JP2011506768A - シャッターシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は、開放位置と、放射束に表面を意図せず曝すことを防止するように作動可能な閉鎖位置との間で作動可能なシャッターシステムに関する。このシャッターシステムは、少なくとも1対のシールドと、各シールド用の軸と、を備え、第1軸は、第1シールドの端部に連結されて、第1シールドの回転軸線に一致し、ある角度に折り曲げられたアーム形状の第2軸は第2シールドの端部に連結されて、第2シールドの回転軸線は第1シールドの回転軸線に平行であって第2シールドから距離を隔てられる。

Description

本発明は、開放位置と、放射束に表面を意図せず曝すことを防止するように作動可能な閉鎖位置との間で作動可能なシャッターシステムに関する。
例えば蒸着工程中の物質の放射束、又は、例えば紫外線(UV)や赤外線(IR)などの電磁放射の放射束に表面を意図せず曝すことを防止するために、今日の産業では様々な種類のシャッターが使用されている。シャッターは、閉鎖位置で、遮蔽されるべき領域の正面にシールドを置き、開放位置でシールドは遮蔽領域から外側の位置に移される。
すべての蒸着ソースが同時に使用されない時、物理蒸着(PVD)工程では時にはシャッターが使用される。例えばTiAl(チタンアルミニウム)ソース及びTi(チタン)ソースは、TiAlN(窒化チタンアルミニウム)層及びその後のTiN(窒化チタン)層の蒸着中に連続して使用される。Tiソースは、当該Tiソース上へのTiAlN層の形成を防止するためにTiAlNの蒸着中にシャッターによって好適に遮蔽され、そして、TiNの蒸着中にはTiソースの正面のシャッターが開放されるものの、TiAlソースの正面で別のシャッターが閉じられる。
別の具体例は、機器の検出器(例えば光学分光計)と検査処理、例えば光源(紫外線、可視光線又は紫外線)との間のシャッターである。このシャッターは、検出器が計測していない間の無用な曝露を防止する。
最も普及しているシャッターの構造が図1及び図2に概略的に示される。図1では、1つの軸102と、シールドに近い位置又はシールドの周縁に搭載されるシャッターシールド104と、を有するシャッター100の2つの異なる側面を概略的に示す。シャッター100は、シャッター100の軸102を回転(矢印106)させることによって開き(位置A)及び閉じる(位置B)。利点は、頑丈な設計であること、及び、蒸着ソース108の正面に余計な空間を必要としないことであるが、シールド104が開放位置(位置A)にある時にはシャッター100の脇に大きな空間が必要とされる。こうしたことは、例えば、ソース108、ヒータ及びビューポートがPVD受容体の壁110に配置されるPVD装置内において、シャッター100の脇に配置される他の部品の数を制限する。
図2では、2つの軸1221、1222と、図2に示されるようにたいてい矩形の2つのシールド1241、1242と、を有するシャッター120の異なる2つの側面が示される。シャッター120は、2つの軸1221、1222を回転させることによって開き(位置A)及び閉じる(位置B)。利点は頑丈な設計であり、また、シャッター120の脇の空間は、図1に示されるシャッターとは対照的に、開放位置(位置A)ではシールド1241、1242の領域で占有されるのみである。従って、余計な空間をほとんど必要とせずに大きな矩形領域を遮蔽することが可能である。図2にはまた蒸着ソース126が示される。不都合な点は、閉鎖(位置B)から開放位置(位置A)まで回転する時にシャッター120の正面に必要とされる空間と、図1に示されるシャッターのものより小さいものであるけれども、開放位置(位置A)で必要とされる空間とである。シャッター120の正面に必要とされる空間は、いくつかの工程、例えばいくつかのPVD工程では重要な意味を持つ。この空間は、PVD装置内におけるソース126及び基体の間の距離の短い方の限界値を設定し、成膜速度は、ソース126及び基体の間の距離が増大するにつれて減少する。図2から明らかなように、遮蔽幅はwで示され、各シールド124の開放幅oはwの2分の1であり、シャッター120の正面の臨界距離aはwの2分の1である。
同様のシャッターは、図2に示されるシャッター120の一面のみ、すなわち、1つの軸と1つのシールドとから構成されるものであるが、このシャッターは、シャッターの正面に必要とされる空間を増大させる。
米国特許第6315877号明細書はPVD装置を記載している。この装置は、壁面に沿って、すなわち、真空チャンバの半径方向に垂直に及び真空チャンバの鉛直方向に垂直に移動するシャッターを含む。この解決策は、シャッターの正面に余計な空間を必要とせず、開放位置において遮蔽領域の脇にシールドの空間が必要とされるだけである。従って、この解決策は大きな矩形領域の遮蔽に適している。しかしながら、開放位置における占有領域は、図1に示されるシャッターと依然として同等である。米国特許第6315877号明細書のシャッターを制御する装置もやや複雑であり、従って、システムは、図1及び図2の少なくとも一方に示されるシャッターのように頑丈ではない。
