用于類襯底度量衡裝置的熱屏蔽模塊的制作方法
【專利摘要】一種熱屏蔽模塊包括由高熱材料制成的頂部部分及底部部分。所述頂部部分與所述底部部分彼此附接且形成具有開口的殼體，所述開口經(jīng)定大小以接納電子組件封裝，其中組件與所述頂部部分及所述底部部分之間無介入隔熱材料。一個(gè)或一個(gè)以上支腿安裝到所述頂部部分或所述底部部分。所述支腿經(jīng)配置以將所述殼體附接到襯底且在所述底部部分的底部表面與所述襯底的頂部表面之間形成間隙。
【專利說明】用于類襯底度量衡裝置的熱屏蔽模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例一般來說涉及耐高溫類襯底度量衡裝置，且特定來說涉及在裝置于延長的時(shí)間周期內(nèi)暴露于高溫度時(shí)使裝置的組件保持安全的熱屏蔽模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路、顯示器或磁盤存儲(chǔ)器的制作通常采用眾多處理步驟。必須仔細(xì)監(jiān)視每一工藝步驟以便提供操作裝置。在整個(gè)成像工藝、沉積與生長工藝、蝕刻與掩蔽工藝等中，舉例來說，在每一步驟期間仔細(xì)控制溫度、氣流、真空壓力、化學(xué)氣體或等離子組成及暴露距離為關(guān)鍵的。仔細(xì)注意每一步驟中所涉及的各種處理?xiàng)l件是最優(yōu)半導(dǎo)體或薄膜工藝的要求。與最優(yōu)處理?xiàng)l件的任何偏差均可能致使隨后的集成電路或裝置以低于標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)，或更差地，完全失敗。
[0003]在處理室內(nèi)，處理?xiàng)l件可變化。例如溫度、氣體流率及/或氣體組成等處理?xiàng)l件的變化極大地影響集成電路的形成且因此影響集成電路的性能。使用具有與集成電路或其它裝置相同或類似的材料的類襯底裝置來測(cè)量處理?xiàng)l件提供對(duì)所述條件的最準(zhǔn)確測(cè)量，因?yàn)樗鲆r底的導(dǎo)熱率與將處理的實(shí)際電路的導(dǎo)熱率相同。具體來說，無線類襯底裝置比有線類襯底裝置優(yōu)選，因?yàn)橛芯€類襯底裝置使用起來麻煩且與此些裝置相關(guān)聯(lián)的等待時(shí)間不理想。對(duì)于實(shí)際上所有工藝條件來說，在整個(gè)室中存在梯度及變化。因此，跨越襯底的表面也存在這些梯度。為了在襯底處精確地控制處理?xiàng)l件，在襯底上進(jìn)行測(cè)量且讀數(shù)可供用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)或操作者使得可易于實(shí)現(xiàn)室處理?xiàng)l件的優(yōu)化為關(guān)鍵的。處理?xiàng)l件包括用以控制半導(dǎo)體或其它裝置制造的任何參數(shù)或制造者將期望監(jiān)視的任何條件。
[0004]為了使此些無線類襯底度量衡裝置在高溫度環(huán)境(例如，大于約150°C的溫度)中發(fā)揮作用，所述裝置的某些關(guān)鍵組件(例如薄電池及微處理器)必須能夠在裝置暴露于高溫度環(huán)境時(shí)發(fā)揮作用。許多裝置制作工藝在大于150°C的溫度下操作。舉例來說，背AR涂覆(BARC)工藝在250°C下操作；化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝可在約500°C的溫度下操作；且物理氣相沉積(PVD)工藝可在約300°C下操作。遺憾地，適合此裝置的要求的電池及微處理器通常無法耐受高于150°C的溫度。雖然有線類襯底裝置可經(jīng)配置以耐受高于150°C的溫度，但由于上述原因其并非優(yōu)選的。
[0005]此些無線類襯底度量衡裝置所面臨的額外挑戰(zhàn)是裝置輪廓的最小化。此些裝置應(yīng)保持在襯底的頂部表面上方5_或更小的輪廓，以便裝配到各種工藝室中。
[0006]常規(guī)上，使用隔熱模塊屏蔽溫度敏感無線度量衡裝置組件(例如，電池、CPU等)以免受高溫度影響。在2010年I月20日提出申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)案12 / 690，882揭示一個(gè)此種隔熱模塊。此隔熱模塊包含在兩個(gè)側(cè)上均由隔熱層(例如，陶瓷或其它微孔隔熱材料)囊封的組件，所述組合進(jìn)一步在兩個(gè)側(cè)上均由高比熱殼體囊封。接著可將所述隔熱模塊接合到襯底、借助運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐物附接到襯底，或形成于襯底內(nèi)。
