(57)【要約】  プラズマチャンバにおける基板のプロセスのためのシステムであり、基板の搬送や、装着・取外し操作はすべて大気環境内でおこなわれるが、プロセスは真空環境内でおこなわれる。前記基板は、システム全体にわたってキャリア上で搬送される。前記システムのチャンバは、キャリアが１つのチャンバから次のチャンバへ直接的に移動するように、直線的に配置される。前記システムのチャンバの上または下に配置されるコンベアは、プロセス完了後に、前記キャリアを前記システムの入口領域に戻す。基板の装着と取外しとは、前記システムの１つの側でおこなわれるか、または装着は入口側で、取外しは出口側でおこなわれることが可能である。【選択図】図１Ｂ
2015521373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で基板を処理するためのシステムであり、
複数のキャリアと、
前記キャリア上に基板を装着するための装着ステーションと、
前記キャリアを前記システム全体に搬送し、前記キャリアを前記装着ステーションに戻すためのキャリア搬送システムと、
前記キャリアを真空環境へと導入するためのロードロックチャンバ装置と、
前記複数のキャリアを共に収容し、前記複数のキャリア上に配置される基板を共に処理するために、サイズを定められ、そして構成され、前記ロードロックチャンバ装置から前記複数のキャリアを受け取る、少なくとも１つの真空プロセスチャンバと、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、搬送するように構成される、システム。
【請求項２】
前記真空プロセスチャンバがｍ×ｎの基板のアレイを共に収容し、処理するように、前記キャリアのそれぞれは１×ｎの基板の線形アレイを支持するように構成され、ｎは１より大きい整数であり、ｍは前記真空プロセスチャンバ内に収容されるキャリアの数であり、そして、ｍは１より大きい整数である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記装着ステーションと前記ロードロックチャンバ装置との間に配置されるバッファステーションをさらに含み、前記バッファステーションは、前記真空プロセスチャンバ内に共に収容される数と少なくとも同じ数のキャリアを共に収容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４】
前記バッファステーションは、前記キャリアを水平方向から垂直方向へと回転させるためのキャリア回転装置を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記キャリア搬送システムは、大気環境において水平方向に、そして真空環境において垂直方向に、前記キャリアを搬送する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記キャリア搬送システムは、プロセス完了後に前記キャリアを前記装着ステーションに戻すためのコンベアを含む、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プロセスチャンバ上を通過する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記キャリア搬送システムは、複数の磁気車輪装置をさらに含み、前記キャリアのそれぞれは前記磁気車輪上に乗る磁気バーを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の磁気車輪装置は複数の回転シャフトを含み、前記回転シャフトのそれぞれは、交互の磁気極性で取り付けられた複数の磁気車輪を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記回転シャフトのそれぞれは可撓性ベルトによって回転される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記可撓性ベルトはＯ−リングを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記真空プロセスチャンバは入口開口部と出口開口部とを備え、前記磁気車輪のうちのいくつかは、前記入口開口部と前記出口開口部内に配置される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記キャリア搬送システムは、前記装着ステーションと連結した第１のキャリアエレベータと、前記装着ステーションと対向する前記システムの端部と連結した第２のキャリアエレベータとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
垂直に上昇および下降し、軸の周りを回転するように構成され、複数列のチャックを有する基板取上げ装置をさらに含み、前記基板取上げ装置は、プロセス後の基板を１つのキャリアから取り除くと共に、新しい基板を別のキャリア上に装着するようにさらに構成され、各前記チャックは基板を保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１５】
前記基板取上げ装置は、プロセス後の基板を１つのコンベア上に置くと共に、新しい基板を別のコンベアから取り上げ、かつ、前記基板取上げ装置は、前記プロセス後の基板を１つのキャリアから取り除くと共に、新しい基板を別のキャリア上に装着するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数のチャックは、ベルヌーイ吸着を用いて基板を保持するように構成される複数のベルヌーイチャックを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記基板取上げ装置は、前記軸の一方の側に２列のチャックを備え、前記軸の他方の側に２列のチャックを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記キャリア搬送装置は、前記基板取上げ装置が１８０度回転する毎に、前記キャリアを１ステップ移動させるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
プロセス後の基板を有するキャリアからマスクを取り除き、新しい基板を有する別のキャリア上に前記マスクを配置するように構成されるマスクリフターを備えるマスクリフター装置をさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
複数のマスクと、基板の装着および取外しのために前記マスクを前記キャリアから持ち上げるマスクリフターとをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
複数のマスク組立体をさらに含み、各マスク組立体は、内マスク、外マスク、および、前記内マスクと前記外マスクとを前記キャリアのうちの１つに連結するマスクフレームを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
基板アライメント機構をさらに含み、前記基板アライメント機構は、
第１のアライメントピンを備えて構成される第１の側と、前記第１の側と直交し２つのアライメントピンを備えて構成される第２の側と、前記第１の側に対向し第１のノッチを備えて構成される第３の側と、前記第２の側に対向し第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と、
前記第１のノッチに進入して前記第１のアライメントピンに対して基板を押すように構成される第１のプッシュピンと、前記第２のノッチに進入して前記２つのアライメントピンに対して基板を押すように構成される第２のプッシュピンと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ロードロックチャンバ装置は、前記真空プロセスチャンバの内部に共に収容される数と同じ数のキャリアを共に収容するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１２年４月２６日出願の米国仮特許出願第６１／６３９，０５２号の優先権の利益を主張し、そのすべての内容がここに参考文献として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本願は、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の製造に使用されるシステムなどの、真空プロセスのためのシステムに関する。
