TWI810453B - 校準裝置、對應校準方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於校準一紅外線攝影裝置(50)的校準裝置及對應 校準方法，該紅外線攝影裝置(50)用於檢測晶圓基板的可由一溫度調節裝置(15)加熱的一卡盤(10)的溫度。該校準裝置附有：一探針晶圓(20)，該探針晶圓(20)被安置於該卡盤(10)上且具有複數溫度探針(20a、20b)；一流動遮蔽板(30)，該流動遮蔽板(30)透過一間隙(25)間隔一間隙距離(d)安裝於該探針晶圓(20)與該紅外線攝影裝置(50)之間，該流動遮蔽板光學透射被該卡盤(10)加熱的探針晶圓(20)輸出的且要被該紅外線攝影裝置(50)檢測的紅外線輻射；一溫度檢測裝置(40)，該溫度檢測裝置(40)用於檢測該溫度探針(20a、20b)的分別溫度；及一校準裝置(100)，該溫度探針(20a、20b)的分別檢測溫度可被饋送至該校準裝置(100)，用於基於該溫度探針(20a、20b)的分別檢測溫度校準該紅外線攝影裝置(50)。

Description

校準裝置、對應校準方法及其用途
本發明係關於一種用於校準紅外線攝影裝置的校準裝置及對應校準方法，該紅外線攝影裝置用於檢測晶圓基板的可由溫度調節裝置加熱的卡盤的溫度。
DE 69 730 639 T2描述一種在熱處理設備中校準紅外線高溫計的方法和裝置。
可加熱卡盤(晶圓基板的夾緊裝置)傳統上在投入作業前及在作業期間以固定週期被校準，以達成在測試該晶圓基板上的電路元件時所需的溫度精確度。並且，想要知道卡盤上的且依此想要知道要測試的晶圓基板上的盡可能遠的各點處建立的溫度。
出於校準的目的，可使用「測試晶圓」或「探針晶圓」，其具有複數溫度探針，舉例而言，Pt電阻器。此種Pt電阻器有精確預校準形式的。然而，此種測試晶圓或探針晶圓非常昂貴。
並且，可使用紅外線攝影裝置來校準該卡盤，然而，其具有顯著公差，且難以校準。該紅外線攝影裝置可舉例而言藉助上面描述的測試晶 圓或探針晶圓被預校準。
然而，已發現，特別是在較高溫度，空氣流或所採用驅除氣體的氣流可使在探針晶圓的表面處所量測的溫度輪廓扭曲，結果是，其不是被檢測的探針晶圓的表面處的溫度分佈，而是在較高溫度(特別是高於100℃)時此處盛行的流動(舉例而言，對流流動)的溫度分佈，或該流動對該溫度分佈的影響。
本發明係關於一種校準裝置和一種對應校準方法及一種經校準紅外線攝影裝置的用途。
較佳的進一步發展構成分別附屬請求項中所述的標的物。
本發明的概念在於，在一紅外線攝影裝置之校準的情況中，使用透過一間隙以一間隙距離間隔地安裝於該探針晶圓與該紅外線攝影裝置之間的流動遮蔽板，該流動遮蔽板光學透射被該卡盤加熱的探針晶圓輸出的且要被該紅外線攝影裝置檢測的紅外線輻射。
若該流動遮蔽板或其外形被適宜地選擇且若該間隙距離適宜，則可於該探針晶圓與該流動遮蔽板之間達成「熱掃描效果」，此意味著在該探針晶圓的表面上方不能建立該流動。依此，本發明賦能該紅外線攝影裝置之精確校準。
根據一進一步較佳另外發展，該間隙的間隙距離落入1mm至10mm，特別是4mm至6mm的範圍中。特別地因此能夠穩定地達成想要的熱掃描效果。
根據一進一步較佳實施例，該流動遮蔽板透過一安裝裝置被安裝，透過該安裝裝置，能夠可變地調整該間隙的間隙距離。此舉提高彈性度。
