一种光纤测温系统的制作方法

本技术具体涉及一种光纤测温系统。

背景技术：

1、静电卡盘(e-chuck)是pvd(physical vapor deposition)设备、刻蚀机、离子注入机等高端装备的核心部件。静电卡盘是一种适用于真空及等离子体工装环境的超洁净晶圆片承载体，利用静电吸附原理进行超薄晶圆片的平整均匀夹持。相较于机械卡盘，静电卡盘减少了机械运动部件，降低了颗粒污染，增大了晶圆片的有效面积；与真空卡盘相比，静电卡盘可用于低压强(真空)环境，适用于利用静电卡盘控制晶圆片温度的场合。

2、等离子体刻蚀是晶圆片加工的重要工艺，随着晶圆片加工的特征尺寸从微米级向纳米级技术节点迈进，等离子体刻蚀对晶圆片缺陷的控制要求越来越严格。晶圆片温度是影响刻蚀速率和均匀性的重要因素，刻蚀中的化学反应对温度非常敏感，微小的温度差可能造成极大的刻蚀偏差，所以良好的刻蚀效果要求晶圆片具有稳定的、均匀的温度分布。因此，静电卡盘装置还包括用于测量静电卡盘温度的温度检测装置。

3、在半导体加工技术中，温度检测装置通常采用热电偶测量元件。热电偶测量元件可直接测量静电卡盘的温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(即二次仪表)转换成静电卡盘的温度。也就是说，热电偶在测温过程中要用到电压信号。然而，在半导体加工过程中，由于会用到射频能源，这些射频能源会产生电磁信号，因此，在半导体加工过程中，这些电磁信号会干扰热电偶测量元件测温过程中产生的电压信号，从而会影响热电偶测量元件的测量精度。为了准确的测量静电卡盘的温度，在半导体加工领域，开始采用光纤传感系统测量静电卡盘的温度，比如荧光光纤温度传感，荧光光纤温度传感是根据荧光物质受激励后所出射的荧光参数与温度的一一对应关系，通过检测荧光强度或荧光寿命实现温度传感。

4、但是，现有的光纤传感系统采用一整根细长的光纤作为测温光纤。通常情况下，在组装静电卡盘和支撑结构时，静电卡盘穿过测温光纤的测量端，将靠近测量端的测温光纤段安装在静电卡盘内，从而实现静电卡盘和支撑结构的组装。当拆卸静电卡盘装置时，也需要将静电卡盘穿过测温光纤的测量端。所以，在安装和拆卸静电卡盘装置的过程中，静电卡盘极易碰触到安装在测温光纤测量端的探头，降低温度传感器的测量精度。另外，由于测温光纤很脆，在安装和拆卸静电卡盘装置的过程中，使得测温光纤很容易受到损坏，导致硬件设备成本提高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是解决现有的光纤传感系统采用一整根细长的光纤作为测温光纤，使得静电卡盘和支撑结构在组装和拆卸过程中，降低测量精度、造成测温光纤损坏，导致硬件设备成本提高的问题，而提供一种光纤测温系统，以准确测量待测静电卡盘的温度。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种光纤测温系统，包括变送器、至少一个测温单元；测温单元包括一端与变送器连接的连接头、光纤组件和荧光探头；

4、其特殊之处在于：

5、光纤组件包括与连接头另一端相连的转接光纤、转接头、测温光纤；

6、荧光探头包括探头壳体和荧光盘；

7、转接头用于连接转接光纤和测温光纤；

8、探头壳体用于连接测温光纤和荧光盘；

9、荧光盘设置在探头壳体最前方。

10、进一步地，所述探头壳体包括套管和金属帽；

11、套管的下端与测温光纤的一端连接，套管的上端与金属帽另一端连接，且荧光盘位于套管与金属帽之间；

12、测温光纤的另一端通过转接头与转接光纤的一端相对设置。

13、进一步地，所述转接头包括螺母、螺纹帽和插芯；

14、螺母的上端与套管的下端相适配，螺母的下端与插芯的一端相适配；

15、测温光纤的另一端依次穿过螺母、螺纹帽插入插芯的一端；

16、转接光纤的一端插入插芯的另一端，且转接光纤一端的端部与测温光纤另一端的端部相对设置于插芯的内部；

17、转接光纤的另一端通过连接头与变送器连接。

18、进一步地，还包括弹簧、与弹簧相适配的螺纹连接件；

19、螺纹连接件套设于插芯的另一端，且弹簧位于螺纹连接件与插芯的另一端外壁之间；

20、螺纹连接件上设置有与转接光纤外径匹配的插接孔；转接光纤一端穿过插接孔插入插芯的另一端。

21、进一步地，还包括套设于转接光纤外部且与连接头连接的护套。

22、进一步地，测温光纤选用单模石英光纤或多模石英光纤或塑料光纤或聚合物光纤；

23、套管选用pei；

24、金属帽材料为铜；

25、连接头为标准st连接头。

26、进一步地，测温单元为四个。

27、与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

28、(1)本实用新型光纤测温系统，采用的转接光纤为分体式结构，在安装或拆卸待测静电卡盘过程中，避免了测温光纤、转接光纤被损坏，也降低了因测温光纤受损坏而导致的硬件设备成本提高的风险。

29、(2)本实用新型光纤测温系统中测温光纤为分体式结构，在检测待测静电卡盘时，使得静电卡盘和支撑结构在组装和拆卸过程中更灵活，其中测温光纤与转接光纤可根据待侧静电卡盘的结构，以及耐温能力的需求选择不同的光纤材料。

30、(3)本实用新型光纤测温系统，利用测温光纤和转接光纤的光纤传感技术，使得外部射频能源产生的电磁干扰，不会对本实用新型系统的稳定性和可靠性产生影响。

31、(4)本实用新型光纤测温系统，在检测待测静电卡盘中绝缘基板温度时，能够监控绝缘基板中各分区实时温度，可精确控制等离子刻蚀过程中的工艺条件，提高了晶圆片的处理质量。

32、(5)本实用新型光纤测温系统可实时测量多点温度，集成程度高，测温精度可以达到±0.1℃。

技术特征：

1.一种光纤测温系统，包括变送器(3)、至少一个测温单元；所述测温单元包括一端与变送器(3)连接的连接头(24)、光纤组件和荧光探头；

2.根据权利要求1所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种光纤测温系统，其特征在于：

技术总结
本技术具体涉及一种光纤测温系统，解决现有的光纤传感系统采用一整根细长的光纤作为测温光纤，使得静电卡盘和支撑结构在组装和拆卸过程中，容易降低测量精度、造成测温光纤损坏，导致硬件设备成本提高的问题。该光纤测温系统，包括变送器、至少一个测温单元；测温单元包括一端与变送器连接的连接头、光纤组件和荧光探头；光纤组件包括与连接头另一端相连的转接光纤、转接头、测温光纤；荧光探头包括探头壳体和荧光盘；转接头用于连接转接光纤和测温光纤；探头壳体用于连接测温光纤和荧光盘；荧光盘设置在探头壳体最前方，以准确测量待测静电卡盘的温度。

技术研发人员：王耀锋,樊维涛,郑皓文,翟凯旋
受保护的技术使用者：西安和其光电科技股份有限公司
技术研发日：20230302
技术公布日：2024/1/14