特表 2024-535474 両面ＰＶＤスパッタリングのための真空中での基板反転

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】両面ＰＶＤスパッタリングのための真空中での基板反転

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20240920BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 J

H01L21/68 N

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024519681

(86)(22)【出願日】2022-08-24

(85)【翻訳文提出日】2024-05-24

(86)【国際出願番号】 US2022041389

(87)【国際公開番号】W WO2023059405

(87)【国際公開日】2023-04-13

(31)【優先権主張番号】17/493,283

(32)【優先日】2021-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ペンメサ， ハリシュ

(72)【発明者】

【氏名】パラニスワミ， スレーシュ

(72)【発明者】

【氏名】ラジャマニッカム， ディネシュ

(72)【発明者】

【氏名】アソカン， ナレーシュ クマール

【テーマコード（参考）】

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K029BA03

4K029BA04

4K029BA05

4K029BA08

4K029BA12

4K029BA16

4K029BA17

4K029BA21

4K029CA05

4K029DC03

4K029JA02

4K029JA06

5F131AA03

5F131AA21

5F131CA09

5F131CA22

5F131CA32

5F131DA02

5F131DA54

5F131DA62

5F131EA03

5F131EA24

5F131EA25

5F131EB62

5F131EB63

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】

スループットを増大させるためにそれぞれの側のＰＶＤスパッタリング間に真空中で基板を反転させるための装置および方法が本明細書に提供される。本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、真空中で基板を反転させるための処理システムのモジュールが提供される。モジュールは、基板を固定するためのクランプアセンブリと、クランプアセンブリを回転させるためにクランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリと、第１のモータアセンブリおよびクランプアセンブリを昇降させるために第１のモータアセンブリに結合された第２のモータアセンブリと、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空中で基板を反転させるための処理システムのモジュールであって、
基板を固定させるためのクランプアセンブリと、
前記クランプアセンブリを回転させるために前記クランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリと、
前記第１のモータアセンブリおよび前記クランプアセンブリを昇降させるために前記第１のモータアセンブリに結合された第２のモータアセンブリと、を備える、モジュール。

【請求項2】

軸受支持部を有する滑動部であって、前記第１のモータアセンブリの反対側の前記クランプアセンブリに結合される、滑動部をさらに備え、前記滑動部は、
前記第１のモータアセンブリによる前記クランプアセンブリの回転、および、
前記第２のモータアセンブリによる前記クランプアセンブリの昇降を支持する、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記クランプアセンブリ、前記第１のモータアセンブリ、および前記滑動部はそれぞれ、真空中に配設される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項4】

前記クランプアセンブリは、
第１のプレートと、
前記第１のプレートに平行な第２のプレートであって、前記第１のプレートの平面に垂直な方向において前記第１のプレートに移動可能に結合される、第２のプレートと、
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートのそれぞれに結合された一対のばね付き連結部であって、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートをクランプ位置へと互いの方へ偏らせる、一対のばね付き連結部と、を備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項5】

前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、前記基板の縁部を支持するためのレッジを全体的に形成する複数のＬ字形部品を備え、
前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、対応する前記プレートから、前記第１のプレートの前記平面に垂直な方向に延在し、
前記クランプ位置において、前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、対向する前記プレートにおける対応する開口部を通して配置され、
開位置において、前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、前記基板を前記プレートのうちの１つの前記レッジ上に搬入するために、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間の空間に配置される、請求項４に記載のモジュール。

【請求項6】

前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、前記基板の搬入を可能にするためにＬ字形部品がない縁部を含む、請求項５に記載のモジュール。

【請求項7】

前記モジュールは、前記クランプアセンブリを開位置に移動させるために前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうちの１つに接触するように構成される一対のリフトピンをさらに備える、請求項４に記載のモジュール。

【請求項8】

前記第１のモータアセンブリの本体に結合された前記第２のモータアセンブリのアクチュエータと、
前記アクチュエータを取り囲むベローであって、
前記アクチュエータおよび前記本体は真空中に配設され、
前記第２のモータアセンブリは大気中に配設される、ベローと、をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項9】

堆積チャンバと、
前記堆積チャンバに結合された移送チャンバと、
前記移送チャンバに結合されたロードロックチャンバであって、真空中で基板を反転させるためのモジュールを含む、ロードロックチャンバと、を備える、処理システム。

【請求項10】

前記モジュールは、
前記基板を固定させるためのクランプアセンブリと、
前記クランプアセンブリを回転させるための第１のモータアセンブリと、
前記クランプアセンブリを昇降させるための第２のモータアセンブリと、を備える、請求項９に記載の処理システム。

【請求項11】

前記堆積チャンバ、前記移送チャンバ、および前記ロードロックチャンバは、真空状態にある、請求項９に記載の処理システム。

【請求項12】

前記堆積チャンバは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバを備える、請求項９に記載の処理システム。

【請求項13】

前記移送チャンバに結合された前洗浄チャンバをさらに備える、請求項９に記載の処理システム。

【請求項14】

前記ロードロックチャンバは、前記基板を前記システムから搬出するためのドアを備え、前記システムは、別の基板を前記システムに搬入するための別のロードロックチャンバをさらに備える、請求項９に記載の処理システム。

【請求項15】

基板を反転させる方法であって、
ロードロックチャンバにおいて前記基板を受けることであって、前記ロードロックチャンバは前記基板を反転させるためのモジュールを備える、前記基板を受けることと、
真空中で前記基板を反転させることと、を含む、方法。

