KR102092815B1 - 박막 코팅을 적용하기 위한 방법과 이를 구현하기 위한 제조라인 - Google Patents

박막 코팅을 적용하기 위한 방법과 이를 구현하기 위한 제조라인 Download PDF

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Abstract

본 발명의 그룹은 제조 라인, 특히 진공 장비에 관련된 제조 라인과, 광학적, 전기적 및 다른 특징이 주어진 박막 코팅을 적용하기 위한 방법에 관한 것이다. 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인은 입구 에어로크 챔버, 처리 구역을 형성하는 적어도 하나의 제조 장치가 연속적으로 내부에 제공된 제조 챔버, 출구 버퍼 챔버, 운반 시스템, 및 챔버들의 길이를 따라 이동할 수 있는 기판 홀더를 담고 있다. 기판 홀더는 내부에 실린더가 설치된 운반대의 형태를 가지고, 상기 실린더는 운반대의 운동 방향에 축이 같게 배치되며 회전할 수 있다. 실린더의 회전 각 속도와 운반대의 위치 이동의 선형 속도는 처리 프로세스 동안 일정하고, 실린더 표면 상의 각 지점이 처리 구역을 지나가면서 2회의 완전한 회전을 행하도록 선택된다. 본 발명은 적용된 재료의 유용한 이용의 높은 효율과 높은 정도의 코팅 균일성을 가지고, 작은 기판들뿐만 아니라 큰 유연한 기판을 처리하는 것을 가능하게 한다.

Description

박막 코팅을 적용하기 위한 방법과 이를 구현하기 위한 제조라인{METHOD FOR APPLYING THIN-FILM COATINGS AND MANUFACTURING LINE FOR IMPLEMENTING SAME}
본 발명의 그룹은 대량 생산으로 표면을 처리하기 위한 프로세스 장비 분야, 특히 광학, 전기, 및 기타 성질을 갖는 세트로 박막 코팅하도록 지정된 진공 프로세스 장비에 관한 것이다.
기술 레벨로부터, 처리된 물건(기판)에 박막 코팅을 행하는 다양한 방법이 존재한다.
1989년 7월 25일에 발표된 미국 특허 4851095는 회전하는 드럼(drum) 상에 놓인, 기판에 박막 코팅을 마그네트론 증착(magnetron deposition)을 행하는 방법을 설명한다. 기판상에 코팅 증착하는 것은 드럼 주위의 진공 챔버 내에서 장치를 동작시킴으로써 구현된다.
이러한 기술적 해결책의 결점들은 구조물에서 요구된 양만큼의 층을 달성하기 위해서는 반복 프로세스 동작에 대한 필요성으로 인해 물건의 상당한 비용이 들고 생산성이 낮다는 점이다.
중요한 특징들의 결합(combination)에 의해 제안된 방법에 가장 가까운 것은 2005년 5월 17일에 발표된 미국 특허 6,893,544에 도시되어 있는 박막 코팅의 적용 방법인데, 이러한 방법에서는 기판이 프로세스 장비(마그네트론 증착 캐소드, 플라즈마의 선형 소스 등)의 선형 타입에서 이동하는 수직의 납작한 운반대(carriage)에 고정된다.
이러한 방법의 결점은, 특히 복잡한 제어 시스템과 설정(setting) 사용의 필요성(즉, 오버헤드(overhead) 시간과 재료들)으로 인해 복잡하고 정밀한 코팅을 적용할 때의 고비용과 낮은 생산성, 균등 영역보다 높은 프로세스 장비의 처리 영역으로 인한 많은 재료 소비, 및 예를 들면 마그네트론 증착 동안, 타깃 재료의 30 내지 50%가 기판을 놓치고 적용 가능한 프로세스 장비의 제한된 구역이 있고, 이는 우리가 받아들일 수 있는 균일성을 보장하는 장비만을 사용할 수 있고, 이는 넓은 범위의 예측(perspective) 기술을 배제하기 때문이다.
이러한 기술 수준으로부터, 처리된 물건(기판)에 박막 코팅을 적용하기 위한 다양한 장비를 또한 알고 있다.
