KR20170104946A

KR20170104946A - 원자층 피착 시스템을 위한 수정진동자 미량저울 조립체

Info

Publication number: KR20170104946A
Application number: KR1020170028887A
Authority: KR
Inventors: 로랑 르코르디에; 마이클 루포
Original assignee: 울트라테크 인크.
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-09-18
Also published as: JP2017161523A; DE102017202960A1; US20170260629A1; SG10201701848RA; TWI626330B; TW201800604A; CN107164743A; FI20175201A

Abstract

수정진동자 미량저울(QCM) 조립체는 ALD 시스템의 반응기 챔버의 뚜껑을 포함한다. QCM 수정진동자는 뚜껑 내에 형성된 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치된다. QCM 수정진동자의 전면의 중앙 부분은 반응기 챔버의 내부에 노출된다. 중앙 공동 내부의 QCM 수정진동자 위에 배치된 리테이너는 QCM 수정진동자를 뚜껑 내의 렛지에 대해 가압하여 QCM 수정진동자의 전면과 렛지 사이에 밀봉을 형성하고 또한 QCM 수정진동자와 전기 접촉을 형성한다. 플랜지는 리테이너를 통해 QCM 수정진동자와 전기 접촉을 지지하면서 뚜껑의 상부면에 바로 인접하여 위치하여 중앙 공동을 밀봉한다. 플랜지 내의 커넥터를 통해 QCM 수정진동자와 전기 접촉하고 반응기 챔버 외부에 있는 트랜스듀서가 QCM 수정진동자를 구동한다.

Description

원자층 피착 시스템을 위한 수정진동자 미량저울 조립체{QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE ASSEMBLY FOR ALD SYSTEMS}

본 개시는 원자층 피착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 관한 것이며, 더 구체적으로는 ALD를 위한 수정진동자 미량저울 조립체(QCM: Quartz Crystal Microbalance assembly)에 관한 것이다.

본 명세서에서 언급된 모든 간행물 또는 특허 문헌의 전체 개시내용은 참조에 의해 여기서 병합된다.

ALD는 극히 통제된 방식으로 기판 위에 얇은 막을 피착하는 방법이다. 상기 피착 공정은 증기 형태의 하나 이상의 화학물질("전구체(precursor)")을 사용함으로써 그리고 그것들을 기판의 표면에 순차적으로 및 자기제어 방식(self-limiting manner)으로 반응시킴으로써 제어된다. 이 순차 공정은 층층이 얇은 막을 쌓기 위해 반복되며, 상기 층들은 원자 크기의 두께를 가진다.

ALD는, 예컨대, 상호접속 차단층(interconnect barrier) 및 커패시터 전극을 위한 금속계 화합물뿐만 아니라 진보한 게이트 및 커패시터 유전체를 위한 이원계, 삼원계, 사원계 산화물과 같은 다양한 막들을 형성하기 위해 사용된다. ALD 공정의 개요는 George에 의해 제목 "Atomic Layer Deposition: an Overview"으로 Chem. Rev. 2010, 110, 111-113 페이지(2009년 11월 20일 인터넷 공개)에 제시되어 있다. 상기 ALD 공정은 또한 미국 특허 제7,128,787호에도 설명되어 있다. 예시적인 ALD 시스템은 미국 특허출원공개공보 US2006/0021573 및 PCT 공개공보 WO 2015/080979에 개시되어 있다.

통상적으로 ALD 막들은 예를 들어 편광해석법 또는 다른 기술들을 사용하는 피착된 막 두께의 공정 외(ex-situ) 측정을 통한 후-공정(post-process)에 의해 특징이 부여된다. 그러나 공정 내(in-situ) 막 특징부여(chracterization) 기술들이 일반적으로 선호될 수 있는데, 이는 이 기술들이 ALD 공정에 대해 필수적인 실시간 성장 정보를 제공할 수 있기 때문이다.

다양한 박막 피착 시스템에서, 특히 물리기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition) 시스템에서, 막 성장을 측정하기 위해 QCM이 사용되고 있다. ALD 시스템에 QCM을 적용하기 위해 몇몇 시도가 이루어졌다. 안타깝게도, 지금까지 진정 상업적으로 실행 가능한 QCM은 없다. 이것은 ALD 및 QCM 기술에 내재한 주요 기술적 문제에 크게 기인한다. 예를 들면, 한 가지 기술적인 문제는 통상적으로 0.1 nm/분 내지 10 nm/분의 범위에 있는 ALD의 작은 피착 속도에 관련이 있다. 비록 QCM의 해상도가 0.01 nm 정도로 낮을 수 있지만, 수정 공진 주파수에 대한 외란의 영향은 PVD와 같이 더 큰 피착 속도를 갖는 다른 막-피착 공정에서보다 훨씬 더 심각하다.

또 다른 기술적 문제는 ALD의 열적 성질이다. ALD는 통상적으로 50℃ 내지 350℃의 범위의 온도를 사용한다. QCM 측정은 온도 종속적이므로, QCM은 열적으로 안정해야 한다.

추가의 문제는 ALD 공정의 높은 순응도에 관련이 있다. ALD 막들은 반응물 소스의 시야 밖에 있는 3D 리세스(recesses) 내라도 매우 균일하게 피착될 수 있다. 따라서, 사전예방 조치 없이 ALD는 QCM 센서 내에 막을 피착하고 그것의 동작을 방해할 수도 있다. 이것은, 예를 들면, QCM 센서의 QCM 수정진동자의 후면상의 전기 접점에 유전체 막을 부주의하게 피착하고, 그에 의해 QCM 회로의 전자 소자들로부터 QCM 수정진동자를 전기적으로 절연함으로써, 일어날 수 있다. 이 문제를 해결하려는 노력은 QCM의 후면을 밀봉하기 위한 에폭시의 사용과 퍼지 가스(purge gas)의 사용을 포함하게 되었다. 안타깝지만, 상용 ALD 시스템에 에폭시의 사용은 적절한 도포가 어렵고 또한 에폭시가 챔버 환경 내에 원치않는 화학물질을 도입하기 때문에 바람직하지 않다. QCM 상의 원치 않는 막 피착을 완화하기 위한 퍼지 가스의 유동이 또한 문제인데, 그것이 반응기 챔버 내부의 유동 역학에 영향을 미칠 수 있고 막 성장에 악영향을 줄 수 있기 때문이다. 가스가 상기 결정 주위를 흐를 때 역류 퍼지는 또한 신호 잡음을 유발할 수 있으므로 QCM 수정진동자의 후면과 반응기 챔버 내부 사이의 압력 차이의 적극적인 관리가 필요하다. 그러한 적극적인 관리는 복잡하고 고비용이다.

