KR100664602B1 - 진공 체임버 내에서 편평한 기판을 이송시키는 장치 - Google Patents

진공 체임버 내에서 편평한 기판을 이송시키는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편평한 기판을 코팅 설비를 통해 이송시키는 장치에 관한 것이다. 상기 코팅 설비는 편평한 기판, 예를 들면, 창유리가 진공 상태에서 차례대로 이송되는 여러 개의 상이한 스퍼터 캐소드를 포함한다. 이로써 창유리와 접촉부 사이에 마모가 발생하지 않고, 창유리는 가스압에 의하여 접촉부로부터 이격된 상태로 유지된다. 본 발명에서의 가스압은 가스 채널 내의 상대적으로 작은 소수의 구멍을 통해 형성된다. 코팅 설비가 대기압으로 플러딩되거나 또는 배기되는 동안, 작은 구멍으로 인하여 가스 채널과 나머지 코팅 설비 사이에 신속한 압력 동등화가 불가능하기 때문에, 가스 채널은 가스에 대하여 나머지 코팅 설비로부터 결합해제되고, 별개의 가스 라인이 제공되며, 이 가스 라인을 거쳐 가스가 가스 채널 내로 주입되거나 또는 가스 채널로부터 배출될 수 있다.
기판 코팅 설비, 이송 장치, 창유리, 스퍼터 캐소드, 가스 채널, 코팅 설비

Description

진공 체임버 내에서 편평한 기판을 이송시키는 장치 {DEVICE FOR TRANSPORTING A FLAT SUBSTRATE IN A VACUUM CHAMBER}
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.
인라인 진공 코팅 설비에서, 코팅하게 될 기판은 여러 개의 코팅 소스로 이송되어 이들 소스에 의하여 코팅된다. 예를 들면, 유리 플레이트가 이송 벨트 또는 이송 롤러 상에 수평으로 위치한 상태로 이송된다. 기판은 개별 롤러 상에 단지 접촉만 되어 있기 때문에, 매우 얇은 창유리는 롤러 사이의 섹션에서 휘어질 수 있다. 따라서 상기 시스템 상에서 창유리의 확실한 이송이 보장될 수 없다. 기판은 수직 위치 또는 거의 수직으로 위치한 상태로 또한 이송될 수 있다. 창유리가 수직으로 위치한 상태로 확실하게 지지될 수 있도록, 이들 창유리의 상단 에지 및 하단 에지가 안내되어야 한다. 그러나 이송 시스템의 가이드 레일 상에는, 코팅 품질의 요구 조건에 따라, 기판 상에 도달하는 경우 기판을 불량품으로 만들 수 있는 입자가 생성될 수 있다. 이러한 위험요소는, 입자가 이송 시스템으로부터 기판 상으로 낙하할 가능성이 높기 때문에, 이송 시스템의 특히 상부 가이드 레일을 통해 발생된다.
후면에서 진공이 발생되는 다공성 소결 금속 플레이트 상에 작업편을 배치시킴으로써 이들 작업편을 대기압 하에서 고정 또는 클램핑하는 것은 공지되어 있다. 다공성 진공 플레이트를 통해 작업편은 흡인에 의하여 부착되어 고정된다(카탈로그 "Vakuum Spanntechnik" / Horst Witte Geraetebau). 공지된 이송 시스템에 있어서, 편평한 기판을 상기 유형의 다공성 소결 금속 플레이트 상에 배치하고, 이 다공성 플레이트를 통해 압축 공기를 하측으로부터 송풍하여 공기가 소결 금속 플레이트의 미세 구멍을 통과하도록 한다. 이로써 기판이 에어 쿠션 상에서 부양한다(MANZ Automation에 의한 장치).
이러한 이송 시스템은 진공에서는 사용될 수 없다. 진공 플레이트 또는 소결 금속 플레이트의 구멍으로부터 얻어지는 광대한 표면이, 진공 설비가 플러드되는 경우 공기로부터 가스 또는 수분을 흡인한다. 흡인된 물질은 후속하여 형성되는 진공에서 다시 제거됨으로써, 제어할 수 없을 정도의 추가적인 양의 가스가 주입된다. 이 가스량만이 진공 내에서 창유리를 들어 올릴 수 있다. 또한, 상기 가스 부하는, 제어되지 않고 흐르는 추가적인 가스량이 반응 가스 대 불활성 가스의 비율을 변경시키고 비반응성 코팅이 이물질에 의하여 오염되기 때문에, 반응성 스퍼터 공정에 손상을 준다.
