專利名稱：溫度測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對半導體制造エ藝等中的在加熱處理單元內(nèi)被加熱的基板的實際溫度進行測量的溫度測量裝置。
背景技術：
半導體、液晶顯示器等產(chǎn)品經(jīng)由半導體基板的清洗、抗蝕劑涂布、曝光、顯影、蝕亥|J、層間絕緣膜的形成、加熱處理、以及切割 等一系列的處理工序而制造。在這些處理中，カロ熱處理例如在圖案的曝光后、涂布作為層間絕緣膜的材料的S0G(Spin On Glass，旋涂式玻璃層)材料之后、或者涂布光致抗蝕劑之后進行。加熱處理是在半導體、液晶顯示器的制造エ藝中必需的重要的處理工序?；宓募訜崽幚碓诩訜崽幚韱卧獌?nèi)進行。此時，加熱處理單元內(nèi)的溫度管理很重要。這是因為若溫度管理不佳就會導致抗蝕劑的膜厚不良、顯影不良的緣故。另外，在顯影、蝕刻、派射、CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)等引起的反應中，也需要對基板表面的溫度進行控制。因此，使用埋置有溫度傳感器的偽基板(dummy substrate)來對在加熱處理單元內(nèi)被處理的基板的實際溫度而非加熱處理單元內(nèi)的溫度進行測量的技術已被應用。但是，在上述的測量技術中，在偽基板內(nèi)埋置有由導熱率和比熱等熱物理特性與基板不同的材質構成的溫度傳感器等。因此，在基板的實際溫度與使用偽基板測量的溫度之間有時會產(chǎn)生誤差。因此開發(fā)了能夠盡可能正確地測量基板的實際溫度的溫度測量基板。例如，專利文獻I中記載了ー種溫度測量基板，其包括在表面形成有多個凹部的基板和接合在多個凹部中的具有晶體振蕩器的多個測溫元件。另外，專利文獻2中記載了用于測量基板參數(shù)(包含溫度)的裝置。在專利文獻2中記載的用于測量基板溫度的裝置中，當在基板的空洞中配置電子處理部件等(集成電路等)時，使用具有特定的熱物理特性的填充材料(粘結材料或封裝材料)。由此，該裝置能夠與不具有電子處理部件的基板實質上相同地感測基板溫度的變化。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特開2008-139067號公報專利文獻I :日本專利文獻特表2007-536726號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題現(xiàn)在，在溫度測量裝置中，使用RTD (Resistance Temperature Detector,測溫電阻體)、熱電偶(thermocouple)、CMOS溫度傳感器、或者熱敏電阻作為溫度傳感器。在上述專利文獻I所述的溫度測量基板中，將晶體振蕩器用作測溫元件來對基板的溫度進行測量。但是，由于用于將內(nèi)置晶體振蕩器的封裝件(測溫元件)粘接在凹部的粘接劑和封裝件材料的熱容量、比熱等熱物理特性的原因，檢測元件周邊的熱的瞬時特性滯后于實際基板的熱的瞬時特性。專利文獻2所述的用于測量基板溫度的裝置使用具有特定的熱物理特性的粘結材料或封裝材料，因此能夠感測到與不具有電子處理部件的基板實質上相同的溫度變化。即，該裝置能夠使基板具有與實際基板相近的熱的瞬時特性。粘結材料優(yōu)選采用導熱率極高的材料。在專利文獻2中，舉出了填充有金剛石微粒的環(huán)氧材料。但是，當將這樣的材料用作粘結材料時，溫度測量裝置的制造成本就會變高。此夕卜，由于構成電子處理部件的材料的熱容量，所述溫度測量基板的檢測元件周邊的熱的瞬時特性也會比實際基板的熱的瞬時特性滯后。本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供ー種溫度傳感器周邊的熱的瞬時特性接近實際基板的熱的瞬時特性、從而能夠高精度地測量在加熱處理単元內(nèi)被處理的基板的實際溫度的溫度測量裝置。 