一種晶圓溫度監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種晶圓溫度監(jiān)控裝置，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置至少包括：溫度傳感器，固定于所述溫度傳感器外側(cè)的夾持裝置以及連接于所述夾持裝置的用于控制所述溫度傳感器移動的步進控制器。本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置通過移動一個溫度傳感器來實現(xiàn)實時、靈活、動態(tài)監(jiān)測整個待測晶圓的溫度分布，同時將監(jiān)測結(jié)果反饋給系統(tǒng)，用于調(diào)整溫度控制，使晶圓片內(nèi)溫度均勻性大大提高，同時提高晶圓的良率。
【專利說明】—種晶圓溫度監(jiān)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種半導(dǎo)體檢測裝置，特別是涉及一種晶圓溫度監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度是半導(dǎo)體生產(chǎn)中最為常見也是非常重要的物理指標，因此對半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的溫度檢測具有重要意義。溫度傳感器(temperature sensor)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多，按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。目前常用的溫度傳感器為光纖溫度傳感器，與傳統(tǒng)溫度傳感器相比，光纖溫度傳感器具有工作頻率寬、動態(tài)范圍大、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。光纖溫度傳感器利用部分物質(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實時溫度。光纖溫度傳感器采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。其物理本質(zhì)是利用光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奶卣鲄⒘?，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長和模式等，對外界環(huán)境因素，如溫度，壓力，輻射等具有敏感特性，屬于非接觸式測溫。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中檢測晶圓溫度的原理如下，在待測晶圓的底部設(shè)置I?7個固定監(jiān)測點，如圖1及圖2所示，在本實施例中，固定監(jiān)測點設(shè)定為6個，依次排布于待測晶圓I的半徑方向上，將6個溫度傳感器2分別設(shè)置于設(shè)定好的固定監(jiān)測點處，所述6個溫度傳感器2另一端連接于接收器，接收器采集到6個數(shù)據(jù)，然后通過外部設(shè)備控制待測晶圓I繞其圓心旋轉(zhuǎn)，同時接收器采集數(shù)據(jù)，待測晶圓I完成一周的旋轉(zhuǎn)，接收器完成數(shù)據(jù)的采集。如圖3所示為接收器接收到的一組數(shù)據(jù)，為溫度直徑線上分布line scan的示意圖，圖中顯示為一條待測晶圓直徑d線上的溫度分布，該溫度值一般用電阻R表征。由于溫度傳感器2監(jiān)測的是6個固定點，所以在半徑方向上接收到的數(shù)據(jù)為一個個獨立數(shù)據(jù)的集合，從基于RS485總線的溫度測控系統(tǒng)中得到的圖像為具有明顯區(qū)域差別的等高線圖，如圖4所示為溫度全片等高線分布contour map的示意圖。在半導(dǎo)體制備的后段區(qū)分良品的CP測試中，也會得到影響良率的環(huán)紋圖?？梢哉f這種監(jiān)測結(jié)果對于各種芯片測試系統(tǒng)是一個較大的考驗，而且以6個監(jiān)測點抽樣得出的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為整個晶圓溫度監(jiān)測的結(jié)果顯然不具全面性，具有很大的誤差，不能如實反映待測晶圓I的溫度分布情況，同時這種等高線圖或環(huán)紋圖的監(jiān)測結(jié)果對于具有一定量程范圍的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是很難識別的，在實際的應(yīng)用過程中誤差大、操作性不佳。
[0004]因此，如何全面、如實的反映待測晶圓I上溫度的分布情況，并將監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)反饋給溫度控制系統(tǒng)，做進一步調(diào)整以實現(xiàn)高的晶圓溫度片內(nèi)均勻性，提高晶圓良率是本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決的問題之一。
實用新型內(nèi)容[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種晶圓溫度監(jiān)控裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中溫度檢測誤差大、操作性差等問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種晶圓溫度監(jiān)控裝置，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置至少包括:溫度傳感器，固定于所述溫度傳感器外側(cè)的夾持裝置以及連接于所述夾持裝置的用于控制所述溫度傳感器移動的步進控制器。