또 다른 문제는 반응기 챔버 크기에 관한 것이다. 대부분의 상업용 ALD 반응기는 공정주기 시간을 최적화하기 위해 작은 반응기 챔버 체적을 가지고 있다. 예를 들어, 미국 매사츄세츠주 월트햄의 Ultratech/Cambridge Nanotech의 Savannah ALD 시스템은 단지 약 5mm 높이의 100mm 내지 300mm의 원형 반응기 챔버를 가지고 있다. 매우 제한된 반응기 챔버 체적으로 인해, 소위 "온어스틱(on a stick)" 구성을 포함하는 기존의 QCM 구성은 부적합하게 크고 실용적이지 못하다.

본 개시의 일 측면은 내부를 구비한 반응기 챔버를 갖는 원자층 피착 시스템을 위한 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체이다. 상기 QCM 조립체는 반응기 챔버의 뚜껑을 포함한다. 상기 뚜껑은 중앙 공동을 갖는다. 상기 QCM 조립체는 또한 전면, 후면 및 직경(DQ)을 갖는 QCM 수정진동자를 포함한다. 상기 QCM 수정진동자는 상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치되며, 상기 전면의 중앙 부분이 직경(DO)을 갖는 QCM 개구에 인접해서 위치하도록 상기 전면이 렛지(ledge)와 접촉한다. 이 구성에서, 상기 QCM 수정진동자의 전면의 중앙 부분은 상기 QCM 개구를 통해 상기 내부에 노출된다. 또한, 상기 직경(DO)은 조건 (0.25)DQ ≤ DO ≤ (0.6)DQ를 만족시킨다. 상기 QCM 조립체는 또한 상부면 및 하방으로 매달린 도전성 탄성 부재들(resilient members)을 갖는 리테이너(retainer)를 포함한다. 상기 리테이너는 상기 도전성 탄성 부재가 상기 QCM 수정진동자와 전기적으로 접촉한 상태로 상기 중앙 공동 내에 배치된다. 상기 도전성 탄성 부재들은 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분이 상기 렛지에 대해 가압되도록 상기 QCM 수정진동자를 가압한다. 이것은 상기 QCM 수정진동자의 전면과 상기 렛지 사이에 제1 밀봉부를 형성한다. 상기 QCM 조립체는 또한 플랜지(flange)를 포함한다. 상기 플랜지는 상기 리테이너에 바로 인접하여 상기 중앙 공동의 최상부 섹션 내에 밀접하게 위치하는 중앙 부분을 갖는다. 상기 플랜지는 또한, 상기 뚜껑과 제2 밀봉부를 형성하고 상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 위치하는 하부면을 구비하는 외측 부분을 갖는다. 상기 플랜지는 상기 리테이너와 전기적으로 접촉하는 전기 접점 부재를 작동 가능하게 지지한다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 제1 밀봉부가 밀봉 재료 또는 밀봉 부재를 포함하지 않는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 중앙 공동 내에 퍼지 가스의 유동이 없는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 직경(DO)이 (0.25)DQ ≤ DO ≤ (0.4)DQ 범위에 있는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 QCM 조립체가 상기 플랜지를 통해 상기 리테이너에 전기적으로 연결된 트랜스듀서를 추가로 포함하는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 QCM 조립체가 상기 트랜스듀서에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 추가로 포함하는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 QCM 조립체가 상기 반응기 챔버를 형성하기 위해 상기 뚜껑에 작동 가능하게 부착된 베이스를 추가로 포함하는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 QCM 조립체가 상기 반응기 챔버를 덮기 위한 크기를 갖는 단열 커버를 추가로 포함하는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 반응기 챔버의 내부는 3mm 내지 50mm 범위의 높이를 갖는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 뚜껑을 구비한 반응기 챔버를 갖는 원자층 피착(ALD) 시스템을 위한 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체이다. 상기 QCM 조립체는 상기 뚜껑을 포함하며, 상기 뚜껑은 최상부면, 바닥면, 및 중앙 공동을 갖는다. 상기 중앙 공동은 상기 중앙 공동의 최상부 섹션에 이르는 상기 최상부면에 플랜지 개구를 포함한다. 상기 중앙 공동은 또한 상기 중앙 공동의 바닥 섹션에 이르는 상기 바닥면에 QCM 개구를 포함한다. 상기 QCM 개구는 렛지에 의해 한정된 직경(DO)을 갖는다. 상기 중앙 공동은 또한 상기 최상부 섹션과 바닥 섹션 사이에 중간 섹션을 갖는다. 상기 뚜껑의 최상부면은 상기 중앙 공동의 주위에 형성되고 O-링을 작동 가능하게 지지하는 O-링 홈을 포함한다. 상기 QCM 조립체는 또한 전면, 후면 및 직경(DQ)을 갖는 QCM 수정진동자를 포함한다. 상기 QCM 수정진동자는 상기 전면의 중앙 부분이 상기 QCM 개구에 인접하여 위치하도록 상기 전면이 상기 렛지와 접촉한 상태로 상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치된다. 상기 QCM 개구의 직경(DO)은 조건 (0.25)DQ ≤DO≤ (0.6)DQ를 만족시킨다. 상기 QCM 조립체는 또한 상기 중앙 공동의 중간부 내에 배치된 리테이너를 포함한다. 상기 리테이너는 하방으로 매달린 전도성 탄성 부재들 및 상부면을 갖는다. 상기 전도성 탄성 부재들은 상기 QCM 수정진동자의 후면과 접촉하고 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지 내로 가압하여 제1 밀봉부를 형성한다. 상기 QCM 수정진동자는 또한 상기 중앙 공동의 최상부 섹션 내에 밀접하게 위치하는 중앙 부분을 갖는 플랜지를 포함한다. 상기 플랜지는, 상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 위치하고 상기 O-링과 함께 제2 밀봉부를 형성하는 하부면을 구비한 외측 부분을 갖는다. 상기 플랜지는 상기 리테이너와 전기적 접촉을 형성하는 전기 접촉 부재를 포함하는 커넥터를 작동 가능하게 지지한다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 직경(DO)이 조건 (0.25)DQ ≤DO≤ (0.4)DQ을 만족시키는, 상술한 바와 같은 QCM 조립체이다.

