KR20110095336A

KR20110095336A - 고 방사율 코팅을 갖는 대형 진공 챔버 몸체의 전자 빔 용접

Info

Publication number: KR20110095336A
Application number: KR1020117013614A
Authority: KR
Inventors: 시니치 쿠리타; 메란 베드자트; 마코토 이나가와
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-08-24
Also published as: JP5593324B2; KR101653709B1; WO2010056615A4; TWI473190B; US20100122982A1; WO2010056615A2; TW201021145A; JP2012508981A; US20130327764A1; US8528762B2; CN106206386A; CN102217032A; US8915389B2; WO2010056615A3

Abstract

본 명세서에 기재된 실시예들은 함께 용접되는 대형 진공 챔버 몸체에 관한 것이다. 챔버 몸체는 내부의 적어도 하나의 표면 상에 고 방사율 코팅을 가질 수 있다. 챔버의 커다란 크기로 인해, 챔버 몸체는 한 조각(piece)의 금속으로부터 챔버 몸체를 단조하기보다는 여러 조각을 함께 용접함으로써 형성될 수 있다. 상기 조각들은 챔버 몸체에서 가장 약한 지점일 수 있는 용접부가 파손되지 않게 하기 위해, 배기 중에 가장 큰 응력을 받을 수 있는 챔버 몸체의 코너에서 떨어진 장소에서 함께 용접될 수 있다. 챔버 몸체의 적어도 하나의 표면은 유입되는 가열된 기판으로부터의 열 전달에 도움을 주기 위해 고 방사율 코팅으로 코팅될 수 있다. 고 방사율 코팅은 기판 온도를 낮추는데 필요할 수 있는 시간을 줄임으로써 기판 수율을 증가시킬 수 있다.

Description

고 방사율 코팅을 갖는 대형 진공 챔버 몸체의 전자 빔 용접 {ELECTRON BEAM WELDING OF LARGE VACUUM CHAMBER BODY HAVING A HIGH EMISSIVITY COATING}

본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로, 유입 기판으로부터의 열 전달을 증가시키기 위한 고 방사율 코팅을 가지는 대형 진공 챔버 몸체, 및 함께 전자 빔 용접되는 대형 진공 챔버 몸체에 관한 것이다.

기판을 대기로부터 진공 환경으로 유입하기 위해, 기판은 로드록 챔버를 통과할 수 있다. 라디칼 압력 변경을 방지하기 위해, 기판이 기판 처리 시스템의 외측으로부터 로드록 챔버 내측으로 삽입되고 기판이 로드록 챔버 내부에 놓인 후 배기될 때 대기로 배출되는 로드록 챔버를 갖는 것이 유리하다. 처리되기 이전에 로드록 챔버를 통과할 수 있는 기판들에는 반도체 기판, 평판 디스플레이 기판, 태양 전지 패널 기판 및 유기 발광 디스플레이 기판이 포함된다.

기판 수율은 늘 관심사이다. 산업계에서는 기판 수율을 증가시키고 설비 작동 중지기간을 줄일 수 있는 방법을 늘 찾고 있다. 기판이 더 빨리 처리되면 될수록 시간당 더 많은 기판이 처리될 수 있어야 한다. 기판에 수행된 공정들은 기판 수율에 영향을 주지만, 공정들 사이에 발생하는 것도 기판 수율에 영향을 준다. 예를 들어, 기판을 챔버 내측에 놓는데 걸리는 시간의 양은 기판 수율에 영향을 준다. 따라서, 전술한 바와 같이 라디칼 압력 변화를 방지하기 위해 로드록 챔버가 진공 상태로 유지될 수 있기 때문에 심지어 로드록 챔버도 기판 수율에 영향을 준다. 그러나, 로드록 챔버도 기판이 로드록 챔버 내측에 놓일 때 대기와 결부될 수 있다. 따라서, 로드록 챔버는 진공 상태로부터 배기 상태로 변경될 수 있는데, 이는 시간을 소모하게 된다. 그러므로, 로드록 챔버는 기판 수율에 영향을 준다.

그러므로, 기판 수율을 증가시킬 수 있는 로드록 챔버에 대한 필요성이 본 기술 분야에 존재한다.

