温度测量装置及基板处理方法与流程

1.本发明涉及温度测量装置及基板处理方法。


背景技术：

2.通常，半导体元件通过使用基板重复执行诸如沉积、光刻、蚀刻、抛光、清洗等的各种单元工艺来制造。在处理基板的各种工艺中，对于诸如蚀刻、烘烤的对基板进行热处理的工艺，需要对基板的温度进行控制。因此，需要在处理基板的工艺过程中测量基板的温度。
3.用于测量基板的温度的方式有基板直接接合方式和电路基板接合方式。基板直接接合方式指代将用于测量温度的传感器直接接合到基板上的方式。电路基板接合方式指代在基板上接合电路基板并在电路基板上配置温度传感器电路的方式。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供准确性提高的温度测量装置。
5.本发明要解决的另一技术问题是提供使用准确性提高的温度测量装置的基板处理方法。
6.本发明的技术问题不限于以上提及的技术问题，本领域的技术人员可以通过下面的记载清楚地理解未提及的其它技术问题。
7.用于解决上述技术问题的本发明的温度测量装置的一方面(aspect)包括：测试基板，具有导热性；电路板层，堆叠在所述测试基板上，并且包括暴露所述测试基板的上表面的多个贯通孔；接合剂，布置在所述多个贯通孔内，并且具有导热性；以及多个传感器，布置在所述接合剂上，并且用于测量温度。
8.所述电路板层包括：第一环形线，以所述电路板层的中心为基准具有第一直径；第二环形线，以所述电路板层的中心为基准具有大于所述第一直径的第二直径；第一直线，穿过所述电路板层的中心，并且在第一点和第二点与所述第一环形线交叉，且在第三点和第四点与所述第二环形线交叉；以及第二直线，在所述电路板层的中心与所述第一直线交叉，并且在第五点和第六点与所述第一环形线交叉，且在第七点和第八点与所述第二环形线交叉，以及所述多个贯通孔布置在所述中心以及所述第一点至所述第八点处。
9.所述电路板层包括由所述第一环形线、所述第二环形线、所述第一直线和所述第二直线中的至少两条线形成的气隙，以及所述气隙暴露所述测试基板的上表面。
10.所述电路板层的热膨胀系数大于所述测试基板的热膨胀系数。
11.所述接合剂包括弹性接合剂。
12.所述多个贯通孔与所述多个传感器一一对应。
13.所述接合剂与所述测试基板的上表面和所述多个传感器的下端接触。
14.所述接合剂的导热性大于或等于所述测试基板的导热性。
15.用于解决上述另一技术问题的本发明的基板处理方法的一方面包括以下步骤：在加热器上提供用于测量测试基板的温度的温度测量装置，所述加热器位于提供处理工艺基
板的空间的腔室内；利用所述温度测量装置来测量所述测试基板的温度变化；从所述加热器上移除所述温度测量装置；在所述加热器上布置所述工艺基板；以及对所述工艺基板进行烘烤处理，其中，所述温度测量装置包括：所述测试基板，具有导热性；电路板层，堆叠在所述测试基板上，并且包括暴露所述测试基板的上表面的多个贯通孔；接合剂，布置在所述多个贯通孔内，并且具有导热性；以及多个传感器，布置在所述电路板层上，并且用于测量温度。
16.所述测试基板的厚度小于所述工艺基板的厚度。
17.所述测试基板的热容量小于所述工艺基板的热容量。
18.所述接合剂具有弹性。
19.所述电路板层包括：第一环形线，以所述电路板层的中心为基准具有第一直径；第二环形线，以所述中心为基准具有大于所述第一直径的第二直径；第一直线，穿过所述中心，并且在第一点和第二点与所述第一环形线交叉，且在第三点和第四点与所述第二环形线交叉；以及第二直线，在所述中心与所述第一直线交叉，并且在第五点和第六点与所述第一环形线交叉，且在第七点和第八点与所述第二环形线交叉，以及所述多个贯通孔布置在所述中心以及所述第一点至所述第八点处。
20.所述电路板层包括由所述第一环形线、所述第二环形线、所述第一直线和所述第二直线中的至少两条线形成的气隙，以及所述气隙暴露所述测试基板的上表面。
21.所述多个传感器与所述中心以及所述第一点至所述第八点重叠，并且与布置在所述多个贯通孔内的所述接合剂接触。
