KR101286523B1 - 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 상에 형성되는 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치는 미리 설정된 증착 속도로 기판 상에 박막을 형성하는 증착 챔버와; 상기 증착 챔버 내에 설치되어 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 두께 측정부와; 상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 측정하는 속도 측정 센서와; 상기 두께 측정부에서 측정된 박막의 두께를 이용하여 상기 속도 측정 센서의 증착 속도와 상기 미리 설정된 증착 속도의 차이를 보정하는 제어부를 구비하며, 상기 증착 챔버는 상기 박막을 이루는 증착 물질이 수용된 증착 용기와; 상기 증착 물질이 통과하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 새도우 마스크를 포함하며, 상기 새도우 마스크는 상기 기판의 표시 영역과 대응하는 영역에 표시 패턴을 형성하기 위한 다수의 화소홀과; 상기 기판의 비표시 영역과 대응하는 영역에 측정 패턴을 형성하기 위한 다수의 측정홀을 포함하며, 상기 두께 측정부는 상기 새도우 마스크의 상기 측정홀을 통과한 광을 상기 측정 패턴에 조사하는 레이저 송신부와; 상기 측정 패턴에 의해 반사된 반사광이 측정홀을 통해 입사되며, 입사된 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 측정 패턴의 두께를 측정하는 레이저 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 종래 평판 표시 장치의 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 새도우 마스크를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치에 의해 형성되는 박막을 가지는 전계 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
31 : 화소홀 32 : 측정 패턴
33 : 표시 패턴 41 : 기판
42 : 측정 패턴 43 : 두께 측정부
44 : 증착 용기 45 : 표시부
46 : 오실레이터 47 : 속도 측정 센서
48 : 새도우 마스크 49 : 제어부
본 발명은 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기판 상에 형성되는 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 전계 발광(Electro-Luminescence) 표시 장치 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치에 포함된 다수의 박막은 증착 공정을 통해 형성된다. 이 증착 공정 후, 설정된 기준 두께로 박막이 형성되었는지를 측정하여 설정된 기준 두께와 실제 두께가 다른 경우 두께를 보정한다. 이를 위해, 도 1에 도시된 박막 두께 측정 장치를 이용하여 박막의 두께를 측정함과 아울러 두께를 보정한다.
이를 구체적으로 설명하면, 증착 용기(23)에 수용된 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 기판(21) 표면에 흡착되어 박막(22)으로 형성된다. 이 때, 수정 진동자 센서(26)는 증착 용기(23)에 수용된 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 증착 물질의 증착 속도를 측정한다. 즉, 수정 진동자 센서(26)는 오실레이터(25)에 의해 진동하는 수정 진동자에 의해 진동수를 측정한다. 이와 같이 수정 진동자 센서(26)에서 측정된 증착 속도와 미리 설정된 증착 속도는 표시부(24)에 표시된다.
이 후, 증착이 완료된 기판(21)은 증착 챔버 외부로 반출되어 기판(21) 상에 형성된 박막(22)의 실제 두께를 측정한다. 이 때, 박막(22)의 실제 두께와 미리 설정된 기준 두께가 다른 경우, 표시부(24)에 표시된 증착 비율을 보정하여 생성된 증착 속도로 박막(22)을 형성한다.
