KR101827806B1 - 와블 보정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 메인 디스크; 상기 메인 디스크를 회전시키는 구동부; 및 상기 메인 디스크의 와블을 보정하는 보정부;를 포함하고, 상기 보정부는 상기 메인 디스크를 회전시키면서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시켜 와블을 보정하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 발생된 와블을 메인 디스크를 회전시켜가면서 자동적으로 보정할 수 있다.

Description

와블 보정장치 및 그 제어방법{Apparatus for compensating a wobble and Controlling meththod of the same}

본 발명은 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인 디스크에서 발생되는 와블을 동적으로 보정할 수 있는 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

메인 디스크에서 발생되는 와블은 메인 디스크의 교체 및 설치시에 조립 공차, 베이스 플레이트의 평탄도, 지지플레이트의 조립 공차 등에 의해서 발생될 수 있다. 종래 기술에 따라 와블을 측정하는 방법으로는 출원번호 1020030040284에서 레이저빔을 이용하는 방법으로, 투사된 레이저빔이 2중 구조 즉, 반투과 반사판과 반사판을 통해 반사되어 기준각을 가지면서 피측정물(M)의 한 점에 집광되는 것과 동시에 다시 반사되면서 구조물(T)에 맺히게 되는 그 빔의 위치를 관찰하여 피측정물의 기울기를 측정할 수 있도록 구성을 이용해서 측정할 수 있다.

메인 디스크의 와블이 커지면 Φ-방향으로 샤워 헤드와 메인 디스크 사이의 Process Gap이 균일하지 못하게 되고, 동시에 히터와 메인 디스크의 간격 또한 일정하지 않게 된다. 와블은 Φ-방향으로 Gas Flow 및 온도 균일도에 악영향을 미치고, 결과적으로 박막의 특성 균일도가 나빠지게 된다는 문제를 발생시킨다. 따라서 이러한 와블을 감소시키기 위한 다양한 방법이 연구되어 왔다.

종래에는 공정 챔버에서 사용하는 메인 디스크를 교체하고 새롭게 장착한 후 와블(Wobble) 측정용 지그를 메인 디스크 상부에 올리고 메인 디스크를 회전하여 와블을 측정한 후에, 와블을 최소화할 수 있도록 특정 위치에 몰리 시트(Moly Sheet) 등과 같이 메인 디스크에 경사를 발생시킬 수 있는 부재 등을 메인 디스크의 하부 접합면에 받쳤다.

그리고 와블을 다시 측정하여 공정 챔버에 사용이 가능한 규정에 부합할 때까지 상기 와블을 측정하고 와블을 보정하는 작업을 반복하는 방법을 채택하였다. 종래의 방법으로 와블을 보정하는 경우, 와블에 대한 보정값이 몰리 시트의 두께 및 위치에 매우 민감하여 원하는 규정을 맞추기 위해서는 와블 측정과 보정을 수 차례 반복해야만 했다.

또한 공정 챔버 내에 설치되는 메인 디스크는 고온에 노출되는데, 공정 챔버가 고온으로 가열되는 경우에 몰리 시트에 변형이 발생되어 몰리 시트가 초기에 설치된 형상에서 변형이 이루어질 수 있다. 몰리 시트의 변형으로 인해서 초기에 측정된 와블에 다른 형태의 와블이 발생하기 때문에 실질적으로 메인 디스크의 와블을 교정하지 못한다는 문제가 발생한다.

본 발명은 메인 디스크의 상부에 성장(증착)되는 박막 특성(파장, 두께 등)의 균일도를 향상시키는 방법에 관한 것으로, 특히 메인 디스크의 와블을 감소시킬 수 있는 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 동적인 메카니즘을 이용해서 메인 디스크에서 발생된 와블을 감소시킬 수 있는 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메인 디스크; 상기 메인 디스크를 회전시키는 구동부; 및 상기 메인 디스크의 와블을 보정하는 보정부;를 포함하고, 상기 보정부는 상기 메인 디스크를 회전시키면서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시켜 와블을 보정하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치를 제공한다.

특히 상기 보정부는 상기 구동부에 경사를 발생시키는 복수 개의 액츄에이터를 포함하는 것이 가능하다.

상기 구동부는 상기 메인 디스크를 지지하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트를 회전시키는 회전축 및 상기 회전축에 회전력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다.

한편 상기 보정부는 상기 회전축에 경사를 발생시키는 복수 개의 액츄에이터를 포함하는 것이 가능하다.

이때 상기 복수 개의 액츄에이터는 상기 회전축을 중심으로 배치되는 제1액츄에이터, 제2액츄에이터, 제3액츄에이터를 포함할 수 있다.

물론 상기 제1액츄에이터, 상기 제2액츄에이터 및 상기 제3액츄에이터는 각각 120도의 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 와블을 측정하는 거리 측정 센서를 더 포함하는 것이 가능하다.

상기 거리 측정 센서는 상기 메인 디스크가 회전되는 동안 한 점에서의 거리의 변화를 측정할 수 있다.

물론 상기 거리 측정 센서에 의해서 측정된 와블에 따라 상기 보정부를 구동해서 와블을 보정하는 제어부를 더 포함하는 것이 가능하다.

이때 상기 제어부는 상기 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동해서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시킬 수 있다.