기판, 예를 들면, CD가 가스 쿠션 상에서 부양하는 이송 시스템 또한 공지되어 있다(1990년경, 레이볼트 아게의 CD 생산 설비). 대기압 하에서 적용되는 상기 시스템에서, 폭이 대략 120mm이고 길이가 대략 1m인 편평한 금속 플레이트에 형성된 구멍을 통해 압축 공기를 하측으로부터 CD에 맞대어 송풍함으로써 가스 쿠션이 발생된다. 이들 구멍은 대략 5cm의 거리로 서로 이격되고, 대략 5cm의 거리로 행으로 배치된다. 구멍 중 일부는 금속면에 대하여 수직이 아니고 오히려 비스듬하게 세팅되고, 이로써 송풍된 공기가 이송 방향으로 컴포넌트에 제공되어 CD가 전방으로 이동하게 된다. 구멍은 대략 1mm 미만의 직경을 갖는다. 정제된 압축 공기의 소모를 감소시키기 위하여, 이송 경로의 개별 섹션은 압축 공기 공급부와 연속적으로 연결된다. CD 후측에는, 한편으로는 CD가 금속면과 접촉되지 않고 이동하고 다른 한편으로는 이송 경로 중 요구되지 않은 섹션이 압축 공기를 불필요하게 낭비하지 않도록 보장하기 위하여, 압축 공기가 다시 차단된다.
상기 시스템은, 구멍의 개수 및 단면이 지나치게 많은 가스를 처리할 수 있기 때문에, 진공에서 또한 사용될 수 없다. 대기압 하에서 작동되는 이송 시스템과 반대로, 진공에서 작동되는 이송 시스템의 가스 흐름은 체임버 압력에 따라 매우 신중하게 선택되어야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 창유리가 진동될 수 있기 때문이다.
특히 진공 설비(DE 39 43 482)에서 표면 처리되는 창유리 형태의 작업편용 작업편 캐리어가 이미 공지되어 있다. 상기 작업편 캐리어는 분배 공간과 연통하는 다수의 배출구를 가진 작업편 베어링면을 포함한다. 상기 분배 공간에는 가스 공급부가 연결되며, 이 가스 공급부는 베어링면과 작업편 사이에 열 전달 가스 쿠션이 형성되도록 가스를 공급한다. 분배 공간은, 플레이트로 가공되고 커버 플레이트로 커버되는 그루브에 의하여 형성된다. 베어링면에 형성된 배출구 외에, 다수의 흡인구가 제공되며, 이들 흡인구 각각은 플레이트 및 커버 플레이트를 통해 그루브에 인접하여 연장되고 가스 배출 라인이 연결되어 있는 가스 흡인 공간과 연통한다. 이 경우 작업편 상에 부딪치는 가스는 작업편을 접촉되지 않은 상태로 유지할 목적으로 작용하지는 않는다.
본 발명의 목적은 진공 상태에 적용될 수도 있고 기판 상에 마모가 발생되지 않는, 코팅하게 될 기판의 이송 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징부에 따라 달성된다.
따라서, 본 발명은 편평한 기판을 코팅 설비를 통과시켜 이송시키는 장치에 관한 것이다. 상기 코팅 설비는, 편평한 기판, 예를 들면, 창유리를 진공 상태에서 차례대로 이송시키는, 예를 들면, 여러 개의 상이한 스퍼터 캐소드를 포함한다. 창유리와 접촉점 사이에 마모가 발생하지 않도록, 창유리는 가스 압력에 의하여 접촉되지 않고 이격 상태로 유지된다. 본 명세서에서의 가스 압력은 가스 채널 내의 상대적으로 작은 소수의 구멍을 통해 형성된다. 코팅 설비가 대기압으로 플러딩(flooding)되거나 또는 배기(evacuation)되는 동안, 작은 구멍으로 인하여, 가스 채널과 나머지 코팅 설비 사이의 압력이 신속하게 동등화 될 수 없기 때문에, 가스 채널은 나머지 코팅 설비로부터 결합해제되고 별개의 가스 라인이 제공되어, 이 가스 라인을 거쳐 가스가 가스 채널 내로 주입되거나 또는 가스 채널로부터 배기될 수 있다.
본 발명의 장점은, 예를 들면, 진공 상태에서 창유리에 입자가 형성되지 않는 코팅이 가능하다는 점이다. 또한, 로크를 통해 진입 및 진출하는 동안 기판의 흡인 및 송풍에 의한 입자의 부착이 방지된다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고 이에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 가스 시스템을 구비한 공정 체임버의 측단면도이다.
도 2는 공정 체임버 및 2개의 로크 체임버의 평면도이다.
도 3은 공정 체임버 및 로크 체임버의 정면도이다.
도 4는 창유리와 대향하는 2개의 각기 다른 가스 체임버의 도면이다.
도 5는 단단한 영역을 형성하는 2개의 세그멘트 가스 채널의 도면이다.
도 6은 2개가 하나로 된 가스 채널의 도면이다.
도 7은 배플 플레이트를 구비한 가스 채널의 도면이다.
도 8은 직선으로 이동가능한 회전가능 서포트를 구비한 인라인 설비의 도면이다.
도 8a는 도 8에 따른 인라인 설비의 확대도이다.
도 9는 가스 시스템 중 로크 체임버의 사시도이다.
도 10은 공정 체임버의 사시도이다.
도 11은 개방 상태에 있는 다른 가스 결합해제부의 도면이다.
도 11a는 폐쇄 상태에 있는 도 11의 다른 가스 결합해제부의 도면이다.
