KR102121292B1 - 증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템 - Google Patents

증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템 Download PDF

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김장미
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Abstract

증착 모니터링 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 증착 모니터링 장치는, 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛과, 센싱유닛에 인접하게 배치되며 센싱유닛에 마련되어 감지센서들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공을 개폐하는 초퍼유닛과, 센싱유닛에 인접하게 배치되며 센싱유닛에 마련되어 감지센서들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 포함한다.

Description

증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템{Deposition monitoring apparatus and thin film deposition system having the same}
본 발명은, 증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착공정 시 증착물질의 증착량(증착막의 두께)을 측정할 수 있는 증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.
이러한 평판표시소자에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display ) 등이 있다.
이 중에서 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는, 빠른 응답속도, 기존의 액정표시장치(LCD)보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다.
유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 구동방식에 따라 수동형인 PMOLED와 능동형인 AMOLED로 나눌 수 있다. 특히 AMOLED는 자발광형 디스플레이로서 기존의 디스플레이보다 응답속도가 빠르며, 색감도 자연스럽고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한 AMOLED는 기판이 아닌 필름(Film) 등에 적용하면 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 기술을 구현할 수 있게 된다.
이러한 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 패턴(Pattern) 형성 공정, 유기박막 증착 공정, 에칭 공정, 봉지 공정, 그리고 유기박막이 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정 등을 통해 제품으로 생산될 수 있다.
이러한 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)에 사용되는 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다.
캐소드로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
상술한 유기전계발광소자를 제작하기 위해서는 기판 상에 여러 종류의 증착 물질이 증착되며, 증착된 증착 물질은 균일한 두께를 가지는 증착막을 형성한다. 따라서, 증착물질의 증착과정 중에 증착 물질의 증착량(증착막의 두께)을 측정할 필요가 있다.
이러한 증착물질의 증착량(증착막의 두께)은 수정 진동자 센서(QCM, Quartz crystal microbalance)에 의해 이루어진다. 이러한 수정 진동자 센서는 증착 물질의 양(두께)을 일정하게 유지하기 위해 증착 모니터링 및 제어에 사용하는데, 이때 증착물질이 수정 진동자 센서에 일정 이상 쌓이면 센서 리딩 값에 오차가 생기기 때문에 센서 수명에 한계가 존재한다.
한편, 마그네슘(Mg) 같은 초반 흡착률이 좋지 않은 물질을 증착 물질로 사용하는 경우에는 프리코팅 과정이 필요하다. 즉, 마그네슘(Mg) 같은 물질을 증착 물질로 사용하는 경우 수정 진동자 센서(QCM, Quartz crystal microbalance)를 처음 사용하는 시점, 즉 새로운 수정 진동자 센서(QCM, Quartz crystal microbalance)의 표면이 마그네슘(Mg)에 노출되는 경우 수정 진동자 센서의 표면에 마그네슘(Mg)이 잘 뭍지 않는 현상이 있다.
마그네슘(Mg)이 수정 진동자 센서의 표면에 잘 뭍지 않기 때문에 정확한 증착 레이트를 읽을 수 없는 시점이 존재한다. 이러한 현상을 극복하기 위한 방법으로 프리코팅이라는 과정을 필요로 한다.
프리코팅은 실제 기판을 투입하기 전에 미리 센서 표면을 마그네슘(Mg)으로 코팅해주는 방법이다.
그런데 종래기술에 따른 증착 모니터링 장치는, 프리코팅 작업 후에 증착 공정이 수행됨으로써, 프리코팅 작업 시간동안에는 증착 공정을 수행할 수 없어 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0002137호, (2018.01.08.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 증착 공정 중에 프리코팅 작업을 수행할 수 있어 생산성을 높일 수 있는 증착 모니터링 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛; 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공을 개폐하는 초퍼유닛(chopper unit); 및 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 포함하는 증착 모니터링 장치가 제공될 수 있다.
