特許 6205368 複合静的及びパスバイ処理用システム構成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6205368

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】複合静的及びパスバイ処理用システム構成

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20170914BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 A

   C23C14/56 G

【請求項の数】18

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-550437(P2014-550437)

(86)(22)【出願日】2012年12月26日

(65)【公表番号】特表2015-504248(P2015-504248A)

(43)【公表日】2015年2月5日

(86)【国際出願番号】US2012071684

(87)【国際公開番号】WO2013101851

(87)【国際公開日】20130704

【審査請求日】2015年12月2日

(31)【優先権主張番号】61/580,642

(32)【優先日】2011年12月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507310307

【氏名又は名称】インテヴァック インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100164471

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100192924

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 裕充

(72)【発明者】

【氏名】パトリック リーヒー

(72)【発明者】

【氏名】エリック ローソン

(72)【発明者】

【氏名】チャールズ リュー

(72)【発明者】

【氏名】テリー ブラック

(72)【発明者】

【氏名】ケヴィン ピー フェアバーン

(72)【発明者】

【氏名】ロバート エル ラック

(72)【発明者】

【氏名】サミュエル ディー ハークネス ザ フォース

【審査官】 梶尾 誠哉

(56)【参考文献】

【文献】 特表平６−５１０５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４０３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平４−５０４６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２６７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１６６３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｃ２３Ｃ １４／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を大気環境から真空環境内へ導入するロードロックチャンバと、
基板を前記真空環境内の基板キャリアにロードするローディング装置と、
前記基板を前記キャリアが静止している間に加熱する静的処理チャンバを構成する加熱チャンバと、
前記加熱チャンバに装着され移送セクションと処理セクションとを有するパスバイ処理チャンバであって、前記移送セクションは前記基板の幅よりも広く、これにより前記加熱チャンバから進入するキャリアは、前記処理セクションにおいて先行基板の全表面でのスパッタリング処理が完了する前に前記パスバイ処理チャンバ内に収容可能となる、パスバイ処理チャンバと、
前記静的処理チャンバと共通の壁を有する第２の静的処理チャンバと第２のパスバイ処理チャンバとを備え、
前記キャリアは回転チャンバ内で回転された後に前記第２の静的処理チャンバ及び前記第２のパスバイ処理チャンバを逆方向に横断し、
前記キャリアを回転させて逆方向に移送するように構成された回転チャンバであって、回転テーブルが回転すると同時に１８０°回転する２つのキャリアシートを有する前記回転テーブルを含む回転チャンバと、
前記キャリアが、パスバイ処理チャンバの前記処理セクションにおいて既に処理された他のキャリアに追いつくまで、前記キャリアを前記移送セクション内では移送速度で移送させ、前記処理セクション内ではパスバイ速度で前記キャリアを移送させるように構成された移送機構であって前記移送速度が前記パスバイ速度より速い、移送機構と、
を更に備えることを特徴とする基板処理システム。

【請求項2】

前記移送機構は、前記静的処理チャンバ及び前記パスバイ処理チャンバの基部に設けられた複数の車輪を備え、選択した車輪が独立に駆動される、請求項１記載のシステム。

【請求項3】

前記移送セクション及び前記処理セクションは単一の、仕切りのない筐体内に画成されている、請求項１記載のシステム。

【請求項4】

基板キャリア上に基板をロードするように構成された第１のトランスレータ及び前記基板キャリアから基板を除去するように構成された第２のトランスレータを更に備える、請求項１記載のシステム。

【請求項5】

前記第１のトランスレータに基板を導入するように構成された第１のロードロック装置、及び前記第２のトランスレータから基板を受け取るように構成された第２のロードロック装置を更に備える、請求項４記載のシステム。

【請求項6】

前記第１のロードロック装置に基板をロードする第１のリフタ装置、及び前記第２のロードロック装置から基板を除去する第２のリフタ装置を更に備える、請求項５記載のシステム。

【請求項7】

前記第１のロードロック装置は２つのロードロックチャンバを備え、前記第２のロードロック装置は２つのロードロックチャンバを備える、請求項６記載のシステム。

【請求項8】

前記第１のリフタ装置は２つのリフタを備え、前記第２のリフタ装置は２つのリフタを備える、請求項７記載のシステム。

【請求項9】

カセットから基板を前記第１のリフタ装置にロードするように構成された第１のロボットアーム、及び前記第２のリフタ装置から基板をカセットにアンロードするように構成された第２のロボットアームを更に備える、請求項８記載のシステム。

【請求項10】

前記第１及び第２のロボットアームの各々は伸縮可能であり且つ回転可能である、請求項９記載のシステム。

【請求項11】

複数の処理ステーションを画成する処理チャンバ本体であって、
単一の金属ブロックから、第１、第２、第３及び第４の処理ステーションを画成するように機械加工された単一のチャンバ本体、
前記単一の金属ブロックから、前記第１及び第２の処理ステーションを横断するように機械加工された第１の基板移送通路、
前記単一の金属ブロックから、前記第３及び第４の処理ステーションを横断するように機械加工された第２の基板移送通路、
前記第１及び第３の処理ステーションの間及び前記第２及び第４の処理ステーションの間の流体連通を阻止するために、前記第１及び第３の処理ステーションを分離するとともに前記第２及び第４の処理ステーションを分離する、それらのステーションに共通の壁、
前記単一のチャンバ本体の一端における第１の回転テーブル、及び
前記単一のチャンバ本体の他端における第２の回転テーブル、
を備えることを特徴とする処理チャンバ本体。

【請求項12】

前記第１の処理ステーションから前記第２の処理ステーションへの基板の移送を可能にする第１組の車輪、及び前記第４の処理ステーションから前記第３の処理ステーションへの基板の移送を可能にする第２組の車輪を更に備える、請求項１１記載の処理チャンバ本体。

【請求項13】

下部シール板を有するロードロックチャンバ、
上部シール板を有するリフタ本体を備え、前記リフタ本体は前記上部シール板を前記下部シール板と係合させて真空封止を形成するために伸長可能であり、前記リフタ本体は更に前記上部シール板を前記下部シール板から引き離して前記真空封止を破るために後退可能である、リフタアセンブリ、及び
前記リフタ本体内を移動可能であって、基板と係合し保持する機構を有し、前記リフタ本体内を伸張又は後退することで前記基板を昇降するように構成されたリフタブレード、を備え、
前記リフタ本体及び前記リフタブレードは互いに独立して移動されることを特徴とするリフタ及びロードロックアセンブリ。

【請求項14】

真空内で基板を処理する線形システムであって、該システムは、
複数のチャンバの第１の線形配列を備え、前記第１の線形配列は、真空環境を維持するとともに、基板キャリアを１つのチャンバから直接次のチャンバへ第１の進行方向に移動させることができる通路を有し、
複数のチャンバの第２の線形配列を備え、前記第２の線形配列は、真空環境を維持するとともに、基板キャリアを１つのチャンバから直接次のチャンバへ前記第１の進行方向と反対の第２の進行方向に移動させることができる通路を有し、
前記第１の線形配列の入口側に配置され、基板を大気環境内から前記第１の線形チャンバ配列により維持されている前記真空環境内へ導入するように構成されたローディングチャンバを備え、
前記第２の線形配列の出口側に配置され、基板を前記第２の線形チャンバ配列により維持されている前記真空環境から大気環境へ取り出すように構成されたアンローディングチャンバを備え、
アンロードされた基板キャリアを前記アンローディングチャンバから受け取り、前記ローディングチャンバにおいて新しい基板と共に搭載する回転テーブルチャンバを備え、
前記第１の線形配列の出口側と前記第２の線形配列の入口側とに接続され、前記第１の線形配列から基板キャリアを受け取り、前記基板キャリアを前記第２の線形配列に届ける回転テーブルを備える回転チャンバを備え、
前記第１の線形配列及び前記第２の線形配列の各々は、少なくとも１つの静的処理チャンバ及び少なくとも１つのパスバイ処理チャンバを備え、前記パスバイ処理チャンバは該チャンバ内に限定された処理ゾーンを有し、且つ該システムは、
基板キャリア移送機構を備え、前記基板キャリア移送機構は、
前記静的処理チャンバ内での処理中に前記基板キャリアを静止状態に維持し、
キャリアが、前記パスバイ処理チャンバの処理セクションにおいて既に処理された他のキャリアに追いつくまで、前記基板キャリアが前記パスバイ処理チャンバ内であるが前記処理ゾーン外を移動する間に前記基板キャリアを移送速度で移動させ、
前記基板キャリアが前記パスバイ処理チャンバ内の前記処理ゾーン内を移動する間に前記基板キャリアをパスバイ速度で移動させるように構成され、前記移送速度が前記パスバイ速度より速い、
ことを特徴とするシステム。

