KR20060081077A - 정전기 센서 및 이를 갖는 정전기 측정 장치 - Google Patents

정전기 센서 및 이를 갖는 정전기 측정 장치 Download PDF

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Abstract

정전기 센서 및 정전기 측정 장치에서, 정전기 센서는 대상물의 표면이 띠는 정전기로 구동 전압을 형성하는 전극부 및 전극부와 연결되며 구동 전압에 의해 발광하는 유기 이엘을 갖는 발광부를 포함한다. 그리고 정전기 측정 장치는 정전기 센서와 정전기 센서를 대상물을 따라 이동시키기 위한 이동부를 포함한다. 따라서, 유기 이엘과 투명 전극을 사용함으로서 실시간으로 정전기 센서의 색체 변화를 통해 정전기 분포를 정확하게 측정하며 정전기 대전현상을 분석하여 정전기 발생 원인을 효과적으로 규명할 수 있다.

Description

정전기 센서 및 이를 갖는 정전기 측정 장치{static elctricity sensor and apparatus for measuring static elctricity having the same}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 정전기 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 정전기 측정 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 정전기 측정 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예 3에 따른 정전기 측정 장치에 설치된 실시예 1에 따른 정전기 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 정전기 측정 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예 4에 따른 정전기 측정 정치에 설치된 실시예 1에 따른 정전기 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10:상부 투명 전극 20:하부 투명 전극
30:유기 이엘 절연층 40:제어부
본 발명의 정전기 센서 및 이를 갖는 정전기 측정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 일반적으로 반도체 기판이나 유리 기판에 발생되는 전위를 측정하는 정전기 센서 및 이를 갖는 정전기 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정전기(static elctricity)는 대전에 의하여 발생되는 대전체의 표면이 가지는 저항이 커서 방전되지 못하고 축적됨으로써 형성된다. 상기 정전기는 반도체 기판 또는 유리 기판을 이용하는 제조 공정에 있어서 수율을 향상시키기 위하여 제거되는 것이 바람직하다.
반도체 기판 또는 유리 기판을 제조하는 공정에는 정전기가 발생되는 요인들은 다양하다. 우선 비대전체가 대전체와 접촉되는 경우 비대전체상에 대전체와 동일 극성으로 정전기가 형성될 수 있다. 또한, 접촉된 두 물체가 분리될 때 마찰계수의 차에 의하여 발생되는 전자 이동에 의하여 두 물체에 정전기가 형성될 수 있다. 그리고 이온 주입 공정에서 이온이나, 전자 또는 알파 파티클 등이 반도체 기판에 충돌되면 반도체 기판에서는 에너지 전이가 발생되어서 정전기가 형성될 수 있다. 그리고, 스프레이되는 물질과 마찰되는 경우 반도체 기판이나 유리 기판에 정전기가 형성될 수 있으며, 단순한 온도 상승에 따른 전자 에너지의 증가로 인한 전자 방출에 의하여 정전기가 형성될 수 있다. 또한, 비대전체가 전기장 내에 위치될 때 대전으로 정전기가 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 다양한 원인으로 형성되는 정전기는 제조 공정 중 반도체 기판이나 유리 기판에 집진하여 파티클 불량을 발생시키는 주 원인으로 발생되고 있다. 그리고 정전기로 인하여 방전이 발생되는 경우 정전기의 전위는 수백 또는 수천 볼트(Volt) 정도의 레벨을 갖는다. 고집적화된 칩이 형성되는 반도체 기판은 수십 볼트 정도의 대전 전위에 의해서도 소자가 파괴되는 심각한 영향을 받는다. 특히, 최근의 반도체 기판이 대구경화되고 액정 디스플레이 장치(LCD)가 대화면화됨에 따라서 표면 정전기에 대한 효과적인 평가 방법과 정전기의 방전 대책이 절실하게 요구되고 있다.
현재에는 반도체 기판이나 유리 기판에 형성된 정전기를 제거하는 대책으로는 국부적인 이오나이저(ionizer)를 설치하여 양, 음의 고전압을 인가함으로써 코로나 방전(Corona Discharge)을 일으켜서 전극주위의 공기를 양, 음으로 이온화하여 대전되어 있는 전하를 공기 중의 역극성의 이온으로 중화시키 정전기를 제고 및 대전을 방지하였다.
또한 포인트(point sensor)를 이용하여 국부적인 영역의 반도체 기판 및 유리 기판에 발생된 정전기를 측정하였다.
그러나, 전술한 종래의 포인트 센서를 사용하는 경우 정전기 측정을 위해서 별도의 로드/언로드 설비가 필요하여 설치상의 문제점이 있었다.
또한 반도체 기판이나 유리 기판의 정전기 분포를 정확하게 측정하기 어려웠고 이로 인해 정전기 대전현상을 분석하여 그 발생원인을 규명하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 제 1 목적은 대상물의 표면 정전기를 사용하여 구동될 수 있는 정전기 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 상기 정전기 센서를 구비하며 대상물의 정전기를 측정할 수 있는 정전기 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 대상물의 표면이 띠는 정전기로 구동 전압을 형성하는 전극부, 및 상기 전극부와 연결되며 상기 구동 전압에 의해 발광하는 유기 이엘을 갖는 발광부를 포함하는 정전기 센서가 제공된다.
