KR20130126919A - 로드 록 챔버, 기판 프로세싱 시스템 및 환기 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 프로세싱 시스템을 위한 록 챔버가 제공되고, 그러한 록 챔버는 대기압 또는 과압과 유체 소통하는 록 챔버의 내측 부분을 제공하도록 구성된 적어도 제 1 도관을 포함한다. 추가적으로, 록 챔버는 챔버의 내측 부분이 대기압 또는 과압과 유체 소통하는 유량을 제어하기 위한 적어도 제 1 제어 밸브를 포함하고, 상기 제어 밸브는 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된다. 또한, 그에 따른 방법, 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다.

Description

로드 록 챔버, 기판 프로세싱 시스템 및 환기 방법{LOAD LOCK CHAMBER, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR VENTING}
본 발명의 실시예들은 록(lock) 챔버, 기판 프로세싱 시스템, 및 특히 록 챔버의 환기(venting) 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 실시예들은 언로드(unload) 록 챔버 및 언로드 록 챔버를 환기하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본원 발명의 실시예들은 얇은 필름들 및 코팅들의 증착(deposition; 이하에서 편의상 '증착'이라 함)에서 이용되는 장비, 프로세스들, 및 재료들과 관련된 나노-제조 기술 솔루션들에 관한 것으로서, 적용예들을 포함하는(그러나, 그러한 것으로 제한되는 것은 아니다) 대표적인 예들에는 다음이 포함된다: 반도체 및 유전체 재료들 및 디바이스들, 실리콘-기반 웨이퍼들, 평판 디스플레이들(예를 들어, TFTs), 마스크들 및 필터들, 일렉트로크로믹(electrochromic) 코팅들, 에너지 변환 및 저장(예를 들어, 광전지들, 연료전지들, 및 배터리들), 솔리드-스테이트(solid-state) 발광(예컨대, LEDs 및 OLEDs), 자기 및 광학 저장, 마이크로-전기기계적 시스템(MEMS) 및 나노-전기-기계적 시스템(NEMS), 마이크로-광학 및 광전자 디바이스들, 건축용(architectural) 및 자동차용 유리들, 금속 및 폴리머 호일들 그리고 패키징을 위한 메탈라이제이션 시스템들, 및 마이크로- 및 나노-몰딩.
유리 패널들은, 예를 들어, 진공 코팅 플랜트들에서, 고진공 조건들 하에서, 5*10-4 hPa 내지 3*10-2 hPa 범위 내의 압력에서 코팅된다. 플랜트 생산성을 높이기 위해서 그리고 각 기판에 대한 전체 설비 및, 특히, 고-진공 섹션을 배기(evacuate)하여야 할 필요성을 회피하기 위해서, 로드 및 언로드 록들이 기판들에 대해서 사용된다.
재료 플럭스 레이트(rate)를 개선하기 위해서 그리고 현대적인 인-라인 코팅 플랜트들의 생산성을 높이기 위해서, 독립적인 로드 및 언로드 록 챔버들이 이용되고 있다. 단순한 소위 3-챔버 코팅 유닛은 로드 록 및 언로드 록으로 구성되고, 상기 로드 록 내에서 기판이 대기압으로부터 순차적인(sequential) 진공 코팅 섹션(프로세스 챔버)의, 예를 들어, p=l*10-3 hPa 내지 p=5*10-2 hPa의 적절한 전이 압력으로 펌핑되고, 그리고 상기 언로드 록 내에서, 환기에 의해서, 상기 기판이 다시 대기압 레벨로 조정된다.
로드 록 챔버들의 과제는, 프로세스 범위에 대한 충분하고 그리고 충분히 낮은 전이 압력으로 가능한 한 신속하게 배기하는 것이다. 언로드 록 챔버들의 과제는 대기압으로 가능한 한 신속하게 환기하는 하는 것이다. 이어서, 기판이 언로드 록 챔버로부터 언로드된 후에, 다시 배기된다.
인-라인 코팅 유닛의 생산성 및 동시적인(concurrent) 경제적 이용에서의 인자는 소위 사이클 즉, 스테이션 시간, 즉 기판의 다음 배치(batch)가 유닛 내로 도입될 수 있기 전에 기판의 배치 마다 이용되어야 하는 시간, 또는 연속적인 동작 조건들 하에서 기판 배치 마다의 평균 프로세싱 시간이 된다. 예를 들어, 45초의 사이클 시간을 달성하기 위해서, 록 챔버는 t <= 45초 이내에 기판을 주어진 대기압 포인트(A)로부터 (고)진공 범위 내의 주어진 포인트(B)로 기판을 전달할 수 있고, 그리고 그 반대로 전달할 수 있는 조건이 되어야 한다. 이러한 목적을 위해서, 시스템은 상기 기판을 록 챔버 내로 그리고 그 외부로 각각 운송하여야 하고, 상기 록 챔버를 각각 배기 및 환기하여야 하고, 그리고 결과적으로 모든 적용가능한 밸브들을 각각 폐쇄하여야 한다. 이는, 그러한 경우에, 배기 및 환기에서 이용할 수 있는 시간이 사이클 시간(예를 들어, 20초 또는 45초) 보다 항상 짧아야 한다는 것을 의미하는데, 이는 상기 사이클 시간 이내에 모든 다른 과제들(상기 내용 참조)이 달성되어야 하기 때문이다.
펌핑 시간이 부피(V) 대 펌핑 속도(S)의 비율에 대해서 직접적으로 비례하는 공지된 관계에 따라서, 펌핑 시간을 줄이기 위한, 그리고 결과적으로 사이클 시간을 줄이기 위한 2가지 가능성들이 기본적으로 존재한다는 것이 명확하다: 즉, 록 챔버의 부피 감소, 또는 록 챔버에 커플링된(coupled) 펌핑 용량의 증가.
그에 따라, 현대의 록 챔버들은 펌핑 시간의 감소를 초래하는 작은 부피를 포함하고, 다른 것들은 동일하다. 그러나, 특히 부피가 감소된 챔버들에서의 빠른 환기는 록 내의 증대된 압력 편차들을 초래하고, 그러한 압력 편차들은 기판의 오정렬, 손상 또는 심지어 파손을 초래할 수 있을 것이다.
기판들이 손상되는 것을 방지하기 위해서, 소위 "환기 샤워들"을 이용하여 가스 유동을 분배하고 그리고 챔버 내로의 가스의 균일한 유동을 생성한다. 또한, 노즐들 또는 환기 샤워들의 배출구들이 챔버 벽들 또는 챔버 내의 다른 장비에 대해서 배향되게 하여 기판을 향하는 직접적인 가스 유동이 방지되도록, 노즐들 또는 환기 샤워들을 배치할 수 있을 것이다. 또한, 후속하여 추가적인 노즐들을 개방하여 유량을 단계적인 방식으로 증가시키는 것이 공지되어 있다. 이러한 것은 종종 "소프트(soft) 환기"라고 지칭된다. 또한, 발명자들 중 하나는 서로에 대해서 반대로 배향된 2개의 유동 스트림들 사이에 기판들을 배치하는 것을 이미 제안하였다. 그러나, 그러한 제안된 수단들은 여전히 너무 느리거나, 또는 코팅하고자 하는 기판들의 손상 레이트가 너무 높게 유지한다.
