KR102588505B1 - 증착막 측정 모듈 및 이에 구비되는 핑거 스프링 - Google Patents

Abstract

QCM모듈에서 수정 발진자와 접촉하는 핑거스프링을 모래시계 형상으로 제작함으로써, 수정 발진자와 접촉하게 되는 부분은 평면형상을 가지게 되어, 수정 발진자의 하면과 면접촉하여 완전하게 밀착하게 되어 접촉상의 문제점을 제거하여 전기적 접촉성을 향상시키게 된다.

Description

증착막 측정 모듈 및 이에 구비되는 핑거 스프링{Module for measuring thickness of deposited film and figer spring thereof}

본 발명은 증착막 측정 모듈 및 이에 구비되는 핑거 스프링에 관한 것으로서, 핑거스프링을 모래시계형태로 제작함으로써, 핑거스프링과 상면과 석영의 하면 간에 면접촉이 이루어지도록 해, 접촉을 견고히 함으로써 접촉에 의한 오류가 발생되는 것을 억제함으로써 막두께 측정의 정확성을 높일 수 있는 증착막 측정 모듈 및 이에 구비되는 핑거 스프링 구조에 관한 것이다.

반도체 공정에서 주로 사용되는 진공증착은, 알루미늄과 같은 금속재료와, 산화물, 황화물, 질화물, 같은 유전체와, 금, 은, 백금, 팔라듐과 같은 귀금속 또는 희토류 등을 반도체 기판위에 도포하는데 사용된다.

이러한 금속재료, 유전체, 귀금속 또는 희토류는 기재(substrate)에 증착할 때 최종적으로 필요하는 요구조건을 충족하기 위해 증착되는 두께가 정확히 조절되어야만 한다. 따라서, 진공증착을 진행하는 동안에 증착되는 재료의 두께를 정확히 측정할 필요가 있다.

이와 같은 증착재료의 실시간 제어를 위해, 현재 통상적으로 QCM(Quarts Crystal Micorbalance)센서를 사용하는 QCM 모듈을 사용하고 있다.

QCM모듈에서 사용되는 석영(QC)는 고유한 공진주파수를 가지고 있고, 외부 요인에 의해 그 무게가 변하게 되면 공진주파수 또한 변하게 된다. 이와 같이 무게에 따라 변하는 공진주파수를 기반으로 증착되는 재료의 두께를 측정할 수 있게 된다.

QCM모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(1) 내에서 타겟(기재) 근처에 위치하게 된다. 먼저 소오스(S)가 열에 의해 증발되면, 셔터(2)를 개방하고, 그러면 증발된 소오스가 타겟(T)에 증착되는 한편 QCM모듈에서 증착되게 된다.

QCM모듈에서 원하는 목표값, 즉 원하는 두께를 측정하게 되면 셔터를 폐쇄하여 증발된 소오스가 더 이상 타겟에 증착되지 않게 함으로써, 기재에 증차되는 소오스의 두께를 정확하게 제어할 수 있게 된다.

이와 같은 QCM모듈에서, QC(Quarts Crystal)는 핑거스프링(Finger Spring)이라는 수단에 의해 지지되며 이를 통해 필요한 전원을 공급받게 된다. 현재 통상적으로 사용되고 있는 핑거스프링의 형상은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 바람개비형상과 같은 평면형상을 가지고 있고, 날개가 위쪽 방향으로 상승되어 있다. 따라서, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 핑거스프링과 석영의 하면간의 접촉이 약하게 이루어진다.

