KR20050083126A - 인라인 코팅장치의 조작방법 - Google Patents

인라인 코팅장치의 조작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2n+1(n은 정수이며 2가 바람직함)개의 챔버를 포함하는 인라인 코팅장치의 조작방법에 관한 것이다. 상기 코팅장치의 2배수의 2개의 챔버 사이의 적어도 하나의 게이트를 개폐 가능하게 함으로써, 동일한 코팅장치에서 크기를 초과한 기판을 코팅할 수 있게 된다. 상기 게이트의 개폐는 정상적인 조작에 비해 압력 경로의 변화를 수반한다.

Description

인라인 코팅장치의 조작방법 {METHOD FOR OPERATING AN IN-LINE COATING INSTALLATION}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 조작방법에 관한 것이다.
기판을 코팅하기 위해서, 진공상태에서 소위 대상물(target)에 입자를 스퍼터링하여 입자가 상기 기판 상에 도포되는 스퍼터링 장치가 이용된다.
공정 중에서, 기판이 연동(interlock)을 통해 스퍼터링 장치 내부에 연속적으로 투입되고 다시 연동을 통해 배출되는 것을 인라인 코팅장치 또는 "통과식(pass-through)" 코팅장치라고 일컫는다.
이러한 장치는 비교적 소형이지만 개별 챔버가 상호접속된 선형 구조이거나 각각의 단부가 진공전이잠금(vacuum transition locking)되는 1개 또는 2개의 대형 챔버로 이루어진다. 처리챔버는 하나의 대형 챔버를 따라 제공되거나 각각의 개별 챔버 내에 제공된다.
US 5,753,092에 공지된 인라인 스퍼터링 시스템은 3개의 동심형 실린더를 포함하며, 내측 및 외측 실린더는 실린더 벽에 의해 환형의 챔버를 형성한다. 내측 실린더와 외측 실린더 사이에 배치되는 중앙 실린더는 기판을 지지하고 실린더 지지부의 역할을 하는 개구부를 가지며, 환형의 통과챔버(transit chamber)를 채우고 단차식으로 회전 가능하다.
DE 200 22 564 U1에는 코팅 세그먼트를 구비한 기판의 무결함 코팅장치가 공지되어 있으며, 진공 코팅 섹션을 포함하고 입구 및 출구가 연동된다. 또한, 캐리어가 제공되며, 이 캐리어는 기판을 수용하기 위한 캐리어 인서트(carrier insert)를 포함한다. 캐리어 경로는 폐쇄된 경로로서 이행된다.
인라인 코팅장치에서 공간을 절약하기 위해서, JP 2002309372 A에는 리턴챔버를 제공함으로써 필요한 지지부의 수를 감소시키는 것이 공지되어 있다. 지지부는 기판과 함께 제1 방향으로 이동하고, 180도 회전하며, 이어서 제2 방향으로 이동한다.
공지된 장치의 챔버는 기판의 크기에 맞게 주문제작된다. 처리될 기판의 크기가 초과되면 더 큰 챔버를 구비한 다른 장치가 사용되어야 한다.
본 발명은 하나의 코팅장치만으로 정상적인 크기의 기판은 물론 더 큰 기판도 코팅할 때의 문제를 해결하기 위한 것이다.
상기 문제는 청구범위 제1항의 특징에 의해 해결된다.
따라서, 본 발명은 2n+1(n은 정수이며 특히 2가 바람직함)개의 챔버를 가진 인라인 코팅장치의 조작방법에 관한 것이다. 코팅장치의 2배수의 2개의 챔버 사이의 적어도 하나의 게이트를 개폐 가능하게 함으로써, 동일한 코팅장치에서 크기를 초과한 기판을 코팅할 수 있게 된다. 정상 조작과 비교하여, 게이트의 개폐는 압력 경로의 변화를 수반한다.
본 발명의 장점은 코팅장치를 최대한 활용할 수 있는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 코팅장치의 측면도이다. 코팅장치(1)는 3개의 챔버, 즉, 내향 이송챔버(2), 처리챔버(3), 및 외향 이송챔버(4)를 포함한다. 각각의 챔버(2, 3, 4) 사이와 챔버(2, 4)의 입구 사이에는 진공 밀봉되고 개폐 가능한 모두 4개의 게이트가 위치된다. 도 1에서는 게이트 자체는 나타내지 않고 연장부(5 내지 8)로만 나타내었다. 코팅될 기판, 예를 들면 편평한 건축용 유리, 금속판, 실리콘웨이퍼, 합성판재 등은 내향 이송챔버(2)에 투입되고, 이어서 처리챔버에서 코팅된 후, 외향 이송챔버(4)를 통해 가이드된다. 기판은 챔버(2, 3, 4)를 통해 지지되거나 지지되지 않고 이동될 수 있다. 그러나, 어떠한 경우에도, 챔버(2, 3, 4) 내에는 기판의 이송을 위한 이송시스템이 제공된다.