用于解決問題的手段為了達到上述目的，本發(fā)明涉及的溫度測量裝置包括基板；配置在所述基板的一個面上的至少ー個溫度傳感器；以及低熱容區(qū)，該低熱容區(qū)在所述基板上被形成為 與所述溫度傳感器間隔預定距離并圍繞所述溫度傳感器，并且具有預定寬度和預定深度；其中，所述低熱容區(qū)由熱容量比形成所述基板的物質的熱容量小的物質形成。優(yōu)選確定所述低熱容區(qū)的距所述溫度傳感器的預定距離、預定寬度以及預定深度，以使所述溫度傳感器和所述溫度傳感器的周邊部件的熱容量之和與實際基板的熱容量相等。所述低熱容區(qū)優(yōu)選是截面呈凹狀的槽。另外，所述低熱容區(qū)優(yōu)選由具有多孔構造的物質形成。另外，所述低熱容區(qū)優(yōu)選由納米晶硅形成。優(yōu)選如下所述基板的一個面上形成有孔部，所述溫度傳感器被埋置至該孔部內(nèi)，所述溫度測量裝置包括將所述溫度傳感器固定到所述孔部的內(nèi)部的接合件、以及對在內(nèi)部固定有所述溫度傳感器的所述孔部進行密封的密封件，所述低熱容區(qū)被形成為與所述孔部相隔預定間隔，并圍繞所述溫度傳感器和所述孔部。另外，所述溫度測量裝置優(yōu)選是晶片狀的溫度測量裝置。另外，所述溫度傳感器優(yōu)選是測溫電阻體RTD。優(yōu)選在所述基板上包括檢測裝置，該檢測裝置使用所述溫度傳感器來檢測溫度；存儲裝置，該存儲裝置存儲在所述電路中測出的溫度的數(shù)據(jù)；以及供電裝置，該供電裝置向所述電路供應電力。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的溫度測量裝置，溫度傳感器周邊的熱的瞬時特性接近實際基板的熱的瞬時特性，從而能夠高精度地測量在加熱處理單元內(nèi)被處理的基板的實際溫度。


圖I是示出本發(fā)明實施方式涉及的溫度測量晶片的構成例的該有圖2是圖I的X部分的放大圖；圖3是沿圖2的Y-V線剖切的截面圖；圖4A是示出在實施方式涉及的溫度測量晶片中在基板上形成布線的制造エ序的截面圖；圖4B是示出在基板上形成孔部和凹部的制造エ序的截面圖；圖4C是示出在孔部中埋置溫度傳感器并通過引線連接到布線上的制造エ序的截面圖；圖4D是示出對埋置在孔部中的溫度傳感器進行密封的制造エ序的截面圖；圖5是示出實施方式的變形例I涉及的溫度測量晶片的溫度傳感器周邊的截面圖； 圖6是示出實施方式的變形例2涉及的溫度測量晶片的溫度傳感器周邊的放大圖；圖7是示出本發(fā)明的具體例的模型3涉及的溫度測量晶片的構成例的立體圖；圖8是示出具體例的模型I涉及的晶片的構成的截面圖；圖9是示出具體例的模型2涉及的溫度測量晶片的構成的截面圖；圖10是示出具體例的模型3涉及的溫度測量晶片的構成的截面圖；圖11是示出具體例涉及的模型I至模型3的加熱時間為O 10秒的仿真結果的圖；圖12是示出具體例涉及的模型I至模型3的加熱時間為O 60秒的仿真結果的圖；圖13是示出具體例涉及的模型2或模型3與模型I之間的溫度差(V )的仿真結果的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。在圖中對相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤姆枴?實施方式)參照圖I對本實施方式涉及的溫度測量晶片進行說明。溫度測量晶片I包括基板2、多個溫度傳感器3、布線4、處理部5、電源部6、以及凹部7。在各溫度傳感器3的周邊還存在構成其他溫度測量晶片I的部件等，關于這些部件等，將在后面進行詳細說明。溫度測量晶片I用來測量在半導體制造エ藝中的加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度。其材質與實際被處理的基板的材質相同?；?由娃構成。另外，也可以在其上表面形成SiO2層或聚酰亞胺(polyimide)層等作為保護膜。除此之外，也可以使用本技術領域中公知的材料。布線4由導體材料構成。