前述の課題は請求項1に係るシャッターシステムで解決される。シャッターシステムは、開放位置と、放射束に表面を意図せず曝すことを防止するように作動可能な閉鎖位置との間で作動可能である。シャッターシステムは、少なくとも1対のシールドと、各シールド用の軸と、を備える。第1軸は、第1シールドの端部に連結され、かつ、第1シールドの回転軸線に一致する。第2軸は、ある角度に折り曲げられたアーム形状であり、第2シールドの端部に連結され、かつ、第2シールドの回転軸線は、前記第1シールドの回転軸線に平行であるとともに第2シールドから距離を隔てて配置される。
本発明に係るシャッターシステムの主な利点は、開放位置における占有領域が前述の公知のシャッターに比べて減少する点である。
さらに、本発明に係るシャッターシステムはシャッターの正面にかなり緩和された臨界空間を有する。この臨界空間は、例えば図2に示されるシャッターに比べて減少する。
当該シャッターシステムが前記閉鎖位置にある時に、xが、前記第2シールドの回転軸線と前記第2シールドの前記第1シールドに最も近い端との間の垂直距離を示し、yが、前記第2シールドの回転軸線と、前記第1軸が前記第1シールドの前記端部に連結される連結点との間の垂直距離を示す場合、xがy以上であればさらなる利点が得られる。
さらに、当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時、前記第1シールド及び前記第2シールドが、相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されなければ有利である。
他の実施形態によれば、当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時、前記第1シールド及び前記第2シールドが、相互に部分的に重なり合い、重なり合った領域で屈曲し、前記重なり合った領域以外で相互に一直線上に配列されれば有利である。
当該シャッターシステムが開放位置にある時、前記第1シールド及び前記第2シールドが相互に重ね合わせられれば、さらなる利点が得られる。
さらに、前記第2軸が前記第2シールドの短辺の中央に連結されて、前記第2シールドの回転軸線が、当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時、前記第1シールドの短辺の中心の上方の近くに位置決めされれば有利である。
当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時の前記第1軸及び前記第2軸の位置に対して前記第1軸及び前記第2軸が90度にわたって回転した場合、前記第1シールド及び前記第2シールドが相互に平行になれば、さらなる利点が得られる。
さらに、前記第1軸及び前記第2軸と同様の様態で前記第1シールド及び前記第2シールドに連結される一方で前記第1シールド及び前記第2シールドの中心軸線に対して鏡面対称である第3軸及び第4軸を当該シャッターシステムがさらに備えることが有利であり、前記中心軸線は前記第1軸〜前記第4軸の回転軸線に垂直である。
当該シャッターシステムが、前記第3軸及び前記第4軸に連結されて前記第1シールド及び前記第2シールドに配置される支持台をさらに備えれば、さらなる利点が得られる。
さらに、当該シャッターシステムが、第2の対のシールドと、各シールド用の軸と、をさらに備え、前記第2の対のシールド及び前記軸は、前記第1の対のシールド並びに前記第1軸及び前記第2軸と同様の様態で配列される一方で、当該軸の前記回転軸線に平行であって当該シャッターシステムの中央に配置される中心軸線に対して前記軸が前記第1軸及び前記第2軸の鏡面対称であるように、配列されれば有利である。
当該シャッターシステムが開放される時、前記軸及び前記第1の対のシールドが時計回りに回転し、前記第2の対のシールドが反時計回りに回れば、さらなる利点が得られる。
さらに、当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時、前記第2シールド及び前記シールドが、相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されなければ有利である。
他の実施形態によれば、当該シャッターシステムが閉鎖位置にある時、前記第1シールド及び前記第2シールドが相互に部分的に重なり合い、重なり合った領域で屈曲し、前記重なり合った領域以外で相互に一直線上に配列されれば有利である。
本願で用いられる用語「備える/備えている」は、他の1以上の特性、完全なもの、工程、構成要素又はそれらの集合の存在を排除することなく、所定の特徴、工程又は構成要素の存在を示すことが意図されることが注目されるであろう。
従来技術のシャッターの2つの異なる側面を概略的に示す。 他の従来技術のシャッターの2つの異なる側面を概略的に示す。 本発明に係るシャッターシステム10の2つの異なる側面を概略的に示す。 本発明に係るシャッターシステム10における距離x及び距離yを概略的に示す。
本発明の実施形態は添付の図面を参照してここに説明されるであろう。