[0007]雖然此些隔熱模塊確實(shí)實(shí)現(xiàn)屏蔽溫度敏感無線度量衡裝置組件的目標(biāo)，但其展現(xiàn)使其不理想的數(shù)個(gè)不合意特性。其中之一，由于需要確保組件、隔熱層與高比熱殼體之間的真空，這些隔熱模塊制造起來極其復(fù)雜。另外，這些隔熱模塊在暴露于大氣壓力時(shí)由于模塊內(nèi)存在的低壓力而具有高的塌陷可能性。此外，使用例如Microsil等隔熱可機(jī)加工陶瓷及微孔隔熱體具有產(chǎn)生可影響處理室的性能的污染粒子的缺點(diǎn)。MiCTosil為可從紐約佛羅里達(dá)的Zircar Ceramics公司購得的微孔隔熱材料的特定名稱。另外,這些材料還相當(dāng)難以構(gòu)造及附接，從而導(dǎo)致組裝的增加的復(fù)雜性以及可靠性問題。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例就是在此背景內(nèi)出現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]閱讀以下詳細(xì)說明并參考附圖后，本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，附圖中:
[0010]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的三維分解圖。
[0011]圖1B是圖1A中的具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的橫截面圖。
[0012]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的橫截面圖。
[0013]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的橫截面圖。
[0014]圖2C是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的橫截面圖。
[0015]圖3是具有安裝于襯底的頂部上的熱屏蔽模塊的類襯底度量衡裝置的俯視示意圖。
[0016]圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的熱屏蔽模塊的溫度相依表現(xiàn)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]盡管以下詳細(xì)說明出于圖解說明目的而含有許多特定細(xì)節(jié)，但所屬領(lǐng)域的任何一般技術(shù)人員應(yīng)了解，以下細(xì)節(jié)的許多變化及更改形式均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，下文所描述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例是在不失本發(fā)明的一般性的情況下且在不對(duì)本發(fā)明施加限制的情況下陳述的。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施例利用熱屏蔽模塊來在類襯底度量衡裝置于延長的時(shí)間周期內(nèi)暴露于高溫度時(shí)使所述類襯底度量衡裝置的組件(特定來說，溫度敏感電子組件封裝)保持在安全操作溫度范圍內(nèi)。
[0019]在一些實(shí)施例中，所述熱屏蔽模塊可用作組件模塊的一部分?？蓪⒋诵┠K并入到用以從晶片或襯底的各個(gè)位置中的傳感器的報(bào)告測(cè)量處理?xiàng)l件的均勻性的類襯底度量衡裝置中且使用所述數(shù)據(jù)來校正后續(xù)處理的條件。如本文中所定義，“處理?xiàng)l件”是指用于制造集成電路、顯示器、磁盤存儲(chǔ)器等的各種處理參數(shù)。處理?xiàng)l件包括用以控制半導(dǎo)體制造的任何參數(shù)或制造者將期望監(jiān)視的任何條件，例如但不限于溫度、處理室壓力、室內(nèi)的氣體流率、室內(nèi)的氣態(tài)化學(xué)組成、離子流密度、離子流能量、光能量密度及晶片的振動(dòng)及加速度。
[0020]此些類襯底度量衡裝置通常由兩個(gè)主要件構(gòu)成:襯底及一組度量衡裝置組件。襯底用以安裝用于測(cè)量半導(dǎo)體制造裝備、玻璃襯底處理裝備、磁性存儲(chǔ)器磁盤處理裝備等的處理?xiàng)l件的傳感器。具體來說，所述傳感器用以測(cè)量晶片或襯底在處理期間所經(jīng)歷的條件。此些傳感器可測(cè)量(例如)溫度、電流、電壓、粒子通量、熱通量或處理期間的其它條件。所述傳感器可布置于表面上或襯底內(nèi)的不同區(qū)域上，以便跨越襯底測(cè)量處理?xiàng)l件。通過在襯底的不同區(qū)域中進(jìn)行測(cè)量，可計(jì)算跨越襯底的不均勻性，且另外，可使襯底的特定位置處的條件與襯底的所得特性相關(guān)。
[0021]所述組度量衡裝置組件連接到襯底且經(jīng)配置以通過借助電池、存儲(chǔ)器、中央處理單元(CPU)等為類襯底度量衡裝置提供支持而促進(jìn)對(duì)工藝條件的測(cè)量及分析。這些類襯底度量衡裝置經(jīng)受通常涉及不利地影響相關(guān)聯(lián)無線度量衡裝置組件的功能性、準(zhǔn)確性及可靠性的苛刻條件的處理?xiàng)l件。此外，眾多其它處理步驟及條件使得屏蔽無線度量衡裝置組件為有利的。將無線類襯底度量衡裝置分離成兩個(gè)組件(即，襯底及無線度量衡裝置組件)允許裝置屏蔽所述組件以免受各種不利處理?xiàng)l件影響，同時(shí)仍允許襯底準(zhǔn)確地測(cè)量工藝條件。
