KR100228449B1 - 온도 측정 기판 - Google Patents

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렌켄 웨인 지.
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Abstract

온도 측정을 정확하게 하기 위한 온도 측정 기판(10) 상기 온도 측정 기판은 상기 기판의 표면 하에 위치하는 공동 수단(13) 및 상기 공동 내에 배치되는 것으로, 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 열전대 수단(15)을 포함한다. 상기 공동 수단은 공동 개구, 내주변 및 길이를 가진다. 열 전달 수단이 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단으로 열을 전달시키기 위해 상기 열전대 수단 및 상기 공동 수단의 상기 내주변 사이의 상기 공동 수단 내에 배치된다. 상기 공동 수단은 상기 열전대 수단이 상기 기판에 최근접하게 놓일 수 있는 형상을 가지고, 상기 열전대 와이어(14)가 상기 공동 수단의 내주변에 실질적으로 인접하고 상기 공동 수단의 길이를 가로지름으로써 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단(15)으로의 열 전달 효율을 향상시킨다.

Description

온도 측정 기판
반도체 소자의 제조 공정에서는, 산화, 어닐링과 같은 다양한 반응 및 화학적 내지 물리적 증착이 재료 표면에서 일어나 처리된다. 재료 표면 및 표면 필름의 물성이 상기 처리 중에 크게 변화할 수 있다. 웨이퍼 온도는 재료 표면 구조 내지 필름의 물성을 제어하는데 있어서 매우 영향력 있는 변수이다. 이와 같기 때문에, 웨이퍼 온도 제어 및 웨이퍼 온도의 균일성은 공정 제어 및 균일성을 확보하는데 중요한 변수이다.
웨이퍼 온도 제어 시스템으로는 일반적으로 비접촉법으로 불리우는 2 웨이퍼온도 센싱법 또는 접촉법 중 하나가 채용되고 있다. 복사 온도계 내지 고온계가 직접 비접촉 온도 측정법의 주된 방법이지만 여러 문제점이 있다. 상기 문제점 중 가장 중요한 것은 온도, 도핑 레벨 및 필름 성질에 따라 달라지는 표면 광학적 방출성질에 따른 것이다. 접촉식 온도 센싱에 관한 여러 기술이 있다. 그 가장 일반적인 방법은 웨이퍼가 고온 플레이트와 같은 것에 놓여 있는 보디의 온도를 측정하는 접촉 센서를 사용하는 것이다. 그러나, 적당하거나 고 진공인 분위기에서는 센싱되는 보디(고온 플레이트) 및 웨이퍼의 온도 차이가 커져서 정확한 웨이퍼 온도 측정이 곤란해진다.
또 다른 일반적인 방법으로는 웨이퍼 표면에 직접 접촉하는 센서를 사용하는 것이다. 상기 기술과 관련되는 에러의 주된 원인은 웨이퍼 및 상기 웨이퍼와 접촉하여 센서를 홀딩해 주는 기구 사이에서의 열 전달이 웨이퍼 및 센서 자체 사이의 열 전달보다 크다는데 있다. 웨이퍼에 열전대를 부착하는 것이 접촉 온도 측정의 또 다른 방법이다. 웨이퍼에 열전대를 접촉하는 것은 역사적으로는 웨이퍼의 도면에 열전대를 접합(bonding)하거나 웨이퍼에 열전대를 깊숙이 박는(imbedding) 것에 의해 이루어졌다. 그러나, 열전대를 제품 웨이퍼에 삽입한다는 비실제성 때문에 공정 제어 하에 있는 열전대 웨이퍼의 효용성을 제한하게 된다. 반면에, 상기 열전대 웨이퍼의 고도의 정확성 때문에 그것들은 다른 접촉 및 비접촉 온도 센서를 측정하는데 이용될 수 있다. 더욱 상세하게는 열전대 웨이퍼가 장치 개선, 공정 진단, 공정 장치의 조건, 갱신 조건 및 시스템 매칭에 사용된다.
