KR101296639B1 - A device of measuring thickness of organic thin film - Google Patents
A device of measuring thickness of organic thin filmInfo
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Abstract
본 발명은 기판에 증착되는 유기물의 두께를 직접적으로 측정할 수 있는 유기박막 두께 측정 장치에 관한 것으로 광을 방출하는 광원과 상기 광원에서 방출된 광을 분리하는 광 분배기와 상기 광 분배기로부터 분리된 광을 분산시키는 렌즈와 상기 렌즈를 통하여 분산된 광의 세기를 검출하는 광 검출기와 상기 광 검출기에서 검출된 광의 세기를 나타내기 위한 신호 처리기로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.The present invention relates to an organic thin film thickness measuring apparatus capable of directly measuring the thickness of an organic material deposited on a substrate, and a light splitter for separating light emitted from the light source and a light splitter for separating the light emitted from the light source. And a light detector for detecting the intensity of light dispersed through the lens, and a signal processor for indicating the intensity of the light detected by the light detector.
유기발광표시장치, 유기박막, 간섭 현상 OLED display, organic thin film, interference phenomenon
Description
도 1 은 유기발광소자의 구조를 나타낸 도면1 is a view showing the structure of an organic light emitting device
도 2 는 종래의 유기박막 증착 장치의 개략적인 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a conventional organic thin film deposition apparatus.
도 3 은 본 발명에 따른 유기 박막 두께 측정 장치의 구성도.3 is a block diagram of an organic thin film thickness measuring apparatus according to the present invention.
도 4 는 임의의 간섭 무늬를 가지는 광의 위치에 따른 광의 세기를 나타내는 도면4 is a diagram showing the intensity of light according to the position of light having an arbitrary fringe;
*도면의 주요부에 대한 설명* Description of main parts of drawing
31 : 기판 32 : 광원31
33 : 기판을 향하는 광 34 : 광 검출기를 향하는 광33 light directed toward the
35 : 광 분배기 36 : 렌즈35
37 : 광 검출기 38 : 기판에서 반사된 광37: light detector 38: light reflected from the substrate
39 : 신호 처리기 40 : 증착 조절 장치39: signal processor 40: deposition control device
본 발명은 유기발광소자(OLED)를 제조하기 위한 유기박막 증착장치에 관한 것으로 특히, 기판에 증착되는 유기박막의 두께를 직접적으로 측정할 수 있는 유기박막 두께 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an organic thin film deposition apparatus for manufacturing an organic light emitting device (OLED), and more particularly, to an organic thin film thickness measuring apparatus capable of directly measuring the thickness of the organic thin film deposited on the substrate.
유기발광표시장치(Organic Light Emitting display : 이하, OLED)은 디지털 멀티미디어 시대에 가장 유망한 차세대 표시장치로서 각광 받고 있다.Organic Light Emitting Display (OLED) is spotlighted as the most promising next generation display device in the age of digital multimedia.
이러한 유기발광소자(OLED)는 색 순도의 우수성과 빠른 응답속도, 넓은 시야각의 특성을 가지고 있으며, 자발광 소자이므로 액정표시장치(Liquid Crystl Display)와는 달리 백라이트가 필요치 않아 경량화가 가능한 표시장치이다.Such an organic light emitting diode (OLED) has excellent color purity, fast response speed, and wide viewing angle, and, unlike a liquid crystal display, is a display device that can be lightweight because it does not require a backlight.
이와 같은 유기발광소자(OLED)는 통상 양극용 투명전극 및 음극 분리용 격벽이 형성된 유리기판 상에 유기발광층을 증착한 후 상기 유기발광층 상에 음극용 금속전극을 형성하고 이후 상기 유리기판의 후면 일부분을 밀폐하여 제조한다.Such an organic light emitting diode (OLED) is usually deposited on the glass substrate on which the transparent electrode for the anode and the cathode separation partition is formed, and then forming a metal electrode for the cathode on the organic light emitting layer and then a part of the rear surface of the glass substrate. It is manufactured by sealing.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극사이에 전압을 걸어줌으로서 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.In the organic light emitting device, an anode film, an organic thin film, and a cathode film are sequentially coated on a substrate, and a suitable energy difference is formed in the organic film by emitting a voltage between the anode and the cathode. That is, the excitation energy left by recombination of injected electrons and holes is generated as light. In this case, since the wavelength of light generated according to the amount of the dopant of the organic material may be adjusted, full color may be realized.