전술한 내용에 비추어, 본원에 개시된 양태에 따라서, 기판 프로세싱 시스템을 위한 록 챔버가 제공되고, 그러한 록 챔버는 대기압 또는 과압과 유체 소통하는 록 챔버의 내측 부분을 제공하도록 구성된 적어도 제 1 도관을 포함한다. 추가적으로, 록 챔버는 챔버의 내측 부분이 대기압 또는 과압과 유체 소통하는 유량을 제어하기 위한 적어도 제 1 제어 밸브를 포함하고, 상기 제어 밸브는 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된다.
추가적인 양태에 따라서, 기판 프로세싱 시스템은 본원에 개시된 바와 같은 적어도 하나의 록 챔버 및 기판을 코팅하기 위한 챔버를 구비한다.
추가적인 양태에 따라서, 로드 록 챔버를 환기하는 방법이 제공된다. 그러한 방법은 로드 록 챔버의 환기에 대한 유량 프로파일을 제공하는 단계, 및 로드 록 챔버의 환기에 대한 상기 유량 프로파일에 따라 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된 제 1 제어 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.
추가적인 양태에 따라서, 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 본원에 개시된 방법의 모든 단계들을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
추가적인 양태에 따라서, 본원에서 개시된 바와 같은 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터-판독가능 매체가 제공된다.
추가적인 양태에 따라서, 록 챔버를 어떻게 환기하는지를 나타내는 매체(media) 데이터 및 정보를 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체가 제공된다. 상기 매체는 록 챔버의 환기에 대한 유량 프로파일을 제공하기 위한 수단; 및 상기 록 챔버의 환기에 대한 상기 유량 프로파일에 따라 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된 제 1 제어 밸브를 제어하기 위한 수단을 포함한다.
하나의 양태에 따라서, 기재된 바와 같은 록 챔버는 언로드 록 챔버이다.
실시예들은 또한 록 챔버 또는 기판 프로세싱 시스템을 제조 및 동작하기 위한 방법들에 관한 것이다. 그러한 방법 단계들은 수동적으로 또는 자동적으로, 예를 들어, 2개의 임의의 조합에 의해서 또는 임의의 다른 방식으로, 적절한 소프트웨어에 의해서 프로그램된 컴퓨터로 제어되어 실행될 수 있을 것이다.
본원에 개시된 실시예들과 조합될 수 있는 추가적인 장점들, 특징들, 양태들, 및 상세 내용들이 종속항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 명확하다.
본원 발명의 전술한 특징들이 구체적으로 이해될 수 있는 방식으로, 본원 발명의 실시예들을 참조함으로써, 앞서서 간략하게 요약한 본원 발명의 보다 특별한 설명이 제공될 수 있을 것이다. 첨부 도면들은 본원 발명의 실시예들에 관한 것이고 그리고 이하와 같이 설명된다.
도 1-8은 본원에 개시된 실시예들에 따른 록 챔버들을 도시한다.
도 9는 본원에 개시된 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 10은 본원에 개시된 실시예들에 따른 복수의 록 챔버들을 도시한다.
도 11은 본원에 개시된 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 12는 본원에 개시된 실시예들에 따라 제어 밸브를 제어하기 위해서 이용되는 예시적인 압력-시간 도표를 도시한다.
도 13은 본원에 개시된 실시예들에 따른 록 챔버를 도시한다.
도 14는 본원에 개시된 실시예들에 따른 몇 개의 밸브들의 이용을 도시한 예시적인 유량-시간 도표를 도시한다.
본원 발명의 여러 가지 실시예들에 대한 구체적인 참조가 이제 이루어질 것이며, 그러한 실시예들의 하나 또는 둘 이상의 예들이 도면들에 도시되어 있다. 각각의 예는 본원 발명의 설명으로서 제공된 것이고 그리고 본원 발명의 제한을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징들이 다른 실시예들에서 또는 다른 실시예들과 함께 이용되어 추가적인 실시예를 제공할 수 있다. 본원 발명은 그러한 변경들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
첨부 도면들에 관한 설명들에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 성분들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이점들만을 설명하였다. 도면들은 반드시 실척(scale)으로 도시된 것이 아니고 그리고 설명 목적들을 위해서 특징들이 과장되어 있을 수 있을 것이다.
도 1은 실시예들에 따른 록 챔버를 도시한다. 록 챔버(10)는 내측 부분(12)을 포함하고, 상기 내측 부분(12) 내에는 기판(11)이 설명 목적들을 위해서 도시되어 있다. 전형적으로, 기판(11)이 캐리어(13)(이는, 설명 목적들을 위해서, 이하의 도면들에서는 생략되어 있다) 상에 배치된다. 록 챔버(10)는, 주변(ambient) 공기와 같은, 대기압과 유체 소통하는 록 챔버(10)의 내측 부분(12)을 제공하기 위해서 제 1 도관(18)을 더 포함한다.
일반적으로, 그리고 이러한 실시예로 제한되지 않고, 대기압 대신에 과압이 제공될 수 있다. "과압"이라는 용어는 대기압 보다 높은 압력을 지칭할 것이다. 과압은, 예를 들어, 컨디셔닝된 건성 공기("CDA"), 또는 질소(N2) 등으로 충진된 탱크에 의해서 제공될 수 있다. 대기압 및 과압 모두는 이하에서 "외부 압력"으로 지칭될 것이다.
도 1은 록 챔버(10)의 내측 부분(12)의 외부 압력과의 유체 소통의 유량을 제어하기 위한 제 1 제어 밸브(15)를 추가적으로 도시한다. 제 1 제어 밸브(15)는 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된다.
본원에서, "록 챔버"라는 용어는 적어도 하나의 기판을 둘러싸도록 그리고 챔버 내의 압력을 보정하도록 구성되고 진공 적용예들에서 이용되는 챔버를 지칭할 것이다. "로드 록 챔버"라는 용어는 기판을 고압으로부터 저압으로 가져가도록(bring) 구성되는 록 챔버를 지칭할 것이다. 전형적으로, 압력은 1*10-3 hPa 내지 5*10-2 hPa의 압력으로 보정된다. "언로드 록 챔버"라는 용어는 기판을 환기하도록 즉, 기판을 저압으로부터 고압으로 가져가도록 구성된 록 챔버를 지칭할 것이다. 전형적인 록 챔버들은 유입구 밀봉부(seal) 및 배출구 밀봉부를 가지고, 상기 유입구 밀봉부에 의해서 기판이 수용되고 그리고 상기 배출구 밀봉부를 통해서 기판이 언로딩된다. 예를 들어, 언로드 록 챔버의 경우에, 유입구 밀봉부는 전형적으로 코팅 챔버에 (그리고 그에 따라 진공 압력에) 연결되는 반면, 기판은 배출구 밀봉부를 통해서 대기압으로 배출된다. "코팅 챔버" 및 "프로세싱 챔버"라는 용어들은 본원에서 동의적으로(synonymously) 사용되고 그리고 기판을 코팅하기 위한 장비를 포함하는 챔버들을 지칭할 것이다.
도 2는 본원에서 개시된 실시예들을 추가적으로 도시한다. 도 1에 따른 실시예들에서 하나의 도관(18)만이 제공되어 있는 반면, 전형적으로 록 챔버(10)는 록 챔버의 내측 부분(12)으로 외부 압력을 제공하기 위한 둘 또는 셋 이상의 도관들을 구비할 수 있을 것이다. 전형적으로, 짝수의 도관들이 제공된다.
