KR20060080681A - 저대역 통과 필터를 이용한 증착 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착 시스템에 관한 것으로, 특히 저대역 통과 필터(low pass filter, 이하 LPF라 함)를 이용하여 증착률 측정과정에서 발생할 수 있는 잡음의 영향을 제거함으로써, 증착률을 보다 정확히 제어할 수 있는 증착 시스템에 관한 발명이다.
본 발명은 증착 장치, 상기 증착 장치의 증착률을 측정하는 증착률 센서, 상기 측정된 증착률의 고주파 성분을 감소시켜 출력하는 LPF, 및 상기 LPF의 출력에 따라 상기 증착장치에 공급되는 전력을 조절하는 전력 공급부를 포함하는 증착 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 증착 시스템은 LPF를 이용하여 증착률 센서에서 측정되는 잡음을 억제함으로써, 증착률을 보다 정확히 제어하고 원하는 막의 두께를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명DP 따른 증착 시스템은 수렴 속도를 증가시킴과 동시에 잡음에 의한 영향도 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

저대역 통과 필터를 이용한 증착 시스템 {DEPOSITION SYSTEM USING LOW PASS FILTER}
도 1은 종래기술에 의한 증착 시스템을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 증착 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 증착 시스템에서 채용된 LPF의 일례를 나타내는 도면으로써, LPF가 FIR 필터인 경우의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 증착 시스템에서 채용된 LPF의 일례를 나타내는 도면으로써, LPF가 간단한 IIR 필터인 경우의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 증착 시스템에서 LPF의 출력의 시간에 따른 변화를 나타내는 도면으로써, LPF의 대역폭을 점차 감소시키는 경우의 도면이다.
본 발명은 증착 시스템에 관한 것으로, 특히 저대역 통과 필터(low pass filter, 이하 LPF라 함)를 이용하여 증착률 측정과정에서 발생할 수 있는 잡음의 영향을 제거함으로써, 증착률을 보다 정확히 제어할 수 있는 증착 시스템에 관한 발명이다.
도 1은 종래기술에 의한 증착 시스템을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 1을 참조하면 종래기술에 의한 증착 시스템은 기상 증착기(evaporator) 및 스퍼터(sputter) 등의 증착 장치(10), 증착률을 측정하는 증착률 센서(20) 및 증착률 센서(20)에서 측정된 증착률에 따라 증착 장치(10)으로 공급되는 전력을 조절하는 전력 공급부(30)을 포함한다. 증착률 센서(20)로는 일반적으로 크리스탈의 주파수가 질량에 반비례하는 관계를 이용하여 증착률을 측정하는 크리스탈 센서가 사용된다. 그러나, 이러한 증착률 센서(20)에서 측정되는 증착률은 전파에 의한 잡음, 전력선에 의한 잡음, 냉각수의 유량 흔들림에 따른 잡음 및 증착원의 움직임에 따른 잡음 등을 내포하고 있으므로, 증착률 센서(20)에서 측정되는 증착률을 그대로 전력 공급부(30)에 반영하는 경우 증착률이 잡음에 따라 변화하게 되어 원하는 막의 두께를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 LPF를 이용하여 증착률 센서에서 측정되는 잡음을 억제함으로써, 증착률을 보다 정확히 제어하고 원하는 막의 두께를 얻을 수 있는 증착 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로써, 본 발명의 제 1측면은 증착 장치, 상기 증착 장치의 증착률을 측정하는 증착률 센서, 상기 측정된 증착률의 고주파 성분을 감소시켜 출력하는 LPF, 및 상기 LPF의 출력에 따라 상기 증착장치에 공급되는 전력을 조절하는 전력 공급부를 포함하는 증착 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 증착 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 증착 시스템은 증착 장치(110), 증착률 센서(120), LPF(130) 및 전력 공급부(140)을 포함한다.
증착 장치(110)로는 기상 증착기 및 스퍼터(sputter) 등의 증착 장치가 사용될 수 있으며, 본 실시예는 기상 증착기가 사용된 일례이다. 증착 장치(110)는 내부를 진공으로 유지하는 진공 챔버(111) 및 전력 공급부(140)에서 공급되는 전력에 따라 증착률이 제어되는 증착원(112)을 포함한다. 증착원(112)은 고온에서 기화하는 증착 재료(113), 상기 증착 재료(113)를 담고 있는 보트(114) 및 상기 보트(114)에 열을 가하며 전력 공급부(140)와 연결된 코일(115)을 구비한다. 증착 장치(110)는 기판(116)이 배치되거나, 기판(116) 및 마스크(117)이 배치된 상태에서 동작하여, 기판(116)에 원하는 두께의 증착 재료(113)를 증착한다.
