TWI432709B - Device for temperature measurement - Google Patents

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TWI432709B
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Masato Hayashi
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Description

溫度測量用裝置
本發明係關於一種溫度測量用裝置，用以對於在半導體製程等過程中於加熱處理單元內受到加熱之基板的實際溫度進行測量者。
半導體、液晶顯示器等製品，係經過半導體基板之洗淨、光阻塗佈、曝光、顯影、蝕刻、層間絕緣膜之形成、加熱處理以及切割等一連串處理製程所製造者。在此等處理當中，加熱處理乃例如圖案曝光後、作為層間絕緣膜材料之SOG(Spin On Glass)材塗佈後、或是光阻塗佈後所進行之處理。加熱處理乃半導體、液晶顯示器之製程中所必須之重要處理製程。
基板之加熱處理係於加熱處理單元內進行。此時，加熱處理單元內之溫度管理為重要者。其理由在於，當溫度管理不佳時，會引發光阻之膜厚不良或顯影不良。此外，即使於顯影、蝕刻、濺鍍、CVD(Chemical Vapor Deposition)等所進行之反應中，也必須控制基板表面溫度。是以，採用了使用埋設有溫度感應器之仿真基板，來測量於加熱處理單元內所處理之基板的實際溫度而非測量加熱處理單元內之溫度。
但是，上述測量技術，係於仿真基板中埋設溫度感應器等(由在熱傳導度、比熱等熱物性上與基板不同之材質所構成者)。因此，有時在基板之實際溫度與仿真基板所測量之溫度之間會產生誤差。是以，乃開發出可儘可能正確測量基板實際溫度之溫度測量用基板。
例如，於專利文獻1當中係記載了一種溫度測量用基板，具備：基板，其表面形成有複數之凹部；測溫元件，接著於複數之凹部，具有水晶振盪器。此外，於專利文獻2當中記載了一種用以測定基板參數(包含溫度)之裝置。於專利文獻2所記載之用以測量基板溫度之裝置，係於基板之空洞中配置電子處理零件等(積體電路等)之際，使用具有特定熱特性之填充材料(接合材料或是裝填(potting)材料)。藉此，該裝置能以與無電子處理零件之基板實質相同的方式感測基板之溫度變化。
習知技術文獻
專利文獻1：日本特開2008-139067號公報
專利文獻2：日本特表2007-536726號公報
現在，於溫度測量裝置，RTD(Resistance Temperature Detector，測溫電阻體)、熱電偶(thermal couple)、CMOS溫度感應器或是熱電阻係作為溫度感應器來使用。
於前述專利文獻1所記載之溫度測量用基板，係使用水晶振盪器作為測溫元件來測量基板溫度。但是，由於用以將內建水晶振盪器之封裝體(測溫元件)接著於凹部之接著劑、以及封裝體之材質的熱容量或比熱等熱物性之原因，檢測元件周邊之熱的過渡特性相較於實際基板之熱的過渡特性呈現延遲。
於專利文獻2所記載之測量基板溫度之裝置由於使用具有特定熱特性之接合材料或是裝填材料，所以能感測出與無電子處理零件之基板實質相同的溫度變化。亦即，該裝置可對基板賦予接近於實際基板之熱過渡特性。在接合材料方面以熱傳導率極高者為佳。於專利文獻2當中舉出了填充有鑽石微粒環氧材料。
但是，將此種材料當作接合材料使用之情況，溫度測量裝置之製造成本會變高。再者，隨構成電子處理零件之材質的熱容量之不同，在該溫度測量用基板之檢測元件周邊的熱過渡特性相較於實際之基板的熱過渡特性會延遲。
本發明係鑑於上述情事，其目的在於提供一種溫度測量用裝置，其溫度感應器周邊之熱過渡特性接近於實際基板之熱過渡特性，能以高精度測量於加熱處理單元內受到處理之基板之實際溫度。