도 2에 도시된 실시예들에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제 1 도관(18) 및 제 2 도관(28)이 제공된다. 전형적으로, 그리고 이러한 실시예로 제한되지 않고, 둘 또는 셋 이상의 도관들의 경우에, 내측 부분 내로의 그들의 유입구가 기판의 위치에 대해서 대칭적으로 배치된다. 실시예들에 따라서, 각각의 유입구와 기판 사이의 거리가 동일하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 유입구들로부터 빠져나가는 유동이 기판의 다른 측부들(sides)로 지향되도록, 유입구들이 배치되고 배향된다. 도 2의 실시예들에서, 유입구들이 참조 번호들 '19' 및 '29'에 의해서 인용된다. 유입구들이 존재하지만, 그러한 유입구들은 다른 도면들에서 구체적으로 도시되어 있지 않다.
적어도 하나의 도관을 제어하는 하나의 제어 밸브가 제공될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 제어 밸브(15)는 제 1 도관(18) 및 제 2 도관(28) 모두를 제어한다. 몇 개의 도관들의 유량을 통제하는 하나의 제어 밸브가 본원에서 "공통 제어 밸브"로 지칭될 것이다. 몇 개의 도관들(18 및 28)의 동일한 도관 디자인이 주어지는 경우에, 이는 각각의 유입구(19 및 29)에서 챔버 내로 동일한 유량을 제공할 수 있을 것이다.
공통 제어 밸브에 대안적으로 또는 추가적으로, 각 도관이 독립된 제어 밸브에 의해서 제어될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 3은, 도관들(18 및 28)의 각각이 독립적인 제어 밸브(15 및 16)를 구비하는 실시예들을 도시한다. 독립적인 제어 밸브들의 제공에 의해서, 각 도관을 통한 유량의 개별적인 제어가 가능해진다. 이는, 예를 들어, 상이한(differing) 도관 셋-업들(set-ups)이 이루어져야 하는(be accountd for) 경우에, 특히 유용할 수 있을 것이다. 또한, 개별적인 제어는, 기판 진동들 등에 대한 반응(reacting)을 가능하게 한다. 개별적인 제어는 전형적으로 상이한 유동들을 기판의 상이한 측부들로 제공하는데 적합하다.
본원에 개시된 일부 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 도관이 챔버의 내측 부분을 챔버의 내측 부분의 상단 측부로부터 환기하는 방식으로, 적어도 하나의 도관이 배치될 수 있을 것이다. 다른 실시예들에 따라서, 챔버의 내측 부분이 하단 측부로부터 환기될 수 있을 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 또는 둘 이상의 도관이 상단 측부 및 하단 측부 모두에 제공될 수 있을 것이다. 도 4의 실시예들에서, 도관들(18 및 28)이 밸브(15)에 의해서 공통적으로 제어되고 그리고 록 챔버(10)의 내측 부분(12)의 상단에서 유동을 제공한다. 추가적으로, 도관들(58 및 59)이 밸브(55)에 의해서 공통적으로 제어되고 그리고 내측 부분(12)의 하단에서 유동을 제공한다. 도시된 실시예들에 대해서 대안적으로, 개별적인 밸브에 의해서 각각의 도관이 독립적으로 제어될 수 있거나, 또는 한 하나의 밸브에 의해서 공통적으로 모든 도관들이 제어될 수 있다.
전형적으로, 적어도 하나의 밸브의 제어를 위한 제어부가 제공된다. 도 5는 하나 이상의 도관을 통한 유량을 제어하기 위한 제어부(30)의 제공을 도시한다. 본원에서 개시된 실시예들에 따라서, 제어부는 하나 또는 둘 이상의 제어 밸브들과 연결된다.
제어부는 최적의 유량을 계산하고 그리고 그에 따라 적어도 하나의 제어 밸브를 제어한다. 제어부는, 예를 들어, 마우스 및/또는 키패드와 같은 입력 유닛; 스크린과 같은 디스플레이 유닛; CPU(중앙 처리 유닛)와 같은 컴퓨팅 유닛 및 비-휘발성 메모리, 예를 들어 하드 디스크와 같은 메모리 유닛; 및/또는 RAM(random access memory)와 같은 휘발성 메모리를 포함하는 컴퓨터일 수 있을 것이다. 전형적으로, 제어부는 시간에 대한(in dependence on) 최적 유량을 계산하기 위한 및/또는 적어도 하나의 밸브를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 구비한다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터의 하드-디스크와 같은 컴퓨터-판독가능 매체 상에, 또는 메모리 스틱, CD, 또는 DVD 등과 같은 외부 메모리 상에 제공될 수 있을 것이다.
실시예들에 따라서, 측정 유닛이 제공될 수 있을 것이다. 측정 유닛은 위치 센서, 압력 센서, 유량 센서, 진동 센서, 또는 온도 센서 등 중 하나 또는 둘 이상일 수 있을 것이다. 특히, 측정 유닛은 용량(capacitive) 센서, 유도 센서, 또는 레이저 거리 센서나 편향(deflection) 센서와 같은 광학적 센서 중 하나 또는 둘 이상일 수 있을 것이다. 예를 들어, 측정 유닛은 무선 방식으로 캐리어 또는 기판에 선택적으로 연결된 응력(stress) 센서일 수 있을 것이다. 전형적으로, 측정 유닛이 챔버의 내측 부분 내에 제공된다. 그러나, 또한 측정 유닛을, 예를 들어, 도관 상에 또는 록 챔버의 내측 부분의 외부에 제공할 수 있을 것이다. 예를 들어, 위치 센서가, 예를 들어, 챔버의 내측 부분 벽에 위치된 윈도우를 통해서 광학적으로 거리를 측정함으로써, 외부로부터 위치를 감지할 수 있을 것이다.
하나 또는 둘 이상의 측정 유닛들의 이용에 의해서, 제어 밸브들의 피드백 제어가 가능하다. 이러한 목적을 위해서, 하나 또는 둘 이상의 측정 유닛들이 제어기에 전형적으로 연결되고, 측정 유닛/측정 유닛들은 그러한 제어기로 측정된 정보를 제공한다. 전형적으로, 측정 데이터가 제어기로 계속적으로 제공된다. 전형적으로, 제어기는, 예를 들어 최적의 유동 곡선의 계산을 위해서 측정 정보를 해석한다(account for).
특히, 유량 센서가 진자(pendulum)를 포함할 수 있고, 그러한 진자의 단부에 디스크가 부착된다. 진자의 편향이 각도 센서 또는 거리 센서로 측정될 수 있다. 편향은 스트리밍 가스에 의해서 가해지는 힘의 감소(deduction)를 허용한다. 댐핑(damping) 및 리셋(reset) 힘이 중량체들(weights) 및/또는 스프링과 같은 탄성 유닛에 의해서 영향을 받을 수 있다. 전형적으로, 유량 센서에 의해서 수신되는 신호가 최적 유량의 계산을 위해서 이용된다.