일 실시예에서, 로드록 챔버 몸체가 설명된다. 상기 챔버 몸체는 4 개의 코너를 갖는 챔버 몸체를 공동으로 형성하기 위해 서로 연결되는 복수의 조각들을 포함한다. 상기 챔버 몸체는 제 1 조각, 제 2 조각, 제 3 조각 및 제 4 조각을 포함한다. 상기 제 1 조각은 제 1 폭보다 큰 제 1 길이 및 관통 연장하는 제 1 개구, 그리고 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 1 거리만큼 연장하는 제 1 플랜지를 포함한다. 상기 제 1 플랜지는 4 개의 코너 중 제 1 코너로부터 연장한다. 상기 제 1 조각은 또한, 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 2 거리만큼 연장하는 제 2 플랜지를 포함한다. 상기 제 2 플랜지는 상기 4 개의 코너 중에 제 2 코너로부터 연장한다. 상기 제 2 조각은 상기 제 1 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 연장한다. 상기 제 3 조각은 상기 제 2 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직하고 상기 제 2 플랜지에 평행한 방향으로 연장한다. 상기 제 4 조각은 상기 제 2 조각 및 제 3 조각에 연결된다. 상기 제 4 조각은 제 2 폭보다 큰 제 2 길이 및 관통 연장하는 제 2 개구를 갖는 제 2 부분과, 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 3 거리만큼 연장하는 제 3 플랜지를 포함한다. 상기 제 4 조각은 또한, 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 4 거리만큼 연장하는 제 4 플랜지를 포함한다.

다른 실시예에서, 복수의 코너를 갖는 외측면 및 내측면을 갖는 챔버 몸체의 제조 방법이 설명된다. 상기 방법은 제 1 조각을 간극만큼 이격된 제 2 조각에 인접하게 위치시키는 단계와, 전자 빔을 간극에 방사하는 단계, 및 상기 제 2 조각을 제 1 플랜지에 용접하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 조각은 제 1 길이 및 상기 제 1 길이보다 적은 제 1 폭을 가진다. 상기 제 1 조각은 또한, 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 1 거리만큼 연장하여 상기 제 1 플랜지 및 제 1 부분이 상기 복수의 코너 중 제 1 코너에서 만난다. 상기 제 1 플랜지는 간극만큼 상기 제 2 조각으로부터 이격된다.

또 다른 실시예에서, 로드록 챔버가 설명된다. 상기 챔버는 상부 판과, 상기 상부 판과 반대로 배열되는 바닥 판과, 상기 상부 판 및 바닥 판에 연결되는 제 1 측면 판을 포함한다. 상기 챔버는 또한, 상기 상부 판 및 바닥 판에 연결되며 상기 제 1 측면 판과 반대로 배열되는 제 2 측면 판을 포함한다. 상기 챔버는 또한, 상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 측면 및 제 2 측면에 연결되며 관통 개구를 가지는 제 1 슬릿 밸브 판을 포함한다. 상기 챔버는 또한, 상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 측면 및 제 2 측면에 연결되는 제 2 슬릿 밸브 판을 포함한다. 상기 제 2 슬릿 밸브 판은 상기 제 1 슬릿 밸브 판과 반대로 배열되며 관통 개구를 가진다. 상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 및 제 2 슬릿 밸브 판이 챔버 몸체를 공동으로 에워싼다. 상기 챔버는 또한, 상기 상부 판과 바닥 판 중 하나 이상에 배열되는 코팅을 포함한다. 상기 코팅은 599 ℃에서 측정된 0.19보다 큰 제 1 방사율을 가진다.

전술한 본 발명의 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약한 본 발명에 대해 일부가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예일 뿐이므로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 되며 본 발명은 다른 균등한 유효한 실시예들을 포함할 수 있다고 이해해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 슬롯 로드록 챔버(100)의 횡단면도이며,
도 2는 일 실시예에 따른 로드록 챔버의 분해 등각도이며,
도 3a는 함께 결합된 로드록 챔버 측벽들의 등각도이며,
도 3b는 도 3a의 평면도이며,
도 4는 일 실시예에 따른 로드록 챔버의 접합 위치에 대한 등각도이며,
도 5a는 로드록 챔버의 일부분을 형성하도록 함께 용접될 두 조각에 대한 등각도이며,
도 5b는 두 조각이 함께 용접된 후의 도 5a에 대한 등각도이며,
도 5c는 다른 각도에서 본 도 5b의 등각도이며,
도 6은 일 실시예에 따른 코팅된 챔버 표면의 개략적인 등각도이며,
도 7은 다른 실시예에 따른 코팅된 챔버 표면의 등각도이다.

이해를 쉽게 하기 위해, 도면에 공통인 동일한 구성요소를 지칭하기 위해서 가능하다면 동일한 도면 부호가 사용되었다. 일 실시예에서 설명된 구성요소는 특별한 언급 없이도 다른 실시예들에 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예들은 함께 용접된 대형 진공 챔버 몸체에 관한 것이다. 챔버 몸체는 내부의 적어도 한 표면에 고 방사율 코팅을 가질 수 있다. 챔버 몸체의 커다란 크기로 인해, 챔버 몸체는 한 조각(piece)의 금속으로부터 챔버 몸체를 단조하기보다는 여러 조각을 함께 용접함으로써 형성될 수 있다. 상기 조각들은 챔버 몸체에서 가장 약한 지점일 수 있는 용접부가 파손되지 않게 하기 위해, 배기 중에 가장 큰 응력을 받을 수 있는 챔버 몸체의 코너에서 떨어진 장소에서 함께 용접될 수 있다. 챔버 몸체의 적어도 하나의 표면은 유입되는 가열된 기판으로부터의 열 전달에 도움을 주기 위해 고 방사율 코팅으로 코팅될 수 있다. 고 방사율 코팅은 기판 온도를 낮추는데 필요할 수 있는 시간을 줄임으로써 기판 수율을 증가시킬 수 있다.

