TW201716757A - 光纖溫度感測器、溫度監測裝置及製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種光纖溫度感測器包括引入光纖和黑體發射器。 引入光纖包含光纖端部，及黑體發射器熔接於該光纖端部上，其中該黑體發射器由熔融的高發射率材料製成，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。 進一步的實施例包括溫度監測裝置及電子元件處理裝置，該溫度監測裝置具有一或多個光纖溫度感測器，電子元件處理裝置包含光纖溫度監測。本說明書包含其他許多的態樣及實施例。

Description

光纖溫度感測器、溫度監測裝置及製造方法
本發明係關於光纖溫度感測器，且更具體地係關於用於如在高溫基板處理期間監測溫度之裝置。
在一些電子元件製造系統中，一或多個處理腔室可圍繞主機殼體設置，其包括傳送腔室和一或多個負載鎖定腔室。處理腔室可在基板（如晶圓）上執行一或多個處理，該基板插入於處理腔室中。處理可包括化學氣相沉積（CVD）處理（如電漿增強化學氣相沉積（PECVD）處理），其用於將薄膜沉積在基板上。亦可在基板上執行其他溫度控制處理。 在處理期間，晶圓可靜置在支撐件（如基板平台）上，且可在處理期間控制（如加熱）其溫度一次或多次。 傳統上，可藉由基板基座內設置的電阻元件來提供加熱。
然而，應當認識到，在此溫度控制處理期間整個基板上的溫度甚小變化可能會導致差異處理（如可能不均勻的沉積）或其他處理偏差，此舉可能對於達成基板所 需性質係不利的。
因此，在高溫基板處理中提供改良的溫度監測和控制之裝置與方法係有所需求的。
在一個態樣中，提供了一種光纖溫度感測器。光纖溫度感測器包括引入光纖及黑體發射器，該引入光纖包含光纖端部，該黑體發射器熔接於該光纖端部上，該黑體發射器包含熔融的（melted）高發射率材料，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽（melted silica）中。
在另一個態樣中，提供了一種溫度監測裝置。溫度監測裝置包括基板平台、溝道及光纖溫度感測器，該溝道形成於該基板平台中，光纖溫度感測器承接於該溝道中，該光纖溫度感測器包含引入光纖及黑體發射器，該引入光纖包含光纖端部，該黑體發射器熔接於該光纖端部上，該黑體發射器包含熔融的高發射率材料，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
在另一個態樣中，提供了一種製造光纖溫度感測器的方法。該方法包括以下步驟：提供引入光纖，該引入光纖包含芯、包覆層和光纖端部；以高發射率材料塗覆該光纖端部以形成塗覆光纖端部；及熔接該塗覆光纖端部以產生包含熔融的高發射率材料之黑體發射器，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
根據本發明的該等和其他實施例提供了許多其他態樣。本發明的其他特徵和實施例之態樣將從以下說明書、申請專利範圍及附圖中得以更完整彰顯。
在經配置為在高溫下處理基板的電子元件製造系統中，所需的係非常精密的溫度控制。為了實現精密的溫度控制，可提供精確的溫度監測。在一些電子元件製造系統中（如PECVD系統），該等系統經配置及調整而在500°C以上、600°C以上或甚至高達650°C或以上的操作溫度下操作。已採用各種方法來利用單個或多個區域的加熱器（如電阻加熱器）以實現溫度控制。然而，總體而言，由於缺少適合的溫度感測器，此類系統可能缺乏有效的溫度控制，適合的溫度感測器係指具有能力在此等高溫（如500°C及500°C以上）下存在及作用且亦不受RF干擾影響。此外，感測器應該在整體尺寸上夠小且相對地不受腐蝕。
根據本發明的一或多個實施例，提供溫度監測裝置，溫度監測裝置包括一或多個光纖溫度感測器，該一或多個光纖溫度感測器經配置及調整以提供改良的溫度量測。可使用包括一或多個光纖溫度感測器的溫度監測裝置而用於在高溫基板處理期間監測溫度。本說明書所述的光纖溫度感測器、溫度監測裝置及溫度監測的方法可提供改良的總體溫度控制。可使用光纖溫度感測器改良 來自基板平台的溫度反饋來提供改良的溫度監測。以此方式，溫度控制裝置可經配置及調整而在高溫下（如500°C以上、600°C以上或甚至650°C或650°C以上）熱控制基板的溫度。
在一些實施例中，基板溫度監測裝置可包括基板平台且可包括根據本發明的一或多個實施例而嵌入於其中或熱耦接的一或多個光纖溫度感測器，該基板平台是溫度控制的。一或多個光纖溫度感測器可嵌入於基板平台的一或多個溝道（channel）（槽（groove）或凹部（recess））中且延伸於基板平台的一或多個溝道內。各光纖溫度感測器可端接（terminate）於基板平台內的一期望位置。 多個光纖溫度感測器可用於提供來自多個獨立位置或來自多個區域之溫度反饋。光纖溫度感測器可結合溫度控制的平台內的一或多個加熱器（如在其中的電阻加熱器和（或）光纖加熱器）使用。可使用基板平台的光纖加熱與一或多個光纖溫度感測器組合， 一或多個光纖溫度感測器與基板平台熱接觸接合。
示例性的光纖溫度感測器、溫度監測裝置、基板溫度控制系統（包括光纖溫度感測器）、電子元件處理系統以及製造光纖溫度感測器的方法之進一步細節參考圖1A-9所描述。
圖1A至1C繪示光纖溫度感測器100的第一實施例之各種視圖。光纖溫度感測器100包括：引入光纖102及黑體發射器106，引入光纖102包括光纖端部104（所示為截斷），黑體發射器106熔接於光纖端部104。黑體發射器106包含熔融的高發射率材料，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。具體言之，在處理期間，發射率材料與氧化矽一起熔化且摻雜氧化矽而形成芯108及引入光纖102的包覆層110，而自芯108及包覆層110提供球根狀（bulbous）的整合玻璃塊之熔融的高發射率材料及熔融的含氧化矽材料。如以下所彰顯，黑體發射器106可經由暴露於所有材料的熔化溫度以上的高溫下而形成。在一些實施例中，使用了光纖熔合接合器（fusion splicer）。
在一或多個實施例中，引入光纖102可以是多模（multimode）光纖，如階變折射率多模光纖（step index multimode fiber）。例如，引入光纖102可具有如約0.5微米至約3米之間的長度。可使用其他長度。在一些實施例中，芯108和包覆層110可包括氧化矽。在一或多個實施例中，包覆層110可包括摻雜的氧化矽，如摻氟的氧化矽。芯108可包括實質純的氧化矽。然而，多模光纖包括摻雜的芯108（如摻雜鍺的氧化矽），且亦可使用純的氧化矽包覆層。
