KR101421641B1 - Apparatus of thin layer deposition and method of monitoring sheet resistance of thin layer using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 더미 기판과 상기 더미 기판 양측 가장자리에 형성된 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플을 도전성 박막의 면저항을 측정하는 면저항 측정기로 사용하여 실시간으로 전기저항을 측정하여 이를 통해 도전성 박막의 면저항을 모니터링할 수 있는 박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법을 개시한다. The present invention uses a sample for electrical resistance measurement, which is composed of a dummy substrate and conductive pads formed on both sides of the dummy substrate, as a sheet resistance measuring device for measuring the sheet resistance of the conductive thin film, and measures the electrical resistance in real time to monitor the sheet resistance of the conductive thin film A thin film deposition apparatus and a thin film deposition apparatus monitoring method of thin film sheet resistance are disclosed.

Description

박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법{Apparatus of thin layer deposition and method of monitoring sheet resistance of thin layer using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition apparatus,

본 발명은 박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 안테나, 도파로, SAW 필터의 분야에서 사용하는 도전막의 면저항을 정확하게 측정하는 박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition apparatus, and more particularly to a thin film deposition apparatus for accurately measuring the sheet resistance of a conductive film used in the fields of an antenna, a waveguide, and a SAW filter, And a method for monitoring sheet resistance.

반도체 기술의 발달에 따라 최근 나노 수준의 박막 형성 기술이 급속도로 개발되고 있으며, 이에 따른 박막의 측정 기술 또한 개발이 요구되고 있다.Recently, nano-level thin film forming technology has been rapidly developed according to the development of semiconductor technology, and accordingly, a thin film measuring technique is also required to be developed.

하나의 반도체 장치를 제조하기 위해서는 박막을 증착하는 공정 및 사진/식각 공정을 통해 증착된 박막을 패터닝하는 공정을 포함하는 일련의 공정 단계들을 수십 내지 수백 번 반복하는 것이 필요하다. 이때, 상기 증착된 박막의 두께는 반도체 장치의 품질에 큰 영향을 미치는 파라미터들이다. In order to manufacture one semiconductor device, it is necessary to repeat a series of processing steps including several times to several hundred times, including a step of depositing a thin film and a step of patterning a thin film deposited through a photo / etching process. At this time, the thickness of the deposited thin film is a parameter that greatly affects the quality of the semiconductor device.

반도체 및 LCD, PDP와 같은 디스플레이 제조 공정에서 기판에 증착된 박막의 두께 또는 면저항을 측정하는 것은 제품의 품질을 향상시키고 공정상의 불량을 조기에 발견할 수 있게 하여 공정경비 절감 및 수율 향상에 중요한 역할을 한다. Measuring the thickness or sheet resistance of a thin film deposited on a substrate in a semiconductor manufacturing process such as a semiconductor or a LCD or a PDP improves the quality of the product and enables early detection of process defects, .

일반적으로, 열 증착(Thermal evaporator), 전자-빔 증착(E-beam evaporator), 스퍼터(sputter) 등과 같이 진공 분위기에서 박막을 증착하는 물리적 기상 증착 장치는 수정진동자 센서를 이용하는 두께 측정기를 사용하여 기판 상부에 증착되는 박막의 두께를 측정하였다. In general, a physical vapor deposition apparatus for depositing a thin film in a vacuum atmosphere such as a thermal evaporator, an E-beam evaporator, a sputter, or the like is manufactured by using a thickness measuring apparatus using a quartz oscillator sensor, The thickness of the thin film deposited on the top was measured.

상기 수정진동자 센서를 이용하는 두께 측정기는 진동자 표면에 증착되는 물질의 양에 따라서 변화되는 고유진동 주파수를 측정하여 박막의 두께를 환산하는 방식으로 진행된다. 상기와 같은 수정진동자 센서를 이용하는 기술은, 예를 들면 한국공개특허 제10-2007-0051609호 및 한국공개특허 제10-2010-0004165호 등에 개시되어 있다. The thickness measuring apparatus using the quartz oscillator sensor proceeds in such a manner that the thickness of the thin film is converted by measuring the frequency of the natural vibration which changes according to the amount of the substance deposited on the surface of the vibrator. Techniques using the quartz crystal sensor as described above are disclosed in, for example, Korean Patent Laid-open Nos. 10-2007-0051609 and Korean Patent Laid-open No. 10-2010-0004165.

그러나, 상기와 같이 수정진동자 센서를 이용하는 두께 측정기는 기판의 표면 거칠기에 따라서 센서가 나타내는 박막의 두께와 기판에서 박막의 두께가 상이한 것에 기인하여 기판의 표면 거칠기 등의 요인으로 인해 박막의 실질적 두께를 정확하게 예측할 수가 없다. However, as described above, the thickness measuring device using the quartz oscillator sensor has a problem that the thickness of the thin film represented by the sensor differs from the thickness of the thin film on the substrate depending on the surface roughness of the substrate, It can not be predicted accurately.