참조부호 9 내지 17은 소정의 압력치로 챔버(2, 3, 4)를 배출시키는 펌프를 나타낸다. 이들 펌프는 본 실시예에서는 챔버의 측벽에 배치된다. 그러나, 이들 펌프는 챔버의 천정에 배치될 수도 있다.
챔버(2, 3, 4)의 크기는 기판의 최대 크기에 의해 결정되며, 예를 들어 건축용 유리의 경우 2.54㎜ × 3.66㎜ 또는 3.21㎜ × 6.00㎜이다. 챔버의 수는 원하는 최소 사이클 시간에 의해 결정된다. 사이클 시간이란 제1 기판이 챔버(2)에 투입된 후 제2 기판이 동일한 챔버(2)에 투입될 때까지의 경과시간을 의미한다. 일반적으로, 대략 90초의 사이클 시간에 대하여는, 도 1에 나타낸 것과 같은 소위 3챔버 방식이 적용된다.
게이트가 개방되면, 기판이 연장부(5)에서 챔버(2) 내부로 투입되고, 연장부(5)의 게이트 및 연장부(6)의 게이트가 폐쇄되면, 챔버(2) 내부는 펌프(9, 10, 11)에 의해 내부 압력이 예를 들어 0.05 mbar로 저하된다. 일반적으로 지지부 또는 캐리어 상에 위치될 수 있는 기판의 이동은, 연장부(6)의 게이트 또한 초기에 폐쇄되어 기판이 이 게이트에 의해 정지되게 되기 때문에, 불연속적이다.
내향 이송챔버(2)의 압력이 예를 들어 0.05 mbar의 소정 압력치에 도달하면, 연장부(6)의 게이트가 개방되어 기판이 챔버(3)를 통해 연속적으로 이동되며, 이 때 진공이 얻어진다. 챔버(3)에서 코팅이 실행된다. 코팅 후, 기판은 외향 이송챔버(4)를 통해 외측으로 이송된다.
3챔버 코팅장치에서의 사이클 시간은 비교적 길다. 그 이유는, 이송챔버(2) 내부가 소정의 저압에 도달될 때까지 기판이 내향 이송챔버(2) 내에서 비교적 장시간 머물러야 하기 때문이다.
도 2에 나타낸 것과 같은 5챔버 코팅장치에서는 사이클 시간이 보다 짧다. 이러한 5챔버 코팅장치(20)는 3챔버 코팅장치(1)에 비해, 연장부(25, 26)에 2개의 완충챔버(21, 22) 및 대응하는 펌프(23, 24)를 포함한다. 5챔버 코팅장치(20) 내의 기판이 보다 신속하게 챔버(2, 21, 3, 22, 4)를 통해 이동할 수 있기 때문에 사이클 시간이 보다 짧다. 이렇게 보다 빠른 이동은 도 1에 나타낸 3챔버 시스템의 챔버(2, 4)와는 달리 챔버(2, 21 또는 22, 4)에서 배출이 일어나기 때문이다.
5챔버 코팅장치(20)의 경우, 기판은 내향 이송챔버(2) 내부에 불연속적으로 이동되며, 내향 이송챔버(2)의 압력은 대략 15 mbar로 강하되어 3챔버 장치에서와 같이 0.05 mbar로 되지는 않는다. 다음 타이밍에서, 기판은 연동(interlock)을 통해 완충챔버(21)로 이송되고, 완충챔버(21) 내의 압력은 처리챔버(3)의 압력에 가깝게 된다. 기판이 처리챔버(3)를 통해 연속적으로 이동된 후, 이들은 완충챔버(22) 및 외향 이송챔버(4)를 통해 대기압의 외부로 배출된다.
5챔버 코팅장치의 경우, 사이클 시간은 90초 가량 단축되고, 이로 인해 코팅장치로 향하는 기판의 내향 이송처리가 내향 이송챔버(2) 및 완충챔버(21)로 분할되고, 결국 양쪽 챔버에서 동시에 이송이 이루어질 수 있다. 즉, 기판이 내향 이송챔버(2)로부터 완충챔버(21)로 이송된 후에는, 다른 기판이 이미 내향 이송챔버(2)로 이송될 수 있다. 기판을 처리챔버(3) 내부에 투입하기 위해, 처리챔버(3)의 전방에 있는 챔버의 압력은 대략 0.05 mbar로 강하되어야 한다. 3챔버 코팅장치(1)에서, 이러한 0.05 mbar로의 감압은 내향 이송챔버(2)에서만 일어난다.
