KR101553149B1 - 두께 변화 측정 장치 - Google Patents

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KR101553149B1
KR101553149B1 KR1020140035249A KR20140035249A KR101553149B1 KR 101553149 B1 KR101553149 B1 KR 101553149B1 KR 1020140035249 A KR1020140035249 A KR 1020140035249A KR 20140035249 A KR20140035249 A KR 20140035249A KR 101553149 B1 KR101553149 B1 KR 101553149B1
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우봉주
원준연
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(주)쎄미시스코
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Abstract

증착막의 두께를 검출할 수 있는 증착 장치 및 방법이 개시된다. 상기 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원, 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 제공되는 증착 물질 중 일부가 증착되는 막 두께 판단부, 서로 다른 파장의 광들을 상기 막 두께 판단부로 출력시키는 광 출력부 및 상기 막 두께 판단부 상의 막 또는 상기 막 두께 판단부에 의해 반사된 반사광 또는 상기 막 두께 판단부의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함한다.

Description

두께 변화 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF A LAYER}
본 발명은 막 두께 변화 측정 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display panel : PDP)에 이어 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Deivce : OLED)는 차세대 주목받고 있는 디스플레이 장치이다.
예를 들어, 유기 발광 소자에서 유기물층은 증착(Thermal Deposition)방법에 의하여 형성되는데, 기판 상에 증착된 증착막의 두께를 정확히 검출할 수 있는 방법이 없다. 결과적으로, 증착 공정 완료 후 두께 불량이 발생한 기판이 발견되어 생산 수율이 저하될 수 있다.
한국공개특허공보 제2012-0021041호 (2012년 3월 8일)
본 발명은 증착막의 두께 변화를 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원; 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 제공되는 증착 물질 중 일부가 증착되는 막 두께 판단부; 서로 다른 파장의 광들을 상기 막 두께 판단부로 출력시키는 광 출력부; 및 상기 막 두께 판단부 상의 막 또는 상기 막 두께 판단부에 의해 반사된 반사광 또는 상기 막 두께 판단부의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원; 상기 기판의 전면에 위치하는 마스크; 상기 마스크를 지지하는 마스크 지지 부재; 서로 다른 파장의 광들을 상기 마스크 상에 증착된 막, 상기 마스크 지지 부재 상에 증착된 막 또는 상기 기판 상의 증착막으로 출력시키는 광 출력부; 및 상기 마스크 상에 증착된 막, 상기 마스크 지지 부재 상에 증착된 막 또는 상기 기판 상의 증착막에 의해 반사된 반사광 또는 상기 기판 상의 증착막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 두께 변화 측정 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원; 및 상기 챔버 내에 위치하는 두께 검출 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 두께 검출 유닛은 일체형으로서 상기 증착원으로부터 증발된 증착 물질이 증착되는 막 두께 판단부 및 상기 막 두께 판단부 상의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함하며, 상기 광 검출부는 상기 두께 검출 유닛의 내측에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 방법은 증착 공정 동안 제 1 파장의 레이저 광을 기판, 막 두께 판단부 또는 마스크의 제 1 위치로 조사하는 단계; 상기 증착 공정 동안 제 2 파장의 레이저 광을 상기 제 1 위치로 조사하는 단계; 및 상기 조사된 레이저 광들의 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 기판에 증착된 증착막의 두께를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 두께 변화 측정 장치 및 방법은 서로 다른 파장의 레이저 광들을 이용하여 막 두께 판단부 상의 막, 마스크 상의 막 등의 두께를 검출하고, 상기 검출된 막의 두께를 통하여 기판 상의 증착막의 두께를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 두께 변화 측정 장치 및 방법은 서로 다른 파장의 레이저 광들을 기판 상의 증착막에 직접 조사하여 상기 증착막의 두께를 직접적으로 검출할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 공정을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 증착 공정에 따른 막의 두께 변화를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 막 두께 판단부의 구조를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 막 두께 판단부의 구조를 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 막 두께 변화 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 증착 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 증착 장치에서 증착막의 두께를 직접 또는 간접적으로 측정하여 증착 공정을 효율적으로 수행시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 레이저를 조사하여 증착막의 두께를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다.
특히, 본 발명의 증착 방법은 서로 다른 파장의 레이저 광들을 순차적으로 막 두께 판단부 등에 조사하여 해당 막의 두께를 정확하게 검출할 수 있으며, 상기 두께를 정확하게 검출할 수 있는 알고리즘을 제안한다.
이하, 설명의 편의를 위하여 두께 변화 측정 장치를 증착 장치로 가정하며, 다양한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 증착원(112), 막 두께 판단부(114), 기판 출입구(116), 진공부(118), 광 출력부(130), 광 검출부(132), 모니터링부(134), 온도 조절부(136) 및 제어부(138)를 포함한다.