이처럼, 상기의 수정 진동자 센서를 이용하는 두께 측정기는 실제 기판의 표면 거칠기가 전혀 고려되지 않는 두께 측정기로서, 특히, 도전성 박막의 경우 두께에 따른 면저항 값의 환산이 어려운 단점이 있기 때문에 기판 표면에 증착된 도전성 박막의 면저항율을 정확하게 제어하여야 하는 안테나, 도파로, SAW 필터 등의 소자 제작 분야에서는 기판의 표면 조도에 따라서 수정진동자에 의한 막 두께 및 면저항 값으로 환산하기에는 어려운 점이 있다.
As described above, the thickness measuring device using the quartz oscillator sensor is a thickness measuring device in which the surface roughness of an actual substrate is not considered at all. Particularly, in the case of a conductive thin film, it is difficult to convert the sheet resistance value according to the thickness. In the field of fabrication of elements such as an antenna, a waveguide, and a SAW filter in which the surface resistivity of the conductive thin film must be accurately controlled, it is difficult to convert the film thickness and the sheet resistance value by the quartz crystal vibrator according to the surface roughness of the substrate.

따라서, 당 기술분야에서는 수정진동자 센서를 사용함에 따라서 발생하는 상기와 같은 문제점을 방지하면서 안테나, 도파로, SAW 필터 등의 소자 제작 분야에서 실시간으로 도전성 박막의 두께 및 면저항 측정을 이룰 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있다.
Therefore, in the related art, a new method of realizing thickness and sheet resistance measurement of conductive thin film in real time in the field of manufacturing an element such as an antenna, a waveguide, and a SAW filter while preventing the above-mentioned problems caused by using a quartz oscillator sensor Is required.

본 발명은 실시간 전기저항 측정을 통하여 도전성 박막의 두께 측정을 이룰 수 있는 박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법을 제공함에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a thin film deposition apparatus and a method of monitoring a thin film sheet resistance of a thin film deposition apparatus capable of realizing a thickness measurement of a conductive thin film through real-time electrical resistance measurement.

또한 본 발명은 안테나, 도파로, SAW 필터 등의 분야에서 사용되는 도전성 박막의 면저항을 직접적으로 측정할 수 있는 박막 증착 장치 및 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide a thin film deposition apparatus and a thin film deposition apparatus which can directly measure the sheet resistance of an electroconductive thin film used in the fields of an antenna, a waveguide, and a SAW filter.

본 발명은 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 기판을 지지하는 회전체 기판 지지대; 및 더미 기판과 상기 더미 기판의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플;을 포함하며, 상기 전기저항 측정용 샘플은 상기 회전체 기판 지지대 상부의 기판 주변에 배치되고, 상기 전기저항 측정용 샘플의 전기저항을 측정하여 상기 기판 상부에 증착되는 박막의 면저항을 실시간으로 모니터링하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a vacuum chamber comprising: a vacuum chamber; A rotator substrate support disposed inside the vacuum chamber and supporting the substrate; And a sample for electrical resistance measurement comprising a dummy substrate and a conductive pad formed at both edge portions of the dummy substrate, wherein the sample for electrical resistance measurement is arranged around the substrate on the upper portion of the rotary substrate support, The electrical resistance of the sample for resistance measurement is measured and the sheet resistance of the thin film deposited on the substrate is monitored in real time.

상기 기판은 전기적 절연성 세라믹 또는 단결정 재료로 형성되고, Wherein the substrate is formed of an electrically insulating ceramic or a single crystal material,

상기 회전체 기판 지지대는 회전축에 형성된 슬립링(slip ring)을 더 포함하고, 상기 슬립링(slip ring)과 상기 전기저항 측정용 샘플 사이를 전기적으로 연결시키는 연결부재를 더 포함하고, Wherein the rotating substrate support further comprises a slip ring formed on a rotating shaft and a connecting member for electrically connecting the slip ring and the electrical resistance measuring sample,

상기 회전체 기판 지지대는 상기 슬립링을 경유하여 상기 챔버 외부에 구비된 전기저항기와 전기적으로 연결되고, Wherein the rotary substrate support is electrically connected to an electric resistor provided outside the chamber via the slip ring,

상기 전기저항 측정용 샘플의 더미 기판은 상기 기판과 동일한 물질, 두께 및 표면 거칠기로 이루어지고, Wherein the dummy substrate of the electrical resistance measuring sample is made of the same material, thickness and surface roughness as the substrate,

상기 더미 기판은 상부면이 사각형으로 형성되고, 상기 도전성 패드는 서로 이격되는 2개의 한 쌍으로 서로 대향되어 구비되고, 이격 거리는 동일한 이격 거리로 이격되고, Wherein the dummy substrate has a rectangular top surface and the conductive pads are opposed to each other in a pair of two spaced apart from each other,

상기 박막은 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하여 형성되고, The thin film is formed of at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu and Ti,

상기 박막은 안테나, 도파로, SAW 필터에 사용되는 도전막이다. The thin film is a conductive film used for an antenna, a waveguide, and a SAW filter.

