(57)【要約】真空処理チャンバにおいてウエハを処理するシステムが開示される。キャリアには複数の開口部を有するフレームを含み、各開口部は１枚のウエハを収容するように構成される。搬送器具はシステムにおいて複数のキャリアを搬送するように構成される。複数のウエハプレートはウエハを支持するように構成される。複数のウエハプレートを各キャリアに取り付ける取付器具において、各ウエハプレートは、ウエハキャリアの１つに配置された各ウエハがキャリアの複数の開口部の１つの内に配置されるように、対応するキャリアの下側の対応する位置に取り付けられる。キャリアの複数の開口部の１つの前側には、マスクが取り付けられる。位置合わせステージは、キャリアの開口部の下方で前記ウエハプレートを支持する。マスクおよびウエハをともに撮像するためにカメラが配置される。【選択図】図１
2018531510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理チャンバにおいてウエハを処理するためのシステムであって、
キャリアのそれぞれが複数の開口部を有するフレームを含み、前記開口部のそれぞれが１枚のウエハを収容するように構成された、複数のキャリアと、
前記複数のキャリアを前記システムにおいて搬送するように構成された搬送器具と、
ウエハプレートのそれぞれが１枚のウエハを支持するように構成された、複数のウエハプレートと
前記キャリアのそれぞれに複数のウエハプレートを取り付けるための取付器具において、前記ウエハプレートのそれぞれは、前記ウエハプレートの１つに配置された前記ウエハのそれぞれが前記キャリアの前記複数の開口部の１つに配置されるように、対応するキャリアの下側の対応する位置に取り付けられる、取付器具と、
マスクのぞれぞれが前記キャリアの前記複数の開口部の１つの前側に取り付けられる、複数のマスクと、
前記ウエハプレートの１つを前記キャリアの前記複数の開口部の１つの下方で支持するように構成されるとともに、移動、回転、および上昇の動作のために構成された、位置合わせステージと、
前記複数のマスクの１つを撮像するとともに、前記ウエハプレートが前記位置合わせステージに配置されたとき前記ウエハプレートの１つに配置されたウエハを撮像するように配置されたカメラと、
前記カメラから画像を受信して、前記位置合わせステージに補正信号を送信するコントローラと、を含むシステム。
【請求項２】
前記複数のマスクは、複数の内マスクと複数の外マスクと含み、
前記複数の内マスクのそれぞれは、前記キャリアの前記複数の開口部の１つの上に配置するように構成され、前記ウエハの一部をマスキングするとともに前記ウエハの残りの部分を露出するために開口パターンを有し、
前記複数の外マスクのそれぞれは、対応する内マスクの上に配置するように構成され、前記内マスクを部分的にカバーするように構成された開口部を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ウエハプレートのそれぞれは、アルミニウム製のフラットプレートである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記取付器具は、前記複数のウエハプレートのそれぞれに取り付けられた複数のマグネットを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のウエハプレートのそれぞれは真空孔をさらに含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ウエハプレートを前記カメラの視界に入る位置に搬送するように構成されたコンベアベルトをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記搬送器具は、前記ウエハプレートが前記キャリアから取り外されたとき前記キャリアを搬送するように構成された第１リニアコンベアと、前記ウエハプレートを搬送するように構成された第２リニアコンベアとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記位置合わせステージはシートプレートを含み、該シートプレートは、前記ウエハプレートの前記真空孔に位置合わせされた第１組の真空孔と、前記ウエハプレートを前記シートプレートに保持するために吸引を行うように構成された第２組の真空孔とを有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
アンロードシートプレートを包含するアンロードステージをさらに含み、該アンロードシートプレートは、前記ウエハプレートの前記真空孔をブロックして前記真空孔への連通を妨げるとともに、前記ウエハプレートを前記アンロードシートプレートに保持するために吸引を行うように構成された一組の真空孔を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ウエハプレートから任意の基板破片を回収するために前記ウエハプレートを回収容器の上へ垂直方向に傾斜させる機構を有する基板アンロードステーションをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
ウエハを処理するシステムであって、
第１組の吸引孔を有するロードシートプレートを備えるとともに垂直方向に移動可能であるロードステージを有する、ロードステーションと、
第２組の吸引孔および第３組の吸引孔を有する位置合わせシートプレートを備えるとともにｘ−ｙ−ｚおよび回転方向に移動可能である位置合わせステージを有する、位置合わせステーションと、
第４組の吸引孔を有するアンロードシートプレートを備えるとともに垂直および傾斜方向に移動可能であるアンロードステージを有し、前記アンロードステージが傾斜方向に移動するとき前記アンロードシートプレートは垂直方向になる、アンロードステーションと、
前記位置合わせステーションと前記アンロードステーションとの間に配置された少なくとも１つの真空処理チャンバと、
ウエハプレートのそれぞれが１つのウエハを支持するように構成されるとともに、前記ウエハプレート上に配置されたウエハに真空を付加するように構成された第５組の吸引孔を有する、複数のウエハプレートと、
前記複数のウエハプレートを、連続して、前記ロードステーションから、前記位置合わせステーション、前記真空処理チャンバ、前記アンロードステーションへと搬送し、前記ロードステーションに戻るように搬送するために構成された搬送器具と、を含み、
前記第１組の吸引孔、前記第２組の吸引孔、および前記第４組の吸引孔は、前記ウエハプレートに真空を付加するように構成され、前記第３組の吸引孔は、前記第５組の吸引孔と位置合わせされて連通される、システム。
【請求項１２】
複数のキャリアをさらに含み、該キャリアのそれぞれは複数のウエハプレートを前記キャリアの下側から支持するように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
複数のマスクをさらに含み、該マスクのそれぞれは前記キャリアの１つの上面に取り付けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ウエハプレートのそれぞれは３つのメサを含み、前記メサのそれぞれは前記吸引孔の１つを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記メサのそれぞれは前記吸引孔の周りのシール部をさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ウエハプレートのそれぞれは、緩衝リングと該緩衝リングに取り付けられた複数のマグネットとをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記アンロードステーションが傾斜方向に移動するときウエハプレートからウエハの断片を受け入れるように構成された容器をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記位置合わせステーションは、前記位置合わせステージに載置されたウエハプレートに配置されたウエハを撮像するとともに、キャリアに取り付けられたマスクを撮像するように位置合わせされたカメラをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記カメラから画像を受信し、かつ前記ウエハを前記マスクに位置合わせするために前記位置合わせステージに位置合わせ信号を送信するコントローラをさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記搬送器具は、前記キャリアを搬送するように構成された第１コンベアベルトと、前記ウエハプレートを搬送するように構成された第２コンベアベルトとを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
真空処理チャンバにおいてウエハを処理するための方法であって、
キャリアの上面に、前記キャリアの開口部に重なるマスクを取り付けるステップと、
ウエハプレートの上面にウエハをロードするステップと、
前記ウエハを備えた前記ウエハプレートを位置合わせステーションに搬送して、前記ウエハプレートを位置合わせステージに配置するステップと、
カメラを作動させて前記位置合わせステージ上の前記ウエハを撮像するステップと、
前記マスクを備えた前記キャリアを前記位置合わせステーションに搬送するステップと、
前記カメラを作動させて前記マスクを撮像するステップと、
前記ウエハおよび前記マスクの画像を使用して位置ずれを計算するとともに、前記位置合わせステージを作動させて前記ウエハを前記マスクに位置合わせするステップと、
前記ウエハが前記マスクに位置合わせされると、前記位置合わせステージを上昇させて、前記ウエハが前記キャリアの開口部内に配置されるように前記ウエハプレートを前記キャリアの下側に取り付けるステップと、
