專利名稱：接觸式溫度探測器和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接觸式溫度探測器和制造方法。
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容涉及一種用來測量半導(dǎo)體基質(zhì)溫度的接觸式溫度探測器。在半導(dǎo)體器件制造過程中，在加工期間基質(zhì)經(jīng)常受到升高溫度的影響。這類制造方法的實例包括光刻膠的等離子體灰化法，化學(xué)氣相沉積法，退火，等等。在這些方法中的某些方法包括有離子源，在加工過程中，它會將離子通量引至基質(zhì)表面。通常希望能監(jiān)測在這些或其它制造過程中的溫度，因為溫度常常會影響制造質(zhì)量和方法的成敗。此外，用來監(jiān)測的測量裝置應(yīng)以最快或沒有滯后的速度提供精確的和可重復(fù)的讀數(shù)。接觸式溫度測量法是一種在加工過程中用來監(jiān)測半導(dǎo)體基質(zhì)溫度的常用的技術(shù)。 接觸式溫度測量技術(shù)典型地包括使基質(zhì)與裝有溫度傳感器的探測器相接觸。這探測器典型地利用具有高熱導(dǎo)率的材料例如鋁制造。接觸式測量法方面的許多進(jìn)展都是以改善溫度讀數(shù)的精度以及響應(yīng)時間為目標(biāo)。在授予伍頓等人的US 5791782和授予伯克等人的US 6332709中，公開了一些具有這樣一種探測頭的接觸式測量探測器，這探測頭能根據(jù)半導(dǎo)體基質(zhì)的重量繞樞軸轉(zhuǎn)動， 以此保持緊密接觸。這種樞軸式探測頭減小了基質(zhì)和探測頭之間的接觸阻力，從而導(dǎo)致具有較高的溫度測量精度。從探測頭伸出來的隔熱的溫度傳感器引線提供了進(jìn)一步的改進(jìn)。利用這些和其它專利所述的方法和裝置，在各種加工環(huán)境中都可獲得精確的溫度測量結(jié)果?？墒?，已經(jīng)確定，在含有離子源的加工環(huán)境中會出現(xiàn)溫度測量不精確的結(jié)果。含有離子源的半導(dǎo)體制造方法在制造過程中具有向基質(zhì)充電的傾向。也就是說，離子可能接觸基質(zhì)并在基質(zhì)上形成低的電位勢。雖然利用導(dǎo)熱金屬例如鋁制作的接觸式測量探測器適于提供足夠的熱導(dǎo)率，但這種接觸式測量探測器也是導(dǎo)電的。因此，由離子在基質(zhì)上形成的低電位勢會被溫度傳感器記錄下來，從而造成在所顯示的溫度讀數(shù)中包括偏壓值。因而，這些方法和裝置可能不適用于含有會將離子通量引向基質(zhì)表面的和要求精確監(jiān)測溫度的半導(dǎo)體制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本文中公開了一種供測量處在加工環(huán)境中的基質(zhì)溫度用的裝置和方法。在一種實施方案中，依照本公開內(nèi)容的接觸式測量探測器包括一個探測頭，該探測頭具有一個用來接觸基質(zhì)的，由陶瓷材料制成的接觸面；和一個帶有引線的溫度傳感器，這些引線離開探測頭并穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸。優(yōu)選地，陶瓷材料選自AlN，BeO，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合物。在另一個實施方案中，接觸式測量探測器包括一個探測頭和一個溫度傳感器，這探測頭包括一塊單個整體的陶瓷材料，而溫度傳感器與探測頭保持著熱聯(lián)系。這溫度傳感器包括引線，這些引線穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸。