JP5289419B2 - 集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置 - Google Patents
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Description
図1から図5を参照して第1の実施形態10を説明する。集積回路製造ツール基板の個別センサを使用して温度を検出する装置を示す。装置10は、複数の小さな空洞28を包含する表面26を有する基板20を備える。複数のセンサ30の各々は、接着剤32で基板20の対応する空洞28内に接着され、埋込用樹脂で埋め込まれている。各々のセンサ30は、埋込用樹脂34がセンサ30を収容する空洞28に付加される場合に該埋込用樹脂34によって形成される埋込層38を貫通して突出するセンサ導線36を有する。各々のセンサ導線36は、相互接続システム40によって少なくとも1つの線条58に結合される。図4に示すように、各々の線条58は、機械的保護のための絶縁材60の壁で被覆され、基板20の基部24に連結された張力除去構造部22に集まっている。張力除去構造部22は、線条58が張力を受けて伸びたり切れたりするのを防ぐ。
他の実施形態において、薄膜金属相互接続導線の導体線と、プロセス温度を測定するための薄膜RTD又は熱電対センサ素子は、ガラス基板上、又は、シリコンウェーハ上又は他の半導体基板上に蒸着された誘電フィルム上に直接蒸着することができる。温度センサを基板の表面に直接形成すると、多くの測定誤差発生源を低減できる。また、薄膜相互接続部とセンサ素子の表面の単純な保護は、湿式プロセスによる簡単な測定が可能となる。薄膜実装ウェーハの温度測定精度の1つの重要な改良点は、基板とセンサとの間の熱結合に優れ、センサと導線の質量が遥かに小さくなったことによる。その利点は、非等温線加熱環境で基板温度を測定する場合に顕著になる。
特定の構成を参照して例示的な実施形態を説明した。当業者であれば、請求項の範囲から逸脱することなく種々の変形及び変更ができることが分かる。例えば、本発明の好適な実施形態の1つでは、基板は、RTDセンサ及び軸対称のパターンを形成する、隣接したボンディング・パッドを実装するシリコンウェーハである。当業者であれば、変更されたパターンで何らかの検出デバイス及び隣接した相互接続システムを実装する他の基板は、請求項の範囲に含まれることを理解できる。更に、やはり請求項の範囲から逸脱することなく、フラットケーブル組立体の種々の構成が可能である。例えば、信号伝送ケーブルアレイの接着は、カプトンフィルム又はテープに限定されない。更に、いかなる導体又は光ファイバーも信号伝送ケーブル内に含むことができる。同様に、リボンには、やはり請求項の範囲から逸脱することなく、如何なる金属又は圧縮制限材料でも使用できる。
(1)集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置であって、複数の小さな空洞を含む表面を有する基板と、各々が埋込用樹脂によって形成された埋込層を通って突出するセンサ導線を有し、各々が対応する前記基板の空洞内に接着剤で接着されて前記埋込用樹脂で埋め込みされている複数のセンサと、前記各々のセンサ導線を、各々が機械的保護のために絶縁材壁で被覆処理された少なくとも1つの線条へ結合する相互接続システムと、前記基板の基部に連結され、前記線条が集束されている張力除去構造部と、フラットケーブル部を有するケーブル組立体であって、(a)各々が複数の前記線条を並列に接着剤で接着することによって形成される、並列に配置された信号伝送フラットケーブルのアレイと、(b)前記信号伝送ケーブルのアレイの長さ方向に延びる一対のリボンであって、該リボンの各々は前記前記信号伝送ケーブルアレイの両側に配置され、1つ又はそれ以上のフイルムシートと共に保持されて、第1の端部と、その反対側にある第2の端部を有する前記フラットケーブル部を形成するようになっており、前記フラットケーブル部の前記第1の端部において前記張力除去構造部の第1の側面に溶着されているリボンと、(c)前記信号伝送ケーブルが貫通して延びる前記フラットケーブル部の前記第2の端部を覆って配置された保護ブーツと、を備えるケーブル組立体と、前記ケーブル組立体の端部と、前記コネクタに終端処理される前記ケーブル組立体に含まれる前記線条とに結合されるコネクタと、を備えることを特徴とする装置。