예를 들어, 하나 또는 둘 이상 밸브들을 제어하기 위해서 동일한 유량 곡선을 항상 이용하는 대신에, 최적의 유량을 각각의 특정 환기 프로세스에 맞춰 조정할 수 있을 것이다. 결과적으로, 기판 및/또는 캐리어의 위치가 하나 또는 둘 이상 센서들을 이용하여 측정될 수 있을 것이다. 측정 정보가 제어기로 제공된다. 제어기는, 예를 들어, 요동들(oscillations) 또는 변위들의 경우에 유량을 감소시킴으로서, 측정된 정보에 대해서 즉각적으로 반응할 수 있을 것이다. 요동들이 약화되면(softened), 제어기는 다시 유량을 증가시킬 수 있을 것이다. 그에 따라, 기판 손상 및 파괴를 방지하기 위해서 기판 환기 동안에 임계적 상황들에 대해서 사전적으로(proactively) 반응할 수 있다.
도 6은 위치 센서(60)의 제공을 도시한다. 전형적으로 그리고 도 6의 실시예로 제한되지 않고, 제어기로 측정 정보를 제공하기 위해서 측정 유닛이 제어기로 연결된다. 도 6에서, 이러한 연결이 라인(61)에 의해서 도시되어 있다. 전형적으로, 제어기는 적어도 하나의 제어 밸브의 모두에 연결된다. 전형적으로, 제어기의 출력이 밸브 셋팅을 제어하며, 그에 따라 각각의 도관들을 통한 유동이, 예를 들어, 본원에서 설명된 바와 같은 최적화된 곡선에 따라서, 미리결정된 방식으로 제어된다.
본원의 개시 내용 내에서, 제어기 내외로의 연결들이, 예를 들어, 케이블들 또는 무선 데이터 연결을 통한, 임의 종류의 직접적인 또는 간접적인 데이터 라인들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제어기 및/또는 적어도 하나의 측정 유닛이, 근거리 네트워크(LAN)와 같은 네트워크를 통해서, 특히 무선 근거리 네트워크(WLAN)에 의해서 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 실시예에서, 도시된 센서가 위치 센서일 수 있다. 위치 센서에 의해서, 예를 들어, 기판 중심 및/또는 기판 및/또는 캐리어의 비-중심 위치에서, 특히 기판 및/또는 캐리어가 요동하는지의 여부, 그리고 요동하는 경우에, 기판 및/또는 캐리어가 얼마나 많이 요동하는지에 대해서 결정된, 기판 및/또는 캐리어의 실제 위치에 관한 정보를 제어기가 획득할 수 있게 된다.
도 7에 도시된 실시예들은, 데이터 라인(71)을 통한 제어기(30)와 밸브(15)의 연결, 데이터 라인(72)을 통한 제어기(30)와 밸브(16)의 연결, 및 데이터 라인(61)을 통한 제어기(30)와 센서(60)의 연결을 예시적으로 도시한다. 도면들의 명료함을 위해서, 다른 도면들에서는 데이터 라인 인용들을 생략하였다. 전형적으로, 제어기는 적어도 하나의 밸브에 연결되는 적어도 하나의 출력부를 구비한다. 도 7에서, 제어기 출력부들(76 및 77)이 도시되어 있다. 실시예들에 따라서, 제어기는, 또한, 예를 들어, 적어도 하나의 측정 유닛과의 연결을 위한 적어도 하나의 입력부를 구비한다. 도 7에서, 입력부가 참조 번호 '79'로서 도시되고 인용되어 있다.
도 8의 실시예들은 록 챔버의 내측 부분 내에서의 2개의 측정 유닛들의 제공을 도시한다. 도 8에서, 2개의 측정 유닛들은 참조 번호 '60' 및 '62'로 인용되는 센서들이다. 그 센서들은 각각의 데이터 라인들(61 및 63)을 통해서 제어기(30)에 연결된다.
예를 들어, 도 8의 2개의 센서들(60 및 62)은, 기판의 양 측부들 상의 압력 측정을 허용하는 압력 센서들일 수 있을 것이다. 기판의 2개의 측부들 사이의 압력 거리가, 예를 들어, 제어기 내에서, 계산될 수 있고, 그리고 최적화된 유량의 추가적인 계산에서 고려될 수 있다. 특히, 결과들은, 제 1 도관(18) 및 제 2 도관(28)을 통한 유량의 개별적인 제어를 위해서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 만약 압력 센서(60)가 센서(62) 보다 더 낮은 압력을 측정한다면, 결과적으로, 제어기(30)는, 도관(18)을 통한 유량이 도관(28)을 통한 유량에 대비하여 더 적게 되는 방식으로, 2개의 압력 센서들이 유사한(comparable) 압력을 다시 측정할 때까지, 제 1 제어 밸브(15) 및 제 2 제어 밸브(16)를 제어할 수 있을 것이다. 일반적으로, 하나 또는 둘 이상의 측정 유닛은 기판에 대해서 근접한 거리에서, 즉 10 cm 미만의 거리에서 배치되는 것이 전형적이다.
도 8의 실시예들에 대해서 설명된 바와 같은 개별적인 유량들의 유사한 제어는, 특히 도 6에 도시된 실시예들과 관련하여, 전술한 바와 같은 위치 센서에 의해서 트리거링될(triggered) 수 있다. 위치 센서는 각각의 시점에서 기판의 정확한 위치에 대해서 제어기로 표시할 수 있을 것이다. 결과적으로, 기판이 휴지(rest) 위치로부터 얼마나 많이 편향되었는지에 관한 정보를 제어기로 특히 제공할 수 있을 것이다. 따라서, 제어기는 제어 밸브들의 개별적인 제어에서 이러한 측정 정보를 해석할 수 있을 것이다.
본 개시 내용의 적어도 하나의 제어 밸브가 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 따라서, 본원에서 개시된 바와 같은 제어 밸브들은 또한 "유량 조정 밸브들"로 지칭될 수 있다. 즉, 도관의 폐쇄 또는 완전한 개방만을 허용하는 록 챔버들 내의 공지된 밸브들("온/오프-밸브들")과 대조적으로, 유량이 연속적으로, 전형적으로 0%(밸브 폐쇄)와 100%(밸브의 완전한 개방) 사이에서 조정될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 작은 유량이 O.Ol Nm3/s 내지 0.05 Nm3/s 범위 이내가 되고, 예를 들어 0.025 Nm3/s가 된다. 전형적인 많은 유량은 0.1 Nm3/s 내지 1.0 Nm3/s 범위 이내가 되고, 예를 들어 0.4 Nm3/s가 된다. 전형적으로, 유량은 0.01 Nm3/s 내지 1.0 Nm3/s의 값들 사이에서 연속적으로 조정될 수 있다. Nm3/s 라는 단위는 정규화된 초당 입방 미터(normalized cubic meter per second)를 지칭하고, 여기에서 정규화는 1 atm(약 105 Pa)의 표준 압력을 지칭한다. 유량의 정확한 제어가 중요하기 때문에, 실시예들에 따라서, 이용되는 밸브들이 +/- 10%, 전형적으로 +/- 5%의 정밀도로 조정될 수 있다.
유량의 연속적인 제어는, 완전한 환기 프로세스 동안에 최적의 값으로 유량을 조정할 수 있게 허용한다. 본원 발명자가 알고 있는 바와 같은 "소프트 환기"는 추가적인 밸브들의 후속적인 개방을 채용하고, 그에 따라 유량의 급격한 증가를 초래하는 반면, 본원 발명의 실시예들은 유량의 연속적인 증가를 제공할 수 있다.