또한, 본 발명은 기판을 지지하는 회전체 기판 지지대가 수용된 진공 챔버 내에 상기 회전체 기판 지지대 상부의 기판 주변에 더미 기판과 상기 더미 기판의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플을 배치하는 단계; 상기 기판 상부 및 상기 전기저항 측정용 샘플 상부에 박막을 증착하는 단계; 및 상기 전기저항 측정용 샘플 상부에 증착된 박막의 전기 저항을 측정하여 상기 기판 상부에 증착된 박막의 면저항을 실시간으로 모니터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention also relates to a method of manufacturing an electric resistance measuring apparatus, which comprises a dummy substrate around a substrate on an upper portion of a rotary substrate support and a conductive pad formed on both edge portions of the dummy substrate in a vacuum chamber accommodating a rotary body substrate support for supporting the substrate ; Depositing a thin film on the substrate and on the sample for electrical resistance measurement; And measuring electrical resistance of the thin film deposited on the sample for electrical resistance measurement and real time monitoring the sheet resistance of the thin film deposited on the substrate.

상기 기판은 전기적 절연성 세라믹 또는 단결정 재료로 형성하고, Wherein the substrate is formed of an electrically insulating ceramic or a single crystal material,

상기 회전체 기판 지지대는 회전축에 슬립링을 더 형성하고, 상기 슬립링에 상기 전기저항 측정용 샘플과 연결하는 연결부재를 형성하여 상기 슬립링과 상기 전기저항 측정용 샘플을 전기적으로 연결시키고, Wherein the rotating body support base further comprises a slip ring formed on a rotating shaft and a slip ring is formed on the slip ring to connect the slip ring and the sample for electrical resistance measurement,

상기 진공 챔버 외부에 상기 회전체 기판 지지대에 형성된 슬립링을 경유하여 상기 회전체 기판 지재대와 전기적으로 연결하는 전기저항기를 더 포함하고, Further comprising: an electric resistor electrically connected to the rotary base substrate support via a slip ring formed on the rotary body support base outside the vacuum chamber,

상기 전기저항 측정용 샘플의 더미 기판은 상기 기판과 동일한 물질, 두께 및 표면 거칠기로 이루어지고, Wherein the dummy substrate of the electrical resistance measuring sample is made of the same material, thickness and surface roughness as the substrate,

상기 더미 기판은 상부면이 사각형으로 형성되고, 상기 도전성 패드는 서로 이격되는 2개의 한 쌍으로 서로 대향되어 구비되고, 이격 거리는 동일한 이격 거리로 이격되고, Wherein the dummy substrate has a rectangular top surface and the conductive pads are opposed to each other in a pair of two spaced apart from each other,

상기 박막은 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하여 형성하고, The thin film may include at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu, and Ti,

상기 박막은 안테나, 도파로, SAW 필터에 도전막으로 사용한다.
The thin film is used as a conductive film for an antenna, a waveguide, and a SAW filter.

본 발명은 전기저항 측정용 샘플을 박막의 면저항 측정기로 사용함으로써, 안테나, 도파로, SAW 필터 등의 분야에서 사용하는 도전막의 면저항을 정확하게 증착할 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of accurately depositing the sheet resistance of a conductive film used in fields such as an antenna, a waveguide, and a SAW filter by using a sample for electrical resistance measurement as a thin film sheet resistance measuring device.

또한, 본 발명은 기판의 표면 거칠기에 대한 박막의 두께 변화에서도 측정이 항상 가능한 면저항 측정기를 제공함으로써, 반도체 제조공정의 안정화와 생산 수율을 향상시킬 수 있으므로, 반도체 공정장비의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
Further, the present invention provides a sheet resistance measuring device which is always capable of measurement even when the thickness of the thin film is changed with respect to the surface roughness of the substrate, thereby improving the stability of the semiconductor manufacturing process and the production yield, .

도 1은 본 발명에 따른 박막 증착 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대한 도면.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 본 발명에 따른 전기저항 측정용 샘플을 나타낸 도면.
도 3의 (c) 및 도 3의 (d)는 본 발명에 따른 전기저항 측정용 샘플 및 기판 상부에 박막이 형성된 모습을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전기저항 측정용 샘플 상부에 증착된 박막을 설명하기 위한 도면.1 shows a thin film deposition apparatus according to the present invention.
2 is an enlarged view of a region A in Fig.
3 (a) and 3 (b) are views showing a sample for measuring electrical resistance according to the present invention.
FIGS. 3 (c) and 3 (d) are views showing a sample for measuring electrical resistance and a thin film formed on a substrate. FIG.
4 is a view for explaining a thin film deposited on a sample for measuring electrical resistance according to the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are given to the same components.

본 발명에 따른 박막 증착 장치는 열 증착(Thermal evaporator), 전자-빔 증착(E-beam evaporator), 스퍼터(sputter) 장치 등의 물리적 기상 증착 장치로 이해할 수 있다. The thin film deposition apparatus according to the present invention can be understood as a physical vapor deposition apparatus such as a thermal evaporator, an E-beam evaporator, and a sputtering apparatus.