상기 센싱유닛은, 내부에 상기 감지센서들이 수용되는 수용공간이 마련되는 센싱 바디부; 상기 센싱 바디부의 내부에 배치되며, 상기 감지센서들이 결합되는 센서 브라켓부; 및 상기 센싱 바디부에 지지되며, 상기 센서 브라켓부에 연결되어 상기 센서 브라켓부를 회전시키는 브라켓 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 센싱 바디부는, 상기 브라켓 회전 구동부가 연결되는 메인 바디; 및 상기 메인 바디에 결합되며, 상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공이 형성되는 차폐커버를 포함할 수 있다.
상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공 사이의 이격거리는 감지센서들 사이의 이격거리와 동일할 수 있다.
상기 다수개의 감지센서들은 상기 센서 브라켓부의 중앙 영역을 기준으로 하여 방사상으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 브라켓 회전 구동부는, 상기 센서 브라켓부가 결합되며, 상기 센서 브라켓부를 회전시키는 브라켓용 회전축; 및 상기 센싱 바디부에 지지되며, 상기 브라켓용 회전축에 연결되어 브라켓용 회전축을 회전시키는 브라켓 회전용 모터를 포함할 수 있다.
상기 프리코팅용 개폐유닛은, 상기 프리코팅용 노출공에 연통되는 프리코팅용 절개공이 마련된 프리코팅용 회전 디스크부; 및 상기 프리코팅용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 프리코팅용 회전 구동부는, 상기 프리코팅용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전축; 및 상기 프리코팅용 회전축에 연결되어 상기 프리코팅용 회전축을 회전시키는 프리코팅용 모터를 포함할 수 있다.
상기 초퍼유닛은, 상기 센싱용 노출공(SH)에 연통되는 측정용 절개공이 마련된 측정용 회전 디스크부; 및 상기 측정용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 측정용 회전 구동부는, 상기 측정용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전축; 및 상기 측정용 회전축에 연결되어 상기 측정용 회전축을 회전시키는 측정용 모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부에서 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판으로 증착 물질을 공급하는 증착 소스; 및 상기 공정 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 증착 모니터링 장치를 포함하며, 상기 증착 모니터링 장치는, 상기 공정 챔버의 내벽에 지지되는 베이스유닛; 상기 베이스유닛에 회동 가능하게 결합되는 헤드유닛; 상기 헤드유닛에 지지되며, 상기 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛; 상기 헤드유닛에 지지되고 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공을 개폐하는 초퍼유닛; 및 상기 헤드유닛에 지지되고 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 포함할 수 있다.
상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공 사이의 이격거리는 감지센서들 사이의 이격거리와 동일하며, 상기 다수개의 감지센서들은 상기 센서 브라켓부의 중앙 영역을 기준으로 하여 방사상으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 프리코팅용 개폐유닛은, 상기 프리코팅용 노출공에 연통되는 프리코팅용 절개공이 마련된 프리코팅용 회전 디스크부; 및 상기 프리코팅용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전 구동부를 포함하며, 상기 프리코팅용 회전 구동부는, 상기 프리코팅용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전축; 및 상기 프리코팅용 회전축에 연결되어 상기 프리코팅용 회전축을 회전시키는 프리코팅용 모터를 포함할 수 있다.
상기 초퍼유닛은, 상기 센싱용 노출공에 연통되는 측정용 절개공이 마련된 측정용 회전 디스크부; 및 상기 측정용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전 구동부를 포함하며, 상기 측정용 회전 구동부는, 상기 측정용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전축; 및 상기 측정용 회전축에 연결되어 상기 측정용 회전축을 회전시키는 측정용 모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 센싱유닛에 마련된 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 구비함으로써, 증착 공정을 중단하지 않고 증착 공정 중에 프리코팅 작업을 수행할 수 있어 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 모니터링 장치가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 센싱유닛과 초퍼유닛 및 프리코팅용 개폐유닛이 도시된 정면도이다.
