JP2022545500A

JP2022545500A - 電子ビームｐｖｄ終点検出および閉ループ処理制御システム

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Publication number: JP2022545500A
Application number: JP2022512331A
Authority: JP
Inventors: デーヴィッドマサユキイシカワ，; ジョナサンフランケル，; ジョゼフユドフスキー，; デーヴィッドアレクサンダーブリッツ，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-10-27
Also published as: EP4022108A4; EP4022108A1; WO2021076219A2; WO2021041076A1; TW202124743A; US20210062326A1; EP4022251A2; CN114364825A; CN114364824A; KR20220049042A; EP4022251A4; KR20220053645A; JP2022545499A; TW202111140A; US20210062324A1; TWI761918B; WO2021076219A3

Abstract

本明細書で説明される実施形態は、物体上のサーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）の電子ビーム物理的気相堆積（ＥＢＰＶＤ）などのコーティングプロセスの装置、ソフトウェアアプリケーション、および方法を提供する。物体は、ニッケルおよびコバルトベースの超合金から製造された航空宇宙構成要素、たとえばタービンベーンおよび羽根を含み得る。本明細書で説明する装置、ソフトウェアアプリケーション、および方法は、コーティングプロセスの終点を検出する、すなわちコーティングの厚さが目標値を満たすときを判定する能力、およびプロセスパラメータの閉ループ制御のための能力のうちの少なくとも１つを提供する。【選択図】図１Ａ

Description

本明細書で提示される実施形態は、一般にはコーティングの塗布に関する。より詳細には、本明細書で提示される実施形態は、コーティングプロセスの終点を決定するための装置および方法に関する。

サーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）は、高温酸化および腐食から金属基板を保護する。金属基板にＴＢＣを塗布するための従来の技法は、電子ビーム物理的気相堆積（ＥＢＰＶＤ）を含む。ＴＢＣの塗布は通常、不十分な電子ビーム走査と、プロセスパラメータの手動調節とを含む開ループ制御システムによって制御される。開ループ制御の結果、ＴＢＣの厚さおよび品質の変動および不適合のために、ＴＢＣのスループットが低くなり、ＴＢＣの性能が変動する。

さらに、従来の技法を実施するために、人間のオペレータは工作物にＴＢＣを適用し、ＴＢＣに対する様々な測定を実施する。たとえば、オペレータは、チャンバから工作物を除去し、コーティングが塗布された工作物の重量を求め得る。コーティングされた工作物の重量と、コーティングされていない工作物の重量との差が、コーティングの厚さを求めるために使用される。そうした測定に基づいて、オペレータは、工作物の表面全体にわたってより一様なＴＢＣを得るために、ＥＢＰＶＤプロセスのパラメータを調節する。しかしながら、重量ベースの厚さ測定は、コーティング均一性の表示を与えない。さらに、このプロセスは時間がかかり、得られるコーティング均一性および品質が最良ではない。

オペレータによって実施される厚さおよび品質測定の結果、ＴＢＣが変動する。すなわち、コーティング品質および厚さは、品質またはコーティング時間に関するオペレータの主観的な見解に応じて異なる。

したがって、ＴＢＣの塗布のための改良型の装置およびプロセスが求められている。

一実施形態では、コーティングプロセスの終点を検出するための方法が提供される。方法は、処理中の複数の基板の温度を測定することを含む。方法はまた、測定した温度を温度しきい値と比較することを含む。方法はまた、測定した温度が温度しきい値を満たさないと判定したとき、コーティングプロセスのパラメータを調節することを含む。方法はまた、測定した温度が温度しきい値を満たすと判定したとき、複数の基板上に堆積したコーティングの厚さを測定することを含む。方法はまた、測定したコーティング厚さをターゲットコーティング厚さと比較することを含む。方法はまた、測定したコーティング厚さがターゲットコーティング厚さを満たさないと判定したとき、複数の基板上に追加の厚さのコーティングを堆積させることを含む。

別の実施形態では、コーティング厚さを測定する方法が提供される。方法は、プローブ上に配設されたテスト構造体を第１のウインドウと第２のウインドウとの間に位置合せすることを含む。方法はまた、第１のウインドウを通る第１のレーザ源とテスト構造体の第１の表面との間の第１の距離を測定することを含む。方法はまた、第２のウインドウを通る第２のレーザ源とテスト構造体の第２の表面との間の第２の距離を測定することを含む。方法はまた、複数の基板およびテスト構造体にコーティングが塗布される処理チャンバ内にプローブを延長することを含む。方法はまた、第１のウインドウと第２のウインドウとの間にテスト構造体を位置合せするように処理チャンバからプローブを収縮させることを含む。方法はまた、第１のレーザ源とテスト構造体の第１の表面上に堆積したコーティングの表面との間の第３の距離を測定することを含む。方法はまた、第２のレーザ源とテスト構造体の第２の表面上に堆積したコーティングの表面との間の第４の距離を測定することを含む。方法はまた、第１の距離と第３の距離との間の第１の差を求めることを含む。方法はまた、第２の距離と第４の距離との間の第２の差を求めることを含む。方法はまた、第１の差および第２の差に基づいてコーティングの厚さを求めることを含む。方法はまた、コーティングの厚さをターゲットコーティング厚さと比較することを含む。方法はまた、コーティングの厚さがターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、複数の基板上で実施されたコーティングプロセスの終点を識別することを含む。

さらに別の実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、内部の処理空間を画定する本体を含む。溶融プールが処理空間内に配設される。１つまたは複数のインゴットが溶融プール内に配設される。１つまたは複数の電子ビームジェネレータが溶融プールの反対側に配設される。複数の基板が、処理空間内の１つまたは複数の電子ビームジェネレータと溶融プールとの間に配設される。処理チャンバのプローブアセンブリが、第１のウインドウと第１のウインドウの反対側の第２のウインドウとを有するエンクロージャを含む。第１のウインドウおよび第２のウインドウは本体に隣接する。シャフトがエンクロージャ内に配設される。テスト構造体がシャフト上に配設される。処理チャンバはまた、操作を実施するように構成されたコントローラを含む。操作は、エンクロージャ内のテスト構造体を第１のウインドウと第２のウインドウとの間に位置合せすることを含む。操作はまた、複数の基板のうちの各基板を複数の軸の周りに回転させることを含む。操作はまた、１つまたは複数の電子ビームジェネレータに供給される電力を制御することによって、１つまたは複数のインゴットを蒸発させ、複数の基板を取り囲む蒸気プルームを生成することを含む。操作はまた、蒸気プルーム内にテスト構造体を延長することを含む。操作はまた、エンクロージャ内にテスト構造体を収縮させることを含む。操作はまた、第１のウインドウと第２のウインドウとの間にテスト構造体を位置合せすることを含む。操作はまた、テスト構造体上に堆積したコーティングの厚さを求めることを含む。操作はまた、コーティングの厚さがターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、複数の基板についてのコーティングプロセスの終点を識別することを含む。