도 1은 본 발명에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view schematically showing a thin film deposition apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 박막 증착 장치는, 도 1에서와 같이, 진공 챔버(100)와, 상기 진공 챔버(100) 내부에 기판(110)의 지지 장치인 회전체 기판 지지대(120)와, 상기 회전체 기판 지지대(120) 상부의 기판 주변에 배치되어 상기 기판(110) 상부에 증착되는 박막의 면저항을 실시간으로 모니터링하는 전기저항 측정용 샘플(130)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 박막 증착 장치는 상기 진공 챔버(100) 내에 상기 기판(110)과 대향되는 위치에 상기 기판의 표면에 증착 물질을 제공하는 물질 제공부(140)와 상기 진공 챔버(100) 외부에 상기 회전체 기판 지지대(120)와 전기적으로 연결되는 전기저항기(150)를 더 포함할 수 있다. 1, a thin film deposition apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber 100, a rotary substrate support 120 as a support device for supporting the substrate 110 in the vacuum chamber 100, And a sample 130 for electrical resistance measurement that monitors the sheet resistance of a thin film deposited on the substrate 110 in the vicinity of the substrate on the substrate support 120 in real time. The thin film deposition apparatus includes a material supplier 140 for providing a deposition material on a surface of the substrate at a position facing the substrate 110 in the vacuum chamber 100, And may further include an electric resistor 150 electrically connected to the rotary substrate support 120.

도 2는 도 1의 A 영역을 나타낸 평면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 회전체 기판 지지대(120) 및 상기 회전체 기판 지지대(120) 상부에 배치된 전기저항 측정용 샘플(130)에 대해 설명하도록 한다.  FIG. 2 is a plan view showing a region A of FIG. 1, and a reference is made to a rotating body substrate support 120 according to the present invention and a sample 130 for electrical resistance measurement disposed on the rotating body substrate support 120 Explain it.

도 2에서와 같이, 상기 회전체 기판 지지대(120)는 박막의 증착이 이루어지는 다수의 기판(110)을 고정 및 지지하는 역할을 하고, 기판의 증착 두께의 균일도 확보를 위해 증착 도중 회전하는 원판형 또는 원통형으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the rotator substrate support 120 serves to fix and support a plurality of substrates 110 on which a thin film is deposited, and to support uniformity of the deposition thickness of the substrate, Or may be formed in a cylindrical shape.

상기 회전체 기판 지지대(120)는 상기 전기저항 측정용 샘플(130)에서 회전체 기판 지지대의 회전시 지속적, 실시간으로 박막의 전기 저항을 측정할 수 있도록 그 중심부인 회전축(121)에 슬립링(slip ring, 122)을 더 장착할 수 있다. 상기 슬립링(122)은 회전자와 외부 사이에 전류를 유도하기 위해 배선의 꼬임 없이 전기적 신호를 전달하는 것으로 상기 진공 챔버(100) 외부에 장착된 전기저항기(150)와 상기 전기저항 측정용 샘플(130)을 전기적으로 연결시키는 역할을 수행하게 된다.
The rotating body support base 120 is provided with a slip ring (not shown) on the rotating shaft 121, which is a center part of the electric resistance measuring body 130, for measuring the electric resistance of the thin film continuously and in real time when the rotating body support base rotates a slip ring 122 can be further mounted. The slip ring 122 transmits an electrical signal without inducing twisting of the wiring in order to induce a current between the rotor and the outside. The slip ring 122 includes an electrical resistor 150 mounted on the outside of the vacuum chamber 100, (130).

그리고, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 상기 회전체 기판 지지대(120) 상부의 기판(110) 주변에 배치되고, 프로브(probe)와 같은 연결부재(160)를 통해 상기 회전체 기판 지지대(120)의 회전축(121)에 장착된 슬립링(122)과 연결하게 되어 상기 슬립링(122)의 도전성 부재와 전기적으로 연결하게 된다. 그리고, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 상기 회전체 기판 지지대의 회전축에 장착된 슬립링(122)을 경유하여 상기 진공 챔버 외부에 장착된 전기저항기(150)와 전기적으로 연결하게 된다. 이와 같이, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 상기 회전체 기판 지지대 상부에 장착된 슬립링(122)을 통하여 상기 전기저항기(150)와 전기적으로 연결하게 되면서 박막의 전기 저항 측정을 이룰 수 있게 된다.
The electrical resistance measurement sample 130 is disposed around the substrate 110 on the rotator substrate supporter 120 and connected to the rotator substrate supporter 120 through a connection member 160 such as a probe 120 to the slip ring 122 mounted on the rotary shaft 121 and electrically connected to the conductive member of the slip ring 122. The electrical resistance measuring sample 130 is electrically connected to the electrical resistor 150 mounted on the outside of the vacuum chamber via the slip ring 122 mounted on the rotating shaft support of the rotating body substrate support. As described above, the electrical resistance measuring sample 130 is electrically connected to the electrical resistor 150 through the slip ring 122 mounted on the upper portion of the rotating body substrate support to measure the electrical resistance of the thin film do.

도 3의 (a)는 전기저항 측정용 샘플의 단면도를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 전기저항 측정용 샘플의 평면도를 나타낸 것이다. Fig. 3 (a) is a cross-sectional view of a sample for electrical resistance measurement, and Fig. 3 (b) is a plan view of a sample for electrical resistance measurement.

도 3의 (a) 및 (b)에서와 같이, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 상부면이 사각형인 더미 기판(131)과 상기 더미 기판(131)의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드(132)로 구성되는 것이 바람직하다. 3 (a) and 3 (b), the electrical resistance measurement sample 130 includes a dummy substrate 131 having a quadrangular upper surface and conductive pads 131 formed on both edge portions of the dummy substrate 131, (132).

