KR20110079236A - Method for evaluating thickness of metal thin film on flexible substrates - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of measuring thickness of a metallic layer on a flexible substrate is provided to measure thickness of a metallic layer using convex parts periodically appearing on the metallic layer by stress applied from the outside or residual stress when the metallic layer is worn on a flexible substrate. CONSTITUTION: A method of measuring thickness of a metallic layer on a flexible substrate(2) comprises following steps. Convex parts are generated by applying of compressive stress to the metallic layer. The cycle of the convex part is measured.

Description

플렉서블 기판상의 금속층 두께 측정방법{METHOD FOR EVALUATING THICKNESS OF METAL THIN FILM ON FLEXIBLE SUBSTRATES} Metal layer thickness measurement method on a flexible substrate {METHOD FOR EVALUATING THICKNESS OF METAL THIN FILM ON FLEXIBLE SUBSTRATES}

본 발명은 플렉서블 기판 위에 구비된 금속층의 두께 측정 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 플렉서블 일렉트로닉스(flexible electronics)에 사용되는 플렉서블 배선 기판 제조 공정 중에서, 플렉서블 기판 위에 놓인 얇은 금속층의 두께를 손쉽게 측정할 수 있는 두께 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for measuring the thickness of a metal layer provided on a flexible substrate, and more specifically, in the manufacturing process of a flexible wiring board used for flexible electronics, the thickness of a thin metal layer placed on the flexible substrate can be easily measured. The present invention relates to a thickness measurement method.

플렉서블 배선기판을 이용하는 플렉서블 일렉트로닉스 분야에서 금속 박막층의 두께에 따라 소자의 특성과 수명이 크게 달라지기 때문에 금속 박막층 두께를 정확하게 측정하는 것은 매우 중요하다. 일반적으로 사용되는 금속 박막층의 두께측정 방법으로는 빛, 적외선, x-ray, 레이저 등의 간섭, 반사, 굴절을 이용한 방법과 적외선 열화상 장치를 이용한 방법, 고주파를 이용한 방법 등이 있다.  In the field of flexible electronics using a flexible wiring board, it is very important to accurately measure the thickness of the metal thin film layer because the characteristics and lifespan of the device vary greatly depending on the thickness of the metal thin film layer. Commonly used thickness measurement methods for metal thin film layers include interference, reflection, and refraction of light, infrared rays, x-rays, and lasers, infrared thermal imaging, and high frequency.

그러나 기존의 두께 측정 방법들은, 적외선, x-ray, 고주파와 같은 고가의 광원이 필요할 뿐만 아니라, 별도로 광학장치인 간섭계, 분광계, 검출기 등을 필요로 한다. 더욱이 박막의 두께 측정을 위해서는 박막을 제조한 후 측정하고자 하는 박막을 채취하여 별도의 측정 장치로 이동하여 측정하게 된다. 그러므로, 두께측정 작업이 현장에서 적시에 이루어질 수 없고 시간이 소요되며, 두께측정의 결과를 반영하기 위한 피드백이 느리게 될 수 밖에 없는 문제점이 있었다. However, conventional thickness measurement methods require not only expensive light sources such as infrared rays, x-rays, and high frequencies, but also require optical devices such as interferometers, spectrometers, and detectors. Furthermore, in order to measure the thickness of the thin film, the thin film to be measured after manufacturing the thin film is moved to a separate measuring device and measured. Therefore, there is a problem that the thickness measurement operation can not be made in a timely manner in the field, it takes time, and the feedback for reflecting the results of the thickness measurement must be slow.

본 발명은 플랙서블 일렉트로닉스에서 사용되는 플렉서블 배선 기판 내 금속층의 두께를 인시츄(in-situ)로 측정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for measuring the thickness of a metal layer in a flexible wiring board used in flexible electronics in-situ.

또한, 본 발명은 플렉서블 기판위에 금속층이 입혀졌을 때 잔류응력이나 외부에서 가해진 응력에 의해 금속층에 주기적으로 발생하는 주름현상을 이용하여 금속층의 두께를 측정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for measuring the thickness of the metal layer by using the wrinkle phenomenon periodically generated in the metal layer by the residual stress or externally applied stress when the metal layer is coated on the flexible substrate.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 플렉서블 기판의 일면에 코팅된 금속박막층의 두께를 측정하는 측정방법으로서, 상기 금속박막층에 압축응력을 가하여 주름을 생성하는 제1단계; 및 상기 주름의 주기를 측정하는 제2단계;를 포함하는 플렉서블 기판의 금속층 측정방법에 관한 것이다. 상기 플렉서블 기판은 점탄성을 갖는 폴리머이다.The present invention is a measuring method for measuring the thickness of the metal thin film layer coated on one surface of the flexible substrate for achieving the above object, the first step of generating wrinkles by applying a compressive stress to the metal thin film layer; And a second step of measuring a period of the wrinkles. The flexible substrate is a polymer having viscoelastic properties.

