KR20200125290A - 증착 물질 모니터링 장치 - Google Patents

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KR20200125290A
KR20200125290A KR1020190049356A KR20190049356A KR20200125290A KR 20200125290 A KR20200125290 A KR 20200125290A KR 1020190049356 A KR1020190049356 A KR 1020190049356A KR 20190049356 A KR20190049356 A KR 20190049356A KR 20200125290 A KR20200125290 A KR 20200125290A
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KR1020190049356A
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백현정
서태원
김영임
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주식회사 선익시스템
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Abstract

본 기재의 증착 물질 모니터링 장치는 일측이 개구된 도가니에 수용된 증착 물질이 가열되어 기화되는 상태에서, 상기 도가니의 개구된 부분을 통하여 상기 도가니 내부의 증착 물질의 외부 형상을 측정하는 형상 측정 유닛;을 포함한다.

Description

증착 물질 모니터링 장치{Deposition material monitoring apparatus}
본 발명은 증착 물질 모니터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 박막을 형성하는 박막 증착 장치에 포함된 증발원에 사용될 수 있는 증착 물질 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 소자(OLED: Organic Light Emitted Device)를 제작하는데 있어서, 가장 중요한 공정은 유기박막을 형성하는 공정이며, 이러한 유기 박막을 형성하기 위해서는 진공 증착이 주로 사용된다.
이러한 진공 증착은 챔버 내에 글라스(glass)와 같은 기판과 파우더(powder) 형태의 증착 물질이 담긴 포인트 소스(point source)와 같은 증발원을 배치하고, 증발원 내에 담긴 파우더 형태의 증착 물질을 증발시켜 증발된 증착 물질을 분사함으로써 기판의 일면에 유기 박막을 형성한다.
최근에는 기판이 대면적화됨에 따라, 포인트로 알려진 증발원 대신 대면적 기판의 박막 균일도가 확보되는 선형 증발원이 사용된다. 이러한 선형 증발원은 도가니 내에 증착 물질을 저장하고, 저장된 증착 물질을 증발시켜 기판을 향해 분사하는 서로 이격된 복수의 노즐 또는 분배공을 구비한다.
한편, 종래의 증발원은 도가니의 주변에 발열 코일이 설치되고, 발열 코일에서 발생된 복사열에 의하여 도가니가 가열될 수 있다. 도가니의 내부에는 발열 코일에 의하여 히팅존(heating zone)이 발생될 수 있다. 이러한 히팅존이 도가니 내부에 적절하게 발생되면, 증착 물질의 수위가 균일하게 구현될 수 있다. 그러나, 히팅존이 도가니 내부에 일부분에만 국소적으로 발생되는 경우, 증착 물질에서 과도하게 가열된 부분이 변성될 수 있다.
한국등록특허 제10-1406199호
본 발명의 목적은 도가니 내부에서의 증착 물질의 형상을 확인할 수 있는 증착 물질 모니터링 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 증착 물질의 소모량을 확인할 수 있는 증착 물질 모니터링 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 증착 물질 모니터링 장치는 일측이 개구된 도가니에 수용된 증착 물질이 가열되어 기화되는 상태에서, 상기 도가니의 개구된 부분을 통하여 상기 도가니 내부의 증착 물질의 외부 형상을 측정하는 형상 측정 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 형상 측정 유닛에서 측정된 증착 물질의 형상 데이터를 기 저장된 기준 형상 데이터와 비교하여 상기 증착 물질의 형상이 기준 형상에 포함되는지 여부를 판단하는 이미지 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 이미지 처리부는, 상기 증착 물질의 형상이 기준 형상에 포함되지 않으면, 상기 증착 물질의 형상이 불량인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 이미지 처리부로부터 상기 증착 물질의 형상의 불량 여부와 상기 증착 물질의 형상을 전송받아서 출력하는 사용자 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 형상 측정 유닛은, 상하방향으로 배치된 본체; 및 상기 본체에 다방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 도가니를 향하도록 위치되는 형상 감지 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 형상 감지 부재는 초음파 방식으로 상기 증착 물질의 외부 형상을 측정하는 프로브일 수 있다.
