JP2018504784A - 半導体処理設備 - Google Patents
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Abstract
第1平面モータと、基板キャリアと、第1処理チャンバと、第1リフトとを含む、基板を処理するためのシステムが提供される。第1平面モータは、第1水平方向に沿って配置されたコイルの第1配列と、第1水平方向に平行な上面と、第1側面と、第2側面とを含む。基板キャリアは、第1水平方向に平行な基板支持面を有する。第1処理チャンバは、基板キャリア上に配置された基板を受容するための開口を有する。第1リフトは、第1水平方向に沿って配置されたコイルの第2配列を有する、第2平面モータを含む。第2平面モータの上面は、第1水平方向に平行である。第1リフトは、第1垂直位置と第2垂直位置との間で第2平面モータの上面を移動させるよう構成される。【選択図】図3C
Description
本書で開示されている実施形態は概して、半導体基板を移送するために使用される半導体処理設備に関する。
関連技術の説明
半導体デバイスは、典型的には、多数の処理チャンバを使用して半導体基板上に形成され、各処理チャンバは、様々なステップ(例えば堆積)のうちの一又は複数を完遂して、メモリチップなどの半導体デバイスを形成するために使用される。基板移送システムは、典型的には、処理チャンバの各々の間で基板を移動させるために使用される。処理チャンバ並びに基板移送システムは各々、真空に保たれうる。基板移送システムに使用される2つの一般的な配列は、クラスタ配列と線形配列とを含む。
半導体デバイスは、典型的には、多数の処理チャンバを使用して半導体基板上に形成され、各処理チャンバは、様々なステップ(例えば堆積)のうちの一又は複数を完遂して、メモリチップなどの半導体デバイスを形成するために使用される。基板移送システムは、典型的には、処理チャンバの各々の間で基板を移動させるために使用される。処理チャンバ並びに基板移送システムは各々、真空に保たれうる。基板移送システムに使用される2つの一般的な配列は、クラスタ配列と線形配列とを含む。
クラスタ配列を使用する基板移送システムは、種々の処理チャンバによって囲まれた中央領域を含む。この中央領域は、基板が供給される時、及び基板移送システムから取り除かれる時に、基板移送システム内の真空環境を維持するために、ロードロックチャンバに接続されうる。中央領域又は移送チャンバは、典型的には、ロードロックチャンバに出し入れするように、並びに処理チャンバ間で、基板を移動させるために、中心軸の周囲で回転する、固定型ロボットも含む。このような従来型ロボットは、多くの場合、一度に1つ又は2つの基板を移送することしかできず、かつ、中央領域の設置面積の大型化を引き起こしうる。ロボットのアームがロボットを擁する中央領域チャンバの壁と干渉することなく、ロボットが回転し、処理チャンバ内へと伸長することが必要だからである。このような種類の従来型ロボットは粒子源にもなりうるが、それは望ましくない。
線形配列を使用する基板移送システムは、典型的には、長方形の上面を有するコンベヤを含み、このコンベヤの一方の側部又は対向する両側部に、処理チャンバを有している。コンベヤは、基板が供給される時、及び基板移送システムから取り除かれる時に基板移送システム内の真空環境を維持するために、ロードロックチャンバに接続されうる。一又は複数のロボットは、処理チャンバの各々の付近に位置付けられて、コンベヤと処理チャンバとの間で基板を移送しうる。このような線形基板移送システムにおいて使用されるコンベヤは、粒子の発生源になることあり、コンベヤが正しく機能することを確実にするために、定期的で複雑な保守作業を必要としうる。更に、コンベヤは一度に1つの方向にしか動かせず、このことが、コンベヤ上の基板の移動を限定し、スループットを減少させうる。
したがって、粒子の発生及び設置面積を低減すると共に、スループットを増大させる、改良型の基板移送システムが必要とされている。
本開示の実施形態は概して、基板を処理するためのシステムを提供する。一実施形態では、システムは、第1平面モータと、基板キャリアと、第1処理チャンバと、第1リフトとを含む。第1平面モータは、第1水平方向に沿って配置されたコイルの第1配列と、第1水平方向に平行な上面と、第1側面と、第2側面と、第1端部と、第2端部とを含む。基板キャリアは、第1水平方向に平行な基板支持面を有し、かつ、上面の上方に配置される。第1処理チャンバは、第1平面モータの第1側面に配置された開口を有し、この開口は、基板キャリアの基板支持面上に配置されている基板を受容するよう構成される。第1リフトは、第1水平方向に沿って配置されたコイルの第2配列を有する、第2平面モータを含む。第2平面モータの上面は、第1水平方向に平行である。第1リフトは、第1端部と第2端部とを更に含む。第1リフトは、第1垂直位置と第2垂直位置との間で第2平面モータの上面を移動させるよう構成される。第1平面モータの上面と第2平面モータの上面とは、第1リフトが第1垂直位置にある時に実質的に共平面になる。
別の実施形態では、第1平面モータと、複数の基板キャリアと、複数の処理ステーションとを含む、基板を処理するためのシステムが提供される。第1平面モータは、第1水平方向に沿って配置されたコイルの第1配列と、第1水平方向に平行な上面とを含む。複数の基板キャリアは各々、第1水平方向に平行な基板支持面を有する。各基板キャリアは、基板を支持するよう構成され、かつ、上面の上方に配置される。複数の処理ステーションは第1平面モータの周囲に配置され、各処理ステーションは、処理チャンバ及び移送支持体を含む。移送支持体は、処理チャンバの外部の第1移送位置と処理チャンバの内部の第2移送位置との間で基板を移動させるよう構成された部分を含む。
別の実施形態では、第1平面モータと、第2平面モータと、基板キャリアと、複数の処理チャンバとを含む、基板を処理するためのシステムが提供される。第1平面モータは、第1平面全体に配置されたコイルの第1配列を含む。第1平面モータは、第1表面と、第1端部と、第2端部とを含む。第2平面モータは、第2平面全体に配置されたコイルの第2配列を含む。第2平面モータは、第2表面と、第1端部と、第2端部とを含む。第1平面は、第2平面に実質的に直角である。基板キャリアは、ベースと支持面とを含む。基板キャリアは、ベース内に、第1磁石配列で配置された第1の複数の磁石を更に含む。第1磁石配列は、基板キャリアの支持面に実質的に平行に整列している。基板キャリアは、ベース内に、第2磁石配列で配置された第2の複数の磁石を更に含む。第2磁石配列は、第1磁石配列に実質的に直角に整列している。複数の処理チャンバは第3平面全体に配置されており、第3平面は、第1平面に実質的に直角である。
別の実施形態では、基板移送システム内で基板を移動させるための方法が提供される。方法は、基板キャリアの基板支持面上に基板を置くことと、第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、第1平面モータの上面の上で、基板キャリアを浮上させ、移動させることと、第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板が置かれる第1処理チャンバ内へと、基板キャリアの基板支持面を浮上させ、移動させることとを、含む。
別の実施形態では、基板移送システム内で基板を移動させるための方法が提供される。方法は、(a)一又は複数の平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、一又は複数の平面モータの上面上のループにおいて、複数の基板キャリアを浮上させ、移動させることであって、基板が第1基板キャリアの基板支持面上に配置されている、浮上させ、移動させることと、(b)一又は複数の平面モータ内のコイルの各々が発生させる磁界を実質的に一定に保つことによって、遅延時間の間、ループ上の複数の移送地点であって、各移送地点が基板キャリアからチャンバに基板を移送するように設定された複数の移送地点において、複数の基板キャリアを停止させることであって、各基板キャリアは異なる移送地点で停止し、移送地点のうちの少なくとも2つは処理ステーションに位置付けられており、各処理ステーションが処理チャンバ及び移送支持体を含む、停止させることと、(c)第1基板キャリアが第1基板キャリアの目的の処理ステーションにおいて停止すると、この目的の処理ステーションの移送支持体を使用して、第1基板キャリアから目的の処理ステーションの処理チャンバに基板を移送することと、(d)(a)〜(c)を繰り返すこととを、含む。
別の実施形態では、基板移送システム内で基板を移動させるための方法が提供される。方法は、基板キャリアの基板支持面上に基板を置くことと、第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、水平面全体に配置されたコイルの第1配列を有する第1平面モータの第1表面の上で、基板キャリアを浮上させ、移動させることと、基板キャリアに面している第2表面を有する第2平面モータの中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、第1垂直位置から第2垂直位置に、基板キャリアの基板支持面上の基板を移動させることとを含み、第2平面モータは、垂直平面全体に配置されたコイルの第2配列を有し、かつ、基板キャリアは、第2表面から位置ずれした(displaced)経路に沿って第1垂直位置から第2垂直位置に移動する。