例如由招、銅、金、鈦、鶴、鑰或它們的合金等構成。如圖I所示，布線4在基板2的一個面上延伸，以將處理部5和各溫度傳感器3電連接。如在圖2中放大圖I的虛線X的位置所示，溫度傳感器3和布線4雖不直接電連接，但經(jīng)由引線8連接。圖I中雖未詳細地示出，但布線4與處理部5也經(jīng)由引線8連接。處理部5具有使用各溫度傳感器3測量溫度的電路、以及對檢測出的溫度數(shù)據(jù)進行存儲的電路。在這些電路中安裝有MPU(Micro Processing Unit,微處理器)>A/D(Analogto Digital，模擬數(shù)字)轉換器、存儲器、模擬開關(SW)等。例如，處理部5是通過利用引線接合技術將上述電路安裝在基板上形成的，并且通過熱壓接被粘貼在基板2上。粘貼在基板2上的處理部5經(jīng)由引線8與布線4電連接。此外，處理部5也可以不設置在基板2上，而設置在基板2外。電源部6通過引線8等導體與處理部5電連接，井向溫度測量晶片I提供電源。電源部6安裝有電池或DC電源，例如薄膜固體電解質型電池。電源部6通過有線方式被充電。電源部6既可以設置在基板2上，也可以設置在基板2外。多個溫度傳感器3配置在基板2的ー個面上。如圖2和作為圖2的Y-Y'線的截面圖的圖3所示，溫度傳感器3被埋置在形成于基板2的一個面上的大致圓形的孔部9的 內(nèi)部。此外，在孔部9的底部密封有用來固定溫度傳感器3的接合件10。溫度傳感器3與布線4通過引線接合技術并使用引線8電連接。埋置有溫度傳感器3的孔部9通過密封件11被封裝。在埋置有溫度傳感器3的孔部9的外周形成有凹部7，該凹部7是在俯視圖中大致圓形并且截面呈凹狀的槽。凹部7被形成為與孔部9相隔預定間隔，并且完全圍繞溫度傳感器3和孔部9。另外，凹部7從基板2的一個面起具有預定的深度。關于凹部7與溫度傳感器3之間的間隔、從該表面起的深度、以及凹部7在水平方向上的寬度，將在后面詳細說明。接合件10的材料優(yōu)選如構成基板2的硅等之類的導熱率大的材料。另外，接合體10的材料需要使用具有耐熱性并且即使被加熱升溫也幾乎不產(chǎn)生氣體的材料。例如使用混合有導熱填充物的硅系橡膠等?？紤]到與構成基板2的硅等之間的熱膨脹率的差，密封件11的材料需要使用具有彈性的材質。例如，使用與接合件10相同的混合有導熱填充物的硅系橡膠等。使用于密封件11的材料也可以使用其他本領域公知的材料。本實施方式中使用的溫度傳感器3是RTD。優(yōu)選為Pt (鉬)RTD。以下，使用圖4A至圖4D，對本實施方式涉及的溫度測量晶片I的制造方法進行簡單說明。本發(fā)明涉及溫度測量晶片I的溫度傳感器3周邊的區(qū)域。因此，關于其他晶片區(qū)域的制造方法，假定使用本領域公知的技術進行制造。如圖4A所示，首先，選定溫度測量晶片I的基板2，并在其一個面上制作由導體形成的布線4的圖案。接下來，如圖4B所示，通過噴砂或蝕刻形成用于埋置溫度傳感器3的孔部9和凹部7。然后，如圖4C所示，在孔部9中埋置溫度傳感器3，并通過引線8連接溫度傳感器3和布線4。即，首先在所形成的孔部9內(nèi)封入接合件10，使溫度傳感器3固定。接下來，通過弓I線接合技術，溫度傳感器3和布線4經(jīng)由引線8被電連接。此外，如圖4D所示，對埋置在孔部9內(nèi)的溫度傳感器3進行密封。即，使用密封件11對埋置有溫度傳感器3的孔部9進行封裝。以下，對本實施方式涉及的溫度測量晶片I的使用方法、即使用該溫度測量晶片I對在加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度進行測量的方法的ー個例子進行簡單說明。首先，使用晶片運送臂，將溫度測量晶片I運入加熱處理単元內(nèi)。此時，例如事先使用PC以有線方式對溫度測量次數(shù)、測量周期等測量條件進行設定，并將該條件存儲在處理部5內(nèi)。當溫度測量晶片I在加熱處理単元內(nèi)被加熱時，溫度測量晶片I的各溫度傳感器3 (RTD)的電阻值發(fā)生變化。