図3には、本発明に係るシャッターシステム10の2つの異なる側面が概略的に示される。シャッターシステム10は、開放位置Aと、放射束に表面を意図せず曝すことを防止するように作動可能な閉鎖位置Bとの間で作動可能である。図3に示される実施形態では、シャッターシステム10は、第1の対の第1シールド1011、1012と、各シールド1011、1112用の軸1211、1212と、を備える。第1軸1211は、前記第1の対の第1シールド1011の端部に連結され、第1シールド1011の(図3の矢印C11で示される)回転軸線に一致する。第2軸1212は、ある角度に折り曲げられたアーム形状を有し、前記第1の対の第2シールド1012の端部に連結され、第2シールド1012の(図3の矢印C12で示される)回転軸線は、第1シールド1011の回転軸線C11に平行であり、第2シールド1012から距離を隔てて配置される。回転軸線C12は、シャッターシステム10が閉鎖位置にある時に第1シールド1011の上方に適切に位置決めされる。図3の実施形態では、シャッターシステム10はさらに、第2の対のシールド1611、1612と、各シールド1611、1612用の軸1811、1812と、を備える。第2の対のシールド1611、1612及び軸1811、1812は、第1の対のシールド1611、1612並びに第1軸1211及び第2軸1212と同様に配列されるものの、軸1211、1212、1811、1812の回転軸線に平行でシャッターシステム10の中央に配列された中心軸線に対して軸1811、1812が第1軸1211及び第2軸1212の鏡面対称であるような様態で、配列される。
図3から明らかなように、当該シャッターシステム10が点線で示されるように開放位置Aにある時、第1シールド1011及び第2シールド1012は相互に重ね合わせられる。図3に同様に示されるように、同様のことが第2の対のシールド1611、1612にも当てはまり、すなわち、シャッターシステム10が開放位置Aにある時、第1シールド1611及び第2シールド1612は相互に重ね合わせられる。
図3の下側部分から同様に明らかであって、点線で示されるように、第1軸1211及び第2軸1212が、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある時の第1シールド1011及び第2シールド1012のそれぞれの位置に対して90度回転した場合、第1シールド1011及び第2シールド1012は、参照符号10’11、10’12で示されるように、相互に平行である。同様のことが、参照符号16’11、16’12で示されるように、第2の対のシールド1611、1612にも当てはまる。
図3に示されるシャッターシステム10の一実施形態によると、第2軸1212は、第2シールド1012の短辺の中央に連結される。第2シールド1012の(矢印C12で示される)回転軸線は、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある場合に第1シールド1011の短辺の中央の上方の近くに位置決めされる。軸1812、すなわち、シールド1612の短辺の中央に連結される軸1812に対しても原則として同様のことが当てはまる。シールド1612の(図3の矢印D12で示される)回転軸線は、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある場合にシールド1611の短辺の中央の上方の近くに位置決めされる。軸1811は、シールド1611の端部に連結されて、シールド1611の(図3の矢印D11で示される)回転軸線に一致する。
本発明に係るシャッターシステム10の一実施形態によれば、シャッターシステム10が閉鎖位置にある時、第1シールド1011及び第2シールド1012は、相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されない。同様のことがシールド1611、1612に当てはまる。
本発明に係るシャッターシステム10の他の実施形態によれば、シャッターシステム10が閉鎖位置にある時、第1シールド1011及び第2シールド1012は、相互に部分的に重なり合い、重なり合っている領域で屈曲し、重なり合っている領域以外で相互に一直線上に配列される。この実施形態でもまた同様のことがシールド1611、1612に当てはまる。
図3から明らかなように、シャッターシステムが開放位置にある時、点線で示されるように、第1シールド1011及び第2シールド1012は相互に重なり合う。同様に点線で示されるように、同様のことがシールド1611、1612にも当てはまる。
図3から明らかなように、シャッターシステム10が開放された時、軸1211、1212及び第1の対のシールド1011、1012は反時計回りに回転し、軸1811、1812及び第2の対のシールド1611、1612は時計回りに回転する。
さらに、本発明に係るシャッターシステム10の一実施形態によれば、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある時、第2シールド1012及び第2シールド1612は、相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されない。
