KR102044461B1 - 증착두께 측정장치 - Google Patents

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Abstract

증착두께 측정장치가 개시된다. 제1 샤프트와; 제1 샤프트의 단부에 횡방향으로 결합되는 회전판과; 하면이 회전판에 상면에 면접되며, 상면에 복수의 수정진동자가 결합되는 센서홀더와; 센서홀더가 결합된 회전판이 내부에 배치되도록 중공부가 마련되는 하우징 몸체와, 센서홀더의 타면에 대향하도록 중공부를 커버하며 회전판의 회전에 따라 수정진동자가 노출되도록 개구부가 형성되는 덮개부를 구비하는 하우징과; 일단이 제1 샤프트를 길이 방향으로 관통하는 제2 샤프트와; 제2 샤프트의 일단에 횡방향으로 결합되며, 제2 샤프트의 회전에 따라 개구부를 통해 노출되는 수정진동자를 단속하는 초퍼(chopper)를 포함하는 증착두께 측정장치는. 수정진동자의 사용수명을 연장하기 위한 초퍼의 결합구조를 단순화하여 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

Description

증착두께 측정장치{Apparatus for measuring thickness of deposition}
증착두께 측정장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수정진동자의 사용수명을 연장하기 위한 초퍼의 결합구조를 단순화하여 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있는 증착두께 측정장치에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다. 그리고, 기판 상에 증착되는 증발물질의 증착속도를 측정하기 위하여 증발원과 일정 거리 이격된 거리에 수정진동자를 이용한 증착두께 측정센서를 배치한다.
수정진동자를 이용한 증착두께 측정센서의 원리는, 수정진동자에 전극을 만들고 전극의 양단에 교류전압을 인가하면 수정진동자는 고유 진동수로 진동하게 되는데, 수정진동자에 증착물질이 증착됨에 따라 진동주파수가 변하게 되고 이러한 진동수의 변화량으로 기판에 증착되는 증발입자의 증착량이나 증착속도를 측정하게 된다.
한편, 수정진동자의 전방에는 회전에 따라 수정진동자가 증착물질에 노출되는 것을 주기적으로 단속하기 위한 초퍼가 배치된다. 초퍼는 수정진동자에 증착물질이 과도하게 증착되는 것을 방지하여 수정진동자의 사용시간을 증가시켜 사용수명을 연장한다. 초퍼는 회전에 따라 수정진동자가 증착물질에 노출되는 것을 주기적으로 단속하게 되는데, 초퍼의 회전을 위하여 별도 회전샤프트가 필요하고, 이러한 회전샤프트는 진공챔버를 관통하여 외부의 모터 등에 의해 회전력을 제공받게 된다.
상기와 같이, 초퍼의 회전을 위하여 별도의 회전샤프트를 협소한 진공챔버 를 관통시켜 배치하는 것은 증착장치를 구성함에 있어 복잡함을 초래하게 되고, 수정진동자를 이용한 증착두께 측정센서의 사이즈를 증가시키는 문제점이 있다.
그리고, 증발원의 가열에 의한 증착공정을 수행하는 과정에서 증발원의 복사열이 증착두께 측정센서에 전달되고, 이로 인해 측정센서의 온도가 상승함에 따라 수정진동자의 고유 진동수가 변동되어 정확한 증착량 측정을 어렵게 한다.
따라서, 증발원의 가열에 의한 증착공정을 수행하는 과정에서 진공챔버 내의 증착두께 측정센서에 대한 냉각이 필요하다.
진공챔버 내의 증착두께 측정센서에 대한 냉각을 수행하기 위해서는 진공챔버 내부와 외부 사이에 유체를 지속적으로 순환시켜야 하는데, 진공챔버의 진공분위기 유지로 인해 유체 순환구조를 구성하는데 어려움이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0003674호 (2013.01.09 공개)
본 발명은 수정진동자의 사용수명을 연장하기 위한 초퍼의 결합구조를 단순화하여 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있는 증착두께 측정장치를 제공하는 것이다.