상기 플렉서블 기판에 코팅된 금속층에 주름을 생성하는 방법으로는, 금속층을 코팅한 후 존재하는 잔류응력을 이용하여 주름을 생성하거나, 상기 플렉서블 기판에 인장력을 가한 상태에서 금속층을 코팅하고 인장력을 제거하는 방법을 이용하거나, 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 상태에서 굽힘응력을 가하여 주름을 생성하거나 또는 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 상태에서 어느 한쪽방향으로 인장력을 가함으로써 인장력이 가해지는 방향과 수직한 방향으로 압축응력이 걸리게 하여 주름을 생성하는 방법을 이용할 수 있다.As a method of generating wrinkles in the metal layer coated on the flexible substrate, the wrinkles are generated using residual stress existing after coating the metal layer, or the metal layer is coated and the tensile force is removed while the tensile force is applied to the flexible substrate. In a direction perpendicular to the direction in which the tensile force is applied by using a method, or by applying a bending stress in a state where the metal layer is coated on the flexible substrate, or by applying a tensile force in one direction while the metal layer is coated on the flexible substrate. Compression stress can be applied to create a wrinkle.

상기 주름의 주기 즉 주름의 간격을 측정하는 방법은 광학현미경, 원자현미경, 전자현미경을 이용하여 측정할 수 있으며, 상기 플렉서블 기판에 코팅된 금속박막층은 하나의 금속층이거나 또는 복수개의 금속층으로 이루어질 수 있다.The method of measuring the period of the wrinkles, that is, the interval of the wrinkles may be measured using an optical microscope, an atomic force microscope, an electron microscope, and the metal thin film layer coated on the flexible substrate may be one metal layer or a plurality of metal layers. .

또한, 상기 주름생성 및 주름측정은 플렉서블 배선기판 제조공정 중에 인시츄로 수행될 수 있다.In addition, the wrinkle generation and wrinkle measurement may be performed in situ during the flexible wiring board manufacturing process.

또한, 본 발명은 플렉서블 기판에 코팅된 금속박막층의 두께를 측정하는 방법으로서, 상기 금속박막층에 주름을 생성한 후, 주름의 간격(λ)과 금속층의 두께(t f )의 관계를 나타내는 아래 식을 이용하여 금속층의 두께를 측정하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법을 제공한다. In addition, the present invention is a method for measuring the thickness of the metal thin film layer coated on the flexible substrate, after generating the wrinkles in the metal thin film layer, the following equation showing the relationship between the gap (λ) of the wrinkles and the thickness of the metal layer ( t f ) It provides a metal layer thickness measurement method of a flexible substrate for measuring the thickness of the metal layer using.

Figure 112009082227846-PAT00001
Figure 112009082227846-PAT00001

또한, 본 발명은 플렉서블 기판에 코팅된 제1금속층과 제2금속층의 두께를 측정하는 방법으로서, 상기 제1 및 제2금속층에 압축응력을 가하여 주름을 생성한 후, 아래 식을 이용하여 금속층의 두께를 측정하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for measuring the thickness of the first metal layer and the second metal layer coated on the flexible substrate, by applying a compressive stress to the first and second metal layer to generate wrinkles, the following equation of the metal layer Provided is a metal layer thickness measurement method of a flexible substrate for measuring thickness.

Figure 112009082227846-PAT00002
Figure 112009082227846-PAT00002

본 발명은 상기 구성에 의해서, 플렉서블 기판 위에 코팅된 금속층의 두께를 인시츄로 측정할 수 있다. 즉, 플렉서블 기판 위에 금속박막을 입힌 후 응력에 의해 발생하는 주름의 주기를 측정함으로써, 플렉서블 기판 위 금속 단일박막 혹은 다층박막의 두께 측정을 용이하게 할 수 있는 것으로, 플렉서블 일렉트로닉스 배선 기판의 두께를 기판제조 공정 중에 인시츄로 측정함으로써 박막의 두께를 손쉽게 측정할 수 있다. According to the above configuration, the present invention can measure the thickness of the metal layer coated on the flexible substrate in situ. That is, by measuring the cycle of wrinkles caused by stress after coating the metal thin film on the flexible substrate, it is possible to easily measure the thickness of the metal single thin film or the multilayer thin film on the flexible substrate, the thickness of the flexible electronic wiring board By measuring in situ during the manufacturing process, the thickness of the thin film can be easily measured.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a specific embodiment of the present invention.

