KR100387449B1 - 온도분포 계측용 웨이퍼 센서 - Google Patents

온도분포 계측용 웨이퍼 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도분포 계측용 웨이퍼 센서에 관한 것으로서, 웨이퍼(1) 상에 표면실장형 온도센서(10)를 장착하는 한쌍의 패드면(2A, 2B)을 직렬 급전라인(3), 병렬측정라인(6A, 6B) 및 외부접속용 단자(4, 5, 7)와 함께 은 또는 은팔라듐에 의해 성막성형하고, 패드면(2A, 2B)에 외부에서 교정한 온도센서(10)의 전극(11, 12)을 고온땜납으로 납땜(13, 14)하는 것을 특징으로 하여, 열처리중의 웨이퍼 표면온도분포를 측정하는 웨이퍼 센서에 있어서, 각 센서의 저항온도특성을 웨이퍼의 형상에 따른 대형 항온조를 필요로 하지 않고 실행할 수 있도록 하는 것 이외에 각 센서의 착탈교환을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

Description

온도분포 계측용 웨이퍼 센서{WAFER SENSOR FOR MEASURING TEMPERATURE DISTRIBUTION}
본 발명은 가열로 내에서 처리되는 유리판 또는 실리콘 웨이퍼 등의 표면온도 및 온도분포를 측정하기 위한 웨이퍼 센서에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에 있어서 기판표면온도를 측정하는 장치에는 기판표면에 매설된 다수의 온도센서로부터 리드선을 인출하여 다발로 하여 플랫 케이블을 통해 외부계측기에 접속하는 장치 이외에, 리드선의 바람직하지 않은 영향을 없애기 위한 센서부, 도전라인 및 외부접속단자군 전부를 기판 상에 성막한 장치가 제안되고 있다(일본 특원평 11-45804).
상기 후자의 장치에 있어서는 저항온도 센서가 기판과 일체화되어 있기 때문에 각 온도센서의 저항값을 정밀교정(값 부여)하려면 웨이퍼 전체를 담을 수 있고, 온도분포가 균일한 항온조에서 실행할 필요가 있다.
이 때문에, 대직경의 웨이퍼 센서를 교정하는 경우는 대형의 항온조가 필요하고, 항온조는 용량이 커짐에 따라 온도분포가 나빠지는 경향이 있기 때문에 대용량으로 온도분포성이 좋은 항온조를 만드는 것은 매우 고가가 되어 실제로 불가능하다.
본 발명은 웨이퍼 표면 상의 임의부분에 정밀온도 센서 칩을 납땜하기 위한 패드부를 도전라인(급전라인 및 검출라인) 및 외부접속단자와 함께 동일 금속에 의해 패턴형상으로 소착 형성하고, 상기 패드부에 미리 정밀교정한 센서 칩 단자를 고온땜납(측정가열온도에 있어서 용융하지 않은 땜납)에 의해 납땜하는 것으로 각각의 센서 칩의 착탈교환을 자유롭게 실행할 수 있도록 한 것이다. 본 발명은 각 저항온도 센서의 온도-저항값의 교정시에 웨이퍼 직경에 따른 대형 항온조를 필요로 하지않고, 실용상 충분한 정밀도를 갖는 웨이퍼 센서를 경제적으로 제공하는 것이다.
도 1은 원형 웨이퍼 센서의 패턴 평면도,
도 2의 (a)는 한쌍의 패드면 상에 납땜된 센서소자의 부분확대 평면도, (b)는 상단면도 및
도 3은 방형(方形) 웨이퍼 센서의 패턴 평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 기판 2: 패드부
2A, 2B: 패드면 3: 급전라인
4, 5: 외부접속용 급전단자 6A, 6B: 계측라인
7: 외부접속용 계측단자 10: 저항온도센서
11, 12: 센서소자의 전극 13, 14: 땜납부
본 발명의 웨이퍼 센서는 실리콘판 또는 유리판 등의 절연성 기판 표면 주변부에 외부접속용 단자군이 형성되고, 상기 기판표면에 복수의 저항온도 센서를 부착하는 한쌍의 패드면으로 이루어지는 패드부가 복수개 산재되어 형성되는 동시에 각 패드면에 접속하는 급전용 라인과 계측라인이 각각 상기 단자군의 각 단자에 접속되어 이루어져 상기 접속용 단자, 급전라인, 계측라인 및 각 패드면의 전부가 용융접착성이 우수한 동일 금속에 의해 상기 기판표면에 밀착형성되고, 상기 한쌍의 패드면에 칩형상 저항온도 센서의 양단자가 각각 고온땜납 등의 도전재에 의해 접합되어 이루어지는 것에 있어서, 패턴형성 금속으로서는 기판이 실리콘 또는 석영 유리인 경우는 은팔라듐, 무알칼리유리인 경우는 은이 적합하다.
각 패드면에 부착하는 저항온도센서는 고온소성된 기존의 제품 가운데 온도교정된 제품이 사용되고, 따라서 패드면의 면적 및 간격은 사용하는 센서소자에 의해 결정된다.
도 1은 직경 4인치의 웨이퍼 센서의 패턴예에 있어서, 기판(1)의 표면중심부 및 주변부에 합계 5개의 백금박막 저항소자(온도센서)를 배치하는 경우이다.
"2"는 패드부에 있어서, 한쌍의 패드면(2A, 2B)으로 구성되어 있다. 각 패드면은 한 변이 약 2㎜의 정방형이고, 그 간격은 1∼2㎜이다.
