KR101158357B1

KR101158357B1 - 진공처리장치

Info

Publication number: KR101158357B1
Application number: KR1020097003492A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 이이지마; 유키오 마스다; 요시키 이소; 무네토 하코모리
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2012-06-25
Also published as: EP2075352A1; KR20090038912A; RU2009115201A; EP2075352A4; WO2008035587A1; JP4977143B2; EP2075352B1; JPWO2008035587A1; CN101563479A; RU2421543C2

Abstract

피어스식 전자총을 이용한 진공증착장치를 사용해 피처리기판에 증착피막을 형성할 때에, 전자빔을 진공조내의 증발원에 수용된 증발포인트에 유도하고, 상기 증발포인트에서의 전자빔 조사범위를 최적화해, 뛰어난 증착피막을 보다 빠른 성막속도로 형성할 수 있는 진공처리장치를 제공한다. 피어스식 전자총의 전자빔을 진공조내 증발원에 수용된 증착재료의 증발포인트로 편향시켜 유도하는 수단으로서, 상기 전자빔의 입사방향에 대해서 대략 직교하고, 한편 상기 증발원의 전자빔 조사면에 대해서 대략 평행한 자장을 형성하는 자석장치를, 상기 전자빔 조사면 뒤측의 진공조 밖에 설치했다. 자석장치에 영구자석을 사용해 장치의 소형화를 꾀했다. 그 결과, 전자빔 편향장치를 진공조내에 넣어둔 종래 장치에 비해서, 진공조내가 간소하게 되었다. 기계적 및 자기적 간섭이 없어져 전자빔의 조사범위를 최적화할 수 있었다.

진공장치, 진공처리장치, 피어스식, 증착장치

Description

진공처리장치{VACUUM PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 피어스(pierce)식 전자총의 전자빔을 증착재료에 조사해 피처리기판에 증착막을 형성하는 진공처리장치에 관한 것이다.

예를 들면, 플라스마 디스플레이 패널(PDP)용의 유리기판에 보호막으로서 형성되는 산화마그네슘(MgO) 등의 피막은 증착에 의해 형성되어 있다. 이러한 MgO의 증착피막을 형성하기 위해 여러 가지 방법이 개발되어 왔다.

종래방법의 일례로서는, 플라스마를 증착재료 상에 자기적 수단에 의해 이끌어, 증착재료 위쪽에 놓여진 기체 상에 피막을 형성시키는 이온 도금(plating)법이 있다. 대면적으로 균일한 내부응력이 낮은 박막을 형성하기 위해서, 아크 방전 플라스마류를 자장을 가해 시트상으로 변형하고, 이 시트상 플라스마의 폭방향으로 홀쭉한 영구자석(시트화 자석)의 자계에 의해, 상기 시트상 플라스마를 상기 증착재료 상에 이끌어 이 증착재료를 증발시켜, 이 증착재료 위쪽에 놓여진 유리기판상에 피막을 형성하는 연구가 되어 있다(특허문헌 1 참조).

또, 이온 도금법을 개량하는 방법으로서는, 도가니내 증착재료의 증발하는 부분이 치우치지 않게, 시트상 플라스마의 분포를 세세하게 조정할 수 있도록 한 것이있다. 자속밀도분포를 주는 복수의 영구자석을 유리기판의 폭방향으로 일렬로 늘어놓고, 또 도가니 아래쪽에 배치하고, 유리기판의 반송방향에 대해서는 전후로, 도가니에 대해서는 상하로 개별로 이동가능하게 한 것이다(특허문헌 2 참조). 이것에 의해, 시트상 플라스마의 분포가 균일하게 되어, 플라스마 빔이 비틀어지지 않고 가지런히 수속되어 증착재료가 안정되게 증발되므로, 유리기판상에 균일한 막질이 얻어진다고 하는 것이다.

또, 기판면 전체에 걸쳐 휘도특성을 균질하게 하기 위해서, 성막(막 형성)면에 퇴적하는 산화마그네슘 결정/비결정의 비율에 주목해, 자석이나 코일을 이용해 플라스마 분위기중의 전자를 기판의 성막면에 입사시켜, 대면적의 기판 전체에 걸치는 균질인 유전체막을 작성하는 것이 있다(특허문헌 3 참조). 이온 도금법에서는 플라스마류 발생장치는 복수의 플라스마 건과 복수의 수속 코일과 복수의 시트화 자석으로 구성되는 것이 많다. 그래서, 유리기판의 성막면에 대해 여러 가지 방향으로부터 자력선이 입사되어 한층 더 복수의 플라스마류 사이에 상호 간섭이 일어난다. 그 결과 기판의 성막면에 퇴적한 산화마그네슘의 막질에 분포를 일으킨다. 그 때문에, PDP 면에 발광부(고휘도부)와 저휘도부가 관측되고, 발광부는 결정화되어 MgO의 (111)배향막으로 되어 있고, 저휘도부는 아몰퍼스(amorphous; 非結晶)인 것을 알았다. 이것을 방지하고, 유리기판의 면 전체에 거쳐 휘도특성을 균질로 하기 때문에, 플라스마 분위기중의 전자를 적극적으로 기판의 성막면 전면에 입사시켜, 대면적의 기판 전체에 걸치는 균질인 유전체막을 작성한다고 하는 것이다.

