TW202238812A - 模塊化晶圓夾具系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於晶圓的安裝或夾持及溫度控制的模塊化晶圓夾具系統，其包括：用於晶圓的溫度控制的夾具；包括至少一個溫度測量裝置的感測器模組，該至少一個溫度測量裝置用於測量該感測器模組的溫度及/或該夾具的溫度及/或由該晶圓夾具系統安裝或夾持之晶圓的溫度，其中，該夾具具有配置為可拆卸地耦接該感測器模組的耦合表面；並且其中，該感測器模組具有配置為安裝或夾持晶圓的耦合表面。

Description

模塊化晶圓夾具系統
本發明係關於一種用於晶圓的安裝或夾持及溫度控制的模塊化晶圓夾具系統、用於模塊化晶圓夾具系統的感測器模組、以及用於佈置模塊化晶圓夾具系統之模組的方法。
在半導體工業中，尤其是在微電子及微系統技術中，夾具係用於給予晶圓，例如用於檢查晶圓的幾何參數。此外，位於晶圓上的結構(例如二極體、電晶體、積體電路等電子元件)可接觸測試裝置(探針)的幫助，以實現各種功能測試。功能測試包括例如：向結構施加電壓及/或電流並測量特定參數。對於這樣的功能測試，晶圓或待測試晶圓的結構在測試開始時具有特定溫度是特別有利的。這具有可以減少或實質上避免干擾測試的影響的特定好處。此外，由於與測試裝置(探針)的相互作用，尤其是在結構與探針接觸時以及由於在執行功能測試期間的電流流動，結構或晶圓的溫度通常會發生變化。因此，連續地對結構或晶圓進行溫度控制或對其控制或調節溫度是有利的，以便較佳地實質相同的測試條件適用(prevail for)功能測試。進行功能測試的溫度範圍通常在約-75℃至約400℃的範圍內。
通常，大量的溫度控制元件係用於加熱及/或冷卻夾具或晶圓，其溫度係藉由溫度感測器控制或調節。特別地，夾具或晶圓的溫度係被監控，並且在偏離目標溫度的情況下，控制相應的溫度控制元件，使得晶圓或夾具的溫度總是實質上相同且實質地對應於目標溫度。
夾具較佳地具有適合於晶圓上待測試結構的接觸表面。特別地，為了例如在功能測試期間獲得改進的溫度監測及/或控制，適合於待測試結構的溫度測量的佈置是有利的。
然而，製造適用於不同待測試結構的不同夾具的成本非常高，這與時間及資源的增加支出有關。
因此，本發明的目的係提供一種模塊化晶圓夾具系統、感測器模組、以及用於佈置模塊化晶圓夾具系統的模組的方法，以便能夠以節省成本及資源的方式對具有不同待測試結構的晶圓進行改進的功能測試。
上述目的係藉由獨立請求項的標的來實現。有利的實施例係取決於附屬請求項。
本發明的一個態樣係關於一種用於晶圓的安裝或夾持及溫度控制的模塊化晶圓夾具系統，係包括：一夾具，用於晶圓的溫度控制；一感測器模組，其包括至少一個溫度測量裝置，該至少一個溫度測量裝置用於測量該感測器模組的溫度及/或該夾具的溫度及/或由該晶圓夾具系統安裝或夾持之晶圓的溫度，其中，該夾具具有一耦合表面，其配置為可拆卸 地耦接該感測器模組；且其中，該感測器模組具有配置為安裝或夾持晶圓的一耦合表面。
這樣的模塊化晶圓夾具系統具有將適合及/或客製化的待測試的晶圓的結構的感測器模組可以耦接至標準夾具的優點。為了測試晶圓或晶圓的結構，僅感測器模組可有利地被另一個感測器模組交換或替換。因為感測器模組可以與任何夾具組合及/或耦接，這消除了額外製造夾具以控制用於不同待測試的晶圓或結構的溫度的需求。這進一步允許測試環境的優化佈置，因為永久安裝的夾具可用於測試複數個不同的晶圓及/或結構。尤其是，模塊化晶圓夾具系統不具用於在夾具與感測器模組之間傳輸電信號的直接連接。換言之，晶圓夾具系統的夾具及感測器模組係為獨立的單元並且可以單獨及/或彼此獨立地使用。模塊化晶圓夾具系統的夾具可較佳地與複數個不同的感測器模組一起使用。替代地及/或附加地，即使沒有感測器模組，夾具也適用於晶圓的溫度控制及/或測試。
此外，模塊化晶圓夾具系統具有可以將一個或多個溫度測量感測器放置在感測器模組中，從而更靠近待測試的晶圓或結構的優點。此外，感測器模組的設計可以單獨適應所需的要求。這也提供了尤其是關於一個或多個溫度測量感測器的佈置的優點，因為例如感測器模組中沒有用於系統的溫度控制的組件。因此，特別是在功能測試期間，模塊化晶圓夾具系統能夠增加溫度測量感測器的數量及/或優化分佈，從而可以實現改進的溫度監測及/或控制。
較佳地，模塊化晶圓夾具系統的夾具及/或感測器模組包括至少一個用於安裝或夾持晶圓的真空室。進一步較佳地，夾具及/或感測器模組包括至少一個用於連接真空管線的連接裝置。
為了將可更換的感測器模組耦接至夾具，夾具較佳地在夾具的耦合表面上具有一個或多個真空室，這些真空室連接至用於連接至真空管線的連接裝置。如此一來，可以在一個或多個真空室中產生負壓，這使得感測器模組能夠可拆卸地耦接至夾具的耦合表面。有利地，感測器模組在其耦合表面上還具有一個或多個真空室，使得晶圓可以安裝或夾持在感測器模組上或藉由感測器模組安裝或夾持。在此，感測器模組可以具有用於連接至真空管線的連接裝置。替代地及/或附加地，感測器模組包括一個或多個連續通孔(vias)，即能夠將負壓從夾具的一個或多個真空室傳輸到晶圓的通道及/或孔。以此方式，晶圓可以安裝或夾持在感測器模組上，而感測器模組不需要用於連接到真空管線的連接裝置。這種配置是特別有利的，因為以這種方式實現了感測器模組的簡化設計及/或簡化製造。
較佳地，模塊化晶圓夾具系統包括用於可拆卸地耦接至夾具及/或感測器模組的絕緣層。在高壓測試領域中提供絕緣層是特別有利的，以防止損壞夾具及/或感測器模組及其連接的電子及/或控制/測量裝置。絕緣層可以佈置在夾具與感測器模組之間及/或在感測器模組與晶圓之間。絕緣層較佳地至少部分地由具有高電阻係數(high specific resistance)的材料組成，例如氧化鋁陶瓷(aluminum oxide ceramic)、氮化硼(boron nitride)、滑石(steatite)、瓷器(porcelain)、玻璃、(強化玻璃纖維的)塑料、矽橡膠(silicone rubber)、聚四氟乙烯(Teflon)及/或環氧樹脂(epoxy resin)。較佳 地，絕緣層具有較高的導熱係數，使得絕緣層對晶圓夾具系統的溫度測量及/或溫度控制幾乎沒有影響或沒有影響。
進一步較佳地，可交換的感測器模組具有用於與溫度測量單元導通的第一導通介面(communication interface)，該第一導通介面適於傳輸來自至少一個溫度測量裝置的電信號且該溫度測量單元適於接收來自感測器模組的至少一個溫度測量裝置的電信號。溫度測量單元較佳地配置為處理，特別是組合及/或合併來自一個或多個溫度測量裝置的測量值。尤其較佳地，溫度測量單元配置為根據本申請的一態樣至少部分地實現用於溫度控制或調節的方法。
有利地，用於夾具及/或感測器模組及/或已安裝或夾持的晶圓的溫度控制的夾具包括：一第二導通介面，用於將溫度控制介質供應到夾具中及/或排入至夾具中或從夾具中排出；及/或一第三導通介面，用於與夾具的至少一個電熱轉換器導通。進一步較佳地，模塊化晶圓夾具系統包括：與溫度測量單元、第二及/或第三導通介面連接的溫度控制裝置的控制單元，其用於基於感測器模組及/或夾具及/或晶圓的測量溫度來控制或調節夾具及/或感測器模組及/或晶圓的溫度。
夾具的溫度係藉由例如由溫度控制裝置或控制單元的控制及/或調節來控制，如本申請下文中所述。
此外，夾具可選地具有一個或多個溫度測量裝置，藉由溫度控制裝置及/或控制單元及/或溫度測量單元，該溫度測量裝置也可以被提供用於夾具的溫度監控及/或溫度控制及/或調節。