本開示の上述の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約されている本開示の、より具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために共通の語句を使用した。一実施形態で開示されている要素は、具体的な記述がなくとも、他の実施形態で有益に利用されうると想定される。
本開示は概して、処理チャンバ間で半導体基板を移送するために使用される半導体処理設備に関する。より具体的には、本書で開示されている実施形態は、一又は複数の磁気浮上要素を用いる搬送デバイスを使用して処理チャンバ間で半導体基板を移送するために使用される、システムに関する。
処理チャンバ間で基板を搬送するために磁気浮上を使用することで、いくつかの利点がもたらされる。第1に、磁気浮上は、設置面積の低減を伴う設計を可能にする。一部の実施形態では、ロボット(典型的には、処理チャンバに出し入れするように基板を移送するために使用される)をなくすことができるからである。基板移送システムの設置面積の低減により、基板移送システムの資本コストだけでなく、このシステムの作動コスト及び保守コストが減少し、かつ、半導体製造においてツールが占めることになる設置面積に関連するコストも減少しうる。
第2に、基板を搬送するために磁気浮上デバイスを使用すると、真空環境において粒子及びガス放出を発生させうる可動部分及び真空適合のグリースを有する機械的システムと比較して、粒子及び汚染の発生が低減することになる。例えば、処理チャンバ間で基板を搬送するための中央コンベヤの動きは、コンベヤのその支持構成要素に対する動きから、及び、基板とコンベヤとの接触から、粒子を発生させうる。発生した粒子及び汚染は、製品の品質に悪影響を与えることがあり、場合によっては、製造歩留りを低減させうる。
その一方、磁気浮上デバイスを使用することで、基板キャリアと基板移送システムのそれ以外の部分との接触量が最小化される。図1を参照するに、磁気浮上を使用する基板移送システム100の部分側方断面図が示されている。基板移送システム100は、ベース111と基板支持面112とを有する基板キャリア110を含む。ベース111は、複数の磁石114を含む。一部の構成では、複数の磁石114は、それらがハルバッハ配列(Halbach array)又は他の類似の構成を形成するように配置されうる。基板50は、基板キャリア110の基板支持面112上に置かれうる。基板キャリア110は、基板移送システム100の中で、並びに、基板を基板移送システム100に供給しそれから取り除くために使用されるロードロックチャンバ(図示せず)に出し入れするように、種々の処理チャンバ(図示せず)の間で、基板50を搬送しうる。基板キャリア110は、アルミニウムなどの非磁性材料から形成されうる。基板移送システム100の一部の構成では、高温の処理温度にも耐えうる材料を含むよう、基板キャリアを作製する材料を選択することが有利である。一例では、基板キャリア110は、セラミック材料(例えばアルミナ、石英、ジルコニアなど)から作製される。場合によっては、基板移送システム100の中で処理中の基板キャリア110におけるいかなる電荷蓄積問題も解消するために、基板キャリア110は導電性コーティングでコーティングされうるが、これについては後述する。
基板移送システム100は、非磁性材料含有プレート(例えばアルミニウムプレート)などのプレート125の下に配置されたコイルの配列120を有する、平面モータ115を更に含む。プレート125は、コイルの配列120を基板移送システム100の内部から分離すると共に、コイルの配列120によって生成された磁界が、複数の磁石114と相互作用し、かつ複数の磁石114を使用して基板キャリア110の位置を制御することを、可能にする。コントローラ75、及び、コイルの配列120内の各コイルとの電力接続(図示せず)は、各コイルによって発生する磁界を調整するために使用されうる。一部の実施形態では、各コイルは、平面モータ115に対する浮上した基板キャリア110の移動及び配向への一定した制御を提供するために、第1距離121だけ、コイルの配列120内の他のコイルから分離されうる。基板キャリア110のベース111内の複数の磁石114は、コイルの配列120に補完的な配列で位置付けられた、永久磁石のアレイ又はマトリクスでありうる。永久磁石のアレイ又はマトリクスと、コイルの配列120とは、X−Y平面における補完的な配向に配列されうる。一例では、コイルの配列120の中の個々のコイル120Aは、電力がそれらに供給されると発生する磁界(複数可)が、磁石114の各々に含まれる1つの永久磁石によって生成された磁界と相互作用するように、巻かれている。固定されたコイルの配列120に対する基板キャリア110の移動及び配向を制御するための、基板キャリア110内の磁石114の特定のパターンが使用されうる。個々のコイル120Aは、図1のZ方向の断面が円形、正方形、長方形、楕円形、又は他の形状になるよう、設計されうる。
更に、一部の実施形態では、基板移送システム110内の基板キャリア110の位置を検出するために、平面モータ115内又は他の好適な場所に、複数のセンサが配置されうる。例えば、一実施形態では、基板キャリア110の三次元位置を検出するために、複数のホール効果(Hall Effect)センサ又は磁気エンコーダが、平面モータ115内の様々な場所に位置付けられうる。センサは、コントローラ75に基板キャリア110の位置についてのフィードバックを提供するために、コントローラ75に接続されうる。コントローラ75は、基板キャリア110の位置が変更されうるか、又は維持されうるように、異なる個々のコイル120Aに提供される電力レベルに必要に応じて調整を行うために、フィードバック制御ループにおいてセンサからの信号を使用しうる。
この開示に記載されている下記の実施形態の多くは、基板キャリア110を位置付けるために、コイルの配列120などの、図1に示す実施形態と類似の又は同じ特徴を使用する。これらの特徴は、基板キャリアが、基板移送システムの他の部品に接触せずに、又はほとんど接触せずに、基板移送システム全体を通って移動することを可能にし、これにより、粒子の発生が最少化される。
処理チャンバのクラスタ配列向けの例示的な基板移送システム
図2は、本開示の一実施形態による、処理チャンバ201〜205のクラスタ配列向けの基板移送システム200の上面図である。基板移送システム200は、処理チャンバ201〜205に囲まれている中央平面モータ215を含む。基板移送システム200は、動作中に基板移送システム200の内部に真空を内包するためのハウジング211を更に含みうる。基板移送システム200は、上述のコントローラ75も含む。
図2は、本開示の一実施形態による、処理チャンバ201〜205のクラスタ配列向けの基板移送システム200の上面図である。基板移送システム200は、処理チャンバ201〜205に囲まれている中央平面モータ215を含む。基板移送システム200は、動作中に基板移送システム200の内部に真空を内包するためのハウジング211を更に含みうる。基板移送システム200は、上述のコントローラ75も含む。
平面モータ215は、基板移送システム100内で使用されるコイルの配列120に類似したコイルの配列を含みうる。更に、複数の、基板移送システム100内で使用される基板キャリア110が、基板50を種々の処理チャンバ201〜205に搬送するために、基板移送システム200内で使用されうる。ゆえに、X−Y平面に配列されている平面モータ215内のコイル(図示せず)によって発生する磁界が、基板移送システム200において基板キャリア110の位置及び配向を動かし、制御するために使用されうる。
平面モータ215内のコイルは、X−Y平面の中で基板キャリア110の各々を同時に移動させるために使用されうる。例えば、一方法では、基板キャリア110の各々が平面モータ215の外側エッジ216に沿って移動し、次いで、処理チャンバ201〜205のうちの1つにおいて停止して、処理チャンバに出し入れするように基板を移送しうるように、平面モータ215内のコイルによって発生する磁界を調整するために、コントローラ75が使用されうる。
別の方法では、基板キャリア110の各々は、ランダム運動の様態で個別に制御されうる。例えば、1つの基板キャリア110は、平面モータ215の中心を横切る経路をとって、処理チャンバ202から処理チャンバ205へと基板50を移送しうる。それと同時に、別の基板キャリア110が、平面モータ215の外側エッジ216に沿った経路をとって、処理チャンバ204から処理チャンバ203へと別の基板50を移送しうる間に、別の基板キャリア110は、処理チャンバ201の正面の定まった位置に浮上したままでありうる。種々の基板キャリア110のランダム運動制御を達成するために、1つの基板キャリア110の位置を制御しているコイルが、別の基板キャリア110の制御に干渉しないように、種々の基板キャリア110の間には最低限の距離が維持されうる。例えば、コントローラ75は、基板キャリア110の各々の、基板キャリア110どうしが最も近接している点の間において、少なくとも1つ又は2つのコイル、或いは、少なくとも3つ、4つ、又は5つのコイルといった、基板キャリア110の各々の間の最低限の数のコイルを維持しうる。
垂直リフトを使用する例示的な基板移送システム