[0022]說明書的其余部分在描述熱屏蔽模塊的實(shí)施例時(shí)參考度量衡裝置組件的特定子組，即，電子組件封裝。以舉例的方式而非限制的方式，所述電子組件封裝可包括電池、存儲(chǔ)器、收發(fā)器、CPU或經(jīng)配置以促進(jìn)對(duì)工藝條件的測(cè)量及分析的任何其它電子組件。雖然說明書中的其余論述是針對(duì)電子組件封裝(即，無線度量衡裝置組件的子組)，但重要的是注意以下說明書中所描述的熱屏蔽模塊還可取決于應(yīng)用而經(jīng)配置以屏蔽各種替代溫度敏感無線度量衡裝置組件以免受熱影響。
[0023]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的類襯底度量衡裝置100的三維分解圖。度量衡裝置100包括可安裝到襯底的組件模塊101。組件模塊101包括熱屏蔽模塊102。熱屏蔽模塊102包括頂部部分104、底部部分106及一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿107。熱屏蔽模塊102可通過支腿107附接到襯底109。襯底109可包括經(jīng)配置以測(cè)量用以形成類襯底度量衡裝置100的工藝條件的傳感器，如上文所論述。頂部部分104及底部部分106彼此附接以形成殼體103，所述殼體包括經(jīng)定大小以接納溫度敏感組件105的開口，其中組件105與殼體103的內(nèi)側(cè)壁之間無介入隔熱材料。通過舉例的方式，組件105可包括電子組件封裝，例如電池、存儲(chǔ)器、收發(fā)器、CPU等。重要的是注意，取決于應(yīng)用，熱屏蔽模塊102除所述電子組件封裝以外還可屏蔽各種不同溫度敏感度量衡裝置組件。在本發(fā)明的實(shí)施例的上下文內(nèi)注意，殼體103可大于組件105。組件105可極薄。通過舉例的方式，組件105可具有約1.0mm或更小的總厚度，可能薄至375微米或更小或者150微米或更小。
[0024]殼體103的大小可稍大于電子組件封裝105的大小。在此情況下，電子組件封裝105與殼體103的內(nèi)側(cè)壁之間可存在介入空的空間?；蛘?，可存在粘合材料以將電子組件封裝105固定到頂部部分104或底部部分106。然而，空的空間或粘合材料不被視為“隔熱材料”，如所述術(shù)語在本文中所使用的那樣。進(jìn)一步注意，盡管組件封裝105為組件模塊101的元件,但組件105并非熱屏蔽模塊102的所需元件。
[0025]熱屏蔽部分104、106可(例如)使用適合粘合劑(例如，耐高溫膠)或其它接合技術(shù)彼此附接以形成接納電子組件封裝的殼體103。此殼體為包封于其中的電子組件封裝提供熱屏蔽。雖然圖1A中所描繪的熱屏蔽模塊102圖解說明形成于底部部分104的頂部表面內(nèi)用于接納組件105的凹入開口，但可使用任何數(shù)目種其它配置以允許接納組件105。下文將論述此些替代配置的實(shí)例。
[0026]頂部部分104及底部部分106由高熱容量材料制成。如本文中所使用，術(shù)語“熱容量”是指材料的體積熱容量；其為將物體的溫度改變給定量所需的熱的量。具有較高熱容量的物體需要較大量的熱來將其溫度升高與具有較低熱容量的等同體積物體相同的量。
[0027]以舉例的方式而非限制的方式，頂部部分104及底部部分106可由不銹鋼制成。不銹鋼具有極高熱容量，且如此需要大量熱或延長的熱暴露周期才能實(shí)現(xiàn)溫度的顯著增力口?；蛘撸敳坎糠?04及底部部分106可由藍(lán)寶石、Kovar> Invar或展現(xiàn)類似于不銹鋼的熱容量的熱容量的任何其它材料構(gòu)成。Kovar是賓夕法尼亞州雷丁的卡彭特技術(shù)公司(Carpenter Technology Corporation of Reading, Pennsylvania)的商標(biāo)。Kovar 是指經(jīng)設(shè)計(jì)以與硼硅玻璃的熱膨脹特性兼容的鎳-鈷鐵合金。Kovar的組成標(biāo)稱地為約29%鎳、17%鈷、少于0.1%碳、0.2%硅、0.3%錳，其中差額為鐵。Invar (還一般稱作FeNi 36 (在美國為64FeNi))是因其獨(dú)特的低熱膨脹系數(shù)(CTE或α)而著名的鎳鋼合金。Invar是法國上塞納省的法國Imphy合金股份公司(Imphy Alloys Joint Stock Company France ofHauts-De-Seine, France)的商標(biāo)。
[0028]由頂部部分104及底部部分106形成的殼體103進(jìn)一步安裝于一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿107 (例如，四個(gè)支腿)上以形成熱屏蔽模塊102。支腿107允許電子組件封裝105遠(yuǎn)離襯底109而定位。此配置存在數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)且下文加以詳細(xì)論述。通常，支腿的橫截面尺寸使得支腿相對(duì)長且細(xì)以便減少通過支腿107的熱轉(zhuǎn)移。