本發明的另一態樣係關於一種用於耦接至模塊化晶圓夾具系統的夾具的感測器模組，包括：至少一個溫度測量裝置，用於測量感測器模組的溫度及/或已耦接的夾具的溫度及/或藉由感測器模組及/或夾具安裝或夾持的晶圓的溫度；一第一耦合表面，用於安裝或夾持晶圓；以及一第二耦合表面，用於耦接至夾具。
有利地，感測器模組還包括：複數個溫度測量裝置；及/或至少一個真空室，用於安裝或夾持晶圓；及/或一連接裝置，用於連接真空管線；及/或一第一導通介面，用於與控制夾具溫度的溫度測量單元導通，第一導通介面適於傳輸來自至少一個溫度測量裝置的電信號，並且溫度測量單元適於接收來自感測器模組的至少一個溫度測量裝置的電信號。
感測器模組是一個獨立的單元，可以具有模塊化晶圓夾具系統的感測器模組的一個或多個上述特徵。尤其地，感測器模組適合於耦接至不同的夾具並適合與其形成模塊化晶圓夾具系統。
本發明的另一態樣係關於一種用於佈置模塊化晶圓夾具系統的模組的方法，包括：提供用於晶圓的溫度控制的夾具；將感測器模組耦接至夾具的耦合表面；其中，感測器模組具有：配置為安裝或夾持晶圓的耦合表面；以及至少一個溫度測量裝置，用於測量感測器模組的溫度及/或夾具的溫度及/或由晶圓夾具系統安裝或夾持的晶圓的溫度。
較佳地，該方法還包括以下步驟：用感測器模組的耦合表面安裝或夾持晶圓；且較佳地，夾具、感測器模組及/或已安裝或夾持的晶圓的溫度控制。
有利地，可交換的感測器模組係佈置於夾具的耦合表面上，並較佳地在負壓及/或真空及/或施加的磁場的幫助下安裝或夾緊在夾具的耦合表面上。尤其如本申請中所述的，晶圓可以安裝或夾持在感測器模組的耦合表面上。在此，感測器模組的耦合表面較佳地佈置在感測器模組的背向夾具的一側上。
該方法還可包括：在夾具與感測器模組之間及/或在感測器模組與晶圓之間佈置絕緣層。
本方法特別用於準備測試位於待測試處的晶圓或結構。此外，該方法可包括根據本申請的一個態樣用於控制或調節用於晶圓的夾具的溫度的測試過程和方法步驟。
在過程中描述的本發明的態樣也適用於實現如下所述的方法及/或具有如下所述的溫度控制裝置及/或晶圓測試系統的特徵。
另一個態樣係關於一種用於晶圓的模塊化晶圓夾具系統的夾具的溫度控制或調節的方法，其包括以下步驟：檢測用於測試晶圓的測試裝置的位置；確定測試裝置與感測器模組的複數個溫度測量裝置之間的相應空間距離，以用於測量感測器模組的溫度及/或夾具的溫度及/或由晶圓夾具系統安裝或夾持的晶圓的溫度；從複數個溫度測量裝置中選擇至少一個溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置；基於由選定的參考溫度測量裝置測量的感測器模組的溫度及/或夾具的溫度及/或晶圓的溫度來控制或調節夾具的溫度。
特別地，這種方法能夠實現對晶圓夾具系統或晶圓的簡化及有利的溫度控制，因為整個夾具的溫度控制實質上均勻地進行，例如藉由 控制用於夾具的溫度控制的所有裝置。因此，該方法就過程處理及/或控制或調節電子設備方面具有低要求。此外，不會對夾具或晶圓與執行功能測試無關緊要的區域進行不必要的加熱及/或冷卻。
較佳地，感測器模組具有用於夾持晶圓的平台，藉由感測器模組安裝或夾持晶圓，例如以產生磁場或真空的方式。
較佳地，感測器模組及/或夾具包括佈置在感測器模組及/或夾具中或之上的複數個溫度測量裝置，以較佳在數個不同的位置測量感測器模組及/或夾具及/或晶圓的溫度。
晶圓藉由感測器模組安裝或夾持，以此方式使得測試裝置(例如探針或探針卡)可以接觸晶圓表面上的不同位置及位於晶圓中或位於晶圓的表面上的測試結構。這裡，複數個探針或探針指(probe fingers)較佳地以接觸待測試結構的接觸表面這樣的方式對齊，並藉由例如引入電流或施加電壓，可以檢查結構的特性。
夾具的溫度較佳地基本上均勻地控制或調節，即實質上以相同的方式或始終如一的，尤其較佳地藉由對用於夾具的溫度控制的一種或多種裝置的均勻控制，例如佈置在夾具中或之上的數個電熱轉換器。
較佳地，選擇溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置包括以下步驟：選擇與測試裝置具有最小空間距離的溫度測量裝置。
較佳地，夾具以及感測器模組及/或晶圓的溫度較佳地基於複數個溫度測量裝置中的單個溫度測量裝置的測量溫度來控制或調節。較佳地，使用溫度測量裝置或與測試裝置具有最小空間距離或最接近測試裝置當前位置的溫度測量裝置的測量溫度。因此，有利地，溫度測量裝置潛在 地檢測或紀錄待測結構最精確處及/或在時間上首先位置處的晶圓的區域中的溫度變化，將其選擇以用於控制或調節夾具及/或耦接的感測器模組及/或晶圓的溫度作為參考溫度測量裝置。
較佳地，如果兩個或多個溫度測量裝置確定的空間距離在某個公差T±內及/或實質上相同的大小，則選擇參考溫度測量裝置包括以下步驟：在兩個或多個具有最大的溫度差Tdiff及/或單位時間溫度變化量Tgrad的溫度測量裝置之間選擇；或者，選擇兩個或多個測溫裝置作為參考測溫裝置，其中，控制或調節夾具的溫度係基於由參考測溫裝置所測得的溫度的平均數或平均值。這裡，公差T±可例如對應至較佳地小於約10cm，更較佳地小於約1cm，更較佳地小於約0.1cm的均等值。實質上相同的尺寸較佳地對應於例如距離差小於約10%，更較佳地小於約1%，更較佳地小於約0.1%。這些值的選擇可以根據結構條件，尤其是複數個溫度測量裝置的數量及/或佈置，及/或溫度控制或調節的期望表現。可替代地，可以選擇兩個或更多個溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置，並且溫度可以使用由兩個或更多個參考溫度測量裝置測量，例如且較佳地為測量溫度的平均值，來調節或控制夾具的溫度。
這裡，溫度差Tdiff對應於測量溫度之間的差異量T(t)以及：
夾具或晶圓的目標溫度Tsoll：
Tdiff=｜T(t)-Tsoll｜
或
相同溫度測量裝置的先前測量的溫度T(t-x)：
Tdiff=｜T(t)-T(t-x)｜
或
複數個溫度測量裝置的平均溫度Tavg：
Tdiff=｜T(t)-Tavg｜=｜T(t)-(T1+T2+T3+...+TX)/X｜
較佳地，在一定時間段t1內比較單位時間溫度變化量Tgrad：
Tgrad=｜(T(x)-T(x+t1))/t1｜
以此方式，可較佳地選擇在時間段t1內檢測到最大溫度下降或最大溫度升高的溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置。時間段t1較佳地小於約5秒，更較佳地小於約1秒。
尤其較佳地，測試裝置與溫度測量裝置之間的空間距離係基於向量座標確定。這裡，係較佳地將測試裝置及溫度測量裝置的位置投影到座標系統及連接向量(connection vectors)中，且進一步計算它們的量(長度)，以便確定測試裝置與溫度測量裝置之間的相應距離。為了確定距離，可以使用測試裝置及溫度測量裝置的2D及/或3D座標，測試裝置及/或溫度測量裝置的2D座標較佳地與平行於晶圓表面的平面相關。在附圖的詳細描述中更詳細地描述了示例性基於向量座標的較佳的距離測定(determination of the distances)。
另一態樣係關於一種用於對夾具及/或耦接至夾具的感測器模組及/或由模塊化晶圓夾具系統定位或夾持的晶圓進行溫度控制的溫度控制裝置，包括：用於與感測器模組及/或夾具導通的第一導通介面，第一導通介面適於傳輸電信號；與第一導通介面連接的控制單元係用於：接收來自複數個溫度測量裝置的電信號，以測量夾具的溫度及/或感測器模組的溫度及/或晶圓的溫度；選擇其中一個溫度測量裝置作為參考溫度測量裝 置；基於由選定的參考溫度測量裝置測量的夾具的溫度及/或感測器模組的溫度及/或晶圓的溫度來控制或調節夾具的溫度。