더욱이, 근래에는 플랫 패널의 대형화, 양산화의 흐름에 대응해, 보다 한층 균질인 성막이 바람직했다. 그래서, 플라스마에 비해 전자를 이용하는 쪽이 전기적 또는 자기적으로 제어하기 쉽고, 성막의 질을 높이는데 보다 적합한 것이기 때문에 전자빔을 이용한 증착장치가 사용되게 되었다.

예를 들면, 복수 대수의 피어스식 전자총을 가지는 인라인식 진공증착장치가 개발되었다. 이 장치는, 기본적으로는 사입/취출실과 증착실의 2실 또는 사입실과 증착실과 취출실의 3실을 나누는 밸브를 통해 연설한 구성을 구비한다.

그 개략은 다음과 같다. 즉, PDP 보호막인 MgO를 연속해 성막하는 가열원으로서 피어스식 전자총이 주로 사용되어 있다. 증착실 측벽에 고정한 피어스식 전자총으로부터 대략 수평으로 발사된 전자빔을, 편향코일에 의해 편향시켜 증발원인 하스내 MgO의 증발포인트에 조사하는 것으로 MgO 증기류를 발생시켜, 그 위를 통과 이동하는 캐리어에 탑재된 유리기판에 MgO 피막을 형성한다.

증착실 내를 대기에 노출하지 않는 것, 사입/취출실 또는 사입실에 있어서 유리기판이나 유리기판에 설치한 치구(治具)에 대해, 탈가스나 가열처리 등의 전처리를 실시하는 것이 가능하므로 증착실 내의 분위기를 안정하게 유지할 수 있는 것 등의 특장이 있다는 것이다.

더욱이, 피어스식 전자총을 가지는 인라인식 진공증착장치의 고효율화를 위해서 증착재료의 가열에 연구를 한 멀티포인트 증착방식이 실용화되어 있다. 이는, 유리기판의 반송방향에 대해 복수 대수의 피어스식 전자총을 열을 이루어 고정한 것으로, 각각의 피어스식 전자총으로부터 발사되는 전자빔을 자석이나 코일을 사용해 빔형상을 짧은 지름에 대해 긴지름의 비가 1.5이하로 하고, 더욱이 전후방 향 및 좌우방향의 멀티포인트로 점프가능하게 하고, 효율 좋은 원재료의 증발을 한다고 하는 것이다(특허문헌 4 참조). 전자빔 형상을 짧은 지름에 대해 긴 지름의 비가 1.5이하로 하는 것으로 대략 사각형태로 하고, 증착재료를 효율적으로 증발시키고, 게다가 전자빔이 닿는 증발포인트를 전후방향 및 좌우방향으로 점프해 증발재료 증발면의 국소적인 변화를 억제할 수 있다. 결과적으로 뛰어난 성막속도로 증착피막을 기판 표면에 형성하는 것이 가능해진다고 하는 것이다.

특허문헌 1: 일본국 특허 278299(제2페이지, 도 1)

특허문헌 2: 일본국 특개평 9-170074호 공보(제3페이지, 도 2, 도 3)

특허문헌 3: 일본국 특개 2003-306768호 공보(제4페이지, 도 1)

특허문헌 4: 일본국 특개 2004-010943호 공보(제3페이지, 도 1)

도 18에 나타내는 장치는, 종래의 전자빔 편향장치(120)를 이용한 피어스식 전자총(103)을 가지는 인라인식 진공증착장치(101)의 개략을 나타내는 도이다. 도 18에 있어서는, 증착실(102)에 있어 유리기판(110)의 반송방향에서 본 배면의 벽면에 2대의 피어스식 전자총(103)이 고정되어 있다. 전자빔은 각각의 피어스식 전자총(103)으로부터 유리기판(110)의 반송방향을 향해 대략 수평으로 발사되도록 구성된다.

종래의 진공증착장치(101)에서는, 대략 수평으로 고정된 피어스식 전자총(103)으로부터의 전자빔을 증착재료인 MgO(111)에 유도해 조사하기 위해서, 진공조(102)내에 자석장치(120)를 설치하고, 편향코일(121; 도 19 참조)에 전류를 흘려 발생하는 자장을 이용하고 있었다. 이 때문에 전자빔 편향장치(120)의 폴피스(126)를 증발포인트(P1, P2) 근방에 설치할 필요가 있었다.

도 19는 도 18에 나타낸 종래의 전자빔 편향장치(120)의 개략을 나타내는 평면도이다. 종래의 증착피막 형성방법에 사용한 인라인식 진공증착장치(101)의 증착실(102)에 있어 유리기판(110)의 반송방향과, 전자빔을 발생하는 피어스식 전자총(103)과, MgO(111)를 실은 링하스(104)와, 종래의 전자빔 편향장치(120)의 폴피스(126)와의 위치관계를 나타내는 것이다.

