KR100765997B1 - In-line sputtering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인라인 스퍼터링 시스템을 개시한다. 본 발명의 시스템은 기판의 로딩을 위한 진입측 로드록 체임버를 갖는 진입측 로드록 머신과, 기판을 가열시킬 수 있는 버퍼 히팅 체임버를 갖는 버퍼 히팅 머신과, 기판을 대기시키면서 가열시킬 수 있는 진입측 트랜스퍼 체임버를 갖는 진입측 트랜스퍼 머신과, 기판에 제1 박막을 코팅시킬 수 있는 제1 코팅 체임버를 갖는 제1 스퍼터링 머신과, 기판을 가열시킬 수 있는 히팅 체임버를 갖는 히팅 머신과, 기판의 제1 박막 위에 제2 박막을 코팅시킬 수 있는 제2 코팅 체임버를 갖는 제2 스퍼터링 머신과, 기판을 소성시킬 수 있는 소성 체임버를 갖는 소성 머신과, 기판을 대기시키면서 서냉시킬 수 있는 배출측 트랜스퍼 체임버를 갖는 배출측 트랜스퍼 머신과, 기판을 냉각시킬 수 있는 버퍼 쿨링 체임버를 갖는 버퍼 쿨링 머신과, 기판의 언로딩을 위한 배출측 로드록 체임버를 갖는 배출측 로드록 머신으로 구성된다. 그리고, 머신들 각각의 체임버들은 인라인으로 연결되어 있다. 본 발명에 의하면, 연속적이고 안정적인 기판의 흐름을 확보할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있고, 박막의 균일성, 조도, 산포 등 품질을 개선시킬 수 있으며, 불량을 감소시킬 수 있다. 또한, 체임버들 전체를 완전히 열고 닫을 수 있어 유지보수를 간편하게 수행할 수 있으며, 시스템의 운전성과 신뢰성을 개선시킬 수 있다.The present invention discloses an inline sputtering system. The system of the present invention comprises an entry side load lock machine having an entry side load lock chamber for loading a substrate, a buffer heating machine having a buffer heating chamber capable of heating the substrate, and an entry side capable of heating the substrate while waiting An entry-side transfer machine having a transfer chamber, a first sputtering machine having a first coating chamber capable of coating a first thin film on the substrate, a heating machine having a heating chamber capable of heating the substrate, and a first of the substrate A second sputtering machine having a second coating chamber capable of coating a second thin film on the thin film, a firing machine having a firing chamber capable of firing the substrate, and a discharge side transfer chamber capable of cooling the substrate while cooling the substrate. A discharge cooling machine, a buffer cooling machine having a buffer cooling chamber capable of cooling the substrate, and a substrate for unloading The outlet consists of a discharge-side load-lock machine having a load-lock chamber. The chambers of each of the machines are connected inline. According to the present invention, it is possible to ensure a continuous and stable flow of the substrate to improve the productivity, to improve the quality, such as uniformity, roughness, dispersion of the thin film, it is possible to reduce the defects. In addition, the entire chamber can be fully opened and closed, simplifying maintenance and improving the operability and reliability of the system.
Description
도 1은 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 평면도,1 is a plan view schematically showing the overall configuration of an inline sputtering system according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템의 체임버들을 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing chambers of an inline sputtering system according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에서 제1 스퍼터링 머신의 구성을 나타낸 횡단면도,Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the first sputtering machine in the in-line sputtering system according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 제1 스퍼터링 머신의 구성을 나타낸 종단면도,4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a first sputtering machine according to the present invention;
도 5는 도 2와 유사한 도면으로 본 발명에 따른 제1 스퍼터링 머신의 제1 코팅 체임버가 열려진 상태를 나타낸 단면도, 5 is a cross-sectional view showing a state in which the first coating chamber of the first sputtering machine according to the present invention in a view similar to FIG. 2;
도 6은 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에서 히팅 머신을 나타낸 단면도,6 is a cross-sectional view showing a heating machine in the in-line sputtering system according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 히팅 머신의 히팅장치를 부분적으로 확대하여 나타낸 횡단면도,Figure 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing a heating apparatus of the heating machine according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 히팅 머신의 히팅장치를 부분적으로 확대하여 나타낸 종단면도,8 is a longitudinal sectional view showing a partially enlarged heating apparatus of the heating machine according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 버퍼 쿨링 머신의 쿨링 재킷을 부분적으로 절결하여 나타낸 정면도,9 is a front view partially showing the cooling jacket of the buffer cooling machine according to the present invention,
도 10은 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에서 버퍼 쿨링 머신의 쿨링 재킷을 부분적으로 절결하여 나타낸 사시도이다.Figure 10 is a perspective view showing a partially cut cooling jacket of the buffer cooling machine in the in-line sputtering system according to the present invention.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣ ♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣
100: 진입측 로드록 머신 102: 진입측 로드록 체임버100: entry side load lock machine 102: entry side load lock chamber
200: 버퍼 히팅 머신 202: 버퍼 히팅 체임버200: buffer heating machine 202: buffer heating chamber
300: 진입측 트랜스퍼 머신 302: 진입측 트랜스퍼 체임버300: entry side transfer machine 302: entry side transfer chamber
400: 제1 스퍼터링 머신 402: 제1 코팅 체임버400: first sputtering machine 402: first coating chamber
500: 히팅 머신 502: 히팅 체임버500: heating machine 502: heating chamber
600: 제2 스퍼터링 머신 602: 제2 코팅 체임버600: second sputtering machine 602: second coating chamber
700: 소성 머신 702: 소성 체임버700: firing machine 702: firing chamber
800: 배출측 트랜스퍼 머신 802: 배출측 트랜스퍼 체임버800: discharge side transfer machine 802: discharge side transfer chamber
900: 버퍼 쿨링 머신 902: 버퍼 쿨링 체임버900: buffer cooling machine 902: buffer cooling chamber
1000: 배출측 로드록 머신 1002: 배출측 로드록 체임버1000: discharge side load lock machine 1002: discharge side load lock chamber
1100∼1112: 제1 내지 제7 게이트밸브 1200: 운반장치1100-1112: 1st-7th gate valve 1200: conveying apparatus
본 발명은 인라인 스퍼터링 시스템(In-line Sputtering System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 표면에 복수층의 박막(Thin Film)을 균일하고 효율적 으로 코팅할 수 있는 인라인 스퍼터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an in-line sputtering system, and more particularly, to an in-line sputtering system capable of uniformly and efficiently coating a plurality of layers of thin films on the surface of a substrate.
