TW202411619A - 順應式溫度感測系統 - Google Patents

Abstract

一種用以偵測一表面之一溫度的溫度感測系統係包括一感測器總成以及第一及第二引線。該感測器總成包括一探針頭以及安置在該探針頭內的一溫度感測器。該等第一及第二引線係使該探針頭懸置，以使得該探針頭抵接表面。該等第一及第二引線包含不同材料。該等第一及第二引線係組配來提供多個移動自由度給該探針頭，及提供溫度量測。

Description

順應式溫度感測系統

本申請案主張於2022年5月23日申請之美國專利申請案號63/344,933的優先權及利益。上述申請案之揭露內容係藉由參照併入本文。

本揭露內容有關於溫度感測技術，且更特定是有關於兩個系統間之介面或表面的準確溫度感測技術。

本節中的陳述僅提供與本揭露內容有關之背景資訊，且可不構成先前技術。

各種工業程序在熱應用中使用加熱器。一個此等範例係半導體處理。然而，在半導體處理應用中，溫度必須控制在嚴格的容差內，且除了極高溫度以外，加熱環境通常暴露於腐蝕性氣體。在此等挑戰環境中可能難以用諸如熱偶或RTD的傳統溫度感測裝置來量測溫度，主要是由於安裝的需求。此外，設備製造商由於潛在的污染及熱干擾而不願意在半導體處理腔室之腔室內引入額外的裝備。

此外，當使用溫度感測器來感測一系統之一表面處的溫度時，來自實際溫度感測器的熱損失可能導致不準確的量測或用以補償溫度感測器之熱影響的額外計算。已知的溫度感測器之安裝，無論是黏著式、機械式還是兩者之一組合，亦有助於不準確的溫度量測。

本揭露內容係處理有關於感測兩個系統間之表面或介面的溫度、同時減少實際溫度感測器之熱影響的這些問題。

本節提供本揭露內容之一大致簡要說明，並非是其完整範疇或其所有特徵之全面揭露。

在本揭露內容之一形式中，用以偵測一表面之溫度的一溫度感測系統係包含一感測器總成。該感測器總成包括：一第一引線及一第二引線，其中該第一引線包含不同於該第二引線之一材料的一材料；一探針頭；以及安置在該探針頭內的一溫度感測器。該探針頭係由該等第一及第二引線中之至少一者懸置，以使得該探針頭抵接該表面，且一可撓性支撐件係固接至該探針頭被懸置其上之該第一引線或該第二引線中之至少一者的一部分。該探針頭係遠離該可撓性支撐件之一端懸置，且該可撓性支撐件及該等第一及第二引線係為該探針頭提供多個移動自由度。

在此溫度感測系統的變化中，可個別地或以任何組合實行：該探針頭實質上為透明的；該探針頭係由該等第一及第二引線兩者支撐；該可撓性支撐件為一片彈簧(leaf spring)；該表面係一矽晶圓之一表面，且該溫度感測器係組配來偵測該晶圓表面的一溫度；該探針頭之一材料係藍寶石或石英中之一者；該探針頭之一材料係選自以下所組成之群組：AlN、SiC、Si及氧化鋁；該第一引線包括一平台，且該探針頭僅由該平台支撐；該第二引線從該平台向下延伸；該平台係懸伸的；該等第一及第二引線係沿著一共同軸線附接至該探針頭，且該探針頭僅由該等第一及第二引線支撐；該可撓性支撐件包括一陶瓷塗層；該表面為彎曲的，且該探針頭係基於該彎曲表面來成形；該探針頭係組配來繞著沿著該彎曲表面的多個自由度移動。

在又另一形式中，一電腦包括一處理器及一記憶體，該記憶體儲存可由該處理器執行的指令，以經由該等第一及第二引線接收來自該溫度感測器的資料，該資料指示該表面之溫度，以及將該溫度資料傳送至一控制器以控制給予該熱源的電力。此外，該等指令亦可包括：用以將該探針頭移動至該表面的一不同部分以及用以接收來自該表面之該不同部分處之該溫度感測器的資料的指令；用以在接收來自該溫度感測器的資料，其指示該表面之溫度超過一溫度臨界值時，傳送用以中止對該熱源供應電力之一指令的指令；以及用以致動一線性致動器來使該探針頭沿著該表面移動的指令。

