KR100479835B1 - PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법에 있어서, 측정 장치를 소정 범위의 분해능으로 설정하는 단계, 자외선 및 청자색 파장영역의 제 1 광 및 가시광선 파장영역의 제 2 광을 혼합하여 상기 상부 유리기판에 형성된 패턴 간격보다 충분히 큰 직경의 빛을 생성하는 단계, 상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판에 조사하여 기준 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계, 상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성된 상부 유리기판에 조사하여 측정 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계, 상기 산출된 측정 반사율 스펙트럼을 기준 반사율 스펙트럼으로 제산하여 상기 MgO 보호막에 의한 상대 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계 및 상기 산출된 MgO 보호막의 상대 반사율 스펙트럼을 상기 설정된 분해능으로 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 구해진 푸리에 계수의 피크값에 해당하는 두께변수값을 상기 MgO 보호막의 두께로 산출하는 단계를 포함한다.

Description

PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치 및 그 방법{An Apparatus For Measuring Thickness of MgO Protection Film on PDP Upper Glass Substrate}
본 발명은 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패턴의 형상효과에 무관하고, 저분해능의 반사율 스펙트럼에 수정된 고속 푸리에 변환을 적용하여 다른 적층막에 의한 반사율 스펙트럼 효과를 제거하여 MgO 보호막의 두께를 정밀하게 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 PDP의 구조를 도시한 도면이다.
대표적인 평판형 영상표시장치인 PDP는 작은 형광체방 내에서 일어나는 플라즈마 가스방전을 이용하는데 각 형광체방 내부는 불활성가스가 주입되어 있고 이 불활성가스에 전압을 인가하면 가스의 방전현상이 일어나고 자외선이 방출된다. 이 자외선은 반대측에 있는 하부 유리기판 윗면 및 격벽측면에 있는 R,G,B 형광체에 조사되어 가시영역의 빛을 발광하고 이 빛들을 조합하여 필요한 색상을 구현한다. 이러한 가스 방전현상 및 형광 발색을 이루기 위하여 각 형광체방은 0.1 mm의 작은 간격을 이루고 있는 상부 패널(100) 및 하부 패널(200)과 하부 패널(200)상에 있는 격벽(210)으로 둘러싸여 있다. 하부 패널(200)은 유리기판(210), 어드레스 전극(220), 유전층, 형광체(240) 그리고 격벽(230) 들이 주기적인 구조를 이루고 있고 상부 패널(100)은 상부 유리기판(110), 유전층(120), 버스 전극(130), 투명 ITO 전극(140), black stripe 등의 주기적 형상 구조위에 MgO 보호막(150)이 적층되어 있다. 상부 유리기판(110)에 적층되어 있는 MgO 보호막은 플라즈마에 의한 내부막의 식각억제를 통한 화상의 특성저하 방지 및 전자방출촉진을 위한 것으로 이 MgO 보호막의 두께 정밀제어는 수율향상을 위해 긴요한 과제로 인식되고 있다.
MgO 보호막은 전자빔 열증착 방법으로 적층되는데 두께에 영향을 주는 환경변수를 제어하여 적정 두께의 MgO 막을 쌓게 되는데 두께정밀 제어를 위해서는 실시간 되먹임 방법이 가장 효율적이다.
한편 막두께를 in situ 측정하는 방법으로 가장 정확하며 잘 알려져 있는 방법은 광학적인 방법이다. 이에 반해 PDP 상부 유리기판위의 MgO 박막은 그 아래의 유전층, 버스 전극, 투명 ITO 전극, black stripe 등의 미세 형상구조위에 적층되어 있으므로 광학적인 방법을 바로 적용하기 위해서는 각 층에 의한 간섭효과와 형상효과를 반영하여야 한다. 그러나 40 ㎛ 정도의 두께인 유전층을 포함한 버스전극. 투명전극 등의 간섭효과와 미세 형상에 의한 반사율 및 간섭효과 보정 등을 반영하는 이론적인 방법이나 실험적인 방법은 아직까지 알려져 있지 않으며, PDP용 상부 유리기판 다층막 적층 현장에서는 단면 사진촬영 등 선별적 파괴검사 방법에 의존하고 있는 실정이다.