根據一進一步較佳實施例，該流動遮蔽板透過一較佳熱絕緣間隔安裝裝置被安裝，該較佳熱絕緣間隔安裝裝置具有複數支撐元件，該支撐元件從該探針晶圓延伸至該流動遮蔽板。此舉簡化該裝置的結構。
根據一進一步較佳實施例，該複數支撐元件被整合於該探針晶圓內及/或該流動遮蔽板內。此舉節省一各別支架。
根據一進一步較佳實施例，該校準裝置與該溫度調節裝置連接，且被配置成使得其可基於該溫度探針的分別檢測溫度，校準該溫度調節裝置。因此，二個校準過程可同時進行。
根據一進一步較佳實施例，該探針晶圓具有一黑色表面，且特別是一黑色塑膠晶圓或一黑色半導體晶圓。以此方式，可防止IR輻射的煩人反射。
根據一進一步較佳實施例，該流動遮蔽板是一玻璃板或一半導體板或一陶瓷板。此流動遮蔽板可就想要的IR透明度而言被輕而易舉地最佳化。
根據一進一步較佳實施例，該紅外線攝影裝置具有一記憶體裝置，基於該溫度探針的分別檢測溫度的校準值可被該校準裝置儲存於該記憶體裝置中。若需要，此舉則允許未來重複校準。
根據一進一步較佳實施例，該溫度探針被整合於該探針晶圓內。以此方式，可以特別無障礙之途徑檢測該溫度探針。
根據一進一步較佳實施例，該溫度探針是Pt電阻器，特別是Pt1000 或Pt100電阻器。此等電阻器有高預校準精確度而可得。
根據一進一步較佳實施例，該校準裝置被以此一方式配置，使得在該紅外線攝影裝置的校準上，其考慮到該流動遮蔽板的光學折射率。作為舉例，可更準確地對卡盤表面上的對應點指定IR像素。
根據一進一步較佳實施例，該流動遮蔽板的光學折射率可被輸入至該校準裝置內。此舉賦能使用具有不同折射率的流動遮蔽板。
根據一進一步較佳實施例，該紅外線攝影裝置具有顯著小於該溫度探針的掃描圖案，其中該校準裝置被以此一方式配置，使得其根據一預定外插及/或內插演算法，指定緊挨著該溫度探針的校準值。
10:卡盤
15:溫度調節裝置
15a、50a:記憶體裝置
20:探針晶圓
20’:覆蓋晶圓
20a、20b:溫度探針
25:間隙
30:流動遮蔽板
35:安裝裝置
35’:間隔安裝裝置
35a、35b、35c:支撐元件
40:溫度檢測裝置
50:紅外線攝影裝置
100:校準裝置
100’:控制裝置
d:間隙距離
I:紅外線輻射
S1、S2、S3、S4:步驟
本發明的示範性實施例將在下面的描述中被詳細解釋且例示於圖示中，其中：圖1顯示根據本發明第一實施例的一校準裝置；圖2顯示使用利用根據本發明第一實施例的校準裝置校準的紅外線攝影裝置來校準卡盤的溫度調節裝置；圖3顯示根據本發明第二實施例的一校準裝置；及圖4顯示根據本發明第三實施例的一校準方法。
圖中一致的或功能一致的元件被標記為相同的參考符號。
圖1顯示根據本發明第一實施例的一校準裝置。
在圖1中，參考符號10表示晶圓基板的可由一溫度調節裝置15加熱的一卡盤。不言而喻，卡盤10亦可被冷卻裝置(未顯示)冷卻，其中分別溫度平衡可簡單地透過同時加熱和冷卻來建立。此等卡盤通常可在-65℃至400℃的溫度範圍中作業。
該溫度調節裝置15具有一記憶體裝置15a，在該記憶體裝置15a中儲存要對分別可調整設定點溫度施加的調節參數，例如，加熱電流。
以臥式安置於卡盤10的表面上的是一探針晶圓20，該探針晶圓20具有複數溫度探針20a、20b，傳統上該等溫度探針舉例而言以Pt100或Pt1000電阻器的形式均勻地嵌裝於探針晶圓內。較可取的是，該探針晶圓20是一黑色晶圓，特別是一黑色半導體晶圓或黑色塑膠晶圓，以防止校準時發生煩人的IR反射。