이와 같이, 종래 박막의 두께 측정 장치는 박막(22)의 실제 두께를 직접적으로 측정하지 못하고 수정 진동자 센서(26)를 사용하여 간접적으로 확인한다. 이 경우, 수정 진동자 센서(26)는 시간이 경과함에 따라 진동수가 변하므로 제대로 박막(22)의 실제 두께를 측정할 수 없다. 또한, 종래 박막의 두께 측정 장치는 박막(22)의 두께에 대해서 표시부(24)에 나타난 증착 속도에 의존하므로 정확한 두께를 얻을 수 없다. 뿐만 아니라, 종래 박막(22)의 두께 측정 장치는 박막(22)이 형성된 기판(21)을 증착 챔버 밖으로 반출한 상태에서 박막(22)의 두께를 주기적으로 측정하므로 실시간으로 박막(22)의 두께를 측정할 수 없다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판 상에 형성되는 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치는 미리 설정된 증착 속도로 기판 상에 박막을 형성하는 증착 챔버와; 상기 증착 챔버 내에 설치되어 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 두께 측정부와; 상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 측정하는 속도 측정 센서와; 상기 두께 측정부에서 측정된 박막의 두께를 이용하여 상기 속도 측정 센서의 증착 속도와 상기 미리 설정된 증착 속도의 차이를 보정하는 제어부를 구비하며, 상기 증착 챔버는 상기 박막을 이루는 증착 물질이 수용된 증착 용기와; 상기 증착 물질이 통과하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 새도우 마스크를 포함하며, 상기 새도우 마스크는 상기 기판의 표시 영역과 대응하는 영역에 표시 패턴을 형성하기 위한 다수의 화소홀과; 상기 기판의 비표시 영역과 대응하는 영역에 측정 패턴을 형성하기 위한 다수의 측정홀을 포함하며, 상기 두께 측정부는 상기 새도우 마스크의 상기 측정홀을 통과한 광을 상기 측정 패턴에 조사하는 레이저 송신부와; 상기 측정 패턴에 의해 반사된 반사광이 상기 측정홀을 통해 입사되며, 입사된 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 상기 측정 패턴의 두께를 측정하는 레이저 수신부를 포함하며, 상기 속도 측정 센서는 상기 증착 용기에 수용된 상기 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 상기 증착 물질의 증착 속도를 측정하며, 상기 측정홀은 평판 표시 장치인 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층, 정공 운송층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층, 전자 운송층 및 전자 주입층 각각과 대응되도록 상기 비표시 영역 내의 서로 다른 영역에 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법은 미리 설정된 증착 속도로 기판 상에 박막을 형성하는 단계와; 상기 증착 챔버 내에서 두께 측정부를 이용하여 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 단계와; 상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 속도 측정 센서를 이용하여 측정하는 단계와; 상기 두께 측정부에서 측정된 박막의 두께를 이용하여 상기 속도 측정 센서의 증착 속도와 상기 미리 설정된 증착 속도의 차이를 제어부에서 보정하는 단계를 포함하며, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 상기 박막을 이루는 증착 물질을 승화상태로 변화시키는 단계와; 상기 승화 상태의 증착 물질을 새도우 마스크에 형성된 다수의 화소홀을 이용하여 상기 기판의 표시 영역에 표시 패턴을 형성하는 단계와; 상기 새도우 마스크에 형성된 다수의 측정홀을 이용하여 상기 기판의 비표시 영역에 측정 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 단계는 상기 새도우 마스크의 상기 측정홀을 통과한 레이저 송신부의 광을 상기 측정 패턴에 조사하는 단계와; 상기 측정 패턴에 의해 반사된 반사광이 상기 측정홀을 통해 레이저 수신부에 입사되며, 입사된 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 상기 측정 패턴의 두께를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 속도 측정 센서는 상기 증착 용기에 수용된 상기 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 상기 증착 물질의 증착 속도를 측정하며, 상기 측정홀은 평판 표시 장치인 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층, 정공 운송층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층, 전자 운송층 및 전자 주입층 각각과 대응되도록 상기 비표시 영역 내의 서로 다른 영역에 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 평판 표시 장치의 제조 장치는 속도 측정 센서(47), 오실레이터(46), 표시부(45), 두께 측정부(43)를 포함한다.
두께 측정부(43)는 엘립소미터(ellipsometer)로 형성되며, 이 두께 측정부(43)는 증착 챔버 내에 위치하는 레이저 발진부(43a) 및 레이저 수신부(43b)를 포함한다.
레이저 발진부(43a)는 새도우 마스크(48)를 통과해 기판(41) 상에 표시 패턴(33)과 동시에 형성된 측정 패턴(42)에 광을 조사한다. 한편, 기판(41) 상에 표시 패턴(33)과 측정 패턴(42)을 동시에 형성하기 위해서 도 3에 도시된 바와 같이 새도우 마스크(48)에는 표시 영역에 형성되는 표시 패턴(33)과 대응하는 다수의 화소홀(31)과, 비표시 영역에 형성된 측정 패턴(42)과 대응하는 측정홀(32)이 형성된다. 여기서, 평판 표시 장치의 제조 장치가 전계 발광 표시 장치에 적용되는 경우, 측정홀(32)은 정공 주입층(HIL), 정공 운송층(HTL), 적색 발광층(R), 녹색 발광층(G), 청색 발광층(B), 전자 운송층(ETL) 및 전자 주입층 각각과 대응되도록 다수개 형성되며 비표시 영역 내의 서로 다른 영역에 형성된다.
레이저 수신부(43b)는 측정 패턴(42)에 의해 반사된 반사광이 입사되면, 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 측정 패턴(42)의 두께를 측정한다.
속도 측정 센서(47)는 수정 진동자 센서(Quartz crystal sensor)로 형성되며, 이러한 속도 측정 센서(47)에는 증착 용기(23)에 수용된 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 증착 물질의 증착 속도를 측정한다.