도 4는 도 3의 센싱유닛이 도시된 정면도이다.
도 5는 도 4의 센싱유닛의 내부가 도시된 도면이다.
도 6은 도 4의 A-A선에 따른 단면이 도시된 도면이다.
도 7은 도 2의 센싱유닛과 프리코팅용 개폐유닛이 도시된 측면도이다.
도 8은 도 2의 센싱유닛과 초퍼유닛이 도시된 측면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 이하에서 기술되는 기판은 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)용 기판일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 시스템이 도시된 도면이고, 도 2는 도 1의 증착 모니터링 장치가 도시된 도면이며, 도 3은 도 2의 센싱유닛과 초퍼유닛 및 프리코팅용 개폐유닛이 도시된 정면도이고, 도 4는 도 3의 센싱유닛이 도시된 정면도이며, 도 5는 도 4의 센싱유닛의 내부가 도시된 도면이고, 도 6은 도 4의 A-A선에 따른 단면이 도시된 도면이며, 도 7은 도 2의 센싱유닛과 프리코팅용 개폐유닛이 도시된 측면도이고, 도 8은 도 2의 센싱유닛과 초퍼유닛이 도시된 측면도이다.
본 실시예에 따른 박막 증착 시스템은, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에서 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버(CM)와, 공정 챔버(CM)의 내부에 배치되며, 기판으로 증착 물질을 공급하는 증착 소스(S)와, 공정 챔버(CM)의 내부에 배치되며, 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 증착 모니터링 장치(100)를 포함한다.
공정 챔버(CM)는 기판에 대한 증착공정이 진행되는 장소를 이룬다. 본 실시예의 경우, 기판이 수평으로 배치된 후에 상방으로 향하는 증착물질에 의해 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 수평식 상향 증착 방식을 제시하고 있다. 하지만, 기판을 비롯하여 마스크(미도시) 등의 구성들이 수직되게 혹은 비스듬하게 세워져 배치된 후에 증착되는 수직식 증착 방식이 적용되는 증착장치에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있을 것이다.
공정 챔버(CM)의 내부는 기판에 대한 증착 공정이 신뢰성 있게 진행될 수 있도록 진공 분위기를 형성한다.
이를 위해, 공정 챔버(CM)의 하부에는 공정 챔버(CM)의 내부를 진공 분위기로 유지하기 위한 수단으로서 진공 펌프(미도시)가 연결된다. 진공 펌프(미도시)는 소위, 크라이오 펌프일 수 있다.
그리고, 공정 챔버(CM)의 측벽에는 기판이 출입되는 출입 게이트(T)가 마련될 수 있다. 또한, 공정 챔버(CM) 내의 상부 영역에는 기판을 파지하는 기판 지지부(미도시)가 마련된다.
증착 소스(S)는 기판으로 증착 물질을 공급한다. 이러한 증착 소스(S)는 공정 챔버(CM) 내의 하부 영역에 배치되어 상부의 기판을 향해 증발 물질을 제공하는 역할을 한다. 본 실시예의 경우, 증착 소스(S)는 해당 위치에 고정된 상태로 증발 물질을 상부로 분사한다.
증착 모니터링 장치(100)는 공정 챔버(CM)의 내부에 배치된다. 이러한 증착 모니터링 장치(100)는 증착 과정에서 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정한다.
본 실시예에서 증착 모니터링 장치(100)는, 도 2에 자세히 도시된 바와 같이, 공정 챔버(CM)의 내벽에 지지되는 베이스유닛(110)과, 베이스유닛(110)에 회동 가능하게 결합되는 헤드유닛(120)과, 헤드유닛(120)에 지지되며 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서(Q)들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛(130)과, 헤드유닛(120)에 지지되고 센싱유닛(130)에 인접하게 배치되며 센싱유닛(130)에 마련되어 감지센서(Q)들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공(SH)을 개폐하는 초퍼유닛(chopper unit, 140)과, 헤드유닛(120)에 지지되고 센싱유닛(130)에 인접하게 배치되며 센싱유닛(130)에 마련되어 감지센서(Q)들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공(PH)을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛(150)을 포함한다.