또한 상기 보정부는 상기 제1액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제1브라켓, 상기 제2액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제2브라켓, 상기 제3액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제3브라켓을 포함하는 것이 가능하다.

그리고 메인 디스크에서 발생된 와블을 측정하는 측정단계; 측정된 와블을 보정할 수 있도록 액츄에이터의 구동 패턴을 산출하는 산출단계; 및 상기 메인 디스크를 회전시키면서 산출된 구동 패턴에 따라 액츄에이터를 구동해서 와블을 보정하는 보정단계;를 포함하는 와블 보정장치의 제어방법을 제공한다.

물론 상기 측정단계는 하나의 거리 측정 센서를 이용해서 한 점에서 상기 메인 디스크를 회전시키면서 와블을 측정하는 것이 가능하다.

한편 상기 보정단계는 세 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정할 수 있다.

상기 보정단계는 상기 메인 디스크를 1회전시킬 때 적용한 구동 패턴을 이후 회전에 동일하게 적용할 수 있다.

특히 상기 보정단계가 수행된 이후에, 와블을 추가로 측정하는 추가 측정단계를 더 포함하는 것이 가능하다.

상기 추가 측정단계가 수행된 이후에, 변화된 와블에 따라 액츄에이터의 새로운 구동 패턴을 산출하는 추가 산출단계 및 상기 추가 산출단계에 따라 산출된 새로운 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 추가 보정단계를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 추가 측정단계가 수행된 이후에, 추가 측정된 와블과 이전에 측정된 와블의 차이가 설정값 이하인 경우에는 새로운 구동 패턴을 산출하지 않고, 기 산출된 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면 발생된 와블을 메인 디스크를 회전시켜가면서 자동적으로 보정할 수 있다. 따라서, 사용자가 와블을 측정하고 몰리 시트 등을 부착한 후에 다시 와블을 측정해서 보정이 원할하게 이루어졌는 지 등을 확인하는 수고를 덜 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 일정 횟수 이상 작업이 수행된 이후에 추가로 발생될 수 있는 와블을 다시 측정해서 재 보정할 수 있기 때문에, 작업의 정확성이 향상될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 메인 디스크가 설치된 공정 챔버 내에 온도 등의 다양한 조건들을 실제 공정이 수행되는 조건과 동일하게 하여 와블을 측정하고 그에 따른 보정을 수행해서, 와블을 보정하는 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 개념도.
도 2는 도 1의 변형예.
도 3은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법의 실시예를 도시한 흐름도.
도 4는 와블을 측정하는 방식을 설명한 도면.
도 5는 도 3의 구현예.
도 6은 실제 측정된 와블을 표시한 도면.
도 7은 와블에 노이즈가 제거된 상태를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 도 7에 따른 구현예.
도 10은 실제 측정된 와블의 데이터를 도시한 도면.
도 11은 도 10의 와블을 보정하기 위해 구현된 3개의 액츄에이터의 패턴을 도시한 도면.
도 12는 도 10의 와블이 보정된 상태를 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 14는 도 11의 3개의 액츄에이터의 패턴에 따른 프로세스 갭을 도시한 도면.
도 15는 도 10의 와블을 보정하기 위해 구현된 3개의 액츄에이터의 다른 패턴을 도시한 도면.
도 16은 도 15의 3개의 액츄에이터의 패턴에 따른 프로세스 갭을 도시한 도면.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

본 발명은 회전축에 체결된 메인 디스크의 조립 공차 및 평탄도 등에 의해 발생한 와블을 원하는 스펙(Wobble(Max-Min) ≤ 0.2mm (typically 0.1mm))으로 자동 제어가 가능하도록 고안된 와블 보정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 개념도이다. 이하 도 1을 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 와블 보정장치는 공정이 수행되는 공정 챔버(10) 내에 설치되는 메인 디스크(20), 상기 메인 디스크(20)를 회전시키는 구동부(30)및 상기 메인 디스크(20)의 와블을 보정하는 보정부(40)를 포함한다.

상기 메인 디스크(20)의 상부에는 웨이퍼가 안착되고, 상기 공정 챔버(10) 상측에 설치된 샤워 헤드(shower head)를 통해서 분사된 반응 가스가 증착될 수 있다.

상기 구동부(30)는 상기 메인 디스크(20)를 지지하는 지지플레이트(32)와, 상기 지지플레이트(32)를 회전시키는 회전축(34)을 포함한다. 상기 지지플레이트(32)는 상기 메인 디스크(20)의 중앙에 위치해서, 상기 회전축(34)이 상기 메인 디스크(20)의 중앙을 중심으로 회전될 수 있다. 즉 상기 메인 디스크(20)는 상기 지지플레이트(32)의 상측에 안착되고, 상기 회전축(34)의 회전에 따라 상기 메인 디스크(20)도 함께 회전된다.

한편 상기 보정부(40)는 상기 구동부(30)에 경사를 발생시키는 복수 개의 액츄에이터를 포함한다. 복수 개의 액츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개가 구비되어, 제1액츄에이터(42)와 제2액츄에이터(46)로 구성될 수 있다. 이때 상기 제1액츄에이터(42)와 상기 제2액츄에이터(46)는 상기 회전축(34)을 중심으로 180도 간격인, 등간격으로 배치될 수 있다.