本発明に係るシャッターシステム10の他の実施形態によれば、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある時、第2シールド1012及びシールド1612は、相互に部分的に重なり合い、重なり合っている領域で屈曲し、重なり合っている領域以外で相互に一直線上に配列される。
本発明に係るシャッターシステム10の他の実施形態によれば、シャッターシステム10は第3軸1411及び第4軸1412をさらに備え、第3軸1411及び第4軸1412は、第1軸1211及び第2軸1212と同様の様態で第1及び第2シールド1011、1012に連結されるものの、第1シールド1011及び第2シールド1012の中心軸線に対して鏡面対称であり、この中心軸線は第1軸〜第4軸1211、1212、1411、1412の回転軸線に垂直である。さらに、シャッターシステム10は、第3軸1411及び第4軸1412に連結されて第1シールド1011及び第2シールド1012に配置される支持台も備えることがある。また、第2の対のシールド1611、1612は、第1シールド1011及び第2シールド1012上に第3軸1411及び第4軸1412と支持台とが配置されることと同様の様態で配置されるさらなる軸及び支持台を備えてもよい。言い替えれば、シャッターシステム10は、シールドの他の短辺に軸及び支持台を取り付けることによってさらになお頑丈に作られることが可能である。
図3からまた明らかなように、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある時、4つのシールド1011、1012、1611、1612は、蒸着ソース50の正面に配置され、この状態では、蒸着ソース50は、一方で4つのシールド1011、1012、1611、1612との間に配置され、他方で受容壁52との間に配置される。
図3からまた明らかなように、本発明に係る、少なくとも図3の実施形態に係るシャッターシステム10のいくつかの利点を説明するために重要ないくつかの異なる距離が同様に示される。遮蔽幅、すなわち、シャッターシステム10が閉鎖位置Bにある時に4つのシールド1011、1012、1611、1612が覆う幅はwで示される。開放幅、すなわち、シャッターシステム10が開放位置Aにある時に蒸着ソース50のそれぞれの脇で規定される幅はoで示され、図3から明らかなように、oはwの4分の1に相当する。やはり図3に同様に示されるように、臨界距離、すなわち、シールド1011、1012、1611、1612を開けたり閉じたりする時にシャッターシステム10の正面に必要とされる最大距離はaで示され、aはwの2分の1に4分の3を掛けたものに相当する。
これは、臨界距離aが、図2のシャッターに比べて4分の3倍であることを示している。さらに、開放位置での占有領域は、図1及び図2のシャッターに比べて半分まで縮小される。
これらの距離は、各シールドの幅がsであって、第2シールド1012の回転軸線と第1軸1211がシールド1011の端部に連結される連結点との間の垂直距離がsの2分の1である場合に、正確であることが指摘される。
図4にさらに一般的な例が示される。第1シールド1011、第2シールド1012、第1軸1211及び第2軸1212が例えば平面図で示される。xは、シャッターシステム10が閉鎖位置にある時、第2シールド1012の回転軸線と、第1シールド1011に最も近い位置の第2シールド1012の端との間の垂直距離を示す。yは、第2シールド1012の回転軸線と、第1軸1211が第1シールド1011の端部に連結される連結点との間の垂直距離を示す。この一般的な例ではxはy以上(x≧y)である。
いずれの図面にも示されていないものの、本発明に係るシャッターシステム10の他の実施形態は、例えば2つのシールド1011、1012のみを備える、すなわち、図3に示されるシャッターシステム10の半分のシールドのみを備えることが同様に指摘される。
本発明は前述の実施形態に限定されない。以下の特許請求の範囲の範囲内で多くの様々な変形が可能であることは明らかであろう。

Claims (13)

  1. 開放位置(A)と、放射束に表面を意図せず曝すことを防止するように作動可能な閉鎖位置(B)との間で作動可能なシャッターシステム(10)であって、前記シャッターシステム(10)は、少なくとも1対のシールド(1011、1012)と、各前記シールド(1011、1012)用の軸(1211、1212)と、を備え、第1軸(1211)は、第1シールド(1011)の端部に連結されて、前記第1シールド(1011)の回転軸線(C11)に一致し、ある角度に折り曲げられたアーム形状の第2軸(1212)は第2シールド(1012)の端部に連結されて、前記第2シールド(1012)の回転軸線(C12)は前記第1シールド(1011)の前記回転軸線(C11)に平行であって前記第2シールド(1012)から距離を隔てて配置されることを特徴とするシャッターシステム(10)。