為了達成上述目的，本發明之溫度測量用裝置，具備：基板；配置於基板一面之至少一個溫度感應器；以及低熱容量帶，係於基板上係和溫度感應器相距既定間隔並以包圍溫度感應器且具有既定寬度與既定深度的方式而形成者；低熱容量帶係以熱容量較形成基板之物質為小之物質所形成者。
較佳為，低熱容量帶離開溫度感應器之既定距離、既定寬度、以及既定深度係以實際基板之熱容量等同於溫度感應器與溫度感應器周邊構件之熱容量之和的方式所決定。
較佳為，低熱容量帶係截面呈凹狀之溝槽。
較佳為，低熱容量帶係以具有多孔質構造之物質所形成者。
較佳為，低熱容量帶係以奈米結晶矽所形成者。
較佳為，於基板之一面形成有用以將該溫度感應器埋設於內部之孔部；且溫度測量用裝置具備：接合材，用以將溫度感應器固接於孔部之內部；以及密封材，將內部固接有溫度感應器之孔部加以密封者；且低熱容量帶係與孔部相隔既定間隔並包圍溫度感應器以及孔部而形成者。
較佳為，溫度測量用裝置為晶圓狀溫度測量用裝置。
較佳為，溫度感應器為測溫電阻體(RTD)。
較佳為，於基板上具備：電路，係以該溫度感應器檢測溫度；儲存機構，係儲存電路所檢測之溫度數據；以及供電機構，係對電路供給電力。
依據本發明之溫度測量用裝置，溫度感應器周邊之熱過渡特性接近於實際基板之熱過渡特性，能以高精度測量於加熱處理單元內受到處理之基板之實際溫度。
以下，針對本發明之實施形態參照圖式作詳細的說明。圖中同一或相對應之部分係賦予同一符號。
(實施形態)
本實施形態之溫度測量用晶圓參照圖1來說明。溫度測量用晶圓1係由基板2、複數之溫度感應器3、配線4、處理部5、電源部6、凹部7所構成。於各溫度感應器3之周邊尚存有其他構成溫度測量用晶圓1之構件等，關於這些構件將於後詳述。溫度測量用晶圓1係為了對於半導體製程之加熱處理單元內所處理之晶圓之實際溫度進行測量所使用者。其材質係與實際所處理之基板為同一材質。
基板2係由矽所構成。此外，其上面亦可形成SiO2 層或是聚醯亞胺層等來作為保護膜。此外，亦可使用該領域所眾知之材料。
配線4係由導體材料所構成。係由例如鋁、銅、金、鈦、鎢、鉬、或是此等之合金等所構成。如圖1所示般，配線4係以將處理部5與各溫度感應器3作電連接的方式於基板2之一面上延設著。如圖1之虛線X的部位於圖2中放大顯示般，溫度感應器3與配線4雖未直接進行電連接，但係經由導線8連接著。
處理部5具有使用各溫度感應器3來檢測溫度之電路、以及將所檢測出之溫度數據加以儲存之電路。於此等電路係構裝有MPU(Micro Processing Unit)、A/D(Analog to Digital)轉換器、記憶體、類比開關(SW)等。例如，處理部5係藉由打線技術將上述電路構裝於基板上，以熱壓接方式貼附於基板2。貼附於基板2之處理部5係經由導線8與配線4作電連接。此外，處理部5亦可非設置於基板2上而是設置於基板2外。
電源部6係藉由導線8等導電體來和處理部5作電連接，對溫度測量用晶圓1供給電源。於電源部6構裝有電池或是DC電源例如薄膜固體電解質型電池。電源部6係藉由有線來充電。電源部6亦可非設置於基板2上而是設置於基板2外。
複數之溫度感應器3係配置於基板2之一面。如圖2以及圖2之Y-Y’線之截面圖亦即圖3所示，溫度感應器3係埋設於在基板2之一面所形成之大致圓形狀之孔部9的內部。此外，於孔部9之底部係密封有用以固接溫度感應器3之接合材10。
溫度感應器3與配線4係藉由打線技術以導線8來電連接著。埋設有溫度感應器3之孔部9係以密封材11來裝填(potting)著。於埋設有溫度感應器3之孔部9的外周係形成有俯視形狀為大致圓形狀而截面為凹狀之溝槽的凹部7。凹部7係與孔部9相隔既定間隔，以將溫度感應器3與孔部9完全包圍的方式形成著。此外，凹部7離開基板2之一面具有既定深度。關於凹部7與溫度感應器3之間隔、距離該面之深度以及凹部7在水平方向之寬度將於後詳述。