본 개시의 다른 측면은, 뚜껑과 베이스에 의해 형성된 내부를 갖는 반응기 챔버를 포함하고 기판을 작동 가능하게 지지하는 원자층 피착(ALD) 시스템에서 막 성장의 공정 내(in-situ) 측정을 수행하는 방법이다. 상기 방법은 상기 뚜껑과 통합된 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 QCM 조립체는 전면을 구비한 QCM 수정진동자를 갖는다. 상기 QCM 조립체는, 리테이너 부재가 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지에 대해 가압하여 밀봉재료 또는 밀봉부재를 포함하지 않는 밀봉을 형성하면서 상기 QCM 수정진동자의 중앙 부분이 상기 기판 상부에 및 상기 반응기 챔버의 내부에 노출되도록, 상기 뚜껑 내에 형성된 공동의 바닥 섹션 내의 렛지 위에 배치된다. 상기 방법은 또한, 트랜스듀서로 상기 QCM 수정진동자를 구동하고 상기 QCM 수정진동자로부터 출력 신호를 측정하면서, 상기 기판에 제1 막을 피착하고 상기 QCM 수정진동자의 중앙 부분에 제2 막을 피착하기 위해 상기 반응기 챔버의 내부에서 ALD 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 QCM 수정진동자가 직경(DQ)을 갖고, 상기 QCM 수정진동자 표면의 중앙 부분은 직경(DO)을 가지며, 조건 (0.25)DQ ≤ D ≤ (0.4)DQ를 만족시키는, 상술한 바와 같은 측정 방법이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 가압은, 상기 QCM 수정진동자의 바로 위에 또한 상기 뚜껑 안의 공동의 내부에 위치하는 상기 리테이너의 하방으로 매달린 전도성 탄성 부재들에 의해 수행되는, 상술한 바와 같은 측정 방법이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 뚜껑 위에 배치된 단열 커버로 상기 QCM 조립체를 단열하는 단계를 추가로 포함하는 상기 측정 방법이다.

본 개시의 다른 측면은, 상기 내부는 3mm 내지 50mm 범위의 높이를 갖는, 상술한 바와 같은 측정 방법이다.

본 개시의 다른 측면은, 본 개시의 다른 측면은 ALD 시스템을 위한 QCM 조립체이다. 상기 QCM 조립체는 상기 ALD 시스템의 반응기 챔버의 뚜껑을 포함한다. 상기 뚜껑은 상기 반응기 챔버의 내부에 대해 개구를 형성하는 렛지를 포함하는 바닥 섹션을 구비한 중앙 공동을 갖는다.

상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에는 전면을 갖는 QCM 수정진동자가 배치되며, 상기 전면의 외측 부분은, 상기 전면의 중앙 부분이 상기 개구를 통해 상기 반응기 챔버에 노출되도록, 상기 렛지와 접촉한다. 상기 QCM 조립체는 또한 상기 중앙 공동 내부의 상기 QCM 수정진동자의 상부에 배치된 리테이너를 포함한다. 상기 리테이너는, 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지에 대해 가압하여 상기 QCM 수정진동자와 상기 렛지 사이에 제1 밀봉부를 형성하고 또한 상기 리테이너와 상기 QCM 수정진동자 사이에 전기 접촉을 형성하도록 구성된다. 상기 QCM 조립체는 또한 상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 배치된 플랜지를 포함한다. 상기 플랜지는 상기 리테니어를 통해 상기 QCM 수정진동자와 전기 접촉을 제공하면서 상기 중앙 공동을 밀봉한다. 상기 QCM 조립체는 또한, 상기 반응기 챔버의 외부에 있고 상기 플랜지 및 리테이너를 통해 상기 QCM 수정진동자에 전기적으로 연결되는 트랜스듀서를 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 다음의 상세한 설명, 청구범위, 첨부된 도면에 설명된 실시예들을 실행하는 것에 의해 인식되거나 또는 설명으로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 인식될 것이다. 전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이고 청구범위의 성질과 특성을 이해하기 위한 개관 또는 골격을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.

본 발명에 의하면, 안정적이고, 비용 효율적이며, 더욱 실용적인 원자층 피착 시스템을 위한 QCM 조립체를 제공하는 것이 가능하다.