유리기판(110)의 반송방향에 대해서 직교방향(유리기판의 폭방향)으로 2점의 증발포인트{P1, P2(1대의 하스에 대해 2점)}가 설치되어 있고, 각각의 피어스식 전자총(103)으로부터 발사되는 전자빔을 좌우로 점핑시켜 증발포인트(P1와 P2)에 조사한다. 이와 같이 증발포인트(P)를 늘리는 것으로, MgO(111)를 효율 좋게 증발시킬 수 있다. 그 이전의 진공증착장치에 비해 대략 2배의 뛰어난 속도로 성막할 수 있었다.

그렇지만, 한층 더 PDP의 대화면화, 저가격화의 요구로부터, 가일층 유리기판의 대형화에 의한 증착속도의 업, 택트타임의 업 및 연속운전시간의 업이 요구되고 있다.

유리기판 사이즈는 상기 종래의 진공증착장치(101)가 개발된 당시에 비해 4~8배(42인치 패널 1 또는 2매에서 42인치 패널 8매 이상)가 되고, 증착속도는 10배(다이네믹 레이트 1200Å·m/min에서 12000Å·m/min), 택트타임은 6배(9분에서 1.5분), 연속운전시간은 3배 이상(100시간에서 336시간 이상)으로 되었다.

이러한 유리기판(110)의 대형화에 의한 증착속도의 업, 택트타임의 업 및 연속운전시간의 업에 수반해, 폴피스(126)에 부착하는 MgO막(이하 부착물이라 한다)이 성장하고, 유리기판(110)에 도달하는 증기류를 방해하고, 또 링하스(104)에까지 간섭해 구부(104a; 도 20 참조) 내의 MgO(111) 표면을 망치는 등의 문제가 발생했다. 더욱이는 성장한 부착물이 링하스(104) 회전을 불안정하게 해 증착속도를 불안정하게 하는 문제가 있었다. 또, 폴피스(126)에는 클리닝의 용이화를 위해, 도시하지 않는 폴피스 방착판을 취부하는 경우도 있었지만, 폴피스 방착판 자체에 부착물이 성장해 같은 문제를 발생하는 일도 있었다.

폴피스(126)에 부착물 성장에 대한 대책으로서는, 폴피스(126)를 증발포인트(P)로부터 떼어놓는 일도 행해지고 있지만, 장래의 증착속도의 한층 더 하이 레이트, 연속운전시간의 업에는 대응할 수 없다. 한층 더 고효율을 목표로 하려면, 증착실(102)이 한정된 스페이스로 할 수 있을 뿐만 아니라 많은 증발포인트(P)를 확보할 필요가 있기 때문에, 증발포인트(P)를 충분히 떼어놓을 만큼의 기계적인 여유가 없기 때문이다.

또, 인접하는 폴피스(126) 사이에서는 서로 자장 간섭이 일어난다. 이 상호 자장 간섭이 크면 성막시 막두께 분포가 불균일하게 된다. 따라서, 인접하는 폴피스(126) 사이는 일정이상 거리를 둘 필요가 있지만, 증착실(102)이 한정된 스페이스에서는 한계가 있었다. 한편, 유리기판(110)으로의 MgO(111) 증착에 있어서 일정한 막두께 분포를 얻으려면, 증발포인트(P) 간격을 너무 넓지 않게 하지 않으면 안되었다. 그 때문에, 증착실(102)이 한정된 스페이스에서 기계적 간섭과 자기적 간섭의 쌍방을 배려하는 것은 지극히 곤란했다. 그 결과, 충분한 편향자장이 취해지기 어렵고 MgO로의 빔 조사각이 작아져 증발효율이 나빠지는 문제도 있었다.

또, 충분한 편향자장이 취해지기 어렵기 때문에 MgO로의 빔 조사각이 작아져, MgO에 조사된 전자빔을 구성하는 열전자가 반사전자로 되어 증착실 내의 수분이나 산소 등과 충돌해 2차 전자가 되어, 기판 표면으로의 MgO피막 형성에 장해를 끼치는 문제가 있었다. 그 때문에, 종래의 진공증착장치(101)에 있어서는 2차 전자흡수판(107)이 필요했다.

또, 증착재료(111) 표면의 거침이나 링하스(104) 회전의 불안정에 의해 MgO 증발에 격차가 생긴 결과 증착재료의 국소적인 휨은, 한층 더 증착재료(111) 증발의 불안정을 일으키므로 증착재료(111) 표면을 스크레이퍼(108)로 수시로 고르게 할 필요도 있었다.

또, 증착실 내에 배치했기 때문에 부착물 부착에 의해 가열되는 폴피스(126)와, 자계발생을 위해서 대전류를 흘리는 편향코일(121)과의 냉각을 위해서 냉각수용 배관 등의 설비 설치도 필요로 했다. 그 때문에, 특히 도시하지 않는 방착판의 갯수가 많게 되어, 복잡한 형상으로 되고, 그 표면적도 커지는 등의 문제가 있었다. 또, 증착실 클리닝시 작업성도 나빠졌었다.

