KR20060096296A - 기판 코팅용 시스템 및 삽입 엘리먼트 - Google Patents

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어플라이드 매터리얼스 게엠베하 운트 컴퍼니 카게
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Abstract

기판(3), 특히 투명 기판을 코팅하는 시스템(1)은 하나 이상의 코팅 챔버(2), 코팅 챔버(2) 내에 진공을 생성하기 위한 하나 이상의 펌프 수단(5) 및 하나 이상의 스퍼터링 캐소드(9)를 포함한다. 하나 이상의 캐소드(9)는, 예를 들면 쉴드, 커버 또는 공정 챔버(2)를 통해 기판(3)을 운반하기 위한 이송 롤러(6)와 같은, 공정 유발 오물이 부착되는 시스템 부품과 함께 삽입체(8) 내에 일체화된다. 삽입체(8)는 서랍처럼 챔버의 벽(2a)에 형성된 측면 개구부(10)를 통해 챔버의 내부로 활주하여 들어갈 수 있다. 유지보수를 위해, 완벽한 유지보수와 세정을 필요로 하는 코팅 시스템(1)의 모든 부품은 삽입체(8)를 이용하여 코팅 챔버(2)의 내부로부터 용이하게 인출될 수 있다. 인출된 삽입체(8)는 서비스 처리가 막 끝난 삽입체로 바로 교체될 수 있다.
투명 기판, 코팅 시스템, 삽입 엘리먼트, 이송 롤러, 코팅 챔버, 캐소드, 애노드

Description

기판 코팅용 시스템 및 삽입 엘리먼트 {A SYSTEM FOR COATING A SUBSTRATE, AND AN INSERT ELEMENT}
도 1은 기판의 이송 방향에 수직인, 본 발명에 따른 코팅 시스템의 단면도이다.
도 2는 기판의 이송 방향을 따른, 코팅 시스템의 또 다른 단면도이다.
도 3은 기판의 이송 방향을 따른 섹션에, 본 발명에 따른 삽입체를 구비한 2개의 챔버 세그먼트의 단면도이다.
도 4는 기판의 이송 방향을 따른 섹션에, 다양하게 설계된 삽입체를 구비한 여러 개의 챔버 세그먼트의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 삽입체의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 삽입체의 또 다른 사시도이다.
도 7은 삽입체를 교체하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 가스 제어 모듈의 특정 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 부분 상세도이다.
도 10(a)는 종래 방식으로 플랜지에 고정된 캐소드 유닛을 나타낸다.
도 10(b)는 본 발명에 따른 삽입 엘리먼트에 고정된 캐소드 유닛을 나타낸다.
도 11(a)는 길이 방향(기판의 이송 방향에 대한) 섹션으로서 도 10(b)에 따른 캐소드 유닛을 구비한 코팅 격실을 나타내는 도면이다.
도 11(b)는 도 11(a)의 격실의 단면도(기판의 이송 방향에 대한)이다.
도 12는 본 발명의 삽입 엘리먼트가 인접하게 위치되어 있는 코팅 챔버를 나타낸다.
[도면의 주요 부분에 대한 설명]
1 유리 코팅 시스템, 2 코팅 챔버,
2', 2", 2"',… 챔버 세그먼트, 2a, 2b 코팅 챔버의 측벽,
2c, 2d 플랜지, 3 기판, 4 챔버 커버,
5 펌프(TMP), 6 이송 롤러,
7 챔버의 상측 개구부, 8 삽입체(insert),
8' 삽입체(8)의 외부 윤곽, 8" 삽입체(8)의 후방 벽, 9 캐소드,
10 챔버 벽 내의 측면 개구부, 11 플랜지,
11' 플랜지(11)의 외부 윤곽, 12 롤러,
13 가이드 기구, 14 커플링,
15 구동 부재, 16 로크,
17 쉴드, 애노드, 18 스크린,
19 냉각 유닛, 20 베이스 부재,
21 리프팅 유닛, 22 가스 컨트롤 모듈,
23, 23', 23" 가스 라인, 24 분리점,
25 삽입체(8)의 부품, 26 가스 파이프,
27 밀봉 링, 28 밀봉 링,
29 마운트 블록, 30 자기 스트립,
31 캐소드 유닛, E 삽입 방향,
A 인출 방향, T 기판의 이송 방향,
S 스퍼터링 방향
본 발명은 기판, 특히 건축용 유리를 제조하기 위한 투명 기판의 코팅용 시스템으로서, 하나 이상의 코팅 챔버를 포함하는 시스템에 관한 것이며, 또한 기판, 특히 투명 기판의 코팅용 시스템에 사용되는 삽입 엘리먼트(insert element)에 관한 것이다.
대면적 건축용 유리판과 같은 대면적 기판의 코팅을 위한 유리 코팅 시스템은 보통 기판이 서로 차례로 조합된 후 계속적으로 기능한다. 기판은 연속적으로 배열된 다수의 챔버 또는 챔버 세그먼트를 통해 가이드됨으로써, 각각의 챔버 내에서 동일하거나 상이한 처리 및 코팅 공정이 진행될 수 있다. 인접한 코팅 챔버들 사이에는 챔버들간의 오염을 방지하는 펌프 챔버가 설치될 수 있다.
이와 같은 시스템에서, 공정에 필요한 설비, 예컨대 캐소드(cathode), 애노드(anode), 쉴드(shield), 스크린, 가스 공급 라인, 냉각 설비 등은 코팅 챔버의 플랜지나 커버에 부착되거나, 내부의 벽에 직접 부착되어 있다. 특히, 기판을 코팅 챔버를 통해 연속적으로 운반하기 위해 제공되는 이송 롤러도 챔버 하우징 내에 견고하게 장착되어 있다. 캐소드 유지보수, 교체 표적 또는 이물 픽업에 의해 영향을 받은 부품(component)의 세정과 관련하여, 챔버 개구부 상부에 위치한 커버를 떼어냄으로써 코팅 챔버에 접근할 수 있다. 그러나 챔버의 내부에 접근하는 것은 불편하고 상당한 시간과 노력을 수반한다. 코팅 챔버의 내부에 고정된 부품의 레이아웃은 유지보수 작업에 관해서는 불편하다. 유지보수 작업을 수행하려면 부품들을 해체해야 할 것이다. 결과적으로 작업 중단 시간이 길어진다.
공지의 연속 코팅 시스템에서, 특히 대면적 기판용 시스템의 경우에, 펌프 장치를 펌프 챔버의 상측 및/또는 하측의 코팅 챔버에 인접하게 설치하는 것이 효과적인 것으로 입증되었다. 펌프 장치는 탈착식 커버에 연결되어 있고, 그 결과 중량이 추가되기 때문에 커버를 벗겨내기 위해서는 통상 크레인일 사용해야 한다.
코팅 챔버 내에 고정되거나 플랜지에 부착된 부품들에 접근하기 불편하다는 문제점과는 별도로, 유지보수 작업을 완료한 후 개구부를 폐쇄될 때마다 개구부의 밀봉과 관련하여 문제가 발생된다. 이것은 불순물이 밀봉면(수평으로 위치하고 유지보수 직원이 접근 가능한) 상에 용이하게 퇴적될 수 있기 때문이다. 이 때문에, 커버가 제거되면, 유지보수 직원은 즉시 밀봉면을 마스크로 가리거나 프레임을 이용하여 커버한다.
총괄하여, 유지보수 목적에서 가동을 일시 정지시킨 동안 상기 시스템을 다루는 것은 많은 시간과 인력이 소요되는 작업이다. 캐소드를 둘러싼 영역으로서, 코팅 공정의 결과 오물 부착에 의해 영향을 받은 영역은 접근이 어렵다. 캐소드를 제거할 수는 있지만, 캐소드를 둘러싼 영역은 챔버 내부로부터 세정해야 한다. 특히, 하우징 내에 고정되고 기판 운반용으로 설치된 이송 롤러는 또한 상당히 많은 시간과 인력을 투입해야만 세정될 수 있다. 낙하되어 있는 모든 입자는 챔버로부터 용이하게 제거할 수 없다.