상기 더미 기판(131)은 박막과 기판(더미 기판) 사이의 계면 특성을 배제할 수 있도록 상기 기판(110)과 동일한 물질(예를 들면, LiNbO3, LiTaO3, quartz, SiO2 등의 전기적 절연성 세라믹 혹은 단결정 재료), 동일한 두께 및 동일한 표면 거칠기로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 도전성 패드(132)는 전기적 접촉을 위한 패드로서 가격이 저렴하고 전기전도도가 우수한 Cu 또는 Al으로 형성되는 것이 바람직하며, 서로 이격되는 2개의 한 쌍으로 서로 대향되어 구비되고, 양쪽 가장자리 부분의 전면이 도포되어 이격 거리는 동일한 이격 거리로 이격될 수 있다. The dummy substrate 131 is formed of the same material as that of the substrate 110 (for example, LiNbO 3 , LiTaO 3 , quartz, SiO 2, or the like) electrically isolated from the substrate (dummy substrate) Ceramic or single crystal material), the same thickness and the same surface roughness, and the conductive pad 132 is preferably a pad for electrical contact, formed of Cu or Al, which is inexpensive and has excellent electrical conductivity, And the front surface of both edge portions is coated so that the spacing distance can be spaced at the same spacing distance.

이러한 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 도 3의 (c)와 같이 그 상부에 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 도전성 박막(170)이 증착하게 되면 상기 전기저항 측정용 샘플의 도전성 패드(132) 양단에 전류가 흐르게 되면서 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 그에 따른 전기 저항값을 측정할 수 있게 되고, 이에 따라 도 3의 (d)에 나타낸 상기 기판(110) 상부에 증착된 박막(170a)의 두께 및 면저항을 실시간으로 모니터링 할 수 있게 된다.3 (c), when the conductive thin film 170 is deposited on at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu, and Ti, The electrical resistance measurement sample 130 can measure the electrical resistance value as a current flows to both ends of the conductive pad 132 of the measurement sample, The thickness and the sheet resistance of the thin film 170a deposited on the substrate 110 can be monitored in real time.

자세하게는, 상기 전기저항 측정용 샘플의 도전성 패드(132)는 전기적으로 접촉이 가능한 도전성 패드이므로, 상기 기판(100) 및 상기 전기저항 측정용 샘플(130)에 박막의 증착시 상기 도전성 패드(132)에서 전류가 흐르게 되면서 상기 회전체 기판 지지대(120)의 슬립링(122)을 통해 상기 전기저항 측정용 샘플(130)과 전기적으로 연결된 전기저항기(150)에서 박막의 전기 저항을 측정하게 되고, 이로써, 상기 박막(170)의 전기 저항을 측정하면서 실시간으로 기판(110) 상부에 증착된 박막(170a)의 두께 및 면저항을 모니터링 할 수 있게 된다. In detail, since the conductive pad 132 of the electrical resistance measurement sample is an electrically conductive conductive pad, when the thin film is deposited on the substrate 100 and the electrical resistance measurement sample 130, the conductive pad 132 The electric resistance of the thin film is measured in the electrical resistor 150 electrically connected to the electrical resistance measurement sample 130 through the slip ring 122 of the rotator substrate supporter 120, Thus, it is possible to monitor the thickness and the sheet resistance of the thin film 170a deposited on the substrate 110 in real time while measuring the electrical resistance of the thin film 170.

한편, 상기 기판(110)과 상기 박막의 접착 특성을 높이기 위하여 상기 기판 상부에 접착층으로 Ti 또는 Cu를 증착시킨 후에 박막을 증착시킬 수 있는데, 이 경우에는 전기저항 측정용 샘플(130) 상부에도 동일한 접착층이 형성된다.
On the other hand, in order to increase the adhesion characteristic between the substrate 110 and the thin film, a thin film may be deposited after depositing Ti or Cu as an adhesive layer on the substrate. In this case, An adhesive layer is formed.

상기에 설명한 바와 같이, 본 발명은 물리적 기상 증착 장치와 같은 박막 증착 장치에 있어서 기판에 증착되는 박막의 두께 및 면저항을 실시간 측정할 수 있는 전기저항 측정용 샘플을 포함하고 있다. 이러한 상기 전기저항 측정용 샘플을 이용한 박막의 두께 및 면저항 측정 원리에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다. As described above, the present invention includes a sample for measuring electrical resistance, which can measure in real time the thickness and sheet resistance of a thin film deposited on a substrate in a thin film deposition apparatus such as a physical vapor deposition apparatus. The thickness and the sheet resistance measurement principle of the thin film using the electrical resistance measurement sample will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 박막의 두께 및 면저항 측정 원리는 상기 전기저항 측정용 샘플 상부에 증착된 박막의 폭(w)과 두께(t) 및 박막의 증착 길이(l) 즉, 상기 이격되어 형성된 한 쌍의 도전성 패드 간의 이격 거리(l)를 측정하고, 이러한 측정치를 가지고 아래와 같은 식들에 의하여 증착된 박막에 대한 전기 저항값을 측정할 수 있음으로써, 이를 통해 기판 상부에 증착된 박막의 면저항 및 박막의 두께를 모니터링할 수 있게 된다.
The thickness and the sheet resistance of the thin film according to the present invention are determined by measuring the width w and the thickness t of the thin film deposited on the sample for electrical resistance measurement and the deposition length l of the thin film, (1) between the conductive pads can be measured, and the electrical resistance value of the thin film deposited by the following equations can be measured with these measurements, whereby the sheet resistance of the thin film deposited on the substrate and the thickness of the thin film As shown in FIG.

