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TWI866371B - 溫度檢測系統 - Google Patents

溫度檢測系統 Download PDF

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TWI866371B
TWI866371B TW112129264A TW112129264A TWI866371B TW I866371 B TWI866371 B TW I866371B TW 112129264 A TW112129264 A TW 112129264A TW 112129264 A TW112129264 A TW 112129264A TW I866371 B TWI866371 B TW I866371B
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楊棋名
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漢民測試系統股份有限公司
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Abstract

一種溫度檢測系統，包括晶圓、多個感測模組以及探針。晶圓具有多個晶粒。感測模組鄰接於晶粒，且每一溫度感測模組包括溫度感測器以及多個接墊。多個接墊電性連接至溫度感測器。多個感測模組藉由探針傳送檢測訊號。

Description

溫度檢測系統
本發明是有關於一種溫度檢測系統。
現行晶圓的溫度檢測方法通常是藉由拉線(wiring)方式，將晶圓上的溫度感測器與數據收集模組進行連接，以獲取晶圓上的溫度資訊，然而，由於拉線數量會隨著溫度感測器數量的增加而增加，且在此方式下，數據收集模組同一時間能收集的數據量亦有限，因此無法有效地增加溫度感測器於晶圓上的佈局數量，如此一來，會侷限可以進行檢測的區域，進而降低檢測彈性。
本發明提供一種溫度檢測系統，其具有較佳的檢測彈性。
本發明的一種溫度檢測系統，包括晶圓、多個感測模組以及探針。晶圓具有多個晶粒。感測模組鄰接於晶粒，且每一溫度感測模組包括溫度感測器以及多個接墊。多個接墊電性連接至溫度感測器。多個感測模組藉由探針傳送檢測訊號。
在本發明的一實施例中，上述的多個接墊包括間距不同 的多組接墊，且多組接墊中的一組被配置於與探針直接接觸。
在本發明的一實施例中，上述的多組接墊的一部分排列於第一方向上，且多組接墊的另一部分排列於垂直於第一方向的第二方向上。
在本發明的一實施例中，上述的多組接墊的一部分與多組接墊的另一部分具有相同的間距變化。
本發明的一實施例中，上述的多組接墊圍繞對應的晶粒的轉角位置。
本發明的一實施例中，上述的晶粒與感測模組以一對一方式進行配置。
本發明的一實施例中，上述的溫度感測器為測溫電阻體。
本發明的一實施例中，上述的測溫電阻體為白金電阻感測器。
本發明的一實施例中，上述的晶圓為二氧化矽晶圓。
本發明的一實施例中，上述的溫度感測器焊接於晶圓的表面上。
基於上述，本發明的溫度檢測系統藉由感測模組與探針的搭配設計，可以省去額外拉線的線路布局空間同時還可以收集較大的數據量，如此一來，感測模組可以依據實際需求設置於晶圓上所欲檢測的多個位置上，以有效地增加溫度感測器於晶圓上的佈局數量，擴大可以進行檢測的區域，進而具有較佳的檢測彈性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:溫度檢測設備
110:承載裝置
110R:頂面區域
112:測試儀
120:晶圓
122:晶粒
130:感測模組
132:溫度感測器
134:接墊
136:線路
140:探針裝置
142:本體
144:探針
A、B:區域
D1:第一方向
D2:第二方向
S1:第一組接墊
S2:第二組接墊
S3:第三組接墊
S4:第四組接墊
S5:第五組接墊
S6:第六組接墊
S7:第七組接墊
S8:第八組接墊
P:距離
圖1是依照本發明的一些實施例的包括溫度檢測系統的溫度檢測設備的示意圖。
圖2是依照本發明的一些實施例的溫度檢測系統的晶圓部分的示意圖。
圖3是圖2的區域A的放大示意圖。
圖4是圖2的區域B的放大示意圖。
在以下詳細描述中，為了說明而非限制，闡述揭示特定細節之示例性實施例以提供對本發明之各種原理之透徹理解。然而，本領域一般技術者將顯而易見的是，得益於本揭示案，可在脫離本文所揭示特定細節的其他實施例中實踐本發明。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料之描述以免模糊對本發明之各種原理之描述。
