JP2011513588A - 背面被覆防止装置、背面被覆防止装置を備えた被覆チャンバ及び被覆方法 - Google Patents

背面被覆防止装置、背面被覆防止装置を備えた被覆チャンバ及び被覆方法 Download PDF

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Abstract

プレート状基板を被覆するための被覆チャンバに合わせて構成された背面被覆防止装置が提供され、この被覆チャンバは、連続的又は非連続的に搬送されるプレート状基板を被覆するように構成されており、基板搬入口を有する前方壁と、基板搬出口を有する後方壁と、被覆材料を被覆チャンバに供給するように構成された被覆材料供給源と、搬送システムとを含み、搬送システムの正面は被覆材料供給源に面しており、搬送システムは、その正面上の搬送経路に沿って複数のプレート状基板を連続的又は非連続的に搬送するように構成されており、背面被覆防止装置は、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でガスバリアを提供するように構成されている。

Description

発明の技術分野
本発明は、背面被覆防止装置、被覆チャンバ及び被覆方法に関する。特に、本発明は、プレート状基板を被覆するための被覆チャンバに合わせて構成された背面被覆防止装置、プレート状基板を被覆するための、背面被覆防止装置を備えた被覆チャンバ及びプレート状基板を被覆する方法に関する。
発明の背景
プレート状基板への材料の薄膜被覆は多くのやり方、例えば被覆材料の蒸着又はスパッタによって行うことができる。場合によっては、例えば太陽電池の製造においてはプレート状基板の片面だけを被覆することが望ましく、側面の被覆が望ましい場合もある。
連続的に運搬されていくプレート状基板(典型的にはガラス基板)を陰極スパッタリングによって薄層で被覆する既知の設備において、幾つかの区画は隣り合って位置している。各区画は、少なくとも1つのスパッタリング陰極と処理ガス流入口を備え、排気用の真空ポンプに接続されている。これらの区画は、互いに開口部(典型的には真空ロック又はエアロック)によって接続されており、開口部は1つ以上のスリットバルブを備え得る。プレート状基板をスパッタリング陰極下の経路に沿って搬送し、また区画から区画へと開口部を通じて基板を受け渡すための搬送ロールを備えた搬送システムが設置される。
スパッタリング陰極を作動させるとプラズマが発生し、そのプラズマのイオンが、基板に堆積させる被覆材料のターゲットに向かって加速される。イオンのターゲットへのこの衝突によって被覆材料の原子が飛び出し、スパッタリング陰極下の基板上に堆積膜として蓄積される。
連続的に搬送されていく矩形プレート状基板をスパッタするための既知のデザインの区画において、被覆材料は、望んだようにこのプレート状基板の正面、場合によっては側面にも堆積されるだけではなく、その背面にも堆積されてしまうことがあり、背面への堆積は、太陽電池用のガラス基板の場合、特に望ましくない。
一態様において、プレート状基板を被覆するための被覆チャンバに合わせて構成された背面被覆防止装置が提供され、この被覆チャンバは、連続的又は非連続的に搬送されるプレート状基板を被覆するように構成されており、基板搬入口を有する前方壁と、基板搬出口を有する後方壁と、被覆材料を被覆チャンバに供給するように構成された被覆材料供給源と、搬送システムとを含み、搬送システムの正面は被覆材料供給源に面しており、搬送システムは、その正面上の搬送経路に沿って複数のプレート状基板を連続的又は非連続的に搬送するように構成されており、背面被覆防止装置は、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でガスバリアを提供するように構成されている。
別の態様は、プレート状基板を被覆するための被覆チャンバについてのものであり、この被覆チャンバは、連続的又は非連続的に搬送されるプレート状基板を被覆するように構成されており、基板搬入口を有する前方壁と、基板搬出口を有する後方壁と、被覆材料を被覆チャンバに供給するように構成された被覆材料供給源と、搬送システムとを含み、搬送システムの正面は被覆材料供給源に面しており、搬送システムは、その正面上の搬送経路に沿って複数のプレート状基板を連続的又は非連続的に搬送するように構成されており、背面被覆防止装置は、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でガスバリアを提供するように構成されている。
別の態様において、被覆チャンバ内でプレート状基板を被覆する方法は、被覆チャンバ内を複数のプレート状基板を運搬することを含み、これは(a)プレート状基板のうちの1枚を被覆チャンバの前方壁の基板搬入口を通して被覆チャンバ内に送り出し、このプレート状基板を、複数のプレート状基板を正面の搬送経路に沿って連続的又は非連続的に搬送するための搬送システム上に配置し、(b)プレート状基板を搬送経路に沿って連続的又は非連続的に搬送し、一方、被覆材料を、被覆チャンバ内に設置された被覆材料供給源からプレート状基板の正面に向かって供給しながら、プレート状基板の背面への被覆を防止するためにガスバリアを搬送システムの正面及びプレート状基板の背面の近隣で提供し、(c)プレート状基板を被覆チャンバの後方壁の基板搬出口を通して搬出することによって行われ、プレート状基板は、別のプレート状基板が被覆チャンバ内を運搬されている間に搬出される。
前記の態様の一部を、以下の図面を参照しながら、典型的な実施形態についての以下の記載においてより詳細に説明する。
本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置を含む被覆チャンバの断面図である。 図1に図示の線A−Aに沿った被覆チャンバの断面図であり、本願に記載の実施形態による被覆チャンバの外にある背面被覆防止装置の一部の概略図を含む。 図1及び2に図示の被覆チャンバの搬送システムの一部の上面図である。 本願に記載の実施形態による被覆方法のフロー図である。 本願に記載の実施形態による別の被覆方法のフロー図である。 本願に記載の実施形態による更に別の被覆方法のフロー図である。 本願に記載の実施形態による別の被覆チャンバの搬送システムの一部の上面図である。 本願に記載の実施形態による別の被覆チャンバの搬送システムの一部の上面図である。 本願に記載の実施形態による別の被覆チャンバの搬送システムの一部の上面図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の更に別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の更に別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の更に別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の更に別の変形の一部を示す図である。 本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置の別の変形の一部を示す図である。
実施形態の詳細な説明
ここで様々な実施形態について詳細に触れるが、その1つ以上の例が図に示される。各例は説明のためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。以下の図の説明において、同じ参照番号は同じ部品を示す。一般に、個々の実施形態の差異についてのみ説明する。
典型的には、本発明の背面被覆防止装置、被覆チャンバ及び被覆方法の用途は、連続的又は非連続的に運搬されるプレート状基板を薄膜で被覆するための設備の真空スパッタリング区画内にある。本発明は、太陽電池の製造における、プレート状ガラス基板の金属薄膜(例えば、Ag膜)での被覆に特に有用である。
本発明の範囲を限定することなく、以下は、連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板をAg薄膜で被覆するための真空スパッタ被覆チャンバ内の背面被覆防止装置についての説明である。本発明の実施形態は、薄膜蒸着等の別の被覆方法や、Ag以外の別の被覆材料(例えば、その他の金属又は合金)にも応用することができる。更に、形の異なる他の基板(薄い金属板、プラスチックフィルム等)を使用してもよい。更に、基板を被覆チャンバに連続的に送り出しても、被覆チャンバに非連続モードで送り出してもよい。加えて、被覆チャンバは真空チャンバに限定されない。典型的には、ガラス基板は厚さ2mm〜19mmを有する。例えば、典型的な太陽電池応用例において、ガラス基板は、厚さ2mm〜5mmを有する。更に、ガラス基板のサイズは、用途によっては3mx6mにも達し得る。