接合材10之材料以如構成基板2之矽等具有高熱傳導度者為佳。此外，接合材10之材料必須使用具有耐熱性且即使經過加熱升溫也幾乎不會產生氣體者。可使用例如配合有熱傳導性填料之矽酮系橡膠等。密封材11之材料必須考慮與構成基板2之矽等之熱膨脹係數差而使用具有彈力性之材質。可使用例如與接合材10同樣般配合有熱傳導性填料之矽酮系橡膠等。於密封材11所使用之材料亦可使用其他該技術領域所公知之材料。此外，於本實施形態所使用之溫度感應器3為RTD。較佳為鉑(白金)RTD。
以下，針對本實施形態之溫度測量用晶圓1之製程，使用圖4A至圖4D來簡單說明。本發明係關於溫度測量用晶圓1之溫度感應器3周邊區域之發明。是以，其他關於晶圓領域之製造方法係使用該技術領域之公知技術來進行製造。
如圖4A所示般，首先，選用溫度測量用晶圓1之基板2，於其一面圖案化形成由導電體所構成之配線4。其次如圖4B所示般，藉由噴砂或是蝕刻來形成用以埋設溫度感應器3之孔部9以及凹部7。
然後，如圖4C所示般，於孔部9埋設溫度感應器3，藉由導線8來將溫度感應器3與配線4進行連接。亦即，首先，於所形成之孔部9內部密封接合材10，固接溫度感應器3。其次，藉由打線技術使得溫度感應器3與配線4經由導線8來作電連接。再者，如圖4D所示般，將埋設於孔部9之溫度感應器3加以密封。亦即，埋設有溫度感應器3之孔部9係以密封材11來進行裝填。
以下，針對本實施形態之溫度測量用晶圓1之使用方法，亦即使用該溫度測量用晶圓1對在加熱處理單元內受到處理之晶圓的實際溫度測量方法之一例作簡單說明。
首先，使用晶圓搬運臂，將溫度測量用晶圓1搬入加熱處理單元內。此時，例如使用PC以有線方式設定溫度測量次數、測量周期等測量條件，將該條件事先儲存於處理部5。一旦溫度測量用晶圓1於加熱處理單元內受到加熱，則溫度測量用晶圓1之各溫度感應器3(RTD)之電阻值會變化。處理部5係從各溫度感應器3(RTD)之電阻值變化來檢測溫度變化，來儲存所檢測之溫度數據。對於溫度測量用晶圓1之電路的供電係以事先充電之電源部6來進行。
一旦溫度測量結束，以溫度測量用晶圓1所測量之晶圓溫度測量數據會從處理部5以溫度數位數據的形式以有線方式取出到PC。此外，電源部6亦利用有線來充電。又，關於此種溫度測量用仿真晶圓之使用之詳細請參照日本專利第3583665號公報。
以此方式取出之溫度數據係和於實際程序中在加熱處理單元內所使用之晶圓溫度之值極為接近。此乃由於本實施形態之溫度測量用晶圓1係於各溫度感應器3周邊形成有凹部7。亦即，於凹部7之內部，於加熱處理之際存在空氣。由於空氣之熱容量較基板2之構成材料亦即矽來得小，故凹部7扮演低熱容量帶之作用。因此，溫度測量用晶圓1整體之熱容量會較沒有凹部7之晶圓來得小。當具有凹部7之晶圓被給予與不具凹部之晶圓相同的熱量之時，可提升晶圓整體之熱過渡特性。是以，各溫度感應器3周邊之熱過渡特性也提升，可使得溫度感應器3部份之熱過渡特性接近於實際無溫度感應器3情況下晶圓之熱過渡特性。
此外，凹部7之水平方向寬度、深度以及形成位置(與溫度感應器3之距離)等，係以溫度感應器3周邊之熱過渡特性儘可能接近實際晶圓(基板)之熱過渡特性的方式事先調整形成。亦即，凹部7與溫度感應器3之距離、寬度以及深度係依據溫度感應器3之種類(材質)以及大小、接合材10之材料或是基板2之厚度等來分別事先適當調整。為了估計凹部7之最適形狀，係將溫度測量用晶圓1分為各構成構件計算分別之熱容量來決定。例如將溫度感應器3之熱容量定義為Cs J/K‧m3 ，將接合材料之熱容量定義為Cb J/K‧m3 ，將凹部7材料之熱容量定義為Cz J/K‧m3 ，將Si之熱容量定義為Csi J/K‧m3 ，將其他電子處理零件等之熱容量定義為Cc J/K‧m3 。係以實際晶圓(基板)之熱容量Cv J/K‧m3 等同於溫度感應器3之熱容量(Cs J/K‧m3 )與其周邊構件之例如接合材料、凹部材料、其他電子零件材料所具有之熱容量之和(Cb J/K‧m3 +Cz J/K‧m3 +Csi J/K‧m3 +Cc J/K‧m3 )的方式來調整凹部7相對於溫度感應器3之位置、水平方向之寬度以及深度等。