【請求項15】

前記ローディングチャンバに基板をロードするように構成されたローディングリフタ、及び
前記アンローディングチャンバから基板を除去するように構成されたアンローディングリフタ、
を含む基板ローディング装置を更に備える、請求項１４記載のシステム。

【請求項16】

前記ローディングリフタ及び前記アンローディングリフタの各々は、
上端に真空シール板を有する伸縮可能なブレードハウジング、
前記伸縮可能なブレードハウジング内部を移動可能なリフトブレード、及び
前記伸縮可能なブレードハウジング及び前記リフトブレードに結合され、前記伸縮可能なブレードハウジング及び前記リフトブレードを垂直に移動させる垂直移動機構、
を備える、請求項１５記載のシステム。

【請求項17】

カセットから基板を取り出し、前記基板を前記ローディングリフタに届けるように構成されたローディングロボットアーム、及び
前記アンローディングリフタから基板を除去し、前記基板を前記カセットに届けるように構成されたアンローディングロボットアーム、
を更に備える、請求項１６記載のシステム。

【請求項18】

前記ローディングロボットアーム及び前記アンローディングロボットアームの各々は軸を中心に回転可能で、基板を水平向きと垂直向きとの間で回転するように構成されている、請求項１７記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１１年１２月２７日に出願された米国仮出願第６１／５８０，６４２号の優先権の利益を主張するものであり、その開示内容は参照することによりそのまま本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

１．分野
本発明は、磁気ディスク、タッチスクリーンなど基板を処理し製造するためのシステム構成及び方法に関し、より詳しくは、複合静的及びパスバイ処理を用いる基板処理システムにおける基板キャリアのプロセスフローを向上するシステム及び方法に関する。

【0003】

２．関連技術
基板処理、例えば磁気ディスク、タッチスクリーンなどの製造は複雑で入り組んだプロセスである。カスタマイズされた大きな装置は、多数の層を有する基板を予備加熱し、コーティングし、その後基板をアニールし、冷却するなど、多数のユニークな処理ステップを実施する必要がある。基板を処理するマシンは通常大きな設置面積を有し、大きな稼働空間を必要とする。更に、マシンはハイテククリーンルーム内で動作させる必要があり、構築及び維持に費用がかかる。それゆえ、基板処理マシンの総設置面積を縮小するのが有利である。

【0004】

また、各基板ユニットを製造する処理速度は装置の価値、即ちスループットが最大になるように向上させるのが望ましい。処理速度の向上は、多くの処理ステップが最低動作必要時間を有し、基板を適正に製造するためには個別の塗膜を塗布し、加熱し、又は冷却しなければならないために、幾分難しい課題である。更に、得られる製品の適正な性能にとって基板の表面を覆う処理の均一性が極めて重要である。従って、いくつかのプロセスは静的処理を必要とし、処理中基板を静止状態に維持する必要があるが、他のプロセスはパスバイ処理を必要とし、処理中に基板を連続的に移動させる必要がある。

【0005】

この目的を達成するために、カリフォルニア州サンタクララ所在のインテヴァック社により製造されている２００Ｌｅａｎ（登録商標）のような現在の技術はシステムの総設置面積を縮小する解決法を提供している。２００Ｌｅａｎ（登録商標）は特許文献１に詳しく記載されており、その開示内容は参照することにより本明細書にそのまま組み込まれる。特許文献１に記載されているように、このシステムは静的処理又はパスバイ処理を提供するように動作することができる。静的処理又はパスバイ処理が可能な他のシステムも特許文献１に開示されている。

【0006】

特許文献２にも設置面積を縮小するために２つの処理チャンバのスタックを備える基板処理システムが開示されている。特許文献１に記載されている２００Ｌｅａｎ（登録商標）と同様に、特許文献２は１つのスタックから次のスタックへ基板を移送するリフトモジュールを開示し、基板キャリアの移送のために磁気手段、即ちリニアモータを使用することを記載している。

【0007】

しかしながら、現在のシステムは、静的処理とパスバイ処理の両方を単一の線形システムに組み合わせるという有効な解決法を提供していない。よって、静的処理及びパスバイ処理の両方を可能にしながら設置面積を最小にする改善された基板処理システムが必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第６，９１９，００１号明細書

【特許文献2】国際特許公開番号ＷＯ２００６／０２６８８６Ａ１パンフレット

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0009】

下記の本発明の概要は本発明のいくつかの態様及び特徴の基本的な理解を提供するために記載されている。この概要は、本発明の広範な概要ではなく、従って本発明の主要な又は重要な要素を特定すること又は本発明の範囲を限定することを意図するものではない。その唯一の目的は、以下に記載されるより詳細な説明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にある。

【0010】

本発明のいくつかの実施形態は複合静的及びパスバイ処理を可能にする基板処理システムを提供する。本発明のいくつかの実施形態は簡略化したシステム構造も提供する。

【0011】

本発明のいくつかの態様によれば、少なくとも１つの静的処理チャンバと少なくとも１つのパスバイ処理チャンバを有する基板処理システムにおける基板移送システムが提供される。基板は真空環境から出ることなく静的処理チャンバ内及びパスバイ処理チャンバ内で処理される。

【0012】

本発明の他の態様によれば、設置面積が縮小されたシステム構成が提供される。このシステムは、基板がシステム内で垂直に処理されるように構成され、各チャンバはその一つの側壁に取り付けられた処理ソースを有し、他の側壁の背後に相補的処理チャンバが存在する。一つの態様によれば、チャンバ本体は、アルミニウム等の単一の金属ブロックから切削加工され、この加工において、金属ブロックは両側から切削され、２つの相補的処理チャンバを分離する隔壁が残される。

【0013】

開示の実施形態によれば基板を処理するシステムが提供され、本システムは、
大気環境から真空環境内へ前記基板を導入するロードロックチャンバ、
基板を基板キャリア上にロードするローディング装置、前記基板キャリアを本システム内へ移送する車輪、
前記キャリアが静止している間に前記基板を処理する静的処理チャンバ、
移送セクション及び処理セクションを有するパスバイ処理チャンバ、及び
前記移送セクションにおいて前記基板キャリアを移送速度で移送させ且つ前記処理セクションにおいて前記基板キャリアをパスバイ速度で移送させるように構成された移送機構を備え、前記移送速度が前記パスバイ速度より速い、
ことを特徴とする。前記移送機構は、前記静的処理チャンバ及び前記パスバイ処理チャンバの基部に設けられた複数の車輪を備えることができ、複数の車輪の各々は独立に駆動されるものとすることができる。前記移送セクション及び前記処理セクションは単一の仕切りのない筐体内に画成することができる。更に、基板の同一側面又は反対側面を処理するために、前記基板キャリアが逆方向に移送され、システムの反対側でも処理されるように、前記基板キャリアを回転させるように構成された回転チャンバを備えることができる。本システムは、更に、前記静的処理チャンバと共通の壁を有する第２の静的処理チャンバ、及び前記パスバイ処理チャンバと共通の壁を有する第２のパスバイ処理チャンバを更に備え、前記キャリアは前記回転チャンバ内で回転された後に前記第２の静的処理チャンバ及び前記第２のパスバイ処理チャンバを逆方向に横断する。更に、基板キャリア上に基板をロードするように構成された第１のトランスレータ及び前記基板キャリアから基板を除去するように構成された第２のトランスレータを備えることができる。更に、前記第１のトランスレータに基板を導入するように構成された第１のロードロック装置、及び前記第２のトランスレータから基板を受け取るように構成された第２のロードロック装置を備えることができる。前記第１のロードロック装置に基板をロードするために第１のリフタ装置を使用し、前記第２のロードロック装置から基板を除去するために第２のリフタ装置を使用することもできる。カセットから基板を前記第１のリフタ装置にロードするように構成された第１のロボットアーム、及び前記第２のリフタ装置から基板をカセットにアンロードするように構成された第２のロボットアームを更に備えることができる。前記第１及び第２のロボットアームの各々は伸縮可能で回転可能であるとし得る。