또한, 챔버 내부에 배치되는 증착두께 측정센서의 냉각을 위하여 챔버의 내외부간의 유체 순환구조를 단순화할 수 있는 증착두께 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 샤프트와; 상기 제1 샤프트의 단부에 횡방향으로 결합되는 회전판과; 하면이 상기 회전판에 상면에 면접되며, 상기 상면에 복수의 수정진동자가 결합되는 센서홀더와; 상기 센서홀더가 결합된 상기 회전판이 내부에 배치되도록 중공부가 마련되는 하우징 몸체와, 상기 센서홀더의 타면에 대향하도록 상기 중공부를 커버하며 상기 회전판의 회전에 따라 상기 수정진동자가 노출되도록 개구부가 형성되는 덮개부를 구비하는 하우징과; 일단이 상기 제1 샤프트를 길이 방향으로 관통하는 제2 샤프트와; 상기 제2 샤프트의 일단에 횡방향으로 결합되며, 상기 제2 샤프트의 회전에 따라 상기 개구부를 통해 노출되는 상기 수정진동자를 단속하는 초퍼(chopper)를 포함하는, 증착두께 측정장치가 제공된다.
상기 회전판과 상기 센서홀더는 일체로 형성될 수 있다.
상기 초퍼는, 상기 제2 샤프트에 횡방향으로 결합되는 회전플레이트를 포함할 수 있으며, 상기 회전플레이트에는 상기 제2 샤프트를 중심으로 방사상으로 서로 이격되는 복수의 개구부가 형성될 수 있다.
상기 제1 샤프트에는, 일단이 상기 제1 샤프트의 측단에서 시작되어, 상기 제1 샤프트의 내부에서 길이 방향으로 연장된 후, 타단이 제1 샤프트의 타측까지 연장되는 유체관로가 형성되고, 상기 회전판에는, 상기 유체관로의 타단와 연결되는 냉각유로가 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 증착두께 측정장치는, 상기 제1 샤프트가 관통하여 상기 유체관로의 일단이 내부에 위치하도록 중공부가 형성되고, 외측에서 상기 중공부까지 유체이동로가 형성되며, 상기 제1 샤프트가 상기 중공부에 삽입되어 회전가능하게 결합되는 밀봉슬리브와; 상기 제1 샤프트의 외면 및 상기 중공부의 내면 중 어느 하나 이상에 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 상기 유체관로의 일단과 상기 유체이동로를 연통시키는 연결홈부를 더 포함할 수 있다.
상기 증착두께 측정장치는, 상기 연결홈부가 밀봉되도록 상기 연결홈부의 상부 및 하부에 상기 제1 샤프트의 외면과 상기 밀봉슬리브의 상기 중공부의 내면 사이에 개재되는 실(seal) 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 연결홈부는, 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되는 고리 형상의 고리홈부를 포함할 수 있다.
상기 고리홈부는, 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈과; 상기 제1 고리홈과 이격되며, 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈을 포함할 수 있고, 상기 유체관로는,
일단이 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛(inlet)관로와; 일단이 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛(outlet)관로를 포함할 수 있으며, 상기 유체이동로는, 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛이동로와; 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛이동로를 포함할 수 있다.
상기 연결홈부는, 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 상기 중공부의 내면에 함입되는 함입부를 포함할 수 있다.
상기 증착두께 측정장치는, 상기 회전판의 하면에 대향하여 배치되며, 상기 회전판의 회전에 따라 상기 개구부에 노출된 수정진동자가 전기적으로 연결되는 전극이 형성되는 전극홀더를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 냉각유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증착두께 측정장치는, 수정진동자의 사용수명을 연장하기 위한 초퍼의 결합구조를 단순화하여 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
또한, 챔버 내부에 배치되는 증착두께 측정센서의 냉각을 위하여 챔버의 내외부간의 유체 순환구조를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 유체 순환구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 샤프트의 일부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 밀봉슬리브의 내부구조의 설명하기 위한 절개도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 변형예를 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 증착두께 측정장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 단면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 유체 