KR100689652B1 - 직각 또는 정방형 기판용 진공 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 실질적으로 수직 위치에서, 진공 챔버의 주연부 상에 분포되어 개방된 적어도 두개의 처리 챔버, 진입구, 진출구 및 순차 회전과 처리 챔버에 대해 기판 보유기(13)의 후진 및 전진을 위한 구동 메커니즘(1)에 의한 진공 챔버 내에서 기판 보유기(13)의 회전 가능한 배열을 갖는 평평한 직각 또는 정방형 기판용 진공 처리 장치에 관한 것이다. 기판의 "처리"의 향상된 간소화 및 소거 시간, 챔버 체적, 설정면의 추가의 감소를 제공하면서 특히 입자에 의한 박막 제거된 코팅 기판의 오염 위험의 명확한 감소를 제공하기 위해, 기판 보유기(13)가 그 하부 영역에서 로드 장치(8)를 통해 구동 메커니즘(1)과 연결되고 적어도 상기 로드 장치(8)의 하부 선회 베어링이 기판 보유기(13)의 지지면 높이(H)의 수평 중심선(M) 하부에 배열되는 것이 제안된다. 바람직하게는 모든 선회 베어링이 수평 중심선(M) 하부에 배열된다. 선택적으로, 브래킷(4)에 현수된 다각형-로드 장치(8)가 배열되거나 또는 회전 테이블 상에 놓인 사다리꼴 장치가 배열된다. 기판 이송은 프레임 없이 자동으로 그리고 회전축에 대해 1도와 20도 사이의 각만큼 상향으로 경사진다.
진공 처리 장치, 내측 챔버부, 외측 챔버부, 구동 메커니즘, 로드 장치.
Description
도1은 반경 방향으로 수축된 두개의 기판 지지부를 갖는 내부 구동 메커니즘의 사시도이다.
도2는 두개의 기판 지지부가 반경 방향으로 진출한 도1에 따른 내부 구동 메커니즘의 사시도이다,
도3은 도1에 따른 위치에서, 구동 메커니즘을 갖는 진공 시스템의 수직 반경 방향 절단된 부분도이다.
도4는 도2에 따른 위치에서, 구동 메커니즘을 갖는 진공 시스템의 수직 반경 방향 절단된 부분도이다.
도5는 도4에 따른 구동 메커니즘의 확대 단면도이다.
도6은 주연 방향으로 그리고 반경 방향으로 중첩된 이동 과정의 개략도이다.
도7은 도1 내지 도6에 따른 수단을 갖는 전체 시스템의 사시도이다.
도8은 도3과 유사한 수축된 기판 보유기를 갖는, 도1 내지 도7에 따른 대상의 변형예이다.
도9는 도4와 유사한 진출한 기판 보유기를 갖는 도8의 대상이다.
도10은 도8 및 도9의 단면도의 비교이다.
본 발명은, 적어도 실질적으로 수직 위치에서, 진공 챔버의 주연부 상에 분포되어 챔버측에서 개방된 적어도 두개의 처리 챔버, 진입구, 진출구 및 순차 회전과 처리 챔버에 대해 기반 보유부의 후진 및 전진을 위한 구동 메커니즘에 의한 진공 챔버 내에서 기판 보유기의 회전 가능한 배열을 갖는 평평한 직각 또는 정방형 기판용 진공 처리 장치에 관한 것이다.
진공으로 진공 펌프 장치의 출력 한계까지 작동되고 이른바 기판의 다양한 처리를 개별 처리 스테이션에서 실행하는 연속 작동하는 처리 또는 코팅 시스템은 통상 이하의 구성군을 포함한다.
a) 적어도 하나의 진공 챔버
b) 적어도 하나의 진공 또는 펌프 시스템
c) 진공 챔버로부터 접근가능한 처리 공급원을 갖는 처리 스테이션
d) 경우에 따라서, 처리 스테이션의 입구의 포트 밸브
e) 처리 공급원(전력 및/또는 가스 공급원)용 공급 장치
f) 진공 챔버 내로 또는 진공 챔버로부터 기판의 진출을 위한 포트 밸브를 갖는 적어도 하나의 포트(port) 시스템
g) 2차원 이상의 기판 이송을 위한 이송 시스템
h) 기판 이송 시스템과 협동하는 기판 보유기 또는 기판 지지부
i) 경우에 따라서, 시스템의 포트 시스템 이전에서 기판의 제공 및/또는 반출을 위한 상부에 연결된 장치.
시스템을 중심으로 회전 및 경우에 따라서 반경 방향의 이송 경로와, 적어도 실질적으로 회전 대칭으로 적어도 하나의 주 진공 챔버에 연결된 처리 스테이션 또는 챔버에 관한 것이라면, 이러한 시스템은 "클러스터-시스템"으로도 불린다.
처리 공정은 기판의 예열(가스 방출) 및 냉각, 진공 소거, 음극 스퍼터링, 플라즈마 처리 (예를 들어, 소제 및 접착을 위한 코로나), PVD-공정, CVD-공정 및 PCVD-공정 등이 사용되고, 많은 공정 변수 및 장치 부품들이 공지되어 있다. 여기서, "P"는 "물리적", "C"는 "화학적" "V"는 "진공" "D"는 "침전"을 의미한다. 국제적으로 그 의미가 일치하는 이러한 일부 공정은 반응적(반응 가스 또는 혼합 가스의 공급으로) 또는 비 반응적(현재 희가스)으로 행해진다. 또한, 기판 상의 접촉 라인 및 소정의 "면 패턴"의 형성을 포함하는 상부 표면 처리를 위한 애칭 공정도 사용된다. 전체 공정 단계 및 장치 부품들은 -최종 제품의 요구에 따라- 본 발명의 대상이 될 수 있다.