[0029]形成于襯底109的頂部表面與底部部分106的底部表面之間的氣隙或真空(即，存在于工藝室中的條件)提供額外隔熱層。因此，由于由氣隙/真空形成的隔熱層，由襯底109保持的熱不直接轉(zhuǎn)移到高熱容量部分104、106。為了形成有效隔熱層，襯底的頂部表面與底部高熱容量組件106的底部表面之間的距離d應(yīng)至少為0.25毫米(mm)。通過利用由氣隙/真空形成的隔熱層，可消除熱屏蔽模塊102的高熱容量部分104、106內(nèi)的額外隔熱材料，從而產(chǎn)生下文將論述的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
[0030]此外，支腿107可經(jīng)配置以提供從襯底109到熱屏蔽模塊部分104、106的極有限傳導(dǎo)熱轉(zhuǎn)移路徑。以舉例的方式而非限制的方式，可減小支腿107的直徑/寬度以便限制熱轉(zhuǎn)移。支腿107的直徑或?qū)挾?如果不是圓形)范圍在大小上可介于從0.05mm到1.0mm以上的范圍內(nèi)，且優(yōu)選地為約0.5mm的最小直徑或?qū)挾?。還可限制襯底109與高熱容量部分104、106之間的熱轉(zhuǎn)移效率，從而由高強(qiáng)度低導(dǎo)熱率及/或高熱容量材料制成支腿107。以舉例的方式而非限制的方式，這些支腿107可由不銹鋼、石英或足夠強(qiáng)以將熱屏蔽模塊部分104、106固持于襯底109上方且展現(xiàn)低熱轉(zhuǎn)移特性的任何其它材料構(gòu)成。
[0031]因此，支腿107為溫度敏感組件105提供額外隔熱層(即，空氣、真空)，且限制襯底109與包封組件105的部分104、106之間的熱轉(zhuǎn)移。
[0032]熱屏蔽模塊102的尺寸可受其中使用度量衡裝置100的處理室的尺寸約束。因此，熱屏蔽模塊102的高度h可經(jīng)配置以滿足處理室的規(guī)格。熱屏蔽模塊102的高度h是指襯底109的頂部表面與頂部部分104的頂部表面之間的距離。舉例來說，許多襯底處理室通過具有有限大小的開口的裝載鎖或狹縫閥接納襯底。以舉例的方式而非限制的方式，熱屏蔽模塊102的高度h可針對(duì)典型處理室限制于約2毫米與約10毫米之間。然而，此高度h可取決于類襯底度量衡裝置所用于的特定應(yīng)用而變化。
[0033]高熱容量部分104、106可另外經(jīng)拋光以提供用于進(jìn)一步熱屏蔽的低發(fā)射率表面?；蛘?，熱屏蔽模塊部分104、106的表面可涂覆有低發(fā)射率薄膜材料。如本文中所使用，可將具有在0.0與0.2之間的發(fā)射率的表面的材料視為“低發(fā)射率”。來自工藝室或襯底109的輻射引起部分104、106的溫度增加。通過拋光高熱容量部分104、106的表面，可從部分104、106反射輻射的熱的顯著部分。此將減少通過輻射從襯底109及工藝室壁到部分104及106的熱轉(zhuǎn)移，此又將導(dǎo)致組件105的較慢加熱。
[0034]熱屏蔽模塊102因此為正屏蔽的組件105提供數(shù)個(gè)保護(hù)層(即，高熱容量殼體屏蔽、氣隙/真空隔熱、從支腿的低熱轉(zhuǎn)移及輻射的反射)，因此保留現(xiàn)有技術(shù)的熱屏蔽特性。另外，所發(fā)明的熱屏蔽模塊102還提供下文所描述的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0035]通過將電子組件封裝包封于由高熱容量部分制成的熱屏蔽內(nèi)，可屏蔽溫度敏感電子器件以免受展現(xiàn)高溫度的處理?xiàng)l件影響。由于高熱容量部分104、106的溫度以緩慢速率上升(由于高熱容量)，因此由那些高熱容量部分104、106包封的電子組件封裝105的溫度也以緩慢速率上升。這是因?yàn)榻M件105的溫度改變緊密追隨其屏蔽高熱容量部分104、106的溫度改變(由于其接近性)。
[0036]現(xiàn)有技術(shù)熱屏蔽模塊并入有陶瓷或微孔隔熱層作為其設(shè)計(jì)的部分。然而，發(fā)現(xiàn)隔熱陶瓷或其它類型的隔熱材料(例如微孔隔熱體)產(chǎn)生在處理室中呈現(xiàn)嚴(yán)重污染危險(xiǎn)的顯著量的微粒子。通過消除對(duì)隔熱層的需要，且簡單地使用高熱容量部分104、106來屏蔽電子組件封裝105，所發(fā)明的熱屏蔽模塊102移除存在于現(xiàn)有技術(shù)中的任何粒子污染。
[0037]所發(fā)明的熱屏蔽模塊102的另一優(yōu)點(diǎn)是易于組裝。由于所發(fā)明的熱屏蔽模塊102僅由兩個(gè)部分104、106及一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿107構(gòu)成，因此其制造及生產(chǎn)比上文關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)所描述的多組件、多層熱屏蔽模塊簡單得多。此外，設(shè)計(jì)的簡單性確保熱屏蔽模塊102的較高可靠性，因?yàn)榇嬖诳赡艹龉收系妮^少組件。
[0038]使用不銹鋼作為用于形成高熱容量部分104、106的高熱容量材料具有甚至更簡化的制造工藝的增加的益處，因?yàn)榭扇菀椎亟o不銹鋼高熱容量組件機(jī)加工易于安裝于其上的支腿。
