KR20190124862A - 박막 증착용 고분자 지그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내열성이 높고, 열전도율은 낮은 고분자 재료인 폴리에테르이미드(PEI)로 형성된 박막 증착용 고분자 지그에 관한 것으로, 본 발명에 따른 박막 증착용 지그는 100~200 ℃의 온도에 대한 내열성을 가지며 열 전도도가 낮은 고분자 폴리에테르이미드(PEI)를 재질로 사용하여, 박막 증착시 필름 모재로 열 전도를 일으키지 않으며, 가볍고, 금형을 사용한 사출 방식으로 다양한 형상을 제작할 수 있어, 상기 고분자 지그를 사용시, 지그와 접촉하는 필름 모재의 가장자리 부위의 변형이 개선되어, 증착된 필름의 품질 및 수율이 향상되는 효과가 있다.

Description

박막 증착용 고분자 지그{Polymer jig for deposition of thin film}
본 발명은 박막 증착용 지그에 관한 것으로, 내열성이 높고, 열전도율은 낮은 고분자 재료로 형성된 박막 증착용 고분자 지그에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판 또는 필름상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다. 반도체 제조공정은 기판 또는 필름상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 반응챔버 내부에서 진행된다.
박막 증착공정은 얇은 필름에 공정가스를 이용하여 반응챔버 내부로 유입되는 소스물질을 고온에서 필름에 증착하여 박막기판, 웨이퍼 등을 제조하는 공정이다.
일반적인 박막 증착공정의 증착 구조는 반응챔버 내에 증발원을 구비하고, 그 상부에 피증착물을 고정한 지그를 설치하며, 상기 증발원을 전기 저항 또는 레이저 빔을 조사하여 가열시키면 증기가 휘산되면서 피증착물에 고착되게 하는 구조를 갖는다. 이때의 가열 온도는 100~180℃이다.
상기 지그는 증착용 챔버 내부에 설치되고, 박막 증착용 필름 모재가 증착공정 과정에서 설정된 위치에서 안정적으로 그 위에 증착이 이루어지도록, 상기 필름 모재를 잡아주는 역할을 한다.
도 1은 종래 박막 증착용 지그의 (a) 분해사시도, (b) 결합한 상태, 및 (c) x축 방향의 A-A' 단면도를 나타낸다.
피증착물을 고정하는 지그는 도 1(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(10)과 상부 프레임(20)이 결합된 구조이며, 상기 하부 프레임(10)과 상부 프레임 사이에 피증착물인 필름 모재(30)가 고정되어 증착공정에 사용된다.
구체적으로, 도 1(c)의 일 단면도를 참조하면, 상기 박막 증착용 지그는 박막 증착용 필름 모재(30)의 하측에 배치되어 상기 필름 모재(30)의 가장자리 부위를 상측으로 가압하는 하부 프레임(10); 및 상기 필름 모재(30)의 상측에 배치되어 상기 필름 모재(30)의 가장자리 부위를 하측으로 가압하는 상부 프레임(20)을 포함한다.
상기 하부 프레임(10)과 상부 프레임(20)은 각각 중공부를 포함하기 때문에, 상기 필름 모재(30)는 한쪽 면에 박막이 증착된 후, 프레임에서 상기 필름 모재를 탈착하지 않고도, 지그를 180도 회전시킴으로써 상기 필름 모재(30)의 반대쪽 면에 박막을 증착시킬 수 있다. 따라서 상기 지그를 사용하면 필름 모재(30)의 양면에 박막 증착이 가능하다.
이러한 지그의 재질로서, 종래에는 열에 잘 견딜 수 있는 금속 소재인 스테인레스스틸(SUS304)을 사용하였다. 상기 스테인레스스틸의 열 전도도는 52[W/m.K]이다.
도 2는 기존에 사용되고 있는 스테인레스스틸 재질의 박막 증착용 지그를 나타내는 사진이다. 상기 스테인레스스틸 재질의 지그는 무게감이 있고, 절삭 가공 방식(End Mill)로 제작을 하기 때문에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 단순 형태의 제작만이 가능했다.
일반적으로, 열을 사용하는 박막 증착의 경우, 피증착물인 필름 모재는 증착 부위와 반대쪽과의 온도차에 의해 열팽창 정도의 차이가 발생하면서 약간의 곡면으로 휘어짐(bending)이 발생한다.