기판에 대해서 허용된 힘은 특히 기판의 크기 및 두께에 의존한다. 기판에 대해서 허용된 힘은 전형적으로 코팅 프로세스에서의 알려진 매개변수이다. 기판에 대해서 허용된 힘이 주어지면, 유량의 최대 허용 값이 연속적인 유량 제어를 위해서 계산될 수 있다. 전형적으로, 이러한 계산은 환기의 시의 적절한 각각의 순간에 대해서 이루어진다.
예를 들어, 환기 프로세스에 대한 전체적인 시간 간격이 주어지면, 환기 가스의 압력과 환기 가스의 유동 속도의 제곱의 곱을 최소화함으로써, 최적의 유량이 계산된다. 본원의 내용에서 이해될 수 있는 바와 같이, 환기 가스의 유동 속도는 기판을 타격할 때의 환기 가스의 유동 속도가 된다. 단순화된 모델에 따라서, 유동 속도는, 가스가 노즐(들)의 개구를 빠져나가는 속도로서 결정된다. 결과적으로, 입자들이 이러한 속도로 기판 또는 캐리어를 충돌(impinge)한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 예를 들어, 유동 노즐(들)이 가스를 챔버의 내측 부분 벽들로 지향시키는 경우에, 기판을 타격하는 가스의 결과적인 유동 속도가 적절하게 된다.
적어도 하나의 제어 밸브가 연속적으로 동작된다. 전형적으로, 적어도 하나의 제어 밸브가, 예를 들어 환기 프로세스의 시작시의 0%로부터 환기 프로세스의 종료시의 100%까지, 지속적으로(steadily) 개방된다. 전형적으로, 기판 상으로 작용하는 힘이 완전한 환기 프로세스 동안에 일정하도록, 제어가 이루어진다. 전형적으로, 제어 밸브의 제어를 나타내는 곡선은, 곡선 내의 어떠한 불연속적인 단차부들도 없이, 지속적이다.
이제 도 9를 참조하면, 기판 프로세싱 시스템(100)이 도시된다. 기판 프로세싱 시스템은, 특히 도 1-8과 관련하여, 본원에 개시된 바와 같은 하나의 록 챔버(10)를 포함한다. 실시예들에 따라서, 록 챔버(10)는 언로드 록 챔버가 된다. 그 대신에, 기판 프로세싱 시스템이 개시된 바와 같은 하나 초과의 록 챔버를 포함할 수 있을 것이다. 전형적으로, 기판 프로세싱 시스템은 기판들을 로딩하고 기판들에 대해서 진공 분위기를 제공하기 위한 로드 록 챔버(80)를 포함한다. 로드 록 챔버(80)를 배기한 후에, 기판들이 코팅 챔버(81) 내로 이동된다. 본원에서 사용된 바와 같은 "코팅 챔버"라는 용어는 기판을 코팅하도록 구성된 하나의 또는 몇 개의 연속되는 챔버들을 지칭할 것이다. 기판들은, 예를 들어, 스퍼터링 또는 증발(evaporating)에 의해서 코팅 챔버 내에서 코팅된다. 따라서, 얇은 층들이 기판들 상에 증착된다.
운동 방향이 도 8에서 화살표(82)에 의해서 표시되어 있다. 코팅 후에, 기판들이 록 챔버(10) 내로 이동되고, 상기 록 챔버는 전형적으로 언로드 록 챔버로서 작동한다. 즉, 코팅 챔버 내의 압력과 실질적으로 같은 또는 동일한 압력을 가지는 록 챔버 내에 기판이 배치된다. 본원에서 사용된 바와 같은 진공은 5*10-2 hPa 미만의 압력들을 지칭할 것이다. 록 챔버(10)와 코팅 챔버(81) 사이의 밀봉부가 폐쇄되면, 록 챔버(10)가 환기된다. 전형적으로, 환기는 록 챔버 내에서 대기압에 도달할 때까지 계속된다. 대기압에 도달하면, 기판이 록 챔버로부터 언로딩된다.
그 이후에, 록 챔버의 밀봉부들이 다시 폐쇄되고 그리고 기판이 존재하지 않는 상태에서 챔버가 배기된다. 기판이 존재하지 않기 때문에, 챔버 배기에서의 유일한 제한 인자가 진공 펌프들의 파워가 된다. 진공 압력에 도달하면 즉, 코팅 챔버 내에 존재하는 압력과 유사한 또는 동일한 압력에 도달하면, 다시 대기압으로의 이송을 관리하기 위해서 록 챔버가 코팅된 기판을 수용할 준비가 된다.
실시예들에 따라서, 본원에 개시된 록 챔버는 대형 기판들을 핸들링할 수 있고, 그러한 대형 기판은 전형적으로 1 m x 1 m 보다 큰, 2.2 m x 2.2 m 또는 그 초과의, 또는 심지어 3.0 m x 3.0 m 또는 그 초과의 크기를 가진다. 기판의 두께는 1 mm 미만, 보다 더 전형적으로 0.7 mm 또는 그 미만, 또는 심지어 0.5 mm 또는 그 미만이다.
전형적으로, 본원에서 사용된 "기판"이라는 용어는, 웨이퍼들 또는 유리 플레이트와 같은, 비가요성(inflexible) 기판들을 지칭한다. 기판들의 대표적인 예들에는 다음의 적용예들이 포함된다(그러나, 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다): 반도체 및 유전체 재료들 및 디바이스들; 실리콘-기반 웨이퍼들; 평판 디스플레이들(예를 들어, TFTs); 마스크들 및 필터들; 에너지 변환 및 저장(예를 들어, 광전지들, 연료전지들, 및 배터리들); 자기 및 광학 저장; 마이크로-전기-기계적 시스템(MEMS) 및 나노-전기-기계적 시스템(NEMS); 마이크로-광학 및 광-전기-기계적 시스템들(NEMS), 마이크로-광학 및 광전자 디바이스들; 투명 기판들; 건축용 및 자동차용 유리들, 금속 및 폴리머 호일들 그리고 패키징을 위한 메탈라이제이션 시스템들, 일렉트로크로믹적으로 코팅된 기판들; 및 마이크로- 및 나노-몰딩.
기판들, 예를 들어 유리 패널들은, 고진공 조건들 하에서, 특히 스퍼터링 프로세스들을 위한 5*10-4 hPa 내지 3*10-2 hPa 범위 내의, 특히 2*10-3 hPa 내지 2*10-2 hPa 범위 내의 압력들에서, 진공 코팅 프로세스 시스템들에서 코팅된다.
본원에 개시된 실시예들에 따라서, 록 챔버는 언로드 록 챔버이다. 전형적으로, 록 챔버는, 저압 분위기 내의 기판이 대기압 내의 기판이 될 수 있게 허용하도록 구성된다. 통상적으로, 이러한 압력의 전이는 미리 결정된 시간 간격 내에서 이루어진다. 미리 결정된 시간 간격은 전형적으로 30 초 미만이고, 보다 전형적으로 15 초 미만 또는 심지어 10 초 미만이다. 실시예들에 따라서, 특히 신속형(fast) 배기 시스템들의 경우에, 언로드 록 챔버를 환기하는데 필요한 시간 및 로드 록 챔버를 배기하는데 필요한 시간이 동일하다. 기판을 환기시키기 위한 시간 간격이 짧을수록, 록 챔버가 추가적인 기판을 수용하기 위해서 다시 저압으로 보다 빨리 될 수 있다.