주지하고 있는 바와 같이, 플라스마(Plasma)를 이용하는 스퍼터링 기술은 반도체, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 프로젝션 티브이 (Projection TV) 등의 제조 분야에서 박막의 코팅에 보편적으로 이용되고 있으며, 기판의 로딩과 언로딩 방법에 따라 배치형(Batch Type), 인터백(Inter-Back)과 인라인 방식으로 구분하고 있다. As is well known, sputtering techniques using plasma are commonly used for coating thin films in the manufacturing fields of semiconductors, liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), and projection TVs. It is divided into batch type, inter-back and in-line method according to the loading and unloading method of the substrate.
배치형 스퍼터링은 코팅 체임버에 기판을 직접 로딩하여 기판의 표면에 박막을 코팅한다. 인터백 스퍼터링은 코팅 체임버에 기판의 로딩 및 언로딩을 수행하는 서브 체임버를 구비시키고, 서브 체임버에 의하여 기판을 로딩 및 언로딩시키면서 기판의 표면에 박막을 코팅한다. 인라인 스퍼터링은 코팅 체임버에 로딩 체임버와 언로딩 체임버를 인라인으로 배치시키고, 로딩 체임버에 의하여 기판을 로딩시킨 후 기판의 표면에 박막의 코팅을 수행한 후 언로딩 체임버에 의하여 기판을 로딩시킨다. 한편, LCD와 PDP 등의 제조 분야에서는 유리기판의 표면에 절연막으로 실리카(SiO2)막과 도전막으로 ITO(Indium Tin Oxide)막을 연속적으로 코팅하기 위하여 인라인 스퍼터링을 이용하고 있다. Batch sputtering directly loads a substrate into a coating chamber to coat a thin film on the surface of the substrate. Interbag sputtering includes a subchamber for loading and unloading the substrate in the coating chamber, and coating the thin film on the surface of the substrate while loading and unloading the substrate by the subchamber. In-line sputtering arranges the loading chamber and the unloading chamber inline in the coating chamber, loads the substrate by the loading chamber, and then performs coating of a thin film on the surface of the substrate, and then loads the substrate by the unloading chamber. On the other hand, in the field of manufacturing such as LCD and PDP, in-line sputtering is used to continuously coat an ITO (Indium Tin Oxide) film with a silica (SiO 2 ) film and a conductive film on the surface of the glass substrate.
이와 같은 종래기술의 인라인 스퍼터링 시스템의 일례를 살펴보면, 인라인 스퍼터링 시스템은 유리기판의 로딩을 위하여 대기압과 진공 상태를 전환시키는 진입측 로드록 체임버(Entry Load-lock Chamber)를 갖는 진입측 로드록 머신과, 유리기판을 가열시키는 버퍼 히팅 체임버(Buffer Heating Chamber)를 갖는 버퍼 히팅 머신과, 유리기판의 표면에 실리카막을 코팅시키는 제1 코팅 체임버를 갖는 제1 스퍼터링 머신과, 실리카막이 코팅되어 있는 유리기판을 가열시키는 히팅 체임버를 갖는 히팅 머신과, 유리기판의 표면에 ITO막을 코팅시키는 제2 코팅 체임버를 갖는 제2 스퍼터링 머신과, 유리기판을 냉각시키는 버퍼 쿨링 체임버(Buffer Cooling Chamber)를 갖는 버퍼 쿨링 머신과, 유리기판의 언로딩을 위하여 대기압과 진공 상태를 전환시키는 배출측 로드록 체임버(Exit Load-lock Chamber)를 갖는 배출측 로드록 머신이 인라인으로 배열되어 구성된다. 그리고, 머신들 각각의 체임버들은 힌지를 중심으로 회전되는 도어에 의하여 열고 닫을 수 있도록 구성되어 있다.Looking at an example of such a prior art inline sputtering system, the inline sputtering system includes an entry side load lock machine having an entry side load lock chamber for switching between atmospheric pressure and vacuum state for loading a glass substrate; A first sputtering machine having a buffer heating chamber having a buffer heating chamber for heating the glass substrate, a first coating chamber for coating the silica film on the surface of the glass substrate, and a glass substrate coated with the silica film. A heating machine having a heating chamber for heating, a second sputtering machine having a second coating chamber for coating an ITO film on the surface of the glass substrate, a buffer cooling machine having a buffer cooling chamber for cooling the glass substrate, and Exit locklock chamber to switch between atmospheric pressure and vacuum for unloading glass substrates The discharge side loadlock machine with the load-lock chamber is arranged inline. And, the chambers of each of the machines is configured to be opened and closed by a door rotated about the hinge.