(2)前記ケーブル組立体は、前記フラットケーブル部の前記第2の端部の前記リボンに溶着されるY字型部品と、前記フラットケーブル部の前記第2の端部で前記Y字型部品に結合されて、前記信号伝送ケーブルが張力を受けて伸びるのを防止するようになった耐引張部材と、前記信号伝送ケーブルが貫通して延びる、前記保護ブーツと前記コネクタとの間の丸ケーブル部と、を更に備えることを特徴とする上記(1)の装置。
(3)前記相互接続システムは、導電フィルムで被覆処理され、前記センサの各々に隣接した前記基板表面に接着剤で接着された薄い絶縁板上に蒸着される複数のボンディング・パッドを更に備え、前記センサ導線は、隣接した各々のボンディング・パッドの第1の側面に結合され、前記線条は、前記第1の側面の反対側にある前記ボンディング・パッドの第2の側面に結合されることを特徴とする上記(2)の装置。
(4)前記張力除去構造部は、前記基板に接着剤で接着され、再加工及び修理のための余分な線条を備えていることを特徴とする上記(3)の装置。
(5)前記リボンは、真空シール下で使用される際に前記フラットケーブル部の前記信号伝送ケーブルを保護するよう硬化ニッケルで構成され、前記リボンは、該リボンが前記真空シールに過大な応力をかけず、前記フラットケーブルが前記真空シールから過大な応力を受けないよう圧縮力を分散させるのに必要な幅と厚みとを有し、前記信号伝送のケーブルは、前記フラットケーブル部の前記第2の端部で特定の順序で一方が他方の上に積み重ねられ、前記コネクタへの終端処理の際に容易に識別できるよう前記順序を維持するために、ケーブルスリーブで保持され、前記フラットケーブル部と前記ケーブル丸ケーブル部の少なくとも1つは、特定の形状に予成形され、前記ケーブルを伸張するために付加された張力量が取り除かれる度に前記形状に実質的に復元し、前記張力除去構造部は、前記基板に取り付けられる一対のリベットによって前記基板に結合され、再加工又は修理のための余分な線条を備える、ことを特徴とする上記(3)の装置。
(6)前記基板は、前記センサが前記基板上に軸対称パターンを形成して、前記基板表面の放射率の均一性が最適化されるよう前記基板上の前記パターンの均一密度をもたらすように実装されており、前記ボンディング・パッドの接着剤はポリイミドであり、前記センサ接着剤はポリイミドであり、前記埋込用樹脂は、ポリイミド結合剤でもってシリカ被覆された窒化アルミニウムである、
ことを特徴とする上記(5)の装置。
(7)前記耐引張部材はケブラー繊維であり、前記耐引張部材の長さは前記信号伝送ケーブルの長さよりもわずかに短く、前記耐引張部材の弾性係数は前記信号伝送ケーブルの弾性係数よりも高く、前記複数の線条を並列に互いに接着して前記各々の信号伝送ケーブルを形成するために使用する前記接着剤はポリイミドである、ことを特徴とする上記(6)の装置。
(8)前記センサは、前記隣接したボンディング・パッドの第1の側面に結合される一対のセンサ導線を有する白金抵抗熱検出器であり、前記線条は、前記第1の側面の反対側にある前記ボンディング・パッドの1つの第2の側面に個別に接続され、前記コネクタに半田付けされる導電性の銅線であり、絶縁材壁はポリイミドである、ことを特徴とする上記(7)の装置。
(9)前記センサは、前記線条に接続される一対のセンサ導線を有する熱電対であり、前記線条は前記コネクタに終端処理される熱電対線であり、前記絶縁材壁はポリイミドである、ことを特徴とする上記(7)の装置。
(10)前記センサは光ファイバーであり、前記線条は光ファイバーである、ことを特徴とする上記(7)の装置。
(11)前記ケーブル組立体は、前記フラットケーブル部の前記第2の端部の前記リボンに溶着されるY字型部品と、前記信号伝送ケーブルが張力を受けて伸びるのを防止するために、前記フラットケーブル部の前記第2の端部で前記Y字型部品に接続される耐引張部材と、前記フラットケーブル部の前記第1の端部近傍の耐高温領域であって、前記フラットケーブル部の高温領域で複数のクロスバーによって相互に保持されている前記信号伝送ケーブルアレイを、ポリイミドチューブが取り囲むようになっている領域と、前記信号伝送ケーブルが貫通して延びる、前記保護ブーツと前記コネクタとの間の丸ケーブル部と、を更に備えることを特徴とする上記(1)の装置。