순환구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 샤프트의 일부를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 밀봉슬리브의 내부구조의 설명하기 위한 절개도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5에는, 제1 샤프트(12), 제1 고리홈(14), 제2 고리홈(16), 고리홈부(18), 인렛관로(20), 아웃렛관로(22), 유체관로(24), 중공부(26, 51), 인렛이동로(28), 아웃렛이동로(30), 유체이동로(32), 밀봉슬리브(34), 실부재(36), 함입부(38), 연결홈부(39), 수정진동자(40), 냉각유로(41, 64), 회전판(42), 센서홀더(43), 전극(44, 54), 센싱플레이트(45), 관통부(46), 개구부(48, 60), 덮개부(50), 하우징 몸체(52), 하우징(53), 전극홀더(56), 제2 샤프트(58), 회전플레이트(62), 초퍼(chopper)(63)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증착두께 측정장치는, 제1 샤프트(12)와; 제1 샤프트(12)의 단부에 횡방향으로 결합되는 회전판(42)과; 하면이 회전판(42)에 상면에 면접되며, 상면에 복수의 수정진동자(40)가 결합되는 센서홀더(43)와; 센서홀더(43)가 결합된 회전판(42)이 내부에 배치되도록 중공부(51)가 마련되는 하우징 몸체(52)와, 센서홀더(43)의 타면에 대향하도록 중공부(51)를 커버하며 회전판(42)의 회전에 따라 수정진동자(40)가 노출되도록 개구부(48)가 형성되는 덮개부(50)를 구비하는 하우징(53)과; 일단이 제1 샤프트(12)를 길이 방향으로 관통하는 제2 샤프트(58)와; 제2 샤프트(58)의 일단에 횡방향으로 결합되며, 제2 샤프트(58)의 회전에 따라 개구부(48)를 통해 노출되는 수정진동자(40)를 단속하는 초퍼(63)(chopper)를 포함하여, 수정진동자(40)의 사용수명을 연장하기 위한 초퍼(63)의 결합구조를 단순화하여 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 증착두께 측정장치는 반도체 소자, 디스플레이 소자 등에 대한 가공이 이루어지는 챔버에 제1 샤프트(12)가 관통하여 배치될 수 있다. 일예로, 기판에 대한 유기물 증착을 수행하기 위한 진공챔버를 제1 샤프트(12)가 관통하여 설치될 수 있다.
제1 샤프트(12)는 상술한 바와 같이 챔버를 관통하여 배치되며, 벨트, 기어, 모터 등의 회전구동부(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
회전판(42)은, 제1 샤프트(12)의 단부에 횡방향으로 결합되어, 제1 샤프트(12)의 회전에 따라 회전된다. 센서홀더(43)의 하면은 회전판(42)의 상면에 면접되며, 센서홀더(43)의 상면에는 복수의 수정진동자(40)가 결합된다. 도 3을 참조하면, 회전판(42)의 상면에 센서홀더(43)의 하면이 면접되도록 회전판(42)의 상면에 센서홀더(43)가 결합된다. 회전판(42) 및 회전판(42)에 면접되는 센서홀더(43)는 센싱플레이트(45)를 구성한다.
도 6은 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 실시예에서는 회전판(42)과 센서홀더(43)가 분리된 센싱플레이트(45) 구조를 제시하고 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전판(42)과 센서홀더(43)를 일체로 하여 센싱플레이트(45)를 구성하는 것도 가능하다.
회전판(42)과 센서홀더(43)가 분리된 센싱플레이트(45)의 경우 복수의 수정진동자(40)의 사용수명이 다하면 회전판(42)에서 센서홀더(43)를 교체할 수 있다.
회전판(42)과 센서홀더(43)가 일체로 센싱플레이트(45)를 구성하는 경우에 복수의 수정진동자(40)의 수명이 다하면 센싱플레이트(45) 자체를 교체하거나 센싱플레이트(45)에서 수정진동자(40)를 교체할 수 있다.
회전판(42)은 제1 샤프트(12)의 회전에 따라 같이 회전될 수 있도록 제1 샤프트(12)의 단부에 횡방향으로 결합되며, 회전판(42)의 상면에는 센서홀더(43)의 하면이 면접되어 있다. 회전판(42)에 회전에 따라 회전판(42)에 면접되어 있는 센서홀더(43)도 같이 회전하게 된다.
센서홀더(43)의 상면에는 복수의 수정진동자(40)가 제1 샤프트(12)를 중심으로 방사상으로 결합될 수 있다. 복수의 수정진동자(40)가 부착된 센서홀더(43)의 상면에 대향하여 하우징(53)의 덮개부(50)가 배치되며 제1 샤프트(12)의 회전에 따라 회전판(42)이 회전되면서 센서홀더(43)의 상면에 결합되어 있는 복수의 수정진동자(40)의 일부가 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출된다. 본 실시예에 따른 덮개부(50)에는 하나의 개구부(48)가 형성되어 있어 회전판(42)의 회전에 따라 복수의 수정진동자(40)가 순차적으로 개구부(48)를 통해 노출되도록 구성한 형태를 제시한다.
하우징(53)은, 센서홀더(43)가 결합된 회전판(42)이 내부에 배치되도록 중공부(51)가 마련되는 하우징 몸체(52)와, 센서홀더(43)의 타면에 대향하도록 중공부(51)를 커버하며 회전판(42)의 회전에 따라 수정진동자(40)가 노출되도록 개구부(60)가 형성되는 덮개부(50)를 포함한다.