【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おこなわれ、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は２つの基本的な方法があり、それは単基板処理またはバッチ処理である。単ウエハ処理では、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、処理中にいくつかの基板がチャンバ内に存在する。単基板処理は、チャンバ内部の処理と、結果として基板上に構成される膜また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。一方で、バッチ処理は、処理状態と結果としての膜または構造とに制御の低さが生じるが、実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で用いられるようなバッチ処理は、一般に、ｎ×ｍ基板の２次元アレイにおいて基板の搬送と製造とをすることによっておこなわれる。例えば、Ｒｏｔｈ＆Ｒａｕによって開発されたソーラー製造用のＰＥＣＶＤシステムは、２００５年に報告されるところでは１２００ウエハ／時間のスループット用の５×５ウエハのトレイを使用する。しかし、その他のシステムは、６×６、７×７、８×８、およびさらにより多くの数のウエハの２次元アレイを備えるトレイを用いる。２次元ウエハアレイのトレイを使用して、スループットは高まるが、そのような大きいトレイの取扱い、ならびに装着および取外しの操作は複雑になる。
【０００５】
一部のプロセスでは、処理される基板に、例えば高周波または直流電位などのバイアスを適用することが必要である。しかし、バッチ処理は基板を載せる移動トレイを用いるので、バイアスを適用することは困難である。
【０００６】
また、一部のプロセスが基板を水平に保持しておこなわれる一方で、一部のプロセスでは基板が垂直に保持されることが有用である。しかしながら、垂直に基板を装着および取外しすることは、水平に装着および取外しすること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断するためのマスクの使用が必要とされる。例えば、マスクはコンタクトの形成用、またはセルのシャントを防ぐための縁部の除外用に用いられてもよい。つまり、前側と後ろ側とにコンタクトを有するセルでは、コンタクトを製造するために使用される材料はウエハの縁部に堆積され、フロントおよびバックコンタクトをシャントさせる。そのため、少なくともフロントまたはバックコンタクトの製造時にセルの縁部を除外するためにマスクを用いることが望ましい。
【０００８】
他の態様では、シリコン太陽電池の構成において、裏表面にブランケット金属を堆積して光反射体および電気導体として機能させることが望ましい。金属は典型的にはアルミニウムであるが、ブランケット金属は、例えば費用、伝導性、はんだ付け性などの複数の理由により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など著しく薄いものから、例えば２〜３μｍまでの著しく厚いものであってよい。しかし、太陽電池の前後の表面間の抵抗接続、つまりシャントを生じるので、シリコンウエハ縁部周囲の被覆からブランケット金属を除く必要がある。また、この接続を防ぐため、ウエハの後ろ側縁部に除外領域を設けてもよい。除外領域の典型的な範囲は、幅２ｍｍ未満であるが、できるだけ細い除外部分にすることが好ましい。
【０００９】
この除外領域を設けるための１つの方法はマスクの使用である。しかし、マスクの使用には多くの壁がある。ソーラー産業の元来の競争の激しさから、マスクは製造するのに著しく安価である必要がある。また、ソーラー製造設備の高スループットのため（典型では１５００〜２５００セル／ｈ）、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、マスクはウエハの所定部分上の膜堆積を防ぐために用いられるので、積み上がる堆積物を吸収し受け入れることが可能であるべきである。さらに、膜堆積は上昇温度でおこなわれるので、マスクは、除外領域幅を正確に維持し、熱応力による基板の反りに適応しながら、上昇温度、例えば３５０℃までの温度で適切に機能できる必要がある。
【発明の概要】
【００１０】
以下の概要は、本発明の一部の態様および特徴の基本的な理解を得るために盛り込まれる。この発明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または本質的な要素を特に特定したり、本発明の範囲を定義することを意図してはいない。後述されるより詳細な実施形態の導入部として、本発明のいくつかのコンセプトを簡略化した形で提示することがただ一つの目的である。
【００１１】
本発明の実施形態は、様々なプロセスおよびプロセス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装置の製造に適する汎用性のあるシステム構成を提供する。さらに、該システムは、再構成されることなく、使用されるサセプタを単に変えることによって、様々な型およびサイズの基板を取り扱うことができる。
【００１２】
該システム構成は、真空プロセスとは別にして、大気環境において、例えば装着および取外しなどの基板の取扱いを可能にする。さらに、様々な実施形態では、自動操作が休止状態かまたは存在しないことで手動の装着および取外しができる、つまり、システムは装着・取外しの自動化をすることなく適用される。真空環境内部では、該システムによって基板の静止または通過プロセスが可能になる。特定の実施形態では、各プロセスチャンバの間に作動弁が用いられて、真空分離が設けられる。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ぐために基板の静電チャックが設けられる。その他の実施形態では、機械的チャックによって、例えば基板の装着・取外しのための弛緩機構を備えるばね付きクリップを使用することが可能である。また様々な実施形態において、例えば高周波もしくは直流電位、または基板の浮揚などを用いて、基板のバイアスができる。
【００１３】
様々な実施形態において、ラインアレイキャリア上で取扱いをおこなわせることによって、基板の取り扱いが簡便化でき、いくつかのラインアレイキャリアを共に処理することによって、ｎ×ｍ基板の２次元アレイ上で処理がおこなわれる。その他の実施形態では、搬送機構が設けられ、基板は垂直方向で処理されるが、装着および取外しは基板が水平に扱われるときにおこなわれる。
【００１４】
また、本発明の実施形態では、２重マスク装置を用いることで適用されるマスクを使用する基板処理が可能である。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する開口部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厚く、基板のサイズおよび形状と同様のサイズおよび形状の開口部を有し、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に挟まれるようにして、内マスクと外マスクとを支持するために構成されてもよい。ひとつの実施例では、２重マスク装置は縁部分離のために用いられ、内マスクの開口部はソーラーウエハより若干小さいサイズであるので、内マスクがウエハ上に配置されるときにウエハの周縁部を覆い、外マスクの開口部は内マスクの開口部より若干大きい。上部フレームキャリアは、内マスクおよび外マスクを保持し、内マスクおよび外マスクをウエハサセプタに取り付けるために用いられてもよい。
【００１５】
また、４列の基板を共に取り扱う装着および取外し機構が設けられる。装着および取外し機構は、下降位置と上昇位置とを有して、垂直動作のために構成される。該機構は、下降位置において、１つのキャリアからプロセス後の基板の列を取り除くと共に、空のキャリア上に新しい基板の列を設置し、基板除去機構上にプロセス後の基板の列を設置し、そして基板搬送機構から新しい基板の列を回収する。基板除去機構および基板搬送機構は、同一のまたは対向する方向に移動するコンベアベルトであってよい。上昇位置では、該機構は１８０度回転されるように構成される。
