KR20060064794A

KR20060064794A - 석영 크리스털 센서

Info

Publication number: KR20060064794A
Application number: KR1020040103444A
Authority: KR
Inventors: 김종윤
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-14

Abstract

본 발명은 쵸퍼의 회전을 최소한으로 억제하고 센서의 사용 기간을 연장할 수 있는 석영 크리스털 센서를 개시한다. 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서는 내부에는 센싱 요소들이 배치되고 전면 외곽부에는 다수의 센싱부가 형성된 본체; 본체의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 본체의 하나의 센싱부에 대응하는 단일의 관통 구멍이 형성되어 있는 제 2 쵸퍼; 및 제 2 쵸퍼의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 소정 각도의 회전시 본체의 각 센싱부에 겹쳐지지 않은 상태로 투영되는 다수의 관통 개구들이 형성된 제 1 쵸퍼로 이루어진 제 1 쵸퍼를 포함하며, 제 1 쵸퍼의 각 관통 개구가 하나의 기판에 대한 증착 공정시 제 2 쵸퍼의 관통 구멍 및 본체의 어느 한 센싱부에 대응되는 센싱부 표면에 각 관통 개구와 동일한 형상의 증착막이 형성된다.

석영 크리스털 센서

Description

석영 크리스털 센서{Quartz crystal sensor}

도 1은 증착 장치 내에서의 포인트 증착원과 기판의 관계를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 일반적인 석영 크리스털 센서의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서의 분해 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 제 1 쵸퍼의 정면도.

도 5는 증착막 공정을 진행한 후의 센서의 어느 한 센싱부의 표면을 도시한 도면.

본 발명은 증착 장치 내에 장착되는 석영 크리스털 센서에 관한 것으로서, 특히 파티클의 생성을 억제할 수 있는 쵸퍼(chopper)를 구비한 석영 크리스털 센서에 관한 것이다.

열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(예를 들어, 유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 증착원(deposition source) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 수용된 증착원 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축되는 현상을 이용한 것이다.

도 1은 증착 장치 내에서의 포인트 증착원과 기판의 관계를 도시한 도면으로서, 편의상 증착 챔버 내에 설치된 포인트 증착원과 기판만을 개략적으로 도시하였다.

유기 전계 발광 소자의 제조 공정중에서, 유기 전자 발광층(이하, "발광층"이라 칭함) 형성 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 단일의 증착원을 이용하여 증착 증기를 기판에 분사시키는 소위 "포인트 소스(point source)" 방법이다.

증착 챔버 내에 로딩된 기판(1)은 그 전체 표면에 균일한 두께의 증착막을 형성하기 위하여 증착원(2)의 중심으로부터 벗어난 위치에 장착되며, 기판(1)이 회전하는 상태에서 증착원(2)에서 발생된 증착 재료의 증기가 기판(1) 표면에 증착된다

챔버의 상부 부재에는 장착된 기판(1)과 소정 거리 이격된 위치에 증착원(2)과 대응하는 석영 크리스털 센서(10; quartz crystal sensor; 이하, 편의상 "센서"라 칭함)가 장착되어 있으며, 증착 공정이 진행되는 과정에서 이 센서(10)의 표면에도 증착막이 형성된다.

증착 공정이 진행됨에 따라 센서(10)의 표면에 형성된 증착막의 두께 및 질량이 증가하게 되며, 질량의 증가에 따라서 센서(10)의 진동 주파수가 변화하게 된다. 따라서 센서(10)의 진동 주파수의 변화에 따라 변화되는 증착막의 질량을 하기 식에 의하여 결정할 수 있다.

여기서, ω는 진동 주파수, k는 스프링 상수, m은 증착막의 질량을 각각 나타낸다.

위의 식에 따르면, 센서(10)의 표면에 형성되는 증착막의 질량이 증가함에 따라 센서의 진동 주파수는 작아진다. 따라서 센서가 나타내는 초기의 진동 주파수가 설정된 값의 진동 주파수로 변화되면 설정된 두께(질량)의 증착막이 형성되었음을 알 수 있다.