도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속층 두께를 측정하기 위한 흐름이 나타나 있다. 먼저 플랙서블 기판을 준비하고, 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 후 금속층에 응력을 부가하여 주름을 형성한다. 그리고, 금속층에 형성된 주름의 주기를 측정함으로써 금속층의 두께를 알 수 있게 되는 것이다.In Figure 1 is shown a flow for measuring the thickness of the metal layer according to an embodiment of the present invention. First, a flexible substrate is prepared, a metal layer is coated on the flexible substrate, and stress is applied to the metal layer to form wrinkles. Then, the thickness of the metal layer can be known by measuring the period of the wrinkles formed in the metal layer.

이하 본 발명을 설명하기 위한 실시예에서는 구리/폴리머(Cu/PDMS)에서 단층박막인 Cu두께를 측정하는 방법에 대해서 먼저 설명하고, 다음으로 구리/티타늄/폴리머(Cu/Ti/PDMS)에서 다층박막인 Cu/Ti의 두께 및 Cu, Ti층 각각의 두께를 측정하는 방법을 설명한다. 그리고, 본 실시예에서 설명을 위해 사용되는 플렉서블 기판으로는 탄성계수가 약 2.7MPa 정도의 값을 가지는 PDMS (Polydimethylsiloxane)를 이용하였고 이 PDMS위에 Cu단층박막과 Cu/Ti 다층박막은 DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 증착하였다. Hereinafter, an embodiment for explaining the present invention will be described first with respect to a method for measuring Cu thickness, which is a single-layer thin film in copper / polymer (Cu / PDMS), and then multilayered in copper / titanium / polymer (Cu / Ti / PDMS). The method of measuring the thickness of Cu / Ti which is a thin film, and the thickness of each of Cu and Ti layers is demonstrated. In this embodiment, the flexible substrate used for the description was a polydimethylsiloxane (PDMS) having an elastic modulus value of about 2.7 MPa. The Cu single layer thin film and the Cu / Ti multilayer thin film were formed on the PDMS using a DC magnetron sputtering method. It was deposited using.

증착장비의 진공 챔버내의 압력은 10-6 Pa (< 10-8 torr) 정도로 유지되었으며, 금속 박막층 증착 후 박막층에 압축응력을 가하여 주름을 생성시켰다. 압축응력을 가하는 방법으로는 증착 전에 플렉서블 기판을 미리 인장시켜 놓고 증착 후 인장응력을 제거하는 방법, 직접 압축응력을 주는 방법, 증착 후 굽힘변형(bending)을 주는 방법, 포아송 규칙(Poisson rule)을 이용하여 x축으로 인장하면 y축으로 압축응력이 걸리게 하는 방법 등 여러가지 방법이 모두 가능하다. 다만, 본 실험에서는 증착 전에 PDMS를 미리 인장변형시키고 박막 증착 후 인장응력을 제거하는 방법을 이용하였다. The pressure in the vacuum chamber of the deposition equipment was maintained at about 10 -6 Pa (<10 -8 torr), and after the deposition of the metal thin film layer, compressive stress was applied to the thin film layer to generate wrinkles. Compression stress can be applied by pre-tensioning the flexible substrate before deposition and removing tensile stress after deposition, direct compressive stress, bending after deposition, and Poisson rule. By using the x-axis to tension, a variety of methods are possible, such as a method of applying a compressive stress to the y-axis. In this experiment, however, PDMS was pre-stretched before deposition and the tensile stress was removed after thin film deposition.

도 2에서는 폴리머(PDMS)위에 코팅된 Cu박막층에 생성된 주름의 모양과 주기를 보여준다. 플렉서블 기판에 금속층이 압축변형을 받게 되면, 금속박막층과 폴리머가 비선형 변형을 하게 되어, 도 2에서 보이는 광학이미지와 같이 특수한 주름주기를 가지는 주름을 만들어 낸다. 이렇게 만들어진 박막의 주름주기는 박막과 폴리머 기판의 탄성계수 및 박막층의 두께에 따라서 결정되어진다. Figure 2 shows the shape and period of the wrinkles generated in the Cu thin film layer coated on the polymer (PDMS). When the metal layer is subjected to compressive deformation on the flexible substrate, the metal thin film layer and the polymer undergo nonlinear deformation, thereby producing wrinkles having a special wrinkle cycle as shown in the optical image shown in FIG. 2. The wrinkle cycle of the thin film is determined according to the elastic modulus of the thin film and the polymer substrate and the thickness of the thin film layer.