과거에는, 연속 "클러스터 시스템"은 먼저 디스켓, 칩, 메모리 및 웨이퍼와 같은 비교적 작은 기판을 위해 사용되었다. 그러나, 윈도우 및 디스플레이와 같은 대형 기판에 대한 개발에서 시스템의 크기, 기판 처리 및 경우에 따라서 기판 보유기, 예를 들어 수평 위치로 공급되는 기판의 수직 위치로 유지 등과 같은 문제점은 기판 및/또는 코팅의 기계적 손실, 파단 및/또는 탄성 변형 및 오염, 특히 시스템 내에서 코팅의 지속적인 축적 및 다양한 공정 변수를 통한 특히 온도 변화 또는 기 계적 영향에 의한 오염등의 위험이 형성된다.
예를 들어 유럽 특허 제0 136 562 B1호에 따르면, 각각의 기판은 수평으로 포트 시스템으로 공급되어, 먼저 리프팅 장치에 의해 상부로 올려지고 그 다음 선회 장치를 통해 수직 위치로 선회되고, 그 위치에서 기판 보유기에 고정된다. 제2 포트 시스템에서 진출 시에 상기 단계의 순서는 반대가 된다. 이는, 큰 면을 갖는 직각 기판에서는 상당히 큰 공간, 큰 유동 및 챔버 용적, 및 오랜 소거 시간 및/또는 진공 펌프의 큰 흡입관의 문제를 야기한다.
유럽 특허 제0 136 562 B1호에는 디스켓, 반도체 및 웨이퍼와 같은 작은 원형 디스크 기판용 연속식 음극 스퍼터링 시스템이 공지되어 있으며, 진공 챔버는 두개의 용기형 챔버, 즉, 5각 외측 챔버와 이에 연결된 원통형 내측 챔버로 구성되어 있으며, 이 두 챔버는 원형 상부 덮개를 통해 고정되며 진공 밀폐식으로 서로 연결된다. 바닥부는 대략 수직으로 상호 이격된다. 외측 챔버는 주연부 상에는 등거리로, 하나의 포트 시스템 및 4개의 챔버형 처리 스테이션이 제공된다. 상기 시스템은 통상 "클러스터 시스템"으로 표시된다.
외측 및 내측 챔버 사이에는 다른 다각형 용기가 회전 가능하게 배열되며, 그 에지에는 5개의 기판 보유기가 판 스프링에 의해 배열되며, 이는 작동 위치에서 포트 시스템 및 처리 챔버를 패킹 및 밸브 기능에 의해 밀폐시킨다. 기판 보유기-용기는 내외측 챔버의 바닥 사이에 배열된 바닥을 포함한다. 진공 챔버 내에서 항상 유지되는 기판의 반경 방향 이동은 중앙 핀과 5개의 커넥팅 로드를 통해 연동식으로 형성되고, 이 커넥팅 로드는 내측 챔버의 에지에서 그리고 그 벽을 통해 대략 중간 높이에서 관통 안내되므로 함께 회전하지 않는다. 구동부도 그 핀과 정지 상태에 있다.
기판 보유기-용기는 단계적으로 다른 구동부에 의해 회전된다. 기판 보유기-용기가 진공 챔버 내에서 스테이션 간을 회전할 수 있도록, 상기 커넥팅 로드는 기판 보유기-용기의 원형 또는 원통형 이동 플랫폼으로부터 주기적으로 복귀되며 다시 진출된다. 기판 보유기의 스테이션 간의 회전 시에 처리 스테이션의 개구가 개방되기 때문에, 가속 재료가 중간 높이에서 외측과 내측 챔버 사이의 공간 내로 유출되며 그 곳에 위치하는 상부 표면 상으로, 다시 말해, 커넥팅 로드의 단부 상으로 가이드 및 기판 보유기-용기의 판 스프링 상으로 응축된다. 작동 주기 사이에서 상기 응축물의 증가되는 두께는 때때로 입자 형태로 박막 제거되어, 이로 인해 기판이 쓸모 없어지는, 다시 말해, 저가품으로 될 수 있다. 여기서, 커넥팅 로드의 내부 단부의 응축물의 제거 과정은 특히 손상적이다.
더욱이, 이러한 구조 및 작동 방법에서, 박막 제거 및 상부의 입자에 의한 기판의 오염은 수집된 코팅 재료에 의해 온도 변화를 통해 방지되어야 한다. 이는, 경우에 따라서, 진공 챔버 내의 전체 수송 경로 상에서 기판 상부 표면의 절대적 수평 위치도 적용된다. 그러나, 이는 비교적 작은 기판을 그 보유부에 고정하는 것을 전제로 한다.
유럽 특허 제0 665 193 B1호 및 독일 특허 제695 04 716 T2호에는, 설정면 및 챔버 용적의 한계 설정을 목적으로 하는 클러스터 시스템이 공지되어 있으며, 450mm x 550mm 크기를 갖는 큰 평면의 직각 또는 정방형 디스플레이를 위한, 유리 로 된 기판이 항상 수직 위치로 각각의 기판 보유기에 의해 주연부로부터 진공 챔버의 시스템 내로 진입되며 각각의 동일한 기판 보유기에 의해 다시 주연부로 진출된다. 여기서, 중앙 버퍼 챔버와 개별 처리 챔버 사이에는 각각 밸브구가 배열된다. 버퍼 챔버 내에는 수직축을 갖는 회전 테이블이 동심으로 배열되고, 이에 의해 보유부 및 주면을 갖는 기판이, 거의 반경 방향으로 각각의 처리 챔버를 향하고 이 위치로부터 처리 챔버 내로 진입하며 다시 진출할 수 있다. 그러나, 회전 테이블은 자체 기판 보유기를 갖지 않는다. 기판 보유기의 이송을 위해, 각각의 처리 챔버 내 및 회전 테이블 상에는 서로 분리되고 별도로 작동되는, 기판용 롤러를 갖는 공급 장치가 배열된다. 구조적 소비 및 이를 위해 요구되는 구동- 및 제어 장치는 상당하다. 특히, 회전 테이블 상에는 롤러를 갖는 서로 독립적인 공급 장치가 배열된다. 반경 방향으로 돌출된 처리 챔버를 포함하는 회전 테이블의 회전축을 중심으로 원을 그린다면, 전체 장치를 위한 커다란 위치가 요구되며, 이는 특히 "그 첨부에 위치하는" 기판은 커다란 면을 갖는 기판 보유기 내에 유지되므로, 기판의 다각형 구조는 상기 원의 직경을 결정하기 때문이다. 시스템 내의 온도 변화에 의한 누적된 층의 박막 제거에 의한 외부와 장치의 내부 사이에서 모든 기판 보유기의 반복되는 이송의 문제는 해결되지 않는다.
