JP5415002B2 - コーティング装置のためのフラッディングチャンバ - Google Patents

Description

発明の内容

本発明は、特許請求項１の前文のフラッディングチャンバに関する。

高真空コーティング装置（ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）における送入ロックチャンバと送出ロックチャンバは、それぞれ高真空コーティングチャンバの前に又は後にしばしば配置される。それぞれ個々の基板を持った高真空コーティングチャンバ全体を再び真空にする必要がないように、被覆される基板、例えば、ガラスシートはこれらの送入チャンバと送出チャンバに送られる。送入チャンバは大気圧の領域から真空領域へ基板を移送する機能を持ち、送出チャンバはここで被覆された基板を真空から大気圧の領域まで移送する作業を持つ。

送入チャンバと、プロセスチャンバと、送出チャンバとによるコーティング装置は、例えば、ドイツ特許第１０２００４ ００８５９８ Ａ１の図１に開示されている。一方では、送入チャンバと送出チャンバの間に、もう一方では、プロセスチャンバとの間に、バッファチャンバが更に設けられてもよい。このようなコーティング装置は、インライン装置とも呼ばれる。

注入チャンバ内の圧力は、適切な搬送圧、例えば、ｐ＝５・１０^-３ｈＰａにされる。次に続くプロセスチャンバ内の圧力は、例えば、ｐ＝１・１０^-３ｈＰａを得、それに続く送出チャンバの圧力は、プロセスチャンバ圧から大気圧に至る。

送入チャンバを一定の基板搬送時間とバルブ切り替え時間における要求搬送圧にするために必要とされる時間は、サイクルタイムの重要な決定要因である。

ますますより頻繁に非常に薄いガラスシート或いは他の面積基板が被覆される新規な装置において、送出チャンバを必要とされる圧力にするのに必要とされる時間は、ますます重要になってきた。急速フラッディングによって基板は破壊又は損傷されやすいので、わずか８秒〜１２秒の範囲のフラッディング時間が達成され得る。

インラインコーティング装置の生産性に決定的な一要素は、サイクル時間或いはクロック周期、即ち、それぞれの基板コーティングに消費されなければならない時間である。４５秒のサイクル時間を達成するために、ロックシステムは、大気圧下の点から高真空領域の点まで、また、その逆に４５秒未満で基板を移動することができなければならない。この時間内で、基板は、ロック内外に搬送されなければならず、ロックは、排気又は通気されなければならない。他の全ての作業もまた、サイクル時間内に完了されなければならないので、排気やフラッディングに利用可能な時間は、通例サイクル時間未満、例えば、４５秒のうちの２０秒である。

既知の式によれば、

ここで、
ｔ＝ポンピング時間、
Ｖ＝容積、
Ｓ＝ポンプ吸引容量、
Ｐ_０＝初期圧（大気圧）、
Ｐ_１＝ターゲット圧（搬送圧、最終ロック圧）、
ポンピング時間と、それをもってサイクル時間は、以下の基準を用いて短縮され得ることになる：
-ロックチャンバの容積を減少させる、
-ポンプ吸引容量を増加させる、
-Ｐ_０とＰ_１との比を低下させる。

通例、実際にはロックチャンバの容積の減少が好ましい。残念なことに、容積の減少は、急速フラッディング下で、より大きい圧力差がロック内で生じる負の影響を頻繁に伴い、基板を破壊するか又はそれらの位置から離す。

真空チャンバ内に平坦な基板の移送するためのデバイスは、既知であり、平坦な基板の一方の側に対向して、平坦な基板に対するボアを有するガスチャネルが設けられている（国際出願第２００４／０９６６７８Ａ１号）。この中で利用可能なガスクッションは、基板が支持体上に置かれ且つ損傷することを防止する。

更に、真空チャンバのためのカスケード型ガス供給も既知であり、壁における幾つかの開口部は同じガス供給源から送られる（ドイツ特許第１０１１９ ７６６Ａ１号）。

最後に、プロセスチャンバと連続したプロセスチャンバに隣接した排出可能なチャンバ、又は排出可能なチャンバとプロセスチャンバの他の組み合わせを含み得る基板プロセスシステムも既知である（米国特許第６０１６ ６１１号）。処理システムは、隣接したチャンバ間に配置された種々の分離バルブだけでなく、ガス流バルブと真空バルブを含む。コントローラは、種々のガス流バルブと真空バルブのそれぞれの位置を制御し、一部には、種々の分離バルブが開放した位置にあるか又は密閉された位置にあるかに左右される。