[식 1][Formula 1]

Rm = l/wt*ρs R m = l / wt * rho s

[식 2][Formula 2]

t= l/w*ρs/Ｒm t = l / w * ρ s / R m

[식 3] [Formula 3]

ρsheet= ρs/t =Ｒm *w/lρ sheet = ρ s / t = Rm * w / l

여기서, t는 박막의 두께를, w는 박막의 폭을, l은 박막의 길이를, ρs은 증착할 물질의 벌크 비저항을, Ｒm 은 측정된 전기 저항값, ρsheet은 면저항값을 각각 나타낸다(도 4 참조). Here, t is the thickness of the thin film, w is the width of the film, l is the length of the film, p s is the bulk resistivity of the material to be deposited, R m is the measured electrical resistance and p sheet is the sheet resistance (See FIG. 4).

이와 같이, 본 발명은 전기저항 측정용 샘플을 박막의 저항을 측정하는 저항 측정기로 사용하여 박막의 저항을 측정하고, 이로부터 상기 전기저항 측정용 샘플에 증착된 박막의 두께 및 면저항을 실시간으로 모니터링 할 수 있게 되어 전기적 절연성 세라믹 혹은 단결정 재료로 형성된 기판의 표면 거칠기에 대한 박막의 두께 변화에서도 측정이 항상 가능한 면저항 측정기를 제공하게 되고, 나아가 안테나, 도파로, SAW 필터 등 분야에서도 그 사용이 가능한 박막 면저항 측정기를 제공할 수 있게 된다.
As described above, according to the present invention, the resistance of a thin film is measured by using a sample for electrical resistance measurement as a resistance measuring instrument for measuring the resistance of a thin film, and the thickness and the sheet resistance of the thin film deposited on the sample for electrical resistance measurement are monitored And thus it is possible to provide a sheet resistance measuring device capable of always measuring the thickness of a thin film with respect to the surface roughness of a substrate formed of an electrically insulating ceramic or a single crystal material. Further, the sheet resistance measuring device can be used in an antenna, a waveguide, a SAW filter, It is possible to provide a measuring device.

이하에서는 본 발명에 따른 박막 증착 장치를 이용하여 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법에 대해 간략하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of monitoring the thin film sheet resistance of a thin film deposition apparatus using the thin film deposition apparatus according to the present invention will be briefly described.

도 1 및 도 2를 참조하면, 진공 챔버(100) 내에 기판(110)을 지지하는 회전체 기판 지지대(120)를 수용하고, 상기 회전체 기판 기지대(120) 상부의 기판 주변에 더미 기판(131)과 상기 더미 기판의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드(132)로 구성된 전기저항 측정용 샘플(130)을 배치한다.1 and 2, the vacuum chamber 100 includes a rotary substrate support 120 for supporting the substrate 110, and a dummy substrate (not shown) 131 and the conductive pad 132 formed on both end portions of the dummy substrate.

상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 프로브와 같은 연결부재(160)를 통해 상기 회전체 기판 지지대의 회전축(121)에 장착된 슬립링(122)과 연결되어 상기 슬립링(122)과 전기적으로 연결하게 되고, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 상기 슬립링(122)에 의하여 상기 진공 챔버(100) 외부에 구비된 전기저항기(150)와 전기적으로 연결하게 되면서, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)을 통한 전기 저항을 상기 전기저항기(150)를 통해서 측정할 수 있게 된다. The electrical resistance measurement sample 130 is connected to a slip ring 122 mounted on a rotary shaft 121 of the rotary substrate support via a connection member 160 such as a probe and electrically connected to the slip ring 122 And the electrical resistance measuring sample 130 is electrically connected to the electrical resistor 150 provided outside the vacuum chamber 100 by the slip ring 122, It is possible to measure the electrical resistance through the electrical resistor 130 through the electrical resistor 150.

이어서, 상기 진공 챔버(100) 내에서 열 증착, 전자-빔 증착 또는 스퍼터 방법으로 증착 공정을 수행하여 기판(110) 상부에 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진 박막(170a)을 증착한다. 한편, 상기 기판(110)과 상기 박막의 접착 특성을 높이기 위하여 상기 기판 상부에 접착층(미도시)으로 Ti 또는 Cu를 증착시킨 후에 박막(170a)을 증착시킬 수 있는데, 이 경우에는 전기저항 측정용 샘플(130) 상부에도 동일한 접착층이 형성된다. Subsequently, a deposition process is performed in the vacuum chamber 100 by thermal evaporation, electron-beam evaporation, or sputtering to deposit at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu, and Ti on the substrate 110 The deposited thin film 170a is deposited. In order to increase the adhesion property between the substrate 110 and the thin film, a thin film 170a may be deposited on the substrate by depositing Ti or Cu on an adhesive layer (not shown). In this case, The same adhesive layer is also formed on the sample 130.