以下將參考圖式來全面地描述本發明的例示性實施例，但本發明還可按照多種不同形式來實施，且不應解釋為限於本文所述的實施例。在圖式中，為了清楚起見，各區域、部位及層的大小與厚度可不按實際比例繪製，且可省略部分構件。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術 語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。
圖1是依照本發明的一些實施例包括溫度檢測系統的溫度檢測設備的示意圖。圖2是依照本發明的一些實施例的溫度檢測系統的晶圓部分的示意圖。圖3是圖2的區域A的放大示意圖。圖4是圖2的區域B的放大示意圖。
請參考圖1至圖4，在本實施例中，溫度檢測設備100包括承載裝置110與溫度檢測系統，其中溫度檢測系統包括晶圓120、多個感測模組130以及探針144。進一步而言，晶圓120可以設置於承載裝置110內並藉由承載裝置110承載其進行檢測，且探針144位於承載裝置110的頂面區域110R。在此，探針144可以是來自於探針裝置140，其中承載裝置110與探針裝置140可以是任何適宜的種類，例如承載裝置110是針測機(prober)，而探針裝置140為探針卡或適宜的探針座，本發明不加以限制，只要其可以用於與感測模組130進行連接並進行溫度檢測皆屬於本發明的保護範圍。另一方面，晶圓120與探針裝置140也可以以任何適宜的方式與承載裝置110附接，舉例而言，儘管圖1探針裝置140嵌於承載裝置110內，然而，其也可以是設置於承載裝置110上，且可以固定或不固定於承載裝置110上。
進一步而言，晶圓120具有多個晶粒122，多個感測模組130鄰接於多個晶粒122，且每一溫度感測模組130包括溫度感測器132與多個接墊134，其中多個接墊134電性連接至溫度感測器 132。此外，多個感測模組130藉由探針144傳送檢測訊號。據此，本實施例的溫度檢測系統藉由感測模組130與探針144的搭配設計，可以省去額外拉線的線路布局空間同時還可以收集較大的數據量，如此一來，感測模組130可以依據實際需求設置於晶圓120上所欲檢測的多個位置(如溫度異常的位置)上，以有效地增加溫度感測器132於晶圓120上的佈局數量，擴大可以進行檢測的區域，進而具有較佳的檢測彈性。在此，晶粒122可以是任何適宜的種類與尺寸(如20000微米乘以20000微米)，本發明不加以限制。
在本實施例中，如圖1所示，當探針裝置140為探針卡時可以包括一個本體142與多個探針144，但本發明不限於此，在未繪示的實施例中，當探針裝置140為其他適宜的探針座時，本體與探針可以皆具有多個(如二個)並以適宜的方式配置與操作，於此不再贅述。
在一些實施例中，溫度檢測設備100更包括測試儀(tester)112，以收集及/或分析相應溫度數據(如探針144所傳送出來的訊號)，其中測試儀112可以是額外配置於承載裝置110上，亦可以是內建於承載裝置110中，但本發明不限於此。
在一些實施例中，每一個12吋晶圓120上，可以設置有149個溫度感測器132，因此相較於現行僅能設置13個溫度感測器的12吋晶圓而言，本實施例確實可以大幅增加溫度感測器132於晶圓120上的佈局數量，但本發明不限於此，舉例而言，多個晶粒122與多個感測模組130以一對一方式進行配置，因此溫度感 測器132的佈局數量可以依據晶圓120的尺寸(如6吋、8吋等)與其上晶粒122的數量等進行調整。
在一些實施例中，如圖2至圖4所示，多個接墊134包括間距不同的多組接墊，如第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4、第五組接墊S5、第六組接墊S6、第七組接墊S7、第八組接墊S8，且前述多組接墊中的一組被配置於與探針144直接接觸，如此一來，當探針裝置140為探針卡時，不同規格的探針卡可以使用同一感測模組130進行檢測，亦即不用因應不同規格的探針卡去製造對應規格的感測模組130，因此本實施例的溫度檢測設備100具有多卡合一的設計，以有效降低檢測成本且簡化檢測步驟，但本發明不限於此。在此，間距例如是相鄰接墊134的中心點之間的距離P(如圖3所示)。