이와는 대조적으로, 5챔버 코팅장치(20)의 경우, 내향 이송챔버(2)의 압력은 단지 대기압으로부터 대략 15 mbar로 감압되고, 이어서 처리될 기판이 완충챔버(21) 내부로 이송된다. 내향 이송챔버(2)와 완충챔버(21) 사이의 연장부(6)에 있는 게이트가 개방되면, 압력이 동일해진다. 이미 처리챔버(3) 쪽으로 개방된 완충챔버(21)의 압력은 0.05 mbar 보다 현저하게 낮으며, 예를 들어 3 × 10-3 mbar가 얻어진다. 결과적으로, 완충챔버(21) 자체는 처음부터 저압치로 감압될 필요가 없다. 이로 인해, 연장부(6)의 게이트가 개방된 후에 15 mbar의 압력이 얻어진 내향 이송챔버(2)는 3 × 10-3 mbar의 압력이 얻어진 완충챔버(21)와 연결되어 동일한 크기의 양 챔버(2, 21)의 전체 압력인 대략 7 mbar의 평균압력치로 감압된다. 연장부(6)의 게이트가 폐쇄된 후, 이제 완충챔버(21)의 압력은 펌핑에 의해 대략 7 mbar로부터 대략 0.05 mbar로 감압된다. 기판이 완충챔버(21)로부터 처리챔버(3)로 이송되는 동안, 내향 이송챔버(2)가 비워지고 계속해서 연장부(5)의 게이트가 개방된 후에 내향 이송챔버(2)에는 다시 다음 기판을 위한 내향 이송처리가 이미 시작될 수 있다. 연장부(5)의 게이트가 개방됨에 따라 내향 이송챔버(2)는 대기압의 압력이 되고, 다시 대략 15 mbar로 감압된다. 결과적으로, 내향 이송챔버(2)의 압력은 대기압과 대략 15 mbar 사이에서 변동된다. 반대로, 완충챔버(21)는 7 mbar와 0.05 mbar 사이에서만 압력이 변동된다.
챔버를 진공으로 감압하는 경우, 감압은 지수함수에 따라 발생한다. 대략 1000 mbar로부터 대략 15 mbar로의 압력 변화는 신속하다. 반면에, 예를 들어 0.05 mbar와 같은 저압으로 더 감압하는 데는 시간이 걸린다.
예를 들어, 날개형 로터리 펌프, 루츠(roots) 펌프, 또는 터보몰레큘러(turbomolecular) 펌프와 같은 여러 유형의 진공 펌프는 상이한 압력 범위에서 자신의 최적의 감압 성능을 갖는다. 날개형 로터리 펌프는 대기압으로부터 대략 0.005 bar로 감압시킨다. 그러나, 이러한 압력을 얻기 위해서는 매우 장시간을 요한다. 루츠 펌프는 매우 다양하게 사용될 수 있으며, 최적의 감압 성능은 1 내지 0.1 mbar이다. 0.1 mbar 이하에서는 터모몰레큘러 펌프만이 연결되지만, 10-2 mbar 이하에서만 감압 성능이 유용하다.
펌프(9~17 또는 9~17, 23, 24)는 실행해야 할 임무에 따라 선택된다. 내향 이송챔버(2) 및 완충챔버(21)를 위한 펌프는 양 챔버(2, 21)에 대한 펌핑 시간이 대략 동일하도록 배치된다.
3챔버 코팅장치(1)의 내향 이송챔버(2)는 날개형 로터리 펌프 및 루츠 펌프인 펌프(9 내지 11)에 의해 감압된다. 루츠 펌프는 저압 범위에서 0.05 mbar인 전환점까지 흡입 성능을 증가시키며, 처리챔버(3)로 향하는 연장부(6)의 게이트는 상기 전환점에서 개방되기 시작한다. 이 때 펌핑 시간이 대략 30-60초일 때 일반적인 사이클 시간은 60-90초이다.
그러나, 5챔버 코팅장치(20)의 내향 이송챔버(2)는 날개형 로터리 펌프만으로 이루어진 펌프(9 내지 11)에 의해 감압된다. 완충챔버(21)용 펌프 스테이션(23)은 날개형 로터리 펌프 및 루츠 펌프를 포함할 수 있다. 종래의 5챔버 조작에서 펌핑 시간이 15-20초일 때 사이클 시간은 대략 45초이다. 사이클 시간과 펌핑 시간 사이의 차이는 특히 유리판의 이동 및 게이트의 개폐를 위해 필요하다.
도 3은 3챔버 코팅장치(1)의 평면도이며, 도 4는 5챔버 코팅장치(2)의 평면도이다.
도 3에는 챔버(2, 3, 4)는 물론 관련 게이트(60, 61, 62, 63)를 구비한 연장부(5, 6, 7, 8)가 나타나 있다. 또한, 처리챔버(3)에는 이송챔버(31, 33)를 형성하는 2개의 슬릿 다이어프램(18, 30 또는 19, 29)이 나타나 있다. 참조부호 30, 29는 판금부(18, 19) 상에 직각으로 배치되는 슬릿 다이어프램을 나타낸다.