處理部5從各溫度傳感器3 (RTD)的電阻值的變化檢測出溫度的變化，并存儲檢測出的溫度數(shù)據(jù)。由預先充好電的電源部6向溫度測量晶片I的電路進行供電。在溫度測量結束后，溫度測量晶片I測出的晶片的溫度測量數(shù)據(jù)從處理部5作為溫度的數(shù)字數(shù)據(jù)以有線方式被取出到PC。另外，電源部6也以有線方式被充電。關于這樣的溫度測量用偽晶片的詳細使用，請參考日本專利第3583665號公報。如此取出的溫度數(shù)據(jù)非常接近于在實際エ藝中在加熱處理單元內(nèi)被使用的晶片的溫度值。這是因為本實施方式涉及的溫度測量晶片I在各溫度傳感器3周邊形成有凹部7的緣故。即，在進行加熱處理時，在凹部7的內(nèi)部存在空氣?？諝獾臒崛萘啃∮谧鳛榛?的構成材料的硅的熱容量，因此凹部7作為低熱容區(qū)發(fā)揮作用。因此，整個溫度測量晶片I的熱容量小于不具有凹部7的晶片的熱容量。具有凹部7的晶片在被提供與不具有凹部的晶片相同的熱量時，整個晶片的熱的瞬時特性提高。從而，各溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性也提高，因此能夠使溫度傳感器3部分的熱的瞬時特性接近實際不具有溫度傳感器 3時的晶片的熱的瞬時特性。預先調整并形成凹部7的水平方向上的寬度、深度以及形成位置(與溫度傳感器3的距離)等，以使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性盡可能接近實際晶片(基板)的熱的瞬時特性。即，事先根據(jù)溫度傳感器3的種類(材質)和大小、接合件10的材料或基板2的厚度等，將凹部7的與溫度傳感器3的距離、寬度以及深度分別調整至適當?shù)闹?。為了估算凹?的最佳形狀，將溫度測量晶片I分為各構成部件來計算各構成部件的熱容量并基于此來確定。例如，將溫度傳感器3的熱容量定義為CJ/K ·πι3，將粘結材料的熱容量定義為CJ/K ·πι3，將凹部7的材料的熱容量定義為CJ/K ·πι3，將Si的熱容量定義為CsiJ/K ·πι3，將其他電子處理部件等的熱容量定義為CJ/K · m3。調整凹部7的距離溫度傳感器3的位置、水平方向上的寬度、以及深度等，以使實際晶片(基板)的熱容量CJ/K · m3與溫度傳感器3的熱容量(CJ/K · m3)和作為其周邊部件的例如粘結材料、凹部件料、其他電子部件材料所具有的熱容量之和(CJ/K · m3+CzJ/K · m3+CsiJ/K · m3+CcJ/K · m3)相等。根據(jù)本實施方式的溫度測量晶片1，溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性接近實際晶片的熱的瞬時特性，因此能夠高精度地測量在加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度。尤其，通過使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性接近實際晶片的熱的瞬時特性，使用了本實施方式的溫度測量用偽晶片的溫度測量相比于現(xiàn)有技術的溫度測量晶片，能夠更準確地測量加熱(溫度變化)剛開始后的溫度。(實施方式的變形例I)參考圖5對本實施方式的變形例I進行說明。圖5中示出的溫度測量晶片I的構成概要與圖I所示的實施方式相同。溫度測量晶片I的各構成元素、即基板2、溫度傳感器