이러한 기능을 수행하는 센서의 구조가 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 일반적인 석영 크리스털 센서의 분해 사시도로서, 센서(10)는 크게 센서 본체(11) 및 본체(11)의 전면에 회전 가능하게 장착된 쵸퍼(12)로 구분된다.

본체(11)의 내부에는 센서를 구성하는 각종 요소들(도시되지 않음)이 장착되어 있으며, 전면 외곽부에는 다수의 센싱부(11-1 내지 11-6)가 형성된다. 각 센싱부(11-1)는 증착막이 형성되는 부분으로서, 센서는 각 센싱부(11-1 내지 11-6)에 형성된 증착막의 질량에 따라 변화된 진동 주파수를 발생시킨다.

쵸퍼(12)는 본체(11)의 중심을 중심으로 자전하며, 외곽부에는 단일의 관통 구멍(12-1)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(12-1)은 본체(11)의 각 센싱부(11-1 내지 11-6)와 동일한 형상 및 규격을 갖는다.

이상과 같은 구조를 갖는 센서(10)의 작동 및 기능을 도 1 및 도 2를 통하여 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같은 기판(1)에 대한 증착 공정이 진행되는 과정에서, 증착원(2)에서 발생된 증착 재료의 증기는 기판(1) 뿐만 아니라 센서(10)로도 유동한다. 센서(10)로 유동된 증착 재료 증기는 먼저 쵸퍼(12)에 도달하게 되며, 이후 쵸퍼(12)에 형성된 관통 구멍(12-1)을 통과하여 본체(11)로 유동한다.

쵸퍼(12)의 관통 구멍(12-1)은 본체(11)의 어느 한 센싱부(예를 들어, 11-1)에 대응된 상태이기 때문에 관통 구멍(12-1)을 통과한 증착 재료 증기는 본체(11)의 센싱부(11-1) 표면에 증착된다. 이 때, 쵸퍼(12)에 의하여 증착 재료 증기의 흐름이 차단되기 때문에 나머지 센싱부(11-2 내지 11-6)에는 증착 재료 증기가 도달하지 않는다.

증착 공정이 진행됨에 따라 센싱부(11-1) 표면에 형성된 증착막의 질량이 증가되며, 따라서 센서(10)의 진동 주파수가 감소하게 된다. 작업자는 센서(10)의 진동 주파수의 변화를 모니터링한다. 센서(10)의 진동 주파수가 설정된 값까지 감소되면, 기판(1)의 표면에도 설정된 두께의 증착막이 형성된 것으로 간주하며, 이후 증착막이 형성된 기판을 언로딩하고 새로운 기판을 장착한다.

한편, 이러한 기능을 수행하는 센서(10)를 통하여 증착막이 설정된 두께로 형성될 때까지의 시간을 산정할 수 있어 증착 속도를 조절할 수 있는 기본적인 데이터를 제공한다.

새로운 기판이 장착되면, 쵸퍼(12)가 소정 각도 회전하여 쵸펴(12)의 관통 구멍(12-1)이 본체(11)의 새로운 센싱부(11-2)에 대응하며, 이후 상술한 과정이 동일하게 진행된다.

본체(11)에 형성된 모든 센싱부(11-2 내지 11-6)에 대하여 위와 같은 과정이 반복되며, 6개의 센싱부(11-1 내지 11-6)에 증착막이 형성되면 새로운 센서로 교체한다.

이러한 기능을 수행하는 센서에서는 다음과 같은 문제점이 발생한다.

본체(10)의 각 센싱부(11-1 내지 11-6)에 쵸퍼(12)의 관통 구멍(12-1)을 대응시키기 위해서는 쵸퍼(12)를 회전시켜야 하며, 이러한 쵸퍼(12)의 회전은 파티클 생성의 원인으로 작용하게 된다. 따라서, 증착 공정이 진행되는 챔버 내부에 존재하는 파티클이 증착 재료 증기와 함께 기판 표면에 흡착되는 현상이 발생할 수 있다.

