KR100670065B1 - 두께 측정 장치 및 이를 이용한 진공 증착기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공 증착기는 진공 챔버, 진공 챔버 내에서 증착될 기판을 지지하는 기판 지지부, 진공 챔버 하부에 설치되어 증착 물질을 가열하는 증착원 및 기판 지지부에 대응되는 부분에 구비되어 증착되는 박막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치를 포함하고, 두께 측정 장치는 크리스탈 센서, 크리스탈 센서의 전면에 크리스탈 센서를 노출 시키는 복수의 개구부를 구비하며 배치되는 제1 회전판, 제1 회전판의 중심에 연결 설치되는 회전축 및 회전축에 연결되어 제1 회전판을 회전시키는 모터를 포함하며, 제1 회전판은 크리스탈 센서를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하고, 개구부는 제1 개구부와 제1 개구부보다 크게 형성되는 제2 개구부를 포함한다.

두께측정장치, 크리스탈센서, 회전판, 광센서, 진공증착기

Description

두께 측정 장치 및 이를 이용한 진공 증착기{THICKNESS MONITOR APPARATUS AND VACUUM EVAPORATOR USING THE SAME}

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 두께 측정 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 두께 측정 장치의 제1 회전판을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공 증착기를 나타낸 개략도이다.

본 발명은 두께 측정 장치 및 이를 이용한 진공 증착기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두께 측정 장치의 회전판 구조를 개선하여 증착 두께를 효율적으로 제어할 수 있는 두께 측정 장치 및 이를 이용한 진공 증착기에 관한 것이다.

일반적인 진공 증착기는 진공 챔버와 그 내부에 배치되는 증착원과 크리스탈 센서를 구비하는 두께 측정 장치를 구비한다.

이러한 진공 증착기를 이용하는 진공 증착법은 진공 챔버 내에 기판을 장착하고, 기판의 표면에 부착시키려는 증착 물질을 증착원에 수용하고 이를 기화시켜, 이 기화된 증착 물질이 기판의 표면에서 응축해 부착되는 방식으로 유기물 또는 무 기물을 증착하는 방법이다.

증착원은 그 내부에 증착 물질이 수용되는 도가니(crucible)와 도가니의 주변에 감겨져 도가니를 전기적으로 가열하는 가열 장치로 구성된다. 이때, 가열 장치에 의해 도가니가 가열되어 일정 온도가 되면 증착 물질이 증발하게 된다.

증착원으로부터 증발된 증착 물질은 기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재증발 등으로 이루어지는 연속적 과정을 거쳐 기판 위에 고체화되어 증착막을 형성한다.

한편, 진공 챔버의 내부에는 증착원의 상부로부터 일정거리 떨어진 곳에 기판이 위치한다. 기판의 상부 일측에는 내부에 크리스탈 센서를 구비하여 기판에 증착되는 막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치(thickness monitor)가 구비된다.

이 경우, 증착 과정에서 크리스탈 센서의 표면에 증착 물질이 증착되면 크리스탈 센서의 수명이 단축된다. 또한, 증착 물질을 증발시키기 위해 가해지는 열에 의해 크리스탈 센서가 손상되어 감도가 저하될 수 있으며, 이 또한 크리스탈 센서의 수명을 단축시키는 원인이 된다.

이를 방지하기 위해 크리스탈 센서의 전면에 크리스탈 센서를 노출시키는 홀(hole)이 형성된 회전판을 설치한다. 회전판은 증착 공정 중 회전되며 센서의 노출시간을 줄임으로써 크리스탈 센서 표면에 증착 물질이 증착되는 속도를 감소시키고, 크리스탈 센서가 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 크리스탈 센서의 수명을 증대시킨다.

