专利名称：通过铝铸造制成的真空处理室的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空处理室以及真空处理室的制造，尤其涉及用于例如物理气相沉积 (physical vapour deposition ；PVD)、化学气相沉禾只(chemical vapour deposition ；CVD) 或等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapour deposition ；PECVD) 等沉积技术的真空处理室及其这种真空处理室的制造。更具体而言，本发明涉及由铝通过 铸造而不是焊接制成的真空处理室的制造。
背景技术：
用于在真空下处理被处理品的室通常是由不锈钢或铝制成，其中将各个单独的钢 板或铝板焊接在一起。为焊接各个板，将所述板夹持在装置中并以人工方式或通过机器人 装置进行焊接。在室的内侧上焊接钢板或铝板是很困难的，在用于通过真空工艺来涂覆建筑玻璃 或太阳能电池的大型室的情形中及/或在通过机器人装置进行焊接的情形中尤其如此。因 此，常常仅在这些真空处理室的外侧上对真空处理室的板进行焊接。用于制造真空处理室 的板可具有几厘米的厚度(厚度是根据室的大小而定)，因而在室的内侧上在各个板之间 存在间隙。这些间隙实质上为漏洞并可对真空处理室的性能造成不利影响。具体而言，以此 种方式制造的室具有不良的抽空(pumping-off)特性，因为例如冷却介质或油等处理添加 剂会进入间隙并影响熏蒸特性。另外，所述添加剂可干扰沉积过程并损害基板的质量。为避免此种干扰性的间隙，使用不锈钢制造真空处理室，因为与铝相比，不锈钢板 可更容易在所要制造的室的内侧上进行焊接。然而，如果使用腐蚀性介质，则由不锈钢制成 的处理模块或处理室可能会存在问题。在太阳能电池或其他半导体产品的工业制造中所 用的当前涂覆工艺中，会定期地在原地对处理室进行清洁。为此，会非常频繁地使用清洁 气体，这些清洁气体是在远程等离子体源(remote plasma source ；RPS)中被活化，或者在 PECVD设施的情形中被反应器的平行电极活化。由此所产生的原子团会腐蚀掉先前涂覆工 艺的反应产物，并随后在对腐蚀产物进行适当处理之后被安装到处理室上的真空泵从处理 室中移除。为节省时间，采用腐蚀性氯化物及氟化物(SF6，NF3)。当使用此种清洁气体时， 当前可商购获得的钢的抗腐蚀性便不再够用，使得可能会长期存在腐蚀现象。对于大型真空处理室，须向室的侧壁提供加强肋，以便可减小壁的厚度、而壁的刚 性仍保持足够。然而，为真空处理室提供加强肋需要在制造上付出极大的努力并会提高成 本。焊接式真空处理室的一种替代形式是通过铸造制成的真空处理室，尤其是利用砂 模铸造由铝制成的真空处理室。通过铸造而制造真空处理室具有优点，尤其是如果大型真 空处理室可由单次铸造制成时。简单地说，其优点为I.与焊接构造相比，在铸造而成的室的设计中会有更多机会。自由选择加强肋的数目及位置的机会允许有目的地将材料用在室中真正需要的地方。例如，与具有较小载荷 的区域相比，具有高载荷的区域可设置有较大或较强的肋。由此所实现的室的纤薄化会降 低材料及运输的成本。II.铸造工艺使得可在所要制造的室中避免不利的死区及间隙。III.可实现在室的各个壁之间的平滑变化及/或具有任何半径的变化。IV.使用铝代替不锈钢会减轻室的重量。另外，已知铝对现今使用的以及在将来使 用的这些清洁气体有更强的耐受性。V.室的设计自由度使得可减小室的体积，因为室的壁可适应于在室内所要处理的 组件。VI.可容易地修改由木材或塑料制成的用于进行砂模铸造的铸造模型。如果进行 后续的室修改，这可减少所要做的工作。铸造、尤其是砂模铸造中的一般问题是所铸造部件的表面中不可避免地存在孔。 在铸型处使用特殊冷却元件可实质上防止在稍后所要处理的表面处、尤其是在密封表面处 形成孔。然而，此种方法太复杂而无法广泛使用。因此，所铸造的室的内侧的未处理表面仍 会相当粗糙。为提高这些表面的质量，通过磨蚀及粗糙抛光使这些表面变得平滑。