도 1은 진공 공정 체임버(1)의 길이방향 단면도이다. 하우징(2) 내에는, 장착부(4)를 거쳐 하우징(2)과 연결된 스퍼터 캐소드(3)가 배치된다.
스퍼터 캐소드(3)로부터 이격된 거리에는, 코팅하게 될 창유리(5)가 수평면에 대하여 대략 85도의 각도로 배치된다. 창유리(5)의 하단 에지는 창유리(5)를 도면의 평면, 예를 들면, 제2 스퍼터 캐소드로 이동시키는 이송 롤러(6) 상에 접촉된다.
창유리(5)의 후방에는 가스 시스템(7)이 배치되고, 이 가스 시스템은 창유리가 가스 시스템(7)으로부터 이격되어 이송되는 동안 매달린 상태로 유지한다. 가스 시스템(7)은 하우징(2)에 연결된 장착부(8)에 의하여 약간 경사진 위치로 지지된다. 창유리(5)와 대향하는 가스 시스템(7)에는, 도시되지 않은 공급 라인을 거쳐 가스 소스에 연결되는 가스 채널(9)이 제공된다. 가스 시스템(7)에는 전기 가열 카트리지(10, 11)가 일체로 구성될 수 있다. 가스 시스템(7)과 창유리(5) 사이에는 창유리(5)가 그 위에 지지되는 유사한 에어 쿠션인 갭(12)이 있다.
가스 채널(9)은, 예를 들면, 직경이 0.2mm인 여러 개의 구멍이 형성되어 있는 플레이트(13)에 의하여 창유리(5) 쪽으로 폐쇄된다. 가스 시스템(7)이 대략 200mm의 폭 및 수 cm2의 단면적을 가진 가스 채널(9)을 갖고, 직경 0.2mm의 구멍이 플레이트(13)의 중앙에 60mm의 거리로 서로 떨어져 배치되는 경우, 길이 1100mm, 폭 700mm, 및 두께 0.7mm의 창유리는 가스 처리량이 대략 20sccm인 가스 시스템(7)으로부터 이격되어 지지될 수 있다. 가스 채널(9)의 단면은 모든 배출구에서 창유리(5)를 이송하는데 필요한 가스 처리량으로, 동일한 흐름 조건이 창유리(5)가 가스 시스템(5)으로부터 이격된 간격이 변동되지 않도록 순서대로 존재하도록 가스 시스템(7)의 전체 길이로 조정되어야 한다.
창유리(5)는, 대기압의 감쇠 효과가 없기 때문에, 진공 내에서 진동 상태로 용이하게 변위될 수 있다.
창유리(5)의 정면쪽과 후면쪽 사이의 압력차는 플레이트(13)의 구멍을 통과하는 가스에 대한 컨덕턴스 간의 흐름 저항으로부터 계산될 수 있다. 이 흐름 저항은 갭(12)의 폭에 크게 좌우된다. 매우 좁은 갭(12)은 높은 저항을 야기하는 한편, 갭(12)의 폭이 증가하면 흐름 저항은 감소된다. 정지 상태에 있는 창유리(5)가 플레이트(13) 상에 접촉되고, 가스 흐름이 증가하면서 더욱 높이 들어 올려지기 때문에, 흐름 저항은 초기에는 높았다가 이어서 상당히 감소된다. 반대로, 플레이트(13)의 아주 미세한 구멍은 그 단면으로부터 계산될 수 있는 변하지 않는 흐름 컨덕턴스를 갖는다.
가스 흐름을 온시켰을 때, 초기에는 갭(12)의 흐름 저항이 우세하여 가스 흐름이 창유리(5)를 들어 올린다. 거리가 증가하면서 갭의 흐름 저항은 상당히 감소되고, 가스 흐름은 플레이트(13) 내 구멍의 흐름 저항에 의해 제한된다. 구멍을 통해 보충될 수 있는 가스량보다 갭(12)을 통해 더 많은 가스가 배출되는 경우, 창유리(5)는 플레이트(13) 상으로 다시 낙하하고 갭(12)의 흐름 저항은 다시 증가한다. 가스 쿠션이 다시 형성되고, 갭(12)은 다시 확대된다. 상기 공정은 주기적으로 반복되기 때문에, 창유리(5)는 진동 상태로 바뀔 수 있다.
가스 채널(9)로부터 기판(5)의 거리는 자동 조절, 즉 진동자가 자유롭게 조절된다. 가스 채널(9)로부터 기판(5)의 거리를 측정하여 가스 흐름의 편차에 의하 여 일정하게 유지시키는 종래의 조절 방법 또한 실행될 수 있는 것으로 이해된다.
공정 체임버(1)의 주위 압력이 감쇠 파라미터를 나타낸다는 점은 실험을 통해 증명될 수 있다. 주위 압력 10-4 mbar에서 가스가 17 sccm 흐르는 경우, 창유리(5)가 진동을 시작하였다. 압력 10-2 mbar에서는, 동일 세팅으로 창유리는 이미 진동할 수 있었다. 이송 시스템용 가스 흐름을 진공 설비의 소정의 조건에 일치시키기 위하여, 가스 흐름 조절 장치는 매우 정밀하게 조절되어야 하며, 공기 시스템에서와 같이, 가스 병이나 또는 가스 흐름이 정밀하지 않게 조절되는 컴프레서로 간단한 방식으로 작동될 수 없다.
