KR20030024771A - 기판상에 코팅을 도포하기 위한 모듈 시스템 및 진공모듈 - Google Patents

기판상에 코팅을 도포하기 위한 모듈 시스템 및 진공모듈 Download PDF

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Abstract

기판상에 박막 다층 코팅을 진공 증착하기 위한 진공 모듈 및 그 변형예에 관한 것이다. 예를 들어 CRT 및 평판 디스플레이와 같은 기판에 코팅을 도포하는 모듈 시스템은 여러 가지 크기의 기판에 여러 가지 상이한 박막을 증착하는데 사용된다. 기판에 코팅을 도포하기 위한 진공 모듈은 기판을 정위치시키기 위한 개구부; 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 장치 및 밀봉 부재; 상기 개구부에 평행한 평면내에 장착되어 상기 프로세싱 장치를 상기 개구부와 분리하는 밸브 게이트를 포함한다. 프로세싱 장치-이송 기구는 기판 표면에 평행하게 왕복 운동한다. 모듈 시스템은 공통의 배출 시스템 및 공통의 배출 제어 시스템을 가지는 몇개의 모듈, 기판을 자동적으로 위치시키고 제거하는 공통의 핸들링 장치-제어 시스템을 포함한다. 몇 개의 모듈들은 하나의 공통 조작기를 가진다.

Description

기판상에 코팅을 도포하기 위한 모듈 시스템 및 진공 모듈{Vacuum module for applying coatings}
조립된 후의 키네스코프(음극선관(CRT))의 외측 표면에 박막-필름 코팅을 을 도포하는 방법 및 장치는 공지되어 있다.
차별 배출(differential evacuation) 시스템을 구비하는 종래 기술에 따른 장치의 증착 챔버는 증착 영역 및 배출 영역을 포함한다.
장치의 작동 중에, 증착 영역내의 압력은 1 ×10-1내지 8 ×10-1Pa 이고 배출 영역내의 압력은 5 ×10-3내지 7 ×10-2Pa 이다.
기판 캐리어(carrier)상에 장착된 CRT는 진공 챔버를 따라 이송된다. 기판 캐리어는 진공 챔버를 두개의 영역 즉, 증착 영역과 배출 영역으로 분할하는 배리어(barrier) 플레이트(plate)를 구비한다. 종래 기술에 따른 장치에서 전도성 코팅은, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 이용하여, 표면 정전기 전하[1]의 제거를 용이하게 하기 위해 CRT 스크린의 밴지디 벨트(bandage belt) 또는 기타 접지된 구역에 인접한 표면의 일부 상에 진공-증착된다.
그러나, 종래 기술의 장치는 상당한 단점들을 가진다.
첫째로, 연속적인 프로세스 장치로서의 그 장치는 나쁜 성능을 가진다.
둘째로, 진공 챔버내에서의 조립된 CRT 이송은 구조 부품의 표면으로부터 여러 가지 종류의 분진 및 불순물이 코팅될 표면에 도달하는 것을 막지 못하며, 그에 따라 필요한 코팅 품질을 보장하지 못한다.
셋째로, 인-라인(in-line) CRT 코팅 프로세스가 연속적이고 계속적인 방식으로 배치되기 때문에, 시스템의 각 유닛의 고장으로 인해 시스템이 완전히 정지하게 된다. 이는 그 장치의 신뢰성이 낮고 정비성이 나빠서 그 성능을 저하시킨다는 것을 의미한다.
넷째로, 임의의 예방 및 조정 작업에 의해 제조 프로세스가 전체적으로 완전히 중단되게 된다.
다섯번째로, 전체 시스템의 작동을 위해서는 모든 유닛 및 하부시스템의 작동이 요구되기 때문에, 시스템 성능에 비례하여 증착 물질로 코팅된 하나의 CRT 당소모되는 에너지를 줄이는 것이 불가능하다.
기판을 정위치시키기 위한 개구부를 구비한 진공 챔버, 밀봉 부재 및 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 코팅 장치를 포함하는 진공 증착 장치도 공지되어 있다.
그러한 설비는, 진공 챔버 개구부의 평면과 평행한 평면에 장착되고 그리고 증착 공급원이 배치되는 챔버 공간의 부분을 상기 개구부를 가지는 챔버 공간 부분으로부터 분리하도록 디자인된 밸브 게이트를 포함한다.
그에 따라, 증착 공급원-이송 기구는 상기 공급원을 기판이 배치되는 평면에 수직인 평면내로 이송하며, 즉 상기 이송 기구는, 반복적으로, 증착 공급원을 상기 기판으로 가져가서 상기 증착 공급원을 작동 위치에 배치시키고 그리고 상기 증착 공급원을 그 위치로부터 후퇴시킨다[2].
그러나 종래 기술 장치는 분명한 단점들을 가진다.
첫째로, 증착 공급원을 기판 평면에 수직한 방향으로만 이송하는 것은 기판상에 코팅 두께가 균일하고 일정하게 제공될 수 없게 하며, 그 횡단면은 기판 표면으로부터 증착 공급원까지의 거리 보다 크다.
둘째로, 상기 장치는 기판 표면의 마무리 이온(ionic) 세척을 허용하지 않는다.
셋째로, 종래 기술 장치는 코팅 깊이의 광학적 또는 쿼츠(quartz) 제어를 사용하기 곤란하게 하며, 결과적으로 CRT 또는 평판 디스플레이 표면상에 다층 필름 구조물 코팅하는 프로세스의 재현성(reproducibility)이 가능하지 않다.
본 발명에 따른 진공 모듈 및 그 변형 모듈은 전방면상에 다층 박막-필름 코팅을 형성하기 위해 키네스코프(kinescopes), 평판 디스플레이 등과 같은 3 차원적인 기판을 포함한 기판상에 물질을 진공 증착하는 분야에서 사용하기 위한 것이며, 진공 증착 시스템에서도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 모듈 시스템은 예를 들어 키네스코프, 평판 디스플레이 등의 기판에 코팅을 도포하기 위한 것이며, 예를 들어 크기가 14", 17", 19", 21" 등인 평판 디스플레이 또는 키네스코프와 같이 유사한 또는 서로 상이한 표준 크기를 가지는 기판상에 여러 가지 박막-필름 시스템을 증착하기 위한 연속 작동 시스템으로서 사용될 수 있다.
도 1 은 변형 모듈 1 로서 도시된 진공 모듈의 사시도.
도 2 는 변형 모듈 2 로서 도시된 진공 모듈의 개략도.
도 3 은 기판 캐리어 및 진공 모듈 덮개를 도시한 사시도로서, A 는 개구부가 없는 기판 캐리어, B 는 개구부를 가지는 기판 캐리어, C 는 두개의 개구부를 가지는 기판 캐리어, D 는 개구부가 없는 덮개, E 는 하나의 개구부를 가지는 덮개, F 는 두개의 개구부를 가지는 덮개를 도시한, 사시도.
도 4 는 캐리지 장착 프로세싱 부품 형태로 구성된 프로세싱 장치-이송 기구의 사시도로서, A 는 이온-스퍼터링 공급원 및 회전식 프리즘에 적합한 캐리지이고, B 는 상기 캐리지상에 장착된 프로세싱 부품인, 사시도.
도 5 는 박막 코팅을 도포하기 위한 진공 시스템의 사시도.
본 발명의 목적은 기판 표면상의 박막 코팅의 품질, 균질성 및 균일성을 개선하고, 도포되는 코팅의 순도를 보장하며, 장치의 기능성 및 프로세싱 능력을 개선하며, 기판에 대한 연속적인 코팅 프로세스 및 코팅된 기판과 처리되지 않은 기판의 신속한 교체를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 기판을 정위치시키기 위한 개구부를 구비한 진공 챔버, 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 장치 및 밀봉 부재, 진공 챔버 개구부의 평면에 평행한 평면에 장착되고 프로세싱 장치를 갖는 챔버 공간 부분을 상기 개구부와 분리하도록 디자인된 밸브 게이트, 및 프로세싱 장치-이송 기구를 포함하는 기판 코팅용 진공 모듈에서, 본 발명(변형예 1)에 따라, 상기 프로세싱 장치-이송 기구는 그 기구가 기판 표면에 평행하게 왕복 운동할 수 있도록 장착된다.
