KR101229153B1

KR101229153B1 - 기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 클러스터

Info

Publication number: KR101229153B1
Application number: KR1020060040174A
Authority: KR
Inventors: 세르게이 마리쉐프; 블라디미르 쉬리포브; 아이라트 키사모브; 니코래이 레브츄크
Original assignee: 블라디미르 쉬리포브; 니코래이 레브츄크; 아이라트 키사모브; 세르게이 마리쉐프
Priority date: 2005-07-18
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2013-02-01
Also published as: KR20070011087A

Abstract

기판의 전면(前面)에 다층 박막 코팅을 피복할 목적으로 예컨대 브라운관, 평판 표시 장치 등의 대량 생산 소자를 포함하는 물질을 기판에 진공 증착하는 분야에 사용하도록 되어 있고, 멀티클러스터 진공 플랜트에서 다양한 물질로 이루어진 다부품과 다층 코팅을 피복하는 데에 사용될 수 있는 진공 클러스터와 그 변형 형태를 제공한다.

설계의 제1 변형 형태에 따르면, 이 진공 클러스터는 유사한 목적의 공지된 플랜트와 다른 점은 다음과 같다. 진공 챔버가 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 처리 장치는 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 배치되고 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 상기 기판에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 상기 처리 장치를 공급하기 위한 연통 부품을 구비한 홀더에 의해 처리 장치와 연결된다.

설계의 제2 변형 형태에 따르면, 진공 챔버는 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 진공 챔버의 주된 격실은 단일 처리 유닛으로 되고 통로와 상기 주된 격실을 처리 격실과 연결시키기 위한 진공 게이트 밸브를 구비하고 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 기판에 대해 직교하는 평면 내에 배치되며, 상기 처리 격실은 별도의 유닛으로서 설계되고 상기 진공 챔버의 주된 격실에 결합되며, 상기 처리 장치는 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 상기 기판에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 상기 처리 장치를 공급하기 위한 연통 부품을 구비한 홀더에 의해 처리 장치와 연결된다.

Description

기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 클러스터{VACUUM CLUSTER FOR APPLYING COATINGS TO A SUBSTRATE}

도 1은 진공 공간을 분리시키지 않는 단일 처리 격실을 구비한 진공 클러스터(제1 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 단일의 처리 격실과, 통로와, 필요에 따라 주된 격실을 처리 격실로부터 분리하기 위한 진공 게이트 밸브를 구비한 진공 클러스터(제2 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 2개의 처리 격실을 구비한 진공 클러스터(제1 및 제2 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 진공 챔버

2 : 주된 격실

3 : 처리 격실

4 : 기판 홀더

5 : 기판

6 : 처리 장치

7 : 운반 기구

8 : 홀더

9 : 플랫폼

10 : 벨로우즈

11: 연통 부품

본 발명은 진공 클러스터와 그 변형 형태에 관한 것으로서, 기판의 전면(前面)에 다층 박막 코팅을 피복할 목적으로 예컨대 브라운관, 평판 표시 장치 등의 대량 생산 소자를 포함하는 물질을 기판에 진공 증착하는 분야에 사용하기 위한 것이고, 멀티클러스터 진공 플랜트에서 다양한 물질로 이루어진 다부품과 다층 코팅을 피복하는 데에 사용될 수 있다.

브라운관{음극선관(CRT)}을 조립한 후에 이 브라운관의 외면에 박막 코팅을 피복하는 방법 및 플랜트가 공지되어 있다.

공지된 플랜트에서는 차동 진공화 시스템을 가진 증착 챔버는 증착 구역과 진공화 구역으로 이루어진다.

플랜트의 동작 과정에서, 증착 구역의 압력은 1x10^-1Pa에서 8x10^-1Pa까지의 범위이고, 진공화 구역의 압력은 5x10^-3Pa에서 7x10^-2Pa까지의 범위이다.

기판 홀더 내에 배치되는 음극선관은 진공 챔버를 따라 이동한다. 이 경우, 기판 홀더에는 진공 챔버의 부피를 2개의 구역, 즉 증착 구역과 진공화 구역으로 분할하는 장벽 플레이트가 제공된다. 공지된 플랜트에서 수행되는 코팅은, 예컨대 표면의 표면 정전기 방전물의 제거를 촉진시키는 CRT 화면의 구속 링 또는 기타 접지 영역에 인접한 표면의 일부에 대한 마그네트론 증착에 의해 진공에서 증착된다[1].