本開示の前述の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に示される実施形態を参照することによって、上記で簡潔に要約した、本開示のより具体的な説明が得られ得る。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を認め得るので、添付の図面は例示的実施形態を示すに過ぎず、したがって本開示の範囲の限定と見なされるべきではない。

いくつかの実施形態による、ＥＢＰＶＤシステムなどの部分的システムの概略図である。いくつかの実施形態による、ＥＢＰＶＤシステムなどのシステムの概略図である。いくつかの実施形態による、工作物ホルダの概略図である。いくつかの実施形態による、コーティングチャンバの概略図である。いくつかの実施形態による、プローブの概略図である。いくつかの実施形態による、代替プローブの概略図である。いくつかの実施形態による、コーティングチャンバの概略図である。いくつかの実施形態による、コーティングチャンバの概略図である。いくつかの実施形態による、基板上に堆積したコーティングの厚さを監視するための動作を示す流れ図である。いくつかの実施形態による、基板上に堆積したコーティングの厚さを監視するための動作を示す流れ図である。いくつかの実施形態による、コーティングチャンバ内で実施されるコーティング手順の様々なパラメータを監視するための動作を示す流れ図である。

理解を容易にするために、可能な場合には、各図に共通の同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。有益には、一実施形態の要素および特徴が、さらなる説明なしに他の実施形態に組み込まれ得ることが企図される。

本明細書で説明する実施形態は、物体上のサーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）の電子ビーム物理的気相堆積（ＥＢＰＶＤ）などのコーティングプロセスの装置、ソフトウェアアプリケーション、および方法を提供する。物体は、ニッケルおよびコバルトベースの超合金から製造された航空宇宙構成要素、たとえばタービンベーンおよび羽根を含み得る。本明細書で説明する装置、ソフトウェアアプリケーション、および方法は、コーティングプロセスの終点を検出する、すなわちコーティングの厚さが目標値を満たすときを判定する能力、およびプロセスパラメータの閉ループ制御のための能力のうちの少なくとも１つを提供する。

図１Ａは、本明細書で説明する実施形態から恩恵を受け得る、ＥＢＰＶＤシステムなどのシステム１００の概略図である。以下で説明するシステムは例示的システムであり、他の製造業者のシステムを含む他のシステムが共に使用され、または本開示の態様を達成するように修正され得ることを理解されたい。システム１００は、処理空間１２０を有するコーティングチャンバ１０２と、内部量１２２を有する予熱チャンバ１０４と、内部量１２４を有するローディングチャンバ１０６とを含む。予熱チャンバ１０４はコーティングチャンバ１０２に隣接して配置され、バルブ１０８が、予熱チャンバ１０４の開口１１２と、予熱チャンバ１０４の開口１１４との間に配設される。ローディングチャンバ１０６は予熱チャンバ１０４に隣接して配置され、バルブ１１０が、予熱チャンバ１０４の開口１１６と、ローディングチャンバ１０６の開口１１８との間に配設される。

システム１００はキャリアシステム１０１をさらに含む。キャリアシステム１０１は、シャフト１０５上に配設されたホルダ１０３を含む。ホルダ１０３は、内部量１２０、１２２、１２４内で移動可能に使い捨て可能である。シャフト１０５は、ローディングチャンバ１０６、予熱チャンバ１０４、およびコーティングチャンバ１０２を通じて延びる。シャフト１０５は駆動機構１０７に接続され、駆動機構１０７は、ローディングチャンバ１０６内のローディング位置（図１Ｂに関して論じられる）、予熱チャンバ１０４内の予熱位置（図１Ｂに関して論じられる）、およびコーティングチャンバ１０２内のコーティング位置（図１Ａに示される）のうちの１つにホルダ１０３を移動する。駆動機構１０７はローディングチャンバ１０６に隣接して配設される。

一実施形態では、バルブ１０８および１１０は、隣接するチャンバ１０２、１０４、および１０６を密閉するゲートバルブである。電子ビームジェネレータ１２６がコーティングチャンバ１０２に結合される。電子ビームジェネレータ１２６は、処理空間１２０内のホルダ１０３上に配設された工作物（図示せず）上にコーティングを堆積させるのに十分なエネルギーを処理空間１２０に供給する。

図１Ｂは、いくつかの実施形態による、ＥＢＰＶＤシステムなどのシステム１３０の概略図である。システム１３０は、第１のキャリアシステム１０１Ａ、第２のキャリアシステム１０１Ｂ、第３のキャリアシステム１０１Ｃ、第４のキャリアシステム１０１Ｄなどの１つまたは複数のキャリアシステムを含む。システム１３０は、第１の予熱チャンバ１０４Ａおよび第２の予熱チャンバ１０４Ｂに結合されたコーティングチャンバ１０２を含む。第２の予熱チャンバ１０４Ｂは第１の予熱チャンバ１０４Ａの反対側にある。第１のローディングチャンバ１０６Ａが、第１の予熱チャンバ１０４Ａのコーティングチャンバ１０２の反対側に結合される。第２のローディングチャンバ１０６Ｂが、第２の予熱チャンバ１０４Ｂのコーティングチャンバ１０２の反対側に結合される。

第１の予熱チャンバ１０４Ａは、第１のローディングチャンバ１０６Ａおよびコーティングチャンバ１０２に隣接する。第２の予熱チャンバ１０４Ｂは、第２のローディングチャンバ１０６Ｂおよびコーティングチャンバ１０２に隣接する。バルブ１０８Ａ、１０８Ｂ、１１０Ａ、および１１０Ｂが、隣接するチャンバのそれぞれの間に配設される。バルブ１０８Ａおよび１０８Ｂは、図１Ａに関して説明したバルブ１０８に対応する。同様に、バルブ１１０Ａおよび１１０Ｂは、図１Ａに関して説明したバルブ１１０に対応する。キャリアシステム１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、および１０１Ｄのそれぞれは、駆動機構１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄと、シャフト１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄと、ホルダ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄとをそれぞれ含む。