在另一個實施方案中，接觸式測量探測器的探測頭包括一塊導(dǎo)電墊片；和一塊配置在導(dǎo)電墊片接觸面上的陶瓷材料或高分子材料，其中陶瓷材料選自AlN，BeO，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合物，而其中高分子材料選自聚酰亞胺類和聚醚醚酮類。 在另一個實施方案中，接觸式測量探測器包括一個由陶瓷材料或高分子材料制成的探測頭，這種材料具有大于或等于約IXlO6歐姆-厘米的電阻和在100°C下具有大于或等于約100瓦/米-K的熱導(dǎo)率；和一個與探測頭相接觸的帶有引線的溫度傳感器，這些引線穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸。一種消除了在含有離子源的加工環(huán)境中產(chǎn)生的電偏壓的接觸式溫度測量方法，這方法包括使基質(zhì)與包括探測頭和溫度傳感器的接觸式測量探測器相接觸，其中探測頭包括由陶瓷材料制成的平面狀接觸面，其中溫度傳感器帶有引線，這些引線離開探測頭并穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，和其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸；在溫度傳感器中產(chǎn)生作為溫度函數(shù)的熱電壓，其中熱電壓不含偏電壓；和將熱電壓轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體基質(zhì)的實際溫度。上面所述和其它性能利用以下附圖和詳述作為例證加以說明。


請參閱以下典型附圖，其中同樣的元件在一些圖中標(biāo)以相同的編號圖1是接觸式熱電偶探測器的側(cè)視圖；圖2是沿圖1的A-A線截取的接觸式熱電偶探測器的俯視圖；圖3是含有陶瓷接觸面的探測頭的橫剖面圖；圖4是其上焊有引線的整體式探測頭的透視圖；圖5是焊接式探測頭的透視圖；圖6是闡明離子源對溫度測量影響的作為時間函數(shù)的曲線圖。
具體實施例方式請參閱圖1和圖2，圖中所示為一種供在制造半導(dǎo)體器件的加工過程中監(jiān)測溫度用的典型的接觸式測量探測器，通常將其標(biāo)定為10。這典型的接觸式測量探測器10包括一個探測頭12，這探測頭12具有一個電絕緣但導(dǎo)熱的接觸面14，用于在溫度測量過程中接觸半導(dǎo)體基質(zhì)，和一個用來將溫度傳感器引線18，20與加工環(huán)境隔開的石英防護(hù)罩16。優(yōu)選地，使接觸面同與其相接觸的半導(dǎo)體表面的面貌相符合，例如平面狀。有利之處在于，電絕緣但導(dǎo)熱的接觸面14在含有離子源的加工環(huán)境中能提供較高的溫度測量精度，這是因為消除了由離子源產(chǎn)生的偏壓影響。本文中公開的接觸式測量探測器10，在例如等離子體中介法，退火處理，化學(xué)氣相沉積法等方法中可能遇到的不含有離子源的加工環(huán)境中，也能提供精確的溫度測量結(jié)果。接觸式測量探測器10包括一個由溫度傳感器引線18和20支承的，和利用石英防護(hù)罩16對其進(jìn)行熱隔離的探測頭12。熱隔離的探測頭12減小了熱質(zhì)量的影響并使溫度傳感器更緊密地跟蹤半導(dǎo)體基質(zhì)的溫度。同時，接觸式測量探測器10根據(jù)半導(dǎo)體基質(zhì)的重量繞樞軸轉(zhuǎn)動，借此在接觸式測量探測器10的接觸面14和半導(dǎo)體基質(zhì)之間形成緊密接觸。石英防護(hù)罩16內(nèi)裝一根不銹鋼鋼管22，用來保護(hù)溫度傳感器引線18，20免受外來電信號影響。不銹鋼鋼管22內(nèi)部是一根有著二條能使引線18和20穿過的沿縱向伸展的槽的陶瓷管24。這陶瓷管為熱電偶引線18，20提供熱絕緣且還能防止引線18，20彼此接觸。如果引線18，20相接觸會形成不希望有的額外的熱電偶觸頭，從而造成不精確的溫度測量結(jié)果。在一個優(yōu)選實施方案中，溫度傳感器是熱電偶。