前記位置合わせステージを下降させるステップと、
前記キャリアを前記真空処理チャンバに搬送して前記ウエハを処理するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記ウエハプレートを前記位置合わせステージに配置するとき、前記ウエハに吸引を行うことをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マスクを取り付けることには、前記キャリアに内マスクを取り付けることと、前記内マスク上に外マスクを取り付けることとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ウエハプレートを前記キャリアの下側に取り付けることには、前記ウエハプレートと前記キャリアとの間に磁力を付加することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記マスクに前記磁力を付加することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
真空処理チャンバにおいてウエハを処理するための方法であって、
ウエハプレートをロード位置に搬送して、前記ウエハプレートにウエハをロードするステップと、
前記ウエハプレートを位置合わせステーションに移動させて、前記ウエハプレートを位置合わせステージに配置するステップと、
前記ウエハを前記ウエハプレートに保持するために吸引を行うステップと
前記ウエハをカメラを使用して撮像して、画像から前記ウエハのｘ軸およびｙ軸を計算するステップと、
前記位置合わせステーションにキャリアを搬送するとともに、前記キャリアの開口部が前記ウエハプレートの上方に配置されるように前記キャリアを前記ウエハプレートの上方に配置して、マスク開口部を有するマスクが前記キャリアの上に配置されるステップと、
前記キャリアを持ち上げて、前記キャリアを機械的に固定された静止位置に配置するステップと、
前記カメラを作動させて前記キャリア上の前記マスク開口部を撮像するとともに、前記マスク開口部のｘ軸およびｙ軸を計算するステップと
位置合わせステージを作動させて、前記ウエハの前記ｘ軸およびｙ軸を前記マスク開口部の前記ｘ軸およびｙ軸に一致させるように前記ウエハプレートを移動させるステップと、
前記ウエハが前記キャリアの開口部内に配置されるように前記ウエハプレートが前記キャリアに接触して取り付けられるまで前記ウエハプレートを持ち上げるステップと、
真空を解除するステップと
前記ウエハプレートを備えた前記キャリアを前記真空処理チャンバに搬送するステップと、を含む方法。
【請求項２７】
吸引を行うことには、前記ウエハを前記ウエハプレートに保持するために、かつ前記ウエハプレートを前記ステージに保持するために吸引を行うことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記キャリアを前記真空処理チャンバから搬送することと、前記ウエハプレートをアンロードステージにロードすることと、前記アンロードステージを作動して前記ウエハプレートを傾斜させることで前記ウエハプレート上に位置する任意のウエハ断片を取り除くこととをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、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用いられるシステムなどの、真空処理用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ＩＣ、太陽電池、タッチスクリーンなどの製造の、様々なシステムが当該技術分野において知られている。これらのシステムの工程は真空で行われ、例えば物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入、エッチングなどを含むものである。このようなシステムに用いられる基本的な方法には、単一基板処理またはバッチ処理の２つがある。単一ウエハ処理では、処理時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、処理時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、基板に形成された膜または構造との高レベルの制御が可能であるが、スループットが比較的低いものとなる。一方、バッチ処理は、処理条件と得られる膜または構造とに対して制御性が低くなるが、スループットがはるかに高いものとなる。
【０００３】
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などのバッチ処理は、一般的に、ｎ×ｍ基板の２次元アレイ状に配置した基板を搬送して製造することによってなされる。例として、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、その他のシステムでは、６×６、７×７、８×８、さらにより多数の２次元アレイウエハを備えるトレイが使用される。２次元アレイウエハのトレイの使用でスループットが増加するが、そのような大きなトレイの取扱いおよびロード・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】
【０００４】
一部の工程では、被処理基板に対して、例えばＲＦまた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。
【０００５】
また、一部の工程は基板を水平に保持しながら行われる一方、一部の工程は基板が垂直に保持されることが有利であり得る。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。
【０００６】
一部の工程では、特定の製造処理から基板の一部が遮蔽されるよう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またはエッジの除外に用いられてもよい。すなわち、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、少なくとも表面また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除外することが望ましい。
【０００７】
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や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。
【０００８】
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ものであるが、マスクの使用には多くの課題がある。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）のため、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℃までの高温で適切に機能するとともに、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ある必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、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唯一の目的である。
【００１０】
本発明の実施形態は、種々の処理およ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することにより、種々の種類およびサイズの基板を取り扱うことができる。
【００１１】
このシステム構成により、真空処理とは分かれた、大気環境における、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また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（static processing）または通過処理（pass-by processing）が可能となる。特定の実施形態において、作動バルブを利用して各処理チャンバ同士間に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、基板の偶発的な移動を防止するために、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、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たバネ付きクリップを用いて、メカニカルチャックが設けられる。また、様々な実施形態において、例えばＲＦもしくはＤＣバイアス電源を利用した基板のバイアス、または基板のフローティングも可能となる。
【００１２】
様々な実施形態において、取扱いをラインアレイ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、処理は、複数のラインアレイキャリアを同時に処理することにより、ｎ×ｍの２次元アレイ基板で行われる。その他の実施形態において、基板は垂直方向において処理されるが、基板が水平に取り扱われるときにロード・アンロードが行われる搬送器具が設けられる。
【００１３】
