TWI471538B - Temperature sensor for wafer cups - Google Patents

Description

晶圓吸盤用的溫度感測器

本發明係關於測定以晶圓吸盤所保持之晶圓之溫度的溫度感測器，更詳而言之，係關於對晶圓吸盤的裝卸性、及耐電壓性佳的晶圓吸盤用的溫度感測器。

例如檢査裝置所使用的晶圓吸盤係將晶圓所形成的複數裝置作真空吸附等予以保持，在進行複數裝置各自之電氣特性檢査時加以使用。晶圓的檢査係將晶圓由低溫領域至高溫領域設定為各種溫度，因此在晶圓吸盤裝設有溫度感測器，藉由該溫度感測器，正確測定晶圓吸盤上之晶圓的溫度。因此，針對習知之具備有溫度感測器的檢査裝置，一面參照第3圖及第4圖一面加以說明。

習知的檢査裝置係例如第3圖所示，具備有彼此鄰接的裝載器室1及探針器室2。裝載器室1係具備有：以匣盒單位收納複數枚晶圓W的匣盒收納部、由匣盒一枚一枚地將晶圓W作搬出搬入的晶圓搬送機構、及在藉由晶圓搬送機構來搬送晶圓W的期間將晶圓W作預對準的預對準機構。如第3圖所示，探針器室2係構成為：具備有：構成為保持晶圓W而可在X、Y、Z及θ方向進行移動的晶圓吸盤3；具有與形成在該晶圓吸盤3上之晶圓W的複數電極墊相接觸的複數探針4A的探針卡4；藉由卡片保持具(未圖示)來固定該探針卡4的固定機構5；及將 探針卡4與測試頭T作電性連接的連接環6，在控制裝置的控制下，進行晶圓W所形成之各裝置的電氣特性檢査。其中，在第3圖中，7係與晶圓吸盤3合作進行晶圓W與探針卡4之對位的對準機構，7A為上攝影機，7B為下攝影機，8為裝設有探針卡4之固定機構5的頭板。

晶圓吸盤3係內置溫度調節機構，將晶圓W設定為預定的檢査溫度，而供作高溫檢査或低溫檢査。例如在進行高溫檢査時，係將晶圓W設定為例如200℃。為了將晶圓W設定為200℃，如第4圖所示，藉由被裝設在晶圓吸盤3的溫度感測器9來檢測晶圓吸盤3的溫度，根據檢出溫度而將晶圓W設定為200℃來加以控制。

在此針對晶圓吸盤3與溫度感測器9加以說明。在晶圓吸盤3的側面，如第4圖所示，形成有供插入溫度感測器9之測溫體9A的插入孔3A，在該插入孔3A的開口部形成有母螺絲。另一方面，在溫度感測器9之測溫體9A的基端，係由氧化鋁陶瓷所構成的連接部9B被一體化，在該連接部9B連接有纜線9C。在該連接部9B的測溫體9A側形成有雄螺絲，藉由連接部9B的雄螺絲與晶圓吸盤3的插入孔3A的母螺絲相螺合，使溫度感測器9安裝在晶圓吸盤3。

但是，當在高溫下進行形成在晶圓W之功率裝置的電氣特性檢査時，將晶圓吸盤3上的晶圓W加熱至200℃，對晶圓吸盤3的晶圓載置面施加高電壓來進行高溫檢査。

但是，若為習知的溫度感測器9，當將溫度感測器9裝設在晶圓吸盤3時，在晶圓吸盤3的插入孔3A插入測溫體9A，將連接部9B作旋轉操作，若未使連接部9B的雄螺絲與插入孔的母螺絲相螺合，則無法將溫度感測器9裝設、固定在晶圓吸盤3，因此在每次將溫度感測器9在晶圓吸盤3作裝卸時，若未暫時由連接部9B卸除纜線9C，則無法作裝卸，溫度感測器9的裝卸操作較為繁雜。此外，習知的溫度感測器9的連接部9B係僅可承受5kV左右的高電壓，因此如最近的功率裝置般，當被要求例如10kV左右的高電壓檢査時，以習知的溫度感測器9的連接部9B，並無法滿足如上所示之高電壓的要求，而會有火花放電的情形。