도 10에 도시된 실시예들은 복수-챔버 인라인 시스템을 개략적으로 도시한다. 따라서, 그러한 사시도는 각각의 내측 부분들(91, 92, 및 93)을 가지는 3개의 록 챔버들을 상세히 도시한다. 전형적으로, 복수의 록 챔버들이 언로드 록 챔버들이다. 추가적인 코팅 챔버들 및 로드 록 챔버들이 언로드 록 챔버들의 뒤쪽에 배치되며, 그에 따라 그러한 챔버들은 이러한 사시도로부터 확인할 수 없을 것이다. 그에 따라, 도 10으로 제한되지 않는 본원에 개시된 실시예들에 따라서, 복수의 기판들이 병렬로 프로세싱될 수 있도록 기판 프로세싱 시스템이 몇 개의 프로세싱 라인들을 포함할 수 있다는 것을 도 10이 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 록 챔버가 각각의 록 챔버들의 내측 부분들(91, 92, 및 93) 내로의 가스 유동을 제어하기 위해서 하나 또는 둘 이상 독립적인 제어 밸브들(95, 96, 및 97)을 구비할 수 있을 것이다. 대안적으로, 또는 추가적으로(도 10 참조), 공통 제어 밸브(15)가 제공되어 모든 록 챔버들로 유도되는 도관을 제어할 수 있을 것이다.
또한, 하나 또는 둘 이상의 코팅 챔버들이 본원에 개시된 바와 같은 록 챔버들로서 설비될 수 있을 것이다. 따라서, 코팅 챔버들은 본원에 개시된 바와 같이 가스로 환기될 수 있을 것이다. 전형적으로, 예를 들어, 유지보수, 세정, 또는 코팅 요소들의 교환을 위해서 코팅 챔버가 특정 시간 간격들로 환기되고, 그리고 동작과 관련된 장애(disturbance)와 같은 예상치 못한 이벤트의 경우에 코팅 챔버가 환기된다. 예를 들어, 진공 펌프들 내에서 손상을 유발할 수 있는 분진이 발생되지 않도록, 코팅 챔버를 환기하는 것을 주의 깊게 실행하여야 한다. 따라서, 본원에 개시된 바와 같은 방법에 따라 코팅 챔버를 환기하는 것은 최적화된 환기를 허용할 수 있을 것이다. 전형적으로, 코팅 챔버를 환기하는 것은 10-15분이 소요되고, 그에 따라 코팅 프로세스 동안에 언로드 록 챔버를 환기하는 것 보다 상당히 느리게 이루어진다. 본원 발명자들이 알고 있는 종래 기술에서, 코팅 챔버의 환기가 후속하여(subsequently) 개방되는 밸브들 및 개구들에 의해서 현재 이루어지는 반면, 본원의 개시 내용의 실시예들에 따라서, 복수의 밸브들 및/또는 개구들이 감소될 수 있고 그리고 전술한 바와 같이 제어되는 적어도 하나의 밸브에 의해서 대체될 수 있다.
도 11은 하나 또는 둘 이상의 코팅 챔버들(102)이 본원에 개시된 바와 같은 록 챔버들로서 설비되는 실시예를 도시한다. 도 11의 예시적인 실시예에서, 기판들이 로드 록 챔버(101) 내로 진입되고 그리고 코팅 챔버(102)로 전진된다. 실시예들에 따라서, 하나 또는 둘 이상의 추가적인 코팅 챔버들, 예를 들어, 제 2, 제 3, 제 4 또는 그보다 많은 코팅 챔버들이 제공될 수 있을 것이다. 독립적인 제어 밸브가 코팅 챔버들의 각각에 대해서 제공될 수 있을 것이다. 도 11에서 도시된 실시예에서, 코팅 챔버(102)로의 가스 유동을 제어하기 위해서 제어 밸브(96)가 제공된다. 코팅 챔버들을 통과한 후에, 전형적으로, 기판들이 언로드 록 챔버(103)로 운송되고, 그러한 언로드 록 챔버에서 기판들이 본원에 개시된 바와 같이 환기된다.
도 11의 실시예에 따라서, 몇 개의 챔버들에 대한, 전형적으로 모든 챔버들에 대한 가스 유동을 제어하도록 구성된 공통 제어 밸브(15)가 제공된다. 예를 들어, 제어 밸브는 로드 록 챔버, 프로세싱 챔버(들), 및 언로드 록 챔버로의 가스 유동을 제어하도록 구성될 수 있을 것이다(도 11에 도시된 바와 같음). 그 대신에 또는 추가적으로, 각각의 챔버가 제어 밸브를 구비할 수 있을 것이다. 도 11의 예시적인 예에서, 로드 록 챔버(101)가 제어 밸브(95)를 구비하고, 프로세싱 챔버(102)가 제어 밸브(96)를 구비하며, 그리고 언로드 록 챔버(103)가 제어 밸브(97)를 구비한다.
본원에 개시된 바와 같은 제어 밸브가 연결된 챔버에 대한 가스 유동을 연속적으로 제어하도록 구성된다. 일부 실시예들에서 설명된 바와 같이, 추가적인 제어 밸브들이 또한 제공될 수 있다(예를 들어, 도 10 및 11 참조). 특히 그러한 실시예들에서, 공통 제어 밸브가 가스 유동을 연속적으로 제어하도록 구성되는 것이 전형적인 반면(도 11 및 12의 참조 번호 '15'), 다른 제어 밸브들이 온/오프-밸브들로 대체될 수 있을 것이다(도 11 및 12의 참조 번호들 '95', '96', 및 '97').
"온/오프-밸브"는 단지 2개의 제어가능한 상태들을 가지는 밸브를 지칭한다: 온-위치에서, 밸브가 완전히 개방되는 반면, 오프-위치에서 밸브는 완전히 폐쇄된다. "공통 제어 밸브"라는 표현은 적어도 2개의 가스 유동 유입구들에 대해서, 특히 적어도 2개의 챔버들의 적어도 2개의 가스 유동 유입구들에 대해서 유체 연결되는 제어 밸브를 지칭한다.
그에 따라, 일반적으로 그리고 도면들에서 명백하게 도시된 실시예들로 제한되지 않고, 가스 유동을 연속적으로 제어하도록 구성된 적어도 하나의 공통 제어 밸브, 및 적어도 하나의 온/오프-밸브를 제공하는 것이 전형적이다. 본원에 개시된 바와 같은 제어 밸브들이, 일반적으로, 온/오프-밸브들 보다 본질적으로 더 고가이기 때문에, 하나의 제어 밸브 및 몇 개의 온/오프-밸브들(예를 들어, n개의 온/오프-밸브들)을 제공함으로써 몇 개의 챔버들(예를 들어, n개의 챔버들)에 대한 가스 유동을 연속적으로 그리고 개별적으로 제어할 수 있다.
컴퓨터 프로그램이 가스 유동의 제어를 위해서 구현될 수 있을 것이다. 컴퓨터 프로그램은, 록 챔버 환기에 대한 유량 프로파일에 따라서 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된 적어도 하나의 제어 밸브를 제어한다.