또한, 본 발명(변형예 2)에 따라, 진공 챔버는 기판들을 정위치시키기 위한 둘 이상의 개구부들을 가지며, 상기 프로세싱 장치는 기판 표면에 평행한 왕복 운동을 제공하도록 장착된다.
본 발명의 다른 변형예(변형예 3)에 따라, 진공 챔버에는 기판을 정위치시키기 위한 덮개가 추가적으로 장착되며, 상기 프로세싱 장치-이송 기구는 그 기구가 기판 표면에 평행한 방식으로 왕복 운동할 수 있게 장착된다.
또한, 전술한 목적들은, 상기 제안된 변형예들 중 어느 하나에 따라 구성되고 공통의 진공 펌핑 시스템을 구비하는 둘 이상의 진공 모듈을 포함하며 본 발명으로서 청구된 기판에 코팅을 도포하기 위한 모듈 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있으며, 상기 시스템에서는, 본 발명에 따라, 공통의 펌핑 제어 시스템, 기판을자동으로 로딩-언로딩하도록 디자인된 프로세스 센서를 가지는 공통의 핸들링(handling)-장치 제어 시스템을 모듈들이 구비하며, 하나 이상의 모듈 그룹이 공통의 조작기(manipulator)의 작동 범위내에 배치된다.
본 발명으로서 제공된 모듈의 변형예들에서, 진공 챔버 개구부의 둘레는 코팅될 표면의 외곽과 일치(matching)한다.
모듈들은 기판을 유지하도록 디자인된 기판 캐리어(carrier)를 구비하며, 상기 기판 캐리어는 개구부 없이, 하나의 개구부를 가지도록 또는 다수의 개구부를 가지도록 구성될 수 있다.
상기 기판들은 기판 캐리어 표면 및 상기 기판 캐리어 표면에 형성된 개구부 모두에 위치될 수 있으며, 이 경우, 적절한 기판 캐리어는 분리가능하게 구성될 수도 있다.
기판을 유지하기 위해, 기판 캐리어는 모듈의 외측에 배치될 수도 있고, 그에 따라 하나의 위치로부터 다른 위치로 기판을 안전하게 이송할 수 있고 또 이어서 모듈상에 위치시킬 수도 있다.
기판 캐리어가 모듈 진공 챔버의 개구부 또는 개구부들 내에, 또는 진공 챔버 덮개의 영역내에 배치될 때, 둘레를 따라 밀봉 부재가 배치된 상기 기판 캐리어는 기판들을 유지할 수 있게 할 뿐만 아니라 그 기판들을 밀봉할 수 있게 한다.
이러한 경우에, 기판 캐리어는 프로세싱 장치의 운동 면에 평행하게 배치된다. 그에 따라, 기판 캐리어 개구부 둘레는 코팅될 표면의 외곽에 항상 일치하게되며, 기판 캐리어가 기판 정위치를 위한 하나 이상의 개구부를 구비하는 경우에,기판 캐리어 개구부 둘레는 코팅될 표면의 외곽과 반드시 항상 일치되어야 하며, 기판 캐리어 개구부는 그 개구부 둘레를 따라 장착되고 기판을 유지하도록 디자인된 하나 이상의 밀봉 부재를 반드시 구비하여야 한다.
진공 챔버, 기판 캐리어 및/또는 덮개가 둘 이상의 개구부를 구비하도록 구성된 경우에, 그들 모두는 기판 위치 평면에 평행인 평면에 장착된 하나 이상의 각각의 추가적인 밸브 게이트를 각 개구부에 대해 구비하고 진공 챔버, 기판 캐리어 또는 덮개내의 개구부의 개수에 의해 결정되는 개수의 밀봉 부재를 구비한다.
또한, 특별한 경우에, 기판 정위치를 위한 개구부를 가지지 않는 덮개 및/또는 기판 캐리어가 사용될 수 있다. 이 경우에, 소형 기판들이 진공 챔버 내측을 향하면서 상기 덮개 및/또는 기판 캐리어 상에서 유지된다. 필요에 따라, 기판 캐리어와 함께 기판은 진공 챔버 덮개에 대해 유지될 수 있다. 따라서, 덮개 자체가 기판 캐리어로서의 역할을 할 수도 있다.
모든 모듈 변형예에서, 프로세싱 장치-이송 기구는 캐리지 형태로 구성될 수 있다.
캐리지상에 배치된 프로세싱 부품들은 증발기, 마그네트론 음극, 가스 방전 타겟(target), 이온 세척 시스템 및 회전식 프리즘(prism)을 갖는 이온-스퍼터링 시스템을 포함하는 부품 그룹에서 부품들을 선택함으로써 구성되며, 상기 회전식 프리즘은 진공 챔버 개구부의 평면에 평행하게 장착되고, 상기 프리즘의 하나 이상의 작용면은 스퍼터링될 물질을 구비한다.
이 경우에, 프로세싱 부품들은 교체가능하게 구성되고, 프로세싱 장치상의그 부품들 세트는 요구되는 프로세싱 단계들 및 스퍼터링될 물질에 의해 정해진다.
또한, 기판 캐리어와 마찬가지로, 진공 챔버 덮개는 하나의 개구부 또는 둘 이상의 개구부를 구비할 수 있으며, 이 때 기판을 유지하도록 디자인된 밀봉 부재들은 상기 개구부의 둘레를 따라 장착된다.
본 발명에 따라, 덮개는 제거 및/또는 교체 가능하게 구성될 수 있으며 여러 가지 표준 크기의 기판을 장착할 수 있도록 여러 가지 상이한 개구부 둘레를 가질 수 있다. 덮개는 기판 캐리어로서 사용될 수 있으며, 진공 챔버 덮개내에 형성된 개구부내에 위치된 기판의 표면에 평행하게 왕복 운동할 수 있도록 장착된 프로세싱 장치의 운동 평면에 평행하게 배치된다.
진공 모듈 및 그 변형 실시예의 구성은 유사한 용도에 사용되는 종래 장치들의 구성에 비해 확실한 이점을 가진다.
따라서, 예를 들어, 기판 표면에 평행하게 왕복운동하도록 장착된 프로세싱 장치-이송 기구는 실질적으로 어떠한 크기의 박막 코팅도 기판에 증착될 수 있게 하며, 코팅될 표면을 매끄럽고 리드미컬하게 스캐닝(scanning)함으로써 코팅 두께 균질성 및 균일성이 가능하게 하며, 또한 상기 코팅은 진공 챔버, 기판 캐리어 및/또는 덮개의 개구부(변형예 1) 또는 개구부들의 크기에 의해 조절될 수 있다.
진공 챔버, 기판 캐리어 및/또는 덮개에 제공된 개구부의 둘레를 증착 표면의 외곽에 일치시키는 것은 처리될 기판 표면에 고품질의 박막 증착이 이루어질 수 있게 하며, 이 때 처리될 증착 표면의 전체 면적은 높은 정도의 정밀도를 갖는다.
또한, 교체 가능한 덮개 및/또는 기판 캐리어내의 개구부는 여러 가지 상이한 크기를 가질 수 있으며, 그에 따라 그 덮개 및/또는 기판 캐리어는 (예를 들어, 14", 17", 19", 및 21"의)CRT 또는 평판 디스플레이와 같은 다양한 표준 크기를 가지는 기판들을 정위치시키는데 사용될 수 있다.