參考符號50表示一紅外線攝影裝置，其具有通常為10,000至50,000像素的影像解析度，其對準探針晶圓20的頂部。該紅外線攝影裝置50含有記憶體裝置50a，對應於該紅外線攝影裝置50要檢測的紅外線輻射I的對應強度值的分別溫度值儲存於該記憶體裝置50a中。
透過一間隙25間隔一間隙距離d安裝於該探針晶圓20與該紅外線攝影裝置50之間的是流動遮蔽板(flow shielding plate)30，後者光學透射被卡盤10加熱的探針晶圓20輸出的且被該紅外線攝影裝置50檢測的紅外線輻射I。
此一流動遮蔽板30舉例而言是一玻璃板或是具有對應紅外線透射特性的一半導體板或一陶瓷板。一安裝裝置35以離開探針晶圓20的表面預定間隙距離d安裝該流動遮蔽板30。較佳地藉助該安裝裝置35可變調整 該間隙的間隙距離d。要選擇校準的間隙距離d的關鍵點是達成想要的熱掃描效果，使得在探針晶圓20與流動遮蔽板30之間不能形成流動，其可扭曲校準結果。
達成熱掃描效果所需的間隙距離d可依據該流動遮蔽板的外形的配置或其環境來改變，且在使用所顯示的平面流動遮蔽板3的情況中，落入舉例而言1mm至10mm，特別是4mm至6mm的範圍中。
一溫度檢測裝置40與該溫度探針20a、20b連接，且舉例而言使用二線或四線方法(two-or four-wire method)，可檢測其分別溫度。
該溫度檢測裝置40與該校準裝置100連接，因此，溫度探針20a、20b所檢測分別溫度可被饋送至該校準裝置100。
基於溫度探針20a、20b所檢測的分別溫度，透過驗證或修改分別溫度的或紅外線輻射強度的儲存於記憶體裝置50a中的校準值，該校準裝置100可校準該紅外線攝影裝置50。
參考符號50表示可選用的顯示裝置，藉助該顯示裝置，可顯示該探針晶圓20在分別校準溫度的溫度輪廓。
在該第一實施例中，該校準裝置100額外連接至該溫度調節裝置15，且基於溫度探針20a、20b所檢測的分別溫度，可校準該溫度調節裝置15。此發生於舉例而言在該記憶體裝置15a中修改在該溫度調節裝置20中建立的設定點溫度與該探針晶圓20的實際檢測溫度之間的偏差、該對應調節參數(舉例而言，加熱電流)的設定點的情況中。舉例而言該溫度探針20a、20b的平均溫度可使用於此目的。
由於該紅外線攝影裝置50具有傳統上顯著小於該溫度探針20a、 20b的掃描圖案，所以該校準裝置100被以此一方式配置，使得其根據一預定外插及/或內插演算法，指定緊挨著該溫度探針20a、20b的校準值。
並且，該校準裝置100可含有一種演算法，在該紅外線攝影裝置50的校準，該演算法考慮到該流動遮蔽板30的光學紅外線折射率。
該流動遮蔽板30的光學紅外線折射率選用地可輸入至該校準裝置100內，如此賦能使用具有不同光學紅外線折射率的流動遮蔽板。
圖2顯示使用利用根據本發明第一實施例的校準裝置校準的紅外線攝影裝置來校準卡盤的溫度調節裝置。
圖2顯示帶黑色表面的覆蓋晶圓20’，特別是黑色塑膠晶圓或黑色半導體晶圓被佈置於該第一實施例的卡盤10上。已藉助根據圖1的裝置校準的該紅外線攝影裝置50與控制裝置100’連接，該控制裝置100’與該卡盤10的溫度調節裝置15連接。