오실레이터(25)는 속도 측정 센서(47)의 수정 진동자를 수MHz로 진동시킨다.
표시부(24)는 박막을 이루는 증착 물질의 밀도 및 특성 등의 기준 파라미터를 기준으로 미리 설정된 증착 속도와 속도 측정 센서(47)에서 측정된 증착 속도를 실시간으로 표시한다.
제어부(49)는 두께 측정부(43)에서 측정된 측정 패턴(42)의 실제 두께를 이 용하여 시간이 경과함에 따라서 저하되는 속도 측정 센서(47)의 진동수에 의한 속도 측정 센서(47)에서 측정된 증착 속도와 미리 설정된 증착 속도 차이를 보정한다.
도 4는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이에 대하여, 도 2 및 도 3을 결부하여 설명하기로 한다.
먼저, 증착 챔버 내에 박막이 증착될 기판(41)이 로딩된다(S1단계). 이어서, 미리 설정된 증착 속도로 새도우 마스크(48)를 통과한 증착 물질이 기판(41) 상에 흡착됨으로써 기판(41) 상에 표시 패턴(33)과 측정 패턴(42)을 포함하는 박막이 형성된다(S2단계). 이 때, 증착 속도는 기판(41) 상에 증착될 박막의 밀도, 재질 등의 파라미터를 이용하여 설정된다.
이 후, 증착 챔버 내에서 두께 측정부(43)를 이용하여 기판(41) 상에 증착되는 측정 패턴(42)의 두께를 실시간으로 측정한다(S3단계). 이와 동시에, 속도 측정 센서(47)는 진동수를 측정하여 기판(41) 상에 측정 패턴(42)을 이루는 증착 물질이 증착되는 증착 속도를 계산한다(S4단계). 구체적으로, 새도우 마스크(48)를 이용하여 기판의 표시 영역에 정공 주입층(HIL)이 형성되는 경우, 기판(41)의 비표시 영역에 형성되는 정공 주입층(HIL)과 동일 재질의 측정 패턴(42)의 두께를 측정함과 아울러 그 측정 패턴(42)의 증착 속도를 계산한다. 이 후, 정공 주입층(HIL)이 형성된 기판(41)의 표시 영역 상에 새도우 마스크(48)를 이용하여 정공 운송층(HTL)을 형성한다. 이와 동시에 기판(41)의 비표시 영역에 정공 운송층(HTL)과 동일 재질의 측정 패턴(42)이 형성됨과 아울러 그 측정 패턴(42)의 두께를 측정하 고, 측정 패턴(42)의 증착 속도를 계산한다. 이와 같은 단계(S3,S4단계)를 적색 발광층(R), 녹색 발광층(G), 청색 발광층(B), 전자 운송층(ETL) 및 전자 주입층 형성시 반복적으로 이루어진다.
그런 다음, 두께 측정부(43)에서 측정된 측정 패턴(42)의 두께를 이용하여 속도 측정 센서(47)의 증착 속도와 미리 설정된 증착 속도의 차이를 제어부(49)에서 보정한다(S5단계).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치에 의해 형성된 유기 전계 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5에 도시된 유기 전계 발광소자는 유기박막층(60)과, 유기박막층(60)을 사이에 두고 형성되는 애노드 전극(52) 및 캐소드 전극(62)을 포함한다.
애노드 전극(52)은 기판(41) 상에 캐소드 전극(62)에 비하여 일함수(work function)가 큰 물질로 형성됨과 아울러 유기박막층(60)으로부터 생성된 가시광을 외부로 투과시킬 수 있는 재질로 형성된다. 예를 들어, 애노드 전극(52)으로는 인듐 틴 옥사이드(indium-tin oxide : ITO)등을 사용한다. 이 애노드 전극(52)에는 정공을 주입하기 위한 구동 신호가 공급된다.
유기박막층(60)은 애노드 전극(52) 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층(53), 정공 수송층(54), 발광층(55), 전자 수송층(56) 및 전자 주입층(58)을 포함한다. 이 발광층(55)은 애노드 전극(52) 및 캐소드 전극(62)의 전기적 구동에 의해 발광한다. 발광된 유기박막층(60)으로부터 생성된 가시광은 애노드 전극(52)을 경유하여 기판(41) 쪽으로 방출된다.
캐소드 전극(62)에는 전자를 주입하기 위한 구동신호가 공급된다. 이러한 캐소드 전극(62)은 반사율이 높은 금속 재질, 예를 들어 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 또는 그들의 합금 등으로 형성된다.