"3"은 급전라인에 있어서, 도시하지 않은 정전류원에 접속하는 단자(4, 5) 사이에 기판 상의 모든 패드면(2A, 2B)을 온도센서를 통해 직렬접속하도록 접속되어 있다.
"6A, 6B"는 각 패드면과 인출단자(7)를 접속하고 있는 계측라인이다. 따라서, 각 패드면에는 1개의 급전라인(3)과 1개의 계측라인이 연접(連接)된다.
기판(1)은 두께 약 1∼0.65㎜의 실리콘 웨이퍼 또는 석영유리(미리 850℃ 이상에서 소성되어 있다)에 있어서, 실리콘의 경우는 도 2의 (b)와 같이 산화막 절연층(1a)을 형성한다.
각 패드면(2A, 2B)과 도전라인을 구성하고 있는 급전라인(3) 및 계측라인(6A, 6B)과, 외부인출단자(4, 5, 7)는 은팔라듐을 스크린 인쇄법 또는 박막 에칭법에 의해 성막형성되어 약 850℃의 온도에서 소성된 것이다. 도전라인의 선폭은 500㎛이다.
"10"은 온도센서(하야시 덴코제 표면실장형 백금박막 저항소자, 폭 1.6㎜, 길이 3.2㎜, 높이 0.5㎜)에 있어서, 양 단자부(11, 12)의 외장은 납땜성을 좋게 하기 위해 니켈피복되어 있다.
"13, 14"는 땜납부이다.
또, 외부인출단자(7)에 접속하는 리드선도 동일 땜납에 의해 납땜되는 것은 물론이다.
도 3은 액정 디스플레이용의 방형 기판 온도를 측정하기 위한 웨이퍼 패턴에 있어서, 기판(1)은 100㎜×150㎜×1.1㎜의 무알칼리 유리(아사히 유리제 AN635)이고, 합계 24개의 패드면(2A, 2B), 도전라인(3, 6A, 6B), 접속단자(4, 5, 7)는 은(다나카 금속제, MH-106D)의 박막에 의해 형성되어 있다.
패드면(2)에 접합하는 온도센서 칩(10)은 상기한 바와 동일하고, 전극(11, 12)의 이면에 납땜(13, 14)된다. 은패드면의 납땜작업을 양호하게 하기 위해 패드면만을 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서 표면실장형 저항온도센서(10)는 외부항온조에 있어서 측정온도(250℃) 이상의 온도에서 각별히 정밀하게 온도교정되어 있기 때문에, 예를 들면 측온중에 교환해도 해당 센서의 교정데이터를 도시하지 않은 측정장치에 입력하기만 하면 즉시 측정을 재개할 수 있다.
본 발명은 소형항온조 내에서 미리 교정한 온도센서소자를 사용하기 때문에, 대형의 항온조가 없어도 대직경의 웨이퍼 센서를 경제적으로 제공할 수 있고, 기판상의 온도센서 칩을 패드에 대해 착탈 또는 교환하는 것을 매우 용이하게 실행할 수 있다.
따라서 사용중, 어느 센서소자가 단선 등의 상해를 받아도 즉시 수복하여 측정작업을 재개할 수 있어 편리하다.
본 발명의 웨이퍼 센서는 온도센서부가 기판 상에 약간 돌출되어 있기 때문에 평활성과 열응답성에 있어서 약간 떨어지지만, 온도센서 자체가 소형 고감도이고, 패드면, 도전 라인, 외부접속단자가 모두 동일금속으로 구성되어 있기 때문에, 웨이퍼 센서 전체가 열적으로 안정되어 실용상 충분한 정밀도를 유지한다.
또, 본 발명에 있어서는 각 센서칩, 즉 한쌍의 패드면을 급전라인 상에 직렬접속하기 때문에 급전라인이 2개로 되고, 4선식인 경우, 외부접속단자를 거의 반감시킬 수 있으며, 따라서 외부 인출용 플랫 케이블도 폭이 좁은 것으로 될 수 있다.

Claims (2)

  1. 기판 표면 주변부에 외부 접속용 단자군이 형성되고, 상기 기판표면에 복수의 저항온도센서를 부착하는 한쌍의 패드면으로 이루어지는 패드부가 복수개 산재되어 형성되는 동시에 각 패드면에 접속하는 급전용 라인과 계측라인이 각각 상기 단자군의 각 단자에 접속되어 이루어지고, 상기 접속용 단자, 급전라인, 계측라인 및 각 패드면의 전부가 용융밀착성이 우수한 동일 금속에 의해 상기 기판표면에 밀착형성되고, 상기 한쌍의 패드면에 칩형상 저항온도센서의 양단자가 각각 고온땜납 등의 도전재에 의해 착탈가능하게 접합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도분포 계측용 웨이퍼 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    용융밀착성 금속이 은 또는 은팔라듐으로 이루어지고, 기판에 대해 스크린 인쇄 또는 박막에칭에 의해 밀착형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도분포 계측용 웨이퍼 센서.
KR10-2000-0035866A 1999-09-03 2000-06-28 온도분포 계측용 웨이퍼 센서 KR100387449B1 (ko)

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