用於快速熱處理裝置的溫度測量系統的光學路徑提高、焦距變化補償、以及漫射光降低的製作方法
2023-05-10 10:28:16 2
專利名稱：用於快速熱處理裝置的溫度測量系統的光學路徑提高、焦距變化補償、以及漫射光降低的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及半導體處理系統，尤其涉及一種在快速熱處理(RTP)裝置中使用的用於測量晶片溫度的高溫計系統。
背景技術：
熱處理爐已經被廣泛了解且多年來被用以進行各種半導體製造工藝，包括退火，擴散，氧化，以及化學氣相澱積。結果，這些工藝已被熟知，尤其關於在最終產品的質量和一致性上的工藝變化方面。熱處理爐典型地使用水平型爐或豎直型爐。
兩種傳統爐型都被設計成將半導體晶片加熱到希望的溫度以便當保持充分小的線寬(例如，小於1微米)時促進注入雜質的擴散以達到希望的深度，或進行其他的傳統工藝技術，例如向晶片施加氧化膜或向晶片澱積化學氣相層。已知且很好地理解了處理期間晶片加熱需求，且因此可以嚴密地監控。
傳統的豎直型熱處理爐例如管道爐設計成便於支承豎直位置上的爐內的處理管。該熱爐通常還使用安裝在適當的平移機構上的晶舟組件，該平移機構用於使晶舟移進或移出處理管。晶片處理組件配置成鄰近於且並列於晶舟組件以自晶片盒向晶舟組件傳遞半導體晶片。然後將晶片提升到石英或矽加熱管中。然後該管緩慢提升至希望的溫度且在該溫度保持某一預定的時間階段。然後，緩慢冷卻該管，且自管中移出晶片以完成該處理。該處理技術的缺點在於其在時間溫度上施加晶片所受控於的抑制。
由於矽集成電路的臨界尺寸持續地按比例下降至亞微米階段，因此，對晶片溫度的一致性以及晶片到晶片的溫度可重複性的需求變得更加迫切。例如，在0.18微米技術中，希望晶片到晶片的溫度可重複性處於大約+/-3℃的等級。
高溫測量法已經成為一種在熱處理爐中處理期間的矽晶片的非接觸溫度測量的選擇方法。高溫計是基於所有物體在絕對零度以上的溫度下釋放電磁輻射的原理，其中電磁輻射根據普朗克方程隨溫度變化。基於上述關係，物體的溫度可以通過測量其釋放的輻射自一段距離來測定。然而，必須知道被測表面的光譜發射率值以計算實際的溫度。通常，矽晶片具有可以通過幹涉效應徹底改變晶片的光譜發射率的背面層，其可以導致處理期間的溫度測量錯誤。進一步地，晶片的發射率也依賴於背面表面的粗糙度和晶片溫度。所有這些缺點使得測量或預測晶片發射率成為困難的任務。
使用高溫測量法精確測量晶片溫度所採用的一種技術包括具有晶片發射率補償的改進的單色高溫測定法。使用這種補償的現有技術的高溫測定系統的一個示例在現有技術圖1中說明，且以參考數字10表示。該單色高溫計10包括一個具有聯接到其頂部部分16的軸環14的升降管12(未按比例示出)。該軸環14具有多條腿18(例如，3條(3))且在自管12的預定距離處夾持晶片20。該軸環14可以進一步夾持為了晶片邊緣溫度的統一控制而使用的邊緣環(edge ring)(未示出)。
高溫計頭22聯接到升降管12的底部24。該高溫計頭22含有光學系統(例如，多個透鏡和光圈)，該光學系統促進了至晶片20的閃射和沿著或平行於光軸26的放射與反射光的接收。頭部22與向處理器34傳送信號32以測量晶片溫度的輻射測定通道28和反射測定通道30一起工作。
另外，該高溫測量系統包括聯接到升降管12的埠36，以便例如通過供給線40向其引進冷卻氣體38，例如氮氣。由於通常使用鐘形罩(未示出)加熱晶片20，因此會發生晶片的不均勻加熱，引起其中心部分變得熱於周圍區域。該升降管12通過埠36將冷卻氣體38傳送至晶片20的中心部分以助於其溫度的一致。