図3Aは、一実施形態による、基板移送システム300の等角図である。図3Bは、図3Aの線3Bに沿った、基板移送システム300の上方断面図である。図3Cは、図3Aの線3Cに沿った、基板移送システム300の側方断面図である。基板移送システム300は、第1平面モータ310と、第2平面モータ321を有する第1リフト320と、第3平面モータ330と、第4平面モータ341を有する第2リフト340と、複数の処理チャンバ303と、上述のコントローラ75とを含む。図3Bは、第1リフト320及び第2リフト340が下方位置(すなわち、Z方向で最下方位置)にある時の、第3平面モータ330よりも下の、上面図である。更に、図3Cは、図が過度にややこしくならないように、処理チャンバ303がない状態で示されている。処理チャンバ303のいくつかの側面図を、図3Dに示している。
図3Aは、一実施形態による、基板移送システム300の等角図である。図3Bは、図3Aの線3Bに沿った、基板移送システム300の上方断面図である。図3Cは、図3Aの線3Cに沿った、基板移送システム300の側方断面図である。基板移送システム300は、第1平面モータ310と、第2平面モータ321を有する第1リフト320と、第3平面モータ330と、第4平面モータ341を有する第2リフト340と、複数の処理チャンバ303と、上述のコントローラ75とを含む。図3Bは、第1リフト320及び第2リフト340が下方位置(すなわち、Z方向で最下方位置)にある時の、第3平面モータ330よりも下の、上面図である。更に、図3Cは、図が過度にややこしくならないように、処理チャンバ303がない状態で示されている。処理チャンバ303のいくつかの側面図を、図3Dに示している。
図3Aから図3Cを参照するに、基板移送システム300は、基板移送システム300の内部391に真空を内包するためのハウジング304を含む。基板移送システム300は、第1側面315と、第2側面316と、第1端部317と、第2端部318とを有する、第1平面モータ310を更に含む。第1平面モータ310は、X−Y平面におけるアレイで配置された第1コイル構成312を含む。第1平面モータ310の上面314は、X−Y平面に平行である。
基板移送システム300は、上述の基板キャリア110を更に含む。図3A及び図3Bには1つの基板キャリア110だけが示されているが、基板移送システム300内では多数の基板キャリア110が同時に使用されうる。各基板キャリア110は、基板50を支持するよう構成される。基板キャリア110の基板支持面112は、X−Y平面に平行である。コイルの第1配列312内の個々のコイル(図示せず)は、基板キャリア110を上面314の上で移動させ、浮上させるために、コントローラ75及び電力接続(図示せず)によって励起されて、磁界を発生させうる。基板キャリア110は、基板キャリア110が磁気浮上している時には上面314の上方に配置される。複数の磁石114が、コイルの第1配列312に補完的な配列で位置付けられる。本書では、補完的な配列とは、平面モータ内のコイルの配列におけるコイルが、電力レベルの変動で選択的に励起され、遷移(de−energized)されて、平面モータの上面の上で基板キャリアを浮上させ、搬送しうることを意味する。
一部の実施形態では、基板移送システム300は、第1平面モータ310の第1側面に配置された、処理チャンバの第1配列301を更に含む。処理チャンバの第2配列の302は、第1平面モータ310の第2側面316に配置されうる。処理チャンバの第1配列と第2配列301、302は各々、複数の処理チャンバ303を含む。各処理チャンバ303は、基板キャリア110の基板支持面112上に配置された基板50を受容するよう構成されている、開口309(図3D参照)を含みうる。開口309は、処理中にはドア308に覆われる。図3Bでは処理チャンバ303は同じように示されているが、各処理チャンバはそれ以外の処理チャンバとは異なるものでありうる。一部の実施形態では、基板移送システム300は、処理チャンバの複数の対303Aであって、各々が2つの処理チャンバ303を含む、処理チャンバの複数の対303Aを内包しうる。一例では、処理チャンバの対303Aは各々、カリフォルニア州Santa ClaraのApplied Materials Inc.から入手可能なProducer(R)チャンバである。一又は複数のロードロックチャンバ307も、基板移送システム300に含まれてよく、基板移送システム300の内部391に出し入れする基板50の移送を可能にする。加えて、ロードロックチャンバ307は、ファクトリインターフェース390に接続されうる。
一部の処理シーケンスでは、処理チャンバの対303Aの中の隣接する処理チャンバ303にも、別の基板キャリア110を使用して基板50が入れられ、それにより、両方の基板50が同時に処理されうる。一例では、処理チャンバの対303A内で実施されるプロセスは、プラズマ化学気相堆積(PECVD)プロセス(例えばPECVD誘電体堆積プロセス)、エッチングプロセス、又は他の有用な半導体デバイス形成プロセスを含みうる。処理中に、プラズマを発生させ、静電チャックを使用し、かつ/又は、基板を付勢するプロセスは、基板50内に一定量の電荷を発生させ、トラップしうることに、留意されたい。この電荷は次いで、プロセスシーケンス400の基板移送ステップにおいて、基板キャリア110に移転されうる。更に、コイル120によって基板キャリア110の中に生成される誘導場が、誘電体材料から形成されている基板キャリア110の両面に固定電荷を発生させることもある(すなわち、基板キャリアの一方の面に正電荷、反対側の面に負電荷)と、考えられている。基板キャリア110は、概括的に、磁気浮上要素を使用することにより、いかなる表面又は構成要素も基板移送システム100に接触せず、ゆえに、トラップされた電荷は接地経路を有しないことから、基板キャリア110内にトラップされた電荷は、いつまでも、或いは、発生した電荷が接地へのアークを生成するのに十分なほど大きくなるか、又は、例えば基板キャリア110が不本意ながら壁にぶつかることによってトラップされた電荷が偶然放電されるまで、留まることになる。基板キャリア110内にトラップされた電荷は、不本意ながら、基板移送システム100の中にある帯電粒子を基板キャリア110に引き付けることがあり、この帯電粒子は次いで、基板50に移転されうることから、プロセスシーケンス400において実施される基板移送ステップの前、又はかかる基板移送ステップ中に、このトラップされた電荷を放電することが有利である。一部の実施形態では、接地ストリップ、可撓性導電ワイヤ要素、又は他の導電性接地要素が、システム内の接地面に、又は、基板キャリア110の一部分に、電気的に連結されてよく、それにより、接地ストリップ、可撓性導電ワイヤ要素、又は他の導電性接地要素の反対側の端部が、基板移送システム100の中の様々な地点又は場所に接地経路を形成しうる。一例では、接地撓体326(図3D参照)を有する接地領域325が、リフト320の表面上に含まれてよく、基板キャリアがリフト320に出入りする際に基板キャリア110の表面に接触するよう位置付けられうる。接地撓体326は、第2リフト340の表面上、又は第1平面モータ310の表面上などの、基板移送システム300内の別の場所にも含まれうる。更に、基板移送システム300は、基板キャリア110から電荷を除去するために、複数の接地撓体326又は他の接地デバイスを含みうる。加えて、この開示に記載の他の基板移送システムも、そのような基板移送システム内で使用される基板キャリアの電荷を除去するために、接地撓体326などの接地デバイスを含みうる。
基板移送システム300は、第2平面モータ321が第1リフト320の上に位置付けられている、第1リフト320を更に含む。第2平面モータ321は、第1端部327と第2端部328とを有する。第2平面モータ321は、X−Y平面に沿って配置されたコイルの第2配列322を含む。第2平面モータ321の上面324は、X−Y平面に平行である。第1リフト320は、第1垂直位置351(図3C)と第2垂直位置352(図3C)との間で、第2平面モータ321の上面324を移動させるよう構成される。第1平面モータ310の上面314と第2平面モータ321の上面324とは、第1リフト320が第1垂直位置351にある時に実質的に共平面になる。
基板移送システム300は、第1端部337と第2端部338とを有する、第3平面モータ330を更に含む。第3平面モータ330は、X−Y平面に沿って配置されたコイルの第3配列332を含む。第3平面モータ330の上面334は、X−Y平面に平行である。第1平面モータ310の上面314は第1垂直位置351に配置され、第3平面モータ330の上面334は第2垂直位置352に配置される。ここで、第1平面モータ310は第3平面モータ330の下に図示されているが、一部の実施形態では、第3平面モータ330は、第1平面モータ310の下に配置されてよく、基板キャリア110が、第1平面モータ310の下を、ロードロックチャンバ307に向かって(+X方向)戻ることを可能にする。第3平面モータ330の上面334と第2平面モータ321の上面324とは、第2平面モータ321の上面324が第2垂直位置352にある時に実質的に共平面になる。
基板移送システム300は、第4平面モータ341を有する第2リフト340を更に含む。第4平面モータ341は、第1端部347と反対側の第2端部348とを有する。第4平面モータ341は、X−Y平面に沿って配置されたコイルの第4配列342を含む。第4平面モータ341の上面344は、X−Y平面に平行である。第2リフト340は、第1垂直位置351と第2垂直位置352との間で、第2リフト340の上面344を移動させるよう構成される。第1平面モータ310の上面314と第4平面モータ341の上面344とは、第4平面モータ341の上面344が第1垂直位置351にある時に実質的に共平面になる。第3平面モータ330の上面334と第4平面モータ341の上面344とは、第4平面モータ341の上面344が第2垂直位置352にある時に実質的に共平面になる。