일반적으로 웨이퍼에 접합되는 열전대가 다른 접촉 내지 비접촉 센서에 비해 고도의 정확성을 가져오는 반면 그러한 고도의 측정 정확성을 제공하기 위해서는 제어되어야만 하는 측정 에러 원인이 있다. 열전대 접점 및 웨이퍼 사이의 열악한 열 전달 때문에 부정확한 온도 측정이 생긴다. 또한, 열전대의 단자 및 접합재, 그리고 상기 접합재의 열전도성이 한정되기 때문에 열적 과도(thermal transients)동안에 측정 온도 및 실제 온도 사이의 갭이 발생될 수 있다.
열전대가 장착된 웨이퍼는 상업적 이용성이 떨어지기 때문에 많은 반도체 공정 및 장치의 엔지니어들은 열전대를 웨이퍼에 표면 접합하려는 연구를 행해왔다. 이러한 연구에는 여러 가지 한계가 있다. 그 한가지는 상기 접합재가 부적절한 부착 특징을 가진다는 점이다. 그 결과 상당히 많은 양의 접합재가 이용되었고 이것이 웨이퍼의 흡수 및 발산 특성을 변화시켰다. 또한, 상기 접합재의 열적 매스 때문에 그 과도 응답 갭이 현저하게 상기 웨이퍼의 과도 응답으로 되었다. 또한, 상기 열전대가 실리콘으로부터 부적절하게 쉴딩되므로 반응하여 실리사이드를 형성하였다.
상기와 같은 몇몇의 열전대의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 접근 방법이 미국 특허 제 4,787,551에 게시되어 있다. 미국 특허 제 4,787,551에서는 실리콘 볼이 C형 열전대의 구슬(bead)을 감싸도록 형성되고 상기 볼이 그 후 상기 실리콘웨이퍼에 전자 빔 용접되었다. 그러나, 이 기술에는 한계가 있는데 그것은 용접 사이트에서의 계면이 깨끗하지 않다는 점이다. 또한, 접합 강도가 나쁘기 때문에 어셈블리를 약하게 하고 생산 수율을 떨어뜨린다. 또한, 상기 실리콘 볼 및 열전대 와이어 사이에 2차 접점이 생기게 되므로 열전대로 측정이 곤란해진다. 많은 처리시스템에서 이것 때문에 상기 웨이퍼 근처의 급격한 온도 구배 지역에 기인하는 오측이 발생한다. 또한, 고온에서 다른 TC 재료는 실리콘과 더욱 급격하게 반응하여 실리사이드를 형성하고 이것이 와이어를 통하여 전파하여 와이어 파단을 일으키기 때문에 열전대 재료의 선택도 텅스텐 및 레늄 합금으로 제한되었다.
저널 오브 피직스 앤 사이언티픽 인스트루먼트(Journal of Physics & Scientific Instruments) 20권, 4번, 1987년 4월호 브리스톨, 지 비 395-98쪽의 엠. 케이. 페크(M.K. Peck) 에트 알의 논문, "구 중심에서의 순간 온도의 측정(Measurement of Transient Temperatures at the Centre of a Sphere)"은 열전대 와이어를 유리 구슬 내에 위치시켜 상기 구슬 중심에서의 온도를 측정함으로써 충전베드의 다른 위치에서의 온도가 결정될 수 있는 기술을 개시한다. 상기 논문은 상기 공동의 내주변에 실질적으로 가깝게 열전대 수단을 위치시키는 바람직함을 게시하고 있지 않을 뿐만 아니라, 상기 유리 구슬로부터 상기 열전대로 열을 급속하게 전달하는 세라믹 재료와 같은 열 전달 수단을 개시하고 있지도 않다.
유럽 공개 공보 (EP-A-) 0280952호는 열전대 와이어를 기판 표면 위에 위치시키는 것을 개시한다. 열전대 및 그 와이어는 오븐내에 자리잡고, 거기서 상기 와이어가 열을 흡수하거나 잃으므로 결과적으로 온도 측정이 부정확해지게 된다. 유럽 공개 공보 0380952호는 열전대 와이어가 기판 표면에 평행하게 굽어있는 두 개의 실시예를 게시한다(제4도 및 제5도). 그러나, 유럽 공개 공보 0380952호에서는, 상기 와이어가 상기 오븐내의 등온선을 따라서 위치하도록 굽어있지 그 온도가 측정되는 기판에 매우 근접하게 위치하도록 굽어있는 것은 아니다. 유럽 공개 공보 0280952호는 와이어가 기판에 평행하게 위치함에도 불구하고 여전히 상기 오븐내의와이어로부터의 열 흡수 및 손실을 겪게 된다. 제5도의 실시예는 상기 오븐내의 열전대 와이어가 열을 흡수하거나 잃고 그 때문에 절연 쉬즈(인코넬 쉬즈와 같은)가 상기 열전대 와이어를 감싸는데 추천되고 있음을 보여준다. 또한, 유럽 공개 공보 0280952호는 상기 유리 구슬로부터 상기 열전대로 열을 급속하게 전달하는 열전달 수단을 사용하는 바람직함을 게시하고 있지 않다.
