[t-Nova Series – Applications]
대형 디스플레이를 위한 유리 기판의 면적은 점차 넓어지고 두께는 얇아짐에 따라 두께 측정의 중요성이 증가하고 있습니다. 유리 기판의 두께에 따라 디스플레이 장치의 전체 두께가 결정되기 때문에 이에 대한 관리가 필요합니다. 또한 두께가 불균일할 경우, 원치 않는 굴절 효과를 발생시켜 디스플레이 이미지를 왜곡시키거나 픽셀 자체에 물리적 손상을 주기도 합니다. 따라서, 대형 디스플레이의 수율을 높이기 위해서는 정밀한 유리 기판의 두께 측정이 요구됩니다.
미터랩의 t-Nova 시리즈는 샘플을 손상시키지 않는 비접촉 광학식 측정법을 기반으로 하며, 광학식 측정법 중 분광 간섭법(Spectral-domain interferometry)을 이용하여 10 nm의 높은 분해능으로 샘플을 측정할 수 있는 센서로서, 유리 기판의 정밀 두께 측정에 매우 적합합니다. 그 중 반사형 고정밀 광학식 두께 측정 센서인 t-Nova-1550R은 중심파장 1550 nm의 빛을 샘플에 비추어 반사된 빛을 검출하여 두께(굴절률 1.5 기준) 2 μm에서 3 mm까지 측정합니다.
그림 1은 측정 샘플로 사용될 유리(BK7) 재질의 광학 윈도우(지름 50 mm)입니다. 버니어 캘리퍼스로 샘플의 윗면과 아랫면을 접촉하여 측정한 두께값은 각각 1.09 mm, 2.15 mm였습니다.
그림 2는 유리 두께 측정을 위한 t-Nova-1550R의 실험 장치입니다. 지름 30 mm, 길이 60 mm의 소형/경량의 프로브를 사용하여 간소하게 구성하였습니다. 프로브를 샘플에 접촉하지 않고도 수십 밀리미터 떨어진 거리에서 측정 가능합니다. 왼쪽의 장비는 국내에서 유일하게 자체 개발되고 있는 근적외선 분광기인 미터랩의 s-Nova-1550입니다. t-Nova-1550R은 자사 분광기를 탑재하여 성능 최적화를 이루고 있습니다.
그림 3은 t-Nova-1550R을 이용한 샘플별 측정 결과입니다. 각각의 샘플을 측정하여 획득한 간섭 스펙트럼으로부터 두께값을 계산합니다. t-Nova-1550R로 측정한 샘플의 두께값은 각각 1.09166 mm, 2.14519 mm였습니다. 버니어 캘리퍼스의 두께 측정값인 1.09 mm, 2.15 mm와 일치하는 결과를 나타내면서 10 nm의 높은 분해능으로 측정 가능함을 확인할 수 있습니다.
이와 같이 비접촉 광학식의 고정밀 두께 측정 성능을 가진 미터랩의 t-Nova-1550R이 앞으로 다양한 디스플레이 제조 공정에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대합니다.