광학적인 방법을 이용하는 경우에는 조사광의 크기를 매우 미세하게 하여 패턴과 패턴 사이에 조사하여 MgO 보호막만의 두께를 측정하려고 하는 시도가 있었다. 그러나, 패턴과 패턴 사이의 간격이 200 ~ 400 ㎛에 불과하여 측정 시 약간만 흔들리면 조사광이 패턴을 포함하거나 패턴상에 조사되어 정확하게 MgO박막만의 반사율 스펙트럼을 측정하는 것이 사실상 불가능하였다.
따라서, 이러한 종래 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법에 대한 불합리한 점을 극복하고 보다 정밀하게 MgO 보호막의 두께를 측정할 수 있는 방법에 대한 요구가 높아지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께를 정밀하게 측정하는 광학적인 방법을 제시하고자 한다.
막의 두께를 측정하는 광학적인 방법은 투과율이나 반사율을 측정하는 광량측정 방식과 반사광의 편광상태 변화를 측정하는 타원법으로 대별할 수 있는데 광량측정 방식은 비교적 구조가 단순하고 이론이 간단하므로 널리 사용되고 있는 반면 수백 Å 이상의 두께에만 적용될 수 있으며 수백 Å 이하의 얇은 막의 경우에는 구조가 복잡하며 이론이 상대적으로 난해한 타원법 만이 적용될 수 있다. MgO 보호막은 그 두께가 5500 ~ 8000 Å 정도이므로 광량측정 방식이 적용된다. 광량측정 방식 중에서는 박막의 간섭에 의한 반사율의 오실레이션 주기를 측정하는 방식이 막두께 측정의 정확성 및 안정성이 뛰어나므로 대개 막의 두께 측정에는 대개 반사율 스펙트럼을 측정한다. 따라서, 본 발명에서는 반사율이나 투과율 스펙트럼을 측정하여 이 PDP용 상부 유리기판위의 MgO 보호막 두께를 정확하게 구하는 광학적인 방법을 제시하고 이를 기초로 한 측정장치의 구성하고자 한다.
이를 위해서 본 발명에서 추구하는 기술적인 과제는 MgO 박막의 하부에 적층되어 있는 40 ㎛ 정도의 두께인 유전층을 포함한 버스전극, 투명전극 등의 간섭효과와 미세 형상에 의한 형상효과를 보정 또는 고려하여 MgO 보호막 두께를 보다 정확하게 측정하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치에 있어서, 자외선 및 청자색 파장 영역의 제 1 광원 및 가시광선 파장 영역의 제 2 광원의 빛을 혼합하여 상기 상부 유리기판에 형성된 패턴 간격보다 충분히 큰 직경의 빛을 방출하는 광원부, 상기 광원장치에서 방출된 빛을 상기 유리기판에 수직으로 입사시키고 수직으로 반사광을 받는 분기형 광섬유, 상기 분기형 광섬유에서 방출되는 빛을 집속하여 상기 직경을 유지하는 평행광을 시료에 조사하는 집속렌즈, 상기 분기형 광섬유로부터 입사된 상기 시료에서 반사된 빛을 각 파장대역별 빛으로 분광시키는 분광기, 상기 각 파장대역별 빛이 입사되면 그 세기에 상응하는 전류를 생성하는 광센서 어레이, 상기 광센서 어레이에서 출력되는 전류를 디지털 값으로 변환하는 변환기, 상기 변환기로부터 수신한 각 파장대역별 광도값으로부터 반사율 스펙트럼을 산출하고, 이를 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 상기 MgO 보호막의 두께를 측정하는 연산부를 포함하되, 상기 집속렌즈 및 분광기는 소정 범위의 분해능으로 설정되고, 상기 연산부는 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판의 기준 반사율 스펙트럼을 산출하고, 상기 MgO 보호막이 형성된 상부 유리기판의 측정 반사율 스펙트럼을 산출하며, 상기 산출된 측정 반사율 스펙트럼을 기준 반사율 스펙트럼으로 제산하여 상기 MgO 보호막에 의한 상대 반사율 스펙트럼을 산출한 후 상기 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 상기 MgO 보호막의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치가 제공된다.