이상과 같은 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 유지보수, 세정, 및 표적 교체를 단순화하고 종래에 비해 단시간에 실행할 수 있도록 코팅 시스템 또는 코팅 시스템의 부품들을 설계하는 것이다.
상기 목적은 청구의 범위 제1항에 정의한 바와 같은 기판 코팅용 시스템을 설계함으로써, 그리고 제12항에 정의한 바와 같은 삽입 엘리먼트에 의해 달성된다.
기판, 특히 건축용 유리를 제조하기 위한 투명 기판의 코팅 시스템은 하나 이상의 코팅 챔버, 및 상기 기판에 코팅을 적용하기 위한 코팅 도구(coating tool)를 가진 하나 이상의 삽입 엘리먼트를 포함하고, 상기 코팅 도구는 상기 삽입 엘리먼트 상에 설치되어 상기 삽입 엘리먼트와 함께 상기 코팅 챔버의 내부에 삽입될 수도 있고 상기 코팅 챔버로부터 인출될 수도 있다.
상기 시스템의 삽입 엘리먼트(또는 엘리먼트들)는 하기와 같은 모든 특징을 포함할 수 있으며, 특히 삽입 엘리먼트와 관련하여 청구의 범위에 기재된 특징들을 포함할 수 있다.
여러 개의 삽입 엘리먼트를 단일 설비 내에서 이용함으로써, 온전히 갖추어진 유닛에 의해 완벽한 캐소드 스테이션(cathode station)이 용이하게 교체될 수 있는 모듈형 시스템이 형성된다. 이로써 표적을 보다 신속히 교체할 수 있다. 이것은 표적 교체를 실행해야 하는 시간 간격이 표적과 표적 사이에서 변동될 수 있기 때문에 특히 바람직한 것으로 입증되어 있다. 원리상 실제로는 모든 제2의 삽입체를 빼냈을 때 충분한 작업 공간이 생김으로써, 인출된 삽입체에 대해 동시에 작업을 수행할 수 있게 된다. 그러나 모든 제2의 삽입체를 시스템으로부터 더 이격된 작업장으로 이동시킬 경우 모든 삽입 엘리먼트에 대해 동시에 작업을 수행할 수 있다. 원리상 챔버의 양측면에 대한 삽입 엘리먼트의 구성도 가능하다.
특히, 삽입 엘리먼트를 코팅 챔버 내로 활주(sliding)시킬 수 있도록 코팅 챔버의 측벽 상에 적어도 하나의 개구부가 형성되어 있다. 측면으로부터 삽입 엘리먼트 및 거기에 연결된 부품들에 접근함으로써 상부로부터 접근하는 데 따른 단점을 피할 수 있다. 표면 장착 플랜지에 의해 폐쇄되는 종래의 코팅 챔버의 개구부 밀봉 방식은 수평 밀봉면에 영향을 주는 오물 부착으로 인한 문제를 초래한다. 밀봉면이 개방된 후에는 즉시 밀봉면을 가리거나 덮어야 한다. 측면으로부터의 접근은, 밀봉면이 수평으로 위치하지 않으며, 유지보수가 필요한 부품들을 이들 밀봉면 부근에서 접근하지 않게 되므로 오물 부착의 가능성을 감소시킨다. 또한, 측면의 삽입체 개구부에 있는 밀봉 구역은 커버 영역 내의 개구부에 있는 밀봉 구역보다 짧다.
코팅 챔버 및 삽입 엘리먼트는 삽입 엘리먼트가 코팅 챔버 개구부 내로 서랍 처럼 활주할 수 있도록 서로 적합하게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 시스템은 코팅 챔버 내에 진공을 형성하기 위한 하나 이상의 펌프 장치를 포함한다. 펌프 장치는 챔버 하우징의 상측 및/또는 하측에 위치한다. 코팅 챔버로부터 상방향 및/또는 하방향으로 연장되는 펌프 박스의 측면에 설치하는 것이 접근 편리성을 고려할 때 특히 유리하다. 그러나 이러한 레이아웃은 펌프 구성(pump configuration)과 관련하여 고도의 신축성을 수반하기 때문에, 본 발명의 핵심을 이루는 아이디어, 즉 삽입 엘리먼트의 제공에 의해서만 가능해진다. 상기와 같은 유리한 펌프 레이아웃은 코팅 스테이션들 사이에 펌프 챔버를 생략할 수 있게 하므로 시스템 전체의 길이를 감소시킬 수 있다.
펌프 장치와 관계없이, 삽입 엘리먼트는 보통 코팅 챔버에 대해 이동 가능하도록 위치한다. 펌프 장치는 챔버에 고정되어 있지만, 삽입 엘리먼트는 내장된 모든 부품들과 함께 이동시킬 수 있다. 삽입체에 부착된 기능성 부품에 도달하기 위해 커버 또는 펌프를 이동시킬 필요가 없다.
특히, 상기 시스템은 평면형 기판이 코팅 챔버를 통해 본질적으로 수평 방식으로 운반되도록 설계되어 있다. 동일하게, 본 발명은 기판을 수직으로 인도하는 것도 고려하도록 의도되어 있다.
따라서, 삽입 엘리먼트 내에 일체화된 캐소드는 수평으로 정렬되어 있는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 삽입 엘리먼트는 삽입 엘리먼트의 전압 인가를 위한 터미널을 포함하고, 이 터미널은 삽입 엘리먼트가 코팅 챔버 내로 활주할 때마다 공급 커넥션(connection)을 형성하도록 대응하는 시스템 장착 터미널과 체결되도록 설계되어 있다. 삽입 엘리먼트가 챔버로부터 인출될 때마다 접촉이 자동적으로 끊어짐으로써 직원이 수동으로 커넥션을 끊을 필요가 없게 된다.
코팅 챔버의 내부에는 특히 삽입 엘리먼트에 부착된 이송 롤러와 결합하기 위한 하나 이상의 커플링(coupling)이 있다. 챔버 내에 본질적으로 잔류하는 것은 공정 모니터링 센서 및 이송 롤러 커플링이 전부이다. 코팅 챔버는 정기적으로 접근할 필요가 없는 것들로만 장착된다. 챔버 자체는 삽입 엘리먼트 활주부(runner) 및 이송 롤러 커플링이 끼워진 단순한 시트 스틸 하우징이다.
상기 시스템은 코팅 챔버에 연결된 가스 컨트롤 모듈을 포함하고, 상기 가스 컨트롤 모듈은 챔버의 내부에 대한 적어도 하나의 가스 커넥션을 가지며, 삽입 엘리먼트는 적절한 가스 커넥션 및 가스 파이프를 가지며, 이것에 의해 가스 컨트롤 모듈에 의해 공급된 공정 가스는 챔버의 내부를 통해 인도될 수 있고, 이를 통해 공정 가스는 챔버 내부로 도입될 수 있다.
본 발명에 의해 구체화되고 기판, 특히 투명 기판을 코팅하기 위한 시스템용으로 의도된 삽입 엘리먼트는 기판에 코팅을 적용하기 위한 코팅 도구를 가지며, 이들 코팅 도구는 삽입 엘리먼트 상에 위치하고, 삽입 엘리먼트와 함께 코팅 챔버의 내부로 활주시킬 수 있고, 또는 코팅 챔버로부터 인출될 수 있다.