도 1 은 유기발광소자의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of an organic light emitting device.
도 1 에 도시된 바와 같이, 유기발광소자는 기판 상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다.As shown in FIG. 1, an organic light emitting diode has an anode, a hole injection layer, a hole transfer layer, an emitting layer, and an electron transfer layer on a substrate. A layer, an electron injection layer, and a cathode are stacked in this order.
한편, OLED를 제조하는 경우 기판에 유기물을 형성할 때 통상 진공 증착법이 이용 된다. 상기 진공 증착법은 유기 박막 증착 장치에서 상기 유기물에 열을 가하여 증발(evaporation)되도록 하여 유기 박막을 기판에 형성하는 방법이다. On the other hand, in the case of manufacturing the OLED, when forming an organic material on the substrate, vacuum deposition is usually used. The vacuum deposition method is a method of forming an organic thin film on a substrate by applying heat to the organic material in the organic thin film deposition apparatus to be evaporated.
도 2 는 종래의 유기박막 증착 장치의 개략적인 단면도 이다.2 is a schematic cross-sectional view of a conventional organic thin film deposition apparatus.
도 2 에 도시된 바와같이, 종래의 유기박막 증착 장치는 진공 챔버(23), 상기 진공 챔버(23) 내부의 하측에 장착되는 도가니(24)와, 상기 진공챔버(23) 내부의 상측에 설치되어 기판(20)을 고정시키는 기판 홀더(21)와, 상기 진공 챔버(23) 내부 측면에 설치되어 상기 도가니(24)에서 증발되는 증기의 양을 모니터링하기 위한 센서(22)를 구비하여 구성된다.As shown in FIG. 2, a conventional organic thin film deposition apparatus is installed in a
이와 같이 구성된 종래의 유기 박막 증착 장치의 유기 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다.The organic thin film deposition method of the conventional organic thin film deposition apparatus configured as described above is as follows.
상기 기판 홀더(21)에 기판(20)을 고정시키고, 상기 도가니(24)에 증착하고자 하는 유기물을 탑재하고 상기 진공 챔버(23)를 진공 상태로 유지한 채 상기 도가니(24)를 가열하여 상기 유기물을 증발 시킨다. 이와 같이 유기물을 증발시키면 상기 유기물 증기가 확산되어 상기 기판홀더(21)에 고정된 기판(20) 증착된다. The
상기 기판(20)에 유기물을 증착하는 동안에 상기 센서(22)를 이용하여 상기 도가니(24)에서 증발되어 확산되는 유기물 증기의 양을 측정한다. 이와 같이 상기 센서(22)에 의해 측정된 유기물 증기의 양을 이용하여 증착 시간에 따라 상기 기 판(20)에 증착되는 유기물의 두께를 간접적으로 측정한다.While depositing an organic material on the
따라서, 종래의 유기박막 증착 장치에서는 유기물 증착 두께를 직접 측정하지 못하고 확산되는 유기물의 증기량과 시간으로 측정하고, 유기물 증착 두께 역시 증착공정 시간을 이용하여 조절하게 된다. 그러므로 상기와 같은 종래의 유기박막 증착 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.Therefore, in the conventional organic thin film deposition apparatus, the organic material deposition thickness is not directly measured, but is measured by the amount and time of vapor diffusion of the organic material, and the organic material deposition thickness is also controlled by using the deposition process time. Therefore, the above-described conventional organic thin film deposition apparatus has the following problems.