이때 상기 제1액츄에이터(42)의 상하 운동을 상기 구동부(30)에 전달하는 제1브라켓(44)과 상기 제2액츄에이터(46)의 상하 운동을 상기 구동부(30)에 전달하는 제2브라켓(48)이 더 구비되는 것이 가능하다.

상기 보정부(40)는 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 상기 메인 디스크(20)에 경사를 발생시켜 와블을 보정할 수 있다.

상기 제1액츄에이터(42)가 상승하면 상기 제1브라켓(44)이 상승되면서, 상기 구동부(30)에 경사를 발생시키고, 상기 제1액츄에이터(42)가 하강하면 상기 제1브라켓(44)이 하강하면서 상기 구동부(30)에 반대 방향으로 경사를 발생시킨다.

마찬가지로 상기 제2액츄에이터(46)가 상승하면 상기 제2브라켓(48)이 상승되면서, 상기 구동부(30)에 경사를 발생시키고, 상기 제2액츄에이터(46)가 하강하면 상기 제2브라켓(48)이 하강하면서 상기 구동부(30)에 반대 방향으로 경사를 발생시킨다.

또한 본 발명은 와블을 측정하는 거리 측정 센서(12)를 더 포함한다. 상기 거리 측정 센서(12)는 상기 공정 챔버(10)의 상단에 설치되어, 상기 메인 디스크(20)가 회전됨에 따라 상기 메인 디스크(20)의 높이가 변하는 추이를 측정할 수 있다. 즉 상기 거리 측정 센서(12)는 동일한 점에 대해 거리를 측정하지만, 상기 메인 디스크(20)가 회전되기 때문에 와블에 따라 상기 거리 측정 센서(12)에서 측정된 거리값은 변화하게 된다.

이때 상기 거리 측정 센서(12)는 하나만 설치되는 것도 가능하나, 도 1에 도시된 것과는 달리 복수 개가 마련될 수 있다. 상기 거리 측정 센서(12)를 복수 개 적용하는 경우에는 와블을 보다 정밀하게 측정할 수 있으나, 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 와블을 측정하기 때문에 상기 거리 측정 센서(12)를 하나만 구비하더라도 무관하다.

또한 본 발명은 상기 거리 측정 센서(12)에 의해서 측정된 와블에 따라 상기 보정부(40)를 구동해서 와블을 보정하는 제어부(미도시)를 더 포함한다. 상기 제어부는 상기 거리 측정 센서(12)에서 측정된 와블에 따라 상기 보정부(40)의 구동 패턴을 산출할 수 있다. 또한 산출된 구동 패턴에 따라 상기 보정부(40)를 구동해서 발생된 와블을 보정할 수 있다. 산출되는 구동 패턴은 측정된 와블을 상쇄시킬 수 있도록 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 상승 또는 하강시키는 패턴을 의미한다.

도 2는 도 1의 변형예이다. 이하 도 2를 참조해서 설명한다.

상기 구동부(30)는 상기 회전축(34)에 회전력을 제공하는 모터(36)를 포함할 수 있다. 상기 모터(36)에서 발생된 회전력은 상기 회전축(34)을 통해서 최종적으로 상기 메인 디스크(20)에 전달되어, 상기 메인 디스크(20)를 회전시킬 수 있다. 도 2의 예에서도 상기 구동부(30)는 상기 메인 디스크(20)를 지지하는 지지플레이트(32)를 포함한다.

상기 보정부(40)는 복수 개의 액츄에이터를 포함할 수 있는데, 복수 개의 액츄에이터는 상기 회전축(34)을 중심으로 배치되는 제1액츄에이터(42), 제2액츄에이터(46), 제3액츄에이터(50)를 포함할 수 있다. 즉 도 2에서는 도 1에서와 달리 하나의 액츄에이터가 추가로 구비된다.

이때 상기 제1액츄에이터(42), 상기 제2액츄에이터(46), 상기 제3액츄에이터(50)는 각각 120도 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉 상기 제1액츄에이터(42), 상기 제2액츄에이터(46), 상기 제3액츄에이터(50)가 동일한 간격으로 배열되어서, 상기 회전축(34)에 고르게 경사를 발생시키는 것이 가능하다. 물론 도 2에 도시된 것보다 더 많은 개수의 액츄에이터가 구비되어 발생된 와블을 보정하는 것이 가능하다. 도 2에 도시된 것보다 많은 개수의 액츄에이터를 이용해서 와블을 보정하면, 측정된 와블을 보다 정밀하게 보정할 수 있다.

상기 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동해서 상기 메인 디스크(20)에 경사를 발생시키는 것이 가능하다. 즉 상기 제1액츄에이터(42), 상기 제2액츄에이터(46), 상기 제3액츄에이터(50)는 각각 독립적으로 상하 운동을 하게 되어, 세 개의 액츄에이터를 이용해서 보다 다양한 형태의 와블을 보정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 상기 제1액츄에이터(42)는 상승 운동을 하는 반면에, 상기 제2액츄에이터(46)와 상기 제2액츄에이터(46)는 정지를 하거나 반대로 하강 운동을 하거나, 동일하게 상승 운동을 할 수 있다. 상기 제2액츄에이터(46)와 상기 제3액츄에이터(50)도 동일한 방식으로 구동될 수 있다.