특히, 대량 생산으로 작은 사이즈의 기판을 처리하기 위해, 예를 들면, 1989년 7월 25일에 발표된 미국 특허 4,851,095에서 설명된, 장치 주위에 기판이 있는, 원통형 기판 홀더를 포함하는 장치와 같은 주기적인 액션(action) 드럼 장치가 사용된다. 또 다른 방향에서는 선형 프로세스 장비를 사용하면서, 드럼 회전에 의해 한 방향으로의 코팅 균일성이 보장된다.
편평한 기판이 처리되는 디스플레이 생산에서는, 인-라인(in-line) 타입의 장비가 사용된다. 후속 처리 단(stage)들을 따라 움직이는 운반대에 기판들이 고정되는 그러한 장비의 일 예로서, 2008년 12월 10일 발표된 실용신안(utility model) RU78785의 특허에서 설명된, 박막 코팅을 형성하기 위한 자동화된 장치를 참조할 수 있다. 하지만, 이 장비는, 오늘날 알려진 임의의 다른 장비처럼, 운송 시스템의 매끄러운 움직임에서 기판에 신뢰 가능하게 고정하는 것의 의존성(dependency)으로 인한 낮은 동작 신뢰성과, 표면으로의 적용시 요구된 균일성을 보장하기 위한 복잡한 제어 시스템과 설정으로 인한 높은 비용과 같은 결점들을 가진다.
전반적인 중요 파라미터들에 의한, 본 발명에 가장 가까운 것은, 2005년 5월 17일에 발표된 미국 특허 6,893,544에서 설명된 박막 코팅의 증착을 위한 프로세스 라인으로, 이는 결과로서 놓이는 에어로크(airlock) 챔버, 처리 챔버, 처리 챔버 내의 처리 장비, 버퍼 챔버, 및 그러한 챔버들을 따라 움직이도록 설계된 납작한 기판 홀더(holder)를 포함한다.
이러한 기술적 해결책은 다음 결점들을 가진다. 즉,
- 다룰 수 있는 기판들의 제한된 범위의 표준 사이즈들, 특히 예를 들면 제조 라인을 따라 움직일 때 신뢰 가능한 보유(hold) 및 보호를 보장할 수 없는 것으로 인해 얇은 유리와 같은 유연한(flexible) 기판을 다룰 수 없는 것;
- 복잡한 제어 시스템 및 설정, 특히 균일성 구역보다 큰 제조 장비의 프로세스 구역을 희생하면서 증착된 층의 균일성을 제공하는 것으로 인해 기판을 놓치는 비율이 30 내지 50%가 되는 것과 같이, 복잡하고 정밀한 코팅과 상당한 재료 소비로 인한 높은 비용;
- 제한된 범위의 적용 가능한 기술과 프로세스 장비로서, 이는 증착된 층의 받아들일 수 있는 균일성의 요구 조건으로 인해 가능한 적용이 제한되기 때문이다.
본 발명의 그룹이 해결하고자 하는 바는, 다양한 범위의 표준 사이즈를 지닌 기판을 처리하기 위해 높은 생산성을 지닌 하나의 통합된 장비를 생성하는 것이다.
이러한 도전이 해결될 때, 기술적 결과가 달성되고, 이는 다양한 범위의 기술과 프로세스 장비를 사용할 능력으로, 높은 정도의 균일한 커버리지(coverage)를 가지고 작은 기판들뿐만 아니라 유연한 큰 기판을 처리할 가능성과, 적용된 재료들의 가치가 추가된 사용(value added use)의 높은 효율성을 보장한다.
이러한 기술적 결과는 기판에 박막 코팅을 적용하는 방법을 실시함으로써 달성되고, 이 경우 박막 코팅은 홀더(holder)에 의해 붙들려 있게 되고 이에 따라 처리 챔버들을 통해 기판으로 홀더를 이동시키며, 이러한 처리 챔버 내에서 코팅은 처리 챔버 내에 위치한 처리 장비에 의해 적용된다. 또한, 기판 홀더는 드럼들의 회전축에 평행하게 처리 장비의 처리 구역들을 통해 이동하고, 일정한 선형(linear) 속도와 각(angular) 속도로 회전하고, 선형 속도와 각 속도의 비는 드럼 표면의 모든 점에 관한 요구(call)가 처리 장비의 처리 구역을 지나갈 때 적어도 2회의 완전한 회전을 만들게 된다는 조건(condition)으로부터 선택된다.