【請求項16】

第１の上昇位置にクランプアセンブリを位置付けることであって、前記クランプアセンブリでは第１のプレートが第２のプレートより上に配設されている、クランプアセンブリを位置付けることと、
前記クランプアセンブリが開放された状態で、前側が上を向いている前記基板を前記第１のプレート上で受けることと、
第１のモータアセンブリを使用して前記クランプアセンブリを反転位置まで下降させることと、
第２のモータアセンブリを使用して前記クランプを１８０度回転させることと、
第２の上昇位置まで前記クランプアセンブリを上昇させることであって、前記第２の上昇位置において、前記基板は前記前側が下を向くように前記第２のプレート上に配置される、前記クランプアセンブリを上昇させることと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記反転位置まで前記クランプアセンブリを下降させることは、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に前記基板をクランプするために前記第２のプレートに対して前記第１のプレートを下降させることを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記第２のプレートに対して前記第１のプレートを下降させることは、一対のばね付き連結部が前記第１のプレートおよび前記第２のプレートを互いの方へ偏らせることを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記クランプアセンブリを前記第２の上昇位置まで上昇させることは、前記クランプアセンブリを開放するために前記第１のプレートに対して前記第２のプレートを上昇させることを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記第１のプレートに対して前記第２のプレートを上昇させることは、前記第２のプレートを上昇させる際に前記第１のプレートの位置を維持するように前記第１のプレートを一対のリフトピンと接触させることを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般的に、電子デバイス製造プロセスにおける基板の両面物理気相堆積（ＰＶＤ）スパッタリングに関し、より詳細には、それぞれの面のＰＶＤスパッタリング間に真空中で基板を反転させるための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイス製造における基板処理は、多くの場合、基板の両面で堆積プロセスを行うことを伴う。しかしながら、プロセスチャンバは、典型的には、基板の上面または下面などにおいて、一度に１つの表面上でのみ材料を堆積するように設計される。したがって、堆積プロセス間でチャンバに対して基板を反転させるまたは基板の向きを変えることが必要であることが多い。

【0003】

これは、とりわけ、パネルなど、一部の大面積基板を処理するときの課題である。本明細書で使用される際、「パネル」という用語は、大表面積のポリマー材料を含有する大面積基板を指す場合がある。例えば、一般のパネルサイズは６００ｍｍ×６００ｍｍであり得る。一般のパネル材料は、味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）、銅張積層板（ＣＣＬ）、表面にポリマーを塗布したパネル、ガラスなどを含む可能性がある。パネル上に大面積のポリマー材料があるせいで、パネルは多くの湿気を吸収する。したがって、良好な接触抵抗を実現するために、パネルからの全ての放出ガスの除去と汚染の除去のために、非常に効率的なガス抜きが必要とされる。

【0004】

基板／パネルの両面でＰＶＤスパッタリングを行うために、基板／パネルは、クラスタツールの真空チャンバから取り去られ大気中で反転させる。これを実行すると、基板／パネル上で吸収された湿気を取り去るための追加のガス抜き処理が必要とされる。ガス抜きには、数十分、場合によっては約４０分かかり得るため、この追加のガス抜き処理はスループットに非常に悪い影響を及ぼす。

【0005】

両面から同時にスパッタリングするためにＰＶＤチャンバにおいて基板／パネルを垂直に保持しようと試みられている。しかしながら、この手法では、基板／パネルに対する能動冷却が行われず、望ましくないアーク放電が生じる可能性がある。

【0006】

それ故に、当技術分野では、それぞれの側のＰＶＤスパッタリング間に真空中で基板を反転させるための装置および方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0007】

本明細書に説明される実施形態は、一般的に、電子デバイス製造プロセスにおける基板の両面物理気相堆積（ＰＶＤ）スパッタリングに関する。より詳細には、本明細書に説明される実施形態は、それぞれの面のＰＶＤスパッタリングの間に真空中で基板を反転させるための装置および方法を提供する。

【0008】

１つの実施形態では、処理システムは、堆積チャンバと、堆積チャンバに結合された移送チャンバと、移送チャンバに結合されたロードロックチャンバであって、真空中で基板を反転させるためのモジュールを有するロードロックチャンバと、を含む。

【0009】

別の実施形態では、真空中で基板を反転させるための処理システムのモジュールは、基板を固定させるためのクランプアセンブリと、クランプアセンブリを回転させるためにクランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリと、第１のモータアセンブリおよびクランプアセンブリを昇降させるために第１のモータアセンブリに結合された第２のモータアセンブリと、を含む。

【0010】

別の実施形態では、基板を反転させるための方法は、ロードロックチャンバ内に基板を受け入れることであって、ロードロックチャンバは基板を反転させるためのモジュールを有する、基板を受けることを含み、該方法は、真空中で基板を反転させることを含む。

【0011】

本開示の上記の列挙した特徴が詳細に理解され得るように、上に簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、一部が添付の図面に示されている実施形態を参照して行われる場合がある。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しているため、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではなく、本開示では、他の等しく効果的な実施形態が認められ得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ある特定の実施形態による、例示的な基板処理システムの概略的な上面図である。

【図2】ある特定の実施形態による、フリッパーモジュールを使用して真空中で基板を反転させる方法を示す図である。

【図3】ある特定の実施形態による、フリッパーモジュールを含む図１の基板処理システムの一部分の概略的な上面等角図である。

【図4A】ある特定の実施形態による、フリッパーモジュールを含む図１の基板処理システムの一部分の概略的な上面等角図である。

【図4B】ある特定の実施形態による、図４Ａに示される位置におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図4C】ある特定の実施形態による、図４Ａに示される位置におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図4D】ある特定の実施形態による、図４Ｂの一部分の拡大図である。