본 발명은 상술한 문제를 감안해서, 피어스식 전자총의 전자빔을 진공조내 증발원에 수용된 증착재료에 조사하고, 상기 증발원에 대향하는 피처리기판에 증착막을 형성하는 진공처리장치에 있어서, 상기 전자빔의 입사방향에 대해서 대략 직교하고, 또 상기 증발원의 전자빔 조사면에 대해서 대략 평행한 자장을 형성하는 자석장치를, 상기 전자빔 조사면 뒤측의 진공조 밖에 배설함에 의해, 상기 증발원의 증발포인트로 상기 전자빔을 편향시켜 유도하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치에 의해 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치의 증착실에 있어 유리기판의 반송방향과 피어스식 전자총과의 위치관계를 나타내는 설명도(증착실 내부 본체측면에서의 설명도)이다.

도 2는 도 1에 나타낸, 인라인식 진공증착장치에 있어 피어스식 전자총(3)과, 링하스(4)와, 요크(24)에 취부된 영구자석(26a, 26b)과의 위치관계를 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 인라인식 진공증착장치에 있어 링하스(4)와 영구자석 위치관계를 나타내는 부분 단면도이다. 자속(B)이 진공조의 저부 벽면을 투과해, 링하스(4) 표면까지 도달해 평행자장구간을 형성하고 있는 모습을 나타낸다.

도 4는 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치에 사용하는 자석장치의 영구자석이 발생하는 평행자장의 설명도이다. 영구자석(26a, 26b)은 2개 일조(組)로서 요크(24) 양단부에 접착되어 있다. 접착에 있어서, 영구자석(26a)과 영구자석(26b)이 자기회로를 구성하도록, 영구자석(26a)은 N극을 위쪽으로 해 접착하고, 영구자석(26b)은 S극을 아래쪽으로 해 접착하고 있다. 이것에 의해, 영구자석(26a)은 N극, 영구자석(26b)은 S극으로서 사용한다. N극인 영구자석(26a)과 S극 인 영구자석(26b) 사이는 공간으로 자속(B)이 발생한다.

도 5는 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치의 실시예 2의 설명도이다. 링하스를 3개로 한 예이다.

도 6은 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치의 실시예 2의 평면도이다. 링하스를 3개로 한 예이다. 하나의 피어스식 전자총(3)이 하나의 증발포인트(P)에 대응한다.

도 7은 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치의 실시예 3의 평면도이다. 멀티포인트 방식의 X점프 방식의 진공증착장치의 예이다.

도 8은 본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치의 실시예 4의 평면도이다. 멀티포인트 방식의 Y점프 방식의 진공증착장치의 예이다.

도 9는 본 발명 실시형태의 자석장치(20)의 취부상황을 설명하는 부분 단면도이다. 자석장치(20)는 자석을 취부한 요크(24)의 전후좌우 위치조정과 각도조정이 가능한 것이다.

도 10은 본 발명 실시형태의 자석장치(20)의 정면도이다.

도 11은 본 발명 실시형태의 자석장치(20)의 평면도이다.

도 12는 본 발명 변형예 1의 자석장치(40)의 취부상황을 설명하는 부분 단면도이다. 전후좌우의 위치조정만 가능한 자석장치이다.

도 13은 본 발명 변형예 1의 자석장치(40)의 정면도이다.

도 14는 본 발명 변형예 1의 자석장치(40)의 평면도이다.

도 15는 본 발명 변형예 2의 자석장치(60)의 취부상황을 설명하는 부분 단면 도이다. 가능한 한 얇게 한 자석장치이다.

도 16은 본 발명 변형예 2의 자석장치(60)의 정면도이다.

도 17은 본 발명 변형예 2의 자석장치(60)의 평면도이다.

도 18은 종래 인라인식 진공증착장치의 증착실에 있어 유리기판의 반송방향과 피어스식 전자총과의 위치관계를 나타내는 설명도(증착실 내부 본체 측면에서의 설명도)이다. 증착실(102)내에 전자빔 편향장치(120)를 설치하고 있다. 2차 전자흡수판도 설치되어 있어 증착실(102)내가 좁다.

도 19는 도 18에 나타낸, 인라인식 진공증착장치에 있어 피어스식 전자총과 링하스와의 위치관계를 나타내는 평면도이다.

도 20은 종래 전자빔 편향장치의 평면도이다. 종래, 스크레이퍼(108)가 설치되었다.

도 21은 종래 전자빔 편향장치의 측면도이다. 종래, 냉각용 배관설비가 필요했다. 편향코일 용수변환 어댑터(122)는 그의 일부이다.

도 22는 종래 전자빔 편향장치의 정면도이다.

도 23은 본 실시형태의 자석장치에 의한 전자빔 형상의 예이다. 링하스상에서 증발포인트(P)의 사각범위에 조사하고 있는 모습을 나타내고 있다.

도 24는 본 실시형태의 자석장치에 의한 전자빔 형상의 예이다. 증발 포인트(P)에서의 확대도이다. 왜곡없게 사각형에 조사되어 있다.