실시예들은 미국 캘리포니아 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈 인코포레이티드의 자회사인 AKT America로부터 이용가능한 3중 슬롯 로드록 챔버와 관련하여 이후에 설명될 것이다. 3중 슬롯 로드록 챔버와 관련하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 다른 제작자에 의해 제조된 것들을 포함한 다른 진공 챔버들에서도 실시될 수 있다고 이해해야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 3중 슬롯 로드록 챔버(100)의 횡단면도이다. 로드록 챔버(100)는 3개의 별도 챔버 영역(104,106,108)을 에워싸는 챔버 몸체(102)를 포함한다. 챔버 영역(104,106,108)은 서로로부터 전기 절연될 수 있으며 서로로부터 대기와 차단될 수 있다.

하나의 챔버 영역(104)은 기판(112)이 대기 측(140)에 있는 챔버 영역(104)으로 유입 및 배출될 수 있도록 개폐되는 슬릿 밸브 도어(118)를 가질 수 있다. 다른 슬릿 밸브 도어(120)는 기판(112)이 진공 측(138)에 있는 챔버 영역(104)으로 유입 및 배출될 수 있도록 개폐될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 슬릿 밸브 도어(120)가 개방된 상태에서 진공 측(138)으로부터 챔버 영역(104)의 내측에 로봇 엔드 이펙터(114)가 도시되어 있다. 챔버 영역(104)이 진공 측(138)으로 개방되어 있기 때문에, 챔버 영역(104)은 진공 하에 있다.

챔버 영역(104)이 진공 하에 있기 때문에, 챔버 영역(104)의 상부 벽(130)은 수평선 "A"으로 나타낸 정상 위치로부터 떨어진 챔버 영역(104) 내측으로 편향될 수 있다. 유사하게, 챔버 영역(104)의 바닥 벽(132)도 수평선 "B"으로 나타낸 정상 위치로부터 떨어진 챔버 영역(104) 내측으로 편향될 수 있다. 리프트 핀(110)이 정상 위치(즉, 챔버 영역(104)의 수평 바닥 표면으로부터 연장하는 위치)에 도시되어 있지만, 리프트 핀(110)도 바닥 벽(132)으로 편향될 수 있다고 이해해야 한다.

다른 챔버 영역(108)은 기판(112)이 대기 측(140)으로부터 진공 영역(108)으로 유입 및 배출될 있도록 개폐되는 슬릿 밸브 도어(126)를 가질 수 있다. 다른 슬릿 밸브 도어(128)는 기판(112)이 진공 측(138)으로부터 챔버 영역(108)으로 유입 및 배출될 있도록 개폐될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 챔버 영역(108)은 폐쇄된 슬릿 밸브 도어(126,128)에 의해 대기 측(140) 및 진공 측 측(138)으로부터 밀봉된다. 따라서, 챔버 영역(108)은 적절한 진공 레벨로 펌프 다운될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 챔버 벽(134,136)은 수평선 "C" 및 "D"로 나타낸 바와 같은 정상 위치로부터 떨어진 처리 영역(108)으로 편향될 수 있다. 리프트 핀(110)은 [챔버 영역(104)의 수평 바닥 표면으로부터 연장하는]정상 위치에 도시되어 있지만, 리프트 핀(110)은 또한 바닥 벽(136)에 대해 편향될 수 있다고 이해해야 한다.

다른 챔버 영역(106)은 기판(112)이 대기 측(140)으로부터 챔버 영역(106)으로 유입 및 배출될 수 있도록 개폐되는 슬릿 밸브 도어(122)를 가질 수 있다. 슬릿 밸브 도어(122)는 로봇 엔드 이펙터(116)가 챔버 영역(106) 내측으로 연장될 수 있는 개방 상태로 도시되어 있다. 슬릿 밸브 도어(122)가 대기 측(140)에 개방되어 있기 때문에, 챔버 영역(106)은 대기압 하에 놓일 수 있다. 다른 슬릿 밸브 도어(124)는 기판(112)이 진공 측(138)에 있는 챔버 영역(104)으로 유입 및 배출될 수 있도록 개폐될 수 있다. 챔버 영역(104,108) 내의 배기 상태로 인해, 챔버 영역(106)의 벽(132,134)은 챔버 영역(106)으로부터 떨어지게 편향될 수 있다.