また本発明の実施形態において、マスクを用いた基板の処理が可能となり、これはデュアルマスク器具の使用により実施される。２つの部分からなるマスクシステムは、基板をマスキングするように構成されるとともに、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フラットシート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、基板のサイズおよび形状と同様のサイズおよ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、デュアルマスク器具がエッジ分離のために用いられる場合、内マスクの開放切れ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覆い、外マスクの開放切れ目は内マスクの開放切れ目よりも若干大きいものとなる。トップフレームキャリアは、内マスクと外マスクとを保持し、内マスクと外マスクとをウエハサセプタに固定するために用いられてもよい。
【００１４】
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、下降位置と上昇位置とがあり、垂直モーション用に構成される。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移送器具から回収することとを同時に行うように構成される。基板取り外し器具および基板移送器具は、同一方向また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。
【００１５】
特定の実施形態では、ウエハプレートがキャリアに下側から取り付けられる一方で、マスク器具が上側からキャリアに取り付けられる構成が用いられる。ウエハプレートまたはマスク器具の一方が、固定された方向でキャリアに取り付けられるとともに、他方は、未処理の各ウエハのロードの際に再位置合わせされることができる。例示の実施形態では、マスク器具が固定された方向でキャリアに配置される。未処理のウエハがウエハプレートにロードされると、ウエハプレートはキャリアの下の位置に配置される。次いで、マスク器具に対するウエハの位置合わせを検証するために、カメラが用いられる。そしてウエハプレートを移動および／または回転させて、マスク器具に対する適切な位置合わせを行うことができる。適切な方向付けがなされると、ウエハプレートは上昇されるとともに例えば一連のマグネットを用いてキャリアに取り付けられる。一実施形態では、ウエハプレートは吸引孔を含むので、位置合わせ工程時に吸引孔に真空を付加してウエハをウエハプレートに保持して押し付けるようにする。
【００１６】
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】
【００１７】
【図１】図１は、搬送キャリアがラインアレイ基板を支持するが、処理は２次元アレイ基板で行われる、マルチ基板処理システムの実施形態を示し、図１Ａは、キャリアが搬送および処理時に水平方向にあるシステムの実施例を示し、図１Ｂは、キャリアが搬送およびロード／アンロード時に水平であるが、処理時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、マスクおよびキャリア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、様々なサイズおよ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、デュアル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、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、内マスクおよ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１６Ａ〜図１６Ｄは、ウエハプレートがキャリアに下側から取り付けられる一方で、デュアルマスクが上側から取り付けられる実施形態を示す。図１６Ｅは、一実施形態に係るダブルマスク器具を示す。図１６Ｆは、一実施形態に係るシステムの一部の横断面であり、吹き出しに拡大部分が示される。図１６Ｇは、真空メサと周縁緩衝部とを備える、別の実施形態に係るウエハプレートを示す。図１６Ｈは、一実施形態に係るロード、位置合わせステージの上部分を示す。図１６Ｉは、一実施形態に係るアンロードステージの上部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明では、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および態様に重点を置いた実施例が提示される。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必要がある。
【００１９】
図１は、搬送キャリアがラインアレイ基板を支持するが、処理は２次元アレイ基板で行われる、マルチ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方側に設けられるとともに、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も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および／また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つのまたは２つのタスクは自動的に行われる。
【００２０】
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、ラインアレイ基板、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所定位置に保持するために用いられる。
【００２１】
適切なタイミングでバルブ１１２が開き、バッファステーション１１５に位置するキャリアがＬＶＬＬ１２０に搬送される。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２つの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端部には、システムへの入口のように、すなわちまずＨＶＬＬそれからＬＶＬＬとなる、逆ロードロック装置に導くバルブが配置される。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の上方または下方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。
【００２２】
上述されるように、各キャリアはリニアアレイ基板を支持するものであり、これは基板のロード・アンロードを簡便化し、キャリアの製造、取扱い、搬送を非常に行いやすくする。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た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、および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列の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て、３×２の２次元アレイ基板を処理する。
【００２３】
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）およ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また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。
【００２４】
図１に示すように、基板の搬送、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。大気環境における搬送、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。
【００２５】
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は搬送および処理時に水平方向に保たれる。キャリアは、処理チャンバの上方に配置されたリニアコンベア１４０を経由して開始点に戻される。リニアコンベア１４０は、コンベアベルトまたは一連の動力化ホイールであってもよい。図１Ａに示すように、各キャリア２００は、１列で直線状に配置された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、説明の目的で、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。
【００２６】
図１Ｂは、キャリアが搬送およびロード／アンロード時に水平であるが、処理時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および図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およ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。
【００２７】
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、様々な数の基板および基板サイズに合わせて構成され得られることが理解される必要がある。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も理解される必要がある。
【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、チャンバの残りの部分からの断熱を向上させる。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、搬送レール２２５とともにフォーク機構２３５を形成する。キャビティ２４５はフォーク機構２３５内に形成されて、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）、かつ搬送レール２２５に圧力を与えないようにする。