상기 진동 움직임은 대기압 하에서는 관찰될 수 없는데, 그 이유는 갭(12)의 흐름 저항이 대기압이 증가하면서 격렬하게 증가하기 때문이다. 대기 조건 하에서 갭(12) 내 가스 흐름의 흐름 저항은 구멍에 의한 저항보다 항상 높다. 구멍의 컨덕턴스가 아니라 갭(12)의 컨덕턴스가 대기 조건 하에서 가스 흐름을 제한한다. 따라서, 대기 조건 하에서 창유리(5)를 진동 상태로 세팅하는 전제 조건은 없다.
진공 상태에서 교란이 없는 작동을 보장하기 위하여, 가스 채널(9)은 압력이 변하는 동안 확실하게 단시간에 반응하도록 작은 공간을 가져야 한다. 한편, 가스가 구멍으로부터 가스 채널(9)의 전체 길이에 걸쳐 동일한 가스 처리량으로 흐를 수 있도록 단면이 지나치게 작지 않아야 한다.
도 2는 하우징(2)을 구비한 공정 체임버(1)를 상측에서 바라 본 단면도이다. 장착부(4)를 가진 스퍼터 캐소드(3) 및 롤러 드라이브(6)용 서포트(14)가 도시되어 있다. 창유리(5) 및 가스 시스템(7)이 도시되어 있다.
공정 체임버(1)는 체임버 격벽(26)에 의하여 2개의 영역(27, 28)으로 분할된다. 영역(28)에는, 장착부(4')를 가진 스퍼터 캐소드(3')가 제공된다. 제2 스퍼터 캐소드(3')로 인하여, 예를 들면, 제1 캐소드와 상이한 코팅이 실행될 수 있다.
플레이트(13)로부터 들어 올려진 상태에 있는 창유리(5)는 2개의 스퍼터 캐소드(3, 3') 사이로 이송된다.
가스 채널(9)의 공간은 플러딩 또는 배출되는 동안 가스에 대하여 공정 체임버(1)로부터 결합해제되어야 한다. 단지 공정 체임버(1)를 비우려고 하는 경우, 가스 채널(9) 내의 가스는 플레이트(13)에 형성된 작은 구멍을 통해 서서히 장시간에 걸쳐 흐를 수 있다. 플러딩되는 동안에 유사한 결과가 발생할 수 있다. 플러딩 또는 배출되는 동안 구멍은 폐쇄되고 가스 채널(9)은 이를 거쳐 배출 또한 실행될 수 있는 자체 가스 공급 라인을 가짐으로써 가스 결합해제가 일어날 수 있다. 가스 채널(9)의 플러딩 또는 배출은 공정 체임버(1)의 플러딩 또는 배출과 다른 공간 내에서 일어나지만, 공정 체임버(1) 및 가스 채널(9)이 동시에 완전하게 배출 또는 플러딩되도록 동시에 일어나야 한다. 이로써, 창유리(5)의 진동 뿐만 아니라 흡인을 통해 이송 시스템에 부착되거나 또는 창유리가 제어되지 않고 들어 올려지는 것이 방지된다.
창유리는 일반적으로 코팅 공정 동안이 아닌 이송 도중에 매달린 상태로 적절하게 유지된다. 창유리는 진공에서, 특히 하나의 스퍼터 캐소드로부터 다음 캐소드로 이송된다. 그러나, 창유리(5)을 연속적으로 또한 이동시킬 수 있다. 창유 리(5)가 로크를 통해 진입 및 진출할 때 부양 상태로 또한 이송될 수 있다.
또한, 기판(5)의 베어링면 외측 영역, 예를 들면 상측 또는 하측에 위치한 가스 시스템(7) 상의 추가적인 밸브 구동식 가스 배출구 설비를 통해, 이송 시스템으로부터 기판을 들어 올리지 않고 이송 가스를 공정 가스로서 공정 체임버에 또한 공급할 수 있다.
공정 가스 분위기의 조절을 위해 이송 가스를 또한 사용할 수 있다. 이를 위하여, 로크 체임버(15, 107)는 공정 체임버의 진공 압력 이하의 진공 압력까지 배출된다. 공정 가스와 동일한 이송 가스를 공급함으로써, 로크 체임버(15, 107)는 공정 체임버의 압력 레벨까지 채워진다. 이로써, 로크 가스를 통해 기판을 이동시키는 공정을 통하여, 대기 성분이 교란시킬 정도로 공정 체임버 내로 주입된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 가스 시스템(7)은 로크 체임버(15, 16) 상으로부터 공정 체임버(1)를 가로질러 연장된다. 가스 시스템(7)의 로크 체임버(15, 16) 내에 배치된 섹션은, 로크 체임버(15, 16)의 플러딩 및 배출로 인하여 압력이 변한다. 공정 체임버(1)와 로크 체임버(15, 16) 사이에는 로크 게이트(29, 30)가 제공된다. 로크 체임버(15, 16) 내에는 가스 시스템(7)용 장착부(31, 32)가 또한 제공된다. 공정 체임버(1) 및 로크 체임버(15, 16)는 각각 플러딩을 위한 별개의 연결부(33, 34, 35) 및 펌핑을 위한 별개의 펌프 포트(36, 37, 38, 60) 뿐만 아니라 별개의 플러드 밸브(39, 53, 54)를 갖는다. 도시되지 않은 밸브 시스템을 통하여, 연결부(33, 34, 35)는 플러드 밸브(39, 53, 54) 및 펌프(36, 37, 38, 60) 와 선택적으로 연결될 수 있다.
