JP2009197329A - 改良された分離板を備えたツイン型コーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板をコーティングするためのコーティング装置に関する。
【解決手段】コーティング装置は、隣り合わせて配置された少なくとも２つの処理チャンバ（１、２、３、４）と、これら２つの隣り合う処理チャンバの間の分離板（９）と、処理チャンバを排気するためのポンピング手段（１２、１３）とを備え、分離板（９）は、少なくとも２つの端部を有する導管を備え、導管の端はポンピング手段に連結され、もう一端は処理チャンバの少なくとも一方のための少なくとも１つの吸気開口部を有している。
【選択図】図１

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明は、基板をコーティングするためのコーティング装置に関し、この装置は、隣り合わせて配置された少なくとも２つの処理チャンバと、これら２つの隣り合う処理チャンバの間の分離板と、これらの処理チャンバを排気するためのポンピング手段とを備えている。

（従来の技術）
基板をコーティングするためのコーティング装置は周知であり、産業において様々な用途に広く用いられている。例えば、建築用ガラスを断熱層でコーティングすることにより、熱伝導特性を改善する。工業的に用いられるコーティングのその他の例としては、フラットパネルＴＶ、コンピュータディスプレイ又は太陽電池が挙げられ、これらは太陽光を電流に変換する又は電気信号を発光に変換する機能単位を構成する、様々な層でコーティングされたフラットパネル基板を供えている。

従って、大型フラットパネル基板に薄層を堆積するための方法及び装置への需要は高くなってきている。このため、高い堆積精度でもって、迅速で、オートメーション化された、効果的なコーティング処理が可能なコーティング装置が求められている。

従来技術において知られている様々なコーティング装置の例は、ＤＥ１９５０５２５８Ｃ２、ＤＥ１０３４８２８１Ａ１、ＤＥ１０３５２１４４Ａ１及びＥＰ１７１７３３９Ａ２に記載されている。

ＤＥ１０３４８２８１Ａ１は、平坦な長方形又は正方形の基板用の真空処理装置を開示しており、この装置は、基板取扱機構によって隔てられた２つの真空チャンバを有している。ＤＥ１０３４８２８１Ａ１の取扱機構は、基板を、大気に曝すことなくロックチャンバから処理チャンバの１つに移動させることができる。

２つの処理チャンバを備えるコーティング装置は、ＤＥ１９５５２２５８Ｃ２にも開示されている。２つの処理チャンバは、互いに距離を置いて位置されており、共通ポンピング手段によるこれら２つの真空チャンバの排気を可能ならしめる導管によって連結されている。

２つの処理チャンバを有する上記コーティング装置により十分なコーティング結果が得られるものの、上記のコーティング装置のデザインにおける１つの欠点に、ある処理チャンバから別の処理チャンバに基板を移動させるための取扱時間がある。従って、処理チャンバを通る基板通路に沿って作られた真空雰囲気から離れることなく、基板がある処理チャンバから次の処理チャンバへと継続的に移動させられる、いわゆる直列型コーティング装置とすることが従来技術において知られている。この種のコーティング装置の例は、ＤＥ１０３５２１４４Ａ１及びＥＰ１７１７３３９Ａ２に開示されている。

ＤＥ１０３５２１４４Ａ１のコーティング装置は異なるコーティング区域を備えており、材料は、スパッタ源のターゲットの下方又は上方を移動する基板上に又はコーティングの間固定されている基板上にスパッタされる。コーティング区域とコーティング区域との間及びコーティング装置の入り口又は出口には、スパッタ処理のために基板用通路及び処理チャンバの排気を行うためのポンプ区域が設けられている。コーティング区域間にポンプ区域を配置することにより、このような装置ではより多くの空間が必要とされる。

