KR20060047754A - 진공 처리 장치용 드라이브 메커니즘 - Google Patents

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미햐엘 코니그
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어플라이드 필름즈 게엠베하 ＆ 코. 케이쥐
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Abstract

본 발명은 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘에 관한 것으로서, 상기 메카니즘에 의해서 기재 홀더들이 유입 기실로부터 유출 기실로, 축 (A-A) 둘레로 운반될 수 있다. 상기 원형 경로의 중심에는 정지 지지 컬럼 (1)이 배치되고, 상기 원형 경로 상에는 회전 드라이브 챔버 (6)가 포함되며, 상기 회전 드라이브 챔버는 기재 홀더들의 회전 및 방사상 이동을 위한 콘트롤 로드들 (9)을 갖는다. 회전 드라이브 챔버 (6) 내에는, 모터 (4)와 상기 콘트롤 로드들 (9)을 위한 회전 이동 드라이브들이 지지 컬럼 (1) 상에 배치되며, 상기 콘트롤 로드들은 대응되는 기재 홀더와 능동 연결된다. 심지어 큰 면적을 갖는 기재들을, 원활하게, 수직에 대해서 약간의 경사를 가지면서, 기재 홀더들에 고정시키지 않은 채로, 진공 처리 장치를 통하여 운반하기 위해서,
a) 모터 (4)가 고정된 베어링 하우징 (5)과 연결되며, 상기 베어링 하우징 (5) 내에는 회전가능한 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 (14)이 탑재되고,
b) 상기 캔틸레버들 (14)은 각각 피봇 핀 (17)을 갖는 벨-크랭크 레버 (16)의 한쪽 말단에 관절을 이루며 결합되고,
c) 상기 벨-크랭크 레버 (16)의 다른 쪽 말단은 콘트롤 로드 (9) 중의 하나에 관절을 이루며 결합되고, 또한
d) 상기 벨-크랭크 레버 (16)의 피봇 핀 (17)은 그 캠의 형태가 상기 콘트롤 로드 (9)의 방사상 운동을 결정하는, 제1 고정 방사상 캠 (11) 중으로 유도되는 진 공 처리 장치용 드라이브 메카니즘이 제공된다.
방사상 이동의 주기적이면서도, 가변적인 중첩이, 링크 (24)에 의해서 드라이브 챔버 (6)에 결합된 벨-크랭크 레버를 갖는 제2 정지 방사상 캠 (12)에 의해서 야기된 가변적 접선 운동에 의해서 수행된다.

Description

진공 처리 장치용 드라이브 메커니즘 {Drive mechanism for a vacuum treatment apparatus}
도 1은 드라이브 챔버의 하우징을 갖지 않고, 기재 홀더들을 갖지 않는 내부 드라이브 메카니즘에 대한 사시도이고,
도 2는 2개의 방사상 캠들을 구비하는 정지 콘트롤 플레이트에 대한 평면도이고,
도 3은 모터 및 베어링을 포함하는 드라이브 유닛의 제거 이후의 드라이브 메카니즘에 대한 평면도이고,
도 4는 도 3에 유사한 평면도로서, 드라이브 챔버가 90도로 회전된 위치에 존재하는 도면이고,
도 5는 진공 장치 내에서의 원주 방향 및 방사상 방향으로의 중첩된 운동들을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5의 진공 장치의 중심에 대한 측면도, 특히 축방향 부분 단면도로서, 상기 진공 장치 상에는 드라이브 챔버 및 2개의 기재 홀더들이 매달려서 바깥쪽으로 이동되는 것을 나타낸 도면이고,
도 7은 도 1 내지 6에 따른 수단을 사용하기 위한 전체 장치에 대한 개략적인 외부 도면이다.
본 발명은 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘에 관한 것으로서, 상기 메카니즘에 의해서 복수개의 기재 홀더들 (substrate holders)이 유입 기실 (entry airlock)로부터 적어도 하나의 처리 챔버를 통하여 유출 기실 (exit airlock)로, 축에 대한 원형 경로 상에서 수송될 수 있으며, 상기 원형 경로의 중심에는 정지 지지 컬럼 (stationary supporting column)이 배치되고, 상기 원형 경로 상에는 회전 드라이브 챔버가 포함되며, 상기 원형 경로의 바깥쪽에는 상기 기재 홀더들의 회전 및 방사상 이동을 위한 콘트롤 로드들 (control rods)이 배치되며; 상기 회전 드라이브 챔버 내의 지지 컬럼 상에는 정지 모터 (stationary motor)가 고정되며, 상기 콘트롤 로드들을 위한 회전 이동 드라이브들이 배치되고, 각 드라이브들은 상기 드라이브 챔버의 벽들 중 하나를 통과하고, 대응되는 기재 홀더와 능동 연결 (active connection)된다.
그와 같은 장치는 바람직하게는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 적어도 실질적으로 수직인 위치를 갖는 평면 정사각형 또는 사각형 기재용으로 사용될 수 있으며, 상기 기재들은 상기 진공 챔버의 주변 상에 고르게 분포되고, 챔버 쪽으로 개방된 적어도 2개의 처리 챔버들을 가진 진공챔버, 유입 기실, 유출 기실 및 처리챔버에 대해서 기재홀더들의 전진과 후퇴 그리고 연속적인 회전을 위한 드라이브 매커니즘을 구비한 상기 진공 챔버 내의 기재 홀더들의 회전 배열을 포함한다.