특히 상기 보정부(40)는 상기 제1액츄에이터(42)와 상기 회전축(34)을 연결하는 제1브라켓(44), 상기 제2액츄에이터(46)와 상기 회전축(34)을 연결하는 제2브라켓(48), 상기 제3액츄에이터(50)와 상기 회전축(34)을 연결하는 제3브라켓(52)을 포함한다.

상기 제1브라켓(44)은 상기 제1액츄에이터(42)에서 발생된 상하운동을 상기 회전축(34)에 전달한다. 상기 제1액츄에이터(42)에서 상하 운동이 발생되면, 상기 제1브라켓(44)이 동일하게 상하로 이동하게 되어, 상기 회전축(34)에 경사를 발생시킨다.

또한 상기 제2브라켓(48)은 상기 제2액츄에이터(46)에서 발생된 상하운동을 상기 회전축(34)에 전달한다. 상기 제2액츄에이터(46)에서 상하 운동이 발생되면, 상기 제2브라켓(48)이 동일하게 상하로 이동하게 되어, 상기 회전축(34)에 경사를 발생시킨다.

또한 상기 제3브라켓(52)은 상기 제3액츄에이터(50)에서 발생된 상하운동을 상기 회전축(34)에 전달한다. 상기 제3액츄에이터(50)에서 상하 운동이 발생되면, 상기 제3브라켓(52)이 동일하게 상하로 이동하게 되어, 상기 회전축(34)에 경사를 발생시킨다.

상기 제1브라켓(44), 상기 제2브라켓(48) 및 상기 제3브라켓(52)은 상기 회전축(34)에 각각 체결될 수 있다. 특히 상기 제1브라켓(44), 상기 제2브라켓(48) 및 상기 제3브라켓(52)은 소정의 경사가 발생하더라도, 상기 회전축(34)의 회전에 문제가 발생하지 않도록 미케니컬씰(mechanical seal) 등을 이용한 결합 구조를 갖는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법의 실시예를 도시한 흐름도이다. 이하 도 3을 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법은 상기 메인 디스크(20)에서 발생된 와블을 측정하는 측정단계(S10), 측정된 와블을 보정할 수 있도록 액츄에이터의 구동 패턴을 산출하는 산출단계(S12), 및 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 산출된 구동 패턴에 따라 액츄에이터를 구동해서 와블을 보정하는 보정단계(S14)를 포함한다.

상기 측정단계(S10)는 하나의 거리 측정 센서(12)를 이용해서 한 점에서 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 와블을 측정하는 것이 가능하다. 물론 상술한 바와 같이 복수 개의 거리 측정 센서를 이용하는 것도 가능하다. 하나의 거리 측정 센서를 이용하거나 복수 개의 거리 측정 센서를 이용하더라도, 와블에 대한 측정 정밀도에 차이가 있을 뿐 동일한 형태의 와블 데이터를 산출하기 때문에 모든 경우에 본 발명의 기술이 적용 가능하다.

상기 산출단계(S12)는 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정할 수 있는 액츄에이터 각각의 구동 패턴을 산출한다. 즉 상기 산출단계(S12)에서 상기 메인 디스크(20)가 0도 에서 360도 까지 회전하는 동안에 각각의 액츄에이터의 동작 형태가 계산된다. 각각의 액츄에이터를 상승, 하강, 또는 원 상태 유지 등의 형태와, 상승, 하강, 또는 원 상태를 유지하는 시간 등의 다양한 정보가 산출될 수 있다.

상기 보정단계(S14)는 세 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정하는 것이 가능하다. 상기 보정단계(S14)는 상기 산추단계(S12)에 산출된 구동 패턴을 각각의 액츄에이터에 적용해서, 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 각각의 액츄에이터를 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도에 맞추어서 동작시킨다.

이때 상기 보정단계(S14)는 상기 메인 디스크를 1회전시킬 때 적용한 구동 패턴을 이후 회전에 동일하게 적용하는 것이 바람직하다. 측정된 와블은 상기 메인 디스크(20)가 0도에서 360도에 해당한 1회전을 할 때에 얻어지는 데이터이다. 따라서 이러한 와블을 보정하기 위해서는 상기 메인 디스크(20)가 0도에서 360도까지 회전하는 동안의 액츄에이터의 구동 패턴만 산출하고, 상기 메인 디스크(20)가 360도 이상으로 회전하는 경우에는 동일한 액츄에이터의 구동 패턴을 적용해서 와블을 보정할 수 있다.

도 4는 와블을 측정하는 방식을 설명한 도면이고, 도 5는 도 3의 구현예이며, 도 6은 실제 측정된 와블을 표시한 도면이다. 이하 도 4 내지 도 6을 참조해서 와블을 측정하는 방식에 대해서 설명한다.

통상적으로 상기 메인 디스크(20)를 교체한 후에 새롭게 설치하는 경우에는 공차 등을 고려하더라도 다양한 요인에 의해서 와블이 발생할 수밖에 없다. 본 발명에서는 이러한 와블을 측정하기 위해서 하나의 거리 측정 센서(12)를 상기 공정 챔버(10)의 상측에 설치해서 거리의 변화값을 측정한다.