図示するように、第１のキャリアシステム１０１Ａは、第１のホルダ１０３Ａが第１のローディングチャンバ１０６Ａ内に配設されるローディング（またはアンローディング）位置にある。第２のキャリアシステム１０１Ｂは、第２のホルダ１０３Ｂがコーティングチャンバ１０２内に配設される処理位置にある。第３のキャリアシステム１０１Ｃは、第３のホルダ１０３Ｃが第２の予熱チャンバ１０４Ｂ内に配設される予熱位置にある。第１の複数の基板１３２が第２のホルダ１０３Ｂ上に配設され、第２の複数の基板１３５が第３のホルダ１０３Ｃ上に配設される。第４のキャリアシステム１０１Ｄは、第４のホルダ１０３Ｄが第２のローディングチャンバ１０６Ｂ内に配設されるアンローディング（またはローディング）位置にある。

１つまたは複数のキャリアシステム１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、および１０１Ｄのそれぞれは、図１Ａに関して説明したキャリアシステム１０１と同様である。たとえば、第１のキャリアシステム１０１Ａは、第１のシャフト１０５Ａ上に配設された第１のホルダ１０３Ａを含む。第１のシャフト１０５Ａは第１の駆動機構１０７Ａに結合され、第１の駆動機構１０７Ａは、前述のように、ローディング位置、予熱位置、およびコーティング位置の間で第１のシャフトおよび第１のホルダを移動する。

動作の間、基板１３２などの１つまたは複数の基板が、ローディングチャンバ１０６Ａおよび１０６Ｂ内のホルダ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、および１０３Ｄのそれぞれの上に配置される。ホルダ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、および１０３Ｄのそれぞれの上の１つまたは複数の基板は、それぞれの予熱チャンバ１０４Ａおよび１０４Ｂに対して、次いでコーティングチャンバ１０２に対して非同期式に移動する。

処理中の所与の時刻に、ホルダ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、および１０３Ｄのうちの少なくとも１つがコーティングチャンバ１０２内に配置され、別のホルダはそれぞれの予熱チャンバ１０４Ａ内に配置される。たとえば、第２のホルダ１０３Ｂ上の１つまたは複数の基板１３２がコーティングチャンバ１０２内で処理中である間、第３のホルダ１０３Ｃ上の１つまたは複数の追加の基板１３５が第２の予熱チャンバ１０４Ｂ内で加熱される。同時に、第３の複数の基板（図示せず）が、第１のローディングチャンバ１０６Ａ内の第１のホルダ１０３Ａ上にロードされる。コーティングチャンバ１０２内で先に処理された第４の複数の基板が、第２のローディングチャンバ１０６Ｂ内に配置された第４のホルダ１０３Ｄからアンロードされる。

１つまたは複数の基板１３２の処理が完了した後、処理された基板１３２が第１のローディングチャンバ１０６Ａに移動し、冷却され、第２のホルダ１０３Ｂからアンロードされる。処理された基板１３２がアンロードされる間に、第１のホルダ１０３Ａ上の１つまたは複数の基板が第１の予熱チャンバ１０４Ａ内で加熱される。同時に、第３のホルダ１０３Ｃ上の１つまたは複数の追加の基板１３５がコーティングチャンバ１０２内で処理される。さらに、１つまたは複数の基板（図示せず）が第２のローディングチャンバ１０６Ｂ内の第４のホルダ１０３Ｄ上にロードされ得る。

上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、第３のローディングチャンバ（図示せず）が第１のローディングチャンバ１０６Ａに隣接して配置され得る。その実施形態では、第１のキャリアシステム１０１Ａが、コーティングチャンバ１０２、第１の予熱チャンバ１０４Ａ、および第１のローディングチャンバ１０６Ａの間で移動可能に配設される。第２のキャリアシステム１０１Ｂが第３のローディングチャンバ内に配設され得る。すなわち、第２のキャリアシステム１０１Ｂは、コーティングチャンバ１０２、第１の予熱チャンバ１０４Ａ、および第３のローディングチャンバの間で移動可能に配設される。

第１のローディングチャンバ１０６Ａおよび第３のローディングチャンバは、一度に第１のローディングチャンバ１０６Ａまたは第３のローディングチャンバのどちらかが第１の予熱チャンバ１０４Ａに結合されるように、第１のシャフト１０５Ａおよび第２のシャフト１０５Ｂに対してほぼ垂直な方向に移動し得る。

同様に、第４のローディングチャンバ（図示せず）が第２のローディングチャンバ１０６Ｂに隣接して配置され得る。第３のキャリアシステム１０１Ｃが、コーティングチャンバ１０２、第２の予熱チャンバ１０４Ｂ、および第２のローディングチャンバ１０６Ｂの間で移動可能に配設される。第３のキャリアシステム１０１Ｃが、コーティングチャンバ１０２、第１の予熱チャンバ１０４Ａ、および第４のローディングチャンバの間で移動可能に配設される。

第３のローディングチャンバおよび第４のローディングチャンバは、一度に第２のローディングチャンバ１０６Ｂまたは第４のローディングチャンバのどちらかが第２の予熱チャンバ１０４Ｂに結合されるように、第３のシャフト１０５Ｃおよび第４のシャフト１０５Ｄに対してほぼ垂直な方向に移動し得る。

図１Ｃは、いくつかの実施形態による、ホルダ１０３の概略図である。ホルダ１０３は第１のアーム１３４および第２のアーム１３６を含む。第１のアーム１３４は、第１のコネクタ１３８を介してシャフト１０５に結合される。第２のアーム１３６は、第２のコネクタ１４０を介してシャフト１０５に結合される。第１のコネクタ１３８および第２のコネクタ１４０は、シャフト１０５に回転可能に結合され、シャフト１０５の中心軸１４８の周りに回転する。いくつかの実施形態では、第１のコネクタ１３８および第２のコネクタ１４０はシャフト１０５に固定式に取り付けられる。

１つまたは複数の第１のスタンドオフ１４２が第１のアーム１３４に取り付けられる。１つまたは複数の第２のスタンドオフ１４４が第２のアーム１３６に取り付けられる。第１のスタンドオフ１４２および第２のスタンドオフ１４４は、それぞれ第１のアーム１３４および第２のアーム１３６から横方向に延びる。第２のスタンドオフ１４４は第１のスタンドオフ１４２に対してほぼ平行である。

第１のスタンドオフ１４２のそれぞれは、その第１のスタンドオフ１４２の中心軸１５０の周りに回転する。同様に、第２のスタンドオフ１４４のそれぞれは、その第２のスタンドオフ１４４の中心軸１４６の周りに回転する。第１のスタンドオフ１４２および第２のスタンドオフ１４４の中心軸１５０および１４６は、それぞれシャフト１０５の中心軸１４８に対してほぼ垂直である。動作の際に、図１Ｂに関して論じた第１のローディングチャンバ１０６Ａや第２のローディングチャンバ１０６Ｂなどのローディングチャンバ内に配置される間に、１つまたは複数の基板（図示せず）が第１のスタンドオフ１４２および第２のスタンドオフ１４４に取り付けられ得る。

