TW201510492A - 一種實現穩定測溫的測溫裝置及其所在的半導體設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種實現穩定測溫的測溫裝置及其所在的半導體設備，藉由在測溫裝置的絕緣管內部設置熱電極固定裝置，將所述兩根熱電極與所述絕緣管保持相對固定，從而使得測量端與待測溫物體的表面接觸良好，避免了日常設備維護時，熱電極由於維護過程中的拖拽與絕緣管發生滑移，從而影響測量結果的現象，保證了測量結果的穩定性和準確性，同時在絕緣管下方設置一彈簧，藉由彈簧的彈力使得測量端與被測物體接觸良好的同時，避免了測溫裝置與被測溫物體的剛性接觸導致的被測溫物體破裂。

Description

一種實現穩定測溫的測溫裝置及其所在的半導體設備

本發明係關於一種半導體技術領域，特別是關於一種在半導體設備內準確測溫的技術領域。

半導體製造技術領域中，溫度是半導體基片加工合格與否的重要技術指標。半導體基片加工處理時通常置於一基片承載架上，藉由基片承載架上方的靜電吸盤對半導體基片進行固定。靜電吸盤表面的溫度直接影響半導體基片加工的均勻性，故通常在靜電吸盤內部設置控溫裝置和測溫裝置來實現靜電吸盤的的溫度均勻。

現有技術中通常採用的測溫裝置為熱電偶，所述熱電偶可以直接測量溫度，並把溫度信號轉換成熱電動勢信號。所述熱電偶由2種不同成分材質的導體組成閉合迴路，由於材質不同，不同的電子密度產生電子擴散，穩定均衡後就產生了電勢。當兩端存在梯度溫度時，迴路中就會有電流產生，產生熱電動勢，溫度差越大，電流就會越大。測得熱電動勢之後即可曉得溫度值。常用熱電偶包括兩根料不同的熱電極和兩熱電極兩端焊接的測量端和自由端。熱電偶工作時，將所述熱電偶的測量端靠近待測溫部件表面放置，所述熱電偶的自由端連接顯示儀錶，當測量端和自由端存在溫度差時，顯示儀錶可以顯示熱電動勢，從而獲知待測溫部件的溫度。

由於半導體設備中的測溫熱電偶通常在帶有射頻等離子體的條件下工作，被測溫物體上的導體部分存在射頻交流電位元和耦合的直流電位，如果測溫熱電偶沒有絕緣保護，測溫熱電偶的測量端會被待測溫物體上的導體部分放電，大的射頻交流電位和耦合的直流電位會將測量端擊穿，從而引起測溫熱電偶失效。故通常需要對熱電偶進行絕緣保護，將熱電偶放置於絕緣管中。傳統的熱電偶位於絕緣管中時經常不能很好的和待測物體接觸，而且在維護設備時，熱電偶由於維護過程中的拖拽，會與絕緣管發生位置滑移，進而影響測量結果。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種實現穩定測溫的測溫裝置，包括兩根材料不同的熱電極，以及所述熱電極的結合端，所述熱電極外環繞設置一絕緣管，所述絕緣管內設置固定裝置，用以將兩根熱電極與所述絕緣管固定連接。

優選的，所述的固定裝置為設置在所述絕緣管內部的多管道部件，所述多管道部件包括至少兩個獨立管道，所述兩根熱電極分別位於一個獨立管道內。

優選的，所述兩熱電極的結合端包括一測量端和一自由端，所述多管道部件長度小於等於所述熱電極長度。

優選的，所述固定裝置和所述的絕緣管材料相同或不同，為特氟龍、聚醚酮、聚醚醯亞胺中的一種或兩種。

優選的，所述的固定裝置包括至少兩個與所述絕緣管固定連接的固定環，所述的固定環靠近所述測量端設置，所述兩根熱電極分別位於一個固定環內。

優選的，所述的固定環為不連續結構，所述固定環藉由抓力固定所述熱電極。

優選的，所述的固定環的內徑等於所述熱電極的外徑。

本發明為解決習知技術之問題所採用之另一技術手段係提供一種實現準確測溫的半導體設備，所述設備包括至少一個反應腔，所述反應腔內設置一靜電吸盤，所述靜電吸盤置於一基座上，所述基座和所述靜電吸盤內部設置一測溫裝置，所述測溫裝置包括兩根材料不同的熱電極，以及所述熱電極的兩結合端，一測量端和一自由端，所述熱電極外環繞設置一絕緣管，所述絕緣管內設置固定裝置，用以將兩根熱電極與所述絕緣管固定連接。