증착률 센서(120)로는 크리스탈 센서가 사용될 수 있다. 크리스탈 센서는 주파수가 질량에 반비례하는 관계를 이용하여 증착률을 측정한다. 즉 증착에 의하여 크리스탈의 질량이 증가하면 주파수가 감소하게 되므로, 감소되는 주파수로부터 질량의 증가률 즉 증착률을 측정할 수 있다.
LPF(130)는 상기 증착률 센서(120)에서 출력되는 증착률의 고주파 성분을 제거 또는 감소시킨 후 이를 전력 공급부(140)에 전달하는 기능을 수행한다. LPF(130)는 아날로그 회로 또는 디지털 회로로 구현될 수도 있고, LPF 프로그램이 수행되는 프로세서에 의하여 구현될 수 있다. 아날로그 회로로는 일례로 저항과 캐패시터를 구비한 RC 회로가 사용될 수 있다. 디지털 회로로는 유한 임펄스 응답(finite impulse reponse, 이하 FIR이라 함) 필터 또는 무한 임펄스 응답(infinite impulse response, 이하 IIR이라 함) 필터가 사용될 수 있다. LPF(130)가 프로세서에 의하여 구현되는 경우에는 프로세서 FIR 필터와 동일한 연산을 수행하도록 프로그램되어질 수도 있고, IIR 필터와 동일한 연산을 수행하도록 프로그램되어질 수도 있다.
LPF(130)는 초기에는 대역폭(bandwidth)을 크게 설정하였다가 이후에 대역폭을 감소시키는 방식으로 동작할 수 있다. 만일 대역폭이 작으면 잡음에 의한 영향을 적게 받는다는 장점이 있으나 수렴할 때까지 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있으며, 대역폭이 크면 수렴할 때까지 소요되는 시간은 줄일 수 있다는 장점이 있으나 잡음에 의한 영향을 많이 받는다는 문제점이 있다. 따라서, LPF(130)의 대역폭을 초기에는 크게 설정하고, 이후에 감소시키면 잡음에 의한 영향도 감소시키면 서, 수렴할 때까지 소요되는 시간도 감소시킬수 있다는 장점이 있다.
전력 공급부(140)는 LPF(130)의 출력에 따라 증착장치(110)에 공급되는 전력을 조절하는 기능을 수행한다. 가령, LPF(130)의 출력이 의미하는 바가 증착률이 목표 증착률보다 높다는 의미인 경우에는 전력 공급부(140)는 증착 장치(110)에 공급되는 전력을 감소시키고, LPF(130)의 출력이 의미하는 바가 증착률이 목표 증착률보다 낮다는 의미인 경우에는 전력 공급부(140)는 증착 장치(110)에 공급되는 전력을 증가시킨다.
도 2의 증착 시스템은 이와 같은 방식으로 동작함으로써, 증착률 센서(120)에서 발생하는 잡음의 영향을 감소시켜 보다 정확한 증착률의 제어를 가능케 한다. 또한, LPF(130)의 대역폭을 점차 감소시킴으로써, 수렴 속도를 증가시킴과 동시에 잡음에 의한 영향도 감소시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 증착 시스템에서 채용된 LPF의 일례를 나타내는 도면으로써, LPF가 FIR 필터인 경우의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, LPF(130)는 복수의 레지스터(131), 복수의 곱셈기(132) 및 덧셈기(133)을 포함한다.
복수의 레지스터(131)는 증착률 센서에서 전달되는 증착률(INPUT)을 클락 신호(CLK)에 따라 우측으로 순차적으로 쉬프트하는 연산을 수행한다.
복수의 곱셈기는(132)는 복수의 레지스터(131)의 출력과 필터 계수(filter coefficient)(K1 내지 Kn)를 곱하여 출력하는 기능을 수행한다. 각 필터 계수(K1 내지 Kn)은 소정의 값을 가진다. 모든 필터 계수(K1 내지 Kn)가 1을 가지는 경우도 있으며, 이 경우에는 LPF(130)는 곱셈기(132)를 포함하지 않으며, 레지스터(131)의 출력이 그대로 덧셈기(133)으로 전달된다.