상기 전극부는 상기 발광부의 일측에 인접하여 형성되고 상기 대상물의 표면에 다가감으로서 상기 대상물이 띠는 극성과 반대 극성을 갖는 제 1 전극, 및 상기 발광부의 다른 일측에 인접하여 형성되고 상기 제 1 전극이 띠는 극성과 반대 극성을 갖는 제 2 전극을 포함할 수 있다.
상기 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 대상물의 표면이 띠는 정전기로 구동 전압을 형성하는 전극부, 상기 전극부와 연결되며 상기 구동 전압에 의해 발광하는 유기 이엘을 갖는 발광부를 포함하는 정전기 센서, 및 상기 정전기 센서를 이동시키기 위한 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치가 제공된다.
상기 이동부는 상기 정전기 센서와 연결되고 상기 정전기 센서를 매뉴얼로 이동시키거나 자동으로 이동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 대상물의 표면에 형성된 정전기를 이용하여 정전기 센서를 동작시키므로 별도의 구동 전압의 인가가 필요하지 않으며, 유기 이엘과 투명 전극을 사용함으로서 실시간으로 정전기 센서의 색체 변화를 통해 정전기 분포를 정확하게 측정하며 정전기 대전현상을 분석하여 정전기 발생 원인을 효과적으로 규명할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 정전기 센서(100)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 정전기 센서(100)는 상부 투명 전극(10), 하부 투명 전극(20), 유기 이엘 절연층(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
투명한 도전 물질을 포함하는 하부 투명 전극(20)의 위로 상부 투명 전극(10)이 하부 투명 전극(20)과 대응되게 구비된다. 상부 투명 전극(10)은 하부 투명 전극(20)과 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다.
상부 투명 전극(10)과 하부 투명 전극(20)의 사이에 유기 이엘 층(도시 안됨)을 포함하는 유기 이엘 절연층(30)이 구비된다. 상기 유기 이엘 층은 다수의 픽셀(pixel)을 갖고, 바람직하게는 적색(red), 녹색(green), 및 청색(blue)의 픽셀을 갖는다.
상부 투명 전극(10), 하부 투명 전극(20), 및 유기 이엘 절연층(30)의 측면 에 제어부(40)가 구비된다. 제어부(40)는 상부 투명 전극(10)과 하부 투명 전극(20)간에 대전되는 구동 전압의 양에 따라 유기 이엘 층의 적색(red), 녹색(green), 및 청색(blue) 픽셀들을 선택적으로 발광시키도록 제어하는 역할을 한다.
상부 투명 전극(10), 하부 투명 전극(20), 유기 이엘 절연층(30), 및 제어부(40)를 구비하는 정전기 센서(100)의 구동 원리를 설명하면 아래와 같다.
우선, 표면에 정전기를 띠는 대상물이 준비된다. 본 발명에서 사용할 수 있는 대상물의 예로서는 반도체 기판, LCD 유리 기판, PDP 유리 기판 등을 들 수 있다.
상기 대상물의 표면과 정전기 센서(100)의 하부 투명 전극(20)을 서로 일정한 간격을 유지하도록 인접시킨다. 이 때 하부 투명 전극(20)에는 상기 대상물의 표면의 정전기가 띠는 극성과 반대 극성이 대전된다.
하부 투명 전극(20)이 대전됨에 따라서 상부 투명 전극(110)에 하부 투명 전극(20)이 띠는 극성과 반대 극성이 대전된다.
하부 투명 전극(20)과 상부 투명 전극(10)이 띠는 극성이 다르기 때문에 유기 이엘 절연층(30)에 포함된 유기 이엘층을 구동시키는 구동 전압이 유기 이엘 절연층(30)의 양단에 인가된다.
상부 투명 전극(10), 하부 투명 전극(20), 및 유기 이엘 절연층(30)의 측면에 구비된 제어부(40)는 상기 구동 전압을 측정하여 상기 유기 이엘 층에 포함된 픽셀들의 발광을 제어한다.
구체적으로 설명하면 제어부(40)는 상부 투명 전극(10)과 하부 투명 전극 (30)간에 대전되는 구동 전압이 500 V/cm 이하인 경우 모든 픽셀이 발광되지 않도록 제어한다. 상기 구동 전압이 500 V/cm를 초과하고 2000 V/cm 이하인 경우 녹색 픽셀들만을 발광시키도록 제어하므로 상기 유기 이엘 층은 전체적으로 녹색광을 발생시키게 된다. 상기 구동 전압이 2000 V/cm를 초과하고 5000 V/cm 이하인 경우 녹색 및 청색 픽셀들만을 선택적으로 발광시키게 제어하므로 상기 유기 이엘 층은 전체적으로 청녹색광을 발생시키게 된다. 상기 구동 전압이 5000 V/cm를 초과하는 경우 적색, 녹색, 및 청색 픽셀들을 모두 발광시키도록 제어하므로 상기 유기 이엘 층은 전체적으로 백색광을 발생시키게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 정전기 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 정전기 측정 장치(1000)를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 실시예 2에 따른 정전기 측정 장치(1000)는 정전기 측정 센서(100) 및 지지부(110)로 구성된다.
