KR101746560B1 - 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101746560B1
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김태완
강상우
김용규
권수용
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서는, 웨이퍼 상에 형성된 기준저항; 상기 웨이퍼 상에서 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고, 제1물질로 이루어지며, 1개 이상의 측정접점을 포함하는 제1열전부; 상기 웨이퍼 상에서 상기 제1열전부와는 다른 층에 위치하고, 상기 제1물질과는 다른 제2물질로 이루어지며, 2개 이상의 열전배선을 포함하는 제2열전부; 상기 제1열전부와 제2열전부 사이에 배치되는 층간절연층; 및 상기 층간절연층을 관통하여, 상기 기준저항의 적어도 일단 및 상기 1개 이상의 측정접점 각각을 상기 2개 이상의 열전배선 일단에 각각 연결시키는 도전플러그;를 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기 제1열전부와 제2열전부가 서로 다른 층에 형성되기 때문에, 서로 방해를 받지 않고 열전부를 웨이퍼 전면적에 고르게 설치할 수 있으며, 이를 통해 웨이퍼 전면적에 대해서 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있다.

Description

다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법{Multi-layered resistive-thermocouple type temperature measuring wafer sensor and method for fabricating the same}
본 발명은 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 전면적에 대해 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서 웨이퍼는 서셉터 상에 올려 놓인 상태에서 서셉터로 부터 열을 전달받아 가열된다. 이 때 서셉터에서 웨이퍼로 열이 전도되는 과정에서 열 손실이 발생되므로 서셉터와 웨이퍼 사이에 온도 차이가 나게 된다. 예컨대, 서셉터의 온도를 1000℃로 세팅하더라도 웨이퍼의 실제 온도는 이 보다 못하게 된다는 것이다.
따라서 웨이퍼의 실제 온도를 정확히 파악할 필요가 있다. 이 때, 웨이퍼 내에서의 온도 균일성이 떨어지면 부분별로 공정조건이 달라지는 결과가 되어 공정 신뢰도가 떨어지게 되기 때문에 웨이퍼 전면적에 대한 온도 균일도를 파악하는 것이 매우 중요하다.
이러한 일환으로 여러 가지 테스트 웨이퍼(더미 웨이퍼)가 제안되었다. 일본 특개 제2000-31231호(2000.1.28.공개)에 개시된 웨이퍼 온도측정 장치나, 미국 특허 제7,540,188호(2009.6.2.등록)에 개시된 공정조건 측정장치가 바로 이러한 예들이다.
상기 일본 특개 제2000-31231호(2000.1.28.공개)에 개시된 웨이퍼 온도측정 장치는 열전대를 이용하는 것으로서 웨이퍼의 오목부에 설치된 측온저항체로부터 소선과 리드선들이 외부 인출되어 이루어지기 때문에 웨이퍼 내에 측온저항체를 많이 설치할 경우 소선과 리드선들이 너무 복잡하게 얽히게 되므로, 측온저항체를 여러 군데에 많이 설치할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 웨이퍼의 전면적에 대해 온도 균일도를 세밀하게 파악하는 데에 취약하다.
일본 특개 제2000-31231호(2000.1.28.공개)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼의 전면적에 대해 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 다층 멀티포인트 온도측정 웨이퍼 센서는, 웨이퍼 상에 형성된 기준저항; 상기 웨이퍼 상에서 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고, 제1물질로 이루어지며, 1개 이상의 측정접점을 포함하는 제1열전부; 상기 웨이퍼 상에서 상기 제1열전부와는 다른 층에 위치하고, 상기 제1물질과는 다른 제2물질로 이루어지며, 2개 이상의 열전배선을 포함하는 제2열전부; 상기 제1열전부와 제2열전부 사이에 배치되는 층간절연층; 및 상기 층간절연층을 관통하여, 상기 기준저항의 적어도 일단 및 상기 1개 이상의 측정접점 각각을 상기 2개 이상의 열전배선 일단에 각각 연결시키는 도전플러그;를 포함한다.