하우징 몸체(52)는, 내부에 중공부(51)가 마련되어 있고 상단이 개방되어 있다. 하우징 몸체(52)의 중공부(51)에는 센서홀더(43)의 수정진동자(40)가 개방된 상단을 향하도록 센서홀더(43)가 결합된 회전판(42)이 배치되며, 제1 샤프트(12)의 일단은 하우징 몸체(52)를 관통하여 회전판(42)에 결합될 수 있다. 덮개부(50)는 하우징 몸체(52)의 개방된 상단에 결합되며, 제1 샤프트(12)의 회전에 따라 회전판(42)이 회전하면서, 센서홀더(43)의 복수의 수정진동자(40)의 일부가 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출된다.
덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 일부 수정진동자(40)만이 노출되도록 한 이유는 수정진동자(40)의 교체 주기를 연장하기 위한 것으로 회전판(42)의 회전에 따라 복수의 수정진동자(40)가 순차적으로 개구부(48)를 통해 외부로 노출된다.
기판에 대한 증착공정이 수행되는 동안 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출된 수정진동자(40)에는 증발원에서 분출되는 증착물질이 증착막을 형성하고, 이에 따른 진동수의 변화로 기판에 대한 증착두께나 증착속도를 측정할 수 있다.
본 실시예에서는 덮개부(50)와 하우징 몸체(52)가 분리되어 덮개부(50)가 하우징 몸체(52)에 결합되도록 구성하였으나, 하우징 몸체(52)와 덮개부(50)를 일체로 구성하는 것도 가능하다.
제2 샤프트(58)는, 그 일단이 상기 제1 샤프트(12)를 길이 방향으로 관통하도록 제1 샤프트(12)를 관통한다. 제2 샤프트(58)는 초퍼(63)의 회전을 위한 것으로, 회전판(42)의 회전을 위한 제1 샤프트(12)를 길이 방향으로 관통하게 된다. 회전판(42)의 회전 및 초퍼(63)의 회전을 위한 샤프트(12, 58)를 다중으로 구성함으로써 장치 구성을 단순화할 수 있고, 이에 따라 증착두께 측정장치를 작은 사이즈로 구성할 수 있어 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있다.
제1 샤프트(12)를 길이 방향으로 관통하는 제2 샤프트(58)는 하우징(53)의 덮개부(50)를 관통하여 배치된다. 제2 샤프트(58)의 단부에는 횡방향으로 초퍼(63)(chopper)가 결합되어 제2 샤프트(58)의 회전에 따라 초퍼(63)가 회전된다.
초퍼(63)는, 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출되는 수정진동자(40)의 노출을 주기적 단속하여 수정진동자(40)에 증착되는 증착물질의 양을 감소시켜 수정진동자(40)의 사용시간을 증가시킨다.
초퍼(63)는, 제2 샤프트(58)에 결합되는 회전플레이트(62)를 포함할 수 있으며, 회전플레이트(62)에는 제2 샤프트(58)를 중심으로 방사상으로 서로 이격되는 복수의 개구부(60)가 형성된다. 제2 샤프트(58)의 회전에 따라 회전플레이트(62)가 회전하면서 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출되는 수정진동자(40)의 전면을 주기적으로 단속한다. 즉, 회전플레이트(62)의 회전에 따라, 회전플레이트(62)의 개구부(60)가 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출되는 수정진동자(40)와 어긋나면 증착입자가 수정진동자(40)에 증착되지 않고, 회전플레이트(62)의 개구부(60)가 수정진동자(40)와 일치하면 증착물질이 수정진동자(40)에 증착되도록 하는 방식으로 수정진동자(40)의 노출을 단속하게 된다.
회전구동부(미도시)는, 제1 샤프트(12)와 제1 샤프트(12)를 길이방향으로 관통하는 제2 샤프트(58)를 회전시키는 회전력을 제공한다. 회전구동부는 제1 샤프트(12)와 제2 샤프트(58)에 동시에 회전력을 제공하거나 개별적으로 회전력을 제공하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 제1 샤프트(12)의 회전을 위한 모터와 제2 샤프트(58)의 회전을 위한 모터를 별도로 구성하여 회전구동부를 구성하거나, 하나의 모터와 기어 구성을 이용하여 제1 샤프트(12)와 제2 샤프트(58)에 동시에 회전력을 제공하도록 회전구동부를 구성하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 회전판(42)의 회전 및 초퍼(63)의 회전을 위한 샤프트(12, 58)를 다중으로 구성함으로써 장치 구성을 단순화할 수 있고, 이에 따라 증착두께 측정장치를 작은 사이즈로 구성할 수 있어 협소한 챔버 내부를 효율적으로 사용할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 챔버의 내외부 간의 유체 순환구조를 살펴보기로 한다.