그런데, 상기 스테인레스스틸 재질의 지그는 높은 열 전도도를 가지고 있어, 증착 공정시 상기 높은 열 전도도에 의해 지그와 접촉되는 필름 모재의 경화가 발생하고, 그 결과 상기 필름 모재의 양쪽면에 박막을 증착한 후에는 상기 지그와 접촉되는 필름 모재의 가장자리 부위가 변형이 일어나 뒤틀림(warpage)이 심하여 불량이 발생하는 빈도가 높아지는 문제가 있었다(도 11 및 도 12 참조).
또한, 종래의 스테인레스스틸 재질의 지그는 절삭 가공 방식(End Mill)로 제작을 하기 때문에, 단순 형태의 내부 모서리 제작만이 가능했으며, 따라서 상기 필름 모재의 뒤틀림 개선을 위한 기능성 형상의 증착용 지그를 제작하는 것이 어려웠다.
이에, 상기 필름 모재의 양쪽면에 박막을 증착시, 필름 모재의 뒤틀림을 개선하기 위한 새로운 박막 증착용 지그가 요구되고 있다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2016-0044786호 2. 대한민국 등록특허 제10-0990185호
본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 박막 증착시 필름 모재의 뒤틀림을 개선할 수 있는 새로운 재질의 박막 증착용 지그를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 재질로 형성된 박막 증착용 고분자 지그를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 폴리에테르이미드(PEI)에 세라믹 재료를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 폴리에테르이미드 60~80 중량부, 및 세라믹 재료 20~40 중량부를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 세라믹 재료는 보로실리케이트 유리, 소다-라임 유리 및 실리카로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 상부 프레임의 내부 중공부의 모서리에 홈이 형성될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 상부 프레임의 내부 모서리에 형성된 홈은 원형, 타원형, 또는 다각형의 형태일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 하부 프레임과 상부 프레임을 결합시키기 위한 체결 클립을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 박막 증착시 오염 방지를 위하여 하부 프레임과 상부 프레임에 탈부착이 가능한 커버부재를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 지그는 하부 프레임 또는 상부 프레임의 필름 모재와 접촉하는 부분에, 상기 필름 모재가 미끄러지지 않도록 그립(grip)부를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 박막 증착용 지그는 100~200℃의 온도에 대한 내열성을 가지며 열 전도도가 낮은 고분자 폴리에테르이미드(PEI)를 재질로 사용하여, 박막 증착시 필름 모재로 열 전도를 일으키지 않으며, 가볍고, 금형을 사용한 사출 방식으로 다양한 형상을 제작할 수 있어, 이로부터 상기 지그와 접촉하는 필름 모재의 가장자리 부위의 변형을 개선시킬 수 있다.
따라서, 상기 고분자 지그를 사용시, 지그와 접촉하는 필름 모재의 가장자리 부위의 변형이 개선되어, 증착된 필름의 품질 및 수율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 증착용 지그의 (a) 분해 사시도, (b) 결합도, 및 (c) x축 방향의 A-A' 단면도를 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따른 박막 증착용 지그의 상부 프레임을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 고분자 지그의 (a) 분해 사시도, (b) 결합도, (c) x축 방향의 A-A' 단면도, 및 (d) 대각선 방향의 B-B' 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 고분자 지그의 상부 프레임을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형으로 결합되는 지그의 형태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 체결 클립이 포함된 지그의 형태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 부재를 포함하는 지그의 형태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구성도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼의 가장자리 변형 정도를 나타낸다.
도 11은 종래의 스테인레스스틸 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼를 나타내는 사진이다.
도 12는 종래의 스테인레스스틸 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼의 가장자리 변형 정도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소가 서로 직접 접촉되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
본 발명은 폴리에테르이미드(POLY ETHER IMIDE, 이하 PEI)를 포함하는 재질로 형성되는 박막 증착용 고분자 지그를 제공한다.
상기 폴리에테르이미드는 비결정성 열가소성수지로서, 뛰어난 내열성과 강도를 가진 이미드결합과 양호한 가공성을 표시하는 에테르결합의 조합수지이며, 고기능이면서도 성형가공성이 양호하며, 사출, 압출, 취입성형 등이 가능하다.
종래에는 박막 증착공정이 300~400℃의 열증착만이 가능했기 때문에, 고온에서 견딜 수 있는 스테인레스스틸 재질의 지그를 사용하였다. 그러나, 플라즈마, 전자빔 등의 개발에 의해 현재에는 증착 온도가 100~200℃에서도 박막 증착이 가능한 환경이 되었다.