여기서 코팅 도구는 특히 스퍼터링 소스, 스퍼터링 캐소드, 마그네트론 등으로서 정의된다. 그러나 본 발명의 의도는 코팅의 증기 증착과 같은 다른 코팅 기술, 또는 기판의 예비/후속 처리를 위한 이온 소스의 이용과 결합된 도구를 포함하 는 것이다.
챔버에 활주해 넣을 수 있거나 챔버로부터 인출할 수 있고 코팅 도구를 부착할 수 있는 자체 수용 유닛의 제공은 이들 부품에 대한 접근성을 상당히 용이하게 한다. 한편으로, 커버나 플랜지를 벗겨낼 필요가 없다. 다른 한편으로, 코팅 도구는 상기 유닛을 코팅 챔버로부터 빼내자마자 유지보수를 위해 활용할 수 있다. 그 결과, 추가 처리를 위하여 주위에 캐소드를 피벗하는 장치를 포함하는 부가적 고가의 캐소드 운반 캐리지(carriage)를 생략할 수 있다. 예를 들면 코팅 도구를 철거하기 위해 챔버의 내부에 접근할 필요가 없다. 이에 더하여, 이미 준비되어 있는 교체용 삽입체에 의해, 유지보수가 필요한 유닛을 신속하고 용이하게 교체할 수 있다. 작업이 행해지고 있는 동안 교체 삽입체를 이용하여 상기 시스템의 작동을 시작할 수 있기 때문에, 세정과 유지보수 작업을 시간상 제약 없이 수행할 수 있다. 이러한 방식은 유지보수를 간편하게 한다. 따라서 시스템의 가동 정지 시간이 상당히 단축될 수 있다.
삽입 엘리먼트가 코팅 챔버에 활주에 들어가거나 코팅 챔버로부터 인출될 때마다 삽입 엘리먼트는 롤러, 에어 쿠션 또는 레일 등에 탑재되어 리프팅 유니 또는 잭(jack)에 의해 이동될 수 있다.
특히, 삽입 엘리먼트는 서랍 방식으로 코팅 챔버 내부로 활주에 넣어지거나 코팅 챔버로부터 인출될 수 있다.
삽입 엘리먼트 내부에는 추가로 공정 유발(process-induced) 마모 및 오물의 부착이 일어나거나 및/또는 코팅 재료에 노출되는 코팅 시스템 부품이 일체화되는 것이 바람직하다. 따라서 이러한 모든 부품에 용이하게 접근할 수 있다.
캐소드를 둘러싸는 영역에 위치하고 코팅 공정중에 코팅 입자 또는 불순물에 직접 또는 간접적으로 접촉하게 되는 부품들에는 특히 공정 유발 오물 부착이 일어난다. 쉴드, 스크린, 캐소드 상대측 벽 및 애노드가 특히 그러한 영향을 받는다. 이들 부품들은 정기적으로 세정해야 하며, 예를 들면 샌드 블라스트 처리해야 한다. 물론, 공정 유발 오물이 부착되는, 즉 코팅 재료에 직접 노출되는(또는 산란 입자에 노출되는) 가능한 많은 부품들이 삽입 엘리먼트 내에 일체화되어야 한다. 그럼으로써 챔버의 내부에 접근할 필요(유지보수의 이유에서)를 배제할 수 있다. 삽입 엘리먼트는 유지보수 과정에서 접근할 수 있도록 되어 있는 모든 시스템 부품을 인출하는 데 이용된다. 마모 부품, 특히 스퍼터링 캐소드에 대해서도 동일하다.
또한, 삽입 엘리먼트는 쉴드 및/또는 스크린을 포함한다. 삽입 엘리먼트는 코팅 챔버의 내부 또는 다른 부품들이 오물 부착에 의해 영향을 받지 않도록 적절한 지점에 스크린이 설치되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 코팅 재료는 어떠한 경우에도 삽입 엘리먼트 외부의 공간에 부방비로 도달하지 않게 된다.
코팅 도구는 하나 이상의 캐소드를 포함할 수 있다. 코팅 도구는 하나 이상의 납작하거나 평면형인 캐소드, 또는 하나 이상의 회전 가능한 캐소드일 수 있다. 회전 가능한 캐소드는 다양한 방식으로 삽입 엘리먼트 내에 일체화시킬 수 있다. 바람직한 실시예에서, 회전 가능한 캐소드의 튜브형 표적(tubular target)은 삽입 엘리먼트의 단부면(end-face) 플랜지에 있는 튜브형 표적의 회전축에 평행하게 위 치한 회전 가능한 진공 피드스루에 고정된다. 삽입 엘리먼트의 반대측 단부에서, 튜브형 표적은 회전축 연장부의 영역에 위치한 마운트(mount) 내에 회전 가능하게 지지된다.
또 다른 실시예에서, 상업적으로 입수 가능한 완전한 튜브형 캐소드가 이용된다. 이 경우에, 코팅 도구는 캐소드를 유지하는 적어도 2개의 마운트를 포함한다. 캐소드 유닛은, 특히 튜브형 표적일 수 있는 표적 및 매체(media) 공급 라인 및 캐소드 드라이브와 함께 마운트 블록에 의해 형성된다. 캐소드는 상기 2개의 마운트 블록에 회전 가능하게 고정된다.
종래의 시스템에서, 캐소드 유닛은 진공 설비 상에 커버로부터 매달린 상태로 그 안에 설치된다. 마그네트론으로서 설계된 캐소드 유닛은 튜브형 캐소드 내부에 위치한 자기 어레이(magnetic array)를 갖는다. 예컨대 자기 스트립(strip)으로서 설계된 자기 어레이는 조작을 위해서 서퍼터링 방향, 즉 기판 방향으로 정렬되어야 한다.
그러나 본 발명에서, 마운트 블록은 본 발명에 따른 삽입 엘리먼트에 대해 직립(upright) 상태로 고정되는 것이 바람직하다. 코팅 시, 기판은 캐소드 튜브 하부의 2개의 마운트 블록 사이를 통해 이동된다. 종래의 구조와 달리, 캐소드 유닛은 따라서, 자기 스트립이 기판을 향하지 않고 챔버 실링(chamber ceiling)으로부터 명확히 이격하여 대면하도록 조립 시 삽입 엘리먼트 내에 자기 어레이와 함께 설치된다. 그 결과, 캐소드 유닛을 삽입 엘리먼트에 설치하기 위해서는 자기 스트립을 180°에 걸쳐 회전하기만 하면 되고, 이것은 튜브형 표적 내부의 대칭 설계된 부착 부재로 인해 즉시 이루어질 수 있다. 튜브형 표적을 교체하려면, 매체(냉각수, 전기 등) 공급이 차단된 후 챔버 커버, 마운트 블록 및 캐소드를 포함하는 유닛 전체를 제거할 필요없이, 삽입 엘리먼트를 코팅 챔버로부터 인출하고 삽입 엘리먼트로부터 표적을 해체할 수 있다. 다시 말하면, 종래의 시스템에서는 커넥션 라인을 제거한 후 사용이 끝난 표적을 교체하기 위해(표적의 설치 또는 해체) 커버를 들어 올리고 특수 목적의 장치에 고정하고 180°로 회전해야 하지만, 본 발명의 캐소드 유닛 및 자기 시스템은 삽입 엘리먼트 내에서 마운트 블록 상에 직립 상태로 유지될 수 있고, 표적은 적절한 부착 수단이 해체된 다음 제거될 수 있다. 이와 같이, 유지보수 시간뿐 아니라 표적 교체 시의 사고 위험성을 감소시킬 수 있다. 또한, 캐소드를 뒤집기 위한 장치를 생략할 수 있다.
추가로, 상기 레이아웃에서, 매체 커넥션은 코팅할 기판 하부측에 있는 마운트 블록을 이용하여 위치시킬 수 있다. 즉, 매체 라인은 캐소드로부터 기판 하부를 향해 하방향으로 안내된다.
