(57)【要約】  クラスターチャンバーとリニアソースとを組み合わせたシステムおよび方法が説明されている。複数のウェハがパレット上に搭載される。クラスターチャンバー内の中央ロボットは、クラスターチャンバーに接続されたチャンバーの間でパレットを移動する。クラスターチャンバーに接続された少なくとも１つのチャンバーは、リニアデポジションソースを有し、パレットはリニアデポジションソースに対して移動可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラスターツールの第１のチャンバーに複数のウェハを受け入れるステップと、
前記クラスターツールの前記第１のチャンバー内のリニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップと、を有する方法。
【請求項２】
前記リニアソースの下でパレットを移動するステップをさらに有し、
前記複数のウェハが前記パレット上にある請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記クラスターツール内のクラスターチャンバーを通って、前記第１のチャンバーから第２のチャンバーへ前記複数のウェハを移送するステップをさらに有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２のチャンバー内のリニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップをさらに有する請求項３記載の方法。
【請求項５】
真空中の前記クラスターチャンバーを通って、前記第２のチャンバーから第３のチャンバーへ前記複数のウェハを移送するステップをさらに有する請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記第３のチャンバー内のリニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップをさらに有する請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１のチャンバー内の前記リニアソースの下で複数のパレットを移動するステップをさらに有する請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記リニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップは、第１のリニアソースおよび第２のリニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップを有する請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記リニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップは、複数のリニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップを有する請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記リニアソースの下で前記複数のウェハを移動するステップは、第１のリニアソースと第２のリニアソースとの間でパレットを移動するステップを有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のウェハをパレット上に搭載するステップをさらに有する請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記ウェハは、太陽電池ウェハである請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記クラスターツールの前記第１のチャンバー内のキャリヤ上に前記パレットを搭載するステップをさらに有し、
前記リニアソースの下で前記パレットを移動するステップは、前記リニアソースの下で前記キャリヤを移動するステップを有する請求項２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のチャンバー内に固定されたパレット上に前記複数のウェハを搭載するステップをさらに有する請求項１記載の方法。
【請求項１５】
リニアソースと、前記リニアソースの下で複数のウェハを移動するキャリヤとを有する第１のチャンバーと、
第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを接続するクラスターチャンバーと、を有し、
前記クラスターチャンバーは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間で前記複数のウェハを移送するロボットを有するシステム。
【請求項１６】
前記第２のチャンバーは、第２のリニアソースと、前記第２のリニアソースの下で複数のウェハを移動する第２のキャリヤとを有する請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
第３のチャンバーをさらに有し、
前記クラスターチャンバーは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーと前記第３のチャンバーとを接続し、
