[发明专利]一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法，属于温度检测技术领域，包括解调单元、传输光缆、荧光式传感头以及刻蚀机，刻蚀机内安装有静电卡盘、晶圆托盘和刻蚀机台基板，传输光缆的一端设有可调行程接头，可调行程接头包括接头安装件、封盖件以及限位螺母，接头安装件通过螺纹安装在刻蚀机台基板上，并通过限位螺母拧紧，荧光式传感头的两端分别设有感温荧光片和传感安装件，荧光式传感头安装在静电卡盘上预留的安装孔内。本发明采用传感头安装于静电卡盘上，传输光缆通过行程可调接头安装于刻蚀机台基板上并与静电卡盘上的传感头对接的方式进行内部晶圆托盘的温度测量，可有效解决晶圆蚀刻过程中温度的稳定监测。

技术领域

本发明涉及一种温度测量装置及测量方法，特别是涉及一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法，属于温度检测技术领域。

背景技术

半导体电子芯片技术是引领各行业自动化水平的高科技技术，目前半导体行业的纳米芯片技术发展较为迅速，基本上已实现10nm以下的量产。

干式刻蚀机是将承载有晶圆的托盘放置在腔体内的静电卡盘上，托盘表面反应区温度对稳定工艺至关重要，其直接影响蚀刻速率和选择比，同时蚀刻工艺过程中晶圆托盘在升降装置的驱动下存在位置度偏差，测温装置有效的与托盘接触来获得准确的工艺温度对稳定工艺也至关重要。

同时，据专业内了解，干式刻蚀机的反应区存在较强的射频场，这种强烈的射频场给刻蚀过程的温度控制带来了极大的困扰，加之现阶段的测温传感器(电子式、光学红外式)均具有相当大的弊端，从而也对半导体芯片技术产生了一定的阻碍作用。

荧光式光纤测温是利用荧光物质在受在一定波长的脉冲光激励所辐射出的荧光的持续衰减时间仅与荧光物质所处环境的温度有光。基于此特性的光纤温度传感器，避免了射频场的干扰，在狭小的空间内采用接触的方式测温，能够极大的提高测温的精确度和精准度。同时，采用的光缆能将信号传输至远离恶劣环境的场所，使光电器件稳定运行，大大降低了环境对温度测量的影响。

现在需要一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法，该装置能够采用传感头安装于内部可更换部分静电卡盘上，传输光缆通过行程可调接头安装于刻蚀机台基板上并与静电卡盘上的传感头对接的方式进行内部晶圆托盘的温度测量，可有效解决晶圆蚀刻过程中温度的稳定监测。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种荧光式刻蚀机温度测量装置及测量方法，能够克服现有技术无法实现刻蚀机晶圆刻蚀过程中的温度精确稳定测量的问题。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种荧光式刻蚀机温度测量装置，包括解调单元、传输光缆、荧光式传感头以及与所述传输光缆相连的刻蚀机，所述刻蚀机内安装有静电卡盘、晶圆托盘和刻蚀机台基板，所述传输光缆的一端设有可调行程接头，所述可调行程接头包括接头安装件、与所述接头安装件一端螺纹连接的封盖件以及设置在所述接头安装件另一端的限位螺母，所述接头安装件通过螺纹安装在所述刻蚀机台基板上，并通过所述限位螺母拧紧，所述荧光式传感头的两端分别设有感温荧光片和传感安装件，所述荧光式传感头安装在所述静电卡盘上预留的安装孔内，所述感温荧光片与所述晶圆托盘相连，所述传感安装件把所述荧光式传感头顶紧在所述静电卡盘预留的安装孔内。

优选的，所述解调单元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。

优选的，所述传输光缆用于传输激励光和荧光信号，所述传输光缆的一端通过标准光纤接头与所述解调单元相连，所述传输光缆的另一端通过所述可调行程接头与所述荧光式传感头相连，所述传输光缆为芯径1mm的阶跃式或渐变式多模光缆。