図1は、連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板100を薄膜で被覆するための真空スパッタリングチャンバとして設計された被覆チャンバ10の断面図である。被覆チャンバ10は、本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置200、202を含む。図2は、線A−Aに沿った、図1の被覆チャンバ10の断面図である。被覆チャンバ10は、底壁12と、天壁14と、前方壁16と、後方壁18と、2枚の側壁17を備える。全ての壁の材料がステンレススチールであり、被覆チャンバ10は真空気密である。前方壁16は基板搬入口20を含み、後方壁18は基板搬出口22を含む。基板搬入口及び搬出口20、22は、ガラス基板100の搬入及び搬出時に被覆チャンバ10内の真空を維持するために、真空ロック又はエアロック、典型的にはスリットバルブとして設計される。被覆チャンバ10は処理ガス流入口(図示せず)を更に有し、また約10−6Torrの真空を確立するために真空ポンプ(図示せず)に接続される。当然のことながら、10−6Torrの圧力値は一例として理解されるべきであり、その他の圧力値又は範囲も利用可能である。例えば、スパッタリング用の典型的な圧力範囲は10−3hPa〜10−2hPaであり、蒸着用の典型的な圧力範囲は10−6hPa未満〜10−3hPaであり、より典型的には10−5hPa〜10−4hPaの範囲である。更に、天壁14において、1つ以上、典型的には2つの、各々がAgのターゲットを備えるスパッタリング陰極26が、被覆材料を被覆チャンバ内に供給するように構成された被覆材料供給源として設置される。
底壁12上には、基板支持体として、複数のガラス基板100を連続的に運搬するための搬送システム30が取り付けられ、図1及び2、特に図2に図示される通りである。搬送システム30は、スパッタリング陰極26に面した正面31を有し、またこの正面31上で1枚以上のプレート状ガラス基板100を支持するように構成されている。搬送システム30は、複数の(典型的には、2つの)回転ロール32を備え、回転ロールは、被覆チャンバ10全体にわたって前方壁16から後方壁18へと連続的に互いに平行に配置されている。ロール32は、一方の側壁17から反対側の側壁17へと延びている。更に、各ロール32は、搬送システム30のカバーパネル36下に位置決めされており、また複数の離間されたリング33がロール32に各々同軸に取り付けられている。リング33は、搬送システム30のカバーパネル36に開いた開口部34を超えて延び、またガラス基板100を支持し、これによって基板支持面120がカバーパネル36上に画成される。基板支持面120は図1及び2において点線として示される。リング33上に支持されたガラス基板100の正面105は、スパッタリング陰極26に面する。カバーパネル36は搬送システムの正面31に配置され、また基板支持面120から典型的には約2mm〜約10mm、より典型的には約2mm〜約5mm、最も典型的には少なくとも約2mm下に位置決めされるような設置高さを有する。カバーパネル36と基板支持面120又は搬送されたガラス基板100との間に生まれる少なくとも約2mmの距離によって、搬送中、ガラス基板100が振動する又はたわむ余裕がでる。同時に、ガラス基板100とカバーパネル36との接触又は衝突が回避される。更に、カバーパネル36と基板支持面120との間の距離によって、基板支持面下に空間が画成される。
ロール32は駆動ユニット40に接続され、駆動ユニットは制御ユニット50に接続され、本願において、制御ユニットは制御手段とも称される。駆動ユニット40及び制御ユニット50は共に、図2に概略的に図示されるように被覆チャンバの外側に設置される。搬送システム30は、搬送経路60に沿った搬送方向にプレート状ガラス基板100を運搬するように構成されている。搬送経路60は搬送されるガラス基板100によって画成され、また基板支持面120の上であり且つスパッタリング陰極26の下である位置にあり、また被覆チャンバ10の基板搬入口及び搬出口20、22を通る。被覆作業中、搬送方向は基板搬入口20から基板搬出口22まで延びる。
図2に図示されるように、各ガラス基板100は、被覆対象であり且つ搬送システム30上での搬送中にスパッタリング陰極26に面する正面105を有する。各ガラス基板100は更に、正面105とは反対であり且つ搬送システム30上での搬送中に搬送システム30に面する背面110と、各々が側面114を備える2つの側方端部112を含む。ガラス基板100の搬送中、図1に図示されるように、間隙210が、搬送システム30上を連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板100同士の間に形成される。間隙210は、搬送経路60の全幅にわたって延びる。典型的には、連続的に搬送される複数の基板を被覆する場合、スパッタリング電極の効率的な動作は連続モードである。本発明の被覆チャンバ10内でスパッタリング陰極26によってガラス基板100に向かってスパッタされるAg粒子は直線的な軌道に沿って移動し、別の粒子又は被覆チャンバ10の壁との衝突によって逸れる場合もある。ガラス基板100の正面105に向かって移動する多数のAg被覆材料粒子が、連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板100同士の間の間隙210を通りぬけ、望ましくないことにガラス基板100の背面110上に堆積されることがある。更に、別の側部間隙500が、連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板100の側面114と被覆チャンバ10の側壁17との間に、図2に図示されるように形成される。従って、スパッタされたAg粒子が、この側部間隙500を通りぬけてガラス基板100の背面110に堆積される場合もある。
従って、図1〜3に図示されるように、被覆チャンバ10内に背面被覆防止装置が設置され、本願に記載の実施形態の背面被覆防止装置は、バリアガス供給ユニットを備える。図1〜3に図示の典型例において、バリアガス供給ユニットは複数のバリアガス導管200と、複数のバリアガス流出口202と、バリアガス供給源204を含む。バリアガスは不活性ガスであってもよく、例えば適切な純度のArガスであり、典型的には、処理に使用するスパッタガスと同じ純度となるように選択される。しかしながら、バリアガスが必ずしも不活性である必要はなく、反応ガスを含有するガス混合物も使用し得る。例えば、Ar、N及びOの混合物を反応性の処理に使用する。このような混合物は、Oに因り不活性ではない。一般に、処理に悪影響を与えないいずれのガスも、開示の装置及び処理で使用するバリアガスとして適格である。バリアガスの典型的だが非限定的な例には、不活性ガス及び/又は高い分子量を有するガスが含まれる。バリアガス導管200はカバーパネル36の背面に取り付けられ、搬送システム30のロール32に対して平行に延びる。図1〜3に図示の例における各ロール32は、2本のバリアガス導管200の間に位置決めされる。各バリアガス導管200は、バルブ206、典型的には制御バルブ、より典型的には圧力制御バルブによってバリアガス供給源204に接続される。当業者なら、マスフローコントローラ(MFC)をバルブ206の代わりに又はバルブ206と組み合わせて使用し得ることを理解できる。例えば、主MFCが、追加のバルブ又はMFCと共に個々の流入口に設置される。バリアガスバルブとも称されるバルブ206及びバリアガス供給源204が、被覆チャンバ10の外側に設置される。本願に記載の実施形態による典型的なデザインの背面被覆防止装置においては、全てのバリアガス導管200に対して1つの共通バルブ206が設置される。別の典型的なデザインにおいては、各バリアガス導管200が個々のバルブ206を有する。バルブ206は典型的には電磁的に動作させられ、制御ユニット50によって制御される。更に、各バリアガス導管200は、バリアガス流出口202の1つに接続される。バリアガス流出口202はカバーパネル36にロール32と平行に設置され、搬送経路60を典型的には直角に横断する。即ち、被覆作業中の搬送方向を典型的には直角に横断する。
図3のカバーパネル36の上面図に図示されるように、バリアガス流出口202は、カバーパネル36に形成された長さ方向のスリットである。バリアガス流出口202は互いに平行に配置され、またカバーパネル36の全幅にわたって延びる。更に、図1に図示されるように、カバーパネル36の設置高さのせいで、バリアガス流出口202は、基板支持面120から、即ち搬送されるガラス基板100の背面110から典型的には約2〜約10mm、より典型的には約2〜約5mm、最も典型的には少なくとも約2mm離間される。
典型的な被覆作業において、複数の矩形のプレート状ガラス基板100は、被覆チャンバ10内を次から次へと運搬されていき、その間、スパッタリング陰極26を連続的に運転する。各ガラス基板100は基板搬入口20から被覆チャンバ10内に送られ、搬送システム30のリング33上に配置される。その後、各ガラス基板100は、搬送システム30によって、稼働中のスパッタリング陰極26下の搬送経路60に沿って連続的に搬送される。最終的に、各ガラス基板100は基板搬出口22から搬出される。複数のガラス基板100を被覆することから、また被覆処理の有効性を改善するために、2枚以上のガラス基板100を搬送チャンバ10内の搬送システム30で次から次へと同時に搬送し得る。従って、毎回、2枚の矩形のプレート状ガラス基板100が連続的に被覆チャンバ10を通って搬送され、間隙210の1つが2枚のガラス基板100の間に形成される。この間隙210は、ガラス基板100の搬送中、搬送経路60に沿って移動する。