열전대 웨이퍼와 관련되는 상기 문제를 해결하기 위한 한 연구로 본 출원의 양수인이 개발한 것이 있다. 이 연구에서, 열전대는 소형의 눈에 보이지 않는 재삽입(re-entrant) 공동(cavity)에 깊숙이 묻히고 세라믹 필름 덮개 때문에 실리콘과 반응하는 것이 방지된다. 상기 연구의 한계는 접합 표면의 발산 및 흡수 특성이 웨이퍼 표면의 그것과는 다르다는 것이다. 또한, 상기 공동 내에서 열전대의 기하학적 형상 때문에 열전대 접점으로의 열전달을 극대화하는데 실패하였다. 따라서, 상기 문제점들의 일부 내지 전부를 해결할 수 있는 개선이 현재 절실히 요구된다.
본 발명은 일반적으로 센서 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 열적 제작 공정에서 웨이퍼 온도 측량 내지 측정에 관한 것이다.
명세서의 일부인 본 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 설명하는 것으로 상세한 설명과 함께 발명의 원리를 설명할 것이다.
제1(a)도 및 제1(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 온도 측정웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다.
제1(c)도는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼를 보여주는 평면도이다.
제2(a)도 및 제2(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다.
제3(a)도 및 제3(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 호(壕) 형상 재삽입 공동을 구비하는 온도 측정 웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다.
제4(a)도 및 제4(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 온도 측정웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다.
제4(c)도는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼의 단면도이다.
제4(d)도는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼의 실리콘 캡 및 용접 영역의 평면도이다.
제5(a)도 및 제5(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제5실시예에 따른 온도 측정웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 온도 측정용의 진보된 방법 및 장치를 제공하는 것 이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접합 표면의 발산 및 흡수 특성 및 기판 표면의 특성 사이의 차이를 제한하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접합 영역에서 열 전달을 향상시킬 수 있는 기하학적 형상의 열전대 접점을 제공하는 것이다.
본 발명은 온도 측정 정확성이 현저하게 향상된 온도 측정 기판이다. 상기 온도 측정 기판은 상기 기판의 표면 하에 위치하는 공동 수단 및 상기 기판의 온도를 측정하기 위해 상기 공동 내에 구비되는 열전대 수단을 포함한다. 열 전달 수단이 상기 열전대 수단 및 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단으로 열을 전달시키기 위한 공동 수단의 내주변(內周邊) 사이의 상기 공동 수단 내에 구비된다. 상기 공동수단은 상기 열전대 수단이 상기 기판에 최근접하게 놓일 수 있는 형상으로 되고, 상기 열전대 수단은 상기 공동 수단의 내주변 근처에 실질적으로 위치하고 상기 공동 수단의 길이를 가로지름으로써 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단으로의 열전달 효율을 향상시킨다.
본 발명 및 그의 목적과 특징은 첨부 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명 및 첨부 청구의 범위로부터 더욱 더 명백해질 것이다.
첨부 도면에 나타난 실시예인 본 발명의 바람직한 실시예가 지금부터 상세하게 설명될 것이다. 본 발명이 바람직한 실시예를 근거로 하여 설명되지만 본 발명의 범위가 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 반면에, 본 발명은 첨부한 청구의 범위에서 정의되는 본 발명의 의도 및 범위 내에 포함되는 선택, 수정 및 균등물을 포함하는 것이다.