챔버 벽(130,132,134,136)이 챔버 벽의 정상 위치에 대해 편향될 때, 슬릿 밸브 도어(118,120,122,124,126,128)가 밀봉하는 상기 벽(142,144,146,148,150,152)도 이들의 정상 위치에 대해 이동될 수 있다. 이들이 이동 할 때 상기 챔버 벽(142,144,146,148,150,152)에 대해 슬릿 밸브 도어(118,120,122,124,126,128)를 이동시킴으로써, 슬릿 밸브 도어(118,120,122,124,126,128)와 챔버 벽(142,144,146,148,150,152) 사이의 마찰 양이 감소되어 입자 생성이 감소될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 로드록 챔버(200)의 분해 등각도이다. 로드록 챔버(200)는 아주 클 수 있다. 일 실시예에서, 로드록 챔버는 약 8 제곱미터 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용할 수 있는 크기일 수 있다. 본 명세서에 기재된 실시예들은 약 8 제곱미터보다 작은 표면적을 갖는 기판을 수용할 수 있는 크기의 챔버에도 적용될 수 있다고 이해해야 한다. 크기로 인해, 잉곳으로부터 로드록 챔버(200)를 단조하는 것은 어렵다. 그러므로, 로드록 챔버(200)는 여러 조각들을 함께 용접하여 제작될 수 있다.

로드록 챔버(200)는 상부 판(202), 바닥 판(204) 및 중간 섹션(206)을 포함한다. 중간 섹션(206)은 기판이 로드록 챔버(200)로 출입할 수 있게 하는 개구(212)를 각각 가질 수 있는 두 개의 단부 조각(208)을 포함할 수 있다. 단부 조각들은 측면 조각(216,218)들에 의해 연결될 수 있다. 측면 조각(216,218)들은 용접부(214)에 의해 단부 조각(208,210)들에 연결될 수 있다.

도 3a는 함께 결합된 로드록 챔버 측벽들에 대한 등각도이다. 도 3b는 도 3a의 평면도이다. 로드록 챔버는 몸체(300)에 의해 에워싸인 처리 영역을 기판이 출입할 수 있는 크기의 개구(306,308)를 각각 갖는 단부 조각(302,304)을 구비한 몸체(300)를 가진다. 측면 조각(310,312)은 용접부(314,316,318,320)에 의해 단부 조각(302,304)에 용접된다.

단부 조각(302,304)은 단일 블록 재료로부터 각각 단조된다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 단부 조각들은 화살표 "E"에 의해 도시한 거리만큼 뒤로 절취되어 있으며 처리 영역을 적어도 부분적으로 에워싸는 둥근 코너(322)를 가진다. 단부 조각(302,304)의 절취로 인해, 측면 조각(310,312)은 코너(322)로부터 떨어진 위치에서 단부 조각(302,304)에 접합된다. 일 실시예에서, 단부 조각(302,304)은 약 0.5 인치 내지 약 1 인치만큼 뒤로 절취될 수 있다.

처리 영역의 커다란 크기로 인해, 로드록 챔버의 부분들은 처리 영역 내에 진공이 흡인되고 처리 영역이 대기로 배기될 때 편향될 수 있다. 그러므로 코너(322)는 코너들이 다중 방향으로부터의 인장력을 받기 쉬우므로 가장 큰 응력 하에 있게 된다. 측면 조각(310,312)이 단부 조각(302,304)에 접합되는 장소를 이격시킴으로써, 접합 영역 또는 용접부(314,316,318,320)는 덜 파손되기 쉽다. 용접부(314,316,318,320)는 용접부(314,316,318,320), 측면 조각(310,312), 및 단부 조각(302,304)이 집합적인 단일 조각의 재료가 아니라는 사실로 인해, 몸체(300) 내에서 가장 약한 지점일 수 있다고 예상될 것이다. 따라서, 가장 약한 지점을 가장 큰 응력으로부터 떨어진 장소로 이동시키는 것이 유리하다.

용접부(314,316,318,320)는 전자 빔 용접에 의해 형성될 수 있다. TIG 또는 MIG와 같은 아크 용접은 커다란 진공 챔버용으로 사용되는 두꺼운 재료에 적합하지 않을 수 있다. 전자 빔 용접은 아크 용접보다 높은 에너지 밀도를 가지며 최소 왜곡으로 용접 속도를 더 빠르고 깊게 할 수 있다. 전자 빔 용접에서의 작은 왜곡은 용접 이전에 단부 조각(302,304)과 측면 조각(310,312)에 대한 더욱 개략적인 기계가공을 가능하게 한다. 미세하게 폴리싱된 표면과는 반대로 대략적인 기계 가공은 기계 가공 비용을 감소시키는데, 이는 각각의 조각(302,304,310,312)이 단일 재료로부터 몸체(300)를 형성하기 위한 대형 기계가공 설비와는 대치되게 저비용의 소형 기계가공 센터를 사용하여 기계가공되기에 충분히 작기 때문이다.