실시예들에 따라서, 컴퓨터 프로그램은 복수의 가스 유동 유입구들에 대한 가스 유동을 제어한다. 전형적으로, 가스 유동 유입구들이 독립적인 챔버들 내에 제공된다. 전형적으로, 컴퓨터 프로그램은, 가스 유동을 연속적으로 제어하도록 구성된 적어도 하나의 제어 밸브를 제어하도록 구성된다. 추가적으로, 컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 온/오프-밸브를 제어하도록 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, n개의 챔버들이 가스 유동을 연속적으로 제어하기 위한 공통 제어 밸브 및 n개의 온/오프-밸브들을 구비할 수 있을 것이다. 전형적으로, 컴퓨터 프로그램은, n개의 챔버들의 각각에 대해서, (예를 들어, 하드 디스크와 같은 데이터 저장 장치로부터) 최적화된 환기 곡선에 대한 데이터를 수신하거나 최적화된 환기 곡선을 계산한다. 실시예들에 따라서, 컴퓨터 프로그램은 n 개의 챔버들의 환기를 그에 따라 제어한다.
예를 들어, n개의 챔버들 중의 m개가 동시에 환기될 수 있을 것이다. 설명 목적들을 위해서, n=5이고 m=3인 것으로 가정하고, 챔버들(m1, m2, 및 m3)이 환기될 것이고 그리고 챔버들(k1 및 k2)은 환기되지 않을 것으로 가정한다. 컴퓨터 프로그램은 챔버들(k1, 및 k2)의 온/오프-밸브들을 차단하고, 그리고 챔버들(m1, m2, 및 m3)의 온/오프-밸브들을 개방한다. 이어서, 제어 밸브가 개방되고, 유량이 연속적으로 증가된다. 따라서, 챔버들(m1, m2, 및 m3)이 환기된다.
다른 예에 따라서, 만약 제 1, 제 2 및 제 3 챔버들이 그들의 번호에 따라서 환기된다면, 본원에서 개시된 바와 같이 공통 제어 밸브에 의해서 유량이 연속적으로 증가되는 동안에, 제 1 챔버의 온/오프-밸브만이 개방 위치에 있게 될 것이다. 이러한 것이 달성되면, 본원에서 개시된 바와 같이 공통 제어 밸브에 의해서 유량이 연속적으로 증가되는 동안에, 제 2 챔버의 온/오프-밸브만이 개방 위치에 있게 될 것이다. 이러한 것이 달성되면, 본원에서 개시된 바와 같이 공통 제어 밸브에 의해서 유량이 연속적으로 증가되는 동안에, 제 3 챔버의 온/오프-밸브만이 개방 위치에 있게 될 것이다. 이는 수동적으로, 또는 컴퓨터 프로그램에 의해서 제어될 수 있을 것이다.
각 챔버에 대한 환기 프로파일이 메모리에 저장될 수 있을 것이다. 동시에 특정 챔버들을 환기시키기 위한 과제를 가지는 컴퓨터 프로그램은, 특정 챔버들의 프로파일을 메모리로부터 가져오고 그리고 가장 작은 압력 상승 속도를 가지는 프로파일에 따라서 이러한 챔버들을 환기한다. 실시예들에 따라서, 가장 긴 환기 시간을 가지는 프로파일에 따라서 환기가 이루어질 수 있을 것이다.
도 12는 환기 동안에 시간에 따른 록 챔버의 내측 부분 내의 압력 상승 속도(p')의 관계를 개략적으로 도시한다. 압력 상승 속도는 시간(t)에 대한 압력(p)의 도함수 즉, dp/dt로서 규정된다. 본원에 개시된 실시예들에 따라 챔버를 환기하는데 필요한 전체적인 시간은 20초 미만, 보다 전형적으로 10초 미만, 또는 심지어 5초 미만이다. 기판이 코팅 프로세스 이후에 언로드 록 챔버로 이동될 때, 압력이 진공 레벨이 된다. 본원에 개시된 바와 같이, 챔버의 환기에 의해서, 즉 언로드 록 챔버의 내측 부분으로 가스를 공급하기 위해서 제어 밸브들을 연속적으로 제어함으로써, 압력이 증가된다. 전형적으로 밸브 개방이 증가되기 때문에, 압력 상승 속도(p') 또한 증가된다. 결과적인 압력 상승 속도(p')가 도 10에 도시되어 있고 그리고 참조 번호 '110'로서 인용된다.
도 12가 정성적인(qualitative) 도표이기 때문에, 그리고 유량(Q')(즉, 시간(t)에 대한 가스량(Q)의 도함수 즉, dQ/dt이다. 이와 관련하여, 챔버의 부피를 V라고 할 때 관계식 dQ/dt=dp/dt*V을 주목하여야 한다) 및 압력 상승 속도(p')에 대한 직접 비례가 주어진다면, 도 12 및 참조 번호 '110'은 또한 시간에 따른 개략적인 유량 곡선을 나타낸다.
적어도 하나의 제어 밸브의 유량은 최소 값과 최대 값 사이에서 연속적으로 조정될 수 있다. 최소 값은 0%(밸브 폐쇄)가 될 수 있을 것이나, 최소 값이 0% 보다 클 수 있을 것이고 또는 1% 보다 클 수 있을 것이나, 전형적으로는 10% 또는 심지어 5% 보다 작을 수 있을 것이다. 최대 값은 100%(밸브 완전 개방)가 될 수 있을 것이나, 최대 값이 100% 보다 작을 수 있으나(예를 들어, 95% 또는 90% 보다 작을 수 있으나), 전형적으로는 80% 보다 클 수 있을 것이다. 이를 위해서 매니폴드가 필요할 수 있을 것이다(there may be manifold reason). 예를 들어, 0%(또는 100%)에 근접한 값의 범위에서의 연속적인 제어는 고품질의(high-end) 기술을 필요로 할 수 있다. 비용이 들어가는 만큼 0% 보다 다소(somewhat) 큰 최소 값(또는 100% 보다 다소 작은 최대 값)을 넘어서는 장점을 취득하지 못할 것이다.
특히, 0%가 아닌 최소 값 및/또는 100%가 아닌 최대 값을 가지는 실시예들에서, 그러나 또한 본원에 개시된 모든 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 추가적인 온/오프-밸브가 제공될 수 있을 것이다. 예를 들어, 온/오프-밸브가 비교적 적은(예를 들어, 온/오프-밸브로 공급되는 가스 유동의 10% 또는 5% 미만) 가스 유동을 제공하도록 구성될 수 있을 것이다. 그러한 밸브가 "저유량 밸브"라고 지칭될 것이다. 그 대신에, 온/오프-밸브가 비교적 많은(예를 들어, 온/오프-밸브로 공급되는 가스 유동의 적어도 50%, 80% 또는 90%) 가스 유동을 제공하도록 구성될 수 있을 것이다. 그러한 밸브가 "고유량 밸브"라고 지칭될 것이다. 또한, 적은 가스 유동을 위한 온/오프-밸브(저유량 밸브) 및 많은 가스 유동을 위한 온/오프-밸브(고유량 밸브) 모두가 제공될 수 있을 것이다.
도 13은 2개의 추가적인 온/오프-밸브들(131 및 132)을 포함하는 실시예를 도시한다. 전형적으로, 온/오프-밸브들이 데이터 라인을 통해서 제어기(30)로 연결된다. 2개의 온/오프-밸브들 중의 하나가 저유량 밸브일 수 있고, 다른 하나가 고유량 밸브일 수 있을 것이다.