【0014】

本発明の他の実施形態によれば、複数の処理ステーションを画成する処理チャンバ本体が提供され、該処理チャンバ本体は、
単一の金属ブロックから、第１、第２、第３及び第４の処理ステーションを画成するように機械加工された単一のチャンバ本体、
前記単一の金属ブロックから、前記第１及び第２の処理ステーションを横断するように機械加工された第１の基板移送通路、
前記単一の金属ブロックから、前記第３及び第４の処理ステーションを横断するように機械加工された第２の基板移送通路、及び
前記第１及び第３の処理ステーションの間及び前記第２及び第４の処理ステーションの間の流体連通を阻止するために、前記第１及び第３の処理ステーションを分離するとともに前記第２及び第４の処理ステーションを分離する、それらのステーションに共通の壁を備える、
ことを特徴とする。第１組の車輪が前記第１の処理ステーションから前記第２の処理ステーションへの基板の移送を可能にし、第２組の車輪が前記第４の処理ステーションから前記第３の処理ステーションへの基板の移送を可能にする。

【0015】

他の実施形態によれば、リフタ及びロードロックアセンブリが提供され、該アセンブリは、
下部シール板を有するロードロックチャンバ、
上部シール板を有するリフタ本体を備え、前記リフタ本体は前記上部シール板を前記下部シール板と係合させて真空封止を形成するために伸長可能であり、更に前記上部シール板を前記下部シール板から引き離して前記真空封止を破るために後退可能である、リフタアセンブリ、及び
前記リフタ本体内を移動可能であって、基板と係合し保持する機構を有し、前記リフタ本体内を伸張又は後退することで前記基板を昇降するように構成されたリフタブレードを備える、
ことを特徴とする。

【0016】

更に、真空内で基板を処理する線形システムが提供され、該システムは、
複数のチャンバの第１の線形配列を備え、前記第１の線形配列は、真空環境を維持するとともに、基板キャリアを１つのチャンバから直接次のチャンバへ第１の進行方向に移動させることができる通路を有し、
複数のチャンバの第２の線形配列を備え、前記第２の線形配列は、真空環境を維持するとともに、基板キャリアを１つのチャンバから直接次のチャンバへ前記第１の進行方向と反対の第２の進行方向に移動させることができる通路を有し、
前記第１の線形配列の入口側に配置され、基板を大気環境内から前記第１の線形チャンバ配列により維持されている前記真空環境内へ導入するように構成されたローディングチャンバを備え、
前記第２の線形配列の出口側に配置され、基板を前記第２の線形チャンバ配列により維持されている前記真空環境から大気環境へ取り出すように構成されたアンローディングチャンバを備え、
前記第１の線形配列の出口側と前記第２の線形配列の入口側とに接続され、前記第１の線形配列から基板キャリアを受け取り、前記基板キャリアを前記第２の線形配列に届ける回転チャンバを備え、
前記第１の線形配列及び前記第２の線形配列の各々は、少なくとも１つの静的処理チャンバ及び少なくとも１つのパスバイ処理チャンバを備え、前記パスバイ処理チャンバは該チャンバ内に限定された処理ゾーンを有し、且つ
基板キャリア移送機構を備え、前記基板キャリア移送機構は、
前記静的処理チャンバ内での処理中前記基板キャリアを静止状態に維持し、
前記基板キャリアが前記パスバイ処理チャンバ内であるが前記処理ゾーン外を移動する間前記基板キャリアを移送速度で移動させ、
前記基板キャリアが前記パスバイ処理チャンバ内の前記処理ゾーン内を移動する間前記基板キャリアをパスバイ速度で移動させるように構成され、前記移送速度が前記パスバイ速度より速い、
ことを特徴とする。前記ローディングチャンバに基板をロードするように構成されたローディングリフタ、及び前記アンローディングチャンバから基板を除去するように構成されたアンローディングリフタを更に備える。前記ローディングリフタ及び前記アンローディングリフタの各々は、上端部に真空シール板を有する伸縮可能なブレードハウジング、前記伸縮可能なブレードハウジング内部を移動可能なリフトブレード、及び前記伸縮可能なブレードハウジング及び前記リフトブレードに結合され、前記伸縮可能なブレードハウジング及び前記リフトブレードを垂直に移動させる垂直移動機構を備える。カセットから基板を取り出し、前記基板を前記ローディングリフタに届けるように構成されたローディングロボットアーム、及び前記アンローディングリフタから基板を除去し、前記基板を前記カセットに届けるように構成されたアンローディングロボットアームを更に備える。

【0017】

静的処理チャンバ及びパスバイ処理チャンバを有するシステムにおいて基板を処理する方法も提供され、該方法は、
基板を真空環境内に導入するステップ、
前記基板をキャリアにロードするステップ、
前記キャリアを前記静的処理チャンバ内に移送し、前記静的処理チャンバ内での処理中に前記キャリアをその位置に維持するステップ、
前記静的処理チャンバ内の処理が完了した時点で、前記キャリアを、前記パスバイ処理チャンバ内に位置する先行キャリアの背後の位置に到達するまで、前記パスバイ処理チャンバ内に移送速度で移送するステップ、
前記キャリアが前記先行キャリアの背後の位置に到達した時点で、前記キャリアの速度を下げ、前記キャリアを前記移送速度より低い処理速度で前記パスバイ処理チャンバ内を移送し続けさせるステップを備える、
ことを特徴とする。

【0018】

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は本発明の実施形態を例示し、記載とともに本発明の原理を説明し、例示するものである。図面は模範的な実施形態の主要な特徴を概略図で説明しようとしている。図面は実際の実施形態の全ての特徴又は図示される要素の相対寸法比を示すことを意図しておらず、正しい寸法比で示されていない。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態による基板処理システムの概略側面図である。

【図2】本発明の一実施形態による基板処理システムの概略上面図である。

【図3】基板キャリアの一実施形態の概略図である。

【図4】本発明の一実施形態による、図１及び図２に示されるようなシステムにおいて実施し得る処理シーケンスを示す概要フローチャートである。

【図5】一実施形態によるシステム５００の側面図を示す。

【図6】図５のシステムの上面図を示す。

【図7】本発明の一実施形態によるパスバイ処理チャンバのためのチャンバ本体の一例を示す。

【図8】図７のチャンバ本体の断面図である。

【図9】本明細書に開示するシステムのいずれにも使用できる基板キャリア９０５の別の例を示す。

【図10】図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の一実施形態による、図５及び図６に示されるようなシステムの動作中のスナップ写真の一例を示す。

【図11】本発明の一実施形態による、開示のシステムのいずれにも使用しうるローディング及びアンローディング機構の一例を示す。

【図12】基板がトランスレータ機構上にロードされる前に真空内への基板のローディングが行われる実施形態の概略図である。

【図13】本発明の一実施形態による、ロードロック真空弁付き基板リフタの概略図である。

【図14】基板ローディングのスループットの向上をもたらすシステムの別の例を示す。

【図15】本発明の一実施形態による、カセット内に基板をローディング及びアンローディングする装置の概略図である。

【図16】一実施形態によるモジューラ装置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の様々な態様は、ハードディスク、ＩＣ、タッチスクリーン等の製品を製造するための基板処理を提供する。開示の実施形態は、例えば複合静的及びパスバイ処理、設置面積の縮小、チャンバ製造の簡略化などの様々な特徴を示す。図示の実施形態のいくつかは２つ以上の特徴を使用するが、これらの特徴は様々な処理システムとともに独立に又は種々の組合せで実装することができる。

【0021】

本発明の一つの態様では、基板の複合静的及びパスバイ処理が可能である。図１の例で示すように、基板処理システム１００は、基板１０３に種々のコーティング又は処理を加えるために静的処理チャンバ１０２及びパスバイ処理チャンバ１０４の線形配列を備える。基板は、図３に詳細に示されるように、キャリア１０５に搭載（設置）される。キャリア１０５は、基板の全表面がコーティング及び／又は他の処理のために露出されるように基板の外縁と数点１０６でのみ接触する。また、キャリア１０５は、システム１００のチャンバ１０２及び１０４中を移動するように、レール及び電動車輪１０８と係合するキャリア基部１０９を有する。特に、以下で更に示されるように、トラック及び車輪の構成は一例にすぎず、例えばトラックなしで車輪のみ等の他の構成を使用してもよい。