正如本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員所熟知的，熱電偶由二種不同金屬形成的觸頭組成，這熱電偶的二個半觸頭各自與引線相連接。 熱電偶產(chǎn)生熱電壓，這熱電壓是觸頭溫度和形成觸頭所選用之特定金屬的函數(shù)。由于特定的熱電偶觸頭所產(chǎn)生的作為溫度函數(shù)的熱電壓可以被確定，故可采用電壓測量儀表來測量觸頭電壓，并通過簡易的電壓與溫度的轉(zhuǎn)換算法將電壓測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。 已被采用作為熱電偶觸頭用的各種不同的金屬可根據(jù)用途而定。作為選擇熱電偶型式用的典型參數(shù)包括測量對象的預(yù)期的溫度范圍和要求的測量精度?！癊-型”，“ J-型”，和“K-型” 熱電偶是通常可采用的熱電偶的實例，它們具有眾所周知的工業(yè)上要求的溫度范圍和精度特性。利用熱電偶探測器的溫度測量儀表通常采用E-型，J-型，和K-型熱電偶，并按照標(biāo)準(zhǔn)溫度和電壓換算表能使測得的觸頭電壓正確地轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)。圖3闡明了探測頭12的橫剖面圖。所示探測頭12通常被加工成圓盤形狀，并包括配置在主體部分15上的平面狀接觸面14。在一個實施方案中，探測頭12的接觸面14包括陶瓷材料。陶瓷材料的厚度優(yōu)選地為能同時有效地提供電阻和導(dǎo)熱的厚度。在一個優(yōu)選實施方案中，陶瓷接觸面14是平面狀的。雖然所示主體部分15具有其上配置了陶瓷材料的平面狀表面，但并不打算將主體部分15和其表面限于任何特定的形狀。主體部分15可具有平面狀表面或加工成任何不規(guī)則形狀的表面。此外，陶瓷材料可以被配置在非接觸表面上，不會有損于它的功用。在另一個實施方案中，電絕緣但導(dǎo)熱的接觸面14包括聚合物?？梢詫⑦@聚合物涂敷或粘貼到主體部分15上。主體部分15可利用任何合適的導(dǎo)熱材料例如陶瓷，金屬等等制成。在一個優(yōu)選實施方案中，主體部分15可利用例如鋁，金，銅，銀，包括至少一種上述金屬的組合物等等之類的金屬制成。從其成本和易于對其機械加工考慮，它們之中最優(yōu)選鋁金屬。鋁的熱導(dǎo)率在100°C時約為235瓦/米-K。在主體部分為金屬的情況，優(yōu)選地從主體部分15的下表面 28鉆入一個位于中心的軸向盲孔26。溫度傳感器例如熱電偶觸頭被插入孔26內(nèi)。然后采用對熱電偶四周進(jìn)行壓接操作將孔26壓平，正如US 5791782所述，該專利在此被整篇引入作參考。這樣位于觸頭處的二根引線18，20之間產(chǎn)生良好的電接觸和在探測頭12與溫度傳感器之間產(chǎn)生良好的熱接觸。與圖3所示的探測頭12相結(jié)合，傳感器引線18和20形成了頂點在探測頭12上的三角形的二支點。引線18，20具有合適的剛度，以便獨自支承探測頭12，同時根據(jù)半導(dǎo)體基質(zhì)的重量使探測頭12圍繞熱電偶觸頭轉(zhuǎn)動。在一個圖4所示的替代實施方案中，探測頭30優(yōu)選利用一塊整體陶瓷材料制成， 亦即一個具有接觸面34的實心圓盤。因為適合用來形成探測頭30的許多陶瓷材料都是固有地脆性的，所以優(yōu)選熔焊焊接熱電偶觸頭，以便在位于觸頭處的二根引線18，20之間形成良好的電接觸和在探測頭30與溫度傳感器之間形成良好的熱接觸。在此方法中，優(yōu)選首先將糊劑狀或金屬油墨施加在探測頭30的非接觸面上，更優(yōu)選將其施加在探測頭的下表面38上，亦即非接觸面與接觸面正巧相對。然后將糊劑狀或金屬油墨加熱到足以使表面金屬化和使金屬固定地粘附在陶瓷表面上的溫度。接著將溫度傳感器例如熱電偶觸頭釬焊到由糊劑狀或金屬油墨形成的金屬化表面上。任選地，釬焊區(qū)選擇性地涂以鋁或其它同類金屬的薄層，從而在加工環(huán)境中形成保護(hù)層，以致焊料中的金屬不會射到基質(zhì)上，這會對產(chǎn)生金屬污染起有害的影響。