【図4E】ある特定の実施形態による、クランプアセンブリの分解組立図である。

【図4F】ある特定の実施形態による、図４Ｂに示される位置におけるクランプアセンブリの一部分の上面等角図である。

【図5A】ある特定の実施形態による、クランプ位置におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図5B】ある特定の実施形態による、図５Ａの一部分の拡大図である。

【図5C】ある特定の実施形態による、クランプアセンブリの分離部分の上面等角図である。

【図5D】ある特定の実施形態による、図５Ａに示される位置におけるクランプアセンブリの一部分の上面等角図である。

【図6】ある特定の実施形態による、図２の方法の反転位置におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図7】ある特定の実施形態による、図２の方法のさらに別の段階におけるフリッパーモジュールの上面等角図である。

【図8】ある特定の実施形態による、図２の方法のさらに他の段階におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図9】ある特定の実施形態による、図２の方法のさらに別の段階におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【図10】ある特定の実施形態による、図２の方法のさらに別の段階におけるフリッパーモジュールの部分的な側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

理解を容易にするために、同一の参照番号が、可能な場合に、図に共通である同一の要素を明示するために使用されている。１つの実施形態の要素および特徴がさらに詳述せずに他の実施形態に有利に組み入れられてよいことが考えられる。

【0014】

本明細書に説明される実施形態は、一般的に、電子デバイス製造プロセスにおける基板の両面物理気相堆積（ＰＶＤ）スパッタリングに関する。より詳細には、本明細書に説明される実施形態は、それぞれの側のＰＶＤスパッタリング間に真空中で基板を反転させるための装置および方法を提供する。

【0015】

本明細書に説明される実施形態は、基板が真空から取り去られ大気中で反転させる従来の手法とは対照的に、真空から基板を取り去ることなく基板の両側でのＰＶＤスパッタリングを可能にする。真空中でこのプロセスを行うことは、追加のガス抜き処理を省き、かつスループットを向上させる。

【0016】

本明細書に説明される実施形態は、基板を垂直に保持することなく基板の両面でのＰＶＤスパッタリングを可能にする。水平に配置された基板上でスパッタリングを行うことによって、能動冷却が可能になり望ましくないアーク放電が防止される。

【0017】

本明細書に説明される実施形態は、既存のまたは新たな処理システムの設置面積を増大することなくロードロックチャンバ内で真空中で基板を反転させるための装置を提供する。本明細書に説明される実施形態は、従来の基板に加えて、真空中での大面積基板の反転を可能にする。

【0018】

例示的な基板処理システム
図１は、ある特定の実施形態による、例示的な基板処理システム１００（「処理プラットフォーム」とも称される）の概略的な上面図である。ある特定の実施形態では、基板処理システム１００は、とりわけ、上述されるようなパネルなどの大面積基板を処理するように構成される。基板処理システム１００は一般的に、以下に詳細に説明されるように、基板を処理システム１００に搬入するための機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１０２と、ＥＦＥＭ１０２に結合される第１のロードロックチャンバ１０４と、第１のロードロックチャンバ１０４に結合される移送チャンバ１０６と、移送チャンバ１０６に結合される複数の他のチャンバと、を含む。移送チャンバ１０６の周りで第１のロードロックチャンバ１０４から反時計回りに進むと、処理システム１００は、第１の専用ガス抜きチャンバ１０８と、第１の前洗浄チャンバ１１０と、第１の堆積チャンバ１１２と、第２の前洗浄チャンバ１１４と、第２の堆積チャンバ１１６と、第２の専用ガス抜きチャンバ１１８と、第２のロードロックチャンバ１２０と、を含む。第２のロードロックチャンバ１２０は、以下により詳細に説明されるように、真空中で基板を反転させるためのフリッパーモジュールを含む。ある特定の実施形態では、第２のロードロックチャンバ１２０に結合されたターボ分子ポンプを使用して真空状態を引き起こす。しかしながら、他のタイプの真空ポンプも考えられる。ある特定の実施形態では、移送チャンバ１０６および移送チャンバ１０６に結合されたそれぞれのチャンバは真空状態にある。本明細書で使用される際、「真空」という用語は、約１０^－２Ｐａを下回る圧力を指す場合がある。しかしながら、一部の高真空システムは１０^－５Ｐａを下回って動作し得る。

【0019】

ある特定の実施形態では、基板は、第１のロードロックチャンバ１０４においてドア（「スリットバルブ」とも称される）を通して処理システム１００に搬入され、第２のロードロックチャンバ１２０においてドアを通して処理システム１００から搬出される。ある特定の実施形態では、積み重なった基板は、第１のロードロックチャンバ１０４内に配置されるカセット内で支持される。第１のロードロックチャンバ１０４がポンプダウンされると、移送チャンバ１０６にあるロボットを使用してカセットから一度に１つの基板が取り出される。１つの実施形態では、第２のロードロックチャンバ１２０は、処理がそれぞれの面で行われた後に一枚の基板を受けとり、かつ処理された基板をＥＦＥＭ１０２に搬出する。第２のロードロックチャンバ１２０は、基板を両面が処理された後の基板を受けとり、かつ基板をＥＦＥＭ１０２に搬出するための上側チャンバ部分１２５（図３）と、片面が処理された基板をもう片面を処理するために反転させるためのフリッパーモジュール１３０（図３）を含む下部分とを含むデュアルチャンバであってよい。しかしながら、他の搬出入構成も考えられる。