본 발명자는 종래 열전도도가 높은 스테인레스스틸(SUS304) 지그를 사용하여 박막 증착할 경우, 높은 열전도도로 인해 발생되는 필름 모재의 가장자리 부위 변형을 개선하기 위해, 다양한 소재의 지그를 연구하던 중, 폴리에테르이미드(PEI)가 100~200℃에 대한 내열성을 가지며, 열 전도도가 0.22[W/m.K]로 매우 낮고, 고분자 중 열팽창계수도 낮은 편이므로, 박막 증착시 필름 모재로 열 전도를 일으키지 않으며, 가볍고, 금형을 사용한 사출 방식으로 다양한 형상을 제작할 수 있어, 최초로 고분자 재질을 지그에 적용하였으며, 상기 고분자 지그를 사용시, 상기 지그와 접촉하는 필름 모재에 열 전도가 거의 일어나지 않아, 필름 모재의 가장자리 부위의 변형을 일으키지 않음을 발견하였다.
본 발명의 고분자 지그는 강도를 향상시키기 위하여 열전도도가 낮은 세라믹 재료를 더 포함할 수 있으며, 적합한 세라믹 재료로는 보로실리케이트 유리, 소다-라임 유리, 실리카 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 세라믹 재료로서 보로실리케이트 유리를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 알루미나 보로실리케이트 유리를 사용할 수 있다.
본 발명의 고분자 지그는 적절한 강도를 위하여, 폴리에테르이미드 60~80 중량부, 및 세라믹 재료 20~40 중량부를 포함할 수 있으며, 이 밖에 미량의 첨가제가 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 고분자 지그의 (a) 분해 사시도, (b) 결합도, (c) x축 방향의 A-A' 단면도, 및 (d) 대각선 방향의 B-B' 단면도를 나타낸다.
도 3(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고분자 지그는 하부 프레임(10) 및 상부 프레임(20)으로 구성될 수 있다.
상기 하부 프레임(10)은 박막 증착용 필름 모재(30)의 하측에 배치되어, 상기 박막 증착용 필름 모재(30)의 가장자리 부위를 상측으로 가압하는 역할을 할 수 있다. 상기 하부 프레임(10)은 중공부를 가지므로, 상기 중공부를 통해 노출되는 필름 모재 부분에 박막이 증착된다.
상기 상부 프레임(20)은 박막 증착용 필름 모재(30)의 상측에 배치되어, 상기 박막 증착용 필름 모재(30)의 가장자리 부위를 하측으로 가압하는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 필름 모재(30)는 본 발명에 따른 고분자 지그에 결합하고, 상기 증착용 챔버 내부에 유입되는 소스물질이 증착되어 박막기판, 웨이퍼 등의 제품이 제조될 수 있다. 즉, 필름 모재(30)는 반도체 기판의 제조를 위한 토대의 역할을 할 수 있다.
즉, 상부 프레임(20)과 하부 프레임(10)이 결합하여 상기 상부 프레임(20)과 하부 프레임(100) 사이에 상기 필름 모재(30)가 배치되고, 상부 프레임(20)과 하부프레임(10)이 상기 필름 모재(30)를 서로 가압하여 상기 필름 모재(30)를 잡아줄 수 있다. 이때, 상부 프레임 또한 중공부를 가지므로, 상기 필름 모재(30)는 하부 프레임(10)의 중공부를 통해 한쪽 면에 박막이 증착된 후(1차 증착), 지그에서 상기 필름 모재를 탈착하지 않고도, 지그를 180도 회전시킴으로써 상부 프레임(20)의 중공부를 통해 반대쪽 면에 박막을 증착시킬 수 있다(2차 증착). 따라서 상기 지그를 사용하면 필름 모재(30)의 양면에 박막 증착이 가능하다.