첨부 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 함께 여러 실시예들의 동작과 원리를 설명하는 역할을 한다. 따라서, 아래와 같은 첨부된 도면과 함께 발명의 상세한 설명을 참조함으로써 본 개시는 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 예시적인 ALD 시스템의 정면 사시도이고;
도 1b는 도 1a에 도시한 ALD 시스템 확대 정면 사시도로서, 반응기 챔버 위에 닫힌 상태에 있는 절연 커버를 도시하며;
도 2는 도 1에 도시한 ALD 시스템의 반응기 조립체의 정면 사시도이고;
도 3은 반응기 챔버의 뚜껑이 닫힌 상태에 있는 도 2의 반응기 조립체의 정면 확대 사시도로서 QCM 조립체의 플랜지 및 커넥터의 일부를 도시하고;
도 4는 반응기 챔버의 뚜껑의 중앙 부분의 확대 단면도로서, QCM 조립체의 구성요소들을 수용하기 위해 사용되는 중앙 공동의 예시적인 구성을 도시하고;
도 5a는 QCM 조립체의 구성요소들과 함께 도 4에 도시한 반응기 챔버의 뚜껑의 중앙 부분의 부분적인 분해 단면도이고;
도 5b는 도 5a와 유사한 도면으로서, 조립된 상태의 QCM 조립체의 구성요소를 보여주며, 또한 웨이퍼가 반응기 챔버의 내부에 배치된 반응기 챔버의 베이스를 도시하고,
도 6a는 QCM 수정진동자의 중앙 부분이 QCM 개구 위에 위치하고 반응기 챔버의 내부에 노출되도록 렛지(ledge) 위에 작동 가능하게 배치된 QCM 수정진동자를 보여주는 중앙 공동의 바닥 섹션의 확대 단면도를 도시하며;
도 6b는 렛지에 의해 지지되는 QCM 수정진동자의 환형 외측 부분과 QCM 개구 위에 위치하는 QCM 수정진동자의 중앙 부분을 보여주는 예시적인 QCM 수정진동자의 평면도를 도시한다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 가능한 한, 동일한 또는 유사한 참조 번호와 기호가 동일하거나 유사한 부분을 나타내도록 도면 전체에서 사용된다. 도면에서 축척은 필수적인 것은 아니며, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 주요 측면을 도시하기 위해 도면의 어느 부분이 간략화되었는지 인식할 수 있을 것이다.

아래 제시된 청구항들은 본 명세서의 상세한 설명에 포함되어 일부를 구성한다.

기준을 설정하기 위해 도면들 중 일부에서 직각 좌표가 표시되어 있는데, 이것들은 방향 또는 방위에 대해 제한하는 것을 의도하지 않는다.

ALD 시스템

도 1a는 예시적인 ALD 시스템(10)의 정면 사시도이고, 도 1b는 ALD 시스템(10)의 확대 정면 사시도이며, 도 2는 예시적인 ALD 시스템(10)의 반응기 조립체(100)의 정면 사시도이다. 본 명세서에서 간략히 설명된 ALD 시스템(10)은 미국 특허 제8,202,575호에도 더 자세히 기재되어 있다.

ALD 시스템(10)은 문(22), 측면 패널(24), 그리고 반응기 조립체(100)를 지지하는 최상판(26)을 포함하는 캐비넷(20)을 갖는다. 캐비넷(20)은 반응기 조립체(100)와 ALD 시스템(10)의 다양한 구성요소들, 예컨대 진공펌프(30) 및 전구체 가스 용기(32)와, 제어 전자장치, 밸브, 진공라인 등의 기타 구성요소들(미도시)을 수용하기 위한 규모를 갖는 내부(28)를 포함한다.

반응기 조립체(100)는 캐비넷(20)의 최상판(26) 위에 배치되는 반응기 챔버(120)를 포함한다. ALD 시스템(10)은 절연 커버(40)를 포함하며, 이것은 반응기 챔버(120)와, 아래에서 소개되고 설명되는 QCM(300)의 대응하는 구성요소들을 덮기 위한 크기를 갖는다. 절연 커버(40)는 QCM 조립체(300)를 단열하기 위해 그리고 열적 외란 및 관련 측정 잡음을 감소시키기 위해 유용하다. 절연 커버(40)는 도 1b에 도시된 것과 같이 캐비넷(20)의 최상판(26)에 힌지 연결되거나, 캐비넷(20)에 연결되지 않고 도 1a에 도시된 것과 같이 필요에 따라 최상판(26)에 놓이거나 최상판(26)으로부터 제거될 수 있다. 도 3은 뚜껑(140)이 닫힌 상태에 있는 반응기 조립체(100)의 확대 정면 사시도이며 QCM 조립체(300)의 외측 부분을 도시한다.

ALD 시스템(10)은, ALD 시스템(10)의 동작을 제어하고 QCM 조립체(300)를 위한 컨트롤러 및 디스플레이로서 역할을 하는 컨트롤러(50)(예컨대, 컴퓨터)를 추가로 포함하며, 이것에 대해서는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

반응기 조립체(100)의 반응기 챔버(120)는 뚜껑(140)과 베이스(170)로 구성된다. 뚜껑(140)은 최상부면(142), 바닥면(144), 측면(146) 및 핸들(148)을 포함한다. 일 실시예에서, 베이스(170)는 원통형 벽부(172)에 의해 형성된 원통 형상을 갖는다. 베이스(170)는 또한 윗면(202)을 갖는 큰(예컨대, 100mm 또는 300mm) 반도체 기판(웨이퍼)(200)(도 5b 참조)을 수용하는 규모의 바닥(174)을 포함한다. 원통형 벽부(172)는 O-링(186)을 지지하는 홈(184)을 포함하는 대체로 평탄한 상부면(182)을 갖는다. 원통형 벽부(172), 바닥(174) 및 뚜껑(140)은 내부(176)를 구성한다. O-링(186)은 뚜껑(140)과 베이스(170) 사이에 밀봉을 형성하여 ALD 처리 동안 내부(176)를 밀폐하는 역할을 한다. 이와 같이, 뚜껑(140)은 높이(h)(도 5b 참조)를 갖는 폐쇄된 내부(176)을 형성하는 역할을 한다. 일 실시예에서, 높이(h)는 3mm 내지 50mm 범위에 있을 수 있으며, 전형적인 높이는 공칭 5mm이다.

베이스(170)는 또한, 뚜껑(140)이 베이스(170)에 대하여 폐쇄 또는 개방 상태에 놓이게 하는 힌지(213)를 형성하기 위해 뚜껑(140)의 힌지 고정체(141)와 맞물리는 힌지 고정체(211)를 포함한다. 따라서 뚜껑(140)은, 뚜껑(140)이 폐쇄 위치에 있을 때 내부(176)가 폐쇄 밀봉되게 하고 뚜껑(140)이 개방 위치에 있을 때 내부(176)가 개방되도록 만드는 역할을 한다.