즉, 를 시간 및 유기물의 증기량에 의해 간접적으로 측정하므로, 유기 박막 증착 장치의 가열온도에 따라 유기물 증기량이 변하게 되고 장비의 노쇠화 등으로 인하여 유기박막 증착 두께를 정확하게 측정할 수 없었다. 또한, 이와 같이 유기물의 증착 두께를 정확하게 측정할 수 없으므로 유기물 증착 두께를 조절하는데 한계가 있어 정밀한 OLED 제조에 어려움이 있었다.That is, since is indirectly measured by the time and the amount of vapor of the organic matter, the amount of organic vapor changes according to the heating temperature of the organic thin film deposition apparatus and due to deterioration of the equipment it was not possible to accurately measure the thickness of the organic thin film deposition. In addition, since the deposition thickness of the organic material cannot be accurately measured as described above, there is a limit in controlling the deposition thickness of the organic material, which makes it difficult to manufacture the precise OLED.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기판에 증착되는 유기물의 두께를 직접적으로 측정할 수 있는 유기박막 증착두께 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an organic thin film deposition thickness measuring apparatus that can directly measure the thickness of the organic material deposited on the substrate to solve the above problems.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막 증착두께 측정장치는 광을 발광하여 일방향으로 방출하는 광원과 상기 광원으로부터 방출된 광을 2개의 패스로 분리하여 제 1 광을 유기물이 증착되는 기판에 투사하여 상기 기판에 의해 반사 되도록 하고, 제 2 광은 상기 기판에 투사되지 않도록 분배하는 광 분배기와 상기 기판에 의해 반사된 제 1 광과 상기 제 2 광을 각각 분산시키는 제 1 및 제 2 분산 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 분산 렌즈에 의해 분산된 광의 세기를 검출하는 광 검출기와 그리고 상기 광 검출기에서 검출된 광의 세기를 모니터링하기 위해 신호처리하는 신호처리부를 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.The organic thin film deposition thickness measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object is to separate the light emitted from the light source and the light emitted from the light source in two directions by emitting light in two passes to the organic light is deposited A light splitter for projecting onto a substrate to be reflected by the substrate and distributing second light so as not to be projected onto the substrate, and first and second splitting the first and second light reflected by the substrate, respectively And a light detector for detecting the intensity of light dispersed by the first and second dispersion lenses, and a signal processor for signal processing to monitor the intensity of the light detected by the light detector. do.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기박막 두께 측정장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an organic thin film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 3 은 본 발명에 따른 유기박막 두께 측정장치의 구성도 이다.3 is a block diagram of an organic thin film thickness measuring apparatus according to the present invention.
먼저, 유기박막 증착장치의 구성은 도 2 에서 설명한 종래의 유기박막 증착 장치의 구성과 동일하고, 종래의 센서(22) 대신에 도 3 에서 도시한 유기박막 증착 두께 측정장치를 설치한 것이다. 따라서 유기박막 증착 장치의 설명은 생략한다.First, the structure of the organic thin film deposition apparatus is the same as that of the conventional organic thin film deposition apparatus described with reference to FIG. 2, and the organic thin film deposition thickness measuring apparatus shown in FIG. 3 is provided in place of the
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기박막 증착두께 측정장치는 광원(32), 광 분배기(35), 렌즈(36), 광검출기(37), 신호처리기(39)로 구성되며, 광학적인 빛의 간섭현상을 이용한다. 광원(32)으로는 laser 및 단색광 또는 혼합된 색의 빛을 사용할 수 있다. 다만, 빛의 간섭 현상이 확연히 관측되는 장파장의 laser를 사용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the organic thin film deposition thickness measuring apparatus according to the present invention includes a