金屬油墨是導(dǎo)電和導(dǎo)熱的并會在溫度傳感器和探測頭之間形成接觸。適用的糊劑狀和金屬油墨包括銅，金，銀，猛，鉬，鋁，鈀，鉬，包括至少上述一種金屬的組合物，等等。在一個優(yōu)選的實施方案中，糊劑狀或金屬油墨包括錳和鉬的混合物。圖5闡明了探測頭40的一種替代實施方案。在這實施方案中，二根不相同材料的引線41，42被纏繞在一起形成一個熱電偶觸頭。然后金屬材料例如鋁的熔焊接頭43包圍住上述繞在一起的引線。熔焊接頭43的上表面44被制成平面狀。然后，按前面所述方法在平面狀表面44涂以陶瓷材料或高分子材料。探測頭40的接觸面44在溫度測量過程中將接觸半導(dǎo)體基質(zhì)。使半導(dǎo)體基質(zhì)與接觸面14，34，44相接觸，有效地消除了在加工過程中因使用離子源而可能產(chǎn)生的電偏壓影響。換言之，由于陶瓷接觸面14，34，44形成了電阻，借此將溫度傳感器例如熱電偶觸頭與半導(dǎo)體基質(zhì)上因離子輻照在其上形成的低電位勢相絕緣，故而這種低電位勢不會傳輸給探測頭。此外，因為優(yōu)選選用的接觸面是導(dǎo)熱的，故可以在響應(yīng)時間最快或沒有滯后的情況下獲得精確的，可重復(fù)的溫度讀數(shù)。在某些情況下，使用陶瓷或高分子材料可能會在晶片實際溫度和由熱電偶測得的溫度之間產(chǎn)生偏差。在上述情況下，可采用單獨的溫度測量或校正程序，以便跟蹤并將偏差編碼到溫度控制器軟件中。優(yōu)選地，選用具有大于約IX IO6歐姆-厘米電阻率的陶瓷或高分子材料，更加優(yōu)選電阻率大于約IXIOltl歐姆-厘米的，最優(yōu)選電阻率大于約IXlO16歐姆-厘米的。與電阻性能組合在一起考慮，優(yōu)選選用在iocrc下具有大于約100瓦/米-K熱導(dǎo)率的陶瓷或高分子材料，更加優(yōu)選熱導(dǎo)率在100°c下大于約150瓦/米-K的，最優(yōu)選熱導(dǎo)率在100°C下大于約200瓦/米-K的。在探測頭12上配置了一層陶瓷材料涂層的接觸面14的實施方案中，優(yōu)選使這涂層的厚度達(dá)到足以產(chǎn)生能消除電偏壓的電阻以及產(chǎn)生熱導(dǎo)率。適合的陶瓷材料包括，但并不打算限于此，AlN, Al2O3，BaTiO3, BeO, BN, CaO, LaB6, MgO, MoSi2, Si3N4，SiO2, Ta2O5，TiB2, TiN, TiO2, TiSi2, VB2, W2B3, WSi2, ZrB2, ZrO2，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合。鑒于本公開內(nèi)容，其它適合的陶瓷材料對于本領(lǐng)域內(nèi)的每一位普通技術(shù)人員來講是顯而易見的。在一個優(yōu)選的實施方案中，陶瓷材料選自由A1N，BeOJP 包括至少一種上述陶瓷材料的組合的陶瓷材料。這陶瓷材料可以是多晶體或單晶體。適合的高分子材料包括聚酰亞胺類，聚醚醚銅類等等。適用的聚酰亞胺類，由龐特_南莫斯公司生產(chǎn)的商標(biāo)為KAPTON的產(chǎn)品，如同薄膜一樣在市場上可買到。
可以采用以下任何一種方法使陶瓷材料附著到探測頭上，這些方法包括等離子體熱噴涂法，汽化沉積法，物理氣相沉積法，化學(xué)氣相沉積法，濺涂法等等。采用粉末壓實和燒結(jié)的方法可制得整體狀陶瓷材料。等離子體熱噴涂法本質(zhì)上是將融態(tài)材料或熱軟化材料噴涂到表面上，從而形成一層涂層。呈粉末狀的材料被射入溫度極高的等離子體火焰中，在此處它被迅速加熱和被加速到某一高的速度。這熱材料撞擊到基質(zhì)表面上并迅速冷卻形成一層涂層。汽相沉積法通常包括將某一種物質(zhì)在真空中加熱和汽化，并使在被處理基質(zhì)的表面上附著一層該物質(zhì)，借此形成一層薄的涂層。