진공 펌프 유닛의 출력 한계로 진공 하에서 작동되고, 개별적인 처리 스테이션들에서 소위 기재들에 대한 다양한 처리들이 수행되는, 지속적 작업 처리 또는 코팅 장치는 일반적으로 하기 유닛들을 포함한다:
a) 적어도 하나의 진공 챔버
b) 적어도 하나의 진공 시스템 또는 펌핑 시스템
c) 진공 챔버로부터 접근이 가능한 처리원들을 구비한 처리 스테이션들
d) 소정의 경우에는, 처리 스테이션들의 유입부에서의 내부 기실 밸브들
e) 처리원들에 대한 공급 시스템들 (전력 및/또는 기체원들)
f) 기재들이 진공 챔버를 통과하게 하는 잠금 밸브들을 구비한 적어도 하나의 기실 시스템
g) 기재들의 2차원적 또는 다차원적 수송을 위한 수송 시스템들
h) 수송 시스템들과 공조하는 기재 홀더들 또는 캐리어들, 및
i) 소정의 경우에는, 장치의 기실 시스템 전방에서 기재들의 제조 및/또는 제거를 위한 입력 유닛들.
회전 수송 경로, 소정의 경우에는 방사상 수송 경로들 및 적어도 하나의, 적어도 실질적으로 회전 대칭인 주 진공 챔버에 연결된 처리 스테이션들 또는 챔버들을 구비하는 장치는, 소위 "클러스터 장치 (cluster apparatus)"로 불리운다.
사용되는 처리 공정들은 기재들의 예열 (기체 방출) 및 냉각, 진공 증기 증착, 캐소드 스퍼터링, 플라즈마 처리 (예를 들어, 클리닝을 위한 발광 및 접착을 위한 준비), PVD 공정, CVD 공정들 및 PCVD 공정들이며, 이들에 대해서는 수 많은 공정 패러미터들 및 장치 요소들이 공지되어 있다. 여기에서, "P"는 "물리적 (physical)"을, "C"는 "화학적 (chemical)"을, "V"는 "진공 (vacuum)"을, D는 "증착 (deposition)"을 의미한다. 이러한 공정들 중 여러 공정들에 있어서, 그 명칭들은 국제적 관습에 맞게 확립되어 있으며, 이들 공정은 활성적으로 (활성 기체들 또는 기체 혼합물들의 주입과 함께 수행), 또는 비활성적으로 (불활성 기체들의 존재 하에서 수행) 수행될 수 있다. 또한, 표면 처리를 위한 에칭 공정들은 기재들 상에 특정 "표면 패턴들" 및 접촉 라인들을 생성하게 되는 것을 포함한다. 모든 공정 단계들 및 장치의 요소들은 또한, 최종 산물에 대한 요구 사항들에 따라서, 본 발명에서 다루고자 하는 주제에 포함된다.
역사적 개발의 측면에서 보면, 먼저 연속적 "클러스터 장치"가 디스켓, 칩, 메모리 소자 및 웨이퍼들과 같은 상대적으로 작은 기재들에 대해서 사용되었다. 그러나, 윈도우 패널들 및 디스플레이들과 같은 더 큰 기재들과 관련해서는, 그들이 더욱 개발되는 데에 있어서 상당한 문제점들이 나타났는데, 이는 장치의 부피, 기재들 및 소정의 경우에는 기재 홀더들을 취급하기 위해서 필요한 공간 (예를 들어, 수평 위치에 제공되는 기재들을 실질적으로 수직인 위치로 상승시키는 것), 연성 변형 (elastic deformation)의 위험성, 기재들 및/또는 그들의 코팅들에 대한 파열 및/또는 기계적 손상, 및 오염, 특히 임시적으로 또는 장시간에 걸쳐서 장치 내에 존재하는 성분들 상에 코팅이 축적됨으로써 야기되는 오염, 및 다양한 공정 패러미터들, 특히 온도 변화 또는 기계력에 의해서 이러한 불순물들을 부수는 것을 포함한다.
따라서, 하기에 서술하는 EP 0 136 562 B1에 따르면, 각각의 기재는 기실 시스템에 대해서 평평하게 놓이도록 전달되며, 이는 먼저 그 안에서 리프팅 장치에 의해서 상향 리프팅되며, 이어서 회전 장치에 의해서, 기재 홀더에 고정되는 수직 위치로 회전된다. 그것이 제2 기실 시스템으로 방출되면, 이러한 단계들의 순서는 역전된다. 큰 면적을 갖는 직사각형 기재들의 경우에는, 이는 장시간의 방출 및/또는 고용량 방출 펌프뿐만 아니라, 상당한 공간, 대용량의 기실들 및 챔버들을 필요로 하게 된다.
유럽 특허 EP 0 136 562 B1은 디스켓, 반도체 및 웨이퍼와 같은 소형 원형 기재들에 대한 연속 캐소드 스퍼터링 장치를 개시하고 있다. 외부 챔버는 기실과 4개의 챔버형 처리 스테이션들의 주변 상에 동일한 거리로 제공된다. 이러한 장치 역시 "클러스터 장치"에 속한다.
외부 및 내부 챔버의 사이에는 회전을 위한 다각형 포트 (pot)가 탑재되며, 그 외곽 상에는 5개의 기재 홀더들이 리프 스프링 (leaf spring)에 의해서 배열되며, 이러한 리프 스프링은 작동 위치에 있는 경우에는 개스켓 및 밸브 기능에 의해서 기실 장치를 닫게 된다. 기재 홀더들의 방사상 이동 (항상 진공 챔버 중에 잔류하게 됨)은, 내부 챔버의 프레임 중에 운반되고 약 절반 정도의 높이에서 그 벽을 통하여 운반되는, 중앙 원뿔 및 5개의 푸쉬 로드 (push rods)에 의해서 오직 정지 상태에서만 동시적으로 야기되며, 결과적으로 그와 함께 회전될 수 없게 된다. 또한 드라이브 역시 그 원뿔과 함께 정지 상태로 된다.