챔버(100)는 증착 공정이 수행될 반응 공간을 포함하며, 형태는 제한이 없다. 챔버(100)의 일 측면에는 기판(102)이 인입되는 기판 출입구(116)가 형성될 수 있고, 바닥면에는 증착 공정을 위해 챔버(100) 내부를 진공 상태로 만들기 위한 진공 펌프(118)와 연결되는 통로가 형성될 수 있다.
기판(102)은 예를 들어 챔버(100)의 상단부에 기판 안착부(106) 위에 안착될 수 있다. 기판 안착부(106)는 챔버(100)에 연결된 고정부(108)에 의해 지지된다. 증착 공정 시작 전, 기판(102) 위에는 어떤 증착막도 형성되어 있지 않을 수도 있고 특정 증착막이 형성되어 있을 수도 있다.
마스크(104)는 기판(102) 위로 증착되는 증착막이 소정 패턴을 가지도록 기판(102)의 전면에 배열되는 부재로서, 예를 들어 쉐도우 마스크(Shadow mask)일 수 있다. 위 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 마스크(104)에는 증발된 증착 물질이 통과할 수 있는 홀이 형성되어 있다. 즉, 증착원(112)으로부터 증발된 증착 물질이 마스크(104)의 홀을 관통하여 기판(102) 위에 증착된다.
이러한 마스크(104)는 마스크 지지부(110)에 의해 지지될 수 있다. 마스크 지지부(110)의 구조는 마스크(104)를 지지하는 한 제한이 없다.
증착원(112)은 증착될 증착 물질을 제공하는 소스로서, 선형 증착원일 수도 있고 점 증착원일 수도 있다. 증착원(112)은 도가니(120), 증착 물질(원료, 122), 가열부(124) 및 셔터(126)를 포함할 수 있다.
도가니(120)는 증착 물질(122)을 보관하기 위한 용기이며, 형태에는 제한이 없다.
가열부(124)는 온도 조절부(136)의 제어에 따라 도가니(120)를 가열시키는 역할을 수행하며, 예를 들어 도가니(120)의 외측에 형성될 수 있다. 증착 물질(122)은 가열부(124)의 도가니(120) 가열에 반응하여 증발한다. 증착 물질(122)을 증발시키기 위한 도가니(120)를 가열하는 온도가 기설정될 수 있다. 이때, 상기 온도는 증착 공정 동안 일정하게 유지될 수도 있고 가변될 수도 있다.
셔터(126)는 도가니(120)의 개폐를 수행하여 증발된 증착 물질의 이동 경로를 제어할 수 있다.
기판 출입구(116)는 기판(102)을 인입하거나 반출하는 통로이며, 기판(102)을 반출하는 통로는 별로도 존재할 수도 있다.
막 두께 판단부(114)는 기판(102) 상에 증착되는 증착막의 두께를 판단하기 위해 사용되는 부재로서, 막 증착부(150) 및 챔버(100)와 연결되어 막 증착부(150)를 지지하는 고정부(152)를 포함할 수 있다.
막 증착부(150)에는 도가니(120)에서 증발된 증착 물질 중 일부가 증착되어 막이 형성될 수 있다. 여기서, 막 증착부(150) 상에 증착된 막의 두께는 기판(102) 상에 증착되는 증착막의 두께와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 다만, 막 증착부(150) 상에 증착된 막의 두께가 기판(102) 상에 증착되는 증착막의 두께와 다를 지라도 막 증착부(150) 상에 증착되는 막의 두께는 상기 증착막과 일정한 상관 관계를 가질 수 있으며, 즉 비례할 수 있다.
막 증착부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 내부 공간 중 측면에 위치할 수 있으며, 챔버(100)의 측벽에 평행하게 배열될 수도 있고 소정 각도만큼 기울어질 수도 있다.
한편, 챔버(100)가 세정되기 전에 다수의 기판들(102)에 대하여 증착 공정이 수행될 수 있으며, 따라서 기판들(102)의 증착 공정 동안 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께는 계속적으로 증가하게 된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 증착 장치는 막 제거부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 막 제거부는 막 두께 판단부(114) 상에 증착된 막이 기설정 두께 이상이되거나 챔버(100) 내에서 기설정된 횟수만큼 기판들(102)의 증착 공정이 완료된 경우, 막 증착부(150) 상의 막을 예를 들어 복사 에너지를 제거할 수 있다. 따라서, 막 두께 판단부(114)를 교체함이 없이 계속적으로 사용할 수 있다.
이러한 막 제거부는 막 두께 판단부(114)의 막 증착부(150) 전면에 위치하는 것이 효율적이며, 움직임 가능하도록 구현될 수 있다.