본 발명의 다른 일측면에 따르면, PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법에 있어서, 측정 장치를 소정 범위의 분해능으로 설정하는 단계, 자외선 및 청자색 파장영역의 제 1 광 및 가시광선 파장영역의 제 2 광을 혼합하여 상기 상부 유리기판에 형성된 패턴 간격보다 충분히 큰 직경의 빛을 생성하는 단계, 상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판에 조사하여 기준 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계, 상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성된 상부 유리기판에 조사하여 측정 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계, 상기 산출된 측정 반사율 스펙트럼을 기준 반사율 스펙트럼으로 제산하여 상기 MgO 보호막에 의한 상대 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계 및 상기 산출된 MgO 보호막의 상대 반사율 스펙트럼을 상기 설정된 분해능으로 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 구해진 푸리에 계수의 피크값에 해당하는 두께변수값을 상기 MgO 보호막의 두께로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법이 제공된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 MgO 보호막 두께 측정장치는 광원(10), 분기형 광섬유(20), 집속렌즈(30), 분광기(40), 광센서 어레이(50), 변환부(60), 연산부(70) 및 분석부(80)로 구성된다.
광원(10)은 중수소 램프(11)와 텅스텐 할로겐 램프(13)를 동시에 사용한다. 통상 텅스텐 할로겐 램프(13)는 450 nm 이상의 파장대역을 빛을 강하게 방출하는데 MgO 보호막(150)은 그 두께가 수천 Å이므로 450 nm 이상의 파장대역의 빛에서는 반사율 스펙트럼의 오실레이션이 거의 나타나지 않으며(큰 파장에 대해서는 두께가 작은 MgO 보호막(150)의 간섭에 의한 반사의 보강간섭 및 소멸간섭 파장간격이 커지기 때문에 대략 2 ~ 3개의 오실레이션만이 나타난다.), 따라서, 막 두께를 정확하게 측정하는 것이 곤란하다. 따라서, 본 발명에서는 오실레이션을 충분히 관찰하기 위해서 200 ~ 450 nm 까지의 자외선-청자색 파장대역의 빛을 방출하는 중수소 램프(11)를 추가하여, 200 nm부터 1700 nm 까지 넓은 파장대역을 사용할 수 있도록 하였다.
본 발명에서 중수소 램프(11)와 텅스텐 할로겐 램프(13)의 상대강도를 조절하여 전체 파장대역에 걸쳐 균형있는 세기분포를 갖는 반사율 스펙트럼을 구할 수 있도록 하였다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 광원장치에는 전체 광원(10)을 차단하거나 투과시킬 수 있도록 하는 자동-수동 변환가능 셔터가 포함된다.
광원(10)에서 방출되는 빔 크기는 패턴이 있는 시료의 패턴효과에 무관하게 MgO 박막두께를 결정할 수 있을만큼 패턴크기 보다 충분하게 크게 한다. 즉 패턴의 크기인 200-400 마이크론에 비해 수십배 큰 3-15 mm의 직경을 가지도록 조사되는 빛의 크기가 조절된다. 이로 인하여 조사되는 빔의 범위내에는 거의 동일한 수의 패턴이 존재하게 되므로 빔의 위치에 관계없이 동일한 반사 스펙트럼이 얻어지고, 따라서 패턴의 형상효과에 영향을 받지 않는 MgO 박막두께값이 구해질 수 있다.