依據本實施形態之溫度測量用晶圓1，由於溫度感應器3周邊之熱過渡特性接近於實際晶圓之熱過渡特性，所以能以高精度來測量在加熱處理單元內受到處理之晶圓的實際溫度。尤其，使用本實施形態之溫度測量用仿真晶圓之溫度測定，藉由使得溫度感應器3周邊之熱過渡特性接近於實際晶圓之熱過渡特性，則相較於習知溫度測量用晶圓，可更正確地測量加熱(溫度變化)剛開始之溫度。
(實施形態之變形例1)
本實施形態之變形例1係參照圖5來說明。關於圖5中所示溫度測量用晶圓1之構成概略係與圖1所示實施形態同樣。有關溫度測量用晶圓1之各構成要素亦即基板2、溫度感應器3、配線4、處理電路5、電源電路6、導線8、孔部9、接合材10以及密封材11之詳細與前述實施形態同樣。
於變形例1中，係取代凹部7，使得大致圓形狀之多孔質帶12與凹部7同樣地來和大致圓形狀之孔部9隔著既定間隔來形成。多孔質帶12係以將溫度感應器3與孔部9之周圍完全包圍且距離基板2之一面具有既定深度的方式形成。圖5所示溫度感應器3周邊自上方觀看之多孔質帶12的形狀，係和圖2與圖3所示之凹部7同樣。多孔質帶12係由多孔質矽、較佳為奈米結晶矽等物質所構成。
本實施形態之變形例1之溫度測量用晶圓1之製造方法，係與圖4A至圖4D所示實施形態之製造方法大致相同，惟於圖4B所示之製造階段並未形成凹部7此點是不同的。如前述般，多孔質帶12係由多孔質矽(包含奈米結晶矽)所構成。例如，基板2(矽)上成為多孔質帶12之部份係於氟化氫水溶液與乙醇之混合液所構成之電解液中進行陽極氧化處理而形成。關於從矽形成為多孔質矽之方法的詳細請參見日本特開2005-73197號公報。
此外，多孔質帶12之寬度、深度以及形成位置(與溫度感應器3之距離)等係以溫度感應器3周邊之熱過渡特性儘可能接近實際之晶圓(基板)之熱過渡特性的方式事先調整來形成。亦即，多孔質帶12相對於溫度感應器3之距離、寬度以及深度係配合溫度感應器3之種類(材料)以及大小、接合材10之材料或是基板2之厚度等來分別適當地調整。
本實施形態之變形例1之溫度測量用晶圓1，同樣地於溫度感應器3周邊形成由熱容量較基板2之材料(矽)來得小之材料(多孔質矽(包含奈米結晶矽))所構成之多孔質帶12，扮演低熱容量帶之作用。因此，溫度感應器3周邊之熱過渡特性接近於實際晶圓之熱過渡特性，可對於加熱處理單元內受到處理之晶圓的實際溫度以高精度來測量。
(實施形態之變形例2)
本實施形態之變形例2參照圖6來說明。關於圖6之溫度測量用晶圓1之構成概略係與圖1所示之實施形態同樣。而溫度測量用晶圓1之各構成要素的詳細係與前述實施形態同樣。
本實施形態之變形例2，在凹部7並未受到溫度感應器3與孔部9所完全包圍這點上係和前述實施形態不同。亦即，如圖6所示般，俯視呈大致四方形狀之凹部7在配線4與溫度感應器3經由導線8作連接之部份並未形成。
但是，即便是形成有此種凹部7之溫度測量用晶圓1，由於以某種程度包圍溫度感應器3來形成低熱容量帶(凹部7)，所以溫度感應器3周邊之熱過渡特性可接近實際之晶圓的熱過渡特性。因此，能以高精度來測量於加熱處理單元內受到處理之晶圓的實際溫度。此外，由於在配線4與溫度感應器3之連接部份並未形成凹部7，所以就配線4之延伸配置而言可如以往般來設計。
如此般，本發明之溫度測量用裝置，低熱容量帶(多孔質帶12或是凹部7等)只要與溫度感應器3相距既定間隔、以某種程度包圍溫度感應器3來形成即可，低熱容量帶未必要在全周連續形成。
例如，在本實施形態之變形例2以外，亦可不採用連續之低熱容量帶而是使得片段的低熱容量帶以某種程度包圍溫度感應器3的方式來形成。但是，必須對低熱容量帶之寬度、深度以及形成位置(與溫度感應器3之距離)等適宜調整來使得溫度感應器3周邊之熱過渡特性上升，接近於實際晶圓(基板)之熱過渡特性。