[0039]因此，熱屏蔽模塊102保留存在于現(xiàn)有技術(shù)中的熱屏蔽特性，同時(shí)通過消除占據(jù)電子組件封裝與殼體的內(nèi)側(cè)壁之間的空間的陶瓷插入物而消除也存在于現(xiàn)有技術(shù)中的制造復(fù)雜性及粒子污染可能性。
[0040]圖1B圖解說明圖1A的具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的無線類襯底度量衡裝置100的橫截面圖。此處，熱屏蔽模塊102由頂部高熱容量部分104、底部高熱容量部分106及將安裝于襯底109上的一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿107構(gòu)成。同樣，注意，組件105并非熱屏蔽102的所要求組件。在此實(shí)施例中，頂部部分104與底部部分106為相同長度。底部部分104具有凹入于其頂部表面內(nèi)的開口，所述開口經(jīng)定大小以接納組件105 (例如，電子組件封裝)，其中封裝105與熱屏蔽模塊部分104、106之間無介入隔熱材料。同樣，注意，取決于應(yīng)用熱屏蔽模塊102除所述電子組件封裝以外還可屏蔽類襯底度量衡裝置的各種不同溫度敏感組件。支腿107安裝到底部部分106的底部表面，且經(jīng)配置以在底部部分106的底部表面與襯底109之間形成隔熱氣隙/真空。
[0041]雖然圖1B中所描繪的熱屏蔽模塊102圖解說明形成于底部部分106的頂部表面內(nèi)用于接納組件105的凹入開口，但可使用任何數(shù)目種其它配置以允許接納組件105。下文將論述此些替代配置的實(shí)例。
[0042]圖2A到2C圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊的無線類襯底度量衡裝置200的橫截面圖。
[0043]圖2A圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有電子組件模塊201的無線類襯底度量衡裝置200的橫截面圖，所述電子組件模塊具有用于電子組件封裝的熱屏蔽模塊202。此處，熱屏蔽模塊202由頂部高熱容量部分204、底部高熱容量部分206及將安裝于襯底209上的一個(gè)或一個(gè)以上支腿207構(gòu)成。熱屏蔽模塊部分204、206形成經(jīng)定大小以接納組件205(例如電子組件封裝)的殼體203。同樣，注意，取決于應(yīng)用，熱屏蔽模塊202除電子組件封裝以外還可屏蔽各種不同溫度敏感無線度量衡裝置組件。組件205并非熱屏蔽模塊202’的組件。熱屏蔽模塊202’可由相同材料制成且另外配置為上文關(guān)于圖1A及圖1B所描述的熱屏蔽模塊102。此外，熱屏蔽模塊202’可經(jīng)配置以適應(yīng)底部部分206的底部表面與襯底209的頂部表面之間的高度約束及距離約束，如上文所描述。注意，在替代實(shí)施例中，支腿207’可附接到底部部分206或頂部部分204的側(cè)。
[0044]在此實(shí)施例中，頂部部分204與底部部分206為大約相同的二維大小及形狀，但其可具有不同厚度。頂部部分204(而非底部部分206)具有凹入于其底部表面內(nèi)的開口，所述開口經(jīng)定大小以接納電子組件封裝205，其中組件205與頂部部分204及底部部分206之間無介入隔熱材料。支腿207可同樣安裝到底部部分206的底部表面，且經(jīng)配置以當(dāng)熱屏蔽模塊安裝到襯底時(shí)允許底部部分206的底部表面與襯底209之間的隔熱氣隙/真空。
[0045]圖2B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例具有電子組件模塊201’的無線類襯底度量衡裝置200’的橫截面圖，所述電子組件模塊具有用于類襯底度量衡裝置的熱屏蔽模塊202’。此處，熱屏蔽模塊202’包括頂部高熱容量部分204’、底部高熱容量部分206’及用以促進(jìn)將熱屏蔽模塊202’安裝到襯底209的一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿207’。當(dāng)附接在一起時(shí)，熱屏蔽模塊部分204’、206’形成經(jīng)定大小以接納組件205的殼體203’。同樣，注意，取決于應(yīng)用熱屏蔽模塊202’除電子組件封裝以外還可屏蔽各種不同溫度敏感無線度量衡裝置組件。組件205并非熱屏蔽模塊202’的組件。熱屏蔽模塊202’可在許多方面與上文關(guān)于圖1A及IB所描述的熱屏蔽模塊102類似地配置。此外，熱屏蔽模塊202’可經(jīng)配置以適應(yīng)底部部分206’的底部表面與襯底209的頂部表面之間的高度約束及距離約束。在此實(shí)施例中，頂部部分204與底部部分206’具有不同二維形狀及/或大小。具體來說，底部部分206’具有小于頂部部分204’的對(duì)應(yīng)尺寸的特性尺寸。頂部部分204’具有凹入于其底部表面內(nèi)的開口，所述開口經(jīng)定大小以接納組件205，其中當(dāng)經(jīng)組裝以形成電子組件模塊201’時(shí)封裝205與頂部部分204’及底部部分206’之間無介入隔熱材料。支腿207’安裝到頂部部分204’的底部表面而非底部部分206’的底部表面。支腿207’將熱屏蔽模塊與襯底209的表面分隔開以在底部部分206’的底部表面與襯底209之間形成隔熱氣隙/真空。