전술한 기술적 결과는 또한 에어로크를 지닌 박막 코팅 제조 라인, 버퍼 챔버들, 그리고 처리 장비가 있는 적어도 하나의 처리 챔버, 운반대 위에 위치하고, 챔버를 통과하는 능력을 가지도록 설치된 기판 홀더, 및 운반 시스템을 가짐으로써 달성된다. 또한, 기판 홀더는 처리 장비의 처리 구역을 통해 움직이고, 그것의 움직임 방향에 대해 축이 같게 운반대 위에 위치하며, 일정한 선형 및 각 속도로 회전하고, 처리 장비의 처리 구역을 지나갈 때 드럼 표면의 모든 점의 적어도 2회의 완전환 회전을 보장하는 회전하는 드럼으로서 설계된다.
이러한 기술적 결과를 달성하기 위해서는, 제조 라인이 주입구 및 배출구 에어로크, 및 버퍼 챔버를 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더 운반대는 기판 홀더 위에 위치한 행거(hanger) 또는 프레임, 또는 기판 홀더 아래에 위치한 선형 가이드가 있는 카트(cart)로서 설계될 수 있다.
제조 라인은 또한, 적어도 기판 홀더를 회전시키기 위해 하나의 드라이브를 구비할 수 있다. 기판 홀더는 마찰(frictional) 및/또는 자기(magnetic) 제거 가능한 커플링(coupling) 및/또는 저전압 전기 모터를 구비할 수 있다. 또한, 모든 기판 홀더는 전기 모터를 구비할 수 있고, 운반 시스템은 롤러(roller)를 구비할 수 있으며, 운반대는 롤러와 상호 작용하는 가이드(guide)를 구비할 수 있다.
설계에 의해 생성된, 균일성(uniformity)을 달성하는 원리가 하나의 처리 장비의 처리 구역을 통한 순방향 이동과 고른 회전(even rotating)을 행하는 원통형 홀더의 움직임을 묘사하는 경우에 설명된다. 모든 회전에 대해 전반적인 실린더 표면의 모든 지점에서 실린더가 움직일 때, 몇몇 코팅 두께인 f(x)가 적용될 것이다. 모든 회전마다, 모든 관찰된 지점 A가 지점 A'까지의 실린더의 시프팅 스텝(shifting step) d에 의해 이동되고, 그 다음 회전에서는, 지점 A'에 해당하는 코팅 두께를 가지게 될 것이다. 전체 처리 구역을 통과한 후, 지점 A에 적용된 전반적인 두께 T는 스텝 d를 갖는 지점들에서의 플롯 차트(plot chart)의 값들의 합에 의해 얻어지게 된다. 이러한 합산(summation)은 스텝 d를 가지고 중간점 규칙 방법의 그래프를 통합한 것(integration)에 상당한다. 또 다른 지점 B에 관해서는, 동일한 합산이 존재하지만, 또 다른 지점 선택에 의한 것이다. 모든 지점에 관해서라는 것의 의미는 완전히(fully) 적용된 두께의 평가가 T0=S/d에 의해 주어지고, 이 경우 S는 그래프 아래의 면적이라는 것이다. 이러한 평가의 정확도는 그것의 구적법(quadrature)에 비례하는 단계에서의 감소에 따라 증가한다. 상대 오차의 평가는 식
Figure 112016078272568-pct00001
에 의해 주어지고, 이 경우 fcp는 f(x)의 평균값이고, M2는 f"(x)의 최대값이다. 이 평가는 프로세스 장비의 안정한 동작의 조건에서의 코팅 두께의 비균일성의 평가이다.
기판 홀더 주위에 같은 거리만큼 떨어져 위치한 N개의 동일한 프로세스 장비를 사용할 때에는, 1부터 N까지 잇따라서 반복 가능한 넘버링(numbering) 프로세스 장비인 단일 프로세스 장비에 관해 참조된, 이전 평가가 사실로 유지된다. 또한, 모든 지점에 관해, k-프로세스 장비의 주입구(inlet)는
Figure 112016078272568-pct00002
만큼 첫 번째 것에 대해 이동된 지점들에서의 값들의 합계에 의해 결정된다. 이제, 합산의 모든 지점을 결합하게 된다면, 그것은 스텝 d/N으로 지점들에서의 값들을 합한다는 것을 의미하게 된다. 장비의 그러한 구성을 적용한다는 것의 의미는 N회 통합한다는 것과 같고, 따라서 N2배 개선되는 것과 같다는 것이다.