於前述實施形態(包含變形例1與2)，係描述了以配線4以及導線8來將溫度感應器3與處理部5作連接之情況。但是，本發明之溫度測量用裝置只要溫度感應器3與處理部5之間能以導電體作連接而使得彼此間形成電連接即可，不論採用何種構成皆無妨。
再者，於實施形態所描述之處理部5與電源部6為一例，本發明之溫度測量用裝置只要使用能以溫度感應器3檢測溫度之該技術領域的公知技術、電子零件等即可。例如，處理部5亦可不具備儲存機構而是直接以有線來取出溫度數據。亦可採行不具備電源部6而對該溫度測量用裝置直接供電之構成。或者，基板2上亦可不具備此等電子零件。
於前述實施形態(包含變形例1與2)中，係針對溫度感應器3為RTD(測溫電阻體)之情況作了說明。惟溫度感應器3之種類除了RTD(測溫電阻體)以外，即使採用熱電偶或是熱電阻等公知之溫度感應器3亦無妨。關於溫度感應器3之數量以多數為佳，惟不限於圖1所示之數量。此外，溫度感應器3未必要如前述實施形態(包含變形例1與2)所記載般以將於基板2所形成之孔部9內部完全填埋的形式來構成。
圖3等所示之溫度感應器3周邊構成為一例。例如，溫度感應器3之上半部亦可自基板2上突出。亦可採將溫度感應器3填埋成極為靠近孔部9內壁之構成。再者，亦可不形成孔部9而於基板2上直接接合溫度感應器3。此種情況下，低熱容量帶係以相對於溫度感應器3隔著既定間隔且僅包圍溫度感應器3之方式來形成。
於實施形態(包含變形例1與2)，係針對本發明之溫度測量用裝置為晶圓狀之情況作了說明。惟亦可適用於使用其他加熱處理單元所製造之液晶顯示器等之溫度測量用裝置。於此情況下，只要於玻璃基板等形成熱容量較玻璃基板等來得小而扮演低熱容量帶功用之凹部或是多孔質玻璃等即可。
此外，除了凹部或是多孔質構造以外，只要是熱容量較形成基板2之物質來得小之低熱容量帶即可。此外，此低熱容量帶只要是相對於溫度感應器3隔著既定間隔、以包圍溫度感應器3的方式從基板2之一面朝基板2內部方向具有既定深度來形成即可，不論為何種構造皆無妨。例如，凹部亦可形成於基板2之內側。此外，亦可於圖2與圖3所示之凹部7中埋設熱容量較形成基板2之物質來得小之低熱容量材質。或是，亦可將圖2與圖3所示之凹部7表面進一步以隔熱壁被覆來阻斷朝凹部7流動之熱，進而提升溫度測量用晶圓1整體之熱過渡特性。
以上針對發明之實施形態作了說明，惟本發明不限於上述實施形態，於本發明之範圍內可有各種之實施形態。例如，即便是使用具有耐熱性之零件來構成感應器，於500~1000℃般之高熱範圍內測量溫度之情況也同樣地可提升過渡特性亦無妨。
(具體例)
使用熱流體解析軟體Fluent，進行有關本發明之溫度測量用晶圓1之熱傳導模擬之結果如以下所示。
模式1係以實際之半導體程序中之晶圓進行熱傳導模擬，模式2係以習知之溫度測量用晶圓進行熱傳導模擬，模式3係以本發明之溫度測量用晶圓1進行熱傳導模擬。本發明之溫度測量用晶圓1(模式3)，係針對實施形態中所記載之於溫度感應器3周邊形成凹部7之溫度測量用晶圓1進行模擬。
針對本發明之具體例之模式3的溫度測量用晶圓之構成參照圖7作說明。於本模擬之模式3，係假想為於圓形溫度測量用晶圓1之基板2中心配置溫度感應器3，而凹部7包圍溫度感應器3周圍之形狀的晶圓來進行模擬。於模式2係假想未如圖7所示形成將溫度感應器3周圍加以包圍之凹部7之狀態下的(習知)溫度測量用晶圓來進行模擬。模式1係假想僅有圓形晶圓之基板2的狀態之晶圓來進行模擬。
關於模式1到模式3之晶圓構成，參照圖8到圖10做詳細說明。
如圖8所示般，模式1之實際半導體程序中之晶圓係由Si基板13、位於其上之SiO2 層14、以及位於其上之聚醯亞胺層15所構成。該晶圓係由平台16所加熱(固定於130℃)。Si基板13之厚度a為0.775mm，Si基板13與平台16之距離b為0.1mm，晶圓端部到中心軸之距離(亦即晶圓半徑)c為75mm。進行溫度模擬之晶圓的監測點(Monitor Point)係設定於距離圖8所示晶圓右端為0.1mm之部位。