도면에서, 제1(a)도 및 1(b)도는 본 발명의 바람직한 제1실시예의 평면도이다. 제1(a)도의 웨이퍼 기판(10)은 제1(c)도에 보여진 웨이퍼(1)의 확대부이다. 제1실시예에서, 웨이퍼 기판(10)은 기판 재료 내에 내경(12) 및 공동 개구(cavity opening; 16)를 가지는 눈에 보이지 않는 원형 재삽입 공동(13)을 포함한다. 원형으로 형성되는 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점(15)이 재삽입 공동(13)내의 캡슐에 넣어진다. 눈에 보이지 않는 재삽입 공동(13) 내주변 내의 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점(15)의 캡슐화로 열전대 접점(15) 영역에서 거의 등온 조건이 얻어진다. 제1(b)도는공동 개구(16) 및 접합재(18)을 통하여 돌출한 열전대 와이어(14)를 보여주는 측면도이다. 접합재(18)는 세라믹이고 접합재에 의한 적외선 복사의 흡수 및 발산에 관련되는 에러를 최소화할 수 있도록 최소 표면 면적을 가진다. 접합재(18)는 웨이퍼기판(10) 및 열전대 와이어(14) 사이에 열 전달 수단을 제공한다. 절연 코팅(17)이 재삽입 공동(13)내에 열전대 와이어(14)가 삽입되기 전에 열전대 와이어(14) 위에 형성된다. 절연 코팅은 웨이퍼 기판의 실리콘으로부터 열전대 와이어(14)를 피복하고 화학적으로 절연시키므로 고온에서 실리사이드 형성을 막게 된다. 열전대 접점(15)도 역시 절연 코팅(17)으로 에워싸져서 화학적으로 절연된다. 절연 코팅(17)및 접합재(18)는 같은 재료이거나 다른 재료일 수 있다.
제1실시예를 형성하기 위한 공정이 제1(a)도 및 제1(b)도를 참고로 하여 지금부터 설명될 것이다. 구멍이 웨이퍼 기판(10)내에 절단기로 연마되고 그 후 상기 재삽입 공동(13)이 고속 절단기를 사용하여 연마된다. 열전대 와이어(14)가 용량성 방전 용접(capacitive discharge welding)과 같은 종래의 방법에 의해 두 합금의 열전대 와이어를 용접함으로써 형성된다. 전형적으로는, K, R, S 및 T형 열전대가 제작되어 본 발명에서 사용된다. 다음으로, 열전대 접점(15) 및 열전대 와이어(14)가 절연 코팅(17)으로 피복된다. 절연 코팅(17)은 딥 코팅(dip coating) 기술로 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점(15)에 적용된다.
이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백하겠지만, 플라즈마 스프레잉, 화학적 기상 증착(CVD) 내지 물리적 기상 증착(PVD)이 대안적으로 사용될 수 있다. 추가적으로, 소형 세라믹 보빈(bobbin)과 같은 대체품도 역시 웨이퍼 기판(10)으로부터 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점(15)을 고립시키는데 사용될 수 있다. 열전대 와이어(14)와 같이 열전대 접점(15)이 그 후에 웨이퍼 기판(10)의 재삽입 공동 내로 삽입되고 안착된다. 열전대 와이어(14) 리드는 공동 개구(10)를 통해 돌출된다. 공동 개구(16)가 그 후 세라믹 슬러리로 구성되는 접합재(18)로 충전된다. 접합재(18)는 재삽입 공동(13)의 기하와 등각이고 웨이퍼 기판내의 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점을 접합한다. 또한, 접합재(18)는 웨이퍼 기판의 실리콘과 열팽창계수가 같고 전형적으로는 SiO2및 Al2O3혼합물로 구성된다.
제1(a)도 및 제1(b)도에 관하여, 상기 실시예 및 모든 실시예에서 열전대 와이어의 직경(D)은 설명되는 다양한 공동 내를 가로지르는 패스 길이에 비하여 작게 유지되어야 한다. 가로지르는 패스 길이는 L2로 나타난 와이어 입구로부터 공동까지의 거리에 L1으로 나타난 열전대의 접점까지의 공동내의 거리를 더한 것이다. 와이어 직경(D)에 대한 패스 길이 L1 + L2의 바람직한 비는 15 내지 1의 비보다 커야 한다.