進一步而言，前述多組接墊的一部分(如第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4)排列於第一方向D1上，且前述多組接墊的另一部分(如第五組接墊S5、第六組接墊S6、第七組接墊S7、第八組接墊S8)排列於垂直於第一方向D1的第二方向D2上，換句話說，前述多組接墊(如第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4、第五組接墊S5、第六組接墊S6、第七組接墊S7、第八組接墊S8)可以圍繞對應的晶粒122的轉角位置，如圖2所示，藉此在不同方向上皆具有可以用於檢測的接墊134存在，在前述設計下，當晶圓120進行轉向時，探針144可以不需要對應轉向或移動，以提升檢測的速度， 但本發明不限於此。
在一些實施例中，前述多組接墊的一部分(如第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4)與前述多組接墊的另一部分(如第五組接墊S5、第六組接墊S6、第七組接墊S7、第八組接墊S8)具有相同間距變化，舉例而言，在第一方向D1上，由間距大至小依序為第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4，在第二方向D2上，由間距大至小依序為第八組接墊S8、第七組接墊S7、第六組接墊S6、第五組接墊S5，其中第一組接墊S1與第八組接墊S8的間距例如是1000微米，第二組接墊S2與第七組接墊S7的間距例如是190微米，第三組接墊S3與第六組接墊S6的間距例如是130微米，而第四組接墊S4與第五組接墊S5的間距例如是100微米，但本發明不限於此，上述間距的數值皆可以視實際設計上的需求而為更大或更小的數值。
在一些實施例中，前述每一組接墊中的多個接墊134可以具有相同尺寸，且各組接墊的尺寸大小與間距大小對應，舉例而言，第一組接墊S1與第八組接墊S8的尺寸例如是邊長950微米的方型接墊，第二組接墊S2與第七組接墊S7的尺寸例如是邊長140微米的方型接墊，第三組接墊S3與第六組接墊S6的尺寸例如是邊長80微米的方型接墊，而第四組接墊S4與第五組接墊S5的尺寸例如是邊長50微米的方型接墊，但本發明不限於此，上述尺寸的數值皆可以視實際設計上的需求而為更大或更小的數值， 且接墊形狀亦可以視實際設計上的需求進行調整。
在一些實施例中，第一組接墊S1、第二組接墊S2、第三組接墊S3、第四組接墊S4中的任一者中的多個接墊134排列於第二方向D2上，且第五組接墊S5、第六組接墊S6、第七組接墊S7、第八組接墊S8中的任一者中的多個接墊134排列於第一方向D1上，亦即每一組接墊中的接墊排列方向可以與多組接墊的排列方向垂直，但本發明不限於此。
在一些實施例中，每一感測模組130中的溫度感測器132可以是選擇性地只設置在一個方向上，舉例而言，在圖2中，以實線呈現的溫度感測器132對應於第一方向D1上的第一組接墊S1進行設置，而以虛線呈現的溫度感測器132對應於第二方向D2上的第八組接墊S8進行設置，其中以實線呈現的溫度感測器132與以虛線呈現的溫度感測器132可以僅選擇性配置一個於晶圓120上。
在一些實施例中，溫度感測器132為精度較高的測溫電阻體，因此當晶圓120上的溫度不同時會對應產生不同阻值，如此一來，可以透過阻值換算而得到溫度資訊，其中測溫電阻體可以是白金(Pt)電阻感測器，但本發明不限於此。在此，包括其上設置有多個感測模組130的晶圓120可以稱為電阻測溫晶圓(Resistance Temperature Detection(RTD)Wafer)。
在一些實施例中，溫度感測器132與多個接墊134之間以及多組接墊之間的線路136可以採用四線式接法進行相互電性 連接，如此一來，搭配測溫電阻體可以更有效地提升量測精度、測溫範圍與檢測彈性。此外，間距最小且間距相同的第四組接墊S4與第五組接墊S5亦可以藉由線路136進行電性連接，以使不同方向上的接墊134可以相互連通，但本發明不限於此。
應說明的是，儘管本實施例以上述八組接墊進行說明，然而，本發明不限制接墊的組數，亦即於一個方向上設置多於或少於四組接墊，只要多個接墊有電性連接至溫度感測器，且包括前述接墊與溫度感測器的感測模組藉由探針傳送檢測訊號皆屬於本發明的保護範圍。
在一些實施例中，白金電阻感測器可以是PT-100元件或PT-1000元件，其中PT-100元件為0℃時溫度感測器132會對應讀取到100歐姆的數值，而當每上升1℃時，阻值會增加0.385歐姆，而PT1000元件為0℃時溫度感測器132會讀取到1000歐姆的數值，而當每上升1℃時，阻值會增加3.85歐姆，其中當本實施例的溫度檢測設備100使用此兩種測溫元件時，可量測的溫度區間為-55℃至175℃，量測精度為-55℃~100℃±0.86℃，100℃~175℃±1.24℃，適用於預防性保養(Preventive Maintenance,PM)、修復(repair)與量產(production)情況。