베이스유닛(110)은 공정 챔버(CM)의 하부 내벽에 지지된다. 헤드유닛(120)은 베이스유닛(110)에 회동 가능하게 결합된다. 이러한 헤드유닛(120)은 센싱유닛(130)과 초퍼유닛(140) 및 프리코팅용 개폐유닛(150)을 지지한다.
센싱유닛(130)은 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정한다. 이러한 센싱유닛(130)에는 다수개의 감지센서(Q)들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치된다. 본 실시예에서 감지센서(Q)는 수정 진동자 센서(QCM, Quartz crystal microbalance)를 포함한다.
센싱유닛(130)은, 내부에 감지센서(Q)들이 수용되는 수용공간(G)이 마련되는 센싱 바디부(131)와, 센싱 바디부(131)의 내부에 배치되며 감지센서(Q)들이 결합되는 센서 브라켓부(135)와, 센싱 바디부(131)에 지지되며 센서 브라켓부(135)에 연결되어 센서 브라켓부(135)를 회전시키는 브라켓 회전 구동부(136)를 포함한다.
센서 브라켓부(135)는 센싱 바디부(131)의 내부에 배치된다. 이러한 센서 브라켓부(135)에는 감지센서(Q)들이 결합된다. 본 실시예에서 센서 브라켓부(135)는, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 원형의 디스크 형상으로 마련된다.
다수개의 감지센서(Q)들은, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 센서 브라켓부(135)의 중앙 영역을 기준으로 하여 방사상으로 이격되어 배치된다.
센싱 바디부(131)에는 내부에 감지센서(Q)들이 수용되는 수용공간(G)이 마련된다. 이러한 센싱 바디부(131)는, 브라켓 회전 구동부(136)가 연결되는 메인 바디(132)와, 메인 바디(132)에 결합되며 센싱용 노출공(SH)과 프리코팅용 노출공(PH)이 형성되는 차폐커버(133)를 포함한다.
메인 바디(132)는, 도 5 및 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 일단부가 개구되고 단면이 'ㄷ'자 형상을 가지는 원통형 형상으로 마련된다. 이러한 메인 바디(132)의 내부에 감지센서(Q)들이 배치된다.
차폐커버(133)는 메인 바디(132)에 결합되어 메인 바디(132)의 내부를 차폐한다. 이러한 차폐커버(133)에는 센싱용 노출공(SH)과 프리코팅용 노출공(PH)이 형성된다.
센싱용 노출공(SH)은 감지센서(Q)의 측정 작업 시에 사용된다. 프리코팅용 노출공(PH)은 아직 측정에 사용되지 않은 감지센서(Q)를 증착 물질로 프리코팅하기 위해 증착 물질에 노출시키는 역할을 하는 것으로, 센서 브라켓의 회전에 따라 감지센서(Q)들이 순차적으로 프리코팅용 노출공(PH)에 대응되는 위치에 배치되어 증착 물질에 노출된다. 이때, 증착 물질에 노출여부 및 노출되는 시간은 프리코팅용 개폐유닛(150)이 조절한다.
본 실시예에서 센싱용 노출공(SH)과 프리코팅용 노출공(PH) 사이의 이격거리는 감지센서(Q)들 사이의 이격거리와 동일하게 마련된다. 즉, 센싱용 노출공(SH)의 가상의 중심점과 프리코팅용 노출공(PH)의 가상의 중심점 사이의 거리가 감지센서(Q) 각각의 가상의 중심점 사이의 거리와 동일하게 마련됨으로써, 어느 하나의 감지센서(Q)가 센싱용 노출공(SH)에 대응되는 위치로 이동될 때 다른 하나의 감지센서(Q)가 프리코팅용 노출공(PH)에 대응되는 위치로 이동될 수 있다.