프로세싱 장치의 운동 평면에 평행한 진공 챔버 개구부 영역내에 배치된 기판 캐리어 및/또는 덮개가 개구부를 구비하지 않을 수도 있다. 이는 소형 기판이 진공 챔버의 내측을 향하는 표면상에 유지될 수 있게 하며, 그에 따라 기판 표면상이 증착되는 박막의 고품질을 유지하면서도 모듈의 다기능성을 증대시킬 수 있게 된다.
기판 캐리어 및/또는 덮개내에 형성된 개구부는 또한 여러 가지 상이한 표준 크기의 기판을 동시에 프로세싱할 수 있게 하며, 그에 따라 진공 모듈의 성능을 개선하고 그 모듈의 기능성을 확장하며 그리고 상기 개구부들의 둘레가 코팅될 표면의 외곽과 일치하기 때문에 기판 표면상에 고품질 코팅이 형성되는 것을 보장한다.
진공 챔버, 기판 캐리어 또는 덮개의 개구부에 배치된 밀봉 부재는 기판이 개구부에 확실하게 안착되는 것을 보장하며, 그에 따라 밀봉을 보장하고 기판 표면에 박막이 고품질로 증착되는 것을 보장한다.
기판 캐리어 및/또는 덮개가 분리가능하게 구성될 수 있기 때문에, 모듈의 다기능성이 추가적으로 보장된다.
이러한 경우에, 모듈 덮개는 프로세싱 장치의 운동 평면에 평행하게 배치된다.
프로세싱 장치는 기판 표면에 평행하게 왕복 운동할 수 있도록 장착된다.덮개, 기판 및 프로세싱 장치의 그러한 상대적인 배치는 진공 모듈의 다기능성을 보장할 뿐만 아니라 넓은 범위의 표준 크기들을 가지는 기판들에 도포되는 코팅의 고품질을 보장한다.
본 발명에 따라 구성된 이송 기구는 여러 가지 물질들 또는 그 산화물 또는 기타 물질들의 코팅이 기판 표면에 증착되는 동안 연속적인 프로세스가 실질적으로 이루어지게 할 수 있다.
제 1 변형예(도 1 참조)에 따라 기판에 코팅을 도포하기 위한 진공 모듈은 기판(3)을 정위치시키기 위한 개구부(2)를 구비하는 진공 챔버(1); 밀봉 부재(4)및 프로세싱 장치(5); 진공 챔버(1)의 개구부(2)의 평면에 평행한 평면에 장착되고 그리고 프로세싱 장치(5)를 가지는 챔버(1) 공간 부분을 상기 개구부(2)로부터 분리하는 밸브 게이트(6); 및 상기 프로세싱 장치(5)를 이송하기 위한 기구(7)를 포함한다.
상기 프로세싱 장치(5)를 이송하기 위한 기구(7)는 상기 기판(3)의 표면에 평행하게 왕복이동하도록 장착되어야 한다.
제 1 변형예와 달리, 제 2 변형예(도 2 참조)에 따른 진공 모듈은 기판(3(3'))을 정위치시키기 위한 둘 이상의 개구부(2(2'))를 구비하며, 프로세싱 장치(5)는 기판(3(3'))의 표면에 평행하게 왕복운동할 수 있게 장착된다.
앞의 두 변형예와 달리, 제 3 변형예에 따른 진공 모듈은 기판(3(3'))을 정위치시키기 위한 덮개(9)(도 3 의 D, E, F 참조) 및, 프로세싱 장치(5) 이송 기구(7)를 포함하며, 상기 기구(7)는 기판의 표면에 평행하게 왕복 운동하도록 장착된다.
상기 변형예 중 어느 하나에 의해 구성된 모듈은 기판 캐리어(10)를 구비할 것이며, 상기 기판 캐리어(10)는 진공 챔버 개구부 영역 외측에 그리고 심지어는 모듈 외측에 배치될 것이고, 그에 따라 그 경우에 기판 유지를 보장하고 한 위치에서 다른 위치로의 기판의 안전한 이송을 보장하게 된다.
다른 경우에, 기판 캐리어는 진공 챔버(1)의 개구부(2) 또는 개구부들(2, 8) 영역내에 배치될 수 있다. 그리고 기판 캐리어는 개구부가 없이 또는 기판(3(3'))을 정위치시키기 위한 하나 이상의 개구부(11) 또는 둘 이상의 개구부(11(11'))(도3 의 A, B, C 참조) 및 개구부(11(11'))의 둘레를 따라 배치되고 기판(3(3'))을 유지하도록 디자인된 밀봉 부재(12(12'))를 구비하도록 디자인될 수 있다. 또한, 기판 캐리어(10)는 회전가능하게 제작될 것이다.
밀봉 부재(4, 4')를 가지는 진공 챔버(1)의 개구부(2, 8)는 기판 캐리어(10)가 완전하게(tightly) 놓여지고 진공 챔버(1)의 개구부(2, 8)를 유지하게 한다.
기판 캐리어(10)의 개구부(11)(또는 개구부들(11, 11')) 둘레는 코팅될 표면의 윤곽과 일치되며, 적절한 기판 캐리어(10)는 프로세싱 장치(5)의 이동 평면에 평행하게 장착된다.
진공 모듈의 제 3 변형예에서, 기판 캐리어(10)와 마찬가지로, 진공 챔버(1)의 덮개(9)는 개구부 없이 구성될 수 있고, 또는 하나의 개구부(13) 또는 두개의 개구부(13, 14)를 구비할 수도 있으며, 그리고 개구부(13, 14) 상에 위치된 기판(3, 3')을 고정 및 밀봉하기 위해 밀봉 부재(12a, 12b)를 구비할 수도 있으며, 분리가능하게 제조될 수도 있다(도 3 의 D, E, F 참조).
이 경우에, 밀봉 부재(12a, 12b)는 정확하게 개구부(13, 14)의 외곽을 따라 덮개(9)의 개구부(13, 14)상에 장착된다.
또한, 덮개(9)는 기판 캐리어(10)로서 사용되거나 또는 기판 캐리어(10) 및 그 위의 기판을 배치하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 덮개는 프로세싱 장치(5)의 이동 평면에 평행하게 장착된다.
상기 두개의 진공 모듈 변형예(제 1 및 제 2) 와 유사하게, 제 3 실시예에서 덮개(9)의 확실한 안착 및 유지를 보장하는 밀봉 부재(4, 4')는 코팅될 표면의 윤곽과 일치되는 진공 챔버(1)의 개구부(2, 8) 또는 개구부(2)의 둘레를 따라 장착된다.
상기 경우들에서, 모듈 변형예들은, 예를 들어, 진공 챔버(1)(변형예 2) 또는 진공 챔버 덮개(9)(변형예 3)에 둘 이상의 개구부를 제공하며, 진공 챔버는 기판 배치면에 평행한 평면에 장착되는 각 개구부에 대한 추가적인 각각의 게이트(15)를 구비한다.
모듈의 제 1, 제 2 및 제 3 변형예에서, 진공 챔버(1)내에 또는 기판 캐리어(10)(변형예 1, 2, 3)내에 또는 덮개(9)(변형예 3)내에 마련된 개구부들의 둘레는 코팅될 표면의 외곽과 광학적으로 일치되어야 하며, 그러한 개구부에 장착되는 밀봉 부재들은 상기 개구부들의 외곽과 일치되어야 한다.
또한, 모든 모듈 변형예들은 프로세싱 부품을 포함하는 프로세싱 장치(5)를 이송하기 위한 기구(7)로서 캐리지(16)를 이용하는 것을 포함한다.