도 3은 이와 같은 방법으로 폴리머 위에 증착된 탄성 금속층에 주름이 형성되는 모습을 보여주고 있다. Figure 3 shows how the wrinkles are formed in the elastic metal layer deposited on the polymer in this way.

도 3의 위쪽 그림에서는 플렉서블 기판(2)위에 얇은 금속박막층(1)이 증착되어 있고, 도 3의 아래쪽 그림에서는 상기 금속층에 압축응력을 가해서 주름을 형성한 모습이다. 이때, 상기 플렉서블 기판(2) 위 금속박막층의 두께를 t f , 탄성계수를

Figure 112009082227846-PAT00003
, 포아송비를
Figure 112009082227846-PAT00004
라 한다. 플렉서블 기판이 연성 폴리머 기판의 경우, 탄성계수 가
Figure 112009082227846-PAT00005
, 포아송비가
Figure 112009082227846-PAT00006
일 때 기판의 두께는 박막층의 두께에 비해서 상당히 크기 때문에 무한히 큰 것으로 가정할 수 있다. 즉, 평면변형(plain strain) 조건으로 생각할 수 있다. 여기서, 주름의 형태 혹은 윤곽은
Figure 112009082227846-PAT00007
로 나타낼 수 있으며, 주름이 생기기 위한 임계변형량은
Figure 112009082227846-PAT00008
이다. 이러한 임계변형량 이상에서 생성되는 주름의 간격, λ는 [식 1a]와 같이 표현된다. 그리고, 평면변형 조건에서는 α가 4.356 이므로 [식 1a]는 [식 1b]와 같이 표현된다. 그리고, [식 1b]를 금속층의 두께에 대해서 정리하면, [식 1c]와 같이 금속층의 두께를 구할 수 있게 된다.In the upper figure of FIG. 3, a thin metal thin film layer 1 is deposited on the flexible substrate 2, and in the lower figure of FIG. 3, wrinkles are formed by applying compressive stress to the metal layer. At this time, the thickness of the metal thin film layer on the flexible substrate (2) t f , the elastic modulus
Figure 112009082227846-PAT00003
, Poisson's
Figure 112009082227846-PAT00004
It is called. If the flexible substrate is a flexible polymer substrate, the modulus of elasticity is
Figure 112009082227846-PAT00005
, Poisson's
Figure 112009082227846-PAT00006
In this case, the thickness of the substrate may be assumed to be infinitely large because it is considerably larger than the thickness of the thin film layer. In other words, it can be considered as a plane strain condition. Here, the shape or contour of the wrinkle
Figure 112009082227846-PAT00007
It can be expressed as, the critical strain amount for wrinkles
Figure 112009082227846-PAT00008
to be. The wrinkle interval, λ, generated above this critical deformation amount is expressed as shown in [Formula 1a]. In the planar deformation condition, since α is 4.356, [Formula 1a] is expressed as [Formula 1b]. Then, by arranging [Expression 1b] with respect to the thickness of the metal layer, the thickness of the metal layer can be obtained as shown in [Expression 1c].

Figure 112009082227846-PAT00009
[식 1a]
Figure 112009082227846-PAT00009
[Equation 1a]

Figure 112009082227846-PAT00010
[식 1b]
Figure 112009082227846-PAT00010
[Equation 1b]

Figure 112009082227846-PAT00011
[식 1c]
Figure 112009082227846-PAT00011
[Equation 1c]

여기에서

Figure 112009082227846-PAT00012
를 나타내며
Figure 112009082227846-PAT00013
와
Figure 112009082227846-PAT00014
는 각각 평면변형 탄성계수(plane strain modulus)와 탄성계수(elastic modulus)를 나타낸다. From here
Figure 112009082227846-PAT00012
Indicates
Figure 112009082227846-PAT00013
Wow
Figure 112009082227846-PAT00014
Are the plane strain modulus and the elastic modulus, respectively.