이때, 본 발명에 따른 고분자 지그는 하부 프레임(10)과 상부 프레임(20)의 내부 중공부의 모서리의 형상을 다르게 제작하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 고분자 지그는 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임의 내부 중공부의 모서리의 형상은 종래와 같은 직각의 형태이나, 상부 프레임의 내부 중공부의 모서리의 형상은 홈이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 고분자 지그의 상부 프레임을 확대한 사진이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 지그는 상부 프레임(20)의 내부 중공부의 네 모서리에 홈을 형성할 수 있으며, 이때, 상기 상부 프레임(20)의 내부 중공부의 모서리에 형성된 홈은 원형, 타원형, 또는 다각형의 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3(b)는 본 발명에 따른 고분자 지그가 필름 모재(30)와 결합한 모습이며, 상기 결합 모습에서 x축 방향의 단면도를 도 3(c)에, 대각선 방향의 단면도를 도 3(d)에 나타내었다.
이렇게 상부 프레임(20)의 내부 중공부의 모서리에 홈을 형성하게 되면, 모서리를 제외한 부분은 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(10)과 상부 프레임(20)이 필름 모재(30)의 가장자리를 가압하는 압력이 동일하나, 모서리 부분은 도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(10)에만 필름 모재(30)의 가장자리를 가압하며, 상부 프레임(20)은 필름 모재(30)의 가장자리를 가압하지 않으므로, 필름 모재(30)에 발생하는 압력에 차이가 생기며, 이러한 모서리 부분의 압력차는 필름 모재(30)의 열팽창 방향을 모서리 방향으로 유도하여, 필름 모재(30)의 가장자리의 휘어짐(bending)을 완화시킬 수 있다.
구체적으로, 피증착물인 필름 모재는 증착시 증착 부위와 반대쪽과의 온도차에 의해 열팽창 정도의 차이가 발생하면서 약간의 곡면으로 휘어짐(bending)이 발생하며, 양면 증착(1차 및 2차) 후에는 이러한 휘어짐이 더욱 심해지게 된다.
따라서, 필름 모재의 양면 증착시에 열팽창에 대한 필름 모재의 휘어짐을 완화시키기 위하여, 본 발명에 따른 고분자 지그의 상부 프레임(20)에는 하부 프레임(10)과 달리 내부 중공부의 네 모서리에 홈을 형성하였다. 이렇게 상부 프레임(20)의 내부 중공부의 모서리만 홈을 더 형성하면, 1차 증착시에는 하부 프레임이 필름 모재를 지지하므로, 상부 프레임이 별다른 역할을 하지 않아, 종래와 같이 필름 모재에 휘어짐이 발생하나, 지그를 180도 회전시켜 2차 증착시에는, 상부 프레임이 필름 모재의 아래쪽에 위치함으로써, 모서리 홈에 의해 필름 모재에 지지되는 힘이 상대적으로 조금 낮아지면서 필름 모재의 모서리 쪽에 공간적인 여유가 생기고, 이에 필름 모재의 열팽창이 모서리 방향으로 이루어지면서 휘어짐이 완화된다.
본 발명에 따른 고분자 지그는 다양한 결합형태로 나타낼 수 있으며, 본 발명에 따른 고분자 지그의 변형예들을 도 5 내지 도 6에 나타내었다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 고분자 지그는 하부 프레임과 상부 프레임이 일체형으로 결합될 수 있다. 이때, 하부 프레임 또는 상부 프레임은 일체형으로 결합되기 위한 형상을 가질 수 있으며, 일례로서 도 5에 나타낸 바와 같이, 상부 프레임(20)은 하부 프레임(10)에 끼울 수 있는 돌출형 악세사리를 가질 수 있고, 하부 프레임(10)은 상기 돌출형 악세사리를 끼울 수 있는 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 고분자 지그는 하부 프레임 또는 상부 프레임에 당업계에서 공지된 악세사리를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 지그는 사출이 가능한 폴리에테르이미드 재질을 사용함으로써, 금형을 사용한 사출 방식으로 이러한 복잡한 형상도 제작이 가능하다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 고분자 지그는 도 6에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임과 상부 프레임을 결합시키기 위한 체결 클립(40)을 더 포함할 수 있다. 상기 체결 클립의 모양과 위치는 제한되지 않으며, 당업계에서 공지된 클립을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 지그는 박막 증착시 오염 방지를 위하여 도 7에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(10)과 상부 프레임(20)에 탈부착이 가능한 커버부재(50)를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부재(400)는 플레이트 형상으로 하부 프레임과 상부 프레임의 중공부를 덮을 수 있는 크기로 구비될 수 있으며, 투명 또는 불투명일 수 있고, 탈부착이 가능하여 증착시에만 해당 커버부재를 탈착한 후 증착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 지그는 하부 프레임(10) 또는 상부 프레임(20)의 상기 필름 모재(30)와 접촉하는 부분에, 상기 필름 모재(30)가 미끄러지지 않도록 그립(grip)부(미도시)를 형성할 수 있다.