기재 홀더 포트는 부가적인 드라이브에 의해서 단계적으로 회전된다. 상기 기재 홀더를 진공 챔버 내에서 스테이션에서 스테이션으로 회전시키기 위해서는, 상기 푸쉬 로드는 상기 기재 홀더 포트의 원형 또는 원통형 이동 경로로부터 주기적으로 후퇴되고 다시 전진하여야 한다. 드라이브 메카니즘에 의한 접선 및 방사상 속도 커브의 조화 및 적응에 대해서는, 다른 이유가 없는 한, 상기 기재의 작은 크기 때문에, 아무 것도 언급되거나 지시되지 않았다.
기술이 진보됨에 따른 기재 부피에 있어서의 지속적인 증가 및 기재 두께의 감소에 기인한 경도 및 강도의 감소로 인해서, 새로운 문제점들이 야기되었으며, 이는 구조를 매우 복잡하고 값비싸게 하며, 복잡한 공정을 야기한다.
본 발명은 상기 서술된 종류의 드라이브 메카니즘을 개선하기 위한 것으로서, 수직에 대해서 약간의 각도를 가지며 구비되고 기재 홀더에 고정되지 않은 큰 영역을 갖는 기재들이, 진공 처리 장치를 통하여 전반적으로 원활하게 운반될 수 있고 처리될 수 있게 하기 위한 것이다.
본 발명의 부가적인 개선점들의 결과로서, 구조 원리 및 공정들이 고려의 대상이 되며, 이는 부가적으로 바닥 영역, 챔버 용적, 방출 시간을 감소시키고, 진공 챔버의 외부 및 내부에서 기재들의 취급을 단순화시키면서도, 특히 부서진 코팅 조각으로부터의 입자들에 의해서 기재들이 오염되는 위험성을 명백히 감소시킨다.
상기 문제점에 대한 해결책이 본 발명에 따라서 제공되며, 본 발명에서는,
a) 모터가 정지 상태의 베어링 케이스에 부착되며, 상기 베어링 케이스 내에 는 회전가능한 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 (cantilevers)이 지지 컬럼과 동심원을 이루며 탑재되고,
b) 상기 캔틸레버들은 적어도 하나의 피봇 핀을 갖는 벨-크랭크 레버의 한쪽 말단에 핀-조인트를 이루며 결합되고,
c) 상기 벨-크랭크 레버의 다른 쪽 말단은 콘트롤 로드 중의 하나에 각각 핀-조인트를 이루며 결합되고, 또한
d) 상기 벨-크랭크 레버의 피봇 핀은 정지 상태 콘트롤 홈 중으로 유도되며, 상기 홈의 형태는 상기 콘트롤 로드의 방사상 운동을 결정한다.
이러한 해결 방안에 의해서, 상기 문제점은 충분히 만족스러운 정도로 해결될 수 있으며, 특히 드라이브 메카니즘의 구조 원리는, 기재 홀더들이 주변부 내에서 연속적인 그 운동 경로 상에서 조화롭고 원활하게 이동하게 한다.
본 발명을 더욱 개선함으로써, 하기 사항들이 독립적으로 또는 조합되는 경우에 특히 바람직한데:
콘트롤 로드는 회전가능한 드라이브 챔버에 고정된 방사상 가이드 중에서 운반되며,
제1 콘트롤 홈은 벨-크랭크 레버 아래의 정지 상태 콘트롤 플레이트 중에 위치하고,
벨-크랭크 레버는 낫-형태 (sickle-shaped)이며, 곡선형으로서 방사상으로 바깥을 향하여 배열되며, 그들의 제1 콘트롤 홈에 의해서 유도되는 피봇 핀들은 벨-크랭크 레버의 중심 영역 중에 배치되고,
캔틸레버로부터 멀어지는 방향을 향하는 벨-크랭크 레버의 말단들은 커넥팅 로드를 통하여 콘트롤 로드에 결합되고,
원주 방향 중의 제1 방사상 캠은 지속적으로 주기적인 기복 형태를 가지며, 축으로부터의 최대 방사상 거리에 의해서 말단 위치가 특정 처리 챔버에 대해서 결정될 수 있고,
제1 정지 방사상 캠 내에는 제2 정지 방사상 캠이 배치되고; 또한 회전가능한 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 상에는 적어도 하나의 회전고리 조인트 (swivel joint)가 배치되고, 그 위에는 벨-크랭크 레버가 제공되며, 상기 벨-크랭크 레버의 일 말단은 제2 방사상 캠에 의해서 유도되고 다른 말단은 링크에 의해서 드라이브 챔버에 연결됨으로써, 그 원주 속도가 주기적으로 가변적이고, 기재 홀더의 방사상 이동과 중첩되며,
별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 상의 정반대 지점들 각각에는 회전고리 조인트가 존재하며, 각각의 회전고리 조인트는 링크에 의해서 드라이브 챔버에 연결된 벨-크랭크 레버를 구비하고,
적어도 하나의 벨-크랭크 레버로부터 떨어진 상기 링크의 말단은 피봇 핀에 의해서 드라이브 챔버에 결합되고,
상기 피봇 핀은 각 절편 (angle piece) 및 반대-절편 (counter-piece)에 의해서 상기 드라이브 챔버의 인접한 코너에 결합되고,
회전가능한 캔틸레버들 각각에는, 적어도 하나의 위치 전달기 (position transmitter)가 존재하며, 이는 대응되는 정지 위치 수용기 (position receiver)와 능동 연결되고,
모든 캔틸레버들의 각 위치, 및 처리 챔버들 중 하나 및 전달 챔버와의 공조는 위치 전달기 및 위치 수용기로부터의 신호에 의해서 결정될 수 있고,
4개의 캔틸레버들, 1개의 전달 챔버 및 3개의 처리 챔버들은 동일한 거리의 각 분포를 가지며 축의 주변 상에 배열되고,
드라이브 메카니즘은 내부 챔버부의 바닥과 외부 챔버부의 바닥 사이에서 드라이브 챔버에 배치되고,
4쌍의 수평 캔틸레버들은 드라이브 챔버에 십자형 배열로 고정되고, 그들 위에는 평행사변형의 연결 수단이 매달리며, 상기 연결 수단의 바닥 말단들은 부가적인 수평 캔틸레버들에 의해서 기재 홀더들에 결합되고,
기재 홀더들은 축을 향하여 3 내지 15도의 각으로 상향 정렬되고, 또한
기실들의 수평 선형 열은 챔버부 상의 축에 대해서 접선 방향으로 배열되고, 유입 기실 챔버, 전송 챔버 및 유출 기실 챔버로 구성되며, 이를 통하여 기재들이 3 내지 15도의 각도로 유도될 수 있다.