실시예에 따라서, 환기가 다음과 같이 이루어진다: 첫 번째로, 저유량 밸브가 스위칭 온되고 그에 따라 환기를 시작한다. 미리 결정된 시간 간격 후에, 제어 가능한 밸브를 통한 유량의 연속적인 증가가 제어 가능한 밸브의 최대 유량까지 개시된다. 전형적으로, 저유량 밸브는 전체 환기 동안 개방위치에서 유지된다. 환기 프로세스의 종료점(end)에서, 고유량 밸브가 스위칭 온되어, 많은 가스 유동이 챔버 내로 도입될 수 있게 허용한다.
도 14는 그러한 실시예의 개략적인 유량 도표를 도시한다. 시간(t0)에서, 저유량 밸브가 개방된다. 저유량 밸브가 시간(t1)에서 다시 폐쇄될 수 있을 것이고, 또는 저유량 밸브가 추가적인 환기 프로세스 중에 개방되어 유지될 수 있을 것이다. 시간(t1) 후에, 제어 가능한 밸브가 개방되고 그리고 그 가스 유량이 시간(t2)까지 연속적으로 증가된다. 전형적으로, 그 시간에 제어 가능한 밸브의 최대 값에 도달한다. 미완료된(outstanding) 환기를 가속하기 위해서, 고유량 밸브가 시간(t2)에 개방되어, 매우 많은 유량이 챔버를 완전히 환기할 수 있게 허용한다.
전형적으로, 제어 밸브들의 제어 곡선이 제어기에 의해서 계산된다. 계산된 값들은 적어도 하나의 제어 밸브의 제어를 위해서 이용된다. 또한, 저장된 제어 곡선에 따라서 밸브들을 제어할 수 있도록, 최적화된 제어 곡선이 제어기에 저장될 수 있을 것이다.
본원에 개시된 실시예들에 따라서, 환기 시간이 크게 감소될 수 있다. 디스플레이 코팅들과 같은 현대적인 인라인 코팅 시스템들에서, 록 챔버 내의 환기 시간이 전체적인 사이클 시간의 지배적인 시간 인자가 되었다. 신속형 시스템들에서 로드 록 챔버들의 배기를 위한 전형적인 시간들이 5 초 미만의 값들에 도달할 수 있는 반면, 언로드 록 챔버를 환기하는 것과 관련된 시간은 코팅 프로세스의 전체적인 사이클 시간의 지연(slowdown)을 초래하는 시간 보다 더 길 수 있을 것이다. 당업계에서, 신속형 환기는 종종 기판들의 손상 또는 파괴를 종종 초래하였다. 본원의 개시 내용은, 언로드 록 챔버의 신속한 환기를 허용하고 그에 따라 인라인 코팅 프로세스의 전체 사이클 시간을 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 이는, 다시, 전체적인 생산성을 높이고, 그에 따라 비용을 절감한다. 예를 들어, 당업계에서의 필요에 따라서 환기 시간을 10초로부터 8초, 6초, 또는 심지어 2초까지 줄일 수 있을 것이다.
또한, "소프트 환기" 기술들이 환기 중에 후속하여 개방되는 추가적인 밸브들(전형적으로, 6개까지의 밸브들)의 제공을 전형적으로 포함하기 때문에, 본원의 개시 내용은 밸브들의 수를, 예를 들어, 단지 하나의 밸브로, 또는 기판 측부마다 한 개의 밸브로 감소시킬 수 있게 한다. 따라서, 기계적인 복잡성 및 제어 노력이 감소된다.
전술한 내용들이 본원 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본원 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본원 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도 안출될 수 있을 것이고, 본원 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세싱 시스템(100)을 위한 록 챔버(10)로서:
    대기압 또는 과압과 유체 소통하는 상기 록 챔버의 내측 부분(12)을 제공하도록 구성된 적어도 제 1 도관(18, 28, 58, 59);
    대기압 또는 과압의 상기 챔버의 내측 부분의 유체 소통의 유량을 제어하기 위한 적어도 제 1 제어 밸브(15, 16, 55)로서, 상기 제어 밸브는 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성되는, 제 1 제어 밸브; 및
    최적화된 유량을 계산하도록 및/또는 데이터베이스로부터 저장된 유량 정보를 판독하도록 구성된 제어기(30)를 포함하는, 록 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 록 챔버가, 저압과 대기압 사이의 전이부를 제공하기 위한 언로드 록 챔버인, 록 챔버.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제 1 제어 밸브(15, 16, 55)에 연결되는, 록 챔버.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 측정 유닛(60)을 더 포함하고,
    상기 측정 유닛은:
    기판의 위치 및/또는 진동을 결정하기 위한 센서;
    상기 챔버 내의 유동을 결정하기 위한 유동 센서; 및
    상기 챔버 내의 압력을 감지하기 위한 압력 센서; 중 하나 또는 둘 이상으로부터 선택적으로 채택되며,
    상기 하나 이상의 측정 유닛이 상기 기판에 대해서 근접한 거리 내에서 선택적으로 위치되는, 록 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    측정 데이터를 상기 제어기로 지속적으로 제공하기 위해서, 상기 측정 유닛이 상기 제어기(30)에 연결되는, 록 챔버.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대기압과 유체 소통하는 상기 챔버의 내측 부분을 제공하도록 구성된 제 2 도관(28); 및/또는
    대기압의 상기 챔버의 내측 부분의 유체 소통의 유량을 제어하기 위한 제 2 제어 밸브(16)를 더 포함하고,
    상기 제어 밸브는 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성되는, 록 챔버.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 내측 부분에 대한 상기 유동을 완전히 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 온/오프-밸브(95, 96, 97)를 더 포함하는, 록 챔버.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 록 챔버(10, 80) 및 기판을 코팅하기 위한 챔버(81, 102)를 포함하는 기판 프로세싱 시스템(100).
  9. 록 챔버를 환기하기 위한 방법으로서:
    상기 록 챔버의 환기에 대한 유량 프로파일을 제공하는 단계; 및
    상기 록 챔버의 환기에 대한 상기 유량 프로파일에 따라 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된 제 1 제어 밸브를 제어하는 단계를 포함하는, 환기 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    기판의 위치 및/또는 진동을 감지하는 단계;
    하나 이상의 위치에서 상기 챔버 내의 유동을 감지하는 단계; 및
    하나 이상의 위치에서 상기 챔버 내의 압력을 감지하는 단계; 중 하나 또는 둘 이상의 단계를 더 포함하고,
    상기 방법은 상기 감지 단계에 따라서 상기 유량을 감소 또는 증가시키는 단계를 선택적으로 더 포함하는, 환기 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 록 챔버의 환기에 대한 상기 유량 프로파일에 따라서 상기 유량을 연속적으로 제어하도록 구성된 제 2 제어 밸브를 제어하는 단계를 더 포함하는, 환기 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최적화된 유량을 계산하는 단계 및/또는 상기 최적화된 유량에 대한 저장된 정보를 판독하는 단계를 더 포함하고, 그에 따라 감지 동안에 획득된 측정 데이터를 선택적으로 해석하는, 환기 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 내측 부분에 대한 유동을 완전히 개방 또는 폐쇄하기 위한 하나 이상의 온/오프-밸브를 제어하는 단계를 더 포함하는, 환기 방법.
  14. 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 상기 방법의 모든 단계들을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 제 14 항에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터-판독가능 매체.
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