3、布線4、處理部5、電源部6、引線8、孔部9、接合件10以及密封件11的細節(jié)與上述實施方式相同。在變形例I中，取代凹部7，大致圓形的多孔區(qū)12與凹部7同樣地與大致圓形的孔部9相隔預定間隔而形成。多孔區(qū)12被形成為完全圍繞溫度傳感器3和孔部9的周圍，并從基板2的ー個面具有預定深度。從圖5所示的溫度傳感器3周邊的上方觀看的多孔區(qū)12的形狀與圖2和圖3所示的凹部7的形狀相同。多孔區(qū)12由多孔硅構成，優(yōu)選由納米晶硅等物質構成。本實施方式的變形例I涉及的溫度測量晶片I的制造方法與圖4A至圖4D所示的實施方式涉及的制造方法大致相同，但在圖4B所示的制造階段不形成凹部7的這一點有所區(qū)別。如上所述，多孔區(qū)12由多孔硅(也包含納米晶硅)構成。例如通過在由氟化氫水溶液與こ醇的混合液形成的電解液中對基板2(硅)上的將成為多孔區(qū)12的部分進行陽極氧化處理而形成。從硅到多孔硅的更詳細的形成方法請參考日本專利文獻特開2005-73197號公報。
另外，預先調整并形成多孔區(qū)12的寬度、深度以及形成位置(與溫度傳感器3的距離)等，以使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性盡可能接近實際晶片(基板)的熱的瞬時特性。即，與溫度傳感器3的種類(材質)和大小、接合件10的材料或基板2的厚度等相配合地，將多孔區(qū)12的與溫度傳感器3的距離、寬度以及深度分別調整至適當?shù)闹?。在本實施方式的變形例I的溫度測量晶片I中，也在溫度傳感器3的周邊形成有由具有比基板2的材料(硅)小的熱容量的材料(多孔硅(也包含納米晶硅))形成的多孔區(qū)12，該多孔區(qū)12作為低熱容區(qū)發(fā)揮作用。因此，溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性與實際晶片的熱的瞬時特性相近，從而能夠高精度地測量在加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度。(實施方式的變形例2)參考圖6對本實施方式的變形例2進行說明。圖6中的溫度測量晶片I的構成概要與圖I所示的實施方式相同。溫度測量晶片I的各構成元素的細節(jié)也與上述的實施方式相同。在本實施方式的變形例2中，凹部7不完全圍繞溫度傳感器3和孔部9，這一點與上述的實施方式不同。即，如圖6所示，在俯視圖中，在布線4與溫度傳感器3經(jīng)由引線8被連接的部分沒有形成大致四邊形的凹部7。但是，即使是形成有這樣的凹部7的溫度測量晶片1，因為以一定程度地圍繞溫度傳感器3的方式形成有低熱容區(qū)(凹部7)，所以能夠使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性接近實際晶片的熱的瞬時特性。因此能夠高精度地測量在加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度。另外，由于在布線4與溫度傳感器3的連接部分沒有形成凹部7，因此對于布線4的延伸配置也可按現(xiàn)有技術那樣進行設計。如此，在本發(fā)明涉及的溫度測量裝置中，低熱容區(qū)(多孔區(qū)12或凹部7等)與溫度傳感器3相隔預定間隔并以一定程度地圍繞溫度傳感器3的方式形成即可，低熱容區(qū)也可以不用在整個周圍上連續(xù)形成。例如，除本實施方式的變形例2之外，也可以以一定程度地圍繞溫度傳感器3的方式形成片斷式的低熱容區(qū)，而不是形成連續(xù)的低熱容區(qū)。但是，需要事先適當?shù)卣{整低熱容區(qū)的寬度、深度以及形成位置(與溫度傳感器3的距離)等，以使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性提高而接近實際晶片(基板)的熱的瞬時特性。在上述的實施方式(也包含變形例I和2)中，說明了溫度傳感器3和處理部5通過布線4和引線8而連接的情況。但是，只要能夠通過導體連接溫度傳感器3和處理部5以使二者電連接，本發(fā)明涉及的溫度測量裝置可以采用任意的構成。此外，實施方式中所說明的處理部5和電源部6也只是ー個例子，本發(fā)明涉及的溫度測量裝置可以使用能夠利用溫度傳感器3測量溫度的該領域內(nèi)公知的技木、電子部件等。