상기 그립부는 상기 필름 모재(30)가 상기 하부 프레임(10) 또는 상부 프레임(20)에 대하여 미끄러짐을 제한하는 역할을 할 수 있고, 상기 하부 프레임(10) 또는 상기 상부 프레임(20)의 상기 필름 모재(30)와 접촉하는 면 중 적어도 하나의 면에 형성될 수 있다. 상기 그립부는 하부 프레임(10)에만 형성될 수도 있고, 상부 프레임(20)에만 형성될 수도 있고, 하부 프레임(10) 및 상부 프레임(20) 모두에 형성될 수도 있다.
상기 그립부는 일 실시예로, 상기 하부 프레임(10) 또는 상기 상부 프레임(20)의 상기 필름 모재(30)와 접촉하는 면의 적어도 일부에 소정의 표면조도를 가지도록 형성될 수 있다. 표면조도의 형성은 비드 블라스팅, 숏 피닝, 표면 절삭가공 기타 다양한 가공방법을 통해 형성할 수 있다.
상기 그립부는 필름 모재(30)의 가장자리에 적절한 면적을 가지고 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 그립부는 직사각형을 포함하는 다각형, 원형, 타원형 등으로 형성될 수 있고, 하나의 하부 프레임(10) 또는 상기 상부 프레임(20)에 복수로 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 본 발명에 따른 PEI 고분자 지그를 이용한 웨이퍼 제조
본 발명에 따른 PEI 고분자 지그를 사용하여 증착 공정을 통하여 양면이 박막 증착된 웨이퍼를 제조하였다.
구체적으로, JSR corporation에서 제조된 ARTON 필름을 가로×세로가 137.5×110.5(mm)가 되도록 재단하여 정전기 측정 및 Clean Bench에서 오염물을 제거하였다. 이후 상기 필름을 지그에 장착한 후 도 8에 나타낸 바와 같이, 전자빔과 RF 스퍼터링을 사용하는 박막 증착 장치(IAD enhanced electron beam evaporator)에 서 박막을 증착하여 웨이퍼를 제조하였다. 이때 장치 내의 증착 온도는 140~180℃이다.
상기 박막 증착된 웨이퍼의 변형 정도를 육안 관찰 및 3D 스캐닝법을 이용하여 측정하여 도 9 및 도 10에 나타내었다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼를 나타내는 사진이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 지그를 이용하여 증착된 웨이퍼의 가장자리 변형 정도를 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 PEI 고분자 지그를 사용한 경우, 증착 공정을 통하여 양면이 박막 증착된 제조된 웨이퍼의 휘어짐이 완화되었고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 지그와 접촉한 가장자리의 변형이 일어나지 않았으며, 변형 정도를 나타내는 3D 스캔 수치는 0.0348로 나타남으로써 정상범위(0.05 이하)를 만족한 것으로 확인되었다.
< 비교예 1> 본 발명에 따른 PEI 고분자 지그를 이용한 웨이퍼 제조
종래에 사용되던 SUS304 지그를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 증착 공정을 통하여 양면이 박막 증착된 웨이퍼를 제조하였다.
상기 박막 증착된 웨이퍼의 변형 정도를 육안 관찰 및 3D 스캐닝법을 이용하여 측정하여 도 11 및 도 12에 나타내었다.
도 11은 종래에 사용되던 SUS304 지그를 사용하여 증착된 웨이퍼를 나타내는 사진이고, 도 12는 종래에 사용되던 SUS304 지그를 사용하여 증착된 웨이퍼의 가장자리 변형 정도를 나타낸다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 스테인레스스틸 지그를 사용하여 증착공정을 진행하는 경우, 제조된 웨이퍼는 육안으로 관찰시 전체적으로 휘어져 있었으며, 특히 지그와 접촉한 가장자리는 도 12에 나타낸 바와 같이, 스테인레스스틸의 열 전도로 인하여 안쪽으로 말려 있었고, 변형 정도를 나타내는 3D 스캔 수치는 0.069로 나타남으로써 정상범위(0.05 이하)를 벗어난 것으로 확인되었다.