本願に記載の被覆方法の典型的な実施形態においては、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、ガスバリアを、搬送システムの正面及びプレート状基板の背面の近隣で提供する。より典型的には、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、ガスバリアを、搬送システムの正面とプレート状基板との間に提供する。一例においては、Arガスバリアを、被覆チャンバ10内のガラス基板100下、即ち、カバーパネル36とガラス基板100の背面110との間の空間及び連続的に搬送される矩形のプレート状ガラス基板100同士の間に形成される間隙210に確立する。Ag被覆材料の粒子は、スパッタリング陰極26からガラス基板100に向かって、また連続するガラス基板100同士の間の間隙210に向かって飛び出す。Arガスバリアのおかげで、連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210を通ってガラス基板100の背面110に向かうAg粒子の移動が減少する又は実質的に阻害される。更に、Arガスバリアは、ガラス基板100の側方端部114と被覆チャンバ10の側壁17との間に形成された側部間隙500を通っても延びている。このため、ガラス基板100と側壁17との間のこの側部間隙500に向かって移動するAg粒子も、この側部間隙500を通過してガラス基板100の背面110上に堆積することはできない。即ち、本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置によって確立されたArガスバリアによって、ガラス基板100に向かってスパッタされるAgターゲット材料による、ガラス基板100周囲に形成された間隙を通したガラス基板100下の領域への侵入が困難となり、防止される。
以下は、本願に記載の実施形態による被覆方法の例であって、その方法の始まりが図4に概略的に示される。第1ガラス基板100((n−1)番目のガラス基板。nは≧2の整数)の前方端部が被覆チャンバ10に進入するや否や、制御ユニット50が一定のArバリアガス流をオンに切り替える。このバリアガス流は、対応するバリアガスバルブ206を開放することによって、バリアガス供給源204からバリアガス導管200を通ってバリアガス流出口202へと確立される。典型的には、ガス流量は、処理対象となる基板のタイプ、被覆チャンバ10のタイプ、サイズ及び/又は形状並びに間隙210のサイズに左右される。例示的な流量は、約20sccm〜約500sccmである。典型的には、バリアガス流は、チャンバ内のバリアガスの最大量が処理ガスと同程度となるように調節される。次に、スパッタリング陰極26をオンに切り替える。或いは、スパッタリング陰極26はすでに稼働している。第1ガラス基板100は連続的に稼働中のスパッタリング陰極26の下を搬送されて被覆チャンバ10を通り抜け、その間にその正面105がAg粒子で被覆され、その背面110にはArバリアガスが供給される。第1ガラス基板100の後方端部が被覆チャンバ10内に進入しきったら、第2(2番目)ガラス基板100の前方端部が基板搬入口20を通して被覆チャンバ10内に送られる。第2ガラス基板100は、搬送システム30のリング33上に配置され、その上で搬送される。バリアガス流出口202を通るバリアガス流は、上記と同様に一定に維持される。ここでもまた、第2ガラス基板100は、稼働中のスパッタリング陰極26下を連続的に搬送されて被覆チャンバ10を通り抜け、その間にその正面105がAg粒子で被覆され、その背面110にはArバリアガスが供給される。第2ガラス基板100を運搬中、第1期間又は第2期間が過ぎた後、連続的に搬送されていた第1ガラス基板100の前方端部及び後方端部が次々に搬出口22に到着し、また搬出される。当業者ならわかるように、第1期間及び第2期間は長さ、即ち第1ガラス基板100の前方端部と後方端部との間の距離に依存する。その後、第2ガラス基板100の前方端部が基板搬出口22に到着し、被覆チャンバ10から搬出される。最後に、第2ガラス基板100の長さに応じた期間が過ぎた後に、その後方端部が基板搬出口22から搬出され、第2ガラス基板100の被覆処理が完了する。
上記の被覆作業の間、一定のArバリアガス流のおかげで、第1及び第2ガラス基板100の下、搬送中に第1ガラス基板100と第2ガラス基板100との間に形成される間隙210及びガラス基板100と被覆チャンバの側壁17との間の側部間隙500にはガスバリアが確立される。従って、間隙210及び側部間隙500を通るAg粒子の移動は減少する又は実質的に阻害される。これによって、第1及び第2ガラス基板100の背面への被覆が回避される。第2ガラス基板100についての上で説明した方法工程を第3(n+1)及び別の連続的に搬送されるガラス基板100についてArバリアガス流をその背面110に供給しながら繰り返すことによって、複数のガラス基板100をAg薄膜で被覆し、それと同時にその背面110への被覆を軽減又は防止する。
被覆方法の上記の例においては、第1ガラス基板100が被覆チャンバ10に進入してから最後のガラス基板100が被覆チャンバ10から搬出されるまで、一定のArバリアガス流がバリアガス流出口202から連続的に供給される。制御ユニット50は、バリアガスバルブ206を開閉することによって、Arバリアガス流を制御する。この例において、制御ユニット50は、第1ガラス基板100の前方端部が被覆チャンバ内に送り込まれた時点でArバリアガス流をオンに切り替え、最後のガラス基板100の後方端部が被覆チャンバから搬出された際にオフに切り替える。この両方のスイッチ切り替えのタイミングは、ガラス基板100の長さ、連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210の幅についての既に判明している情報及び制御ユニット50によって制御される搬送速度に基づいて制御ユニット50により計算可能である。或いは、スイッチ切り替えのタイミングを、制御ユニット50に接続されたセンサ(典型的には、運動センサ)からの情報に基づいて決定する。このようなセンサは、例えば、被覆チャンバ10の外側の、基板搬入口20及び基板搬出口22に近い前方壁16及び後方壁18に位置決めされる。被覆方法のこの例において、複数のバリアガスバルブ206の代わりに、全てのバリアガス導管200に接続される1つの共通バリアガスバルブ206を使用してもよい。
その始まりが図5に概略的に示されている本願に記載の実施形態による別の被覆方法においては、Arバリアガス流を搬送中に制御し得る。Arガス流のこの制御によって、1つ以上のバリアガス流出口202へのArバリアガスの供給量が変化する又は断続的にさえなる。本例において、各バリアガス導管200には、別々のバリアガスバルブ206が設置される。これは、各バリアガス流出口202が、バリアガス導管200の1つを介して対応するバリアガスバルブ206に接続されていることを意味し、バリアガスバルブ206はバリアガス供給源204に接続されている。連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210の1つがバリアガス流出口202に近づくたびに、制御ユニット50は、各バリアガス流出口202に接続されたバリアガスバルブ206に切り替え指令を出してバリアガス流量を削減する又はバリアガス流れを停止させる。間隙210がバリアガス流出口202を通過しきったら、このバリアガス流出口を流れるバリアガス流を、制御ユニット50から対応するバリアガスバルブ206への指令によって再開させる。
ガラス基板100の長さ及び連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210の幅についての情報は、図5に示す被覆処理を開始するまえに制御ユニット50に送ることができる。或いは、このような情報を、制御ユニット50に接続された対応するセンサによって、搬送中に求めてもよい。制御ユニットは、搬送システム30の駆動ユニット40、ひいてはガラス基板100の搬送速度も制御する。従って、制御ユニット50は、連続するガラス基板100同士の間の各間隙210の移動位置を決定することができ、バリアガスバルブ206がしかるべく制御される。このようにして、図5に示す本例において、被覆中の背面への被覆を防止するのに必要なArバリアガスの量が削減されるが、これは連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210を直接通り抜けるバリアガス流出口202からのバリアガス流の流量が減少する又はバリアガス流の通り抜けが回避されるからである。同時に、その他のバリアガス流出口202を流れるバリアガス流は、これらの流出口が、搬送されるガラス基板100下に位置決めされている限り維持される。従って、ガラス基板100下にArガスバリアが確立、維持され、ガスバリアは、背面への被覆を安全に回避するに十分なガス圧及び間隙210内へのガス流量を有する。
本願に記載の典型的な実施形態の一例は、被覆チャンバ10の前方壁16から後方壁18までの距離より短いガラス基板100の被覆方法についてのものである。これは、連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210が、搬送中、被覆チャンバ10内に1つ以上並ぶことを意味する。この場合、上述し且つ図5に示した被覆方法を利用する。ここでもまた、ガラス基板100の背面への被覆が回避され、その一方で背面への堆積の防止に必要なバリアガスの量が減少する。