例如，等離子體汽相沉積法通常包括將某一固體加熱到高的溫度或汽化，然后在沒有化學(xué)反應(yīng)的情況下強行凝聚固體，從而形成一層薄膜。汽化沉積法通常包括采用使金屬蒸汽或呈氣相形態(tài)的揮發(fā)性化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一層薄的薄膜。濺涂法通常包括在相對低的真空度下產(chǎn)生離化等離子體，加速離化氬，然后使氬與目標(biāo)(一種固體材料，它是被加速粒子的撞擊目標(biāo))相碰撞，從而濺射目標(biāo)原子，借此涂敷被處理材料的表面。另一方面，整體狀陶瓷探測頭可采用模具制成。呈糊劑狀的陶瓷材料被倒入模具中。選用的模具符合探測頭所要求的形狀，例如制成具有直徑約為2mm和厚度約為Imm的圓盤。優(yōu)選地將熱電偶觸頭插入到填滿糊劑狀陶瓷的模具中，然后對其進(jìn)行硬化處理。例如， 可對填滿糊劑狀陶瓷的模具在足以使糊劑狀陶瓷硬化的溫度下加熱，借此將熱電偶觸頭固定在硬化陶瓷中。有利之處在于，制造整體狀探測頭的本方法省去了使表面金屬化和隨后將熱電偶釬焊到整體狀陶瓷探測頭上這二道步驟。此外，用這種方法制成的熱電偶不需要涂以保護(hù)層，例如蒸發(fā)的鋁，因為沒有使用可能潛在地會在加工環(huán)境過程中暴露出對產(chǎn)生金屬污染起作用的焊料。提出下列實例僅是為了闡明目的，并不打算限制公開內(nèi)容的范圍。實施例1在本實例中，制作了一種接觸式測量探測器。首先用鋁將探測頭機械加工成圓盤形狀。探測頭具有的直徑為2. 03毫米(mm)和厚度為0. 635mm。在下表面上鉆成一個深約為1.0mm的位于中心的軸向孔。一個K型熱電偶被插入孔中并被壓接。然后使一層厚度約為2000約8000埃(A )的氧化鈹(BeO)在真空條件下附著到上表面上。BeO的電阻率大于約1 X IO14歐姆-厘米和它的熱導(dǎo)率在100°C下約為210瓦/米-K。來自熱電偶的引線被插入不銹鋼鋼管內(nèi)。不銹鋼鋼管內(nèi)部是一根有著二條能使引線穿過的沿縱向伸展的槽的陶瓷管。然后將石英防護(hù)罩配置在不銹鋼鋼管和外露引線的周圍。引線獨自支承著探測頭， 同時根據(jù)半導(dǎo)體基質(zhì)的重量使探測頭繞熱電偶觸頭轉(zhuǎn)動。類似地，接觸式測量探測器被制成在鋁質(zhì)墊片的上表面上涂有A1N，而熱電偶的焊珠已被壓接到鋁質(zhì)墊片上。實施例2在本實例中，接觸式測量探測器是利用包括BeO的整體式探測頭制成。探測頭被加工成具有直徑約為2. 0毫米(mm)和厚度為0. 9mm的圓盤形狀。將油墨狀錳-鉬涂在探測頭的平面狀表面上并加熱到約1000°C的溫度，從而形成金屬化表面。然后利用高溫焊料將K型熱電偶釬焊到金屬化表面上。在釬焊之前，熱電偶的觸頭通常被壓平以便與金屬化表面相貼合和增加熱電偶的觸頭與探測頭之間的接觸面積。然后將糊劑狀氮化鋁涂到在焊接過程中形成的釬焊接頭上。類似的探測器被制成其中的釬焊接頭涂以一層薄的蒸發(fā)的鋁涂層。來自熱電偶的引線被插入到不銹鋼鋼管內(nèi)。不銹鋼鋼管內(nèi)是一根具有二條可使引線穿過的沿縱向伸展的槽的陶瓷管。石英防護(hù)罩被配置在不銹鋼鋼管和外露引線的周圍。實施例3在本實例中，對處于含有離子源的加工環(huán)境中的基質(zhì)溫度進(jìn)行監(jiān)測。接觸式測量探測器被制成使用鋁質(zhì)探測頭。將接觸面上涂有或沒有KAPTON薄膜的接觸式測量探測器放置成與半導(dǎo)體基質(zhì)相接觸的狀態(tài)。然后在含有將離子通量引向基質(zhì)表面的加工過程中， 對作為時間函數(shù)的溫度進(jìn)行監(jiān)測。在大約20秒時，接通位于加工車間內(nèi)的離子源。在大約 140秒時，斷開離子源。正如圖6所示，沒有KAPTON薄膜的接觸式測量探測器顯示，當(dāng)離子通量轟擊晶片時，被瓦特洛溫度控制器接收到的電信號有虛假的增加。