덧셈기(133)는 복수의 곱셈기(132)의 출력을 합산하여 출력하는 기능을 수행한다. 덧셈기(133)로 입력되는 증착률 값의 갯수가 평균 윈도우(averaging window) 및 대역폭을 결정한다. 가령, 증착률 값이 입력되는 주기가 0.1 초이고, 덧셈기(133)로 입력되는 증착률 값의 갯수가 10개인 경우 평균 윈도우는 주기와 갯수의 곱인 1초가 된다. 그리고, 덧셈기(133)로 입력되는 증착률 값의 갯수가 증가할수록 LPF(130)의 대역폭은 감소하고, 갯수가 감소할수록 대역폭은 증가한다. 또한, 덧셈기는 전가산기(full adder)의 조합이나, 반가산기(half adder)의 조합이나, 또는 전가산기와 반가산기의 조합으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 2의 증착 시스템에서 채용된 LPF의 일례를 나타내는 도면으로써, LPF가 간단한 IIR 필터인 경우의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, LPF(130)는 덧셈기(136), 레지스터(137), 제 1 및 2 곱셈기(138, 139)를 포함한다.
덧셈기(136)는 증착률 센서에서 전달되는 증착률(INPUT)과 궤환(feedback) 성분인 제 1 곱셈기(138)의 출력을 합산하는 기능을 수행한다. 레지스터(137)는 클락신호(CLK)에 의하여 동작하며, 덧셈기(136)의 출력을 지연시켜 제 1 곱셈기(138)로 전달하는 기능을 수행한다. 제 1 곱셈기(137)는 레지스터(137)의 출력에 제 1 계수(K1)를 곱하여 출력하는 기능을 수행한다. 제 1 계수(K1)는 0과 1 사이의 값을 가지며, 제 1 계수(K1)가 1에 가까울수록 LPF(130)의 대역폭은 감소하고, 0에 가까울수록 대역폭은 증가한다. 제 2 곱셈기(138)는 덧셈기(136)의 출력에 제 2 계수(K2)를 곱하여 출력하는 기능을 수행한다. 제 2 계수(K2)는 일례로 (1 - 제1계수)일 수 있다. 또한, 제 2 계수(K2)는 1의 값을 가질 수 있으며, 이 경우에는 제 2 곱셈기는 생략될 수도 있다.
도 5는 도 2의 증착 시스템에서 LPF의 출력의 시간에 따른 변화를 나타내는 도면으로써, LPF의 대역폭을 점차 감소시키는 경우의 도면이다.
도 5에서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 LPF를 통과한 후의 증착률을 나타낸다. 그리고 도 5는 평균 윈도우의 값을 초기에는 1초로 설정하고, 그 이후 순차적으로 4초 및 10초로 변화시키면서 증착률을 측정한 값 즉, 대역폭을 점차 증가시키면서 증착률을 측정한 값을 나타낸다. 도면에서 알 수 있듯이 시간이 경과하면서, 잡음에 의한 영향이 감소함을 알 수 있다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 시스템은 LPF를 이용하여 증착률 센서에서 측정되는 잡음을 억제함으로써, 증착률을 보다 정확히 제어하고 원하는 막의 두께를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 증착 시스템은 수렴 속도를 증가시킴과 동시에 잡음에 의한 영향도 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 증착 장치;
    상기 증착 장치의 증착률을 측정하는 증착률 센서;
    상기 측정된 증착률의 고주파 성분을 감소시켜 출력하는 LPF; 및
    상기 LPF의 출력에 따라 상기 증착장치에 공급되는 전력을 조절하는 전력 공급부를 포함하는 증착 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 장치는 기상 증착기 및 스퍼터로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나인 증착 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LPF는 아날로그 LPF, 디지털 LPF 및 LPF 연산을 수행하는 프로그램이 탑재된 프로세서로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나인 증착 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LPF는 시간의 경과에 따라 대역폭을 감소시키는 증착 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LPF는
    상기 측정률 센서에서 측정된 증착률을 클락 신호에 따라 순차적으로 쉬프트하는 복수의 레지스터;
    상기 레지스터의 출력을 합산하여 LPF의 출력으로써 출력하는 덧셈기를 포함하는 증착 시스템
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LPF는 덧셈기 레지스터 및 곱셈기를 포함하며,
    상기 덧셈기는 상기 측정률 센서에서 측정된 증착률 및 상기 곱셈기의 출력을 합산하여 LPF 출력으로써 출력하며,
    상기 레지스터는 상기 덧셈기의 출력을 클락신호에 따라 지연하여 출력하며,
    상기 곱셈기는 상기 레지스터의 출력 및 소정의 계수를 곱하여 출력하는 증착시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 상기 LPF 출력이 목표 증착률보다 큰 경우에는 상기 증착 장치에 공급되는 전력을 감소시키고, 상기 LPF 출력이 목표 증착률보다 작은 경우에는 상기 증착 장치에 공급되는 전력을 증가시키는 증착 시스템.
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