상기 제1열전부와 제2열전부는 열전쌍(thermocouple)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1열전부와 제2열전부는 각각 서로 다른 순금속으로 이루어진 것이 가능하다.
본 발명은, 상기 기준저항의 일단의 온도를 기준온도로 하고, 상기 기준저항의 일단과 상기 측정접점 간의 전위차를 기반으로 상기 측정접점의 온도를 측정하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 웨이퍼 상에서 상기 기준저항의 양단에 연결된 기준저항측정배선을 더 포함하는 것이 가능하다.
본 발명은, 상기 2개 이상의 열전배선 타단이 취합되는 전압측정단자를 더 포함할 수 있다.
상기 기준저항은 상기 웨이퍼의 가운데 영역에 형성된 것이 가능하다.
상기 기준저항은 하나의 저항이 구불구불하게 연결된 형태를 갖는 것일 수 있다.
상기 제1열전부는 상기 기준저항의 양단으로부터 연장되어 형성된 것이 가능하다.
상기 제1열전부는 제1물질로 이루어진 열전배선으로 구성되고, 상기 열전배선 상에는 2개 이상의 측정접점이 포함된 것일 수 있다.
상기 2개 이상의 측정접점은 상기 열전배선 상에서 일정한 간격으로 떨어져서 위치하는 것이 가능하다.
상기 제1열전부는 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성된 메인열전부와, 상기 메인열전부로부터 분지된 분지열전부로 이루어질 수 있다.
상기 층간절연층은 상기 도전플러그가 관통하는 비아홀을 갖는 것이 가능하다.
상기 기준저항 및 제1열전부가 웨이퍼 상에서 상기 제2열전부보다 위에 위치하는 것일 수 있다.
상기 기준저항 및 제1열전부는 웨이퍼 표면에 노출되어 설치된 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시형태는, 상기한 웨이퍼 센서와, 상기 웨이퍼 센서가 올려지는 플레이트를 포함하는 웨이퍼 온도측정 시스템이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는, 웨이퍼 상에 제2물질로 이루어지고 2개 이상의 열전배선을 포함하는 제2열전부를 형성하는 단계; 상기 제2열전부 상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 2개 이상의 열전배선 각각의 일단이 노출되도록 상기 층간절연층에 2개 이상의 비아홀을 형성하는 단계; 상기 2개 이상의 열전배선 각각과의 전기적 접속을 위하여 상기 비아홀에 도전플러그를 형성하는 단계; 및 기준저항과 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고 상기 제2물질과는 다른 제1물질로 이루어지며 1개 이상의 측정접점을 포함하는 열전배선을 상기 층간절연층 상에 형성하되, 상기 기준저항의 적어도 일단과 1개 이상의 측정접점 각각을 상기 도전플러그에 전기적으로 접속시켜서, 제1열전부를 형성하는 단계;를 포함하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 제1열전부와 제2열전부가 서로 다른 층에 형성되기 때문에, 서로 방해를 받지 않고 열전부를 웨이퍼 전면적에 고르게 설치할 수 있다. 따라서 웨이퍼 전면적에 대해서 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제2열전부는 하나의 열전배선이 상기 제1열전부의 각 측정접점에 연결되면 족하기 때문에, 상기 제1열전부 및/또는 제2열전부의 구성을 간결하고 단순하게 설계할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)를 설명하기 위한 모식도이고,
도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 제1열전부와 제2열전부가 웨이퍼 상에서 서로 다른 층에 형성된 일례를 나타내는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)를 설명하기 위한 모식도이고,
도 5는 본 발명에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 제1열전부와 제2열전부가 웨이퍼 상에서 서로 다른 층에 형성된 일례를 나타내는 단면도이다.
