部件，其经配置以将所述光输出壁保护盖固定到所述主体外壳的所述光输出壁。
[0020]光输出壁保护盖可与主体外壳的光输出壁间隔开且I禹合到所述光输出壁。
[0021]光输出壁保护盖可包含:盖板，其包含与所述主体外壳的所述光输出壁相对的内表面，以及位于所述内表面的相对侧的外表面；盖通孔，其经配置以在与所述光输出端口相对的位置处穿过所述内表面和所述外表面；分隔部件，其经配置以在所述内表面上突出，用以使得其突出表面能够与所述主体外壳的所述光输出壁接触；以及盖固定孔，其经配置以穿过所述分隔部件的所述突出表面和所述外表面。
[0022]透明阻挡板稱合部分(transparentblocking plate coupling portion)可为贯穿部分(through-portion),其从外表面突出且包含与盖通孔连接的中心孔和阻挡中心孔的透明阻挡板。[0023]所述内表面的边缘可包含第一倾斜表面，其经配置以使得所述盖板的厚度朝向所述盖板的远端变得越来越薄。
[0024]所述主体外壳的所述光输出壁的边缘可包含第二倾斜表面，所述第二倾斜表面经配置以与所述第一倾斜表面相对，用以在所述第一倾斜表面与第二倾斜表面之间具有均匀分隔空间。
[0025]主体外壳的光输出壁可包含:中心光输出壁(central light output wall),其经配置以被与其间隔开且与其耦合的所述光输出壁保护盖覆盖；以及边缘光输出壁(edgelight output wall)，其经配置以不被所述光输出壁保护盖覆盖，且其中所述中心光输出壁和所述边缘光输出壁可具有厚度差，使得所述中心光输出壁的厚度小于所述边缘光输出
壁的厚度。
[0026]所述中心光输出壁可具有包含内圆周和外圆周的圆环形状，且所述中心光输出壁的所述内圆周与所述光输出端口接触。
[0027]所述光输出壁保护盖的直径小于所述外圆周的直径，且所述光输出壁保护盖在所述中心光输出壁的所述外圆周中与所述中心光输出壁间隔开且耦合到所述中心光输出壁。
[0028]透明阻挡板耦合部分可包含:第一圆周贯穿部分，其包含第一内圆周和经配置以从所述盖通孔的所述外表面突出的第一圆周突出表面；第二圆周贯穿部分，其包含第二内圆周，所述第二内圆周的直径大于所述第一内圆周的直径，以及经配置以在所述第二内圆周的内表面中界定的第二圆周螺纹；所述透明阻挡板，其经配置以具有内表面和外表面，所述内表面经固定到所述第一圆周突出表面；以及圆周环，其经配置以与所述透明阻挡板的所述外表面接触，沿着所述第二圆周螺纹耦合，且将所述透明阻挡板固定到所述第一圆周突出表面。
[0029]所述分隔部件可以多个部件提供，所述多个部件安置于所述内表面的圆周上，用以以规则间隔彼此间隔开。
[0030]所述主体外壳的所述光输出壁可包含盖紧固凹槽(cover tightening groove),所述盖紧固凹槽经配置以在与界定于所述分隔部件中的所述盖固定孔相对的位置处界定。
[0031]所述固定部件可穿过所述盖固定孔且可螺纹耦合到所述盖紧固凹槽。
[0032]所述透明阻挡板可由透射近似5 μ m到近似20 μ m的长波长的材料制成。
[0033]所述透明阻挡板由BaF2、CaF2和Ge化合物中的一个制成。
[0034]所述透明阻挡板可体现为以下各项中的一个:凸透镜、凹透镜、所述凸透镜的组合件、所述凹透镜的组合件，以及所述凸透镜和凹透镜的组合件。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]从结合附图进行的以下描述可更详细地理解示范性实施例，其中:
[0036]图1是说明热处理设备的示意图。
[0037]图2是说明一状态的视图，在所述状态中，校准设备与石英棒接触，以使用校准设备校准温度测量高温计。
[0038]图3是根据示范性实施例的校准设备的横截面图。
[0039]图4是说明根据示范性实施例的与主体外壳的一个侧壁间隔开且耦合到所述侧壁的光输出壁保护盖的内表面的视图。[0040]图5是说明根据示范性实施例的光输出壁保护盖的外表面的视图。
[0041]图6是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁之前的光输出壁保护盖的视图。
[0042]图7是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁之后的光输出壁保护盖的视图。
[0043]图8是说明根据示范性实施例的校准设备的横截面图，其中光输出壁保护盖与主体外壳的光输出壁的仅一部分间隔开且耦合到所述部分。