이와 같은 바람개비형상의 핑거스프링은 수정과의 접촉문제를 발생시킬 수 있고, 제작된 핑거스프링의 날개 각도에 따라 접촉오차를 발생시킬 수 있고, 그리고 완전히 동일한 핑거스프링은 제작할 수 없다는 문제를 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 목적은 진공증착기에 사용되는, 개선된 증착막 측정모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증착막 측정 모듈은, 진공증착기에 사용되는 증착막 측정 모듈인 QCM모듈로서, 하부 캐로셀과 상기 하부 캐로셀과 결합하는 상부 캐로셀로 이루어지는 캐로셀; 및 상기 상부 캐로셀에 구비되며 다수의 핑거스프링, 상기 핑거스프링이 고정되는 다수의 고정블록, 및 다수의 수정 발진자로 이루어지는 시그날 단자부; 및 상기 캐로셀 상측에 배치되는 수정 발진자 선택부로 이루어지고, 상기 핑거스프링은 모래시계 형태의 측면을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 핑거스프링은, 초기에 중앙부가 개방된 원형부를 가운데에 가지고, 중앙부 개방된 반원형부를 양단에 가지는 스트립형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 스트립형태의 핑거스프링을 다수의 선택된 지점을 따라 접철함으로써 모래시계형의 측면을 가지게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 핑거스프링의 상면은 수정 발진자의 하면과 면접촉을 하여 전기적 접촉성이 향상되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 캐로셀에는 상기 다수의 고정블록들을 삽입고정하기 위한 다수의 고정블록 고정용 관통홈이 형성되고, 상기 고정블록들은 하부 캐로셀의 아래쪽에서 관통홈에 삽입되어 하부 캐로셀에 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 캐로셀는 상기 다수의 수정 발진자가 배치되게 되는 다수의 관통홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정블록 위에 핑거스프링이 설치되고, 핑거스프링 위에 수정 발진자가 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정블록의 상측과 상기 핑거스프링의 하측은 소정의 고정수단을 통해 서로에 대해 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정수단은 나사 또는 볼트인 것을 특징으로 한다.

상기 상부 캐로셀과 하부 캐로셀의 소정의 고정수단에 대해 서로에 대해 결합되고, 결합된 상부 캐로셀 및 하부 캐로셀은 수정 발진자 선택부 내에 회전가능하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 수정 발진자 선택부에는 선택된 수정 발진자를 증발된 소오스에 노출시키기 위한 개구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 수정 발진자 선택부를 회전시키면, 사용한 수정 발진자가 수정 발진자 선택부 내로 들어가고, 새로운 수정 발진자가 개구를 통해 노출되는 것을 특징으로 한다.

상기 수정 발진자의 상면과 배면에는 도금부과 노출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 도금부는 알루미늄 또는 금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

먼저 도금부를 형성하고, 그런 다음 소정의 패턴닝공정을 거쳐 상기 노출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본원 발명에 따라, 핑거스프링을 모래시계형태로 제작함으로써, 핑거스프링과 상면과 석영의 하면 간에 면접촉이 이루어지도록 해, 접촉을 견고히 함으로써 접촉에 의한 오류가 발생되는 것을 억제함으로써 막두께 측정의 정확성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 진공증착기에 QC모듈의 설치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 종래 핑거스프링과, 핑거스프링과 석영의 접촉을 보여주는 도면.
도 3은 본원 발명에 따른 캐로셀의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 본원 발명에 따라, 수정 발진자가 선택적으로 노출되는 것을 도시한 도면.
도 5는 본원 발명에 따른 수정 발진자를 보여주는 도면.
도 6은 본원 발명에 따른 핑거스프링의 구성을 보여주는 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 함께 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본원발명에 따른 QCM모듈은 구동장치가 설치되는 본체와, QCM센서가 설치되는 캐로셀(carousel)로 이루어지고, 본체부는 통상적인 장치와 유사하고 또한 본원 발명의 특징에 관여하지 않기 때문에 도면과 그 설명을 생략한다.