22.用于解决上述技术问题的本发明的温度测量装置的另一方面包括：基板，具有导热性；接合层，布置在所述基板上，并且堆叠在所述基板上，并且包括暴露所述基板的上表面的多个贯通孔；弹性接合剂，布置在所述多个贯通孔内，并且具有导热性和弹性；以及多个传感器，布置在所述多个贯通孔上，并且用于测量温度，其中，所述接合层包括：第一环形线，以所述接合层的中心为基准具有第一直径；第二环形线，以所述接合层的中心为基准具有大于所述第一直径的第二直径；第一直线，穿过所述接合层的中心，并且在第一点和第二点与所述第一环形线交叉，且在第三点和第四点与所述第二环形线交叉；以及第二直线，在所述接合层的中心与所述第一直线交叉，并且在第五点和第六点与所述第一环形线交叉，且在第七点和第八点与所述第二环形线交叉，以及所述多个贯通孔布置在所述中心以及所述第一点至所述第八点处。
23.所述接合层包括柔性印刷电路板(fpcb：flexible printed circuit board)。
24.所述弹性接合剂与所述基板的上表面和所述多个传感器的下端接触。
25.所述接合层的热膨胀系数大于所述基板的热膨胀系数。
26.所述接合层包括由所述第一环形线、所述第二环形线、所述第一直线和所述第二直线中的至少两条线形成的气隙，以及所述气隙暴露所述基板的上表面。
27.其它实施例的具体事项包括在详细的说明及附图中。
附图说明
28.图1是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的概念图。
29.图2是关于根据本发明一实施例的温度测量装置的平面图。
30.图3是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的透视图。
31.图4是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的电路板层的图。
32.图5和图6是示出图2的a部分的放大图。
33.图7是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的图。
34.图8和图9是用于说明根据本发明一实施例的使用温度测量装置的基板处理方法的图。
具体实施方式
35.下面，将参照附图详细描述本发明的优选的实施例。本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将通过参照下面与附图一起详细描述的实施例而变得清楚。然而，本发明并不限于以下所公开的实施例，而是能够以彼此不同的多种形态实现，本实施例只是为了使本发明的公开完整，并向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地告知发明的范围而提供的，本发明仅由权利要求书的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的构成要素。
36.元件(elements)或层被称为在另一个元件或层“上(on)”或“上方(on)”不仅包括其在另一个元件或层的正上方，而且还包括其它层或其它元件介于中间的情况。相反，元件被称为“直接”在另一个元件“上”或者在另一个元件的正上方表示没有其它元件或层介于中间的情况。
37.为了容易地描述如图所示的一个元件或构成要素与另一个元件或构成要素的相关关系，可以使用空间相对术语“下方(below)”、“下面(beneath)”、“下部(lower)”、“上方(above)”、“上部(upper)”等。应该理解的是，除了图中所示的方向之外，空间相对术语是还包括元件在使用或操作时的彼此不同的方向的术语。例如，当图中所示的元件被翻转时，被描述为在另一个元件的“下方(below)”或“下面(beneath)”的元件可以位于另一个元件的“上方(above)”。因此，示例性的术语“下方”可以包括下方和上方两种方向。元件也可以以另一个方向定向，由此空间相对术语可以根据定向进行解释。
38.虽然术语“第一”、“第二”等用于描述各种元件、构成要素和/或部分，但是这些元件、构成要素和/或部分显然不被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元件、构成要素和/或部分与另一个元件、构成要素和/或部分。因此，以下提及的第一元件、第一构成要素或第一部分在本发明的技术思想之内显然也可以是第二元件、第二构成要素或第二部分。