상기 메인 디스크(20)를 로딩한 후에 일정 높이로 이동시키고, 상기 메인 디스크(20)를 공정이 수행되는 rpm으로 회전시킨다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 상기 메인 디스크(20)를 0도에서 360도로 회전시켜가면서, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 거리 측정 센서(12)를 이용해서 와블을 측정한다. 이때 상기 거리 측정 센서(12)는 레이저를 이용한 변위 측정기인 것이 가능하다. 상기 거리 측정 센서(12)에서는 상기 거리 측정 센서(12)로부터 상기 메인 디스크(20)까지의 거리를 측정한다. 소정 시간 동안 측정된 거리값에 의해서 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도에 따른 와블 데이터를 확보한다.

이때 측정된 와블은 도 6에 도시된 바와 같이 특정 각도인 대략 90도 정도에서 최대값을 갖고, 대략 290도 부근에서 최소값을 갖는다. 즉 상기 메인 디스크(20)가 회전되면서 대략 90도 부근에서는 상기 메인 디스크(20)와 상기 거리 측정 센서(12)의 거리가 가장 가깝고, 대략 290도 부근에서는 상기 메인 디스크(20)와 상기 거리 측정 센서(12)의 거리가 가장 멀다.

도 7은 와블에 노이즈가 제거된 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 7을 참조해서 설명한다.

도 6에 도시된 와블은 측정시 발생할 수 있는 오차나, 계산 시에 발생하는 오차 등의 다양한 형태의 노이즈를 포함할 수 있다. 통상적으로 상기 메인 디스크(20)의 일측이 상측으로 기울어 지면, 상기 메인 디스크(20)의 타측이 하측으로 기울어 지게 된다. 왜냐하면 상기 메인 디스크(20)는 그 중앙이 상기 지지플레이트(32)에 의해서 지지되기 때문이다.

즉 상기 메인 디스크(20)가 90도 만큼 회전된 부분에서 상기 메인 디스크(20)와 상기 거리 측정 센서(12)가 가장 가깝다면, 상기 메인 디스크(20)가 270도 만큼 회전된 부분에서 상기 메인 디스크(20)와 상기 거리 측정 센서(12)가 가장 멀게 된다. 왜냐하면 상기 메인 디스크(20)의 90도 부근이 상측으로 솟아 있으면, 상기 지지플레이트(32)를 중심으로 상기 메인 디스크(20)의 반대편인 270도 부근은 하측으로 기울어지기 때문이다.

따라서 다양한 형태의 노이즈를 제거한 형태의 와블을 산출할 수 있다. 노이즈를 제거하는 방식은 여러 차례 회전시켜 가면서 측정된 거리 중에, 복수 회가 동일하게 나온 와블값이 있다면 그러한 값을 선택하거나, 전체적인 복수 회의 와블에 대해서 평균을 내는 등의 다양한 방식이 고려될 수 있다. 노이즈를 제거하는 다양한 메커니즘은 당업자가 다양한 형태의 산술식을 이용할 수 있다. 도 6에서 다양한 형태의 노이즈를 제거한 최종적인 와블 데이터는 도 7과 같이 도출된다.

도 8 및 도 9는 도 7에 따른 구현예이다. 이하 도 8 및 도 9를 참조해서 설명한다.

상기 제어부에서는 도 7에서 산출된 와블을 보정하기 위해 복수 개의 액츄에이터의 작동 패턴을 산출한다. 이때 복수 개의 액츄에이터가 상기 제1액츄에이터(42), 상기 제2액츄에이터 및 상기 제3액츄에이터(50)의 3개의 액츄에이터로 구성되면, 3개의 액츄에이터를 각각 개별적으로 상승 또는 하강시키는 방식으로 와블을 보정한다.

상기 메인 디스크(20)가 회전되면서 특정 회전값에서 상기 메인 디스크(20)가 상승되어 있다면, 그 상승된 부분이 통과하는 특정 액츄에이터에서는 상기 메인 디스크(20)가 하강하도록 상기 회전축(34)에 경사를 발생시킬 수 있다.

물론 상술한 방식 이외에도 복수 개의 액츄에이터가 개별적으로 상승 또는 하강할 수 있기 때문에 다양한 조합에 의해서 와블을 보정하는 것이 가능하다. 도 8 및 도 9에서 확인할 수 있듯이, 도시되지 않은 복수 개의 액츄에이터에 의해서 상기 회전축(34)은 기울어지게 된다. 그러나 결과적으로 상기 메인 디스크(20)는 상기 회전축(34)의 기울어짐으로 인해서 회전되어 가면서 수평을 유지할 수 있다. 따라서 결과적으로 와블은 보정될 수 있다.

도 10은 실제 측정된 와블의 데이터를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 와블을 보정하기 위해 구현된 3개의 액츄에이터의 패턴을 도시한 도면이다. 이하 도 10 및 도 11을 참조해서 설명한다.

상기 메인 디스크(20)가 교체된 후에 측정된 와블은 도 10에 도시된 바와 같이 0.6 mm이다. 상기 거리 측정 센서(12)에서 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 측정한 최대 거리와 최소 거리의 차이가 Max-Min = 0.6mm 때문이다.

이러한 와블을 이용해서 3개 액츄에이터의 패턴을 도 11에서와 같이 산출한다. 각각의 액츄에이터의 구동 패턴은 측정된 와블에 따라 달라지게 되지만, 각각의 액츄에이터는 서로 독립적으로 상하 운동이 가능해서 상기 메인 디스크(20)에 경사를 발생시킬 수 있다.