前記ロボットは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーと前記第３のチャンバーとの間で前記複数のウェハを移送する請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のチャンバーは、複数のリニアソースを有する請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のチャンバーは、複数のキャリヤを有する請求項１５記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のチャンバーは、固定のソースをさらに有する請求項１５記載のシステム。
【請求項２１】
前記キャリヤは、オープンである請求項１５記載のシステム。
【請求項２２】
パレットをさらに有し、
前記複数のウェハは前記パレット上に置かれ、前記パレットは前記キャリヤによって移動可能である請求項１５記載のシステム。
【請求項２３】
リニアソースと、複数のウェハを有するパレットを前記リニアソースの下で移動する移送レールとを有する第１のチャンバーと、
第２のチャンバーと、
前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを接続するクラスターチャンバーと、を有し、
前記クラスターチャンバーは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間で前記パレットを移送するロボットを有するシステム。
【請求項２４】
前記第２のチャンバーは、第２のリニアソースと、前記第２のリニアソースの下で複数のウェハを有するパレットを移動する第２のキャリヤとを有する請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
第３のチャンバーをさらに有し、
前記クラスターチャンバーは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーと前記第３のチャンバーとを接続し、
前記ロボットは、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーと前記第３のチャンバーとの間で前記パレットを移送する請求項２３記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１のチャンバーは、複数のリニアソースを有する請求項２３記載のシステム。
【請求項２７】
前記第１のチャンバーは、固定のソースをさらに有する請求項２３記載のシステム。
【請求項２８】
前記パレットは、オープンである請求項２３記載のシステム。
【請求項２９】
複数のチャンバーを有し、
前記複数のチャンバーの少なくとも１つは、リニアソースを有し、ウェハのパレットを受け入れるように構成され、
前記ウェハのパレットは、前記リニアソースに対して移動可能であるクラスターツール。
【請求項３０】
前記複数のチャンバーの間で前記ウェハのパレットを移送するロボットをさらに有する請求項２９記載のクラスターツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハデポジション（wafer deposition）の分野に関し、特に、クラスターツール（cluster tool）とリニアソース（linear source）とを組み合わせたスパッタリングシステム（sputtering system）に関する。
【背景技術】
【０００２】
デポジションシステム（deposition  system）は、基板上に物質を堆積するのに使用される。何種類かの従来のデポジションシステムが、現在、実現されている。従来のデポジションシステムの１つの種類は、マグネトロンスパッタリング（magnetron sputtering）を実行する。スパッタリングは、一般に、基板上に薄膜を堆積するため、固体のターゲット材、ターゲット又はカソードから原子を放出するプロセスである。マグネトロンは、電子を捕捉する強度の電界及び磁界を生成することによって、この作用を促進し、アルゴンのような気体状の中性粒子（gaseous neutrals）からのイオン形成を改善する。そのイオンは、ターゲットに衝突し、ターゲット材料が放射して基板上に堆積するようにする。
【０００３】
デポジションシステムの一例はクラスターツールである。クラスターツールは、中央に配置されたロボットから放射状にのびるいくつかのチャンバーを有する中央ロボットを具備する。デポジションチャンバーは、固定のデポジションソース（deposition source）を具備する。これらのクラスターツールでは、固定のカソード（陰極）の下に位置する１つのウェハまたは多くても２つのウェハが、中央ロボットによってチャンバー間を移動する。
【０００４】
デポジションシステムの別の例はインライン（in-line）デポジションシステムである。インラインデポジションシステムでは、いくつかのソースが一列に配置されている。ウェハのパレット（pallet）が、一列に並んだソースのそれぞれの下を通過する。これらのインラインデポジションシステムの長さは、通常、非常に大きい（およそ１５０フィート長）。
【０００５】
カート・ジェイ・レスカー（Kurt J. Lesker）会社は、６インチ×６インチ以下のサイズの１つの基板を処理する複合多重チャンバークラスターツールシステム（ＯＣＴＯＳ（登録商標）クラスターツールデポジションシステム）を製造している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態において、リニアソースを有するクラスターツールの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態において、デポジションチャンバーの詳細な構成図である。