광 분배기(35)는 상기 광원(32)으로부터 발생된 광을 두개로 분리한다. 상기 분리된 광 중 하나의 광(33)은 기판(31)에 임의의 각도를 가지도록 투사되며 상기 기판(31)에서 반사된 광(38)은 광 검출기(37)로 향하도록 구성된다.The light splitter 35 splits the light generated from the
한편, 상기 분리된 광 중 다른 하나의 광(34)은 바로 광 검출기(37)를 향하도록 한다. 상기 기판(31)에서 반사된 광과 상기 바로 광 검출기(37)를 향하도록 한 광은 광 검출기(37)에 닿기 전에 중간에 렌즈(36)를 통과하게 된다. On the other hand, the
이때, 상기 렌즈를 통과한 광은 분산되며, 상기 분산된 광은 광 검출기(37)에서 간섭 현상을 일으키므로 상기 광 검출기(37) 부위에는 광 간섭 무늬가 발생한다. 상기 간섭 무늬는 광원은 동일하지만, 광의 경로가 다른 광 사이에서 발생하는 것으로서, 광의 파동적인 고유의 성질이다. At this time, the light passing through the lens is dispersed, and the scattered light causes an interference phenomenon in the
한편, 상기 광 검출기(37)에는 광 검출 센서가 선형적으로 배열되어 있는데 각 센서는 고유의 위치에서 광의 세기를 측정할 수 있다. 따라서, 상기 광 검출기(37)를 이용하면 상기 광 간섭 무늬의 각 위치에서의 광의 세기를 검출할 수 있고,이와 같이 검출된 광의 세기는 상기 신호처리기(39)를 이용하여 위치에 따른 광의 세기 값을 얻을 수 있게 된다. On the other hand, the
한편, 상기 기판(31)에 유기물이 증착되어 두께가 달라지게 되면 광경로(33, 38)가 달라지게 되는데, 이로 인하여 위치에 따른 광의 세기 분포가 좌(Left) 또는 우(Right)로 움직이게 된다. 즉, 임의의 두께에서 유기물이 증착되어 상기 두께가 달라지는 경우 변화된 광의 세기 값을 얻을 수 있다.On the other hand, when the organic material is deposited on the
도 4 는 임의의 간섭 무늬를 가지는 광의 위치에 따른 광의 세기를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the intensity of light according to the position of light having an arbitrary interference fringe.
도 4 에 도시된 바와 같이, 증착되는 유기물의 임의의 두께에서 위치에 따른 광의 세기 값(45)은, 유기물이 계속해서 증착되는 경우 변화된 두께에서의 위치에 따른 광의 세기 값(46)으로 변하게 된다.As shown in FIG. 4, the
이때, 광 세기 분포 중 가장 센 광의 위치(a, b)가 움직이는 거리는 증착 두께에 비례하는 정보가 된다. 즉, 위치 a 와 위치 b 의 차이를 통하여 증착되는 유 기물의 두께를 측정할 수 있다.At this time, the distance that the position (a, b) of the lightest of the light intensity distribution moves is information proportional to the deposition thickness. That is, the thickness of the deposited organic matter can be measured through the difference between the position a and the position b.
이와 같이 가장 센 광의 위치의 변화에 대한 정보를 이용하면 실시간으로 증착되고 있는 유기물의 두께를 직접적으로 측정 할 수 있다.Using the information on the change in the position of the strongest light, it is possible to directly measure the thickness of the organic material being deposited in real time.
한편, 증착 조절 장치(40)를 이용하면 상기 측정된 두께 정보를 이용하여 원하는 증착 두께를 조절 할 수 있다. 즉, 원하는 증착 두께에 도달하면 증착을 멈추고 최적의 두께를 최소의 텍타임으로 재현할 수 있다.Meanwhile, when the
또한, 이런 광학계를 복수로 사용하게 되면 기판 전면의 증착 박막 두께의 균일성을 확인 할 수 있다.In addition, when a plurality of such optical systems are used, the uniformity of the thickness of the deposited thin film on the front surface of the substrate can be confirmed.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents. Will be clear to those who have knowledge of.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유기박막 두께 측정장치에는 다음과 같은 효과가 있다.The organic thin film thickness measuring apparatus according to the present invention as described above has the following effects.
유기발광소자의 특성은 유기물의 두께에 아주 큰 영향을 받는다. 따라서 본 발명은 기판에 증착되는 유기물의 두께를 직접적으로 측정하여 유기발광소자의 품질을 높이는데 기여할 수 있으며, 생산력의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 기판 전면에 증착된 박막 두께의 균일성을 확인할 수 있다.The characteristics of the organic light emitting device are greatly affected by the thickness of the organic material. Therefore, the present invention can contribute to increase the quality of the organic light emitting device by directly measuring the thickness of the organic material deposited on the substrate, it is possible to improve the productivity. In addition, the uniformity of the thin film thickness deposited on the entire surface of the substrate can be confirmed.
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