분기형 광섬유(20)는 광원(10)에서 방출되는 빛을 시료인 상부 패널(100)에 조사하고, 시료로부터 반사되는 반사광을 분광기(40)로 전송하는 광 전송수단으로서, 용성 이산화규소(fused silica) 광섬유를 사용하여 광원의 넓은 파장대역을 최대한 사용할 수 있게 하였다. 분기형 광섬유(20)는 시료면에 수직으로 입사시키고 수직으로 반사광을 받을 수 있도록 y형 분기 광섬유가 사용된다.
집속렌즈(30)는 분기형 광섬유(20)에서 방출되는 빛을 평행광으로 만들기 위한 것이다. y형 분기 광섬유에서 방출되는 빛은 크게 발산하기 때문에 그대로는 50-150 mm 정도의 작업거리를 확보할 수 없다. 따라서 평행광 집속광학렌즈 시스템을 사용하여 y형 분기 광섬유에서 방출되는 빛을 소정의 크기를 유지하는 평행광(정확하게는 작업거리 정도의 초점거리를 가지도록 완만하게 집속되는 광이 되도록)을 만든다.
분광기(40)와 광센서 어레이(50)는 광 측정장치로서, 분광기/광센서 어레이 시스템을 사용하여 고속으로 반사광 스펙트럼을 구한다. 즉, 분광기(40)에서 수신된 광을 각 파장대역별 빛으로 분할하면, 분할된 각 파장대역의 빛이 해당 광센서인 광 다이오드에 조사되고, 광 다이오드는 입사되는 파장광의 세기에 비례하는 전류를 출력한다. 측정 시간은 광다이오드 제어기의 설정한계에 따라 달라지지만 대개 스펙트럼당 5 ms ~ 2000 ms 정도이다.
변환부(60)는 상기 광센서 어레이(50)에서 출력되는 아날로그 전류값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기이다.
연산부(70)는 변환부(60)에서 출력되는 디지털 신호를 사용하여 스펙트럼 파형을 생성한 후 스펙트럼 파형을 굴절율 분산을 반영한 수정된 고속 푸리에 변환하여 막 두께를 측정한다. 굴절율 분산을 반영한 수정된 고속 푸리에 변환은 굴절율이 파장에 따라 약간씩 변하여 고속 푸리에 변환 시 얻어지는 진동수의 피크가 굴절율의 분산 정도에 따라 그 폭 및 피크 위치가 달라지므로 이러한 각 파장별 굴절율을 반영하여 계산하는 것으로서, 출원인의 등록특허 제10-0393522호에 상세하게 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 연산부(70)에서의 MgO 보호막(150) 두께 산출은 세 단계를 거쳐 수행된다. 우선, 상부 유리기판(110)만의 반사율 스펙트럼을 산출하고 나서 MgO 보호층(150)까지 적층된 상부 유리기판(110)의 반사율 스펙트럼을 산출한다. 그 다음, 두 스펙트럼 값을 나누어 MgO 보호층(150)만의 반사율 스펙트럼을 구한다. 그 다음, MgO 보호층(150)만의 반사율 스펙트럼을 수정된 고속푸리에 변환하여 막 두께를 측정한다.
분석부(80)는 측정된 막 두께값을 분석하여 MgO 보호막(150)의 결함 상태를 통지하거나 막의 조건을 설정하는데 참조될 데이터베이스 개발에 도움을 준다.
연산부(70) 및 분석부(80)는 하나의 컴퓨터에 의해 수행될 수 있음은 물론이며, 본 발명은 이러한 것을 포함하는 개념이다.
도 3은 본 발명에 따른 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선, 두께 측정에 앞서 측정 장치를 저분해능으로 세팅한다(S300). 분해능은 측정하고자 하는 대상을 얼마나 세밀한 단위까지 측정할 수 있는가를 나타내는 것으로서, 렌즈 시스템, 광의 조사 거리, 분광기의 성능 등의 복합적인 요소에 따라 결정된다. 본 실시예에서는 대략 10 ~ 40 nm의 저분해능을 갖도록 시스템을 세팅하였는데 이는 실제 측정시의 환경에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. 만일, 고분해능(예를 들면, 0.5 nm)으로 세팅하면 두꺼운 막의 반사율에 의한 보강과 간섭에 따른 오실레이션이 많이 포착된다. 따라서, 본 발명에서는 두꺼운 막인 상부 유리기판(110)과 유전체층(120)에 의한 오실레이션을 미리 제거하기 위하여 시스템을 대략 10 ~ 40 nm 정도의 저분해능으로 세팅하여 MgO 보호막(150)의 반사율에 의한 오실레이션을 포착할 수 있도록 하였다.