(12)前記相互接続システムは、導電フィルムで被覆処理され、前記各々のセンサに隣接する前記基板表面に接着剤で接着された薄い絶縁板上に蒸着される複数のボンディング・パッドを更に備え、前記センサ導線は、隣接する各々のボンディング・パッドの第1の側面に接続され、前記線条は、前記第1の側面の反対側にある前記ボンディング・パッドの第2の側面に接続されることを特徴とする上記(11)の装置。
(13)前記張力除去構造部は、前記基板に接着剤で接着され、再加工及び修理のための余分な線条を備えていることを特徴とする上記(12)に記載の装置。
(14)前記リボンは、真空シール下で使用される際に前記フラットケーブル部の前記信号伝送ケーブルを保護するよう硬化ニッケルで構成され、前記リボンは、該リボンが前記真空シールに過大な応力をかけず、前記フラットケーブルが前記真空シールから過大な応力を受けないよう圧縮力を分散させるのに必要な幅と厚みとを有し、前記信号伝送のケーブルは、前記フラットケーブル部の前記第2の端部で特定の順序で一方が他方の上に積み重ねられ、前記コネクタへの終端処理の際に容易に識別できるよう前記順序を維持するために、ケーブルスリーブで保持され、前記フラットケーブル部と前記ケーブル丸ケーブル部の少なくとも1つは、特定の形状に予成形され、前記ケーブルを伸張するために付加された張力量が取り除かれる度に前記形状に実質的に復元し、前記張力除去構造部は、前記基板に取り付けられる一対のリベットによって前記基板に結合され、再加工又は修理のための余分な線条を備える、ことを特徴とする上記(12)の装置。
(15)前記基板は、前記センサが前記基板上に軸対称パターンを形成して、前記基板表面の放射率の均一性が最適化されるよう前記基板上の前記パターンの均一密度をもたらすように実装されており、前記ボンディング・パッドの接着剤はポリイミドであり、前記センサ接着剤はポリイミドであり、前記埋込用樹脂は、ポリイミド結合剤でもってシリカ被覆された窒化アルミニウムである、ことを特徴とする上記(14)の装置。
(16)前記耐引張部材はケブラー繊維であり、前記耐引張部材の長さは前記信号伝送ケーブルの長さよりもわずかに短く、前記耐引張部材の弾性係数は前記信号伝送ケーブルの弾性係数よりも高く、前記複数の線条を並列に互いに接着して前記各々の信号伝送ケーブルを形成するために使用する前記接着剤はポリイミドである、ことを特徴とする上記(15)の装置。
(17)前記センサは、前記隣接したボンディング・パッドの第1の側面に結合される一対のセンサ導線を有する白金抵抗熱検出器であり、前記線条は、前記第1の側面の反対側にある前記ボンディング・パッドの1つの第2の側面に個別に接続され、前記コネクタに半田付けされる導電性の銅線であり、絶縁材壁はポリイミドである、ことを特徴とする上記(15)の装置。
(18)前記センサは、前記線条であるか又は前記線条に接続される一対のセンサ導線を有する熱電対であり、前記線条は前記コネクタに終端処理される熱電対線である、ことを特徴とする上記(15)の装置。
(19)前記センサは光ファイバーであり、前記線条は光ファイバーであり、前記絶縁材壁はポリイミドである、ことを特徴とする上記(15)の装置。
(20)集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置を形成する方法であって、(a)前記線条グループをポリイミドで並列に互いに接着して、複数の信号伝送フラットケーブルを形成する段階と、(b)前記線条を容易に識別できるように、前記信号伝送フラットケーブルを特定の順序で一方を他方の上に個別に積み重ねる段階と、(c)積み重ねたケーブルを前記円形ケーブルスリーブに通して前記フラットケーブルの長手方向を円形ケーブルスリーブから突出させる段階と、(d)幅広側の端部が前記突出されたケーブルに面するように、前記ケーブルを覆う保護ブーツを配置する段階と、(e)前記信号伝送フラットケーブルを並列に並べて、前記円形スリーブの一端近傍に信号伝送フラットケーブルアレイを形成する段階と、(f)前記信号伝送フラットケーブルアレイの両側に一対のリボンを配置する段階と、(g)2枚のフイルムシートで前記信号伝送フラットケーブルアレイと前記リボンとを適当な位置で接着して、第1の端部と、その反対側にある第2の端部とを有する前記ケーブルのフラットケーブル部を形成する段階と、(h)コネクタを前記ケーブル端部と結合する段階と、(i)前記線条を前記コネクタに終端処理する段階と、(j)前記基板表面上に複数の空洞を形成する段階と、(k)前記各々の空洞内にセンサを配置する段階と、(l)前記各々の空洞内に前記各々のセンサを接着剤で接着する段階と、(m)前記各々のセンサを埋込用樹脂で埋め込む段階と、(n)相互接続システムによって各々のセンサ導線を少なくとも1つの線条と接続する段階と、(o)前記基板に張力除去構造部を取り付ける段階と、(p)前記フラットケーブル部の第1の端部において前記張力除去構造部へ前記リボンを溶着する段階と、を含む方法。