[0044]图9是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁的所述部分之前的光输出壁保护盖的视图。
[0045]图10是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁的所述部分之后的光输出壁保护盖的视图。
[0046]图11是说明在常规校准设备中增加黑体的温度的过程的曲线图。
[0047]图12是说明根据示范性实施例的在校准设备中增加黑体的温度的过程的曲线图。
【具体实施方式】
[0048]下文中，将参考附图详细描述特定实施例。然而本发明可以不同形式体现，且不应解释为限于本文陈述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本发明将为详尽且完整的，且将本发明的范围完全传达给所属领域的技术人员。在图中，相同参考标号始终指代相同元件。
[0049]下文中，温度测量高温计表示一种非接触型温度测量装置，其通过测量辐射能量来测量温度，且更特定来说，表示一种使用低温辐射能量以非接触方式测量温度的装置。
[0050]图3是根据示范性实施例的校准设备的横截面图，图4是说明根据示范性实施例的与一主体的一个侧壁间隔开且耦合到所述侧壁的光输出壁保护盖的内表面的视图，图5是说明根据示范性实施例的光输出壁保护盖的外表面的视图，图6是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁之前的光输出壁保护盖的视图，且图7是说明根据示范性实施例的在耦合到主体外壳的光输出壁之后的光输出壁保护盖的视图。
[0051]校准设备I包含吸收和辐射光的黑体110、在其中接纳黑体110和加热器500的主体外壳100、与作为主体外壳100的侧壁的光输出壁IOOc间隔开且耦合到光输出壁IOOc的光输出壁保护盖200，以及将光输出壁保护盖200固定到光输出壁IOOc的固定部件300。加热黑体110的加热器500可安置于主体外壳100中。或者，加热黑体110的加热器500可安置于主体外壳100外部。
[0052]黑体110具有辐射空间S，所述辐射空间凹入到黑体110的一个端表面中用以辐射辐射能量。因此，黑体110的辐射能量是从辐射空间S辐射的。举例来说，当黑体110被加热到近似600°C时，黑体110从其辐射空间S辐射辐射能量。
[0053]为了参考，在黑体110的简要描述中，还被称为完全黑体(complete blackbody)的黑体110是具有近似I (即，近似100%)的吸收能力的物体。完全吸收体实际上是不存在的，但存在许多类似的物体，例如钼黑(platinum black)。此外，已知来自黑体的辐射称为黑体辐射，且在黑体辐射的性质(波长和能量强度)与黑体的温度之间建立简单关系。因此，如果黑体的温度经确定，那么黑体的性质也经确定，且因此可从黑体的性质获得黑体的温度。举例来说，由于太阳可视为黑体，因此通过测量来自太阳的能量可估计太阳的温度。
[0054]因此，黑体是理想上完全吸收体和辐射体，即，理想物体，其吸收所有入射辐射且绝对不会发生反射且还在所有波长下连续产生辐射能量。
[0055]为了参考，根据普朗克定律提供黑体的辐射率的基本公式，如下:
[0056]-公式1-
[0057]
【权利要求】
1.一种用于校准高温计的设备，其特征在于包括: 黑体，其包括辐射空间，辐射能量从所述辐射空间辐射； 主体外壳，其经配置以在其中接纳所述黑体，且包括光输出壁，所述光输出壁具有与所述辐射空间连接的光输出端口； 光输出壁保护盖，其经配置以与所述主体外壳的所述光输出壁耦合，用以界定将所述主体外壳的所述光输出壁与外部环境进行连接的通道；以及 固定部件，其经配置以将所述光输出壁保护盖固定到所述主体外壳的所述光输出壁。
2.根据权利要求1所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述光输出壁保护盖与所述主体外壳的所述光输出壁间隔开且耦合到所述光输出壁。
3.根据权利要求2所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述光输出壁保护盖包括: 盖板，其包括与所述主体外壳的所述光输出壁相对的内表面，以及位于所述内表面的相对侧的外表面； 盖通孔，其经配置以在与所述光输出端口相对的位置处穿过所述内表面和所述外表面； 分隔部件，其经配置以在所述内表面上突出用以使得其突出表面能够与所述主体外壳的所述光输出壁接触；以及 盖固定孔，其经配置以穿过所述分隔部件的所述突出表面和所述外表面。
