半导体管路测温装置及其测温方法、半导体薄膜设备与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体管路测温装置及其测温方法、半导体薄膜设备。

背景技术：

1、半导体热原子层沉积薄膜沉积工艺是半导体制造领域的核心工艺，其前驱体的输送管路系统通常采用不锈钢或者铝质材料制作，受设备内部布局空间的限制，管路会存在大量弯折的走向，迂回的路径以及高低错落的排布结构。管路外侧包裹有加热带，需要将管路温度稳定维持在20至250摄氏度区间，实际常用工况为100至200摄氏度，以此防止前驱体在输送过程中发生冷凝，进而产生颗粒缺陷影响成膜质量。现有镀膜设备尤其是热原子层沉积类设备，因输送管路走向复杂且整体长度较长，管路外侧包裹的加热带排布也较为复杂，要实现全管路各位置均维持在100至200摄氏度区间内均匀升温存在较大难度。由于工艺对管路温度均匀性要求极高，前驱体在输送过程中时常因局部温度不达标发生冷凝并引发颗粒异常问题，管路的控温与测温始终是行业内亟待解决的技术痛点。

2、目前行业内普遍采用的传统测温方式，是在管路不同位置的外表面布设大量测温点，例如单条工艺管路就需要布设至少50个热电偶来监测温度，每个热电偶均需独立引线连接至温度采集模块。这种方案带来了多方面的问题，一是现场布设与日常监测需要投入大量人力，且数量庞大的热电偶线缆会造成设备内部布线杂乱，既影响设备整体整洁度，也会降低设备的可维护性，难以满足客户端的使用要求。二是线路接头数量繁多，接插件故障发生概率高，设备运行稳定性不足。三是测温系统集成度较低，多通道温度采集会占用较多的输入输出接口资源，不利于设备控制系统的精简优化。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种半导体管路测温装置及其测温方法、半导体薄膜设备，旨在解决现有管路测温方案依靠布设大量独立热电偶实现多点位温度监测，存在布线杂乱降低设备可维护性、接头繁多故障率高、多通道采集占用控制接口资源多的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种半导体管路测温装置，包括：

3、fbg测温光纤，包括光纤本体和多个fbg光栅，多个所述fbg光栅沿所述光纤本体的长度方向间隔分布；

4、光纤解调仪，与所述fbg测温光纤的一端连接，用于向所述fbg测温光纤发射光信号并采集每个所述fbg光栅的反射中心波长；

5、主控单元，与所述光纤解调仪连接，用于根据每个所述fbg光栅的反射中心波长进行解算得到对应每个所述fbg光栅位置处的温度值。

6、进一步地，半导体管路测温装置还包括多个粘胶件，所述fbg测温光纤用于沿被测管路的长度方向布置于被测管路的直管段的外壁，多个所述粘胶件沿被测管路的长度方向分段固定所述fbg测温光纤。

7、进一步地，所述光纤本体设有至少一组空白区和测温区，所述测温区设于所述空白区的两侧，所述空白区中未设置所述fbg光栅，所述测温区中设置有所述fbg光栅；所述空白区沿被测管路的弯管段的弯折方向布置于所述弯管段的外壁，所述测温区布置于与所述弯管段相连的两个直管段的外壁。

8、进一步地，半导体管路测温装置还包括导热件，所述导热件包覆所述空白区和位于所述空白区两侧的所述测温区。

9、进一步地，所述光纤本体上具有第一fbg密度区和第二fbg密度区，所述第一fbg密度区中布置的所述fbg光栅的数量大于所述第二fbg密度区布置的所述fbg光栅的数量。

10、进一步地，所述第一fbg密度区用于布置于被测管路的弯管段，所述第二fbg密度区用于布置于被测管路的直管段。

11、进一步地，半导体管路测温装置还包括消光结构，所述消光结构设于所述fbg测温光纤远离所述光纤解调仪的一端。

12、进一步地，半导体管路测温装置还包括加热组件，所述fbg测温光纤集成于所述加热组件中，所述加热组件用于沿被测管路的长度方向包覆于被测管路的外壁。

13、进一步地，所述加热组件包括由内至外依次叠合的底料层、加热丝层、盖料层、保温层及外皮层，所述fbg测温光纤嵌设于所述底料层中。

14、第二方面，本发明还提供一种半导体薄膜设备，包括：前驱体管路和半导体管路测温装置，所述半导体管路测温装置为上述第一方面的半导体管路测温装置，所述半导体管路测温装置的fbg测温光纤沿所述前驱体管路的延伸方向布设。