여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)는 웨이퍼(10)상의 온도를 측정하기 위한 센서로서, 2개의 층으로 구성되며, 저항식 온도센서와 열전식 온도센서를 동시에 구현한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)는, 기준저항(20); 제1열전부(30); 제2열전부(40); 층간절연층(50); 및 도전플러그(55);를 포함하여 이루어진다.
기준저항(20)은 웨이퍼(10) 상에 형성된 것이다. 상기 웨이퍼(110)는 반도체 제조용으로 사용되는 것일 수 있다. 그러나, 본 발명에서 웨이퍼(110)는 이것으로 제한되지 않는다. 상기 웨이퍼(110)는 전기로나 핫플레이트 등에 의해서 열처리되는 측정판, 또는 그와 같은 조건에서 사용되는 박판 등을 포함할 수 있다. 즉, 열처리 대상이 되는 박판이나, 그와 같은 표면 형상 및 그와 같은 열용량을 가지는 부재, 또는 열처리 대상이 되는 박판 그 자체일 수 있다.
상기 기준저항(20)은 웨이퍼(10) 상에 형성된 도전성 연결배선일 수 있다. 즉, 상기 기준저항(20)은 저항식으로 온도를 측정하는 저항식 온도센서일 수 있다. 본 발명은 상기 기준저항(20)을 통하여 웨이퍼(10) 상의 온도를 측정하기 위한 기준온도를 측정한다. 이를 위하여, 본 발명은 상기 웨이퍼(10) 상에서 상기 기준저항(20)의 양단에 연결된 기준저항측정배선(60)을 더 포함하는 것이 가능하다. 상기 기준저항(31)은 웨이퍼(10)의 가운데 영역에 형성된 것이, 그 주변으로 제1열전부(30)를 웨이퍼(10) 상에 고르게 배치할 수 있어서 바람직하다. 또한, 상기 기준저항(20)은 하나의 저항이 구불구불하게 연결된 형태를 가질 수 있다.
제1열전부(30)는 상기 웨이퍼(10) 상에서 상기 기준저항(20)의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고, 제1물질로 이루어지며, 1개 이상의 측정접점(31)을 포함한다. 즉, 제1열전부(30)는 상기 기준저항(20)의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성된 도전성 연결배선일 수 있다. 다시 말해서, 제1열전부(30)는 상기 기준저항(20)과 동일한 물질로 이루어진 하나의 저항 또는 연전배선이거나, 이것들이 직렬로 연결되어 이루어진 것이 가능하다.
상기 제1열전부(30)는 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 측정접점(31)을 가진다. 상기 측정접점(31)은 제1열전부(30) 상에서 2개 이상의 측정부위가 일정한 간격으로 떨어져서 위치하는 것이 가능하다. 상기 제1열전부(30)는 제1물질로 이루어져 있고, 후술하는 제2열전부(40)의 제2물질과는 서로 다른 물질로 이루어진 것이 특징이다. 이를 통하여, 본 발명은 서로 다른 물질로 이루어진 제1열전부(30)와 제2열전부(40)를 이용해서, 상기 측정접점(31) 상의 온도를 측정하는 것이 가능하다.
제2열전부(40)는 상기 웨이퍼(10) 상에서 상기 제1열전부(30)와는 다른 층에 위치하고, 상기 제1물질과는 다른 제2물질로 이루어지며, 2개 이상의 열전배선(41)을 포함하는 것이다. 상기 제2열전부(40)는 웨이퍼(10) 상에 복수개의 열전배선(41)이 병렬적으로 형성됨으로써 이루어진다. 상기 열전배선(41)의 일단은 상기 기준저항(20)의 적어도 일단과, 상기 제1열전부(30)의 각 측정접점(31)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 열전배선(41)의 타단은 전압측정단자(70)에 취합될 수 있다.