본 발명의 일 구현예 및 그 작동 방식 및 장점들은 하기 도 1 내지 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 본 발명이 1개의 전달 챔버 및 3개의 처리 챔버를 구비한 4개의 챔버를 갖는 경우에만 제한되는 것은 아니며, 기실 챔버들을 포함하는 총 챔버들의 갯수 및 각 위치들을 갖는 드라이브 메카니즘은 제품 세부사항에 따라서 상향 및 하향으로 변화될 수 있다는 점을 염두에 두어야 할 것이다.
도 1에서, 축 A-A를 갖는 비회전 지지 컬럼이 표시되어 있으며, 이에 대해서 하기에 상세히 서술된 4개의 기재 홀더들의 시스템이 회전될 수 있다. 이러한 지지 포스트 (1) 상에, 마찬가지로 비회전성인 원반 모양의 방사상 캠 플레이트 (2)가 고정되며, 그위에 간격을 두고, 모터 (4) 및 베어링 하우징 (5)을 구비한 드라이브 유닛 (3)이 배치된다. 방사상 캠 플레이트 (2) 및 베어링 하우징 (5) 사이의 공간에는, 하기에 더욱 상세하게 서술되는 콘트롤 요소들의 복합 시스템이 존재하며, 이는 축 A-A에 대해서 전체적으로 회전가능하다.
콘트롤 요소들 및 드라이브 유닛 (3)의 전체 시스템은, 여기에서는 상세하게 서술되지 않았지만, 사각형 평면의 드라이브 챔버 (6)에 의해서 둘러싸이며, 이는 축 A-A에 대해서 회전가능하고, 가장 안쪽의 원주 가장자리는 점선 (7)로 표시된다. 회전가능한 드라이브 챔버 (6)의 4개 측벽들에는, 4개의 방사상 가이드들 (8)이 동일한 각거리 분포로 고정되며, 각각은 축 A-A에 대해서 방사상으로 이동가능한 콘트롤 로드 (9)를 구비하고, 이는 하기 더욱 상세히 서술되는 기재 홀더들의 콘트롤을 위해서, 그 외곽 말단들에 피봇 (10)들을 포함한다.
콘트롤 플레이트 (2)는, 여기에는 부분적으로만 도시되어 있지만, 그 둘레 내부에서 밀링된 (milled) 2개의 연속적인 방사상 캠들을 포함하는데, 이는 제1의, 외부 방사상 캠 (11) 및 제2의, 내부 방사상 캠 (12)이고, 그 경로는 서로에 대해서 도 2에 완전하게 도시되어 있다.
정지 베어링 하우징 (5)의 바로 아래에는, 회전가능한 교차 (13)가 그 내부에 포함되며, 이는 동일한 거리를 갖도록 세팅된 4개의 캔틸레버들 (14)을 가지고, 이 중에서 오직 2개만이 도 1에 도시되어 있다. 그들은 피봇 베어링 (15)에 의해 서 그들의 외부 말단들과 결합되는데, 각각의 피봇 베어링의 일 말단은 4개의 벨-크랭크 레버들 (16)각각의 말단에 결합하고, 다른 말단은, 여기에 도시되어 있지는 않지만, 하기에 더욱 상세히 서술되는 바와 같이, 콘트롤 로드 (9)와 구동 연결된다.
그 중간 부분에서, 벨-크랭크 레버 (16)는 피봇 핀 (17) 및 외부 방사상 캠 (11) 내의 벨-크랭크 레버 (16) 아래의 가이드 롤과 결합된다. 벨-크랭크 레버 (16)는 낫 형태를 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 결정적인 것은, 각각의 경우에 있어서 2개의 실질적인 직선들의 각 위치이며, 이는 한편으로는 피봇 베어링 (15)으로부터 피봇 핀 (17)으로 이어지며, 다른 한편으로는 후자로부터 대응되는 콘트롤 로드를 구비하는 관절 지점으로 이어진다. 피봇 핀 (17)의 축 내의 정점을 갖는 각 "α"는 60 내지 120도 일 수 있다 (도 4, 상단 참조).
도 2에서, 상대적 외부 방사상 캠 부분들 (11a) 및 상대적 내부 방사상 캠 부분들 (11b) 사이의 점진적인 전환으로 인해서, 콘트롤 로드 (9)의 원활한 각 운동들이 가능해진다는 사실이 명백하다.
또한 도 3에서 (콘트롤 캠 요소의 일부분이 생략되어 있음), 벨-크랭크 레버들 (16)은 커넥팅 로드 (18) 및 제1 조인트 (19)를 통하여 캔틸레버들 (14)로부터 떨어진 말단들에서 콘트롤 로드 (9)에 결합되어 있다는 사실이 명백하다. 제2 조인트는 방사상 가이드 (8)의 커버 플레이트에 의해서 가려져 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 목적을 위해서 바닥에서 개방된다.