其次，如圖9所示般，關於模式2之習知溫度測量用晶圓，其構成包括Si基板13、以Al2 O3 基材所構成之溫度感應器3、作為保護膜之SiO2 層14、以及將溫度感應器3加以密封與接合之矽酮所構成之耐熱糊17。該晶圓係利用平台16來加熱(固定於130℃)。Si基板13之厚度a、Si基板13與平台16之距離b、晶圓端部到中心軸之距離c係與模式1同樣。溫度感應器3之高度d為0.5mm。進行溫度模擬之晶圓的監測點(Monitor Point)，如圖9所示般，係成為晶圓中心軸上之溫度感應器3與SiO2 層14之界面。
如圖10所示般，關於模式3之本發明之溫度測量用晶圓1係與模式2同樣地由Si基板13、溫度感應器3、SiO2 層14、以及耐熱糊17所構成。但是，如圖7所示般，於Si基板13上係形成有包圍溫度感應器3周圍之凹部7。溫度測量用晶圓1係藉由平台16來加熱(固定於130℃)。Si基板13之厚度a、Si基板13與平台16之距離b、溫度測量用晶圓1端部到中心軸之距離c、溫度感應器3之高度d係與模式1以及模式2同樣。凹部7與耐熱糊17之距離e為1.25mm，凹部7之寬度f為1.25mm，凹部7之深度g為0.45mm。進行溫度模擬之監測點(Monitor Point)係與模式2同樣。
進行模擬時，熱傳導率係設定成Si基板13為148W/m‧K，SiO2 層14為0.90 W/m‧K，聚醯亞胺層15為0.29 W/m‧K，溫度感應器3之Al2 O3 基材為30 W/m‧K，溫度感應器3之保護膜SiO2 為1.10 W/m‧K，耐熱糊17之矽酮為0.70 W/m‧K。鄰近間隙(proximity gap)係設定為空氣。亦即，於Si基板13與平台16之間的空間為空氣。此外，凹部7內部之空間也為空氣，凹部7之熱物性係與空氣之熱物性同樣。
於圖11中，針對模式1到模式3之晶圓，顯示了相對於0~10(秒)之加熱經過時間，利用溫度感應器所感測之溫度變化的模擬結果。於經過2秒之時點，溫度由高至低依序分別為模式1、模式3、模式2。於圖12中，針對模式1到模式3之晶圓，顯示了相對於0~60(秒)之加熱經過時間之模擬結果，於經過5秒之時點，溫度由高至低為模式1與模式3幾乎重疊，然後模式2低若干溫度。於圖13中，顯示了模式2或模式3之與模式1的溫差(℃)之模擬結果。如此般，於圖11中顯示了模式1至模式3之0~10(秒)時間經過之監測溫度，圖12係顯示了模式1至模式3之0~60(秒)之時間經過之監視溫度，又圖13係顯示了模式1之監測溫度之與模式2或是模式3之監測溫度之溫差(模式1-模式2以及模式1-模式3)。
如圖11至圖13所示般，模式3相較於模式1在過渡特性不佳。另一方面，模式3相較於模式2，於較早之時間經過階段(10秒附近)之與模式1的溫差值變小，其後監測溫度也成為定值化。一般認為，此乃由於在溫度感應器3周邊形成了熱容量較Si基板13為小之低熱容量帶亦即凹部7，故以巨觀觀看模式3之溫度感應器3周邊情況的熱過渡特性更為接近模式1之情況下的熱過渡特性。
從上述模擬結果，即便是模式3所示之未形成凹部7而是於溫度感應器3周邊形成由熱容量較形成基板之材料來得小之材料所構成之低熱容量帶，亦可使得溫度感應器3周邊之熱過渡特性接近於實際晶圓的熱過渡特性。藉此，能以高精度來測量於加熱處理單元內受到處理之晶圓的實際溫度。此外，相較於以往之溫度測量用晶圓，可更正確地測量加熱(溫度變化)剛開始後之溫度。
此外，本申請案可將說明書之揭示範圍內所能實現之可達成發明目的的構成要件作任意的組合。
本申請案係基於2009年12月18日所提出申請之日本專利申請2009-288410號所得。本說明書中係參酌日本專利申請2009-288410號之說明書、申請專利範圍、以及圖式全體而納入本案中。
