具有绝热尖端的温度探针制造技术

公开用于测量物体温度的温度探针。该温度探针包括外壳和与该外壳末端热接触的尖端。该尖端适于接触待由该温度探针测量温度的物体的表面。该外壳与该尖端接触的部分具有有效将该尖端与邻近的外壳部分隔热的高热阻。传感器位于该外壳里面并适于测量该尖端温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有绝热尖端的温度探针
技术介绍
在半导体材料处理领域中，使用例如包括真空处理室的半导体材料处理设备来执行各种不同的工艺，如在基片上的多种不同材料的蚀刻和沉积，以及抗蚀剂剥除。由于这种 工艺的有效性往往依赖于控制该处理室的某些位置的温度条件，所以在该处理室中使用温 度传感器来测量温度。
技术实现思路
公开用于测量物体温度的温度探针。该温度探针的一个示例性实施例包括外 壳，其包括由相同材料组成的第一和第二部分，和？L其包括延伸穿过该第一部分的第一段 以及延伸穿过该第二部分的第二段，该外壳的第二部分包括邻近该第一部分的第一端、第 二端、包括形成该第二段的外表面和内表面的壁和至少一个延伸穿过该壁的开口 ；尖端，安 装在该第二部分的第二端，该尖端适于接触待测量温度的物体的表面；以及传感器，位于该 孔中并适于测量该尖端的温度；其中该第二部分具有有效将该尖端与该第一部分隔热的热 阻。 提供该温度探针的另一示例性实施例，其包括外壳包括第一部分、第二部分和 孔，其包括延伸穿过该第一部分的第一段和延伸穿过该第二部分的第二段，整个外壳由同 样材料组成，该孔的第一段的直径大于该第二段，该外壳的第二部分包括邻近该第一部分 的第一端、第二端，包括形成该第二段的外表面和内表面的壁和至少一个延伸穿过该壁的 开口，并配置为热量以回转模式在该第二部分的第一和第二端之间传导，该模式的长度超 过该第二部分的长度；尖端，安装在该第二部分的第二端，该尖端适于接触待测量温度的物 体的表面；以及传感器，安装在该孔内并适于测量该尖端的温度；其中该第二部分(i)具有 有效将该尖端与该第一部分隔热的热阻和(ii)弹性偏转该尖端。 提供该温度探针的另一示例性实施例，其包括整体式的外壳，包括第一和第二部 分以及延伸穿过该第一部分和该第二部分纵向孔，该外壳的第二部分包括邻近该第一部分 的第一端、第二端、包括形成该纵向孔一部分的外表面和内表面的壁和至少一个延伸穿过 该壁的开口，并配置为热量以回转模式在该第二部分的第一和第二端之间传导，该模式的 长度超过该第二部分的长度；尖端，安装在该第二部分的第二端，该尖端适于接触待测量温 度的物体的表面，其中该第二部分有效地将该尖端弹性偏转对着该表面；以及，传感器，位 于该孔中并适于测量该尖端的温度。附图说明 图1说明温度探针的一个示例性实施例。 图2说明温度探针的另一示例性实施例的一部分。 图3说明温度探针的另一示例性实施例。 图4说明半导体材料等离子处理设备的等离子处理室的示例性实施例。 图5说明温度探针的一个示例性实施例，包括安装在等离子室的基片支撑件中的接触传感器。 图6说明温度探针的一个示例性实施例，包括安装在等离子处理室的基片支撑件 中的非接触传感器。具体实施例方式公开用于测量物体温度的温度探针。该温度探针包括绝热尖端，适于设为与温度待测量的物体表面热接触。该温度探针的实施例适合用于多种不同的应用以测量物体的温 度。 该温度探针的实施例可用于，例如，等离子处理室中，用以在等离子处理操作期间 测量室部件或半导体基片的温度。该等离子处理室可以是电容耦合室、电感耦合室和抗蚀 剂剥除室，其中进行多种不同的处理操作，包括蚀刻、沉积和抗蚀剂剥除。 图1描述根据一个示例性实施例的温度探针10。如所示，该温度探针10包括外 壳12和设在该外壳12上端的独立的尖端14。如下面所描述的，该外壳12和尖端14通常 由不同的材料制成。该外壳12包括外表面16和内表面(未示)，后者形成延伸穿过该外壳 12的内部纵向孔。该外壳12包括第一部分18和邻近的第二部分20。在这个实施例中，整 个外壳12由一块材料制成。也就是说，在这个实施例中，该第一部分18和第二部分20由 同样的材料组成。如所示，该第一部分18包括在该第一部分18底部的外螺纹22。该螺纹 22适于啮合本体的配套的内螺纹，以便将该温度探针10固定于该本体。