一种衬底的温度测量装置的制作方法

本发明涉及温度测量装置的技术领域，尤其是一种衬底的温度测量装置。

背景技术：

温度测量是用测温仪器对物体的温度作定量的测量，无论在工业加工过程中，亦或是日常的起居生活中，都需要对温度进行测量，基本上已经遍布各个行业之中。

随着集成电路集成度的提高，7nm加工工艺已得到应用，线宽更小的工艺也在研发中，这样就对集成电路生产的工艺参数提出了更高的要求，尤其是生产设备腔内的衬底温度参数，由于接触式的温度测量存在许多限制，一般则采用非接触式的温度测量。

目前，在对衬底温度的测量中，有通过黑体辐射原理的红外测温法，亦或是在硅衬底内嵌入测温器件以及无线发射信号等，但是，第一种方法受物体表面特性的影响很大，很难精准的测量，而第二种方法由于需要嵌入各种电路元件，成本高，且测量的温度范围极为有限。

技术实现要素：

本发明提出的一种衬底的温度测量装置，旨在解决现有技术中硅衬底的温度测量效果差的问题。

本发明是这样实现的，一种衬底的温度测量装置，包括涂覆在衬底表面的荧光薄膜、激光发射器、光电探测器、信号处理器以及温度转换器；

激光发射器，用于向所述荧光薄膜发射激光，使所述荧光薄膜激发出荧光；

光电探测器，用于接收所述荧光，并将荧光发出的荧光信号转变为电信号；

信号处理器，用于将电信号计算得到荧光的寿命；

温度转换器，用于将测得的荧光的寿命转换为对应的温度。

进一步地，所述激光发射器正对所述荧光薄膜，且所述激光发射器发出的激光垂直照射所述荧光薄膜的表面。

进一步地，所述激光发射器内设置有定时控制所述激光发射器打开或关闭的开关元件，在进行温度测量时，所述信号处理器计算激光发射器关闭后的所述荧光信号的衰减，进而得到所述荧光的寿命。

进一步地，所述激光发射器内设置有调制特定频率的激光参考信号的频率调节元件，在进行稳定测量时，所述信号处理器通过锁相法计算所述荧光信号与所述激光参考信号的相位差，进而得到所述荧光的寿命。

进一步地，还包括有将荧光传导到正对光电探测器的光器件。

进一步地，所述温度转换器内具有在已知温度条件下建立的寿命-温度对照数据表。

进一步地，所述荧光薄膜的表面平整。

进一步地，所述荧光薄膜的厚度均匀。

进一步地，所述荧光薄膜为y2o3:eu。

与现有技术相比，本发明提供的一种衬底的温度测量装置，通过激光发射器发射出激光，涂覆在衬底的荧光薄膜则激发出荧光，通过光电探测器、信号处理器的处理以及计算，得出激光照射位置的荧光薄膜所激发的荧光寿命，进而可以得到对应的衬底位置的温度，从而实现对衬底温度的精确测量，以便于对温度的精准控制；解决了现有技术中硅衬底的温度测量效果差的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种衬底的温度测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种衬底的温度测量装置的荧光衰减的示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种衬底的温度测量装置的检测原理示意图；

图4是本发明实施例2提供的一种衬底的温度测量装置的检测原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1至图4所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提出的一种衬底11的温度测量装置，是用作测量制作集成电路板的硅衬底11的温度的，通过测量出荧光薄膜12激发的荧光的寿命，由于荧光的衰减时间即荧光寿命与温度有关，进而计算处衬底11对应位置的温度，以便于精确控制温度并制作。

一般的，荧光的衰减时间即荧光寿命随温度的改变而改变，基于该原理得到了本发明中的温度测量装置。

具体的，一种衬底11的温度测量装置，包括涂覆在衬底11表面的荧光薄膜12、激光发射器13、光电探测器14、信号处理器15以及温度转换器16；

激光发射器13，用于向荧光薄膜12发射激光，使荧光薄膜12激发出荧光；

光电探测器14，用于接收荧光，并将荧光发出的荧光信号121转变为电信号；

信号处理器15，用于将电信号计算得到荧光的寿命；

温度转换器16，用于将测得的荧光的寿命转换为对应的温度。

即通过激光发射器13发射出激光，涂覆在衬底11的荧光薄膜12则激发出荧光，通过光电探测器14、信号处理器15的处理以及计算，得出激光照射位置的荧光薄膜12所激发的荧光寿命，进而可以得到对应的衬底11位置的温度，从而实现对衬底11温度的精确测量，以便于对温度的精准控制。