이와 같은 유기 전계 발광 소자는 애노드 전극(52)과 캐소드 전극(62) 각각에 구동 신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 애노드 전극(52) 및 캐소드 전극(62)에서 방출된 전자와 정공은 유기박막층(60) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드 전극(52) 및 기판(41)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법은 유기 전계 발광 소자에 적용되는 것을 예로 들어 설명하였지만 이외에도 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 방출 소자 등과 같은 유기물질로 형성되는 박막을 포함하는 평판 표시 장치에도 적용가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법은 증착 챔버 내에 위치하는 엘립소미터를 이용하여 기판 상에 증착된 박막의 두께를 실시간으로 측정함과 아울러 실시간으로 보정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 장치 및 방법은 표시 품질이 향상됨과 아울러 생산력이 향상된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통 상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (11)
- 미리 설정된 증착 속도로 기판 상에 박막을 형성하는 증착 챔버와;상기 증착 챔버 내에 설치되어 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 두께 측정부와;상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 측정하는 속도 측정 센서와;상기 두께 측정부에서 측정된 박막의 두께를 이용하여 상기 속도 측정 센서의 증착 속도와 상기 미리 설정된 증착 속도의 차이를 보정하는 제어부를 구비하며,상기 증착 챔버는상기 박막을 이루는 증착 물질이 수용된 증착 용기와;상기 증착 물질이 통과하여 상기 기판 상에 박막을 형성하는 새도우 마스크를 포함하며,상기 새도우 마스크는상기 기판의 표시 영역과 대응하는 영역에 표시 패턴을 형성하기 위한 다수의 화소홀과;상기 기판의 비표시 영역과 대응하는 영역에 측정 패턴을 형성하기 위한 다수의 측정홀을 포함하며,상기 두께 측정부는상기 새도우 마스크의 상기 측정홀을 통과한 광을 상기 측정 패턴에 조사하는 레이저 송신부와;상기 측정 패턴에 의해 반사된 반사광이 상기 측정홀을 통해 입사되며, 입사된 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 상기 측정 패턴의 두께를 측정하는 레이저 수신부를 포함하며,상기 속도 측정 센서는 상기 증착 용기에 수용된 상기 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 상기 증착 물질의 증착 속도를 측정하며,상기 측정홀은 평판 표시 장치인 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층, 정공 운송층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층, 전자 운송층 및 전자 주입층 각각과 대응되도록 상기 비표시 영역 내의 서로 다른 영역에 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 장치.
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- 제 1 항에 있어서,상기 두께 측정부는 엘립소 미터인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 속도 측정 센서는 박막 증착시 발생되는 진동수를 측정하는 수정 진동자 센서인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 장치.
- 미리 설정된 증착 속도로 기판 상에 박막을 증착 챔버 내에서 형성하는 단계와;상기 증착 챔버 내에서 두께 측정부를 이용하여 상기 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 단계와;상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 속도 측정 센서를 이용하여 측정하는 단계와;상기 두께 측정부에서 측정된 박막의 두께를 이용하여 상기 속도 측정 센서의 증착 속도와 상기 미리 설정된 증착 속도의 차이를 제어부에서 보정하는 단계를 포함하며,상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는상기 박막을 이루는 증착 물질을 승화상태로 변화시키는 단계와;상기 승화 상태의 증착 물질을 새도우 마스크에 형성된 다수의 화소홀을 이용하여 상기 기판의 표시 영역에 표시 패턴을 형성하는 단계와;상기 새도우 마스크에 형성된 다수의 측정홀을 이용하여 상기 기판의 비표시 영역에 측정 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,상기 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 단계는상기 새도우 마스크의 상기 측정홀을 통과한 레이저 송신부의 광을 상기 측정 패턴에 조사하는 단계와;상기 측정 패턴에 의해 반사된 반사광이 상기 측정홀을 통해 레이저 수신부에 입사되며, 입사된 반사광의 편광 상태의 변화를 분석하여 상기 측정 패턴의 두께를 측정하는 단계를 포함하며,상기 속도 측정 센서는 상기 증착 용기에 수용된 상기 증착 물질이 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발되는 상기 증착 물질의 증착 속도를 측정하며,상기 측정홀은 평판 표시 장치인 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층, 정공 운송층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층, 전자 운송층 및 전자 주입층 각각과 대응되도록 상기 비표시 영역 내의 서로 다른 영역에 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
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- 제 7 항에 있어서,상기 기판 상에 박막이 증착되는 증착 속도를 측정하는 단계는상기 박막 증착시 발생되는 진동수를 수정 진동자 센서를 이용하여 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
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