브라켓 회전 구동부(136)는 센싱 바디부(131)에 지지된다. 이러한 브라켓 회전 구동부(136)는 센서 브라켓부(135)에 연결되어 센서 브라켓부(135)를 회전시킨다.
본 실시예에서 브라켓 회전 구동부(136)는, 센서 브라켓부(135)가 결합되며 센서 브라켓을 회전시키는 브라켓용 회전축(137)과, 센싱 바디부(131)에 지지되며 브라켓용 회전축(137)에 연결되어 브라켓용 회전축(137)을 회전시키는 브라켓 회전용 모터(138)를 포함한다.
브라켓용 회전축(137)에는 센서 브라켓부(135)가 결합된다. 이러한 브라켓용 회전축(137)은 센서 브라켓을 회전시킨다. 브라켓 회전용 모터(138)는 메인 바디(132)의 내벽에 결합된다. 이러한 브라켓 회전용 모터(138)는 브라켓용 회전축(137)에 회전 구동력을 전달한다.
한편, 초퍼유닛(140)은 센싱유닛(130)에 인접하게 배치된다. 이러한 초퍼유닛(140)은 센싱용 노출공(SH)을 일정 주기로 개폐한다.
본 실시예에서 초퍼유닛(140)은, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 센싱용 노출공(SH)에 연통되는 측정용 절개공(142)이 마련된 측정용 회전 디스크부(141)와, 측정용 회전 디스크부(141)에 연결되며 측정용 회전 디스크부(141)를 회전시키는 측정용 회전 구동부(143)를 포함한다.
측정용 회전 디스크부(141)는, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 원형의 디스크 형상으로 마련된다. 측정용 회전 디스크부(141)에는 센싱용 노출공(SH)에 연통되는 측정용 절개공(142)이 마련된다.
측정용 회전 디스크부(141)의 회전에 따라 측정용 절개공(142)이 센싱용 노출공(SH)의 상측에 위치될 때에는 센싱용 노출공(SH)이 개방되고, 측정용 절개공(142)이 센싱용 노출공(SH)의 상측에 위치되지 않을 때에는 센싱용 노출공(SH)이 측정용 회전 디스크부(141)에 의해 차폐된다.
본 실시예에서 측정용 회전 디스크부(141)는 150 내지 300 rpm의 속도로 회전되어 감지센서(Q)가 증착물질에 노출되는 비율을 조절한다.
도 3에서 측정용 절개공(142)은 복수개로 마련되는데, 도 3에 도시된 측정용 절개공(142)의 개수는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니며, 본 실시예에는 다양한 개수의 측정용 절개공(142)이 형성된 측정용 회전 디스크부(141)가 사용될 수 있다
측정용 회전 구동부(143)는 측정용 회전 디스크부(141)에 연결된다. 이러한 측정용 회전 구동부(143)는 측정용 회전 디스크부(141)를 회전시킨다. 본 실시예에서 측정용 회전 구동부(143)는, 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 측정용 회전 디스크부(141)가 결합되며 측정용 회전 디스크부(141)를 회전시키는 측정용 회전축(144)과, 측정용 회전축(144)에 연결되어 측정용 회전축(144)을 회전시키는 측정용 모터(145)를 포함한다.
측정용 모터(145)는 헤드유닛(120)에 지지되며 측정용 회전축(144)에 회전 구동력을 전달한다. 이러한 측정용 모터(145)는 소정의 각속도로 측정용 회전 디스크부(141)를 회전시켜 센싱용 노출공(SH)을 일정 주기로 개폐한다.
한편, 프리코팅용 개폐유닛(150)은 센싱유닛(130)에 인접하게 배치된다. 이러한 프리코팅용 개폐유닛(150)은 프리코팅용 노출공(PH)을 선택적으로 개폐한다.
