(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理チャンバで基板を処理するためのシステムであって、
複数のキャリアと、複数の磁化ローラと、フリッピングステーションとを含み、
前記キャリアのそれぞれは、前記システム全体にわたって基板を支持して移送するように構成され、
前記キャリアのそれぞれは、各基板の両面を露出させながら基板を保持するためのクリップを含み、
前記キャリアのそれぞれは、その両端における２つの常磁性コモンレールを含み、
前記複数の磁化ローラは、前記コモンレールを係合して磁気的に保持することにより、前記キャリアを前記システム全体にわたって移送し、
前記フリッピングステーションは、回転軸に連結される回転可能なフレームを含み、前記複数の磁化ローラのサブセットは、前記フレームの両端に配置される、システム。
【請求項２】
前記キャリアのそれぞれは、１×ｎ（ここで、ｎは１より大きい整数である）基板の線形アレイを支持するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記キャリアのそれぞれは、異なるサイズの様々な基板を保持するように構成される２つのスライドレールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記スライドレールは、閉鎖位置においてバネで付勢される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記キャリアは、前記真空処理チャンバ内において垂直方向に移送される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
処理完了後に、前記キャリアをロードステーションに戻すためのコンベアをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コンベアは、大気環境において前記真空処理チャンバの上方を通過する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の磁化ローラのそれぞれは回転シャフトを含み、前記回転シャフトは、交互の磁気極性でその回転シャフトに取り付けられた複数の磁気ホイールを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記回転シャフトのそれぞれは、可撓性テンションエレメントによって回転する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記可撓性テンションエレメントは、ベルト又はチェーンを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
ロード／アンロードステーションと連結するキャリアエレベータをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記キャリアエレベータは、複数の垂直配向コンベアベルトを含み、各コンベアベルトは、前記コモンレールに係合するように延びている複数のピンを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロード／アンロードステーションは、転入基板コンベアと、送出基板コンベアと、
基板ロードリフターと、基板アンロードリフターと、前記キャリアがその基板を取り外すように作動されるように構成されるキャリアクチュエータとを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記キャリアにマスクをロードするためのマスクロード器具をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ロード／アンロードステーションは、上部キャリア移送部と、前記上部キャリア移送部の下方において垂直方向に離間する下部キャリア移送部とを含み、前記転入基板コンベア及び前記送出基板コンベアは、前記上部キャリア移送部と前記下部キャリア移送部との間に垂直に位置するスペースを通過する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ロード／アンロードステーションは、前記キャリアにロードされた基板を位置合わせするように構成される伸縮自在な基板位置合わせピンをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得る汎用キャリアであって、
前記汎用キャリアの両端に１つずつ設けられ、移送器具と係合するための２つの走行レールと、
前記走行レールの端部にそれぞれ接続された２つの細長いサイドバーと、
前記サイドバーに設けられ、基板の表面に接触することなく基板を保持するために基板のエッジと係合するように構成される複数の保持クリップと、
各前記走行レールに設けられ、それぞれスライド操作を利用して対応するサイドバーを開閉するように構成される２つのアクチュエータと、
所望のスライド位置において対応するサイドバーをロックするように、アクチュエータに設けられるロッキング器具とを含む、汎用キャリア。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１４年２月２０日に出願された米国仮出願第６１／９４２５９４号、及び２０１４年２月２４日に出願された米国仮出願第６１／９４３９９９号の優先権を主張し、２０１２年４月２６日出願の米国仮出願第６１／６３９０５２号の優先権を主張した２０１３年４月２６日に出願された米国特許出願第１３／８７１８７１号の一部継続出願であり、それらの開示の全体は本願明細書に参照として組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、太陽電池、平面表示パネルなどに用いられる基板の両面処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ＩＣ、太陽電池、タッチスクリーンなどの製造技術において、様々なシステムが知られている。これらのシステムの工程は真空で行われ、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入、エッチングなどを含む。このようなシステムに用いられる基本的な方法には、単一基板処理とバッチ処理の２つがある。単一ウエハ処理では、処理中に単一の基板のみがチャンバ内に存在する。バッチ処理では、処理中に複数の基板がチャンバ内に存在する。単一基板処理は、チャンバ内部の処理と、基板に形成されたフィルム又は構造との高レベルの制御が可能であるが、比較的低いスループットがもたらされる。一方、バッチ処理は、処理条件及び得られたフィルム又は構造に対して低い制御性が生じるが、はるかに高いスループットをもたらす。
【０００４】
太陽電池、タッチパネルなどの製造システムに使用される処理のようなバッチ処理は、一般的に、ｎ×ｍの２次元アレイ基板において基板の移送と製造とによって行われる。例えば、Ｒｏｔｈ＆Ｒａｕ社によって開発された太陽電池製造用のＰＥＣＶＤシステムは、２００５年に報告された１２００ウエハ／時間のスループットで５×５ウエハのトレイを使用する。しかしながら、その他のシステムは、大量の基板が同時に処理されるような、６×６、７×７、８×８、そしてさらにより多数の２次元アレイのウエハを備えるトレイを使用する。２次元ウエハアレイのトレイの使用によってスループットを増加させるが、そのような大きなトレイの取扱及びロード・アンロード操作が複雑になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一部のプロセスでは、被処理基板に対して、例えばＲＦ又は直流電位などのバイアスを印加する必要がある。しかし、バッチシステムは、基板とともに移動するトレイを使用するので、バイアスを印加することは困難である。
【０００６】
また、一部のプロセスは基板を水平に保持しながら行われる一方、一部のプロセスは基板が垂直に保持されることが有利である。しかしながら、基板を垂直にロード・アンロードすることは、基板を水平にロード・アンロードする場合と比較して複雑である。
【０００７】
一部のプロセスでは、特定の製造工程から基板の一部を遮蔽するためにマスクを使用する必要がある。例えば、電池のシャントを防止するために、マスクはコンタクトの形成又はエッジの遮断に用いられてもよい。つまり、電池の表裏面側にコンタクトを有する場合、コンタクトを形成するための材料はウエハのエッジに堆積され、表裏面のコンタクトをシャントさせる可能性がある。そのため、少なくとも表面又は裏面のコンタクトを製造するときに、マスクで電池のエッジを遮断することが望ましい。
【０００８】
他の態様では、シリコン太陽電池を製造する場合、ブランケット金属（blanket metal）を裏面に堆積して光反射体及び電気導体として機能させることが望ましい。その金属は一般的にアルミニウムであるが、ブランケット金属は、例えばコスト、導電率、はんだ付け性などのような複数の理由から用いられる任意の金属であってもよい。堆積膜厚は、例えば約１０ｎｍと非常に薄くてもよく、例えば２μｍ〜３μｍまでと非常に厚くてもよい。しかし、ブランケット金属がシリコンウエハのエッジに回り込むことは、太陽電池の表面と裏面との間の抵抗性接続、すなわち、シャントを発生させるので、防止される必要がある。この接続を防止するために、ウエハの裏側エッジに除外領域が設けられる。その除外領域の典型的なサイズは、幅２ｍｍ未満であるが、その除外領域をできるだけ薄くすることが好ましい。
【０００９】
その除外領域を設けるための方法の１つは、マスクの使用による方法であるが、マスクの使用に多くの課題がある。ソーラー産業の高い競争性により、マスクを極めて安価に製造する必要がある。また、ソーラー製造装置の高スループット（一般的に１５００〜２５００セル／時間）により、大量生産において、マスクの使用は迅速性と簡便性とが必要になる。加えて、マスクはウエハの特定の部分での膜堆積を防止するために用いられるので、積み上がる堆積物を吸収、収容することが可能でなければならない。さらに、膜堆積が高温下で行われるので、マスクは、例えば３５０℃までの高温で適正に機能すると同時に、除外領域の幅を正確に維持しながら熱応力による基板の反りに適応することが可能でなければならない。
【００１０】
他の態様では、多数のプロセス流れにおいて、基板の両面にフィルムを堆積するために、基板を反転させる（フリップ）ことが望ましい。例えば、両面受光型（bi-facial）又は他の太陽電池では、異なる材料の様々な層が基板の表裏両面に堆積される。しかし、２方向基板アレイの大きなトレイを使用する場合、反転操作を複雑にすること、又はトレイをシステムから取り外して操作者が基板を１つずつ反転させる手動操作に限られることにより、汚染及び／又は破損の恐れがある。太陽電池に言及するときに、用語「前面」は、使用時に直達日射を受ける面を指す。タッチスクリーンに言及するときに、用語「前面」は、ユーザの指が触れる面を指す。
【００１１】
薄膜の様々な用途において、基板サイズは製品によって異なる。タッチパネルディスプレイの場合には特にそうである。パッドコンピュータやスマートフォンには、様々なサイズのものがあり、同様の処理システムによりすべての基板を処理可能とすることが有利であろう。しかし、処理中に基板を取り換えることは、大量生産に向かない労働集約的な手動プロセスである。