上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態では、シャフト１０５が静止しており、第１のアーム１３４および第２のアーム１３６が、シャフト１０５の中心軸１４８の周りに回転する。その実施形態では、第１のアーム１３４および第２のアーム１３６は、シャフト１０５の中心軸に対して等しい角度をなす。たとえば、第１のアーム１３４および第２のアーム１３６のそれぞれは、最大で約９０°まで中心軸１４８の周りに回転する。

ホルダ１０３内に配置された１つまたは複数の基板の回転の速度を制御するために、コントローラ（図示せず）がホルダ１０３に結合され得る。コントローラは、シャフト１０５の回転ならびに第１のアーム１３４および第２のアーム１３６の移動の速度を監視および調節し得る。コントローラはまた、スタンドオフ１４２、１４４のそれぞれについての回転の速度を監視および調節し得る。

シャフト１０５、第１のアーム１３４、第２のアーム１３６、およびスタンドオフ１４２、１４４の回転の速度を調節することにより、その上に配設された基板の回転も調節される。１つまたは複数の基板の回転の速度を調節することにより、基板に対する損傷が生じる基板の過熱の発生が低減される。

図２は、いくつかの実施形態による、コーティングチャンバ２００の概略図である。コーティングチャンバ２００は、図１Ａおよび１Ｂに関して論じたコーティングチャンバ１０２に対応し得る。コーティングチャンバ２００は、内部の処理空間２３０を画定する本体２０３を含む。溶融プール２０６が処理空間２３０内に配設される。溶融プール２０６は、セラミック含有材料から製造された１つまたは複数のインゴット２０８を含む。１つまたは複数の監視デバイスがコーティングチャンバ２００上に配設される。監視デバイスは高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２を含む。

コーティングチャンバ２００は、本体２０３を通じて配設された１つまたは複数の電子ビームジェネレータ２０２を含む。１つまたは複数の基板２１２が、処理空間２３０内の１つまたは複数の電子ビームジェネレータ２０２と溶融プール２０６との間に配置される。１つまたは複数の基板２１２は、図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに関して説明したホルダ１０３などのホルダ上に配設される。

動作の間、電子ビームジェネレータ２０２は、１つまたは複数のインゴット２０８に向けられた電子ビーム２０４を生成する。電子ビーム２０４は、インゴット２０８の材料を溶融し、各インゴット２０８について、溶融プール２０６と１つまたは複数の電子ビームジェネレータ２０２との間で蒸気プルーム２１０を生成する。蒸気プルーム２１０の蒸気を介して、コーティングが１つまたは複数の基板２１２上に堆積する。

高温計２１８が本体２０３を通じて配設される。１つの高温計２１８が示されているが、任意の数の高温計が使用され得る。高温計２１８は二波長高温計であり得る。図示するように、高温計２１８は本体２０３を通じて延びる。しかしながら、高温計２１８は処理空間２３０内または本体２０３の外側に配置され得る。

高温計２１８は、本体２０３内に形成された視界ウインドウ（図示せず）を介して処理空間２３０内の温度を測定するために使用され得る。高温計２１８は、チャンバライナ（図示せず）、ホルダ（図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに関して説明したホルダ１０３など）、基板２１２のうちの１つまたは複数、およびコーティングチャンバ２００の他の構成要素の温度を監視し得る。１つまたは複数の追加の高温計（図示せず）が、図１Ａおよび１Ｂに関して論じたローディングチャンバ１０６、１０６Ａ、および１０６Ｂなどのローディングチャンバ内に配設され得る。

赤外線撮像デバイス２２２が本体２０３を通じて配設される。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、赤外線撮像デバイス２２２は短波長赤外線撮像デバイス（ＳＷＩＲ）であり得る。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、赤外線撮像デバイス２２２は、溶融プール２０６の温度を監視し、溶融プール２０６の沸騰または噴出を検出するために、溶融プール２０６に隣接して配設される。溶融プール２０６内の溶融したインゴット２０８材料の噴出は、蒸気プルーム２１０の偏向を引き起こし得、その結果、基板２１２上に堆積するコーティングが不均一となる。

赤外線撮像デバイス２２２は、処理空間２３０内、または本体２０３の周りの他の場所に配設され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の赤外線撮像デバイスが、図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに関して説明した予熱チャンバ１０４、１０４Ａ、および１０４Ｂなどの予熱チャンバ内に配設される。赤外線撮像デバイス２２２はまた、チャンバライナ、ホルダ１０３、基板２１２、およびコーティングチャンバ２００の他の構成要素の温度を監視するためにも使用され得る。

コントローラ２２０が、電子ビームジェネレータ２０２、高温計２１８、および赤外線撮像デバイス２２２に結合される。コントローラ２２０はまた、ホルダ１０３にも結合され得る。動作の際に、コントローラ２２０は監視デバイス２１８、２２２から信号を受信する。信号に基づいて、コントローラ２２０は、基板２１２がスタンドオフ１４２、１４４およびシャフト１０５上で回転する速度を求め、調節する。信号は溶融プールの温度を示し得る。コントローラ２２０は、溶融プール２０６が過熱されるかどうかを判定し、それぞれの電子ビームジェネレータ２０２の出力を低減することによって溶融プール２０６の温度を調節し得る。

高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２が共に図２に示されているが、高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２のそれぞれが、コーティングチャンバ２００と共に個々に使用され得る。高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２のそれぞれは、コーティングチャンバ２００内で実施されるコーティングプロセスのコーティング能力の改善を可能にする。たとえば、基板２１２の温度またはコーティング速度が、基板２１２の回転の速度を求めるために使用され得る。すなわち、コントローラ２２０は、測定したデータに基づいて基板２１２またはホルダの回転の速度を調節し得る。

複数の基板２１２の第１の面２１４が溶融プール２０６に面する。複数の基板２１２の第２の面２１６は第１の面と反対側であり、電子ビームジェネレータ２０２に面する。複数の基板の第１の面２１４上の温度は、第２の面２１６上の温度よりも高い。たとえば、第１の面２１４上の温度は、摂氏約１０７５度など、摂氏約９５０度から摂氏約１２００度の間であり得る。第２の面２１６上の温度は、摂氏約９７５度など、摂氏約８５０度から摂氏約１１００度の間であり得る。