在一或多個實施例中，引入光纖102可包括具有如約100微米至110微米之間的芯外直徑之芯108。在一或多個實施例中，引入光纖102可包括具有約120微米至130微米之間的包覆層外直徑的包覆層110。芯108和包覆層110的其他直徑可包括100微米/140微米；200微米/220微米；300微米/330微米；400微米/440微米之芯直徑/包覆層直徑。操作波長可介於如約190奈米至多達2400奈米之間。
在一些實施例中，引入光纖102可包括金屬化膜112，金屬化膜112在引入光纖102的外表面的至少一部分上。例如，引入光纖102可包括在其上的金薄膜。金薄膜可提供於包覆層110上，包封包覆層110，且在一些實施例中可包括約150微米至160微米之間的「所作（do）」外直徑，或如約10微米至約20微米之間的薄膜厚度。可使用其他的厚度和金屬化材料。可選擇薄膜材料和厚度，使得引入光纖102受保護而免於在高操作溫度（如400°C以上或甚至更高）下受機械和化學損害。
黑體發射器106現在將進行詳細說明。黑體發射器106可包括球根形狀，其包括沿著其從光纖端部104至終端114的長度之弧形剖面。 此弧形可沿著長度「L」實質連續。球根形狀可具有細長或拉伸的球形之形狀。黑體發射器106的最大直徑「dm」可小於約500微米。最大直徑「dm」可介於約200微米至約400微米之間，或在一些實施例中，甚至介於約300微米至約400微米之間。直徑開始於光纖端部104處擴大的點至終端114之間所量測的黑體發射器106之長度「L」可介於約300微米至約700微米之間，或在一些實施例中，甚至介於約400微米至約500微米之間。長度對最大直徑之比（L/dm）可介於如約1.2至約2.0之間。在一些實施例中，光纖溫度感測器100D的黑體發射器106可用如圖1D所示的端部塗層112D塗覆。端部塗層112D的塗層厚度可介於如約10微米至約20微米之間。 可使用其他厚度。例如，端部塗層112D可以是金塗層。可以使用其他材料。
在一或多個實施例中，與含氧化矽的材料整合的熔融高發射率材料可包括矽酸鎂鋁（magnesium-alumina silicate）。高發射率材料可進一步包括亞鉻酸銅化合物（如亞鉻酸銅黑色尖晶石），其可提供黑色的顏色（pigment）。一個合適的高發射率材料是HIE-COAT 840-C且可自紐約州Valley Cottage的Aremco Products, Inc.取得。合適的高發射率材料塗層可施加於約50微米的厚度，且接著光纖端部104可能經受強烈的局部熱，而導致材料熔化並熔接在一起，從而形成球根形狀及整體包含於（included integrally in）熔融氧化矽中的熔融高發射率材料。
可藉由使用熔合接合器122（圖1G）來達到可用於在引入光纖102的端部上形成黑體發射器106的球根形狀之一個方法，熔合接合器122通常用於將兩個光纖接合在一起。根據一個方法實施例，首先切割（cleave）引入光纖102。 熔合接合器122可用於熔化回金塗層。在另一個實施例中，可在將金屬化膜112（例如，金塗層）從光纖端部104移除之後，切割光纖端部104。金屬化膜112（如金塗層）的剝離可包含將光纖端部104浸入熔融錫以移除金屬化膜112（如金塗層）。在此之後，可切割光纖端部104而留下被剝離的約0.125英吋（約3mm）光纖端部104。例如，可使用光纖切割設備切割光纖端部104，以產生平整且垂直於引入光纖102的軸向軸線的光纖端部104，如圖1所示。
根據該方法，光纖端部104可接著浸入含有高發射率材料118（如上所述）的貯存器116。高發射率材料118可係放（disbursed）在液體中（如水）的各種陶瓷材料之混和物。引入光纖102可經由浸入到所需的深度「d」（其可介於約1mm至5mm之間）來塗覆高發射率材料的塗層120。例如，塗層120可具有約20微米至約100微米之間的厚度。接著經塗覆的光纖102C可以空氣乾燥（air dried）約60分鐘。 可使用其他塗覆和乾燥方法。
一旦乾燥，如圖1G所示，經塗覆的光纖102C置於熔合接合器122中，其中光纖端部104定位於熔合接合器122的電極123A、123B之間。經塗覆的光纖102C亦可被夾具組件124藉由固定可移動的夾具124M抵靠靜止夾具124S而夾持到位於熔合接合器122，其中經塗覆的光纖102C係在可移動的夾具124M與靜止夾具124S之間。 一旦經塗覆的光纖102C被夾持到位，可能經由熔合接合器122的操作而在電極123A、123B之間產生電弧。任何合適的熔合接合器可正常運作。然而，可自Fujikura取得的型號70S熔合接合器被發現運作良好。在標準設置下，例如，電弧可能施用約10秒，而導致黑體發射器106的形成，在光纖端部104處的高發射率材料與引入光纖102的材料變成熔融的，及其中高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
在引入光纖102的芯108由純氧化矽製成及包覆層係摻雜的氧化矽（摻氟的氧化矽）的情況下，在形成期間，黑體發射器可包括包含混和的（intermixed）熔融氧化矽、熔融的摻氟的氧化矽及熔融的高發射率材料之部分。更靠近光纖端部104的其他內部區域可係大多的（mostly）氧化矽或摻雜的氧化矽。一旦冷卻，隨著所有材料已經融化且重新固化（re-solidified），黑體發射器106包括玻璃狀外觀。藉由熔合接合器122施加在光纖端部104上的溫度可超過如約1700℃或甚至更高。純氧化矽芯的熔點為約1700℃，引入光纖102之摻氟的氧化矽的熔點稍低。高發射率材料118的一個示例性實施例的各種成份的熔點如下：
因此，熔合接合器122產生局部劇烈加熱，足以熔化所有的陶瓷元件以及芯108和經塗覆的光纖102c的包覆層110。因此，各種成份熔化並可在黑體發射器106中局部混合，且在表面張力下採取為如圖1A所示球根形狀的形式。黑體發射器106係化學且熱穩定的且為機械堅固的（mechanically robust）。
圖2繪示根據一或多個實施例的溫度監測裝置200。溫度監測裝置200包括如本說明書所述的光纖溫度感測器100。光纖溫度感測器100的引入光纖102可連接到耦接至光偵測器228的另一光纖125。 可經由光纖耦合器226或類似物來完成該連接。光偵測器228和光纖耦合器226之間的其他光纖225可以是如以丙烯酸酯（acrylate）塗覆的多模光纖。可使用其他光纖類型。來自光偵測器228的信號可由放大器230放大並由量測儀器（meter）232處理。光偵測器228可以是光二極體，如InGaAs光二極體。可自GPD光電集團（GPD Optoelectronics Group）取得的型號GAP100-PTS的光纖辮尾形（pigtailed）InGaAs光二極體之運作係可接受的。