그러나 공지의 플랜트는 근본적인 단점이 있다는 점에 특징이 있다.

순차 처리 플랜트인 경우, 생산성이 낮다. 또한 조립 CRT를 진공 챔버 내측으로 이동시키는 것은 구조적인 부품의 표면으로부터 다양한 오염물과 원치 않는 불순물의 유입과, 이들 물질의 코팅 대상 표면 상의 증착을 배제시키지 못하고, 결국에는 코팅의 필요한 품질을 보장하지 못한다. 이 경우에, 플랜트를 통해 코팅될 CRT를 연속적이면서 일관적인 흐름으로 처리할 때 시스템의 개별 유닛의 오작동이 시스템의 완전한 작동 정지를 야기한다. 이러한 이유로 플랜트는 낮은 신뢰성과 서비스 능력을 가지고, 결국에는 낮은 생산성을 가진다.

또한 공지의 플랜트는 시스템 생산성에 비례하여 물질이 증착되는 경우 하나의 코팅 대상 CRT당 전력 소비를 줄일 수가 없는데, 그 이유는 시스템의 유닛들 전부가 엄격한 기능을 행하여 시스템의 동작을 전체로서 보장해야 하기 때문이다.

또한 진공 챔버를 구비한 진공 스퍼터링 플랜트도 역시 공지되어 있으며, 이 진공 챔버에는 기판을 위치 조정하기 위한 통로와, 밀봉 요소와, 코팅을 증착하기 위한 처리 장치가 마련되어 있다[2].

이 외에도, 기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 모듈(그 변형 형태) 및 이의 시스템이 공지되어 있는데, 이것들은 기판을 위치 조정하기 위한 통로와, 밀봉 요소와, 코팅을 증착하기 위한 처리 장치와, 진공 게이트 밸브와, 기판 표면에 대해 서로 평행한 방향으로 이동할 수 있도록 장착된 처리 장치 운반 기구가 마련되어 있는 진공 챔버를 구비한다[3].

진공 증착 플랜트와, 이의 디자인 변형 형태를 가진 진공 모듈과, 이 모듈의 시스템은 고품질 박막 다층 코팅을 생성할 목적으로 기판에 물질을 진공 증착하는 분야에 사용을 위한 것이다.

그러나 진공 하에서 코팅을 기판에 피복하도록 되어 있는 공지의 플랜트들은 모두 공통의 심각한 단점이 있다는 점에 특징이 있는데, 즉

ㄱ) 코팅 자체의 오염과 높은 결함율로 인하여 코팅의 적당한 품질을 보장하지 못한다는 점과,

ㄴ) 예방적이고 보충적인 유지 보수에 대한 사용 수명이 짧다는 점과,

ㄷ) 코팅 두께의 균질성이나 균일성을 보장하지 못한다는 점과,

ㄹ) 필요한 생산성을 보장하지 못한다는 점.

그래서 진공 챔버 내측의 처리 장치를 갖춘 운반체의 이동과, 증착 과정에서 코팅과 관련된 바람직하지 못한 오염물의 존재는 코팅 청정도 및 결함율, 결국에는 품질에 가장 심각하게 영향을 미친다.

게다가 운반체 이동 중에 진공 챔버 내측에도 배치되는 (물, 가스 및 전력 공급을 위한) 다양한 연통 부품의 존재는 이들 부품을 열과 방사선 흐름으로부터 보호하기 위해 전반적이면서 간헐적인 고가의 조치를 필요로 하며, 이들 흐름의 영 향은 이들 부품의 표면 파괴와 진공 악화에 이르게 하고, 이들 흐름 각각은 코팅 자체의 추가적인 악화에 이르게 한다.

마지막으로, 코팅 피복 과정이 일어나는 진공 챔버 내측에 처리 장치의 배열은 임의의 특정 부피를 가진 진공 챔버에 다수의 처리 장치의 사용을 상당히 제한하거나, 이러한 부피의 상당한 확장을 필요로 한다. 이 경우 예방 작업과 사용 작업 사이의 연속적인 동작 주기가 감소되고, 결국에는 플랜트의 생산성이 전체적으로 감소한다.

제안된 발명은 증착 코팅의 품질 향상과, 유사한 목적의 플랜트의 생산성 증가 및 기능적이면서 기술적인 특성의 향상에 목적이 있다.