광 출력부(130)는 투명 플렌지(140)를 통하여 특정 파장의 광을 막 두께 판단부(114) 상의 특정 위치로 조사하는 역할을 수행하며, 예를 들어 레이저 광을 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 출력부(130)는 후술하는 바와 같이 서로 다른 파장의 레이저 광을 순차적으로 막 두께 판단부(114) 상의 막으로 출력시킨다.
일 실시예에 따르면, 레이저 광들의 파장들의 차이가 작으면, 즉 기설정값 이하이면, 광 출력부(130)는 하나의 레이저 장치를 통하여 서로 다른 파장의 레이저 광을 순차적으로 출력시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 전류를 레이저 장치로 인가함에 따라 상기 레이저 장치가 제 1 파장의 레이저 광을 출력시킬 때, 상기 특정 전류와 세기가 다른 전류를 레이저 장치로 인가함에 따라 제 2 파장의 레이저 광을 출력시킬 수 있다. 즉, 상기 레이저 장치는 입력되는 전류의 변화에 따라 서로 다른 파장의 레이저 광을 순차적으로 출력시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 레이저 광들의 파장들의 차이가 크면, 즉 기설정값을 초과하면, 광 출력부(130)는 2개의 레이저 장치들을 이용하여 서로 다른 파장의 레이저 광을 출력시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 장치가 제 1 파장의 레이저 광을 출력시킨 후 제 2 레이저 장치가 제 2 파장의 레이저 광을 출력시킬 수 있다.
광 검출부(132)는 광 출력부(130)로부터 출력된 레이저 광이 막 두께 판단부(114)에 의해 반사된 반사광을 투명 플렌지(142)를 통하여 수광하여 반사광을 검출한다.
모니터링부(134)는 광 검출부(132)에 검출된 반사광을 분석하여 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 검출하며, 상기 막의 두께를 증착 공정 동안 계속적으로 모니터링한다.
제어부(138)는 모니터링부(134)의 검출 결과에 따라 증착 공정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(138)는 기판(102)에 증착된 증착막이 원하는 두께만큼 증착되면, 증착 공정을 중지시킬 수 있다. 이어서, 증착막의 증착이 완료된 기판(102)은 기판 출입구(116) 또는 다른 출구를 통하여 배출되고, 다른 기판이 기판 출입구(116)를 통하여 인입된 후 증착막을 증착하는 증착 공정이 새롭게 수행될 수 있다. 즉, 제어부(138)는 상기 증착 공정을 전반적으로 제어할 수 있다.
위에서는, 모니터링부(134)와 제어부(138)를 구별하였으나, 모니터링부(134) 없이 모니터링부(134)의 기능이 제어부(138)에 의해 수행될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 증착 장치는 막 두께 판단부(114), 광 출력부(130) 및 광 검출부(132) 등을 이용하여 기판(102)에 증착된 증착막의 두께를 정확하게 검출할 수 있으며, 검출 결과에 따라 증착 공정을 적절히 제어할 수 있다. 특히, 본 발명의 광 출력부(130)는 2개의 다른 파장의 레이저 광들을 막 두께 판단부(114)의 특정 위치로 순차적으로 출력시키며, 그 결과 제어부(138)는 막 두께 판단부(114) 상에 증착된 막의 두께를 후술하는 바와 같이 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 제어부(138)는 상기 검출된 막의 두께를 통하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정할 수 있다. 2개의 서로 다른 파장을 이용하여 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 검출하는 과정은 후술하겠다.
한편, 위에서는 광 출력부(130) 및 광 검출부(132)가 챔버(100)의 하부에 위치하는 것으로 설명하였으나, 도 1의 점선에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 측면에 위치할 수도 있다.
또한, 도 1에서는 하나의 증착원(112)만을 도시하였으나, 복수의 증착원들이 증착 공정을 위하여 사용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 공정을 도시한 순서도이고, 도 3은 도 2의 증착 공정에 따른 막의 두께 변화를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(138)는 기판(102) 상에 증착될 증착막의 원하는 두께(이하, "증착 제어 두께"라 함)를 설정한다(S200).
이어서, 제어부(138)는 증착 공정을 시작한다(S202). 구체적으로는, 제어부(138)는 기판(102)이 기판 안착부(106)에 안착된 후 가열부(124)를 동작시켜 도가니(120)를 가열시킨다. 결과적으로, 도가니(120) 내의 증착 물질이 증발하기 시작하며, 따라서 증발된 증착 물질의 대부분이 마스크(104)의 홀을 통하여 기판(102) 상에 증착되고 증발된 증착 물질의 일부가 막 두께 판단부(114) 상에 증착되기 시작한다.