그런데 증착 과정에서 회전판이 정지하여 회전판에 형성되는 홀의 위치와 크리스탈 센서가 일치하지 않는 경우에는 크리스탈 센서가 성막 속도를 인식하지 못 하게 되어 기판에 증착되는 증착막의 두께를 정확하게 측정할 수 없게 되고, 이때, 진공 증착기의 두께 측정 장치를 수리하는 시간이 필요하게 되어 공정이 지연되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 증착 중 크리스탈 센서 표면에 증착 물질이 증착되거나 크리스탈 센서가 열에 의해 손상되는 것을 효율적으로 방지함과 동시에, 회전판의 홀과 크리스탈 센서의 위치를 자동으로 일치시켜 증착 공정을 효과적으로 실시할 수 있는 두께 측정 장치 및 이를 이용한 진공 증착기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 진공 증착기는 진공 챔버, 진공 챔버 내에서 증착될 기판을 지지하는 기판 지지부, 진공 챔버 하부에 설치되어 증착 물질을 가열하는 증착원 및 기판 지지부에 대응되는 부분에 구비되어 증착되는 박막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치를 포함하고, 두께 측정 장치는 크리스탈 센서, 크리스탈 센서의 전면에 크리스탈 센서를 노출 시키는 복수의 개구부를 구비하며 배치되는 제1 회전판, 제1 회전판의 중심에 연결 설치되는 회전축 및 회전축에 연결되어 제1 회전판을 회전시키는 모터를 포함하며, 제1 회전판은 크리스탈 센서를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하고, 개구부는 제1 개구부와 제1 개구부보다 크게 형성되는 제2 개구부를 포함한다.

한편, 제1 회전판에 제1 개구부가 형성되는 제1 영역과 제2 개구부가 설정될 수 있다.

이때, 제1 회전판은 원판으로 형성되고, 제1 영역은 제2 영역보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

또한, 회전축의 타측에 연결 설치되어 모터에 의해 제1 회전판과 함께 회전하는 복수의 홈이 형성된 제2 회전판 및 제2 회전판의 회전수를 측정하고, 제1 회전판의 회전 여부를 확인하는 광센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 개구부는 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 제1 회전판은 금속으로 형성될 수 있다.

이때, 기판은 유기 발광 표시 장치의 기판일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 진공 증착기는 크리스탈 센서, 크리스탈 센서를 노출 시키며 배치되는 제1 회전판, 제1 회전판에 연결 설치되는 회전축 및 회전축에 연결되어 제1 회전판을 회전시키는 모터를 포함하고, 제1 회전판은 크리스탈 센서를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하고, 개구부는 제1 개구부와 제1 개구부보다 크게 형성되는 제2 개구부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 두께 측정 장치 및 진공 증착기에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 두께 측정 장치(100)를 도시한 사시도이다. 도면을 참고하면, 두께 측정 장치(100)는 크리스탈 센서(10), 크리스탈 센서(10)를 지지하는 지지부(20), 크리스탈 센서(10)의 일측에는 배치되어 크리스탈 센서(10)를 열 및 증착 물질로부터 보호하는 보호부(30)를 포함한다.

보호부(30)는 결합 장치(22)에 의해 크리스탈 센서(10)에 고정된다. 보호부(30)는, 회전축(32)과, 이 회전축(32)의 일측에 구비되며 크리스탈 센서(10)를 노출시키는 복수의 개구부(340)가 형성된 제1 회전판(34) 및 제1 회전판(34)을 구동시키는 모터(36)를 포함한다.

제1 회전판(34)은 진공 증착 공정 시 발생하는 열에 견딜 수 있도록 금속으로 형성될 수 있다. 이 경우, 크리스탈 센서(10)의 전면에 제1 회전판(34)의 개구부(340)가 위치할 때 기판에 증착되는 박막의 두께가 측정된다.

또한, 보호부(30)는 제1 회전판(34)의 회전수를 측정하기 위한 구성으로써, 회전축(32)의 타측에 구비되며 복수의 홈이 형성된 제2 회전판(38)과, 모터(36)에 고정되어 제2 회전판(38)의 회전수를 측정하는 광센서(40)를 더 포함할 수 있다.

광센서(40)는 모터(36)에 고정되며, 제2 회전판(38)의 가장자리에 맞물려 형성될 수 있다. 광센서(40)는 제2 회전판(38)의 가장자리에 형성된 홈을 인식하여 제2 회전판(38)의 회전수를 측정한다.

이때, 제2 회전판(38)과 제1 회전판(34)은 동시에 회전하기 때문에 제2 회전판(38)의 회전수를 측정함으로써 제1 회전판(34)의 회전수를 측정할 수 있다. 이와 같이 제1 회전판(34)의 회전수를 정확히 측정하여 기판에 증착되는 박막의 두께를 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 광센서(40)는 진공 증착 공정 중 제1 회전판(34)의 회전 여부를 확인하여 제1 회전판(34)이 멈추었을 때 제2 회전판(38)에 형성된 홈을 인식하여 제1 회전판(34)에 형성된 개구부(340)이 크리스탈 센서(10)에 위치하도록 하는 기능을 갖는다.