본 발명은 상기 제1열전부(30)와 제2열전부(40)이 서로 다른 금속물질로 이루어진 것이 특징이다. 그래서, 상기 제1열전부(30)와 제2열전부(40)는 열전쌍(thermocouple)을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 금속물질은 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄 및 이것의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것이 가능하다. 그 중에서도, 상기 제1열전부와 제2열전부는 각각 서로 다른 순금속으로 이루어진 것이 바람직하고, 백금(Pt)과 금(Au), 또는 금(Au)과 백금(Pt)으로 이루어진 것이 열전효과가 우수해서 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 제2열전부(40)는 웨이퍼(10) 상에서 제1열전부(30)와는 다른 층에 위치하도록 설치된다. 열전배선(41)들의 일단은 층간절연층(50)의 비아홀에 설치되는 도전플러그(55)에 의해서, 상기 제1열전부(30)의 각 측정접점(31)에 전기적으로 연결된다. 즉, 본 발명은 상기 열전배선(41) 각각의 일단이 상기 기준저항(20)의 적어도 일단과, 상기 제1열전부(30)의 각 측정접점(31)에 전기적으로 연결되도록, 상기 층간절연층(50)의 비아홀에 설치되는 도전플러그(55);를 포함한다.
층간절연층(50)은 상기 제1열전부(30)와 제2열전부(40) 사이에 배치되는 것이다. 상기 층간절연층(50)은 제1열전부(30)와 제2열전부(40)를 서로 다른층에 배치하기 위한 모든 것을 포함하고, 예를 들면 절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 층간절연층(50)은 후술하는 도전플러그(55)가 관통하는 비아홀을 갖는 것이 가능하다.
도전플러그(55)는 상기 층간절연층(50)을 관통하여, 상기 기준저항(20)의 적어도 일단 및 상기 1개 이상의 측정접점(31) 각각을 상기 2개 이상의 열전배선(41) 일단에 각각 연결시키는 것이다.
웨이퍼(10)에 온도 불균일이 발생하면 제백효과(Zeebeck effect)에 의해 측정접점(31) 간에 전위차가 발생한다. 이에 따라, 열전배선(41)들이 취합되는 전압측정단자(70)를 통하여, 각 측정접점(T1, T2, T3...Tn)에서의 전위차를 측정하면 어느 부분에서 온도 불균일 발생하였는지 파악할 수 있다. 이때, 웨이퍼(10)의 전면적에 대해서 온도 불균일을 세밀하게 파악하기 위해서는 측정접점(T1, T2, T3...Tn)의 숫자가 많아야 한다. 그런데, 제1열전부(30)와 제2열전부(40)가 동일한 평면상에 존재하게 되면 열전배선(41)의 설치를 위해서 제1열전부(30)의 설치공간이 제약을 받을 수밖에 없어서 바람직하지 않다. 이에 따라, 본 발명은 제1열전부(30)와 제2열전부(40)를 서로 다른 평면상에 배치시킴으로서, 이러한 문제점을 해결하였다.
상기한 본 발명에 의하면, 제1열전부(30)와 제2열전부(40)를 이용해서 다수의 측정접점(31) 간의 전위차를 측정할 수 있고, 이를 통하여 웨이퍼(10) 상의 온도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 기준저항(20)의 일단의 온도를 기준온도로 하고, 상기 기준저항(20)의 일단과 상기 측정접점(31) 간의 전위차를 기반으로 상기 측정접점(31)의 온도를 측정하는 것일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(10) 상에서 제1 측정접점(T1)의 기전력은 기준저항(20)의 온도와 상기 제1 측정접점(T1)의 온도 차이에 의해서 도출할 수 있고, 각 측정접점에서의 온도는 아래와 같이 계산할 수 있다.
EB0-B1=f(△TT0-T1)
T1=T0+△TT0-T1
T2=T0+△TT0-T1+△TT1-T2
...