계속하여, 제어부(138)는 광 출력부(130) 및 광 검출부(132)를 제어하여 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 검출한다(S204). 구체적으로는, 광 출력부(130)는 제 1 파장의 레이저 광 및 제 2 파장의 레이저 광을 막 두께 판단부(114)의 특정 위치로 순차적으로 출력시키며, 광 검출부(132)는 막 두께 판단부(114) 상의 막으로부터 반사된 레이저 광의 반사광들을 검출한다. 여기서, 상기 제 1 파장은 상기 제 2 파장과 다를 수 있으며, 예를 들어 제 1 파장은 753㎚이고, 제 2 파장은 756㎚일 수 있다.
이어서, 제어부(138)는 상기 검출된 반사광들을 분석하여 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 측정하고, 상기 측정된 막의 두께로부터 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다(S206). 예를 들어, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 기판 수와 증착막의 두께 사이에 일정한 상관 관계가 있을 수 있고, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이 하나의 기판(102)에서 증착되는 증착막의 두께도 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께와 일정한 상관 관계를 가질 수 있다. 따라서, 제어부(138)는 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 통하여 몇 번째 기판(102)에 대하여 증착 공정이 수행되고 있는 지의 여부 및 기판(102) 상의 증착막의 두께를 검출할 수 있다.
계속하여, 제어부(138)는 추정된 증착막의 두께가 증착 공정이 완료되었다고 판단될 증착 제어 두께에 도달하였는지의 여부를 판단한다(S208).
추정된 증착막의 두께가 상기 증착 제어 두께에 도달하지 않은 경우, 단계 S204가 다시 수행된다.
반면에, 추정된 증착막의 두께가 상기 증착 제어 두께에 도달한 경우, 기판(102)의 증착 공정이 완료되었다고 판단하여 증착 공정을 중지한다(S210).
이어서, 제어부(138)는 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 통하여 현재 증착 공정이 완료된 기판(102)이 증착 공정을 위한 마지막 기판인지의 여부를 판단한다(S212). 예를 들어, 막 두께 판단부(114)를 교체하거나 세정하는 공정이 10개의 기판들(102)에 대한 증착 공정이 완료된 후 수행되는 경우, 제어부(138)는 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 통하여 현재 증착 공정이 완료된 기판(102)이 10번째 기판인지의 여부를 판단할 수 있다.
현재 증착 공정이 완료된 기판(102)이 마지막 기판인 경우, 증착 공정이 종료된다.
반면에, 현재 증착 공정이 완료된 기판(102)이 마지막 기판이 아닌 경우, 현재 기판(102)은 반출되고 새로운 기판(102)이 챔버(100) 내로 인입되며, 그런 후 단계 S202부터 다시 수행된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 도면부호를 부가하였고, 일부 구성요소를 생략하였다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 막 두께 판단부(114), 광 출력부(130), 모니터링부(134), 제어부(138) 및 광 검출부(400)를 포함할 수 있다.
증착 공정이 수행되면, 막 두께 판단부(114)에 막이 증착된다. 이러한 상태에서, 광 출력부(130)는 제 1 파장의 레이저 광 및 제 2 파장의 레이저 광을 순차적으로 막 두께 판단부(114)로 출력시킨다.
상기 레이저 광들은 막 두께 판단부(114) 상의 막 및 막 두께 판단부(114)를 투과하며, 상기 투과된 레이저 광들은 광 검출부(400)로 입사된다. 즉, 광 검출부(400)는 투과된 레이저 광을 검출한다.
모니터링부(130)는 광 검출부(400)에 의해 검출된 투과된 레이저 광을 분석하여 막 두께 판단부(114) 상의 막의 두께를 검출할 수 있다.
제어부(238)는 상기 검출된 막의 두께를 통하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정하고, 상기 추정된 증착막의 두께에 따라 증착 공정을 제어한다.
정리하면, 반사광을 이용하였던 제 1 실시예에서와 달리, 본 실시예의 증착 장치는 막 두께 판단부(114)를 투과한 서로 다른 파장의 레이저 광들을 분석하여 증착막의 두께를 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 도면부호를 부가하였고, 일부 구성요소를 생략하였다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 증착원(112), 광 출력부(130), 광 검출부(132), 모니터링부(134) 및 제어부(138)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 증착 장치에서는 별도의 막 두께 판단부가 존재하지 않으며, 마스크(104) 상에 증착된 막의 두께를 검출하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다.
구체적으로는, 증착 공정이 시작됨에 따라 증착 물질이 마스크(104)의 홀을 통하여 기판(102) 상에 증착된다. 이 때, 상기 증착 물질 중 일부는 마스크(104) 상에 증착되게 되며, 광 출력부(130)는 서로 다른 파장의 레이저 광들을 마스크(104) 상의 막으로 출력한다.
