KR102158139B1

KR102158139B1 - 증착두께 측정장치

Info

Publication number: KR102158139B1
Application number: KR1020140080853A
Authority: KR
Inventors: 서태원; 최재수; 김수빈
Original assignee: 주식회사 선익시스템
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2020-09-23
Also published as: KR20160002080A

Abstract

본 발명은 증착두께 측정장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 수정진동자가 구비되며, 수정진동자에 대한 증발입자의 증착에 따른 진동수의 변화에 따라 증착량을 측정하는 센서부와; 수정진동자를 향하여 증발입자의 유동을 안내하는 센서튜브와; 수정진동자와 센서튜브 사이에 개재되어 회전에 따라 상기 수정진동자를 향하는 증발입자의 유동을 단속하는 초퍼와; 초퍼에 기생증착된 후 초퍼에서 이탈되어 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하는 와이퍼 유닛을 포함하는, 증착두께 측정장치를 제공한다.

Description

증착두께 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF DEPOSITION}

본 발명은 증착두께 측정장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 증착 공정중 초퍼에 기생증착된 후 초퍼에서 이탈되어 떨어져 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하여, 기판에 증착되는 증발입자의 증착량을 정확하게 측정할 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 증발물질이 승화되어 형성된 증발입자를 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어 진다. 한편, 기판 상에 증착되는 증발입자의 증착속도를 측정하기 위하여 증발원과 일정 거리 이격된 거리에 수정진동자를 이용한 증착두께 측정장치를 배치한다.

수정진동자를 이용한 증착두께 측정장치의 원리는, 수정진동자에 전극을 만들고 전극의 양단에 교류전압을 인가하면 수정진동자는 고유 진동수로 진동하게 되는데, 수정진동자에 증발입자가 증착됨에 따라 진동주파수가 변하게 되고 이러한 진동수의 변화량으로 기판에 증착되는 증발입자의 증착량이나 증착속도를 측정하게 된다.

한편, 수정진동자의 전방에는 회전에 따라 수정진동자가 증발입자에 노출되는 것을 주기적으로 단속하기 위한 초퍼(Chopper)가 배치된다. 초퍼는 회전에 따라 수정진동자가 증발입자에 노출되는 것을 방지하여 수정진동자의 사용시간을 증가시켜 사용수명을 연장한다.

증착 공정을 수행하는 과정에서 증발원에서 증발된 증발입자가 초퍼에 기생증착하고, 계속적이 기생증착에 의해 초퍼의 상면에는 증발입자로 이루어진 불순물인 기생증착물이 형성될 수 있다.

이와 같은 기생증착물이 초퍼로부터 이탈되어 센서튜브 방향으로 떨어져 수정진동자로 증발입자를 가이드하는 센서튜브의 단부를 가리는 경우가 있는데, 이러한 경우 기생증착물이 증발입자의 유동을 막아 증발입자가 수정진동자에 증착되는 것을 방해하여, 기판에 증착되는 증발입자의 증착량의 정확한 측정을 어렵게 한다.

한국등록특허 제10-1289704호 한국공개특허 제10-2007-0112668호 한국공개특허 제10-2013-0003674호

본 발명은, 증착 공정 중 초퍼에 기생증착된 후 초퍼에서 이탈되어 떨어져서 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하여, 기판에 증착되는 증발입자의 증착량을 정확하게 측정할 수 있는 증착두께 측정장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수정진동자가 구비되며, 상기 수정진동자에 대한 증발입자의 증착에 따른 진동수의 변화에 따라 증착량을 측정하는 센서부와; 수정진동자를 향하여 증발입자의 유동을 안내하는 센서튜브와; 수정진동자와 센서튜브 사이에 개재되어 회전에 따라 수정진동자를 향하는 증발입자의 유동을 단속하는 초퍼와; 초퍼에 기생증착된 후 초퍼에서 이탈되어 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하는 와이퍼 유닛을 포함하는, 증착두께 측정장치가 제공된다.

이때, 와이퍼 유닛은, 센서튜브의 단부를 가로지르며 이동하여 기생증착물을 제거할 수 있다.