일 실시예에서, 단부 조각(302,304) 및 측면 조각(310,312)은 동일한 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 단부 조각(302,304) 및 측면 조각(310,312)은 상이한 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 재료는 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 재료는 양극 산화처리된 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 재료는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 로드록 챔버의 접합 장소에 대한 등각도이다. 단부 조각(402)은 전자 빔 용접에 의해 형성된 용접부(406)에 의해 측면 조각(404)에 접합된다. 단부 조각(402)은 한 조각의 재료로부터 단조되며 처리 영역을 적어도 부분적으로 둘러싸는 코너(408)가 곡선 표면을 갖도록 절취된다. 용접 장소는 곡률 반경의 단부로부터 약 1인치의 1/8보다 크게 배치된다. 코너(408)로부터 용접부(406)를 이격시킴으로써, 용접 영역에서의 응력 집중이 감소된다. 또한, 용접 깊이가 감소된다. 단부 조각(402)은 화살표 "G"로 나타낸 바와 같은 측면 조각(404)의 폭보다 화살표 "F"로 나타낸 바와 같은 보다 큰 폭을 갖는 것으로 도시되어 있다. 용접부(406)가 코너(408)로부터 이격되어 있기 때문에, 측면 조각(404)은 구조적으로 가능한 것보다 얇게 형성될 수 있다.

도 5a는 로드록 챔버 몸체의 일부분을 형성하도록 함께 용접될 두 개의 조각에 대한 등각도이다. 단부 조각(502)은 화살표 "J"에 의해 나타낸 거리만큼 측면 조각(504)으로부터 처음부터 이격되어 있다. 일 실시예에서, 거리 "J"는 약 1/4 인치 내지 약 1/2 인치 범위일 수 있다. 측면 조각(504)은 전자 빔 용접에 의해 단부 조각(502)에 용접될 수 있다. 전자 빔은 간극 바닥에 화살표 "H"로 나타낸 바와 같은 단부 조각(502)과 측면 조각(504) 사이의 간극 내에 포커싱될 수 있으며 화살표 "I"로 나타낸 바와 같이 상방향으로 이동할 수 있다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 전자 빔은 처리 영역의 외측으로부터 간극 내에 포커싱된다.

도 5b는 두 개의 조각이 함께 용접된 이후의 도 5a의 등각도이다. 도 5c는 다른 각도에서 본 도 5b의 등각도이다. 도 5b로부터 알 수 있듯이, 측면 조각(504) 및 단부 조각(502)의 외측 표면들은 외측 표면으로부터의 전자 빔의 포커싱에 의해 에지(508,510)에 거친 용접부(506)를 가진다. 전자 빔이 포커싱되지 않은 다른 표면들은 단부 조각(502) 및 에지 조각(504)의 내측 표면들 상에 에지(512,514)에 의해 나타낸 바와 같이 훨씬 더 부드럽고 깨끗하다.

10 세대 챔버들은 아주 대형인 2880 mm × 3130 mm인 기판을 수용할 수 있는 크기이다. 너무 큰 챔버에서 수행되는 제작 공정들은 어렵고 고가이다. 또한, 챔버를 제작하는 것도 어렵다. 수율을 증가시키기 위해, 로드록 챔버의 대기 측에 있는 로봇이 기판을 로드록 챔버로부터 제거할 수 있는 약 45초 내지 약 75초 범위의 시간 주기 동안 로드록이 배기되는 동안에 로드록 챔버는 약 250 ℃ 내지 약 300 ℃ 범위의 온도로부터 약 100 ℃ 내지 약 150 ℃ 범위의 온도로 기판을 냉각시키는데 사용될 수 있다.

질소 또는 아르곤과 같은 배기 가스 자체의 전도/대류는 복사에 의한 높은 열 질량 및 열 전달로 인해 기판을 적절한 온도로 냉각시키기에 충분하지 않다. 환언하면, 로드록 챔버 표면의 방사율은 기판을 냉각시키는 한 요소일 수 있다. 방사율 문제를 처리하기 위해, 상기 표면들은 양극 산화처리, 페인팅 또는 비드 블래스팅(bead blasted)될 수 있다. 대부분의 양극 산화처리, 비드 블래스팅 또는 페인팅 설비들은 10 세대 챔버처럼 큰 챔버를 수용하는데 충분히 크지 않다. 그러므로, 본 명세서에서 설명한 고 방사율 코팅이 매력적인 선택이다.