上述激光发射器13在发射激光时，激光发射器13正对荧光薄膜12，且激光发射器13发出的激光垂直照射荧光薄膜12的表面，以避免所激发的荧光偏离，保证光电探测器14能够准确接收到荧光信号121。

为了准确测得荧光寿命，在实施例1中，激光发射器13内设置有定时控制激光发射器13打开或关闭的激光驱动器，在进行温度测量时，信号处理器15计算激光发射器13关闭后的荧光信号121的衰减，进而得到荧光的寿命。

在具体的操作中，通过激光驱动器将激光发射器13打开，在照射贴附在衬底11的荧光薄膜12时，荧光薄膜12激发出荧光，然后通过激光驱动器关闭激光发射器13，激光停止照射，荧光薄膜12所激发的荧光随之开始衰减，信号处理器15计算这个荧光衰减的时间即为荧光寿命，进而可通过温度转换器16得到相应的温度。

另外，在实施例2中，激光发射器13内设置有调制特定频率的激光参考信号131的激光驱动器，在进行稳定测量时，信号处理器15通过锁相法计算荧光信号121与激光参考信号131的相位差，进而得到荧光的寿命，这样的方式不再需要开关元件，操作更加简单。

具体的，激光发射器13持续不断的发射预定好的特定频率的激光，荧光薄膜12也激发出荧光，由于所激发出的荧光的频率跟随荧光寿命的时间改变而改变，通过信号处理器15将荧光信号121与激光参考信号131进行对比，并计算二者的相位差△φ，得到荧光寿命。

本实施例所给出的温度测量装置，还包括有将荧光传导到正对光电探测器14的光器件17，通过光器件17矫正荧光的出射位置，以便荧光能够正对射入光电探测器14中。

同样的，在本实施例中，激光发射出来后，也是通过光器件17发射到荧光薄膜12上，以便保持正对垂直照射。

这样，在温度转换器16内具有在已知温度条件下建立的寿命-温度对照数据表，通过荧光寿命与温度的对照数据表，来将荧光寿命转换为温度，准确测得对应衬底11位置的具体温度，以便于后续温度的准确控制，具体的，在温度转换器16内具有74ls08芯片，通过内设的芯片以对数据进行处理对比，当然，也可以是其他型号的芯片。

并且，该温度测量装置还包括有显示屏，温度转换器16所转换得到的温度可显示在显示屏上，以清晰得知具体的温度。

另外，还具有储存信息的储存模块，通过将信息的储存可以得到多段时间的温度，并进一步可得到温度的变化，同时可以在显示屏上进行显示。

此外，在将荧光薄膜12涂覆在衬底11表面时，荧光薄膜12的表面平整，以便于激光温度照射，所发出的激发光能够保持出射方向。

并且，荧光薄膜12的厚度均匀，以避免荧光薄膜12的厚度对荧光寿命产生影响，厚度均匀以便于在准确测温，具体的，荧光薄膜12的厚度为um量极的荧光物质。

同时，上述荧光薄膜12是布满在衬底11上的，以使可以测得衬底11各个位置的具体稳定。

并且，可以设置多个激光发射器13以及光电探测器14，来对衬底11多个不同位置的稳定进行测量，可以通过温度转换器16计算得到不同位置的温度进行对比，并显示在显示屏上。

本实施例所给出的荧光薄膜12为y2o3:eu，其中eu含量在1％范围，该物质的荧光寿命在500℃至1000℃范围时，其荧光寿命tau从0.1ms下降到1us的量级，因而可以叫精准的通过荧光寿命测得其所在处温度。

当然，在其他实施例中，荧光薄膜12也可以是含有一定浓度cr的al2o3，还可以是la2o2s:eu，其中eu含量在1％范围。

本实施例中所给出的光电探测器的型号为kg-apr-500m，当然也可以是其他型号。

信号处理器为br-wsp-16，当然也可以是其他型号。

此外，激光发射器可以为单波长激光器，从而可以调制特定频率，具体的，可以为1570nm单波长激光器，当然并不限于上述型号。

激光驱动器的信号为maximmax3669ehj，当然也可以是其他型号。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。