한편, 상기 도가니가 안착되는 것으로, 상기 증착 물질이 기화되는 상태에서, 시간당 증착 물질의 소모량을 측정하는 중량 측정 유닛;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치는 종래에서와 같이 사용자가 육안으로 확인하여 증착 물질을 확인하여 인위적으로 판단하는 것이 아니라, 형상 측정 유닛으로 측정하고, 이미지 처리부가 증착 물질의 형상을 기준 형상과 정확하게 비교할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치는 증착 물질의 형상 측정 신뢰성이 높을 뿐만 아니라, 증착 물질의 형상의 불량 판단 기준이 명확하게 진행될 수 있다.
이에 따라, 사용자는 증착 물질의 형상의 불량 판단 결과값 및 상기 증착 물질의 형상을 참고하여, 도가니의 형상, 발열 코일의 형상 및 발열 코일의 온도 등을 다양하게 변경하여 증발원을 보다 용이하게 제작할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치는 중량 측정 유닛을 포함함으로써, 증착 물질을 형상과 증착 물질의 소모량 모두를 정확하게 측정할 수 있다. 그러므로, 박막이 기판에 목표 두께만큼 형성될 수 있도록, 적정량의 증착 물질이 기판의 표면에 공급되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치를 도시한 도면이다.
도 2는, 도 1의 증착 물질 모니터링 장치가 각각 상이한 구조로 이루어진 임의의 증발원으로부터 측정된 증착 물질의 두 가지 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 기 저장된 기준 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 증착 물질 각각의 두 가지 형상 각각과 기준 형상을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 형상 측정 유닛(110)을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)를 설명하기에 앞서, 증착 물질 모니터링 장치(100)가 사용될 수 있는 일반적인 박막 증착 장치를 설명한다. 도면에 도시하지는 않았으나, 박막 증착 장치는 챔버와 증발원을 포함할 수 있다.
챔버는 내부 공간을 포함할 수 있다. 증착 물질(M)이 도포될 수 있는 기판이 내부 공간의 상부에 지지될 수 있다.
증발원은 챔버의 바닥면에 설치되어 증착 물질(M)을 가열한다. 증발원은 도가니(C)와 발열 코일을 포함할 수 있다. 도가니(C)는 증착 물질(M)을 수용한다. 발열 코일은 도가니(C)의 주변에 설치될 수 있다. 발열 코일은 상기 증착 물질(M)을 가열한다. 발열 코일은 도가니(C)에 밀착될 수도 있고, 도가니(C)로부터 이격되게 위치될 수도 있다.
상기 발열 코일은 복사열을 발생시켜서 도가니(C)를 가열한다. 이에 따라 증착 물질(M)도 가열될 수 있다. 발열 코일이 배치된 위치는 일례로 도가니(C)의 상하방향을 기준으로 중간 부분 또는 하측 부분에 위치될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이와 같은 발열 코일에 의하여 도가니(C)의 특정 위치에 히팅 존(Heating Zone)이 형성될 수 있다. 증착 물질(M)이 도가니(C) 내에서 안정적으로 기화될 수 있는 히팅 존의 적절한 위치는 증발원의 구조에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)가 반드시 전술한 구조로 이루어진 박막 증착 장치에만 사용되는 것으로 한정되지는 않으며, 증착 물질을 수용하는 도가니를 포함하는 다양한 박막 증착 장치에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)에 포함된 형상 측정 유닛(110)은 일측이 개구된 도가니(C)에 수용된 증착 물질(M)이 가열되어 기화되는 상태에서, 상기 도가니(C)의 개구된 부분을 통하여 상기 도가니(C) 내부의 증착 물질(M)의 외부 형상을 측정한다.
상기 형상 측정 유닛(110)은 증착 물질(M)의 형상을 입체적으로 측정할 수 있다. 또한, 형상 측정 유닛(110)은 증착 물질(M)의 가열되는 시점부터 증착 물질(M)의 외형 변화를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다. 그러므로, 사용자는 이러한 증착 물질(M)의 외형 변화를 참고하여 증발원을 설계할 수 있다.
이를 위한 형상 측정 유닛(110)은 일례로, 본체(111) 및 형상 감지 부재(112)를 포함할 수 있다.
본체(111)는 상하방향으로 배치될 수 있다. 본체(111)의 일측은 지면에 설치되고, 타측은 도가니(C)의 상부를 향할 수 있다. 이러한 본체(111)의 높이는 도가니(C)보다 높게 이루어질 수 있으며, 일부분이 절곡된 형상일 수 있다. 본체(111)의 형상은 형상 감지 부재(112)가 적절한 위치에 있을 수 있게만 하는 것이면 어느 형상이든 무방할 수 있다.