삽입 엘리먼트는, 특히 평평한 캐소드의 경우에, 캐소드의 유지보수 및/또는 교체를 위한 접근을 제공하는 위치로 캐소드를 회전시키는 장치를 가질 수 있다. 이것은 예컨대 크랭크 또는 레버일 수 있고, 삽입 엘리먼트가 코팅 챔버로부터 인출된 후 이것을 이용하여 스퍼터-다운(sputter-down) 모드로 작동되는 캐소드를 약 180°에 걸쳐 회전시킴으로써, 캐소드를 위쪽을 향하도록 할 수 있다. 이로써 유지보수 직원이 캐소드의 스크류 커넥션에 편리하게 접근할 수 있고 표적을 신속하고 용이하게 교체할 수 있게 된다.
또한, 삽입 엘리먼트는 회전 가능한 캐소드를 회전시키기 위한 구동 유닛 또는 구동 유닛용 커플링을 가질 수 있다. 구동 유닛은 챔버 외부에 위치한 삽입 엘리먼트의 섹션 내에 위치할 수 있다. 구동 유닛은 또한 삽입체 개구부의 반대측에 있는 챔버의 외부에 고정되어 시스템이 닫힐 때마다 커플링을 통해 회전 가능한 캐소드를 구동할 수 있다.
또한, 삽입 엘리먼트를 이용하여 시스템의 전방에서 캐소드만을 접근할 수 있도록 하고, 후방에서 이송 롤러 또는 캐소드(들)을 둘러싼 영역만을 또 다른 삽입 엘리먼트에 위치시키는 것을 생각할 수 있다. 별도로 작동시킬 수 있는 여러 개의 개별적 삽입 엘리먼트를 양측에 설치할 수도 있다. 이것은 2개 이상의 개별적 삽입 엘리먼트를 서로 결합함으로써 이루어질 수 있다. 코팅 시스템의 개별적 부품들, 특히 공정 유발 마모 또는 오물 부착에 노출되는 부품들은 별도의 삽입 엘리먼트에 적절히 위치시킬 수 있다. 청구의 범위에 기재된 삽입 엘리먼트 자체뿐 아니라, 캐소드를 전혀 포함하고 있지 않지만 다른 코팅 부품을 포함하는 또 다른 삽입 엘리먼트와 이들 삽입 엘리먼트의 조합도 본 발명의 일부를 이룬다.
삽입 엘리먼트는 하나 이상의 애노드를 포함할 수 있다. 이 경우, 코팅 재료에 의해 발생되는 오물이 애노드에 부착된다면 애노드는 적어도 삽입 엘리먼트의 일부분이 되어야 한다.
삽입 엘리먼트는 기판을 연속적으로 운반하기 위한 이송 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
특히 상기 이송 수단은 기판을 이동시키는 이송 롤러를 포함한다. 이송 롤 러 드라이브는 코팅 챔버의 내부 또는 외부에 위치하여 커플링을 통해 이송 롤러를 구동할 수 있다. 이송 롤러는 마찬가지로 삽입 엘리먼트의 일부인 보호 패널에 의해 보호될 수 있다.
또한, 삽입 엘리먼트는 쉴드, 스크린 및/또는 코팅 도구를 냉각하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 삽입 엘리먼트에는 라인을 통해 냉각시킬 대응 부품으로 인도되는 냉매가 공급된다.
삽입 엘리먼트는, 삽입 엘리먼트의 삽입을 위해 제공되어 있는 코팅 챔버 내의 개구부를 밀봉하기 위한 플랜지를 포함하는 것이 바람직하다.
삽입 엘리먼트 설계는 특히 삽입 엘리먼트의 이동 또는 활주를 가능하게 한다. 이러한 목적으로, 롤러 또는 에어 쿠션 등을 제공할 수 있다. 또한 삽입 엘리먼트 하부에 결합되어 들어올릴 수 있는 리프팅 유닛이나 잭, 또는 삽입 엘리먼트를 탑재하여 이동시킬 수 있는 레일과 같은 보조 장치를 이용할 수도 있다.
삽입 엘리먼트는 매체 공급을 위한 공급 수단을 가질 수 있다. 특히, 이러한 수단은 쉴드 및/또는 캐소드용 가스 및/또는 냉각수를 챔버에 공급하기 위한 라인 및/또는 챔버에 전압을 인가하기 위한 라인이다.
가스 공급은 공정 가스의 계량을 위해 제공된다. 삽입 엘리먼트는 또한 특별히 가스 공급을 조절하기 위한 컨트롤 유닛을 포함할 수 있다. 가스 공급은 코팅 챔버의 폭 전체에 걸쳐 균일하게 또는 구간별로 조절될 수 있다. 예를 들면, 공정 가스의 유입을 챔버 내 특정 지점에서 선택적으로 조절하기 위해 다중 구간(multi-sectional) 가스 라인을 사용할 수 있다. 가스 유동 컨트롤 유닛을 삽입 엘리먼트에 근접하게 설치하는 것은 챔버 내 유출 개구부까지의 짧은 거리 때문에 가스 유동이 신속하고 유연성 있게 변동될 수 있다는 이점을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 가스 유동 컨트롤 유닛은 삽입 엘리먼트로부터 분리 지점에 근접하게 코팅 챔버에 설치되어 있으므로, 특정 공정 챔버에 할당된다. 그 결과, 삽입 엘리먼트를 보다 저렴하게 설계할 수 있다. 가스 커넥션의 분리는 가스 라인의 분리 지점에 영향을 주는 일체의 누설(leak)이 외부에 영향을 주지 않도록 진공 챔버 쪽으로 변위된다. 가스 유동 컨트롤 유닛 후에, 가스 라인은 거의 압력을 받지 않는다. 즉, 공정 챔버 압력 상태에 있는 반면, 가스 공급부로부터 가스 유동 컨트롤 유닛까지의 가스 유입 라인은 약 3 bar의 압력을 갖는다. 따라서, 분리는 가스 라인의 가압되지 않은 구간에서 더욱 용이하게 이루어지며, 누설이 조금이라도 있는 경우에는 가스가 공정 챔버로 누출되며, 이것은 필요로 하는 위치이다.
또한, 삽입 엘리먼트는 매체의 공급용 커넥션을 포함할 수 있다. 쉴드 및/또는 캐소드에 대한 가스 및/또는 냉각수의 공급용 및/또는 전압 공급용 커넥션 및/또는 제거 커넥션은 항상 코팅 챔버 외부에 위치한 삽입 엘리먼트 부위에 제공된다.
삽입 엘리먼트는 기판의 양면을 코팅하기 위한 코팅 도구가 기판의 이송 경로의 양측에 위치하도록 설계되는 것이 바람직하다. 이 경우, 캐소드 및 스크린은 평면형 기판에 대해 본질적으로 대칭으로 위치한다. 기판의 양면은 동시에 코팅된다.
특히, 이송 롤러는 롤러 쪽을 향하고 있는 기판의 면이 롤러측에 설치된 코팅 도구에 의해 코팅될 수 있도록 위치시킬 수 있다. 이와 같이 이른바 스퍼터-업(sputter-up) 모드로 코팅하는 것은 특수한 롤러 형상을 수반한다. 수송 방향으로 연속적이고 이송 롤러를 구동시키는 구동축들(drive axles) 사이의 거리는 기판 하부에 설치된 표적으로부터 스퍼터링된 충분한 양의 재료가 기판에 부딪힐 수 있도록 충분히 커야 한다. 동시에 상기 거리는 기판이 휘는 것을 방지하면서 기판을 신뢰성 있게 이송하는 것을 보장하도록 설정되어야 한다.