【図３】本発明の一実施形態において、デポジションプロセスの処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して一例として説明される。
【０００８】
以下の記述は、本発明のいくつかの実施形態の理解を容易にするために、具体的なシステム、構成部品、方法、その他の多くの具体的詳細を説明するものである。これらの具体的詳細なしで、本発明の少なくともいくつかの実施形態は実施できるかもしれないということが、当業者にとって明らかであろう。他の例では、本発明が不必要に曖昧になることを避けるため、周知の構成部品又は方法は詳細に記述されず、また簡単なブロック図の形式で示される。したがって、記載された具体的詳細は、単に一例に過ぎない。特定の実施は、これらの例示的詳細と異なるかもしれないが、なお、本発明の精神及び範囲の中にあるものと考えられる。
【０００９】
本発明の実施形態は、複合クラスターツールおよびインラインデポジションチャンバーに関する。また、本発明の実施形態は、冗長なインラインデポジションチャンバーを有する複合クラスターツールおよびインラインデポジションチャンバーに関する。また、本発明の実施形態は、ウェハが搭載されたパレットを処理するように構成された複合クラスターツール及びインラインデポジションチャンバーに関する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態において、デポジションシステム１００を示す。デポジションシステムは、クラスターチャンバー１０４と複数のチャンバー１０８〜１２８を具備する。複数のチャンバー１０８〜１２８は、クラスターチャンバーから放射状にのびている。一般に、クラスターチャンバー１０４とチャンバー１０８〜１２８の中で真空が維持されている。真空を維持するため、または真空を分離するため、クラスターチャンバー１０４とそれぞれのチャンバー１０８〜１２８の間にバルブ１３０を設けてもよい。一実施形態において、クラスターチャンバー１０４は高真空である。
【００１１】
一実施形態において、複数のチャンバー１０８〜１２４は、第１のデポジションチャンバー１０８、第２のデポジションチャンバー１１２、第３のデポジションチャンバー１１６、第４のデポジションチャンバー１２０、バッファーチャンバー１２４、複合粗引き・分離チャンバー１２８を具備する。一実施形態において、バッファーチャンバー１２４は、複数のパレットを保管するように構成されている。一実施形態において、デポジションチャンバーの１つは、冗長チャンバーである。したがって、デポジションチャンバーの１つが清掃されるとき、デポジションプロセスを停止する必要がない。一実施形態において、バッファーチャンバー１２４は、複数のパレットを格納するためのエレベータを具備する。一実施形態において、複合粗引き・分離チャンバー１２８は、真空を維持するため、バルブ１３０でお互いに分離される粗引きチャンバー１２８ａ及び分離チャンバー１２８ｂを具備する。当然のことながら、チャンバーの実際の個数及び種類は、図示及び記載されたものとは異なり得る。例えば、４つより少ない又は多いデポジションチャンバーを設けてもよい。別の実施形態では、バッファーチャンバーを設ける必要がない。さらに別の実施形態では、図示したチャンバーに追加して又はその代わりに加熱チャンバーを設けてもよい。
【００１２】
特定の一実施形態において、第１のデポジションチャンバー１０８はＡｌ−Ｓｉを堆積するように構成され、第２のデポジションチャンバー１１２はＴｉ−Ｗを堆積するように構成され、第３のデポジションチャンバー１１６はＣｕを堆積するように構成され、第４のデポジションチャンバー１２０は冗長チャンバーである。
【００１３】
詳細については後述するが、１つ以上のデポジションチャンバー１０８〜１２０はインラインデポジションチャンバーである。
【００１４】
クラスターチャンバー１０４は、中央ロボット１３２を具備する。中央ロボット１３２は、クラスターチャンバー１０４を介してチャンバー１０８〜１２８の間でパレット１３６を移動するように構成されている。中央ロボット１３２はまた、以下で詳細に述べるように、１つ以上のチャンバー１０８〜１２８内の移送機構上にパレット１３６を置くように構成されている。当然のことながら、１つ以上のロボットをクラスターチャンバー内に設けてもよく、および／またはロボットが１つ以上のパレットを運ぶように構成してもよい。
【００１５】
パレット１３６が、図１のクラスターチャンバー１０４内に図示されている。パレット１３６は、複数のウェハ１４０を運ぶように構成されている。一実施形態では、ウェハが、クラスターチャンバー内のパレット１３６上に搭載されている。別の実施形態では、ウェハが、複数のチャンバーの１つの中のパレット１３６上に搭載されている。別の実施形態では、ウェハが、デポジションシステム１００外部のパレット１３６上に搭載されている。
【００１６】
一実施形態において、パレットは、内部にウェハを受け入れるウェハポケットを具備する。別の実施形態では、ウェハは、実質的に平らなパレット上に置かれる（例えば、ウェハポケット無しで）。実質的に平らなパレットを備えた実施形態において、パレットは、予め決められた配置にウェハを保持するためのピン又はクリップを具備し得る。一実施形態では、パレットとウェハが電気絶縁されている。一実施形態では、パレットと移送機構は絶縁されたアノードを具備する。このアノードは、１つ以上のチャンバー内のデポジションソースへのアノードとして働く。
【００１７】