【0020】

基板の前洗浄は、基板表面から酸化物などの不純物を取り去ることで、堆積チャンバに堆積した金属膜が基板から電気的に絶縁されないようにするために重要である。第１の堆積チャンバ１１２および第２の堆積チャンバ１１６と同じ真空環境を共有する第１の前洗浄チャンバ１１０および第２の前洗浄チャンバ１１４において前洗浄を行うことによって、基板は、大気にさらされることなく洗浄チャンバから堆積チャンバに移送可能である。これによって、移送中の堆積上の不純物の形成が防止される。さらに、堆積チャンバへの洗浄済み基板の移送中に基板処理システム１００において真空が維持されるため、真空ポンプダウンサイクルが低減される。

【0021】

ある特定の実施形態では、前洗浄チャンバおよび堆積チャンバのそれぞれの中で一度に１つの基板のみが処理される。代替的には、複数の基板、例えば、４～６枚の基板が一度に処理され得る。そのような実施形態では、基板は各チャンバ内の回転可能なペデスタル上に配設されてよい。ある特定の実施形態では、第１の前洗浄チャンバ１１０および第２の前洗浄チャンバ１１４は、基板表面をエッチングするための前洗浄エッチングチャンバである。しかしながら、他のタイプの前洗浄チャンバも考えられる。ある特定の実施形態では、前洗浄チャンバのうちの１つまたは両方が、反応性スパッタリングによる、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、または他の材料などの反応性スパッタリングプロセスを行うために堆積チャンバと置き換えられる。ＩＣＰチャンバにおいて、チャンバの最上部のコイルは、チャンバにおいて励起場を生じさせるために外部ＲＦ源によって励磁される。アルゴンガスが外部ガス源からチャンバを通して流れる。チャンバにおけるアルゴン原子はＲＦエネルギーによってイオン化される（帯電する）。基板が置かれているアルミニウム製ペデスタルに結合されたＤＣバイアス源によって基板にバイアスがかけられる。帯電した原子が基板に引き寄せられて、基板表面のエッチングがもたらされる。所望のエッチング速度およびエッチングされる材料に応じて、アルゴン以外の他のガスが使用され得る。基板表面のフィーチャーをエッチングするプロセスとは対照的に、洗浄プロセスの一部としてエッチングする場合のイオン化エネルギーレベルは比較的低くてよい。エネルギーが低いため、基板上で既に形成されている回路デバイスやフィーチャーの損傷が回避される。

【0022】

ある特定の実施形態では、第１の堆積チャンバ１１２および第２の堆積チャンバ１１６はＰＶＤチャンバである。そのような実施形態では、ＰＶＤチャンバは、銅、チタン、アルミニウム、金、ニッケル、ニッケルバナジウム、銀、および／またはタンタルを堆積するように構成され得る。しかしながら、他のタイプの堆積プロセスおよび材料も考えられる。ＰＶＤチャンバにおいて、基板の後面全体は、ペデスタルと電気的にかつ熱的に接触している。予測可能で信頼性が高い薄膜を得るためにスパッタリングプロセス中に基板の温度を制御することは、重要である。クーラントシステムは、ペデスタルにおける冷却管に流体を供給する外部冷却源を含む。冷却源は、スパッタリングプロセスとは無関係にワークピース温度を上昇させるための加熱源と置き換えられてまたはこれによって増強させてよい。

【0023】

ある特定の実施形態では、ＲＦバイアス源は、ペデスタルに電気的に結合されてペデスタルを励磁することで基板を励磁してスパッタリングプロセスを行う。基板／パネルが、例えば、良好なステップカバレッジを必要とするフィーチャーを有する場合、基板バイアス（ＲＦバイアス）が使用され得る。代替的には、ペデスタルは、ＤＣ電圧源のみによって、接地されたり、フローティング（＝浮遊）されたり、またはバイアスがかけられたりできる。

【0024】

動作中、チャンバは真空状態にされ、再びアルゴンガスが充填される。ガスは、ＤＣ源によって励磁されてチャンバ内で電磁場と結合して、ターゲット面近くで持続的な高密度プラズマを励起する。ターゲット面近くに閉じ込められたプラズマは、正イオン（Ａｒ＋など）および自由電子を含有する。プラズマ内のイオンは、ターゲット面に衝突してターゲットから材料をスパッタリングする。基板は、スパッタリングされた材料を受けて基板表面上に堆積層を形成する。１つの例では、２０キロワットものＤＣ電源をターゲット上に与えて、ターゲットが基板上に毎秒およそ１ミクロンの材料を堆積できるようにする。

【0025】

スパッタリングチャンバは、真空外でマグネトロンアセンブリを使用して、プラズマによるターゲットの衝撃をさらに制御する。ある特定の実施形態では、固定された永久磁石が（堆積源としての役割を果たすように）ターゲットの後方に配置され、それによって、プラズマはターゲット領域に閉じ込められる。他の場合では、磁石は、さらに一層のターゲット浸食に対してターゲット上に磁場を均一に分散するのに役立つようにターゲットの裏側にわたって走査される。その結果、磁場は、電子トラップとしての機能を果たす閉ループ環状経路を形成し、ターゲットから放出された二次電子の軌道をサイクロイド軌道に再形成し、閉じ込めゾーン内のスパッタリングガスのイオン化の確率を大幅に増大させる。アルゴンなどの不活性ガスは通常、スパッタリングガスとして用いられるが、これは、不活性ガスがターゲット材料と反応せず、いずれのプロセスガスとも結合したりもせず、それら不活性ガスの分子量が大きいためスパッタリング速度や堆積速度が高いことが理由である。プラズマからの正電荷を持つアルゴンイオンは、負のバイアスがかけられたターゲットの方に加速されターゲットに影響を及ぼすことで、材料がターゲット表面からスパッタリングされることになる。