이때, 와이퍼 유닛은, 센서튜브에 인접하여 설치되는 회전축과; 회전축에 결합되어 회전에 따라 기생증착물을 밀어내는 와이퍼를 포함할 수 있다.

또한, 와이퍼 유닛은, 센서튜브에 인접하여 설치되는 이동 레일과; 이동 레일을 따라 직선 이동하여 기생증착물을 밀어내는 와이퍼를 포함할 수 있다.

한편, 센서튜브로부터 유출되는 증발입자의 유량을 감지하는 유량 센서와 유량 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 증발입자의 유량이 기설정된 값 이하이면 와이퍼 유닛을 구동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 증착두께 측정장치는, 증착 공정 중 초퍼에 기생증착된 후 초퍼에서 이탈되어 떨어져서 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하여, 기판에 증착되는 증발입자의 증착량을 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치를 포함하는 증착장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 유닛의 작동상태도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 와이퍼 유닛의 작동상태도이다.

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 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치를 포함하는 증착장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착두께 측정장치의 개략도이다. 그리고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 유닛(100)의 작동상태도이다.

도 1 내지 도 4에는, 진공챔버(2), 기판 안착부(3), 기판(4), 증발원(5), 증착두께 측정장치(10), 하우징(15), 센서부(20), 수정진동자(21), 센서 홀더(23), 센서 샤프트(25), 센서 커버(26), 개구부(27), 초퍼(30), 초퍼 샤프트(35), 기생증착물(40), 센서튜브(50), 와이퍼 유닛(100), 와이퍼(110), 회전축(120), 구동부(150)가 도시되어 있다.

먼저, 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)를 포함하는 증착장치에 대해 설명한다.

기판(4)은 진공챔버(2) 내부로 이송되어 진공챔버(2) 내부 상측에 구비되는 기판 안착부(3)에 의해 지지된다.

증발원(5)은 기판(4)에 대향하여 진공챔버(2) 내부 하측에 배치되며, 내부에 수용되는 증발물질을 증발시킨다.

증발원(5)에 의해 증발되는 증발입자는 증발원(5)과 대향하는 기판(4)에 증착되고, 이 과정에서 증발원(5)을 통해 분사된 증발입자 중 일부가 증착두께 측정장치(10)에 도달하여 간접적으로 기판(4)에 증착되는 증발입자의 증착량을 측정하게 된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)를 자세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)는, 수정진동자(21)가 구비되며, 수정진동자(21)에 대한 증발입자의 증착에 따른 진동수의 변화에 따라 증착량을 측정하는 센서부(20)와; 수정진동자(21)를 향하여 상기 증발입자의 유동을 안내하는 센서튜브(50)와; 수정진동자(21)와 상기 센서튜브(50) 사이에 개재되어 회전에 따라 수정진동자(21)를 향하는 증발입자의 유동을 단속하는 초퍼(30)와; 초퍼(30)에 기생증착된 후 초퍼(30)에서 이탈되어 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거하는 와이퍼 유닛(100)을 포함하여, 증착 고정 중 초퍼(30)에서 이탈되어 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거하여 기판(4)에 증착되는 증발입자의 증착량을 정확하게 측정할 수 있다.

본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)는 기판(4)에 증착이 수행되는 진공챔버(2) 내부에 배치될 수 있다.

센서부(20)는 대략 원기둥 형상의 중공의 하우징(15) 내부에 결합되며, 수정진동자(21)를 구비한다.

센서부(20)는 센서 홀더(23), 수정진동자(21), 센서 샤프트(25) 및 센서 커버(26)를 포함할 수 있다.

센서 홀더(23)의 일면에는 복수의 수정진동자(21)가 구비되고, 타면에는 센서 샤프트(25)가 결합되며, 후술할 센서 커버(26)의 개구부(27)에 노출된 수전진동자에 증발입자가 증착되어 수명이 다해 교체가 필요한 경우, 센서 샤프트(25)의 회전에 따라 이웃하는 다음 차례의 수정진동자(21)가 센서 커버(26)의 개구부(27)에 노출되도록 하여 수정진동자(21)를 교체한다.