콘트롤 플레이트 (2)의 외부 방사상 캠 (11) 및 회전 콘트롤 로드 (9) 사이 의 상대적인 운동에 의한 방사상 운동의 조절이 서술되었으므로, 이하에서는 콘트롤 플레이트 (2) 중의 내부 방사상 캠 (12) 및 회전 콘트롤 로드 (9) 사이의 회전 상대 운동에 의해 콘트롤 로드 (9)의 중첩된 주기적 가변 회전 속도의 조절이 이루어지는 방법에 대한 서술을 하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 마찬가지로, 2개의 대향되는 회전고리 조인트들 (20)은 회전 크로스 (13) 상에 위치되며, 그 위에는 캔틸레버 (14)들이 위치하고, 부가적인 벨-크랭크 레버 (21)가 각각의 위에서 제한된 각도로 회전할 수 있다. 벨-크랭크 레버들 (21)은 각각 2개의 피봇 핀들 (22 및 23)을 가지며, 그들 중 첫번째 것은 부분적으로 가려지고, 내부 방사상 캠 (12) 내에서는 도시되지 않은 (가려진) 롤러에 의해서 가이드된다. 회전고리 조인트 (20)에 대한 피봇 핀 (22 및 23)의 각 위치들은 각 "β"를 가지며, 이는 도 3의 우측 상단 및 좌측 하단에 도시되어 있다. 이러한 각은 공간 조건 및 운동에 따라서 60 내지 120도에서 선택될 수 있다. 2개의 벨-크랭크 레버들 (21)의 대향되는 배열로 인해서, 필연적으로 발생되는 방사상 힘들이 보상되지만, 이는 기본적으로 벨-크랭크 레버들 (21) 중의 오직 하나에만 작용하는 것이 가능하다.
또한, 도 2로부터, 상대적 외부 방사상 캠 부분들 (12a) 및 상대적 내부 방사상 캠 부분들 (12b) 사이의 점진적 또는 조화로운 전환으로 인해서, 피봇 핀들 (22)의 원활한 방사상 운동이 가능하다는 것이 명백하다. 기어 챔버 (6)의 2개의 외부 화살표 방향으로의 원주 속도는, 레버 길이 및 피봇 핀 (20)에 대한 피봇 핀들 (22 및 23)의 각 위치에 따라서, 이러한 방사상 운동들에 의존한다.
각각의 피봇 핀들 (23)은 링크 (24) 및 부가적인 피봇 핀 (25)에 의해서 고정된 코너부 (26), 및 조절가능하게 제한된 정도로, 각각의 코너 블럭 (27)에 결합되며, 상기 코너 블럭 (27)은 2개의 대향된 코너들에서 드라이브 챔버 (6)에 결합된다. 따라서, 드라이브 챔버 (6)의 원주 속도는, 내부 방사상 캠 (12)의 형태에 따라서, 최대 수준 및 정지 상태 사이에서 점진적이고, 주기적으로 변화한다. 정지 상태는 콘트롤 로드 (9)가 기재에 대한 수용 챔버의 전면에 정확히 위치하거나, 또는 처리 챔버의 하나의 전면에 정확히 위치하는 경우에 발생된다.
도 4는, 상기 참조 번호들을 참조할 때, 모터 (4) 및 베어링 하우징 (5)을 구비한 드라이브 유닛 (3)을 분리한 이후의 콘트롤링 드라이브의 성분들을 도시한 것이다. 피봇 핀 (25), 코너부 (16) 및 우측 하단 코너의 블럭 (27)의 위치로부터 알 수 있는 바와 같이, 콘트롤링 드라이브가 기어 챔버 (6)를 90도 시계 방향으로 전진시켰다는 것을 알 수 있다. 이러한 운동은 로터리 크로스 (13), 피봇 핀 (20), 벨-크랭크 레버 (21) 및 콘트롤 로드 (9)를 구비한 모든 방사상 가이드들 (8)에 있어서도 야기된다. 명료함을 위해서, 그 연결 요소를 구비하는 도 3의 벨-크랭크 레버들 (21) 중의 하나는 생략되었으며, 이는 좌측 상단에 위치한 것이 생략되었다.
도 1 및 4는 또한 하기 사항들을 보여준다. 3개의 위치 전달기들 (28)이 캔틸레버들 (14) 및 베어링 하우징 (5) (미도시) 상에 배치되며, 따라서 3개의 위치 수용기들 (30)이 하나의 캔틸레버 (29) 상에 동축 상보적인 방식으로 커버될 수 있도록 고정되며, 이로 인해서 하기와 같은 관계가 야기된다: 데이터 전송 및 평가를 대응시킴으로써, 처리 챔버들 및 기실 시리즈 내의 전송 챔버들에 대한 캔틸레버들 (14) 및 콘트롤 로드 (9)의 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 어떠한 콘트롤 로드 (9)가 어떠한 챔버에 대향되는지를 알 수 있다.
도 5는 원주 방향 및 방사상 방향에서의 복합적인 운동을 개략적으로 도시한 것이다. 선 E-E에 평행하게, 전송 챔버 (33)의 유입 기실 (32) 및 유출 기실 (34)로 구성되는 일 열의 기실들 (31)이 도시되어 있다. 기실 열 (31)은 공지된 종류의 진공 밸브들 (35)을 포함한다.