その始まりが図6に概略的に示されている本願に記載の実施形態による被覆方法の別の例において、ガラス基板100は、前方壁16と後方壁18との間の距離に等しい又はそれより長い。従って、被覆チャンバ10内を搬送するある期間中、各ガラス基板100は、被覆チャンバ10の前方壁16と後方壁18との間、即ち基板搬入口20と基板搬出口22との間の距離にまたがる。この結果、この期間中、連続するガラス基板100同士の間の間隙210は被覆チャンバ10内に存在しない。従って、全てのバリアガス流出口202へのバリアガス流量を、バリアガスバルブ206を制御する制御ユニット50によって削減する又はバリアガス流れをオフに切り替える。被覆チャンバ内に間隙210が存在しない期間は、上述したように求めることができる。即ち、ガラス基板100の長さ、連続するガラス基板100同士の間の間隙210の幅及び搬送速度についての情報又は対応するセンサからのデータに基づいて求めることができる。2枚の連続するガラス基板100の間の間隙210の1つが被覆チャンバ10に進入するや否や、全バリアガス流出口202を流れるバリアガス流が開始され、Arガスバリアがガラス基板100下に確立される。或いは、バリアガスを、移動している間隙210に隣接する及び/又はその下のバリアガス流出口202にだけ連続的に供給してもよい。別の変形においては、被覆チャンバ10内を移動する間隙210の1つの前及び後ろに位置決めされ、同時にこの間隙210を形成する連続するガラス基板100の下に位置決めされたバリアガス流出口202にだけバリアガスを供給する。
被覆チャンバ10の前方壁16と後方壁18との間の距離より短いガラス基板100及びその距離に等しい又はそれより長いガラス基板100を含む様々な長さを有するガラス基板100を被覆する場合、図4又は5及び図6に示した方法の少なくとも一部を組み合わせたものを使用することができる。これは、連続的に搬送されるガラス基板100同士の間の間隙210が被覆チャンバ内に存在しない限り、Arバリアガス流の量を削減する又はガス流をオフに切り替えることができることを意味する。間隙210の1つがガラス基板100の搬送中に被覆チャンバ内に進入するや否や、図4及び5に示したバリアガスの工程シーケンスの1つが開始される。どのケースにおいても、バリアガスの必要量を可能な限り少量に維持しつつ、ガラス基板の背面への被覆が回避される。
図7には、本願に記載の背面被覆防止装置の更に別の実施形態が図示されており、この装置は、搬送システム30のカバーパネル36に取り付けられた特殊なデザインのバリアガス流出口を備えている。図7においては、図3に図示される、カバーパネル36の全幅にわたって延びる各バリアガス流出口202の代わりに、長さ方向の開口部として形成された複数のバリアガス流出口302が直列に設置されている。本例において、カバーパネル36の開口部34を通って延びる各リング33は、2つの平行な長さ方向の開口部302の間に位置決めされている。当業者なら理解できるように、この変形の実施形態においては、バリアガス流を、バリアガス流出口302の特殊なデザインに合わせて調節する。本願に記載の背面被覆防止装置の実施形態の別の適切な改変も可能であり、例えば、当業者なら思い至るように、図3及び7に図示のバリアガス流出口のデザインを組み合わせることができる。
図8及び9は、背面被覆防止装置の典型的な実施形態のその他の例を示す。図8のバリアガス流出口402は図3のバリアガス流出口202より短いため、カバーパネル36の全幅にわたっては延びていない。更に、追加のガスバリア流出口404が、図8に図示されるように、カバーパネル36の側方端部に、側壁17と平行、即ちバリアガス流出口402に直角に設置される。カバーパネル36の反対側の側方端部(図示せず)にも、このような追加のバリアガス流出口404が鏡対称となるように設置される。バリアガス流出口404は、追加のバリアガス導管(図示せず)に接続される。上述したように、また図4に示す方法に適するように全てのバリアガス導管に対して共通バリアガスバルブ206を1つしか有さない実施形態の場合、バリアガス流出口404のバリアガス導管も共通バルブ206に接続することができる。得られたバリアガス流出口404の系を通してバリアガスを供給することによって、搬送されるガラス基板100と側壁17との間の側部間隙500に強力なArガスバリアが確立され、背面への被覆防止効果が促進される。或いは、追加のバリアガス流出口404を、制御ユニット50によって別々に制御される1つ以上の追加のバリアガスバルブ(図示せず)に接続された追加のバリアガス導管によって、バリアガス供給源204に接続することができる。この例は、図6に示した工程シーケンスの少なくとも一部を含む被覆方法の一変形(即ち、ガラス基板100の一部又は全てが、前方壁16から後方壁18にかけての距離に等しい又はそれより長い場合)に特に適している。この例では、ガラス基板のうちの1枚が被覆チャンバ10の前方壁16と後方壁18との間の距離にまたがって延び且つバリアガス流出口402を流れるバリアガス流量を削減する又はバリアガス流を停止している間、バリアガス流出口402とは別にバリアガスをバリアガス流出口404に供給することができる。このため、主にガラス基板100と側壁17との間の側部間隙500に関して背面への被覆が防止される。
図9は、図8に図示の例のデザインを変形したものを示し、図8に図示のバリアガス流出口402、404が複数のより短い長さ方向の開口部に分割されている。図9のデザインによる背面への被覆防止効果は、図8に図示の例のものに相当する。
更に、上記の実施形態において、被覆チャンバ10が、特定の寸法のガラス基板に合わせて設計されることが当業者には理解できる。従って、背面被覆防止装置の寸法及び対応する被覆方法の特徴(例えば、バリアガス流の量)を、ガラス基板のその寸法に合わせて特別に調節することができる。このため、被覆チャンバ及び被覆方法を合わせて設計するところのガラス基板の寸法を知ることによって、当業者なら、背面被覆装置の正確な寸法及び対応する被覆方法の正確な特徴を求めることができ、背面への被覆を防止するための適切なガスバリアが達成される。
本願に記載されるような実施形態の上記の例の一変形においては、バリアガス流出口を、スパッタリング陰極26と整列させて設置する。これは、上記のバリアガス流出口(典型的には、バリアガス流出口202、302、402、502、504)の一部又は全てをスパッタリング陰極26下の1つ以上の被覆領域70にのみ設置することを意味し、この結果、背面への被覆防止に必要なバリアガスの量が削減される。
本願に記載の背面被覆防止装置の実施形態の別の変形においては、バリアガス導管及びバリアガス流出口が、ガラス基板100を冷却するための冷却装置に組み込まれ、被覆チャンバ内の空間が節約される。
本願に記載の実施形態の別の変形において、背面被覆防止装置は、被覆チャンバの2つの対向する側壁に少なくとも2つのスクリーンを更に備え、側壁は、被覆チャンバの前方壁から後方壁まで延び、2つの側壁の各々にはスクリーンの少なくとも一方が設置されており、各スクリーンは、各側壁から突出する突出部材を有し、各スクリーンは、各側壁に沿って搬送経路に対して平行となり且つ被覆中、プレート状基板から1.5mm〜5mm離間されるように位置決めされた突出部材を有する。
上述され且つ例えば図10において図示されるように、各ガラス基板100は、被覆対象であり且つ搬送システム30上での搬送中にスパッタリング陰極26に面する正面105を有する。更に、各ガラス基板100は、正面105とは反対側であり且つガラス基板の搬送中に搬送システム30に面する背面110と、各々が1つの側面114を備える2つの側方端部112を有する。図10は、ガラス基板100の2つの側方端部112の一方しか図示していないことに留意すること。当業者なら、図10に図示の配置を、ガラス基板100の反対側の側面114にもただし鏡対称にあてはめることが理解できる。上述されるように、またガラス基板100のうちの1枚の一方の側方端部112だけを図示する図10において特に明らかなように、2つの側部間隙500が、搬送システム30上に配置された矩形のプレート状ガラス基板100の側面114と区画の側壁17との間に形成される。側部間隙500は、被覆チャンバ10の側壁17に沿って、搬送方向に対して平行に延びる。飛び出した多数のターゲット材料原子が、この側部間隙500を通過して、望ましくないことにガラス基板100の背面110上に堆積される場合がある。
以上を鑑みると、上述したようなバリアガス供給ユニットに加えて、本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置は、任意で、被覆チャンバ10の壁のうちの少なくとも2つに設置される2つ以上のスクリーンを含んでいてもよく、このスクリーンは任意で基板支持面下に設置される。各スクリーンは、各壁から突出する突出部材を有する。図2に図示されるような背面被覆防止装置の例においては2つの側方スクリーン2000が任意で含まれ、被覆チャンバ10の各側壁17には、基板支持面120下に、スクリーン2000の一方が設置される。
図10は、図2に図示のスクリーン2000の一方の拡大断面図である。各側方スクリーン2000はステンレススチールから形成され、典型的にはL字型の断面(即ち、互いに直角に配置された2つの枝部2002、2004を備える)を有する。枝部2002は、被覆チャンバ10の側壁17の内側に取り付けられる。枝部20004は、枝部2002の上端部に取り付けられ、被覆チャンバの中心に向かって基板支持面120に対して平行、即ち側壁17に対して直角に突出している。従って、枝部2004は突出部材を構成し且つ側壁17に沿って搬送経路60に対して平行に延びる。被覆チャンバ10における側壁17での枝部2002の設置高さは、枝部2004が、約2〜約10mm、典型的には約2〜約5mm、最も典型的には少なくとも約2mm、基板支持面120の下に位置決めされるようなものである。側方スクリーン2000の両枝部2002、2004は更に、基板支持面120に対して平行に、側壁17に沿って被覆チャンバ10全体にわたって(典型的には、被覆チャンバ10の少なくともスパッタ領域全体にわたって)延びている。これは、被覆材料供給源を構成しているスパッタリング陰極26が、被覆材料を少なくとも被覆チャンバ10の被覆領域70に供給するように構成されており、また各スクリーン2000が少なくともこの被覆領域70に設置されることを意味する。
