TW201135199A - Wafer-type temperature sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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TW201135199A
TW201135199A TW100108168A TW100108168A TW201135199A TW 201135199 A TW201135199 A TW 201135199A TW 100108168 A TW100108168 A TW 100108168A TW 100108168 A TW100108168 A TW 100108168A TW 201135199 A TW201135199 A TW 201135199A
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TW
Taiwan
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wafer
temperature
temperature detecting
detecting
circuit board
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TW100108168A
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English (en)
Inventor
Koudai Higashi
Masato Hayashi
Hisaki Ishida
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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    • H01L21/67248Temperature monitoring

Description

201135199 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種晶圓型溫度檢測感測器及其製造方 法。 【先前技術】 LSI(Large Scale Integrated circuit,大規模積體電路)或 MOS(Metal Oxide Semiconductor,金層氧化物半導體)電晶 體等半導體元件係對於作為被處理基板之晶圓實施光微影 或敍刻、CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)、 濺鍍等處理而製造。關於蝕刻或CVD、濺鍍等處理,例如 有使用電漿作為其能量供給源之處理方法,亦即,電漿蝕 刻或電漿CVD、電漿濺鍍。 上述蝕刻處理等中使用之普通的電漿處理裝置包括:於 内4進仃處理之處理容器、及於處理容器内將晶圓載置於 其上而進行保持之保持台。將晶圓保持於保持台上之後,
使用處理容器内產生之電聚,對晶圓進行餘刻處理或CVD 地理於保持台之内部設置有加熱器等溫度調節器,用來 對保持台上所保持的晶圓的溫度進行調節^處理時,晶圓 由溫度調節器調節為處理所要求的適當的溫度。自確保處 Μ 時曰曰圓的面内均勻性、例如確保圓板狀晶圓之中央側區 部側區域之處理的均勻性等觀點出#,當實施蝕刻 上/ 1VD處理時’重要的是處理程序中之晶圓之各位置 搬!办 e理而且’不僅是製程處理中,晶圓之 搬運中之溫度營理介击π ^ '、重要。此處,用於檢測晶圓溫度之晶 154210.doc 201135199 圓型溫度檢測感測器之相關技術在日本專利特開 2005-156314號公報(專利文獻1)、或曰本專利特開 2007-187619號公報(專利文獻2)中有所揭示。