一种非接触监测带电金属部件温度的系统的制作方法

本技术属于金属部件测温，具体涉及一种非接触监测带电金属部件温度的系统。

背景技术：

1、在半导体晶圆处理设备中，常需要监控通电发热金属部件的温度，确保其温度在合理范围内，进而保证半导体晶圆处理设备中各部件安全和工艺稳定，例如：射频线圈，通电线缆，变压器芯等部件安全和工艺稳定。

2、现有技术中在进行半导体晶圆处理工艺处理时，会采用热电偶直接接触射频线圈进行测温，其中，热电偶电路中的射频线圈会加载高频13.56mhz几十到几千瓦的功率。这种热电偶直接测温方式需要串接滤波器，屏蔽射频电磁场的干扰，操作相对复杂，需要较大空间安装滤波器，且存在射频电磁场屏蔽失效的可能，适用场景受到很大限制。

3、现有技术中，通常采用以下四种方式对金属部件进行测温：

4、1)、串接滤波器热电偶直接测温法

5、如图2所示的串接滤波器热电偶直接测温法，采用热电偶接触射频线圈进行测温，需要串接滤波器，屏蔽射频电磁场的干扰。这种方式相对复杂，需要较大空间安装滤波器，且有屏蔽失效的可能。

6、2)、使用固定辐射率值红外测温法

7、如图3所示的使用固定辐射率值红外测温法，通过现有资料查询对应金属材质的辐射率，直接输入到红外测温仪中，作为条件设定项，用于温度测量。

8、缺点：金属部件的成分比例，加工后的表面的涂层或氧化层厚度，粗糙度等可能与标准文件中金属相差较大，其实际辐射率也会相差较大；另外，随着时间的推移，其表面形态可能发生变化，例如氧化层厚度随时间增厚等，其辐射率数值也会随之改变，导致测温结果不准。

9、3)、增加高辐射率涂层或其他标记物红外测温法

10、如图4所示的增加高辐射率涂层或其他标记物红外测温法，在被测金属物品表面增加已知辐射率的高辐射率涂层或胶带等标记物，在达到热平衡状态后，标记物与被测物体的温度一致，通过测量涂层或胶带等标记物的温度，间接测定金属部件温度的系统。

11、缺点：标记物与被测物体结合的牢固度，可能随时间发生变化，涂层或胶带脱落等，此方法适合短期测量，不适合长周期使用；涂层等还可能影响金属部件导电性能。

12、4)、高精度复合测温法

13、高精度复合测温法可同时实时量测辐射率和热辐射信号。高精度复合红外测温计具备同时量测金属物品表面辐射率和热辐射信号两项功能，能将金属部件的实际温度准确测出。

14、缺点：成本高；维护工作复杂，需用标准样品定期校准辐射率。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本实用新型提供一种非接触监测带电金属部件温度的系统，其具体为一种半导体晶圆处理设备(或称设备)中非接触监控通电发热金属部件温度的系统，其具有确保设备安全和工艺稳定的优点。

2、依据本实用新型的技术方案，提供一种非接触监测带电金属部件温度的系统，其包括具有至少一个空腔模拟黑体的金属部件，至少一个空腔模拟黑体是在所述金属部件上加工得到的至少一个深孔；非接触监测带电金属部件温度的系统根据红外测温计的安装空间确定至少一个红外测温计的型号，通过对应型号的红外测温计测量至少一个深孔位置的红外热辐射信号，以间接量测和监控金属部件的温度变化；其中所述金属部件为通电和/或发热状态的晶圆处理设备中的金属部件；被测量的深孔是处于热平衡状态下的深孔。