【００１２】
一部のシステムでは、基板がポケットに取り付けられる簡単なトレイを使用する。しかし、このようなトレイを使用する場合、垂直処理が不可能である。また、このようなシステムにおける基板のロード・アンロードは、自動化が困難である。さらに、基板の表面に触れずにエッジのみに触れるように処理を行う必要がある場合には、トレイがうまく機能しない。また、基板とこれまで大きな基板での堆積からの破片又は粒子との接触を防止することも非常に重要である。
【００１３】
以上により、基板のエッジのみを触れることにより基板を保持して垂直方向に搬送可能な汎用キャリアが望まれている。
【発明を解決するための手段】
【００１４】
以下の概要は、本発明の一部の態様及び特徴の基本的な理解を得るために盛り込まれる。この概要は本発明の広範の概要ではなく、それ自体で本発明の重要な又は本質的な要素を特に特定したり、または本発明の範囲を定義することを意図するものではない。後述のより詳細な実施形態の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化した形で提示することが有一の目的である。
【００１５】
本発明の実施形態は、異なる処理及び処理ステップの使用を可能にするモジュールであり、そして、例えば、太陽電池、フラットパネルディスプレイ、タッチスクリーンなどを含む様々なデバイスの製造に適する汎用性の、システム構成を提供する。さらに、このシステムは、再構成をすることなく、使用されるサセプタを単に変更ことにより、異なる種類及びサイズの基板を取り扱うことができる。
【００１６】
このシステム構成により、真空処理とは別にして、大気環境において、例えばロード・アンロードなどの基板の取扱いが可能となる。また、様々な実施形態により、自動操作のアイドル時又は非存在時に手動のロード・アンロードが可能となる、すなわち、システムはロード／アンロードの自動化を行うことなく適用され得る。真空環境において、該システムにより、基板の静止処理（staticprocess）又は通過処理（pass-byprocess）が可能となる。特定の実施形態において、真空分離は、作動弁を利用して各処理チャンバの間に設けられる。様々な実施形態において、効率的に冷却することを可能にし、基板の偶発的な動作を防止するために、基板の静電チャックが設けられる。その他の実施形態において、機械的チャックにより、例えば基板のロード／アンロードのためのリリーフ器具を備えるバネ付きクリップの使用が可能となる。また、様々な実施形態において、例えばＲＦもしくはＤＣバイアス電源、又は基板の浮上などを利用して、基板のバイアスが可能となる。
【００１７】
様々な実施形態において、取扱いをラインアレイ（すなわち、１×ｎ）キャリアで行うことにより、基板の取り扱いを簡素化できるが、複数（すなわち、ｍ）のラインアレイキャリアを同時に処理することにより、処理はｎ×ｍ基板の２次元アレイで行われる。その他の実施形態において、基板は垂直方向で処理されるが、ロード・アンロードが基板の水平な取り扱いと同時に行われる搬送器具が設けられる。
【００１８】
また、本発明の実施形態において、２重マスク器具の使用により、基板の処理にマスクを使用することが可能となる。２つの部分からなるマスキングシステムは、基板をマスキングするように構成され、処理されるウエハの一部を露出させるアパーチャを有する金属平板からなる内マスクと、内マスクの上に配置され、内マスクの厚さよりも厚く、基板のサイズ及び形状と同様のサイズ及び形状の開放切れ目（opening cut）を有し、内マスクをマスキングするように構成される外マスクとを含む。マスクフレームは、外マスクがマスクフレームと内マスクとの間に挟み込まれるようにして、内マスクと外マスクとを支持するように構成されてもよい。一実施例において、２重マスク器具がエッジ分離のために用いられ、内マスクの開放切り目がソーラーウエハよりも若干小さいサイズを有するので、内マスクがウエハに配置されるときにウエハの周縁を被覆し、外マスクにおける開放切れ目が内マスクにおける開放切れ目よりも若干大きい。トップフレームキャリアは、内マスク及び外マスクを保持し、内マスク及び外マスクをウエハサセプタに固定するために用いられてもよい。
【００１９】
特定の実施形態において、ラインアレイ（すなわち、１×ｎ）キャリアは、基板の各側を処理に露出させるために、回転可能（上下反転）に構成される。ラインアレイ（すなわち、１×ｎ）キャリアは、ラインアレイ基板の一方の面が処理された後、キャリアが回転して基板の対向面が処理されるように、回転軸に対して対称になるように設計され得る。基板は、表裏面が処理に遮蔽されないように、その外縁でクリップによって保持されてもよい。
【００２０】
複数列、例えば４列の基板を同時に取り扱うロード・アンロード器具が設けられる。ロード・アンロード器具は、下降位置及び上昇位置を有し、垂直動作のために構成される。下降位置において、その器具は、処理後の基板の列を１つのキャリアから取り外すことと、未処理の基板の列を空キャリアに設置することと、処理後の基板の列を基板取り外し器具に設置することと、未処理の基板の列を基板搬送器具から収集することとを同時にするように構成される。基板取り外し器具及び基板搬送器具は、同一方向又は反対方向に移動するコンベアベルトであってもよい。上昇位置において、該器具は１８０度回転するように構成される。
【００２１】
本明細書に組み込まれその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、発明を実施するための形態とともに本発明の原理を説明し図示する役割を担う。図面は、例示的実施形態の主な特徴を図式によって示すことを意図したものである。また、図面において、実際の実施形態のすべての特徴や、図示する要素の相対的なサイズが提示されることは意図せず、図面は正確な縮尺率ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、搬送キャリアが基板のラインアレイを支持するが、処理が基板の２次元アレイ上で行われる多基板処理システムの実施形態を示し、図１Ａは、キャリアが搬送及び処理中に水平方向に保つシステムの実施例を示し、図１Ｂは、キャリアが搬送及びロード／アンロード中に水平であるが、処理中に垂直である実施例を示す。
【図２】図２は、一実施形態に係るマルチウエハキャリアを示し、図２Ａは部分的な横断面を示し、図２Ｂは、シリコンウエハを処理するためのキャリアの実施例を示し、図２Ｃはガラス基板を処理するためのキャリアの実施例を示す。
【図３】図３Ａは、一実施形態に係るロード／アンロード器具の平面図で、図３Ｂはその側面図であり、図３Ｃは、基板位置合わせ器具の実施形態を示す。
【図４】図４は、本開示のシステムとともに使用され得る真空処理チャンバ４００の実施形態を示す。
【図５】図５は、マスク及びキャリアセンブリの実施形態を示す。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、真空チャンバが、様々なサイズ及び構成の異なる処理ソース（processing source）にどのように適応可能かを示す３つの実施形態を示す。
【図７】図７Ａ〜図７Ｅは、様々な実施形態に係る、２重マスク器具を有するマルチウエハキャリアの図を示す。
【図８】図８は、一実施形態に係るフレーム、外マスク及び内マスクの拡大部分の断面図であり、図８Ａは、別の実施形態に係るフレーム、外マスク及び内マスクの拡大部分の断面図である。
【図９】図９は、内マスクが嵌入されている外マスクの実施形態を示す。
【図１０】図１０は、エッジ分離に用いられる内マスクの実施形態を示す。
【図１１】図１１は、単一ウエハキャリアの実施形態を示す。
【図１２】図１２は、外マスクの実施形態の下面図を示す。
【図１３】図１３は、内マスク及び外マスクを支持するためのトップフレームの実施形態を示す。
【図１４】図１４は、ウエハに複数の孔を形成するための内マスクの実施形態を示す。
【図１５】図１５は、図９のマスクとともに使用されるサセプタの実施形態を示す。
【図１６】図１６は、本明細書で開示されたシステムの様々な実施形態とともに使用され得るキャリアエレベータの実施形態を示す。
【図１７】図１７は、同一の処理システムにおいて異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得るキャリアの実施形態を示す。
【図１８】図１８は、同一の処理システムにおいて異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得る両面フリップキャリアの実施形態を示す。
【図１９】図１９Ａ、図１９Ｂは、異なるサイズ及び異なる種類の基板のための両面フリップキャリアに使用され得る簡易な基板クリップの実施形態を示す。
【図２０】図２０Ａ、図２０Ｂは、本明細書で開示された様々なシステムとともに使用され得るロード・アンロードモジュールの実施形態を示す。
【図２１】図２１は、キャリアに対して基板をロード・アンロードするための自動化器具の実施形態を示す。
【図２２】図２２は、水平又は垂直方向に処理され得る基板キャリア器具の実施形態を示す。
【図２３】図２３は、図２２の器具の縦置き状態を示す。
【図２４】図２４は、基板の両面を処理するように反転可能な基板キャリア器具の実施形態を示す。
【図２５】図２５は、基板キャリア器具が基板の両面を処理するように反転可能なシステムの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明は、本明細書に記載される革新的な処理システムの特定の特徴及び態様に重点を置いた実施例を提供する。開示される様々な実施形態において、例えば半導体又はガラス基板などの複数の基板を、例えばプラズマ処理チャンバなどの真空処理チャンバの内部で同時に処理するシステムが提供される。例えばタッチスクリーンに使用されるようなガラス基板は一般的にウエハとは考えられないものの、本開示におけるウエハに対する参考例は理解を簡便で容易にするために用いられ、ガラス基板はそのようなすべての参考例の代替になり得るということが理解されるべきである。
【００２４】
図１は、搬送キャリアは基板のラインアレイを支持するが、処理は基板の２次元アレイ上で行われる多基板処理システムの実施形態を示す平面図である。図１に示されるシステム１００において、基板は、ロード／アンロードステーション１０５で、すなわち、システムの同じ側からロード・アンロードされる。しかし、システムは、また、ロードステーションがシステムにおける一側に設けられる一方、アンロードステーションがシステムにおける反対側に設けられるように設計され得ることは理解されるべきである。一部の実施形態において、基板のキャリアへのロード及び／又はキャリアからのアンロードは手動で行われてもよいが、その他の実施形態において、これら１つの又は２つのタスクは自動的に行われる。
【００２５】
基板は、キャリア復帰ステーション１１０から搬送された、ロード／アンロードステーション１０５に位置するキャリアにロードされる。各キャリアは、システムの内部を移動する方向に垂直の方向で、基板の線形アレイ、すなわち、単一列に配置された２つ以上の基板を支持する。キャリアは、ロード／アンロードステーション１０５からキャリア復帰ステーション１１０を経由してバッファステーション１１５に移動する。また、キャリアは、低真空ロードロック（ＬＶＬＬ）１２０の受け入れ準備が整うまで、バッファステーション１１５に停留する。後述される一部の実施形態において、バッファステーションが傾動ステーションとしても機能し、水平方向のキャリアが垂直方向をとるように９０度傾斜される。そのような実施形態において、クリップは、垂直方向をとる場合に基板を保持するために用いられる。