도 2에 따른 장치에서는 2개의 상이한 설비 유형이 구현될 수 있다. 그 중 하나의 설비 유형은 기판을 동적 코팅하는 인라인 설비이다. 이 설비에서는 코팅하는 동안 창유리(5)가 스퍼터 캐소드(3, 3')를 연속적으로 통과한다.
다른 설비 유형은 정적 코팅할 수 있다. 창유리(5)는 로크 체임버(15)로부터 공정 체임버(1)로 이동하여 스퍼터 캐소드(3) 전방에서 정지한다. 코팅이 완료된 후, 창유리(5)는 다음 컴파트먼트(28) 내로 이동하거나 또는 로크 체임버(16) 내로 이동한다.
창유리(5)는, 제거 로크 체임버(16)가 플러딩되고 가스 채널(9) 내에 매우 낮은 압력을 얻는 경우, 흡인에 의하여 부착될 수 있다. 미세한 구멍을 통한 압력 균등화는 지나치게 느리게 행해지고, 이로써 가스 채널(9)은 시간 지연없이 창유리를 제거할 수 있도록 보다 큰 단면을 가진 별개의 연결부(33, 34, 35)를 거쳐 플러딩되어야 한다.
창유리(5)가 로딩 로크(15) 내에 세팅되고 상기 로크 체임버(15)가 비워지는 경우 역효과가 얻어진다. 가스 채널(9)은 여전히 대기압 하에 있으므로, 이 가스 채널 내의 가스는 제어되지 않고 공정 체임버(1) 내로 흐를 수 있다. 따라서, 공정 체임버 내의 창유리(5)가 제어되지 않고 들어 올려지거나 또는 진동 상태로 될 수 있다. 이것은 창유리(5)를 손상시킬 수 있다.
이러한 손상을 방지하기 위하여, 가스 채널(9)은 본 발명에 따라 로크 체임버(15, 16)와 별개로 비워지고 플러딩될 수 있지만, 동시에는 비워지거나 플러딩되지 않는다.
도 3은 도 1의 선 I-I를 따라 절취된 바람직한 실시예의 진공 체임버(1) 및 로크 체임버(15, 16)의 단면도이다.
상기 실시예에 있어서, 공정 체임버(1)에는 여러 개의 관통공(64 내지 69)을 포함하는 3개의 가스 채널(61, 62, 63)을 구비한 에어리얼 고체 가스 시스템(7)이 제공되는 한편, 각각의 경우 로크 체임버(15, 16)에는 3개의 바 형태의 가스 시스템(20, 21, 22 및 23, 24, 25)이 그들 사이에 개방된 영역을 가진 상태로 각각 제공된다. 그러나 본 발명의 이송 시스템은 상기 3개의 가스 시스템(20, 21, 22 및 23, 24, 25) 각각에 한정되지 않고, 그 개수는 이송될 창유리의 치수에 적합한 개수로 제공될 수 있다. 도 3에는 관통공(64 내지 69)이 실제보다 상당히 크게 도시되어 있다. 이들 가스 시스템(20, 21, 22 및 23, 24, 25) 각각은 가스 채널을 각각 구비하고 있다. 로크 체임버(15, 16)에는, 예를 들면, 임의의 장착 또는 장착해제 장치의 그리퍼 또는 흡인 장치가 가스 시스템(20, 21, 22 및 23, 24, 25) 사이에 각각 연장되도록, 3개의 가스 시스템(20, 21, 22 및 23, 24, 25)에 하나의 가스 채널이 각각 제공된다. 그러나, 전술한 유형의 이동식 공기 이송 시스템이 또한 사용될 수 있고, 바 형태의 가스 시스템이 전술한 개방 영역 내에 도달하며 이 개방 영역에 기판이 이송된다.
별개의 가스 시스템을 통한 분할된 서포트의 경우, 소정 치수의 편평한 기판
을 부양시키는데 필요한 압력은 다음과 같이 계산된다:

Figure 112004062511092-pct00001
Figure 112004062511092-pct00002

공정 체임버(1)에서, 이송 시스템의 지지면은 두 가지 작업을 충족시켜야 하기 때문에 창유리(5)의 전체면에 걸쳐 갭이 없이 연장된다. 한 가지 작업에 대하여, 지지면은 창유리를 가스 쿠션을 거쳐 후측으로부터 보호하는 면이다. 이것은 TFT 생산용 창유리는 예를 들어 0.7mm 정도로 매우 얇고, 단지 부분적인 서포트로 일부 영역이 늘어져서 불균일하게 코팅될 수 있기 때문에 또한 필요하다. 다른 한 가지 작업에 대하여, 이송 시스템의 지지면 전체는 가열면으로서 작용하고 창유리(5)를 균등하게 가열시킨다. 본 명세서에서는 전기 가열 카트리지(10, 11)에 의하여 가열된다.