ＥＰ１７１７３３９は直列型のコーティング装置を開示しており、この装置は、隣り合うチャンバ又はそれぞれの平行な基板用通路を用いており、一方の通路は処理チャンバ内での基板輸送用であり、もう一方はマスク及び運搬装置の戻り輸送並びにこれらの洗浄用である。このデザインは非常にコンパクトであり、効率的に稼動する装置である。隣り合う真空又は処理チャンバを通る平行な基板通路を備えた直列型コーティング装置のこのような設計は、このような装置のスループットを効果的に上昇させるためにも用いることができ、第２通路は、マスク又は運搬装置の戻り輸送に用いられるだけでなく、並行したコーティング処理にも用いられる。

コーティング処理及びコーティング装置のデザインの開発においては多大な努力が既になされているものの、改善の余地は依然としてある。

（発明の目的）
従って、本発明の目的は、効率が上昇した、高品質な同時堆積を行うことが可能なコーティング装置を提供することである。

従って、本発明の目的は、このようなコーティング装置に必要な空間を縮小し、このような装置を製造をする際の材料使用量を低減することである。更に、このような装置は、可能な限り製造が容易且つ操作が簡単であるべきである。
（技術的解決）

上記の目的は、請求項１に記載の構成を有する装置によって達成される。好ましい実施形態は従属項の主題である。

本発明により、隣り合わせて配置された少なくとも２つの処理チャンバを備え、これらの処理チャンバの間が分離板によって隔てられているコーティング装置が提供される。ツイン型コーティング装置のこの基本デザインにより、処理チャンバの構成を単純化し、製造努力を減じることができる。加えて、このようなデザインは場所をとらない。

スパッタ法等の多くのコーティング処理においては減圧又は真空状態を用いるため、本発明のコーティング装置は、処理チャンバの排気を行うためのポンピング手段を更に備えている。

本発明において、２つの処理チャンバの間の分離板は導管を備えており、導管は一端にてポンピング手段に連結され、もう一端には両方の処理チャンバのための少なくとも１つの吸気開口部を有している。しかしながら、処理チャンバを別々に独立して排気するために、少なくとも２つ（各処理チャンバにつき１つ）の吸気開口部を設置してもよい。

導管が組み込まれた分離板のこのデザインにより、コーティング装置の構成は場所をとらないものともなるが、これはポンピング手段を別のポンプ区域内に配置しなくてもよいからである（別のポンプ区域内に配置すると、装置の全長の伸長を招く）。また、導管が組み込まれたこのデザインの分離板では、任意又はユーザ定義の位置にポンピング手段を配置することができる。

加えて、分離板に又は分離板内に導管を設置することにより分離板が補強され、分離板をより小さい厚みで形成可能なことから、分離板に用いる材料の使用量を低減することができる。更に、両方の処理チャンバに同じポンピング手段を利用することにより、隣り合う処理チャンバにおける圧力状態は同様となり、分離板の強度と剛性についての要件を更に下げることが可能である。

導管は、分離板に又は分離板内に、異なる形態で配置することが可能である。例えば、導管を、分離板の片側にて、分離板の主表面に平行な分離板の面の外側に配置してもよい。しかしながら、導管を分離板内、具体的には分離板の凹部内又は分離板の二重壁構造内に形成された空間内に配置することも可能である。この場合、分離板の主表面に平行な分離板の面が、導管を横断している。

導管の配置に関した様々なデザインの全てが、導管による分離板の補強をもたらすことから、分離板の厚みを低減することが可能である。

好ましくは、導管を分離板に対して気密に配置することにより、導管と分離板との界接面に在る隙間を介しての処理チャンバの相互汚染を回避する。分離板への導管の配置の仕方に応じて、導管それ自体の形態も異なる可能性がある。導管を分離板の凹部に配置する場合、導管を、分離板による影響を受けない管として形成することが可能である。しかしながら、分離板が導管も２つの等分割部に分割するように導管を分離板に取り付けることもできる。例えば、これは、導管を長さ方向に沿って切断し、分離板をこの切断によって形成された凹部に配置することにより達成可能である。これにより、導管のそれぞれの端部に２つの独立した吸気開口部を備えた２つの独立した等分割部が形成される。