【００２６】
バルブ１１２は適切なタイミングで開き、バッファステーション１１５内に位置するキャリアがＬＶＬＬ１２０内に移送される。次に、バルブ１１２が閉じ、ＬＶＬＬ１２０が低真空レベルに排気される。その後、バルブ１１３が開き、ＬＶＬＬ１２０からのキャリアが高真空ロードロック（ＨＶＬＬ）１２５内に移送される。ＨＶＬＬが真空レベルにポンピングされると、バルブ１１４が開き、ＨＶＬＬ１２５からのキャリアが処理チャンバ１３０内に移送される。システムは、各処理チャンバ間に位置するバルブを経由して１つのチャンバから次のチャンバに移送されるように、直線状に配列されている任意の数の処理チャンバ１３０を有してもよい。最後の処理チャンバの末端において、バルブは、システムへの入口などでロードロックの反転を導くように配置される、すなわち、まずＨＶＬＬそれからＬＶＬＬとなる。その後、キャリアは、バルブ１１６を経由してキャリア復帰モジュール１３５に出る。キャリアは、例えば処理チャンバ１３０の上又は下に位置するコンベア（図示せず）などを使用して、復帰モジュール１３５からキャリア復帰ステーション１１０に戻される。
【００２７】
一般的に、真空処理システムの設計者は、矛盾する２つの解決策に直面する。つまり、ロード／アンロード及び自動化を容易にするためには、数少ない基板を搬送するように設計された基板キャリアを備えるとよく、究極的には各キャリアが単一基板を支持するように設計された基板キャリアを備えることになる。逆に、スループット及び真空ポンピングの効率化のためには、キャリアが可能な最大数の基板を移送することが望ましいが、ロード／アンロード及び自動化を困難にしていまう。本明細書に開示された特徴は、各キャリアが所定数の基板、例えばＮ×Ｍアレイ基板を支持するが、真空システムにおける各ステップが複数のキャリア対して同時に行われるシステムである。例えば、ｋ個のキャリアが同時に操作されると、システムは各処理ステップにおいてｋ×Ｎ×Ｍ基板に対して動作する。
【００２８】
数値例を提供するように、６個の基板を支持するキャリアのためのロード／アンロード自動化を設計することは、１８個の基板を支持するキャリアの場合に比べて非常に簡単である。したがって、一実施例において、キャリアは、２×３アレイ基板を支持するように設計される。しかし、システムにおいてロードロックを含む各ステップは、３つのキャリアに対して同時に行うように設計される。そのため、例えば、３つのキャリアがロードロックに進入した後、ロードロック内を真空にするためポンピングする。このように、ロードロックを排気した後、１８個の基板はロードロック内で真空状態にある。さらに、各キャリアが線形アレイ、すなわち１×Ｍの基板を支持するような簡単な設計が求められる。同じ効果を得るために、各々が１×６基板を有するキャリアは３つ、各々が１×３基板を有するキャリアは６つ使用されてもよい。要するに、各キャリアが所定数の基板を搬送するように構成され、各真空チャンバが複数のキャリアを同時に収容して操作するように構成される。
【００２９】
簡単にするために、以下の実施例で説明されるシステムにおいて、各キャリアは、基板のロード・アンロードを容易にし、キャリアの製造、取扱い、及び移送を非常に容易にするように線形アレイの基板を支持する。しかし、システムが高スループットを有するために、各処理チャンバ１３０は、順次に配置した複数の、すなわち２つ以上のキャリアに配置される２次元アレイ基板を収容し、同時に処理するように構成される。図１の特定の実施形態において、より効率化するために、バッファステーション１１５、ＬＶＬＬ１２０、及びＨＶＬＬ１２５は、処理チャンバ１３０内に同時に収容されるキャリアと同じ数のキャリアを同時に収容するようにそれぞれ構成される。例えば、各キャリアが１列で３つのガラス基板を支持してもよいが、各処理チャンバは、２つのキャリアを同時に処理するように構成されるので、３×２の２次元アレイ基板を処理する。
【００３０】
その他の実施形態において、ロードロックとバッファチャンバとは、排気／通気（pump/vent）及び圧力安定化時間を増加させるために、複数のキャリア、例えば２つのキャリアを取り扱うようなサイズを有する。また、バッファチャンバは、１つのステーションからステーションへのモーションのうちの１つから、処理チャンバ内の連続的通過モーション（pass-by motion）のうちの１つまで、キャリアモーションの移行のために使用されてもよい。例えば、１つの処理チャンバが静止モードでキャリアを処理する一方、次のチャンバが通過モード（pass-by mode）で処理する場合、バッファチャンバはそれら２つのチャンバの間に配置されてもよい。システムにおけるキャリアが処理チャンバ又はモジュール内にキャリアの連続的な流れを生じさせ、各処理チャンバ／モジュールが、端から端までの形でプロセスソース（例えば、熱源、ＰＶＤ、エッチングなど）を通過して継続的に移動する、５〜１０のキャリアを有してもよい。
【００３１】
図１に示すように、基板の移送、ロード・アンロードのために提供されるシステムの一部は、大気環境中に位置している。一方、すべての処理は真空環境で行われる。大気環境における移送、ロード・アンロードは、真空の場合に比べて非常に容易である。
【００３２】
図１Ａは、図１に示されるようなシステムの実施例を示す。図１Ａにおいて、キャリア２００は移送及び処理中に水平方向に保たれる。キャリアは、処理チャンバの上部に配置されるコンベア１４０を経由して開始点に戻される。図１Ａに示すように、各キャリア２００は、１列で直線的に配置された４つの基板２２０を支持する。また、同時に配置される６つのキャリア配列を明らかにするために、解説の目的で、チャンバ１２０の上部が取り除かれている。そのため、本実施形態によると、各キャリアが４つの基板を支持しながら、各チャンバは２４の基板を同時に処理する。
【００３３】
図１Ｂは、キャリアが移送及びロード／アンロード中に水平であるが、処理中には垂直である実施例を示す。図１Ｂの構成は、垂直方向で基板を処理するためにロードロックと処理チャンバとが垂直に反転することを除いて、図１Ａの構成と非常に類似している。ロードロックと処理チャンバとの構成は、図１Ａにおいて水平に取り付けられるが、図１Ｂにおいてそれらの側部で垂直に取り付けられることを除いて、図１Ａ及び図１Ｂの実施形態において同様であり得る。それ故、バッファステーション１１５及びシステムの他端のバッファステーション１４５は、バッファステーション１４５で示すように、キャリアの向きを９０度変える昇降器具を含むように変更される。
【００３４】
図２は、シリコンウエハ、ガラス基板などを処理するように構成され得る一実施形態に係るラインアレイキャリアを示す。図２に示すように、本実施形態に係るラインアレイキャリアの構成は、比較的簡単かつ安価なものである。キャリアは、単にキャリアの上に種々のチャックを取り付けることにより、様々な数の基板及び基板サイズに合わせて構成られ得られることは理解されるべきである。また、各処理チャンバは、いくつかのキャリアを同時に収容するように構成されることで、複数のキャリアにおける複数のウエハを同時に処理し得ることは理解されるべきである。
【００３５】
図２のキャリア２００は、２つの移送レール２２５と２つのセラミックバー２１０とによって形成される簡易フレーム２０５で構成される。セラミックバー２１０は、そこに取り付けたサセプタ（図示せず）の、チャンバの残余部分からの熱分離を向上させる。各セラミックバー２１０の少なくとも一方側は、吹き出し図で示すように、移送レール２２５とともにフォーク機構２３５を形成する。キャビティ２４５は、セラミックバー２１０が熱膨張により自在に移動可能となり（双方向矢印で示す）、かつ移送レール２２５に圧力を与えないように、フォーク機構２３５内に形成される。
【００３６】
磁気駆動バー２４０は、移送レール２２５のそれぞれに設けられ、キャリアをシステム全体において移送可能にする。磁気駆動バーは、キャリアを移送するように磁気ホイールに載置される。システムの清浄度を向上させるために、駆動バー２４０はニッケルメッキが施されたものであってもよい。この磁性機構により、高加速によるキャリアの摺動のない正確な移送が可能になる。また、この磁性機構により、キャリアが磁力によってホイールに取り付けられ、概ねカンチレバーのように大きいギャップを横断できるようにして、ホイールスペースを大きくとることが可能になる。さらに、キャリアが磁力によってホイールに取り付けられるので、この磁気機構により、垂直又は水平方向のいずれかでキャリアの移送が可能になる。
【００３７】
キャリアコンタクトアセンブリ２５０は、移送レール２２５に取り付けられ、チャンバに取り付けられたチャンバコンタクトアセンブリ２５２と連結する（吹き出し図を参照）。チャンバコンタクトアセンブリは、コンタクトブラシ２６２が埋め込まれた絶縁バー２６０を有する。コンタクトアセンブリ２５０は、絶縁バネ２６４と絶縁バー２６０との間に挿入される導電性エクステンション２５１（図２Ａ）を備え、連結するコンタクトからバイアス電位を受けるためにコンタクトブラシ２６２に押し付けられる。バイアスは、例えば基板バイアス、基板チャック（静電チャック用）などに用いられてもよい。また、バイアスはＲＦ又はＤＣ（連続的又はパルス状）であってもよい。キャリアコンタクトアセンブリ２５０はキャリアの片側又は両側に設けられてもよい。
【００３８】
図２Ａは、キャリアがどのように移送されて、どのようにバイアス力を受けるかを示している部分的横断面である。具体的に、図２Ａは、シャフト２６８に取り付けられた３つの磁気ホイール２６７に載置した駆動バー２４０を示す。シャフト２６８は、チャンバの内部真空環境の外部から回転するように、チャンバ壁２６９を超えて延出している。また、シャフト２６８は、シャフト直径の変化に適応するように、例えばＯ−リングなどの可撓性ベルトを介してモータに連結している。
【００３９】
図２Ｂは、例えば太陽電池の製造用などのシリコンウエハを処理するためのキャリアの実施例を示す。図２Ｂにおいて、ウエハ２２０は、例えばチャック電位を用いてサセプタ２２３にチャッキングされてもよい。リフター２１５は、ロード・アンロードのためのウエハの昇降に使用されてもよい。図２Ｃは、キャリアが例えばタッチスクリーンなどのガラス基板を処理するために使用され得る実施形態を示す。本実施形態において、基板は、機械的なバネ付きクランプ又はクリップ２２７を用いて固定されてもよい。サセプタ２２４は、バネ付きクリップのための器具を備える簡易なパレットであってもよい。
【００４０】
図３Ａ及び図３Ｂは、キャリアの復帰と併せて、基板のロード・アンロード機構の実施形態を示す。図３Ａはロード／アンロード機構の平面図であり、図３Ｂは側面図である。図１Ａに示すように、処理完了後にコンベアはキャリアを戻す。その後、キャリアは、エレベータ１０７によって下降させられ、ロード／アンロードステーション１０５へ水平に移送される。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、２重コンベア、すなわちコンベア３０１とコンベア３０３とは未処理の基板を処理に転送し、処理後のウエハを取り外すために用いられる。どちらのコンベアが未処理のウエハを転送し、どちらのコンベアが処理後のウエハを取り外すかは、システムがコンベアによらず全く同様に作動するので、実のところ重要ではない。また、本実施形態において、コンベア３０１とコンベア３０３とは、反対方向に基板を移送することが示されるが、両方のコンベアが同一の方向に進行する場合に同様の結果が得られる。