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2005-1563 14號公報 [專利文獻2]曰本專利特開2007-187619號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 根據專利文獻1或專利文獻2,作為晶圓型溫度檢測感測 器之溫度測定裝置包括:將成為被測定物之晶圓視為對象 而偵測溫度的作為溫度偵測機構之溫度偵測單元、及作為 資料處理機構之受光單元。溫度偵測單元係包括搭載於撓 性基板上之溫度感測器及控制部。撓性基板係搭載於在腔 室、亦即處理容器内受到電漿處理之晶圓上。溫度偵測單 元將偵測到之溫度資料轉換成光脈衝(light pUl se)信號且予 以發送。溫度測定裝置中所設之受光單元係配置於遠離溫 度偵测單元之位置上,接收光脈衝信號,且將其解碼成為 度資料。 如此,於晶圓型溫度檢測感測器中,在藉由通信將計量 出之溫度資料發送至外部的構成下,難以將配線導出至晶 f外。P。而且,若採用如使用撓性基板般之構成,則自隨 著測定位置之增加而產生之撓性基板内配線的多層化之觀 點出發,亦較有利。另夕卜,專利文獻^,制聚醜亞胺樹 I542l0.doc 201135199 脂之防護層’將佔據半導體晶圓之小部分區域之控制部覆 蓋,提高對電漿之耐久性。 此處’溫度偵測單元中所設之撓性基板配置成搭載於溫 度檢測用晶圓上》在如此之構成下,當使溫度檢測用晶圓 之溫度變化時,會產生以下問題。亦即例如,在實際使用 之情況下’有時會根據所要求之處理内容而使處理溫度變 化。假設此情況,由設置於保持台内部之溫度調節器對模 仿實際受到製程處理之晶圓的溫度檢測用晶圓進行加熱等 處理,此時,隨著溫度變化,溫度檢測用晶圓及撓性基板 分別變形。如此,因撓性基板相對於溫度檢測用晶圓具有 某種程度之面積,因此’搭載有撓性基板之溫度檢測用晶 圓可能會向一面側或其相反側翹曲。亦即,專利文獻丨中所 示之利用聚醯亞胺樹脂之防護層將佔據半導體晶圓之小部 分區域之控制部覆蓋的晶圓中’可能會產生翹曲的問題。 一對於模仿實際受到製程處理之晶圓的溫度檢測用晶圓而 $ ’如此之狀況並不理想。亦即,因溫度檢測用晶圓之起 曲的影響,可能導致溫度檢測用晶圓之各位置上的、保持 台之表面與溫度檢測用晶圓之表面之間的距離存在差異, 2而無法於溫度檢測用晶圓之各位置上進行均等的加轨等 加熱時’若無法對保持台上所保持之溫度檢 圓準確地加熱,結果可能會導致無法於溫度檢測用 曰曰®之面内進行準確的溫度檢測。 實^’若根據如此之晶圓型溫度檢測感測器的結果,對 形料㈣元狀㈣進行溫度㈣且特處理, J542IO.doc 201135199 則於未設置電路基板之形成半導體元件之晶圓上,當進行 處理時面内會產生溫度差。具體而言,於雖然實際上產生 有趣曲,但假設為未產生翹曲之晶圓型溫度檢測感測器 中,若得出結果為中央部區域之溫度低於端部區域之溫 度,則在保持台之溫度調節中,為了使端部區域之溫度高 於中央部區域而進行加熱且進行製程處理。然而,於形成 半導體元件之晶圓i,未設置電路基板,實際上未產生麵 曲,因此,於端部區域由保持台過度地受到加熱,使溫度 升高。如此,可能會阻礙形成半導體元件時之晶圓處理之 面内均勻性。自如此之觀點出發,希望於溫度檢測用晶圓 之面内實現準確之溫度檢測。本發明之目的在於提供能夠 於溫度檢測用晶圓之面内對溫度檢測用晶圓更準確地進行 溫度檢測之晶圓型溫度檢測感測器。 本發明之另一目的在於提供一種能夠於溫度檢測用晶圓 之面内對溫度檢測用晶圓更準確地進行溫度檢測的晶圓型 溫度檢測感測器之製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明之晶圓型溫度檢測感測器包括:溫度檢測用晶 圓,電路基板,其貼附於溫度檢測用晶圓之一面;溫度資 料偵測部,其設置於溫度檢測用晶圓之一面側,偵測與溫 度相關之資料;及溫度檢測單元,其搭載於電路基板上, 根據溫度資料偵測部所偵測到之與溫度相關的資料,檢測 溫度檢測用晶圓之溫度。此處,電路基板之線膨脹係數與 溫度檢測用晶圓之線膨脹係數等同。 