一実施形態において、ウェハは太陽電池ウェハまたは光起電セルウェハである。一実施形態では、ウェハはシリコンである。一実施形態では、ウェハは実質的に長方形である。
【００１８】
一実施形態において、デポジションシステム１００は、薄膜太陽電池を製造するように構成されている。例えば、中央ロボット１３２は、クラスターチャンバー１０４を介してチャンバー１０８〜１２８の間でガラス板を移送するように構成され得る。
【００１９】
使用時、ウェハ１４０は、パレット１３６上に搭載される。一実施形態では、ウェハ１４０は、クラスターチャンバー１０４内のパレット１３６上に搭載される。別の実施形態では、ウェハ１４０は、デポジションシステム１００外部のパレット１３６上に搭載され、パレット１３６が、例えば分離チャンバー１２８ｂを介して、デポジションシステム１３６に入る。中央ロボット１３２は、クラスターチャンバー１０４から第１のデポジションチャンバー１０８へパレット１３６を移動する。第１のデポジションチャンバー１０８での処理が完了した後、中央ロボット１３２が、パレット１３６を回収し、クラスターチャンバー１０４を介して第２のデポジションチャンバー１１２へパレット１３６を移動する。同様にして、第２のデポジションチャンバー１１２での処理が完了した後、中央ロボット１３２が、第２のデポジションチャンバー１１２からパレット１３６を回収し、クラスターチャンバー１０４を介して第３のデポジションチャンバー１１６へパレット１３６を移動する。中央ロボット１３２は、同様にして、第３のデポジションチャンバー１１６から、第４のデポジションチャンバー１２０、バッファーチャンバー１２４および粗引き・分離チャンバー１２８へパレットを移送する。当然のことながら、プロセスは、上述のプロセスと異なり得る。また、当然のことながら、２つ以上のパレットが、デポジションシステム１００内で同時に処理され得る。
【００２０】
一般的に、デポジションチャンバーの１つは、保守中にシステムが完全に停止しないように冗長である。上記の例では、第４のデポジションが冗長チャンバーである。しかし、当然のことながら、第４のチャンバーもまた、デポジションチャンバーとして使用され得る（すなわち、基板上に４つの層を堆積するため）。また、当然のことながら、第１、第２または第３のデポジションチャンバーは、代わりに冗長チャンバーになることがあり、各デポジションチャンバー内で堆積される材料は、保守スケジュールによって、異なることがある。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態によるデポジションチャンバー２００を示す。一実施形態において、１つ以上のデポジションチャンバー１０８〜１２０は、図２に示すような構成を有する。
【００２２】
デポジションチャンバー２００は、ハウジング２０４、ゲートバルブ２０８、リニアデポジションソース２１２、移送レール２１６、およびキャリヤ２２０を具備する。デポジションチャンバー２００のハウジング２０４は、ゲートバルブ２０８を介して図１のクラスターチャンバー１０４に接続されている。ゲートバルブ２０８は、保守とデポジションチャンバーの運転圧力の変更のために、クラスターチャンバー圧力から真空を分離するのに使用される。また、当然のことながら、バルブは、パレットの移送中は開いている。
【００２３】
図２に、２つのリニアデポジションソース２１２ａ，２１２ｂが示されている。しかし、当然のことながら、２つより少ないまたは２つより多いリニアデポジションソースをチャンバー２００内に設けてもよい。一実施形態では、チャンバー２００内の１つ以上の固定ソースと組み合わせて１つ以上のリニアデポジションソースが設けられている。一実施形態では、１つ以上のリニアソースが、ハウジング２０４の上側内部表面及び底側内部表面に置かれている。別の実施形態では、リニアソースが、ハウジング２０４の両側に置かれている。一実施形態では、リニアソースは、線状に配列された複数のポイントソースである。リニアソースは、平板マグネトロン、円筒型マグネトロンなどを含んでいてもよい。
【００２４】
キャリヤ２２０は、移送レール２１６上に移動可能に搭載されている。キャリヤ２２０は、パレット１３６を受け入れ、移送レール２１６を介してリニアソース下で２１２パレットを移動するように構成されている。当然のことながら、リニアソースに対してパレットを移動するのに、図２に図示されたもの以外の方法を使用することが可能である。例えば、パレット１３６が固定された移送レール上に置かれ、パレットが直接移動することも可能である。別の実施形態では、パレット１３６が移動可能な移送レール上に置かれる（すなわち、キャリヤ無しで）。さらに別の実施形態では、リニアソースに対してパレットを移動するのに、移動ベルトおよびローラーを設けてもよい。別の実施形態では、パレットに対してリニアソースが移動可能である一方、パレットが静止している。同様に、別の実施形態では、パレットとリニアソースの両方が移動可能である。
【００２５】
一実施形態において、１つ以上のパレットを移動するために、複数のキャリヤを設けてもよい。同様に、キャリヤ２２０が、リニアソースに対して複数のパレットを移動するように構成されてもよい。一実施形態では、デポジションチャンバー内で、パレットがお互いの上または下を通過する。例えば、一つのパレットが、移送レールの上およびリニアソースの下を１つの高さで通過し、別のパレットが、移送レールの下を別の高さで通過するようにしてもよい。同様に、デポジションチャンバーは、複数のデポジション高さを有してもよい。
【００２６】