在操作中，該高溫測量系統10以下面的典型方式使用輻射測定通道28和反射測定通道30來測定晶片溫度。該輻射測定通道28記錄自晶片20釋放的輻射的密度和源於自鐘形罩(未示出)的漫射光以及自晶片的反射的輻射。反射測定通道30記錄關於由高溫計頭22產生的閃射的反射密度。通道28、30向處理器34傳遞發射數據和反射數據，該處理器34從輻射測定信號減去漫射光獲得晶片的黑體密度。該處理器34進一步通過假定發射率是晶片反射率的補數來計算晶片的發射率，且從而自反射測定信號推斷出晶片發射率。然後用處理器34通過黑體密度除以晶片發射率來計算或相反測定該晶片的溫度。
如在現有技術圖1中看見的，高溫計系統10的中心光學元件是高溫計頭部22。由於該頭部22安裝在升降管12的底部以將其中的元件與處於溫度升高的工件熱隔離，因此，晶片20與頭部22之間的光路是相對長的，例如大約1米。晶片20與頭部22之間的相對長的分離要求晶片非常細緻地對準以使得晶片法線和頭部22與光軸26對準。即使晶片法線關於軸26有小角度或偏移，都會在反射的和發射的信號密度上引起損耗，因此不利地影響溫度計算的精確性。
例如，如現有技術圖2A和2B中說明的，如果晶片20不彎曲或偏移(圖2A)，則通過頭部22將輻射40完全收集在管12的底部24，否則晶片的彎曲或偏移(圖2B)可以引起導致信號丟失的反射光41。為了糾正上述問題，在升降管12的頂部16插入透鏡42，且通過例如軸環14(未示出)將其保持在理論上與晶片相距透鏡焦距(例如，約50mm)的位置上，如現有技術圖2C中說明的。該透鏡42再集合44另外的將不會返回到高溫計頭部22的任何反射光41。因此該透鏡42允許或糾正由於彎曲或偏移的反射，因此，利於用拋光的或粗糙背面的晶片兩者使用高溫計。
儘管具有透鏡42的高溫計系統10提供相對好的結果，但是為了提供用於快速熱處理控制的高的溫度測定精確性，在本領域高溫測量中存在對更高精細和改進的持續要求。
發明內容
為了提供本發明的一方面或多方面的基本理解，對本發明進行以下簡化的概括。此「發明內容」不是本發明的總體綜述，且不意指本發明的關鍵或重大的部分，也不限定其範圍。本「發明內容」的首要目的是以簡單的形式作為以下將更詳細描述內容的前序來介紹本發明的一些構思。
依照本發明的一方面，披露一種克服了多種關於現有技術的缺點的高溫計系統和感溫方法。具體地說，披露了一種具有在大致伸縮配置中包括兩個管的升降管的高溫計。向管道之間的流動通道中引入冷卻氣體，以便向晶片或工件的被感測的部分提供直接冷卻。分析期間在內部管中發生射向和發自晶片的輻射，並且這些輻射是基本與冷卻氣體隔離的，因此在內部管中的氣體的任何層化與冷卻氣體流率的變化無關。另外，可以抽空該內部管以基本防止其中的層化且因此進一步提高高溫計的光路。
依照本發明的另一方面，披露了一種包括升降管的高溫計系統，該升降管具有結合到底部部分上的高溫計頭部和結合到其頂部部分的套管。透鏡耦接到套管上且在操作上使得發自工件的輻射/光聚焦到高溫計頭部。該透鏡具有與其離工件的距離相關的焦距，且該焦距是溫度的函數。為了補償由於溫度變化引起的焦距改變，聯接到透鏡上的套管具有隨著溫度變化而改變透鏡和工件之間距離的熱膨脹係數。因此，連同套管的透鏡在操作上以基本上無信號丟失地自工件向高溫計頭部傳輸光線，因比提高高溫計系統精確性。
為了實現前述的以及有關目的，以下的描述和附圖詳細闡述了本發明的多個說明性的方面和實施例。這些代表了使用本發明的原理來進行實施的僅僅幾個不同方法的示例。另一方面，當結合附圖考慮時，由以下本發明的詳細說明，本發明的優點和新穎特徵將變得明顯。