【００２９】
磁気駆動バー２４０は、搬送レール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搬送可能にする。磁気駆動バーは、キャリアを搬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滑りのない正確な搬送が可能になる。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間隙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アセンブリ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またはＤＣ（持続的またはパルス状）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されるように、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。
【００３２】
図２Ｂは、例えば太陽電池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ることができる。ロード・アンロードのためのウエハの昇降に、リフター２１５が使用されることができる。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またはクリップ２２７を用いて所定の位置に固定されてもよい。サセプタ２２４は、バネ付きクリップのための器具を備える単純なパレットであってもよい。
【００３３】
図３Ａおよび図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へ水平に搬送される。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、デュアルコンベア、すなわちコンベア３０１とコンベア３０３とは、処理のために未処理の基板を移動して、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移動させ、どちらのコンベアが処理後のウエハを取り外すかは、システムがいずれにせよまった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搬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。
【００３４】
図３Ａおよび図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つのキャリアからアンロードすると同時に、未処理の基板を別のキャリアにロードする。さらに、処理後の基板はその処理後基板のコンベアに設置されると同時に、未処理の基板がその未処理基板のコンベアから取り上げられ、次のラウンドのキャリアに移動される。この操作は以下のように行われる。
【００３５】
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有するように構成される。４列のチャック３０７は、基板ピックアップ機構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列ずつ配置され、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、キャリアは同時に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ド位置に移動し、そして、処理後の基板を有する別のキャリアはアンロード位置に移動する。その後、ピックアップ機構３０５は下降位置を取り、工程が繰り返される。
【００３６】
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、工程が繰り返される。
【００３７】
また、図３Ａおよび図３Ｂの実施形態において、任意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（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ことができる。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内に移動し、マスクリフター３２１は下降位置を取って、処理のために未処理の基板にマスクを配置する。
【００３８】
理解されるように、図３Ａおよび図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および数により、数ラウンドの後に、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、使用中のキャリアおよびマスクの設計および数により、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とも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してもよい。
【００３９】
吹き出しに示すように、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または下に位置するかにより、上下移動する）。
【００４０】
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、点線およ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また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。このように、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。
【００４１】
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、その構成または構造を変更せず、水平また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部４２２を備える単純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、入口開口部４１２は一方の側壁に切り取られる一方、出口開口部４１３は対向する側壁に切り取られている。明瞭にするために、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部４１２および出口開口部４１３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よくかつ正確に搬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、アイドラホイール４０４は、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部４１２および出口開口部４１３の内側に配置することが可能となる。ホイール４０６、４０７を入口開口部４１２および出口開口部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持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。
【００４４】
図５は、マスクおよ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に載置され、マスクキャリア５０３は、基板キャリア５０５に載置される。一実施形態において、浮上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フラットシート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。外マスクのアパーチャは、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、内マスクおよび外マスクをマスクキャリア５０３に保持する。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。
【００４５】
例えば機械チャックまたは静電チャック５１７である各基板支持部は、単一基板を支持する。個々のチャック５１７は、様々なタイプおよび／またはサイズの基板を支持するように変更され得、同じシステムが様々なサイズおよびタイプの基板の処理に使用されることができる。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、位置合わせの実現は、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するように、基板およびマスクは基板キャリアに位置合わせされることが可能となる。
【００４６】
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、タッチスクリーンなどの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、基板をダブルまたはシングルでロード・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、または、一方の側からロードして反対側からアンロードする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。システムはモジュール式であり、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設けられてもよい。真空チャンバは、真空内にほとんど部品のない単純な構成を有する。また、真空チャンバは水平また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、および搬送は、水平方向の基板で行われる。例えばスパッタリングソースなどの処理ソースは、基板の上方および／または下方に取り付けられてもよい。該システムは、通過処理または静止処理を行ってもよく、すなわち、真空処理時に基板を静止また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】
