在半导体制造过程中,晶圆温度分布不均或轻微偏离工艺设定温度将直接导致芯片良率大幅下降。为提高晶圆温度测量精度,并兼容目前高度自动化的半导体制造生产线,基于接触式技术的无线嵌入式晶圆温度监测设备应运而生。该设备不仅具有较高的测量精度,还能够以“测试晶圆”的身份参与到实际工艺流程中,从而避免对各类制造设备的修改与调整。这种对半导体处理腔室具有“非侵入性”的工具在加速大批量制造（High volume manufacturing,HVM）生产周期、腔室与腔室的匹配、工具鉴定、工艺表征等关键环节具有非常重要的作用。然而,目前国内先进测试设备发展缓慢,针对此类装置的研究几乎为零。因此,本文将设计一套可用于等离子体刻蚀和曝光后烘焙（Post exposure bake,PEB）等工艺流程中的基于嵌入式的晶圆温度监测原型系统,该系统对推动国产先进半导体测试设备的自主化具有重要的实际意义。（1）通过软硬件设计,实现了基于嵌入式的晶圆温度监测装置的核心功能。其中,下位机利用柔性基板将各个电子元器件进行集成,简化了后续装置安装的步骤,降低了装置的生产成本。其核心面积为43×55 mm~2,功耗低于137 m W,能够实现8通道数据采集存储且采集时间、采样频率可调。上位机GUI界面利用Python与QT进行编写,用于与下位机的实时交互,能够实现温度数据的实时显示、晶圆温度场的重建、数据存储和读取等功能。（2）设计实现核心模块的保护装置。该装置主要利用双层壳体中间的低热导率材料实现有效的隔热,利用金属材料的电磁屏蔽实现射频环境中有效的电隔离。最后通过Comsol实现了热和电磁的模拟仿真。结果表明,装备该装置的核心模块在120℃烘烤10 min后,温度保持在60℃左右,低于其工作上限温度并能够在由13.56 MHz激发的等离子环境中隔绝感应电流。（3）探索6寸晶圆片的大面积深槽刻蚀工艺,确定了光刻、二氧化硅刻蚀、硅刻蚀的具体溶剂和工艺参数。搭建6寸晶圆片湿法刻蚀设备,解决了大面积刻蚀时硅片表面气泡难以排除的问题,刻蚀了深度约为0.2 mm,底部较为平滑的凹槽。（4）对基于嵌入式的晶圆温度监测装置进行了标定实验和一系列测试实验。结果表明,装置传感器测量误差的绝对值不超过1.23℃,温度场的误差绝对值不超过1.8℃。该装置可实现平板加热器和等离子体环境中的温度测量。