광 검출부(132)는 마스크(104) 상의 막으로부터 반사된 반사광을 검출하고, 제어부(138)는 상기 검출된 반사광을 통하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다.
정리하면, 본 실시예의 증착 장치는 별도의 막 두께 판단부를 구비함이 없이 마스크(104) 상의 막의 두께를 분석하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 도면부호를 부가하였고, 일부 구성요소를 생략하였다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 증착원(112), 광 출력부(130), 광 검출부(132), 모니터링부(134) 및 제어부(138)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 증착 장치에서는 별도의 막 두께 판단부가 존재하지 않으며, 기판(102) 상의 증착막에 레이저 광을 직접 조사하여 증착막의 두께를 직접적으로 측정한다.
구체적으로는, 증착 공정이 시작됨에 따라 증착 물질이 마스크(104)의 홀(600)을 통하여 기판(102) 상에 증착되어 증착막을 형성한다. 광 출력부(130)는 서로 다른 파장의 레이저 광들을 마스크(104)의 홀(600)을 통하여 상기 증착막으로 직접적으로 조사한다.
광 검출부(132)는 기판(102) 상의 증착막으로부터 반사된 반사광을 검출하고, 제어부(138)는 상기 검출된 반사광을 통하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다.
정리하면, 본 실시예의 증착 장치는 별도의 막 두께 판단부를 구비함이 없이 기판(102) 상의 증착막의 두께를 직접적으로 측정한다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 도면부호를 부가하였고, 일부 구성요소를 생략하였다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 마스크 지지부(110), 증착원(112), 광 출력부(130), 광 검출부(132), 모니터링부(134) 및 제어부(138)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 증착 장치에서는 별도의 막 두께 판단부가 존재하지 않으며, 마스크(104)를 지지하는 마스크 지지부(110) 상에 증착된 막의 두께를 검출하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다.
구체적으로는, 증착 공정이 시작됨에 따라 증착 물질이 마스크(104)의 홀을 통하여 기판(102) 상에 증착된다. 이 때, 상기 증착 물질 중 일부는 마스크 지지부(110) 상에 증착되게 되며, 광 출력부(130)는 서로 다른 파장의 레이저 광들을 마스크 지지부(110) 상의 막으로 출력한다.
광 검출부(132)는 마스크 지지부(110) 상의 막으로부터 반사된 반사광을 검출하고, 제어부(138)는 상기 검출된 반사광을 통하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정한다.
정리하면, 본 실시예의 증착 장치는 별도의 막 두께 판단부를 구비함이 없이 마스크 지지부(110) 상의 막의 두께를 분석하여 기판(102) 상의 증착막의 두께를 추정할 수 있다.
이하, 서로 다른 파장의 레이저 광들을 이용하여 막 두께를 측정하는 과정을 간략하게 살펴보겠다.
두께 판단 대상물(800, 막이 형성된 막 두께 판단부, 마스크, 기판 또는 마스크 지지부)로 레이저 광이 입사되면, 제어부(미도시)는 제 1 파장의 투과광의 세기와 제 2 파장의 투과광의 세기를 이용한 리사주(Lissajous) 그래프에서 회전각, 상기 레이저 광이 입사되는 막 두께 판단부의 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 광 경로의 차이, 또는 상기 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부의 내부 반사에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 위상 차이를 추출하고, 상기 추출된 광 경로의 차이 또는 위상 차이를 이용하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출할 수 있다.
물론, 상기 제어부는 유사한 과정을 반사광들에 적용하여 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출할 수도 있다.
이하에서는, 막 두께 판단부에서 막의 두께를 측정하는 방법을 살펴보겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 도 1의 도면 부호를 사용하겠다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 막 두께 판단부의 구조를 도시한 도면이다.
도 8의 (A)를 참조하면, 본 실시예의 막 두께 판단부는 막이 증착되는 막 증착부(150), 막 증착부(150)를 지지하는 고정부(152), 회전 제어부(800) 및 전면부(810)를 포함할 수 있다.
회전 제어부(800)는 예를 들어 전동 모터를 포함할 수 있으며, 상기 모터를 이용하여 고정부(152)를 회전시킬 수 있다. 결과적으로, 고정부(152)가 회전함에 따라 막 증착부(150)도 회전하게 된다.
전면부(810)는 막 증착부(150)의 전면에 배열되어 증착 물질이 일정 공간에만 증착되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이 전면부(810)에 홀(812)이 형성될 수 있다.
증착 공정을 살펴보면, 기판이 로딩된 상태에서 증착원으로부터 증착 물질이 증발되며, 증착 물질 중 일부는 막 두께 판단부로 향하게 된다. 이 때, 증착 물질은 전면부(810)의 홀(812)을 통하여 막 증착부(150) 상에 증착되어 막(122a)을 형성한다.