39.本说明书中使用的术语是为了说明实施例，并不是为了限制本发明。在本说明书中，除非在句中特别提及，单数形式也包括复数形式。说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”不排除除了所提及的构成要素、步骤、操作和/或元件之外存在或增加一个以上的其他构成要素、步骤、操作和/或元件。
40.如果没有其它定义，则在本说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)可以以本发明所属领域的普通技术人员能够共同理解的含义所使用。此外，在通常使用的词典中定义的术语，除非明确地特别定义，否则不被理想地或过度地解释。
41.以下，将参照附图详细说明本发明的实施例，在参照附图说明时，与附图标记无关地，相同或对应的构成要素被赋予相同的参照标号，并省略对其的重复说明。
42.图1是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的概念图。
43.图2是关于根据本发明一实施例的温度测量装置的平面图。图3是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的透视图。图4是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的电路板层的图。
44.参照图1至图4，根据一实施例的温度测量装置10包括测试基板11、电路板层12、贯通孔13、接合剂14和传感器15。
45.测试基板11可以布置在要使用温度测量装置10进行测量的热源上。例如，在对基板进行加热的烘烤工艺的情况下，测试基板11可以在腔室内布置成与加热器接触。
46.测试基板11可以由与工艺基板相同的成分构成。通过利用测试基板11测量温度，可以模拟实际工艺中要处理的工艺基板的温度变化。此时，工艺基板指代与测试基板不同的基板。测试基板11可以将来自与测试基板11的下部接触的热源的热量传递到测试基板11上的电路板层12。即，测试基板11具有导热性。
47.电路板层12是将用于测量测试基板11的温度的传感器15接合到测试基板11上的中间层。因此，电路板层12也可以被称为接合层12。具体地，电路板层12可以包括用于将测试基板11传递的、从热源接收的热量传递到传感器15的构成。因此，电路板层12可以具有导热性。电路板层12可以包括柔性印刷电路板(fpcb：flexible printed circuit board)。
48.电路板层12可以具有由多条线构成的网或蜘蛛网的形状而不是圆盘形状。具体地，电路板层12可以不与布置在其下部的测试基板11的整个面重叠，而与测试基板11的一部分重叠，且测试基板11的另一部分可以不与电路板层12重叠，并且测试基板11的另一部分的上表面可以暴露。
49.电路板层12可以包括中心c、第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2。
50.电路板层12的中心c可以包括与测试基板11的中心点重叠的点。
51.电路板层12的第一环形线rl1可以包括从中心c具有第一直径的环形(ring)线。具体地，第一环形线rl1可以包括围绕中心c的环形态的线。
52.电路板层12的第二环形线rl2可以包括从中心c具有大于第一环形线rl1的第一直径的第二直径的环形线。即，第二环形线rl2可以围绕第一环形线rl1。第一环形线rl1和第二环形线rl2可以以同心圆的形态布置。
53.电路板层12的第一直线sl1可以包括穿过中心c的直线形态的线。第一直线sl1可以包括以与测试基板11的直径相同的长度延伸的线。第一直线sl1可以在第一点p1和第二点p2与第一环形线rl1交叉。第一直线sl1可以在第三点p3和第四点p4与第二环形线rl2交叉。
54.电路板层12的第二直线sl2可以包括穿过中心c的直线形态的线。第二直线sl2可以包括以与测试基板11的直径相同的长度延伸的线。第二直线sl2可以与第一直线sl1垂直交叉。第二直线sl2可以在中心c与第一直线sl1交叉。
55.第二直线sl2可以在第五点p5和第六点p6与第一环形线rl1交叉。第二直线sl2可以在第七点p7和第八点p8与第二环形线rl2交叉。