[0007]優(yōu)選地，所述溫度傳感器包括接近于待測晶圓底部的光纖探頭，套設(shè)于所述光纖探頭頂端的保護套管，連接于所述保護套管下端的連接管路。
[0008]更優(yōu)選地，所述光纖探頭包括傳輸信號的光纖及涂覆于光纖端面的熒光層。
[0009]更優(yōu)選地，所述保護套管的材質(zhì)為玻璃。
[0010]優(yōu)選地，所述溫度傳感器連接于接收器。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置做直線往返平移。
[0012]更優(yōu)選地，所述直線往返平移的距離為待測晶圓的半徑。
[0013]如上所述，本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置，具有以下有益效果:
[0014]本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置通過移動一個溫度傳感器來實現(xiàn)實時、靈活、動態(tài)監(jiān)測整個待測晶圓的溫度分布，同時將監(jiān)測結(jié)果反饋給系統(tǒng)，用于調(diào)整溫度控制，使晶圓片內(nèi)溫度均勻性大大提高，同時提高晶圓的良率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的溫度監(jiān)控原理俯視示意圖。
[0016]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的溫度監(jiān)控原理側(cè)視示意圖。
[0017]圖3顯示為現(xiàn)有技術(shù)中溫度直徑線上分布line scan的示意圖。
[0018]圖4顯示為現(xiàn)有技術(shù)中溫度全片等高線分布contour map的示意圖。
[0019]圖5顯示為本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置示意圖。
[0020]圖6顯示為本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置的工作原理示意圖。
[0021]元件標號說明
[0022]I 待測晶圓
[0023]2 溫度傳感器
[0024]3 晶圓溫度監(jiān)控裝置
[0025]31 溫度傳感器
[0026]311 光纖探頭
[0027]312 保護套管
[0028]313 連接管路
[0029]32 夾持裝置
[0030]33 步進控制器
[0031]34 接收器
[0032]4 待測晶圓
[0033]V1 晶圓旋轉(zhuǎn)速度
[0034]V2 晶圓溫度監(jiān)控裝置的平移速度
[0035]T 晶圓溫度[0036]d 待測晶圓的直徑
[0037]r 待測晶圓的半徑
【具體實施方式】
[0038]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0039]請參閱圖5及圖6。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0040]如圖5及圖6所示，本實用新型提供一種晶圓溫度監(jiān)控裝置，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置至少包括: [0041]溫度傳感器31，夾持裝置32以及步進控制器33。
[0042]所述溫度傳感器31連接于接收器34。所述溫度傳感器31可以是現(xiàn)有技術(shù)中任意一種滿足監(jiān)測要求的溫度傳感器，在本實施例中，優(yōu)選為光纖熒光探頭，所述溫度傳感器31包括接近于待測晶圓4底部的光纖探頭311 ;套設(shè)于所述光纖探頭頂端的保護套管312 ;連接于所述保護套管312下端的連接管路313。
[0043]所述光纖探頭311包括傳輸信號的光纖及涂覆于光纖端面的熒光層，其利用熒光的材料會發(fā)光的特性，來檢測發(fā)光區(qū)域的溫度，熒光材料通常在受到紫外線或紅外線的刺激時，就會出現(xiàn)發(fā)光的情況，發(fā)射出的光參數(shù)和溫度是有著必然聯(lián)系的，因此可以通過檢測熒光強度來測試溫度。所述溫度傳感器31接收熒光材料發(fā)出的反映監(jiān)測溫度的光信號，并通過光路傳輸至接收器34，再經(jīng)由控制系統(tǒng)將采集到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進行信號處理，得到直觀的監(jiān)測結(jié)果，同時對監(jiān)測結(jié)果進行反饋、調(diào)整以得到理想的監(jiān)測結(jié)果。
[0044]套設(shè)于所述光纖探頭311頂端的保護套管312，所述保護套管312的材質(zhì)可以是玻璃、硅膠、聚四氟乙烯等材質(zhì)中的任意一種，在本實施例中，所述保護套管312的材質(zhì)為玻
3? ο
[0045]連接于所述保護套管312下端的連接管路313，所述連接管路313用于對信號傳輸線路進行外部保護。
[0046]所述溫度傳感器31的外側(cè)固定有夾持裝置32，，所述夾持裝置32還連接有用于控制所述溫度傳感器31移動的步進控制器33。如圖5所示，所述夾持裝置32固定于所述連接管路313的外側(cè)，所述步進控制器33控制所述夾持裝置32帶動所述連接管路313、所述保護套管312及所述光纖探頭311 —起運動。