도 4는 5챔버 코팅장치의 평면도이다. 이러한 5챔버 코팅장치는 챔버(21, 31 및 33, 22) 사이에 각각 위치되는 2개의 추가 게이트(64, 65)를 포함한다.
정상 조작 중, 즉 도 4에 따른 코팅장치(20)에서 길이가 초과되지 않은 기판이 코팅되는 경우, 다음과 같은 펌핑 과정이 수행된다. 내향 이송챔버(2)가 배출되고, 게이트(60)가 개방되어 기판이 내향 이송챔버(2) 내부로 이송된다. 게이트(60)가 다시 폐쇄된다. 챔버(2) 내의 압력이 15 mbar의 전환점에 도달한 후, 게이트(61)가 개방되어 기판이 챔버(21) 내부로 이송된다. 게이트(61)가 다시 폐쇄된다. 완충챔버(21) 내의 압력이 대략 0.05 mbar로 감압되면, 내향 이송챔버(2)는 배출되고 이어서 게이트(60)가 개방된다. 이제 새로운 기판이 내향 이송챔버(2) 내부에 투입되고 게이트(60)가 다시 폐쇄된다. 동시에, 완충챔버(21)의 압력이 대략 0.05 mbar의 전환점에 도달하면, 게이트(64)가 개방되어 제1 기판이 이송챔버(31)를 통해 처리챔버(3) 내부로 이동된다. 일반적으로, 이러한 조작에서는 게이트(60, 61, 64) 중에서 항상 하나만 개방된다. 챔버와 펌프 사이, 그리고 챔버와 대기환경 사이에는 밸브가 배치된다는 것을 이해하여야 한다. 펌핑 전원을 단절하기 위해, 챔버와 펌프 사이의 밸브가 폐쇄되지만 펌프는 계속해서 가동한다. 챔버를 배출시키는 동안, 대기를 향하는 챔버 전방의 밸브는 개방되어 공기가 챔버 내부로 유입되어 챔버의 압력이 대기압으로 승압되도록 한다.
도 4에 따른 5챔버 코팅장치의 정상 조작에서, 결과적으로, 챔버(2)는 대기압으로부터 대략 15 mbar로 감압되고, 게이트(61)가 개방되면, 이미 챔버(3)(대략 3 × 10-3 mbar) 쪽으로 개방된 챔버(21)의 압력이 0.05 mbar보다 현저히 낮기 때문에, 압력 평형이 일어난다. 이로 인해 동일한 치수의 양 챔버(2, 21) 내의 전체 압력은 대략 7 mbar로 감압된다. 이어서 챔버(21)는 7 mbar로부터 대략 0.05 mbar로 감압된다. 챔버(21) 내의 루츠 펌프는 중단 없이 가동될 수 있는데, 그 이유는 챔버 내의 압력이 대략 7 mbar와 0.05 mbar 미만 사이에서 변화되기 때문이다.
5챔버 코팅장치(20)의 정상 조작에서, 이송 시스템은 기판을 내향 이송챔버(2)로부터 완충챔버(21)로 이송하는 동안에만 동기 가동된다. 나머지 이동 상태에서, 양쪽 이송 시스템은 특정 기판을 서로 독립적으로 이송할 수 있다.
도 5의 좌측에는 도 4의 코팅장치(20)와 유사한 장치가 단면으로 나타나 있다. 이 장치는 도 4의 장치와 상이하며, 슬릿 다이어프램(30) 외에 추가의 슬릿 다이어프램(28)을 갖는다. 내향 이송챔버(2)에는 롤러 또는 실린더(34 내지 37)가 제공되고, 완충챔버(21)에는 롤러 또는 실린더(38 내지 41)가 제공되며, 처리챔버(3)에는 롤러 또는 실린더(42 내지 53)가 제공된다. 이들 롤러 또는 실린더 상에 놓인 기판(55)은 좌측으로부터 우측으로 이동된다.
슬릿 다이어프램(30, 28)은 판금부(18, 27)에 매달리고, 그 아래쪽에는 기판(55)이 슬릿 다이어프램 아래를 지나갈 수 있는 크기로 슬릿이 개방된다. 처리챔버(32) 내에는 스퍼터 음극(sputter cathode)(56)이 위치된다. 기판(55)은 이 음극에서 분사된 입자에 의해 코팅된다.
슬릿 다이어프램(30, 28)은 처리챔버(3)의 전체 깊이에 걸쳐 연장된다. 이것은 슬릿 다이어프램의 판금부(18, 19)에도 적용된다.
챔버 사이의 가스 분리를 개선하기 위해서, 이송 시스템은 추가의 판금(미도시)으로 덮일 수 있으며, 이로 인해 이송 롤러의 상부만이 돌출된다.