本發明係為解決上述課題而研創者，目的在提供一種具有例如10kV左右的耐電壓特性，並且可簡單進行對晶圓吸盤之裝卸操作的晶圓吸盤用的溫度感測器。

本發明之請求項1所記載之晶圓吸盤用的溫度感測器，係藉由被插入在形成在晶圓吸盤側面之插入孔內的測溫體，來測定被保持在晶圓吸盤之晶圓的處理溫度的溫度感測器，其特徵為：將具有與上述晶圓吸盤的插入孔相對應之貫穿孔的固定用區塊，透過連結構件而與上述晶圓吸盤的側面相連結，而且，透過被設在由上述貫穿孔被插入在上述插入孔的測溫體的基部的安裝構件，將上述溫度感測器安裝在上述固定用區塊。

此外，本發明之請求項2所記載之晶圓吸盤用的溫度感測器，係為了測定被保持在晶圓吸盤的晶圓的處理溫度，在形成在上述晶圓吸盤側面的插入孔插入測溫體，透過固定用區塊而安裝在上述晶圓吸盤的溫度感測器，其特徵為：上述固定用區塊係具備有：供上述測溫體貫穿而且裝設有在上述測溫體的基部一體化的安裝構件的貫穿孔、及用以將上述固定用區塊與上述晶圓吸盤相連結的連結構件，透過上述安裝構件而將上述溫度感測器安裝在上述固定用區塊。

此外，本發明之請求項3所記載之晶圓吸盤用的溫度感測器係在請求項1或請求項2所記載之發明中，上述測溫體係以被收納在保護管內的鉑阻抗元件為主體所構成。

此外，本發明之請求項4所記載之晶圓吸盤用的溫度感測器係在請求項1至請求項3中任一項之發明中，上述固定用區塊係藉由高絕緣性材料所形成。

此外，本發明之請求項5所記載之晶圓吸盤用的溫度感測器係在請求項4所記載之發明中，上述高絕緣性材料係藉由高純度的氧化鋁陶瓷所形成。

藉由本發明，可提供一種具有例如10kV左右的耐電壓特性，並且可簡單進行對晶圓吸盤之裝卸操作的晶圓吸盤用的溫度感測器。

以下根據第1圖及第2圖所示之實施形態，說明本發明之晶圓吸盤用的溫度感測器。

本實施形態之晶圓吸盤用的溫度感測器(以下僅稱為「溫度感測器」)10係例如第1圖的(a)、(b)所示，被裝設在晶圓吸盤20的側面。該晶圓吸盤20係具備有：吸盤頂部21、冷卻套管22及加熱用板23，該等係予以層積而一體化，例如構成為將晶圓所形成的複數功率裝置載置於吸盤頂部21上，以助預定的高溫檢査。接著，本實施形態之溫度感測器10係形成為可施加例如20kV之高電壓的構造。其中，在吸盤頂部21的上面，係將以往周知的同心圓狀溝槽21A形成為晶圓的吸附用溝槽。其中，第1圖的(a)、(b)中係僅圖示溫度感測器10之一部分構件(後述的固定用區塊)。

此外，在吸盤頂部21係施加例如20kV的高電壓來進行晶圓的高溫檢査，因此被裝設在吸盤頂部21的溫度感測器10係具備有可承受該高電壓的構造。因此，針對本實施形態之溫度感測器10與吸盤頂部21說明如下。

