CN104296887A - 一种实现稳定测温的测温装置及其所在的半导体设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现稳定测温的测温装置及其所在的半导体设备，通过在测温装置的绝缘管内部设置热电极固定装置，将所述两根热电极与所述绝缘管保持相对固定，从而使得测量端与待测温物体的表面接触良好，避免了日常设备维护时，热电极由于维护过程中的拖拽与绝缘管发生滑移，从而影响测量结果的现象，保证了测量结果的稳定性和准确性，同时在绝缘管下方设置一弹簧，通过弹簧的弹力使得测量端与被测物体接触良好的同时，避免了测温装置与被测温物体的刚性接触导致的被测温物体破裂。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种在半导体设备内准确测温的技术领域。
背景技术
半导体制造技术领域中，温度是半导体基片加工合格与否的重要技术指标。半导体基片加工处理时通常置于一基片承载架上，通过基片承载架上方的静电吸盘对半导体基片进行固定。静电吸盘表面的温度直接影响半导体基片加工的均匀性，故通常在静电吸盘内部设置控温装置和测温装置来实现静电吸盘的的温度均匀。
现有技术中通常采用的测温装置为热电偶，所述热电偶可以直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号。所述热电偶由2种不同成分材质的导体组成闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生了电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。常用热电偶包括两根料不同的热电极和两热电极两端焊接的测量端和自由端。热电偶工作时，将所述热电偶的测量端靠近待测温部件表面放置，所述热电偶的自由端连接显示仪表，当测量端和自由端存在温度差时，显示仪表可以显示热电动势，从而获知待测温部件的温度。
由于半导体设备中的测温热电偶通常在带有射频等离子体的条件下工作，被测温物体上的导体部分存在射频交流电位和耦合的直流电位，如果测温热电偶没有绝缘保护，测温热电偶的测量端会被待测温物体上的导体部分放电，大的射频交流电位和耦合的直流电位会将测量端击穿，从而引起测温热电偶失效。故通常需要对热电偶进行绝缘保护，将热电偶放置于绝缘管中。传统的热电偶位于绝缘管中时经常不能很好的和待测物体接触，而且在维护设备时，热电偶由于维护过程中的拖拽，会与绝缘管发生位置滑移，进而影响测量结果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种实现稳定测温的测温装置，包括两根材料不同的热电极，以及所述热电极的结合端，所述热电极外环绕设置一绝缘管，所述绝缘管内设置固定装置，用以将两根热电极与所述绝缘管固定连接。
优选的，所述的固定装置为设置在所述绝缘管内部的多管道部件，所述多管道部件包括至少两个独立管道，所述两根热电极分别位于一个独立管道内。
优选的，所述两热电极的结合端包括一测量端和一自由端，所述多管道部件长度小于等于所述热电极长度。
优选的，所述固定装置和所述的绝缘管材料相同或不同，为特氟龙、聚醚酮、聚醚酰亚胺中的一种或两种。
优选的，所述的固定装置包括至少两个与所述绝缘管固定连接的固定环，所述的固定环靠近所述测量端设置，所述两根热电极分别位于一个固定环内。
优选的，所述的固定环为不连续结构，所述固定环通过抓力固定所述热电极。
优选的，所述的固定环的内径等于所述热电极的外径。
进一步的，本发明还公开了一种实现准确测温的半导体设备，所述设备包括至少一个反应腔，所述反应腔内设置一静电吸盘，所述静电吸盘置于一基座上，所述基座和所述静电吸盘内部设置一测温装置，所述测温装置包括两根材料不同的热电极，以及所述热电极的两结合端，一测量端和一自由端，所述热电极外环绕设置一绝缘管，所述绝缘管内设置固定装置，用以将两根热电极与所述绝缘管固定连接。
优选的，所述的测量端靠近所述静电吸盘表面。
优选的，所述绝缘管下方设置一弹簧，所述弹簧通过一固定塞和所述基座固定
本发明的优点在于：本发明通过在测温装置的绝缘管内部设置热电极固定装置，将所述两根热电极与所述绝缘管保持相对固定，从而使得测量端与待测温物体的表面接触良好，避免了日常设备维护时，热电极由于维护过程中的拖拽与绝缘管发生滑移，从而影响测量结果的现象，保证了测量结果的稳定性和准确性，同时在绝缘管下方设置一弹簧，通过弹簧的弹力使得测量端与被测物体接触良好的同时，避免了测温装置与被测温物体的刚性接触导致的被测温物体破裂。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不同的实施例，以解释和阐明本发明的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。
图1示出本发明所述的半导体设备结构示意图；
图2示出本发明所述的测温装置的结构示意图；
图3示出本发明一种实施例的测温装置的横截面示意图；
图4示出本发明一种实施例的测温装置的横截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1示出本发明所述的半导体设备结构示意图，所述设备包括至少一个反应腔(图中未示出)，所述反应腔内设置一静电吸盘110，静电吸盘110置于一基座120上，静电吸盘110表面设置一绝缘层115，基座120和静电吸盘110内部设置测温装置200。图2示出本发明所述的测温装置的结构示意图；测温装置200包括两根材料不同的热电极201，以及两根材料不同的热电极201的两结合端，测量端202和自由端（图中未示出），测量端202位于绝缘层115的下方，用于测量绝缘层115的表面温度。