제기된 문제점을 해결하기 위해, 본 발명(제1 변형 형태)에 따르면, 진공 챔버와, 기판을 위치 조정하기 위한 기판 홀더와, 코팅을 기판에 피복하기 위한 처리 장치와, 상기 기판 및/또는 기판 홀더 표면에 대해 평행하게 왕복 이동할 수 있도록 장착된 처리 장치 운반 기구를 구비하는, 코팅을 기판에 피복하는 진공 클러스터를 제공하며, 이 진공 클러스터 내의 진공 챔버는 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 처리 장치는 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 배치되고 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 상기 기판에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 상기 처리 장치를 공급하기 위한 연통 부품을 구비한 홀더에 의해 처리 장치와 연결된다.

본 발명의 제2 변형 형태에 따르면, 진공 챔버는 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 진공 챔버의 주된 격실은 단일 처리 유닛으로 되고 통로와 상기 주된 격실을 처리 격실과 연결시키기 위한 진공 게이트 밸브를 구비하고 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 기판에 대해 직교하는 평면 내에 배치되며, 상기 처리 격실은 별도의 유닛으로서 설계되고 상기 진공 챔버의 주된 격실에 결합되며, 상기 처리 장치는 상기 기판 홀더의 표면 및/또는 상기 기판에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 상기 처리 장치를 공급하기 위한 연통 부품을 구비한 홀더에 의해 처리 장치와 연결된다.

상기 홀더는 상기 운반 기구 및 처리 장치와 견고하게 결합된 중공 튜브로서 설계되며, 이 홀더의 내측에는 가스, 물 및 전력 캐리어로서 사용되는 연통 부품이 배치된다.

또한 설계 변형 형태들 중의 하나에 따라 제안된 클러스터 내의 진공 챔버는 2개 이상의 처리 격실을 포함하며, 각각의 처리 격실은 상기 처리 장치를 구비한다.

상기 처리 장치는 상기 처리 장치 운반 기구와 연결된 플랫폼 상에 장착되고, 대체 가능한 한 세트의 처리 부품으로서 설계되며, 한 세트의 처리 부품은 에칭, 어시스팅(assisting) 및 스퍼터링의 선형 소스들, 타깃들, 마그네트론 스퍼터링 소스, 및 기판을 처리해서 기판에 코팅을 피복하는 히터를 포함한다.

이 경우에, 상기 처리 장치 운반 기구는 운반체로서 설계되며, 상기 운반 기구 및 처리 장치와 견고하게 결합된 상기 홀더는 상기 처리 격실 및 운반 기구와 밀폐 결합된 유연한 벨로우즈 내측에 배치된다.

발명으로서 제안된 코팅을 기판에 피복하는 진공 클러스터의 설계와 이 설계 변형 형태들은 유사한 목적의 공지된 장치와 비교할 때 의심의 여지가 없는 장점들을 가진다.

예를 들면, 청구된 설계에서 처리 장치 운반 기구가 진공 챔버의 외측에 배치되어 있다는 사실은 진공 하에서 기구를 이동시킬 때 마멸 표면의 존재에 의해 야기되는 오염량을 상당히 줄일 수 있게 해준다.

처리 장치를 작동시키기 위한 연통 부품들(가스, 물 및 전력 캐리어)이 진공 챔버 외측에 있는 중공 원통형 홀더 내측에 구비되어 있다는 사실은 오염 감소에도 마찬가지로 기여한다. 이 경우, 홀더의 길이는 코팅을 피복할 때 기판에 대해 상대적으로 처리 장치의 이동 과정의 정도보다 선행하여 선택된다. 이들 홀더 자체는 열 및 방사선 흐름의 영향으로부터 연통 부품의 표면을 보호하는 보호 스크린으로서 역할을 한다.

제2 변형 형태에 따르면, 진공 챔버의 기술적인 격실은 진공 챔버에 결합되는 독립적인 유닛으로서 설계될 수 있다. 이 경우에 진공 챔버의 주된 격실은 코팅을 피복하기 위한 격실로서 역할을 하며, 처리 격실은 처리 장치를 수용하는 격실로서 역할을 한다.