優選的，所述的測量端靠近所述靜電吸盤表面。

優選的，所述絕緣管下方設置一彈簧，所述彈簧藉由一固定塞和所述基座固定

經由本發明所採用之技術手段，本發明藉由在測溫裝置的絕緣管內部設置熱電極固定裝置，將所述兩根熱電極與所述絕緣管保持相對固定，從而使得測量端與待測溫物體的表面接觸良好，避免了日常設備維護時，熱電極由於維護過程中的拖拽與絕緣管發生滑移，從而影響測量結果的現象，保證了測量結果的穩定性和準確性，同時在絕緣管下方設置一彈簧，藉由彈簧的彈力使得測量端與被測物體接觸良好的同時，避免了測溫裝置與被測溫物體的剛性接觸導致的被測溫物體破裂。

以下說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

圖1示出本發明所述的半導體設備結構示意圖，所述設備包括至少一個反應腔(圖中未示出)，所述反應腔內設置一靜電吸盤110，靜電吸盤110置於一基座120上，靜電吸盤110表面設置一絕緣層115，基座120和靜電吸盤110內部設置測溫裝置200。圖2示出本發明所述的測溫裝置的結構示意圖；測溫裝置200包括兩根材料不同的熱電極201，以及兩根材料不同的熱電極201的兩結合端，測量端202和自由端（圖中未示出），測量端202位於絕緣層115的下方，用於測量絕緣層115的表面溫度。

由於兩根熱電極201的材料不同，將兩電極兩端閉合，兩種不同成份的材質導體組成閉合迴路，當兩結合端存在溫度梯度時，迴路中就會有電流通過，此時兩結合端之間就存在電動勢——熱電動勢，溫度差越大，電流就會越大。測得熱電動勢之後即可獲得溫度值。本發明設置所述測量端位於絕緣層115的下方，自由端溫度設置為0攝氏度。

當測溫裝置在半導體反應腔內測溫時，通常需要在有射頻等離子體的環境中工作，被測溫物體的導體部分存在射頻交流電位元和耦合的直流電位元，如果測溫裝置200沒有絕緣保護，測量端202有可能會被被測溫物體的導體部分放電，從而導致測量端202被擊穿，故需要在熱電極201外設置絕緣管250。當熱電極201整體放置於絕緣管250內部中，在日常設備維護時，熱電極由於維護過程中的拖拽，會與絕緣管250發生滑移，不能很好的與測絕緣層115的表面進行良好接觸，從而影響測量結果。為了保證測量端202與待測絕緣層115的表面的良好接觸，本發明在絕緣管250內部設置固定裝置，用於將兩根熱電極201與所述絕緣管分別固定連接，避免了熱電極在絕緣管內滑動導致的測量不穩定。為了避免絕緣管250與絕緣層115之間的剛性接觸導致絕緣層115的破裂，在絕緣管250下端設置彈簧260，彈簧260藉由固定塞130和基座120固定。