기판 상에 증착막이 형성되면, 증착막이 형성된 기판은 배출되고 새로운 기판이 챔버(100) 내에 로딩된다. 이 경우, 회전 제어부(800)는 고정부(152)를 회전시키며, 증착 물질 증발시 막(122a)이 막 증착부(150)의 다른 부분 위에 형성된다.
즉, 기판 로딩시마다 막 증착부(150)가 회전되며, 그 결과 막(122a)은 기판 로딩시마다 막 증착부(150)의 다른 부분 위에 형성되게 된다. 따라서, 상기 제어부는 서로 다른 파장의 레이저 광을 홀(182)을 통하여 막(122a)으로 입사시켜 막(122a)의 두께를 측정할 수 있다. 이 때, 로딩되는 기판의 수가 증가하여도 제어부에 의해 측정되는 막(122a)의 두께는 계속적으로 증가하지는 않고, 하나의 기판에 해당하는 두께의 범위 내에서만 증가할 것이다.
정리하면, 로딩되는 기판의 수가 증가함에 따라 막의 두께가 증가하였던 도 2의 막 두께 측정 방법과 달리, 본 실시예의 막 두께 측정 방법에서는 로딩되는 기판의 수가 증가할지라도 막(122a)의 두께는 계속적으로 증가하지는 않는다.
다른 실시예에 따르면, 고정부 및 막 증착부는 고정된 상태에서 홀이 형성된 전면부가 기판이 로딩될 때마다 회전될 수도 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 막 두께 판단부의 구조를 도시한 도면들이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 막 두께 판단부는 막 증착부(150) 및 전면부(902)를 포함할 수 있다.
막 증착부(150)의 상면은 단차가 형성될 수 있고, 전면부(902)에는 홀이 형성될 수 있다.
증착 공정을 살펴보면, 기판이 로딩된 상태에서 증착원으로부터 증착 물질이 증발되며, 증착 물질 중 일부는 막 두께 판단부로 향하게 된다. 이 때, 증착 물질은 전면부(900)의 홀(902)을 통하여 막 증착부(150) 상에 증착되어 막을 형성한다.
제어부는 레이저 광을 전면부(900)의 홀(902)을 통하여 막 증착부(150) 상의 막으로 입사시켜 상기 막의 두께를 관찰하고, 상기 막이 기설정 두께가 되면 상기 증착 공정을 중지시킨다. 즉, 기판에 원하는 두께의 증착막이 형성되어 증착 공정이 중지된다. 이 때, 상기 제어부는 도 9에 도시된 바와 같이 투과광을 이용하여 막의 두께를 검출할 수 있다.
이어서, 증착막이 형성된 기판은 배출되고 새로운 기판이 로딩될 수 있다. 이 때, 전면부(900)는 상부 또는 하부 방향으로 이동할 수 있으며, 그 결과 도 10에 도시된 바와 같이 홀(902)에 대응하는 막 증착부(150)의 위치가 달라지게 된다. 예를 들어, 홀(902)에 대응하는 막 증착부(150)의 단차면(910)이 도 9의 위치에서 도 10의 위치로 달라질 수 있다. 이 때, 상기 제어부는 투과광을 이용하여 막의 두께를 측정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 도 10에 도시된 바와 같이 반사광을 이용하여 막의 두께를 측정할 수도 있다. 다만, 이 경우에는 도 10에 도시된 바와 같이 광 출력부(130)가 소정 각도만큼 틸팅될 수 있다.
정리하면, 로딩되는 기판의 수가 증가함에 따라 막의 두께가 증가하였던 도 2의 막 두께 측정 방법과 달리, 본 실시예의 막 두께 측정 방법에서는 로딩되는 기판의 수가 증가할지라도 증착 물질이 증착되는 단차면(910)이 달라지므로 막 증착부(150) 상의 막의 두께는 (122a)의 두께는 계속적으로 증가하지는 않는다.
위에서는, 막 증착부(150)의 상면이 단차가 형성되었으나, 단차없이 평평할 수도 있다.
위에서는, 광 검출부가 챔버(100)의 외측에 위치하는 것으로 설명하였으나, 광 검출부는 이하에서 상술하는 바와 같이 챔버(100)의 내측에 위치할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제 1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소에 대하여는 도 1과 동일한 도면부호를 부가하였고, 일부 구성요소를 생략하였다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 증착 장치는 챔버(100), 기판(102), 마스크(104), 광 출력부(130), 모니터링부(134), 제어부(138) 및 두께 검출 유닛(1100)을 포함할 수 있다.