例如，處理部5也可以不包括存儲裝置而是直接以有線方式獲取溫度數(shù)據(jù)。也可以采用不包括電源部6而是直接向所述溫度測量裝置供電的構成。或者，也可以不在基板2上具有這些電子部件。在上述的實施方式(也包含變形例I和2)中，說明了溫度傳感器3為RTD(測溫電阻體)的情況。但是，除了 RTD(測溫電阻體)之外，溫度傳感器3的種類也可以是熱電偶或熱敏電阻等公知的溫度傳感器3。關于溫度傳感器3的數(shù)量，也優(yōu)選有大量的溫度傳感 器3，但不限于圖I所示的數(shù)量。另外，溫度傳感器3也沒必要一定如上述的實施方式(也包含變形例I和2)所述那樣以完全被埋置到形成在基板2上的孔部9內(nèi)部的形式構成。圖3等所示的溫度傳感器3周邊的構成是ー個例子。例如，溫度傳感器3的上半部分也可以從基板2上突出。還可以構成為使溫度傳感器3勉強埋入到孔部9的內(nèi)壁。此夕卜，還可以不形成孔部9而在基板2上直接接合溫度傳感器3。在此情況下，低熱容區(qū)被形成為與溫度傳感器3相隔預定間隔并且只圍繞溫度傳感器3。在實施方式(也包含變形例I和2)中，說明了本發(fā)明涉及的溫度測量裝置呈晶片狀的情況。但是，本發(fā)明也可以適用于其他使用加熱處理単元制造的液晶顯示器等的溫度測量裝置。在此情況下，在玻璃基板等上形成起到熱容量小于玻璃基板等的低熱容區(qū)的作用的凹部或多孔玻璃等即可。另外，即使不是凹部或多孔構造，只要是熱容量比形成基板2的物質的熱容量小的低熱容區(qū)即可。并且，該低熱容區(qū)只要被形成為與溫度傳感器3相隔預定間隔，并且圍繞溫度傳感器3，并且從基板2的一個面朝向基板2的內(nèi)部方向具有預定深度，則可以采用任意構造。例如，也可以在基板2的背面?zhèn)刃纬砂疾?。另外，也可以在圖2和圖3所示的凹部7中埋入熱容量比形成基板2的物質的熱容量小的低熱容量材料。或者，也可以通過在圖2和圖3所示的凹部7的表面再覆蓋絕熱墻來阻斷向凹部7的導熱，從而進ー步提高整個溫度測量晶片I的熱的瞬時特性。對發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不受上述實施方式的限定，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)以各種實施方式實施。例如，也可以使用具有耐熱性的部件來構成傳感器，從而在500 1000°C這樣的高溫范圍內(nèi)測量溫度時也同樣能夠提高瞬時特性。(具體例)以下示出使用熱流體分析軟件Fluent進行有關本發(fā)明的溫度測量晶片I的熱傳導仿真的結果。以模型I使用實際半導體エ藝中的晶片、模型2使用現(xiàn)有技術的溫度測量晶片、模型3使用本發(fā)明涉及的溫度測量晶片I來進行了熱傳導仿真。在本發(fā)明涉及的溫度測量晶片I (模型3)中，對實施方式中所述的在溫度傳感器3周邊形成了凹部7的溫度測量晶片I進行了仿真。參考圖7對本發(fā)明的具體例的模型3涉及的溫度測量晶片的構成進行說明。在本仿真的模型3中，假定具有以下形狀的晶片進行了仿真即，在圓形的溫度測量晶片I的基板2的中心配置有溫度傳感器3,凹部7圍繞該溫度傳感器3的周圍。模型2中,假定未形成有圖7所示的圍繞溫度傳感器3周圍的凹部7的狀態(tài)的(現(xiàn)有技術的)溫度測量晶片來進行了仿真。模型I中，假定只具有圓形的晶片的基板2的狀態(tài)的晶片來進行了仿真。