시스템 세팅이 이루어지면, 제 1 파장대역의 광과 제 1 파장대역의 광을 혼합한 혼합광을 생성한다(S310). 즉, 200 ~ 450 nm의 자외선-청자색 파장대역의 광을 방출하는 중수소 램프(11)와 450 ~ 1700 nm의 가시광선 파장대역을 방출하는 텅스텐 할로겐 램프(13)를 이용하여 200 ~ 1700 nm에 걸쳐 균형있는 세기의 광을 만든다.
생성된 혼합광을 다른 막이 적층되지 않은 상태의 상부 유리기판(110)에 조사하여 반사율 스펙트럼을 산출한다(S320, S330).
그 다음, 유전체층(120), 버스 전극(130), ITO 전극(140) 및 MgO 보호막(150)이 모두 적층된 상부 패널(100)에 혼합광을 조사하여 반사율 스펙트럼을 산출한다(S340, S350).
그 다음, S350 단계에서 산출된 반사율 스펙트럼을 S330 단계에서 산출된 반사율 스펙트럼으로 나누어 상부 유리기판(110)의 반사율에 대한 MgO 보호막(150)의 상대 반사율 스펙트럼을 산출한다(S360).
MgO 보호막(150)의 상대 반사율 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 반영한 수정된 고속 푸리에 변환하고(S370), 변환된 그래프에서 푸리에 계수의 피크값에 해당하는 두께를 알아내어 MgO 보호막(150)의 두께를 산출한다(S380).
또한, 도면에는 단계적으로 도시되어 있지 않으나, 배경 외란광 측정 기법을 사용하여 측정된 반사율 스펙트럼의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 실제 빛을 시료에 조사하지 않은 상태에서도 배경 외란광에 의해 약한 정도의 오실레이션이 포착되므로, 일종의 0점 조정과 같은 조작에 의해 이러한 배경 외란광에 의한 오실레이션 성분을 미리 제거한 후 제로 상태에서 시료를 측정하면 그 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 상부 유리기판(110)만에 의한 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프, 도 5는 MgO 보호막이 적층된 상부 유리기판(110)의 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프, 도 6은 상부 유리기판(110)에 의한 반사율 성분을 제거한 MgO 보호막만에 의한 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 상기 S330 단계에서 산출된 다른 막층이 적층되지 않은 상태의 상부 유리기판(110)만의 반사율 스펙트럼으로서 기준 스펙트럼이 된다.
도 5는 MgO 보호막까지 적층된 상부 유리기판(110)의 반사율 스펙트럼으로서 실제 측정 스펙트럼이다. 측정 장치가 저분해능으로 세팅된 상태어서 측정하였으므로 도 5의 그래프에는 두꺼운 유전체층을 비롯한 두꺼운 층에 의한 진동 성분은 필터링되어 나타나지 않음을 알 수 있다. 만일 고분해능으로 측정하였다면 도 5와 같은 매끄러운 파형이 아니라 도 5의 파형에 아주 잔 오실레이션이 실려있는 모양의 그래프가 얻어질 것이다.
도 6은 도 5의 그래프에서 도 4의 그래프를 나누었을 때의 그래프로서, 상부 유리기판(110)의 반사율에 의한 효과를 제거하여 MgO 보호막(150)만에 의한 반사율 성분 스펙트럼을 얻기 위한 것이다. 즉, 도 6의 그래프는 상부 유기기판(110)과 기타 적층된 막층에 의한 반사율 성분을 제거한 MgO 보호막(150)만에 의한 반사율 성분 스펙트럼 그래프인 것이다.