기실 열 (31)을 통과하는, 각을 이루며 서있는 기재들의 단계적 수송에 대한 선 방향, 또는 기재 홀더들 없이 운반되는 기재들의 단계적 수송에 대한 선 방향은, 일련의 화살표들 (36)로 도시되어 있다. 처리 챔버 (37)는 전송 챔버 (33)의 반대편에 놓여 있다. 환형 공간 (38)의 내부에는 조화로운 또는 점진적인 운동 순서가 두꺼운 화살표로 도시되어 있다. 회전 운동은, 전송 챔버 (33)로부터 시작하여, 연속적인 화살표 (39)를 따라서 매번 90도로 발생된다. 전송 챔버 (33) 및 처리 챔버들 (40, 37 및 41)의 바로 앞 4개 정지 지점들에서는, 기재들의 전진 및 후퇴가 방사상 화살표들 (42)로 나타나 있다. 기재들의 전진은 처리 챔버들 (40, 37 및 41)의 개방 영역들 내에 배치된 차단 프레임형 구멍(43)들의 바로 앞까지 수행된다. 그러나, 기재들과 이러한 구멍들 (40) 사이의 밀봉 작용은 필요하지 않은데, 이는 매우 얇은 기재들은 이에 대해서 어떠한 기여를 할 수가 없거나, 할 필요가 없기 때문이다. 기재 홀더들의 후퇴 운동이 완료되자 마자, 후자는 다음 이어지는 처리 챔버의 전면에서 90도 회전하며, 이는 처리 챔버 전면에서의 처리 종료 시점에, 유출 기실 (34)로의 계속된 수송을 위한 것이다.
매우 조밀하고, 공간 및 부피를 절약할 수 있는 구조를 갖는 장치가 도 5에 도시되어 있으며, 이는 특히 기재 홀더들이 대기 중으로 방출되는 기실을 구비할 필요가 없다는 사실 때문이다. 모든 경우에, 기실 챔버들 (32 및 34) 중에 천공된 고른 기재 홀더들은 전체 기재 표면에 걸쳐서 압축 기체의 공급을 받을 수 있도록 배열되고 롤러들은 바닥 말단에 배치됨으로써, 기재들이 마찰이 없이 기체 쿠션 상에서 기재 홀더 방향으로 밀어올려질 수 있고, 다시 그로부터 제거될 수 있게 된다. 방출을 위해서, 그리고 기재들이 그들의 홀더 상에 고정된 경우에는, 기체 공급은 순간적으로 정지된다. 이는 또한 기재들이 환상 공간(38) 중의 그들의 기재 홀더(52) 상에 있는 기간에도 적용된다.
도 6에는 중앙 드라이빙 메카니즘 (44)이 도시되어 있으며, 이는 수직 축 A-A, 동축 탑재 플랜지 (45) 및 기어 챔버 (6)를 가지고, 여기에 도 1 내지 4에 따른 시스템이 배열된다. 탑재 플랜지 (45)는, 도면에는 부분적으로만 도시된, 진공 챔버의 바닥 (46)에 고정을 위한 기능을 한다. 회전가능한 기어 챔버 (6)의 코너들에는 총 8개의 캔틸레버들 (47)이 고정되며, 이는 기어 챔버 (6)에 대해서 프로펠러들 (48)로 추진된다 (이러한 면에서는 도 3을 참조).
쌍을 이루어 서로에 대해서 평행하며, 직각 교차를 형성하는, 캔틸레버들 (47)에는, 총 8개의 평행사변형 링크들 (49)이 상부 피봇들로부터 걸려있다. 평행사변형 링크 배열들 (49)의 바닥 말단들은, 다리들이 서로에 대해서 평행한 U-자형 행어들 (hangers)의 형태로 수평 캔틸레버 (50)들 상에 탑재되며, 그 외향 말단들 은 프레임-형 기재 홀더 (52)의 수평 교차부 (51)에 의해서 각각 연결되고, 여기에는 도시되어 있지 않지만, 기재들에 대해서 기능을 한다. 상단에서는, 기재 홀더들 (52)이 수직으로부터 3 내지 15도의 각도로 뒷쪽을 향하여 배열된다.
따라서, 도시된 2개의 기재 홀더들 (52)은, 화살표 (53) 방향으로 서로에 대해서 대향되어 이동할 수 있으며, 서로에 대해서 실질적으로 방사상으로 이동할 수 있다. 단지 2개의 기재 홀더들 (52)만이 도시되어 있다는 점이 강조되어야 한다. 기어 챔버 (6)의 전방 및 후방에 위치하는 다른 2개의 기재 홀더들은, 도시의 용이성을 위해서 도시되지 않았다. 그들은 마찬가지로, 대향되는 방향으로 방사상으로 이동가능하며, 2개의 화살표들 (53)에 대해서 직각을 이룬다.
기어 챔버 (6)는 수직 축 A-A를 가지고 진공 챔버 내로 통합된다. 이러한 진공 챔버는 바닥(55)을 갖는 내부의, 포트-형태 (pot-shaped) 챔버부 (54)로 구성되며, 그 내부로는 지지 컬럼 (1)의 상부 말단부가 삽입되어 회전 불가능하고, 플랜지 (56)에 의해서 진공-기밀을 유지하게 된다. 수직 지지체는 앵커 바 (57)에 의해서 제공되며, 그 유효 길이는 도 7에 도시된 조절자 (67)에 의해서 변화가능하다. 이들 중에서, 오직 2개의 앵커 바 (57)만이 수직 단면 (도 5에서 E-E)의 뒷쪽에 놓여 있는 모양으로 도시되어 있으며, 이들은 도 7에 따라서, 방사상 거싯 플레이트 (gusset plate) (66) 상에 매달려 있다.