如第2圖(a)、(b)所示，本實施形態之溫度感測器10係具備有：測定吸盤頂部21之溫度的棒狀測溫體11、與 測溫體11相連接的纜線12、連結在吸盤頂部21之側面予以固定的矩形狀固定用區塊13、及用以在固定用區塊13安裝溫度感測器10的安裝構件14，棒狀測溫體11由吸盤頂部21的側面朝向中央部被插入在以徑向延伸的插入孔21B。測溫體11係在前端呈封閉的保護管內收納有與纜線12相連接的鉑阻抗元件(未圖示)，透過鉑阻抗元件來測定吸盤頂部21的溫度、甚至晶圓的溫度。本實施形態之溫度感測器10係在可透過固定用區塊13而在吸盤頂部21作裝卸之處具有特徵，測溫體11及纜線12係可使用與以往周知為相同者。

安裝在吸盤頂部21之側面的固定用區塊13係如第2圖的(a)、(b)所示，以呈現與吸盤頂部21大致相同厚度的方式藉由高絕緣性材料所形成。以高絕緣性材料而言，係以例如高純度的氧化鋁陶瓷(純度：99.7%)為佳，若為可承受20kV之高電壓的絕緣材料，則並非限制於氧化鋁陶瓷。

接著，如第2圖(a)、(b)所示，固定用區塊13係具有：與吸盤頂部21的插入孔21B相對應形成的第1貫穿孔13A、以裝設用以將固定用區塊13連結在吸盤頂部21之側面的連結構件(第1螺絲構件)15的方式所形成的第2貫穿孔13B、及與用以將溫度感測器10固定在固定用區塊13之第2螺絲構件16的雄螺絲相螺合的母螺絲13C。第1貫穿孔13A被配置在第2貫穿孔13B與母螺絲13C之間。在第1貫穿孔13A裝設有用以將溫度感測器10固 定在固定用區塊13的安裝構件14。

如第2圖(a)、(b)所示，第1貫穿孔13A係由：供測溫體11貫穿的小徑孔13A₁ ；及由小徑孔13A₁ 擴徑，裝設有用以將測溫體11固定在固定用區塊13的安裝構件14的大徑孔13A₂ 所構成，在小徑孔13A₁ 與大徑孔13A₂ 的交界形成有供扣止安裝構件14的段部。安裝構件14係由：被收納在第1貫穿孔13A之大徑孔13A₂ 的小徑部14A、由小徑部14A擴徑且與固定用區塊13的側面相接的大徑部14B、及在小徑部14A與大徑部14B的交界朝固定用區塊13的母螺絲13C側延伸設置的固定部14C所構成，以大徑部14B被扣止在固定用區塊13的側面，透過固定部14C的孔洞而使第2螺絲構件16與母螺絲13C相螺合，而將溫度感測器10固定在固定用區塊13。

此外，如第2圖(a)、(b)所示，第2貫穿孔13B係由：供第1螺絲構件15的雄螺絲貫穿的小徑孔13B₁ 、及由小徑孔13B₁ 擴徑而收納有第1螺絲構件15之頭部的大徑孔13B₂ 所構成，在小徑孔13B₁ 與大徑孔13B₂ 的交界形成有扣止第1螺絲構件15之頭部的段部。接著，小徑孔13B₁ 係以供第1螺絲構件15的雄螺絲螺合的方式與形成在吸盤頂部21的母螺絲相對應形成。在收納有第1螺絲構件15之頭部的第2貫穿孔13B的大徑孔13B₂ 的剩餘空間係被填充有耐熱、耐寒性、耐衝撃性等佳的樹脂，例如RTV(Room Temperature Vulcanizing Rubber)橡膠。此外，RTV橡膠係被塗敷在固定用區塊13的表面，並且將固 定用區塊13與吸盤頂部21相接著。

因此，當將固定用區塊13裝設在吸盤頂部21時，使第1螺絲構件15通過固定用區塊13的第2貫穿孔13B，而與吸盤頂部21之側面的母螺絲相螺合，此外，將固定用區塊13之吸盤頂部21側的側面與吸盤頂部21相接合，藉此使固定用區塊13連結、固定在吸盤頂部21的側面。若固定用區塊13被固定在吸盤頂部21的側面，第1螺絲構件15的頭部會與第2貫穿孔13B之大徑孔13B₂ 的底面相接，而在第2貫穿孔13B殘留空間。在該空間內填充RTV橡膠17，將固定用區塊13的側面作為平坦面而形成。其中，在固定用區塊13的表面係被預先塗敷有RTV橡膠等。