독일 특허 제200 22 564 U1호에는, 기판용 케리어가 코팅 목적으로 제1 포트를 통해 진공 시스템 내로의 진입되고, 연속으로 원형 또는 부분 원형이 플랫폼 상으로 안내되어 코팅 후에 제2 포트를 통해 다시 진출되는 공정이 공지되어 있다. 진공 챔버 내에서 그리고 코팅 스테이션에 대한 반경 방향 이동 또는 케리어의 반 경 방향 부품에 의한 이동이 원형 플랫폼으로부터 변위되는 공정은 제공되지 않는다. 빈 케리어의 복귀 이송은 진공 챔버 내에서 온도 변화를 통해 케리어 상에 수집된 코팅의 박막 제거를 제한하기 위해, 가능한 단거리로 또는 가능한 신속히 행해져야 한다.
독일 특허 제102 05 167 C1호에는, 연속 진공 코팅 시스템이 공지되어 있으며, 기판용 케리어를 위한 회전 가능한 교체 유닛을 포함하는 두개의 버퍼 챔버가, 코팅 스테이션의 수를 변경할 수 있도록, 두개의 선형 수송 경로를 통해 변경 가능한 길이로 서로 연결된다. 이 때, 케리어는 수평 또는 약간 경사진 위치로 수동된다. 수동 경로의 하나는 불연속 수송을 위해 제공되며 버퍼 챔버에 인접한 양 단부에는, 두개의 밸브 및 그 이전 또는 이후에는 케리어를 위한 적재 또는 적하를 포함하는 포트 챔버가 배열된다. 다른 수송 경로는 연속 수송을 위해 제공되며 버퍼 챔버에 밸브를 통해 인접한 양 단부에는 기판용 케리어를 위한 각각의 이송 영역을 포함한다. 시스템 내부에서 이송 방향에 대해 횡 방향의 케리어 이동을 위한 수단은 제공되지 않으며, 더욱이 버퍼 챔버 내 뿐 만 아니라 이송 영역 내에서의 선형 이송 경로도 제공되지 않는다. 버퍼 챔버는 가열 및 냉각용 수단만을 구비한다.
미국 특허 제2002/0078892 A1호에는, LCD-디스플레이를 위한 쌍으로 그리고 서로에 대해 수평 평행으로 또는 상부 에지에서 예각으로 서로에 대해 기울은, -클러스터 시스템을 포함하는- 대기 간의 다양한 이송 경로 상으로 이송되기 위한, 1m x 1.2m의 크기를 갖는 큰 면의 직각 기판이 공지되어 있다. 또한, 그 상부측에 대칭 배열로 내부로 개방된 두개의 프레임이 기판 보유기로서 배열되고 그 하부측에서 대칭면을 따라, 양측에 치형 몰딩부를 갖는 지지 플레이트가 배열된 수평 플레이트를 갖는 기판 보유기가 사용되고, 이 치형 몰딩부에 의해 기판 보유기는, 구동 벨트에 의해 작동되는 기어를 통해, 다양하고 변경 가능한 방향으로 안내될 수 있다.
또한, 이송 장치의 중심부로서, 6개의 치차 및 가이드, 변위 방향의 변경 및 기판 보유기의 반경 방향 변위를 위한 기어 구동부가 그 하부측에 배열된 회전 테이블을 포함하며 회전 대칭인 통과- 또는 버퍼 챔버가 다시 사용된다. 버퍼 챔버의 주연부 상에는 -역지 밸브를 통해 분리된- 포트 시스템 및 다양한 진공 프로세스를 위한 적어도 세개의 처리 챔버가 배열된다. 상응하는 반경 방향 치수를 가져야 하는, 기판 보유기는 반경 방향으로 종방향으로 처리 챔버 내로 진입하므로, 전체 시스템을 중심으로 하는 인공 원이 큰 직경을 갖고 이는 상응하는 큰 설정 위치를 야기한다. 이로써, 처리 챔버 내로의 종방향 변위 및 상응하는 구동이 요구되는 데, 이는 상기 처리 챔버가 반경 방향으로 연속될 수 있기 때문이다.
종래 기술로서 미국 특허 제2002/0078892 A1호에는 이송 로봇 및 두개의 파지부가 공지되어 있는데, 이는 크로스바 형태의 조인트를 통해 반경 방향으로 작동 가능하다. 그러나, 여기서 기판이 전체 이송 경로 상에서 편심으로 그리고 수평 위치로 보유되어, 예를 들어 벽걸이형 모니터용 디스플레이를 위한 기판 크기의 증가 시에 장소- 및 체적 문제뿐 만 아니라, 더 긴 펌핑 시간 및 자체 무게로 인한 단지 0.7mm 두께의 기판의 휨 또는 파단을 야기한다. 여기서, 기판의 수평 체적의 확대는 직경 확대의 두배값, 예를 들어 2m를 넘게되고, 이는 포트 밸브의 추가의 확대 및 가속 및 감속 시에 질량 문제 그리고 공차 문제와 관련된다.
또한, 미국 특허 제2002/0078892 A1호에는 회전 테이블의 지지 플레이트가, 구동부에 의한 먼지 발생을 방지하도록 전자석 리프트 구동부에 의해 가이드 레일로부터 상승될 수 있는 구성이 공지되어 있다. 그러나, 대기 간의 수송에 의한 그리고 진공 챔버 내의 가열로 인한 그리고 기어 구동부에 의한 구동을 통한 기판 보유기 상에 축적식으로 수집된 코팅 재료의 박막 제거에 의한 먼지 형성의 감소 문제는 언급되어 있지 않다. 더욱이, 공지된 장치의 실질적인 다른 단점은 중앙- 또는 버퍼 챔버에 연결된 처리 챔버의 수가 증가할 수록, 버퍼 챔버 내의 회전 테이블의 수송 메커니즘에 속하여 처리 챔버 내로 또는 처리 챔버로부터의 전달은 가능하게 하는, 챔버 내부적인 수송 메커니즘의 수 또한 증가한다는 것이다.