瓦特洛溫度控制器是一種閉合式環(huán)路控制器，它控制著用來向半導(dǎo)體基質(zhì)提供受控?zé)崃康柠u素?zé)舻碾姵氐墓β?。在斷開離子源后，沒有KAPTON薄膜的接觸式測量探測器的信號下降，導(dǎo)致“假衰減”。 相反地，采用KAPTON薄膜的溫度探測器在引入離子源時表明沒有虛假讀數(shù)。這樣，由于離子通量存在而在晶片上產(chǎn)生的低電壓與溫度探測器上的溫度傳感器被隔離了?？梢灶A(yù)計， 根據(jù)本公開內(nèi)容，在采用陶瓷接觸面的接觸式測量探測器的情況下，能獲得類似的結(jié)果。采用含有本文中所述陶瓷或聚合物接觸面的探測頭的接觸式測量探測器有著許多優(yōu)點。在含有離子源的加工環(huán)境中，陶瓷或聚合物接觸面提供精確的和可重復(fù)的溫度測量結(jié)果，正如圖6所證實的。此外，采用陶瓷或高分子材料允許擴展就溫度而言的作業(yè)范圍。鋁的熔點約為600°C。在約300°C或更高溫度下作業(yè)可引起鋁質(zhì)墊片軟化，從而導(dǎo)致墊片和基質(zhì)中的金屬來回地交換。這種有害的“吸氣”作用會在基質(zhì)上產(chǎn)生金屬污染以及會降低鋁質(zhì)墊片的壽命。通常陶瓷具有高得多的熔點，例如BeO具有的熔點約為2500°C，且是不同于鋁的硬質(zhì)材料。此外，使用鋁基探測器會導(dǎo)致刮削半導(dǎo)體基質(zhì)的接觸面。在利用陶瓷或聚合物接觸面的接觸式測量探測器情況下沒有發(fā)現(xiàn)有這種刮削現(xiàn)象和其它性能下降。 更進(jìn)一步，所述陶瓷或高分子材料通常是抗氧化的。相反地，鋁會迅速地被氧化，已熟知這會逐漸地降低晶片和熱電偶焊珠之間的熱接觸，由此導(dǎo)致測量誤差。雖然根據(jù)一個優(yōu)選實施方案已對本發(fā)明作了說明，但本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員都清楚，可以進(jìn)行各種改進(jìn)并可用不超出本發(fā)明范圍的等同物置換。例如，雖然提到的是特殊的接觸式測量探測器，其它形式的探測器也能使用，只要其中接觸半導(dǎo)體基質(zhì)的部分是按所述方法用陶瓷材料進(jìn)行了電絕緣的。此外，可以按描述的本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行許多不超出本發(fā)明的基本范圍的改進(jìn)，以適應(yīng)特殊情況或材料。所以，本發(fā)明意圖不限于現(xiàn)公開的作為實施本發(fā)明最佳模式的特殊實施方案，但意圖包括在后附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實施方案。本發(fā)明進(jìn)一步包括如下實施方案1. 一種供測量處在加工環(huán)境中的基質(zhì)的溫度用的接觸式測量探測器，它包括一個探測頭，該探測頭具有一個用來接觸基質(zhì)的，由陶瓷材料制成的接觸面；和一個帶有引線的溫度傳感器，這些引線離開探測頭并穿過用來將這些引線與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸。2.實施方案1的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料選自A1N，Al2O3，BaTiO3, BeO, BN, CaO, LaB6, MgO, MoSi2, Si3N4, SiO2, Ta2O5，TiB2, TiN, TiO2, TiSi2, VB2, W2B3, WSi2, ZrB2,&02，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合。3.實施方案2的接觸式測量探測器，其中探測頭是一塊整體的陶瓷材料。4.