도 25는 비교를 위한 종래 전자빔 편향장치에 의한 전자빔 형상의 예이다. 증발포인트(P)의 형상이 비뚤어지고 있다.

도 26은 인라인식 진공증착장치의 모식도이다. A가 2실의 경우, B가 3실의 경우이다.

*부호의 설명*

1: 진공처리장치 2: 증착실

3: 피어스식 전자총 4: 링하스

4a: 구부(溝部) 5: 피더

6: 재료공급장치 10: 유리기판

20: 자석장치 21: 취부브라켓

22: 취부 플레이트(1) 23: 취부 플레이트(2)

24: 요크 24a: 요크 중심

25: 분도기 26a: 영구자석(N극)

26b: 영구자석(S극) 27: 장공(長穴)

28: 장공 29: 회동중심축

40: 자석장치 41: 취부브라켓

42: 취부 플레이트(1) 43: 취부 플레이트(2)

44: 요크 46a: 영구자석(N극)

46b: 영구자석(S극) 47: 장공

48: 장공 60: 자석장치

61: 취부브라켓 62: 취부 플레이트(1)

63: 취부 플레이트(2) 64: 요크

66a: 영구자석(N극) 66b: 영구자석(S극)

67: 장공 68: 장공

69: 회동중심축 81, 82:인라인식 진공증착장치

83: 사입/취출실 84: 사입실

85: 취출실 91: 배기구

94~96: 문 97~98: 게이트 밸브

101: 진공처리장치 102: 증착실

103: 피어스식 전자총 104: 링하스

104a: 구부 105: 피더

106: 재료공급장치 107: 2차 전자흡수판

108: 스크레이퍼 110: 유리기판

111: 증착재료 120: 전자빔 편향장치

121: 편향코일

122: 편향코일 용수변환 어댑터(수냉각배관 설비의 하나)

123: 보조 요크 126: 폴피스(pole piece)

B: 자속 L: 요크 치수

M: 평행자장구간 N: 요동 코일

P, P1, P2: 증발포인트

이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세 하게 설명한다.

본 발명의 실시형태를 도 1~4에 나타낸다. 우선, 도1~4를 참조해 장치 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명 실시형태의 증착피막 형성에 사용하는 인라인식 진공증착장치(1)의 실시예의 진공조(증착실; 2)에 있어 유리기판(10)의 반송방향과, 전자빔을 발생하는 피어스식 전자총(3)과, 증착재료(11)를 수용한 링하스(4)의 위치관계를 나타내는 도이다. 본 발명에서 사용하는 전자빔을 편향하는 자석장치(20)는 링하스(4) 뒤쪽에서 증착실(2) 외측(대기중)에 증발포인트마다 설치되어 있다(도 3 참조).

도 2는 본 발명 실시형태의 자석장치(20) 영구자석(26a, 26b)의 배치를 나타내는 설명도이다. 링하스(4) 구부(4a)내의 증착재료(11)인 MgO 표면에서 대략 10~30Gauss의 자장을 얻도록 영구자석(26a, 26b)의 강도를 결정했다. 또, 빔의 스위프(sweep) 범위내에서는 거의 평행자장이 되는 자기회로를 이루도록 요크(24) 치수(L; 도 4 참조)를 결정했다. 더욱이, 전자빔이 높은 입사각도에서 입사하도록 증발포인트(P)와 자기장(20)의 위치를 최적화했다. 본 실시예에서는, 영구자석(26a, 26b)의 중간점인 요크(24) 중심(24a)의 위쪽 링하스(4) 표면에 있어서 30Gauss 이상으로 하고, 링하스(4) 표면의 증발포인트(P)에서는 10Gauss 이상의 자속(B)을 얻도록 조정했다.

도 3은 링하스(4)와 영구자석(26a, 26b)의 위치관계를 나타내는 증착실(2) 단면의 부분도이다. 링하스(4)는 증착실(2) 내부(진공측)에 있다. 한편, 영구자석(26a, 26b)은 증착실(2) 외부(대기측)에 있다. 증착실(2)의 저면 아래쪽에 영구 자석(26a, 26b)을 배치하는 부분의 재질은 투자성 재료를 사용하고 있다.

도 4는 본 발명 실시형태의 자석장치(20) 영구자석부분의 확대도이다. 요크(24) 양단에 영구자석(26a, 26b)이 접착되어 있고, 한쪽의 N극이 다른 쪽의 S극에 요크(24)를 통해 결합하고, 위쪽의 자속(B)을 발생해 자기회로를 형성하게 되어 있다. 그 자속(B)의 평행자장구간을 전자빔 제어에 사용한다. 또, 평행자장구간의 치수(M)가 전자빔 스위프 범위를 커버하도록 요크(24) 치수(L)를 결정한다.

더욱이, 도 9~11에서 본 발명으로 사용하는 전자빔을 편향하는 자석장치(20) 실시예 1의 상세를 설명한다.

도 9는 본 발명 실시형태의 자석장치(20)와 링하스(4)의 위치관계를 나타내는 설명도이다. 증착실(2) 저면의 링하스(4) 아래쪽에 자석장치(20)가 배치되어 있다.