溫度感測器10係在保持測溫體11、纜線12及安裝構件14一體化的情況下無須旋轉操作，而可透過固定用區塊13對吸盤頂部21簡單地作裝卸。

因此，針對本實施形態之溫度感測器10之裝卸操作加以說明。如上所述，透過預先與吸盤頂部21的側面相連結而予以固定的固定用區塊13，而將溫度感測器10對吸盤頂部21作裝卸。

亦即，當將溫度感測器10裝設在吸盤頂部21時，由固定用區塊13的第1貫穿孔13A將溫度感測器10的測溫體11插入在吸盤頂部21的插入孔21B內，將溫度感測器10的安裝構件14的小徑部14A裝設在第1貫穿孔13A的大徑孔13A₂ 。接著，由安裝構件14之固定部14C的孔洞，使第2螺絲構件16相對固定用區塊13的母螺絲13C相螺合，將溫度感測器10固定在固定用區塊13，而結束溫度感測器10對吸盤頂部21的裝設。

此外，當將溫度感測器10由吸盤頂部21卸除時，若將第2螺絲構件16由固定用區塊13卸除，即解開溫度感測器10與固定用區塊13的連結，直接抓住安裝構件14而將測溫體11由吸盤頂部21抽出，而可簡單地抽出溫度感測器10。

但是，本實施形態之溫度感測器10由於固定用區塊13係藉由屬於高絕緣性材料的氧化鋁所形成，因此如進行功率裝置的電氣特性檢査之情形等所示，即使對吸盤頂部21施加10kV的高電壓，亦不會使固定用區塊13受到絕緣破壞，在高電壓下亦可正確測定吸盤頂部21的溫度，可確保檢査的可靠性。

如以上說明所示，藉由本實施形態，晶圓吸盤20、具體而言，將具有與吸盤頂部21的插入孔21B相對應之第1貫穿孔13A的固定用區塊13透過第1螺絲構件15而與吸盤頂部21的側面相連結，而且，透過被設在由第1貫穿孔13A插入在吸盤頂部21之插入孔21B之測溫體11的基部的安裝構件14，將溫度感測器10螺止安裝在固定用區塊13，因此僅將溫度感測器10的測溫體11由固定用區塊13的第1貫穿孔13A插入在吸盤頂部21的插入孔21B，以第2螺絲構件16將安裝構件14的固定部14C螺緊在固定用區塊13的側面，即可將溫度感測器10簡單地裝設在吸盤頂部21。此外，僅將第2螺絲構件16由固定用區塊13卸除，即可將溫度感測器10由吸盤頂部21簡單地卸除。

此外，藉由本實施形態，測溫體11以被收納在保護管內的鉑阻抗元件為主體所構成，因此即使在200℃的高溫下，亦可正確地測定吸盤頂部21上的晶圓溫度。此外，固定用區塊係藉由高絕緣性材料，例如純度99.7%的氧化鋁陶瓷所形成，因此即使晶圓所形成的裝置為高電壓規格的功率裝置，亦可進行安定的溫度測定，可確保檢査的可靠性。

其中，在上述實施形態中，係針對被使用在檢査裝置之晶圓吸盤的溫度感測器加以說明，但是亦可廣泛適用在透過晶圓吸盤來測定晶圓溫度的溫度感測器。總之，本發明並非受限於上述實施形態，只要未脫離本發明之要旨，即可適當設計變更各構成要素。

[產業上利用可能性]