상술된 종래 기술로부터, 기술 개발에 따라 기판 두께의 감소를 통한 강성 감소에 의해 그리고 기판 크기의 점진적인 증대로 인해, 매우 복잡하고 비싼 구조 원리 및 복잡한 작동 과정을 야기하는 새로운 문제점들이 형성됨에도 불구하고 성공하지 못했다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 진공 챔버 내부 및 외부에서 기판의 "처리"의 향상된 간소화 및 소거 시간, 챔버 체적, 설정면의 추가의 감소를 제공하면서, 특히 입자에 의한 박막 제거된 코팅 기판의 오염 위험의 명확한 감소를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해, 다시 말해, 기판 보유기가 그 하부 영역에서 로드(rod) 장치를 통해 구동 메커니즘과 연결되고 적어도 상기 로드 장치의 하부 선회 베어링이 기판 보유기의 지지면 높이의 수평 중심선 하부에 배열됨으로서 해결된다.
이러한 해결책을 통해, 전반적인 범주 내에서 설정된 목적은 바람직하게 해결되고, 특히, 진공 챔버 내부 및 외부에서 기판의 "처리"의 향상된 간소화 및 소거 시간, 챔버 체적, 설정면의 추가의 감소를 제공하면서, 특히 입자에 의한 박막 제거된 코팅 기판의 오염 위험의 명확한 감소를 제공하는 구조 원리 및 작동 과정이 제공된다. 구조적인 비용 및 저품질은 감소되고 제품질은 상당히 향상된다.
본 발명의 다른 구성은 바람직하게는 독립적으로 또는 조합으로 설명된다.
* 로드 장치의 모든 선회 베어링은 기판 보유기의 지지면 높이의 수평 중심선의 하부에서 배열된다.
* 각각의 기판 보유기에 대한 구동 메커니즘은 쌍으로 배열된 브래킷을 포함하며, 이 브래킷에는 각각 하나의 평행 사변형 로드 장치가 현수식으로 배열된다.
* 평행 사변형 로드 장치의 하부 선회 베어링은 U-형상의 브릿지에 각각 배열되며, 그 외측을 향한 레그는 각각의 기판 보유기의 하부 종단부를 형성하는 횡단부와 연결된다.
* 구동 메커니즘은 회전 테이블을 포함하며, 그 상부에는 기판 보유기의 각각을 위한 사다리꼴-로드 장치의 그룹이 놓인다.
* 구동 메커니즘은 동심 축을 갖는 회전- 및 상승 구동부이며, 그 수직 이동 을 통해 반경 방향 이동을 하는 사다리꼴-로드 장치가 기판 보유기 상에 작용할 수 있다.
* 진공 챔버는,
a) 용기 형태로 회전 대칭적이고 정적이며 수직축 및 제1 바닥부를 갖는 내측 챔버부를 포함하며,
b) 그 사이에서, 기판 보유기의 회전을 위한 환형 공간을 포함하는, 내부 챔버를 일정 간격으로 둘러싸는 외측 챔버부를 포함하며, 외측 챔버부는 복수의 동일한 각 간격으로 배열된 개구 및 그에 연결된 처리 챔버를 구비하며, 정적이며 소정 간격으로 제1 바닥부의 하부에 배열된 하나의 다른 바닥부를 포함하며,
c) 처리 챔버의 개구에 대한 기판 보유기의 연동식 변경 방향 이동을 위해, 축을 중심으로 회전 가능하게 제1 바닥부와 제2 바닥부 사이에 배열된 적어도 하나의 로드 장치를 포함하며,
d) 프레임 없이 안내되는 기판을 위한 시스템의 연속적인 코팅을 위한 전달 챔버를 갖는 포트열을 포함한다.
* 선형 일렬 단부식 포트열은 진공 챔버에 대해 접선 방향으로 배열되며 진입 포트, 전달 챔버 및 진출 포트는 중간 연결식 진공 밸브를 포함하며 포트열은 진공 처리 전후에 기판의 선형 이송 경로를 규정한다.
* 수평축을 중심으로 회전 가능한 기판 보유기는 상부쪽으로 1도와 20도 사이의 각만큼 축에 대해 경사 배치되는데, 특히 수평축을 중심으로 회전 가능한 기판 보유기는 상부쪽으로 3도와 15도 사이의 각만큼 축에 대해 경사 배치된다.
* 프레임 없이 기판의 안내를 위해 포트 챔버 내에는 정적 기판 보유기가 위치하며, 이는 회전 가능한 기판 보유기(13)와 같이 수직에 대해 동일한 각도 하에 있으며,
* 기판 보유기는 기판 수납 및 전달을 위한 롤러를 그 하부 단부에 포함하며 각각의 기판 보유기에 대한 상대 이동 중에 기판의 마찰 없는 이송을 위한 가스 쿠션을 형성하기 위한 가스의 방출을 위한 개구를 포함한다.
* 개구에 대향하여 위치하는 회전 가능한 기판 보유기와 관련된 처리 챔버의 개구는 기판 보유기에 대해 평행인 면 내에 위치한 주변부를 포함한다.
* 처리 챔버의 개구는 처리 중에 기판의 차폐를 위한 블레이드를 갖는다.
* 회전 가능한 기판 보유기의 전진을 위한 로드 장치는 조인트를 포함하는데, 이에 의해 기판 보유기는 선형 활주 마찰의 발생 없이 이동 가능하다.
* 그 중심에서 사다리꼴-로드 장치의 최단의 상부 부재는 다른 조인트를 포함하며, 직렬 연결된 두개의 사다리꼴-로드 장치의 각각은 간격 로드에 의해, 직렬 연결된 사다리꼴-로드 장치가 각각 동일한 각도 위치를 수용하도록 상호 연결된다.