實施方案1的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IXlO6歐姆-厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約100瓦/米-K的熱導(dǎo)率。5.實施方案1的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IX IOltl歐姆_厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約150瓦/米-K的熱導(dǎo)率。6.實施方案1的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IXlO12歐姆-厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約200瓦/米-K的熱導(dǎo)率。7.實施方案1的接觸式測量探測器，其中接觸面包括A1N。8.實施方案1的接觸式測量探測器，其中接觸面包括BeO。9. 一種供測量處在加工環(huán)境中的基質(zhì)的溫度用的接觸式測量探測器，它包括一個包括一塊單個整體陶瓷材料的探測頭；和一個與探測頭保持熱聯(lián)系的溫度傳感器，其中溫度傳感器包括引線，這些引線穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸。10.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料選自A1N，Al2O3，BaTiO3, BeO, BN, CaO, LaB6, MgO, MoSi2, Si3N4，SiO2, Ta2O5，TiB2, TiN, TiO2, TiSi2, VB2, W2B3, WSi2, ZrB2, &02，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合。11.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IX IO6歐姆-厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約100瓦/米-K的熱導(dǎo)率。12.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IXlOici歐姆-厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約200瓦/米-K的熱導(dǎo)率。13.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料具有大于或等于約IXlO12歐姆-厘米的電阻和在100°C具有大于或等于約200瓦/米-K的熱導(dǎo)率。14.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料包括A1N。15.實施方案9的接觸式測量探測器，其中陶瓷材料包括BeO。16. 一種接觸式溫度測量探測器的探測頭，它包括導(dǎo)電墊片；和—塊配置在導(dǎo)電墊片接觸面上的陶瓷材料或高分子材料，其中陶瓷材料選自A1N， BeO，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合，而其中高分子材料選自聚酰亞胺類和聚醚醚酮類。17. 一種接觸式溫度測量探測器，它包括探測頭，其包括由陶瓷材料或高分子材料制成的接觸表面，這種陶瓷材料或高分子材料具有大于或等于約IXlO6歐姆-厘米的電阻和在100°c具有大于或等于約100瓦/ 米-K的熱導(dǎo)率；和—個與探測頭相接觸的帶有引線的溫度傳感器，這些引線穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，而防護(hù)罩不與探測頭接觸。18.實施方案17的接觸式溫度測量探測器，其中陶瓷材料選自AlN，BeO，和包括至少一種上述陶瓷材料的組合。