1542l0.doc • 6 - 201135199 根據如此之晶圓型溫度檢測感測器,因電路基板之線膨 脹係數與溫度檢測用晶圓之線膨脹係數等同,故而,於因 對度檢測用晶圓進行加熱等處理而使溫度檢測用晶圓之 溫度產生變化之情形時,隨著因溫度檢測用晶圓之溫度變 化而產生之變形’電路基板亦會同樣產生變形。因此,能 夠抑制溫度變化時溫度檢測用晶圓之翹曲,與實際處理之 晶圓相同,容易於溫度檢測用晶圓之各位置上進行均等的 加熱等。因此,能夠更準確地對溫度檢測用晶圓進行溫度 檢測。 較佳為,電路基板藉由熱壓接而貼附於溫度檢測用晶圓 上。如此,能夠以接近實際處理溫度之溫度進行熱壓接, 從而能降低溫度檢測用晶圓之翹曲之影響。故而,能夠於 又檢/則用日日圓之面内對溫度檢測用晶圓更準確地進行溫 度檢測。 士作為較佳的一貫施形態,電路基板之材質為聚醯亞胺系 ί月3概度檢測用晶圓之材質包括由矽、陶瓷、藍寶石及 玻璃組成之群中之至少一種材質。 卜亦可為如下構成:電路基板之線膨脹係數與溫度 :測用晶II之線膨脹係數的差為5(ppm(p_…milli〇n)/t) Μ。作為更佳的-實施形態,電路基板為撓性基板。 更較佳為,於溫度檢測用晶圓之一面側設置複數個溫度 資料偵測部。 :且’溫度資料偵測部可設置於電路基板上。而且,連 接溫度資料偵測部與溫度檢測單元之導線可設置於電路基 154210.doc 201135199 板上。 而且,構成中可包括發送部,其能將溫度檢測單元所檢 測到之溫度檢測用晶圓的溫度資料發送至溫度檢測用晶圓 的外部。 本發明之另一形態係一種晶圓型溫度檢測感測器之製造 方法,該晶圓型溫度檢測感測器包括:溫度檢測用晶圓; 電路基板,其貼附於溫度檢測用晶圆之一面;溫度資料偵 測部,其設置於溫度檢測用晶圓之一面側’偵測與溫度相 關之資料;及溫度檢測單元,其搭載於電路基板上,根據 溫度資料偵測部所偵測到之溫度資料,檢測溫度檢測用晶 圓的溫度;且電路基板之線膨脹係數與溫度檢測用晶圓之 線膨脹係數等同。此處,晶圆型溫度檢測感測器之製造方 法具備熱壓接步驟,其將電路基板以晶圓處理所需之溫度 熱壓接而貼附於溫度檢測用晶圓上。 根據如此之晶圓型溫度檢測感測器之製造方法,於所製 造之晶圓型溫度檢測感測器中,電路基板與溫度檢測用晶 圓以實際處理所需之溫度而熱壓接,因此,於實際處理所 需之溫度狀況下,能使因線膨脹係數之差所產生之翹曲的 影響變得極小’且能在提高了保持台之表面與晶圓型溫度 檢測感測器之表面的平行程度的狀態下進行溫度檢測。因 此’在實際處理時能夠更準確地進行溫度檢測。 [發明之效果] 根據如此之晶圓型溫度檢測感測器,因電路基板之線膨 脹係數與溫度檢測用晶圓之線膨脹係數等同,因此,當因 154210.doc 201135199 對溫度檢測用晶圓進行加熱等處理而使溫度檢測用晶圓之 飢度產生變化時,隨著因溫度檢測用晶圓之溫度變化而產 生的’憂形,電路基板亦會同樣產生變形。如此,能抑制溫 度變化時溫度檢測用晶圓之翹曲,且與實際處理之晶圓相 同,鲍谷易地於溫度檢測用晶圓之各位置上進行均等的加 熱等處理。因此,能夠對溫度檢測用晶圓更準確地進行溫 度檢測。 另外,根據如此之晶圓型溫度檢測感測器之製造方法, 於所製造之晶圓型溫度檢測感測器中,電路基板與溫度檢 測用晶圓係以實際處理所需之溫度而熱壓接,因此,於實 際處理所需之溫度狀況下,能使因線膨脹係數之差而產生 的麵曲之影響變得極小,且能於提高了保持台曰 ^ 、曰曰 圓型溫度檢測感測器之表面的平行程度的狀態下進行溫度 檢測。因此’在實際處理時㈣更準確地進行溫度檢測广 【貫施方式】 進行說明。首先, 置之樽成進行簡單 電漿處理裝置之一 以下,參照圖式對本發明之實施形態 關於對晶圓進行電製處理之電毁處理裝 說明。圖1係表示進行晶圓之電漿處理的 例之概略剖面圖。參照圖!,電毁處理裝£ιι係將微波作為 電漿源之微波電漿處理裝置。電漿處理裝置"包括:處理 容器12’其可收容實際進行處理之晶圓、亦即實際上於其 上形成半導體元件等之晶圓,且對於其内部所收容之晶圓 進行《處理;及保持台13,其在處理容器12㈣持晶圓。 