그러나, 종래기술의 인라인 스퍼터링 시스템에 있어서는, 버퍼 히팅 체임버와 제1 코팅 체임버, 그리고 제2 코팅 체임버와 버퍼 쿨링 체임버 사이에서 진공 상태의 변화가 급속하게 이루어지기 때문에 유리기판과 박막의 변질을 야기시키고, 실리카막과 ITO막의 균일성, 조도, 산포 등을 저하시키는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 제1 및 제2 코팅 체임버에서 유리기판의 흐름을 연속적으로 유지하기 어려워 생산성이 크게 저하되는 단점이 수반되고 있다. 또한, 제2 코팅 체임버를 거친 유리기판이 버퍼 쿨링 체임버에서 냉각되면서 열수축을 일으켜 실리카막과 ITO막의 결함을 유발시키는 문제가 있다. However, in the in-line sputtering system of the prior art, the change of the vacuum state is rapidly made between the buffer heating chamber and the first coating chamber, and the second coating chamber and the buffer cooling chamber, resulting in the deterioration of the glass substrate and the thin film. There is a problem that the uniformity, roughness and dispersion of the silica film and the ITO film are reduced. In addition, it is difficult to continuously maintain the flow of the glass substrate in the first and the second coating chamber is accompanied with a disadvantage that the productivity is greatly reduced. In addition, the glass substrate having passed through the second coating chamber is cooled in the buffer cooling chamber, causing thermal contraction, causing defects of the silica film and the ITO film.
한편, 머신들 각각의 체임버들을 개별적인 구조의 도어에 의하여 열고 닫을 수 있도록 구성되어 있기 때문에 타킷(Target) 등의 부품의 교체와 체임버들의 유지보수에 많은 시간과 인력이 소요되는 단점이 있다. On the other hand, since each chamber of the machine is configured to open and close by a door of a separate structure, there is a disadvantage that a lot of time and manpower is required for replacement of parts such as targets and maintenance of the chambers.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연속적이고 안정적인 기판의 흐름을 확보할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 인라인 스퍼터링 시스템을 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the various problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide an in-line sputtering system that can improve the productivity by ensuring a continuous and stable flow of the substrate .
본 발명의 다른 목적은 박막의 균일성, 조도, 산포 등 품질을 개선시킬 수 있는 인라인 스퍼터링 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an in-line sputtering system that can improve the quality, such as uniformity, roughness, dispersion of the thin film.
본 발명의 또 다른 목적은 기판의 변질과 열수축이 방지되어 불량을 크게 감소시킬 수 있는 인라인 스퍼터링 시스템을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an inline sputtering system capable of greatly reducing defects by preventing deterioration and thermal contraction of a substrate.
본 발명의 또 다른 목적은 체임버 전체를 전면개방도어방식으로 완전히 열고 닫을 수 있어 부품의 교체와 체임버의 유지보수를 간편하게 수행할 수 있으며, 시스템의 운전성과 신뢰성을 크게 개선시킬 수 있는 인라인 스퍼터링 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to open and close the entire chamber in a fully open door method to facilitate the replacement of parts and maintenance of the chamber, an inline sputtering system that can greatly improve the operation and reliability of the system To provide.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 기판의 로딩을 위하여 대기압과 진공간의 전환을 실행할 수 있는 진입측 로드록 체임버를 갖는 진입측 로드록 머신과; 기판을 가열시킬 수 있는 버퍼 히팅 체임버를 갖는 버퍼 히팅 머신과; 기판을 대기시키면서 가열시킬 수 있는 진입측 트랜스퍼 체임버를 갖는 진입측 트랜스퍼 머신과; 기판에 제1 박막을 코팅시킬 수 있는 제1 코팅 체임버를 갖는 제1 스퍼터링 머신과; 기판을 가열시킬 수 있는 히팅 체임버를 갖는 히팅 머신과; 기판의 제1 박막 위에 제2 박막을 코팅시킬 수 있는 제2 코팅 체임버를 갖는 제2 스퍼터링 머신과; 기판을 소성시킬 수 있는 소성 체임버를 갖는 소성 머신과; 기판을 대기시키면서 서냉시킬 수 있는 배출측 트랜스퍼 체임버를 갖는 배출측 트랜스 퍼 머신과; 기판을 냉각시킬 수 있는 버퍼 쿨링 체임버를 갖는 버퍼 쿨링 머신과; 기판의 언로딩을 위하여 대기압과 진공간을 전환을 실행할 수 있는 배출측 로드록 체임버를 갖는 배출측 로드록 머신을 구비하고, 머신들 각각의 체임버들은 인라인으로 연결되어 있는 인라인 스퍼터링 시스템에 있다.Features of the present invention for achieving this object include: an entry side load lock machine having an entry side load lock chamber capable of carrying out a switch between atmospheric pressure and vacuum for loading a substrate; A buffer heating machine having a buffer heating chamber capable of heating the substrate; An entry side transfer machine having an entry side transfer chamber capable of heating the substrate while waiting; A first sputtering machine having a first coating chamber capable of coating the first thin film on the substrate; A heating machine having a heating chamber capable of heating the substrate; A second sputtering machine having a second coating chamber capable of coating the second thin film on the first thin film of the substrate; A firing machine having a firing chamber capable of firing the substrate; A discharge side transfer machine having a discharge side transfer chamber capable of slow cooling the substrate while waiting; A buffer cooling machine having a buffer cooling chamber capable of cooling the substrate; A discharge side load lock machine having an discharge side load lock chamber capable of performing a switch between atmospheric pressure and vacuum for unloading of the substrate, wherein the chambers of each of the machines are in an inline sputtering system connected inline.