較佳地，溫度控制裝置還適用於選擇與用於測試晶圓的測試裝置具有最小的空間距離的溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置。
進一步較佳地，溫度控制裝置的控制單元適於選擇具有最大溫度差Tdiff及/或單位時間溫度變化量Tgrad的溫度測量裝置作為參考溫度測量裝置，前提是兩個或多個溫度測量裝置確定的空間距離係在一定的公差T±內及/或大小實質上相同。
特別較佳地，溫度控制裝置還包括：
第二導通介面，其用於供應及/或將用於控制夾具的溫度的溫度控制介質排入夾具或從夾具排出；及/或
第三導通介面，其用於與至少一個用於控制夾具溫度的電熱轉換器進行導通。
另一態樣係關於一種用於測試晶圓的模塊化晶圓夾具系統，包括：夾具及與其耦接的感測器模組，係用於提供或夾持及控制晶圓的溫度，包括用於測量夾具的溫度及/或感測器模組的溫度及/或已安裝或夾持的晶圓的溫度的複數個溫度測量裝置；至少一種用於測試晶圓的測試裝置；用於檢測測試裝置與晶圓夾具系統及/或晶圓的位置相關的位置檢測裝置；上述過程中描述的溫度控制裝置。
在下文中，將參考附圖以示例的方式描述用於解決該目的的個別實施例。一些個別實施例中具有的特徵並非對於實現所要求保護的標的絕對必要，但是在某些應用中提供期望的特性。因此，不包括以下描述 的實施例的所有特徵的實施例也應被認為被公開為落入所描述的技術教導的範圍內。此外，為了避免不必要的重複，將僅針對下文描述的個別實施例提及有關的某些特徵。因此，應當注意，個別實施例不應單獨參閱，而應一併參閱。基於該概述，本領域具通常知識者將理解，還可以藉由包括其他實施例的單個或多個特徵來修改個別實施例。需要指出的是，將個別實施例與其他實施例有關描述的一個或多個特徵的系統組合是期望的且實用的，因此應該被考慮，並且也應該被認為包含在描述中。
1:夾具
2:晶圓
3:晶圓表面
4:待測試的結構
6:溫度測量裝置
8:介質管線
9:電熱轉換器
10:溫度控制裝置
12:導通介面
14:控制單元
18:溫度控制介質
20:晶圓測試系統
22:測試裝置
23:探針
24:探針卡
25:電路板
26:接觸元件
28:位置檢測裝置
30:第一溫度控制電路
32:第二溫度控制電路
40:晶圓夾具系統
42:感測器模組
43:溫度量測單元
44:真空室
46:絕緣層
48:通孔
50:連接裝置
52:真空管線
54:真空泵
56:電路板
圖1示出具有將晶圓安裝在感測器模組上的模塊化晶圓夾具系統的示例性實施例、用於測試晶圓的測試裝置以及能夠藉由複數個電熱轉換器對夾具進行溫度控制的溫度控制裝置。
圖2示出模塊化晶圓夾具系統的替代示例性實施例，包括夾具、用於測試晶圓的測試裝置以及藉由將溫度控制介質引入夾具來控制夾具的溫度的溫度控制裝置。
圖3示出模塊化晶圓夾具系統及具有複數個待檢查結構及用於測試複數個待檢查結構的測試裝置之已安裝的晶圓以及感測器模組的複數個溫度測量裝置的平面圖。
圖4示出藉由感測器模組的複數個溫度測量裝置所測量的感測器模組、夾具及/或晶圓的示例性溫度曲線。
圖5示出模塊化晶圓夾具系統包括用於不同溫度控制介質的兩個獨立的溫度控制電路的替代示例性實施例。
圖6示出模塊化晶圓夾具系統的另一示例性實施例。
圖7示出用於模塊化晶圓夾具系統的感測器模組的示例性實施例。
圖8示出用於模塊化晶圓夾具系統的感測器模組中的溫度測量裝置的示例性佈置。
圖1示出了根據示例性、尤其較佳實施例的模塊化晶圓夾具系統40的剖面圖。所示的模塊化晶圓夾具系統40包括一夾具1或一保持或夾持裝置以及一感測器模組42可拆卸地耦接至夾具1，該感測器模組42安裝或夾持一晶圓2。所述的晶圓2係藉由施加的磁場的方式較佳地平行於夾具1及/或感測器模組42的實質上平坦的表面安裝。可替代地，夾具1及/或感測器模組42可以具有複數個吸槽(未示出)，藉此，晶圓係可藉由負壓的方式吸住，從而藉由模塊化晶圓夾具系統40夾持或定位。
由於上述的吸住，晶圓2被壓靠在感測器模組42上或佈置在其上，從而確保感測器模組42及晶圓2之間良好的傳熱係數。這同樣適用於感測器模組42至夾具1的耦接。
夾具1及/或感測器模組42較佳地包括陶瓷本體(ceramic body)，例如包括氧化鋁或氮化鋁，更較佳地，夾具1及/或感測器模組42的表面上的導電屏蔽層朝著晶圓2定向。晶圓2係較佳地與感測器模組42的屏蔽層實質上表面接觸。
晶圓2較佳地還具有晶圓表面3，該晶圓表面3包括一個或多個待測試的結構4。待測試的結構4例如為積體電路或電子元件(二極體、電晶體等)。這裡，取決於晶圓表面3及待測試結構4的尺寸，晶圓2可以具有不同數量及/或佈置的待測試的結構4。
在此上下文中，參考專利說明書DE 10 2005 014 513 B4及DE 20 2005 014 918 U1中描述的夾具的特別較佳實施例，其內容通過引用併入本揭露。
示出的模塊化晶圓夾具系統40的較佳實施例還包括至少一個測試裝置22，利用該測試裝置22可以測試待測試的晶圓2的結構4。尤其較佳地，合適的測試裝置22具有一個或多個探針23，每個探針接觸待測試的結構4的接觸點。可以以這種方式檢查或檢測結構4的特性，例如藉由引入電流或施加電壓及/或藉由探針23的方式測量電壓/電流。測試裝置22的控制，尤其是測試裝置22與晶圓2或結構4相關的對准可例如藉由(較佳獨立的)控制裝置進行。
在所示的模塊化晶圓夾具系統40的較佳實施例中，測試裝置22係根據待測試結構4的位置在晶圓2上方移動並對齊晶圓表面3。此外，較佳地提供用於檢測及/或檢查測試裝置22的位置的位置檢測裝置28。較佳地，這樣的位置檢測裝置28例如從用於移動測試裝置22的致動或定位裝置接收測試裝置22的位置。
可替代地及/或附加地，位置檢測裝置28可以藉由感測器(例如紅外感測器、電阻感測器及/或磁感測器)的方式檢測測試裝置22的位置。借助位置檢測裝置28檢測或確定測試裝置22的位置，較佳地與晶圓2及 /或夾具1及/或感測器模組42的參考元件/點相關(例如晶圓表面3、晶圓的結構4、夾具1及/或感測器模組42的溫度檢測裝置6)。
作為過程中描述的測試裝置22的替代方案，適用於測試晶圓2的測試裝置22可以具有所謂的探針卡24，這種探針卡24較佳地包括具有複數個接觸元件26的電路板25，其可與複數個待測的結構4的接觸點接觸。這種探針卡24的使用具有特別的優點，即複數個結構4可以實質上同時或一個接一個地立即進行測試，而無需重新對准測試裝置22。圖2示出具有這樣的探針卡24的模塊化晶圓夾具系統40的另一個示例性及較佳實施例，作為用於測試晶圓2上的結構4的測試裝置22。
示出的較佳實施例中，模塊化晶圓夾具系統40的感測器模組42包括複數個溫度測量裝置6(例如溫度感測器：PT100、PT500、PT1000、NTC、PTC等)，在接近或實質上接近晶圓2的範圍內，其適用於測量晶圓2的溫度及/或感測器模組42的溫度及/或夾具1的溫度。
示出的實施例中，複數個(較佳地5個)溫度測量裝置6以實質上規則的間隔並在實質上平行於晶圓表面3的平面中彼此相鄰設置。較佳地，溫度測量裝置6係佈置在感測器模組42靠近感測器模組42夾持/安裝晶圓2的表面上，使得晶圓2的溫度可以有利地傳輸到感測器模組42。模塊化晶圓夾具系統40的夾具1係根據示出的示例性實施例較佳地具有一個或多個電熱轉換器9(例如電加熱元件及/或珀爾帖元件(Peltier element))，以便能夠控制夾具1的溫度以及隨後耦接的感測器模組42的溫度及/或晶圓2的溫度。較佳地，夾具1具有多於5個，更較佳地多於10個的電熱轉換器9，較佳地以實質上均勻分佈的方式佈置在夾具1中，使 得夾具1的溫度可以有利地控制，特別是冷卻及/或加熱。模塊化晶圓夾具系統40的夾具1較佳地具有一個或多個溫度測量裝置6，從而可以測量施加到夾具1的溫度。