ソーラーに適用される場合、真空チャンバは、低エネルギー注入装置（例えば、１５ＫＶ未満）を含んでもよい。例えば、ＰＥＲＣ、ＩＢＣ、またはＳＥのような特定の太陽電池の設計において、マスク器具は注入のマスキングを行うために用いられてもよい。また、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、テクスチャエッチングを行ってもよい。ポイントコンタクト電池では、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、複数のＰＶＤチャンバを順次配列し、連続して重ねて層を形成することによって、厚い金属層を形成してもよい。
【００４８】
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。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。同じシステムは、内部再配置をすることなく、パッドまた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。
【００４９】
すべての種類およびサイズの基板において、取扱いおよ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、ロードするために移動する。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。キャリアはエレベータに戻り、マスクが基板上部に配置される。その後、キャリアはロードロック内に移動する。真空において、キャリア搬送は、単純な磁気ホイールによって行われ、その磁気ホイールは、チャンバ壁に位置して、大気環境また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、分離用バルブを備えてもよく、上方、または基板の下方で処理するための引出し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、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、単純なコンベアベルトで戻される。単純なピンコンベアは、ロードステーションへのキャリアまたはアンロードステーションからのキャリアを上昇または下降させる。
【００５０】
図６Ａ〜図６Ｃは、真空チャンバが、様々なサイズおよ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つ配置されることを想定しているが、当然、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、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。
【００５１】
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および／または幅を有してもよい。一部のソースでは、このような大きなサイズで単一ソースを構成することは、非常に複雑もしくは高価になり得る。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、利用が不十分になる。そのため、図６Ｂおよび図６Ｃの実施形態では、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することができる。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することができる。このようなソースの配置は通過処理に特に適している。反対に、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カバー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カバーするには十分ではない。実際に、一部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ものである。このようなソースの配置は、通過処理または静止処理に同様に適している。
【００５２】
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、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るが、キャリアに位置する基板の幅より細いものであり得る、スパッタリングソースなどであってもよい。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また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に搬送するように、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極に磁化された外周部とＮ極に磁化された内径部とを有する一方、隣接するホイールはＮ極に磁化された外周部とＳ極に磁化された内径部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、入口開口部を有する入口側壁と、入口側壁と対向して出口開口部を有する出口側壁とを備える。そのチャンバにおいて、入口開口部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に、入口側壁内に配置されて入口開口部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部に突出している磁気ホイール器具とを有する。
【００５３】
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的に横断し、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、チャンバを分離す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、キャリアを水平に搬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、垂直に移動して未処理の基板をロードし、再びシステムの真空環境に進入する。キャリアは、大気環境で搬送されるとき、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、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。
【００５４】
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回転構造を有し、該回転構造には４列のチャックが配置され、回転軸の各側に２列ずつ配置される。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設置する、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して、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。
【００５５】
一部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。
【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てもよいし、１つのマスクが１つのキャリアの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、正確に処理するためにマスクは非常に薄く形成される必要があるので、処理時の熱応力により変形する可能性がある。さらに、薄いマスクは堆積物をすぐに取り込んでしまい、その堆積物がマスクの正確な位置や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デュアルマスク器具を用いることが有利である。
【００５７】
図７Ａ〜図７Ｅは、様々な実施形態に係る、デュアル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７Ａはデュアルマスク器具を備えた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させて物理的に接触させるようにする。図７Ｂはデュアルマスク器具を備えた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はデュアルマスク器具を備えた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／アンロードを行うためにウエハリフターが含まれる。図７Ｄはデュアルマスク器具を備えた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、マスク器具およびウエハリフターは上昇した位置にある。また、図７Ｅはデュアルマスク器具を備えた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、マスク器具およびウエハリフターは下降した位置にある。
【００５８】