3、其中，所述深孔的一端封闭，另一端开孔。

4、进一步地，红外测温计的型号包括探头式红外测温计，通过探头式红外测温计测量所述至少一个深孔位置的红外热辐射信号。

5、优选地，探头式红外测温计的测温探头包括非金属材质的探头。

6、另外地，红外测温计的型号包括光学镜头式红外测温计，将光学镜头式红外测温计中的至少一个光学镜头聚焦在至少一个深孔的开孔位置的方式进行非接触红外测温。

7、另外地，红外测温计的型号包括热成像式红外测温计，通过热成像式红外测温计中的至少一个热成像仪监控所述至少一个深孔的开孔位置的方式进行非接触红外测温。

8、进一步地，所述深孔的深度与孔径的比值大于预设比值。深孔的孔径大小是根据金属部件的大小和测量所述金属部件的红外测温计的型号确定的。优选地，深孔的形状包括圆形，椭圆或者方形。

9、优选地，所述晶圆处理设备包括具有射频系统或高温部件的晶圆处理设备。

10、与现有技术相比较，本实用新型非接触监测带电金属部件温度的系统具有以下技术效果：

11、1、本实用新型的一种非接触监测带电金属部件温度的系统，通过金属部件具有至少一个空腔模拟黑体，至少一个空腔模拟黑体是在所述金属部件上加工得到的至少一个深孔；根据红外测温计的安装空间确定至少一个红外测温计的型号，通过对应型号的红外测温计测量所述至少一个深孔位置的红外热辐射信号，以间接量测和监控金属部件的温度变化。

12、2、本实用新型的一种非接触监测带电金属部件温度的系统中，所述金属部件为通电和/或发热状态的晶圆处理设备中的金属部件；其中，被测量的深孔是处于热平衡状态下的深孔。本实用新型非接触监测带电金属部件温度的系统通过在被测通电发热金属部件表面，设计加工一个深孔，形成空腔模拟黑体，实现了简单易加工，成本低，空腔模拟黑体辐射率稳定不易发生变化。

13、3、本实用新型非接触监测带电金属部件温度的系统使用普通红外测温计测量深孔位置的红外热辐射信号，可实现准确监控金属部件的温度变化，并且适用场景广泛，可用于长周期监控温度。

技术特征：

1.一种非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，其包括具有至少一个空腔模拟黑体的金属部件，至少一个空腔模拟黑体是在金属部件上加工得到的至少一个深孔；

2.根据权利要求1所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，深孔的一端封闭，另一端开孔。

3.根据权利要求2所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，红外测温计的型号包括探头式红外测温计，通过探头式红外测温计测量至少一个深孔位置的红外热辐射信号。

4.根据权利要求3所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，探头式红外测温计的测温探头包括非金属材质的探头。

5.根据权利要求2所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，红外测温计的型号包括光学镜头式红外测温计，将光学镜头式红外测温计中的至少一个光学镜头聚焦在至少一个深孔的开孔位置的方式进行非接触红外测温。

6.根据权利要求2所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，红外测温计的型号包括热成像式红外测温计，通过热成像式红外测温计中的至少一个热成像仪监控至少一个深孔的开孔位置的方式进行非接触红外测温。

7.根据权利要求1-6任一项所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，深孔的深度与孔径的比值大于预设比值。

8.根据权利要求7所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，深孔的孔径大小是根据金属部件的大小和测量金属部件的红外测温计的型号确定的。

9.根据权利要求1所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，深孔的形状包括圆形，椭圆或者方形。

10.根据权利要求1所述的非接触监测带电金属部件温度的系统，其特征在于，晶圆处理设备包括具有射频系统或高温部件的晶圆处理设备。

技术总结
本技术提供一种非接触监测带电金属部件温度的系统，其属于金属部件测温技术领域，其中金属部件具有至少一个空腔模拟黑体，至少一个空腔模拟黑体是在所述金属部件上加工得到的至少一个深孔；根据红外测温计的安装空间确定至少一个红外测温计的型号，通过对应型号的红外测温计测量所述至少一个深孔位置的红外热辐射信号，以间接量测和监控金属部件的温度变化；其中，金属部件为通电和/或发热状态的晶圆处理设备中的金属部件；其中被测量的深孔是处于热平衡状态下的深孔。本技术具有成本低、适用场景广泛，可用于长周期监控温度的优点。

技术研发人员：张受业,初春
受保护的技术使用者：盛吉盛半导体科技（北京）有限公司
技术研发日：20230111
技术公布日：2024/1/12