이러한 본 발명에 의하면, 제1열전부(30)와 제2열전부(40)가 서로 다른 층에 형성되기 때문에, 서로 방해를 받지 않고 열전부를 웨이퍼(10) 전면적에 고르게 설치할 수 있다. 따라서 웨이퍼(10) 전면적에 대해서 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제2열전부(40)는 하나의 열전배선(41)이 상기 제1열전부(30)의 각 측정접점(31)에 연결되면 족하기 때문에, 상기 제1열전부(30) 및/또는 제2열전부(40)의 구성을 간결하고 단순하게 설계할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)를 설명하기 위한 모식도이다.
여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1열전부(30)는 제1물질로 이루어진 열전배선(32)으로 구성되고, 상기 열전배선(32) 상에는 2개 이상의 측정접점(31)이 포함된 것일 수 있다. 상기 2개 이상의 측정접점(31)은 상기 열전배선(32) 상에서 일정한 간격으로 떨어져서 위치하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제1열전부(30)는 상기 기준저항(20)의 양단으로부터 연장되어 형성된 것이 가능하다.
상기 제1열전부(30)는 상기 기준저항(20)의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성된 메인열전부(30a)와, 상기 메인열전부(30a)로부터 분지된 분지열전부(30b)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(10) 상에서 다수의 측정접점(31)을 고르게 배치할 수 있어서, 더욱 균일한 온도 측정이 가능하다.
아울러, 본 발명에 따른 기준저항(20) 및 제1열전부(30)는 웨이퍼(10) 상에서 상기 제2열전부(40)의 밑에 위치하는 것보다는 위에 위치하는 것이 더 바람직하다. 왜냐하면, 반도체 소자 제조공정에서 실제 공정이 이루어지는 것은 웨이퍼(10)의 표면이므로 웨이퍼(10) 표면에서의 온도 및 균일도를 파악하는 것이 중요하기 때문이다.
웨이퍼(10)의 온도는 서셉터의 가열을 통해서 뿐만 아니라 공정챔버 내부 분위기 온도에 의해서도 영향을 받기 때문에 공정챔버 내부의 온도가 반영되도록 기준저항(20) 및 제1열전부(30)가 표면에 노출되도록 설치될 수 있다. 물론, 기준저항(20) 및 제1열전부(30)를 이루는 금속배선이 고온에서 산화 등으로 퇴화되지 않도록 기준저항(20) 및/또는 제1열전부(30) 상에 보호층(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 금속배선이 퇴화(degradation)되면 정확한 전위차 측정에 오류가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서(1)의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(10) 상에 제2 금속층을 형성한 후에 상기 제2 금속층을 패터닝하여 2개 이상 복수개의 열전배선(41)을 포함하는 제2열전부(40)를 형성한다.
다음에, 도 5b에서와 같이 제2열전부(40) 상에 층간절연층(50)을 형성하고, 상기 열전배선(41)들 각각의 일단이 노출되도록 층간절연층(50)에 비아홀을 형성한 후에, 열전배선(41)들과 전기적 접속을 위하여 상기 비아홀에 2개 이상의 도전플러그(55)를 형성시킨다.
이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 층간절연층(50) 상에 상기 제2 금속층과는 다른 물질로 제1 금속층을 형성한 후, 상기 제1 금속층을 패터닝함으로써 기준저항(10)과 상기 기준저항(10)의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고 1개 이상의 측정접점(31)을 포함하는 열전배선으로 이루어진 제1열전부(30)를 형성한다. 특히, 제1열전부(30)의 기준저항(10)과 열전배선을 상기 층간절연층(50) 상에 형성하되, 상기 기준저항(10)의 적어도 일단과 1개 이상의 측정접점(31) 각각을 상기 도전플러그(50)에 전기적으로 접속시켜서, 제1열전부(30)를 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1열전부(30)와 제2열전부(40)가 서로 다른 층에 형성되기 때문에 기준저항(31)과 제1열전부(30)의 배선을 제2열전부(40)의 방해를 받지 않고 웨이퍼(10)의 전면적에 설치할 수 있다. 따라서 웨이퍼(10)의 전면적에 대해서 온도 균일도를 세밀하게 파악할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 웨이퍼 센서(1)와, 상기 웨이퍼 센서(1)가 올려지는 플레이트(도시하지 않음)를 포함하는 웨이퍼 온도측정 시스템이다.