晶圓係利用真空夾頭(ehuek)或靜電夾頭、機械失具 154210.doc -9· 201135199 (mechamcai cIamp)等而載置且保持於保持㈢上。作為晶 圓’例如使用㈣。咖左右之類型。另外,㈣為了便 於理解’將與實際進行處理之晶圓等同的溫度檢測用晶圓 16載置於保持台〗3上。所謂與實際進行處理之晶圓等同係 指,例如其材質、或尺寸、厚度等形狀等同❶ 實際氣理時,將處理容器ί2内減m為規定之壓力之後, 向處理容器12内供給用於電漿處理之氣體,對於保持台13 上所保持之晶® ’ #由處理容器12内生成之電襞進行钮刻 處理或CVD處理等。此處,處理時,#由保持⑼内部所 設之溫度調節器15,將晶圓之溫度調節為適於處理之溫度 之後再進行處理。具體而言,溫度調節器15例如係設於保 持σ 13内。|5之中央區域及端部區域之冷媒或加熱器等,能 分別對保持台13之中央區域及端部區域個別進行調節。具 體而言,於進行處理之前,藉由溫度調節器15對保持台^ 進行加熱或冷卻等,對保持台13上之晶圓之溫度進行調 節。如此,能確保製程處理中之面内均勻性等,從而更高 效地進行處理。 繼而’對本發明之一實施形態中之晶圓型溫度檢測感測 器的構成進行說明。圖2係概略性地表示本發明之一實施形 態中之晶圓型溫度檢測感測器的外觀圖。圖2係相當於自圖 1中之箭頭II的方向所見之圖’且係溫度檢測用晶圓丨6之板 厚方向中、自配置有後述之電路基板的一側所見之圖。 參照圖1及圖2 ’本發明之一實施形態中之晶圓型溫度檢 測感測器21包括··圓板狀之溫度檢測用晶圓16 ;圓板狀之 154210.doc • 10 - 201135199 電路基板22,其配置於成為溫度檢測用晶圓i6之板厚方向 之-面即上表面18;作為溫度檢測機構之溫度檢測單元 23 ’其搭载於電路基板22上,檢測溫度檢測用晶圓“之上 表面18内之各部位的溫度;晶圓資料通信單元24,其搭載 於電路基板22上,與溫度檢測用晶圓16之外部進行通信; 及外部貧料通信早兀25 ’其與溫度檢測用晶圓“隔離地設 置於溫度檢測用晶圓16之外部,與晶圓資料通信單元以進 行通信。圖丨巾,外部資料㈣單元25設置於處理容器^ 之外部。晶圓資料通信單元24與外部資料通信單元25之間 能進行資料的收發。亦即’晶目資料通信I元24與外部資 料通信單元25之間能夠進行無線通信,此處,晶圓資料通 k單το 24作為發送部運作,其係將溫度檢測單元23所檢測 到之溫度檢測用晶圓16之溫度資料發送至溫度檢測用晶圓 16的外部。於電路基板22上形成有包含溫度檢測單元23及 晶圓資料通信單元24之一部分之電路,對該電路整體進行 控制之控制單元26亦設置於電路基板22上。電路基板22係 柔軟性良好之撓性基板。於電路基板22上更設有構成電路 之放大器或處理器、記憶體、電源等,為了便於理解,圖 式中將該等省略。 電路基板22係設於圓板狀之溫度檢測用晶圓丨6之中央區 域。另外,根據圖2之揭示等可知,電路基板22亦為圓板狀, 電路基板22之直徑大約為晶圓之直徑的三分之一左右。電 路基板22以貼附於溫度檢測用晶圓丨6之上的方式設置。具 體而言’電路基板22中之、成為與溫度檢測用晶圓16相向 154210.doc 201135199 之側的面即下表面27係與溫度檢測用晶圓16中之、與電路 基板22相向之側之上表面18熱壓接。作為熱壓接之溫度, 可選擇接近於實際處理溫度之一溫度,即約12 〇°c。 於溫度檢測單元23中,經由導線29而安裝有溫度資料偵 測部28,該溫度資料偵測部28設置成嵌入於溫度檢測用晶 圓16之上表面18内之複數個不同部位,而偵測所嵌入之各 位置上的溫度相關資料。另外,根據圖2之揭示等可知,設 置有複數個溫度資料偵測部28。由溫度資料偵測部28所檢 測到之溫度檢測用晶圓16之各位置上的溫度資料係經由導 線29而輸入至溫度檢測單元23。所輸入之各位置上之溫度 資料係藉由晶圓資料通信單元24發送至外部資料通信單元 25。如此,藉由通信,能夠將溫度檢測用晶圓丨6之面内之 各位置的溫度準確地摘取至溫度檢測用晶圓丨6的外部。 此處構成為,上述溫度檢測用晶圓16之線膨脹係數、即 所謂熱膨脹係數與電路基板22之線膨脹係數等同。