背面被覆防止装置のこの変形の典型的な実施形態において、突出枝部2004は、被覆中、1枚以上のプレート状基板100から少なくとも2mm離間されるように位置決めされる。更に、枝部2004は、基板支持面120が、スパッタリング陰極26と枝部2004との間に位置決めされるような形で側壁17から突出する。より具体的には、上述したように、基板支持面120上に支持された各ガラス基板100は、背面110と、各々が側面114を備える2つの側方端部112を有する。図10に図示されるように、間隙2010がガラス基板100の背面110と枝部2004との間には形成され、枝部2004は、ガラス基板100の背面110から約2〜約10mm、典型的には約2〜約5mm、最も典型的には少なくとも約2mm離間されており、上述したように枝部2002の設置高さに依存する。従って、間隙2010は、約1.5mm〜約10mm、典型的には約1.5mm〜約5mm、最も典型的には少なくとも約2mmの幅を有する。この狭い幅のおかげで、ガラス基板100の側方端部112に向かってスパッタされたAg粒子の殆どが、ガラス基板の背面110への移動を阻まれる。これは粒子が、枝部2004の上面及びガラス基板の側面114上に堆積されるからである。突出枝部2004とガラス基板100との間の間隙2010によって、搬送中のガラス基板100に振動する又はたわむ余裕もでき、ガラス基板100と背面被覆防止装置の突出枝部2004との接触又は衝突が回避される。
被覆作業中、ガラス基板100は、被覆チャンバ10内へと基板搬入口20を通して連続的に搬入され、搬送システム30によって、基板支持面120上の搬送経路60に沿って稼働中のスパッタリング陰極26の下を連続的に運搬され、基板搬出口22を通って搬出される。Ag被覆材料の粒子は、スパッタリング陰極26からガラス基板100に向かって、また矩形のプレート状ガラス基板100と被覆チャンバ10の側壁17との間に形成された側部間隙500に向かって横方向にも飛び出す。これらの側部間隙500に向かって横方向に飛び出した被覆粒子は主としてスクリーン2000の突出枝部2004の上面に堆積される。これによって、ガラス基板100と側壁17との間の側部間隙500を通ってガラス基板100の背面110に向かうAg粒子の移動が減少する又は実質的に阻害される。更に、この例において、ガラス基板100の側面114は、ガラス基板の用途によっては望ましいようには被覆を免れない。
更に、本願に記載の実施形態において、背面被覆防止装置が、被覆チャンバ内に突出し且つ基板支持面120上に位置決めされる側方端部を有する突出部材を各々備えたスクリーンを含む場合がある。このタイプの実施形態の例が図11に図示される。図10と同様に、このような背面被覆防止装置の一方のスクリーン3000だけの断面図が図11に図示されている。しかしながら、典型的には2つの側方スクリーン3000が、背面被覆防止装置のこの例に含まれる。
図11において、スクリーン3000は、被覆チャンバ10の側壁17に取り付けられた枝部3002と、突出部材として形成された枝部3004とを備える。枝部3004は枝部3002の上端部に取り付けられ、被覆チャンバ10内へと突出している。枝部3004は、ガラス基板100の側面114に面した側方端部3006を有する。枝部3004の設置高さは、側方端部3006が基板支持面120上に位置決めされるようなものである。この例において、スクリーン3000はL字型(即ち、枝部3002及び3004は、互いに直角に配置される)であるため、枝部3004全体が基板支持面120上に位置決めされる。枝部3004の長さは、その側方端部3006が、ガラス基板100の側面114から少なくとも2mm、より具体的には約2〜約10mm、典型的には約2〜約5mm、最も典型的には約2mm離間されるようなものである。このため、枝部3004とガラス基板100の側面114との間には、少なくとも約2mmの幅の狭い間隙3010しか形成されない。この間隙3010を通っては、スパッタリング陰極26からガラス基板100の側方端部112に向かって飛び出すAg粒子はごく少量しか通過できない。
従って、被覆作業中に図11の例による2つのスクリーン3000を含む背面被覆防止装置を使用する場合、ガラス基板100と側壁17との間の側部間隙500に向かって進む実質的に全てのAg被覆粒子が、突出枝部3004の上面、その側方端部3006及びガラス基板100の側面114上に堆積される。このため、被覆チャンバの両方の側壁17上にスクリーン3000を設置することによって、ガラス基板100と側壁17との間の側部間隙500を通ってガラス基板100の背面110に向かうAg粒子の移動が減少する又は実質的に阻害される。
更に、図11を参照して説明した上記の実施形態(即ち、側部間隙3010を示す実施形態)において、枝部、特には突出枝部の寸法は、被覆対象であるガラス基板の幅に合わせて調節されることを当業者なら理解できる。特に、当業者なら、特定の寸法のガラス基板に合わせて被覆チャンバ10を設計して、図10及び11に図示の背面被覆防止装置のスクリーンの寸法、特には長さをガラス基板の寸法に合わせて特別に調節できることが理解できる。このため、被覆チャンバを合わせて設計するところのガラス基板の寸法を知ることによって、当業者なら、図10及び11の実施形態のスクリーンの正確な寸法を求めることができ、作業中、被覆チャンバ内において、スクリーンとガラス基板との間に特定の間隙が形成される。
上述したように、また本願に記載の背面被覆防止装置の実施形態の更に別の例を示す図12〜17に図示されるように、各ガラス基板100は、被覆対象であり且つ搬送システム30上での搬送中にスパッタリング陰極26に面する基板正面105(本願において、正面105とも称される)を有する。このため、各ガラス基板100の正面105によって基板表側面1200が画成される。基板表側面1200は、図12において点線としてあらわされる。更に、各ガラス基板100は、正面105とは反対であり且つ搬送システム30上での搬送中に搬送システム30に面する背面110を有する。加えて、各ガラス基板は2つの側方端部112を有し、各々が側面114を備える。図12はガラス基板100の2つの側方端部112の一方しか図示していないことに留意すること。当業者なら、図12に図示の配置を、ガラス基板100の反対側の側面にも、鏡対称にあてはめることが理解できる。
本願で開示の例及び実施形態の各々において、スパッタリング陰極26ひいてはそのターゲットは、均一な厚さの(例えば、実質的に一定の厚さの)被膜を基板100の正面105上にその全体にわたって(即ち、側方端部112の上にさえ)塗布するために、ガラス基板の側方端部112上にまで延び得る。ガラス基板100の搬送中、2つの間隙500が、搬送システム30上に配置された矩形のプレート状ガラス基板100の側面114と区画の側壁17との間に形成される。これらの間隙500は、被覆チャンバ10の側壁17に沿って実質的に搬送方法に対して平行に延びる。飛び出した多数のターゲット材料原子が、側部間隙500を通過して、典型的には散乱に因り、望ましくないことにガラス基板の背面110上に堆積される場合がある。
以上を鑑みると、本願に記載の実施形態による背面被覆防止装置は、任意で、被覆チャンバ10の壁のうちの少なくとも2つに設置される2つ以上のスクリーンを備えていてもよく、各スクリーンは各々の壁から突出する突出部材を有し、任意で、基板表側面より上に設置される。図12に図示されるように、このような背面被覆防止装置の一例には、2つの側方スクリーン600が含まれ、被覆チャンバ10の各側壁17には、基板表側面1200より上にスクリーン600の1つが設置される。
図12は、本願に開示の実施形態による背面被覆防止装置のスクリーン600の一例の拡大断面図である。図12に図示されるようなスクリーン600とガラス基板100の比率が正確な縮尺ではないことに留意すること。各側方スクリーン600は典型的にはステンレススチールから形成され、典型的にはL字型の断面を有する。即ち、スクリーン600は、実質的に互いに直角に配置された2つの枝部602、604を備える。枝部602は被覆チャンバ10の側壁17の内面に取り付けられる。枝部604は枝部602の底端部に取り付けられ、また被覆チャンバの中心に向かって基板表側面1200に対して実質的に平行に、即ち側壁17に対して実質的に直角に突出する。従って、枝部604は突出部材を構成し、また側壁17に沿って搬送経路60に対して実質的に平行に延びる。被覆チャンバ10における側壁17での枝部602の設置高さは、枝部604が、基板表側面1200より約1.5〜約10mm、典型的には約1.5〜約5mm、最も典型的には約2mm上に位置決めされるようなものである。側方スクリーン600の両枝部602、604は更に、基板表側面1200に対して実質的に平行に、側壁17に沿って、被覆チャンバ10全体、典型的には少なくとも被覆チャンバ10のスパッタリング領域全体にわたって延びる。これは、被覆材料供給源を構成しているスパッタリング陰極26が、被覆チャンバ10の少なくとも被覆領域70へと被覆材料を供給するように構成されており、また各スクリーン600が、少なくとも被覆領域70に設置されることを意味する。