이와 같이, 종래 스테인레스스틸 지그를 사용시에는 증착공정을 진행하는 경우, 지그와 접촉한 가장자리가 안쪽으로 말려 있고, 변형 정도도 정상범위를 벗어났으나, 본 발명에 따른 PEI 지그를 사용하는 경우는 박막 증착시 필름 모재로 열 전도를 일으키지 않으며, 이에 지그와 접촉하는 필름 모재의 가장자리 부위의 변형이 일어나지 않음으로써, 증착된 필름의 품질 및 수율이 향상되는 효과가 있다.
< 실험예 1> 지그의 재질에 따른 증착된 웨이퍼의 변형(warpage) 정도 측정
박막 증착시 필름 모재의 뒤틀림을 개선할 수 있는 새로운 재질의 박막 증착용 지그를 개발하기 위하여, 다양한 소재들을 대상으로 지그를 제작하여 실시예 1과 동일한 방법으로 증착공정을 통하여 양면이 박막 증착된 웨이퍼를 제조하였으며, 상기 박막 증착된 웨이퍼 가장자리의 변형 정도를 3D 스캐닝법을 이용하여 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
소재 열전도도[W/m.K] 열팽창계수[10-6/K] 웨이퍼의 가장자리 변형정도
(3D 스캔수치,
0.05 이하일 때 정상)
마그네시아(MgO) 38 13.5 0.061
알루미나(Al2O3) 39 7.6 0.062
소다-라임 글래스 1.7 9 0.0568
실리카(SiO2) 1.4 0.4 0.0533
알루미늄 247 23.6 0.084
스테인레스스틸 52 12 0.069
텅스텐 178 4.5 0.073
폴리에테르이미드 0.22 54 0.0348
표 1에 나타낸 바와 같이, 지그의 재질은 박막 증착된 웨이퍼의 가장자리 변형 정도에 영향을 미침을 알 수 있으며, 이 중, PEI를 재질로 한 지그를 사용할 때에 지그와 접촉하는 필름 모재의 가장자리 부위의 변형 정도가 정상 범위 내에 있으므로, 상기 지그의 소재는 PEI로 선택하였다.
< 실험예 2> 지그의 형상에 따른 증착된 웨이퍼의 변형(warpage) 정도 측정
본 발명에 따른 PEI 고분자 지그에 있어서, 지그의 형상이 증착된 웨이퍼의 변형 정도에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 상기 고분자 지그의 상부 프레임의 내부 중공부의 모서리 형상을 종래의 둥근 직각 형태(a) 또는 중공부의 모서리에 홈이 형성된 형태(b)로 제작하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 증착공정을 통하여 양면이 박막 증착된 웨이퍼를 제조하였으며, 상기 박막 증착된 웨이퍼 가장자리의 변형 정도를 3D 스캐닝법을을 이용하여 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
구분 상부 프레임의 형상 웨이퍼의 가장자리 변형정도
(3D 스캔수치,
0.05 이하일 때 정상)
a
Figure pat00001
 0.052
b
Figure pat00002
 0.0348
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 박막 증착용 지그
10: 하부 프레임
20: 상부 프레임
30: 필름 모재
40: 체결 클립
50: 커버부재

Claims (9)

  1. 박막 증착용 필름 모재의 하측에 배치되어 상기 필름 모재의 가장자리 부위를 상측으로 가압하는 하부 프레임; 및
    상기 필름 모재의 상측에 배치되어 상기 필름 모재의 가장자리 부위를 하측으로 가압하는 상부 프레임을 포함하는 박막 증착용 지그이되,
    상기 지그는 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 폴리에테르이미드(PEI)에 세라믹 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지그는 폴리에테르이미드 60~80 중량부, 및 세라믹 재료 20~40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 보로실리케이트 유리, 소다-라임 유리 및 실리카로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 상부 프레임의 내부 중공부의 모서리에 홈이 형성되어 있음을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 프레임의 내부 모서리에 형성된 홈은 원형, 타원형, 또는 다각형의 형태인 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 하부 프레임과 상부 프레임을 결합시키기 위한 체결 클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 박막 증착시 오염 방지를 위하여 하부 프레임과 상부 프레임에 탈부착이 가능한 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 하부 프레임 또는 상부 프레임의 필름 모재와 접촉하는 부분에, 상기 필름 모재가 미끄러지지 않도록 그립(grip)부를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 고분자 지그.
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