와블을 보정하기 위해서는 세 개의 액츄에이터는 각각 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도에 따라 도 11에 도시된 바와 같은 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation)을 수행한다. 간략히 설명해서 각각의 액츄에이터들은 각각 다른 펄스폭으로 상하 운동을 수행함을 알 수 있다.

예를 들어, 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도가 0도인 경우에는 상기 제1액츄에이터(42)는 대략 160 펄스이고, 상기 제2액츄에이터(46)는 대략 260 펄스이며, 상기 제3액츄에이터(50)는 대략 190 펄스로 동작한다. 이와는 달리, 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도가 60도인 경우에는 상기 제1액츄에이터(42)는 대략 90 펄스이고, 상기 제2액츄에이터(46)는 대략 180 펄스이며, 상기 제3액츄에이터(50)는 대략 220 펄스로 동작한다.

도 12는 도 10의 와블이 보정된 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 12를 참조해서 설명한다.

도 12에는 비교를 위해서 도 10에 도시된 와블 데이터(기존 와블), 도 11의 세 개의 액츄에이터의 조합에 따라 이상적으로 수평한 위치로 배치된 메인 디스크에서 발생된 실질적인 변위에 관한 데이터(액츄에이터 보정값), 도 10의 와블을 갖는 메인 디스크에 세개의 액츄에이터가 구동 패턴에 따라 구현되어 보정이 수행된 데이터(수정된 와블)의 총 세 개의 데이터가 도시된다.

액츄에이터 보정값은 메인 디스크가 와블을 갖지 않고 이상적으로 수평한 형태로 배열되었다고 가정했을 때에, 복수 개의 액츄에이터를 구동 패턴에 따라 동작시키는 경우에 발생되는 와블에 관한 데이터이다. 이때 발생되는 와블은 실제 측정된 오차인 와블의 형태와 반대되는 변위를 갖는 것이 바람직하다.

한편 세 개의 액츄에이터 조합에 따라 메인 디스크에 발생된 경사에 관한 데이터는 도 11에 도시된 액츄에이터의 구동 패턴을 조합해서 세 개의 액츄에이터를 구동하는 것에 의해서 도출된다.

결론적으로 상기 보정부의 구동에 따라서 와블이 보정된 데이터를 살펴보면 Tuned Wobble은 Max - Min = 0.096 mm으로 와블이 감소했음을 확인할 수 있다. 즉 본 발명에 따라 와블을 보정하면, 0.6 mm이던 와블이 초기에 비해서 84%가 감소했음을 알 수 있다. 상술한 바와 같이 본 실험예와 같이 세 개의 액츄에이터 보다 더 은 개수의 액츄에이터를 적용하는 경우에는 보정 후에 측정된 와블의 값이 더 작아져서, 보다 정밀한 와블 보정이 가능하다.

도 13은 본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 이하 도 13을 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 와블 보정장치의 제어방법의 다른 실시예에 따른 와블 보정장치의 제어방법은 상기 메인 디스크(20)에서 발생된 와블을 측정하는 측정단계(S10), 측정된 와블을 보정할 수 있도록 액츄에이터의 구동 패턴을 산출하는 산출단계(S12), 및 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 산출된 구동 패턴에 따라 액츄에이터를 구동해서 와블을 보정하는 보정단계(S14)를 포함한다. 이에 더 나아가 다른 실시예에서는 와블을 추가로 측정하는 추가 측정단계(S20), 추가 측정된 와블에 대해서 구동 패턴을 추가로 산출하는 추가 산출단계(S24), 추가 산출된 구동 패턴에 따라 와블을 보정하는 추가 보정단계(S26)를 더 포함한다.

상기 측정단계(S10)는 하나의 거리 측정 센서(12)를 이용해서 한 점에서 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 와블을 측정하는 것이 가능하다. 물론 상술한 바와 같이 복수 개의 거리 측정 센서를 이용하는 것도 가능하다. 하나의 거리 측정 센서를 이용하거나 복수 개의 거리 측정 센서를 이용하더라도, 와블에 대한 측정 정밀도에 차이가 있을 뿐 동일한 형태의 와블 데이터를 산출하기 때문에 모든 경우에 본 발명의 기술이 적용 가능하다.

상기 산출단계(S12)는 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정할 수 있는 액츄에이터 각각의 구동 패턴을 산출한다. 즉 상기 산출단계(S12)에서 상기 메인 디스크(20)가 0도 에서 360도 까지 회전하는 동안에 각각의 액츄에이터의 동작 형태가 계산된다. 각각의 액츄에이터를 상승, 하강, 또는 원 상태 유지 등의 형태와, 상승, 하강, 또는 원 상태를 유지하는 시간 등의 다양한 정보가 산출될 수 있다.

상기 보정단계(S14)는 세 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정하는 것이 가능하다. 상기 보정단계(S14)는 상기 산추단계(S12)에 산출된 구동 패턴을 각각의 액츄에이터에 적용해서, 상기 메인 디스크(20)를 회전시키면서 각각의 액츄에이터를 상기 메인 디스크(20)의 회전 각도에 맞추어서 동작시킨다.