典型的には、本願で開示の実施形態の例のスクリーンの材料は真空適合性であり、また本願に記載の実施形態のいずれにおいてもアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレススチールから成る群から選択される少なくとも1つの元素であってもよい。しかしながら、真空適合性のその他の材料も考えられる。本願に記載のどの実施形態のスクリーン又は突出部材の厚さ(例えば、本実施形態の枝部602、604いずれかの厚さ)も、例えば数mm、典型的には約1mm〜約10mm、より典型的には約2mm〜約5mmである。更に、本願に記載の実施形態において、突出部材の典型的な寸法、例えば本実施形態における搬送方向に対して実質的に平行な枝部604の寸法は約20cm〜約100cmである。更に、本願に記載のどの実施形態の突出部材の典型的な寸法、例えば搬送方向に実質的に直角の本実施形態の枝部604の寸法も、約10cm〜約50cmである。これは、本願に記載の実施形態において、スクリーンの突出部材の寸法がLxW(長さx幅)=(10〜50cm)x(20〜100cm)であることを意味し、特定の実施形態において、幅Wは、搬送方向に対して実質的に平行に延びる。
典型的な実施形態において、突出枝部604は、被覆中、1枚以上のプレート状基板100から約1.5mm〜約10mm離間されるように位置決めされる。更に、枝部604は、スパッタリング陰極26と基板表側面1200との間に位置決めされるように側壁17から突出している。より具体的には、上述したように、基板支持面上で支持された各ガラス基板100は、正面105と、各々が側面114を備える側方端部112を有する。図12に図示されるように、間隙2100が、ガラス基板100の正面105と枝部604の下面との間に形成され、枝部604は、ガラス基板100の正面105から約1.5〜約10mm、典型的には約1.5〜約5mm、最も典型的には約2mm離間され、上で説明したように枝部602の設置高さに左右される。従って、間隙2100は、約1.5mm〜約10mm、典型的には約1.5mm〜約5mm、最も典型的には約2mmの幅を有する。この狭い幅の結果、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500に向かってスパッタされたAg粒子の殆どが、ガラス基板の背面110に達することを阻まれるが、これは粒子が枝部604の上面に堆積されるからである。突出枝部604とガラス基板100との間の間隙2100によって、搬送中のガラス基板100が振動又はたわむ余裕もでき、ガラス基板100と背面被覆防止装置の突出枝部604との接触又は衝突が防止される。
本願に記載の実施形態の一変形において、突出部材(例えば、枝部604として形成される)は被覆チャンバ内に突出している側方端部を有し、この側方端部は、基板支持体上の1枚以上のプレート状基板100の少なくとも1枚の側面114の1つから離間され且つ実質的に整列するように位置決めされる。図12に図示のスクリーン600において、枝部604は、前方面606として形成された側方端部を有する。枝部604の側方端部は基板表側面1200より上に位置決めされ且つガラス基板100の側面114から間隙2100によって約2mm、離間されている。同時に、スクリーン600の前方面606は、搬送システム30上に支持されたガラス基板100の側面114と実質的に整列させられる。従って、ガラス基板100と背面被覆防止装置の突出枝部604との接触又は衝突が回避される。更に、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500に向かってスパッタされたAg粒子は直線の軌道に沿って移動し、別の粒子又は側壁17との衝突によって逸れる又は散乱する場合もある。突出枝部604の前方面606とガラス基板100の側面114とを整列させるため、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500に向かって横方向にスパッタされたAg粒子の殆どが、枝部604の上面及び前方面606上で吸着される又は堆積される。
被覆作業中、典型的には実質的に同寸法のガラス基板100が、基板搬入口を通って被覆チャンバ10内に連続的に搬入され、搬送システム30によって、基板支持面上の搬送経路60に沿って稼働中のスパッタリング陰極26下を連続的に運搬され、基板搬出口を通って搬出される。この結果、プレート状ガラス基板は典型的には同じ厚さを有していることから、ガラス基板の正面は、共通する基板表側面を画成する。或いは、本願に記載の実施形態においては、被覆中に、背面被覆防止装置の突出部材が1枚以上のプレート状基板から少なくとも1.5mm離間されて位置決めされるような様々な寸法又は厚さのガラス基板が連続的に被覆チャンバ10内に搬入される。これは、本実施形態において、枝部604が、様々な寸法を有するガラス基板100の正面105ひいてはガラス基板によって画成される基板表側面1200から約1.5〜約10mm、典型的には約1.5〜約5mm、最も典型的には約2mm離間されることを意味する。Ag被覆材料の粒子は、スパッタリング陰極26からガラス基板100に向かって、また矩形のプレート状ガラス基板100と被覆チャンバ10の側壁17との間に形成された間隙500に向かっても横方向に飛び出す。これらの間隙500に向かって横方向に飛び出した被覆粒子は、主にスクリーン600の突出枝部604の上面に堆積される。これによって、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500を通ってガラス基板100の背面110に向かうAg粒子の移動が減少する又は実質的に阻害される。更に、基板100の側面114の被覆が軽減される又は回避される。更に、ガラス基板100の正面上の被膜は、太陽電池用のガラス基板を処理する際に特に所望されるように、その側方端部112でさえも均一となる。
ここで実施形態の更に別の変形について図13を参照しながら説明する。図12と同様に、このような背面被覆防止装置の一方のスクリーン700だけの断面を図示している。しかしながら、典型的には2つの側方スクリーン700が背面被覆防止装置に含まれる。各側方スクリーン700は2つの枝部702、704を含み、これらは図12に図示の実施形態について説明したように配置される。ただし、この実施形態において、背面被覆防止装置は、基板支持体上の1枚以上のプレート状基板100の少なくとも1枚の正面105の側方部位上に張り出すように位置決めされる側方端部を有する突出部材を含む。枝部704は、枝部704の前方面706がガラス基板100の上に位置決めされる点で図12に図示された枝部604とは異なる。これは枝部704が、搬送中、ガラス基板100の正面105の側方部位112上に張り出す、即ち搬送経路60の正面上に部分的に張り出すことを意味する。これによって、たとえスパッタリング陰極26から横方向に飛び出したある量のAg粒子が、側壁17又は突出枝部704とガラス基板100の正面105との間の間隙2100に向かう別の粒子のせいで逸れたり散乱したりしても、ガラス基板100の背面への被覆が防止される。
図12及び13に各々図示の例において、スパッタ中、側壁17に向かって横方向に飛び出すスパッタされたAg材料のある量の粒子は、枝部602、702の表面上に各々堆積される。この結果、スクリーン600、700の背面被覆防止効果に加えて、これらの実施形態では、Ag粒子による被覆チャンバ10の側壁17の汚染が軽減される又は阻害される。更に、被覆チャンバ10のメンテナンスには側方スクリーン600、700の交換が含まれ得るが、側壁洗浄作業を必要としない。特に、枝部602、702は、チャンバの側壁17から天壁14にかけてカバーし得る。
本願に記載の実施形態の更なる変形においては、スクリーンの突出部材の前述の側方端部を、基板支持体上のプレート状基板100の正面から先細りするように形成することができる。図14、15の各々において、このような背面被覆防止装置の例が図示されており、これらの例は、突出枝部の突出する側方端部のデザイン以外、図12に図示の実施形態に対応している。例えば、図14のL字型スクリーン800は、側壁17に取り付けられた枝部802と、基板表側面1200より上で突出した枝部804とを含む。枝部804の側方端部806は楔形の傾斜面を有しているため、その突出した先端は、被覆チャンバ10の天壁14の方向を向く。図15に図示のスクリーン850は、2つの枝部852、854を有する。枝部852は側壁17に取り付けられ、枝部854は、基板表側面1200に対して実質的に平行に突出している。加えて、枝部854の側方端部856は先細りした形状を有しているため、その突出した中央先端部は、被覆チャンバ10の対向する側壁17方向を向いている。図14及び15の例において、スクリーン600、650の突出する側方端部806、856はガラス基板100の正面から先細るように形成されているため、搬送中のガラス基板100のクリアランスが改善される。従って、搬送中のガラス基板100の振動又はたわみに因るガラス基板100とスクリーン800、850との接触又は衝突をより安全に回避することができ、同時にガラス基板の背面への被覆が軽減される又は防止される。同時に、十分な幅の間隙2100が突出枝部804、854の先細り部位に形成され、これらの枝部804、854の底面は、基板表側面1200から、この十分な最低間隙幅より狭い幅でもって離間されている。このため、ガラス基板の背面への被覆材料の不要な堆積を更に軽減することができるが、これはこの極めて狭い間隙幅のせいである。
本願で開示の実施形態において、背面被覆防止装置は、実質的に基板と整列する突出部材を各々備えるスクリーンを有していてもよい。更に、本願に記載の実施形態において、背面被覆防止装置は、実質的に基板表側面1200と整列する突出部材を各々備えるスクリーンを有していてもよい。これらの実施形態の例を図16に図示する。