基板キャリア110内の複数の磁石114(図1)は、コイルの第2、第3、及び第4の配列322、332、及び342にも補完的な配列で位置付けられる。コイルの配列322、332、及び342の中の個々のコイルは、上述したのと同様に、電力がそれらに供給されると発生する磁界が、磁石114によって発生する磁界と相互作用するように巻かれている。
図3Dは、図3A及び図3Bに示す構成で使用される第1平面モータ310及び第2平面モータ321の部分側方断面図である。コイルの第1配列312は第1コイル3121及び第2コイル3122を含み、コイルの第2配列322は第3コイル3223を含み、第1リフト320が第1垂直位置351にある時に、第2コイル3122と第3コイル3223とは各々、第1コイル3121から第1距離306のところにある。第1距離306は、約0.1インチから約1.2インチまで、例えば、約0.25インチから約0.6インチまででありうる。第2コイル3122と第3コイル3223を各々、第1コイル3121から同じ距離にすることで、基板キャリア110が、第1平面モータ310の上から第2平面モータ321の上へと、スムーズに移行することが可能になる。第4コイル3224も、第3コイル3223から第1距離のところにある。図示していないが、他の平面モータ330、341内のコイルも、基板キャリア110が、第2平面モータ321から第3平面モータ330へと、第3平面モータ330から第4平面モータ341へと、及び、第4平面モータ341から第1平面モータ310へと移動する時の滑らかな移行を確保するために、同様に配置されうる。
図3Aから図3C、及び図4を参照するに、基板移送システム300を通して基板50を移動させるためのプロセスシーケンス400が説明されている。この方法について、図3Aから図3Cのシステムを参照しつつ説明しているが、当業者は、これらの方法ステップを任意の順序で実施するよう構成されたいかなる基板移送システムも、本書で開示されている実施形態の範囲に含まれることを理解しよう。プロセスシーケンス400はコントローラ75によって実行されてよく、コントローラ75は、平面モータ310、321、330、341の中のコイル、リフト320、340、処理チャンバ303のドア308などに供給される電力といった装備(equipment)を制御しうる。一部の実施形態では、内部391の中で実施されるプロセスシーケンス400において実施される移送プロセスは、大気圧未満(例えば真空)の環境で、又は、不活性ガスを含有する大気圧環境で、実施される。
ブロック402において、基板50が基板キャリア110の基板支持面112上に置かれる。基板50は、基板キャリア110が第2リフト340の第4平面モータ341の上方に位置付けられている時であって、例えば第2リフトが第2垂直位置352に位置付けられている時に、基板キャリア110上に置かれうる。一実施形態では、ロードロックチャンバ307のうちの1つの中のロボット(図示せず)が、ロードロックチャンバ307のうちの1つから基板キャリア110の基板支持面112へと、基板50を移送する。基板キャリア110が第4平面モータ341の上にある場合、次いで基板キャリア110は、第4平面モータ341及び第1平面モータ310の中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、第1平面モータ310の上面314の上に来るように浮上して移動する。本書では、浮上して(させ、)移動する(させる)とは、基板キャリアを浮上状態にすること又は維持すること、及び、次いで基板キャリアを浮上状態で移動させることを、表している。
ブロック404において、基板キャリア110は、第1平面モータ310内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、第1平面モータ310の上面314の上に位置付けられるように浮上して移動する。
ブロック406において、基板キャリア110及び基板キャリア110上の基板50は、目的の処理チャンバ(第1処理チャンバ)へと浮上して移動し、この目的の処理チャンバ内に基板50を置く。目的の処理チャンバのドア308は、基板が目的の処理チャンバに入る前に開く。処理チャンバのドア308は、開いている時に基板50の移送を可能にするよう構成される。第1平面モータ310内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア110の基板支持面112が、目的の処理チャンバ内へと移動する。一実施形態では、目的の処理チャンバの中で可動なリフトピン(図示せず)を使用することによって、基板50が基板キャリア110から取り外される。
ブロック408において、基板キャリア110が目的の処理チャンバから取り出され、目的の処理チャンバに至るドア308が閉じる。
ブロック410において、目的の処理チャンバ303の中で基板50に対して堆積プロセスなどのプロセスが実施される。
ブロック412において、基板キャリア110が目的の処理チャンバに入り、基板50が、例えば上述のリフトピンを使用することによって、基板キャリア110の基板支持面112上に置かれる。同じ基板キャリア110又は異なる基板キャリア110が使用されうる。例えば、一実施形態では、第1平面モータ310の上方に位置付けられている、最も近くにある空の基板キャリア110が使用されうる。基板キャリア110を浮上させ、移動させるために第1平面モータ310内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア110及び基板キャリア110上の基板50が、目的の処理チャンバから取り出される。
決定工程414において、コントローラ75は、処理チャンバ303のうちの1つにおいて基板50の追加処理を行うか否かを決定する。処理チャンバ303のうちの1つにおいて基板50に追加処理が行われるのであれば、次いで、上述のブロックがブロック404から繰り返されて、次なる目的の処理チャンバ内で基板50を処理することが可能になる。ブロック404〜414は、必要に応じた回数繰り返されうる。処理チャンバ303のうちの1つにおいて追加処理が行われないのであれば、次いで、プロセスシーケンス500はブロック416に進む。
ブロック416において、第1平面モータ310及び第2平面モータ321の中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア110及び基板キャリア110の基板支持面112上の基板50が、第1平面モータ310の上面314の上のある位置から第2平面モータ321の上面324の上のある位置へと、浮上して移動する。第2平面モータ321は第1リフト320に連結されており、ブロック416の間、第2平面モータ321の上面324は第1垂直位置351にある。
ブロック418において、第1リフト320を使用することによって、第2平面モータ321の上面324が、第1垂直位置351から第2垂直位置352に移動する。
ブロック420において、第2平面モータ321及び第3平面モータ330の中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア110及び基板キャリア110の基板支持面112上の基板50が、第2平面モータ321の上面324の上のある位置から第3平面モータ330の上面334の上のある位置へと、浮上して移動する。第3平面モータ330の上面334は、ブロック420の間、第2垂直位置352に配置されている。
ブロック422において、第3平面モータ330及び第4平面モータ341の中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア110及び基板キャリア110の基板支持面112上の基板50が、第3平面モータ330の上面334の上のある位置から第4平面モータ341の上面344の上のある位置へと、浮上して移動する。第4平面モータ341は第2リフト340に連結されており、ブロック422の間、第4平面モータ341の上面344は第2垂直位置352にある。
ブロック424において、オプションで、第2リフト340を使用することによって、第4平面モータ341の上面344が、第2垂直位置352から第1垂直位置351に移動する。
ブロック426において、基板50が、基板キャリア110の基板支持面112からロードロックチャンバ307のうちの1つに移送される。一実施形態では、ロードロックチャンバ307のうちの1つの中のロボット(図示せず)が、基板キャリア110の基板支持面112からロードロックチャンバ307のうちの1つへと、基板50を移送する。
基板移送システム300及びプロセスシーケンス400は、基板50を効率的に処理することを可能にしつつ、粒子の発生を最小化する。2つの平面モータ310及び330を、2つの垂直リフト320及び340と共に別々の垂直位置において使用することで、基板キャリア110を1つの方向に進めることが可能になる。このことは、複数の基板キャリア110間の(これらの基板キャリアが対向する2方向に移動していたら発生したかもしれない)干渉を最少化し、スループット及び移送効率を向上させる。更に、基板移送システム300内の基板キャリア110は、基板50を、基板移送システム300の中のいかなる表面とも接触させることなく、ロードロックチャンバ307のうちの1つから、処理チャンバ303のうちの1つの中へと、直接移動させうる。このことは、粒子の発生を最小化し、かつ、製品品質及びデバイスの歩留りを改善する。基板50を処理チャンバ303のうちの1つの中に移動させるための、第1平面モータ310及び基板キャリア110以外の追加設備がないことで、基板移送システムの設置面積の低減も可能になる。このことは、所与の面積内でより多くの基板を処理することを可能にし、効率を増大させる。