此處, 所謂電路基板22之線膨脹係數係指整個電路基板22之線膨 脹係數。具體而言,溫度檢測用晶圓16之材質係線膨脹係 數為2.6〜3.5(ppm/t)之矽(Si)。而電路基板22之材質係線膨 脹係數為3.5(ppm/t:)的聚醯亞胺系樹脂。 如此之晶圓型溫度檢測感測器,因電路基板22之線膨脹 係數與溫度檢測用晶圓16之線膨脹係數等同,因此,當因 對溫度檢測用晶圓16進行加熱等而使溫度檢測用晶圓“之 溫度產生變化時,隨著因溫度檢測用晶圓16之溫度變化所 引起之變形,電路基板亦會同樣產生變形。因此,能抑制 1542l0.doc 201135199 又1化時/皿度檢測用晶圓16之翹曲,且與實際所要處理 的晶圓同樣的,容易於溫度檢測用晶圓16之各位置上進行 均等的加熱等處理。故而,能夠更準確地對溫度檢測用晶 圓16進行溫度檢測。 另外’此情形時’電路基板與溫度檢測用晶圓雖藉由熱 壓接而貼附,但會以熱屡接之溫度為起點而出現翹曲之凹 凸因此,以接近實際處理溫度的溫度進行熱壓接,能夠 減少溫度檢測用㈣之㈣㈣響。㈣,本發明之一實 施形態中之晶圓型溫度檢測感測器之製造方法中,該晶圓 型溫度檢測感測器包括··溫度檢測用晶圓;電路基板,其 貼附於溫度檢測用晶圓之一面;溫度資料偵測部,其設置 於溫度檢測用晶圓之-面側,<貞測出與溫度相關的資料; 及溫度檢測單元,其搭載於電路基板上,根據溫度資料偵 測部所偵測到之溫度資料而檢測溫度檢測用晶圓的溫度; ,電路基板之線膨脹係數與溫度檢測用晶圓之線膨脹係數 f I胃晶圓型溫度檢測感測器之製造方法具備熱壓接步 驟’其將電路基板以晶圓處理所需之溫度熱壓接而貼附於 溫度檢測用晶圓上。 根據如此之晶圓型溫度檢測感測器之製造方法,於所製 造之晶圓型溫度檢測感測器中,電路基板與溫度檢測用晶 圓係以實際處理所需之溫度熱壓接’因此’於實際處理所 需之溫度狀況下’能使因線膨脹係數之差所產生的勉曲之 影響變得極小,且能夠於提高了 促π f保持台之表面與晶圓型溫 度檢測感測器之表面的平行程度的狀態下進行溫度檢測。 1542IO.doc -13· 201135199 因此,於實際處理時能夠更準確地進行溫度檢測。亦即, 即便在常溫下有少許_,亦能在接近實際處理溫度的溫 度下,使溫度檢測用晶圓之表面、例如為溫度檢測用晶圓 中之、與保持台相向之側的面即τ表面,與保持台之平面、 具體而言為載置有溫度檢測用晶圓之側即保持台之上表面 平打。基於各位置上之準確之溫度檢測之觀點,理想的是, 進行熱壓接步驟時使用之處理台能夠與實際處理時搭載晶 圓之保持台具有等同的平度(flatness)。因此,能夠於溫度 檢測用晶圓之面内對溫度檢測用晶圓更準確地進行溫度檢 測。亦即’藉由使電路基板之線膨脹係數與溫度檢測用晶 圓之線膨脹係數等同、另外使電路基板與溫度檢測用晶圓 之熱壓接的溫度接近實際處理溫度,能夠於極力抑制了因 微小之線膨脹係數之差而產生的翹曲之狀態下,在溫度檢 測用晶圓之各位置上進行加熱等處理,在溫度檢測用晶圓 之各位置上進行溫度檢測,從而提高溫度檢測用晶圓之各 位置上的溫度檢測之精度。具體而言,於實際形成半導體 元件之晶圓上,以實際形成半導體元件之製程處理中之一 步驟即蝕刻處理等所適用的溫度、例如12〇t進行熱壓接。 [實施例] 本發明之一實施形態中之晶圓型溫度檢測感測器中,對 所設之溫度檢測用晶圓之翹曲量進行測定。圖3係誇張地表 現度檢測用晶圓之勉曲之溫度檢測用晶圓的剖面圖。參 照圖3,作為溫度檢測用晶圓16,使用φ6忖且材質為石夕之溫 度檢測用晶圓。溫度檢測用晶圓16之厚度g 625 pm。而且, 1542IO.doc •14· 201135199 於溫度檢測用晶圓1 6與電路基板22之間插有熱壓接用接著 片31,藉由熱壓接而貼附溫度檢測用晶圓16與電路基板 22。電路基板22之尺寸係採用約85 mmx85 mm »而且,於 將電路基板22熱壓接在溫度檢測用晶圓16上之後,在平板 32上測定溫度自室溫上升至2〇〇。(:為止時之翹曲量。