이하, 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the inline sputtering system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 인라인 스퍼터링 시스템은 잘 알려진 크린룸에 후속하여 설비되며 연속적으로 로딩되는 기판, 예를 들어 유리기판의 표면에 제1 박막인 절연막으로 실리카막과 제2 박막인 도전막으로 ITO막을 코팅한다. 유리기판은 트레이의 양쪽에 복수개가 수직하게 탑재되어 컨베이어 시스템에 의하여 순차적으로 로딩 및 언로딩된다. The in-line sputtering system of the present invention is installed after a well-known clean room and continuously coated on the surface of a substrate, for example, a glass substrate, by coating an ITO film with a silica film and a second film conductive film with an insulating film of the first thin film. A plurality of glass substrates are vertically mounted on both sides of the tray and sequentially loaded and unloaded by a conveyor system.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 인라인 스퍼터링 시스템은 진입측 로드록 체임버(102)를 갖는 진입측 로드록 머신(100), 버퍼 히팅 체임버(202)를 갖는 버퍼 히팅 머신(200), 진입측 트랜스퍼 체임버(Entry Transfer Chamber: 302)를 갖는 진입측 트랜스퍼 머신(300), 제1 코팅 체임버(402)를 갖는 제1 스퍼터링 머신 (400), 히팅 체임버(502)를 갖는 히팅 머신(500), 제2 코팅 체임버(602)를 갖는 제2 스퍼터링 머신(600), 소성 체임버(600)를 갖는 소성 머신(700), 배출측 트랜스퍼 체임버(Exit Transfer Chamber: 802)를 갖는 배출측 트랜스퍼 머신(Exit Transfer Macine: 800), 버퍼 쿨링 체임버(902)를 갖는 버퍼 쿨링 머신(900)과 배 출측 로드록 체임버를 갖는 배출측 로드록 머신(1000)이 인라인으로 배치되어 구성된다.First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the inline sputtering system of the present invention includes an entry side
한편, 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각의 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들은 유사한 구조의 제1 체임버 보디(104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004)들과 제2 체임버 보디(106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006)들에 의하여 전면개방도어방식(Full Front Opening Door Form)으로 동시에 완전히 열고 닫을 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각의 구성과 작용은 후술하는 제1 스퍼터링 머신(300)과 히팅 머신(500)의 구성과 작용을 참고하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. Meanwhile, the
또한, 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각에는 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들의 진공을 조성시킬 수 있도록 진공펌프(110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010)들이 설치되어 있다. 그리고, 진입측과 배출측 로드록 머신(100, 1000) 각각에는 체임버(102, 1002)로부터의 배기를 위하여 벤트밸브(112, 1012)가 설치되어 있다. In addition, each of the
도 3 내지 도 5에는 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템의 제1 스퍼터링 머신이 도시되어 있다. 도 1, 도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 제1 스퍼터링 머신 (400)은 제1 코팅 체임버(402)를 좌우로 분리할 수 있도록 서로 양립되어 있는 제1 체임버 보디(404)와 제2 체임버 보디(406)를 구비한다. 제1 코팅 체임버(402)는 제2 체임버 보디(404)와 접하는 제1 체임버 보디(404)의 전면에 유리기판(1)의 코 팅 공간을 제공할 수 있도록 수직형으로 개방되어 있다. 제1 및 제2 체임버 보디 (404, 406)의 각각의 내면에는 제1 박막으로 실리카막의 코팅을 위하여 실리카타깃과 전극으로 구성되는 실리카캐소드(430)가 설치되어 있다. 도면에서 실리카캐소드 (430)는 제1 및 제2 체임버 보디(404, 406) 각각의 내면에 대각선 방향으로 3개가 수직하게 배열되어 있는 것을 나타냈으나 이는 예시적인 것으로 실리카캐소드 (430))의 숫자 및 위치는 변경할 수 있다. 실리카캐소드(430)가 설치되지 않는 제1 및 제2 체임버 보디(404, 406) 각각의 내면에는 실리카캐소드(430)과 양립하도록 실드어셈블리(Shield Assembly: 432)가 설치되어 있다. 3 to 5 show a first sputtering machine of the inline sputtering system according to the invention. 1, 3 to 5, the