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またはバー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またはサセプタ７０５を有する。各単一ウエハキャリア７０５はデュアル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、デュアルマスク器具は下降位置にあるが、キャリアの構成を示すために、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、デュアル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はデュアルマスク器具を上昇および下降させるために用いられるが、低コストおよび簡素化のために、リフター７１５は省略されてもよく、デュアルマスク器具は手動で上昇させてもよい。搬送レール７２５は、フレーム７１０の各側部に設けられて、システム全体にわたってキャリア７００を搬送可能にする。
【００５９】
各単一ウエハキャリア７０５はベース７３０（図７Ｂに示される）を備え、該ベース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。フレーム７３２を備えるベース７３０は、吊り下げられたウエハの下に、破損したウエハの破片を捕えるのに有用であるポケット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をカバーするとともに内マスクの周縁をカバーするが、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に載置されて構成される。これは図８の実施形態の横断面図によって例示される。
【００６０】
図８において、ベースまたはサセプタ８０５は、凹部８３２を備える隆起したフレーム８３０を有し、該凹部８３５はウエハ８２０をその周縁で支持する。フレーム８３０を備えるベース８０５はポケット８４０を形成し、ウエハはポケットの上方に吊り下げられる。一連のマグネット８３４は、ウエハ８２０の周縁部を囲むように、隆起したフレーム８３０の内に配置される。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８３０とウエハ８２０との上に配置され、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構成された内マスクの領域を除いて内マスク８５０の周縁をカバーするようにする。図９には、折り畳ま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部（small peripheral edge）９５２を除いて外マスクによってカバーされる。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および形状のアパーチャを有する金属フラットシートである。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およ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には、例えばウエハの背部に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、サセプタには、ウエハをその表面全体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対応して複数の孔を有する。
【００６２】
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て、該ウエハは、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、マスクの上昇操作およびウエハの交換は、代わりに手動で行われてもよい。
【００６３】
図８を参照して上述した実施形態において、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縁エッジで支持する。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閉じ込めて、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、スパッタリングまたは他の形態の処理のために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また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、内マスクの位置および内マスクとウエハとの緊密な接触を確保するのに利用される。繰り返して使用した後、外マスクおよ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８１０（マスクアセンブリサイドバーとも呼ばれる）は、アルミナまたはチタンなどの低熱膨張材で構成されてもよい。
【００６４】
上述の実施形態によると、内マスクは、基板と間隙なく密着して接触する。外マスクは、内マスク、キャリアおよびフレームを堆積材料から保護する。説明される実施形態において、外および内マスク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し、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対応し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部も正方形である。
【００６５】
図１１は、単一ウエハキャリア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は外マスクをキャリア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、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または凹部１２６２を有する。
【００６６】
図１３は、外マスクおよ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によってともに保持された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。トップフレームをサセプタに位置合わせするために、位置合わせ孔１３６８が設けられる。
【００６７】
図１４は、例えばウエハに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の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。
【００６８】
上部マスクまたは外マスクは、例えば約０．０３インチの薄いアルミニウム、鋼またはその他の類似する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フラットシート、また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。
【００６９】
さらなる実施形態によると、処理時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またはサセプタと、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閉じ込め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た単一の開口部を有する。トップ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固定するために用いられてもよい。
【００７０】
マグネットはサセプタに配置され、交互にＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎで、フレームの全周囲を囲むか、またはサセプタの全表面よりも完全に下方でかつウエハの直下にある。外マスクおよび内マスクは、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。
【００７１】
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。外マスクおよび内マスクは、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いてウエハポケットに配置されると、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。キャリアフレームのマグネットは、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、薄いコンプライアント内マスク上の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、マスクの反りおよ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表面の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のため、搬送および堆積時に基板とマスクとが互いに相対移動することが防止され、外マスクは、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。
【００７２】
マスクアセンブリは、真空キャリア交換器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。キャリア交換器は、キャリア搬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。
【００７３】