【００４１】
図３Ａ及び図３Ｂの構成は、２つのキャリアを同時に取り扱うことを支援する。具体的に、本実施形態において、処理後の基板を１つのキャリアから取り外すと同時に、未処理の基板は別のキャリアにロードする。さらに、処理後の基板をその処理後基板のコンベアに設置すると同時に、未処理の基板をその未処理基板のコンベアから取り上げ、次のラウンドにおけるキャリアに転送する。この操作は以下のように行われる。
【００４２】
基板ピックアップ機構は、２つのモーション、すなわち回転モーションと垂直モーションとを備えるように構成される。４列のチャック３０７は、基板のピックアップ機構３０５に取り付けられる。チャック３０７は、例えば、真空チャック、静電チャックなどであってもよい。この特定の実施例において、４列のベルヌーイチャック、すなわちベルヌーイ吸着を利用して基板を保持可能であるチャックが使用される。４列のチャックは、各側に２つずつ配置され、一方の２列のチャックがキャリアに位置合わせされるときに、他方の２列はコンベアに位置合わせされるようにする。そのため、ピックアップ機構３０５が下降位置にあるときに、１列のチャックがキャリアから処理後の基板を取り上げ、別の列が別のキャリアに未処理の基板を設置する一方、他方において、１列のチャックがコンベアに処理後の基板を設置し、別の列のチャックが他方のコンベアから未処理の基板をを取り上げる。その後、ピックアップ機構３０５は、上昇位置を取り、１８０度回転すると同時に、キャリアは１ピッチ移動する、すなわち、未処理の基板を有するキャリアは１ステップ移動し、処理後の基板が取り外されたキャリアは未処理の基板のローディング位置に移動し、そして、処理後の基板を有する別のキャリアはアンローディング位置に移動する。その後、ピックアップ機構３０５は下降位置を取り、プロセスが繰り返される。
【００４３】
具体的な実施例を提供するために、図３Ａのスナップショットにおいて、キャリア３１１は、ピックアップ機構３０５における１列のチャックによって取り上げられる処理後の基板を有する。キャリア３１３には、ピックアップ機構３０５の他の列のチャックから未処理の基板がロードされる。ピックアップ機構３０５の他方において、１列のチャックはコンベア３０３に処理後の基板を設置し、別の列のチャックはコンベア３０１から未処理の基板を取り上げる。これらの動作が完了したとき、ピックアップ機構３０５は、上昇位置に上げられ、曲線状矢印で示すように１８０度回転させられる。同時に、すべてのキャリアは１ステップ移動する、すなわちキャリア３１６は、以前キャリア３１７によって占有されていた位置に移動し、現時点で未処理の基板をロードしたキャリア３１３は、以前キャリア３１６によって占有されていた位置に移動し、現時点で空のキャリア３１１は、以前キャリア３１３によって占有されていた位置に移動し、そして、処理後の基板をロードしたキャリア３１８は、以前キャリア３１１によって占有されていた位置に移動する。そして、ピックアップ機構は下降し、キャリア３１１に未処理の基板がロードされ、処理後の基板がキャリア３１８から取り外され、キャリア３１１から取り外された基板がコンベア３０３に設置され、未処理の基板がコンベア３０１から取り上げられる。その後、ピックアップ機構３０５は上昇し、プロセスが繰り返される。
【００４４】
また、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態において、選択的なマスクリフター器具３２１が使用される。本実施形態において、マスクは、基板表面に所望のパターンを生成するために使用される、すなわち、処理のために基板の所定領域を露出させるが、処理を防止するためにその他の部分が被覆されるように使用される。キャリアは、マスクリフター３２１に到着するまで、基板の上部に配置されたマスクとともにシステム中を移動する。処理後の基板を有するキャリアがマスクリフターに到着するときに（図３Ａ及び図３Ｂ、キャリア３１８）、マスクリフター３２１は上昇位置を取り、キャリアからマスクを持ち上げる。その後、キャリアはアンロードステーションに進んで処理後の基板を取り外す。同時に、未処理の基板を有するキャリア（図３Ｂ、キャリア３１９）はマスクリフター器具に移動し、マスクリフター３２１は、処理のために未処理の基板にマスクを配置するように下降位置を取る。
【００４５】
理解されるように、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態において、マスクリフターは１つのキャリアからマスクを取り外し、異なるキャリアにそのマスクを配置する。つまり、マスクは、マスクが取り外されたキャリアに戻されることはなく、異なるキャリアに配置される。システムにおけるキャリアの設計及び数により、何ラウンドの後に、マスクは同一のキャリアに戻される可能性があるが、それは別のキャリアから取り外された後においてのみである。逆も同様であり、すなわち、使用中のキャリア及びマスクの設計及び数により、各マスクをシステムにおけるすべてのキャリアに用いる可能性がある。つまり、システムにおける各キャリアは、システムにおけるマスクのそれぞれと同時に使用されてもよく、システム中の各処理周期で、キャリアは異なるマスクを使用する。
【００４６】
吹き出しで示すように、キャリアエレベータは、２つの垂直なコンベア器具をキャリアの各側に１つずつ有することによって実現することができる。各コンベア器具は、ローラ３３６により動作する１つ以上のコンベアベルト３３３からなる。リフトピン３３１はベルト３３３に取り付けられ、ベルト３３３が動作すると、ピン３３１がキャリアに係合し、キャリアを垂直方向に移動させる（すなわち、エレベータがシステムのどの側に位置するか、そしてキャリア復帰コンベアが処理チャンバの上か又は下に位置するかにより、上下移動する）。
【００４７】
図３Ｃは、基板位置合わせ機構の実施形態を示す。本実施形態によると、チャック３４５は、一方の側にバネ付勢位置合わせピン３２９を有し、反対側にノッチ３１２を有する。回転プッシュピン３４１は、点線及び回転矢印で示すように、ノッチ３１２に進入し、基板３２０を位置合わせピン３２９に押し付け、そして後退するように構成される。なお、回転プッシュピン３４１は、チャック３４５又はキャリアの一部ではなく、システムにおいて移動することもなく、固定されているものである。また、マスクを使用する場合、バネ付勢位置合わせピンは低い位置に圧縮される。そのため、位置合わせピンを備えて構成される第１の側と、第１の側と直交して２つの位置合わせピンを備えて構成される第２の側と、第１の側に対向して第１のノッチを備えて構成される第３の側と、第２の側に対向して第２のノッチを備えて構成される第４の側とを有するチャックを含む基板位置合わせ機構が提供される。その位置合わせ機構は、第１のノッチに進入して基板を第１の位置合わせピンに押し付けるように構成される第１のプッシュピンと、第２のノッチに進入して基板を２つの位置合わせピンに押し付けるように構成される第２のプッシュピンとをさらに含む。
【００４８】
図４は、本開示のシステムとともに使用され得る真空処理チャンバ４００の実施形態を示す。図４の例示において、チャンバの蓋が取り除かれて内部構造を露出している。チャンバ４００は、その構成又は構造を変更せず、水平又は垂直方向に取り付けられ得る。チャンバは、真空ポンピングのための開口４２２を備える簡易なボックスフレームで構成される。キャリア４２４がチャンバに進入し、チャンバ全体を通過し、他方からチャンバを退出することを可能にするように、入口開口４１２は一方の側壁に切り取られる一方、出口開口４１３は対向する側壁に切り取られている。明確にするために、図４の例示においてゲートバルブ４１４のみが示されるが、ゲートバルブは入口開口４１２及び出口開口４１３に設けられる。
【００４９】
キャリア４２４を水平及び垂直方向において効率よくかつ正確に移送可能にするために、チャンバにおける対向する側壁には、磁気ホイール４０２が設けられる。キャリアは、磁気ホイール４０２に載置される磁気バーを有する。ホイール４０２が取り付けられるシャフトは、チャンバの外側へ大気環境中に延出されており、モータ４０１によって動かされる。具体的には、複数のモータ４０１が設けられ、それぞれ、例えばＯ−リングなどのベルトを用いて複数のシャフトを動かす。また、従動輪４０４は、キャリアを横方向に制限するように設けられる。
【００５０】
図４の実施形態の特徴は、磁気ホイールの直径がチャンバの側壁の厚さよりも小さいことにある。これにより、ホイール４０６、４０７で示すように、磁気ホイールを入口開口４１２及び出口開口４１３の内側に配置することが可能となる。ホイール４０６、４０７を入口開口４１２及び出口開口４１３の内側に配置することにより、キャリアがホイールからの支援を受けずに横断する必要がある間隙を最小限にするので、チャンバへのキャリアの円滑な出入り移動が可能となる。
【００５１】
図５は、マスク及びキャリアアセンブリの実施形態を示す。曲線状矢印に沿って左から右へと進行して、単一基板のマスクアセンブリ５０１は、複数のマスクアセンブリを支持するマスクキャリア５０３に取り付けられ、マスクキャリア５０３は、基板キャリア５０５に取り付けられる。一実施形態において、浮動しているマスクアセンブリ５０１同士の間におけるバネは、各マスクがそれぞれの基板に位置合わせされるように、それらのマスクアセンブリ５０１と基板キャリア５０５に設けられるガイドピン５０７とを係合させるための位置を保持する。各単一基板のマスクアセンブリは、安価でかつ多数回の繰り返し使用可能な内フォイルマスクで構成される。フォイルマスクは、所望の設計によって貫通孔を備えた平板状の磁性材料で構成される。外マスクは内マスクを被覆し、熱負荷を取ることで内マスクを保護するので、フォイルマスクに歪みを生じないようにする。外マスクにおけるアパーチャは、貫通孔を有する内マスクの領域を露出させる。フレームは、マスクキャリア５０３における内マスク及び外マスクを保持する。基板キャリア５０５に埋め込まれたマグネットは、内フォイルマスクを引っ張って基板に接触させる。
【００５２】
各基板をサポートする例えば機械的チャック又は静電チャック５１７は、単一基板を支持する。個別のチャック５１７は、同一のシステムが同様のキャリア及び交換可能なサセプタを用いて様々なサイズ及び形状の基板の処理に使用され得るように、種々の型及び／又はサイズの基板を支持するために変更されてもよい。本実施形態において、チャック５１７は、チャックの上の基板の位置合わせを提供する伸縮自在な基板位置合わせピン５１９を有する。また、本実施形態において、位置合わせを可能にすることの提供は、基板を位置合わせピン５１９に押し付けた後でスリット５１２から後退する伸縮自在なプッシャピンを収容するスリット５１２からなる。これにより、マスクを基板に位置合わせるように、基板及びマスクは基板キャリアに位置合わされることが可能となる。伸縮自在のプッシャピンアセンブリは、キャリアではなく、ロードステーションに取り付けられている。このように、必要なプッシャピンの数を大幅に低減させる、すなわち、システムにおいてプッシャピンの数がキャリアに支持された基板の数と同様であれば十分である。また、これは、位置合わせ機構をキャリアに組み込む必要はないので、キャリアの構造を簡単にする。