因為溫度監測裝置200經配置以量測傳送到光偵測器228的光功率之幅值，對於溫度監測裝置200的物理變化（其可能干擾光傳輸）可能影響溫度量測。該等物理變化可能包括由於光纖端部-面的相對運動或端面上的髒污或刮痕而在連接器處有損失變化（varying losses）。所論述的實施例利用光纖溫度感測器100用於熱控制，在熱控制中溫度變化的量測相較於絕對溫度的量測更為重要，且因此在不連續狀況下（如斷開與連接光纖溫度感測器100）上產生的光傳輸變化不影響溫度監測裝置200的效能。
在需要更準確絕對溫度量測的實施例中，可藉由使用雙色比值（two-color ratio）法來表徵來自黑體發射器106的發射。雙色比值方法利用物體熱輻射的溫度變異頻譜密度。自黑體發射器106發射的光可被分到以不同頻譜靈敏度配置的一對光偵測器（如光二極體）中。可藉由使用濾波器（filter）或藉由利用兩個不同類型的光二極體來實現光二極體的頻譜靈敏度中的變化。可經由兩個光二極體的量測的比值之計算來推得黑體發射器106的溫度。
溫度可經報告和（或）手動調整或耦合到溫度控制器237，溫度控制器237可接著根據任何合適的控制演算法（如開/關控制、比例控制、比例積分微分（PID）控制或類似演算法）來自動調節熱耦合於基板平台235的一或多個加熱元件238（如電阻或光纖加熱器）的操作功率。
圖3繪示根據一或多個實施例的溫度監測裝置300，溫度監測裝置300經配置與調整以超過一個位置（如在基板平台335內）處量測溫度。溫度監測裝置300包括與構件（諸如支撐基板236的基板平台235）熱接合的以上所述之複數個光纖溫度感測器100。複數個光纖溫度感測器100可承接於構件中形成的溝道中或者與其熱接觸。 基板平台335可包括在其中形成的一或多個加熱元件338，如電阻加熱器跡線（traces）。因此，在一些實施例中，溫度監測裝置300可與電阻加熱器一起使用以監測及可能控制構件的溫度。
每個光纖溫度感測器100的引入光纖102可藉由一排（bank）光纖耦合器326而耦合至一排光偵測器328。可選擇性地直接連接至光偵測器328而毋需光纖耦合器326。來自光偵測器328發射的信號可被提供給多工器334且接著根據需要而由放大器230放大。 在一些實施例中，信號可由量測儀器232根據處理演算法（如雙色法）處理。光偵測器328可以是光二極體，如上所述的InGaAs光二極體。量測儀器332可顯示所量測的溫度信號和（或）發送所量測的溫度信號到溫度控制器337，以允許基於所使用的溫度控制算法來調整到加熱元件338的驅動信號。如此允許在多於一個位置處的構件（如基板平台335）之溫度控制。應當理解的是，溫度監測裝置200、300可用於監測且可能控制任何構件的溫度，而不僅僅是用於監測且可能控制基板平台235、335的溫度。
圖4繪示電子設備處理系統400的示例性實施例之概要俯視圖，電子設備處理系統400包含具有根據一或多個實施例的一或多個光纖溫度感測器100之光纖加熱與溫度監測。電子設備處理系統400可包括主機殼體401，其具有界定傳送腔室403的壁。 壁可包括如側壁、底板和頂板。 機器人405（如虛線圓所示）可至少部分地容納在傳送腔室403內。 機器人405可經配置及調整而經由機器人405的可動臂之操作將基板放置於各個目的地或將基板自各個目的地收回。 如本說明書所用之「基板」係指用於製造電子元件或電子電路元件之物件，如含矽晶圓或物品，晶圓中間物，圖案化或遮罩矽晶圓或物品，或類似物。 然而，本說明書所述的裝置、組件、系統和方法可具有在任何地方高溫監測和（或）控制基板所需的廣泛實用性。本發明的實施例可對於控制高溫加熱係有用的，如在500℃以上、600℃以上、約650℃或甚至更高的溫度。
在所繪示的實施例中，機器人405可以是任何適當類型的機器人，其經調整而用於服務耦接至傳送腔室403及連通（accessible from）傳送腔室403的各種腔室。機器人405可以是水平多關節機器人（SCARA）或其他合適的機器人類型。例如，機器人405可使用如在美國專利號5,838,121、美國專利號6,582,175、美國6,379,095、美國7,927,062、美國8,016,542、及美國公開號2010/0178147和美國公開號2010/0178146所揭示之機器人。亦可使用其他類型的機器人。
機器人405的各種臂之運動可藉由機器人控制器407給驅動馬達組件（未圖示）的合適指令來控制，驅動馬達組件包含複數個驅動馬達。來自機器人控制器407的信號可引起機器人405的各個部分的運動，而使基板在處理腔室409A-409C和負載鎖定411中的一或多個負載鎖定腔室411C之間運動。可藉由各種感測器（如位置編碼器（position encoder）等）為一或多個元件提供合適的反饋機制。機器人405可包括基部，基部經調整而附接於主機殼體401的壁（如底板或頂板）。機器人405的臂可經調整而可在X-Y平面（如圖所示）上相對於主機殼體401移動。可使用任何合適數量的臂元件和端效器（有時稱為「葉片」）來攜帶基板。
此外，在一些實施例中，機器人405的驅動組件可包括Z軸運動的能力。具體言之，可提供沿垂直方向（進出圖4的紙面）臂的垂直運動而將基板放置於處理腔室409A-409C與一或多個負載鎖定腔室411C及將基板自處理腔室409A-409C與一或多個負載鎖定腔室411C拾取。
在所繪示的實施例中，傳送腔室403可具有與傳送腔室403耦接及連通傳送腔室403的一或多個處理腔室409A-409C，一或多個處理腔室409A-409C中的至少部分經調整而在插入其中的基板上施行高溫處理。處理腔室409A-409C可耦接至主機殼體401的刻面，及每個處理腔室409A-409C可經配置與操作以在基板上施行合適的處理（如PECVD或其他高溫處理）。應當理解的是，之前描述的溫度監測裝置200、300可作為本說明書中的溫度控制裝置415的部分。
在所繪示的實施例中，溫度控制裝置415包括光纖加熱和光纖溫度監測。本文所描述的溫度控制裝置415可具有用於PECVD或其他高溫處理（如物理氣相沉積、離子注入或類似處理）的效用。具體言之，發生在處理腔室409A-409C中的一或多個處理可包括經由根據本發明的一或多個實施例光纖加熱來作溫度控制及經由光纖溫度感測器100來作溫度監測。
在電子設備處理系統400內，基板可被承接於工廠接口（factory interface）417，及亦經由負載鎖定411的負載鎖定腔室411C離開傳送腔室403進入工廠接口417。工廠接口417可係具有壁表面的任何殼體，壁表面形成工廠接口腔室417C。一或多個裝載口419可設置在工廠接口417的某些表面上，且可經配置與調整而接收（如對接（dock））一或多個基板載體421（如前開式晶圓傳送盒（front opening unified pods，FOUP）），如在一前表面處。