[0046]圖2C圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一替代實(shí)施例的類襯底度量衡裝置200”的橫截面圖。度量衡裝置200”包括具有用于組件205的熱屏蔽模塊202”的電子組件模塊201”。同樣，注意，取決于應(yīng)用熱屏蔽模塊202”除電子組件封裝以外還可屏蔽各種不同溫度敏感無線度量衡裝置組件。熱屏蔽模塊202”包括頂部高熱容量部分204”、底部高熱容量部分206”及一組一個(gè)或一個(gè)以上支腿207 ”。在此實(shí)施例中，頂部部分204 ”與底部部分206 ”為不同大小及可能不同形狀。底部部分206”具有小于頂部部分204”的對(duì)應(yīng)尺寸的特性尺寸。底部部分206” (而非頂部部分204”)具有凹入于其頂部表面內(nèi)的開口，所述開口經(jīng)定大小以接納組件205，其中組件205與熱屏蔽模塊部分204”、206”之間無介入隔熱材料。支腿207”安裝到頂部部分204”的底部表面而非底部部分206”的底部表面。支腿207”可經(jīng)配置以當(dāng)熱屏蔽模塊202”安裝到襯底209時(shí)在底部高熱容量部分206”的底部表面與襯底209之間提供隔熱氣隙/真空。注意，在替代實(shí)施例中，支腿207”可附接到底部部分204”的側(cè)。
[0047]再次注意，組件205并非熱屏蔽模塊202”的元件。關(guān)于先前實(shí)例，熱屏蔽模塊202”可由相同材料構(gòu)成且可另外與上文關(guān)于圖1A所描述的熱屏蔽模塊102類似地配置。此外，電子組件模塊201”可經(jīng)配置以適應(yīng)熱屏蔽模塊202”的高度約束及底部部分206”的底部表面與襯底209的頂部表面之間的距離約束，如上文所論述。
[0048]雖然圖1A到1B、2A、2B及2C圖解說明熱屏蔽模塊、電子組件模塊及類襯底度量衡裝置配置的一些特定實(shí)例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例?？墒褂眯螤钆c大小的任何組合來形成頂部高熱容量部分及底部高熱容量部分，只要其符合所附的權(quán)利要求書即可。舉例來說，經(jīng)定大小以接納電子組件封裝的凹入開口可形成于頂部高熱容量部分、底部高熱容量部分或兩者的組合中。另外，支腿可安裝到底部高熱容量部分或頂部高熱容量部分或者兩者的組合，只要在襯底與底部高熱容量部分的底部表面之間形成隔熱氣隙/真空層即可。
[0049]圖3是無線類襯底度量衡裝置300的俯視示意圖，其中圖1A到IB及圖2A到2C中所描繪的類型的熱屏蔽模塊302安裝于襯底301的頂部表面上。襯底301可為與由襯底處理系統(tǒng)處理的標(biāo)準(zhǔn)襯底相同的大小及形狀。襯底301還可由與由所述系統(tǒng)處理的標(biāo)準(zhǔn)襯底相同的材料制成。舉例來說，如果所述度量衡裝置用以監(jiān)視處理硅晶片的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)中的工藝條件，那么襯底301可由硅制成。標(biāo)準(zhǔn)大小的硅襯底的實(shí)例包括但不限于150mm、200mm及300mm直徑的娃晶片。
[0050]圖1A到IB及圖2A到2C中所描繪的類型的溫度敏感電子組件封裝304可安裝于熱屏蔽模塊302的開口內(nèi)，所述開口經(jīng)定大小以接納電子組件封裝304，其中所述電子組件封裝與高熱容量組件之間無介入隔熱材料，如上文所論述。同樣，重要的是注意熱屏蔽模塊不限于屏蔽電子組件封裝，而是可取決于應(yīng)用而經(jīng)配置以屏蔽任何溫度敏感無線度量衡裝置組件。以舉例的方式而非限制的方式，此電子組件封裝304可包括電池303及CPU305。取決于應(yīng)用及所得電力需要，可僅安裝單個(gè)電池封裝或替代地安裝一個(gè)以上電池。電子組件封裝304可電連接到總線317。
[0051 ] 無線類襯底度量衡裝置300可包括測(cè)量電子器件319，其由電池303供電且其經(jīng)配置以通過總線317與CPU305交換電子信號(hào)。以舉例的方式而非限制的方式，測(cè)量電子器件319可包括存儲(chǔ)器307、收發(fā)器309及一個(gè)或一個(gè)以上工藝條件傳感器(例如，電磁傳感器311、熱傳感器313及光學(xué)或電傳感器315)。在一些實(shí)施例中，可將測(cè)量電子器件305的某些元件(例如，存儲(chǔ)器307、收發(fā)器309、熱傳感器313或光學(xué)傳感器315)包括在本文中所描述的類型的電子組件封裝105內(nèi)。[0052]CPU305可經(jīng)配置以執(zhí)行存儲(chǔ)于主存儲(chǔ)器307中的指令以便當(dāng)無線類襯底度量衡裝置300被置于襯底處理工具內(nèi)時(shí)使裝置300恰當(dāng)?shù)販y(cè)量及記錄工藝參數(shù)。主存儲(chǔ)器307可呈集成電路的形式，例如RAM、DRAM、R0M等。收發(fā)器309可經(jīng)配置以將數(shù)據(jù)及/或電力傳遞到裝置300或從裝置300傳遞數(shù)據(jù)及/或電力。