한편, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 스퍼터링 머신(600)의 제2 코팅 체임버(602)에는 제2 박막으로 ITO막의 코팅을 위하여 ITO타깃과 전극으로 구성되는 ITO캐소드(630)가 설치되어 있다.On the other hand, as shown in Figure 1, the
도 6 내지 도 8에는 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템의 히팅 머신이 도시되어 있다. 도 1과 도 5를 함께 참조하면, 히팅 머신(500)은 히팅 체임버(502)를 좌우로 분리할 수 있도록 서로 양립되어 있는 제1 체임버 보디(504)와 제2 체임버 보디(506)를 구비하며, 히팅 체임버(502)는 제2 체임버 보디(504)와 접하는 제1 체임버 보디(504)의 전면에 수직형으로 개방되어 있다. 히팅 머신(500)의 히팅 체임버(502)에는 실리카막이나 ITO막 등 박막의 균일한 코팅을 위하여 유리기판(1)을 가열시킬 수 있는 히팅장치(520)가 설치되어 있다. 6 to 8 show a heating machine of the inline sputtering system according to the invention. 1 and 5, the
도 7과 도 8에 자세히 도시되어 있는 바와 같이, 히팅장치(520)의 히터(522)는 지그재그형으로 굴곡되어 있는 튜브히터로 구성되어 있다. 히팅장치(520)는 히 터(522)의 전방에 배치되어 히터(522)의 열을 히팅 체임버(502)에 놓여 있는 유리기판(1)에 균일하게 복사시키는 가열판(524)과, 히터(522)의 후방에 배치되어 히터 (522)의 열을 전방으로 반사시키는 제1 반사판(526)과, 제1 반사판(526)의 후방에 배치되어 열전달을 차단하는 방열판(528)과, 방열판(528)의 후방에 배치되어 방열판(528)으로부터 방열되는 열을 전방으로 반사시키는 제2 반사판(530)을 구비한다. 히터(522)는 제1 반사판(526)의 전면에 부착되어 있는 다수의 홀더(532)의 홈(534)에 끼워져 고정되어 있으며, 제2 반사판(530)은 실드(536)에 조립되어 있다. 실드 (536)는 제1 및 제2 체임버 보디(504, 506)의 벽면으로부터 소정의 간격을 두고 고정되어 있다. As shown in detail in FIGS. 7 and 8, the
한편, 버퍼 히팅 머신(200)의 버퍼 히팅 체임버(202), 진입측 트랜스퍼 머신 (300)의 진입측 트랜스퍼 체임버(302), 제1 스퍼터링 머신(400)의 제1 코팅 체임버 (402), 제2 스퍼터링 머신(600)의 제2 코팅 체임버(602), 소성 머신(700)의 소성 체임버(702)와 배출측 트랜스퍼 머신(800)의 배출측 트랜스퍼 체임버(802) 각각에는 히팅 머신(500)의 히팅장치(520)와 유사한 구성의 히팅장치(220, 320, 420, 620, 720, 820)가 설치되어 있다. 히팅장치(220, 320, 420, 620, 720, 820)의 구성과 작동은 히팅장치(520)의 구성과 작용을 참고하고 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, the
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 인라인 스퍼터링 시스템은 유리기판(1)의 로딩을 위하여 진입측 로드록 머신(100)의 진입측 로드록 체임버(102)를 열고 닫는 개폐수단으로 제1 게이트밸브(1100)와, 진입측 로드록 머신(100)의 진입측 로드록 체임버(102)와 버퍼 히팅 머신(200)의 버퍼 히팅 체임버(202) 사이를 열고 닫는 제2 게이트밸브(1102)와, 버퍼 히팅 머신(200)의 버퍼 히팅 체임버(202)와 진입측 트랜스퍼 머신(300)의 진입측 트랜스퍼 체임버(302) 사이를 열고 닫는 제3 게이트밸브(1104)와, 제1 스퍼터링 머신(400)의 제1 코팅 체임버(402)와 히팅 머신(500)의 히팅 체임버(502) 사이를 열고 닫는 제4 게이트 밸브(1106)와, 배출측 트랜스퍼 머신(800)의 배출측 트랜스퍼 체임버(802)와 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902) 사이를 열고 닫는 제5 게이트밸브(1108)와, 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902)와 배출측 로드록 머신(1000)의 배출측 로드록 체임버(1002)를 열고 닫는 제6 게이트 밸브(1110)와, 유리기판(1)의 로딩을 위하여 배출측 로드록 머신(1000)의 배출측 로드록 체임버(1002)를 열고 닫는 제7 게이트밸브(1112)를 구비한다.Referring back to FIG. 1, the inline sputtering system of the present invention is a first gate valve as an opening / closing means for opening and closing the entry side
도 9와 도 10에는 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템의 버퍼 쿨링 머신의 냉각 재킷이 도시되어 있다. 도 8과 도 9를 참조하면, 버퍼 쿨링 머신(900)의 제1 및 제2 체임버 보디(904, 906)에 쿨링 재킷(Cool Jacket: 920)이 각각 고정적으로 설치되어 있다. 쿨링 재킷(920)은 동일한 구성의 제1 플레이트(922)와 제2 플레이트(924)를 구비하며, 제1 플레이트(922)와 제2 플레이트(924)는 서로 대응하도록 접합되어 지그재그형의 냉각수 통로(926)를 형성한다. 쿨링 재킷(920)의 냉각수 통로(926)의 일측에 냉각수의 도입을 위한 냉각수 도입관(930)이 연통되어 있고 타측에는 냉각수의 배출을 위한 냉각수 배출관(932)이 연통되어 있다. 냉각수 도입관 (930)과 냉각수 배출관(932)은 냉각수의 도입과 배출을 위하여 잘 알려진 냉각수펌프에 연결되어 있다.