在本揭露內容之又另一形式中，用以加熱一目標的一系統係包含朝向該目標之一表面導向的一熱源以及一溫度感測系統。該溫度感測系統包含一感測器總成，該感測器總成包括一第一引線、一第二引線、一探針頭、以及安置在該探針頭內的一溫度感測器，該探針頭係由該等第一及第二引線中之至少一者懸置，以使得該探針頭抵接該表面，且一可撓性支撐件係固接至該探針頭被懸置其上之該第一引線或該第二引線中之至少一者的一部分。該探針頭係遠離該可撓性支撐件之一端懸置，其中該可撓性支撐件及該等第一及第二引線係為該探針頭提供多個移動自由度。

在此系統的變化中，可個別地或以任何組合實行：該系統包含一第二溫度感測器；該系統係組配來在接收來自該溫度感測器的一信號，其指示該目標之該表面的一溫度超過一臨界值時，中止供應電力給該熱源；該目標為一矽晶圓；該系統係組配來基於來自該溫度感測器或一第二溫度感測器的資料，來調整供應給該熱源的電力；一腔室係環繞該目標及該熱源；該腔室為一半導體處理腔室；以及該第一引線為不同於該第二引線之一金屬的一金屬。

在本揭露內容又另一形式中，一種用以偵測一表面之溫度的溫度感測系統係包含一感測器總成，該感測器總成包括一探針頭、及安置在該探針頭內的一溫度感測器，以及懸置該探針頭以使得該探針頭抵接該表面的第一及第二可撓性支撐件，該等第一及第二可撓性支撐件包含不同材料。該等第一及第二可撓性支撐件係組配來提供多個移動自由度給該探針頭，及提供溫度量測。

在本揭露內容之又另一形式中，一種用以偵測一表面之一溫度的溫度感測系統係包括一感測器總成以及第一及第二引線。該感測器總成包括一探針頭以及安置在該探針頭內的一溫度感測器。該等第一及第二引線係該探針頭懸置，以使得該探針頭抵接表面。該等第一及第二引線包含不同材料。該等第一及第二引線係組配來提供多個移動自由度給該探針頭，及提供溫度量測。

在上面段落的此系統之變化中，可個別地或以任何組合實行：該探針頭實質上為透明的；該探針頭係由該等第一及第二引線兩者支撐；一可撓性支撐件係固接至該第一引線或該第二引線中之至少一者的一部分，且為該探針頭提供多個移動自由度，該探針頭係遠離該可撓性支撐件之一端懸置；該可撓性支撐件為一片彈簧；該可撓性支撐件包括一陶瓷塗層；該表面係一矽晶圓之一表面，且該溫度感測器係組配來偵測該晶圓表面的一溫度；該探針頭之一材料係藍寶石或石英中之一者；該探針頭之一材料係選自以下所組成之群組：AlN、SiC、Si及氧化鋁；該第一引線包括一平台，且該探針頭僅由該平台支撐；該第二引線從該平台向下延伸；該平台係懸伸的；該等第一及第二引線係沿著一共同軸線附接至該探針頭，且該探針頭僅由該等第一及第二引線支撐；該表面為彎曲的，且該探針頭係基於該彎曲表面來成形；該探針頭係組配來繞著沿著該彎曲表面的多個自由度移動；包括一處理器及一記憶體的一電腦，該記憶體儲存可由該處理器執行的指令，用以：經由該等第一及第二引線接收來自該溫度感測器的資料，該資料指示該表面之溫度；且傳送一指令給一電源來調整供應給該熱源的電力，以調整該熱源之溫度；該等指令進一步包括用以將該探針頭移動至該表面的一不同部分以及用以接收來自該表面之該不同部分處之該溫度感測器的資料的指令；該等指令進一步包括用以在接收來自該溫度感測器的資料，其指示該表面之溫度超過一溫度臨界值時，傳送中止供應電力給該熱源的一指令的指令；該等指令進一步包括用以致動一線性致動器來使該探針頭沿著該表面移動的指令；該第一引線為不同於該第二引線之一金屬的一金屬；該第一及第二引線分別包含第一及第二可撓性支撐件，其等懸置該探針頭，以使得該探針頭抵接該表面，該第一可撓性支撐件係由相同於該第一引線的材料製成，且該第二可撓性支撐件係由相同於該第二引線的材料製成。

進一步的適用範圍將根據本文所提供的說明而變得顯易可見。應理解，說明及特定範例係意圖僅供例示之目的，而不意圖限制本揭露內容之範疇。

以下說明本質上僅為範例性，且並非意欲限制本揭露內容、應用或用途。應理解，在所有圖式中，對應參考數字指示類似或對應部件及特徵。

參看圖1，一範例熱源10係提供熱給一物件16的一表面18。在此應用中，該熱源10被用來加熱諸如矽晶圓之物件。在一形式中，該熱源10係一電阻式加熱元件但不限於此。在其他形式中，該熱源10可包括，舉例來說，一電感式加熱元件、一可見光發射器或一燃燒加熱器，還有其他。該熱源10係配置成實質上均勻地加熱該物件16面向該熱源10的整個表面18。該熱源10係可致動的，以將該物件16加熱至一特定溫度，例如300°C (572°F)及較大。應理解，這些特定數值僅為範例性，且其他瓦特數及溫度應被視為在本揭露內容之教示中。