既知のデバイスは、サイクル時間の短縮を必要としない。

本発明は、より短いフラッディング時間がサイクル時間を減少させる課題を説明する。

課題は、特許請求項１の特徴に従って解決される。

本発明は、その結果として、コーティング装置のためのフラッディングチャンバであって、より短いフラッディング時間と、それをもってより短いクロックサイクルが達成され得る、前記フラッディングチャンバに関する。この中で、基板が対称的に配置されている二つのフラッディング手段が用いられる。フラッディング手段は、ガスジェットを直接基板に向ける。これによって、基板は、フラッディング手段の間に固定される。

本発明で得られた利点は、特に、高ガス流量による急速フラッディングによって、基板が搬送システムから離れてロックチャンバ壁に向かって吹き倒されないことを含む。基板が基板において互いに取り消す流れ力によって作用することによって、基板をひっくり返し得る力はない。

フラッディング時間を、例えば、１０秒をここで残り２秒に短縮することによって、サイクル時間は、例えば、８秒だけ短縮させ得る。本発明の利点は、更に、フラッディングの間の基板がフラッディング手段の間に固定されることである。即ち、フラッディング手段自体は、基板のための接触しないホルダとして作用する。減衰カップリングは、同時に、基板とフラッディング手段の間に形成され、基板の可能な振動を打ち消す。

平坦な基板の既知のエアクッション搬送とは対照的に、本発明において、基板は、局所的に幾つかの部位で高い動圧によって確実に保持される - ガスジェットによって可能になる - 即ち、中心に固定される。チャンバ容積へのガス流から得られる静圧は、搬送面から外へ基板がずれることを妨げる。

本発明の実施形態の例は、図示され、以下に更に詳述される。

図１は、送入チャンバ２と、プロセスチャンバ３と、送出チャンバ４とを有するインラインコーティング装置１を示す概略図である。コーティングされる面基板、例えば、ガラスプレートは、送入チャンバ２の開口部５を通って導入され、プロセスチャンバ３に搬送され、そこで、基板がコーティングされる。コーティング後、基板は送出チャンバ４に達し、ここから外に搬送される。

図２は、送出チャンバ４を分離して再び示す図である。四つのロックチャンバ壁６〜９は、ここではガラスプレートである基板１１のための搬送デバイス１０も見ることができる。１２と１３によってフラッド壁が示され、幾つかの穴１４、１５を備えている。フラッド壁１２、１３は、ロックチャンバ６、７の内側にフラッドチャネル１６、１７とともに形成し、続いて、それに穴１４、１５を貫通するガスが流し込まれる。ガス流は、矢印１８、１９によって示される。ガスの供給は、幾つかのサイドチャネル２０を経て２７まで行われ、ガス供給管２９を介して供給される中央に置かれたメインチャネル２８と接続される。メインチャネル２８は、この中に天井壁３１内の凹部３０によって形成される。シーリング壁３１もまた、サイドチャネル２０〜２７がフラッドチャネル１６、１７に入る部位で凹部を有する。

従って、フラッドガスは、ガス注入管２９を経てメインチャネル２８に到着し、ここからサイドチャネル２０〜２７に達し、フラッドチャネル１６、１７において終了する。ここからフラッドガスは穴１４、１５を貫通し、基板１１に作用する。基板１１は、同時に、二つのフラッドチャネル１６、１７から吹きかけられる。

フラッド壁１２、１３からのガスの放出は、同一で鏡面対称でなければならない。即ち、フラッド壁１２、１３の互いに対応する穴は、互いに、直接向かい合っている。しかしながら、最小の相殺もまた、維持効果と共鳴に関して有利であり得る。

フラッドチャネル１６、１７へのガスの送入は対称的に行われ且つ同量のガスが常に同一速度でフラッドチャネルに入ることが重要である。穴の代わりにノズル、隙間等を用いることもできる。