센서 홀더(23)의 개구부(27)를 통해 증발입자에 노출된 수정진동자(21)에 증발입자가 증착되어 교체가 필요한 경우, 센서 홀더(23)가 회전하여 이웃하는 다음 차례의 수정진동자(21)가 순차적으로 개구부(27)에 위치하며, 일부 수정진동자(21)만이 증발입자에 노출되도록 하여 센서 홀더(23)의 교체 주기를 연장할 수 있다.

증착 공정 중 센서 홀더(23)의 개구부(27)를 통해 노출된 수정진동자(21)에는 증발원(5)에서 분사되는 증발입자가 증착막을 형성하고, 이에 따른 진동수의 변화로 기판(4)에 대한 증착률이나 증착속도를 측정할 수 있다.

센서튜브(50)는 수정진동자(21)를 향하여 상기 증발입자의 유동을 안내한다.

센서튜브(50)는 대략 중공의 관 형상으로, 일단이 하우징(15) 외측을 향하고 타단이 수정진동자(21)를 향하도록 하우징(15)에 결합되어, 증발원(5)으로부터 증발되는 증발입자가 수정진동자(21)를 향하여 유동하도록 가이드한다.

초퍼(30)는 수정진동자(21)와 센서튜브(50) 사이에 개재되어 회전에 따라 수정진동자(21)를 향하는 증발입자의 유동을 단속한다.

초퍼(30)는, 원형의 판 상으로, 복수의 개구가 형성되고 센서 홀더(23)에 구비되는 수정진동자(21)에 대향하여 배치되고, 초퍼 샤프트(35)에 결합되어 초퍼 샤프트(35)가 회전함에 따라 센서튜브(50)를 거쳐 수정진동자(21)로 향하는 증발입자의 유동을 단속하여 수정진동자(21)의 사용수명을 연장시킬 수 있다.

와이퍼 유닛(100)은 초퍼(30)에 기생증착된 후 초퍼(30)에서 이탈되어 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거한다.

기생증착물(40)이란, 증발입자가 초퍼(30)의 일면에 계속적으로 부착되어 생성되는 불순물을 의미한다. 이러한 기생증착물(40)이 증착 공정 중 센서튜브(50) 방향으로 떨어져서 센서튜브(50)의 단부를 가리는 경우, 증발입자의 하우징(15) 내부로의 유동을 막아 증발입자가 수정진동자(21)에 증착되는 것을 방해하여, 기판(4)에 증착되는 증발입자의 증착량의 정확한 측정을 어렵게 한다.

본 실시예에 따른 와이퍼 유닛(100)은 하우징(15) 내부에 센서튜브(50)의 단부에 인접하여 결합되며, 초퍼(30)에서 이탈되어 떨어져서 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거한다.

따라서, 본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)는 와이퍼 유닛(100)을 이용하여 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거하여 기판(4)에 증착되는 증발입자의 증착량을 정확하게 측정할 수 있다.

본 실시예에서는 와이퍼 유닛(100)이 센서튜브(50)의 단부를 가로지르며 이동하여 기생증착물(40)을 제거하도록 구성하였다.

와이퍼 유닛(100)은 센서튜브(50)에 인접하여 설치되는 회전축(120)과; 회전축(120)에 결합되어 회전에 따라 기생증착물(40)을 밀어내는 와이퍼(110)를 포함한다.

회전축(120)은 후술할 와이퍼(110)에 결합되어 와이퍼(110)를 회전시키기 위한 것으로, 센서튜브(50)의 단부에 인접하도록 하우징(15) 내부 일측에 결합된다.

와이퍼(110)는 회전축(120)에 결합하여, 회전축(120)의 회전에 따라 회전하며 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 밀어내어 제거한다.

회전축(120)에 구동부(150)가 결합되어 회전축에 회전력을 제공한다.

본 실시예에 따른 증착두께 측정장치(10)는 유량 센서 및 제어부를 더 포함할 수 있다.

유량 센서는 하우징(15) 내부에 결합되어 센서튜브(50)의 단부로부터 유출되어 하우징(15) 내부로 유입되는 증발입자의 유량을 감지한다.