또한, 다수의 동일한 부재를 도시함에 따른 혼동을 방지하고, 설명의 간략을 위해 필요한 몇 개의 부재를 도시하였다. 그러나, 실질적인 장치에서는 모든 부재가 사용된다는 것을 알아야 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 진공증착기에 사용되는, 본원발명에 따른 증착막 측정 모듈인 QCM모듈은, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 캐로셀(110)과 상기 하부 캐로셀과 결합하는 상부 캐로셀(120)로 이루어지는 캐로셀(100); 및 상기 상부 캐로셀에 구비되며 다수의 핑거스프링(130), 상기 핑거스프링(130)이 고정되는 다수의 고정블록(140), 및 다수의 수정 발진자(150)로 이루어지는 시그날 단자부; 및 상기 캐로셀 상측에 배치되는 수정 발진자 선택부(160)로 이루어진다.

상기 하부 캐로셀(110)에는 상기 다수의 고정블록(140)들을 삽입고정하기 위한 다수의 고정블록 고정용 관통홈(111)이 형성된다. 상기 고정블록(140)들은 하부 캐로셀(110)의 아래쪽에서 관통홈(111)에 삽입되어 하부 캐로셀에 고정되게 된다.

상기 하부 캐로셀의 관통홈(111)에 고정된 고정블록(140) 위에는 핑거스프링(130)이 고정된다. 상기 고정블록(140)과 핑거스프링(130)의 고정은, 고정블록의 상부와 핑거스프링의 하부를 소정의 고정수단, 예컨대 볼트와 같은 고정수단에 의해 이루어진다. 수정 발진자(150)는 상기 핑거스프링(130)의 상부면에 위치하게 된다.

상부 캐로셀(120)에는 상기 수정발진자(150)가 위치하게 되는 수정발진자 설치용 관통홈(121)이 형성된다.

상기 상부 캐로셀(120)과 하부 캐로셀(110)은, 각각에 형성된 나사구멍들(113 및 123)을 통해 나사 또는 볼트와 같은 고정수단에 의해 서로에 대해 고정되게 되고, 상기 상부 캐로셀과 하부 캐로셀 사이에 핑거스프링과 수정발진자가 위치하게 된다.

서로 결합된 상태의 상부 캐로셀과 하부 캐로셀은, 상부 캐로셀의 중앙에 배치된 연결봉(122)을 통해 수정 발진자 선택부(160) 내에, 수정 발진자 선택부에 대해 회전이 가능하게 설치된다.

상기 수정 발진자 선택부(160)에는 선택된 하나의 수정 발진자(150)를 증발된 소오스에 노출시키기 위한 하나의 개구(161)를 가지게 된다. 따라서, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 선택된 하나의 수정 발진자(150)만이 개구(161)를 통해 증발된 소오스에 노출되게 된다. 한 작업이 완료된 후 새로운 수정 발진자(150)를 사용할 필요가 있게 되면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 수정 발진자 선택부(160)를 화살표 방향 또는 그 반대방향으로 회전시키면, 사용한 수정 발진자(150)가 수정 발진자 선택부 아래로 이동하고, 새로운 수정 발진자(150)가 개구(161)에 위치하게 된다.

도 4는 본원 발명에 사용되는 수정 발진자(150)의 전면을 도시한 도면이다. 수정 발진자(150)의 전면과 배면은 대칭관계이기 때문에 전면만을 참조하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 수정 발진자(150)는 원형으로 이루어져 있고, 알루미늄과 같은 금속재료로 이루어진 도금부(151)과, 도금이 이루어지지 않는 노출부(152)로 이루어진다. 노출부는, 수정 발진자의 전면에 전체를 금속재료로 도금한 후, 소정의 패턴닝공정을 거쳐 형성하게 된다.

도 6은 본원 발명에 따른 핑거스프링의 구성을 보여주는 것으로서, 초기에 핑거스프링(130)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 중앙부가 개방된 원형부(131)를 가운데에 가지고, 중앙부 개방된 반원형부(132)를 양단에 가지는 스트립형태로 제작된다. 그런 다음, 선택된 다수의 지점들, 예컨대 a, b, c지점을 따라 순차적으로 접철함으로써 도 6의 (b)에 도시된 것과 같은 모래시계형의 핑거스프링이 구성되게 된다.