이 경우, 진공 챔버에는 추가의 연통 부품들(가스, 물 및 전력 캐리어)이 장 착되는 것이 필요한데, 그 이유는 이들 부품은 모두 원통형 홀더 내부에서 이미 작동하고 있고, 진공 챔버에 장착되어 독립적으로 기능을 할 수 있기 때문이다. 따라서, 추가의 오염물이 진공 챔버 내로 침투하는 것이 실질적으로 제로로 감소된다.

유연한 벨로우즈를 사용하는 것(진공 클러스터의 설계의 변형 형태 모두)은 연통 부품의 진공 밀봉을 위한 것이다. 여기에서 벨로우즈의 일측은 처리 격실과 진공 기밀 연결을 보장하고, 타측은 진공 챔버 외측에 배치된 운반 기구와 진공 기밀 연결을 보장한다.

벨로우즈가 신축할 때 기밀력을 유지할 수 있는 능력은 기판 표면을 스캐닝하는 것을 가능하게 해주면서 주된 격실 내의 처리 장치의 자유로운 운동을 보장할 수 있게 해준다.

통로와, 주된 격실과 기술적인 격실 사이에 장착된 진공 게이트 밸브(제2 변형 형태)는 일측에서 진공 챔버의 기밀력의 부족 없이 처리 장치의 유지 보수 및 교체를 가능하게 해주고, 예방적인 작업 사이의 주기를 증가시킬 수 있게 해주며, 결국에는 전체로서 플랜트의 생산성을 증가시킬 수 있게 해준다.

가장 넓은 범위의 재료로 이루어진 다층 코팅을 피복하는 데에 필요한 많은 수량의 처리 장치를 사용하는 경우, 수개, 예컨대 3개의 처리 격실이 진공 챔버의 주된 격실과 결합될 수 있고, 이들 처리 격실 각각은 처리 장치를 포함한다. 처리 장치가 코팅을 피복하기 위해 한꺼번에 주된 격실로 들어가기 때문에, 처리 장치 자체의 오염이 상당이 감소되고, 코팅을 피복하는 데에 필요한 진공 파라미터의 안 정성이 보장된다. 전술한 내용 전부는 당연히 기판에 피복될 코팅의 높은 품질을 보장한다.

본 발명에 따라 설계된, 진공 챔버 외부로 인출되는 운반 기구는 필요한 경우 전체로서 플랜트의 생산성을 증가시키는 진공 챔버 내부의 진공의 부족 없이 예방 및 보수 작업을 수행할 수 있게 해준다.

도 1, 도 2 및 도 3은 발명으로서 제안된 진공 클러스터와 이의 설계 변형 형태를 보여준다.

도 1은 진공 공간을 분리시키지 않는 단일 처리 격실을 구비한 진공 클러스터(제1 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 단일의 처리 격실과, 통로와, 필요에 따라 주된 격실을 처리 격실로부터 분리하기 위한 진공 게이트 밸브를 구비한 진공 클러스터(제2 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 3은 2개의 처리 격실을 구비한 진공 클러스터(제1 및 제2 변형 형태)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

기판에 코팅을 피복하기 위한 제1 변형 형태(도 1)에 따라 설계된 진공 클러스터는 주된 격실(2)과 처리 격실(3)을 구비한 진공 챔버(1)와, 기판(5)을 구비한 기판 홀더(4)와, 처리 격실(3) 내측에 배치되고 기판에 코팅을 피복하기 위한 처리 장치(6)와, 처리 장치(6)를 운반하기 위한 운반 기구(7)와, 처리 장치(6)에 연결된 홀더(8)와, 처리 장치(6)가 장착된 플랫폼(9)과, 연통 부품(11)이 내측에 배치되어 있는 홀더(8)가 내측에 위치하는 벨로우즈(10)를 포함한다.

벨로우즈(10)는 주변으로부터 홀더(8)를 분리시키고, 진공 공간 속에 홀더(8)를 밀봉시킨다.

벨로우즈(10)가 신축시에 기밀을 유지할 수 있는 능력으로 인해, 운반 기구(7)가 기판(5)에 대해 상대적으로 왕복운동을 행함으로써 처리 장치(6)의 도움으로 기판(5)의 표면에 코팅을 피복할 때 기판 표면이 스캐닝될 수 있다.

홀더(8)는 중공의 원통형 튜브로서 설계되어 있고, 그 내측에는 처리 장치(6)의 작동을 보장하는 연통 부품(11)이 설치된다.