基板移送システム300及びプロセスシーケンス400は、複数の平面モータ及びリフトを使用して、基板移送システムを通して基板50を移動させると説明しているが、他の実施形態は、より少ない数の平面モータ(例えば1つだけの平面モータ)、及び、より少ない数のリフト(例えばリフトがない)を含みうる。かかる実施形態では、基板キャリア110は、基板50を、処理前にロードロックチャンバから処理チャンバのうちの1つへと第1方向に搬送し、次いで処理後に、ロードロックチャンバに向けて戻すように、反対方向に搬送しうる。平面モータを1つだけ含む一実施形態は、上述の基板移送システム300と比較して、基板移送システムの設置面積の更なる低減を可能にする。
更に、基板移送システム300、及び、本書で開示されている他の基板移送システムは、第1平面モータ310などの平面モータを使用し、磁界を生成して対応する基板移送システムを通して基板キャリア110を移動させるために、複数のコイルを使用すると説明しているが、それ以外の設計も可能である。例えば、一部の実施形態では、基板キャリア110に類似した基板キャリアが、基板移送システムのプロセス環境(例えば、基板キャリアが配置される真空環境)の外部の環境に配置された可動物体に、磁気結合されうる。移送システムと外部環境とは、これら2つの領域を物理的に分離させるために使用される非磁性材料を含有する壁によって、互いから分離されうる。一実施形態では、磁気カート(magnetic cart)が外部環境における軌道に置かれてよく、この磁気カートを移動させるためにコンベヤが使用されうる。磁気カート内のコイル(例えばコイル120)によって発生する磁界が、基板キャリア内に配置された磁石の補完的な配列と相互作用して、基板移送システムの中の基板キャリアの位置を制御しうる。一実施形態では、基板キャリアは対応する軌道上に置かれうる。これにより、基板キャリアの移動が、例えば2つの次元で、この軌道よって位置合わせされてよく、かつ、磁気カートの運動が、第3の次元における(例えばロードロックチャンバから処理チャンバへの)基板キャリアの移動を引き起こしうる。基板キャリアと基板キャリア用の軌道との接触は、平面モータを使用する基板移送システムと比較して、粒子の発生を増大させる結果をもたらしうるが、かかる基板移送システムの資本コストは、平面モータを使用する基板移送システムよりも著しく低く抑えられやすい。更に、上述の磁気カートなどの外部の可動物体と磁気結合された基板キャリアを使用する基板移送システムは、粒子の発生を、基板キャリアの環境内に配置された従来型の移送設備(例えばコンベヤ)を使用する基板移送システムよりも著しく低減させることになる。
処理ステーションを使用する例示的な基板移送システム
図5Aは、一実施形態による、基板移送システム500の上面図である。図5Bは、図5Aの実施形態による、基板移送システム500の部分側方断面図である。図5A及び図5Bを参照するに、基板移送システム500は、基板移送システム500の内部に真空を内包するためのハウジング504を含む。基板移送システム500は、第1水平方向505に沿って配置されたコイルの第1配列512を有する、第1平面モータ510を更に含む。第1平面モータ510の上面514は、第1水平方向505に平行である。システム500は第1平面モータ510のみを使用すると説明しているが、一部の実施形態では、2つ以上の平面モータが使用されうる。基板移送システム500は、上述のコントローラ75を更に含む。
図5Aは、一実施形態による、基板移送システム500の上面図である。図5Bは、図5Aの実施形態による、基板移送システム500の部分側方断面図である。図5A及び図5Bを参照するに、基板移送システム500は、基板移送システム500の内部に真空を内包するためのハウジング504を含む。基板移送システム500は、第1水平方向505に沿って配置されたコイルの第1配列512を有する、第1平面モータ510を更に含む。第1平面モータ510の上面514は、第1水平方向505に平行である。システム500は第1平面モータ510のみを使用すると説明しているが、一部の実施形態では、2つ以上の平面モータが使用されうる。基板移送システム500は、上述のコントローラ75を更に含む。
基板移送システム500は、複数の基板キャリアを更に含み、これらの基板キャリアは全て上述の基板キャリア110でありうる。各基板キャリア110は、基板50を支持するよう構成される。基板キャリア110の基板支持面112は、X−Y平面に平行である。コイルの第1配列512内の個々のコイルは、基板キャリア110を上面514の上に浮上させるために、コントローラ75によって励起されて、磁界を発生させうる。基板キャリア110は、基板キャリア110が磁気浮上している時には上面514の上方に配置される。基板キャリア110の各々の中に配置された複数の磁石114が、コイルの第1配列512に補完的な配列で位置付けられる。
基板移送システム500は、第1平面モータ510の周囲に配置された、複数の処理ステーション520を更に含む。図5Aの二点鎖線は、基板移送システム500の中の1つの処理ステーションの場所を示している。各処理ステーション520は、処理チャンバ530と移送支持体540とを含む。各処理チャンバ530は、移送支持体540上に配置された基板50を受容するよう構成されている、開口509(図5B参照)を含みうる。開口509は、処理中にはドア508に覆われる。移送支持体540は、処理チャンバ530の外部の第1移送位置551と処理チャンバ530の内部の第2移送位置552との間で基板50を移動させるよう構成された部分541を含む。第1移送位置551は、概括的に、移送支持体540が、処理ステーション520の外部に位置付けられている基板キャリア110から基板50を引き取りうるか、若しくは、かかる基板キャリア110に基板を降ろしうるように、位置付けられる。第2移送位置552は、概括的に、移送支持体540が、処理チャンバ530の中の基板支持要素から基板50を引き取りうるか、若しくは、かかる基板支持要素に基板を降ろしうるように、位置付けられる。移送支持体540は、基板50を移送していない時には、非動作位置553にも移動しうる。一実施形態では、各移送支持体540は、第1移送位置551と第2移送位置552との間で回転可能なアームである。基板支持体540は、回転運動に加えて、垂直方向(z方向)にも動いて、基板キャリア110への、及び基板キャリア110からの、並びに、処理チャンバ530への、及び処理チャンバ530からの、基板50の移送を支援しうる。一実施形態では、部分541は、基板50を基板キャリア110から離すように持ち上げるためのエンドエフェクタ(図示せず)を含む。例えば、エンドエフェクタ含む部分541は、基板キャリア110の基板支持面112に向かって回転してよく、次いで、エンドエフェクタを含む部分541の垂直位置が上昇して、基板50のエッジを囲んで基板50を持ち上げ、基板50を基板キャリア110から取り外しうる。次いで、移送支持体540は、基板50をその処理ステーション520の処理チャンバ530内に置くよう、回転しうる。処理チャンバ530内のリフトピン(図示せず)が、上昇して、基板50を移送支持体540から取り外しうる。あるいは、移送支持体540は、基板50を処理チャンバ530の中の支持体上に置くよう、下降しうる。
コントローラ75は、第1配列512内のコイルが発生させる磁界を調整することによって複数の基板キャリア110を第1平面モータ510の上面514の上で移動させるよう、構成されうる。コントローラ75は、第1配列512内のコイルの各々が発生させる磁界を実質的に一定に保つことによって複数の基板キャリア110を複数の処理ステーション520で停止させるよう、更に構成されてよく、各基板キャリア110は、異なる処理ステーション520で停止しうる。コントローラ75は、各基板キャリア110を、第1平面モータ510の上面514上のループ560において移動させるよう、更に構成されてよく、ループ560は、各処理ステーション520の第1移送位置551を通過する。ループ560は、ロードロックチャンバ507などの他のチャンバの移送地点も通過しうる。本書では、ループとは、中央エリアを囲い込む経路を表しており、この経路は湾曲部分及び/又は直線部分を含むことも、含まないこともある。例えば、ループは、楕円形又は長方形などの一般的な形状をとりうるか、又は、不規則形状をとりうる。
図5A、図5B、及び、図6A〜6Cを参照するに、基板移送システム500を通して基板50を移動させるためのプロセスシーケンス600、620、及び640が説明されている。プロセスシーケンス600は、例えば上述のループ560を巡って、第1平面モータ510の上で基板キャリア110を移動させるための詳細事項を記載している。プロセスシーケンス620は、基板キャリア110から処理チャンバ530へと基板50を移送するための詳細事項を記載している。プロセスシーケンス640は、処理チャンバ530から基板キャリア110へと基板50を移送するための詳細事項を記載している。プロセスシーケンス600、620、640について、図5A及び図5Bのシステムを参照しつつ説明しているが、当業者は、これらの方法ステップを任意の順序で実施するよう構成されたいかなる基板移送システムも、本書で開示されている実施形態の範囲に含まれることを理解しよう。プロセスシーケンス600、620、640の各々はコントローラ75によって実行されてよく、コントローラ75は、第1平面モータ510内のコイル、移送支持体540、処理チャンバ530のドア508などに供給される電力といった装備を制御しうる。