1‧‧‧溫度測量用晶圓
2‧‧‧基板
3‧‧‧溫度感應器
4‧‧‧配線
5‧‧‧處理部(處理電路)
6‧‧‧電源部(電源電路)
7‧‧‧凹部
8‧‧‧導線
9‧‧‧孔部
10‧‧‧接合材
11‧‧‧密封材
12‧‧‧多孔質帶
13‧‧‧Si基板
14‧‧‧SiO2 層
15‧‧‧聚醯亞胺層
16‧‧‧平台
17‧‧‧耐熱糊
圖1係顯示本發明之實施形態之溫度測量用晶圓之構成例之示意圖。
圖2係圖1之X部份之放大圖。
圖3係以圖2之Y-Y線切斷之截面圖。
圖4A係顯示於實施形態之溫度測量用晶圓，於基板形成配線之製程截面圖。
圖4B係顯示於基板形成孔部與凹部之製程截面圖。
圖4C係顯示於孔部埋設溫度感應器，藉由導線來和配線做連接之製程截面圖。
圖4D係顯示將埋設於孔部之溫度感應器加以密封之製程截面圖。
圖5係顯示實施形態之變形例1之溫度測量用晶圓之溫度感應器周邊之截面圖。
圖6係顯示實施形態之變形例2之溫度測量用晶圓之溫度感應器周邊之截面圖。
圖7係本發明之具體例模式3之溫度測量用晶圓之立體圖。
圖8係具體例之模式1之晶圓截面圖。
圖9係具體例之模式2之溫度測量用晶圓之截面圖。
圖10係具體例之模式3之溫度測量用晶圓之截面圖。
圖11係顯示具體例之模式1~模式3之加熱時間0~10(秒)之模擬結果圖。
圖12係顯示具體例之模式1~模式3之加熱時間0~60(秒)之模擬結果圖。
圖13係顯示具體例之模式2或模式3之與模式1之溫差(℃)之模擬結果圖。
1．．．溫度測量用晶圓
2．．．基板
3．．．溫度感應器
4．．．配線
5．．．處理部(處理電路)
6．．．電源部(電源電路)
7．．．凹部

Claims (8)

  1. 一種溫度測量用裝置，係具備有：基板；至少一個溫度感應器，係配置於該基板之一面；以及低熱容量帶，係於該基板上和該溫度感應器相隔既定距離並以包圍該溫度感應器且具有既定寬度與既定深度的方式而形成者；該低熱容量帶係以熱容量較形成該基板之物質為小之物質所形成者；於該基板之一面形成有用以將該溫度感應器埋設於內部之孔部；並具備有：接合材，係用以將該溫度感應器固接於該孔部之內部；以及密封材，係將內部固接有該溫度感應器之該孔部加以密封者；該低熱容量帶係與該孔部相隔既定間隔並包圍該溫度感應器以及該孔部而形成者。
  2. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該低熱容量帶離開溫度感應器之既定距離、既定寬度、以及既定深度係以實際基板之熱容量等同於溫度感應器與溫度感應器周邊構件之熱容量之和的方式所決定。
  3. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該低熱容量帶係截面呈凹狀之溝槽。
  4. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該低熱容量帶係以具有多孔質構造之物質所形成者。
  5. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該低熱容量帶係以奈米結晶矽所形成者。
  6. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該溫度測量用裝置為晶圓狀溫度測量用裝置。
  7. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該溫度感應器為測溫電阻體(RTD)。
  8. 如申請專利範圍第1項之溫度測量用裝置，其中該基板上具備有：電路，係以該溫度感應器來檢測溫度；儲存機構，係儲存該電路所檢測之溫度數據；以及供電機構，係對該電路供給電力。
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