진공챔버 내의 진공 분위기 내에서 증발원의 가열에 의한 증착공정을 수행하는 과정에서 증발원의 복사열이 증착두께 측정센서에 전달되어 온도가 상승될 수 있는데, 제1 샤프트(12)의 내부에 형성되어 있는 유로를 통하여 냉매 유체를 순환시켜 이러한 온도상승을 억제할 수 있다.
제1 샤프트(12)의 내부에는 유체관로(24)가 형성될 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 유체관로(24)의 일단은 제1 샤프트(12)의 일측단에서 시작되며, 유체관로(24)는 제1 샤프트(12)의 내부를 길이 방향을 따라 연장된 후, 유체관로(24)의 타단은 제1 샤프트(12)의 타측까지 연장된다. 본 실시예에서는 유체관로(24)의 타단이 제1 샤프트(12)의 단부를 관통하도록 형성한 형태를 제시하고 있으나, 제1 샤프트(12)의 타측단를 관통하도록 형성하는 것도 가능하다. 이에 따라 유체관로(24)의 일단과 타단을 서로 이격되어 있다.
제1 샤프트(12)는 상술한 바와 같이 챔버를 관통하여 배치되며, 벨트, 기어, 모터 등의 회전구동부(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
밀봉슬리브(34)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(12)가 관통하여 유체관로(24)의 일단이 내부에 위치하도록 중공부(26)가 형성되고, 외측에서 중공부(26)까지 유체이동로(32)가 형성된다. 제1 샤프트(12)는 밀봉슬리브(34)가 고정된 상태에서 중공부(26)에 삽입되어 밀봉슬리브(34)에 대해 회전이 일어나게 된다.
밀봉슬리브(34)의 중공부(26)는 제1 샤프트(12)가 삽입되어 관통되는 곳으로, 제1 샤프트(12)의 일측단에 형성되어 있는 유체관로(24)의 일단이 중공부(26)의 내부에 위치하게 된다. 그리고, 밀봉슬리브(34)에는 외측단에서 중공부(26)의 내부가 까지 연장되는 유체이동로(32)가 형성되어 있다.
밀봉슬리브(34)에 형성되는 유체이동로(32)를 통해 유체가 유입되거나 유출된다. 유체이동로(32)를 통해 유입된 유체는 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단을 통해 유입된 후 유체관로(24)의 타단을 통해 유출된다. 한편, 유체관로(24)의 타단을 통해 유입되는 유체는 유체관로(24)의 일단을 거쳐 유체이동로(32)를 통해 밀봉슬리브(34)의 외측으로 유출될 수 있다.
연결홈부(39)는, 제1 샤프트(12)의 외면 및 중공부(26)의 내면 중 어느 하나 이상에 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 함입되어 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단과 밀봉슬리브(34)의 유체이동로(32)를 연통시킨다. 밀봉슬리브(34)에 대해 회전이 일어나는 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)와 밀봉슬리브(34)의 유체이동로(32)를 서로 연통시키기 위해서는 서로 연결해주는 일정 공간이 필요한데 연결홈부(39)가 이러한 공간을 제공한다.