  2. xが、当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置(B)にある時、前記第2シールド(1012)の前記回転軸線(C12)と、前記第2シールド(1012)の前記第1シールド(1011)に最も近い端との間の垂直距離を示し、yが、前記第2シールド(1012)の前記回転軸線(C12)と、前記第1軸(1211)が前記第1シールド(1011)の前記端部に連結される連結点との間の垂直距離を示す場合、xはy以上(x≧y)である請求項1に記載のシャッターシステム(10)。
  3. 当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置(B)にある時、前記第1シールド(1011)と前記第2シールド(1012)とは、相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されない請求項1又は2に記載のシャッターシステム(10)。
  4. 当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置(B)にある時、前記第1シールド(1011)と前記第2シールド(1012)とは、相互に部分的に重なり合い、重なり合った領域で屈曲し、前記重なり合った領域以外で相互に一直線上に配列される請求項1又は2に記載のシャッターシステム(10)。
  5. 当該シャッターシステム(10)が前記開放位置(A)にある時、前記第1シールド(1011)と前記第2シールド(1012)とは相互に重なり合う請求項1〜4のいずれか1項に記載のシャッターシステム(10)。
  6. 前記第2軸(1212)は、前記第2シールド(1012)の短辺の中央に連結され、当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置にある時、前記第2シールド(1012)の前記回転軸線(C12)は、前記第1シールド(1011)の短辺の中央の上方の近くに位置決めされる請求項1〜5のいずれか1項に記載のシャッターシステム(10)。
  7. 前記第1軸(1211)及び前記第2軸(1212)が、当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置にある時の前記第1軸(1211)及び前記第2軸(1212)の位置に対して90度回転した場合、前記第1シールド(1011)及び前記第2シールド(1012)は相互に平行である請求項1〜6のいずれか1項に記載のシャッターシステム(10)。
  8. 当該シャッターシステム(10)は、前記第1軸(1211)及び前記第2軸(1212)と同様の様態で前記第1シールド(1011)及び前記第2シールド(1012)に連結される一方で前記第1シールド(1011)及び前記第2シールド(1012)の中心軸線に対して鏡面対称である第3軸(1411)及び第4軸(1412)をさらに備え、前記中心軸線は前記第1軸〜前記第4軸(1211、1212、1411、1412)の回転軸線に垂直である請求項1〜7のいずれか1項に記載のシャッターシステム(10)。
  9. 当該シャッターシステム(10)は、前記第3軸(1411)及び前記第4軸(1412)に連結されて前記第1シールド(1011)及び前記第2シールド(1012)に配置される支持台をさらに備える請求項8に記載のシャッターシステム(10)。
  10. 当該シャッターシステム(10)は、第2の対のシールド(1611、1612)と、各前記シールド(1611、1612)用の軸(1811、1812)と、をさらに備え、前記第2の対のシールド(1611、1612)及び前記軸(1811、1812)は、前記第1の対のシールド(1011、1012)並びに前記第1軸(1211)及び前記第2軸(1212)と同様の様態で配列される一方で、前記軸(1211、1212、1811、1812)の回転軸線(C11、C12、D11、D12)に平行であって当該シャッターシステム(10)の中央に配置される中心軸線に対して前記軸(1811、1812)が前記第1軸(1211)及び前記第2軸(1212)の鏡面対称であるように、配列される請求項1〜9のいずれか1項に記載のシャッターシステム(10)。
  11. 当該シャッターシステム(10)が開放される時、前記軸(1211、1212)及び前記第1の対のシールド(1011、1012)は反時計回りに回転し、前記軸(1811、1812)及び前記第2の対のシールド(1611、1612)は時計回りに回転する請求項10に記載のシャッターシステム(10)。
  12. 当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置(B)にある時、前記第2シールド(1012)及び前記シールド(1612)は相互に部分的に重なり合い、相互に一直線上に配列されない請求項10又は11に記載のシャッターシステム(10)。
  13. 当該シャッターシステム(10)が前記閉鎖位置(B)にある時、前記第2シールド(1012)及び前記シールド(1612)は相互に部分的に重なり合い、重なり合った領域で屈曲し、前記重なり合った領域以外で相互に一直線上に配列される請求項10又は11に記載のシャッターシステム(10)。
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