캐리지상의 프로세싱 부품의 구성은 증발기(17), 마그네트론 음극(18), 음극-스퍼터링 타겟(target)(19), 이온 세척 시스템(20) 및 회전식 프리즘(22)을 가지는 이온-스퍼터링 시스템(21)을 포함하는 그룹에서 선택되며, 상기 회전식 프리즘(22)은 진공 챔버(1)의 개구부 평면에 평행하게 설치되고 하나 이상의 작용면(23)은 스퍼터링되는 물질을 구비한다(도 4 참조).
또한, 모든 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22 및 23)은 교체가능하게 제조되며, 상기 부품들을 프로세싱 장치상에 장착하는 것은 필요한 프로세싱 단계 및 스퍼터링되는 물질에 의해 조절된다.
모듈(모든 3 개의 변형예에서)은 또한 가스/물/전력 공급 시스템(24)(도 1 참조) 그리고 필름의 증착 두께를 제어하기 위한 광학 장치(25) 및 쿼츠 장치(26)(도 2 참조)를 구비하고, 그리고 전방펌프(27) 및 확산 펌프(28)(도 1 참조)를 구비하며, 선택적으로 추가적인 전방펌프(29)를 구비한다(도 2 참조).
진공 모듈은 또한 밸브(V1, V2, V3, V4) 및 구동부(C1)를 구비하며, 상기 밸브(V1, V2, V3, V4)는 펌프들(27, 28, 29)을 진공 챔버(1)에 연결하는 역할을 하고, 상기 구동부(C1)는 게이트(6) 또는 게이트(6, 15)(도 2 참조)를 개폐하는데 사용된다.
도 5 는 예를 들어 3 개의 변형예 중 하나에 따라 구성된 두개의 진공 모듈(30, 31)을 포함하며 자동 기판(3(3')) 로딩-언로딩 모드로 기판에 코팅하기 위한 모듈 시스템을 도시한다.
상기 모듈들은 공통의 배출 시스템(32), 프로세스 센서(33), 공통의 배출 제어 시스템(34), 운송기(36)를 포함하는 공통의 핸들링-장치 제어 시스템(35) 및, 공통의 조작기-로더(manipulator-loader)(37)를 구비하며, 또한 배출 스테이션(station)(38, 39)을 구비한다. 상기 모듈들이 공통 조작기-로더(37)의 작동 영역내에 배치된다는 것을 주지하여야 한다.
본 발명으로서 제안된 고진공 모듈(변형예 1)은 이하에 기재된 방식으로 작동된다.
먼저 턴온하였을 때, 확산 펌프(28)가 완전히 가열되고 작동 모드가 될 때까지 전방펌프(27)를 사용하여 개방된 밸브(V3)를 통해 상기 확산 펌프가 배출된다.
그 후에, 전방펌프(27)를 이용하여 밸브(V2)를 통해 진공 챔버(1)를 특정 압력까지 배출한다. 초기 상태에서 밸브 게이트(6)는 폐쇄되고 프로세싱 장치(5)가 배치된 진공 챔버(1)의 공간 부분을 개구부(2)로부터 분리한다.
필요한 압력에 도달하면, 밸브(V2)는 폐쇄되고 확산 펌프(28)는 진공 챔버(1)의 공간에 연결되어 그 내부에 필요한 진공 압력을 생성한다.
동시에, 기판(3)(예를 들어, 전방의 CRT 표면)은 진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 장착된 탄성 밀봉 부재(4) 또는 기판 캐리어(10)의 개구부(11)상에 장착된 밀봉 부재(12) 상에 위치되고, 그 후에 밸브(V1)가 개방되고 탄성 밀봉 부재 및 게이트(6)와 함께 기판의 전방면에 의해 형성된 공간이 전방펌프(27)에 의해 배출된다. 요구되는 압력에 도달한 후에, 밸브(V1)는 폐쇄되고 예를 들어 공압 실린더(도면에 도시 안됨)인 구동부(C1)에 의해 게이트(6)가 개방된다.
약간의 시간이 경과한 후에, 먼저 전체 진공 챔버(1)내의 압력이 안정되고(balanced), 그 후에 미리설정된 값에 도달한다.
필요 압력에 도달하면, 기판상에 코팅을 기술적으로 프로세스하는 것이 실제로 시작된다.
이러한 목적을 위해, 일반적으로 Ar 또는 O2인 작용(working) 가스가 초기 프로세스 단계에서 가스/물/전력 공급 시스템(24)(도 1 참조)을 통해 이온 세척 시스템(20)으로 공급되며, 예를 들어 캐리지(16) 형태로 제조된 프로세싱 장치(5) 이송 기구(7)가 턴온 된다.
프로세싱 장치(5)는 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)(도 4 참조)을 장착하고 있으며, 상기 부품들은 기판 전방면에 특정 물질을 증착하는 것과 관련된 특정 프로세스를 수행하는데 필요한 부품들이다.
고전압이 이온 세척 시스템(20)에 공급되고, 특정 시간 간격 동안 기판(3)의 표면은 가스-방전 이온에 노출된다. 이러한 시간 간격의 종료시에, 공급 유닛 및 작용 가스-공급 제어 시스템은 아르곤-산소 혼합물을 가스본관(gasmain)내로 공급하여 진공 챔버(1)내에 특정 압력을 달성한다.
그 후에, 이온 전류(ionic current)가 이온-스퍼터링 공급원(21)으로부터 회전식 프리즘(22)으로 공급되며, 프리즘(22)의 표면(23)상에 위치한 물질들 중 하나가 기판(3)으로 스퍼터링된다.
이 경우, 캐리지(16) 또는 기타 프로세싱 장치(5) 이송용 기구(7)가 기판(3)의 표면에 평행하게 왕복운동한다.
기판(3)의 전방면상의 제 1 층의 증착 시간 동안, 프로세스의 종료를 지시하는 장치 특히, 광학 제어 센서(25) 및 쿼츠 제어 센서(26)(도 2 참조)가 턴온되고, 상기 지시 장치에서 필요한 값을 신호가 판독하면 제 1 층의 증착 프로세스는 중단된다.
에너지 제거(de-energizing) 및 가스 혼합물 공급의 중단 후에, 프리즘(22)은 그 프리즘의 다른 물질이 배치된 표면(23)들 중 하나의 위치로 회전된다.
아르곤-산소 가스 혼합물이 이온-스퍼터링 시스템(21)에 공급되고, 고전압이 공급되며, 가스 방전이 시작(ignite)된다. 그 후에, 캐리지(16)가 이동 모드에 있는 중에, 특정 시간 동안 물질 특히, 산화물 복합체가 기판(3)의 표면에 스퍼터링되고 증착된다.
지시 장치 즉, 광학 제어 센서(25) 및 쿼츠 제어 센서(26)에서 신호가 미리 설정된 값에 도달하면, 제 2 층 증착이 종료된다.
또한, 제 1 및 제 2 층의 기판상 증착은 필요에 따라 수차례 반복된다.
다른 경우에, 기판 표면상에 증착될 물질들의 조합은 상이할 것이며, 회전식 프리즘(22)의 어떤 작용면(23)상에 위치된 순수 금속 및 회전식 프리즘(22)의 다른 작용면(23)상에 위치된 상기 금속의 산화물이나 질화물 또는 기타 화합물 모두를 포함할 것이다.
이러한 목적을 위해, 필요한 가스들이 가스/물/전력 공급 시스템(24)(도 1 참조)을 통해 프로세싱 장치(도 4 참조)의 이온 세척 시스템(20) 및 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)로 공급된다.
필름 층들의 도포 목적에 따라, 광학(반사 및 투과) 제어 센서(25) 및 쿼츠 제어 센서(26) 뿐만 아니라, 그들의 조합을 지시 장치로서 사용할 수 있다.
최소 스캐닝 스코프(scanning scope)에서 기판(3) 표면 코팅의 균질성을 최대로 보장하기 위해, 특별히 개발된 소프트웨어 프로그램이 사용되며, 그 프로그램은 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)이 배치된 캐리지(16)에 의해 기판(3)에 대한 스캐닝을 실시하도록 컴퓨터 제어 명령을 전달한다.