연결홈부(39)는, 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단을 거치도록 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 고리 형상으로 함입되는 홈을 형성하거나, 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단과 연통되도록 중공부(26)의 내벽에 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 홈을 형성하는 것도 가능하다. 물론, 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단과 연통되도록 제1 샤프트(12)의 외주 및 중공부(26)의 내벽에 각각 형성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단을 거치도록 제1 샤프트(12)의 외주에 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 고리 형상의 고리홈부(18)를 형성하고, 그에 상응하여 중공부(26)의 내벽에도 고리 형상의 함입부(38)를 형성한 형태를 제시한다. 이에 따라 제1 샤프트(12)가 밀봉슬리브(34)에 대해 회전이 일어나더라도 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 일단이 고리홈부(18) 및 함입부(38)가 형성하는 연결홈부(39)와 항상 연통되어 있어 유체의 유출입이 가능하게 된다. 예컨데, 밀봉슬리브(34)에 형성되는 유체이동로(32)를 통해 유체가 유입되면 유체가 1차적으로 고리홈부(18)와 함입부(38)가 형성하는 연결홈부(39)에 유입되고, 연결홈부(39)의 유체는 유체관로(24)의 일단을 통해 유입되어 유체관로(24)의 타단으로 유출된다. 이때 연결홈부(39)는 항상 유체관로(24)의 일단과 연통되어 있기 때문에 제1 샤프트(12)의 회전과 무관하게 유체의 유출입이 가능하다. 한편, 유체관로(24)의 타단을 통해 유입되는 유체는 유체관로(24)의 일단을 거쳐 연결홈부(39)에 유입되고, 연결홈부(39)의 유체는 유체이동로(32)를 통해 밀봉슬리브(34)의 외측으로 유출될 수 있다.
밀봉슬리브(34)의 유체이동로(32)에는 유체를 유입하거나 유출시키기 위한 호스(hose)가 결합될 수 있는데, 밀봉슬리브(34)가 고정된 상태에서 제1 샤프트(12)의 회전이 일어나기 때문에 제1 샤프트(12)가 회전되더라도 호스의 꼬임이 발생하지 않고, 제1 샤프트(12)를 통해 유체를 이동시킬 수 있다.
회전판(42)에는 유체관로(24)의 타단와 연결되는 냉각유로(41)가 형성된다. 냉각유로(41)는 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)의 타단과 연결되어 유체관로(24)를 통해 냉매 유체가 유입되거나 유출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 회전판(42)의 상면에 센서홀더(43)의 하면이 면접되도록 회전판(42)의 상면에 센서홀더(43)가 결합된다. 센서홀더(43)의 상면에는 복수의 수정진동자(40)가 결합되어 있고, 회전판(42)의 냉각유로(412)를 따라 냉매 유체가 순환하면서 회전판(42)에 면접되어 있는 센서홀더(43)를 냉각한다. 이에 따라 수정진동자(40)가 냉각되어 정밀한 증착두께 측정을 유도할 수 있다.
증발원의 가열에 의한 증착공정을 수행하는 과정에서 증발원의 복사열이 증착두께 측정센서를 가열하게 되고 이로 인해 수정진동자(40)의 고유 진동수가 변동될 수 있다. 온도 상승에 의한 수정진동자(40)의 고유 진동수의 변화는 증착막의 정밀한 두께 측정을 방해한다. 따라서, 회전판(42)의 냉각유로(41)에 냉매 유체를 순환시켜 회전판(42)에 면접되어 있는 센서홀더(43)의 수정진동자(40)의 온도상승을 억제하는 것이다.
실부재(36)는, 연결홈부(39)의 형성하는 공간을 밀봉하기 위한 것으로 연결홈부(39)에 유입된 유체가 외부를 유출되는 것을 방지한다. 실부재(36)는 연결홈부(39)의 상부 및 하부에 제1 샤프트(12)의 외면과 중공부(26)의 내면 사이에 개재된다. 실부재(36)는 밀봉슬리브(34)에 대해 제1 샤프트(12)가 회전되더라도 연결홈부(39)를 밀봉시킬 수 있어야 한다. 이러한 실부재(36)로는 자성유체실(magnetic seal) 등의 공지의 기술이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 증착두께 측정장치는 챔버 등에 설치되어, 회전이 일어나는 제1 샤프트(12)를 통해 호스의 꼬임이 없이 유체를 챔버 내로 주입하거나 유출시킬 수 있다.
도 3은 증착두께 측정장치의 유체 순환구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 3을 통해 이하에서는 증착두께 측정장치의 유체 순환구조를 자세히 살펴보기로 한다.
제1 샤프트(12)의 외주를 따라 형성되는 고리홈부(18)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈(14) 및 제1 고리홈(14)과 이격되며 제1 샤프트(12)의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈(16)을 포함할 수 있다. 제1 고리홈(14)은 냉매 유체가 유입되는 연결홈부(39)를 구성하고, 제2 고리홈(16)은 냉매 유체가 유출되는 연결홈부(39)를 구성한다.
이에 따라, 제1 샤프트(12)의 유체관로(24)는, 일단이 상기 제1 고리홈(14)과 연통되는 인렛(inlet)관로(20) 및 일단이 제2 고리홈(16)과 연통되는 아웃렛(outlet)관로(22)를 포함하며, 유체이동로(32)는, 제1 고리홈(14)과 연통되는 인렛이동로(28) 및 제2 고리홈(16)과 연통되는 아웃렛이동로(30)를 포함한다.