9 and 10 show a cooling jacket of a buffer cooling machine of the inline sputtering system according to the invention. 8 and 9, a cooling
한편, 버퍼 쿨링 머신(900)의 퍼버 쿨링 체임버(902)에 고온의 유리기판(1)을 로딩시킨 후, 냉각수펌프의 구동에 의하여 냉각수 도입관(930)을 통하여 냉각수 통로(926)에 냉각수를 공급한다. 냉각수는 냉각수 도입관(930)으로부터 냉각수 통로(926)를 따라 지그재그형으로 흘러 냉각수 배출관(932)을 통하여 배출된다. 이러한 냉각수의 흐름에 의하여 제1 플레이트(922)와 제2 플레이트(924)의 표면에서는 열교환이 일어나 버퍼 쿨링 체임버(902)와 유리기판(1)을 냉각시키게 된다. 쿨링 재킷(920)은 제1 플레이트(922)와 제2 플레이트(924)에 의하여 전열 면적이 크게 증대된다. 또한, 냉각수 통로(926)의 굴곡 지점에서 냉각수의 흐름에 대한 굴곡 저항과 관마찰(Pipe Friction)로 인한 손실이 감소되고 냉각수의 흐름이 원활하게 유지된다. 따라서, 쿨링 재킷(920)이 버퍼 쿨링 체임버(902)에서 차지하는 공간을 대폭적으로 감소시킬 수 있으며, 버퍼 쿨링 체임버(902)에서의 냉각 효율을 크게 증대시킬 수 있다. On the other hand, after the high
도 1, 도 3 내지 도 6과 도 9를 모두 참조하면, 본 발명의 인라인 스퍼터링 시스템은 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각의 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들을 동시에 열고 닫을 수 있도록 제1 체임버 보디(104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004)들에 대하여 제2 체임버 보디(106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006)들을 운반시키는 운반장치(1200)를 구비한다. 운반장치(1200)는 제2 체임버 보디(106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006)들을 탑재하여 운반시키는 캐리어(1202)로 구성되어 있으며, 캐리어(1202)에는 다수의 바퀴(1204)가 장착 되어 있다. 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각의 제1 체임버 보디(104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004)들은 프레임 (1206)에 고정적으로 설치되어 있다. 1, 3 to 6 and 9, the in-line sputtering system of the present invention is a chamber (each of the
한편, 머신(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000)들 각각의 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들을 유지보수하거나 부품의 교체할 때에는, 우선 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들의 진공을 전부 해소시키면, 제1 체임버 보디(104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004)들에 대하여 운반장치(1200)의 캐리어(1202)에 탑재되어 있는 제2 체임버 보디(106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006)들을 도 5에 보이는 바와 같이 이동시켜 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들 전체를 동시에 열 수 있다. 따라서, 체임버(102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002)들의 유지보수와 부품의 교체를 용이하게 실시할 수 있으며, 충분한 작업공간을 확보할 수 있어 작업성을 개선시킬 수 있다.Meanwhile, the
지금부터는 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에 대한 작용을 설명한다.The following describes the operation of the inline sputtering system according to the present invention having such a configuration.
도 1과 도 2를 참조하면, 우선 진입측 로드록 머신(100)의 벤트밸브(112)에 의하여 진입측 로드록 체임버(102)의 압력을 진공에서 대기압으로 전환시킨다. 그리고, 제1 게이트밸브(1100)를 열고, 대기압으로 전환된 진입측 로드록 체임버 (102)에 유리기판(1)을 로딩시킨다. 이때, 진입측 로드록 체임버(102)의 진공은 5 ×10-5 토르(Torr) 정도로 유지시킨다. 진입측 로드록 체임버(102)에 유리기판(1)의 로딩이 완료되면, 제1 게이트밸브(1100)를 닫고, 진입측 로드록 체임버(102)의 압력은 진공펌프(110)에 의하여 대기압에서 진공으로 다시 전환시킨다.1 and 2, first, the pressure of the entry side