【0026】

チャンバ壁は、典型的には、処理動作時に電気的に接地される。基板に対するバイアス電圧は、帯電種のフラックス（ターゲットからスパッタリングされたＡｒ＋および／または原子蒸気）を基板へと動かすことができる。このフラックスは、基板上のスパッタリングされた材料の特性、例えば密度を変更する可能性がある。

【0027】

ある特定の実施形態では、チャンバガスは、最上部からではなくチャンバの底部における分配チャネルによって提供されることで、スパッタリングプロセス中の粒子汚染が減少し、マグネトロンアセンブリの最適化が可能になる。

【0028】

例示的なフリッパーモジュールおよびその使用方法
図２は、ある特定の実施形態による、第２のロードロックチャンバ１２０のフリッパーモジュール１３０を使用して真空中で基板１２２を反転させる方法２００を示す図である。図３は、ある特定の実施形態による、図１の基板処理システム１００の概略的な上面等角図である。図３では、明確にするために移送チャンバ１０６および第２のロードロックチャンバ１２０のみが示されていることに留意されたい。示されるように、ロードロックチャンバ１２０は、両側での処理後に基板を受けかつ搬出するように構成される上側チャンバ部分１２５と、第１の側で処理される基板を受け、かつ第２の側で処理するために基板を反転させるように構成される下側チャンバまたはフリッパーモジュール１３０とを含む。また、移送チャンバ１０６の上部分が移送チャンバ１０６の内部を示すためにさらに省かれていることに留意されたい。

【0029】

図３に示される位置において、基板１２２は移送チャンバ１０６に配置されている。基板１２２の縁部は移送ロボット１２４のエンドエフェクタと接触している。基板１２２、および移送ロボット１２４のエンドエフェクタは、ロードロックチャンバ１２０のフリッパーモジュール１３０のドアと位置合わせされる。図３に示される配向では、基板１２２の前側１２２ａは上方に向いており、裏側１２２ｂはエンドエフェクタによって下から支持される。この例では、基板１２２はパネルである。しかしながら、本開示の装置および方法は、多くの異なるタイプの基板で実施されてよい。

【0030】

図４Ａは、ある特定の実施形態による、図１の基板処理システム１００の概略的な上面等角図である。図４Ａに示されるように、工程２０２では、基板１２２はフリッパーモジュール１３０に移送される。図４Ａでは、明確にするために、図３の、移送チャンバ１０６、および第２のロードロックチャンバ１２０のフリッパーモジュール１３０のみが示されていることに留意されたい。また、それぞれのチャンバの上部分が、それぞれの対応するチャンバの内部を示すためにさらに省かれていることに留意されたい。図４Ａに示されるように、移送ロボット１２４は、基板１２２を移送チャンバ１０６からフリッパーモジュール１３０のハウジング１３１内に移動するように作動する。

【0031】

図４Ｂ～図４Ｃは、ある特定の実施形態による、図４Ａに示される位置におけるロードロックチャンバ１２０の上部分および下部分をそれぞれ示す部分的な側断面図である。図４Ｂ～図４Ｃに示されるように、フリッパーモジュール１３０は一般的に、基板１２２を固定するためのクランプアセンブリ１４０と、クランプアセンブリ１４０を回転させるためにクランプアセンブリ１４０に結合された第１のモータアセンブリ１３２と、第１のモータアセンブリ１３２およびクランプアセンブリ１４０を昇降させるために第１のモータアセンブリ１３２に結合された第２のモータアセンブリ１３４とを含む。第１のガイドブロック１５６はクランプアセンブリ１４０と第１のモータアセンブリ１３２との間に結合される。第２のガイドブロック１５８は、第１のモータアセンブリ１３２の反対側のクランプアセンブリ１４０に結合される。第２のモータアセンブリ１３４のアクチュエータ１３５は、第１のモータアセンブリ１３２を昇降させるために第１のモータアセンブリ１３２の本体１３３に結合される。図４Ｂ～図４Ｃに示されるように、アクチュエータ１３５、つまりクランプアセンブリ１４０は、完全上昇位置（「搬入位置」とも称される）にある。アクチュエータ１３５および本体１３３はそれぞれ真空中に配設されるのに対し、第２のモータアセンブリ１３４は大気中に配設される。フリッパーモジュール１３０のハウジング１３１の真空を維持するために、ベロー１３７がアクチュエータ１３５を取り囲み、かつハウジング１３１と第２のモータアセンブリ１３４との間のシールを形成する。

【0032】

クランプアセンブリ１４０は、第１のプレート１４２と、第１のプレート１４２に平行な第２のプレートとを含む。図４Ｂに示されるように、クランプアセンブリ１４０は、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４が互いから間隔があけられている開位置にある。一対のリフトピン１５２は、以下により詳細に説明されるように、クランプアセンブリ１４０を開位置に移動させるために第１のプレート１４２または第２のプレート１４４のうちの１つに接触するように構成される。一対のリフトピン１５２はハウジング１３１の上側表面１６８に結合される。図４Ｂの断面には１つのリフトピンのみが示されているが、第２のリフトピンはハウジング１３１の斜め向かいに位置している。一対のリフトピン１５２は、上側表面１６８から、各々の第１のプレート１４２および第２のプレート１４４の対向する隅に位置している対応する耳１５４ａ～ｂ（図４Ｅに示されている）に接触する下端１７０へと下方に延在する。図４Ｂに示される配向では、一対のリフトピン１５２は、図４Ｄにより詳細に示されるように、第１のプレート１４２が第２のモータアセンブリ１３４によってさらに上方に移動すると、上側表面１６８に対する固定位置に第２のプレート１４４を保持するように第２にプレート１４４に接触する。