이송 롤러는 또한 코팅 도구로부터 직접 스터퍼링되는 재료에 의해 발생되는 오물이 롤러에 부착되는 것을 방지하도록 스크린 보호될 수 있다. 보호되지 않은 롤러는 기판과 동일하게 코팅될 것이다. 이러한 코팅도, 기판의 표면이 롤러와 접촉 시 추가 응력을 받게 하여 그 표면을 손상시킬 수 있는 롤러 오염을 일으킨다.
필름 재료용 스루홀의 양면 상 이송 롤러에 대한 상기 스크린은 시스템 폭 전체에 걸쳐 파손 부위가 전혀 없도록 설계되는 것이 유리하다. 상기 스크린이 각각의 이송 롤러 주위에만 설치되고 갭(gap)은 개방된 상태로 남겨질 경우, 이러한 스크린은 캐소드로부터 스퍼터링된 코팅 재료를 포착하게 되어 이러한 영역에서는 기판에 도달할 수 없게 된다. 그 결과, 기판의 폭을 가로질러 관찰할 때 필름 두께가 상당히 변동되기 때문에 유리 기판 상에 육안으로 보이는 줄(streak)이 생긴다.
정기적으로 내부에 접근할 필요가 없기 때문에, 상기 시스템의 가동 시간이 연장될 수 있다. 또한, 유지보수 직원의 작업 조건이 향상되고, 시스템 설치 시간 이 상당히 단축되며 챔버가 코팅되지 않도록 방지된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명 및 첨부하는 도면에 의거하여 본 발명의 추가적 이점 및 특징을 설명한다.
도 1은 코팅 챔버(2)를 포함하는 연속 작동식 유리 코팅 시스템(1)의 단면도를 나타낸다. 코팅 시스템(1)을 통한 섹션은 기판(3)의 이송 방향에 수직으로 연장된다. 시스템(1)의 개략적 윤곽 내에서, 기판(3)은 지면에 수직인 수평 위치로 롤러(6)에 의해 운반된다.
코팅 챔버(2)는 측벽(2a, 2b)에 의해 측면이 한정된다. 챔버(2)의 개구부(7)를 폐쇄하는 챔버 커버(4)는 상기 측벽(2a, 2b)의 상부로부터 안쪽으로 수평 연장되는 2개의 플랜지(2c, 2d)에 의해 지지된다.
종래의 시스템에서는, 펌프 장치가 이 커버 상에 위치하는 것이 보통이다. 동시에, 커버에 의해 폐쇄되는 개구부가 챔버의 내부에 대한 유일한 접근 경로가 된다. 따라서, 유지보수를 수행할 때마다, 코팅 챔버 내부에 고정되거나 플랜지에 부착된 부품에 접근하기 위해서 힘들게 커버를 제거해야만 한다. 그렇게 하더라도 부품들이 설치되어 있는 챔버의 내부에 접근하는 것은 불편하다. 게다가, 개구부의 치수 및 밀봉면의 수평 설치로 인해 불순물이 밀봉면에 쉽게 퇴적될 수 있기 때문에 밀봉에 문제를 야기한다.
도 1로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템(1)의 펌프(5)(터보몰레큘러 펌프(turbomolecular pump); TMP)가 코팅 챔버(2) 하부의 본질적으로 측면 영역에 설치되어 있다. 이러한 배열은 유지보수 목적 및 펌프(5)에 대한 접근에 있어서 특히 유리하다. 예시된 실시예에서는 "스퍼터-업" 기술이 채용된다. 기판(3)은 이송중 및 코팅 공정이 진행되는 동안 수평으로 위치한다. 코팅은 하부로부터 실행된다. 즉 캐소드(9)가 기판(3) 하부에 위치한다. 이 상황은 "스퍼터-다운" 모드에서 반전된다. 그러나, 펌프(5)는 별다른 지장을 초래하지 않고 챔버(2) 상부에 위치할 수도 있다; 또한 기판을 양면에서 코팅하기 위해 상기 두 가지 방법을 조합하여 펌프(5)를 챔버(2)의 상하에 대칭으로 배열하는 것도 생각할 수 있다. 실험에 의하면, 전술한 펌프(5)의 배열에 따라 펌프 챔버를 연속된 2개의 코팅 챔버(2) 사이마다 설치할 필요가 없는 것으로 나타났다. 그 결과, 시스템의 구조를 더욱 짧게 설계할 수 있다.
그러나, 본 발명은 삽입체(8)의 제공에 달려 있으므로, 정기적인 유지보수를 위해 개구부(7)를 통해 챔버(2)의 내부에 접근할 필요가 거의 없게 된다.
서랍형(drawer-like) 삽입체(8)는 삽입체(8) 내에 조합되어 있는 여러 가지 부품으로 이루어진 유닛이다. 삽입체(8)는 작동 시 코팅 챔버(2)의 벽(2a)에 있는 측면 개구부(10)를 밀봉하는, 수직 정렬된 평평한 플랜지(11)를 가진다.
완벽한 유지보수를 필요로 하는 모든 부품, 예컨대 일정한 주기로 교체되어야 하는 스퍼터링 캐소드(9), 공정에서 오물이 픽업되도록 하는 이송 롤러(6), 쉴드, 스크린, 기타 작동 시 코팅 재료에 직접 또는 간접적으로 노출되는 부품 등이 삽입체(8)에 고정된다. 기판 이면(background)(즉, 이 특별한 예에서는 기판(3) 상부)과 같이 챔버(2)의 벽에 오물이 픽업되지 않도록 방지하는, 가능한 한 많은 스크린 및 보호 패널이 삽입체(8)에 연결된다.
또한, 공정 가스, 캐소드 및 스크린용 냉각수의 공급 또는 전압의 공급과 같은 모든 매체 공급은 삽입체(8)에 연결된 라인을 통해 전달된다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 삽입체(8)는 서랍처럼 좌에서 우측으로 측벽(2a)의 개구부(10)를 통해 챔버(2) 내부로(삽입 방향 E) 활주하여 마침내 삽입체(8)의 플랜지(11)가 측벽(2a)과 접하게 된다. 챔버(2)를 배기시키면 플랜지(11)와 측벽(2a) 사이에 밀봉이 이루어진다. 밀봉 영역은 본질적으로 일정하게 수직으로 위치하며, 그 결과 오물이 용이하게 누적되지 않으며, 상측 개구부(7)에 있는 플랜지(4) 상의 밀봉 영역보다 작으므로, 보다 용이하게 세정하고 취급할 수 있다.
예를 들면 리프트 유닛이나 잭(jack)을 이용하여 삽입체(8)를 챔버(2) 내에 도입할 때마다, 삽입체(8)를 정확히 조절하기 위해 작동 위치에 도달하기 전에 삽입체(8)에 설치된 롤러(12)가 도입 경로의 최종 구간에 있는 가이드 기구(guide mechanism)(13)와 협동한다. 또한, 삽입체(8)를 용이하게 왕복 활주시키기 위해 개구부(10)의 영역에 동일한 종류의 가이드 구조를 제공할 수 있다. 마찬가지로, 최종 구간에 걸쳐 체결되는 가이드 핀과 같은 대안을 생각할 수도 있다.
삽입체(8)에 연결된 이송 롤러(6)는 커플링(14)에 의해 구동 부재(15)에 연결되어 구동 부재에 의해 구동될 수 있다. 커플링(14)은 예를 들면 챔버(2) 외부에 위치한 구동 기어 세트의 회전을 롤러(6)에 전달한다. 이송 롤러 구동 부재(15)는 다양한 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들면, 구동 부재를 시스템의 내부 또는 외부에 배치할 수 있다. 구동 부재가 챔버(2)의 외부에 배치될 경우, 구동 축은 회전 가능한 진공 피드스루(feedthrough)에 의해 챔버 측벽(2b)을 통해 가이 드된다. 동력 전달은 베벨 기어, 벨트 드라이브(톱니형 벨트), 기어휠 등의 세트를 통해 이루어질 수 있다.