다음으로, 진입측 로드록 머신(100)과 버퍼 히팅 머신(200) 사이의 제2 게이트밸브(1102)를 열고, 진입측 로드록 머신(100)의 진입측 로드록 체임버(102)로부터 버퍼 히팅 머신(200)의 버퍼 히팅 체임버(202)에 유리기판(1)을 로딩시킨 후 히팅장치(220)에 의하여 유리기판(1)을 가열시킨다. 버퍼 히팅 체임버(202)는 진입측 로드록 체임버(102)에 유리기판(1)을 로딩시키기 위하여 진입측 로드록 체임버 (102)의 압력을 진공에서 대기압으로 전환시킬 경우 진공으로 유지시킨다. 따라서, 버퍼 히팅 체임버(202)의 진공 유지에 따라 하류 공정에서의 흐름과 작업조건을 안정적으로 유지시킬 수 있으며, 유리기판(1)의 변질 등을 방지할 수 있다. 그리고, 버퍼 히팅 체임버(202)에서는 실리카막의 코팅 전에 유리기판(1)을 미리 가열시킴으로써, 하류의 제1 코팅 체임버(402)에서 실리카막의 코팅에 신뢰성을 보장할 수 있다. 버퍼 히팅 체임버(202)의 온도는 250∼350℃ 정도로 유지시키며, 바람직하기로는 300℃ 정도로 유지시킨다.Next, the
계속해서, 버퍼 히팅 머신(200)과 진입측 트랜스퍼 머신(300) 사이의 제3 게이트밸브(1104)를 열고, 버퍼 히팅 머신(200)의 버퍼 히팅 체임버(202)로부터 진입측 트랜스퍼 머신(300)의 진입측 트랜스퍼 체임버(302)에 유리기판(1)을 로딩시킨 후 대기시키면서 히팅장치(320)에 의하여 가열시킨다. 진입측 트랜스퍼 체임버 (302)에서는 버퍼 히팅 체임버(202)에서 가열된 유리기판(1)의 온도를 지속적으로 보존시킨다. 그리고, 진입측 트랜스퍼 체임버(302)의 압력은 1.5×10-2∼1.5×10-3 토르 정도로 유지시킨다. 진입측 트랜스퍼 체임버(302)의 압력이 1.5×10-2 토르 미만으로 유지될 경우에는 유리기판(1)에 수분이 존재하게 되어 코팅되는 실리카막이 유리기판(1)으로부터 박리되며 1.5×10-3 토르를 초과할 경우에는 실리카막의 경화되어 에칭이 어렵게 된다. 이와 같이 진입측 트랜스퍼 체임버(302)에 의하여 하류의 제1 코팅 체임버(402)에 로딩되는 유리기판(1)을 대기시킴으로써, 제1 코팅 체임버 (402)에 의한 유리기판(1)의 연속적이고 안정적인 코팅이 가능하게 된다. 즉, 진입측 트랜스퍼 체임버(302)가 상류의 버퍼 히팅 체임버(202)와 하류의 제1 코팅 체임버(402) 사이에 완충 공간으로 존재하므로, 공정의 연속성을 확보할 수 있다.Subsequently, the
도 1, 도 3과 도 4를 참조하면, 진입측 트랜스퍼 머신(300)의 진입측 트랜스퍼 체임버(302)로부터 제1 코팅 머신(400)의 제1 코팅 체임버(402)에 유리기판(1)을 로딩시키고, 제1 코팅 체임버(402)에 로딩되어 있는 유리기판(1)의 표면에는 실리카막을 스퍼터링에 의하여 코팅시킨다. 제1 코팅 머신(400)의 제1 코팅 체임버 (402)에는 진공펌프(410)에 의하여 진공으로 조성시키는 과정 중에 압력을 2×10-2 토르 정도로 유지시키면서 불활성기체로 아르곤가스(Ar Gas)를 주입시킨다. 실리카막은 실리카타깃을 갖는 실리카캐소드(430)에 13.56 메가헤르츠(MHz)의 고주파를 인가시키는 고주파스퍼터링에 의하여 실시한다. 실리카캐소드(430)의 글로우방전 (Glow Discharge)에 의하여 형성되는 프라스마가 불활성기체를 이온화시키고, 불활성기체의 이온은 실리카타깃으로부터 원자를 방출시키며, 실리카타깃의 원자는 유리기판(1)의 표면에 코팅된다. 이때, 제1 코팅 체임버(402)의 압력은 8×10-6 토르 이상의 고진공 상태로 유지시킨다. 제1 코팅 체임버(402)의 온도는 실리카막의 균일한 코팅을 위하여 300∼400℃ 정도로 유지시켜 유리기판(1)의 온도를 280∼350℃ 정도로 유지시킨다. 실리카막의 코팅에 있어서 제1 코팅 체임버(402)의 최대 온도는 450℃ 정도로 유지시킬 수도 있다. 1, 3 and 4, the
도 1과 도 6을 참조하면, 실리카막의 코팅이 완료되면, 제1 스퍼터링 머신 (400)과 히팅 머신(500) 사이의 제4 게이트 밸브(1106)를 열고, 제1 스퍼터링 머신 (400)의 제1 코팅 체임버(402)로부터 히팅 머신(500)의 히팅 체임버(502)에 유리기판(1)을 로딩시킨 후 히팅장치(520)에 의하여 가열시킨다. 히팅 체임버(502)의 온도는 400∼500℃ 정도로 유지시켜 유리기판(1)의 온도를 250∼450℃ 정도로 유지시키며, 바람직한 유리기판(1)의 온도는 300℃ 정도이다. 히팅 체임버(502)는 ITO막의 코팅 전에 유리기판(1)을 미리 가열시킴으로써, 하류의 제2 코팅 체임버(602)에서 ITO막의 코팅에 신뢰성을 보장할 수 있다.1 and 6, when the coating of the silica film is completed, the
도 1과 도 2를 다시 참조하면, 히팅 머신(500)의 히팅 체임버(502)로부터 제2 코팅 머신(600)의 제2 코팅 체임버(602)에 유리기판(1)을 로딩시키고, 제2 코팅 체임버(602)에 로딩되어 있는 유리기판(1)의 표면, 즉 실리카막 위에 ITO막을 코팅시킨다. 이때, 제2 코팅 체임버(602)의 온도는 ITO막의 균일한 코팅을 위하여 히팅 체임버(502)와 마찬가지로 400∼500℃ 정도로 유지시키며 압력은 8×10-6 토르 이상의 고진공 상태로 유지시킨다. Referring again to FIGS. 1 and 2, the
한편, 제2 코팅 머신(600)의 제2 코팅 체임버(602)에는 진공으로 조성시키는 과정 중에 압력을 2×10-2 토르 정도로 유지시키면서 불활성기체로 아르곤가스와 산소를 주입시킨다. 그리고, ITO막은 ITO타깃을 갖는 ITO캐소드(630)에 직류고전압을 인가시키는 직류스퍼터링에 의하여 실시한다. ITO캐소드(630)의 글로우방전에 의하여 형성되는 프라스마가 불활성기체를 이온화시키고, 불활성기체의 이온은 ITO타깃으로부터 원자를 방출시키며, ITO타깃의 원자는 유리기판(1)의 실리카막 위에 코팅된다. Meanwhile, the
또한, 제1 코팅 머신(600)의 제2 코팅 체임버(602)에서 ITO막의 코팅이 완료된 유리기판(1)은 제2 코팅 체임버(602)로부터 소성 머신(700)의 소성 체임버(702)로 로딩시키고, 소성 체임버(702)에서는 히팅장치(720)에 의하여 유리기판(1)을 고온으로 가열하는 소성을 실시한다. 소성 체임버(702)에서의 소성은 상류의 제2 코팅 체임버(602)에서 유지되는 유리기판(1)의 온도보다 적어도 10℃ 정도 높은 온도로 가열한다. 예를 들어 제2 코팅 체임버(602)의 온도를 300℃로 유지시켜 ITO막의 코팅을 실시한 경우, 소성 체임버(702)의 온도는 310℃ 이상으로 유지시킨다. In addition, in the