如進一步所示，一溫度感測系統20係偵測該物件16之一溫度。為了將該物件16之溫度維持在一特定溫度範圍內，來自該溫度感測系統20的資料可被用來調整該熱源10的輸出，以調整該物件16的溫度。將該物件16之溫度維持在特定溫度範圍內，係藉由減少因跨越該物件16之表面18的溫度差而可能發生的應變，來改良該物件16之製造。

該溫度感測系統20包括一感測器總成22。該感測器總成22係偵測該物件16之表面18的溫度。該感測器總成22可藉由例如一線性致動器的一合適機構來沿著該表面18移動。

該感測器總成22包括一探針頭24、一溫度感測器25、一第一引線26、一第二引線28。該等第一及第二引線26、28係連接至該探針頭24。該探針頭24接觸該物件16之表面18，其加熱該探針頭24及該溫度感測器25。在一形式中，該溫度感測器25為一熱偶的一接面，其基於不同材料的兩條導線(例如，引線26、28)之間的一電壓差來偵測一溫度。隨著該探針頭24及該溫度感測器25之溫度增加，在該第一引線26與第二引線28之間的一電壓差形成，且電壓係與該溫度感測器25之溫度成比例。因此，隨著電壓改變，該溫度感測器25 (及物件16之表面18)之溫度被偵測。替代地，該溫度感測器25可為偵測一溫度的一不同感測器，例如一熱敏電阻器或一電阻式溫度偵測器(RTD)，還有其他。

在本揭露內容之一變化中，該探針頭24係透明的，亦即，在該熱源10為可見光發射器(未示出)的形式時允許光通過。因此，作為一透明材料的該探針頭24係允許原本將被該探針頭24阻擋的該物件16之表面18被發射的光加熱。因此，相較於被一不透明或非透明的探針頭24部分地阻擋的一表面18，該物件16之該表面18係被穿過透明探針頭24的可見光更均勻地加熱。該透明材料可為例如石英或藍寶石，還有其他。在又另一形式中，該探針頭24可為另一材料，諸如氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、氧化鋁，或能夠耐受相對高溫及嚴峻化學環境的另一陶瓷材料。然而，應理解，該探針頭24可為作為應用需求之一功能的任何其他材料。

參看圖2及3，該溫度感測系統20包括一可撓性支撐件30及一基座32。該基座32係由該可撓性支撐件30支撐。該可撓性支撐件30係固接至該探針頭24懸置其上之該第一引線26或該第二引線28中之至少一者的一部分。該等第一及第二引線26、28係從該可撓性支撐件30之一端延伸至該探針頭24，如在此範例中之圖2-3所示。因此，該可撓性支撐件30及該等引線26、28係為該探針頭24提供多個移動自由度，包括三維旋轉及通過三維空間的平移。在圖2-3之範例中的可撓性支撐件30係一對臂，在圖4之範例中係一懸伸的平台，在圖5-6之範例中係一片彈簧，以及在圖7之範例中係一對線圈彈簧。

根據本揭露內容之一形式，本文所例示及說明的可撓性支撐件係包含不同的材料，相似於引線26、28，以使得係可透過可撓性支撐件之不同材料、而不是該等引線26、28或額外於於該等引線的使用，來偵測溫度。在本揭露內容之一些變化中，該等引線26、28亦可解釋為其本身的支撐件。

如圖1進一步所示，一控制器34係基於所接收之來自該溫度感測器25的資料，來提供指令給該熱源10。該控制器34為包括一處理器及一記憶體的一電腦。該記憶體儲存可由該處理器執行的指令。該控制器34接收指示該等第一與第二引線26、28間的電壓改變的資料，其指示該溫度感測器25的溫度，亦即「溫度資料」。因此，該控制器34經由一電源(未示出)來控制該熱源10的操作，以將該物件16加熱至一特定溫度。

該控制器34係組配來在接收來自該溫度感測器25的溫度資料時，控制該熱源10之輸出。當該物件16之溫度超過一溫度臨界值時，該控制器34可指示電源減少該熱源10之輸出，因此減少轉移至該物件16的一熱量。當該物件16之溫度低於一第二溫度臨界值時，該控制器34可傳送指令給電源以增加該熱源10之輸出，增加轉移至該物件16的一熱量。該等臨界值係基於例如來自熱源10之經驗測試的溫度資料來判定，該熱源發射特定量的熱至測試物件16上。