베이스(170)는 스테인리스 강과 같은 낮은 열전도성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 반응기 챔버(120)는 z-방향으로 뚜껑(140)과 베이스(170)의 대략 중심을 통과하여 진행하는 중심축(AC)을 포함한다(도 3 참조).

도 4는 뚜껑(140)의 중심 부분의 확대 단면도이다. 뚜껑(140)은 최상부면 및 바닥면(142, 144)에서 개방된 중앙 공동(150)을 포함한다. 중앙 공동(150)은 최상부면(142)에 인접한 최상부 섹션(152), 바닥면(144)에 인접한 바닥 섹션(154), 및 상기 최상부 섹션 및 바닥 섹션(152, 154) 사이의 중간 섹션(156)을 포함한다. 일 실시예에서, 중앙 공동(150)의 최상부 섹션 및 바닥 섹션(152, 154)은 각각 대략 원형 단면 형상을 갖는 반면, 중간 섹션(156)은 아래에서 소개되는 리테이너(retainer)(320)의 크기 및 형상과 일치하는 직사각형 형상을 갖는다.

최상부 섹션(152)은 최상부면(142)에서 넓은 중앙 개구(162)를 포함하며, 이것은 이후 "플랜지 개구"로 지칭된다. 중앙 공동(150)은 또한 바닥면(144)에서 바닥 섹션(154) 내에 상대적으로 좁은 중앙 개구(164)를 갖는다. 상기 좁은 중앙 개구(164)는 이후에는 "QCM 개구"로 지칭된다. 일 예에서, QCM 개구(164)는 직경(DO)을 가지며, 일 실시예에서 3mm 내지 8mm의 범위이다.

일 실시예에서, 중앙 공동(150)은 최상부 섹션(152)이 중간 섹션(156)보다 넓고 중간 섹션(156)이 바닥 섹션(154)보다 넓은 계단식 구성을 갖는다. 이 계단식 구성은 최상부 섹션(152)의 렛지(153), 바닥 섹션(154)의 렛지(155), 및 중간 섹션(156)의 렛지(157)를 형성한다.

도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 뚜껑(140)의 최상부면(142)은, 플랜지 개구(162) 주위로 연장되고 O-링(246)을 지지하는 홈(244)을 포함한다.

QCM 조립체

본 명세서에 개시된 QCM 조립체(300)는 뚜껑(140) 내에 작동 가능하게 배치된다. 따라서, 일 실시예에서, 뚜껑(140)은 QCM 조립체(300)의 구성요소를 구성한다. 도 5a는 도 4의 뚜껑(140)의 중앙 부분 및 QCM 어셈블리(300)의 확대 분해 단면도이다. 도 5b는 도 5a와 유사하지만, 조립된 형태의 QCM 조립체(300)를 도시하고, 반응기 챔버(120)의 베이스(170), 및 반응기 챔버(120)의 내부(176)에 위치하는 웨이퍼(200)를 도시한다.

QCM 조립체(300)는 전면(312) 및 후면(314)을 갖는 QCM 수정진동자(310)를 포함한다. 일 실시예에서, QCM 수정진동자(310)는 5MHz 내지 6MHz 범위의 전기 신호에 의해 작동되는 6MHz 수정이다. QCM 조립체(300)는 또한 리테이너(320)를 구비한다. 리테이너(320)는 상부면(322), 하부면(324), 그리고 하부면(324)으로부터 하방으로 매달린 전도성 탄성 부재(325)를 갖는다. 리테이너(320)는, 아래 설명한 것과 같이, 도전성 탄성 부재(325)가 QCM 수정진동자(310)의 후면(314)과 전기 접촉을 형성하고 또한 QCM 수정진동자(310)를 아래로 가압하도록 QCM 수정진동자(310)에 바로 인접하여 (위에) 배치된다.

리테이너(320)는 전기 케이블(344)을 통해 트랜스듀서(326)에 전기적으로 연결된다. 적절한 트랜스듀서(326)는 Inficon 사의 모델 STM-2이다. 따라서, 트랜스듀서(326)는 리테이너(320)를 통해 QCM 수정진동자(310)에 전기적으로 연결된다.

QCM 조립체(300)는 중앙부(350) 및 외측부(360)를 포함하는 플랜지(330)를 더 포함한다. 중앙부(350)는 하부면(354)을 갖는다. 중앙부(350)는 플랜지 개구(162) 내에 그리고 중앙 공동(150)의 최상부 섹션(152) 내에 밀접하게 끼워지며, 하부면(354)이 렛지(153) 바로 위에 위치된다. 외측 부분(360)은 환형이고 하부면(362)을 가지며, 하부면(362)은 뚜껑(140)의 최상부면(142) 상에 놓이고, 플랜지(330)의 중앙부(350)가 최상부 섹션(152) 내에 위치될 때 O-링(246)과 함께 밀봉을 형성한다. 외측 부분(360)은 예를 들어 육각 나사(도 3 참조)와 같은 고정 부재(372)를 사용하여 플랜지(330)를 뚜껑(140)에 장착하기 위한 관통 구멍들(370)을 포함한다.

플랜지(330)의 중앙부(350)는 커넥터(340)를 작동 가능하게 지지한다. 커넥터(340)는 리테이너(320)의 상부면(322)과 전기 접촉을 형성하기 위해 사용되는 전기 접촉 부재(342)를 포함한다. 일 실시예에서, 전기 접촉 부재(342)는 리테이너(320)가 중간부(156) 내에서 제자리를 유지하도록 리테이너(320)를 렛지(157)에 대해 억압하다. 또 다른 실시예에서, 중앙부(350)의 하부면(354)의 일부는, 리테이너(320)가 QCM 수정진동자(310)를 아래로 밀어낼 때 리테이너(320)를 중간 섹션(156) 내의 제자리에 유지하기 위해 사용된다.