導管は、分離板にいずれの適した方法によって固定してもよい。特に、導管は、金属的な連続性（例えば、溶接により）又は接着接合によって、分離板に連結することができる。

別の実施形態において、導管は、両方の処理チャンバに共通の吸気開口部を１つ有していてもよい。この実施形態により、２つの処理チャンバ間で圧力の迅速な均等化が行われ、分離板は大きな圧力差に耐える必要がないことから、分離板の剛性及び強度を更に下げることが可能である。

隣り合う処理チャンバを排気するための導管を有する分離板の有利なデザインの結果として、ポンピング手段の位置決めにおける多様性が上昇する。従って、ポンピング手段を、ポンプ区域の側壁に処理チャンバのコーティング手段の隣に並べて配置する代わりに、処理チャンバの最上部又は処理チャンバの底部の下に位置させることができる。従って、装置全体に必要な空間を大幅に縮小することが可能である。

好ましくは、コーティング装置は直列型コーティング装置として設計され、幾つかの処理チャンバは一列に並べて配置され、ある処理チャンバからもう一方の処理チャンバへと基板を移動させるための通路を形成している。本願において、処理チャンバとはコーティング処理を行うため及びそのための取扱工程全てに必要な様々な種類のチャンバを含む。基板は、基板の主表面に平行な基板の面が垂直方向に対して＋／−２５°の角度範囲にある起立位置で輸送することができる。

加えて、コーティング装置は、スパッタ処理、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）及び物理気相蒸着（ＰＶＤ）を実行するためのコーティング手段を備えていてよい。

導管は、処理チャンバ内で、コーティング手段と並べて配置してもよい（例えば、ツインマグネトロン配列）。これは、基板の輸送方向に対して、導管の吸気開口部がコーティング手段の前及び／又はコーティング手段の後にそれぞれ配置され得ることを意味している。好ましくは、導管又は吸気開口部はそれぞれ、各単一処理チャンバの入り口と出口に配置される。

追加的又は選択的に、少なくとも１つの導管を、コーティング手段（例えば、スパッタ装置又はＰＥＣＶＤ装置のカソード）の反対側に配置してもよい。

導管は、処理チャンバの高さに対して異なる長さを有していてよい。従って、導管は処理チャンバ又は分離板の全高をそれぞれ覆うものであっても、その一部を覆うものであってもよい。高さは、垂直方向に規定される。このため、装置の上又は下に位置されたポンピング手段から殆ど延びていない非常に短い導管からその長さが処理チャンバ又は分離板の高さと同じである非常に長い導管まで用いることができる。

導管は、導管の長さに沿って分配された幾つかの吸気開口部も備えていてよい。これらの吸気開口部は、特定の要件に従って吸気開口部の開閉を行うための閉鎖物を装備していてよい。加えて、吸気開口部は、ガス流に影響を与えるためのオリフィス板を備えていてよい。

好ましくは、導管を、処理チャンバ又は分離板の高さの異なる部位上にわたすことにより、処理チャンバの良好な排気を達成する。これは、吸気開口部を処理チャンバの上方領域及び下方領域の両方に設けることにより達成可能である。従って、導管は、処理チャンバの高さの半分を超えて又は３分の２を超えて延びていても、処理チャンバの高さの半分又は３分の１に満たなくてもよい。更に、吸気開口部は、基板通路に沿って、処理チャンバの下方領域及び上方領域に交互に設置しても、共通導管の両方の領域に設けてもよい。

本発明の更なる利点、構成及び特性を、完全に概略的に描かれた添付の図面に関連してより詳細に説明する。
本発明の実施形態の一部の斜視図である。 図１の装置の分離板の側面図である。 図２の矢印によって示された横断線に沿った図２の分離板の断面図である。 図３と同様の分離板の別の実施形態の断面図である。 分離板の第３の実施形態の断面図である。

実施形態

図１は、４つの処理チャンバ１〜４を備えた本発明のコーティング装置の一部の純然たる概略斜視図である。これらの処理チャンバは、区画又は処理区画と称されることもある。２つの処理チャンバ、つまり処理チャンバ１及び２並びに処理チャンバ３及び４は、各処理チャンバの背面を共通面として隣り合わせて配置されているため、背中合わせに配列されたツイン型処理チャンバを形成している。