【００１６】
本明細書に包含され、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共に本発明の原理を説明し描出する役割を担う。図面は図表図式によって例示の実施形態の主な特徴を示すことが意図されている。また、図面では、実際の実施形態のすべての特徴や、描かれる要素の相対的なサイズが提示されることは意図されていない。そして、図面は正確な縮尺率ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、複数の基板のプロセスシステムの実施形態を示し、搬送キャリアは基板のラインアレイを支持するが、プロセスは基板の２次元アレイ上でおこなわれる。
【図１Ａ】図１Ａは、システムの実施例を示し、キャリアは搬送およびプロセス中に水平方向に留まる。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施例を示し、キャリアは搬送、および装着・取外し中に水平であるが、プロセス中には垂直である。
【図２】図２は一実施形態に係る複数のウエハのキャリアを示し、図２Ａは部分的な横断面で、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で、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は上面図であり、図３Ｂは一実施形態に係る装着・取外し機構の側面図、図３Ｃは基板アライメント機構の実施形態を示す。
【図４】図４は、本開示のシステムと共に用いられ得る真空プロセスチャンバ４００の実施形態を示す。
【図５】図５は、マスクおよびキャリア組立体の実施形態を示す。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、真空チャンバが、変化するサイズおよび構成の様々なプロセスソース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重マスク装置を有する複数のウエハの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、外マスクおよび内マスクの拡大部分の横断面であり、図８Ａは、別の実施形態に係るフレーム、外マスクおよび内マスクの拡大部分の横断面である。
【図９】図９は、外マスクと、その中に入れ子になって収まる内マスクとの実施形態を示す。
【図１０】図１０は、縁部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、単一のウエハキャリアの実施形態を示す。
【図１２】図１２は、下側から見た外マスクの実施形態を示す。
【図１３】図１３は、内マスクおよび外マスクを支持するための上部フレームの実施形態を示す。
【図１４】図１４は、ウエハに複数の穴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のマスクと共に使用されるサセプタの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明は、本明細書に記載される革新的なプロセスシステムの特定の特徴およ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、例えば半導体またはグラス基板などの複数の基板が、例えばプラズマプロセスチャンバなどの真空プロセスチャンバの内部で共に処理されるという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グラス基板は一般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平易にするために用いられ、グ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を理解する必要がある。
【００１９】
図１は、複数の基板のプロセスシステムの実施形態の上面図であり、搬送キャリアは、基板のラインアレイを支持するが、プロセスは基板の２次元アレイ上でおこなわれる。図１に示されるシステム１００において、基板は、装着・取外しステーション１０５で、すなわちシステムの同じ側から装着および取外しをされる。しかしまた、システムについて、装着ステーションがシステムの１つの側に設けられる一方で、取外しステーションがシステムの対向する側に設けられるように設計されてもよいということを理解する必要がある。一部の実施形態では、キャリア上かキャリアからかの少なくとも一方で基板の装着および／または取外しが手動でおこなわれるが、その他では、これら１つのまたは２つのタスクをおこなうように自動化される。
【００２０】
基板は、キャリア帰着ステーション１１０から搬送された、装着・取外しステーション１０５内に位置するキャリア上に装着される。各キャリアは、システム内部を移動する方向に垂直の方向で、基板の線形アレイ、すなわち単一の列に配置された２つ以上の基板を支持する。キャリアは、装着・取外しステーション１０５から、キャリア帰着ステーション１１０を経由してバッファステーション１１５へと移動する。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に留められる。後述される一部の実施形態では、バッファステーションは傾斜ステーションとしても機能し、水平方向のキャリアは、垂直方向を取るために９０度傾斜される。そのような実施形態では、垂直方向を取る場合に、クリップが用いられてその位置に基板を保持する。
【００２１】
弁１１２は適切な時点で開き、バッファステーション１１５内に位置するキャリアはＬＶＬＬ１２０内に搬送される。そして、弁１１２は閉じ、ＬＶＬＬ１２０は概ね真空レベルまで排気される。その後、弁１１３が開き、ＬＶＬＬ１２０からのキャリアは高真空ロードロック（ＨＶＬＬ）１２５内に搬送される。ＨＶＬＬが真空レベルまで排気されたら、弁１１４が開きＨＶＬＬ１２５からのキャリアはプロセスチャンバ１３０へと搬送される。システムは、キャリアが１つのチャンバから２つの各プロセスチャンバの間に位置する弁を経由して次へと搬送されるように、直線的にアライメントされた任意の数のプロセスチャンバ１３０を有してもよい。最後のプロセスチャンバの末尾では、システムへの入口のように、逆ロードロック装置へと導く弁が配置される、つまりまずＨＶＬＬそれからＬＶＬＬとなる。その後、キャリアは、弁１１６を経由してキャリア帰着モジュール１３５へと出る。キャリアは、例えばプロセスチャンバ１３０の上または下に位置するコンベア（図示せず）などを使用して、帰着モジュール１３５からキャリア帰着ステーション１１０へと戻される。
【００２２】
上述のように、各キャリアは、基板の装着と取外しとを容易にし、キャリアの製造、取扱い、および搬送を至って容易にする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、各プロセスチャンバ１３０は、次々に配置されるいくつかの、つまり２つ以上のキャリア上に配置される基板の２次元アレイを収容し、共に処理するように構成される。図１の特定の実施形態では、より効率化するため、バッファステーション１１５、ＬＶＬＬ１２０、およびＨＶＬＬ１２５は、プロセスチャンバ１３０内に共に収容されるのと同じ数のキャリアを共に収容するように各々構成される。例えば、各キャリアは１列で３つのガラス基板を支持してもよいが、各プロセスチャンバは２つのキャリアを共に処理するように構成され、３×２基板の２次元アレイを処理する。
【００２３】