【0033】

図４Ｄは、ある特定の実施形態による、図４Ｂの一部分の拡大図である。図４Ｄにさらに詳細に示されるように、フリッパーモジュール１３０は軸受支持部１３８を有する滑動部１３６を含む。滑動部１３６は、第１のモータアセンブリ１３２の反対側の、軸受支持部１３８および第２のガイドブロック１５８を通してクランプアセンブリ１４０に結合される。軸受支持部１３８は、回転可能な軸受１６４を通して第１のモータアセンブリ１３２によるクランプアセンブリ１４０の回転を支持する。軸受支持部１３８は、第２のモータアセンブリ１３４によるクランプアセンブリ１４０の昇降を支持するために滑動部１３６上で移動可能である。第２のロードロックチャンバ１２０が真空状態にあるとき、クランプアセンブリ１４０、第１のモータアセンブリ１３２、および滑動部１３６はそれぞれ、真空中に配設される。

【0034】

第２のガイドブロック１５８は、クランプアセンブリ１４０と軸受支持部１３８との間に結合される。第２のガイドブロック１５８は、第１のプレート１４２上の対応するピン１６６ａに適合する第１の溝１６０ａと、第２のプレート１４４上の対応するピン１６６ｂに適合する、第１の溝１６０ａと位置合わせされた第２の溝１６０ｂとを有する。第１の溝１６０ａおよび第２の溝１６０ｂは壁１６２によって分離される。図４Ｄに示されるように、第１のプレート１４２のピン１６６ａと壁１６２との接触によって、第１のプレート１４２は、第２のプレート１４４が一対のリフトピン１５２と接触後に停止した後でもさらに上方に移動する。ある特定の実施形態では、第１のガイドブロック１５６および第２のガイドブロック１５８は、構造的および機能的に同等である。

【0035】

図４Ｅは、ある特定の実施形態による、クランプアセンブリ１４０の分解組立図である。図４Ｅに示されるように、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４はそれぞれ、複数のＬ字形部品１４８（１４８ａ～ｂ）を備える。それぞれの対応するプレートのＬ字形部品１４８は、基板１２２の縁部を支持するためのレッジを全体的に形成する。複数のＬ字形部品１４８のそれぞれは、対応するプレートから、第１のプレート１４２の平面に垂直な方向に延在する。移送チャンバ１０６の最も近くに位置している第１のプレート１４２および第２のプレート１４４のそれぞれの縁部（例えば、図４Ｅに示される図ではそれぞれのプレートの後部左縁）は、移送チャンバ１０６からの基板１２２の搬入を可能にするためにＬ字形部品１４８を有さない。

【0036】

図４Ｆは、ある特定の実施形態による、図４Ｂに示される位置におけるクランプアセンブリ１４０の一部分の上面等角図である。図４Ｆに示されるように、第２のプレート１４４は、第１のプレート１４２の平面に垂直な方向において第１のプレート１４２に移動可能に結合される。図４Ｆに示される配向では、第１のプレート１４２は第２のプレート１４４より上に配設される。第１のプレート１４２および第２のプレート１４４は、共に、一対のばね付き連結部１４６と結合される。一対のばね付き連結部１４６は、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４を互いの方に偏るようにして、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４を開位置（図４Ｆに示される）からクランプ位置（図５Ｄに示される）に移行させる。それぞれのばね付き連結部１４６は、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４における対応する開口を通して配設されたピン１７２と、ピン１７２の両端に配設された一対のばね１７４とを含む。

【0037】

開位置（図４Ｆに示される）において、複数のＬ字形部品１４８のそれぞれは、基板１２２をプレートのうちの１つのレッジ上に搬入するように、第１のプレート１４２と第２のプレート１４４との間の空間に配設される。図４Ｆに示される配向では、基板１２２の裏側１２２ｂは、第１のプレート１４２のＬ字形部品１４８ａと接触してこのＬ字形部品１４８ａによって下から支持される。

【0038】

図５Ａは、ある特定の実施形態による、クランプ位置における第２のロードロックチャンバ１２０のフリッパーモジュール１３０の部分的な側断面図である。図５Ａに示されるように、工程２０４において、基板１２２はクランプアセンブリ１４０において固定される。第１のプレート１４２および第２のプレート１４４を開位置（図４Ｂに示される）からクランプ位置（図５Ａに示される）に移動させるために、第２のモータアセンブリ１３４のアクチュエータ１３５が引き込まれることで、第１のモータアセンブリ１３２および第１のプレート１４２が第２のプレート１４４に対して下降する。一対のばね付き連結部１４６によって第１のプレート１４２を第２のプレート１４４の方へ偏らせる。図５Ａに示されるように、クランプアセンブリ１４０は一部上昇位置にある。クランプ位置において、基板１２２は、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４と直接接触してこれらの間に基板１２２を固定する。図５Ａの配向では、前側１２２ａは第１のプレート１４２と接触しており、裏側１２２ｂは第２のプレート１４４と接触している。さらに、前側１２２ａは上方に向いており、裏側１２２ｂは下方に向いている。