* 축을 위한 구동 메커니즘은 대기에 대해 개방된 챔버부 내에 배열된다.
* 사다리꼴-로드 장치의 상부 부재는 고정 장착된 다른 로드를 포함하며 그 하부 단부는 조인트를 통해 브래킷에 연결되며 브래킷의 외측 단부에는 기판 보유기가 고정된다.
* 상부 부재 및 그 로드는 "T" 형상을 가지며 특히,
* 축에는 로드를 통해 각도 레버에 작용하는 지지 플랜지가 배열되며, 각도 레버는 회전 테이블 상에 지지되며 하나의 레그는 각각의 내측 사다리꼴-로드 장치의 일 부분이며 이를 통해 사다리꼴-로드 장치의 선회가 가능하다.
본 발명의 대상의 두개의 실시예 및 그 작용 효과가 이하에서 도1 내지 도10을 참조로 상세히 설명된다.
도1 및 도2에는 수직 축 및 여기에 도시되지 않는 진공 챔버의 하부 바닥에 고정하기 위한 동축 조립 플랜지(2)를 갖는 중앙 구동 메커니즘(1)을 도시한다. 상기 구동 메커니즘(1)은 그 상부 영역 내에서 정방형 구조를 갖는 회전 가능한 챔버(3)를 지지하며, 챔버 에지에는 전체적으로 8개의 브래킷(4)이 고정되며, 브래킷은 경사 로드(5)를 통해 챔버(3)의 원통형 하부 구조(6)에 지지되는데 이는 각각 쌍으로 조립되며 반경 방향으로 돌출하는 4개의 브래킷(7)을 통해 조립된다(도2 참조).
서로에 대해 평행으로 연장되며 직각 십자 형태를 형성하는 한 쌍의 브래킷(4)에는, 고정된 상부 선회 베어링을 통해 전체적으로 8개의 다각형-로드 장치(8)가 하향 현수된다. 다각형-로드 장치(8)의 하부 단부는 한 쌍으로 서로에 대해 평행인 레그(9a)를 갖는 수평 U-형상 브릿지(9)에 선회 가능하게 지지되며, 그 외향 단부는 횡단부(1)를 통해 각각 연결된다. 각각의 횡단부는 여기에 도시되지 않은 기판을 위한 캡으로서 사용되며 경우에 따라서 구동 가능하거나 또는 래칭 가능한 적어도 두개의 돌출된 롤러(11)를 지지한다. 각각의 횡단부(10)는, 상부 후방으로 경사지고 수직을 향하고 구조에 따라 종방향 로드 및 횡방향 로드를 갖는 프레임 스탠드(12)에 대해 3도와 15도 사이의 각도로 지지하고, 프레임 스탠드는 각각의 브릿지(9)를 통해 수직 지지부(12a) 상에 지지된다.
횡단부(10) 및 프레임 스탠드(120의 외측은 그 크기가 적어도 실질적으로 각각의 기판의 크기에 일치하는 공통의 면 내에 놓인다. 이로써, 상기 각각의 부분들은 강성의 기판 보유기(13)를 형성된다. 이는 상기 면 방향으로 높이 "H" 를 갖고 중심부(H/2)에서 대략 수평의 중심선 "M"을 규정하고 그 하부에는 모든 로드 장치 및 그 선회 조인트가 배열된다.
이로써, 도시된 양 기판 보유기(13)는 화살표(14) 반대 방향을 향하고 실질적으로 반경 방향으로 서로에 대해 이동 가능하다. 단지 두개의 기판 보유기(13)가 도시되어 있다. 구동 메커니즘(1)의 전후방에 배열된 나머지 두 기판 보유기는 간략성을 이유로 도시되지 않는다. 나머지 기판 보유기는 동일하게 반대 방향으로 반경 방향으로 이동 가능하고 양 화살표(14)에 대해 직각이다.
프레임 스텐드(12)는 복수의 위치에서 천공되며 도시되지 않은 소정의 가스원에 연결됨으로써, 기판이 코팅 위치에서, "공기 쿠션 차량"의 유형에 따라 마찰 없이 그리고 형태 보전식으로 각각의 기판 보유기(13) 상에서 롤러(11)를 통해 안내되며 변위될 수 있다. 그 후, 개별 처리 챔버 내의 가스 분위기에 영향을 미치지 않도록 가스 공급은 차단된다.
도3 및 도4에는 도1 및 도2에 따른 회전 시스템이 수직축(A-A)을 갖는 진공 챔버(15) 내로 일체된 것이 도시된다. 진공 챔버는 구동 메커니즘(1)의 상부 단부 영역이 플랜지(18)에 의해 진공 밀폐식으로 배치되는, 바닥부(17)를 갖는 용기형 내측 챔버부(16)로 구성된다. 수직 지지는 그 유효 길이가 단부 설정 요소(20)를 통해 변경 가능한 4개의 고정 로드(19)를 통해 행해진다. 여기에는, 반경 방향 결합 철판(21)에 현수되며 수직 단면(도6의 선 E-E) 후방에 놓인 설정 요소(20)만이 도시된다.
또한, 진공 챔버(15)는, 바닥부(23)를 가지며 상부가 없는 4각 피라미드 형태의 외측 챔버부(22)를 포함하며, 상기 바닥부를 통해 구동 메커니즘(1)의 하부 단부 영역(24)이 진공 밀폐식으로 관통된다. 내측 및 외측 챔버부(16, 22)는 덮개(25)를 통해 진공 밀폐식으로 상호 연결된다. 외측 챔버부(22)의 벽은 등거리 분포로 4개의 직각 개구(26)를 마련하며 여기에서는 그로부터 단지 두개의 직경의 대향하여 놓인 개구(26)만을 볼 수 있다. 처리 챔버(27, 28)의 외벽(27a, 27b)은 대기압을 수용하기 위한 리브(50)를 갖는다(특히 도7).