その他の実施形態では、ロードロックとバッファチャンバとは、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に定められて、排気か通気かの少なくともどちらか一方、および圧力安定時間の増大がもたらされる。また、バッファチャンバは、ステーションからステーションへの動作のうちの１つから、プロセスチャンバ内部の連続的通過動作のうちの１つまで、キャリア動作の移行のために使用されてもよい。例えば、１つのプロセスチャンバが静止モードでキャリアを処理する一方で、次のチャンバが通過モードで処理する場合に、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。システムのキャリアは、プロセスチャンバまたはモジュール内にキャリアの連続的な流れを作り出し、そして各プロセスチャンバかモジュールかの少なくとも一方は、端から端までの方法でプロセスソース（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。
【００２４】
図１に示されるように、基板の搬送、装着および取外しのために提供されるシステムの一部は大気環境に配置される。一方で、あらゆるプロセスは真空環境でおこなわれる。大気環境における搬送、装着および取外しは真空においてよりも至って容易である。
【００２５】
図１Ａは、図１に示されるようなシステムの実施例を示し、キャリア２００は搬送およびプロセス中に水平方向に維持される。キャリアは、プロセスチャンバの上に配置されるコンベア１４０を経由して始点に戻される。図１Ａに示されるように、各キャリア２００は、１列に直線的に配置された４つの基板２２０を支持する。また、一緒に配置される６つのキャリアの配置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、この実施形態では、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。
【００２６】
図１Ｂは実施例を示し、キャリアは、搬送、および装着か取外しかの少なくとも一方をおこなっているときに水平であるが、プロセス中には垂直である。図１Ｂの装置は、基板を垂直方向で処理するために、ロードロックとプロセスチャンバとが垂直になっていることを除いては、図１Ａの装置と至って類似している。図１Ａと図１Ｂとの実施形態において、ロードロックとプロセスチャンバとの構成は、図１Ａにおいて水平に設置されているが、図１Ｂではそれらの側部で垂直に設置されていることを除いて、同一であり得る。そのため、バッファステーション１１５およびシステムのもう一方の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において示されるように、キャリアの方向を９０度変えるリフト装置を含むように変更される。
【００２７】
図２は、シリコンウエハ、グラス基板などを処理するために構成される、ひとつの実施形態に係るラインアレイキャリアを示す。図２に示されるように、この実施形態に係るラインアレイキャリアの構成はむしろ単純で安価なものである。キャリアは、単にキャリアの上に種々のチャックを設置することによって、様々な数の基板および基板サイズ用に構成されてもよいということを理解する必要がある。また、各プロセスチャンバは、いくつかのキャリアを共に収容するように構成され、複数のキャリア上の複数のウエハが共に処理されてもよいということも理解されるべきである。
【００２８】
図２のキャリア２００は、２つの搬送レール２２５と２つのセラミックバー２１０とによって形成される、単純なフレーム２０５から構成される。セラミックバー２１０は、そこに取り付けられたサセプタ（図示せず）の、チャンバの残部からの熱的分離を向上する。各セラミックバー２１０の少なくとも１つの側は、吹き出しで示されるように、搬送レール２２５と共にフォーク装置２３５を形成する。キャビティ２４５は、セラミックバー２１０が熱的膨張により自由に動くことを許容し（双方向矢印で示す）、そして搬送レール２２５に圧力を伝えないように、フォーク装置２３５内に形成される。
【００２９】
磁気駆動バー２４０は、搬送レール２２５の各々に設けられ、キャリアをシステム全体に搬送可能にする。磁気駆動バーは、磁化車輪上に乗ってキャリアを搬送する。システムの清浄性向上のため、駆動バー２４０はニッケルめっきをされてもよい。この磁気装置によって、高加速によるキャリアの摺動のない正確な搬送が可能になる。また、この磁気装置では、キャリアが磁力によって車輪に取り付けられ、横方向の大きい空隙に大部分が飛び出すようにして、車輪の間隔を大きくとることを可能にする。さらに、キャリアは磁力によって車輪に取り付けられているので、この磁気装置によって、垂直または水平方向のいずれかでキャリアの搬送が可能になる。
【００３０】
キャリアコンタクト組立体２５０は搬送レール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組立体２５２と連結する（吹き出し参照）。チャンバコンタクト組立体は、コンタクトブラシ２６２を埋め込まれた絶縁バー２６０を有する。コンタクト組立体２５０は、絶縁ばね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に対して押圧される。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またはＤＣ（連続的またはパルス状）であってよい。キャリアコンタクト組立体２５０はキャリアの１つの側または両側に設けられてもよい。
【００３１】
図２Ａは、キャリアがどのように搬送されて、どのようにバイアス力を受けるかを示している部分的な横断面である。具体的には、図２Ａは、シャフト２６８に取り付けられた３つの磁化車輪２６７に乗っている駆動バー２４０を表す。シャフト２６８は、チャンバの内部真空環境の外部から回転されるように、チャンバ壁２６９を超えて延長する。また、シャフト２６８は、例えばＯ−リングなどの可撓性ベルトを介してモータと連結してシャフトの直径の変化に適応する。
【００３２】
図２Ｂは、例えば太陽電池の製造用などのシリコンウエハの処理の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などを用いてサセプタ２２３に固定されてもよい。リフター２１５は、装着および取外しのためにウエハを持ち上げたり降ろしたりするのに使用されてもよい。図２Ｃはひとつの実施形態を示し、キャリアは例えばタッチスクリーンなどのグラス基板を処理するために用いられてもよい。この実施形態では、基板は、ばね付き機械クランプまたはクリップ２２７を用いて位置を保持されてもよい。サセプタ２２４は、ばね付きクリップ用の装置を備える単純なパレットであってよい。
【００３３】
図３Ａおよび図３Ｂは、キャリアの帰着と併せて、基板の装着および取外し機構の実施形態を示す。図３Ａは装着・取外し機構の上面図であり、図３Ｂは側面図である。図１Ａに示すように、プロセス完了後にコンベアはキャリアを戻す。そして、キャリアはエレベータ１０７によって降下させられ、装着・取外しステーション１０５に水平に搬送される。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、２重コンベア、つまりコンベア３０１と３０３とはプロセスのために新しい基板を運搬し、プロセス後のウエハを取り除くために用いられる。システムはいずれにせよ全く同様に作動するので、どちらが新しいウエハを運搬し、どちらがプロセス後のウエハを取り除くかは、実のところ重要ではない。また、この実施形態では、コンベア３０１と３０３とは反対の方向に基板を搬送することが示されているが、両方のコンベアが同一の方向に進行する場合に同じ結果が得られる。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂの装置は、２つのキャリアを共に取り扱うことを支援する。特に、この実施形態では、プロセス後の基板は１つのキャリアから取り外されると共に、新しい基板は別のキャリアに装着される。さらに、プロセス後の基板はプロセス後基板のコンベア上に設置されると共に、新しい基板が新しい基板のコンベアから取り上げられて、次の巡回のキャリアへ運搬される。この操作は以下のようにおこなわれる。
【００３５】