圖1是現有技術高溫計系統的組合透視圖和結構圖；圖2A是圖1中的部分現有技術高溫計系統的簡化截面圖，其中自工件的光線以相對對準方式射入升降管；圖2B是圖1中的部分現有技術高溫計系統的簡化截面圖，其中自工件的光線以相對不對準方式射入升降管；圖2C是圖1中的部分現有技術高溫計系統的簡化截面圖，其中自工件的光線以相對不對準的方式接近升降管且隨後使用透鏡對準；圖3是對應於本發明的一個方面的高溫計系統的組合透視圖以及結構圖；圖4是連接到本發明的另一方面的高溫計系統的流體導向裝置的透視圖；圖5是說明本發明的又一方面的高溫計系統的升降管結構的截面圖；及圖6是說明升降管結構和用以支撐本發明的再一方面的工件的軸環的截面圖。
具體實施例方式
現在將參考附圖描述本發明，其中相同的參考數字全部用於表示相同的部件。本發明描述一種提供了優於現有技術的改進的高溫計系統以及相關方法。
在本發明的一方面，其間具有流體通路的兩個同心設置的管代替了常規升降管。在管之間的流體通路中，但不在內部管中提供冷卻氣體，因此防止了在內部管中的氣體層化，以基本上相對冷卻氣體流率中的變化而變化。進一步地，內部管可以是流體密封和抽空的以基本防止其中的層化以改善光路。在本發明的另一方面，升降管的頂部部分包括聯接到透鏡的套管。該套管具有在操作上使得透鏡的焦距隨溫的度變化得到補償的熱膨脹係數，因此提高了高溫計溫度測量的精確度。
現在轉向附圖，圖3是說明根據本發明一個方面的高溫計系統50的組合透視圖及結構圖。在某些方面中，該高溫計系統50類似於現有技術圖1的系統10；然而，新型管結構52代替了傳統升降管12。本發明的該升降管52包括自頂部56延伸到其底部58的內部管54。在一個實施例中，內部管54延伸了管52的全部長度(例如，大約1m)。如所示的，該升降管52還包括外部管60，在一個實施例中該外部管60以套管型配置同心地圍住內部管54。外部管60也自頂部62延伸到底部64且如示的，可以是與內部管54同延的。
內部和外部管54、60的同心特性限定了其間的流體通路65。冷卻氣體埠66聯接到或相反連接到外部管60以通過氣體線70向通路65中傳送冷卻氣體68。冷卻氣體68一般通過通路65流向內部和外部管54、60的頂部56、62以便向如半導體晶片20的工件的一個或更多個所選區域提供冷卻氣體。注意到圖3中，冷卻氣體68排出同心式的管52，但是，可以使用流體導向裝置(如以下將要更詳細討論的)將冷卻氣體導向處於被控制狀態的工元件的一個或更多個部分。
該高溫計系統50還包括聯接到或相反連接到升降管52的頂部部分的軸環74。例如，在圖3中，該軸環74聯接到外部管60的頂部62；然而，其可以聯接到內部管54且這樣的選擇是可以預見的因此落入本發明的範圍。該軸環74具有多個有與其連接的垂直延伸管腳78的臂76，其中管腳78的長度80限定工件20和升降管52之間的距離82(例如，大約50mm)。
根據本發明的另一方面，圖3的該高溫計系統50還包括聯接到或相反通過通道部92連接到內部管54的真空泵90。通過在其頂部56和底部58流體密封內部管54，可以使用該真空泵90抽空內部管54，其包括用於位於管底部的高溫計頭部22的光軸93。該高溫計頭部22依次可操作地聯接到控制系統96，該控制系統96包括輻射測定通道28、反射測定通道30以及作為離散或集成元件的處理器34。
為了理解本發明的有利特徵，將提供關於被本發明的發明者改善了的現有技術缺點的簡短討論。在現有技術的升降管12中，其中的冷卻氣體產生具有放射狀和軸向性溫度梯度的氣體柱，其中梯度不是靜態的，而是氣體體積流率的函數。而溫度梯度又在管12內引起動態的氣體密度梯度，該氣體密度梯度使得在工件20和高溫計頭部22之間的管中傳播的光產生折射梯度的動態指數(dynamic index)。管內的這種「梯度指數透鏡」分別導致輻射測定信號和反射測定信號的失真。