창유리의 고체 에어리얼 서포트에 있어서, 소정의 창유리에 대하여 다음 값이 적용된다:









Figure 112004062511092-pct00003
Figure 112004062511092-pct00004


전술한 가상 갭은 창유리와 베이스 사이의 가스 흐름의 흐름 조건의 연산에 의하여 결정하는 컴퓨터 모델이다. 실제 컨덕턴스는 내측은 원형 라인에 의하여 외측은 직사각형 라인에 의하여 형성되는 에어리얼 갭으로부터 판명된다. 상기 실제 상황은 수학적으로 간단하게 결정될 수 없기 때문에, 전체 흐름 저항은 창유리의 외주 라인 및 창유리와 베이스 사이의 거리에 의하여 형성된 직사각형 갭 내에 있는 것으로 생각된다.
"수평 부양에 필요한 최대 컨덕턴스"라는 표현은 기판이 이송 시스템 상에 수평으로 배치됨으로써 창유리를 들어 올리기 위하여는 전체 중량 G는 가스 압력 p에 의하여 안내되어야 한다는 것이다. 여기서 물리적인 관계는 압력 p = 영역 A당 힘 G이다. 기판이 수평면에 대하여 입사각 α로 배치되는 경우, 가스 압력에 의하여 생성되어야 하는 분력은, 이 경우 F = G * cosα가 적용될 수 있기 때문에, 입사각의 코사인으로 감소될 수 있다. 직각 위치, 즉 α = 90°에서, 이송 시스템 상에 작용하는 분력은 제로이며, 즉 창유리의 중량은 이송 롤러 상에만 단지 위치한다.
가스 이송 시스템 내에 있는 압력 p에 대하여 창유리 하측 압력 p1과 주위 압력 p2 사이의 압력차 Δp는 Δp = p1 - p2이다. 압력차 Δp는 가스 흐름 Φ 및 컨덕턴스 L의 관계: Φ = L * Δp 또는 Δp = Φ/ L이다. 최대 컨덕턴스는 창유리를 들어 올리는데 필요한 최소 압력차 Δpm(Δpm = G/A)이고, 따라서 한계 컨덕턴스를 나타낸다.
이송 시스템의 지지면에는 상이한 크기의 유리에 적합할 수 있도록 단면 넓이에 결쳐 별개의 가스 연결부가 제공될 수 있다. 이 경우 요구되지 않은 가스 채널은 불필요한 가스 발라스트를 방지하기 위하여 설비 압력까지 비워진다.
도 4는 가스 채널(42, 43)을 각각 포함하는 2개의 가스 시스템(40, 41)이 중첩되어 배치된 제1 변형예의 가스 시스템의 도면이다. 이들 가스 채널의 벽(44 또는 45)에는 대략 0.2mm의 직경을 가진 구멍이 제공되고, 이들 구멍을 관통하여 가스가 창유리(5)에 맞대어 흐를 수 있다. 창유리(5)와 가스 시스템(40, 41) 사이에는 갭(12)이 위치된다.
도 5는 다른 변형예의 가스 시스템의 도면이다. 이 변형예에서는 가스 시스템 사이에 갭이 제공되지 않고, 2개의 가스 시스템(47, 48)이 분절된 에어리얼 고체 플레이트를 형성한다. 가스 채널(51, 52)의 벽(49, 50)의 구멍 또한 0.2mm의 직경을 갖는다.
도 6의 실시예는 가스 시스템(47, 48)이 분절되지 않은 것만 도 5의 실시예와 상이하다.
도 7에는 보다 큰 가스 분배 구멍(57, 58)을 가진 배플 플레이트(56)를 구비한 가스 시스템(55)이 도시되어 있다. 여기서 구멍(57, 58)은 대략 2 내지 3mm의 직경을 갖는다.
도 7의 변형예도 도 4 내지 도 6의 변형예와 같이, 개별 가스 채널, 고체 영역, 여러 개의 가스 채널을 포함하거나, 또는 단일체로서 배치될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
도 8에는 4개의 스테이션을 구비한 코팅 설비의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 설비에서 코팅될 기판(100)을 진입 로크 체임버(107) 내로 공급하여 딜리버리 체임버(103)로 이동시킨다. 여기서 가스 시스템(110)이 이동가능하게 지지되고 위치(101)에 배치되므로, 기판(100)이 수용될 수 있다. 기판(100)이 가스 시스템 상의 정확한 위치에 도달했을 때, 가스 시스템은 위치(102)로 이동된다. 그러면, 이동가능한 가스 시스템을 지지하는 회전가능한 프레임이 도면의 평면으로부터 돌출하는 축을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 공정 도중에, 기판(100)은 가스 시스템(110) 상에서 이동하지 않고 제 위치에 유지된다. 이와 같은 방식으로, 기판은 로크를 통해 준연속적으로 이동할 수 있고, 공정 체임버(104', 104)로 이송되며, 코팅된 후 딜리버리 체임버(103)에 다시 도달하여 진출 로크 체임버(106)를 거쳐 빠져 나간다.