설계의 제1 변형 형태와 달리, 제2 변형 형태(도 2)에 따른 진공 클러스터는 통로(12)와, 기판 홀더(4) 및/또는 기판(5)의 평면에 대해 직교하는 평면에 장착되고, 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)을 처리 격실(3)과 결합시키기 위한 진공 게이트 밸브(13)를 구비한다.

또한, 진공 클러스터의 설계의 제2 변형 형태에 따른 처리 격실(3)은 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)에 결합된 분리 유닛으로서 설계되어 있다.

도 3은 2개의 처리 격실(3, 3')을 구비한 진공 클러스터를 보여준다. 이 진공 클러스터는 처리 격실(3')뿐만 아니라 처리 격실(3)을 포함하고, 처리 격실(3') 내측에 배치되어 기판(5)에 코팅을 피복하기 위한 처리 장치(6')와, 처리 장치(6')를 운반하기 위한 운반 기구(7')와, 처리 장치(6')에 연결된 홀더(8')와, 처리 장치(6')가 장착된 플랫폼(9')과, 연통 부품(11')을 구비한 홀더(8')가 내측에 위치하는 벨로우즈(10')를 포함한다.

플랜트 작동 관계의 이해를 돕기 위해, 도 3은 일례로서 진공 챔버(1)의 주 된 격실(2)에 형성되어 기판(5)을 넣기 위한 슬릿 게이트 밸브(15)가 마련되어 있는 측방 통로(14)를 보여주고 있다. 이 측방 통로는 진공 클러스터의 설계의 변형 형태들 각각에 존재하지만, 도 1과 도 2에는 도시되어 있지 않다. 그 이유는 진공 챔버의 주된 격실에 측방 통로를 형성하는 변형 형태는 임의적일 수 있기 때문이다{예컨대 주된 격실(2)의 상면 또는 측면에 형성}.

발명으로서 제안된(제1 및 제2 변형 형태), 기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 클러스터는 다음과 같이 작동한다.

기판(5)은 측방 통로(14)를 통해 진공 챔버(1)의 주된 격실(2) 내에 배치된 기판 홀더(4)에 배치된다. 다음에 슬릿 게이트 밸브(15)는 폐쇄되고, 진공 챔버(1)는 잔류 압력(가령, 5 x 10^-4 - 10^-5Pa)까지 탈기(脫氣)된다.

냉각 유체, 처리 가스 및 전력이 벨로우즈(10) 내에 위치한 연통 부품(11)에 의해 처리 장치(6)로 공급되고, 시스템은 작동 모드로 들어간다. 다음에 운반 기구(7)가 가동되고, 처리 장치(6)에 의해 주된 격실(2) 내에 위치한 기판(5) 상에 코팅이 증착된다.

처리 격실(3) 내에 배치된 처리 장치(6)가 주된 격실(2) 내로 이동하는 것은 진공 챔버(1) 외측에 배치된 운반 기구(7)에 의해 이루어진다.

처리 장치(6)가 주된 격실(2) 내측에서 왕복 운동을 하는 동안 특정 프로그램에 따라 코팅을 기판(5)에 피복한다.

코팅 피복 과정을 종료하면, 처리 장치(6)는 처리 격실(3) 내의 초기 위치로 이동한다.

이어서 기판(5)이 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)로부터 제거된다. 이를 위해 슬릿 게이트 밸브(15)는 열리고, 기판(5)이 측방 통로(14)를 통해 진공 챔버(1)로부터 인출된다.

진공 클러스터 설계의 제2 변형 형태(도 2)에 마련되어 있는 주된 격실(2)과 처리 격실(3) 사이에 배치된 통로(12)와 진공 게이트 밸브(13)가 가능하게 해주는 것은 다음과 같다.

ㄱ) 주된 격실 내에서 진공 부족 없이 처리 장치의 유지 보수 및 교체를 행하는 것과,

ㄴ) 예방 작업들 사이의 주기를 연장시키고, 결국에는 진공 클러스터의 생산성을 증가시키는 것.

또한 각기 처리 장치(6)를 구비한 다수(2개 이상)의 처리 격실(3)은 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)과 결합될 수 있다.

따라서 도 3은 처리 장치(6, 6')를 구비한 처리 격실(3, 3')이 결합되어 있는, 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)을 보여주고 있다.

기판(5)은 측방 통로(14)를 통해 기판 홀더(4)에/로부터 공급/제거된다.