參考圖8至圖10對模型I至模型3涉及的晶片的構成進行詳細說明。如圖8所示，模型I的實際半導體エ藝中的晶片包括Si基板13、位于該Si基板13之上的SiO2層14、以及位于該SiO2層14之上的聚酰亞胺層15。該晶片通過載置臺16被加熱(被固定在130度(°C ))。設Si基板13的厚度a為O. 775mm, Si基板13與載置臺16之間的距離b為O. 1mm，從中心軸到晶片端部的距離(即，晶片的半徑)c為75mm。對溫度進行仿真的晶片的監(jiān)控點(Monitor Point)設為圖8所示的與晶片的右端相距O. Imm的位置。接下來，如圖9所示，模型2涉及的現(xiàn)有技術的溫度測量晶片包括Si基板13、由作為基材的Al2O3形成的溫度傳感器3、作為保護膜的SiO2層14、以及對溫度傳感器3進行密封和接合的由聚硅氧烷形成的耐熱漿體17。該晶片通過載置臺16被加熱(被固定在130度(°C ))。Si基板13的厚度a、Si基板13與載置臺16之間的距離b、從中心軸到晶片端部的距離c與模型I相同。溫度傳感器3的高度d設為O. 5mm。對溫度進行仿真的監(jiān)控點如圖9所示被設為晶片的中心軸上的溫度傳感器3與SiO2層14之間的界面。
如圖10所示，模型3涉及的本發(fā)明的溫度測量晶片I與模型2同樣地包括Si基板13、溫度傳感器3、Si02層14、以及耐熱漿體17。但是，如圖7所示，在Si基板13上以圍繞溫度傳感器3周圍的方式形成有凹部7。溫度測量晶片I通過載置臺16被加熱(被固定在130度(°C ))。Si基板13的厚度a、Si基板13與載置臺16之間的距離b、從中心軸到溫度測量晶片I端部的距離C、以及溫度傳感器3的高度d與模型I以及模型2相同。凹部7的與耐熱漿體17之間的距離e設為I. 25mm,凹部7的寬度f設為I. 25mm,凹部7的深度g設為O. 45_。對溫度進行仿真的監(jiān)控點與模型2相同。以Si基板13的導熱率為148W/m · K、SiO2層14的導熱率為O. 90ff/m · K、聚酰亞胺層15的導熱率為O. 29ff/m · K、作為溫度傳感器3的基材的Al2O3的導熱率為30W/m · K、作為溫度傳感器3的保護膜的SiO2的導熱率為I. 10ff/m · K、以及耐熱漿體17的硅酮的導熱率為O. 70而進行了仿真。使貼近間隙充滿空氣。即，使Si基板13與載置臺16之間的空間充滿空氣。另外，使凹部7內(nèi)部的空間也充滿空氣，從而凹部7的熱物理特性與空氣的熱物理特性相同。在圖11中，關于模型I至模型3，示出了針對O 10(秒)的加熱經(jīng)過時間通過溫度傳感器檢測出的溫度變化的仿真結果，在經(jīng)過了 2秒的時間點，從溫度高的一者起以模型I、模型3、模型2的順序排列。在圖12中，示出了模型I至模型3的針對O 60(秒)的加熱經(jīng)過時間的仿真結果，在經(jīng)過了 5秒的時間點，從溫度高的一者起，模型I與模型3幾乎重疊，模型2的溫度略低ー些。在圖13中，示出了具體例涉及的模型2或模型3與模型I之間的溫度差(°C)的仿真結果。如此，在圖11中示出了模型I至模型3的經(jīng)過O 10 (秒)的時間時的監(jiān)控溫度，在圖12中示出了模型I至模型3的經(jīng)過了 O 60(秒)的時間時的監(jiān)控溫度，此外，在圖13中示出了模型I的監(jiān)控溫度與模型2或模型3的監(jiān)控溫度之間的溫度差(模型I-模型2以及模型I-模型3)。如圖11至圖13所示，模型3的瞬時特性比模型I差。另ー方面，與模型2相比，模型3在經(jīng)過的時間較短的階段(10秒附近)與模型I之間的溫度差的值較小，并且隨后監(jiān)控溫度也保持恒定?？梢哉J為這是由于因為在溫度傳感器3周邊形成了作為熱容量比Si基板13小的低熱容區(qū)的凹部7，所以宏觀模型3的溫度傳感器3周邊時的熱的瞬時特性更接近模型I的熱的瞬時特性。由上述的仿真結果可知，即使不形成模型3中示出的凹部7而在溫度傳感器3的周邊形成由熱容量比形成基板的材料的熱容量小的材料形成的低熱容區(qū)，也能夠使溫度傳感器3周邊的熱的瞬時特性接近實際晶片的熱的瞬時特性。由此，能夠高精度地測量在加熱處理単元內(nèi)被處理的晶片的實際溫度。另外，與現(xiàn)有技術的溫度測量晶片相比，能夠更準確地測量加熱(溫度變化)剛開始后的溫度。此外，為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明可在說明書所公開的范圍內(nèi)對構成元件進行任