図３は、図２と同様の送出チャンバ４を示す図であるが、概略図で且つ非常に単純化されている。ガス供給は、上からだけではなく下から又は上と下から行うことができることは明らかである。このために、二つのガス供給部３２、３３が設けられ、フラッドチャネル１６、１７において終了する。図２の実施形態のように、基板１１の搬送は、矢印３４の方向で行われる。第二ガス供給部３３のために、フラッドチャネル１６、１７を通るガス流は、均一にすることができる。即ち、より下の穴を通って、上と同じ量のガスが流れる。

図４において、フラッドチャネル１６、１７の垂直に伸びた二つの中央に配置されたガス供給部３５、３６を含む送出チャンバ４を示す。これらの中央のガス供給部３５、３６は、フラッドチャネル６、１７のより下の領域とより上の領域にガスが均一に分配することを確実にする。

図３と図４は、ガス供給部３２、３３又は３５、３６が対称的に動作することを示していない。即ち、ガス供給部３２、３３と３５、３６に流れ込むガスは共通の供給源に由来する。ガス流の対称的な分割がなければ、複雑で費用のかかる調節が、同一のガス流が両側のフラッド壁に供給されることを確実にするために必要となる。

図５は、力が互いの基板のチャネルに作用することを示している。穴１４、１５から流れるガス圧に由来する力Ｆ_１〜Ｆ_１４は、全てが同じ大きさである。しかしながら、力Ｆ_８〜Ｆ_１４は、力Ｆ_１〜Ｆ_７に対向し、力が基板１１で互いに相殺する。

図６は、基板１１が一方の側に傾く場合には、ガス流よる力が振る舞う方法を示す図である。この場合には基板１１がフラッディング壁１２、１３の上開口部に近づくので、それから流れるガスは、長い力の矢印Ｆ_１によって表されるより大きな力を発揮する。それによって基板は、再び直立に設定される。即ち、垂直の位置に移動する。

圧力がそれに影響する多くの要因に左右され、個々の場合に最適化されなければならないか又は実験的に求めなければならないので、動圧の大きさの詳述は、難しさを言うだけになり得る。灯用ガス（light gas）、例えば、水素は、重質ガス、例えば、キセノンより低い圧力を生成する。更に、穴の数とそれらの断面が圧力を決定する。フラッディングバーと基板間の距離もまた、ガス処理能力である影響要因を表している。

更に、チャンバ内の静圧の増加で、一方では、ガスジェットの増大が減少し、基板への力の影響が増加するので、動圧はフラッディング時間の間、変化する；しかしながら、一方では、増加する渦度によって力の影響は減少する。

フラッディングに用いられるガスは重要ではない。しかしながら、コスト効果的なガスが好ましい。基板１１の両側に対する本発明の急速フラッディングにおいて、高速ガス流が吹き込まれるので、清浄で乾いた、特にパーティクルのないガスがフラッディングの間にコーティングを損傷しないように用いられることが不可欠である。要求を満たすこのようなガスは、貯蔵グタンク内に大量に貯蔵され得る、例えば、窒素である。しかしながら、予め乾燥され、精製され又は少なくともろ過される場合には空気が用いられ得る。

ロックチャンバにおいては、パーティクルが、例えば、コーティングプロセスにおいて生成され、コーティング上に堆積されてしまう。ガス流がコーティング上に作用した場合には、パーティクルはチャンバ内に搬送され、基板は、主として、フラッディングの間、パーティクルを含まないままである。

ロックチャンバへ最も短い可能な時間で必要な量のガスを導入するために、多数の穴１４、１５か又は大きいサイズの穴が設けられてもよい。しかしながら、追加のガスランス又はフラッディング設備が設けられてもよく、それらのガス放出の向きは基板１１に向かっていない。要求される条件は、ここでは、追加のガス供給部によって、その位置から基板を移動させるか又は吹き飛ばす、渦が流れの中に生成されてはならないことである。

ガス伝導バー - 例えば、ドイツ特許第１０ ３１９ ３７９Ａ１号に記載されている - が満足なものであるが、穴１４、１５が壁１８全体にわたって配分されることが推奨される。