【００５３】
ここまで記載されたシステムは、安価に製造され、例えば太陽電池、タッチスクリーンのような様々な基板の効率的真空処理を提供することは理解されるべきである。該システムは、基板をダブルでロード・アンロードするように構成される、すなわち、基板を一方の側からロード・アンロードするか、又は、一方の側からロードして反対側から取り外すように構成されてもよい。基板の取扱いは真空では行われない。システムがモジュールである場合、必要な数の真空処理チャンバがロードロックの入口と出口との間に取り付けられてもよい。真空チャンバは、真空における少数の部品を備える簡易な設計を有する。また、真空チャンバは水平又は垂直方向で取り付けられてもよい。システムは、例えば、太陽電池の処理の場合に水平方向で基板を処理してもよいが、タッチスクリーン処理の場合に基板を垂直方向に処理してもよい。いずれにせよ、大気環境におけるロード、アンロード、及び移送は、水平方向の基板で行われる。例えばスパッタ源などの処理ソースは、基板の上及び／又は下に取り付けられてもよい。該システムは、通過処理又は静止処理を行ってもよく、すなわち、真空処理中に基板を静止又は移動状態で処理することができる。チャンバは、スパッタ源、ヒータ、注入ビーム源、イオンエッチング源などを収容してもよい。
【００５４】
ソーラーに適用される場合、真空チャンバは、低エネルギーインプランタを含んでもよい（例えば、３０ｋ未満）。例えば、ＰＥＲＣ、ＩＢＣ、又はＳＥのような特定の太陽電池の設計において、マスクはインプラントのマスキングを行うために用いられてもよい。また、テクスチャエッチングは、イオンエッチング源又はレーザアシストエッチングを用いて、マスクあり又はなしで行われてもよい。ポイントコンタクトセルでは、コンタクトに位置合わせされる多数の孔を備えるマスクが使用されてもよい。また、厚い金属層は、複数のＰＶＤチャンバを順次に整列し、連続して重ねて層を形成することによって形成されてもよい。
【００５５】
タッチパネルに適用される場合、チャンバは、ＰＶＤソースを用いてコールド及び／又はホットＩＴＯ層を堆積するために使用されてもよい。簡単な取扱いでより高いスループットを得るために、処理は、複数の、例えば３つのタッチパネルを各キャリアに幅方向で配置するとともに、複数の、例えば２つのキャリアとを各チャンバ内に同時に配置するように行われてもよい。同様のシステムは、内部再配置をすることなく、パッド又は携帯電話のサイズのガラスに用いられるタッチスクリーンを取り扱うことができる。単に、適切なキャリアを構成して、システム全体は同じままになる。同様に、基板の取扱いは真空内では行われない。
【００５６】
すべての種類及びサイズの基板において、取扱い及び処理操作は同様であってもよい。空のキャリアは、キャリア復帰エレベータからロードするように移動する。マスクを使用する場合、マスクは取り外されてエレベータに留まる。基板は、大気環境でキャリアにロードされる。同時に、ロードしているキャリアはエレベータ内に移動し、マスクは未処理の基板のに配置される。その後、キャリアはロードロック内に移動する。所定数の新たにロードしたキャリアがロードロックに進入すると、ゲートバルブは閉じられ、ロードロックは真空に排気される。真空において、キャリア移送は、簡易な磁気ホイールを介して行われる。その磁気ホイールは、チャンバ壁に位置して、大気環境又は真空環境であるチャンバの外側から駆動される。チャンバは、隔離用の弁を有してもよく、基板の下で処理するために引出しの上又は中にソースを有してもよい。基板は、システムのアンロードエンドで取り外されてもよいし、キャリアに載置されたままロードエンド、すなわちシステムの入口側に戻ってもよい。キャリアは簡易なコンベアベルト上で、システムのプロセスエンドからシステムのロードエンドへ戻される。簡易なピンコンベアは、ロードステーションへのキャリア又はアンロードステーションからのキャリアを上昇又は下降させる。
【００５７】
図６Ａ〜図６Ｃは、真空チャンバが、様々なサイズ及び構成の異なる処理ソースにどのように適合されるかを明らかにする３つの実施形態を示す。図６Ａ〜図６Ｃの実施例において、基板が幅方向において３つ配置されることが想定されているが、当然、それ以上又は以下の基板がキャリアの幅方向に配置されてもよい。また、図６Ａ〜図６Ｃにおいて、処理チャンバは、同時処理のために複数のキャリア、例えば２つ又は３つのキャリアを収容可能であることが想定される。図６Ａ〜図６Ｃに示すソースは、例えばＰＶＤ、エッチング、インプラントのような任意の処理ソースであってもよい。
【００５８】
図６Ａは、単一ソース６０１がチャンバ６００に設けられる実施形態を示す。この単一ソースは、チャンバ６００内に位置しているすべての基板の処理に用いられる。ソース６０１は、すべての基板を同時にカバーする長さ及び／又は幅を有してもよい。一部のソースについて、このような大きなサイズで単一ソースを組み立てることは、非常に複雑もしくは高価である。例えば、ソース６０１がスパッタ源である場合、ターゲットを非常に大きくする必要があり、これは高価で複雑であり、実用化できない。そのため、図６Ｂ及び図６Ｃの実施形態によると、複数のより小さいソースが用いられる。図６Ｂの実施形態において、ソース６０３Ａ〜６０３Ｃのそれぞれは、単一基板のみをカバーするのに十分な幅を有するが、長手方向で、すなわち基板の進行方向で、１つ以上の基板をカバーしてもよい。各ソースが各キャリアにおける基板のうちの１つのみをカバーするように各ソースをずらすことよって、すべての基板を処理してもよい。このようなソースの配置は通過処理に特に適している。逆に、図６Ｃの実施形態において、ソース６０６Ａ〜６０６Ｃのそれぞれは、１つのキャリアにおけるすべての基板、すなわち基板の進行方向と直交する方向におけるすべての基板を被覆するのに十分な幅を有するが、チャンバ内に位置するすべての基板を被覆するには十分ではない。実際に、いくつかの実施形態において、ソース６０６Ａ〜６０６Ｃのそれぞれは、１つの基板よりもさらに細い。このようなソースの配置は、通過処理又は静止処理に等しく適している。
【００５９】
上述の実施形態において、複数の基板キャリアを同時に収容して処理するようなサイズを有する真空ハウジングを備える真空処理チャンバが提供される。また、ハウジングは、複数の処理ソースを同時に支持するように構成される。処理ソースは、例えばスパッタ源などであってもよく、基板キャリアによって保持されるすべての基板を横断するのに十分な長さを有する狭いソースであってもよいが、キャリアに位置する基板の幅より狭くてもよい。複数のそのようなソースは、キャリアの進行方向において、チャンバの長さ全体又は部分にわたって互いに背向して配置されてもよい。チャンバは、キャリアをチャンバ内で移送するように、２つの対向する側に位置する複数のシャフトを有する。各シャフトは、モータによって動作させる可撓性ベルトによって回転する。また、各シャフトは、その上に交互の極性の順番で配置される複数の磁気ホイールを備える、すなわち、1つのホイールがＳ極に磁化された外側円周とＮ極に磁化された内側径とを有する一方、隣接するホイールはＮ極に磁化された外側円周とＳ極に磁化された内側径とを有する複数の磁気ホイールを備える。また、チャンバは、入口開口を有する入口側壁と、入口側壁と対向して出口開口を有する出口側壁とを備える。そのチャンバにおいて、入口開口及び出口開口を通過する基板キャリアを駆動するために、入口側壁内に配置されて入口開口に突出している磁気ホイール器具と、出口側壁内に配置されて出口開口に突出している磁気ホイール器具とを有する。
【００６０】
本開示のシステムは直線状システムであり、その直線状システムにおいて、チャンバは、１つのチャンバが次のチャンバと連結されて直線的に配置され、基板キャリアが一方の側からシステムに進入してすべてのチャンバを直線状で横断し、反対側でシステムを退出するようにする。キャリアは、１つのチャンバから、チャンバを区切るゲートバルブを介して次のチャンバに直接的に移動する。キャリアは、システムの真空環境から出ると、エレベータに進入し、復帰コンベアに垂直に移動する。その復帰コンベアは、キャリアを水平に移送してシステムの入口側に戻す。そして、そのキャリアは、別のエレベータに進入し、未処理の基板をロードするために垂直に移動し、再びシステムの真空環境に進入する。キャリアは、大気環境で移送される場合、水平方向に保持される。しかし、一実施形態において、キャリアは真空環境に進入するときに、基板を垂直方向に保持しながら処理するように垂直方向に回転させられる。
【００６１】
システムは、システムの入口側に位置するロード・アンロードステーションを有してもよい。ロード・アンロードシステムは、４列のチャックが配置される回転構造を回転軸の各側に２列ずつ有する。回転軸の各側において、１列のチャックは処理後の基板を取り外すように構成され、１列のチャックは未処理の基板をロードするように構成される。回転構造は垂直に動作するように構成され、下降位置を取るときにその構造は基板を取り上げ、上昇位置を取るときにその構造は１８０度回転する。また、その構造が下降位置にあるときに、回転軸の各側において、一方の列のチャックは基板を取り上げるとともに、他方の列のチャックは基板を放置する、すなわち解放する。一実施形態において、２つのコンベアはシステムへの入口にわたって設けられ、そのうち一方が未処理の基板を移送するが、他方が処理後の基板を取り外す。回転構造は、下降位置において一方の列のチャックが未処理の基板を移送するコンベアに位置合わせされ、他方の列のチャックが処理後の基板を取り外すコンベアに位置合わせされるように構成される。同時に、回転軸の他方の側において、一方の列のチャックが空のキャリアに位置合わせされ、他方の列のチャックが処理後の基板を保持するキャリアに位置合わせされる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、基板に電位を印加するように提供される。具体的に、各キャリアは導電性ストリップを含む。キャリアが処理チャンバに進入するときに、その導電性ストリップは、細長いコンタクトブラシと、導電性ストリップを細長いコンタクトブラシに押し付けるように構成されるコンフォーマル絶縁バネとを含むスライドコンタクトに挿入される。カプトンストリップのような絶縁バネは、導電性ストリップをキャリアに取り付けるために用いられてもよい。
【００６３】
基板の処理のためにマスクの使用が必要である場合、マスクは各基板の上に個別に配置されてもよいし、１つのマスクは１つのキャリアにおけるすべての基板を同時にカバーするように形成されてもよい。マスクは、例えばマグネットなどによって所定の位置に保持されてもよい。しかし、正確な処理のために、マスクは非常に薄く形成される必要があるので、処理中の熱応力により変形する可能性がある。さらに、薄いマスクが堆積物を迅速に採集し、その堆積物はマスクの正確な位置及びマスキングを妨害する可能性がある。そのため、以下で開示される実施形態に係る２重マスク器具を用いることは有利である。
【００６４】