基板の取上げ機構は２つの動作、回転と垂直動作とを備えるように構成される。４列のチャック３０７が基板の取上げ機構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よい。この特定の実施例では、４列のベルヌーイチャック、つまりベルヌーイ吸着を用い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、２列のチャックがキャリアにアライメントされるときに、他方の２列はコンベアにアライメントされるように、各側に２つずつ配置される。そして、取上げ機構３０５が降下位置にあるときに、１列のチャックがキャリアからプロセス後の基板を取り上げ、別の列が別のキャリアに新しい基板を設置する一方で、他方の側では、１列のチャックがコンベアにプロセス後の基板を設置し、別の列のチャックが他方のコンベアから新しい基板を取り上げる。そして、取上げ機構３０５は上昇位置を取り、１８０度回転すると共に、キャリアは１ピッチ進み、つまり、新しい基板を有するキャリアは１ステップ進み、プロセス後の基板が取り除かれたキャリアは新しい基板の装着位置へと移動し、そして、プロセス後の基板を有する別のキャリアは取外し位置へと移動する。その後、取上げ機構３０５は降下位置を取り、プロセスは反復される。
【００３６】
具体的な実施例を提供するため、図３Ａのスナップショットでは、キャリア３１１は、取上げ装置３０５上の１列のチャックによって取り上げられるプロセス後の基板を有する。キャリア３１３には、取上げ装置３０５のチャックの別の列から、新しい基板が装着されている。取上げ装置３０５の他方の側では、１列のチャックがコンベア３０３にプロセス後の基板を設置しており、別の列のチャックはコンベア３０１から新しい基板を取り上げている。これらの動作が完了したとき、取上げ装置３０５は、曲線状の矢印で示されるように、上昇位置に上げられ、１８０度回転させられると共に、すべてのキャリアは１ステップ進み、つまりキャリア３１６は、先立ってキャリア３１７に占有されていた位置へと移動し、現時点で新しい基板を装着したキャリア３１３は、先立ってキャリア３１６に占有されていた位置へと移動し、現時点で空であるキャリア３１１は、先立ってキャリア３１３に占有されていた位置へと移動し、そして、プロセス後の基板を装着したキャリア３１８は、先立ってキャリア３１１に占有されていた位置へと移動する。そして、取上げ装置は降下し、キャリア３１１は新しい基板を装着され、プロセス後の基板はキャリア３１８から取り除かれ、キャリア３１８から取り除かれた基板はコンベア３０３上に設置され、新しい基板がコンベア３０１から取り上げられる。そして、取上げ装置３０５は上昇させられ、プロセスが反復される。
【００３７】
また、図３Ａおよび図３Ｂの実施形態では、選択的なマスクリフター装置３２１が適用される。この実施形態では、基板表面上に必要とされるパターンを生成するため、すなわち、プロセス用に基板の所定の領域を露出するが、プロセスを防ぐためにその他の部分は被覆されるように、マスクが使用される。キャリアは、マスクリフター３２１に到着するまで、基板上部に配置されたマスクと共にシステム内を移動する。プロセス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（図３Ａおよび図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。そして、キャリアは取外しステーションに進んでプロセス後の基板を取り外すと共に、新しい基板を有するキャリア（図３Ｂ、キャリア３１９）はマスクリフター装置に移動し、マスクリフター３２１は、プロセス用に新しい基板上にマスクを配置するために降下位置を取る。
【００３８】
理解されるように、図３Ａおよび図３Ｂの実施形態では、マスクリフターは１つのキャリアからマスクを取り除き、別のキャリアにそのマスクを配置する。つまり、マスクは、マスクが取り除かれたキャリアに戻されることはなく、しかし異なるキャリア上に配置される。システムにおけるキャリアの設計および数に依存して、何回かの巡回後に、マスクは同じキャリアへと戻される可能性もあるが、それは別のキャリアから取り除かれた後においてのみである。逆もまた然りで、すなわち、設備におけるキャリアとマスクの設計および数に依存して、各マスクがシステム内の全キャリアに用いられるという可能性もある。つまり、システム内の各キャリアは、システム内のマスクのそれぞれと共に使用されてもよく、システムの各プロセス周期で、キャリアは異なるマスクを用いてもよい。
【００３９】
吹き出しに示されるように、キャリアエレベータは、キャリアの各側に１つずつの、２つの垂直コンベア装置を有することによって適用されてもよい。各コンベア装置は、ローラ３３６により動作される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はキャリアに係合し、垂直方向にキャリアを移動させる（すなわち、エレベータがシステムのどの側に位置するか、そしてキャリア帰着コンベアがプロセスチャンバの上かまたは下に位置するか次第で、上かまたは下へ）。
【００４０】
図３Ｃは、基板アライメント機構の実施形態を示す。この実施形態では、チャック３４５は、１つの側にばね付きアライメントピン３２９を、そして対向する側にノッチ３１２を有する。回転プッシュピン３４１は、点線および回転矢印によって示されるように、ノッチ３１２に進入するように構成されて、アライメントピン３２９に対して基板３２０を押し、そして退く。注目すべきことに、回転プッシュピン３４１はチャック３４５またはキャリアの一部ではなく、システム内を移動しないで、静止している。また、ばね付きアライメントピンは、マスクが使用される場合に、降下位置に圧縮される。そして、アライメントピンを備えて構成される第１の側、第１の側と直交し２つのアライメントピンを備えて構成される第２の側、第１の側に対向し第１のノッチを備えて構成される第３の側、および第２の側に対向し第２のノッチを備えて構成される第４の側を有するチャックを含んで、基板アライメント機構が設けられる。アライメント機構は、第１のノッチに進入するように構成され第１のアライメントピンに対して基板を押す第１のプッシュピンと、第２のノッチに進入するように構成され２つのアライメントピンに対して基板を押す第２のプッシュピンと、をさらに含む。
【００４１】
図４は、本開示のシステムと共に用いられ得る真空プロセスチャンバ４００の実施形態を示す。図４の図表では、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、その構成要素または構造にいずれの改変もなく、水平または垂直方向に取り付けられることができる。チャンバは、真空排気のための開口部４２２を備える単純な箱枠で構成される。入口開口部４１２が１つの側壁に切り取られる一方で、出口開口部４１３は対向する側壁に切り取られ、キャリア４２４がチャンバに進入し、チャンバ全体を横断し、そしてもう一方の側からチャンバを退出することを可能にする。明確にするため、図４の図ではゲート弁４１４のみが表されているものの、ゲート弁は各開口部４１２と開口部４１３とに設けられる。
【００４２】
キャリア４２４を、水平および垂直方向において効率的で正確に搬送可能にするために、チャンバの対向する側壁に磁気車輪４０２が設けられる。キャリアは磁気車輪４０２上に乗る磁気バーを有する。車輪４０２が設置されるシャフトは、大気環境中へとチャンバの外側に延長され、モータ４０１によって動作される。具体的には、いくつかのモータ４０１が設けられ、例えばＯ−リングなどのベルトを用いていくつかのシャフトをそれぞれ動作される。また、従動輪４０４がキャリアを横方向に制限するように設けられる。
【００４３】
図４の実施形態の特徴は磁気車輪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。これは、車輪４０６と４０７とによって示されるように、入口および出口開口部の４１２および４１３の内側に磁気車輪を配置することを可能にする。入口および出口開口部の４１２および４１３の内側に車輪４０６と４０７とを配置することによって、キャリアが車輪の支持なしで横断する必要がある間隙が最小になるので、チャンバへの、そしてチャンバからの、キャリアの円滑な搬送が可能になる。
【００４４】