도 10은 자석장치(20)의 정면도이다. 또, 도 11은 자석장치(20)의 평면도이다. 취부브라켓(21)에 취부 플레이트(22)가 장공(27)에 의해 좌우방향으로 조정 가능하게 취부되어 있다. 다음으로, 취부 플레이트(22)에 취부 플레이트(23)가 장공(28)을 이용하여 전후로 위치조정가능하게 취부되어 있다. 더욱이, 취부 플레이트(23) 그 위에 영구자석(26a, 26b)을 접착한 요크(24)가 회동중심축(29)을 통해 취부되어 있다. 게다가, 취부 플레이트(23)에는 미세조정을 위한 분도기(25), 취부 플레이트(22)에는 위치조정을 위한 스케일(22a), 취부브라켓(21)에는 위치조정을 위한 스케일(21a)이 추가 가공되어 있다. 이러한 구성에 의해 영구자석(26)을 접착한 요크(24)는 정밀하게 각도 및 위치조정가능해지고 있다. 또, 취부하여 사 용한 나사류는 취부 플레이트 뒤에 있기 때문에 도시하지 않는다.

다음으로, 자석장치(20)의 기능을 설명한다. 도 2에 있어서, 피어스식 전자총(3)으로부터 전자빔(점선)이 수평방향으로 조사되면, 링하스(4) 위쪽을 직진한다. 링하스(4) 아래쪽에는 자석장치(20)가 배치되고, 그 위쪽에는 자속(B)이 전자빔에 직교하는 방향으로 발생하고 있다. 전자빔은 자속(B)에 의해, 아래쪽으로 굽혀저 증발포인트(P)로 조사된다. 자석장치(20)는 정밀하게 각도 및 위치 조정되어 있기 때문에, 피어스식 전자총(3) 특히 도시하지 않는 요동 코일의 제어에 충실히 따라서 증발포인트(P)를 왜곡하지 않고 주사할 수가 있다. 그 결과, 링하스(4)상의 증착재료(11)가 효율적으로 증발할 수 있다. 이에 의해, 먼저 기술한 여러 가지 효과가 얻어진다.

이상, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 다른 구성의 진공처리장치에도 사용 가능하다. 도 5~8에 다른 구성의 진공증착장치의 예를 나타낸다.

도 5~6에 링하스(4)를 3개로 했을 경우의 실시예를 나타낸다. 도 5는 링하스를 3개로 했을 경우의 인라인식 진공증착장치(1)의 증착실(2) 개략을 나타내는 도이다. 도 6은 도 5의 장치의 증착실(2)에 있어 유리기판(10)의 반송방향과, 피어스식 전자총(3)과, 자석장치(20)의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 본 실시예에서는 피어스식 전자총(3) 유리기판(10)의 반송방향 정면으로 가로로 일렬로 줄지어 고정되어 있다. 하나의 피어스식 전자총(3)은 하나의 증발포인트(P)에 대응하게 되어 있다. 본 발명의 실시형태에 의하면 6개 있는 자석장치(20)는 각각 충분한 간격을 두고 배치할 수 있으므로, 기계적 및 자기적인 상호 간섭이 발생하지 않 기 때문에 양호한 성막이 가능하다.

또한, 본 발명은 멀티포인트 방식의 진공증착장치에도 적용 가능하다. 도 7은 멀티포인트 증착의 X점프 방식의 진공증착장치에 적용한 예를 나타낸다. 각각의 피어스식 전자총이 내장하는 특히 도시하지 않는 요동 코일에 의해 발사되는 빔을 좌우로 점핑할 수 있다. 도 8은 멀티포인트 증착의 Y점프 방식의 진공증착장치에 적용한 예를 나타낸다. 각각의 피어스식 전자총이 내장하는 특히 도시하지 않는 요동 코일에 의해 발사되는 빔을 전후로 점핑할 수 있다. 더욱이, 특히 도시하지 않지만 전후좌우로 점핑하는 것도 가능하다. 물론, 요동 코일은 피어스식 전자총이 내장하는 것에 한정하지 않고, 예를 들면, 전자총의 외측{N(도 1 참조)}에 별도로 설치해도 좋다. 이와 같이, 하나의 피어스식 전자총(3)으로 복수의 증발포인트(P)에 대응하는 경우에서도, 자석장치(20)는 각각 충분한 간격을 두어 배치할 수 있으므로, 기계적 및 자기적인 상호 간섭이 발생하지 않기 때문에 양호한 성막이 가능하다.

또한, 본 발명에서 사용하는 자석장치(20)는 사용하는 진공증착장치에 대응해 변형할 수 있다. 도 12~14는 자석장치의 변형예 1이다. 이 자석장치(40)는 영구자석(46a, 46b)을 접착한 요크(44)의 각도 조정이 불필요한 경우의 예이다. 하나의 피어스식 전자총(3)을 하나의 증발포인트(P)에 고정해 조사를 행하는 경우에는, 전후좌우방향의 조정만으로도 좋기 때문이다. 도 12에서는 링하스(4) 하부에 자석장치(40)가 배치되어 있다.