수평 바닥부(17, 23)들 사이에는 도5에 상세히 도시된 실질적으로 회전 가능한 구동 메커니즘(1)의 부분이 위치한다. 내측 및 외측 챔버부(16, 22) 사이의 환형 공간(29) 내로 하부로부터 상부로, 회전 가능하고 반경 방향 부품에 의해 변위 가능한 기판 보유기(13)가 돌출된다. 내측 챔버부(16)의 원통형 벽을 통한 활주 관통은 제공되지 않는다. 도3에 따른 위치로부터 도4에 따른 각각의 위치로의 기판 보유기(13)의 변위는 오히려 이미 상술된 다각형-로드 장치(8)를 통해 행해지는데, 선회 베어링의 위치는 "다각형-로드 장치"의 정의로부터 알 수 있다. 하부 선회 베어링의 가장 낮은 위치는 각각 동일한 로드의 상응하는 상부 선회 베어링의 하부에 있다는 것이 설명된다. 다시 말해, 중심 위치 둘레를 대칭 선회가 행해진 다. 선회 각도 또는 반경 방향 이동 부품의 소정의 측정 싱에 로드의 길이를 충분히 측정함으로써, 수직 이동 부품의 가능한 작은 구성이 달성된다. 상기 선회 베어링은 활주 안내에 비해 실질적으로 적은 마모 및 기판 상의 코팅 품질에 악영향을 미치는 코팅 재료의 적은 이물질을 형성한다. 또한, U-형상 브릿지(9)가 기판 보유기(13)의 하부 에지에 결합되나, 유럽 특허 제0 136 562 B1호의 대상과 같이 기판 중앙에 행해지는 것은 아니다. 이미 상술된 다각형-로드 장치(8)의 하부 선회 베어링은 가능한 가장 작은 간격으로 브릿지(9)의 상부에 그리고 기판 보유기(13)의 배면부에 배치되어, 이러한 이유에서 기판의 외측에서의 대략적인 마모가 행해지지 않는다.
도5는 도4에 따른 위치 내의 구동 메커니즘(1)의 확대 단면도를 도시한다. 지금까지 사용된 도면 부호가 사용되고 계속 설명된다. 회전 가능한 챔버(3) 내에는 단계적 회전 이동을 위한 구동 모터 및 상술된 다각형-로드 장치(8)의 주기적 이동을 위한 수평 제어 로드(30)가 배열되며, 챔버(3)의 내부에서 안내되고 구동되는 제어 로드(30)의 외측 단부는 챔버(3)로부터 돌출되고 각각의 내측 로드는 선회 베어링(31)을 통해 외측 단부에 결합된다.
구동 메커니즘(1)은 바닥부(17, 23)를 통해 돌출된 동축의 축(32)을 포함하며, 이 축은 진공 밀폐된 제1 회전 관통부(33)에 의해 상부 바닥부(17)를 통해 관통되고, 그리고 진공 밀폐된 제2 회전 관통부(34)에 의해 관통되고, 그리고 평 베어링(35)를 통해 하부 바닥부(23)를 관통하여 안내된다. 일련의 연결 튜브(36)가 처리 매질의 공급을 위해 사용되며 필요한 경우에는 전력 공급에도 사용된다.
도6은 주연 방향 및 반경 방향으로의 이동 과정을 개략적으로 도시한다. 점선으로 도시된 원(22a)에 따른 원추형의 유형으로 구성될 수 있는 외측 챔버부(22)에 대해 평행으로, 진공 챔버(15)의 접선에 대해 평행으로 포트열(37)이 연장되는데, 이는 전달 챔버(37)의 진입 포트(38) 및 진출 포트(40)로 구성된다. 포트열(37)은 공지된 유형의 진공 밸브(41)를 포함한다. 선(E-E)은 도3 및 도4의 수직 단면을 나타낸다.
포트열(37)을 통한 기판 보유기 없는, 경사진 또는 경사 안내되는 기판의 단계적인 선형 수송 방향은 화살표(42)의 열에 따라 표시된다. 전달 챔버(39)는 다른 처리 챔버(43)에 대항하여 놓인다. 환형 공간(29)의 내부에서 굵은 화살표로 그 이동 흐름이 표시된다. 순환 화살표(44)를 따라 각각 90도로 전달 챔버(39)로부터 단계적인 회전 이동이 행해진다. 전달 챔버(39) 및 처리 챔버(27, 43, 28)의 각각의 바로 직전에서 4개의 정지 위치에는 반경 방향 이중 화살표를 통해 기판의 진출 및 수축이 표시된다. 기판의 진출은 프레임 형태의 차폐 블레이드(46) 바로 직전에서 행해지고, 블레이드는 처리 챔버(27, 43, 28)의 개구 영역 내에 배열된다. 그러나, 기판과 상기 블레이드(46) 간의 긴밀 작용은 요구되지 않는데, 이는 외형적으로 얇은 기판이 이를 위해 기여할 수 없거나 또는 기여할 수 없기 때문이다. 기판의 후진 이동이 종료되는 즉시, 기판은 처리의 종료 시에 진출 포트(40)으로의 이송을 위한 전달 챔버(39) 이전에서, 각각의 다음의 처리 챔버 이전에서 90도 회전된다.
도7에는 수단을 갖는 전체 시스템의 외부 사시도가 도1 내지 도6에 따른 도 면 부호로 도시된다. 전달 챔버(39)의 양측에는 진입 포트(38) 및 진출 포트(40)가 점선으로 도시된다. 전달 챔버(39)로부터의 경사진 유입 슬릿(39a)이 도시되며 동시에 그에 연결된, 역지 밸브(48) 및 극저온 펌프(49)를 갖는 펌프 튜브(47)가 도시된다. 전달 챔버(39) 및 처리 챔버(28)의 리브(50)가 대기압으로 있는 것을 명확히 알 수 있다.