따라서, 핑거스프링(130)의 상부면(131), 즉 수정 발진자의 배면과 접촉하게 되는 부분은 평면형상을 가지게 되어, 수정 발진자 배면과 완전히 면접촉하여 접촉상의 문제점을 제거하게 전기적 접촉성을 향상시키게 된다. 그러므로, 수정 발진자의 공진주파수를 오류가 없이 측정할 수 있게 되므로, 기재(증발된 소오스가 증착되는 타켓) 상에 증착되는 재료의 두께를 오류가 없이 정확하게 측정할 수 있게 된다.

상기에서 본원 발명의 증착막 측정 모듈을 진공증착기에 사용하는 것을 예로 설명하였지만, 스퍼트링장치, E-beam 장치에서도 동일하게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다.

이상, 본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

100: 캐로셀
110: 하부 캐로셀
120: 상부 캐로셀
130: 핑거스프링
140: 고정블록
150: 수정 발진자
160: 수정 발진자 선택부

Claims (14)

1. 진공증착기에 사용되는 증착막 측정 모듈인 QCM모듈로서,
   하부 캐로셀(110)과 상기 하부 캐로셀과 결합하는 상부 캐로셀(120)로 이루지는 캐로셀(100);
   다수의 핑거스프링(130), 상기 핑거스프링(130)이 고정되는 다수의 고정블록(140), 및 상기 다수의 핑거스프링(130)에 각각 설치되는 다수의 수정 발진자(150)로 구성되어 상기 하부 캐로셀(110)에 설치되는 시그날 단자부; 및
   상기 캐로셀(100)의 외측에 배치되는 수정 발진자 선택부(160)로 이루어지며,
   상기 상부 캐로셀(120)는 상기 다수의 수정 발진자(150)가 삽입되게 되는 다수의 관통홈(121)이 형성되고,
   상기 하부 캐로셀(110)에는 상기 다수의 고정블록(140)들을 삽입고정하기 위한 다수의 고정블록 고정용 관통홈(111)이 형성되고, 상기 고정블록(140)들은 하부 캐로셀(110)의 아래쪽에서 관통홈(111)에 삽입되어 하부 캐로셀에 고정되며,
   모래시계 형태의 측면을 가지는 상기 핑거스프링(130)의 상면(131)은 수정 발진자(150)의 하면과 면접촉을 하는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 핑거스프링은, 중앙부가 원형으로 개방된 원형부(131)를 가운데에 가지고, 중앙부가 반원형으로 개방된 반원형부(132)를 양단에 가지는 스트립형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스트립형태의 핑거스프링을 다수의 선택된 지점을 따라 접철함으로써 모래시계형의 측면을 가지게 되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 고정블록(140)의 상측과 상기 핑거스프링(130)의 하측은 소정의 고정수단을 통해 서로에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정모듈.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 고정수단은 나사 또는 볼트인 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부 캐로셀(120)과 하부 캐로셀(110)의 소정의 고정수단에 대해 서로에 대해 결합되고, 결합된 상부 캐로셀 및 하부 캐로셀은 수정 발진자 선택부(160) 내에 회전가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수정 발진자 선택부(160)에는 선택된 수정 발진자(150)를 증발된 소오스에 노출시키기 위한 개구(161)가 형성되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수정 발진자 선택부(160)를 회전시키면, 사용한 수정 발진자가 수정 발진자 선택부 내로 들어가고, 새로운 수정 발진자가 개구를 통해 노출되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수정 발진자(150)의 상면과 배면에는 도금부과 노출부가 형성되어지되, 상기 도금부를 형성한 다음 소정의 패턴닝공정을 거쳐 상기 노출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 증착막 측정 모듈.
    
14. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 증착막 측정 모듈에 구비되는 핑거 스프링.