일 실시예에서, 커넥터(340)는 트랜스듀서(326)에 이르는 전기 케이블(344)(예를 들어, 동축 케이블)이 신속하게 연결되고 단절되도록 하는 BNC 커넥터 또는 유사한 커넥터이다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(326)는 USB 케이블일 수 있는 제2 케이블(346)로 컨트롤러(50)에 전기적으로 연결된다.

도 6a는 뚜껑(140)의 중앙 공동(150)의 바닥 섹션(154) 내에 작동 가능하게 배치된 QCM 수정진동자(310)의 확대도이고, 도 6b는 QCM 수정진동자(310)의 확대 평면도이다. 도 5b, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, QCM 수정진동자(310)의 전면(312)의 환형 외측 부분(312A)은 렛지(155) 위에 놓여 있다. 이러한 구성은 전면(312)의 중앙 부분(312C)을 바닥 섹션(154)의 QCM 개구(164) 위에 위치하게 하여 이 중앙 부분(312C)을 반응기 챔버(120)의 내부(176)에 노출시킨다.

ALD 처리 동안에, QCM 수정진동자(310)는, QCM 수정진동자(310)가 선택된 주파수에서 진동하도록, 트랜스듀서(326)에 의해 구동되며, 상기 주파수는 QCM 수정진동자(310)로부터의 출력 신호로서 모니터링된다. 반응기 챔버(120) 내부(176)의 반응 생성물은 중앙 부분(312C)의 QCM 수정진동자(310) 상에 피착된다. 이 피착은 QCM 수정진동자(310)의 공진 주파수를 변화시켜서, 피착된 물질의 양의 측정을 제공하는 한편, 공진 주파수의 변화율은 피착 속도에 대응한다.

일 실시예에서, QCM 수정진동자(310)는 14mm의 직경(DQ)을 갖고, 바닥 섹션(154)의 QCM 개구(164)는 약 3mm 내지 8mm의 직경(DO)을 가지며, 통상은 직경(DO) = 4.25mm를 갖는다. 일 실시예에서, DO는 (0.2)DQ ≤ DO ≤ (0.6)DQ 범위에 있고, 또 다른 실시예에서는 (0.25)DQ ≤ DO ≤ (0.4)DQ 범위에 있다.

렛지(155)와 접촉하는 전면(312)의 환형 외측 부분(312A)은 면적(AA)을 가지며, 노출된 중앙 부분(312C)은 노출 면적(AE)을 갖는다. 일 실시예에서, 환형 외측 부분(312A)의 환형 폭[W=(DQ-DO)/2]은 약 5㎜이다. 환형 외측 부분(312A)의 면적(AA)은 AA=πW²로 주어진다. 직경(DQ)이 14mm이고 직경(DO)이 4mm인 경우, W=5mm이고 면적(AA)=π(5mm)² = 78.5mm²이다. 한편, 노출 면적(AE)=π(2mm)² = 12.56mm². 이것은 비율 R=AA/AE = 6.25를 제공한다. 일 실시예에서, 비율(R)은 2 내지 11이고, 보다 바람직하게는 4 내지 8이다.

중앙 부분(312C)의 노출 면적(AE)에 비해 환형 외측 부분(312A)의 상대적으로 큰 면적(AA)은 몇 가지 중요한 기능을 제공한다. 첫째, 뚜껑(140)에 대한 QCM 수정진동자(310)의 전기적 접지를 가능하게 한다. 둘째, 이는 반응기 챔버(120) 내부(176)의 가스 반응물의 QCM 수정진동자(310) 후면(314)으로의 운반을 실질적으로 방지하거나 제한한다. 이것은 이어서 QCM 수정진동자(310)의 적절한 작동을 방해할 수 있는 기생 반응을 실질적으로 방지 또는 제한한다. 셋째, 이는 QCM 수정진동자(310)에 기계적 지지 및 기계적 안정성을 제공함으로써, ALD 처리 동안 예를 들면 환기 및 펌프-다운(pump-down) 시퀀스 동안, 반응기 챔버(120) 내부(176)에서 발생할 수 있는 급격한 압력 변화 동안의 QCM 수정진동자(310)에 대한 스트레스 양을 제한한다. 넷째, QCM 수정진동자(310)와 뚜껑(140)의 큰 열 질량 사이에 양호한 열 접촉을 제공하여, QCM 수정진동자(310)의 온도가 신속하게 평형을 이룰 수 있게 한다.

리테이너(320)는 중앙 공동(150)의 중간 섹션(156) 내에 위치하며 일 실시예에서 렛지(157) 위에 놓인다. 도전성 탄성 부재(325)는 QCM 수정진동자(310)의 후면(314)과 전기적으로 접촉하고, QCM 수정진동자(310) 전면(312)의 환형 외측 부분(312A)을 렛지(155)에 대해 억압하는 아래 방향 힘을 제공한다. 이는 접착제 또는 에폭시와 같은 밀봉 재료, 또는 O- 링과 같은 밀봉 부재, 또는 ALD 공정 동안 불필요한 막 피착을 방지하기 위해 중앙 공동(150) 내에(특히 바닥 섹션(154) 내에) 퍼지 가스의 유동의 필요없이 QCM 수정진동자(310)를 바닥 섹션(154) 내의 렛지(155)에 밀봉하는 역할을 한다.

상기 언급된 바와 같이, 플랜지(330)의 중앙부(350)는 플랜지 개구(162)를 통해 중앙 공동(150)의 최상부 섹션(152) 내로 삽입되고 그 안에 밀접하게 위치되며, 플랜지(330)의 외측 부분(360)의 하부면(362)은 뚜껑(140)의 최상부면(142) 위에 위치된다. 일 실시예에서, 플랜지(330)는, 관통 구멍(370)을 통과하여 아래에 있는 뚜껑(140) 내로 통과하는 고정 부재(372)를 사용하여 뚜껑(140)에 고정된다. 일 실시예에서, 관통 구멍들(370)은 뚜껑(140)의 나사 구멍들(미도시)과 나사 결합되어 정렬된다. O-링(246)은 중앙 공동(150)을 외부 환경으로부터 격리시키는 뚜껑(140)과 플랜지(330) 사이에 밀봉을 형성한다.

