本說明書涉及半導(dǎo)體制造，特別涉及一種用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，晶圓常需要被加熱到1000℃以上，因此對晶圓表面的溫度監(jiān)測是十分必要的。此外，晶圓表面溫度的精確測量有助于優(yōu)化工藝制造水平，推動(dòng)半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展。常用的晶圓測溫手段有電阻式測溫、熱電偶式測溫以及熒光光纖測溫等，其中電阻式測溫在高溫下的測量難度較大，復(fù)現(xiàn)水平較差；熒光光纖測溫在低于200℃時(shí)精度較高，溫度較高時(shí)則受限于材料等因素難以進(jìn)行接觸式測量，非接觸式測量水平相對較差；熱電偶式測溫技術(shù)是三者中發(fā)展得較為成熟的晶圓測溫技術(shù)，該技術(shù)基于兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體間的塞貝克效應(yīng)為測溫基礎(chǔ)進(jìn)行晶圓測溫。

2、傳統(tǒng)的熱電偶式測溫技術(shù)所采用的熱電偶主要為k型/s型熱電偶，測溫不確定度介于±1.5℃~2.5℃之間，不確定度較高，在測量過程中熱電偶一般都布置于被測物表面，只能對物體表面的溫度進(jìn)行獲取，存在一定的測溫局限性。此外，在晶圓實(shí)際測溫過程中，熱電偶與晶圓表面接觸會產(chǎn)生接觸熱阻，接觸熱阻的存在使得測溫結(jié)果與晶圓表面實(shí)際溫度值產(chǎn)生誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足及測溫晶圓使用場景的特殊性，本發(fā)明提供的一種用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，解決了熱電偶測溫晶圓因接觸熱阻引入的測量誤差及修正的問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，包括：測溫晶圓、與所述測溫晶圓連接的傳輸導(dǎo)線、位于所述傳輸導(dǎo)線外側(cè)的真空貫穿帶、與所述傳輸導(dǎo)線連接的測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀、與所述測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀遠(yuǎn)程連接的信號接收裝置和上位機(jī)；

3、所述測溫晶圓上設(shè)有常規(guī)測溫點(diǎn)位和關(guān)鍵測溫點(diǎn)位；所述常規(guī)測溫點(diǎn)位處布設(shè)有常規(guī)熱電偶測溫傳感器；所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位處表面和內(nèi)部均布設(shè)有集成式熱電偶測溫傳感器；所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位內(nèi)部設(shè)有溝槽，所述集成式熱電偶測溫傳感器通過所述溝槽設(shè)置于關(guān)鍵測溫點(diǎn)位內(nèi)部。

4、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過對晶圓表面設(shè)置溝槽，對晶圓的溝槽內(nèi)部及填補(bǔ)后的表面進(jìn)行熱電偶測溫傳感器的布置，使測溫晶圓具備測溫點(diǎn)位片上片下溫度測量的能力；通過對晶圓表面以及晶圓內(nèi)部溫度的測量，對熱電偶絲與待測晶圓表面之間由于接觸而產(chǎn)生的接觸熱阻進(jìn)行定量計(jì)算，大大減少由于接觸熱阻而產(chǎn)生的溫度計(jì)量誤差；通過將晶圓表面的溝槽截面設(shè)計(jì)為圓形與矩形的疊加，有利于后續(xù)硅基材料的填充以及增加導(dǎo)線與晶圓的接觸長度，減小熱電偶傳感器因?qū)Ь€傳熱引起的測量誤差。

5、進(jìn)一步地，所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位的溝槽內(nèi)與溝槽表面的集成式熱電偶測溫傳感器之間由硅基材料填充；所述溝槽為深度200μm~400μm、形狀是圓形與矩形疊加的結(jié)構(gòu)。

6、進(jìn)一步地，所述硅基材料填充高度與測溫晶圓的表面高度一致。

7、進(jìn)一步地，所述測溫晶圓的測溫點(diǎn)位按環(huán)狀均勻分布；其中，所述測溫點(diǎn)位包括常規(guī)測溫點(diǎn)位和關(guān)鍵測溫點(diǎn)位，所述常規(guī)測溫點(diǎn)位和所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位按均勻分布式或區(qū)域分布式分布。

8、晶圓表面的關(guān)鍵點(diǎn)位處進(jìn)行集成式熱電偶的布置，晶圓表面的測溫點(diǎn)位按環(huán)狀均勻分布，可以滿足現(xiàn)場實(shí)際測溫需求，保證測溫精度，同時(shí)降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，其特征在于，包括：測溫晶圓（1）、與所述測溫晶圓（1）連接的傳輸導(dǎo)線（4）、位于所述傳輸導(dǎo)線（4）外側(cè)的真空貫穿帶（5）、與所述傳輸導(dǎo)線（4）連接的測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀（6）、與所述測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀（6）遠(yuǎn)程連接的信號接收裝置（7）和上位機(jī)（8）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，其特征在于，所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位的溝槽內(nèi)與溝槽表面的集成式熱電偶測溫傳感器（2）之間由硅基材料填充；所述溝槽為深度200μm~400μm、形狀是圓形與矩形疊加的結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，其特征在于，所述硅基材料填充高度與測溫晶圓（1）的表面高度一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，其特征在于，所述測溫晶圓（1）的測溫點(diǎn)位按環(huán)狀均勻分布；其中，所述測溫點(diǎn)位包括常規(guī)測溫點(diǎn)位和關(guān)鍵測溫點(diǎn)位，所述常規(guī)測溫點(diǎn)位和所述關(guān)鍵測溫點(diǎn)位按均勻分布式或區(qū)域分布式分布。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體制造的片上片下晶圓測溫裝置，涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括測溫晶圓、與測溫晶圓連接的傳輸導(dǎo)線、位于傳輸導(dǎo)線外側(cè)的真空貫穿帶、與傳輸導(dǎo)線連接的測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀、與測溫晶圓數(shù)據(jù)采集儀遠(yuǎn)程連接的信號接收裝置和上位機(jī)；測溫晶圓上設(shè)有常規(guī)測溫點(diǎn)位和關(guān)鍵測溫點(diǎn)位；常規(guī)測溫點(diǎn)位處布設(shè)有常規(guī)熱電偶測溫傳感器；關(guān)鍵測溫點(diǎn)位處表面和內(nèi)部均布設(shè)有集成式熱電偶測溫傳感器；關(guān)鍵測溫點(diǎn)位內(nèi)部設(shè)有溝槽，集成式熱電偶測溫傳感器通過溝槽設(shè)置于關(guān)鍵測溫點(diǎn)位內(nèi)部。本發(fā)明解決了熱電偶晶圓測溫精度不高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：孫建平,王光耀,李婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計(jì)量科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19