第１の面２１４と第２の面２１６との間の温度差は、摂氏約３０００度など、摂氏約２５００度から摂氏約５０００度の間の温度であり得る溶融プール２０６に第１の面２１４が近接するためであり得る。この温度差により、複数の基板２１２上に不均一なコーティングが堆積し得る。不均一なコーティングの発生を低減するために、複数の基板２１２が１つまたは複数の軸に沿って回転し得る。

図３は、いくつかの実施形態による、プローブ３００の概略図である。プローブ３００はコーティングチャンバ１０２に結合される。プローブは、シャフト３０２と、シャフト３０２を取り囲むハウジング３０６と、ハウジング３０６をコーティングチャンバ１０２に結合するフランジ３１４とを含む。シャフト３０２は、ハウジング３０６の内部に沿って、第１の端部３５０から、第１の端部３５０と反対側の第２の端部３５２まで延びる。シャフト３０２の第２の端部３５２はコーティングチャンバ１０２に隣接する。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、ハウジング３０６は円筒形である。

テスト構造体３０４がシャフト３０２の第２の端部３５２に配設される。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態では、テスト構造体３０４は円筒形である。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る他の実施形態では、テスト構造体３０４は別の幾何学的形状であり得る。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態では、テスト構造体３０４は、上記で図１Ｂおよび２に関して論じた基板１３２、１３５、２１２などの、処理中の基板と同一の材料から製造され得る。

テスト構造体３０４は、テスト構造体３０４上に堆積するコーティングが処理すべき基板上に堆積するコーティングとほぼ同一となり得るように製造され得る。たとえば、テスト構造体３０４は、薄壁、空洞、凹み、孔、チャネル、溝、または他の特徴などの、処理すべき基板の１つまたは複数の特徴を含むように製造され得る。

上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態では、１つまたは複数のセンサ（図示せず）がテスト構造体３０４内に埋め込まれ得る。テスト構造体３０４内の１つまたは複数のセンサは、温度、コーティング厚さ、またはテスト構造体３０４上に堆積中のコーティングの速度を測定および監視し得る。たとえば、熱電対または水晶がテスト構造体３０４内に埋め込まれ得る。

アクチュエータ（図示せず）がシャフト３０２に結合される。シャフトがコーティングチャンバ１０２の処理空間１２０内に延びるように、シャフト３０２がハウジング３０６に沿って移動する。すなわち、アクチュエータは、処理中に蒸気プルーム２１０内にテスト構造体３０４を配置することを可能にする。したがって、処理中に、蒸発したコーティング材料がテスト構造体３０４上に堆積する。プローブ３００の移動を制御するために、コントローラ３２２がアクチュエータに結合され得る。

プルーム２１０に配置されている期間の後、テスト構造体３０４がフランジ３１４を通じてハウジング３０６内に収縮する。テスト構造体３０４は測定システム３６０内に配置される。測定システム３６０は、第１のレーザ源３１８、第２のレーザ源３１６、およびコントローラ３２２を含む。第１のレーザ源３１８および第２のレーザ源３１６は、プローブ３００の両側に配設され、第１のウインドウ３１０および第２のウインドウ３１２と位置合せされる。第１のレーザ源は第１のウインドウ３１０に隣接し、第２のレーザ源３１６は第２のウインドウ３１２に隣接する。

テスト構造体３０４が位置合せされると、コントローラ３２２は、第１のレーザ源３１８および第２のレーザ源３１６を開始して、テスト構造体３０４上に堆積したコーティングの厚さを測定する。テスト構造体上のコーティングの厚さは、コーティング前のレーザ源３１８、３１６とテスト構造体３０４の表面との間の第１の距離と、処理中のレーザ源３１８、３１６とテスト構造体３０４上のコーティングの表面との間の第２の距離との差を求めることによって測定される。テスト構造体３０４上のコーティングの厚さはコントローラ３２２によって計算され得、測定値が中央演算処理装置（図示せず）に供給され、計算が実施され得る。

測定されたコーティングの厚さがターゲットコーティング厚さを満たす場合、コーティングプロセスの終点が満たされており、コーティングプロセスは完了する。しかしながら、測定されたコーティングの厚さがターゲットコーティング厚さを満たさない場合、追加の厚さのコーティングがテスト構造体３０４上に堆積し得るように、テスト構造体３０４がコーティングチャンバ内に再延長される。すなわち、コーティング厚さがターゲットコーティング厚さを満たすまで、コーティングプロセスおよび厚さ測定が反復される。

上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、冷却ジャケット３０８がハウジング３０６の外径に隣接する。水などの冷却液が冷却ジャケット３０８中を流れ、ハウジング３０６およびハウジング３０６内のシャフト３０２の温度を低減し得る。冷却ジャケット３０８は、測定システム３６０の１つまたは複数の構成要素に対する損傷が生じ得るハウジング３０６およびシャフト３０２の過熱を防止する。

プローブ３００は、コーティングプロセスを終了させることなくコーティングプロセスの進行を判定することを可能にする。したがって、プローブ３００は、十分な厚さのコーティングが処理中の基板上に堆積する前にコーティングプロセスが終了することの発生を大幅に低減する。１つまたは複数の追加のセンサが、プローブ３００および測定システム３６０と共に使用され得る。たとえば、図２に関して論じた高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２のうちの１つまたは複数が利用され得る。テスト構造体３０４上に堆積するコーティングの厚さ測定は、処理中の１つまたは複数の基板、たとえば上記で論じた基板１３２、１３５、および２１２上に堆積するコーティングの厚さとほぼ同様である。

図４は、いくつかの実施形態による、代替プローブ４００の概略図である。代替プローブ４００は、以下で論じる態様を除いて、図３に関して論じたプローブと同様である。

測定システム４０２が、第１のレーザ源４０４、二色性ミラー４０６、顕微鏡対物レンズ４０８、およびラマン分光計４１０を含む。コントローラ４１２が第１のレーザ源４０４の出力に結合され、出力を制御する。コントローラはまた、ラマン分光計４１０に結合され、ラマン分光計４１０によって実施される測定を制御する。

動作の際に、テスト構造体３０４が処理空間１２０から収縮し、第１のウインドウ３１０と第２のウインドウ３１２との間に位置合せされる。レーザエネルギー（すなわち、電磁放射）が第１のレーザ源４０４によって出力され、表面上に堆積したコーティングがある場合にはコーティングを含む、テスト構造体３０４の表面を照射する。顕微鏡対物レンズ４０８は、テスト構造体３０４の表面の特定の部分にレーザエネルギーを集束させる。

