KR20000032278A - Device for measuring temperature of plate using temperature resistant body - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for measuring a temperature is provided to exactly measure the temperature of a hot plate for each position. CONSTITUTION: A device for measuring a temperature of a hot plate comprises of: a test wafer(101) for measuring the temperature of the hot plate; a temperature resistant body(102) formed on a surface of the test wafer(101); and a resistant system(103) displayed a resistant value measured in the temperature resistant body(102). A method for forming the temperature resistant body(102) in the test wafer(101) is deposited a heat insulating layer(104) for cutting a heat on the test wafer(101) by the heat resistant body(102) and a resistant layer(105) is deposed on the heat insulating layer(104). The heat insulating layer(104) is used materials such as an SiO2 and an SiN2, and the resistant layer(105) is used a polysilicon. The temperature resistant body(102) is measured the temperature of the hot plate in various points by forming many temperature resistant bodies on the test wafer(101), but is formed so a resistance as to be concentrated in a certain part of the hot plate measured the temperature.

Description

온도저항체를 이용한 플레이트 온도측정장치.Plate temperature measuring device using a temperature resistor.

본 발명은 온도저항체를 이용한 플레이트 온도측정장치에 관한 것으로써, 특히 온도변화에 따라 저항값이 변화하는 폴리실리콘층을 테스트 웨이퍼에 증착 식각시켜 폴리실리콘층을 이용한 온도저항체를 형성하여 플레이트의 온도를 측정하는 플레이트 온도측정장치이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plate temperature measuring apparatus using a temperature resistor. In particular, a temperature resistance plate using a polysilicon layer is formed by depositing and etching a polysilicon layer on which a resistance value changes according to a temperature change on a test wafer. Plate temperature measuring device to measure.

일반적으로 반도체 웨이퍼의 표면으로 노광을 할 때 발생되는 패턴의 불균일성을 감소시켜 패턴의 균일성을 향상시키기 위해 핫플레이트(hot plate)에서 열확산을 시키고 있다. 또한 노광이 끝난후 반도체 웨이퍼를 식각하는 현상공정후 형성된 패턴이 안정화될 수 있도록 패턴을 열로 경화시키는 경화굽기(hard bake)를 핫플레이트 상에서 진행시키고 있다.In general, thermal diffusion is performed in a hot plate in order to reduce the nonuniformity of the pattern generated when exposing the surface of the semiconductor wafer to improve the uniformity of the pattern. In addition, a hard bake is performed on a hot plate to harden the pattern by heat so that the pattern formed after the development process of etching the semiconductor wafer after the exposure is stabilized.

이러한 핫플레이트를 통해 웨이퍼를 가열하는 과정에서 핫플레이트의 온도가 균일하게 유지되지 않는 경우, 웨이퍼에 형성된 패턴의 균일성이 저하되기 때문에 핫플레이트를 일정한 온도로 유지시키기 위해 핫플레이트의 온도를 주기적으로 측정하여 핫플레이트의 온도보정을 하고 있다.If the temperature of the hot plate is not maintained uniformly during the heating of the wafer through such a hot plate, since the uniformity of the pattern formed on the wafer is reduced, the temperature of the hot plate may be periodically maintained to maintain the hot plate at a constant temperature. The temperature is corrected by measuring the temperature of the hot plate.

제 1 도는 열전대를 이용한 종래의 핫플레이트 온도측정장치에 대한 간략한 도면으로써, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.1 is a simplified diagram of a conventional hot plate temperature measuring apparatus using a thermocouple, which will be described with reference to the following.

종래의 플레이트 온도측정장치는 테스트 웨이퍼(1)상에 하나 이상의 열전대(thermocouple)(2)가 형성되어 있고, 상기 열전대(2)는 전압계(3)와 연결되어 있다.In a conventional plate temperature measuring device, one or more thermocouples 2 are formed on a test wafer 1, and the thermocouples 2 are connected to a voltmeter 3.

다수개의 열전대(2)가 형성된 테스트 웨이퍼(1)를 이용한 핫플레이트의 온도측정은 웨이퍼를 핫플레이트에 이송시켜 핫플레이트를 통해 가열시킨 다음, 핫플레이트의 온도를 측정하기 위해 테스트 웨이퍼(1)를 핫플레이트에 삽입시켜 온도를 측정한다.The temperature measurement of a hot plate using a test wafer 1 having a plurality of thermocouples 2 formed thereon transfers the wafer to the hot plate, heats it through the hot plate, and then measures the test wafer 1 to measure the temperature of the hot plate. Insert temperature into hotplate to measure temperature.