플랜지(330)가 뚜껑(140)과 작동 가능하게 배치되면, 커넥터(340)의 전기 접촉 부재(342)는 리테이너(320)의 상부면(322)과 전기 접촉을 제공하여, QCM 수정진동자(310), 트랜스듀서(326) 및 컨트롤러(50) 사이에 전기 경로(전기 접촉)를 형성한다.

중앙 공동(150) 및 특히 렛지(155)의 기하구조는, QCM 수정진동자(310) 전면(312)의 노출된 중앙 부분(312C)이 반도체 기판(웨이퍼)(200)의 윗면(202)에 실질적으로 평행하도록 형성된다. 또한, 노출된 중앙 부분(312C)은 반도체 기판(웨이퍼)(200)의 윗면(202)에 매우 근접하여, 예를 들어, 내부 높이 h = 5 mm에 대해 약 7mm 떨어져 위치한다. 이는, QCM 수정진동자(310)의 노출된 중앙 부분(312C)과, 반응기 챔버(120)의 내부(176)에 위치하는 반도체 기판(웨이퍼)(200)의 윗면(202)이, 실질적으로 동일한 양의 ALD 반응물에 노출되도록 보장한다. 노출된 중앙 부분(312C) 및 반도체 기판(웨이퍼)(200)의 윗면(202) 상의 피착 속도는 상이할 수 있는데, 그 이유는 2개의 표면이 보통 상이한 재료(예를 들어, 각각 석영 및 실리콘)로 제조되기 때문이다. 그러나, ALD 반응물에 대한 각각의 노출이 실질적으로 동일하다는 가정하에, 피착 속도는 이론 또는 실험 데이터에 기초하여 서로 관련될 수 있다.

전술한 바와 같이, QCM 조립체(300)의 구성은, QCM 수정진동자(310)가 반응기 챔버(120)의 뚜껑(140)에 밀접하게 열적으로 결합되어 QCM 수정진동자(310)의 온도가 뚜껑(140) 및 반응기 챔버(120)의 온도와 신속하게 평형을 이루도록 보장한다. 이것은 효율적인 열전달을 위해 비교적 큰 환형 접촉 면적(AA)을 갖는 QCM 수정진동자(310)의 환형 외측 부분(312A)에 의해 부분적으로 달성된다. 플랜지(330)의 폼 팩터(form factor) 및 열 질량도 역시 신속한 열 평형을 제공한다.

중앙 공동(150)의 체적 및 폼 팩터는, QCM 수정진동자(310)의 후면(314)에 인접한 공간의 양을 제한하기 위해 실질적으로 최소화되어 있다. 예를 들어, 플랜지(330)의 중앙부(350)는 중앙 공동(150)의 최상부 섹션(152) 내로 하향 연장된다. 이것은, 반응기 챔버(120)의 내부(176)를 진공으로 만든 후 QCM 판독의 신속한 평형을 가능하게 하면서 후면(314)에 인접하여 위치할 수 있는 가스의 양을 제한한다.

일 실시예에서, QCM 조립체(300)는 진공 하에서 1 mTorr까지 작동하도록 구성되고 350℃까지의 온도로 가열된다.

첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같은 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 본 명세서에 설명된 개시의 바람직한 실시예에 대한 다양한 수정이 이루어질 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 특허 청구 범위 및 그 균등물의 범위 내라면 그 수정 및 변형을 포함한다.