도 8a에는 여러 개의 코팅 스테이션을 구비한 도 8의 장치를 확대하여 보다 상세하게 도시되어 있다. 상기 도 8a를 참조하여 장치의 작동 기능에 대하여 설명한다.
먼저, 기판을 로크 게이트(108)는 개방되고 로크 게이트(108')는 폐쇄되어 있는 진입 로크 체임버(107) 내로 대기압으로 이동시킨다. 로크 게이트(108)를 폐쇄시킨 후, 진입 로크 체임버(107)를 펌핑하여 배출시킨다.
진입 로크 체임버(107)를 펌핑한 후, 로크 게이트(108')는 개방되고 기판(100)은 이동가능한 이송 시스템이 제1 위치(103)에 있는 딜리버리 체임버(103)로 이송된다. 진입 로크 체임버(107)로부터 딜리버리 체임버(103)로 진공 상태로 이 송되는 동안, 기판(100)은 본 발명에 따른 방식으로 이동되고, 즉 입자가 닳아질 수 있는 대상물 상에 접촉된 상태로 위치하지 않는다. 딜리버리 체임버(103)는 도 10에 도시된 체임버와 유사하지만 캐소드(3)가 없고, 창유리(5) 및 이송 시스템(7)은 전도된 상태로 배치되어 있다. 로크 게이트(108')는 순차적으로 다시 폐쇄되고 기판은 제1 위치(101)에 있는 이송 시스템 상에 위치한다. 이제, 이송 시스템은 제2 위치로(102)로 이동한다. 4개의 공정 스테이션(104, 104', 104") 모두에서 동시에 병진 운동이 일어난다. 기판은 딜리버리 체임버(103) 내에 있는 동안 연장된 이송 시스템에 의하여 취해지고, 공정 스테이션(104, 104'.104")에서는 다른 기판이 처리된다. 딜리버리 체임버(103)의 공정 스테이션(104, 104', 104") 내에서의 코팅 공정 도중에, 하나의 기판이 각각 진출 로크 체임버(106) 내로 이송된 다음 다른 기판이 진입 로크 체임버로부터 제1 위치(101)에 있는 이송 시스템 상으로 이동한다. 모든 코팅 공정 및 로크를 통한 기판의 진입과 진출이 완료되었을 때, 기판을 가진 이송 시스템은 제1 위치(101, 101'. 101" 및 101"')로부터 오그라들어 제2 위치(102, 102'. 102" 및 102"')에 도달한다. 이제, 회전 장치(105)가 모든 기판을 그들 이송 시스템 상에서 90°회전시킬 수 있고, 공정 단계는 처음부터 다시 개시한다.
로크를 통해 코팅된 기판을 진입시키는 것은 로크를 통해 진출시키는 것과 유사하게 실행된다.
로크 게이트(108", 108"')는 폐쇄되고, 진출 로크 체임버(106)는 비워진다. 이어서, 로크 게이트(108")가 개방되고, 기판은 비워진 딜리버리 체임버(103)로부 터 비워진 진출 로크 체임버(106) 내로 이동하게 된다. 이어서, 로크 게이트(108")가 폐쇄되고, 진출 로크 체임버(106)가 플러딩되고 로크 게이트(108"')가 개방된다. 본 발명에 따른 방식으로 딜리버리 체임버(103)로부터 비워진 진출 로크 체임버(106)로 이송되고, 즉 코팅된 창유리는 이송 시스템 상에 접촉되지 않는다.
전체 공정에 요구되는 시간은, 회전 장치(105)를 시작 위치로 이동시키는데 3초, 회전 장치(105)를 90°회전시키는데 4초, 회전 장치(105)를 공정 위치로 이동시키는데 3초, 스퍼터 공정에 50초, 내측 밸브를 개방하는데 2초, 기판(2)을 이송하는데 6초, 내측 밸브를 폐쇄하는데 2초, 통풍에 10초, 외측 밸브를 개방하는데 2초, 기판을 이송하는데 6초, 외측 밸브를 폐쇄하는데 2초, 펌핑에 30초로 구성된다.
도 9는 로크 체임버(15)의 사시도이다. 로크 체임버(16)는 이에 대응하는 구조를 갖는다. 자신의 후측에 로딩 또는 언로딩을 위하여 창유리(5)를 지지하는 흡인 장치(83, 84, 85)를 알 수 있다. 흡인 장치(83, 84, 85)는 부재(80, 81, 82)로 구성된 그리퍼 암 상에 고정되고, 대기쪽의 도시되지 않은 이송 시스템의 일부이다.