특히, 외적으로 집약적인, 공간 및 체적 절약적인 시스템 구성은 도6 및 도7로부터 알 수 있고, 특히 기판 보유기가 대기에 노출되지 않아야 한다. 또한 모든 경우에, 전체 기판면 상에 압력 가스 공급원 및 하부 단부에 롤러를 갖는 천공된 기판 보유기가 포트 챔버(38, 40) 내에 배열되어, 기판이 마찰 없이 가스 쿠션 상에서 기판 보유기 상으로 활주될 수 있다. 진공 소거를 위해 그리고 기판이 정지부 상에서 정지 상태일 때 가스 공급은 전반적으로 중단된다. 이는 기판이 전공 챔버(15) 내에서 기판 정지부 상에 위치하는 시간 간격에 대해서도 적용된다. 또한, 이는 이하의 실시예에 대해서도 적용된다.
도8 및 도9는 도1 내지 도7에 따른 대상의 변형예를 상술된 도면 부호와 동일하게 도시한다. 여기서, 기판 보유기(13)에 대한 회전 구동 및 전진 구동이 구별된다. 바닥부(17)를 갖는 용기 형태의 내측 챔버부(16) 내에는 회전 구동부 및 상승 구동부(51)가 배열되며, 이들은 회전 이동을 형성하기 위한 감속 기어(53)를 구비한 제1 모터(52) 및 공동 축(56)의 상승 이동 및 하강 이동을 형성하기 위한 감속 기어(55)를 구비한 제2 모터(54)를 포함한다. 4중 사다리꼴-로드 장치(57)가 회전 테이블(58) 상에 배열되며, 이는 축(56)을 통해 단계적으로 회전 운동으로 변 경된다. 기판 보유기(13)는 도8에서 그 배치 위치에서 실선으로 표시된다.
지지 플랜지(63)를 포함하는 축의 상승은 그에 현수되고 거의 수평인 로드(64)(도9)를 통해 4개의 각도 레버(59)가 그 고정 베어링(60)을 중심으로 외측으로 선회되고, 이를 통해 도9에 도시된 바와 같이 사다리꼴-로드 장치(57)가 그 상부 단부에서 외측으로 선회될 수 있다. 가장 광폭으로 상부에 놓인, 사다리꼴-로드 장치(57)의 최단 부재(65)는 T-형상으로 구성되며 그 중심에는 다른 조인트가 제공되며, 각각 2열로 연결된 사다리꼴-로드 장치(57)는 회전 테이블(58)에 대해 동일한 각도 위치를 허용한다. 부재(65)의 T-형상 구조는 회전 고정된 다른 로드(65a)와 결합됨에 따라 달성되는데, 로드의 하부 단부는 특히 돌출되지 않은 한쌍의 선회 베어링을 통해, 기판 보유기(13)의 하부 단부에 배열된 쐬기 형태의 브래킷(61)의 수평의 하부 에지와 연결된다. 모든 다른 사다리꼴-로드장치(57)는 각도 레버(59)에 의해 형성되는 이동에 연동된다.
이로써, 브래킷(61) 및 그에 비스듬히 고정된 기판 보유기(13) 구성도 알 수 있다. 여기서, 사다리꼴-로드 장치(57)는, 반경 방향 이동의 수직 부품이 가능하면 작도록 구성된다. 반경 방향 이동의 끝 부분에서 기판 보유기(13)는 처리 챔버(27, 28)에 대한 도8에 점선 위치(13a)를 수용한다. 이는, 간단성의 이유로 도시되지 않은 다른 처리 챔버 및 전달 챔버에 대한 기판 보유기(13)의 위치도 적용된다. 기판 보유기(13)의 반경 방향 외측 단부 위치는 도9에서 실선으로 도시된다.
도10에서는, 상술된 도면 부호를 사용하여 도8 및 도9를 상호 비교한다. 축(56)은 상부 회전 베어링 및 진공 관통부의 조합(66)으로, 회전 고정된 원형 디스 크 형태의 지지 플레이트(67)에 의해 내측 챔버부(16)의 바닥부(17)를 관통한다. 축(56)의 하부 단부는 절결부(71)를 갖는 상향 원통형 캡(70) 및 반경 방향 플랜지(72)를 지지하는 다른 회전 디스크(69) 내에 지지되는 하부 회전 베어링(68) 내에서 축 방향으로 변위 가능하게 안내되며, 상기 플랜지 상에는 사다리꼴-로드 장치(57)를 갖는 회전 테이블(58)이 놓인다. 하향 밀폐는 위치 고정된 지지 플레이트(73)에 의해 달성되며, 이 지지 플레이트는 외측 챔버부(22)의 바닥부(23) 내에 삽입되며 축(56)의 단부 하부에, 축(56)의 하강을 위한 용기형 돌출부(74)를 갖는다.
축(56)의 화살표(75) 방향 상승을 통해, 전채 사다리꼴-로드 장치(57) 및 기판 보유기(13)는 각도 레버(56) 및 간격 로드(62)를 통해 화살표(76) 방향으로 연동식으로 변위 가능한데, 이는 브래킷(61)이 부재(65)와 고정 연결된 로드(65a)의 하부 단부에 관절식으로 지지되기 때문이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해, 다시 말해, 기판 보유기가 그 하부 영역에서 로드(rod) 장치를 통해 구동 메커니즘과 연결되고 적어도 상기 로드 장치의 하부 선회 베어링이 기판 보유기의 지지면 높이의 수평 중심선 하부에 배열됨으로서 해결된다.
이러한 해결책을 통해, 전반적인 범주 내에서 설정된 목적은 바람직하게 해결되고, 특히, 진공 챔버 내부 및 외부에서 기판의 "처리"의 향상된 간소화 및 소거 시간, 챔버 체적, 설정면의 추가의 감소를 제공하면서, 특히 입자에 의한 박막 제거된 코팅 기판의 오염 위험의 명확한 감소를 제공하는 구조 원리 및 작동 과정 이 제공된다. 구조적인 비용 및 저품질은 감소되고 제품질은 상당히 향상된다.