커플링(14)은 몇 가지 부품 중 하나일 수도 있고, 삽입체(8)를 빼냈을 때 코팅 챔버(2) 내부에 남아있는 유일한 부품일 수도 있다. 또한, 공정 제어를 위해 챔버(2)의 내부에 특수한 센서를 장착하는 것이 바람직하며, 단 이 경우 센서는 작동 시 코팅 재료로 오염되지 않아야 한다.
도 2는 기판(3)의 이송 방향(T)을 따른 섹션에 삽입체(8)를 가진 챔버 세그먼트(2')의 수직 단면도를 나타낸다. 기판(3)은 이송 롤러(6)에 의해 로크(lock)(16)를 통해 챔버 세그먼트(2')의 내부를 통과하여 이동된다. 기판(3)용 이송 장치(6)는 삽입체(8)의 일부를 형성하여 연결되어 있다. 또한 이 실시예에서, 삽입체(8)는 2개의 회전 가능한 캐소드(9), 쉴드 또는 애노드(17) 및 이송 롤러용 추가적 스크린(18)을 포함한다. 따라서, 유지보수의 목적에서, 전술한 부품들은 삽입체(8)와 함께 코팅 챔버(2)의 내부로부터 빼낼 수 있다.
이 실시예에서, 스크린 면(여기서는 쉴드(17))은 개방된 사다리꼴로 설계되어 있고, 이것 역시 애노드의 기능을 갖는다. 캐소드(9) 뒤의 공간에서 작동 시 수평으로 위치하는 스크린은 챔버 내에 존재하는 모든 가스가 통과하여 고진공 펌프(5)에 도달하는 브레이크를 가질 수 있다.
또한 도 2를 참조하면, 기판(3)은 기판(3) 아래에 설치된 캐소드(9)에 의해 하부로부터 코팅될 수 있음을 알 수 있다. 이송 롤러(6)는 기판에 대해 캐소드(9)와 동일한 쪽, 즉 기판 하부에 설치되어 있다. 이러한 "스퍼터-업" 모드에서 기판 을 효과적으로 코팅하기 위해, 이송 롤러들(6) 사이의 거리는 기판 수송에 지장을 주지 않고 충분량의 스퍼터 코팅 재료가 기판(3)에 부딪힐 수 있도록 이송 방향으로 제공되어야 한다.
이송 롤러(6)는 또한 스크린(18)을 통해 적어도 직접 캐소드(9)에서 나오는 모든 입자에 노출되는 것으로부터 보호되어야 한다. 그렇지 않으면 시간이 지남에 따라 이송 롤러(6) 자체에 많은 오물이 코팅되고 누적되어, 이송 롤러(6)가 기판(3) 또는 기판(3)의 코팅에 손상을 초래할 것으로 예상된다.
도 3은 각각 삽입체(8)를 구비한 2개의 챔버 세그먼트(2', 2")에 대한 기판의 이송 방향(T)을 따른 수직 단면도이다. 상기 세그먼트(2', 2")는 "스퍼터-다운" 기술용으로 계획된 것이다. 각각의 기판(3)은 2개의 이송 롤러(6)에 의해 챔버 세그먼트(2', 2")를 통해 가이드된다.
제1 삽입체(8)(도면상 좌측)는 평평한 캐소드(9)를 가진 반면, 제2 삽입체(8)(도면상 우측)는 2개의 회전 가능한 원형 캐소드(9)를 가진다. 스퍼터링 캐소드(9)는 일반적으로 마그네트론(magnetron)일 수도 있다. 또한, 본 발명의 핵심 아이디어를 증기 증착(PVD, CVD)과 같은 다른 코팅 기술에 적용하는 것을 생각할 수도 있다. 특정 공정에 요구되는 코팅 도구는 간단히 교체하고 유지보수할 수 있도록, 어느 경우에나 삽입체(8) 내에 일체화된다.
원형 캐소드(9)용 구동 부재는 삽입체(8)의 외부 섹션에 내장된다. 평평한 캐소드(9)용 삽입체(8)는 레버(도시되지 않음)를 구비하며, 이 레버로 평평한 캐소드(9)를 약 180° 회전시킴으로써 제거할 수 있게 되어 있다.
플랜지(11)의 외부 윤곽은 도면보호 11'로 기재되고 점선으로 도시되어 있고; 삽입체(8)의 외부 윤곽은 도면부호 8', 8"로 기재되고 실선으로 도시되어 있다. 애노드로서의 역할을 동시에 하는 쉴드(17) 및 그 밖의 스크린은 코팅 챔버(2)의 내벽이 코팅 재료에 의해 접촉되는 것을 방지한다. 기판(3)의 이면(캐소드(9)에 대한)에 있는 스크린 패널(8")도 동일한 기능을 가지며, 따라서 스크린 패널(8")도 삽입체(8)의 일부를 형성한다. 쉴드(17)의 영역에는 냉각 유닛(도시되지 않음)이 제공된다. 캐소드(9)용 추가적 냉각 유닛도 삽입체(8) 내에 일체화되어 있다.
도 3에는 2개의 삽입체(8)만을 도시되어 있다. 그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 일반적으로 삽입체(8)에 대응하여 일련의 연속적인 챔버 세그먼트(2', 2", 2"',…)가 유리 코팅 시스템(1)에 제공된다.
챔버 세그먼트(2', 2", 2"',…)에서는 동일하거나 상이한 처리 및/또는 코팅 공정이 진행될 수 있다. 세그먼트(2', 2", 2"',…)는 기판(3)이 통과할 수 있도록, 챔버 세그먼트(2', 2", 2"',…)의 전후방 벽에 설치된 슬롯형 로크에 의해 서로 분리되어 있다. 기판(3)은 상기 로크에 의해 하나의 챔버 세그먼트로부터 다음번 세그먼트로 이송된다.
챔버 세그먼트(2', 2")는 "스퍼터-업" 모드용으로 설치되어 있지만, 세그먼트(2"')에서는 "스퍼터-다운"이 일어난다. 세그먼트(2"")에서는 기판의 상하 양면이 동시에 코팅된다. 따라서, 이 챔버 세그먼트(2"")용 삽입체(8)는 기판(3)의 이송 면에 대해 본질적으로 대칭이 되도록 설계되고, 기판 및 거울상 대칭인 쉴드 어 레이(17)의 양면 상에 각각 2개의 회전 가능한 캐소드(9)를 가진다. 세그먼트(2"")를 통해 기판(3)을 운반하는 총 3개의 이송 롤러(6)는 간단한 디자인을 가진다. 기판(3)을 양면 코팅할 경우, 펌프(5)는 대응하는 챔버 세그먼트(2"")의 커버 및 베이스 섹션 상에 모두 제공된다. 고진공 펌프(TMP)는 시스템(1)에 나사로 고정되어 시스템(1)의 나머지 부품과 무관하게 해체될 수 있다.
펌프 챔버는 세그먼트(2")와 세그먼트(2"') 사이에 삽입되지만, 본 발명과 관련하여 도시된 방식으로 펌프(5)를 구성할 경우에는 통상 이 챔버를 생략할 수 있다.
도 5 및 6은 본 발명에 의해 예시되는 삽입체(8)가 코팅 챔버(2)로부터 빼내어진 상태를 나타내는 사시도이며, 각 구성 요소의 도면부호는 앞의 도면과 동일하다.
이 실시예에서, 삽입체(8)의 베이스 부재(20)는 리프트 유닛(21)을 결합시킬 수 있어서 삽입체(8)를 편리하게 이송하도록 설계되어 있다.