19.實施方案17的接觸式溫度測量探測器，其中高分子材料選自聚酰亞胺類和聚醚醚酮類。20. 一種消除了在含有離子源的加工環(huán)境中產(chǎn)生的電偏壓的接觸式溫度測量方法，它包括使具有電位勢的帶電基質(zhì)與探測頭和溫度傳感器相接觸，其中探測頭包括由陶瓷材料或高分子材料制成的接觸面，其中溫度傳感器帶有引線，這些引線離開探測頭并穿過用來將其與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，和其中探測頭僅靠溫度傳感器引線支承，且防護(hù)罩不與探測頭接觸；在溫度傳感器中產(chǎn)生作為帶電基質(zhì)的溫度函數(shù)的熱電壓，其中熱電壓與帶電基質(zhì)上的電位勢之間是電絕緣的；和 將熱電壓轉(zhuǎn)變成帶電基質(zhì)的溫度。21.實施方案20的方法，其中陶瓷材料包括A1N。22.實施方案20的方法，其中陶瓷材料包括BeO。23.實施方案20的方法，其中探測頭包括一塊整體的陶瓷材料。24.實施方案20的方法，其中高分子材料選自聚酰亞胺類和聚醚醚酮類。
權(quán)利要求
1.一種接觸式溫度測量探測器的探測頭，它包括 導(dǎo)電墊片；和一塊配置在所述導(dǎo)電墊片接觸面上的高分子材料，其中所述高分子材料選自由聚酰亞胺類和聚醚醚酮類構(gòu)成的組。
2.一種接觸式溫度測量探測器，它包括探測頭，所述探測頭包括由高分子材料制成的接觸面，所述高分子材料具有大于或等于約1 X IO6歐姆-厘米的電阻和在100°C大于或等于約100瓦/米-K的熱導(dǎo)率；和與所述探測頭相接觸的帶有引線的溫度傳感器，這些引線穿過用來將所述引線與加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，其中所述探測頭僅靠所述溫度傳感器的引線支承，而所述防護(hù)罩不與所述探測頭接觸。
3.權(quán)利要求2的接觸式溫度測量探測器，其中所述高分子材料選自由聚酰亞胺類和聚醚醚酮類組成的組。
4.權(quán)利要求1-3任一的接觸式溫度測量探測器，其中所述聚合物材料包含ΚΑΡΤ0Ν。
5.一種消除了在含有離子源的加工環(huán)境中產(chǎn)生的電偏壓的接觸式溫度測量方法，它包括使具有電位勢的帶電基質(zhì)與探測頭和溫度傳感器相接觸，其中所述探測頭包括由高分子材料制成的接觸面，其中所述溫度傳感器帶有引線，這些引線離開所述探測頭并穿過用來將所述引線與所述加工環(huán)境隔開的防護(hù)罩，和其中所述探測頭僅靠所述溫度傳感器的引線支承，且所述防護(hù)罩不與所述探測頭接觸；在所述溫度傳感器中產(chǎn)生作為所述帶電基質(zhì)的溫度函數(shù)的熱電壓，其中所述熱電壓與所述帶電基質(zhì)中的所述電位勢之間是電絕緣的；和將所述熱電壓轉(zhuǎn)變成所述帶電基質(zhì)的溫度。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述高分子材料選自由聚酰亞胺類和聚醚醚酮類組成的組。
7.權(quán)利要求5或6的方法，其中所述高分子材料包含ΚΑΡΤ0Ν。
全文摘要
本發(fā)明涉及接觸式溫度探測器和制造方法，更具體涉及一種供測量處在加工環(huán)境中的基質(zhì)的溫度用的接觸式測量探測器，它包括一個探測頭，該探測頭具有一個用來接觸基質(zhì)的由陶瓷材料或高分子材料制成的接觸面，這接觸式測量探測器消除了在含有離子源的加工環(huán)境中產(chǎn)生的電偏壓的影響，由此能提供具有較高精度和可重復(fù)的溫度測量結(jié)果。
文檔編號G01K1/18GK102221417SQ20111007394
公開日2011年10月19日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者A·斯里瓦斯塔瓦, M·科爾森 申請人:艾克塞利斯技術(shù)公司