진공 코팅 기술은 빛의 특정 파장을 흡수하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코팅은 알루미늄을 포함할 수 있다. 고 방사율 코팅은 챔버의 표면적이 비코팅 표면에 비해서 2000 배만큼 증가될 수 있게 하며 광범위 빛 파장에서 방사율을 제어한다. 상기 코팅은 챔버와 접촉할 표면에 감압 접착제를 갖는 알루미늄 포일을 언롤링(unrolling)함으로써 도포되거나 직접 챔버의 작은 부품들에 수행될 수 있다. 상기 롤링에 의해 양극 산화처리, 비드 블래스팅 또는 페인팅과 같은 표면 처리에 대한 필요성 없이도 챔버 표면에 코팅될 수 있음으로써 추가의 물류 비용 없이 수행될 수 있다. 전체 비용은 양극 산화처리에 비해서 1/3까지 감소될 수 있다. 알루미늄 코팅을 도포하는 것은 또한 환경적으로 깨끗하고 독성 폐기물을 생성하지 않는다.

고 방사율 코팅은 약 45 초 내지 약 75초 간의 시간 내에 약 250 ℃ 내지 약 300 ℃ 범위의 온도로부터 약 100 ℃ 내지 약 150 ℃ 범위의 온도로 기판을 냉각시킬 수 있음으로써 냉각 시간을 감소시키는데 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 0.7 내지 약 0.9 범위의 방사율을 가질 수 있다. 고 방사율 코팅은 약 0.3 ㎛ 내지 약 14 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 5 ㎛ 내지 약 7 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 5 ㎛ 내지 약 7 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 7 ㎛ 내지 약 14 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 6 ㎛ 내지 약 14 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고 방사율 코팅은 다중 층을 포함할 수 있다. 적합한 고 방사율 코팅은 이스라엘 소재의 Acktar Advanced Coatings, LTD로부터 구입할 수 있다.

고 방사율 코팅은 코팅의 접착면이 코팅될 표면에 접착되도록 스풀로부터의 코팅 재료를 간단히 언롤링하고 코팅될 표면 상에 코팅을 압착함으로써 도포될 수 있다. 일 실시예에서, 고 방사율 코팅은 약 18 ㎝ 내지 22 ㎝의 폭 및 약 3.1 m 내지 약 3.3 미터의 길이을 가질 수 있다. 고 방사율 코팅은 코팅이 챔버의 작동을 방해하지 않는 한 바람직하다면 챔버의 모든 노출 표면 상에 도포될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 코팅된 챔버 표면의 개략적인 평면도이다. 도 6에 도시된 평판(600)은 도 1에 도시된 바와 같은 3중 슬롯 로드록 챔버를 포함한, 로드록 챔버 내의 상부 판 또는 바닥 판, 또는 로드록 챔버의 임의의 표면일 수 있다. 상부 판 및 바닥 판은 각각 처리 영역을 에워싸는 구성요소들 중에서 가장 큰 노출 표면적을 가진다. 측면 조각 및 단부 조각은 각각 상부 판 및 단부 판보다 더 작다. 또한, 단부 판은 기판이 처리 영역으로 출입할 수 있게 하는 크기의 관통 개구를 가진다. 측면 조각은 진공이 처리 영역으로 흡인될 수 있게 하는 관통 개구를 가진다. 또한, 측면 조각 내의 개구는 계측이 챔버 내에서 수행될 수 있게 하거나 가스가 챔버 내측으로 유입되게 할 수 있다.

일 실시예에서, 로드록 챔버의 몸체는 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 로드록 챔버의 몸체는 양극 처리된 알루미늄을 포함할 수 있다. 알루미늄 및 양극 처리된 알루미늄 모두 높은 반사율과 낮은 방사율을 가진다. 알루미늄은 25 ℃에서 0.02, 100 ℃에서 0.03, 그리고 500 ℃에서 0.06의 방사 계수를 가진다. 다른 한편으로, 양극 산화처리된 알루미늄은 199 ℃에서 0.11, 그리고 599 ℃에서 0.19의 방사 계수를 가진다. 알루미늄은 반사용으로 가장 폭넓게 사용되는 재료 중의 하나이다. 알루미늄은 평균 약 90% 이상의 반사율을 가진다. 양극 산화처리된 알루미늄은 알루미늄 정도의 반사율을 갖지 못하나 그래도 여전히 50% 이상의 반사율을 가진다.