図７ａは、更に、フラッディング壁の代わりに、フラッディングバーが設けられている本発明の実施形態である。

二つの側壁３９、４０を備える送出チャンバ３８は、合計１０のフラッディングバー４１〜４５と４６〜５０を備え、５つのフラッディングバーがそれぞれ互いに対向して配置されている。送出チャンバは、最上部と底部がシーリング壁５１と底５２によって遮断されている。サイド壁４０が切り抜いて図示されているので、フラッディングバー４１〜４５は、図７ａでは見える。対向するフラッディングバーの間に、搬送デバイス５４上の一端が載せられている基板５３が位置する。フラッディングバー４１〜５０をガスで供給することは、フラッディングバー４１〜４５に隣接しているガス分岐部５６と結合したガス供給部５５によって行われる。フラッディングバー４６〜５０ - 図７ａでは見えない - は、ガスと同じ方法で供給される。フラッディングバーにおけるガスの流れは、矢印５７、５８で示されている。フラッディングバー４１〜４５が、それらの内部に進む側に穴５９、６０を備えているので、ガスは基板５３に対する向きで放出される。このことは矢印６１、６２によって示されている。

図７ａに示されるフラッディング設備は、また、その機能能力を損失させずに９０°だけ回転させることができる。フラッディングバー４１〜５０とガス供給部５５は、この場合、垂直に伸び、ガス分岐部５６は水平に伸びる。基板５３と、ロック開口部と、搬送デバイス５４は、この場合、それらの向きを持ち続ける。

図７ｂは、送出チャンバ３８を正面図で示す図である。フラッディングバー４１〜５０は、垂直方向に互いに隔置されていることがわかる。この間隔は、静圧の可能な負の作用を相殺するために選ばれる。静圧とは、送出チャンバ３８内で通常得る圧力であると理解される。対照的に、動圧とは、フラッディングバー４１〜５０から基板５３に対する向きで放出されるガスによって生成される圧力と理解される。

静圧は、図７ｂで矢印６５〜６８によって確認され、動圧は、矢印６９〜７２によって示されている。矢印７３、７４は、基板５３上に作用するガスジェット６９、７０が壁４０に対する向きに再びゆがめることを示している。両方の圧力のために、力は基板５３に作用する。連続するフラッディング壁の代わりに、フラッディングバー４１〜５０を用いることにより、異なる圧力が基板の左右の側に蓄積することを防止する。連続する壁を用いたときに基板５３が送出チャンバ３８を二つの区画に分ける場合には、二つの区画間のオーバーフローが高流動抵抗によって阻止され、異なる静圧が二つの側にできる。ここから得られる静圧の差が、基板５３を破壊するか或いは中央の位置から移動させ得る。一方では、それから生じる高い動圧が比較的低い静圧に重ねられるので、もう一方では、フラッディングバー間の垂直距離のために追加の圧力の均等化が基板の二つの側の間に生じるので、フラッディングバーを用いるとこれが防止される。

ロックチャンバがプロセスチャンバの圧力レベル - 約１・１０^-３ｈＰａ - から大気圧までに満たされるので、静圧は固定値ではない。フラッディングバー４１〜５０が水平に又は垂直に配置されるかは無関係である。しかしながら、フラッディングバー４１〜５０を経て流れるガスが基板５３に対して対称的に導入され、基板５３に安定減衰効果を及ぼし、残りのチャンバ容積にあふれさせ、静圧増加が基板５３を損傷させ得ないことは重要である。

動圧によって特定の維持効果を得るために、フラッディングバーにおける穴の断面積の合計は、具体的なフラッディング設備の関連する注入断面以下にするべきである。

図７ａに関連して記載される９０°だけの回転もまた、図７ｂによる構成において可能である。この場合、図７ｂは平面図である。

図１は、送入チャンバと、プロセスチャンバと、送出チャンバとを有するインラインコーティング装置の概略図である。 図２は、送出チャンバの短辺の図である。 図３は、二つのガス供給部による送出チャンバの図である。 図４は、ガス供給部が中央に置かれた送出チャンバの図である。 図５は、基板に作用する力を表す図である。 図６は、傾いた基板に作用する力を表す図である。 図７ａは、更に、送出チャンバの実施形態の透視図である。 図７ｂは、図７ａに示された送出チャンバの正面図である。