[0047]所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3做直線往返平移，所述直線往返平移范圍為待測晶圓4的半徑區(qū)域內(nèi)，所述直線往返平移的速度V2不大于lOcm/s，在本實施例中，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的平移速度設(shè)定為5cm/s。
[0048]上述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的工作原理如下:
[0049]如圖6所示，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3安裝于待測晶圓4的下方，在本實施例中，將所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的起始位置設(shè)定于待測晶圓4的右側(cè)圓邊的垂直下方，啟動信號處理系統(tǒng)、監(jiān)控裝置以及用于控制所述待測晶圓4旋轉(zhuǎn)的動力裝置，此時晶圓溫度監(jiān)控系統(tǒng)開始對晶圓溫度T進行監(jiān)控。所述待測晶圓4繞圓心以速度V1緩慢旋轉(zhuǎn)，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3沿著所述待測晶圓4的半徑r向所述待測晶圓4的圓心方向平移，移動至所述待測晶圓4的圓心下方時原路返回，其運動軌跡為待測晶圓4半徑r范圍內(nèi)的直線往返平移。為了監(jiān)測結(jié)果的準確性，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的平移速度V2不大于lOcm/s，在本實施例中，平移速度V2設(shè)定為5cm/s。在平移過程中晶圓上的各點溫度信息通過所述溫度傳感器31傳輸至所述接收器34，由所述接收器34進行數(shù)據(jù)處理。
[0050]由于所述待測晶圓4的旋轉(zhuǎn)和所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的平移運動的配合，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3的監(jiān)測范圍覆蓋整個所述待測晶圓4，監(jiān)測結(jié)果為連續(xù)變化的值，而不是多個獨立數(shù)據(jù)，能實時、靈活、動態(tài)反映所述待測晶圓4上的溫度分布情況。進一步地，信號控制系統(tǒng)根據(jù)實時采集的監(jiān)測結(jié)果的反饋，對加熱裝置進行調(diào)整，改善所述待測晶圓4的溫度分布情況，大大提高所述待測晶圓4的片內(nèi)均勻性。
[0051]綜上所述，本實用新型提供一種晶圓溫度監(jiān)控裝置3，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置3至少包括:溫度傳感器，固定于所述溫度傳感器外側(cè)的夾持裝置以及連接于所述夾持裝置的用于控制所述溫度傳感器移動的步進控制器。本實用新型的晶圓溫度監(jiān)控裝置通過步進控制器的控制在待測晶圓半徑范圍內(nèi)做直線往返平移運動，并配合待測晶圓的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對整個待測晶圓范圍實時、靈活、動態(tài)的溫度監(jiān)測；同時配合控制系統(tǒng)調(diào)整加熱設(shè)備對待測晶圓的溫度控制，實現(xiàn)更高的晶圓片內(nèi)溫度均勻性以大大提高晶圓良率。所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0052]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于，所述晶圓溫度監(jiān)控裝置至少包括:溫度傳感器，固定于所述溫度傳感器外側(cè)的夾持裝置以及連接于所述夾持裝置的用于控制所述溫度傳感器移動的步進控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述溫度傳感器包括接近于待測晶圓底部的光纖探頭，套設(shè)于所述光纖探頭頂端的保護套管，連接于所述保護套管下端的連接管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述光纖探頭包括傳輸信號的光纖及涂覆于光纖端面的熒光層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述保護套管的材質(zhì)為玻3? ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述溫度傳感器連接于接收器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述晶圓溫度監(jiān)控裝置做直線往返平移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶圓溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述直線往返平移的距離為待測晶圓的半徑 。
【文檔編號】H01L21/66GK203826348SQ201420237945
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】朱紅波 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司