이때 상기 보정단계(S14)는 상기 메인 디스크를 1회전시킬 때 적용한 구동 패턴을 이후 회전에 동일하게 적용하는 것이 바람직하다. 측정된 와블은 상기 메인 디스크(20)가 0도에서 360도에 해당한 1회전을 할 때에 얻어지는 데이터이다. 따라서 이러한 와블을 보정하기 위해서는 상기 메인 디스크(20)가 0도에서 360도까지 회전하는 동안의 액츄에이터의 구동 패턴만 산출하고, 상기 메인 디스크(20)가 360도 이상으로 회전하는 경우에는 동일한 액츄에이터의 구동 패턴을 적용해서 와블을 보정할 수 있다.

상기 보정단계(S14)가 수행된 이후에, 공정 챔버(10) 내에서 상기 메인 디스크(20)를 여러 차례 사용하면 불필요하게 반응가스가 증착되는 등의 다양한 요인으로 인해서, 초기의 와블과는 다른 형태의 와블이 발생할 수 있다.

따라서 이러한 변형된 와블을 측정하기 위해서 본 발명의 다른 실시예에서는 와블을 추가로 측정하는 추가 측정단계(S20)를 포함할 수 있다. 상기 추가 측정단계(S20)에서 수행되는 와블 측정은 상기 측정단계(S10)에서 와블을 측정하는 방식과 동일하다.

그리고 상기 추가 측정단계(S20)가 수행된 이후에, 추가 측정된 와블과 이전에 측정된 와블의 차이가 설정값 이하인 경우에는 새로운 구동 패턴을 산출하지 않고, 기 산출된 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 것이 가능하다(S22). 즉 변화된 와블값이 설정값 이하인 경우에는 기존의 구동 패턴으로도 충분히 와블을 보정할 수 있다고 판단하고, 새로운 구동 패턴을 산출하는 데에 소비되는 노력이 불필요하게 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

이때 설정값은 사용자에 의해서 다양하게 변화되는 것이 가능하다. 공정 챔버(10) 내에서 수행되는 공정의 종류 또는 와이퍼의 종류에 따라 적용가능한 설정값을 변화시켜서 적용할 수 있다.

한편 상기 추가 측정단계(S20)가 수행된 이후에, 추가 측정된 와블과 이전에 측정된 와블의 차이가 설정값 이상인 경우에는 와블을 보정하기 위해 새로운 구동 패턴을 산출할 필요가 있다고 판단한다(S22).

이후에 추가 변화된 와블에 따라 액츄에이터의 새로운 구동 패턴을 산출하는 추가 산출단계(S24) 및 상기 추가 산출단계(S24)에 따라 산출된 새로운 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 추가 보정단계(S26)를 더 포함할 수 있다. 상기 추가 산출단계(S24)는 상술한 산출단계(S12)와 동일한 방식으로 구현되고, 상기 추가 보정단계(S26)는 상술한 추가 보정단계(S14)와 동일한 방식으로 구현되기 때문에, 중복되는 설명은 생략한다.

도 14는 도 11의 3개의 액츄에이터의 패턴에 따른 프로세스 갭을 도시한 도면이다.

와블을 보정할 때에는 와블이 충분히 보정되더라도 3개의 액츄에이터의 패턴에 따라 프로세스 갭(Process Gap: 가스분사수단(GDP: Gas Distribution Plate) 끝단에서부터 서셉터와의 거리)이 회전각도에 따라 동일하지 않을 수 있다. 하지만, 프로세스 갭의 ±30 %까지 발생하더라도 공정 챔버 내에서 수행되는 공정에 큰 영향을 미치지 않기 때문에 도 14와 같은 프로세스 갭이 발생되더라도 실제 적용이 가능하다. 즉 도 14에서는 실제 발생된 프로세스 갭이 ±30 %의 범위에 존재함을 알 수 있다.

도 15는 도 10의 와블을 보정하기 위해 구현된 3개의 액츄에이터의 다른 패턴을 도시한 도면이고, 도 16은 도 15의 3개의 액츄에이터의 패턴에 따른 프로세스 갭을 도시한 도면이다. 이하 도 15 및 도 16을 참조해서 설명한다.

도 15에서는 도 11에서 보정된 동일한 와블을 보정하기 위해서 산출된 3개의 액츄에이터의 패턴이다. 다만 도 15와 같은 3개의 액츄에이터의 패턴은 도 11에서와 달리 다른 제한을 두어서 실제 3개의 액츄에이터의 패턴이 달라졌다.

도 16에서는 발생된 프로세스 갭이 거의 0%에 가까울 정도로 보정된 사실을 알 수 있다. 즉 도 11에서 산출할 때와는 프로세스 갭이 발생하지 않는다는 조건을 더 추가하는 등의 다른 제한값을 설정해서 동일한 와블을 보정할 때에도 다른 3개의 액츄에이터의 패턴을 산출하는 것도 가능하다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

10: 공정 챔버 12: 거리 측정 센서
30: 구동부 34: 회전축
40: 보정부 42: 제1액츄에이터
44: 제1브라켓 46: 제2액츄에이터
48: 제2브라켓 50: 제3액츄에이터
52: 제3브라켓

Claims (19)