因為該結構使用紅外線攝影裝置50，所以倘若設定點溫度與該紅外線攝影裝置50檢測的實際溫度有偏差，則該可加熱卡盤10的溫度調節裝置15可經由該控制裝置100’透過如上所描述修改儲存於該記憶體裝置15a中的調節參數(例如，加熱電流)被校準或再校準。此舉可舉例而言使用疊代運算處理被實行，直到在該溫度調節裝置15建立的設定點溫度對應於該紅外線攝影裝置50檢測的實際溫度(舉例而言，平均溫度)。
圖3顯示根據本發明第二實施例的一校準裝置。
從原理上說，該第二實施例的結構對應於上面描述的第一實施例的結構，其中代替根據圖1的安裝裝置35，在該探針晶圓20與該流動遮蔽板30之間提供一較佳熱絕緣間隔安裝裝置35’，該間隔安裝裝置安裝該流 動遮蔽板30。在本實例中，該間隔安裝裝置35’具有複數支撐元件35a、35b、35c，該支撐元件35a、35b、35c從該探針晶圓20延伸至該流動遮蔽板30。
在進一步實施例(未顯示)中，此等支撐元件35a、35b、35c可被整合於該探針晶圓20內及/或該流動遮蔽板30內。若該探針晶圓20是使用模製方法(moulding method)生產的黑色塑膠晶圓，則此舉可被特別容易地達成。
此一裝置可被特別精巧地達成。
圖4顯示根據本發明第三實施例的一校準方法。
圖4指示使用根據第一或第二實施例的校準裝置可從根本上實行的方法步驟。
在一第一步驟S1，帶複數溫度探針20a、20b的探針晶圓20被安置於該卡盤10上。
並且，在步驟S2，該流動遮蔽板30透過一間隙25間隔一間隙距離d被安裝於該探針晶圓20與該紅外線攝影裝置50之間。如已解釋的，該流動遮蔽板30光學透射由該卡盤10加熱的探針晶圓20輸出且被該紅外線攝影裝置50檢測的紅外線輻射。
在步驟S3，藉助該溫度探針20a、20b，檢測因於在該溫度調節裝置15建立的設定點值而產生的分別溫度。
最後，在步驟S4，該紅外線攝影裝置50基於該溫度探針20a、20b檢測的分別溫度被校準。
在根據本發明的校準方法的進一步實施例(未顯示)中，不言而喻，該校準裝置的所有上面描述的功能都可以對應方法步驟的形式實施。
儘管上面基於較佳實施例描述了本發明，但本發明並不侷限於此，可以大量多樣方式對其進行修改。
10:卡盤
15:溫度調節裝置
15a、50a:記憶體裝置
20:探針晶圓
20a、20b:溫度探針
25:間隙
30:流動遮蔽板
35:安裝裝置
35’:間隔安裝裝置
40:溫度檢測裝置
50:紅外線攝影裝置
100:校準裝置
d:間隙距離
I:紅外線輻射

Claims (18)

  1. 一種用於校準一紅外線攝影裝置的校準裝置，該紅外線攝影裝置用於檢測用於測試晶圓基板的可由一溫度調節裝置加熱的一卡盤的一溫度，該校準裝置具有：該溫度調節裝置；用於測試晶圓基板的可由該溫度調節裝置加熱的該卡盤；一探針晶圓，該探針晶圓被安置於該卡盤上且具有複數溫度探針；該紅外線攝影裝置，其對準該探針晶圓的上側；一流動遮蔽板，該流動遮蔽板透過一間隙與該探針晶圓間隔一間隙距離安裝於該探針晶圓與該紅外線攝影裝置之間，該流動遮蔽板光學透射被該卡盤加熱的該探針晶圓輸出的且被該紅外線攝影裝置檢測的紅外線輻射；一溫度檢測裝置，該溫度檢測裝置用於檢測該溫度探針的該分別溫度；及一校準裝置，該溫度探針的該分別檢測溫度可被饋送至該校準裝置，用於基於該溫度探針的該分別檢測溫度校準該紅外線攝影裝置，其中該間隙的該間隙距離落入1mm至10mm的範圍內。
  2. 如請求項1所述的校準裝置，其中該流動遮蔽板透過一安裝裝置被安裝，透過該安裝裝置，可變調整該間隙的間隙距離。