工廠接口417可包括習知結構的合適裝載/卸載機器人423（以虛線表示）於工廠接口腔室417C內。裝載/卸載機器人423可經配置與操作而將基板自一或多個基板載體421的內部退回及將基板饋送入負載鎖定411的一或多個負載鎖定腔室411C中，以及在處理後將基板返回一或多個基板載體421。
根據本發明的一或多個實施例，基板溫度控制裝置415可包括在處理腔室409A-409C之中的一或多個中的一或多個加熱元件238。如將從以下所彰顯，一或多個加熱元件238可係光學加熱元件，其經配置及調整以提供基於光（light-based）的加熱基板。 本文的描述將著重於在處理腔室409B中提供一或多個光纖加熱元件238。然而，相同的一或多個光纖加熱元件238可包含於其他處理腔室409A、409C中的一或兩者。在一些實施例中，一或多個光纖加熱元件可包含於所有處理腔室409A-409C中。可提供更多或更少數量的處理腔室，其包括一或多個光纖加熱元件。如所應明白的，大於一個光纖加熱元件238可耦接至每個基板平台435。
再次參照圖4，在一些實施例中，由基板溫度控制裝置415提供光纖加熱，基板溫度控制裝置415經配置以控制基板236的一或多個部分的溫度到所需溫度，基板236的一或多個部分與基板平台435熱接合。基板溫度控制裝置415可以是電子設備處理系統400的子部分，且可包括光纖加熱系統429，光纖加熱系統429包含光纖加熱，光纖加熱經調整以提供基於光的加熱，基於光的加熱經配置而加熱基板平台435。在一個可選實施例中，包括光纖加熱的光纖加熱系統429可經配置而作為補充加熱系統而與其他熱元件（如電阻加熱元件）結合操作。在所繪示的實施例中，包括光纖加熱的光纖加熱系統429可係唯一的加熱系統，經調整以加熱一或多個處理腔室409A-409C內的基板236。
光纖加熱系統429可包括光源陣列431及溫度控制器237，光源陣列431與光纖加熱元件238耦接（如光學耦接），溫度控制器237可以是光學控制器。光源陣列431可作為溫度單元，即控制光纖加熱元件238的溫度之驅動器。溫度控制器237可操作性地（operational）控制在腔室（如處理腔室409A、409B和409C）內正受溫度控制的基板236之溫度。
在一些實施例中，溫度控制器237可操作性地控制光源陣列431的溝道。因此，溫度控制器237可用於控制與基板平台435熱接觸的基板之溫度，基板平台435由一或多個光纖加熱元件238加熱。可以從一或多個位置提供合適的溫度監測和反饋。在一些實施例中，溫度控制器237可接收來自與基板平台435熱接觸的一或多個光纖溫度感測器100之溫度反饋，如將在本說明書中進一步說明。此等信號經感測器處理468處理。
現在參照圖5和6，更詳細地描述電子設備處理系統400的單個處理腔室409B，其包括溫度控制裝置415以及用於加熱基板平台435的光纖加熱系統429。
光纖加熱系統429可包括基板平台435，基板平台435可包括支撐表面，基板236可靜置在支撐表面上或與支撐表面熱接觸。如圖所示，基板平台435可包括下部構件540和上部構件542，上部構件542鄰近於下部構件540。複數個槽544形成在下部構件540和上部構件542中的一或多個。複數個光纖543可在槽544內佈線（routed）及延伸，複數個光纖543可包括光纖加熱元件238，光纖加熱元件238經調整以提供基於光的加熱。在其他實施例中，光纖加熱從光纖543的端部簡單地發射。
如圖所示，槽544可僅在一些實施例中形成於下部構件540中。然而，應該認識到，槽544可在上部構件542中形成或者在下部構件540和上部構件542兩者中形成。在所繪示的實施例中，上部構件542與基板236熱接觸設置，以控制基板236的溫度。
如所繪示的實施例所示，複數個光纖543可經配置成在槽544內延伸（如橫向延伸）。如說明書中所使用的橫向延伸是指光纖（沿其縱軸）的長度在槽544內水平穿過。 槽544可經定向而實質平行於上部構件542的上表面平面延伸。由於光纖543放置在槽544中，所以可能會與平行有些微偏差。可依任何合適的圖案設置複數個槽544。一種圖案包括複數個徑向輻條（spoke），如圖6所示。可使用其他合適圖案的槽544。
可包括光纖加熱元件238的複數個光纖543可經調整以提供基板236基於光的加熱。複數個光纖543的終端可在槽544的多個徑向位置處（如見圖6）。光纖543可作為一捆束（bundle，如作為一組光纖）穿過下部構件540，以及接著彎曲並在槽544內延伸（如橫向延伸）。光纖加熱系統429可包括光源陣列431，光源陣列431包括與複數個光纖543中的至少部分光纖及最好是大部分光纖或是全部光纖耦接的複數個光源545。溫度控制器237（其可包括光學控制器）可包括多溝道控制，多溝道控制經配置以控制個別或分區導入複數個光纖543且由複數個光纖543個別或分區承載（carried）的光功率（如強度）。
在操作中，複數個光纖543中的至少部分光纖承載的光用來加熱上部構件542下側的局部部分，以及從而至少藉由傳導來加熱基板236。當複數個光纖543彎曲、經定位及終止於所需位置時，可加熱上部構件542的多個局部部分。
在一些實施例中，此局部化的基於光的加熱可結合輔助加熱提供的溫度控制而被提供，輔助加熱由加熱器驅動器和一或多個加熱元件338（如嵌入在上部構件542中的電阻跡線）所提供。在其他實施例中，藉由複數個光纖543或光纖加熱元件238的局部化（如像素化（pixelated））加熱可以是提供給上部構件542的唯一加熱。
在操作中，溫度控制裝置415可在一些實施例中使基板236被加熱到大於約500°C、大於約550°C、大於約600°C或甚至約650°C或更高溫度的標稱（nominal）溫度。例如，溫度控制可在一些實施例中使基板236被加熱到約600°C至約700°C的標稱溫度。在一些實施例中，可在一或多個處理腔室409A-409C內的基板236上施行此種加熱。例如，溫度控制裝置415可在某些實施例中使基板236如在PECVD處理中被加熱。
在一些實施例中，加熱元件338可提供主要加熱源以將上部構件542加熱至標稱溫度，以及光纖加熱系統429可提供輔助或補充加熱源，使得標稱溫度可進一步在邊界間調整，如標稱溫度的約+/-10°C之間、標稱溫度的約+/-20°C之間或甚至標稱溫度的約+/-30°C之間。可藉由使用較高或較低功率（具有較多或較少光輸出功率）的光纖543或光纖加熱元件238來達到其他溫度調整幅度。因此，根據本發明的一或多個實施例，可藉由基於像素化的光纖加熱（即加熱基板平台435的多個位置）來施行溫度控制。