요구된 균일성은,
- 기판 홀더 주위에 대칭적으로 위치한 몇몇 동일한 프로세스 장비;
- m은 전체 개수이고, n은 장치의 개수, d는 1회전의 시간당 기판 홀더의 선형 시프트인, 기판 홀더들의 길(way)을 따라 위치할 수 있는 스텝 S가 (m+1/n)*d인 몇몇 동일한 프로세스 장비;
- 외부적으로 제어된, 뚜껑에 의해 가려질 수 있는 증착 구역의 부분에 의해 달성될 수 있다.
균일성 원리에 관해서는, 만약 요구된다면, 기판 홀더가 다양한 속도로 처리 챔버들을 통해 움직일 수 있고, 처리 구역에서는 일정한 속도만을 가진다는 점을 지적하는 것이 필수적이다. 다양한 속도로, 즉 처리 구역에서는 고르고 일정한 속도로, 그리고 처리 구역의 외측에서는 또 다른 속도로, 하지만 처리 챔버의 한계 내에 있는 속도로, 하나의 처리 챔버 내에서 기판 홀더들을 움직이는 능력은, 설계에 따라 요구된 처리 챔버들을 사용하는 능력으로 인해 제조 라인 성분들의 최적화를 보장하고, 이는 제조 라인 생산성을 증가시키게 된다.
본 발명의 그룹이 도면을 통해 설명된다.
도 1은 신호 처리 장치로부터 1회전마다 적용된 두께의 분포를 그래프 상에 도시한 도면(장치의 가운데로부터, X축을 따라 ㎜로 표시한 좌표들).
도 2는 기판 홀더의 블록도.
도 3은 기판 홀더의 정면도.
도 4는 자기 결합 성분들의 블록도.
도 5는 자기 결합의 정면도.
도 6은 제조 라인의 일반적인 그림을 보여주는 도면.
기판에 박막 코팅을 행하는 본 출원은 유리에 4개 층의 반사방지 코팅을 적용하기 위해 프로세스 장비 라인을 배열하는 것의 일 예에 의해 나타내어질 수 있다. 제1 층과 제2 층에 대해서는 ±1%의 층 균일성 요구 조건이 적용되고, 제3 층과 제4 층에 대해서는 ±3%의 층 균일성 요구 조건이 적용된다.
기판 홀더의 길이는 100㎝이다. 처리 구역(zone)에서 홀더의 이동 속도는 라인의 사이클에 의해 결정되고 분당 1m이다.
코팅을 적용하기 위해, 각각의 층마다 하나의 구역씩, 4개의 처리 구역이 생겼다. 800㎜의 타깃(target) 거리를 지닌 중간 주파수 마그네트론이 프로세스 장비로서 사용되었다. 프로세스 장비의 개수는 제조 요구사항과 층 두께에 의해 결정된다. 하나의 프로세스 장치(01)가 제1 층(산화 마그네슘)을 적용하기 위해 사용되고, 제2 층 적용(산화 티타늄)을 위해 2개의 프로세스 장치(02)가 사용되며, 제3 층(산화 마그네슘) 및 제4 층(산화 티타늄) 적용을 위해 각각 03과 04의 4개의 프로세스 장치가 사용된다.
첫 번째 2개의 층이 더 엄격한 균일성 요구조건을 가지고, 적은 개수의 프로세스 장치가 제1 층에 적용하기 위해 사용되기 때문에, 균일성을 위해 필요한 회전속도는 제1 층에 의해 결정된다.
단일 프로세스 장치로부터 1회전마다 적용된 두께의 분포의 일 예가 그래프(도 1)에 도시되어 있고, 이 경우 X축은 장치의 중심으로부터 ㎜로 표시된다.
도시된 그래프에 따르면, 처리 구역의 길이는 120㎝인데 반해, 두께가 0으로 감소되는 테두리 구역들의 길이는 대략 10㎝이다.
처리 구역을 통과하면서 기판 홀더가 2회전 할 때, 비균일성은 대략 ±35%이고, 최소 두께는 가장자리인 한 점과 처리 구역의 중심에 존재하며, 최대 두께는 처리 구역을 2회 거치게 되는 점들 중 하나에 존재하게 된다. 이들 두께의 비는 거의 1:2이고, 이는 ±33%의 비균일성을 생기게 한다.