도 10은 공정 체임버(1)의 사시도이다. 가스 채널(91, 93, 95)이 각각 제공되어 있는 부분(90, 92, 94)으로 구성된 가스 시스템을 알 수 있다.
도 11은 가스 채널(121)의 가스를 진공 체임버(122) 또는 다른 공간으로부터 분리시키는 다른 실시예의 도면이다. 여기서는 서로 상대적으로 이동가능하며 구멍(125, 126, 127 및 128, 129, 130)을 각각 포함하는 2개의 벽(123, 124)이 제공 된다.
도 11에서, 구멍(125, 126, 127 및 128, 129, 130)은 가스가 벽(123, 124)을 관통할 수 있도록 각각 중첩된 상태로 배치되어 있다.
도 11a에 따른 장치에서는, 구멍(125, 126, 127 및 128, 129, 130)은 가스가 가스 채널(121)로부터 진공 체임버(122) 내로 또는 진공 체임버로부터 가스 채널 내로 관통할 수 없도록 중첩된 상태로 배치되어 있지 않다. 이로써 가스 채널(121)과 진공 체임버 사이가 결합해제된다. 가스 채널을 가스로 신속하게 채우거나 또는 가스를 신속하게 비울 수 있도록, 가스 채널에는 별개의 가스 라인이 제공되어야 한다.
본 발명에 따른 이송 시스템(7)의 도시되지 않은 다른 실시예에 있어서, 여러 개의 구멍(64 내지 69)은 제어 밸브를 통해 동시에 개폐된다.

Claims (27)

  1. 진공 체임버(2) 내에서 편평한 기판(2)을 이송시키는 장치에 있어서,
    상기 편평한 기판(5)의 일면에 대향하여 상기 편평한 기판(5)을 향하는 방향으로 구멍(64 내지 69)을 가진 가스 채널(9)을 구비하는 가스 시스템(7)을 포함하며,
    상기 가스 채널(9)은 가스에 대하여 상기 진공 체임버(2)로부터 결합해제가능하고,
    이송 기구가 상기 기판(5)을 상기 가스 시스템에 대해서 실질적으로 평행하게 이송시키는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 채널(9)은 결합해제를 위해 자체 플러딩 라인(flooding line)(34) 을 하나 이상 포함하고,
    상기 플러딩 라인을 거쳐, 가스가 상기 가스 채널(9) 내로 주입되고 상기 가스 채널로부터 배출될 수 있는
    것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 채널(9)의 상기 기판과 대면하는 채널 벽의 구멍은 동시에 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공 체임버는 자체 플러딩 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진공 체임버는 공정 체임버(process chamber)인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 진공 체임버는 진입 로크 체임버(ingress lock chamber) 또는 진출 로크 체임버(egress lock chamber)인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판(5)은 수평으로 배향되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판(5)은 상기 수평에 대하여 85도의 각도로 배향되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 길이방향에 걸쳐 복수 개의 가스 채널(61, 62, 63)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기판(5)은 상기 수평에 대하여 4도의 경사각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    3개의 가스 채널(61, 62, 63)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스는 일정 공간을 채우도록 주입되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이송 가스 주입에 기존의 가스 유입구가 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 편평한 기판(5)이 스퍼터 캐소드(3)와 대향하는 것을 특징으로 하는 기 판 이송 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 편평한 기판(5)이 이송 롤러(6) 상의 에지에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스퍼터 캐소드(3)는 로크 체임버(15, 16)가 접해 있는 공정 체임버(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    공정 체임버(1) 내에는, 단단한 벽 내에 일체로 구성된 복수 개의 가스 채널(61, 62, 63)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    로크 체임버(15, 16)에는, 서로 이격된 복수 개의 가스 채널(20, 21, 22; 23, 24, 25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 가스 채널(61, 62, 63)은 자체 플러딩 라인(33, 34, 35)를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 공정 체임버(1) 및 로크 체임버(15, 16)는 펌프에 연결될 수 있는 펌프 포트(36, 37, 38, 40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    진입 로크 체임버(107) 및 진출 로크 체임버(106)를 구비하고,
    상기 로크 체임버(107, 106) 양자 모두는 진공으로 밀봉되도록 2개의 로크 게이트(108, 108' 및 108", 108"')에 의하여 각각 폐쇄될 수 있는
    것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    복수 개의 기판이 동시에 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 가스 채널(9)을 통과하는 상기 가스 흐름이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 이송 가스는 공정 가스로서도 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 진입 로크 체임버(15, 107)로부터 딜리버리 체임버(103) 또는 공정 체임버(27) 내로 상기 기판을 투입시키는 상기 이송 가스가 상기 공정 가스 분위기를 조절하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  26. 제1항에 따른 장치를 작동시키는 방법에 있어서,
    상기 가스 채널(9)은 상기 로크 체임버(15, 16)와 개별적으로 배기 및 충만되지만 동시에는 배기 및 충만되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치 작동 방법.
  27. 제1항에 따른 장치를 작동시키는 방법에 있어서,
    모든 구멍(64 내지 69)이 동시에 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치 작동 방법.
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