이러한 설계를 이용하면, 주된 격실(2)에 위치한 기판을 번갈아 가면서 처리하는 더 많은 개수의 처리 장치를 사용하지만 장비의 기능이 증가될 수 있다.

플랫폼(9)에 배치된 처리 장치(6)의 대체 부품으로서 사용되는 것들은 다음과 같이 애노드 층을 가진 가속기 형태의 이온 스퍼터링 소스 및 2점 회전 타깃을 포함하며(도 3), 플랫폼(9')에 배치된 처리 장치(6')의 대체 부품으로서 사용되는 것들은 다음과 같이 연속 평판형 마그네트론 및 선형 적외선 기판 히터를 포함한다.

이 경우에, 수많은 다양한 물질을 가진 다품 다층 코팅에 관한 효과적인 정보가 가능하다. 장치들 자체의 오염 정도가 상당히 감소되는데, 그 이유는 이들 장치가 증착 공정이 수행되는 주된 격실(2) 내에서 번갈아 가면서 존재하기 때문이다.

제안된 변형 형태들 중의 어느 하나에 따라 설계된 진공 클러스터를 사용하여 코팅을 기판에 피복하는 기술의 구체적인 실시 형태에 관한 예는 다음과 같다.

기판(5)은 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)의 측방 통로(14)를 통해 기판 홀더(4)에 배치되고 나서, 슬릿 게이트 밸브(15)가 닫힌다. 기판(5)은 측방 통로(14)를 통해 외부로부터 공급되거나, 하나 이상의 진공 클러스터를 사용하는 경우 진공 상태에 있는 단일 운반 시스템에 의해 측방 통로(14)를 통해 운반 진공 챔버로부터 공급된다(도 3).

주된 격실(2)의 압력은 10^-4Pa에 이르게 된다. 저온수(低溫水)와, 각각95%:5%의 비율의 아르곤-산소 혼합물이 처리 격실(3) 내에 배치된 이온 소스로 공급된다.

이 경우에 주된 격실(2) 내의 총 압력은 5 x 10^-2Pa과 동일하고, 진공 챔버의 외측으로부터 공급되는 물의 온도는 15℃에서 18℃까지이다.

4㎸의 양(陽) 전위가 방전 개시를 유발시키는 대체 부품인 처리 장치(6)에 포함된 이온 소스의 애노드로 인가되고, 이온 소스는 세라믹 인듐-주석-산화물(ITO) 타깃(90% In₂O₃, 10% SnO₂)으로 향하는 이온 빔을 형성한다.

운반 기구(7)는 가동 상태로 설정되고, 상부에 장착된 처리 부품(이온 소스 및 타깃)과 함께 플랫폼(9)은 주된 격실(2)로 이동하고, 이 주된 격실 내에서 기판(5)에 대해 상대적으로 왕복 운동을 한다.

필름의 화학량론적인 조성과 두께는 석영 센서에 의해 제어된다. 특정 두께에 도달하면, 처리 장치(6)를 구비한 플랫폼(9)은 처리 격실(3)로 복귀하고, 공정은 종료된다.

슬릿 게이트 밸브(15)가 열리고, 기판(5)이 측방 통로(14)를 통해 제거된다(도 3).

진공 클러스터 설계의 제2 변형 형태에서, 통로(12)와 진공 게이트 밸브(13)가 주된 처리 격실과 기술적인 격실 사이에 제공되는 경우, 코팅 피복 공정이 유사한 방식으로 발생한다.

전술한 구조적인 부품은 처리 격실(3) 내에 진공을 유지하기 위한 것이라는 점에서 단지 차이점이 있고, 진공 게이트 밸브(13)(도 2)는 진공 하에서 처리 격실(3) 내에서 처리 장치(6)를 밀봉하는 동안 주된 격실(2) 내부로 기판(5)을 로딩하기 전에 주된 격실과 처리 격실 사이의 통로(12)를 차단시킨다.

이것은 진공 챔버(1)의 주된 격실(2)을 신속하게 진공화할 수 있고, 공정 사 이클 시간을 감소시킬 수 있고, 장비의 생산성을 증가시킬 수 있다.

하나 이상의 처리 격실을 사용하는 경우, 코팅 피복 공정은 다음과 같이 발생한다(도 3).

기판(5)이 멀티클러스터 시스템의 경우에서와 같이 측방 통로(14)를 통해 진공 챔버로부터 진공 클러스터의 주된 격실(2) 내로 이동해서 기판 홀더(4)에 배치된다. 다음에 슬릿 게이트 밸브(15)가 닫힌다.