도 7은 도 6의 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 고려한 고속 푸리에 변환한 그래프이다.
도 6에서 얻어진 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 고려한 고속 푸리에 변환하면 도 7과 같은 그래프가 얻어진다. 도 7에 도시된 바와 같이, 고속 푸리에 변환한 그래프에서 유전체막 등의 두꺼운 막들에 의한 피크가 제거되고, MgO 보호막(150)만에 의한 피크만이 나타남을 알 수 있다. 만일, 고분해능으로 고속 푸리에 변환하였다면 다른 두꺼운 막들의 두께 및 이들 두께의 합들의 피크들이 나타났을 것이다. 도 7에서 수정된 FFT를 적용함으로써 피크의 폭이 좁고 진폭이 커서 MgO 보호막(150)의 두께를 정밀하게 측정할 수 있음을 알 수 있다. 도 7에서 MgO 보호막(150)의 두께는 5480 Å 으로 측정된다.
도 8은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 실제 MgO 보호막(150)을 측정한 결과를 측정 회수별로 도시한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 약 100 회의 측정 실험 결과 MgO 보호막(150)의 두께는 대략 5480 Å 으로서 거의 동일하게 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 측정장치 및 방법에 의할 경우 상당히 정확하게 MgO 보호막(150)의 두께를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
도 9는 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 고려한 고속 푸리에 변환하기 위해 사용한 MgO 보호막의 굴절율 분산 그래프이다.
도 9에서 청색선은 MgO 보호막(150)의 기준 반사율 그래프이고, 적색선은 조밀도를(7%의 내부 공극율은 93%의 조밀도와 대응된다) 고려한 실제 MgO 보호막(150)의 기준 반사율 그래프이다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, MgO 보호막(150)의 반사율은 일정하지 않고 파장 대역에 따라 달라진다. 따라서, 파장대역에 따른 반사율 변화를 고려하여 측정해야만 보다 정확한 막 두께 측정이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 적색선과 같이 실제 상부 유리기판(110)에 적층된 MgO 보호막(150)의 조밀도을 고려하여 측정하여 보다 정확하게 막 두께를 측정하였다.
비록 본 실시예에서는 PDP의 MgO 보호막의 두께를 측정하는 방법에 한정하여 예시하고 설명하였으나, 본 발명은 그에 국한되지 않고 기타 다양한 적층막들 중 일부막의 두께를 측정하는데 적용될 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명의 범위는 이러한 적용을 포함할 것이다.
광학적인 장비는 비파괴적이며 비간섭적이고 측정시간이 짧으므로 실시간, on-line 측정이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 두께측정장치는 수십㎛ 두께의 유전층을 포함한 버스전극, 투명전극 등에 무관하게 상부 MgO 보호막의 두께만을 정확하게 측정하는 기존의 광학장비로는 구현할 수 없는 독창성을 가지고 있다.
또한 수정된 푸리에변환방법을 적용함으로써 두께 측정의 정밀도를 4배 이상 향상시켰다. 본 두께측정장치는 경량이며 고속으로 분광 스펙트럼을 측정하고 실시간으로 두께데이터를 제공하므로 실시간 on-line 모니터링 및 제어 등을 필요로 하는 현장에서 품질 관리 및 제어, 제품의 수율 향상에 크게 기여할 것이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 PDP의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 상부 유리기판만에 의한 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 MgO 보호막이 적층된 상부 유리기판의 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6은 유리기판에 의한 반사율 성분을 제거한 MgO 보호막만에 의한 반사율 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 6의 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 고려한 고속 푸리에 변환한 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 실제 MgO 보호막을 측정한 결과를 측정 회수별로 도시한 그래프이다.
도 9는 반사율 스펙트럼을 굴절율 분산을 고려한 고속 푸리에 변환하기 위해 사용한 MgO 보호막의 굴절율 분산 그래프이다.