결과적으로, 교호적인(alternate) 산화물 및 금속 코팅들이 기판(3) 표면에 형성된다. 금속층의 전도성은 낮은 비저항을 보장하며, 산화물의 사용은 기판(3) 전방면의 반사율을 감소시킨다.
기판(3)에 대한 코팅 프로세스가 완료되면, 밸브 게이트(6)는 폐쇄되고 기판 아래쪽의 공간내로 공기가 공급되며, 그 후에 기판(3)은 진공 챔버(1)의 개구부(2)로부터 제거되고 새로운 기판으로 교체된다. 이 경우에, 프로세싱 부품들을 장착한 프로세싱 장치(5)는 고진공 영역에 남아 있는다.
새로운 기판이 정위치된 후에, 상기 싸이클이 반복된다.
고진공 환경에 계속적으로 노출되는 프로세싱 장치(5)의 프로세싱 부품들은 예비적인 세척 및 보수 없이도 장시간 동안 작동될 수 있다는 사실에 주목할 필요가 있다. 또한, 진공 챔버 벽 및 도구들로부터 떨어지는 증착된 덩어리 및 그에 따른 프로세싱 부품의 오염은 관찰되지 않는다.
진공 챔버(1)가 둘 이상의 개구부(2, 8)를 구비하고 프로세싱 장치(5)가 기판(3, 3')의 표면에 평행하게 왕복 운동하는 변형예 2 에 따라 구성된 모듈의 확실한 작동을 위해, 상기 모듈은 밸브(V3)를 통해 확산 펌프(28)를 연속적으로 배출하는 추가적인 전방펌프(29)를 구비하며, 그에 따라 상기 모듈은 작동 준비상태로 보다 신속하게 도달할 수 있다.
두개의 작동 개구부(2, 8) 및 게이트(6, 15)를 구비하는 모듈(도 2 참조)에 최초로 전력이 공급될 때, 기판(3, 3')과 밸브 게이트(6, 15) 사이의 진공 챔버(1) 공간들은 전방펌프(27)를 사용하여 밸브들(V1, V4)를 통해 교대적으로 배출된다.
게이트(6, 15)들은 초기 상태에 폐쇄되고 진공 챔버(1)의 공간들을 개구부(2, 8)로부터 분리한다. 모듈에 의한 작동 준비상태에 도달하면, 기판(3)은 진공 챔버(1)의 개구부(2)의 밀봉 부재(12)(도 2 참조)상에 위치된다. 게이트(6)와 기판(3) 사이의 공간은 전방펌프(27)에 의해 밸브(V1)를 통해 배출된다.
진공 챔버(1)의 상기 공간내에서 특정 압력에 도달하면, 게이트(6)가 개방되고 기판(3)에 대한 코팅 프로세스가 시작된다.
이러한 목적을 위해, 예를 들어 캐리지(16) 형태로 제조되고 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) 세트를 구비하는 이송 기구(7)가, 전술한 방식과 유사한 방식으로 기판상에 필요한 개수의 층들을 교대적으로 증착하기 위해, 개구부(2) 영역내에서 기판(3)의 표면을 스캔한다.
진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 위치된 기판(3)이 코팅 프로세스에 노출되는 동안, 제 2 기판은 밀봉 부재(12')(도 2 참조)를 구비한 제 2 개구부(8)상에 위치되며 게이트(15)와 제 2 기판에 의해 형성된 진공 챔버(1)의 공간은 전방펌프(27)를 이용하여 밸브(V4)를 통해 배출된다.
기판(3)에 대한 코팅 프로세스가 완료될 때까지, 진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 위치된 제 2 기판 아래쪽에는 필요 압력이 생성된다.
기판(3)에 대한 코팅 프로세스가 완료되면, 밸브 게이트(6)는 폐쇄되며, 기판(3)은 교체되고 진공 게이트(15)가 즉시 개방되며, 프로세싱 부품들을 가지는 캐리지(16)는 전술한 프로세스와 유사한 프로세스로 기판상에 필요한 개수의 층들을 교대적으로 증착하기 위해 진공 챔버(1)의 개구부(8) 영역내에 위치된 제 2 기판의 표면을 스캔하기 시작한다.
따라서, 상기 제 2 모듈 변형예에서, 프로세싱 부품들은 필요한 순서에 따라 연속적으로 작동되며 개구부(2) 영역에 위치된 기판 및 개구부(8) 영역에 위치된제 2 기판에 대한 코팅 프로세스를 교대로 실시한다.
또한, 상기 모듈 변형예는 기판 캐리어(10)가 진공 챔버(1)의 개구부(2) 또는 개구부(2, 8)에 확실히 안착되고 유지되는 것을 보장하는 밀봉 부재(4, 4')상에 장착된 기판 캐리어(10)의 이용을 제공한다.
이 경우, 예를 들어 개구부들을 가지지 않는 기판 캐리어(10)(도 3 의 A)는 프로세싱 장치(5)의 운동 평면에 평행하게 장착되며, 소형-기판들은 진공 챔버(1)의 내측을 향하는 캐리어 표면들에 대해 유지된다.
상기 기판들의 표면에 대한 코팅 프로세스는 전술함 바와 같은 방식으로 진행된다.
기판 캐리어(10)가 모듈의 외측에 배치되는 경우, 그 캐리어는 표면 또는 내부에 형성된 개구부에서 기판을 고정하는 부재로서의 역할을 하며 기판의 표면을 코팅하기 위해 기판을 모듈로 이동 및 배치하는 것을 용이하게 한다.
그 대신에, 기판 캐리어(10)는 분리가능하게 제조될 수 있고 밀봉 부재(12(12'))를 구비한 하나 이상의 개구부(11(11'))를 구비할 수 있으며, 상기 밀봉 부재에는 기판(3(3'))이 위치되며 상기 기판에 대해서는 전술한 프로세스와 유사한 방식으로 코팅 프로세스가 진행된다.
모듈의 제 3 변형예에서, 모듈은 기판을 정위치시키도록 디자인된 덮개(9)를 포함하며, 진공 챔버(1)의 덮개(9)내에 위치된 기판의 표면에 평행하게 왕복운동할 수 있도록 프로세싱 장치-이송 기구(5)가 장착된다.
상기 모듈 변형예에서, 덮개(9)는 분리가능하게 제조될 수 있고 기판캐리어(10)로서 사용될 수 있다. 제 2 모듈 실시예에서와 유사하게, 개구부가 없고 진공 챔버(1)의 내측을 향하도록 제조된 덮개(9)의 표면에 소형 기판이 유지될 수도 있으며, 상기 기판의 표면에 대한 코팅 프로세스는 전술한 프로세스에 따라 진행된다.
또한, 밀봉 부재에 고정되는 하나, 둘 또는 그 이상의 대형 기판의 배치를 위해 디자인된 하나의 개구부(13), 두개의 개구부(13, 14) 또는 그 이상의 개구부들은 덮개(9)내에 만들어질 수도 있다.
기판 또는 기판들에 대한 코팅 프로세스는 모듈의 제 1 및 제 2 변형예에 대해 설명된 방법을 이용하여 이루어진다.
상기 변형예들 중 어느 하나에 따라 구성된 진공 모듈을 이용하여 CRT(기판)의 마주하는 유리 표면상에 박막을 코팅하는 프로세스의 특정 실시예.
변형예 1 에 따라 구성된 진공 모듈은 이하의 방식 및 이하의 모드(mode)로 작동되어 CRT 의 전방 유리 표면을 코팅한다.
먼저, 확산 펌프(28)가 가열되고 작동 모드에 도달할 때까지, 전방펌프(27)를 사용하여 밸브(V3)를 통해 확산 펌프(28)를 배출한다.