따라서 폴리머 기판의 탄성계수, 금속층의 탄성계수, 주름의 폭 혹은 주기를 이용함으로써 [식 1c]에서와 같이 금속층의 두께를 측정할 수 있다. 폴리머 기판의 탄성계수는 기존 문헌의 탄성계수 값을 사용하여 알 수 있고, 금속층의 탄성계수는 금속층의 결정방위가 동일할 경우 일정한 값을 가지므로 기존 문헌의 탄성계수 값을 사용하여 알 수 있고, 주름의 폭은 광학현미경 혹은 원자현미경 등으로 측정하여 알 수 있으므로, 위 식을 이용하면 금속층의 두께를 바로 측정할 수 있게 되는 것이다.Therefore, by using the elastic modulus of the polymer substrate, the elastic modulus of the metal layer, the width or the period of the wrinkles, the thickness of the metal layer can be measured as in [Formula 1c]. The elastic modulus of the polymer substrate can be known using the elastic modulus value of the existing literature, and the elastic modulus of the metal layer can be known using the elastic modulus value of the existing literature since the elastic modulus of the metal layer has a constant value when the crystal orientation of the metal layer is the same. Since the width of the wrinkles can be known by measuring with an optical microscope or an atomic force microscope, the thickness of the metal layer can be measured immediately by using the above equation.

이하에서는 도 4와 같이 금속층이 복수개의 층으로 형성된 경우에 두께를 측정하는 방법에 대해서 설명한다. 도 4에서는 플렉서블 기판 위에 금속층이 Cu/Ti와 같이 두층으로 증착된 경우를 도시하고 있으며, 이 경우 Ti층 위에 입혀진 Cu층의 두께 측정은 다음과 같은 방법으로 가능하다. Hereinafter, a method of measuring thickness when the metal layer is formed of a plurality of layers as shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the metal layer is deposited on the flexible substrate in two layers such as Cu / Ti. In this case, the thickness of the Cu layer coated on the Ti layer may be measured by the following method.

먼저 도 4와 같이 Cu/Ti 다층 박막 제조 공정 중에 Ti층만 증착된 부분과 Cu/Ti 모두 증착된 부분에 대해서 압축응력을 가하여 각각에 대해 주름을 형성한 후, 이들 주름의 주기를 측정한다.First, as shown in FIG. 4, during the Cu / Ti multilayer thin film manufacturing process, compressive stress is applied to a portion in which only a Ti layer is deposited and a portion in which both Cu / Ti are deposited, and then wrinkles are formed for each, and the period of these wrinkles is measured.

먼저 아래 [식 2a]에 의해 Ti층의 두께를 측정한다. First, the thickness of the Ti layer is measured by the following [formula 2a].

Figure 112009082227846-PAT00015
[식 2a]
Figure 112009082227846-PAT00015
[Formula 2a]

다음으로 Cu/Ti 금속층의 두께는 Cu 금속층의 두께와 Ti 금속층의 두께의 합이므로, 아래 [식 2b]의 관계가 성립한다. Next, since the thickness of the Cu / Ti metal layer is the sum of the thickness of the Cu metal layer and the thickness of the Ti metal layer, the following relation [Formula 2b] is established.

Figure 112009082227846-PAT00016
[식 2b]
Figure 112009082227846-PAT00016
[Formula 2b]

그리고, Cu/Ti 금속층의 두께는 아래 [식 2c]를 이용하여 결정된다.And the thickness of a Cu / Ti metal layer is determined using the following [formula 2c].

Figure 112009082227846-PAT00017
[식 2c]
Figure 112009082227846-PAT00017
[Formula 2c]

그리고, 아래의 [식 2d]를 [식 2c]에 넣고 정리하면 [식 2e]가 된다.Then, putting [Formula 2d] below into [Formula 2c] and arranging it becomes [Formula 2e].

Figure 112009082227846-PAT00018
[식 2d]
Figure 112009082227846-PAT00018
[Formula 2d]

Figure 112009082227846-PAT00019
[식 2e]
Figure 112009082227846-PAT00019
[Equation 2e]

그리고, 위 [식 2e]를 다시 정리하면 [식 2f]가 된다.Then, rearranging [Equation 2e] again to [Equation 2f].

Figure 112009082227846-PAT00020
[식 2f]
Figure 112009082227846-PAT00020
[Equation 2f]

따라서 Cu/Ti 금속층의 두께는 [식 2f]의 3차방정식을 풀어 양의 실근을 구하면 얻을 수 있다. 이러한 과정을 통해 Cu/Ti/PDMS에서 Ti층과 Cu층의 두께를 결정할 수 있게 된다. Therefore, the thickness of the Cu / Ti metal layer can be obtained by solving the third equation of [Formula 2f] to obtain a positive real root. Through this process it is possible to determine the thickness of the Ti layer and the Cu layer in Cu / Ti / PDMS.