レーザエネルギーの一部は、テスト構造体３０４の表面（または表面上に堆積したコーティング）から二色性ミラー４０６に反射する。二色性ミラー４０６は、反射したエネルギーをラマン分光計４１０に向け直す。ラマン分光計４１０は、テスト構造体３０４上に堆積したコーティングの構造および組成物を測定する。

ラマン分光計４１０からの測定値は、テスト構造体上に堆積したコーティング（すなわち、基板１３２、１３５、および２１２上に堆積したコーティング）がターゲット構造およびターゲット組成物を満たすかどうかを判定するために使用される。ターゲット構造および組成物が満たされない場合、コントローラ４１２またはコントローラ４１２に結合されたＣＰＵが、コーティングの厚さを増大させるべきか、それとも基板上のコーティングを除去し、新しいコーティングを基板上に塗布すべきかを判定し得る。

１つまたは複数の他のセンサがプローブ３００および測定システム４０２と共に使用され得る。たとえば、図２に関して論じた高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２のうちの１つまたは複数、および図３に関して論じた測定システム３６０が利用され得る。有利には、測定システム４０２は、上記で論じた基板１３２、１３５、２１２などの基板上に堆積したコーティングの構造および組成物の監視を可能にする。

図５は、いくつかの実施形態による、測定システム５００の概略図である。測定システム５００がテスト構造体３０４上に堆積したコーティングの厚さではなく、処理すべき１つまたは複数の基板２１２上に堆積したコーティングの厚さを測定することを除いて、測定システム５００は測定システム３６０と同様である。

測定システム５００は、コーティングチャンバ１０２の両側に配設された第１のレーザ源５０２および第２のレーザ源５０４を含む。第１のレーザ源５０２および第２のレーザ源５０４は、処理すべき１つまたは複数の基板２１２のうちの少なくとも１つと位置合せされる。第１のレーザ源５０２および第２のレーザ源５０４のそれぞれはコントローラ５０８に結合される。

上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、コントローラ５０８は、図２に関して論じたコントローラ２２０とは別々のコントローラであり得る。コントローラ５０８はまた、コントローラ２２０を表し得る。すなわち、図５には図示していないが、コントローラ５０８は、電子ビームジェネレータ２０２、高温計２１８、および赤外線撮像デバイス２２２に結合され得る。

動作の際に、測定システム５００は、測定動作を実施して、１つまたは複数の基板２１２上に堆積したコーティングの厚さを求めるために使用され得る。コントローラ５０８は、測定システム５００がいつ測定動作を実施するかを決定する。たとえば、測定システム５００は、コーティングプロセス中に特定の時間間隔で測定動作を実施し得る。測定システム５００はまた、コーティング動作中に継続的に測定動作を実施し得る。

測定システム５００によって実施される測定動作は、コーティング動作の前に、第１のレーザ源５０２または第２のレーザ源５０４と、１つまたは複数の基板２１２のうちの少なくとも１つとの間の第１の距離を求めることを含む。コーティング動作が開始されると、測定システム５００は、第１のレーザ源５０２または第２のレーザ源５０４と、１つまたは複数の基板２１２のうちの少なくとも１つとの間の第２の距離を求める。コーティング厚さは、第２の距離と第１の距離との間の差である。

有利には、測定システム５００は、１つまたは複数の基板２１２上に堆積したコーティングのリアルタイム厚さ測定を提供する。したがって、コーティングプロセスは最小限の中断またはダウン時間で実施され得る。したがって、測定システム５００はコーティングプロセスの効率を改善する。測定システム５００は、図２に関して論じた高温計２１８および赤外線撮像デバイス２２２、図３に関して論じた測定システム３６０、ならびに図４に関して論じた測定システム４０２のうちの１つまたは複数などの、１つまたは複数の他のセンサと共に使用され得る。

図６は、いくつかの実施形態による、コーティングチャンバ６００の概略図である。コーティングチャンバ６００は、上記で論じたコーティングチャンバ１０２および２００と同様である。コーティングチャンバ６００は、コーティングチャンバ６００内に配設された１つまたは複数の水晶モニタ６０２を含む。すなわち、１つまたは複数の水晶モニタ６０２が、プルーム２１０内に、またはプルーム２１０に隣接して配設される。

１つまたは複数の水晶モニタ６０２は振動水晶を含む。コーティングが結晶上に堆積するとき、結晶の振動率（たとえば、振動数）が変化する。振動率の変化が、コーティングの堆積率を求めるために使用される。堆積率は、基板２１２上に堆積したコーティングの厚さを求めるために使用される。堆積率はまた、蒸気プルーム２１０の分布および温度を求めるために使用され得る。

コントローラ６０４が１つまたは複数の水晶モニタ６０２のそれぞれに結合される。コントローラは、１つまたは複数の水晶モニタ６０２から信号を受信し、１つまたは複数の水晶モニタ６０２のそれぞれの上のコーティングの堆積率を求める。コントローラ６０４は、上記で論じたコントローラ２２０、３２２、４１２、および５０８のうちの１つまたは複数に対応し得る。上記で論じた１つまたは複数の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、コントローラ６０４は、上記で論じたコントローラ２２０、３２２、４１２、および５０８のうちの１つまたは複数とは別々であり、コントローラ２２０、３２２、４１２、および５０８のうちの１つまたは複数に結合され得る。

図７は、いくつかの実施形態による、基板上に堆積したコーティングの厚さを監視するための動作７００を示す流れ図である。動作７００は、コーティングチャンバ内に配設された複数の基板上でコーティングプロセスが開始される動作から始まる。コーティングチャンバは、上記で論じたコーティングチャンバ１０２および２００に対応し得る。複数の基板は、上記で論じた基板１３２、１３５、および２１２に対応し得る。

動作７０４で、コーティングの厚さが複数の基板上に堆積する。上記で論じた高温計２１８、赤外線撮像デバイス２２２、測定システム３６０、測定システム４０２、測定システム５００などの１つまたは複数のセンサまたは測定システムを使用して、コーティングの厚さが求められ得る。

動作７０６で、コーティングの厚さがターゲットコーティング厚さを満たすかどうかが判定される。コントローラ２２０、３２２、４１２、５０８、６０４などの１つまたは複数のコントローラが、センサおよび測定システムのうちの１つまたは複数からのデータに基づいて、ターゲットコーティング厚さが満たされるかどうかを判定し得る。コーティング厚さがターゲットコーティング厚さを満たさない場合、ターゲットコーティング厚さが満たされるまで動作７０２から７０６が反復される。