通过所述平滑处理，室的内表面一般会减小。这是一个重要的方面，对于真空处理 室尤其如此，因为真空处理室的内表面构成吸附区域，在该吸附区域中可吸附沉积蒸气、氧 气、水、氮等。另一方面，所述磨蚀导致由于铝的流动而形成微小空腔。所铸造材料中的小凹槽 可填塞有在磨蚀期间所产生的微粒。此种用于改善真空处理室的内表面的基本措施还使得 磨料、通过磨蚀产生的材料、残留冷却剂等固着在真空处理室的内表面的空腔以及凹槽中。 然而，这些材料往往会在真空处理室的抽空期间以气体形式排出，从而使达到所期望的处 理压力的时间迟后。另外，以气体形式排出的化合物可影响后续的真空工艺。真空处理室的通常的及 所采用的清洁工艺并不能或不足以到达孔、空腔或凹槽内的这些微粒。由于这些原因，现在很少使用由铝通过铸造制成的真空处理室。
发明内容
因此，本发明的目的是提供由铝通过铸造制成的铸造式真空处理室，其中所述真 空处理室不具有上述缺点。相应地，此目的是通过一种如下方法实现在该方法中，壁的内表面在进行研磨之 后经过喷丸(pearl-blasted)或喷珠(shot-blasted)处理，该壁界定可被抽空的真空处理 室的体积，并且其中随后通过清洗来清洁所述壁的所述内表面。真空处理室的壁是由铝通过铸造、较佳通过砂模铸造制成。更具体而言，该目的是通过本发明方案实现。而本发明方案的进一步限定的具体 技术特征将在较佳实施例中予以描述。具体而言，本发明提供一种如下方法在该方法中，打开而不是消除或密封上述空 腔或孔，从而移除所述空腔或孔中所包含的微粒。真空处理室的内表面中的开放空腔及孔 仍保持存在。
所述喷丸或喷珠处理打开真空处理室的壁的内表面的微孔。另外，所述喷丸或喷 珠处理会额外地压缩内表面的材料。结果，在排气方面，以此方式经过处理的内表面的特性 或所包括的壁的内表面以此方式经过处理的真空处理室的特性至少与卷轧铝的特性一样 好。在另一实施例中，将壁以隔板形式提供。在第一方面中，本发明提供一种用于制造真空处理室的方法，真空处理室包括可 被抽空的体积，所述体积是由具有外表面及内表面的壁界定，其中内表面在其排气特性方 面具有改善的特性。在另一方面中，本发明提供具有改善的排气特性的真空处理室。在另一方面中，本发明提供一种改善壁的内表面的排气特性的方法，该壁界定可 被抽空的真空处理室的体积。根据第一方面，本发明提供一种用于制造真空处理室的方法，该真空处理室包括 由壁界定并可被抽空的体积，所述壁是由铝通过铸造而制成，所述壁包括外表面及内表面， 所述内表面面对所述体积，其中所述壁的内表面通过研磨而变平滑，并随后经过喷珠或喷 丸处理。壁可包括一个铝铸造件或多个铝铸造件。根据较佳实施例，真空处理室的壁是由铝通过铸造、较佳通过砂模铸造制成。在用于制造真空处理室的方法的较佳实施例中，用于喷丸或喷珠处理的珠或丸是 由选自由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷(glass-ceramic)、氧化铝及纤维化合物组成的群组的材料 制成。对于铝铸造件的喷丸或喷珠处理，可采用由来自所述群组的材料制成的珠或丸的组
I=I ο较佳地，将用于壁的喷丸或喷珠处理的珠或丸的直径介于200 μ m与300 μ m之间。使用包括喷嘴的喷射系统进行喷丸或喷珠处理。较佳地，喷射系统的喷嘴具有5mm 至8mm的口径。更佳地，喷嘴的口径为6mm。对于壁的内表面的喷丸或喷珠处理，喷射压力较佳为3巴至6巴(bar)。约为5巴 的喷射压力尤其较佳。在喷丸或喷珠处理期间，喷嘴与将被进行喷丸或喷珠处理的内表面的表面之间的 距离应介于300mm与500mm之间。壁的内表面的所述喷丸或喷珠处理可以人工方式进行或利用效率约为每小时6m2 的机器人装置进行。根据另一方面，本发明提供根据本发明的第一方面制造的真空处理室。因此，提供一种真空处理室，该真空处理室包括由壁界定并可被抽空的体积，所述 壁包括内表面及外表面，该内表面面对该体积，其中壁的内表面已通过研磨而变平滑，并随 后经过喷丸或喷珠处理。