符号の説明

１…インラインコーティング装置、２…送入チャンバ、３…プロセスチャンバ、４…送出チャンバ、５…開口部、６〜９…ロードロック壁、１０…搬送デバイス、１１…基板、１２、１３…フラッド壁、１４、１５…穴、１６、１７…フラッドチャネル、２０〜２７…サイドチャネル、２８…メインチャネル、２９…ガス供給管、３０…凹部、３１…シーリング壁、３２、３３…ガス供給部、３５、３６…ガス供給部、３８…送出チャンバ、３９、４０…側壁、４１〜５０…フラッディングバー、５１…シーリング壁、５２…底部、５３…基板、５４…搬送デバイス、５５…ガス供給部、５６…ガス分岐部、６９、７０…ガスジェット。

Claims (14)

1. コーティング装置のための流体を導入するフラッディングチャンバであって、少なくとも二つのフラッディングユニット（１２、１３；４１-４５、４６-５０）が互いに向かい合うように設けられ、この中に基板（１１；５３）が搬送デバイス（１０、５４）上に中心に配置されており、該基板（１１；５３）が該フラッディングユニット（１２、１３；４１-４５、４６-５０）の間に固定されるように、該フラッディングユニット（１２、１３；４１-４５、４６-５０）は、ガス流（６９、７０）を該基板（１１；５３）上に直接向け、該少なくとも二つのフラッディングユニット（１２、１３；４１-４５、４６-５０）が少なくとも一つの流体供給源（２９、３２、３３、３５、３６、５５）に一定の流体圧力で接続されていることを特徴とする、前記フラッディングチャンバ。
2. 該フラッディングユニットが、幾つかの流体貫通開口部（１４、１５）を備えているフラッディング壁（１２、１３）であることを特徴とする、請求項１に記載のフラッディングチャンバ。
3. 該流体貫通開口部（１４、１５）の少なくとも一部が、基板（１１）の方へ向けられていることを特徴とする、請求項２に記載のフラッディングチャンバ。
4. 該フラッディングユニットが、幾つかの流体貫通開口部（５９、６０）を備え、該基板（１１；５３）に対して平行に並べられた複数のフラッディングバー（４１-４５、４６-５０）であることを特徴とする、請求項１に記載のフラッディングチャンバ。
5. 該フラッディングバー（４１-４５、４６-５０）が水平方向に互いに隔置されることを特徴とする、請求項４に記載のフラッディングチャンバ。
6. 該流体が空気であることを特徴とする、請求項１に記載のフラッディングチャンバ。
7. 該流体が窒素であることを特徴とする、請求項１に記載のフラッディングチャンバ。
8. 該フラッディング壁（１２、１３）が、該フラッディング壁（１２、１３）の隣に配置された真空チャンバ壁（６、７）とともに空洞（１６、１７）を形成することを特徴とする、請求項２に記載のフラッディングチャンバ。
9. 該流体貫通開口部（１４、１５）がフラッディング壁（１２、１３）の全側面にわたって分布され、かつ、互いに、直接向かい合っていることを特徴とする、請求項２に記載のフラッディングチャンバ。
10. 該空洞（１６、１７）が共通の流体供給源（２９）に接続されることを特徴とする、請求項８に記載のフラッディングチャンバ。
11. 該空洞（１６、１７）が二つの共通の流体供給源（３２、３３；３５、３６）に接続されることを特徴とする、請求項８に記載のフラッディングチャンバ。
12. 該少なくとも一つの流体供給源（３２、３３）が、該空洞（１６、１７）内で終了していることを特徴とする、請求項８に記載のフラッディングチャンバ。
13. 該少なくとも一つの流体供給源（３５、３６）が、該空洞（１６、１７）の垂直方向における中央部と接続されることを特徴とする、請求項８に記載のフラッディングチャンバ。
14. 垂直方向の該複数のフラッディングバー（４１-４５；４６-５０）が互いに距離があることを特徴とする、請求項４に記載のフラッディングチャンバ。

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