ターゲットコーティング厚さが満たされると判定したとき、コーティングプロセスの終点が検出され、複数の基板についてのコーティングプロセスが完了する。動作７００は、追加の複数の基板について反復され得る。

図８は、いくつかの実施形態による、基板上に堆積したコーティングの厚さを監視するための動作８００を示す流れ図である。動作８００は、図３および４に関して論じたプローブ３００およびテスト構造体３０４などの、プローブ上のテスト構造体が、図３に関して論じた、それぞれ第１のレーザ源３１８および第２のレーザ源３１６などのエンクロージャ内の第１のレーザ源および第２のレーザ源と位置合せされる動作８０２から始まる。

動作８０４で、第１のレーザ源とテスト構造体の表面との間の第１の距離が求められ、第２のレーザ源とテスト構造体の別の表面との間の第２の距離が求められる。

動作８０６で、プローブおよびテスト構造体がコーティングチャンバ内に延長する。テスト構造体は、上記で論じた蒸気プルーム２１０、ならびに基板１３２、１５３、および２１２などの、処理すべき１つまたは複数の基板に隣接する蒸気プルーム内にテスト構造体が配置されるようにコーティングチャンバ内に延びる。

動作８０８で、コーティングプロセスが１つまたは複数の基板上で実施される。コーティングプロセス中に１つまたは複数の基板上に堆積したコーティングは、テスト構造体上にも堆積する。

動作８１０で、プローブおよびテスト構造体がエンクロージャ内に収縮する。テスト構造体が第１のレーザ源と第２のレーザ源との間に位置合せされる。

動作８１２で、第１のレーザ源とテスト構造体上に堆積したコーティングの表面との間の第３の距離が求められ、第２のレーザ源とテスト構造体上に堆積したコーティングの別の表面との間の第４の距離が求められる。

動作８１４で、第１の距離と第３の距離との間の第１の差が求められる。第２の距離と第４の距離との間の第２の差が求められる。第１の差および第２の差が、ターゲットコーティング厚さと比較される。第１の差または第２の差がターゲットコーティング厚さを満たさない場合、動作８０６から８１４が反復される。

第１の差および第２の差がターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、コーティングプロセスの終点が達成され、コーティングプロセスは完了し、基板がコーティングチャンバから除去される。

図９は、いくつかの実施形態による、コーティングチャンバ内で実施されるコーティング手順の様々なパラメータを監視するための動作９００を示す流れ図である。動作９００は、複数の基板上にコーティングを堆積させるためにコーティングプロセスが開始される動作９０２から始まる。

動作９０４で、コーティングチャンバ内の１つまたは複数のセンサが、コーティングチャンバ内の温度を測定する。たとえば、図２に関して論じた高温計２１８などの１つまたは複数の高温計、または図３に関して論じたプローブ３００などのプローブが、複数の基板、チャンバライナ、蒸気プルーム、基板ホルダ、またはコーティングチャンバの他の構成要素の温度を測定するために使用され得る。測定された温度が、センサまたはプローブに結合されたコントローラに送信される。代替または追加として、測定された温度はまた、センサまたはプローブに結合された中央演算処理装置に送信され得る。

動作９０６で、コントローラおよび／または中央演算処理装置が、測定された温度が温度しきい値を満たす（たとえば、温度しきい値未満である）かどうかを判定する。測定された温度が温度しきい値を満たすことができない場合、動作９０８で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、図２、５、および６に関して論じた電子ビームジェネレータ２０２などの電子ビームジェネレータの出力を低減する。電子ビームジェネレータの出力が低減されると、測定された温度が温度しきい値を満たすまで、動作９０４から９０６が反復される。

測定された温度が温度しきい値を満たすと、動作９１０で、コーティングチャンバ内の溶融プールが監視される。溶融プールは、図２に関して論じた赤外線撮像デバイス２２２などの赤外線撮像デバイスを使用して監視され得る。赤外線撮像デバイスからコントローラおよび／または中央演算処理装置に信号が送信される。

動作９１２で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、溶融プールの内容が沸騰または噴出しているかどうかを判定する。溶融プールの内容が沸騰または噴出している場合、動作９０８で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は電子ビームジェネレータの出力を低減する。電子ビームジェネレータの出力を低減することにより、溶融プールの内容の温度が低下する。電子ビームジェネレータの出力が低減されると、動作９０４から９１２が反復される。

溶融プールの内容が沸騰または噴出していないと判定したとき、動作９１４で、複数の基板上に堆積したコーティングの厚さが測定される。コーティングの厚さは、図３および４に関して論じたプローブ３００、図５および６に関して論じた測定システム５００および／または６００などのプローブおよび／または測定システムを使用して測定され得る。測定値がコントローラおよび／または中央演算処理装置に送信される。

動作９１６で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、測定された厚さがターゲットコーティング厚さを満たすかどうかを判定する。

測定された厚さがターゲットコーティング厚さを満たさない場合、動作９１８で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、１つまたは複数のコーティングパラメータを変更する必要があるかどうかを判定する。たとえば、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、温度、電子ビームジェネレータの出力、あるいは１つまたは複数の基板の回転速度のうちの１つまたは複数を変更すべきであると判定し得る。

コーティングパラメータを変更する必要がない場合、動作９０２から９１６が反復され、その結果、追加のコーティングが複数の基板上に堆積する。１つまたは複数のコーティングパラメータを変更する必要がある場合、動作９２０で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、どのパラメータを変更する必要があるかを識別する。

動作９２２で、コントローラおよび／または中央演算処理装置は、識別したコーティングパラメータを変更する。コーティングパラメータが変更されると、測定されたコーティング厚さがターゲットコーティング厚さを満たすまで、動作９０２から９１６が反復される。動作９１６で、測定されたコーティング厚さがターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、コーティングプロセスの終点が達成され、コーティングプロセスは完了する。

追加のコーティング材料について動作９００が反復され得る。たとえば、複数の基板に追加のコーティングを堆積させるために、異なるコーティング材料が溶融プールに追加され、または代用され得る。異なるコーティング材料のコーティングプロセスの終点は、元のコーティング材料と共に実施されるコーティングプロセスとは異なる時間の長さの後であり得る。