도 2는 제1 회전판(34)과 이에 연결 설치되는 회전축(32)을 도시한 사시도이다. 도면을 참고하면, 제1 회전판(34)에는 크리스탈 센서(10)를 노출시키는 개구부(340)가 복수 개 형성된다. 이러한 제1 회전판(34)은 도시한 바와 같이, 원판으로 형성될 수 있다.

제1 회전판(34)에는 제1 회전판(34) 면적의 일정 부분으로 제1 영역(34a)이 설정되고, 제1 영역(34a)보다 작은 면적의 부분으로 제2 여역(34b)가 설정된다. 도면에서는 일례로, 제1 영역(34a)이 제1 회전판(34) 면적의 3/4에 해당하는 부분에 형성되고, 제2 영역(34b)은 제1 회전판(34) 면적의 1/4에 해당하는 부분에 형성되는 것을 도시하였다.

상기한 제1 영역(34a)에는 복수의 제1 개구부(341)가 일정한 간격을 두고 형성된다. 제1 개구부(341)는 일례로 소정의 중심각을 가지며 형성되는 대략 부채꼴의 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기한 제2 영역(34b)에는 복수의 제2 개구부(342)가 일정한 간격을 두고 형성된다. 제2 개구부(342)는 전술한 제1 개구부(341)가 갖는 중심각보다 큰 중심각을 갖는 대략 부채꼴의 형상으로 이루어질 수 있다.

상기한 구성을 갖는 제1 회전판(34)은 상대적으로 면적이 작은 제1 개구부(341)들을 구비하므로 증착 물질이 크리스탈 센서의 표면에 증착되는 속도를 늦추고, 열로부터 크리스탈 센서를 보호할 수 있다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 광센서(도 1의 40 참고)에서 제2 회전판(도 1의 38 참고)에 형성된 홈의 위치를 감지함으로써 개구부(340)와 크리스탈 센서(도 1의 10 참고)의 위치를 일치시키게 되는데, 이때, 제2 개구부(342)는 제1 개구부(341)보다 면적이 크게 형성되므로 제2 개구부(342)를 크리스탈 센서 부분에 위치시키는 것이 용이하다.

즉, 종래 크리스탈 센서와 개구부(340)의 위치가 일치하지 않은 상태에서 제1 회전판(34)이 정지하는 경우, 크리스탈 센서에서 성막 속도를 감지할 수 없게 되어 증착 공정이 진행될 수 없었으나, 본 실시예에 따른 두께 측정 장치는 제1 회전판(34)이 정지하는 경우에도 신속하게 크리스탈 센서를 노출시켜 증착 공정이 계속하여 수행될 수 있도록 한다.

상기에서는 제1 및 제2 개구부(341, 342)가 대략 부채꼴의 형태를 갖는 홀로 이루어지는 구성을 설명하였으나, 제1 및 제2 개구부(341, 342)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 회전판(34)의 외측으로부터 형성되는 홈의 형상을 가질 수도 있으며, 이외에 크리스탈 센서를 노출시킬 수 있는 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공 증착기(200)의 개략도이다. 진공 증착기(200)는 내부가 진공으로 유지되는 진공 챔버(50)를 구비한다. 이 진공 챔버(50)는 일측에 입구(52)와 타측에 출구(54)를 갖도록 할 수 있으며, 입구(52)와 출구(54)를 통해 진공 챔버(50)를 관통하도록 기판 이송 수단(56)이 배설된다.

기판 이송 수단(56)에는 자체 회전 가능하도록 기판 지지부(58)가 장착될 수 있으며, 증착물질이 증착될 기판(60)은 기판 이송 수단(56)에 의해 진공 챔버(50) 내부로 이송되며, 기판 지지부(58)에 의해 지지되어 진공 챔버(50) 내에 장착된다.

기판 지지부(58)는 기판 이송 수단(56)과 별도로 설치되어 챔버(10) 내부에 장착되도록 할 수도 있다.

진공 챔버(50) 내부의 기판 지지부(58)가 배치된 반대되는 부분에는 증착 물질이 수납, 가열되어 기화됨에 따라 증착이 이루어지는 증착원(62)이 설치된다.

증착원(62)은 적어도 하나 이상 설치될 수 있는 것으로, 도시하지 않았으나 증착 물질을 수납하는 적어도 하나의 증착 도가니와 증착 도가니를 가열하는 별도의 가열 수단을 포함한다. 이와 같은 증착원(62)은 별도의 장착대(64) 상에 설치될 수 있다.

이렇게 구성된 진공 챔버(50)내에는 기판 지지부(58)에 대응되는 부분에 구비되어 증착막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치(100)가 구비된다.