그 후에, 전방펌프(27)를 이용하고 밸브(V2)를 통해 진공 챔버(1)를 압력이 약 6-10 Pa 가 될 때까지 배출한다. 초기 상태에서 밸브 게이트(6)는 폐쇄되고 프로세싱 장치(5)를 구비하는 진공 챔버(1) 공간 부분을 개구부(2)로부터 분리한다.
상기 압력이 얻어지면, 밸브(V2)는 폐쇄되고, 확산 펌프(28)는 진공 챔버(1)의 공간에 연결되고 그 공간을 약 1.3 ×10-3Pa 의 압력으로 만든다.
CRT 의 전방 유리 표면은 진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 배치된 탄성 밀봉 부재(4)상에 위치된다. 그 후에, 밸브(V1)가 개방되고, CRT 전방 유리 표면과 게이트(6)에 의해 형성된 공간은 전방펌프(27)에 의해 약 10 Pa 의 압력이 된다. 상기 압력에 도달하면, 밸브(V1)는 폐쇄되고, 게이트(6)는 공압 실린더(도시 안 됨)의 구동부(C1)에 의해 개방된다.
30 초 후에, 먼저 진공 챔버(1)의 공간 전체를 통해 압력이 안정되고(balanced), 그 후에 약 8 ×10-3Pa의 값에 도달한다. 상기 압력에 도달하면, CRT 의 전방 유리 표면에 대한 코팅 프로세스가 실제로 시작된다.
이러한 목적을 위해, 일반적으로 Ar 또는 O2인 작용 가스가 초기 프로세스 단계에서 이온 세척 공급원(20)으로 공급되며, 회전식 프리즘(22)을 구비한 이온 스퍼터링 공급원(21) 및 이온 세척 공급원(20)이 장착되고 캐리지(16) 형태로 제조된 이송 기구(7)가 턴온 되며, 상기 프리즘은 표면(23)들 중 하나에 위치된 금속 및 표면들 중 다른 하나에 배치된 금속 산화물을 가진다.
2 내지 2.5 kV 의 고전압이 이온 세척 공급원(20)의 양극에 공급되고, 키네스코프 유리 표면은 0.5 내지 1 분간 가스-방전 이온에 노출되며, 그에 따라 상기 표면으로부터 불순물을 완전히 제거한다.
상기 시간이 경과된 후에, 전력 공급 유닛 및 작용 가스 공급 제어 시스템을이용하여, 상기 진공 챔버(1)내의 압력이 7 ~ 8.5 ×10-2Pa 가 될 때까지, 아르곤-산소 가스 혼합물을 가스/물/전력 공급 시스템(24)의 가스본관으로 공급한다.
그 후에, 0.4 내지 0.6 A 의 이온 전류를 이온 스퍼터링 공급원(21)으로부터 회전식 프리즘(22)을 공급하며, 회전식 프리즘(22)의 표면(23)들 중 하나에 위치된 In-Sn 과 같은 금속이 1 분 동안 CRT 유리 표면상에 증착된다.
그렇게 할 때, 프로세싱 부품들을 갖는 캐리지(16)는 CRT 유리 표면에 평행하게 왕복 이동한다.
CRT 전방 유리 표면상에 제 1 층을 증착하는 시간 간격 중에, 프로세스 종료 지시 장치 특히, 광학 제어 센서(25) 및 쿼츠 제어 센서(26)(도 2 참조)가 턴 온되고, 상기 신호가 상기 지시 장치에서 필요한 값에 도달하면 제 1 층의 증착 프로세스는 중단된다.
에너지 제거 및 가스 혼합물 공급의 중단 후에, 프리즘(22)은 그 프리즘의 다른 물질이 배치된 표면(23)들 중 하나의 위치로 회전된다.
아르곤-산소 가스 혼합물이 이온-스퍼터링 시스템(21)에 공급되고, 2000-3500 V의 고전압이 공급되며, 약 0.3-0.4 A 전류에 의해 가스 방전이 시작된다. 그러한 작용에 의해, 제 2 층 특히, SiO2와 같은 제 2 비금속의 산화물이 1-2 분 동안 CRT 유리 표면에 스퍼터링되며, 그 동안 캐리지(16)는 상기 CRT 표면에 평행하게 왕복 운동한다.
지시 장치 즉, 광학 제어 센서(25) 및 쿼츠 제어 센서(26)에서 신호가 미리설정된 값에 도달하면, 제 2 층 증착이 종료된다.
또한, 제 1 및 제 2 층의 기판(3)상 코팅 프로세스는 코팅 이온 프로세스에서 요구되는 바에 따라 수차례 반복된다.
다른 경우에, 기판 표면상에 증착될 물질들의 조합은 상이할 것이며, 회전식 프리즘(22)의 어떤 작용면(23)상에 위치된 순수 금속 및 상기 금속의 산화물이나 질화물 또는 기타 화합물 모두를 포함할 것이다.
이러한 목적을 위해, 필요한 가스들이 가스/물/전력 공급 시스템(24)을 통해 프로세싱 장치(5)의 이온-스퍼터링 시스템(20) 및 프로세싱 부품들(18, 19, 21, 22)로 공급된다.
필름 층들의 도포 목적에 따라, 광학(반사 및 투과) 제어 센서 및 쿼츠 제어 센서 뿐만 아니라, 그들의 조합을 지시 장치로서 사용할 수 있다.
최소 스캐닝 스코프에서 CRT 표면 코팅의 균질성을 최대로 보장하기 위해, 특별히 개발된 소프트웨어 프로그램이 사용되며, 그 프로그램은 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)이 배치된 캐리지(16)에 의해 코팅될 CRT 표면에 대한 스캐닝을 실시하도록 컴퓨터 제어 명령을 전달한다.
결과적으로, 교호적인 산화물 및 금속 코팅들이 CRT 유리 표면에 형성된다. 금속층의 전도성은 낮은 비저항 즉 ~ 10 Ohm/cm2을 보장하며, 산화물의 사용은 CRT 유리 표면의 반사율을 6.5% 로부터 약 1.5% 로 감소시킨다.
CRT 유리 표면에 대한 코팅 프로세스가 완료되면, 밸브 게이트(6)는 폐쇄되고 CRT 아래쪽의 공간내로 공기가 공급되며, 그 후에 CRT는 진공 챔버(1)의개구부(2)로부터 제거되고 새로운 CRT로 교체된다. 이 경우에, 프로세싱 부품들을 장착한 프로세싱 장치(5)는 고진공 영역에 남아 있는다.
새로운 CRT가 정위치된 후에, 상기 표면 코팅 싸이클이 반복된다.
고진공 환경에 계속적으로 노출되는 프로세싱 장치(5)의 프로세싱 부품들은 예비적인 세척 및 보수 없이도 장시간 동안 작동될 수 있다는 사실에 주목할 필요가 있다. 또한, 진공 챔버 벽 및 도구들로부터 떨어지는 증착된 덩어리 및 그에 따른 프로세싱 부품의 오염은 관찰되지 않는다.
진공 챔버(1)가 둘 이상의 개구부(2, 8)을 구비하고 프로세싱 장치(5)가 기판의 표면에 평행하게 왕복 운동하는 실시예 2 에 따라 구성된 모듈의 확실한 작동을 위해, 상기 모듈은 밸브(V3)를 통해 확산 펌프(28)를 연속적으로 배출하는 추가적인 전방펌프(29)를 구비하며, 그에 따라 상기 모듈은 작동 준비상태로 보다 신속하게 도달할 수 있다.
두개의 작동 개구부(2, 8) 및 게이트(6, 15)를 구비하는 모듈(도 2 참조)에 최초로 전력이 공급될 때, 전방펌프(27)에 의해 진공 챔버(1)는 밸브(V2)를 통해 미리 배출되며, 그 후에 전방펌프(27)는 개구부(2, 8)상에 위치된 CRT와 밸브 게이트(6, 15) 사이의 진공 챔버(1) 공간들을 밸브들(V1, V4)를 통해 교대적으로 배출한다.