ブロック602において、コントローラ75が、問題なし条件(all clear condition)について確認する。問題なし条件とは、不具合がない、処理チャンバ530に至る全てのドア508(図5B)が閉じている、又は、基板移送システム500内の様々な構成要素のその他の有益な状態などの、状態を含みうる。コントローラ75は、基板キャリア110を移動させる理由があるか否かも、確かめうる。例えば、基板キャリア110の全てが空であり(すなわち、基板50を運んでおらず)、かつ、各処理ステーション520に基板キャリア110がある場合には、基板キャリア110を移動させることは不必要になる。
ブロック604において、複数の基板キャリア110は、第1平面モータ510内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、第1平面モータ510の上面514の上で、ループ560に沿って浮上して移動する。各基板キャリア110は、基板50を運んでいることも、運んでいないこともある。例えば、基板50のうちの1つは、第1基板キャリア110の基板支持面112上に配置されうる。一部の実施形態では、複数の基板キャリア110が協調的な様態で同時に移動してよく、全ての基板キャリア110が、一斉に移動を開始し、次の移送地点(例えば処理ステーション520)に一斉に到着しうる。かかる協調は、処理チャンバ530のドア508の開閉、及び、基板50を処理チャンバ530に出し入れする移送にも及びうる。複数の基板キャリア110どうしの協調移動という選択肢があっても、基板キャリア110の個別移動も使用されうる。例えば、特定の基板キャリア110に不具合が検出された場合、ループ560からロードロックチャンバ508のうちの1つへと、不具合を有する基板キャリア110を浮上させ、移動させること、及び、ループ560上の空の移送地点に充当するために別の基板キャリア110を個別に供給することが、有利でありうる。別の例としては、基板キャリア110の移動を行うための種々のコイルの同時励起により発生しうる電流のサージを減少させるために、種々の基板キャリア110の移動を若干ずらす(stagger)ことが、有利でありうる。
ブロック606において、第1平面モータ510内のコイルの各々が発生させる磁界を実質的に一定に保つことによって、複数の基板キャリア110は各々、遅延時間の間、ループ560上の、処理ステーション520の外部の移送地点551において、浮上位置で停止する。各移送地点は、基板キャリア110からチャンバ(例えば処理チャンバ530又はロードロックチャンバ507)に、基板50を移送するように設定される。各基板キャリア110は、異なる移送地点551で停止する。移送地点のうちの少なくとも2つは、処理ステーション520に位置付けられる。例えば、第1基板キャリア110は、第1処理ステーション520で停止しうる。一部の実施形態では、ループ560上の全ての移送地点が、処理ステーション520に位置付けられる。他の実施形態では、ループ560上の少なくともいくつかの移送地点は、ロードロックチャンバ507に出し入れするように基板50を移送するための地点などの、他の地点を含む。一部の実施形態では、全部の移送地点で停止する基板キャリア110が存在しうる。例えば一実施形態では、12の移送地点があるとすれば、各移送地点に1つの基板キャリアが停止するように、12の基板キャリアが存在しうる。他の実施形態では、もっと多い又は少ない数の移送地点、並びに、もっと多い又は少ない数の基板キャリア110が、存在しうる。
ブロック608において、コントローラは、ブロック606で開始した遅延時間が終了するのを待機する。遅延時間は、処理ステーション520の各々においてプロセスシーケンス620及び640が実行される時間を許容し、基板キャリア110と種々の処理ステーションの処理チャンバ530との間で基板50が移送されることを可能にする。遅延時間が終了すると、コントローラが上述の問題なし条件を待つブロック602から、プロセスシーケンス600が繰り返される。問題なし条件は、直近で開始した処理シーケンス620及び640が終了したことを保証するために、使用されうる。
図6Bを参照するに、基板キャリア110から処理チャンバ530へと基板50を移送するためのプロセスシーケンス620が、説明されている。プロセスシーケンス600がシステムレベルで実行される(すなわち、基板移送システム500向けの一方法)一方、プロセスシーケンス620は、処理ステーションレベルで実行される(すなわち、各処理ステーション520向けの別個の方法)。
ブロック622において、所与の処理ステーション520の処理チャンバ530内に基板50を移送するか否かを決定するために、コントローラ75が条件を確認する。第1に、コントローラ75は、処理ステーション520の基板キャリア110が確実に停止位置にあることを確認する。コントローラ75は、基板移送システム500の中のセンサからデータを受信することによって、又は、プロセスシーケンス600の、基板キャリアを処理ステーション520で停止させるブロック606を始動させる状態から、基板キャリア110の停止位置を確認しうる。第2に、コントローラ75は、処理ステーション520の基板キャリア110が空ではない(すなわち基板を運んでいる)かどうかも確認する。第3に、コントローラ75は、基板キャリア110の行き先が、その時点で基板キャリア110が配置されている処理ステーション520の処理チャンバ530であるか否かも、確認する。第4に、コントローラは、処理ステーション520の処理チャンバ530が基板50を受容する準備が確実にできていることを確認する。上記の4つの条件の全てが確認されれば、プロセスシーケンス620はブロック624に進む。上記の4つの条件のうちのいずれかが確認されないか、又は、関連不具合が発生していれば、プロセスシーケンス620はブロック622に留まる。コントローラ75が上記の4つの条件を確認する順序は、重要ではない。
ブロック624において、処理チャンバ530のドア508が開く。処理チャンバ530のドア508は、開いている時に基板50の移送を可能にするよう構成される。
ブロック626において、処理ステーション520の移送支持体540を使用して、基板キャリア110から処理ステーション520の処理チャンバ530に、基板50が移送される。上述のように、移送支持体540は、基板キャリア110から基板50を取り外し、かつ、処理チャンバ530内に基板50を置きうる、回転可能なアームでありうる。
ブロック628において、移送支持体540が処理チャンバ530から取り除かれると、処理チャンバ530のドア508が閉まる。ブロック628の後に、プロセスシーケンス620は、処理チャンバ530内への基板50の別の移送をいつ実施するかを決定する、ブロック622に戻る。
図6Cを参照するに、処理チャンバ530から基板キャリア110へと基板50を移送するためのプロセスシーケンス640が、説明されている。プロセスシーケンス600がシステムレベルで実行される(すなわち、基板移送システム500向けの一方法)一方、プロセスシーケンス640は、処理ステーションレベルで実行される(すなわち、各処理ステーション520向けの別個の方法)。
ブロック642において、所与の処理ステーション520の処理チャンバ530から、処理ステーション520に配置された基板キャリア110に、基板50を移送するか否かを決定するために、コントローラ75が条件を確認する。第1に、コントローラ75は、処理ステーション520の基板キャリア110が確実に停止位置にあることを確認する。コントローラ75は、基板移送システム500の中のセンサからデータを受信することによって、又は、プロセスシーケンス600の、基板キャリア110を処理ステーション520で停止させるブロック606を始動させる状態から、基板キャリア110の停止位置を確認しうる。第2に、コントローラ75は、処理ステーション520の基板キャリア110が空である(すなわち基板を運んでいない)か否かも確認する。第3に、コントローラは、処理ステーション520の処理チャンバ530が、基板50を取り出す準備が確実にできている(例えば、処理チャンバ530内で基板50に実施される処理が完了している)ことを、確認する。上記の3つの条件の全てが確認されれば、プロセスシーケンス640はブロック644に進む。上記の3つの条件のうちのいずれかが確認されないか、又は、関連不具合が発生していれば、プロセスシーケンス640はブロック642に留まる。コントローラ75が上記の4つの条件を確認する順序は、重要ではない。
ブロック644において、処理チャンバ530のドア508が開く。処理チャンバ530のドアは、開いている時に基板50の移送を可能にするよう構成される。
ブロック646において、処理ステーション520の移送支持体540を使用して、処理ステーション520の処理チャンバ530から基板キャリア110に、基板50が移送される。上述のように、移送支持体540は、処理チャンバ530から基板50を取り出し、基板キャリア110上に基板50を置きうる、回転可能なアームでありうる。