지지부(110)를 이용하여 정전기 센서(100)를 수동으로 지지한 후 정전기 센서(100)의 위치를 대상물(120)의 표면을 따라 이동시키면서 정전기 센서(100)의 색 변화를 통해 대상물(120) 표면의 정전기를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 정전기 측정 장치(2000)를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 센서 몸체(230)는 제 1 왕복 부재(231)와 제 1 동력부 (232)를 포함한다. 제 1 왕복 부재(231)는 제 1 축(235)에 삽입되어서 제 1 축(235)을 따라 왕복 운동이 가능하도록 설계된다. 제 1 동력부(232)는 제 1 왕복 부재(231)상에 형성되어 제 1 왕복 부재(231)의 왕복 운동을 위한 동력을 제공한다.
제 1 축(235)의 양단은 제 2 및 3 왕복 부재(240, 250)에 삽입되어 고정된다. 제 1 축(235)에 수직인 제 2 및 3 축(245, 255)들은 제 2 및 3 왕복 부재(240, 250)에 각각 삽입된다. 따라서, 제 1 축(235)으로 연결된 제 2 및 3 왕복 부재(240, 250)들이 제 2 및 3 축(245, 255)들 상에서 서로 대응되게 왕복 운동이 가능하도록 설계된다.
제 2 왕복 부재(240)의 측면에는 제 2 동력부(241)가 구비된다. 제 2 동력부(241)는 제 2 왕복 부재(240)의 왕복 운동을 위한 동력을 제공한다.
제 2 및 3 축(245, 255)들의 양단들은 제 1 및 2 고정부들(260, 270)에 고정된다. 제 1 고정부(260) 및 제 2 고정부(270)의 사이에는 대상물(295)을 지지하기 위한 평면 형상을 갖는 지지판(290)이 구비된다.
제 1 및 2 동력부(232, 241)에는 측정된 정전기에 대한 신호를 출력하기 위한 와이어(281, 282)들이 각각 연결되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 정전기 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 정전기 측정 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 정전기 측정 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예 3에 따른 정전기 측정 장치(2000)에 설치된 실시예 1에 따른 정전기 센서(100)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 센서 몸체(230)의 제 1 왕복 부재(231)의 하부에는 단일의 정전기 센서(100)가 대상물(295)을 향하도록 구비되어 있다.
전술한 바와 같이 설치되는 정전기 센서(100)는 제 1 왕복 부재(231)의 왕복 운동과 제 2 및 3 왕복 부재(240, 250)들의 왕복 운동을 통해 대상물(295)에 대한 전면적인 스캐닝을 수행한다.
여기서, 정전기 센서(100)는 전술한 바와 같이 대상물의 표면 정전기에 의해서 자체적으로 구동하므로 별도의 구동 전압을 인가할 필요가 없다.
대상물의 표면에서 스캐닝되는 신호는 제 1 동력부(232)와 제 2 동력부(241)에 걸쳐서 연결된 제 1 및 2 와이어(281, 282)들을 통해 출력된다. 그 후, 상기 출력된 신호는 상기 스캐닝의 결과를 표시하기 위한 스캐닝 컴퓨터(도시 안됨)에 입력되어 대상물(295)의 전면에 대한 색체로 스캐닝 결과를 모니터링 한다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 정전기 측정 장치(3000)를 나타내는 개략적인 사시도이다.
본 발명의 실시예 4에 따른 정전기 측정 장치는 실시예 3에 따른 센서 몸체(230)와 제 1 축(235) 대신에 라인 몸체(333)를 사용하는 것을 제외하고는 실질적으로 실시예 3과 동일하다.
라인 몸체(333)의 양단은 제 2 및 3 왕복 부재(340, 350)에 고정된다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예 4에 따른 정전기 측정 정치(3000)에 설치된 실시예 1에 따른 정전기 센서(100)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 라인 몸체(333)의 하부에는 다수의 정전기 센서(100)들이 대상물(395)을 향하도록 구비되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 다수의 정전기 센서(100) 대신에 라인 몸체(333)와 대응되는 크기를 갖는 단일의 정전기 센서(100)를 구비할 수 있다.
전술한 바와 같이 설치되는 라인 몸체(333)는 제 2 및 3 축(345, 355)들과 평행하게 왕복 운동을 하여 대상물(395)에 대한 전면적인 스캐닝을 수행한다.
제 2 왕복 부재(340)의 측면에 형성되는 동력부(341)에는 측정된 정전기에 대한 신호를 출력하기 위한 와이어(382)가 연결되어 있다.
본 발명에 의하면 반도체 기판이나 유리 기판과 같은 대상물의 표면에 형성된 정전기를 이용하여 정전기 센서를 동작시키므로 별도의 구동 전압의 인가가 필요하지 않으며, 유기 이엘과 투명 전극을 사용함으로서 실시간으로 정전기 센서의 색체 변화를 통해 정전기 분포를 정확하게 측정하며 정전기 대전현상을 분석하여 정전기 발생 원인을 효과적으로 규명할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 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.