図７Ａ〜図７Ｅは、様々な実施形態係る、２重マスク器具を有するマルチウエハキャリア（本実施例で直線状に配置される）を示す。図７Ａは２重マスク器具を備えるマルチウエハキャリアを示し、図７Ａにおいて、マスク器具は下降した位置に配置され、内マスクをウエハと密着して物理的に接触させるようにする。図７Ｂは２重マスク器具を備えるマルチウエハキャリアを示し、図７Ｂにおいて、マスク器具は上昇した位置に配置され、ウエハの交換を可能にする。図７Ｃは２重マスク器具を備えるマルチウエハキャリアを示し、図７Ｃにおいて、ウエハのロード／アンロード（図７Ｃでウエハが省略される）を行うためにウエハリフターは含まれる。図７Ｄは２重マスク器具を備えるマルチウエハキャリアの部分的な横断面を示し、図７Ｄにおいて、マスク器具及びウエハリフターは上昇した位置にある。また、図７Ｅは２重マスク器具を備えるマルチウエハキャリアの部分的な横断面を示し、図７Ｅにおいて、マスク器具及びウエハリフターは下降した位置にある。
【００６５】
図７Ａを参照すると、マルチウエハキャリア７００（キャリアサポートとも呼ばれる）は、例えばセラミック製などのサセプタフレーム又はバー７１０によって支持される、３つの分離した単一ウエハキャリア又はサセプタ７０５を有する。各単一ウエハキャリア７０５は２重マスク器具とともに単一ウエハを保持するように構成される。図７Ａにおいて、２重マスク器具は下降位置にあるが、キャリアの構成が示されるために、すべてのキャリアにウエハが設けられていない。図７Ｂにおいて、２重マスク器具は上昇位置で示され、同様にすべてのキャリアにウエハが設けられていない。図７Ａ〜図７Ｅの実施形態において、リフター７１５は２重マスク器具を上昇及び下降させるために用いられるが、低コスト及び簡素化のために、リフター７１５は省略されてもよく、２重マスク器具は手動で上昇させてもよい。また、マスク昇降器具は、ロード／アンロードステーションに設けられ得る。移送レール７２５は、フレーム７１０の各側に設けられて、システム全体にわたってキャリア７００を移送可能にする。
【００６６】
各単一ウエハキャリア７０５は、ウエハをその周縁によって吊り下げて支持するための凹部７３５付きの隆起したフレーム７３２を有するベース７３０（図７Ｂに示される）を備える。フレーム７３２を備えるベース７３０は、破損したウエハの破片を捕捉するのに有用である、吊り下げられたウエハの下におけるポケット７４０を形成する。一部の実施形態において、フレーム７３２はベース７３０から分離可能である。外マスク７４５は、フレーム７３２を被覆するとともに内マスクの周縁を被覆するが、ウエハに対応する内マスクの中心部分を露出させるようにフレーム７３２に設置されて構成される。これは図８の実施形態の断面図によって例示される。
【００６７】
図８において、ベース又はサセプタ８０５は、凹部８３５を備える隆起したフレーム８３２を有し、その凹部８３５はその周縁でウエハ８２０を支持する。フレーム８３２を備えるベース８３０はポケット８４０を形成し、ウエハ８２０はポケットの上に吊り下げられる。一連のマグネット８３４は、ウエハ８２０の周縁を囲むように隆起したフレーム８３２の内に位置する。一部の実施形態において、特に高温の操作において、マグネット８３４はサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）で構成されでもよい。内マスク８５０は、隆起したフレーム８３２とウエハ８２０との上に位置し、ウエハと物理的に接触するようにマグネット８３４によって所定の位置に保持され。外マスク８４５は、内マスク８５０の上に配置されて内マスク８５０と物理的に接触し、ウエハを処理するために設計された内マスクの領域を除いて内マスク８５０の周縁を被覆するようにする。図９には、折り畳まれた（例えば、プレス加工された）アルミニウムシートからなる外マスク９４５の実施例が示される。この実施例はエッジシャント分離処理（edge shunt isolation processing）のためのものであるので、この実施例において、内マスクは小さな周縁（small peripheral edge）９５２を除いて外マスクによって被覆される。図１０には、エッジシャント分離のための内マスク７５０の実施例が示される。この内マスク７５０は、ウエハのサイズよりわずかに小さい、例えば１〜２ｍｍ小さいことを除いて、基本的にウエハと同様のサイズ及び形状のアパーチャを有する金属平板である。図８の実施形態において、マスクフレーム８３６はキャリアの内マスク及び外マスクの支持と昇降とを可能にするように設けられる。このような構成において、外マスク８４５は、マスクフレーム８３６と内マスク８５０との間に挟まれる。
【００６８】
図８Ａには、例えばウエハの後部でコンタクトパターンを形成するために使用され得る別の実施形態が示される。本実施形態において、サセプタは、ウエハをその背面全体上で支持するために上部プラットフォームが形成されている。マグネット８３４は、サセプタの上面の下における全領域にわたって埋め込まれる。内マスク８５０は、ウエハ８２０の全表面を被覆し、コンタクトの設計に応じて複数の孔を有する。
【００６９】
図７Ａ〜図７Ｅに戻ると、リフター７１５は、外マスクを内マスクとともに上昇させるために使用されてもよい。また、ウエハリフター７５２は、ウエハをフレーム７３０から持ち上げて外すために用いられ、処理のためにロボットアームを用いて、未処理の基板ウエハと交換されてもよい。しかし、リフター７１５、７５２は省略されてもよく、マスクの上昇操作及びウエハの交換は、代わりに手動で、又は他の手段で行われてもよい。
【００７０】
図８を参照して説明された上述の実施形態において、キャリアは、ウエハが吊り下げられるようにウエハをその周エッジで支持する。ウエハの下に形成されるポケットは、破損したウエハの破片を捕捉して、堆積材料の回り込みを防止する。一方、図８Ａの実施形態において、ウエハはその表面全体にわたって支持される。マスクアセンブリは、スパッタリング又は他の形の処理のための所定の位置まで下降し、ウエハのロード・アンロードのために手動で又は機械的に上昇する。キャリアにおける一連のマグネットは、内マスクの位置及び内マスクとウエハとの緊密な接触を確保するのに役立つ。繰り返し使用後、外マスク及び内マスクは交換されてもよいが、キャリアアセンブリのその他の部分は再使用が可能である。フレーム７１０（マスクアセンブリサイドバーとも呼ばれる）は、アルミナ又はチタンなどの低熱膨張材で構成されてもよい。
【００７１】
上述の実施形態によると、内マスクは、基板との間隙なく密着した接触を確立する。外マスクは、内マスク、キャリア及びフレームを堆積材料から保護する。説明される実施形態において、外マスク及び内の開口は略正方形状であり、エッジシャント分離処理において単結晶太陽電池への適用に適している。その他の処理において、内マスクは所定のアパーチャを有するが、外マスクは略正方形状アパーチャを有する。略正方形は、ウエハが切り取られる円形インゴットに従って角が切り取られた正方形である。当然、正方形の多結晶ウエハを使用する場合は、外マスクと内マスクとの開口も正方形である
図１１は、図８の実施形態に対応する単一ウエハサセプタ１１０５の実施形態を示す。ウエハは、その周縁で凹部１１３２に載置されている。破線で示すマグネット１１３４は、ウエハの全周でキャリア内に設けられる。位置合わせピン１１６０は外マスクをサセプタ１１０５に位置合わせするために用いられる。外マスクの実施形態は、下側からの視点で図１２に示される。外マスク１２４５は、プレス加工されたシート金属で製造される。外マスク１２４５は、キャリア１２０５の位置合わせピン１２６０に対応する位置合わせ孔又は凹部１２６２を有する。外マスク１２４５は、サセプタを被覆して保護するように配置される。
【００７２】
図１３は、外マスク及び内マスクを保持してマスクをサセプタに固定するために用いられるトップフレーム１３３６の実施形態を示す。トップフレーム１３３６は、例えば、２つの横方向バー１３６４によって共に保持される２つの縦方向バー１３６２で構成されてもよい。外マスクは、ポケット１３６６の内に保持される。位置合わせ孔１３６８は、トップフレームをサセプタに位置合わせするために設けられる。
【００７３】
図１４は、例えばウエハにおいて複数のコンタクトを製造するために設計されたホールパターンを備える内マスクの実施例を示す。このような内マスクは図１５に示されるサセプタとともに用いられてもよく、ここでマグネット１５３４はウエハの表面の下における全域にわたって分布する。マグネットは、交互の極性で配向されている。
【００７４】
上部マスク又は外マスクは、例えば約０．０３インチの薄いアルミニウム、鋼又はその他の類似の材料から製造されてもよく、基板キャリアと連結するように構成される。内マスクは、例えば約０．００１インチ〜０．００３インチの非常に薄い鋼平板、又はその他の磁性材料から製造され、外マスク内に嵌入するように構成される。
【００７５】
さらなる実施形態によると、処理中にウエハを支持するための配置が提供され、その配置は、隆起したフレームを有するウエハキャリア又はサセプタと、隆起したフレームの上に位置するように構成される内マスクと、内マスクの上において隆起したフレームの上に配置されるように構成される外マスクとを含む。上記隆起したフレームは、ウエハの周縁を囲んでウエハを支持してウエハを所定の位置に限定するための凹部を有する。上記内マスクは、ウエハの一部をマスキングしてウエハの残りの部分を露出させるように構成されたアパーチャを有する。上記外マスクは、内マスクを部分的に被覆するように構成される単一開口を有する。トップフレームキャリアは、内マスク及び外マスクを保持し、内マスク及び外マスクをウエハサセプタに固定するために用いられてもよい。
【００７６】
マグネットは、サセプタ内に位置し、交互にＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎで、フレームの全周囲を囲むか、又はサセプタの全表面よりも完全に下でウエハの直下にある。外マスク及び内マスクは、簡便で迅速な基板のロード・アンロードを可能にするために、磁力のみによってフレームに保持されるように設計される。
【００７７】
マスクアセンブリは、基板をキャリアにロードするために、ウエハキャリアと支持フレームとから取り外し可能である。外マスク及び内マスクは、いずれもマスクアセンブリの一部として持ち上げられる。ウエハがキャリアにおけるウエハポケットに位置すると、マスクアセンブリは下降してキャリアに戻される。内マスクはウエハの上面に重なる。キャリアフレームにおけるマグネットは、内マスクを基板に密着させるように引き下げる。これにより、ウエハのエッジに緊密なコンプライアントシールが形成される。外マスクは、適合した薄い内マスク及びサセプタにおける堆積を防止するように設計される。上述のように、堆積処理は、内マスクに熱を発生させ、マスクの反り及びマスクとウエハとの接触不良を生じさせる。マスクとウエハとの接触不良が生じる場合、金属膜は基板ウエハの表面における除外領域に堆積する。ポケットとマグネットによる摩擦力とにより、移送及び堆積中に基板とマスクとが互いに相対移動することを防止し、外マスクにより、内マスクにおける膜堆積を防止し、かつ内マスクの反りを防止する。
【００７８】