계속해서, 소성 머신(700)의 소성 체임버(702)에서 유리기판(1)의 소성이 완료되면, 소성 먼신(700)의 소성 체임버(702)로부터 배출측 트랜스퍼 머신(800)의 배출측 트랜스퍼 체임버(802)에 유리기판(1)을 로딩시켜 대기시키고, 배출측 트랜 스퍼 체임버(802)에 대기되어 있는 유리기판(1)은 히팅장치(820)에 의하여 가열하면서 서서히 냉각시키는 서냉을 실시한다. Subsequently, when the firing of the
이와 같이 소성 체임버(702)에서의 소성과 배출측 트랜스퍼 체임버(802)에서 의 서냉, 즉 아닐링(Annealing)으로 반복적인 가열, 즉 열처리에 의하여 유리기판 (1)에 존재하는 응력(Stress)을 제거시킬 수 있고 실리카막과 ITO막의 결정입자를 회복, 재결정시켜 박막의 균일성, 조도, 산포 등 품질을 개선시킬 수 있다. 그리고, 배출측 트랜스퍼 체임버(802)에서는 유리기판(1)을 가열하여 서서히 냉각시킴으로써, 후속 공정으로 로딩되는 유리기판(1)의 급격한 온도의 변화로 발생될 수 있는 변질과 열수축을 억제시킬 수 있다. 배출측 트랜스퍼 체임버(802)는 상류의 소성 체임버(702)와 하류의 버퍼 쿨링 체임버(902) 사이에서 완충 공간으로 존재하면서 공정의 연속성을 유지시킴과 동시에 유리기판(1)을 원활하고 신속하게 이동시킬 수 있도록 보조한다. Thus, the stress which exists in the
도 1과 도 9를 참조하면, 배출측 트랜스퍼 머신(800)과 버퍼 쿨링 머신(900) 사이의 제5 게이트밸브(1108)를 열고, 배출측 트랜스퍼 머신(800)의 배출측 트랜스퍼 체임버(802)로부터 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902)에 유리기판 (1)을 로딩시키고, 버퍼 쿨링 체임버(902)에서는 쿨링 재킷(920)에 의하여 유리기판(1)을 냉각시킨다. 1 and 9, the
다음으로, 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902)에서 유리기판(1)의 냉각이 완료되면, 버퍼 쿨링 머신(900)과 배출측 로드록 머신(1000) 사이의 제6 게이트 밸브(1110)를 열고, 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902)로부터 배 출측 로드록 머신(1000)의 배출측 로드록 체임버(1002)에 유리기판(1)을 로딩시킨 후 제6 게이트밸브(1110)을 닫는다. 마지막으로, 배출측 로드록 머신(1110)의 벤트밸브(1020)를 열어 배출측 로드록 체임버(1002)의 압력을 진공에서 대기압으로 전환시킨 후 제7 게이트밸브(1112)를 열고, 배출측 로드록 체임버(1002)로부터 유리기판(1)을 언로딩시킨다. 이때, 버퍼 쿨링 머신(900)의 버퍼 쿨링 체임버(902)는 진공 상태로 유지시켜 상류의 공정 흐름을 지속시킨다. Next, when the cooling of the
이상의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다. The above embodiments are merely illustrative of preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. Modifications, variations, or substitutions may be made, and such embodiments are to be understood as being within the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 인라인 스퍼터링 시스템에 의하면, 연속적이고 안정적인 기판의 흐름을 확보할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있고, 박막의 균일성, 조도, 산포 등 품질을 개선시킬 수 있으며, 기판의 변질과 열수축이 방지되어 불량을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 체임버들 전체를 전면개방도어방식으로 완전히 열고 닫을 수 있어 부품의 교체와 체임버들의 유지보수를 간편하게 수행할 수 있으며, 시스템의 운전성과 신뢰성을 크게 개선시킬 수 있다.As described above, according to the in-line sputtering system according to the present invention, it is possible to secure a continuous and stable flow of the substrate to improve the productivity, to improve the quality, such as uniformity, roughness, dispersion of the thin film, substrate It is possible to greatly reduce defects by preventing deterioration and thermal contraction of In addition, the entire chambers can be fully opened and closed in the front open door method, which enables easy replacement of parts and maintenance of the chambers, and can greatly improve the operation and reliability of the system.
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