有些情況下，可以提供補償以補償管內的梯度；然而，當氣體流率不是常數(例如，氣體流率可以頻繁變化以適應工藝條件的變化)時，管12內的該氣體密度梯度變化，因此引起管內折射梯度指數也不良地變化，因此為信號失真作補償是很困難或不可能的。
在上述問題的評價中，本發明的發明者提供具有其間有流體通路的同心多管升降管52的高溫計系統50。將冷卻氣體68提供到流體通路65中，而內部管54的內部與其流體隔離。因此在本發明的系統50中，仍可能發生內部管54內的周圍環境的層化，但是這樣的層化將不會是冷卻氣體體積流率的變化的函數。既然由於層化引起的失真基本上保持常數，因此由於這樣的層化可以提供補償。
根據本發明的另一方面，該真空泵90與內部管54聯接或以其他方式結合，該內部管54藉助埠92在其頂部56和底部58是流體密封的。操作該真空泵90以抽空內部管54，因此在其中產生真空。由於內部管54中的真空，其中不存在層化，因此穿過其形成基本上高質量的光路94。由於沒有與光路有關的層化，輻射測定通道28和反射測定通道30的光信號基本上沒有失真，因此使得這樣的測量法在無需補償的情況下基本上更加精確。
現在轉到圖4，根據本發明的另一方面說明流體導向裝置100。該流體導向裝置100連接到升降管52的頂部，例如，聯接到內部或外部管54和60的一個或多個和/或軸環74。在圖4的實施例中，流體導向裝置100包括一個截錐體形裝置且聯接到軸環74，且是可操作的以將在內部和外部管54和60之間流動的冷卻氣體68導向至晶片20的預定部分102以對其提供局部冷卻。儘管以截去尖端的倒錐體描述在本實施例中的流體導向裝置100，但是可以理解可以使用其他形狀和結構以及任意可操作的將冷卻氣體導向晶片20的一個或多個預定部分的這樣的結構都是可預料的，因此落到本發明的範圍之內。
另外，在圖4中透鏡104(例如由石英或藍寶石製成)位於內部管54的頂部部分56。該透鏡104優選將內部管54的內部從冷卻氣體68流體隔離，因此防止內部管中氣體的層化成為冷卻氣體流率變化的函數。進一步地，通過密封內部管54，可以抽空內部管54以基本上防止其中的任何層化。透鏡104，除了密封內部管54之外，也如前討論的以有效的方式提供自晶片20至高溫計頭部22的聚焦光線/輻射。晶片20和透鏡104之間的距離106優選等於透鏡的焦距，及在本實施例中，藉助連接到軸環74的支架臂(spider arm)76、78來控制。
根據本發明的另一方面，升降管包括連接到其頂部部分的套管。如以下將更詳細地討論的，套管支撐透鏡，且具有作為溫度函數的改變透鏡和晶片或工件之間的距離的熱膨脹係數。如將進一步評述的，這種距離的變化用於補償也隨溫度變化的透鏡焦距的變化。在上述方式中，儘管溫度變化，套管連同透鏡仍使得以基本一致的方式使輻射自晶片向下映射至高溫計頭部的。
圖5是根據本發明的再一方面的升降管152的截面圖。例如，在圖3中的高溫計系統50中或在可以想像的其他型系統中，可以使用升降管152。該升降管152在某些情形類似於圖3中的管52，但是在幾個方面不同。圖5的該升降管152包括自管的中間部分155延伸到其底部158的內部管154。在一個實施例中，該內部管154延伸了整個管152的基本長度，但是可以如希望變化。
如所述，該升降管152還包括伸縮型配置的同心地圍繞內部管154的外部管160。如所示，該外部管160自頂部162延伸至底部164。內部和外部管154、160的同心特性限定了其間的流體通路165。為了通過例如氣體線(未示出)向通路165內傳送冷卻氣體168，冷卻氣體埠(未示出)聯接到或相反連接到外部管160。
