온도측정유닛 및 이를 이용하는 온도측정장치 document_id A220623019050

본 발명은 온도측정유닛 및 이를 이용하는 온도측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 온도를 감지하고자 하는 표면에 접착테이프와 같은 가연성 물질을 사용하지 않고 온도센서를 부착할 수 있는 온도측정유닛 및 이를 이용하는 온도측정장치에 관한 것이다. 일반적으로, 피측정물의 온도를 측정하기 위한 온도센서로 열전대가 주로 사용되는데, 이러한 열전대가 사용되는 방법에 대해, 반도체 제조공정에서 사용되는 샤워헤드에 부착되어 사용되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 여기서, 샤워헤드란, 잘 알려진 바와 같이, 반도체 제조공정에서 사용되는 박막증착용기의 내에서 웨이퍼블럭의 상측에 설치되어, 외부로부터 공급되는 소스가스 및/또는 불활성가스를 웨이퍼로 분사하는 부재를 말한다. 최근 각종 전기적 소자의 경량화, 소형화, 박막화 추세에 따라, 반도체 소자를 구성하는 절연층, 반도체층 및 도전체층을 박막으로 구성하는 기술이 요구되고 있다. 웨이퍼의 표면에 이러한 층을 증착하는 단계에 있어서, 단순히 얇은 박막을 구현하는 것뿐만 아니라, 박막을 구성하는 반응원들이 박막 내에서 균일한 조성을 갖게 하고, 웨이퍼의 표면 전체에 걸쳐 두께가 균일한 박막을 구현하는 것이 중요하게 되었다. 이와 같이 균일한 조성과 두께를 갖는 박막을 형성하기 위해서는, 샤워헤드의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하는 것이 중요하다. 샤워헤드의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하게 되면, 샤워헤드로부터 분사되는 반응가스들은 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 균일한 반응환경 하에서 반응할 수 있으므로, 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 균일한 조성과 두께를 갖는 박막을 얻을 수 있게 되는 것이다. 샤워헤드의 저면 전체에 대한 온도분포를 알기 위해서 사용한 종래의 온도측정유닛은, 도 1에 도시된 바와 같다. 샤워헤드(1)의 저면 중 온도를 측정하고자 하는 각각의 위치에 열전대(130)의 일단부를 위치시킨 후, 접착테이프(30)로 열전대(130)의 일단부를 샤워헤드(1)의 저면에 고정시킨다. 샤워헤드(1)의 열은 열전대(130)의 일단부에 의해 감지되고, 각각의 열전대(130)에는 상기 감지된 열에 대응하는 기전력이 발생하게 된다. 이 기전력은 열전대(130)의 타단부에 연결된 계측기(미도시)에 온도 단위로 변환되어 표시되므로, 샤워헤드(1)의 저면 전체에 대한 온도분포를 알 수 있게 된다. 이와 같이 종래에는 열전대를 샤워헤드 등과 같은 피측정물에 고정하기 위한 수단으로서 접착테이프를 사용한다. 실제 박막을 증착하는 공정환경과 동일한 환경을 조성하기 위해 박막증착용기 내의 온도를 상승시키면 샤워헤드의 표면온도는 약 500 ℃에 가까운 고온이 되는데, 상기 접착테이프는 이러한 고온 환경에서는 타는 문제가 발생한다. 고온의 열에 의해 탄 접착테이프는, 샤워헤드 뿐만 아니라 박막증착용기 내의 다른 부재들을 오염시키게 되므로, 박막증착용기 전체로부터 이러한 오염물을 제거하기 위한 세정작업이 필요하게 된다. 따라서, 박막증착용기 전체를 세정하는 데 많은 노력과 시간이 소요되고, 미처 제거되지 못한 오염물은 향후 박막을 증착하는 과정에서 파티클로 남게 되어 박막의 질을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 접착테이프를 사용하여 열전대를 샤워헤드 등과 같은 피측정물에 고정시키게 되면, 열전대의 일단부를 피측정물 방향으로 가압하는 힘이 약해서 열전대의 일단부가 피측정물의 표면에 완전히 밀착하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 측정된 온도는 오차를 포함하는 신뢰할 수 없는 데이터가 되므로, 정확한 온도측정이 어렵게 되는 문제점이 있다.