図１に図示の実施形態において、処理チャンバ１、２の対は、処理チャンバ３、４の次の対に並べて配置されている。図１においては処理チャンバを４つしか図示していないが、当業者なら、幾つかの処理チャンバ対１、２及び３、４を互いに背中合わせにして次から次へと並べてもよいことを理解できる。このため、処理チャンバ２及び４並びに処理チャンバ１及び３のように一列に配置された処理チャンバによって通路５、６が画成され、この通路に沿って基板２２を移動させることができる。従って、ツイン型処理チャンバ１、２及び３、４は、２本の平行な通路５、６を画成する。

好ましくは大型のフラットパネル（例えば、建築用ガラス板又はディスプレイスクリーン）である基板は２２は、処理チャンバ２及び４又は１及び３内をそれぞれ、それぞれの通路５、６に沿って、可動式基板運搬装置（図示せず）によって、移動させることが可能である。

その背面が互いに隣り合っている処理チャンバ１及び２並びに処理チャンバ３及び４は、分離板９によってそれぞれ隔てられている。

分離板９に対向して、ツインマグネトロン電極７、８等のコーティング手段が位置されている。コーティング手段７、８を簡単に取り付けるために、処理チャンバ１〜４は、処理チャンバへのアクセスを容易にするための取付扉１４、１５を備えている。

処理チャンバはモジュールとして設計してもよく、例えば、２つの処理チャンバ（つまり処理チャンバ１及び２又は３及び４）を備えたモジュールである。従って、１つのモジュールを形成する処理チャンバ又はツイン型処理チャンバの設計を同一にし、コーティング装置全体を、特定のコーティング要件に応じた追加装備だけが異なる同一のモジュールから成る、ユーザ定義の構成に設定することが可能である。

処理チャンバ１〜４内にて行われるコーティング処理（例えば、スパッタ処理）には真空状態が必要なため、処理チャンバ１〜４は、ターボポンプ等のポンピング手段１２、１３を備えている。

図１に図示の実施形態のポンピング手段１２、１３は、コーティング装置の最上部に位置されている。しかしながら、ポンピング手段１２、１３を、処理チャンバ１〜４の下に配置することも可能である。

ポンピング手段１２、１３は導管１０に連結されており、導管の１つは、図１の処理チャンバ２内に図示されている。導管１０は、ポンピング手段１２から処理チャンバ２内へと延びており、ターボポンプ１２に連結されている端部とは反対の端部に吸気開口部１１を備えている。

吸気開口部１１及び導管１０を介して、処理チャンバ２内に存在するガス又は空気を、ポンピング手段１２によって排気することができる。

図１の実施形態に図示されるように、導管１０は、処理チャンバ２の高さの３分の２を越えて延びている（高さとは、垂直方向と定義される）。このため、ポンピング手段１２及び導管１０によって、処理チャンバ２の底部領域のガス又は空気も排気することができる。

図２は分離板９の側面図であり、分離板９のデザイン並びにポンピング手段及び導管の配列についての様々な可能性について説明するためのものである。

図２から見て取れるように、導管１０のある配置例は、処理チャンバの最上部又は分離板９の最上部からそれぞれ処理チャンバの底部近傍の領域にまで延びる長い管を設けることである。これは、コーティング装置又は処理チャンバのそれぞれの下の空間条件に制限があって、ポンピング手段の配置が出来ない場合の好ましい実施形態である。

処理チャンバの下及び上にポンピング手段を設置するに十分な空間がある場合並びに処理チャンバの特定の場所に吸気開口部を設置することが重要でない場合は、分離板の高さの狭い範囲に亘ってしか延びていない、導管１７及び１９等の短い導管だけで十分である（高さは、垂直方向とも定義される）。