図５は、マスクおよびキャリア組立体のための実施形態を示す。曲線矢印に沿って左から右へと進行して、単一の基板マスク組立体５０１は、いくつかのマスク組立体を支持するマスクキャリア５０３上に設置され、マスクキャリア５０３は基板キャリア５０５上に設置される。ひとつの実施形態では、浮かんでいるマスク組立体５０１の間のばねは、各マスクがそれぞれの基板にアライメントされるように、基板キャリア５０５上に設けられたガイドピン５０７で係合するためにその位置を保持する。各単一の基板マスク組立体は、安価であり数多く反復して使用可能である内フォイルマスクで構成される。フォイルマスクは、所望の設計による穿孔を備えた平板の磁性材料製である。外マスクは内マスクを被覆し、熱付加を取ることで内マスクを保護するので、フォイルマスクは歪曲しない。外マスクの開口部は、穿孔を有する内マスクの領域を露出する。フレームは、マスクキャリア５０３上の内マスクおよび外マスクを保持する。基板キャリア５０５内に埋め込まれたマグネットは、内フォイルマスクが基板と接触するように引き込む。
【００４５】
各基板サポート、例えば機械的または静電チャックなどの、５１７は、単一の基板を支持する。個別のチャック５１７は、同一のシステムが様々なサイズおよび型の基板を処理するために使用されることができるように、種々の型および／またはサイズの基板を支持するために変更されてもよい。この実施形態では、チャック５１７は、引き込み可能であり、チャックの上の基板のアライメントを規定する基板アライメントピン５１９を有する。またこの実施形態において、アライメントを可能にする設定は、アライメントピン５１９に対して基板を押し、そしてスリット５１２から引き込む、引き込み可能なピンを収容するスリット５１２からなる。これにより、マスクが基板にアライメントされるように、基板とマスクとが基板キャリアにアライメントされることが可能になる。
【００４６】
ここまでに記載されてきたシステムは、理解されるように、製造するのに安価であり、そして、例えば太陽電池、タッチスクリーンなどの様々な基板の効率的な真空プロセスを提供する。該システムは、ダブルまたはシングルエンドの装着および取外しで、つまり、１つの側からの基板の装着および取外しか、または、１つの側から基板を装着し対向する側から取り外すことで、構成されてもよい。基板の取扱いは真空ではおこなわれない。システムはモジュールであり、必要とされる数の真空プロセスチャンバがロードロックの入力と出力との間に設置されてもよい。真空チャンバは、真空内で、ほとんど部品を持たない単純な設計である。また真空チャンバは水平または垂直方向で設置されてもよい。例えば、太陽電池の工程では、システムは水平方向で基板を処理してもよいが、一方で、タッチスクリーンでは、基板は垂直方向に処理されてもよい。いずれにせよ、大気環境における装着、取外し、および搬送は、水平方向の基板でおこなわれる。例えばスパッタリングソースなどのプロセスソースが、基板の上および／または下に設置されてもよい。該システムでは、通過または静止プロセス、つまり、真空プロセス中に静的であるか、または動作中である基板と共に、処理が可能である。チャンバは、スパッタリングソース、ヒータ、注入ビームソース、イオンエッチングソースなどを収容してもよい。
【００４７】
真空チャンバは、ソーラーへの適用において、低エネルギー注入装置を含んでもよい（例えば、１５ＫＶ未満）。例えば、ＰＥＲＣ、ＩＢＣ、またはＳＥなどの特定の太陽電池の設計では、マスク装置が用いられ、マスキングをした注入をおこなってもよい。また、テクスチャエッチングは、イオンエッチングソースまたはレーザアシストエッチングを用いて、マスクあり、またはなしでおこなわれてもよい。ポイントコンタクトセルでは、コンタクトにアライメントする多数の穴を備えるマスクが使用されてもよい。また、厚い金属層は、いくつかのＰＶＤチャンバを連続的にアライメントし、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。
【００４８】
チャンバは、タッチパネルへの適用において、ＰＶＤソースを用いてコールドおよび／またはホットＩＴＯ層を堆積するために使用されてもよい。プロセスは、各キャリアに横方向に配置されたいくつかの、例えば３つのタッチパネルと、より高いスループットであるがより単純な取扱いにするために、各チャンバ内に共に配置されるいくつかの、例えば２つのキャリアと共におこなわれてもよい。同一のシステムは、いずれの内部再構成もなく、パッドまたは携帯電話のサイズのガラス用のタッチスクリーンを取り扱うことができる。単純に、適切なキャリアが構成されて、システム全体は同じままになる。繰り返しになるが、基板の取扱いは真空内ではおこなわれない。
【００４９】
すべての型およびサイズの基板において、取扱いとプロセス操作とは同様であってよい。空のキャリアは、装着のためにキャリア帰着エレベータから移動する。マスクが使用される場合、マスクは取り除かれてエレベータに留まる。基板は大気環境でキャリア上に装着される。キャリアはエレベータに戻り、マスクは基板の上に配置される。そして、キャリアはロードロック内に移動する。真空内において、キャリア搬送は、チャンバ壁に配置され、大気または真空環境であるチャンバの外側から駆動される、単純な磁気車輪を介する。チャンバは、隔絶のために弁を有してもよく、プロセスのために基板の下の引出しの上または中にソースを有してもよい。基板は、システムの取外し部で取り除かれるか、または装着部、つまりシステムの入口側へ戻るためにキャリア上に留まってもよい。キャリアは、システムのプロセス部からシステムの装着部へと、単純なコンベアベルトで戻る。単純なピンコンベアは、装着および取外しステーションへの、あるいは、からの、キャリアを上昇または降下させる。
【００５０】
図６Ａ〜図６Ｃは、真空チャンバが、異なるサイズおよび構成の種々のプロセスソースにどのように適合されるかを表す３つの実施形態を示す。図６Ａ〜図６Ｃの実施例では、基板が幅に対して３つ配置されることが想定されているが、当然のこととして、それ以上また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、プロセスチャンバは、同時プロセスのためにいくつかのキャリア、例えば２つまたは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に示されるソースは、例えばＰＶＤ、エッチング、注入などの、任意のプロセスソースであってよい。
【００５１】
図６Ａは一実施形態を示し、単一のソース６０１がチャンバ６００上に設けられる。この単一のソースは、チャンバ６００の内部に配置され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被覆する長さおよび／または幅を有してもよい。一部のソースにおいては、このような大きなサイズで単一のソースを構成することは、非常に複雑であるか、または高価である。例えば、ソース６０１がスパッタリングソースである場合、ターゲットは著しく大きく製作されなければならず、これは高価で複雑であり、そして、あまり利用されなくなる。ゆえに、図６Ｂと図６Ｃとの実施形態に示される、いくつか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、各々のソース６０３Ａ〜６０３Ｃは、単一の基板のみを被覆するのに十分な幅を有するが、長さ方向で、つまり基板の進行方向で、１つを超える基板を被覆してもよい。各ソースが各キャリア上の基板のうちの１つのみを被覆するように、各ソースを互い違いにすることよって、すべての基板が処理されてもよい。このような配置は通過プロセスに特に適する。一方、図６Ｃの実施形態では、ソース６０６Ａ〜６０６Ｃの各々は、１つのキャリア上の、つまり、基板の進行方向と直交する方向で、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細すぎる。実際に、いくつかの実施形態では、ソース６０６Ａ〜６０６Ｃの各々は、１つの基板よりもさらに細い。このような配置は、通過または静止プロセスに等しく適する。
【００５２】