결국, 기판 이송 장치는 동일 회전수로 회전하여 기판을 이송하는 다수의 롤러 또는 실린더(34 내지 53)를 포함한다. 게이트(61, 64, 65, 62)가 제공된 위치에서, 이송 장치는 롤러 또는 실린더 사이가 중단되거나 커다란 공간을 갖게 된다. 챔버(2, 21, 22, 4)의 이송 장치 섹션은 간헐 작동되고, 챔버(3)의 이송 장치 섹션은 연속 작동된다.
정상적인 조작에서, 도 4 및 도 5에 따른 5챔버 코팅장치에서의 기판 이송은 다음과 같다. 챔버(2)의 이송 장치가 작동되어 기판(55)을 내측으로 이송한다. 기판(55)이 챔버(2)의 소정 위치에 도달하면 이송이 정지된다. 기판(55)을 챔버(2)로부터 챔버(21)에 이송하기 위해서 실린더(34~37 또는 38~41)를 구비한 양쪽 이송 장치가 동시에 작동되고 기판(55)이 챔버(21)의 말단 위치에 도달했을 때에만 정지된다. 기판(55)을 챔버(3)로 이송시키기 위해서 챔버(21) 내의 실린더(38~41)가 작동되고 챔버(3) 내의 실린더(42~53)는 어떠한 경우에도 중단 없이 가동된다. 챔버(3)로부터 챔버(22)(도 2 참조)로의 이송을 위해, 이들 챔버에 위치된 이송 장치가 게이트(65)의 개방과 동시에 작동된다. 추가적인 외측으로의 이송 처리는 내측으로의 이송 처리와 유사하게 이루어지지만 그 순서는 반대이다.
내향 이송챔버(2)는 날개형 로터리 펌프만을 포함하는 펌프 스테이션에 의해 감압되지만, 챔버(21)용 펌프 스테이션은 날개형 로터리 펌프 및 루츠 펌프를 포함한다. 챔버를 배출시키는 동안, 펌프는 정지되지 않지만 챔버와 펌프 사이의 밸브는 폐쇄된다.
지금까지는 3챔버 코팅장치(1) 및 5챔버 코팅장치(20)의 자체 공지된 기능을 설명하였다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따라 비교적 커다란 기판도 코팅될 수 있는 5챔버 코팅장치에 대하여 설명한다.
양 코팅장치(1, 20)에 최대로 허용되는 기판의 크기는 특정 챔버의 크기에 좌우된다. 챔버(2, 21 또는 22, 4)보다 큰 기판은 코팅될 수 없다. 또한, 챔버는 동일한 크기의 모듈로서 적용된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 게이트(61, 63)가 개방되어 있다면 커다란 기판이 처리될 수 있다. 이 경우, 챔버(2, 21 및 4, 22)는 각각의 경우에 커다란 공간을 형성하여 커다란 기판이 수용될 수 있다.
연동되는 챔버(2, 21, 22, 4)에 대하여 동일한 크기의 동일한 모듈이 사용되며, 3챔버 코팅장치(1)이거나 5챔버 코팅장치(20)이거나 상관없다. 동일한 최대 크기의 동일한 기판이 양 코팅장치(1 또는 20)에서 코팅되기 때문에 챔버들 또한 동일한 크기를 가져야 한다.
내향 이송챔버, 완충챔버, 외향 이송챔버 모두가 동일한 크기라고 가정하면, 이들은 모듈로 이루어지기 때문에, 게이트(61, 62)가 개방된 경우 길이가 2배인 기판이 처리될 수 있다. 예를 들어 길이 6m, 폭 3.21m 이상의 치수가 요구되는 특정의 코팅 작업이 표준 챔버 크기의 코팅장치로 가능할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 5챔버 코팅으로부터 3챔버 코팅으로의 전환 처리를 설명한다.
5챔버 조작으로부터 3챔버 조작으로 전환하기 위해, 내향 이송챔버(2)와 완충챔버(21) 사이, 또는 외향 이송챔버(4)와 완충챔버(22) 사이의 게이트(61, 62)만을 개방하는 것은 불충분하다. 펌핑 순서 및 구동 제어가 새로운 조건으로 설정되어야 한다. 결국, 내향 이송 과정에 상당한 변화가 필요하다. 전술한 바와 같이, 3챔버 코팅장치(1)에서의 기판의 내향 이송은 펌프(9~11)에 의해 내향 이송챔버(2)를 대략 0.05 mbar의 압력으로 감압시킴으로써 일어난다. 내향 이송챔버(2)를 대기압으로부터 이송압력으로 감압하기 위해서는 보다 장시간의 펌핑이 필요하다. 기판이 처리챔버(3) 내부로 이송될 때 처리챔버(3) 쪽의 게이트(61)가 개방되기 때문에, 3 ×10-3 mbar의 압력까지만 허용되는 처리챔버(3) 내부에 지나치게 고압인 기체가 들어가게 된다. 이를 방지하기 위해, 처리챔버(3)의 입구 영역에는 펌프(12)의 수가 증가되어 배치된다(도 1에는 1개의 펌프(12)만 나타냄). 이 입구 영역은 슬릿 다이어프램(18, 30)에 의해 처리영역(32)과 격리된다. 이 입구 영역은 비록 슬릿 다이어프램(18, 30)에 의해 처리챔버(3)에서 격리되고 게이트에 의해 격리된 것은 아니지만 이송영역(31)으로 지칭된다. 결국, 처리챔버(3)는 이송영역(31), 처리영역(32) 및 이송챔버(4) 쪽 전방의 추가의 이송영역(33)을 포함하게 되며, 이송영역(33)과 처리영역 사이에는 추가의 슬릿 다이어프램(19, 29)이 제공된다.