도 13은 자석장치(40)의 정면도이다. 또, 도 14는 자석장치(40)의 평면도이 다. 취부브라켓(41)에 취부 플레이트(42)가 장공(47)을 이용해 전후로 위치 조정가능하게 취부되고, 취부 플레이트(43)는 취부 플레이트(42)에 장공(48)을 이용해 좌우로 위치 조정가능하게 장착되어 있다. 더욱이, 취부 플레이트(43) 그 위에 영구자석(46a, 46b)을 접착한 요크(44)가 장착되어 있다. 요크(44)는 각도 조정은 할 수 없다.

도 15~17은 자석장치의 변형예 2이다. 이 자석장치(60)에서는 특히 영구자석(66a, 66b)이 작은 것을 유효하게 활용해, 자석장치(60)를 가능한 한 얇게 한 예이다. 도 15에서는 링하스(4) 아래쪽에 자석장치(60)가 배치되어 있다.

도 16은 자석장치(60)의 정면도이다. 또, 도 17은 자석장치(60)의 평면도이다. 취부브라켓(61)에 취부 플레이트(62)가 장공(67)을 이용해 좌우로 위치 조정가능하게 취부되고, 취부 플레이트(62)에는 취부 플레이트(63)가 장공(68)을 이용해 전후로 위치 조정가능하게 장착되어 있다. 더욱이, 그 측방으로의 장출(63a)로 영구자석(66a, 66b)을 접착한 요크(64)가 회동중심축(69)을 통해 장착되어 있다. 요크(64)는 회동중심축(69)을 중심으로 각도 조정을 할 수 있게 되어 있다.

이상 기술한 자석장치(20)의 효과를 종래의 장치와 비교하기 위해, 전자빔의 조사실험을 실시했다. 그 결과를 도 23~25에서 설명한다. 도 25는 종래의 전자빔 편향장치(120)에 의한 증발포인트(P)에서의 관측 결과이다. 종래는, 사각형이 되도록 제어해도 비뚤어져 타원 형상이 되고 있었다.

도 23은 본 실시형태의 자석장치(20)에 의한 증발포인트(P)에서의 관측 결과이다. 사각형으로 링하스(4) 위를 조사할 수 있다. 도 24는 본 실시형태의 자석 장치에 의한 증발포인트(P)에서의 확대 관측 결과이다. 소망하는 사각형의 빔형상으로 되어 있고, 피어스식 전자총(3)의 도시하지 않는 요동 코일의 제어에 따라 비뚤어지지 않게 조사되었다는 것이 밝혀졌다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 여러 가지의 변형이 가능하다.

본 발명의 진공처리장치는 MgO 증착에 한정하지 않고, 피어스식 전자총을 사용하는 진공처리장치에 적용할 수 있다.

본 발명 실시형태의 인라인식 진공증착장치에서는 증착재료를 넣는 용기를 링하스(4)로 했지만, 각형 하스나 도가니이라도 좋다.

본 발명은 MgO 피막의 형성방법외, SiO₂ 피막, TiO₂ 피막이나 Al₂O₃ 피막 등의 금속산화물 피막을 형성하기 위한 방법으로서도 채용할 수 있다. 또한, 본 발명의 증착피막의 형성방법은 Al피막 등의 금속피막을 형성하기 위한 방법으로서도 채용할 수 있다.

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또한, 본 발명의 진공처리장치는 각종 인라인식 진공증착장치에 응용할 수 있다. 도26에 인라인식 진공증착장치의 모식도를 나타낸다. 도 26의 A가 2실인 경우의 인라인식 진공증착장치(81), 도 26의 B가 3실인 경우의 인라인식 진공증착장치(82)이다. 2실인 경우는, 증착실(2)과 사입/취출실(83)을 게이트 밸브로 나누어지도록 구성한다. 3실인 경우는 증착실(2), 사입실(84), 취출실(85)을 게이트 밸브로 나누어지도록 구성한다.

모두 게이트 밸브를 닫아, 증착실(2)의 진공을 유지하면서, 문(94~96)의 개폐를 해, 유리기판(10)을 사입하거나 취출하거나 할 수 있도록 구성되어 있어, 증착막의 제조효율 향상을 꾀하고 있다.

상기 진공처리장치에 있어서, 상기 전자빔을 편향시켜 증발포인트로 유도하는 자석장치를 진공조(증착실) 밖에 배설한 것에 의해, 증발포인트(P) 근방에 종래의 폴피스가 없어져, 종래 상기 폴피스로의 부착물이 연속생산시간을 조절하고 있던 케이스가 있었지만, 전면적으로 해결했다. 즉, 상기 부착물이 성장해, 증기류를 차단해 막두께 분포를 나쁘게 하는 문제를 해결했다. 또, 종래 성장한 상기 부착물이 상기 증발원인 링하스의 회전을 불안정하게 해, 증착속도를 불안정하게 하는 문제가 없어졌다. 더욱이, 성장한 상기 부착물이 상기 링하스 요부(凹部)에 수용한 증발재료의 표면을 망쳐, 상기 증착레이트를 불안정하게 하는 문제도 해결하고, 스크레이퍼로 고르는 것도 필요없게 되었다.