關於翹 曲量,如圖3所示,測定自平板32之上表面33至溫度檢測用 晶圓16之端部34的下表面35為止之板厚方向上的長度Ll, 將其作為勉曲量。 此處,比較例1中,電路基板22係採用厚度為1 mm之通 用玻璃環氧系樹脂之硬性基板;比較例2中,電路基板22 係採用厚度為〇. 1 通用玻璃環氧系樹脂之撓性基板; 比較例3中,電路基板22係採用厚度為50 μπι以下之液晶聚 合物系撓性基板;實施例1中,電路基板22係採用厚度為50 μπι以下之聚醯亞胺系樹脂撓性基板。各例中之線膨脹係數 如表1所示。此處’ Κ為絕對溫度,亦即Kelvin(開爾文)。 [表1] 材質 矽(單晶) 玻璃環氧 液晶聚合物 聚醯亞胺樹脂 — _ 樹脂系基板 系撓性基板 系撓性基板 線膨脹係數 2.6(293 K) xy方向αΐ 15左右 (PPm/K) 3.5(500 K) ζ方向αΐ 65左右 ζ方向α2 320左右 18 3.5 參照表1 ’矽之線膨脹係數於293 K下為2.6左右,於500 K 下為3.5左右。與此相對’玻璃環氧系樹脂中,取決於方向 而於15〜320左右,相差1〜2位。液晶聚合物系撓性基板中為 1 8,相差1位。另一方面,聚醯亞胺系樹脂撓性基板中為35 左右,與矽等同。 154210.doc 15 201135199 關於翹曲量,比較例1中之翹曲量為5 mm,比較例2中之 翹曲量為2 mm,比較例3中之翹曲量為i mm。與此相對, 實施例1中之翹曲量為2〇 μιη以下。 如此,藉由使溫度檢測用晶圓16之線膨脹係數與電路基 板22之線膨脹係數等同,能夠大大降低翹曲量。 繼而’對於因該趣曲而產生之空隙、與溫度檢測用晶圓 之溫度特性之間的關係進行說明。圖4係概略性地表示對溫 度檢測用晶圓16之溫度進行測定之測定位置的圖式。另 外,圖4相當於沿板厚方向切割溫度檢測用晶圓“之一部分 之放大剖面圖。參照圖4,於平板32之上方配置有矽制之溫 度檢測用曰曰曰圓16,於溫度檢測用晶圓16之上方經由所形成 之氧化矽膜36而壓接電路基板22β溫度檢測用晶圓“之厚 度為775㈣,將自溫度檢測用晶圓此下表面卻向板厚 方向上方775 μΐη之位置設為溫度之測定位置37。亦即,圖4 中之長度尺寸L2所示之長度為775 μιη。 於供給熱之平板32與溫度檢測用晶圓丨6之間設有空隙 38,空隙38之物性假設為大氣。當將該空隙刊之間隔,亦 即圖4中之長度尺寸L3所示之平板32之上表面33與溫度檢 測用晶圓16之下表面35之間的長度分別設為1〇〇叫、5〇〇 _時’㈣定位置37上之溫度進行解析。平板取溫度設 為 130°C » 圖5係表示到達溫度與時間之間的關係之圖表。圖5中, 縱轴表示測定位置上之溫度(t),橫軸表示經過時間(秒)。 ,照圖5,當空隙為丨00 μιη時,於經過丨5秒之後已經達到 1542l0.doc 201135199 12〇°C,而當空隙為500 μηι時’於經過15秒之後仍在115它 左右。亦即,在經過15秒之後,空隙為1〇〇 μιη時與空隙為 00 μιη時存在5 c左右之溫度差。根據例如製程處理中之處 理内容,如此較大的溫度差會大大損壞面内均勻性。 圖6係表示最終之測定位置上之到達溫度與空隙之間的 關係之圖表。圖6中,縱軸表示測定位置上之到達溫度(艽), 橫軸表示空隙(μιη^圖7係表示空隙為1〇〇 μηι時之到達溫度 之差與空隙之間的關係之圖表。圖7中,縱軸表示測定位置 上之到達溫度的差fC ),橫軸表示空隙(μη1)。參照圖6及圖 7,於上述實施例1中之翹曲量為2〇 情形時,當平板之 溫度為130°C時,下降0.42。(:左右。然而,於上述比較例1 中之翹曲量為5 mm之情形時’到達溫度低於8〇°c,與實施 例1相比較,下降了 5 11左右。如此,在最終之到達溫度上, 亦產生了較大的差。於實際使用中所要求之製程條件下, 該溫度差嚴格地設為ο. 1 °c以下,於溫度差比較緩和之條件 下’較佳為設為2 °C以下,因此,自到達溫度之觀點出發, 該幾百μιη之空隙之差會產生極大的影響。 另外,上述實施形態中,溫度檢測用晶圓之材質為矽, 以下’就溫度檢測用晶圓之材質並非為石夕之情況進行說 明。