<주요 도면부호에 관한 설명>
10 : 광원, 11 : 중수소 램프,
13 : 할로겐 램프, 20 : 분기형 광섬유,
30 : 집속 렌즈, 40 : 분광기,
50 : 광센서 어레이, 60 : 변환부,
70 : 연산부, 80 : 분석부,
100 : 상부 패널, 110 : 상부 유리기판,
120 : 유전체층, 130 : 버스 전극,
140 : ITO전극, 150 : MgO 보호막.

Claims (9)

  1. PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치에 있어서,
    자외선 및 청자색 파장 영역의 제 1 광원 및 가시광선 파장 영역의 제 2 광원의 빛을 혼합하여 상기 상부 유리기판에 형성된 패턴 간격보다 충분히 큰 직경의 빛을 방출하는 광원부;
    상기 광원장치에서 방출된 빛을 상기 유리기판에 수직으로 입사시키고 수직으로 반사광을 받는 분기형 광섬유;
    상기 분기형 광섬유에서 방출되는 빛을 집속하여 상기 직경을 유지하는 평행광을 시료에 조사하는 집속렌즈;
    상기 분기형 광섬유로부터 입사된 상기 시료에서 반사된 빛을 각 파장대역별 빛으로 분광시키는 분광기;
    상기 각 파장대역별 빛이 입사되면 그 세기에 상응하는 전류를 생성하는 광센서 어레이;
    상기 광센서 어레이에서 출력되는 전류를 디지털 값으로 변환하는 변환기;
    상기 변환기로부터 수신한 각 파장대역별 광도값으로부터 반사율 스펙트럼을 산출하고, 이를 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 상기 MgO 보호막의 두께를 측정하는 연산부를 포함하되,
    상기 연산부는 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판의 기준 반사율 스펙트럼을 산출하고, 상기 MgO 보호막이 형성된 상부 유리기판의 측정 반사율 스펙트럼을 산출하며, 상기 산출된 측정 반사율 스펙트럼을 기준 반사율 스펙트럼으로 제산하여 상기 MgO 보호막에 의한 상대 반사율 스펙트럼을 산출한 후 상기 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 상기 MgO 보호막의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조사되는 빛의 직경은 상기 패턴 간격의 10 ~ 40배인 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광은 200 ~ 450 nm의 파장대역을 갖고, 상기 제 2 광은 450 ~ 1700nm의 파장대역을 갖는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집속렌즈 및 분광기는 10 ~ 40 nm의 분해능을 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정장치.
  5. PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법에 있어서,
    자외선 및 청자색 파장영역의 제 1 광 및 가시광선 파장영역의 제 2 광을 혼합하여 상기 상부 유리기판에 형성된 패턴 간격보다 충분히 큰 직경의 빛을 생성하는 단계;
    상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판에 조사하여 기준 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계;
    상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성된 상부 유리기판에 조사하여 측정 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계;
    상기 산출된 측정 반사율 스펙트럼을 기준 반사율 스펙트럼으로 제산하여 상기 MgO 보호막에 의한 상대 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 MgO 보호막의 상대 반사율 스펙트럼을 굴절률 분산을 반영한 고속 푸리에 변환하여 구해진 푸리에 계수의 피크값에 해당하는 두께변수값을 상기 MgO 보호막의 두께로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 생성된 빛을 상기 MgO 보호막이 형성되지 않은 상부 유리기판에 조사하여 기준 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계는
    상기 생성된 빛을 조사하지 않은 상태에서 배경 외란광에 의한 반사율 스펙트럼을 산출하는 단계를 선행하고,
    상기 배경 외란광에 의한 반사율 스펙트럼 성분을 반영하여 상기 기준 반사율 스펙트럼을 산출하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조사되는 빛의 직경은 상기 패턴 간격의 10 ~ 40배인 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 광은 200 ~ 450 nm의 파장대역을 갖고, 상기 제 2 광은 450 ~ 1700nm의 파장대역을 갖는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    측정 장치를 10 ~ 40 nm의 분해능으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 상부 유리기판의 MgO 보호막 두께 측정방법.
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