제2(a)도 및 제2(b)도는 각각 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼를 보여주는 평면도 및 측면도이다. 본 실시예에서 구성 요소는 열전대 와이어(14)를 제외하고는 제1(a)도 및 제1(b)도에서 도시한 바람직한 제1실시예에서 설명한 것과 같다. 제2(a)도는 더 길게 꾸불꾸불한 패스로 형성되어 상기 실시예에서 더 큰 열 전달 효율을 제공하는 열전대 와이어(14)를 도시한다. 제2(b)도는 바람직한 제1실시예와 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 절연 코팅(17)으로 피복하고 접합재(18)를 통하여 돌출하는 열전대 와이어(14)를 보여준다.
바람직한 제2실시예를 형성하기 위한 공정이 제2(a)도를 참고하여 지금부터 설명될 것이다. 열전대 와이어(14)가 열전대 와이어(14) 및 기판재 사이의 접촉 영역을 더 크게 할 수 있도록 삽입 전에 리본 기하 내로 형성된다. 재삽입 공동(13)이 형성되고 열전대 와이어(14) 및 열전대 접점(15)이 바람직한 제1실시예에서 설명된 바와 같은 방법으로 그 내부로 접합된다. 유사하게, 열전대 접점(15) 및 절연코팅(17)이 바람직한 제1실시예에서 설명한 바와 같이 형성된다. 또한, 바람직한 제1실시예와 관련하여 설명된 바와 같은 방법으로 웨이퍼 기판(10)이 형성되고 접합재(18)가 이용된다.
본 발명의 바람직한 제3실시예가 제3(a)도 및 제3(b)도에서 나타나 있다. 상기 실시예에서, 웨이퍼 기판(10)은 기판 재료 내에 내주변(30) 및 공동 개구(31)를 구비하는 늘어난 재삽입 공동(35)을 포함한다. 열전대 와이어(34)가 제3(a)도 및 제3(b)도에 나타난 바와 같이 공동 개구(31) 및 접합재(36)를 통하여 돌출한다. 열전대 접점(38)은 열전대 와이어(34)의 두 합금을 용접 연결한 것이다. 열전대 와이어(34) 및 열전대접점(38)이 열전대 와이어(34)를 웨이퍼 기판(10)의 실리콘과 화학적으로 절연하는 절연 코팅(32)으로 피복된다. 늘어난 재삽입 공동(35)내에 열전대 와이어(34) 및 열전대 접점(38)을 안착시키기 전에 절연 코팅(32)이 열전대 와이어(34) 및 열전대 접점 위에 형성된다. 늘어난 재삽입 공동(35)의 호 모양의 기하학적 형상은 긴 내부 패스 길이를 제공하는 것으로써 웨이퍼 기판(10)의 실리콘 및 열전대 와이어(34) 사이의 열 전달을 향상시킨다.
바람직한 제3실시예를 형성하기 위한 공정이 제3(a)도를 참고로 지금부터 설명될 것이다. 절단기가 웨이퍼 기판(10)의 영역 위에 놓여지고 웨이퍼 기판(10)이 필요한 깊이까지 식각된다. 절단기가 그 후 측면으로 가로질러서 웨이퍼 기판(10)내에 공동 개구(31) 및 재삽입 공동(35)을 만든다. 바람직한 제1실시예에 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 열전대 와이어(34) 및 열전대 접점(35)이 형성되고 재삽입 공동 내에 삽입된다. 또한, 절연 코팅(32) 및 접합재(36)가 바람직한 제1실시예와 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 형성되고 이용될 수 있다.
제4(a)도는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 온도 측정 웨이퍼를 나타내는 평면도이다. 웨이퍼 기판(10)은 기판재 내에 외주변(40) 및 내경(43)을 가지는 환형 공동(41)을 포함한다. 단면도 제4(c)도에 나타난 세라믹 필터(45)는 웨이퍼 기판(10) 및 열전대 접점(48) 사이의 열 전달의 향상을 가져온다. 열전대 와이어(44) 및 열전대 접점(48)을 절연 코팅(42)이 피복하고 화학적으로 절연한다. 절연 코팅(42)은 와이어 및 접점을 환형 공동(41)내로 삽입하기 전이 열전대 와이어(44) 및 열전대 접점(48) 위에 형성된다.