  3. 如請求項1所述的校準裝置，其中該流動遮蔽板透過一較佳熱絕緣間隔安裝裝置被安裝，該較佳熱絕緣間隔安裝裝置具有複數支撐元件，其從該探針晶圓延伸至該流動遮蔽板。
  4. 如請求項3所述的校準裝置，其中該複數支撐元件被整合於該探針晶圓內及/或該流動遮蔽板內。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的校準裝置，其中該校準裝置與該溫度調節裝置連接，且以其可基於該溫度探針的該分別檢測溫度，校準該溫度調節裝置的一方式被配置。
  6. 如請求項1所述的校準裝置，其中該探針晶圓具有一黑色表面，特別是一黑色塑膠晶圓或一黑色半導體晶圓。
  7. 如請求項1所述的校準裝置，其中該流動遮蔽板是一玻璃板或一半導體板或一陶瓷板。
  8. 如請求項1所述的校準裝置，其中該紅外線攝影裝置具有一記憶體裝置，基於該溫度探針的分別檢測溫度的校準值可被該校準裝置儲存於該記憶體裝置中。
  9. 如請求項1所述的校準裝置，其中該溫度探針被整合於該探針晶圓內。
  10. 如請求項1所述的校準裝置，其中該溫度探針是Pt電阻器，特別是Pt1000或Pt100電阻器。
  11. 如請求項1所述的校準裝置，其中該校準裝置以其在該紅外線攝影裝置之校準上考慮到該流動遮蔽板的一光學折射率之一方式被配置。
  12. 如請求項1所述的校準裝置，其中該流動遮蔽板的該光學折射率可被輸入至該校準裝置內。
  13. 如請求項1所述的校準裝置，其中該紅外線攝影裝置具有相較該溫度探針的一顯著較小掃描圖案，且該校準裝置以其根據一預定外插及/或內插演算法，指定緊挨著該溫度探針的校準值之一方式被配置。
  14. 一種用於校準一紅外線攝影裝置的校準方法，該紅外線攝影裝置用於檢測用於測試晶圓基板的可由一溫度調節裝置加熱的一卡盤的一溫度，該校準方法具有步驟： 將具有複數溫度探針的一探針晶圓安置於該卡盤上；提供該紅外線攝影裝置，該紅外線攝影裝置對準該探針晶圓的上側；透過一間隙與該探針晶圓間隔一間隙距離，將一流動遮蔽板安裝於該探針晶圓與該紅外線攝影裝置之間，該流動遮蔽板光學透射被該卡盤加熱的該探針晶圓輸出的且被該紅外線攝影裝置檢測的紅外線輻射；檢測該溫度探針的該分別溫度；及基於該溫度探針的該分別檢測溫度校準該紅外線攝影裝置，其中該間隙的該間隙距離落入1mm至10mm的範圍內。
  15. 如請求項14所述的校準方法，其中該溫度調節裝置被基於該溫度探針的該分別檢測溫度校準。
  16. 如請求項14或請求項15所述的校準方法，其中在該紅外線攝影裝置之校準，考慮到該流動遮蔽板的一光學折射率。
  17. 如請求項14所述的校準方法，其中該紅外線攝影裝置相較該溫度探針具有一顯著較小掃描圖案，且根據一預定外插及/或內插演算法，緊挨著該溫度探針的校準值被指定。
  18. 一種經校準紅外線攝影裝置的用途，該經校準紅外線攝影裝置使用如請求項1至請求項13中任一項所述的校準裝置或使用如請求項14至請求項17中任一項所述的校準方法校準的紅外線攝影裝置來校準，以校準可由該溫度調節裝置加熱的一可加熱卡盤的該溫度調節裝置，其中用於校準的目的，具有一黑色表面的一覆蓋晶圓被佈置於該卡盤上。
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