[0053]在不銹鋼高熱容量部分104、106的情況下獲得的測(cè)試結(jié)果展示于圖4中。在此測(cè)試中，將襯底置于被加熱到310°C的熱板上。襯底溫度在10秒內(nèi)上升到高于300°C。由通過支腿安裝到襯底的不銹鋼高熱容量部分104、106包封的電池花費(fèi)243秒來達(dá)到150°C。當(dāng)晶片襯底被置于溫度為300°C的熱板上時(shí)，在電子組件與殼體之間具有隔熱材料的熱屏蔽的先前設(shè)計(jì)中的電池花費(fèi)120秒來達(dá)到150°C。
[0054]盡管已參考本發(fā)明的某些優(yōu)選版本相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但仍可能存在其它版本。因此，所附權(quán)利要求書的精神及范圍不應(yīng)限于本文中所含有的優(yōu)選版本的說明。而是，本發(fā)明的范圍應(yīng)參考所附權(quán)利要求書連同其等效形式的全部范圍來確定。除非另有明確說明，否則本說明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要及圖式)中所揭示的所有特征均可由用于達(dá)到相同、等效或類似目的的替代特征來替換。因此，除非另有明確陳述，否則所揭示的每一特征僅為類屬系列的等效或類似特征的一個(gè)實(shí)例。
[0055]雖然上文為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的完整說明，但可使用各種替代、修改及等效形式。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)參考以上說明來確定而是應(yīng)參考所附權(quán)利要求書連同其等效形式的全部范圍來確定。任何特征(無論是否優(yōu)選)均可與任何其它特征(無論是否優(yōu)選)組合。在所附權(quán)利要求書中，除非在另有明確陳述的情況下，否則不定冠詞“一(A或An)”是指一定量的跟隨所述冠詞的物項(xiàng)中的一者或一者以上。所附權(quán)利要求書不應(yīng)被解釋為包括構(gòu)件附加功能限制，除非使用短語“用于…的構(gòu)件”在給定權(quán)利要求中明確陳述此限制。未明確陳述“用于”執(zhí)行規(guī)定功能的“構(gòu)件”的權(quán)利要求中的任何元件均不應(yīng)被解釋為“構(gòu)件”或“步驟”項(xiàng)，如35 USC § 112.H 6中所規(guī)定。特定來說，在本文的權(quán)利要求書中使用“…的步驟”并非打算援引35 USC § 112 t 6的規(guī)定。
[0056]讀者應(yīng)將注意力對(duì)準(zhǔn)與本說明書同時(shí)提出申請(qǐng)且對(duì)公眾查閱本說明書開放的所有論文及文件，且所有此些論文及文件的內(nèi)容均以引用的方式并入本文中。
【權(quán)利要求】
1.一種熱屏蔽模塊，其包含: a)頂部部分,其由高熱容量材料制成； b)底部部分，其由高熱容量材料制成，附接到所述頂部部分，其中由所述頂部部分及所述底部部分形成的殼體包括開口，所述開口經(jīng)定大小以接納組件，其中所述組件與所述頂部部分及所述底部部分之間無介入隔熱材料； c)一個(gè)或一個(gè)以上支腿，其安裝到所述頂部部分或所述底部部分，所述支腿經(jīng)配置以將所述熱屏蔽模塊附接到襯底且在所述底部部分的底部表面與所述襯底的頂部表面之間形成間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分或所述底部部分由不銹鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分的整個(gè)表面及/或所述底部部分的整個(gè)表面各自經(jīng)拋光以形成低發(fā)射率表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分的整個(gè)表面及/或所述底部部分的整個(gè)表面涂覆有低發(fā)射率材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由藍(lán)寶石構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由鎳-鈷鐵合金構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由類屬地稱作FeNi36的鎳-鋼合金構(gòu)成。`
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿由不銹鋼構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿由石英構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿經(jīng)配置使得在所述襯底的所述頂部表面與所述底部部分的所述底部表面之間形成的所述間隙為至少0.25暈米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中頂部部分、底部部分及所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿經(jīng)配置使得當(dāng)所述熱屏蔽模塊安裝到所述襯底時(shí)所述熱屏蔽模塊的高度高出所述襯底的所述頂部表面2毫米與10毫米之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述殼體的大小大于所述組件的大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱屏蔽模塊，其中所述殼體經(jīng)定大小以接納具有I毫米或更小的厚度的組件。