図１６Ａ〜図１６Ｄは、例えばロードステーション１０５などのロードステーション内で実施されることができる実施形態を示す。この実施形態において、ウエハ支持のためにウエハプレートが用いられ、ウエハプレートはキャリアに下側から着脱可能に取り付けられる一方で、デュアルマスクは上側から取り付けられる。説明を簡潔にするために、図１６Ａ〜図１６Ｄはシステムの関連部分のみを示す。また、一部の要素は、本実施形態の特徴を示すことができるように取り除かれている。
【００７４】
図１６Ａ〜図１６Ｄにおいて、キャリア１６００は、処理される例えば半導体ウエハである基板の形状をなすが、基板の通過を可能にするためにやや大きいものであり得る複数の開口部１６０２を有する簡易フレーム１６０５を備える。複数のウエハプレート１６１０は、各キャリア１６００の底部に取り付けられる。ウエハプレート１６１０は、通常、単純な形態のアルミニウムプレートであり、ウエハプレートをキャリア１６００の下側に取り付けるための取付器具を含むことができる。ウエハプレート１６１０がキャリア１６００に取り付けられると、ウエハプレート１６１０の前面に配置された基板１６２０は、開口部１６０２と位置合わせされて該開口部を通して露出される。取付器具はメカニカルクリップ、バネ、マグネットなどを含むとよい。図示される実施例において、複数のマグネット１６１２（図１６Ｃ）が取付器具として使用されている。
【００７５】
マスク器具１６４９は、開口部１６０２を通して露出される一つの基板を各マスク器具１６４９がカバーするようにして、各キャリア１６００の上側に配置される。マスク器具１６４５は、図９および図１０に示されるものと同様のダブルマスク器具であってもよいが、実施される処理に対応して他の器具が使用されてもよい。例として図１６Ｅは、内マスク１６５０が、この例では常磁性材料製の、単純なプレス加工金属フラットシートである、ダブルマスク器具を示す。外マスク１６４５は、内マスクの開口部と同様の形状であるがわずかに大きい開口部を有する単純なアルミニウムプレートである。このデュアルマスク器具では、内マスクの開口部の内寸のみが重要であり、他のすべての寸法は高い製造公差を必要とせず、ゆえにマスクの製造の複雑さおよびコストを低減するということが言及される。また、この器具では、マスクは、内マスク１６５０の開口部がキャリア１６００の開口部１６０２と位置合わせされるように、キャリアに対して固定された方向で取り付けられる。
【００７６】
明瞭にするために、キャリア１６００は一部の図において吊り下げられているように示されるが、当然ながら支持されており、図１Ａに示すものなどの搬送器具によって搬送される。一方で、ウエハプレートは、ステージ１６６４に移送されてキャリア１６００に取り付けられるまで、専用コンベアベルト１６３２で独立して移動する。この機構の動作は以下のとおりである。ウエハプレート１６１０を、例えばコンベアベルトなどのウエハプレートリニアコンベア１６６３にロードするためにリフト機構１６６２が設けられる。各ウエハプレート１６１０上に配置されたウエハが（カメラ１６７０を使用して）内マスク１６５０の開口部に位置合わせされて、次いでウエハプレートを持ち上げてキャリア１６００に取り付けるように各ウエハプレート１６１０を位置合わせするために、ステージ機構１６６４が設けられる。この実施形態では、ウエハプレートがステージ１６６２上に配置されると、ウエハを保持するとともに位置合わせ作業時にウエハを移動させないように、ウエハプレート１６１０の孔１６１４を通して真空を付加する。ウエハプレートがキャリア１６００に取り付けられると、ウエハプレートのキャリアへのクランプがウエハの移動を妨げるため、真空を止めることができる。
【００７７】
さらに、基板をウエハプレート１６１０にロードするためにロード機構１６０５（図１６Ｄ）が使用されることができる。特に、ウエハプレート１６１０にキャリアをロードする前に、基板をウエハプレート１６１０にロードすることができる。例として、図１６Ａに示す場合では、２つのウエハプレート（ＡおよびＢとして識別される）にはウエハを有さず、１つのウエハプレート（Ｃとして識別される）が、その上に配置されているがキャリア１６００には取り付けられていないウエハを有し、１つのウエハプレート（Ｄとして識別される）には、その上に配置されているとともに持ち上げられてキャリア１６００に取り付けられたウエハを有するというシークエンスが示されている。
【００７８】
図１６Ａ〜図１６Ｄに示す実施形態は、ウエハのロードおよびアンロードのためのウエハプレートの搬送が、キャリアおよびマスクの搬送とは別に行われるという点で有利である。このようにして、洗浄のためにウエハプレートをシステムから取り外すことができる。また、ウエハプレートは比較的安価なアルミニウム鋳塊から作製されるので、システムの運用に影響を与えることなく、容易に新しいものと交換することができる。
【００７９】
図１６Ｂおよび図１６Ｄにより明瞭に示されるように、空のキャリア１６００は、エレベータ１６３５によって作業ステーションに移送されて、例えばコンベアベルト１６３３であるコンベアに配置される。この実施例では、各キャリアは、２つのウエハを同時に処理するための２つのウエハプレートを収容するように構成されるが、他の数のウエハプレートを収容するように構成されることもできる。例えばコンベアベルト１６３２である別のコンベアが、コンベア１６３３の下でウエハプレート１６１０を移送する。例えばロボット１６０５であるウエハロード機構は、ウエハをウエハプレート１６１０に配置する。ウエハがウエハプレート１６１０に配置されると、コンベア１６３２は、ウエハプレート１６１０を位置合わせステージ１６６４の上の位置合わせステーションへと移動させる。次いで、ウエハプレートに吸引力を供給するために真空ポンプ１６４７が使用されて、ウエハをウエハプレートに保持し、ウエハプレートを位置合わせステージに保持する。具体的には、ウエハプレートはウエハの下に真空孔１６１４を有する。これらの孔１６１４を通して吸引されると、ウエハはウエハプレート上に保持されて、これらの孔を封止する。その結果、ウエハによってブロックされている同じ吸引により、ウエハプレートが真空によって位置合わせステージに保持される。一方、コンベア１６３３は空のキャリア１６００をステージ１６６４真上の位置合わせステーションに移送する。位置合わせステーションのキャリアには、開口部１６０２上にマスク器具１６４９が取り付けられている。位置合わせを行うために、アクチュエータ１６６７はキャリア１６００をコンベアから持ち上げて、キャリアは機械的に静止位置に保持されるようになっている。次いで、ステージ１６６４はウエハプレートを持ち上げて、カメラ１６７０によって取得された画像を使用してコントローラ１６７１よって決定されるようにウエハをマスク１６４５の開口部に位置合わせするために必要に応じて回転または移動を行う。適切な位置合わせがなされたら、ステージは、ウエハプレートがキャリアの下側に接触するまでウエハプレートをさらに上昇させる。この時点で真空を止めて、ウエハプレートが機械的または磁気的手段によってキャリアに取り付けられるようにする。次いで、ステージ１６６４は、別のウエハプレートを受け入れるために下降する一方で、コンベア１６３３は、ロードされたキャリアを位置合わせステーションから移動させ、アンロードキャリアを移送してプロセスを繰り返す。
【００８０】
一実施形態では、基板をロードして処理する方法は、以下のように進行する。ウエハを持たないキャリアは、アンロードステーションから戻る。ウエハプレートがキャリアに取り付けられることで移送される実施形態では、ウエハプレートはキャリアから取り外され、例えばリフト機構１６６２によってコンベアに降ろされる。あるいは、ウエハプレート１６１０はキャリアとは別に移送されてもよい。ロード機構は、各ウエハプレートごとに１つのウエハで、複数のウエハを対応するウエハプレートに配置する。次いで、ウエハプレートとキャリアとを別々に位置合わせステーションに移動させ、該ステーションにおいてカメラ１６７０がウエハおよびマスクを撮像する。画像はコントローラ１６７１に提供され、該コントローラはウエハに対するマスク開口部の位置合わせをチェックする。すなわち、この特定の実施例では、マスク１６４５は固定された方向でキャリアに取り付けられる。ウエハキャリアは、カメラの下に配置されたｘ−ｙ−ｚ−θステージ１６６４に配置される。コントローラ１６７１は、カメラ１６７０によって提供された画像を使用してマスク開口部に対するウエハの位置／方向を計算し、ステージ１６６４に信号を送信して、ｘ−ｙ−ｚ−θステージ１６６４を移動または回転させることによって必要に応じて方向を修正する。次いで、ウエハプレートはステージによって持ち上げられてキャリアに取り付けられ、ウエハは内マスクと接触するように配置される。この位置において、ウエハプレートは磁力によってキャリア内に保持されてウエハが移動することができないようにして、真空が解除されることができる。また、同じ磁力が、ウエハに対して押し付けられたデュアルマスク器具を保持する。その結果、ウエハはその位置合わせした位置から移動できない。すなわち、一実施形態では、ウエハプレートが位置合わせステーションにあり、ウエハが位置合わせした位置に配置されると、ウエハが動かないように、ウエハプレートを介してウエハに真空を付加する。しかしながら、ウエハプレートがキャリアに取り付けられるとともに、マスクがウエハに接触すると、真空ポンピングを停止することができる。次に、キャリアを処理のためにシステム全体にわたって移動させて、処理が完了するとシーケンスが繰り返される。
【００８１】
一実施形態では、処理完了後、ウエハはアンロードステーションでウエハプレートから取り外され、ウエハプレートは垂直方向に傾斜される。このため、ウエハが処理時に破損しても、更なる処理のためにウエハプレートを戻す前に破片が取り除かれるということが実現される。
【００８２】