本發明係可適於利用在測定晶圓吸盤之溫度的溫度感測器。

1．．．裝載器室

2．．．探針器室

3．．．晶圓吸盤

3A．．．插入孔

4A．．．探針

4．．．探針卡

5．．．固定機構

6．．．連接環

7．．．對準機構

7A．．．上攝影機

7B．．．下攝影機

8．．．頭板

9．．．溫度感測器

9A．．．測溫體

9B．．．連接部

9C．．．纜線

10．．．溫度感測器

11．．．測溫體

12．．．纜線

13．．．固定用區塊

13A．．．第1貫穿孔(貫穿孔)

13A₁ ．．．小徑孔

13A₂ ．．．大徑孔

13B．．．第2貫穿孔

13B₁ ．．．小徑孔

13B₂ ．．．大徑孔

13C．．．母螺絲

14．．．安裝構件

14A．．．小徑部

14B．．．大徑部

14C．．．固定部

15．．．連結構件(第1螺絲構件)

16．．．第2螺絲構件

17．．．RTV橡膠

20．．．晶圓吸盤

21．．．吸盤頂部

21A．．．溝槽

21B．．．插入孔

22．．．冷卻套管

23‧‧‧加熱用板

T‧‧‧測試頭

W‧‧‧晶圓

第1圖係顯示(a)、(b)為適用本發明之溫度感測器之一實施形態的晶圓吸盤的圖，(a)係其斜視圖、(b)係其主要部位的側面圖。

第2圖係顯示(a)、(b)分別為第1圖所示晶圓吸盤之主要部位的圖，(a)為將其一部分切斷顯示的俯視圖，(b)為顯示該一部分的剖面圖。

第3圖係將習知的檢査裝置的探針器室的一部切斷顯示的前視圖。

第4圖係將第3圖所示檢査裝置所使用之晶圓吸盤的一部分切斷顯示的俯視圖。

10．．．溫度感測器

11．．．測溫體

12．．．纜線

13．．．固定用區塊

13A．．．第1貫穿孔(貫穿孔)

13A₁ ．．．小徑孔

13A₂ ．．．大徑孔

13B．．．第2貫穿孔

13B₁ ．．．小徑孔

13B₂ ．．．大徑孔

13C．．．母螺絲

14．．．安裝構件

14A．．．小徑部

14B．．．大徑部

14C．．．固定部

15．．．連結構件(第1螺絲構件)

16．．．第2螺絲構件

17．．．RTV橡膠

20．．．晶圓吸盤

21．．．吸盤頂部

21A．．．溝槽

21B．．．插入孔

22．．．冷卻套管

23．．．加熱用板

Claims (5)

1. 一種晶圓吸盤用之溫度感測器，係藉由被插入在形成在晶圓吸盤側面之插入孔內的測溫體，來測定被保持在晶圓吸盤之晶圓的處理溫度的溫度感測器，其特徵為：將具有與上述晶圓吸盤的插入孔相對應之貫穿孔的固定用區塊，透過連結構件而與上述晶圓吸盤的側面相連結，而且，透過被設在由上述貫穿孔被插入在上述插入孔的測溫體的基部的安裝構件，將上述溫度感測器安裝在上述固定用區塊。
2. 一種晶圓吸盤用之溫度感測器，係為了測定被保持在晶圓吸盤的晶圓的處理溫度，在形成在上述晶圓吸盤側面的插入孔插入測溫體，透過固定用區塊而安裝在上述晶圓吸盤的溫度感測器，其特徵為：上述固定用區塊係具備有：供上述測溫體貫穿而且裝設有在上述測溫體的基部一體化的安裝構件的貫穿孔、及用以將上述固定用區塊與上述晶圓吸盤相連結的連結構件，透過上述安裝構件而將上述溫度感測器安裝在上述固定用區塊。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之晶圓吸盤用之溫度感測器，其中，上述測溫體係以被收納在保護管內的鉑阻抗元件為主體所構成。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之晶圓吸盤用之溫度感測器，其中，上述固定用區塊係藉由高絕緣性材料所形成。
5. 如申請專利範圍第4項之晶圓吸盤用之溫度感測器 ，其中，上述高絕緣性材料係藉由高純度的氧化鋁陶瓷所形成。