요구된 균일성을 달성하기 위해서는, 이러한 값을 35배만큼 감소시키는 것이 요구되어, 이는 요구된 횟수의 회전의 평가로서,
Figure 112016078272568-pct00003
를 만들게 된다.
그래프에 의한 좀 더 정밀한 평가는 그러한 회전의 횟수에서 비균일성이 ±0.8%가 되는 것을 보여준다.
그러한 것에 기초하여, 기판 홀더의 회전 속도는 1회전마다 홀더의 선형 시프트가
Figure 112016078272568-pct00004
이하가 되도록 규정된다. 순방향 이동 속도가 1m/min 일 때, 회전 속도는 적어도 10rpm이 된다.
다른 층이 더 나은 균일성을 가지게 되는데, 이는 2개 이상의 동일한 프로세스 장치를 적용하는 것이 회전 속도 증가에 비례적으로 같아서, 균일성 개선을 가져오기 때문이다.
제안된 제조 라인의 동작은 기판 홀더, 진공 로크(vacuum lock), 낮은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버, 높은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버, 주입구 버퍼 챔버, 처리 챔버, 배출구 버퍼 챔버, 높은 진공 상태의 배출구 에어로크 챔버, 낮은 진공 상태의 배출구 에어로크 챔버, 구동 롤러(driving roller)가 있는 운반 시스템, 높은 진공 상태의 펌프, 및 프로세스 장비를 포함하는, 2단(two-stage) 에어로킹(airlocking)이 있는 인라인(inline) 배치의 일 예로 나타내어질 수 있다.
기판 홀더는 운반대(2) 상에 베어링이 있는 드럼(1)으로 구성된다. 기판은, 예를 들면 임의의 알려진 방법에 의해 플레이트(3) 상에 붙들려 있고, 이는 드럼이 회전하는 동안 기판들이 신뢰 가능하게 고정되는 것을 보장하게 된다.
운반대는 가이드(10)를 구비하고, 이러한 가이드(10)는 드럼 아래에 위치하며 유전성(dielectric) 재료로 만들어진 스탠드(stand)(11)상에 설치된다.
많은 경우에, 이용된 제조 프로세스에 따라, 운반대(2)는 다음과 같은 방식으로 설계될 수 있다. 즉,
- 드럼 아래에 선형 가이드들이 위치하는 카트(cart)로서;
- 드럼 위에 선형 가이드들이 위치하는 공중에 매달린 채로;
- 드럼의 변(side)들을 따라 선형 가이드들이 위치하는 프레임으로서;
- 또는 회전하는 실린더의 선형 움직임을 보장하는 또 다른 방식으로.
제거 가능한 자기 커플링(4, 5)의 성분들이 드럼 샤프트의 끝에 설치된다. 커플링 설계는 널리 알려져 있다. 제거 가능한 커플링(4)의 제1 성분은 자성을 지닌 속이 빈 재료로 구성되고, 자석(6)들이 그것의 안쪽 표면을 따라 설치된다. 자석은 극성이 번갈아가며 설치되고, 자화 방향은 도면에 그려져 있다. 자기 커플링(5)의 짝을 이루는(mating) 성분은 부드러운 자기 실린더(magnetic cylinder)로 구성되고, 이러한 자기 실린더의 표면상에는 자석(7)이 설치되어 있으며, 이들 자석의 개수는 제1 성분의 자석들의 개수와 같게 된다. 자석은 극성이 번갈아가며 설치되고, 자화 방향은 도면에 그려져 있다. 제1 성분과 제2 성분의 자석들 사이에는 5㎜의 간극이 존재하고, 이는 기판 홀더들이 부정확하게 연결되는 경우들에서 커플링이 회전할 때 확실히 접촉이 존재하지 않게 한다.
직접 작용(direct action) 전기 모터가 드럼의 회전을 유지하기 위해 사용된다. 모터 액추에이터(actuator) 로터(8)는 자석들이 위에 있는 링 자석으로 구성된다. 제어 유닛이 있는 모터 액추에이터 스테이터(stator)(9)는 운반대 프레임 상에 위치한다. 전기 모터의 파워는 운반대(10)의 선형 가이드들을 통해 직류에 의해 공급된다. 이를 위해, 운반대의 절연된 스탠드(11) 상에 선형 가이드들이 설치된다. 운반 시스템의 롤러들을 통해 선형 가이드로의 전력이 공급된다.