상기 플레이트는 이 기술분야에 널리 알려진 다양한 형태를 포함한다.
이러한 웨이퍼 온도측정 시스템은 기존의 시스템에 적용되어 구현될 수 있고, 본 발명에 따른 웨이퍼 센서(1)를 위한 새로운 시스템으로 구현되는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
1: 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서
10: 웨이퍼
20: 기준저항
30: 제1열전부
31: 측정접점
32: 열전배선
40: 제2열전부
41: 열전배선
50: 층간절연층
55: 도전플러그
60: 기준저항측정배선
70: 전압측정단자

Claims (17)

  1. 웨이퍼 상에 형성된 기준저항;
    상기 웨이퍼 상에서 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고, 제1물질로 이루어지며, 1개 이상의 측정접점을 포함하는 제1열전부;
    상기 웨이퍼 상에서 상기 제1열전부와는 다른 층에 위치하고, 상기 제1물질과는 다른 제2물질로 이루어지며, 2개 이상의 열전배선을 포함하는 제2열전부;
    상기 제1열전부와 제2열전부 사이에 배치되는 층간절연층; 및
    상기 층간절연층을 관통하여, 상기 기준저항의 적어도 일단 및 상기 1개 이상의 측정접점 각각을 상기 2개 이상의 열전배선 일단에 각각 연결시키는 도전플러그;를 포함하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1열전부와 제2열전부는 열전쌍(thermocouple)을 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1열전부와 제2열전부는 각각 서로 다른 순금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준저항의 일단의 온도를 기준온도로 하고, 상기 기준저항의 일단과 상기 측정접점 간의 전위차를 기반으로 상기 측정접점의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 상에서 상기 기준저항의 양단에 연결된 기준저항측정배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 열전배선 타단이 취합되는 전압측정단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준저항은 상기 웨이퍼의 가운데 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준저항은 하나의 저항이 구불구불하게 연결된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1열전부는 상기 기준저항의 양단으로부터 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1열전부는 제1물질로 이루어진 열전배선으로 구성되고, 상기 열전배선 상에는 2개 이상의 측정접점이 포함된 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 2개 이상의 측정접점은 상기 열전배선 상에서 일정한 간격으로 떨어져서 위치하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1열전부는 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성된 메인열전부와, 상기 메인열전부로부터 분지된 분지열전부로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 층간절연층은 상기 도전플러그가 관통하는 비아홀을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기준저항 및 제1열전부가 웨이퍼 상에서 상기 제2열전부보다 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기준저항 및 제1열전부는 웨이퍼 표면에 노출되어 설치된 것을 특징으로 하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 센서와,
    상기 웨이퍼 센서가 올려지는 플레이트를 포함하는 웨이퍼 온도측정 시스템.
  17. 웨이퍼 상에 제2물질로 이루어지고 2개 이상의 열전배선을 포함하는 제2열전부를 형성하는 단계;
    상기 제2열전부 상에 층간절연층을 형성하는 단계;
    상기 2개 이상의 열전배선 각각의 일단이 노출되도록 상기 층간절연층에 2개 이상의 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 2개 이상의 열전배선 각각과의 전기적 접속을 위하여 상기 비아홀에 도전플러그를 형성하는 단계; 및
    기준저항과 상기 기준저항의 적어도 일단으로부터 연장되어 형성되고 상기 제2물질과는 다른 제1물질로 이루어지며 1개 이상의 측정접점을 포함하는 열전배선을 상기 층간절연층 상에 형성하되, 상기 기준저항의 적어도 일단과 1개 이상의 측정접점 각각을 상기 도전플러그에 전기적으로 접속시켜서, 제1열전부를 형성하는 단계;를 포함하는 다층 저항-열전식 온도측정 웨이퍼 센서의 제조방법.
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