従って、図２に図示の実施形態は、３つのポンピング手段１２、１３、１６をそれぞれ処理チャンバの上又は分離板の最上部に備え、処理チャンバの下又は分離板９の底部に４番目のポンピング手段１８をそれぞれ備えている。ポンピング手段１３、１６及び１８は、導管１７及び１９等の短い導管に連結されている。

また、入口開口部を導管１０、１７、１９のそれぞれの端部と真っ直ぐに連結する場合、ポンピング手段１２、１３、１６、１８は、図２に図示されるように、垂直方向に整列させることができる。更に、ポンピング手段を水平に配置することも可能であり、この場合、ポンピング手段１２、１３、１６及び１８の入口開口部は、エルボ部材によって導管１０、１７、１８に連結しなくてはならない。

図３は、図２において矢印によって示された横断線に沿った断面図である。

図３は、導管１０、１９を異なるやり方で分離板９に固定し得ることを開示している。導管１０は、分離板９の凹部に配置されている。導管１０は、凹部に配置された管によって形成されており、例えば溶接によって分離板９に気密固定されている。更に、導管１０の分離板９への固定に他の形態を用いてもよく、例えばフォームフィット（ｆｏｒｍ ｆｉｔ）、接着接合又は摩擦接合が挙げられる。

分離板９の凹部に導管１０の管を配置することから、分離板９に隣接している両方の処理チャンバに共通の吸気開口部１１が、導管１０の端部に形成される。従って、分離板９の両側、つまり分離板９を挟んで突き合わされている両方の処理チャンバにおいて、圧力条件はほぼ同じとなる。

導管１０は分離板９に固定されているため分離板９の剛性が上昇し、厚みの小さい分離板を使用することが可能である。加えて、共通の吸気開口部１１により分離板９の両側の圧力条件はほぼ同じとなるため、分離板９の厚みを下げることが可能である。

導管の別の配置形態が、導管１９に関連して図示されている。導管１９は、分離板９によって２つの等分割部分２０、２１に分離され、独立した吸気開口部２４、２５を備えている。従って、弁又はフラップ（図示せず）を導管１９の等分割部２０、２１に配置して、吸気開口部２４又は２５の一方を閉鎖できるようにしてもよい。これにより、分離板９に隣接する処理チャンバを、別々に排気することが可能である。但し、特に導管１９が、図２に図示されているような分離板９の高さの一部より長く延びているならば、導管１９のデザインによっても分離板９は補強される。

図４及び図５はそれぞれ、分離板９ａ又は９ｂの追加実施形態を示しており、導管１０ａ又は１０ｂの配置が異なる。

図４の実施形態において、分離板９ａは、壁部２３、２４を備えた二重壁構造によって形成されており、壁部２３、２４は互いに間隔を置いて配置されているため、その間に空間が規定され、そこに導管１０ａを組み込むことが可能である。導管１０ａの吸気端部には２つのエルボ部材を配置してもよく、各エルボ部材は、分離板９ａの両側の両方の処理チャンバのための吸気開口部を有している。

図５において、導管１０ｂは、分離板９ｂの片側に取り付けられている。これも分離板９ｂの補強に役立つ実施形態である。分離板９ｂに凹部を切削する必要がないことから、この実施形態は製造がより簡単である。導管１０ｂに連結されたポンピング手段に分離板９ｂの両側の両処理チャンバを排気させるために、開口部を、導管１０ｂの吸気端部から分離板９ｂ内部に向かって形成しなくてはならない。

図３〜５から見て取れるように、導管１０、１０ａ又は１０ｂはそれぞれ、分離板９、９ａ又は９ｂのそれぞれにこのように配置することができ、導管は、分離板に組み込まれる又は分離板に取り付けられる。従って、分離板の主表面に平行な分離板９の面２６は、導管１０ａに対する分離板９ａの面２６ａと同様に、導管１０、１９を横断している。更に、図５の実施形態において、分離板９ｂの面２６ｂは、導管１０ｂを横断していない。