도 7은 삽입체 교체 작업을 나타내는 개략도이다. 측면으로부터, 작업자는 리프트 유닛(21)을 시스템(1)까지 이동시킨다. 리프트 유닛은 삽입 방향(E)으로 이동되어 삽입체(8)의 지정된 베이스 부재(20)와 체결된다. 이어서, 삽입체(8)를 들어올리고, 인출 방향(A)으로 코팅 챔버(2)로부터 빼낸다.
이와는 달리, 삽입체(8)를 롤러, 에어 쿠션, 레일 등에 탑재하여 이동시킬 수 있다.
삽입체(8)의 부품들은 이제 유지보수를 위해 현장에서 편리하게 접근 가능하 며, 또는 준비된 교체 삽입체로 교체될 수 있다. 챔버(2)로부터 제거된 삽입체(8)는 필요할 경우 레일 상에 탑재하여 이격시킬 수 있고, 제2의 새로 장착되어 서비스된 삽입체(8)를 다른 측면으로부터 코팅 챔버(2)의 측면 개구부(10)까지 이동시켜 비어있는 챔버 세그먼트(2')에 삽입시킨다.
삽입체(8)는 코팅 챔버(2)로부터 완전히 빼낼 수 있다. 결과적으로 내장된 부품의 유지보수 또는 세정을 위해 코팅 챔버(2)에 접근할 필요가 없다. 이러한 방식은 유지보수를 간편하게 할 뿐 아니라, 시스템(1)의 작업 중단 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 공정상 유발되는 오물이 부착되는 부품은 모두 삽입체(8) 내에 위치하거나 삽입체(8)의 일부를 형성한다. 또한, 유지보수 작업이 행해지는 가운데 삽입체(8)가 교체된 상태로 시스템이 재가동될 경우에도 세정 및 유지보수가 시간 제약 없이 수행될 수 있다. 전반적으로, 이 방식은 유리 코팅 시스템(1)의 가동에 관한 한 시간과 비용을 절감시킨다.
도 8은 코팅 챔버(2)에 연결된 가스 컨트롤 모듈(22)의 특정 실시예를 나타낸다. 가스 컨트롤 모듈(22)은 코팅 챔버(2)에 고정되어 있으며, 복수의 개별적 가스 유동 컨트롤 유닛을 포함한다. 그 결과, 삽입 엘리먼트는 보다 저렴하게 설계될 수 있다. 가스 라인들(23)은 챔버(2)의 내부로 연결된다. 가스 라인들(23)은 챔버 내부로 하향하여 돌출되는 부품에 있는 단일 가스 라인(23') 속으로 결합된다. 이 가스 라인(23')은 분리점(separation point)(24)에서 끝나고, 이 분리점에서 가스 라인(23')은 부품(25) 내에 일체화되어 있는 라인(23") 속으로 통합된다. 부품(25)은 삽입체(8)의 일부를 형성한다. 즉, 부품(25)은 삽입체와 함께 챔 버(2)로부터 인출될 수 있다. 가스 라인(23")은 가스 파이프(26) 속으로 통합된다. 가스 파이프(26) 내에는 개구부(원으로 도시됨)가 형성되어 있어서, 가스 컨트롤 모듈(22)을 통해 공급되는 공정 가스는 상기 개구부를 통하여 진공 챔버에 도달한다. 분리점(24)에 있는 라인들(23', 23") 사이의 연결은, 예를 들면, 도 9의 구체적인 스케치에 나타낸 바와 같이, 구멍(가스 라인(23')을 형성하는 파이프) 내에 파이프(가스 라인(23"))를 도입함으로써 이루어진다.
파이프(23')는 구멍(23')에 관해서 하나 이상의 밀봉 링(27)에 의해 밀봉될 수 있다. 마찬가지로 변위(transition)를 막기 위해 삽입체측의 섹션을 챔버측 섹션으로부터 분리하도록 밀봉 링(28)을 분리점(24)에 설치할 수도 있다.
이와 같은 방식으로, 가스 커넥션의 분리점(24)이 진공 챔버로 시프트됨으로써 가스 라인의 분리점에서 일체의 누설이 외부로 일어나지 않도록 방지된다. 연결 부위(24)는 공정 챔버 압력 하에 공정 챔버(2) 내에 위치하는 반면, 가스 공급부로부터 가스 유동 컨트롤 유닛까지의 가스 공급 라인은 약 3 bar의 압력을 갖는다.
도 10(a) 및 10(b)는 코팅 도구(9)의 특정 실시예를 나타낸다. 캐소드 유닛(31)은 각각 2개의 마운트 블록(29)과 함께 튜브형 캐소드 또는 튜브형 표적에 의해 성형되고, 튜브형 캐소드는 상기 마운트 블록의 단부에 부착된다. 상기 도면은 각각 2개의 캐소드 유닛(31)이 나란히 배열된 것을 나타낸다.
도 10(a)는 종래 기술을 통해 친숙한 경우를 나타내며, 여기서 캐소드 유닛(31)은 예를 들면 챔버 커버로부터 매달린 상태로 커버 플랜지(4)에 부착된다. 마 그네트론 캐소드로서 실계되어 있는 캐소드는 기판 방향으로 정렬된 자장을 형성하도록 제공되는 자기 스트립(30)을 가진다. 자기 스트립(30)은 튜브형 표적의 하부 영역 내에 설치되고, 기판(3)을 향하여, 즉 하향하여 정렬된다. 따라서, 스퍼터링 방향(S)은 기판(3)을 향하여 하부로 연장된다.
따라서, 상기와 같은 상업적으로 입수 가능한 캐소드 유닛을 사용할 경우, 캐소드 유닛(31)은 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 설명된 방식으로 삽입 엘리먼트(8) 상에 설치되어야 한다. 마운트 블록(29)은 직립 상태로 삽입 엘리먼트(8)에 탈착 가능하게 고정된다. 코팅 모드 동안, 기판(3)은 캐소드 튜브 하부의 마운트 블록들(29) 사이를 통해 이송된다. 튜브형 캐소드 내에 설치되는 동안, 자기 스트립(30)은 스퍼터링 방향(S) 및 캐소드(9) 하부의 마운트 블록들(29) 사이를 통과하는 기판 방향으로 하향하여 정렬된다. 표적을 해체하기 위해서 삽입 엘리먼트(8)를 코팅 챔버(2)로부터 빼내어, 표적을 삽입 엘리먼트(8)로부터 꺼낼 수 있다. 상기 전체적인 레이아웃에 의해 자기 시스템의 설치 및 캐소드로부터 자기 시스템의 제거가 모두 용이해진다.
도 11(a)는 본 발명에서 설명된 바와 같이 삽입 엘리먼트(8) 상에 캐소드 유닛(31)이 설치되어 있는 대응 형태를 나타낸다. T는 기판의 이송 방향 및 이송면을 나타낸다. 도 11(b)에도 나타낸 바와 같이, 터보몰레큘러 펌프(5)가 측면에 설치되어 있는 유입 챔버(inlet chamber)는 코팅 챔버(2) 상부의 챔버 커버(4) 내에 배치된다. 기판(3)은 캐소드(9) 하부의 이송 롤러(6)에 실려 챔버 세그먼트를 통해 이동되는 것이 유리하다. 본 실시예에서, 이미 도 10(b)와 관련하여 설명한 바 와 같이, 자기 튜브 내의 자기 스트립은 설치 및 제거 도중에 튜브형 캐소드(9)의 하부 섹션에 위치시켜야 한다.
도 11(b)로부터 명백한 바와 같이, 매체 커넥션은 캐소드(9)의 단부를 지지하는 마운트 블록(29)을 통해 하부로 인도될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 필수적인 매체용 공급 라인은 기판 하부에 설치될 수 있다.