본 실시예에서 프리코팅용 개폐유닛(150)은, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 프리코팅용 노출공(PH)에 연통되는 프리코팅용 절개공(152)이 마련된 프리코팅용 회전 디스크부(151)와, 프리코팅용 회전 디스크부(151)에 연결되며 프리코팅용 회전 디스크부(151)를 회전시키는 프리코팅용 회전 구동부(153)를 포함한다.
프리코팅용 회전 디스크부(151)는, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 원형의 디스크 형상으로 마련된다. 프리코팅용 회전 디스크부(151)에는 센싱용 노출공(SH)에 연통되는 프리코팅용 절개공(152)이 마련된다.
프리코팅용 회전 디스크부(151)의 회전에 따라 프리코팅용 절개공(152)이 프리코팅용 노출공(PH)의 상측에 위치될 때에는 프리코팅용 노출공(PH)이 개방되고, 프리코팅용 절개공(152)이 프리코팅용 노출공(PH)의 상측에 위치되지 않을 때에는 프리코팅용 노출공(PH)이 프리코팅용 회전 디스크부(151)에 의해 차폐된다.
프리코팅용 회전 구동부(153)는 프리코팅용 회전 디스크부(151)에 연결되어 프리코팅용 회전 디스크부(151)를 회전시킨다. 이러한 프리코팅용 회전 구동부(153)는, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 프리코팅용 회전 디스크부(151)가 결합되며 프리코팅용 회전 디스크부(151)를 회전시키는 프리코팅용 회전축(154)과, 프리코팅용 회전축(154)에 연결되어 프리코팅용 회전축(154)을 회전시키는 프리코팅용 모터(155)를 포함한다.
프리코팅용 모터(155)는 헤드유닛(120)에 지지되며 프리코팅용 회전축(154)에 회전 구동력을 전달한다. 이러한 프리코팅용 모터(155)는, 측정용 회전 디스크부(141)를 회전시켜 프리코팅용 절개공(152)의 위치를 제어함으로써, 프리코팅에 소요되는 시간동안에만 프리코팅용 노출공(PH)을 증착 물질에 노출시킨다. 즉, 본 실예의 프리코팅용 모터(155)는, 프리코팅 시에는 프리코팅용 노출공(PH)과 프리코팅용 절개공(152)의 위치를 일치시켜 감지센서(Q)를 증착물질에 노출시키며, 프리코팅이 종료된 후에는 프리코팅용 회전 디스크부(151)를 회전시켜 프리코팅용 회전 디스크부(151)로 프리코팅용 노출공(PH)을 닫는다.
이하에서 본 실시예에 따른 박막 증착 시스템의 동작을 증착 모니터링 장치(100)를 위주로 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한다.
먼저 증착 소스(S)가 증착 물질을 기판으로 분사하여 증착 물질을 기판에 증착하는 증착 공정이 공정 챔버(CM) 내에서 수행된다.
이러한 증착 공정 중 기판에 증착된 증착 물질의 증착량(증착막의 두께)을 측정하기 위해 센싱유닛(130)의 내부에 마련된 감지센서(Q)들 중 어느 하나는 센싱용 노출공(SH)을 통해 증착 물질에 노출된다. 증착 물질에 노출된 감지센서(Q)에 대해 미리 결정된 소정의 사용시간을 경과한 뒤에는 센서 브라켓부(135)가 회전되어 다른 감지센서(Q)가 센싱용 노출공(SH)에 대응되는 위치에 배치되도록 한다.
이렇게 센싱용 노출공(SH)에 대응되는 위치에 배치된 감지센서(Q)가 증착 물질에 노출되는 비율은 초퍼유닛(140)에 의해 결정된다. 즉, 센싱용 노출공(SH)에 연통되는 측정용 절개공(142)이 마련된 측정용 회전 디스크부(141)가 소정의 각속도로 회전되어 센싱용 노출공(SH)을 주기적으로 개폐함으로서, 감지센서(Q)가 과도하게 증착 물질에 노출되는 것을 방지한다.