한편, 제1 고리홈(14) 및 제2 고리홈(16)에 상응한 위치의 중공부(26)의 내벽에도 각각 고리 형상의 함입부(38)를 형성하였다. 이에 따라 제1 고리홈(14)과 이에 대응하는 함입부(38)가 냉매 유체가 유입되는 연결홈부(39)를 구성하고, 제2 고리홈(16)과 이에 대응하는 함입부(38)가 냉매 유체의 유출을 위한 연결홈부(39)를 구성하게 된다.
회전판(42)에는 냉매 유체가 이동되는 냉각유로(41)가 형성되는데, 이러한 냉각유로(41)는 냉매 유체가 유입되는 인렛단 및 냉매 유체가 유출되는 아웃렛단이 형성된다.
제1 샤프트(12)의 단부에 형성되어 있는 인렛관로(20)의 타단은 회전판(42)의 인렛단과 연결되며, 아웃렛관로(22)의 타단은 회전판(42)의 아웃렛단과 연결된다. 인렛관로(20)와 인렛단의 연결 및 아웃렛관로(22)와 아웃렛단의 연결은 호스 등에 의해 연결될 수 있으나, 본 실시예에서는 제1 샤프트(12)에 대한 회전판(42)의 결합에 따라 서로 연결될 수 있도록 구성된다. 한편, 제1 샤프트(12)와 회전판(42)을 일체로 형성하는 것도 가능하다.
증발원의 가열에 따라 복사열이 증착두께 측정장치에 도달하여 수정진동자(40)의 온도를 상승시키게 되는데, 이러한 온도상승을 방지하기 위하여 냉매 유체를 순환시킨다.
도 3을 참조하면, 밀봉슬리브(34)의 인렛이동로(28)를 통해 냉매 유체가 유입되면, 냉매 유체는 제1 고리홈(14)과 이에 대응하는 함입부(38)가 형성하는 연결홈부(39)에 유입되고, 연결홈부(39)의 냉매 유체는 연결홈부(39)와 연통되어 있는 인렛관로(20)를 통해 제1 샤프트(12)의 단부에서 유출된다. 제1 샤프트(12)가 회전하더라도 연결홈부(39)와 인렛관로(20)의 일단은 항상 연통되어 있기 때문에 유체가 이동될 수 있다. 제1 샤프트(12)의 인렛관로(20)에 유출되는 냉매 유체는 회전판(42)의 인렛단을 통해 냉각유로(41)로 유입되고, 냉각유로(41)로 유입된 냉매 유체는 냉각유로(41)를 따라 이동하면서 회전판(42)의 열을 흡수하고 냉각유로(41)의 아웃렛단에 도달한다.
아웃렛단에 도달한 냉매 유체는 제1 샤프트(12)의 아웃렛관로(22)의 타단을 통해 다시 제2 고리홈(16)과 이에 대응하는 함입부(38)가 형성하는 연결홈부(39)로 유입된다. 연결홈부(39)로 유입된 냉매 유체는 연결홈부(39)와 연통되어 있는 아웃렛이동로(30)를 통해 밀봉슬리브(34)의 외측으로 유출된다. 이때도 마찬가지로, 제1 샤프트(12)가 회전하더라도 연결홈부(39)와 유체관로(24)의 일단은 항상 연통되어 있기 때문에 제1 샤프트(12)의 회전에 상관없이 냉매 유체가 이동될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 냉매 유체를 제1 샤프트(12)을 통해 챔버 내의 회전판(42)으로 지속적으로 유입시킨 후 다시 챔버 밖으로 유출시켜 냉매 유체의 순환구조를 구성할 수 있다.
상기에서는 냉매 유체의 순환구조에 대해서 설명하고 있으나, 냉매 이외에 각종 액체, 기체 등 유체의 순환구조를 구성할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치는, 회전판(42)의 하면에 대향하여 배치되며, 회전판(42)의 회전에 따라 개구부(48)를 통해 노출된 수정진동자(40)의 전극(44)이 전기적으로 연결되는 전극(54)이 형성되는 전극홀더(56)를 포함할 수 있다. 제1 샤프트(12)의 회전에 따라 회전판(42)이 회전되면서 센서홀더(43)의 수정진동자(40)가 덮개부(50)의 개구부(48)를 통해 노출되는데, 개구부(48)를 통해 노출되는 수정진동자(40)의 전극(44)이 전극홀더(56)에 형성되는 전극(54)과 전기적으로 연결되면서 수정진동자(40)에 전압을 인가하게 된다.