14.一種組件模塊,其包含: 熱屏蔽模塊，其包括由高熱容量材料制成的頂部部分及由高熱容量材料制成的底部部分，其中所述頂部部分與所述底部部分形成殼體； 組件，其安置于所述殼體中，其中所述殼體經(jīng)定大小以接納所述組件，其中電子組件封裝與所述頂部部分及所述底部部分之間無介入隔熱材料；及 一個(gè)或一個(gè)以上支腿，其附接到所述熱屏蔽模塊，所述支腿經(jīng)配置以將所述殼體附接到襯底且在所述底部部分的底部表面與所述襯底的頂部表面之間形成間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述組件包括一個(gè)或一個(gè)以上電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述組件包括中央處理單元CPU。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述組件具有大約I毫米或更小的總厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分或所述底部部分由不銹鋼制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分的整個(gè)表面及/或所述底部部分的整個(gè)表面各自經(jīng)拋光以形成低發(fā)射率表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分的整個(gè)表面及/或所述底部部分的整個(gè)表面涂覆有低發(fā)射率材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由藍(lán)寶石構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由鎳-鈷鐵合金構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分及/或所述底部部分由類屬地稱作FeNi36的鎳-鋼合金構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿由不銹鋼構(gòu)成。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿由石英構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿經(jīng)配置使得在所述襯底的所述頂部表面與所述底部部分的所述底部表面之間形成的所述間隙為至少0.25毫米。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述頂部部分、所述底部部分及所述一個(gè)或一個(gè)以上支腿經(jīng)配置使得當(dāng)所述熱屏蔽模塊安裝到所述襯底時(shí)所述熱屏蔽模塊的高度高出所述襯底的所述頂部表面2毫米與10毫米之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述殼體的大小大于電子組件封裝的大小。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件模塊，其中所述組件通過粘合劑固定于所述殼體中。
30.一種類襯底度量衡裝置，其包含: 襯底；及 熱屏蔽模塊，其包括由高熱容量材料制成的頂部部分及由高熱容量材料制成的底部部分，其中所述頂部部分與所述底部部分形成殼體，其中所述殼體經(jīng)定大小以接納組件，其中所述組件與所述頂部部分及所述底部部分之間無介入隔熱材料；及 一個(gè)或一個(gè)以上支腿，其附接到所述熱屏蔽模塊，所述支腿經(jīng)配置以將所述殼體附接到所述襯底且在所述底部部分的底部表面與所述襯底的頂部表面之間形成間隙。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其進(jìn)一步包含安置于所述殼體中的電子組件封裝。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述殼體的大小大于電子組件封裝的大小。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置， 其中所述電子組件封裝通過粘合劑固定于所述殼體中。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103620735SQ201280029110
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】瓦伊巴哈·維尚, 梅·孫 申請(qǐng)人:科磊股份有限公司