테스트 웨이퍼(1)가 핫플레이트에 삽입되면 테스트 웨이퍼(1)에 형성된 하나 이상의 열전대(2)는 형성된 각 위치에서 유기 기전력(thermoelectric voltage)을 측정하게 되고, 이 유기 기전력은 전압계(3)에 표시된다.When the test wafer 1 is inserted into a hot plate, one or more thermocouples 2 formed on the test wafer 1 measure the organic electromotive voltage at each position formed, which is displayed on the voltmeter 3. do.

유기기전력이 전압계(3)에 표시되면 이를 토대로 핫플레이트의 온도보정을 실시한다.When the organic electromotive force is displayed on the voltmeter 3, the temperature correction of the hot plate is performed based on this.

그러나 열전대를 이용한 종래의 핫플레이트 온도측정장치는 웨이퍼상의 패턴의 균일성이 온도에 의해 크게 좌우되는데, 하나 이상의 열전대를 전압계에 연결시켜 측정을 하더라도 정확한 핫플레이트의 온도를 측정할 수 없다.However, in the conventional hot plate temperature measuring apparatus using a thermocouple, the uniformity of the pattern on the wafer is largely dependent on the temperature. Even when one or more thermocouples are connected to the voltmeter, the temperature of the hot plate cannot be accurately measured.

게다가 열전대의 부착 위치가 한정되어 측정지점이 한정되기 때문에 핫플레이트 의 여러 위치별로 정확한 온도분포를 측정하는 것은 불가능하다.In addition, it is not possible to measure the exact temperature distribution at different positions of the hot plate because the thermocouple attachment location is limited to the measurement point.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve this conventional problem.

본 발명의 목적은 핫플레이트의 온도를 위치별로 정확하게 측정할 수 있는 핫플레이트 온도측정장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a hot plate temperature measuring apparatus that can accurately measure the temperature of the hot plate for each position.

따라서, 상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 테스트 웨이퍼를 통해 핫플레이트의 온도를 측정하는 핫플레이트 온도측정장치에 있어서, 상기 테스트 웨이퍼 표면에 온도변화에 따라 저항값이 변하는 하나 이상 다수개의 온도 저항체를 구비하되, 상기 온도 저항체를 저항계에 연결시켜 상기 온도 저항체의 저항변화에 따라 상기 핫플레이트의 온도가 측정되도록 한다.Accordingly, in order to achieve the above object, the present invention provides a hot plate temperature measuring apparatus for measuring the temperature of the hot plate through a test wafer, wherein at least one temperature resistor having a resistance value changed according to a temperature change on the surface of the test wafer. The temperature resistor is connected to an ohmmeter such that the temperature of the hot plate is measured according to the resistance change of the temperature resistor.

또한, 상기 온도저항체는 상기 테스트 웨이퍼 상에 열절연층을 형성하고, 상기 열절연층 상에 저항층을 추가 형성시킨후, 측정하고자 하는 상기 핫플레이트의 소정부분을 제외한 나머지 부분의 상기 저항층을 식각하여 형성하면 된다.The temperature resistor may further include forming a thermal insulation layer on the test wafer, further forming a resistance layer on the thermal insulation layer, and then removing the resistance layer of the remaining portions except for a predetermined portion of the hot plate to be measured. It may be formed by etching.

이때 상기 열절연층은 질화질소 또는 산화질소로 이루어지고, 상기 저항층은 폴리실리콘으로 이루어지도록 한다.In this case, the thermal insulation layer is made of nitrogen nitride or nitrogen oxide, and the resistance layer is made of polysilicon.

제 1 도는 열전대를 이용한 종래의 플레이트 온도 측정장치에 대한 간략한 도면이고,1 is a simplified diagram of a conventional plate temperature measuring apparatus using a thermocouple,

제 2 도는 온도저항체를 이용한 본 발명의 플레이트 온도측정장치에 대한 간략한 도면이고,2 is a simplified diagram of a plate temperature measuring apparatus of the present invention using a temperature resistor,

제 3 도는 제 2 도의 Ⅲ-Ⅲ방향의 단면도로써 온도저항체를 형성하기 위한 형성과정을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the III-III direction of FIG. 2 and shows a forming process for forming a temperature resistor.