이송 챔버로부터 로드록 챔버로 유입될 때, 기판은 팩토리 인터페이스(factory interface)의 온도를 초과하는 온도를 가질 수 있다. 따라서, 로드록 챔버는 기판 온도를 낮추는데 사용될 수 있다. 높은 반사율 표면을 갖는 경우에, 기판으로부터의 열전달 양은 매우 양호하지 못하다. 높은 방사율 코팅(602)이 평판(600)의 노출 표면 상에 증착될 수 있다. 높은 방사율 코팅(602)은 약 4% 미만의 반사율과 약 0.19 보다 큰 방사 계수를 가질 수 있다. 따라서, 고 방사율 코팅(602)은 열 전달을 도울 수 있다. 고 방사율 코팅(602)은 로드록 챔버를 통과하는 기판과 간섭이나 오염시킴이 없이 진공 상태에 노출되기에 충분할 수 있다. 고 방사율 코팅(602)은 연속적이거나 간극(604)만큼 이격될 수 있다. 고 방사율 코팅(602)은 평판(600)의 화살표 "K"로 나타낸 바와 같은 실질적으로 전체 폭에 걸쳐서 그리고 화살표 "L"로 나타낸 폭만큼 연장할 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 평판(700)과 같은 코팅된 챔버 표면의 등각도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(702)는 코팅(704)의 스트립에 수직한 코팅(704)을 가로질러 이격될 수 있다. 기판 지지대(702)는 로드록 챔버 내에 기판을 지지하기 위해 지지대로부터 수직으로 연장하는 하나 또는 그보다 많은 기판 지지 핀(706)을 가질 수 있다. 기판은 엔드 이펙터를 갖는 로봇에 의해 챔버 내측으로 이동된다. 엔드 이펙터는 기판 지지대(702) 사이에 맞춰진 후에 기판이 기판 지지 핀(706) 상에 놓일 때까지 하강한다.

본 명세서에서 기재된 실시예들이 용접 및 고 방사율 코팅에 대한 로드록 챔버를 참조했지만, 용접 및 고 방사율 코팅은 이송 챔버 및 처리 챔버와 같은 다른 챔버에도 사용될 수 있다고 이해해야 한다. 또한, 용접은 챔버가 고 방사율 코팅으로 라이닝되지 않은 경우에도 챔버를 제작하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 챔버가 명세서에 기재한 용접 기술에 의해 제조되지 않은 경우라도 챔버는 고 방사율 코팅으로 라이닝될 수 있다. 일 실시예에서, 챔버는 명세서에 기재된 고 방사율 코팅뿐만 아니라 용접 개념을 포함한다.

고 방사율 코팅을 갖는 챔버 내의 하나 또는 그보다 많은 표면들을 코팅함으로써, 기판으로부터의 열 전달은 노출된 알루미늄 또는 양극 산화처리된 알루미늄 표면에 비해서 더 빠른 속도로 발생할 수 있다. 또한, 코너로부터 이격된 장소에서 서로 전자 빔 용접된 별도의 조각들로 구성되는 챔버의 몸체는 보다 큰 단조 설비가 필요 없을 정도로 더욱 비용 효과적인 방법으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 대해 설명했지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있으며, 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims

4 개의 코너로 내부 표면을 갖는 챔버 몸체를 공동으로 형성하기 위해 서로 연결되는 복수의 조각들을 포함하는 챔버 몸체로서,
제 1 폭보다 큰 제 1 길이 및 관통 연장하는 제 1 개구를 갖는 제 1 부분과, 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 1 거리만큼 연장하며 상기 4 개의 코너 중에 제 1 코너로부터 연장하는 제 1 플랜지, 및 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 2 거리만큼 연장하며 상기 4 개의 코너 중에 제 2 코너로부터 연장하는 제 2 플랜지를 포함하는 제 1 조각과;
상기 제 1 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 연장하는 제 2 조각과;
상기 제 2 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직하고 상기 제 2 조각에 평행한 방향으로 연장하는 제 3 조각; 및
상기 제 2 조각 및 제 3 조각에 연결되며, 제 2 폭보다 큰 제 2 길이 및 관통 연장하는 제 2 개구를 갖는 제 2 부분과, 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 3 거리만큼 연장하는 제 3 플랜지, 및 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 4 거리만큼 연장하는 제 4 플랜지를 포함하는 제 4 조각;을 포함하는,
챔버 몸체.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지는 제 1 폭보다 적은 폭을 가지며, 상기 제 1 플랜지의 폭은 상기 제 2 조각의 폭과 실질적으로 동일하며, 상기 4 개의 코너들 중 하나 이상의 코너는 둥근,
챔버 몸체.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 조각, 제 2 조각, 제 3 조각 및 제 4 조각에 연결되는 제 1 평판과,
상기 제 1 조각, 제 2 조각, 제 3 조각 및 제 4 조각에 연결되는 제 2 평판으로서, 상기 제 1 평판, 제 2 평판, 제 1 조각, 제 2 조각, 제 3 조각 및 제 4 조각이 챔버 영역을 공동을 에워싸는, 제 2 평판, 및
상기 제 1 평판 및 제 2 평판 중 하나 이상에 배열되며, 상기 제 1 조각, 제 2 조각, 제 3 조각 및 제 4 조각 중의 하나 이상의 방사율보다 큰 방사율을 갖는 코팅을 더 포함하는,
챔버 몸체.
제 3 항에 있어서,
상기 코팅은 599 ℃에서 측정된 0.19보다 큰 방사율 및 약 4 % 미만의 반사율을 가지며, 상기 코팅은 알루미늄을 포함하는,
챔버 몸체.
복수의 코너를 갖는 외측면 및 내측면을 갖는 챔버 몸체의 제조 방법으로서,
제 1 조각을 제 2 조각에 인접하게 위치시키는 단계와,
전자 빔을 간극에 방사하는 단계, 및
상기 제 2 조각을 제 1 플랜지에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 조각은,
제 1 길이 및 상기 제 1 길이보다 적은 제 1 폭을 갖는 제 1 부분; 및
상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 1 거리만큼 연장하여 상기 제 1 플랜지 및 제 1 부분이 상기 복수의 코너 중 제 1 코너에서 만나며, 상기 제 1 플랜지가 상기 간극만큼 상기 제 2 조각으로부터 이격되는 제 1 플랜지를 포함하며,
복수의 코너를 갖는 외측면 및 내측면을 갖는 챔버 몸체의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지 및 제 1 부분은 단일 구조물을 포함하며, 상기 전자 빔은 상기 외측면으로부터 상기 간극 내측으로 방사되는,
복수의 코너를 갖는 외측면 및 내측면을 갖는 챔버 몸체의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지를 형성하도록 상기 제 1 조각으로부터 재료의 제 1 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는,
복수의 코너를 갖는 외측면 및 내측면을 갖는 챔버 몸체의 제조 방법.
챔버로서,
상부 판과,
상기 상부 판과 반대로 배열되는 바닥 판과,
상기 상부 판 및 바닥 판에 연결되는 제 1 측면 판과,
상기 상부 판 및 바닥 판에 연결되며 상기 제 1 측면 판과 반대로 배열되는 제 2 측면 판과,
상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 측면 판 및 제 2 측면 판에 연결되며 관통 개구를 가지는 제 1 슬릿 밸브 판과,
상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 측면 판 및 제 2 측면 판에 연결되고 상기 제 1 슬릿 밸브 판과 반대로 배열되며 관통 개구를 가지는 제 2 슬릿 밸브 판, 및
상기 상부 판과 바닥 판 중 하나 이상에 배열되며 599 ℃에서 측정된 0.19보다 큰 제 1 방사율을 가지는 코팅을 포함하며,
상기 상부 판, 바닥 판, 제 1 측면 판 및 제 2 측면 판, 제 1 및 제 2 슬릿 밸브 판이 챔버 몸체를 공동으로 에워싸는,
챔버.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 방사율은 상기 제 1 측면 판, 제 2 측면 판, 제 1 슬릿 밸브 판 및 제 2 슬릿 밸브 판 중 하나 이상의 방사율과 상이한,
챔버.
제 9 항에 있어서,
상기 바닥 판은 599 ℃에서 측정된 0.19보다 큰 제 1 방사율을 갖는 코팅을 가지는,
챔버.
제 10 항에 있어서,
상기 바닥 판 상의 코팅은 하나 또는 그보다 많은 간극이 존재하도록 비 연속인,
챔버.
제 11 항에 있어서,
상기 바닥 판에 연결되며 상기 하나 또는 그보다 많은 간극에 실질적으로 수직한 상기 바닥 판을 따라 연장하는 하나 또는 그보다 많은 기판 지지대를 더 포함하는,
챔버.
제 12 항에 있어서,
상기 하나 또는 그보다 많은 기판 지지대에 연결되어 수직하게 연장하는 하나 또는 그보다 많은 지지 핀을 더 포함하며, 상기 코팅은 약 4 % 미만의 반사율을 가지는,
챔버.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 슬릿 밸브 판은,
제 1 폭보다 큰 제 1 길이 및 관통 연장하는 제 1 개구를 갖는 제 1 부분과, 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 1 거리만큼 연장하며 상기 4 개의 코너 중에 제 1 코너로부터 연장하는 제 1 플랜지, 및 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 1 부분으로부터 제 2 거리만큼 연장하며 상기 4 개의 코너 중에 제 2 코너로부터 연장하는 제 2 플랜지를 포함하며, 상기 제 2 슬릿 밸브 판은,
제 2 폭보다 큰 제 2 길이 및 관통 연장하는 제 2 개구를 갖는 제 2 부분과, 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 3 거리만큼 연장하는 제 3 플랜지, 및 상기 제 2 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 제 2 부분으로부터 제 4 거리만큼 연장하는 제 4 플랜지를 포함하며,
상기 제 1 측면 판은 상기 제 1 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직한 방향으로 연장하며, 상기 제 2 측면 판은 상기 제 2 플랜지에 연결되며 상기 제 1 폭에 실질적으로 수직하고 상기 제 2 조각에 평행한 방향으로 연장하는,
챔버.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 플랜지는 제 1 폭보다 적은 폭을 가지며, 상기 제 1 플랜지의 폭은 상기 제 2 측면 판의 폭과 실질적으로 동일하며, 상기 4 개의 코너들 중 하나 이상의 코너는 둥근,
챔버.