Claims (20)
- 적어도 실질적으로 수직 위치에서, 진공 챔버(15)의 주연부 상에 분포되어 개방된 적어도 두개의 처리 챔버(27, 28, 43), 진입구(38), 진출구(39) 및 순차 회전과 처리 챔버(27, 28, 43)에 대해 기판 보유기(13)의 후진 및 전진을 위한 구동 메커니즘(1, 51)에 의한 진공 챔버(15) 내에서 기판 보유기(13)의 회전 가능한 배열을 갖는 평평한 직각 또는 정방형 기판용 진공 처리 장치에 있어서,기판 보유기(13)가 그 하부 영역에서 로드 장치(8)를 통해 구동 메커니즘(1)과 연결되고 적어도 상기 로드 장치(8)의 하부 선회 베어링이 기판 보유기(13)의 지지면 높이(H)의 수평 중심선(M) 하부에 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,로드 장치(8, 57)의 모든 선회 베어링은 기판 보유기(13)의 지지면 높이(H)의 수평 중심선(M) 하부에 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,각각의 기판 보유기(13)를 위한 구동 메커니즘(1)은 쌍으로 배열된 브래킷(4)을 포함하며, 브래킷에는 각각 하나의 다각형-로드 장치(8)가 현수 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 3 항에 있어서,다각형-로드 장치의 하부 선회 베어링은 각각 U-형상 브릿지((9)에 배열되고, U-형상 브릿지의 외향 레그(9a)는 각각의 기판 보유기(13)의 하부 종단부를 형성하는 횡단부(10)와 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,구동 메커니즘(51)은 회전 테이블(58)을 포함하며, 그 상부에는 각각의 기판 보유기(13)에 대한 사다리꼴-로드 장치(57)의 그룹이 놓이는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 5 항에 있어서,구동 메커니즘(51)은 동심 축(56)을 구비한 회전 및 상승 구동부이며, 축의 수직 이동을 통해 사다리꼴-로드 장치(57)가 반경 방향 이동되어 기판 보유기(13)에 작용하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,진공 챔버(15)는,a) 용기 형태로 회전 대칭적이고 정적이며 수직축(A-A) 및 제1 바닥부(17)를 갖는 내측 챔버부(16)를 포함하며,b) 그 사이에서 기판 보유기(13)의 회전을 위한 환형 공간(29)을 포함하는, 내측 챔버부(16)를 일정 간격으로 둘러싸는 외측 챔버부(22)를 포함하며, 외측 챔버부는 복수의 동일한 각 간격으로 배열된 개구(26) 및 그에 연결된 처리 챔버(27, 28, 43)를 구비하며, 정적이며 소정 간격으로 제1 바닥부(17)의 하부에 배열된 하나의 다른 바닥부(23)를 포함하며,c) 처리 챔버(27, 28, 43)의 개구(26)에 대한 기판 보유기(13)의 연동식 변경 방향 이동을 위해, 축(A-A)을 중심으로 회전 가능하게 제1 바닥부(17)와 제2 바닥부(23) 사이에 배열된 적어도 하나의 로드 장치(8, 57)를 포함하며,d) 프레임 없이 안내되는 기판을 위한 시스템의 연속적인 코팅을 위한 전달 챔버(39)를 갖는 포트열(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,선형 일렬식 포트열(37)은 진공 챔버(15)에 대해 접선 방향으로 배열되며 진입 포트(38), 전달 챔버(39) 및 진출 포트(40)는 중간 연결식 진공 밸브(41)를 포함하며 포트열(37)은 진공 처리 전후에 기판의 선형 이송 경로를 규정하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,수평축(A-A)을 중심으로 회전 가능한 기판 보유기(13)는 상부쪽으로 1도와 20도 사이의 각만큼 축(A-A)에 대해 경사 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 9 항에 있어서,수평축(A-A)을 중심으로 회전 가능한 기판 보유기(13)는 상부쪽으로 3도와 15도 사이의 각만큼 축(A-A)에 대해 경사 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,프레임 없이 기판의 안내를 위해 포트 챔버(38, 40) 내에는 정적 기판 보유기가 위치하며, 이는 회전 가능한 기판 보유기(13)와 같이 수직에 대해 동일한 각도 하에 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,기판 보유기(13)는 기판 수납 및 전달을 위한 롤러(11)를 그 하부 단부에 포함하며 각각의 기판 보유기(13)에 대한 상대 이동 중에 기판의 마찰 없는 이송을 위한 가스 쿠션을 형성하기 위한 가스의 방출을 위한 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,개구(26)에 대향하여 위치하는 회전 가능한 기판 보유기(13)와 관련된 처리 챔버(27, 28, 43)의 개구(26)는 기판 보유기(13)에 대해 평행인 면 내에 위치한 주변부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 13 항에 있어서,처리 챔버(27, 28, 43)의 개구(26)는 처리 중에 기판의 차폐를 위한 블레이드(46)를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,회전 가능한 기판 보유기(13)의 전진을 위한 로드 장치(8, 57)는 조인트를 포함하는데, 이에 의해 기판 보유기(13)가 선형 활주 마찰의 발생 없이 이동 가능한 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 5 항에 있어서,그 중심에서 사다리꼴-로드 장치(57)의 최단의 상부 부재(65)는 다른 조인트를 포함하며, 직렬 연결된 두개의 사다리꼴-로드 장치(57)의 각각은 간격 로드(62)에 의해, 직렬 연결된 사다리꼴-로드 장치(57)가 각각 동일한 각도 위치를 수용하도록 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 6 항에 있어서,축(56)을 위한 구동 메커니즘(51)은 대기에 대해 개방된 챔버부(16) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 16 항에 있어서,사다리꼴-로드 장치(57)의 상부 부재(65)는 고정 장착된 다른 로드(65a)를 포함하며 그 하부 단부는 조인트를 통해 브래킷(61)에 연결되며 브래킷의 외측 단부에는 기판 보유기(13)가 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 18 항에 있어서,상부 부재(65) 및 그 로드(65a)는 "T" 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 축(56)에는 로드(64)를 통해 각도 레버(59)에 작용하는 지지 플랜지(63)가 배열되며, 각도 레버는 회전 테이블(58) 상에 지지되며 하나의 레그는 각각의 내측 사다리꼴-로드 장치(57)의 일 부분이며 이를 통해 사다리꼴-로드 장치(57)의 선회가 가능한 것을 특징으로 하는 진공 처리 시스템.
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