光纖543中的某些光纖可包括在其光纖終端作為光纖加熱元件238的各式光纖特徵或結構，其包括擴散發射器、透鏡尖端、或成角度的切割或其他結構。此等光學特徵可用於將光引導到擴散器的一或多個表面或者最小化光反射回光纖543。 此等光纖特徵更全面地描述於2015年6月12日提出的美國申請案第14/738,448號，發明名稱為「用於使用嵌入式光纖及環氧樹脂光學擴散器作基板溫度控制的裝置、系統與方法」。
現在將描述光纖加熱系統429的操作。例如，若基板236所需的標稱溫度為約650℃，但是幾何或熱異常或處理腔室409B中的其他差異或上部構件542和下部構件540的設計使得整個基板236的所有部分難以達到該標稱溫度，則除了耦接的加熱元件338所提供的任何加熱之外，接著光纖加熱系統429可提供補充加熱。在一或多個實施例中，光纖加熱系統429可提供基於光的加熱，以調整局部化區域來達到任何所需的溫度分佈。在一些實施例中，光纖加熱系統429可用來調整局部化區域，以提供基板236實質均勻的溫度分佈。 然而，在一些實施例中，所需的溫度分佈可以有意不均勻。因此，現在應該清楚，可藉由調整個別光纖543或光纖加熱元件238的光強度以獨立控制個別像素或區域性地控制基板236的區段或區域，光纖加熱系統429可調整局部化區域的溫度。
更詳細而言，下部構件540可以是陶瓷材料，如氮化鋁。下部構件540亦可包括一或多個通道546（如一或多個孔）。在所繪示的實施例中，提供了可位於中央的單一通道（passage）546。通道546可延伸通過過渡腿部並為光纖543佈線進入槽544。例如，複數個光纖543可作為一捆束進入通道546，以及一或多個光學光纖543可經佈線進入各個槽544，如圖6所示。 在一些實施例中，單一光纖543可被承接於每個槽544中。在其他實施例中，多個光纖543可被承接於槽544中的一或多個。
在一些實施例中，次要通道548可穿過而包含於下部構件540和上部構件542以容納升舉銷549。在一或多個實施例中，其他通道550可用於接受一或多個光纖溫度感測器100。其他通道550的終端可在下部構件540或延伸進入上部構件542。在其他實施例中，光纖溫度感測器100中的部分或全部可在一些槽544中延伸。額外地或可選地，第三通道552可包含於一些實施例中，以將電線傳到加熱元件338（若存在）。 第三通道552亦可以或可選地用於將線傳到靜電卡盤元件（若存在）。
光纖543可以是各種合適的長度，且可延伸到槽544內的各種期望的終止位置。槽544可以是不同的長度（如圖6所示），且可具有任何合適的槽形狀。在一些實施例中，槽544可從一或多個通道546發出且是直的，而其他槽可從一或多個通道546發出且可以是彎曲的、圓形的或甚至蛇形的。直的、彎曲的、圓形的及蛇形的部分之組合可用於構成每個槽544。 槽544亦可具有任何合適的橫截面形狀。
圖7A繪示沿圖6的剖面線7A-7A所取的局部放大截面圖，以及繪示承接於槽544中的光纖543和加熱元件238（若存在）。如圖所示，可提供接合材料754以將上部構件542接合於下部構件540。如圖所示，槽544的形狀在橫截面上可以是大致呈矩形。然而，可使用其他橫截面形狀，如半圓形、梯形等。可藉由任何合適的機械加工手段在下部構件540中形成槽544，如雷射加工、磨料水射切割、研磨或用金剛石工具研磨等來形成。在寬度上，槽544可大於光纖543的寬度，使得光纖543可不用經受因熱膨脹失配引起的應力。例如，槽544的寬度可以比光纖543或佈線於個別槽544內的一組（如捆束）光纖543的外尺寸大約1mm。例如，槽544的尺寸可以為約1mm至3mm寬，及約1mm至3mm深。可使用其他的尺寸。在一些實施例中，由光纖543或光纖加熱元件238所提供的熱可藉由光學加熱元件338來補充。
如圖6所示，一或多個槽544可包括在槽544中佈線的光纖溫度感測器100。在一些實施例中，光纖543和引入光纖102皆可在槽544中佈線。
槽544的數量可以有20個或更多，且在一些實施例中可以有約50個至500個，諸如當每個槽544承接單一光纖543或引入光纖102時。在多個光纖543或引入光纖102被承接於每個槽544的一些實施例中，可提供約5至約50個槽544。因此，根據設計，可提供如約5至約500個槽544。在承接光纖543的一些實施例中，可將塗層施用於一或多個槽544的內部，以提高光吸收。例如，可使用適合用於高溫服務（如高於650°C)）的黑色高溫塗層。
在一些實施例中，可在光纖543和接合材料754之間提供阻障物756。例如，在圖7A-7B中，可在槽544內或在槽544上提供阻障物756，且阻障物756可沿著光纖543（或引入光纖）的長度提供。在其他實施例中，阻障物756可在槽544中提供，且阻障物可以是沿其長度鬆弛地圍繞光纖543（或引入光纖102）的一護套或套筒的材料。在其他實施例中，阻障物756可以是圍繞光纖543（或引入光纖102）的至少一部分之粉末（powder）。例如，粉末可以是碳化矽粉末材料。然而，阻障物756可以是任何適合防止接合材料754（焊接（braze）箔或玻璃料或類似物）與光纖543或引入光纖102熱接觸之材料。如此允許當下部構件540加熱起來時，光纖543或102（縱向地）移入槽544。
在一或多個實施例中，阻障物756可以是紡織的、編織的、或纖維陶瓷布或紙。可使用其他材料，如纖維玻璃或粉末狀陶瓷，如粉末狀碳化矽。可使用其他合適的高溫材料來用作阻障物756。根據所用的配置，可使用合適的有機黏合劑將阻障物756和（或）光纖543和（或）102黏附到槽544或阻障物756。例如，在一些實施例中，紫外線（UV）固化的環氧黏合劑可用於將光纖543和（或）102固定在槽544中。在一些實施例中，紫外線（UV）固化的環氧黏合劑亦可用於固定阻障物756。在後續的處理或操作期間，預期將有機黏合劑作熱去除。可使用其他手段將光纖543和（或）引入光纖102固定於槽544中。例如，可藉由高溫金屬（如英高鎳合金750（Inconel 750））形成的金屬夾子或彈簧將光纖543和（或）引入光纖102在槽544內固持到位。在其他實施例中，可藉由插入槽544中的塑膠管道將光纖543和（或）102固持到位。管道可由PTFE製成，PTFE可以在約400°C及約500°C的溫度下熱解。在一些實施例中，可藉由塑膠墊片或熱熔熱塑性黏合劑將光纖543和（或）102固持到位，熱熔熱塑性黏合劑如可自紐約州Valley Cottage的Aremco Products Inc.公司取得的CRYSTALBOND 555，可以使用熱水將CRYSTALBOND 555自組件移除。