(21)(q)前記フラットケーブル部の前記第1の端部近傍の領域をポリイミドスリーブで覆って、耐高温領域を形成する段階と、(r)複数のクロスバーを所定間隔で前記耐高温領域内に配置する段階と、を更に含む上記(20)の方法。
(22)集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置であって、表面を有する基板と、金属膜を備える前記基板表面上に蒸着されパターン化され、導体接合部で交差する複数の相互接続導体線と、前記基板の縁部に蒸着され、前記導体線に接続される導線ボンディング・パッドアレイと、前記導線ボンディング・パッドに隣接して前記基板に結合され、前記導線ボンディング・パッドに接続される個別のボンディング・パッドアレイと、金属膜を備える前記基板表面上に蒸着されパターン化されるセンサ導線を有する複数の薄膜センサであって、不要なセンサ導線が、センサ非選択プロセスの際に前記導体線から切断されて、前記選択されたセンサと前記パッドとの間にのみ相互接続経路が形成される薄膜センサと、を備えることを特徴とする装置。
(23)前記基板は円形であり、前記導体線は、スポークが前記基板の前記縁部に向かって放射状に広がる状態で同心円に形成されており、これにより、前記同心円導体線を相互接続して、前記導体線は、複数の導体接合部で交差するようになっており、前記センサは、前記基板上の選択された位置に蒸着される、ことを特徴とする上記(22)の装置。
(24)前記基板は矩形であり、前記導体線は長方形の格子状パターンに形成され、前記導体線は複数の導体接合部において交差し、前記センサは、前記基板上の選択された位置に蒸着される、ことを特徴とする上記(22)の装置。
(25)前記導線ボンディング・パッドと前記個別ボンディング・パッドとは、複数のボンディング・ワイヤによって接続されることを特徴とする上記(22)の装置。
(26)前記導線ボンディング・パッドと前記個別ボンディング・パッドとは、複数のリボンによって接続されることを特徴とする上記(22)に記載の装置。
(27)前記センサは抵抗熱検出器であり、前記3本またはそれ以上の導体線と相互接続することを特徴とする上記(22)の装置。
(28)前記センサは熱電対であり、前記2本又はそれ以上導体線と相互接続することを特徴とする上記(22)の装置。
(29)前記薄膜実装基板が、前記基板表面を密閉して、実装された薄膜ウェーハが湿式プロセスで使用できるようにする保護被覆を備えることを特徴とする上記(22)の装置。
(30)前記基板が、前記相互接続部及びセンサ膜の下の前記基板表面に蒸着される不活性化膜を更に備え、前記基板が半導体であることを特徴とする上記(22)の装置。
(31)前記基板がガラスであることを特徴とする上記(22)に記載の装置。
(32)集積回路製造ツール基板上で温度を検出するための装置を形成する方法であって、(a)金属膜を備える基板表面に、対称かつ均一な複数の相互接続導体線をパターン化する段階と、(b)前記相互接続導体線内に導体接合部を形成する段階と、(c)前記基板の縁部に沿って導線ボンディング・パッドアレイを蒸着する段階と、(d)前記基板上の選択位置に、センサ導線を有する複数の薄膜センサを、金属膜を備える前記基板表面上に形成する段階と、(e)前記導体線から各々の不要なセンサの前記センサ導線を非選択状態にして、前記選択されたセンサ及び前記パッドとの間にのみ相互接続経路をもたらす段階と、を含む方法。
(33)(f)前記センサ及び相互接続膜より下の前記基板表面上に不活性化膜を蒸着する段階と、(g)湿式プロセスで使用するために前記実装基板を覆う保護被覆を蒸着する段階と、を更に含むことを特徴とする上記(32)の方法。
Claims (12)
- 集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置であって、