作為在過程中描述的夾具1的示例性實施例的替代方案，也可以安裝用於對夾具1進行溫度控制或調節的其他裝置或特徵。用於模塊化晶圓夾具系統40的夾具1的另一較佳實施例具有管線8，該管線8適於溫度控制介質18、尤其是溫度控制的氣流及/或溫度控制的液體流過。較佳地，夾具1的介質管線8被設計成使得夾具1的大部分較佳地可以藉由溫度控制介質18流經介質管線8的方式實質上均勻地進行溫度控制。尤其較佳地，介質管線8在夾具1的內部至少部分地具有實質上蜿蜒狀的路線。圖2是具有夾具1的模塊化晶圓夾具系統40的另一示例性及較佳實施例，其溫度可以藉由溫度控制介質18的方式來控制或調節。
圖1示出的模塊化晶圓夾具系統40的示例性及較佳實施例較佳地還包括溫度控制裝置10，其用於控制或調節夾具1及/或溫度感測器42及/或晶圓2的溫度控制。較佳地，溫度控制裝置10包括用於與感測器模組42及/或模塊化晶圓夾具系統40的夾具1導通的裝置，例如以一個或多個導通介面12的形式，溫度控制裝置10通過該導通介面12可連接至夾具1。尤其較佳地，溫度控制裝置10具有至少一個第一導通介面12a，其特別適合於將電信號，尤其是來自感測器模組42的一個或多個溫度測量裝置6的電信號，傳輸到溫度控制裝置10。更較佳地，根據示例性較佳實施例的溫度控制裝置10具有至少一個另外的導通介面12c，其尤其能夠與夾具1的一個或多個電熱轉換器9進行導通，特別是電熱轉換器9的控制。
示出的示例性溫度控制裝置10進一步較佳地具有連接到一個或多個導通介面12的控制單元14(例如(微)控制器、FPGA等)，並且通過這些介面可以與感測器模組42及/或夾具1導通。尤其地，控制單元14適用於接收、處理及/或評估來自感測器模組42及/或夾具1的溫度測量裝置/溫度感測器6的信號。此外，圖1示例性及較佳實施例的控制單元14係適用於影響或控制/調節夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度。尤其地，控制單元14係適用於控制夾具1的電熱轉換器9，以增加、降低及/或保持夾具1的溫度實質上恆定。更較佳地，控制單元14係設計為從位置檢測裝置28獲得測試裝置22的位置。可替代地及/或附加地，控制單元14係較佳地適合用於控制或調節溫度控制介質18的供應及/或排出以用於夾具1的溫度控制及/或溫度控制介質18的溫度。將參照圖2給出對此的詳細描述。
此外，圖1示出的控制單元14的尤其較佳的實施例使溫度控制裝置10能夠實現用於對夾具1及/或可拆卸耦接的感測器模組42及/或藉由夾具1安裝或夾持的晶圓2進行溫度控制或調節的方法，包括以下步驟：
確定測試裝置22與複數個溫度量測裝置6之間的相應空間距離，以用於測量感測器模組42及/或夾具1或藉由模塊化晶圓夾具系統40夾持的晶圓2的溫度。
示出的較佳實施例中的控制單元14可以確定測試裝置22及模塊化晶圓夾具系統40的複數個溫度測量裝置6之間的相應空間距離。
適用於該步驟的示例性及較佳的方法包括在(較佳為笛卡爾(Cartesian))座標系統中定義測試裝置22及複數個溫度測量裝置6的位置。測試裝置22的位置較佳地近似於一個點或實質上油點狀的無限小的區域，更較佳地在實質上平行於晶圓表面3的平面中。尤其較佳地，該點實質上對應於測試裝置22的幾何重心或其在藉由模塊化晶圓夾具系統40的溫度測量裝置6定義的平面上的投影。
更較佳地，參考點被確定為二維座標系的座標原點或極點/零點，其較佳地位於複數個溫度測量裝置6的平面上。進一步較佳地，個別的溫度測量裝置6以及測試裝置22的位置近似於一個實質上油點狀的、無限小的區域(較佳地對應於幾何重心)並分配給座標系中的座標。此外，控制單元14較佳地藉由計算測試裝置22與溫度測量裝置6的各個座標之間的連接向量的長度(量)來確定各個溫度測量裝置6與測試裝置22的距離。
在用於確定測試裝置22與個別的溫度測量裝置6之間的空間距離的過程中描述的方法僅代表示例性較佳實施例。例如，也可以將測試裝置22或溫度測量裝置6的位置分配到三維座標系中的坐標(不投影到某個平面-參見圖2)。此外，可以使用用於確定測試裝置22與溫度測量裝置6的距離的任何替代方法。
此外，用於控制或調節夾具1、可拆卸地耦接至夾具1的感測器模組42及/或藉由模塊化晶圓夾具系統40夾持的晶圓2的示例性較佳方法包括以下步驟：
從複數個溫度測量裝置6中選擇一個溫度測量裝置6作為參考溫度測量裝置；
其中較佳地選擇與測試裝置22具有最小空間距離的溫度測量裝置6。
為此，控制單元14較佳地比較各個溫度測量裝置6與測試裝置22的確定的空間距離Ai，並且選擇具有最小距離Ai的溫度測量裝置6作為參考溫度測量裝置。尤其較佳地，如果兩個或更多個溫度測量裝置6具有實質相同的距離或距離具有小於某個公差值T±(較佳小於約1cm，更較佳小於約0.1cm)的差異，(進一步)在相關的溫度測量裝置6中進行的選擇，係藉由在兩個或多個溫度測量裝置6中選擇(與測試裝置22確定的空間距離在一定公差T±內及/或實質上相同)具有最大量的溫度差Tdiff及/或單位時間溫度變化量Tgrad的溫度測量裝置6。
可替代地，也可以選擇兩個或多個溫度測量裝置6作為參考溫度測量裝置，例如，可以將參考溫度測量裝置測得的溫度的平均值作為控制模塊化晶圓夾具系統40的溫度的參考溫度。
針對過程中描述的兩個或多個溫度測量裝置6與測試裝置22的距離實質上相同的情況下，藉由相關的溫度測量裝置6測量的溫度或溫度曲線或與測試裝置22具有實質相同的距離係進一步較佳地比較：
這裡，溫度測量裝置6的個別溫度差Tdiff對應於溫度測量裝置6在時間t T(t)測量的溫度之間的差異量以及：
夾具或晶圓的目標溫度Tsoll：
Tdiff=｜T(t)-Tsoll｜
或
相同溫度測量裝置6的先前測量的溫度T(t-x)：
Tdiff=｜T(t)-T(t-x)｜
(基於如圖3及圖4所示此溫度差的選擇過程)
或
複數X個溫度測量裝置6(較佳地夾具1的所有溫度測量裝置6)的平均溫度Tavg：
Tdiff=｜T(t)-Tavg｜=｜T(t)-(T1+T2+T3+...+TX)/X｜。
在特定時間段t1內單位時間溫度變化量Tgrad較佳地對應於在持續時間或時間段t1內由溫度測量裝置6測量的溫度變化量：
Tgrad=｜T(x)-T(x+t1)｜
因此，在時間段t1內檢測到最大溫度損失或最大溫度升高的溫度測量裝置6隨後被選擇作為參考溫度測量裝置。確定溫度曲線的時間段t1較佳地小於約5秒，更較佳地小於約1秒，更較佳地小於約0.1秒。
針對(進一步)從相關溫度測量裝置6中選擇其中一個溫度測量裝置6的過程中描述的參數可以單獨使用或以任何組合使用(可能具有不同的權重)，用於選擇參考溫度測量裝置的步驟。這同樣適用於確定相關溫度測量裝置的距離。此外，還可以使用其他替代參數來選擇參考溫度測量裝置。
此外，用於對夾具1或由夾具1夾持的晶圓2進行溫度控制或調節的示例性較佳方法包括以下步驟：基於藉由選定的參考溫度測量裝置量測的夾具1或晶圓2的溫度，控制或調節夾具1的溫度。
較佳地，整個夾具1，即較佳地用於對夾具1進行溫度控制的所有裝置(例如電熱轉換器、溫度控制介質/介質管線)，的溫度實質上係均勻/一致地控制，使得夾具1的溫度係為實質上均勻控制。