參看圖2-3，該感測器總成22的該可撓性支撐件30包括一第一臂36及一第二臂38，每一臂收容該等引線26、28中之一者。該第一臂36收容該第一引線26，且該第二臂38收容該第二引線28。每一臂36、38可相對於其他臂36、38移動，例如由一線性致動器獨立地移動，且該等引線26、28可與其個別的臂36、38一起移動。該基座32係安置在該等臂36、38的個別端處，且該等引線26、28從該基座32延伸。

該感測器總成22之探針頭24係由該等第一及第二引線26、28懸置於該等臂36、38之間。在此形式中，該等第一及第二引線26、28係直接附接至該探針頭24，且在該等臂36、38之間從基座32支撐該探針頭24的重量。因為該探針頭24單獨地由遠離該基座32的該等引線26、28支撐，所以該探針頭24可繞著兩個旋轉軸線x、y旋轉。在本文中，字母x、y、z係指諸如笛卡爾直角座標系統之三維座標系統中的正交軸線。該等引線26、28實質上沒有抵抗該探針頭24之旋轉，且該探針頭24根據該物件16的一表面輪廓來旋轉。該探針頭24繞著沿著該等第一及第二引線26、28之長度延伸的該x軸線旋轉，該等引線沒有抵抗繞著其的旋轉。該探針頭24係繞著垂直於該等引線26、28之該y軸線旋轉，是因為該等引線26、28為可撓的，且當該物件16之表面輪廓將該探針頭24之一側向下推動時，附接至該一側的個別引線26、28係隨著該探針頭24旋轉，使該探針頭24繞著該y軸線旋轉。因此，該探針頭24維持與該物件16之該表面18的接觸，使得溫度感測器25偵測該表面18的溫度且將溫度資料傳送至控制器34。

因為可撓性支撐件30之臂36、38係獨立於彼此移動，所以該探針頭24可繞著該z軸線旋轉，垂直於該等x、y軸線的一直向軸線，且可在整個三維座標系統內平移。在此範例中，當第一臂36相對於第二臂38在一向前向後方向上移動時，該等引線26、28使該探針頭24繞著該z軸線旋轉。該等臂36、38將該探針頭24定位在物件16之表面18上的一特定位置，該探針頭24可繞著這些多個自由度移動，以維持與該物件16之該表面18的接觸。因此，溫度感測器25係根據該物件16之該表面18的幾何形狀來偵測該物件16的溫度。

參看圖4，一感測器總成40包括一可撓性支撐件42。該感測器總成40之該可撓性支撐件42包括一懸伸平台44。該平台44從第一引線26延伸，且係相同於該第一引線26的一材料。如此一來，該平台44產生一電壓作為熱偶接面之第一金屬。該第二引線28從該平台44向下延伸。該平台44係與一基座46間隔開，且該第一引線26從該基座46延伸至該平台44。該平台44係懸伸的，亦即，相對於該基座46自由曲彎。該探針頭24係由該平台44支撐。該平台44驅使該探針頭24及該溫度感測器25抵靠該物件16之該表面18。

該平台44為該探針頭24提供多個自由度，以根據該物件16之該表面18的幾何形狀繞著三個旋轉軸線旋轉，且沿著該表面18平移。該探針頭24繞著該x軸線旋轉，是因為該等引線26、28沒有抵抗繞著其的旋轉，且該平台44係懸伸的，可撓地允許該探針頭24旋轉。該探針頭24繞著該y軸線旋轉，是因為該等引線26、28為可撓性的且沒有抵抗繞著其的旋轉。該探針頭24繞著該z軸線旋轉，是因為該平台44及該第一引線26繞著該z軸線為可撓性的，且該第二引線28係在該z軸線的方向上附接在該探針頭24下面，且沒有抵抗繞著其的旋轉。

參看圖5-6，一感測器總成48的一可撓性支撐件50在一形式中係一片彈簧50。更特定言之，該片彈簧50包含複數個可撓性帶層(未示出)且可包括額外的帶，取決於感測器總成48之所欲位移。該片彈簧50將一基座52連接至該感測器總成48之一臂54。該臂54可由例如一線性致動器的一合適機構平移。該片彈簧50可繞著該x軸線旋轉。該基座52安置在該片彈簧50上，且該基座52允許該探針頭24繞著該x軸線旋轉。當該臂54使該基座52沿著該物件16之表面18移動時，該基座52致使該片彈簧50撓曲，使該基座52相對於該臂54旋轉。