다수의 터보 펌프(12)에 의해 감압되는 처리챔버의 이송영역(31)을 "이송섹션"이라고 한다. 처리영역(32)은 동일한 크기의 다수의 개별 세그먼트가 조합되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 추가되는 세그먼트의 수는 수행되는 특정 임무에 따른다. 3챔버 코팅장치(1)의 경우, 내향 이송챔버(2)에는 0.05 mbar의 압력이 얻어져서, 게이트(61)가 개방되었을 때, 처리영역(32)의 압력이 대략 3× 10-3 mbar이기 때문에, 기체가 처리영역(32) 내부로 유입되게 된다. 이러한 압력 서지(surge)는 다수의 터보 펌프의 높은 흡입 성능에 의해 처리챔버(3)의 "이송섹션"에서 흡수된다.
길이 초과 기판을 위한 특정 조작, 즉 5챔버 코팅장치(20)가 3챔버 코팅장치(1)로서 조작되는 경우, 도 4에 따른 5챔버 코팅장치에서는 다음의 처리가 일어난다. 챔버(2, 21)가 배출된다. 게이트(60)가 개방된다. 이 조작 상태에서는 기판이 파괴되지 않도록 게이트(61)는 항상 개방된 상태로 유지된다. 기판이 챔버(2, 21) 내부로 이송되고 이어서 게이트(60)가 다시 폐쇄된다. 대략 0.05 mbar의 압력 전환점에 도달한 후, 게이트(64)가 개방되고, 기판이 처리챔버(3) 내부로 이송되고 게이트(64)가 다시 폐쇄된다. 챔버(2, 21)가 배출된 후, 게이트(60)가 다시 개방되어 다른 기판을 이송하도록 한다.
특정의 외향 이송처리는 유사하지만 반대 순서로 일어난다. 즉, 먼저 기판이 외향 이송챔버(22)로 보내지고, 이어서 배출이 수행되고, 이어서 게이트(63)가 개방되어 대기압으로 된다.
초과된 길이를 가지는 가공될 기판, 바람직하게는 유리판을 처리하기 위해, 5챔버 코팅장치(20)에서 2개의 챔버(2, 21 및 4, 22) 사이의 게이트(61, 62)를 개방시키는 것은 불충분하다. 2개의 챔버(2, 21)에 대한 펌핑 프로그램을 변경하여 양 챔버(2, 21 및 22, 4)만이 대기압으로부터 대략 0.05 mbar로 감압되도록 할 필요가 있다. 이렇게 코팅장치의 내향 이송 시간의 연장 및 이에 따른 전체적인 사이클 시간의 연장에도 불구하고, 코팅장치의 크기를 증대시키지 않고 초과된 길이의 기판을 처리할 수 있게 된다.
초과된 길이의 기판을 위한 특정 조작에 의하면, 5챔버 코팅장치에서의 펌핑은 다음의 상세한 단계에 따라 일어난다. 챔버(2, 21)가 대기압으로부터 대략 0.05 mbar로 모두 감압된다. 이를 위해, 챔버(2)용 펌핑 프로그램에서 전환점이 15 mbar로부터 7 mbar로 낮춰져야 한다. 이 경우 챔버(2)용 펌프 세트는 대기압으로부터 7 mbar로 감압하고, 이어서 펌프 세트와 챔버(2) 사이의 밸브가 폐쇄되지만, 동시에 이미 폐쇄되었던 제2 펌프 세트와 챔버(21) 사이의 밸브가 개방된다. 그 이유는, 챔버(2)의 펌프 세트가 대기압으로부터 감압할 수 있는 날개형 로터리 펌프를 포함하기 때문이다. 날개형 로터리 펌프 외에, 챔버(21)의 펌프 세트는 루츠 펌프를 또한 포함하며, 이 루츠 펌프는 대략 7 mbar의 초기에 연결되어야만 한다. 확대된 내향 이송챔버(2+21)를 대략 0.05 mbar로 감압할 수 있도록 하기 위해, 결국 양쪽 펌프 세트가 연속적으로 사용되며 정상 조작에서와 같이 동시에 조작되지 않는다.
챔버(22, 4)의 배출 및 감압은 전술한 것과 유사하게 일어난다.