마그네슘(Mg)과 같이 프리코팅이 필요한 증착 물질을 증착하는 경우에는, 프리코팅용 회전 디스크부(151)가 프리코팅용 절개공(152)을 프리코팅용 노출공(PH)에 연통시켜 프리코팅용 절개공(152)을 증착물질에 노출시킨다.
프리코팅용 노출공(PH)에 대응되는 위치에는 상술한 증착 물질의 증착량(증착막의 두께) 측정에 사용되지 않는 감지센서(Q)가 위치되어 있으므로, 프리코팅용 노출공(PH)이 개방되면 프리코팅용 노출공(PH)의 아래에 위치된 감지센서(Q)에 증착 물질이 코팅된다.
프리코팅용 회전 디스크부(151)는 프리코팅에 필요한 소정의 시간동안 프리코팅용 노출공(PH)을 개방한 후 회전되어 프리코팅용 노출공(PH)을 증착 물질에 대해 차폐한다.
이러한 프리코팅용 노출공(PH)의 개방은 상술한 증착 공정과 동시에 수행됨으로써, 프리코팅 작업을 위해 증착 공정이 중단되지 않는다.
이와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 시스템은, 센싱유닛(130)에 마련된 프리코팅용 노출공(PH)을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛(150)을 구비함으로써, 증착 공정을 중단하지 않고 증착 공정 중에 프리코팅 작업을 수행할 수 있어 생산성을 높일 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 증착 모니터링 장치 110: 베이스유닛
120: 헤드유닛 130: 센싱유닛
131: 센싱 바디부 132: 메인 바디
133: 차폐커버 135: 센서 브라켓부
136: 브라켓 회전 구동부 137: 브라켓용 회전축
138: 브라켓 회전용 모터 140: 초퍼유닛
141: 측정용 회전 디스크부 142: 측정용 절개공
143: 측정용 회전 구동부 144: 측정용 회전축
145: 측정용 모터 150: 프리코팅용 개폐유닛
151: 프리코팅용 회전 디스크부 152: 프리코팅용 절개공
153: 프리코팅용 회전 구동부 154: 프리코팅용 회전축
155: 프리코팅용 모터 G: 수용공간
CM: 공정 챔버 S: 증착 소스
Q: 감지센서 SH: 센싱용 노출공
PH: 프리코팅용 노출공

Claims (14)

  1. 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛;
    상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공을 개폐하는 초퍼유닛; 및
    상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 포함하는 증착 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱유닛은,
    내부에 상기 감지센서들이 수용되는 수용공간이 마련되는 센싱 바디부;
    상기 센싱 바디부의 내부에 배치되며, 상기 감지센서들이 결합되는 센서 브라켓부; 및
    상기 센싱 바디부에 지지되며, 상기 센서 브라켓부에 연결되어 상기 센서 브라켓부를 회전시키는 브라켓 회전 구동부를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱 바디부는,
    상기 브라켓 회전 구동부가 연결되는 메인 바디; 및
    상기 메인 바디에 결합되며, 상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공이 형성되는 차폐커버를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공 사이의 이격거리는 감지센서들 사이의 이격거리와 동일한 것을 특징으로 하는 증착 모니터링 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 다수개의 감지센서들은 상기 센서 브라켓부의 중앙 영역을 기준으로 하여 방사상으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 증착 모니터링 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 브라켓 회전 구동부는,
    상기 센서 브라켓부가 결합되며, 상기 센서 브라켓부를 회전시키는 브라켓용 회전축; 및
    상기 센싱 바디부에 지지되며, 상기 브라켓용 회전축에 연결되어 브라켓용 회전축을 회전시키는 브라켓 회전용 모터를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프리코팅용 개폐유닛은,
    상기 프리코팅용 노출공에 연통되는 프리코팅용 절개공이 마련된 프리코팅용 회전 디스크부; 및
    상기 프리코팅용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전 구동부를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프리코팅용 회전 구동부는,
    상기 프리코팅용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전축; 및
    상기 프리코팅용 회전축에 연결되어 상기 프리코팅용 회전축을 회전시키는 프리코팅용 모터를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초퍼유닛은,
    상기 센싱용 노출공에 연통되는 측정용 절개공이 마련된 측정용 회전 디스크부; 및
    상기 측정용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전 구동부를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정용 회전 구동부는,
    상기 측정용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전축; 및
    상기 측정용 회전축에 연결되어 상기 측정용 회전축을 회전시키는 측정용 모터를 포함하는 증착 모니터링 장치.