為了控制或調節夾具1的溫度，較佳地僅使用所選擇的參考溫度測量裝置的測量溫度。較佳地，將藉由參考溫度測量裝置測量的溫度與夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的指定目標溫度進行比較，並且例如實質上適合於藉由相應地控制溫度控制裝置(例如電熱轉換器9)的夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的目標溫度(亦參見圖4)。因此，夾具1及/或感測器模組42之影響晶圓2溫度的不同區域可能具有不同的溫度。
圖2示出根據另一示例性且尤其較佳的實施例(類似於圖1中的實施例)的模塊化晶圓夾具系統40的剖面圖。示出的模塊化晶圓夾具系統40包括夾具1及夾持晶圓2的感測器模組42，其較佳地藉由磁場或施加負壓的方式來夾持晶圓2。感測器模組42，類似於圖1中的感測器模組42，較佳地具有用於測量夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度的複數個溫度測量裝置6(例如PT100、PT500、PT1000、NTC、PTC)係通過第一導通介面12a連接到控制單元14。類似於圖1中的系統，模塊化晶圓夾具系統40係適用於實現用於控制夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度的過程中描述的方法。模塊化晶圓夾具系統40的夾具1較佳地具有一個或多個溫度測量裝置6。
然而，作為圖1示出的模塊化晶圓夾具系統40的替代方案，在圖2示出的系統中，係提供所謂的探針卡24作為測試裝置22，用於測試晶圓2或其之上的結構4。這種探針卡24較佳地包括具有複數個接觸元件26的電路板25，探針卡24的複數個接觸元件26係佈置成使得它們能夠與在晶圓2上待測試的數個結構4的接觸點接觸。因此，藉由一次對准 或定位測試裝置22或探針卡24，可以有利地實質上同時地及/或順序地測試數個結構，這使得測試方法能夠加速。
還示出不同的溫度測量裝置6與測試裝置22或探針卡24之間相應空間距離的確定。不同於圖1，探針卡24的位置沒有投影到藉由溫度測量裝置6的位置形成的平面上，但係依據替代方法來確定。該示例性較佳的方法將三維(較佳為笛卡爾)座標系中的座標分配至測試裝置22(探針卡24)及溫度測量裝置6，並確定在三維空間中連接向量的長度或數量。如關於圖1所描述的，各個溫度測量裝置6及測試裝置22的位置係較佳地近似於實質上油點狀的、無限小的區域(較佳地對應於各自的幾何重心)。距離Ai對應於溫度測量裝置6及測試裝置22的座標之間的連接向量的長度(量)。
同樣不同於圖1示出的實施例，用於溫度控制或控制或調節夾具1的溫度的裝置包括溫度控制介質18及設置在夾具1中的用於引導溫度控制介質18的介質管線8。例如，溫度控制介質包括溫度控制氣流及/或溫度控制液體以及流經夾具1的介質管線8，以實現溫度控制(對夾具1進行升溫/降溫/保持溫度)。較佳地，夾具1的介質管線8係至少部分地被設計成實質上是蜿蜒狀的，從而可以藉由溫度控制介質18實現對夾具1的有利溫度控制。根據示出的較佳實施例，溫度控制裝置10具有相應的導通介面12b，其適用於例如用於將溫度控制介質供應及/或排放到夾具1中或從夾具1中排出。
較佳地，相應配置的控制單元14係適於根據需要影響或調整溫度控制介質18的流動參數、溫度及/或組成。各種醇，例如戊醇(pentanol)及甲醇，還有庚烷，特別適合作為溫度控制介質。基於矽油的導熱油更合適。溫度控制流體包含全氟聚醚(perfluorinated polyether)(例如，可從 Solvay Solexis SpA以商品名Galden HT獲得)、聚(poly)(氧全氟-n-亞烷基)(oxyperfluoro-n-alkylene)(例如，可從Solvay Solexis SpA以商品名Galden ZT獲得)及/或三乙氧基烷基矽烷(triethoxyalkylsilanes)的混合物(例如可從DWS Synthesetechnik以商品名DW-Therm獲得)係較佳地使用。然而，也可以使用本領域具通常知識者已知的其他物質。進一步較佳地，夾具1可以具有數個(獨立的)介質管線8，這些介質管線8較佳地適用於夾具1的大部分的溫度控制，進一步較佳地，可以實質上均勻地控制，從而使整個夾具1實質上均勻的溫度控制或可以使用夾具1的所有溫度控制元件。
圖3示出根據較佳實施例的夾具1及/或感測器模組42的頂視圖，其具有已安裝或夾持的晶圓2，該晶圓2具有實質上圓形的晶圓表面3。晶圓具有複數個待測試的結構4(較佳地在1至大約1000個；更較佳地在約5至約200之間；更較佳地在約10至約100之間；例如14個，如圖3所示)，它們以實質均勻的圖案佈置在晶圓2中或晶圓2上(晶圓表面3)。在示出的示例性實施例中，感測器模組42具有複數個(較佳地在大約3個至大約20個之間；例如5個，如圖3所示)溫度測量裝置6a、6b、6c、6d、6e，較佳為PT-100溫度感測器，且較佳地位於晶圓2下方。可替代地及/或附加地，可以提供其他溫度感測器，例如PT系列、PT500、PT1000、HTCs及/或NTCs，以測量夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度。
如圖所示，溫度測量裝置6a-6e較佳地根據圖案佈置，並且更較佳地實質上均勻地分佈在晶圓表面3上。圖3還示出了具有複數個(較佳地4個)探針23的測試裝置22(未標識)，其適用於接觸待測試的結構4的接觸面，以便對待測試的結構4進行測試。
在圖3示出的測試裝置22的狀態下，它實質上位於複數個待測試的結構4之其中一個的上方，其具有分別接觸結構4的接觸面的探針23。在這種狀態下，測試裝置22具有距溫度測量裝置6a、6b或6c的位置(較佳地近似、實質上油點狀且實質上對應於幾何重心)實質上相同的位置(較佳地近似、實質上油點狀且實質上對應於幾何重心)(或者其中測試裝置22與溫度測量裝置各自之間的距離A6a、A6b或A6c在特定的公差值T±內具有差異)。如果在使用夾具1及/或模塊化晶圓夾具系統40的溫度控制或調節過程中描述的方法時發生這種情況，則參考溫度測量裝置係較佳地在考慮溫度測量裝置6a、6b及6c的溫度差Tdiff及/或溫度梯度Tgrad的情況下，從溫度測量裝置6a、6b及6c中選擇。
圖4示出圖3中示出並在過程中描述的佈置的示例性溫度曲線。這裡示出由溫度測量裝置6a-6e測量的溫度T6a、T6b、T6c、T6d及T6e的曲線。如過程中所述，基於該參考溫度測量裝置調節或控制夾具1及/或感測器模組42及/或晶片2的溫度，在溫度測量裝置6a、6b及6c中選擇參考溫度測量裝置。為此，在本發明較佳示例中，將在時間t測量的溫度測量裝置6a-6c的溫度T(t)的溫度差Tdiff與在時間tx測量的各個溫度測量裝置6a-6c(即時間t之前的持續時間x)的溫度進行比較：
Tdiff6a=｜T6a(t)-T6a(t-x)｜
Tdiff6b=｜T6b(t)-T6b(t-x)｜
Tdiff6c=｜T6c(t)-T6c(t-x)｜
在圖3中，溫度測量裝置6a的溫度差Tdiff6a被顯示為示例或代表，在該示例性情況中也對應於溫度測量裝置6a-6c的最大溫度差。
將溫度差Tdiff6a、Tdiff6b及Tdiff6c相互比較，確定具有最大值的溫度差。根據示例性方法，具有最高溫度差值相關聯的溫度測量裝 置6係選作為參考溫度測量裝置。因此，在本發明示例性及較佳的方法中，溫度測量裝置6a係選作為參考溫度測量裝置，且用於控制夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度。