Claims (14)

  1. 대상물의 표면이 띠는 정전기로 구동 전압을 형성하는 전극부; 및
    상기 전극부와 연결되며 상기 구동 전압에 의해 발광하는 유기 이엘을 갖는 발광부를 포함하는 정전기 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극부는,
    상기 발광부의 일측에 인접하여 형성되고 상기 대상물의 표면에 다가감으로서 상기 대상물이 띠는 극성과 반대 극성을 갖는 제 1 전극; 및
    상기 발광부의 다른 일측에 인접하여 형성되고 상기 제 1 전극이 띠는 극성과 반대 극성을 갖는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극부는 투명한 것을 특징으로 하는 정전기 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는 절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 이엘과 전기적으로 연결되고 상기 구동 전압의 크기에 따라 상기 유기 이엘의 발광색을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 센서.
  6. 대상물의 표면이 띠는 정전기로 구동 전압을 형성하는 전극부, 및 상기 전극부와 연결되며 상기 구동 전압에 의해 발광하는 유기 이엘을 갖는 발광부를 포함하는 정전기 센서; 및
    상기 정전기 센서를 이동시키기 위한 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 이동부는 상기 정전기 센서와 연결되고 상기 정전기 센서를 매뉴얼로 이동시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 이동부는 막대 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 이동부는 절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 정치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 이동부는 상기 정전기 센서와 연결되고 상기 정전기 센서를 자동으로 이동시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이동부는,
    제 1 축;
    하부에 상기 정전기 센서가 설치되고 상기 제 1 축에 삽입되어 제 1 축을 따라 왕복 운동이 가능하도록 설계된 제 1 왕복 부재와 상기 제 1 왕복 부재 상에 형성되어 상기 제 1 왕복 부재의 왕복 운동을 위한 동력을 제공하는 제 1 동력부를 포함하는 센서 몸체;
    상기 제 1 축의 양단이 삽입되어 고정되고 제 1 축에 수직인 제 2 및 3 축들이 각각 삽입되는 제 2 및 3 왕복 부재들;
    상기 제 2 왕복 부재의 측면에 형성되어 상기 제 2 왕복 부재의 왕복 운동을 위한 동력을 제공하는 제 2 동력부; 및
    제 2 및 3 축들의 양단들을 고정하는 제 1 및 2 고정부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 이동부는,
    하부에 정전기 센서가 구비되는 라인 몸체,
    상기 라인 몸체의 양단이 삽입되어 고정되고 상기 라인 몸체에 수직인 제 2 및 3 축들이 각각 삽입되는 제 2 및 3 왕복 부재들;
    상기 제 2 왕복 부재의 측면에 형성되어 상기 제 2 왕복 부재의 왕복 운동을 위한 동력을 제공하는 제 2 동력부; 및
    제 2 및 3 축들의 양단들을 고정하는 제 1 및 2 고정부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 라인 몸체의 하부에는 다수개의 상기 정전기 센서가 소정의 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장비.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 라인 몸체의 하부에는 단일의 정전기 센서가 상기 라인 몸체의 하부와 대응되는 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기 측정 장비.
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