上述の実施形態では、いくつかの基板キャリアを共に収容し処理するためにサイズを定められた真空ハウジングを備える真空プロセスチャンバが提供される。また、ハウジングは、いくつかのプロセスソースを共に支持するように構成される。プロセスソースは、例えばスパッタリングソースなどであってよく、これは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細いソースであってよいが、キャリア上に位置する基板の幅より狭くともよい。いくつかのそのようなソースは、キャリアの進行方向で、チャンバの長さ全体または部分上に、後ろを合わせて配置されてもよい。チャンバは、キャリアをチャンバ内部で搬送するために、対向する２つの側に配置されるいくつか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される。また、各シャフトは、その上に交互の極性順番で配置される、つまり、1つの車輪が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し、一方で隣接する車輪は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という、いくつかの磁気車輪を有する。また、チャンバは、入口開口部を有する入口側壁と、入口側壁と対向し、出口開口部を有する出口側壁とを有し、入口および出口開口部を通過する基板キャリアを駆動するため、磁気車輪装置は入口側壁内に配置され、入口開口部内に突出し、そして磁気車輪装置は出口側壁内に配置され、出口開口部内に突き出す。
【００５３】
本開示のシステムは直線的システムであり、チャンバは直線的に配置され、基板キャリアが1つの側からシステムに進入し、直線状にすべてのチャンバを横断し、対向する側でシステムを退出するようにして、１つのチャンバは次のチャンバと連結される。キャリアは、１つのチャンバから、チャンバを隔てるゲート弁を介して次のチャンバへと直接的に移動する。キャリアは、システムの真空環境を退出すると、エレベータに進入し、帰着コンベアへと垂直に移動し、帰着コンベアはキャリアをシステムの入口側へと水平に搬送して戻し、そして、キャリアは別のエレベータに進入し、新しい基板を装着するために垂直に移動し、そして再びシステムの真空環境へと進入する。キャリアは、大気環境内で搬送されるとき、水平方向に保持される。しかし、ひとつの実施形態では、キャリアは、真空環境に進入するとき、基板が垂直方向に保持されながら処理されるように垂直方向に回転させられる。
【００５４】
システムは、システムの入口側に配置される装着および取外しステーションを有してもよい。装着および取外しシステムは、回転軸の各側に２列ずつ、４列のチャックが配置される回転構造を有する。回転軸の各側で、１列のチャックはプロセス後の基板を取り外すように構成され、１列のチャックは新しい基板を装着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、降下位置を取るときに該構造は基板を取り上げ、上昇位置を取るときに該構造は１８０度回転する。また、該構造が降下位置にあるとき、回転軸の各側では、一方の列のチャックが基板を取り上げ、他方の列のチャックが基板を置く、つまり放す。一実施形態では、２つのコンベアがシステムへの入口にわたって設けられ、１つのコンベアは新しい基板を送達し、一方で他方のコンベアはプロセス後の基板を取り除く。回転構造は、降下位置で、一方の列のチャックが新しい基板を送達するコンベアとアライメントされ、他方の列のチャックがプロセス後の基板を取り除くコンベアとアライメントされるように構成される。それと共に、回転軸のもう一方の側では、一方の列のチャックが空のキャリアとアライメントされ、他方の列のチャックがプロセス後の基板を保持するキャリアとアライメントされる。
【００５５】
いくつかの実施形態は、基板に電位を適用するように提供される。具体的には、各キャリアは導電性ストリップを含み、導電性ストリップは、キャリアがプロセスチャンバに進入するとき、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対して押圧するように構成されるコンフォーマル絶縁ばねとを含む摺動コンタクトへ挿入される。例えばカプトンストリップなどの絶縁ばねは、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。
【００５６】
基板の処理にマスクの使用が必要であるとき、マスクは各基板の上に個別に配置されるか、または１つのマスクが１つのキャリアのすべての基板を共に覆う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を用いてその場所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著しく薄く形成される必要があり、結果的に、プロセス中の熱応力により変形し得る。加えて、薄いマスクは堆積物をすぐに採集し、その堆積物はマスクの正確な配置とマスキングとを妨げ得る。そのため、以下に開示される実施形態による２重マスク配置を用いることは有利である。
【００５７】
図７Ａ〜図７Ｅは、様々な実施形態による２重マスク配置を有する複数ウエハのキャリアを表示する。図７Ａは２重マスク配置を備える複数ウエハのキャリアを図示し、マスクは低い位置に配置されて、内マスクはウエハと密着して物理的に接触する。図７Ｂは２重マスク配置を備える複数ウエハのキャリアを図示し、マスクは上昇した位置に配置されてウエハの交換を可能にする。図７Ｃは２重マスク配置を備える複数ウエハのキャリアを図示し、ウエハリフターはウエハを装着か取外しの少なくとも一方をおこなうために含まれる。図７Ｄは２重マスク配置を備える複数ウエハのキャリアの部分的な断面図を示し、マスク配置およびウエハリフターは上昇した位置にある。そして、図７Ｅは２重マスク配置を備える複数ウエハのキャリアの部分的な断面図を示し、マスク配置およびウエハリフターは低い位置にある。
【００５８】
図７Ａを参照すると、キャリアサポート７００としても言及される複数ウエハのキャリアは、例えばセラミック製などのサセプタフレームまたはバー７１０によって支持される、個別の３つの単一ウエハのキャリアまたはサセプタ７０５を有する。各単一ウエハのキャリア７０５は２重マスク配置と共に単一のウエハを保持するために構成される。図７Ａでは、２重マスク配置は低い位置にあるが、キャリアの構成を表すためにいずれのキャリアにもウエハが配置されていない。図７Ｂでは、２重マスク配置は上昇位置で示され、ここでもまたいずれのキャリアにもウエハはない。図７Ａ〜図７Ｅの実施形態においては、リフター７１５は２重マスク配置を上昇および降下させるために用いられるが、費用を低減し簡便化するために、リフター７１５は省いてもよく、２重マスク配置は手動で上昇させてもよい。搬送レール７２５はフレーム７１０の各側に設けられて、システム全体にキャリア７００を搬送可能にする。
【００５９】
各単一ウエハのキャリア７０５は、ウエハの縁を掛けて支持するための凹部７３５を備える起立フレーム７３２を有する基部７３０（図７Ｂにおいて可視可能）を有する。フレーム７３２を備える基部７３０は、破損したウエハの破片を受けるのに有用である、掛けられたウエハの下のポケット７４０を形成する。一部の実施形態では、フレーム７３２は基部７３０から分離可能である。外マスク７４５は、フレーム７３２を被覆し、そして内マスクの縁を被覆するが、ウエハに対応する内マスクの中心部分を露出するようにフレーム７３２上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。
【００６０】
図８において、基部またはサセプタ８０５は、凹部８３２を備える起立フレーム８３０を有し、凹部８３２はウエハ８２０をその縁で支持する。フレーム８３０を備える基部８０５はポケット８４０を形成し、ウエハはポケットの上部に掛けられる。マグネット４３４一式は起立フレーム８３０の内部に位置し、ウエハ８２０の縁を包囲する。一部の実施形態において、特に高温の操作では、マグネット８３４はサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）製でもよい。内マスク８５０は、起立フレーム８３０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によって位置を保持される。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、ウエハを処理するように設計された内マスクの領域を除いて、内マスク８５０の縁を覆う。外マスク９４５の実施例は、図９において、折り曲げられたアルミニウムのシートからなる例で示されており、この実施例は端部シャントの分離プロセス用であることから、内マスクは小さい周縁部９５２を除いて外マスクにより被覆される。端部シャントの分離用の内マスク７５０の実施例は図１０に示されており、これはウエハのサイズよりわずかに小さい、例えば１〜２ｍｍ小さいことを除外すると、基本的にウエハのようなサイズおよび形状の開口部を有する金属平板である。図８の実施形態では、マスクフレーム８３６はキャリアの内マスクおよび外マスクの支持と取外しとを可能にするように設けられる。このような構成では、外マスクは、マスクフレーム８３６と内マスク８５０との間に挟まれる。