Claims

내부를 구비한 반응기 챔버를 갖는 원자층 피착(ALD) 시스템을 위한 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체에 있어서:
상기 반응기 챔버의 뚜껑으로서, 중앙 공동을 갖는 뚜껑;
전면, 후면 및 직경(DQ)을 갖고, 상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치되고, 상기 전면의 중앙 부분이 직경(DO)을 갖는 QCM 개구에 인접해서 위치하여 상기 전면의 중앙 부분이 상기 QCM 개구를 통해 상기 내부에 노출되도록 상기 전면이 렛지와 접촉하고, 상기 직경(DO)은 조건 (0.25)DQ ≤ DO ≤ (0.6)DQ를 만족시키는, QCM 수정진동자;
상부면 및 하방으로 매달린 도전성 탄성 부재를 갖고, 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지에 대해 가압하여 상기 QCM 수정진동자의 전면과 상기 렛지 사이에 제1 밀봉부를 형성하도록 상기 도전성 탄성 부재가 상기 QCM 수정진동자와 전기적으로 접촉한 상태로 상기 중앙 공동 내에 배치되는 리테이너; 및
상기 리테이너에 바로 인접하여 상기 중앙 공동의 최상부 섹션 내에 밀접하게 위치하는 중앙 부분을 갖고, 상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 위치하고 상기 뚜껑과 함께 제2 밀봉부를 형성하는 하부면을 구비하는 외측 부분을 갖고, 상기 리테이너와 전기적으로 접촉하는 전기 접점 부재를 작동 가능하게 지지하는 플랜지;를 포함하는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
제 1 밀봉부는 밀봉 재료 또는 밀봉 부재를 포함하지 않는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 공동 내에 퍼지 가스의 유동이 없는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 직경(DO)은 조건 (0.25)DQ ≤ DO ≤ (0.4)DQ을 만족시키는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 플랜지를 통해 상기 리테이너에 전기적으로 연결된 트랜스듀서를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 5 항에 있어서,
상기 트랜스듀서에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기 챔버를 형성하기 위해 상기 뚜껑에 작동 가능하게 부착된 베이스를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 7 항에 있어서,
상기 반응기 챔버를 덮기 위한 크기를 갖는 단열 커버를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기 챔버의 내부는 3mm 내지 50mm 범위의 높이를 갖는, QCM 조립체.
뚜껑을 구비한 반응기 챔버를 갖는 원자층 피착(ALD) 시스템을 위한 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체에 있어서,
최상부면, 바닥면, 및 중앙 공동을 가지며, 상기 중앙 공동은 상기 중앙 공동의 최상부 섹션에 이르는 상기 최상부면에 플랜지 개구 및 상기 중앙 공동의 바닥 섹션에 이르는 상기 바닥면에 QCM 개구를 포함하고 상기 최상부 섹션과 바닥 섹션 사이에 중간 섹션을 가지며, 상기 QCM 개구는 렛지에 의해 한정된 직경(DO)을 갖고, 상기 최상부면은 상기 중앙 공동의 주위에 형성되어 O-링을 작동 가능하게 지지하는 O-링 홈을 포함하는, 상기 뚜껑;
전면, 후면 및 직경(DQ)을 갖고, 상기 전면의 중앙 부분이 상기 QCM 개구에 인접하여 위치하도록 상기 전면이 상기 렛지와 접촉한 상태로 상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치되며, 조건 (0.25)DQ ≤DO≤ (0.6)DQ를 만족시키는 QCM 수정진동자;
상기 중앙 공동의 중간부 내에 배치되며, 상기 QCM 수정진동자의 후면과 접촉하고 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지 내로 가압하여 제1 밀봉부를 형성하는 하방으로 매달린 전도성 탄성 부재 및 상부면을 갖는 리테이너; 및
상기 리테니어에 상기 중앙 공동의 최상부 섹션 내에 밀접하게 위치하는 중앙 부분을 갖고, 상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 위치하고 상기 O-링과 함께 제2 밀봉부를 형성하는 하부면을 구비한 외측 부분을 가지며, 상기 리테이너와 전기적 접촉을 형성하는 전기 접촉 부재를 포함하는 커넥터를 작동 가능하게 지지하는 플랜지;를 포함하는, QCM 조립체.
제 10 항에 있어서,
상기 직경(DO)은 조건 (0.25)DQ ≤DO≤ (0.4)DQ을 만족시키는, QCM 조립체.
제 10 항에 있어서,
상기 리테이너에 전기적으로 연결된 트랜스듀서를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 12 항에 있어서,
상기 트랜스듀서에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 10 항에 있어서,
상기 반응기 챔버를 형성하기 위해 상기 뚜껑에 작동 가능하게 부착된 베이스를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
제 14 항에 있어서,
상기 반응기 챔버를 덮기 위한 크기를 갖는 단열 커버를 추가로 포함하는, QCM 조립체.
뚜껑과 베이스에 의해 형성된 내부를 갖는 반응기 챔버를 포함하고 기판을 작동 가능하게 지지하는 원자층 피착(ALD) 시스템에서 막 성장의 공정 내 측정을 수행하는 방법에 있어서:
상기 뚜껑과 통합된 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체를 제공하는 단계; 및
트랜스듀서로 상기 QCM 수정진동자를 구동하고 상기 QCM 수정진동자로부터 출력 신호를 측정하면서, 상기 기판에 제1 막을 피착하고 상기 QCM 수정진동자의 중앙 부분에 제2 막을 피착하기 위해 상기 반응기 챔버의 내부에서 ALD 공정을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 QCM 조립체는 전면을 구비한 QCM 수정진동자를 가지며, 리테이너가 상기 QCM 수정진동자의 전면의 외측 부분을 상기 렛지에 대해 가압하여 밀봉재료 또는 밀봉부재를 포함하지 않는 밀봉을 형성하면서 상기 QCM 수정진동자의 중앙 부분이 상기 기판 상부에 및 상기 반응기 챔버의 내부에 노출되도록, 상기 뚜껑 내에 형성된 공동의 바닥 섹션 내의 렛지 위에 배치되는, 측정 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 QCM 수정진동자는 직경(DQ)을 갖고,
상기 QCM 수정진동자 표면의 중앙 부분은 직경(DO)을 가지며,
조건 (0.25)DQ ≤ D ≤ (0.4)DQ를 만족시키는, 측정 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 가압은 상기 QCM 수정진동자의 바로 위에 또한 상기 뚜껑 안의 공동 내부에 위치하는 상기 리테이너의 하방으로 매달린 전도성 탄성 부재들에 의해 수행되는, 측정 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 뚜껑 위에 배치된 단열 커버로 상기 QCM 조립체를 단열하는 단계를 추가로 포함하는, 측정 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 내부는 3mm 내지 50mm 범위의 높이를 갖는, 측정 방법.
ALD 시스템을 위한 수정진동자 미량저울(QCM) 조립체에 있어서:
상기 ALD 시스템의 반응기 챔버의 뚜껑으로서, 상기 반응기 챔버의 내부에 대해 개구를 형성하는 렛지를 포함하는 바닥 섹션을 구비한 중앙 공동을 갖는 뚜껑;
전면을 갖는 QCM 수정진동자로서, 상기 전면의 중앙 부분이 상기 개구를 통해 상기 반응기 챔버에 노출되도록 상기 전면의 외측 부분을 상기 렛지와 접촉하여 상기 중앙 공동의 바닥 섹션 내에 배치되는 QCM 수정진동자;
상기 중앙 공동 내부의 상기 QCM 수정진동자의 상부에 배치되며, 상기 QCM 수정진동자의 외측 부분을 상기 렛지에 대해 가압하여 상기 QCM 수정진동자의 전면과 상기 렛지 사이에 제1 밀봉부를 형성하고 또한 상기 QCM 수정진동자와 전기 접촉을 형성하는 리테이너;
상기 뚜껑의 최상부면에 바로 인접하여 배치되고, 상기 중앙 공동을 밀봉하며, 상기 리테니어를 통해 상기 QCM 수정진동자와 전기 접촉을 제공하는 플랜지; 및
상기 플랜지 및 리테이너를 통해 상기 QCM 수정진동자에 전기적으로 연결되고, 상기 반응기 챔버의 외부에 있는 트랜스듀서;를 포함하는, QCM 조립체.