두께 검출 유닛(1100)을 제외한 나머지 구성요소들은 제 1 실시예에서와 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.
두께 검출 유닛(1100)은 다른 실시예들과 달리 챔버(100)의 내측에 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 두께 검출 유닛(1100)은 막 두께 판단부(1110) 및 광 검출부(1112)를 포함할 수 있으며, 일체형으로 이루어질 수 있다.
막 두께 판단부(1110)는 증착원(112)으로부터 증발된 증착 물질이 증착되도록, 두께 검출 유닛(1100)의 종단에서 외부로 노출될 수 있다.
광 검출부(1112)는 두께 검출 유닛(1100)의 내측에 위치할 수 있으며, 따라서 증발원(112)으로부터 증착 물질이 증발되더라도 광 검출부(1112)에는 증착 물질이 증착되지 않게 된다. 결과적으로, 광 검출부(1112)는 챔버(110) 내에 위치하더라도 광 검출 역할을 정상적으로 수행할 수 있다.
한편, 두께 검출 유닛(1110)은 고정부(1114)를 통하여 챔버(100)에 고정될 수 있으며, 광 검출부(1112)로부터 연결된 케이블이 고정부(1114)를 통하여 모니터링부(134)에 연결될 수도 있다.
정리하면, 본 실시예의 증착 장치는 광 검출부(1112)를 두께 검출 유닛(1100)의 내에 포함시켜 챔버(100) 내에서 광 검출부(1112)가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 챔버 102 : 기판
104 : 마스크 106 : 기판 안착부
108 : 고정부 110 : 마스크 지지부
112 : 증착원 114 : 막 두께 판단부
116 : 기판 출입구 118 : 진공부
130 : 광 출력부 132 : 광 검출부
134 : 모니터링부 136 : 온도 조절부
138 : 제어부 1100 : 두께 검출 유닛
1110 : 막 두께 판단부 1112 : 광 검출부

Claims (17)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 제공되는 증착 물질 중 일부가 증착되는 막 두께 판단부; 및
    서로 다른 파장의 광들을 상기 막 두께 판단부로 순차적으로 출력시키는 광 출력부; 및
    상기 막 두께 판단부 상의 막 또는 상기 막 두께 판단부에 의해 반사된 반사광 또는 상기 막 두께 판단부의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함하되,
    상기 광 출력부는 상기 파장들 사이의 차이가 기설정값 이하이면 하나의 레이저 장치를 이용하여 상기 서로 다른 파장들의 광들을 순차적으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출된 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하고, 상기 검출된 막의 두께를 통하여 상기 기판 상의 증착막의 두께를 추정하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 광들은 레이저 광이고, 상기 광 출력부 또는 상기 광 검출부는 상기 챔버의 외부에 위치하며, 상기 광 출력부는 상기 레이저 광들을 순차적으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 제 1 파장의 투과광의 세기와 제 2 파장의 투과광의 세기를 이용한 리사주 그래프에서 회전각, 상기 레이저 광이 입사되는 막 두께 판단부의 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 광 경로의 차이, 또는 상기 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부의 내부 반사에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 위상 차이를 추출하고, 상기 추출된 광 경로의 차이 또는 위상 차이를 이용하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  4. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 제공되는 증착 물질 중 일부가 증착되는 막 두께 판단부;
    서로 다른 파장의 광들을 상기 막 두께 판단부로 출력시키는 광 출력부; 및
    상기 막 두께 판단부 상의 막 또는 상기 막 두께 판단부에 의해 반사된 반사광 또는 상기 막 두께 판단부의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부; 및
    상기 검출된 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하고, 상기 검출된 막의 두께를 통하여 상기 기판 상의 증착막의 두께를 추정하는 제어부를 포함하고,
    상기 막 두께 판단부는,
    상기 막이 증착되는 막 증착부;
    회전 가능하며, 상기 막 증착부를 지지하는 고정부; 및
    홀이 형성되며, 상기 막 증착부의 전면에 배열되는 전면부를 포함하되,
    상기 제어부는 새로운 기판이 로딩될 때마다 상기 고정부를 회전시켜 상기 막 증착부를 회전시키며, 상기 회전에 따라 새로운 기판이 로딩될 때마다 상기 막 증착부 상에 증착되는 막의 위치가 달라지는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  5. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 제공되는 증착 물질 중 일부가 증착되는 막 두께 판단부;
    서로 다른 파장의 광들을 상기 막 두께 판단부로 출력시키는 광 출력부; 및
    상기 막 두께 판단부 상의 막 또는 상기 막 두께 판단부에 의해 반사된 반사광 또는 상기 막 두께 판단부의 막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부; 및