게이트(6, 15)들은 초기 상태에 폐쇄되고 진공 챔버(1)의 공간들을 개구부(2, 8)로부터 분리한다. 모듈에 의한 작동 준비상태에 도달하면, 제 1 CRT는 진공 챔버(1)의 개구부(2)의 밀봉 부재(12)(도 2 참조)상에 위치된다. 진공 챔버(1)의 게이트(6)와 CRT 전방 유리 표면 사이의 공간은 전방펌프(27)에 의해 밸브(V1)를 통해 배출된다.
진공 챔버(1)의 상기 공간의 압력이 약 1 내지 10 Pa 에 도달하면, 게이트(6)가 개방되고 CRT 표면에 대한 코팅 프로세스가 시작된다.
이러한 목적을 위해, 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23) 세트를 구비하는 캐리지(16)는 개구부(2) 영역내에서 CRT 의 표면을 스캔하며 전술한 프로세스를 사용하여 상기 표면상에 필요한 개수의 층들을 교대적으로 증착한다.
진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 위치된 CRT 유리 표면이 코팅 프로세스에 노출되는 동안, 제 2 CRT(3')는 밀봉 부재(12')(도 2 참조)를 구비한 제 2 개구부(8)상에 위치된다.
그 후에, 진공 챔버(1)의 게이트(15)와 개구부(8)상에 위치된 제 2 CRT(3')의 전방 유리 표면에 의해 형성된 진공 챔버(1)의 공간은 전방펌프(27)를 이용하여 밸브(V4)를 통해 배출된다.
진공 챔버(1)의 개구부(2)상에 위치된 제 1 CRT(3)에 대한 코팅 프로세스가 완료될 때까지, 제 2 CRT(3')의 아래쪽에는 대략 1에서 10 Pa 까지의 압력이 생성된다.
제 1 CRT의 표면에 대한 코팅 프로세스가 완료되면, 밸브 게이트(6)는 폐쇄되며, 제 1 CRT는 다음 CRT로 교체되고 진공 게이트(15)가 즉시 개방된다.
그 때, 프로세싱 부품들 세트를 가지는 캐리지(16)는 개구부(8) 영역내에 위치된 제 2 CRT의 표면을 스캔하기 시작하고 전술한 프로세스에 의해 상기 전방 표면에 필요한 개수의 층들을 교대적으로 도포하기 시작한다.
따라서, 상기 제 2 모듈 변형예에서, 프로세싱 부품들은 필요한 순서에 따라 연속적으로 작동되며 개구부(2) 영역에 위치된 기판(3) 및 개구부(8) 영역에 위치된 제 2 기판(3')에 대해 교호적으로 코팅을 도포하는 작업을 한다.
상기 진공 모듈의 모든 변형예에서와 같이 기판 캐리어(10)를 제공하고 그리고 모듈의 제 3 실시예에서와 같이 덮개(9)를 제공하는 것은 청구된 대상의 기능성을 크게 개선하며 평판 디스플레이 또는 CRT의 전방 유리 표면과 같은 대형 표면 뿐만 아니라 개구부를 포함하지 않고 진공 챔버(1)의 내부를 향하는 덮개(9) 또는 기판 캐리어(10)에 유지될 수 있는 소형 표면에도 박막 코팅을 도포할 수 있게 한다.
이러한 경우, 상기 기판들의 표면에 대한 코팅 프로세스는 변경되지 않는다.
또한, 기판 캐리어(10)는 진공 모듈의 외측에 배치되어, 기판의 고정 부재로서 기능하고 그리고 기판에 대한 코팅 프로세스를 수행하도록 기판을 모듈상에 예비 배치, 이송 및 정위치시키기에 유리한 조건을 만든다.
키네스코프 표면에 코팅을 도포하기 위한 청구된 모듈 시스템(도 5 참조)은 3 개의 변형예 중 어느 하나에 의해 구성되고 공통의 진공 펌핑 시스템(32) 및 프로세스 센서(33)를 구비하는 둘 이상의 진공 모듈(30, 31)을 포함한다.
이러한 모듈(30, 31)은 공통의 펌핑 제어 시스템(34), 운송기(36)를 포함하는 공통의 핸들링-장치 제어 시스템(35) 및, 공통의 조작기-로더(37)를 구비하며, 상기 조작기-로더는 그 공통의 조작기-로더(37)의 작동 영역내에 위치한 다수의 모듈들에 대하여 동시에 작동할 수 있다.
공통의 진공 펌핑 시스템(32)은 두개의 전방진공 배출 스테이션(38, 39)을 포함하며, 상기 공통의 조작기-로더(37)는 CRT 들을 여러 가지 모듈에 위치시키고 또 그 모듈로부터 제거한다.
CRT 들은 기판 캐리어(10)의 개구부내에 미리 위치되고 고정될 수 있으며, 상기 조작기-로더(37)는 CRT 표면상에 박막을 코팅할 수 있도록 기판 캐리어(10)와 함께 CRT를 모듈상에 위치시킨다.
기판을 코팅하기 위한 모듈의 청구된 시스템은 이하의 방식으로 작동된다.
모듈 그룹(둘 또는 그 이상)을 이용하여 예를 들어, 19" 및 21" 의 여러 가지 상이한 CRT 에 동시에 코팅하기 위하여, 표준 크기의 CRT를 개구부들의 둘레에 맞춰서 모듈(30, 31)의 진공 챔버의 개구부들 상에 위치시킨다.
진공 펌핑 제어 시스템(34)은 진공 펌핑 스테이션(38, 39)을 포함한다. 상기 스테이션(39)은 모듈(30, 31)의 공통 배출 시스템(32)로 통합된 모든 확산 펌프들을 배출하며, 동시에 스테이션(38)은 상기 모듈들의 진공 챔버(1)들을 교호적으로 배출시킨다.
동시에, 핸들링-장치 제어 시스템(35)은 센서(33)들을 통해 운송기(36) 및 공통의 조작기-로더(37)로 신호를 공급하며, 상기 운송기는 CRT 를 공급하고 상기 조작기-로더는 CRT 를 모듈(30, 31)의 개구부상에 위치시켜 CRT 의 표면에 코팅할 수 있게 한다.
이 경우에, 센서(33)는 CRT 크기 및 종류에 대한 정보를 제공한다. 이러한정보는 특정 모듈에서 특정 프로세스의 변형을 시작하는데 이용되며, 즉 필요한 물질의 코팅을 보장하는 프로세싱 부품들이 장착되고 적절한 코팅 프로세스 및 모드가 변경되지 않고 유지되게 하는데 이용된다.
특별히 개발된 소프트웨어 프로그램이 구동되는 공통의 컴퓨터가 코팅 프로세스를 제어한다. 상기 프로세스를 실행하기 위해, 예를 들어 이온 세척 공급원 및 회전식 프리즘(22)를 구비한 이온-스퍼터링 공급원(21)과 같이 필요한 프로세싱 부품들이 캐리지(16)상에 장착되며, 상기 프리즘의 면들은 스퍼터링될 여러 가지 물질들을 포함하고 있다.
다른 경우에, 다른 물질이 스퍼터링되어야 하는 경우에, 마그네트론 음극(18) 또는 음극-증착 타겟(19)가 캐리지(16)상에 장착된다. 몇몇 경우에, 예를 들어 증발기(17)와 같은 다른 프로세싱 부품들이 코팅될 물질의 공급원으로서 캐리지(16)상에 장착될 수 있다.