또, 상기 진공처리장치에 있어서, 진공조(증착실) 밖에 배설한 상기 자석장치에 의해, 상기 전자빔의 입사방향에 대해서 대략 직교하고, 또 상기 증발원의 전자빔 조사면에 대해서 대략 평행한 자장을 형성할 수 있도록 한 것으로, 전자빔이 정리되어, 피어스식 전자총마다의 격차를 저감할 수 있었다. 또, MgO 등의 증착재료에 조사된 전자빔을 구성하는 열전자가 반사전자로 되어 상기 증착실 내의 수분이나 산소 등과 충돌해 2차 전자가 되어, 피처리기판인 유리기판 표면으로의 MgO등 피막 형성에 장해를 미치는 문제가 없어졌다. 그 때문에, 종래의 장치에 있어서 필요했던 2차 전자흡수판이 불필요하게 되었다.

또, 상기 자석장치를 증착실 밖에 배설한 것, 더욱이는 영구자석으로 구성한 것에 의해, 설치위치의 미세조정이 가능해져, 기판사이즈에 맞추어 증발포인트(P)를 최적화할 수 있다. 또, 종래의 장치에 비해 최적 자장이 한정된 스페이스에서 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 증착재료인 MgO에 전자빔 입사각의 최적화를 할 수 있어, 전자빔의 점핑에 의한 멀티포인트 증착방식이 보다 안정되어 실시 가능해져, 투입 파워에 대한 증착속도가 올라갔다. 이것은, MgO막의 막두께 분포나 (111)배향막을 얻은 프로세스 조건의 최적화에 효과적이다. MgO막은 PDP 셀 내벽 전극의 내(耐)스팻터 보호막으로서 기능할 뿐만 아니라, (111)배향막으로 하면 다른 재료보다도 2차 전자방출계수가 높아지므로, 방전개시·유지전압을 내리는 기능을 한다고 하는 이점이 있다.

또, 상기 진공처리장치에 있어서, 상기 전자빔을 편향시켜 증발포인트로 유도하는 자석장치를 증착실 밖에 배설한 것에 의해, 종래 많았던 방착판 갯수가 줄어들어, 2차 전자흡수판이나 편향코일의 냉각용 배관 등의 설비도 없어졌기 때문에, 증착실이 심플하게 되어 증착실의 클리닝 시간을 단축할 수 있었다.

Claims

피어스식 전자총의 전자빔을 진공조내 증발원에 수용된 증착재료에 조사하고, 상기 증발원에 대향하는 피처리기판에 증착막을 형성하는 진공처리장치에 있어서, 상기 전자빔의 입사방향에 대하여 직교하는 방향이고, 한편 상기 증발원의 전자빔 조사면에 대하여 평행한 자장을 형성하는 자석장치를, 상기 전자빔 조사면 뒤측의 진공조 밖에 배설함에 의해, 상기 증발원의 복수의 증발포인트로 상기 전자빔을 편향시켜 유도하고, 상기 자석장치는 상기 복수의 증발포인트마다 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제1항에 있어서, 상기 증발원이 링하스인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제1항에 있어서, 상기 증착재료가 금속, 금속산화물 또는 절연물인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제3항에 있어서, 상기 금속산화물이 플라스마 디스플레이 패널의 보호막으로서 이용되는 MgO 또는 MgO 복합재료인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제1항에 있어서, 상기 자석장치가 영구자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제1항에 있어서, 상기 진공처리장치가 적어도 사입/취출실과 증착실의 2실, 또는 사입실과 증착실과 취출실의 3실을 가지는 인라인식 진공증착장이고, 상기 피어스식 전자총이 상기 증착실의 피처리기판의 반송방향에 대한 측벽면에 고정되고, 피처리기판의 반송방향에 대하여 직교방향 쪽을 향해 전자빔을 발사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제6항에 있어서, 피어스식 전자총의 요동 코일에 의한 전자빔의 점핑에 의해, 적어도 2 개소의 증발포인트를 형성하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제7항에 있어서, 상기 피어스식 전자총의 요동 코일에 의해, 전자빔을 전후 또는 좌우로 점핑시키는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제1항에 있어서, 상기 진공처리장치가 적어도 사입/취출실과 증착실의 2실, 또는 사입실과 증착실과 취출실의 3실을 가지는 인라인식 진공증착장치이고, 상기 피어스식 전자총이 상기 증착실의 피처리기판의 반송방향에 대한 정면 또는 배면의 벽면에 고정되고, 피처리기판의 반송방향에 대해서 동일방향으로 향해 전자빔을 발사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제9항에 있어서, 상기 피어스식 전자총의 요동 코일에 의한 전자빔의 점핑에 의해, 적어도 2 개소의 증발포인트를 형성하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
제10항에 있어서, 상기 피어스식 전자총의 요동 코일에 의해, 전자빔을 전후 또는 좌우로 점핑시키는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.