作為溫度檢測用晶圓之材質而列舉的以陶究(氧化紹 99.6%)、藍寶石 '以石英等為代表之玻璃各自之線膨脹係 數為 8.2(ppm/°C)、7.7(ppm/t:)、0.6(ppmrc),可根據各溫 度檢測用晶圓之材質之線膨脹係數而選擇具有等同之線膨 脹係數之材質作為電路基板的材質。此時,當然適宜使電 154210.doc •17- 201135199 路基板之材質與溫度檢測用晶圓之材質完全相同,但上述 陶瓷(氧化鋁99.6%)、藍寶石、玻璃之線膨脹係數大約為j 位等級,因此亦可使用同樣為丨位等級之聚醯亞胺系樹脂。 較佳為,選擇如此之材質,且例如使陶瓷之線膨脹係數與 聚醯亞胺系樹脂之線膨脹係數之差設為5(ppm/<>c )以下。而 且,上文中,將電路基板之材質具體地設為聚醯亞胺系樹 脂,但並不限於此,亦可使用線膨脹係數等同之其他材質。 另外,上述實施形態中,係藉由熱壓接貼附電路基板與 晶圓,但並不限於此,亦可利用其他貼附方法、例如接著 劑來貼附電路基板與溫度檢測用晶圓。 另外,上述實施形態中,係採用如下之構成:圓板狀之 電路基板之直徑為溫度檢測用晶圓的三分之一左右,於溫 度檢測用晶圓之各位置上安裝有溫度資料偵測部,但並不 限於此,亦可採用如下構成:使電路基板之尺寸與溫度檢 測用晶圆之尺寸大致相等’於電路基板上設置溫度資料偵 測部。 圖8係表示此時之晶圓型溫度檢測感測器之圖式,且相當 於圖2。圖8所示之本發明之另一實施形態中之晶圓型溫度 檢測感測器中’對於與圖2所示之晶圓型溫度檢測感測器等 同之構成標註相同的符號,且省略相關說明。 參照圖8 ’本發明之另一實施形態中之晶圓型溫度檢測感 測器41中設有圓板狀之電路基板42。電路基板42之直徑略 微小於溫度檢測用晶圓丨6之直徑。而且,電路基板42上安 裝有溫度資料偵測部28及導線29。 134210.doc -18 · 201135199 於如此之構成下,電路基板42上安裝有溫度檢測單元 23、溫度資料偵測部28、導線29等,可將構成晶圓型溫度 檢測感測器41之各構件全部設置於一個電路基板42上,因 此比較容易製造。因此,若自降低製造成本之觀點出發, 亦可採用如此之構成。另外,若如圖8所示使電路基板42 之尺寸比較大,則電路基板42與溫度檢測用晶圓丨6之接觸 面積會變大。此處,若接觸面積變大,則因所謂線膨脹係 數之差而產生之翹曲的影響會變大,但根據本申請發明, 能夠使因如此之線膨脹係數之差而產生之翹曲的影響變得 非常小。亦即,只要為圖8所示之構成,便能更多地享受本 申請發明之效果。 另外,於上述圖2及圖8所示之構成下,亦可採用如下構 成:所設之複數個溫度資料偵測部28中,有一部分安裝於 電路基板22、42之上,而其餘的並非安裝於電路基板22、 42上,而是安裝於溫度檢測用晶圓16之上。當然,溫度資 料偵測部28亦可僅設置一個。 另外,上述實施形態中,電路基板為撓性基板,但並不 限於此,亦可使用例如硬性基板◎此時,就硬性基板而言, 自追隨溫度檢測用晶圓之變形之觀點出發,理想的是儘量 薄’例如其厚度較佳為100 μηι以下。 另外,上述實施形態中,係於晶圓資料通信單元與外部 貝料通信單元之間進行無線通信,但並不限於此,亦可採 用於Ba圓:貝料通信單元與外部資料通信單元之間進行有線 通信之構成。而且,亦可採用如下構成:將溫度檢測單元 154210.doc -19· 201135199 所4欢測到之溫度檢測用晶圓之溫度記憶於存儲号等中,a 將溫度檢測用晶圓擷取至處理容器之外部時,自存儲器獲 得溫度檢測用晶圓之溫度。 另外,如上文所述之晶圓型溫度檢測感測器不僅可使用 於上文所述之將微波作為電漿源的電漿處理裝置中,亦可 適用於所使用的電漿例如為平行平板型電漿、 ICP(Inductively-Coupled Plasma,電感耗合電喂) ECR(Electr〇n Cyclotron Resonance,電子回旋共振)電漿等 之電毁處理裝置中。另夕卜’可充分適用於不使用電毁:其 他半導體製程,例如光微影步驟或熱氧化爐之熱氧化步 驟,甚至是晶圓之搬運步驟等中。