진공 챔버는 또한 바닥 (46)을 갖는 4-모서리 절두 피라미드의 형태로 된 외부 챔버부 (64) (도 7 참조)를 가지며, 상기 바닥을 통하여 기어 챔버 (6)의 하부 연장 (58)이 진공-기밀 방식이지만, 회전가능한 방식으로 유입된다.
수평 바닥부들 (46 및 55)의 사이에는 드라이브 메카니즘 (44)의 중요한 회전가능한 부분들이 존재한다. 회전가능한 기재 홀더들 (52)은 하부로부터 환상 챔버 (38) 내로 상향 도달되며 (도 5 참조), 운동의 방사상 성분에 의해서 이동가능하다. 내부 챔버부 (54)의 실린더형 벽을 통한 슬라이드-쓰루 (slide-through) 통과는 존재하지 않는다. 대신에, 기재 홀더들 (52)의 이동은 상기 기술된 평행사변형 링크 시스템들 (49)을 통해서 발생되며, 여기에서, 흔들림 피봇 (rocker pivot)의 위치는 정의 "평행사변형-링크 시스템"으로부터 기인한다. 그러므로, 발생되는 것은 중심 위치에 대한 대칭 회전이다. 링크의 길이를 피봇 각도 또는 이동의 방사상 성분의 미리 정해진 크기에 충분하도록 함으로써, 이동의 수직 성분을 가능한 한 작게 할 수 있다.
슬라이드-쓰루 통과에 대조적으로, 그와 같은 흔들림 피봇은 궁극적으로 아무런 마모 및 손상을 야기하지 않으며, 기재 상의 코팅 품질에 영향을 줄 수 있는 코팅 물질의 임의의 먼지를 야기하지도 않는다. 더욱이, 기재 홀더 (52) 상의 캔틸레버 (50)에서의 적용 (또는 결합) 지점은, EP 0 136 562 B1에 기재된 바와 같이 기재의 중심이 아닌, 그 바닥 말단들에서 발생된다. 상기 서술한 평행사변형 링크 배열들 (49)의 바닥 피봇들은 캔틸레버 (50)의 상부 측면들 위 및 기재 홀더들 (52)의 후면들 상에 가능한 한 작은 공간만을 갖도록 놓여지며, 따라서 이러한 이유에 의한 임의의 마모 잔류물들이 기재의 외부에 도달할 수 없게 된다.
또한, 도 6으로부터, 상기 서술한 평행사변형 링크 배열들 (49)의 원형 운동을 위한 수평 콘트롤 로드(9)의 외부 말단들이 기어 챔버 (6)로부터 돌출되며, 피 봇들 (10)에서 내부 링크들과 결합된다는 사실은 명백하다.
도 7은, 동일한 도면 부호들을 사용하며, 도 1 내지 6에 따른 수단의 사용을 위한 완전한 장치의 외부 사시도를 도시하고 있다. 유입 기실 (32) 및 유출 기실 (34)은 전송 챔버 (33)의 양쪽 면 상에 점선들로 도시되어 있다. 전송 챔버 (33)의 경사진 유입 슬롯 (59)이 도시되어 있으며, 유사하게 펌프 연결 (60)이 그에 부착되어 있고, 잠금 밸브 (61) 및 진공 동결 펌프 (62)가 구비된다. 대기압을 견뎌내기 위한 전송 챔버 (33) 및 처리 챔버 (41)의 골격(63)이 명백히 도시되어 있다. 내부 챔버부 (54) 및 외부 챔버부 (64)의 사이에는, 주변에 밀봉된 환상 커버 (65)가 존재하며, 그 위에는 거싯 플레이트 (66)가 위치하여, 챔버부 (54) 내부의 앵커 버팀목 (57)의 조절을 위한 조절 수단 (67)이 된다.
특히 도 5 내지 7로부터, 극히 조밀하고, 공간-절약적인 장치 구조가 가능하다는 것이 명백하며, 특히 기재 홀더들이 대기 중으로 진입하기 위해서 기실들을 통과할 필요가 없다는 사실이 명백하다.
본 발명에 따르면, 수직에 대해서 약간의 각도를 가지며 구비되고 기재 홀더에 고정되지 않은 큰 영역을 갖는 기재들이, 진공 처리 장치를 통하여 전반적으로 원활하게 운반될 수 있고 처리될 수 있으며, 바닥 영역, 챔버 용적, 방출 시간을 감소시키고, 진공 챔버의 외부 및 내부에서 기재들의 취급을 단순화시키면서도, 특히 부서진 코팅 조각으로부터의 입자들에 의해서 기재들이 오염되는 위험성을 명백히 감소시킬 수 있는 진공 처리 장치용 드라이브 메커니즘을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘으로서, 상기 메카니즘에 의해서 복수개의 기재 홀더들 (substrate holders) (52)이 유입 기실 (entry airlock) (32)로부터 적어도 하나의 처리 챔버 (37, 40, 41)를 통하여 유출 기실 (exit airlock) (34)로, 축(A-A)를 둘러싼 원형 경로 상에서 수송될 수 있으며, 상기 원형 경로의 중심에는 정지 지지 컬럼 (stationary supporting column) (1)이 배치되고, 상기 원형 경로 상에는 회전 드라이브 챔버 (6)가 포함되며, 상기 원형 경로의 바깥쪽에는 상기 기재 홀더들의 회전 및 방사상 이동을 위한 콘트롤 로드들 (control rods) (9)이 배치되며, 상기 회전 드라이브 챔버 (6) 내의 지지 컬럼 (1) 상에는 정지 모터 (stationary motor) (4)가 고정되며, 상기 콘트롤 로드들 (9)을 위한 회전 이동 드라이브들이 배치되고, 각 드라이브들은 상기 드라이브 챔버 (6)의 벽들 중 하나를 통과하고, 대응되는 기재 홀더 (52)와 능동 연결 (working connection)되는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘에 있어서,
    a) 모터 (4)가 고정된 베어링 하우징 (5)과 연결되며, 상기 베어링 하우징 (5) 내에는 회전가능한 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 (cantilevers) (14)이 지지 컬럼 (1)과 동심원을 이루며 탑재되고,
    b) 상기 캔틸레버들 (14)은 적어도 하나의 피봇 핀 (17)을 각각 갖는 더블-암 (double-armed) 벨-크랭크 레버 (16)의 한쪽 말단에 관절을 이루며 결합되고,
    c) 상기 벨-크랭크 레버 (16)의 다른 쪽 말단은 콘트롤 로드 (9) 중의 하나 에 관절을 이루며 결합되고, 또한