이때, 상기 박막 증착 공정시 상기 기판(110)의 상부뿐만 아니라 상기 전기저항 측정용 샘플(130)의 상부에도 박막(170)의 증착이 이루어지게 되는데(도 3의 (c) 및 (d) 참조), 여기서, 상기 전기저항 측정용 샘플(130)은 그 상부에 증착된 박막(170)의 두께(t)와 길이(l) 및 폭(w)에 대한 측정치를 알 수 있게 되고, 이러한 측정치를 가지고 앞서 설명한 식들(식 1, 식 2, 식 3)에 의하여 증착된 박막(170)에 대해 전기 저항값을 측정하면서 상기 박막(170)의 두께 및 면저항을 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다. At this time, the thin film 170 is deposited not only on the upper part of the substrate 110 but also on the upper part of the electrical resistance measuring sample 130 during the thin film deposition process (refer to (c) and (d) of FIG. 3 Here, the electrical resistance measurement sample 130 can know the thickness t, the length l, and the width w of the thin film 170 deposited on the electrical resistance measuring sample 130, The thickness and the sheet resistance of the thin film 170 can be monitored in real time while measuring the electrical resistance value of the thin film 170 deposited by the above-described equations (Equation 1, Equation 2, and Equation 3).

종래에서는, 일반적으로 수정진동자 센서를 이용한 두께 측정기를 이용하여 박막 두께의 측정을 시도하였으나, 상기와 같은 수정진동자 센서는 전기적 절연성 세라믹 혹은 단결정 재료로 형성된 기판의 표면 거칠기를 고려하지 않은 상태로 박막의 두께를 측정하였기 때문에, 이러한 기판의 표면 거칠기에 의해서 수정진동자 센서에 의한 박막의 두께를 기판 상의 박막 두께 및 면저항값으로 환산하기에 어려운 점이 있었고, 특히, 안테나, 도파로, SAW 필터 등과 같이 도전성 박막의 면저항을 정확히 측정해야만 하는 분야에서는 사실상 사용하기가 어려운 실정이었다. Conventionally, attempts have been made to measure the thickness of a thin film using a thickness measuring device using a quartz oscillator sensor. However, the quartz oscillator sensor has a problem that the surface roughness of a substrate formed of an electrically insulating ceramics or a single crystal material is not considered, It is difficult to convert the thickness of the thin film by the quartz oscillator sensor into the thin film thickness and the sheet resistance value on the substrate due to the surface roughness of such a substrate. Particularly, In fact, it was difficult to use in areas where sheet resistance had to be accurately measured.

이에, 본 발명은 기판 주변 영역에 기판과 동일한 재료(전기적 절연성 세라믹 혹은 단결정 재료), 동일한 두께 및 동일한 표면 거칠기를 갖는 더미 기판과 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플을 제공하도록 하고, 이러한 상기 전기저항 측정용 샘플을 사용하여 박막의 면저항을 측정하도록 한다. Accordingly, the present invention provides a sample for electrical resistance measurement comprising a dummy substrate and a conductive pad having the same material (electrically insulating ceramic or single crystal material), the same thickness and the same surface roughness as the substrate in the peripheral region of the substrate, Measure the sheet resistance of the thin film using a sample for resistance measurement.

결과적으로, 본 발명은 전기저항 측정용 샘플을 사용하여 박막의 면저항을 측정하게 되므로, 이로 인해 높은 표면 거칠기 및 얇은 두께를 갖는 기판 상부에 증착된 도전성 박막의 면저항을 정확하게 모니터링할 수 있게 되어 안테나, 도파로, SAW 필터 등의 면저항값이 정확하게 제어되어야 하는 응용 분야에 그 적용이 가능할 것이다.
As a result, since the sheet resistance of a thin film is measured using a sample for measuring electrical resistance, it is possible to accurately monitor the sheet resistance of a conductive thin film deposited on a substrate having a high surface roughness and a thin thickness, Waveguide, SAW filter, and the like.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

100: 챔버 110: 기판
120: 회전체 기판 지지대 121: 회전축
122: 슬립링 130: 전기저항 측정용 샘플
131: 더미 기판 132: 도전성 패드
140: 물질 제공부 150: 전기저항기
160: 연결부재 170,170a: 박막100: chamber 110: substrate
120: rotating body substrate support 121: rotating shaft
122: Slip ring 130: Electrical resistance measurement sample
131: dummy substrate 132: conductive pad
140: Material Provisioning 150: Electrical Resistor
160: connecting member 170,170a: thin film

Claims (16)