* 도면의 주요 부분에 대한 간략한 부호설명 *Brief description of the main parts of the drawings

1,101 : 테스트 웨이퍼 2 : 열전대1,101: test wafer 2: thermocouple

3 : 전압계3: voltmeter

102 : 저항체 103 : 저항계102: resistor 103: ohmmeter

104 : 절연층 105 : 저항층104: insulating layer 105: resistance layer

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 핫플레이트 온도측정장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the hot plate temperature measuring apparatus of the present invention with reference to the accompanying drawings.

제 2 도는 온도저항체가 형성된 본 발명인 핫플레이트 온도측정장치에 대한 간략한 도면으로써, 핫플레이트에 삽입되어 핫플레이트의 온도를 측정하기 위한 테스트 웨이퍼(101)와, 상기 테스트 웨이퍼(101)표면에 형성된 온도저항체(102)와, 상기 온도저항체(102)에서 측정된 저항값이 표시되는 저항계(103)로 구성된다.2 is a simplified diagram of a hot plate temperature measuring apparatus according to the present invention in which a temperature resistor is formed, a test wafer 101 inserted into a hot plate to measure a temperature of the hot plate, and a temperature formed on a surface of the test wafer 101. A resistor 102 and an ohmmeter 103 in which the resistance value measured by the temperature resistor 102 is displayed.

제 3 도는 상기 온도저항체(102)를 테스트 웨이퍼(101)에 형성하기 위한 방법을 도시한 도면으로써, 상기 온도저항체(102)는 테스트 웨이퍼(101) 상으로 열을 차단하기 위한 열절연층(104)을 증착시키고, 상기 열절연층(104) 상으로 저항층(105)을 증착시킨다.3 illustrates a method for forming the temperature resistor 102 on a test wafer 101, wherein the temperature resistor 102 is a thermal insulation layer 104 for blocking heat onto the test wafer 101. ) And a resistive layer 105 is deposited on the thermal insulation layer 104.

상기 열절연층(104)으로는 산화질소(SiO₂),질화질소(SiN₂)등의 재질을 사용하고, 상기 저항층(105)으로는 폴리실리콘(poly-silicon)을 사용한다.As the thermal insulation layer 104, a material such as nitrogen oxide (SiO 2), nitrogen nitride (SiN 2), or the like is used, and as the resistance layer 105, polysilicon is used.

상기 열절연층(104)과 상기 저항층(105)이 테스트 웨이퍼(101)상에 증착되면 핫플레이트에서 온도를 측정하고자 하는 부분에 저항이 집중되도록 상기 저항층(105)을 패터닝하여 원하는 패턴을 형성하여 온도저항체(102)를 형성한다.When the thermal insulation layer 104 and the resistive layer 105 are deposited on the test wafer 101, the resistive layer 105 is patterned so that the resistance is concentrated on a portion of the hot plate where the temperature is to be measured. To form a temperature resistor 102.

이때, 상기 온도저항체(102)는 상기 테스트 웨이퍼(101)의 표면에 하나 이상 다수개를 형성하여 여러 부분에서 핫플레이트의 온도를 측정할 수 있도록 하되, 온도를 측정하고자 하는 핫플레이의 소정부분에 저항이 집중되도록 형성한다.At this time, the temperature resistor 102 is formed on the surface of the test wafer 101 to form a plurality of one or more to measure the temperature of the hot plate in various parts, but to a predetermined portion of the hot play to measure the temperature The resistance is concentrated.

즉, 온도를 측정하고자 하는 부분에는 저항층(105)을 톱니바퀴 형태로 형성하여 저항층(105)의 면적을 증대시켜 저항값이 높아지도록하고, 그 외 부분인 저항계(103)과 연결되는 부분에는 저항층(105)의 면적을 작게 형성하여 저항값이 온도를 측정하고자 하는 부분에 걸리는 저항값에 비해 아주 작게한다.That is, in the portion to be measured for temperature, the resistance layer 105 is formed in the form of a cog wheel to increase the area of the resistance layer 105 so as to increase the resistance value, and the portion connected to the resistance meter 103 which is the other portion. In this case, the area of the resistance layer 105 is made small so that the resistance value is very small compared to the resistance value applied to the portion where the temperature is to be measured.