亦即,於光微影步驟等 之晶圓之溫度管理中,能夠使用具有上述構成之晶圓型溫 度檢測感測器準確地進行溫度檢測。以上,參照圖式對本 發明之實施形態進行了說明,但本發明並不限於圖二之實 施形態。對於圖示之實施形態,可於與本發明相同或者均 等之範圍内進行各種修正或變形。 【圖式簡單說明】 圖1係概略性地表示進行晶圓處理之電漿處理裝置之— 部分的概略剖面圖; 圖2係自板厚方向所見之本發明之一實施形態中之晶 型溫度檢測感測器的圖式; 圖3 k々張地表現溫度檢測用晶圓之麵曲之溫度 晶圓的剖面圖; 用 圖4係概略性地表示對溫度檢測用晶圓之溫度進行測定 I542l0.doc 201135199 之測定位置的圖式; 圖5係表示到達溫度與時間之間的關係之圖表; 圖6係表示到達溫度與空隙之間的關係之圖表; 及 之晶 圖7係表示到達溫度之差與空隙之間的關係之圖表; 圖8係自板厚方向所見之本發明之另一實施形態中 圓型溫度檢測感測器的圖式。 【主要元件符號說明】 11 電漿處理裝置 12 處理容器 13 保持台 15 溫度調節器 16 晶圓 18 ' 33 上表面 21、41 晶圓型溫度檢測感測器 22、42 電路基板 23 溫度檢測單元 24 晶圓資料通信單元 25 外部資料通信單元 26 控制單元 27、35 下表面 28 溫度資料偵測部 29 導線 31 接著片 32 平板 I54210.doc •21- 201135199 34 端部 36 氧化矽膜 37 測定位置 38 空隙 L, 長度 l2、l3 長度尺寸 -22 154210.doc

Claims (1)

  1. 201135199 七、申請專利範圍: 1 · 一種晶圓型溫度檢測感測器,其包括: 溫度檢測用晶圓; 電路基板,其貼附於上述溫度檢測用晶圓之一面; 溫度資料偵測部’其設置於上述溫度檢測用晶圓之一 面側’偵測與溫度相關之資料;及 溫度檢測單元,其搭載於上述電路基板上,根據上述 溫度資料偵測部所偵測到之溫度資料,檢測上述溫度檢 測用晶圓之溫度;且 上述電路基板之線膨脹係數與上述溫度檢測用晶圓之 線膨脹係數等同。 2. 如凊求項1之晶圓型溫度檢測感測器,其中 上述電路基板係藉由熱壓接而貼附於上述溫度檢測用 晶圓上。 3. 如請求項1或2之晶圓型溫度檢測感測器,其中 上述電路基板係撓性基板。 4. 如請求項丨之晶圓型溫度檢測感測器,其中 於上述溫度檢測用晶圓之一面側,設置有複數個上述 溫度資料偵測部。 5. 如請求項1之晶圓型溫度檢測感測器,其中 上述溫度資料偵測部設置於上述電路基板上。 6·如請求項5之晶圓型溫度檢測感測器,其中 連接上述溫度資料偵測部與上述溫度檢測單元之導線 係設置於上述電路基板上。 154210.doc 201135199 7·如請求項1之晶圓型溫度檢測感測器,其包括發送部,嗜 發送部能將上述溫度檢測單元所檢測到之上述溫度檢測 用晶圓的溫度資料發送至上述溫度檢測用晶圓的外部。 8. 如請求項1之晶圓型溫度檢測感測器,其中 上述電路基板之材質係聚醯亞胺系樹脂, 上述溫度檢測用晶圓之材質包括由矽、陶瓷、藍寶石 及玻璃組成之群中之至少一種材質。 9. 如請求項1之晶圓型溫度檢測感測器,其中 上述電路基板之線膨脹係數與上述溫度檢測用晶圓之 線膨脹係數的差為5(ppm广c )以下。 10. —種晶圓型溫度檢測感測器之製造方法,該晶圓型溫度 檢測感測器包括:溫度檢測用晶圓;電路基板,其貼附 於上述溫度檢測用晶圓之一面;溫度資料偵測部,其設 置於上述溫度檢測用晶圓之一面側,偵測與溫度相關之 資料;及溫度檢測單元,其搭載於上述電路基板上,根 據上述溫度資料偵測部所偵測到之溫度資料,檢測上述 溫度檢測用晶圓之溫度;且上述電路基板之線膨脹係數 與上述溫度檢測用晶圓之線膨脹係數等同;該晶圓型溫 度檢測感測器之製造方法具備: 熱壓接步驟,其將上述電路基板以晶圓處理所需之溫 度熱壓接而貼附於上述溫度檢測用晶圓上。 1542IO.doc
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