15、第三方面，本发明还提供一种半导体管路测温装置的测温方法，将fbg测温光纤沿被测管路的延伸方向布设；通过光纤解调仪向所述fbg测温光纤发射光信号，并采集每个所述fbg光栅的反射中心波长；通过主控单元根据每个所述fbg光栅的反射中心波长进行解算，得到对应每个所述fbg光栅位置处的温度值。

16、本发明提供一种半导体管路测温装置及其测温方法、半导体薄膜设备，通过采用包含光纤本体与多个沿光纤本体长度方向间隔分布的fbg光栅的fbg测温光纤作为温度传感载体，搭配光纤解调仪与主控单元组成完整的测温架构，将多个测温点位集成在单根光纤之上，替代传统方案中大量独立布设的热电偶，无需为每个测温点位单独布置信号传输线缆，从根源上减少了管路周边的线缆数量，从而解决了传统方案布线杂乱、设备可维护性差的问题；而且单根测温光纤仅需一处连接接口与光纤解调仪对接，省去了传统多路热电偶对应的大量接插件与接线接头，大幅减少因接头数量过多引发的连接故障，解决了接头繁多、系统故障率高的问题；此外，单根光纤即可实现多点位温度信号的传输与采集，无需配置多通道温度采集模块占用大量控制接口资源，解决了多通道采集占用控制接口资源过多的问题，在保障半导体前驱体输送管路全段多点温度监测能力的前提下，实现了测温系统的精简集成，有效降低设备运维难度与硬件资源消耗。

1.一种半导体管路测温装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体管路测温装置，其特征在于，还包括多个粘胶件，所述fbg测温光纤用于沿被测管路的长度方向布置于被测管路的直管段的外壁，多个所述粘胶件沿被测管路的长度方向分段固定所述fbg测温光纤。

3.根据权利要求1所述的半导体管路测温装置，其特征在于，所述光纤本体设有至少一组空白区和测温区，所述测温区设于所述空白区的两侧，所述空白区中未设置所述fbg光栅，所述测温区中设置有所述fbg光栅；所述空白区沿被测管路的弯管段的弯折方向布置于所述弯管段的外壁，所述测温区布置于与所述弯管段相连的两个直管段的外壁。

4.根据权利要求3所述的半导体管路测温装置，其特征在于，还包括导热件，所述导热件包覆所述空白区和位于所述空白区两侧的所述测温区。

5.根据权利要求1所述的半导体管路测温装置，其特征在于，所述光纤本体上具有第一fbg密度区和第二fbg密度区，所述第一fbg密度区中布置的所述fbg光栅的数量大于所述第二fbg密度区布置的所述fbg光栅的数量。

6.根据权利要求5所述的半导体管路测温装置，其特征在于，所述第一fbg密度区用于布置于被测管路的弯管段，所述第二fbg密度区用于布置于被测管路的直管段。

7.根据权利要求1所述的半导体管路测温装置，其特征在于，还包括消光结构，所述消光结构设于所述fbg测温光纤远离所述光纤解调仪的一端。

8.根据权利要求1至7任一项所述的半导体管路测温装置，其特征在于，还包括加热组件，所述fbg测温光纤集成于所述加热组件中，所述加热组件用于沿被测管路的长度方向包覆于被测管路的外壁。

9.根据权利要求8所述的半导体管路测温装置，其特征在于，所述加热组件包括由内至外依次叠合的底料层、加热丝层、盖料层、保温层及外皮层，所述fbg测温光纤嵌设于所述底料层中。

10.一种半导体薄膜设备，其特征在于，包括：前驱体管路和半导体管路测温装置，所述半导体管路测温装置为权利要求1至9任一项所述的半导体管路测温装置，所述半导体管路测温装置的fbg测温光纤沿所述前驱体管路的延伸方向布设。

11.一种半导体管路测温装置的测温方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的半导体管路测温装置，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述fbg光栅的反射中心波长进行解算，得到对应每个所述fbg光栅位置处的温度值的步骤，包括：