ブロック648において、移送支持体540が処理チャンバ530から取り除かれると、処理チャンバ530のドア508が閉まる。ブロック648の後に、プロセスシーケンス640は、処理チャンバ530から基板キャリア110への基板50の別の移送をいつ実施するかを決定する、ブロック642に戻る。
基板移送システム500並びにプロセスシーケンス600、620、及び640は、基板50を効率的に処理することを可能にする。基板キャリアを、ループ560における多くの又は全ての移送地点に置くことによって、基板50は、基板移送システム500を通って効率的に移動しうる。各基板キャリアが、上述の遅延時間の後に次の移送地点に移動するからである。更に、基板の処理が終わると、多くの場合、特定の基板キャリア110を、処理済み基板50が待機している処理ステーション520に送ることが不必要になる。空の基板キャリア110が、ループ560内の途中に既にあることが多いからである。多くの場合、基板50の処理が終わるのを処理ステーション520で待機している、空の基板キャリア110が既にある。例えば、様々な時点において、処理チャンバ530に付与されるのを待機している基板50が、ないことがある。このような時点において、各基板キャリア110は空であり、空の基板キャリアが各移送地点に配置されうる。1つの基板キャリア110上に少なくとも1つの基板50がある場合には、基板キャリア110は、上述の遅延時間(プロセスシーケンス600のブロック606〜608参照)の後に次の移送地点に移動しうる。この遅延時間は、基板50のいずれもが、処理チャンバ530内での処理が終了した後にそのチャンバ内に留まる時間量を、低減するよう調整されうる。
移送支持体540を使用することで、基板移送システム500の設置面積の低減も可能になる。基板キャリア110を回転させて処理チャンバ530に入れることが不必要になるからである。また、コンベヤシステムの代わりに第1平面モータ510を使用することで、粒子の発生を減少させることが可能になる。
垂直に配置された処理チャンバ向けの例示的な基板移送システム
図7Aは、一実施形態による、基板移送システム700の側面図である。図7Bは、基板移送システム700で使用される、処理ラック760の側面図である。図7A及び図7Bを参照するに、基板移送システム700は、第1平面全体に配置されたコイルの第1配列712を有する、第1平面モータ710を含む。第1平面は、実質的に水平であってよく、図7AのX−Y平面として示されている。第1平面モータ710は、第1表面714と、第1端部715と、反対側の第2端部716とを含む。第1表面714は、X−Y平面に平行である。基板移送システム700は、上述のコントローラ75も含む。
図7Aは、一実施形態による、基板移送システム700の側面図である。図7Bは、基板移送システム700で使用される、処理ラック760の側面図である。図7A及び図7Bを参照するに、基板移送システム700は、第1平面全体に配置されたコイルの第1配列712を有する、第1平面モータ710を含む。第1平面は、実質的に水平であってよく、図7AのX−Y平面として示されている。第1平面モータ710は、第1表面714と、第1端部715と、反対側の第2端部716とを含む。第1表面714は、X−Y平面に平行である。基板移送システム700は、上述のコントローラ75も含む。
基板移送システム700は、第2平面全体に配置されたコイルの第2配列722を有する、第2平面モータ720を更に含む。第2平面は、図7Aに示すY−Z平面でありうる。第2平面モータ720は、第2表面724と、第1端部725と、反対側の第2端部726とを含む。第1平面は、第2平面に実質的に直角でありうる。第2平面モータ720の第2端部726は、第1平面モータ710の第1表面714に面している。第2平面モータ720の第2端部726と、第1平面モータ710の第1表面714との間の間隙は、0.2mmから2mmである。
基板移送システム700は、第1平面に実質的に直角な第3平面全体に配置された複数の処理チャンバ770を含む、処理ラック760を更に含む。第3平面は、実質的に垂直でありうる。処理ラック760は、概括的に、基板50に処理(例えば堆積、エッチング、及び熱処理)を実施するよう適合している、垂直に積み重ねられた処理チャンバ770の一又は複数の群を内包する。処理チャンバ770の各々は、処理チャンバ770のドア778が開いている時に、処理チャンバ770に出し入れするように基板50が移送されることを可能にする、開口779を含む。処理ラック760だけが図示されているが、一部の実施形態では、基板移送システム700に2つ以上の処理ラックが含まれうる。上記の実施形態では、追加の処理ラックのうちの一又は複数は、追加の処理ラックにおける開口779が処理ラック760の第3平面(例えばX−Z平面)に平行になるように、配置されうる。
基板移送システム700は、第2平面モータ720に連結されたアクチュエータ730を更に含む。アクチュエータ730は、第2平面モータ720の第2表面724と複数の処理チャンバ770との間の距離を変更するよう、動作可能である。基板移送システム700は、基板移送システム200の内部に真空を内包するためのハウジング(図示せず)を更に含む。
図7Cは、基板キャリア750の側方断面図である。基板移送システム700は、ベース751と基板50を運ぶための基板支持面752とを含む、基板キャリア750を含む。ベース751は、第1磁石配列756で配置された第1の複数の磁石755を含む。第1磁石配列756は、基板支持面752に実質的に平行に整列している。ベース751は、第2磁石配列758で配置された第2の複数の磁石757を更に含む。第2磁石配列758は、第1磁石配列756に実質的に直角に整列している。第2磁石配列758は、X−Z平面及びY−Z平面に対して非平面配列にも配置されうる。一例では、第2磁石配列758は、実質的にU字型に形成されてよく、このことが、基板キャリア750がZ軸の周囲で、ひいてはX−Y平面内で、回転することを可能にする。一部の構成では、複数の磁石755及び757は、それらがハルバッハ配列、又は他の類似の構成を形成するように配置されうる。
図7Aから図7C、及び図8を参照するに、基板キャリア750から処理チャンバ770へと基板50を移送するための方法800が、説明されている。方法800について、図7Aから図7Cのシステムを参照しつつ説明しているが、当業者は、これらの方法ステップを任意の順序で実施するよう構成されたいかなる基板移送システムも、開示されている実施形態の範囲に含まれることを理解しよう。方法800はコントローラ75によって実行されてよく、コントローラ75は、平面モータ710、720の中のコイル、アクチュエータ730、処理チャンバ770のドア778、又は、基板移送システム700内の他のデバイスに供給される電力といった装備を、制御しうる。
ブロック802において、基板50が基板キャリア750の基板支持面752上に置かれる。基板キャリア750は、基板50が基板キャリア750上に置かれる時に浮上位置にありうる。一例では、ロードロックチャンバ(図示せず)内のロボットが、基板50を基板キャリア750上に置くために使用されうる。場合によっては、基板キャリア750は、ロードロックなどの別のサポートチャンバ(図示せず)から基板を引き取る。
ブロック804において、基板キャリア750は、第1平面モータ710の第1表面714の上で、浮上して移動する。第1平面モータ710は、上述のX−Y平面全体に配置されたコイルの第1配列712を含む。第1平面モータ710内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア750が浮上して移動する。ブロック804の間に、基板キャリア750は、第2平面モータ720からの動作可能距離の範囲内へと移動する。つまり、第2平面モータ720は、基板キャリア750が動作可能距離の範囲内にある時に、制御された様態で基板キャリア750を移動させうる。
ブロック806において、第2平面モータ720内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、基板キャリア750の基板支持面752上の基板50が、第1垂直位置から第2垂直位置に移動する。第2平面モータは、基板キャリア750に面している第2表面724を含む。第2平面モータ720は、上述の垂直平面全体に配置されたコイルの第2配列722を有する。基板キャリア750は、第2表面から位置ずれした経路に沿って第1垂直位置から第2垂直位置に移動する。
ブロック808において、オプションで、基板キャリア750の基板支持面752上の基板50が、第2表面724から離れるように回転する。基板50を支持している基板キャリア70の端部が処理チャンバ770に面していない場合に、この回転が使用される。第2平面モータ720の第2表面724と処理チャンバ770との間に他の基板キャリア750が存在している場合にこの回転は有用であり、それにより、第2平面モータ720が移動している、後述するブロック812の間に、基板50を移送していない基板キャリア750が処理チャンバ770に衝突することがなくなる。別様には、例えば、第2平面モータ720の第2表面724と処理チャンバ770との間に1つの基板キャリア750だけが存在する時には、回転は省略されうる。
ブロック810において、処理チャンバ770のドア778が開く。処理チャンバ770のドア778は、開いている時に基板50の移送を可能にするよう構成される。
