[0001] 本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种温度传感器。

[0002] 半导体制程中，基板清洗工艺使用的化学溶液是对半导体工艺良率影响较大的因素，为了保证工艺的稳定性，通常会采用温度传感器对化学液槽内温度进行监控。

[0003] 目前工艺中所使用的温度传感器为金属材质，为了防止它被化学液腐蚀，通常选用塑料涂层或保护套管两种方式对温度传感器起到保护作用。然而，塑料涂层通常厚度不超过0.5毫米，和金属本体之间的附着力差，使用过程中塑料涂层容易破损造成金属温度传感器暴露在化学液中，温度传感器发生腐蚀，污染化学液，甚至导致产品报废。在温度传感器外部套设保护套管的方式下，由于保护套管与温度传感器无法完全贴合，在不断加热冷却的循环过程中会在温度传感器与保护套管之间产生冷凝水，长时间使用后会造成温度传感器生锈，导致温度检测不准确或无法进行温度检测。

[0031] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0032] 请参阅图1至图3，本发明提供的一种温度传感器包括测温元件100和保护套管200。测温元件100可以选用热电偶或热电阻等，用于在工艺过程中浸没在化学液中持续监测化学液温度并反馈至加热/冷却模块进行化学液的恒温控制，保证在清洗工艺中化学液恒定在某一特定温度。测温元件100放置在保护套管200内，一般放置在靠近底部的位置，即温度传感器的感温端，用于保护测温元件100不与化学液产生反应。由于保护套管200为中空管，在多次的加热冷却下管内会产生冷凝水，而测温元件100通常为金属材质，长期暴露在潮湿环境下会导致生锈，进而造成化学液温度监测的不准确或测温元件100失灵。因此，本发明提供的一种温度传感器，保护套管200上开有一个进气口3012，进气口3012与外部供气装置相连，用于将外部气体引入保护套管200内，吹扫管内的冷凝水。保护套管200的侧壁上还开有一个排气口3061，用于排出保护套管200内的吹扫气体，并将保护套管200内产生的冷凝水一并带出保护套管200。

[0033] 为了更充分地带出保护套管200内的冷凝水，排气口3061可以设置在保护套管侧壁的上端或顶部，进气口3012设置在保护套管侧壁的下端或底部，这样外部气体作为管内冷凝水的吹扫气体可以从管底开始吹气，从底部沿着管壁向上将管内的冷凝水吹至排气口3061排出。外部气体通常选用氮气、氩气、氦气等惰性气体。

[0034] 如图1所示，在一种具体实施方式中，也可以使用一个进气管3013从侧壁插入保护套管200内进气，进气管3013位于保护套管200内的出气端3015设置在保护套管200内的底部位置，将外部气体引入到保护套管200的底部开始吹扫。为了进一步保证外部气体沿管壁从底部向上的吹扫效果，排气口3061的位置通常设置在高于进气口3012的位置。这种从底部开始吹气的进气方式除了可以更好地排出冷凝水，还可以增加外部供应气体的进气路径，使外部气体在吹入保护套管200内时充分进行热交换。在实际使用过程中，进气管3013的管径小于等于保护套管200的管径的1/2。一方面，保证进气管3013在保护套管200内的合理设置，进气管3013可以设置为卷绕的方式，延长外部气体的进气路径，进而提高外部气体的换热效果，使外部气体的温度接近化学液的温度，提高温度传感器测量的准确性；另一方面，增加外部气体吹扫的速率和压力，从而提高排出冷凝水的效率。图1中所示的进气管3013为螺旋形，在其他的实施例中，进气管3013也可以是直管等其他形式。

[0035] 如图1至图3所示，本发明所提供的温度传感器的进气通道301与外部供气装置相连，进气通道301的进气端3011与外部供气装置之间还可以设置减压阀303和流量开关304。气体吹扫开始时，外部供气装置开始供气，流量开关304具有流量监测和控制功能，当吹扫气压力过大时，通过减压阀303和流量开关304调节外部气体的压力和流量，防止气体压力过高损坏保护套管200，使化学液渗透流入保护套管200内，腐蚀温度传感器。此外，在排气口3061上设置排气管3062，排气管3062上设置有单向阀307，防止吹扫气体倒流将化学液带入保护套管200，导致温度传感器失效。上述减压阀303、流量开关304、单向阀307的设置分别对外部气体的压力、流量、流向进行控制，以保证吹扫气体的稳定性。

[0036] 在图1至图3所示的实施例中，保护套管200的进气口3012和排气口3061装有第一三通接头305和第二三通接头308。第一三通接头305和第二三通接头308分别固定进气管3013、排气管3062，防止在使用过程中脱落或移位，也方便安装和维护。