진공 챔버;
상기 진공 챔버의 내부에 배치되고, 회전축에 형성된 슬립링(slip ring)을 포함하며 기판을 지지하는 회전체 기판 지지대;
더미 기판과 상기 더미 기판의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플; 및
상기 슬립링(slip ring)과 상기 전기저항 측정용 샘플 사이를 전기적으로 연결시키는 연결부재를 포함하며,
상기 전기저항 측정용 샘플은 상기 회전체 기판 지지대 상부의 기판 주변에 배치되고, 상기 전기저항 측정용 샘플의 전기저항을 측정하여 상기 기판 상부에 증착되는 박막의 면저항을 실시간으로 모니터링하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
A vacuum chamber;
A rotator substrate support disposed within the vacuum chamber, the rotator substrate support including a slip ring formed on a rotating shaft and supporting the substrate;
A sample for electrical resistance measurement comprising a dummy substrate and conductive pads formed at both edge portions of the dummy substrate; And
And a connecting member for electrically connecting the slip ring and the electrical resistance measuring sample,
Wherein the sample for electrical resistance measurement is disposed around the substrate on the upper portion of the rotating body substrate support and measures the electrical resistance of the sample for electrical resistance measurement and monitors the sheet resistance of the thin film deposited on the substrate in real time Film deposition apparatus.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 전기적 절연성 세라믹 또는 단결정 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is formed of an electrically insulating ceramic or a single crystal material.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 회전체 기판 지지대는 상기 슬립링을 경유하여 상기 챔버 외부에 구비된 전기저항기와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the rotary substrate support is electrically connected to an electric resistor provided outside the chamber via the slip ring.
제 1 항에 있어서,
상기 전기저항 측정용 샘플의 더미 기판은 상기 기판과 동일한 물질, 두께 및 표면 거칠기로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the dummy substrate of the electrical resistance measuring sample is made of the same material, thickness, and surface roughness as the substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 더미 기판은 상부면이 사각형으로 형성되고, 상기 도전성 패드는 서로 이격되는 2개의 한 쌍으로 서로 대향되어 구비되고, 이격 거리는 동일한 이격 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the dummy substrate has a square top surface, and the conductive pads are opposed to each other in a pair of two spaced apart, and the spacing distance is spaced at the same spacing distance.
제 1 항에 있어서,
상기 박막은 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the thin film comprises at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu and Ti.
제 1 항에 있어서,
상기 박막은 안테나, 도파로, SAW 필터에 사용되는 도전막인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the thin film is a conductive film used for an antenna, a waveguide, and a SAW filter.
기판을 지지하는 회전체 기판 지지대가 수용된 진공 챔버 내에 상기 회전체 기판 지지대 상부의 기판 주변에 더미 기판과 상기 더미 기판의 양쪽 가장 자리 부분에 형성된 도전성 패드로 구성된 전기저항 측정용 샘플을 배치하는 단계;
상기 기판 상부 및 상기 전기저항 측정용 샘플 상부에 박막을 증착하는 단계; 및
상기 전기저항 측정용 샘플 상부에 증착된 박막의 전기 저항을 측정하여 상기 기판 상부에 증착된 박막의 면저항을 실시간으로 모니터링하는 단계;를 포함하며,
상기 회전체 기판 지지대는 회전축에 슬립링을 포함하고, 상기 슬립링에 상기 전기저항 측정용 샘플과 연결하는 연결부재를 형성하여 상기 슬립링과 상기 전기저항 측정용 샘플을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
Disposing a sample for electrical resistance measurement, which comprises a dummy substrate and a conductive pad formed at both edge portions of the dummy substrate, in the vicinity of the substrate above the rotary substrate support in a vacuum chamber containing a rotary body substrate support supporting the substrate;
Depositing a thin film on the substrate and on the sample for electrical resistance measurement; And
Measuring electrical resistance of the thin film deposited on the sample for electrical resistance measurement and real time monitoring the sheet resistance of the thin film deposited on the substrate,
Wherein the rotating body support base includes a slip ring on a rotating shaft and a slip ring is formed on the slip ring to connect the slip ring and the sample for electrical resistance measurement, A method of monitoring a thin film sheet resistance of a thin film deposition apparatus.
제 9 항에 있어서,
상기 기판은 전기적 절연성 세라믹 또는 단결정 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the substrate is formed of an electrically insulating ceramic or a single crystal material.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 진공 챔버 외부에 상기 회전체 기판 지지대에 형성된 슬립링을 경유하여 상기 회전체 기판 지재대와 전기적으로 연결하는 전기저항기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising: an electrical resistor electrically connected to the rotating substrate support via a slip ring formed on the rotator substrate supporter outside the vacuum chamber.
제 9 항에 있어서,
상기 전기저항 측정용 샘플의 더미 기판은 상기 기판과 동일한 물질, 두께 및 표면 거칠기로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the dummy substrate of the electrical resistance measuring sample is made of the same material, thickness and surface roughness as the substrate.
제 9 항에 있어서,
상기 더미 기판은 상부면이 사각형으로 형성되고, 상기 도전성 패드는 서로 이격되는 2개의 한 쌍으로 서로 대향되어 구비되고, 이격 거리는 동일한 이격 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the dummy substrate has a rectangular top surface and the conductive pads are opposed to each other by two pairs of spaced apart spaced apart spaced apart by the same distance. .
제 9 항에 있어서,
상기 박막은 Cr, Co, Si, Al, Cu 및 Ti 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the thin film comprises at least one of Cr, Co, Si, Al, Cu and Ti.
제 9 항에 있어서,
상기 박막은 안테나, 도파로, SAW 필터에 도전막으로 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치의 박막 면저항 모니터링 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the thin film is used as a conductive film for an antenna, a waveguide, and a SAW filter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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