図16において、スクリーン1000は、被覆チャンバ10の側壁17に取り付けられた枝部1002と、突出部材として形成された枝部1004とを備える。枝部1004は枝部1002の底端部に取り付けられ、また被覆チャンバ10内に突出している。枝部1004は、ガラス基板100の側面114に面した側方端部1006を有する。枝部1004の設置高さを、図16に図示されるように、枝部1004の上面が基板表側面1200と実質的に整列するように調節することができる。更にこの例においてスクリーン1000はL字型であり、即ち枝部1002、1004は実質的に互いに直角に配置される。枝部1004の長さは、その側方端部1006が、ガラス基板100の側面114から約1.5〜約10mm、典型的には約1.5〜約5mm、最も典型的には約2mm、横方向に離間されるようなものである。この結果、約1.5〜約10mm、典型的には約1.5〜約5mm、最も典型的には約2mmの幅を有する狭い側部間隙1010しか、枝部1004とガラス基板100の側面114との間には形成されない。この間隙1010を通っては、スパッタリング陰極26から飛び出すAg粒子はごく少量しか通過できない。
従って、被覆処理中に図16に図示の例による2つのスクリーン1000を含む背面被覆防止装置を使用する場合、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500に向かって進む実質的に全てのAg被覆粒子が、突出枝部1004の上面に堆積される。このため、被覆チャンバの両方の側壁17上にスクリーン1000を設置することによって、ガラス基板100と側壁17との間の間隙500を通ってガラス基板100の背面110に向かうAg粒子の移動が減少する又は実質的に阻害される。
従って、本願で開示の実施形態において、突出部材は、基板表側面と実質的に整列していてもよい。図16の例に示されるように、枝部1004の設置高さを、枝部1004の上面が基板表側面1200と実質的に整列するように調節して、突出部材の第1位置としてもよい。その他の例において、図16に図示の枝部1004の設置高さを、枝部1004の下面が基板表側面1200と実質的に整列するように調節して、突出部材の第2位置としてもよい。更に、突出部材を、突出部材と基板表側面とが実質的に整列するその他の位置に取り付けてもよい。例えば、図16に図示の枝部1004の設置高さは、突出部材が、突出部材の第1位置と第2位置との間に位置決めされるように調節される。典型的には、突出部材の側方端部は、基板表側面上に位置決めされる。例えば、図16に図示の枝部1004の側方端部1006の上部は、基板表側面1200上に位置決めされる。或いは、側方端部1006のその他の部位が、基板表側面1200上に位置決めされる。
更に、本願で開示の実施形態において、突出部材を、基板と整列するように位置決めしてもよい。このため、突出部材は、基板支持体上で支持された基板の側面とは反対側(例えば、面する)に位置決めされるいずれの位置にあってもよい。例えば、図16に図示の例の変形において、枝部1004は、その側方端部1006が、少なくとも部分的に基板100の側面114に面するいずれの位置もとり得る。
図16に図示の例及び本願に記載の実施形態のその他の例の変形において、背面被覆防止装置のスクリーンは各々、側壁17に対して90度ではない傾斜でもって傾斜するように配置された突出部材を有していてもよい。更に、各スクリーンについて、側壁17に取り付けられる枝部の側壁17での設置高さ及び突出枝部の長さは、突出枝部の側方端部が、ガラス基板100の側面114から少なくとも約1.5mm離間されて位置決めされるようなものである。図16に図示の例のこのような変更も、図16の例について上述したような背面防止効果をもたらす。
更に、本願に記載の実施形態において、背面被覆防止装置が、パネルと、各壁に設置されるホルダとを備える突出部材を各々備えるスクリーンを有していてもよい。このパネルはホルダに取り付けられる。パネルは、細長いパネルであってもよい。ホルダは細長いホルダであっても、複数のホルダ要素を含んでいてもよい。ホルダは、各壁と一体化された突出部であってもよい。或いは、ホルダは、各壁に設置される部材である。
従って、本願に記載の実施形態の一例の断面図を示す図17に図示されるように、スクリーン400は細長いパネル4004であってもよく、その下面で側壁17から突出している細長いホルダ4008の取り付け具4010に取り付けられている。別の例(図示せず)において、パネル400の下面はホルダ4008に直接取り付けられ、パネル4004の下面とホルダ4008の上面との間には取り付け具も空間もない。パネル4004は実質的に搬送経路60ひいては基板表側面1200に対して平行に延びる。図17に図示されるように、ホルダ4008が、側壁17の細長い突出部の場合もある。従って、ホルダ4008が図17に図示されるように側壁17に一体化した一部であってもよい。或いは、ホルダ4008は、側壁17に取り付けられる細長い部材である。図17に図示の例において、ホルダ4008及びパネル4004は、側壁17に沿って互いに平行に且つ搬送経路60に対して平行に延びる。更に、本例において、パネル4004の寸法は、パネル4004の前方面4006が、基板100の側面114と実質的に整列するようなものである。典型的には、ホルダ4008は、パネル4004の下面が搬送中にガラス基板100より上に位置決めされるような設置高さで側壁17に設置されるため、間隙2100がパネル4004と基板100との間に形成される。パネル4004の底面と基板表側面1200との間の間隙2100の間隙幅は、約1.5mm〜5mm、より典型的には約2mmである。図17に図示されるような特定のデザインのスクリーン4000において、ホルダ4008は、ホルダ4008の上面が基板の正面105と実質的に整列し且つパネル4004と基板100との間に間隙2100が形成されるような設置高さで側壁17に設置される。図17に図示された例の上記の各デザインによって、ガラス基板100の背面への被覆が信頼性高く軽減される又は防止されるが、これはスクリーン4000とガラス基板100の正面との間の間隙2100の幅が約1.5〜5mm、典型的には約2mmと狭いからである。
背面被覆防止装置の変形において、本願に記載の上記の実施形態及び例の各々において、突出部材の縁部を、搬送中に振動又はたわみがあった場合に鋭い縁部によってガラス基板100が損傷するのを回避するために丸めてもよい。
更に、スクリーンを含む上記の実施形態及び例の各々において、実施形態及び例のいずれかにおいて上述されたような形状を有する1つ以上の追加のスクリーンも、基板表側面1200の上及び/又は下で、即ち典型的には実質的に基板表側面1200に対して平行なスクリーンの上及び/又は下で各側壁17に設置することができる。これによって、ガラス基板100の背面への被覆の防止効果が促進される。
加えて、上記の実施形態及び例の各々の更に別の変形において、基板100は、被覆チャンバ内を水平方向ではなく上下方向に運搬される。このような場合、当業者なら理解できるように、スクリーンは被覆チャンバの別の位置に取り付けられ、例えば被覆チャンバの天壁及び底壁に取り付けられ、或いは側壁にとりつけられるように対応した構成の変形プロファイルを有する。
更に、上記の実施形態及び例の各々の別の変形において、被覆チャンバ10は、円形の前方蓋部と後方蓋部によって閉鎖されるチューブ型の壁を有するチューブ型容器であってもよい。ガラス基板100は、このチューブ型容器の縦軸に対して平行な方向に搬送される。更に、この変形の円形の前方蓋部及び後方蓋部は、上で定義されたような前方壁及び後方壁に対応する。上で定義されたような側壁は、搬送中にガラス基板100の側方端部112に面するチューブ型の壁の領域に対応する。
ガラス基板100(ベースライン基板と称される場合もある)の材料の典型的な例はソーダ石灰フロートガラスであり、標準的な量又はそれより少ない量の鉄を含有し得る。加えて、本願に記載の実施形態においては、予備被覆をしたガラス基板を使用する場合もある。例えば、ガラス基板100を透明導電性酸化物で被覆する。更に、ガラス基板100は、アモルファス及び/若しくは微結晶シリコンp−i−n構造又はアモルファス及び/若しくは微結晶シリコンp−i−n−p−i−nタンデムセル構造を有していてもよい。更に、太陽電池用の基板を被覆する場合、太陽電池層を積層した基板を本願に記載の実施形態において使用してもよい。更に、本願に記載の実施形態によるガラス基板100として使用されるガラス基板の典型的な寸法は、約1x1m〜約3x6m、典型的には約2.2x2.6m又は約1.1x1.3mである。典型的には、本願に記載の実施形態によるガラス基板100の厚さは、約2mm〜約5mmである。
上記の説明では本発明を開示するために最良の形態も含め例を活用しているが、この説明は当業者による本発明の形成及び使用も可能にする。本発明を様々な具体的な実施形態の観点から説明してきたが、当業者なら、本発明を特許請求の範囲の精神及び範囲内で改変を加えて実施可能であることが理解できる。特に、上記の実施形態の相互に非排他的な構成を互いに組み合わせてもよい。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく別の例も含まれ得る。このような別の例は、特許請求の範囲内にあると意図される。

Claims (25)

  1. プレート状基板を被覆するための被覆チャンバに合わせて構成された背面被覆防止装置であって、
    被覆チャンバは、連続的又は非連続的に搬送されるプレート状基板を被覆するように構成されており、基板搬入口を有する前方壁と、基板搬出口を有する後方壁と、被覆材料を被覆チャンバに供給するように構成された被覆材料供給源と、搬送システムとを備え、搬送システムの正面は被覆材料供給源に面しており、搬送システムは、その正面上の搬送経路に沿って複数のプレート状基板を連続的又は非連続的に搬送するように構成されており、