該等第一及第二引線26、28從該臂54沿著該片彈簧50且沿著基座52向上延伸至探針頭24。該探針頭24係由該等第一及第二引線26、28懸置而遠離該基座52，且係可繞著該等y、z軸線旋轉。亦即，該等引線26、28沒有抵抗該探針頭24沿著該等y、z軸線的旋轉，且可能抵抗該探針頭24沿著該x軸線的旋轉。當該基座52與該片彈簧50一起旋轉時，該探針頭24繞著該x軸線旋轉。因此，該片彈簧50及該等引線26、28係允許該探針頭24根據物件16之表面18的幾何形狀來繞著三個旋轉軸線x、y、z旋轉，使得溫度感測器25收集來自該物件16的溫度資料。

參看圖7，一溫度感測器總成系統56之一可撓性支撐件58包括一第一線圈彈簧60及一第二線圈彈簧62。該等第一及第二線圈彈簧從一基座64延伸。該基座64可由例如一線性致動器的一合適機構平移。該第一線圈彈簧60包括第一引線26，亦即第一線圈彈簧60係熱偶電路之第一部分。該第二線圈彈簧62包括第二引線28，亦即第二線圈彈簧62係熱偶電路之第二部分。因此，該等第一及第二線圈彈簧60、62係產生供控制器使用之可由溫度感測器25收集的溫度資料。

該探針頭24係由該等第一及第二線圈彈簧60、62支撐。該等第一及第二線圈彈簧60、62將該探針頭24從該基座64驅使至該物件16之表面18上。在此形式中，該等第一及第二線圈彈簧60、62各為可撓的，且當該探針頭24移動抵靠該物件16之表面18時，該等第一及第二線圈彈簧60、62收縮及擴張以維持在該探針頭24與該表面18之間的接觸。因為該等第一及第二線圈彈簧60、62實質上沒有抵抗繞著任何x、y、z軸線的旋轉，所以當該等第一及第二線圈彈簧60、62驅使該探針頭24時，該探針頭24移動來與該物件16之表面18的輪廓對準。亦即，該等線圈彈簧60、62在該物件16推動該探針頭24時相對於基座64撓曲，為該探針頭24提供多個自由度來與該物件16之表面18的幾何形狀對準。當該等線圈彈簧60、62撓曲時，該探針頭24在三維空間中自由地平移及旋轉。

參看圖8，例示了本揭露內容之一溫度感測器總成的另一形式且以參考數字65指示。溫度感測器總成65包括一可撓性支撐件66，其支撐探針頭24及溫度感測器25 (在此形式中，一熱偶接面)。該可撓性支撐件66包括一第一可撓性支撐件67 (亦即，前述第一引線26的電當量)，以及一第二可撓性支撐件68 (亦即，前述第二引線28的電當量)，其中該等第一及第二可撓性支撐件67、68係配置來可撓性地支撐該探針頭24繞著X及Y軸線以及沿著Z軸線。更具體而言，該等第一及第二可撓性支撐件67、68包括延伸通過該等第一及第二可撓性支撐件67、68的複數個槽孔或開口70，以形成複數個波浪形臂72。相較於一實心支撐件(未示出)，該等開口70及波浪形臂72係組合以允許該可撓性支撐件66以較低的力沿著Z軸線位移以及繞著X及Y軸線旋轉，藉此在操作中提供所欲「可撓性」或位移。相似於上文闡述之變化，該可撓性支撐件66提供多個移動自由度，包括三維旋轉及通過三維空間之平移。據此，該等第一及第二可撓性支撐件67、68提供機械可撓性及電氣引線兩者的雙重功能，以形成一溫度感測器。

該第一可撓性支撐件在此形式中為一亞鋁美箔(alumel foil)，且該第二可撓性支撐件在此形式中為一克鉻美箔(chromel foil)。亞鋁美箔及克鉻美箔係在探針頭24上形成一熱偶接面，因此形成溫度感測器25。可撓性支撐件67、68係形成為同心半圓或四分之一圓，以允許該探針頭24沿著該z軸線移動。在圖8未顯示之另一形式中，省略了探針頭，且該等可撓性支撐件67、68係直接支撐溫度感測器25。應理解，亞鋁美及克鉻美僅為用以形成一熱偶的範例材料，且可使用其他熱偶材料而仍保持在本揭露內容之範疇內。

據此，本揭露內容提供用以更準確地感測一表面之溫度的創新溫度量測系統，該表面於本文使用時為兩個系統之間的介面。本揭露內容的溫度量測系統或表面感測器係在該位置及介面處建造一新系統。所量測溫度為此新系統內的一值，且可經工程設計以更準確地表示正被量測之一基體的一特定位置。藉由人工延伸該基體之主體(可撓性支撐件)，有可能獲得更靠近目標基體之主體的溫度，而不是表面介面溫度。