Claims

コーティングプロセスの終点を検出するための方法であって、
処理中の複数の基板の温度を測定することと、
測定した温度を温度しきい値と比較することと、
前記測定した温度が前記温度しきい値を満たさないと判定したとき、前記コーティングプロセスのパラメータを調節することと、
前記測定した温度が前記温度しきい値を満たすと判定したとき、前記複数の基板上に堆積したコーティングの厚さを測定することと、
前記測定したコーティング厚さをターゲットコーティング厚さと比較することと、
前記測定したコーティング厚さが前記ターゲットコーティング厚さを満たさないと判定したとき、前記複数の基板上に追加の厚さのコーティングを堆積させることと
を含む方法。
前記測定したコーティング厚さが前記ターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、前記コーティングプロセスの終点を識別すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記コーティングプロセスの前記パラメータが、前記複数の基板の回転の１つまたは複数の軸、前記複数の基板の回転の速度、および１つまたは複数の電子ビームジェネレータに供給される電力のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
前記コーティングプロセス中に複数の軸に沿って前記複数の基板の各基板を回転させること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記複数の基板上に堆積した前記コーティングの前記厚さが、テスト構造体上のコーティングによって求められる、請求項１に記載の方法。
前記複数の基板上に堆積した前記コーティングの前記厚さが、１つまたは複数の水晶モニタ上に前記コーティングを堆積させることによって求められる、請求項１に記載の方法。
前記複数の基板の前記温度が１つまたは複数の高温計によって測定される、請求項１に記載の方法。
コーティング厚さを測定する方法であって、
プローブ上に配設されたテスト構造体を第１のウインドウと第２のウインドウとの間に位置合せすることと、
前記第１のウインドウを通る第１のレーザ源と前記テスト構造体の第１の表面との間の第１の距離を測定すること、
前記第２のウインドウを通る第２のレーザ源と前記テスト構造体の第２の表面との間の第２の距離を測定することと、
複数の基板および前記テスト構造体にコーティングが塗布される処理チャンバ内に前記プローブを延長することと、
前記第１のウインドウと前記第２のウインドウとの間に前記テスト構造体を位置合せするように前記処理チャンバから前記プローブを収縮させることと、
前記第１のレーザ源と前記テスト構造体の前記第１の表面上に堆積した前記コーティングの表面との間の第３の距離を測定することと、
前記第２のレーザ源と前記テスト構造体の前記第２の表面上に堆積した前記コーティングの表面との間の第４の距離を測定することと、
前記第１の距離と前記第３の距離との間の第１の差を求めることと、
前記第２の距離と前記第４の距離との間の第２の差を求めることと、
前記第１の差および前記第２の差に基づいて前記コーティングの厚さを求めることと、
前記コーティングの前記厚さをターゲットコーティング厚さと比較することと、
前記コーティングの前記厚さが前記ターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、前記複数の基板上で実施されたコーティングプロセスの終点を識別することと
を含む方法。
前記プローブを取り囲む冷却ジャケット中に冷却液を流すことによって、前記プローブの温度を維持すること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記プローブにほぼ平行な第３のレーザ源を介して、前記複数の基板上に堆積した前記コーティングの厚さを求めること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
処理チャンバ内に前記プローブを延長する前に、水晶モニタの第１の振動率を求めることと、
前記処理チャンバから前記プローブを収縮させた後、前記水晶モニタの第２の振動率を求めることと、
前記第１の振動率と前記第２の振動率との間の第３の差を求めることと、
前記第３の差に基づいて前記コーティングの厚さを求めることと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記処理チャンバ内に配設された１つまたは複数の高温計を介して、前記処理チャンバ内の前記複数の基板の温度を測定すること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
収縮させる動作、前記第３の距離および前記第４の距離を測定する動作、判定する動作、ならびに比較する動作中に、前記コーティングが前記複数の基板上に継続的に堆積する、請求項８に記載の方法。
内部の処理空間を画定する本体と、
１つまたは複数のインゴットが内部に配設された前記処理空間内に配設された溶融プールと、
前記溶融プールの反対側に配設された１つまたは複数の電子ビームジェネレータと、
前記処理空間内の前記１つまたは複数の電子ビームジェネレータと前記溶融プールとの間に配設された複数の基板と、
プローブアセンブリであって、
第１のウインドウと前記第１のウインドウの反対側の第２のウインドウとを有するエンクロージャであって、前記第１のウインドウおよび前記第２のウインドウが前記本体に隣接する、エンクロージャと、
前記エンクロージャ内に配設されたシャフトと、
前記シャフト上に配設されたテスト構造体と
を備えるプローブアセンブリと、
コントローラであって、
前記エンクロージャ内の前記テスト構造体を前記第１のウインドウと前記第２のウインドウとの間に位置合せする動作と、
前記複数の基板のうちの各基板を複数の軸の周りに回転させる動作と、
前記１つまたは複数の電子ビームジェネレータに供給される電力を制御することによって、前記１つまたは複数のインゴットを蒸発させ、前記複数の基板を取り囲む蒸気プルームを生成する動作と、
前記蒸気プルーム内に前記テスト構造体を延長する動作と、
前記エンクロージャ内に前記テスト構造体を収縮させる動作と、
前記第１のウインドウと前記第２のウインドウとの間に前記テスト構造体を位置合せする動作と、
前記テスト構造体上に堆積したコーティングの厚さを求める動作と、
前記コーティングの前記厚さがターゲットコーティング厚さを満たすと判定したとき、前記複数の基板についてのコーティングプロセスの終点を識別する動作と
を実施するように構成されたコントローラと
を備える処理チャンバ。
前記シャフトに結合されたアクチュエータであって、前記コントローラがアクチュエータに結合される、アクチュエータ
をさらに備える、請求項１４に記載の処理チャンバ。
前記本体に隣接して配設された１つまたは複数の高温計
をさらに備える、請求項１４に記載の処理チャンバ。
前記プローブアセンブリが、
二色性ミラーと、
前記二色性ミラーと前記第１のウインドウとの間に配設された顕微鏡対物レンズと、
前記二色性ミラーと位置合せされたラマン分光計であって、前記コントローラに結合されたラマン分光計と
をさらに備える、請求項１６に記載の処理チャンバ。
前記溶融プールの内容の挙動を監視するための赤外線撮像デバイス
をさらに備える、請求項１７に記載の処理チャンバ。
前記コントローラの前記動作が、
前記ラマン分光計を使用して前記コーティングの組成物を求めることと、
前記組成物がターゲット組成物を満たすことができないと判定したとき、前記コーティングプロセスの１つまたは複数のパラメータを調節することと
をさらに含む、請求項１８に記載の処理チャンバ。
前記１つまたは複数のパラメータが、前記複数の基板の回転の１つまたは複数の軸、前記複数の基板の回転の速度、前記１つまたは複数のインゴットの組成物、および前記１つまたは複数の電子ビームジェネレータに供給される電力のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の処理チャンバ。