【0022】

図１から明らかなように、基板は最初に静的処理チャンバ１０２内で処理され、即ち基板は処理中静止し、次に基板はパスバイ処理チャンバ１０４内で処理され、即ち基板は処理中移動し、次に基板は別のパスバイ処理チャンバ１０４内で処理され、次に別の静的処理チャンバ１０２内で処理される。これは、チャンバの遊休時間を最小にするためにキャリアの移動を同期させる必要があるという問題がある。即ち、高い稼働率のために、各チャンバが常に基板を処理し、別の基板に移る前に、別のチャンバが処理を完了するのを待つことがないようにする必要がある。例えば、チャンバ１０２がその基板への処理を完了したが、隣のパスバイ処理チャンバ１０４が処理を完了してない場合には、チャンバ１０２は、チャンバ１０４が処理を完了し、完了した基板を解放し、新しい基板への処理が開始し得るようになるまで無駄に待たなければならない。しかしながら、以下で説明するように、図１の実施形態はこの問題を克服し、どのチャンバも空転することがなく、全てのチャンバが基板を常時処理する。

【0023】

図１で実現される解決法を説明する前に、この実施形態の種々の要素について説明する。図１に示す実施形態では、システムはロードロック１０１を含み、これにより基板は大気環境からシステム１００の真空環境内へ導入される。真空は真空ポンプ１０７により維持され、真空ポンプ１０７は、図１の例に示すように、各チャンバに設けてもよいし、数個のチャンバで共有してもよい。基板は次に静的処理チャンバ、本例では加熱チャンバ１０２、内に移動される。本例では、真空弁１１２がロードロック１０１を大気環境から分離し、真空弁１１３が加熱チャンバ１０２をロードロック１１０から分離する。この特定の例では、加熱チャンバ１０２と処理チャンバ１０４との間には真空弁は設けられず、また複数の処理チャンバ１０４（図１にはそれらの２つが示されている）の間にも真空弁は設けられない。このような弁は必要に応じこれらのチャンバの間に設けても良いことは勿論である。例えば、静的処理チャンバ１０２が加熱ではなくプラズマ処理を実行する場合には、静的処理チャンバを処理チャンバ１０４から分離するために真空弁を使用すべきである。

【0024】

加熱チャンバ１０２は静的処理チャンバであり、基板は処理中静止状態に維持される。基板が所望の温度に到達すると、キャリアを第１のパスバイ処理チャンバ１０４に移動するために電動車輪１０８が駆動される。この実施形態の特徴によれば、車輪１０８は最初に、チャンバ１０４内で既にパスバイ処理された基板に追いつくようにキャリアを高速度で移送するように駆動される。キャリアがチャンバ１０２から出ると、新しいキャリアが処理のためにチャンバ１０２内に移送されるため、チャンバ１０２は遊休状態にとどまることはない。他方、キャリアがチャンバ１０４内のそれより前のキャリアに追いつくと、車輪１０８は減速され、追い上げ速度よりずっと低いパスバイ処理速度になる。従って、車輪は個別に又は群別に駆動する必要がある。駆動される車輪の位置に応じて、いくつかを個別に駆動しても、いくつかを対毎に駆動しても、及び群別に駆動してもよく、例えば全部で６個又は全部で８個の車輪を一緒に同じ速度で駆動してもよい。この構成は個別速度で駆動される車輪を有するものとみなされ、車輪のすべてが同じ速度で走行するように駆動されるわけではないことを意味する。このような構成を使用すると、移送システムを異なる位置で異なる速度で動作させることができる。従って、システム内の異なるキャリアをシステム内で異なる速度で同時に移送することができる。例えば、ある時点において、いくつかの車輪は静的処理チャンバでの処理を可能にするために静止し、いくつかの車輪はキャリアをパスバイ処理チャンバ又はキャリア移送チャンバ内に移動させるために移送速度で駆動されるが、他の組の車輪はパスバイ処理チャンバの処理セクション内での基板の処理を可能にするための処理速度で駆動される。代案として、リニアモータ構成を使用することもできる。

【0025】

本例では、処理チャンバ１０４はパスバイ処理チャンバであり、基板は処理中移動し続ける。本例では、２つのパスバイ処理チャンバ１０４を使用し、両方とも物理的気相成長（ＰＶＤ）であり、スパッタリングチャンバとも称する。基板１０３の全表面にスパッタされる材料の均一性を高めるために、基板キャリアはスパッタリング中移動し続ける。更に、本例では、ＰＶＤチャンバ１０４のマグネトロン１１５は、基板とスパッタリング源がともに処理中移動するように、前後に循環する。これは高レベルの均一性及びターゲット利用効率をもたらす。キャリアがパスバイ運動を維持している間、静止マグネトロンを使用してもよいことは勿論である。

【0026】

スパッタ層をアニールする必要がある場合には、処理チャンバ１０４の後段に第２の加熱チャンバ１０２が設けられる。第２の加熱チャンバ１０２も静的処理チャンバである。それゆえ、基板がスパッタリングマグネトロンのエッジを通過すると、キャリアを第２の加熱チャンバ１０２内に移すために適切に選択した車輪１０８が駆動される。キャリアが加熱チャンバ１０２内に配置されると、車輪は停止し、キャリアはアニール中静止する。図１の例では、出口ロードロックがシステムの終端に設けられる。ロードロック１１１は基板を真空環境から大気環境へ送り出す。

【0027】

図２は、図１に示すような基板処理システムの概略上面図である。図に示されるように、ヒータ１２２及びスパッタリング源１２４がチャンバの片側のみに設けられているため、基板の片面のみが１度に処理される。図２にはレール１３０も示され、レール１３０は電動車輪１０８と連動してキャリア１０５を移送するために使用される。本実施形態では、図３に示すように、キャリア１０５の基部１０９は延長部１２７及び車輪１２９を含み、延長部１２７及び車輪１２９はレール１３０及び車輪１０８と係合し、キャリアをシステム全体に亘って直立した状態で移送する。本実施形態では、牽引力を高めるために一組以上の車輪１０８及び１２９は磁化された車輪とする。また、リニアモータを使用する場合には、一連の磁石１０１がキャパシタの基部に装着される。

【0028】

図４は、図１及び図２に示すようなシステムで実行し得る処理シーケンスを示す概要フローチャートである。ステップ４００において、基板がロードロック内に移送され、キャリアに搭載される。次にステップ４０５において、ロードロックが排気され、排気が終了すると、ステップ４１０において、キャリアが静的処理チャンバ内に移送され、静的処理システム内に「駐車」される。ステップ４１５において、静的処理が実行され、例えば基板が静止した状態で過熱される。静的処理が完了すると、例えば基板が所望の温度に達すると、ステップ４２０において、キャリアは高速移送を実行してパスバイ処理チャンバ内に入り、パスバイ処理チャンバ内で既に処理されたキャリアの背後の位置に着く。キャリアは前方のキャリアの背後の位置に到達すると、その速度を下げ、パスバイ速度になるため、ステップ４２５において、パスバイ処理がパスバイ速度で実行される。キャリアは前基板に「追いつく」ために静的処理チャンバからパスバイ処理チャンバまで高い移送速度で移動するため、スパッタリングチャンバから見れば、基板は常に処理されている点に留意されたい。即ち、一連の基板が前後に並んでパスバイ速度で不断に移動されるので、スパッタリングチャンバは全時間に亘り完全に使用され、連続的にスパッタリングを実行する。従って、スパッタリング源は繰り返しオン及びオフする必要がなく、チャンバ内で基板が処理されない時間はない。従って、スパッタリング源は完全に利用される。他方、キャリアがチャンバ１０２を移送速度で離れたとき、新しいキャリアを静的処理のためにチャンバ１０２内に導入することができる。