【００６１】
図８Ａは別の実施形態を示し、これは例えばウエハの後ろにコンタクトパターンを形成するために用いられてもよい。この実施形態では、サセプタはその表面全体上でウエハの支持をするための上部プラットフォームを形成する。マグネット８３４は、サセプタの上部表面下に、サセプタの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従って複数の穴を有する。
【００６２】
図７Ａ〜図７Ｅに戻ると、リフター７１５は、内マスクと共に外マスクを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はフレーム７３０からウエハを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新しいウエハと交換されてもよい。しかしながら、リフター７１５および７５２は省略されてもよく、マスクの上昇操作およびウエハの交換は代わりに手動でおこなわれてもよい。
【００６３】
図８を参照して記載された上述の実施形態では、キャリアは、ウエハが引っ掛かるようにしてウエハをその周縁部上で支持する。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捉え、堆積材の回り込みを防ぐ。一方で、図８Ａの実施形態では、ウエハはその表面全体にわたって支持される。マスク組立体は、スパッタリングまたは他の形態のプロセスのために位置を低くされ、そしてウエハの装着と取外しとをするため、手動でまたは機械的に持ち上げられる。キャリア上のマグネット一式は、内マスクの配置と、内マスクのウエハとのしっかりとした接触とを確実にするのに役立つ。幾度もの使用後、外マスクと内マスクは交換されてもよいが、キャリア組立体のその他は再使用が可能である。マスク組立体の側棒としても言及されるフレーム８１０は、アルミナまたはチタンなどの低熱膨張材から製造されるとよい。
【００６４】
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、キャリアおよびフレームを堆積材から保護する。提示される実施形態では、外マスクと内マスクとの開口部は略正方形状であり、端部シャントの分離プロセス中の単結晶太陽電池への適用に適している。その他のプロセス中には内マスクは所定の開口部配置を有するが、外マスクは略正方形状開口部を有する。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。自明のことであるが、正方形の多結晶ウエハが用いられる場合は、外マスクと内マスクとの開口部も正方形である。
【００６５】
図１１は単一のウエハキャリア１１０５の実施形態を示す。ウエハは、その縁部で凹部１１３２に載っている。破線で示されるマグネット１１３４は、ウエハの全周囲のキャリア内部に設けられる。アライメントピン１１６０は外マスクをキャリア１１０５にアライメント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、キャリア１２０５のアライメントピン１２６０に対応するアライメント穴または凹部１２６２を有する。
【００６６】
図１３は、外マスクと内マスクとを保持し、マスクをサセプタに固定するために用いられる上部フレーム１３３６の実施形態を示す。上部フレーム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からなる。外マスクはポケット１３６６の内部に保持される。アライメント穴１３６８は上部フレームをサセプタにアライメントするために設けられる。
【００６７】
図１４は、例えばウエハ上に複数のコンタクトを構成するために設計された穴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はウエハの表面下全域にわたって分布する。マグネットは交互の極性に方向づけられる。
【００６８】
上部または外マスクは、薄い、たとえば約０．０３インチのアルミニウム、鋼また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。内マスクは非常に薄い、たとえば約０．００１〜０．００３インチの鋼平板、またはその他の磁性材料から製造され、外マスク内部に入れ子になって収まるように構成される。
【００６９】
さらなる実施形態によると、プロセス中にウエハを支持するための装置は、起立フレームを有するウエハキャリアまたはサセプタを含み、前記起立フレームはウエハの周囲でウエハを支持し、ウエハを所定の位置に留めるための凹部を有し、起立フレームの上部に配置されるように構成される内マスクを含み、前記内マスクはウエハの部分をマスキングし、ウエハの残りの部分を露出するように構成された開口部配置を有し、そして、起立フレーム上に、内マスクの上部に配置されるように構成される外マスクを含み、前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て、提供される。上部フレームキャリアは内マスクおよび外マスクを保持し、内マスクおよび外マスクをウエハサセプタに取り付けるために用いられてもよい。
【００７０】
マグネットは、サセプタ内に位置し、フレームの全周囲、またはサセプタの全表面の完全に下でありウエハの直下で、Ｎ−Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎと交互になる。外マスクおよび内マスクは、簡便で迅速な基板の装着および取外しを可能にするため、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。
【００７１】
マスク組立体は、基板をキャリアに装着するため、ウエハキャリアと支持フレームとから取り除くことが可能である。外マスクおよび内マスクは共に、マスク組立体の部分として持ち上げられる。ウエハがキャリア上のウエハポケット内に位置すると、マスク組立体はキャリア上に降下する。内マスクはウエハの上表面に重なる。キャリアフレーム内のマグネットは内マスクが基板と密着するように内マスクを引き込む。これが、ウエハ縁部上にしっかりと適合した密封を形成する。外マスクは、適合した薄い内マスク上の堆積を防ぐように設計される。上述のように、堆積プロセスは内マスクの加熱を生じさせ、マスクに反りおよびウエハとの接触のゆるみを起こす。マスクがウエハとの接触を失うと、金属膜は基板ウエハの表面上の除外領域に堆積する。ポケットとマグネットにより発生する摩擦力とが、搬送および堆積中に基板とマスクとが互いに関して移動することを防ぎ、そして外マスクは内マスク上の膜堆積を防いで、内マスクの反りを防止する。
【００７２】
マスク組立体は、真空キャリア交換機を用いることにより、キャリアを有する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、キャリア搬送機構を有する持ち運びが可能な真空筐体である。これはシステムの継続的な作動を停止することなく「作動しながら」キャリアの交換を可能にする。
【００７３】
本発明は具体的な材料およ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おこなわれる、および／または使用されることが可能であり、そのような構成および方法は、記載され描出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出ることなくなされる、改変を容易にする工程の検討とに従うということが当業者に理解される必要がある。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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