用于对半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台进行温度调节的温度调节装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及温度调节装置(1)，用于调节半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台(110)的温度，所述装置具有将温度调节流体引导进入温度调节装置(1)的流体入口(10)，对导入的温度调节流体的温度进行预调节的第一热交换器(20)。使用第二热交换器(30)对温度调节流体进行温度调节。被调温的温度调节流体可通过采样温度调节管线(40)被引导至采样台(110)。反馈回路(60)被配置为，基于反馈开关信号，选择性地引导温度调节流体从采样台(110)流过第一热交换器(20)而流回或绕过第一热交换器(20)而流出。器(20)而流回或绕过第一热交换器(20)而流出。器(20)而流回或绕过第一热交换器(20)而流出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台进行温度调节的温度调节装置、系统和方法


[0001]本专利技术涉及温度调节装置、具有采样台和温度调节装置的系统、以及用于半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台的温度调节的方法。

技术介绍

[0002]根据现有技术，已知在
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200℃至+400℃之间的温度范围内测试半导体晶圆的测试仪器和方法。为此，半导体晶圆被放置在采样台上，该采样台被冷却和/或加热到各自所需的测试温度。这样的采样台也被称为晶圆采样器和/或卡盘。对于温度调节而言，温度调节流体被引导至和/或通过采样台，从而冷却和/或加热采样台到所需的测试温度。在原理上，使用液态温度调节流体和气态温度调节流体的方法是已知的。
[0003]在文献EP 1 495 486 B3中，描述了一个温度调节装置的实施例，其中温度调节流体首先被用于对采样台进行温度调节。之后，温度调节流体从采样台被导回进入温度调节装置，并从那里通过热交换器，在热交换器中被用于对新导入的温度调节流体进行温度调节。这样做的好处是，“回收的”流回的温度调节流体可以再次用于对至少一部分新导入温度调节装置的温度调节流体进行温度调节。因此，例如，用于冷却温度调节流体所需的总的冷却能量可以被减少。
[0004]已知的方法和/或温度调节装置的缺点是，它们仍然需要大量的能量来调节采样台的测试温度。