現在參看圖9，例示用以用一熱源10加熱一物件16的一範例程序。該程序始於一方塊900，其中一控制器34指示一線性致動器將一感測器總成22移動至一物件16之一表面18。如上所述，該感測器總成22收集來自該物件16之該表面18上之一特定位置的溫度資料。

接著，在一方塊905中，該控制器34將該感測器總成22之一探針頭24移動至該表面18的一輪廓。如上述，該探針頭24被提供多個自由度，以沿著該表面18之幾何形狀平移及旋轉。舉例而言，該探針頭24係由一可撓性支撐件30以及第一及第二引線26、28支撐，該可撓性支撐件30以及該等第一及第二引線26、28中之每一者係根據該表面18之該輪廓來旋轉該探針頭24。因為該探針頭24係由該等引線26、28懸置，所以該探針頭24可沿著旋轉軸線x、y、z旋轉。

接下來，在一方塊910中，該控制器34接收來自該探針頭24所支撐之一溫度感測器25的溫度資料。如上所述，該等第一及第二引線26、28在該溫度感測器25處形成一熱偶接面，且在該等第一與第二引線26、28之間的電壓差的一變化係與該溫度感測器25之一溫度成比例，且進而，與該物件16之該表面18的溫度成比例。該控制器34可基於該溫度資料及該等第一及第二引線26、28的材料，來判定該物件16的溫度。

接下來，在一方塊915中，該控制器34判定溫度資料是否指示該物件16之該表面18的溫度超過一預定臨界值。該預定臨界值為儲存在該控制器34之一記憶體中的一值。該臨界值為一特定溫度，超過該特定溫度該熱源10不應加熱該物件16。若溫度超過該臨界值，則該程序在一方塊920中繼續。否則，該程序返回至方塊910。

在方塊920中，該控制器34傳送一指令給該熱源10以基於該溫度資料來調整該熱源10的操作。舉例而言，該控制器34可傳送用以減少來自該熱源10之輸出的一指令，以減少該物件16之加熱。在另一範例中，該控制器34可中止該熱源10之致動，以中止加熱該物件16。

接下來，在一方塊925中，該控制器34判定是否繼續該程序。舉例而言，該控制器34可在判定將該探針頭24移動至該物件16之一不同部分時，判定繼續該程序。若該控制器34判定繼續，則該程序返回至方塊900。否則，該程序結束。

所說明之實施例中的探針頭24包括溫度感測器25，亦即，經設計來收集溫度資料之一感測器。替代地或額外地，其他感測器係由該探針頭24支撐以收集來自物件16的資料。舉例而言，該感測器可為一震動感測器、一光學感測器或一化學感測器。感測器將個別資料傳送給控制器34，其基於該資料來操作一或多個組件。

現在參看圖10A-10C，本揭露內容之額外形式包括一感測器總成74，其具有一第一腳76、一第二腳78及一第三腳80。該等腳76、78、80在一探針頭82處會合。三個腳76、78、80中之兩者為不同材料，相似於上文所說明者，以使得該探針頭82形成一熱偶接面。該等腳76、78、80係固定至一基座84，其可移動至該物件16。該等腳76、78、80係可撓性的，以使該探針頭82移動遠離該基座84並朝向該物件16之表面18。因為該等腳76、78、80中之兩者係形成熱偶接面，所以該探針頭82將溫度資料提供給控制器34以控制熱源10。如圖10C所示，該等腳76、78、80係使該探針頭82向下延伸遠離該基座84。在另一形式中，該感測器總成74包括不同數目的腳，諸如二或四。

現在參看圖11A-11F，顯示了不同形式的感測器總成86、88、90、92、94、96，以收集來自物件16之表面18的溫度資料。該等總成中之每一者為可撓性的，以允許熱偶接面依循表面18之輪廓。在圖11A之形式中，感測器總成86包括以三角形圖案機械加工的溝槽，以允許包括熱偶接面的一中心部分撓曲遠離一外部分，將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。在圖11B之形式中，感測器總成88包括從一外部分延伸的一突架，該突架支撐熱偶接面且相對於該外部分為可撓的，以將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。在圖11C之形式中，感測器總成90包括複數個弧形溝槽，其允許支撐熱偶接面的一中心部分撓曲遠離一外部分，將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。在圖11D之形式中，感測器總成92包括從一外部分延伸的複數個弧形腳以支撐一中心部分(其支撐熱偶接面)，允許該中心部分撓曲遠離該外部分以將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。在圖11E之形式中，感測器總成94包括從一外部分延伸的複數個直線腳以支撐一中心部分(其支撐熱偶接面)，允許該中心部分撓曲遠離該外部分以將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。在圖11F之形式中，感測器總成96包括從一外部分延伸的複數個曲折的(亦即，正弦曲線狀或蜿蜒狀)腳，以支撐一中心部分(其支撐熱偶接面)，允許該中心部分撓曲遠離該外部分以將該熱偶接面固持抵靠表面18之輪廓。該等感測器總成86、88、90、92、94、96的形狀提供多個自由度，以使得熱偶接面收集沿著物件16之整個表面18的溫度資料。