由于两根热电极201的材料不同，将两电极两端闭合，两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两结合端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两结合端之间就存在电动势——热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可获得温度值。本发明设置所述测量端位于绝缘层115的下方，自由端温度设置为0摄氏度。
当测温装置在半导体反应腔内测温时，通常需要在有射频等离子体的环境中工作，被测温物体的导体部分存在射频交流电位和耦合的直流电位，如果测温装置200没有绝缘保护，测量端202有可能会被被测温物体的导体部分放电，从而导致测量端202被击穿，故需要在热电极201外设置绝缘管250。当热电极201整体放置于绝缘管250内部中，在日常设备维护时，热电极由于维护过程中的拖拽，会与绝缘管250发生滑移，不能很好的与测绝缘层115的表面进行良好接触，从而影响测量结果。为了保证测量端202与待测绝缘层115的表面的良好接触，本发明在绝缘管250内部设置固定装置，用于将两根热电极201与所述绝缘管分别固定连接，避免了热电极在绝缘管内滑动导致的测量不稳定。为了避免绝缘管250与绝缘层115之间的刚性接触导致绝缘层115的破裂，在绝缘管250下端设置弹簧260，弹簧260通过固定塞130和基座120固定。
本发明所述的固定装置可以为多种形式，其目的是将两根热电极，尤其是热电极靠近测量端202的一端分别与绝缘管250固定连接，以确保测量端与绝缘层115的密切贴合，在本实施例中，所述固定装置为在绝缘管250内部设置的多管道部件255，多管道部件255与绝缘管250固定连接，多管道部件255包括至少两个独立管道，两根热电极201分别位于一个独立管道内，同时，多数热电极201的测量端202置于两个独立管道上方，构成一个较为稳定的结构，在保证测量端202和绝缘层115密切贴合的同时，不会顶破绝缘层115。多管道部件255长度小于等于热电极201的长度，本实施例中，多管道部件255的长度略小于热电极201的长度，测量端201和所述自由端位于多管道部件255外部。在另外的实施例中，多管道部件255的长度可以远小于热电极201的长度，例如图3所述的实施例，固定装置为固定在绝缘管250侧壁的固定环256，固定环256靠近测量端202设置，两根热电极201分别位于一个固定环256内。测量端202位于固定环256上方，在固定环256的作用下不会发生上下左右的滑移，从而确保对绝缘层115测温的准确性。在图4所述的实施例中，所述的固定装置为不连续的固定环257，固定环257通过抓力固定热电极201，本实施例中固定环257的内径等于热电极201的外径，以确保两根热电极201和固定环257的连接固定，保证测量端202对绝缘层115测温的准确性。上述实施例中，固定装置和绝缘管材料可以相同也可以为不同，可以从特氟龙、聚醚酮、聚醚酰亚胺等材料中选择一种或两种。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种实现稳定测温的测温装置，包括两根材料不同的热电极，以及所述热电极的结合端，其特征在于：所述热电极外环绕设置一绝缘管，所述绝缘管内设置固定装置，用以将两根热电极与所述绝缘管固定连接。
2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于：所述的固定装置为设置在所述绝缘管内部的多管道部件，所述多管道部件包括至少两个独立管道，所述两根热电极分别位于一个独立管道内。
3.根据权利要求2所述的测温装置，其特征在于：所述两热电极的结合端包括一测量端和一自由端，所述多管道部件长度小于等于所述热电极长度。
4.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于：所述固定装置和所述绝缘管材料相同或不同，为特氟龙、聚醚酮、聚醚酰亚胺中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于：所述的固定装置包括至少两个与所述绝缘管固定连接的固定环，所述的固定环靠近所述测量端设置，所述两根热电极分别位于一个固定环内。
6.根据权利要求5所述的测温装置，其特征在于：所述的固定环为不连续结构，所述固定环通过抓力固定所述热电极。
7.根据权利要求5所述的测温装置，其特征在于：所述的固定环的内径大于等于所述热电极的外径。
8.一种实现准确测温的半导体设备，其特征在于：所述设备包括至少一个反应腔，所述反应腔内设置一静电吸盘，所述静电吸盘置于一基座上，所述基座和所述静电吸盘内部设置一测温装置，所述测温装置包括两根材料不同的热电极，以及所述热电极的两结合端，一测量端和一自由端，所述热电极外环绕设置一绝缘管，所述绝缘管内设置固定装置，用以将两根热电极与所述绝缘管固定连接。
9.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于：所述的测量端靠近所述静电吸盘表面。
10.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于：所述绝缘管下方设置一弹簧，所述弹簧通过一固定塞和所述基座固定。
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