【0029】

次に、設置面積の大きな増大なしに処理チャンバの数を２倍にする別の実施形態について説明する。このような一つの例が図５及び図６に示されている。図５は一実施形態によるシステム５００の側面図を示し、図６は図５のシステムの上面図を示す。図５及び図６に示す実施形態は背中合わせに配置された図１の２つのシステムとみなすことができる。このような構成は、小さな設置面積の増大のみで処理容量を増大できるのに加えて、同じ側から基板がシステムに進入及び退出できる点で有利である。これはクリーンルーム環境に対して極めて有益であり、クリーンルーム環境においては、基板はクリーンルーム壁の一方の側から到来し、壁の向こう側で動作するシステムに進入し、システムからクリーンルーム壁の入口と同じ側へ退出する。

【0030】

引き続き図５及び図６を参照すると、基板は入口ロードロック５０１を経てシステムに進入し、次にローディングチャンバ５０３に移動され、ここで基板がキャリアに搭載される。キャリアはトラック５３０ａ及び５３０ｂ上の車輪５０８又はライダ及びリニアモータ（図示せず）により移送される。車輪５０８はキャリアを最初に処理チャンバ、例えば加熱チャンバ５０２ａ、に移送する。チャンバ５０２ａ内での処理中、キャリアは静止する。チャンバ５０２ａ内の処理が完了すると、例えば基板が適切な温度に到達すると、このキャリアは処理チャンバ５０４内で既に処理された先行キャリアに追いつくために高速移送速度に加速される。このキャリアは先行キャリアに追いついたとき減速され、高速移送速度より低いパスバイ速度で移送される。図６に示されるように、パスバイ処理チャンバ５０４はスパッタリング源５２４ａ，５２４ｂ，５２４ｃ及び５２４ｄに対応する４つのスパッタリングステーションを有し、これらは背中合わせに対として配置される。従って、本例では、基板は最初にスパッタリング源５２４ａ及び５２４ｂで処理される。ステーション５２４ｂでの処理が完了すると、キャリアは再び高速移送速度に加速され、キャリア転送チャンバ５１９に入る。本例では、キャリア転送チャンバ５１９は回転テーブル５１７を含み、この回転テーブルは第１通路、例えばトラック５３０ａ、からのキャリアを受け取り、反対方向に進む第２通路、例えばトラック５３０ｂ、に移す。キャリアがトラック５３０ｂに移されると、キャリアは再びパスバイ処理移送速度に加速され、スパッタリング源５２４ｃ及び５２４ｄにより処理される。スパッタリングステーション５２４ｄでの処理が完了すると、キャリアは、必要に応じ静止アニーリングのために、再び加速されて加熱チャンバ５０２ｂに移送される。アニーリングが完了すると、キャリアはアンローディングチャンバ５２３に移送され、ここで基板はキャリアから取り外され、ロードロック５１１に移送される。基板が取り除かれたキャリアは次に回転チャンバ５２９に移動され、ここでキャリアはトラック５３０ｂから５３０ａに移され、ローディングチャンバ５０３においてこの基板に再び新しい基板が搭載される。

【0031】

図６に示されるように、キャリア移送チャンバ５１９が回転テーブル５１７を含む実施形態では、回転テーブル５１７は２つのキャリアシート５１７ａ及び５１７ｂを有する。基板の片面のみが処理される場合には、キャリアシート５１７ａ及び５１７ｂは固定であるため、回転テーブルが１８０°回転すると、シート５１７ａに置かれたキャリアはシート５１７ｂがその前に占めていた位置になるため、トラック５３０ａ上を走行してきたキャリアは今度はトラック５３０ｂ上を反対方向に走行する。シートが固定の場合、スパッタリング源５２４ａ及び５４２ｂにより処理された同じ表面がスパッタリング源５２４ｃ及び５２４ｄにより処理される。他方、スパッタリング源５２４ｃ及び５２４ｄが基板の反対側表面を処理するのが望ましい場合には、シート５１７ａ及び５１７ｂは回転テーブル５１７の回転と同時に１８０°回転される。これは図６に湾曲矢印で示されている。代案として、吹き出しで示されるように、回転テーブルを除去し、代わりに１つのキャリアシート５１７ｃをトラック５１８上で直線的に往復移動させてもよい（両方向矢印で例示されている）。基板の同じ側の表面の処理が望ましい場合には、シート５１７は第２の通路位置（破線）に直線的に移動すると同時に１８０°回転される。しかしながら、本例ではキャリア転送チャンバは１つ又は２つのキャリアを転送するが、他の実施形態では３つ以上のキャリアをキャリア転送モジュール内に格納してもよいことに注意されたい。

【0032】

図７は、チャンバ５０４のようなパスバイ処理チャンバのためのチャンバ本体の一例を示し、図８は図７のチャンバ本体の断面を示す。この実施形態によれば、チャンバ本体はアルミニウムなどの一つの金属片から、背中合わせに対を成して位置する４つの処理ステーションを構成するように一体成形される。本例では、一つのアルミニウム片を切削加工して貫通路５３４ａ及び５３４ｂを形成し、それらの中にキャリアを移送するトラックが設置される。図に示すように、貫通路５３４ａ及び５３４ｂが切削されるとき、隔壁５４０が残され、チャンバ本体は隔壁５４０を中心に対称的な２つの部分に分離される。また、各面を貫通して、スパッタリング源を設置するためにそれぞれ１対の穴が切削される。本例では、穴５４４ａ及び５４４ｂの対が穴５４４ｃ及び５４４ｄの対に対向して切削される。更に、電動車輪５０８の設置を可能にするためにアクセス穴５３８が切削される。必要に応じ、真空ポンプへのアクセスを提供するために穴５３７も切削され、真空弁のための穴５３９も切削される。同様に、チャンバ付属品及び／又は支持部の取付け点又は部分を与えるために他のネジ付き穴又はネジなし穴を切削してもよい。

【0033】

図９は本明細書に記載するシステムのいずれにも使用できる基板キャリア９０５の別の例を示す。キャリア９０５はキャリア１０５とは、車輪を持たない点で相違する。代わりに、牽引及び移送用の磁気及び電動車輪を含む全ての車輪はシステムの様々なロードロック及びチャンバの内部に設けられる。この実施形態では、システムはトラックを持たないで、各チャンバの基部がキャリア９０５を垂直に維持し移送する電動車輪及びアイドル車輪を有する（まとめて車輪１０８というが、図９には一部の車輪しか示されておらず、「・・・」は車輪の配列が通路全長に亘って続くことを示している点に注意されたい）。キャリアの基部９０９は車輪と係合し、処理及び移送中キャリアを垂直に維持する。この構成はキャリアを極めて薄くすることができるため、ロードロックチャンバを極めて急速に排気することができるとともに、真空弁のゲートブレードの行程が極めて短くなるために真空弁を極めて高速に開閉することができる。基板は空間９０３内に接点９０６によって保持され、これらの接点のうち２つは固定であり、２つはクリップ９２７により可動である（図９には１つのクリップのみが見える）。クリップ９２７が図に円弧状矢印で示すように動かされると、ピンが引っ込み、基板の設置が可能になる。次にクリップは開放され、接点９０６が基板にばねで押し付けられる。また、図に破線で示すように、電動車輪の代わりにリニアモータを使用する場合には、一連の永久磁石９０１を基部９０９に配列し、チャンバの基部に設置されたリニアモータコイル（図示せず）と連動して推進力を発生させてもよい。同様の構成は本明細書に記載する他のキャリアに対して使用することもできる。

【0034】

図１０Ａ及び１０Ｂは、図５及び図６に示されるようなシステムの動作中のスナップ写真の一例を示す。図に示すように、いくつかのキャリアがシステム内で連続的に動作している。キャリア１０５ａが回転ステーション１７１内に示され、このキャリアは、アンロードステーション１７２ｂにおいてこのキャリアから基板が除去された後に（図１０Ｂ）、直ちにロードステーション１７２ａに移動することができる。この時点において、キャリア１０５ｂがロードステーション１７２ａにあり、既に基板が搭載され、直ちに加熱ステーション１７３ａに移動することができる。加熱ステーション１７３ａでは、キャリア１０５ｃ上の基板が規定の温度に到達しており、このキャリアはこのチャンバを出発し、キャリア１０５ｄに追いつくために高速移送速度に加速しようとしている。本例では間に開口通路を有する２つのスパッタリングチャンバである、処理チャンバ１７４ａ及び１７５ａでは、３つのキャリア１０５ｄ−ｆが処理速度で次々に移動しており、それらの基板がスパッタリング源からスパッタされた材料で堆積される。図に示すように、このスナップ写真は、キャリア１０５ｇがチャンバ１７５ａ内の処理を完了し、回転チャンバ１７６内へ急送された直後に取られたものである。そこから、キャリア１０５ｇは図１０Ｂに示すシステムの反対側を反対方向に移送されるように置かれ、このときキャリア１０５ａが今存在する位置になる。