在一些實施例中，光纖543和（或）引入光纖102可被組合到具有熱收縮管道的捆束以減輕（ease）組件。熱收縮管道可由PTFE構成，其可以藉由熱解移除。在一些實施例中，光纖543和（或）102可使用由適合的如高溫金屬（如金屬或金屬合金）構成的毛細管而佈線至槽544或佈線於槽544內。
在圖5與6中所繪示的實施例中，光纖543和（或）引入光纖102可作為一捆束穿過通道546，且可被限制或固定於通道546內。例如，捆束的光纖543和（或）引入光纖102可用提供於通道546內的灌封材料（potting material，如陶瓷黏合劑）來灌裝（pot）。一種合適的陶瓷黏合劑是可自紐約州Valley Cottage的Aremco Products Inc.公司取得的CERAMACAST 865。可以使用其他合適的灌封材料。灌封材料可位於底部、頂部、中部或全部沿著通道546。灌封材料操作以將光纖543和（或）引入光纖102固定到位於通道546中。在一些實施例中，捆束的光纖543和（或）引入光纖102限制在套筒和（或）金屬毛細管中。
上部構件542亦可以是陶瓷材料，如氮化鋁陶瓷，如同下部構件540。光纖543和（或）引入光纖102可佈置在槽544中且（如橫向地）延伸以加熱上部構件542的各個下側部分。 在接合之前光纖543和（或）102插入在槽544中的一些實施例中，玻璃料或金屬焊接可用於將上部構件542連接到下部構件540。一種可能的焊接係藉由使用銅-銀焊接材料，銅-銀焊接材料可以在約850°C的溫度下焊接。在另一個實例中，可使用玻璃料粉末。可藉由加入填料和調整玻璃化學以匹配用於上部構件542和下部構件540的陶瓷材料的CTE以及提供合適熔點來調整玻璃料。接合材料754的接合厚度可以是如約0.3mm至約0.5mm。
在一些實施例中，基板平台235的徑向邊緣可包括將抗蝕刻材料的保護層。保護層可由抵抗氣體蝕刻的任何材料或存在於處理腔室409B中的其他材料製成。例如，保護層可以是氧化釔（三氧化二釔）材料，其可以藉由噴塗處理（如電漿噴塗）施加。可使用其他合適的應用處理。保護層可為黏合材料754的層提供保護，特別是保護免於可能在處理腔室409B中使用的氟基清洗化學品。
在一些實施例中，上部構件542可包括嵌入在其中的加熱元件338。在一些實施例中，加熱元件338可提供單區加熱或雙區加熱，且在一些實施例中，可經配置在光纖543和（或）引入光纖102位置的垂直上方，或在光纖位置的垂直下方。加熱元件338可提供多數的熱以及由光纖543提供的基於光的加熱可提供局部化加熱補充，以提供在終端位置作局部溫度調整的能力。
在圖2-5中所繪示的實施例中 ，溫度控制器237、337可以是具有處理器、記憶體和周邊元件的任何合適的控制器，該控制器用於執行封閉迴路或其他合適的控制方案以及控制各個加熱元件238、338發出的功率（如瓦）。在光纖加熱系統429的情況下，光源545的至少部分耦接至光纖543並提供光功率於此（如紅外線能量）。光纖543可佈置在捆束中（如圖所示），且可在光纖543所佈線至下部構件540的長度的至少部分上包括保護性護套558。在一些實施例中，保護性護套558可以是不銹鋼管。可使用其他合適的護套材料。
光纖543可包括任何合適的光纖類型，如漸變折射率光纖、步進式折射率（step-index）單模式光纖、多模光纖或甚至是光子晶體光纖。可使用表現出相當高的抗彎曲性的光纖543。可使用相對高的數值孔徑（NA）光纖，如大於約0.1、大於約0.2或甚至大於約0.3的NA。可使用任何適當數量的光纖543，如20個或20個以上、50個或50個以上、100個或100個以上、200個或200個以上、300個或300個以上、400個或400個以上或甚至高達500個或500個以上。光纖543的終端可位於上部構件542的上表面之一距離下方，該距離介於約0.125英吋（約3.2mm）至約0.5英吋（12.3mm）之間。其他的垂直位置亦是可能的。
在一些實施例中，光纖543可各自在光纖543的外表面上包括金屬膜。根據操作溫度，可使用鋁、銅或金亦可以用作金屬膜。在650℃溫度左右，可使用金用作金屬膜。金屬膜可以是如約15微米厚。可使用其他厚度。
在保護性護套558中從光源陣列431延伸至下部構件540的光纖543可包括標準以聚合物塗覆的光纖（如丙烯酸酯或丙烯酸酯-環氧聚合物塗層）。以金屬塗覆的光纖可在如下部構件540下方的一點被拼接到以聚合物塗覆的光纖。
在一或多個實施例中，一或多個光源545C可藉由感測器光纖560而耦接至控制感測器562（如光接收器（如光二極體））以提供參考功率信號到溫度控制器237。每個光源545可以是雷射二極體，如單個發射器二極體。雷射二極體可具有任何合適的輸出波長範圍，例如約915nm至約980nm之間。可以使用其他的輸出範圍。輸出功率可在約0W至10W之間調變。然而，甚至可使用更高功率的二極體（如＞ 10W）。 雷射二極體可包括具有如105或110微米芯直徑的光纖輸出。例如，可使用來自麻省牛津（Oxford, MA）的IPG Photonics公司的模型PLD-10。可使用其他類型的光源545。 根據實施例，可使用約20至約500個光源545。如圖所示，光源545可靜置在散熱器564上或與散熱器564熱接合，散熱器564可藉由冷卻源566而被冷卻（如液體冷卻）到如約20°C至約30°C之間。冷卻源566可以是如冷卻水的源。可使用其他類型的冷卻源566。
控制感測器562可用來提供反饋至控制光源545C（如光強度或熱產生）的相對輸出的溫度控制器。
此外，且如圖4、5和6所示，一或多個光纖溫度感測器100可提供於基板平台235、335、435中的一或多個。例如，如上所述，一或多個光纖溫度感測器100可提供在一或多個溝道中（如槽544）和（或）提供在其他通道550中，或者與一或多個基板平台235、335、435熱接觸。
一或多個光纖溫度感測器100是溫度監測裝置200、300的部分，其經配置而能夠對構件（如基板平台235、335、435）的一或多個部分作局部化的溫度監測。溫度監測裝置200、300可包括感測器處理468。感測器處理468可包括用於讀取一或多個波長的所發射的輻射之光偵測器228或一排光偵測器328、用於放大所需信號的一或多個放大器230，以及選擇性地包括量測儀器（meter）232，量測儀器232經配置以數位形式提供如所監測的溫度之有用輸出。若使用了多個光纖溫度感測器100，則感測器處理468可包括光纖多工器或其他類似元件。
可藉由將引入光纖102耦接至感測器處理468的光偵測器228、328來實現熱量測。儘管所示為包括量測儀器332的系統，但可以使用任何合適的感測器處理來訊問光纖溫度感測器100。 溫度監測裝置200、300可與溫度控制器237連接提供溫度反饋給溫度控制器237。