在所说明的实施 例中，该外壳12在该螺纹22上方的部分为圆柱形状。该第一部分18的底部包括的螺纹的 22外径大于该第一部分18的其余部分以及该第二部分20。 该温度探针10的尖端14配置为设为与待利用该温度探针10测量温度的物体的 表面接触。该外壳12的第二部分20构造为将该尖端14与该外壳的该第一部分18隔热， 即，从而降低，优选地最小化该尖端14与该物体的接触期间从该尖端14传导至该第一部分 18的热传递，反过来也一样。通过降低该尖端14与该外壳12的第一部分18之间热传递 率，更多从该物体进入该尖端14的热量保留在该尖端14并加热该尖端。更少的热量从该 尖端14传递到该外壳12和周围环境。因此，该尖端14到达更接近或者等于待测量温度的 物体的温度。在稳定态条件下，该尖端14保持在与该物体同样的温度。因而，该温度探针 10能够提供对该物体温度的准确测量。 对于一维、稳定态热传递条件，纵贯材料的热传递率q，由方程l给出q = kA(T「T》/L，其中k是该材料的导热系数，A是该材料在垂直于热传递方向的横截面积，1\ 是该材料一个面的温度和L是该材料相对的面的温度(AT = T「L，其中AT可以是正的 或负的)，和L是该材料上热传递所发生的长度。方程1可以是重新整理为方程2 :q = A T/ (L/kA)。方程2中，该项L/kA称作该材料的"热阻"。根据方程2，当A T已知，该材料的热 阻增加降低沿该材料中热传递所发生的长度的热传递率q。该热阻可以通过增加L、降低k 和/或降低A来增加。该温度探针10的外壳12构造为在该第二部分20中提供高热阻以 降低该尖端14和该第一部分18之间的热传导。该第二部分20的高热阻优选地允许该尖 端14到达与接触该尖端14的物体的表面温度相等的温度。 该外壳12可包括具有所需属性的任何合适的材料。该外壳12的材料优选地具有 低导热系数k以降低沿该外壳12的第二部分20传导的热传递率q。因而，该外壳12的材6料可以选择为增强该尖端14与该外壳12的第一部分18的隔热，其增加由该温度探针10 作出的该物体的温度读数的准确度。 为了允许该温度探针10暴露于相对高的温度状况，该外壳12可以由合适的聚合 材料制成，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚 酰亚胺(例如，ULTEM 1000)等。对于该温度探针10相对低的温度应用，其他塑料材料(如 乙縮醛和丙烯酸树脂)可用来构建该外壳12。 在该温度探针的其他实施例中，该外壳12可以由金属材料制成。金属材料可用于 覆盖比塑料更广的使用温度范围。对于多种金属，用来构建该外壳12的该金属材料优选地 具有低导热系数。例如，该外壳12的实施例可以由不锈钢(例如，304或430不锈钢)、镍 基合金(例如，铬镍铁合金、镍铬合金等)或钛。尽管这些金属材料比用来构建该外壳12 的聚合物(如塑料)具有高得多的导热系数，但是金属材料提供了比塑料更高的刚度和强 度。这些机械属性允许该金属材料比塑料具有更小的截面积A，但在该外壳12中仍具有合 适的机械属性。从而，该金属材料可以制造为在该外壳12的一个或多个选取区域(包括该 外壳12的第二部分20)中具有非常小的截面积，从而将这些区域中通过该金属材料的热传 导降低到对于该温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量物体温度的温度探针，包括：外壳，包括由同样材料组成的第一和第二部分，以及孔，其包括延伸穿过该第一部分的第一段和延伸穿过该第二部分的第二段，该外壳的该第二部分包括邻近该第一部分的第一端、第二端、包括形成该第二段的外表面和内表面的壁以及至少一个延伸穿过该壁的开口；尖端，安装在该第二部分的第二端，该尖端适于接触待测量温度的物体的表面；以及传感器，位于该孔内并适于测量该尖端的温度；其中该第二部分具有有效将该尖端与该第一部分隔热的热阻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思科门丹特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]