[0037] 在实际使用过程中，温度传感器是需要将感温端持续浸没在化学液中使用的，保护套管200内的环境温度与化学液温度相同或相近。考虑到引入的外部气体直接吹向测温元件100会导致外部气体的温度对测温结果产生影响，测温元件100反馈至加热/冷却模块后错误的信号会导致化学液温度与设定的工艺温度产生偏差，造成工艺良率降低。本发明所提供的进气管3013具有一定的长度，使气体不直接进入到管内，而是在管内工艺温度下进行一段时间的热交换后才吹入保护套管200内，使引入的工艺气体温度与化学液温度更加接近。

[0038] 为了更好地进行热交换，进气管3013可以是螺旋段或其中一段设置为螺旋管段，如图1所示，这种卷绕设置的方式增加了气体在管内的热交换路径及时间，使得供应气体与化学液间充分换热，保证供应气体的温度更加接近化学液的温度，从而提高温度传感器测量结果的准确性。这里的进气管3013可以是一根，也可以是多根。

[0039] 在另一种具体实施方式中，请参阅图2，与第一种具体实施方式的区别在于进气管3013设置在保护套管200外，进气管3013的出气端3015伸入保护套管200的下端，从下方进气。一方面可以保证进气管3013浸没在化学液中，在外部气体进入管内进行冷凝水吹扫前，充分进行热交换，使进入管内的外部气体温度与化学液温度更加接近；另一方面也能将保护套管200内的冷凝水都吹走。在这种方式中，进气管3013可以是螺旋段，也可以其中一段设置为螺旋段，增加吹扫气与化学液的换热接触面积，提高吹扫气的预热效果。请参阅图2，螺旋段的进气管3013可以直接缠绕在保护套管200的外侧管壁，不仅可以增加换热面积，还可以使整个温度传感器的结构更简单，不会有复杂的线束。此外，由于进气通道301浸没在化学液内，螺旋段为抗腐蚀性材料，以延长螺旋管段的使用寿命。如图1和图2所示，进气口
3012和排气口3061分别开设在保护套管200的同侧，朝向相同。图1和图2不用于限制进气口
3012和排气口3061的具体位置。在其他的实施例中，进气口3012和排气口3061的朝向也可以不同或相反，可以位于保护套管200外周径向上的任意位置。

[0040] 请参阅图3，本发明还提供了另一种具体实施方式，本实施方式与第一种具体实施方式的区别主要在于本实施方式中不使用进气管3013，而是在保护套管200内设置隔板302，隔板302延伸至靠近保护套管200的底部并留有一段距离，隔板302将保护套管200分隔为第一空间3014与第二空间309，测温元件100与排气口3061设置在第二空间3014，第一空间3014为进气通道301。一方面，隔板302有效地隔离了外部气体和测温元件100，防止外部气体直接吹到测温元件100上，提高了温度测量的准确性；另一方面，隔板302将保护套管
200一分为二形成气体吹扫路径，进气通道301的进气端3011引入供应气体，使吹扫气从进气口3012进入到第一空间3014，沿着管壁向下吹扫，到达吹进气道301的出气端3015，继续进入到第二空间309，接着在第二空间309内沿管壁向上吹扫，最终将冷凝水从排气口3061带出保护套管200。隔板302将保护套管200的进气通道301分隔成第一空间3014和第二空间
309，外部供应气体进入第一空间3014后，进入到第二空间309，完成吹扫。通过将测温元件
100设置在第二空间309内的方式，避免了外部气体直接吹扫到测温元件100上，保证外部气体在进气通道301中与化学液充分换热，外部气体的温度达到接近化学液的温度后，再与测温元件100接触，从而提高了温度传感器的测量精度。在实际使用过程中，隔板302通常沿着保护套管200的长度方向设置，引导吹扫气体在保护套管200内部形成规则的流动路径，防止吹扫气体在保护套管200内因压力分布不均影响温度传感器的稳定性。如图3所示，进气口3012和排气口3061分别开设在保护套管200的两侧，朝向相反。在其他的实施例中，进气口3012和排气口3061的朝向可以不是完全相反，其分别可以设置在第一空间3014和第二空间309所对应的保护套管200的外周上的任意位置。

[0041] 本发明多个实施例中的保护套管200的材料为抗渗透性、抗腐蚀性材料，防止化学液渗透到测温元件100中，导致温度传感器失效，延长温度传感器的使用寿命。在一些实施方式中，可以选择聚四氟乙烯材料或石英材料或具有抗渗透腐蚀功能的复合材料等。为了保证温度传感器的测量效果，保护套管200的管径通常不大于0.25英寸，避免保护套管200内腔体中的气体影响测温元件100与的化学液的热交换效果，进而影响测量精度。

[0042] 在半导体工艺中，使用本申请的温度传感器，可以在不断加热冷却的循环过程中，通过提供吹扫气体一方面避免或减少测温元件100和保护套管200之间冷凝水的产生，另一方面及时将所产生的冷凝水排出，保护测温元件100免受冷凝水侵蚀。

[0043] 综上所述，本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。