한편, 센서(10)의 본체(11)에는 6개의 센싱부(11-1 내지 11-6)가 형성되어 있어 6매의 기판에 대한 증착 공정이 종료된 후, 새로운 센서로 교체해야만 한다. 잦은 주기의 센서 교체는 장비의 가동 효율성을 저하시킬 뿐만 아니라 비용적인 면에서 바람직하지 않다.

본 발명은 증착 공정시 사용되는 석영 크리스털 센서가 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쵸퍼의 회전을 최소한으로 억제하고 센서의 사용 기간을 연장할 수 있는 석영 크리스털 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 얻기 위한 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서는 내부에 는 센싱 요소들이 배치되고 전면 외곽부에는 다수의 센싱부가 형성된 본체; 본체의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 본체의 하나의 센싱부에 대응하는 단일의 관통 구멍이 형성되어 있는 제 2 쵸퍼; 및 제 2 쵸퍼의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 소정 각도의 회전시 본체의 각 센싱부에 겹쳐지지 않은 상태로 투영되는 다수의 관통 개구들이 형성된 제 1 쵸퍼로 이루어진 제 1 쵸퍼를 포함하며, 제 1 쵸퍼의 각 관통 개구가 하나의 기판에 대한 증착 공정시 제 2 쵸퍼의 관통 구멍 및 본체의 어느 한 센싱부에 대응되는 센싱부 표면에 각 관통 개구와 동일한 형상의 증착막이 형성된다.

제 1 쵸퍼에 형성된 관통 개구들은 동일한 방향으로 배열되어 있으며, 각 관통 개구는 꼭지점들이 접하는 상태로 마주보는 2개의 삼각형 개구로 이루어진다. 또한, 각 관통 개구의 높이(길이)는 제 2 쵸퍼에 형성된 관통 구멍의 직경 및 본체의 각 센싱부의 직경과 동일하다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서의 분해 사시도로서, 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서(30; 이하, "센서"로 칭함)는 본체(31), 제 1 쵸퍼(33) 및 제 2 쵸퍼(32)를 포함한다.

본체(31)의 내부에는 센서를 구성하는 각종 요소들(도시되지 않음)이 장착되어 있으며, 전면 외곽부에는 다수의 센싱부(31-1 내지 31-6)가 형성된다. 각 센싱부(31-1)는 증착막이 형성되는 부분으로서, 센서는 각 센싱부(31- 내지 31-6)에 형 성된 증착막의 질량에 따라 변화된 진동 주파수를 발생시킨다.

제 2 쵸퍼(32)는 본체(31)의 중심을 중심으로 자전하며, 외곽부에는 단일의 관통 구멍(32-1)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(32-1)은 본체(31)의 각 센싱부(31-1 내지 31-6)와 동일한 형상 및 규격을 갖는다.

제 1 쵸퍼(33)는 제 2 쵸퍼(32)의 전면에 회전 가능한 상태로 설치되며, 외곽부에 다수의 관통 개구들(33-1 내지 33-6)이 형성되어 있다. 도 4는 도 3에 도시된 제 1 쵸퍼(33)의 정면도로서, 다수의 관통 개구들(33-1 내지 33-6)의 위치 및 형상을 도시하고 있다.

원판형의 제 1 쵸퍼(33)에 형성된 관통 개구들(33-1 내지 33-6)은 동일한 방향으로 배열되어 있으며, 각 관통 개구(33-1 내지 33-6)는 꼭지점들이 접하는 상태로 마주보는 2개의 삼각형 개구로 이루어진다.

각 관통 개구(33-1 내지 33-6)의 높이(길이)는 제 2 쵸퍼(32)에 형성된 관통 구멍(32-1)의 직경 및 본체(31)의 각 센싱부(31-1 내지 31-6)의 직경과 거의 동일하다.