4.根据权利要求3所述的用于校准高温计的设备，其特征在于透明阻挡板耦合部分是贯穿部分，其从所述外表面突出且包括与所述盖通孔连接的中心孔和阻挡所述中心孔的透明阻挡板。
5.根据权利要求3或4所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述内表面的边缘包括第一倾斜表面，所述第一倾斜表面经配置以使得所述盖板的厚度朝向所述盖板的远端变得越来越薄。
6.根据权利要求5所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述主体外壳的所述光输出壁的边缘包括第二倾斜表面，所述第二倾斜表面经配置以与所述第一倾斜表面相对用以在所述第一倾斜表面与第二倾斜表面之间具有均匀分隔空间。
7.根据权利要求3或4所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述主体外壳的所述光输出壁包括: 中心光输出壁，其经配置以被与其间隔开且与其耦合的所述光输出壁保护盖覆盖；以及 边缘光输出壁，其经配置以不被所述光输出壁保护盖覆盖，且其中所述中心光输出壁和所述边缘光输出壁具有厚度差，使得所述中心光输出壁的厚度小于所述边缘光输出壁的厚度。
8.根据权利要求7所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述中心光输出壁具有包括内圆周和外圆周的环形形状，且所述中心光输出壁的所述内圆周与所述光输出端口接触。
9.根据权利要求8所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述光输出壁保护盖的直径小于所述外圆周的直径，且所述光输出壁保护盖在所述中心光输出壁的所述外圆周中与所述中心光输出壁间隔开且耦合到所述中心光输出壁。
10.根据权利要求4所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述透明阻挡板耦合部分包括: 第一圆周贯穿部分，其包括第一内圆周和经配置以从所述盖通孔的所述外表面突出的第一圆周突出表面； 第二圆周贯穿部分，其包括第二内圆周，所述第二内圆周的直径大于所述第一内圆周的直径，以及经配置以在所述第二内圆周的内表面中界定的第二圆周螺纹； 所述透明阻挡板，其经配置以具有内表面和外表面，所述内表面经固定到所述第一圆周突出表面；以及 圆周环，其经配置以与所述透明阻挡板的所述外表面接触、沿着所述第二圆周螺纹耦合，且将所述透明阻挡板固定到所述第一圆周突出表面。
11.根据权利要求7所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述分隔部件以多个部件提供，所述多个部件安置于所述内表面的圆周上，用以以规则间隔彼此间隔开。
12.根据权利要求7所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述主体外壳的所述光输出壁包括盖紧固凹槽，所述盖紧固凹槽经配置以在与界定于所述分隔部件中的所述盖固定孔相对的位置处界定。
13.根据权利要求12所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述固定部件穿过所述盖固定孔且螺纹耦合到所述盖紧固凹槽。
14.根据权利要求4所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述透明阻挡板是由透射范围介于5 μ m到20 μ m的长波长的材料制成。
15.根据权利要求14所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述透明阻挡板是由BaF2, CaF2和Ge化合物中的一个制成。
16.根据权利要求4所述的用于校准高温计的设备，其特征在于所述透明阻挡板体现为以下各项中的一个:凸透镜、凹透镜、所述凸透镜的组合件、所述凹透镜的组合件，以及所述凸透镜和凹透镜 的组合件。
【文档编号】G01J5/00GK103968951SQ201410043522
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】池尙炫 申请人:Ap系统股份有限公司
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