任何合適的溫度控制原理可用光纖加熱系統429來實現。在一個控制態樣中，可尋求在整個基板236的上表面上的高度均勻的溫度分佈。在另一個態樣中，可能需要有意非均勻的溫度分佈（如在基板236的邊緣處較熱或較冷）。取決於溫度控制器237所實施的控制原理，可根據本發明的態樣提供所需的各個溫度分佈。因此，本發明的某些實施例可提供方位角溫度變化。
用於光纖加熱器的光纖加熱、槽及槽圖案的進一步描述可見於2014年6月9日提出的美國專利申請案第14/299,850號，名稱為「包括光纖加熱的基板溫度控制設備、基板溫度控制系統、電子設備處理系統及方法」（代理人案號21770）以及2015年6月12日提出的美國專利申請案第14/737,799號，名稱為「包括槽佈線的光纖加熱之溫度控制裝置、基板溫度控制系統、電子設備處理系統及處理方法」（代理人案號21949），本申請案之參考整體上結合以上各者的美國專利申請案之揭示內容。
如圖8的局部側視圖，所示為一或多個光纖加熱器的感測器/加熱器組件865以及一或多個光纖溫度感測器100。在某些實施例中，在上部構件542接合於下部構件540之後，光纖543A、543B等可插入槽544中。因為光纖543A、543B等沒有在上部構件542接合於下部構件540的時候安裝，所以可使用較高的溫度接合處理（如擴散接合處理）。擴散接合發生在1800℃左右，此溫度高於光纖的熔融溫度（約1300℃-1700℃），且可提供較高的黏合強度。
為了在接合之後插入槽544，多個光纖（如光纖543A、543B等所示）（其可以是如前面所述的金屬膜（如金膜）光纖）可經捆束為如圖8所示的感測器/加熱器組件865。感測器/加熱器組件865可係具有導向構件870（如在其上形成的球形塑膠尖端）的推進（pusher）線869。可使用其他類型的導向構件870。具有導向構件870的推進線869提供剛性及引導能力，以將感測器/加熱器組件865螺旋進入槽544。
所示光纖543A、543B等及一或多個光纖溫度感測器100繞推進線869捆綁，其中光纖543A、543B等的終端與光纖溫度感測器100沿感測器/加熱器組件865的長度交錯。熱收縮管道872（以虛線表示）可用於將感測器/加熱器組件865的元件固定在一起。可使用其他手段（如適合的黏合劑）將感測器/加熱器組件865捆綁在一起。
推進線869可由適合用於在高溫下操作（如約650℃）的高溫合金製成，如英高鎳合金600。推進線869可以是鍍金的，以便將雷射能反射回上部構件542和下部構件540周圍的陶瓷材料。 熱收縮管道872和導向構件870可由PTFE製成，其可以在高溫接合處理期間或在分開的去除處理中熱解。熱解處理具有完全消除PTFE材料的好處。
在一或多個實施例中，感測器/加熱器組件865的光纖543A、543B等可包括成角度的切割（如45度），所以雷射能偏向一側發射。每個獨立的光纖543A、543B等可指向上、向下或向側面。兩個光纖（如光纖543A、543B）表示於所繪示的實施例中。然而，約二個至約五十個光纖或者甚至兩個至一百個可包含於每個感測器/加熱器組件865中。最好是約有五個至約二十個光纖可在每個光纖加熱器/感測器組件865中。
製造光纖溫度感測器（如光纖溫度感測器100）的方法將參照圖9進行說明。方法900包括在步驟902中，提供引入光纖（如引入光纖102），其包括一芯（如芯108）、一包覆層（如包覆層110）和一光纖端部（如光纖端部104）。方法900包括在步驟902中以一高發射率材料（如高發射率材料118）塗覆該光纖端部（如光纖端部104）。可藉由浸漬、塗刷（painting）或類似方法來塗覆。一旦塗層乾燥了，方法900包括在步驟906中，熔接該光纖端部（如光纖端部104）以產生包含一熔融的高發射率材料之一黑體發射器（如黑體發射器106），該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。本說明書中所使用的術語「熔融（melted）」是指在形成黑體發射器106期間，超過了材料的熔點，即使作為光纖溫度感測器100使用的材料為固化的熔體形成的材料。
如上述所論述的，步驟906中熔接可包含熔合接合器（如熔合接合器122）的使用，然而，可使用任何合適的裝置或機構以用於達到高於各自的熔點的劇熱，以引起黑體發射器106的熔接及形成，黑體發射器106由整體包含於熔融的氧化矽中的熔融高發射率材料組成。「整體包含於熔融的氧化矽中的熔融高發射率材料」是指在形成期間，高發射率材料與氧化矽一起熔化而形成一小球狀（globule）（在形狀上重組）的固化熔融形式的材料。本案中的術語「熔融（melted）」是指在形成黑體發射器106期間，形成黑體發射器106的材料超過其熔化溫度，但在最終形成時固化，即有效地熔融和再固化。
上文所述僅揭示了本發明的示例性 實施例。落於本發明範圍內的上文所揭示之光纖 溫度感測器、溫度監測裝置、系統及方法的變化將輕易對本領域具有通常知識者彰顯。 因此，儘管本發明已經結合示例實施例而揭示，但是應該理解的是，其他實施例可落於如以下專利申請範圍所界定的本發明範圍內。
100‧‧‧光纖溫度感測器 100D‧‧‧光纖溫度感測器 102‧‧‧引入光纖 102C‧‧‧光纖 104‧‧‧光纖端部 106‧‧‧黑體發射器 108‧‧‧芯 110‧‧‧包覆層 112‧‧‧金屬化膜 112D‧‧‧端部塗層 114‧‧‧終端 116‧‧‧貯存器 118‧‧‧高發射率材料 120‧‧‧塗層 122‧‧‧熔合接合器 123A‧‧‧電極 123B‧‧‧電極 124‧‧‧夾具組件 124M‧‧‧可移動的夾具 124S‧‧‧靜止夾具 125‧‧‧光纖 200‧‧‧溫度監測裝置 225‧‧‧光纖 226‧‧‧光纖耦合器 228‧‧‧光偵測器 230‧‧‧放大器 232‧‧‧量測儀器 235‧‧‧基板平台 236‧‧‧基板 237‧‧‧溫度控制器 238‧‧‧光纖加熱元件 300‧‧‧溫度監測裝置 326‧‧‧光纖耦合器 328‧‧‧光偵測器 334‧‧‧多工器 335‧‧‧基板平台 338‧‧‧加熱元件 400‧‧‧電子設備處理系統 401‧‧‧主機殼體 403‧‧‧傳送腔室 405‧‧‧機器人 407‧‧‧機器人控制器 409A‧‧‧處理腔室 409B‧‧‧處理腔室 409C‧‧‧處理腔室 411‧‧‧負載鎖定 411C‧‧‧負載鎖定腔室 415‧‧‧溫度控制裝置 417‧‧‧工廠接口 417C‧‧‧工廠接口腔室 419‧‧‧裝載口 421‧‧‧基板載體 423‧‧‧裝載/卸載機器人 429‧‧‧光纖加熱系統 431‧‧‧光源陣列 435‧‧‧基板平台 540‧‧‧下部構件 542‧‧‧上部構件 543‧‧‧光纖 543A‧‧‧光纖 543B‧‧‧光纖 544‧‧‧槽 545‧‧‧光源 545C‧‧‧光源 546‧‧‧通道 548‧‧‧次要通道 549‧‧‧升舉銷 550‧‧‧通道 552‧‧‧第三通道 560‧‧‧感測器光纖 562‧‧‧控制感測器 564‧‧‧散熱器 566‧‧‧冷卻源 754‧‧‧接合材料 756‧‧‧阻障物 865‧‧‧感測器/加熱器組件 869‧‧‧推進線 870‧‧‧導向構件 872‧‧‧熱收縮管道 900‧‧‧方法 902‧‧‧步驟 904‧‧‧步驟 906‧‧‧步驟