マスクアセンブリは、真空キャリア交換機を用いることにより、キャリアとともにシステムから定期的に取り除かれてもよい。キャリア交換機は、キャリア移送器具を有するポータブル真空エンクロージャである。これにより、システムの継続的な運転を停止することなく、「オンザフライで(on the fly)」キャリアの交換が可能となる。
【００７９】
上記のように、特定の実施形態において、キャリアは、例えば真空処理チャンバの上におけるコンベアで、大気環境に戻される。そのような実施形態において、キャリアは、エレベータを利用して上昇及び／又は下降を行うことができる。図１６は、本明細書で開示されたシステムの様々な実施形態とともに使用され得るキャリアエレベータの実施形態を示す。エレベータ１６００は、キャリアの簡素化された設計を原因の１つとして、相当に簡単かつ安価に構成される。一般的に、エレベータ１６００は昇降動コンベアベルト又はチェーン１６０５を実施することにより構成され、昇降動コンベアベルト又はチェーン１６０５はそこからの進行方向に対して直交する方向に延びるピン１６０７を有する。コンベア１６０５の移動につれて、ピン１６０７はキャリア１６１０に係合してそのキャリア１６１０を持ち上げる。
【００８０】
図１６において、キャリア１６１０は、ロード／アンロード又はバッファステーション１６２０上の基板又はマスクを省略して示される。ローディングのために使用する場合、バッファステーション１６２０は、本実施形態において、キャリア１６１０における開口を挿通して延びる基板位置合わせピン１６１２を含む基板位置合わせ機構を備える。本実施形態において、基板をキャリアの上で位置合わせすると、基板がチャックされ、位置合わせピン１６１２が下降され、キャリアがピン１６１２によって制限されずに移動することができる。また、マスキングスキムを使用する場合、マスク位置合わせピン１６１４は、マスクを各基板にそれぞれ位置合わせするように、キャリア及びマスクにおける開口を挿通して延びる。位置合わせされると、マスク位置合わせピン１６１４は、キャリアがマスク位置合わせピン１６１４によって制限されずに移動するように係合解除され得る。
【００８１】
このエレベータ機構は、基板の上にマスクを使用するか否かにかかわらず、システムにおいて実施され得る。図１６の実施例に示すように、キャリア１６１０はコンベアステーション１６００内に移動し、マスクリフター１６１３は、マスクアセンブリ１６１５に係合してそのマスクアセンブリ１６１５をキャリア１６１０から離れて持ち上げる。その後、キャリア１６１０は、処理後の基板が取り外され未処理の基板がロードされるロード／アンロードステーション１６２０に移動する。図１６において、処理後の基板が取り外された後で未処理の基板がロードされる前のキャリア１６１０を示す。位置合わせピン１６１４は、キャリア１６１０における基板の適切な位置合わせを確保するために、ロード／アンロードステーションで延出する。その後、ピン１６１４が下降し、キャリアがコンベアステーション１６００に戻される。マスクを使用しない場合、その後、コンベア１６０５は、コンベアのピンがキャリアに係合し、そのキャリアを持ち上げてプロセスシーケンスにおける次の段階に転送するように上昇する。
【００８２】
逆に、マスクを使用する場合、キャリア１６１０がコンベア１６００に転送された後、マスクリフター１６１３は、マスクアセンブリ１６１５がキャリア１６１０の上に戻って付着するように、マスクアセンブリ１６１５を下降させる。図１６において、マスクアセンブリは、メインフレーム１６１６と、３つの個別のマスク１６１９とを含む。その後、キャリアは、各マスクを対応する個々の基板に位置合わせするように、ロードステーション１６２０に戻ってマスク位置合わせピン１６１４を上昇させる。その後、マスク位置合わせピン１６１４が下降し、キャリア１６１０がプロセスにおける次のステップに移行することができる。
【００８３】
図１７は、同一の処理システム、又はチャンバサイズが異なるサイズの基板に適合するように変更され得ることを除いて本明細書の開示と同様の構成を有するシステムにおいて、異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得る汎用キャリアの実施形態を示す。この機能により、チャンバのサイズを変更する必要がある場合であっても、なるべく多くの共通要素の再利用が可能となる。例えば、エレベータを含むキャリア移送システム全体は、任意のサイズのシステムに同じ部品を使用し、同一であっもよい。同一の部品の使用は、規模の経済によりシステムの過大なコストを低減する。
【００８４】
図１７の実施例において、汎用キャリアは、３つの異なる構成で示される。すなわち、キャリア１７０１は、例えば太陽電池の製造のためのマスクを受け入れるように構成される。キャリア１７０２は、マスクなしのキャリアであり、例えば、イオン注入やエッチング中に使用され得る。キャリア１７０３は、例えば、携帯電話又はパッド用のタッチパネルを製造するためのガラス基板を支持するように構成される。３つのキャリアはすべて、同一の処理システムで使用できるように、同一の移送システムとともに使用され得る。この目的のために、キャリアは、すべてのキャリア、例えばキャリア１７０１、１７０２、及び１７０３に対して同じであり、かつ使用時に移送器具及びエレベータと係合するように設計されたコモンレール１７０５を含む。キャリア本体は、各アプリケーションのために特別に設計され、コモンレール１７０５に取り付けられる。また、各キャリア本体は、例えば太陽電池のためのシリコンウエハやタッチスクリーンのためのガラスなどの、アプリケーションのために使用される特定の基板に適合する特定の基板取付機構を有する。例えば、キャリア本体１７０７は、基板がその上に受け入れるように構成されたベース１７０８を有する。ベース１７０８は、例えば、簡易なサセプタ、静電チャックなどであってもよい。逆に、本体１７０６は、例えば、ガラスパネルのような基板を係合するように設計されたクリップ１７０９を有する。
【００８５】
図１８は、同一の処理システムにおいて異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得る両面フリップキャリアの実施形態を示す。図１８に示すように、キャリアは、図１７の実施形態と同様のコモンレール１８０５を用いて形成され得る。キャリア本体１８０６は、安価なシート金属からなり得る簡易なスライドレール１８０２で構成される。いくつかの実施形態において、スライドレール１８０２は、閉鎖位置、すなわち基板１８０１に係合する位置に常にあるようにバネ仕掛けされてもよい。基板をロードするために、双方向矢印で示すように、スライドレール１８０２が開放位置にスライドし、基板１８０１がクリップ１８０８の間に配置され、レール１８０２が閉鎖位置に戻ることにより基板１８０１をエッジで保持し、基板１８０１の両面を完全に露出させる。
【００８６】
図１８における上の吹き出し図は、水平又は垂直方向にかかわらず、同一の処理システムにおいて異なるサイズ及び異なる種類の基板とともに使用され得る汎用キャリアのためのアクチュエータ機構の実施形態を示す。汎用キャリアは、移送機構に係合するために各エッジにおける走行レール１８０５を有する。アクチュエータ１８１１は、各レール１８０５に設けられ、矢印で示すように、スライド操作により細長いサイドバー１８０２を開閉するように構成される。また、アクチュエータ１８１１は、基板の幅に応じて、所望の開口サイズでサイドバー１８０２をロックする。サイドバー１８０２のそれぞれは、基板保持クリップ１８０８を有する。また、垂直処理のために、各サイドバーは、支持クリップ（図１８における基板１８０１によって隠されている）をさらに有してもよい。アクチュエータ１８１１は、電磁石で作動可能なように、例えば４００シリーズ磁性ステンレス鋼のような磁性材料からなるキャリアクランプ１８０４を含む。クランプバー１８１７は、溝付き面を有し、所望の位置においてクランプをロックするように、キャリアクランプ１８０４の底部における溝付き面と係合する。バネ（図示せず）は、キャリアクランプをクランプバーと接触させるように押し付ける。スライドブロック１８１６は、スライドブロックモーションを提供するリニアレール１８１９に載置されるためのリニアベアリングを有する。
【００８７】
図１８の実施形態について、ローディング動作は以下の通りである。水平方向の空キャリアはロード位置に移動する。処理が水平又は垂直方向で実施するか否かにかかわらず、キャリアは、常に水平方向にロード・アンロードを行う。４つの電磁石（図示せず、システムのチャンバに設けられる）は、４つのキャリアクランプ１８０４に係合して通電されることにより、クランプ１８０４をクランプバー１８１７から上昇又は解除させる。４つの独立したリニアスライドにおける電磁石は、キャリア側壁１８０２を開く。基板１８０１は、キャリアサイドレール１８０２の間に持ち上げられる。基板は、側壁又はサイドバー１８０２が基板の幅よりも広く開かれたキャリア内に持ち上げられる。その後、サイドバー１８０２は、基板がクリップ１８０８によって保持された後、アクチュエータ１８１１によって所定の位置に強固にロックされるように、所望の位置に移動される。例えば、４つの独立したリニアスライドにおける電磁石は、バネクリップ１８０８が基板のエッジでその基板を保持するように、一定の距離を移動することによってキャリア側壁１８０２を閉じる。オペレータは、ユーザインタフェースからパネルサイズを選べる。電磁石に対する通電が停止され、キャリアクランプ１８０４をクランプバー１８１７に係合させる。これにより、キャリアサイドレールは、選ばれたパネルサイズに必要な距離で強固に保持される。垂直処理が望ましい場合、ロードされたキャリアは、処理のために垂直方向に移動され得るバッファ領域に移動する。別の空キャリアは、ロードのために移動し、プロセスを繰り返す。アンロードプロセスは、基本的に上記のステップの逆である。
【００８８】
図１９Ａ、図１９Ｂは、異なるサイズ及び異なる種類の基板１９０１のための両面フリップキャリアに使用され得る簡易な基板クリップ１９０８の実施形態を示す。クリップは、シート金属から安価に製造され得る。例えば太陽電池のような薄い基板の製造に使用される場合、クリップは、基板に圧力をかけないように構成される。すなわち、閉鎖位置において、クリップの間の開口と保持された基板の幅とは等しい。
【００８９】
クリップの特徴の１つは、自己遮蔽性である。この特徴は、基板への材料の堆積を含む製造において特に重要である。図１９Ｂに示すように、クリップは、Ｓ曲線の上部が堆積材料の方向を向いている「Ｓ字状」の形状を有する。図１９Ｂにおける矢印は、基板１９０１に到達するがクリップＳ曲線の内側部分に到達しない堆積材料を示す。それ故、クリップの内側では、堆積材料が堆積されないので、堆積材料の粒子が後続の基板に落下することを防止する。
【００９０】
図２０Ａ、図２０Ｂは、キャリアに対して基板をロード・アンロードするための自動化機構の実施形態を示す。ロード／アンロードモジュール２０００は、送入基板コンベア（incoming substrate conveyor）２００５と、送出基板コンベア（outgoingsubstrate conveyor）２０１０と、基板ロードロボットブレード２００７と、基板アンロードロボットブレード２０１７と、送入基板リフト（incoming substrate lift）２０２０及び送出基板リフト（outgoingsubstrate lift）２０２７と、基板ロード／アンロードステーション２０３０と、オプショナルキャリアアクチュエータ２０３２と、キャリアリフトピン３０３４と、図１６に示すリフトとして構成され得るキャリア復帰リフト２０４０と、垂直処理のために必要とされる場合のオプショナルチルト器具を有する２つのキャリアバッファ２０５０、２０５２とを備える。キャリアバッファのそれぞれは、キャリアロードロック内に配置され（図示せず）、エレベータのロードステーション側と反対側に位置する。すなわち、エレベータは、ロードステーションがエレベータの一方の側にあり、バッファステーションがエレベータの反対側にあるように配置される。