技术实现思路

[0005]本专利技术所解决的问题是提供一种以节能的方式对采样台进行温度调节的可能性。本专利技术所要解决的进一步问题可以是提供用于对采样台的测试温度进行较快调节的可能性。
[0006]这一问题通过独立权利要求的主题内容来解决。优选实施例是从属权利要求的主题内容。
[0007]第一方面涉及温度调节装置，该装置用于对半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台进行温度调节，该装置具有流体入口，用于将温度调节流体引导进入该温度调节装置。温度调节装置包括用于对导入的温度调节流体进行温度预调节第一热交换器以及用于对温度调节流体进行温度调节的第二热交换器。经温度调节的温度调节流体可通过采样温度调节管线被引导至采样台。响应于反馈开关信号，反馈回路选择性地引导从采样台流回的温度调节流体通过第一热交换器，或者允许其绕过第一热交换器而流出。
[0008]温度调节装置可被配置为所谓的制冷器，其被配置和提供以便至少通过采样温度调节管线连接到采样台。这种用于测试半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台也被称为卡盘，通常被设置在至少部分封闭的采样容器中。因此，温度调节装置可被配置为采样系统的一部分，该采样系统可包括温度调节装置以及带或不带采样容器的采样台。
[0009]温度调节装置还包括控制单元和/或被连接至控制单元。控制单元可包括至少一个开关阀和/或一个处理器，软件程序可在该处理器上被执行。
[0010]流体入口用于将温度调节流体引导进入温度调节装置，例如通过流体入口可配置于其中的壳体壁引入到温度调节装置的壳体中。
[0011]液态和/或气态流体可用作温度调节流体。优选地，可使用诸如干燥空气的气态流体作为温度调节流体，其中该温度调节装置被配置为风冷温度调节装置。
[0012]温度调节装置包括至少两个热交换器，即用于对导入的温度调节流体进行温度预调节的第一热交换器和用于对温度调节流体进行实际温度调节的第二热交换器。温度调节流体可从流体入口导入至第一热交换器，并从第一热交换器导入至第二交换器。从第二热交换器，温度调节流体可被引导至采样温度调节管线。
[0013]所供应的温度调节流体的温度调节可以通过多个步骤和/或阶段进行。在第一热交换器的温度预调节期间，温度调节流体尚不需要被调至温度调节所需的目标温度，即还不需要调到采样台的测试温度。然而，在温度预调节期间，所供应的温度调节流体的温度可从其临时温度，例如近似于室温，改变至温度调节流体的期望目标温度。只有在第二热交换器中，温度调节流体被调温至其目标温度。例如，可使用当前设置的采样台的测试温度作为温度调节流体的目标温度。在采样台冷却期间，温度调节流体可被至少暂时调温至可能的最小目标温度，该最小目标温度可显著地低于实际测试温度，以尽可能快地调整采样台至其新的测试温度。
[0014]第一热交换器被配置为用于对被导入的温度调节流体，例如对新鲜的温度调节流体进行温度预调节。在第一热交换器中，热交换可发生在新导入的温度调节流体和流回的温度调节流体之间。由于这种热交换，新导入的温度调节流体的温度由流回的温度调节流体进行预调节，所述流回的温度调节流体仍可近似于所需的测试温度。
[0015]反馈回路可切换温度调节装置至反馈工作状态，其中反馈的和/或被引导回来的温度调节流体被引导通过第一热交换器。反馈工作状态例如可用于冷却模式中，在该模式中采样台被冷却至较低的测试温度，例如
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40℃，从而借助从采样台流回的温度调节流体来在第一热交换器中对新导入的温度调节流体进行预冷却。在此，流回的温度调节流体可仍然具有低温，例如，
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30℃，在这种低温下，例如在接近室温的情况下引入的新鲜的温度调节流体可以很好地被预冷却。总之，利用流回的温度调节流体的低温，新导入的温度调节流体可能已经被预冷了几度，例如预冷至温度低于0℃。随后，可在第二热交换器中将新鲜的温度调节流体冷却到其目标温度，例如冷却到预定的测试温度
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40℃。
[0016]一方面，通过合理利用流回的温度调节流体的热量和/或冷量，温度预调节可以在尽可能节约能源的情况下使得目标温度被达到。另一方面，温度预调节可以在第一时间实现极端温度。因此，例如，使用流回的温度调节流体对新鲜的温度调节流体的温度预调节可在第一时间实现非常低的温度。
[0017]虽然使用流回的温度调节流体对新鲜的温度调节流体进行温度预调节在温度调节装置的多种工作状态下都是可行的，并有助于提高能源利用效率，但在其他工作状态下，这可能对能源利用产生负面影响，例如可能导致相对较高的能源消耗。
[0018]例如，如果采样台从相对较高的测试温度(例如从几百摄氏度)冷却到接近室温的温度，则不需要使用流回的热的温度调节流体进行温度预调节。这是因为温度预调节在这
种情况下首先会将例如大约在室温下新引入的温度调节流体预热到过高的温度，然后必须在第二热交换器中将其冷却回测试温度。为此，需要很强的冷却能力，因而需要大量的冷却能量。
[0019]为了改善能量利用，温度调节装置包括反馈回路。反馈回路接收反馈开关信号，例如，从控制单元接收。反馈开关信号可取决于温度调节装置的不同的期望工作状态。
[0020]例如，如果采样台要提供较强的冷却能力且不进行预热，则反馈回路可以将流回的温度调节流体引导流过第一热交换器，在第一热交换器中其可用于对新引入的温度调节流体进行温度预调节。从而，反馈回路进入反馈工作状态。
[0021]为了对采样台从强加热状态进行冷却，反馈回路可以响应于相应的反馈开关信号而对流回的温度调节流体进行重定向。例如，在这种状态下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种温度调节装置(1)，用于半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台(110)的温度调节，其特征在于，包括：流体入口(10)，用于将温度调节流体导入所述温度调节装置(1)；第一热交换器(20)，用于对被导入的温度调节流体进行温度预调节；第二热交换器(30)，用于对温度调节流体进行温度调节；采样温度调节管线(40)，用于将经温度调节的温度调节流体通过所述采样温度调节管线引导至采样台(110)；反馈回路(60)，所述反馈回路响应于反馈开关信号以选择性地引导从采样台(110)流回的温度调节流体流过第一热交换器(20)，或者允许其绕过第一热交换器(20)而流出。2.根据权利要求1所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的反馈工作状态下，当流回的温度调节流体被所述反馈回路(60)引导流过所述第一热交换器(20)时，所述流回的温度调节流体对所述第一热交换器(20)中的所述被导入的温度调节流体进行温度预调节。3.根据权利要求1或2所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在流经所述第一热交换器(20)后，所述流回的温度调节流体被允许通过流出出口(61)流出。4.根据前述权利要求中任一项所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的流出工作状态下，当所述采样台(110)从加热状态被冷却时，所述反馈回路(60)允许从所述采样台(110)流回的温度调节流体绕过所述第一热交换器(20)而流出。5.根据前述权利要求中任一项所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的流出工作状态下对所述采样台(110)进行冷却时，所述反馈回路(60)允许从所述采样台(110)流回的温度调节流体绕过所述第一热交换器(20)而流出，直至所述采样台(110)的温度下降至低于采样台阈值温度，所述采样台阈值温度在大约20℃至大约40℃之间的范围内取值。6.根据前述权利要求中任一项所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的反馈工作状态下，当所述采样台(110)的温度被调温至低于反馈阈值温度时，所述反馈回路(60)引导从所述采样台(110)流回的温度调节流体流过所述第一热交换器(20)。7.一种温度调节装置(1)，用于半导体晶圆和/或混合晶圆的采样台(110)的温度调节，尤其是根据前述权利要求中任一项所述的温度调节装置(1)，其特征在于，包括：流体入口(10)，用于将温度调节流体导入所述温度调节装置(1)；至少一个热交换器(20；30)，用于对所述温度调节流体进行温度调节；冷却增效器(70)，用于对所述温度调节流体进行温度调节；采样温度调节管线(40)，将经温度调节的温度调节流体通过所述采样温度调节管线引导至所述采样台(110)；入口流体回路(80)，所述入口流体回路响应于引导开关信号以选择性地通过所述至少一个热交换器(20；30)或者通过所述冷却增效器(70)将被导入的温度调节流体引导至所述采样温度调节管线(40)中。
8.根据权利要求7所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的热交换模式下，当所述采样台(110)从加热状态被冷却时，所述入口流体回路(80)引导所述被导入的温度调节流体通过所述至少一个热交换器(20；30)进入所述采样温度调节管线(40)。9.根据权利要求7或8所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的热交换模式下，当所述采样台(110)被调温至低于在大约10℃至大约25℃的范围内取值的下限阈值温度时，所述入口流体回路(80)引导所述被导入的温度调节流体通过所述至少一个热交换器(20；30)进入所述采样温度调节管线(40)。10.根据权利要求7或9所述的温度调节装置(1)，其特征在于，在所述温度调节装置(1)的增效器模式下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克斯，
申请(专利权)人：ATT先进温度测试系统有限公司，
类型：发明
国别省市：