進一步較佳地，藉由對由溫度測量裝置6a測量的溫度進行實質地調節來進行溫度控制(溫度的控制或調節)。如圖4中可見，溫度控制影響複數個溫度測量裝置6中的每一個，因此較佳地影響感測器模組42及/或夾具1的實質上全部或至少大部分區域。在本示例中，溫度測量裝置6b-6e測量的值(清楚地)低於晶圓1及/或感測器模組42及/或夾具1的目標溫度。
關於圖3及圖4解釋的方法僅僅是用於控制夾具及/或感測器模組及/或晶圓的溫度的方法的示例性較佳實施例。尤其地，用於選擇參考溫度測量裝置的參數可以根據要求及/或期望而變化。在此，例如，可以選擇或使用溫度測量裝置的溫度梯度作為確定參數。兩個或多個溫度測量裝置6的測量溫度也可以作為溫度控制的參考值，例如藉由平均測量溫度。溫度控制方法也可以以替代方式發生，例如藉由將參考溫度測量裝置的溫度與夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的目標溫度之間的差值實質地減半。
圖5示出用於模塊化晶圓夾具系統40的夾具1的另一較佳實施例，夾具1的溫度控制係藉由較佳地第一溫度控制電路30及第二溫度控制電路32中的較佳不同的溫度控制介質18a、18b來實現。更較佳地，兩個溫度控制電路30、32各自具有至少在某些區域中並且實質上以蜿蜒方式延伸的介質管線8a、8b。該示例性及較佳實施例能夠對夾具1進行有 利的溫度控制，因為較佳地不同的溫度控制介質18可以用於不同溫度範圍內的溫度控制。例如，第一溫度控制介質18a係用於第一溫度範圍，例如約-75℃至約100℃之間的範圍，第二溫度控制介質18b係用於第二溫度範圍，例如在約50℃至約400℃之間的範圍。作為溫度控制介質18，戊醇(戊醇)、甲醇等各種醇類以及庚烷特別適合。更適合使用基於矽油的導熱油。溫度控制流體包含全氟聚醚(例如，可從Solvay Solexis SpA以商品名Galden HT獲得)、聚(氧全氟-n-亞烷基)(例如，可從Solvay Solexis SpA以商品名Galden ZT獲得)及/或三乙氧基烷基矽烷的混合物(例如可從DWS Synthesetechnik以商品名DW-Therm獲得)，係較佳地使用。然而，也可以使用本領域具通常知識者已知的其他物質。
此外，圖5的夾具1較佳地具有一個或多個電熱轉換器9，以實現對夾具1及/或感測器模組42的進一步有利的溫度控制。一個或多個電熱轉換器9較佳地特別適用於溫度控制，其可以在大約+-50℃的較低溫度範圍內精確快速地調節。夾具1可以具有一個或多個溫度測量裝置6，其可以連接到溫度控制裝置10。
在此上下文中，參考專利說明書DE 10 2005 049 598 B4中描述的尤其適用於該目的的夾具的較佳實施例，其內容在此藉由引用併入本揭露中。
圖6示出模塊化晶圓夾具系統40的另一較佳實施例，其具有夾具1及耦接至夾具1的感測器模組42。示出的模塊化晶圓夾具系統40的示例還包括至少一個可選且可交換的絕緣層46佈置在夾具1及感測器模組42之間。絕緣層46在高壓應用及/或低噪聲應用中，係尤其有利於將 夾具1與感測器模組42及/或晶圓2作電性絕緣。根據在一替代實施例中，模塊化晶圓夾具系統40不包括絕緣層46或感測器模組42與晶圓2之間的絕緣層46。
感測器模組42可拆卸地及/或可交換地耦接至夾具1。這發生在例如藉由一個或多個真空室44通過連接裝置50連接至真空管線52，真空泵54可以通過連接裝置50向真空室44施加真空及/或負壓。因此，感測器模組42係吸附及/或耦接至夾具1。可替代地及/或附加地，感測器模組42可藉由施加磁場耦接至夾具1。藉由一個或多個夾具及/或類似的機械耦接亦為可能。
如果存在至少一個可選的絕緣層46，則其較佳地設計為在夾具1的一個或多個真空室44的區域中具有開口及/或凹陷，從而使真空室44中的真空及/或負壓可將感測器模組42吸附到夾具1。絕緣層46較佳地包括具有高電阻率的材料，例如氧化鋁陶瓷、滑石、瓷、玻璃、(強化玻璃纖維的)塑料、矽橡膠、聚四氟乙烯、氮化硼及/或環氧樹脂。絕緣層46較佳地具有高導熱係數，使得絕緣層46對晶圓夾具系統40的溫度測量及/或溫度控制幾乎沒有影響或沒有影響。
類似於圖2中的夾具1，圖6的模塊化晶圓夾具系統40的示例性實施例具有第二導通介面12b，藉由該第二導通介面12b可以實現以溫度控制介質18的方式對夾具1進行溫度控制。夾具1還具有設置在夾具1中用於引導溫度控制介質18的介質管線8。溫度控制介質包括例如溫度控制的氣流及/或溫度控制的液體或流體流過夾具的介質管線8，以實現溫度控制(增加/降低/保持夾具1及/或感測器模組42及/或晶圓2的溫度)。
可替代地及/或附加地，夾具1可以具有第三導通介面12c，以便與佈置在夾具1中的一個或多個電熱轉換器9(例如電加熱元件及/或珀爾帖元件)進行導通，尤其是能進行夾具1的溫度控制以及隨後晶圓2的溫度控制。夾具1較佳地具有多於5個，更較佳地多於10個電熱轉換器9，較佳地以實質上均勻分佈的方式佈置在夾具1中，使得夾具1可以有利地進行溫度控制，尤其是冷卻及/或加熱。
夾具晶圓系統40的溫度控制藉由溫度控制裝置10及/或控制單元14控制及/或調節。例如，溫度控制可以根據過程中描述的方法進行。
感測器模組42可較佳地具有一個或多個通孔48，即從感測器模組42的第一耦合表面42a延伸到第二耦合表面42b的孔及/或通道。通孔48配置為傳輸負壓及/或真空施加到夾具1的一個或多個真空室44，且通過感測器模組42到達安裝在感測器模組42的第一耦合表面42a上的晶圓2。可替代地及/或附加地，感測器模組42可在第一耦合表面42a上具有一個或多個真空室44及連接到一個或多個真空室44的至少一個連接裝置50。藉由向連接裝置50施加負壓及/或真空，晶圓2可安裝或夾持在感測器模組42的第一耦合表面42a上。可替代地及/或附加地，感測器模組42可以配置以產生將晶圓2耦接至耦合表面42a的磁場。
示出的感測器模組42的示例還具有一個或多個溫度測量裝置6，例如4個，用於測量感測器模組42及/或晶圓2及/或夾具1的溫度。如關於圖1及圖2所述，這樣的溫度測量裝置6可以包括例如一個或多個PT100溫度感測器。可替代地及/或附加地，一個或多個NTC或PTC電阻器或其他合適的感測器也可用於測量溫度。
根據一個尤其較佳的實施例，感測器模組42具有一個或多個凹陷，尤其是一個或多個通道及/或凹槽及/或孔，其中具有一個或多個溫度感測器(溫度測量裝置6)的電路板56可以至少部分地佈置及/或嵌入其中。有利地，感測器模組42在第二耦合表面42b上具有一個或多個凹陷，即在感測器模組42面對夾具1的耦合表面上。這使一個或多個溫度測量裝置6在感測器模組42中及/或感測器模組42上能簡化附接或整合。可替換地及/或附加地，感測器模組42可以由兩個或多個獨立部分組成，在這兩個或多個獨立部分之間可設置一個或多個溫度測量裝置6。這是尤其有利的，因為兩個耦合表面42a、42b因此具有保護一個或多個溫度測量裝置6免受外部影響的基本封閉的表面。
感測器模組42較佳地包括一個或多個印刷電路板56或電路板或PCBs，一個或多個溫度測量裝置6附接在其上。一方面，這使得溫度測量裝置6能夠簡單地附接到感測器模組42上或其中，另一方面，俾使用SMD(surface-mounted device，表面安裝元件)形式的溫度測量裝置6的可能性。因此，可以簡化感測器模組42及/或晶圓夾具系統40的製造。
一個或多個電路板56的佈局及/或一個或多個溫度測量裝置的佈置可以根據要求而變化。一種尤其較佳的佈置如圖8所示。
夾具1可以具有一個或多個溫度測量裝置6，其較佳地也可以用於溫度調節或控制。尤其地，電信號可以從夾具1的一個或多個溫度測量裝置6饋送到溫度測量單元43及/或溫度控制裝置10及/或控制單元14。