위에서 설명의 편의상 Cu와 Ti가 코팅된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이를 플렉서블 기판 위에 복수개의 금속박막층이 코팅된 일반적인 경우에 대해 적용하면 다음과 같은 식이 된다. 즉, 플렉서블 기판에는 제1금속층과 제2금속층이 코팅되어 있고, 제1금속층의 탄성계수와 두께를 각각 하첨자 '1'을 이용하여 나타내고, 제2금속층의 탄성계수와 두께를 각각 하첨자 '2'를 이용하면, 위 [식 2f]는 다음의 [식 2g]와 같은 일반적인 형식으로 표현된다.For convenience of description, the case where Cu and Ti are coated is described as an example, but when applied to a general case in which a plurality of metal thin films are coated on a flexible substrate, the following equation is obtained. That is, the flexible substrate is coated with the first metal layer and the second metal layer, and the elastic modulus and thickness of the first metal layer are represented by subscript '1', respectively, and the elastic modulus and thickness of the second metal layer are respectively represented by subscript ' When 2 'is used, the above [Formula 2f] is expressed in the general form as shown in the following [Formula 2g].

Figure 112009082227846-PAT00021
[식 2g]
Figure 112009082227846-PAT00021
[Formula 2g]

위 식에서 하첨자 '1/2'는 제1금속층 및 제2금속층 전체의 두께 및 주름의 간격 등을 나타낸다.In the above formula, the subscript '1/2' represents a thickness and a wrinkle interval of the entire first metal layer and the second metal layer.

본 발명에 따른 측정방법의 유효성을 검증하기 위해서 실시한 측정실험에서는 먼저 Ti 단일박막에서 발생한 주름의 주기를 측정하였으며 그 결과 도 5에서와 같이 3.82㎛ 이었다. 그리고, 기판인 PDMS의 평면변형 탄성계수(

Figure 112009082227846-PAT00022
)에 2.7MPa, Ti박막의
Figure 112009082227846-PAT00023
값에 129GPa을 넣고 [식 2a]를 이용하여 Ti의 두께를 계산한 결과 Ti의 두께는 24nm로 측정되었다. 마찬가지 방법으로 도 6에서와 같이 Cu/Ti 다층 금속층에서 발생한 주름의 주기는 29.2㎛로 측정되었으며 [식 2f]에서 Cu의
Figure 112009082227846-PAT00024
값에 147GPa을 넣고 방정식을 푼 결과 Cu/Ti 금속층의 두께는 177nm로 측정되었다. 이와 같이 주름을 이용한 다층박막의 두께 측정이 유효한지를 알아보기 위해 step profilometer를 이용하여 실제 Cu/Ti 다층막의 두께를 측정하여 비교해 본 결과 측정된 Cu/Ti 금속층의 두께는 172nm였다. 또한 [식 2b]에 의해 계산된 Cu의 두께는 153nm이었는데 Cu/Ti 다층 금속층 중 Cu의 증착조건과 동일한 조건으로 입힌 도 2와 같은 Cu단일박막의 주름의 주기를 측정하여 얻은 Cu의 두께는 148nm 이었다. 따라서 주름을 이용한 다층박막의 두께측정은 매우 정확하고 유효하다고 할 수 있다.In the measurement experiment conducted to verify the effectiveness of the measurement method according to the present invention, first, the period of wrinkles occurring in the Ti single thin film was measured. As a result, it was 3.82 μm. And, the plane strain elastic modulus of PDMS
Figure 112009082227846-PAT00022
2.7MPa), of Ti thin film
Figure 112009082227846-PAT00023
129 GPa was added to the value, and the thickness of Ti was calculated using [Equation 2a]. The thickness of Ti was measured to be 24 nm. In the same manner, as shown in FIG. 6, the period of the wrinkles generated in the Cu / Ti multilayer metal layer was measured to be 29.2 μm.
Figure 112009082227846-PAT00024
The thickness of the Cu / Ti metal layer was measured to be 177 nm. As a result, the thickness of the Cu / Ti metal layer measured using a step profilometer was 172 nm. In addition, the thickness of Cu calculated by [Equation 2b] was 153 nm, but the thickness of Cu obtained by measuring the wrinkle cycle of the Cu single thin film as shown in FIG. 2 coated under the same conditions as the deposition conditions of Cu among the Cu / Ti multilayer metal layers was 148 nm. It was. Therefore, the thickness measurement of the multilayer thin film using wrinkles can be said to be very accurate and effective.