図１６Ｆは、システムの一部の横断面であり、拡大部分が吹き出しに示されている。この実施形態では、内マスク１６５０が外マスク１６４５によってカバーされているデュアルマスク器具が使用されていることがわかる。ウエハプレート１６１０の周囲にはマグネット１６１２が設けられて、ウエハプレート１６１０をキャリア１６０５の下側に保持する。
【００８３】
特定の実施形態では、以下のシーケンスが実行され、該シーケンスにおいて各キャリアは５つのウエハプレートを支持することができる。５枚のウエハが５つの個別のウエハプレートにロードされる。次いで、ロードされた５つのウエハプレートは位置合わせステーションに移動する。この特定の実施形態では、各ウエハプレートは、エッジ周囲にマグネットを備えたガスケットを有する。ガスケットは、ＡＳＴＭＤ１４１８およびＩＳＯ１６２９のＦＫＭ表示で分類されているフルオロエラストマーで作製されるとよい。位置合わせステーションでは、５つのウエハプレートが位置合わせステージによってコンベアから持ち上げられる（ここでは５つのウエハプレートを同時に位置合わせするように５つの別個の位置合わせステージが設けられる）。ウエハプレートがコンベアから持ち上げられると、真空によって、ウエハプレートがリフト上に確実に保持され、ウエハがウエハプレート上に確実に保持される。この時点で、５枚のウエハが５台のカメラによって個別に撮像される。次に、コンベアは、キャリアをウエハプレートの直上の位置合わせステーションに移動させ、キャリアの各開口部がウエハプレートのうちの１つの上方にくるようにする。次いで、キャリアをコンベアベルトから持ち上げて、機械的に固定された静止位置にキャリアを配置する。次に、カメラが作動されてキャリア上の５つの開口部を撮像する。次いで、システムは、各マスク開口部のｘ軸およびｙ軸、ならびに５枚のウエハのそれぞれのｘ軸およびｙ軸を計算する。そして、５つのＸ／Ｙ／θステージは、各ウエハのｘ軸およびｙ軸を対応する各マスクのｘ軸およびｙ軸と一致させるように位置合わせするために各ウエハを移動させる。次いで、５つのウエハプレートは、ウエハプレートがキャリアに接触して取り付けられるまで持ち上げられ、各ウエハプレート上のウエハがキャリアの対応する開口部内に配置されて対応する内マスクに接触するようにする。そして真空が解除され、ウエハプレートはこの時点でキャリアに機械的または磁気的に取り付けられている。次いで、キャリアとステージとが降下され、第２の列のためにシーケンスを繰り返す。
【００８４】
図１６Ｇは、ウエハプレート１６１０の別の実施形態を示す。この実施形態において、ウエハプレート１６１０はここでもアルミニウム鋳塊から作製されている。ウエハプレート１６１０の前面には３つの真空メサ１６１３が設けられ、各メサは真空孔１６１４を有する。一実施形態では、メサは軟質材料製であり、各メサは各孔１６１４の周りのシール部１６１１を含む。したがって、ウエハがウエハプレート１６１０の上に配置されて、メサに真空を付加すると、ウエハは、ウエハプレート１６１０の表面に接触しないように、３つのメサの上に真空によって保持される。３つのメサが設けられているのみであるので、ウエハに力が加えられず、ウエハが曲がったり破損したりしない。また、ウエハプレート１６１０の周縁に緩衝リング１６１８が設けられる。緩衝リング１６１８にはマグネット１６１２が埋め込まれている。この実施形態では、緩衝リングは、ウエハプレート１６１０の表面側へのウエハの引き込みを回避するために、ウエハに気密封止を提供しない。これは、例えば、緩衝リング１６１８を多孔質材料製とすることによって、または周囲環境からウエハとウエハプレート１６１０の上面との間の空間へと連通させる空気チャネル１６１９を設けることによってなされる。
【００８５】
図１６Ｈは、一実施形態に係る、ロードステージ１６６９または位置合わせステージ１６６４のいずれかに、またはその両方に適合させることができるシートプレート１６７２の上面を示す。シートプレート１６７２は、ロードステージ１６６９および位置合わせステージ１６６４の上に取り付けられ、ウエハプレート１６１０は、シートプレート１６７２に載置される。図１６Ｈに示すように、２組の真空孔が、シートプレート１６７２の上面を通って形成される。第１組の孔１６６８は、ウエハに吸引を行ってウエハをウエハプレート１６１０に保持するために、ウエハプレート１６１０の対応する真空孔１６１４と位置合わせされて真空通路を提供する。第２組の孔１６６７は、ウエハプレート１６１０を位置合わせステージ１６６４のシートに保持する吸引力を提供する。したがって、一実施形態では、キャリアがロードステーションに移送されると、ロードステージが上昇し、少なくとも第２組の孔１６６７に吸引を実施して、真空力によって各ロードステージが対応するウエハプレートを取り付けるようにする。ロードステージが下降すると、ウエハプレート１６１０は、ウエハプレートをシートプレート１６７２に保持する真空力によってキャリアから分離される。一実施形態では、キャリアはウエハなしで戻るので（ウエハはこの処理時にアンロードステーションでアンロードされる）孔１６６８に真空を付加する必要はない。実際には、これらの孔は塞がれていてもよく、またはロードステージには真空孔１６６７のみを有するシートプレート１６７２が提供されていてもよい。
【００８６】
図１６Ｉは、例えば図１、図１Ａ、図１Ｂに示すキャリア復帰チャンバ１３５で、アンロードステージに適合させることができるシートプレート１６７４の上面を示す。シートプレート１６７４はアンロードステージの上に取り付けられ、ウエハプレート１６１０はシートプレート１６７４に載置される。図１６Ｉに示すように、第１組の孔１６６８は、ブロックされるか、または提供されず、ウエハプレート１６１０の対応する真空孔１６１４への真空通路は存在しないようにする。すなわち、アンロードステージでは、ウエハをウエハプレート１６１０に保持するようにウエハを吸引しない。第２組の孔１６６７は、ウエハプレート１６１０を位置合わせステージ１６６４のシートに保持する吸引力を提供する。したがって、一実施形態では、キャリアがアンロードステーションに移送されると、対応するウエハプレートを真空力によって保持するように孔１６６７に吸引を実施する。次に、アンロードステージは、曲線状矢印で示すようにシートプレート１６７４を傾斜させて、ウエハステージ１６１０に破損したウエハの破片があれば、その破片がウエハプレート１６１０から滑り落ちて回収トラフ１６８２に入るようにする。
【００８７】
上記開示から理解されるように、ウエハを処理するシステムが提供され、該システムは、第１組の吸引孔を有するロードシートプレートを備えるとともに垂直方向に移動可能であるロードステージを有する、ロードステーションと、第２組の吸引孔および第３組の吸引孔を有する位置合わせシートプレートを備えるとともにｘ−ｙ−ｚおよび回転方向に移動可能である位置合わせステージを有する、位置合わせステーションと、第４組の吸引孔を有するアンロードシートプレートを備えるとともに垂直および傾斜方向に移動可能であるアンロードステージを有し、アンロードステージが傾斜方向に移動するときアンロードシートプレートが垂直方向になる、アンロードステーションと、位置合わせステーションとアンロードステーションとの間に配置された少なくとも１つの真空処理チャンバと、ウエハプレートのそれぞれが１枚のウエハを支持するように構成されるとともに、ウエハプレート上に配置されたウエハに真空を付加するように構成された第５組の吸引孔を備えた複数のウエハプレートと、複数のウエハプレートを、連続して、ロードステーションから、位置合わせステーション、真空処理チャンバ、アンロードステーションへと搬送し、ロードステーションに戻るように搬送するように構成された搬送器具と、を含み、第１組の吸引孔、第２組の吸引孔、および第４組の吸引孔は、ウエハプレートに真空を付加するように構成され、第３組の真空孔は、第５組の吸引孔と位置合わせされて連通される。該システムは複数のキャリアと複数のマスクとをさらに含み、各キャリアは、複数のウエハプレートをキャリアの下側から支持するように構成され、各マスクはキャリアの１つの上面に取り付けられることができる。
【００８８】
各ウエハプレートは３つのメサを含み、各メサは吸引孔の１つを含むことができる。各メサは、吸引孔の周りのシール部をさらに含むことができる。各ウエハプレートは、緩衝リングと該緩衝リングに取り付けられた複数のマグネットとをさらに含むことができる。システムは、アンロードステーションが傾斜方向に移動するときウエハプレートからウエハの断片を受け入れるように構成された容器を含むことができる。位置合わせステーションは、位置合わせステージに載置されたウエハプレートに配置されたウエハを撮像するとともに、キャリアに取り付けられたマスクを撮像するように位置合わせされたカメラをさらに含むことができる。また、コントローラは、カメラから画像を受信して、ウエハをマスクに位置合わせするために位置合わせ信号を位置合わせステージに送信する。搬送器具は、キャリアを搬送するように構成された第１コンベアベルトと、ウエハプレートを搬送するように構成された第２コンベアベルトとを含むことができる。
【００８９】
本発明では、特定の部材、および特定の段階の例示の実施形態について記載されているが、これらの特定の実施例の変形が行われる、および／または使用され得ることと、そうした構造および方法は、記載および例示された実施例によって、ならびに添付の特許請求の範囲に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形を可能にする運用の検討によって得られる理解から生じ得ることとが当業者には理解される必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１６Ｉ】
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【国際調査報告】
2018531510.tif 000039
2018531510.tif 000040
2018531510.tif 000041