제어부는 유량 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 하우징(15) 내부로 유입되는 증발입자의 유량이 기설정된 값 이하이면 와이퍼 유닛(100)을 구동시켜, 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 제거하도록 한다.

기설정된 값은 최초 센서튜브(50)를 통해 하우징(15) 내부로 유입되는 증발입자와 와이퍼 유닛(100) 구동직전 유입되는 증발입자의 유입량을 비교하여 결정되며, 최초 유입되는 증발입자의 유입량에 비해 적은 값으로 결정될 수 있다.

제어부는 기생증착물(40)이 센서튜브(50) 단부로 떨어져 센서튜브(50)를 가리는지 여부를 자동적으로 판단하여, 와이퍼 유닛(100)을 구동시켜 기생증착물(40)을 제거한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 와이퍼 유닛(100)의 작동상태도이며, 도 5 및 도 6에는 센서튜브(50), 와이퍼 유닛(100), 와이퍼(110), 이동 레일(130), 구동부(150)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 와이퍼 유닛(100)은 센서튜브(50)에 인접하여 설치되는 이동 레일(130)과; 이동 레일(130)을 따라 직선 이동하여 기생증착물(40)을 밀어내는 와이퍼(110)를 포함한다.

이동 레일(130)은 센서튜브(50)의 단부에 인접하도록 하우징(15) 내부 일측에 결합된다. 이동 레일(130)은 후술할 와이퍼(110)를 가이드하여 직선 이동시키기 위한 것으로, 일정 길이 이상의 본체를 구비하며, 본체 내부에 와이퍼(110)를 가이드하기 위한 가이드 홈(미도시)이 구비될 수 있으며, 와이퍼(110)는 이동 레일(130)에 결합되어 이동 레일(130)의 가이드 홈(미도시)을 따라 직선 이동하며 센서튜브(50)의 단부를 가리는 기생증착물(40)을 밀어내어 제거한다.

와이퍼 유닛(100)에 구동부(15)가 결합되어 와이퍼(110)가 이동 레일(130)을 따라 직선 이동하도록 구동력을 제공한다.

이상에서는 본 발명의 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 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

2: 진공챔버 3: 기판 안착부
4: 기판 5: 증발원
10: 증착두께 측정장치 15: 하우징
20: 센서부 21: 수정진동자
23: 센서 홀더 25: 센서 샤프트
26: 센서 커버 27: 개구부
30: 초퍼(Chopper) 35: 초퍼 샤프트
40: 기생증착물 50: 센서튜브
100: 와이퍼 유닛 110: 와이퍼
120: 회전축 130: 이동 레일
150: 구동부

Claims

수정진동자가 구비되며, 상기 수정진동자에 대한 증발입자의 증착에 따른 진동수의 변화에 따라 증착량을 측정하는 센서부와;
상기 수정진동자를 향하여 상기 증발입자의 유동을 안내하는 센서튜브와;
상기 수정진동자와 상기 센서튜브 사이에 개재되어 회전에 따라 상기 수정진동자를 향하는 상기 증발입자의 유동을 단속하는 초퍼와;
상기 초퍼에 기생증착된 후 상기 초퍼에서 이탈되어 상기 센서튜브의 단부를 가리는 기생증착물을 제거하는 와이퍼 유닛과;
상기 센서튜브로부터 유출되는 증발입자의 유량을 감지하는 유량 센서와;
상기 유량 센서로부터 전기적 신호를 입력받아 상기 증발입자의 유량이 기설정된 값 이하이면 상기 와이퍼 유닛을 구동시키는 제어부를 포함하는, 증착두께 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 와이퍼 유닛은,
상기 센서튜브의 단부를 가로지르며 이동하여 상기 기생증착물을 제거하는 것을 특징으로 하는, 증착두께 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 와이퍼 유닛은,
상기 센서튜브에 인접하여 설치되는 회전축과;
상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 상기 기생증착물을 밀어내는 와이퍼를 포함하는, 증착두께 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 와이퍼 유닛은,
상기 센서튜브에 인접하여 설치되는 이동 레일과;
상기 이동 레일을 따라 직선 이동하여 상기 기생증착물을 밀어내는 와이퍼를 포함하는, 증착두께 측정장치.
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