本発明を、実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲に基づいて定められる本発明の範囲を逸脱することなく、明細書中に開示の構成全ての異なる組み合わせに関し又は実施形態の構成の１つの省略によって、改良及び修正が可能である。特に、本発明は、単一の請求項が別の単一の請求項に関連しているにすぎないとしても、全請求項の考えられる限り全ての組み合わせを含む。

Claims (23)

1. 基板をコーティングするためのコーティング装置であり、
   隣り合わせて配置された少なくとも２つの処理チャンバと、
   前記２つの隣り合う処理チャンバの間の分離板と、
   前記処理チャンバを排気するためのポンピング手段とを備え、
   前記分離板は、少なくとも２つの端部を有する導管を備え、前記導管の一端はポンピング手段に連結されており、もう一端は両方の処理チャンバのための少なくとも１つの吸気開口部を有しており、前記分離板は前記導管によって補強されるコーティング装置。
2. 前記導管を、前記分離板の片側にて、前記分離板の主表面と平行な前記分離板の面の外側に配置する請求項１記載のコーティング装置。
3. 前記導管は前記分離板内に配置され、前記導管は前記分離板の面を横断している請求項１記載のコーティング装置。
4. 前記分離板は二重壁構造を備えている請求項１記載のコーティング装置。
5. 前記導管は、前記分離板の凹部に配置される請求項１記載のコーティング装置。
6. 前記導管は、前記分離板に気密に配置される請求項１記載のコーティング装置。
7. 前記導管は、前記分離板によって２つの独立した等分割部に分離される請求項１記載のコーティング装置。
8. 前記導管は、各処理チャンバについて１つの、少なくとも２つの独立した吸気開口部を備えている請求項１記載のコーティング装置。
9. 前記導管は、隣り合う処理チャンバについて少なくとも１つの共通吸気開口部を備えている請求項１記載のコーティング装置。
10. 前記ポンピング手段は、ターボポンプ及びルーツポンプの少なくとも一方を含んでいる請求項１記載のコーティング装置。
11. 前記ポンピング手段は、前記処理チャンバの最上部の上に位置されている請求項１記載のコーティング装置。
12. 前記ポンピング手段は、前記処理チャンバの底部の下に位置されている請求項１記載のコーティング装置。
13. 前記コーティング装置は、幾つかの処理チャンバが一列に並べて配置され、そこを基板が順々に通過する直列型コーティング装置である請求項１記載のコーティング装置。
14. 前記導管は、前記隣り合う処理チャンバに近い、前記分離板の少なくとも１つの領域に配置されている請求項１３記載の装置。
15. 前記処理チャンバは少なくとも１つのコーティング手段を備え、少なくとも１つの導管が、前記コーティング手段に対して横方向にずらして配置されている請求項１記載のコーティング装置。
16. 処理チャンバ列を通る、コーティング対象である基板の通路を規定するための輸送手段が設置され、少なくとも１つのコーティング手段と少なくとも１つの導管とが、ある処理チャンバを通る通路に沿って順々に配置されている請求項１３記載のコーティング装置。
17. 前記導管は、前記処理チャンバの高さの半分を超えて延びている請求項１記載のコーティング装置。
18. 前記導管は、前記処理チャンバの高さの３分の２を越えて延びている請求項１記載のコーティング装置。
19. 前記導管は、前記処理チャンバの高さの半分未満に亘って延びている請求項１記載のコーティング装置。
20. 前記導管は、前記処理チャンバの高さの３分の１未満に亘って延びている請求項１記載のコーティング装置。
21. コーティング対象である大型フラットパネル基板を、基板の面を垂直方向に対して−２５°〜２５°の角度範囲内で揃えた起立位置で輸送するための輸送手段が設置される請求項１記載のコーティング装置。
22. コーティング手段が前記処理チャンバ内に設置され、前記コーティング手段は、スパッタリング、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）及び物理気相蒸着（ＰＶＤ）を含む群の少なくとも１つを行うための手段を含む請求項１記載のコーティング装置。
23. コーティング手段は、前記分離板の反対側に設置される請求項１記載のコーティング装置。

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