증착 공정이 진행되기 전의 초기 상태에서, 제 1 쵸퍼(33)의 제 1 개구(33-1), 제 2 쵸퍼(32)의 관통 구멍(32-1) 및 본체(31)의 제 1 센싱부(31-1)는 서로 대응되는 상태이다.

이상과 같은 구성 부재로 이루어진 센서(30)의 작동 및 기능을 도 3 내지 도 5를 통하여 설명한다.

제 1 및 제 2 쵸퍼(33 및 32)가 회전하지 않은 상태에서 도 1에 도시된 바와 같이 장착된 기판(1)에 대한 증착 공정이 진행되면, 증착원(2)에서 발생된 증착 재료의 증기는 센서(30)의 제 1 쵸퍼(33)에 도달하게 된다.

이후 증착 재료 증기는 제 1 쵸퍼(33)의 제 1 개구(33-1) 및 이에 대응하는 제 2 쵸퍼(32)의 관통 구멍(32-1)을 통하여 본체(31)의 제 1 센싱부(31-1)로 유동하며, 따라서 본체(31)의 제 1 센싱부(31-1)에 증착막이 형성된다. 이때, 본체(31)의 제 1 센싱부(31-1)의 표면에 형성된 증착막은 제 1 쵸퍼(33)의 제 1 관통 개구(33-1)와 동일한 형상을 갖는다.

한편, 제 1 쵸퍼(33)의 나머지 개구들(33-2 내지 33-6)을 통해서도 증착 재료의 증기가 빠져나가 제 2 쵸퍼(32)에 도달하나, 제 2 쵸퍼(32)에 의하여 본체(31)의 나머지 센싱부(31-2 내지 31-6)에는 증착 재료 증기가 도달하지 않는다.

증착 공정이 진행됨에 따라 센싱부(31-1) 표면에 부분적으로 형성된 증착막의 질량이 증가되며, 따라서 센서(30)의 진동 주파수가 감소하게 된다. 작업자는 센서(30)의 진동 주파수의 변화를 모니터링한다.

기판에 대한 증착 공정이 종료된 후, 새로운 기판이 장착되면, 제 1 쵸퍼(33)가 소정 각도 회전하여 제 2 개구(33-2)가 제 2 쵸퍼(32)의 관통 구멍(32-1)과 대응된다. 이후 기판에 대한 증착 공정이 진행되면, 상술한 바와 같은 증착 재료 증기의 흐름이 발생하여 제 1 센싱부(31-1)의 표면에 제 1 쵸퍼(33)의 제 2 관통 개구(33-2)와 동일한 형상의 증착막이 형성된다.

이와 같은 과정이 반복하여 6매의 기판에 대한 증착 공정이 진행되면, 본체(31)의 제 1 센싱부(31-1) 표면에는 제 1 쵸퍼(33)의 6개의 관통 개구(33-1 내지 33-6)와 동일한 형상의 증착막이 겹쳐지지 않은 상태로 형성된다.

도 5는 증착막 공정을 진행한 후의 본체(31)의 어느 한 센싱부(31-1)의 표면을 도시한 도면으로서, 본체(30)의 제 1 센싱부(31-1)의 표면에 제 1 쵸퍼(33)의 6개의 관통 개구(33-1 내지 33-6)와 동일한 형상의 증착막(33-1A 내지 33-6A)이 겹쳐지지 않은 상태로 형성된 상태를 도시하고 있다.