처리 격실(3, 3') 내에 배치된 처리 장치(6, 6')에는 다음의 대체 부품, 즉 처리 장치(6)의 경우 플랫폼(9) 상에 스퍼터링된 은(Ag) 타깃을 갖춘 이온 소스인 반면, 처리 장치(6')의 경우 플랫폼(9') 상에 적외선 히터와 ITO 타깃을 갖춘 마그네트론이 설치된다.

주된 격실 내부의 압력은 10^-4Pa에 이르게 된다. 처리 장치(6')는 처리 격실(3')로부터 주된 격실(2) 속으로 이동하고, 운반 기구(7')에 의해 기판(5)에 코팅이 피복된다.

기판(5)에 대해 상대적으로 처리 장치(6')가 이동하는 동안, 적외선 히터는 스위치 온되고, 기판 온도는 250℃에 이르게 된다. 다음에 각각 84%:16%의 비율의 아르곤-산소 혼합물이 진공 챔버(1)로 공급된다. 이어서 주된 격실(2) 내부의 압력이 5 x 10^-1Pa과 동일하게 된다.

480V의 음(陰) 전위가 마그네트론에 인가되고, 400Å의 두께를 가진 ITO 코팅이 5.3A의 방전으로 피복된다. 다음에 처리 장치(6')가 처리 격실(3') 속으로 이동하고 나서 스위치 오프된다.

처리 격실(3) 내에 배치된 이온 소스가 6 x 10^-2Pa의 압력에서 아르곤 가스로 채워지고, 4.0㎸의 전위가 이온 소스에 인가된다. 이어서 340㎃의 전류를 가지고 타깃으로 향하는 이온 빔이 형성된다.

운반체로서 설계된 운반 기구(7)가 처리 장치(6)의 플랫폼(9) 상에 배치된 이온 소스를 주된 격실(2)로 이동시킨다. 다음에 처리 장치(6)는 기판(5)에 코팅을 피복하며, 이 기판의 표면에는 150Å의 두께를 가진 Ag 필름이 형성된다.

이후 처리 장치(6)는 처리 격실(3) 속으로 복귀하고 나서 스위치 오프된다.

최종 층인 400Å의 두께를 가진 ITO 박막이 제1 층과 완전 동일하게 처리 격실(3') 내에 배치된 처리 장치(6')에 의해 형성된다.

코팅 피복 공정이 완료되면, 슬릿 게이트 밸브(15)가 열리고, 기판(5)은 측방 통로(14)를 통해 주된 격실(2)로부터 멀티클러스터 플랜트의 공통 운반 챔버 속으로 이동한다.

따라서, 발명으로서 제안된, 가장 넓은 범위의 표준 치수를 가진 기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 클러스터 및 이의 변형 형태의 설계는 청구된 플랜트의 다기능성 및 높은 생산성을 보장한다.

진공 시스템의 외부로 인출된 운반 기구는 필요한 경우 챔버 내부의 진공 부족 없이 운반 기구의 예방적이면서 최신의 유지 보수를 행할 수 있다.

처리 장치의 플랫폼 상에 장착된 처리 부품의 상호 교환성으로 인해, 작업 세트에 의존하는, 플랫폼 상에 처리 부품을 배열하는 데에 걸리는, 시간을 감소시키는 것이 가능하게 된다.

처리 격실의 자동화 설계로 인해, 2개 이상의 격실을 사용하는 것과, 진공 챔버의 주된 격실의 부피를 확장시키지 않고 독립적인 처리 유닛으로서의 주된 격실에 처리 부품들을 결합함으로써 플랜트 다기능성을 제공하는 것이 가능하게 된다.

홀더 내측에 연통 부품을 배열하고 유연한 벨로우즈에 의해 마지막 부품을 밀봉함으로써 이들 부품을 열과 방사선의 영향으로부터 보호하면서도, 이들 부품의 사용 수명을 연장시키고, 코팅을 피복할 때 다양한 오염물이 기판 표면으로 들어가는 것을 방지한다.

진공 게이트 밸브를 가진 통로의 존재는 주된 격실을 처리 격실로부터 분리시킬 수 있고, 동시에 플랜트의 생산성 증가에 전체적으로 기여하는 이들 격실 중의 하나의 기밀력이 부족한 경우 다른 하나에 진공을 유지시킬 수 있다.