    상기 검출된 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하고, 상기 검출된 막의 두께를 통하여 상기 기판 상의 증착막의 두께를 추정하는 제어부를 포함하고,
    상기 막 두께 판단부는,
    상기 막이 증착되는 막 증착부; 및
    홀이 형성되며, 상기 막 증착부의 전면에 배열되는 전면부를 포함하되,
    상기 제어부는 새로운 기판이 로딩될 때마다 상기 전면부가 이동하며, 상기 이동에 따라 새로운 기판이 로딩될 때마다 상기 막 증착부 상에 증착되는 막의 위치가 달라지는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는 특정 기판이 로딩될 때에는 해당 레이저 광의 투과광을 검출하여 상기 기판 상의 증착막의 두께를 추정하고, 다른 기판이 로딩될 때에는 해당 레이저 광의 반사광을 검출하여 상기 증착막의 두께를 추정하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 두께 변화 측정 장치는 증착 장치이며, 상기 광 출력부는 상기 파장들 사이의 차이가 상기 기설정값을 초과하면 2개의 레이저 장치들을 이용하여 상기 서로 다른 파장들의 광들을 출력시키는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 막 두께 판단부 및 상기 광 검출부는 두께 검출 유닛에 포함되되,
    상기 두께 검출 유닛은 상기 챔버 내측에 위치하고, 상기 막 두께 판단부는 상기 두께 검출 유닛의 종단에서 외부로 노출된 상태로 형성되어 있으며, 상기 광 검출부는 상기 두께 검출 유닛의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 검출 장치.
  9. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 기판에 증착막이 형성되도록 증착 물질을 제공하는 증착원;
    상기 기판의 전면에 위치하는 마스크;
    상기 마스크를 지지하는 마스크 지지 부재;
    서로 다른 파장의 광들을 상기 마스크 상에 증착된 막, 상기 마스크 지지 부재 상에 증착된 막 또는 상기 기판 상의 증착막으로 순차적으로 출력시키는 광 출력부; 및
    상기 마스크 상에 증착된 막, 상기 마스크 지지 부재 상에 증착된 막 또는 상기 기판 상의 증착막에 의해 반사된 반사광 또는 상기 기판 상의 증착막을 투과한 투과광을 검출하는 광 검출부를 포함하되,
    상기 광 출력부는 상기 파장들 사이의 차이가 기설정값 이하이면 하나의 레이저 장치를 이용하여 상기 서로 다른 파장들의 광들을 순차적으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 검출된 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 기판 상의 증착막의 두께를 검출하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 광들은 레이저 광이고, 상기 광 출력부 또는 상기 광 검출부는 상기 챔버의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는 제 1 파장의 투과광의 세기와 제 2 파장의 투과광의 세기를 이용한 리사주 그래프에서 회전각, 상기 레이저 광이 입사되는 막 두께 판단부의 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 광 경로의 차이, 또는 상기 제 1 위치에서 상기 막이 형성된 막 두께 판단부의 내부 반사에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 위상 차이를 추출하고, 상기 추출된 광 경로의 차이 또는 위상 차이를 이용하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광 출력부는 상기 서로 다른 파장들의 광들을 순차적으로 출력시키고, 상기 파장들 사이의 차이가 상기 기설정값을 초과하면 2개의 레이저 장치들을 이용하여 상기 서로 다른 파장들의 광들을 출력시키는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 증착 공정 동안 제 1 파장의 레이저 광을 기판, 막 두께 판단부 또는 마스크의 제 1 위치로 조사하는 단계;
    상기 증착 공정 동안 제 2 파장의 레이저 광을 상기 제 1 위치로 조사하는 단계; 및
    상기 조사된 레이저 광들의 반사광 또는 투과광을 통하여 상기 기판에 증착된 증착막의 두께를 검출하는 단계를 포함하되,
    상기 파장들 사이의 차이가 기설정값 이하이면 하나의 레이저 장치에 의해 상기 제 1 파장의 레이저 광과 상기 제 2 파장의 레이저 광이 순차적으로 출력되는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 방법.
  16. 제15에 있어서, 상기 기판 상의 증착막의 두께는 상기 막 두께 판단부 상에 증착된 막의 두께를 통하여 추정되는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제 1 파장의 투과광의 세기와 상기 제 2 파장의 투과광의 세기를 이용한 리사주 그래프에서 회전각, 상기 제 1 위치에서 상기 막 두께 판단부에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 광 경로의 차이, 또는 상기 제 1 위치에서 상기 막 두께 판단부의 내부 반사에 의한 이웃한 레이들(rays) 사이의 위상 차이를 추출하고, 상기 추출된 광 경로의 차이 또는 위상 차이를 이용하여 상기 막 두께 판단부 상의 막의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 두께 변화 측정 방법.
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