除非本文另外明確指出，否則在說明本揭露內容之範疇上，指示機械/熱性質、組成百分比、尺寸及/或容差或其他特性之所有數值，將被理解為經用詞「約」或「大約」修改。此修改係出於各種原因而為所欲的，包括：工業實踐；材料、製造及組裝容差；以及測試能力。

於本文使用時，A、B、及C中至少一者這個句型應該解釋為使用一非排他性邏輯「或」表示一邏輯(A或B或C)，並且不應該被解釋為表示「至少一A、至少一B、以及至少一C」。

在此應用中，用語「控制器」及/或「模組」可指、可為其一部分或可包括有：一特定應用積體電路(ASIC)；一數位、類比或混合類比/數位式之分立電路；一數位、類比或混合類比/數位式之積體電路；一組合邏輯電路；一現場可規劃閘陣列(FPGA)；一處理器電路(共享、專用或群組)，其施行程式碼；一記憶體電路(共享、專用或群組)，其儲存由該處理器電路施行之程式碼；提供所述功能性之其他合適的硬體組件(例如，作為熱通量資料模組之一部分的運算放大器電路積分器)；或以上各者中一些或全部之組合，諸如在一單晶片系統中。

用語記憶體係用語電腦可讀媒體的一子集。於本文使用時，用語電腦可讀媒體不涵蓋透過一媒體(諸如，在一載波上)傳播之暫時性電氣或電磁信號；因此用語電腦可讀媒體可視為有形且非暫時性的。非暫時性、有形電腦可讀媒體之非限制性範例為：非依電性記憶體電路(諸如一快閃記憶體電路、一可抹除可規劃唯讀記憶體電路、或一遮罩式唯讀電路)、依電性記憶體電路(諸如一靜態隨機存取記憶體電路或一動態隨機存取記憶體電路)、磁性儲存媒體(諸如一類比或數位磁帶或一硬碟機)及光學儲存媒體(諸如一CD、一DVD或一藍光光碟)。

本申請案中所說明之設備及方法可部分或完全地藉由特殊用途電腦實行，其係藉由組配一般用電腦來執行體現於電腦程式中之一或多個特定功能而生成。上文所述之功能方塊、流程圖組件及其他元件係作為軟體規格，其可藉由一熟習此藝之技術人員或程式設計者之例行工作而轉譯成電腦程式。

本揭露內容之說明本質上僅為範例性，因此，未脫離本揭露實質內容之變化係意欲落入本揭露內容之範疇內。此等變化不可視為脫離本揭露內容之精神及範疇。

10:熱源 16:物件 18:表面 20:溫度感測系統 22,40,48,74,86,88,90,92,94,96:感測器總成 24,82:探針頭 25:溫度感測器 26:第一引線,引線 28:第二引線,引線 30,42,58,66,67,68:可撓性支撐件 32,46,52,64,84:基座 34:控制器 36:第一臂,臂 38:第二臂,臂 44:懸伸平台,平台 50:可撓性支撐件,片彈簧 54:臂 56:溫度感測器總成系統 60:第一線圈彈簧,線圈彈簧 62:第二線圈彈簧,線圈彈簧 65:溫度感測器總成 67:第一可撓性支撐件 68:第二可撓性支撐件 70:開口 72:波浪形臂 76:第一腳,腳 78:第二腳,腳 80:第三腳,腳 900,905,910,915,920,925:方塊 x,y,z:軸線