  11. 내부에서 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판으로 증착 물질을 공급하는 증착 소스; 및
    상기 공정 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 증착 모니터링 장치를 포함하며,
    상기 증착 모니터링 장치는,
    상기 공정 챔버의 내벽에 지지되는 베이스유닛;
    상기 베이스유닛에 회동 가능하게 결합되는 헤드유닛;
    상기 헤드유닛에 지지되며, 상기 기판에 증착된 증착 물질의 두께를 측정하는 다수개의 감지센서들이 미리 결정된 간격만큼 이격되어 내부에 배치되는 센싱유닛;
    상기 헤드유닛에 지지되고 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 어느 하나를 외부로 노출시키는 센싱용 노출공을 개폐하는 초퍼유닛; 및
    상기 헤드유닛에 지지되고 상기 센싱유닛에 인접하게 배치되며, 상기 센싱유닛에 마련되어 상기 감지센서들 중 다른 하나를 외부로 노출시키는 프리코팅용 노출공을 선택적으로 개폐하는 프리코팅용 개폐유닛을 포함하는 박막 증착 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센싱유닛은,
    내부에 상기 감지센서들이 수용되는 수용공간이 마련되는 센싱 바디부;
    상기 센싱 바디부의 내부에 배치되며, 상기 감지센서들이 결합되는 센서 브라켓부; 및
    상기 센싱 바디부에 지지되며, 상기 센서 브라켓부에 연결되어 상기 센서 브라켓부를 회전시키는 브라켓 회전 구동부를 포함하며,
    상기 센싱용 노출공과 상기 프리코팅용 노출공 사이의 이격거리는 감지센서들 사이의 이격거리와 동일하며,
    상기 다수개의 감지센서들은 상기 센서 브라켓부의 중앙 영역을 기준으로 하여 방사상으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프리코팅용 개폐유닛은,
    상기 프리코팅용 노출공에 연통되는 프리코팅용 절개공이 마련된 프리코팅용 회전 디스크부; 및
    상기 프리코팅용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전 구동부를 포함하며,
    상기 프리코팅용 회전 구동부는,
    상기 프리코팅용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 프리코팅용 회전 디스크부를 회전시키는 프리코팅용 회전축; 및
    상기 프리코팅용 회전축에 연결되어 상기 프리코팅용 회전축을 회전시키는 프리코팅용 모터를 포함하는 박막 증착 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 초퍼유닛은,
    상기 센싱용 노출공에 연통되는 측정용 절개공이 마련된 측정용 회전 디스크부; 및
    상기 측정용 회전 디스크부에 연결되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전 구동부를 포함하며,
    상기 측정용 회전 구동부는,
    상기 측정용 회전 디스크부가 결합되며, 상기 측정용 회전 디스크부를 회전시키는 측정용 회전축; 및
    상기 측정용 회전축에 연결되어 상기 측정용 회전축을 회전시키는 측정용 모터를 포함하는 박막 증착 시스템.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100649200B1 (ko) * 2005-11-22 2006-11-24 삼성에스디아이 주식회사 박막 증착장치
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KR20180002137A (ko) 2016-06-28 2018-01-08 삼성디스플레이 주식회사 증착 모니터링을 위한 수정 진동자 센서
KR20180094462A (ko) * 2017-02-15 2018-08-23 서인용 막 두께 측정 장치

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