도 12는 코팅 챔버(2) 및 그 옆에 상기 코팅 챔버(2)로부터 빼낸 삽입 엘리먼트(8)(삽입 방향은 E)를 나타내고, 상기 삽입 엘리먼트(8)는 이송 롤러(6), 튜브형 캐소드(9) 및 튜브형 캐소드(9)의 단부에 설치된 마운트 블록(29)을 가지며 캐소드(9)와 함께 캐소드 유닛(31)을 형성한다. 마운트 블록은 삽입 엘리먼트(8) 상에 직립 상태로 탈착 가능하게 고정된다. 작동 시, 기판은 캐소드 하부로 마운트 블록들(29) 사이를 통해 이송된다. 캐소드 유닛은 또한 마운트 블록(29)의 아래 쪽에 설치된 매체 커넥션을 포함한다.
본 발명에 의하면, 유지보수, 세정, 및 표적 교체가 간단하고 종래에 비해 단시간에 실행할 수 있는 코팅 시스템 또는 코팅 시스템의 부품들을 설계할 수 있다.

Claims (36)

  1. 기판(3), 특히 건축용 유리를 제조하기 위한 투명 기판(3)의 코팅 시스템(1)으로서,
    하나 이상의 코팅 챔버(2) 및 상기 기판(3)에 코팅을 적용하기 위한 코팅 도구(coating tool)(9)를 가진 하나 이상의 삽입 엘리먼트(insert element)(8)를 포함하고,
    상기 코팅 도구는 상기 삽입 엘리먼트(8)에 설치되어, 상기 삽입 엘리먼트(8)와 함께 상기 코팅 챔버(2)의 내부에 삽입될 수도 있고, 상기 코팅 챔버(2)로부터 인출될 수도 있는 것을 특징으로 하는
    기판의 코팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트(8)가 상기 코팅 챔버(2)에 삽입될 수 있도록 상기 코팅 챔버(2)의 측벽(側壁) 상에 하나 이상의 개구부(opening)(10)가 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코팅 챔버(2)와 상기 삽입 엘리먼트(8)는, 상기 코팅 챔버(2)의 상기 개구부(10) 내로 상기 삽입 엘리먼트(8)가 서랍(drawer)처럼 삽입될 수 있도록 되 어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 챔버(2) 내에 진공을 생성하기 위한 하나 이상의 펌프 수단(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트(8)는 상기 펌프 수단(5)과 관계없이 상기 코팅 챔버(2)에 대해 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 시스템은, 상기 코팅 챔버(2)를 통해 평면형 기판이 본질적으로 수평으로 이송되도록, 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    캐소드(cathode)(9)가 수평으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트(8)는 상기 삽입 엘리먼트(8)에 전압을 인가하기 위한 터 미널을 포함하고,
    상기 터미널은, 상기 삽입 엘리먼트(8)가 상기 코팅 챔버(2)에 삽입될 때 전압 인가 커넥션(connection)을 형성하기 위해 상기 터미널이 상기 시스템(1)에 설치된 대응 터미널과 결합되도록, 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 챔버(2)는, 상기 삽입 엘리먼트(8)의 이송 롤러와 결합되는 하나 이상의 커플링(coupling)(15)을 상기 코팅 챔버의 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 챔버(2)는, 회전 가능한 캐소드와 결합되어 상기 시스템이 폐쇄될 때마다 상기 캐소드를 구동시키기 위한 하나 이상의 커플링을 상기 코팅 챔버의 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템(1)은 상기 코팅 챔버(2)에 연결되어 있는 가스 컨트롤 모듈(22)을 포함하고,
    상기 가스 컨트롤 모듈(22)은 상기 코팅 챔버의 내부에 대한 하나 이상의 가 스 커넥션을 가지고,
    상기 삽입 엘리먼트(8)는 대응 가스 커넥션 및 가스 라인(23")을 포함하고,
    상기 가스 라인(23")을 통해 상기 가스 컨트롤 모듈(22)에 의해 공급된 모든 공정 가스는 상기 코팅 챔버(2)의 내부를 통과함으로써 상기 코팅 챔버(2) 내에 공정 가스가 도입되는 것을 특징으로 하는 기판의 코팅 시스템.
  12. 기판(3), 특히 투명 기판의 코팅용 시스템(1)을 위한 삽입 엘리먼트(8)로서,
    상기 기판(3)에 코팅을 적용하기 위한 코팅 도구(coating tool)(9)를 포함하고,
    상기 코팅 도구는 상기 삽입 엘리먼트(8)에 설치되어, 상기 삽입 엘리먼트(8)와 함께 상기 코팅 챔버(2)의 내부에 삽입될 수도 있고, 상기 코팅 챔버(2)로부터 인출될 수도 있는 것을 특징으로 하는
    삽입 엘리먼트.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 코팅 챔버(2)의 내부에 서랍처럼 삽입될 수도 있고, 상기 코팅 챔버(2)로부터 서랍처럼 인출될 수도 있는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    공정 유발(process-induced) 마모 또는 오물 부착(dirt pick-up)이 일어나는 코팅 시스템 부품(components), 및/또는 코팅 재료에 노출되는 코팅 시스템 부품이 추가로 상기 삽입 엘리먼트(8) 내부에 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    쉴드(shield)(17) 및/또는 스크린(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 도구(9)가 하나 이상의 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 코팅 도구(9)가, 상기 캐소드, 특히 튜브형 표적(target)을 고정하기 위한 2개 이상의 마운트(mount)(29)를 가진 캐소드 유닛(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 마운트(29)가 상기 삽입 엘리먼트 상에 직립(upright) 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 마운트(29)가 상기 튜브형 표적의 축에 평행하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 도구(9)가 하나 이상의 평평한 캐소드(flat cathode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  21. 제20항에 있어서,
    유지보수(maintenance) 및/또는 표적 교체를 위한 접근이 가능한 위치로 상기 캐소드(9)를 회전시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 도구(9)가 하나 이상의 회전 가능한 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 캐소드를 회전시키기 위한 구동 유닛 또는 상기 구동 유닛용 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  24. 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 애노드(anode)(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  25. 제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 연속적으로 운반하기 위한 이송 수단(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 이송 수단(6)이 상기 기판을 이동시키는 이송 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  27. 제12항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉴드(17), 스크린(18) 및/또는 코팅 도구(9)를 냉각하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  28. 제12항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트(8)의 삽입을 위해 상기 코팅 챔버(2)에 형성된 개구부(10)를 밀봉하기 위한 플랜지(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  29. 제12항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트는 이동 또는 활주(sliding) 가능한 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  30. 제12항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    매체(media)를 공급하기 위한 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  31. 제12항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    매체를 공급하기 위한 커넥션을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  32. 제12항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    공정 가스의 공급을 조절하기 위한 컨트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  33. 제12항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입 엘리먼트는, 상기 기판(3)의 양면을 코팅하기 위한 코팅 도구(9)가 상기 기판(3)의 이송 경로의 양측에 설치되도록, 설계된 것을 특징으로 하는 삽 입 엘리먼트.
  34. 제26항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 롤러는, 상기 롤러 쪽을 향하고 있는 상기 기판(3)의 면이 상기 롤러측에 위치한 상기 코팅 도구(9)에 의해 코팅될 수 있도록, 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 이송 롤러는, 재료가 상기 코팅 도구(9)에 의해 직접 스퍼터링될 때 상기 롤러에 오물이 부착되는 것을 방지하는 스크린(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 이송 롤러용 상기 스크린(18)이 상기 기판의 코팅 폭 전체를 가로질러 연장되어 복수의 이송 롤러를 커버하는 것을 특징으로 하는 삽입 엘리먼트.
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