【0039】

図５Ｂは、ある特定の実施形態による、図５Ａの一部分の拡大図である。図５Ｂに示されるように、クランプ位置において、一対のばね付き連結部１４６は、第２のガイドブロック１５８に対してクランプアセンブリ１４０がセンタリングされるように、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４のそれぞれを偏らせて壁１６２に接触させる。

【0040】

図５Ｃは、ある特定の実施形態による、クランプアセンブリ１４０の分離部分の上面等角図である。図５Ｃに示されるように、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４はそれぞれ、基板と接触する「＋」形状バッキング１７６を有する。しかしながら、その他の形状も考えられる。したがって、基板１２２とそれぞれの対応するプレートとの接触は、基板１２２の全領域に接触するのではなく、バッキングの比較的小さい断面積のみに限定される。

【0041】

図５Ｄは、ある特定の実施形態による、図５Ａに示される位置におけるクランプアセンブリ１４０の一部分の上面等角図である。図５Ｄに示されるように、クランプ位置において、複数のＬ字形部品１４８のそれぞれは、第１のプレート１４２および第２のプレート１４４を基板１２２に接触するほどすぐそばに移動させることができるように、対向するプレートにおける対応する開口部を通して配置される。

【0042】

工程２０６において、クランプアセンブリ１４０は（図６に示される）反転位置へと下降させられる。クランプアセンブリ１４０を反転位置まで移動させるために、第２のモータアセンブリ１３４のアクチュエータ１３５は、一部上昇位置より下にさらに引き込まれ、この地点で、第２のプレート１４４と一対のばね付き連結部１４６との接触が解除される。アクチュエータ１３５を引き込み続けると、第１のモータアセンブリ１３２およびこれに結合されたクランプアセンブリ１４０が下降する。ある特定の実施形態では、第２のモータアセンブリ１３４は、完全上昇位置（図４Ｂに示される）および反転位置（図６に示される）において停止するようにプログラムされた電動機または空気モータを含む。ある特定の実施形態では、モータは歯車駆動部およびベルト駆動部を含む。ある特定の実施形態では、第２のモータアセンブリ１３４は電動または空気圧式のリニアアクチュエータを含む。しかしながら、他のタイプのアクチュエータも考えられる。

【0043】

工程２０８では、クランプアセンブリ１４０は約１８０度回転する。図７は、９０度回転したクランプアセンブリ１４０の配向を示す第２のロードロックチャンバ１２０のフリッパーモジュール１３０の上面等角図である。図８は、１８０度回転したフリッパーモジュール１３０の部分的な側断面図である。クランプアセンブリ１４０は、第１のモータアセンブリ１３２を作動させることによって回転する。ある特定の実施形態では、第１のモータアセンブリ１３２は、１８０度ごとに停止するようにプログラムされた電動機または空気モータを含む。ある特定の実施形態では、第１のモータアセンブリ１３２は、１８０度電動または空気圧アクチュエータを含む。しかしながら、他のタイプのアクチュエータも考えられる。クランプアセンブリ１４０およびここに固定されている基板１２２の配向は、クランプアセンブリ１４０が約１８０度回転した後、逆になる（図８に示される）。図８に示される配向では、前側１２２ａは下方に向いており、裏側１２２ｂは上方に向いている。前側１２２ａは第１のプレート１４２と接触したままであり、裏側１２２ｂは第２のプレート１４４と接触したままである。

【0044】

工程２１０において、クランプアセンブリ１４０を一部上昇位置まで上昇させる（図９に示される）。クランプアセンブリ１４０を一部上昇位置まで移動させるために、第２のモータアセンブリ１３４のアクチュエータ１３５を拡張し、それによって、第１のモータアセンブリ１３２およびこれに結合されたクランプアセンブリ１４０が上昇する。図９に示される配向では、一対のリフトピン１５２は、第２のプレート１４４をその後上昇させる間、上側表面１６８に対する固定位置に第１のプレート１４２を保持するように第１のプレート１４２と接触している。

【0045】

工程２１２では、基板１２２は、クランプアセンブリ１４０から解除される（図１０に示される）。第１のプレート１４２および第２のプレート１４４をクランプ位置（図９に示される）から開位置（図１０に示される）に移動させるために、第２のモータアセンブリ１３４のアクチュエータ１３５はさらに拡張され、それによって、第１のモータアセンブリ１３２および第２のプレート１４４は第１のプレート１４２に対して上昇する。第２のプレート１４４は、一対のばね付き連結部１４６によって加えられたバイアス力に打ち勝つ。図１０に示される配向では、基板１２２の前側１２２ａは、第２のプレート１４４のＬ字形部品１４８ｂと接触してこのＬ字形部品１４８ｂによって下から支持される。

【0046】

工程２１４において、基板１２２はフリッパーモジュール１３０から外に移送される。基板１２２がフリッパーモジュール１３０における反転後に移送チャンバ１０６に再び移送されると、裏側１２２ｂは上方に向いており、それによって、裏側１２２ｂで前洗浄プロセスおよび堆積プロセスを行うことができる。上述されるように、基板１２２は、方法２００のそれぞれの工程中、真空中に維持される。したがって、基板１２２が移送チャンバ１０６内に再び移送されるとき、裏側１２２ｂにおけるその後の前洗浄プロセスおよび堆積プロセスを行う前に、基板１２２をガス抜きする必要はない。これによって、両面処理に対する時間が大幅に削減され、スループットが増大する。