형상 감지 부재(112)는 상기 본체(111)에 다방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 도가니(C)를 향하도록 위치될 수 있다. 상기 형상 감지 부재(112)는 일례로 초음파 방식으로 상기 증착 물질(M)의 외부 형상을 측정하는 프로브일 수 있다.
상기 프로브는 대상물을 향하여 초음파를 발생하여 대상물인 증착 물질(M)의 형상 데이터를 획득할 수 있다. 이러한 프로브의 종류는 특정 제품으로 한정하지는 않으며, 측정 대상이 되는 피사체의 종류, 피사체의 측정 부위에 따라서 다양한 종류가 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 이미지 처리부(120)를 포함할 수 있다.
이미지 처리부(120)는 상기 형상 측정 유닛(110)에서 측정된 증착 물질(M)의 형상 데이터를 기 저장된 기준 형상 데이터와 비교하여 상기 증착 물질(M)의 형상이 기준 형상에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 이러한 이미지 처리부(120)는 일례로 그래픽 처리 유닛(GPU: Graphics Processing Unit)일 수 있다.
상기 그래픽 처리 유닛은 메모리를 빠르게 처리하고 바꾸어 화면으로 출력할 프레임 버퍼 안의 영상 생성을 가속하도록 설계된 전문화된 전자 회로이다. 이와 같은 이미지 처리부(120)는 상기 증착 물질(M)의 형상이 기준 형상에 포함되지 않으면, 상기 증착 물질(M)의 형상이 불량인 것으로 판단할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 이미지 처리부(120)가 증착 물질(M)의 형상 데이터를 기 저장된 기준 형상 데이터와 비교하여 상기 증착 물질(M)의 형상이 기준 형상에 포함되는지 여부를 판단하는 과정을 설명하기로 한다.
도 2의 (a) 및 (b) 각각에 도시된 바와 같이, 형상 측정 유닛(110)이 각각 상이한 구조로 이루어진 임의의 증발원의 증착 물질을 감지하여 두 개의 형상 데이터(P1, P2)를 획득할 수 있다. 이때, 도가니(C) 내부의 형상은 설계 과정에서 이미 알고 있으므로, 형상 측정 유닛(110)이 증착 물질의 상부에서 외부로 노출된 부분의 형상만 감지하면, 증착 물질의 전체적인 형상을 획득할 수 있다.
도 2의 (a)의 형상 데이터(P1)는 증착 물질의 외측에서의 증발이 내측보다 상대적으로 적게 발생되어 중간 부분이 오목한 형상을 도시한 것이다. 그리고, 도 2의 (b)의 형상 데이터(P2)는 증착 물질의 외측에서의 증발이 내측보다 상대적으로 많이 발생되어 중간 부분이 볼록한 형상을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 증착 물질 모니터링 장치(100)에 기 저장된 기준 형상 데이터(S)는 외부 사각형 내에 내부 사각형이 포함된 형상이다. 기준 형상 데이터(S)에서 상기 외부 사각형과 내부 사각형 사이의 면적이 허용 범위(증착 물질의 형상 데이터가 정상인 상태)를 나타낸다. 즉, 이미지 처리부(120)는 증착 물질의 형상 데이터(P1, P2)가 기준 형상 데이터(S)의 허용 범위에 포함되면 정상인 것으로 판단할 수 있다.
도 4를 참조하면, 이미지 처리부(120)는 두 개의 형상 데이터(P1, P2)들 각각과 기준 형상 데이터(S)를 비교할 수 있다. 도 4의 (a)는 측정된 증착 물질의 형상 데이터(P1)가 기준 형상 데이터(S)의 허용 범위에 포함된 상태를 도시한 것이다. 이에 따라, 이미지 처리부(120)는, 증착 물질의 형상 데이터(P1)가 정상인 것으로 판단한다.