제4(b)도 내지 제4(d)도는 완성된 어셈블리 내에 캡(46)의 안착을 보여준다. 제4(b)도 및 제4(d)도에 나타난 바와 같이, 캡(46)이 상기 특정 실시예에 관해서는 용접 영역(47)내의 기판(10)에 용접된다. 캡(46)은 대부분의 환형 공동을 덮고 세라믹 충전물(45)의 방사 표면 영역을 감소시킨다. 세라믹 충전물(45)의 방사 표면 영역 감소 때문에 환형 공동(41)의 표면 발산 및 흡수 특성이 웨이퍼 기판(10)의 그것에 더욱 더 가깝게 어울리게 된다. 이것 때문에 어셈블리의 과도 응답 및 정상 상태 온도 측정정확성이 향상된다.
바람직한 제4실시예를 형성하기 위한 공정이 제4(a)도 내지 제4(d)도를 참고로 지금부터 설명될 것이다. 웨이퍼 기판(10)이 코아 드릴로 드릴링되어 제4(a)도에 나타난 환형 공동(41)을 형성한다. 바람직한 제1실시예와 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 열전대 와이어(44), 열전대 접점(48) 및 절연 코팅(42) 모두가 형성되고 이용된다. 열전대 와이어(44) 및 열전대 접점(48) 양자 모두가 절연 코팅(42)으로 피복되고 환형 공동(41)내에 안착된다. 환형 공동(41)이 그 후 세라믹 슬러리로 구성되는 세라믹 충전물(45)로 채워진다.
캡(46)은 웨이퍼 기판(10)의 발산 및 흡수 특성과 비슷하거나 같은 특성을 가지고 세라믹 충전물(45)을 덮을 수 있도록 공동 외주변(40)내에 배치된다. 캡(46)은 접합재로 보지되거나 레이저 용접, 플라즈마 용접 내지 전자 빔 용접과 같은 종래의 방법을 사용하여 용접될 수 있다. 열전대 와이어(44)의 리드는 제4(b)도 및 제4(d)도에 나타난 바와 같이 세라믹 충전물(45) 및 실리콘 캡(46)을 통하여 돌출되어 있다.
제5(a)도 및 제5(b)도는 각각 바람직한 제5실시예의 평면도 및 측면도가 나와있다. 제5(a)도는 원주형 구멍(52) 및 열전대 와이어(50)를 가지는 웨이퍼 기판이 도시되어 있다. 제5(c)도는 열전대 와이어(50)를 피복하고 화학적으로 절연하는 절연 코팅(51)을 보여준다. 제5(c)도에는 또한 웨이퍼 기판(10)의 기저 측면 내부를 따라 늘어난 호 모양의 공동(53)이 나타나 있다. 열전대 와이어(50)가 늘어난 호 모양의 공동(53) 길이를 따라 흐르다 오른쪽 각으로 틀어서 원주 구멍(52)을 통하여 웨이퍼기판(10) 표면을 지나서 돌출한다. 열전대 접점(54)은 열전대 와이어(50)의 두 합금을 용접 연결한 것이다. 웨이퍼 기판(10)의 실리콘에 발산성 및 흡수성에 있어서 비슷한 기저 표면을 제공할 수 있도록 실리콘으로 만들어진 덮개판(56)이 용접되거나 웨이퍼 기판(10)의 기저 측면 위에 계단상의 요(凹)부 내에 접합된다. 상기 특정 실시예의 장점은 절연 코팅(51)의 방사 표면 면적이 최소화되므로 원주형 구멍(52)을 둘러싸고 있는 영역에서의 표면 발산성 및 흡수성이 웨이퍼 기판(10)의 실리콘의 그것과 매우 잘 어울린다는 것이다. 상기 특정 실시예의 또 다른 장점은 열전대 와이어(50)의 패스 길이가 증가하므로 개선된 열 접촉이 얻어진다는 점이다.