여기서, 온도저항체(102)로 저항층(105)인 폴리실리콘층을 사용하는 것은 폴리실리콘이 온도에 따라 그 저항값이 변화하는 성질을 이용한 것으로써, 온도변화에 따른 온도저항체(102)의 저항변화를 식으로 정리하면,Here, the use of the polysilicon layer as the resistance layer 105 as the temperature resistor 102 uses the property that the resistance value of the polysilicon changes with temperature, and thus the resistance of the temperature resistor 102 according to the temperature change. In summary, the change is

R=R0(1+αT) ---- (식 1) 로 선형적으로 정의 할 수 있다. R = R 0 (1 + αT) ---- It can be defined linearly by (Equation 1).

여기서 ' R '은 온도저항체(102)에서 측정되는 저항값을 나타내고, ' R0 '는 온도저항체(102)의 0℃에서의 측정된 저항값을 나타낸다.here ' R 'Represents a resistance value measured by the temperature resistor 102, R 0 'Represents the measured resistance value at 0 ° C. of the temperature resistor 102.

또한 ' T '는 온도저항체(102)를 통해 테스트 웨이퍼(101)가 핫플레이트에 삽입되어 온도저항체(102)의 저항값이 나타날 때 핫플레이트의 온도(단위 K )를 나타내고, ' α '는 온도저항체(102)의 저항온도계수를 나타낸 것이다.Also ' T 'Is the temperature of the hot plate when the test wafer 101 is inserted into the hot plate through the temperature resistor 102 so that the resistance value of the temperature resistor 102 appears. K ), " α 'Represents the resistance temperature coefficient of the temperature resistor 102.

이때 저항온도계수인 ' α ' 는 증착되는 물질인 폴리실리콘에 따라 변화하게 되는 값이다.At this time, the resistance temperature coefficient ' α 'Is a value that changes depending on the polysilicon which is the material to be deposited.

따라서 (식 1)을 변형시키면 핫플레이트의 온도를 측정할 수 있는데, 그 식은 다음과 같다.Therefore, by modifying Equation 1, the temperature of the hot plate can be measured.

---- (식 2) 로 정리되고, (식 2)를 통해 핫플레이트의 온도를 측정할 수 있다. ---- (Equation 2), the temperature of the hot plate can be measured by (Equation 2).

여기서, ' R ' 은 저항계(103)을 통해 측정한 저항층(105)의 측정저항값이고, ' α ' 는 저항층(105)으로 사용되는 폴리실리콘의 저항온도계수로 알고 있는 값이다.here, ' R Is the measured resistance value of the resistance layer 105 measured through the ohmmeter 103, α Is a value known as the resistance temperature coefficient of the polysilicon used as the resistance layer 105.

또한 ' R0 ' 는 저항계(103)을 통해 0 ℃에서 측정한 저항층(105)의 측정저항값으로 이미 알고 있는 측정 저항값이다.Also ' R 0 Is a measurement resistance value already known as a measurement resistance value of the resistance layer 105 measured at 0 ° C. through the ohmmeter 103.

상기 (식 2)를 통한 핫플레이트의 온도측정의 일 실시예는 다음과 같다.One embodiment of the temperature measurement of the hot plate through the formula (2) is as follows.

저항층(105)인 폴리실리콘의 저항온도계수( α )의 값이 0.01 이고, 0 ℃에서 측정한 저항값이 20Ω, 온도저항쳬(102)가 하나 이상 다수 형성된 테스트 웨이퍼(101)를 핫플레이트에 삽입시켜 저항계(102)를 통해 온도저항체(102)의 저항값을 측정한 측정저항값이 100Ω인 경우에 핫플레이트의 온도( T )는Resistance temperature coefficient of polysilicon as resistance layer 105 ( α Is a value of 0.01, a resistance value measured at 0 ° C. is 20 핫, and at least one test wafer 101 having a plurality of temperature resistance 쳬 102 formed is inserted into a hot plate, and the temperature resistor 102 is passed through the ohmmeter 102. The temperature of the hot plate when the measured resistance value of T )

이다. to be.

(식 2)를 유도하기 위해서 사용되는 (식 1)은 "일반물리학 형성출판사(1988년) P 482" 를 참조하여 유도할 수 있다.Equation 1 used to derive Equation 2 can be derived by referring to "General Physics Forming Publisher (1988) P 482".