    d) 상기 벨-크랭크 레버 (16)의 피봇 핀 (17)은 제1 고정 방사상 캠 (11) 중으로 유도되며, 상기 제1 고정 방사상 캠 (11)의 형태는 상기 콘트롤 로드 (9)의 방사상 운동을 결정하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콘트롤 로드 (9)는 회전가능한 드라이브 챔버 (6)에 고정된 방사상 가이드 (8) 중에 지지되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 방사상 캠 (11)은 벨-크랭크 레버 (16) 아래의 정지 상태 콘트롤 플레이트 (2) 중에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  4. 제1항에 있어서, 상기 벨-크랭크 레버 (16)는 낫-형태 (sickle-shaped)이며, 곡선형으로서 방사상으로 바깥을 향하여 배열되며, 그들의 피봇 핀들 (17)은, 제1 방사상 캠 (11)을 통하여 유도되며, 벨-크랭크 레버 (16)의 중심 영역 중에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캔틸레버 (14)로부터 멀어지는 방향을 향하는 벨-크랭크 레버 (16)의 말단들은 커넥팅 로드 (18)를 통하여 콘트롤 로드 (9)에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 방사상 캠 (11)은 원주 방향으로 지속적으로 주기적인 기복 형태를 가지며, 축 (A-A)으로부터의 최대 방사상 거리에 의해서, 상기 기재 홀더들 (52)의 말단 위치가 특정 처리 챔버 (37, 40, 41)에 대해서 결정되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 정지 방사상 캠 (11) 내에는 제2 정지 방사상 캠 (12)이 배치되고, 또한 회전가능한 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 (14) 상에는 적어도 하나의 회전고리 조인트 (swivel joint) (20)가 배치되고, 그 위에는 벨-크랭크 레버 (21)가 배치되며, 상기 벨-크랭크 레버 (21)의 일 말단은 제2 방사상 캠 (12)에 의해서 유도되고 다른 말단은 링크 (24)에 의해서 드라이브 챔버에 연결됨으로써, 기재 홀더 (52)의 방사상 이동과 중첩되는 그 원주 속도가 주기적으로 가변적인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  8. 제7항에 있어서, 상기 별모양 배열을 갖는 캔틸레버들 (14) 상의 정반대 지점들에는 하나의 회전고리 조인트 (20)가 존재하며, 각각의 회전고리 조인트 (20)는 하나의 벨-크랭크 레버 (21)를 구비하며 배치되고, 이는 링크 (24)에 의해서 드라이브 챔버 (6)에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  9. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 벨-크랭크 레버 (21)로부터 떨어진 상기 링크 (24)의 말단은 피봇 핀 (25)에 의해서 드라이브 챔버 (6)에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  10. 제9항에 있어서, 상기 각각의 피봇 핀 (25)은 코너부 (26) 및 코너 블럭 (27)에 의해서 상기 드라이브 챔버 (6)의 인접한 코너에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  11. 제1항에 있어서, 상기 회전가능한 캔틸레버들 (14) 각각에는, 적어도 하나의 위치 전달기 (position transmitter) (28)가 존재하며, 이는 대응되는 위치 수용기 (position receiver) (30)와 유효 연결되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  12. 제11항에 있어서, 모든 캔틸레버들 (14)의 각 위치, 및 처리 챔버들 (37,40, 41) 중 하나 및 전달 챔버 (33)와의 공조는 위치 전달기 (28) 및 위치 수용기 (30)로부터의 신호에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  13. 제1항에 있어서, 4개의 캔틸레버들 (14), 1개의 전달 챔버 (33) 및 3개의 처 리 챔버들 (37, 40, 41)은 동일한 거리의 각 분포를 가지며 축 (A-A)의 주변 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  14. 제1항에 있어서, 상기 드라이브 챔버 (6)를 구비한 드라이브 메카니즘 (44)은 내부 챔버부 (54)의 바닥 (55)과 외부 챔버부 (64)의 바닥 (46) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  15. 제14항에 있어서, 4쌍의 수평 캔틸레버들 (47)들은 드라이브 챔버 (6)에 십자형 배열로 고정되고, 그들 위에는 평행사변형의 링크 배열 (49)이 매달리며, 상기 링크 배열 (49)의 바닥 말단들은 부가적인 수평 캔틸레버들 (50)에 의해서 기재 홀더들 (52)에 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  16. 제1항에 있어서, 상기 기재 홀더들 (52)은 축 (A-A)을 향하여 3 내지 15도의 각으로 상향 정렬되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
  17. 제14항 또는 제16항에 있어서, 기실들의 수평 선형 열 (31)은 챔버부 (64) 상에서 축 (A-A)에 대해서 접선 방향으로 배열되고, 유입 기실 챔버 (32), 전송 챔버 (33) 및 유출 기실 챔버 (34)로 구성되며, 이를 통하여 기재들이 3 내지 15도의 각도로 운반되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치용 드라이브 메카니즘.
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