제조 라인은 낮은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버(14), 높은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버(15), 주입구 버퍼 챔버(16), 내부에 프로세스 장치가 있는 처리 챔버(17), 배출구 버퍼 챔버(18), 높은 진공 상태의 배출구 에어로크 챔버(19), 및 낮은 진공 상태의 배출구 에어로크 챔버(20)로 구성된다.
프로세스 장치들은 기판 홀더의 이동을 따라 설치되고, 처리 구역은 기판 홀더의 이동을 따라 프로세스 장치들이 위치하고, 이 장치에 의해 적용된 재료 대부분(90% 넘게)이 기판 홀더에서 증착되는 한계 내에 있는 영역에 의해 결정된다. 또한, 동일한 재료를 증착하기 위해 지정되고, 처리 구역들을 부분적으로 또는 완전히 덮는 프로세스 장치들 몇몇은 하나의 프로세스 장치로서 간주된다. 만약 필요하다면, 층 증착에 수반된 일부 프로세스 장치가 기판 홀더 주위에 설치될 수 있다.
기판이 고정된 홀더(22)는 주입구 에어로크 챔버(14)로 들어가고, 그 후 에어로크 챔버의 도어(21)가 닫힌다. 도어가 닫힌 후, 홀더는 물러나고, 그것의 제거 가능한 커플링(4)이 에어로크 챔버 도어에 설치된 전기 모터(24)에 의해 구동된 진공 출입구의 회전하는 샤프트에 설치된, 커플링(23)의 짝지워지는 부분에 연결된다.
전기 모터가 요구된 회전 속도까지 기판 홀더의 드럼을 회전시킨다. 동시에, 에어로크 챔버는 10 내지 20Pa 압력까지 공기가 퍼내진다.
흡입과 드럼 회전(spinning) 후, 운반 로크(25)의 잠금이 해제되고, 운반대 홀더가 높은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버(15)로 이동되며, 로크(25)가 닫힌다. 높은 진공 상태의 에어로크 챔버는 터보-몰레큘러 펌프(turbo molecular pump)(26)를 구비하고, 그 안에서 0.01Pa 압력 미만의 흡입이 발생한다.
높은 진공 상태의 에어로크 챔버의 흡입 후, 운반 로크(27)의 잠금이 해제되며, 기판 홀더가 주입구 버퍼 챔버(16)로 이동되고, 로크(27)가 닫힌다. 버퍼 챔버 내에서, 기판 홀더는 프로세스 속도까지 느려지고, 이전 단계에서 제조 라인으로 도입된 기판 홀더와 연결된다. 기판 홀더들이 연결하는 자기 커플링과, 들어오는 기판 홀더의 회전은 기판 홀더(28)의 회전과 동기화되어 프로세스 챔버들을 통과한다. 프로세스 챔버 내측에서는 운반 시스템 롤러들에 전력이 공급되어, 기판 홀더들의 전기 모터가 드럼 회전을 유지시키게 된다.
기판에 코팅을 적용하는 것은 프로세스 챔버(17) 내측에서 일어난다. 기판 처리(처리 구역 내의) 동안, 드럼이 회전하고, 그것 자체 축을 따라 고르게 이동한다. 기판 홀더들은 서로 사이에 최소 간극을 두고 처리 구역을 통해 이동한다.
균일성이 한번 회전할 때마다의 스텝 시프트(step shift)에 의해 주로 결정된다는 점을 고려하면, 기판 홀더들의 선형 이동 속도와 회전 속도의 비는 기판 홀더의 표면의 모든 지점이 처리 구역을 통과하면서 적어도 2회의 완전 회전을 행하도록 설정된다. 그러므로 한번 회전할 때마다의 스텝 시프트는 상당히 작고, 선형이고 정밀한 것을 포함하여, 프로세스 장치의 이용된 타입과는 무관하게 적용된 코팅의 높은 균일성을 얻는 것을 허용한다.
동시에 선형으로 움직이면서, 처리 동안 기판 홀더의 요구된 회전 속도를 보장하기 위한 도전은 다음 방법들 중 하나에 의해 구현될 수 있다.