ブロック812において、アクチュエータ730を使用して第2平面モータ720の第2表面724を第1処理チャンバ770の近くに移動させることによって、基板キャリア750の基板支持面752上の基板50が、指定された処理チャンバ770内へと移動する。第2平面モータ720内のコイルからの磁界が、基板キャリア750を保持し、処理チャンバ770に向けて押す。例えばチャンバの中のリフトピンを使用することによって、基板50が基板キャリア750から取り外されうる。
ブロック814において、第2平面モータ720の第2表面724を第1処理チャンバ770から離すように移動させるためのアクチュエータ730を使用して、基板キャリア750が、処理チャンバ770から離れるように移動する。第2平面モータ720内のコイルからの磁界が、処理チャンバ770から離すように基板キャリア750を引っ張る。
ブロック816において、処理チャンバ770のドア778が閉まり、処理チャンバ770内での基板50の処理が可能になりうる。
垂直に配置された処理チャンバ770の一又は複数の群を有する処理ラック760を使用することで、狭い面積に多くの数の処理チャンバ770を置くことが可能になる。基板キャリア750を浮上させるために第1及び/又は第2の平面モータ710、720を使用して、処理チャンバ770に基板50を移送することによって、基板キャリア750と基板移送システム700内の他の構成要素との接触が最小化され、粒子の発生が減少する。全体として、基板移送システム700は、設置面積が小さく、かつ、粒子の発生を減少させる、効率的なシステムを提供する。
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
Claims (15)
- 基板を処理するためのシステムであって、
第1水平方向に沿って配置されたコイルの第1配列、前記第1水平方向に平行な上面、第1側面、第2側面、第1端部、及び第2端部を備える、第1平面モータと、
前記第1水平方向に平行な基板支持面を有する基板キャリアであって、前記第1平面モータの前記上面の上方に配置されている、基板キャリアと、
前記第1平面モータの前記第1側面に配置された開口を有する第1処理チャンバであって、前記開口が、前記基板キャリアの前記基板支持面上に配置されている基板を受容するよう構成される、第1処理チャンバと、
前記第1水平方向に沿って配置されたコイルの第2配列、前記第1水平方向に平行な上面、第1端部、及び第2端部を備える第2平面モータを含む、第1リフトであって、第1垂直位置と第2垂直位置との間で前記第2平面モータの前記上面を移動させるよう構成されており、前記第1平面モータの前記上面と前記第2平面モータの前記上面とは、前記第2平面モータの前記上面が前記第1垂直位置にある時に実質的に共平面になる、第1リフトとを備える、システム。 - 前記第1平面モータの前記第2側面に配置された開口を有する第2処理チャンバであって、前記開口が、前記基板キャリアの前記基板支持面上に配置されている基板を受容するよう構成される、第2処理チャンバを更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記コイルの第1配列は第1コイル及び第2コイルを含み、前記コイルの第2配列は第3コイルを含み、前記第1リフトが前記第1垂直位置にある時に、前記第2コイルと前記第3コイルは各々、前記第1コイルから第1距離のところにある、請求項1に記載のシステム。
- 前記基板キャリアは、前記コイルの第1配列に補完的な配列で位置付けられている複数の磁石を含むベースを更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1水平方向に沿って配置されたコイルの第3配列、前記第1水平方向に平行な上面、第1端部、及び第2端部を備える、第3平面モータを更に備え、前記第1平面モータの前記上面は前記第1垂直位置に配置され、第3平面モータの前記上面は前記第2垂直位置に配置される、請求項4に記載のシステム。
- 基板を処理するためのシステムであって、
第1水平方向に沿って配置されたコイルの第1配列、及び前記第1水平方向に平行な上面を備える、第1平面モータと、
複数の基板キャリアであって、各々が前記第1水平方向に平行な基板支持面を有し、各基板キャリアが、基板を支持するよう構成され、かつ、前記上面の上方に配置され、前記コイルの第1配列に補完的な配列で位置付けられている複数の磁石を含むベースを備える、複数の基板キャリアと、
前記第1平面モータの周囲に配置された複数の処理ステーションであって、各処理ステーションが、
処理チャンバ、及び、
前記処理チャンバの外部の第1移送位置と前記処理チャンバの内部の第2移送位置との間で基板を移動させるよう構成された部分を含む移送支持体を備える、複数の処理ステーションとを備える、システム。 - 各移送支持体は、前記第1移送位置と前記第2移送位置との間で回転可能なアームである、請求項6に記載のシステム。
- コントローラであって、
前記第1配列内の前記コイルが発生させる磁界を調整することによって、前記第1平面モータの前記上面の上で前記複数の基板キャリアを移動させ、かつ、
前記第1配列内の前記コイルの各々が発生させる前記磁界を実質的に一定に保つことによって、前記複数の基板キャリアを前記複数の処理ステーションで停止させるよう構成された、コントローラを更に備え、各基板キャリアが異なる処理ステーションで停止する、請求項6に記載のシステム。 - 前記コントローラは、各基板キャリアを、前記第1平面モータの前記上面上のループにおいて移動させるよう構成され、前記ループは、各処理ステーションの前記第1移送位置を通過する、請求項8に記載のシステム。
- 基板移送システム内で基板を移動させるための方法であって、
基板キャリアの基板支持面上に前記基板を置くことと、
第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記第1平面モータの上面の上で、前記基板キャリアを浮上させ、移動させることと、
前記第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記基板が置かれる第1処理チャンバ内へと、前記基板キャリアの前記基板支持面を浮上させ、移動させることと、
前記第1平面モータ及び第2平面モータの中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記第1平面モータの前記上面の上のある位置から前記第2平面モータの上面の上のある位置へと、前記基板キャリアの前記基板支持面上の前記基板を浮上させ、移動させることであって、前記第2平面モータが第1リフトに連結されており、かつ、前記第2平面モータの前記上面が第1垂直位置にある、浮上させ、移動させることと、
前記第1リフトを使用することによって、前記第2平面モータの前記上面を、前記第1垂直位置から第2垂直位置に移動させることとを含む、方法。 - 前記第1平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記第1処理チャンバから、前記基板キャリア及び前記基板キャリア上の前記基板を取り出すことを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記第2平面モータ及び第3平面モータの中のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記第2平面モータの前記上面の上のある位置から前記第3平面モータの上面の上のある位置へと、前記基板キャリアの前記基板支持面上の前記基板を浮上させ、移動させることであって、前記第3平面モータの前記上面が前記第2垂直位置に配置されている、浮上させ、移動させることを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 基板移送システム内で基板を移動させるための方法であって、
(a)一又は複数の平面モータ内のコイルが発生させる磁界を調整することによって、前記一又は複数の平面モータの上面上のループにおいて、複数の基板キャリアを浮上させ、移動させることであって、前記基板が第1基板キャリアの基板支持面上に配置されている、浮上させ、移動させることと、
(b)前記一又は複数の平面モータ内の前記コイルの各々が発生させる前記磁界を実質的に一定に保つことによって、遅延時間の間、前記ループ上の複数の移送地点であって、各移送地点が基板キャリアからチャンバに基板を移送するように設定された複数の移送地点において、前記複数の基板キャリアを停止させることであって、各基板キャリアは異なる移送地点で停止し、前記移送地点のうちの少なくとも2つは処理ステーションに位置付けられており、各処理ステーションが処理チャンバ及び移送支持体を含む、停止させることと、
(c)前記第1基板キャリアが前記第1基板キャリアの目的の処理ステーションにおいて停止すると、前記目的の処理ステーションの前記移送支持体を使用して、前記第1基板キャリアから前記目的の処理ステーションの前記処理チャンバに前記基板を移送することと、
(d)(a)〜(c)を繰り返すこととを含む、方法。 - 処理済みの基板を有する処理ステーションであって、前記処理済みの基板はこの処理ステーションの前記処理チャンバから取り出される準備ができている処理ステーションに、空の基板キャリアが停止している時に、前記移送支持体を使用して、前記処理チャンバから前記空の基板キャリアへと前記処理済みの基板を移送することを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 各移送支持体は回転可能なアームである、請求項14に記載の方法。
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