【0047】

前述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲により決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空中で基板を反転させるための処理システムのモジュールであって、
第１の平面に配置された基板を固定させるためのクランプアセンブリと、
前記クランプアセンブリを前記第１の平面に平行である第１の方向の周りに回転させるために前記クランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリと、
前記第１の方向において前記第１のモータアセンブリの反対側の前記クランプアセンブリに結合された滑動部であって、前記滑動部は、回転可能な軸受を通した前記第１の方向での前記第１のモータアセンブリによる前記クランプアセンブリの回転を支持する軸受支持部を含む、滑動部と、を備える、モジュール。

【請求項2】

前記第１の平面に垂直である第２の方向に前記第１のモータアセンブリおよび前記クランプアセンブリを昇降させるための第２のモータアセンブリをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記クランプアセンブリ、前記第１のモータアセンブリ、および前記滑動部はそれぞれ、真空中に配設される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項4】

前記クランプアセンブリは、
第１のプレートと、
前記第１のプレートに平行な第２のプレートであって、前記第１の平面に垂直である第２の方向において前記第１のプレートに移動可能に結合される、第２のプレートと、
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートのそれぞれに結合された一対のばね付き連結部であって、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートをクランプ位置へと互いの方へ偏らせる、一対のばね付き連結部と、を備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項5】

前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、前記基板の縁部を支持するためのレッジを全体的に形成する複数のＬ字形部品を備え、
前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、対応する前記プレートから、前記第２の方向に延在し、
前記クランプ位置において、前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、対向する前記プレートにおける対応する開口部を通して配設され、
開位置において、前記複数のＬ字形部品のそれぞれは、前記基板を前記第１のプレートおよび前記第２のプレートのうちの１つの前記レッジ上に搬入するために、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間の空間に配設される、請求項４に記載のモジュール。

【請求項6】

前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、前記基板の搬入を可能にするためにＬ字形部品がない縁部を含む、請求項５に記載のモジュール。

【請求項7】

前記モジュールは、前記クランプアセンブリを開位置に移動させるために前記第１のプレートまたは前記第２のプレートのうちの１つに接触するように構成される一対のリフトピンをさらに備える、請求項４に記載のモジュール。

【請求項8】

堆積チャンバと、
前記堆積チャンバに結合された移送チャンバと、
前記移送チャンバに結合された反転チャンバであって、真空中で基板を反転させるためのモジュールを含み、前記モジュールは、
第１の平面に配置された基板を固定させるためのクランプアセンブリ、
前記クランプアセンブリを前記第１の平面に平行である第１の方向の周りに回転させるために前記クランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリ、および
前記第１の方向において前記第１のモータアセンブリの反対側の前記クランプアセンブリに結合された滑動部であって、前記滑動部は、回転可能な軸受を通した前記第１の方向での前記第１のモータアセンブリによる前記クランプアセンブリの回転を支持する軸受支持部を含む、滑動部を含む、反転チャンバと、を備える、処理システム。

【請求項9】

前記第１の平面に垂直である第２の方向において前記第１のモータアセンブリおよび前記クランプアセンブリを昇降させるための第２のモータアセンブリをさらに備える、請求項８に記載の処理システム。

【請求項10】

前記堆積チャンバ、前記移送チャンバ、および前記反転チャンバは、真空状態にある、請求項８に記載の処理システム。

【請求項11】

前記堆積チャンバは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバを備える、請求項８に記載の処理システム。

【請求項12】

前記移送チャンバに結合された前洗浄チャンバをさらに備える、請求項８に記載の処理システム。

【請求項13】

前記反転チャンバは、前記基板を前記処理システムから搬出するためのドアを備え、前記処理システムは、別の基板を前記処理システムに搬入するためのロードロックチャンバをさらに備える、請求項８に記載の処理システム。

【請求項14】

基板を反転させる方法であって、
反転チャンバにおいて前記基板を受けることであって、前記反転チャンバは前記基板を反転させるためのモジュールを備え、前記モジュールは、
第１の平面に配置された基板を固定させるためのクランプアセンブリ、
前記クランプアセンブリを前記第１の平面に平行である第１の方向の周りに回転させるために前記クランプアセンブリに結合された第１のモータアセンブリ、および
前記第１の方向において前記第１のモータアセンブリの反対側の前記クランプアセンブリに結合された滑動部であって、前記滑動部は、回転可能な軸受を通した前記第１の方向での前記第１のモータアセンブリによる前記クランプアセンブリの回転を支持する軸受支持部を含む、滑動部を備える、前記基板を受けることと、
真空中で前記基板を反転させることと、を含む、方法。

【請求項15】

前記モジュールは、前記第１の平面に垂直である第２の方向において前記第１のモータアセンブリおよび前記クランプアセンブリを昇降させるための第２のモータアセンブリをさらに備える、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記移送チャンバに結合されたロードロックチャンバをさらに備える、請求項８に記載の処理システム。

【請求項17】

第１の位置に前記クランプアセンブリを位置付けることであって、前記クランプアセンブリでは第１のプレートが第２のプレートより上に配設されている、前記クランプアセンブリを位置付けることと、
前記クランプアセンブリが開放された状態で、前側が上を向いている前記基板を前記第１のプレート上で受けることと、
前記第１のモータアセンブリを使用して前記クランプアセンブリを１８０度回転させることであって、前記基板は前記前側が下を向いた状態で前記第２のプレート上に配設される、前記クランプアセンブリを回転させることと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【国際調査報告】