    背面被覆防止装置は、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でガスバリアを提供するように構成されている背面被覆防止装置。
  2. 搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でバリアガスを供給するように構成されたバリアガス供給ユニットを備える請求項1記載の背面被覆防止装置。
  3. バリアガス供給ユニットが、
    搬送システムの正面に設置された1つ以上のバリアガス流出口と、
    1つ以上のバリアガス流出口に接続された1本以上のバリアガス導管と、
    1本以上のバリアガス導管に接続されたバリアガス供給源とを備える請求項2記載の背面被覆防止装置。
  4. 搬送システムの正面であり且つ複数のプレート状基板の背面の下に配置されたカバーパネルを更に備え、これによってカバーパネルと複数のプレート状基板の背面との間に空間が画成され、被覆防止装置が、カバーパネルと複数の基板の背面との間に画成された空間にガスバリアを提供するように構成される先行の請求項のいずれか1項記載の背面被覆防止装置。
  5. プレート状基板を被覆するための被覆チャンバであって、
    連続的又は非連続的に搬送されるプレート状基板を被覆するように構成されており、基板搬入口を有する前方壁と、基板搬出口を有する後方壁と、被覆材料を被覆チャンバに供給するように構成された被覆材料供給源と、搬送システムとを備え、搬送システムの正面は被覆材料供給源に面しており、搬送システムは、その正面上の搬送経路に沿って複数のプレート状基板を連続的又は非連続的に搬送するように構成されており、
    背面被覆防止装置は、プレート状基板の背面への被覆を防止するために、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でガスバリアを提供するように構成されている被覆チャンバ。
  6. 背面被覆防止装置が、搬送システムの正面と複数のプレート状基板の背面の近隣でバリアガスを供給するように構成されたバリアガス供給ユニットを備える請求項5記載の被覆チャンバ。
  7. バリアガス供給ユニットが、
    搬送システムの正面に設置された1つ以上のバリアガス流出口と、
    バリアガス流出口に接続された1本以上のバリアガス導管と、
    1本以上のバリアガス導管に接続されたバリアガス供給源とを備える請求項6記載の被覆チャンバ。
  8. バリアガス導管の1本以上が1つ以上のバリアガスバルブを介してバリアガス供給源に接続され、バリアガス供給ユニットが、1つ以上のバリアガスバルブを制御するように構成された制御手段を備える請求項7記載の被覆チャンバ。
  9. バリアガス流出口の1つ以上が搬送システムの正面に形成された長さ方向のスリットの形状を有し、バリアガス流出口が互いに平行に且つ搬送経路を横断するように配置される請求項6〜8のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  10. バリアガス流出口の1つ以上が搬送システムの正面の全幅にわたって延びる請求項6〜9のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  11. 搬送システムが複数の回転ロールを備え、回転ロールが、前方壁から後方壁へと連続的に互いに平行に配置されており、各ロールが、ロールに各々同軸に取り付けられ且つガラス基板を支持する複数の離間されたリングを有する請求項6〜10のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  12. 被覆チャンバが真空被覆チャンバである並びに/又は真空被覆チャンバの前方壁及び後方壁の開口部の1つ以上が、真空ロック、エアロック、スリットバルブ若しくはこれらの組み合わせを備える請求項6〜11のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  13. 被覆材料供給源が、被覆材料を被覆チャンバの少なくとも被覆領域に供給し、また各バリアガス流出口が少なくとも被覆領域に設置される請求項6〜12のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  14. 被覆チャンバがスパッタリングによる被覆に合わせて構成されており、被覆材料供給源が1つ以上のスパッタリング陰極である請求項6〜13のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  15. 背面被覆防止装置が被覆チャンバの2つの対向する側壁に設置された少なくとも2つのスクリーンを更に備え、側壁が被覆チャンバの前方壁から後方壁へと延び、2つの側壁の各々にスクリーンの少なくとも一方が設置され、各スクリーンが各側壁から突出する突出部材を有し、各スクリーンが、各側壁に沿って搬送経路に対して平行に延び且つ被覆中、プレート状基板から1.5mm〜5mm離間されるように位置決めされた突出部材を有する請求項6〜14のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  16. 搬送システムの正面であり且つ複数のプレート状基板の背面の下に配置されたカバーパネルを更に備え、これによってカバーパネルと複数のプレート状基板の背面との間に空間が画成され、被覆防止装置が、カバーパネルと複数の基板の背面との間に画成された空間にガスバリアを提供するように構成される請求項6〜15のいずれか1項記載の被覆チャンバ。
  17. 被覆チャンバ内でプレート状基板を被覆する方法であって、
    被覆チャンバ内を複数のプレート状基板を運搬することを含み、これが
    (a)プレート状基板のうちの1枚を被覆チャンバの前方壁の基板搬入口を通して被覆チャンバ内に送り出し、プレート状基板を、複数のプレート状基板を正面の搬送経路に沿って連続的又は非連続的に搬送するための搬送システム上に配置し、
    (b)プレート状基板を搬送経路に沿って連続的又は非連続的に搬送し、一方、被覆材料を、被覆チャンバ内に設置された被覆材料供給源からプレート状基板の正面に向かって供給しながら、プレート状基板の背面への被覆を防止するためにガスバリアを搬送システムの正面及びプレート状基板の背面の近隣で提供し、
    (c)プレート状基板を被覆チャンバの後方壁の基板搬出口を通して搬出することによって行われ、プレート状基板は、別のプレート状基板が被覆チャンバ内を運搬されている間に搬出される方法。
  18. プレート状基板の2枚以上が被覆チャンバ内を連続的に運搬され、
    2枚以上の連続的に運搬されるプレート状基板の間には間隙が形成され、各間隙が2枚の連続して運搬される基板によって画成され且つ搬送経路の全幅にわたって延び、
    ガスバリアが、ある量のバリアガスを搬送システムの正面で供給することによって提供され、供給されるバリアガスの量が工程(a)〜(c)の最中に制御される請求項17記載の方法。
  19. ガスバリアが、ある量のバリアガスをバリアガス供給源から1本以上のバリアガス導管及び搬送システムの正面に設置された1つ以上のバリアガス流出口を通して供給することによって提供される請求項17又は18に記載の方法。
  20. バリアガス流出口の1つ以上に供給されるバリアガスの量が制御手段によって制御される請求項19記載の方法。
  21. バリアガスがバリアガス流出口の1つ以上を通して供給され、バリアガス流出口の1つ以上が、搬送システムの正面に形成された長さ方向のスリットの形状を有し、また互いに平行に且つ搬送経路を横断するように配置される請求項19又は20記載の方法。
  22. バリアガスがバリアガス流出口の1つ以上を通して供給され、バリアガス流出口の1つ以上が、搬送システムの正面の全幅に亘って延びる、請求項19〜21のいずれか1項記載の方法。
  23. 工程(a)〜(c)の間、バリアガス流出口の少なくとも1つが間隙の少なくとも1つの近くに配置される場合、その少なくとも1つのバリアガス流出口に供給されるバリアガスの量が減量され、一方、その少なくとも1つのバリアガス流出口以外のバリアガス流出口に供給されるバリアガスの量が増量される、請求項19〜22のいずれか1項記載の方法。
  24. プレート状基板の1枚以上が、被覆チャンバの基板搬入口と基板搬出口との間の距離より長く、
    運搬中、搬送されるプレート状基板の1枚が基板搬入口と基板搬出口との間の距離にまたがる場合は、ガスバリアを提供するために供給されるバリアガスの量を減量し、運搬中、連続的に搬送される基板同士の間の間隙の1つが被覆チャンバ内にある場合は増量する請求項17〜23のいずれか1項記載の方法。
  25. 工程(b)中、プレート状基板の背面への被覆が、被覆チャンバの2枚の対向する側壁に設置された少なくとも2つのスクリーンによって更に防止され、側壁は被覆チャンバの前方壁から後方壁に向かって延び、2つの側壁の各々にスクリーンの少なくとも一方が設置され、各スクリーンが各側壁から突出する突出部材を有し、各スクリーンが、各側壁に沿って搬送経路に対して平行に延び且つ被覆中、プレート状基板から1.5mm〜5mm離間されるように位置決めされた突出部材を有する請求項17〜24のいずれか1項記載の方法。
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