56.在电路板层12中，除了第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2之外的部分可以包括气隙。此时，气隙可以指代穿透的空的空间。具体地，电路板层12可
以具有由第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2形成的网或蜘蛛网的形状，并且除了第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2之外的部分可以是空的空间。电路板层12中的除了第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2之外的气隙可以暴露布置在电路板层12的下部的测试基板11的上表面。
57.电路板层12包括多个贯通孔13。多个贯通孔13可以贯通电路板层12。即，贯通孔13的高度可以等于电路板层12的厚度。
58.多个贯通孔13可以提供容纳接合剂14的空间，接合剂14用于接合测试基板11与电路板层12并且通过电路板层12连接测试基板11与传感器15。即，多个贯通孔13可以在其内部包括接合剂14。
59.多个贯通孔13可以布置在第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2内。多个贯通孔13可以布置在电路板层12的中心c以及第一点p1至第八点p8处。
60.接合剂14可以布置在多个贯通孔13内。接合剂14可以填充多个贯通孔13。接合剂14可以在多个贯通孔13内与测试基板11的上表面和传感器15的下端接触。接合剂14可以连接测试基板11、电路板层12和传感器15。
61.接合剂14具有导热性。接合剂14可以将从热源提供并通过测试基板11传递的热量传递到传感器15。
62.接合剂14可以包括弹性接合剂。即，接合剂14可以具有弹性。对此，以下参照图7具体说明。
63.传感器15可以测量温度。具体地，传感器15不直接测量测试基板11的温度，而是可以利用从测试基板11通过布置在电路板层12的多个贯通孔13内的接合剂14传递的热量来测量温度。即，传感器15不直接测量测试基板11本身的温度，而是可以利用通过接合剂14传递的热量间接测量测试基板11的温度。
64.传感器15可以布置在电路板层12的多个贯通孔13上。具体地，传感器15可以布置在布置于电路板层12的多个贯通孔13内的接合剂14上。传感器15的下端可以与接合剂14的上端接触。
65.传感器15可以布置在第一环形线rl1、第二环形线rl2、第一直线sl1和第二直线sl2上。传感器15可以布置在电路板层12的中心c以及第一点p1至第八点p8上。即，传感器15可以与电路板层12的多个贯通孔13一一对应。传感器15的数量可以等于布置在电路板层12中的多个贯通孔13的数量。
66.图5和图6是示出图2的a部分的放大图。
67.参照图5和图6，布置在电路板层12中的贯通孔13内可以填充有接合剂14。接合剂14的截面可以与贯通孔13的截面不一致。即，接合剂14可以不完全填充贯通孔13的截面。贯通孔13内未填充有接合剂14的部分的截面可以暴露测试基板11的上表面。
68.测试基板11、电路板层12和传感器15可以在垂直于测试基板11的方向上依次堆叠。具体地，测试基板11和布置在电路板层12的多个贯通孔13内的接合剂14和传感器15可以依次堆叠。
69.传感器15的截面可以大于填充在贯通孔13内的接合剂14的截面。传感器15可以完全覆盖接合剂14的上表面。即，传感器15可以覆盖暴露于电路板层12的上表面处的接合剂14的上表面。此外，传感器15的截面可以大于贯通孔13的截面。传感器15可以完全覆盖贯通
孔13的截面。即，传感器15的直径大于贯通孔13的直径。
70.多个贯通孔13的截面形状可以根据实施例而改变。例如，如图5所示，贯通孔13的截面可以包括四边形形状。作为另一示例，如图6所示，贯通孔13的截面可以包括不是四边形的多边形形状(图6中示出为八边形形状)。
71.根据贯通孔13的截面形状，接合剂14的截面在贯通孔13的截面中所占的比率可以变化。例如，比较图5和图6，贯通孔13的截面为八边形的情况与贯通孔13的截面为四边形的情况相比，接合剂14的截面在贯通孔13的截面中所占的比率更高。然而，这仅仅是用于说明的示例，并且实施例不限于此。