意組合。本申請基于在2009年12月18日提出申請的日本國專利申請?zhí)卦?009-288410號。日本國專利申請?zhí)卦?009-288410號的說明書、權利要求書以及附圖全部通過參考被合并于本說明書中。
符號說明I :溫度測量晶片；2 :基板；3 :溫度傳感器；4 :布線；5 :處理部；6:電源部；7:凹部；8:引線;9 :孔部；10 :接合件；11:密封件；12 :多孔區(qū)；13 =Si 基板；14說02層；15:聚酰亞胺層；16:載置臺;17:耐熱漿體。
權利要求
1.ー種溫度測量裝置，包括 基板； 配置在所述基板的一個面上的至少ー個溫度傳感器；以及 低熱容區(qū)，該低熱容區(qū)在所述基板上被形成為與所述溫度傳感器間隔預定距離并圍繞所述溫度傳感器，并且具有預定寬度和預定深度； 其中，所述低熱容區(qū)由熱容量比形成所述基板的物質的熱容量小的物質形成。
2.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 確定所述低容量區(qū)的距所述溫度傳感器的預定距離、預定寬度以及預定深度，以使所述溫度傳感器和所述溫度傳感器的周邊部件的熱容量之和與實際基板的熱容量相等。
3.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述低熱容區(qū)是截面呈凹狀的槽。
4.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述低熱容區(qū)由具有多孔構造的物質形成。
5.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述低熱容區(qū)由納米晶硅形成。
6.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述基板的一個面上形成有孔部，所述溫度傳感器被埋置至該孔部內(nèi)， 所述溫度測量裝置包括將所述溫度傳感器固定到所述孔部的內(nèi)部的接合件、以及對在內(nèi)部固定有所述溫度傳感器的所述孔部進行密封的密封件， 所述低熱容區(qū)被形成為與所述孔部相隔預定間隔，并圍繞所述溫度傳感器和所述孔部。
7.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述溫度測量裝置是晶片狀的溫度測量裝置。
8.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其中， 所述溫度傳感器是測溫電阻體RTD。
9.如權利要求I所述的溫度測量裝置，其在所述基板上包括 檢測裝置，該檢測裝置使用所述溫度傳感器來檢測溫度； 存儲裝置，該存儲裝置存儲在所述電路中測出的溫度的數(shù)據(jù)；以及 供電裝置，該供電裝置向所述電路供應電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及的溫度測量裝置包括基板(2)、配置在基板(2)的一個面上的溫度傳感器(3)、以及被配置以將使用溫度傳感器(3)檢測溫度的電路與溫度傳感器(3)電連接的引線(8)。在基板(2)的一個面上的溫度傳感器(3)的周圍形成有熱容量比形成基板(2)的物質小的凹部(7)。凹部(7)被形成為與溫度傳感器(3)相隔預定間隔并圍繞溫度傳感器(3)，并且具有預定寬度和預定深度。低熱容區(qū)優(yōu)選是作為截面呈凹狀的槽的凹部(7)。
文檔編號H01L21/66GK102695947SQ20108005794
公開日2012年9月26日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者東廣大, 林圣人, 石田壽樹 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社