升降管152還包括連接到內部管154的中間部分155的套管170。該套管170具有嚙合了將外部管160分別分成頂部部分160a和底部部分160b的環型密封174的底部部分。該套管170還包括支撐或是相反連接到透鏡104的頂部部分176。
在本發明的一個實施例方面，該套管170包括諸如藍寶石(Al2O3)或氧化鋁(非晶Al2O3)的材料，該材料顯示出使透鏡104和晶片20之間的距離106(見例如圖4)對應於溫度變化而變化的熱膨脹係數。更優選地，由溫度變化引起距離106的變化量通常對應於由相同溫度變化引起的透鏡170焦距的變化。
因此如果溫度變化(ΔT)引起透鏡104的焦距變化(Δf)，則套管170顯示出改變距離106(ΔD)的熱膨脹係數，其中Δf≈ΔD。在上述方法中，通過透鏡104自晶片20向高溫計頭部22的輻射映射在大的溫度範圍內是基本相同的，因此，提高了高溫計系統的精確度。儘管藍寶石和氧化鋁作為套管170的示例性材料，但可以使用提供這樣的熱膨脹係數的任何材料且這樣的材料是可預料的，因此落入本發明的範圍。
在本實施例中，在自透鏡104預定距離106處支撐晶片20的軸環(未示出)由具有基本小於套管170(例如，1∶10)的熱膨脹係數的石英製成，以使得可以忽略考慮由於溫度引起的距離變化。可選擇地，儘管本實施例說明了當升降管152相對靜止地夾持晶片20時，顯示出基本熱膨脹係數的套管170，但是本發明還可構思成，當使用顯示出基本熱膨脹係數的軸環支撐結構時，以相對固定的位置夾持透鏡104，以補償透鏡的焦距變化。然而，由於支撐結構的任何基本移動都可能導致置於其上的工件所希望的加熱的變化，因此該選擇方案可能不是所希望的。
仍參考圖5，環型密封174可以包括將升降管152的各部分154、、160a、160b和170耦接到一起的環狀密封。尤其，在本實施例中環型密封174包括將內部管154和套管170耦接到一起的內部同心部分176，和將外部管的頂部和底部部分160a和160b各自耦接到一起的外部同心部分178。環型密封174進一步包括冷卻氣體168穿過其以向晶片(未示出)提供局部冷卻的環狀的孔180，如前所述。可選擇地，關於環狀密封，如可以想像的，環型密封孔180可以包括一個或多個各種形狀和/或尺寸的孔。
根據本發明的又一方面，套管170對於輻射基本上是不透明的，或對射向其的輻射而言至少是漫射的。通過將套管做成基本上是不透明的或是漫射的，基本上減少或完全消除了漫射光，該漫射光例如是自鐘形罩(未示出)反射的、不希望通過透鏡104映射的光。例如，如果套管170是由藍寶石構成的，該藍寶石套管可以通過將套管浸漬在HF中或等效溶液中而「除去光澤(frosted)」。可選擇地，套管170的外表面或「OD」可以研磨到預定的表面光度。可以使用任何適合的套管材料，且可以利用任何適合的消光工藝以實現上述結構且這樣的選擇是可預料的因此落入本發明的範圍內。
圖6是說明例如圖3中的系統50的高溫計系統的一部分的圖5的升降管152另一實施例細節的另一截面圖，其具有如前所述的套管170和軸環74。另外，儘管在圖6中未示出，但是可以與管152一起使用流體導向結構100或類似結構用於局部冷卻工件20的或一個或更多個部分。