바람직한 제5실시예를 형성하기 위한 공정이 제5(a)도 내지 제5(c)도를 참고로 지금부터 설명될 것이다. 제5(a)도 및 제5(c)도에 나타난 원주형 구멍(52)이 웨이퍼 기판(10)의 상면으로부터 웨이퍼 기판(10)의 기저면을 통하여 원주형 절단기로 식각된다. 다음으로, 상기 절단기가 웨이퍼 기판(10)의 기저면으로 전달하고 하나의 원주형 구멍(52)내에 적정 깊이에 배치된다. 그 후 다른 원주형 구멍(52)까지 가로지른다. 늘어난 호 모양의 공동(53)은 상기 방법으로 식각된다. 마지막으로, 절단기에 색인을 달고 계단형 요부(55)가 웨이퍼 기판(10)의 기저 표면 위에서 식각된다. 바람직한 제1실시예와 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 열전대 와이어(50), 열전대 접점(54) 및 절연 코팅(51)이 모두 형성되고 사용될 수 있다. 열전대 와이어(50) 및 열전대 와이어 접점(54)이 웨이퍼 기판(10)의 기저면으로부터 늘어난 호 모양의 공동(53)내에 삽입된다. 열전대 와이어(50)의 각 리드는 제5(c)도에 나타난 바와 같이 원주형 구멍(52)을 통하여 돌출된다. 덮개판(56)이 그 후 계단형 요부(55)내에 배치된다. 덮개판(56)은 접합재에 의해 또는 레이저 용접, 플라즈마 용접 내지 전자빔 용접과 같은 종래의 용접 방법에 의해 웨이퍼 기판의 기저 표면에 부착된다.
몇몇 실시예가 상술한 바와 같이 설명되었다. 본 발명의 범위는 상술된 것과는 다르나 청구의 범위 내에 드는 다른 실시예를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
비록 본 발명이 여기에서 특정 실시예에 관련하여 설명되었지만, 많은 다른 변화와 수정 및 다른 사용이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백한 것이 될 것이다. 따라서, 바람직하게는 본 발명은 여기에서의 상세한 설명에 의해서가 아니라 첨부한 청구의 범위에 의해서 한정되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 온도 측정을 정확하게 하기 위한 온도 측정 기판(1 또는 10)에 있어서, a. 상기 기판(1 또는 10)의 표면 하에 위치하는 것으로, 공동 개구, 내주변 및 길이를 가기는 공동 수단(13); b. 상기 기판의 온도를 측정하기 위해 상기 공동 내에 배치되는 것으로, 직경을 가지는 열전대 수단(14,15); 및 c. 상기 열전대 수단 및 상기 공동 수단의 상기 내주변 사이의 상기 공동 수단 내에 배치되는 것으로, 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단으로 열을 전달시키기 위한 열 전달 수단(세라믹 재료와 같은, 18); d. 상기 공동 수단은 상기 열전대 수단이 상기 기판에 최근접하게 놓일 수 있는 형상을 가지고, 상기 열전대 수단은 상기 공동 수단의 상기 내주변에 실질적으로 인접하게 위치하고 상기 공동 수단의 상기 길이를 가로지름으로써 상기 기판으로부터 상기 열전대 수단으로의 열 전달 효율을 향상시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전대 수단이 직경을 가지고 상기 공동 수단의 상기 길이가 상기 열전대 수단의 상기 직경에 비해 실질적으로 큰 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열전대 수단의 상기 직경에 대한 상기 열전대 수단의 상기 패스 길이의 비가 15 내지 1 보다 큰 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공동 개구가 상기 열 전달 수단을 덮기 위한 캡으로 덮여있고 상기 캡(46)이 상기 기판(1 또는 10) 표면과 발산 및 흡수 특성이 같은 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열전대 수단은 열전대 와이어(44) 및 열전대 접점(48)으로 이루어지고, 상기 열전대 와이어는 상기 캡(46)의 표면으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 수단이 a. 상기 열전대 수단 주위에 형성되는 것으로, 상기 열전대 수단이 상기 기판과 화학적으로 반응하는 것을 막기 위한 절연 코팅(42), b. 상기 절연 코팅 및 상기 기판 사이에 형성되는 것으로, 상기 기판과 같은 열팽창계수를 가지는 접합재(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공동 수단이 재삽입(reentrant) 공동(13)인 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  8. 제7항에 있어서, 상기 재삽입 공동은 연장된 재삽입 공동(35)인 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
  9. 제8항에 있어서, 상기 재삽입 공동은 원형 재삽입 공동(13)인 것을 특징으로 하는 온도 측정 수단.
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