本發明所述的固定裝置可以為多種形式，其目的是將兩根熱電極，尤其是熱電極靠近測量端202的一端分別與絕緣管250固定連接，以確保測量端與絕緣層115的密切貼合，在本實施例中，所述固定裝置為在絕緣管250內部設置的多管道部件255，多管道部件255與絕緣管250固定連接，多管道部件255包括至少兩個獨立管道，兩根熱電極201分別位於一個獨立管道內，同時，多數熱電極201的測量端202置於兩個獨立管道上方，構成一個較為穩定的結構，在保證測量端202和絕緣層115密切貼合的同時，不會頂破絕緣層115。多管道部件255長度小於等於熱電極201的長度，本實施例中，多管道部件255的長度略小於熱電極201的長度，測量端201和所述自由端位於多管道部件255外部。在另外的實施例中，多管道部件255的長度可以遠小於熱電極201的長度，例如圖3所述的實施例，固定裝置為固定在絕緣管250側壁的固定環256，固定環256靠近測量端202設置，兩根熱電極201分別位於一個固定環256內。測量端202位於固定環256上方，在固定環256的作用下不會發生上下左右的滑移，從而確保對絕緣層115測溫的準確性。在圖4所述的實施例中，所述的固定裝置為不連續的固定環257，固定環257藉由抓力固定熱電極201，本實施例中固定環257的內徑等於熱電極201的外徑，以確保兩根熱電極201和固定環257的連接固定，保證測量端202對絕緣層115測溫的準確性。上述實施例中，固定裝置和絕緣管材料可以相同也可以為不同，可以從特氟龍、聚醚酮、聚醚醯亞胺等材料中選擇一種或兩種。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例的說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改乃應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

110‧‧‧靜電吸盤
115‧‧‧絕緣層
120‧‧‧基座
130‧‧‧固定塞
200‧‧‧測溫裝置
201‧‧‧熱電極
202‧‧‧測量端
250‧‧‧絕緣管
255‧‧‧多管道部件
256、257‧‧‧固定環
260‧‧‧彈簧

圖1示出本發明所述的半導體設備結構示意圖； 圖2示出本發明所述的測溫裝置的結構示意圖； 圖3示出本發明一種實施例的測溫裝置的橫截面示意圖； 圖4示出本發明一種實施例的測溫裝置的橫截面示意圖。

110‧‧‧靜電吸盤

115‧‧‧絕緣層

120‧‧‧基座

130‧‧‧固定塞

200‧‧‧測溫裝置

250‧‧‧絕緣管

260‧‧‧彈簧

Claims (10)

1. 一種實現穩定測溫的測溫裝置，包含兩根材料不同的熱電極，以及所述熱電極的結合端，其中所述熱電極外環繞設置一絕緣管，所述絕緣管內設置固定裝置，用以將兩根熱電極與所述絕緣管固定連接。
2. 如請求項1所述的測溫裝置，其中所述的固定裝置為設置在所述絕緣管內部的多管道部件，所述多管道部件包括至少兩個獨立管道，所述兩根熱電極分別位於一個獨立管道內。
3. 如請求項2所述的測溫裝置，其中所述兩熱電極的結合端包括一測量端和一自由端，所述多管道部件長度小於等於所述熱電極長度。
4. 如請求項1所述的測溫裝置，其中所述固定裝置和所述絕緣管材料相同或不同，為特氟龍、聚醚酮、聚醚醯亞胺中的一種或兩種。
5. 如請求項1所述的測溫裝置，其中所述的固定裝置包括至少兩個與所述絕緣管固定連接的固定環，所述的固定環靠近所述測量端設置，所述兩根熱電極分別位於一個固定環內。
6. 如請求項5所述的測溫裝置，其中所述的固定環為不連續結構，所述固定環藉由抓力固定所述熱電極。
7. 如請求項5所述的測溫裝置，其中所述的固定環的內徑大於等於所述熱電極的外徑。
8. 一種實現準確測溫的半導體設備，包含至少一個反應腔，所述反應腔內設置一靜電吸盤，所述靜電吸盤置於一基座上，所述基座和所述靜電吸盤內部設置一測溫裝置，所述測溫裝置包括兩根材料不同的熱電極，以及所述熱電極的兩結合端，一測量端和一自由端，所述熱電極外環繞設置一絕緣管，所述絕緣管內設置固定裝置，用以將兩根熱電極與所述絕緣管固定連接。
9. 如請求項8所述的半導體設備，其中所述的測量端靠近所述靜電吸盤表面。
10. 如請求項8所述的半導體設備，其中所述絕緣管下方設置一彈簧，所述彈簧藉由一固定塞和所述基座固定。