儘管以上已就某些方面及實施方法對本發明進行了說明和描述，可以認為對於其他本領域技術人員來說在這種說明和附圖的閱讀和理解之上可進行等同的變更和改進。尤其考慮到通過上述元件(配置、裝置、電路、系統等)執行的各種功能，除非另有說明，用於描述這種元件的術語(包括對「方式」的參考)意指相應的執行所述元件的具體功能(即，功能等價)的任何元件，即使與公開的結構在結構上不等同，其執行了在這裡說明的本發明實施方式的功能。這樣看來，也將公認本發明包括具有用於執行本發明各種方法的步驟的計算機可執行指令的計算機可讀媒介。另外，當關於幾個實施例中的僅一個的本發明的特定特徵可能已經公開時，這樣的特徵可以如所希望的與一個或更多個其他的實施例的特徵以及任何給出的或特定申請的優點結合。更進一步地，對於詳細說明或權利要求中使用的術語「包括」、「包括」、「具有」、「具有」「通過」及其變形的外延，這些術語在某種意義上意指包括類似術語「包括」。
權利要求
1.一種高溫計系統，其包括升降管，該升降管包括；自其頂部延伸到其底部的內部管；和以伸縮式安置的圍繞該內部管且自其頂部延伸至底部的外部管，且在該內部管和該外部管之間限定出流體通路；與該外部管相關的埠，該埠在操作上經其向該流體通路中傳輸冷卻氣體；聯接到該內部管的底部的高溫計頭部，該高溫計頭部在操作上傳輸和接收穿過該內部管的輻射；和聯接到內部管或外部管的至少一個頂部上且在操作上支撐工件的軸環。
2.權利要求1的高溫計系統，其特徵在於，位於高溫計頭部附近的內部管的底部和外部管是流體密封的，以使內部管的內部與流體通路流體隔離。
3.權利要求1的高溫計系統，其特徵在於，還包括透鏡，該透鏡位於內部管的頂部且在其頂部基本上流體隔離內部管的內部。
4.權利要求1的高溫計系統，其特徵在於，還包括與內部管和外部管至少一個頂部相關的流體導向裝置，其中該流體導向裝置在操作上將冷卻氣體自流體通路導向到工件的預定區域。
5.權利要求4的高溫計系統，其特徵在於，該流體導向裝置包括基本可輻射透射的圓錐體狀的截錐體，其具有在基底部分的第一區域和在端部部分的第二區域，且該基底部分聯接到軸環上，第一區域大於第二區域，且第一區域足夠大以使冷卻氣體自流體通路導向至與圓錐體的端部部分的第二區域相關的晶片區域。
6.權利要求1的高溫計系統，其特徵在於，內部管與流體通路是流體隔離的。
7.權利要求6中的高溫計系統，其特徵在於，還包括與該內部管相關的埠；和在操作上連接到與內部管相關的該埠上的真空泵，該真空泵在內部管中形成真空。
8.權利要求1中的高溫計系統，其特徵在於，軸環聯接到外部管的頂部，還包括套管，該套管具有聯接到內部管頂部的底部部分，且該套管自其延伸至其頂部部分和透鏡，該透鏡聯接到套管的頂部部分上，且當由軸環支撐時該透鏡位於自工件預定距離，其中，該套管具有這樣的熱膨脹係數，即，使得套管隨著溫度的升高而熱膨脹且由此改變透鏡和工件之間的預定距離，並且該透鏡具有隨著溫度升高而降低的焦距，且套管在預定的距離中對由於溫度變化引起的透鏡焦距變化提供補償。
9.權利要求8的高溫計系統，其特徵在於，套管的頂部部分基本覆蓋透鏡的側部，且其中該套管對輻射基本上是不透明的，由此降低自透鏡的反射和進入升降管中的漫射光的量。
10.權利要求8的高溫計系統，其特徵在於，還包括環型密封，其聯接在內部管的頂部和在內部同心部分中的套管的底部之間，並聯接在外部同心部分中的外部管的底部部分和上部部分之間，並在對應於流體通路的中心部分中具有環狀的孔，以便用於使冷卻氣體流過。
11.權利要求1的高溫計系統，其特徵在於，還包括聯接到高溫計頭部的處理器，其中該處理器在操作上接收分別與輻射測定通道和反射測定通道有關的輻射密度數據和反射率數據，並根據其計算晶片溫度。
12.權利要求11的高溫計系統，其特徵在於，該處理器可進一步操作以便由反射率數據來推算晶片發射率並使用輻射密度數據和晶片發射率來計算晶片溫度。