應說明的是，本發明不限制白金電阻感測器的種類，可以依照實際設計上的需求進行選擇，舉例而言，由於本案的感測模組130中具有感測圖案(如接墊134與線路136)，因此使用探針144進行接觸測量時會產生接觸阻抗(如小於5歐姆)，當接觸阻抗影響 不顯著時，可以使用易於校正的PT-100元件，當接觸阻抗影響校顯著時，則可以選擇PT-1000元件，以較有效降低接觸阻抗對於量測的不良影響。
在一些實施例中，溫度感測器132跟相鄰晶粒122之間至少具有1公分以上的距離，以作為探針144移動時的安全空間，如此一來，可以降低探針144作動時損壞周遭元件的機率，但本發明不限於此。
在一些實施例中，溫度檢測系統亦可以用於量測晶圓120的電性表現，但本發明不限於此。
以下將說明使用溫度檢測設備100的檢測方法。首先，可以將欲量測的感測模組130移動至探針144下。接著，可以使用探針144與感測模組130中的多個接墊134直接接觸，以獲取溫度感測器132的數據，舉例而言，在本實施例的四線式接法中，探針裝置140為探針卡時，四個探針144會同時接觸同一組中的部分或全部接墊134，而在其他實施例中，探針裝置140為探針座時，可以是分別具有兩個探針座，而每一探針座上有兩根探針，以分別或同時接觸同一組中的接墊134，以形成迴路。然後，可選地將所獲取的溫度感測器132的數據傳遞至測試機112進行收集，以完成檢測步驟，如此一來，可以藉由感測模組130佈局的廣度搭配探針144的高機動性，彈性地檢測晶圓120上所欲檢測的區域。
在一些實施例中，晶圓120為二氧化矽晶圓，因此多個 接墊134與線路136可以藉由曝光顯影蝕刻等黃光製程直接製作於晶圓120上，如此一來，就可以將多個接墊134精確地形成在所需的位置上。在此，溫度感測器132例如是焊接於晶圓120的表面上，其中焊接製程如SMT(Surface Mount Technology)製程，但本發明不限於此。
綜上所述，本發明的溫度檢測系統藉由感測模組與探針的搭配設計，可以省去額外拉線的線路布局空間同時還可以收集較大的數據量，如此一來，感測模組可以依據實際需求設置於晶圓上所欲檢測的多個位置上，以有效地增加溫度感測器於晶圓上的佈局數量，擴大可以進行檢測的區域，進而具有較佳的檢測彈性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:溫度檢測系統
110:承載裝置
110R:頂面區域
112:測試儀
120:晶圓
140:探針裝置
142:本體
144:探針

Claims (9)

  1. 一種溫度檢測系統，包括：晶圓，其中所述晶圓具有多個晶粒；多個感測模組，鄰接於所述多個晶粒，其中每一所述感測模組包括：溫度感測器；以及多個接墊，電性連接至所述溫度感測器；以及探針，其中所述多個感測模組藉由所述探針傳送檢測訊號，其中所述多個接墊包括間距不同的多組接墊，且所述多組接墊中的一組被配置於與所述探針直接接觸。
  2. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述多組接墊的一部分排列於第一方向上，且所述多組接墊的另一部分排列於垂直於所述第一方向的第二方向上。
  3. 如請求項2所述的溫度檢測系統，其中所述多組接墊的一部分與所述多組接墊的另一部分具有相同的間距變化。
  4. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述多組接墊圍繞對應的所述晶粒的轉角位置。
  5. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述多個晶粒與所述多個感測模組以一對一方式進行配置。
  6. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述溫度感測器為測溫電阻體。
  7. 如請求項6所述的溫度檢測系統，其中所述測溫電阻體為白金電阻感測器。
  8. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述晶圓為二氧化矽晶圓。
  9. 如請求項1所述的溫度檢測系統，其中所述溫度感測器焊接於所述晶圓的表面上。
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