장치에 구조적인 부품들 제공함으로써 다양한 표준 사이즈를 가진 기판의 가장 넓은 범위의 재료로 이루어진 고품질 박막 코팅을 얻을 수 있다.

발명으로서 제안된, 코팅을 기판에 피복하는 진공 클러스터와 그 변형 형태들은 다양한 목적으로 사용되며, 공업적인 조건에서 사용될 수 있다.

<정보 출처>

1. 1996년 2월 6일에 공개된 국제분류기호 C23C 14/56의 미국 특허 제 5489369호

2. 1994년 10월 27일 공개된 국제분류기호 C23C 14/22의 독일 특허 제4313353.3호

3. 2003년 2월 27일 공개된 국제분류기호 C23C 14/54, 14/56 및 14/34의 유라시아 특허 제003148호(가장 유사한 문서)

Claims

코팅을 기판에 피복하는 진공 클러스터로서,

진공 챔버와,

기판을 위치 조정하기 위한 기판 홀더와,

코팅을 기판에 피복하기 위한 처리 장치와,

상기 기판 홀더의 표면과 상기 기판 중 적어도 하나에 대해 평행하게 왕복 이동할 수 있도록 장착된 처리 장치 운반 기구를 구비하며,

상기 진공 챔버는 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 처리 장치는 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 배치되고 상기 기판 홀더의 표면과 상기 기판 중 적어도 하나에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 홀더에 의해 처리 장치와 연결되는

것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
코팅을 기판에 피복하는 진공 클러스터로서,

통로가 마련되어 있는 진공 챔버와,

기판을 탑재하기 위한 기판 홀더와,

코팅을 기판에 피복하기 위한 처리 장치와,

상기 기판 홀더의 표면과 상기 기판 중 적어도 하나에 대해 평행하게 왕복 이동할 수 있도록 장착된 처리 장치 운반 기구와,

진공 게이트 밸브를 구비하며,

상기 진공 챔버는 주된 격실과 적어도 하나의 처리 격실을 구비하며, 상기 진공 챔버의 주된 격실은 단일 처리 유닛으로 되고 통로와 상기 주된 격실을 처리 격실과 연결시키기 위한 진공 게이트 밸브를 구비하고 상기 기판 홀더의 표면과 상기 기판 중 적어도 하나에 대해 직교하는 평면 내에 배치되며, 상기 처리 격실은 별도의 유닛으로서 설계되고 상기 진공 챔버의 주된 격실에 결합되며, 상기 처리 장치는 상기 기판 홀더의 표면과 상기 기판 중 적어도 하나에 대해 평행하게 상기 진공 챔버의 주된 격실 속으로 왕복 이동할 수 있도록 상기 진공 챔버의 처리 격실 내에 장착되며, 상기 처리 장치 운반 기구는 상기 진공 챔버 외측에 배치되고 홀더에 의해 처리 장치와 연결되는

것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 진공 챔버는 2개 이상의 처리 격실을 포함하며, 각각의 처리 격실은 상기 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 처리 장치는, 스퍼터링 타깃과 방전 개시를 유발하여 상기 스퍼터링 타깃으로 향하는 이온 빔을 형성하는 선형 이온 소스; 그리고 기판을 가열하는 적외선 히터와 상기 기판에 코팅을 피복하기 위한 스퍼터링 타깃을 갖는 평판형 마그네트론; 중 어느 하나를 포함하는 한 세트의 처리 부품들로 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 4 항에서, 상기 처리 부품들은 대체 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 처리 장치는 상기 처리 장치 운반 기구와 연결된 플랫폼 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 처리 장치 운반 기구는 운반체로서 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 홀더는 상기 처리 장치 운반 기구 및 처리 장치와 견고하게 결합된 중공 튜브로서 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 홀더는 상기 처리 격실 및 상기 처리 장치 운반 기구와 밀폐 결합된 유연한 벨로우즈 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 1 항 또는 제 2 항에서, 상기 처리 장치에 전력을 공급하기 위한 연통 부품은 상기 홀더의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.
제 10 항에서, 상기 처리 장치에 가스를 공급하는 가스 캐리어, 상기 처리 장치에 물을 공급하는 물 캐리어 및 상기 처리 장치에 전기를 공급하는 전기 캐리어가 연통 부품으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 클러스터.