本領域具有通常知識者將理解到如下所述圖式僅用於說明本發明之目的。圖式不一定按比例繪製，且非意欲以任何方式限制本揭示案之範圍。
圖1A繪示根據一或多個實施例的光纖溫度感測器之截斷（truncated）側視平面圖。
圖1B繪示根據一或多個實施例的沿圖1A的截面線1B-1B所截取的光纖溫度感測器之截面端視圖。
圖1C繪示根據一或多個實施例的光纖溫度感測器之截斷側視截面圖。
圖1D繪示根據一或多個實施例的光纖溫度感測器之截斷側視截面圖，該光纖溫度感測器包括在黑體發射器上的金屬化塗層。
圖1E繪示根據一或多個實施例的包含金屬化塗層的引入光纖之截斷側視截面圖。
圖1F繪示根據一或多個實施例的承接有高發射率材料的塗層之引入光纖之截斷側視截面圖。
圖1G繪示根據一或多個實施例的安裝於熔合接合器中的塗覆引入光纖之側視截面圖。
圖2繪示基板平台溫度控制裝置的概要示意圖，基板平台溫度控制裝置包含含有根據一或多個實施例的光纖溫度感測器的溫度監測裝置。
圖3繪示基板平台溫度控制裝置的概要示意圖，基板平台溫度控制裝置包含含有根據一或多個實施例的多個光纖溫度感測器的溫度監測裝置。
圖4繪示基板處理系統的概要俯視圖，基板處理系統包含含有根據一或多個實施例的一或多個光纖溫度感測器的溫度監測裝置。
圖5繪示基板處理系統的概要側視圖，基板處理系統包含含有根據一或多個實施例的一或多個光纖溫度感測器的溫度監測裝置。
圖6繪示基板平台的俯視圖，基板平台包括根據一或多個實施例的一或多個光纖溫度感測器。
圖7A和7B繪示基板平台的部分截面側視圖，基板平台包括根據一或多個實施例的光纖加熱器。
圖8繪示光纖加熱器/感測器組件的部分截面側視圖，光纖加熱器/感測器組件包括根據一或多個實施例的一或多個光纖加熱器及一或多個光纖溫度感測器。
圖9繪示描述根據實施例的製造光纖溫度感測器的方法之流程圖。
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100D‧‧‧光纖溫度感測器
102‧‧‧引入光纖
102C‧‧‧光纖
104‧‧‧光纖端部
106‧‧‧黑體發射器
108‧‧‧芯
110‧‧‧包覆層
112‧‧‧金屬化膜
112D‧‧‧端部塗層
114‧‧‧終端

Claims (20)

  1. 一種光纖溫度感測器，包括： 一引入光纖，該引入光纖包含一光纖端部；及 一黑體發射器，該黑體發射器熔接於該光纖端部上，該黑體發射器包含熔融的高發射率材料，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
  2. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該引入光纖包括多模光纖。
  3. 如請求項2所述之光纖溫度感測器，其中該引入光纖包括一芯，該芯具有約100微米至110微米之間的一直徑。
  4. 如請求項2所述之光纖溫度感測器，其中該引入光纖包括一包覆層，該包覆層具有約120微米至130微米之間的一直徑。
  5. 如請求項2所述之光纖溫度感測器，其中該高發射率材料包括矽酸鎂鋁。
  6. 如請求項2所述之光纖溫度感測器，其中該高發射率材料包括亞鉻酸銅（copper chromite）。
  7. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該引入光纖包括金屬化膜。
  8. 如請求項7所述之光纖溫度感測器，其中該引入光纖包括金薄膜。
  9. 如請求項8所述之光纖溫度感測器，其中該金薄膜具有約10微米至20微米之間的一薄膜厚度。
  10. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該黑體發射器包括沿其長度的一弧形剖面。
  11. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該黑體發射器包括小於約500微米的一最大直徑。
  12. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該黑體發射器包括約200微米至約400微米之間的一最大直徑。
  13. 如請求項12所述之光纖溫度感測器，其中該最大直徑為約300微米至約400微米之間。
  14. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該黑體發射器包括約300微米至約400微米之間的一長度。
  15. 如請求項14所述之光纖溫度感測器，其中該長度係介於約400微米至約500微米之間。
  16. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，其中該黑體發射器以一金屬塗層塗覆。
  17. 如請求項1所述之光纖溫度感測器，包括大於600°C的操作能力（operating capability）。
  18. 一種溫度監測裝置，包括： 一基板平台； 一溝道，該溝道形成於該基板平台中；及 一光纖溫度感測器，光纖溫度感測器承接於該溝道中，該光纖溫度感測器包含 一引入光纖，該引入光纖包含一光纖端部，及 一黑體發射器，該黑體發射器熔接於該光纖端部上，該黑體發射器包含一熔融的高發射率材料，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
  19. 一種製造一光纖溫度感測器的方法，該方法包括以下步驟： 提供一引入光纖，該引入光纖包含一芯、一包覆層和一光纖端部； 以一高發射率材料塗覆該光纖端部以形成一塗覆光纖端部；及 熔接該塗覆光纖端部以產生包含一熔融的高發射率材料之一黑體發射器，該熔融的高發射率材料整體包含於熔融的氧化矽中。
  20. 如請求項19所述之製造一光纖溫度感測器的方法，其中熔接該塗覆光纖端部以產生一黑體發射器之該步驟設置在一熔合接合器中。
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TWI795606B (zh) * 2018-11-01 2023-03-11 泰商榮龍工程設備服務有限公司 用於偵測金屬零件的腐蝕的裝置和方法

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