작용 가스들은 가요성(flexible) 튜브 및 케이블 세트가 배치된 케이블 배치 장치(C1)와 가스/물/전력 공급 시스템(24)를 통해 가동성(movable) 캐리지(16)에 장착된 공급원(20, 21)의 가스본관으로 공급되며, 그에 따라 상기 진공 챔버(1) 및 프로세싱 부품들(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)을 동시에 냉각 및 전력공급 한다.
신호들이 센서(33)로부터 공통의 조작기-로더(37)로 전달되었을 때, 상기 조작기-로더는 특정 표준 크기의 CRT 들을 여러 가지 모듈의 진공 챔버(1)내의 또는 기판 캐리어(10)내의 또는 덮개(9)내의(모듈 실시예에 따른다) 각각의 개구부상에 위치시키며, 예비-배출 펌프(전방펌프(27)) 및 고진공 배출 펌프(확산 펌프(28))를이용하여 상기 모듈의 진공 챔버(1)내의 필요 압력이 얻어지면, 전술한 프로세스에 의해 CRT 유리에 대한 코팅 프로세스가 이루어지며, 이 때 상기 모듈이 포함하는 모든 장치들 및 부품들은 서로 관련되어 있다.
기판을 코팅하기 위한 제안된 시스템은, 하나 또는 몇 개의 모듈의 고장이 완전한 시스템의 정지로 이어지지 않기 때문에, 유사한 용도의 통상적인 종래 진공 인-라인 시스템에 비해 높은 신뢰성을 제공한다.
또한, 상기 시스템은, 필요에 따라, 추가적인 모듈을 통합함으로써 확장될 수 있고 또는 일부 모듈을 철수함으로써 축소될 수 있다.
상기 진공 모듈 및 그 변형예의 다기능성은 작은 표면 뿐만 아니라 큰 표면에 대해서도 고품질의 코팅을 도포할 수 있게 한다.
코팅 두께의 광학 및 쿼츠 제어에 의해 CRT 유리의 표면 뿐만 아니라 기타 기판에 대해서도 다층 필름 구조를 코팅하는 프로세스가 재현될 수 있게 된다.
청구된 진공 모듈 및 그 변형예들은 다기능적이며 고성능이다.
또한, 청구된 진공 모듈 및 그 변형예들은 그 다용성으로 인해 진공 시스템을 탄력적으로 조작하여 어떠한 조합 및 개량 형태로도 기판에 대해 코팅하는데 이용될 수 있다.
청구된 모듈은 전체적인 진공 시스템 작동의 연속성을 방해하지 않으면서도 교체될 수 있다.
또한, 각 시스템 유닛의 고장은 전체 시스템의 운용에 영향을 미치지 않으며, 즉, 하나 이상의 모듈의 고장이 전체 시스템의 중단으로 이어지지 않으며, 따라서 신뢰성 및 보다 많은 작업이 유지된다.
본 발명으로서 제공된 기판 코팅용 모듈 시스템 및 모듈(및 그 변형예)은 용도가 많으며 상용으로 이용가능하다.
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3. 미국 특허 제 5372693, IPC C23C 14/34, 1994년 12월 13일 발행.

Claims (21)

  1. - 기판을 정위치시키기 위한 개구부를 구비한 진공 챔버;
    - 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 장치 및 밀봉 부재;
    - 상기 진공 챔버의 개구부 평면에 평행한 평면내에 배치되고, 내부에 배치된 프로세싱 장치를 갖는 챔버 공간 부분을 상기 개구부로부터 분리하는 밸브 게이트; 및
    - 프로세싱 장치-이송 기구를 포함하는; 기판상에 코팅을 도포하기 위한 진공 모듈에 있어서:
    상기 프로세싱 장치-이송 기구는 상기 기판 표면에 평행하게 왕복 운동할 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  2. - 기판을 정위치시키기 위한 개구부를 구비한 진공 챔버;
    - 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 장치 및 밀봉 부재;
    - 상기 진공 챔버의 개구부 평면에 평행한 평면내에 배치되고, 내부에 배치된 프로세싱 장치를 갖는 챔버 공간 부분을 상기 개구부로부터 분리하는 밸브 게이트; 및
    - 프로세싱 장치-이송 기구를 포함하는; 기판상에 코팅을 도포하기 위한 진공 모듈에 있어서:
    상기 진공 챔버는 기판들을 정위치시키기 위한 둘 이상의 개구부를 구비하고, 상기 프로세싱 장치는 상기 기판 표면에 평행하게 왕복 운동하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  3. - 기판을 정위치시키기 위한 개구부를 구비한 진공 챔버;
    - 코팅을 도포하기 위한 프로세싱 장치 및 밀봉 부재;
    - 상기 진공 챔버의 개구부 평면에 평행한 평면내에 배치되고, 내부에 배치된 프로세싱 장치를 갖는 챔버 공간 부분을 상기 개구부로부터 분리하는 밸브 게이트; 및
    - 프로세싱 장치-이송 기구를 포함하는; 기판상에 코팅을 도포하기 위한 진공 모듈에 있어서:
    상기 진공 챔버는 상기 기판을 정위치시키기 위한 덮개를 추가로 구비하며, 상기 프로세싱 장치-이송 기구는 상기 기판 표면에 평행하게 왕복 운동할 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버 개구부의 둘레는 상기 코팅될 표면의 외곽과 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈은 상기 진공 챔버 개구부의 영역내에 배치된 기판 캐리어를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 모듈의 기판 캐리어는 분리가능하게 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 모듈의 기판 캐리어는 상기 기판을 정위치시키기 위한 하나 이상의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 모듈의 기판 캐리어는 상기 프로세싱 장치의 운동 평면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 기판 캐리어의 개구부는 상기 개구부의 둘레를 따라 장착되고 상기 기판을 고정하도록 디자인된 밀봉 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  10. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 기판 캐리어 개구부의 둘레는 상기 코팅될 표면의 외곽에 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 진공 챔버의 덮개는 분리가능하게 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  12. 제 3 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 진공 챔버의 덮개는 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  13. 제 3 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 진공 챔버의 덮개는 기판을 정위치시키기 위한 둘 이상의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  14. 제 3 항, 제 12 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버의 덮개는 기판 캐리어로서 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 덮개 개구부는 상기 개구부의 둘레를 따라 장착되고 상기 진공 챔버 덮개를 고정하도록 디자인된 밀봉 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  16. 제 3 항, 제 12 항, 제 13 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버 덮개는 상기 진공 챔버 덮개에 형성된 개구부내에 위치된 기판의 표면에 평행하게 왕복운동할 수 있도록 장착된 프로세싱 장치의 운동 평면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  17. 제 2 항, 제 7 항, 제 12 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버는 기판이 배치되는 평면에 평행한 평면내에 장착된 추가적인 게이트를 각 개구부에 대해 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리지가 프로세싱 장치-이송 기구로서 사용되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세싱 장치는 프로세싱 부품들을 포함하며, 상기 캐리지상의 프로세싱 부품들의 구성은 증발기, 마그네트론 음극, 음극-증착 타겟, 이온 세척 시스템 및 회전식 프리즘을 갖는 이온-스퍼터링 시스템을 포함하는 그룹에서 선택되며, 상기 회전식 프리즘은 진공 챔버 개구부의 평면에 평행하게 배치되고, 상기 프리즘의 하나 이상의 작용면은 스퍼터링되는 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 프로세싱 부품들은 교체가능하게 제조되는 것을 특징으로 하는 진공 모듈.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따라 공통 진공 시스템을 갖는 둘 이상의 진공 모듈을 포함하며 기판상에 코팅을 도포하기 위한 모듈 시스템에 있어서, 상기 모듈들은 공통의 배출 시스템 및, 프로세스 센서를 구비하고 기판들을 자동으로 위치시키고 제거하도록 디자인된 공통의 핸들링 장치-제어 시스템을 포함하며, 상기 둘 이상의 모듈들은 공통의 조작기의 작동 영역내에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈 시스템.
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