【００９１】
キャリアがアンロードステーション２０３０に進入すると、基板アンロードロボットブレード２０１７は、キャリアから基板を持ち上げる。その後、アンロードロボットブレード２０１７が基板を送出基板コンベア２０１０上に下降させると同時に、キャリアがロードステーションに移動する。一方、送入ロボットブレード２００７は、未処理の基板を送入基板コンベア２００５から取り外して空になったキャリアにロードする。その後、ロードされたキャリアは、リフト内に移動し、処理のためのシステムに返送される。
【００９２】
図２１は、本明細書で開示される様々なシステムとともに使用され得るロード・アンロードモジュールの別の実施形態を示す。この簡素化されたロード／アンロードステーションは、ロボット及びロボットブレードを使用しない。また、このステーションの設計により、基板の前面又は側面に接触することなく基板をロード・アンロードすることが可能となる。単に裏面が数箇所で接触される。図２１の実施形態は、図１８の調整可能なキャリアとともに示されるが、スライドレールを開閉するメカニズムが省略される。図１８のキャリアを使用することにより、異なるサイズの基板は、簡易なソフトウェア変更かつハードウェア変更なしで処理され得る。すなわち、必要なことは、異なるサイズの基板を収容するためのスライドレールの異なる開閉幅を示すためにソフトウェアを変更することである。システム全体はそのままである。
【００９３】
ロード／アンロードステーション２１００は、送入基板コンベア２１０５と、送出基板コンベア２１１０と、送入基板コンベア２１０５の下に位置する送入基板リフト２１２０と、送出基板コンベア２１１０の下に位置する送出基板リフト２１２７とを含む。キャリアクチュエータ２１３２は、キャリアを上側位置から下側位置に下降させる。コンベア／基板は黒矢印（filled arrow）で示す方向に移動すると同時に、基板キャリアは白矢印（unfilledarrow）で示す方向に移動する。
【００９４】
基板の交換は、以下のプロセスに従って行われ、ここで、列挙されるステップが図２１において丸数字で示される。ステップ１において、送入基板２１１１は、送入基板コンベア２１０５を１ピッチ前進させることにより移送される。１ピッチは、１つのキャリアに位置するすべての基板の累積長さに等しい。ステップ２において、処理後の基板が載置されたキャリア２１０１は、処理システムから戻っている。ステップ３において、キャリア２１０１は、キャリアンロードステーション２１３１に配置される。この位置では、アンロード基板リフト２１２７が処理後の基板を係合するように上昇し、キャリアのスライドレール２１０２が基板をアンロード基板リフト２１２７に解放するように伸長し、アンロード基板リフト２１２７が処理後の基板を送出基板コンベア２１１０の上に設置するように下降する。その後、ステップ４において、キャリアがロードステーション２１３３に移動し、スライドレールが開位置のままにある。この位置では、ロードキャリアリフト２１２０は、スライドレールが閉じてクリップによって基板を係合するように、未処理の基板を持ち上げて位置決めする。垂直処理を使用する場合、基板は、垂直作動の下縁サポートに基板の下縁を揃えるように位置決めされる。スライドレールが閉じてクリップによって基板を係合すると、ロードキャリアリフト２１２０は下降することができる。その後、ステップ５において、キャリアは、キャリアエレベータ２１３２に移動し、エレベータは、未処理の送入基板が載置されたキャリアを下列に移動させる。その後、ステップ６において、キャリアは、ロードロック（図示せず）の内、又は垂直作動のためのチルトバッファの上に移動する。一方、ステップ７によって示すように、送出基板コンベア２１１０は、１ピッチ移動するように作動され、処理後の基板をシステムから取り外す。
【００９５】
図２１の実施形態におけるキャリアから基板をロード・アンロードするための自動化機構の動作順は、以下のように概説される。最後の処理ステップ及び真空からの退出の後、キャリアの上列が左に1ステップ移動する。アンロードコンベアベルトは、基板をアンロードステーションから離して移動させる（処理後の基板がその上に設置した後）と同時に、ロードコンベアベルトが基板をロード位置に移動させる。ロードされたキャリアのスライドレール及び空キャリアのスライドレールが開き、ロードコンベアにおける基板リフターが未処理の基板をキャリア内に挟み込むまで所定の位置に持ち上げながら、処理後の基板をアンロードリフターに解放するようにする。一方、キャリアエレベータは下列の位置に落下し、ロード済みキャリアを下降させる。この段階で、基板リフターは、オペレータ指定の基板幅当たりの基板下縁を配置する。これは、システムのコントローラへのユーザインタフェースを用いて位置を選択することによって行われる。アンロードリフターが処理後の基板を取り外すようにアンロードキャリアは開くと、ロードキャリアが閉じて未処理の基板を捕捉し、下列のキャリアが右に１位置移動する、すなわち、システムに向って移動する。ロードキャリアがオペレータ指定の基板幅当たりに閉じる。その後、基板リフターが下降し、キャリアエレベータが次のロードされたキャリアに備えて上昇する。この順序が繰り返される。
【００９６】
図２２水平又は垂直方向に処理され得る基板キャリア配置の実施形態を示し、図２３は、図２２の配置の縦置き状態を示す。具体的に、コモンレール２２０５は、常磁性材料からなるバー２２０９を組み込む。システムは、処理チャンバの各側に磁化ローラ２２６７の列を備え、キャリアをローラに磁着させるようにする。これは、少なくとも２つの利点を提供する。まず、ローラが回転するときに、ローラの回転とキャリアの動作との間にずれが生じないので、キャリアの動作を正確に制御することができる。次に、図２３に示すように、垂直処理のために、ローラが処理チャンバの上部及び下部に設けられ、キャリアが依然としてローラに磁着されるが垂直方向にある。垂直方向において、下部ローラ２２６９は、キャリアの下部レールを支持して案内するように追加される。また、シールド２２２４は、ローラ機構から発生するいかなる粒子が基板を汚染することを防止するように設けられる。シールド２２２４は、コモンレールに設けられる対応するキャビティ２２２８内に収容されるように構成される延長部２２２６を含む。延長部２２２６は、基本的に、バー２２０９がローラ２２６７と延長部２２２６との間に位置すうように、バー２２０９を包み込む。
【００９７】
図２２及び図２３のキャリアは、基本的に、２つのコモンレール２２０５と、レールに取り付けられる平面パネル２２０７とを含む。平面パネル２２０７は、基板を所定の位置に保持するために、例えば吹き出し図に示されるようなクリップを含む。パネル２２０７がソリッドパネルであってもよく、その場合、クリップは単に基板をソリッドパネルに対して付勢することができる。逆に、パネル２２０７は、画枠の内側（interior）のように形成される切欠きを有してもよく、その場合、絵ガラスがフレームに対して付勢される如く、基板は切欠きのリップに対し付勢される。
【００９８】
図２４は、基板の両面を処理するように反転可能な基板キャリア配置の実施形態を示す。図２４に示すように、各コモンレール２４０５は磁性材料からなる２つのバー２４０９を有し、一方のバー２４０９がコモンレールの上部にあり、他方のバー２４０９がコモンレールの底部にある。キャリア本体２４０７はくっきりした切欠きを有し、各切欠きは、基板周縁と切欠きエッジとの間にスペースが存在するように基板よりも大きなサイズを有する。これは、図２４の破線ドット吹き出しにおいてより明瞭に見える。クリップ２４０８は、基板を切欠き内に保持する。このようにして、基板の表裏両面は露出している。キャリアは中央に基板を保持する対称形に形成され、実質的に表裏がなく、単に基板の表面への平等なアクセスを提供する両側が存在する。
【００９９】
図２５は、基板キャリアが基板の両面を処理するように反転可能なシステムの実施形態を示す。図２４に示されるキャリアは、有利にこのシステムに使用され得る。本実施形態は、キャリアが真空中で反転するシステムを示すが、所望により、同様の構成は、大気中におけるキャリアの反転に使用することができる。連続した処理ステップがその間で真空を破壊せずに行う場合、キャリアの反転が真空中で行われることが好ましい。図２５の特定の実施例において、２つフリッピングステーションが実施例として示されが、より少ない又はより多いフリッピングステーションが使用されてもよい。図２５のシステムにおいて、基板を有するキャリアは、第１の処理チャンバ２５０１と第２の処理チャンバ２５０２とを横断する。例えば、チャンバ２５０２において、金属層は基板の一方の面に堆積することができる。
【０１００】
その後、キャリアは、第１のフリッピングステーション２５１１に移動する。フリッピングステーションにおいて、キャリアは回転可能なクレードル２５２０に移動する。クレードル２５２０は、キャリアが所定の位置に保持されるように、磁気ホイール器具２５６７を有する。その後、クレードルは、軸２５３０を中心に回転する。さらに、キャリアが磁化ローラ２５６７によって磁気的に保持されるので、キャリア２５３０を有するクレードル２５２０アセンブリが回転可能であり、キャリアの上下反転がローラの磁力によって寄与される。その後、キャリア２５３０がフリッピングステーションにおける次のステーションに移動し、そこでローラがキャリアの下にあり、キャリアが基板の他方の面を露出させるようになる。このプロセスにわたって、基板はキャリアにクリップされたままである。
【０１０１】
反転すると、キャリアは次の処理ステーション２５０３に移動する。例えば、金属層は基板の他方の面に堆積することができる。この特定の実施例において、その後、キャリアは、さらに別の処理チャンバ２５０４に移動する。これは、例えば、第１の金属層の上における第２の金属層であってもよい。その後、キャリアは別のフリッピングステーションに移動してもよいし、処理が終了した場合に第２のフリッピングステーションを省略してキャリアはロード／アンロードステーションに移動してもよい。
【０１０２】
本発明は、具体的な材料及び具体的なステップの例示的実施形態によって検討されてきたが、これら具体的な実施例の変化形が行われる、及び／又は使用されることは可能であり、そのような構成及び方法は、記載され解説された実施からの理解と、そして添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲から逸脱することなくなされ得る、改変を容易にする工程の検討とに従うということは当業者に理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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