초과된 길이의 기판을 코팅하기 위해 5챔버 코팅장치(20)가 사용되는 경우, 내향 이송처리 중인 이송 시스템은 단일 시스템처럼 동기식으로 조작되어야 하며, 그렇지 않으면 기판 상에 긁힘이 발생하게 된다. 기판이 이송 시스템의 하나의 섹션으로부터 가동되지 않고 있는 다른 섹션으로 밀리게 되면, 회전하고 있는 롤러 상의 기판 하부가 끌리거나 기판이 회전하고 있지 않은 롤러 위로 밀리게 되며, 양자 모두의 경우에 긁힘 자국이 발생한다.
길이가 초과된 기판(55)을 위한 특정 조작에서, 도 4 및 도 5에 따른 5챔버 코팅장치에서의 이송은 다음과 같이 일어난다. 정상적인 조작에서 챔버(2, 21)의 이송용 실린더(34~37 및 38~41)는 각각 동기 조작되거나 필요에 따라 서로 독립적으로 조작되며, 이들 이송용 실린더(34~37 및 38~41) 모두를 하나의 이송용 실린더처럼 취급하기로 한다. 챔버(2) 내에서 기판(55)이 말단 위치에 도달하는 것은 무시되어야 한다. 즉, 기판(55)이 챔버(21)의 말단 위치에 도달할 때까지 이동되어야 한다. 이 경우, 챔버(2, 21) 내의 이송장치의 개별 섹션이 서로 독립적으로 조작되는 상태로는 작동하지 않는다. 추가의 기판 이송은 전술한 것과 마찬가지로 일어난다.
펌프, 이송 롤러, 게이트 등의 제어는 제어용 컴퓨터의 형태로 구입할 수 있는 프로그램내장 제어장치(SPS)에 의해 행해지는 것이 바람직하다.
이러한 제어에 있어서, 상당히 대형인 산업용 코팅장치가 플렉시블 프로그램(SPS 프로그램 시퀀스)에 의해 제어될 수 있다. 코팅장치의 부품인 모든 측정 시스템, 리미트 스위치, 센서, 모터, 밸브, 제어장치 등은 제어용 컴퓨터의 입력측 및 출력측에 연결된다. 코팅장치의 제어는 상기 입력측 및 출력측을 논리 링크를 통해 서로 연결하고 정확한 시간 시퀀스로 필요한 실행을 하도록 하는 프로그램에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 전술한 코팅장치가 상이한 작동 상태로 제어되어야 하는 경우, 하드웨어의 상당한 변경이 필요하지 않다. 전환점이 고정된 압력용기(pressure cell) 대신에 유연하게 프로그램될 수 있는 압력 센서가 이용되는 경우, 변경된 압력 전환점을 측정하는 새로운 논리 링크만이 다른 프로그램 시퀀스에 기억되고 별도로 주소가 지정될 필요가 있다.
기판의 내향 이송에는 정확한 압력 측정이 필요하지 않으며, 원하는 압력(예를 들어 15 mbar)에 도달했다고 지시하는 센서의 신호로 충분하다. 이러한 목적을 위해 종래에는 압력 전환점이 고정된 압력용기가 사용되었다. 다른 압력 전환점이 요구되는 경우, 이들 다른 압력 전환점이 설정된 추가의 압력용기가 설치되어야 했다. 이제는 전자 압력계로서 충분하며, SPS 프로그램에서의 그 측정치는 단지 특정 프로그램 위치에서 원하는 압력에 도달했는지 여부만을 측정한다.
본 발명의 개념은 원칙적으로 2n+1(n은 정수)개의 챔버를 가지는 코팅장치에 적용된다. 실제로 7챔버 코팅장치도 실현될 수 있다. 더 많은 챔버를 구비하는 코팅장치에서도 사이클 시간의 단축 가능성과 생산성 증대의 합당한 관계로 인해 비용 증대는 큰 문제가 되지 않는다.
본 발명에 의해, 동일한 코팅장치에서도 장치를 변경하는 일 없이 크기를 초과한 기판을 코팅할 수 있게 된다.
도 1은 3챔버 코팅장치의 측면도이다.
도 2는 5챔버 코팅장치의 측면도이다.
도 3은 3챔버 코팅장치의 평면도이다.
도 4는 5챔버 코팅장치의 평면도이다.
도 5는 5챔버 코팅장치의 측단면도이다.