為了使本揭露內容可被良好理解，現將以範例方式且參看隨附圖式說明其不同形式，其中：

圖1為根據本揭露內容之原理所建構之一範例溫度感測系統的一側視圖；

圖2為圖2之溫度感測系統之一範例感測器總成的一立體圖且根據本揭露內容之原理建構；

圖3為圖3之範例感測器總成的一放大俯視圖；

圖4為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一立體圖；

圖5為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一立體剖視圖；

圖6為圖6之範例感測器總成的另一立體圖。

圖7為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一側視圖；

圖8為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一平面圖；

圖9為根據本揭露內容之原理之用以操作一熱源之一範例程序的一方塊圖；

圖10A為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一平面圖；

圖10B為根據本揭露內容之原理所建構之另一範例感測器總成的一平面圖；

圖10C為圖10B之範例感測器總成的一立體圖；以及

圖11A-11F為根據本揭露內容之原理所建構之其他範例感測器總成的平面圖。

本文說明之圖式係僅供例示之目的，且不意欲以任何方式限制本揭露內容之範疇。

20:溫度感測系統

22:感測器總成

24:探針頭

25:溫度感測器

26:第一引線，引線

28:第二引線，引線

30:可撓性支撐件

32:基座

36:第一臂，臂

38:第二臂，臂

x,y,z:軸線

Claims (21)

1. 一種用以偵測一表面之一溫度的溫度感測系統，該溫度感測系統包含： 一感測器總成，其包括一探針頭以及安置在該探針頭內的一溫度感測器；以及 一第一引線及一第二引線，該第一引線及該第二引線中之至少一者係懸置該探針頭，以使得該探針頭抵接該表面，該第一引線及該第二引線包含不同材料， 其中該第一引線及該第二引線係組配來提供多個移動自由度給該探針頭，及提供溫度量測。
2. 如請求項1之溫度感測系統，其中該探針頭實質上為透明的。
3. 如請求項1之溫度感測系統，其中該探針頭由該第一引線及該第二引線兩者支撐。
4. 如請求項1之溫度感測系統，其進一步包含一可撓性支撐件，該可撓性支撐件係固接至該第一引線或該第二引線中之至少一者的一部分，且為該探針頭提供多個移動自由度，該探針頭係遠離該可撓性支撐件之一端懸置。
5. 如請求項4之溫度感測系統，其中該可撓性支撐件為一片彈簧。
6. 如請求項4之溫度感測系統，其中該可撓性支撐件包括一陶瓷塗層。
7. 如請求項1之溫度感測系統，其中該表面係一矽晶圓之一表面，且該溫度感測器係組配來偵測該晶圓表面的一溫度。
8. 如請求項1之溫度感測系統，其中該探針頭之一材料為藍寶石或石英中之一者。
9. 如請求項1之溫度感測系統，其中該探針頭之一材料係選自以下所組成之群組：AlN、SiC、Si及氧化鋁。
10. 如請求項1之溫度感測系統，其中該第一引線包括一平台，且該探針頭僅由該平台支撐。
11. 如請求項10之溫度感測系統，其中該第二引線從該平台向下延伸。
12. 如請求項10之溫度感測系統，其中該平台係懸伸的。
13. 如請求項1之溫度感測系統，其中該第一引線及該第二引線係沿著一共同軸線附接至該探針頭，且該探針頭僅由該第一引線及該第二引線支撐。
14. 如請求項1之溫度感測系統，其中該表面為彎曲的，且該探針頭係基於該彎曲表面來成形。
15. 如請求項14之溫度感測系統，其中該探針頭係組配來繞著沿著該彎曲表面的該等多個自由度移動。
16. 如請求項1之溫度感測系統，其進一步包含一電腦，該電腦包括一處理器及一記憶體，該記憶體儲存可由該處理器執行用以進行下列動作的指令： 經由該第一引線及該第二引線接收來自該溫度感測器的資料，該資料指示該表面之該溫度；以及 傳送一指令給一電源來調整供應給一熱源的電力，以調整該熱源之溫度。
17. 如請求項16之溫度感測系統，其中該等指令進一步包括用以將該探針頭移動至該表面之一不同部分以及用以接收來自該表面之該不同部分處之該溫度感測器的資料的指令。
18. 如請求項16之溫度感測系統，其中該等指令進一步包括用以在接收來自該溫度感測器的資料，其指示該表面之該溫度超過一溫度臨界值時，傳送用以中止供應電力給該熱源之一指令的指令。
19. 如請求項16之溫度感測系統，其中該等指令進一步包括用以致動一線性致動器來使該探針頭沿著該表面移動的指令。
20. 如請求項1之溫度感測系統，其中該第一引線為不同於該第二引線之一金屬的一金屬。
21. 如請求項1之溫度感測系統，其中該第一引線及該第二引線分別包含第一可撓性支撐件及第二可撓性支撐件，其等懸置該探針頭以使得該探針頭抵接該表面，該第一可撓性支撐件係由相同於該第一引線的材料製成，且該第二可撓性支撐件係由相同於該第二引線的材料製成。

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