在真空处理室的较佳实施例中，壁的内表面已被使用珠或丸进行喷丸或喷珠处 理，这些珠或丸是由选自由玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、氧化铝及纤维化合物组成的群组的材 料制成。较佳地，真空处理室的壁的内表面已被使用直径为200 μ m至300 μ m的珠或丸进 行喷丸或喷珠处理。在另一及/或进一步的较佳实施例中，使用喷射系统进行壁的内表面的喷珠或喷丸处理，所述喷射系统包括口径为5mm至8mm、较佳为约6mm的喷嘴。在真空处理室的另一及/或进一步的较佳实施例中，用于喷珠或喷丸处理的喷射 压力介于3巴至6巴之间，较佳为约5巴。在又一及/或进一步的较佳实施例中，在喷丸或喷珠处理期间，喷嘴与内表面的 表面之间的距离介于300mm与500mm之间。在另一方面中，本发明提供一种用于改善真空处理室的壁的内表面的方法，该真 空处理室包括由壁界定的体积，所述壁是由铝通过铸造而制成，所述壁包括外表面及内表 面，所述内表面面对所述体积，其中所述壁的内表面通过研磨而变平滑并随后经过喷珠或 喷丸处理。本发明的此一方面涉及到改善由铝通过铸造而制成的真空处理室的机会。依照此 一方面，可对那些已在使用的真空处理室的壁(其界定可被抽空的体积)的内表面进行处 理，并改善这些真空处理室的特性，尤其是其排气特性，其中如本发明的第一方面所述，对 这些真空处理室的壁的内表面进行喷丸或喷珠处理。
明。
参照以下所述的实施例，本发明的这些及其他方面将变得显而易见并将得到阐 在附图中
图1显示依照现有技术进行焊接的两个板的拐角接缝的示意图。
图2显示铸造元件的拐角的示意图。
图3显示铝铸造件的粗糙内表面的示意图。
图4显示在进行研磨之后的铝铸造件的内表面的示意图。
图5为在进行研磨以及随后的喷丸处理之后的铝铸造件的内表面的示意图。
主要元件标记说明
2 第一金属板 4 焊缝 6 拐角接缝 8 内表面 10 凹槽 12 突起 14 微粒
拐角接缝 第二金属板 间隙
铝铸造件 峰部 11 虚线 13 空腔
具体实施例方式在如图1所示的根据已知现有技术的真空处理室的拐角接缝1中，第一金属板2 实质上以直角连接至第二金属板3。第一金属板2与第二金属板3仅在其外侧上通过焊接 而相互连接，其中焊缝4局限在第一金属板2及第二金属板3的外部区域。在拐角接缝1 的内侧上，第一金属板2与第二金属板3之间存在间隙5。图2表示铝铸造件7的拐角接缝6。铝铸造件7的拐角接缝6显示从所述拐角的 一个平面至另一平面为平滑且无缝的过渡。
图3显示铝铸造件7的极其简化的剖面示意图。铝铸造件7的粗糙内表面8具有 过大的峰部9及凹槽10。虚线11表示在进行研磨之后的所期望平面。图4显示图3所示的铝铸造件7在已进行研磨之后的极其简化的剖面示意图。过 大的峰部被向下移除到所期望的平面11。然而，研磨造成了由铝形成的突起12。所述突起 12部分地或完全地封闭凹槽10，使得形成空腔13。空腔可包含或可填充有灰尘微粒14。所 述微粒14可为磨蚀材料或被磨蚀的材料。图5显示图4所示的铝铸造件7在已进行喷丸处理以及清洗之后的极度简化的剖 面示意图。在进行研磨之后被至少部分地封闭的凹槽10再次敞开。灰尘14已从凹槽中移 除。可更容易地对铝铸造件7的经平滑处理和喷射处理的表面进行清洁，并且包括此种内 表面的真空处理室在排气及散热方面具有改善的特性。尽管已在附图及上文说明中对本发明进行了详细例示及说明，然而此种例示及说 明应被视为例示性或实例性的而非限制性的；本发明并不仅限于所揭露的实施例。根据对 附图、揭露内容以及随附权利要求书的研究，所属领域的技术人员在实施本发明时可理解 并作出所揭露实施例的其他变化形式。在权利要求书中，词语“包括(comprising)”并不排 除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a或an)”并不排除复数形式。只是在互不相同的附 属权利要求中引用某些措施这一事实并不表示不能有利地利用这些措施的组合。权利要求 书中的任何参考符号均不应被理解为会限制范围。
权利要求