Claims (10)

  1. 인라인 코팅장치의 조작방법에 있어서, 상기 인라인 코팅장치는
    내향 이송챔버(2), 상기 내향 이송챔버(2)와 인접하는 완충챔버(21), 상기 완충챔버(21)와 인접하는 처리챔버(3), 상기 처리챔버(3)와 인접하는 추가 완충챔버(22), 및 상기 추가 완충챔버(22)와 인접하는 외향 이송챔버(4), 및 상기 챔버(2, 21, 3, 22, 4) 사이에서 개폐 가능하게 제공되는 게이트(61, 64, 65, 62)를 구비하고, 상기 내향 이송챔버(2), 상기 완충챔버(21, 22) 및 상기 외향 이송챔버(4)는 동일한 모듈이며 소정의 최대 크기의 기판을 수용하도록 구성되며,
    상기 모듈보다 큰 기판(55)의 코팅을 위해, 상기 내향 이송챔버(2)와 상기 완충챔버(21) 사이의 게이트(61) 및 상기 완충챔버(22)와 상기 외향 이송챔버(4) 사이의 게이트(62)를 개방하고, 상기 완충챔버(21, 22)의 압력상태, 및 상기 내향 이송챔버(2) 또는 상기 외향 이송챔버(4)의 압력상태를 서로에 대하여 최적화시키는
    것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(2, 21, 3, 22, 4)는 각각 기판을 이송하는 이송장치(34~37; 38~41; 42~53)를 구비하고, 상기 이송장치(34~37; 38~41; 42~53)의 이송속도는 서로 일치되는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리챔버(3)는 2개 이상의 슬릿 다이어프램(30, 29)을 포함하며, 이 중 하나의 슬릿 다이어프램(30)은 상기 처리챔버(3)의 좌측 경계를 형성하고, 다른 하나의 슬릿 다이어프램(29)은 상기 처리챔버(3)의 우측 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 완충챔버(21)의 입구에 있는 게이트(61) 및 상기 제2 완충챔버(22)와 상기 외향 이송챔버(4) 사이에 있는 게이트(62)를 개방하는 단계,
    상기 내향 이송챔버(2)의 입구에 있는 게이트(60)를 개방하는 단계,
    상기 내향 이송챔버(2) 또는 상기 완충챔버(21)의 길이를 초과하는 길이의 기판을 상기 내향 이송챔버(2) 및 상기 완충챔버(21)로 이송하는 단계,
    상기 내향 이송챔버(2)의 입구에 있는 게이트(60)를 폐쇄하는 단계,
    상기 내향 이송챔버(2)에 의해 공간이 형성되고, 상기 처리챔버(3)의 입구에 있는 게이트(64)를 폐쇄하며, 상기 완충챔버(21)를 소정의 압력으로 감압하는 단계,
    소정의 압력에 도달되면, 상기 처리챔버(3)의 입구에 있는 게이트(64)를 개방하는 단계,
    상기 기판(55)을 상기 처리챔버(3)로 이송하고 상기 처리챔버(3)의 입구에 있는 게이트(64)를 다시 폐쇄하는 단계,
    상기 기판(55)을 상기 처리챔버(3) 내에서 처리하는 단계,
    상기 처리챔버(3)의 출구에 있는 게이트(65)를 개방하는 단계,
    상기 처리된 기판(55)을 상기 완충챔버(22) 및 상기 외향 이송챔버(4)에 의해 형성된 공간으로 이동시키는 단계,
    상기 처리챔버(3)의 출구에 있는 게이트(65)를 폐쇄하는 단계,
    상기 외향 이송챔버(4)의 출구에 있는 게이트(63)를 개방하는 단계,
    상기 처리된 기판(55)을 외부로 이동시키는 단계, 및
    상기 외향 이송챔버(4)의 출구에 있는 게이트(63)를 폐쇄하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판이 내향 이송챔버(2) 및 완충챔버(21)에 의해 형성된 공간으로 내향 이송된 후, 그리고 상기 게이트(60)가 폐쇄된 후, 상기 내향 이송챔버(2)와 연관되는 제1 펌프(9~11)는 대기압으로부터 제1 소정 압력으로 감압을 행하고, 이어서 상기 완충챔버(21)와 연관되는 펌프(23)는 상기 처리챔버(3)의 압력과 대응되는 압력으로 감압을 행하는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내향 이송챔버(2) 및 상기 완충챔버(21)에 의해 형성된 공간 내의 압력이 먼저 대기압으로부터 대략 7 mbar로 감압되고, 이어서 대략 0.05 mbar로 감압되는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내향 이송챔버(2)의 이송장치(34~37) 및 상기 인접하는 완충챔버(21)의 이송장치(38~41)가 동기식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 처리챔버(3)의 이송장치(42~53)가 상기 내향 이송챔버(2) 및 상기 완충챔버(21)의 이송장치(34~37; 38~41)와 동일한 속도로 작동되는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(2, 21, 3, 22, 4) 내에는 제어장치의 요청에 의해 압력을 측정하는 압력계가 제공되고, 상기 제어장치는 소정의 압력에 도달했을 때에 전환 작용(switching action)을 행하는 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전환 작용은 게이트의 개폐 또는 챔버와 펌프 사이에 배치되는 밸브의 개폐인 것을 특징으로 하는 인라인 코팅장치의 조작방법.
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