72.图5和图6中示出了接合剂14没有完全填充贯通孔13，但是实施例不限于此。例如，接合剂14可以完全填充贯通孔13的内部。即，接合剂14的截面可以与贯通孔13的截面一致。
73.图7是用于说明根据本发明一实施例的温度测量装置的图。
74.参照图7，接合剂14可以补偿热膨胀系数彼此不同的测试基板11和电路板层12因热量而不同程度地膨胀。
75.测试基板11和电路板层12可以因从热源传递的热量而膨胀。测试基板11的热膨胀系数低于电路板层12的热膨胀系数，因此测试基板11可以比电路板层12膨胀得少。电路板层12的热膨胀系数高于测试基板11的热膨胀系数，因此电路板层12可以比测试基板11膨胀得更多。
76.具有弹性的接合剂14可以补偿测试基板11与电路板层12之间的热膨胀系数的差异。由于接合剂14的弹性，可以抵消电路板层12比测试基板11膨胀得更多。
77.接合剂14的弹性可以防止因测试基板11和电路板层12以不同的热膨胀系数膨胀而在测试基板11与电路板层12之间产生间隙或者测试基板11或电路板层12扭曲。
78.图8和图9是用于说明根据本发明一实施例的使用温度测量装置的基板处理方法的图。
79.参照图8和图9，可以向基板处理装置100提供根据一实施例的温度测量装置10。
80.利用温度测量装置10进行温度测量的基板处理装置100可以包括腔室101、门102、基板支承部103和加热器104。
81.腔室101形成处理工艺基板20的空间。在腔室101的侧壁上可以形成有基板的出入口。基板的出入口可以通过门102开闭。
82.基板支承部103可以在由腔室101形成的处理空间的内部支承温度测量装置10或工艺基板20。基板支承部103包括加热器104。
83.加热器104可以加热由基板支承部103支承的温度测量装置10或工艺基板20。
84.温度测量装置10可以设置在基板处理装置100的腔室101内，并且可以放置在基板支承部103上。温度测量装置10可以在基板支承部103上测量从加热器104接收热量的测试基板11的温度变化。
85.温度测量装置10的传感器15可以利用从加热器104通过测试基板11和布置在电路板层12的贯通孔13内的接合剂14传递的热量来测量温度。
86.当判断为通过温度测量装置10测量的温度变化与工艺基板20的目标温度变化一致时，可以从基板处理装置100移除温度测量装置10，并且可以向基板处理装置100提供工艺基板20。工艺基板20可以放置在基板支承部103上，并且可以被加热器104加热。
87.利用加热器104加热工艺基板20的基板处理装置100可以包括对工艺基板20进行烘烤(bake)处理的烘烤腔室，但实施例不限于此。
88.工艺基板20的厚度可以比温度测量装置10的测试基板11的厚度厚。工艺基板20的温度可以通过基板处理装置100的加热器104按照通过温度测量装置10确认的目标温度变化而变化。工艺基板20和测试基板11可以包括相同的物质。
89.如图8和图9所示，在通过作为相同的热源的加热器104加热相同的时间的情况下，测试基板11本身的温度和工艺基板20的温度可以按照不同的曲线变化。然而，由于温度测量装置10的传感器15不直接测量测试基板11本身的温度变化，而是测量包括测试基板11、电路板层12和接合剂14的构成的温度变化，因此，由温度测量装置10测量的、利用测试基板11、电路板层12和接合剂14来测量的温度变化可以与工艺基板20的目标温度变化一致。
90.利用通过包括测试基板11、电路板层12和接合剂14的构成传递的热量，传感器15可以测量因加热器104而引起的温度变化，其中，所述构成的热容量因包括电路板层12和接合剂14而相比于测试基板11本身的热容量增加。因此，可以设定成与比测试基板11厚的工艺基板20的目标温度变化实质上相同。
91.以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的普通技术人员应该可以理解，本发明在不改变其技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体形态实施。因此，应该理解，以上描述的实施例在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。