表面を有する基板と、
前記基板表面上に蒸着されパターン化された金属膜で形成され、導体接合部で交差する複数の相互接続導体線であって、均一な密度で前記基板の表面全体にわたって対称なパターンでもって配置された複数の相互接続導体線と、
前記基板の縁部に蒸着され、前記導体線に接続される導線ボンディング・パッドアレイと、
前記導線ボンディング・パッドに隣接して前記基板に結合され、前記導線ボンディング・パッドに接続される個別のボンディング・パッドアレイと、
前記基板表面上に蒸着されパターン化された金属膜で形成されるセンサ導線を有する複数の薄膜センサであって、不要なセンサ導線が、センサ非選択プロセスの際に前記導体線から切断されて、前記選択されたセンサと前記パッドとの間にのみ相互接続経路が形成される薄膜センサと、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記基板は円形であり、
前記導体線は、スポークが前記基板の前記縁部に向かって放射状に広がる状態で同心円に形成されており、これにより、前記同心円導体線を相互接続して、前記導体線は、複数の導体接合部で交差するようになっており、
前記センサは、前記基板上の選択された位置に蒸着される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記基板は矩形であり、
前記導体線は長方形の格子状パターンに形成され、前記導体線は複数の導体接合部において交差し、
前記センサは、前記基板上の選択された位置に蒸着される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記導線ボンディング・パッドと前記個別ボンディング・パッドとは、複数のボンディング・ワイヤによって接続されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記導線ボンディング・パッドと前記個別ボンディング・パッドとは、複数のリボンによって接続されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記センサは抵抗熱検出器であり、前記3本またはそれ以上の導体線と相互接続することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記センサは熱電対であり、前記2本又はそれ以上導体線と相互接続することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記薄膜実装基板が、前記基板表面を密閉して、実装された薄膜ウェーハが湿式プロセスで使用できるようにする保護被覆を備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記基板が、前記相互接続部及びセンサ膜の下の前記基板表面に蒸着される不活性化膜を更に備え、前記基板が半導体であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記基板がガラスであることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 集積回路製造ツール基板上で温度を検出するための装置を形成する方法であって、
(a)基板表面に、均一な密度で前記基板表面全体にわたって対称なパターンでもって配置され、金属膜で形成された複数の相互接続導体線をパターン化する段階と、
(b)前記相互接続導体線内に導体接合部を形成する段階と、
(c)前記基板の縁部に沿って導線ボンディング・パッドアレイを蒸着する段階と、
(d)前記基板上の選択位置に、センサ導線を有する複数の薄膜センサを、前記基板表面上に金属膜で形成する段階と、
(e)前記導体線から各々の不要なセンサの前記センサ導線を非選択状態にして、前記選択されたセンサ及び前記パッドとの間にのみ相互接続経路をもたらす段階と、
を含む方法。 - (f)前記センサ及び相互接続膜より下の前記基板表面上に不活性化膜を蒸着する段階と、
(g)湿式プロセスで使用するために前記実装基板を覆う保護被覆を蒸着する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
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