製造感測器模組42及/或夾具1的材料較佳地包括以下的一種或多種：鋁、鋁合金、銅、銅合金、陶瓷(例如SiC、SiSiC、AlN、Si3N4、Al2O3)或堇青石、及/或玻璃和玻璃陶瓷(例如硼矽酸鹽玻璃或石英玻璃)。感測器模組42及/或夾具1有利地具有包括金及/或鎳的塗層。以此方式，尤其可以實現降低的接觸電阻、提高的熱導率或溫度耦合及/或提高的尺寸穩定性。
此外，一個或多個結構(例如旋鈕)可以附接到夾具1及/或感測器模組42的耦合表面，以減少及/或定義夾具1與感測器模組42之間或感測器模組42與晶圓2之間的接觸面積及/或根據需要增加接觸面積。
較佳地，夾具1及/或感測器模組42及/或它們的耦合表面具有直徑在大約100mm至大約305mm之間，較佳地在大約150mm至大約205mm之間。感測器模組42較佳地具有高度在大約5mm至大約30mm之間、較佳地在大約7mm至大約13mm之間。然而，夾具1及/或感測器模組42及/或它們的耦合表面也可以根據要附接到其上的晶圓的形狀及/或尺寸而採取任何形狀(不同於圓形)。例如針對特殊應用，可以使用實質上矩形/方形的夾具。
圖7示出用於模塊化晶圓夾具系統40的感測器模組42的示例性實施例，其具有不同的真空結構或真空圖案，即一個或多個真空室44的配置及/或佈置，尤其是感測器模組42的耦合表面42a中的凹陷及/或孔及/或凹槽和/或凹口。為了牢固地安裝或夾持晶圓，真空室44在感測器模組42的耦合表面42a上的實質均勻分佈是尤其有利的，以保證晶圓2的安 全保持而不會出現晶圓2的集中或區域性過載。可替代地及/或附加地，晶圓2可以通過施加的磁場來安裝或夾持。
實施例A)及B)的感測器模組42包括例如在耦合表面42a上的多個實質上油點狀的真空室44。此外，所示的示例性實施例A)及B)具有至少一個通孔48，例如3個，其可以將負壓從夾具1通過感測器模組42傳到晶圓2。通過提供一個或多個通孔48，晶圓可以安裝或夾持在感測器模組42上，而無需將感測器模組42連接至例如真空泵54或必須產生磁場。
實施例D)還具有兩個真空室，每個真空室均呈大致圓形凹槽及/或凹口的形式。
實施例A)、B)、C)、D)、F)及G)的感測器模組42具有一個或多個第一導通介面12a，其配置為從相應感測器模組42的至少一個溫度測量裝置6傳輸電信號至溫度測量單元43。依據溫度測量裝置6的數量及/或佈置，例如對應於不同的扇區，感測器模組42可以具有複數個第一導通介面12a。可替代地及/或附加地，一個或多個第一導通介面12a具有複數個電連接，例如電纜線。
感測器模組42可以具有複數個扇區(例如四個)，每個扇區能設計成實質上相同或不同。有利地，一個晶圓2可以在每種情況下佈置或安裝或夾持在感測器模組42的一個扇區上。實施例C)在感測器模組42的耦合表面42a上的四個對稱分佈的扇區中包括實質相同的真空圖案。感測器模組42因此包括四個第一導通介面12a，其中一個導通介面12a被分配給一個扇區並且連接到相應扇區的一個或多個溫度測量裝置6。
依據較佳實施例，感測器模組42C)包括數個連接裝置50，例如兩個，使得晶圓在一個或多個扇區上的安裝或夾持可以獨立於一個或多個其他扇區而發生。可替代地，真空結構的某些部分或部位可以連接到不同的連接裝置50，使得負壓及/或真空僅能施加到真空結構的一個部分。
示例性實施例E)包括用於連接到真空管線52的單個連接裝置50及具有複數個實質筆直的、正交佈置且相交的凹槽或凹口的真空圖案。實施例F)包括複數個大致同心佈置的圓形凹槽或凹口以及連接它們並沿徑向方向及直線延伸的一些凹槽或凹口。
依據實施例G)的感測器模組42具有複數個實質上油點狀的真空室44且不具通孔48。
圖7中示出的示例性感測器模組42可以具有不同佈置的一個或多個溫度測量裝置6(未示出)。依據需求，可以提供特別是要安裝或夾持的晶圓2之尺寸及/或數量、及/或晶圓2上待測試之結構的佈局，具有不同數量及/或定位的不同複雜性的佈置及/或溫度測量裝置的校準。示例性佈置示於圖3及圖8中。
圖6及圖7所示的實施例還可以具有圖1、圖2、圖3及圖5的實施例的一個或多個特徵。
圖8示出用於模塊化晶圓夾具系統40的感測器模組42中或感測器模組42上的溫度測量裝置6的示例性佈置。在所示實施例中，複數個溫度測量裝置6係附接至電路板56且係較佳地實質上對稱及/或均勻分佈在感測器模組42的第一耦合表面42a上。感測器模組42有利地具有一 個或多個凹部，而電路板56及溫度測量裝置6至少部分地放置及/或嵌入及/或設置在該凹部中。
具有溫度感測器的電路板56亦為有利的，因為在一個或多個感測器出現瑕疵的情況下簡化其更換。同樣地，僅電路板可以適應待測試的改變結構，而無需交換夾具1及/或感測器模組42。此外，電路板56的部分及/或全自動生產係節省成本及省時的。
本揭露復有關於以下實施例：
實施例1：一種用於晶圓(2)的夾具(1)的溫度控制或調節的方法，包括以下步驟：
檢測用於測試晶圓(2)的測試裝置(22)的位置；
確定測試裝置(22)及複數個溫度測量裝置(6)之間的相應空間距離，以用於測量夾具(1)的溫度或感測器模組(42)的溫度或由夾具(1)安裝或夾持的晶圓(2)的溫度；
從複數個溫度測量裝置(6)中選擇至少一個溫度測量裝置(6)作為參考測溫裝置；
基於藉由選定的參考溫度測量裝置所測量的夾具(1)或感測器模組(42)或晶圓(2)的溫度來控制或調節夾具(1)的溫度。
實施例2：如實施例1所述的方法，其中，選擇溫度測量裝置(6)作為參考溫度測量裝置包括：
選擇與測試裝置(22)具有最小空間距離的溫度測量裝置(6)。
實施例3：如上所述的方法，其中，在兩個或多個溫度測量裝置(6)確定的空間距離在某個公差T±內及/或實質相同下，選擇至少一個參考溫度測量裝置，包括：
在兩個或多個溫度測量裝置(6)中選擇具有最大溫度差Tdiff及/或單位時間溫度變化量Tgrad的溫度測量裝置(6)；或
選擇兩個或多個溫度測量裝置(6)作為參考溫度測量裝置，其中，夾具(1)的溫度的控制或調節是基於參考溫度測量裝置測量的溫度的平均數或平均值。
實施例4：如實施例3的方法，其中，溫度差Tdiff係為測量的溫度T(t)與下列之間的差異量：
夾具(1)或晶圓(2)的目標溫度Tsoll；或
相同溫度測量裝置的先前測量的溫度T(t-x)；或
對應於複數個溫度測量裝置(6)的平均溫度Tavg。
實施例5：如實施例3所述的方法，其中，在特定時間段t1內比較單位時間溫度變化量Tgrad。
實施例6：如上所述的方法，其中，測試裝置(22)與溫度測量裝置(6)之間的空間距離係基於向量座標來確定。
實施例7：一種用於對夾具(1)及/或藉由夾具(1)安裝或夾持的晶圓(2)進行溫度控制的溫度控制裝置(10)，包括：
用於與夾具(1)進行導通的第一導通介面(12a)，該第一導通介面適用於傳輸電信號；
連接至第一導通介面(12a)的控制單元(14)係用於：
從複數個溫度測量裝置(6)接收電信號，以用於測量夾具(1)或感測器模組(42)或晶圓(2)的溫度；
選擇溫度測量裝置(6)中的至少一個作為參考溫度測量裝置；
基於藉由選定的參考溫度測量裝置所測量的夾具(1)或感測器模組(42)或晶圓(2)的溫度來控制或調節夾具(1)的溫度。
實施例8：如實施例7所述的溫度控制裝置，其中，控制單元(14)係適於選擇具有與用於測試晶圓(2)的測試裝置(22)的空間距離最小的溫度測量裝置(6)作為參考溫度測量裝置。