【0035】

図１０Ｂに示すように、キャリア１０５ｈ−ｊはチャンバ１７４ｂ及び１７５ｂのスパッタリング源の前方を処理速度で次々移動している。キャリア１０５ｋはアニールステーション１０３ｂで静止するとともに、キャリア１０５ｌはアンロードステーション１７２ｂで静止し、ここで基板がキャリアから除去される。そこから、このキャリアは回転ステーション１７１内のキャリア１０５ａで示す位置を取る。

【0036】

明らかなように、スパッタリング源１１５ａ−ｄの前方の空間は常に基板で占められるため、スパッタリング源１１５ａ−１１５ｄは連続的に動作し、よって十分に利用される。他方、加熱及びアニール処理は静的モードで実行することができ、よってこれらのチャンバの大きさ及び構成を単純化することができる。静的処理チャンバとパスバイ処理チャンバの混合を可能にするために、２つの移送速度、即ち高速移送速度とパスバイ処理速度を使用する。本例では、これは、少なくとも３つの動作モード（即ち停止、処理速度及び処理速度より速い高速移送速度）で動作し得る電動車輪を用いて達成される。本例では、各移送車輪を各モードで独立に動作させることができるが、車輪はそれらの位置に応じて群別に動作可能にしてもよい。例えば、スパッタリングチャンバの中心部の車輪は決して高速移送速度で動作しないで、パスバイ処理速度でのみ動作する。同様に、スパッタリングチャンバの入口及び出口に近い車輪は決してパスバイ処理速度で動作しないで、高速移送速度でのみ動作する。

【0037】

また、パスバイ処理チャンバは、入口側のデッドスペース１８１が、基板の前縁から処理を開始できるようにキャリアを入力することを可能にするとともに、出力側のデッドスペース１８２が、回転チャンバ内へ加速される前に基板の後縁まで完全に処理できるようにキャリアを退出させることを可能にするような大きさにする。入口側のデッドスペース１８１は入力するキャリアを加速し、基板の前縁が処理領域に入る前に先行キャリアに追いつくための空間も提供する。従って、デッドスペース１８１は処理チャンバの移送セクションと呼ぶこともできるが、チャンバの残部は処理セクションと呼ぶことができる。正しい寸法比で描かれていないが、図１０に例示されるデッドスペース１８１は、キャリア１０５ｄの基板の後縁がスパッタリング源１２４の前縁１９１に到達する前に、キャリア１０５ｃを加速しキャリア１０５ｄに追いつくような大きさになっている。従って、本例では、移送セクションは基板の幅より広くされる。このようにすると、先行基板の全表面のスパッタリング処理が完了する前に新しいキャリアをパスバイ処理チャンバ内に収容することができる。

【0038】

図１１は、開示のシステムのいずれにも使用し得るロード及びアンロード機構の一例を示す。図１１の例は図６のＢ−Ｂ線上の断面として示されている。図１１は、ロードチャンバ１１０３に結合されたロードロックチャンバ１１０１及びアンロードチャンバ１１２３に結合されたロードロックチャンバ１１１１を示す。これらのチャンバは真空ポンプ１１０７により排気される。代わりに、以下に更に説明するように、チャンバ１１０１及び１１１１はそれらの対応するロード及びアンロードチャンバ１１０３及び１１２３と同じ真空環境で維持して、チャンバ１１０１及び１１０３間及びチャンバ１１１１及び１１２３間にゲートを設ける必要がないようにしてもよい。即ち、チャンバ１１０１及び１１０３間及びチャンバ１１１１及び１１２３間にフリー通路を設けてもよい。このような構成は図１２−１５の実施形態に関して十分に説明される。

【0039】

カセット１１２０がレール１１２１上を走行して新しい基板を処理システムに持っていき、システムから処理済み基板を持ち去る。カセット１１２０ａはロード位置にあり、ここでリフタ１１１３が新しい基板の１つをロードロック１１０１内へと垂直に持ち上げる。ロードロック１１０１内では、トランスレータ（平行移動装置）１１０９がリフタ１１１３から基板を除去し、それを水平方向に移動し、キャリア１１０５ａにロードする。隔壁１１４０の反対側では、トランスレータ１１０８がキャリア１１０５ｂから基板を除去し、それをリフタ１１１４に渡す。リフタ１１１４は基板をカセット１１２０ｂ内へ降下する。

【0040】

明らかなように、基板の大きさ及びトランスレータ機構の大きさのために、ロードロックチャンバ１１０１及び１１１１はかなり大きくなり得るため、新たな基板を導入する度にポンプで真空にするのに長時間を要し得る。これは特に、基板がトランスレータにより垂直向きで水平方向に移動される場合である。これが問題となる場合には、それを種々の方法で克服することができる。例えば、ポンピングを開始する前にいくつかの基板をロードロック内にロードすることによって、トランスレータチャンバ内に別のバッチを導入する必要が生じる前に、いくつかのキャリアをトランスレータにより次々にロードすることができるようにする。これは実行可能な解決策であるが、トランスレータ機構の構造を複雑にするとともに、トランスレータチャンバを真空環境にポンプで減圧する必要があるため、依然としてキャリアをロードできない期間を必要とする。別の解決策が図１２に示されている。

【0041】

図１２は、基板がトランスレータ機構にロードされる前に基板を真空内にロードすることを実行する実施形態の概略図である。図１２において、図１１に示す要素と同等の要素は同等の参照番号で特定されている。図１２に示されるように、チャンバ１２０１及び１２１１は、それぞれのロード及びアンロードチャンバ１１０３及び１１２３に開口した、ゲートのない開口部を持ち、それぞれのチャンバと大気の共有を可能にするとともに、これらのチャンバ間での基板の自由な通過を可能にする。従って、本質的には、これらのチャンバはロードロックとして作用せず、この意味で大気環境と真空環境との間で循環されない。従って、本質的には、これらのチャンバはそれぞれロードチャンバ及びアンロードチャンバ１１０３及び１１２３を単に延長したものであり、トランスレータチャンバと称することもできる。

【0042】

トランスレータチャンバ１２０１はその床面に取り付けられたローディングロードロック１２０３を有する。ローディングロードロック１２０３は大気と介接する下部真空弁１２０７及びトランスレータチャンバ１２０１と介接する上部真空弁１２０９を有する。ローディングロードロック１２０３は基本的には矩形断面のチューブであり、基本的には基板自体よりわずかだけ大きい、極めて小さな内部容積を有するものとして作られるため、それはポンプ１２０５によって容易に急速に排気することができる。即ち、ローディングロードロック１２０３の内部は基板と同じ形状を有し、わずかだけ大きいものとして作られる。トランスレータチャンバ１２０１は真空ポンプ１１０７によって一定の真空に維持される。また、１つのポンプだけでトランスレータチャンバ１２０１及びローディングロードロック１２０３を排気することができるように適切な弁付き配管を使用してもよい。

【0043】

弁１２０７が開かれ、弁１２０９が閉じられると、リフタ１１１３が基板をロードロック１２０３内にロードする。次に弁１２０７が閉じられ、ポンプ１２０５がロードロックチャンバ１２０３を排気する。排気が完了すると、弁１２０９が開かれ、基板はトランスレータ１１０９にロードされる。これは弁１２０７内を自由に滑動するリフタ１１１３の上部によって可能である。アンロードのためには逆のプロセスが実行される。即ち、両弁１２０８及び１２１０が閉じられると、ポンプ１２０６がアンローディングロードロック１２０４を排気する。次に弁１２０８は閉じたまま、弁１２１０が開かれ、基板がトランスレータ１１０８から取り外され、ロードロック１２０４内にロードされる。次に弁１２１０が閉じられ、弁１２０８が開かれ、基板がロードロック１２０４から取り出され、カセット１１２０ｂにロードされる。