한편, 하우징(53)의 내부에는 냉각유로(64)가 형성될 수 있다. 회전판(42)과 더불어 하우징(53)도 냉각하고자 하는 경우 하우징(53)의 내부에 냉각유로(64)를 형성하고 냉각유로(64)를 통해 냉매 유체를 순환시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
12: 제1 샤프트 14: 제1 고리홈
16: 제2 고리홈 18: 고리홈부
20: 인렛관로 22: 아웃렛관로
24: 유체관로 26, 51: 중공부
28: 인렛이동로 30: 아웃렛이동로
32: 유체이동로 34: 밀봉슬리브
36: 실부재 38: 함입부
39: 연결홈부 40: 수정진동자
41, 64: 냉각유로 42: 회전판
43: 센서홀더 45: 센싱플레이트
44, 54: 전극 46: 관통부
48, 60: 개구부 50: 덮개부
52: 하우징 몸체 53: 하우징
56: 전극홀더 58: 제2 샤프트
62: 회전플레이트 63: 초퍼(chopper)

Claims (10)

  1. 제1 샤프트와;
    일단이 상기 제1 샤프트의 측단에서 시작되어, 상기 제1 샤프트의 내부에서 길이 방향으로 연장된 후, 타단이 제1 샤프트의 타측까지 연장되는 유체관로와;
    상기 제1 샤프트의 단부에 횡방향으로 결합되며, 상기 유체관로의 타단와 연결되는 냉각유로가 형성되는 회전판과;
    하면이 상기 회전판에 상면에 면접되며, 상기 상면에 복수의 수정진동자가 결합되는 센서홀더와;
    상기 센서홀더가 결합된 상기 회전판이 내부에 배치되도록 중공부가 마련되는 하우징 몸체와, 상기 센서홀더의 타면에 대향하도록 상기 중공부를 커버하며 상기 회전판의 회전에 따라 상기 수정진동자가 노출되도록 개구부가 형성되는 덮개부를 구비하는 하우징과;
    일단이 상기 제1 샤프트를 길이 방향으로 관통하는 제2 샤프트와;
    상기 제2 샤프트의 일단에 횡방향으로 결합되며, 상기 제2 샤프트의 회전에 따라 상기 개구부를 통해 노출되는 상기 수정진동자를 단속하는 초퍼(chopper)와;
    상기 제1 샤프트가 관통하여 상기 유체관로의 일단이 내부에 위치하도록 중공부가 형성되고, 외측에서 상기 중공부까지 유체이동로가 형성되며, 상기 제1 샤프트가 상기 중공부에 삽입되어 회전가능하게 결합되는 밀봉슬리브와;
    상기 제1 샤프트의 외면 및 상기 중공부의 내면 중 어느 하나 이상에 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 상기 유체관로의 일단과 상기 유체이동로를 연통시키는 연결홈부를 포함하는, 증착두께 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전판과 상기 센서홀더는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초퍼는,
    상기 제2 샤프트에 횡방향으로 결합되는 회전플레이트를 포함하며,
    상기 회전플레이트에는 상기 제2 샤프트를 중심으로 방사상으로 서로 이격되는 복수의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결홈부가 밀봉되도록 상기 연결홈부의 상부 및 하부에 상기 제1 샤프트의 외면과 상기 밀봉슬리브의 상기 중공부의 내면 사이에 개재되는 실(seal) 부재를 더 포함하는, 증착두께 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결홈부는,
    상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되는 고리 형상의 고리홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고리홈부는,
    상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈과;
    상기 제1 고리홈과 이격되며, 상기 제1 샤프트의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈을 포함하고,
    상기 유체관로는,
    일단이 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛(inlet)관로와;
    일단이 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛(outlet)관로를 포함하며,
    상기 유체이동로는,
    상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛이동로와;
    상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결홈부는,
    상기 제1 샤프트의 외주를 따라 상기 중공부의 내면에 함입되는 함입부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 회전판의 하면에 대향하여 배치되며, 상기 회전판의 회전에 따라 상기 개구부에 노출된 수정진동자가 전기적으로 연결되는 전극이 형성되는 전극홀더를 더 포함하는, 증착두께 측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
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