1. 메인 디스크;
   상기 메인 디스크를 회전시키는 구동부; 및
   상기 메인 디스크의 와블을 보정하는 보정부;를 포함하고,
   상기 보정부는 상기 메인 디스크를 회전시키면서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시켜 와블을 보정하고,
   상기 메인 디스크는 공정 챔버 내부에 구비되고, 상면에 증착을 위한 웨이퍼가 안착되며,
   상기 메인 디스크의 상부에는 상기 공정 챔버 상측에 설치되고 상기 웨이퍼에 증착을 위한 반응 가스를 분사하는 샤워 헤드가 배치되는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보정부는,
   상기 구동부에 경사를 발생시키는 복수 개의 액츄에이터; 및
   상기 복수 개의 액츄에이터와 동일한 개수로 구비되고, 일측이 상기 액츄에이터의 상단과 결합하고, 타측이 상기 구동부에 결합하는 브라켓을 포함하고,
   상기 브라켓은,
   일측이 상기 액츄에이터에 의해 가압됨으로써 상기 메인 디스크의 회전중심축과 수직하게 놓이는 회전중심축을 기준으로 회전하여 상기 구동부 및 상기 메인 디스크에 경사를 발생시키는 와블 보정장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동부는
   상기 메인 디스크를 지지하는 지지플레이트와,
   상기 지지플레이트를 회전시키는 회전축 및
   상기 회전축에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 와블 보정장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수 개의 액츄에이터는 상기 회전축에 경사를 발생시키는 와블 보정장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수 개의 액츄에이터는 상기 회전축을 중심으로 배치되는 제1액츄에이터, 제2액츄에이터, 제3액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1액츄에이터, 상기 제2액츄에이터 및 상기 제3액츄에이터는 각각 120도의 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치.
7. 제2항에 있어서,
   와블을 측정하는 거리 측정 센서를 더 포함하는 와블 보정장치.
8. 제7항에 있어서,
   거리 측정 센서는 상기 메인 디스크가 회전되는 동안 한 점에서의 거리의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 거리 측정 센서에 의해서 측정된 와블에 따라 상기 보정부를 구동해서 와블을 보정하는 제어부를 더 포함하는 와블 보정장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수 개의 액츄에이터를 독립적으로 구동해서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시키는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치.
11. 제5항에 있어서,
    상기 브라켓은,
    상기 제1액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제1브라켓,
    상기 제2액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제2브라켓,
    상기 제3액츄에이터와 상기 회전축을 연결하는 제3브라켓을 포함하는 와블 보정장치.
12. 와블 보정장치의 제어방법에 있어서,
    메인 디스크에서 발생된 와블을 측정하는 측정단계;
    측정된 와블을 보정할 수 있도록 액츄에이터의 구동 패턴을 산출하는 산출단계; 및
    상기 메인 디스크를 회전시키면서 산출된 구동 패턴에 따라 상기 액츄에이터를 구동해서 와블을 보정하는 보정단계;를 포함하고,
    상기 와블 보정장치는,
    상기 메인 디스크;
    상기 메인 디스크를 회전시키는 구동부; 및
    상기 메인 디스크의 와블을 보정하는 보정부;를 포함하고,
    상기 보정부는 상기 메인 디스크를 회전시키면서 상기 메인 디스크에 경사를 발생시켜 와블을 보정하고,
    상기 메인 디스크는 공정 챔버 내부에 구비되고, 상면에 증착을 위한 웨이퍼가 안착되며,
    상기 메인 디스크의 상부에는 상기 공정 챔버 상측에 설치되고 상기 웨이퍼에 증착을 위한 반응 가스를 분사하는 샤워 헤드가 배치되는 와블 보정장치의 제어방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 측정단계는 하나의 거리 측정 센서를 이용해서 한 점에서 상기 메인 디스크를 회전시키면서 와블을 측정하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치의 제어방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 보정단계는 세 개의 상기 액츄에이터를 독립적으로 구동시켜 와블을 보정하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치의 제어방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 보정단계는 상기 메인 디스크를 1회전시킬 때 적용한 구동 패턴을 이후 회전에 동일하게 적용하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치의 제어방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 보정단계가 수행된 이후에,
    와블을 추가로 측정하는 추가 측정단계를 더 포함하는 와블 보정장치의 제어방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 추가 측정단계가 수행된 이후에,
    변화된 와블에 따라 액츄에이터의 새로운 구동 패턴을 산출하는 추가 산출단계 및
    상기 추가 산출단계에 따라 산출된 새로운 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 추가 보정단계를 더 포함하는 와블 보정장치의 제어방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 추가 측정단계가 수행된 이후에,
    추가 측정된 와블과 이전에 측정된 와블의 차이가 설정값 이하인 경우에는 새로운 구동 패턴을 산출하지 않고, 기 산출된 구동 패턴에 따라 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 와블 보정장치의 제어방법.
19. 제12항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 구동부에 경사를 발생시키고 복수 개로 구비되는 상기 액츄에이터; 및
    복수 개의 상기 액츄에이터와 동일한 개수로 구비되고, 일측이 상기 액츄에이터의 상단과 결합하고, 타측이 상기 구동부에 결합하는 브라켓을 포함하고,
    상기 브라켓은,
    일측이 상기 액츄에이터에 의해 가압됨으로써 상기 메인 디스크의 회전중심축과 수직하게 놓이는 회전중심축을 기준으로 회전하여 상기 구동부 및 상기 메인 디스크에 경사를 발생시키는 와블 보정장치의 제어방법.

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