[发明专利]一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：包括解调单元(3)、传输光缆(2)、荧光式传感头(1)以及与所述传输光缆(2)相连的刻蚀机，所述刻蚀机内安装有静电卡盘(5)、晶圆托盘(4)和刻蚀机台基板(6)，所述传输光缆(2)的一端设有可调行程接头(22)，所述可调行程接头(22)包括接头安装件(221)、与所述接头安装件(221)一端螺纹连接的封盖件(224)以及设置在所述接头安装件(221)另一端的限位螺母(225)，所述接头安装件(221)通过螺纹安装在所述刻蚀机台基板(6)上，并通过所述限位螺母(225)拧紧，所述荧光式传感头(1)的两端分别设有感温荧光片(12)和传感安装件(15)，所述荧光式传感头(1)安装在所述静电卡盘(5)上预留的安装孔内，所述感温荧光片(12)与所述晶圆托盘(4)相连，所述传感安装件(15)把所述荧光式传感头(1)顶紧在所述静电卡盘(5)预留的安装孔内。

2.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述解调单元(3)用于完成激励光发射、荧光信号接收、温度信息解调及信号输出等功能；所述解调单元(3)为具有发出一定频率的脉冲激励光、接收具有指数式衰减荧光信号并利用荧光信号计算温度信息、输出数字或电流信号的单片机电路系统。

3.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述传输光缆(2)用于传输激励光和荧光信号，所述传输光缆(2)的一端通过标准光纤接头与所述解调单元(3)相连，所述传输光缆(2)的另一端通过所述可调行程接头(22)与所述荧光式传感头(1)相连，所述传输光缆(2)为芯径1mm的阶跃式或渐变式多模光缆。

4.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述可调行程接头(22)还包括设置在所述接头安装件(221)内的压簧(223)、设置在所述封盖件(224)一端的光缆护套(222)，所述封盖件(224)通过螺纹连接到接头安装件(221)内，所述封盖件(224)用于限制所述光缆护套(222)的最大行程。

5.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述荧光式传感头(1)还包括导光棒(13)、套设在所述导光棒(13)上的导光棒护套(14)、通过螺纹固定在所述导光棒(13)一端的导热铜帽(11)，所述导热铜帽(11)为端面厚度小于0.2mm的紫铜质铜帽，所述导热铜帽(11)通过螺纹将所述感温荧光片(12)贴合到所述导光棒(13)的一端。

6.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述感温荧光片(12)为具有指数式衰减特性的荧光片，所述感温荧光片(12)的衰减时间属于毫秒量级。

7.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述导光棒(13)为圆柱体，所述导光棒(13)为玻璃棒或透明棒。

8.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述传感安装件(15)一端设有凹槽，所述可调行程接头(22)与所述传感安装件(15)的凹槽相连，所述传输光缆(2)与所述导光棒(13)内的光信号耦合。

9.根据权利要求1所述的一种荧光式刻蚀机温度测量装置，其特征在于：所述解调单元(3)包括单片机控制电路(31)、激励光发射电路(32)、光纤收发接口(33)、荧光信号接收电路(34)和数字或电流输出电路(35)，所述单片机控制电路(31)分别与所述激励光发射电路(32)、荧光信号接收电路(34)和所述数字或电流输出电路(35)相连，所述光纤收发接口(33)分别与所述激励光发射电路(32)和所述荧光信号接收电路(34)相连。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的荧光式刻蚀机温度测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将荧光式传感头(1)安装到刻蚀机内部可更换部分静电卡盘(5)上预留的安装孔内，并用传感安装件(15)将其顶紧，以使荧光式传感头(1)的感温荧光片(12)与晶圆托盘(4)面有效接触；

步骤2：把传输光缆(2)的可调行程接头(22)安装在刻蚀机台基板(6)上预留的安装孔内，并用限位螺母(225)预紧，将传输光缆(2)缩回一段，以防止刻蚀机内部静电卡盘(5)装入时产生剐蹭而破坏光缆端面；

步骤3：将安装有荧光式传感头(1)的刻蚀机内部后，对接完毕，将可调行程接头(22)的限位螺母(225)松开，使传输光缆(2)通过传感安装件(15)的凹槽与导光棒(13)对接，从而完成光信号的耦合；

步骤4：在刻蚀机运行中，用解调单元(3)的单片机控制电路(31)控制激励光发射电路(32)发射激励光，激励光经过光纤收发接口(33)及传输光缆(2)激发感温荧光片(12)，感温荧光片(12)受到激发而辐射的荧光信号反向经过光纤收发接口(33)进入到荧光信号接收电路(34)，通过采集荧光信号的衰减时间，进而由单片机控制电路(31)计算出当前温度，并将反馈电流或数字信号经过数字或电流输出电路(35)反馈给刻蚀机的温度控制单元，完成蚀刻过程中的温度测量及控制。