본 발명에 따른 플렉서블 기판 위 금속층의 인시츄 두께 측정 방법은 플레서블 기판 위에 금속박막을 입힌 후 잔류응력 혹은 외부응력에 의해 발생하는 주름의 주기를 측정함으로써, 플렉서블 기판 위 금속 단일박막 혹은 다층박막의 두께 측정을 용이하게 할 수 있는 것으로, 플렉서블 일렉트로닉스 배선 기판의 두께를 기판제조 공정 중에 인시츄로 측정함으로써 박막의 두께를 손쉽게 측정할 수 있다. In-situ thickness measuring method of the metal layer on the flexible substrate according to the present invention by coating a metal thin film on the flexible substrate by measuring the cycle of wrinkles caused by the residual stress or external stress, the metal single thin film or multi-layer thin film on the flexible substrate The thickness can be easily measured, and the thickness of the thin film can be easily measured by measuring the thickness of the flexible electronics wiring board in situ during the substrate manufacturing process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 기판 상의 금속층 두께측정을 위한 흐름도이며,1 is a flow chart for measuring the thickness of a metal layer on a flexible substrate according to an embodiment of the present invention,

도 2는 폴리머(PDMS)위에 코팅된 Cu박막층에 생성된 주름의 모양과 주기를 보여주며,Figure 2 shows the shape and period of the wrinkles generated in the Cu thin film layer coated on the polymer (PDMS),

도 3은 점탄성 폴리머 위에 증착된 탄성 금속층의 주름형상에 대한 계략적인 모습이며,3 is a schematic view of the wrinkle shape of the elastic metal layer deposited on the viscoelastic polymer,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층박막의 두께 측정방법이며,4 is a thickness measuring method of a multilayer thin film according to another embodiment of the present invention,

도 5는 폴리머(PDMS)위에 코팅된 Ti 박막층에 생성된 주름의 모양과 주기를 보여주며,Figure 5 shows the shape and period of the wrinkles generated in the Ti film layer coated on the polymer (PDMS),

도 6은 폴리머(PDMS)위에 코팅된 Cu/Ti 다층 박막층에 생성된 주름의 모양과 주기를 보여준다.Figure 6 shows the shape and period of wrinkles produced in a Cu / Ti multilayer thin film coated on a polymer (PDMS).

Claims (13)