제 1 센싱부(31-1)의 직경과 동일한 높이를 갖는 6개의 관통 개구(33-1 내지 33-6)가 제 1 쵸퍼(33)에 동일한 방향으로 형성되어 있고, 또한 각 관통 개구가 꼭지점이 접하는 상태로 마주보는 2개의 삼각형 개구로 이루어져 있다. 따라서, 제 1 쵸퍼(33)를 소정 각도, 예를 들어 30°씩 회전(중심을 중심으로 하는 자전)시켜 6개의 관통 개구(33-1 내지 33-6)를 제 2 쵸퍼(32)의 관통 구멍(32-1)을 통하여 순차적으로 본체(30)의 제 1 센싱부(31-1)에 대응시키면, 본체(30)의 제 1 센싱부(31-1)의 표면에는 도 5와 같은 형상으로 증착막들(33-1A 내지 33-6A)이 서로 겹쳐지지 않은 상태로 형성된다.

이와 같이, 6매의 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 동안 본체(31)의 하나의 센싱부(31-1)에 6개의 다른 증착막이 형성된다. 따라서 작업자는 6단계에 걸친 센싱부(31-1)의 (증착막의) 질량 변화에 따른 진동 주파수 변화를 모니터링 할 수 있다.

본체(30)의 제 1 센싱부(31-1) 전체 표면에 증착막이 형성되면, 제 2 센싱부(31-2)에 증착막을 형성하게 된다. 이를 위하여, 제 2 쵸퍼(32)만 소정 각도 회전시켜 제 2 쵸퍼(32)의 관통 구멍(32-1)을 본체(30)의 제 2 센싱부(31-2)에 대응 시킨다. 이후 6개의 기판에 대한 상술한 공정을 반복실시하며, 또한 본체(30)의 제 3 내지 제 6 센싱부(31-3 내지 31-6)를 이용하여 상술한 증착 공정을 실시한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 석영 크리스털 센서는 하나의 센싱부를 통하여 기판 6매의 증착 공정을 진행하므로 하나의 센서를 36매의 증착 공정에 이용할 수 있어 도 2에 도시된 종래의 센서와 비교하여 센서의 수명을 6배 정도 연장하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

예를 들어, 본 명세서에서는 제 1 쵸퍼에는 2개의 삼각형으로 이루어진 6개의 관통 개구들이, 본체의 전면에는 6개의 센싱부가 형성되어 있음을 설명하고 있으나, 그 개수는 한정되지 않는다. 즉, 각 센싱부에 관통 개구들을 통하여 도달된 증착 재료의 증기가 겹쳐지지 않은 상태로 증착막을 형성할 수 있다면, 제 1 쵸퍼의 관통 개구들의 치수를 축소하여 보다 많은 수의 관통 개구들을 형성할 수 있으며, 또한 다른 형상으로도 형성할 수 있다.

Claims

기판의 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 설치되어 증착막의 두께 및 질량을 측정하는 석영 크리스털 센서에 있어서,

내부에는 센싱 요소들이 배치되며, 전면 외곽부에는 다수의 센싱부가 형성된 본체;

본체의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 본체의 하나의 센싱부에 대응하는 단일의 관통 구멍이 형성되어 있는 제 2 쵸퍼; 및

제 2 쵸퍼의 전면에 회전 가능하게 장착되며, 소정 각도의 회전시 본체의 각 센싱부에 겹쳐지지 않은 상태로 투영되는 다수의 관통 개구들이 형성된 제 1 쵸퍼를 포함하여, 제 1 쵸퍼의 각 관통 개구가 하나의 기판에 대한 증착 공정시 제 2 쵸퍼의 관통 구멍 및 본체의 어느 한 센싱부에 대응되는 센싱부 표면에 각 관통 개구와 동일한 형상의 증착막이 형성되는 석영 크리스털 센서.
제 1 항에 있어서, 제 1 쵸퍼에 형성된 관통 개구들은 동일한 방향으로 배열되어 있으며, 각 관통 개구는 꼭지점들이 접하는 상태로 마주보는 2개의 삼각형 개구로 이루어진 석영 크리스털 센서.
제 1항에 있어서, 제 1 쵸퍼의 각 관통 개구의 높이(길이)는 제 2 쵸퍼에 형성된 관통 구멍의 직경 및 본체의 각 센싱부의 직경과 동일한 석영 크리스털 센서.