1. 운반대는 정지된 채로 있으면서, 주입구 챔버들 중 하나에서 외부 드라이브를 사용하여, 요구된 속도까지 기판 홀더가 회전되고, 나중에 관성으로 인해 그것의 회전을 유지시킨다.
2. 모든 운반대는 저전압의 전기 모터를 구비한다. 전기 모터로의 전력은 운반대 하우징으로부터 절연된, 운반대의 선형 가이드들 상에서 개별 접촉 롤러들이나 운반 시스템 롤러들을 통해 공급된다.
3. 운반대는 정지된 채로 있으면서, 주입구 챔버들 중 하나에서 외부 드라이브를 사용하여, 요구된 속도까지 기판 홀더가 회전되고, 운반대는 회전을 유지하기 위해 사용되고 낮은 전력이 공급될 수 있는 저전압 전기 모터를 구비한다.
처리 구역에서 모든 기판 홀더에 관해 동일한 회전 속도를 보장하기 위해서는, 모든 기판 홀더는 마찰 또는 자기를 제거할 수 있는 커플링이 구비될 수 있고, 이는 최소 간극으로 모든 기판 홀더들이 이동하는 동안 이웃하는 기판 홀더들 사이에서의 회전의 이동을 보장한다.
금속-유전체 및 복합 금속-유전체 코팅을 적용하기 위해, 통과(pass-through) 장비에 관한 종래의 것들 외에, 다음 방법들 중 하나, 즉 산화가 잇따라 일어나는 산화 중인 층들과 얇은 금속을 여러 번 적용하는 것을 사용할 수 있다.
이 경우 산화는, 예를 들면 산소, 질소, 셀렌 등으로 화학 결합의 형성을 이끌어내는 임의의 반응을 의미한다.
이를 위해, 하나 이상의 금속을 적용하도록 홀더 주위에 프로세스 장치들이 설치되고, 활성화된 반응 기체의 소스(예를 들면, 플라즈마의 소스)를 나타내는, 산화를 위한 프로세스 장치가 있는 특별한 처리 구역이 형성된다.
산화를 위한 프로세스 장치와 금속 적용을 위한 프로세스 장치들 사이의 기체 분리를 보장하는 높은 진공 흡입이 처리 구역에서 설치된다.
이러한 처리 구역을 통과할 때, 매우 얇은 재료 층이 적용되고, 이러한 층이 완전한 산화를 겪게 되는 산화를 위한 프로세스 장치를 통과하는, 금속을 적용하는 프로세스 장치들을 처리된 표면의 모든 지점이 여러 번 통과한다. 처리 구역을 지나간 후, 처리된 표면은 금속-유전체 또는 명시된 내용물이 있는 복합 금속-유전체 코팅에 의해 고르게 코팅된다.
프로세스 장치들은 하나 또는 여러 종류로 된 재료를 적용할 수 있다. 후자의 경우, 재료들을 적용하는 속도는 요구된 코팅 내용물을 얻기 위해 다르게 설정될 수 있다.
프로세스 챔버(17)를 통과한 후, 기판 홀더는 주입구 버퍼 챔버(18)에 들어간다.
운반 로크(29)가 열리고, 기판 홀더의 속도가 증가하여, 또 다른 기판 홀더로부터 멀어지고, 그런 다음 높은 진공 상태의 주입구 에어로크 챔버(19)로 이동하고 그 후, 로크(29)가 닫히며, 운반 로크(30)가 열리고, 기판 홀더가 낮은 진공 상태의 배출구 에어로크 챔버(20)로 이동하여, 그러한 배출구 에어로크 챔버(20)에서 홀더의 자기 커플링의 앞 성분이 도어에 설치된 자기 커플링(31)의 짝이 되는 성분과 연결된다. 마찰로 인해 회전이 어려워지는 샤프트 상에 자기 커플링 성분(31)이 설치된다.
로크(30)가 닫히고, 건조된 공기가 챔버 내로 퍼내지며, 압력이 대기압까지 상승한다. 동시에, 커플링(31)의 제동(braking)으로 인해, 기판 홀더 드럼의 중지(stoppage)가 일어난다.
배출구 에어로크 챔버(20)에서의 압력이 대기압과 같아지게 된 후에는, 챔버 도어(32)가 열리고, 기판 홀더가 제조 라인을 나간다.