도 4의 (b)는 측정된 증착 물질의 형상 데이터(P2)에서 도가니(C)의 벽면에 인접한 부분과 중간 부분과의 높이 차이가 심하게 발생하여 기준 형상 데이터(S)의 허용 범위에 포함되지 않은 상태를 도시한 것이다. 이에 따라, 이미지 처리부(120)는 증착 물질의 형상 데이터(P2)가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
도 1로 되돌아가서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 종래에서와 같이 사용자가 육안으로 확인하여 증착 물질(M)을 확인하여 인위적으로 판단하는 것이 아니라, 전술한 바와 같이 형상 측정 유닛(110)으로 증착 물질(M)을 감지하고, 이미지 처리부(120)가 증착 물질(M)의 형상을 기준 형상과 정확하게 비교할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 증착 물질(M)의 형상 측정 신뢰성이 높을 뿐만 아니라, 증착 물질(M)의 형상의 불량 판단 기준이 명확하게 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 사용자 인터페이스부(140)를 더 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부(140)는 상기 이미지 처리부(120)로부터 상기 증착 물질(M)의 형상의 불량 여부를 판단한 결과값 및 상기 증착 물질(M)의 형상을 전송받아서 출력할 수 있다. 그리고, 사용자 인터페이스부(140)는 전술한 이미지 처리부(120)에서 판단한 증착 물질(M)의 형상의 불량 여부를 출력하는 것도 가능할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스부(140)는 증착 물질 모니터링 장치(100)의 전반적인 동작 상태를 출력할 수도 있다.
사용자는 사용자 인터페이스부(140)에 출력된 상기 증착 물질(M)의 형상의 불량 판단 결과값 및 상기 증착 물질(M)의 형상을 참고하여, 도가니(C)의 형상, 발열 코일(미도시)의 형상 및 발열 코일의 온도 등을 다양하게 변경하여 증발원을 보다 용이하게 제작할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(200)는 중량 측정 유닛(130)을 더 포함할 수 있다.
중량 측정 유닛(130)에는 상기 도가니(C)가 안착될 수 있다. 중량 측정 유닛(130)은 상기 증착 물질(M)이 기화되는 상태에서, 시간당 증착 물질(M)의 소모량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 중량 측정 유닛(130)은 1분 또는 10분마다 중량을 측정하고, 이전 중량과 측정된 중량의 차이를 계산할 수 있다. 중량 측정 유닛(130)이 중량을 측정하는 시간 간격은 특정 값으로 한정하지는 않으며, 사용자가 임의로 설정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 모니터링 장치(100)는 증착 물질(M)을 형상과 증착 물질(M)의 소모량 모두를 정확하게 측정할 수 있다. 그러므로, 박막이 기판에 목표 두께만큼 형성될 수 있도록, 적정량의 증착 물질(M)이 기판의 표면에 공급되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 증착 물질 모니터링 장치
110: 형상 측정 유닛
111: 본체
112: 형상 감지 부재
120: 이미지 처리부
130: 중량 측정 유닛
140: 사용자 인터페이스부
S: 기준 형상 데이터
P1, P2: 증착 물질의 형상 데이터

Claims (7)

  1. 일측이 개구된 도가니에 수용된 증착 물질이 가열되어 기화되는 상태에서, 상기 도가니의 개구된 부분을 통하여 상기 도가니 내부의 증착 물질의 외부 형상을 측정하는 형상 측정 유닛;을 포함하는 증착 물질 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형상 측정 유닛에서 측정된 증착 물질의 형상 데이터를 기 저장된 기준 형상 데이터와 비교하여 상기 증착 물질의 형상이 기준 형상에 포함되는지 여부를 판단하는 이미지 처리부;를 포함하는 증착 물질 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 증착 물질의 형상이 기준 형상에 포함되지 않으면, 상기 증착 물질의 형상이 불량인 것으로 판단하는 증착 물질 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이미지 처리부로부터 상기 증착 물질의 형상의 불량 여부와 상기 증착 물질의 형상을 전송받아서 출력하는 사용자 인터페이스부;를 더 포함하는 증착 물질 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형상 측정 유닛은,
    상하방향으로 배치된 본체; 및
    상기 본체에 다방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 도가니를 향하도록 위치되는 형상 감지 부재;를 포함하는 증착 물질 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 형상 감지 부재는 초음파 방식으로 상기 증착 물질의 외부 형상을 측정하는 프로브인 증착 물질 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도가니가 안착되는 것으로, 상기 증착 물질이 기화되는 상태에서, 시간당 증착 물질의 소모량을 측정하는 중량 측정 유닛;을 더 포함하는 증착 물질 모니터링 장치.
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