1.一种用于制造真空处理室的方法，所述真空处理室包括由壁界定并可被抽空的体 积，所述壁是由铝通过铸造而制成，所述壁包括外表面及内表面，所述内表面面对所述体 积，其特征在于，所述壁的所述内表面通过研磨而变平滑，并随后经过喷珠或喷丸处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述喷珠或喷丸处理的珠或丸是由选 自由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、氧化铝及纤维化合物组成的群组的材料制成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述喷珠或喷丸处理的珠或丸具有 200μπι 至 300μπι 的直径。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用喷射系统进行所述喷珠或喷丸处理，所 述喷射系统包括口径为5mm至8mm的喷嘴。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述喷嘴的口径为6mm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述喷珠或喷丸处理的喷射压力介于3 巴至6巴之间。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述喷射压力为5巴。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在喷丸或喷珠处理期间，所述喷嘴与将被进 行喷丸或喷珠处理的所述内表面的表面之间的距离介于300mm与500mm之间。
9.一种用于改善真空处理室的壁的内表面的方法，所述真空处理室包括由所述壁界 定的体积，所述壁是由铝通过铸造而制成，所述壁包括外表面及所述内表面，所述内表面面 对所述体积，其特征在于，所述壁的所述内表面通过研磨而变平滑并随后经过如权利要求2 至权利要求8中任一项所述的喷珠或喷丸处理。
10.一种真空处理室，包括由壁界定并可被抽空的体积，所述壁包括内表面及外表面， 所述内表面面对所述体积，其特征在于，所述壁的所述内表面已通过研磨而变平滑，并随后 经过喷丸或喷珠处理。
11.如权利要求10所述的真空处理室，其特征在于，所述壁的所述内表面已被使用珠 或丸进行喷丸或喷珠处理，所述珠或丸是由选自由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、氧化铝及纤维化 合物组成的群组的材料制成。
12.如权利要求10所述的真空处理室，其特征在于，所述壁的所述内表面已被使用直 径为200 μ m至300 μ m的珠或丸进行所述喷丸或喷珠处理。
13.如权利要求10所述的真空处理室，其特征在于，使用喷射系统进行所述喷珠或喷 丸处理，所述喷射系统包括口径为5mm至8mm的喷嘴。
14.如权利要求13所述的真空处理室，其特征在于，所述喷嘴的口径为6mm。
15.如权利要求10所述的真空处理室，其特征在于，用于所述喷珠或喷丸处理的喷射 压力介于3巴至6巴之间。
16.如权利要求15所述的真空处理室，其特征在于，所述喷射压力为5巴。
17.如权利要求10所述的真空处理室，其特征在于，在喷丸或喷珠处理期间，所述喷嘴 与所述内表面的表面之间的距离介于300mm与500mm之间。
全文摘要
本发明提供一种通过铝铸造制成的真空处理室。所述真空处理室包括由壁界定并可被抽空的体积，所述壁是由铝通过铸造而制成，所述壁包括外表面及内表面，所述内表面面对所述体积，并且提供一种用于制造真空处理室的方法，其中所述壁的内表面通过研磨而变平滑并随后经过喷珠或喷丸处理。本发明通过该方法获得该真空处理室，以改善真空处理室的壁的内表面。
文档编号C23C16/00GK102080205SQ20101054787
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者D·埃伦斯伯格, E·伊林奇, E·德巴希欧 申请人:欧瑞康太阳能(处贝区市)公司