Claims (10)

  1. 기판에 박막 코팅을 적용하는 방법으로서,
    기판은 각각이 운반대에 설치되고 특정 순서로 프로세스 챔버를 통해 이동하도록 장착되는 기판 홀더 상에 위치되며,
    상기 기판 홀더는 상기 프로세스 챔버를 통해 순서대로 이동되고, 상기 프로세스 챔버에 내장된(built) 프로세스 장치의 도움으로, 상기 프로세스 챔버에서 상기 코팅이 수행되고,
    상기 기판 홀더는 회전 드럼의 형태로 구현되고,
    상기 회전 드럼은 상기 회전 드럼의 회전 축에 평행한 상기 프로세스 장치의 처리 구역들을 통해 이동되고, 상기 프로세스 챔버를 통과할 때 일정한 선형(linear) 속도와 각(angular) 속도로 회전하고,
    상기 기판 홀더는, 상기 운반대가 움직일 수 없는 동안, 적어도 하나의 에어로크 챔버에서 외부 드라이버에 의해 필요한(requisite) 상기 각 속도로 각각 가속되고, 그 후에 회전을 계속하고,
    운반대 각각은 상기 기판 홀더를 회전시키기 위한 저전압 전기 모터가 장착되고, 상기 저전압 전기 모터는 운반대 하우징으로부터 절연된, 운송 시스템의 롤러들 또는 개별 접촉 롤러들 및 상기 운반대의 선형 가이드들을 통해 공급되며,
    상기 선형 속도와 상기 각 속도의 비는 상기 회전 드럼 표면의 각 지점이 상기 프로세스 장치의 상기 처리 구역들을 통과할 때 적어도 2개의 완전한 회전을 실행하는 조건에 기초하여(on the basis of) 선택되는 기판에 박막 코팅을 적용하는 방법.
  2. 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인으로서,
    에어로크 챔버(airlock chamber),
    버퍼 챔버 및
    프로세스 장치를 포함하는 적어도 하나의 프로세스 챔버, 운반대 상에 위치하고 특정 순서로 상기 프로세스 챔버를 통해 이동할 수 있도록 장착되는 기판 홀더, 및
    운송 시스템을 가지며,
    상기 기판 홀더 각각은 이동방향과 동축으로 상기 운반대 상에 설치되는 회전 드럼의 형태로 구현되고,
    상기 운반대는 일정한 선형 속도로 이동 가능하도록 구현되고,
    상기 프로세스 챔버를 통과할 때 상기 회전 드럼은 일정한 각 속도로 회전 가능하도록 구현되고,
    상기 운반대가 움직일 수 없는 동안 상기 기판 홀더가 각각 필요한 상기 각 속도로 가속될 수 있는 드라이브를 통하여 적어도 하나의 에어로크 챔버에 외부 드라이버가 제공되고,
    상기 운반대 각각은 상기 기판 홀더를 회전시키기 위한 저전압 전기 모터가 장착되고, 상기 저전압 전기 모터는 운반대 하우징으로부터 절연된, 상기 운송 시스템의 롤러들 또는 개별 접촉 롤러들 및 상기 운반대의 선형 가이드들을 통해 공급되며,
    상기 프로세스 장치의 처리 구역들을 통과할 때(upon passage), 상기 회전 드럼의 표면의 각 지점이 적어도 2개의 완전한 회전이 실행되는, 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  3. 제2 항에 있어서,
    주입구 에어로크 및 주입구 버퍼 챔버, 그리고 배출구 버퍼 챔버 및 배출구 에어로크 챔버들을 가지는 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 기판 홀더의 상기 운반대는 공중에 매달려 있고, 상기 기판 홀더 위에 위치하도록 설계된 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 기판 홀더의 상기 운반대는 프레임으로서 설계된 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 기판 홀더의 상기 운반대는 상기 기판 홀더 아래에 위치한, 선형 가이드들이 있는 카트(cart)로 설계된 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  7. 제2 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 기판 홀더의 회전 드라이브를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 마찰 및/또는 자기를 제거할 수 있는 커플링을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
  9. 삭제
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 운송 시스템은 롤러(roller)를 구비하고, 상기 운반대는 상기 롤러와 상호 작용하는 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅을 적용하기 위한 제조 라인.
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