13.一種高溫計系統，其包括具有與其相關的頂部部分和底部部分的管；與升降管的底部部分相關的高溫計頭部，該高溫計頭部在操作上傳輸和接收通過管的輻射；與升降管的頂部部分相關的套管；和聯接到套管上的透鏡，該透鏡具有與其相關的焦距，該焦距與離開工件的距離相關，其中該焦距是溫度的函數，以及其中，該套管具有熱膨脹係數，且由於該熱膨脹係數作為溫度的函數，該套管從而可改變透鏡與工件之間的距離，以補償由於溫度的變化引起的透鏡焦距的變化。
14.權利要求13的高溫計，其特徵在於，管包括升降管。
15.權利要求14的高溫計，其特徵在於，還包括聯接到升降管的頂部部分的軸環，該軸環包括多個可操作的管腳以支撐其上的工件，且在預定溫度下管腳在操作上將透鏡固定處於離開工件預定距離的位置。
16.權利要求15的高溫計，其特徵在於，軸環包括具有基本小於套管的熱膨脹係數的材料。
17.權利要求16的高溫計系統，其特徵在於，軸環包括石英，且套管包括Al2O3，且其中套管的熱膨脹係數大約比軸環的大十倍。
18.權利要求17的高溫計系統，其特徵在於，Al2O3套管包括結晶Al2O3和非晶Al2O3中的一個。
19.權利要求13的高溫計系統，其特徵在於，套管基本上是不透輻射的，由此降低了自透鏡的反射和進入升降管中的漫射光量。
20.權利要求14的高溫計系統，其特徵在於，升降管還包括自其頂部向底部延伸的內部管，且在其頂部與套管嚙合；以及外部管，其以伸縮式配置方式圍繞內部管和套管，且自其頂部向底部延伸並限定其間的流體通路；以及與外部管相關的埠，該埠在操作上以便經其向流體通路中傳送冷卻氣體，其中，高溫計頭部聯接到內部管的底部，且在操作上傳送和接收經內部管的輻射。
21.權利要求20的高溫計系統，其特徵在於，還包括聯接到內部管或外部管的至少一個頂部上的軸環，該軸環在操作上便於在離開透鏡的預定距離處支撐工件。
22.權利要求20的高溫計系統，其特徵在於，位於高溫計頭部附近的內部管和外部管的底部是流體密封的，以將內部管的內部與流體通路流體隔離。
23.權利要求20的高溫計系統，其特徵在於，透鏡位於套管內且基本上與內部管的內部流體隔離。
24.權利要求23的高溫計系統，其特徵在於，還包括與內部管相關的埠；和真空泵，該真空泵在操作上連接到與內部管相關的該埠且在內部管中產生真空。
25.權利要求20的高溫計系統，其特徵在於，還包括與內部管和外部管至少一個頂部相關的流體導向裝置，其中該流體導向裝置在操作上將冷卻氣體自流體通路導向到工件的預定區域。
26.權利要求25的高溫計系統，其特徵在於，該流體導向裝置包括基本可輻射透射的圓錐體狀的截錐體，其具有在基底部分的第一區域和在端部部分的第二區域，且該基底部分聯接到軸環上，第一區域大於第二區域，且第一區域足夠大以使冷卻氣體自流體通路導向至與圓錐體的端部部分的第二區域相關的晶片區域。
27.權利要求20的高溫計系統，其特徵在於，還包括環型密封，其聯接在內部管的頂部和在內部同心部分中的套管的底部之間，並聯接在外部同心部分中的外部管的底部部分和上部部分之間，並在對應於流體通路的中心部分中具有環狀的孔，以便用於使冷卻氣體流過。
全文摘要
本發明公開一種高溫計系統且包括一種升降管。該升降管包括內部管和以伸縮布置方式包圍內部管的並且自其頂部延伸至底部的外部管，該布置限定其間的液體通道。該升降管還包括與外部管相關的埠，以便穿過其向液體通道傳送冷卻氣體。高溫計頭部聯接到內部管的底部且在操作上傳輸和接收穿過內部管的輻射。該系統還包括聯接到內部管或外部管的至少一個頂部的軸環，其在操作上支撐用以熱測量的工件。
文檔編號G01J5/08GK1675744SQ03819866
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月21日 優先權日2002年8月22日
發明者D·布朗, R·D·米多斯, D·陶, M·科奇 申請人:艾克塞利斯技術公司