實施例9：如實施例7或8所述的溫度控制裝置(10)，其中，在兩個或多個溫度測量裝置(6)確定的空間距離在某個公差T±內及/或實質相同的大小下，控制單元(14)係適於選擇具有最大溫度差Tdiff及/或單位時間溫度變化量Tgrad的溫度測量裝置(6)作為參考溫度測量裝置。
實施例10：如實施例7至9所述的示例的溫度控制裝置(10)，還包括：
第二導通介面(12b)，其用於供應及/或將用於控制夾具(1)的溫度的溫度控制介質(18)排入夾具(1)或從夾具(1)排出；及/或
第三導通介面(12c)，其用於與至少一個電熱轉換器(9)進行導通，該電熱轉換器(9)係用於控制夾具(1)的溫度。
實施例11：一種用於測試晶圓的晶圓測試系統(20)，包括：
一用於晶圓(2)安裝或夾持及溫度控制的夾具(1)，其包括用於測量夾具(1)的溫度或由夾具(1)安裝或夾持的晶圓(2)的溫度或感測器模組(42)的溫度的複數個溫度測量裝置(6)；
至少一種用於測試晶圓(2)的測試裝置(22)；
一用於檢測測試裝置(22)與夾具(1)或感測器模組(42)或晶圓(2)相關的位置的位置檢測裝置(24)；
一如實施例7至10中其中一個實施例所述的溫度控制裝置(10)。
1:夾具
2:晶圓
3:晶圓表面
4:待測試結構
6:溫度測量裝置
9:電熱轉換器
10:溫度控制裝置
12a,12c:導通介面
14:控制單元
22:測試裝置
23:探針
28:位置檢測裝置
40:晶圓夾具系統
42:感測器模組
43:溫度量測單元

Claims (13)

  1. 一種用於晶圓(2)的安裝或夾持及溫度控制的模塊化晶圓夾具系統(40)，包括：
    一夾具(1)，用於該晶圓(2)的溫度控制；
    一感測器模組(42)，其包括至少一個溫度測量裝置(6)，該溫度測量裝置(6)用於測量該感測器模組(42)的溫度及/或該夾具(1)的溫度及/或藉由該晶圓夾具系統安裝或夾持的該晶圓(2)的溫度；
    其中，該夾具(1)具有一耦合表面(1a)，其配置為可拆卸地耦接該感測器模組(42)；以及
    其中，該感測器模組(42)具有配置為安裝或夾持該晶圓(2)的一耦合表面(42a)。
  2. 如請求項1所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，其中，該夾具及/或該感測器模組(42)包括至少一個用於安裝或夾持該晶圓(2)的真空室(44)。
  3. 如請求項2所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，其中，該夾具及/或該感測器模組(42)具有至少一個用於連接真空管線(52)的連接裝置(50)。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，復包括用於可拆卸地與該夾具(1)及/或該感測器模組(42)耦合的絕緣層(46)。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，其中，該感測器模組(42)包括用於與溫度測量單元(43)導通的第一導通介面(12a)，其中，該第一導通介面(12a)係適於傳輸來自該至少一個溫度測量 裝置(6)的電信號，且該溫度測量單元(43)適於接收來自該感測器模組(42)的該至少一個溫度測量裝置(6)的電信號。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，其中，用於對該夾具(1)及/或該感測器模組(42)及/或已安裝或夾持的晶圓(2)進行溫度控制的該夾具(1)包括：
    用於將溫度控制介質(18)供應至該夾具(1)中及/或排入該夾具(1)中或從該夾具(1)中排出的第二導通介面(12b)；及/或
    用於與該夾具(1)的至少一個電熱轉換器(9)導通的第三導通介面(12c)。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，復包括：
    一溫度控制裝置(10)的一控制單元(14)，該控制單元(14)與該溫度測量單元(43)及該第二導通介面(12b)及/或該第三導通介面(12c)連接，其用於：
    基於該感測器模組(42)及/或該夾具(1)及/或該晶圓(2)的測量溫度來控制或調節該夾具(1)及/或該感測器模組(42)及/或該晶圓(2)的溫度。
  8. 如請求項1至7中任一項所述的模塊化晶圓夾具系統(40)，復包括：
    一與該夾具(1)導通的第一導通介面(12a)，該第一導通介面適於傳輸電信號；
    一與該第一導通介面(12a)連接的控制單元(14)，係用於：
    接收來自該感測器模組(42)中的複數個溫度測量裝置(6)的電信號；
    選擇該複數個溫度測量裝置(6)中的至少一個作為參考溫度測量裝置；
    基於藉由該選定的參考溫度測量裝置所測量的該感測器模組(42)的溫度或該夾具(1)的溫度或該晶圓(2)的溫度來控制或調節該夾具(1)的溫度。
  9. 一種用於耦接至模塊化晶圓夾具系統(40)的感測器模組(42)，包括：
    至少一個溫度測量裝置(6)，其用於測量該感測器模組(42)的溫度及/或該已耦接的夾具(1)的溫度及/或藉由該感測器模組(42)及/或該夾具(1)安裝或夾持的晶圓(2)的溫度；
    一第一耦合表面(42a)，其用於安裝或夾持該晶圓(2)；以及
    一第二耦合表面(42b)，其用於與該夾具(1)耦接。
  10. 如請求項9所述的感測器模組(42)，復包括：
    複數個溫度測量裝置(6)；及/或
    至少一個真空室(44)，其用於安裝或夾持該晶圓(2)；及/或
    一連接裝置(50)，其用於連接真空管線(52)；及/或
    一第一導通介面(12a)，其用於與控制該夾具(1)溫度的溫度測量單元(43)導通，其中，該第一導通介面(12a)係適於傳輸來自該複數個溫度測量裝置(6)中的至少一個的電信號，且該溫度測量單元(43)適於接收來自該感測器模組(42)的該複數個溫度測量裝置(6)中的至少一個的電信號。
  11. 一種用於佈置模塊化晶圓夾具系統(40)的模組的方法，包括：
    提供一用於晶圓(2)的溫度控制的夾具(1)；
    將一感測器模組(42)耦接至該夾具(1)的耦合表面(1a)；
    其中，該感測器模組(42)包括：
    配置為安裝或夾持該晶圓(2)的耦合表面(42a)；以及
    至少一個溫度測量裝置(6)，其用於測量該感測器模組(42)的溫度及/或該夾具(1)的溫度及/或藉由該晶圓夾具系統安裝或夾持的該晶圓(2)的溫度。
  12. 如請求項10所述的方法，復包括以下步驟：
    以該感測器模組的耦合表面(42a)安裝或夾持該晶圓(2)；以及較佳地
    該夾具(1)、該感測器模組(42)及/或該安裝或夾持的晶圓(2)的溫度控制。
  13. 如請求項10、11或12所述的方法，復包括以下步驟：
    檢測用於測試該晶圓(2)的測試裝置(22)的位置；
    確定該測試裝置(22)與複數個溫度測量裝置(6)之間的相應空間距離，以用於測量該夾具(1)的溫度或該感測器模組(42)的溫度或藉由該夾具(1)安裝或夾持的該晶圓(2)的溫度；
    從該複數個溫度測量裝置(6)中選擇至少一個溫度測量裝置(6)作為參考溫度測量裝置；
    基於藉由該選定的參考溫度測量裝置所測量的該夾具(1)的溫度或該感測器模組(42)的溫度或該晶圓(2)的溫度來控制或調節該夾具(1)的溫度。
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