【0044】

図１３は、基板リフタとロードロック弁の組み合わせ機構の概略図である。図１３に示す実施形態は図１２に例示するシステムに使用し得る。図１３において、リフタ素子１３４の筐体として作用する本体１３１はモータ１３５により垂直方向に移動し得る。リフトブレードのようなリフタ素子１３４は本体１３１の内部に自由に滑動し、モータ１３６により垂直方向に移動される。この実施形態では、モータ１３５及び１３６を備える垂直運動機構は本体１３１及びリフタ素子１３４に垂直運動を与えるため、それらは互いに独立に移動される。シール１３３を有するシール板１３２が本体１３１の上端部に固定される。シール板１３２は、例えば図１２の相補シール板、例えば図１２の弁１２０７、と係合するよう構成され、それとともに真空封止を構成する。

【0045】

動作中、本体１３１及びリフタ素子１３４が両方ともそれらの低位置に位置する初期位置において、基板がリフタ素子の先端部、例えばリフトブレード１３４の上に載置される。本体１３１及びリフタ素子１３４が両方とも、基板がロードロック、例えば図１２のロードロック１２０３、内に完全に入り且つシール板１３２がロードロックの相補シール板と係合して真空封止を形成する位置まで上昇される。それからロードロックにおいて真空化がなされる。真空状態に到達すると、弁１２０９が開かれ、リフタ素子１３４が本体１３１内を自由に滑動して更に上昇され、基板をトランスレータの到達範囲内に位置させるため、トランスレータが基板と係合可能になる。次にリフタ素子１３４は下降し、弁１２０９の閉鎖を可能にする。弁１２０９が閉鎖されると、ロードロックは大気圧に戻すことができ、本体１３１及びリフタ素子１３４は別の基板を受け取る初期位置へ下降される。

【0046】

図１２から明らかなように、リフタは基板を垂直に保持して垂直方向に移動させるように構成され、トランスレータは基板を垂直に保持して水平方向に移動させるように構成されている。キャリアも基板を垂直に保持するように構成されている。従って、基板は一旦カセットから離れると、システム内に移送され処理され、カセットに戻されるまでの間中垂直向きになる。カセット内では、以下で更に説明されるように、基板は垂直向き又は水平向きに置くことができる。

【0047】

図１４はシステムの別の例を示し、この例は基板ローディングのスループットの向上をもたらす。このシステムは、図１２に示すシステムに類似し、図１２と同等の要素は同等の参照番号で示されている。図１４の実施形態は、ロード側に２つのロードロックを含み、アンロード側に２つのロードロックを含むことによって、図１１及び１２の実施形態より高速の基板ローディングが可能である。ロード側では、第１のロードロック１２０３及び第２のロードロック１４０３は、図１３に示す組合せ弁−基板ローディング機構を用いて、図１２について説明したように構成することができる。即ち、組合せ弁−基板ローディング機構１１１３はロードロック１２０３と連動するとともに、組合せ弁−基板ローディング機構１４１３はロードロック１４０３と連動する。動作中、一方の側で、例えばロードロック１２０３が真空レベルにポンピングされているとき、他方の側では、例えばローディング機構１４１３が上昇して新たな基板をロードロック１４０３にロードすることができる。次に、ロードロック１４０３が真空ポンピング動作を開始すると、ロードロック１２０３内の基板はトランスレータ１１０９まで上昇し、次いで別の基板の再ロードに備えて大気圧レベルにポンプアップされる。同様の動作がアンロード側でも実行され、組合せ弁−基板ローディング機構１１１４がロードロック１２０４と連動し、組合せ弁−基板ローディング機構１４１４がロードロック１４０４と連動する。

【0048】

図１１−１４の実施形態では、基板はカセットから直接リフトブレードによりリフトされるものとして示されている。しかしながら、このような構成は必ずしも有効ではない。例えば、いくつかの製造設備では、カセットは一般に、基板をカセット内に水平向きに置くように構成されている。このような設備では、リフトブレードは垂直向きの基板と係合するように設計されているため、カセットから基板を持ち上げることはできない。更に、一部のシステムでは、カセットを移送するトラックが処理システムのロードチャンバと整列しないため、基板を簡単に垂直方向に持ち上げてロードチャンバに入れることはできない。

【0049】

図１５は基板をカセットにロード及びアンロードするシステムの概略図であり、このシステムでは基板はカセット内に水平向きに維持され、カセットを移送するトラックは遠くにあり、ロード及びアンロードチャンバと整列していない。従って、図１５の例は前段落で強調された２つの問題に対する解決策を提供する。図１５の実施形態は図１４のシステムに実装されるものとして示され、図１４のＣ−Ｃ線上の断面図として示されている。他の図中の要素と同等の図１５中の要素は同じ参照番号で示されている。図１５において、カセット１１２０ａ，１１２０ｂ等のためのトラック１１２１はシステムのローディングセクションの下方ではなく前方に位置している。例えば、トラック１１２１は回転可能チャンバ５２９及びトランスレータチャンバ１２０１及び１２１１の前方に示されている。回転チャンバ５２９及びトランスレータチャンバ１２０１及び１２１１は切断線Ｃ−Ｃの上方に位置するので破線で示されている点に注意されたい。

【0050】

ロボットアーム１５５０及び１５５５は、両方向矢印及び回転矢印で示されるように、伸縮可能であるとともに回転可能である。各基板をシステムにロードするために、ロボットアーム１５５０は伸張してカセット１１２０ａから基板を取り出す。ロボットアームは次にリフタ１１１３又は１４１３の一つと整列する位置まで後退し、リフタがその縁で基板と係合し基板をロボットアームから除去できるように回転する。このようにして、ロボットアーム１５５０は基板を両リフタ１１１３及び１４１３にロードすることができる。同様に、システムから基板をアンロードするためには、ロボットアーム１５５５は、リフタ１１１４又は１４１４から基板をロボットアーム１５５５の上にロードできるように後退し且つ回転した位置を取る。基板がロボットアーム１５５５の上にロードされると、ロボットアームは伸張し且つ回転して基板をカセット１１２０ｂの上に置くことができる。

【0051】

図１５のシステムでは、基板は片面のみが処理される。カセット１１２０ａ内の基板が予め決められた背面及び前面を有する場合には、適正な表面を処理ソースに向けて位置させることが重要である。例えば、スパッタリング層が各基板の適正表面（前面又は後面）に堆積される様に基板を置くことが重要である。これは、基板をカセット内に交互の向きに置く、例えば上向き、下向き、上向き、下向き等のように置くことで行うことができ、これによりロボットが基板をリフタ１１１３及び１４１３上に順に置けば、それらの基板がトランスレータチャンバ１２０１上にロードされるとき、それらの基板がすべて同じ方向に向くようになる。即ち、ロボットは、基板をリフタ１４１３の上に置くために一方向に、例えば時計方向に回転するが、基板をリフタ１１１３の上に置くとき、反対方向、例えば反時計方向に回転する。

【0052】

他方、カセットは工場内の他のシステムの間を移送されるため及び殆どの通常の機械はカセット内の基板が全て同じ方向を向いていることを期待するため、基板がカセット内ですべて同じ方向を向いている場合でも、基板を正しくロードするシステムが有効である。これを達成するために、一実施形態によれば、ロボットアームは常に同一方向、例えば時計方向に回転させられる。しかしながら、ロボットアームは基板と下から及び上から交互に係合する。例えば、カセット１１２０ａから第１の基板をロードするために、ロボットアーム１５５０は第１の基板と下から係合し、後退し、９０度時計方向に回転し、第１の基板をリフタ１４１３の上にロードする。次にロボットアーム１５５０は更に９０度時計方向に回転し、伸張し、第２の基板と上から係合する。ロボットアームは次に後退し、更に９０度時計方向に回転し、第２の基板をリフタ１１１３の上にロードする。次にロボットアームは更に９０度回転し、伸張し、第３の基板と下から係合し、以下同様である。このように、ロボットアームは常に同じ方向に回転するが、そして基板はカセット内に同じ方向に向けて配置されるが、これらの基板はトランスレータチャンバ１２０１に導入されるとき、同様に同じ方向に向くことになる。