『 도체의 비저항은 온도에 따라 약간씩 증가하나 이는 매우 큰 범위에서 보았을 때 온도(T)에 따른 ρ(비저항)의 변화는 선형적으로 변화한다고 볼 수 있는데, 온도의 좁은 범위 내에서는 온도(T)와 ρ(비저항)의 관계는`` The specific resistance of the conductor increases slightly with temperature, but it can be seen that the change in ρ (resistance) with temperature (T) changes linearly when viewed in a very large range. ) And ρ (resistance)

(식 1-1)로 표시될 수 있고, 여기서 ρ0 는 기준온도 Τ0 (예를 들면 300°K 또는 27℃)에서의 비저항치이고, 는 주어진 온도범위내의 몇 개의 온도에서의 α의 평균치이다. (Equation 1-1), where ρ 0 Is the reference temperature Τ 0 (For example, 300 DEG K or 27 DEG C) is a specific resistance value, Is the average of α at some temperature within the given temperature range.

(식 1-1)을 다음과 같이 표현할 수 있다.(Equation 1-1) can be expressed as follows.

(식 1-2)로 표현되고, 는 온도가 1 도씩 증가함에 따라 비저항의 증가율로 정의 되어 있음을 알 수 있다. Represented by (Equation 1-2), It can be seen that is defined as the increase of the specific resistance as the temperature increases by 1 degree.

따라서 길이 L이고 단면적 A인 도체의 경우 R=ρL/A 의 식에서 다음과 같은 (식 1-3)을 유도해낼수 있다.So for conductors of length L and cross-sectional area A R = ρL / A From Eq. (1-3) we can derive

(식 1-3) 』 (Equation 1-3) '

따라서, R=R0(1+αT) ---- (식 1)으로부터 ---- (식 2)을 유도할 수 있다.therefore, R = R 0 (1 + αT) ---- from (Equation 1) ---- (Equation 2) can be derived.

본 발명의 효과는 온도변화에 따라 저항값이 변하도록 폴리실리콘층을 이용하여 테스트 웨이퍼에 하나 이상의 저항체를 핫플레이트의 온도를 측정하기 원하는 부분에 형성하여 이 저항체가 온도변화에 따라 변화하는 저항값에 따라 핫플레이트의 온도를 측정함으로써 정확한 핫플레이트의 온도를 측정할 수 있는 잇점이 있다.The effect of the present invention is to form one or more resistors on the test wafer using a polysilicon layer so as to change the resistance value according to the temperature change in the desired portion to measure the temperature of the hot plate so that the resistance value changes according to the temperature change. According to the present invention, an accurate hot plate temperature can be measured by measuring the temperature of the hot plate.

Claims (4)

테스트 웨이퍼를 통해 핫플레이트의 온도를 측정하는 핫플레이트 온도측정장치에 있어서,In the hot plate temperature measuring device for measuring the temperature of the hot plate through the test wafer, 상기 테스트 웨이퍼 표면에 온도변화에 따라 저항값이 변화되는 하나 이상 다수개의 온도 저항체를 구비하되,On the test wafer surface is provided with one or more temperature resistors of which the resistance value changes according to the temperature change, 상기 온도 저항체를 저항계에 연결시켜 상기 온도저항체의 저항변화에 따라 상기 핫플레이트의 온도가 측정되도록 한 핫플레이트 온도측정장치.Hot-plate temperature measuring device for connecting the temperature resistor to the ohmmeter to measure the temperature of the hot plate in accordance with the resistance change of the temperature resistor. 청구항 1 에 있어서, 상기 온도저항체는 상기 테스트 웨이퍼 상에 열절연층을 형성하고, 상기 열절연층 상에 저항층을 추가 형성시킨후, 측정하고자 하는 상기 핫플레이트의 소정부분을 제외한 나머지 부분의 상기 저항층을 식각하여 이루어진 것이 특징인 핫플레이트 온도측정장치.The method of claim 1, wherein the temperature resistor is formed on the test wafer, the thermal insulation layer, and further formed a resistance layer on the thermal insulation layer, and the remaining portion except for a predetermined portion of the hot plate to be measured Hot plate temperature measuring device characterized in that made by etching the resistive layer. 청구항 2 에 있어서, 상기 열절연층은 질화질소 또는 산화질소로 이루어진 것이 특징인 핫플레이트 온도측정장치.The hot plate temperature measuring apparatus of claim 2, wherein the thermal insulation layer is made of nitrogen nitride or nitrogen oxide. 청구항 2 에 있어서, 상기 저항층은 폴리실리콘으로 이루어진 것이 특징인 핫플레이트 온도측정장치.The hot plate temperature measuring apparatus of claim 2, wherein the resistance layer is made of polysilicon.
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