플렉서블 기판의 일면에 코팅된 금속박막층의 두께를 측정하는 측정방법으로서,As a measuring method for measuring the thickness of the metal thin film layer coated on one surface of the flexible substrate, 상기 금속박막층에 압축응력을 가하여 주름을 생성하는 제1단계; 및A first step of generating wrinkles by applying compressive stress to the metal thin film layer; And 상기 주름의 주기를 측정하는 제2단계;를 포함하는 플렉서블기판의 금속층의 두께측정방법. And a second step of measuring a period of the wrinkles. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플렉서블 기판은 점탄성을 갖는 폴리머인 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.The method of measuring the thickness of the metal layer of the flexible substrate, characterized in that the flexible substrate is a polymer having a viscoelasticity. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서, The method of claim 1, wherein in the first step, 상기 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 후 존재하는 잔류응력을 이용하여 주름을 생성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.Method for measuring the thickness of the metal layer of the flexible substrate, characterized in that to form a wrinkle by using the residual stress existing after coating the metal layer on the flexible substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서, The method of claim 1, wherein in the first step, 상기 플렉서블 기판에 인장력을 가한 상태에서 금속층을 코팅하는 단계; 및Coating a metal layer in a state where a tensile force is applied to the flexible substrate; And 상기 인장력을 제거하는 단계;를 이용하여 금속층에 주름을 생성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.Removing the tensile force; using the metal layer thickness measurement method of the flexible substrate, characterized in that to form a wrinkle on the metal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서, The method of claim 1, wherein in the first step, 상기 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 상태에서 굽힘응력을 가하여 주름을 생성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.Method for measuring the thickness of the metal layer of the flexible substrate, characterized in that the wrinkles are generated by applying a bending stress in the state in which the metal layer is coated on the flexible substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서, The method of claim 1, wherein in the first step, 상기 플렉서블 기판에 금속층을 코팅한 상태에서 어느 한쪽방향으로 인장력을 가함으로써, 인장력이 가해지는 방향과 수직한 방향으로 압축응력이 걸리게 하여 주름을 생성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.Method for measuring the thickness of the metal layer of the flexible substrate, characterized in that by applying a tensile force in either direction in the state in which the metal layer is coated on the flexible substrate, the compressive stress is applied in a direction perpendicular to the direction in which the tensile force is applied. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서,The method of claim 1, wherein in the second step, 상기 주름의 주기는 측정하는 방법은 광학현미경, 원자현미경, 전자현미경을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.The method of measuring the cycle of the wrinkles is a method for measuring the thickness of the metal layer of the flexible substrate, characterized in that by measuring using an optical microscope, atomic microscope, electron microscope. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플렉서블 기판에 코팅된 금속박막층은 복수개의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법. The metal thin film layer coated on the flexible substrate is a metal layer thickness measurement method of a flexible substrate, characterized in that consisting of a plurality of layers. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,9. The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 제1단계 및 제2단계는 플렉서블 배선기판 제조공정 중에 인시츄로 수행 되는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.Wherein the first step and the second step is a metal layer thickness measurement method of a flexible substrate, characterized in that performed in-situ during the flexible wiring board manufacturing process. 플렉서블 기판에 코팅된 금속박막층의 두께를 측정하는 방법으로서,As a method of measuring the thickness of the metal thin film layer coated on the flexible substrate, 상기 금속박막층에 주름을 생성한 후, 주름의 간격(λ)과 금속층의 두께(t f )의 관계를 나타내는 아래 식을 이용하여 금속층의 두께를 측정하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법. After the wrinkles are formed in the metal thin film layer, the metal layer thickness measuring method of the flexible substrate for measuring the thickness of the metal layer using the following formula representing the relationship between the gap (λ) of the wrinkles and the thickness ( t f ) of the metal layer.
Figure 112009082227846-PAT00025
Figure 112009082227846-PAT00025
 여기서,
Figure 112009082227846-PAT00026
는 플렉서블 기판의 탄성계수이며,
Figure 112009082227846-PAT00027
는 금속박막층의 탄성계수이다.here,
Figure 112009082227846-PAT00026
Is the elastic modulus of the flexible substrate,
Figure 112009082227846-PAT00027
Is the elastic modulus of the metal thin film layer. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 주름은 금속박막층에 압축응력을 가하여 생성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.The wrinkles are metal layer thickness measurement method of a flexible substrate, characterized in that by generating a compressive stress on the metal thin film layer. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,The method of claim 10 or 11, 상기 금속박막층의 두께측정은 플렉서블 배선기판 제조공정 중에 인시츄로 측정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법.The thickness measurement of the metal thin film layer is a metal layer thickness measuring method of a flexible substrate, characterized in that the in-situ during the flexible wiring board manufacturing process. 플렉서블 기판에 코팅된 제1금속층과 제2금속층의 두께를 측정하는 방법으로서,As a method of measuring the thickness of the first metal layer and the second metal layer coated on the flexible substrate, 상기 상기 제1 및 제2금속층에 압축응력을 가하여 주름을 생성한 후, 아래 식을 이용하여 금속층의 두께를 측정하는 플렉서블기판의 금속층 두께측정방법. After the compressive stress is applied to the first and second metal layers to form wrinkles, the metal layer thickness measuring method of the flexible substrate for measuring the thickness of the metal layer using the following equation.
Figure 112009082227846-PAT00028
Figure 112009082227846-PAT00028
 여기서,
Figure 112009082227846-PAT00029
,
Figure 112009082227846-PAT00030
및
Figure 112009082227846-PAT00031
는 각각 제1금속층,제2금속층 및 플렉서블기판의 탄성계수를 나타내며,
Figure 112009082227846-PAT00032
와
Figure 112009082227846-PAT00033
는 각각 제1금속층과 제2금속층이 중첩된 부분의 전체두께와 주름의 간격을 나타낸다.here,
Figure 112009082227846-PAT00029
,
Figure 112009082227846-PAT00030
And
Figure 112009082227846-PAT00031
Denotes the modulus of elasticity of the first metal layer, the second metal layer, and the flexible substrate, respectively.
Figure 112009082227846-PAT00032
Wow
Figure 112009082227846-PAT00033
Denotes the total thickness of the portion where the first metal layer and the second metal layer overlap and the gap between the wrinkles.
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