두께 측정 장치(100)는 증착원(62)으로부터 증착되는 증착 물질이 기판(60)과 대략 동일한 양으로 증착되도록 증착원(62)으로부터의 거리 및 각도를 조절하여 설치한다.

이러한 두께 측정 장치(100)의 구성에 대하여는 상술하였으므로 여기에서는 그 설명을 생략한다.

상기와 같은 구성을 갖는 진공 증착기(200)는 기판 이송 수단(56)에 따라 기판(60)을 챔버(10)내로 이송하며, 증착원(62)으로부터 유기막 또는 무기막을 기판(60) 상에 증착시킨다.

한편, 상기에서 설명한 본 발명에 따른 두께 측정 장치 및 이를 구비한 진공 증착기는 유기 발광 표시 장치의 유기막 또는 무기막을 증착하는 공정에서 사용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 두께 측정 장치 및 이를 구비한 진공 증착기에 의하면 제1 회전판에 형성된 개구부의 크기를 서로 다르게 함으로써 크리스탈 센서의 표면에 증착되는 속도를 줄이고, 증착 과정에서 발생하는 열로부터 보호함으로써 크리스탈 센서의 소모를 줄일 수 있다.

또한, 제1 회전판의 정지 시에도 쉽게 크리스탈 센서를 다시 노출시킬 수 있으므로 효율적인 증착 공정을 실시할 수 있다.

Claims (11)

1. 진공 챔버;

   상기 진공 챔버 내에서 증착될 기판을 지지하는 기판 지지부;

   상기 진공 챔버 하부에 설치되어 증착 물질을 가열하는 증착원; 및

   상기 기판 지지부에 대응되는 부분에 구비되어 증착되는 박막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치

   를 포함하고,

   상기 두께 측정 장치는,

   크리스탈 센서;

   상기 크리스탈 센서의 전면에 상기 크리스탈 센서를 노출 시키는 복수의 개구부를 구비하며 배치되는 제1 회전판;

   상기 제1 회전판의 중심에 연결 설치되는 회전축; 및

   상기 회전축에 연결되어 상기 제1 회전판을 회전시키는 모터

   를 포함하며,

   상기 개구부는, 제1 개구부와 상기 제1 개구부보다 크게 형성되는 제2 개구부를 포함하는 진공 증착기.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 회전판에 상기 제1 개구부가 형성되는 제1 영역과 상기 제2 개구부 가 형성되는 제2 영역이 설정되는 진공 증착기.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 제1 회전판은 원판으로 형성되고,

   상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 넓게 설정되는 진공 증착기.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 두께 측정 장치는,

   상기 회전축에 연결 설치되어 상기 모터에 의해 상기 제1 회전판과 함께 회전하며, 복수의 홈이 형성된 제2 회전판; 및

   상기 제2 회전판의 회전수를 측정하고, 상기 제1 회전판의 회전 여부를 인식하는 광센서

   를 더 포함하는 진공 증착기.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 기판은 유기 발광 표시 장치의 기판인 진공 증착기.
6. 크리스탈 센서;

   상기 크리스탈 센서를 노출 시키며 배치되는 제1 회전판;

   상기 제1 회전판에 연결 설치되는 회전축; 및

   상기 회전축에 연결되어 상기 제1 회전판을 회전시키는 모터

   를 포함하고,

   상기 제1 회전판은,

   상기 크리스탈 센서를 노출시키는 복수의 개구부를 구비하고,

   상기 개구부는, 제1 개구부와 상기 제1 개구부보다 크게 형성되는 제2 개구부를 포함하는 두께 측정 장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 제1 회전판에 상기 제1 개구부가 형성되는 제1 영역과 상기 제2 개구부가 형성되는 제2 영역이 설정되는 두께 측정 장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 제1 회전판은 원판으로 형성되고,

   상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 넓게 설정되는 두께 측정 장치.
9. 제6 항에 있어서,

   상기 회전축의 타측에 연결 설치되어 상기 모터에 의해 상기 제1 회전판과 함께 회전하는 복수의 홈이 형성된 제2 회전판; 및

   상기 제2 회전판의 회전수를 측정하고, 상기 제1 회전판의 회전 여부를 인식하는 광센서

   를 더 포함하는 두께 측정 장치.
10. 제6 항에 있어서,

    상기 개구부들은 서로 간격을 두고 이격되어 배치되는 두께 측정 장치.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 제1 회전판은 금속으로 형성되는 두께 측정 장치.

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