使用において、パレット１３６は、図１の中央ロボット１３２によってキャリヤ２２０上に置かれる。ソースに対してパレットを移動するために、キャリヤ２２０は、リニアデポジションソース２１２に対して移送レール２１６上を移動する。パレットがソースの下を通過するとき、ソースはウェハ上に材料を堆積する。前に説明したように、デポジション材料の一例は、Ａｌ−Ｓｉ、Ｔｉ−Ｗ、Ｃｕなどを含む。デポジションの後、追加の処理のために、ロボット１３２がデポジションチャンバー２００からパレットを取り除くことができるように、キャリヤ２２０は、チャンバー２００の入口へパレットを戻す。
【００２７】
図３は、デポジションシステム１００を使用して基板を処理するプロセス３００を示す。プロセス３００は、パレット上にウェハを搭載することによって開始する（ブロック３０２）。プロセス３００は、第１のチャンバーにおいて、リニアソース下でパレットを移動することによって継続される（ブロック３０４）。プロセス３００は、真空中のクラスターチャンバーを通って第１のチャンバーから第２のチャンバーへパレットを移送することによって継続される（ブロック３０６）。当然のことながら、プロセス３００は、上記で示して説明されたものから異なることがあり得る。
【００２８】
一実施形態において、第１のデポジションチャンバー１０８は、Ａｌ及びＳｉを堆積するリニアソースを具備し、第２のデポジションチャンバー１１２は、Ｔｉ及びＷを堆積するリニアソースを具備し、第３のデポジションチャンバー１１６は、Ｃｕを堆積するリニアソースを具備し、第４のデポジションチャンバー１２０は、冗長チャンバーである。第４のデポジションチャンバー１２０は、デポジションシステム１００の継続的な運転を可能にする。一実施形態では、異なる層厚さ、消費レートおよび／またはターゲット厚さを補正するデポジションレートまたはＰＭサイクルの整合を可能にするため、各チャンバー内に複数のソースを設けてもよい。当然のことながら、実際のチャンバーの数、デポジション材料、並びにソースの数および種類などは、上述のものとは異なり得る。
【００２９】
典型的なクラスターツールは、固定ソースおよび分離チャンバーを使用することによって均一性およびプロセス制御が改善するように、冗長チャンバーを使用することによって装置全体効率（ＯＥＥ）が高くなるように、設置面積が小さくなるように、かつ粒子生成が少なくなるように設計された精密なデポジションツールである。典型的なインラインツールは、ダウンタイム間隔長が顕著に長く、設置面積が大きく、やや粒子生成が多い高スループット（クラスターツールと比較して数倍）運転用に設計された量産用デポジションツールである。この２つのシステムの利点を組み合わせることにより、例えば、限られたダウンタイム間隔長における高スループット、適度に均一な精密さ、プロセス分離および高ＯＥＥが提供される。
【００３０】
また、上記の実施形態の利点は、例えば、従来のインラインツールを使用することなく、複数のウェハがパレット上に搭載され、インラインソースの下で処理されることが可能であることを含む。プロセスを止めることなくまた他のチャンバーを排気することなく、個別のデポジションチャンバーの排気が可能であるので、パレット使用時、複合デポジションシステムは、従来のインラインツールより高いＯＥＥを可能にする。パレットと同じサイズでなければならない固定ソースとは反対に、移動するパレットは、パレットより面積の小さいリニアデポジションソースの利用を可能にする。さらに、リニアソースからのパレット上のコーティング均一性は、パレットと同じ面積を覆う固定デポジションソースより、制御が容易である。ウェハを運ぶパレットの機能は、それ自身によりまたはキャリヤまたは移送機構と組み合わせて、移送機構としてのパレットの機能から分けることが可能である。各デポジションチャンバーにおけるデポジション条件は、従来のインラインツールと比較して、容易に変えることが可能である。オープンキャリヤおよびパレットトレイにより、デポジションが基板の両側に起こり得る。デポジションシステム全体の設置面積が減少するので、複合システムは、従来のインラインツールと比較して設備保守が減少する。
【００３１】
上記の明細書において、本発明が、その具体的な実施形態を参照して説明された。しかし、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の広範な精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の修正および変更がなされ得ることが明らかであろう。したがって、明細書および図面は、限定的意味ではなく実例的意味であるものと見なされるべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１００  デポジションシステム
１０４  クラスターチャンバー
１０８  第１のデポジションチャンバー
１１２  第２のデポジションチャンバー
１１６  第３のデポジションチャンバー
１２０  第４のデポジションチャンバー
１２４  バッファーチャンバー
１２８  複合粗引き・分離チャンバー
１３０  バルブ
１３２  中央ロボット
１３６  パレット
１４０  ウェハ
２００  デポジションチャンバー
２０４  ハウジング
２０８  ゲートバルブ
２１２  リニアデポジションソース
２１６  移送レール
２２０  キャリヤ
３００  プロセス
【図１】
2010533795.tif 000003
【図２】
2010533795.tif 000004
【図３】
2010533795.tif 000005
【国際調査報告】
2010533795.tif 000006
2010533795.tif 000007