【0053】

図１５の吹き出しは、ロボットアームの回転及び２つのリフタ１１１４及び１４１４による基板の昇降をより良く示す、ロボットアーム１５５５の正面図を提供する。ロボットアーム１５５５はクリップ１５５２で基板１１０５をつかみ、保持し、カセットから取り出す。ロボットアーム１５５５は次に軸１５５３を中心に９０度回転するため、破線で示すように、基板１１０５はリフタ１４１４と整列する。基板１１０５がリフタ１４１４により持ち上げられた後、ロボットアーム１５５５は伸張し、更に９０度回転し、カセットから別の基板を取り出すが、このときは前基板とは反対の方向から取り出す。即ち、ロボットアームが第１の基板を、そのクリップを基板の上から係合させてつかむ場合、ロボットアームは第２の基板を、そのクリップを基板に下から係合させてつかむ。ロボットアームは次に後退し、９０度回転するため、基板はリフタ１１１４と整列する。

【0054】

図１６はシステムのモジュール化を強調表示する別の実施形態の概略図である。この実施形態では、４つの汎用要素を提供し、これらの要素は種々のシステムを生成するために必要に応じ混合し、適合させることができる。図１６のシステムの汎用要素は、キャリア移送モジュール１６００、基板ロード／アンロードモジュール１６０５、静的処理モジュール１６１０及びパスバイ処理モジュール１６１５である。これらの４つのモジュールはビルディングブロックであり、これらのビルディングブロックの任意の１つ以上を任意の組み合わせで使用することで様々なシステム構造を構築することができる。ビルディングブロックの各々は自己の真空設備を有し、任意の他のビルディングブロックに直接接続可能であり、１つのモジュールが相手モジュールの開口部に嵌合する真空弁を提供する。更に、モジュールは回転対称（重心記号と湾曲矢印で示されている）に構成されている。即ち、ロード／アンロード、静的処理及びパスバイ処理モジュールの各々は１８０度回転でき、相手チャンバに同じ位置で接続することができる。キャリア移送モジュールも回転対称に構成される。但し、このモジュールが１８０度回転すると、このモジュールはシステムの反対側に接続することになる。更に、ロード／アンロード、静的処理及びパスバイ処理モジュールの各々は背中合わせに配置された２つの同一の真空チャンバを有し、第１の側がロードモジュールから出発する第１の処理通路を構成し、第２の側がアンロードモジュールで終了する第２の処理通路を構成する。

【0055】

この例では、キャリア移送モジュール１６００は、他の実施形態について説明された、回転可能な又は直線的に移動可能なキャリアシート５１７を有することができる。図１６では、キャリア移送モジュール１６００はシステムの左側に置く向きで示されている。別のキャリア移送モジュール１６００を１８０度回転した向きで使用し、システムの右側に置くことができる。キャリア移送モジュール１６００は自己の真空ポンプ設備を有し、片側の移送路に真空弁１６０２を有し、反対側の移送路に開口部１６０３を有する。他のモジュール１６０５，１６１０及び１６１５の各側に同様の真空弁１６０２及び開口部１６０３が配置される。明らかなように、各弁１６０２は相手モジュールの開口部１６０３と結合するように構成されている。

【0056】

上述したように、ロード／アンロードモジュール１６０５は対称であるため、いずれの側もロード側とすることができるが、反対側がアンロード側になる。基板ローダ１６３１は図１２の実施形態のリフタ１１１３と同様に構成できるが、ローディングは図１２に示すように下から行うことができ（この場合には図１６は「折り返し」図である）、また図１６に示すように横から行うことができる。この実施形態では、ロード側及びアンロード側の各々は２つのローダ１６３１を有する。図１２の実施形態と同様に、ローダは開口部１２０７及び１２０８を封止するとともに真空弁１２０９及び１２１０で動作するように構成される。ロード／アンロードモジュール１６０５の各側の開口部１６０３及び真空弁１６０２は他の任意のモジュールと結合できるため、ロード／アンロードモジュール１６０５はシステム内の任意の位置に設置することができる。

【0057】

静的処理モジュール１６１０は、例えば加熱、冷却、静的堆積、静的エッチング等に使用できる。モジュール１６１０の両側は同一であるが、各側に異なる静的処理装置を設置することができる。例えば、静的処理装置１６２２はヒータとし得るが、静的処理装置１６２４は基板を冷却するヒートシンクとし得る。しかしながら、処理モジュール１６１０は、任意の処理側に任意の処理装置を組み込むことができるように、またいつでも他の処理装置と置換できるように構成されている。

【0058】

パスバイ処理モジュール１６１５は図７に示すパスバイ処理チャンバ５０４と同様の構造を有する。このモジュールの各真空チャンバは図１０Ａ及び１０Ｂに示されるものと同様のデッドスペース１８１を有する。パスバイ処理モジュール１６１５に組み込まれる処理のタイプ及び処理装置の数に応じて、デッドスペース１８１を設けることもできる。各真空チャンバは１以上の処理装置の組み込みに備えている。例えば、２つのマグネトロン１６１５が一方のチャンバに設けられ、２つのマグネトロン１６１６が他方のチャンバに設けられる。マグネトロン１６１６及び１６１５のすべては同じ材料を基板に堆積してもよく、またマグネトロン１６１５は一つの種類の材料を堆積するが、マグネトロン１６１６は異なる種類の材料を堆積してもよい。更に、マグネトロン１６１５の各々は異なる材料を堆積するが、マグネトロン１６１６の各々はマグネトロン１６１５のミラー配置で異なる種類の材料を堆積してもよい。各真空チャンバに設けるマグネトロンの数は所望の処理に応じて選択できることもちろんである。

【0059】

上記の実施形態の説明において、キャリアはパスバイ処理チャンバ内を一方向に連続的に移動するものと仮定したが、他の構成も実装可能である。例えば、１つのキャリアがデッドゾーン内で静止している間に、パスバイ処理チャンバの処理側内のキャリアを処理装置の前方で前後に振動させてもよい。マグネトロンの前方でのキャリアの前後の振動は基板上への均一な層の堆積を助ける。更に、パスバイ処理チャンバの処理ゾーンで処理された基板を有するキャリアは特定の処理のための所定の期間の間静止した状態に保持できる。

【0060】

開示の実施形態を具体的に説明したが、本発明の原理を包含する他の実施形態も可能である。更に、種々の動作を特定の順序で記載しているが、その順序は一例にすぎない。種々の動作は任意の特定の実装にあたり本発明の特徴に準拠しながら再配列すること、変更すること又は除去することができる。

【0061】

すべての方向指示（例えば上、下、上向き、下向き、左、右、左方向、右方向、上部、底部、上方、下方等）は本発明の実施形態の理解を助けるために識別目的にのみ使用され、特に請求の範囲で明記されない限り、位置及び方向又は本発明の使用について何ら限定するものではない。結合指示（例えば装着、結合、接続等）は広く解釈されるべきであり、結合された要素間の中間部材及び要素間の関係する動きを含んでもよい。また、結合指示は、必ずしも２つの要素が直接接続され、互いに固定された関係にすることを意味しない。

【0062】

いくつかの例において、構成要素は、特定の特性を有する及び／又は他の部分に接続される「端部」に関連して記載されている。しかし、本発明は、他の部分との接続点を超えた直後に終端する構成要素に限定されないことは当業者に理解されよう。従って、用語「端部」は広義に解釈すべきで、特定の要素、リンク、構成要素、部材などの終端に隣接する領域、その後方、前方又は近くの領域を含むものとする。以上の記載の含まれる又は添付図面に示されるすべての事項は単なる例示であって、限定することを意図していない。本発明の細部又は構造は添付の請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱することなく変更が可能である。

【0063】

本明細書で使用され且つ添付の請求の範囲で使用される構成要素の単数表現は、文脈上そうでないという明確な指示がない限り、複数の存在を含むことに注意しなければならない。

【0064】

本開示を読むと当業者に明らかなように、本明細書に記載され示された個々の実施形態の各々は個別の構成要素及び特徴を有し、それらの特徴は、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、他の任意の実施形態の特徴から又はこれらの特徴と容易に分離又は組み合わせることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】